JP2009056604A - 液滴噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液滴噴射ヘッドに液体を供給する液体供給流路内に存在する気泡を、液滴噴射ヘッドのノズルから排出する際に、迅速にノズルから気泡を排出し、気泡の排出にともなってノズルから排出される液体の量を減らす。
【解決手段】プリンタは、液滴を噴射するノズルを有するインクジェットヘッド３と、インクジェットヘッド３にインクを供給するサブタンク４と、サブタンク４内の気泡をインクとともにノズルから吸引する吸引ポンプとを備えている。さらに、サブタンク４内の鉛直流路６１には、気体捕捉板７２が配置されている。気体捕捉板７２は、鉛直流路６１の上端部から下端部に移動することで、気体捕捉板７２の下面に捕捉された気体をノズルに向けて移動させる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、液滴を噴射する液滴噴射装置に関する。

従来から、液滴を噴射する液滴噴射装置として、ノズルからインクの液滴を印刷用紙などの被記録媒体に対して噴射することにより、印刷用紙に文字や画像を記録するインクジェット記録装置が知られている。一般的なインクジェット記録装置は、複数のノズルを有するインクジェットヘッド（液滴噴射ヘッド）と、インクを貯留するとともにインクジェットヘッドに接続されるインクカートリッジとを備えている。そして、インクジェットヘッドの複数のノズルからインクの液滴が噴射されることによりインクが消費されると、インクカートリッジからインクジェットヘッドに対してインクが供給される。

ところで、インクジェットヘッドとインクカートリッジとを接続する流路（液体供給流路）においては、インクカートリッジの交換などの要因によって外部から気泡が混入することがある。このような液体供給流路に混入した気泡が、インクとともにインクジェットヘッドへ流れていくと、ノズルでのインクの噴射不良を引き起こす虞がある。そこで、従来から、インクジェットヘッドのノズルから吸引ポンプなどによってインクを吸引することにより、インクジェットヘッドの上流側の液体供給流路内に存在する気泡を、インクとともにノズルから排出するように構成されたものが提案されている。

例えば、特許文献１のインクジェット記録装置においては、インクジェットヘッドとインクカートリッジとを接続する液体供給流路の途中に、インクの圧力変動を吸収するためのダンパ室が設けられている。そして、このダンパ室にある程度の気泡が溜まったときに、吸引ポンプによりノズルからインクの吸引を行って、インクジェットヘッドの上流側に位置するダンパ室の気泡を、ノズルから排出するように構成されている。

特開２００５−１９９６００号公報

しかし、前述した特許文献１のインクジェット記録装置においては、インクジェットヘッドよりもさらに上流側に位置するダンパ室内の気泡を、インクジェットヘッドのノズルから排出するためには、かなり強い吸引力で吸引しなくてはならず、この気泡とともにノズルから排出されるインクの量がかなり多くなってしまうという問題がある。

本発明の目的は、液滴噴射ヘッドに液体を供給する液体供給流路内に存在する気泡を、液滴噴射ヘッドのノズルから排出する際に、迅速にノズルから気泡を排出し、気泡の排出にともなってノズルから排出される液体の量を減らすことが可能な液滴噴射装置を提供することである。

本発明の液滴噴射装置は、液滴を噴射するノズルを有する液滴噴射ヘッドと、前記液滴噴射ヘッドに液体を供給する液体供給流路と、前記液体供給流路内の液体を前記液滴吐出ヘッドの前記ノズルから吸引する吸引手段と、前記吸引手段の吸引動作時に、前記液体供給流路内の気体を捕捉して、捕捉した気体を下流側の前記ノズルに向けて移動させる気体移送手段と、を備えている。

本発明の液滴噴射装置によると、吸引手段により液体供給流路内の液体がノズルから吸引されたときに、気体移送手段は液体供給流路内の気泡を捕捉した状態で、ノズル側へ移動している。これにより、気泡をノズル側へ移動させることができるため、吸引手段による吸引だけで気泡を排出する場合に比べて、迅速にノズルから気泡を排出することができ、気泡の排出にともなってノズルから排出される液体の量を減らすことができる。

また、前記気体移送手段は、前記液体供給流路内においてその流路延在方向に移動可能に配設されて、前記液体供給流路内の気体を捕捉する気体捕捉部材と、前記気体捕捉部材を前記流路延在方向に移動させる駆動手段とを備え、前記気体捕捉部材自身、または、前記気体捕捉部材と前記液体供給流路の内壁面との間に、前記気体捕捉部材が前記流路延在方向に移動したときに液体が通過可能な液体通路が形成されていることが好ましい。この構成によれば、気泡を捕捉した状態の気体捕捉部材を、駆動手段により流路延在方向に移動させることで、液体通路から液体は上流側に逃がしつつ、気泡だけを気体捕捉部材に捕捉したまま下流側に移送することができる。

さらに、前記気体捕捉部材の下流側の面は、その中央から外周に向かうほど、前記流路延在方向と直交する平面に対して下流側に傾斜していることが好ましい。この構成によれば、気体捕捉部材の下流側の面が半球状もしくはすり鉢状などのように、その中央から外周に向かうほど、流路延在方向と直交する平面に対して下流側に傾斜しているため、気泡が浮力によって気体捕捉部材の中央に誘導されて集まりやすくなり、気体捕捉部材による気泡の捕捉が確実になる。つまり、気体捕捉部材の姿勢が、多少ぶれても、捕捉された気泡が逃げにくい。

また、前記気体捕捉部材の前記流路延在方向における投影面積が、前記液体供給流路の前記流路延在方向と直交する平面における断面積よりも小さく、前記気体捕捉部材の外周面と前記液体供給流路の内壁面との間に、前記液体通路が形成されていることが好ましい。この構成によれば、気体捕捉部材の外形を液体供給流路の断面（内周面）よりもやや小さくするだけで、この気体捕捉部材と液体供給流路との間に容易に液体通路を形成することができる。

さらに、前記気体捕捉部材の前記液体通路に面する部分に、前記液体通路における液体の通過を許容するとともに気体の通過を阻止することが可能な、ブラシ状の気体阻止部材が設けられていることが好ましい。この構成によれば、気体捕捉部材が下流側に移動したときに、液体はブラシ状の気体阻止部材の小さな隙間から上流側へ抜けていく。一方、気体捕捉部材に捕捉されずに液体通路から上流側へ移動しようとする気泡が存在したときには、この気泡はブラシ状の気体阻止部材の隙間を通過できずにひっかかるため、上流側へ抜けるのを阻止することができる。

加えて、前記気体捕捉部材を前記流路延在方向に付勢して前記気体捕捉部材の姿勢を安定させる、バネ部材を備えていることが好ましい。この構成によれば、気体捕捉部材を流路延在方向に付勢しているため、気体捕捉部材の姿勢が安定し、気体捕捉部材に捕捉された気泡が逃げにくくなる。

また、前記液体供給流路は、液体を貯留する液体貯留室と、上下方向に沿って延在するとともに、その上端部において前記液体貯留室の液体出口に連なり、且つ、その下端部において前記液滴噴射ヘッドに接続された鉛直流路とを含んでおり、前記気体捕捉部材は、前記鉛直流路内において上下方向に移動可能に配設され、前記吸引手段による吸引動作がなされておらず、前記気体捕捉部材が前記鉛直流路内の上端部において待機しているときには、この気体捕捉部材の位置は、前記液体貯留室の前記液体出口よりも高い位置にあることが好ましい。この構成によれば、鉛直流路の上端部において気体捕捉部材が待機しているときに、気体捕捉部材は、液体貯留室の液体出口よりも高い位置にあることから、液体貯留室から流れてきた気泡が、気体捕捉部材の下側に溜まりやすい。したがって、吸引手段による吸引時に、気体捕捉部材を下流側へ移動させることにより、多量の気泡を一度に下流側へ移送することができ、気泡を効率よく排出することができる。

さらに、前記液滴噴射ヘッドは、一方向に沿って往復移動可能なキャリッジに搭載されて、所定の液滴噴射領域にあるときに前記ノズルから液滴を噴射するように構成されており、前記吸引手段は、前記液滴噴射領域よりも前記一方向に関して外側の吸引領域に配置されて、前記液滴噴射ヘッドのノズルを覆うことが可能なキャップを有し、前記駆動手段は、前記吸引手段による吸引動作を行うために、前記キャリッジが前記キャップの配置されている前記吸引領域に移動するときに、そのキャリッジの移動に連動して、前記気体捕捉部材を前記流路延在方向に沿って移動させるように構成されていることが好ましい。この構成によれば、キャリッジをキャップが配置された吸引領域に移動するときに、そのキャリッジの移動に連動して、駆動手段が気体捕捉部材を下流側へ移動させる。そのため、気体捕捉部材を移動させるための専用の駆動手段を特別に設ける必要がなく、コストアップを抑えることができる。

加えて、前記液滴噴射ヘッドが前記キャリッジとともに前記液滴噴射領域外に移動したときに、初めて前記キャリッジから前記駆動手段に動力が伝達されて、この駆動手段により駆動される前記気体捕捉部材が下流側へ移動し始めることが好ましい。この構成によれば、液滴噴射ヘッドが液滴噴射領域外に移動してから、駆動手段により気体捕捉部材が下流側へ移動し始めるため、通常の液滴噴射動作にともなうキャリッジ移動時に、気体捕捉部材が流路延在方向に移動して、液体供給流路内の液体の流れが不安定になってしまうのを防止することができる。

吸引手段により液体供給流路内の液体がノズルから吸引されたときに、気体移送手段は液体供給流路内の気泡を捕捉した状態で、ノズル側へ移動している。これにより、気泡をノズル側へ移動させることができるため、吸引手段による吸引だけで気泡を排出する場合に比べて、迅速にノズルから気泡を排出することができ、気泡の排出にともなってノズルから排出される液体の量を減らすことができる。

次に、本発明の好適な実施形態について説明する。本実施形態は、インクジェットヘッドから記録用紙に対してインクの液滴を噴射することにより、記録用紙に所望の文字や画像等を記録（印刷）するプリンタに、本発明を適用したものである。

図１は、本実施形態に係るプリンタの概略構成を示す平面図である。図１に示すように、プリンタ１（液滴噴射装置）は、一方向に沿って往復移動可能に構成されたキャリッジ２と、このキャリッジ２に搭載されたインクジェットヘッド３（液滴噴射ヘッド）、及び、サブタンク４ａ〜４ｄと、インクを貯留するインクカートリッジ６ａ〜６ｄと、インクジェットヘッド３の液滴噴射面に装着される吸引キャップ１３と、この吸引キャップ１３に接続された吸引ポンプ１４（吸引手段）などを備えている。

キャリッジ２は、図１の左右方向（走査方向）に平行に延びる２本のガイド軸１７に沿って往復移動可能に構成されている。また、キャリッジ２には、無端ベルト１８が連結されており、キャリッジ駆動モータ１９によって無端ベルト１８が走行駆動されたときに、キャリッジ２は、無端ベルト１８の走行にともなって左右方向に移動するようになっている。

このキャリッジ２には、インクジェットヘッド３と４つのサブタンク４が搭載されている。インクジェットヘッド３は、キャリッジ２とともに走査方向に往復移動しつつ、その下面（図１の紙面向こう側の面）に設けられたノズル４０（図２参照）から、図示しない用紙搬送機構により図１の下方（紙送り方向）に搬送される記録用紙Ｐにインクの液滴を噴射する。これにより、記録用紙Ｐに所望の文字や画像等が記録される。

４つのサブタンク４は走査方向に沿って並べて配置されている。これら４つのサブタンク４にはチューブジョイント２０が一体的に設けられている。そして、チューブジョイント２０に連結された可撓性を有するチューブ５ａ〜５ｄを介して、４つのサブタンク４ａ〜４ｄと４つのインクカートリッジ６ａ〜６ｄとがそれぞれ接続されている。

４つのインクカートリッジ６ａ〜６ｄには、ブラック、イエロー、シアン、マゼンタの、４色のインクがそれぞれ貯留されており、これらのインクカートリッジ６ａ〜６ｄは、ホルダ７に着脱自在に装着されている。なお、図１には示されていないが、ホルダ７には、４つのインクカートリッジ６ａ〜６ｄが装着されているか否かを検出するカートリッジ検出センサ８５（図８参照）が設けられている。このカートリッジ検出センサ８５としては、例えば、発光素子と受光素子とを有する光学式センサであって、発光素子からの光がホルダ７に装着されたインクカートリッジ６ａ〜６ｄによって遮断され、受光素子によって受光されないことにより、その装着状態を検出するものを採用できる。あるいは、ホルダ７にインクカートリッジ６ａ〜６ｄが装着されているときに、ホルダ７側に設けられた接点とインクカートリッジ６ａ〜６ｄ側に設けられた接点とが接触して、両接点が導通することによってインクカートリッジ６ａ〜６ｄを検出する、接点式のものであってもよい。

４つのインクカートリッジ６ａ〜６ｄに貯留された４色のインクは、サブタンク４ａ〜４ｄに一時的に貯留された後、インクジェットヘッド３に供給される。つまり、４つのサブタンク４ａ〜４ｄと、これら４つのサブタンク４ａ〜４ｄと４つのインクカートリッジ６ａ〜６ｄとを接続するチューブ５ａ〜５ｄによって、インクジェットヘッド３にインクを供給する液体供給流路が構成されている。

吸引キャップ１３は、走査方向に関するキャリッジ２の移動範囲内のうち、記録用紙Ｐと対向する印刷領域（液滴噴射領域）よりも外側（図１における右側）の領域（以下、吸引領域ともいう）に配置されている。吸引キャップ１３は、吸引領域にキャリッジ２が移動してきたときに、インクジェットヘッド３の下面（複数のノズル４０が配置された液滴噴射面）と対向する。さらに、吸引キャップ１３は、キャップ駆動モータ８４（図８参照）によって上方（図１の紙面手前側）に駆動されることで、インクジェットヘッド３の複数のノズル４０を覆うことが可能に構成されている。

この吸引キャップ１３は、切り替えユニット１５を介して吸引ポンプ１４と接続されている。そして、吸引キャップ１３がインクジェットヘッド３の下面に配置されたノズル４０の液滴噴射口を覆っている状態で、吸引ポンプ１４を動作させることにより、ノズル４０からインクを吸引して排出する。これにより、乾燥によって粘度が高くなった（増粘した）ノズル４０内のインクを排出し、且つ、インクジェットヘッド３のインク流路内、あるいは、さらに上流のサブタンク４内に混入した気泡をインクとともにノズル４０から排出し、インクジェットヘッド３の液滴噴射性能を回復させることが可能となっている。

なお、本実施形態においては、図１に示すように、吸引キャップ１３は、ブラックインクを噴射するノズル４０を覆う第１キャップ部１３ａと、３色のカラーインク（イエローインク、マゼンタインク、及び、シアンインク）を噴射するノズル４０を覆う第２キャップ部１３ｂとを備えており、第１キャップ部１３ａと第２キャップ部１３ｂは互いに隔てられている。また、これら第１キャップ部１３ａと第２キャップ部１３ｂは、２本のチューブ１１ａ，１１ｂを介して切り替えユニット１５にそれぞれ接続され、さらに、この切り替えユニット１５が吸引ポンプ１４に接続されている。そのため、切り替えユニット１５によって、吸引ポンプ１４の連通先を、第１キャップ部１３ａと第２キャップ部１３ｂとの間で切り替えることで、ブラックインクを噴射するノズル４０とカラーインクを噴射するノズル４０の、何れか一方を選択してインクを吸引することが可能である。

次に、インクジェットヘッド３について説明する。図２は、インクジェットヘッド３の一部分の鉛直断面図である。図２に示すように、インクジェットヘッド３は、ノズル４０及び圧力室３４を含むインク流路が形成された流路ユニット２２と、圧力室３４内のインクに圧力を付与することにより、流路ユニット２２のノズル４０からインクを噴射させる圧電アクチュエータ２３とを備えている。

流路ユニット２２は、ステンレス鋼等の金属材料で形成された、キャビティプレート３０、ベースプレート３１、及び、マニホールドプレート３２と、絶縁材料（例えば、ポリイミド等の高分子合成樹脂材料）で形成されたノズルプレート３３を備えており、これら４枚のプレート３０〜３３は積層状態で接合されている。

キャビティプレート３０には圧力室３４が形成されている。なお、圧力室３４は、図２の紙面垂直方向に複数並べて設けられている。ベースプレート３１には、各圧力室３４にそれぞれ連通する連通孔３５，３６が形成されている。また、マニホールドプレート３２には、連通穴３５を介して複数の圧力室３４に連通するマニホールド３７と、連通孔３６に連なる連通孔３９とが形成されている。さらに、ノズルプレート３３には複数のノズル４０が形成され、これら複数のノズル４０は、複数の圧力室３４に対応して、図２の紙面垂直方向に配列されている。そして、流路ユニット２２内には、マニホールド３７から圧力室３４を経てノズル４０に至る個別インク流路４１が複数形成されている。

圧電アクチュエータ２３は、複数の圧力室３４を覆うように流路ユニット２２の上面に接合された金属製の振動板５０と、この振動板５０の上面に配置された圧電層５１と、圧電層５１の上面に形成された複数の個別電極５２とを備えている。

金属製の振動板５０は、ヘッドドライバ５３によって常にグランド電位に保持されている。また、圧電層５１は、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との固溶体であり強誘電体であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を主成分とする圧電材料からなり、振動板５０の上面において複数の圧力室３４に跨るように配置されている。複数の個別電極５２は、圧電層５１の上面の、複数の圧力室３４の中央部と対向する領域にそれぞれ配置されている。そして、これら複数の個別電極５２は、ヘッドドライバ５３によって、グランド電位と、このグランド電位とは異なる所定の駆動電位の何れか一方が付与されるようになっている。

インク噴射時における圧電アクチュエータ２３の作用について説明する。あるノズル４０からインクの液滴を噴射させる場合には、このノズル４０に連通する圧力室３４に対応する個別電極５２に、ヘッドドライバ５３から駆動電位が付与される。すると、駆動電位が付与された個別電極５２とグランド電位に保持されている振動板５０との間に電位差が生じ、両者に挟まれた圧電層５１に厚み方向に平行な電界が発生する。ここで、圧電層５１の分極方向が電界方向と同じである場合には、圧電層５１は厚み方向に伸びて面方向に収縮する。そして、この圧電層５１の収縮変形に伴って、振動板５０の圧力室３４と対向する部分が圧力室３４側に凸となるように変形する（ユニモルフ変形）。このとき、圧力室３４の容積が減少することになり、その内部のインクの圧力が上昇し、圧力室３４に連通するノズル４０からインクが噴射される。

次に、インクジェットヘッド３にインクを供給するサブタンク４について詳細に説明する。なお、４色のインクをそれぞれ貯留する４つのサブタンク４ａ〜４ｄの構造は基本的に同一であるので、そのうちの１つのサブタンクについて以下説明する。

図３は、サブタンク４の鉛直断面図である。図４は、図３のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。図５は、図３のＹ−Ｙ線に沿った断面図である。このサブタンク４は、合成樹脂材料等で形成されており、サブタンク４内には、水平方向に沿って延在するインク貯留室６０と、このインク貯留室６０とインクジェットヘッド３の両方と連通する鉛直流路６１とが設けられている。

インク貯留室６０は、チューブジョイント２０に連結されたチューブ５を介してインクカートリッジ６（図１参照）と連通しており、インクカートリッジ６から供給されたインクを一時的に貯留する。

鉛直流路６１の上端部は、水平方向に延在するインク貯留室６０のインク出口６５とほぼ同じ高さに位置しており、この鉛直流路６１の上端部とインク貯留室６０のインク出口６５とが連通している。また、鉛直流路６１の下方は、径が小さい接続部６６となっており、この接続部６６の下端部においてインクジェットヘッド３と接続されている。なお、インクジェットヘッド３のサブタンク４（接続部６６）との接続口には、サブタンク４からインクジェットヘッド３へ流れるインクに混入しているゴミ等を除去するための、フィルタ６３が設けられている。

インクカートリッジ６からチューブ５を介してサブタンク４に供給されたインクは、インク貯留室６０に一時的に貯留された後、そのインク出口６５から鉛直流路６１の上端部へ水平に流れ出る。さらに、鉛直流路６１内において、インクは下方に流れ落ちてフィルタ６３を通過し、インクジェットヘッド３へ供給される。

さらに、本実施形態においては、サブタンク４の鉛直流路６１内に、気体捕捉板７２（気体捕捉部材）と、気体捕捉板７２の中央部と螺合した回転軸７１とが設けられている。後ほど説明するが、本実施形態のプリンタ１は、インクジェットヘッド３の下面に配置された複数のノズル４０が吸引キャップ１３で覆われた状態で、吸引ポンプ１４により複数のノズル４０からそれぞれインクを吸引することにより、サブタンク４内に存在する気泡をインクとともにノズル４０から排出することが可能となっている。なお、気体捕捉板７２は、吸引ポンプ１４によるインク吸引を行うために、キャリッジ２をキャップ１３の位置する吸引領域に移動するときに、サブタンク４（鉛直流路６１）内の気泡をインクジェットヘッド３側（下流側）へ移送させるためのものである。

図３〜図５に示すように、気体捕捉板７２は、水平断面形状が矩形状の鉛直流路６１よりもやや小さい矩形状をし、鉛直流路６１内に配置されている。すなわち、図５に示すように、気体捕捉板７２の鉛直流路６１の延在方向（流路延在方向）における投影面積は、鉛直流路６１の延在方向に直交する平面における断面積よりも小さくなっている。

気体捕捉板７２の水平面内における中央部には、回転軸７１が螺合している。回転軸７１は、鉛直流路６１の水平面内における中央部に鉛直方向に延在している。回転軸７１の鉛直流路６１の上端部側における先端は、サブタンク４に形成された貫通孔６４を介して上部に延びており、その先端部はギヤ７３と固定されている。つまり、ギヤ７３が回転すると、回転軸７１もギヤ７３の回転と同方向に回転する。回転軸７１と貫通孔６４とは、鉛直流路６１内のインクが貫通孔６４から漏れ出さないようにシールされている。

回転軸７１の鉛直流路６１の下端部側における先端は、鉛直流路６１の接続部６６の上端まで延在している。つまり、ギヤ７３の回転にともなって、回転軸７１が回転することにより、気体捕捉板７２は回転軸７１の延在方向（鉛直流路６１の延在方向）に沿って、鉛直流路６１の上端部から接続部６６の上端部まで上下移動可能に配設されている。接続部６６の上端部には、凹部６７が形成されている。これにより、気体捕捉板７２が接続部６６の上端部まで移動してきたときに、気体捕捉板７２によって接続部６６の上端部が封止されずに、接続部６６内と気体捕捉板７２よりも上方の鉛直流路６１内とが連通している。

気体捕捉板７２の下面（下流側の面）は、その中央から外周に向かうほど、水平方向（鉛直流路６１の延在方向に直交する方向）の平面に対して下流側に傾斜したお椀形状をしている。これにより、気体捕捉板７２よりも下流側に位置する気泡は浮力により浮き上がり、気体捕捉板７２の下面で保持される。このとき、気体捕捉板７２の下面がお椀形状をしていることにより、気泡が浮力によって中央に誘導されて集まりやすくなる。つまり、気体捕捉板７２によって気泡の捕捉が確実になる。また、気体捕捉板７２の姿勢が、多少傾いても、鉛直方向に関して気体捕捉板７２の外側の位置が中央よりも高い位置にまで傾かない限り、捕捉された気泡が逃げることがない。また、気体捕捉板７２の姿勢が、鉛直方向に傾いて、鉛直方向に関して気体捕捉板７２の外側の位置が中央よりも高い位置になったとしても、中央から外側への傾斜が緩やかであると、浮力により気泡が逃げることも少ない。

また、気体捕捉板７２の鉛直流路６１の内壁に面する部分（外周面）には、多数のゴムなどの弾性部材から形成されたブラシ７４（気体阻止部材）が鉛直流路６１の内壁面（水平方向）に向かって設けられている。ブラシ７４を構成するゴムは、インクなどの液体は通過させるが、気体は阻止するような間隔で配置されている。ブラシ７４の先端は、鉛直流路６１の内壁に接触している。つまり、鉛直流路６１における気体捕捉板７２の位置している水平方向の面においては、気体捕捉板７２の外周面と鉛直流路６１の内壁面との間にのみ、インクが通過可能な液体通路が構成されている。また、この液体通路には、ブラシ７４が設けられているため、気体の通過は阻止される。さらに、ブラシ７４がゴムなどの弾性部材で構成されているため、その先端が鉛直流路６１の内壁に接触しても内壁を傷つけることもない。また、ブラシ７４の先端が鉛直流路６１の内壁に接触して、ブラシ７４の先端と鉛直流路６１の内壁との間に隙間がないため、気体の通過をさらに阻止している。

気体捕捉板７２の上面には、２つのバネ部材７６の一端が接続されている。２つのバネ部材７６の他端は、鉛直流路６１の上端部の内壁に接続されている。２つのバネ部材７６は、貫通孔７５に対して対称な位置に設けられている（図５参照）。２つのバネ部材７６は、気体捕捉板７２が鉛直流路６１の上端側に位置している場合には、気体捕捉板７２を付勢しておらず、気体捕捉板７２が鉛直流路６１の下端側に移動するにつれて縮もうとして、気体捕捉板７２を上端側に引っ張る付勢力が増すようになっている。なお、２つのバネ部材７６は、同じ長さ及びバネ定数を有する。このように、気体捕捉板７２は、２つのバネ部材７６の付勢力によって、鉛直流路６１の上流側に引っ張られているため、傾くことなく水平方向に関して姿勢を安定させることでき、気体捕捉板７２に捕捉された気泡が逃げにくくなっている。

また、気体捕捉板７２は、回転軸７１が回転したときに、ブラシ７４の先端と鉛直流路６１の内壁との接触抵抗により回転せずに、上下方向に移動する。なお、ブラシ７４を有していなくても、気体捕捉板７２が鉛直流路６１内を回転できない程度の大きさを有していれば、回転軸７１が回転しても気体捕捉板７２は回転途中で鉛直流路６１の内壁面に接触し、その回転動作が阻害され、その状態を保ったまま回転軸７１の回転にともなって上下方向に移動することができる。また、回転止めとして鉛直流路６１の内壁と気体捕捉板７２とがそれぞれ凹部と凸部を有し、これらが係合されることで回転軸７１の回転にともなう気体捕捉板７２の回転動作を阻害してもよい。

次に、気体捕捉板７２を鉛直流路６１の延在方向に移動させる駆動機構について詳細に説明する。図６は、吸引キャップの位置する吸引領域近傍の拡大図である。図７は、サブタンク内における気体捕捉板の移動を示す図である。図６に示すように、上述した４つのサブタンク４ａ〜４ｄは、その上面にギヤ７３ａ〜７３ｄがそれぞれ設けられている。ギヤ７３ａ〜７３ｄは、隣接するギヤ同士が噛合している。また、ギヤ７３ｄは、キャリッジ２の上面に回転可能に固定されたピニオンギヤ９０と噛合している。また、図６の上側に位置するガイド軸１７の右端部には、吸引キャップ１３の左右方向の長さよりも左右方向に延在したラックギヤ９１が設けられている。

キャリッジ２が吸引領域に向けて移動する途中に、印刷領域から外れたときに、ラックギヤ９１とピニオンギヤ９０とが噛合する。そして、キャリッジ２が吸引領域へ移動を続けると、それにともないラックギヤ９１と噛合したピニオンギヤ９０が反時計回りに回転し始める。すると、ピニオンギヤ９０と噛合されたギヤ７３ｄが、ピニオンギヤ９０の回転により、時計回りに回転し始める。すると、ギヤ７３ａ〜７３ｄは、隣接するギヤ同士が噛合しているため、ギヤ７３ｃが反時計回り、ギヤ７３ｂが時計回り、ギヤ７３ａが反時計回りと順に回転し始める。つまり、キャリッジ２の吸引領域への移動に連動して、４つのギヤ７３ａ〜７３ｄが回転する。この４つのギヤ７３ａ〜７３ｄの回転にともなって、回転軸７１が回転し、気体捕捉板７２は鉛直流路６１の延在方向に移動する。

次に、気体捕捉板７２の作用について説明する。図６に示すように、キャリッジ２が印刷領域内（例えばＡ位置）に位置する場合には、ラックギヤ９１とピニオンギヤ９０とが噛合していない状態で、サブタンク４内の気体捕捉板７２は鉛直流路６１の上端部に待機している（図７（ａ）参照）。この気体捕捉板７２の位置は、インク貯留室６０のインク出口よりも高い位置となっている。したがって、インクカートリッジ６からインクジェットヘッド３に至るインク供給流路内に混入した気泡は、その浮力によって上方に浮き上がり、特に、サブタンク４内に形成された鉛直流路６１の上端部に待機した気体捕捉板７２の下面に溜まりやすくなっている。

そして、キャリッジ２が印刷領域から吸引領域に向けて移動し吸引領域内の所定の位置（例えば、Ｂ位置）まで移動したときに、初めてラックギヤ９１とピニオンギヤ９０とが噛合し、さらに、キャリッジ２が吸引領域内を同じ方向に移動し続けると、ピニオンギヤ９０の回転により、４つのギヤ７３ａ〜７３ｄがそれぞれ回転する。すると、４つのギヤ７３ａ〜７３ｄにそれぞれ固定された回転軸７１が回転し、サブタンク４ａ〜４ｄ内の各気体捕捉板７２は、その下面に気泡８６を捕捉したまま鉛直流路６１の下流側へ移動し始める。このとき、インクは、気体捕捉板７２の外周面と鉛直流路６１の内壁面との間の液体通路から上流へ移動する。つまり、液体通路からインクは上流側に逃がしつつ、気泡だけを気体捕捉板７２に捕捉したまま下流側に移送することができる。また、キャリッジ２が印刷領域にいるときに各気体捕捉板７２が移動することはないので、印刷の際に誤った吐出がなされることはない。

そして、キャリッジ２が吸引領域まで移動して停止すると、ピニオンギヤ９０の回転が停止し、それにともない、ギヤ７３ａ〜７３ｄ及び回転軸７１の回転も停止し、気体捕捉板７２は接続部６６の上端部で停止する。このとき、気体捕捉板７２の下面には、上流側から移送してきた気泡８６が捕捉された状態となっている（図７（ｂ）参照）。この気体捕捉板７２によって多量の気泡８６を一度にあらかじめ下流側に移送した状態で、吸引ポンプ１４によってノズル４０から後述するインクの吸引動作が行われることで、迅速且つ効率的にインクジェットヘッド３に気泡８６が吸引され、ノズル４０から排出される。このとき、気体捕捉板７２によって気泡８６をノズル４０側へ移動させることができるため、吸引ポンプ１４による吸引のみで気泡８６を排出する場合に比べて、ノズル４０から排出されるインクの量を減らすことができる。

なお、ギヤ７３ａ，７３ｃとギヤ７３ｂ，７３ｄの回転方向は逆方向であるため、ギヤ７３ａ，７３ｃに固定された回転軸７１に形成されたネジ山は、ギヤ７３ｂ，７３ｄに固定された回転軸７１に形成されたネジ山と逆方向となっており、キャリッジ２が吸引領域に移動しているときに、いずれのギヤ７３ａ〜７３ｄが回転しても、気体捕捉板７２は鉛直流路６１の下流側に移動するように構成されている。つまり、本実施形態においては、ピニオンギヤ９０、ラック９１、ギヤ７３ａ〜７３ｄ、回転軸７１及び気体捕捉板７２が液体移送手段を構成し、さらに、ピニオンギヤ９０、ラック９１、ギヤ７３ａ〜７３ｄ、回転軸７１が駆動手段を構成している。

次に、プリンタ１の全体制御を司る制御装置８について説明する。図８は、プリンタ１の電気的な構成を示すブロック図である。図８に示される制御装置８は、中央処理装置であるＣＰＵ（Central Processing Unit）と、プリンタ１の全体動作を制御するための各種プログラムやデータ等が格納されたＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＣＰＵで処理されるデータ等を一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えている。

さらに、この制御装置８は、記録制御部８１と吸引制御部８２とを備えている。記録制御部８１は、ＰＣ等の入力装置８０から入力されたデータに基づいて、キャリッジ２（図１参照）を往復駆動するキャリッジ駆動モータ１９、インクジェットヘッド３のヘッドドライバ５３、記録用紙Ｐを搬送する用紙搬送機構（図示省略）に含まれる搬送モータ８３等を制御して、記録用紙Ｐへの画像等の記録を行わせるものである。また、吸引制御部８２（吸引制御手段）は、吸引キャップ１３を昇降駆動するキャップ駆動モータ８４や吸引ポンプ１４を制御して、インクジェットヘッド３の複数のノズル４０からインクを吸引する、インク吸引動作を行わせるものである。

吸引制御部８２により制御される吸引ポンプ１４のインク吸引動作について、具体的に説明する。インクカートリッジ６からインクジェットヘッド３に至る、サブタンク４を含むインク供給流路内には、様々な要因により気泡（エア）が混入することがある。例えば、インクカートリッジ６の交換時には、インクカートリッジ６と接続されるチューブ５の端部からエアが混入しやすい。また、サブタンク４とチューブ５との接続部分などから、長期間にわたってエアが徐々に侵入していくことも十分に考えられる。このようにしてインク供給流路内に混入した気泡は、その浮力によってサブタンク４の上端部に集まり、大きな気泡に成長する。そして、この気泡がサブタンク４からインクとともにインクジェットヘッド３に流れ込んでしまうと、インクジェットヘッド３において液滴の噴射不良が生じる虞がある。

そこで、ホルダ７（図１参照）に設けられたカートリッジ検出センサ８５によってインクカートリッジ６の交換が検出されたときや、長期間にわたってサブタンク４の気泡が排出されていないと判断したときには、吸引制御部８２は、吸引ポンプ１４に吸引動作を実行させることで、サブタンク４内の気泡をインクとともにノズル４０から排出する。

具体的には、記録制御部８１がキャリッジ駆動モータ１９によってキャリッジ２を吸引領域に移動させた後、吸引制御部８２がキャップ駆動モータ８４によって吸引キャップ１３を上方に移動させ、吸引キャップ１３がインクジェットヘッド３の複数のノズル４０を覆っている状態で、吸引ポンプ１４にインクの吸引を行わせる。すると、サブタンク４内の気泡がインクとともにインクジェットヘッド３内に引き込まれることになり、さらに、その気泡は、インクジェットヘッド３内のインク流路を通ってノズル４０から排出される。

ところで、吸引ポンプ１４によってノズル４０からインクを吸引するだけでは、サブタンク４の上端部などのノズル４０から離れている流路の内壁に付着した気泡を排出するためには、かなり強い吸引力で吸引しなくてはならず、この気泡とともにノズル４０からのインク排出量、即ち、無駄に捨てることとなるインクの量が増加する。

しかし、本実施形態のプリンタ１においては、前述したように、サブタンク４の鉛直流路６１内に、気体捕捉板７２が配置されている。そして、この気体捕捉板７２によって、インク吸引動作時には、サブタンク４内における気体捕捉板７２に捕捉された気泡がインクジェットヘッド３へ移送されるようになっている。

ここで、吸引動作までの一連の流れについて説明する。まず、吸引制御部８２により、サブタンク４内の気泡８６を排出するために、キャリッジ２が印刷領域から吸引領域に移動する。キャリッジ２が印刷領域に位置しているときには、気体捕捉板７２は、鉛直流路６１の上端部に待機している。そして、キャリッジ２が印刷領域外まで移動してきたときに、ラック９１とピニオンギヤ９０とが噛合し、さらに、キャリッジ２が吸引領域へ移動することで、ピニオンギヤ９０の回転にともなって、ギヤ７３ａ〜７３ｄ及び回転軸７１が回転し、サブタンク４ａ〜４ｄ内の各気体捕捉板７２は、その下面に気泡８６を捕捉したまま鉛直流路６１の下流側へ移動し始める。

そして、キャリッジ２が吸引領域まで移動して停止すると、ピニオンギヤ９０の回転が停止し、それにともない、ギヤ７３ａ〜７３ｄ及び回転軸７１の回転も停止し、気体捕捉板７２は接続部６６の上端部で停止する。このとき、気体捕捉板７２の下面には、上流側から移送してきた気泡８６が捕捉された状態となっている。この気体捕捉板７２によって多量の気泡８６を一度にあらかじめ下流側に移送した状態で、吸引ポンプ１４によってノズル４０からのインクの吸引動作が行われることで、迅速且つ効率的にインクジェットヘッド３に気泡８６が吸引され、ノズル４０から排出される。

また、キャリッジ２を吸引領域へ移動させたときに、そのキャリッジ２の移動に連動して、気体捕捉板７２を下流側に移動させているため、気体捕捉板７２を移動させるためのアクチュエータを必要としない。

さらに、インクジェットヘッド３が印刷領域外に移動してから、ラック９１とピニオンギヤ９０とが噛合し、気体捕捉板７２が下流側へ移動し始めるため、通常の印刷動作に伴うキャリッジ２の移動時に、気体捕捉板７２が流路延在方向に移動してしまい、インク供給流路内のインクの流れが不安定になってしまうのを防止することができる。

次に、前記実施形態に種々の変形を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。

本実施形態においては、気体捕捉板７２の側面と、鉛直流路６１の内壁面との間に隙間が形成されており、そこが液体通路を構成していたが、気体捕捉板７２の側面が鉛直流路６１の内壁面に沿って摺動可能となっており、気体捕捉板７２の面内に多数の貫通孔や切り欠きが形成されて、多数の貫通孔や切り欠きが液体通路を構成してもよい。このとき、これら貫通孔や切り欠きは、気泡の表面張力を破壊しない（気泡を通過させない）程度であって、インクを通過させる程度の径や大きさであればよい。

また、液体通路が、気泡の表面張力を破壊しない（気泡を通過させない）程度で、インクのみを通過させるような微小な通路である場合、ブラシ７４を設けなくてもよい。

さらに、バネ部材７６は、２つに限らず、気体捕捉板７２の姿勢を安定させるためには、より多くのバネ部材を設けてもよい。また、バネ部材７６は、気体捕捉板７２を鉛直流路６１の下端側に押すような付勢力を有するものであってもよい。つまり、気体捕捉板７２の姿勢を安定させるように、気体捕捉板７２の水平面に対して均等に付勢力を加えられるものであればよい。したがって、回転軸７１の径が大きく、気体捕捉板７２の水平断面積に対して、回転軸７１の水平断面積の有する面積が大きい場合には、気体捕捉板７２の姿勢は安定しやすいため、バネ部材を設けなくてもよい。

加えて、キャリッジ２を吸引領域へ移動させたときに、そのキャリッジ２の移動に連動して、気体捕捉板７２を下流側に移動させていたが、図９に示すように、気体捕捉板７２を移動させるためのアクチュエータ１５０を別途設けてキャリッジ２の移動とは別駆動で回転軸７１を回転させ気体捕捉板７２を移動させてもよい。このとき、まず、キャリッジ２を吸引領域に移動させた後、吸引制御部８２がアクチュエータ１５０によって回転軸７１を回転させ、気体捕捉部材７２を鉛直流路６１の上端部から接続部６６の上端部まで移動し、吸引ポンプ１４によって吸引動作を行う。

また、ブラシ７４は、多数のゴムなどの弾性部材ではなく、多数の針金などの剛性部材から構成してもよいが、この場合、鉛直流路６１の内壁を傷つけず、且つ、気泡の表面張力を破壊しない（気泡を通過させない）程度で、インクのみを通過させるようにブラシの先端と鉛直流路の内壁との隙間を微小にすることが好ましい。

さらに、インクカートリッジからインクジェットヘッドに至るインク供給流路において、気体捕捉板が設けられる流路部分は、鉛直方向に延びる流路である必要は必ずしもない。すなわち、鉛直方向に対してある角度傾いた流路内に気体捕捉板が設けられた場合や、さらには、水平方向に延びる水平流路内に気体捕捉板が設けられた場合においても、気体捕捉板が流路方向に沿って移動可能であれば流路内の気泡を移送するという作用・効果が得られる。

以上説明した実施形態は、本発明を、記録用紙にインクを噴射して画像等を記録するインクジェット式のプリンタに適用したものであるが、本発明の適用対象は、このようなプリンタに限られず、様々な種類の液体をその用途に応じて対象に噴射する、種々の液滴噴射装置に本発明を適用することが可能である。

本実施形態に係るプリンタの概略構成を示す平面図である。 インクジェットヘッドの一部分の鉛直断面図である。 サブタンクの鉛直断面図である。 図３のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。 図３のＹ−Ｙ線に沿った断面図である。 吸引キャップの位置する吸引領域近傍の拡大図である。 サブタンク内における気体捕捉板の移動を示す図である。 プリンタの電気的構成を概略的に示すブロック図である。 変形例におけるプリンタの電気的構成を概略的に示すブロック図である。

符号の説明

１ プリンタ
２ キャリッジ
３ インクジェットヘッド
４ サブタンク
５ チューブ
８ 制御装置
１３ キャップ
１４ 吸引ポンプ
４０ ノズル
６０ インク貯留室
６１ 鉛直流路
７２ 気体捕捉板
７４ ブラシ
７６ バネ部材
８２ 吸引制御部
９０ ピニオンギヤ
９１ ラック

Claims (9)

1. 液滴を噴射するノズルを有する液滴噴射ヘッドと、
   前記液滴噴射ヘッドに液体を供給する液体供給流路と、
   前記液体供給流路内の液体を前記液滴吐出ヘッドの前記ノズルから吸引する吸引手段と、
   前記吸引手段の吸引動作時に、前記液体供給流路内の気体を捕捉して、捕捉した気体を下流側の前記ノズルに向けて移動させる気体移送手段と、
   を備えていることを特徴とする液滴噴射装置。
2. 前記気体移送手段は、
   前記液体供給流路内においてその流路延在方向に移動可能に配設されて、前記液体供給流路内の気体を捕捉する気体捕捉部材と、
   前記気体捕捉部材を前記流路延在方向に移動させる駆動手段とを備え、
   前記気体捕捉部材自身、または、前記気体捕捉部材と前記液体供給流路の内壁面との間に、前記気体捕捉部材が前記流路延在方向に移動したときに液体が通過可能な液体通路が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液滴噴射装置。
3. 前記気体捕捉部材の下流側の面は、その中央から外周に向かうほど、前記流路延在方向と直交する平面に対して下流側に傾斜していることを特徴とする請求項２に記載の液滴噴射装置。
4. 前記気体捕捉部材の前記流路延在方向における投影面積が、前記液体供給流路の前記流路延在方向と直交する平面における断面積よりも小さく、
   前記気体捕捉部材の外周面と前記液体供給流路の内壁面との間に、前記液体通路が形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載の液滴噴射装置。
5. 前記気体捕捉部材の前記液体通路に面する部分に、前記液体通路における液体の通過を許容するとともに気体の通過を阻止することが可能な、ブラシ状の気体阻止部材が設けられていることを特徴とする請求項２〜４の何れかに記載の液滴噴射装置。
6. 前記気体捕捉部材を前記流路延在方向に付勢して前記気体捕捉部材の姿勢を安定させる、バネ部材を備えていることを特徴とする請求項２〜５の何れかに記載の液滴噴射装置。
7. 前記液体供給流路は、液体を貯留する液体貯留室と、上下方向に沿って延在するとともに、その上端部において前記液体貯留室の液体出口に連なり、且つ、その下端部において前記液滴噴射ヘッドに接続された鉛直流路とを含んでおり、
   前記気体捕捉部材は、前記鉛直流路内において上下方向に移動可能に配設され、
   前記吸引手段による吸引動作がなされておらず、前記気体捕捉部材が前記鉛直流路内の上端部において待機しているときには、この気体捕捉部材の位置は、前記液体貯留室の前記液体出口よりも高い位置にあることを特徴とする請求項２〜６の何れかに記載の液滴噴射装置。
8. 前記液滴噴射ヘッドは、一方向に沿って往復移動可能なキャリッジに搭載されて、所定の液滴噴射領域にあるときに前記ノズルから液滴を噴射するように構成されており、
   前記吸引手段は、前記液滴噴射領域よりも前記一方向に関して外側の吸引領域に配置されて、前記液滴噴射ヘッドのノズルを覆うことが可能なキャップを有し、
   前記駆動手段は、前記吸引手段による吸引動作を行うために、前記キャリッジが前記キャップの配置されている前記吸引領域に移動するときに、そのキャリッジの移動に連動して、前記気体捕捉部材を前記流路延在方向に沿って移動させるように構成されていることを特徴とする請求項２〜７の何れかに記載の液滴噴射装置。
9. 前記液滴噴射ヘッドが前記キャリッジとともに前記液滴噴射領域外に移動したときに、初めて前記キャリッジから前記駆動手段に動力が伝達されて、この駆動手段により駆動される前記気体捕捉部材が下流側へ移動し始めることを特徴とする請求項８に記載の液滴噴射装置。

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