JP2009137125A

JP2009137125A - 液体噴射装置のメンテナンス方法、及び液体噴射装置

Info

Publication number: JP2009137125A
Application number: JP2007315020A
Authority: JP
Inventors: Seiji Tojo; 誠司東上
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2007-12-05
Filing date: 2007-12-05
Publication date: 2009-06-25

Abstract

【課題】吸引処理の後にキャップ部材で覆われた空間が負圧状態から大気圧に戻ったことを検出して、メンテナンス処理時間の短縮を図ることができる液体噴射装置のメンテナンス方法、及び液体噴射装置を提供する。
【解決手段】液体噴射ヘッドのノズル開口面に対して液体受部を接触状態で覆い被せると共にノズル開口面と液体受部との間に電界を付与する第一工程と、ノズル形成面と液体受部との間に形成される空間を負圧状態にして液体噴射ヘッドの各ノズルから流体を液体受部に向けて強制排出させる第二工程と、液体受部に向けて強制液体を排出したときの静電誘導に基づく電圧変化を検出する第三工程と、電圧変化の検出結果に基づいて空間の負圧状態を検出する第四工程と、空間の負圧状態が解消されると液体受部を流体噴射ヘッドから離間させる第五工程と、を有する。
【選択図】図７

Description

本発明は、インクジェット式プリンタ等の液体噴射装置におけるメンテナンス方法、及び液体噴射装置に関する
ものである。

液体噴射装置は、液体を液滴として噴射可能な液体噴射ヘッドを備え、この液体噴射ヘッドから各種の液体を噴射する装置である。
液体噴射装置の代表的なものとして、例えば、液体噴射ヘッドとしてのインクジェット式記録ヘッド（以下、単に記録ヘッドという）を備え、この記録ヘッドのノズル（開口）から液体状のインクをインク滴として記録紙等の吐出対象物に向けて吐出・着弾させてドットを形成することで記録を行うインクジェット式プリンタ等の画像記録装置を挙げることができる。
また、近年においては、この画像記録装置に限らず、液晶ディスプレイ等のカラーフィルタの製造装置等、各種の製造装置にも液体噴射装置が応用されている。

このような画像記録装置では、例えば、インクタンクやインクカートリッジ等の液体貯留部に貯留されたインクを記録ヘッドの圧力室内に導入し、例えば圧電振動子等の圧力発生源に駆動信号を印加してこれを駆動することにより、圧力室内のインクに圧力変動を生じさせ、この圧力変動を制御することでノズルからインク滴を吐出するようになっている。
記録ヘッドは、圧力発生源に供給する駆動信号の駆動電圧（最低電圧から最高電圧までの電位差）や、その波形に応じて、ノズルから吐出されるインク滴の液量（重量・体積）が増減するようになっている。

そして、液体噴射装置では、記録ヘッドの各ノズルの状態を好適に保ち、常に所望の液量のインク滴が吐出されてドット抜けが発生しないように、非吐出動作中にキャップ部材をノズル形成面に密着させ、キャップ部材で覆われた空間を吸引ポンプにより吸引して、ノズルから増粘（目詰まり）したインクを強制排出させる吸引処理が行われている。
キャップ部材は、大気開放用のバルブを有しており、キャップ部材内の空間を負圧状態から大気圧状態に回復させるようになっている。ところが、キャップ部材で覆われた空間が大気圧に戻りきらない状態でキャップ部材をノズル形成面から離した場合には、その空間に急激な空気の流れが発生して、ノズル内のインクのメニスカスが破壊されて、気泡がヘッド内へ気泡が混入したりしてしまう。このような現象が起こると、記録ヘッドはインク滴の吐出漏れ（いわゆるドット抜け）が発生し、印刷（記録）不良となる。
このため、大気開放用バルブを開放してキャップ部材で覆われた空間を大気圧に戻した後に、キャップ部材をノズル形成面から離間させるようにしている。
特開２００６−７５９９８号公報

従来技術では、キャップ部材で覆われた空間の圧力を計測する手段を有しないため、吸引ポンプを停止してからキャップ部材で覆われた空間の圧力が大気圧に戻るまでの時間を予め計測しておき、この時間を経過した後にキャップ部材をノズル形成面から離間させるようにしている。
しかしながら、ノズル径の個体差やインク粘度の変化により、大気圧に戻るまでの時間は必ずしも一定でなくばらついてしまう。このため、最悪の条件下においてもキャップ部材で覆われた空間の圧力が大気圧に戻ると推測される時間を設定しなければならず、適時に記録（印刷）処理に移行することができないという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、記録ヘッドのノズルからインクを強制排出させる吸引処理の後に、キャップ部材で覆われた空間が負圧状態から大気圧に戻ったことを検出して、適時に記録ヘッドとキャップ部材とを離間させることでメンテナンス処理時間の短縮を図ることができる液体噴射装置のメンテナンス方法、及び液体噴射装置を提供することを目的とする。

本発明に係る液体噴射装置のメンテナンス方法、及び液体噴射装置では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
第１の発明は、液体噴射ヘッドのノズル開口面に対して液体受部を接触状態で覆い被せると共に前記ノズル開口面と前記液体受部との間に電界を付与する第一工程と、前記ノズル形成面と前記液体受部との間に形成される空間を負圧状態にして前記液体噴射ヘッドの各ノズルから流体を前記液体受部に向けて強制排出させる第二工程と、前記液体受部に向けて強制液体を排出したときの静電誘導に基づく電圧変化を検出する第三工程と、前記電圧変化の検出結果に基づいて前記空間の負圧状態を検出する第四工程と、前記空間の負圧状態が解消されると前記液体受部を前記流体噴射ヘッドから離間させる第五工程と、を有することを特徴とする。

これにより、液体噴射ヘッドのノズル詰まりの防止と回復を行う吸引処理のために、流体噴射ヘッドのノズル開口面に密着させていた液体受部を、適時に流体噴射ヘッドから離間させることができるので、メンテナンス（クリーニング）処理時間を短縮することができる。
また、液体受部で覆われた空間が負圧から大気圧に完全に戻るので、液体受部を離間させた際に、ノズルに形成されたインクのメニスカスが破壊されることなく維持される。したがって、メニスカスの破壊に伴う流体噴射不良を確実に防止することができる。

また、前記空間の負圧状態の解消は、前記電圧変化の定常状態への復元に基づいて検出されることを特徴とする。
また、第四工程の後に、前記ノズル開口面に付着した流体を吹き払うワイピング処理と前記流体噴射ヘッドから流体を所定滴数連続噴射するフラッシング処理とを行う第五工程と、を有することを特徴とする。

第２の発明は、液体噴射ヘッドのノズル開口面に対して接触状態で被覆可能な液体受部と、前記液体受部に接続されると共に前記ノズル形成面と前記液体受部との間に形成される空間を負圧状態にして前記液体噴射ヘッドの各ノズルから流体を前記液体受部に向けて強制排出させる吸引ポンプと、前記ノズル開口面と前記液体受部の液体受面との間に電界を付与すると共に前記流体噴射ヘッドから流体受部に向けて流体が強制排出されたときの静電誘導に基づく電圧変化を検出する流体検出部と、前記電圧変化の検出結果に基づいて前記空間の負圧状態を検出すると共に前記空間の負圧状態が解消されると前記液体受部を前記流体噴射ヘッドから離間させるメンテナンス処理部と、を備えることを特徴とする。

また、前記空間の負圧状態の解消は、前記電圧変化の定常状態への復元に基づいて検出されることを特徴とする。

以下、本発明に係る液体噴射装置のメンテナンス方法、及び液体噴射装置の第一実施形態について、図を参照して説明する。本実施形態では、本発明に係る液体噴射装置として、インクジェット式プリンタ（以下、プリンタ１という）を例示する。

図１は、本発明の実施形態に係るプリンタ１の概略構成を示す一部分解図である。
プリンタ１は、サブタンク２及び記録ヘッド３を搭載したキャリッジ４と、プリンタ本体５とから概略構成される。
プリンタ本体５には、キャリッジ４を往復移動させるキャリッジ移動機構６５（図６参照）と、不図示の記録紙（液体噴射対象）を搬送する紙送り機構６６（図６参照）と、記録ヘッド３の各ノズルから増粘したインクＬを吸引するクリーニング動作等に用いられるキャッピング機構１４と、記録ヘッド３に供給するインクＬを貯留したインクカートリッジ６とが設けられている。

また、プリンタ１は、記録ヘッド３から吐出されるインク滴Ｄを検出可能なインク滴センサ７（図４，６参照）を備えている。このインク滴センサ７は、記録ヘッド３から吐出されるインク滴Ｄを帯電させ、この帯電したインク滴Ｄが飛翔する際の静電誘導に基づく電圧変化を検出信号として出力するように構成されたものである。
このインク滴センサ７の詳細については、後述する。

キャリッジ移動機構６５は、プリンタ本体５の幅方向に架設されたガイド軸８と、パルスモータ９と、パルスモータ９の回転軸に接続されてこのパルスモータ９によって回転駆動される駆動プーリー１０と、駆動プーリー１０とはプリンタ本体５の幅方向の反対側に設けられた遊転プーリー１１と、駆動プーリー１０と遊転プーリー１１との間に掛け渡されてキャリッジ４に接続されたタイミングベルト１２と、から構成されている。
そして、パルスモータ９を駆動することで、キャリッジ４がガイド軸８に沿って主走査方向に往復移動するように構成されている。

また、紙送り機構６６は、紙送りモータＭやこの紙送りモータＭによって回転駆動される紙送りローラ（いずれ不図示）等から構成され、記録紙を記録（印字・印刷）動作に連動させてプラテン１３の上に順次送り出す。

キャッピング機構１４は、キャップ部材１５、吸引ポンプ１６等から構成されている。キャップ部材１５は、ゴム等の弾性材をトレイ形状に成型した部材によって構成してあり、ホームポジションに配設されている。このホームポジションは、キャリッジ４の移動範囲内であって記録領域よりも外側の端部領域に設定され、電源オフ時や長時間に亘って記録（液体噴射処理）が行われなかった場合にキャリッジ４が位置する場所である。

ホームポジションにキャリッジ４が位置する場合には、キャップ部材１５が記録ヘッド３のノズル基板４３（図３参照）の表面（即ち、ノズル開口面４３ａ）に当接して封止する。この封止状態で吸引ポンプ１６を作動させると、キャップ部材１５の内部（封止空部）が減圧されて、記録ヘッド３内のインクＬがノズル４７から強制的に排出される。

また、キャップ部材１５は、記録ヘッド３による記録動作前や記録動作中等において、増粘したインクＬや気泡等を排出するためにインク滴Ｄを吐出するフラッシング処理においてインク滴Ｄを受ける。

図２は記録ヘッド３の構成を説明する断面図、図３は記録ヘッド３の要部断面図である。図４は、記録ヘッド３、インクカートリッジ６及びインク滴センサ７の構成を説明する模式図である。
本実施形態における記録ヘッド３は、導入針ユニット１７、ヘッドケース１８、流路ユニット１９及びアクチュエータユニット２０を主な構成要素としている。
導入針ユニット１７の上面にはフィルタ２１を介在させた状態で２本のインク導入針２２が横並びで取り付けられている。これらのインク導入針２２には、サブタンク２がそれぞれ装着される。また、導入針ユニット１７の内部には、各インク導入針２２に対応したインク導入路２３が形成されている。
このインク導入路２３の上端はフィルタ２１を介してインク導入針２２に連通し、下端はパッキン２４を介してヘッドケース１８内部に形成されたケース流路２５と連通する。
なお、本実施形態は、２種類のインクを使用する構成であるため、サブタンク２を２つ配設しているが、本実施形態は３種類以上のインクを使用する構成にも当然に適用されるものである。

サブタンク２は、ポリプロピレン等の樹脂製材料によって成型されている。このサブタンク２には、インク室２７となる凹部が形成され、この凹部の開口面に透明な弾性シート２６を貼設してインク室２７が区画されている。
また、サブタンク２の下部にはインク導入針２２が挿入される針接続部２８が下方に向けて突設されている。サブタンク２におけるインク室２７は、底の浅いすり鉢形状をしており、その側面における上下中央よりも少し下の位置には、針接続部２８との間を連通する接続流路２９の上流側開口が臨んでおり、この上流側開口にはインクＬを濾過するタンク部フィルタ３０が取り付けられている。
針接続部２８の内部空間にはインク導入針２２が液密に嵌入されるシール部材３１が嵌め込まれている。このサブタンク２には、図４に示すように、インク室２７に連通する連通溝部３２′を有する延出部３２が形成されており、この延出部３２の上面にはインク流入口３３が突設されている。

インク流入口３３には、インクカートリッジ６に貯留されたインクＬを供給するインク供給チューブ３４が接続される。従って、インク供給チューブ３４を通ってきたインクＬは、このインク流入口３３から連通溝部３２′を通ってインク室２７に流入する。
上記の弾性シート２６は、インク室２７を収縮させる方向と膨張させる方向とに変形可能である。そして、この弾性シート２６の変形によるダンパ機能によって、インクＬの圧力変動が吸収される。すなわち、弾性シート２６の作用によってサブタンク２が圧力ダンパとして機能する。従って、インクＬは、サブタンク２内で圧力変動が吸収された状態で記録ヘッド３側に供給される。

ヘッドケース１８は、合成樹脂製の中空箱体状部材であり、下端面に流路ユニット１９を接合し、内部に形成された収容空部３７内にアクチュエータユニット２０を収容し、流路ユニット１９側とは反対側の上端面にパッキン２４を介在した状態で導入針ユニット１７を取り付けるようになっている。
このヘッドケース１８の内部には、高さ方向を貫通してケース流路２５が設けられている。このケース流路２５の上端は、パッキン２４を介して導入針ユニット１７のインク導入路２３と連通するようになっている。
また、ケース流路２５の下端は、流路ユニット１９内の共通インク室４４に連通するようになっている。したがって、インク導入針２２から導入されたインクＬは、インク導入路２３及びケース流路２５を通じて共通インク室４４側に供給される。

ヘッドケース１８の収容空部３７内に収容されるアクチュエータユニット２０は、櫛歯状に列設された複数の圧電振動子３８と、この圧電振動子３８が接合される固定板３９と、プリンタ本体側からの駆動信号を圧電振動子３８に供給する配線部材としてのフレキシブルケーブル４０とから構成される。各圧電振動子３８は、固定端部側が固定板３９上に接合され、自由端部側が固定板３９の先端面よりも外側に突出している。即ち、各圧電振動子３８は、所謂片持ち梁の状態で固定板３９上に取り付けられている。
また、各圧電振動子３８を支持する固定板３９は、例えば厚さ１ｍｍ程度のステンレス鋼によって構成されている。そして、アクチュエータユニット２０は、固定板３９の背面を、収容空部３７を区画するケース内壁面に接着することで収容空部３７内に収納・固定されている。

流路ユニット１９は、振動板（封止板）４１、流路基板４２及びノズル基板４３からなる流路ユニット構成部材を積層した状態で接着剤で接合して一体化することにより作製されており、共通インク室４４からインク供給口４５及び圧力室４６を通りノズル４７に至るまでの一連のインク流路（液体流路）を形成する部材である。圧力室４６は、ノズル４７の列設方向（ノズル列方向）に対して直交する方向に細長い室として形成されている。また、共通インク室４４は、ケース流路２５と連通し、インク導入針２２側からのインクＬが導入される室である。
そして、この共通インク室４４に導入されたインクＬは、インク供給口４５を通じて各圧力室４６に分配供給される。

流路ユニット１９の底部に配置されるノズル基板４３は、ドット形成密度に対応したピッチ（例えば１８０ｄｐｉ）で複数のノズル４７を列状に開設した金属製の薄い板材である。本実施形態のノズル基板４３は、ステンレス鋼の板材によって作製され、本実施形態においてはノズル４７の列（即ち、ノズル列）が、各サブタンク２に対応して合計２２列並設されている。そして、１つのノズル列は、例えば、１８０個のノズル４７によって構成される。
ノズル基板４３と振動板４１との間に配置される流路基板４２は、インク流路となる流路部、具体的には、共通インク室４４、インク供給口４５及び圧力室４６となる空部が区画形成された板状の部材である。

本実施形態において、流路基板４２は、結晶性を有する基材であるシリコンウェハーを異方性エッチング処理することによって作製されている。振動板４１は、ステンレス鋼等の金属製の支持板上に弾性フィルムをラミネート加工した二重構造の複合板材である。この振動板４１の圧力室４６に対応する部分には、エッチングなどによって支持板を環状に除去することで、圧電振動子３８の先端面が接合される島部４８が形成されており、この部分はダイヤフラム部として機能する。即ち、この振動板４１は、圧電振動子３８の作動に応じて島部４８の周囲の弾性フィルムが弾性変形するように構成されている。また、振動板４１は、流路基板４２の一方の開口面を封止し、コンプライアンス部４９としても機能する。このコンプライアンス部４９に相当する部分についてはダイヤフラム部と同様にエッチングなどにより支持板を除去して弾性フィルムだけにしている。

そして、上記の記録ヘッド３において、フレキシブルケーブル４０を通じて駆動信号が圧電振動子３８に供給されると、この圧電振動子３８が素子長手方向に伸縮し、これに伴い島部４８が圧力室４６に近接する方向或いは離隔する方向に移動する。これにより、圧力室４６の容積が変化し、圧力室４６内のインクＬに圧力変動が生じる。この圧力変動によってノズル４７からインク滴Ｄが吐出される。

インクカートリッジ６は、図４に示すように、中空箱形状に形成されたケース部材５１と、可塑性材料によって形成されたインクパック５２とから構成されており、ケース部材５１内の収容室にインクパック５２を収容している。
このインクカートリッジ６は、インク供給チューブ３４の一端部と連通しており、記録ヘッド３のノズル開口面４３ａとの水頭差によってインクパック５２内のインクＬを記録ヘッド３側に供給するように構成されている。具体的には、インクカートリッジ６と記録ヘッド３との重量方向の相対的な位置関係がノズル４７のメニスカスに対して極く僅かに負圧がかかるような状態に設定されている。
そして、圧電振動子３８を駆動することによる圧力変化によって、圧力室４６へのインクＬの供給と、この圧力室４６内のインクＬの吐出を行う。

インク滴センサ７は、図４に示すように、ホームポジションに配置された液滴受部としてのキャップ部材１５と、このキャップ部材１５の内部に設けられた検査領域７４と、この検査領域７４と記録ヘッド３のノズル基板４３との間に電圧を印加する電圧印加回路７５と、検査領域７４の電圧を検出する電圧検出回路７６とから構成される。

キャップ部材１５は、上面が開放されたトレイ状の部材であり、エラストマー等の弾性部材により作製されている。このキャップ部材１５の内部にはインク吸収体７７が配設されている。インク吸収体７７は、インクＬの保持力が高いものであり、例えば、フェルトなどの不織布によって作製されている。
そして、インク吸収体７７の上面には、メッシュ状の電極部材７８が配設されている。この電極部材７８の表面が検査領域７４に相当する。電極部材７８は、ステンレス鋼等の金属からなる格子状のメッシュとして形成されている。このため、電極部材７８上に着弾したインク滴Ｄは、格子状の電極部材７８の隙間を通って下側に配置された吸収体７７に吸収・保持されるようになっている。
なお、キャップ部材１５の上面に配置された弾性部材は絶縁体であり、後述するようにキャップ部材１５を記録ヘッド３のノズル開口面４３ａに密着したとしても、電極部材７８と記録ヘッド３とが導通しないようになっている。

電圧印加回路７５は、電極部材７８が正極となり、記録ヘッド３のノズル基板４３が負極となるように直流電源（例えば４００Ｖ）と抵抗素子（例えば１ＭΩ）とを介して両者を電気的に接続している。
電圧検出回路７６は、電極部材７８の電圧信号を増幅して出力する増幅回路８１と、この増幅回路８１から出力された信号をＡ／Ｄ変換してプリンタコントローラ５５側へ出力するＡ／Ｄ変換回路８２とを備えている。増幅回路８１は、所定の増幅率で電極部材７８の電圧信号を増幅して出力するものである。Ａ／Ｄ変換回路８２は、増幅回路８１から出力されたアナログ信号をディジタル信号に変換して、検出信号としてプリンタコントローラ５５側に出力するようになっている。

図５は、キャップ部材１５に連結された吸引ポンプ１６の構成を示す図である。
キャップ部材１５の底壁には、キャップ部材１５内に溜まったインクＬを排出する排出部１２６が下方に向かって突設されており、その内部には排出通路１２６ａが形成されている。
排出部１２６には、可撓性材料等からなる排出チューブ１２７の一端部が接続されており、排出チューブ１２７の他端部は、廃インクタンク１２８内に挿入されている。
なお、廃インクタンク１２８内には、多孔質部材からなる廃インク吸収材１２９が収容されており、この廃インク吸収材１２９により回収されたインクＬが吸収されるようになっている。なお、この廃インクタンク１２８は、プラテン１３の下方に配設されている。

キャップ部材１５と廃インクタンク１２８との間には、チューブポンプ式吸引ポンプ１６が配設されている。吸引ポンプ１６は、円筒状のケース１３０を有しており、このケース１３０内には平面視で円形状をなすポンプホイル１３２がケース１３０の軸心に設けられたホイル軸１３１を中心に回動可能に収容されている。そして、このケース１３０内に、排出チューブ１２７の中間部１２７ａがケース１３０の内周壁１３０ａに沿うようにして収容されている。

ポンプホイル１３２には、一対の外側に膨らむ円弧状をなすローラ案内溝１３３，１３４がホイル軸１３１を挟んで対向するように形成されている。各ローラ案内溝１３３，１３４は、一端がポンプホイル１３２の外周側に位置しており、他端がポンプホイル１３２の内周側に位置している。すなわち、両ローラ案内溝１３３，１３４は、それらの一端から他端に向かうほど、徐々にポンプホイル１３２の外周部から遠ざかるように延びている。
両ローラ案内溝１３３，１３４内には、押圧手段としての一対のローラ１３５，１３６が、それぞれ回動軸１３５ａ，１３６ａを介して挿通支持されている。なお、両回動軸１３５ａ，１３６ａは、それぞれ両ローラ案内溝１３３，１３４内を摺動自在になっている。

そして、ポンプホイル１３２を、正方向（矢印方向）に回動させると、両ローラ１３５，１３６が両ローラ案内溝１３３，１３４の一端側（ポンプホイル１３２の外周側）に移動し、排出チューブ１２７の中間部１２７ａを上流側から下流側へ順次押し潰しながら（押圧しながら）回動するようになっている。この回動により、チューブポンプ１２３より上流側の排出チューブ１２７の内部が減圧されるようになっている。
これにより、キャップ部材１５内に溜まったインクＬは、ポンプホイル１３２の正方向の回動動作により、徐々に廃インクタンク１２８方向へ排出されるようになっている。

また、ポンプホイル１３２を逆方向（矢印方向とは反対方向）に回動させると、両ローラ１３５，１３６が両ローラ案内溝１３３，１３４の他端側（ポンプホイル１３２の内周側）に移動するようになっている。この移動により、両ローラ１３５，１３６がそれぞれ排出チューブ１２７の中間部１２７ａに軽く接した状態となり、排出チューブ１２７の内部の減圧状態が解消されるようになっている。
なお、ポンプホイル１３２は、紙送り機構６６の紙送りモータＭによって回転駆動されるようになっている。

図６はプリンタ１の電気的な構成を示すブロック図である。
本実施形態におけるプリンタ１は、プリンタコントローラ５５と、プリントエンジン５６と、インク滴センサ７とで概略構成されている。
プリンタコントローラ５５は、ホストコンピュータ等の外部装置からの印刷データ等が入力される外部インタフェース（外部Ｉ／Ｆ）５７と、各種データ等を記憶するＲＡＭ５８と、各種制御のための制御プログラム等を記憶したＲＯＭ５９と、ＲＯＭ５９に記憶されている制御プログラムに従って各部の統括的な制御を行う制御部６０と、クロック信号を発生する発振回路６１と、記録ヘッド３へ供給する駆動信号を発生する駆動信号発生回路６２と、印刷データをドット毎に展開することで得られた吐出データや駆動信号等を記録ヘッド３に出力するための内部インタフェース（内部Ｉ／Ｆ）６３と、を備えている。

プリントエンジン５６は、記録ヘッド３と、キャリッジ移動機構６５と、紙送り機構６６とから構成されている。
記録ヘッド３は、吐出データがセットされるシフトレジスタ６７と、シフトレジスタ６７にセットされた吐出データをラッチするラッチ回路６８と、ラッチ回路６８からの吐出データを翻訳してパルス選択データを生成するデコーダ６９と、電圧増幅器として機能するレベルシフタ７０と、圧電振動子３８に対する駆動信号の供給を制御するスイッチ回路７１と、圧電振動子３８とを備えている。
制御部６０は、外部装置から送信された印刷データをドットパターンに対応した吐出データに展開して記録ヘッド３に送信する。そして、記録ヘッド３では、受信した吐出データに基づき、インク滴Ｄの吐出が行われるようになっている。

また、制御部６０は、記録ヘッド３のノズル開口面４３ａのクリーニング（メンテナンス）処理を実施するクリーニング処理部としても機能する。
クリーニング処理は、記録ヘッド３の全ノズル４７からインクＬを強制排出させる吸引処理と、ノズル開口面４３ａに付着したインクＬを拭き払うワイピング処理と、記録ヘッド３の全ノズル４７からインク滴Ｄを連続吐出させるフラッシング処理とからなっている。

吸引処理は、記録ヘッド３のノズル開口面４３ａにキャップ部材１５を密着し、ノズル開口面４３ａをキャップ部材１５で覆い被せた状態で吸引ポンプ１６を駆動して、キャップ部材１５で覆われた空間（以下、キャップ内空間Ｓという）を負圧状態にすることで、各ノズル４７から強制的にインクＬをキャップ部材１５に向けて排出されるものである。この吸引処理により、ノズル４７内の増粘インクや気泡を強制排出させる。
吸引処理は、ノズル４７内の増粘インクや気泡を協力に排出させることができる一方で、ワイピング処理やフラッシング処理に比べて時間を要するので、長時間に亘って記録処理が行われなかった等の印刷（記録）不良が発生する虞が高い場合や、印刷不良が発生して使用者からの要求があった場合等に行われるようになっている。
なお、制御部６０は、吸引処理の際に、記録ヘッド３に対してキャップ部材１５を密着させたり離間させたりすると共に、吸引ポンプ１６を所定時間駆動する。

ワイピング処理は、ノズル開口面４３ａに付着したインクＬを拭き払うことで、ノズル開口面４３ａにおけるインクＬの混色や、インク滴Ｄの飛行曲がりを防止する。
フラッシング処理は、記録ヘッド３の各ノズル４７内から増粘したインクＬや気泡を排出することでノズル詰まりを防止する処理であって、各ノズル４７からキャップ部材１５に向けてインク滴Ｄを、例えば、数十〜数百回程度、吐出する。
ワイピング処理やフラッシング処理は、印刷開始の前後や、印刷処理中に定期的に行われるようになっている。

駆動信号発生回路６２は、記録ヘッド３の圧電振動子３８に供給する吐出パルスの電圧値の変化量を示すデータと吐出パルスの電圧を変化させるタイミングを規定するタイミング信号とが入力され、これらのデータ及びタイミング信号に基づいて、駆動信号（吐出パルス）を発生する。

上記吐出パルスを圧電振動子３８に印加すると、次のようにしてインク滴Ｄが吐出される。即ち、吐出パルスが供給されると、まず、圧電振動子３８が収縮して圧力室４６が膨張する。この圧力室４６の膨張状態が極く短い間維持された後、圧電振動子３８が急激に伸長する。これに伴って、圧力室４６の容積が基準容積以下に収縮し、ノズル４７に露出したメニスカスが外側に向けて急激に加圧される。これにより、所定の液量のインク滴Ｄがノズル４７から吐出される。その後、インク滴Ｄの吐出に伴うメニスカスの振動を短時間で収束させるべく、圧力室４６が基準容積に復帰する。

以上の構成を備えるプリンタ１は、電源投入後や、長時間に亘ってインク吐出が行われなかった後、あるいは使用者からの要求があったとき等、所定の条件を満たした場合に、インク滴センサ７を用いたメンテナンス（クリーニング）処理を行って、インク吐出不良（いわゆるドット抜け）を防止・解消するように制御される。

図７は、インク滴センサ７を用いたメンテナンス処理を説明するフローチャートである。
図８は、静電誘導によって誘導電圧が生じる原理を説明する模式図であり、（ａ）はインクＬが強制排出された直後の状態を示す図、（ｂ）は強制排出されたインクＬがキャップ部材１５の検査領域７４に着弾した状態を示す図、（ｃ）は強制排出されたインクＬが途切れはじめた状態を示す図である。
図９は、インク滴センサ７から出力される検出信号の波形例とキャップ内空間Ｓの圧力変動との対応関係を示す図である。

まず、メンテナンス（クリーニング）処理の開始指令があると、制御部６０は、キャリッジ４を駆動して、記録ヘッド３をホームポジションに移動させて、キャップ部材１５の上方に位置づける。そして、不図示の昇降機構によってキャップ部材１５を上昇させて、記録ヘッド３のノズル開口面４３ａとキャップ部材１５の上端を密着させる。これにより、ノズル開口面４３ａとキャップ部材１５の検査領域７４（電極部材７８）とは、非接触状態で近接対向する（ステップＳ１）。
なお、電源投入直後等では、すでに記録ヘッド３のノズル開口面４３ａとキャップ部材１５が（保湿のため）密着状態で維持されているので、そのままステップＳ２に移行する。

次に、電圧印加回路７５によって、ノズル基板４３と電極部材７８との間に電圧が印加される（ステップＳ２）。

次いで、ノズル基板４３と電極部材７８との間に電圧が印加した状態で、吸引ポンプ１６を予め設定された時間だけ駆動して、ノズル開口面４３ａとキャップ部材１５の間の空間（キャップ内空間Ｓ）を負圧状態にする（ステップＳ３）。例えば、吸引ポンプ１６を１０秒程度駆動して停止する。
すると、図９（ｂ）に示すように、キャップ内空間Ｓは、約−８０ｋＰａ程度に減圧された状態（負圧状態）となる。

キャップ内空間Ｓが負圧状態となると、記録ヘッド３の各ノズル４７からインクＬがキャップ内空間Ｓ側に吸引されて、強制的に排出されるようになる。これにより、ノズル４７内で増粘したインクＬや、記録ヘッド３内の気泡がキャップ部材１５に向けて排出される。

この際、インク滴センサ７により、ノズル４７からインクＬが強制排出された際の電圧変化（検出波形Ｚ）を検出する（ステップＳ４）。
具体的には、ノズル基板４３は負極となっているため、図８（ａ）に示すように、ノズル基板４３の一部の負電荷がインクＬに移動し、強制排出されたインクＬは負に帯電する。そして、このインクＬがキャップ部材１５の検査領域７４に対して近づくに連れ、静電誘導によって検査領域７４（電極部材７８の表面）では正電荷が増加する。これにより、ノズル基板４３と電極部材７８との間の電圧（検出波形Ｚ）は、静電誘導によって生じる誘導電圧により、インクＬを排出しない状態における当初（定常状態）の電圧値よりも高くなる（図９（ａ）参照）。

その後、図８（ｂ）に示すように、インクＬが電極部材７８に着弾すると、インクＬの負電荷により電極部材７８の正電荷が中和される。このため、ノズル基板４３と電極部材７８との間の電圧は、当初の電圧値を下回る。
負に帯電したインクＬは、全てのノズル４７から強制的に途切れることなく排出されるので、ノズル基板４３と電極部材７８との間の電圧は当初の電圧値を大きく下回る。そして、略導通状態になってその状態が維持される。
このようにして、インク滴センサ７により、キャップ内空間Ｓの負圧状態を間接的に検出する。

上述したように、吸引ポンプ１６を停止すると、図９（ｂ）に示すように、キャップ内空間Ｓの圧力は徐々に上昇し始める。そして、キャップ内空間Ｓの圧力が大気圧に近づくと、ノズル４７から排出されたインクＬが徐々に途切れるようになって、最終的にキャップ内空間Ｓが大気圧と等しくなると、完全にインクＬの排出が途絶える。このため、ノズル基板４３と電極部材７８との間の電圧は、当初の電圧値に戻る。
つまり、図９（ａ）に示すように、インク滴センサ７から出力される検出波形Ｚは、一旦電圧が上昇した後に、当初の電圧値を大きく下回るまで下降し、その後キャップ内空間Ｓが大気圧と等しくなると、当初の電圧値に戻る波形となる。つまり、キャップ内空間Ｓが大気圧と等しくなっていることが間接的に検出される。
なお、図９（ａ）には、参考として、記録ヘッド３からインク滴Ｄを一滴だけ吐出した場合に、インク滴センサ７により得られる検出波形Ｚ０（破線）を示している。

このようにして、インク滴センサ７により検出される電圧（ノズル基板４３と電極部材７８との間の電圧）が吸引ポンプ１６を駆動する前の電圧値に戻ったか否か、言い換えれば、キャップ内空間Ｓが大気圧と等しくなっているか否かを検出し（ステップＳ５）、キャップ内空間Ｓが大気圧と等しくなっていると判断された場合には、即時に記録ヘッド３のノズル開口面４３ａからキャップ部材１５を離間させる（ステップＳ６）。

そして、その後に、ノズル開口面４３ａに付着したインクＬを拭き払うワイピング処理と、記録ヘッド３の全ノズル４７からインク滴Ｄを連続吐出させるフラッシング処理とを行うことで、ノズル開口面４３ａ及びノズル４７のインクＬのメニスカスを良好な状態に仕上げる（ステップＳ７）。
こうして、一連のメンテナンス（クリーニング）処理が完了する。

したがって、上述した実施形態によれば、メンテナンス処理のうち吸引処理を短時間に終了させることができるので、メンテナンス時間が短縮されて、即時に記録（印刷）処理に移行できる。
しかも、吸引処理の完了時に、キャップ内空間Ｓが大気圧と等しくなってからキャップ部材１５を記録ヘッド３のノズル開口面４３ａから離間させるので、ノズル４７のインクＬのメニスカスを破壊してしまうことがない。したがって、インクＬのメニスカスの破壊に伴う吐出不良が防止され、再度メンテナンス処理（吸引処理）が回避できる。よって、効率的な記録（印刷）処理が実現できる。

なお、上記実施形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明はこれに限定されるものではない。特許請求の範囲の記載に基づいて種々の変形が可能である。

例えば、上記実施形態では、電極部材７８が正極、記録ヘッド３のノズル基板４３が負極となるように両者を電気的に接続した例を示したが、両者の正負を逆転させる構成とすることも可能である。

また、上記実施形態では、吸引ポンプ１６（ポンプホイル１３２）が紙送り機構６６の紙送りモータＭによって回転駆動される場合について説明したが、これに限らず、吸引ポンプ１６を駆動するモータと紙送りモータＭとが別個の場合であってもよい。
また、吸引ポンプ１６は、チューブポンプ式の場合に限らず、他の方式のポンプを用いてもよい。

また、上記実施形態では、本発明における圧力発生源として所謂縦振動モードの圧電振動子３８を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、電界方向（圧電体と内部電極との積層方向）に振動可能な圧電振動子であってもよい。また、ノズル列毎にユニット化されているものに限らず、所謂撓み振動モードの圧電振動子のように、圧力室４６毎に設けられるものであってもよい。さらに、圧電振動子に限らず、発熱素子等の他の圧力発生素子を用いることもできる。

上記実施形態では、液体噴射装置として、インクジェット式プリンタ（記録装置）に具体化したが、この限りではなく、インク以外の他の液体（機能材料の粒子が分散されている液状体、ジェルのような流状体）を噴射したり吐出したりする流体噴射装置に具体化することもできる。
例えば、液晶ディスプレイ、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイ及び面発光ディスプレイの製造などに用いられる電極材や色材などの材料を分散または溶解のかたちで含む液状体を噴射する液状体噴射装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機物を噴射する液体噴射装置、精密ピペットとして用いられ試料となる液体を噴射する液体噴射装置であってもよい。
さらに、時計やカメラ等の精密機械にピンポイントで潤滑油を噴射する液体噴射装置、光通信素子等に用いられる微小半球レンズ（光学レンズ）などを形成するために紫外線硬化樹脂等の透明樹脂液を基板上に噴射する液体噴射装置、基板などをエッチングするために酸又はアルカリ等のエッチング液を噴射する液体噴射装置、ジェルを噴射する流状体噴射装置であってもよい。
そして、これらのうちいずれか一種の液体噴射装置において、噴射される液体（液状体、流状体）が、乾燥等により増粘する可能性があれば、本発明を適用することができる。

プリンタの構成を説明する斜視図である。記録ヘッドの構成を説明する断面図である。記録ヘッドの構成を説明する要部断面図である。記録ヘッド、インクカートリッジ、インク滴センサの構成を説明する模式図である。キャップ部材に連結された吸引ポンプの構成を示す図である。プリンタの電気的構成を説明するブロック図である。インク滴センサを用いたメンテナンス処理を説明するフローチャートである。静電誘導によって誘導電圧が生じる原理を説明する模式図である。インク滴センサから出力される検出信号の波形例を示す図である。

符号の説明

１…プリンタ（液体噴射装置）、３…記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、７…インク滴センサ（液体検出部）、１４…キャッピング機構、１５…キャップ部材（液体受部）、１６…吸引ポンプ、４３…ノズル基板、４３ａ…ノズル開口面、４７…ノズル、５５…プリンタコントローラ、６０…制御部（メンテンナンス処理部）、Ｌ…インク（液体）、Ｄ…インク滴（液体）、Ｓ・・・キャップ内空間（空間）、Ｚ…検出波形（電圧変化）

Claims

液体噴射ヘッドのノズル開口面に対して液体受部を接触状態で覆い被せると共に前記ノズル開口面と前記液体受部との間に電界を付与する第一工程と、
前記ノズル形成面と前記液体受部との間に形成される空間を負圧状態にして前記液体噴射ヘッドの各ノズルから流体を前記液体受部に向けて強制排出させる第二工程と、
前記液体受部に向けて強制液体を排出したときの静電誘導に基づく電圧変化を検出する第三工程と、
前記電圧変化の検出結果に基づいて前記空間の負圧状態を検出する第四工程と、
前記空間の負圧状態が解消されると前記液体受部を前記流体噴射ヘッドから離間させる第五工程と、
を有することを特徴とする液体噴射装置のメンテナンス方法。
前記空間の負圧状態の解消は、前記電圧変化の定常状態への復元に基づいて検出されることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置のメンテナンス方法。
第四工程の後に、前記ノズル開口面に付着した流体を吹き払うワイピング処理と前記流体噴射ヘッドから流体を所定滴数連続噴射するフラッシング処理とを行う第五工程と、
を有することを特徴とする液体噴射装置のメンテナンス方法。
液体噴射ヘッドのノズル開口面に対して接触状態で被覆可能な液体受部と、
前記液体受部に接続されると共に前記ノズル形成面と前記液体受部との間に形成される空間を負圧状態にして前記液体噴射ヘッドの各ノズルから流体を前記液体受部に向けて強制排出させる吸引ポンプと、
前記ノズル開口面と前記液体受部の液体受面との間に電界を付与すると共に前記流体噴射ヘッドから流体受部に向けて流体が強制排出されたときの静電誘導に基づく電圧変化を検出する流体検出部と、
前記電圧変化の検出結果に基づいて前記空間の負圧状態を検出すると共に前記空間の負圧状態が解消されると前記液体受部を前記流体噴射ヘッドから離間させるメンテナンス処理部と、
を備えることを特徴とする液体噴射装置。
前記空間の負圧状態の解消は、前記電圧変化の定常状態への復元に基づいて検出されることを特徴とする請求項４に記載の液体噴射装置。