JP2009178868A - 流体噴射装置及び流体噴射装置のクリーニング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】不要なクリーニングを抑制し、且つ低コスト化を実現可能とする流体噴射装置及び流体噴射装置のクリーニング方法を提供する。
【解決手段】噴射ヘッド３と、目詰まりを検出するとともに目詰まりノズル数を記憶する目詰まり検出手段７と、この検出結果に基づいてクリーニング動作を行うことで、目詰まりを解消させる制御手段５８と、を備える流体噴射装置である。第一の目詰まり検出ステップにより検出された目詰まりノズル数と、次に実行する第二の目詰まり検出ステップにより検出された目詰まりノズル数とを比較し、目詰まりノズル数の増減を判別するノズル数判別手段６７を有する。制御手段５８は、ノズル数判別手段６７により目詰まりノズル数が増加したと判断された場合、クリーニング動作を実行し、ノズル数判別手段６７により目詰まりノズル数が同等以下であると判断された場合、クリーニング動作をキャンセルする。
【選択図】図７

Description

本発明は、流体噴射装置及び流体噴射装置のクリーニング方法に関するものである。

流体噴射装置として、記録ヘッド（噴射ヘッド）のノズル（噴射ノズル）より記録媒体にインク（流体）を噴射するインクジェット式記録プリンタ（流体噴射装置）が知られている。このようなインクジェット式記録プリンタ（以下、プリンタと称す）では、時間の経過に伴ってノズルからのインクの吐出速度や吐出量が変化し、インクの吐出状態（噴射状態）が変化する。このため、インクの吐出速度や吐出量を所望の範囲に維持すべく記録ヘッドについてのクリーニング動作が行われる。このクリーニング動作としては、記録ヘッド内からインクを強制的に排出させる吸引動作等がある。

このようなクリーニング動作が行われるプリンタとして、ノズルからのインク滴の吐出の有無を判定し、この判定結果に基づいてクリーニングを行うものがある。この記録装置は、クリーニング時に消費されるインク量を消費すべく、クリーニングが複数回行われた場合にエラーを出力し、ユーザにメンテナンスの必要性を知らせるようにしている（例えば、特許文献１参照）。
ところで、このようなクリーニング動作はいずれのプリンタにおいても必要とされ、例えば低価格帯のプリンタにおいても必要とされる。
特開２００３−２５１８２９号公報

しかしながら、上記特許文献１では、その制御フローが複雑化するため、コストが上昇してしまい、上述したような低価格帯のプリンタに搭載するのが困難となるおそれがある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、不要なクリーニングを抑制し、且つ低コスト化を実現可能とする流体噴射装置及び流体噴射装置のクリーニング方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の流体噴射装置は、複数の噴射ノズルから流体を噴射する噴射ヘッドと、前記流体の目詰まりが生じた前記噴射ノズルを検出するとともに、目詰まりノズル数を記憶する目詰まり検出手段と、該目詰まり検出手段の検出結果に基づき、目詰まりが生じた前記噴射ノズルにクリーニング動作を行うことで前記目詰まりを解消させる制御手段と、を備え、前記目詰まり検出手段による目詰まり検出ステップ及び前記制御手段による前記クリーニング動作が繰り返される流体噴射装置であって、第一の目詰まり検出ステップにより検出された目詰まりノズル数と、前記第一の目詰まり検出ステップの次に実行する第二の目詰まり検出ステップにより検出された目詰まりノズル数とを比較し、前記目詰まりノズル数の増減を判別するノズル数判別手段を有し、前記制御手段は、前記ノズル数判別手段により前記目詰まりノズル数が増加したと判断された場合、前記クリーニング動作を実行し、前記ノズル数判別手段により前記目詰まりノズル数が同等以下であると判断された場合、前記クリーニング動作をキャンセルすることを特徴とする。

本発明の流体噴射装置によれば、ノズル数判別手段及び制御手段により、第一の目詰まり検出ステップ時に比べて第二の目詰まり検出ステップ時における目詰まりノズル数が増加した場合のみ、クリーニング動作を行うことが可能とされる。よって、クリーニング動作が必要以上に実行されてしまうのを防止することができ、クリーニング動作により無駄に消費されてしまう流体の量を削減することができる。したがって、有効に利用することができる流体の量が増加することで、結果的に流体噴射装置の印字処理可能枚数を向上できる。

また、上記流体噴射装置においては、前記目詰まり検出手段は、前記噴射ヘッドにおける前記噴射ノズルが複数形成されたノズル開口面と、該ノズル開口面に対して非接触状態で対向配置される流体受部との間に電界を付与すると共に、前記噴射ノズルから前記流体受部に向けて前記流体を噴射させ、前記流体受部に向けて前記流体を噴射した際の静電誘導に基づく電圧変化により、前記ノズルの噴射状況を検出するのが好ましい。
この構成によれば、噴射ノズル毎に流体が良好に噴射できるか否かの流体噴射状況、すなわち噴射ノズル毎に流体の目詰まり状況を正確に把握できる。よって、精度の高い検出結果を得ることができる。

また、上記流体噴射装置においては、前記制御手段は、前記目詰まりノズル数に応じて前記クリーニング動作時のクリーニングパラメータを決定するのが好ましい。
この構成によれば、目詰まりノズル数に応じた最適なクリーニングパラメータとして、例えば吸引時の圧力を設定することで、最適な吸引動作を行うことができ、噴射ノズルから流体が必要以上に吸引されてしまうといった不具合を防止でき、信頼性の高いクリーニング動作を行うことができる。

本発明の流体噴射装置のクリーニング方法においては、複数の噴射ノズルから流体を噴射することで印刷処理を行う噴射ヘッドと、前記流体の目詰まりが生じた前記噴射ノズルを検出するとともに目詰まりが生じた目詰まりノズルの数を記憶する目詰まり検出ステップと、該目詰まり検出ステップの検出結果に基づき、目詰まりが生じた前記噴射ノズルにクリーニング動作を行うことで前記目詰まりを解消させるクリーニングステップと、が繰り返される流体噴射装置のクリーニング方法であって、第一の目詰まり検出ステップにより検出された目詰まりノズル数と、前記第一の目詰まり検出ステップの次に実行する第二の目詰まり検出ステップにより検出された目詰まりノズル数とを比較し、前記目詰まりノズル数の増減を判別するノズル数判別ステップをさらに有し、前記クリーニングステップにおいては、前記目詰まり検出ステップにおいて目詰まりノズル数の増加が判別された場合、前記クリーニング動作を実行し、前記目詰まり検出ステップにおいて目詰まりノズル数が同等以下であると判別された場合、前記クリーニング動作をキャンセルすることを特徴とする。

本発明の流体噴射装置のクリーニング方法によれば、先に実行される第一の目詰まり検出ステップ時に対し、第二の目詰まり検出ステップ時における目詰まりノズル数が増加した場合のみ、クリーニング動作を行うことが可能とされる。よって、クリーニング動作が必要以上に実行されるのを防止することができ、クリーニング動作により無駄に消費されてしまう流体の量を削減することができる。したがって、有効に利用できる流体の量が増加することで、結果的に流体噴射装置の印字処理可能枚数を向上できる。

以下、本発明に係る流体噴射装置のクリーニング方法、及び流体噴射装置の実施形態について、図を参照して説明する。本実施形態では、本発明に係る流体噴射装置として、インクジェット式プリンタ（以下、プリンタ１と称す）を例示する。図１は、本発明の実施形態に係るプリンタ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７参照）と、不図示の記録紙（流体噴射対象）を搬送する紙送り機構６６（図７参照）と、記録ヘッド（噴射ヘッド）３のクリーニング機構としてのクリーニング機構１４と、記録ヘッド３に供給するインク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のノズル（噴射ノズル）４７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を備えている（図４，７参照）。このインク滴センサ７は、記録ヘッド３のノズル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ことで、ノズルのインク吐出状態を把握可能とするように構成されたものである。すなわち、インク滴センサ７は記録ヘッド３のノズル４７に生じたインクの目詰まりを検出する目詰まり検出手段として機能する。なお、このインク滴センサ７の詳細については、後述する。

上記キャリッジ移動機構６５は、図１に示される、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、上記紙送り機構６６は、紙送りモータやこの紙送りモータ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上に順次送り出すようになっている。

図２は、プリンタにおける記録ヘッドの構成を説明する断面図であり、図３は、記録ヘッドの構成を説明する要部断面図である。また、図４は記録ヘッド３の周辺における要部構成を示す模式図である。

図２に示されるように、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、本発明は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に示されるようにインク室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。このインク流入口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に流入するようになっている。

図２に示した上記弾性シート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側に供給されるようになっている。

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。

また、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、図３に示されるように、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（流体流路）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。

上記クリーニング機構１４は、図４に示されるようにキャップ部材１５、吸引ポンプ１６等から構成される。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とは、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、記録ヘッド３のノズル４７からインクを吐出することで噴射特性を回復又は維持するフラッシング動作、或いは吸引動作によりノズル４７に目詰まりを生じさせているインクを強制的に排出させる吸引動作等を行う際に、キャリッジ４が位置する場所である。

キャップ部材１５は、記録ヘッド３のクリーニング動作時にキャリッジ４がホームポジションに位置する。キャップ部材１５は、記録ヘッド３のノズル基板４３の表面（即ち、ノズル開口面４３ａ）に当接して封止した状態でクリーニング動作を行う。そして、封止状態で吸引ポンプを動作させることでキャップ部材１５の内部を減圧し、記録ヘッド３内のインクＬをノズル４７から強制的に排出する吸引処理（クリーニング動作）が実行される。

本実施形態に係るプリンタ１は、安定したインクの噴射特性を得るべく、噴射ヘッドにおけるノズル４７の噴射特性を回復或いは維持させるためのクリーニング処理を複数回行うようにしている。

クリーニング処理は、上記インク滴センサ７によりインクの目詰まりが生じたノズル４７を検出するとともに検出結果を保持する目詰まり検出ステップと、この検出結果に基づいて、記録ヘッド３に対するクリーニング動作（例えば、吸引動作）を実行するクリーニングステップと、を含む。クリーニング処理は、後述するフローに従って実行される。

プリンタ１は、電源が投入前（電源ＯＦＦ時）において、キャリッジ４がホームポジションに位置し、記録ヘッド３のノズル基板４３の表面にキャップ部材１５が当接して封止することで、各ノズル４７内のインクＬが空気による乾燥を防止している。しかしながら、プリンタ１の電源ＯＦＦ状態が長時間に亘ると、インクＬが徐々に乾燥して増粘してしまい、吐出不良を引き起こすおそれがある。そこで、本実施形態のプリンタ１は、記録ヘッド３の初期駆動時、すなわちプリンタ１の電源ＯＮ時にクリーニング処理を行うことで印字品質を回復させた後、印字動作を実行するようにしている。

また、本実施形態に係るプリンタ１は、上記初期駆動時に加え、プリンタ１における累積駆動時間が２時間を経過した時、或いは前回の印字処理から５時間を経過した時にもクリーニング処理を行うことで印字品質の向上を図っている。ここで、本実施形態におけるクリーニング処理には、上述したような所定条件に基づいて自動的に実行されるオートクリーニング処理に加え、ユーザの指示に基づいて所望のタイミングで実行されるマニュアルクリーニング処理が含まれる。

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８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に示したように、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にインクＬを供給すると共に、上述したように圧力室４６内からインク滴Ｄを吐出させるようになっている。

（インク滴センサ７）
続いて、上記インク滴センサ７の構成について詳細に説明する。インク滴センサ７は、図４に示されるように記録ヘッド３のノズル開口面４３ａと所定ギャップを介して対向するように配置され、ノズル４７から吐出されたインクが供給される検出部７８を有し、ノズル４７から吐出されたインクに応じた検出波形を出力することで各ノズル４７におけるインクの吐出状況を検出可能とする検出装置７６と、検出装置７６から出力された検出波形に基づいて、インクの重量に関する情報を取得する処理装置８２とを備える。

上記検出装置７６は、検出部７８と記録ヘッド３のノズル開口面４３ａとの間に電圧を印加する電圧印加器７５と、検出部７８の電圧を検出する電圧検出器８１とを備えている。なお、本実施形態においては、検出装置７６の検出部７８は、上述したようにホームポジションに配置されている上記キャップ部材１５の内側に設けられている。

上記キャップ部材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の内側には、インク吸収体７７と電極部材７９とが配設されている。電極部材７９は、例えばステンレス鋼等の金属のメッシュ部材で形成されている。検出部７８は、電極部材７９の上面によって形成されている。検出部７８は、キャップ部材１５の上端面よりも低い位置に配置されている。

インク吸収体７７は、インクＬを保持可能（吸収可能）なスポンジ状部材、あるいは多孔部材等で形成されている。本実施形態においては、インク吸収体７７は、フェルトなどの不織布で形成されている。例えば非記録中には、インク吸収体７７に吸収されたインクが、ノズル開口面４３ａとキャップ部材１５とが当接することによって形成された空間内を保湿し、ノズル４７内のインクの乾燥を抑制可能となっている。

検出部７８上に着弾したインク滴Ｄは、格子状の電極部材７９の隙間を通過して下側に配置されたインク吸収体７７に保持（吸収）されるようになっている。なお、インク滴Ｄが通過できれば、電極部材７９はメッシュ部材でなくてもよい。また、インク吸収体７７が無い場合には、電極部材７９は、キャップ部材１５の底面から延びるように設けられたリブに保持される。上述のように、キャップ部材１５の底には、不図示のチューブが接続されており、インク吸収体７７のインク滴Ｄはチューブを介して、吸引ポンプ１６によって吸引され外部に排出されるようになっている。

電圧印加器７５は、記録ヘッド３のノズル基板４３の噴射面（ノズル開口面４３ａ）と電極部材７９の検出部（上面）７８との間に電圧を印加可能な電子回路を含む。本実施形態においては、電圧印加器７５は、電極部材７９が正極、ノズル基板４３が負極となるように、直流電源と抵抗素子とを介して、電極部材７９とノズル基板４３とを電気的に接続する。

上述のように、ノズル基板４３はステンレス鋼等の金属で形成されており、電極部材７９はステンレス鋼等の金属で形成されており、ノズル基板４３及び電極部材７９のそれぞれは導電性を有する。すなわち、電圧印加器７５は、ノズル開口面４３ａと検出部７８との間に電圧を印加可能となっている。

電圧検出器８１は、電極部材７９の電圧信号を積分して出力する積分回路、この積分回路から出力された信号を反転増幅して出力する反転増幅回路、及びこの反転増幅回路から出力された信号をＡ／Ｄ変換して出力するＡ／Ｄ変換回路等を含む。

本実施形態においては、検出装置７６は、ノズル開口面４３ａと検出部７８との間に電界を与えて、ノズル４７から検出部７８にインクが移動するときの静電誘導に基づく電圧値の時間的変化を検出波形として処理装置８２に出力する。処理装置８２は、検出装置７６の出力を演算処理可能であり、検出装置７６から出力された検出波形に基づいて、インクの重量に関する情報を取得可能となっている。

ここで、インク滴センサ７の原理、すなわち静電誘導によって誘導電圧が生じる原理について図面を参照しながら説明する。図５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、同図（ａ）はインク滴Ｄが吐出された直後の状態を示し、同図（ｂ）はインク滴Ｄがキャップ部材１５の検査領域７４に着弾した状態を示している。図６は、インク滴センサ７から出力される検出信号（インク１滴分）の波形の一例を示す図である。ノズル基板４３と電極部材７９との間に電圧が印加した状態で、吐出パルスＤＰを用いて圧電振動子３８を駆動させて、任意の一つノズル４７からインク滴Ｄを吐出させる。

この際、ノズル基板４３は負極となっているため、図５（ａ）に示すように、ノズル基板４３の一部の負電荷がインク滴Ｄに移動し、吐出されたインク滴Ｄは負に帯電する。そして、このインク滴Ｄがキャップ部材１５の検出部７８に対して近づくに連れ、静電誘導によって電極部材７９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７９との間の電圧は、静電誘導によって生じる誘導電圧により、インク滴Ｄを吐出しない状態における当初の電圧値よりも高くなる。
その後、図５（ｂ）に示すように、インク滴Ｄが電極部材７９に着弾すると、インク滴Ｄの負電荷により電極部材７９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７９との間の電圧は当初の電圧値を下回る。
そして、その後に、ノズル基板４３と電極部材７９との間の電圧は当初の電圧値に戻る。
したがって、図６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は、一旦電圧が上昇した後に、当初の電圧値を下回るまで下降し、その後当初の電圧値に戻る波形となる。
このようにして、インク滴センサ７により各ノズル４７からインク滴Ｄを吐出した際の電圧変化が検出される。

ところが、例えばインクが増粘している場合、同一の吐出パルスＤＰを用いたとしても、吐出量（液量）が正常時に比べて減少する。このため、図６において、実線で示すように、インク滴センサ７から出力される検出信号（検出波形Ｚ）の振幅Ａは、正常時の検出信号（理想波形Ｚ０：図６の破線）の振幅Ａ０に比べて小さくなる（振幅差ΔＡ）。また、吐出パルスＤＰを印加してからインク滴Ｄがノズル基板４３から離間するまでの時間も、正常時に比べて遅くなる（電圧上昇するタイミングが時間差ΔＴだけずれる）。

一方、インクの目詰まりが生じたノズル４７からはインクが吐出されないため、同一の吐出パルスＤＰを用いた場合でもインク滴が着弾されないことから波形を得る事ができない。

したがって、インク滴センサ７から出力される検出波形Ｚの有無や、その振幅Ａ、電圧上昇のタイミングを理想波形Ｚ０のそれらと比較（ΔＡ，ΔＴを検出）することで、記録ヘッド３の各ノズル４７内におけるインクＬの吐出状況を求めることができる。インク滴センサ７は、このような検出結果を処理装置８２内に保持する。

このようなインク滴センサ７を用いることで、ノズル４７毎にインクが良好に吐出できるか否か（ノズル４７におけるインクの目詰まり状況）を正確に把握することが可能となる。また、後述するように精度の高い検出結果に基づいてクリーニング時の処理パラメータを決定することができ、クリーニング時にノズル４７から必要以上にインクが吸引されてしまうといった不具合を防止している。

また、インク滴センサ７は、処理装置８２内に保持された上記検出結果に基づき、クリーニングパラメータを決定するようになっている。本実施形態では、クリーニング時の吸引動作における上記吸引ポンプ１６の駆動条件をクリーニングパラメータとした。

図７はプリンタ１の電気的な構成を示すブロック図であり、図８は吐出パルスの構成を説明する図である。本実施形態におけるプリンタ１は、プリンタ１全体の動作を制御する制御装置５８を備えている。この制御装置５８には、プリンタ１の動作に関する各種情報を入力する入力装置５９と、プリンタ１の動作に関する各種情報を記憶した記憶装置６０と、時間の計測を実行可能な計測装置６１とが接続されている。また、制御装置５８には、上述した紙送り機構６６、キャリッジ移動機構６５、クリーニング機構１４、及びインク滴センサ７（検出装置７６、処理装置８２）等が接続される。また、プリンタ１は、圧電振動子３８に入力する駆動信号を発生する駆動信号発生器６２を備えている。この駆動信号発生器６２は、制御装置５８に接続されている。また、プリンタ１は、詳細について後述するノズル数判別手段６７を有しており、このノズル数判別手段６７は制御装置５８に電気的に接続されている。

駆動信号発生器６２には、記録ヘッド３の圧電振動子３８に入力する吐出パルスの電圧値の変化量を示すデータ、及び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が入力される。駆動信号発生器６２は、入力されたデータ及びタイミング信号に基づいて、例えば、図８に示す吐出パルスＤＰを含む駆動信号を発生する。

また、吐出パルスＤＰは、図８に示されるように、基準電位ＶＭから最高電位ＶＨまで所定の勾配で電位を上昇させる第１充電要素ＰＥ１と、最高電位ＶＨを一定時間維持する第１ホールド要素ＰＥ２と、最高電位ＶＨから最低電位ＶＬまで所定の勾配で電位を降下させる放電要素ＰＥ３と、最低電位ＶＬを短い時間維持する第２ホールド要素ＰＥ４と、最低電位ＶＬから基準電位ＶＭまで電位を復帰させる第２充電要素ＰＥ５とを含む。ノズル４７から噴射されるインクの滴の量が設計値と一致するように、吐出パルスＤＰのうち、最高電位ＶＨと最低電位ＶＬとの電位差である駆動電圧ＶＤが設定される。なお、図８に示す吐出パルスＤＰは一例であり、種々の波形のものを用いることができる。

駆動信号発生器６２より吐出パルスＤＰが圧電振動子３８に入力されると、ノズル４７よりインクの滴が吐出される。第１充電要素ＰＥ１が供給されると、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の膨張状態が短時間維持された後、放電要素ＰＥ３が供給されて圧電振動子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（圧電振動子３８に基準電位ＶＥを印加したときの圧力室４６の容積）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、所定量のインクの滴がノズル４７から吐出される。その後、第２ホールド要素ＰＥ４、及び第２充電要素ＰＥ５が圧電振動子３８に順次供給され、インクの滴の吐出に伴うメニスカスの振動を短時間で収束させるように、圧力室４６が基準容積に復帰する。

以上の構成により、プリンタ１は、インク滴センサ７の検出装置７６における検出結果に基づいて処理装置８２が決定したクリーニングパラメータを記憶装置６０に保持するようになっている。そして、プリンタ１は記憶装置６０から呼び出したクリーニングパラメータに基づいて、吸引ポンプ１６を駆動させることでクリーニング処理（吸引動作）を実行するようになっている。このようにプリンタ１は、記録ヘッド３の各ノズル４７内から増粘したインクＬや気泡等を吸引してキャップ部材１５内に強制的に排出し、記録ヘッド３の噴射特性を回復させることができる。

ところで、本実施形態に係るプリンタ１においては、上述したインク滴センサ７による目詰まり検出ステップと、キャップ部材１５によるクリーニングステップ（吸引動作）とを繰り返し行うようになっている。クリーニング処理（吸引動作）は、全てのノズル４７からインクを強制的に排出させるためにインクが無駄に消費されてしまう。そこで、クリーニングにより無駄に消費されるインクの量を少なくすることが望まれている。

そこで、本実施形態に係るプリンタ１は、第一の目詰まり検出ステップにより検出された目詰まりノズル数と、第一の目詰まり検出ステップの次に実行する第二の目詰まり検出ステップにより検出された目詰まりノズル数とを比較し、目詰まりノズル数の増減を判別するノズル数判別手段６７を有している。このノズル数判別手段６７は、制御装置５８を介して上記インク滴センサ７に電気的に接続されたものとなっている（図７参照）。

制御装置５８は、インク滴センサ７が目詰まりノズル数の増加を判断した場合、記録ヘッド３に対するクリーニング処理（吸引動作）を実行し、インク滴センサ７が目詰まりノズル数が同等以下であると判断した場合、記録ヘッドに対するクリーニング処理（吸引動作）をキャンセルするようになっている。

続いて、図９に示すフローを参照しながら本発明における流体噴射装置のクリーニング方法の一実施形態として、上記プリンタ１のクリーニング処理について具体的に説明する。

本実施形態におけるプリンタ１におけるクリーニング処理は、記録ヘッド３の初期駆動時、すなわちプリンタ１の電源ＯＮ時、累積駆動時間が２時間を経過した時、及び前回の印字処理から５時間を経過した時に実行される。

以下、クリーニング処理について具体的に説明する。
プリンタ１は、上述の所定条件を満たす場合、待機状態とされるインク滴センサ７により目詰まり目詰まり検出ステップを実行する（ステップＳ１）。

インク滴センサ７は、上記検出結果を処理装置８２に記憶する（ステップＳ２）。インク滴センサ７は、ノズル基板４３に形成された全てのノズル４７におけるインクの吐出状態を順次検出する。このとき、目詰まりが生じたノズル４７の数に関するデータを処理装置８２に記憶する。これにより、インク滴センサ７は、各目詰まり検出ステップにおいて、何個のノズル４７に目詰まりが生じたかというデータを取得することができる。

ここで、説明を分かり易くするため、連続して行われる目詰まり検出ステップにおいて、先に行われるステップを第一の目詰まり検出ステップ、次に行われたステップを第二の目詰まり検出ステップと称す。そして、ノズル数判別手段６７は、第一の目詰まり検出ステップにより検出された目詰まりノズル数と、第二の目詰まり検出ステップにより検出された目詰まりノズル数とを比較し、目詰まりノズル数の増減を判別する（ステップＳ３）。

具体的には、制御装置５８は、ノズル数判別手段６７が目詰まりノズル数が増加したと判断した場合（ステップＳ３中、ＹＥＳの場合）、記録ヘッド３に対するクリーニング処理を実行する。これにより、先に実行された目詰まり検出ステップ時に対し、ノズル４７における目詰まり状況が悪化した場合において、記録ヘッド３に対するクリーニング処理を良好に行うことができる。

或いは、上記制御装置５８は、ノズル数判別手段６７が目詰まりノズル数が同等以下であると判断した場合（ステップＳ３中、ＮＯの場合）、記録ヘッド３に対するクリーニング処理をキャンセルする。

ところで、プリンタ１は、比較的長い間使用されない場合、クリーニング処理により目詰まりを良好に回復させることができないノズルを生じる可能性がある。
例えば、第一の目詰まり検出ステップにおいて検出された３個の目詰まりノズル全てが、目詰まりが回復しない回復困難ノズルである場合、第一の目詰まり検出ステップの後にクリーニング動作（吸引動作）を行ったとしてもこれら３個の回復困難ノズルの目詰まりを回復させることはできない。よって、第二の目詰まり検出ステップにおいては、目詰まりノズル数が３個と判定される。

このとき、ノズル数判別手段６７は、第二の目詰まり検出ステップ時における目詰まりノズル数が先に実行した第一の目詰まり検出ステップ時における目詰まりノズル数と同等（同じ）であると判断する。そして、制御装置５８はクリーニング機構１４に対し、記録ヘッド４に対するクリーニング動作（吸引動作）をキャンセルさせる。

また、例えば、第一の目詰まり検出ステップにおいて検出された目詰まりノズル４個の中に、目詰まりが回復しない回復困難ノズルが３個含まれる場合、クリーニング動作（吸引動作）を行うことでこれら回復困難ノズルを除く、１個の目詰まりのみを回復させることができる。したがって、第二の目詰まり検出ステップにおいては、目詰まりノズル数が３個（回復困難ノズルの数に相当）と判定される。

このとき、ノズル数判別手段６７は、第二の目詰まり検出ステップ時における目詰まりノズル数が先に実行した第一の目詰まり検出ステップ時における目詰まりノズル数に対して減少したと判断する。そして、制御装置５８はクリーニング機構１４に対し、記録ヘッド４に対するクリーニング動作をキャンセルさせる（ステップＳ５）。

なお、本実施形態に係るプリンタ１においては、クリーニング処理を行うに先立ち、記録ヘッド３の温度検出を行い記憶装置６０に温度データが記憶される。記録ヘッド３の温度は、ノズル４７から吐出されるインクの粘度に影響を及ぼす。そのため、インクの粘度に応じて後述するクリーニングパラメータを変化させるようにしている。具体的に本実施形態では、記憶装置６０に記憶されたヘッド温度に基づいて、吸引動作時における吸引ポンプ１６の吸引力を微調整するようにしている。

具体的に、本実施形態では、目詰まり検出ステップ（ステップＳ１〜Ｓ３）により検出された目詰まりノズルの数に応じたクリーニングパラメータ（吸引動作時の強さ）を設定する（ステップＳ５）。このクリーニングパラメータは、目詰まりノズルの数に応じた吸引力が得られるための吸引ポンプ１６の駆動条件であり、記憶装置６０に記憶される。そして、制御装置５８は、記憶装置６０内に保持されているクリーニングパラメータに基づいて、クリーニング動作（例えば、吸引動作）を実行する（ステップＳ６）。

制御装置５８は、例えば目詰まりが生じたノズル４７の数が多数となる場合、クリーニング動作として、チョーククリーニングを行う。チョーククリーニングは、インク流路の上流側の弁を閉じた状態（チョーク状態）とし、ノズル側から吸引ポンプ１６によって吸引を行うものである。そして、記録ヘッド３内を負圧にして気泡を膨張させ、この状態で、弁を開いて気泡を排出させる。これにより強力なクリーニングが可能となる。さらに強力なクリーニングを必要とするクリーニングパラメータ時には、上記チョーククリーニングを２段階で行う２段階チョーククリーニングが実行される。

したがって、本実施形態に係るプリンタ１によれば、ノズル数判別手段６７及び制御装置５８により、第一の目詰まり検出ステップ時に比べて第二の目詰まり検出ステップ時における目詰まりノズル数が増加した場合のみクリーニング動作として、吸引動作を行うことを可能としている。よって、不要なクリーニング動作を削減することができ、クリーニングに起因して無駄に消費されてしまうインク量を削減することができる。よって、不要なクリーニング処理を削減することにより、有効利用できるインク量が増加し、結果的にプリンタ１の印刷処理可能枚数を向上できる。また、不要なクリーニング処理を削減することで、クリーニングに起因するユーザの印字待ち時間を解消することができる。さらに、クリーニング時に消費されるインク量を削減することができるので、インクカートリッジ６の交換作業等のメンテナンスを行うサイクルを延ばすことができる。

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く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変形が可能である。

上記実施形態では、流体噴射装置として、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、インク以外の他の流体（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流体噴射装置、精密ピペットとして用いられ試料となる流体を噴射する流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流体噴射装置、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流体噴射装置、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流体噴射装置、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流体噴射装置において、噴射される流体（液状体、流状体）が、例えば乾燥等により増粘し吐出不良を引き起こす可能性があれば、本発明を適用することができる。

プリンタの概略構成を示す一部分解図である。 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。 記録ヘッドの周辺における要部構成を示す模式図である。 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の一例を示す図である。 プリンタの電気的な構成を示すブロック図である。 吐出パルスの構成を説明する図である。 クリーニング処理を説明するためのフロー図である。

符号の説明

１…プリンタ（流体噴射装置）、３…噴射ヘッド（記録ヘッド）、４…インク滴センサ（目詰まり検出手段）、４３ａ…ノズル開口面、４４…共通インク室（共通流体室）、４７…ノズル（噴射ノズル）、５８…制御装置（制御手段）、６７…ノズル数判別手段

Claims (4)

1. 複数の噴射ノズルから流体を噴射する噴射ヘッドと、前記流体の目詰まりが生じた前記噴射ノズルを検出するとともに、目詰まりノズル数を記憶する目詰まり検出手段と、該目詰まり検出手段の検出結果に基づき、目詰まりが生じた前記噴射ノズルにクリーニング動作を行うことで前記目詰まりを解消させる制御手段と、を備え、前記目詰まり検出手段による目詰まり検出ステップ及び前記制御手段による前記クリーニング動作が繰り返される流体噴射装置であって、
   第一の目詰まり検出ステップにより検出された目詰まりノズル数と、前記第一の目詰まり検出ステップの次に実行する第二の目詰まり検出ステップにより検出された目詰まりノズル数とを比較し、前記目詰まりノズル数の増減を判別するノズル数判別手段を有し、
   前記制御手段は、前記ノズル数判別手段により前記目詰まりノズル数が増加したと判断された場合、前記クリーニング動作を実行し、前記ノズル数判別手段により前記目詰まりノズル数が同等以下であると判断された場合、前記クリーニング動作をキャンセルすることを特徴とする流体噴射装置。
2. 前記目詰まり検出手段は、前記噴射ヘッドにおける前記噴射ノズルが複数形成されたノズル開口面と、該ノズル開口面に対して非接触状態で対向配置される流体受部との間に電界を付与すると共に、前記噴射ノズルから前記流体受部に向けて前記流体を噴射させ、前記流体受部に向けて前記流体を噴射した際の静電誘導に基づく電圧変化により、前記ノズルの噴射状況を検出することを特徴とする請求項１に記載の流体噴射装置。
3. 前記制御手段は、前記目詰まりノズル数に応じて前記クリーニング動作時のクリーニングパラメータを決定することを特徴とする請求項１又は２に記載の流体噴射装置。
4. 複数の噴射ノズルから流体を噴射することで印刷処理を行う噴射ヘッドと、前記流体の目詰まりが生じた前記噴射ノズルを検出するとともに目詰まりが生じた目詰まりノズルの数を記憶する目詰まり検出ステップと、
   該目詰まり検出ステップの検出結果に基づき、目詰まりが生じた前記噴射ノズルにクリーニング動作を行うことで前記目詰まりを解消させるクリーニングステップと、が繰り返される流体噴射装置のクリーニング方法であって、
   第一の目詰まり検出ステップにより検出された目詰まりノズル数と、前記第一の目詰まり検出ステップの次に実行する第二の目詰まり検出ステップにより検出された目詰まりノズル数とを比較し、前記目詰まりノズル数の増減を判別するノズル数判別ステップをさらに有し、
   前記クリーニングステップにおいては、前記目詰まり検出ステップにおいて目詰まりノズル数の増加が判別された場合、前記クリーニング動作を実行し、前記目詰まり検出ステップにおいて目詰まりノズル数が同等以下であると判別された場合、前記クリーニング動作をキャンセルすることを特徴とする流体噴射装置のクリーニング方法。

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