JP2009286075A - 流体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流体を噴射する流体噴射装置において、ミストの発生による流体噴射装置の汚損を抑制する技術を提供する。
【解決手段】インクジェットプリンタ１００は、インクを噴射するためのノズル１５を有する印刷ヘッド部１０と、ノズル１５を封止可能な蓋体４１を備えるキャップ部４０と、環境温度を検出する温度検出部９０と、ノズル１５からのインクの吐出を制御する制御部５０とを備える。制御部５０は、ノズル１５が蓋体４１から開放された状態でノズル１５からインク滴を噴射させる第１の噴射処理を実行し、蓋体４１がノズル１５の封止を終了したときから最初に第１の噴射処理を開始するまでの待機時間を、温度検出部９０の検出温度に応じて調整する。
【選択図】図６

Description

この発明は、ノズルから流体を噴射する流体噴射装置に関する。

インクジェットプリンタは、ノズルから紙面に向かってインク滴を吐出（噴射）することによって印刷を行う。こうしたインクジェットプリンタでは、自然蒸発によるノズル開口部におけるインクの増粘固着や、インクが充填されるインク室内への気泡の混入によりインク室内の圧力変化が気泡に吸収されることなどによって、インク滴の吐出不良が発生する場合がある。

これまで、インク滴の吐出を良好に継続して行うために、種々のメンテナンス処理に関する技術が提案されてきた（特許文献１等）。例えば、特許文献１では、ノズルをキャップで一時的に封止してポンプによって負圧を発生させるとともに、インク室内に圧力発生素子によって圧力を付与してインク滴の空吐出を行い、増粘インクや気泡の除去を実行する。

特開２００７−１３６９８９号公報 特開昭５９−１３１４６４号公報

ところで、ノズルからのインク滴の吐出において、インク滴のごく一部がミスト化して空気中に飛散する場合があることが知られている。そうしたミストがインク滴の行路に存在する状態で、上述したメンテナンス処理における空吐出を実行すると、空吐出されたインク滴の飛行安定性が当該ミストによって悪化し、かえってインクジェットプリンタの汚損の原因となることを本発明の発明者が見出した。

こうしたミストの発生による汚損は、インクジェットプリンタのメンテナンス処理に限らず、インク以外の他の流体（液体や、機能材料の粒子が分散されている液状体を含む）を噴射する流体噴射装置の流体の噴射処理において発生し得る問題である。これまで、こうした問題に対して十分な工夫がなされてこなかったのが実情であった。

本発明は、流体を噴射する流体噴射装置において、ミストの発生による流体噴射装置の汚損を抑制する技術を提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
流体を噴射するための流体噴射装置であって、
前記流体を噴射するためのノズルを有する流体噴射ヘッドと、
前記ノズルを封止可能なキャップ部と、
環境温度または前記流体噴射ヘッドの少なくとも一方の温度を検出する温度検出部と、
前記ノズルからの前記流体の噴射を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記ノズルが前記キャップ部から開放された状態で前記ノズルから前記流体を噴射させる第１の噴射処理を実行し、前記キャップ部が前記ノズルの封止を終了したときから最初に前記第１の噴射処理を開始するまでの待機時間を、前記温度検出部の検出温度に応じて調整する、流体噴射装置。
この流体噴射装置によれば、第１の噴射処理の前にミストが発生してしまったている場合であっても、温度検出部の検出温度に応じて適切に調整されたインターバルをおいてミストが低減・消失した後に、第１の噴射処理を実行する。従って、第１の噴射処理で吐出されるインク滴の飛行安定性が、第１の噴射処理の前において発生したミストにより悪化してしまうことが抑制され、第１の噴射処理において、流体噴射装置の汚損してしまうことを抑制できる。

［適用例２］
適用例１に記載の流体噴射装置であって、
前記制御部は、前記前記検出温度が高いほど、前記待機時間を長く調整する、流体噴射装置。
この流体噴射装置によれば、検出温度に応じてより効果的に第１の噴射処理における流体噴射装置の汚損を抑制できる。

［適用例３］
適用例１または適用例２に記載の流体噴射装置であって、
前記制御部は、前記ノズルが前記キャップ部に封止された状態で前記ノズルから前記流体を噴射させる第２の噴射処理を実行し、
前記第２の噴射処理と前記ノズルの封止の終了と前記第１の噴射処理とは、前記ノズルの性能回復のためのメンテナンス処理として順番に実行される、流体噴射装置。
この流体噴射装置によれば、流体噴射装置のメンテナンス処理において流体噴射装置が汚損してしまうことを抑制できる。

［適用例４］
適用例３に記載の流体噴射装置であって、さらに、
前記流体噴射ヘッドは、前記流体が充填される圧力室と、前記圧力室の壁面を変形させることによって前記圧力室内の容積を変化させる圧力発生素子とを備え、
前記キャップ部は、前記ノズルを封止した状態で前記ノズルに負圧をかけることができる吸引ポンプを備え、
前記第２の噴射処理は、前記吸引ポンプにより前記ノズルから前記流体を噴射させる噴射処理を含み、
前記第１の噴射処理は、前記圧力室の容積を連続的に変化させることによって前記ノズルから前記流体を連続的に噴射させるフラッシング処理を含む、流体噴射装置。
ポンプにより負圧を発生させてインク滴の吐出を実行した場合、その吐出に伴い発生したミストは、キャップ部の開放とともにノズルに戻る方向に力が働き、ノズルとキャップ部との間に残留する可能性が高くなる。しかし、この適用例の流体噴射装置によれば、そのミストがノズルに戻るなどして消失する時間を考慮したタイミングで第１の噴射処理を開始することができる。従って、第１の噴射処理におけるフラッシングによる流体噴射装置の汚損を抑制できる。

［適用例５］
適用例４記載の流体噴射装置であって、
前記第１の噴射処理及び前記第２の噴射処理は、前記流体を収容するカートリッジが前記流体噴射ヘッドに装填された後に実行される、流体噴射装置。
この流体噴射装置によれば、第２の噴射処理において、装填されたカートリッジから流体を圧力室に充填するとともに、第１の噴射処理において圧力室の流体に混入している気泡をフラッシングにより除去できる。この際に、第２の噴射処理におけるフラッシングにより流体噴射装置が汚損してしまうことを抑制できる。

［適用例６］
適用例４または適用例５記載の流体噴射装置であって、
前記第１の噴射処理及び前記第２の噴射処理は、所定のタイミングまたはユーザから指示されたタイミングで実行される、流体噴射装置。
この流体噴射装置によれば、ユーザの指示によるノズルのメンテナンス処理または定期的に制御部が実行するメンテナンス処理において流体噴射装置が汚損してしまうことを抑制できる。

［適用例７］
適用例１または適用例２に記載の流体噴射装置であって、
前記第１の噴射処理は、所定位置に配置された処理対象物に向けて前記流体を噴射する有効噴射を含む、流体噴射装置。
この流体噴射装置によれば、第１の噴射処理の前において発生したミストにより、有効噴射におけるインク滴の飛行安定性が低下することを抑制できる。従って、流体噴射装置の本来の目的を達成するための機能の低下を抑制できるとともに、流体噴射装置の汚損を抑制できる。

なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、流体噴射装置におけるノズルの目詰まりに対するメンテナンス方法およびその方法を実行する流体噴射装置、それらの方法または装置を備えるインクジェットプリンタ等の形態で実現することができる。

次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
A．第１実施例：
B．第２実施例：
C．第３実施例：
D．変形例：

A．第１実施例：
図１は本発明の一実施例としてのインクジェットプリンタの構成を示す概略図である。このインクジェットプリンタ１００は、外部から送信された印刷データに応じて、紙面に複数の色ごとのインク滴を吐出して画像を形成するインクジェット方式の印刷装置である。このインクジェットプリンタ１００は、印刷ヘッド部１０と、ヘッド駆動部２０と、用紙搬送部３０と、キャップ部４０と、制御部５０と、ワイパ部６０と、温度検出部９０とを備えている。

印刷ヘッド部１０は、シアン、イエロー、マゼンダ、ブラックからなる４色のインクカートリッジ１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｙ，１１Ｋが着脱可能に装着されている。印刷ヘッド部１０は、インクジェットプリンタ１００の印刷実行時に、印刷用紙２００の搬送方向ＰＤに対して垂直な方向（図中の矢印Ｘ方向）に沿って往復移動を繰り返しつつ、各色のインク滴を紙面に向かって吐出する。なお、印刷ヘッド部１０に装着されるインクカートリッジの色数は、４色に限られず、１色や６色など任意の数とすることが可能である。

ヘッド駆動部２０は、第１と第２のプーリー２１，２２と、ヘッド駆動ベルト２３とを備えている。２つのプーリー２１，２２はそれぞれ、用紙搬送部３０を挟んで対向する位置に設けられており、ヘッド駆動ベルト２３は、２つのプーリー２１，２２の間に張り渡されている。第１のプーリー２１は、制御部５０によって制御されるモータ（図示せず）によって回転駆動し、第２のプーリー２２は、ヘッド駆動ベルト２３を介して第１のプーリーに追従して回転する。ヘッド駆動ベルト２３には、印刷ヘッド部１０が固定されており、これによって印刷ヘッド部１０は、第１のプーリー２１の回転駆動に従って、印刷用紙２００の印刷面上を往復移動する。

用紙搬送部３０は、第１と第２の用紙搬送ローラ３１，３２と、２つの用紙搬送ローラ３１，３２に張り渡された用紙搬送ベルト３３とを備える。第１の用紙搬送ローラ３１は、制御部５０によって制御されるモータ（図示せず）によって回転駆動し、第２の用紙搬送ローラ３２は、用紙搬送ベルト３３を介して第１の用紙搬送ローラ３１に追従して回転する。これによって、印刷用紙２００は印刷時に、用紙搬送ベルト３３の上を搬送方向ＰＤへと搬送される。

キャップ部４０は、印刷ヘッド部１０の移動可能領域内に、用紙搬送部３０と並列に配置されている。印刷ヘッド部１０は、後述するメンテナンス処理を実行する際に、印刷ヘッド部１０の底面（用紙２００と相対する面）に設けられたノズル１５がキャップ部４０によって密封され得るようにキャップ部４０の配置領域まで移動する。このときの印刷ヘッド部１０の位置を「メンテナンスポジションＭＰ」と呼ぶ。

キャップ部４０と用紙搬送部３０との間には、キャップ部４０に近接してワイパ部６０が設けられている。ワイパ部６０は、印刷ヘッド部１０の底面を摺擦して印刷ヘッド部１０の底面の汚損を抑制するためのものである。なお、キャップ部４０及びワイパ部６０についての詳細は後述する。

温度検出部９０は、温度センサによって構成されており、インクジェットプリンタ１００の動作環境温度を検出する。温度検出部９０は、その検出信号を制御部５０へと送信する。

制御部５０は、マイクロコンピュータを中心とした論理回路として構成されており、中央処理装置（図示せず）や記憶装置（図示せず）などを備える。制御部５０は、上述した印刷ヘッド部１０等と信号線を介して接続されており、インクジェットプリンタ１００の動作を制御する。

図２は、印刷ヘッド部１０のインク滴の吐出機構の内部構造を示す概略断面図である。図２は、図１に示す矢印Ｙの方向に沿って見たときの印刷ヘッド部１０の任意のノズル１５の近傍を図示している。印刷ヘッド部１０は、各インク色ごとに、インクが充填される内部空間である共通インク室１２及び圧力室１３を有している。

共通インク室１２の上部には、インクカートリッジ１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｙ，１１Ｋのいずれかが装着されて当該インクカートリッジからインクが流入する。共通インク室１２は、インク流路１４によって圧力室１３と連通している。共通インク室１２に充填されたインクはインク流路１４を介して圧力室１３に入出する。即ち、共通インク室１２は、圧力室１３に対してインクのバッファ領域として機能する。

圧力室１３の底面には、インクを吐出するための複数のノズル１５が、用紙の搬送方向（矢印Ｙ方向）に沿って並列に設けられている。以後、印刷ヘッド部１０の底面を「ノズル面１５ｐ」と呼ぶ。各ノズル１５は、圧力室１３からノズル面１５ｐに向かって次第に径が小さくなるテーパ形状を有する微小な貫通孔として設けられている。

圧力室１３には、各ノズル１５に対向して振動板１６及び圧電素子１７が設けられている。振動板１６は、圧電素子１７が当接する厚肉部と、その外周に弾性を有する薄肉部とを備えた板状部材であり、厚肉部が圧電素子１７の伸縮に応じて振動する。なお、図では、振動板１６の厚肉部及び薄肉部の区分けは省略されている。

圧電素子１７は、圧電体と内部電極とを交互に積層して構成された積層型の圧電振動子であって、印加される電圧に応じて積層方向に直交する縦方向（矢印で図示）に伸縮可能な縦振動モードの圧電振動子である。圧電素子１７は、固定基材１８に固定されている。固定基材１８は、圧電素子１７の振動を効率よく振動板１６に伝えるのに十分な剛性を有する部材によって構成されている。このような構成により、圧電素子１７は、振動板１６を介して圧力室１３に充填されたインクに印加電圧に応じた圧力を付与してインクをノズル１５から吐出させる。

ところで、インクカートリッジからのインクの初期充填時や、印刷処理の継続時に、圧力室１３のインク内に気泡が混入する場合がある。また、この気泡が、圧電素子１７によって付与された圧力室１３内の圧力変化を吸収してしまうために、一部のノズル１５からインク滴の吐出が適当になされない、いわゆるドット抜けが発生する場合がある。

そこで、インクジェットプリンタ１００では、ドット抜けの発生を抑制するために、印刷ヘッド部１０に装填されたインクカートリッジ１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｙ，１１Ｋの少なくともいずれか１つの交換が行われたときに、以下に説明する初期充填処理を実行する。なお、インクカートリッジの交換及び初期充填処理は、印刷ヘッド部１０がメンテナンスポジションＭＰ（図１）に移動された状態で行われる。

図３は、初期充填処理の処理工程を示すフローチャートである。ステップＳ１００では、制御部５０は、温度検出部９０により環境温度を検出する。環境温度を検出する理由については後述する。ステップＳ１１０〜Ｓ１３０では、交換されたインクカートリッジが接続する共通インク室１２及び圧力室１３へインクを充填するための「インク充填処理」が実行される。

図４（Ａ），（Ｂ）は、ステップＳ１１０〜Ｓ１３０において実行されるインク吸引処理を説明するための模式図である。図４（Ａ）は、印刷ヘッド部１０がメンテナンスポジションＭＰに移動したときのインクジェットプリンタ１００を、図１の矢印Ｙの方向に沿って見たときの図である。なお、図４（Ａ）には、印刷ヘッド部１０とキャップ部４０とワイパ部６０以外のインクジェットプリンタ１００の構成要素は便宜上図示が省略されている。

キャップ部４０は、蓋体４１と、インク排出配管４２と、ポンプ４３とを備えている。蓋体４１は、ノズル面１５ｐを被覆するように配置された受け皿状の部材である。蓋体４１の底面中央部には貫通孔４１ｈが設けられており、貫通孔４１ｈには、ポンプ４３が設けられたインク排出配管４２が接続されている。

キャップ部４０は、さらに、駆動機構４５を備えている。蓋体４１は、この駆動機構４５によって、紙面の上下方向に往復移動することが可能である。ステップＳ１１０（図３）では、駆動機構４５によって蓋体４１の端部４１ｅを印刷ヘッド部１０のノズル面１５ｐと接触させて、ノズル１５を封止された状態とする。

図４（Ｂ）は、蓋体４１によってノズル１５が封止された状態を示している。制御部５０は、この状態でポンプ４３を稼働させて、蓋体４１によって覆われた空間（以後、「キャップ閉塞空間ＣＳ」と呼ぶ。）内を負圧とする。これによって、各ノズル１５からインクが吸引されて蓋体４１に吐出されるとともに、圧力室１３にインクが充填される。その後、制御部５０は、ポンプ４３を停止させ、キャップ閉塞空間ＣＳ内の負圧状態が低減されると、駆動機構４５によって蓋体４１を紙面下方向へと移動させ、各ノズル１５を開放する（図３：ステップＳ１３０）。なお、このとき、蓋体４１にはノズル１５から吸引されたインクが付着したままの状態である。

ところで、インク充填処理の際に、蓋体４１の端部４１ｅと接触することによって、ノズル面１５ｐにインク汚れが付着する場合がある。ノズル面１５ｐの汚れが蓄積すると、印刷ヘッド部１０の性能が劣化する。そこで、ワイパ部６０のによるノズル面１５ｐの拭き取り処理（ワイピング処理）によって、ノズル面１５ｐのクリーニングを行う。

図５（Ａ），（Ｂ）は、ワイピング処理を説明するための模式図であり、図４と同様にインクジェットプリンタ１００の一部を模式的に示している。ワイパ部６０は、ゴム等の軟質樹脂によって構成されたワイパブレード６１を備えており、ワイパブレード６１は、駆動機構６５によって上下方向に移動可能である。

図５（Ａ）は、ワイパブレード６１の先端部６１ｅがノズル面１５ｐと同程度の高さにまで上方向（矢印で図示）に移動した状態を示している。なお、このとき、キャップ部４０の蓋体４１は、ノズル面１５ｐとは接触していない。図５（Ｂ）は、ワイパブレード６１の先端部６１ｅとノズル面１５ｐとが接触したまま、印刷ヘッド部１０が矢印Ｘ方向に移動している状態を示している。このように、ワイパブレード６１の先端部６１ｅがノズル面１５ｐ上を摺擦することによって、ノズル面１５ｐの汚れが拭き取られる。ノズル面１５ｐを摺擦した後に、ワイパブレード６１は初期位置へと戻り、印刷ヘッド部１０も再びメンテナンスポジションＭＰへと戻る。

ステップＳ１５０（図３）では、制御部５０は、蓋体４１が開放された状態でポンプ４３を作動させて、蓋体４１に存在する排インクを貫通孔４１ｈ及びインク排出配管４２を介して、排インクを処理するための排インク処理部（図示せず）へと誘導される。以後、ステップＳ１１０〜ステップＳ１５０の一連の工程によって実行される処理を「第１の充填処理」と呼ぶ。

ステップＳ１６０〜ステップＳ２００では、第１の充填処理と同様の処理を繰り返す。ステップＳ１６０〜ステップＳ２００の処理を「第２の充填処理」と呼ぶ。さらに、続くステップＳ２１０〜ステップＳ２４０でも、第１と第２の充填処理と同様の処理を実行するが、この時のポンプ４３による吸引量は、前工程における吸引量に比較して微量で良い。このステップＳ２１０〜ステップＳ２４０の充填処理を特に「微量充填処理」と呼ぶ。

このように、複数回にわたりポンプ吸引によるインク充填処理を繰り返す理由は、共通インク室１２から圧力室１３までのインク充填領域に混入する気泡を減少させてインクの充填をより確実に実行するためである。しかし、それでも圧力室１３には、気泡が混入してしまう場合がある。そこで、本実施例の初期充填処理では、さらに、ステップＳ２６０，Ｓ２７０においてフラッシングを実行する。

ここで、「フラッシング」とは、ノズルからのインクの空吐出を実行して、インク滴とともに圧力室内の気泡やノズル開口部に存在する増粘インクをノズルから噴射する処理をいう。また、「空吐出」とは、流体の本来の用途（本実施例では印刷）以外の目的のために行われる吐出（噴射）を意味する。なお、本明細書では、「空吐出」に対して、印刷用紙２００（図１）などの所定の処理対象物に向けての流体の吐出、即ち、本実施例ではインクジェットプリンタ本来の目的である印字目的のための噴射を「有効噴射」と呼ぶ。しかし、こうしたフラッシングをステップＳ１１０からＳ２４０までのインク充填処理の後に直ちに実行すると以下のような問題がある。

図６（Ａ）は、初期充填処理実行時のノズル面１５ｐと蓋体４１との間の空間における圧力の時間変化を示すグラフである。また、図６（Ｂ）は、キャップ部４０によるノズル１５の封止処理の動作タイミングと、ワイパ部６０によるワイピング処理の動作タイミングと、後述するフラッシング処理の実行タイミングとを示すタイミングチャートである。図６（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ、時間軸が対応している。

なお、図６（Ｂ）のノズル１５の封止タイミングを示すグラフは、上に凸のときにノズル１５が蓋体４１により封止されていることを示し、下に凹のときにノズル１５が開放されていることを示す。ワイパ部６０の動作タイミングを示すグラフは、上に凸のときに、ワイパブレード６１がワイピング処理実行位置に移動するとともに印刷ヘッド部１０がワイピングのための往復移動をすることを示す。フラッシング処理の実行タイミングを示すグラフは、上に凸のときに後述するフラッシング用の駆動パルスが圧電素子１７に供給されて、インク滴を吐出していることを示す。

上述したように、ステップＳ１２０、Ｓ１７０、Ｓ２２０においてポンプ吸引により、ノズル１５から蓋体４１にインクが吸引・吐出されるが、吐出されたインクの一部がミスト化してキャップ閉塞空間ＣＳに存在する。ポンプ吸引により発生するミストは、キャップ閉塞空間ＣＳが負圧状態から大気圧付近まで圧力が回復する時間帯Ｃｆｔにおいて、ノズル面１５ｐ方向へと逆戻りする方向へと力が働く。その結果、ステップＳ１４０，Ｓ１９０，Ｓ２４０の各ワイピング処理の後にも、当該ミストは、蓋体４１等に付着することなく、蓋体４１と印刷ヘッド部１０との間の空気中に浮遊し続けている場合がある。

このような状態でフラッシングを実行すると、フラッシングによって吐出されるインク滴の行路上にミストが存在することとなり、当該インク滴の飛行安定性が悪化してしまう可能性がある。ここで、「インク滴の飛行安定性」とは、吐出されたインク滴の弾道の直進性、または、吐出されたインク滴の目標着弾位置への着弾性をいう。インク滴の飛行安定性が悪化すると、インク滴が目標着弾位置へと着弾せず、さらにミストの発生を誘発するなど、印刷ヘッド部１０の汚損の原因となる。

そこで、本実施例では、ステップＳ２５０においてインターバルをおいた後に、ステップＳ２６０のフラッシング処理を実行する。このインターバルを図６において時間ｔｗとして示してある。このようにインターバルをおくことによって、印刷ヘッド部１０と蓋体４１との間に存在するミストがノズル１５へと戻るなどして低減されるため、フラッシングにおけるインク滴の飛行安定性が悪化することを抑制できる。

ここで、環境温度が高いほど、このミストが低減するのに要する時間が長くなることを本発明の発明者は見出した。そこで、制御部５０は、ステップＳ２５０のインターバル時間（待機時間）ｔｗをステップＳ１００で検出した環境温度が高いほど長く設定する。具体的には、制御部５０は、予め実験等で得たマップに基づいて検出環境温度に対する適切なインターバル時間ｔｗを設定するものとしても良い。これによって、より確実にフラッシング処理の際のインクジェットプリンタ１００の汚損を抑制できる。

図７は、ステップＳ２６０で制御部が実行するフラッシング処理の工程を示すフローチャートである。このフラッシング処理は、フラッシングのうちでも特に気泡を除去することを目的としたフラッシングでり、以後、「気泡除去フラッシング」と呼ぶ。

ステップＳ３００では、制御部５０は、各ノズル１５に対して、連続して２０００回のインク滴の空吐出を実行させる。以後、この連続したインク滴の空吐出工程を「連続フラッシングセット」と呼ぶ。制御部５０は、ステップＳ３１０において、所定のインターバル（例えば１秒程度）をおいた後、続くステップＳ３２０において、再び連続フラッシングセットを実行する。ここで、ステップＳ３３０においてインターバルをおく理由は、前工程の連続フラッシングセットによる圧力室１３及びインクの振動を収束させるためである。

なお、このインクジェットプリンタ１００では、このインターバルの間に圧電素子１７をインク滴が吐出されない程度に微振動させてインク及び圧力室１３の振動を収束させるものとしても良い。これによって、続く連続フラッシングセットを効果的に実行することが可能となる。以下、気泡除去フラッシングでは、連続フラッシングセットとインターバルとからなる一連の工程を任意の所定回数繰り返す。

図８は、気泡除去フラッシングの実行時に制御部５０が出力する駆動信号を示すグラフである。このグラフは、縦軸が電圧を示し、横軸が時間を示している。この気泡除去フラッシング用の駆動信号は、略台形形状のパルス信号である駆動パルス３００を含む。駆動パルス３００は、気泡除去フラッシングの連続フラッシングセット（図８：ステップＳ３１０，Ｓ３３０）におけるインク滴の空吐出を各ノズル１５に実行させるための駆動信号である。

気泡除去駆動パルス３００は、第１のパルス部分Ｐｗｃと、第２のパルス部分Ｐｗｄと、第１と第２のパルス部分Ｐｗｃ，ｐｗｄの間にある中間パルス部分Ｐｗｈとを有している。第１のパルス部分Ｐｗｃでは、時刻ｔ₀から時刻ｔ₁の間に、圧電素子１７の電圧値が基底状態（電圧値０）からＶｈまで一定比率で増加する。中間パルス部分Ｐｗｈでは、時刻ｔ₁から時刻ｔ₂の間、圧電素子１７の電圧値はＶｈのまま一定に保持される。第２のパルス部分Ｐｗｄでは、時刻ｔ₂から時刻ｔ₃の間に、圧電素子１７の電圧値は、一定比率でＶｈから基底状態へと戻る。

図９（Ａ）〜（Ｃ）は、駆動パルス３００による印刷ヘッド部１０の動作を模式的に示す模式図である。図９（Ａ）〜（Ｃ）は、図２（Ａ）に示す印刷ヘッド部１０のうち、圧力室１３を拡大して示しており、圧電素子１７及び共通インク室１２の図示は省略されている。

図９（Ａ）は、気泡除去駆動パルス３００を受信する前（時刻ｔ₀以前）の圧力室１３の状態を示している。圧力室１３には、インク４００が充填されており、インク４００には気泡５００が混入している。なお、気泡５００は、圧力室１３の重力方向上側であって、インク流路１４と対向する領域に滞留する傾向にある。

図９（Ｂ）は、図８の時刻ｔ₀〜時刻ｔ₂における圧力室１３の状態を示している。圧電素子１７は、時刻ｔ₀〜時刻ｔ₁の間の第１のパルス部分Ｐｗｃを受信すると、印加電圧の増加に伴って収縮する。すると、図９（Ｂ）に示すように、振動板１６が圧力室１３の外側（矢印方向）に向かって湾曲し、圧力室１３内のインク４００には負圧が生じる。なお、このときノズル１５に生じるメニスカス４０１は、振動板１６と同様の方向に湾曲の度合いを増大する。そして時刻ｔ₁から時刻ｔ₂までの間、振動板１６の湾曲は保持される。この時刻ｔ₀〜時刻ｔ₂の間に、圧力室１３内の圧力低下に伴って、気泡５００の径が増大する。

図９（Ｃ）は、時刻ｔ₂〜時刻ｔ₃における圧力室１３の状態を示している。気泡除去駆動パルス３００の第２のパルス部分Ｐｗｄによって、圧電素子１７の印加電圧値は基底値へと戻り（図８）、圧電素子１７も伸張して基底状態へと戻る。即ち、振動板１６は湾曲した状態から平坦な状態へと戻る。これによって、圧力室１３内のインク４００は、振動板１６から圧力を付与されてノズル１５から吐出される。この際、気泡５００もインクの吐出に伴ってノズル１５に次第に近付いてゆき、最終的にはノズル１５から外部に排出される。図９（Ｃ）には、多数の気泡除去駆動パルス３００の発生に応じて気泡５００がノズル１５へと移動してゆく軌跡が図示されている。

ここで、図９（Ｂ）で説明したように、この気泡除去駆動パルス３００によれば、時刻ｔ₀〜時刻ｔ₁の間に気泡５００の径を増大させることが可能であり、径の増大に伴って、気泡５００に対して振動板１６から、より大きな力を付与することが可能となる。従って、この気泡除去駆動パルス３００によれば、例え微小径の気泡であっても容易に吐出させることが出来る。

ステップＳ２７０（図３）では、さらに、ステップＳ２６０の気泡除去フラッシングとは異なる混色防止フラッシングを実行する。ここで、「混色防止フラッシング」について説明する。上述したように、インク充填処理において、ミストがノズル面１５ｐ方向へと逆戻りする場合があり、これによって、吐出されるインクとは異なる色のインクがノズル１５へと混入してしまう場合がある。また、ワイピング処理においても、ノズル面１５ｐがワイパブレード６１によって拭き取られる際に、ノズル１５に異なる色のインクが混入してしまう場合がある。混色防止フラッシングは、このようにノズル１５に混入した異なる色のインクを印字処理の実行前に予め吐出してしまうことを目的として行われるフラッシング処理である。

なお、この初期充填処理では、混色防止フラッシングの前に気泡除去フラッシングが実行されている。この理由は、前工程の気泡除去フラッシングによってドット抜けの発生を抑制して、混色防止フラッシングにおいて、全てのノズル１５からインク滴が吐出されるようにするためである。即ち、気泡除去フラッシングを先に実行することにより、より効果的に混色防止フラッシングが実行可能となる。

図１０は、混色防止フラッシングの際に制御部５０が圧電素子１７に対して発生させる駆動パルスを示している。この駆動パルス３１０は、気泡除去フラッシングにおける駆動パルス３００（図８）と異なり、一度のインク吐出で大量のインクを吐出することを目的とする。

駆動パルス３１０は、基底電圧から略一定比率で電圧を上昇させる第１のパルス部分（時刻ｔ₂₀〜時刻ｔ₂₁）と、所定の時間一定電圧を保持する第２のパルス部分（時刻ｔ₂₁〜時刻ｔ₂₂）とを有している。また、駆動パルス３１０は、さらに、略一定比率で負電圧まで電圧を低下させる第３のパルス部分（時刻ｔ₂₂〜時刻ｔ₂₃）と、所定の時間一定負電圧を保持する第４のパルス部分（時刻ｔ₂₃〜時刻ｔ₂₄）と、基底電圧まで略一定比率で電圧を増加させる第５のパルス部分（時刻ｔ₂₄〜時刻ｔ₂₅）とを有している。即ち、この駆動パルス３１０は、正電圧を発生する第１の略台形パルス３１１と、負電圧を発生する第２の略台形パルス３１２とを有している。

この駆動パルス３１０は、第２の略台形パルス３１２を有することにより、ノズル１５のインク面に振動が過度に生じることを抑制し、短時間で連続してインク吐出を実行することを可能としている。例えば、この混色防止フラッシングでは、制御部５０は、約５０Ｋｈｚ程度の周波数（時刻ｔ₂₀〜時刻ｔ₂₆の周期に相当する周波数）で、この駆動パルス３１０を複数回連続して発生させることが可能である。

このように、本実施例の初期充填処理では、蓋体４１が開放された後、フラッシング処理が実行されるまでの時間が環境温度に応じて調整されるため、ポンプ４３の吸引動作により発生したミストの量がより低減された状態でフラッシングを実行することができる。従って、フラッシングにおいて空吐出されたインク滴の飛行安定性がミストにより悪化することを抑制でき、印刷ヘッド部１０などの各プリンタ構成部が汚損されることを抑制できる。

B．第２実施例：
図１１は、本発明の一実施例として、インクジェットプリンタにおいて実行されるメンテナンス処理のうち、タイマクリーニング処理の手順を示すフローチャートである。ここで、「タイマクリーニング処理」とは、インクジェットプリンタの非印刷処理実行時に制御部が定期的に実行するノズルの性能回復のためのノズルのクリーニング処理である。なお、この第２実施例のインクジェットプリンタの構成は、第１実施例のインクジェットプリンタ１００（図１）と同様である。

図１１のステップＳ５００〜ステップＳ５５０の各工程は、図３で説明した環境温度検出工程（ステップＳ１００）及び第１の充填処理（ステップＳ１１０〜Ｓ１５０）と同様に実行される。また、続くステップＳ５６０〜Ｓ５９０の各工程は、図３の微量充填処理（ステップＳ２１０〜Ｓ２４０）と同様に実行される。ただし、図３の初期充填処理とは、ポンプ４３による吸引時間及び吸引量は異なる。

図１２（Ａ）は、図６（Ａ）と同様なグラフであり、このタイマクリーニング処理実行時のノズル面１５ｐと蓋体４１との間の空間における圧力の時間変化を示すグラフである。図１２（Ｂ）は、図６（Ｂ）と同様なグラフであり、各処理工程の動作タイミングを示すタイミングチャートである。

このタイマクリーニング処理でも、制御部５０は、ノズル面１５ｐが開放されてワイピング処理が実行された後、フラッシング処理の実行開始までの間に、環境温度に応じたインターバルをおく（ステップＳ５９５）。制御部５０は、このインターバル時間ｔｗを、第１実施例のステップＳ２５０（図３）と同様に調整する。このインターバル工程によって、第１実施例と同様に、フラッシング処理におけるインクジェットプリンタの汚損が抑制される。

このように、第２実施例の構成によれば、定期的に実行されるタイマクリーニング処理のフラッシング処理において、インクジェットプリンタが汚損してしまうことを抑制できる。

C．第３実施例：
図１３は、本実施例の第３実施例としてのインクジェットプリンタ１００Ｃの構成を示す概略図である。図１３は、ユーザ操作部８０を備えている点以外は、図１とほぼ同じである。

ユーザ操作部８０は、例えば、タッチパネルや操作ボタンとしてインクジェットプリンタ１００Ｃの本体に設けられている。ユーザは、このユーザ操作部８０を介してインクジェットプリンタ１００Ｃの制御部５０に処理の実行命令を出すことができる。

図１４は、インクジェットプリンタ１００Ｃにおいて実行されるメンテナンス処理のうち、マニュアルクリーニング処理の手順を示すフローチャートである。「マニュアルクリーニング処理」とは、インクジェットプリンタ１００Ｃの非印刷処理実行時に、ユーザ操作部８０を介したユーザの指示によって、制御部５０が実行するノズルの性能回復のためのクリーニング処理である。

ステップＳ７００〜Ｓ７５０では、図３の環境温度検出工程（ステップＳ１００）及び第１の充填処理（ステップＳ１１０〜Ｓ１５０）の各工程と同様な処理を実行する。続くステップＳ７６０〜Ｓ８００では、ステップＳ７１０〜Ｓ７５０と同様な処理を繰り返して実行する。ステップＳ８１０〜Ｓ８４０では、ステップＳ７１０〜Ｓ７４０と同様な処理を実行する。即ち、このマニュアルクリーニング処理では、連続して３回のポンプ４３によるインク吸引処理が実行される。

図１５（Ａ）は、図１２（Ａ）と同様なグラフであり、マニュアルクリーニング処理実行時のノズル面１５ｐと蓋体４１との間の空間における圧力の時間変化を示すグラフである。また、 図１５（Ｂ）は、図１２（Ｂ）と同様なグラフであり、マニュアルクリーニング処理における各処理工程の動作タイミングを示すタイミングチャートである。

このマニュアルクリーニング処理では、３度のインク吸引処理ごとにインクの吸引量を徐々に減少させて実行する。このように、インク吸引量を減少させつつ複数回のインク吸引処理を実行することによって、クリーニング処理において消費されるインク量を抑制しつつ、効果的にノズルのクリーニング処理を実行することができる。

３度のインク吸引処理を実行した後、制御部５０は、フラッシング処理（ステップＳ８５０，Ｓ８６０）の開始前に、インターバルをおく（ステップＳ８４５）。このインターバル時間ｔｗは、第２実施例と同様に、制御部５０によって環境温度に応じて調整される。従って、このマニュアルクリーニング処理でも、第２実施例のタイマクリーニング処理と同様に、フラッシング処理における空吐出により、インクジェットプリンタが汚損されることを抑制できる。

このように、第３実施例の構成によれば、ユーザの指示により実行されるマニュアルクリーニング処理のフラッシング処理において、インクジェットプリンタが汚損されることを抑制できる。

D．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

D1．変形例１：
上記実施例では、圧力室１３へのインク充填を目的としてポンプ４３の吸引動作によって蓋体４１によって封止されたノズル１５からインク滴を吐出させて、請求項における「第２の噴射処理」に相当する処理を実行していた。しかし、第２の吐出処理は、ポンプ４３の吸引動作によるインク滴の吐出でなくとも良く、例えば、圧電素子１７の振動による吐出であるものとしても良い。

また、上記実施例では、請求項における「第１の噴射処理」に相当する処理として、気泡除去フラッシング及び混色防止フラッシングを実行していた。しかし、第１の噴射処理は、フラッシングなどのノズル１５のメンテナンスのための空吐出でなくとも良く、例えば、印刷用紙２００に向かって吐出される有効噴射が実行されるものとしても良い。

D2．変形例２：
上記実施例において、温度検出部９０は、インクジェットプリンタ１００における環境温度を検出していた。しかし、温度検出部９０は、印刷ヘッド部１０の温度（「ヘッド温度」と呼ぶ）を検出するものとしても良い。

D3．変形例３：
上記実施例において、制御部５０は、インターバル時間ｔｗを温度検出部の検出温度がが高いほど長く設定していた。しかし、インターバル時間ｔｗは、環境温度に応じて調整されればよく、例えば、検出温度が所定の値より高いときに、所定の検出温度が所定の値のときよりもインターバル時間が長くなるように設定しても良い。インターバル時間ｔｗは、予め実験によって得たインターバル時間ｔｗと検出温度との関係に応じて調整されることが好ましい。

D4．変形例４：
上記実施例では、各メンテナンス処理において、気泡除去フラッシング及び混色防止フラッシングが実行されていたが、いずれか一方のフラッシングのみが実行されるものとしても良い。また、気泡除去フラッシングや混色防止フラッシング以外の、他の駆動パルスによって実行されるフラッシングが実行されるものとしても良い。

D5．変形例５：
上記実施例では、本発明を初期充填処理、タイマクリーニング処理、マニュアルクリーニング処理のそれぞれについて適用していが、他のメンテナンス処理にも適用することが可能である。なお、「メンテナンス処理」とは、ノズルのインク滴の吐出性能を回復するための処理を意味する。

D6．変形例６：
上記実施例では、インクジェットプリンタについて説明したが、本発明は、他の流体（液体）を吐出する流体噴射装置にも適用可能である。

第１実施例のインクジェットプリンタの構成を示す概略図。 印刷ヘッド部の構成を示す概略断面図。 初期充填処理の処理手順を示すフローチャート。 インク充填処理実行時の印刷ヘッド部とキャップ部の構成を示す概略断面図。 ワイパ部によるノズル面のクリーニング処理を説明するための模式図。 初期充填処理実行中におけるキャップ閉塞空間内の気圧変化を示すグラフと各構成部の駆動タイミングを示すタイミングチャート。 気泡除去フラッシングの処理手順を示すフローチャート。 気泡除去フラッシングにおいて制御部が発生させる駆動パルスを示すグラフ。 気泡除去フラッシングにおける気泡除去のメカニズムを説明するための模式図。 混色防止フラッシングの際に制御部が発生させる駆動パルスを示すグラフ。 第２実施例のタイマクリーニング処理の処理手順を示すフローチャート。 タイマクリーニング処理実行中におけるキャップ閉塞空間内の気圧変化を示すグラフ。 第３実施例のインクジェットプリンタの構成を示す概略図。 マニュアルクリーニング処理の処理手順を示すフローチャート。 マニュアルクリーニング処理実行中におけるキャップ閉塞空間内の気圧変化を示すグラフ。

符号の説明

１０…印刷ヘッド部
１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｙ，１１Ｋ…インクカートリッジ
１２…共通インク室
１３…圧力室
１４…インク流路
１５…ノズル
１５ｐ…ノズル面
１６…振動板
１７…圧電素子
１８…固定基材
２０…ヘッド駆動部
２１，２２…プーリー
２３…ヘッド駆動ベルト
３０…用紙搬送部
３１，３２…用紙搬送ローラ
３３…用紙搬送ベルト
４０…キャップ部
４１…蓋体
４１ｅ…端部
４１ｈ…貫通孔
４２…インク排出配管
４３…ポンプ
４５…駆動機構
５０…制御部
６０…ワイパ部
６１…ワイパブレード
６１ｅ…先端部
６５…駆動機構
８０…ユーザ操作部
９０…温度検出部
１００，１００Ｃ…インクジェットプリンタ
２００…印刷用紙
３００…気泡除去駆動パルス
３１０…駆動パルス
３１１…第１の略台形パルス
３１２…第２の略台形パルス
４００…インク
４０１…メニスカス
５００…気泡
ＣＳ…キャップ閉塞空間
ＭＰ…メンテナンスポジション
Ｐｗｃ…第１のパルス部分
Ｐｗｄ…第２のパルス部分
Ｐｗｈ…中間パルス部分
ｔｗ…インターバル時間

Claims (8)

1. 流体を噴射するための流体噴射装置であって、
   前記流体を噴射するためのノズルを有する流体噴射ヘッドと、
   前記ノズルを封止可能なキャップ部と、
   環境温度または前記流体噴射ヘッドの少なくとも一方の温度を検出する温度検出部と、
   前記ノズルからの前記流体の噴射を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記ノズルが前記キャップ部から開放された状態で前記ノズルから前記流体を噴射させる第１の噴射処理を実行し、前記キャップ部が前記ノズルの封止を終了したときから最初に前記第１の噴射処理を開始するまでの待機時間を、前記温度検出部の検出温度に応じて調整する、流体噴射装置。
2. 請求項１に記載の流体噴射装置であって、
   前記制御部は、前記前記検出温度が高いほど、前記待機時間を長く調整する、流体噴射装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の流体噴射装置であって、
   前記制御部は、前記ノズルが前記キャップ部に封止された状態で前記ノズルから前記流体を噴射させる第２の噴射処理を実行し、
   前記第２の噴射処理と前記ノズルの封止の終了と前記第１の噴射処理とは、前記ノズルの性能回復のためのメンテナンス処理として順番に実行される、流体噴射装置。
4. 請求項３に記載の流体噴射装置であって、さらに、
   前記流体噴射ヘッドは、前記流体が充填される圧力室と、前記圧力室の壁面を変形させることによって前記圧力室内の容積を変化させる圧力発生素子とを備え、
   前記キャップ部は、前記ノズルを封止した状態で前記ノズルに負圧をかけることができる吸引ポンプを備え、
   前記第２の噴射処理は、前記吸引ポンプにより前記ノズルから前記流体を噴射させる噴射処理を含み、
   前記第１の噴射処理は、前記圧力室の容積を連続的に変化させることによって前記ノズルから前記流体を連続的に噴射させるフラッシング処理を含む、流体噴射装置。
5. 請求項４記載の流体噴射装置であって、
   前記第１の噴射処理及び前記第２の噴射処理は、前記流体を収容するカートリッジが前記流体噴射ヘッドに装填された後に実行される、流体噴射装置。
6. 請求項４または請求項５記載の流体噴射装置であって、
   前記第１の噴射処理及び前記第２の噴射処理は、所定のタイミングまたはユーザから指示されたタイミングで実行される、流体噴射装置。
7. 請求項１または請求項２に記載の流体噴射装置であって、
   前記第１の噴射処理は、所定位置に配置された処理対象物に向けて前記流体を噴射する有効噴射を含む、流体噴射装置。
8. 流体を噴射するためのノズルを有する流体噴射ヘッドと、
   前記ノズルを封止可能なキャップ部と、
   環境温度または前記流体噴射ヘッドの少なくとも一方の温度を検出する温度検出部とを備える噴射装置において実行される流体噴射方法であって、
   （ａ）前記キャップ部により前記ノズルを封止する工程と、
   （ｂ）前記ノズルが前記キャップ部から開放された状態で前記ノズルから前記流体を噴射させる工程と、
   を備え、
   前記キャップ部が前記ノズルの封止を終了したときから最初に前記第１の噴射処理を開始するまでの待機時間を、前記温度検出部の検出温度に応じて調整する、流体噴射方法。

Images