JP2012030494A - 液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吐出口から液体と共に気泡及び異物を効率よく排出しつつ、液体が無駄に消費されるのを抑制する。
【解決手段】サブタンクが、インク供給管を介してインク流入流路と連通し、インク帰還管を介して排気流路と連通している。インク流入流路は、インク流出流路及び排気流路と連通している。インク流出流路は吐出口と連通している。インク供給管にはパージポンプが、インク帰還管には循環バルブが設けられている。循環バルブを開いた状態で、パージポンプを駆動することによって、サブタンク、インク流入流路及び排気流路の順にインクを循環させる。この状態で、循環バルブを閉じることによって、吐出口からインクを排出する。吐出口からインクを排出しているときのインク供給量が、循環中のインク供給量よりも多くなっている。
【選択図】図９

Description

本発明は、吐出口から液体を吐出する液体吐出装置に関する。

複数の吐出口からインク滴を吐出させるインクジェットヘッドにおいては、インクジェットヘッド内のインク流路にポンプを用いてインクを強制的に供給することによって、吐出口近傍のインク流路に存在する気泡や増粘したインクを排出して吐出口のクリーニングを行う技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、三方弁を閉じて排出路を閉塞した後、供給ポンプを動作させてヘッド内流路のインクを所定時間だけ加圧し、ノズルからインクを排出させてノズルのクリーニングを行っている。

特開２００９−２９１１１号公報

全ての吐出口から確実にインクを排出して吐出口のクリーニングをするためには、インク流路に付与するインク圧を高くする必要がある。しかしながら、ポンプの駆動が開始されてからインク流路におけるインク圧がその所望の圧力に達するまで時間がかかると、インクの排出抵抗（流路抵抗）が低い吐出口から順にインクが排出され、全ての吐出口から瞬時にインクを排出することができない。そのため、吐出口のクリーニング時に、吐出口から無駄にインクが排出される。

本発明の目的は、吐出口から液体と共に気泡等を効率よく排出しつつ、液体が無駄に消費されるのを抑制することができる液体吐出装置を提供することにある。

本発明の液体吐出装置は、液体が流入する流入口と、液体が流出する流出口と、前記流入口と前記流出口とを連通する内部流路と、液体を吐出するための複数の吐出口と、前記内部流路から分岐して前記複数の吐出口に至る複数の個別液体流路とを有する液体吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッドに供給される液体を内部に貯溜するタンクと、前記タンクの内部と前記流入口とを連通する供給流路と、前記タンクの内部と前記流出口とを連通する帰還流路と、前記タンクに貯留された液体を、前記供給流路を介して前記内部流路に強制的に供給する供給手段と、前記帰還流路における流路抵抗値を所定の最小値と所定の最大値との間で調整可能な調整手段と、前記供給手段及び前記調整手段を制御する制御手段とを備えている。前記制御手段は、前記調整手段の調整により前記流路抵抗値を前記所定の最大値より減少させつつ前記供給手段を駆動させることにより、前記タンクの液体を前記供給流路、前記内部流路及び前記帰還流路の順に移送させるように循環させ、前記循環中に、前記調整手段を調整して前記流路抵抗値を増加させることにより、前記複数の吐出口から液体を排出させ、次に、前記排出中に、前記調整手段を調整して前記流路抵抗値を減少させることにより、前記複数の吐出口からの液体の排出を停止させる制御を行い、さらに、前記制御手段は、前記供給手段を制御して、前記排出中に、前記内部流路に供給される液体の単位時間当りの供給量を前記循環中の前記供給量よりも増加させる。

別の観点から見て、本発明の液体吐出装置は、液体が流入する流入口と、液体が流出する流出口と、前記流入口と前記流出口とを連通する内部流路と、液体を吐出するための複数の吐出口と、前記内部流路から分岐して前記複数の吐出口に至る複数の個別液体流路とを有する液体吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッドに供給される液体を内部に貯溜するタンクと、前記タンクの内部と前記流入口とを連通する供給流路と、前記タンクの内部と前記流出口とを連通する帰還流路と、前記タンクに貯留された液体を、前記供給流路を介して前記内部流路に強制的に供給する供給手段と、前記内部流路の前記流出口から所定範囲内に設けられ、前記内部流路の前記流出口から所定範囲内における流路抵抗値を所定の最小値と所定の最大値との間で調整可能な調整手段と、前記供給手段及び前記調整手段を制御する制御手段とを備えている。前記制御手段は、前記調整手段の調整により前記流路抵抗値を前記所定の最大値より減少させつつ前記供給手段を駆動させることにより、前記タンクの液体を前記供給流路、前記内部流路及び前記帰還流路の順に移送させるように循環させ、前記循環中に、前記調整手段を調整して前記流路抵抗値を増加させることにより、前記複数の吐出口から液体を排出させ、次に、前記排出中に、前記調整手段を調整して前記流路抵抗値を減少させることにより、前記複数の吐出口からの液体の排出を停止させる制御を行い、さらに、前記制御手段は、前記供給手段を制御して、前記排出中に、前記内部流路に供給される液体の単位時間当りの供給量を前記循環中の前記供給量よりも増加させる。

本発明によると、循環を行うことによって、吐出口から液体が漏れ出さないようにしつつ内部流路に残留する気泡や異物などをタンク内に排出できる。この状態で、調整手段の調整により流路抵抗値を増加させることによって、瞬時に内部流路の圧力が高くなり、内部流路の液体が個別液体流路に流れ込み吐出口から液体が排出される。このとき、排出開始時から全ての吐出口に高い圧力が付与されて液体が排出される。したがって、吐出口内の増粘した液体、気泡及び異物を効率よく排出することができると共に、液体が無駄に排出されるのを抑制することができる。さらに、吐出口からの液体の排出が行われている期間において、内部流路に供給する単位時間当りの液体の供給量を増加させることで、内部流路の内圧がさらに増加し、吐出口内の増粘した液体、気泡及び異物をさらに効率よく排出することができる。なお、循環時の帰還流路における流路抵抗値は、吐出口から液体の漏れ出しが発生する程度の値未満〜最小値の間に調整するのが望ましい。

本発明では、前記制御手段が、前記循環中においては、前記供給量が、前記個別液体流路における液体の圧力が前記複数の吐出口に形成されたメニスカスに係るメニスカス耐圧となる所定量以下となるように、前記排出中においては、前記供給量が、前記所定量を超えるように、前記供給手段を制御することが好ましい。これによると、循環中は個別液体流路における液体の圧力がメニスカス耐圧以下となる供給量とすることで、吐出口からの液体の漏れ出しを防止することができると共に、排出中は個別液体流路における液体の圧力がメニスカス耐圧を超える供給量とすることにより、内部流路の内圧を増加させて、吐出口内の増粘した液体、気泡及び異物を効率よく排出することができる。

また、本発明においては、前記制御手段が、前記複数の吐出口から液体を排出させるために前記流路抵抗値が増加される時から所定時間前に、前記供給量の増加が開始されるように、前記供給手段を制御することが好ましい。これによると、供給手段の時間遅れに合わせて所定時間を決定することによって、排出開始時において内部流路の内圧を確実に増加させることができるため、吐出口から液体をさらに効率よく排出することができる。

さらに、本発明においては、前記制御手段が、前記排出中に前記供給量の減少が開始されることによって、前記液体の排出が停止された時の前記供給量が、前記循環中の前記供給量よりも減少されるように、前記供給手段を制御することが好ましい。これによると、液体の排出が停止された時に、内部流路の内圧を確実に低くすることができるため、先に吐出口から排出された液体が吐出口周辺に付着することで吐出口に形成されたメニスカスの耐圧が低下していたとしても、複数の吐出口から液体が漏れ出して、無駄に液体が排出されるのを抑制することができる。

このとき、前記制御手段は、前記供給手段による液体の供給を停止させることによって、前記供給量を減少させることがより好ましい。これによると、供給量を容易に減少させることができる。また、液体の排出動作を素早く完了させることができる。

本発明においては、前記所定の最大値が、前記帰還流路における液体の通過が禁止される値であり、前記制御手段は、前記供給手段による液体の供給が停止された後に、前記流路抵抗値を前記所定の最大値にさせるように、前記供給手段及び前記調整手段を制御することが好ましい。これによると、吐出口から排出した液体や気泡が、液体吐出ヘッドとタンクとの水頭差などによって吐出口内に吸い込まれるのを防止することができる。

このとき、前記複数の吐出口が形成された吐出面をさらに有し、前記流路抵抗値が前記所定の最大値にされている期間内に、前記吐出面を払拭する払拭手段をさらに備えていることがより好ましい。これによると、吐出面に付着した液体や異物を除去することができると共に、吐出口のメニスカスを整えることができる。

本発明においては、前記内部流路及び前記供給流路の内壁面の少なくとも一部が、可撓性を有する部材によって形成されていることが好ましい。これによると、可撓性を有する部材が変形することによって、内部流路及び供給流路の内圧変動が抑制されるため、吐出口から液体が漏れ出にくくなる。また、循環時に可撓性を有する部材が変形すると、流路内の体積が増加するのでタンク内の圧力がより低い圧力となり、さらに吐出口から液体が漏れ出にくくなる。

本発明によると、循環を行うことによって、吐出口から液体が漏れ出さないようにしつつ内部流路に残留する気泡や異物などをタンク内に排出できる。この状態で、調整手段の調整により流路抵抗値を増加させることによって、瞬時に内部流路の圧力が高くなり、内部流路の液体が個別液体流路に流れ込み吐出口から液体が排出される。このとき、排出開始時から全ての吐出口に高い圧力が付与されて液体が排出される。したがって、吐出口内の増粘した液体、気泡及び異物を効率よく排出することができると共に、液体が無駄に排出されるのを抑制することができる。さらに、吐出口からの液体の排出が行われている期間において、内部流路に供給する単位時間当りの液体の供給量を増加させることで、内部流路の内圧がさらに増加し、吐出口内の増粘した液体、気泡及び異物をさらに効率よく排出することができる。

本発明の一実施形態に係るインクジェットプリンタの概略平面図である。 図１に示すインクジェットヘッド及びインク供給ユニットの断面図である。 図２に示すヘッド本体の平面図である。 図３に示す一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。 図４に示すインクジェットヘッドの部分断面図である。 図２に示すパージポンプの動作特性を示すグラフである。 図１に示す制御装置の機能ブロック図である。 図７に示す循環・パージ制御部がインク循環を行ったときのインクの流れを示す図である。 図１に示すインクジェットプリンタの動作シーケンスを示す図である。 図７に示す循環・パージ制御部によるパージ動作におけるインク流量の変化示すグラフである。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

インクジェットプリンタ１０１は、図１に示すように、図１上方から下方に向かって用紙Ｐを搬送する搬送ユニット２０と、搬送ユニット２０によって搬送された用紙Ｐに、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローのインク滴をそれぞれ吐出する４つのインクジェットヘッド１と、インクジェットヘッド１にインクを供給する４つのインク供給ユニット１０と、インクジェットヘッド１のメンテナンスを行うメンテナンスユニット３１と、インクジェットプリンタ１０１全体を制御する制御装置１６とを有している。なお、本実施形態において、副走査方向とは搬送ユニット２０で用紙Ｐを搬送するときの搬送方向と平行な方向であり、主走査方向とは副走査方向に直交する方向であって水平面に沿った方向である。

搬送ユニット２０は、２つのベルトローラ６、７と、両ローラ６、７間に架け渡されるように巻回されたエンドレスの搬送ベルト８とを有している。ベルトローラ７は、駆動ローラであって、図示しない搬送モータから駆動力が与えられることで回転する。ベルトローラ６は、従動ローラであって、ベルトローラ７の回転により搬送ベルト８が走行するのに伴って回転する。搬送ベルト８の外周面に載置された用紙Ｐは、図１下方へと搬送される。

４つのインクジェットヘッド１は、それぞれ主走査方向に沿って延在し、副走査方向には互いに平行に配置されている。すなわち、インクジェットプリンタ１０１は、主走査方向にインク滴が吐出される複数の吐出口１０８が配列されたライン式のカラーインクジェットプリンタである。各インクジェットヘッド１の下面は、複数の吐出口１０８が配列された吐出面２ａとなっている（図２〜図４参照）。

搬送ベルト８の上側ループの外周面と吐出面２ａとが対向しつつ平行となっている。搬送ベルト８によって搬送されてきた用紙Ｐが４つのインクジェットヘッド１の下方を通過する際に、各インクジェットヘッド１から用紙Ｐの上面に向けて各色のインク滴が順に吐出され、用紙Ｐ上に所望のカラー画像が形成される。

インク供給ユニット１０は、インクジェットヘッド１の下面の図１左方端部近傍に接続されており、接続されたインクジェットヘッド１にインクを供給する。

メンテナンスユニット３１は、４つのワイパ部材３２を有している。４つのワイパ部材３２は、後述のメンテナンス動作に係るワイプ動作において、インクジェットヘッド１の吐出面２ａをワイプする弾性部材であり、図示しないアクチュエータによって、主走査方向に沿って往復移動可能となっている（図１矢印参照）。

次に、図２を参照しつつ、インクジェットヘッド１について詳細に説明する。図２に示すように、インクジェットヘッド１は、リザーバユニット７１と、ヘッド本体２とを有している。

リザーバユニット７１は、ヘッド本体２の上面に固定されており、ヘッド本体２にインクを供給する流路形成部材である。また、リザーバユニット７１は、その内部に、インク流入流路７２、１０個のインク流出流路７５及び排気流路７３が形成されている。なお、図２においては、１つのインク流出流路７５のみが表れている。

インク流入流路７２は、リザーバユニット７１の下面に開口する流入口７２ａを介して、インク供給ユニット１０からのインクが流入する流路である。インク流入流路７２は、流入したインクを一時的に貯溜するインクリザーバとしての機能を有する。インク流入流路７２の内壁面にはリザーバユニット７１の外壁面まで貫通する穴７２ｂが形成されている。可撓性を有する樹脂フィルム７６により、リザーバユニット７１の外壁面側から封止されている。つまり、樹脂フィルム７６が、インク流入流路７２の内壁面の一部となっている。樹脂フィルム７６は、インク流入流路７２におけるインク圧の変動に伴って変位するため、インク圧の変動を抑制するダンパーとして機能する。樹脂フィルム７６を用いることによって、ダンパーを安価な構成で実現することができる。なお、通常印刷時においては、樹脂フィルム７６はインク流入流路７２内に向かって僅かに凸となった状態となっている。リザーバユニット７１の外壁面には、穴７２ｂを覆うように板形状の規制部材７７が固定されており、樹脂フィルム７６がリザーバユニット７１の外側に向かって凸となるのを規制している。これにより、インク流入流路７２のインク圧が異常に高くなったとき、樹脂フィルム７６が過剰に変位して破損するのが防止される。規制部材７７には、大気連通孔７７ａが形成されており、規制部材７７と樹脂フィルム７６との間が常に大気圧となっている。これにより、樹脂フィルム７６が変位し易くなっている。

インク流出流路７５は、フィルタ７５ａを介してインク流入流路７２と連通していると共に、ヘッド本体２の流路ユニット９の上面に形成されたインク供給口１０５ｂに連通している（図３参照）。フィルタ７５ａは、インク流入流路７２におけるインクの流れる方向（図２左右方向）に沿って延在している。通常印刷時においては、インク供給ユニット１０からのインクは、インク流入流路７２に流入し、インク流出流路７５を通過して、インク供給口１０５ｂから流路ユニット９に供給される。

排気流路７３は、インク流入流路７２におけるフィルタ７５ａの上流側においてインク流入流路７２と連通していると共に、リザーバユニット７１の下面に形成された流出口７３ａを介してインク供給ユニット１０に接続されている。

排気流路７３の下方側内壁面にはリザーバユニット７１の外壁面まで貫通する穴７３ｂが形成されている。また、可撓性を有する樹脂フィルム７８により、リザーバユニット７１の下方の外壁面側から封止されている。つまり、樹脂フィルム７８が、排気流路７３の内壁面の一部となっている。樹脂フィルム７８は、排気流路７３のインク圧の変動に伴って変位するため、インク圧の変動を抑制するダンパーとして機能する。樹脂フィルム７８を用いることによって、ダンパーを安価な構成で実現することができる。なお、通常印刷時においては、樹脂フィルム７８は排気流路７３内に向かって僅かに凸となった状態となっている。リザーバユニット７１の下方の外壁面には、穴７３ｂを覆うように板形状の規制部材７９が固定されており、樹脂フィルム７８がリザーバユニット７１の外側に向かって凸となるのを規制している。これにより、排気流路７３のインク圧が異常に高くなったとき、樹脂フィルム７８が過剰に変位して破損するのが防止される。規制部材７９には、大気連通孔７９ａが形成されており、規制部材７９と樹脂フィルム７８との間が常に大気圧となっている。これにより、樹脂フィルム７８が変位し易くなっている。後述のインク循環時においては、インク供給ユニット１０からのインクが、流入口７２ａを介してインク流入流路７２に流入し、インク流入流路７２から排気流路７３を通過して、流出口７３ａを介してインク供給ユニット１０に還流する（図７参照）。

さらに、図３、図４及び図５を参照しつつ、ヘッド本体２について説明する。なお、図４では説明の都合上、アクチュエータユニット２１の下方にあって破線で描くべき圧力室１１０、アパーチャ１１２及び吐出口１０８を実線で描いている。

ヘッド本体２は、図３〜図５に示すように、流路ユニット９と、流路ユニット９の上面に固定された４つのアクチュエータユニット２１を有している。流路ユニット９は、圧力室１１０等を含むインク流路が内部に形成されている。アクチュエータユニット２１は、各圧力室１１０に対応した複数のユニモルフ型のアクチュエータを含んでおり、圧力室１１０内のインクに選択的に吐出エネルギーを付与する機能を有する。

流路ユニット９は、ステンレス鋼からなる複数の金属製のプレートを互いに位置合わせした積層体である。流路ユニット９の上面には、リザーバユニット７１のインク流出流路７５（図２参照）に連通する計１０個のインク供給口１０５ｂが開口している。流路ユニット９の内部には、図５に示すように、インク供給口１０５ｂに連通するマニホールド流路１０５、及び、マニホールド流路１０５に含まれる複数の副マニホールド流路１０５ａが形成されている。さらに、流路ユニット９の内部には、各副マニホールド流路１０５ａから分岐しつつ、圧力室１１０を介して吐出面２ａに開口する吐出口１０８に至る複数の個別インク流路１３２が形成されている。吐出面２ａには複数の吐出口１０８がマトリクス状に配置されている。

流路ユニット９におけるインクの流れについて説明する。図３〜図５に示すように、通常印刷時においては、リザーバユニット７１のインク流出流路７５からインク供給口１０５ｂに供給されたインクは、マニホールド流路１０５の副マニホールド流路１０５ａに分配される。副マニホールド流路１０５ａ内のインクは、アパーチャ１１２及び圧力室１１０を経由して各個別インク流路１３２に流れ込み、圧力室１１０を介して吐出口１０８に至る。

インク供給ユニット１０について詳細に説明する。図２に示すように、インク供給ユニット１０は、サブタンク８０と、サブタンク８０に接続されたインク補給管８１と、インク補給管８１設けられた補給ポンプ９１及び補給バルブ９２と、インク供給管８２及びインク帰還管８３と、インク供給管８２に設けられたパージポンプ８６と、インク帰還管８３に設けられた循環バルブ８７と、サブタンク８０に接続された大気連通バルブ８８とを有している。

サブタンク８０は、インクジェットヘッド１に供給されるインクを貯溜するものであり、サブタンク８０のインク量が少なくなった時、補給バルブ９２が開弁され且つ補給ポンプ９１が駆動されることで、インクタンク９０に貯溜されたインクがインク補給管８１を介して補給される。大気連通バルブ８８は、サブタンク８０内と大気とを連通（以下、開と称する）又は遮断（以下、閉と称する）する。通常印刷時においては、大気連通バルブ８８が開となっており、サブタンク８０内と大気とを連通している。これにより、サブタンク８０内の気圧が、貯溜しているインクの量にかかわらず常に大気圧となり、安定したインク供給が可能となっている。

インク供給管８２の一端はサブタンク８０に接続されており、他端はジョイント８２ａを介してリザーバユニット７１の流入口７２ａに接続されている。これにより、サブタンク８０のインクがインク供給管８２を介してリザーバユニット７１のインク流入流路７２に供給される。パージポンプ８６は、駆動することによって、サブタンク８０のインクを、インク供給管８２を介してインク流入流路７２に強制的に供給する供給手段として機能する。また、パージポンプ８６は、インク供給管８２においてジョイント８２ａからサブタンク８０に向かってインクが流れるのを防止する逆止弁として機能する。なお、パージポンプ８６が停止している場合であっても、サブタンク８０のインクは、インク供給管８２を流れてリザーバユニット７１に供給可能となっている。

パージポンプ８６は、容積型ポンプである電動の三相ダイヤフラムポンプであり、図６に示すように、３つのダイヤフラムが互いに異なる位相で駆動し、インクを排出することによって、インク送出時の圧力変動を抑制する構成となっている。また、パージポンプ８６に供給される電力を変化させることによって、パージポンプ８６によってインク流入流路７２への単位時間当たりのインク供給量（以下、インク供給量と称す）を制御することが可能となっている。後述するように、本実施形態においては、パージポンプ８６は、インク供給量が互いに異なる２種類のモードで駆動される。２種類のモードのうち、インク供給量が少ないモードをＬＯモード、インク供給量が多いモードをＨＩモードと称する。

図２に示すように、インク帰還管８３の一端はサブタンク８０に接続されており、他端はジョイント８３ａを介してリザーバユニット７１の流出口７３ａに接続されている。循環バルブ８７は、インク帰還管８３における流路抵抗値を所定の最小値（以下、開と称する）と所定の最大値（以下、閉と称する）との間で調整可能な調整手段である。なお、本実施形態においては、循環バルブ８７は、完全解放である開と、完全遮断（インクの通過が禁止される）である閉との切り替えを行う開閉弁であるが、流路抵抗値を任意の値で調整可能な流路制御弁であってもよい。

次に、図７を参照しつつ、制御装置１６について説明する。制御装置１６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＣＰＵが実行するプログラム及びこれらプログラムに使用されるデータを書き替え可能に記憶するＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）と、プログラム実行時にデータを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）とを含んでいる。制御装置１６を構成する各機能部は、これらハードウェアとＥＥＰＲＯＭ内のソフトウェアとが協働して構築されている。制御装置１６は、インクジェットプリンタ１０１全体を制御するものであり、搬送制御部４１と、画像データ記憶部４２と、ヘッド制御部４３と、不吐出時間検出部４６と、循環・パージ制御部４４と、メンテナンス制御部４５とを有している。

搬送制御部４１は、用紙Ｐが搬送方向に沿って所定の速度で搬送されるように搬送ユニット２０の搬送モータを制御する。画像データ記憶部４２は、用紙Ｐに印刷すべき画像に関する画像データを記憶する。

ヘッド制御部４３は、通常印刷時において、吐出口１０８から画像データに基づく所望の体積のインク滴が所望のタイミングで吐出されるように、生成した吐出駆動信号をアクチュエータユニット２１に供給する。

不吐出時間検出部４６は、過去の吐出履歴から各インクジェットヘッド１について、最後に吐出口１０８からインク滴が吐出されてから現在に至るまでの経過時間を検出する。

循環・パージ制御部４４は、後述のメンテナンス動作において、各インク供給ユニット１０のパージポンプ８６、循環バルブ８７及び大気連通バルブ８８の動作を制御するものである。具体的な動作内容については後述する。なお、循環・パージ制御部４４は、インク補給のために補給ポンプ９１と補給バルブ９２も制御しているが、図７では省略している。

メンテナンス制御部４５は、後述のメンテナンス動作において、メンテナンスユニット３１の動作を制御するものである。

図８〜図１０を参照しつつ、メンテナンス動作について説明する。メンテナンス動作は、インクジェットヘッド１のメンテナンスを行う動作であり、インクジェットプリンタ１０１が起動されたとき、印刷を行わない待機時間が一定時間を超えたとき、及び、ユーザから指示があったときなどに開始される。待機時及び通常印刷時には、パージポンプ８６が停止しており、循環バルブ８７が閉になっており、大気連通バルブ８８が開となっており、また、補給ポンプ９１は停止しており、補給バルブ９２が閉となっている（図２参照）。

図８及び図９に示すように、メンテナンス動作が開始されると、循環・パージ制御部４４は、循環バルブ８７を開にした後に、大気連通バルブ８８を閉にすると同時にＬＯモードでパージポンプ８６の駆動を開始する。なお、メンテナンス動作中、補給ポンプ９１は停止しており、補給バルブ９２が閉となっている。

これにより、サブタンク８０のインクが、インク供給管８２を介してインク流入流路７２に強制的に供給される。このとき、循環バルブ８７が開になっているため、インク流入流路７２から排気流路７３及びインク帰還管８３を通過してサブタンク８０に至る経路における流路抵抗が、インク流入流路７２からインク流出流路７５及びマニホールド流路１０５を経由して各吐出口１０８に至る経路の流路抵抗より小さくなる。このため、インク流入流路７２に供給されたインクが、インク流出流路７５に流れ込むことなく、排気流路７３及びインク帰還管８３を順に通過してサブタンク８０に帰還するインク循環が行われる。インク循環が行われることによって、循環経路のうちパージポンプ８６からサブタンク８０に至るまでの流路内のインクの圧力が高くなり、インク循環によるインク流れにより、インク流入流路７２内に滞留している気泡及び異物、特にフィルタ７５ａ上に滞留している気泡及び異物が、インクと共に排気流路７３及びインク帰還管８３を順に通過してサブタンク８０にトラップされる。

インク循環において、気泡及び異物を効率よくサブタンク８０まで移動させるには、パージポンプ８６によってインク流入流路７２に供給される単位時間当りのインク流量（以下、インク供給量と称す）を、吐出口１０８に形成されたインクのメニスカスが壊れて（メニスカスブレーク）吐出口１０８からインクが漏れ出る流量（メニスカスブレーク流量）以下の範囲で高くする必要がある。なお、メニスカスブレーク流量は、インクジェットヘッド１に係る流路構造、インクジェットプリンタ１０１内におけるインクジェットヘッド１とサブタンク８０との高さ関係、インクの粘度などから算出した値、又は、実測により得られた値である。

パージポンプ８６がＬＯモードで駆動されているときのインク供給量は、メニスカスブレーク流量以下、且つ、後のパージ動作において吐出口１０８からインクが排出されるときに、流路内に滞留している気泡や異物がインクと共に吐出口１０８から排出可能な流量（回復可能流量）以上となっている。回復可能流量は、実測により得られた値である。別の観点から、循環バルブ８７を閉じた状態で、パージポンプ８６の駆動をインク流量が回復可能流量となるように開始した場合に、個別インク流路内に滞留している気泡や異物がインクと共に全ての吐出口１０８から排出可能な流量を回復可能流量ということもできる。つまり、回復可能流量未満でパージポンプ８６を駆動した場合は、気泡や増粘したインクが少ない個別インク流路１３２に係る吐出口１０８のみからインクが排出され続け、排出期間を長くしても、全ての吐出口１０８から気泡や異物と共にインクが排出されない可能性がある。なお、パージポンプ８６がＬＯモードで駆動されているときのインク供給量は、メニスカスブレーク流量以下の範囲であればいずれの値であってもよい。

また、大気連通バルブ８８が閉になっている期間においては、サブタンク８０内が負圧になる。サブタンク８０内が負圧になることによって、インク流入流路７２のインクが排気流路７３を介してサブタンク８０内に吸引され、大気連通バルブ８８が開になっている場合と比較して、インク流出流路７５にインクが流れ込み難くなる。これにより、インク流入流路７２内の圧力が低下し、メニスカスブレークが起こり難くなる。そのため、大気連通バルブ８８が開になっている場合よりも、インク流入流路７２内の圧力が、メニスカスブレークが起こる圧力（メニスカスブレーク圧力）に近接するように、インク供給量を高くすることができる。つまり、循環中のインク流入流路７２の流路内圧力が同じとすると、大気連通バルブ８８が閉になっている場合は、大気連通バルブ８８が開になっている場合よりもインク流量が多くなり、大気連通バルブ８８が閉になっている場合は、パージ期間におけるインク流入流路７２の流路内圧力を大気連通バルブ８８が開になっている場合よりも大きくすることができるので、個別インク流路内に滞留している気泡や異物をインクと共に吐出口１０８から効率よく排出することができる。図９のＬＯモードにおけるインク供給量は、インク循環中において、大気連通バルブ８８が開になっているときのメニスカスブレーク流量を超えている。つまり、大気連通バルブ８８が閉になっているときのメニスカスブレーク流量に近い流量で、且つ、循環中に大気バルブ８８が開になった場合にメニスカスブレークが起こる流量に設定されている。なお、図９において、インク流入流路７２に係る流路内圧力変化を示す実線波形は、インク循環において大気連通バルブ８８を閉として、上述のようにインク供給量を高くした場合（本実施形態）の流路内圧力変化を示しており、破線波形は、インク循環において大気連通バルブ８８が開になっている場合（インク供給量は高くされておらずパージポンプ８６の駆動がＬＯモードよりも低い）の流路内圧力変化を示している。

インク循環を行っているときは、通常印刷時と比較してインク流入流路７２及び排気流路７３内のインク圧が高くなるため、インク流入流路７２の樹脂フィルム７６が規制部材７７に密着し、排気流路７３の樹脂フィルム７８が規制部材７９に密着する。

図９及び図１０に示すように、インク供給量が安定して所定時間が経過した後に、循環・パージ制御部４４は、パージポンプ８６の駆動をＬＯモードからＨＩモードに切り替える。これにより、インク供給量の増加が開始される。そして、循環・パージ制御部４４は、増加したインク供給量が、メニスカスブレーク流量に達した時、言い換えれば、流路内の圧力がメニスカスブレーク圧力に達した時に、循環バルブ８７を閉にすると同時に大気連通バルブ８８を開にする。これにより、排気流路７３を流れていたインクが循環バルブ８７により急激に塞き止められることで排気流路７３内及びインク流入流路７２内のインク圧力が急上昇し、パージ動作が開始され、インク流入流路７２に供給されたインクが、排気流路７３に流れ込むことなく、インク流出流路７５に流れ込み、マニホールド流路１０５及び各個別インク流路１３２を順に通過し、吐出口１０８から排出される。排出されたインクは、図示しない廃液トレイに受け止められる。このように、循環・パージ制御部４４は、パージ動作が開始された時にインク供給量がメニスカスブレーク流量を超えるように、パージ動作が開始される時から所定時間前にパージポンプ８６の駆動をＬＯモードからＨＩモードに切り替える。これにより、パージ動作開始時においては、インク供給量が、確実にメニスカスブレーク流量を超える。なお、メニスカスブレーク流量は、回復可能流量を超えているため、パージ動作が開始されたときのインク供給量は、回復可能流量を超えている。

このように、インク供給量がメニスカスブレーク流量を超えている状態で、パージ動作が開始されるため、パージ開始直後から、インク流入流路７２におけるインク圧が高い状態となり、吐出口１０８内の増粘したインク、滞留している気泡及び異物を、吐出口１０８から効率よく排出することができる（インパクトパージ）。この点、このようなインパクトパージを行わない場合、つまり、インク循環をさせることなく、循環バルブ８７を閉じた状態でパージポンプ８６の駆動（例えば、ＨＩモード）を開始し、吐出口１０８からインクを排出させる従来例（インパクトパージ無）の場合には、インク供給量が回復可能流量に達するまでは、吐出口１０８からインクが無駄に排出される。

図９に示すように、パージ動作においては、大気連通バルブ８８が開になっているため、サブタンク８０内が強制的に大気圧となり、インクが排出されるに伴ってサブタンク８０内の圧力が低下するのを抑制することができる。これにより、パージポンプ８６によるインク流出流路７５へのインク供給が阻害されることがなく、吐出口１０８からのインクの排出が不安定になったり、停止したりするのを防止することができる。

循環・パージ制御部４４は、所定のパージ量のインクが吐出口１０８から排出されると、パージポンプ８６の駆動を停止させる。パージポンプ８６の駆動が停止すると、時間が経過するに伴ってインク供給量が減少する。そして、循環・パージ制御部４４は、インク供給量が、インク循環時のインク供給量、すなわち、ＬＯモードにおけるインク供給量よりも減少したときに、循環バルブ８７を開にすると同時に大気連通バルブ８８を閉にしてパージ動作を停止させる。なお、所定のパージ量は、インク供給量及びパージ期間の長さによって決定される。所定のパージ量を排出するための単位時間当りのインク流量及びパージ期間の長さについては実験的に求められ、予め記憶されている。循環・パージ制御部４４は、温度センサ３５によって検出された温度が高くなるに伴って、又は、不吐出時間検出部４６によって検出された経過時間が長くなるに伴って、循環期間を長くすると共にパージ量を大きくする。

上述したように、インク循環、及び、パージ動作を順に実行することによって、インク流入流路７２に滞留している気泡及び異物を、下流側の流路（マニホールド流路１０５、及び、個別インク流路１３２など）に流し込むことなくインクジェットヘッド１外に排出することができる。

循環・パージ制御部４４は、インク供給量が０になった後に、大気連通バルブ８８を開にする。その後、循環・パージ制御部４４は、循環バルブ８７を閉にする。

次に、ワイプ動作が開始されると、メンテナンス制御部４５が、図示しない移動機構によって４つのインクジェットヘッド１を上方に移動させた後、４つのワイパ部材３２の先端を対向する吐出面２ａに接触させつつ、各ワイパ部材３２を吐出面２ａに沿って主走査方向に移動させる。これにより、パージ動作によって吐出面２ａに付着した余分なインクが除去されると共に、吐出口１０８に形成されるメニスカスが整えられる。各吐出面２ａがワイプされた後、メンテナンス制御部４５は、４つのワイパ部材３２及び各インクジェットヘッド１を通常の位置に戻し、循環・パージ制御部４４が循環バルブ８７を開く。以上で、ワイプ動作が完了する。

以上のように、本実施形態のインクジェットプリンタ１０１によると、インク循環を行うことによって吐出口１０８から液体が漏れ出さないようにしつつインク流入流路７２に残留する気泡や異物などをサブタンク８０内に排出できる。この状態で、調整バルブ８７を閉にすることによって、瞬時にインク流入流路７２内の圧力を高くし、インク流入流路７２のインクがインク流出流路７５に流れ込んで吐出口１０８からインクが排出される。このとき、パージ動作開始時から全ての吐出口１０８に高い圧力が付与されてインクが排出される。したがって、吐出口１０８内の増粘した液体、気泡及び異物を効率よく排出することができると共に、インクが無駄に排出されるのを抑制することができる。さらに、パージ期間において、パージポンプ８６がＨＩモードで駆動されることによって、インク供給量がインク循環を行っているときより増加しているため、流路の内圧がさらに増加し、吐出口１０８内の増粘した液体、気泡及び異物をさらに効率よく排出することができる。

また、循環期間においては、インク供給量が、メニスカスブレーク流量以下となっているため、吐出口１０８からインクが漏れ出すのを防止することができる。また、パージ期間においては、インク供給量が、メニスカスブレーク流量を超えているため、吐出口１０８内の増粘した液体、気泡及び異物をより一層効率よく排出することができる。

さらに、循環・パージ制御部４４が、パージ動作が開始された時にインク供給量がメニスカスブレーク流量を超えるように、パージポンプ８６の時間遅れを換算して、パージ動作が開始される時から所定時間前にパージポンプ８６の駆動をＬＯモードからＨＩモードに切り替える。これにより、パージ動作開始時から、インク供給量が確実にメニスカスブレーク流量を超え、流路内の圧力を確実に増加させることができ、吐出口１０８から液体をさらに効率よく排出することができる。

加えて、循環・パージ制御部４４が、循環バルブ８７を開にしてパージ動作を停止させた時に、インク供給量が、ＬＯモードにおけるインク供給量より小さくなるように、パージポンプ８６の時間遅れを加味して、パージ動作が停止される時から所定時間前にパージポンプ８６の駆動を停止する。これにより、パージ動作が停止された時に、流路の内圧を確実に低くすることができるため、先のパージ動作によって吐出口１０８から排出されたインクが吐出口１０８周辺に付着することで、吐出口１０８に形成されたメニスカスの耐圧が低下していたとしても、吐出口１０８からインクが漏れ出し、無駄にインクが排出されるのを抑制することができる。

このとき、パージポンプ８６の駆動を停止させることで、インク供給量を減少させるため、インク供給量を容易な制御で減少させることができると共に、パージ動作を素早く完了させることができる。

さらに、パージ動作が完了した後に、循環バルブ８７を完全遮断である閉にするため、パージ動作を行うことによって吐出面２ａに付着したインクが、インクジェットヘッド１とサブタンク８０との水頭差などによって、吐出口１０８内に吸い込まれるのを防止することができる。

加えて、パージ動作後にワイプ動作を行うことによって、吐出面２ａに付着したインクや異物を除去することができると共に、吐出口１０８のメニスカスを整えることができる。

また、樹脂フィルム７６が、インク流入流路７２の内壁面の一部となっており、樹脂フィルム７８が、排気流路７３の内壁面の一部となっているため、インク流入流路７２及び排気流路７３におけるインク圧の変動を効率よく抑制することができる。これにより、インクを安定した圧力で各個別インク流路に供給することができる。また、インク循環時に樹脂フィルム７６、７８が変形すると、流路内の体積が増加するのでサブタンク８０内の圧力がより低い圧力となり、さらに吐出口１０８からインクが漏れ出にくくなる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態及び変形例に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。上述の実施形態では、循環バルブ８７が、インク帰還管８３に設けられる構成であるが、循環バルブが、流出口７３ａから所定の範囲内にある排気流路７３に設けられ、排気流路７３における流路抵抗値を調整してもよい。これによると、循環バルブの位置が、吐出口１０８に近くなるため、パージ動作において吐出口１０８からのインクの排出を素早く開始することができる。なお、流出口７３ａから所定の範囲内とは、流出口７３ａから排気流路７３に係るインク流入流路７２からの分岐位置までの範囲（つまり、排気流路７３内）である。

また、上述の実施形態においては、循環期間では、インク供給量がメニスカスブレーク流量以下となっており、パージ期間では、インク供給量がメニスカスブレーク流量を超える構成となっているが、パージ期間の少なくとも一部におけるインク供給量が、循環期間におけるインク供給量より多くなっていれば、パージ期間の少なくとも一部において、インク供給量がメニスカスブレーク流量以下であってもよいし、循環期間の少なくとも一部において、インク供給量がメニスカスブレーク流量を超えていてもよい。例えば、少数の吐出口からしか液体が漏れていない場合は、メニスカスブレークはしていることになるが、漏れがわずかであるので、全体としてみると液体が無駄に消費されるのを抑制する効果は得られる。

さらに、上述の実施形態においては、循環・パージ制御部４４が、パージ動作が開始される時から所定時間前にパージポンプ８６の駆動をＬＯモードからＨＩモードに切り替える構成であるが、パージ動作が開始されると同時又はそれ以降に、パージポンプ８６の駆動をＬＯモードからＨＩモードに切り替えてもよい。この場合でも、パージ期間中にインク供給量がメニスカスブレーク流量を超えることになるので、インク流入流路７２におけるインク圧が高い状態となり、吐出口１０８内の増粘したインク、滞留している気泡及び異物を、吐出口１０８から効率よく排出することができる。

加えて、上述の実施形態においては、循環・パージ制御部４４が、パージ動作が停止される時から所定時間前にパージポンプ８６の駆動を停止する構成であるが、パージ動作が停止されると同時に又はそれ以降にパージポンプ８６の駆動を停止してもよい。

また、上述の実施形態においては、循環・パージ制御部４４が、パージポンプ８６の駆動を停止させることで、インク供給量を減少させる構成であるが、パージポンプ８６の駆動力を連続的に又は段階的に低下させることによって、インク供給量を減少させてもよい。

加えて、上述の実施形態においては、循環バルブ８７が開及び閉のいずれかに選択的に切り替えられる構成であるが、循環バルブ８７が、流路抵抗値を任意の値で調整可能な流路制御弁であれば、流路抵抗値が段階的に又は連続的に変化するように、流路抵抗値を調整してもよい。また、循環バルブ８７が完全にインク流路を閉め切れなくてもよい。また、循環バルブによりインク帰還管８３のインク流路断面積を減少させることで、インク帰還管８３内の流路抵抗値を調整するのではなく、インク帰還管８３の外周を挟み、インク帰還管８３を変形させてインク帰還管８３内のインク流路断面積を減少させることで、インク帰還管８３内の流路抵抗値を調整してもよい。

さらに、上述の実施形態においては、メンテナンス動作において、ワイプ動作を行う構成であるが、ワイプ動作を行わない構成であってもよい。

加えて、上述の実施形態においては、樹脂フィルム７６が、インク流入流路７２の内壁面の一部となっており、樹脂フィルム７８が、排気流路７３の内壁面の一部となっている構成であるが、リザーバユニットが、樹脂フィルム７６、７８の少なくともいずれかを有さない構成であってもよい。

また、上述の実施形態においては、アクチュエータユニット２１がユニモフル型の圧電アクチュエータとなっているが、アクチュエータユニットは、バイモルフ型の圧電アクチュエータであってもよいし、発熱素子を備えたサーマル方式の液体吐出装置などであってもよい。

本発明は、インク以外の液体を吐出する記録装置にも適用可能である。さらに、プリンタに限定されず、ファクシミリやコピー機などにも適用可能である。

１ インクジェットヘッド
１６ 制御装置
４４ 循環・パージ制御部
７２ インク流入流路
７２ａ 流入口
７３ 排気流路
７３ａ 流出口
７５ インク流出流路
８０ サブタンク
８１ インク補給管
８２ インク供給管
８３ インク帰還管
８６ パージポンプ
８７ 循環バルブ
８８ 大気連通バルブ
９０ インクタンク
１０１ インクジェットプリンタ
１０８ 吐出口

Claims (9)

1. 液体が流入する流入口と、液体が流出する流出口と、前記流入口と前記流出口とを連通する内部流路と、液体を吐出するための複数の吐出口と、前記内部流路から分岐して前記複数の吐出口に至る複数の個別液体流路とを有する液体吐出ヘッドと、
   前記液体吐出ヘッドに供給される液体を内部に貯溜するタンクと、
   前記タンクの内部と前記流入口とを連通する供給流路と、
   前記タンクの内部と前記流出口とを連通する帰還流路と、
   前記タンクに貯留された液体を、前記供給流路を介して前記内部流路に強制的に供給する供給手段と、
   前記帰還流路における流路抵抗値を所定の最小値と所定の最大値との間で調整可能な調整手段と、
   前記供給手段及び前記調整手段を制御する制御手段とを備えており、
   前記制御手段は、前記調整手段の調整により前記流路抵抗値を前記所定の最大値より減少させつつ前記供給手段を駆動させることにより、前記タンクの液体を前記供給流路、前記内部流路及び前記帰還流路の順に移送させるように循環させ、前記循環中に、前記調整手段を調整して前記流路抵抗値を増加させることにより、前記複数の吐出口から液体を排出させ、次に、前記排出中に、前記調整手段を調整して前記流路抵抗値を減少させることにより、前記複数の吐出口からの液体の排出を停止させる制御を行い、
   さらに、前記制御手段は、前記供給手段を制御して、前記排出中に、前記内部流路に供給される液体の単位時間当りの供給量を前記循環中の前記供給量よりも増加させることを特徴とする液体吐出装置。
2. 前記制御手段は、前記循環中においては、前記供給量が、前記個別液体流路における液体の圧力が前記複数の吐出口に形成されたメニスカスに係るメニスカス耐圧となる所定量以下となるように、前記排出中においては、前記供給量が、前記所定量を超えるように、前記供給手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 前記制御手段は、前記複数の吐出口から液体を排出させるために前記流路抵抗値が増加される時から所定時間前に、前記供給量の増加が開始されるように、前記供給手段を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出装置。
4. 前記制御手段は、前記排出中に前記供給量の減少が開始されることによって、前記液体の排出が停止された時の前記供給量が、前記循環中の前記供給量よりも減少されるように、前記供給手段を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
5. 前記制御手段は、前記供給手段による液体の供給を停止させることによって、前記供給量を減少させることを特徴とする請求項４に記載の液体吐出装置。
6. 前記所定の最大値は、前記帰還流路における液体の通過が禁止される値であり、
   前記制御手段は、前記供給手段による液体の供給が停止された後に、前記流路抵抗値を前記所定の最大値にさせるように、前記供給手段及び前記調整手段を制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
7. 前記複数の吐出口が形成された吐出面をさらに有し、
   前記流路抵抗値が前記所定の最大値にされている期間内に、前記吐出面を払拭する払拭手段をさらに備えていることを特徴とする請求項６に記載の液体吐出装置。
8. 前記内部流路及び前記供給流路の内壁面の少なくとも一部が、可撓性を有する部材によって形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の液体吐出装置
9. 液体が流入する流入口と、液体が流出する流出口と、前記流入口と前記流出口とを連通する内部流路と、液体を吐出するための複数の吐出口と、前記内部流路から分岐して前記複数の吐出口に至る複数の個別液体流路とを有する液体吐出ヘッドと、
   前記液体吐出ヘッドに供給される液体を内部に貯溜するタンクと、
   前記タンクの内部と前記流入口とを連通する供給流路と、
   前記タンクの内部と前記流出口とを連通する帰還流路と、
   前記タンクに貯留された液体を、前記供給流路を介して前記内部流路に強制的に供給する供給手段と、
   前記内部流路の前記流出口から所定範囲内に設けられ、前記内部流路の前記流出口から所定範囲内における流路抵抗値を所定の最小値と所定の最大値との間で調整可能な調整手段と、
   前記供給手段及び前記調整手段を制御する制御手段とを備えており、
   前記制御手段は、前記調整手段の調整により前記流路抵抗値を前記所定の最大値より減少させつつ前記供給手段を駆動させることにより、前記タンクの液体を前記供給流路、前記内部流路及び前記帰還流路の順に移送させるように循環させ、前記循環中に、前記調整手段を調整して前記流路抵抗値を増加させることにより、前記複数の吐出口から液体を排出させ、次に、前記排出中に、前記調整手段を調整して前記流路抵抗値を減少させることにより、前記複数の吐出口からの液体の排出を停止させる制御を行い、
   さらに、前記制御手段は、前記供給手段を制御して、前記排出中に、前記内部流路に供給される液体の単位時間当りの供給量を前記循環中の前記供給量よりも増加させることを特徴とする液体吐出装置。
   

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