JP2014195973A - 液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で、液体吐出ヘッド内の気体を排気すること。
【解決手段】液体吐出装置は、液体吐出ヘッドと、液体吐出ヘッドの貯留室よりも鉛直方向上方に配置され、液体を貯留するための第１液体タンクと、第１液体タンクと貯留室とを連通する、第１液体流路及び第２液体流路と、第１液体流路に設けられ、液体吐出ヘッドの吐出口に形成されるメニスカスの液体側に負圧を付与するための負圧付与手段と、第２液体流路に設けられ、第２液体流路を閉塞する状態及び閉塞しない状態を選択的に切り替え可能なバルブとを備えている。そして、液体吐出ヘッドの貯留室内に存在する気体を貯留室の排出口から排出させる気体排出動作を行うときに、第２液体流路を閉塞しない状態とさせるようバルブを制御し、吐出口から液体を吐出する液体吐出動作を行うときに、第２液体流路を閉塞する状態とさせるようバルブを制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、液体吐出装置に関する。

液体吐出装置として、インクを吐出する吐出口が開口した吐出面と、吐出口に供給されるインクを貯留可能な貯留室とを有するインクジェットヘッドと、インクジェットヘッドに供給されるインクを貯留するインクカートリッジとを備えたインクジェット記録装置が知られている。このようなインクジェット記録装置では、貯溜室に存在するエアがインクジェットヘッド内の流路を閉塞すると、吐出特性が悪化するので、エアを除去する必要がある。そこで、例えば、特許文献１及び特許文献２に記載された技術では、貯留室内のエアを、排気通路を介してポンプにより吸引することで、インクジェットヘッド内のエアを除去している。

特開２００８−１８５８９号公報 特開２００８−３０４３３号公報

しかしながら、上記特許文献１及び特許文献２に記載された技術では、インクジェットヘッド内のエアを除去するためのポンプが必要なため、構成が複雑になる等の問題がある。

そこで、本発明の目的は、簡易な構成で、液体吐出ヘッド内の気体を排気可能な液体吐出装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の液体吐出装置は、液体を吐出するための吐出口が開口した吐出面と、排出口が形成され、液体を貯留するための貯留室と、前記吐出口と前記貯留室とを連通する内部流路とを有する液体吐出ヘッドと、前記貯留室よりも鉛直方向上方に配置され、前記液体吐出ヘッドに供給される液体を貯留するための第１液体タンクと、前記第１液体タンクと前記貯留室とを連通する、第１液体流路及び第２液体流路と、前記第１液体流路に設けられ、前記液体吐出ヘッドの前記吐出口に形成されるメニスカスの液体側に負圧を付与するための負圧付与手段と、前記第２液体流路に設けられ、前記第２液体流路を閉塞する状態及び前記第２液体流路を閉塞しない状態を選択的に切り替え可能なバルブと、前記バルブを制御するための制御手段とを備え、前記制御手段は、前記貯留室内に存在する気体を前記排出口から排出させる気体排出動作を行うときに、前記第２液体流路を閉塞しない状態とさせるよう前記バルブを制御し、前記吐出口から液体を吐出する液体吐出動作を行うときに、前記第２液体流路を閉塞する状態とさせるよう前記バルブを制御することを特徴とする。

本発明によると、負圧付与手段により吐出口に形成されたメニスカスの液体側に負圧が生じているため、吐出口から液体を安定して吐出することができる。また、制御手段が、第２液体流路を閉塞しない状態とさせるようバルブを制御することで、第１液体タンクと貯留室との水頭差により、第１液体タンクに貯留された液体が貯留室に供給され、その結果、貯留室内の気体が排出口から排気される。従って、バルブの制御という簡易な構成で、貯留室内の気体を排気することができる。

本発明の第１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、インク移送ユニット、及び吸引パージ機構の概略断面図である。 図２に示すヘッド本体の平面図である。 （ａ）は図３の一点鎖線で囲まれた領域ＩＩＩを示す拡大図であり、（ｂ）は図４（ａ）のＩＶ−ＩＶ線に沿った部分断面図である。 図１に示すインクジェットプリンタの電気構成図である。 図１に示すインクジェットプリンタの動作フロー図である。 本発明の第２実施形態に係るインクジェットプリンタの、インクジェットヘッド、インク移送ユニット、及び吸引パージ機構の概略断面図である。 閉塞バルブについて説明する説明図である。

＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態として、液体吐出装置をインクジェットプリンタに適用し、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、記録媒体である用紙Ｐを搬送する搬送機構２０と、搬送機構２０により搬送されている用紙Ｐに向けて、インクを吐出するインクジェットヘッド（液体吐出ヘッド）１、インクジェットヘッド１へのインクの供給等を行うインク移送ユニット４０、タッチパネル８０（図５参照）、吸引パージ機構９０（図２参照）、及びインクジェットプリンタ全体の制御を司る制御装置（制御手段の一例）１００等を備えている。

搬送機構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の駆動力で回転する。ベルトローラ７が回転すると、搬送ベルト８が走行する。ベルトローラ６は、従動ローラであって、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中下方へと搬送される。なお、本実施形態において、副走査方向とは搬送機構２０による用紙Ｐ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。

インクジェットヘッド１（以下、単にヘッド１と称す。）は、それぞれ、その下面である吐出面１ａ（図２参照）に複数の吐出口１０８（図４（ａ）参照）が開口しており、これら複数の吐出口１０８からインク（液体）を吐出する。ヘッド１の吐出面１ａは、搬送機構２０の搬送ベルト８の上側ループの外周面と対向している。搬送機構２０により用紙Ｐがヘッド１の下方を通過する際に、ヘッド１からインク滴が吐出され、用紙Ｐ上に所望の画像が形成される。

インク移送ユニット４０は、ヘッド１に対してインクの供給等を行う。吸引パージ機構９０は、インク増粘等によってヘッド１の吐出特性が低下したときに、その性能を回復させるための機構である。インク移送ユニット４０、及び吸引パージ機構９０については、後で詳細に説明する。

次に、図２を参照しつつ、ヘッド１について詳細に説明する。図２に示すように、ヘッド１は、ヘッド本体２と、リザーバ（貯留室の一例）７０とを有している。

リザーバ７０は、ヘッド本体２の上面に固定されており、ヘッド本体２に供給されるインクを貯留する部材である。リザーバ７０の上面は第１領域７１と、第１領域７１よりも鉛直方向に上方に位置する第２領域７２とを有している。第１領域７１には流入口７３が形成され、第２領域７２には排出口７４が形成されている。本実施形態において、第２領域７２は、リザーバ７０の上面において、最も鉛直方向上方に位置する領域である。

また、排出口７４には、気体透過膜６５が設けられている。この気体透過膜６５は、気体は通過させるが気体以外の液体（インク）や固体を通過させない膜であり、例えば多孔質のフッ素樹脂膜などが用いられる。この気体透過膜６５により、リザーバ７０内のエアが排出口７４から外部へ排出されることは許容される一方で、リザーバ７０内のインクが排出口７４から外部へ排出されることが防止される。

リザーバ７０の側壁には、サブタンク５１からのインクが供給される供給口７６が形成されている。また、リザーバ７０には、１０個のインク流出流路７５が形成されている。インク流出流路７５は、ヘッド本体２の後述の流路ユニット１１の上面１１ａに形成されたインク供給口１０５ｂ（図３参照）に連通している。画像記録動作（液体吐出動作）時においては、インク移送ユニット４０からのインクは、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１１に供給される。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。

次に、ヘッド１のヘッド本体２について図３及び図４を参照しつつ説明する。図４（ａ）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、及び吐出口１０８を実線で描いている。ヘッド本体２は、図３に示すように、流路ユニット１１、及び流路ユニット１１の上面１１ａに固定された８つのアクチュエータユニット２１を含んでいる。アクチュエータユニット２１は、流路ユニット１１に形成された複数の圧力室１１０に対向して設けられた複数の個別電極を含んでおり、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１１は、９枚の矩形状金属プレート１２２〜１３０（図４（ｂ）参照）が積層された積層体である。流路ユニット１１の上面１１ａには、リザーバ７０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１１の内部には、インク供給口１０５ｂを一端とする複数のマニホールド流路１０５、マニホールド流路１０５から分岐した複数の副マニホールド流路１０５ａ、及び副マニホールド流路１０５ａに接続した多数の個別インク流路１３２からなる内部流路が形成されている。個別インク流路１３２は、流路抵抗調整用のアパーチャ１１２を含み、副マニホールド流路１０５ａの出口から圧力室１１０を経て吐出口１０８に至る。流路ユニット１１の上面１１ａには、複数の圧力室１１０がマトリクス状に配列されている。一方、流路ユニット１１の下面である吐出面１ａには、吐出口１０８が圧力室１１０に対応してマトリクス状につまり２次元的且つ規則的に配列されている。この吐出口１０８は、主走査方向に関して主走査方向の記録解像度である６００ｄｐｉの間隔で配列されている。

次に、アクチュエータユニット２１について説明する。アクチュエータユニット２１は、各圧力室１１０に対向した複数のアクチュエータを含んでいる。各アクチュエータは、圧力室１１０内のインクに吐出周期（印刷周期）毎に選択的に吐出エネルギーを付与する。具体的には、アクチュエータユニット２１は、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミックス材料からなる３枚の圧電シートから構成されている。各圧電シートは、いずれも複数の圧力室１１０に跨るサイズを有した連続平板である。最上層の圧電シート上における圧力室１１０に対向する位置のそれぞれには、個別電極が形成されている。最上層の圧電シートとその下側の圧電シートとの間にはシート全面にわたって共通電極が介在している。

共通電極は、すべての圧力室１１０に対応する領域において等しくグランド電位に保持されている。一方、個別電極には制御装置１００から出力された駆動信号が、図示しないドライバＩＣによってレベル変換された駆動パルスが選択的に入力される。このように、アクチュエータユニット２１において、個別電極と圧力室１１０とで挟まれた部分が、個別のアクチュエータとして働く。このように、圧力室１１０の数と同数の複数のアクチュエータがアクチュエータユニット２１に構成されている。

ここで、アクチュエータユニット２１の駆動方法について述べる。アクチュエータユニット２１は、圧力室１１０から最も離れた１枚の圧電シートを活性層とし、且つ残り２枚の圧電シートを非活性層とした、いわゆるユニモルフタイプのアクチュエータである。個別電極に駆動パルスが入力されることにより、これに対応する圧電シートが変形して圧力室１１０内のインクに圧力（吐出エネルギー）が付与され、吐出口１０８からインク滴が吐出される。

次に、図２を参照しつつ、インク移送ユニット４０について詳細に説明する。インク移送ユニット４０は、カートリッジ（第１液体タンク）５０、サブタンク５１、廃液タンク（第２液体タンク）５２、インク補給管５３、インク供給管５４、インク流入管５５、インク排出管５６、バルブ６１〜６３、及び逆止弁６４を備えている。なお、カートリッジ５０は、インクジェットプリンタ１０１の筐体に固定されたカートリッジホルダ２５に対して交換可能に装着されている。また、廃液タンク５２は、インクジェットプリンタ１０１の筐体に固定された廃液タンクホルダ２６に対して交換可能に装着されている。

インク補給管５３は、カートリッジホルダ２５に装着されたカートリッジ５０と、サブタンク５１とを連通する。このインク補給管５３には、インク補給管５３の流路を閉塞する状態及び閉塞しない状態を選択的に切り替え可能なバルブ６１が設けられている。このバルブ６１は、後述のインク補給動作のときのみインク補給管５３の流路を閉塞しない状態とさせるよう開弁され、それ以外のときはインク補給管５３の流路を閉塞する状態とさせるよう閉弁されている。

インク供給管５４は、ヘッド１のリザーバ７０における供給口７６とサブタンク５１とを連通する。このインク供給管５４には、サブタンク５１からリザーバ７０へのインクの流れを許容するが、その逆方向へのインクの流れを阻止する逆止弁６４が設けられている。本実施形態においては、インク補給管５３、サブタンク５１、及びインク供給管５４からなる、カートリッジ５０からリザーバ７０に至る流路が、本発明の第１液体流路に相当する。

インク流入管５５は、ヘッド１のリザーバ７０における流入口７３と、カートリッジホルダ２５に装着されたカートリッジ５０とを連通する。このインク流入管５５には、インク流入管５５の流路を閉塞する状態及び閉塞しない状態を選択的に切り替え可能なバルブ６２が設けられている。このバルブ６２は、後述の排気パージ動作のときのみインク流入管５５の流路を閉塞しない状態とさせるよう開弁され、それ以外のときはインク流入管５５の流路を閉塞する状態とさせるよう閉弁されている。本実施形態においては、インク流入管５５の流路が本発明の第２液体流路に相当する。

インク排出管５６は、ヘッド１のリザーバ７０における排出口７４と、廃液タンク５２とを連通する。このインク排出管５６には、インク排出管５６の流路を閉塞する状態及び閉塞しない状態を選択的に切り替え可能なバルブ６３が設けられている。このバルブ６３は、後述の排気パージ動作のときのみインク排出管５６の流路を閉塞しない状態とさせるよう開弁され、それ以外のときはインク排出管５６の流路を閉塞する状態とさせるよう閉弁されている。本実施形態においては、インク排出管５６の流路が本発明の第３液体流路に相当する。

カートリッジ５０は、ヘッド１に供給されるインクを貯留している。カートリッジ５０の上壁には、カートリッジ５０内と大気とを連通する大気連通孔５０ａが形成されている。また、カートリッジ５０の側壁には、第１センサ５８が設けられている。第１センサ５８は、カートリッジ５０に貯留されているインクの貯留量を検出するセンサである。この第１センサ５８は、カートリッジ５０に貯留されているインクの貯留量を示す検出信号を、制御装置１００に出力する。

サブタンク５１は、カートリッジ５０に貯留されたインクを、ヘッド１に供給される前に一時的に貯留する。サブタンク５１の上壁には、サブタンク５１内と大気とを連通する大気連通孔５１ａが形成されている。サブタンク５１の側壁には、第２センサ５９が設けられている。第２センサ５９は、サブタンク５１に貯留されているインクの貯留量を検出するセンサである。この第２センサ５９は、サブタンク５１に貯留されているインクの貯留量を示す検出信号を、制御装置１００に出力する。

廃液タンク５２は、リザーバ７０の排出口７４から排出されたインクが、インクジェットプリンタ１０１の筐体内に漏れ出るのを確実に防ぐためのタンクである。廃液タンク５２の上壁には、廃液タンク５２内と大気とを連通する大気連通孔５２ａが形成されている。また、廃液タンク５２は、ヘッド１のリザーバ７０よりも鉛直方向上方であり、且つ、カートリッジ５０よりも鉛直方向下方に配置されている。

また、図２に示すように、カートリッジ５０はヘッド１のリザーバ７０及びサブタンク５１よりも鉛直方向上方に配置されている。従って、インク補給管５３の流路を閉塞しない状態とさせるようバルブ６１を開弁させ、且つ、インク流入管５５の流路を閉塞する状態とさせるようバルブ６２を閉弁させることで、カートリッジ５０に貯留されているインクが、自重により、インク補給管５３を経由してサブタンク５１へのみ補給される。

また、サブタンク５１は、ヘッド１の吐出面１ａよりも鉛直方向下方に配置されている。従って、インク補給管５３の流路を閉塞する状態とさせるようバルブ６１を閉弁させた状態においては、大気連通孔５１ａによりサブタンク５１内が大気と連通していること、及び、吐出口１０８近傍に形成されるインクメニスカスとカートリッジ５０内のインクの液面との間に水頭差が生じていることにより、インクメニスカスのインク側が大気圧に比べ負圧となる。なお、このときの負圧が、インクメニスカスが破壊されない程度になるよう、サブタンク５１とヘッド１との鉛直方向に関する位置関係が調整されている。本実施形態においては、ヘッド１の吐出面１ａよりも鉛直方向下方に配置されたサブタンク５１、サブタンク５１の大気連通孔５１ａ、及びインク補給管５３の流路を閉塞する状態とさせることが可能なバルブ６１が本発明の負圧付与手段に相当する。なお、本実施形態においてはインク供給管５４に逆止弁６４が設けられているが、インクメニスカスのインク側が大気圧に比べ負圧となることを妨げるものではない。

また、後述の排気パージ動作において、インク補給管５３の流路を閉塞する状態とさせるようバルブ６１を閉弁させた状態で、インク流入管５５の流路を閉塞しない状態とさせるようバルブ６２を開弁させることで、カートリッジ５０に貯留されているインクが、自重により、インク流入管５５を経由してリザーバ７０へのみ供給される。なお、カートリッジ５０とヘッド１との鉛直方向に関する位置関係は、排気パージ動作時における、インクメニスカスを挟んでインクメニスカスに及ぶインク側圧力と気体側圧力の差圧が、メニスカス耐圧以下となるように設定されている。メニスカス耐圧とは、インクメニスカスが破壊されない最大の差圧に相当する。

次に、吸引パージ機構９０について詳細に説明する。吸引パージ機構９０は、図２に示すように、ヘッド１の吐出面１ａに吐出口１０８を囲んで密着可能なキャップ部材９１、廃液タンク９２、キャップ部材９１と廃液タンク９２とを連通する廃液管９３、及び廃液管９３に設けられたポンプ９４等を備えている。

吸引パージ機構９０は、画像記録動作時のときには、用紙Ｐと対向する領域よりも外側の待機位置に配置されており、ヘッド１の吐出特性を回復させるときに、メンテナンス位置に移動される。吸引パージ機構９０は、メンテナンス位置に配置されると、キャップ部材９１が、ヘッド１の吐出面１ａと対向して密着される。そして、キャップ部材９１がヘッド１の吐出面１ａの吐出口１０８を覆っている状態で、ポンプ９４が駆動されることにより、吐出口１０８からインクが吸引されて排出される。これにより、水分が蒸発して粘度が高くなった（増粘した）吐出口１０８内のインクを吐出口１０８から排出する吸引パージ動作や、サブタンク５１内のインクをヘッド１内に導入する初期導入動作を行うことが可能となる。

次に、図５を参照しつつ、制御装置１００について説明する。制御装置１００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１４１と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１４２と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１４３と、ネットワークインターフェース１４４と、内部時計１４５とを有する。また、制御装置１００は、ヘッド１、搬送機構２０、インク移送ユニット４０、第１センサ５８、第２センサ５９、タッチパネル８０、吸引パージ機構９０等の、インクジェットプリンタ１０１の様々な装置あるいは駆動部と接続されている。

ＲＯＭ１４２には、インクジェットプリンタ１０１を制御するための制御プログラムであるファームウェアや各種設定が記憶されている。ＲＡＭ１４３は、各種制御プログラムが読み出される作業領域として、あるいはデータを一時的に記憶する記憶領域として利用される。ネットワークインターフェース１４４は、ＰＣ１５０などの外部装置との間でデータ通信を行うためのインターフェースである。内部時計１４５は、直近の排気パージ動作（後述する）が行われたときからの経過時間を計測し、当該経過時間が所定時間を超えたときに、ＣＰＵ１４１に対して、排気パージ動作の実行を促す信号を出力する。

ＣＰＵ１４１は、ＲＯＭ１４２に記憶された制御プログラムに従い、様々な処理を実行する。一例を挙げると、ＣＰＵ１４１は、ＰＣ１５０から送信された印刷指令に従い、ヘッド１や搬送機構２０等を制御して、用紙Ｐに画像を印刷する画像記録動作を行う。なお、ＣＰＵ１４１は、この画像記録動作を行う際には、インク補給管５３の流路、インク流入管５５の流路、及びインク排出管５６の流路を閉塞する状態とさせるようバルブ６１，６２，６３を閉弁させている。これにより、大気連通孔５１ａによりサブタンク５１内が大気と連通していること、及び、吐出口１０８近傍に形成されるインクメニスカスとカートリッジ５０内のインクの液面との間に水頭差が生じていることにより、インクメニスカスのインク側を確実に負圧にすることができる。その結果、ヘッド１のアクチュエータの駆動時以外において、吐出口１０８からインクが漏れ出ることを防ぐことができるので、吐出口１０８からインクを安定して吐出することが可能となる。

また、ＣＰＵ１４１は、吸引パージ機構９０を制御して、上述の吸引パージ動作、及び初期導入動作を行う。具体的には、ＣＰＵ１４１は、まず、吸引パージ機構９０を待機位置からメンテナンス位置に移動させる。そして、ＣＰＵ１４１は、ＣＰＵ１４１は、吸引パージ機構９０のポンプ９４を駆動させる。これにより、サブタンク５１に貯留されているインクが、インク供給管５４を経由してヘッド１のリザーバ７０に供給され、吐出口１０８からインクが排出されることとなる。吸引パージ動作は、インクジェットプリンタ１０１の電源投入時や所定時間おきに行われる。また、初期導入動作は、カートリッジ５０の交換時等に行われる。

また、ＣＰＵ１４１は、インク移送ユニット４０を制御して、インク補給動作、及び排気パージ動作（気体排出動作）を行う。

インク補給動作は、カートリッジ５０に貯留されているインクをサブタンク５１に補給する動作である。ＣＰＵ１４１は、このインク補給動作を行う際には、インク補給管５３の流路を閉塞しない状態とさせるようバルブ６１を開弁させる。これにより、カートリッジ５０に貯留されているインクが、自重により、インク補給管５３を経由してサブタンク５１に補給される。このインク補給動作は、第２センサ５９により検出されたサブタンク５１に貯留されているインクの貯留量が、所定量未満の場合に行われる。

ここで、ヘッド１のリザーバ７０に貯留されているインクは、経時によりインク中の水分が蒸発する。インク中の水分が蒸発すると、リザーバ７０内には、蒸発した水分だけエアが生成される。このようなインク中の水分の蒸発等の原因により、リザーバ７０内には、経時によりエアが存在することとなる。リザーバ７０内にエアが存在すると、ヘッド１内の流路を閉塞されてヘッド１のインクの吐出特性が低下するため、リザーバ７０内に存在するエアを除去する必要がある。排気パージ動作は、このリザーバ７０内に存在するエアを廃液タンク５２に排出する動作である。

ＣＰＵ１４１は、この排気パージ動作を行う際には、まず、インク流入管５５の流路を閉塞しない状態とさせるようバルブ６２を開弁させる。その後、インク排出管５６の流路を閉塞しない状態とさせるようバルブ６３を開弁させる。これにより、カートリッジ５０に貯留されているインクが、自重により、インク流入管５５を経由して、流入口７３からヘッド１のリザーバ７０内に供給される。このカートリッジ５０からリザーバ７０へのインク供給に伴い、リザーバ７０内に存在するエアが気体透過膜６５を透過し、リザーバ７０に貯留されているインクの液面の水位が上昇する。リザーバ７０内に存在するエアは、浮力により、リザーバ７０の上面において最も鉛直方向上方に位置する第２領域７２近傍に集められる。そして、リザーバ７０に貯留されているインクの液面の水位がさらに上昇すると、第２領域７２近傍に集められたエアが排出口７４に設けられた気体透過膜６５を透過し、インク排出管５６を経由して、廃液タンク５２に排出されることとなる。

以上の排気パージ動作を行うことで、リザーバ７０内に存在するエアを廃液タンク５２に排出することができる。また、リザーバ７０に貯留されているインクは、気体透過膜６５により、排出口７４からインク排出管５６に排出されることはないので、インクジェットプリンタ１０１内が汚れることはない。加えて、インク排出管５６における、排出口７４側とは反対側の一端には廃液タンク５２が接続されているため、気体透過膜６５の異常等により、リザーバ７０に貯留されているインクが排出口７４からインク排出管５６に排出されたとしても、この廃液タンク５２により、インクジェットプリンタ１０１内が汚れることはない。

なお、気体透過膜６５等の異常により、廃液タンク５２にインクが貯留されている場合でも、カートリッジ５０が廃液タンク５２よりも鉛直方向上方に位置しており、且つ、排気パージ動作時においては、バルブ６２を開弁させた後にバルブ６３を開弁させるため、廃液タンク５２に貯留されているインクが、リザーバ７０に流れることはない。

この排気パージ動作は、内部時計１４５から上記信号が出力されたときに行われる。これにより、ヘッド１のリザーバ７０の上部に存在するエアが定期的に排出されるため、画像記録動作時において、吐出口１０８からインクを安定して吐出することができる。

次に、ＣＰＵ１４１が実行する処理の一例について、図６を参照しつつ説明する。

まず、ＣＰＵ１４１は、排気パージ動作の実行を促す上記信号が内部時計１４５から入力されたか否かを判断する（Ｓ１）。内部時計１４５から信号が入力されたと判断した場合（Ｓ１：ＹＥＳ）には、ＣＰＵ１４１は、カートリッジ５０に貯留されているインクの貯留量が、排気パージ動作に必要な排気パージインク量以上であるか否かを第１センサ５８からの検出信号に基づき判断する（Ｓ２）。排気パージインク量以上であると判断した場合（Ｓ２：ＹＥＳ）には、バルブ６２，６３を制御して排気パージ動作を行う（Ｓ３）。これにより、ヘッド１のリザーバ７０内に存在するエアがインク排出管５６を経由して、廃液タンク５２に排出される。このステップＳ３の処理が終了すると、ステップＳ１の処理に戻る。

一方、ステップＳ２の処理において、カートリッジ５０に貯留されているインクの貯留量が排気パージインク量未満であると判断した場合（Ｓ２：ＮＯ）には、カートリッジ５０の交換を促す画面をタッチパネル８０に表示させて（Ｓ４）、本処理を終了する。

ステップＳ１の処理において、内部時計１４５から上記信号が入力されていないと判断した場合（Ｓ１：ＮＯ）には、ＣＰＵ１４１は、ネットワークインターフェース１４４を介してＰＣ１５０から印刷指令を受信したか否かを判断する（Ｓ５）。印刷指令を受信していないと判断した場合（Ｓ５：ＮＯ）には、ステップＳ１の処理に戻る。一方、印刷指令を受信したと判断した場合（Ｓ５：ＹＥＳ）には、ＣＰＵ１４１は、サブタンク５１に貯留されているインクの貯留量が、画像記録動作に必要な所定量以上であるか否かを第２センサ５９からの検出信号に基づき判断する（Ｓ６）。所定量以上であると判断した場合（Ｓ６：ＹＥＳ）には、ステップＳ９の処理に移る。

一方、所定量未満であると判断した場合（Ｓ６：ＮＯ）には、ＣＰＵ１４１は、サブタンク５１に貯留されているインクの貯留量を所定量以上とすべく、バルブ６１を制御してインク補給動作を行う（Ｓ７）。これにより、カートリッジ５０に貯留されているインクが、サブタンク５１に供給される。次に、ＣＰＵ１４１は、インク補給動作によりサブタンク５１に貯留されているインクの貯留量が、所定量以上となったか否かを第２センサ５９からの検出信号に基づき判断する（Ｓ８）。所定量未満であると判断した場合（Ｓ８：ＮＯ）には、カートリッジ５０にインクが貯留されていないと判断して、カートリッジ５０の交換を促す画面をタッチパネル８０に表示させて（Ｓ４）、本処理を終了する。一方、所定量以上であると判断した場合（Ｓ８：ＹＥＳ）には、ステップＳ９の処理に移る。

ステップＳ９の処理では、ＣＰＵ１４１は、受信した印刷指令に従い、ヘッド１や搬送機構２０等を制御して、用紙Ｐに画像を印刷する画像記録動作を行う。このステップＳ９の処理が終了すると、ステップＳ１の処理に戻る。

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、排気パージ動作において、制御装置１００が、インク流入管５５の流路及びインク排出管５６の流路を閉塞しない状態とさせるようバルブ６２，６３を制御することで、カートリッジ５０とヘッド１のリザーバ７０との水頭差により、カートリッジ５０に貯留されたインクがリザーバ７０に供給され、その結果、リザーバ７０内のエアが排出口７４から排出される。従って、バルブ６２，６３の制御という簡易な構成で、リザーバ７０内のエアを排気することができる。

また、排出口７４には、気体透過膜６５が設けられているので、ヘッド１のリザーバ７０内のインクが排出口７４から漏れて、インクジェットプリンタ１０１内が汚れるのを防ぐことができる。加えて、排出口７４は、インク排出管５６を介して、廃液タンク５２に接続されているため、気体透過膜６５に異常等が生じて、リザーバ７０内のインクが排出口７４から漏れた場合でも、インクは廃液タンク５２に排出されることになるため、インクジェットプリンタ１０１内が汚れるのを確実に防ぐことができる。

また、リザーバ７０の排出口７４は、リザーバ７０の上面において、第１領域７１よりも鉛直方向に上方に位置する第２領域７２に形成されているため、リザーバ７０内のエアを排出口７４の近傍に集めることができる。その結果、排気パージ動作において、リザーバ７０内のエアを効率よく排出口７４から排出することができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係るインクジェットプリンタについて、図７を参照しつつ説明する。第２実施形態において第１実施形態と異なる点は、第１実施形態では、リザーバ７０の排出口７４は、インク排出管５６を介して廃液タンク５２に連通していたが、第２実施形態では、リザーバ７０の排出口７４は、インク排出管１５６を介してカートリッジ５０に連通している点である。また、排出口７４には、気体透過膜６５は設けられていない。また、第２実施形態は、ヘッド１の吐出口１０８に形成されるメニスカスのインク側に負圧を付与するための負圧付与手段の構成が第１実施形態とは異なる。以下においては、上述した第１実施形態と同一の箇所については同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。

本実施形態においては、図７に示すように、サブタンク５１は、ヘッド１の吐出面１ａよりも鉛直方向下方に配置されていない。加えて、サブタンク５１の上壁には、大気連通孔が設けられておらず、代わりに、大気と連通する排気流路５７が接続されている。この排気流路５７には、サブタンク５１内を減圧するための負圧ポンプ６７が設けられている。制御装置１００は、インク補給管５３の流路を閉塞する状態とさせるようバルブ６１を閉弁させた状態において、負圧ポンプ６７を駆動させることで、サブタンク５１内を減圧することができ、その結果、吐出口１０８近傍に形成されるインクメニスカスのインク側を大気圧に比べて負圧にすることができる。本実施形態においては、サブタンク５１、排気流路５７、負圧ポンプ６７及びインク補給管５３の流路を閉塞する状態とさせることが可能なバルブ６１が本発明の負圧付与手段に相当する。

また、本実施形態において、図７に示すように、インク排出管１５６が、リザーバ７０における排出口７４と、カートリッジホルダ２５に装着されたカートリッジ５０とを連通している。このインク排出管１５６には、リザーバ７０からカートリッジ５０へのインクやエアの流れを許容するが、その逆方向への流れを阻止する逆止弁６６が設けられている。本実施形態においては、インク排出管１５６の流路が本発明の第４液体流路に相当する。

ＣＰＵ１４１は、排気パージ動作を行う際には、インク流入管５５の流路を閉塞しない状態とさせるようバルブ６２を開弁させる。これにより、カートリッジ５０に貯留されているインクが、自重により、インク流入管５５を経由して、流入口７３からヘッド１のリザーバ７０内に供給される。このカートリッジ５０からリザーバ７０へのインク供給に伴い、リザーバ７０に貯留されているインクの液面の水位が上昇し、リザーバ７０内に存在するエアが浮力により、リザーバ７０の上面において最も鉛直方向上方に位置する第２領域７２近傍に集められる。そして、リザーバ７０に貯留されているインクの液面の水位がさらに上昇すると、リザーバ７０に貯留されているインクとともに第２領域７２近傍に集められたエアが排出口７４からインク排出管１５６に排出されて、逆止弁６６の排出口７４側にエアが滞留する。

ここで、本実施形態においては、逆止弁６６の排出口７４側に滞留するエアの浮力により、逆止弁６６が開弁されるよう、逆止弁６６の構造や、カートリッジ５０とリザーバ７０との鉛直方向に関する位置関係等が調整されている。従って、逆止弁６６の排出口７４側に滞留するエアの浮力により逆止弁６６が開弁されることで、エアは逆止弁６６を通過してカートリッジ５０へと排出されることとなる。

以上、本実施形態においても、排気パージ動作において、制御装置１００が、インク流入管５５の流路を閉塞しない状態とさせるようバルブ６２を制御することで、カートリッジ５０とヘッド１のリザーバ７０との水頭差により、カートリッジ５０に貯留されたインクがリザーバ７０に供給され、その結果、リザーバ７０内のエアが排出口７４から排出される。従って、バルブ６２の制御という簡易な構成で、リザーバ７０内のエアを排気することができる。

また、排気パージ動作時において、リザーバ７０内のエアとともにリザーバ７０に貯留されているインクが排出口７４から排出されることになるが、インク排出管１５６により排出口７４とカートリッジ５０とが連通されているため、排出口７４から排出されたインクにより、インクジェットプリンタ１０１内が汚れることはない。加えて、排出口７４から排出され、逆止弁６６を通過したインクは、カートリッジ５０に供給されることになるため、排出口７４から排出されたインクも画像記録動作や排気パージ動作用に再利用することができる。

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。例えば、上述の第１実施形態においては、ヘッド１の排出口７４からインクのみが排出されるようにするために、排出口７４には気体透過膜６５が設けられていたが、特にこれに限定されるものではなく、例えば、図８に示すような閉塞バルブ９５を排出口７４設けていてもよい。以下、閉塞バルブ９５について詳細に説明する。

閉塞バルブ９５は、図８に示すように、フロート弁体９６、弁座９７、及び遊離防止棒９８を備えている、フロート弁体９６は、排出口７４を形成する筒状部７４ａ内に配されており、インクよりも比重の小さい材質からなる。弁座９７は、筒状部７４ａにおける、フロート弁体９６よりも鉛直方向上方の位置において形成されている。遊離防止棒９８は、フロート弁体９６が筒状部７４ａから遊離しないようにするための棒である。

以上の構成において、図８（ａ）に示すように、リザーバ７０内にエアが滞留しており、リザーバ７０に貯留されているインクの液面の水位が低い場合には、フロート弁体９６は、弁座９７から下方に離れて筒状部７４ａ内で遊離防止棒９８に係止されており、排出口７４は開放状態にある。従って、排気パージ動作において、リザーバ７０に貯留されているインクの液面の水位が上昇した場合、排出口７４近傍に滞留したエアは、閉塞バルブ９５を通過して、インク排出管５６へ排出されることとなる。

そして、排気パージ動作により、カートリッジ５０からリザーバ７０にインクが供給されて、リザーバ７０に貯留されているインクの液面の水位が上昇した場合、図８（ｂ）に示すように、フロート弁体９６は、筒状部７４ａに流入したインクによって筒状部７４ａ内を上方へ移動し、弁座９７に密着される。これにより、排出口７４が閉塞されることとなり、リザーバ７０内に貯留されているインクがインク排出管５６に排出されることが阻止される。以上、閉塞バルブ９５によっても、リザーバ７０内に存在するエアをインク排出管５６に排出する一方で、リザーバ７０に貯留されているインクがインク排出管５６に排出されることを阻止することができる。

また、ヘッド１の吐出口１０８に形成されるインクメニスカスのインク側に負圧を付与するための負圧付与手段は、上述の実施形態に限られるものではなく、種々の手段を採用することができる。

本発明は、ライン式・シリアル式のいずれにも適用可能であり、また、プリンタに限定されず、ファクシミリやコピー機等にも適用可能であり、インク以外の液体を吐出させることで記録を行う液体吐出装置にも適用可能である。記録媒体は、用紙Ｐに限定されず、記録可能な様々な媒体であってよい。さらに、本発明は、インクの吐出方式にかかわらず適用できる。

また、上述の実施形態において、ＣＰＵが単一のＣＰＵにより各処理を実行してもよいし、複数のＣＰＵ、あるいは特定のＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＣＰＵと特定のＡＳＩＣの組み合わせにより処理を実行してもよい。

１ インクジェットヘッド（液体吐出ヘッド）
１ａ 吐出面
５０ カートリッジ（第１液体タンク）
５１ サブタンク（第１液体流路の一部）
５３ インク補給管（第１液体流路の一部）
５４ インク供給管（第１液体流路の一部）
５５ インク流入管（第２液体流路）
６１〜６３ バルブ
７０ リザーバ（貯留室）
１００ 制御装置（制御手段）
１０１ インクジェットプリンタ（液体吐出装置）
１０８ 吐出口

Claims (7)

1. 液体を吐出するための吐出口が開口した吐出面と、排出口が形成され、液体を貯留するための貯留室と、前記吐出口と前記貯留室とを連通する内部流路とを有する液体吐出ヘッドと、
   前記貯留室よりも鉛直方向上方に配置され、前記液体吐出ヘッドに供給される液体を貯留するための第１液体タンクと、
   前記第１液体タンクと前記貯留室とを連通する、第１液体流路及び第２液体流路と、
   前記第１液体流路に設けられ、前記液体吐出ヘッドの前記吐出口に形成されるメニスカスの液体側に負圧を付与するための負圧付与手段と、
   前記第２液体流路に設けられ、前記第２液体流路を閉塞する状態及び前記第２液体流路を閉塞しない状態を選択的に切り替え可能なバルブと、
   前記バルブを制御するための制御手段と
   を備え、
   前記制御手段は、
   前記貯留室内に存在する気体を前記排出口から排出させる気体排出動作を行うときに、前記第２液体流路を閉塞しない状態とさせるよう前記バルブを制御し、前記吐出口から液体を吐出する液体吐出動作を行うときに、前記第２液体流路を閉塞する状態とさせるよう前記バルブを制御することを特徴とする液体吐出装置。
2. 前記負圧付与手段が、前記吐出面よりも鉛直方向下方に配置された、前記第１液体タンクに貯留された液体を、前記液体吐出ヘッドに供給される前に一時的に貯留するサブタンクを有していることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 前記排出口に、気体の透過を許容しつつ液体の透過を阻止する気体透過膜が設けられてい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. 前記排出口は、前記貯留室の上面に形成されており、
   前記排出口に、前記貯留室に貯留されている液体の液面の水位が前記排出口まで達したときに前記排出口を閉塞する閉塞バルブが設けられてい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。
5. 前記貯留室の前記排出口に一端が接続された第３液体流路と、
   前記第３液体流路の他端に接続され、液体を貯留可能な第２液体タンクと
   を更に備えていることを特徴とする請求項３又は４に記載の液体吐出装置。
6. 前記貯留室の前記排出口と、前記第１液体タンクとを連通する第４液体流路と、
   前記第４液体流路に設けられ、前記第１液体タンクから前記排出口への液体の流れを防ぐ逆流防止機構と
   を更に備えてい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。
7. 前記貯留室の上面は、第１領域と、前記第１領域よりも鉛直方向上方に位置する第２領域とを有しており、
   前記排出口は、前記第２領域に形成されていることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の液体吐出装置。

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