JP2015112758A - 液体噴射装置、及び液体充填方法 - Google Patents

Abstract

【課題】気泡の残存を抑制した上で、確実、かつ速やかに液体の充填を行うことができる液体噴射装置、及び液体充填方法を提供する。
【解決手段】インクを吐出するノズル孔に連通するチャネルを有するインクジェットヘッドと、インクタンク内に収容されるインクを、インク配管を通してチャネル内に向けて通液する吸引ポンプと、吸引ポンプの駆動を制御する制御手段と、を備えたインクジェットプリンタにおいて、制御手段は、インクがチャネル内に到達したか否かの通液状況を検知する通液状況検知手段と、インクがチャネル内に到達したことを検知した場合に、吸引ポンプの駆動力を低下させる駆動力変更手段と、を備えていることを特徴とする。
【選択図】図７

Description

本発明は、液体噴射装置、及び液体充填方法に関する。

従来から、被記録媒体に向けて液滴状のインク（以下、単にインク滴という）を吐出して、被記録媒体に画像や文字を記録する装置として、インクジェットヘッド（液体噴射ヘッド）を備えたインクジェットプリンタ（液体噴射装置）がある。インクジェットヘッドは、インクが充填される複数のチャネルが形成されるとともに、各チャネルに各別に連通するノズル孔が形成された構成とされている。

また、上述したチャネルを画成する両側壁には、それぞれ駆動電極が設けられている。そして、インクジェットヘッドでは、各駆動電極に所定の駆動電圧を印加することで、側壁が変形してチャネル内の容積が変化する。これにより、ノズル孔からインク滴が被記録媒体に向かって吐出する。すなわち、インクジェットヘッドでは、側壁の変形に伴うチャネル内の圧力変化によりインクを吐出させるので、チャネル内にインクが隙間無く充たされている必要がある。

ここで、チャネル内にインクを供給する方法として、インクの通液方向におけるインクジェットヘッドの下流側からノズル孔を通してインクを吸引する吸引充填と、インクの通液方向におけるインクジェットヘッドの上流側からチャネル内に向けてインクを加圧する加圧充填と、が主に用いられている。

ところで、上述したインクジェットプリンタでは、新設のインクジェットヘッドにインクを充填する場合（いわゆる、初期充填）や、メンテナンス等によりインクジェットヘッド内のインクを全て抜き取った後、再度インクジェットにインクを充填する場合（いわゆる、再充填）等において、充填不良が発生する場合がある。具体的に、インクタンクからチャネル内に供給されるインクは、ノズル孔に至る間に流路形状（面積）が異なる複数の流路間を通過することになる。この場合、例えば流路形状が異なる部分をインクが通過する際、流路内面全体にインクが濡れ広がらない状態でインクが通過する場合がある。その結果、流路内の空気が気泡となってインク中に残存するおそれがある。
そして、上述したように充填不良が発生した状態で吐出動作を行うと、側壁の変形によって生じるチャネル内の圧力変化が気泡により吸収され、インクに十分に伝播しないおそれがある。その結果、インクの吐出不良が生じるおそれがある。

そこで、例えば下記特許文献１では、インクタンクからインクを吸引充填する際、インクジェットヘッドにインクが到達するまでは連続的に吸引動作を行い、インクジェットヘッドにインクが到達した後は間欠的に吸引動作を行う構成が開示されている。また、下記特許文献１には、インクジェットヘッド内にインクが到達したか否かを検出する検出手段として、フォトセンサを設ける構成も開示されている。

特開２０１０−４６８０６号公報

しかしながら、上述した特許文献１の構成にあっては、間欠的な吸引動作を行うことで、流路内での圧力脈動が大きくなるため、インクが流路内の空気を巻き込み易くなり、気泡の発生を充分に抑制することが難しい。
また、上述した充填時において、ノズル孔にインクを確実に到達させるためには、ノズル孔から漏れ出るまでインクを供給する必要がある。しかしながら、上述したように圧力脈動が大きい場合には、インクがノズル孔から漏れ出る際に、空気を巻き込むことで、ノズル孔の周囲に気泡が残存するおそれがある。

なお、上述した特許文献１の構成あっては、フォトセンサによるインクの検知方法については具体的な開示がなく、またフォトセンサを新たに設ける必要があるため、構成の複雑化や装置コストの増加に繋がるという課題もある。

本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的は、気泡の残存を抑制した上で、確実、かつ速やかに液体の充填を行うことができる液体噴射装置、及び液体充填方法を提供することである。

本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を提供する。
本発明に係る液体噴射装置は、液体を噴射する噴射孔に連通するチャネルを有する液体噴射ヘッドと、液体容器内に収容される前記液体を、流路を通して前記チャネル内に向けて通液する通液手段と、前記通液手段の駆動を制御する制御手段と、を備えた液体噴射装置において、前記制御手段は、前記液体が前記チャネル内に到達したか否かの通液状況を検知する通液状況検知手段と、前記液体が前記チャネル内に到達したことを検知した場合に、前記通液手段の駆動力を低下させる駆動力変更手段と、を備えていることを特徴としている。
また、上記本発明に係る液体噴射装置の液体充填方法であって、前記液体が前記チャネル内に到達したか否かの通液状況を検知する通液状況検知工程と、前記液体が前記チャネル内に到達したことを検知した場合に、前記通液手段の駆動力を低下させる駆動力変更工程と、を有していることを特徴としている。

この構成によれば、液体がチャネル内に到達したことを検知した場合に、通液手段の駆動力を低下させることで、液体の流量が小さくなる（通液脈動が小さくなる）ので、それ以降の気泡の発生が抑制されるとともに、液体噴射ヘッド内に存在している気泡が、押し出されるように排出されることになる。これにより、チャネル内での気泡の残存を抑制して、チャネル内に液体が隙間無く充たされた状態で、液体の充填を行うことが可能となる。
しかも、通液手段の駆動力を低下させることで、従来のように間欠駆動を行う場合に比べて圧力脈動の変動も抑制できる。これにより、駆動力を低下させた後、新たに気泡が発生するのを抑制できる。
また、チャネル内にインクが到達する前は、通液手段を高出力モードで駆動させることで、液体充填の作業時間が増大するのを抑制できるとともに、液体の収容容器からチャネルまで液体を確実に到達させ、充填不足になるのを抑制できる。
したがって、チャネル内での気泡の残存を抑制した上で、確実、かつ速やかに液体の充填を行うことができる。

また、上記本発明に係る液体噴射装置であって、前記液体噴射ヘッドは、前記液体噴射ヘッド内部を加熱する加熱手段と、前記液体噴射ヘッド内部の温度を検知する温度検知手段と、を有し、前記通液状況検知手段は、前記液体噴射ヘッド内の温度変化に基づいて前記通液状況を検知してもよい。
この構成によれば、通液状況検知手段が、液体噴射ヘッド内部の温度変化に基づいて通液状況を検知することで、チャネル内に液体が到達したか否かを確実に検知することができる。これにより、適切なタイミングで通液手段の駆動力を低下させることができ、充填不足や余剰インクのロスを抑制できる。
この場合、液体噴射ヘッドの駆動電圧を制御するための既存の加熱手段や温度検知手段を用いて通液状況を検知することで、従来のフォトセンサのように新たな部品を設ける必要もない。これにより、構成の簡素化や低コスト化を図ることができる。

また、上記本発明に係る液体噴射装置であって、前記加熱手段は、前記液体噴射ヘッド内部の温度が外部の温度よりも高くなるように前記液体噴射ヘッドを加熱し、前記通液状況検知手段は、前記液体噴射ヘッド内部の温度が低下したことにより、前記液体が前記チャネル内に到達したことを検知してもよい。
この構成によれば、液体噴射ヘッド内部の温度が外部の温度よりも高くなるように初期加熱を行っておくことで、通液状況を検知しやすくなり、上述した効果がより奏功される。

また、上記本発明に係る液体噴射装置であって、前記通液手段は、前記液体の通液方向における前記液体噴射ヘッドの下流側から前記噴射孔を通して前記液体を吸引する吸引ポンプを備えていてもよい。
この構成によれば、液体の通液方向における下流側から噴射孔を通して液体を吸引する吸引充填を行う液体噴射装置においては、気泡が膨張し易く、充填不良が発生し易い。このような場合であっても、チャネル内での気泡の残存を効果的に抑制した上で、確実、かつ速やかに液体の充填を行うことができる。

また、上記本発明に係る液体噴射装置であって、前記液体噴射ヘッドが搭載され、被記録媒体に対して相対移動可能とされたキャリッジとを備え、前記液体容器は、前記キャリッジに対して隔離して配設されていてもよい。
この構成によれば、充填不良が発生し易い、いわゆるオフキャリッジ型の液体噴射装置に採用することで、チャネル内での気泡の残存を効果的に抑制した上で、確実、かつ速やかにインクの充填を行うことができる。

また、上記本発明に係る液体噴射装置であって、前記液体は、溶媒に少なくとも水を含む水性インクであってもよい。
この構成によれば、水性インクのように界面活性剤を含むインクは、気泡が発生し易いため、上述した作用効果が顕著に奏功される。

また、上記本発明に係る液体噴射装置であって、前記液体は、脱気処理が施されていてもよい。
この構成によれば、液体に対して予め脱気処理を行っておくことで、液体充填中の気泡の発生を抑制し易くなる。

また、上記本発明に係る液体噴射装置であって、前記流路は、内径が３ｍｍ以上に設定されていてもよい。
この構成によれば、通液脈動が大きくなり、気泡が発生し易い比較的大径の流路を採用した場合であっても、チャネル内での気泡の残存を効果的に抑制した上で、確実、かつ速やかにインクの充填を行うことができる。

本発明によれば、気泡の残存を抑制した上で、確実、かつ速やかに液体の充填を行うことができる。

第１実施形態におけるプリンタの概略構成図である。 インクジェットヘッドの斜視図である。 ヘッドチップの斜視図である。 ヘッドチップの分解斜視図である。 制御手段を説明するためのプリンタのブロック図である。 ＣＰＵのブロック図である。 インク充填方法を説明するためのフローチャートである。 第２実施形態におけるプリンタの概略構成図である。

＜第１実施形態＞
以下、本発明に係る第１実施形態について図面を参照して説明する。以下の実施形態では、本発明の液体噴射ヘッドを具備する液体噴射装置の一例として、インク（液体）を利用して記録紙等の被記録媒体に記録を行うインクジェットプリンタ（以下、単にプリンタという）を例に挙げて説明する。なお、以下の説明に用いる図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。

［プリンタ］
図１は、第１実施形態におけるプリンタ１の概略構成図である。
図１に示すように、プリンタ１は、例えば産業用等に用いられる大型のプリンタ１であって、紙等の被記録媒体Ｐを搬送方向（主走査方向）に搬送する搬送手段２と、被記録媒体Ｐにインク滴を噴射する複数のインクジェットヘッド３と、インクジェットヘッド３にインクを供給するインク供給手段４と、被記録媒体Ｐの搬送方向と直交する方向（副走査方向）にインクジェットヘッド３を走査する走査手段５と、を備えている。なお、符号８は、プリンタ１の外観を構成する筐体８であり、この筐体８に上述した各構成品が搭載されている。

なお、以下の説明では、主走査方向をＸ方向、副走査方向をＹ方向、そしてＸ方向、及びＹ方向に直交する方向をＺ方向として説明する。ここで、プリンタ１は、Ｘ方向、Ｙ方向が水平方向となるように、且つＺ方向が上下方向となるように載置して使用されるようになっている。

搬送手段２は、Ｙ方向に沿って延びるグリッドローラ２ａと、グリッドローラ２ａと平行に配置された複数のピンチローラ２ｂと、グリッドローラ２ａをその軸回りに回転動作させるモータ等の図示しない駆動機構と、を備えている。

走査手段５は、Ｙ方向に延びる図示しないガイドレールに沿って移動可能に配置されたキャリッジ１１と、このキャリッジ１１をＹ方向に移動させる駆動機構１２と、を備えている。
駆動機構１２は、Ｙ方向に間隔をあけて配置された一対のプーリ１３（図１では一方のプーリ１３のみを示す）と、これら一対のプーリ１３の間に巻回されてＹ方向に移動する無端ベルト１４と、一方のプーリ１３を回転駆動させる駆動モータ１５と、を備えている。

キャリッジ１１は、無端ベルト１４に連結されており、一方のプーリ１３の回転駆動による無端ベルト１４の移動に伴ってＹ方向に移動可能とされている。また、キャリッジ１１には、複数のインクジェットヘッド３がＹ方向に並んだ状態で搭載されている。図示の例では、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック等、異なる色のインクを各別に吐出する複数（本実施形態では４つ）のインクジェットヘッド３がキャリッジ１１に搭載されている。なお、上述した搬送手段２及び走査手段５により、インクジェットヘッド３と被記録媒体Ｐとを相対的に移動させる移動機構を構成している。

＜インクジェットヘッド＞
次に、上述したインクジェットヘッド３について詳述する。図２は、インクジェットヘッド３の斜視図である。なお、上述した各インクジェットヘッド３は、供給されるインクの色以外は何れも同一の構成からなるため、以下の説明では、一のインクジェットヘッド３について説明する。
図２に示すように、インクジェットヘッド３は、キャリッジ１１に固定される固定プレート２１と、この固定プレート２１上に固定されたヘッドチップ２２と、インク供給手段４から供給されるインクを、ヘッドチップ２２の後述する共通インク室４７（図３参照）にさらに供給するインク供給部２３と、ヘッドチップ２２に駆動電圧を印加するヘッド駆動部２４と、を備えている。

インクジェットヘッド３は、駆動電圧が印加されることで、各色のインクを所定の吐出量で吐出する。このとき、インクジェットヘッド３が走査手段５によりＹ方向に移動することで、被記録媒体Ｐにおける所定範囲に記録を行うことができ、この走査を搬送手段２により被記録媒体ＰをＸ方向に搬送しながら繰り返し行うことで、被記録媒体Ｐの全体に記録を行うことが可能となる。

固定プレート２１には、アルミ等の金属製のベースプレート２５がＺ方向に沿って起立した状態で固定されているとともに、ヘッドチップ２２の後述する共通インク室４７にインクを供給する流路部材２６が固定されている。流路部材２６の上方には、インクを貯留する貯留室を内部に有する圧力緩衝器２７がベースプレート２５に支持された状態で配置されている。そして、流路部材２６と圧力緩衝器２７とはインク連結管２８を介して連結され、圧力緩衝器２７にはインク供給手段４の後述するインク配管６２が接続されている。

そして、圧力緩衝器２７は、インク配管６２を介してインクが供給されると、インクを内部の貯留室内に一旦貯留した後、所定量のインクをインク連結管２８及び流路部材２６を介して共通インク室４７に供給する。
なお、これら流路部材２６、圧力緩衝器２７及びインク連結管２８により、上述したインク供給部２３を構成している。

また、ベースプレート２５には、ヘッドチップ２２を駆動するための集積回路等の制御回路（駆動回路）３１が搭載されたＩＣ基板３２が取り付けられている。この制御回路３１と、ヘッドチップ２２の駆動電極と、は、図示しない配線パターンがプリント配線されたフレキシブルプリント基板３３を介して電気接続されている。これにより、制御回路３１は、フレキシブルプリント基板３３を介して駆動電極との間に駆動電圧を印加することが可能とされる。
そして、これら制御回路３１が搭載されたＩＣ基板３２、及びフレキシブルプリント基板３３により、上述したヘッド駆動部２４を構成している。

（ヘッドチップ）
続いて、ヘッドチップ２２について詳細に説明する。図３はヘッドチップ２２の斜視図であり、図４はヘッドチップ２２の分解斜視図である。
図３、図４に示すように、ヘッドチップ２２は、アクチュエータプレート４１、カバープレート４２、支持プレート４３及びノズルプレート４４を備え、後述する吐出チャネル４５Ａの長手方向（Ｚ方向）端部に臨むノズル孔４４ａからインクを吐出する、いわゆるエッジシュートタイプとされている。

アクチュエータプレート４１は、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等の圧電材料で形成されたプレートであり、その分極方向が厚さ方向（Ｙ方向）に沿って設定されている。なお、図３、図４におけるヘッドチップ２２の向きは、上述したプリンタ１の向きに一致している。

アクチュエータプレート４１のＹ方向における一方の主面４１ａ（カバープレート４２側に位置する面）には、Ｘ方向に間隔をあけて複数のチャネル４５が並設されている。これら複数のチャネル４５は、一方の主面４１ａ側に開口した状態でＺ方向に沿って直線状に延びる溝部であり、アクチュエータプレート４１におけるＺ方向の一端面（下端面）で開口している。
複数のチャネル４５の間には、断面矩形状でＺ方向に延びる駆動壁４６が形成され、この駆動壁４６によって各チャネル４５はそれぞれ区分けされている。

また、複数のチャネル４５は、インクが充填される吐出チャネル４５Ａと、インクが充填されないダミーチャネル４５Ｂと、に大別される。そして、これら吐出チャネル４５Ａとダミーチャネル４５Ｂとは、Ｘ方向に交互に並んで配置されている。なお、チャネル４５内面（駆動壁４６）には、蒸着等により図示しない駆動電極が形成されている。駆動電極は、上述したフレキシブルプリント基板３３を介して駆動電圧が印加されることで、圧電滑り効果により駆動壁４６を変形させ、吐出チャネル４５Ａ内の容積を変化させる。

カバープレート４２は、一方の主面４２ａがアクチュエータプレート４１の一方の主面４１ａ上に接合されている。カバープレート４２は、他方の主面４２ｂ（アクチュエータプレート４１とは反対側に位置する面）に形成された凹状の共通インク室４７と、共通インク室４７及び吐出チャネル４５Ａをそれぞれ連通させる複数のスリット４８と、を有している。

共通インク室４７は、カバープレート４２のうち、チャネル４５のＺ方向における他端部に位置する部分に形成されたＸ方向に沿って長い長方形の開口である。共通インク室４７には、上述した流路部材２６内に連通しており、流路部材２６内のインクが通液するように構成されている。
スリット４８は、共通インク室４７のうち、吐出チャネル４５Ａに対応する位置に形成され、共通インク室４７内と吐出チャネル４５Ａ内とを連通しており、共通インク室４７に貯留されたインクが各吐出チャネル４５Ａに通液するように構成されている。

図３に示すように、支持プレート４３は、重ね合されたアクチュエータプレート４１及びカバープレート４２を支持するともに、ノズルプレート４４を同時に支持している。支持プレート４３には、Ｚ方向に貫通するとともにＸ方向に沿って延びる嵌合孔４３ａが形成されており、重ね合されたアクチュエータプレート４１及びカバープレート４２を嵌合孔４３ａ内に嵌め込んだ状態で支持している。

ノズルプレート４４は、例えばポリイミド等の樹脂材料からなるフィルム状とされ、支持プレート４３及びアクチュエータプレート４１におけるＺ方向の一端面（下端面）に、例えば接着等により固定されている。
また、ノズルプレート４４には、Ｘ方向に所定の間隔をあけて複数のノズル孔４４ａが一列に並んだ状態で形成されている。これらノズル孔４４ａは、複数の吐出チャネル４５Ａに対してそれぞれ対向する位置に形成されており、各吐出チャネル４５Ａ内に連通する。

ここで、図２、図３に示すように、ヘッドチップ２２には、ヘッドチップ２２を介して吐出チャネル４５Ａ内を加熱するヘッドヒータ５１（図３参照）と、吐出チャネル４５Ａ内の温度を間接的に検出するヘッド側温度センサ５２（図２参照）と、が配設されている。
図３に示すように、ヘッドヒータ５１は、抵抗体等の発熱作用を有するものからなり、例えばアクチュエータプレート４１のうち、他方の主面４１ｂ上に配設されている。ヘッドヒータ５１は、後述する制御手段６からの指令に基づいて、吐出チャネル４５Ａ内のインクが一定の温度に維持されるように、吐出チャネル４５Ａ内を加熱する。これにより、インクの粘性が一定に維持され、安定的な吐出動作を行うことができる。また、ヘッドヒータ５１は吐出チャネル４５Ａ内を加熱できれば、その配設位置は適宜設計変更が可能であり、例えば、カバープレート４２や支持プレート４３に配置しても構わない。

なお、図示の例において、ヘッドヒータ５１が、一のヘッドチップ２２に対して一つ配設された場合について説明したが、これに限らず、複数配設されていても構わない。ヘッドヒータ５１の数が単数の場合は、ヘッドヒータ５１をＸ方向の中央あるいは端部の何処に配置しても構わない。また、ヘッドヒータ５１が単数の場合に、Ｘ方向の一端から他端にわたって長尺のヘッドヒータ５１を配置しても構わない。
さらに、ヘッドヒータ５１の数が複数の場合は、Ｘ方向の中央、及び一端と他端にそれぞれ配置しても構わないし、複数のヘッドヒータ５１をＸＺ平面で千鳥配置しても構わない。

図２に示すように、ヘッド側温度センサ５２は、例えばサーミスタからなる温度センサである。サーミスタは、温度変化に対して電気抵抗が変化する抵抗体であり、例えば金属酸化物や半導体、セラミックス等により構成されている。また、本実施形態において、ヘッド側温度センサ５２は、上述したフレキシブルプリント基板３３上のうち、Ｘ方向の中央部で、かつＺ方向におけるヘッドチップ２２寄り（下部寄り）に実装されている。本実施形態のヘッド側温度センサ５２は、フレキシブルプリント基板３３を介して検出されるヘッドチップ２２の温度を、間接的な吐出チャネル４５Ａ内の温度として検出している。そして、以下の説明では、ヘッド側温度センサ５２により検出される温度を、便宜上、吐出チャネル４５Ａ内の温度Ｔ１とする。なお、ヘッド側温度センサ５２の実装位置は、吐出チャネル４５Ａ内の温度が直接的または間接的に検出可能であれば、適宜設計変更が可能である。

また、図示の例において、ヘッド側温度センサ５２が、一のヘッドチップ２２に対して一つ配設された場合について説明したが、これに限らず、複数配設されていても構わない。ヘッド側温度センサ５２の数が単数の場合は、ヘッド側温度センサ５２をＸ方向の中央あるいは端部の何処に配置しても構わない。また、ヘッド側温度センサ５２が単数の場合に、Ｘ方向の一端から他端にわたって長尺のヘッド側温度センサ５２を配置しても構わない。
さらに、ヘッド側温度センサ５２の数が複数の場合は、Ｘ方向の中央、及び一端と他端にそれぞれ配置しても構わないし、複数のヘッド側温度センサ５２をＸＺ平面で千鳥配置しても構わない。これらの場合は、複数のヘッド側温度センサ５２で検出した値をそれぞれ個別の検出値として使用することも可能である。個別の検出値とすることにより、例えば、中央・一端・他端において充填不良が発生している吐出チャネル４５Ａの場所をある程度の割合で特定することができる。これにより、インクジェットヘッド３を分解せずとも、例えば「共通インク室４７の両端に気泡や異物が溜まっていることにより吐出チャネル４５Ａ内の充填不良が発生している可能性がある」等と、インクジェットヘッド３の不具合について原因を分析することができる。また、個別の吐出チャネル４５Ａについて判断する必要が無い場合は、個別の検出値を平均化して使用し、充填不良の発生の有無を１／０で判断することも可能である。

（インク供給手段）
図１に示すように、上述したインク供給手段４は、インクが収容されたインクタンク６１と、インクタンク６１とインクジェットヘッド３とを接続するインク配管６２と、インクタンク６１内のインクをインク配管６２及びインクジェットヘッド３を通して吸引する吸引ユニット６３と、を備えている。

インクタンク６１は、複数並設されており、例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック等、色の異なる複数種類（本実施形態では４種類）のインクが各インクタンク６１内に各別に収容されている。なお、インクの種類は４種類に限らず、適宜変更が可能である。

インク配管６２は、例えば可撓性を有するフレキシブルホースであり、インクジェットヘッド３を支持するキャリッジ１１の動作（移動）に追従可能とされている。すなわち、本実施形態のプリンタ１は、インクタンク６１がキャリッジ１１に対して隔離されるとともに、インク配管６２を介してインクジェットヘッド３に接続された、いわゆるオフキャリッジ型のプリンタ１である。また、本実施形態のインク配管６２の内径は、３ｍｍ以上に設定されている。

吸引ユニット６３は、キャリッジ１１の待機位置（被記録媒体Ｐの上方領域（印刷領域）から外れた位置）、すなわちホームポジションに設けられており、複数の吸引キャップ７１と、吸引ポンプ７２と、を備えている。

各吸引キャップ７１は、各インクジェットヘッド３のノズルプレート４４に下方から各別に接離可能とされるとともに、ノズル孔４４ａ（図２参照）に連通する図示しない吸引孔を有している。なお、吸引キャップ７１は、キャリッジ１１がホームポジションにいるときは、インクジェットヘッド３のノズルプレート４４に当接したキャッピング状態とすることが好ましい。これにより、ホームポジションにおいて、ノズル孔４４ａを封止しておくことができるので、インクジェットヘッド３内に充填されたインクの乾燥を抑制できる。

吸引ポンプ７２は、吸引キャップ７１に接続され、吸引キャップ７１のキャッピング状態において、吸引キャップ７１の内側空間に負圧を発生させる。これにより、インクジェットヘッド３内の圧力を、ノズル孔４４ａを通して減圧して、ノズル孔４４ａを通してインクジェットヘッド３内のインクや気体を吸引できるようになっている。なお、吸引ポンプ７２の下方には、ノズル孔４４ａから漏れ出たインクや気体を回収する廃液タンク７３が設けられている。

なお、プリンタ１の筐体８内において、キャリッジ１１の移動方向（Ｙ方向）に沿う上述した印刷領域とホームポジションとの間には、ワイパ部材７５が設けられている。ワイパ部材７５は、キャリッジ１１の通過時に、ノズルプレート４４に接触してノズルプレート４４の外面を払拭する。

図５は、制御手段６を説明するためのプリンタ１のブロック図である。
図５に示すように、本実施形態のプリンタ１は、上述した各構成品に電気的に接続されて相互に信号を送受信することで、各構成品を統括的に制御する制御手段６を備えている。具体的に、制御手段６は、演算や、制御、判別、設定等の処理動作を実行するＣＰＵ８１と、ＣＰＵ８１によって実行すべき制御プログラム等を格納するＲＯＭ８２と、記録データのバッファやＣＰＵ８１による処理のワークエリア等として用いられるＲＡＭ８３と、を備えている。また、図５における符号８５は、各種データの入力や設定、操作等を行うための入力操作部８５である。なお、入力操作部８５は、プリンタ１の筐体８自体に配設してもよく、プリンタ１に接続されるホストコンピュータであっても構わない。

制御手段６は、上述したヘッド側温度センサ５２で検出された吐出チャネル４５Ａ内の温度Ｔ１を検出し、その検出結果を上述したヘッド駆動部２４に向けて出力する。そして、ヘッド駆動部２４は、出力された検出結果に基づいて駆動電圧を決定し、駆動電極に駆動電圧を印加する。これにより、インク滴の吐出量変動や吐出速度変動を抑制し、常に一定の吐出条件で記録が可能となる。なお、以上の駆動電圧の制御方法は、公知の制御方法であるため、詳細な説明は省略する。

ここで、本実施形態の制御手段６は、インクジェットヘッド３へインクの初期充填時や再充填時等（以下、単にインク充填時という）における吸引ユニット６３の制御を行う。図６に示すように、ＣＰＵ８１は、例えば初期加熱検知手段９１、通液状況検知手段９２、駆動力変更手段９３を有している。

初期加熱検知手段９１は、インク充填前の準備として、吐出チャネル４５Ａ内の初期加熱が完了したか否かを検知する。具体的に、初期加熱検知手段９１は、ヘッド側温度センサ５２により検出された吐出チャネル４５Ａ内の温度Ｔ１と、ＲＯＭ８２に記憶された充填開始温度閾値Ｔ２と、に基づいて初期加熱が完了したか否かを検知する。なお、充填開始温度閾値Ｔ２としては、予め所定の温度（プリンタ１が設置された環境温度よりも高い温度であって、例えば３０℃程度）に設定してもよく、また環境温度を検出する図示しない外部温度センサを別途設け、環境温度に対して５℃〜１０℃程度高い温度に設定しても構わない。

通液状況検知手段９２は、インク充填時において、インクが吐出チャネル４５Ａ内に到達したか否かの通液状況を検知する。具体的に、通液状況検知手段９２は、ヘッド側温度センサ５２により検出された吐出チャネル４５Ａ内の温度Ｔ１と、ＲＯＭ８２に記憶されたインク到達温度閾値Ｔ３と、に基づいて通液状況を検知する。すなわち、通液状況検知手段９２は、インクが吐出チャネル４５Ａ内に流入することによる吐出チャネル４５Ａ内の温度低下に基づいて、吐出チャネル４５Ａ内にインクが到達したことを検知する。

なお、本実施形態において、吐出チャネル４５Ａ内にインクが到達するということは、インクが吐出チャネル４５Ａ内に流入した瞬間の状態ではなく、インクがチャネル４５Ａ内に流入してから所定時間経過後の状態（例えば、インクが吐出チャネル４５Ａ内に充分に行き渡りノズル孔４４ａまで到達した状態）を示している。したがって、インク到達温度閾値Ｔ３は、上述した条件に基づいて適宜設計変更が可能である。例えば、この閾値Ｔ３は、ヘッド側温度センサ５２で検出された値を吐出チャネル４５Ａ内の温度Ｔ１に補正した値に対応した閾値としても構わないし、ヘッド側温度センサ５２で検出されたそのままの値に対応した閾値としても構わない。

駆動力変更手段９３は、通液状況検知手段９２の検知結果に基づいて、インクが吐出チャネル４５Ａ内に到達するまでの高出力モードと、インクが吐出チャネル４５Ａ内に到達してからの低出力モードと、に吸引ポンプ７２の駆動力を変更する。なお、本実施形態において、低出力モードでの吸引ポンプ７２の駆動力は、高出力モードでの駆動力に対して半分程度に設定されている。但し、各出力モードでの吸引ポンプ７２の駆動力は、適宜調整が可能である。なお、上述したインク到達温度閾値Ｔ３や、吸引ポンプ７２の駆動力等のデータは、上述したＲＯＭ８２に格納されている。

［インク充填方法］
次に、インク充填時におけるプリンタ１へのインク充填方法について説明する。図７は、インク充填方法を説明するためのフローチャートである。なお、以下の説明では、キャリッジ１１がホームポジションに位置し、吸引キャップ７１がキャッピング状態にあるもとして説明する。
図７に示すように、ステップＳ１において、まずヘッドヒータ５１を駆動して、吐出チャネル４５Ａ内を初期加熱する。

次に、ステップＳ２において、初期加熱検知手段９１は、ヘッド側温度センサ５２により検出される吐出チャネル４５Ａ内の温度Ｔ１が、充填開始温度閾値Ｔ２以上であるか否かを判断する（Ｔ１≧Ｔ２）。

ステップＳ２の判断結果が「ＮＯ」の場合（吐出チャネル４５Ａ内の温度Ｔ１が充填開始温度閾値Ｔ２未満の場合）、吐出チャネル４５Ａ内の初期加熱が完了していないと判断する。この場合には、ステップＳ２のルーチンを繰り返す。
一方、ステップＳ２の判断結果が「ＹＥＳ」の場合（吐出チャネル４５Ａ内の温度Ｔ１が充填開始温度閾値Ｔ２以上の場合）、吐出チャネル４５Ａの初期加熱が完了したと判断して、ステップＳ３に進む。なお、充填開始温度閾値Ｔ２以上になった後も、制御手段６はヘッドヒータ５１及びヘッド側温度センサ５２を用いて、吐出チャネル４５Ａ内が所定の温度に維持されるようにヘッドヒータ５１を制御する。

次に、ステップＳ３において、駆動力変更手段９３は、吸引ポンプ７２を高出力モードで駆動させる。具体的に、吸引ポンプ７２が駆動すると、吸引キャップ７１の内側空間が負圧となり、ノズル孔４４ａを通してチャネル４５Ａ内の気体を吸引することで、インクジェットヘッド３内、及びインクジェットヘッド３内に連通するインク配管６２内、並びにインクタンク６１内が減圧される。これにより、インクタンク６１内に収容されたインクがインク配管６２を通ってインクジェットヘッド３の圧力緩衝器２７内に流入する。その後、圧力緩衝器２７内に流入したインクは、インク連結管２８を通って流路部材２６に到達し、ヘッドチップ２２の共通インク室４７内に流入する。

そして、共通インク室４７内に流入したインクは、スリット４８を通って各吐出チャネル４５Ａ内に流入した後、各吐出チャネル４５Ａ内をノズル孔４４ａに向かって通液する。各吐出チャネル４５Ａ内に流入したインクは、ノズル孔４４ａに達した後、余剰インクとなってノズル孔４４ａから流出する。流出した余剰インクは、吸引キャップを通して廃液タンク７３に回収されるようになっている。このように、ノズル孔４４ａから余剰インクが漏れ出す程度にインクを吸引することで、吐出チャネル４５Ａ内にインクが充填される。

ここで、ステップＳ４において、インクの通液状況、すなわち吐出チャネル４５Ａ内にインクが到達したか否かを検知する（通液状況検知工程）。具体的に、通液状況検知手段９２は、ヘッド側温度センサ５２により検出された吐出チャネル４５Ａ内の温度Ｔ１と、ＲＯＭ８２に記憶されたインク到達温度閾値Ｔ３と、に基づいて通液状況を検知する。

ステップＳ４の判断結果が「ＮＯ」の場合（吐出チャネル４５Ａ内の温度Ｔ１がインク到達温度閾値Ｔ３以上の場合）には、吐出チャネル４５Ａ内にインクが到達していないと判断して、上述したステップＳ４を繰り返す。
一方、ステップＳ４の判断結果が「ＹＥＳ」の場合、（吐出チャネル４５Ａ内の温度Ｔ１がインク到達温度閾値Ｔ３よりも低い場合）、吐出チャネル４５Ａ内にインクが到達したと判断して、ステップＳ５に進む。

ところで、上述したインクジェットヘッド３の充填不良は、インクタンク６１からノズル孔４４ａに至る流路を通過する際のインクの流量が大きくなるに従い（通液脈動が大きくなるに従い）発生し易くなると考えられる。例えば、本実施形態のように、産業用等で用いられる大型のプリンタ１では、インクタンク６１からノズル孔４４ａに至るまでの流路長が長く、また大量のインクを供給する必要がある。そのため、流路（例えば、インク配管６２）の内径の大きくして、高出力モードでインク充填を行っている。

しかしながら、高出力モードによるインク充填では、充填中に発生した気泡が、吐出チャネル４５Ａ内のノズル孔４４ａ付近に多量に存在している可能性がある。この場合、高出力モードのインク充填を継続しても、気泡の発生を抑制することはできず、またインクがノズル孔４４ａから漏れ出る際に、空気を巻き込むことで、ノズル孔４４ａの周囲に気泡が残存するおそれがある。
一方で、インクの流量を少なくすると（通液脈動を小さくすると）、充填作業に時間を要したり、インクタンク６１から吐出チャネル４５Ａまでインクが到達しない等の充填不足になったりする等の不具合が生じるおそれがある。

そこで、ステップＳ５において、駆動力変更手段９３は、吸引ポンプ７２の駆動力を低出力モードに変更する（駆動力変更工程）。すると、インクの通液脈動が小さくなり、気泡の発生が抑制されるとともに、ノズル孔４４ａ付近に存在している気泡が、ノズル孔４４ａから押し出されるように排出されることになる。

続いて、ステップＳ６において、制御手段６は、吸引ポンプ７２の駆動を停止させる。なお、吸引ポンプ７２の停止タイミングは、低出力モードの開始から所定時間（例えば、３０秒程度）に設定されている。

最後に、ステップＳ７において、インクジェットヘッド３及び吸引ユニット６３のクリーニングを行う。具体的に、インクジェットヘッド３のクリーニングは、インクジェットヘッド３がワイパ部材７５上を通過するように、キャリッジ１１を走査する。これにより、インクジェットヘッド３のノズルプレート４４がワイパ部材７５により払拭される。
また、吸引ユニット６３のクリーニングは、インクジェットヘッド３と吸引キャップ７１とのキャッピング状態が解除された後、吸引ポンプ７２を再度駆動させる。これにより、吸引キャップ７１内に残存している余剰インクが廃液タンク７３に廃液される。
以上により、インク充填が完了する。

このように、本実施形態では、インクが吐出チャネル４５Ａ内に到達したか否かの通液状況を検知する通液状況検知手段９２と、インクが吐出チャネル４５Ａ内に到達したことを検知した場合に、吸引ポンプ７２の駆動力を低下させる駆動力変更手段９３と、を備える構成とした。
この構成によれば、吸引ポンプ７２の駆動力を低下させることで、インクの通液脈動が小さくなるので、それ以降の気泡の発生が抑制されるとともに、ノズル孔４４ａ付近に存在している気泡が、ノズル孔４４ａから押し出されるように排出されることになる。これにより、吐出チャネル４５Ａ内での気泡の残存を抑制して、吐出チャネル４５Ａ内にインクが隙間無く充たされた状態で、インク充填を行うことが可能となる。
しかも、低出力モードで連続的に駆動することで、従来のように間欠駆動を行う場合に比べて圧力脈動の変動も抑制できる。これにより、駆動力を低下させた後、新たに気泡が発生するのを抑制できる。
また、吐出チャネル４５Ａ内にインクが到達する前は、吸引ポンプ７２を高出力モードで駆動させることで、インク充填の作業時間が増大するのを抑制できるとともに、インクタンク６１から吐出チャネル４５Ａまでインクを確実に到達させ、充填不足になるのを抑制できる。
したがって、吐出チャネル４５Ａ内での気泡の残存を抑制した上で、確実、かつ速やかにインクの充填を行うことができる。

さらに、通液状況検知手段９２が、インクジェットヘッド３内の温度変化に基づいて通液状況を検知することで、吐出チャネル４５Ａ内にインクが到達したか否かを確実に検知することができる。これにより、適切なタイミングで吸引ポンプ７２の駆動力を低下させることができ、充填不足や余剰インクのロスを抑制できる。
しかも、吐出チャネル４５Ａ内の温度Ｔ１が外部の温度よりも高くなるように初期加熱を行っておくことで、通液状況を検知しやすくなり、上述した効果がより奏功される。

なお、本実施形態では、駆動電圧を制御するための既存のヘッドヒータ５１及びヘッド側温度センサ５２を用いて通液状況を検知することで、従来のフォトセンサのように新たな部品を設ける必要もない。これにより、構成の簡素化や低コスト化を図ることができる。

そして、本実施形態の構成を、充填不良が発生し易いオフキャリッジ型で、かつインク配管６２の内径が３ｍｍ以上の大型のプリンタ１に採用することで、吐出チャネル４５Ａ内での気泡の残存を効果的に抑制した上で、確実、かつ速やかにインクの充填を行うことができる。
さらに、本実施形態のように、インクの通液方向におけるインクジェットヘッド３の下流側からノズル孔４４ａを通してインクを吸引する吸引充填を行うプリンタ１においては、気泡が膨張し易く、充填不良が発生し易い。このような場合であっても、吐出チャネル４５Ａ内での気泡の残存を効果的に抑制した上で、確実、かつ速やかにインクの充填を行うことができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態では、加圧充填を用いてインクの充填を行う点で、上述した第１実施形態と相違している。図８は、第２実施形態におけるプリンタ１００の概略構成図である。なお、以下の説明では、上述した第１実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
図８に示すように、本実施形態のプリンタ１００は、インクの通液方向におけるインクジェットヘッド３の上流側から吐出チャネル４５Ａ（図３参照）内に向けてインクを加圧する加圧ユニット１０１を備えている。

加圧ユニット１０１は、インクタンク６１とインクジェットヘッド３とを接続するインク配管６２に、加圧ポンプ（通液手段）１０２が設けられた構成とされている。
この構成によれば、加圧ポンプ１０２を駆動させると、インクタンク６１内のインクがインク配管６２を通ってインクジェットヘッド３内に供給される。インクジェットヘッド３内に供給されたインクは、その後第１実施形態と同様に吐出チャネル４５Ａ内に充填されることになる。また、ノズル孔４４ａから漏れ出た余剰インクは、ノズル孔４４ａ（図３参照）を封止するキャップ１０３で回収されて廃液タンク７３へと排出される。

そして、本実施形態においても、上述した第１実施形態と同様のルーチン、すなわち吐出チャネル４５Ａ内にインクが到達したことを検知した場合に、加圧ポンプ１０２の駆動力を低下させるようにインク充填を行うことで、上述した第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

なお、本発明の技術範囲は上述した実施形態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において種々の変更を加えることが可能である。

例えば、上述した実施形態では、液体噴射装置の一例として、インクジェットプリンタを例に挙げて説明したが、プリンタに限られるものではない。例えば、ファックスやオンデマンド印刷機等であっても構わない。
また、上述した実施形態では、インクジェットヘッド３が複数搭載された複数色用のプリンタ１について説明したが、これに限られない。例えば、インクジェットヘッド３が一つの単色用のプリンタ１としても構わない。
さらに、上述した実施形態では、オフキャリッジ型で、かつ産業用等の大型のプリンタ１に本発明を適用した場合について説明したが、これに限らず、各種インクジェットプリンタに本発明を適用することが可能である。

また、本発明の実施形態で用いられるインクとしては、溶媒に少なくとも水を含む水性インク、または油性インクや、ＵＶインク、微細金属粒子インク、炭素インク等、種々の材料を用いることができる。特に、水性インクのように界面活性剤を含むインクは、気泡が発生し易いため、上述した作用効果が顕著に奏功される。
また、インクに対して予め脱気処理を行う構成としても構わない。脱気処理は、真空脱気や脱気モジュール等、公知の脱気方法を用いることが可能であり、溶存酸素量が２ｍｇ／L以下になるまで脱気処理を行うことが好ましい。これにより、インク充填中の気泡の発生を抑制し易くなる。

また、上述した吸引ポンプ７２は、各インクジェットヘッド３ごとに独立して設けられていても、複数のインクジェットヘッド３に対して共通で設けられていても構わない。
吸引ポンプ７２を独立して設ける場合には、各インクジェットヘッド３ごとの通液状況に応じて対応する吸引ポンプ７２の駆動力を変更できるため、余剰インクのロス等を抑制できる。
一方、吸引ポンプ７２を共通して設ける場合には、全てのインクジェットヘッド３に対してまとめて制御を行うため、構成の簡素化を図ることができる。但し、全てのインクジェットヘッド３に対して充填不良を抑制するためには、複数のインクジェットヘッド３のうち、全てのインクジェットヘッド３の吐出チャネル４５Ａ内にインクが到達した後に、吸引ポンプ７２の駆動力を変更する必要がある。

また、高出力モードから低出力モードに至る間や、低出力モードから駆動停止に至る間等の駆動力変更時において、漸次出力が低下するように制御したり、段階的に出力が低下するように制御したりしても構わない。これにより、駆動力変更時における圧力脈動の変動を抑制できるので、気泡の発生を確実に抑制できる。

さらに、上述した実施形態では、ヘッドヒータ５１を用いて吐出チャネル４５Ａ内を加熱する場合について説明したが、これに限らず、種々の方法により吐出チャネル４５Ａ内を加熱することが可能である。例えば、駆動壁４６を駆動させ、その振動により吐出チャネル４５Ａ内を加熱することも可能である。

さらに、上述した実施形態では、通液状況の変化を吐出チャネル４５Ａ内の温度変化に基づき検知する構成について説明したが、これに限られない。例えば、吐出チャネル４５Ａを画成する駆動壁４６に形成された駆動電極間での電荷の変化に基づいて、通液状況を検知しても構わない。

また、上述した実施形態では、分極方向が厚さ方向に一方向のアクチュエータプレートを用いた構成について説明したが、分極方向が厚さ方向で異なる２枚のアクチュエータプレートを用いても構わない。
さらに、上述した実施形態では、吐出チャネル４５Ａとダミーチャネル４５Ｂとが交互に並んだ、いわゆるアイソレートタイプのヘッドチップ２２について説明したが、これに限られない。例えば、吐出チャネル４５Ａが連続的に配列された、いわゆるシェアードウォールタイプのヘッドチップ２２を採用することも可能である。

さらに、上述した実施形態では、エッジシュートタイプのヘッドチップ２２を例に挙げて説明したが、この場合に限定されず、吐出チャネル４５Ａの長手方向中央に臨むノズル孔４４ａからインクを吐出する、いわゆるサイドシュートタイプとしても構わない。
この場合には、例えばアクチュエータプレート４１の他方の主面４１ｂ側にノズルプレート４４を重ね合せ、吐出チャネル４５Ａの長手方向中央部分にノズル孔４４ａに連通する連通口を形成する等すれば良い。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上述した各変形例を適宜組み合わせても構わない。

１，１００…インクジェットプリンタ（液体噴射装置）
３…インクジェットヘッド（液体噴射ヘッド）
６…制御手段
１１…キャリッジ
４４ａ…ノズル孔
４５Ａ…吐出チャネル（チャネル）
５１…ヘッドヒータ（加熱手段）
５２…ヘッド側温度センサ（温度検知手段）
６１…インクタンク（液体容器）
６２…インク配管（流路）
７２…吸引ポンプ（通液手段）
９２…通液状況検知手段
９３…駆動力変更手段
１０２…加圧ポンプ（通液手段）

Claims (9)

1. 液体を噴射する噴射孔に連通するチャネルを有する液体噴射ヘッドと、
   液体容器内に収容される前記液体を、流路を通して前記チャネル内に向けて通液する通液手段と、
   前記通液手段の駆動を制御する制御手段と、を備えた液体噴射装置において、
   前記制御手段は、
   前記液体が前記チャネル内に到達したか否かの通液状況を検知する通液状況検知手段と、
   前記液体が前記チャネル内に到達したことを検知した場合に、前記通液手段の駆動力を低下させる駆動力変更手段と、を備えていることを特徴とする液体噴射装置。
2. 請求項１記載の液体噴射装置において、
   前記液体噴射ヘッドは、
   前記液体噴射ヘッド内部を加熱する加熱手段と、
   前記液体噴射ヘッド内部の温度を検知する温度検知手段と、を有し、
   前記通液状況検知手段は、前記液体噴射ヘッド内の温度変化に基づいて前記通液状況を検知することを特徴とする液体噴射装置。
3. 請求項２記載の液体噴射装置において、
   前記加熱手段は、前記液体噴射ヘッド内部の温度が外部の温度よりも高くなるように前記液体噴射ヘッドを加熱し、
   前記通液状況検知手段は、前記液体噴射ヘッド内部の温度が低下したことにより、前記液体が前記チャネル内に到達したことを検知することを特徴とする液体噴射装置。
4. 請求項１から請求項３の何れか１項に記載の液体噴射装置において、
   前記通液手段は、前記液体の通液方向における前記液体噴射ヘッドの下流側から前記噴射孔を通して前記液体を吸引する吸引ポンプを備えていることを特徴とする液体噴射装置。
5. 請求項１から請求項４の何れか１項に記載の液体噴射装置において、
   前記液体噴射ヘッドが搭載され、被記録媒体に対して相対移動可能とされたキャリッジを備え、
   前記液体容器は、前記キャリッジに対して隔離して配設されていることを特徴とする液体噴射装置。
6. 請求項１から請求項５の何れか１項に記載の液体噴射装置において、
   前記液体は、溶媒に少なくとも水を含む水性インクであることを特徴とする液体噴射装置。
7. 請求項１から請求項６の何れか１項に記載の液体噴射装置において、
   前記液体は、脱気処理が施されていることを特徴とする液体噴射装置。
8. 請求項１から請求項７の何れか１項に記載の液体噴射装置において、
   前記流路は、内径が３ｍｍ以上に設定されていることを特徴とする液体噴射装置。
9. 請求項１から請求項８の何れか１項に記載の液体噴射装置の液体充填方法であって、
   前記液体が前記チャネル内に到達したか否かの通液状況を検知する通液状況検知工程と、
   前記液体が前記チャネル内に到達したことを検知した場合に、前記通液手段の駆動力を低下させる駆動力変更工程と、を有していることを特徴とする液体充填方法。

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