JP2016101726A - 液体噴射装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】複数のノズル群のうち一部のノズル群に含まれるノズルから液体を排出した後に、複数のノズル群が形成されたノズル形成面を払拭したときに、複数のノズル群に含まれるノズル内に気泡が混入することを抑制することができる液体噴射装置を提供する。【解決手段】液体噴射装置10は、ノズル22内の液体の圧力である内圧からノズル22が開口する空間の圧力である外圧を差し引いた差を圧力差としたとき、複数の液体噴射ヘッド21のうち一部の液体噴射ヘッド21のノズル22から液体を排出させるクリーニングを上記圧力差を第1の圧力差として行った後に、全ての液体噴射ヘッド21のノズル22から液体を漏出させる漏出工程を上記圧力差を第1の圧力差よりも小さな第2の圧力差として行っている間に、全ての液体噴射ヘッド21のノズル形成面23を払拭するワイピングを行う。【選択図】図4

Description

本発明は、インクジェット式プリンター等の液体噴射装置に関する。
従来から、液体噴射装置の一例として、液体噴射ヘッドに形成されたノズルから用紙等の媒体に液体の一例としてのインクを噴射することで、印刷を行うインクジェット式のプリンターが知られている。
こうしたプリンターの中には、液体噴射ヘッドのノズルにおけるインクの噴射特性を良好に維持するために、液体噴射ヘッドから印刷とは無関係にインクを排出させるクリーニングや、液体噴射ヘッドのノズル形成面をワイパーで払拭するワイピングといった液体噴射ヘッドのメンテナンスを行うものがある。
例えば、特許文献1には、黒色インクを噴射する複数のノズルを含む第1のノズル群とカラーインクを噴射する複数のノズルを含む第2のノズル群とが形成された液体噴射ヘッドに対して、インクの噴射特性が悪化したノズル群のみを選択的にクリーニングすることで、クリーニングの実行に伴うインク消費量を低減するプリンターが開示されている。
また、このプリンターでは、一部のノズル群に対してクリーニングを実行した場合には、クリーニングを実行したノズル群側からクリーニングを実行しなかったノズル群側に向かってノズル形成面のワイピングを行う。こうして、クリーニングの実行によってノズル形成面に付着したインクを除去するとともに、乾燥したワイパーで乾燥したノズル形成面を払拭しないようにすることでワイピングミスの抑制を図っている。
特開2012−86368号公報
ところで、上記のようなプリンターにおいては、インクを噴射していないときに、液体噴射ヘッドのノズルからインクが流出しないように、ノズル内のインクの圧力が負圧に保持されている。このため、クリーニング実行後のワイピングを、クリーニングを実行したノズル群からクリーニングを実行しなかったノズル群に向かって実行した場合であっても、ワイパーがノズル内に気泡を押し込むことで、ワイピングミスが発生するおそれがある。この場合、気泡が混入したノズルにおけるインクの噴射性能が悪化することとなる。
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものである。その目的は、複数のノズル群のうち一部のノズル群に含まれるノズルから液体を排出した後に、複数のノズル群が形成されたノズル形成面を払拭したときに、ノズル内に気泡が混入することを抑制することができる液体噴射装置を提供することにある。
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する液体噴射装置は、液体を噴射する複数のノズル群が形成されたノズル形成面を有する液体噴射部と、前記ノズル群に含まれるノズル内の液体の圧力である内圧から、同ノズルが開口する空間の圧力である外圧を差し引いた差を圧力差としたとき、前記複数のノズル群のうち1以上のノズル群に含まれるノズルにおいて、前記内圧が前記外圧よりも高くなるように前記圧力差を発生させる圧力差発生部と、前記ノズル形成面を払拭する払拭部と、を備え、前記複数のノズル群のうち一部のノズル群から液体を排出させる排出工程を、前記圧力差を第1の圧力差として行った後に、前記複数のノズル群から液体を漏出させる漏出工程を、前記圧力差を前記第1の圧力差よりも小さな第2の圧力差として行っている間に、前記ノズル形成面を払拭する払拭工程を行う。
上記構成によれば、複数のノズル群のうち一部のノズル群に含まれるノズル内の液体の圧力(内圧)とノズルが開口する空間の圧力(外圧)とに圧力差を生じさせることで、例えば、液体の噴射不良が生じた一部のノズル群から液体を排出させる排出工程を行う。
続いて、排出工程を行った一部のノズル群と排出工程を行わなかった他のノズル群とを含む複数のノズル群に含まれるノズルにおいて、排出工程における圧力差(第1の圧力差)よりも小さな圧力差(第2の圧力差)を生じさせることで、上記複数のノズル群から液体を漏出させる漏出工程を行う。
そして、漏出工程を行っている状態で、複数のノズル群が形成されるノズル形成面を払拭する払拭工程が行われる。ここで、払拭工程では、複数のノズル群に含まれるノズル内の液体の圧力(内圧)はノズルが開口する空間の圧力(外圧)よりも高くなっているため、払拭部が気泡をノズル内に押し込むことが抑制される。
こうして、複数のノズル群のうち一部のノズル群に含まれるノズルから液体を排出した後に、複数のノズル群が形成されたノズル形成面を払拭したときに、複数のノズル群に含まれるノズル内に気泡が混入することを抑制することができる。
上記液体噴射装置は、前記ノズル形成面に当接することで、前記ノズルの開口を含む閉空間を、前記ノズル群毎に形成するキャップをさらに備えることが望ましい。
上記構成によれば、排出工程の対象とするノズル群及び排出工程の対象としないノズル群の一方に対して、キャップによって閉空間を形成することができる。したがって、排出工程の対象とするノズル群から排出された液体が、ノズル形成面を伝達等して、排出工程の対象としないノズル群に含まれるノズル内に入り込むことを抑制することができる。特に、排出工程の対象とするノズル群に対して、キャップによって閉空間を形成する場合には、排出工程を行うことでノズルから排出される液体の飛散を抑制することができる。
上記液体噴射装置において、前記圧力差発生部は、前記閉空間から流体を吸引する吸引機構を有し、前記吸引機構が前記閉空間から流体を吸引し、前記外圧を低くすることで前記排出工程を行うことが望ましい。
上記構成によれば、キャップによって閉空間が形成されるため、ノズルが開口する空間の圧力(外圧)は閉空間の圧力に等しい。このため、閉空間から流体を吸引することで、同閉空間が減圧されると外圧が低くなる。すなわち、外圧を低くすることで、内圧と外圧との圧力差を発生させて、閉空間に開口するノズルから液体が排出される排出工程を行うことができる。
そして、外圧を低くすることで行う排出工程(吸引クリーニング)によれば、液体噴射部に供給する液体を加圧して内圧を高くすることで行う排出工程(加圧クリーニング)に比較して、複数のノズル群に対する液体の供給態様に関わらず、複数のノズル群から選択した1以上のノズル群から容易に液体を排出させることができる。
上記液体噴射装置は、液体収容部に収容された液体を前記液体噴射部に供給する供給流路をさらに備え、前記圧力差発生部は、前記供給流路の途中に設けられる液体室と、前記液体室の容積を変更する容積変更部と、を有し、前記容積変更部が前記液体室の容積を小さくし、前記内圧を高くすることで前記漏出工程を行うことが望ましい。
上記構成によれば、供給流路の途中に設けられる液体室の容積を小さくすることで、同液体室と供給流路を介して連通する液体噴射部のノズル内の液体の圧力(内圧)を高くすることができる。そして、内圧を高くすることで内圧と外圧との圧力差を発生させて、複数のノズル群に含まれるノズルから液体を漏出させることができる。
上記液体噴射装置において、前記圧力差発生部は、前記液体噴射部に液体を加圧供給する加圧供給部を有し、前記加圧供給部が液体を加圧供給し、前記内圧を高くすることで、前記排出工程及び前記漏出工程のうち少なくとも一方を行うことが望ましい。
上記構成によれば、加圧供給部の加圧供給により内圧を高くすることで内圧と外圧との圧力差を発生させて、排出工程や漏出工程を行うことができる。このため、液体噴射装置において、液体収容部に収容された液体を液体噴射部に供給するための構成が設けられている場合には、排出工程や漏出工程を行うための追加の構成(例えば、キャップ)を設ける必要がない。
上記液体噴射装置は、液体の噴射不良が生じた不良ノズルを検出可能な検出部をさらに備え、前記検出部によって検出された前記不良ノズルを含む前記ノズル群に対して前記排出工程を行うことが望ましい。
上記構成によれば、液体の噴射不良が生じたノズルを含むノズル群に対して、選択的に排出工程を行うことができる。したがって、液体の噴射不良が生じたノズルを含まないノズル群に対して、排出工程を行うことを抑制し、不必要な排出工程を行うことによる液体の消費量の増大を抑制することができる。
一実施形態に係る液体噴射装置の概略構成を示す模式図。 液体噴射装置の電気的構成を示すブロック図。 液体噴射装置の制御部が実行する処理ルーチンを示すフローチャート。 クリーニング時における液体噴射装置の概略構成を示す模式図。 加圧ワイピング時における液体噴射装置の概略構成を示す模式図であって、(a)は全体構成を示し、(b)はノズル近傍を示す。
以下、液体噴射装置の一実施形態について図面を参照して説明する。なお、液体噴射装置は、例えば、用紙等の媒体に液体の一例としてのインクを噴射することで、同媒体に印刷を行うインクジェット式プリンターである。
図1に示すように、液体噴射装置10は、液体を噴射する液体噴射部20と、気体(空気)を送出する送出ユニット30と、液体噴射部20に供給する液体を収容する液体収容部40と、液体収容部40から液体噴射部20に供給する液体の圧力を調整する圧力調整部50と、を備えている。また、液体噴射装置10は、液体収容部40から液体噴射部20への液体の供給を規制可能な供給規制部60と、液体噴射部20に供給する液体の圧力を加圧可能な液体加圧部70と、液体噴射部20のメンテナンスを行うメンテナンス装置80と、を備えている。
また、液体噴射装置10は、液体収容部40に収容された液体を液体噴射部20に供給する「供給流路」の一例として、液体収容部40と圧力調整部50とを接続する第1の供給流路111と、圧力調整部50と供給規制部60とを接続する第2の供給流路112とを備えている。また、液体噴射装置10は、「供給流路」の一例として、供給規制部60と液体加圧部70とを接続する第3の供給流路113と、液体加圧部70と液体噴射部20とを接続する第4の供給流路114と、を備えている。なお、以降の説明では、気体及び液体の流通方向に沿って、上流及び下流を言うものとする。
図1に示すように、液体噴射部20は、複数(本実施形態では4つ)の液体噴射ヘッド21を有している。それぞれの液体噴射ヘッド21には、複数のノズル22が形成されたノズル形成面23が形成されている。また、複数の液体噴射ヘッド21には、第4の供給流路114が分岐して接続されている。
そして、液体噴射部20は、複数の液体噴射ヘッド21の複数のノズル22から媒体Mに向かって液体を噴射する。例えば、液体噴射部20は、液体噴射ヘッド21のノズル22毎に、液体を貯留する液室と液室の一部を形成する振動板と同振動板に貼付された圧電素子とを備え、圧電素子の駆動により振動板を振動させることで液室の容積を変化させて、ノズル22から液体を噴射させる。ここで、液体噴射装置10の一例としてのプリンターにおいては、媒体Mの一例としての用紙にインクが噴射されることで、その用紙に文字や画像が印刷される。
また、以降の説明では、複数の液体噴射ヘッド21を、第1のヘッド211、第2のヘッド212、第3のヘッド213及び第4のヘッド214とも言い、任意の液体噴射ヘッドを「第Nのヘッド」とも言う。また、本実施形態では、それぞれの液体噴射ヘッド21に形成された複数のノズル22が「ノズル群」の一例に相当する。
なお、図1では、説明理解の容易のために、同一の液体噴射ヘッド21で隣り合うノズル22の間隔と、液体噴射ヘッド21を跨いで隣り合うノズル22の間隔が異なっているが、実際には、媒体Mの搬送方向(図1では紙面と直交する方向)から液体噴射部20を見たときに、隣り合うノズル22は全て等間隔に配置されているものとする。
図1に示すように、送出ユニット30は、気体を圧送する送出機構31と、送出ユニット30と液体収容部40とを接続する第1の送出流路32と、第1の送出流路32と供給規制部60とを接続する第2の送出流路33と、第2の送出流路33と液体加圧部70とを接続する第3の送出流路34と、を備えている。送出機構31は、例えば、圧縮機等のポンプであればよい。第1の送出流路32及び第2の送出流路33は、気体を流通可能な流路である。
また、送出ユニット30は、第2の送出流路33を介した供給規制部60への気体の流通を規制可能な第1の送出用バルブ35と、第3の送出流路34を介した液体加圧部70への気体の流通を規制可能な第2の送出用バルブ36と、を備えている。詳しくは、第1の送出用バルブ35は、開弁時に送出機構31から供給規制部60への気体の流通を許容する一方、閉弁時に送出機構31から供給規制部60への気体の流通を規制する。また、第2の送出用バルブ36は、開弁時に送出機構31から液体加圧部70への気体の流通を許容する一方、閉弁時に送出機構31から液体加圧部70への気体の流通を規制する。
そして、送出ユニット30は、第1の送出流路32を介して、液体収容部40に対して、気体を送出する。また、送出ユニット30は、第1の送出用バルブ35及び第2の送出用バルブ36の開閉状態に応じて、第2の送出流路33及び第3の送出流路34を介して、供給規制部60及び液体加圧部70に対して気体を送出する。
図1に示すように、液体収容部40は、外力に応じて圧縮変形する液体収容体41を備えている。液体収容体41は、可撓性を有するフィルム部材で形成された袋状をなし、第1の供給流路111の上流端と連通している。また、液体収容部40には、液体収容体41を格納する格納室42が形成されている。格納室42は、第1の送出流路32の下流端が接続される密閉系とされ、第1の送出流路32を介して気体が流入すると圧力が高くなる。そして、液体収容部40は、格納室42への気体の流入に伴う格納室42の圧力の増大によって、液体収容体41を圧縮変形させることで、同液体収容体41に収容された液体を下流側に向かって加圧供給する。
圧力調整部50は、液体噴射部20で液体が噴射されることによって、同液体噴射部20と連通する第2の供給流路112内の液体の圧力が大気圧よりも小さな所定圧力未満になると、第1の供給流路111と第2の供給流路112とを連通させる。一方、圧力調整部50は、第1の供給流路111と第2の供給流路112とを連通させることで、第2の供給流路112内の液体の圧力が所定圧力以上となると、第1の供給流路111と第2の供給流路112とを非連通とする。
こうして、圧力調整部50は、液体噴射部20に供給する液体の圧力が所定圧力以下の圧力となるように調整している。また、こうした点で、本実施形態では、圧力調整部50よりも上流側における液体の圧力は大気圧以上の圧力(例えば20Pa程度)とされ、圧力調整部50よりも下流側における液体の圧力は大気圧未満の圧力(例えば−1kPa程度)とされる。
図1に示すように、供給規制部60には、気体を貯留可能な気体室61と、液体を貯留可能な液体室62と、液体室62内において液体室62から気体室61に向かう方向に突出形成された突出部63と、が形成されている。供給規制部60は、気体室61と液体室62とを区画するフィルム部材64と、液体室62内においてフィルム部材64を液体室62の容積を増大させる方向に付勢する付勢部材65と、液体室62を大気開放する第1の開放用バルブ66と、を備えている。
気体室61は、第2の送出流路33の下流端と連通し、液体室62は、第2の供給流路112の下流端及び第3の供給流路113の上流端と連通している。ここで、第3の供給流路113の上流端は、突出部63の開口67を介して液体室62と連通している。
フィルム部材64は、可撓性を有し、気体室61と液体室62との圧力差に応じて、気体室61及び液体室62の容積を増減させる方向に変位する。また、フィルム部材64は、突出部63の開口67を閉塞可能である。また、第1の開放用バルブ66は、開弁時に気体室61と大気とを連通する一方、閉弁時に気体室61と大気とを非連通とする。
なお、以降の説明では、図1における供給規制部60のフィルム部材64の配置を「許容位置」とも言い、フィルム部材64が許容位置に位置した場合の供給規制部60の状態を「許容状態」ともいう。ここで、供給規制部60が許容状態である場合、第2の供給流路112から第3の供給流路113への液体の供給が許容される。
図1に示すように、液体加圧部70には、気体を貯留可能な気体室71と、液体を貯留可能な液体室72と、が形成されている。液体加圧部70は、気体室71と液体室72とを区画するフィルム部材73と、液体室72内においてフィルム部材73を液体室72の容積を増大させる方向に付勢する付勢部材74と、液体室72を大気開放する第2の開放用バルブ75と、を備えている。
気体室71は、第3の送出流路34の下流端と連通し、液体室72は、第3の供給流路113の下流端及び第4の供給流路114の上流端と連通している。また、フィルム部材73は、可撓性を有し、気体室71と液体室72との圧力差に応じて、気体室71及び液体室72の容積を増減させる方向に変位する。また、第2の開放用バルブ75は、開弁時に気体室71と大気とを連通する一方、閉弁時に気体室71と大気とを非連通とする。
なお、以降の説明では、図1における液体加圧部70のフィルム部材73の配置を「非加圧位置」とも言い、フィルム部材73が非加圧位置に位置した場合の液体加圧部70の状態を「非加圧状態」ともいう。ここで、非加圧状態の液体加圧部70は、液体噴射ヘッド21の内部の液体を加圧しない。
図1に示すように、メンテナンス装置80は、液体噴射ヘッド21のノズル22から液体を排出させるクリーニングを行うクリーニング装置81と、液体噴射ヘッド21のノズル形成面23を払拭するワイピングを行うワイピング装置82と、を備えている。
クリーニング装置81は、有底箱状をなすキャップ83と、キャップ83の内部を吸引する吸引機構84と、キャップ83と吸引機構84とを接続する吸引流路85と、吸引流路85に設けられる吸引用バルブ86と、キャップ83を昇降させる昇降機構87(図2参照)と、を備えている。
キャップ83及び吸引用バルブ86は、複数の液体噴射ヘッド21に対応するように複数設けられている。複数のキャップ83には、吸引流路85が分岐して接続され、吸引流路85の分岐した流路部分には、吸引用バルブ86がそれぞれ設けられている。吸引用バルブ86は、開弁時に吸引流路85における流体の流通を許容する一方、閉弁時に吸引流路85における流体の流通を規制する。
また、キャップ83は、液体噴射ヘッド21に当接することで、液体噴射ヘッド21のノズル22の開口を含む閉空間CS(図4参照)を液体噴射ヘッド21毎に形成する。そして、吸引機構84は、キャップ83によって閉空間CSが形成された状態で駆動されることで、閉空間CSから流体(気体及び液体)を吸引する。
なお、以降の説明では、複数のキャップ83を、第1のキャップ831、第2のキャップ832、第3のキャップ833及び第4のキャップ834とも言い、任意のキャップを「第Nのキャップ」とも言う。また、複数の吸引用バルブ86を、第1の吸引用バルブ861、第2の吸引用バルブ862、第3の吸引用バルブ863及び第4の吸引用バルブ864とも言い、任意の吸引用バルブを「第Nの吸引用バルブ」とも言う。一例として、第1のキャップ831及び第1の吸引用バルブ861は、第1のヘッド211に対応している。
ワイピング装置82は、弾性を有するワイパー91と、ワイパー91を支持するワイパー支持部92と、ワイパー支持部92を移動させる移動機構93(図2参照)と、を備えている。そして、ワイピング装置82は、ワイパー支持部92を液体噴射ヘッド21の並列方向に移動させることで、ワイパー91に全ての液体噴射ヘッド21のノズル形成面23を払拭(ワイピング)させる。こうした点で、本実施形態では、ワイピング装置82が「払拭部」の一例に相当している。
次に、図2を参照して、液体噴射装置10の電気的構成について説明する。
図2に示すように、液体噴射装置10は、装置を統括的に制御する制御部100を備えている。また、液体噴射装置10は、液体の噴射不良が生じたノズル22(以下「不良ノズル」ともいう。)を検出可能な検出部94を備えている。そして、制御部100の入力側のインターフェースには、検出部94が接続され、出力側のインターフェースには、液体噴射ヘッド21、送出機構31、送出用バルブ35,36、開放用バルブ66,75、吸引機構84、吸引用バルブ86、昇降機構87及び移動機構93が接続されている。
ここで、圧電素子の駆動によってノズル22から液体を噴射する液体噴射ヘッド21においては、圧電素子を検出部94として機能させることができる。すなわち、液体噴射ヘッド21のノズル22から液体を噴射する場合、振動板は、圧電素子に対する駆動電圧の印加の後、同圧電素子に対して次の駆動電圧が印加されるまでの間に減衰振動する。
ここで、ノズル22内に気泡が混入している場合には、同ノズル22内に気泡が混入していない場合(正常時の場合)と比較して、振動板の残留振動の周波数が高くなる傾向がある。また、ノズル22内で液体が増粘している場合には、同ノズル22内で液体が増粘していない場合(正常時の場合)と比較して、振動板の残留振動の周波数が低くなる傾向がある。こうして、圧電素子の駆動に伴う振動板の残留振動の周波数を検出することで、不良ノズルを検出することが可能となる。
次に、図3に示すフローチャートと、図4及び図5を参照して、液体噴射装置10の制御部100が実行する処理ルーチンと、その処理に伴う動作について説明する。
図3に示すように、制御部100は、変数Nに「1」をセットし(ステップS11)、液体噴射部20の全てのノズル22を対象としたノズルチェックを検出部94に行わせる(ステップS12)。ここで、ノズルチェックは、検出対象とするノズル22において、気泡が混入したり液体が増粘したりすることで、液体の噴射不良が生じているか否かが判断される。
続いて、制御部100は、第Nのヘッドについて、クリーニングが必要か否か判定する(ステップS13)。ここで、クリーニングが必要な液体噴射ヘッド21は、例えば、液体噴射ヘッド21に形成された全てのノズル22のうち、所定の割合(例えば「1%」)以上のノズル22が不良ノズルである液体噴射ヘッド21とすればよい。若しくは、クリーニングが必要な液体噴射ヘッド21を、所定の個数(例えば「1個」)以上の不良ノズルを有する液体噴射ヘッド21としてもよい。ここで、所定の割合や所定の個数は、任意に設定可能である。
第Nのヘッドのクリーニングが不要である場合(ステップS13:NO)、制御部100は、第Nのヘッドに対応する第Nの吸引用バルブを閉弁し(ステップS14)、変数Nを「1」だけインクリメントする(ステップS15)。
続いて、制御部100は、変数Nが4(液体噴射ヘッド21の数)以下であるか否か判定し(ステップS16)、変数Nが4以下である場合(ステップS16:YES)、その処理を先のステップS13に移行する。
一方、先のステップS13において、第Nのヘッドのクリーニングが必要である場合(ステップS13:YES)、制御部100は、第Nのヘッドに対応する第Nのキャップを上昇させる(ステップS17)。すると、図4に示すように、第Nのヘッドのノズル22の開口を含む閉空間CSが形成される。
そして、制御部100は、第Nのヘッドに対応する第Nの吸引用バルブを開弁させて(ステップS18)、先のステップの実行により形成された閉空間CSと吸引機構84とを連通させる。続いて、制御部100は、その処理を次のステップS15に移行する。
ステップS16において、変数Nが4よりも大きい場合(ステップS16:NO)、制御部100は、クリーニングが必要な液体噴射ヘッド21があるか否かを判定する(ステップS19)。クリーニングが必要な液体噴射ヘッド21が1つもない場合(ステップS19:NO)、制御部100は、その処理を一旦終了する。
一方、クリーニングが必要な液体噴射ヘッド21が1つ以上ある場合(ステップS19:YES)、制御部100は、吸引機構84を所定期間駆動させる(ステップS20)。こうして、不良ノズルを含む液体噴射ヘッド21に対して選択的にクリーニングが実行されることとなる。
すると、吸引機構84が、吸引流路85を介して、閉空間CS内の流体(空気)を吸引することで同閉空間CSが減圧される。そして、閉空間CSに開口するノズル22と、第4の供給流路114、液体加圧部70の液体室72、第3の供給流路113及び供給規制部60の液体室62を介して連通する第2の供給流路112の圧力が所定圧力未満となることで圧力調整部50が第1の供給流路111と第2の供給流路112とを連通させる。
こうして、液体収容部40から液体噴射部20に連続的に液体が供給されるとともに、図4に示すように、クリーニングの対象となっている液体噴射ヘッド21から液体が排出される。こうした点で、本実施形態では、ステップS13〜S20が複数の液体噴射ヘッド21のうち1以上の液体噴射ヘッド21に形成されるノズル22から液体を排出させる「排出工程」の一例に相当する。
そして、液体噴射ヘッド21から排出された液体は、吸引流路85を介して吸引機構84に排出される。なお、所定期間は、クリーニングの対象となっている液体噴射ヘッド21のノズル22において液体の噴射不良を解消することができる期間であることが望ましく、予め実験等で求めておくことが望ましい。
また、クリーニングの実行時において、クリーニングの対象となる液体噴射ヘッド21のノズル22内の液体の圧力(以下「内圧Pi」ともいう。)から、ノズル22が開口する空間の圧力(以下「外圧Po」ともいう。)を差し引いた差を「圧力差ΔP」としたとする。なお、クリーニングの実行時においては、ノズル22が開口する空間は閉空間CSである。
すると、クリーニングの実行時には、吸引機構84が閉空間CSから流体を吸引し、同閉空間CSの圧力(外圧Po)が低くなることで、ノズル22の内圧Piが外圧Poよりも高くなるように圧力差ΔPが発生していると言える。この点で、本実施形態では、吸引機構84が「圧力差発生部」の一例に相当し、クリーニング実行時における上記圧力差ΔPが「第1の圧力差」に相当する。また、以降の説明では、閉空間CSから流体を吸引することで実行されるクリーニングを「吸引クリーニング」ともいう。
続いて、制御部100は、全てのキャップ83を下降させる(ステップS21)。詳しくは、クリーニングの対象となっていない液体噴射ヘッド21に対応するキャップ83については既に下降した状態にあるため、制御部100は、先のステップS17で上昇させたキャップ83を下降させる。なお、キャップ83の下降は、吸引機構84の駆動の停止後に、閉空間CSの圧力が負圧となっている状態で行ってもよいし、閉空間CSの圧力が大気圧と略等しくなった状態で行ってもよい。
そして、制御部100は、第1の開放用バルブ66を閉弁させた状態で第1の送出用バルブ35を開弁させる(ステップS22)。すると、第2の送出流路33を介して、送出機構31から供給規制部60の気体室61に気体が流入し、気体室61に対する気体の流入量が大きくなるに連れて、気体室61の圧力が次第に高くなる。
そして、気体室61の圧力が液体室62の圧力よりも大きくなると、フィルム部材64が、付勢部材65の付勢力に抗して液体室62の容積を減少させる方向(気体室61の容積を増大させる方向)に変位し、同フィルム部材64が液体室62の突出部63の開口67を閉塞する(図5参照)。その結果、第2の供給流路112と第3の供給流路113とが連通しなくなり、圧力調整部50と液体加圧部70とが連通しなくなる。言い換えれば、供給規制部60によって、液体収容部40から液体噴射部20への液体の供給が規制される。
なお、以降の説明では、図5における供給規制部60のフィルム部材64の配置を「規制位置」とも言い、フィルム部材64が規制位置に位置した場合の供給規制部60の状態を「規制状態」ともいう。上述したように、供給規制部60が規制状態にある場合、第2の供給流路112から第3の供給流路113への液体の供給が規制される。
続いて、制御部100は、第2の開放用バルブ75を閉弁させた状態で第2の送出用バルブ36を開弁させる(ステップS23)。すると、第3の送出流路34を介して、送出機構31から液体加圧部70の気体室71に対して気体が流入し、気体室71に対する気体の流入量が大きくなるに連れて、気体室71の圧力が次第に高くなる。
そして、気体室71の圧力が液体室72の圧力よりも大きくなると、フィルム部材73が、付勢部材74の付勢力に抗して液体室72の容積を減少させる方向(気体室71の容積を増大させる方向)に変位する(図5参照)。すると、液体加圧部70の液体室72並びに同液体室72と連通する第3の供給流路113、第4の供給流路114、液体噴射ヘッド21の内部及びノズル22の内部における液体が加圧される。こうした点で、本実施形態では、送出機構31が液体室72の容積を変更可能な「容積変更部」の一例に相当している。
なお、以降の説明では、図5における液体加圧部70のフィルム部材73の配置を「加圧位置」とも言い、フィルム部材73が加圧位置に位置した場合の液体加圧部70の状態を「加圧状態」ともいう。上述したように、加圧状態にある液体加圧部70は、液体噴射ヘッド21の内部及びノズル22の内部の液体を加圧する。
そして、全ての液体噴射ヘッド21のノズル22において、内圧Piが外圧Poよりも高くなることで、全ての液体噴射ヘッド21のノズル22から液体が漏出する。この点で、本実施形態では、ステップS22,S23が複数の液体噴射ヘッド21に形成されるノズル22から液体を漏出させる「漏出工程」の一例に相当する。
また、ノズル22から液体を漏出させるときには、送出機構31が液体加圧部70の液体室72の容積を減少させ、ノズル22内の液圧(内圧Pi)が高くなることで、ノズル22の内圧Piが外圧Po(=大気圧)よりも高くなるように圧力差ΔPが発生していると言える。この点で、本実施形態では、吸引機構84だけでなく、送出機構31や液体加圧部70も「圧力差発生部」の一例に相当し、ノズル22から液体を漏出させるときにおける上記圧力差ΔPが「第2の圧力差」に相当する。
ここで、ノズル22における内圧Piと外圧Poとの圧力差ΔPが大きいほど、単位時間当たりにノズル22から流出する液体量が多くなるため、上記圧力差ΔPを第2の圧力差とする場合には、第1の圧力差とする場合に比較して、単位時間当たりにノズル22から流出する液体量が少なくなると言える。
また、本実施形態において、ノズル22から液体が漏出するとは、ノズル22において、同ノズル22の内部に向かって凹状に形成された液面(以下「メニスカス」ともいう。)が壊れ、ノズル22から溢れ出た液体がノズル形成面23に広がっている状態を言う。
そして、制御部100は、移動機構93を駆動させて、全ての液体噴射ヘッド21のノズル形成面23をワイパー91で払拭させるワイピングを実行させる(ステップS24)。この点で、本実施形態では、ステップS24が複数の液体噴射ヘッド21のノズル形成面23を払拭する「払拭工程」の一例に相当する。
また、ステップS24では、図5に示すように、全ての液体噴射ヘッド21のノズル22から液体が漏出した状態で、言い換えれば、圧力差ΔPが第2の圧力差となっている状態で、全ての液体噴射ヘッド21のノズル形成面23がワイパー91で払拭される加圧ワイピングが実行される。
続いて、制御部100は、第1の送出用バルブ35を閉弁させて(ステップS25)、第1の開放用バルブ66を開弁させる(ステップS26)。すると、送出機構31から供給規制部60の気体室61に対する気体の流入が規制された状態で、供給規制部60の気体室61が大気開放されることで、気体室61の圧力が大気圧まで低くなる。
これにより、フィルム部材64が、付勢部材65の復元力によって、液体室62の容積を増大させる方向(気体室61の容積を減少させる方向)に変位し、同フィルム部材64が液体室62の突出部63の開口67を開放する。その結果、第2の供給流路112と第3の供給流路113とが連通し、圧力調整部50と液体加圧部70とが連通する。言い換えれば、供給規制部60が規制していた液体収容部40から液体噴射部20への液体の供給が許容される。なお、液体室62の容積の増大に伴って、液体室62に流入する液体は、第2の供給流路112から供給される。
そして、制御部100は、第2の送出用バルブ36を閉弁させて(ステップS27)、第2の開放用バルブ75を開弁させる(ステップS28)。すると、送出機構31から液体加圧部70の気体室71に対する気体の流入が規制された状態で、液体加圧部70の気体室71が大気開放されることで、気体室71の圧力が大気圧まで低くなる。
これにより、フィルム部材73が、付勢部材74の復元力によって、液体室72の容積を増大させる方向(気体室71の容積を減少させる方向)に変位する。ここで、液体室72の容積が増大に伴って、液体室72に流入する液体は、先のステップS25,S26の実行により第2の供給流路112から第3の供給流路113への液体の供給が許容される状態にあるので、第3の供給流路113から供給される。すなわち、第4の供給流路114から供給されることが抑制される。そして、制御部100は、その処理を一旦終了する。
次に、図1、図4及び図5を参照して、液体噴射装置10の作用について説明する。なお、図1、図4及び図5において、実線矢印は気体(空気)の流れを示し、破線矢印は流体(空気及び液体)の流れを示している。
さて、液体噴射装置10において、媒体Mに液体を噴射する場合には、図1に実線矢印で示すように、送出機構31から格納室42に気体を送出することで、液体収容部40に収容された液体が下流側に加圧供給される。そして、液体収容部40から供給された液体は、圧力調整部50において大気圧未満の圧力に調整されてから液体噴射部20に供給される。こうして、液体噴射部20は、圧力調整された液体を媒体Mに向かって噴射する。
そして、液体噴射装置10の使用を継続していると、一部の液体噴射ヘッド21のノズル22で液体の噴射不良が生じる場合がある。こうした場合、本実施形態では、噴射不良が生じた不良ノズルを有する液体噴射ヘッド21に対して、選択的にクリーニングが実行される。なお、本作用の説明では、説明理解の容易のために、複数の液体噴射ヘッド21のうち第2のヘッド212及び第4のヘッド214がクリーニングの対象とされるものとする。
図4に示すように、クリーニングを実行する場合には、クリーニングの対象とされる第2のヘッド212及び第4のヘッド214に対応する第2のキャップ832及び第4のキャップ834が上昇され、第2のヘッド212及び第4のヘッド214に対して閉空間CSが形成される。そして、第2の吸引用バルブ862及び第4の吸引用バルブ864を開放した状態で、吸引機構84を駆動することで、図4に破線矢印に示すように、第2のヘッド212及び第4のヘッド214のノズル22から液体が排出される。
そして、クリーニング実行後には、クリーニングの対象とされた第2のヘッド212及び第4のヘッド214のノズル形成面23に液体が付着するため、この液体を除去するために、ワイピングが実行される。ここで、本実施形態では、全ての液体噴射ヘッド21のノズル22から液体を漏出させた状態でワイピング(加圧ワイピング)が実行される。
図5(a)に示すように、加圧ワイピングを実行する場合には、実線矢印で示すように、送出機構31から供給規制部60の気体室61に気体を送出することで、供給規制部60のフィルム部材64を許容位置から規制位置に変位させ、供給規制部60を許容状態から規制状態とする。
そして、実線矢印で示すように、送出機構31から液体加圧部70の気体室71に気体を送出することで、液体加圧部70のフィルム部材73を非加圧位置から加圧位置に変位させ、液体加圧部70を非加圧状態から加圧状態とする。すなわち、図5(b)に示すように、全ての液体噴射ヘッド21のノズル22から液体が漏出した状態となる。こうして、全ての液体噴射ヘッド21のノズル22から液体を漏出させた状態で、全ての液体噴射ヘッド21のノズル形成面23をワイパー91で払拭する。
ここで、図5に示すように、全ての液体噴射ヘッド21のノズル22内の液体の圧力(内圧Pi)は、ノズル22の外部の気体の圧力(外圧Po(=大気圧))よりも高くなっている。このため、ワイピングの実行時に、ワイパー91がノズル22内に気泡を押し込み難く、気泡がノズル22内に混入することが抑制される。また、本実施形態では、ワイピング時に液体を漏出させた状態で行うため、ワイパー91がノズル形成面23を払拭するときの摺接抵抗が低減され、ワイパー91に対する負荷が低減される。
さらに、加圧ワイピングの実行時の液体噴射ヘッド21のノズル22における圧力差ΔP(=第2の圧力差)は、クリーニング(排出工程)の実行時の液体噴射ヘッド21のノズル22における圧力差ΔP(=第1の圧力差)よりも小さくなっている。このため、加圧ワイピングの実行時では、クリーニング実行時に比較して、単位時間当たりにノズル22から流出する液体の流量が少なくなり、加圧ワイピングの実行によって、液体噴射部20から液体を過度に漏出することを抑制することができる。
以上説明した実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
(1)一部の液体噴射ヘッド21から液体を排出させるクリーニングを実行した後に、全ての液体噴射ヘッド21から液体を漏出させた状態で、全ての液体噴射ヘッド21のノズル形成面23のワイピングを実行することとした。ここで、ワイピングの実行時において、複数の液体噴射ヘッド21に含まれるノズル22内の液体の圧力(内圧Pi)は、ノズル22が開口する空間の圧力(外圧Po)よりも高いため、払拭部が気泡をノズル22内に押し込むことが抑制される。
こうして、複数の液体噴射ヘッド21のうち一部の液体噴射ヘッド21に含まれるノズル22から液体を排出した後に、複数の液体噴射ヘッド21が形成されたノズル形成面23を払拭したときに、複数の液体噴射ヘッド21に含まれるノズル22内に気泡が混入することを抑制することができる。
(2)その一方で、加圧ワイピング(漏出工程)を実行する液体噴射ヘッド21に含まれるノズル22における圧力差ΔP(内圧Pi−外圧Po)は、クリーニング(排出工程)を実行する一部の液体噴射ヘッド21に含まれるノズル22における圧力差ΔP(内圧Pi−外圧Po)よりも小さくなっている。このため、加圧ワイピング(漏出工程)を実行することで、液体噴射部20から液体を過度に漏出することを抑制することができる。
(3)キャップ83によって、ノズル22の開口を含む閉空間CSを、液体噴射ヘッド21毎に形成できるようにしたため、クリーニングの対象とする液体噴射ヘッド21に対して、キャップ83によって閉空間CSを形成することができる。したがって、クリーニングの対象とする液体噴射ヘッド21から排出された液体が、ノズル形成面23を伝達等して、クリーニングの対象としない液体噴射ヘッド21に含まれるノズル22内に入り込むことを抑制することができる。特に、クリーニングの対象とする液体噴射ヘッド21に対して、キャップ83によって閉空間CSを形成する場合には、クリーニングを行うことでノズル22から排出される液体の飛散を抑制することができる。
(4)液体噴射ヘッド21のノズル22の開口を含む閉空間CSを形成するとともに、同閉空間CSを減圧することで液体噴射ヘッド21から液体を排出させる吸引クリーニングを行うこととした。そして、この吸引クリーニングによれば、液体噴射ヘッド21のノズル22内の液体を加圧することで行うクリーニング(以下「加圧クリーニング」ともいう。)に比較して、複数の液体噴射ヘッド21に対する液体の供給態様に関わらず、複数の液体噴射ヘッド21から選択した1以上の液体噴射ヘッド21から容易に液体を排出させることができる。
(5)液体収容部40から液体噴射部20に液体を供給する供給流路111〜114の途中に液体加圧部70を設け、同液体加圧部70の気体室71への気体の流入によって、液体室72の容積を減少することで、液体室72と供給流路を介して連通する液体噴射部20のノズル22内の液体の圧力(内圧Pi)を高くすることができる。そして、内圧Piを高くすることで内圧Piと外圧Poとの圧力差ΔPを発生させて、複数の液体噴射ヘッド21に含まれるノズル22から液体を漏出させることができる。
(6)液体の噴射不良が生じた不良ノズルを検出可能な検出部94を備えるとともに、不良ノズルを含む液体噴射ヘッド21に対してクリーニングを実行するため、液体の噴射不良が生じたノズル22を含む液体噴射ヘッド21を選択的にメンテナンスすることができる。したがって、液体の噴射不良が生じたノズル22を含まない液体噴射ヘッド21をメンテナンスすることを抑制し、不必要なメンテナンスに伴う液体の消費量の増大を抑制することができる。
(7)ノズル22から液体を漏出するように、ノズル22内の液体の圧力(内圧Pi)をノズル22外の気体の圧力(外圧Po)よりも高くした状態で、ワイピングを実行することとした。このため、ノズル形成面23の全域に亘って液体が付着した状態で、同ノズル形成面23のワイピングを実行できるので、乾燥したワイパー91で乾燥したノズル形成面23を払拭することを抑制することができる。このため、ワイパー91がノズル形成面23を払拭する際に、同ワイパー91に作用する摺接抵抗を低減することができる。
なお、上記実施形態は、以下に示すように変更してもよい。
・上記実施形態では、クリーニング装置81によって液体噴射ヘッド21のノズル22から液体を排出させる一方、液体加圧部70によって液体噴射ヘッド21のノズル22から液体を漏出させることとしたが、そうでなくてもよい。例えば、送出機構31が格納室42に気体を送出し、液体収容部40に収容された液体を液体噴射部20に向かって加圧供給することで、ノズル22の内圧Piを高くしてもよい。そして、ノズル22の内圧Piを高くすることで、加圧クリーニング(排出工程)及び加圧ワイピング(漏出工程)の何れか一方を行ってもよい。
ここで、排出工程と漏出工程とでは、送出機構31による気体の送出態様に差を設け、排出工程における圧力差ΔPが、漏出工程における圧力差ΔPよりも大きくなることが望ましい。また、この場合、第2の供給流路112の圧力によらず、圧力調整部50が第1の供給流路111と第2の供給流路112を連通させる状態とすることが望ましい。
これによれば、液体噴射部20に供給する液体の圧力を高くすることで、ノズル22における内圧Piと外圧Poとの圧力差ΔPを発生させて、クリーニングや加圧ワイピングを行うことができる。このため、上記実施形態のように、液体収容部40に収容された液体を液体噴射部20に加圧供給するための構成(送出機構31)が設けられている場合には、クリーニングや加圧ワイピングを容易に行うことができる。また、この場合によれば、供給規制部60を設けなくてもよい。
・液体噴射部20は、複数のノズル群(例えばノズル列)が形成された単一の液体噴射ヘッド21を備える液体噴射部20であってもよい。この場合、クリーニング装置81は、ノズル群毎に閉空間CSを形成するとともに、ノズル群毎にクリーニングを実行可能であることが望ましい。そして、一部のノズル群に対してクリーニングを実行した後に、全てのノズル22列から液体を漏出させた状態で液体噴射ヘッド21のノズル形成面23のワイピングを実行してもよい。
・クリーニング装置81は、単一のキャップ83を備えていてもよい。この場合、キャップ83は、ノズル形成面23に当接することでノズル22の開口を含む閉空間CSを液体噴射ヘッド21毎又はノズル群毎に形成できるように、キャップ83内に仕切りを有していることが望ましい。
・クリーニング装置81は、第1のキャップ831のみを備えていてもよい。この場合、第1のキャップ831は、複数の液体噴射ヘッド21の並列方向に移動可能であることが望ましく、選択した液体噴射ヘッド21のノズル22の開口を含む閉空間CSを形成可能であることが望ましい。
・クリーニング装置81は、複数の液体噴射ヘッド21に対応して複数の吸引用バルブ86を備えていなくてもよい。この場合、クリーニング装置81は、複数のキャップ83に連通する複数の吸引機構84を備え、複数の吸引機構84の駆動を個別に制御することで、複数の液体噴射ヘッド21に対して、個別にクリーニングを実行できることが望ましい。
・検出部94は、全てのノズル22からの液体の噴射態様を撮像する撮像部(カメラ)であってもよい。そして、撮像した映像を解析することで、不良ノズルか否かを判断してもよい。
・供給規制部60及び液体加圧部70において、カム部材と、カム部材を回転させる駆動モーターとを備え、カム部材の回転に応じて、フィルム部材64,73を押圧状態としたり非押圧状態としたりすることで、液体室62,72の容積を減少及び増大させてもよい。
・供給規制部60は、電気信号によって開閉操作可能な一般的な開閉弁(二方弁)であってもよい。
・液体加圧部70は、例えば、第4の供給流路114を押し潰すことで、液体噴射ヘッド21の内部の液体を加圧する構成であってもよい。
・漏出工程におけるノズル22からの液体の漏出には、ノズル22から液体が滴下することが含まれるものとする。
・加圧クリーニングの場合、クリーニングを実行する液体噴射ヘッド21に対応するキャップ83を上昇させて閉空間CSを形成してもよいし、クリーニングを実行しない液体噴射ヘッド21に対応するキャップ83を上昇させて閉空間CSを形成してもよい。
・クリーニングの実行後に、クリーニングを実行した液体噴射ヘッド21のノズル形成面23のワイピングを実行する一方で、クリーニングを実行しなかった液体噴射ヘッド21のノズル形成面23のワイピングを実行しなくてもよい。例えば、ワイピング装置82を昇降可能とすることで、クリーニングを実行した液体噴射ヘッド21のノズル形成面23のみに対して選択的にワイピングを実行してもよい。
・液体噴射装置10は、液体噴射部20が媒体Mの幅方向に往復移動しつつインクを噴射するシリアルプリンターであってもよいし、液体噴射部20が媒体Mの幅全体と対応した長さを有し固定配置された状態でインクを噴射するラインプリンターとしてもよい。
・液体噴射部20が噴射する液体はインクに限らず、例えば機能材料の粒子が液体に分散又は混合されてなる液状体などであってもよい。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(画素材料)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して記録を行う構成にしてもよい。
・媒体Mは用紙に限らず、プラスチックフィルムや薄い板材などでもよいし、捺染装置などに用いられる布帛であってもよい。
10…液体噴射装置、20…液体噴射部、21…液体噴射ヘッド、22…ノズル、23…ノズル形成面、31…送出機構(容積変更部及び加圧供給部の一例)、40…液体収容部、50…圧力調整部、60…供給規制部、70…液体加圧部(圧力差発生部の一例)、71…気体室、72…液体室、81…クリーニング装置(圧力差発生部の一例)、82…ワイピング装置(払拭部の一例)、83…キャップ、84…吸引機構、94…検出部、111…第1の供給流路(供給流路の一例)、112…第2の供給流路(供給流路の一例)、113…第3の供給流路(供給流路の一例)、114…第4の供給流路(供給流路の一例)、CS…閉空間、M…媒体。

Claims (6)

  1. 液体を噴射する複数のノズル群が形成されたノズル形成面を有する液体噴射部と、
    前記ノズル群に含まれるノズル内の液体の圧力である内圧から、同ノズルが開口する空間の圧力である外圧を差し引いた差を圧力差としたとき、前記複数のノズル群のうち1以上のノズル群に含まれるノズルにおいて、前記内圧が前記外圧よりも高くなるように前記圧力差を発生させる圧力差発生部と、
    前記ノズル形成面を払拭する払拭部と、を備え、
    前記複数のノズル群のうち一部のノズル群から液体を排出させる排出工程を、前記圧力差を第1の圧力差として行った後に、前記複数のノズル群から液体を漏出させる漏出工程を、前記圧力差を前記第1の圧力差よりも小さな第2の圧力差として行っている間に、前記ノズル形成面を払拭する払拭工程を行う
    ことを特徴とする液体噴射装置。
  2. 前記ノズル形成面に当接することで、前記ノズルの開口を含む閉空間を、前記ノズル群毎に形成するキャップをさらに備える
    ことを特徴とする請求項1に記載の液体噴射装置。
  3. 前記圧力差発生部は、前記閉空間から流体を吸引する吸引機構を有し、
    前記吸引機構が前記閉空間から流体を吸引し、前記外圧を低くすることで前記排出工程を行う
    ことを特徴とする請求項2に記載の液体噴射装置。
  4. 液体収容部に収容された液体を前記液体噴射部に供給する供給流路をさらに備え、
    前記圧力差発生部は、前記供給流路の途中に設けられる液体室と、前記液体室の容積を変更する容積変更部と、を有し、
    前記容積変更部が前記液体室の容積を小さくし、前記内圧を高くすることで前記漏出工程を行う
    ことを特徴とする請求項1〜請求項3のうち何れか一項に記載の液体噴射装置。
  5. 前記圧力差発生部は、前記液体噴射部に液体を加圧供給する加圧供給部を有し、
    前記加圧供給部が液体を加圧供給し、前記内圧を高くすることで、前記排出工程及び前記漏出工程のうち少なくとも一方を行う
    ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の液体噴射装置。
  6. 液体の噴射不良が生じた不良ノズルを検出可能な検出部をさらに備え、
    前記検出部によって検出された前記不良ノズルを含む前記ノズル群に対して前記排出工程を行う
    ことを特徴とする請求項1〜請求項5のうち何れか一項に記載の液体噴射装置。
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