JP2020006583A - 液体吐出装置、液体吐出装置のメンテナンス方法 - Google Patents

Abstract

【課題】消費される液体の量が増加するのを抑制して加圧クリーニングできる液体吐出装置１１、液体吐出装置１１のメンテナンス方法を提供する。【解決手段】液体を吐出する複数のノズル２０にそれぞれ連通する複数の圧力室２３と、対応する圧力室２３の容積をそれぞれ変化させる複数の圧電素子２８と、複数の圧電素子２８に対して駆動波形を印加する印加部４９と、複数の圧力室２３よりも上流側の液体を加圧してノズル２０から液体を排出する加圧クリーニングを実行する加圧機構１７と、を備え、駆動波形は、ノズル２０から液体を吐出させる吐出波形と、ノズル２０から液体を吐出させない非吐出波形と、を含み、印加部４９は、加圧クリーニングが実行される前に、圧電素子２８に対して非吐出波形を印加し、加圧クリーニングが実行されている間に、圧電素子２８に対して吐出波形と非吐出波形のうち少なくとも一方を印加する。【選択図】図１

Description

本発明は、プリンターなどの液体吐出装置、液体吐出装置のメンテナンス方法に関する。

ノズルから液体を吐出する液体吐出装置では、液体が増粘したり、気泡が混入したりして吐出不良が生じることがある。そのため、例えば特許文献１に記載の液体吐出装置の一例であるプリンターは、液体を加圧してノズルから排出する加圧クリーニングを行っていた。

特開２０１４−２４３４７号公報

液体は、増粘すると流動しにくくなる。液体の流速が遅いと、気泡はノズルから排出されにくい。そのため、増粘した液体や気泡をノズルから排出するためには、液体を加圧する加圧力を大きくする必要がある。しかし、大きな加圧力で加圧クリーニングを行うと、多くの液体が消費されてしまう。

上記課題を解決する液体吐出装置は、液体を吐出する複数のノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室と、対応する前記圧力室の容積をそれぞれ変化させる複数の圧電素子と、複数の前記圧電素子に対して駆動波形を印加する印加部と、複数の前記圧力室よりも上流側の前記液体を加圧して前記ノズルから前記液体を排出する加圧クリーニングを実行する加圧機構と、を備え、前記駆動波形は、前記ノズルから前記液体を吐出させる吐出波形と、前記ノズルから前記液体を吐出させない非吐出波形と、を含み、前記印加部は、前記加圧クリーニングが実行される前に、前記圧電素子に対して前記非吐出波形を印加し、前記加圧クリーニングが実行されている間に、前記圧電素子に対して前記吐出波形と前記非吐出波形のうち少なくとも一方を印加する。

上記課題を解決する液体吐出装置のメンテナンス方法は、液体を吐出する複数のノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室と、対応する前記圧力室の容積をそれぞれ変化させる複数の圧電素子と、複数の前記圧電素子に対して駆動波形を印加する印加部と、複数の前記圧力室よりも上流側の前記液体を加圧して前記ノズルから前記液体を排出する加圧クリーニングを実行する加圧機構と、を備える液体吐出装置のメンテナンス方法であって、前記駆動波形は、前記ノズルから前記液体を吐出させる吐出波形と、前記ノズルから前記液体を吐出させない非吐出波形と、を含み、前記印加部が前記非吐出波形を前記圧電素子に対して印加することと、前記非吐出波形を前記圧電素子に対して印加した後、前記加圧クリーニングを実行することと、前記加圧クリーニングを実行している間に、前記印加部が前記圧電素子に対して前記吐出波形と前記非吐出波形のうち少なくとも一方を印加することと、を含む。

液体吐出装置の第１実施形態の模式図。 加圧クリーニング時のタイミングチャート。 液体吐出装置の第２実施形態の模式図。 振動板の残留振動を想定した単振動の計算モデルを示す図。 液体の増粘と残留振動波形の関係を説明する説明図。 気泡混入と残留振動波形の関係を説明する説明図。 加圧クリーニング時のタイミングチャート。

（第１実施形態）
以下、液体吐出装置、液体吐出装置のメンテナンス方法の第１実施形態を、図面を参照して説明する。液体吐出装置は、例えば、用紙などの媒体に液体の一例であるインクを吐出して印刷するインクジェット式のプリンターである。

図１に示すように、液体吐出装置１１は、液体を吐出する液体吐出ヘッド１２と、液体供給源１３から液体吐出ヘッド１２に液体を供給する供給流路１４と、備える。液体吐出装置１１は、供給流路１４を介して液体を供給する供給ポンプ１５と、供給流路１４の圧力を調整する圧力調整弁１６と、液体吐出ヘッド１２を加圧クリーニングする加圧機構１７と、を備える。液体吐出装置１１は、加圧クリーニングにより液体吐出ヘッド１２から排出される液体を受容する受容部１８を備える。

液体吐出ヘッド１２は、液体を吐出する複数のノズル２０が開口するノズル形成面２１を有する。液体吐出ヘッド１２は、供給流路１４の下流端が接続される共通液室２２と、ノズル２０に連通する複数の圧力室２３と、圧力室２３の壁面の一部を構成する振動板２４と、を備える。共通液室２２と圧力室２３は、連通流路２５を通じて連通している。圧力室２３の数は、ノズル２０の数と同じである。複数の圧力室２３は、複数のノズル２０にそれぞれ連通する。すなわち、１つの圧力室２３は、対応する１つのノズル２０に連通する。

振動板２４において、圧力室２３とは反対側の面であって、共通液室２２と異なる位置には、収容室２７に収容された圧電素子２８が設けられている。圧電素子２８は、圧力室２３ごとに設けられる。圧電素子２８の数は、圧力室２３の数と同じである。圧電素子２８は、駆動波形が印加された場合に膨張もしくは収縮して振動板２４を変形させる。すなわち、複数の圧電素子２８は、対応する圧力室２３の容積をそれぞれ変化させる。圧電素子２８は、圧力室２３の容積を変化させることにより、ノズル２０から液体を吐出させる。液体吐出ヘッド１２は、図示しない媒体に向かって液体を吐出することにより、この媒体に印刷する。

液体供給源１３は、液体吐出装置１１に対して着脱可能なカートリッジとしてもよいし、液体を補充可能なタンクとしてもよい。タンクは、液体吐出装置１１に固定してもよい。液体供給源１３は、変形可能なパックとしてもよい。液体供給源１３には、供給流路１４の上流端が接続される。

供給ポンプ１５は、供給流路１４に設けられる。供給ポンプ１５は、液体供給源１３から下流側に向けて液体を供給する。供給ポンプ１５は、例えばダイヤフラムポンプ、チューブポンプ、シリンジポンプなどで構成してもよい。

圧力調整弁１６は、供給流路１４に設けられる。圧力調整弁１６は、上流室３０と、上流室３０よりも下流側の下流室３１と、上流室３０と下流室３１を連通させる連通路３２と、連通路３２を閉塞する弁部材３３と、を備える。下流室３１の壁面の一部は、撓み変形可能な可撓壁３４により構成されている。上流室３０の壁面の一部は、弁座３５により構成されている。上流室３０、下流室３１、及び連通路３２は、供給流路１４の一部を構成する。

弁部材３３は、例えばゴムなどの弾性体で形成される弁体３６と、可撓壁３４から圧力を受ける受圧部３７と、を有する。圧力調整弁１６は、上流室３０に設けられる上流側付勢部材３８と、下流室３１に設けられる下流側付勢部材３９と、を備える。上流側付勢部材３８と下流側付勢部材３９は、例えばばねで構成され、連通路３２を塞ぐ方向に弁部材３３を付勢することで、弁体３６と弁座３５とを当接させて、連通路３２を塞がせる。

可撓壁３４は、下流室３１を構成する内面に下流室３１内の液体の圧力を受け、下流室３１とは反対の外面に大気圧を受ける。そのため、可撓壁３４は、下流室３１内の圧力に応じて変形し、下流室３１の容積を変化させる。

弁部材３３は、下流室３１内の負圧が所定の負圧よりも小さい場合に、上流側付勢部材３８及び下流側付勢部材３９の付勢力により、弁体３６が弁座３５に当接することで連通路３２を閉塞する。負圧が小さいとは、圧力が高い状態である。下流室３１内の負圧は、液体吐出ヘッド１２が液体を吐出もしくは排出するのに伴って大きくなる。下流室３１内の負圧が大きくなると、可撓壁３４は、下流室３１の容積を減少させるように変形して受圧部３７を押す。

下流室３１内の負圧が所定の負圧になると、可撓壁３４は、上流側付勢部材３８及び下流側付勢部材３９の付勢力に抗して弁部材３３を移動させる。これにより、弁体３６と弁座３５とが離れることで供給流路１４が開放され、上流室３０と下流室３１とが連通して上流室３０内の液体が下流室３１に流入する。可撓壁３４は、下流室３１の容積を増加させるように変形する。下流室３１内の負圧が所定の負圧よりも小さくなると、弁部材３３は、上流側付勢部材３８及び下流側付勢部材３９の付勢力により供給流路１４を閉塞する。

圧力調整弁１６は、下流室３１内の液体の圧力を一定の範囲に維持することで、液体吐出ヘッド１２に供給する液体の圧力を調整する。一定の範囲とは、ノズル２０にメニスカス４１を形成可能な範囲である。メニスカス４１とは、液体と気体とが接する境界である気液界面に、液体がノズル２０と接してできる湾曲した液体表面である。ノズル２０には、液体の吐出に適した凹状のメニスカス４１が形成される。

加圧機構１７は、供給流路１４の一部を構成する液室４３と、液室４３の一部を構成する可撓性部材４４と、可撓性部材４４により液室４３と区画される空気室４５と、空気室４５の圧力を変更する圧力ポンプ４６と、を備える。

圧力ポンプ４６が空気室４５を加圧すると、可撓性部材４４は、空気室４５の容積を大きくすると共に、液室４３の容積を小さくするように変形する。液室４３内の液体が加圧される場合、圧力調整弁１６は、供給流路１４を閉塞する状態を維持する。そのため、加圧された液体は、ノズル２０から排出される。加圧機構１７は、複数の圧力室２３よりも上流側の液体を加圧してノズル２０から液体を排出する加圧クリーニングを実行する。

圧力ポンプ４６が空気室４５を減圧すると、可撓性部材４４は、空気室４５の容積を小さくすると共に、液室４３の容積を大きくするように変形する。液室４３が負圧になる場合、圧力調整弁１６は、供給流路１４を開放する。そのため、圧力調整弁１６よりも上流側から液体が供給される。液体吐出装置１１がノズル２０から液体を吐出して印刷を行うとき、圧力ポンプ４６は、空気室４５を減圧状態に維持する。

液体吐出装置１１は、液体吐出装置１１で実行される各種動作を制御する制御部４８と、複数の圧電素子２８に対して駆動波形を印加する印加部４９と、を備える。制御部４８は、例えばコンピューター及びメモリーを含む処理回路等から構成され、メモリーに記憶されたプログラムに従って供給ポンプ１５、圧力ポンプ４６、及び印加部４９などを制御する。

図２に示すように、駆動波形は、ノズル２０から液体を吐出させる吐出波形５１と、ノズル２０から液体を吐出させない非吐出波形５２と、を含む。駆動波形は、圧電素子２８に印加する電圧の大きさを示す波形である。吐出波形５１と非吐出波形５２は、最低電圧と最高電圧との差である波高Ａが異なる。吐出波形５１の波高Ａは、非吐出波形５２の波高Ａよりも大きい。

吐出波形５１は、ノズル２０にメニスカス４１が形成された状態で圧電素子２８に印加された場合に、液体を消費する波形である。非吐出波形５２は、ノズル２０にメニスカス４１が形成された状態で圧電素子２８に印加された場合に、液体を消費しない波形である。例えば、ノズル２０から溢れた液体がノズル形成面２１に広がった場合であっても、液体が滴下しなければ非吐出波形５２であり、滴下する場合は吐出波形５１である。

圧電素子２８に電圧を印加していないときの圧力室２３の状態を基準状態とする。吐出波形５１と非吐出波形５２は、基準状態から圧力室２３を拡大するための拡大部分５４と、拡大した圧力室２３を収縮するための収縮部分５５と、収縮した圧力室２３を基準状態に戻すための復帰部分５６と、を含む。吐出波形５１と非吐出波形５２は、復帰部分５６の傾きを、拡大部分５４の傾きよりも緩やかにしてもよい。復帰部分５６の傾きを緩やかにすると、吐出波形５１や非吐出波形５２を印加した後のメニスカス４１を安定させることができる。

次に、液体吐出装置１１のメンテナンス方法について説明する。
図２に示すように、印加部４９は、加圧クリーニングが実行される前に、全ての圧電素子２８に対して所定数の非吐出波形５２を印加する。所定数とは、１もしくは複数であり、加圧クリーニングを行う頻度や液体の種類などに応じて設定してもよいし、圧電素子２８ごとに設定してもよい。

加圧機構１７は、印加部４９が非吐出波形５２を印加する間、空気室４５を減圧状態に維持する。加圧機構１７は、所定数の非吐出波形５２の印加が終了する第１時間ｔ１よりも後の第２時間ｔ２に液室４３の加圧を開始し、加圧クリーニングを実行する。圧力ポンプ４６は、第４時間ｔ４に加圧力が安定し、第５時間ｔ５に空気室４５の減圧を開始する。圧力ポンプ４６は、第７時間ｔ７に加圧クリーニングを終了する。

印加部４９は、加圧クリーニングが実行されている第２時間ｔ２から第７時間ｔ７までの間に、圧電素子２８に対して吐出波形５１と非吐出波形５２のうち少なくとも一方を印加する。本実施形態では、印加部４９は、加圧力が上昇する第２時間ｔ２と第４時間ｔ４の間の第３時間ｔ３から、加圧力が低下する第５時間ｔ５と第７時間ｔ７の間の第６時間ｔ６までの間に、圧電素子２８に対して吐出波形５１と非吐出波形５２の双方を印加する。

印加部４９は、加圧クリーニングが実行されている間に、種類の異なる吐出波形５１を複数印加してもよい。印加部４９は、例えば種類の異なる吐出波形５１として、波長λの異なる吐出波形５１を複数印加してもよい。印加部４９は、圧電素子２８に対して複数の吐出波形５１を駆動周期Ｔを変化させて印加してもよい。

本実施形態の作用について説明する。
印加部４９が非吐出波形５２を圧電素子２８に対して印加すると、圧電素子２８は、ノズル２０から液体を吐出させない程度に振動板２４を変形させる。これにより、メニスカス４１は、変形もしくは振動する。圧力室２３内に気泡５８が混入している場合には、気泡５８は、変形したり、揺れたりして移動しやすくなる。液体が増粘している場合には、液体は攪拌されて流動しやすくなる。

非吐出波形５２を圧電素子２８に対して印加した後、加圧機構１７が液体を加圧してノズル２０から液体を排出する加圧クリーニングを実行すると、液体がノズル２０から排出される。加圧クリーニングを実行している間に、印加部４９は、圧電素子２８に対して種類の異なる吐出波形５１を複数印加する。波長λの異なる吐出波形５１を複数印加した場合、様々なサイズの気泡５８を排出しやすくできる。例えば、波長λの短い吐出波形５１が印加された場合には、サイズが小さい気泡５８が排出しやすくなる。波長λの長い吐出波形５１が印加された場合には、サイズが大きい気泡５８が排出しやすくなる。したがって、加圧クリーニングにより排出される液体と共に気泡５８が排出される。

本実施形態の効果について説明する。
（１−１）圧力室２３内の液体は、増粘することがある。その点、印加部４９は、加圧クリーニングが実行される前に非吐出波形５２を発生させる。これにより、圧力室２３内の液体は、攪拌されて流動しやすくなる。印加部４９は、加圧クリーニングが実行されている間に吐出波形５１と非吐出波形５２のうち少なくとも一方を発生させる。これにより圧力室２３内の気泡５８が揺らされ、液体と共に気泡５８をノズル２０から排出しやすくできる。したがって、小さな加圧力でも気泡５８をノズル２０から排出することができ、消費される液体の量が増加するのを抑制して加圧クリーニングできる。

（１−２）印加部４９は、加圧クリーニングが実行されている間に、圧電素子２８に対して種類の異なる吐出波形５１を複数印加する。そのため、圧力室２３内の気泡５８やノズル２０に形成されるメニスカス４１が、圧力室２３の容積の変化に対して共振する可能性を高め、気泡５８を排出しやすくできる。

（１−３）印加部４９は、加圧クリーニングが実行されている間に、圧電素子２８に対して複数種類の吐出波形５１と、非吐出波形５２と、を印加する。そのため、圧力室２３内の気泡５８やノズル２０に形成されるメニスカス４１を、圧力室２３の容積の変化に対してより共振しやすくできる。

（１−４）印加部４９は、加圧クリーニングが実行されている間に印加する種類の異なる複数の吐出波形５１として、波長λの異なる複数の吐出波形５１を印加する。そのため、圧力室２３内の気泡５８やノズル２０に形成されるメニスカス４１を、圧力室２３の容積の変化に対してより共振しやすくできる。

（１−５）印加部４９は、加圧クリーニングが実行されている間に印加する複数の吐出波形５１の駆動周期Ｔを変化させる。そのため、圧力室２３内の気泡５８やノズル２０に形成されるメニスカス４１を、圧力室２３の容積の変化に対してより共振しやすくできる。

（１−６）印加部４９が非吐出波形５２を印加して圧力室２３内の液体を攪拌した後、吐出波形５１と非吐出波形５２のうち少なくとも一方を印加しながら加圧クリーニングを実行する。これにより圧力室２３内の気泡５８が揺らされ、液体と共に気泡５８をノズル２０から排出しやすくできる。したがって、小さな加圧力でも気泡５８をノズル２０から排出することができ、消費される液体の量が増加するのを抑制して加圧クリーニングできる。

（１−７）加圧クリーニングを実行している間に、印加部４９が圧電素子２８に対して種類の異なる複数の吐出波形５１を印加する。そのため、圧力室２３内の気泡５８やノズル２０に形成されるメニスカス４１を、圧力室２３の容積の変化に対してより共振しやすくできる。

（第２実施形態）
次に、液体吐出装置１１、液体吐出装置１１のメンテナンス方法の第２実施形態について図面を参照して説明する。この第２実施形態は、検出部６０を備える点で第１実施形態とは異なっている。第１実施形態と同一の構成については、同一符号を付すことによって重複した説明を省略する。

図３に示すように、液体吐出装置１１は、ノズル２０の吐出不良を検出するように構成される検出部６０を備える。検出部６０は、振動板２４の残留振動を検出してノズル２０からの液体の吐出状態を検出する。検出部６０は、圧力室２３内の気泡５８のサイズや液体の増粘を検出するように構成される。

残留振動とは、印加部４９が圧電素子２８に駆動波形を印加して振動板２４を撓み変形させたとき、圧力室２３内に生じる圧力変動により、振動板２４がしばらく振動することをいう。検出部６０は、この残留振動の状態から圧力室２３及び圧力室２３に連通するノズル２０の状態を検出する。

図４は、振動板２４の残留振動を想定した単振動の計算モデルを示す図である。
印加部４９が圧電素子２８に駆動波形を印加すると、圧電素子２８は駆動波形に応じて伸縮する。振動板２４は圧電素子２８の伸縮に応じて撓み、これにより圧力室２３の容積は拡大した後、収縮する。駆動波形が吐出波形５１である場合には、圧力室２３内に発生する圧力により、圧力室２３を満たす液体の一部が、ノズル２０から液滴として吐出される。駆動波形が非吐出波形５２である場合には、圧力室２３を満たす液体は、圧力室２３内に留まる。

この一連の振動板２４の動作の際に、圧力室２３に液体を供給する供給口の形状や液体の粘度等による流路抵抗ｒと、流路内の液体の重量によるイナータンスｍと、振動板２４のコンプライアンスＣと、によって決定される固有振動周波数で、振動板２４が自由振動する。この自由振動が残留振動である。

この振動板２４の残留振動の計算モデルは、圧力Ｐ、上述のイナータンスｍ、コンプライアンスＣ、及び流路抵抗ｒで表せる。図４の回路に圧力Ｐを与えた時のステップ応答を体積速度ｕについて計算すると、次式が得られる。

図５は、液体の増粘と残留振動波形の関係の説明図である。図５の横軸は時間を示し、縦軸は残留振動の大きさを示す。例えばノズル２０付近の液体が乾燥した場合には、液体の粘性が増加し、所謂増粘する。液体が増粘すると、流路抵抗ｒが増加するので、振動周期や残留振動の減衰が大きくなる。

図６は、気泡５８の混入と残留振動波形との関係の説明図である。図６の横軸は時間を示し、縦軸は残留振動の大きさを示す。例えば、気泡５８が液体の流路やノズル２０先端に混入した場合には、ノズル２０の状態が正常時に比べて、気泡５８が混入した分だけ、液体重量であるイナータンスｍが減少する。（２）式よりｍが減少すると角速度ωが大きくなるので、振動周期が短くなり、振動周波数が高くなる。検出部６０は、残留振動波形から圧力室２３内の気泡５８のサイズを検出する。

その他、ノズル２０の開口付近に紙粉などの異物が固着すると、振動板２４から見て圧力室２３内および染み出し分の液体が正常時よりも増えることにより、イナータンスｍが増加すると考えられる。また、ノズル２０の出口付近に付着した紙粉の繊維によって流路抵抗ｒが増大すると考えられる。したがって、ノズル２０の開口付近に紙粉が付着した場合には、正常吐出時に比べて周波数が低く、液体の増粘の場合よりは、残留振動の周波数が高くなる。

液体の増粘、気泡５８の混入または異物の固着などが生じると、ノズル２０または圧力室２３内の状態が正常でなくなるので、典型的にはノズル２０から液体が吐出されなくなる。このため、媒体に印刷した画像にドット抜けが生じる。また、ノズル２０から液滴が吐出されたとしても、液滴の量が少量であったり、その液滴の飛行方向がずれて目的の位置に着弾しなかったりする場合もある。このような状態のノズル２０を、不良状態のノズル２０という。

上述のように、不良状態のノズル２０に連通する圧力室２３に対応する振動板２４の残留振動は、正常状態のノズル２０に連通する圧力室２３に対応する振動板２４の残留振動とは異なる。そこで、検出部６０は、各圧力室２３に対応する夫々の振動板２４の振動波形を検出することによって圧力室２３内の状態を検出し、ノズル２０の検査を行う。ノズル２０の検査は、検出部６０の検出結果に基づいて制御部４８が行ってもよい。

次に、液体吐出装置１１のメンテナンス方法について説明する。
図７に示すように、印加部４９は、加圧クリーニングが実行される前に、全ての圧電素子２８に対して非吐出波形５２を印加する。検出部６０は、非吐出波形５２が印加されたときの振動板２４の残留振動を検出し、ノズル２０の状態を検査する。このとき、圧力ポンプ４６は、液室４３を減圧状態に維持する。圧力ポンプ４６は、非吐出波形５２の印加が終了する第１時間ｔ１よりも後の第２時間ｔ２に液室４３の加圧を開始する。

加圧機構１７は、液体を加圧する加圧力を変化させて加圧クリーニングを実行する。例えば、加圧機構１７は、加圧力を段階的に変化させて加圧クリーニングを実行する。本実施形態では、加圧機構１７は、第４時間ｔ４から第５時間ｔ５の間は第１加圧力で液体を加圧し、第６時間ｔ６から第７時間ｔ７の間は、第１加圧力よりも大きい第２加圧力で液体を加圧する。加圧機構１７は、第７時間ｔ７に空気室４５の減圧を開始し、液室４３の容積が最大となる第９時間ｔ９に加圧クリーニングを終了する。

印加部４９は、加圧機構１７が加圧クリーニングを実行している間に、検出部６０が検出した不良状態のノズル２０に対応する圧電素子２８に対して、吐出波形５１を印加する。このとき印加部４９は、正常状態のノズル２０に対応する圧電素子２８に対しては駆動波形を印加しない。図７には、不良状態のノズル２０に印加する駆動波形を示す。印加部４９は、第３時間ｔ３から第８時間ｔ８までの間に、圧電素子２８に対して複数の吐出波形５１を印加する。

本実施形態の作用について説明する。
印加部４９は、圧電素子２８に対して印加する吐出波形５１の種類を、検出部６０の検出結果に応じて選択してもよい。例えば、印加部４９は、波高Ａの異なる複数の吐出波形５１を印加可能としてもよい。

検出部６０は、振動板２４の残留振動から圧力室２３内の気泡５８のサイズを検出してもよい。印加部４９は、検出部６０で検出された気泡５８のサイズが大きい場合は、気泡５８のサイズが小さい場合に比べて、吐出波形５１の波高Ａを大きくしてもよい。

本実施形態の効果について説明する。
（２−１）圧力室２３内の気泡５８は、加圧力に応じてサイズが変化する。その点、加圧機構１７は、加圧力を変化させて加圧クリーニングを実行する。すなわち、加圧機構１７は、気泡５８の状態を変化させながら加圧クリーニングを実行するため、気泡５８をより排出しやすくできる。

（２−２）印加部４９は、不良状態のノズル２０に対応する圧電素子２８に対して吐出波形５１を印加するため、全ての圧電素子２８に吐出波形５１を印加する場合に比べ、消費される液体の量を低減できる。

（２−３）印加部４９は、不良状態のノズル２０に対応する圧電素子２８に対して印加する駆動波形の種類を、検出部６０の検出結果に応じて選択する。そのため、ノズル２０の状態に応じて効率よく加圧クリーニングを実行できる。

（２−４）サイズが大きい気泡５８は、サイズが小さい気泡５８に比べてノズル２０から排出されにくい。その点、印加部４９は、気泡５８のサイズが大きい場合は、気泡５８のサイズが小さい場合に比べて駆動波形の波高Ａを大きくすることにより、圧力室２３の容積を大きく変化させる。したがって、気泡５８をノズル２０から排出しやすくできる。

（２−５）加圧クリーニングを実行している間に、印加部４９が不良状態のノズル２０に対応する圧電素子２８に対して吐出波形５１を印加する。そのため、全ての圧電素子２８に吐出波形５１を印加する場合に比べ、消費される液体の量を低減できる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・波高Ａの大きな吐出波形５１を印加した場合は、波高Ａの小さな吐出波形５１を印加した場合に比べ、ノズル２０から吐出する１滴あたりの液量が多くなる。液体吐出装置１１は、１滴あたりの液量を変えながら印刷してもよい。液量を変化させると、１滴が印刷するドットの大きさを変えることができる。例えば、印加部４９は、印刷に用いる大ドット用、中ドット用、小ドット用の吐出波形５１を印加してもよいし、印刷とは関係なく液体を吐出するフラッシング用の吐出波形５１を印加してもよい。印加部４９は、加圧クリーニングが実行されている間に、これらの吐出波形５１を組み合わせて印加してもよい。印加部４９は、波高Ａの異なる３種類以上の吐出波形５１を印加してもよい。

・印加部４９は、加圧クリーニングが開始されるのと同時に吐出波形５１を印加してもよいし、加圧クリーニングが開始される前から吐出波形５１を印加してもよい。例えば、印加部４９は、加圧クリーニング前に印加する非吐出波形５２と、加圧クリーニング中に印加する吐出波形５１を連続して印加してもよい。印加部４９は、加圧クリーニング前に非吐出波形５２を印加しておき、加圧クリーニングを開始するタイミングで吐出波形５１に切り替えてもよい。印加部４９は、加圧クリーニングを実行する前から非吐出波形５２を繰り返し印加しつつ加圧クリーニングを開始し、加圧クリーニングを実行する途中で吐出波形５１に切り替えてもよい。

・印加部４９は、加圧クリーニング前に非吐出波形５２を印加し、非吐出波形５２を繰り返し印加しつつ加圧クリーニングを実行してもよい。すなわち、加圧クリーニングを実行している間に、印加部４９は、圧電素子２８に対して非吐出波形５２のみを印加してもよい。

・印加部４９は、複数の非吐出波形５２を圧電素子２８に印加する場合、波高Ａ及び波長λのうち少なくとも一方が異ならせて印加してもよい。印加部４９は、駆動周期Ｔを変化させて複数の非吐出波形５２を圧電素子２８に印加してもよい。

・加圧機構１７は、加圧クリーニングを複数回実行してもよい。加圧機構１７は、加圧クリーニングごとに加圧力を変化させてもよい。例えば、加圧機構１７は、１回目の加圧クリーニングでは、第１加圧力で液体を加圧し、２回目の加圧クリーングでは、第１加圧力よりも大きい第２加圧力で液体を加圧してもよい。

・印加部４９は、複数回実行される加圧クリーニングごとに、各加圧クリーニングが実行されている間に印加する吐出波形５１の駆動周期Ｔを変化させてもよい。印加部４９は、加圧クリーニングが実行されている間に２つの吐出波形５１を印加してもよい。例えば、１回目の加圧クリーニングでは、第１駆動周期で２つの吐出波形５１を印加し、２回目の加圧クリーニングでは、第１駆動周期とは異なる第２駆動周期で２つの吐出波形５１を印加してもよい。

・加圧クリーニングが実行されている間に、印加部４９は、正常状態のノズル２０に対応する圧電素子２８に非吐出波形５２を印加してもよい。
・加圧クリーニングが実行されている間に、印加部４９は、正常状態のノズル２０に対応する圧電素子２８に、圧力室２３の容積を小さくする駆動波形を印加してもよい。正常状態のノズル２０に対応する圧力室２３の容積を小さくすることにより、不良状態のノズル２０に対応する圧力室２３に液体を流しやすくできる。

・検出部６０は、吐出波形５１を印加してノズル２０の状態を検出してもよい。ノズル２０の状態を検出した後、印加部４９は、所定数の非吐出波形５２を印加してもよい。
・検出部６０は、印加部４９が所定数の非吐出波形５２を印加した後、液体の増粘が解消もしくは緩和した状態でノズル２０の状態を検出してもよい。

・検出部の一例であるイメージセンサーは、印刷された媒体の画像を読み取ることにより、ノズル２０の状態を検出してもよい。イメージセンサーは、印刷物にドット抜けがある場合に、対応するノズル２０が不良状態であると検出してもよい。圧力室２３やノズル２０に気泡５８が混入した場合、気泡５８のサイズが大きいほど、ノズル２０から吐出される液体の１滴あたりの液量が少なくなる。そのため、検出部６０は、印刷物のドットの大きさに基づいて気泡５８の大きさを検出してもよい。

・検出部の一例である光電センサーは、ノズル２０から吐出される液体を観測することにより、ノズル２０の状態を検出してもよい。例えば光電センサーは、ノズル２０から液体が吐出されない場合に、ノズル２０が不良状態であると検出してもよい。正常状態のノズル２０は、ノズル形成面２１に対して垂直に液体を吐出する。圧力室２３やノズル２０に気泡５８が混入すると、液体が吐出される吐出方向がノズル形成面２１に対して傾く。ノズル形成面２１に対する吐出方向の傾きは、混入する気泡５８が大きいほど大きくなる。したがって、光電センサーは、吐出方向の傾きに基づいて気泡５８の大きさを検出してもよい。

・液体吐出装置１１は、液体吐出ヘッド１２と受容部１８を相対移動させる図示しない移動機構を備えてもよい。印加部４９は、移動機構が液体吐出ヘッド１２と受容部１８を相対移動させる間に圧電素子２８に非吐出波形５２を印加してもよい。加圧機構１７は、液体吐出ヘッド１２と受容部１８が、ノズル２０から排出される液体を受容部１８が受容可能な位置に位置する状態で加圧クリーニングを実行してもよい。印加部４９は、液体吐出ヘッド１２と受容部１８が相対移動する間に非吐出波形５２を印加するため、効率よく加圧クリーニングを実行できる。

・液体吐出装置１１は、圧力調整弁１６を強制的に開放させる開放機構を備えてもよい。この場合、液体吐出装置１１は、加圧機構１７を備えない構成としてもよい。液体吐出装置１１は、圧力調整弁１６を開放させた状態で、供給ポンプ１５を加圧機構として機能させて圧力室２３よりも上流側の液体を加圧してもよい。加圧クリーニングを実行する加圧力は、供給ポンプ１５の駆動態様を変更することにより変化させてもよい。液体吐出装置１１は、供給ポンプ１５よりも下流側の供給流路１４に弁を設け、弁を開閉するタイミングで加圧クリーニングを実行する加圧力を変化させてもよい。

・液体供給源１３が可撓性を有するパックである場合、供給ポンプ１５はパックを加圧して液体を供給してもよい。
・加圧クリーニング中に印加する吐出波形５１及び非吐出波形５２は、拡大部分５４と復帰部分５６の傾きを同じにしてもよい。すなわち、加圧クリーニング中は、ノズル２０から液体が排出されているため、メニスカス４１を考慮しなくてもよい。

・印加部４９は、加圧クリーニングが実行されている間に、不良状態のノズル２０に対して非吐出波形５２を印加してもよい。例えば、気泡５８のサイズが小さい場合には、非吐出波形５２を印加することにより気泡５８をノズル２０から排出しやすくできる。

・印加部４９は、加圧クリーニングが実行されている間、同じ駆動周期Ｔで３つ以上の吐出波形５１を圧電素子２８に印加してもよい。
・印加部４９は、加圧クリーニングが実行されている間、同じ種類の吐出波形５１を複数印加してもよい。すなわち、印加部４９は、波高Ａ、波長λが同じ吐出波形５１を複数印加してもよい。

・印加部４９は、加圧クリーニングが実行されている間に、圧電素子２８に対して１つの非吐出波形５２を印加してもよい。印加部４９は、加圧クリーニングが実行されている間に、圧電素子２８に対して１つの吐出波形５１を印加してもよい。

・印加部４９は、加圧クリーニングが実行されている間に、圧電素子２８に対して吐出波形５１のみを印加してもよい。印加部４９は、加圧クリーニングが実行されている間に、圧電素子２８に対して非吐出波形５２のみを印加してもよい。印加部４９は、圧電素子２８に対して複数種類の吐出波形５１を印加してもよいし、複数種類の非吐出波形５２を印加してもよい。

・液体吐出装置１１は、インク以外の他の液体を吐出する液体吐出装置１１であってもよい。液体吐出装置１１から微小量の液滴となって吐出される液体の状態としては、粒状、涙状、糸状に尾を引くものも含むものとする。ここでいう液体は、液体吐出装置１１から吐出させることができるような材料であればよい。例えば、液体は、物質が液相であるときの状態のものであればよく、粘性の高い又は低い液状体、ゾル、ゲル水、その他の無機溶剤、有機溶剤、溶液、液状樹脂、液状金属、金属融液、のような流状体を含むものとする。液体は、物質の一状態としての液体のみならず、顔料や金属粒子などの固形物からなる機能材料の粒子が溶媒に溶解、分散又は混合されたものなども含むものとする。液体の代表的な例としては上記実施形態で説明したようなインクや液晶等が挙げられる。ここで、インクとは一般的な水性インク及び油性インク並びにジェルインク、ホットメルトインク等の各種液体組成物を包含するものとする。液体吐出装置１１の具体例としては、例えば、液晶ディスプレイ、エレクトロルミネッセンスディスプレイ、面発光ディスプレイ、カラーフィルターの製造等に用いられる電極材や色材等の材料を分散又は溶解のかたちで含む液体を吐出する装置がある。液体吐出装置１１は、バイオチップ製造に用いられる生体有機物を吐出する装置、精密ピペットとして用いられ試料となる液体を吐出する装置、捺染装置やマイクロディスペンサー等であってもよい。液体吐出装置１１は、時計やカメラ等の精密機械にピンポイントで潤滑油を吐出する装置、光通信素子等に用いられる微小半球レンズ、光学レンズ、などを形成するために紫外線硬化樹脂等の透明樹脂液を基板上に吐出する装置であってもよい。液体吐出装置１１は、基板などをエッチングするために酸又はアルカリ等のエッチング液を吐出する装置であってもよい。

以下に、上述した実施形態及び変更例から把握される技術的思想及びその作用効果を記載する。
液体吐出装置は、液体を吐出する複数のノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室と、対応する前記圧力室の容積をそれぞれ変化させる複数の圧電素子と、複数の前記圧電素子に対して駆動波形を印加する印加部と、複数の前記圧力室よりも上流側の前記液体を加圧して前記ノズルから前記液体を排出する加圧クリーニングを実行する加圧機構と、を備え、前記駆動波形は、前記ノズルから前記液体を吐出させる吐出波形と、前記ノズルから前記液体を吐出させない非吐出波形と、を含み、前記印加部は、前記加圧クリーニングが実行される前に、前記圧電素子に対して前記非吐出波形を印加し、前記加圧クリーニングが実行されている間に、前記圧電素子に対して前記吐出波形と前記非吐出波形のうち少なくとも一方を印加する。

圧力室内の液体は、増粘することがある。その点、この構成によれば、印加部は、加圧クリーニングが実行される前に非吐出波形を発生させる。これにより、圧力室内の液体は、攪拌されて流動しやすくなる。印加部は、加圧クリーニングが実行されている間に吐出波形と非吐出波形のうち少なくとも一方を発生させる。これにより圧力室内の気泡が揺らされ、液体と共に気泡をノズルから排出しやすくできる。したがって、小さな加圧力でも気泡をノズルから排出することができ、消費される液体の量が増加するのを抑制して加圧クリーニングできる。

液体吐出装置において、前記印加部は、前記加圧クリーニングが実行されている間に、前記圧電素子に対して種類の異なる前記吐出波形を複数印加してもよい。
この構成によれば、印加部は、加圧クリーニングが実行されている間に、圧電素子に対して種類の異なる吐出波形を複数印加する。そのため、圧力室内の気泡やノズルに形成されるメニスカスが、圧力室の容積の変化に対して共振する可能性を高め、気泡を排出しやすくできる。

液体吐出装置において、前記印加部は、前記加圧クリーニングが実行されている間に、前記圧電素子に対して前記非吐出波形を更に印加してもよい。
この構成によれば、印加部は、加圧クリーニングが実行されている間に、圧電素子に対して複数種類の吐出波形と、非吐出波形と、を印加する。そのため、圧力室内の気泡やノズルに形成されるメニスカスを、圧力室の容積の変化に対してより共振しやすくできる。

液体吐出装置において、前記印加部は、前記加圧クリーニングが実行されている間に、前記圧電素子に対して波長の異なる前記吐出波形を複数印加してもよい。
この構成によれば、印加部は、加圧クリーニングが実行されている間に印加する種類の異なる複数の吐出波形として、波長の異なる複数の吐出波形を印加する。そのため、圧力室内の気泡やノズルに形成されるメニスカスを、圧力室の容積の変化に対してより共振しやすくできる。

液体吐出装置において、前記印加部は、前記加圧クリーニングが実行されている間に、前記圧電素子に対して複数の前記吐出波形を駆動周期を変化させて印加してもよい。
この構成によれば、印加部は、加圧クリーニングが実行されている間に印加する複数の吐出波形の駆動周期を変化させる。そのため、圧力室内の気泡やノズルに形成されるメニスカスを、圧力室の容積の変化に対してより共振しやすくできる。

液体吐出装置において、前記加圧機構は、前記液体を加圧する加圧力を変化させて前記加圧クリーニングを実行してもよい。
圧力室内の気泡は、加圧力に応じてサイズが変化する。その点、この構成によれば、加圧機構は、加圧力を変化させて加圧クリーニングを実行する。すなわち、加圧機構は、気泡の状態を変化させながら加圧クリーニングを実行するため、気泡をより排出しやすくできる。

液体吐出装置は、前記ノズルの吐出不良を検出するように構成される検出部を更に備え、前記印加部は、前記加圧クリーニングが実行されている間に、前記検出部が検出した不良状態の前記ノズルに対応する前記圧電素子に対して、前記吐出波形を印加してもよい。

この構成によれば、印加部は、不良状態のノズルに対応する圧電素子に対して吐出波形を印加するため、全ての圧電素子に吐出波形を印加する場合に比べ、消費される液体の量を低減できる。

液体吐出装置は、前記ノズルの吐出不良を検出するように構成される検出部を更に備え、前記印加部は、前記加圧クリーニングが実行されている間に、不良状態の前記ノズルに対応する前記圧電素子に対して印加する前記駆動波形の種類を、前記検出部の検出結果に応じて選択してもよい。

この構成によれば、印加部は、不良状態のノズルに対応する圧電素子に対して印加する駆動波形の種類を、検出部の検出結果に応じて選択する。そのため、ノズルの状態に応じて効率よく加圧クリーニングを実行できる。

液体吐出装置において、前記検出部は、前記圧力室内の気泡のサイズを検出するように構成され、前記印加部は、前記検出部で検出された前記気泡のサイズが大きい場合は、前記気泡のサイズが小さい場合に比べて、前記駆動波形の波高を大きくしてもよい。

サイズが大きい気泡は、サイズが小さい気泡に比べてノズルから排出されにくい。その点、この構成によれば、印加部は、気泡のサイズが大きい場合は、気泡のサイズが小さい場合に比べて駆動波形の波高を大きくすることにより、圧力室の容積を大きく変化させる。したがって、気泡をノズルから排出しやすくできる。

液体吐出装置のメンテナンス方法は、液体を吐出する複数のノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室と、対応する前記圧力室の容積をそれぞれ変化させる複数の圧電素子と、複数の前記圧電素子に対して駆動波形を印加する印加部と、複数の前記圧力室よりも上流側の前記液体を加圧して前記ノズルから前記液体を排出する加圧クリーニングを実行する加圧機構と、を備える液体吐出装置のメンテナンス方法であって、前記駆動波形は、前記ノズルから前記液体を吐出させる吐出波形と、前記ノズルから前記液体を吐出させない非吐出波形と、を含み、前記印加部が前記非吐出波形を前記圧電素子に対して印加することと、前記非吐出波形を前記圧電素子に対して印加した後、前記加圧クリーニングを実行することと、前記加圧クリーニングを実行している間に、前記印加部が前記圧電素子に対して前記吐出波形と前記非吐出波形のうち少なくとも一方を印加することと、を含む。

この方法によれば、印加部が非吐出波形を印加して圧力室内の液体を攪拌した後、吐出波形と非吐出波形のうち少なくとも一方を印加しながら加圧クリーニングを実行する。これにより圧力室内の気泡が揺らされ、液体と共に気泡をノズルから排出しやすくできる。したがって、小さな加圧力でも気泡をノズルから排出することができ、消費される液体の量が増加するのを抑制して加圧クリーニングできる。

液体吐出装置のメンテナンス方法は、前記加圧クリーニングを実行している間に、前記印加部が前記圧電素子に対して種類の異なる前記吐出波形を複数印加してもよい。
この方法によれば、加圧クリーニングを実行している間に、印加部が圧電素子に対して種類の異なる複数の吐出波形を印加する。そのため、圧力室内の気泡やノズルに形成されるメニスカスを、圧力室の容積の変化に対してより共振しやすくできる。

液体吐出装置のメンテナンス方法において、前記液体吐出装置は、前記ノズルの吐出不良を検出するように構成される検出部を更に備え、前記加圧クリーニングを実行している間に、前記検出部が検出した不良状態の前記ノズルに対応する前記圧電素子に対して前記印加部が前記吐出波形を印加してもよい。

この方法によれば、加圧クリーニングを実行している間に、印加部が不良状態のノズルに対応する圧電素子に対して吐出波形を印加する。そのため、全ての圧電素子に吐出波形を印加する場合に比べ、消費される液体の量を低減できる。

１１…液体吐出装置、１２…液体吐出ヘッド、１３…液体供給源、１４…供給流路、１５…供給ポンプ、１６…圧力調整弁、１７…加圧機構、１８…受容部、２０…ノズル、２１…ノズル形成面、２２…共通液室、２３…圧力室、２４…振動板、２５…連通流路、２７…収容室、２８…圧電素子、３０…上流室、３１…下流室、３２…連通路、３３…弁部材、３４…可撓壁、３５…弁座、３６…弁体、３７…受圧部、３８…上流側付勢部材、３９…下流側付勢部材、４１…メニスカス、４３…液室、４４…可撓性部材、４５…空気室、４６…圧力ポンプ、４８…制御部、４９…印加部、５１…吐出波形、５２…非吐出波形、５４…拡大部分、５５…収縮部分、５６…復帰部分、５８…気泡、６０…検出部、Ａ…波高、Ｔ…駆動周期、ｔ１〜ｔ９…第１時間〜第９時間、λ…波長。

Claims (12)

1. 液体を吐出する複数のノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室と、
   対応する前記圧力室の容積をそれぞれ変化させる複数の圧電素子と、
   複数の前記圧電素子に対して駆動波形を印加する印加部と、
   複数の前記圧力室よりも上流側の前記液体を加圧して前記ノズルから前記液体を排出する加圧クリーニングを実行する加圧機構と、
   を備え、
   前記駆動波形は、前記ノズルから前記液体を吐出させる吐出波形と、前記ノズルから前記液体を吐出させない非吐出波形と、を含み、
   前記印加部は、前記加圧クリーニングが実行される前に、前記圧電素子に対して前記非吐出波形を印加し、前記加圧クリーニングが実行されている間に、前記圧電素子に対して前記吐出波形と前記非吐出波形のうち少なくとも一方を印加することを特徴とする液体吐出装置。
2. 前記印加部は、前記加圧クリーニングが実行されている間に、前記圧電素子に対して種類の異なる前記吐出波形を複数印加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. 前記印加部は、前記加圧クリーニングが実行されている間に、前記圧電素子に対して前記非吐出波形を更に印加することを特徴とする請求項２に記載の液体吐出装置。
4. 前記印加部は、前記加圧クリーニングが実行されている間に、前記圧電素子に対して波長の異なる前記吐出波形を複数印加することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の液体吐出装置。
5. 前記印加部は、前記加圧クリーニングが実行されている間に、前記圧電素子に対して複数の前記吐出波形を駆動周期を変化させて印加することを特徴とする請求項２〜請求項４のうち何れか一項に記載の液体吐出装置。
6. 前記加圧機構は、前記液体を加圧する加圧力を変化させて前記加圧クリーニングを実行する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吐出装置。
7. 前記ノズルの吐出不良を検出するように構成される検出部を更に備え、
   前記印加部は、前記加圧クリーニングが実行されている間に、前記検出部が検出した不良状態の前記ノズルに対応する前記圧電素子に対して、前記吐出波形を印加することを特徴とする請求項１〜請求項６のうち何れか一項に記載の液体吐出装置。
8. 前記ノズルの吐出不良を検出するように構成される検出部を更に備え、
   前記印加部は、前記加圧クリーニングが実行されている間に、不良状態の前記ノズルに対応する前記圧電素子に対して印加する前記駆動波形の種類を、前記検出部の検出結果に応じて選択することを特徴とする請求項１〜請求項６のうち何れか一項に記載の液体吐出装置。
9. 前記検出部は、前記圧力室内の気泡のサイズを検出するように構成され、
   前記印加部は、前記検出部で検出された前記気泡のサイズが大きい場合は、前記気泡のサイズが小さい場合に比べて、前記駆動波形の波高を大きくすることを特徴とする請求項８に記載の液体吐出装置。
10. 液体を吐出する複数のノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室と、
    対応する前記圧力室の容積をそれぞれ変化させる複数の圧電素子と、
    複数の前記圧電素子に対して駆動波形を印加する印加部と、
    複数の前記圧力室よりも上流側の前記液体を加圧して前記ノズルから前記液体を排出する加圧クリーニングを実行する加圧機構と、
    を備える液体吐出装置のメンテナンス方法であって、
    前記駆動波形は、前記ノズルから前記液体を吐出させる吐出波形と、前記ノズルから前記液体を吐出させない非吐出波形と、を含み、
    前記印加部が前記非吐出波形を前記圧電素子に対して印加することと、
    前記非吐出波形を前記圧電素子に対して印加した後、前記加圧クリーニングを実行することと、
    前記加圧クリーニングを実行している間に、前記印加部が前記圧電素子に対して前記吐出波形と前記非吐出波形のうち少なくとも一方を印加することと、
    を含むことを特徴とする液体吐出装置のメンテナンス方法。
11. 前記加圧クリーニングを実行している間に、前記印加部が前記圧電素子に対して種類の異なる前記吐出波形を複数印加することを特徴とする請求項１０に記載の液体吐出装置のメンテナンス方法。
12. 前記液体吐出装置は、前記ノズルの吐出不良を検出するように構成される検出部を更に備え、
    前記加圧クリーニングを実行している間に、前記検出部が検出した不良状態の前記ノズルに対応する前記圧電素子に対して前記印加部が前記吐出波形を印加することを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の液体吐出装置のメンテナンス方法。