JP2020049831A - 液体吐出装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】気泡をより確実に除去する。【解決手段】プリンタの制御部は、気泡除去処理を実行する場合、循環工程を行い、その後、帰還パージ工程を行う。循環工程では、開閉弁V1を開位置に保持して供給ポンプP1を駆動させることで、貯留室7aから供給流路31、複数の個別流路33、帰還流路32を経て貯留室7aに戻る循環経路に沿って、インクを循環させる。帰還パージ工程では、開閉弁V1を閉位置に保持して帰還ポンプP2を駆動させることで、貯留室7aから帰還流路32を介して複数の個別流路33へとインクを移動させ、複数の個別流路33のノズル33dからインクを排出させる。【選択図】図6

Description

本発明は、供給流路及び帰還流路を有する液体吐出装置に関する。
特許文献1には、循環型のインクジェット記録ヘッドにおいて、メンテナンス時に、印字時とは逆方向にインクを循環させる技術が示されている。
特開2006−088492号公報
しかしながら、特許文献1のように逆方向にインクを循環させるだけでは、流路内の気泡(特に、個別流路のノズル近傍にある気泡)を除去できない場合がある。
本発明の目的は、気泡をより確実に除去できる液体吐出装置を提供することにある。
本発明の第1観点に係る液体吐出装置は、ノズルをそれぞれ含む複数の個別流路と、液体を貯留する貯留室の出口と前記複数の個別流路それぞれの入口とに連通する供給流路と、前記複数の個別流路それぞれの出口と前記貯留室の入口とに連通する帰還流路と、前記供給流路に設けられ、前記供給流路を介した前記貯留室と前記複数の個別流路との連通を許可する開位置と、前記連通を抑制する閉位置とに切り替え可能な開閉弁と、少なくとも前記帰還流路に設けられたポンプと、制御部と、を備え、前記制御部は、気泡除去処理を実行する場合、前記開閉弁を前記開位置に保持して前記ポンプを駆動させることで、前記貯留室から前記供給流路、前記複数の個別流路、前記帰還流路を経て前記貯留室に戻る循環経路に沿って、液体を循環させ、その後、前記開閉弁を前記閉位置に保持して前記ポンプを駆動させることで、前記貯留室から前記帰還流路を介して前記複数の個別流路へと液体を移動させ、前記複数の個別流路の前記ノズルから液体を排出させることを特徴とする。
本発明の第2観点に係る液体吐出装置は、ノズルをそれぞれ含む複数の個別流路と、液体を貯留する貯留室の出口と前記複数の個別流路それぞれの入口とに連通する供給流路と、前記複数の個別流路それぞれの出口と前記貯留室の入口とに連通する帰還流路と、前記供給流路に設けられ、前記貯留室から前記供給流路を介した前記複数の個別流路への液体の流れを許可し、前記複数の個別流路から前記供給流路を介した前記貯留室への液体の流れを抑制する逆止弁と、少なくとも前記帰還流路に設けられたポンプと、制御部と、を備え、前記制御部は、気泡除去処理を実行する場合、前記ポンプを駆動させることで、前記貯留室から前記供給流路、前記複数の個別流路、前記帰還流路を経て前記貯留室に戻る循環経路に沿って、液体を循環させ、その後、前記ポンプを駆動させることで、前記貯留室から前記帰還流路を介して前記複数の個別流路へと液体を移動させ、前記複数の個別流路の前記ノズルから液体を排出させることを特徴とする。
本発明の第1実施形態に係るプリンタ100の平面図である。 プリンタ100に含まれるヘッド1の平面図である。 図2のIII−III線に沿ったヘッド1の断面図である。 プリンタ100の電気的構成を示すブロック図である。 プリンタ100の制御部10が実行する気泡除去処理を示すフロー図である。 (a)は、パージ工程の状況を示す図3に対応する図である。(b)は、帰還パージ工程の状況を示す図3に対応する図である。 本発明の第2実施形態に係る図3に対応する図である。 本発明の第2実施形態に係る気泡除去処理を示すフロー図である。 本発明の第3実施形態に係る気泡除去処理を示すフロー図である。
<第1実施形態>
先ず、図1を参照し、本発明の第1実施形態に係るプリンタ100の全体構成について説明する。
プリンタ100は、4つのヘッド1を含むヘッドユニット1x、プラテン3、搬送機構4、キャップユニット6x及び制御部10を有する。
搬送機構4は、搬送方向(鉛直方向と直交する方向)にプラテン3を挟んで配置された2つのローラ対4a,4bを有する。搬送モータ4m(図4参照)の駆動により、ローラ対4a,4bがそれぞれ用紙9を挟持した状態で回転し、用紙9が搬送方向に搬送される。
ヘッドユニット1xは、ライン式(位置が固定された状態でノズル33d(図2及び図3参照)から用紙9に対してインクを吐出する方式)であり、紙幅方向(鉛直方向及び搬送方向と直交する方向)に長尺である。4つのヘッド1は、紙幅方向に千鳥状に配置されている。各ヘッド1の下面は、複数のノズル33dが形成されたノズル面25aである(図3参照)。
また、ヘッドユニット1xは、ヘッド移動モータ1m(図4参照)の駆動により、4つのヘッド1がプラテン3と鉛直方向に重なる位置(記録位置:図1参照)と、4つのヘッド1が4つのキャップ6のそれぞれと鉛直方向に重なる位置(待機位置)との間で、紙幅方向に移動可能である。
プラテン3は、平板状の部材であり、記録位置にあるヘッドユニット1xの下方、かつ、搬送方向において2つのローラ対4a,4bの間に配置されている。プラテン3の上面に、用紙9が載置される。
キャップユニット6xは、紙幅方向においてプラテン3に対してヘッドユニット1xの反対側にあり、ヘッドユニット1xの4つのヘッド1にそれぞれ対応する4つのキャップ6を含む。各キャップ6は、弾性体からなる環状のリップ部6aを有する。また、4つのキャップ6には、吸引ポンプP3(図4参照)が接続されている。4つのキャップ6は、吸引ポンプP3を介して、廃インクタンク(図示略)に連通している。
また、キャップユニット6xは、キャップ移動モータ6m(図4参照)の駆動により、鉛直方向に移動可能である。ヘッドユニット1xが待機位置にあるときに、キャップユニット6xが鉛直方向に移動することで、各キャップ6は、リップ部6aがノズル面25aの下方にあってノズル面25aをキャップしない位置(アンキャッピング位置)と、リップ部6aがノズル面25aと接触してノズル面25aをキャップする位置(キャッピング位置)とを取り得る。各キャップ6は、キャッピング位置にあるとき、各ヘッド1の全てのノズル33dを覆う。このときに、吸引ポンプP3(図4参照)が駆動されると、各キャップ6内に吸引力が生じ、各ヘッド1の全てのノズル33d内のインクが廃インクタンク(図示略)に排出される。
制御部10は、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)及びASIC(Application Specific Integrated Circuit)を有する。ASICは、ROMに格納されたプログラムに従い、記録処理、気泡除去処理等を実行する。記録処理において、制御部10は、PC等の外部装置から入力された記録指令(画像データを含む。)に基づき、各ヘッド1のドライバIC1d及び搬送モータ4m(共に図4参照)を制御し、用紙9上に画像を記録する。
次いで、ヘッド1の構成について説明する。
ヘッド1は、図3に示すように、4枚のプレート21,23〜25及びプレートユニット22を含む流路ユニット20と、4つのアクチュエータ40とを有する。4枚のプレート21,23〜25及びプレートユニット22は、鉛直方向に積層されかつ互いに接着されている。
4枚のプレート21,23〜25及びプレートユニット22のうち、最下方のプレート25は、それぞれノズル33dを構成する複数の貫通孔を有する。プレート25の下面が、ノズル面25aに該当する。
プレート25の上面には、プレート24が配置されている。プレート24は、それぞれ圧力室33cを構成する複数の貫通孔を有する。圧力室33cは、ノズル33d毎に形成されている。ノズル33dは、図2及び図3に示すように、圧力室33cの紙幅方向及び搬送方向の中央と、鉛直方向に重なっている。
1つのノズル33d及び1つの圧力室33cからなる組は、図2に示すように、紙幅方向に配列され、4つの列R1〜R4を形成している。4つの列R1〜R4は、搬送方向に並んでいる。アクチュエータ40は、これら4つの列R1〜R4のそれぞれに対応して設けられている。搬送方向上流から1番目の列R1に属するノズル33dからは、ブラックのインクが吐出される。搬送方向上流から2番目の列R2に属するノズル33dからは、イエローのインクが吐出される。搬送方向上流から3番目の列R3に属するノズル33dからは、シアンのインクが吐出される。搬送方向上流から4番目の列R4に属するノズル33dからは、マゼンタのインクが吐出される。
プレート24の上面には、図3に示すように、振動膜26が配置されている。振動膜26は、複数の圧力室33cを覆っている。振動膜26は、列R1,R2(図2参照)に属する各圧力室33cの搬送方向下流端と鉛直方向に重なる部分、及び、列R3,R4(図2参照)に属する各圧力室33cの搬送方向上流端と鉛直方向に重なる部分に、流入路33bを構成する貫通孔を有する。また、振動膜26は、列R1,R2(図2参照)に属する各圧力室33cの搬送方向上流端と鉛直方向に重なる部分、及び、R3,R4(図2参照)に属する各圧力室33cの搬送方向下流端と鉛直方向に重なる部分に、流出路33eを構成する貫通孔を有する。振動膜26は、例えば、プレート24の上面を酸化させることによって形成され、二酸化ケイ素(SiO2)等からなる。
振動膜26の上面には、プレート23が配置されている。プレート23は、図2及び図3に示すように、各流入路33bと鉛直方向に重なる部分に、流入路33aを構成する貫通孔を有し、かつ、各流出路33eと鉛直方向に重なる部分に、流出路33fを構成する貫通孔を有する。プレート23の下面には、図3に示すように、それぞれアクチュエータ40を収容する4つの凹部23xが形成されている。各アクチュエータ40は、振動膜26と凹部23xとによって形成される空間内に配置されている。
各アクチュエータ40は、振動膜26の上面に配置された共通電極42と、共通電極42の上面に配置された圧電体41と、圧電体41の上面に配置された複数の個別電極43とを有する。圧電体41及び共通電極42は、当該列R1〜R4に属する複数の圧力室33cに跨るように、紙幅方向に延びている。個別電極43は、圧力室33c毎に設けられており、圧力室33cのそれぞれと鉛直方向に重なっている。
共通電極42及び複数の個別電極43は、ドライバIC1d(図4参照)と電気的に接続されている。ドライバIC1dは、制御部10の制御により、共通電極42の電位をグランド電位に維持する一方、個別電極43の電位を変化させる。具体的には、ドライバIC1dは、制御部10からの制御信号に基づいて駆動信号を生成し、当該駆動信号を個別電極43に付与する。これにより、個別電極43の電位が所定の駆動電位とグランド電位との間で変化する。このとき、振動膜26及び圧電体41において個別電極43と圧力室33cとで挟まれた部分が、圧力室33cに向かって凸となるように変形することにより、圧力室33cの容積が変化し、圧力室33c内のインクに圧力が付与され、ノズル33dからインクが吐出される。
プレート23〜25及び振動膜26には、流入路33a,33b、圧力室33c、ノズル33d、流出路33e,33fからそれぞれ構成される、複数の個別流路33が形成されている。各個別流路33は、ノズル33dを通る鉛直方向に沿った直線に関して、搬送方向に対称な形状を有する。
プレート23の上面には、プレートユニット22が配置されている。プレートユニット22には、4つの供給共通流路31dと、4つの帰還共通流路32dとが形成されている。図2に示すように、4つの列R1〜R4のそれぞれに対し、1つの供給共通流路31d及び1つの帰還共通流路32dからなる組が設けられている。これら供給共通流路31d及び帰還共通流路32dは、搬送方向に並んでいる。列R1,R2と列R3,R4とにおいて、共通流路31d,32dの配置が逆であり、列R1,R2では、搬送方向上流側に帰還共通流路32d、搬送方向下流側に供給共通流路31dが配置されているのに対し、列R3,R4では、搬送方向上流側に供給共通流路31d、搬送方向下流側に帰還共通流路32dが配置されている。各供給共通流路31dは、紙幅方向に延び、当該列R1〜R4に属する複数の圧力室33cに連通する複数の流入路33aと鉛直方向に重なっている。各帰還共通流路32dは、紙幅方向に延び、当該列R1〜R4に属する複数の圧力室33cに連通する複数の流出路33fと鉛直方向に重なっている。
このように、流路ユニット20には、4つの列R1〜R4に対応して、4色のインクそれぞれの複数の個別流路33、供給共通流路31d及び帰還共通流路32dが並んで形成されている。
プレートユニット22は、図3に示すように、鉛直方向に積層されかつ互いに接着された3枚のプレート22a〜22cで構成されている。共通流路31d,32dは、3枚のプレート22a〜22cに亘って形成されている。3枚のプレート22a〜22cのうち、鉛直方向中央にあるプレート22bには、共通流路31d,32dを構成する貫通孔に、それぞれフィルタF1,F2が設けられている。
各フィルタF1,F2は、例えば電鋳フィルタやメッシュフィルタからなり、その全域に微小貫通孔が多数形成されている。電鋳フィルタは、メッシュフィルタに比べ、精度よく作製でき、目が細かく、濾過性能が高い。例えば、電鋳フィルタの各貫通孔の直径は10μ程度であるのに対し、メッシュフィルタの各貫通孔の直径は20μ程度である。
プレートユニット22の上面には、プレート21が配置されている。プレート21は、各供給共通流路31dの紙幅方向の一端と鉛直方向に重なる部分に、供給孔31xを有し、かつ、各帰還共通流路32dの紙幅方向の一端と鉛直方向に重なる部分に、帰還孔32xを有する。
各列R1〜R4に属する複数の個別流路33、供給流路31及び帰還流路32は、供給孔31x及び帰還孔32xを介して、サブタンク7の貯留室7aに連通している。サブタンク7は、列R1〜R4毎に設けられており、貯留室7aに各色のインクを貯留している。具体的には、列R1に対し、ブラックのインクを貯留する貯留室7aを有するサブタンク7が設けられている。列R2に対し、イエローのインクを貯留する貯留室7aを有するサブタンク7が設けられている。列R3に対し、シアンのインクを貯留する貯留室7aを有するサブタンク7が設けられている。列R4に対し、マゼンタのインクを貯留する貯留室7aを有するサブタンク7が設けられている。
プリンタ100には、それぞれブラック、イエロー、シアン、マゼンタのインクを貯留する4つのメインタンク(図示略)が装着されている。列R1に対して設けられたサブタンク7は、ブラックのメインタンクに連通し、当該メインタンクから供給されたブラックのインクを貯留室7aに貯留している。列R2に対して設けられたサブタンク7は、イエローのメインタンクに連通し、当該メインタンクから供給されたイエローのインクを貯留室7aに貯留している。列R3に対して設けられたサブタンク7は、シアンのメインタンクに連通し、当該メインタンクから供給されたシアンのインクを貯留室7aに貯留している。列R4に対して設けられたサブタンク7は、マゼンタのメインタンクに連通し、当該メインタンクから供給されたマゼンタのインクを貯留室7aに貯留している。
以下、各列R1〜R4に属するサブタンク7と複数の個別流路33等との関係について説明する。
貯留室7aの出口7ayは、供給流路31を介して、複数の個別流路33の入口33xに接続されている。入口33xは、流入路33aの上端に該当する。供給流路31は、出口7ayに接続された一端及び供給ポンプP1に接続された他端を有する流路31aと、供給ポンプP1に接続された一端及び開閉弁V1に接続された他端を有する流路31bと、開閉弁V1に接続された一端及び供給孔31xを介して供給共通流路31dに接続された他端を有する流路31cと、供給共通流路31dとを含む。
貯留室7aの入口7axは、帰還流路32を介して、複数の個別流路33の出口33yに接続されている。出口33yは、流出路33fの上端に該当する。帰還流路32は、入口7axに接続された一端及び帰還ポンプP2に接続された他端を有する流路32aと、帰還ポンプP2に接続された一端及び帰還孔32xを介して帰還共通流路32dに接続された他端を有する流路32cと、帰還共通流路32dとを含む。
流路31a〜31c,32a,32cは、チューブ等によって画定されている。
開閉弁V1は、制御部10の制御により、供給流路31を介した貯留室7aと複数の個別流路との連通を許可する開位置と、当該連通を抑制する閉位置とに切り替えられる。供給ポンプP1は、制御部10の制御により駆動し、貯留室7aの出口7ayから供給孔31xに向かう方向の圧力をインクに付与することで、貯留室7aから供給流路31を介して複数の個別流路33へとインクを移動させる。帰還ポンプP2は、制御部10の制御により駆動し、貯留室7aの入口7axから帰還孔32xに向かう方向の圧力をインクに付与することで、貯留室7aから帰還流路32を介して複数の個別流路33へとインクを移動させる。ポンプP1,P2は、所望の圧力を印加する観点から、脈動が生じ難いポンプ(例えば、圧力を調整するレギュレータ付きのポンプ等)が好ましい。
開閉弁V1、供給ポンプP1及び帰還ポンプP2は、サブタンク7と同様、列R1〜R4毎に設けられている。
図3の矢印は、開閉弁V1が開位置にあり、供給ポンプP1が駆動され、帰還ポンプP2が駆動停止されているときの、インクの流れを示す。このとき、貯留室7a内のインクは、出口7ayから流出し、流路31a〜31cを通り、さらに供給共通流路31dを通って、各個別流路33に至る。入口33xから各個別流路33に流入したインクは、流入路33a,33bを通って圧力室33cに入り、一部がノズル33dから排出され、残りが流出路33e,33fを通って出口33yから流出する。出口33yから各個別流路33を流出したインクは、帰還共通流路32dを通り、さらに流路32c,32aを通って、入口7axから貯留室7aに戻る。このように貯留室7aから供給流路31、複数の個別流路33及び帰還流路32を経て貯留室7aに戻る循環経路に沿ってインクを循環させることで、各個別流路33内における気泡の排出やインクの増粘防止が実現される。また、インクが沈降成分(沈降が生じ得る成分。顔料等)を含む場合、当該成分が攪拌されて沈降が防止される。
次いで、図5を参照し、制御部10が実行する気泡除去処理について説明する。制御部10は、プリンタ100の電源がONされたとき、記録処理を実行する前に、以下の気泡除去処理を実行する。
気泡除去処理の開始時において、ヘッドユニット1xは、4つのヘッド1が4つのキャップ6(図1参照)のそれぞれと鉛直方向に重なる位置(待機位置)に配置されている。キャップユニット6xは、キャッピング位置に配置されてもよいし、キャッピング位置に配置されなくてもよい(即ち、リップ部6aがノズル面25aと接触してもよいし接触しなくてもよい)。気泡除去処理においてノズル33dから排出されたインクIは、キャップ6に受容される。
また、気泡除去処理の開始時において、開閉弁V1は閉位置にある。
気泡除去処理は、ブラック、イエロー、シアン、マゼンタの4色の中から選択された色について実行される。例えば、ブラックとカラー(イエロー、シアン、マゼンタ)とで、気泡除去処理の頻度を異ならせてよい。この場合、各色について気泡除去処理を実行する時間間隔をROMに記憶させておき、ROMに記憶された時間間隔に基づいて、気泡除去処理を実行する色を選択してよい。このとき、4色全てを選択してもよいし、4色のうちの1〜3色を選択してもよい。制御部10は、選択された色に対応する開閉弁V1及びポンプP1,P2を以下のように制御し、気泡除去処理を実行する。
制御部10は、先ず、前パージ工程を行う。前パージ工程において、制御部10は、ポンプP1,P2の両方を駆動させ(S1)、その後すぐに開閉弁V1を閉位置から開位置に切り替える(S2)。これにより、図6(a)に示すように、貯留室7aから供給流路31を介して複数の個別流路33へとインクが移動し、かつ、貯留室7aから帰還流路32を介して複数の個別流路33へとインクが移動することで、複数の個別流路33のノズル33dからインクIが排出される。
S1でのポンプP1,P2の圧力は、例えば、それぞれ80kPa程度である。
供給流路31では、S1で供給ポンプP1による圧力が作用した状態で、S2で開閉弁V1が閉位置から開位置に切り替えられることで、大きな圧力が一度に作用する。これにより、徐々に圧力が作用する場合に比べて、少ない廃液量で、ノズル33dからインクIと共に異物(気泡、粉塵等)を排出できる。
前パージ工程の後、制御部10は、循環工程を行う。循環工程において、制御部10は、開閉弁V1の開位置及び供給ポンプP1の駆動を保持し、帰還ポンプP2の駆動を停止させる(S3)。これにより、図3に示すように、貯留室7aから供給流路31、複数の個別流路33及び帰還流路32を経て貯留室7aに戻る循環経路に沿って、インクが循環する。
循環工程は、気泡除去処理中だけでなく、記録処理中にも行われる。制御部10は、気泡除去処理中の循環工程(S3)での供給ポンプP1の圧力を、記録処理中の循環工程での供給ポンプP1の圧力(例えば10〜20Pa程度)よりも大きくする(詳細には、ノズル33dのメニスカス耐圧(例えば4〜5kPa程度)よりも大きくする)。S3での供給ポンプP1の圧力は、例えば、80kPa程度である。
循環工程では、循環経路に沿ってインクと共に気泡が流れ、気泡Aが帰還流路32内に滞留し得る(図3参照)。特に、帰還共通流路32dにおけるフィルタF2の上流側において、気泡AがフィルタF2を通過できず滞留し、大型化し易い。
循環工程の後、制御部10は、帰還パージ工程を行う。帰還パージ工程において、制御部10は、供給ポンプP1の駆動を停止させ、開閉弁V1を開位置から閉位置に切り替える(S4)。S4の後、制御部10は、供給ポンプP1の駆動停止及び開閉弁V1の閉位置を保持し、帰還ポンプP2を駆動させる(S5)。これにより、図6(b)に示すように、貯留室7aから帰還流路32を介して複数の個別流路33へとインクが移動する。これにより、複数の個別流路33のノズル33dからインクIが排出される。
なお、S4,S5で開閉弁V1を閉位置にするのは、開閉弁V1を開位置としたままで帰還ポンプP2を駆動させると、気泡Aが供給流路31に流れる可能性があり、これを防止するためである。
S5での帰還ポンプP2の圧力は、例えば、80kPa程度である。
帰還パージ工程では、帰還流路32内に滞留していた気泡Aが、インクと共に移動し、ノズル33dに向かう。当該気泡Aは、ノズル33dからインクIと共に排出される(図6(b)参照)。
帰還パージ工程の後、制御部10は、後パージ工程を行う。後パージ工程において、制御部10は、ポンプP1,P2の両方を駆動させ(S6)、その後すぐに開閉弁V1を閉位置から開位置に切り替える(S7)。これにより、前パージ工程と同様、図6(a)に示すように、貯留室7aから供給流路31を介して複数の個別流路33へとインクが移動し、かつ、貯留室7aから帰還流路32を介して複数の個別流路33へとインクが移動することで、複数の個別流路33のノズル33dからインクIが排出される。
前パージ工程では、ポンプP1,P2の圧力を共に80kPa程度とするのに対し、後パージ工程では、供給ポンプP1の圧力と帰還ポンプP2の圧力とを互いに異ならせる。具体的には、制御部10は、S6において、供給ポンプP1の圧力を帰還ポンプP2の圧力よりも大きくする。例えば、供給ポンプP1の圧力を96kPa程度、帰還ポンプP2の圧力を64kPa程度としてよい。
前パージ工程、循環工程、帰還パージ工程及び後パージ工程の各工程でのポンプの駆動時間は、前回の気泡除去処理から所定時間が経過していない場合、それぞれ15秒程度である。制御部10は、気泡除去処理を実行したタイミングをRAMに記憶させておき、前回の気泡除去処理から所定時間が経過した場合の気泡除去処理においては、上記各工程でのポンプの駆動時間を、それぞれ15秒よりも長い時間(例えば30秒程度)とする。上記所定時間は、例えば1時間程度である。夜間や昼休憩等、プリンタ100の電源がOFFされて1時間以上経過してからプリンタ100の電源がONされた場合、上記各工程が通常よりも長い時間行われる。
後パージ工程を行った後、制御部10は、当該ルーチンを終了する。
以上に述べたように、本実施形態によれば、制御部10は、気泡除去処理を実行する場合、循環工程を行い、その後、帰還パージ工程を行う(図5参照)。循環工程(図3参照)において、帰還流路32に気泡Aが集まり、気泡Aが合体し大型化し得る。その後、帰還パージ工程(図6(b)参照)において、大型化した気泡Aが、インクIと共にノズル33dから排出される。気泡Aが小さいと、気泡Aの表面積が小さいためノズル33dへ向かう圧力が気泡Aに作用し難く、気泡Aの浮力が勝ってしまい、気泡Aの排出に大きな圧力が必要となる。この点、本実施形態では、大型化した気泡Aを小さな圧力で効率よく排出できる。即ち、気泡Aを効率よく除去できる。
供給流路31及び帰還流路32のそれぞれに、フィルタF1,F2が設けられている(図3参照)。この場合、フィルタF1,F2により、供給流路31及び帰還流路32のそれぞれから個別流路33に異物が侵入することを防止できる。しかし、このようにフィルタF1,F2が設けられた構成においては、気泡AがフィルタF1,F2を通過し難いため、フィルタF1,F2と個別流路33との間に気泡Aが留まり、フィルタF1,F2の目詰まりが生じ得る。ひいては、流路抵抗が大きくなり、個別流路33へのインクの供給不足が生じ得る。この点、本実施形態では、循環工程(図3参照)において、帰還流路32のフィルタF2近傍に気泡Aが集まり、気泡Aが合体し大型化し得る。その後、帰還パージ工程(図6(b)参照)において、大型化した気泡Aが、インクIと共にノズル33dから排出される。これにより、気泡Aを効率よく除去でき、フィルタF1,F2の目詰まりやこれに起因する問題を抑制できる。即ち、本発明は、フィルタF1,F2を設けた構成において特に有効である。
制御部10は、気泡除去処理を実行する場合、帰還パージ工程を行った後に、後パージ工程を行う(図5参照)。この場合、後パージ工程(図6(a)参照)を行うことで、気泡Aをより確実に除去できる。
制御部10は、後パージ工程において、供給ポンプP1及び帰還ポンプP2の両方を駆動させる(図5のS6参照)。本実施形態のような循環型のヘッド1には、供給ポンプP1及び帰還ポンプP2を設けることが一般的である。後パージ工程を別途の機構を用いて行う場合、部品点数が増加するが、後パージ工程を上記ポンプP1,P2を用いて行うことで、部品点数の増加を抑制できる。
制御部10は、後パージ工程において、供給ポンプP1の圧力と帰還ポンプP2の圧力とを互いに異ならせる。供給ポンプP1の圧力と帰還ポンプP2の圧力とが互いに同じであると、供給流路31及び帰還流路32の両側から流れてきたインク中の気泡A(図3参照)が、アクチュエータ40の直下に滞留し得る。この場合、気泡Aにより、アクチュエータ40の変形が阻害され得る。上記構成によれば、供給ポンプP1の圧力と帰還ポンプP2の圧力とを互いに異ならせることで、気泡Aがアクチュエータ40から離れた場所に移動し、アクチュエータ40の直下に気泡Aが滞留するのを防止できる。したがって、アクチュエータ40の変形が阻害される問題を抑制できる。
制御部10は、後パージ工程において、供給ポンプP1の圧力を帰還ポンプP2の圧力よりも大きくする。帰還ポンプP2の圧力を供給ポンプP1の圧力よりも大きくすると、アクチュエータ40の直下よりも供給流路31側に気泡Aが滞留し得る。その場合、記録処理中の循環工程において、供給流路31側からアクチュエータ40の直下へと気泡Aが移動し、当該気泡Aによってアクチュエータ40の変形が阻害され得る。上記構成によれば、当該問題を抑制できる。
制御部10は、気泡除去処理を実行する場合、循環工程の前に、前パージ工程を行う(図5参照)。この場合、前パージ工程(図6(a)参照)を行うことで、気泡Aをより確実に除去できる。
制御部10は、気泡除去処理中の循環工程での供給ポンプP1の圧力を、記録処理中の循環工程での供給ポンプP1の圧力よりも大きくする(詳細には、ノズル33dのメニスカス耐圧よりも大きくする)。この場合、気泡除去処理中の循環工程において、ノズル33dのメニスカスを壊し、ノズル33dからインクIと共に気泡Aを排出できる。
制御部10は、プリンタ100の電源がONされたときに、気泡除去処理を実行する。この場合、記録処理の前に気泡Aが除去されることで、記録処理中に気泡Aによる種々の問題(ノズル33dからのインクの吐出不良、個別流路33へのインクの供給不足等)が生じることを抑制できる。
制御部10は、前回の気泡除去処理から所定時間が経過した場合の気泡除去処理において、循環工程及び帰還パージ工程のそれぞれを、前回の気泡除去処理から所定時間が経過していない場合よりも、長い時間行う。これにより、各個別流路33内における気泡の排出やインクの増粘防止をより確実に実現できる。
ヘッド1の流路ユニット20には、種類が異なる複数の液体(4色のインク)それぞれの複数の個別流路33、供給流路31及び帰還流路32が並んで形成されている(図2参照)。当該構成では、各流路31〜33の幅を狭くせざるを得ず、気泡Aによる種々の問題が顕著になり得る。この点、本実施形態は、気泡Aを効率よく除去できることから、上記構成において特に有効である。
プリンタ100には、種類が異なる複数の液体(4色のインク)それぞれに対応するポンプP1,P2が設けられている。制御部10は、4色の中から選択された色について気泡除去処理を実行する場合、全てのポンプではなく、当該色に対応するポンプを用いる。これにより、無駄なインクの排出を抑制し、廃液量を抑制できる。
<第2実施形態>
続いて、図7及び図8を参照し、本発明の第2実施形態に係るプリンタについて説明する。
本実施形態は、開閉弁V1の代わりに逆止弁V2が設けられた点、及び、気泡除去処理の内容が、第1実施形態と異なる。
逆止弁V2は、貯留室7aから供給流路31を介した複数の個別流路33へのインクの流れ(図7に矢印で示すインクの流れ)を許可し、複数の個別流路33から供給流路31を介した貯留室7aへのインクの流れ(図7に矢印で示すインクの流れとは逆方向の流れ)を抑制する。具体的には、逆止弁V2は、貯留室7a側の圧力が個別流路33側の圧力より所定圧力(例えば1〜2kPa)大きい場合に流路を開き、それ以外の場合は流路を閉じるように構成されている。
気泡除去処理を実行する場合、制御部は、図8に示すように、第1実施形態(図5)と同様、前パージ工程、循環工程、帰還パージ工程及び後パージ工程を順次行う。各工程において、第1実施形態では開閉弁V1の開閉制御が行われるが、本実施形態では開閉弁V1の代わりに逆止弁V2が採用されているため、弁の開閉制御が行われない。具体的には、以下のとおりである。
前パージ工程において、制御部は、ポンプP1,P2の両方を駆動させる(S21)。このとき、逆止弁V2ではインクの流れが許可され、貯留室7aから供給流路31を介して複数の個別流路33へとインクが移動し、かつ、貯留室7aから帰還流路32を介して複数の個別流路33へとインクが移動することで、複数の個別流路33のノズル33dからインクが排出される。
循環工程において、制御部は、供給ポンプP1の駆動を保持し、帰還ポンプP2の駆動を停止させる(S23)。このとき、逆止弁V2ではインクの流れが許可され、図7に示すように、貯留室7aから供給流路31、複数の個別流路33及び帰還流路32を経て貯留室7aに戻る循環経路に沿って、インクが循環する。
帰還パージ工程において、制御部は、供給ポンプP1の駆動を停止させる(S24)。S24の後、制御部は、供給ポンプP1の駆動停止を保持し、帰還ポンプP2を駆動させる(S25)。このとき、逆止弁V2ではインクの流れが抑制され、貯留室7aから帰還流路32を介して複数の個別流路33へとインクが移動する。これにより、複数の個別流路33のノズル33dからインクが排出される。
後パージ工程において、制御部は、ポンプP1,P2の両方を駆動させる(S26)。このとき、逆止弁V2ではインクの流れが許可され、貯留室7aから供給流路31を介して複数の個別流路33へとインクが移動し、かつ、貯留室7aから帰還流路32を介して複数の個別流路33へとインクが移動することで、複数の個別流路33のノズル33dからインクが排出される。
以上に述べたように、本実施形態によれば、開閉弁V1の代わりに逆止弁V2を採用したものであるが、第1実施形態と同様、制御部は、気泡除去処理を実行する場合に、循環工程を行い、その後、帰還パージ工程を行う(図8参照)。したがって、第1実施形態と同様、循環工程の後に帰還パージ工程を行うことで、大型化した気泡を小さな圧力で効率よく排出できるという効果が得られる。
<第3実施形態>
続いて、図9を参照し、本発明の第3実施形態に係るプリンタについて説明する。
本実施形態は、気泡除去処理の内容が、第1実施形態と異なる。
気泡除去処理を実行する場合、制御部は、第1実施形態(図5)と同様、前パージ工程、循環工程、帰還パージ工程及び後パージ工程を順次行う。前パージ工程及び後パージ工程において、第1実施形態では供給ポンプP1及び帰還ポンプP2が用いられるが、本実施形態では吸引ポンプP3が用いられる。
気泡除去処理の開始時において、ヘッドユニット1xは、4つのヘッド1が4つのキャップ6(図1参照)のそれぞれと鉛直方向に重なる位置(待機位置)に配置されている。キャップユニット6xは、キャッピング位置に配置されている(即ち、リップ部6aがノズル面25aと接触し、各ヘッド1の全てのノズル33dがキャップ6で覆われた状態である)。そのため、本実施形態において、気泡除去処理は、4色の中から選択された色について実行されず、1つのヘッド1に含まれる4色全てについて実行される。
前パージ工程において、制御部は、ポンプP1,P2の駆動停止を保持した状態で、吸引ポンプP3を駆動させ(S31)、その後すぐに開閉弁V1を閉位置から開位置に切り替える(S32)。このとき、キャップ6内に吸引力が生じ、貯留室7aから供給流路31を介して複数の個別流路33へとインクが移動し、かつ、貯留室7aから帰還流路32を介して複数の個別流路33へとインクが移動することで、各ヘッド1の全てのノズル33dからインクが排出される。吸引ポンプP3は、所定時間後に駆動停止される。
循環工程において、制御部は、開閉弁V1の開位置及び帰還ポンプP2、吸引ポンプP3の駆動停止を保持し、供給ポンプP1を駆動させる(S33)。帰還パージ工程において、制御部は、第1実施形態のS4,S5と同様のS34,S35の処理を行う。
後パージ工程において、制御部は、ポンプP1,P2の駆動停止を保持した状態で、吸引ポンプP3を駆動させ(S35)、その後すぐに開閉弁V1を閉位置から開位置に切り替える(S36)。このとき、前パージ工程と同様、キャップ6内に吸引力が生じ、貯留室7aから供給流路31を介して複数の個別流路33へとインクが移動し、かつ、貯留室7aから帰還流路32を介して複数の個別流路33へとインクが移動することで、各ヘッド1の全てのノズル33dからインクが排出される。吸引ポンプP3は、所定時間後に駆動停止される。
以上に述べたように、本実施形態によれば、吸引ポンプP3を用いて各パージ工程を行うことで、ノズル33d近傍の気泡Aを効率よく除去できる。また、供給ポンプP1及び帰還ポンプP2を用いて各パージ工程を行う場合、アクチュエータ40の直下で渦が生じて気泡Aを排出し難い問題が生じ得るが、本実施形態のように吸引ポンプP3を用いて各パージ工程を行う場合、上記のような渦の発生による問題が生じ難い。
<変形例>
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定されず、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能である。
例えば、第1実施形態のように供給ポンプ及び帰還ポンプを用いてパージ工程を行う場合は、吸引ポンプやキャップを省略してよい。
ポンプは、双方向ポンプであってもよい。例えば、上述の実施形態において、帰還ポンプP2を双方向ポンプ(帰還孔32xから貯留室7aの入口7axに向かう方向の圧力をインクに付与する正方向の駆動と、貯留室7aの入口7axから帰還孔32xに向かう方向の圧力をインクに付与する逆方向の駆動とが切り替え可能なポンプ)とし、循環工程において帰還ポンプP2を正方向に駆動させ、前パージ工程及び後パージ工程において帰還ポンプP2を逆方向に駆動させてもよい。循環工程において帰還ポンプP2を正方向に駆動させる場合、帰還ポンプP2の圧力が大きすぎるとノズルからエアが引き込まれる可能性があるため、帰還ポンプP2の圧力を供給ポンプP1の圧力よりも小さくすることが好ましい。またこの場合、供給ポンプP1を省略し、循環工程を帰還ポンプP2の正方向の駆動で行い、帰還パージ工程を帰還ポンプP2の逆方向の駆動で行ってもよい。
開閉弁や逆止弁は、上述の実施形態では供給ポンプと供給孔との間に配置されているが、貯留室と供給ポンプとの間に配置されてもよい。開閉弁や逆止弁を、帰還流路(例えば、貯留室と帰還ポンプとの間)にも設けてよい。
フィルタは、供給流路及び帰還流路の一方のみに設けられてもよいし、供給流路及び帰還流路のいずれにも設けられなくてもよい。
循環工程において、ノズルから液体を排出させてもよいし、ノズルから液体を排出させなくてもよい。気泡除去処理中の循環工程でのポンプの圧力を、記録処理中の循環工程でのポンプの圧力以下としてもよいし、ノズルのメニスカス耐圧以下としてもよい。
前パージ工程において、後パージ工程と同様に、供給ポンプの圧力と帰還ポンプの圧力とを互いに異ならせてもよい。前パージ工程を省略してもよい。
後パージ工程において、供給ポンプの圧力を帰還ポンプの圧力よりも小さくしてもよい。或いは、後パージ工程において、供給ポンプの圧力と帰還ポンプの圧力とを互いに同じにしてもよい。後パージ工程を省略してもよい。
気泡除去処理は、液体吐出装置の電源がONされたときだけでなく、ユーザ指定のタイミングや、一定期間毎に行われてもよい。また、各回の気泡除去処理において、循環工程及び帰還パージ工程等の各工程を行う時間を一律にしてもよい(前回の気泡除去処理から所定時間が経過した場合の気泡除去処理において各工程を長い時間行わなくてもよい)。
気泡除去処理は、種類が異なる複数の液体の中から選択された液体について実行されず、全ての液体について同時に実行されてもよい(第3実施形態参照)。
1つの液体吐出ヘッドに、1種類の液体(例えば、ブラックインク)のみの個別流路、供給流路及び帰還流路が形成されてもよい。
1つの液体吐出ヘッドに設けられる供給流路及び帰還流路の数は、それぞれ、複数に限定されず、1つであってもよい。例えば、1つの液体吐出ヘッドに、1種類の液体に対応する1つの供給流路及び1つの帰還流路のみが設けられてもよい。
供給孔及び帰還孔の位置は、特に限定されない。例えば、第1実施形態(図2)において、供給孔31xが供給共通流路31dの延在方向の一端に設けられ、帰還孔32xが帰還共通流路32dの延在方向の他端に設けられてもよい。この場合、1組の供給共通流路と帰還共通流路とにおいてインクの流れが逆になる。
1つの供給共通流路に対し、2以上の供給孔を設けてもよい。この場合、1つの供給共通流路に連通する複数の個別流路において、供給孔に近いものほど大きな圧力が加わるが、1つの供給共通流路において1つの供給孔から液体が供給される場合に比べ、加わる圧力のばらつきを抑制できる。
1つの帰還共通流路に対し、2以上の帰還孔を設けてもよい。この場合、1つの帰還共通流路に連通する複数の個別流路において、帰還孔から遠いものほど大きな圧力が加わるが、1つの帰還共通流路において1つの帰還孔から液体が排出される場合に比べ、加わる圧力のばらつきを抑制できる。
各個別流路に含まれるノズルや圧力室の数は、特に限定されない。例えば、各個別流路が1つのノズルと2つの圧力室とを含んでもよい。各個別流路が2つ以上のノズルを含んでもよい。
アクチュエータは、圧電素子を用いたピエゾ方式のものに限定されず、その他の方式(例えば、発熱素子を用いたサーマル方式、静電力を用いた静電方式等)のものであってもよい。
液体吐出ヘッドは、ライン式に限定されず、シリアル式(紙幅方向と平行な走査方向に移動しつつノズルから吐出対象に対して液体を吐出する方式)であってもよい。
吐出対象は、用紙に限定されず、例えば布、基板等であってもよい。
ノズルから吐出される液体は、インクに限定されず、任意の液体(例えば、インク中の成分を凝集又は析出させる処理液、液状化した金属や樹脂等)であってよい。
本発明は、プリンタに限定されず、ファクシミリ、コピー機、複合機等にも適用可能である。また、本発明は、画像の記録以外の用途で使用される液体吐出装置(例えば、基板に導電性の液体を吐出して導電パターンを形成する液体吐出装置)にも適用可能である。
1 ヘッド(液体吐出ヘッド)
6 キャップ
7 サブタンク
7a 貯留室
7ax 入口
7ay 出口
10 制御部
31 供給流路
31d 供給共通流路
32 帰還流路
32d 帰還共通流路
33 個別流路
33d ノズル
33x 入口
33y 出口
100 プリンタ(液体吐出装置)
F1,F2 フィルタ
P1 供給ポンプ(ポンプ)
P2 帰還ポンプ(ポンプ)
P3 吸引ポンプ(ポンプ)
V1 開閉弁
V2 逆止弁

Claims (15)

  1. ノズルをそれぞれ含む複数の個別流路と、
    液体を貯留する貯留室の出口と前記複数の個別流路それぞれの入口とに連通する供給流路と、
    前記複数の個別流路それぞれの出口と前記貯留室の入口とに連通する帰還流路と、
    前記供給流路に設けられ、前記供給流路を介した前記貯留室と前記複数の個別流路との連通を許可する開位置と、前記連通を抑制する閉位置とに切り替え可能な開閉弁と、
    少なくとも前記帰還流路に設けられたポンプと、
    制御部と、を備え、
    前記制御部は、気泡除去処理を実行する場合、
    前記開閉弁を前記開位置に保持して前記ポンプを駆動させることで、前記貯留室から前記供給流路、前記複数の個別流路、前記帰還流路を経て前記貯留室に戻る循環経路に沿って、液体を循環させ、
    その後、前記開閉弁を前記閉位置に保持して前記ポンプを駆動させることで、前記貯留室から前記帰還流路を介して前記複数の個別流路へと液体を移動させ、前記複数の個別流路の前記ノズルから液体を排出させることを特徴とする、液体吐出装置。
  2. ノズルをそれぞれ含む複数の個別流路と、
    液体を貯留する貯留室の出口と前記複数の個別流路それぞれの入口とに連通する供給流路と、
    前記複数の個別流路それぞれの出口と前記貯留室の入口とに連通する帰還流路と、
    前記供給流路に設けられ、前記貯留室から前記供給流路を介した前記複数の個別流路への液体の流れを許可し、前記複数の個別流路から前記供給流路を介した前記貯留室への液体の流れを抑制する逆止弁と、
    少なくとも前記帰還流路に設けられたポンプと、
    制御部と、を備え、
    前記制御部は、気泡除去処理を実行する場合、
    前記ポンプを駆動させることで、前記貯留室から前記供給流路、前記複数の個別流路、前記帰還流路を経て前記貯留室に戻る循環経路に沿って、液体を循環させ、
    その後、前記ポンプを駆動させることで、前記貯留室から前記帰還流路を介して前記複数の個別流路へと液体を移動させ、前記複数の個別流路の前記ノズルから液体を排出させることを特徴とする、液体吐出装置。
  3. 前記供給流路及び前記帰還流路のそれぞれに、フィルタが設けられたことを特徴とする、請求項1又は2に記載の液体吐出装置。
  4. 前記制御部は、前記気泡除去処理を実行する場合、
    前記貯留室から前記帰還流路を介して前記複数の個別流路へと液体を移動させ、前記複数の個別流路の前記ノズルから液体を排出させた後に、前記貯留室から前記供給流路を介して前記複数の個別流路へと液体を移動させ、かつ、前記貯留室から前記帰還流路を介して前記複数の個別流路へと液体を移動させて、前記複数の個別流路の前記ノズルから液体を排出させ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. 前記ポンプは、
    前記供給流路に設けられ、前記貯留室から前記供給流路を介して前記複数の個別流路へと液体を移動させる供給ポンプと、
    前記帰還流路に設けられ、前記貯留室から前記帰還流路を介して前記複数の個別流路へと液体を移動させる帰還ポンプと、を含み、
    前記制御部は、前記貯留室から前記供給流路を介して前記複数の個別流路へと液体を移動させ、かつ、前記貯留室から前記帰還流路を介して前記複数の個別流路へと液体を移動させて、前記複数の個別流路の前記ノズルから液体を排出させるときに、前記供給ポンプ及び前記帰還ポンプの両方を駆動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. 前記制御部は、前記貯留室から前記供給流路を介して前記複数の個別流路へと液体を移動させ、かつ、前記貯留室から前記帰還流路を介して前記複数の個別流路へと液体を移動させて、前記複数の個別流路の前記ノズルから液体を排出させるときに、前記供給ポンプの圧力と前記帰還ポンプの圧力とを互いに異ならせることを特徴とする、請求項5に記載の液体吐出装置。
  7. 前記制御部は、前記貯留室から前記供給流路を介して前記複数の個別流路へと液体を移動させ、かつ、前記貯留室から前記帰還流路を介して前記複数の個別流路へと液体を移動させて、前記複数の個別流路の前記ノズルから液体を排出させるときに、前記供給ポンプの圧力を前記帰還ポンプの圧力よりも大きくすることを特徴とする、請求項6に記載の液体吐出装置。
  8. 前記複数の個別流路の前記ノズルを覆うキャップと、
    前記キャップに接続され、前記キャップ内に吸引力を生じさせる吸引ポンプと、をさらに備え、
    前記制御部は、前記貯留室から前記供給流路を介して前記複数の個別流路へと液体を移動させ、かつ、前記貯留室から前記帰還流路を介して前記複数の個別流路へと液体を移動させて、前記複数の個別流路の前記ノズルから液体を排出させるときに、前記複数の個別流路の前記ノズルを前記キャップで覆った状態で前記吸引ポンプを駆動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。
  9. 前記制御部は、前記気泡除去処理を実行する場合、
    前記循環経路に沿って液体を循環させる前に、前記貯留室から前記供給流路を介して前記複数の個別流路へと液体を移動させ、かつ、前記貯留室から前記帰還流路を介して前記複数の個別流路へと液体を移動させて、前記複数の個別流路の前記ノズルから液体を排出させることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項に記載の液体吐出装置。
  10. 前記制御部は、前記気泡除去処理中に前記循環経路に沿って液体を循環させるときの前記ポンプの圧力を、記録処理中に前記循環経路に沿って液体を循環させるときの前記ポンプの圧力よりも大きくすることを特徴とする、請求項1〜9のいずれか1項に記載の液体吐出装置。
  11. 前記制御部は、前記気泡除去処理中に前記循環経路に沿って液体を循環させるときの前記ポンプの圧力を、前記ノズルのメニスカス耐圧よりも大きくすることを特徴とする、請求項1〜10のいずれか1項に記載の液体吐出装置。
  12. 前記制御部は、前記液体吐出装置の電源がONされたときに、前記気泡除去処理を実行することを特徴とする、請求項1〜11のいずれか1項に記載の液体吐出装置。
  13. 前記制御部は、
    前回の前記気泡除去処理から所定時間が経過した場合の前記気泡除去処理において、前記循環経路に沿って液体を循環させること、及び、前記貯留室から前記帰還流路を介して前記複数の個別流路へと液体を移動させて前記複数の個別流路の前記ノズルから液体を排出させること、のそれぞれを、前回の前記気泡除去処理から前記所定時間が経過していない場合の前記気泡除去処理におけるよりも長い時間行うことを特徴とする、請求項1〜12のいずれか1項に記載の液体吐出装置。
  14. 種類が異なる複数の液体それぞれの前記複数の個別流路、前記供給流路及び前記帰還流路が並んで形成された液体吐出ヘッドを備えたことを特徴とする、請求項1〜13のいずれか1項に記載の液体吐出装置。
  15. 前記複数の液体それぞれに対応する複数の前記ポンプを備え、
    前記制御部は、前記複数の液体の中から選択された液体について前記気泡除去処理を実行する場合、前記複数のポンプのうち当該液体に対応するポンプを用いることを特徴とする、請求項14に記載の液体吐出装置。
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