JP3854296B2 - インクジェット装置のエア除去方法及びインクジェット装置 - Google Patents

Description

この発明は、ノズル孔からインクを吐出するインクジェット装置のエア除去方法及びインクジェット装置に関する。

インクジェット装置は、インクジェットヘッドからインクを吐出することで鮮やかなカラー画像を簡単に用紙等の記録材に形成することが可能であり、ランニングコスト等が安価なため一般に広く使用されている。このインクジェットヘッドとしては、ヒータの加熱による膜沸騰現象でインクを吐出させる駆動方式のサーマルジェット型や、圧電材料の撓みモード、剪断モード変形を利用する駆動方式の圧電型がある。

この吐出に用いられるインクには異物等が含まれるため、上述のいずれの駆動方式においても、この異物が着弾ドットのよれやノズル孔の目詰まりによるインク不吐出等の原因となっていた。

この異物を除去するために、従来のインクジェット装置は、インクを収容するインクタンクからフィルタ室を介してインクジェットヘッドにインクを供給している。フィルタ室は、樹脂繊維あるいは金属繊維を織り込んだ不織布タイプや、樹脂や金属を焼結して作る焼結タイプ、エッチング等を用いて小さな開口を設けた金属板等のフィルタが内部を２つの領域に分けるように備えられている。また、フィルタ室は、フィルタによって分けられた内部の各領域がインク供給管を介してインクタンク及びインクジェットヘッドに接続されている。このフィルタ室は、溶媒等に侵されないため、耐溶剤性の強いポリプロピレンやテフロン（登録商標）等の樹脂、アルミやＳＵＳ等の金属によって形成されている。

インクジェットヘッドが駆動してインクが吐出（消費）されると、インクがインクタンクからフィルタ室を経由してインクジェットヘッドに供給される。この時、インクは、フィルタ室内のフィルタを通過してインクジェットヘッドに供給される。その際、フィルタによってインク内の異物が除去される。

ところが、フィルタ室の内部には、異物以外にもインクとともにエアが多数混入するため、このエアを放置させておくと、インクジェットヘッドにインクとともにエアも流れ込み、インクが吐出不能なノズル孔が発生してしまう。

そこで、エアがインクジェットヘッドに流れ込まないようにするため、従来のインクジェット装置には、図６に示すように、インクタンクからフィルタ室１０５にインクが流入するフィルタ室入口孔１５３の高さ方向の配置位置を、インクがフィルタ室１０５からインクジェットヘッドに向かって流出するフィルタ室出口孔１５４の高さ方向の配置位置よりも高い位置にしたフィルタ室１０５を有する構成のものがある（例えば、特許文献１参照。）
特許文献１の構成では、フィルタ室１０５のＸ領域にあるエア３１がフィルタ１５１を通過してＹ領域に流れ込んだ場合であっても、エア３１は浮力によって上昇するので、インクの流れとともにフィルタ室出口孔１５４からインクジェットヘッドに流れ込むことが防止される。

ところが、インクジェット装置を継続して使用する等によってフィルタ室１０５のＹ領域にエア３１が溜まり続け、エア３１の滞留位置がフィルタ室出口孔１５４の配置位置に近づくと、エア３１がインクとともにフィルタ室出口孔１５４からインクジェットヘッドに流入する場合がある。この結果、インクが吐出不能なノズル孔が発生してしまう。

エア３１をインク中に溶解させることができる脱気インクを用いることで、エア３１の量を減少させる構成も考えられるが、溶解させることができるエア３１の量には限界がある。また、エア３１がインク中に溶解すると、インクの溶存空気量が増加するためキャビテーション等の問題が発生し、吐出の安定性に大きな影響を与えてしまう。

インクジェット装置は、吐出性能維持等のためにインクジェットヘッドのメンテナンス
が行われる。このメンテナンスは、インクジェットヘッドに例えば−５ｋＰａ以下の負圧をかけてノズル孔からインクを吸引して、ノズル孔周辺に付着する異物等を除去する。この時、吸引によってインクタンクからインクジェットヘッドまでの間においてインク吐出時よりもインクが激しく流れる。

そのため、インクの吐出によって誘起されるインクの緩やかな流れにおいては、フィルタ室１０５のＹ領域にあるエア３１はフィルタ室出口孔１５４を通過しないが、上記メンテナンスの実施時において、インクジェットヘッドに負圧をかけてインクの激しい流れを誘起する場合には、エア３１は上昇していてもインクとともにフィルタ室出口孔１５４を通過してしまう可能性がある。

したがって、インクを安定して吐出させるためには、フィルタ室１０５の内部にエア３１を混入させないことが必要である。

そこで、フィルタ室に溜まったエアを排出するために従来のインクジェット装置には、排気孔を有するフィルタ室を備え、排気孔に負圧発生装置を接続してフィルタ室の内部を負圧にし、エアをインクとともに排気孔から排出する構成のものがある。
特開昭６２−２５７８５７号公報

しかしながら、上述の排気孔を有するインクジェット装置では、フィルタ室の内部に負圧をかけると、インクがインクジェットヘッドからフィルタ室に向かって逆流し、ノズル孔からエアを吸い込んでしまう可能性がある。そのため、ノズル孔から吸い込んだエアによってインクが吐出不能なノズル孔が発生してしまう。

フィルタ室の内部にかけるノズル孔からエアを吸い込まない負圧の下限値Ｐ１は、ノズル孔のノズル径をＤ、インクの表面張力をσとしたとき、Ｐ１＝−４σ／Ｄにより求められる。例えば、ノズル径が２２μｍのノズル孔を有するインクジェットヘッド、インクの表面張力が３０×１０^-3Ｎ／ｍのインクを用いた構成のインクジェット装置の場合、Ｐ１≒−５．４５ｋＰａとなる。したがって、上記構成のインクジェット装置では、フィルタ室に−５．５ｋＰａ以下の負圧を加えるとノズル孔からエアが吸い込まれてしまうことになる。

この発明の目的は、ノズル孔からのエアが吸い込まれるのを防止しつつ排気孔からフィルタ室の内部のエアを完全に排出でき、インクジェットヘッドの吐出性能を長期間にわたって維持することができるインク吐出装置のエア除去方法及びインクジェット装置を提供することにある。

この発明は、上記の課題を解決するために、以下の構成を備えている。

（１）インクタンクから供給されたインクをノズル孔から吐出するインクジェットヘッドと、前記ノズル孔を有する面を覆うように前記インクジェットヘッドに着脱自在なキャッピング装置と、内部のエアを排出する排気孔を有し、インク供給孔を介して前記インクタンクから供給されたインクをフィルタを通じて前記インクジェットヘッドに導くフィルタ室と、を備えたインクジェット装置のエア除去方法であって、
前記インクジェットヘッドに装着された状態の前記キャッピング装置の内部を負圧にし、該内部のエアを排出する第一の空気排出工程と、
前記第一の空気排出工程の実施中に実施が開始され、前記フィルタ室の内部を負圧にし、該内部のエアを前記排気孔から排出する第二の空気排出工程と、を含むことを特徴とする。

この構成においては、キャッピング装置の内部を負圧にする第一の空気排出工程の実施中に、フィルタ室の内部を負圧にする第二の空気排出工程が開始される。したがって、キャッピング装置の内部となるノズル孔を有する面においても負圧となった状態でフィルタ室の内部が負圧になるので、負圧によってフィルタ室の内部の空気がインクとともに排出される際に、インクジェットヘッドのインクがフィルタ室に逆流することがなく、ノズル孔からエアが吸い込まれることが防止される。

（２）前記第一の空気排出工程は、前記第二の空気排出工程の実施終了後に実施が終了することを特徴とする。

この構成においては、フィルタ室の内部を負圧にする第二の空気排出工程の実施が終了した後に、キャッピング装置の内部を負圧にする第一の空気排出工程の実施が終了される。したがって、フィルタ室の内部のエアを排出中において、常にキャッピング装置の内部が負圧の状態となるので、ノズル孔からエアが吸い込まれることが防止される。

また、第二の空気排出工程の実施終了後においても、キャッピング装置の内部が負圧となっているので、ノズル孔からインクが吸引され、インクタンクからインクジェットヘッドに向かってインクが流れる。この時のインクの流速は第二の空気排出工程の実施時よりも速いので、フィルタ室の内部のフィルタよりもインクジェットヘッド側にある領域からインクジェットヘッドまでの間において混入しているエアが、インクとともにインクジェットヘッドの外部に容易に排出される。

（３）前記第二の空気排出工程は、前記第一の空気排出工程の実施開始後に実施が開始されることを特徴とする。

この構成においては、キャッピング装置の内部を負圧にする第一の空気排出工程の実施が開始された後、フィルタ室の内部を負圧にする第二の空気排出工程が実施される。第一の空気排出工程と第二の空気排出工程とを同時に実施した場合、キャッピング装置の内部が負圧になるよりも早くフィルタ室の内部が負圧になり、瞬間的にインクジェットヘッドがフィルタ室に向かって逆流し、ノズル孔からエアが入り込んでしまう可能性があるが、キャッピング装置の内部が負圧になった後にフィルタ室の内部を負圧にしているので、ノズル孔からエアが吸い込まれることが防止される。

（４）前記第一の空気排出工程又は前記第二の空気排出工程の実施中において、前記キャッピング装置の内部の負圧の値をＡ、前記フィルタ室の内部の負圧の値をＢとし、インクの表面張力をσ、前記ノズル孔のノズル径をＤとしたときの関係式が、
｜Ａ｜≧｜Ｂ｜−４σ／Ｄ
であることを特徴とする。

この構成においては、空気排出工程の実施時においては常にキャッピング装置の負圧の絶対値｜Ａ｜がフィルタ室の負圧の絶対値｜Ｂ｜＋（ノズル孔がエアを吸い込まない負圧の下限値）以上となる。つまり、キャッピング装置の負圧とフィルタ室の負圧との水頭差がノズル孔がエアを吸い込まない負圧の下限値以上となる。したがって、インクがインクジェットヘッドからフィルタ室に逆流せず、ノズル孔からエアが吸い込まれることが防止される。

（５）前記第二の空気排出工程は、前記インクジェットヘッドにインクを最初に充填した後、少なくとも１回は実施されることを特徴とする。

この構成においては、インクジェットヘッドに最初にインクが充填された後において、キャッピング装置の内部及びフィルタ室の内部が負圧にされ、フィルタ室の内部のエアが排出される。インクジェットヘッドに最初にインクが充填された時は、充填作業等によってインクジェットヘッド及びフィルタ室に通常よりも多くの空気が含まれることになるが、装置が使用される前にエアが排出された状態となるので、使用開始の際にメンテナンスを行う必要がない。

（６）前記第二の空気排出工程は、間欠で複数回実施されることを特徴とする。

この構成においては、フィルタ室の内部を負圧にする第二の空気排出工程が間欠で複数回実施される。フィルタ室の内部のエアは、負圧によってインクが外部に排出される際にインクの流れに乗じて排出されるが、フィルタやフィルタ室の内部の壁面に付着しているものもあるため、付着したまま排出されないものもある。また、フィルタ室の内部に同じ値の負圧をかけても最もインクの流れが速くなるのは負圧をかけた直後となる。したがって、第二の空気排出工程が間欠で実施されてインクの流れが最も速い時期が複数回発生するので、壁面等に付着していたエアはインクの流れによって剥がされ、インクとともに排出される。

（７）前記第二の空気排出工程の実施中に前記インクタンクの内部を正圧にする加圧工程を含むことを特徴とする。

この構成においては、フィルタ室を負圧にする第二の空気排出工程の実施中、インクタンクの内部が正圧にされる加圧工程が実施される。通常のインクジェット装置は、インクタンク９とインクジェットヘッド１との水頭差が、インクタンクがインクジェットヘッドに対して負圧となるように設定されているが、加圧工程の実施によりインクタンクが正圧になるのでインクがインクジェットヘッドからインクタンクに向かって逆流せず、ノズル孔からエアが吸い込まれることが低減される。

（８）前記第二の空気排出工程は、前記第一の空気排出工程の実施中にｍ（１≦ｍ）回実施された後に、連続して前記第一の空気排出工程の実施に関わらずｎ（１≦ｎ）回実施され、
ｉ（ｉ＝１，２，３，・・，ｍ＋ｎ）回目の第二の空気排出工程の実施における前記キャッピング装置の内部の負圧の値をＡｉとし、ｉ回目の第二の空気排出工程の実施における前記フィルタ室の内部の負圧の値をＢｉとしたときの関係式が、
ｍｉｎ（｜Ａｊ−Ｂｊ｜）＞ｍａｘ（｜Ａｋ−Ｂｋ｜）
（１≦ｊ≦ｍ，ｍ＋１≦ｋ≦ｍ＋ｎ）
であることを特徴とする。

この構成においては、第一の空気排出工程の実施中において第二の空気排出工程が少なくともｍ回実施される。その後、連続して第二の空気排出工程がｎ回実施される。また、ｍ回の第二の空気排出工程の実施中におけるキャッピング装置の内部の負圧の値Ａｉとフィルタ室の内部の負圧の値Ｂｉとの水頭差の最小値｛ｍｉｎ（｜Ａｊ−Ｂｊ｜）｝よりも、ｎ回の第二の空気排出工程の実施中におけるピング装置の内部の負圧の値Ａｉとフィルタ室の内部の負圧の値Ｂｉとの水頭差の最大値｛ｍａｘ（｜Ａｋ−Ｂｋ｜）｝の方が小さくなるように、第一の空気排出工程及び第二の空気排出工程が実施される。つまり、ｍ回の第二の空気排出工程の方がｎ回の第二の空気排出工程よりも常に上記水頭差が大きい。

キャッピング装置の内部の負圧の値Ａｉとフィルタ室の内部の負圧の値Ｂｉとの水頭差が大きいｍ回の第二の空気排出工程の実施時は、ｎ回の第二の空気排出工程の実施時よりもフィルタ室の内部のインクの流れが速いので、フィルタ室の内部の壁面等から付着しているエアが容易に剥がれる。その後のｎ回の第二の実施工程の実施時は、ｍ回の第二の空気排出工程の実施時よりもフィルタ室の内部のインクの流れが遅いが、ｍ回の第二の空気排出工程の実施によってエアの付着は解消しているので、エアがインクとともに容易に排出される。

また、ｎ回の第二の空気排出工程の実施中は、ｍ回の第二の空気排出工程の実施中よりも上記水頭差が小さく、インクの排出量も少ないので、水頭差の大きいｍ回の第二の空気排出工程をｍ＋ｎ回実施するよりもインクの排出量が少ない。

さらに、ｎ回の第二の空気排出工程の実施時は、第一の空気排出工程が実施されていない状態であっても実施される。これは、上記水頭差が低いので第一の空気排出工程を実施しなくてもフィルタ室の負圧によってノズル孔からエアが吸い込まれることがないからである。

（９）前記第二の空気排出工程を前記ｍ回実施した後に、前記第一の空気排出工程の実施を終了し、前記ノズル孔を有する面に付着したインクを除去するクリーニング工程を含み、
前記第二の空気排出工程は、前記クリーニング工程の実施終了後に前記ｎ回実施されることを特徴とする。

この構成においては、第二の空気排出工程がｍ回実施された後にｎ回実施される前に、ノズル孔を有する面がクリーニングされる。第一の空気排出工程の実施終了後においてノズル孔を有する面にはインクが付着するため、クリーニング工程が実施されないとｎ回の第二の空気排出工程の実施と実施との間に、インクジェットヘッドの内部のノズル孔付近のインクが上記面上に付着しているインクに引きずられてノズル孔から流れ出し、実施時にその反動でノズル孔からエアを吸い込む可能性があるが、クリーニング工程によって上記面上に付着したインクが除去されるので、ノズル孔からエアが吸い込まれることが防止される。

（１０）インクタンクから供給されたインクをノズル孔から吐出するインクジェットヘッドと、
前記ノズル孔を有する面を覆うように前記インクジェットヘッドに着脱自在なキャッピング装置と、
内部のエアを排出する排気孔を有し、インク供給孔を介して前記インクタンクから供給されたインクをフィルタを通じて前記インクジェットヘッドに導くフィルタ室と、
前記キャッピング装置に接続され、前記インクジェットヘッドに装着された状態の前記キャッピング装置の内部を負圧にして該内部のエアを排出する第一の負圧発生装置と、
前記排気孔に接続され、前記フィルタ室の内部を負圧にして該内部のエアを該排気孔から排出する第二の負圧発生装置と、を備え、
前記キャッピング装置の内部を負圧にしている間に前記排気孔から前記フィルタ室の内部を負圧にすることを特徴とする。

この構成においては、第一の負圧発生装置によってノズル孔に装着されたキャッピング装置の内部が負圧にされている間、第二の負圧発生装置によってフィルタ室の内部が負圧にされ、エアがインクとともに排気孔から排出される。したがって、キャッピング装置の内部となるノズル孔を有する面においても負圧となった状態でフィルタ室の内部が負圧になるので、負圧によってフィルタ室の内部の空気がインクとともに排出される際に、インクジェットヘッドのインクがフィルタ室に逆流することがなく、ノズル孔からエアが吸い込まれることが防止される。

（１１）前記フィルタ室は、前記インクジェットヘッドよりも鉛直方向における配置位置が高いことを特徴とする。

この構成においては、フィルタ室がインクジェットヘッドよりも鉛直方向の配置位置が高くなるように配置されている。したがって、インクジェットヘッドにエアがあったとしても、エアが浮力によってフィルタ室に上昇していく。

（１２）前記第一の負圧発生装置と前記第二の負圧発生装置とは同一装置であることを特徴とする。

この構成においては、第一の負圧発生装置と第二の負圧発生装置として単一の負圧発生装置が用いられている。

（１３）前記排気孔は、前記インク供給孔よりも内径が小さいことを特徴とする。

この構成においては、フィルタ室の排気孔がインクタンクと接続されるインク供給孔よりも内径が小さく形成されている。したがって、フィルタ室のインクが排気孔から流出する際の流出抵抗の方が、インクタンクからフィルタ室に供給されるインクの流入抵抗よりも大きい。そのため、エア排出時において、排気孔からのフィルタ室のインクの排出量よりも、インクタンクからのインクの供給量の方が多くなるので、インクが流れる途中でエアが発生することが防止される。

（１４）前記インクタンク及び前記インク供給孔を接続するインク供給管と、前記第二の負圧発生装置及び前記排気孔を接続する排気管と、を備え、
前記排気管は、前記インク供給管よりも内径が小さいことを特徴とする。

この構成においては、第二の負圧発生装置とフィルタ室の排気孔を接続する排気管が、インクタンクとフィルタ室のインク供給孔とを接続するインク供給管の内径よりも小さく形成されている。したがって、フィルタ室のインクが排気孔から流出する際の流出抵抗の方が、インクタンクからフィルタ室に供給されるインクの流入抵抗よりも大きい。そのため、エア排出時において、排気孔からのフィルタ室のインクの排出量よりも、インクタンクからのインクの供給量の方が多くなるので、インクが流れる途中でエアが発生することが防止される。

この発明によれば、以下の効果を奏することができる。

（１）キャッピング装置の内部を負圧にする第一の空気排出工程の実施中に、フィルタ室の内部を負圧にする第二の空気排出工程を開始することによって、ノズル孔からエアが吸い込まれることを防止しつつ、フィルタ室の内部の空気を効果的に排出できるので、インクの吐出性能を長期間にわたって維持することができる。

また、ノズル孔からエアが吸い込まれることを防止できるので、フィルタ室の内部を、従来のインクジェット装置よりも強い負圧にすることができ、より完全にフィルタ室のエアを排出することができる。

（２）第二の空気排出工程の実施が終了した後に第一の空気排出工程の実施を終了することによって、ノズル孔からエアが吸い込まれることを防止でき、またフィルタ室の内部のフィルタよりもインクジェットヘッド側にある領域からインクジェットヘッドまでの間におけるエアを排出できるので、フィルタ室及びインクジェットヘッドのエアをより効果的に排出できる。

（３）第一の空気排出工程の実施が開始された後に第二の空気排出工程を実施することによって、ノズル孔からエアが入り込むことをより完全に防止できる。

（４）第一の空気排出工程又は第二の空気排出工程の実施時におけるキャッピング装置の負圧の絶対値｜Ａ｜をフィルタ室の負圧の絶対値｜Ｂ｜＋（ノズル孔がエアを吸い込まない負圧の下限値）以上とすることによって、ノズル孔からエアが入り込むことをより完全に防止することができる。

（５）インクジェットヘッドに最初にインクが充填された後において、少なくとも１回第二の空気排出工程を実施することによって、装置が使用される前にエアを排出した状態にできるので、ユーザにとって非常に有用である。

（６）フィルタ室の内部を負圧にする第二の空気排出工程を間欠で複数回実施することによって、効果的にフィルタ室のエアを排出することができる
（７）フィルタ室を負圧にする第二の空気排出工程の実施中、インクタンクの内部を正圧にする加圧工程が実施されることによって、インクがインクジェットヘッドからインクタンクに向かって逆流せず、ノズル孔からエアが吸い込まれることを低減できるので、インクを安定に吐出させることができる。

（８）第一の空気排出工程の実施中において第二の空気排出工程が少なくともｍ回実施された後、連続して第二の空気排出工程がｎ回実施されることによって、ノズル孔からエアが吸い込まれることを防止しつつ、フィルタ室の内部からエアを効果的に排出でき、且つ、フィルタ室からのインクの排出量（消費量）も低減することができる。

（９）第二の空気排出工程がｍ回実施された後にｎ回実施される前に、ノズル孔を有する面がクリーニングされることによって、ｎ回の第二の空気排出工程の実施の際にノズル孔からエアが吸い込まれることを効果的に防止できる。

（１０）ノズル孔に装着されたキャッピング装置の内部が負圧にされている間、フィルタ室の内部を負圧にすることによって、ノズル孔からエアが吸い込まれることを防止しつつ、フィルタ室の内部の空気を効果的に排出できるので、インクの吐出性能を長期間にわって維持することができる。

また、ノズル孔からエアが吸い込まれることを防止できるので、フィルタ室の内部を、従来のインクジェット装置よりも強い負圧にすることができ、より完全にフィルタ室のエアを排出することができる。

（１１）フィルタ室をインクジェットヘッドよりも鉛直方向の配置位置が高くなるように配置することによって、インクジェットヘッドにエアが溜まることを防止することができる。

（１２）第一の負圧発生装置と第二の負圧発生装置として共通の負圧発生装置を用いることによって、コストアップを抑制することができる。

（１３）インク供給孔よりも排気孔の内径を小さく形成することによって、エア排出時においてインクが流れる途中でエアが発生することを防止できる。

（１４）インク供給管よりも排気管の内径を小さくすることによって、エア排出時においてインクが流れる途中でエアが発生することを防止できる。

以下、この発明の最良の実施形態に係るインクジェット装置を図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、この発明のインクジェット装置１の一部の構成を示す説明図である。インクジェット装置１００は、インクジェットヘッド１、キャッピング装置２、フィルタ室５、第一の負圧発生装置７、第二の負圧発生装置８、インクタンク９等から構成されている。

インクジェットヘッド１は、図示しないノズル孔を有し、インクタンク９から供給されるインクを用紙等の記録材に吐出する。なお、本実施形態では、ノズル孔のノズル径が２２μｍのインクジェットヘッド１、表面張力が３０×１０^-3Ｎ／ｍのインクを用いる。キャッピング装置２は、インクジェットヘッド１にノズル孔を有する面（以下、ノズル面と言う。）を覆うように着脱可能であり、インクジェットヘッド２がインクの吐出に使用されない時に装着され、ノズル孔周辺のインクが固着しないように防止する。

フィルタ室５は、図２に示すように、フィルタ５１、フィルタ室入口孔（本発明のインク供給孔に相当する）５３、フィルタ室出口孔５４、排気孔５５等を備え、インクタンク９から供給されるインクを異物を除去した後にインクジェットヘッド１に供給する。フィルタ５１は、フィルタ装置５の内部をＸ領域、Ｙ領域の二つに分けるように位置し、インクがＸ領域からＹ領域に通過する際に異物を除去する。

フィルタ５１には、樹脂繊維あるいは金属繊維を織り込んだ不織布タイプや、樹脂や金属を焼結して作る焼結タイプ、エッチング等を用いて小さな開口を設けた金属板等がある。

フィルタ室入口孔５３は、インク供給管４０を介してインクタンク９に接続されている。フィルタ室出口孔５４は、インク供給管４１を介してインクジェットヘッド１に接続されている。排気孔５５は、排気管８１を介して第二の負圧発生装置に接続され、フィルタ室５の内部のエア３１をインクとともに排出する。

第一の負圧発生装置７は、排気管７１を介してキャッピング装置２に接続され、インクジェットヘッド１に装着された状態のキャッピング装置２の内部を負圧にしてエア３１を排出する。第二の負圧発生装置８は、上述のように排気孔５５に接続され、フィルタ室５の内部を負圧にしてエア３１を排出する。

インクタンク９は、内部にインクを収容し、インクジェットヘッド１にインクを供給する。インクジェットヘッド１が駆動されてインクが吐出（消費）されると、インクタンク９からインクがフィルタ室５を経由してインクジェットヘッド１に供給される。インクタンク９は、インクジェットヘッド１に対して−０．５ｋＰａ程度の水頭差をもって保たれている。そのため、ノズル孔からインクが漏れ出すことがなく、インクの吐出も安定する。

なお、インクジェットヘッド１には、上述したようにサーマルジェット型や圧電型等、種々の駆動方法のものがあるが、本実施形態においてはどの駆動方法のインクジェットヘッド１を用いてもよい。

インクジェットヘッド１は、アンキャップをしたまま吐出せずに放置し、またキャップをしていても長期間動作させず放置しておくと、ノズル孔周辺に形成されるメニスカスのインクが増粘するため、複数のノズル孔のうちの一部が不吐出となった場合にメンテナンスを行う。例えば、ユーザによって図示しないヘッドクリーニングボタンが押下され、インクジェットヘッド１のメンテナンスの開始の入力が受け付けられると、図示しない制御部は、インクジェットヘッド１、又は、キャッピング装置２を上下移動させ、ノズル孔１を有する面を覆うようにキャッピング装置２をインクジェットヘッド１に装着させる。これにより、キャップ装置２の内部を気密的に閉止できる。その後、第一の負圧発生装置７を一定時間駆動してキャップ装置２の内部を負圧（例えば−４０ｋＰａ程度）にする。この時、キャップ装置２の内部の負圧が大気圧付近に上昇するまで、ノズル孔からインクが流出する。そのため、インクの流出とともに増粘した状態のインクのメニスカスもノズル孔周辺から剥がれ、排出される。

その後、インクジェットヘッド１をキャッピング装置２から離間させ、図示しないワイピング装置を駆動してノズル面をワイプさせて面上に付着しているインクを除去する。これにより、インクの不吐出を解消できる。

このインクジェットヘッド１のメンテナンスは、例えばインクジェットヘッド１の動作回数に応じて定期的に自動で行ってもよい。

また、インクタンク９の交換等によりフィルタ室５の内部にエアが混入している場合にはフィルタ室５のメンテナンスを行う。例えば、ユーザによって図示しないエア排除ボタンが押下され、フィルタ室５のメンテナンス開始の入力が受け付けられると、制御部はインクジェットヘッド１にキャッピング装置２を装着する。

次に、第一の負圧発生装置７及び第二の負圧発生装置８を一定時間駆動させ、フィルタ室５及びキャッピング装置２の内部を負圧（本実施形態では、−５ｋＰａ以下の負圧値となる例えば−４０ｋＰａ）にする。これによって、インクタンク９とフィルタ室５との水頭差によって、インクタンク９からインク供給管４０を通ってフィルタ室５にインクが流れる。また、排気孔５５からインクが排出される。

インクタンク９からフィルタ室５、フィルタ室５から排気孔５５へインクが流れるため、図３に示すようにフィルタ室５の内部のＸ領域にあるエア３１をインクとともに排気孔５５から効果的に排出することができる。

上記効果を確認すべく、本実施形態のフィルタ室５をポリカーボネード等の透明樹脂で作成してフィルタ室５のメンテナンスを実施したところ、フィルタ室５の内部におけるＸ領域の壁面やフィルタ５１にこびりついた排出し難いエア３１も全て排出することができたことを目視により確認できた。

フィルタ室５の内部の負圧は小さければ小さいほど、それによって流れるインクの流速が速くなるため、フィルタ室５の内部のエア３１のうちフィルタ室５の内部の壁面やフィルタ５１にこびりついたエア３１を排出し易くなるので、効果的にエア３１を排除できる。

例えば、フィルタ室５に−５．５ｋＰａ程度の負圧をかけた場合、本実施形態（フィルタ室５の負圧−４０ｋＰａ）に比べてエア３１が残り易くなるが、効果的にフィルタ室５の内部のエア３１を排出するには、フィルタ室５の内部の負圧の値が−５ｋＰａ以下であればよい。

ここで、フィルタ室５に−５ｋＰａ程度の負圧をかけた場合は、同時にキャッピング装置２に負圧をかけなくてもノズル孔からエア３１が吸い込まれない。これは、ノズル孔からエア３１を吸い込まない負圧の下限値Ｐ１が、インクの表面張力をσ、ノズル孔のノズル径をＤとしたとき、Ｐ１＝−４σ／Ｄであり、本実施形態の構成（ノズル径２２μｍ、インクの表面張力３０×１０^-3Ｎ／ｍ）では、Ｐ１≒５．４５ｋＰａとなるからである。

一方、フィルタ室５の内部にのみ−５．５ｋＰａ以下の負圧を加えると、ノズル孔周辺に形成されているメニスカスが壊れてノズル孔からインクジェットヘッド１の内部にエア３１が吸い込まれるが、本実施形態では第一の負圧発生装置７、第二の負圧発生装置８の駆動時においては、常にキャッピング装置２の内部の負圧の絶対値｜Ａ｜をフィルタ室５の内部の負圧の値｜Ｂ｜＋（ノズル孔からエア３１を吸い込まない負圧の下限値Ｐ１）以上に保っているため、フィルタ室５からインクジェットヘッド１の間のインクがフィルタ室５に逆流せず、ノズル孔からインクジェットヘッド１の内部にエア３１が吸い込まれることを防止することができる。つまり、キャッピング装置２の内部の負圧とフィルタ室５の内部の負圧との水頭差がノズル孔からエア３１を吸い込まない負圧の下限値Ｐ１以上に保たれているためである。

ここで、ノズル孔からエア３１を吸い込まない負圧の下限値Ｐ１は、上述したようにＰ１＝−４σ／Ｄとなるので、第一の負圧発生装置７、第二の負圧発生装置８の駆動時において、関係式｜Ａ｜≧｜Ｂ｜−４σ／Ｄが成立する。

また、キャッピング装置２の内部が負圧にされるので、インクがフィルタ室５のＹ領域からノズル孔に流れるため、このインクとともにフィルタ室５のＹ領域にあるエア３１もノズル孔から効果的に排出することができる。

上記効果を確認すべく、上述したポリカーボネード等の透明樹脂で作成した本実施形態のフィルタ室５を用いて、フィルタ室５の内部におけるＹ領域の壁面やフィルタ５１にこびりついた排出し難いエア３１も全て排出することができたことを目視により確認できた。

これにより、インクジェットヘッド１の内部に混入するエア３１が原因によって吐出不能なノズル孔が発生することを防止でき、インクの吐出性能を長期間にわたって維持することができる。

その後、インクジェットヘッド１をキャッピング装置２から離間させ、図示しないワイピング装置を駆動してノズル面をワイピングしてノズル面上に付着しているインクを除去する。

このフィルタ室５のメンテナンスは、例えばインクジェットヘッド１の動作回数に応じて定期的に自動で行ってもよい。また、フィルタ室５の内部にエア３１が多く混入しているのはインクの初期充填後であるため、インクの初期充填後にフィルタ室５のメンテナンスを少なくとも１回実施させてもよい。これによって、インクジェット装置１００の使用前にエア３１を排出した状態にできるのでユーザにとって非常に有用である。

なお、第一の負圧発生装置７を駆動してキャッピング装置２の内部のエア３１を排出する工程が本発明の第一の空気排出工程に相当し、第二の負圧発生装置８を駆動してフィルタ室５の内部のエア３１を排出する工程が本発明の第二の空気排出工程に相当する。

本実施形態のフィルタ室５は、図２に示すようにインクジェットヘッド１よりも高さ方向の配置位置が高いので、インクがフィルタ室５からインクジェットヘッド１に流れ易くなり、インクが逆流することを防止できる。したがって、ノズル孔からエア３１が吸い込まれることを防止できる。また、インクジェットヘッド１の内部にエア３１が存在している場合であっても、浮力によってフィルタ室５の内部に上昇していくので、エア３１によるノズル孔のインクの不吐出を防止することができる。

なお、本実施形態では、第一の負圧発生装置７及び第二の負圧発生装置８を用いてキャッピング装置２の内部及びフィルタ室５の内部を負圧にしていたが、特にこれに限定されるものではない。例えば、図３に示すように単一の負圧発生装置７０を共通に用いてキャッピング装置２の内部及びフィルタ室５の内部を負圧にしてもよい。負圧発生装置７０は、電磁弁７５，７６を介してキャッピング装置２及びフィルタ装置５に接続されている。この電磁弁７５，７６の開閉によってキャッピング装置２の内部及びフィルタ装置５の内部を負圧にするか否かが切り換えられる。

また、本実施形態では、インクジェット装置１００の内部に図２の紙面に示す状態でフィルタ室５が配置され、フィルタ室入口孔５３、フィルタ室出口孔５４、排気孔５５が図２に示位置に形成されているが、特にこれに限定されるものではない。また、排気孔５５が複数あってもよい。

本実施形態では、図２に示すような角部を有する筒状体のフィルタ室５を用いているが、特にこれに限定されるものではない。例えば、エア３１が排気孔５５付近に溜まり易く、排出時にはエア３１を排出し易いように、またフィルタ室出口孔５４からエア３５をインクジェットヘッド１に向かって流出させ易いように、内部が流線形状を有するフィルタ室５を用いてもよい。

なお、本実施形態では、ノズル孔からエア３１を吸い込まない負圧の下限値Ｐ１≒５．４５ｋＰａとなり、効果的にエア３１を排除するためにフィルタ室５にかける負圧（−５ｋＰａ）より小さくなるので、フィルタ室５にのみに−５ｋＰａの負圧をかけてキャッピング装置２に負圧をかけなくてもノズル孔からエア３１が吸い込まれることを防止しつつ効果的にエア３１を排除することが可能であるが、ノズル孔からエア３１を吸い込むことを確実に防止できる点でキャッピング室２に負圧をかける構成は非常に有効であり、また、より効果的にフィルタ室５のエア３１を排除するため、本実施形態のようにフィルタ室５にかける負圧の値を−４０ｋＰａと−５ｋＰａよりも小さくした構成では非常に有効である。

さらに、ノズル孔からエア３１を吸い込まない負圧の下限値Ｐ１が−５ｋＰａ以上となるような構成のインクジェット装置においても、ノズル孔からエア３１が吸い込まれることを防止しつつ効果的にフィルタ室５のエア３１を排除するのに非常に有効である。

（第２実施形態）
本実施形態は、上述の実施形態と略同様の構成であるが、フィルタ室５のメンテナンス実行中において、第一の負圧発生装置７よりも第二の負圧発生装置８の方が駆動終了タイミングが早い。つまり、第一の負圧発生装置７及び第二の負圧発生装置８を同時に駆動してフィルタ室５の内部のエア３１を排出した後、第二の負圧発生装置８のみ駆動を停止する。その後、第一の負圧発生装置７の駆動を停止する。

これによって、第二の負圧発生装置８の駆動終了後は、キャッピング装置２の内部のみに−５ｋＰａ以下の負圧が加えられた状態となり、第二の負圧発生装置８の駆動によってフィルタ室５が負圧になっている時よりもフィルタ室５のＹ領域からインクジェットヘッド１に流れるインクの流速が早くなるので、フィルタ室５のＹ領域にあるエア３１もインクジェットヘッド１に向かって流れ易くなり、より効果的にフィルタ室５のＹ領域にあるエア３１を排出することができる。

（第３実施形態）
本実施形態は、上述の第１実施形態と略同様の構成であるが、フィルタ室５のメンテナンス実行開始の際、第一の負圧発生装置７の方が第二の負圧発生装置８よりも駆動開始タイミングが早い。つまり、第一の負圧発生装置７を駆動した後に第二の負圧発生装置８を駆動し、一定時間経過後に第一の負圧発生装置７及び第二の負圧発生装置８の駆動を停止する。

インクジェット装置１００の構造にもよるが、排気管７１，８１の長さが異なる等の原因により、キャッピング装置２よりもフィルタ室５の方が負圧になるタイミングが早いと、インクがインクジェットヘッド１からフィルタ室に向かって逆流し、ノズル孔からエア３１が吸い込まれる可能性があるが、予め第一の負圧発生装置７を駆動してキャッピング装置２の内部を充分に負圧にしてから第二の負圧発生装置８を駆動してフィルタ室５の内部を負圧にしているので、より効果的にインクジェットヘッド１の内部にエア３１が吸い込まれることを防止できる。

（第４実施形態）
本実施形態は、第一実施形態と略同様の構成であるが、一定時間第二の負圧発生装置２を間欠駆動する。インクタンク９とフィルタ室５との水頭差が大きいほど、インクの流速が速くなり、エア３１を排出する能力が大きくなるが、第二の負圧発生装置８を駆動している間において最もインクの流速が速くなるのは、インクタンク９とフィルタ室５との間に水頭差を発生させた直後である。したがって、第二の負圧発生装置８を間欠駆動することによって、効果的にフィルタ室５のエア３１を排出することができる。

（第５実施形態）
本実施形態は、第４実施形態と略同様の構成であるが、第二の負圧発生装置８の間欠駆動を第一段階及び第二段階の２段階に分けて実施する。具体的には、第一段階において、第一の負圧発生装置７を一定時間駆動している間、第二の負圧発生装置８をｍ回（１≦ｍ）だけ間欠駆動する。本実施形態では、第一段階においてキャッピング装置２の内部及びフィルタ室５の内部が−５ｋＰａ以下になるように負圧発生装置７，８を駆動する。

その後、第二段階において、第一の負圧発生装置７の駆動が停止した状態で第二の負圧発生装置８をｎ回（１≦ｎ）だけ間欠駆動する。本実施形態では、フィルタ室５の内部が−５ｋＰａよりも大きい値になるように第二の負圧発生装置８を駆動する。

また、ｉ（ｉ＝１，２，３，・・，ｍ＋ｎ）回目の第二の負圧発生装置８の間欠駆動時におけるキャッピング装置２の内部の負圧の値をＡｉとし、ｉ回目の第二の負圧発生装置８の間欠駆動時におけるフィルタ室５の内部の負圧の値をＢｉとしたときの関係式が、
ｍｉｎ（｜Ａｊ−Ｂｊ｜）＞ｍａｘ（｜Ａｋ−Ｂｋ｜）
（１≦ｊ≦ｍ，ｍ＋１≦ｋ≦ｍ＋ｎ）
となる。

つまり、第一段階におけるキャッピング装置２の内部の負圧の値Ａｉとフィルタ室５の内部の負圧の値Ｂｉとの水頭差の最小値｛ｍｉｎ（｜Ａｊ−Ｂｊ｜）｝よりも、第二段階におけるキャッピング装置２の内部の負圧の値Ａｉとフィルタ室の内部の負圧の値Ｂｉとの水頭差の最大値｛ｍａｘ（｜Ａｋ−Ｂｋ｜）｝の方が小さくなる。したがって、第一段階の方が第二段階よりも常に水頭差（｜Ａｉ−Ｂｉ｜）が大きい。

第二段階のｎ回の間欠駆動の際には、ｍ回の間欠駆動時よりもフィルタ室５の内部のインクの流れが遅いため、フィルタ室５の壁面等に付着しているエア３１を剥がし難いが、ｍ回の間欠駆動によってエア３１の付着は解消しているので、エア３１をインクとともに容易に排出できる。

また、ｎ回の間欠駆動中は、ｍ回の間欠駆動中よりも上記水頭差が小さく、インクの排出量も少ないので、上記水頭差の大きいｍ回の間欠駆動をｍ＋ｎ回実施するよりもインクの排出量を低減できる。

なお、ｎ回の間欠駆動中は、第一の負圧発生装置７を駆動していないが、上記水頭差が低いのでフィルタ室５の負圧によってノズル孔からエア３１が吸い込まれることがない。また、第二段階において第一の負圧発生装置７を駆動していてもよい。

本実施形態では、第一段階、第二段階の第二の負圧発生装置８の間欠駆動を連続して行っているが、特にこれに限定されるものではない。例えば、第一段階と第二段階との間に、ワイピング装置を駆動してノズル面をワイピングしてノズル面上に付着しているインクを除去するクリーニング工程を実施してもよい。

第一段階の間欠駆動後にクリーニング工程が行われないと、第二段階における第二の負圧発生装置８のｎ回の間欠駆動の駆動と駆動との間に、インクジェットヘッド１の内部のノズル孔付近のインクがノズル面上に付着しているインクに引きずられてノズル孔から流れ出し、第二の負圧発生装置８の駆動時にその反動でノズル孔からエアを吸い込む可能性があるが、クリーニング工程によってノズル面上に付着したインクを除去できるので、ノズル孔からエアが吸い込まれることを効果的に防止できる。

（第６実施形態）
本実施形態は、第１実施形態と略同様の構成であるが、図４に示すようにインクタンク９を圧力箱５０に収容し、圧力箱５０に接続された圧力発生装置５１を駆動してインクタンク９をインクジェットヘッド１に対して正圧にする。なお、通常のインクジェット装置は、インクタンク９とインクジェットヘッド１との水頭差は、インクタンク９が負圧となるように設定されている。

これによって、インクがインクジェットヘッド１からインクタンク９に向かって逆流せず、ノズル孔からエア３１が吸い込まれることを低減でき、インクをより安定に吐出させることができる。

なお、圧力発生装置５１を駆動して圧力箱５０とともにインクタンク９を正圧にする工程が本発明の加圧工程に相当する。

（第７実施形態）
本実施形態は、第１実施形態と略同様の構成であるが、排気孔５５の内径がフィルタ室出口孔５１の内径よりも小さく形成されている。また、排気管８１の内径がインク供給管４０の内径よりも小さく形成されている。

これによって、インクがインクタンク９からフィルタ室５に流入する流入抵抗よりも、インクが排気孔５５から流出する流入抵抗の方が大きくなるため、インクの流れがスムーズとなり、インクが流れる途中でエア３１が発生することを防止できる。

また、これらの実施形態では、用紙等の記録材にインクを吐出するインクジェット装置１００を用いて説明したが、特にこれに限定されるものではない。例えば、液晶用カラーフィルタ基板等の製造に用いるインクジェット装置に適用しても同様の効果を得ることができる。

この発明の実施形態に係るインクジェット装置の一部の構成を示す説明図である。 同インクジェット装置に備えられたフィルタ室の構成を示す断面図である。 同インクジェット装置の一部の構成を示す説明図である。 同インクジェット装置に備えられたインクタンクの構成を示す断面図である。 従来のフィルタ室の構成を示す断面図である。

符号の説明

１−インクジェットヘッド
２−キャッピング装置
５−フィルタ室
７−第一の負圧発生装置
８−第二の負圧発生装置
９−インクタンク
３１−エア
５１−フィルタ室入口孔
５５−排気孔

Claims (14)

1. インクタンクから供給されたインクをノズル孔から吐出するインクジェットヘッドと、前記ノズル孔を有する面を覆うように前記インクジェットヘッドに着脱自在なキャッピング装置と、内部のエアを排出する排気孔を有し、インク供給孔を介して前記インクタンクから供給されたインクをフィルタを通じて前記インクジェットヘッドに導くフィルタ室と、を備えたインクジェット装置のエア除去方法であって、
   前記インクジェットヘッドに装着された状態の前記キャッピング装置の内部を負圧にし、該内部のエアを排出する第一の空気排出工程と、
   前記第一の空気排出工程の実施中に実施が開始され、前記フィルタ室の内部を負圧にし、該内部のエアを前記排気孔から排出する第二の空気排出工程と、を含むことを特徴とするインクジェット装置のエア除去方法。
2. 前記第一の空気排出工程は、前記第二の空気排出工程の実施終了後に実施が終了することを特徴とする請求項１に記載のインクジェット装置のエア除去方法。
3. 前記第二の空気排出工程は、前記第一の空気排出工程の実施開始後に実施が開始されることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット装置のエア除去方法。
4. 前記第一の空気排出工程又は前記第二の空気排出工程の実施中において、前記キャッピング装置の内部の負圧の値をＡ、前記フィルタ室の内部の負圧の値をＢとし、インクの表面張力をσ、前記ノズル孔のノズル径をＤとしたときの関係式が、
   ｜Ａ｜≧｜Ｂ｜−４σ／Ｄ
   であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット装置のエア除去方法。
5. 前記第二の空気排出工程は、前記インクジェットヘッドにインクを最初に充填した後、少なくとも１回は実施されることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット装置のエア除去方法。
6. 前記第二の空気排出工程は、間欠で複数回実施されることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット装置のエア除去方法。
7. 前記第二の空気排出工程の実施中に前記インクタンクの内部を正圧にする加圧工程を含むことを特徴とする請求項１に記載のインクジェット装置のエア除去方法。
8. 前記第二の空気排出工程は、前記第一の空気排出工程の実施中にｍ（１≦ｍ）回実施された後に、連続して前記第一の空気排出工程の実施に関わらずｎ（１≦ｎ）回実施され、
   ｉ（ｉ＝１，２，３，・・，ｍ＋ｎ）回目の第二の空気排出工程の実施における前記キャッピング装置の内部の負圧の値をＡｉとし、ｉ回目の第二の空気排出工程の実施における前記フィルタ室の内部の負圧の値をＢｉとしたときの関係式が、
   ｍｉｎ（｜Ａｊ−Ｂｊ｜）＞ｍａｘ（｜Ａｋ−Ｂｋ｜）
   （１≦ｊ≦ｍ，ｍ＋１≦ｋ≦ｍ＋ｎ）
   であることを特徴とする請求項６に記載のインクジェット装置のエア除去方法。
9. 前記第二の空気排出工程を前記ｍ回実施した後に、前記第一の空気排出工程の実施を終了し、前記ノズル孔を有する面に付着したインクを除去するクリーニング工程を含み、
   前記第二の空気排出工程は、前記クリーニング工程の実施終了後に前記ｎ回実施されることを特徴とする請求項８に記載のインクジェット装置のエア除去方法。
10. インクタンクから供給されたインクをノズル孔から吐出するインクジェットヘッドと、
    前記ノズル孔を有する面を覆うように前記インクジェットヘッドに着脱自在なキャッピング装置と、
    内部のエアを排出する排気孔を有し、インク供給孔を介して前記インクタンクから供給されたインクをフィルタを通じて前記インクジェットヘッドに導くフィルタ室と、
    前記キャッピング装置に接続され、前記インクジェットヘッドに装着された状態の前記キャッピング装置の内部を負圧にして該内部のエアを排出する第一の負圧発生装置と、
    前記排気孔に接続され、前記フィルタ室の内部を負圧にして該内部のエアを該排気孔から排出する第二の負圧発生装置と、を備え、
    前記キャッピング装置の内部を負圧にしている間に前記排気孔から前記フィルタ室の内部を負圧にすることを特徴とするインクジェット装置。
11. 前記フィルタ室は、前記インクジェットヘッドよりも鉛直方向における配置位置が高いことを特徴とする請求項１０に記載のインクジェット装置。
12. 前記第一の負圧発生装置と前記第二の負圧発生装置とは同一装置であることを特徴とする請求項１０に記載のインクジェット装置。
13. 前記排気孔は、前記インク供給孔よりも内径が小さいことを特徴とする請求項１０に記載のインクジェット装置。
14. 前記インクタンク及び前記インク供給孔を接続するインク供給管と、前記第二の負圧発生装置及び前記排気孔を接続する排気管と、を備え、
    前記排気管は、前記インク供給管よりも内径が小さいことを特徴とする請求項１０に記載のインクジェット装置。

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