JP4379477B2 - 液体噴射装置のフラッシング方法 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェット式プリンタ等の液体噴射装置におけるフラッシング方法に関するものである。

液体噴射装置は、液体を液滴として噴射可能な液体噴射ヘッドを備え、この液体噴射ヘッドから各種の液体を噴射する装置である。
液体噴射装置の代表的なものとして、例えば、液体噴射ヘッドとしてのインクジェット式記録ヘッド（以下、単に記録ヘッドという）を備え、この記録ヘッドのノズル（開口）から液体状のインクをインク滴として記録紙等の吐出対象物に向けて吐出・着弾させてドットを形成することで記録を行うインクジェット式プリンタ等の画像記録装置を挙げることができる。
また、近年においては、この画像記録装置に限らず、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造装置等、各種の製造装置にも液体噴射装置が応用されている。

このような画像記録装置では、例えば、インクタンクやインクカートリッジ等の液体貯留部に貯留されたインクを記録ヘッドの圧力室内に導入し、例えば圧電振動子等の圧力発生源に駆動信号を印加してこれを駆動することにより、圧力室内のインクに圧力変動を生じさせ、この圧力変動を制御することでノズルからインク滴を吐出するようになっている。
記録ヘッドは、圧力発生源に供給する駆動信号の駆動電圧（最低電圧から最高電圧までの電位差）や、その波形に応じて、ノズルから吐出されるインク滴の液量（重量・体積）が増減するようになっている。

そして、液体噴射装置では、記録ヘッドの各ノズルの状態を好適に保ち、常に所望の液量のインク滴が吐出されてドット抜けが発生しないように、記録（印刷）の開始前、途中又は終了後等に、各ノズルからインクを吐出することでノズル内で増粘したインク等を吐出する、いわゆるフラッシング処理が行われている。
特開２００６−１２３４９９号公報

従来の技術においては、記録開始前のフラッシング処理の吐出回数等は、インクの増粘に関して最も悪い条件（例えば、３，４ヶ月経過後）を想定して規定されている。つまり、インクが最も増粘した場合であってもノズル詰まりが発生しないように、最大の吐出回数（例えば、全ノズルから５０００回程度）で、インク滴を吐出している。
このため、インクが殆ど増粘していない場合であっても、大量のインク滴が吐出されてしまい、インクの無駄が多いという問題がある。その一方で、インクが想定以上に増粘している場合には、フラッシング処理を行ってもノズル詰まりを解消することができないという問題もある。

特に、高い表現力をもつインクとして注目されている顔料インクの場合には、揮発性の高いインク溶媒に顔料を分散させて形成されているため、増粘しやすくノズル詰まりを起こしやすい。このため、フラッシング処理を頻繁に行う必要があるが、高価なインクであるため、フラッシング処理において吐出されるインク量の抑制が求められている。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、フラッシング処理時における液体噴射ヘッドからの液体噴射量を最小限に抑えることができる液体噴射装置のフラッシング方法を提供することを目的とする。

本発明に係る液体噴射装置のフラッシング方法では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
本発明は、液体噴射ヘッドのノズル開口面に対して非接触状態で対向配置された液体受部に向けて前記液体噴射ヘッドのノズルから液体を噴射して前記ノズルの目詰まりを防止する液体噴射装置のフラッシング方法において、前記ノズル開口面と前記液体受部との間に電界を付与する第一工程と、前記ノズルから前記液体受部に向けて液体を一滴噴射する第二工程と、前記液体受部に向けて液体を噴射したときの静電誘導に基づく電圧変化を検出する第三工程と、前記電圧変化の検出結果に基づいて前記ノズル内の液体の増粘状態を求め、前記ノズル内の液体の増粘状態が所定増粘状態以下か否かに応じて液体の噴射を続行するか終了するかを決定する第四工程と、を有し、前記第二工程から前記第四工程を繰り返して前記ノズル内の液体の増粘状態が所定増粘状態以下となるまで前記第二工程の液体の噴射を続行し、前記第二工程から前記第四工程を前記ノズルの全てについて各々行い、前記ノズルの全てにおいて順次に液体を噴射し、前記液体の増粘状態が所定増粘状態以下となったノズルから液体噴射を終了することを特徴とする。

この発明によれば、フラッシング処理時に、ノズルから噴射される液体の状態に応じて、液体の噴射を続行するか終了するかを決定するので、必要以上に液体を噴射することがなくなる。このため、ノズル内の液体が想定される最も悪い状態であることを前提として大量の液体を噴射する方法に比べて、フラッシング処理により排出されてしまう液体の量を最小限に抑えることができる。したがって、液体貯留部に収容された限られた液体を無駄なく使用することができ、ランニングコストを抑えることができる。

その一方で、液体の状態が想定以上に悪化している場合であっても、その状態に応じて液体の噴射を続行できるので、確実にノズル詰まりを解消することができる。つまり、液体の噴射回数を予め一定数に設定しておく方法では解消することができなかったノズル詰まりで場合であっても、噴射回数を適宜増やすことで、これを解消することができる。

また、ノズル内の液体の増粘状態が求められるので、フラッシング処理における液体噴射の量や回数を最適化することができ、確実にノズル詰まりを防止することが可能となる。

また、前記第二工程から前記第四工程を繰り返して前記ノズル内の液体の増粘状態が所定増粘状態以下となるまで前記第二工程の液体の噴射を続行するので、ノズル内の液体を所定増粘状態以下にすることができ、ノズルから噴射される液体量を所望量に保つことができる。したがって、液体量のばらつきのない液体噴射処理を行うことが可能となる。

また、前記第二工程から前記第四工程を、前記ノズルの全てについて各々行うことを特徴とする。
これにより、液体噴射ヘッドの全てのノズルにおいてフラッシング処理により排出されてしまう液体の量を最小限に抑えることができる。また、液体噴射ヘッドの全てのノズルにおいてノズル詰まりが防止できるので、その後の液体噴射を高品質に行うことができる。

また、前記ノズルの全てにおいて順次に液体を噴射し、前記液体の増粘状態が所定増粘状態以下となったノズルから液体噴射を終了することを特徴とする。
これにより、ノズル数が多い等の理由によりフラッシング処理が長時間化してしまう場合であっても、ノズル内の液体の再増粘を防止できる。すなわち、フラッシング処理が完了したノズルであっても、残りのノズルのフラッシング処理の完了を待つ待機時間が長くなると、ノズル内の液体の再増粘が生じる可能性があるが、全てのノズルから順次液体を噴射することを繰り返しているので、待機時間が短くなる。したがって、確実に、ノズル内の液体の再増粘が防止される。

また、前記第一工程から前記第四工程は、前記液体噴射ヘッドから液体噴射対象に対する液体噴射処理の開始前に先立つ噴射開始前フラッシング処理において行われることを特徴とする。
これにより、噴射開始前フラッシング（いわゆる印字開始前フラッシング処理）において、液体の噴射回数・噴射量の最適化を図ることができる。噴射開始前フラッシングは、他のフラッシング処理に比べて液体の噴射回数・噴射量の多いので、液体の有効利用を効果的に図ることができる。

また、前記第一工程から前記第四工程は、前記液体噴射ヘッドから液体噴射対象に対する液体噴射処理中の定期フラッシング処理において行われることを特徴とする。
これにより、いわゆる定期フラッシング処理において、液体の噴射回数・噴射量の最適化を図ることができる。したがって、定期フラッシング処理が短時間化されるので、液体噴射対象に対する液体噴射処理の効率化が図られる。

以下、本発明に係る液体噴射装置のフラッシング方法、及び液体噴射装置の第一実施形態について、図を参照して説明する。本実施形態では、本発明に係る液体噴射装置として、インクジェット式プリンタ（以下、プリンタ１という）を例示する。

図１は、本発明の実施形態に係るプリンタ１の概略構成を示す一部分解図である。
プリンタ１は、サブタンク２及び記録ヘッド３を搭載したキャリッジ４と、プリンタ本体５とから概略構成される。
プリンタ本体５には、キャリッジ４を往復移動させるキャリッジ移動機構６５（図５参照）と、不図示の記録紙（液体噴射対象）を搬送する紙送り機構６６（図５参照）と、記録ヘッド３の各ノズルから増粘したインクＬを吸引するクリーニング動作等に用いられるキャッピング機構１４と、記録ヘッド３に供給するインクＬを貯留したインクカートリッジ６とが設けられている。

また、プリンタ１は、記録ヘッド３から吐出されるインク滴Ｄを検出可能なインク滴センサ７（図４，５参照）を備えている。このインク滴センサ７は、記録ヘッド３から吐出されるインク滴Ｄを帯電させ、この帯電したインク滴Ｄが飛翔する際の静電誘導に基づく電圧変化を検出信号として出力するように構成されたものである。
このインク滴センサ７の詳細については、後述する。

キャリッジ移動機構６５は、プリンタ本体５の幅方向に架設されたガイド軸８と、パルスモータ９と、パルスモータ９の回転軸に接続されてこのパルスモータ９によって回転駆動される駆動プーリー１０と、駆動プーリー１０とはプリンタ本体５の幅方向の反対側に設けられた遊転プーリー１１と、駆動プーリー１０と遊転プーリー１１との間に掛け渡されてキャリッジ４に接続されたタイミングベルト１２と、から構成されている。
そして、パルスモータ９を駆動することで、キャリッジ４がガイド軸８に沿って主走査方向に往復移動するように構成されている。

また、紙送り機構６６は、紙送りモータやこの紙送りモータによって回転駆動される紙送りローラ（いずれ不図示）等から構成され、記録紙を記録（印字・印刷）動作に連動させてプラテン１３の上に順次送り出す。

キャッピング機構１４は、キャップ部材１５、吸引ポンプ１６等から構成されている。キャップ部材１５は、ゴム等の弾性材をトレー形状に成型した部材によって構成してあり、ホームポジションに配設されている。このホームポジションは、キャリッジ４の移動範囲内であって記録領域よりも外側の端部領域に設定され、電源オフ時や長時間に亘って記録（液体噴射処理）が行われなかった場合にキャリッジ４が位置する場所である。

ホームポジションにキャリッジ４が位置する場合には、キャップ部材１５が記録ヘッド３のノズル基板４３（図３参照）の表面（即ち、ノズル開口面４３ａ）に当接して封止する。この封止状態で吸引ポンプを作動させると、キャップ部材１５の内部（封止空部）が減圧されて、記録ヘッド３内のインクＬがノズル４７から強制的に排出される。

また、キャップ部材１５は、記録ヘッド３による記録動作前や記録動作中等において、増粘したインクＬや気泡等を排出するためにインク滴Ｄを吐出するフラッシング処理においてインク滴Ｄを受ける。

図２は記録ヘッド３の構成を説明する断面図、図３は記録ヘッド３の要部断面図である。図４は、記録ヘッド３、インクカートリッジ６及びインク滴センサ７の構成を説明する模式図である。
本実施形態における記録ヘッド３は、導入針ユニット１７、ヘッドケース１８、流路ユニット１９及びアクチュエータユニット２０を主な構成要素としている。
導入針ユニット１７の上面にはフィルタ２１を介在させた状態で２本のインク導入針２２が横並びで取り付けられている。これらのインク導入針２２には、サブタンク２がそれぞれ装着される。また、導入針ユニット１７の内部には、各インク導入針２２に対応したインク導入路２３が形成されている。
このインク導入路２３の上端はフィルタ２１を介してインク導入針２２に連通し、下端はパッキン２４を介してヘッドケース１８内部に形成されたケース流路２５と連通する。
なお、本実施形態は、２種類のインクを使用する構成であるため、サブタンク２を２つ配設しているが、本発明は３種類以上のインクを使用する構成にも当然に適用されるものである。

サブタンク２は、ポリプロピレン等の樹脂製材料によって成型されている。このサブタンク２には、インク室２７となる凹部が形成され、この凹部の開口面に透明な弾性シート２６を貼設してインク室２７が区画されている。
また、サブタンク２の下部にはインク導入針２２が挿入される針接続部２８が下方に向けて突設されている。サブタンク２におけるインク室２７は、底の浅いすり鉢形状をしており、その側面における上下中央よりも少し下の位置には、針接続部２８との間を連通する接続流路２９の上流側開口が臨んでおり、この上流側開口にはインクＬを濾過するタンク部フィルタ３０が取り付けられている。
針接続部２８の内部空間にはインク導入針２２が液密に嵌入されるシール部材３１が嵌め込まれている。このサブタンク２には、図４に示すように、インク室２７に連通する連通溝部３２′を有する延出部３２が形成されており、この延出部３２の上面にはインク流入口３３が突設されている。

インク流入口３３には、インクカートリッジ６に貯留されたインクＬを供給するインク供給チューブ３４が接続される。従って、インク供給チューブ３４を通ってきたインクＬは、このインク流入口３３から連通溝部３２′を通ってインク室２７に流入する。
上記の弾性シート２６は、インク室２７を収縮させる方向と膨張させる方向とに変形可能である。そして、この弾性シート２６の変形によるダンパー機能によって、インクＬの圧力変動が吸収される。すなわち、弾性シート２６の作用によってサブタンク２が圧力ダンパとして機能する。従って、インクＬは、サブタンク２内で圧力変動が吸収された状態で記録ヘッド３側に供給される。

ヘッドケース１８は、合成樹脂製の中空箱体状部材であり、下端面に流路ユニット１９を接合し、内部に形成された収容空部３７内にアクチュエータユニット２０を収容し、流路ユニット１９側とは反対側の上端面にパッキン２４を介在した状態で導入針ユニット１７を取り付けるようになっている。
このヘッドケース１８の内部には、高さ方向を貫通してケース流路２５が設けられている。このケース流路２５の上端は、パッキン２４を介して導入針ユニット１７のインク導入路２３と連通するようになっている。
また、ケース流路２５の下端は、流路ユニット１９内の共通インク室４４に連通するようになっている。したがって、インク導入針２２から導入されたインクＬは、インク導入路２３及びケース流路２５を通じて共通インク室４４側に供給される。

ヘッドケース１８の収容空部３７内に収容されるアクチュエータユニット２０は、櫛歯状に列設された複数の圧電振動子３８と、この圧電振動子３８が接合される固定板３９と、プリンタ本体側からの駆動信号を圧電振動子３８に供給する配線部材としてのフレキシブルケーブル４０とから構成される。各圧電振動子３８は、固定端部側が固定板３９上に接合され、自由端部側が固定板３９の先端面よりも外側に突出している。即ち、各圧電振動子３８は、所謂片持ち梁の状態で固定板３９上に取り付けられている。
また、各圧電振動子３８を支持する固定板３９は、例えば厚さ１ｍｍ程度のステンレス鋼によって構成されている。そして、アクチュエータユニット２０は、固定板３９の背面を、収容空部３７を区画するケース内壁面に接着することで収容空部３７内に収納・固定されている。

流路ユニット１９は、振動板（封止板）４１、流路基板４２及びノズル基板４３からなる流路ユニット構成部材を積層した状態で接着剤で接合して一体化することにより作製されており、共通インク室４４からインク供給口４５及び圧力室４６を通りノズル４７に至るまでの一連のインク流路（液体流路）を形成する部材である。圧力室４６は、ノズル４７の列設方向（ノズル列方向）に対して直交する方向に細長い室として形成されている。また、共通インク室４４は、ケース流路２５と連通し、インク導入針２２側からのインクＬが導入される室である。
そして、この共通インク室４４に導入されたインクＬは、インク供給口４５を通じて各圧力室４６に分配供給される。

流路ユニット１９の底部に配置されるノズル基板４３は、ドット形成密度に対応したピッチ（例えば１８０ｄｐｉ）で複数のノズル４７を列状に開設した金属製の薄い板材である。本実施形態のノズル基板４３は、ステンレス鋼の板材によって作製され、本実施形態においてはノズル４７の列（即ち、ノズル列）が、各サブタンク２に対応して合計２２列並設されている。そして、１つのノズル列は、例えば、１８０個のノズル４７によって構成される。
ノズル基板４３と振動板４１との間に配置される流路基板４２は、インク流路となる流路部、具体的には、共通インク室４４、インク供給口４５及び圧力室４６となる空部が区画形成された板状の部材である。

本実施形態において、流路基板４２は、結晶性を有する基材であるシリコンウェハーを異方性エッチング処理することによって作製されている。振動板４１は、ステンレス鋼等の金属製の支持板上に弾性フィルムをラミネート加工した二重構造の複合板材である。この振動板４１の圧力室４６に対応する部分には、エッチングなどによって支持板を環状に除去することで、圧電振動子３８の先端面が接合される島部４８が形成されており、この部分はダイヤフラム部として機能する。即ち、この振動板４１は、圧電振動子３８の作動に応じて島部４８の周囲の弾性フィルムが弾性変形するように構成されている。また、振動板４１は、流路基板４２の一方の開口面を封止し、コンプライアンス部４９としても機能する。このコンプライアンス部４９に相当する部分についてはダイヤフラム部と同様にエッチングなどにより支持板を除去して弾性フィルムだけにしている。

そして、上記の記録ヘッド３において、フレキシブルケーブル４０を通じて駆動信号が圧電振動子３８に供給されると、この圧電振動子３８が素子長手方向に伸縮し、これに伴い島部４８が圧力室４６に近接する方向或いは離隔する方向に移動する。これにより、圧力室４６の容積が変化し、圧力室４６内のインクＬに圧力変動が生じる。この圧力変動によってノズル４７からインク滴Ｄが吐出される。

インクカートリッジ６は、図４に示すように、中空箱形状に形成されたケース部材５１と、可塑性材料によって形成されたインクパック５２とから構成されており、ケース部材５１内の収容室にインクパック５２を収容している。
このインクカートリッジ６は、インク供給チューブ３４の一端部と連通しており、記録ヘッド３のノズル開口面４３ａとの水頭差によってインクパック５２内のインクＬを記録ヘッド３側に供給するように構成されている。具体的には、インクカートリッジ６と記録ヘッド３との重量方向の相対的な位置関係がノズル４７のメニスカスに対して極く僅かに負圧がかかるような状態に設定されている。
そして、圧電振動子３８を駆動することによる圧力変化によって、圧力室４６へのインクＬの供給と、この圧力室４６内のインクＬの吐出を行う。

インク滴センサ７は、図４に示すように、ホームポジションに配置された液滴受部としてのキャップ部材１５と、このキャップ部材１５の内部に設けられた検査領域７４と、この検査領域７４と記録ヘッド３のノズル基板４３との間に電圧を印加する電圧印加回路７５と、検査領域７４の電圧を検出する電圧検出回路７６とから構成される。

キャップ部材１５は、上面が開放されたトレイ状の部材であり、エラストマー等の弾性部材により作製されている。このキャップ部材１５の内部にはインク吸収体７７が配設されている。インク吸収体７７は、インクＬの保持力が高いものであり、例えば、フェルトなどの不織布によって作製されている。
そして、インク吸収体７７の上面には、メッシュ状の電極部材７８が配設されている。この電極部材７８の表面が検査領域７４に相当する。電極部材７８は、ステンレス鋼等の金属からなる格子状のメッシュとして形成されている。このため、電極部材７８上に着弾したインク滴Ｄは、格子状の電極部材７８の隙間を通って下側に配置された吸収体７７に吸収・保持されるようになっている。

電圧印加回路７５は、電極部材７８が正極となり、記録ヘッド３のノズル基板４３が負極となるように直流電源（例えば４００Ｖ）と抵抗素子（例えば１ＭΩ）とを介して両者を電気的に接続している。
電圧検出回路７６は、電極部材７８の電圧信号を増幅して出力する増幅回路８１と、この増幅回路８１から出力された信号をＡ／Ｄ変換してプリンタコントローラ５５側へ出力するＡ／Ｄ変換回路８２とを備えている。増幅回路８１は、所定の増幅率で電極部材７８の電圧信号を増幅して出力するものである。Ａ／Ｄ変換回路８２は、増幅回路８１から出力されたアナログ信号をディジタル信号に変換して、検出信号としてプリンタコントローラ５５側に出力するようになっている。

図５はプリンタ１の電気的な構成を示すブロック図、図６は吐出パルスの構成を説明する図である。
本実施形態におけるプリンタ１は、プリンタコントローラ５５と、プリントエンジン５６と、インク滴センサ７とで概略構成されている。
プリンタコントローラ５５は、ホストコンピュータ等の外部装置からの印刷データ等が入力される外部インタフェース（外部Ｉ／Ｆ）５７と、各種データ等を記憶するＲＡＭ５８と、各種制御のための制御プログラム等を記憶したＲＯＭ５９と、ＲＯＭ５９に記憶されている制御プログラムに従って各部の統括的な制御を行う制御部６０と、クロック信号を発生する発振回路６１と、記録ヘッド３へ供給する駆動信号を発生する駆動信号発生回路６２と、印刷データをドット毎に展開することで得られた吐出データや駆動信号等を記録ヘッド３に出力するための内部インタフェース（内部Ｉ／Ｆ）６３とを備えている。

プリントエンジン５６は、記録ヘッド３と、キャリッジ移動機構６５と、紙送り機構６６とから構成されている。
記録ヘッド３は、吐出データがセットされるシフトレジスタ６７と、シフトレジスタ６７にセットされた吐出データをラッチするラッチ回路６８と、ラッチ回路６８からの吐出データを翻訳してパルス選択データを生成するデコーダ６９と、電圧増幅器として機能するレベルシフタ７０と、圧電振動子３８に対する駆動信号の供給を制御するスイッチ回路７１と、圧電振動子３８とを備えている。
制御部６０は、外部装置から送信された印刷データをドットパターンに対応した吐出データに展開して記録ヘッド３に送信する。そして、記録ヘッド３では、受信した吐出データに基づき、インク滴Ｄの吐出が行われるようになっている。

また、制御部６０は、ＲＯＭ５９に記憶されたフラッシング条件に基づいてフラッシング処理を実施させるフラッシング処理部としても機能する。フラッシング処理は、記録ヘッド３の各ノズル４７内から増粘したインクＬや気泡を排出することでノズル詰まりを防止する処理であって、各ノズル４７からキャップ部材１５に向けて所定回数のインク滴Ｄの吐出を行う。
フラッシング処理としては、プリンタ１に電源が投入されて記録ヘッド３による記録動作を開始する前に行われる、いわゆる印字開始前フラッシングがある。印字開始前フラッシングにおいては、例えば、全てのノズル４７から３０００〜５０００回のインク滴Ｄの吐出を行うように設定されている。なお、フラッシング条件は、ＲＯＭ５９に記憶される。
印字開始前フラッシングにおける吐出回数としては、プリンタ１への電源投入が数ヶ月間行われなかった場合を想定し、その場合であっても全てのノズル４７から増粘したインクＬを排出することでノズル詰まりを解消できる程度の吐出回数が設定されている。
なお、上述した吐出回数（フラッシング条件）は、プリンタ１に電源が投入された際に設定される初期値であって、実際にフラッシング処理が行われる際には、最適な吐出回数となるよう変更されるようになっている。

また、印字開始前フラッシングの他には、記録ヘッド３による記録動作中に行われる、いわゆる定期フラッシングがある。更に、記録ヘッド３に向けて記録紙を供給する際に行われる給紙時フラッシング及び記録紙を排出した直後に行われる排紙時フラッシングがある。
定期フラッシング、給紙時フラッシング及び排紙時フラッシングにおいては、吐出回数（フラッシング条件）の初期値は、例えば、数十回〜数百回程度に設定されている。

駆動信号発生回路６２は、記録ヘッド３の圧電振動子３８に供給する吐出パルスの電圧値の変化量を示すデータと吐出パルスの電圧を変化させるタイミングを規定するタイミング信号とが入力され、これらのデータ及びタイミング信号に基づいて、例えば、図６に示すような吐出パルスＤＰを含む駆動信号を発生する。
吐出パルスＤＰは、基準電位ＶＭから最高電位ＶＨまで比較的穏やかな勾配で電位を上昇させる第１充電要素ＰＥ１と、最高電位ＶＨを一定の時間維持する第１ホールド要素ＰＥ２と、最高電位ＶＨから最低電位ＶＬまで急峻な勾配で電位を降下させる放電要素ＰＥ３と、最低電位ＶＬを短い時間維持する第２ホールド要素ＰＥ４と、最低電位ＶＬから基準電位ＶＭまで電位を復帰させる第２充電要素ＰＥ５とにより構成されている。
そして、この吐出パルスＤＰは、ノズル４７から吐出されるインク滴Ｄの液量が設計液量に一致するような駆動電圧ＶＤ（最高電位ＶＨと最低電位ＶＬとの電位差）に設定されている。なお、勿論、吐出パルスＤＰは、例示した波形のものには限られず、種々の波形のものを用いることができる。

上記吐出パルスＤＰを圧電振動子３８に印加すると、次のようにしてインク滴Ｄが吐出される。即ち、第１充電要素ＰＥ１が供給されると、圧電振動子３８が収縮して圧力室４６が膨張する。この圧力室４６の膨張状態が極く短い間維持された後、放電要素ＰＥ３が印加されて圧電振動子３８が急激に伸長する。これに伴って、圧力室４６の容積が基準容積（圧電振動子３８に基準電位ＶＭを印加したときの圧力室４６の容積）以下に収縮し、ノズル４７に露出したメニスカスが外側に向けて急激に加圧される。これにより、所定の液量のインク滴Ｄがノズル４７から吐出される。その後、第２ホールド要素ＰＥ４及び第２充電要素ＰＥ５が圧電振動子３８に順次供給され、インク滴Ｄの吐出に伴うメニスカスの振動を短時間で収束させるべく、圧力室４６が基準容積に復帰する。

以上の構成を備えるプリンタ１は、フラッシング処理の際に、インク滴センサ７の検出信号に基づいて、フラッシング処理を続行したり終了したりする（すなわち、フラッシング条件をインク滴センサ７の検出信号に基づいて変更する）ことで、フラッシング処理時におけるインクＬの吐出量を最小限に抑えるように制御される。
以下、印字開始前フラッシングを行う場合について説明する。

図７は、インク滴センサ７を用いたフラッシング処理を説明するフローチャートである。
図８は、静電誘導によって誘導電圧が生じる原理を説明する模式図であり、（ａ）はインク滴Ｄが吐出された直後の状態を示す図、（ｂ）はインク滴Ｄがキャップ部材１５の検査領域７４に着弾した状態を示す図である。
図９は、インク滴センサ７から出力される検出信号（インク１滴分）の波形の一例を示す図である。
図１０は、インク滴Ｄの吐出順序を説明する模式図である。

プリンタ１に電源が投入される前（電源断時）には、キャリッジ４はホームポジションに位置し、記録ヘッド３のノズル基板４３の表面にキャップ部材１５が当接して封止されている。これは、記録ヘッド３の各ノズル４７内のインクＬが空気に触れて乾燥しないようにするためである。しかし、プリンタ１の電源断の状態が長時間に亘ると、インクＬは徐々に乾燥して増粘してしまう。
このため、プリンタ１に電源が投入された際には、必ず印字開始前フラッシングが実施される（ステップＳ０）。

印字開始前フラッシングでは、まず、不図示の昇降機構によってキャップ部材１５が下降して、記録ヘッド３がキャップ部材１５の上方に位置付けられ、記録ヘッド３のノズル開口面４３ａと検査領域７４（電極部材７８）とが非接触状態で対向する（ステップＳ１）。
そして、電圧印加回路７５によって、ノズル基板４３と電極部材７８との間に電圧が印加される（ステップＳ２）。
次いで、ノズル基板４３と電極部材７８との間に電圧が印加した状態で、吐出パルスＤＰを用いて圧電振動子３８を駆動させて、任意の一つノズル４７からインク滴Ｄを吐出する（ステップＳ３）。

この際、ノズル基板４３は負極となっているため、図８（ａ）に示すように、ノズル基板４３の一部の負電荷がインク滴Ｄに移動し、吐出されたインク滴Ｄは負に帯電する。そして、このインク滴Ｄがキャップ部材１５の検査領域７４に対して近づくに連れ、静電誘導によって検査領域７４（電極部材７８の表面）では正電荷が増加する。
これにより、ノズル基板４３と電極部材７８との間の電圧は、静電誘導によって生じる誘導電圧により、インク滴Ｄを吐出しない状態における当初の電圧値よりも高くなる。
その後、図８（ｂ）に示すように、インク滴Ｄが電極部材７８に着弾すると、インク滴Ｄの負電荷により電極部材７８の正電荷が中和される。このため、ノズル基板４３と電極部材７８との間の電圧は当初の電圧値を下回る。
そして、その後に、ノズル基板４３と電極部材７８との間の電圧は当初の電圧値に戻る。
したがって、図９に示すように、インク滴センサ７から出力される検出波形は、一旦電圧が上昇した後に、当初の電圧値を下回るまで下降し、その後当初の電圧値に戻る波形となる。
このようにして、インク滴センサ７により各ノズル４７からインク滴Ｄを吐出した際の電圧変化が検出される（ステップＳ４）。

ところが、インク滴Ｄが増粘している場合には、同一の吐出パルスＤＰを用いたとしても、吐出量（液量）が正常時に比べて減少する。このため、図９において、実線で示すように、インク滴センサ７から出力される検出信号（検出波形Ｚ）の振幅Ａは、正常時の検出信号（理想波形Ｚ０：図９の破線）の振幅Ａ０に比べて小さくなる（振幅差ΔＡ）。また、吐出パルスＤＰを印加してからインク滴Ｄがノズル基板４３から離間するまでの時間も、正常時に比べて遅くなる（電圧上昇するタイミングが時間差ΔＴだけずれる。）。
したがって、インク滴センサ７から出力される検出波形Ｚの振幅Ａや電圧上昇のタイミングを理想波形Ｚ０のそれらと比較（ΔＡ，ΔＴを検出）することで、記録ヘッド３の各ノズル４７内におけるインクＬの増粘状態を求めることができる（ステップＳ５）。

上述したように、印字開始前フラッシングにおけるインク滴Ｄの吐出回数（フラッシング条件）は、ノズル４７内におけるインクＬの増粘状態が最も悪い場合を想定して、規定されている。
しかし、実際のインクＬの増粘状態は、最悪の状態に至っていない場合が殆どである。このため、実際のインクＬの増粘状態を検出（推定）し、検出した増粘状態に応じて吐出回数（フラッシング条件）を変更することで、フラッシング処理により捨てられてしまうインクＬの量を最小限に抑える。

具体的には、フラッシング処理の際に、任意の一つのノズル４７に関して、このノズル４７から吐出されるインク滴Ｄにより得られるインク滴センサ７の検出信号（検出波形Ｚ）が所定の状態（基準値以内）であるか否かを判定する（ステップＳ６）。そして、所定の状態に達していない場合にはこのノズル４７からのインク滴Ｄの吐出を続行し、検出信号が所定の状態となったらフラッシング処理を終了（完了）する（ステップＳ７）。

つまり、図１０に示すように、任意の一つのノズル４７に関して、インク滴Ｄの吐出を連続的に続け、インク滴センサ７の検出信号（検出波形Ｚ）に基づいてインク滴Ｄの増粘状態を検出して、増粘状態が所定状態を満たしたらフラッシング処理を終了（完了）する。インク滴Ｄの吐出間隔は、一つのインク滴Ｄ毎にインク滴センサ７から検出波形Ｚが取得できる程度の間隔（例えば、２〜５μｓ間隔）である。
なお、ノズル４７からのインク滴Ｄの吐出を続行する際（ステップＳ６でＮＯと判断された場合）には、インクＬの粘度状態（インク滴センサ７の検出信号）に基づいて、フラッシング条件を変更する（設定されている吐出回数を減らす）ようにしてもよい。

検出信号が所定の状態（基準値以内）、つまり所定の増粘状態であるか否かは、以下のように、インク滴センサ７の検出信号（検出波形Ｚ）の振幅Ａ及びタイミングの少なくとも一方により判断する。
すなわち、検出波形Ｚの振幅Ａの基準値（閾値）を、理想波形Ｚ０における振幅Ａ０の、例えば８０％に設定する。言い換えると、振幅差ΔＡは、検出波形Ｚにおける振幅Ａ０の２０％以下に設定する（ΔＡ≦０．２×Ａ０〔Ｖ〕）。
または、検出波形Ｚが発生するタイミング（時間差）の基準値（閾値）を、理想波形Ｚ０の発生時から、例えば０．５μｓ後に設定する（ΔＴ≦０．５〔μｓ〕）。
これにより、印字開始前フラッシング処理では、インク滴センサ７の検出波形Ｚの振幅Ａが理想波形Ｚ０の振幅Ａ０の８０％となるまで、または、検出波形Ｚの発生のタイミングが理想波形Ｚ０の発生時から０．５μｓ以内となるまで、インク滴Ｄを繰り返し吐出するようなフラッシング条件に変更される。

そして、上述したステップＳ３からステップＳ６の処理は、記録ヘッド３の全てのノズル４７の各々について実施される（ステップＳ７）。つまり、記録ヘッド３の全てのノズル４７（２２列×１８０個）について、一つ一つ順々に、ステップＳ３からステップＳ６の処理を実施する。
これにより、全てのノズル４７内のインクＬの粘度状態を最適な状態にすることができる。また、各ノズル４７について、最低限必要な回数だけインク滴Ｄの吐出が行われるようになる。
したがって、従来は、印字開始前フラッシングの際には、全てのノズル４７においてインク滴Ｄを、例えば、３０００回吐出していたが、あるノズル４７では１０００回程度のインク滴Ｄの吐出で済み、他のノズル４７では１００回程度或いは数回程度のインク滴Ｄの吐出で済むようになる。したがって、フラッシング処理により捨てられてしまうインクＬの量は、必要最小限となる。

このようにして、制御部６０は、記録ヘッド３の全てのノズル４７の各々について、印字開始前フラッシングを実施する。
そして、印字開始前フラッシングが完了すると、紙送り機構６６により記録紙が搬送（給紙）され、記録ヘッド３の各ノズル４７から記録紙に向けてインク滴Ｄを吐出する記録（印字・印刷）処理に移行する（ステップＳ７）。

以上のように、プリンタ１では、印字開始前フラッシングの際にインク滴センサ７から検出信号（検出波形Ｚ）を取得し、その検出信号に基づいてインク滴Ｄの吐出を続行するか終了するかを決定するので、必要以上にインク滴Ｄを吐出することがない。
また、インク滴センサ７から検出波形Ｚの振幅やタイミングによりノズル４７内のインクＬの粘度状態を求めるので、より確実にインクＬの増粘によるノズル詰まりを防止できる。

また、ノズル４７内のインクＬの増粘状態が、所定増粘状態以下となるまでフラッシング処理を続行するので、確実にノズル詰まりを防止できると共に、無断なインクＬの吐出のないフラッシング処理を実現することができる。
また、記録ヘッド３の全てのノズル４７について上述した処理を行うので、フラッシング処理の際に捨てられるインクＬの量を必要最低限に抑えることができる。

なお、予想（想定される増粘状態、最悪の状態）以上にインクＬが増粘したノズル４７があると、そのノズル４７では、インク滴Ｄを、例えば５０００回以上吐出してしまう場合もある。このノズル４７に限っては、捨てられるインクＬの量を必要最低限に抑えることはできないが、ノズル詰まりは確実に解消できる。このため、従来では、フラッシング処理によってもノズル詰まりが解消できない場合には、面倒なクリーニング処理を実施せざるを得なかったが、本実施形態によれば、わざわざクリーニング処理を実施をしなくてもよいという利点がある。

なお、上記実施形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明はこれに限定されるものではない。特許請求の範囲の記載に基づいて種々の変形が可能である。

例えば、上記実施形態においては、印字開始前フラッシングの場合について説明したが、これに限らず、他のフラッシング処理であってもよい。
記録（印字・印刷）処理時に定期的に行われる定期フラッシング、給紙時や排紙時に行われる給紙時フラッシング処理、排紙時フラッシング処理においても、本発明を適用することができる。
本発明を定期フラッシング処理に適用した場合には、インク滴Ｄの吐出回数が最適化されて各ノズル４７から数回程度の吐出で済むようになるので、定期フラッシングが短時間化される。したがって、記録処理が定期フラッシングにより中断される時間が僅かとなって、効率化される。
給紙時フラッシング処理や排紙時フラッシング処理に適用した場合も同様である。
なお、インク滴Ｄの吐出回数（インクＬの液量）は、印字開始前フラッシング処理が最も多いので、印字開始前フラッシング処理に本発明を適用した場合が最も効果的である。

また、上記実施形態においては、記録ヘッド３の全てのノズル４７（２２列×１８０個＝３９６０個）について、一つ一つ順々にフラッシング処理（ステップＳ３からステップＳ６）を実施する場合ついて説明したが、これに限らない。
図１１は、インク滴Ｄの吐出順序の他の例を説明する模式図である。
例えば、図１１に示すように、３９６０個のノズル４７について、まずは、順々に一適ずつインク滴Ｄを吐出して、全てのノズル４７におけるインクＬの増粘状態が検出される。再度、順々に一適ずつインク滴Ｄを吐出することを繰り返しながら、全てのノズル４７におけるインクＬの増粘状態を監視し続ける。そして、インクＬの増粘状態が所定状態となったノズル４７から、インク滴Ｄの吐出を終了するようにする。したがって、インクＬの増粘が小さいノズル４７からフラッシング処理が完了し、インクＬの増粘が大きいノズル４７が最後までフラッシング処理を続行するようになる。
一つ一つ順々にフラッシング処理を実施する場合には、最初にフラッシング処理が完了したノズル４７は、最後のノズル４７のフラッシング処理の完了まで、インク滴Ｄを吐出することなく待機しなければならない。この待機時間が長くなると、インクＬが徐々に増粘してしまう可能性がある。しかし、各ノズル４７が順々に一適ずつインク滴Ｄを吐出することを繰り返す方法によれば、最初にフラッシング処理が完了したノズル４７における待機時間は、当然に短くなる。したがって、インクＬが徐々に増粘してしまう可能性は低くなるという利点がある。
なお、インク滴Ｄを一適ずつ吐出する場合に限らない。二，三滴ずつ、五，六滴ずつ或いは十滴程度ずつ等であってもよい。

また、上記実施形態においては、フラッシング処理の最初から最後までインク滴センサ７の検出波形Ｚを監視する場合について説明したが、これに限らない。
例えば、インク滴Ｄを十回程度吐出する毎にインク滴センサ７の検出波形Ｚを取得・監視するようにしてもよい。
また、最初に得られたインク滴センサ７の検出波形Ｚに基づいて、その後に最低限必要なインク滴Ｄの吐出回数を設定してもよい。例えば、増粘状態をランク付けし、そのランクごとに吐出回数を規定しておく。これにより、インク滴センサ７の検出波形Ｚは、各ノズル４７について一回ずつで済むようになる。なお、確認のため、最後のインク滴Ｄの吐出のみ、インク滴センサ７で検出するようにしてもよい。

また、定期フラッシング、給紙フラッシング、排紙フラッシングは、もともとインク滴Ｄの吐出回数が少ない（例えば、３００回程度）ので、最もインクＬが増粘しているノズル４７に合わせて吐出回数を設定してもよい。
まずは、順々に一適ずつインク滴Ｄを吐出して、全てのノズル４７におけるインクＬの増粘状態（検出波形Ｚ）を検出し、最もインクＬが増粘しているノズル４７を選択する。そして、このノズル４７において最低限必要なインク滴Ｄの吐出回数（例えば５０回）を決定する。次いで、全てのノズル４７からインク滴Ｄを５０回吐出する。
この場合には、少なくとも従来のフラッシング処理に比べて、吐出するインク滴Ｄの量を少なくすることができる。しかも、全てのノズル４７からインク滴Ｄを同時に吐出するので、フラッシング処理の時間が短くなる（上述した実施形態では、一適ずつインク滴Ｄを吐出するので、従来のフラッシング処理に比べて、処理時間は長くなっている）。
このように、インク滴センサ７の検出信号（検出波形Ｚ）を取得する必要のないときは、全て或いは複数のノズル４７からインク滴Ｄを同時に吐出するようにすることが望ましい。

また、上記実施形態では、フラッシング処理時の吐出パルスＤＰと、記録（印字・印刷）処理時の吐出パルスＤＰとが同一の場合について説明したが、これに限らない。
インク滴センサ７の検出信号に応じて、フラッシング処理時の吐出パルスＤＰを変更してもよい。例えば、インクＬの増粘が大きいノズル４７では駆動電圧ＶＤを大きくし、インクＬの増粘が小さいノズル４７では駆動電圧ＶＤを小さくしてもよい。
つまり、フラッシング条件を変更する際には、インク滴Ｌの吐出回数の他に、吐出パルスＤＰを変更するようにしてもよい。これにより、フラッシング処理の時間を短縮することも可能となる。

また、上記実施形態では、本発明における液滴受部として、キャッピング機構１４のキャップ部材１５を用いる構成を例示したが、これには限らず、吐出検査専用に独立した液滴受部を設けるようにしても良い。
また、上記実施形態では、電極部材７８が正極、記録ヘッド３のノズル基板４３が負極となるように両者を電気的に接続した例を示したが、両者の正負を逆転させる構成とすることも可能である。

また、上記実施形態では、本発明における圧力発生源として所謂縦振動モードの圧電振動子３８を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、電界方向（圧電体と内部電極との積層方向）に振動可能な圧電振動子であってもよい。また、ノズル列毎にユニット化されているものに限らず、所謂撓み振動モードの圧電振動子のように、圧力室４６毎に設けられるものであってもよい。さらに、圧電振動子に限らず、発熱素子等の他の圧力発生素子を用いることもできる。

上記実施形態では、液体噴射装置として、インクジェット式プリンタ（記録装置）に具体化したが、この限りではなく、インク以外の他の液体（機能材料の粒子が分散されている液状体、ジェルのような流状体）を噴射したり吐出したりする流体噴射装置に具体化することもできる。
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する液状体噴射装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機物を噴射する液体噴射装置、精密ピペットとして用いられ試料となる液体を噴射する液体噴射装置であってもよい。
さらに、時計やカメラ等の精密機械にピンポイントで潤滑油を噴射する液体噴射装置、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噴射する液体噴射装置、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噴射する液体噴射装置、ジェルを噴射する流状体噴射装置であってもよい。
そして、これらのうちいずれか一種の液体噴射装置において、噴射される液体（液状体、流状体）が、乾燥等により増粘する可能性があれば、本発明を適用することができる。

プリンタの構成を説明する斜視図である。 記録ヘッドの構成を説明する断面図である。 記録ヘッドの構成を説明する要部断面図である。 記録ヘッド、インクカートリッジ、インク滴センサの構成を説明する模式図である。 プリンタの電気的構成を説明するブロック図である。 吐出パルスの構成を説明する図である。 インク滴センサを用いたフラッシング処理を説明するフローチャートである。 静電誘導によって誘導電圧が生じる原理を説明する模式図であり、（ａ）はインク滴が吐出された直後の状態を示す図、（ｂ）はインク滴がキャップ部材の検査領域に着弾した状態を示す図である。 インク滴センサから出力される検出信号の波形の一例を示す図である。 インク滴の吐出順序を説明する模式図である。 インク滴の吐出順序の他の例を説明する模式図である。

符号の説明

１…プリンタ（液体噴射装置）、 ３…記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、 ７…インク滴センサ（液体検出部）、 １４…キャッピング機構、 １５…キャップ部材（液体受部）、 ４３…ノズル基板、 ４３ａ…ノズル開口面、 ４７…ノズル、 ５５…プリンタコントローラ、 ６０…制御部（フラッシング処理部）、 Ｌ…インク（液体）、 Ｄ…インク滴（液体）、 Ｚ…検出波形（電圧変化）、 Ａ…振幅、 ΔＡ…振幅差、 ΔＴ…時間差（タイミング）

Claims (1)

1. 液体噴射ヘッドのノズル開口面に対して非接触状態で対向配置された液体受部に向けて前記液体噴射ヘッドのノズルから液体を噴射して前記ノズルの目詰まりを防止する液体噴射装置のフラッシング方法において、
   前記ノズル開口面と前記液体受部との間に電界を付与する第一工程と、
   前記ノズルから前記液体受部に向けて液体を一滴噴射する第二工程と、
   前記液体受部に向けて液体を噴射したときの静電誘導に基づく電圧変化を検出する第三工程と、
   前記電圧変化の検出結果に基づいて前記ノズル内の液体の増粘状態を求め、前記ノズル内の液体の増粘状態が所定増粘状態以下か否かに応じて液体の噴射を続行するか終了するかを決定する第四工程と、
   を有し、
   前記第二工程から前記第四工程を繰り返して前記ノズル内の液体の増粘状態が所定増粘状態以下となるまで前記第二工程の液体の噴射を続行し、前記第二工程から前記第四工程を前記ノズルの全てについて各々行い、前記ノズルの全てにおいて順次に液体を噴射し、前記液体の増粘状態が所定増粘状態以下となったノズルから液体噴射を終了する
   ことを特徴とする液体噴射装置のフラッシング方法。

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