JP4821817B2 - 液滴噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は、液滴を噴射する液滴噴射装置に関する。

従来から、ノズルから液滴を噴射する液滴噴射装置として、記録用紙等に対してインクの液滴を噴射するインクジェットヘッドを備えた、インクジェットプリンタが知られている。ところで、このようなインクジェットプリンタにおいては、乾燥によるノズル内のインクの粘度上昇（増粘）やインク流路内への気泡侵入等に起因して、ノズルに噴射不良が生じることがある。そこで、一般的なインクジェット記録装置は、インク流路内の増粘インクや気泡を排出してノズルの噴射性能を回復する装置が設けられている。

その中でも、本願出願人は、インク流路の末端に位置するノズルから強制的に増粘インクや気泡を吸引排出する吸引パージと、ノズルよりも上流側のインク流路から気泡を吸引排出する排気パージとを、それぞれ実行可能なインクジェットプリンタを提案している。例えば、特許文献１に記載のインクジェットプリンタは、吸引パージ用の構成として、インクジェットヘッドの液滴噴射面に密着してノズルの噴射口を塞ぐノズルキャップを備えている。これに加えて、さらに、排気パージ用の構成として、インクジェットヘッドに連通した気泡貯留室を有するバッファタンクと、気泡貯留室から延出された排出路と、排出路を開閉する開閉弁と、排出路の末端（排気口）を塞ぐ排気キャップとを備えている。また、ノズルキャップと排気キャップは切り替えユニットを介して吸引ポンプに接続されている。

そして、このインクジェットプリンタは、ノズルキャップでノズルの噴射口が塞がれた状態で吸引ポンプを作動させることにより、ノズルからノズルキャップ内へ、増粘インクや気泡を含むインクを吸引排出させる。一方で、排気キャップで排出路の排気口が塞がれ、且つ、開閉弁が排出路を開放している状態で、吸引ポンプを作動させることにより、ノズルよりも上流側に位置するバッファタンク内の気泡貯留室から気泡を、排出路を介して排気キャップへ排出する。この排気パージを行うことにより、気泡排出のために行う吸引パージの回数や吸引時間を減らすことができ、インク消費量を抑えることができる。

特開２００５−２４６９２８号公報

特許文献１のインクジェットプリンタにおいては、主にノズル内のインク増粘による噴射不良が生じている場合には、その増粘インクをノズルから排出するために吸引パージを実行する。しかし、プリンタの電源ＯＦＦの状態が長期間続いた等の理由によって、ノズル内のインクの増粘程度がひどい場合には、通常の吸引パージでは、ノズル内に形成された増粘インクのメニスカスを破壊することがなかなかできず、ノズルから増粘インクを排出することが難しい。

本発明の目的は、液体供給流路内に混入した気体をノズルよりも上流側から排出することができるとともに、ノズル内の液体増粘の程度がひどい場合には、その増粘した液体を確実にノズルから排出することが可能な液滴噴射装置を提供することである。

第１の発明の液滴噴射装置は、液滴を噴射するノズルを有する液滴噴射ヘッドと、前記液滴噴射ヘッドに液体を供給する液体供給流路と、前記液体供給流路に連通した排気流路と、前記液滴噴射ヘッドの前記ノズルから液体を排出させる液体パージを行うパージ手段と、前記排気流路に接続された吸引手段と、前記パージ手段及び前記吸引手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記吸引手段による吸引により前記排気流路を介して前記液体供給流路内の気体を排出する排気パージを行った後、前記パージ手段により前記液体パージを行う、第１パージモードと、前記吸引手段により、前記排気パージのときよりも前記液体供給流路内の圧力を急激に減らして前記ノズル内の液体のメニスカスを破壊するように、単位時間当たりの吸引気体量が前記排気パージよりも大きく設定された、吸引速度の大きい高速吸引を行った後、前記パージ手段により前記液体パージを行う、第２パージモードとを、選択的に実行可能であることを特徴とするものである。

液滴噴射ヘッドに接続された液体供給流路内に空気等の気体が混入してしまっている場合に、末端のノズルから気体を全て排出するのは困難であり、また、気体を排出できたとしても同時にノズルから捨てられることとなる液体の量が多くなってしまう。そこで、このような場合には、ノズルよりも上流側から気体を排出可能な第１パージモードを選択する。まず、吸引手段による排気パージを行って、ノズルよりも上流側の液体供給流路に連通した排気流路から、液体供給流路内に混入している気体の大部分を排出する。その後、パージ手段による液体パージを行うことにより、ノズルから液体を排出しつつ、同時に、前記排気パージでは排出されなかった液体中の気泡やノズル内の増粘液体を排出する。

一方、ノズル内の増粘の程度がひどく、液体パージを行っただけではノズル内の増粘した液体を排出することが困難な場合には、増粘液体の排出に特化した第２パージモードを選択する。まず、液体供給流路に連通した排気流路から、前記排気パージよりも吸引速度（吸引力）の大きい、強力な吸引（高速吸引）を行って、液体供給流路内の圧力を急激に低下させることにより、ノズル内の増粘した液体のメニスカスを破壊する。そのため、この高速吸引後の液体パージによって、ノズル内の増粘液体を排出することが容易になる。

尚、本発明において、「液体パージ」とは、ノズルから液体を排出することを目的として行われるものであるが、実際にノズルから排出されるのは液体だけ限られず、液体中に混入している気体が液体とともにノズルから排出される場合も液体パージに含まれる。また、「排気パージ」とは、排気流路から気体を排出することを目的として行われるものであるが、実際に、排気流路から排出されるのは気体だけに限られず、気体に混じって液体も一緒に排出される場合も排気パージに含まれる。

第２の発明の液滴噴射装置は、前記第１の発明において、前記制御手段は、前記第２パージモード選択時に、前記吸引手段による前記高速吸引と前記パージ手段による前記液体パージを行った後、さらに前記排気パージを行うことを特徴とするものである。

第２パージモードにおける高速吸引は、あくまで液体供給流路内の圧力を急激に低下させてノズル内のメニスカスを破壊することを目的とするものであり、吸引時間をそれほど長くする必要はない。それゆえ、ノズル内の液体増粘の程度がひどいだけでなく、液体供給流路内に混入した気体の量も多い場合には、第２パージモードを実行するだけでは、液体供給流路内の気体を十分に排出できないこともある。そこで、そのような場合には、高速吸引と液体パージを行った後に、さらに、排気パージを行うことにより、液体供給流路内の気体を確実に排出する。

第３の発明の液滴噴射装置は、前記第１又は第２の発明において、装置電源が一定時間以上投入されていなかった後の電源投入時には、前記制御手段は、前記第２パージモードを実行することを特徴とするものである。

装置電源がＯＦＦとなっている時間が長いほど、ノズル内の液体の乾燥は進行し、液体の増粘はひどくなる。そこで、電源が投入されたときに、それまで電源が一定時間以上投入されていなかった場合には、ノズル内の増粘した液体のメニスカスを破壊することのできる、第２パージモードを選択する。

第４の発明の液滴噴射装置は、前記第１〜第３の何れかの発明において、前記制御手段は、所定期間内における外部からのパージ指令の入力回数が、所定回数以上である場合に、前記第２パージモードを実行することを特徴とするものである。

外部からのパージ指令の入力がそれほど繰り返し行われていないときには、制御手段は、液体増粘がそれほどひどくないと判断して、通常のパージモード（第１パージモード）を選択する。一方、パージ指令が繰り返し入力される場合には、制御手段は、第１パージモードでは何度パージを行っても噴射不良が解消されないと判断し、ノズル内の増粘した液体のメニスカスを破壊することのできる、第２パージモードを選択する。

本発明によれば、ノズル内の増粘の程度がひどく、液体パージを行っただけではノズル内の増粘した液体を排出することが困難な場合には第２パージモードを選択する。まず、排気流路から、排気パージよりも吸引速度の大きい強力な吸引（高速吸引）を行って、液体供給流路内の圧力を急激に低下させることで、ノズル内の増粘した液体のメニスカスを破壊する。そのため、この高速吸引後の液体パージによって、ノズル内の増粘した液体をノズルから排出することが容易になる。

次に、本発明の実施の形態について説明する。本実施形態は、インクジェットヘッドから記録用紙に対してインクの液滴を噴射することにより、記録用紙に所望の文字や画像等を記録（印刷）するプリンタに、本発明を適用したものである。

図１は、本実施形態に係るプリンタの概略構成を示す平面図である。図１に示すように、プリンタ１（液滴噴射装置）は、一方向に沿って往復移動可能に構成されたキャリッジ２と、このキャリッジ２に搭載されたインクジェットヘッド３（液滴噴射ヘッド）及びサブタンク４ａ〜４ｄと、記録用紙Ｐを図１の紙送り方向に搬送する搬送機構５と、インクを貯留するインクカートリッジ６ａ〜６ｄと、インクジェットヘッド３の液滴噴射性能が低下したときにその性能を回復させるメンテナンスユニット７と、プリンタ１の各部をそれぞれ制御する制御装置８（図５参照）等を備えている。

キャリッジ２は、図１の左右方向（走査方向）に平行に延びる２本のガイド軸１７に沿って往復移動可能に構成されている。また、キャリッジ２には、無端ベルト１８が連結されており、キャリッジ駆動モータ１９によって無端ベルト１８が走行駆動されたときに、キャリッジ２は、無端ベルト１８の走行に伴って左右方向に移動するようになっている。

このキャリッジ２には、インクジェットヘッド３と４つのサブタンク４ａ〜４ｄが搭載されている。インクジェットヘッド３は、キャリッジ２とともに走査方向に往復移動しつつ、その下面（図１の紙面向こう側の面）に設けられたノズル４０（図２参照）から、搬送機構５により図１の下方（紙送り方向）に搬送される記録用紙Ｐにインクの液滴を噴射する。これにより、記録用紙Ｐに所望の文字や画像等が記録される。

４つのサブタンク４ａ〜４ｄは走査方向に沿って並べて配置されている。また、これら４つのサブタンク４にはチューブジョイント２０が一体的に設けられている。そして、これらのチューブジョイント２０に連結された可撓性のチューブ１１ａ〜１１ｄを介して、４つのサブタンク４ａ〜４ｄと４つのインクカートリッジ６ａ〜６ｄとがそれぞれ接続されている。また、４つのサブタンク４ａ〜４ｄの、紙送り方向に関する一端部には、サブタンク４内に滞留する空気を排出するための４つの排気ユニット６４が設けられている。排気ユニット６４の詳細については後で説明する。

搬送機構５は、インクジェットヘッド３よりも紙送り方向上流側に配置された給紙ローラ２５と、インクジェットヘッドよりも紙送り方向下流側に配置された排紙ローラ２６とを有する。給紙ローラ２５と排紙ローラ２６は、それぞれ、給紙モータ２７と排紙モータ２８により回転駆動される。そして、この搬送機構５は、給紙ローラ２５により、記録用紙Ｐを図１の上方からインクジェットヘッド３に供給するとともに、排紙ローラ２６により、インクジェットヘッド３によって画像等が記録された記録用紙Ｐを図１の下方へ排出するように構成されている。

４つのインクカートリッジ６ａ〜６ｄには、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの、４色のインクがそれぞれ貯留されており、これらのインクカートリッジ６ａ〜６ｄは、ホルダ１０に着脱自在に装着されている。尚、図１には示されていないが、ホルダ１０には、４つのインクカートリッジ６ａ〜６ｄが装着されているか否かを検出するカートリッジ検出センサ９０（図５参照）が設けられている。このカートリッジ検出センサ９０としては、例えば、発光素子と受光素子とを有する光学式センサであって、ホルダ１０に装着されたインクカートリッジ６ａ〜６ｄによって発光素子からの光が遮断されることにより、その装着状態を検出するものを採用できる。あるいは、ホルダ１０にインクカートリッジ６ａ〜６ｄが装着されているときに、ホルダ１０側に設けられた接点とインクカートリッジ６ａ〜６ｄ側に設けられた接点とが接触して、両接点が導通することによってインクカートリッジ６ａ〜６ｄを検出する、接点式のものであってもよい。

４つのインクカートリッジ６ａ〜６ｄに貯留された４色のインクは、サブタンク４ａ〜４ｄに一時的に貯留された後、インクジェットヘッド３に供給される。つまり、４つのサブタンク４ａ〜４ｄと、これら４つのサブタンク４ａ〜４ｄと４つのインクカートリッジ６ａ〜６ｄとを接続するチューブ１１ａ〜１１ｄによって、インクジェットヘッド３にインクを供給するインク供給流路が構成されている。

メンテナンスユニット７は、インクジェットヘッド３のノズル４０から強制的にインクを排出させてその噴射性能を回復させるものであり、走査方向に関するキャリッジ２の移動範囲のうちの、記録用紙Ｐと対向する印刷領域よりも外側（図１における右側）の領域（メンテナンス位置）に配置されている。このメンテナンスユニット７の詳細については後ほど説明する。

次に、インクジェットヘッド３及びサブタンク４について説明する。図２は、キャリッジがメンテナンス位置にあるときのサブタンク４とインクジェットヘッド３、及び、メンテナンスユニット７の、走査方向と直交する鉛直面に関する断面図である。尚、４色のインクをそれぞれ貯留する４つのサブタンク４ａ〜４ｄの構造は基本的に同一であるので、そのうちの１つのサブタンク４について以下説明する。

図２に示すように、サブタンク４内にはインク貯留室６０が設けられている。このインク貯留室６０は、チューブジョイント２０に連結された合成樹脂材料等からなる可撓性チューブ１１を介してインクカートリッジ６（図１参照）と連通している。また、サブタンク４の底部にはインク供給孔４ａが形成されている。そして、インクカートリッジ６からチューブ１１を介してサブタンク４に供給されたインク（図２に符号Ｉで示す）は、インク貯留室６０に一時的に貯留された後、インク供給孔４ａからインクジェットヘッド３へ供給される。

尚、サブタンク４及びチューブ１１からなるインク供給流路に空気が混入したときには、この空気（図２に符号Ａで示す）の大部分は、図４に示すように、インク貯留室６０の上部に滞留する。そして、サブタンク４の、紙送り方向上流側（チューブジョイント２０と反対側）の端部には、メンテナンスユニット７と協働してインク貯留室６０内に滞留した空気を排出する排気ユニット６４が設けられ、サブタンク４の側壁上端部に設けられた貫通孔４ｂを介してインク貯留室６０の上部と排気ユニット６４内部の排気流路６６とが連通している。この排気ユニット６４の具体的構成については後ほど説明することにする。

図３は、インクジェットヘッド３の一部分の鉛直断面図である。図３に示すように、インクジェットヘッド３は、ノズル４０及び圧力室３４を含むインク流路が形成された流路ユニット２２と、圧力室３４内のインクに圧力を付与することにより、流路ユニット２２のノズル４０からインクを吐出させる圧電アクチュエータ２３を備えている。

流路ユニット２２は、ステンレス鋼等の金属材料で形成された、キャビティプレート３０、ベースプレート３１、及び、マニホールドプレート３２と、絶縁材料（例えば、ポリイミド等の高分子合成樹脂材料）で形成されたノズルプレート３３を備えており、これら４枚のプレート３０〜３３は積層状態で接合されている。

キャビティプレート３０には圧力室３４が形成されている。尚、圧力室３４は、図３の紙面垂直方向に複数並べて設けられている。ベースプレート３１には、各圧力室３４にそれぞれ連通する連通孔３５，３６が形成されている。また、マニホールドプレート３２には、前述したサブタンク４のインク貯留室６０からインクが供給されるとともに、連通孔３５を介して複数の圧力室３４に連通したマニホールド３７と、連通孔３６に連なる連通孔３９が形成されている。さらに、ノズルプレート３３には複数のノズル４０が形成され、これら複数のノズル４０は、複数の圧力室３４に対応して、図３の紙面垂直方向に配列されている。尚、ノズルプレート３３の下面が複数のノズル４０の噴射口が配置された液滴噴射面３ａとなっている。そして、流路ユニット２２内には、マニホールド３７から圧力室３４を経てノズル４０に至る個別インク流路４１が複数形成されている。

図３に示すように、圧電アクチュエータ２３は、複数の圧力室３４を覆うように流路ユニット２２の上面に接合された金属製の振動板５０と、この振動板５０の上面に配置された圧電層５１と、圧電層５１の上面に形成された複数の個別電極５２とを備えている。

金属製の振動板５０は、ヘッドドライバ５３によって常にグランド電位に保持されている。また、圧電層５１は、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との固溶体であり強誘電体であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を主成分とする圧電材料からなり、振動板５０の上面において複数の圧力室３４に跨るように配置されている。複数の個別電極５２は、圧電層５１の上面の、複数の圧力室３４の中央部と対向する領域にそれぞれ配置されている。そして、これら複数の個別電極５２は、ヘッドドライバ５３によって、グランド電位と、このグランド電位とは異なる所定の駆動電位の何れか一方が付与されるようになっている。

液滴噴射時における圧電アクチュエータ２３の作用について説明する。あるノズル４０からインクの液滴を噴射させる場合には、このノズル４０に連通する圧力室３４に対応する個別電極５２に、ヘッドドライバ５３から駆動電位が付与される。すると、駆動電位が付与された個別電極５２とグランド電位に保持されている振動板５０との間に電位差が生じ、両者に挟まれた圧電層５１に厚み方向に平行な電界が発生する。ここで、圧電層５１の分極方向が電界方向と同じである場合には、圧電層５１は厚み方向に伸びて面方向に収縮する。そして、この圧電層５１の収縮変形に伴って、振動板５０の圧力室３４と対向する部分が圧力室３４側に凸となるように変形する（ユニモルフ変形）。このとき、圧力室３４の容積が減少することになるから、その内部のインクの圧力が上昇し、圧力室３４に連通するノズル４０からインクが噴射される。

次に、サブタンク４に設けられた排気ユニット６４について説明する。図４は、図２のIV-IV線断面図である。図１、図２に示すように、排気ユニット６４は、サブタンク４の紙送り方向に関する一端部（チューブジョイント２０と反対側の端部）に設けられている。尚、図４に示すように、４色のインク（マゼンタ、シアン、イエロー、ブラック）を貯留する４つのサブタンク４ａ〜４ｄに対して、４つの排気ユニット６４ａ〜６４ｄがそれぞれ設けられている。

４つのサブタンク４ａ〜４ｄにそれぞれ対応する４つの排気ユニット６４ａ〜６４ｄの構造は基本的に同一であるので、そのうちの１つの排気ユニット６４について以下説明する。図２、図４に示すように、排気ユニット６４は、サブタンク４の側面に固定されたケース６５と、このケース６５内において上下方向に延在するとともに、その上端においてインク貯留室６０に連通する排気流路６６と、排気流路６６を開閉する開閉弁６７とを備えている。

図２に示すように、ケース６５の上端部側壁には貫通孔６５ａが形成されている。そして、ケース６５内の排気流路６６の上端は、貫通孔６５ａと、サブタンク４の側壁に形成された貫通孔４ｂを介して、インクジェットヘッド３へのインク供給流路を構成する、インク貯留室６０の上部と連通している。また、この排気流路６６は、インク貯留室６０に連なる上端から、ケース６５の下端に形成された排気口６９まで延在している。

開閉弁６７は、排気流路６６内において上下方向に移動可能に配設されるとともに排気流路６６を閉止可能な弁部材７０と、この弁部材７０を下方（排気流路６６を閉止する方向）に付勢するコイルバネ７１とを備えている。

弁部材７０は、排気流路６６内において上下方向に移動可能な有底筒状の弁体７２と、この弁体７２の底部から下方へ延びる弁棒７３を有する。弁体７２の外径は、排気流路６６の内径よりは小さくなっており、この弁体７２と排気流路６６の内壁面との間をインクが流れることが可能となっている。また、弁体７２の下面には環状のシール材７４が装着されており、弁体７２は、排気流路６６の途中の段部に設けられた弁座面７５にシール材７４を介して当接することで、排気流路６６を閉止するように構成されている。

ケース６５の上端部の内部にはバネ受け部７６が固定的に設けられている。このバネ受け部７６には貫通孔７７が形成されており、バネ受け部７６の上部空間と下部空間とが貫通孔７７を介して連通している。また、このバネ受け部７６と弁部材７０の弁体７２との間にコイルバネ７１が圧縮状態で配置されており、このコイルバネ７１によって弁部材７０が下方（排気流路６６の閉止方向）へ付勢される。そして、後述するメンテナンスユニット７の開閉部材４３により、弁体７２がコイルバネ７１の付勢力に抗して上方へ駆動されたときには、弁体７２が弁座面７５から離間し、排気流路６６が開放される。

次に、メンテナンスユニット７について説明する。図１、図２、図４に示すように、メンテナンスユニット７は、インクジェットヘッド３の液滴噴射面３ａ（下面）に密着可能な吸引キャップ１２と、吸引キャップ１２と走査方向に隣接して配置されたワイパー１３と、４つの排気ユニット６４の下面に密着可能な排気キャップ１５と、吸引キャップ１２と排気キャップ１５の両方に接続された吸引ポンプ１４と、４つの排気キャップ１５内の開閉弁６７をそれぞれ開閉させる４本の開閉部材４３等を備えている。

吸引キャップ１２は、ゴムや合成樹脂等の可撓性を有する材料で形成されている。そして、図２に示すように、メンテナンス位置にキャリッジ２（インクジェットヘッド３）が移動してきたときに、この吸引キャップ１２は、インクジェットヘッド３の下面の、複数のノズル４０の噴射口が配置された液滴噴射面３ａと対向する。この状態で、吸引キャップ駆動モータ９１（図５参照）を含む駆動機構（図示省略）によって上方に駆動されることにより、吸引キャップ１２は、インクジェットヘッド３の液滴噴射面３ａに密着し、複数のノズル４０の噴射口を覆う。

排気キャップ１５も、吸引キャップ１２と同じく、ゴムや合成樹脂等の可撓性を有する材料で形成されている。図１に示すように、この排気キャップ１５は、吸引キャップ１２よりも紙送り方向上流側の位置に配置されており、メンテナンス位置にキャリッジ２（インクジェットヘッド３）が移動してきたときには、図２に示すように、排気キャップ１５は、４つの排気ユニット６４の下面と対向する。この状態で、排気キャップ駆動モータ９２（図５参照）を含む駆動機構（図示省略）により、上方（図１の紙面手前側）に駆動されることにより、排気キャップ１５は、排気ユニット６４の下面に密着し、４つの排気ユニット６４の排気口６９を一度に覆う。

４本の開閉部材４３（４３ａ〜４３ｄ）はそれぞれ上下方向に延在した棒状の部材であり、図４に示すように、走査方向に間隔を空けて並べて配置されている。また、４本の開閉部材４３は、排気キャップ１５の底壁を気密を保った状態で貫通し、排気キャップ１５に対して上下に相対移動可能に構成されている。また、メンテナンス位置にキャリッジ２（インクジェットヘッド３）が移動してきたときには、図２、図４に示すように、４本の開閉部材４３は、対応する排気ユニット６４の下面の排気口６９の真下に位置する。

図４に示すように、４本の開閉部材４３ａ〜４３ｄのうち、ブラックインクの排気ユニット６４ｄに対応する開閉部材４３ｄは、単独で上下方向に移動可能となっている。一方、３色のカラーインク（マゼンタ、シアン、イエロー）の排気ユニット６４ａ〜６４ｃにそれぞれ対応する３本の開閉部材４３ａ〜４３ｃは、それらの下端部において互いに連結され、３本の開閉部材４３ａ〜４３ｃは一体的に上下方向に移動可能となっている。さらに、ブラックインク用の開閉部材４３ｄと、互いに連結されたカラーインク用の開閉部材４３ａ〜４３ｃは、２つの弁駆動モータ９３，９４（図５参照）をそれぞれ含む２つの駆動機構（図示省略）により、互いに独立して上下に駆動される。

そして、排気キャップ１５により排気ユニット６４の下面の排気口６９が覆われた状態で、開閉部材４３が排気キャップ１５に対して上方に移動すると、開閉部材４３の上端部が、排気口６９から排気流路６６内に挿通されることになり、排気流路６６内の弁棒７３を上方に押圧する。すると、弁棒７３と一体的に弁体７２が上方へ移動して弁座面７５から離間し、排気流路６６が開放される。

吸引ポンプ１４は、切り替えユニット１６を介して、吸引キャップ１２と排気キャップ１５にチューブで接続されている。吸引キャップ１２がインクジェットヘッド３の液滴噴射面３ａに密着してノズル４０の噴射口を覆っており、且つ、切り替えユニット１６により、吸引ポンプ１４の連通先が吸引キャップ１２に切り替えられている状態で、吸引ポンプ１４の吸引動作が行われたときには、吸引キャップ１２と液滴噴射面３ａによって形成される密閉空間内の空気が吸引されて圧力が低下し、ノズル４０からインクが吸引キャップ１２へ排出される（液体パージ）。これにより、ノズル４０内の増粘インクやインクジェットヘッド３内のインク流路に混入している気泡を、インクとともにノズル４０から排出することが可能となっている。

また、この液体パージ後、吸引キャップ１２がインクジェットヘッド３の液滴噴射面３ａから離間したときには、液滴噴射面３ａにはノズルから排出されたインクの一部が付着する。そこで、この状態からインクジェットヘッド３がキャリッジ２とともにワイパー１３に対して走査方向に移動することで、吸引キャップ１２に対して走査方向に隣接して配置されたワイパー１３が、液滴噴射面３ａに付着したインクを拭き取るようになっている。

一方、排気キャップ１５が排気ユニット６４の下面に密着して排気口６９を覆っており、且つ、切り替えユニット１６により吸引ポンプ１４の連通先が排気キャップ１５に切り替えられ、さらに、開閉部材４３により排気流路６６が開放されている状態で、吸引ポンプ１４の吸引動作が行われたときには、排気キャップ１５と排気ユニット６４の下面によって形成される密閉空間内の空気が吸引されて圧力が低下する。このとき、サブタンク４のインク貯留室６０の上部に滞留した空気が、排気流路６６を介して排出される（排気パージ）。

さらに、本実施形態では、吸引ポンプ１４に、前記排気パージの実行時よりも吸引速度の高い吸引動作を行わせること（以下、高速吸引という）も可能となっている。後でも説明するが、この高速吸引は、インク貯留室６０内の空気を排出することを目的とする排気パージとは違い、排気流路６６を介してインク貯留室６０内の圧力を急激に低下させて、ノズル４０内の増粘したインクのメニスカスを意図的に破壊することを主な目的とするものである。従って、この高速吸引を行った後に前記液体パージを実行することで、ノズル４０内の増粘インクを容易に排出することができる。

尚、本実施形態では、吸引ポンプ１４が、液体パージを行うためのパージ手段と、排気流路６６に接続されて前記排気パージ及び前記高速吸引を行うための吸引手段の、両方を兼ねている。

次に、プリンタ１の全体制御を司る制御装置８について説明する。図５は、プリンタ１の電気的な構成を示すブロック図である。図６に示される制御装置８は、例えば、中央処理装置であるＣＰＵ（Central Processing Unit）と、プリンタ１の全体動作を制御する為の各種プログラムやデータ等が格納されたＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＣＰＵで処理されるデータ等を一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）等を備え、ＲＯＭに格納されたプログラムがＣＰＵで実行されることにより、以下に説明するような種々の制御を行うものであってもよい。あるいは、演算回路を含む各種回路が組み合わされたハードウェア的なものであってもよい。

この制御装置８（制御手段）は、記録制御部８１とメンテナンス制御部８２とを備えている。記録制御部８１は、ＰＣ等の入力装置８４から入力されたデータに基づいて、キャリッジ２を往復駆動するキャリッジ駆動モータ１９、インクジェットヘッド３のヘッドドライバ５３、記録用紙Ｐを搬送する給紙モータ２７及び排紙モータ２８等を制御して、インクジェットヘッド３による記録用紙Ｐへの画像等の記録を行わせるものである。また、メンテナンス制御部８２は、吸引キャップ駆動モータ９１、排気キャップ駆動モータ９２、吸引ポンプ１４等のメンテナンスユニット７の各部を制御して、前述した液体パージや排気パージ等を含む一連のメンテナンス動作（液滴噴射性能回復動作）を行わせるものである。

さらに、メンテナンス制御部８２により制御されるメンテナンスユニット７のメンテナンス動作についてより詳細に説明する。

長期間プリンタ１を使用していない場合など、長い間ノズル４０からインクが噴射されていない状態が続くと、乾燥によりノズル４０内のインクの増粘が進行する。そして、インクの増粘の程度によっては、前述した液体パージ（ノズル４０からのインク吸引排出）を行っただけではノズル４０内の増粘したインクを排出するのはかなり困難な場合もある。そこで、メンテナンス制御部８２は、増粘インク排出及び気泡排出のために、排気パージと液体パージを行う通常のパージモード（第１パージモード）と、インク増粘の程度が特にひどい場合にその増粘インクを排出することに特化した、高速吸引と液体パージを行うパージモード（第２パージモード）を、ノズル４０内のインク増粘の程度に応じて選択的に実行可能となっている。

以下では、プリンタ１の電源がＯＦＦの間のインク乾燥によって生じた増粘インクを排出するための、電源投入直後の吸引パージを例に挙げて説明する。図６は、電源投入直後のメンテナンス動作に関するフローチャートである。尚、図６において、Ｓｉ（ｉ＝１０，１１，１２・・・）は各ステップを示している。

尚、特に図示はしないが、本実施形態のプリンタ１は、インクジェットヘッド３等の主要構成に電力を供給する主電源（装置電源）と、主電源のＯＦＦ時に、タイマーを含むプリンタ１の一部の構成に電力を供給する補助電源（バッテリ等）を備えている。そのため、補助電源で作動するタイマーによって主電源ＯＦＦの時間を計測することができるようになっている。

図６に示すように、主電源がＯＦＦの状態からＯＮになったときに（Ｓ１０）、タイマーによって計測された主電源のＯＦＦ時間が所定時間Ｔ０（例えば、１ヶ月程度）よりも短かった場合には（Ｓ１１：Ｎｏ）、メンテナンス制御部８２は、第１パージモードを選択してメンテナンスユニット７に実行させる（Ｓ１２）。

図７は、第１パージモード選択時におけるメンテナンスユニット７の動作を示す図である。第１パージモードの選択時には、メンテナンス制御部８２は、メンテナンスユニット７に、排気パージを実行させた後、液体パージを実行させる。

まず、図７（ａ）に示すように、排気キャップ１５を上方へ移動させて排気ユニット６４の下面に密着させ、排気キャップ１５により排気口６９を塞ぐ。次に、開閉部材４３を排気キャップ１５に対して上方へ移動させて、開閉弁６７の弁体７２を弁座面７５から離間させ、排気流路６６を開放させる。その状態で、切り替えユニット１６により吸引ポンプ１４を排気キャップ１５に連通させてから、吸引ポンプ１４に吸引動作を行わせる。これにより、排気キャップ１５と排気ユニット６４の下面により形成された密閉空間内の圧力を低下させて、サブタンク４のインク貯留室６０内の空気（符号Ａで示す）を排気流路６６から排気キャップ１５へ排出させる（排気パージ）。尚、この排気パージにおいては、排気流路６６からは主に空気が排出されるが、インク貯留室６０内のインクが空気と混じって一部排出されることも勿論あり得る。

また、この排気パージの実行時には、吸引キャップ１２も液滴噴射面３ａに密着させて、ノズル４０の噴射口を覆うようにしておくことが好ましい。これにより、排気パージによってインク貯留室６０内の圧力が低下したときに、ノズル４０内のインクのメニスカスが破壊されてしまうのを防止できる。

次に、図７（ｂ）に示すように、開閉部材４３を下方へ移動させて排気流路６６を閉止するとともに、切り替えユニット１６により吸引ポンプ１４の連通先を、排気キャップ１５から吸引キャップ１２に切り替えた後、吸引ポンプ１４に吸引動作を行わせる。これにより、吸引キャップ１２とインクジェットヘッドの液滴噴射面３ａにより形成された密閉空間内の圧力を低下させて、ノズル４０からインクを排出させる（液体パージ）。このとき、ノズル４０内の増粘したインクや、インク中に混入している気泡、あるいは、塵等が、インクとともに排出されることになる。

図６に戻り、タイマーによって計測された主電源のＯＦＦ時間が所定時間Ｔ０以上である、つまり、主電源が所定時間Ｔ０以上投入されていなかった後の電源投入であった場合には（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、メンテナンス制御部８２は、ノズル４０内の増粘インクをより確実に排出するための第２パージモードを選択し、メンテナンスユニット７に実行させる（Ｓ１３）。

図８は、第２パージモード選択時におけるメンテナンスユニット７の動作を示す図である。第２パージモードの選択時には、メンテナンス制御部８２は、メンテナンスユニット７に、前記排気パージよりも吸引速度の大きい高速吸引を実行させた後、液体パージを実行させる。

この第２パージモードの高速吸引と、前述した第１パージモードの排気パージとで、メンテナンスユニット７の動作は基本的には同じである。即ち、図８（ａ）に示すように、排気キャップ１５により排気ユニット６４の排気口６９を塞ぎ、さらに、開閉部材４３により弁体７２を上方へ駆動して排気流路６６を開放させた状態で、吸引ポンプ１４に排気キャップ１５内の吸引動作を行わせる。

但し、この高速吸引においては、吸引ポンプ１４の吸引速度（単位時間当たりの吸引空気量）は、排気パージよりもかなり大きくする（例えば、排気パージ時の１０倍程度）。尚、吸引ポンプ１４の吸引速度を変化させることは、例えば、回転式のポンプの場合において、回転数を変化させることにより容易に実現できる。また、この高速吸引は、吸引キャップ１２がインクジェットヘッド３の液滴噴射面３ａから離間した状態、即ち、ノズル４０内のメニスカスに大気圧が作用している状態で行う。

このように、吸引ポンプ１４により高速で吸引を行うと、排気流路６６に連通しているインク貯留室６０内の圧力が急激に低下する。すると、このインク貯留室６０に連なるインクジェットヘッド３内のインク流路の末端に位置する、ノズル４０内の圧力も急速に低下することから、ノズル４０の噴射口の外側から作用する大気圧とのバランスが崩れて、ノズル４０内の増粘インクのメニスカスが破壊される。

次に、この高速吸引後に続けて液体パージを行う。即ち、図８（ｂ）に示すように、開閉部材４３を下方へ移動させて排気流路６６を閉止した後、吸引キャップ１２を液滴噴射面３ａに密着させてノズル４０の噴射口を塞いでから、吸引ポンプ１４に吸引キャップ１２内の吸引動作を行わせ、ノズル４０から液体を排出させる。ここで、先の高速吸引によってノズル４０内の増粘インクのメニスカスが一旦破壊されているため、この液体パージによってノズル４０内の増粘インクを容易に排出することができる。

尚、上述のように電源ＯＦＦの時間によって２つのパージモードを切り替えるために、プリンタ１が電源ＯＦＦの時間を計測するタイマーを備えていることは必ずしも必要ではない。例えば、電源投入時にユーザーに対しておおよその電源ＯＦＦ期間を尋ね、得られた情報に基づいて、２つのパージモードを切り替えるように構成されてもよい。

次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。

１］前記実施形態では、第１パージモードと第２パージモードの何れかを選択する例として、電源ＯＦＦ時間による切り替えを挙げているが、パージモード選択の手法はこれに限られない。

例えば、実際の記録された画像を見て印字品質が低下していることを確認したユーザーによってパージ指令が入力される場合など、外部（プリンタ１に接続されたＰＣ等の外部入力装置、あるいは、プリンタ１の操作パネル等）から制御装置８に対してパージ指令が入力されたときに、その入力が所定時間内で繰り返し行われたか否かによって、メンテナンス制御部８２がパージモードの切り替えを行うように構成されてもよい。即ち、所定期間内における外部からのパージ指令の入力回数ｎが、所定回数ｎ１（ｎ１は２以上の整数）未満である場合にはメンテナンスユニット７に第１パージモードを実行させ、パージ指令の入力回数ｎが所定回数ｎ１以上となった場合には、メンテナンスユニット７に第２パージモードを実行させる。

図９は、この変更形態におけるメンテナンス動作に関するフローチャートである。まず、プリンタ１の主電源がＯＮとなった後の初期設定において、パージ指令の繰り返し入力回数ｎをゼロクリアしておく（Ｓ２０）。

外部からパージ指令が入力されたときに（Ｓ２１：Ｙｅｓ）、このパージ指令が電源投入後初めてのパージ指令である、即ち、入力回数ｎが０の場合には（Ｓ２２：Ｙｅｓ）、タイマーによりこの最初のパージ指令からの時間計測を開始してから（Ｓ２３）、Ｓ２７に進む。また、既にパージ指令の入力が過去に行われており、ｎ＝０でない場合に（Ｓ２２：Ｎｏ）、さらに、タイマーにより計測されている最初のパージ指令からの経過時間が所定期間（例えば、１時間程度）未満である場合には（Ｓ２４：Ｎｏ）、そのままＳ２７に進む。一方、最初のパージ指令から所定期間以上経過している場合には（Ｓ２４：Ｙｅｓ）、今回のパージ指令の入力から改めて繰り返し入力回数をカウントするため、入力回数ｎをゼロクリアし（Ｓ２５）、さらに、タイマーの計測時間をリセットしてから（Ｓ２６）、Ｓ２７に進む。そして、Ｓ２７において、入力回数ｎのインクリメントを行う。

次に、Ｓ２８において、パージ指令の入力回数ｎを所定の繰り返し回数ｎ１（ｎ１は２以上の整数）と比較する。ｎがｎ１未満である場合には（Ｓ２８：Ｎｏ）、所定期間内に頻繁にパージ指令の要求が繰り返しなされている訳ではないと判断して、第１パージモードを選択する（Ｓ２９）。一方、ｎがｎ１以上である場合には（Ｓ２８：Ｙｅｓ）、短期間に何回も第１パージモードを繰り返し行っても、増粘がひどいためにまだノズル４０の噴射不良を解消できていない状態であると判断し、第２パージモードを選択する（Ｓ３０）。第１パージモードと第２パージモードの何れかが終了すると、Ｓ２１に戻る。

あるいは、インクカートリッジ６からインクジェットヘッド３に至る、チューブ１１やサブタンク４内のインク貯留室６０を含むインク供給流路において、インクに空気が混入しやすい状態にあると判断される場合に、排気パージを含む第１パージモードを選択するように構成されてもよい。インク供給流路に空気が混入しやすい状態としては、例えば、ホルダ１０とインクカートリッジ６との接続部分から空気が侵入しやすい、インクカートリッジ６の着脱が挙げられる。この場合、例えば、インクカートリッジ６の着脱動作がカートリッジ検出センサ９０（図５参照）によって検出されたときに、第１パージモードを選択するようにすればよい。

あるいは、記録用紙Ｐへの記録が行われた直後に、外部（例えば、ユーザー）からパージ指令が入力された場合には、そのときのノズル４０の噴射不良は、気泡混入に起因するものではなくノズル４０内に残存する増粘インクに起因するものであると判断し、高速吸引を含む第２パージモードを選択するように構成されてもよい。

また、排気パージ＋液体パージの２段階からなる第１パージモードと、高速吸引＋液体パージの２段階からなる第２パージモードの他に、排気パージのみ行うパージモードや、あるいは、液体パージのみを行うパージモードを選択できるように構成されてもよい。

２］ノズル４０内のインク増粘の程度がひどいときに選択される、第２パージモードで実行される高速吸引（図８（ａ）参照）は、あくまでインク貯留室６０内の圧力を急激に低下させてノズル４０内のメニスカスを破壊することを目的とするものであり、この目的を達成するだけであれば、吸引時間自体はそれほど長くする必要がなく、吸引速度（吸引力）の大きな吸引動作をほんの短時間行うだけでよい。しかし、このような吸引時間の短い高速吸引では、排気流路６６から排出される空気（気体）の量は少ない。そのため、ノズル４０内のインク増粘がひどいだけでなく、インク貯留室６０への空気の混入も多い場合には、高速吸引＋液体パージの２段階からなる第２パージモードを実行するだけでは、インク貯留室６０内の空気を十分に排出できないこともある。

また、高速吸引によってノズル４０内のメニスカスを破壊するだけでなく、インク貯留室６０内の空気を排出することもできるように、高速吸引を長い時間行うとすると、メニスカスが破壊されたノズル４０の噴射口からインクジェットヘッド３内に多量の空気が逆流する。この場合には、高速吸引後の液体パージでは、逆流してきた空気を完全に排出することが困難となる。

そこで、ノズル４０内のインク増粘がひどく、且つ、外部からの空気の混入量も多いと推測される場合には、第２パージモード（高速吸引と液体パージ）を行った後に、さらに、高速吸引よりも小さい吸引速度で、且つ、高速吸引よりも吸引時間の長い、排気パージを行い、インク貯留室６０内の空気を確実に排出することが好ましい。例えば、前記実施形態で挙げられている、長期間電源が投入されない状態が続いた場合には、ノズル４０におけるインクの乾燥（増粘）が進行するだけでなく、合成樹脂材料等の気体透過性材料からなるチューブ１１において、インク中への空気の混入も進行する。そのため、例えば、装置電源が一定時間以上投入されていなかった後の電源投入時には、メンテナンス制御部８２は、メンテナンスユニット７に第２パージモードを実行させ、さらにその後に、排気パージを実行させるようにしてもよい。

３］１つの吸引ポンプ１４に、ノズル４０からのインクの吸引排出と、排気流路６６からの空気の吸引排出の両方を行わせる必要は必ずしもなく、ノズル４０からの吸引と排気流路６６からの吸引をそれぞれ別々の吸引ポンプで行わせるように構成されてもよい。

また、ノズル４０からのインクの排出は、吸引ポンプによる吸引に限られるものではない。即ち、インクジェットヘッド３にインクを供給する、インク貯留室６０やチューブ１１を含むインク供給流路にポンプ（パージ手段）が接続され、このポンプによりインク供給流路内のインクを加圧してノズル４０からインクを押し出してもよい。

以上説明した実施形態及びその変更形態は、本発明を、記録用紙にインクを噴射して画像等を記録する、インクジェットプリンタに適用したものであるが、本発明の適用対象は、このような用途に使用されるものに限られない。即ち、気体の混入及び乾燥による増粘が生じ得る、インク以外の様々な種類の液体を、その用途に応じて噴射する、種々の液滴噴射装置に本発明を適用することが可能である。

本発明の実施形態に係るプリンタの概略構成図である。 キャリッジがメンテナンス位置にあるときの、サブタンクとインクジェットヘッド、及び、メンテナンスユニットの、走査方向と直交する鉛直面に関する断面図である。 インクジェットヘッドの一部分の鉛直断面図である。 図２のIV-IV線断面図である。 プリンタの電気的構成を示すブロック図である。 電源投入直後のメンテナンス動作に関するフローチャートである。 第１パージモード選択時におけるメンテナンスユニットの動作を示す図であり、（ａ）は排気パージ実行時の状態、（ｂ）は液体パージ実行時の状態を示す。 第２パージモード選択時におけるメンテナンスユニットの動作を示す図であり、（ａ）は高速吸引実行時の状態、（ｂ）は液体パージ実行時の状態を示す。 変更形態におけるメンテナンス動作に関するフローチャートである

符号の説明

１ プリンタ
３ インクジェットヘッド
８ 制御装置
１１ チューブ
１４ 吸引ポンプ
４０ ノズル
６０ インク貯留室
６６ 排気流路

Claims (4)

1. 液滴を噴射するノズルを有する液滴噴射ヘッドと、
   前記液滴噴射ヘッドに液体を供給する液体供給流路と、
   前記液体供給流路に連通した排気流路と、
   前記液滴噴射ヘッドの前記ノズルから液体を排出させる液体パージを行うパージ手段と、
   前記排気流路に接続された吸引手段と、
   前記パージ手段及び前記吸引手段を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、
   前記吸引手段による吸引により前記排気流路を介して前記液体供給流路内の気体を排出する排気パージを行った後、前記パージ手段により前記液体パージを行う、第１パージモードと、
   前記吸引手段により、前記排気パージのときよりも前記液体供給流路内の圧力を急激に減らして前記ノズル内の液体のメニスカスを破壊するように、単位時間当たりの吸引気体量が前記排気パージよりも大きく設定された、吸引速度の大きい高速吸引を行った後、前記パージ手段により前記液体パージを行う、第２パージモードとを、
   選択的に実行可能であることを特徴とする液滴噴射装置。
   
2. 前記制御手段は、
   前記第２パージモード選択時に、前記吸引手段による前記高速吸引と前記パージ手段による前記液体パージを行った後、さらに前記排気パージを行うことを特徴とする請求項１に記載の液滴噴射装置。
3. 装置電源が一定時間以上投入されていなかった後の電源投入時には、前記制御手段は、前記第２パージモードを実行することを特徴とする請求項１又は２に記載の液滴噴射装置。
4. 前記制御手段は、
   所定期間内における外部からのパージ指令の入力回数が、所定回数以上である場合に、前記第２パージモードを実行することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の液滴噴射装置。
   

Images