JP5011838B2 - 液滴吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、液滴吐出装置に関する。

インクジェット記録装置では、インクタンクからインク流路を通ってインクがインクジェット記録ヘッドに充填される。また、インクジェット記録ヘッドのノズルからインクを吸引して回復作業を行う。

さて、このようなインク吸引時に、何らかの原因でインクタンクからインク流路に空気が流入し、この空気がインクジェット記録ヘッドに流れ込み、この状態で放置してしまうと、インクが固化し、通常の回復作業では回復困難となる。そして、インクジェット記録ヘッドの交換が必要となってしまう。

さて、通常はインクタンクにはインクの残量を検知するインク残量センサーを備えている。そして、インクの残量が少なくなるとインクの補充を要請したり動作を停止したりするので、このようなことは起こらない。

しかし、何らかの原因でインク流路に空気が流入することがある。何らかの原因としては、例えば、インク残量センサーが故障し、インクタンクにインクが無くなってもインクが補充されなれかったり装置が停止しなかったりしたまま、インク吸引をし続ける場合がある。更に、インクの補充のためインクタンクを交換しても、インクタンクが所定の位置にきちんとセットされていないと、隙間から空気が流入してしまう。

さて、インクタンク交換時にインクタンクとの接合部分にセンサーを設置し、完全にセットされていない場合には吸引を禁止する構成が提案されている。（例えば、特許文献１参照）。

しかし、このような構成も、上述したようなインクタンクの残量センサーの故障等による空気の流入は防止できない。
特開２００５−０１４３９７号公報

本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、液滴吐出ヘッドに空気が流れ込むことを防止することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、ノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、前記液滴吐出ヘッドに充填する第一液体を貯留する第一液体貯留部と、前記第一液滴貯留部と前記液滴吐出ヘッドとの間を繋ぐ流路と、前記液滴吐出ヘッドの前記ノズルから前記第一液体を吸引する吸引手段と、前記流路への空気の流入を検知する第一検知手段と、前記第一液体とは別の第二液体を貯留し、前記流路に連通する第二液体貯留部と、前記第一検知手段が空気を検知すると、前記流路に流れる液体を前記第二液体貯留部の前記第二液体に切り替える切替手段と、を備えることを特徴としている。

請求項１に記載の発明では、吸引手段で滴吐出ヘッドのノズルから第一液体を吸引することで、例えば、ノズル詰まりなどを回復させる。吸引の際、何らかの原因によって、流路に空気が流入しても、第一液滴貯留部と液滴吐出ヘッドとの間を繋ぐ流路への空気の流入を第一検知手段が検知する。

そして、検知結果によって、例えば、装置の停止等を行うことで、液滴吐出ヘッドへの空気の流入を防止できる。よって、空気が液滴吐出ヘッドに流れ込み、その状態で放置してしまことによる不具合、例えば、第一液体の固化による液滴吐出ヘッドの交換などが回避される。
また、第一検知手段が空気を検知すると、切替手段が流路に流れる液体を第二液体貯留部の第二液体に切り替えることで、液滴吐出ヘッドへの空気の流入が防止される。

請求項２に記載の発明は、前記切替手段は、前記第一検知手段が前記流路に流入した空気を検知する検知点と前記液滴吐出ヘッドとの間に設けられていることを特徴としている。

請求項２に記載の発明では、第一検知手段が流路に流入した空気を検知する検知点と液滴吐出ヘッドとの間に切替手段が設けられている。

つまり、空気を検知してから、この空気が下流側の切替手段を通り過ぎるまで、距離（時間）がある。したがって、空気の流入の検知から液体の切替までに、多少時間がかかっても、液滴吐出ヘッドへの空気の流入が防止できる。

請求項３に記載の発明は、前記第一検知手段は、前記流路に設けられ、該流路中の前記第一液体の有無を検知することを特徴としている。

請求項３に記載の発明では、第一検知手段は流路に設けられ、この流路中の第一液体の有無を検知することで、空気の流入を検知している。

請求項４に記載の発明は、前記第一検知手段は、前記流路に設けられた一対の電極間の抵抗を測定して第一液体の有無を検知することを特徴としている。

請求項４に記載の発明では、流路に設けられた一対の電極間の抵抗を測定して第一液体の有無を検知することで、空気の流入を検知している。

請求項５に記載の発明は、前記第一検知手段は、前記流路に設けられた一対の電極間の静電容量を測定して第一液体の有無を検知することを特徴としている。

請求項５に記載の発明では、流路に設けられた一対の電極間の静電容量を測定して第一液体の有無を検知することで、空気の流入を検知している。

請求項６に記載の発明は、前記第一検知手段は、前記第一液体に浮く浮部を備え、前記浮部の落下を検知することで、前記第一液体の有無を検知することを特徴としている。

請求項６に記載の発明では、流路に第一液体が無くなると浮部が落下するので、この落下を検知することで、空気の流入を検知している。

請求項７に記載の発明は、前記第一検知手段は、前記吸引手段が前記第一液体を吸引する吸引力によって、前記流路への空気の流入を検知することを特徴としている。

請求項７に記載の発明では、吸引手段が第一液体を吸引する吸引力は、流路に空気が流入すると下がる。そして、この吸引力の低下によって、空気の流入を検知している。

請求項８に記載の発明は、前記切替手段は、電磁弁であることを特徴としている。

請求項８に記載の発明では、電磁弁によって、流路に流れる液体を第二液体貯留部の第二液体に切り替えている。

請求項９に記載の発明は、前記切替手段は、前記第一検知手段が空気の流入を検知する検知動作に機械的に連動し、前記流路に流れる液体を前記第二液体貯留部の前記第二液体に切り替えることを特徴としている。

請求項９に記載の発明では、第一検知手段が空気の流入を検知する検知動作に機械的に連動し、流路に流れる液体を第二液体貯留部の第二液体に切り替えている。

請求項１０に記載の発明は、前記第一液体に浮く浮部を備え、前記流路に前記第一液体があるときは該浮部が浮き、前記第二液体貯留部から前記流路への前記第二液体の流入を塞き止め、前記流路に流入した空気によって前記浮部が落下することで、前記第二液体貯留部から前記流路への前記第二液体の塞き止めが解除され、前記流路に流れる液体を前記第二液体貯留部の前記第二液体に切り替えることを特徴としている。

請求項１０に記載の発明では、流路に第一液体があるときは浮部が浮き、第二液体貯留部から流路への第二液体の流入を塞き止めている。しかし、流路に空気が流入すると浮部が落下し、第二液体貯留部から流路への第二液体の塞き止めが解除され、流路に流れる液体が第二液体に切り替わる。

このように、流路に空気が入ると浮部が落下して空気の流入を検知する検知動作自体が流路に流れる液体を第二液体に切り替えている。つまり、このような機械的な簡単な機溝のみで、流路に空気が入ると自動的に流路に流れる液体を第二液体に切り替えている。

請求項１１に記載の発明は、前記第一液体貯留部には、前記第一液体の残量を検知する第二検知手段を備えることを特徴としている。

請求項１１に記載の発明では、第一液体貯留部に第一液体の残量が少なくなると、第二検知手段が検知し、例えば、装置を停止することで、流路への空気の流入をより確実に防止できる。

請求項１２に記載の発明は、前記第一検知手段の検知結果を通知する通知手段を備えることを特徴としている。

請求項１２に記載の発明では、第一検知手段の検知結果、すなわち流路への空気の流入を、通知手段がユーザーに通知する。

請求項１３に記載の発明は、前記第一検知手段が空気の流入を検知して前記切替手段が前記流路に流れる液体を前記第二液体貯留部の前記第二液体に切り替えてから所定時間後、当該装置の動作が停止することを特徴としている。

請求項１３に記載の発明では、第一検知手段が空気の流入を検知して切替手段が切り替え流路に流れる液体を第二液体貯留部の第二液体にかわった所定時間後、当該装置の動作が自動的に停止するので、第二液体を吸引しつくしてしまい、液滴吐出ヘッドに空気が流入することがない。

請求項１４に記載の発明は、前記第一検知手段が空気の流入を検知して前記切替手段が前記流路に流れる液体を前記第二液体貯留部の前記第二液体に切り替え、前記第二液体が前記液滴吐出ヘッドに充填されるまで、前記吸引手段は吸引し続けることを特徴としている。

請求項１４に記載の発明では、第一検知手段が空気の流入を検知して切替手段が流路に流れる液体を第二液体貯留部の第二液体に切り替え、第二液体が液滴吐出ヘッドに充填されるまで、吸引手段は吸引し続けることで、確実に液滴吐出ヘッドの中が充填液で満たされた状態になる。

よって、液滴吐出ヘッドの中に空気が残った状態で放置されることが、より確実に防止される。

請求項１５に記載の発明は、前記第二液体は、前記第一液体より前記液滴吐出ヘッドの内壁との接触角が小さいことを特徴としている。

請求項１５に記載の発明では、液滴吐出ヘッドの内壁に対し、第一液体より第二液体の方が、接触角が小さいので、流路内の壁を濡らしやすく、液滴吐出ヘッドに、よりスムーズに充填される。

請求項１６に記載の発明は、前記第二液体は、前記第一液体より粘度が低いことを特徴としている。

請求項１６に記載の発明では、第一液体より第二液体の方が、粘度が低いので、液滴吐出ヘッドに、よりスムーズに充填される。

請求項１７に記載の発明は、前記第二液体は、前記第一液体より消泡性が良いことを特徴としている。

請求項１７に記載の発明では、第一液体より第二液体の方が、消泡性が良いので、液滴吐出ヘッドの中の泡が消えやすい。つまり、液滴吐出ヘッドの中に空気が、より残留しにくい。

請求項１８に記載の発明は、前記第二液体は、前記第一液体に拡散することを特徴としている。

請求項１８に記載の発明では、第二液体は第一液体に拡散するので、例えば、第一液体と第二液体とが分離したり、第二液体が凝固したりすることがない。

請求項１９に記載の発明は、前記吸引手段は、複数の前記ノズルから構成されるノズル群毎に個別に吸引可能であり、前記切替手段は、前記ノズル群への流路毎に備えられていることを特徴としている。

請求項１９に記載の発明では、複数のノズルから構成されるノズル群毎に個別に吸引可能となっているので、例えば、ノズルつまりとなったノズルのノズル群のみを吸引することができる。よって、余分に第一液体を消費しない。

更に、個別に吸引されるノズル群への流路毎に切替手段が備えられているので、ノズル群毎に空気の流入が防止される。

以上説明したように本発明によれば、液滴吐出ヘッドに空気が流れ込むことが防止される、という効果がある。

図１には、本実施形態のインクジェット記録装置１２が示されている。インクジェット記録装置１２の内部にはＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ等を含んで構成された制御部８が備えられている。制御部８は、装置全体の各種制御をつかさどる。また、装置正面の上部には、ユーザーに各種情報を表示するともに、各種操作を行うための操作パネル１１が設けられている。

インクジェット記録装置１２の下部には給紙トレイ１６が備えられており、給紙トレイ１６内に積層された記録用紙Ｐをピックアップロール１８で１枚ずつ取り出すことができる。取り出された記録用紙Ｐは、所定の搬送経路２２を構成する複数の搬送ローラ対２０で搬送される。

給紙トレイ１６の上方には、駆動ロール２４及び従動ロール２６に張架された無端状の搬送ベルト２８が配置されている。搬送ベルト２８の上方には記録ヘッドアレイ３０が配置されており、搬送ベルト２８の平坦部分２８Ｆに対向している。この対向した領域が、記録ヘッドアレイ３０からインク滴が吐出される吐出領域ＳＥとなっている。搬送経路２２を搬送された記録用紙Ｐは、搬送ベルト２８で保持されてこの吐出領域ＳＥに至り、記録ヘッドアレイ３０に対向した状態で、記録ヘッドアレイ３０から画像情報に応じたインク滴が付着される。

記録ヘッドアレイ３０は、本実施形態では、有効な記録領域が記録用紙Ｐの幅（搬送方向と直交する方向の長さ）以上とされた長尺状とされ、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、サイアン（Ｓ）、及びブラック（Ｋ）の４色それぞれに対応した４つのインクジェット記録ヘッド３２が搬送方向に沿って配置されており、フルカラーの画像を記録可能になっている。（図４も参照）。

各インクジェット記録ヘッド３２は、制御部８によって制御される。制御部８は、例えば、画像情報に応じてインク滴の吐出タイミングや使用するインク吐出口（ノズル）を決め、駆動信号をインクジェット記録ヘッド３２に送る構成である。

また、記録ヘッドアレイ３０は、搬送方向と直交する方向に不動とされていてもよいが、必要に応じて移動するように構成しておくと、マルチパスによる画像記録で、より解像度の高い画像を記録したり、インクジェット記録ヘッド３２の不具合を記録結果に反映させないようにしたりできる。

記録ヘッドアレイ３０の両側には、それぞれのインクジェット記録ヘッド３２に対応した４つのメンテナンスユニット３４が配置されている。インクジェット記録ヘッド３２に対してメンテナンスを行う場合には、図２に示すように、記録ヘッドアレイ３０が上方へ移動し、搬送ベルト２８との間に構成された間隙にメンテナンスユニット３４が移動して入り込む。そして、ノズル面３２Ｎ（図３参照）に対向した状態で、所定のメンテナンス動作（バキューム、ダミージェット、ワイピング、キャッピング等）を行う。

図３に示すように、記録ヘッドアレイ３０の上流側には、電源３８が接続された帯電ロール３６が配置されている。帯電ロール３６は、従動ロール２６との間で搬送ベルト２８及び記録用紙Ｐを挟みつつ従動し、記録用紙Ｐを搬送ベルト２８に押圧する押圧位置と、搬送ベルト２８から離間した離間位置との間を移動可能とされている。押圧位置では、接地された従動ロール２６との間に所定の電位差が生じるため、記録用紙Ｐに電荷を与えて搬送ベルト２８に静電吸着させることができる。

記録ヘッドアレイ３０の下流側には、剥離プレート４０が配置されており、記録用紙Ｐを搬送ベルト２８から剥離させる。剥離された記録用紙Ｐは、剥離プレート４０の下流側で排出経路４４を構成する複数の排出ローラ対４２で搬送され、排紙トレイ４６に排出される。

図１と図２に示すように、記録ヘッドアレイ３０の上方には、各インクジェット記録ヘッド３２に対応したイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、サイアン（Ｓ）、及びブラック（Ｋ）の４つのインクタンク５４が配設されている。各インクタンク５４と各インクジェット記録ヘッド３２とをインク流路２００が繋いでいる。そして、各インクタンク５４に貯留されている各色インクは、インク流路２００を通って各インクジェット記録ヘッド３２に供給される。

つぎにインクジェット記録ヘッド３２について説明する。

図４に示すように、インクジェット記録ヘッド３２は、記録用紙Ｐの最大幅に対応する長さに設定されたヘッドバー１１２を備えている。このヘッドバー１１２は、インクジェット記録装置１２内の記録用紙Ｐの搬送路と対向する位置に、図示しない支持体によって固定支持されている。ヘッドバー１１２には、支持部材１１３に複数のヘッドユニット１１４が一列に繋ぎ合わせて設けられている。個々のヘッドユニット１１４は、支持部材１１３にねじ（図示せず）で締結されており、個別に交換が可能となっている。記録用紙Ｐは図中の矢印Ａ方向に所定のピッチで搬送され、支持部材１１３に配設された各ヘッドユニット１１４によって印字されるように構成されている。つまり、記録用紙Ｐがヘッドバー１１２の下方を一回通過することで、インクジェット記録ヘッド３２（記録ヘッドアレイ３０）を走査させることなく記録用紙Ｐの全幅を印字することが可能である。

図４、図５に示すように、ヘッドユニット１１４は略平行四辺形形状であり、ヘッドユニット１１４の上面には、２つの素子基板１１６，１１８が配設されている。２つの素子基板１１６，１１８は略台形形状であり、ヘッドユニット１１４内に、略台形形状の同じ長さの斜辺（短い斜辺）が向かい合うように配置されている。素子基板１１６，１１８は、短い斜辺が形成する内側の角度が、長い斜辺が形成する外側の角度より大きく構成されている。ヘッドユニット１１４は、略平行四辺形の２つの鈍角部が外側に張り出した延設部１２０Ａ，１２０Ｂとなっており、ヘッドユニット１１４の縁部と素子基板１１６，１１８との間が狭くならないように所定の幅が確保されている。また、ヘッドユニット１１４は、略平行四辺形の２つの鋭角部が切断された角落部１２１Ａ，１２１Ｂを備えている。そして、図４に示すように、複数のヘッドユニット１１４を一列に繋ぎ合わせたとき、隣り合う延設部１２０Ａ，１２０Ｂと角落部１２１Ａ，１２１Ｂが対向するように構成されている。

図６に示すように、ヘッドユニットは、複数のステンレス薄板、ポリイミドフィルム１３０〜１５０を積層して接着剤で接着することによって構成されている。

図５に示すように、ヘッドユニット１１４の素子基板１１６，１１８（図４参照）の反対側には、複数のノズル１２２が配設されたノズル領域１２４Ａ，１２４Ｂが形成されている。すなわち、素子基板１１６，１１８は、２つのノズル領域１２４Ａ，１２４Ｂに対応する位置に設けられており、素子基板１１６，１１８の略台形形状の領域内には、各ノズル１２２からインク滴を吐出させる圧電素子群（図示せず）が形成されている。

図６に示すように、ノズルプレート１３０には、インク滴を吐出するノズル１２２が形成されている。連通孔プレート１３２には、ノズル１２２と通じる連通孔１５４が形成され、ダンパ部材１３４には連通孔１５６が形成されている。プールプレート１３６，１３８，１４０には、連通孔１５８，１６０，１６２がそれぞれ形成され、連通孔プレート１４２には連通孔１６４が形成されている。さらに、流路プレート１４４には連通孔１６６が形成され、連通孔プレート１４２には連通孔１６８が形成されている。これらのノズル１２２、連通孔１５４，１５６，１５８，１６０，１６２，１６４，１６６，１６８はそれぞれ連通し、圧力室プレート１４８に形成された圧力室１７０に繋がっている。

一方、連通孔プレート１３２には、ダンパ部材１３４の下部に空洞部１７２が形成されている。プールプレート１３６，１３８，１４０には、それぞれインクプール１７４，１７６，１７８が形成され、図示しないインク供給孔から供給されたインクが貯留されている。これらのインクプール１７４，１７６，１７８と、供給孔１８０と、インク流路１８２と、供給孔１８４及び圧力室１７０は互いに連通しており、インクプール１７４，１７６，１７８から圧力室１７０内へインクが供給される。

更に、振動板１５０の上部には、圧電素子１８６が取り付けられており、フレキシブル配線基板から駆動電圧が印加されるように構成されている。これらの圧電素子１８６は、個々のノズル１２２と連通する各圧力室１７０の上方にそれぞれ設けられており、多数の圧電素子８６によって構成される圧電素子群が図４に示す素子基板１１６，１１８となっている。

さて、前述したように、図１と図２とに示すように、インクジェット記録装置１２では、メンテナンスユニット３４が移動して記録ヘッドアレイ３０の下に入り込み、ノズル面３２Ｎ（図３参照）に対向した状態で、所定のメンテナンス動作（バキューム、ダミージェット、ワイピング、キャッピング等）を行う。

図７に示すように、キャップ動作とバキューム動作とを行うために、ノズル面３２Ｎにキャップ２０４が当接して覆い、各ノズル１２２（図５、図６参照）からインクを吸引し、ノズルつまりなどを解消させる。

キャップ２０４は、各ヘッドユニット１１４に対応した吸引部２０４Ａを備えている。そして、各吸引部２０４Ａ毎に吸引チューブ２０３が取り付けられ、それぞれ個別に吸引可能となっている。つまり、各ヘッドユニット１１４毎に個別に吸引可能となっている。よって、あるノズル１２２のみがノズル詰まりを起こした場合、ノズル詰まりを起こしたノズルがあるヘッドユニット１１４のみインクを吸引させることで、無駄にインクを消費させることが防止されている。

また、各インクタンク５４にはインクの残量を検知するインク残量センサー５５が設けられている。

さて、各インクタンク５４と各インクジェット記録ヘッド３２の各ヘッドユニット１１４を繋ぐインク流路２００毎に、充填液が充填された充填液タンク２０２が連通している。充填液タンク２０２とインク流路２００との連通部分には、第二インク流路２００Ｂ（詳細は後述する）を流れる液体を、インクタンク５４のインクから充填液タンク２０２の充填液に切り替える検知切替機溝２５０が設けられている。また、各充填液タンク２０２には充填液を検知する充填液検知センサー２０１が設けられている。

つぎに、検知切替機構２５０について説明する。

図８（Ａ）に示すように、インクタンク５４（図７参照）に繋がる第一インク流路２００Ａの上に、各ヘッドユニット１１４（図７参照）に繋がる第二インク流路２００Ｂが重なるように設けられて連通している。そして、この連通している連通部２６０の上部には、充填液タンク２０２に繋がる接続部２５４が設けられている。接続部２５４は上方に行くほど狭くなった先細形状をしている。接続部２５４にはフローティングボール２５２が浮いており、このフローティングボールは先細となっている接続部２５４に嵌っている。よって、充填液タンク２０２の出口がローティングボールによって栓をされた状態になる。

さて、前述したようなバキューム作業によってノズル１２２からインクを吸引しインクタンク５４のインクが無くなると、インク残量センサー５５（図７参照）が検知して、制御部８（図１参照）がインクの吸引を停止するようになっている。しかし、何らかの原因、例えば、インク残量センサー５５が故障等すると、インクタンク５４のインクが無くなっても吸引し続けてしまう。

そうなると、図８（Ｂ）に示すように、第一インク流路２００Ａに空気が流入してくる。そして、空気が検知切替機構２５０を越えると、それまでインクに浮いて充填液タンク２０２の出口に栓をしていたフローティングボール２５２が落下する。

すると今度は、図８（Ｃ）に示すように、充填液タンク２０２から充填液が流れ込み第二インク流路２００Ｂに充填液が流れ、ヘッドユニット１１４（図７参照）に送られる。

充填液が流れ充填液タンク２０２の充填液が減少すると充填液検知センサー２０１が検知する。そして、充填液検知センサー２０１が検知後、異常である旨を操作パネル１１上に表示する。ユーザーは、その通知を見てサービスマンを呼ぶなどの対応を行う。なお、警告音などを鳴らしてユーザーに通知しても良い。

更に、検知後、所定時間経過し、充填液がヘッドユニット１１４に十分充填された状態になったのち、制御部８は吸引を停止する。

なお、充填液に切り替わって流れ出しても、図８（Ｃ）に示すように、フローティングボール２５２は充填液に浮かないで沈んだままである必要がある。このためには、フローティングボール２５２は充填液に沈むような比重にすればよい。或いは、充填液にフローティングボール２５２が浮くような比重であっても、図中の点線で示すポンプ２５８を儲け、充填液検知センサー２０１が検知後、充填液タンク２０２内に圧力をかけ、充填液が流れる流速を非常に速くし、フローティングボール２５２が沈んだ状態を維持するようにすれば良い。

なお、充填液の特性は以下のようなものが望ましい。

（１） 流れをスムーズにするため、インクよりヘッドユニット１１４の内壁（例えばステンレス、ポリイミド、接着剤）に対して接触角が小さい
（２） 流れをスムーズにするため、インクより粘度が低い
（３） インクより消泡性が良い
（４） インクと混じっても分離や凝固などしないでインクに拡散する（混ざり合う）
インクは所定の液滴吐出特性を得るために所定の物性値である必要があるので制限が多い。これに対し、充填液には液滴吐出特性を得るための制限がないので、上記特性を得ることは、インクよりは容易である。

なお、本実施形態のインクは、顔料を水に分散させたものであり、粘度、表面張力やヘッドユニットを構成する部材に対する接触角を調整するために、有機溶剤や界面活性剤を追加したものである。インクに対して、上記の（１）から（４）の全てを有する特性を持つ充填液の例としては、例えばインクと同様の構成の液体で、有機溶剤の分量を減らし、界面活性剤の分量を増やしたものがある。

なお、充填液は上記液体に限定されない。その他の液体であっても良い。また、インクの種類やヘッドニットの内壁の材質等によって、最適な充填液を選択すれば良い。更に、インクに対して上記（１）から（４）の全てを満たしていることが望ましいが、いずれか一つ以上の特性を有する充填液であっても良い。また、いずれの特性も満たしていなくても良い。

つぎに、本実施形態の作用について説明する。

今まで説明したように、何らかの原因で、インクタンク５４のインクが無くなって吸引し続けてしまっても、検知切替機構２５０が自動的に充填液に切り替えてインクジェット記録ヘッド３２（のヘッドユニット１１４）に充填液を流す。このため、インクジェット記録ヘッド３２に空気が流れ込んだ状態で放置され、インクが固化することによる不具合（ノズル詰まりなど）が防止される。

また、本実施形態では、インク流路２００に空気が流入しフローティングボール２５２が落下することで、インク流路２００に流れる液体をインクから充填液に切り替えていた。換言すると、フローティングボール２５２の落下という空気の流入の検知動作自体が、切り替え動作となっている。つまり、非常に簡単な機械的な機溝のみで、空気が流入すると自動的に充填液に切り替えている。

なお、インクジェット記録ヘッド３２に空気が流れ込んだ状態で放置され、インクが固化することによる不具合は、インクタンク５４にインクを補充して回復動作を行っても回復しないことが多い。そして、このような場合はインクジェット記録ヘッド３２（のヘッドユニット１１４）を交換する必要があるので負担が大きい。これに対し、上述したように、充填液を自動的に充填する構成とすることでインク固化による不具合が防止される。したがって、インクタンク５４にインクを補充したのち回復動作を行うことで、インクジェット記録ヘッド３２を交換することなく容易に回復する。

つぎに第二実施形態について説明する。なお、第一実施形態と同様の部分は説明を省略する。

まず、図９に示す、空気の流入を検知する検知機溝３５０について説明する。

図９（Ａ）に示すように、インクタンク５４（図７参照）に繋がる第一インク流路２００Ａの上に、各ヘッドユニット１１４（図７参照）に繋がる第二インク流路２００Ｂが重なるように設けられて連通している。そして、この連通している連通部３５２の上部には、上方に行くほど狭くなった先細形状をした先細部３５４が配置されている。連通部３５２にはフローティングボール３５６が浮いており、このフローティングボール３５６は先細部３５４に嵌っている。連通部３５２の下には、センサー３５８が取り付けられている。このセンサー３５８は、図９（Ｂ）に示すように、フローティングボール３５６が落下して当接することで、フローティングボール３５６の落下を検知する。

連通部３５２の下流側には、充填液タンク２０２との接続部３６２が設けられている。そして、この接続部３６２に第二インク流路２００Ｂに流す液体をインクから充填液に切り替える切替機構が設けられている。

切替機構は、どのようなものでも良いが、以下にその一例を示す。

接続部３６２には切替機構としての電磁弁３６０が設けられている。図９（Ｂ）に示すように、電磁弁３６０は、ソレノイド３６６が弁３６４を吸着することで、第二インク流路２００Ｂに流す液体をインクから充填液へと切り替えことができる。

さて、図９（Ｂ）に示すように、インク流路２００に空気が流入してくる。空気が検知機溝３５０を越えると、それまでインクに浮いていたフローティングボール３５６が落ち、センサー３５８が落下を検知する。センサー３５８がフローティングボール３５６の落下を検知すると、制御部８が電磁弁３６０を制御し、ソレノイド３６６で弁３６４を吸着し、第二インク流路２００Ｂに流す液体を充填液へと切り替える。

なお、空気の流入の検知ポイントである検知機溝３５０（連通部３５２）と電磁弁３６０（切替機構）とは離れているので、図９（Ｂ）に示すように、電磁弁３６０（切替機構）を空気が通過する前に充填液が第二インク流路２００Ｂに流れる。

つぎに第三実施形態について説明する。なお、第一実施形態及び第二実施形態と同様の部分は説明を省略する。

図１０に示すように、第一インク流路２００Ａには、所定の間隔を持った一対の電極４００が設けられている。そして、これらの電極４００間の抵抗を測定可能となっている。

電極４００の下流側には、充填液タンク２０２との接続部３６２が設けられている。接続部３６２に第二インク流路２００Ｂに流す液体をインクから充填液に切り替える切替機構である電磁弁３６０が設けられている。電磁弁３６０は第二実施形態と同様であるので、説明を省略する。

さて、図１０（Ｂ）に示すように、インク流路２００に空気が流入し電極４００間にインクがなくなると、電極４００の抵抗が変化する。そして、制御部８は、電極４００間の抵抗が所定値を越えると、電磁弁３６０を制御し、ソレノイド３６６で弁３６４を吸着し、第二インク流路２００Ｂに流す液体をインクから充填液へと切り替える。

なお、電極４００間の抵抗でなく静電容量を測定し、静電容量が所定値を越えると、電磁弁３６０を制御し、ソレノイド３６６で弁３６４を吸着し、第二インク流路２００Ｂに流す液体をインクから充填液へと切り替えても良い。

つぎに第四実施形態について説明する。なお、第一実施形態から第三実施形態と同様の部分は説明を省略する。

図１１に示すように、インク流路２００には充填液タンク２０２との接続部３６２が設けられている。接続部３６２に第二インク流路２００Ｂに流す液体をインクから充填液に切り替える切替機構としての電磁弁３６０が設けられている。電磁弁３６０は第二実施形態と同様であるので、説明は省略する。

また、キャップ２０４によってインクを吸引する際の、吸引圧を測定する測定部５００が設けられている
さて、図１２のグラフの実線Ｍで示すように、吸引圧は、若干下がっていくが略一定である。しかし、点線Ｎで示すように、インク流路２００に空気が流入すると（図１１（Ｂ）参照）、急激に吸引圧が低下する。

そして、吸引圧が所定値以下となると、図１１（Ｂ）に示すように、制御部８は、電磁弁３６０を制御し、ソレノイド３６６で弁３６４を吸着し、第二インク流路２００Ｂに流す液体をインクから充填液へと切り替える。

尚、本発明は上記実施形態に限定されない。

例えば、上記第二実施形態から第四実施形態において、電磁弁３６０（切替機構）が無く、インク流路２００への空気の流入を検知すると、操作パネル１１に通知するだけでも良い。

また、上記第一実施形態から第四実施形態では、記録媒体の幅にほぼ等しい幅を有する長尺状のインクジェット記録ヘッドを持ち、インクジェット記録ヘッドは固定して記録媒体のみを搬送しながら記録を行う、いわゆるＦＷＡ（Ｆｕｌｌ Ｗｉｄｔｈ Ａｒｒａｙ）方式のインクジェット記録装置であったが、これに限定されない。インクジェット記録ヘッドを主走査方向に走査させつつ、記録媒体を副走査方向に移動させて印字するＰＷＡ（Ｐａｒｔｉａｌ Ｗｉｄｔｈ Ａｒｒａｙ）方式のインクジェット記録装置であっても良い。

また、本発明の液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置は、記録用紙上への文字や画像の記録に用いられるものに限定されない。また、記録媒体には、記録用紙やＯＨＰシートなどが含まれるのはもちろんであるが、これら以外にも、例えば、配線パターン等が形成される基板などが含まれる。また、「画像」には、一般的な画像（文字、絵、写真など）のみならず、上記したような配線パターンや３次元物体、有機薄膜などが含まれる。吐出する液体も着色インクに限定されるわけではない。例えば、高分子フィルムやガラス上に着色インクを吐出して行うディスプレイ用のカラーフィルターの作製、溶融状態のハンダを基板上に吐出して行う部品実装用のバンプの形成、有機ＥＬ溶液を基板上に吐出させて行うＥＬディスプレイパネルの形成、溶融状態のハンダを基板上に吐出して行う電気実装用のバンプの形成など、様々な工業的用途を対象とした液滴噴射装置一般に対して、本発明の液滴吐出及び液滴吐出装置を適用することが可能である。

本発明のインクジェット記録装置を画像記録状態で示す概略図である。 本発明のインクジェット記録装置をメンテナンス状態で示す概略図である。 本発明のインクジェット記録装置の搬送ベルト及びその近傍を示す概略図である。 インクジェット記録ヘッドを模式的に示す斜視図である。 インクジェット記録ヘッドを構成するヘッドユニットのノズル領域を示す平面図である。 ヘッドユニットを示す部分断面図である。 本発明の第一の実施形態のインクジェット記録装置の要部を模式的に示す図である。 本発明の第一実施形態のインクジェット記録装置の要部を模式的に示し、インク流路に空気が流入し流れる液体が充填液にかわる様子を、（Ａ）から（Ｃ）に順番に示した図である。 本発明の第二実施形態のインクジェット記録装置の要部を模式的に示し、（Ａ）はインク流路に空気が流入していない状態の図であり、（Ｂ）はインク流路に空気が流入し流れる液体が充填液にかわった状態の図である。 本発明の第三実施形態のインクジェット記録装置の要部を模式的に示し、（Ａ）はインク流路に空気が流入していない状態の図であり、（Ｂ）はインク流路に空気が流入し流れる液体が充填液にかわった状態の図である。 本発明の第四実施形態のインクジェット記録装置の要部を模式的に示し、（Ａ）はインク流路に空気が流入していない状態の図であり、（Ｂ）はインク流路に空気が流入し流れる液体が充填液にかわった状態の図である。 キャップで吸引した際の吸引圧を示すグラフである。

符号の説明

１１ 操作パネル（通知手段）
３２ インクジェット記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）
５４ インクタンク（第一液体貯留部）
５５ インク残量センサー（第二検知手段）
１２２ ノズル
１１４ ヘッドユニット（ノズル群）
２００ インク流路（流路）
２０２ 充填液タンク（第二液体貯留部）
２０４ キャップ（吸引手段）
２５２ フローティングボール（浮部）
３５０ 検知機溝（第一検知手段）
３５６ フローティングボール（浮部）
３６０ 電磁弁（切替手段）
４００ 電極

Claims (19)

1. ノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、
   前記液滴吐出ヘッドに充填する第一液体を貯留する第一液体貯留部と、
   前記第一液滴貯留部と前記液滴吐出ヘッドとの間を繋ぐ流路と、
   前記液滴吐出ヘッドの前記ノズルから前記第一液体を吸引する吸引手段と、
   前記流路への空気の流入を検知する第一検知手段と、
   前記第一液体とは別の第二液体を貯留し、前記流路に連通する第二液体貯留部と、
   前記第一検知手段が空気を検知すると、前記流路に流れる液体を前記第二液体貯留部の前記第二液体に切り替える切替手段と、
   を備えることを特徴とする液滴吐出装置。
2. 前記切替手段は、前記第一検知手段が前記流路に流入した空気を検知する検知点と前記液滴吐出ヘッドとの間に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出装置。
3. 前記第一検知手段は、前記流路に設けられ、該流路中の前記第一液体の有無を検知することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液滴吐出装置。
4. 前記第一検知手段は、前記流路に設けられた一対の電極間の抵抗を測定して前記第一液体の有無を検知することを特徴とする請求項３に記載の液滴吐出装置。
5. 前記第一検知手段は、前記流路に設けられた一対の電極間の静電容量を測定して前記第一液体の有無を検知することを特徴とする請求項３に記載の液滴吐出装置。
6. 前記第一検知手段は、前記第一液体に浮く浮部を備え、
   前記浮部の落下を検知することで、前記第一液体の有無を検知することを特徴とする請求項３に記載の液滴吐出装置。
7. 前記第一検知手段は、前記吸引手段が前記第一液体を吸引する吸引力によって、前記流路への空気の流入を検知することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液滴吐出装置。
8. 前記切替手段は、電磁弁であることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の液滴吐出装置。
9. 前記切替手段は、前記第一検知手段が空気の流入を検知する検知動作に機械的に連動し、前記流路に流れる液体を前記第二液体貯留部の前記第二液体に切り替えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液滴吐出装置。
10. 前記第一液体に浮く浮部を備え、前記流路に前記第一液体があるときは該浮部が浮き、前記第二液体貯留部から前記流路への前記第二液体の流入を塞き止め、
    前記流路に流入した空気によって前記浮部が落下することで、前記第二液体貯留部から前記流路への前記第二液体の塞き止めが解除され、
    前記流路に流れる液体を前記第二液体貯留部の前記第二液体に切り替えることを特徴とする請求項９に記載の液滴吐出装置。
11. 前記第一液体貯留部には、前記第一液体の残量を検知する第二検知手段を備えることを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の液滴吐出装置。
12. 前記第一検知手段の検知結果を通知する通知手段を備えることを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の液滴吐出装置。
13. 前記第一検知手段が空気の流入を検知して前記切替手段が前記流路に流れる液体を前記第二液体貯留部の前記第二液体に切り替えてから所定時間後、
    当該装置の動作が停止することを特徴とする請求項１〜請求項１２のいずれか１項に記載の液滴吐出装置。
14. 前記第一検知手段が空気の流入を検知して前記切替手段が前記流路に流れる液体を前記第二液体貯留部の前記第二液体に切り替え、
    前記第二液体が前記液滴吐出ヘッドに充填されるまで、前記吸引手段は吸引し続けることを特徴とする請求項１〜請求項１３のいずれか１項に記載の液滴吐出装置。
15. 前記第二液体は、前記第一液体より前記液滴吐出ヘッドの内壁との接触角が小さいことを特徴とする請求項１〜請求項１４のいずれか１項に記載の液滴吐出装置。
16. 前記第二液体は、前記第一液体より粘度が低いことを特徴とする請求項１〜請求項１５のいずれか１項に記載の液滴吐出装置。
17. 前記第二液体は、前記第一液体より消泡性が良いことを特徴とする請求項１〜請求項１６のいずれか１項に記載の液滴吐出装置。
18. 前記第二液体は、前記第一液体に拡散することを特徴とする請求項１〜請求項１７のいずれか１項に記載の液滴吐出装置。
19. 前記吸引手段は、複数の前記ノズルから構成されるノズル群毎に個別に吸引可能であり、
    前記切替手段は、前記ノズル群への流路毎に備えられていることを特徴とする請求項１〜請求項１８のいずれか１項に記載の液滴吐出装置。
    

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