JP5211828B2 - 流体吐出装置、及び、流体吐出装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、流体吐出装置、及び、流体吐出装置の制御方法に関する。

流体吐出装置の一つとして、紙や布、フィルムなどの各種媒体に流体（インク）を吐出して印刷を行うインクジェットプリンタが知られている。そして、プリンタは、流体を吐出するノズル及び前記ノズルに送られる流体が流れる流路を有するヘッドと、前記ヘッドに供給される流体を収容する収容部を備えており、収容部からヘッドに供給された（具体的には、流路を介してノズルに供給された）流体が、ノズルから吐出される。
特開平１１−２０７９９３号公報

ところで、流体吐出装置においては、ノズルが流体により目詰まりを起こすことがあり、かかる場合にはいわゆるドット抜け等の不具合が生じるため、目詰まりの原因となった流体を除去する必要がある。

また、ヘッド内において流体が流路を流れてノズルに送られる構成においては、前記流路の状態が不適切な場合がある。例えば、ヘッドが長期間使用されない場合には、流路上の流体が増粘することがある。このように流路の状態が不適切な場合に、当該流路上の流体がノズルに送られると、当該流体に起因してノズルからの流体の吐出態様が変動する恐れがある。

本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、目的とするところは、ノズルの目詰まりを解消し、かつ、ヘッド内の流路を適切な状態にすることにある。

前記課題を解決するために、主たる発明は、
流体を吐出するノズル、及び、前記ノズルに送られる前記流体が流れる流路を有するヘッドと、
前記ヘッドに供給される前記流体を収容する収容部と、
前記流体が前記収容部から前記ヘッドへ向かうように、前記流体を加圧する加圧部と、
前記流路と繋がっており、前記ヘッドから前記ノズルを介さずに排出された前記流体が流れる排出路と、
前記排出路に設けられた弁と、
前記弁よりも前記排出路の下流側にて前記排出路と繋がっており、前記ヘッドから排出された前記流体を貯留する貯留部と、
前記排出路と繋がっており、前記弁よりも下流側にて前記収容部と繋がっている循環路、を備え、
前記弁を閉じた状態で前記加圧部に前記流体を加圧させて、前記ノズルから前記流体を吐出させる吐出モードと、
前記弁により前記排出路を開放し、前記加圧部に前記吐出モードの場合の加圧の大きさより小さい加圧力で加圧されて前記ヘッドから排出された前記流体が、前記ヘッドから前記排出路を経て前記貯留部に至るようにする排出モードと、
前記弁により前記排出路を開放し、前記加圧部に前記吐出モードの場合の加圧の大きさより小さい加圧力で加圧されて前記ヘッドから排出された前記流体が、前記ヘッドから前記循環路を経て前記収容部に至るようにする循環モードと、
を備えることを特徴とする流体吐出装置である。

本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。

本明細書及び添付図面の記載により少なくとも次のことが明らかにされる。

流体を吐出するノズル、及び、前記ノズルに送られる前記流体が流れる流路を有するヘッドと、
前記ヘッドに供給される前記流体を収容する収容部と、
前記流体が前記収容部から前記ヘッドへ向かうように、前記流体を加圧する加圧部と、
前記流路と繋がっており、前記ヘッドから前記ノズルを介さずに排出された前記流体が流れる排出路と、
前記排出路に設けられた弁と、
前記弁よりも前記排出路の下流側にて前記排出路と繋がっており、前記ヘッドから排出された前記流体を貯留する貯留部と、
前記排出路と繋がっており、前記弁よりも下流側にて前記収容部と繋がっている循環路、を備え、
前記弁を閉じた状態で前記加圧部に前記流体を加圧させて、前記ノズルから前記流体を吐出させる吐出モードと、
前記弁により前記排出路を開放し、前記加圧部に加圧されて前記ヘッドから排出された前記流体が、前記ヘッドから前記貯留部に至るようにする排出モードと、
前記弁により前記排出路を開放し、前記加圧部に加圧されて前記ヘッドから排出された前記流体が、前記ヘッドから前記循環路を経て前記収容部に至るようにする循環モードと、
を備えることを特徴とする流体吐出装置である。
このような流体吐出装置によれば、ノズルの目詰まりを解消し、かつ、ヘッド内の流路を適切な状態にすることが可能となる。

ここで、前記弁は、前記加圧部に前記流体を加圧させて前記ノズルに前記流体を送る際には前記排出路を閉塞し、前記加圧部に前記流体を加圧させて前記ヘッドから前記流体を排出する際には前記排出路を開放する弁である。

かかる流体吐出装置であって、前記吐出モード及び前記排出モードは、前記循環モードより先に実行されることが望ましい。
このような流体吐出装置によれば、吐出モード及び排出モードが実行されることにより、目詰まりの原因となっていた流体が除去されるので、その後、循環モードが実行されたとしても目詰まりの原因となる流体が収容部に至ることを防止することが可能である。

かかる流体吐出装置であって、前記吐出モードは、前記排出モードより先に実行されることが望ましい。
このような流体吐出装置によれば、弁を開いて排出モードにて排出される流体は、弁を閉じて吐出モードにてノズルから吐出される流体の量より多いので、先に吐出モードにて目詰まりの解消を図ることにより、流体の消費量を抑えることが可能である。

また、かかる流体吐出装置であって、
前記弁よりも前記排出路の下流側にて前記排出路と繋がっており、前記ヘッドから排出された前記流体を貯留する貯留部を備え、
前記弁は、前記加圧部に加圧されて前記ヘッドから排出された前記流体が、前記排出路を流れて前記貯留部に至るように、前記排出路を開放することが望ましい。かかる場合には、流路上の増粘した流体を貯留部に送ることにより、流路を適切な状態にできる。

また、かかる流体吐出装置であって、
前記排出路は、前記弁よりも下流側にて前記収容部と繋がっており、
前記弁は、前記加圧部に加圧されて前記ヘッドから排出された前記流体が、前記排出路を流れて前記収容部に至るように、前記排出路を開放することが望ましい。かかる場合には、流路上の気泡を流体と共に収容部に送ることにより、気泡を排除し、かつ、排出した流体を再利用できる。

また、かかる流体吐出装置であって、
前記弁は、三方弁であり、
前記排出路は、前記弁よりも下流側にて、前記収容部と、前記ヘッドから排出された前記流体を貯留する貯留部に繋がっており、
前記弁は、前記加圧部に加圧されて前記ヘッドから排出された前記流体が、前記排出路を流れて前記収容部と前記貯留部のうちのいずれか一方のみに至るように、前記排出路を開放することが望ましい。かかる場合には、増粘した流体を貯留部に送る一方で、気泡を収容部に送ることにより、最適な流体供給及び流体回収システムを実現できる。

また、かかる流体吐出装置であって、
前記弁が前記排出路を閉塞したときに、前記加圧部に加圧されて前記ノズルから吐出された前記流体を受ける受け部を備えることが望ましい。かかる場合には、簡易な構成にて、ノズルの目詰まりの原因となった流体を回収することが可能となる。

また、（ａ）流体を吐出するノズル、及び、前記ノズルに送られる前記流体が流れる流路を有するヘッドと、
前記ヘッドに供給される前記流体を収容する収容部と、
前記流体が前記収容部から前記ヘッドへ向かうように、前記流体を加圧する加圧部と、
前記流路と繋がっており、前記ヘッドから前記ノズルを介さずに排出された前記流体が流れる排出路と、
前記排出路に設けられた弁と、
前記弁よりも前記排出路の下流側にて前記排出路と繋がっており、前記ヘッドから排出された前記流体を貯留する貯留部と、
前記排出路と繋がっており、前記弁よりも下流側にて前記収容部と繋がっている循環路、を備える流体吐出装置の制御方法であって、
（ｂ）前記弁を閉じた状態で前記加圧部に前記流体を加圧させて、前記ノズルから前記流体を吐出させる吐出モードステップと、
前記弁により前記排出路を開放し、前記加圧部に加圧されて前記ヘッドから排出された前記流体が、前記ヘッドから前記貯留部に至るようにする排出モードステップと、
前記弁により前記排出路を開放し、前記加圧部に加圧されて前記ヘッドから排出された前記流体が、前記ヘッドから前記循環路を経て前記収容部に至るようにする循環モードステップと、
を有することを特徴とする流体吐出装置の制御方法。このような流体吐出装置の制御方法によれば、ノズルの目詰まりを解消し、かつ、ヘッド内の流路を適切な状態にすることが可能となる。

＝＝ラインヘッドプリンタ＝＝
流体吐出装置をインクジェットプリンタとし、また、インクジェットプリンタの中のラインヘッドプリンタ（以下、単にプリンタ１と呼ぶ）を例に挙げて、プリンタ１の構成と印刷処理について説明する。

＜＜プリンタ１の構成について＞＞
プリンタ１の構成について、図１、図２Ａ、図２Ｂ、図３を用いて説明する。図１は、本実施形態のプリンタ１の全体構成ブロック図である。図２Ａは、プリンタ１の断面図である。図２Ｂは、プリンタ１が用紙Ｓ（媒体）を搬送する様子を示す図である。図３は、ヘッド３１の下面におけるノズルの配列を示した模式図である。なお、図２Ｂは、図２Ａに示す方向Ｘからヘッドユニット３０等を見た図である。

外部装置であるコンピュータ６０から印刷データを受信したプリンタ１は、コントローラ１０により、各ユニット（搬送ユニット２０、ヘッドユニット３０等）を制御し、用紙Ｓに画像を形成する。また、プリンタ１内の状況を検出器群４０が監視し、その検出結果に基づいて、コントローラ１０は各ユニットを制御する。

コントローラ１０は、プリンタ１の制御を行うための制御ユニットである。インターフェース部１１は、外部装置であるコンピュータ６０とプリンタ１との間でデータの送受信を行うためのものである。ＣＰＵ１２は、プリンタ１全体の制御を行うための演算処理装置である。メモリ１３は、ＣＰＵ１２のプログラムを格納する領域や作業領域等を確保するためのものである。ＣＰＵ１２は、メモリ１３に格納されているプログラムに従ったユニット制御回路１４により各ユニットを制御する。

搬送ユニット２０は、用紙Ｓを印刷可能な位置に送り込み、印刷時には搬送方向に所定の搬送量で用紙Ｓを搬送させる。この搬送ユニット２０は、図２Ａに示すように、給紙ローラ２１と、搬送ローラ２２と、プラテン２３と、排紙ローラ２４とを有する。給紙ローラ２１は、紙挿入口に挿入された用紙Ｓをプリンタ１内に給紙するためのローラである。搬送ローラ２２は、給紙ローラ２１によって給紙された用紙Ｓを印刷可能な領域まで搬送するローラである。プラテン２３は、印刷中の用紙Ｓを支持する。排紙ローラ２４は、用紙Ｓをプリンタ１の外部に排出するローラである。

ヘッドユニット３０は、用紙Ｓに流体としてのインクを吐出するためのものである。ヘッドユニット３０は、搬送中の用紙Ｓに対してインクを吐出することにより、用紙Ｓにドットを形成し、もって画像を用紙Ｓに印刷する。そして、本実施の形態に係るヘッドユニット３０は、紙幅分のドットを一度に形成することができる。ここで、インクは水性インクも油性インクも含むものとする。

ヘッドユニット３０は、ヘッド３１を有する。ヘッド３１には、図３に示すように４つのノズル列、すなわち、ブラックインクノズル列（ノズル列Ｋ）、シアンインクノズル列（ノズル列Ｃ）、マゼンタインクノズル列（ノズル列Ｍ）及びイエローインクノズル列（ノズル列Ｙ）が形成されている。各ノズル列は、紙幅方向に沿って一定の間隔ｄで列状に並んでいるノズルを複数個（ｎ個）備えている。各ノズルには、図中の左から順に番号が付されている（＃１〜＃ｎ）。そして、各ノズルには、インクが入った圧力室（不図示）と、圧力室の容量を変化させてインクを吐出させるための駆動素子（ピエゾ素子）が設けられている。

＜＜印刷処理について＞＞
上述した構成を有するプリンタ１の印刷処理について説明する。コントローラ１０は、コンピュータ６０から印刷命令及び印刷データを受信すると、印刷データに含まれる各種コマンドの内容を解析し、各ユニットを用いて、以下の処理を行う。
まず、コントローラ１０は、給紙ローラ２１を回転させ、印刷すべき用紙Ｓをプリンタ１内に給紙する。そして、コントローラ１０は、搬送ローラ２２を回転させ、給紙された用紙Ｓを印刷開始位置に位置決めする。このとき、用紙Ｓは、ヘッド３１の少なくとも一部のノズルと対向している。
次に、用紙Ｓは搬送ローラ２２によって一定速度で停まることなく搬送され、ヘッド３１の下（プラテン２３の上）を通る。ヘッド３１の下を用紙Ｓが通る間に、各ノズルからインクが断続的に吐出される。その結果、用紙Ｓ上には搬送方向に沿った複数のドットからなるドット列(ラスタライン)が形成される。そして、最後に、コントローラ１０は、排紙ローラ２４により、画像の印刷が終了した用紙Ｓを排紙する。

＝＝インク供給ユニット７０とインク回収ユニット８０の構成について＝＝
印刷処理の実行によりヘッド３１内のインクが減るため、プリンタ１は、ヘッド３１にインクを供給する（充填する）インク供給ユニット７０（図１）を備える。また、ヘッド３１（ノズル）をクリーニングする際にノズルからインクが吐出されるため、プリンタ１は、当該インクを回収するインク回収ユニット８０（図１）を備える。
そして、色毎にインク供給ユニット７０とインク回収ユニット８０が設けられている。例えば、イエローインクを供給するインク供給ユニット７０と、ノズル列Ｙをクリーニングするインク回収ユニット８０が設けられている。そして、各色のインク供給ユニット７０及びインク回収ユニット８０の構成はほぼ同様であるので、以下においては、イエローのインク供給ユニット７０及びインク回収ユニット８０の詳細構成について、図４〜図６を用いて説明する。
図４〜図６は、ヘッド３１とインク供給ユニット７０とインク回収ユニット８０を示した模式図である。ここで、図４は、ノズルのクリーニング時にインクがノズルから吐出される構成を示した図であり、図５は、ヘッド３１から排出されたインクが廃インクタンク８８に送られる構成を示した図であり、図６は、ヘッド３１から排出されたインクがインクカートリッジ７１に送られる構成を示した図である。

＜＜インク供給ユニット７０の構成＞＞
インク供給ユニット７０は、インクカートリッジ７１と、供給路７２と、供給ポンプ７３とを有する。
インクカートリッジ７１は、ヘッド３１に供給されるインクを収容する収容部である。供給路７２は、インクカートリッジ７１とヘッド流路３２に繋がっており、インクカートリッジ７１からヘッド３１へ供給されるインクを流すためのものである。この供給路７２は、チューブ等で構成されている。供給ポンプ７３は、供給路７２に設けられたチューブポンプであり、インクカートリッジ７１のインクを吸引してヘッド３１へ送り出す。この供給ポンプ７３は、インクがインクカートリッジ７１からヘッド３１へ向かうように、インクを加圧する加圧部に相当する。ここで、加圧とはヘッド３１へインクを供給することを言う。加圧部を供給路７２に設けずに、インクカートリッジ７１に設けてインクカートリッジ７１を加圧してもよいし、ヘッド３１に対してインクカートリッジ７１を高くして水頭差でヘッド３１へインクを供給してもよい。なお、この供給ポンプ７３は、後述するクリーニング時に動作する。

＜＜インク回収ユニット８０の構成＞＞
インク回収ユニット８０は、第一回収部８１と第二回収部８５から構成されている。第一回収部８１は、インク受け８２と回収路８３等を有し、第二回収部８５は、排出路８６と三方弁８７と貯留部としての廃インクタンク８８等を有する。
インク受け８２は、ノズル（図４等において符号３３で示される）から吐出されたインクを受ける受け部である。このインク受け８２は、印刷処理時に位置する待機位置（図５に示す位置）と、ノズルのクリーニング時に位置するクリーニング位置（図４に示す位置）との間を移動可能な構成となっている。回収路８３は、インク受け８２と繋がっており、インク受け８２が受けたインクを不図示のタンクへ流すためのものである。この回収路８３は、チューブ等で構成されている。
このような構成の第一回収部８１においては、ノズルのクリーニング時にインク受け８２が受けたインクが、回収路８３を流れてタンクへ至ることにより、当該インクが回収されることとなる。

排出路８６は、ヘッド流路３２と繋がっており、ノズルから吐出されずにヘッド３１内を通過したインクを排出するためのもの、換言すれば、ヘッド３１からノズル３３を介さずにインクを排出するためのものである。この排出路８６は、チューブ等で構成されている。廃インクタンク８８は、排出路８６と繋がっており、ヘッド３１から排出されたインクを貯留する。なお、排出路８６は、廃インクタンク８８だけで無く、インクカートリッジ７１とも繋がっている。三方弁８７は、排出路８６において廃インクタンク８８よりも上流側に設けられており、排出路８６を閉塞、または、開放するためのものである。この三方弁８７は、当該三方弁８７を通過するインクが廃インクタンク８８とインクカートリッジ７１のうちのいずれか一方のみに至るように、排出路８６を開放する。

このような構成の第二回収部８２においては、ノズルにインクを送って当該インクをノズルから吐出させる際には、図４に示すように三方弁８７は排出路８６を閉塞する。一方、ヘッド流路３２のインクを、廃インクタンク８８やインクカートリッジ７１に向かわせる際には、三方弁８７は排出路８６を開放する（図５と図６参照）。なお、三方弁８７はインクが流れる３つの口（図４〜図６において△で示されている）を有しており、当該口が閉じている（図４に示すように△が黒く塗られている）場合にはインクの流れが遮断され、当該口が開いている（図５に示すように△が黒く塗られていない）場合にはインクの流れが許容される。このため、図４においては、三方弁８７を構成する３つの口が全て閉じているので、三方弁８７を通じてのインクの流れが完全に遮断されることとなる。

＝＝クリーニング制御について＝＝
ノズルのインクが使用されていないことでインクの粘度が大きくなると、増粘したインクによってノズルの目詰まりが発生する。目詰まりが発生すると、ドット抜けが発生して画質が劣化するので、目詰まりの原因となったインクを除去する必要がある。また、ヘッド流路３２内に増粘インクや気泡が存在することがあり、かかる場合には、ノズルへのインク供給やノズルからのインク吐出が不適切に行われる恐れがあるので、ヘッド流路３２内の増粘インクや気泡を除去する必要がある。

そこで、本実施の形態に係るプリンタ１においては、上述した問題を解決すべく、以下のクリーニング制御が実行される。このクリーニング制御は、（１）インクカートリッジ７１からヘッド３１へインクが向かうようにインクを加圧させて、ノズルにインクを送る際には、排出路８６を閉塞させ、（２）インクカートリッジ７１からヘッド３１へインクが向かうようにインクを加圧させて、ヘッド３１からインクを排出する際には、排出路８６を開放させる、ことに特徴がある。

本制御が実行されるときのプリンタ１の各種動作は、主として、コントローラ１０により実現される。特に、本実施の形態においては、メモリ１３に格納されたプログラムをＣＰＵ１２が処理することにより実現される。そして、このプログラムは、以下に説明される各種の動作を行うためのコードから構成されている。

図７は、本実施の形態に係るクリーニング制御を説明するためのフローチャートである。本クリーニング制御は、コンピュータ６０からクリーニング指令（この指令には、後述するクリーニングモードに関する情報が含まれている）を受けた場合に（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、実行される。

そして、コントローラ１０は、受信したクリーニングモードに応じた所定の動作を実行させる。ここで、クリーニングモードは、（１）ノズルの目詰まりを解消するために、ノズルからインクを吐出させてクリーニングするモード（以下、吐出モードと呼ぶ）と、（２）ヘッド流路３２内の増粘インクを除去するために、ヘッド流路３２のインクを排出して廃インクタンク８８へ送るモード（以下、排出モードと呼ぶ）と、（３）ヘッド流路３２内の気泡を除去するために、ヘッド流路３２のインクを排出してインクカートリッジ７１へ送るモード（以下、循環モードと呼ぶ）と、である。

吐出モードは三方弁８７を閉じた状態で供給ポンプ７３にインクを加圧させて、ノズルからインクを吐出させるモードであり、排出モードは、三方弁８７により排出路８６を開放し、供給ポンプ７３に加圧されてヘッド３１から排出されたインクが、ヘッド３１から廃インクタンク８８に至るようにするモードであり、循環モードは、三方弁８７により排出路８６を開放し、供給ポンプ７３に加圧されてヘッド３１から排出されたインクが、ヘッド３１からインクカートリッジ７１に繋がる排出路８６を経てインクカートリッジ７１に至るようにするモードである。

クリーニングモードが吐出モードである場合には（ステップＳ１０４）、コントローラ１０は、三方弁８７を動作させて、図４に示すように排出路８６を閉塞する（ステップＳ１１２）。そして、コントローラ１０は、供給ポンプ７３を動作させて、インクを所定時間だけ加圧する（ステップＳ１１４）。

三方弁８７が排出路８６を閉塞しているので、加圧されたインクはノズル（図４において符号３３で示されている）に送られて当該ノズルから強制的に吐出される。そして、ノズルから吐出されたインクを、クリーニング位置に位置するインク受け８２が受ける。さらに、インク受け８２上のインクは、吸引ポンプ（不図示）により吸引されることにより、回収路８３を流れてタンク（不図示）に至ることとなる。この結果、ノズルの目詰まりの原因となったインクが除去されることとなる。吐出モードの場合には、特にノズル３３のインク増粘やノズル３３にゴミが付着した場合など、ノズル３３近傍に原因ある場合の目詰まりを解消することができる。そのため、ノズル３３のインクを排出する程度の量のインクを流せば良い。従って、吐出モードにて吐出されるインクの量は少ない。

クリーニングモードが排出モードである場合には（ステップＳ１０４）、コントローラ１０は、三方弁８７を動作させて、図５に示すように排出路８６内のインクが廃インクタンク８８へ向かうように排出路８６を開放する（ステップＳ１２２）。そして、コントローラ１０は、供給ポンプ７３を動作させて、インクを所定時間だけ加圧する（ステップＳ１２４）。

三方弁８７が排出路８６を開放しているので、加圧されたインク（増粘インクを含む）はヘッド流路３２から排出される。そして、ヘッド流路３２から排出された当該インクは、排出路８６を流れ、三方弁８７と通過して廃インクタンク８８に至る。そして、廃インクタンク８８に至ったインクは、そのまま廃インクタンク８８に貯留され、その後廃棄される。この結果、ヘッド流路３２内の増粘インクが除去されることとなる。

ここで、排出モードの場合には、加圧されたインクがノズルから吐出されないように、供給ポンプ７３による加圧の大きさが調整されており、当該加圧の大きさは上述した吐出モードの場合に比べて小さい。なお、加圧の大きさを小さくするとノズルからインクが吐出されない理由は、排出路８６内の流路抵抗に比べて、ノズル内の流路抵抗が大きいためである（循環モードの場合も同様である）。この流路抵抗の違いにより、ヘッド流路３２内の増粘インクや気泡は、吐出モードより排出モードの方が容易に排出可能である。この排出モードにて排出されるインクの量は、吐出モードにて吐出されるインクの量より多い。

また、加圧の大きさを大きくして、ノズルからもインクを吐出させてもよい。例えば、前回のクリーニングから長時間経過して、ノズル内もヘッド流路３２内もインクが増粘してるような場合、ヘッド流路３２内のインクを排出させつつ、ノズル内のインクも吐出することが可能になり、同時にノズル内もヘッド流路３２内も増粘インクを排除することができる。

クリーニングモードが循環モードである場合には（ステップＳ１０４）、排出モードの場合と同様に、コントローラ１０は、三方弁８７を動作させて、図６に示すように排出路８６内のインクがインクカートリッジ７１へ向かうように排出路８６を開放する（ステップＳ１３２）。そして、コントローラ１０は、供給ポンプ７３を動作させて、インクを所定時間だけ加圧する（ステップＳ１２４）。

三方弁８７が排出路８６を開放しているので、加圧されたインク（気泡を含む）はヘッド流路３２から排出される。そして、ヘッド流路３２から排出されたインクは、排出路８６を流れ、三方弁８７を通過してインクカートリッジ７１に至る。そして、インクカートリッジ８８に至ったインクは、そのままインクカートリッジ７１に貯留され、その後、供給路７２を流れてヘッド３１に供給される。なお、インクと共にインクカートリッジ７１に至った気泡は、図６に示すように液面に位置するため、ヘッド３１に供給されない。この結果、ヘッド流路３２内の気泡が除去され、かつ、ヘッド流路３２から排出されたインクが再利用されることとなる。

上述したクリーニング制御が繰り返されることにより、ノズルの目詰まりが適切に解消され、かつ、ヘッド流路３２の状態が適切に維持されることとなり、ノズルからのインクの吐出が適切に実行される。

＝＝本実施の形態に係るプリンタの有効性について＝＝
上述したように、本実施の形態に係るプリンタ１は、（１）インクがインクカートリッジ７１からヘッド３１へ向かうように、インクを加圧する供給ポンプ７３（加圧部）と、（２）ヘッド流路３２と繋がっており、ヘッド３１から排出されたインクが流れる排出路８６と、（３）排出路８６に設けられた三方弁８７であって、供給ポンプ７３にインクを加圧させてノズルにインクを送る際には排出路８６を閉塞し、供給ポンプ７３にインクを加圧させてヘッド３１からインクを排出する際には排出路８６を開放する三方弁８７（弁）と、を有する。これにより、ノズルの目詰まりを解消し、かつ、ヘッド流路３２を適切な状態にすることが可能となる。

すなわち、供給ポンプ７３にインクを加圧させてノズルにインクを送る際には、三方弁８７が排出路８６を閉塞することにより、ノズルからインクが強制的に吐出される（この際、目詰まりの原因となったインクも一緒に吐出される）。このため、いわゆる封止部材（キャップ）を設けずに簡易な構成にて、ノズルの目詰まりを解消できる。また、供給ポンプ７３にインクを加圧させてヘッド３１からインクを排出する際には、三方弁８７が排出路８６を開放することにより、ヘッド流路３２からインクが強制的に排出される（この際、ヘッド流路３２内の増粘インクや気泡も排出される）。このため、ヘッド流路３２から増粘インクや気泡が除去されることになり、ヘッド流路３２を適切な状態にできる。

更に、クリーニングモード（吐出モード、排出モード、循環モード）に応じて三方弁８７を動作（排出路８６を閉塞する動作及び開放する動作）させることにより、ヘッド３１の状況に応じて、ノズルの目詰まりを解消し、または、ヘッド流路３２を適切な状態にするので、利便性が高いインク供給及びインク回収システムを有するプリンタ１を実現できる。例えば、前回のクリーニングモードの実行時からあまり時間が経過しておらず、ノズルのインクの増粘は進んでいるがヘッド流路３２内のインク増粘がそれほど進んでいない場合には、吐出モードが実行される。前回のクリーニングモードの実行時から十分に時間が経過し、ヘッド流路３２内のインクが増粘していると予想される場合には、排出モードが実行される。吐出モードや排出モードが実行されても吐出不良が見られる場合には、ヘッド流路３２内に増粘インクは無く、気泡が原因と考えられるので、循環モードが実行される。これにより、ヘッド流路３２内の増粘インクはインクカートリッジ７１へ戻されずに外部へ排出されるので、増粘インクを完全に排除することができる。また、循環モードを実行するときには増粘インクは排除されているので、循環モードで排出するインクはインクカートリッジ７１へ戻し、気泡と分離して再利用することが可能となる。

ここで、クリーニングモードが実行される際には、増粘したインクが存在する可能性が高いので、ヘッド３１から排出されたインクをインクカートリッジ７１に戻す循環モードより先に、吐出モード及び排出モードが実行される（図１２）。このとき、吐出モード（ステップ１０４ａ）及び排出モード（ステップ１０４ｂ）は、必ずしも両者を共に行う必要はないが、吐出モード（ステップ１０４ａ）及び排出モード（ステップ１０４ｂ）のうち少なくとも一方を行う際には、循環モード（ステップ１０４ｃ）より先に実行する。さらに、吐出モード（ステップ１０４ａ）及び排出モード（ステップ１０４ｂ）のうちいずれか一方を行う場合には、インク消費量の少ない吐出モード（ステップ１０４ａ）を先に実行すると、排出モード（ステップ１０４ｂ）を実行することなく目詰まりを解消できる可能性があるので、クリーニングによるインクの消費を抑えることができる場合がある。

＝＝第二実施形態＝＝
上述した実施形態（第一実施形態）においては、ヘッド流路３２から排出されたインクが、排出路８６を流れて、廃インクタンク８８またはインクカートリッジ７１に至ることとしたが、以下に説明する第二実施形態のように、前記インクが、廃インクタンク８８のみに至る構成としてもよい。

図８は、第二実施形態に係るインク供給ユニット７０及びインク回収ユニット８０を示した模式図である。第二実施形態においては、三方弁８７（図４等）の代わりに二方弁８９が設けられている。そして、排出路８６は、この二方弁８９よりも下流側にて廃インクタンク８８とのみ繋がっている。このため、二方弁８９が排出路８６を閉塞する場合には、供給ポンプ７３に加圧されてヘッド流路３２から排出されたインクは、ノズルから強制的に吐出される（図４参照）。一方、二方弁８９が排出路８６を開放する場合には、供給ポンプ７３に加圧されたインクは、図８に示すようにヘッド流路３２から排出され、排出路８６を流れて廃インクタンク８８に至る。

そして、第二実施形態においては、クリーニングモードとして、前述した吐出モード及び排出モードがあり、循環モードが無い。このため、第二実施形態においても、クリーニングモードが吐出モードである場合には、ノズルからインクが強制的に吐出されることにより、目詰まりの原因となったインクが除去され、この結果、ノズルの目詰まりを解消できる。また、クリーニングモードが排出モードである場合には、ヘッド流路３２からインクが強制的に排出される（この際、増粘インクや気泡も共に排出される）。ここで、第一実施形態に説明したように、排出モードの場合の供給ポンプ７３の加圧の大きさが、吐出モードの場合に比べて小さく調整されているため、二方弁８９が排出路８６を開放した場合にノズルからインクが吐出されない。そして、ヘッド流路３２から増粘インクや気泡が排出される結果、ヘッド流路３２が適切な状態となる。

さらに、第二実施形態においては、排出路８６がインクカートリッジ７１と繋がっていないため、インク回収ユニット８０を簡易な構成にできる。なお、第二実施形態において説明を省いた構成については、第一実施形態の構成と同様である。

＝＝第三実施形態＝＝
第三実施形態においては、上述した二つの実施形態とは異なり、ヘッド流路３２から排出されたインクが、排出路８６を流れて、インクカートリッジ７１のみに至る構成となっている。

図９は、第三実施形態に係るインク供給ユニット７０及びインク回収ユニット８０を示した模式図である。第三実施形態においては、第二実施形態と同様に二方弁８９が設けられているのに対して、廃インクタンク８８が設けられていない。そして、排出路８６は、二方弁８９よりも下流側にてインクカートリッジ７１とのみ繋がっている。このため、二方弁８９が排出路８６を閉塞する場合には、供給ポンプ７３に加圧されてヘッド流路３２から排出されたインクは、ノズルから強制的に吐出される（図４参照）。一方、二方弁８９が排出路８６を開放する場合には、供給ポンプ７３に加圧されたインクは、図９に示すようにヘッド流路３２から排出され、排出路８６を流れてインクカートリッジ７１に至る。

そして、第三実施形態においては、クリーニングモードとして、前述した吐出モードと循環モードがあり、排出モードが無い。このため、第三実施形態においては、クリーニングモードが吐出モードである場合には、ノズルからインクが強制的に吐出されることにより、目詰まりの原因となったインクが除去され、この結果、ノズルの目詰まりを解消できる。また、クリーニングモードが循環モードである場合には、ヘッド流路３２からインクが強制的に排出される（この際、気泡も共に排出される）。ここで、第一実施形態に説明したように、循環モードの場合の供給ポンプ７３の加圧の大きさが、吐出モードの場合に比べて小さく調整されているため、二方弁８９が排出路８６を開放した場合にノズルからインクが吐出されない。なお、第三実施形態においては、ヘッド流路３２内の増粘インクは、廃インクタンク８８が設けられていないため、吐出モードの場合にノズルから強制的に吐出することとしている。これにより、ヘッド流路３２から増粘インクや気泡が排出される結果、ヘッド流路３２が適切な状態となる。

＝＝その他の実施形態＝＝
以上、上記実施の形態に基づき本発明に係る流体吐出装置等を説明したが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。

前記実施形態では、流体吐出装置をインクジェット式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（液体以外にも、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含む）や液体以外の流体（流体として流して吐出（噴射）できる固体など）を吐出したり噴射したりする流体吐出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吐出する液状体吐出装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機物を吐出する液体吐出装置、精密ピペットとして用いられ試料となる液体を吐出する液体吐出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吐出する液体吐出装置、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吐出する液体吐出装置、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吐出する液体吐出装置、ジェルを吐出する流状体吐出装置、トナーなどの粉体を例とする固体を吐出する粉体吐出式記録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吐出装置に本発明を適用することができる。

また、前述の実施形態のプリンタ１は、駆動素子（ピエゾ素子）に電圧をかけて、インク室を膨張・収縮させることにより流体を吐出しているが、これに限らない。例えば、発熱体を用いてノズル内に泡を発生させ、その泡によって流体を吐出させるプリンタでもよい。

また、上記実施の形態において、プリンタ１はラインヘッドプリンタであることとしたが、これに限定されるものではない。例えば、プリンタ１はシリアルプリンタであることとしてもよい。かかる場合には、ヘッド３１は、印刷処理中に紙幅方向（図２Ｂ）に移動しながら、インクを用紙Ｓに吐出することとなる。

また、上記実施の形態において、ヘッドユニット３０は、図３に示すように一つのヘッド３１を有することとしたが、これに限定されるものではない。例えば、図１０に示すように、複数のヘッド３１を千鳥状に配置させて、ヘッドユニット３０を構成することとしてもよい。ここで、図１０に示す各ヘッド３１のノズル数は、図３に示すヘッド３１のノズル数（ｎ個）よりも少ない。なお、図１０は、ヘッドユニット３０の他の実施形態を示した図である。

また、上記実施の形態において、プリンタ１は、図６に示すように、三方弁８７が排出路８６を閉塞したときに、供給ポンプ７３に加圧されてノズルから吐出されたインクを受けるインク受け８２を備えることとしたが、これに限定されるものではない。例えば、インク受け８２は、回収路８３に別途設けられた吸引ポンプ（不図示）によってノズルから吸引されたインクを受けることとしてもよい。
ただし、インク受け８２が、供給ポンプ７３に加圧されてノズルから吐出されたインクを受ける場合には、吸引ポンプを設ける必要が無くなり、簡易な構成にてノズルの目詰まりの原因となったインクを回収できる点で、上記実施の形態の方がより望ましい。

上記実施形態においては、インク受け８２の移動範囲を待機位置からクリーニング位置のヘッド３１に当接しない範囲としたが、図１１に示すようにヘッド３１に当接可能な構成とし、排出モード時にインク受けをヘッド３１に当接させてもよい。これにより、排出路８６内の流路抵抗に比べてノズル側の流路抵抗の方がさらに大きくなり、ノズルからインクを吐出せずにヘッド流路３２内のインクを排出路８６へ排出可能となる。

本実施形態のプリンタ１の全体構成ブロック図である。 図２Ａは、プリンタ１の断面図である。図２Ｂは、プリンタ１が用紙Ｓを搬送する様子を示す図である。 ヘッド３１の下面におけるノズルの配列を示した模式図である。 ノズルのクリーニング時にインクがノズルから吐出される構成を示した図である。 ヘッド３１から排出されたインクが廃インクタンク８８に送られる構成を示した図である。 ヘッド３１から排出されたインクがインクカートリッジ７１に送られる構成を示した図である。 本実施の形態に係るクリーニング制御を説明するためのフローチャートである。 第二実施形態に係るインク供給ユニット７０及びインク回収ユニット８０を示した模式図である。 第三実施形態に係るインク供給ユニット７０及びインク回収ユニット８０を示した模式図である。 ヘッドユニット３０の他の実施形態を示した図である。 ヘッド３１から排出されたインクが廃インクタンク８８に送られる構成にかかる他の実施形態を示した図である。 本実施の形態に係るクリーニング制御の変形例を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１ プリンタ、
１０ コントローラ、１１ インターフェース部、１２ ＣＰＵ、
１３ メモリ、１４ ユニット制御回路、
２０ 搬送ユニット、２１ 給紙ローラ、２２ 搬送ローラ、
２３ プラテン、２４ 排紙ローラ、
３０ ヘッドユニット、３１ ヘッド、３２ ヘッド流路、３３ ノズル、
４０ 検出器群、６０ コンピュータ、
７０ インク供給ユニット、７１ インクカートリッジ、
７２ 供給路、７３ 供給ポンプ、
８０ インク回収ユニット、８１ 第一回収部、８２ インク受け、
８３ 回収路、８５ 第二回収路、８６ 排出路、８７ 三方弁、
８８ 廃インクタンク、８９ 二方弁

Claims (6)

1. 流体を吐出するノズル、及び、前記ノズルに送られる前記流体が流れる流路を有するヘッドと、
   前記ヘッドに供給される前記流体を収容する収容部と、
   前記流体が前記収容部から前記ヘッドへ向かうように、前記流体を加圧する加圧部と、
   前記流路と繋がっており、前記ヘッドから前記ノズルを介さずに排出された前記流体が流れる排出路と、
   前記排出路に設けられた弁と、
   前記弁よりも前記排出路の下流側にて前記排出路と繋がっており、前記ヘッドから排出された前記流体を貯留する貯留部と、
   前記排出路と繋がっており、前記弁よりも下流側にて前記収容部と繋がっている循環路、を備え、
   前記弁を閉じた状態で前記加圧部に前記流体を加圧させて、前記ノズルから前記流体を吐出させる吐出モードと、
   前記弁により前記排出路を開放し、前記加圧部に前記吐出モードの場合の加圧の大きさより小さい加圧力で加圧されて前記ヘッドから排出された前記流体が、前記ヘッドから前記排出路を経て前記貯留部に至るようにする排出モードと、
   前記弁により前記排出路を開放し、前記加圧部に前記吐出モードの場合の加圧の大きさより小さい加圧力で加圧されて前記ヘッドから排出された前記流体が、前記ヘッドから前記循環路を経て前記収容部に至るようにする循環モードと、
   を備えることを特徴とする流体吐出装置。
2. 請求項１に記載の流体吐出装置であって、
   前記吐出モード及び前記排出モードは、前記循環モードより先に実行されることを特徴とする流体吐出装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の流体吐出装置であって、
   前記吐出モードは、前記排出モードより先に実行されることを特徴とする流体吐出装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載の流体吐出装置であって、
   前記弁は、三方弁であり、
   前記排出路は、前記弁よりも下流側にて、前記収容部と、前記ヘッドから排出された前記流体を貯留する貯留部に繋がっており、
   前記弁は、前記加圧部に加圧されて前記ヘッドから排出された前記流体が、前記排出路を流れて前記収容部と前記貯留部のうちのいずれか一方のみに至るように、前記排出路を開放することを特徴とする流体吐出装置。
5. 請求項１〜請求項４のいずれかに記載の流体吐出装置であって、
   前記弁が前記排出路を閉塞したときに、前記加圧部に加圧されて前記ノズルから吐出された前記流体を受ける受け部を備えることを特徴とする流体吐出装置。
6. （ａ）流体を吐出するノズル、及び、前記ノズルに送られる前記流体が流れる流路を有するヘッドと、
   前記ヘッドに供給される前記流体を収容する収容部と、
   前記流体が前記収容部から前記ヘッドへ向かうように、前記流体を加圧する加圧部と、
   前記流路と繋がっており、前記ヘッドから前記ノズルを介さずに排出された前記流体が流れる排出路と、
   前記排出路に設けられた弁と、
   前記弁よりも前記排出路の下流側にて前記排出路と繋がっており、前記ヘッドから排出された前記流体を貯留する貯留部と、
   前記排出路と繋がっており、前記弁よりも下流側にて前記収容部と繋がっている循環路、を備える流体吐出装置の制御方法であって、
   （ｂ）前記弁を閉じた状態で前記加圧部に前記流体を加圧させて、前記ノズルから前記流体を吐出させる吐出モードステップと、
   前記弁により前記排出路を開放し、前記加圧部に前記吐出モードの場合の加圧の大きさより小さい加圧力で加圧されて前記ヘッドから排出された前記流体が、前記ヘッドから前記排出路を経て前記貯留部に至るようにする排出モードステップと、
   前記弁により前記排出路を開放し、前記加圧部に前記吐出モードの場合の加圧の大きさより小さい加圧力で加圧されて前記ヘッドから排出された前記流体が、前記ヘッドから前記循環路を経て前記収容部に至るようにする循環モードステップと、
   を有することを特徴とする流体吐出装置の制御方法。

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