JP5804234B2 - 液滴吐出装置及びクリーニング方法 - Google Patents

Description

本発明は、液滴を吐出する液滴吐出装置及び液滴吐出ヘッドのクリーニング方法に関する。

インクジェットプリンタなどの液滴吐出装置では、液滴を吐出する液滴吐出ヘッドのノズル周りに液体や液体の凝集物などが付着すると吐出不良が発生するため、定期的に、インクジェットヘッドのクリーニングが行われている（例えば、特許文献１参照）。このインクジェットヘッドのクリーニングは、まず、キャップをインクジェットヘッドに押圧してノズル面を気密に覆った状態でノズルからインクや凝集物などを吸引するキャッピングを行う。その後、吸引ノズルをノズル面に沿って移動させて順次ノズル面に付着したインクを吸引する掃引を行う。

一方、液滴吐出装置では、液滴の吐出を良好にすべく、ノズル内のインクを所定のメニスカスに形成する必要がある。メニスカスの形成は、ノズル径や使用する液体の種類など、様々なパラメータによって変化するため、液滴吐出ヘッド毎に、ノズル面におけるインクの圧力（指定圧力）が指定されている。なお、この指定圧力は負圧となる。そこで、液滴吐出ヘッドに液体を供給するタンクをノズル面よりも下方に配置したり、このタンクの上部空間を負圧にしたりすることで、ノズル面におけるインクの圧力を指定圧力に保持し、メニスカスの形成を実現している。

特開平０９−０５７９８９号公報

しかしながら、キャッピングなどによりノズルからインクを吸引すると、このインクがノズル面に付着することがある。ところが、ノズル面におけるインクの圧力が指定圧力に保持されているため、ノズル面に付着したインクがノズル内に引き込まれてしまう。このとき、インクジェットヘッドの周囲に浮遊する異物がノズル面に付着したインクに混入すると、インクに引っ張られて異物までノズル内に引き込まれるため、この異物によるノズル詰まりが発生し、インクジェットヘッドが故障する可能性がある。

そこで、本発明は、ノズル面に付着した液体がノズル内に引き込まれるのを抑止することができる液滴吐出装置及びクリーニング方法を提供することを目的とする。

本発明に係る液滴吐出装置は、液体を一時的に貯留する液体貯留容器と、前記液体貯留容器から供給された前記液体を、複数のノズルが形成されたノズル面から液滴として吐出する液滴吐出ヘッドと、前記ノズル面における前記液体の圧力を、前記液体貯留容器の上部空間の圧力を調整することで、前記ノズルに供給された液体がメニスカスを形成する指定圧力に保持する調圧手段と、キャップで前記ノズルを含むように前記ノズル面の少なくとも一部を気密に覆い前記ノズルから液体を排出させる排出手段と、前記ノズル面に付着した液体を吸引する吸引手段と、を備え、前記排出手段により前記ノズルから液体を排出させ、前記ノズル面と前記キャップを離間させた後、前記吸引手段により前記ノズル面に付着した液体を吸引することによって前記液滴吐出ヘッドのクリーニングを行うクリーニング手段と、を有し、前記液体貯留容器は、前記液滴吐出ヘッドが搭載されるキャリッジに搭載されると共に、該液滴吐出ヘッドに前記液体の水頭圧が作用するように該液滴吐出ヘッドの上方に配置されており、前記クリーニング手段により前記液滴吐出ヘッドをクリーニングする際、前記調圧手段が前記液体貯留容器の上部空間の制御圧を標準制御設定圧よりも高くすることにより、前記ノズル面における液体の圧力を前記指定圧力よりも高く、前記ノズル面に前記液体が滲まない圧力以下に設定する。
また、本発明に係る液滴吐出装置は、液体を一時的に貯留する液体貯留容器と、前記液体貯留容器から供給された前記液体を、複数のノズルが形成されたノズル面から液滴として吐出する液滴吐出ヘッドと、前記ノズル面における前記液体の圧力を、前記液体貯留容器の上部空間の圧力を調整することで、前記ノズルに供給された液体がメニスカスを形成する指定圧力に保持する調圧手段と、前記ノズルに供給された液体を加圧して前記ノズルから液体を排出させる排出手段と、前記排出手段により前記ノズルから液体を排出させた後、前記ノズル面に付着した液体を吸引する吸引手段と、を有し、前記液体貯留容器は、前記液滴吐出ヘッドが搭載されるキャリッジに搭載されると共に、該液滴吐出ヘッドに前記液体の水頭圧が作用するように該液滴吐出ヘッドの上方に配置されており、前記吸引手段により前記液滴吐出ヘッドを吸引する際、前記調圧手段が前記液体貯留容器の上部空間の制御圧を標準制御設定圧よりも高くすることにより、前記ノズル面における液体の圧力を前記指定圧力よりも高く、前記ノズル面に前記液体が滲まない圧力以下に設定し、前記排出手段により前記ノズルから液体を排出させる際、前記調圧手段が前記ノズル面に前記液体が滲む圧力以上に設定する。

本発明に係る液滴吐出装置によれば、液滴吐出ヘッドをクリーニングする際は、ノズル面における液体の圧力を指定圧力よりも高くするため、ノズル内に液体を引き込む力が弱くなる。このため、液滴吐出ヘッドのクリーニング時にノズル面に液体が付着したとしても、この液体がノズル内に引き込まれるのを抑制することができる。これにより、ノズル面に付着した液滴に異物が混入したとしても、この異物によるノズル詰まりを防止することができ、液滴の吐出不良を防止し、ひいては液滴吐出ヘッドの長寿命化を図ることができる。

また、このように、排出手段によりノズルから液体を排出させることで、ノズルに詰まった凝集物などを除去することができる。しかも、ノズル面における液体の圧力が指定圧力よりも高くなっているため、ノズルから容易に液体を吸引することができる。このとき、ノズルから排出された液体がノズル面に付着する可能性があるが、ノズル面における液体の圧力が指定圧力よりも高くなっているため、この液体がノズル内に引き込まれるのを抑制することができる。そして、吸引手段によりノズル面に付着した液体を吸引することで、ノズル面に液体が付着していない状態でクリーニングを終了させることができる。このため、クリーニング終了後にノズル面における液体の圧力を指定圧力に戻したとしても、異物が混入された液体がノズル内に引き込まれることが無くなる。

上記の排出手段がキャッピング手段の場合、キャッピング手段によりノズルから液体を吸引することで、ノズル及びノズル面の乾燥を防止して、ノズルに詰まった凝集物などを除去することができる。

また、上記の排出手段は、液滴吐出ヘッドに形成されたノズルのうち一部のノズルずつ順次吸引する掃引手段であっても良い。このように、掃引手段により一部のノズルから液体を吸引することで、小さい力で大きな吸引力を発生させることができるとともに、液体の吸引力が、液滴吐出ヘッド内の液体の流路を通じて他のノズルに影響するのを抑制することができる。

また、上記の排出手段が加圧手段の場合、加圧手段によりノズルから液体を排出させることで、圧力調整のみでノズルから液体を排出させることができる。

上記の吸引手段は、ノズル面を一部ずつ順次吸引する掃引手段であることが好ましい。このように、掃引手段によりノズル面の一部を吸引することで、小さい力で大きな吸引力を発生させることができる。このため、ノズル面から液体を効果的に吸引することができるとともに、液体の吸引力が、液滴吐出ヘッド内の液体の流路を通じて他のノズルに影響するのを抑制することができる。なお、吸引手段により吸引される前のノズル面には、異物が混入された液体が付着している可能性があるが、ノズル面における液体の圧力が指定圧力よりも高くなっているため、この液体がノズル内に引き込まれるのを抑制することができる。

そして、クリーニング手段により液滴吐出ヘッドをクリーニングする際、ノズル面における液体の圧力を、ノズル面に液体が滲まない圧力以下とすることが好ましい。このように、液滴吐出ヘッドをクリーニングする際に、ノズル面における液体の圧力を、ノズル面に液体が滲まない圧力以下とすることで、液滴吐出ヘッドのクリーニング終了後に、ノズル面が液体で汚れるのを防止することができるとともに、液滴が漏れ落ちるのを防止することができる。

この場合、ノズル面における液体の圧力を略大気圧とすることが更に好ましい。このように、液滴吐出ヘッドをクリーニングする際に、ノズル面における液体の圧力を略大気圧とすることで、液滴吐出ヘッドのクリーニング終了後に、ノズル面が液体で汚れるのを確実に防止することができるとともに、液滴が漏れ落ちるのを確実に防止することができる。

そして、クリーニング手段による液滴吐出ヘッドのクリーニングが終了した後、液滴吐出ヘッドによる液滴の吐出が開始されるまでの間に、ノズル面における液体の圧力を指定圧力に戻すことが好ましい。このように、液滴吐出ヘッドのクリーニングが終了してから液滴吐出ヘッドによる液滴の吐出が開始されるまでの間に、ノズル面における液体の圧力を指定圧力に戻すことで、ノズル内の液体がメニスカスに形成された状態で液滴の吐出を行うことができる。

上記の液体貯留容器は、液滴吐出ヘッドの上方に配置されており、調圧手段は、液体貯留容器の上部空間の圧力を調整することで、ノズル面における液体の圧力を調整することが好ましい。このように、液体貯留容器を液滴吐出ヘッドの上方に配置すると、液滴吐出ヘッドのノズル面に液体の水頭圧が作用するが、液体貯留容器の上部空間の圧力を調整することで、簡易に、ノズル面における液体の圧力を調整することができる。

本発明に係るクリーニング方法は、液体を一時的に貯留する液体貯留容器と、前記液体貯留容器から供給された前記液体を、複数のノズルが形成されたノズル面から液滴として吐出する液滴吐出ヘッドと、前記ノズル面における前記液体の圧力を、前記液体貯留容器の上部空間の圧力を調整することで、前記ノズルに供給された液体がメニスカスを形成する指定圧力に保持する調圧手段と、キャップで前記ノズルを含むように前記ノズル面の少なくとも一部を気密に覆い前記ノズルから液体を排出させる排出手段と、前記ノズル面に付着した液体を吸引する吸引手段と、を備え、前記排出手段により前記ノズルから液体を排出させ、前記ノズル面と前記キャップを離間させた後、前記吸引手段により前記ノズル面に付着した液体を吸引することによって前記液滴吐出ヘッドのクリーニングを行うクリーニング手段と、を有する液滴吐出装置における前記液滴吐出ヘッドのクリーニング方法であって、前記液体貯留容器は、前記液滴吐出ヘッドが搭載されるキャリッジに搭載されると共に、該液滴吐出ヘッドに前記液体の水頭圧が作用するように該液滴吐出ヘッドの上方に配置されており、前記調圧手段が前記液体貯留容器の上部空間の制御圧を標準制御設定圧よりも高くすることにより、前記ノズル面における前記液体の圧力を前記指定圧力よりも高く、前記ノズル面に前記液体が滲まない圧力以下に設定する圧力設定ステップと、前記排出手段により前記ノズルから前記液体を排出させる排出ステップと、その後、前記ノズル面に付着した前記液体を前記吸引手段により吸引する吸引ステップと、を含む。

本発明に係るクリーニング方法によれば、液滴吐出ヘッドをクリーニングする際、ノズル面における液体の圧力を指定圧力よりも高くすることで、ノズル内に液体を引き込む力が弱くなる。このため、液滴吐出ヘッドをクリーニングする際に、ノズル面に液体が付着したとしても、この液体がノズル内に引き込まれるのを抑制することができる。これにより、ノズル面に付着した液滴に異物が混入したとしても、この異物によるノズル詰まりを防止することができ、液滴の吐出不良を防止し、ひいては液滴吐出ヘッドの長寿命化を図ることができる。

このように、ノズルから液体を排出させることで、ノズルに詰まった凝集物などを除去することができる。しかも、ノズル面における液体の圧力が指定圧力よりも高くなっているため、ノズルから容易に液体を吸引することができる。このとき、ノズルから排出された液体がノズル面に付着する可能性があるが、ノズル面における液体の圧力が指定圧力よりも高くなっているため、この液体がノズル内に引き込まれるのを抑制することができる。

そして、ノズル面に付着した液体を吸引することで、ノズル面に液体が付着していない状態でクリーニングを終了させることができる。このため、クリーニング終了後にノズル面における液体の圧力を指定圧力に戻したとしても、異物が混入された液体がノズル内に引き込まれることが無くなる。

本発明によれば、ノズル面に付着した液体がノズル内に引き込まれるのを抑止することができる。

実施形態に係るインクジェットプリンタの概略構成図である。 調圧ポンプによる上部空間の制御圧を説明するための模式図である。 掃引ユニットとインクジェットヘッドの関係図であり、（ａ）は、底面図、（ｂ）は、（ａ）のｂ−ｂ線断面図である。 インクジェットプリンタの動作を示したフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明に係る液滴吐出装置及びクリーニング方法の好適な実施形態について詳細に説明する。本実施形態は、本発明に係る液滴吐出装置及びクリーニング方法を、液滴吐出装置であるインクジェットプリンタに適用したものである。なお、同一又は相当部分には同一符号を付すこととする。

図１は、実施形態に係るインクジェットプリンタの概略構成図である。図１に示すように、インクジェットプリンタ１は、インクジェットヘッド２と、タンク３と、調圧ポンプ４と、キャッピングユニット５と、掃引ユニット６と、制御部１０と、を備えている。なお、キャッピングユニット５と、掃引ユニット６とが、インクジェットヘッド２をクリーニングするクリーニング手段となる。

インクジェットヘッド２は、タンク３から供給されたインクを液滴状のインク液滴として吐出する液滴吐出ヘッドある。このインクジェットヘッド２は、その下面に、多数のノズル２ａが形成されたノズル面２ｂが配置されている。そして、タンク３からインクジェットヘッド２に供給されたインクは、インクジェットヘッド２内の共通インク流路（不図示）を通って各ノズル２ａに分配供給され、圧電素子などの駆動制御によりノズル面２ｂからインク液滴として吐出される。

このインクジェットヘッド２には、各ノズル２ａにおいて所定のメニスカスを形成するために、ノズル面２ｂにおけるインクの圧力（指定圧力）が指定されている。指定圧力は、負圧となっており、ノズル径や使用するインクの種類など、様々パラメータに応じて適宜設定される。このため、ノズル面２ｂにおけるインクの圧力を指定圧力に保持することで、各ノズル２ａに供給されたインクが所定のメニスカスに形成される。なお、一般に、指定圧力は所定の幅で指定されている。このため、指定圧力が所定の幅で指定されている場合に、指定圧力よりも高い圧力とは、指定圧力の範囲において最も高い圧力よりも高い圧力となる。例えば、指定圧力が−１．０ｋＰａ±４００Ｐａの範囲で指定された場合、指定圧力よりも高い圧力は、−６００Ｐａ（−１．０ｋＰａ＋４００Ｐａ）よりも高い圧力となる。但し、本実施形態では、説明の便宜上、指定圧力に幅がなく一定の値であるものとして説明する。

また、このインクジェットヘッド２は、図示しないキャリッジにより走査方向において移動可能となっており、インクジェットヘッド２の移動する端部が、インクジェットヘッド２をキャッピングするための第一メンテナンス位置、及び、インクジェットヘッド２を掃引するための第二メンテナンス位置となっている。なお、第一メンテナンス位置と第二メンテナンス位置とは、別の位置であっても良く、同じ位置であっても良い。第一メンテナンス位置と第二メンテナンス位置とが同じ位置である場合は、キャッピングユニット５と掃引ユニット６とを択一的にメンテナンス位置に移動させる。そして、インクジェットヘッド２は、第一メンテナンス位置及び第二メンテナンス位置において上下方向に移動可能となっている。なお、インクジェットヘッド２の上下動は、図示しない駆動装置により、キャリッジに対してインクジェットヘッド２を上下動させることにより実現されるが、キャリッジ自体を上下動させても良い。

タンク３は、インクジェットヘッド２に供給するインクを一時的に貯留するものである。このタンク３は、図示しないインクタンクやインクカートリッジなどのインク貯留容器から供給されるインクを貯留するタンクであって、サブタンクや、インクジェットヘッド２に供給するインクの圧力変動を抑制するダイアフラム膜が設けられたダンパなどの中間タンクとして機能する。このタンク３は、オンキャリッジ型を採用している。すなわち、タンク３は、インクジェットヘッド２が搭載されるキャリッジに搭載されて、インクジェットヘッド２の上方に配置されている。そして、タンク３は、インクジェットヘッド２に連通されたチューブを介して、貯留しているインクをインクジェットヘッド２に供給する。このため、インクジェットヘッド２のノズル面２ｂには、タンク３に貯留されたインクの水頭圧が作用する。

調圧ポンプ４は、タンク３における上部空間Ａの圧力を調節することで、ノズル面２ｂにおけるインクの圧力を調節する調圧手段である。調圧ポンプ４は、定圧ポンプなどで構成されており、タンク３の上部空間Ａに連通されている。このため、調圧ポンプ４は、制御部１０による駆動制御により、上部空間Ａの圧力を調節することが可能となっている。

ここで、図２を参照して、調圧ポンプ４による上部空間Ａの制御圧Ｐｃについて説明する。図２は、調圧ポンプによる上部空間の制御圧を説明するための模式図である。図２に示すように、ノズル面２ｂには、ノズル面２ｂからタンク３の液面に至るインクの水頭圧（正圧）が作用する。このため、インクの水頭圧（正圧）の正負を逆にした圧力（負圧）を、調圧ポンプ４による上部空間Ａの制御圧Ｐｃ（負圧）とすることで、ノズル面２ｂに作用するインクの水頭圧が上部空間Ａの負圧により相殺され、ノズル面２ｂにおけるインクの圧力が大気圧となる。ここで、大気圧とは、ゲージ圧が０Ｐａ（gauge）である状態をいう。そこで、インクの水頭圧を相殺する圧力（負圧）とインクジェットヘッド２の指定圧力（負圧）とを加算した標準制御設定圧（負圧）を、調圧ポンプ４による上部空間Ａの制御圧Ｐｃ（負圧）とすることで、ノズル面２ｂにおけるインクの圧力が指定圧力（負圧）となる。例えば、インクの水頭圧が１ｋＰａ、インクジェットヘッド２の指定圧力が−３００Ｐａであった場合を考える。この場合、インクの水頭圧を相殺する圧力は、−１ｋＰａとなる。このため、上部空間Ａの制御圧Ｐｃを、指定圧力（−３００Ｐａ）にインクの水頭圧を相殺する圧力（−１ｋＰａ）を加えた−１．３ｋＰａに設定することで、ノズル面２ｂにおけるインクの圧力を、指定圧力である−３００Ｐａにすることができる。

なお、インクジェットヘッド２内のインク流路又はインクジェットヘッド２の近傍のインク流路に圧力計（不図示）を取り付けておき、この圧力計の測定結果をフィードバックすることにより、ノズル面２ｂにおけるインクの圧力を確認することができる。

キャッピングユニット５は、インクジェットヘッド２のノズル面２ｂを気密に覆い、ノズル２ａからインクを吸引するキャッピング手段である。キャッピングとは、キャップでノズル面２ｂを気密に覆ってインクの乾燥を防止するとともに、ノズルに詰まった凝集物などを除去する動作である。このため、キャッピングユニット５は、インクジェットヘッド２に押圧されてノズル面２ｂを気密に覆うキャップ５ａと、キャップ５ａに吸引力を発生させる吸引ポンプ５ｂと、キャップ５ａから吸引したインクを貯留する廃液タンク５ｃと、を備えている。

キャップ５ａは、樹脂などの弾性素材により、上方に開放された椀状に形成されており、第一メンテナンス位置に移動したインクジェットヘッド２の下方に配置されている。このため、第一メンテナンス位置に移動したインクジェットヘッド２を下方に移動させることで、インクジェットヘッド２の下面にキャップ５ａが押圧され、ノズル面２ｂをキャップ５ａで気密に覆うことができる。このように、インクジェットヘッド２にキャップ５ａを押圧しキャップ５ａでノズル面２ｂを気密に覆うことを“キャップオン”という。一方、キャップオンしている状態でインクジェットヘッド２を上方に移動させることで、キャップ５ａをインクジェットヘッド２から離間させることができる。このように、キャップ５ａをインクジェットヘッド２から離間させることを“キャップオフ”という。なお、キャップオン及びキャップオフは、キャップ５ａを上下動させることにより行っても良い。

掃引ユニット６は、ノズル面２ｂを一部ずつ順次吸引し、ノズル面２ｂに付着したインクを吸引する掃引手段である。このため、掃引ユニット６は、クリーニングノズル６ａと、クリーニングノズル６ａに吸引力を発生させる吸引ポンプ６ｂと、クリーニングノズル６ａから吸引したインクを貯留する廃液タンク６ｃと、を備えている。

クリーニングノズル６ａは、第二メンテナンス位置に移動したインクジェットヘッド２の下方に配置されており、その上面に、ノズル面２ｂに対向配置されて吸引力を発生する吸引面６ｄが形成されている（図３参照）。吸引面６ｄは、ノズル面２ｂよりも小さい大きさ（面積）であって、１又は複数のノズル２ａのみを覆う大きさ（面積）に形成されている。このため、第二メンテナンス位置に移動したインクジェットヘッド２を下方に移動させてノズル面２ｂと吸引面６ｄとを近接させると、ノズル面２ｂの一部のみが吸引面６ｄにより覆われる。このとき、吸引面６ｄにより覆われるノズル２ａは、インクジェットヘッド２に形成されたノズル２ａのうち、一部のノズル２ａのみとなる。一部のノズル２ａとは、１のノズル２ａの場合だけでなく、２以上の複数のノズル２ａの場合もある。

この吸引面６ｄには、吸引ポンプ６ｂに連結される吸引口６ｅが形成されている。このため、吸引ポンプ６ｂを吸引駆動して吸引口６ｅに吸引力を発生させることで、吸引面６ｄに覆われるノズル面２ｂの一部のみから、ノズル面２ｂに付着したインクを吸引することが可能となっており、また、吸引面６ｄに覆われる１又は複数のノズル２ａのみから、ノズル２ａ内のインクを吸引することが可能となっている。

また、クリーニングノズル６ａは、第二メンテナンス位置において下降したインクジェットヘッド２のノズル面２ｂに沿って移動可能に保持されている。このため、クリーニングノズル６ａをノズル面２ｂに沿って移動させることで、吸引面６ｄがノズル面２ｂに沿って移動し、ノズル面２ｂの任意の位置に付着したインクを吸引することが可能となり、また、任意のノズル２ａからインクを吸引することが可能となる。

なお、吸引面６ｄは、１つのノズル２ａのみを覆う大きさに形成することが好ましいが、ノズル面２ｂに形成される全てのノズル２ａのうち、１／４程度の数のノズル２ａを覆う大きさであれば、ノズル面２ｂに付着したインクの吸引や、ノズル２ａ内からのインクの吸引を効果的に行うことができる。

図３に、掃引ユニット６とインクジェットヘッド２との関係を示す。図３は、掃引ユニットとインクジェットヘッドの関係図であり、（ａ）は、底面図、（ｂ）は、（ａ）のｂ−ｂ線断面図である。図３に示すように、実際のインクジェットヘッド２では、ノズル面２ｂが保持ブロック２ｃにより下方から保持されている。この保持ブロック２ｃは、上方に窪んだ凹状に形成されており、この窪みにノズル面２ｂが配置されている。このため、インクジェットヘッド２とクリーニングノズル６ａとを当接させると、ノズル面２ｂ自体は吸引面６ｄに当接されることなく、ノズル面２ｂと吸引面６ｄとの間に空間Ｂが生じる。なお、ノズル面２ｂと吸引面６ｄとのギャップの最小値は、保持ブロック２ｃの窪みの深さとなる。

ここで、吸引口６ｅに吸引力を発生させると、空間Ｂが負圧になるため、周囲の空気が空間Ｂに流れ込んで吸引口６ｅに吸い込まれる気流が発生する。この気流により、ノズル面２ｂに付着したインクが吸引される。一方、空間Ｂを流れる空気と吸引面６ｄ及びノズル面２ｂとの摩擦により圧損が生じるため、周囲から空気を吸引口６ｅに吸引する力と、この空間Ｂに発生する負圧との間に差分が生じる。この差分の負圧により、ノズル２ａ内からインクが吸引される。このため、吸引口６ｅに発生させる吸引力を大きくして圧損を大きくすることで、ノズル面２ｂに付着したインクの吸引だけでなくノズル２ａ内からのインクの吸引も行うことができ、反対に、吸引口６ｅに発生させる吸引力を小さくして圧損を小さくすることで、ノズル２ａ内からのインクの吸引を抑え、主にノズル面２ｂに付着したインクの吸引を行うことができる。

制御部１０は、インクジェットヘッド２、調圧ポンプ４、キャッピングユニット５及び掃引ユニット６などと電気的に接続されており、インクジェットプリンタ１の印刷処理やインクジェットヘッド２のクリーニング処理などを行うものである。なお、制御部１０は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含むコンピュータを主体として構成されている。そして、後述する制御部１０の各制御は、ＣＰＵやＲＡＭ上に所定のコンピュータソフトウェアを読み込ませ、ＣＰＵの制御のもとで動作させることで実現される。

次に、図４を参照して、インクジェットプリンタ１の動作について説明する。図４は、インクジェットプリンタの動作を示したフローチャートである。なお、以下に説明するインクジェットプリンタ１の処理動作は、制御部１０の制御により行われる。すなわち、制御部１０において、ＣＰＵなどで構成される処理部が、ＲＯＭなどの記憶装置に記録されたプログラムに従い、各機能を統括管理することで、以下の処理が行われる。

図４に示すように、制御部１０は、まず初期設定として、ノズル面２ｂにおけるインクの圧力を指定圧力に設定する（ステップＳ１）。すなわち、制御部１０は、調圧ポンプ４の駆動制御を行い、上部空間Ａの制御圧Ｐｃを標準制御設定圧に保持する。これにより、ノズル面２ｂにおけるインクの圧力が指定圧力に保持され、各ノズルにおいてメニスカスが形成される。このとき、制御部１０は、インクジェットヘッド２内のインク流路又はインクジェットヘッド２の近傍のインク流路に取り付けられた圧力計（不図示）の測定圧力をフィードバックすることにより、ノズル面２ｂにおけるインクの圧力が指定圧力になっているか否かを判断することが好ましい。

なお、ステップＳ１により、ノズル面２ｂにおけるインクの圧力が指定圧力に保持された後、印刷動作などの様々な処理が行われる。

次に、制御部１０は、インクジェットヘッド２のクリーニングを行うか否かを判断する（ステップＳ２）。なお、ステップＳ２では、操作者による操作入力の有無や、予め設定されたシーケンスなどに基づいて、インクジェットヘッド２のクリーニングを行うか否かを判断する。

そして、インクジェットヘッド２のクリーニングを行うと判断するまでは（ステップＳ２：ＮＯ）、制御部１０は、ノズル面２ｂにおけるインクの圧力を指定圧力に保持しておく。

一方、インクジェットヘッド２のクリーニングを行うと判断すると（ステップＳ２：ＹＥＳ）、制御部１０は、キャリッジの駆動制御を行い、インクジェットヘッド２を第一メンテナンス位置に移動させる（ステップＳ３）。

次に、制御部１０は、キャップオンを行う（ステップＳ４）。すなわち、制御部１０は、インクジェットヘッド２の駆動制御を行い、インクジェットヘッド２を下降させる。そして、インクジェットヘッド２にキャップ５ａを押圧して、ノズル面２ｂをキャップ５ａで気密に覆う。なお、ステップＳ４のキャップオンは、キャップ５ａを上方に移動させることにより行っても良い。

次に、制御部１０は、ノズル面２ｂにおけるインクの圧力を上げ、指定圧力より高い圧力に設定する（ステップＳ５）。すなわち、制御部１０は、調圧ポンプ４の駆動制御を行い、ノズル面２ｂにおけるインクの圧力が指定圧力よりも高くなるように、上部空間Ａの制御圧Ｐｃを標準制御設定圧よりも高くする。このとき、上部空間Ａの制御圧Ｐｃは、ノズル面２ｂにインクが滲まない程度の圧力以下とする。この範囲の中でも、特に、ノズル面２ｂにおけるインクの圧力が略大気圧になる圧力とすることが好ましい。

ここで、ノズル面２ｂにインクが滲まない状態とは、ノズル２ａに供給されたインクが、ノズル２ａ内に納まっている状態のほか、ノズル２ａから飛び出しているものの、インクの表面張力によりノズル２ａから溢れ出していない状態をいう。一方、ノズル面２ｂにインクが滲む状態とは、インクの表面張力の限界を超えて、インクがノズル２ａから溢れ出して広がる状態をいう。なお、上部空間Ａの制御圧Ｐｃの最大値は、使用するインクの種類やノズル径などによって変わり、粘度の極端に高いインクを使用する場合などは、ノズル面２ｂにおけるインクの圧力が１００ｋＰａ程度になる圧力とする場合も考えられる。また、略大気圧とは、大気圧を中心とした約±３００Ｐａの範囲内の圧力をいう。

次に、制御部１０は、吸引処理を行い、ノズル２ａからインクを排出させる（ステップＳ６）。すなわち、制御部１０は、吸引ポンプ５ｂの駆動制御を行い、キャップ５ａ内に吸引力を発生させる。すると、ノズル面２ｂとキャップ５ａとの間の空間が負圧状態となり、ノズル２ａからインクと一緒にインクの凝集物なども吸引除去される。なお、ノズル２ａから吸引除去されたインクや凝集物などは、キャップ５ａから廃液タンク５ｃに運ばれて貯留される。

次に、制御部１０は、キャップオフを行う（ステップＳ７）。すなわち、制御部１０は、インクジェットヘッド２の駆動制御を行い、インクジェットヘッド２を上昇させて、インクジェットヘッド２からキャップ５ａを離間させる。このとき、前工程であるステップＳ５において、ノズル面２ｂにおけるインクの圧力が指定圧力よりも高く設定しているため、ノズル内にインクを引き込む力が弱くなっている。このため、キャップオフに伴い、キャップ５ａ内に急激な圧力変動が生じたり、キャップ５ａ内の気泡が破裂したりしても、メニスカスが破壊されてノズル抜けが生じるのが抑制される。なお、ステップＳ７のキャップオフは、キャップ５ａを下方に移動させることにより行っても良い。

次に、制御部１０は、キャリッジの駆動制御を行い、インクジェットヘッド２を第二メンテナンス位置に移動させる（ステップＳ８）。

次に、制御部１０は、掃引処理を行い、ノズル面２ｂをクリーニングする（ステップＳ９）。すなわち、制御部１０は、インクジェットヘッド２の駆動制御を行い、インクジェットヘッド２を下降させ、ノズル面２ｂと吸引面６ｄとを所定のギャップまで近接させる。なお、クリーニングノズル６ａを上方に移動させることにより、ノズル面２ｂと吸引面６ｄとを近接させても良い。ノズル面２ｂと吸引面６ｄとが所定のギャップまで近接すると、制御部１０は、吸引ポンプ６ｂの駆動制御を行い、吸引口６ｅに吸引力を発生させる。そして、制御部１０は、クリーニングノズル６ａの駆動制御を行い、クリーニングノズル６ａをノズル面２ｂに沿って移動させる。このとき、吸引口６ｅに発生させる吸引力は、ノズル面２ｂに付着したインクの吸引を行うことができれば十分である。但し、場合によっては、ノズル２ａ内からインクを吸引することができるだけの吸引力を発生させても良い。

すると、ノズル面２ｂと吸引面６ｄとの間の空間が負圧状態となり、ノズル面２ｂにおける吸引面６ｄに覆われた部分に付着したインクが吸引口６ｅに吸引される。そして、クリーニングノズル６ａの移動に伴い、順次、ノズル面２ｂにおける吸引面６ｄに覆われた部分に付着したインクが吸引口６ｅに吸引され、最終的に、ノズル面２ｂ全面から付着したインクが吸引口６ｅに吸引される。そして、ノズル面２ｂから吸引されたインクは、クリーニングノズル６ａから廃液タンク６ｃに運ばれて貯留される。なお、吸引口６ｅに発生させた吸引力が大きい場合は、ノズル面２ｂに付着したインクだけでなく、ノズル２ａ内のインクも順次吸引口６ｅに吸引される。

次に、制御部１０は、ステップＳ９の掃引処理が終了した後、印刷が行われる前に、ノズル面２ｂにおけるインクの圧力を指定圧力に戻す（ステップＳ１０）。すなわち、制御部１０は、調圧ポンプ４の駆動制御を行い、ノズル面２ｂにおけるインクの圧力が指定圧力となるように、上部空間Ａの制御圧Ｐｃを標準制御設定圧に設定する。なお、ステップＳ１０の圧力制御は、ステップＳ９の掃引処理が終了した後、且つ、印刷が行われる前であれば、如何なるタイミングで行っても良い。

このように、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１によれば、インクジェットヘッド２をクリーニングする際は、ノズル面２ｂにおけるインクの圧力を指定圧力よりも高くするため、ノズル２ａ内にインクを引き込む力が弱くなる。このため、インクジェットヘッド２のクリーニング時にノズル面２ｂにインクが付着したとしても、このインクがノズル２ａ内に引き込まれるのを抑制することができる。これにより、ノズル面２ｂに付着したインクに異物が混入したとしても、ノズル２ａがこの異物により詰まるのを防止することができ、インクの吐出不良を防止し、ひいてはインクジェットヘッド２の長寿命化を図ることができる。

そして、キャッピングユニット５によりノズル２ａからインクを吸引することで、ノズル２ａ及びノズル面２ｂの乾燥を防止しつつ、ノズル２ａに詰まった凝集物などを除去することができ、また、インクジェットヘッド２に供給されたインクを各ノズル２ａに充填させることができる。しかも、ノズル面２ｂにおけるインクの圧力が指定圧力よりも高くなっているため、ノズル２ａから容易にインクを吸引することができる。このとき、ノズル２ａから吸引されたインクがノズル面２ｂに付着する可能性があるが、ノズル面２ｂにおけるインクの圧力が指定圧力よりも高くなっているため、このインクがノズル２ａ内に引き込まれるのを抑制することができる。

更にその後、掃引ユニット６によりノズル面２ｂに付着したインクを吸引することで、ノズル面２ｂにインクが付着していない状態で、クリーニングを終了させることができる。このため、クリーニング終了後にノズル面２ｂにおけるインクの圧力を指定圧力に戻したとしても、異物が混入されたインクがノズル２ａ内に引き込まれることが無くなる。

そして、掃引ユニット６によりノズル面２ｂの一部を吸引することで、小さい力で大きな吸引力を発生させることができる。このため、ノズル面２ｂからインクを効果的に吸引することができるとともに、インクの吸引力が、インクジェットヘッド２内の共通インク流路を通じて他のノズル２ａに影響するのを抑制することができる。なお、掃引ユニット６により吸引される前のノズル面２ｂには、異物が混入されたインクが付着している可能性があるが、ノズル面２ｂにおけるインクの圧力が指定圧力よりも高くなっているため、このインクがノズル２ａ内に引き込まれるのを抑制することができる。

また、クリーニング時の制御圧Ｐｃを、ノズル面２ｂにインクが滲まない圧力以下とすることで、クリーニング終了後に、ノズル面２ｂがインクで汚れるのを防止することができるとともに、液滴が漏れ落ちるのを防止する。特に、クリーニング時の制御圧Ｐｃを、ノズル面２ｂにおけるインクの圧力が略大気圧となる圧力とすることで、これらの効果がより顕著となる。

そして、印刷が開始される前に、ノズル面２ｂにおけるインクの圧力を指定圧力に戻すことで、ノズル２ａ内のインクが所定のメニスカスに形成された状態で印刷を行うことができる。

更に、調圧ポンプ４により上部空間Ａの圧力制御を行うことで、タンク３の位置に関わらず、ノズル面２ｂにおけるインクの圧力を調整することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態において、ノズル面２ｂにおけるインクの圧力を上げる処理（ステップＳ５）を行うタイミングは、キャップオン（ステップＳ４）の後であるものとして説明したが、ノズル２ａからインクを排出させる吸引処理（ステップＳ６）より前であれば、如何なるタイミングであっても良い。例えば、ノズル面２ｂにおけるインクの圧力を上げる処理（ステップＳ５）を、キャップオン（ステップＳ４）の前に行っても良く、インクジェットヘッド２を第一メンテナンス位置に移動させる処理（ステップＳ３）の前に行っても良い。

また、上記実施形態では、ノズル２ａからインクを排出させる排出手段として、キャッピングユニット５を用いたキャッピングを採用するものとして説明したが、ノズル２ａからインクを排出することができれば、如何なる手段により実現しても良い。例えば、インクジェットヘッド２に形成されたノズル２ａのうち一部のノズル２ａずつ順次吸引する掃引ユニット６を用いた掃引により、ノズル２ａからインクを排出させても良い。この場合、掃引ユニット６によりノズル２ａからインクを排出する前に、ノズル面２ｂにおけるインクの圧力を高くする。また、例えば、調圧ポンプ４を用いた上部空間Ａの圧力制御により、ノズル面２ｂからインクが滲み出す程度、又は、ノズル面２ｂからインクが漏れ落ちる程度に、ノズル面２ｂにおけるインクの圧力を高くすることで、ノズル２ａからインクを排出させても良い。この場合、ノズル２ａからインクを排出するためにノズル面２ｂにおけるインクの圧力を高めるため、別途ノズル面２ｂにおけるインクの圧力を高くする必要は無い。但し、掃引ユニット６による掃引処理（ステップ９）を行う前に、ノズル面２ｂからインクが滲み出さない程度に、ノズル面２ｂにおけるインクの圧力を再設定する。このような手段を採用し、ノズル２ａからインクを排出させることで、本実施形態と同様に、ノズル２ａに詰まったインクの凝集物などを除去することができ、また、タンク３からインクジェットヘッド２に供給されたインクを各ノズル２ａに充填させることができる。

また、上記実施形態では、ノズル面２ｂに付着したインクを吸引する吸引手段として、掃引ユニット６を用いた掃引により実現するものとして説明したが、ノズル面２ｂに付着したインクを吸引することができれば、如何なる手段により実現しても良い。例えば、キャッピングのように一度にノズル面２ｂ全面を覆うクリーニングノズル６ａを備えた吸引装置によりノズル面２ｂに付着したインクを吸引しても良く、また、ノズル面２ｂをワイピングしながらノズル面２ｂに付着したインクを吸引しても良い。

また、上記実施形態では、オンキャリッジ型のタンク３を採用するインクジェットプリンタ１を用いて説明したが、インクジェットヘッド２に対するタンク３の上下方向の位置を移動させるなど、ノズル面２ｂにおけるインクの圧力を調整することができれば、タンク３の位置は特に限定されない。

また、上記実施形態では、本発明の一例としてインク液滴を吐出するインクジェットプリンタについて説明したが、本発明を、食用オイルや接着剤などの高粘度液体を液滴として吐出する工業用液滴吐出装置などに適用しても良い。

１…インクジェットプリンタ（液滴吐出装置）、２…インクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）、２ａ…ノズル、２ｂ…ノズル面、２ｃ…保持ブロック、３…タンク（液体貯留容器）、４…調圧ポンプ（調圧手段、加圧手段）、５…キャッピングユニット（キャッピング手段）、５ａ…キャップ、５ｂ…吸引ポンプ、５ｃ…廃液タンク、６…掃引ユニット（掃引手段）、６ａ…クリーニングノズル、６ｂ…吸引ポンプ、６ｃ…廃液タンク、６ｄ…吸引面、６ｅ…吸引口、１０…制御部、Ａ…上部空間。

Claims (6)

1. 液体を一時的に貯留する液体貯留容器と、
   前記液体貯留容器から供給された前記液体を、複数のノズルが形成されたノズル面から液滴として吐出する液滴吐出ヘッドと、
   前記ノズル面における前記液体の圧力を、前記液体貯留容器の上部空間の圧力を調整することで、前記ノズルに供給された液体がメニスカスを形成する指定圧力に保持する調圧手段と、
   キャップで前記ノズルを含むように前記ノズル面の少なくとも一部を気密に覆い前記ノズルから液体を排出させる排出手段と、前記ノズル面に付着した液体を吸引する吸引手段と、を備え、前記排出手段により前記ノズルから液体を排出させ、前記ノズル面と前記キャップを離間させた後、前記吸引手段により前記ノズル面に付着した液体を吸引することによって前記液滴吐出ヘッドのクリーニングを行うクリーニング手段と、
   を有し、
   前記液体貯留容器は、前記液滴吐出ヘッドが搭載されるキャリッジに搭載されると共に、該液滴吐出ヘッドに前記液体の水頭圧が作用するように該液滴吐出ヘッドの上方に配置されており、
   前記クリーニング手段により前記液滴吐出ヘッドをクリーニングする際、前記調圧手段が前記液体貯留容器の上部空間の制御圧を標準制御設定圧よりも高くすることにより、前記ノズル面における液体の圧力を前記指定圧力よりも高く、前記ノズル面に前記液体が滲まない圧力以下に設定する、
   液滴吐出装置。
2. 液体を一時的に貯留する液体貯留容器と、
   前記液体貯留容器から供給された前記液体を、複数のノズルが形成されたノズル面から液滴として吐出する液滴吐出ヘッドと、
   前記ノズル面における前記液体の圧力を、前記液体貯留容器の上部空間の圧力を調整することで、前記ノズルに供給された液体がメニスカスを形成する指定圧力に保持する調圧手段と、
   前記ノズルに供給された液体を加圧して前記ノズルから液体を排出させる排出手段と、
   前記排出手段により前記ノズルから液体を排出させた後、前記ノズル面に付着した液体を吸引する吸引手段と、
   を有し、
   前記液体貯留容器は、前記液滴吐出ヘッドが搭載されるキャリッジに搭載されると共に、該液滴吐出ヘッドに前記液体の水頭圧が作用するように該液滴吐出ヘッドの上方に配置されており、
   前記吸引手段により前記液滴吐出ヘッドを吸引する際、前記調圧手段が前記液体貯留容器の上部空間の制御圧を標準制御設定圧よりも高くすることにより、前記ノズル面における液体の圧力を前記指定圧力よりも高く、前記ノズル面に前記液体が滲まない圧力以下に設定し、
   前記排出手段により前記ノズルから液体を排出させる際、前記調圧手段が前記ノズル面に前記液体が滲む圧力以上に設定する、
   液滴吐出装置。
3. 前記排出手段は、前記液滴吐出ヘッドに形成された前記ノズルのうち一部のノズルずつ順次吸引する掃引手段である、請求項１に記載の液滴吐出装置。
4. 前記吸引手段は、前記ノズル面を一部ずつ順次吸引する掃引手段である、請求項１〜３の何れか１項に記載の液滴吐出装置。
5. 前記吸引手段による前記液滴吐出ヘッドの吸引が終了した後、前記液滴吐出ヘッドによる液滴の吐出が開始されるまでの間に、前記ノズル面における液体の圧力を前記指定圧力に戻す、請求項１〜４の何れか１項に記載の液滴吐出装置。
6. 液体を一時的に貯留する液体貯留容器と、
   前記液体貯留容器から供給された前記液体を、複数のノズルが形成されたノズル面から液滴として吐出する液滴吐出ヘッドと、
   前記ノズル面における前記液体の圧力を、前記液体貯留容器の上部空間の圧力を調整することで、前記ノズルに供給された液体がメニスカスを形成する指定圧力に保持する調圧手段と、
   キャップで前記ノズルを含むように前記ノズル面の少なくとも一部を気密に覆い前記ノズルから液体を排出させる排出手段と、前記ノズル面に付着した液体を吸引する吸引手段と、を備え、前記排出手段により前記ノズルから液体を排出させ、前記ノズル面と前記キャップを離間させた後、前記吸引手段により前記ノズル面に付着した液体を吸引することによって前記液滴吐出ヘッドのクリーニングを行うクリーニング手段と、
   を有する液滴吐出装置における前記液滴吐出ヘッドのクリーニング方法であって、
   前記液体貯留容器は、前記液滴吐出ヘッドが搭載されるキャリッジに搭載されると共に、該液滴吐出ヘッドに前記液体の水頭圧が作用するように該液滴吐出ヘッドの上方に配置されており、
   前記調圧手段が前記液体貯留容器の上部空間の制御圧を標準制御設定圧よりも高くすることにより、前記ノズル面における前記液体の圧力を前記指定圧力よりも高く、前記ノズル面に前記液体が滲まない圧力以下に設定する圧力設定ステップと、
   前記排出手段により前記ノズルから前記液体を排出させる排出ステップと、
   その後、前記ノズル面に付着した前記液体を前記吸引手段により吸引する吸引ステップと、
   を含むクリーニング方法。

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