JP6264802B2 - 液体噴射装置および加減圧方法 - Google Patents

Description

この発明は、インクなどの液体をヘッドのノズルから噴射する液体噴射装置、特に液体を加圧する加圧処理および液体を減圧する減圧処理を行う技術、ならびにヘッドに液体を供給する供給部を加減圧する加減圧方法に関するものである。

従来、インク等の液体をヘッドのノズルから噴射するプリンター等の液体噴射装置が知られている。このような装置では、液体中での気泡の存在により液体の噴射が適切に行われず、例えば液体を用いた印刷の品質低下を招くことがあった。そこで、例えば特許文献１の装置では、印刷動作が終了した後に減圧用ポンプを作動させ、液体を減圧して脱気処理を実行している。

また、ノズル内に気泡や異物などが混入すると、良好な液体の噴射ができなくなるため、例えば印刷品質が低下してしまう。そこで、特許文献２の装置では、インク供給チューブ内のインクを加圧ポンプで加圧することでノズルから気泡等を排出させる（加圧クリーニング処理）。

特開２０１０−２０８１８６号公報 特開２０１１−２５５５３８号公報

高品質な印刷を行うためには、上記脱気処理および加圧クリーニング処理を行うのが望まれる。しかしながら、これらの処理を行うためには、脱気処理のために液体を減圧する減圧手段と、加圧クリーニング処理のために液体を加圧する加圧手段とを設ける必要があり、これが装置の大型化およびコスト増大の主要因のひとつとなっている。

この発明は、小型で、しかも低コストで、液体を大気圧よりも減圧する減圧処理と液体を大気圧よりも加圧する加圧処理とを実行することができる液体噴射装置および加減圧方法を提供することを目的とする。

この発明にかかる液体噴射装置は、ノズルから液体を噴射するヘッドと、ヘッドに供給する液体を大気圧よりも減圧する脱気部、および液体を大気圧よりも加圧する加圧部を有し、液体をヘッドに供給する供給部と、脱気部を減圧する作用と加圧部を加圧する作用とを有する単一のポンプとを備えている。そして、当該液体噴射装置の一態様は、ポンプにより減圧されて負圧を蓄積する減圧バッファタンクを備え、脱気部が減圧バッファタンクによって液体を減圧して脱気することを特徴としている。また、当該液体噴射装置の他の態様は、ポンプにより加圧されて正圧を蓄積する加圧バッファタンクを備え、加圧部が加圧バッファタンクによって液体を加圧することを特徴としている。

また、この発明にかかる加減圧方法は、ノズルから液体を噴射するヘッドと、ヘッドに供給する液体を大気圧よりも減圧する脱気部、および液体を大気圧よりも加圧する加圧部を有し、液体をヘッドに供給する供給部と、脱気部を減圧する作用と加圧部を加圧する作用とを有する単一のポンプと、ポンプにより加圧されて正圧を蓄積する加圧バッファタンクと、を備えた液体噴射装置において、供給部を加減圧する加減圧方法であって、ポンプの作動によって発生する負圧により液体を大気圧よりも減圧する工程と、加圧バッファタンクに蓄積された正圧により液体を大気圧よりも加圧する工程とを備えることを特徴としている。

このように構成された発明において、「脱気部を減圧する作用」とはポンプで直接あるいはバッファタンクやマニホールドなどの中間体を介して脱気部を減圧することを意味している。また、「加圧部を加圧する作用」とは同ポンプで直接あるいはバッファタンクやマニホールドなどの中間体を介して加圧部を加圧することを意味している。このように本発明では、単一のポンプにより、液体を大気圧よりも減圧する減圧処理と、液体を大気圧よりも加圧する加圧処理とが実行される。したがって、減圧処理および加圧処理におけるポンプの共用化により装置を小型化することができるとともにコストも抑えることができる。

ここで、ポンプにより加圧して正圧を加圧バッファタンクに蓄積しておき、適当なタイミングで加圧バッファタンク内の正圧で液体を加圧するように構成してもよい。このように正圧のバッファリングによって必要なタイミングで液体を加圧することができ、加圧処理を良好に、しかも安定して行うことができる。

また、ポンプによる加圧バッファタンクへの加圧または加圧停止を切り替える第１の切替部を設けてもよく、第１の切替部による切替制御によって加圧バッファタンクへの加圧を正確にコントロールすることができる。したがって、加圧処理をさらに良好に行うことができる。なお、このように加圧バッファタンクへの加圧を正確にコントロールするために、加圧バッファタンク内の圧力を検出する第１の圧力センサーを設けてもよい。

また、減圧側についても、加圧側と同様に、ポンプにより減圧されて負圧を減圧バッファタンクに蓄積しておき、減圧バッファタンク内の負圧で液体に対する脱気を行うように構成してもよい。このように負圧のバッファリングによって脱気処理を行うためにポンプを常時動作させる必要がなくなる。また、減圧の変動を抑制することができる。それらのことから、当該脱気処理を良好に、しかも安定して行うことができる。

また、ポンプによる減圧バッファタンクへの減圧または減圧停止を切り替える第２の切替部を設けてもよく、第２の切替部による切替制御によって減圧バッファタンクへの減圧を正確にコントロールすることができる。したがって、脱気処理をさらに良好に行うことができる。なお、このように減圧バッファタンクへの減圧を正確にコントロールするために、減圧バッファタンク内の圧力を検出する第２の圧力センサーを設けてもよい。

また、ポンプ、第１の切替部、第２の切替部、第１の圧力センサーおよび第２の圧力センサーを収容部に収容するように構成してもよく、これにより装置のコンパクト化が可能となる。また、メンテナンス性も向上する。

また、液体を貯留する貯留部を設け、加圧部が貯留部内の液体を加圧し、減圧部が貯留部内の液体を減圧するように構成してもよい。また、液体を貯留する貯留体と、貯留体とヘッドとの間で液体を貯留する貯留部とを設け、加圧部が貯留体を加圧して貯留体から貯留部に補給するように構成してもよい。

本発明にかかる液体噴射装置の第１実施形態であるプリンターの構成を模式的に示す正面図。 図１に示すプリンターを制御する電気的構成を模式的に示すブロック図。 ヘッドおよびインク供給機構の構成例を模式的に示す図。 インク供給機構の一部を示す部分斜視図。 図１のプリンターにおける脱気動作を模式的に示す図。 図１のプリンターにおける加圧クリーニング動作を模式的に示す図。 本発明にかかる液体噴射装置の第２実施形態の構成を示す図。 インク貯留体の構成を示す図。 本発明にかかる液体噴射装置の第３実施形態の構成を示す図。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明にかかる液体噴射装置の第１実施形態であるプリンターの構成を模式的に示す正面図である。なお、図１や以下の図面では必要に応じて、プリンター１の各部の配置関係を明確にするために、プリンター１の左右方向Ｘ、前後方向Ｙおよび鉛直方向Ｚに対応した三次元の座標系を採用している。

図１に示すように、プリンター１では、繰出部２、プロセス部３および巻取部４が左右方向に配列されている。繰出部２および巻取部４はそれぞれ繰出軸２０および巻取軸４０を有している。そして、繰出部２および巻取部４にシートＳ（媒体）の両端がロール状に巻き付けられ、それらの間に張架されている。こうして張架された搬送経路Ｐcに沿ってシートＳが繰出軸２０からプロセス部３に搬送されて印刷ユニット６Ｕによる画像記録処理を受けた後、巻取軸４０へと搬送される。このシートＳの種類は、紙系とフィルム系に大別される。なお、以下の説明では、シートＳの両面のうち、画像が記録される面を表面と称する一方、その逆側の面を裏面と称する。

繰出部２は、シートＳの端を巻き付けた繰出軸２０と、繰出軸２０から引き出されたシートＳを巻き掛ける従動ローラー２１とを有する。繰出軸２０が回転することで、繰出軸２０に巻き付けられたシートＳが従動ローラー２１を経由してプロセス部３へと繰り出される。

プロセス部３は、繰出部２から繰り出されたシートＳをプラテン３０で支持しつつ、印刷ユニット６Ｕを用いてシートＳに画像を記録する。つまり、印刷ユニット６Ｕは、プラテン３０の表面に沿って並ぶ複数のヘッド６ａ〜６ｆを有しており、ヘッド６ａ〜６ｆがプラテン３０の表面に支持されたシートＳへインクを噴射することで、シートＳに画像が記録される。このプロセス部３では、プラテン３０の両側に前駆動ローラー３１と後駆動ローラー３２とが設けられており、前駆動ローラー３１から後駆動ローラー３２へと搬送されるシートＳがプラテン３０に支持されて画像の印刷を受ける。

プラテン３０の左右両側には従動ローラー３３、３４が設けられており、従動ローラー３３、３４は、前駆動ローラー３１から後駆動ローラー３２へと搬送されるシートＳを裏面側から巻き掛けている。

前駆動ローラー３１に対してはニップローラー３１nが設けられている。このニップローラー３１nは、前駆動ローラー３１との間でシートＳを挟み込むことによって、前駆動ローラー３１によるシートＳの搬送を確実に行うことができる。

同様に、後駆動ローラー３２に対してはニップローラー３２nが設けられている。

このように、前駆動ローラー３１から後駆動ローラー３２へと搬送されるシートＳは、プラテン３０で支持されつつプラテン３０上を搬送方向Ｄsに搬送される。そして、プロセス部３では、プラテン３０に支持されるシートＳの表面に対してインクをインクジェット方式で噴射する複数のヘッド６ａ〜６ｆがプラテン３０の表面に対向しつつ搬送方向Ｄsに並ぶ。これらのヘッド６ａ〜６ｆのそれぞれでは、搬送方向Ｄsに直交するＹ方向に複数のノズルが直線状に並んでノズル列が形成され、さらに複数列のノズル列が搬送方向Ｄsに間隔を空けて並んでいる。したがって、ヘッド６ａ〜６ｆのそれぞれは、複数ラインのライン画像を同時に記録することができる。そして、ヘッド６ａ〜６ｆは、プラテン３０に支持されたシートＳの表面に対して若干のクリアランスを空けて対向しつつ、対応する色のインクをインクジェット方式で噴射する。

これらのヘッドのうちヘッド６ｂ〜６ｅはそれぞれイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）およびブラック（Ｋ）のインクを噴射してカラー画像を形成する。また、ヘッド６ｂよりも搬送方向Ｄsの上流側（図１の左手側）に配設されたヘッド６ａはホワイト（Ｗ）のインクを噴射するものであり、ヘッド６ｂ〜６ｅにより形成されるカラー画像の背景（以下「背景画像」という）を印刷する。さらに、ヘッド６ｅよりも搬送方向Ｄsの下流側（図１の右手側）に配設されたヘッド６ｆは透明のインクを噴射するものであり、カラー画像および背景画像に対して、透明インクがさらに噴射される。

ちなみに、インクとしては、紫外線（光）を照射することで硬化するＵＶ（ultraviolet）インク（光硬化性インク）が用いられる。そこで、本実施形態では、背景画像用のＵＶランプ３６、カラー画像用のＵＶランプ３７ａ、３７ｂ、および透明インク用のＵＶランプ３８が設けられている。すなわち、ＵＶランプ３６、３７ａ、３７ｂ、３８は、各インクを硬化させてシートＳに定着させる。

このように、プロセス部３では、プラテン３０に支持されるシートＳに対して、インクの噴射および硬化が適宜実行されて、例えば透明インクでコーティングされた背景画像付のカラー画像が形成される。そして、このカラー画像の形成されたシートＳが、後駆動ローラー３２によって巻取部４へと搬送される。

巻取部４は、シートＳの端を巻き付けた巻取軸４０と、巻取軸４０へと搬送されるシートＳを巻き掛ける従動ローラー４１とを有する。巻取軸４０が回転することで、従動ローラー４１を経由してシートＳが巻取軸４０に巻き付けられる。

以上がプリンター１の機械的構成の概要である。続いて、プリンター１を制御する電気的構成について説明を行う。図２は、図１に示すプリンターを制御する電気的構成を模式的に示すブロック図である。プリンター１では、外部のホストコンピューターなどからの指令に応じてプリンター１の各部を制御するプリンター制御部２００が設けられている。そして、ヘッド、ＵＶランプ、シート搬送系およびインク供給系の装置各部はプリンター制御部２００によって制御される。これら装置各部に対するプリンター制御部２００の制御の詳細は次のとおりである。

プリンター制御部２００は、図１を用いて詳述したシートＳの搬送を制御する機能を司る。つまり、シート搬送系を構成する部材のうち、繰出軸２０、前駆動ローラー３１、後駆動ローラー３２および巻取軸４０それぞれにはモーターが接続されている。そして、プリンター制御部２００はこれらのモーター群を回転させつつ、各モーターの速度やトルクを制御して、シートＳの搬送を制御する。

さらに、プリンター制御部２００は、プラテン３０上でのシートＳの搬送状況に応じて、印刷ユニット６Ｕのヘッド６ａ〜６ｆの動作や、ＵＶランプ３６、３７ａ、３７ｂ、３８の動作を制御する。

また、プリンター１には、ユーザーインターフェースとしてのディスプレイ５３が設けられている。ディスプレイ５３は、タッチパネルによって構成されており、ユーザーに対して表示を行う表示機能の他、ユーザーからの入力を受け付ける入力機能も果たす。そして、プリンター制御部２００が、各種情報や指令をディスプレイ５３に表示するとともに、ユーザーからの入力に従ってプリンター１の各部を制御する。

以上がプリンター１の電気的構成の概要である。ところで、この実施形態にかかるプリンター１では、印刷ユニット６Ｕは、印刷ヘッド６ａ〜６ｆに用いられるインクから気泡を除去するためにインク供給機構に対して脱気ユニットを装備している。そして、プリンター制御部２００がインク供給機構の各部を制御することで脱気処理を実行する。また、上述では説明を省略したが、印刷ヘッド６のノズルに対してメンテナンスを行うメンテナンスユニットが設けられている。そして、プリンター制御部２００がインク供給機構の各部を制御することで、上記メンテナンスの一つとして加圧クリーニング処理を実行する。特に、本実施形態では、単一のポンプを用いて脱気処理および加圧クリーニング処理が実行される。そこで、以下においては、印刷ヘッド６ａ〜６ｆの構成について説明するとともに、印刷ヘッド６ａ〜６ｆにインクを供給するインク供給機構の構成および動作について説明する。なお、印刷ヘッド６ａ〜６ｆを区別せずに印刷ヘッド６ａ〜６ｆのいずれか一つの印刷ヘッドを指す場合には、印刷ヘッド６と表し、この印刷ヘッド６に基づいてインク供給機構の説明を行う。

図３はヘッドおよびインク供給機構の構成例を模式的に示す図である。また、図４はインク供給機構の一部を示す部分斜視図である。印刷ヘッド６は、ノズル形成面６００に開口するノズル６０１と、インクを一時的に貯留するリザーバー６０２と、ノズル６０１とリザーバー６０２とを連通するキャビティ６０３とを有し、リザーバー６０２からキャビティ６０３を介してノズル６０１へインクが供給される。そして、プリンター制御部２００（図２）からの動作指令に応じてキャビティ６０３がインクに圧力を加えることで、ノズル６０１からインクが噴射される。

同図中の符号５５は印刷ヘッド６のノズル６０１に対してメンテナンスを行うメンテナンスユニットを示している。メンテナンスユニット５５はＹ方向においてプラテン３０に隣り合わせて設けられている。そして、各印刷ヘッド６は、プラテン３０の上方とメンテナンスユニット５５の上方の間をＹ方向に移動自在となっており、印刷動作時は印刷ヘッド６がプラテン３０の上方に位置する一方、メンテナンス時は印刷ヘッド６がメンテナンスユニット５５の上方に位置する。なお、メンテナンスユニット５５としては、例えば特開２０１２−０８６４０９号公報に記載されているものなどが知られているため、ここでの詳細な説明は省略する。

インク供給機構では、印刷ヘッド６ａ〜６ｆ毎にインク供給部６１が設けられ、プリンター制御部２００の動作指令に応じてインクの供給を制御する。これらインク供給部６１は、後述するように脱気ユニットの個数が異なるのみで、基本的には同一構成を有している。すなわち、インク供給部６１（本発明の「供給部」に相当）は、インクを貯留するタンク６２（本発明の「貯留部」に相当）、当該タンク６２と印刷ヘッド６のリザーバー６０２を接続する供給流路６３（供給管）、供給流路６３に設けられた送液ポンプ６４、および印刷ヘッド６のリザーバー６０２とタンク６２を接続する回収流路６５（回収管）を有する。こうして、タンク６２、供給流路６３、印刷ヘッド６のリザーバー６０２、回収流路６５およびタンク６２をこの順番でインクが流動する循環経路６６が形成されている。このため、プリンター制御部２００からの回転指令に応じて送液ポンプ６４が順方向に回転することで、インクが循環経路６６を循環する。つまり、送液ポンプ６４により、タンク６２に貯留されているインクは供給流路６３（往路）を介して印刷ヘッド６に供給され、回収流路６５（復路）を介して印刷ヘッド６からタンク６２に回収される。

また、インク供給部６１は、タンク６２へのインク補給を行うインク補給機構６７と、タンク６２内の圧力を調整する圧力調整機構６８を有している。インク補給機構６７は、インクカートリッジやインクパックなどの交換可能やリフィル可能なインク貯留体６７１、インク貯留体６７１とタンク６２とを接続する補給流路６７２（補給管）、および補給流路６７２に設けられた補給ポンプ６７３を有している。そして、プリンター制御部２００からの補給指令に応じて補給ポンプ６７３が順方向に回転することで、インク貯留体６７１内のインクが補給流路６７２を介してタンク６２に補給される。

また、圧力調整機構６８は、後述する加圧バッファタンクとタンク６２を接続する加圧経路（加圧用配管）６８１、および加圧経路６８１に設けられた三方弁６８２を有している。そして、プリンター制御部２００からのバルブ切替指令に応じて三方弁６８２が作動することでタンク６２内の圧力を調整する。すなわち、当該三方弁６８２は、後述する加圧バッファタンクからタンク６２への経路と、タンク６２に大気を導入する経路とを切り替える機能を有しており、プリンター制御部２００からの切替指令に応じて各経路を選択可能となっている。例えば加圧バッファタンクからタンク６２への経路に切り替えられると、加圧バッファタンクに蓄圧されている正圧がタンク６２に与えられ、タンク６２内の圧力を高める。逆に、タンク６２に大気を導入する経路に切り替えられると、タンク６２内が大気開放され、大気圧に戻される。

さらに、本実施形態では、インクに含まれる気泡などの気体成分を除去するために、脱気部６９が設けられている。すなわち、供給流路６３には、送液ポンプ６４の他に、脱気部６９が送液ポンプ６４に対してインク供給方向の下流側に設けられ、脱気ユニット（図示省略）を用いて印刷ヘッド６に供給されるインクを脱気する。

ここで、いずれのインクにおいても同程度の気体成分が含まれている場合には、各インクの脱気部６９を同一構成としてもよいが、気体成分の量が異なる場合にはインクの種類（色や組成など）に応じて脱気性能を相違させるのが望ましい。本実施形態では、背景画像を形成するためにホワイトインクを用いているために、ホワイト用の脱気部６９についてのみ、他の脱気部６９よりも脱気ユニットの個数を増やして脱気性能を高めている。というのも、ホワイトインクは他のインクに比べて高い沈降性を有する物質を含んでおり、事前に十分な撹拌を受け、その結果、他のインクよりも気泡を多く含んでいるからである。このような技術背景から、本実施形態では、ホワイト以外の脱気部６９では例えば４本の脱気ユニットを使用しているのに対し、ホワイト用の脱気部６９についてのみ例えば６本の脱気ユニットを使用している。なお、脱気ユニットとしては、例えば真空チャンバーの内部空間に複数の気体透過膜を配置し、当該気体透過膜内をＵＶインクが流れるように構成するとともに、真空チャンバーに負圧を供給するように構成したものを用いることができる。もちろん、脱気ユニットの構成はこれに限定されるものではなく、後述する減圧バッファタンクの負圧を用いてＵＶインクを脱気できるものであれば、脱気ユニットとして用いることができる。

各脱気部６９は、図３に示すように、負圧供給経路６９１ｃを介して減圧バッファタンク７１に接続されている。減圧バッファタンク７１は例えば円柱形状を有しており、その内部空間で負圧を蓄圧可能となっている。減圧バッファタンク７１は負圧導入経路（配管）７２により真空ポンプ８に接続されている。また、負圧導入経路７２には、三方弁７３が設けられている。当該三方弁７３は、減圧バッファタンク７１から真空ポンプ８への経路と、真空ポンプ８に大気を導入する経路とを切り替える機能を有しており、プリンター制御部２００からの切替指令に応じて各経路を選択可能となっている。例えば減圧バッファタンク７１から真空ポンプ８への経路に切り替えられると、真空ポンプ８により減圧されて減圧バッファタンク７１の内部空間の圧力が低下する。真空ポンプ８の駆動を継続し、減圧し続けることで、減圧バッファタンク７１に負圧が蓄積され、蓄積された負圧が蓄圧される。一方、真空ポンプ８に大気を導入する経路に切り替えられると、真空ポンプ８による減圧バッファタンク７１への減圧が停止される。なお、減圧バッファタンク７１内の圧力を計測するために負圧センサー７４が設けられている。また、減圧バッファタンク７１の側面下方に対向するように漏洩センサー７５が配設され、減圧バッファタンク７１の内部空間にインクが流れ込んだ際には漏洩センサー７５によりインク漏洩を検知可能となっている。

また、本実施形態では、減圧バッファタンク７１以外に、加圧バッファタンク８１が設けられている。加圧バッファタンク８１は減圧バッファタンク７１と同一構造を有しており、その内部空間で正圧を蓄圧可能となっている。つまり、加圧バッファタンク８１は加圧導入経路（配管）８２により真空ポンプ８に接続されている。また、加圧導入経路８２には、三方弁８３が設けられている。当該三方弁８３は、真空ポンプ８から加圧バッファタンク８１への経路と、真空ポンプ８からの空気を大気に放出する経路とを切り替える機能を有しており、プリンター制御部２００からの切替指令に応じて各経路を選択可能となっている。例えば真空ポンプ８から加圧バッファタンク８１への経路に切り替えられると、真空ポンプ８により加圧され、加圧バッファタンク８１の内部空間の圧力が高くなる。真空ポンプ８の駆動を継続し、加圧し続けることで、加圧バッファタンク８１に正圧が蓄積され、蓄積された正圧が蓄圧される。一方、真空ポンプ８からの空気を大気に放出する経路に切り替えられると、真空ポンプ８による加圧バッファタンク８１への加圧が停止される。なお、加圧バッファタンク８１内の圧力を計測するために加圧センサー８４が設けられている。

また、加圧バッファタンク８１には共通加圧経路（配管）８５の一方端が接続されている。この共通加圧経路８５の他方端は６本に分岐され、各分岐経路は加圧経路６８１として機能している。さらに共通加圧経路８５には、三方弁８６が設けられており、加圧バッファタンク８１から各インク供給部６１への経路と、加圧バッファタンク８１からの加圧を大気に放出する経路とを切り替える機能を有しており、プリンター制御部２００からの切替指令に応じて各経路を選択可能となっている。例えば加圧バッファタンク８１から各インク供給部６１への経路に切り替えられると、加圧バッファタンク８１内の正圧で各インク供給部６１の各部が加圧される。一方、加圧バッファタンク８１からの空気を大気に放出する経路に切り替えられると、加圧バッファタンク８１内の正圧による各インク供給部６１への加圧供給が停止される。

なお本実施形態では、図４に示すように、収容ボックス（収容部）９が設けられている。そして、当該収容ボックス９の内部に、真空ポンプ８、減圧バッファタンク７１に対して真空ポンプ８側の部品（負圧導入経路７２、三方弁７３、負圧センサー７４）、ならびに加圧バッファタンク８１に対して真空ポンプ８側の部品（加圧導入経路８２、三方弁８３、加圧センサー８４）が一括して収容されており、装置の小型化が図られている。同図中の符号７６はフィルターである。

以上のように構成されたプリンター１では、印刷動作時は印刷ヘッド６がプラテン３０の上方に位置する。そして、この状態でプリンター制御部２００が装置各部を制御することでタンク６２内のインクが印刷ヘッド６に供給され、背景画像の形成、カラー画像の形成および透明インクによるコーティングを実行する。

また、脱気部６９は負圧供給経路６９１ｃを介して減圧バッファタンク７１に接続されており、減圧バッファタンク７１内の負圧により各脱気ユニットが減圧されて脱気処理が実行される。減圧バッファタンク７１内の圧力（負圧）を一定に維持するために、プリンター制御部２００は負圧センサー７４の検出結果に基づいて図５に示すように装置各部を制御する。すなわち、負圧導入経路７２に介挿された三方弁７３では、真空ポンプ８の吸気口８ａ（図４参照）と接続されるポートは共通ポートであり、残りのポートのうち大気とつながるポート（以下「負圧側大気開放ポート」という）はノーマルオープンであるのに対し、減圧バッファタンク７１に接続されるポート（以下「負圧側開閉ポート」という）はノーマルクローズである。また、加圧導入経路８２に介挿された三方弁８３では、真空ポンプ８の排気口８ｂ（図４参照）と接続されるポートは共通ポートであり、残りのポートのうち大気とつながるポート（以下「正圧側大気開放ポート」という）はノーマルオープンであるのに対し、加圧バッファタンク８１に接続されるポート（以下「正圧側開閉ポート」という）はノーマルクローズである。したがって、通常、減圧バッファタンク７１から真空ポンプ８への経路が遮断された状態で真空ポンプ８に大気を導入する経路が開かれ、真空ポンプ８の吸気口８ａは大気開放される。

このため、通常状態では、脱気処理の実行により減圧バッファタンク７１の圧力値は徐々に上昇していく。そして、負圧センサー７４の検出結果が一定値に達すると、図５に示すように、プリンター制御部２００は真空ポンプ８を作動させた後で三方弁７３の負圧側大気開放ポートを閉じるとともに負圧側開閉ポートを開いて減圧バッファタンク７１を減圧する。なお、このとき、真空ポンプ８の排気口８ｂからの空気は正圧側大気開放ポートを介して大気に放出される。

やがて減圧バッファタンク７１の圧力値が一定値よりも低下すると、プリンター制御部２００は真空ポンプ８を停止させ、さらに負圧側大気開放ポートおよび負圧側開閉ポートをそれぞれ開成および閉成する。これによって、通常状態に戻り、脱気部６９での脱気処理は減圧バッファタンク７１内の負圧による減圧によって実行される。

このように、本実施形態では真空ポンプ８により減圧されて負圧を減圧バッファタンク７１に蓄積しておき、減圧バッファタンク７１内の負圧で減圧して脱気処理を行っている。このため、真空ポンプ８を常時作動させる必要がなく、また真空ポンプ８の圧力変動の影響を受けるのを回避することができる。その結果、脱気処理を良好に、しかも安定して行うことができる。

また、ユーザーからディスプレイ５３を介して指令があった場合や電源投入時などにおいては、プリンター制御部２００が装置各部を制御することで、以下に説明するようにメンテナンスの一つとして加圧クリーニング処理を実行する。メンテナンス時には、図６に示すように、印刷ヘッド６がメンテナンスユニット５５の上方に位置する。そして、送液ポンプ６４の回転速度が順方向に一定の加圧速度まで加速する。なお、加圧速度は、印刷動作時の通常速度よりも速い速度である。そして、メンテナンスユニット５５がノズル形成面６００のキャッピングを行い、圧力調整機構６８がタンク６２を正圧に加圧する。より詳しくは、以下のようにして加圧クリーニング処理は実行される。

圧力調整機構６８と加圧バッファタンク８１とを接続する共通加圧経路８５には、上記したように三方弁８６が介挿されている。この三方弁８６では、加圧バッファタンク８１と接続されるポートは共通ポートであり、残りのポートのうち大気とつながるポートはノーマルクローズであるのに対し、圧力調整機構６８の三方弁６８２に接続されるポートはノーマルオープンである。加圧クリーニング時には、三方弁８６はノーマル状態に維持されており、加圧バッファタンク８１から正圧を圧力調整機構６８の三方弁６８２に供給する。

圧力調整機構６８の三方弁６８２では、タンク６２と接続されるポートは共通ポートであり、残りのポートのうち大気とつながる大気開放ポートはノーマルオープンであるのに対し、三方弁８６に接続されるポートはノーマルクローズである。そして、加圧クリーニング時には、大気開放ポートが閉じるとともに、圧力調整機構６８の三方弁６８２に接続されるポートが開いて加圧バッファタンク８１内の正圧でタンク６２を加圧する。

このようにして加圧バッファタンク８１内の正圧でタンク６２を加圧すると、加圧バッファタンク８１の圧力が低下する。ここで、当該圧力が一定値以下に低下すると、加圧クリーニングを継続させることが困難になる。そこで、本実施形態では、加圧センサー８４が圧力低下を検出すると、図６に示すように、プリンター制御部２００は真空ポンプ８を作動させた後で三方弁８３の正圧側大気開放ポートを閉じるとともに正圧側開閉ポートを開いて加圧バッファタンク８１を加圧する。なお、このとき、真空ポンプ８の吸気口８ａ側は大気開放されている。やがて加圧バッファタンク８１内の圧力値が一定値よりも高くなると、プリンター制御部２００は真空ポンプ８を停止させ、さらに正圧側大気開放ポートおよび正圧側開閉ポートをそれぞれ開成および閉成する。

こうして加圧バッファタンク８１の内部圧力は常に一定値以上保たれ、加圧バッファタンク８１内の正圧でタンク６２への加圧が行われる。これによって、タンク６２から回収流路６５を介してノズル６０１が加圧される。その後キャッピングを解除することで、ノズル６０１内のインクがメンテナンスユニット５５に吐出される。また、ノズル６０１から吐出されるインクに伴ってノズル６０１の気泡等が、ノズル６０１から排出される。

これに続いて、ノズル形成面６００に対するワイピングが実行される。これによって、ノズル６０１から吐出されてノズル形成面６００に付着したインクが拭き取られる。続いて、送液ポンプ６４の回転速度（循環速度）を、通常速度まで低下させ、フラッシングが実行されて、全ノズル６０１にインクが充填される。こうして、フラッシングが完了すると、加圧クリーニングを終了する。

このように、本実施形態においては、減圧側のみならず加圧側においても、真空ポンプ８により加圧されて正圧を加圧バッファタンク８１に蓄積しておき、加圧バッファタンク８１内の正圧で加圧クリーニング処理を行っている。このため、真空ポンプ８を常時作動させる必要がなく、また真空ポンプ８の圧力変動の影響を受けるのを回避することができる。その結果、加圧クリーニング処理を良好に、しかも安定して行うことができる。

以上のように、本実施形態によれば、単一の真空ポンプ８により、上記した脱気処理と、印刷ヘッド６のノズル６０１を加圧して加圧クリーニング処理とを実行することができる。したがって、脱気処理および加圧クリーニング処理を実行するプリンター１を小型化することができるとともに装置コストを抑えることが可能となっている。

また、真空ポンプ８により加圧されて正圧を加圧バッファタンク８１に蓄積しておき、適当なタイミングで加圧バッファタンク８１内の正圧でタンク６２を加圧している。このように正圧のバッファリングによって必要な正圧を必要なタイミングでインクに与えることができ、加圧クリーニング処理を良好に、しかも安定して行うことができる。さらに、加圧バッファタンク８１への加圧および加圧停止を加圧センサー８４の検出結果に基づいて三方弁８３によって行っている。このため、加圧バッファタンク８１の内圧を正確にコントロールすることができる。したがって、適切な値でインクを加圧することができ、加圧クリーニング処理を良好に行うことができる。

また、減圧側についても、加圧側と同様に、真空ポンプ８により減圧されて負圧を減圧バッファタンク７１に蓄積しておき、減圧バッファタンク７１内の負圧でインクの脱気を行っている。このように、負圧のバッファリングによって脱気処理を行うために真空ポンプ８を常時動作させる必要がなく、脱気部６９への減圧の変動を抑制することができる。したがって、脱気処理を良好に、しかも安定して行うことができる。さらに、真空ポンプ８による減圧バッファタンク７１への減圧および減圧停止とを負圧センサー７４の検出結果に基づいて三方弁７３によって行っている。このため、減圧バッファタンク７１の内圧を正確にコントロールすることができる。したがって、適切な値でインクを減圧することができ、脱気処理を良好に行うことができる。

＜第２実施形態＞
図７は本発明にかかる液体噴射装置の第２実施形態であるプリンターの構成を示す図である。また、図８はインク貯留体の構成を示す模式図である。この第２実施形態が第１実施形態と大きく相違する点は、圧力調整機構６８においてインク貯留体６７１に正圧を供給する構成が追加されている点であり、その他の構成は第１実施形態と同一である。

インク貯留体６７１は、例えば図８（ａ）に示すようにインクパック６７１１で提供される。このインクパック６７１１はハウジング６７１２内で２つの空気袋６７１３で挟まれた状態で収容されている。また、各空気袋６７１３は、加圧経路６８１から分岐した分岐加圧経路（配管）６８３に接続されており、加圧バッファタンク８１からの正圧の供給を受けることが可能となっている。この分岐加圧経路６８３には、三方弁６８４が介挿されている。三方弁６８４では、空気袋６７１３に接続されるポートは共通ポートであり、残りのポートのうち大気とつながるポートはノーマルオープンであるのに対し、加圧経路６８１に接続されるポートはノーマルクローズである。そして、インク補給時には、大気開放ポートが閉成されるとともに、加圧経路６８１に接続されるポートが開成されて加圧バッファタンク８１内の正圧で空気袋６７１３を加圧して膨らませてインクの押し出しを行う。なお、インク補給を行わない間は、通常状態に戻され、空気袋６７１３は大気開放される。

以上のように、第２実施形態では、圧力調整機構６８は加圧バッファタンク８１内の正圧を加圧クリーニング用として用いるのみならず、インク補給用としても用いている。したがって、第１実施形態と同様の作用効果が得られるのみならず、単一の真空ポンプ８を用いて加熱処理の一態様としてインク補給処理を良好に行うことができるという別の作用効果を奏する。

なお、第２実施形態では、インク貯留体６７１はインクパック６７１１で提供されているが、図８（ｂ）に示すようにインクボトル６７１４で提供される場合にも、分岐加圧経路６８３を介して加圧バッファタンク８１からの正圧を供給するように構成してもよい。

＜第３実施形態＞
図９は本発明にかかる液体噴射装置の第３実施形態であるプリンターの構成を示す図である。この第３実施形態が第１実施形態と大きく相違する点は、三方弁８６のポートのうち第１実施形態で大気開放ポートとして用いられていた大気開放ポートが減圧経路８７を介して減圧バッファタンク７１と接続されている点と、三方弁８６の動作とであり、その他の構成は第１実施形態と同一である。

この第３実施形態では、三方弁８６を構成する３つのポートはそれぞれプリンター１の動作状況に応じてプリンター制御部２００によって開閉制御される。なお、動作説明のために、３つのポートのうち減圧バッファタンク７１に接続されるポートを「減圧側ポート」、加圧バッファタンク８１に接続されるポートを「加圧側ポート」、および貯留部として機能するタンク６２に接続されるポートを「貯留部側ポート」と称する。

加圧クリーニング処理を行う際には、減圧側ポート、加圧側ポートおよび貯留部側ポートはそれぞれ「閉成状態」、「開成状態」および「開成状態」となり、加圧バッファタンク８１からタンク６２に正圧が供給される。

一方、吸引クリーニング処理を行う際には、減圧側ポート、加圧側ポートおよび貯留部側ポートはそれぞれ「開成状態」、「閉成状態」および「開成状態」となり、図９に示すように減圧バッファタンク７１内の負圧でタンク６２を減圧する。すなわち、吸引クリーニングでは、供給流路６３からリザーバー６０２へのインク供給を遮断した状態で、減圧バッファタンク７１の負圧でタンク６２を減圧してタンク６２内を負圧（例えば、−２０ｋＰａ〜−７０ｋＰａの負圧）に減圧する。その結果、タンク６２内の負圧でノズル６０１が減圧され、ノズル６０１からインクが吸引される。その結果、加圧クリーニングによってはノズル６０１から排出できなかった気泡等が、吸引されるインクに伴ってノズル６０１から流出する。

以上のように、第３実施形態によれば、圧力調整機構６８、三方弁８６および減圧経路８７が本発明の「減圧部」として機能しており、当該減圧部は減圧バッファタンク７１内の負圧を脱気用として用いるのみならず、吸引クリーニング用としても用いている。したがって、第１実施形態と同様の作用効果が得られるのみならず、単一の真空ポンプ８を用いて吸引クリーニングを良好に行うことができるという別の作用効果を奏する。

上記した実施形態では、インク供給部６１が本発明の「供給部」の一例に相当している。また、インク供給部６１に設けられる圧力調整機構６８が本発明の「加圧部」の一部として機能する。三方弁８３、７３がそれぞれ本発明の「第１の切替部」および「第２の切替部」の一例に相当している。加圧センサー８４および負圧センサー７４がそれぞれ本発明の「第１の圧力センサー」および「第２の圧力センサー」の一例に相当している。また、インク補給機構６７が本発明の「補給部」の一例に相当している。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上記実施形態の要素を適宜組み合わせまたは種々の変更を加えることが可能である。例えば印刷ヘッド６やＵＶランプの配置や個数を適宜変更したり、プラテン３０の形状などを適宜変更したりできる。

また、上記実施形態では、減圧バッファタンク７１内の負圧で脱気部６９やタンク６２を減圧しているが、真空ポンプ８により直接減圧するように構成してもよい。また、加圧バッファタンク８１内の正圧によりタンク６２やインク貯留体６７１を加圧しているが、真空ポンプ８により直接加圧するように構成してもよい。

また、脱気部６９の脱気ユニットへの減圧により脱気処理を行っているが、タンク６２を減圧してタンク６２内で脱気処理を行ってもよく、この場合、タンク６２が本発明の「脱気部」としても機能する。

また、プリンター１の各部の具体的構成を適宜変更することもでき、例えば印刷ヘッド６の構成を上述のものから変更しても良い。また、上記実施形態ではインクを循環させるものであるが、インク循環を行わないプリンターに対しても本発明にかかる液体噴射技術を適用可能である。

上記実施形態は、ＵＶインクを用いたインクジェット式のプリンターに採用されているが、ＵＶインク以外の他の液体を噴射したり吐出したりする液体噴射装置を採用しても良い。微小量の液滴を吐出させる液体噴射ヘッド等を備える各種の液体噴射装置に流用可能である。なお、液滴とは、上記液体噴射装置から吐出される液体の状態をいい、粒状、涙状、糸状に尾を引くものも含むものとする。また、ここでいう液体とは、液体噴射ヘッドが噴射させることができるような材料であれ良い。例えば、物質が液相であるときの状態のものであれば良く、粘性の高い又は低い液状体、ゾル、ゲル水、その他の無機溶剤、有機溶剤、溶液、液状樹脂、液状金属（金属融液）のような流状体、また物質の一状態としての液体のみならず、顔料や金属粒子などの固形物からなる機能材料の粒子が溶媒に溶解、分散または混合されたものなどを含む。また、液体の代表的な例としては上記実施例の形態で説明したようなインクや液晶等が挙げられる。ここで、インクとは一般的な水性インクおよび油性インク並びにジェルインク、ホットメルトインク、紫外線硬化インク等の各種液体組成物を包含するものとする。他の液体噴射装置の具体例としては、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、面発光ディスプレイ、カラーフィルタ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体を噴射する液体噴射装置、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、捺染装置やマイクロディスペンサ等であってもよい。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、布などに液体を噴射する捺染用の液体噴射装置を採用しても良い。そして、これらのうちいずれか一種の液体噴射装置に本発明を適用することができる。

１…プリンター、 ６、６ａ〜６ｆ…印刷ヘッド（ヘッド）、 ８…真空ポンプ、 ９…収容ボックス（収容部）、 ６１…インク供給部（供給部）、 ６２…タンク（貯留部）、 ６８…圧力調整機構（加圧部）、 ６９…脱気部、 ７１…減圧バッファタンク、 ７３…三方弁（第２の切替部）、 ７４…負圧センサー（第２の圧力センサー）、 ８１…加圧バッファタンク、 ８３…三方弁（第１の切替部）、 ８４…加圧センサー（第１の圧力センサー）、 ６０１…ノズル

Claims (11)

1. ノズルから液体を噴射するヘッドと、
   前記ヘッドに供給する前記液体を大気圧よりも減圧する脱気部、および前記液体を大気圧よりも加圧する加圧部を有し、前記液体をヘッドに供給する供給部と、
   前記脱気部を減圧する作用と前記加圧部を加圧する作用とを有する単一のポンプと、
   前記ポンプにより減圧されて負圧を蓄積する減圧バッファタンクと、
   を備え、
   前記脱気部は前記減圧バッファタンクによって前記液体を減圧して脱気することを特徴とする液体噴射装置。
2. ノズルから液体を噴射するヘッドと、
   前記ヘッドに供給する前記液体を大気圧よりも減圧する脱気部、および前記液体を大気圧よりも加圧する加圧部を有し、前記液体をヘッドに供給する供給部と、
   前記脱気部を減圧する作用と前記加圧部を加圧する作用とを有する単一のポンプと、
   前記ポンプにより加圧されて正圧を蓄積する加圧バッファタンクと、
   を備え、
   前記加圧部は前記加圧バッファタンクによって前記液体を加圧することを特徴とする液体噴射装置。
3. 前記ポンプによる前記加圧バッファタンクへの加圧または加圧停止を切り替える第１の切替部を備える請求項２に記載の液体噴射装置。
4. 前記加圧バッファタンク内の圧力を検知する第１の圧力センサーを備える請求項２または請求項３に記載の液体噴射装置。
5. 前記ポンプにより減圧されて負圧を蓄積する減圧バッファタンクを備え、
   前記脱気部は前記減圧バッファタンクによって前記液体を減圧して脱気する請求項２ないし請求項４のいずれか一項に記載の液体噴射装置。
6. 前記ポンプによる前記減圧バッファタンクへの減圧または減圧停止を切り替える第２の切替部を備える請求項１または請求項５に記載の液体噴射装置。
7. 前記減圧バッファタンク内の圧力を検知する第２の圧力センサーを備える請求項１、請求項５または請求項６に記載の液体噴射装置。
8. 前記ポンプにより加圧されて正圧を蓄積する加圧バッファタンクと、
   前記ポンプによる前記加圧バッファタンクへの加圧または加圧停止を切り替える第１の切替部と、
   前記ポンプによる前記減圧バッファタンクへの減圧または減圧停止を切り替える第２の切替部と、
   前記加圧バッファタンク内の圧力を検知する第１の圧力センサーと、
   前記減圧バッファタンク内の圧力を検知する第２の圧力センサーと、
   前記ポンプ、前記第１の切替部、前記第２の切替部、前記第１の圧力センサーおよび前記第２の圧力センサーを収容する収容部と、
   を備え、
   前記加圧部は前記加圧バッファタンクによって前記液体を加圧する請求項１に記載の液体噴射装置。
9. 前記液体を貯留する貯留部を備え、
   前記加圧部は前記貯留部内の前記液体を加圧し、前記減圧バッファタンクは前記貯留部内の前記液体を減圧する請求項８に記載の液体噴射装置。
10. 前記液体を貯留する貯留体を備え、
    前記貯留部は、前記貯留体と前記ヘッドとの間に配置され、
    前記加圧部は前記貯留体を加圧して前記貯留体から前記貯留部に補給する請求項９に記載の液体噴射装置。
11. ノズルから液体を噴射するヘッドと、前記ヘッドに供給する前記液体を大気圧よりも減圧する脱気部、および前記液体を大気圧よりも加圧する加圧部を有し、前記液体をヘッドに供給する供給部と、前記脱気部を減圧する作用と前記加圧部を加圧する作用とを有する単一のポンプと、前記ポンプにより加圧されて正圧を蓄積する加圧バッファタンクと、を備えた液体噴射装置において、前記供給部を加減圧する加減圧方法であって、
    ポンプの作動によって発生する負圧により前記液体を大気圧よりも減圧する工程と、
    前記加圧バッファタンクに蓄積された前記正圧により前記液体を大気圧よりも加圧する工程と
    を備えることを特徴とする加減圧方法。

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