JP6700713B2 - 液体吐出装置とその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、液体吐出装置とその制御方法に関する。

近年の液体吐出装置の一例であるインクジェット装置では、色材として直径が数百ｎｍ程度の大きさの顔料粒子を含む顔料インクを記録媒体に向けて吐出することが多い。インクジェット装置が非吐出状態で長時間放置されると、顔料インク内の溶媒等よりも比重が重い固形成分である顔料粒子は、液体吐出ヘッドやインクタンクの内部で下側に沈降してしまう。液体吐出ヘッドやインクタンクの内部で顔料粒子が沈降すると、顔料インク内で色材の濃度差が生じてしまう。色材の濃度差が生じたインクで記録を行うと画像品位が低下する。

近年、特色インクとして多く用いられる白インクは顔料粒子として酸化チタンを含み、その比重は非常に大きく沈降速度が速い。この酸化チタンが沈降すると粘度が大幅に高くなる。特に、液体吐出ヘッドの吐出口付近で酸化チタンが沈降すると、吐出不良を引き起こし、従来の吸引回復動作では吸引出来ない程にインクの粘度が部分的に高くなる。

そこで、吸引回復が出来ない程にインクの粘度が高くなる前の早い段階で吸引回復動作を行って、顔料粒子が沈降したインクを液体吐出ヘッドの外部へ排出し、インクタンクからフレッシュインクを液体吐出ヘッドに供給することで対応していた。しかしながら、白インク等の沈降速度が速い顔料粒子を含むインクでは、頻繁に吸引回復動作を行わなければならず、廃インクが膨大になり、ユーザーの負担が増大していた。

これに対し、特許文献１に記載されているように、吸引したインクをインクタンクに戻すリサイクルシステムを構成することで、吸引回復動作による廃インクを大幅に低減させることができる。

特開２００７−１０５９２９号公報

特許文献１に開示されたリサイクルシステムでは、液体吐出ヘッドを、キャップを介して吸引手段により吸引し、吸引したインクを第１または第２のインクタンクに戻すように構成されている。この構成によれば、吸引したインクはリサイクルされるため、廃インクを無くすことが出来る。このリサイクルシステムにおいて、早い段階で液体吐出ヘッド内のインクをキャップから排出させれば、インクを吸引不能になることは回避できるが、液体吐出ヘッド内のインクの濃度を均一化することはできない。

本発明の目的は、廃液を発生させることなく、液体吐出ヘッド内の液体が吸引不能となることを回避でき、液体吐出ヘッドの内部の液体の濃度を均一化できる液体吐出装置とその制御方法を提供することにある。

上述した目的を達成するため、本発明に係る液体吐出装置は、液体を吐出する吐出口が形成された吐出口形成面を有する液体吐出ヘッドと、液体吐出ヘッドへ供給される液体を貯留するタンクと、タンクから液体吐出ヘッドへ液体を供給するための第１の流路と、吐出口形成面をキャッピングするキャップと、キャップ内を負圧にすることによって液体吐出ヘッドから液体を吸引する吸引手段と、を備える液体吐出装置において、吸引手段によって吸引された液体を液体吐出ヘッドに戻すための第２の流路と、第２の流路を第１の流路に接続および接続解除する切換手段と、を備え、切換手段は、第２の流路が第１の流路に接続されていないときはタンクから液体吐出ヘッドへ液体を供給することができ、第２の流路が第１の流路に接続されているときは第２の流路から液体吐出ヘッドへ液体を戻すことができることを特徴とする。

本発明によれば、液体の粘度が上昇して吸引回復不能になる前に、吸引回復動作を行って液体吐出不良を防止することができ、その際に、吸引した液体を液体吐出ヘッドまで循環させるので、廃液を増やすことはない。また、液体の循環によりその液体自体が攪拌されるため、濃度が均一化され、濃度不均一による液体吐出不良が防止できる。

本発明の第１の実施形態の液体吐出ヘッドの回復機構の要部の模式図である。 図１に示す回復機構の斜視図である。 液体吐出ヘッドの放置経過時間とインク濃度の関係を示すグラフである。 本発明の第２の実施形態の液体吐出ヘッドの回復機構の要部の模式図である。 本発明の第３の実施形態の液体吐出ヘッドの回復機構の要部の模式図である。 図５に示す回復機構の供給路切換え手段を示す模式図である。 図５に示す回復機構による吸引回復動作のフローチャートである。 本発明の第４の実施形態の液体吐出ヘッドの回復機構の要部の模式図である。 図８に示す回復機構の供給路切換え手段を示す模式図である。 図８に示す回復機構による吸引回復動作のフローチャートである。 本発明の第５の実施形態の液体吐出ヘッドの回復機構の要部の模式図である。 本発明の第６の実施形態の液体吐出ヘッドの回復機構の吸引排出流路開閉弁の模式図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。ただし、例示する実施形態に記載されている構成要素はあくまでも例示であり、本発明の範囲を限定する主旨のものではない。なお、各図面を通して、同一または対応する構成部分には、同一の符号を付している。

（第１の実施形態）
図１，２は、本発明の第１の実施形態の液体吐出ヘッドの回復機構を含む液体吐出装置の要部を示す模式図である。図１，２に示すように、キャリッジ１０００に搭載されている液体吐出ヘッド１００１が吐出口形成面１００３を有している。吐出口形成面１００３には、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック、白の各色の液体（インク）をそれぞれ吐出する吐出口がそれぞれ形成されている。各吐出口の内部には、エネルギー発生素子である電気熱変換体が備えられており、この電気熱変換体に駆動信号に基づいた電気信号を印加することによって、インクに気泡を発生させ、その気泡の圧力によって、インクを吐出口から吐出させる。イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック、及び白の各色のインクは、タンクユニット３０００から供給路（インク供給チューブ）３０１０を通って吐出口の内部まで供給される。

液体吐出ヘッド１００１を搭載したキャリッジ１０００は、図２の矢印方向に往復可能なように、スライド軸３０４０にガイドされている。不図示のキャリッジモータに駆動されてキャリッジ１０００が記録用シートＳの表面の上方を往復移動しながら、液体吐出ヘッド１０００からインクを吐出させる。そして、キャリッジ１０００の往復移動に合わせて、不図示の搬送モータを間欠的に作動させて記録用シートＳを送る。これらの動作を同期させて行うことにより、記録用シートＳの表面にインクを付着させて画像を形成する。

キャリッジ１０００の往復移動を妨げないように、各色ごとに１本ずつ設けられているインク供給チューブ３０１０は、キャリッジ１０００の全範囲の往復移動を許容する長さと柔軟性が必要である。例えば、インク供給チューブ３０１０の長さはキャリッジ１０００の往復移動長さの約２倍であり、その材質はシリコンやポリエチレンなどである。

タンクユニット３０００を構成する各色のタンク（インクタンク）３００１は、交換等のために取り外し可能に構成されている。インクタンク３００１は、インク流路との接続口を２ヶ所有している。すなわち、タンクタンク３００１の第１のジョイント３０３０がインク供給チューブ３０１０に接続され、第２のジョイント３０２０がサブタンク３２００に接続される。液体吐出ヘッド１００１のインクが消費されると、インクタンク３００１から液体吐出ヘッド１００１にインクが供給され、その分だけ、空気がサブタンク３２００を介してインクタンク３００１に入る。

サブタンク３２００とインクタンク３００１の連結流路には流路開閉弁３５０が設けられており、開閉することで、サブタンク３２００とインクタンク３００１を連通させたり、連通解除したりする。

回復系３００は、液体吐出ヘッド１００１の往復移動範囲（記録幅）よりも外側に位置し、チューブポンプなどの吸引手段３１０とそれに接続されたキャップ３０１とを含む。キャップ３０１によって吐出口形成面１００３を覆い、吸引手段３１０の発生する負圧（吸引力）により吐出口からインクを吸引して、吐出口付近に存在する増粘したインクを、吸引手段３１０の出口に設けられた吸引排出流路３２０に排出する。このように、回復系３００の作用により、増粘したインクを液体吐出ヘッド１００１の外部に排出するため、増粘したインクに起因する不吐出等の不具合が解消する。吸引排出流路３２０には吸引排出流路開閉弁３４０が設けられており、吸引排出流路開閉弁３４０は、インクを循環させない場合には閉じられる。

液体吐出ヘッド１００１内にインクがあり、非吐出の状態で放置されると、前述したように顔料粒子が沈降する。そこで、液体吐出ヘッド１００１の吸引回復動作を行うために、不図示の駆動系によりキャップ３０１を上昇させ、液体吐出ヘッド１００１の吐出口形成面１００３をキャッピングする。そして、吸引排出流路開閉弁３４０を開く。同時に、流路開閉弁３５０を閉じ、大気に開放されているサブタンク３２００とインクタンク３００１との接続を遮断する（図１（ｂ）の状態）。この状態で、吸引手段３１０を所定量だけ駆動して、キャップ３０１内を負圧にする。それにより、液体吐出ヘッド１００１の吐出口からインクを吸引してキャップ３０１内に排出させる。そして、液体吐出ヘッド１００１からキャップ３０１、吸引手段３１０、吸引排出流路３２０を介して、インクタンク３００１にインクを流入させる。それと連続して、インクタンク３００１からインク供給チューブ３０１０を介して、液体吐出ヘッド１００１に再びインクを流入させる。このようにして、液体吐出ヘッド１００１とインクタンク３００１の間でインクを循環させる。

このように、回復系３００の作用により、増粘したインクを液体吐出ヘッド１００１の外部に排出して、増粘したインクに起因する不吐出等の不具合を防ぐとともに、液体吐出ヘッドとインクタンクとの間でインクを循環させる。この時、インク自体の流れによってインクが撹拌されて顔料粒子の沈降が抑制され、さらに、既に沈降した顔料粒子が再度浮上してインク中に分散されることもある。このように、本実施形態では、吸引回復動作によって、顔料粒子の沈降とそれに伴うインクの粘度の上昇およびインクの濃度差の増大を抑えるのみならず、それらを解消する作用が生じる。従って、液体吐出ヘッドが非吐出状態のまま長時間放置される際に、吸引回復動作を行った後に次回の吸引回復動作を行うまでの間隔を長くすることができる。理想的には、放置開始時から１回目の吸引回復動作を必要とするまでの間隔と同等の間隔を置いて、２回目以降の吸引回復動作を行えばよい。

特に白インクの顔料粒子は顔料の比重が大きいため沈降が激しく、回復系３００によって液体吐出ヘッド内の増粘したインクを排出しようとしても、粘度が高すぎて吸引できない可能性がある。本実施形態では、インクの粘度が高くなり過ぎる前に吸引回復動作を行うことによって、液体吐出ヘッド内のインクが吸引不能になることを防ぎ、かつ、吸引したインクを回収して液体吐出ヘッドに戻して再利用するため、廃インクをほとんど無くすことができる。

より詳細に説明すると、通常、非吐出状態で放置された液体吐出ヘッド１００１の内部の下部（吐出口付近）では、インク中の顔料粒子が沈降し、インクの濃度が高くなる。これに対し、液体吐出ヘッド１００１の内部の上部では、顔料粒子が下方に沈降した分だけインクの濃度が低くなる。顔料インクは、濃度が高くなるほど粘度が上昇するため、液体吐出ヘッド１００１の内部の下部のインクは粘度が高い。特に、顔料粒子として酸化チタンを含む白インクは比重が大きいので、白インクは液体吐出ヘッド１００１の内部の下部において大幅に粘度が上昇する。高粘度のインクが液体吐出ヘッド１００１の吐出口付近に溜まってしまうと、吐出口付近の流路抵抗が大きくなるので、吸引回復動作によって排出するためには大きな吸引力が必要になる。従って、特に白インクの場合には、液体吐出ヘッド１００１が放置されてからの経過時間によっては、吸引手段３１０によって吸引できない程にインクの粘度が上昇してしまうことがある。顔料粒子の沈降速度は、主に顔料粒子の径やインクの比重および粘度等の物性で決まり、沈降によるインクの濃度の上昇と粘度の上昇との関係も、同様の物性によって決まる。従って、液体吐出ヘッドの放置時間（日数）と吸引回復動作に必要な吸引力との関係は、インクの物性から求めることが出来る。必要な吸引力が分かれば、装置の性能から発生可能な吸引力と対比して、どのくらいの期間液体吐出ヘッドを非吐出状態で放置すれば吸引回復不能になるかが求められる。逆に言うと、その装置において回復可能な最長の放置時間が求められる。

上記したようなインク物性からの理論計算と、実際の放置試験の結果とを検討して、本実施形態において吸引回復動作を行うタイミングを決めることができる。一例として、本発明者は、以下の条件における吸引回復動作を行うタイミングを決めた。すなわち、濃度１０％程度の顔料粒子を含む白インクが、直径が約２０μｍの約２０００個の吐出口を有する液体吐出ヘッド１００１の内部に存在する状態で放置する実験を行った。この時、最大で約５０ｋＰａの吸引力を発生可能な吸引手段３１０を含む回復系３００によって、液体吐出ヘッド１００１の吸引回復動作を行った。この実験により、この液体吐出ヘッド１００１を３日以上放置すると、顔料粒子が沈降してインクの粘度が上昇し、このインクを吸引するのに５０ｋＰａ以上の吸引力が必要となることが判った。すなわち、この条件では、液体吐出ヘッドを３日以上放置すると、回復系３００によって吸引回復動作を行うことができないため、非吐出状態で放置してから、遅くとも３日以内に吸引動作を行う必要があることが判った。

以上説明したようにインクの回復吸引動作を可能にするという観点では、液体吐出ヘッド１００１の放置後３日以内に回復吸引動作を行う必要がある。ただし、液体吐出によって形成した画像の品質低下を防ぐためにインクの濃度のばらつきを抑えるという観点で、インクを循環させるタイミングを決めることが望まれる場合がある。前述したように、非吐出状態で放置された液体吐出ヘッド１００１の内部の下部（吐出口付近）ではインクの濃度が高くなり上部では低くなるというインクの濃度差が生じる。前述した条件の下では、液体吐出ヘッド１００１を非吐出状態で約１２時間以上放置した時に、液体吐出ヘッド１００１の内部の上部と下部で１０％以上のインクの濃度差が生じることが、実験によって判った。そして、１０％以上のインクの濃度差が生じると、形成する画像に影響が発生することが判っている。従って、画像形成への影響が生じない程度のインクの濃度差に抑えるために、放置してから遅くとも約１２時間後に、インクの濃度の均一化のための撹拌を行えばよい。

このように、吸引回復不能になる前という観点と、インク濃度差による画像への影響が出る前という観点とから、吸引回復動作およびインク循環を行うタイミング（放置後にどれだけの時間が経過したときにこの動作を行うか）を決めている。ここでは、放置後に経過時間が１２時間以内のうちにインク循環を行う必要があるということが実験で求められているため、余裕を見て６時間毎に吸引回復・インク循環動作を行うことにする。吸引手段３１０の駆動量は、吐出口付近の沈降インクを排出可能な吸引力と、インク濃度を均一化できるための攪拌量とから決められる。本発明者の検討によると、この駆動量は、インクタンク３００１と液体吐出ヘッド１００１との間の循環路をインクが少なくとも複数回循環する程度の駆動力をインクに付与する量である。

このインク循環動作において、キャップ３０１で吸引したインクは、インクタンク３００１を介して液体吐出ヘッド１００１に戻すので廃液（廃インク）は生じない。つまり、廃インクを発生させずに、液体吐出ヘッド１００１内のインク沈降による問題（吸引回復不能とインク濃度不均一）を防止することができる。このインク循環により廃インクが発生しないので、キャッピング時には常にインク循環させることも考えられる。しかし、様々な機構部品および電気部品の耐久性や消費電力を考慮すると、インク循環動作の実施回数はなるべく減らしたい。そこで、前述したように、液体吐出ヘッド１００１を非吐出状態で一定時間経過する度にインク循環動作を行えば、必要最小限の実施回数にすることができ、効率的である。

次に、吸引回復およびインク循環を行うタイミングの他の設定方法について説明する。すなわち、液体吐出ヘッド１００１の吐出口の付近におけるインク濃度を検知して、その濃度が所定の閾値に到達したらインク循環動作を行うようにする。一例をあげると、吐出口の近傍に濃度測定手段を設け、所定の時間経過すると液体吐出を行って画像を形成し、その画像の濃度測定を行って、画像濃度とインク濃度の関係を求める。そして、画像濃度が許容限界になるときのインク濃度を閾値として設定し、吐出口近傍のインク濃度がその閾値以上になったときにインク循環を伴う吸引回復動作を行うようにする。その構成およびシーケンスについて以下に説明する。

キャリッジ１０００に、ＬＥＤ（発光素子）とフォトダイオード（受光素子）を有する不図示の濃度測定手段が搭載されている。発光素子および受光素子は、不図示のＣＰＵによって駆動制御される。発光素子から記録媒体である記録用シートＳに光を照射し、照射によって生じる散乱光のうち、記録用シートＳから垂直方向に散乱する光を含む上方に向かう散乱光が、フォトダイオードに向けられる。こうして受光したフォトダイオードの出力から記録用シートＳに形成された画像の濃度を検知する。濃度測定時には、濃度測定手段が記録用シートＳ上に形成された画像に対向する位置までキャリッジ１０００が移動して、前述した濃度測定を行う。

この濃度測定手段を用いて測定したインク濃度の、液体吐出ヘッド１００１を非吐出状態で放置してからの経過時間に伴う推移を、図３のグラフに示している。経過時間のみにより制御する場合には、画像品位が不良（ＮＧ）と判断されるインク濃度になる経過時間Ｄを、インク循環を行うタイミングとして設定する。しかしながら、液体吐出ヘッド１００１が放置される環境の違い（例えば機内温度が低い）等により、図３のグラフに点線で示すように沈降速度が遅い場合がある。そこで、経過時間Ａ、Ｂ、Ｃに達したタイミングでそれぞれ画像形成を行い、上述したように画像の濃度測定を行って、３つのタイミングの濃度測定結果から画像品位がＮＧと判断されるインク濃度になる経過時間Ｅを割り出す。その経過時間Ｅを、インク循環を行うタイミングとして設定する。逆に沈降速度が速くなる環境下でも、同様の方法で適切なインク循環のタイミングを見つけることができる。このように、画像濃度から液体吐出ヘッド１００１内インク濃度を検出することで、適切なインク循環のタイミングを取ることができる。

また、吸引回復動作およびインク循環を行うタイミングのさらに他の設定方法について説明する。前述した方法と同様にインク循環の回数を必要最小限にするために、ＬＥＤ（発光素子）とフォトダイオード（受光素子）を有する不図示の吐出検知手段を設け、不吐出の吐出口を検知してその増加状況から、インク循環を行うべきタイミングを設定する。吐出検知手段は、吐出されたインク滴が発光素子と受光素子の間を通過して両素子間の光を遮るか否かに基づいて検知を行う。

液体吐出ヘッド１００１を非吐出状態で放置してから所定の時間が経過したら吐出の検知を行う。この時、インクの沈降によりインクの濃度が上昇してインクの粘度が上昇すると、不吐出になる吐出口の割合が増える。吐出を検知してから、再び所定の時間が経過したら再び吐出の検知を行い、前回からの不吐出の吐出口の増加数を求めて、それが所定の閾値（例えば１００個）以上に達したら、画像品位が不良と判断されるインク濃度になったと判断し、インク循環を実施する。このように、不吐出の吐出口の増加によりインクの沈降状況を検知することで、インク循環の適切なタイミングを設定することも出来る。

以上説明したように、本実施形態では、吸引排出流路３２０をインクタンク３００１に接続して、インクタンク３００１から供給路チューブ３０１０を介して液体吐出ヘッド１００１へ向かってインクが流れる。従って、液体吐出ヘッド１００１に接合されたキャップ３０１から、吸引排出流路３２０とインクタンク３００１を介して液体吐出ヘッド１００１に戻る循環流が発生し、流路内のインクの撹拌が一気に出来る。したがって、インクタンク３００１等の各部品にそれぞれ個別の撹拌機構を設けなくても良いというメリットがある。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態では、図４に模式的に示すように、吸引排出流路３２０が、インク供給チューブ３０１０に接続され、吸引排出流路開閉弁３４０を有している。この吸引排出流路開閉弁３４０は、インク循環しない場合は閉じられている。

吸引回復動作時には、キャップ３０１によって液体吐出ヘッド１００１の吐出口形成面１００３をキャッピングし、吸引排出流路開閉弁３４０を開放する。同時に、流路開閉弁３５０を閉じ、大気開放されたインクタンク３００１とインク供給チューブ３０１０との接続を閉じ（図４（ｂ）に示す状態）、吸引手段３１０を所定量駆動する。そうすると、キャップ３０１内が負圧になり、液体吐出ヘッド１００１の吐出口からインクが吸引される。従って、液体吐出ヘッド１００１から、キャップ３０１、吸引手段３１０、吸引排出流路３２０、インク供給チューブ３０１０を介して液体吐出ヘッド１００１に戻るインク循環流が形成される。その他のインクの流れやインク循環のタイミング等については、第１の実施形態と同様であるため説明を省略する。

このように、キャップ３０１を介して吸引したインクを、インク供給チューブ３０１０から液体吐出ヘッド１００１に循環させることで、インクを撹拌することができる。この場合、インク供給チューブ３０１０および液体吐出ヘッド１００１の内部で撹拌（循環）されるインクの量が比較的少なく、インクの循環に要する時間を短くできるメリットがある。インクタンク３００１には、別の撹拌機構を設けることが好ましい。

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態では、図５に示すように、液体吐出ヘッド１００１とインクタンク３００１とをつなぐインク供給チューブ３０１０に供給路切り換え手段（インク供給路切り換え手段）５００が設けられている。このインク供給路切り換え手段５００に、キャップ３０１に接続された吸引排出流路３２０の端部に位置するジョイント３２１（図６参照）が接続および接続解除可能である。

吸引回復動作を行う際には、キャップ３０１を上昇させて液体吐出ヘッド１００１の吐出口形成面１００３をキャッピングし、吸引排出流路３２０をインク供給路切り換え手段５００に接続する。図６（ａ）はインク供給路切り換え手段５００にジョイント３２１が接続されていない状態、図６（ｂ）はジョイント３２１が接続された状態を示す。液体吐出ヘッド１００１のインク供給口１００４は液体吐出ヘッド１００１の上部に設けられている。

インク供給路切り換え手段５００は、吸引排出流路３２０の先端のジョイント３２１と対向する位置に、開口部５０１を有している。ジョイント３２１は、先端部は閉じられており、横穴３２２が設けられている。ジョイント３２１の外周には、図６の上下方向にスライド可能なジョイントシールゴム３２３と、ジョイントシールゴム３２３をスライド方向に付勢するシールゴム付勢手段３２４が取り付けられている。

ジョイント３２１がインク供給路切り換え手段５００に接続されていないときには、バネ等の付勢手段５３０がボール５２０を第１のシールゴム５１０に向かって付勢して、第１シールゴム５１０をシールして流路を閉じている。そして、ジョイント３２１の横穴３２２はジョイントシールゴム３２３により閉鎖されている。この状態で、インク供給チューブ３０１０と液体吐出ヘッド１００１が繋がっており、すなわち、インクタンク３００１と液体吐出ヘッド１００１が繋がっている。

ジョイント３２１をインク供給路切り換え手段５００に接続する際には、吸引排出流路３２０を不図示の駆動手段にて図６の上方へ駆動させ、ジョイント３２１を開口部５０１に挿入させる。ジョイント３２１が付勢手段５３０の付勢力に抗してボール５２０を押し込み、ボール５２０が第２シールゴム５１１に密着してシールすると同時に、ジョイントシールゴム３２３が開口部５０１の周縁部に密着して押圧されることでシールする。この状態では、第２シールゴム５１１で流路は閉鎖され、第１シールゴム５１０で流路は開放され、ジョイントシールゴム３２３でジョイント３２１と開口部５０１が接続される。つまり、吸引排出流路３２０がインク供給路切り換え手段に接続されると、インクタンク３００１と液体吐出ヘッド１００１の流路が閉鎖され、吸引排出流路３２０と液体吐出ヘッド１００１がつながる。その結果、キャップ３０１から、吸引手段３１０と吸引排出流路３２０とインク供給路切り換え手段５００とを介して、液体吐出ヘッド１００１につながっている。前述した第１〜２の実施形態では、吸引排出流路３２０が、インクタンク３００１やインク供給チューブ３０１０を介して間接的に液体吐出ヘッドに接続されて循環路が形成されていた。しかし、本実施形態では、吸引排出流路３２０が実質的に直接に液体吐出ヘッドに接続されて循環路が形成されている。

インク循環のタイミング及びインクの流れについては、第１の実施形態と同様であるため説明を省略する。ここでは、液体吐出ヘッド１００１を非吐出状態で放置して６時間経過する毎に攪拌（インク循環）するシーケンスを例にとって説明する。そのフローチャートを図７に示す。

印字等の液体吐出が終了し、吐出口形成面１００３をキャッピングして放置（Ｓ１）すると、不図示のタイマー手段が作動開始する（Ｓ２）。そのタイマー手段が、液体吐出ヘッド１００１を放置してからの経過時間が６時間になったことを検知すると（Ｓ３）、攪拌のためのインク循環を行う（Ｓ４）。まず、吸引排出流路３２０をインク供給路切り換え手段５００に接続する（Ｓ５）。それにより、前述したとおり、キャップ３０１−吸引手段３１０−吸引排出流路３２０−インク供給口１００４−液体吐出ヘッド１００１とつながる。この状態で、吸引手段３１０を所定量駆動させる。そうすると、キャップ３０１内が負圧になり、液体吐出ヘッド１００１の吐出口からインクが引き出される。そして、キャップ３０１−吸引手段３１０−吸引排出流路３２０−インク供給口１００４−液体吐出ヘッド１００１のインク供給口１００４の順にインクが流れる。つまり、キャップ３０１から液体吐出ヘッド１００１に戻るインク循環が行われる。吸引手段の駆動量は、第１の実施形態と同様に本発明者が検討により求めた量で、少なくともインク循環路を複数回循環させる量である。

このインク循環により、液体吐出ヘッド１００１の下部に沈降した顔料インクを、キャップ３１０を通して液体吐出ヘッド１００１の上部（インク供給口１００４）に流すことができるので、液体吐出ヘッド１００１の内部のインクを上下に攪拌することができる。このインク循環（撹拌）を６時間毎に繰り返すことで、沈降によって吸引回復不能になることを防止するとともに、液体吐出ヘッド１００１内のインク濃度を均一化することが出来る。

以上説明したように、吸引排出流路３２０を液体吐出ヘッド１００１に実質的に直接接続した状態でのインク循環では、インクタンク３００１を介さず、液体吐出ヘッド１００１の内部のインクのみを撹拌（インク循環）する。従って、循環するインク量は液体吐出ヘッド１００１内部に存在する量のみであり、最短の時間でインク循環を実施できる。インク循環の時間短縮により、液体吐出による印字等を行う前のユーザーの待ち時間を減らすことができる。さらに、例えば図２に示すように、右側端部に回復系３００、左側端部にインクタンク３００１が配置されたシリアルプリンターであっても、吸引排出流路３２０は、インクタンク３００１と接続しないので、短くできる。それによってインク循環時間をさらに短くでき、ユーザーの待ち時間を短くできる。この構成では、インクタンク３００１及びインク供給チューブ３０１０に別の撹拌機構を設けることがより好ましい。

（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態について、図８，９に示す模式図と図１０に示すフローチャートを参照して説明する。第１〜３の実施形態と同様の部分には同様の符号を付与して説明を省略する。キャップ３０１、吸引手段３１０、吸引排出流路３２０には、通常はインクはなく空気が存在するので、本実施形態では、これらの部分にインクタンク３００１からインクを入れて空気を抜いてからインクを循環させる。インクタンク３００１を含む循環路でインク循環を行う場合、キャップ等の内部の空気はインクタンク３００１内に入って、そこで吸収されるため、液体吐出ヘッド１００１に行くことはない。しかし、インクタンク３００１を介さずに液体吐出ヘッド１００１に至るインク循環を行う場合には、空気を吸収する部分がなく、空気が液体吐出ヘッド１００１に送られて溜まってしまい、その空気が吐出不良の原因になる。そこで、本実施形態では、インク充填動作とインク循環動作を選択的に実施可能であり、インク循環を行う前にインクを充填して空気を抜いておく。そのシーケンスについて以下に説明する。なお、図８、９に示す構成では、インク供給チューブ３０１０からインクタンク３００１までの経路は、第１の実施形態と同様であるため図示及び説明を省略する。

本実施形態のインク循環シーケンスでは、第３の実施形態と同様に、液体吐出ヘッド１００１をキャッピングして放置すると（Ｓ１）、不図示のタイマー手段が作動開始する（Ｓ２）。そのタイマー手段が経過時間が６時間に達したことを検知すると（Ｓ３）、攪拌のためのインク循環を行う（Ｓ４）。まず、キャップを外し（Ｓ７、図８（ａ））、インク供給路切り換え手段５００に吸引排出流路３２０を接続する。この接続時には、図９（ｂ）に示すように、ジョイント３２１の開口部５０１内への挿入量をｈ２にする。この挿入量は、不図示のジョイント駆動手段の駆動量を調節することによって設定する。

この挿入量ｈ２では、ボール５２０は第１、第２シールゴム５１０、５１１から離れ、ちょうど液体吐出ヘッド１００１へのインク供給口１００４の入口にくる（図９（ｂ））。そうすると、インク供給口１００４の入口に設けられた図示しないシール部（例えばゴムなどの弾性部材）と接し、この部分の流路を閉鎖する。つまり、インクタンク３００１からの流路は、液体吐出ヘッド１００１へ向かう方向には閉鎖され、吸引排出流路３２０へつながる。この状態で、吸引手段３１０を所定量だけ逆転させる（Ｓ９）。本例の吸引手段３１０は、例えばチューブポンプで構成されており、正方向駆動と逆転駆動が可能で、駆動方向の切り換えによりインクの流れ方向を変えることができる。予め設定されている逆転駆動量は、キャップ３０１と吸引手段３１０と吸引排出流路３２０にインクを充填させるために必要な駆動量である。このようにして、図８（ｂ）の矢印方向にインクタンク３００１からインクが流れ、キャップ３０１と吸引手段３１０と吸引排出流路３２０にインクが充填される。

次に、キャッピング（Ｓ１０）し、不図示のジョイント駆動手段を動かして、ジョイント３２１の開口部５０１内への挿入量をｈ１にする（Ｓ５、図９（ｃ））。そうすると、第３の実施形態の図６（ｂ）に示す状態と同様に、ボール５２０は第２シールゴム５１１と接してシールし、この部分の流路を閉鎖する。つまり、インクタンク３００１−液体吐出ヘッド１００１の流路が閉鎖され、吸引排出流路３２０と液体吐出ヘッド１００１がつながる。このように、インク供給路切換え手段５００がジョイント３２１の挿入位置を制御することで流路を切換える。

そして、第３の実施形態と同様に、吸引手段３１０を所定量駆動する。そうすると、キャップ３０１内が負圧になり、液体吐出ヘッド１００１の吐出口からインクが引き出される。そして、キャップ３０１−吸引手段３１０−吸引排出流路３２０−インク供給口１００４−液体吐出ヘッド１００１の吐出口の順にインクが流れ、キャップ３０１から液体吐出ヘッド１００１へ戻るインク循環が行われる。吸引手段３１０の駆動量は、本発明者が検討して求めたインク濃度均一化のための攪拌量で、少なくともインク循環路をインクが複数回循環する量である。

このように、本実施形態ではインク循環前にキャップ３０１と吸引手段３１０と吸引排出流路３２０にインクを充填させることで、液体吐出ヘッド１００１に空気を混入させることが避けられる。それにより、液体吐出ヘッド１００１への空気混入による弊害（例えば不吐出など）を避けることができる。このインク循環動作前のインク充填動作は、インク循環の度に行わなくてもよい。前回のインク循環時以降、液体吐出を実施していなければ、インクが充填されているのでインク充填動作を行う必要はないということは言うまでもない。

また、インク循環により、液体吐出ヘッド１００１の下部に沈降した顔料インクを、キャップ３１０を通して液体吐出ヘッド１００１の上部（インク供給口１００４）に流すことができ、液体吐出ヘッド１００１の内部のインクを上下に攪拌することができる。このインク循環を所定タイミングで繰り返すことで、沈降による吸引回復不能やインク濃度差による画像不良を防止できる。このインク循環において廃インクは発生しない。

（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態について、図１１を参照して説明する。第１〜４の実施形態と同様の部分には同様の符号を付与して説明を省略する。まず本実施形態の背景について説明すると、インク循環路が長い場合にはインク循環に要する時間が長く、仮にインク循環中に印字等のための液体吐出命令を行うと、インク循環が完了するまでユーザーは待たされる。インク循環中に液体吐出命令が出された場合には、最短時間で液体吐出が行えることが望ましい。そのため、本実施形態では、液体吐出命令が出されると最短のインク循環路を構成するように切り換え、液体吐出が終了してからインク循環路の残りの部分を通るインク循環を行うようにする。

具体的には、液体吐出ヘッド１００１とインクタンク３００１を含むインク循環路と、インクタンクを通らずにインク供給路切り換え手段５００から液体吐出ヘッド１００１に戻るインク循環路と、液体吐出ヘッドを通らないインク循環路を選択的に構成できる。

液体吐出ヘッドを非吐出状態で放置して所定時間経過すると、図１１（ａ）に示すように、液体吐出ヘッド１００１とインクタンク３００１を含むインク循環路におけるインク循環を行う。そのシーケンスは、第１の実施形態と同様であり、時間はかかるがインク流路全体を一気に攪拌できる。このインク循環の最中に液体吐出命令を受信すると、図５，６に示す第３の実施形態と同様に、キャップ３０１から吸引手段３１０とインク供給路切り換え手段５００を介して液体吐出ヘッド１００１に戻る、最短のインク循環路に切り換えてインク循環を続行する。この場合、インク循環に要する時間は短くて済むので、ユーザーの待ち時間は少なくてすむ。この短いインク循環路におけるインク循環を終了させた後に液体吐出を行い、液体吐出が終了すると、切り換え後の図１１（ｂ）に示すインク循環路で除外されたインクタンク３００１およびインク供給チューブ３０１０の内部に存在するインクを循環させる。具体的には、インク供給路切り換え手段５００にジョイント３２１を接続し、キャップ３０１と吸引手段の間の流路開閉弁３５０を閉じ、インクタンク３００１とサブタンク３２００の間の流路開閉弁３５０と吸引排出流路３２０中の流路開閉弁３５０を開く。その結果、図１１（ｂ）に示すように、吸引手段３１０から、吸引排出流路３２０とインクタンク３００１とインク供給チューブ３０１０を介して吸引手段３１０に戻るインク循環路が構成される。このインク循環路は、液体吐出ヘッド１００１とキャップ３０１を含んでいない。この状態で、吸引手段３１０を所定量駆動してインク循環を行う（図１１（ｂ）の矢印にて図示）。これにより、図５，６（ｂ）に示す最短のインク循環路から除外されてインクの循環が十分に行われなかった吸引排出流路３２０とインクタンク３００１とインク供給チューブ３０１０においてインク循環による攪拌が行える。その結果、全ての経路におけるインク循環が行われ、インク濃度の均一化が図れる。

このように、本実施形態では、状況に応じて、インク循環路を変更して撹拌が行われる場所を変えることができる。すなわち、インクタンクを介さずにキャップから液体吐出ヘッドにインクを戻すことで、インク循環時間を短くできる。さらに、シリアルプリンターにおいて、吸引手段とインクタンクの配置によらず、インク循環路を短くでき、それにより、インク循環時間をより短くできる。それにより、ユーザーのインク循環待ち時間を短くでき、ユーザーの負担が抑えられる。また、インク循環路が短くなることで省スペース化が可能であるため、装置の大型化やコストアップ抑制の効果がある。

上述したように、インクの循環は、液体吐出ヘッドの放置開始後の経過時間に応じて決めたタイミングで行っても、インク濃度を測定してインクの沈降を検知した場合に行ってもよく、いずれの場合もユーザーのインク循環待ち時間を短くすることができる。

（第６の実施形態）
本発明の第６の実施形態について、図１２を参照して説明する。第１〜５の実施形態と同様の部分には同様の符号を付与して説明を省略する。まず本実施形態の背景について説明すると、インク循環時に同一流速で連続的にインクを流すと、沈降していない上澄み部分のインクだけが流れて攪拌効果が低くなる場合がある。そこで、本実施形態では、撹拌効果を向上させるために、一例として、吸引手段３１０の高速駆動と低速駆動とを交互に複数回繰り返すことで、インク流速に緩急をつけ、乱流を発生させて、インク流れが均一化しないようにする。

また、本実施形態の変形例では、吸引手段３１０を駆動してインクを循環させている状態で、吸引排出流路開閉弁３４０の開閉を行い、断続的なインク流れにすることで乱流を起こし、インク流れが均一化しないようにして良い。その動作を説明する。具体的には、吸引手段３１０を駆動させながら、吸引排出流路開閉弁３４０の開閉を行う。図１２に示す吸引排出流路開閉弁３４０は、不図示の駆動機構により弁ゴム３４３（ゴムなどの可撓膜）を図面の上下方向に動かして流路の内壁面と接離させて、吸引排出流路３２０の開閉を行うことができる。すなわち、図１２（ａ）に示すように弁ゴム３４３が上昇している状態では、吸引排出流路３２０は開放されて矢印で示すようにインクが流れる。一方、図１２（ｂ）に示すように弁ゴム３４３が下降している状態では、弁ゴム３４３が吸引排出流路３２０の内壁面に接触して閉鎖し、インクが流れない。このように、吸引排出流路３２０内をインクが流れたり停まったりすることを繰り返す断続的な流動のために、吸引排出流路３２０および吸引排出流路開閉弁３４０の内部に渦が発生する（図１２（ｂ）に矢印にて図示）。この渦により、流れが乱流になり、攪拌効果を上げることができる。

なお、インクが循環する流路内に壁等を設けることにより渦を発生させて乱流にすることで、インク流れが均一化しないようにすることも効果的である。ただし、この壁等によってインクが流れない部分が発生しないようにする必要がある。

以上説明した第１〜第６の実施形態では、液体吐出ヘッド１００１の目詰まり解消のための回復吸引に使用するキャップ３０１を用いてインクの循環路を構成しているが、回復吸引用のキャップとは別にインク循環専用のキャップを設けてもよい。

３０１ キャップ
３１０ 吸引手段
３２０ 吸引排出流路
３２１ ジョイント
３４０ 吸引排出流路開閉弁
３５０ 流路開閉弁
５００ 供給路切換え手段（インク供給路切り換え手段）
１０００ キャリッジ
１００１ 液体吐出ヘッド
１００３ 吐出口形成面
３００１ タンク（インクタンク）
３０１０ 供給路（インク供給チューブ）

Claims (6)

1. 液体を吐出する吐出口が形成された吐出口形成面を有する液体吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッドへ供給される液体を貯留するタンクと、前記タンクから前記液体吐出ヘッドへ液体を供給するための第１の流路と、前記吐出口形成面をキャッピングするキャップと、前記キャップ内を負圧にすることによって前記液体吐出ヘッドから液体を吸引する吸引手段と、を備える液体吐出装置において、
   前記吸引手段によって吸引された液体を前記液体吐出ヘッドに戻すための第２の流路と、
   前記第２の流路を前記第１の流路に接続および接続解除する切換手段と、を備え、
   前記切換手段は、前記第２の流路が前記第１の流路に接続されていないときは前記タンクから前記液体吐出ヘッドへ液体を供給することができ、前記第２の流路が前記第１の流路に接続されているときは前記第２の流路から前記液体吐出ヘッドへ液体を戻すことができることを特徴とする液体吐出装置。
2. 前記第２の流路は先端にジョイントを有し、前記切換手段に設けられた開口部への前記ジョイントの挿入量に基づいて流路を切り換えることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 前記第２の流路は、前記液体吐出ヘッドの上部に液体を供給することを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出装置。
4. 前記液体吐出ヘッドを放置してからの経過時間が所定時間以上になると、前記第２の流路を前記第１の流路に接続して前記液体吐出ヘッド、前記キャップ、前記第２の流路、との間で液体を循環することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
5. 前記吸引手段によって吸引された液体を前記タンクに供給するための第３の流路をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
6. 液体を吐出する吐出口が形成された吐出口形成面を有する液体吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッドへ供給される液体を貯留するタンクと、前記タンクから前記液体吐出ヘッドへ液体を供給するための第１の流路と、前記吐出口形成面をキャッピングするキャップと、前記キャップ内を負圧にすることによって前記液体吐出ヘッドから液体を吸引する吸引手段と、前記吸引手段によって吸引された液体を前記液体吐出ヘッドに戻すための第２の流路と、前記第２の流路を前記第１の流路に接続および接続解除する切換手段と、を備える液体吐出装置の制御方法であって、
   前記第２の流路が前記第１の流路に接続されていないときに前記タンクから前記液体吐出ヘッドへ液体を供給する工程と、
   前記第２の流路が前記第１の流路に接続されているときに前記第２の流路から前記液体吐出ヘッドへ液体を戻す工程と、
   を備えることを特徴とする制御方法。

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