JP6929616B2 - 液体吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は液体吐出装置に関する。

特許文献１に開示されるプリンタは、カートリッジホルダをキャリッジとは別の場所に設けている。カートリッジホルダには、インクが貯留されたインクカートリッジが交換可能に装着されている。供給チューブを介して、インクカートリッジから供給されたインクをサブタンクに貯留し、そこからインクジェットヘッドへ供給する構成を備えている。インクをインクジェットヘッドへ供給する際、もともとインクに含まれる空気に加えて、外部の空気が供給チューブを透過してインク中に気泡が混入することがある。そのためインクジェットヘッドの上流に排気ユニットを設けて、インク中から気泡を排出する、いわゆる排気パージを行う。特許文献１では、インクジェットヘッドが記録動作を行わないメンテナンス位置に移動した際に、排気ユニットに溜まった気泡を外部に排出する。そして排出された気泡を含むインクは廃液タンクに廃棄される。

特開２０１５−１８２４４４号公報

特許文献１の構成では、排気パージに伴って排出された気泡を含むインクは、全て廃液タンクに廃棄されて、インクを無駄に廃棄してしまう技術的な課題がある。

このような事情に鑑みて、本発明の目的は、液体をヘッドへ供給するサブタンクから気泡を排出する際に廃棄してしまう液体の量を低減することができる液体吐出装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するため、液体を吐出する吐出口が設けられたヘッドと、前記ヘッドへ供給される液体を貯留する液体貯留部と、前記液体貯留部へ供給される液体を収容するメインタンクと、前記液体貯留部に設けられた排出口と接続され前記排出口から気泡を含む液体を排出可能な接続状態と、前記排出口と接続しない非接続状態と、に切替可能な排出部と、前記排出口から排出された液体を前記排出部から前記メインタンクへ戻すための流路と、前記吐出口をキャッピングする吸引キャップと、前記キャップの中を負圧にするための吸引ポンプと、を備え、前記吸引ポンプを駆動することによって前記排出部から前記流路を介して前記メインタンクへ液体が戻されることを特徴とする。

本発明によれば、液体をヘッドへ供給するサブタンクから気泡を排出する際に廃棄してしまう液体の量を低減することができる液体吐出装置が提供される。

第１実施形態に係るプリンタの外観斜視図である。 第１実施形態に係るプリンタの内部構造を示す図である。 第１実施形態に係るキャリッジとサブタンクを示す斜視図である。 第１実施形態に係るインク供給の流れを示す模式図である。 第１実施形態に係るメインタンクを示す図である。 第１実施形態に係るプリンタの制御構成を示す概略ブロック図である。 第１実施形態に係る排気パージの制御を示すフローチャートである。 第１実施形態に係るメインタンクの変形例を示す図である。 第２実施形態および第３実施形態に係るインク供給の流れを示す模式図である。 第２実施形態および第３実施形態に係るプリンタの制御構成を示す概略ブロック図である。 第２実施形態に係る排気パージの制御を示すフローチャートである。 第３実施形態に係る排気パージの制御を示すフローチャートである。

本発明に係る液体吐出装置の実施形態について説明する。ただし、実施形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明の範囲を限定する趣旨のものではない。本明細書において液体吐出装置は、インクジェット方式の画像記録装置を意味する。特に、間欠的に搬送される記録媒体に対しインクを吐出する記録ヘッドを、記録媒体の搬送方向と交差する方向に往復移動させて記録を行う、シリアル型のインクジェット記録装置を例にとり説明する。しかしながら、本発明はシリアル型のインクジェット記録装置に限らず、長尺プリントヘッドを用いて連続的にプリントを行うライン型のインクジェット記録装置にも適用することができる。また、本明細書において「インク」とは、記録液、定着処理液、レジストなどの液体の総称として用いる。さらに、本明細書において「記録」とは、平面的なものに対する記録に限らず、立体物に対する記録も含む。本明細書において「シート」とは、液体を吐出されるものであって、紙、プラスチック、布などの記録媒体の総称として用いる。なお、シートはカットシートに限らずロール状のものも含む。また、本明細書において「気泡」とは、液体の内部や表面にできる、気体を含んで丸まったものに限らず、液体に含まれる空気の総称として用いる。

〔第１実施形態〕
＜装置概要＞
図１は本実施形態におけるインクジェット記録装置（以下、プリンタ）１０の外観を示す斜視図である。プリンタ１０の開口１３が設けられている側を前面とすると、プリンタ１０の前面には給送トレイ２０と排出トレイ２１とが備えられている。プリンタ１０の前面にはさらに、メインタンク１００が色ごとに設けられている。本実施形態では、ブラック用メインタンク１００Ｋ、マゼンタ用メインタンク１００Ｍ、シアン用メインタンク１００Ｃ、イエロー用メインタンク１００Ｙの、４つのメインタンク１００を備える。プリンタ１０には、メインタンク１００を覆う被覆位置と露出させる露出位置とにユーザーが回動可能なカバー７０が設けられている。図１（ａ）においてカバー７０は被覆位置にあり、図１（ｂ）においては露出位置にある。図１（ａ）に示すように、カバー７０が被覆位置にあっても、ユーザーがメインタンク１００の前面を部分的に視認できるように、カバー７０の前面の一部は透明なプラスチック等で構成されている。

４つのメインタンク１００の前面の上部には、それぞれインクを注入するための注入口１１２が設けられている。すなわち、ブラック用注入口１１２Ｋ、マゼンタ用注入口１１２Ｍ、シアン用注入口１１２Ｃ、イエロー用注入口１１２Ｙが、それぞれ対応するメインタンク１００に設けられている。また、メインタンク１００はさらに注入口１１２を封止するためのキャップ１１３を有する。すなわちメインタンク１００はブラック用キャップ１１３Ｋ、マゼンタ用キャップ１１３Ｍ、シアン用キャップ１１３Ｃ、イエロー用キャップ１１３Ｙを有する。キャップ１１３は色ごとに独立した形状でも、複数のキャップ１１３が繋がった形状でもよい。ユーザーは、カバー７０を露出位置に移動させた状態で、注入口１１２に対してキャップ１１３を着脱する。また、ユーザーは注入口１１２からキャップ１１３を取り外し、インクボトル（不図示）などのインク供給容器から、注入口１１２を通じてメインタンク１００内へインクを注入することができる。

図２はプリンタ１０の内部構造を示す。インクを吐出するヘッド３９を搭載したキャリッジ２３が、画像記録時にシート（不図示）を支持するプラテン４２と鉛直方向において対向する位置に配されている。キャリッジ２３は、図２に示すように２本のガイドレール４３に支持されている。ガイドレール４３はプリンタ１０のフレームに支持されている。キャリッジ２３はキャリッジモータ（不図示）の駆動によってガイドレール４３に沿って往復移動する。キャリッジ２３の移動範囲は図２の一点鎖線で示すように、矢印で示すシート通過領域６５より図２のＸ方向において長い距離に及ぶ。プリンタ１０は、ヘッド３９がキャリッジ２３と共にＸ方向に沿って往復移動しつつ、シート（不図示）に対してインクを吐出して画像を記録する。また、シート搬送機構（不図示）が、Ｘ方向と交差する方向（本実施形態では、Ｘ方向と直交するＹ方向）にシート（不図示）を間欠的に搬送する。ヘッド３９のＸ方向の往復移動とシート（不図示）のＹ方向の間欠的な搬送動作とを繰り返すことにより、シート（不図示）の表面（プリント面）に画像を記録していく。なお、Ｘ方向はキャリッジ２３の移動方向であるとともに、搬送されるシート（不図示）の幅方向でもあるため、本明細書中でシート幅方向とも称する。また、Ｙ方向は本明細書中でシート搬送方向とも称する。さらに、図１に示すＺ方向は本明細書中で鉛直方向と称する。

＜キャリッジの構成＞
図３に示すように、キャリッジ２３はヘッド３９の他に、サブタンク５０、ジョイント５１、排気ユニット５２、およびヘッド制御基板（不図示）を略直方体の内部空間で支持する。ヘッド３９はキャリッジ２３の底部に配されている。また、排気ユニット５２はキャリッジ２３の側面側の底部に配されている。図３（ａ）は、キャリッジ２３からサブタンク５０を外した斜視図で、ジョイント５１も示す。

図３（ａ）に示すように、ジョイント５１の側面にはインクチューブ３２と接続される接続部５９が設けられている。インクチューブ３２は、メインタンク１００とサブタンク５０を接続し、メインタンク１００に収容されたインクをサブタンク５０へ供給する。より詳細には、ブラックのインクチューブ３２Ｋ、マゼンタのインクチューブ３２Ｍ、シアンのインクチューブ３２Ｃ、イエローのインクチューブ３２Ｙの、４本のインクチューブ３２がある。接続部５９は、４本のインクチューブ３２に対応して一列に並んで設けられ、ジョイント５１の下面に設けられている開口（不図示）と連続している。接続部５９に対応するインクチューブ３２が色ごとに挿入されて、インクチューブ３２内と接続部５９が接続される。このように、インクチューブ３２はジョイント５１によって束ねられた状態で、サブタンク５０とメインタンク１００を接続する（図２参照）。これにより、メインタンク１００からサブタンク５０へインクが供給される。なお、インクチューブ３２はエラストマ等の可撓性材料により構成される。

排気ユニット５２は鉛直方向における上方と下方が開口した筒状に構成され、上方は後述する液体貯留部４０の排出口４４と接続している。排気ユニット５２は色ごとに筒状に設けられ、図４に示すように、内部に弁部材３１とコイルバネ３３が設けられている。また、排気ユニット５２の鉛直下方には排気口３０が設けられている。弁部材３１は排気ユニット５２内で鉛直方向において上下移動ができるように、排気ユニット５２の内壁面と弁部材３１との間には隙間ができるように設けられている。弁部材３１の鉛直方向下部には環状のシール材（不図示）が設けられている。

コイルバネ３３の鉛直方向における上端は排気ユニット５２の上壁に当接し、下端は弁部材３１の鉛直方向における上面と当接している。また、コイルバネ３３は排気ユニット５２の上壁と弁部材３１との間において圧縮状態で配され、弁部材３１を鉛直下方へ付勢している。この付勢力によって弁部材３１がシール材（不図示）を介して排気ユニット５２の下壁に当接することで、排気口３０を封止している。

＜サブタンクの構成＞
図３（ｂ）はサブタンク５０の詳細を示す斜視図である。キャリッジ２３において、ヘッド３９の鉛直方向上方にサブタンク５０が設けられ、サブタンク５０はヘッド接続口５４を介してヘッド３９と接続している。サブタンク５０は、流路部５５、圧力ダンパ室５６、液体貯留部４０の３つの部位を有する。

流路部５５は、薄い板形状の流路を形成しており、インク供給方向における上流側は上流側流路部５５ａ、下流側は下流側流路部５５ｂとなっている。以下、上流側流路部５５ａと下流側流路部５５ｂをまとめて流路部５５とも称する。上流側流路部５５ａの、インク供給方向における上流側には、各色のインクが導入される４つの導入口５７が鉛直上方に開口して一列に並んで設けられている。４つの導入口５７はそれぞれ、図３（ａ）に示すジョイント５１に設けられた４つの開口（不図示）と接続される。上流側流路部５５ａは、導入口５７が配されている面とは反対側の面（鉛直方向における下面）に設けられた溝と、その溝を覆うように上流側流路部５５ａに溶着された可撓性フィルム（不図示）とにより構成されている。下流側流路部５５ｂは、鉛直方向における上面に設けられた溝と、その溝を覆うように下流側流路部５５ｂに溶着されたフィルム（不図示）とにより構成されている。流路部５５はシート搬送方向に沿って、上流側の導入口５７から下流側の圧力ダンパ室５６へ向かって延びている。

圧力ダンパ室５６は、４本の流路部５５に対応して４つの部屋に区切られている。各部屋には各色のインクを独立して貯留することができる。圧力ダンパ室５６の一方の面（鉛直方向における上面）は開口されており、当該開口を覆うようにフィルム（不図示）が溶着されている。溶着されたシート状のフィルム（不図示）が圧力ダンパ室５６の圧力変動に応じて撓むことにより、圧力ダンパ室５６の容積が増減される。これにより、圧力ダンパ室５６はキャリッジ２３の往復移動によってインクに生じる動圧力を吸収するダンパとして機能する。

液体貯留部４０はインク供給方向において圧力ダンパ室５６より下流に配され、圧力ダンパ室５６と連通している。液体貯留部４０はさらに、ヘッド接続口５４を介してヘッド３９とも接続されている。液体貯留部４０には、液体貯留部４０に貯留されているインク中の気泡を排出するための排出口４４が設けられている。さらに液体貯留部４０には、排出口４４から気泡を排出する際に、気泡を含むインクが通過する気泡排出経路４１が配されている。圧力ダンパ室５６によって圧力変動を吸収されたインクは、液体貯留部４０に貯留された後ヘッド３９へ供給され、吐出口３９ａ（図４参照）から吐出される。

排出口４４はサブタンク５０の鉛直方向における下面に設けられ、キャリッジ２３に設けられた排気ユニット５２を介して、後述するメンテナンスユニット９と接続する。ここで、気泡排出経路４１から排出口４４へインクに含まれる気泡が移動し易いように、気泡排出経路４１の内壁の表面性を変えるなどの処理を施すことが好ましい。これにより、気泡排出経路４１から排出口４４へ向けて気泡が移動しやすくなり、効率よく気泡を排出することができる。なお、前述した流路部５５、圧力ダンパ室５６および液体貯留部４０はすべて、インクの色ごとに独立して設けられている。

＜メンテナンスユニットの構成＞
プリンタ１０はさらにメンテナンスユニット９を備える。図２に示すように、メンテナンスユニット９はシート通過領域６５の外側に設けられている。具体的には、プラテン４２よりもシート幅方向の右側の位置（メンテナンス位置）に配されている。図４はキャリッジ２３がメンテナンス位置に移動した際のインク供給に関する模式図である。メンテナンスユニット９は吸引キャップ３６、排出部３７、吸引ポンプ３８ａ、排気ポンプ３８ｂ等を不図示の保持部材で一体的に保持している。メンテナンスユニット９は、ヘッド３９の吐出機能の維持、回復のための動作を行う。具体的には、メンテナンスユニット９は、ヘッド３９の複数の吐出口３９ａからインクを強制的に吸引し、ヘッド内の気泡、および乾燥等により増粘したインクをヘッド３９から廃棄する、いわゆる吸引パージを行う。また、メンテナンスユニット９は、サブタンク５０内のインクに混入している気泡を、ヘッド３９へ流れ込む前に排出口４４から排出する、いわゆる排気パージも行う。なお、図４では便宜上、１色分の液体貯留部４０と吐出口３９ａのみ示されている。

吸引キャップ３６と排出部３７は隣接しており、不図示の駆動部によって上下に一体的に移動する。排出部３７は、シート幅方向において吸引キャップ３６より外側に隣接して配されている。図４に示すようにキャリッジ２３がメンテナンス位置に移動すると、吸引キャップ３６がヘッド３９の吐出口３９ａと対向し、排出部３７が排気ユニット５２の排気口３０と対向する。その状態で、不図示の駆動部によって吸引キャップ３６と排出部３７が上方へ移動すると、吸引キャップ３６が吐出口３９ａに密着し、排出部３７が排気ユニット５２の排気口３０に密着する。これにより、複数の吐出口３９ａが吸引キャップ３６によって共通に覆われ、複数の排気口３０が排出部３７によって共通に覆われる。

吸引パージは、吸引キャップ３６が吐出口３９ａを覆ってキャッピングし、吸引ポンプ３８ａによって吸引キャップ３６の中を負圧状態にすることで行われる。吸引キャップ３６には可撓性チューブ等で構成された廃液路６０が接続される。廃液路６０の他端は廃液タンク６１と接続される。上記構成によって、吸引キャップ３６によって吐出口３９ａから吸引されたインクは廃液タンク６１へ廃棄される。

排出部３７は排気キャップ３５と棒状の排気部材２４を有する。排気部材２４は色ごとに独立して設けられ、不図示の駆動部によって排気キャップ３５と共に鉛直方向において昇降する。排気パージは、排気キャップ３５が排気口３０を覆い、排気ポンプ３８ｂによって排気キャップ３５の中を負圧状態にすることで行われる。この状態で、不図示の駆動部により排気部材２４が上方へ移動し、排気ユニット５２の弁部材３１を鉛直上方へ押し上げる。これにより、弁部材３１が排気ユニット５２の下壁から離れ、排気口３０が開放される。このように排出部３７が排気ユニット５２を介して排出口４４と接続される。排出部３７には可撓性チューブ等で構成された戻し路（流路）４５が接続される。また、戻し路４５の他端はメインタンク１００と接続される。上記構成によって、排出部３７によって排出された気泡を含むインクはメインタンク１００へ戻される。なお、本明細書中で、排気ユニット５２と排出部３７が接続した状態を接続状態、接続していない状態を非接続状態と表現する。

本実施形態では吸引ポンプ３８ａを吸引パージに、排気ポンプ３８ｂを排気パージに用いているが、本発明はこれに限定されない。１つの吸引ポンプを共用し、切替装置によって切り替えることで、吸引キャップ３６と排出部３７のいずれか一方と選択的に接続される構成にしてもよい。

＜メインタンクの構成＞
図４に示すように、メインタンク１００はヘッド３９の吐出口３９ａよりも鉛直方向下方に配されている。これによってメインタンク１００とサブタンク５０の間における水頭差を維持し、吐出口３９ａからインクが漏れるのを抑制している。

図５はメインタンク１００の詳しい構成を示す。図５（ａ）は外観斜視図、図５（ｂ）は上面図、図５（ｃ）は図５（ｂ）におけるＡ１−Ａ２間で切断し、矢印の方向に見た図である。図５（ｂ）ではＡ１−Ａ２間における切断によってブラック用メインタンク１００Ｂを切断しているが、他の色のメインタンク１００Ｃ、１００Ｍ、１００Ｙも同様の構成である。メインタンク１００には鉛直方向の上部に不図示の大気連通孔が色ごとに設けられている。大気連通孔を通してメインタンク１００は外気と連通する。上述した排気パージによって排出された気泡を含むインクは、戻し路４５を介してメインタンク１００へ戻される。図５（ｃ）に示すように、メインタンク１００には鉛直方向上方で、注入口１１２の反対側の面（背面）に戻し口３００が色ごとに設けられ、戻し口３００に戻し路４５が接続される。さらに、サブタンク５０へインクを供給するための供給口（不図示）がメインタンク１００の底部に設けられていて、供給口（不図示）は色ごとにインクチューブ３２と接続されている。

メインタンク１００の内部は鉛直方向において上下２つの空間に分かれていて、上の空間を上部空間３０１、下の空間を下部空間３０２と称する。注入口１１２から供給されたインクは直接、下部空間３０２に収容される。一方、排気パージによって戻し口３００から戻された気泡を含むインクは、上部空間３０１を通過してから下部空間３０２に収容される構成となっている。

図５（ｄ）は図５（ｃ）におけるＢ１−Ｂ２間で切断し、矢印の方向から見た図である。上部空間３０１は鉛直方向上方から見るとＵ字型の迂回流路３０３を有する。さらに、上部空間３０１と下部空間３０２とを接続する落下口３０４が、上部空間３０１の底部でメインタンク１００の背面側に設けられている。従って、迂回流路３０３は、戻し口３００から戻されたインクの流れにおいて、上流側の戻し口３００と下流側の落下口３０４を接続する。これにより、戻し口３００から戻された気泡を含むインクは、矢印に沿ってＵ字型の迂回流路３０３を通過してから落下口３０４より下部空間３０２へ収容される。

図５（ｅ）は図５（ｃ）におけるＣ１−Ｃ２間で切断し、矢印の方向から見た図である。迂回流路３０３は、図５（ｅ）に示すように鉛直方向上方の流路が狭い、山なりの形状となっている。これにより、気泡を含むインクが山なりの迂回流路３０３を通過する際に、狭い流路を構成する流路壁と気泡の距離が小さいため、流路壁に気泡が集められやすい。従って、戻し口３００から戻された気泡を含むインクは、迂回流路３０３を通過する間に気泡がトラップされ、インクのみが落下口３０４より下部空間３０２へ供給される。

＜プリンタの制御系＞
次にプリンタ１０の制御系について、図６を用いて説明する。図６はプリンタ１０の制御構成を示す概略ブロック図である。プリンタ１０は、演算処理装置であるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、ＣＰＵが実行する制御プログラム及び制御プログラムに使用されるデータが記憶されているＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）と、プログラム実行時にデータを一時記憶するためのＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）とを有する制御部１２０を備えている。

制御部１２０は、図６に示すように、ヘッド制御部１２１、排気ポンプ制御部１２２、メンテナンス機構制御部１２３を有している。ヘッド制御部１２１は、制御部１２０が不図示のＰＣ（パーソナルコンピュータ）からの画像記録信号を受信したときに、ヘッド駆動回路１２４を制御してヘッド３９からインクを吐出させて、シート（不図示）に画像を記録する。排気ポンプ制御部１２２は、排気ポンプドライバ１２５を制御して排気ポンプ３８ｂを駆動する。メンテナンス機構制御部１２３は、吸引ポンプドライバ１２６を制御して吸引ポンプ３８ａを駆動する。

次にメインタンク１００からサブタンク５０へのインクの供給動作について説明する。排気ポンプドライバ１２５を制御して排気ポンプ３８ｂを駆動し、排気キャップ３５で排気ユニット５２の排気口３０に負圧をかけて吸引排出動作を行う。吸引排出動作を行うことにより、インクチューブ３２を介してメインタンク１００からサブタンク５０へインクが供給される。そして、サブタンク５０へインクが供給され続け、排気口３０までインクが満たされたら排気ポンプ３８ｂの駆動を停止する。続いて、吸引ポンプドライバ１２６を制御して吸引ポンプ３８ａを駆動し、吸引キャップ３６でヘッド３９の吐出口３９ａに負圧をかけて吸引動作を行う。液体貯留部４０のインクの液面高さが所定値に達すると吸引ポンプ３８ａの駆動を停止し、メインタンク１００からサブタンク５０へのインク供給動作を停止する。本実施形態において、メンテナンス機構制御部１２３がサブタンク５０のインクの液面制御手段に相当する。なお、吸引ポンプドライバ１２６のみを駆動して、吸引ポンプ３８ａのみでメインタンク１００からサブタンク５０へインクを供給する構成としてもよい。

続いて、排出口４４から気泡を含むインクを排出する、排気パージについて説明する。排気ポンプ制御部１２２により排気ポンプ３８ｂを駆動することによって、気泡を含むインクが戻し路４５を介して排出口４４からメインタンク１００へ戻される。後述する所定時間を使って排出口４４から気泡を含むインクが排出されると、プリンタ１０はポンプ制御部１２３により排気ポンプ３８ｂの駆動を停止する。

＜排気パージの制御系＞
続いて、排気パージの制御について説明する。本実施形態のように、メインタンク１００からサブタンク５０へインクを供給する構成のプリンタ１０においては、インクチューブ３２にはエラストマなどの可撓性材料が用いられる。これにより、キャリッジ２３の動きにインクチューブ３２を追従させることができる。一方、可撓性のあるインクチューブ３２の材質によってはガスバリア性が低く、外部の空気がインクチューブ３２を透過してインク中に溶け込むことがある。サブタンク５０の流路部５５や圧力ダンパ室５６に用いられるフィルムも同様で、フィルム膜の材質によってはガスバリア性が低く、外部の空気がフィルムを透過してインク中に溶け込むことがある。これらは特に、プリンタ１０をソフトパワーオフした状態など、インクがしばらく使われず、同じ場所に留まっているときに発生しやすい。

本実施形態では、プリンタ１０のソフトパワーオフからの経過時間に対する閾値Ｔ０を定めて、閾値Ｔ０を基準とした排気パージの制御を行う。閾値Ｔ０はインクチューブ３２やフィルムのガスバリア性に応じて適宜設定される。図７は排気パージの制御を示すフローチャートである。まず、プリンタ１０のソフトパワーオフからの経過時間Ｔを取得する（Ｓ２００）。続いて、取得したＴが閾値Ｔ０より大きいか判断を行う（Ｓ２０１）。ＴがＴ０より大きい場合は、排出部３７と排気ユニット５２を接続し（Ｓ２０２）、気泡を含むインクをメインタンク１００へ戻す（Ｓ２０３）。そして、メインタンク１００から液体貯留部４０へインクを供給し（Ｓ２０４）、液体貯留部４０のインクが所定量に達したかの判断を行い（Ｓ２０５）、達した場合インク供給動作を停止する。なお、Ｓ２０２〜Ｓ２０４における排気ポンプ３８ｂの駆動時間も、閾値Ｔ０およびサブタンク５０の容積に応じて適宜設定される。また、Ｓ２０１で否の判断の場合、排気パージは実行せずに終了する。

インク中に気泡が混入する他の原因として、プリント動作時にキャリッジ２３が往復移動することによる、サブタンク５０内のインクの揺動も挙げられる。サブタンク５０内でインクが揺動することで、インク中に気泡が発生しやすくなる。本実施形態では、液体貯留部４０に貯留されたインクに含まれる気泡は、排出口４４から排出される構成になっている。そのため、気泡を含むインクがヘッド３９へ供給されることを抑制することができる。これにより、プリント動作中にヘッド３９内の気泡を排出するための吸引パージを行う回数を低減することができる。なお、吐出口３９ａから吐出したインク量をカウントするドットカウントを行い、カウント数がある閾値を超えたらプリント動作中に排気パージを行う構成にしても良い。

上述のように、排気パージで排出された気泡を含むインクをメインタンク１００へ戻す構成を設けることで、排気パージ動作によって廃棄するインク量を低減することができる。また、メインタンク１００からサブタンク５０へのインク供給動作においても、排出部３７を用いて供給を行うことで、インク供給動作によって廃棄するインク量も低減することができる。これにより、廃液タンク６１のサイズを小さくすることができ、プリンタ１０を小型化することができる。さらに、効率的な気泡回収を行うことで、気泡が混入したインクをヘッド３９へ供給することを抑制でき、その結果、ヘッド３９からの気泡排出を目的としたヘッド３９の吸引パージの回数も低減することができる。

続いて図８を用いて、本実施形態の変形例を説明する。図８は別の構成のメインタンク１０１を示す。図８（ａ）は外観斜視図、図８（ｂ）は上面図、図８（ｃ）は図８（ｂ）におけるＤ１−Ｄ２間で切断し、矢印の方向から見た図である。図８（ｂ）ではＤ１−Ｄ２間における切断によってブラック用メインタンク１０１Ｂを切断しているが、他の色のメインタンク１０１Ｃ、１０１Ｍ、１０１Ｙも同様の構成である。図８（ｃ）に示すように、本例もメインタンク１０１の内部は鉛直方向において上下２つの空間に分かれていて、注入口１１２から供給されたインクは直接、下部空間３０２に収容される。一方、戻し口３００から供給されたインクは、上部空間３０１を通過してから下部空間３０２に収容される構成となっている。本例では、上部空間３０１にフィルタ３０５をシート搬送方向に沿って仕切りのように設けている。図８（ｄ）は図８（ｃ）におけるＥ１−Ｅ２間で切断し、矢印の方向から見た図である。フィルタ３０５が設けられた上部空間３０１において、気泡を含むインクは矢印に沿って流れ、フィルタ３０５によって気泡とインクが分離される。気泡はフィルタ３０５を通過せず、インクのみフィルタ３０５を通過して落下口３０４より下部空間３０２へ収容される。つまり、本例ではフィルタ３０５が気泡分離の役割を果たし、気泡を含むインクが迂回流路３０３を通過する間に気泡がトラップされ、インクのみが落下口３０４より下部空間３０２へ供給される。

なお、本実施形態はインクを４色用いるカラープリンタであるが、本発明はこれに限らず単色のモノクロプリンタや４色以外の複数色のカラープリンタにも適用することができる。また、本実施形態においてメインタンク１００はインク供給容器（不図示）からインクを注入する構成であるが、本発明はこれに限らず、カートリッジ交換式のインクタンクにも適用することができる。

〔第２実施形態〕
図９は第２実施形態におけるインク供給の流れを示す模式図である。本実施形態では、排出部３７から排出された気泡を含むインクをメインタンク１００に戻す場合と、廃液タンク６１に廃棄する場合とに切り替えることができる。なお、装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、同一機能を有する部材には同一符号を付する。

図９に示すように、本実施形態では第１実施形態の構成に加えて、流路弁８０、廃棄弁８１、分岐路８２をさらに備える。流路弁８０は排気ポンプ３８ｂより上流側の戻し路４５に配され、戻し路４５によって排出部３７とメインタンク１００とを連通する連通状態と連通しない非連通状態とに切り替える。分岐路８２は流路弁８０より上流側で戻し路４５から分岐するように配され、廃棄路６０と接続する。分岐路８２は色ごとに独立しておらず、４色のインクに対して共通の可撓性チューブ等が用いられる。分岐路８２には廃棄弁８１が配されていて、分岐路８２によって戻し路４５と廃液タンク６１とを連通する連通状態と連通しない非連通状態とに切り替える。排出部３７で排出した気泡を含むインクをメインタンク１００へ戻す際は、流路弁８０を開いて連通させ、廃棄弁８１を閉じて排気ポンプ３８ｂを駆動する。一方、排出部３７から排出されたインクを廃液タンク６１へ廃棄する際は、流路弁８０を閉じて、廃棄弁８１を開いて連通させて吸引ポンプ３８ａを駆動する。

本実施形態のように、排気ユニット５２と排出部３７の接続状態と非接続状態が切り替えられる構成において、排気パージの際にインクが排気口３０などの接続部分に付着することがある。排気口３０に付着したインクは、非接続状態の際に大気に露出されることになる。特にキャリッジ２３がシート搬送方向に往復移動するシリアルプリンタにおいては、排気口３０が往復移動に伴い気流に晒されることになる。排気口３０に付着したインクが大気に触れると、水分が蒸発して粘性が高い増粘インクになることがある。このような増粘インクをメインタンク１００へ戻すと、メインタンク１００内のインク全体の増粘を引き起こすことがある。そこで本実施形態では、排気口３０付近の比較的粘性の高いインクは廃液タンク６１へ廃棄する廃棄経路を選択し、排気ユニット５２や気泡排出経路４１内で貯留されていた気泡を含むインクはメインタンク１００へ戻す循環経路を選択する。具体的には、排気パージ動作において、初めのうちは廃棄経路を選択し、途中から循環経路に切り替える。

図１０は本実施形態の制御構成を示す概略ブロック図である。制御部１２０は、図１０に示すように、ヘッド制御部１２１、流路弁制御部１２７、廃棄弁制御部１２８、排気ポンプ制御部１２２、メンテナンス機構制御部１２３を有している。ヘッド制御部１２１は、制御部１２０が図示しないＰＣ（パーソナルコンピュータ）から印刷信号を受信したときに、ヘッド駆動回路１２４を制御してヘッド３９からインクを吐出させて記録動作を行う。流路弁制御部１２７は流路弁８０の開閉を制御する。廃棄弁制御部１２８は廃棄弁８１の開閉を制御する。排気ポンプ制御部１２２は、排気ポンプドライバ１２５を制御して排気ポンプ３８ｂを駆動する。メンテナンス機構制御部１２３は、吸引ポンプドライバ１２６を制御して吸引ポンプ３８ａを駆動する。

図１１を用いて、本実施形態における排気パージの制御について説明する。まず、排出部３７と排気ユニット５２を接続し（Ｓ４０１）、流路弁８０を閉じて廃棄弁８１を開く（Ｓ４０２）。その後、吸引ポンプ３８ａを駆動して、排気口３０付近の増粘インクを廃液タンク６１へ廃棄する（Ｓ４０３）。続いて、吸引ポンプ３８ａの駆動時間Ｔが所定の閾値Ｔ１よりも大きいか判断を行い（Ｓ４０４）、大きい場合は廃棄弁８１を閉じて流路弁８０を開く（Ｓ４０５）。これにより、気泡を含むインクがメインタンク１００へ戻される（Ｓ４０６）。そして、メインタンク１００から液体貯留部４０へインクを供給し（Ｓ４０７）、液体貯留部４０のインクが所定量に達したかの判断を行い（Ｓ４０８）、達した場合インク供給動作を停止する。なお、吸引ポンプ３８ａの駆動時間に対する閾値Ｔ１は、排気口３０の大きさやインクの液性等に応じて適宜設定する。

上述のように、粘性の高い増粘インクは廃液タンク６１へ廃棄し、気泡を含むインクはメインタンク１００へ戻す構成とすることにより、メインタンク１００内のインクを良好な状態に保つことができる。また、廃棄するインク量を低減することで廃液タンク６１のサイズを小さくすることができ、プリンタ１０を小型化することができる。さらに、効率的な気泡回収を行うことで、気泡が混入したインクをヘッド３９へ供給することを抑制でき、その結果、ヘッド３９からの気泡排出を目的としたヘッド３９の吸引パージの回数も低減することができる。

〔第３実施形態〕
本実施形態も第２実施形態のように、排出部３７から排出された気泡を含むインクをメインタンク１００に戻す場合と、廃液タンク６１に廃棄する場合とに切り替えることができる（図９参照）。本実施形態の基本構成は第２実施形態と同様であり、同一機能を有する部材には同一符号を付する。

本実施形態のように、メインタンク１００からキャリッジ２３に搭載されたサブタンク５０へインクを供給する構成においては、ヘッド３９までのインク供給経路が長い。特に、メインタンク１００とサブタンク５０を接続するインクチューブ３２が長く、外部の空気がインクチューブ３２を透過してインク中に空気が溶け込むことがある。さらに、圧力ダンパ室５６に用いられるフィルムにおいても、外部の空気がフィルムを透過してインク中に空気が混入することがある。そのため、プリンタ１０をソフトパワーオフした状態等、インクが使われない時間が長いと、特にインクチューブ３２や圧力ダンパ室５６に留まっているインクに対して空気が混入しやすい。また、排気口３０に付着したインクも長時間大気に露出されることになり、粘性の高い増粘インクとなっている。このように、空気の混入や大気への露出によって、インクを良好な状態に保てないことがある。

そこで、本実施形態では所定時間以上プリント動作が行われなかった場合は、インクチューブ３２からヘッド３９および排気ユニット５２までのインクを廃液タンク６１へ廃棄する廃棄経路を選択する。所定時間が経過していない場合は、インクチューブ３２からヘッド３９および排気ユニット５２までのインクをメインタンク１００へ戻す循環経路を選択する。具体的には、プリンタ１０のソフトパワーオフからの経過時間に対する閾値Ｔ２を定めて、閾値Ｔ２を基準とした排気パージの制御を行う。閾値Ｔ２はインクチューブ３２とフィルムの長さやガスバリア性等に応じて適宜設定される。

図１２は、本実施形態に係る排気パージの制御を説明するフローチャートである。プリンタ１０のソフトパワーオフからの経過時間Ｔを取得する（Ｓ５０１）。取得したＴが、閾値Ｔ２より大きいか判断を行う（Ｓ５０２）。大きい場合は、流路弁８０を閉じて廃棄弁８１を開く（Ｓ５０３）。吸引ポンプ３８ａを駆動して、インクチューブ３２から下流のインクを廃液タンク６１へ廃棄する（Ｓ５０４）。そして、メインタンク１００から液体貯留部４０へインク供給を行い（Ｓ５０５）、液体貯留部４０のインク量が所定量に達したかの判断を行う（Ｓ５０６）。達した場合はインク供給動作を停止する。

また、Ｓ５０２で否の判断が行われた場合、廃棄弁８１を閉じて流路弁８０を開く（Ｓ５０７）。これにより、気泡を含むインクがメインタンク１００へ戻される（Ｓ５０８）。そして、メインタンク１００から液体貯留部４０へインクを供給し（Ｓ５０５）、液体貯留部４０のインクが所定量に達したかの判断を行い（Ｓ５０６）、達した場合インク供給動作を停止する。

上述のように、気泡が多く混入している可能性があるインク等を廃棄し、それ以外のインクはメインタンク１００へ戻してインクを循環させることにより、メインタンク１００内のインクを良好な状態に保つことができる。また、排気パージ動作によって廃棄するインク量を低減することで廃液タンク６１のサイズを小さくすることができ、プリンタ１０を小型化することができる。さらに、効率的な気泡回収を行うことで、気泡が混入したインクをヘッド３９へ供給することを抑制でき、その結果、ヘッド３９からの気泡排出を目的としたヘッド３９の吸引パージの回数も低減することができる。

１０ プリンタ（画像記録装置）
２３ キャリッジ
３７ 排出部
３９ ヘッド
４０ 液体貯留部
４４ 排出口
４５ 戻し路（流路）
１００ メインタンク

Claims (14)

1. 液体を吐出する吐出口が設けられたヘッドと、
   前記ヘッドへ供給される液体を貯留する液体貯留部と、
   前記液体貯留部へ供給される液体を収容するメインタンクと、
   前記液体貯留部に設けられた排出口と接続され前記排出口から気泡を含む液体を排出可能な接続状態と、前記排出口と接続しない非接続状態と、に切替可能な排出部と、
   前記排出口から排出された液体を前記排出部から前記メインタンクへ戻すための流路と、
   前記吐出口をキャッピングする吸引キャップと、
   前記キャップの中を負圧にするための吸引ポンプと、を備え、前記吸引ポンプを駆動することによって前記排出部から前記流路を介して前記メインタンクへ液体が戻されることを特徴とする液体吐出装置。
2. 前記流路に配され前記排出部の中を負圧にするための排気ポンプを備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. 前記吸引キャップから吸引された液体を収容する廃液タンクと、
   前記吸引キャップと前記廃液タンクとを接続する廃液路と、を備え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. 前記排出部と前記吸引キャップとを保持する保持部材を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
5. 前記メインタンクは、前記流路と接続する戻し口と、鉛直方向における上方に設けられた上部空間と、前記上部空間の下方に設けられた下部空間と、前記上部空間と前記下部空間を連通する落下口と、を有し、前記戻し口から戻された液体は前記上部空間を通過してから前記落下口を通じて前記下部空間へ収容されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
6. 前記メインタンクは前記上部空間に、前記戻し口と前記落下口とを接続する迂回流路を有することを特徴とする請求項５に記載の液体吐出装置。
7. 前記メインタンクは前記上部空間であって、前記戻し口と前記落下口との間にフィルタを有することを特徴とする請求項５または６に記載の液体吐出装置。
8. 前記メインタンクは外部から液体を注入するための注入口が設けられていることを特徴とする請求項５から７のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
9. 前記注入口は前記下部空間と接続されていることを特徴とする請求項８に記載の液体吐出装置。
10. 前記流路から分岐して前記廃液路と接続する分岐路と、
    前記分岐路に配され前記分岐路の連通と非連通を切り替える廃棄弁と、
    前記流路に配され前記流路の連通と非連通を切り替える流路弁と、を備え、
    前記廃棄弁を閉じて前記流路弁を開くことで前記排出口から排出された気泡を含む液体を前記メインタンクへ戻す循環経路と、前記廃棄弁を開けて前記流路弁を閉じることで前記排出口から排出された気泡を含む液体を前記廃液タンクへ廃棄する廃棄経路と、に切り替えることができることを特徴とする請求項３に記載の液体吐出装置。
11. 前記排出口から気泡を含む液体を排出する際、初めは前記廃棄経路を選択し、途中から前記循環経路に切り替えることを特徴とする請求項１０に記載の液体吐出装置。
12. 液体としてインクを用いることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
13. 前記インクとして複数色のインクを用い、前記流路は色ごとに独立していて、前記吐出口をキャッピングする吸引キャップ及び廃液タンクを接続する廃液路は各色で共用していることを特徴とする請求項１２に記載の液体吐出装置。
14. 前記ヘッドと前記液体貯留部を搭載して往復移動するキャリッジを備えることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
    

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