JP2010194867A - 流体噴射装置および流体噴射装置のメンテナンス方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インクの無駄な消費を防止することができる、流体噴射装置および流体噴射装置のメンテナンス方法を提供する。
【解決手段】媒体Ｍに流体を噴射する複数のノズル１３を有する流体噴射ヘッド１１と、ノズル１３の近傍に正圧及び負圧を交互に発生させる圧力発生ユニットと、を備えた流体噴射装置ＰＲＴである。圧力発生ユニットは、流体をノズル１３内から噴射させることなく外部に引き出すように負圧を発生させつつ、流体をノズル１３内に押し込むように正圧を発生させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、流体噴射装置および流体噴射装置のメンテナンス方法に関するものである。

流体噴射装置として、記録ヘッド（流体噴射ヘッド）のノズルより記録媒体にインク（流体）を噴射するインクジェット式記録装置が知られている。このようなインクジェット式記録装置では、時間の経過に伴ってノズルからのインクの吐出速度や吐出量が変化し、インクの吐出状態（噴射状態）が変化する。このため、インクの吐出速度や吐出量を所望の範囲に維持するために、定期的に記録ヘッドのメンテナンスが行われる。

記録ヘッドの内部では時間の経過に伴ってインクが増粘すると色ムラや目詰まりが生じるおそれがある。そこで、キャッピング装置を用いた吸引動作を定期的に行うことでノズルのメンテナンスが行われている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−２１９５６７号公報

しかしながら、通常、キャッピング装置を用いたメンテナンスでは全ノズルからインクが排出されてしまうため、増粘が生じていないノズルからもインクが吸引されてしまう。そのため、インクが無駄に消費されてしまうという問題があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、インクの無駄な消費を防止することができる、流体噴射装置および流体噴射装置のメンテナンス方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の流体噴射装置は、媒体に流体を噴射する複数のノズルを有する流体噴射ヘッドと、前記ノズルの近傍に正圧及び負圧を交互に発生させる圧力発生ユニットと、を備え、前記圧力発生ユニットは、前記流体を前記ノズル内から噴射させることなく外部に引き出すように前記負圧を発生させつつ、前記流体を前記ノズル内に押し込むように前記正圧を発生させることを特徴とする。

本発明の流体噴射装置によれば、圧力発生ユニットにより流体がノズルから出し入れされるようになる。よって、流体噴射ヘッド内部にて流体を攪拌させることができ、従来の吸引動作を行うことなく、色ムラや目詰まりの発生を防止することができる。また、吸引動作のようにノズルから流体を排出させる必要が無いので、流体の消費を抑えるとともに安定した流体の噴射特性を得ることができる。

また、上記流体噴射装置においては、前記流体噴射ヘッドは、前記ノズルが連通する圧力室と、前記圧力室の容積を変化させる圧電素子とを有し、前記圧力発生ユニットは、前記圧電素子が前記圧力室の容積を増加させる動作と同期して前記負圧を発生させつつ、前記圧電素子が前記圧力室の容積を減少させる動作と同期して前記正圧を発生させるのが好ましい。
この構成によれば、圧力室の容積が増加した際にノズル内から流体が引き出され、圧力室の容積が減少した際にノズル内に流体が押し込まれるので、圧力室及びノズル内における流体の流動量が増加し、流体を良好に攪拌することができる。

また、上記流体噴射装置においては、前記圧力発生ユニットは、前記ノズル内の前記流体のメニスカスを破壊しない強さで前記正圧及び前記負圧を発生するのが好ましい。
この構成によれば、ノズル内のメニスカスが破壊されることが防止されるので、圧力発生ユニットによるメンテナンスの終了後、メニスカスを調整するためのフラッシング動作を省略することができる。

また、上記流体噴射装置においては、前記流体噴射ヘッドの前記ノズルの各々における前記流体の噴射状況を検出する検出装置を有し、前記圧力発生ユニットは、前記複数のノズルのうち、前記検出装置により前記流体の噴射不良が生じていると検出された不良ノズルの近傍に前記正圧及び前記負圧を発生させるのが好ましい。
この構成によれば、選択的に不良ノズル内の流体を攪拌することでメンテナンスに要する時間を短縮できる。

また、上記流体噴射装置においては、前記圧力発生ユニットは、一部の前記ノズルに対応する大きさの凹部が形成された本体部と、前記凹部内を加圧或いは減圧可能な加減圧装置とを備えるのが好ましい。
この構成によれば、一部のノズル毎に流体の攪拌を行うことができる。よって、例えば本体部が流体噴射ヘッドに対して非接触状態とされる場合、加減圧装置の駆動力を抑えることができ、装置の小型化を図ることができる。

本発明の流体噴射装置のメンテナンス方法は、媒体へ流体を噴射する複数のノズルを有する流体噴射ヘッドを備える流体噴射装置のメンテナンス方法において、前記ノズルの近傍に負圧を発生させて前記流体を当該ノズルから噴射させることなく外部に引き出す負圧発生工程と、前記ノズルの近傍に正圧を発生させて前記流体を当該ノズル内に押し込む正圧発生工程とを備え、前記負圧発生工程及び前記正圧発生工程が交互に繰り返されることを特徴とする。

本発明の流体噴射装置のメンテナンス方法によれば、負圧発生工程及び正圧発生工程により流体がノズルから出し入れされるようになる。よって、流体噴射ヘッド内部にて流体を攪拌させることができ、従来の吸引動作を行うことなく、色ムラや目詰まりの発生を防止することができる。また、吸引動作のようにノズルから流体を排出させる必要が無いので、流体の消費を抑えるとともに安定した流体の噴射特性を得ることができる。

また、上記流体噴射装置のメンテナンス方法においては、前記負圧発生工程においては、前記流体噴射ヘッドの圧電素子が前記ノズルの連通する圧力室の容積を増加させる動作に同期して前記ノズルの近傍に前記負圧を発生させ、前記正圧発生工程においては、前記圧電素子が前記圧力室の容積を減少させる動作に同期して前記ノズルの近傍に前記正圧を発生させるのが好ましい。
この構成によれば、圧力室の容積が増加した際にノズル内から流体が引き出され、圧力室の容積が減少した際にノズル内に流体が押し込まれるので、圧力室及びノズル内における流体の流動量が増加し、流体を良好に攪拌することができる。

また、上記流体噴射装置のメンテナンス方法においては、前記負圧発生工程及び前記正圧発生工程においては、前記ノズル内のメニスカスを破壊しない強さで前記正圧及び前記負圧を発生させるのが好ましい。
この構成によれば、ノズル内のメニスカスが破壊されることが防止されるので、メンテナンス終了後、ノズルから流体を良好に噴射することができる。

また、上記流体噴射装置のメンテナンス方法においては、前記流体噴射ヘッドの前記ノズルの各々における前記流体の噴射状況を検出する検出工程を有し、前記検出工程により前記流体の噴射不良が生じていると検出された不良ノズルに対して前記負圧発生工程及び前記正圧発生工程を交互に繰り返すのが好ましい。
この構成によれば、選択的に不良ノズル内の流体を攪拌できるので、メンテナンスに要する時間を短縮できる。

本発明の実施の形態に係るプリンタ装置の構成を示す概略図。 噴射ヘッド周辺の要部平面図。 噴射ヘッドのノズル開口形成面を示す平面図。 噴射ヘッドの断面構成を示す図。 メンテナンス機構の概略構成を示す模式図。 負圧発生ユニットの本体部の平面構成を模式的に示す図。 インク滴センサーの構成を示す模式図。 インク滴センサーの検出原理を示す図。 インク滴センサーによって検出される電圧波形を示すグラフ。 プリンタ装置の構成を示すブロック図。 プリンタ装置の動作の様子を示す図。 プリンタ装置の動作の様子を示す図。 プリンタ装置の変形例に係る構成を示す図。

以下、図面をもとにして、本発明に係る流体噴射装置の実施の形態を説明する。流体噴射装置の各部材を認識可能な大きさとするため、以下の説明に用いる各図面には、縮尺が適宜変更された状態で各部材が示されている。本実施形態では、流体噴射装置としてインクジェット式のプリンタ装置を例に挙げて説明する。

図１は、本実施形態のインクジェット式プリンタ（以下、プリンタ装置ＰＲＴと称す）の概略構成図である。図２は、噴射ヘッド周辺の要部平面図である。図３は、噴射ヘッドのノズル開口形成面を示す平面図である。

図１においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、ＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する場合がある。この場合においては、図中左右方向をＸ方向とし、図中紙面の奥行き方向をＹ方向とし、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれと直交する方向（すなわち図中上下方向）をＺ方向とする。

これらの図に示すように、プリンタ装置ＰＲＴは、記録媒体Ｍに画像や文字などを記録する装置である。記録媒体Ｍとしては、例えば紙やプラスチックなどが用いられる。プリンタ装置ＰＲＴは、インク噴射機構ＩＪ、搬送機構ＣＲ、メンテナンス機構ＭＮ及び制御装置ＣＯＮＴを有している。

インク噴射機構ＩＪは、記録媒体Ｍにインク滴（流体）を噴射する部分である。インク噴射機構ＩＪは、噴射ヘッド（流体噴射ヘッド）１１及びインク供給部１２を有している。本実施形態で用いるインクは、染料や顔料、これを溶解または分散する溶媒を基本的成分とし、必要に応じて各種添加剤が添加された液状体を用いる。

噴射ヘッド１１は、記録媒体Ｍに複数色のインク滴を噴射可能なヘッドである。噴射ヘッド１１は、例えば図２に示すように、プリンタ装置ＰＲＴが対象とする最大サイズの記録媒体Ｍの少なくとも一辺を越える長さ（最大記録紙幅Ｗ）に亘って噴射領域１５を有するライン型の噴射ヘッドである。噴射ヘッド１１は、例えばＺ方向上に移動可能に設けられている。噴射ヘッド１１は、ノズル１３及び共通インク室１４を有している。

共通インク室１４は、例えば４色（イエロー：Ｙ、マゼンタ：Ｍ、シアン：Ｃ、ブラック：Ｋ）に対応するインクを保持する（共通インク室１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋ）。噴射領域１５は、上記各色の共通インク室１４に対応して設けられている（噴射領域１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋ）。

ノズル１３は、噴射ヘッド１１の噴射領域１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋ内にそれぞれ複数設けられ、例えば上記４色のインク滴を吐出する開口部である。ノズル１３は、例えば図３に示すようにＹ方向に４列配列されている（ノズル列Ｌ）。ノズル列Ｌは、各色の噴射領域１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋについて、１列又は複数列設けられる。ノズル１３の数やノズル列Ｌの数は、適宜設定される。噴射ヘッド１１のうちノズル１３が設けられる面が噴射面１１Ａとなる。噴射面１１Ａは、噴射ヘッド１１の−Ｚ側に設けられる。噴射ヘッド１１は、−Ｚ側へインク滴を噴射するようになっている。

図４は、噴射ヘッド１１の構成を示す断面図である。
同図に示すように、噴射ヘッド１１は、ヘッド本体１８と、ヘッド本体１８に接続された流路形成ユニット２２とを備えている。流路形成ユニット２２は、振動板１９と、流路基板２０と、ノズル基板２１とを備えている。

ヘッド本体１８は、合成樹脂からなる箱形の部材である。ヘッド本体１８には、駆動ユニット２４を収容する収容室２３と、外部から供給されたインクを流路形成ユニット２２に案内する内部流路２８とが形成されている。

収容室２３内に配置された駆動ユニット２４は、複数の圧電素子２５と、複数の圧電素子２５の上端を支持する固定部材２６と、駆動信号を圧電素子２５に供給する柔軟なケーブル２７とを備えている。圧電素子２５は、複数のノズル１３のそれぞれに対応して設けられている。

内部流路２８は、ヘッド本体１８を図４上下方向に貫通して形成されている。内部流路２８は、図中上端部がインク供給部１２及び加圧機構３８に接続されている。内部流路２８は、インク供給部１２から供給されてくるインクを図示下端側の開口端を介して流路形成ユニット２２へ流通させるインクの流路である。

流路形成ユニット２２は、振動板１９、流路基板２０、及びノズル基板２１を積層し、接着剤等で接合一体化された構成になっている。流路形成ユニット２２には、ヘッド本体１８の内部流路２８に接続された共通インク室１４と、共通インク室１４に接続されたインク供給口３０と、インク供給口３０に接続された圧力室３１とを備えている。圧力室３１は、各々のノズル１３に対応して設けられている。各々の圧力室３１は、共通インク室１４と反対側の端部においてノズル１３に接続されている。

振動板１９は、例えばステンレス鋼等の金属製の支持板上に弾性フィルムがラミネート加工された構成になっている。振動板１９のうち圧力室３１に対応する部分には島部３２が形成されている。島部３２は、例えばエッチングなどにより支持板を環状に除去することで、圧電素子２５の下端に接合されている。

島部３２はダイヤフラム部として機能する。振動板１９は、圧力室３１上において、島部３２の周囲の弾性フィルムの部分が圧電素子２５の駆動に応じて弾性変形し、島部３２が上下動するようになっている。振動板１９と内部流路２８の下端近傍との間にも、支持板の一部を除去して弾性フィルムのみとした部分が設けられており、この部分が共通インク室１４内の圧力変動を吸収するコンプライアンス部３３となっている。

流路基板２０は、内部流路２８の下端とノズル１３とを接続する共通インク室１４、インク供給口３０、及び圧力室３１などのインク流通室を形成するための凹部を有する。これらの凹部は、流路基板２０の基材となるシリコン単結晶基板を異方性エッチングすることで形成されている。

ノズル基板２１は、所定方向に所定間隔（ピッチ）で形成された複数のノズル１３を有する。本実施形態のノズル基板２１は、例えばステンレス鋼等の金属で形成された板状の部材である。ノズル基板２１の外面が噴射面１１Ａである。

このように構成された噴射ヘッド１１は、ケーブル２７を介して圧電素子２５に駆動信号が入力されることで、圧電素子２５が伸縮するようになっている。圧電素子２５の伸縮は、振動板１９の変形（キャビティに接近する方向及び離れる方向への変形）として伝達されるようになっている。振動板１９の変形により、圧力室３１の容積が変化し、インクを収容した圧力室３１の圧力が変動するようになっている。この圧力の変動によって、ノズル１３から、インクが噴射されるようになっている。

図１に戻って、インク供給部１２は、インク噴射機構ＩＪの一側に配置され、噴射ヘッド１１の各共通インク室１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋに接続されている。このインク供給部１２は、上記４色のインクを貯蔵するインクタンク１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋを有している。インク供給部１２は、不図示のインク供給機構を有しており、当該インク供給機構を用いてインクを噴射ヘッド１１へと供給するようになっている。

搬送機構ＣＲは、紙送りローラ３５、排出ローラ３６などを有している。紙送りローラ３５、排出ローラ３６は、不図示のモータ機構によって回転駆動されるようになっている。搬送機構ＣＲは、インク噴射機構ＩＪによるインク滴の噴射動作に連動させて記録媒体Ｍを搬送経路ＭＲに沿って搬送するようになっている。

図５はメンテナンス機構ＭＮの概略構成を示す模式的に示す図である。
上記メンテナンス機構ＭＮは、フラッシングユニット４０と、圧力発生ユニット５０とを含むものである。フラッシングユニット４０は、図５に示されるようにインク受け部材４１と、インク吸収体４２と、を備えている。インク受け部材４１は、上面が開放されたトレイ状の部材であり、内側に上記インク吸収体４２が収容されている。フラッシングユニット４０は、ノズル１３の噴射特性を維持するためのフラッシング動作時に用いられるものである。

上記インク吸収体４２は、インクを保持可能（吸収可能）なスポンジ状部材、あるいは多孔部材等で形成されている。本実施形態においては、インク吸収体４２は、フェルトなどの不織布で形成されている。

なお、インク受け部材４１の内側に設けられたインク吸収体４２の上方には、電極部材４５が配設されている。電極部材４５は、例えばステンレス鋼等の金属のメッシュ部材で形成されている。電極部材４５上に着弾したインク滴は、格子状の電極部材４５の隙間を通過して下側に配置されたインク吸収体４２に保持（吸収）されるようになっている。なお、インク滴が通過できれば、電極部材４５はメッシュ部材でなくてもよい。

圧力発生ユニット５０は、凹部５１ａが形成された本体部５１と、凹部５１ａにチューブ５２を介して接続されるポンプ（加減圧装置）５３とを備えている。ポンプ５３としては、凹部５１ａ内を加圧或いは減圧可能なものを用いた。

図６は圧力発生ユニット５０の本体部５１の平面構成を模式的に示す図である。
本体部５１に形成される凹部５１ａは、図６に示されるように、平面視した状態で、噴射ヘッド１１における一部のノズル１３に対応する大きさに形成されている。具体的に本実施形態では、例えば直線状に配置される３個のノズル１３を含む大きさの凹部５１ａを形成した。
圧力発生ユニット５０は、詳細は後述するように噴射ヘッド１１の噴射面１１Ａに非接触状態で駆動されるようになっている。本実施形態では、上述のように凹部５１ａが３個のノズル１３を含む大きさに形成されているため、凹部５１ａに対向するノズル１３の近傍に正圧或いは負圧を発生させる際のポンプ５３の駆動力が抑えられたものとなっている。よって、ポンプ５３として小型なものを用いることができる。

また、図５に示したように、チューブ５２の内部と凹部５１ａとは、接続部５１ｂを介して連通しており、チューブ５２の他端側は大気開放状態となっている。これにより、ポンプ５３は、凹部５１ａ内に正圧及び負圧を発生させることができるようになっている。
さらに、圧力発生ユニット５０は、不図示の駆動機構を備えており、この駆動機構により上記本体部５１が噴射ヘッド１１の噴射面１１Ａにおける所定の位置に移動可能となっている。

図７はプリンタ装置に搭載されるインク滴センサーの概略構成を示す図である。
本実施形態のプリンタ装置ＰＲＴは、各ノズル１３におけるインクの噴射状況を検出可能なインク滴センサー（検出部）６０を備えている。インク滴センサー６０は、図７に示すように噴射ヘッド１１のノズル基板２１に電圧を印加する電圧印加装置７１と、噴射ヘッド１１から噴射されたインクを受ける上記電極部材４５と、電極部材４５の電圧を検出する電圧検出器７３と、電圧検出器７３の検出結果を処理する処理装置７４とを有している。

インク滴センサー６０は、噴射ヘッド１１の噴射面１１Ａと電極部材４５との間に電界を与え、ノズル１３から電極部材４５にインクが移動するときの静電誘導に基づく電圧値の時間的変化を検出波形として処理装置７４に出力する。処理装置７４は、インク滴センサー６０から出力された検出波形に基づいて、インクの重量に関する情報（すなわち、各ノズル１３のインクの噴射状況）を取得可能となっている。当該重量に関する情報は、例えば制御装置ＣＯＮＴに送信されるようになっている。

続いて、インク滴センサー６０の原理、すなわち静電誘導によって誘導電圧が生じる原理について図面を参照しながら説明する。図８は、静電誘導によって誘導電圧が生じる原理を説明する模式図である。図中矢印の上側は、インク滴が吐出された直後の状態を示し、矢印の下側はインクＬＱが電極部材４５に着弾した状態を示している。

図８は、インク滴センサー６０から出力される検出信号（インク１滴分）の波形の一例を示す図である。ノズル基板２１（負極側）と電極部材４５（正極側）との間に電圧を印加した状態で、吐出パルスを用いて圧電素子２５を駆動させて、任意の一つノズル１３からインクＬＱを吐出させるときの波形を示している。

インクＬＱが吐出されるとき、ノズル基板２１は負極となっているため、ノズル基板２１の一部の負電荷がインクＬＱに移動し、吐出されたインクＬＱは負に帯電する。負に帯電したインクＬＱが電極部材４５に対して近づくに連れ、静電誘導によって電極部材４５の表面では正電荷が増加する。ノズル基板２１と電極部材４５との間の電圧は、静電誘導によって生じる誘導電圧により、インクＬＱを吐出しない状態における当初の電圧値よりも高くなる。

インクＬＱが電極部材４５に着弾すると、インクＬＱの負電荷により電極部材４５の正電荷が中和される。このため、ノズル基板２１と電極部材４５との間の電圧は当初の電圧値を下回る。その後、ノズル基板２１と電極部材４５との間の電圧は当初の電圧値に戻る。

したがって、図９に示すように、インク滴センサー６０から出力される検出波形は、一旦電圧が上昇した後に、当初の電圧値を下回るまで下降し、その後当初の電圧値に戻る波形となる。このようにして、インク滴センサー６０により各ノズル１３からインクＬＱを吐出した際の電圧変化が検出される。

図１０はプリンタ装置ＰＲＴの電気的な構成を示すブロック図である。
本実施形態におけるプリンタ装置ＰＲＴは、全体の動作を制御する制御装置ＣＯＮＴを備えている。制御装置ＣＯＮＴには、プリンタ装置ＰＲＴの動作に関する各種情報を入力する入力装置６９と、プリンタ装置ＰＲＴの動作に関する各種情報を記憶した記憶装置８０とが接続されている。

制御装置ＣＯＮＴには、インク噴射機構ＩＪ、搬送機構ＣＲ、メンテナンス機構ＭＮ、インク滴センサー６０など、プリンタ装置ＰＲＴの各部が接続されている。プリンタ装置ＰＲＴは、圧電素子２５を含む駆動ユニットに入力する駆動信号を発生する駆動信号発生器８２を備えている。駆動信号発生器８２は、制御装置ＣＯＮＴに接続されている。

駆動信号発生器８２には、噴射ヘッド１１の圧電素子２５に入力する吐出パルスの電圧値の変化量を示すデータ、及び吐出パルスの電圧を変化させるタイミングを規定するタイミング信号が入力される。駆動信号発生器６２は、入力されたデータ及びタイミング信号に基づいて吐出パルス等の駆動信号を発生する。

次に、上記のように構成されたプリンタ装置ＰＲＴの動作を説明する。以下の説明では、プリンタ装置ＰＲＴの特徴であるメンテナンス方法について述べる。
まず、昇降機構（不図示）によって噴射ヘッド１１の下方にインク受け部材４１を位置させ、噴射ヘッド１１の噴射面１１Ａとインク受け部材４１の内側に設けられた電極部材４５とを非接触状態で対向させる。これにより、インク滴センサー６０が待機状態とされる。

そして、電圧印加装置７１によって、噴射ヘッド１１の噴射面１１Ａと電極部材４５との間に電圧を印加する。これにより、インク滴センサー６０がＯＮ状態となる。このようにインク滴センサー６０を駆動した状態で、吐出パルスを用いて圧電素子２５を駆動し、各ノズル１３から順次インク滴を吐出する。インク滴センサー６０は、インク滴が電極部材４５に着弾した際の静電誘導に基づく電圧変化によってノズル１３の噴射状況、すなわちインクの増粘が生じているノズル１３或いは目詰まりを生じているノズル１３の検出を行うことができる。そして、インク滴センサー６０は、上述の検出結果を処理装置７４により制御装置ＣＯＮＴへと送信する。これにより制御装置ＣＯＮＴは、噴射ヘッド１１の全ノズル１３のうち、いずれのものに増粘或いは目詰まりが生じているかを把握することができる。以下、増粘或いは目詰まりが生じているノズル１３を不良ノズルと称する。

続いて、制御装置ＣＯＮＴは、図１１に示すように駆動機構（不図示）を用い、圧力発生ユニット５０の本体部５１を不良ノズルの下方に移動させる。このとき、平面視した状態で、本体部５１の凹部５１ａ内に３個のノズル１３が位置している（図６参照）。なお、３個のノズルは少なくともいずれかが不良ノズル（吐出不良ノズル）１３ａであればよい。また、本体部５１はノズル基板２１に対して微小な隙間ｄを隔てて対向配置されており、非接触状態となっている。

そして、制御装置ＣＯＮＴはポンプ５３を駆動する。これにより、圧力発生ユニット５０は、凹部５１ａ内を加圧することで不良ノズル１３ａの近傍に負圧を発生させる負圧発生工程と、凹部５１ａ内を減圧することで不良ノズル１３ａの近傍に負圧を発生させる負圧発生工程とを不良ノズル１３ａに対して交互に繰り返す。

ここで、本体部５１とノズル基板２１との隙間ｄは非常に微小であるため、ポンプ５３によって凹部５１ａに対向する不良ノズル１３ａ近傍に負圧或いは正圧を発生させることができる。なお、制御装置ＣＯＮＴは、不良ノズル１３ａ内のインクのメニスカスが破壊しない強さの正圧或いは負圧を発生するようにポンプ５３を駆動している。

ここで、本体部５１はノズル基板２１（噴射面１１Ａ）との間に微小な隙間ｄが生じているものの、凹部５１ａが一個のノズル１３に対応する大きさとなっているため、不良ノズル１３ａの近傍に負圧を発生させる際のポンプ５３の駆動力を抑えることができる。

また、制御装置ＣＯＮＴは上記負圧発生工程において、噴射ヘッド１１の圧電素子２５が圧力室３１の容積を増加させる動作に同期してポンプ５３を駆動し、不良ノズル１３ａの近傍に負圧を発生させるようにしている。これにより、圧力室３１の容量が増加した際に不良ノズル１３ａ内からインクが引き出されるようになる。すなわち、図１２（ａ）に示されるようにインクＬＱは、共通インク室１４からインク供給口３０を介して容積が拡大した圧力室３１内へと送り込まれるとともに不良ノズル１３ａから噴射されない程度に引き出された状態となる。

また、制御装置ＣＯＮＴは上記正圧発生工程において、噴射ヘッド１１の圧電素子２５が圧力室３１の容積を減少させる動作に同期してポンプ５３を駆動し、不良ノズル１３ａの近傍に正圧を発生させるようにしている。これにより、圧力室３１の容積が減少した際に不良ノズル１３ａ内にインクが押し込まれるようになる。すなわち、図１２（ｂ）に示されるようにインクＬＱは、不良ノズル１３ａ内に引き込まれるとともにインク供給口３０を介して容積が減少した圧力室３１から共通インク室１４側へと送り込まれる。

本実施形態では、上記負圧発生工程と正圧発生工程とが繰り返されるため、不良ノズル１３ａ、圧力室３１、インク供給口３０、及び共通インク室１４により構成されるインク供給経路内においてインクＬＱを攪拌させることができる。よって、インクＬＱの増粘を防止することができ、結果的に色ムラや目詰まりの発生を防止することができる。また、従来のキャッピング装置による吸引動作と異なり、不良ノズル１３ａからインクが排出されないため、インクの消費量を抑えることができる。また、不良ノズル１３ａからインクが排出されないので、噴射ヘッド１１の噴射面１１Ａにノズル１３から排出されたインクが付着することを防止できる。

なお、凹部５１ａ内に配置されたノズル１３に吐出不良が生じていない正常なノズルが含まれる場合、この正常なノズルに対しても上述のようなインクの攪拌が行われる。この場合においても、上述のように正圧及び負圧発生工程ではインクのメニスカスが破壊されることが防止されるので、正常ノズルに悪影響が及ぶことはない。

本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
上記実施形態では、本体部５１の凹部５１ａが平面視した状態で噴射ヘッド１１の複数個（３個）を含む大きさとなっている場合について説明したが、凹部の形状はこれに限定されない。例えば、図１３（ａ）に示すように、本体部１５１として、平面視した状態で噴射ヘッド１１の一つのノズル列Ｌを構成する全ノズル１３を含む大きさの凹部１５１ａが形成されたものを用いることができる。この構成によれば、ポンプ５３の容量が多少大きくなるものの、ノズル列、すなわち同色インクを吐出するノズル１３における不良ノズルに対するメンテナンスを行うことができる。また、メンテナンス時にノズル１３からインクが排出されないため、ノズル１３内でインクが混色するといった不具合の発生が防止される。

或いは、図１３（ｂ）に示すように、本体部２５１として、平面視した状態で噴射ヘッド１１の一つのノズル１３を含む大きさの凹部２５１ａが形成されたものを用いることができる。この構成によれば、一つの不良ノズル１３ａの近傍に正圧或いは負圧を発生させればよいので、ポンプ５３の容量が抑えられ、より小型なものを用いることができ、メンテナンス機構ＭＮ、およびこれを備えたプリンタ装置ＰＲＴ自体を小型化できる。

また、上記実施形態ではライン型の噴射ヘッドを備えたプリンタ装置ＰＲＴについて説明したが、本発明はシリアル型の噴射ヘッドを備えたプリンタ装置についても適用可能である。
また、上記実施形態では、圧力発生ユニット５０のみを搭載したプリンタ装置ＰＲＴについて説明したが、圧力発生ユニット５０とともに従来のキャップ装置を搭載していても良い。圧力発生ユニット５０およびキャップ装置を用途に応じて使い分けることで、メンテナンス時におけるインクの無駄を極力抑えるとともに安定したインクの吐出特性を備えた信頼性の高いプリンタ装置を提供できる。

上記実施例は、インクジェット式のプリンタと、インクカートリッジが採用されているが、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と、その液体を収容した液体容器を採用しても良い。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、液体噴射装置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態、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）のような流状態、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等の各種液体組成物を包含するものとする。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）などを形成するために紫外線硬化樹脂等の透明樹脂液を基板上に噴射する液体噴射装置、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を採用しても良い。そして、これらのうちいずれか一種の噴射装置および液体容器に本発明を適用することができる。

ＰＲＴ…プリンタ装置（流体噴射装置）、Ｍ…記録媒体（媒体）、ＣＯＮＴ…制御装置（制御部）、１１…噴射ヘッド（流体噴射ヘッド）、１３…ノズル、１３ａ…不良ノズル、２５…圧電素子、３１…圧力室、５０…負圧発生ユニット、５１…本体部、５１ａ…凹部、６０…インク滴センサー（検出部）、１５１…本体部、１５１ａ…凹部、２５１…本体部、２５１ａ…凹部

Claims (9)

1. 媒体に流体を噴射する複数のノズルを有する流体噴射ヘッドと、
   前記ノズルの近傍に正圧及び負圧を交互に発生させる圧力発生ユニットと、を備え、
   前記圧力発生ユニットは、前記流体を前記ノズル内から噴射させることなく外部に引き出すように前記負圧を発生させつつ、前記流体を前記ノズル内に押し込むように前記正圧を発生させることを特徴とする流体噴射装置。
2. 前記流体噴射ヘッドは、前記ノズルが連通する圧力室と、前記圧力室の容積を変化させる圧電素子とを有し、
   前記圧力発生ユニットは、前記圧電素子が前記圧力室の容積を増加させる動作と同期して前記負圧を発生させつつ、前記圧電素子が前記圧力室の容積を減少させる動作と同期して前記正圧を発生させることを特徴とする請求項１に記載の流体噴射装置。
3. 前記圧力発生ユニットは、前記ノズル内の前記流体のメニスカスを破壊しない強さで前記正圧及び前記負圧を発生することを特徴とする請求項１又は２に記載の流体噴射装置。
4. 前記流体噴射ヘッドの前記ノズルの各々における前記流体の噴射状況を検出する検出装置を有し、
   前記圧力発生ユニットは、前記複数のノズルのうち、前記検出装置により前記流体の噴射不良が生じていると検出された不良ノズルの近傍に前記正圧及び前記負圧を発生させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の流体噴射装置。
5. 前記圧力発生ユニットは、一部の前記ノズルに対応する大きさの凹部が形成された本体部と、前記凹部内を加圧或いは減圧可能な加減圧装置とを備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の流体噴射装置。
6. 媒体へ流体を噴射する複数のノズルを有する流体噴射ヘッドを備える流体噴射装置のメンテナンス方法において、
   前記ノズルの近傍に負圧を発生させて前記流体を当該ノズルから噴射させることなく外部に引き出す負圧発生工程と、前記ノズルの近傍に正圧を発生させて前記流体を当該ノズル内に押し込む正圧発生工程とを備え、
   前記負圧発生工程及び前記正圧発生工程が交互に繰り返されることを特徴とする流体噴射装置のメンテナンス方法。
7. 前記負圧発生工程においては、前記流体噴射ヘッドの圧電素子が前記ノズルの連通する圧力室の容積を増加させる動作に同期して前記ノズルの近傍に前記負圧を発生させ、
   前記正圧発生工程においては、前記圧電素子が前記圧力室の容積を減少させる動作に同期して前記ノズルの近傍に前記正圧を発生させることを特徴とする請求項６に記載の流体噴射装置のメンテナンス方法。
8. 前記負圧発生工程及び前記正圧発生工程においては、前記ノズル内のメニスカスを破壊しない強さで前記正圧及び前記負圧を発生させることを特徴とする請求項６又は７に記載の流体噴射装置のメンテナンス方法。
9. 前記流体噴射ヘッドの前記ノズルの各々における前記流体の噴射状況を検出する検出工程を有し、
   前記検出工程により前記流体の噴射不良が生じていると検出された不良ノズルに対して前記負圧発生工程及び前記正圧発生工程を交互に繰り返すことを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の流体噴射装置のメンテナンス方法。

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