JP2012116143A - クリーニング装置、液体噴射装置及びクリーニング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】効率よく気泡を排出することができるクリーニング装置、液体噴射装置及びクリーニング方法を提供する。
【解決手段】クリーニング装置４０は、液体噴射ヘッド１５に当接することにより液体噴射ヘッド１５との間に閉空間域Ｒｃを囲み形成する有底箱状のキャップ４１と、閉空間域Ｒｃに連通する第１の流路４８を介して閉空間域Ｒｃに吸引力を及ぼす吸引ポンプ５１と、第１の流路４８を開閉可能に設けられた流路開閉弁５５と、閉空間域Ｒｃを加圧する加圧ポンプ６１と、流路開閉弁５５を閉状態にするとともに吸引ポンプ５１を駆動させて第１の流路４８における流路開閉弁５５を境として閉空間域Ｒｃとは反対側となる第１の流路４８内に負圧を蓄積させる制御及び加圧ポンプ６１を駆動させて閉空間域Ｒｃを加圧する制御を行った後、流路開閉弁５５を開状態にして正圧状態の閉空間域Ｒｃを負圧状態にする制御を行うコンピューターと、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体噴射装置の液体噴射ヘッド内から気泡を排出するためのクリーニング装置、該クリーニング装置を備えた液体噴射装置及びクリーニング方法に関する。

従来、記録媒体に対して液体を噴射する液体噴射装置として、インクジェット式プリンターが広く知られている。このプリンターは、液体噴射ヘッドに形成されたノズルからインク（液体）を噴射することで、記録媒体に印刷処理を施すようになっている。

こうしたプリンターにおいては、ノズル内に気泡が混入したノズル抜け状態で噴射を行うことで、印刷した画像にドット抜けが生じることがある。そして、ドット抜けによる印字不良の発生を抑制するため、インクとともにノズル内の気泡を排出する吸引クリーニングを実行するようにしたプリンターがある（例えば、特許文献１）。

特開２００６−３１２２６２号公報

ところで、こうしたプリンターにおいては、１つのインク供給源から複数のノズルにインクを供給するために、インクを供給するためのインク供給路における各ノズルに接続される下流側が複数に分岐していることが多い。そして、特にインク供給路の分岐数が多い場合には、その分岐した分岐流路の長さや形状が異なるために、各分岐流路の流路抵抗値にばらつきが生じることがある。

そのため、ノズル側から付与される吸引力が大きくなると、流路抵抗値の大きい分岐流路では上流側からインクが十分に供給されず、隣接する分岐流路からインクを引き込んでしまうことがある。そして、こうしたインクの引き込みが生じると、流路抵抗値の大きい分岐流路に隣接する分岐流路においては、ノズル側から上流側に向けてインクが逆流することになるため、気泡の排出が妨げられてしまう。

すなわち、吸引クリーニングにおいては、ノズル側から付与する吸引力を大きくすることで気泡の排出効率を上げることができるが、吸引力を大きくしすぎると上流側からのインクの供給不足を招いて、かえって気泡の排出効率が低下してしまうという問題がある。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、効率よく気泡を排出することができるクリーニング装置、液体噴射装置及びクリーニング方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明のクリーニング装置は、液体噴射ヘッドにおける液体を噴射する複数のノズル開口を囲うように前記液体噴射ヘッドに当接することにより該液体噴射ヘッドとの間に閉空間域を囲み形成する有底箱状のキャップと、前記閉空間域に連通する第１の流路の途中に設けられ、当該第１の流路を介して前記閉空間域に吸引力を及ぼす吸引手段と、前記キャップと前記吸引手段との間において前記第１の流路を開閉可能に設けられた開閉弁と、前記閉空間域に連通する第２の流路を通じて前記閉空間域に気体を流入させて、当該閉空間域を加圧する加圧手段と、前記開閉弁を閉状態にするとともに前記吸引手段を駆動させて前記第１の流路における前記開閉弁を境として前記閉空間域とは反対側となる前記第１の流路内に負圧を蓄積させる制御及び前記加圧手段を駆動させて前記閉空間域を加圧する制御を行った後、前記開閉弁を開状態にして正圧状態の前記閉空間域を負圧状態にする制御を行う制御手段と、を備える。

この構成によれば、開閉弁を開状態にすることで正圧状態の閉空間域が負圧状態になるので、加圧手段によって加圧していた分、大気圧状態の閉空間域を負圧状態にする場合よりも大きな圧力差を発生させて、ノズル内を流れる液体の流速を増すことができる。したがって、大気圧状態から過度に大きな負圧を作用させた場合に生じる気泡の排出効率の低下を抑制して、効率よく気泡を排出することができる。

また、上記目的を達成するために、本発明の液体噴射装置は、上記クリーニング装置と、液体を噴射する複数のノズル開口を有する液体噴射ヘッドと、液体供給源側となる上流側から前記ノズル開口側となる下流側に向けて前記液体を供給する供給路と、該供給路の途中位置に設けられ、該途中位置よりも下流側における前記供給路内の圧力が大気圧よりも低い既定値未満になった場合に開弁する一方、前記途中位置よりも下流側における前記供給路内の圧力が前記既定値以上である場合には閉状態を保持する差圧弁と、を備える。

この構成によれば、差圧弁は大気圧よりも低い既定値未満にならなければ開弁しないため、閉空間域を加圧することでノズル開口から気体が押し込まれた場合にも、該気体が差圧弁よりも上流側となる液体供給源側に進入するのを抑制することができる。

本発明の液体噴射装置において、前記差圧弁は、前記液体供給源側となる上流側から前記液体を流入させるための流入口及び前記ノズル側となる下流側に向けて前記液体を流出させるための流出口が設けられた圧力室と、該圧力室の壁面の一部を構成するとともに該圧力室内の圧力変動に基づいて変位する可撓性部材と、閉状態となることにより前記流入口を閉鎖するとともに開状態となることにより前記流入口を開放する弁体と、該弁体を常には閉状態となる方向に付勢する付勢部材と、を有する。

この構成によれば、途中位置よりも下流側における供給路内の圧力が既定値よりも高くなると可撓性部材が圧力室の容積を拡大する方向に変位して弁体が閉状態に保持される。一方、閉空間域が負圧状態になると、供給路内の圧力が低下して可撓性部材が付勢部材の付勢力に抗して圧力室の容積を減少させる方向に変位し、差圧弁が開弁する。したがって、差圧弁が開弁する場合には、ノズル側からの吸引力と可撓性部材の復元力とによって圧力室内の液体を流出口から勢いよく流出させ、気泡を効率よく排出することができる。

本発明の液体噴射装置において、前記吸引手段と前記加圧手段とは、上流端が前記キャップ内に連通するとともに下流端が廃液タンクに接続される第１流路チューブと、上流端が大気に連通するとともに下流端が前記キャップ内に連通する第２流路チューブと、前記第１流路チューブ及び前記第２流路チューブを押圧する押圧部材とを有する一つのチューブポンプからなる。

この構成によれば、吸引手段と加圧手段とは一つのチューブポンプからなるので、吸引手段と加圧手段とをそれぞれ備える場合よりも、部品点数の増加を抑制することができる。また、制御手段が開閉弁を閉状態にしてチューブポンプを駆動することで、第１の流路における負圧の蓄積と閉空間域の加圧とを同時に行うことができる。

本発明の液体噴射装置において、前記第２流路チューブの内径は前記第１流路チューブの内径よりも小さい。
この構成によれば、第２流路チューブの内径は第１流路チューブの内径よりも小さいので、共通の押圧部材で第１流路チューブ及び第２流路チューブを押圧した場合にも、第２流路チューブを介して閉空間域に流入させる気体よりも多くの気体を閉空間域から第１流路チューブを介して排出することができる。したがって、開閉弁を開状態にしたときに、正圧状態の閉空間域を負圧状態にすることができる。

また、上記目的を達成するために、本発明のクリーニング方法は、液体噴射ヘッドにおける液体を噴射する複数のノズル開口を囲うように有底箱状のキャップが前記液体噴射ヘッドに当接することにより該液体噴射ヘッドと前記キャップとの間に囲み形成された閉空間域を吸引手段により吸引して前記ノズル開口から前記液体を排出させるクリーニングを行うクリーニング方法であって、前記閉空間域に連通する第１の流路の途中に当該第１の流路を開閉可能に設けられた開閉弁を閉状態にするとともに前記吸引手段を駆動して前記第１の流路における前記開閉弁を境として前記閉空間域とは反対側となる前記第１の流路内に負圧を蓄積する蓄圧工程と、前記閉空間域に連通する第２の流路を通じて前記閉空間域に気体を流入させて、当該閉空間域を加圧する加圧工程と、前記蓄圧工程及び前記加圧工程の後に、前記開閉弁を開状態にして正圧状態の前記閉空間域を負圧状態にすることにより前記ノズル開口から前記液体を排出させる排出工程と、を備える。

この構成によれば、上記クリーニング装置と同様の作用効果を得ることができる。

本発明の第１実施形態におけるプリンターの概略構成を示す断面図。 第１実施形態のプリンターの電気的構成を示すブロック図。 （ａ）は第１実施形態のクリーニング内容を示したテーブル、（ｂ）はクリーニング時における閉空間域の圧力状態の変化を示したグラフ。 本発明にかかる液体噴射装置におけるクリーニング動作の作用を説明するグラフ。 本発明の第２実施形態におけるプリンターの概略構成を示す断面図。 第２実施形態のクリーニング内容を示したテーブル。

（第１実施形態）
以下、本発明を液体噴射装置の一種であるインクジェット式プリンター（以下、単に「プリンター」という）に具体化した第１実施形態について、図１〜図４を参照しながら説明する。

図１に示すように、プリンター１１は、液体供給源の一例としてのインクタンク１２に収容された液体の一例としてのインクを加圧ポンプ１３によってインク供給チューブ１４の下流端に接続された液体噴射ヘッド１５に向けて供給するようになっている。

液体噴射ヘッド１５には、上流端がインク供給チューブ１４の下流端に接続されるインク供給路１６と、インク供給路１６の下流端に接続される複数のノズル１７とが形成されている。インク供給路１６は下流側が複数に分岐しているとともに、分岐した分岐流路１６ａを通じて各ノズル１７にインクを供給するようになっている。

液体噴射ヘッド１５の下面からなるノズル形成面１５ａには、ノズル１７の下流端となるノズル開口１７ａが開口している。なお、本実施形態の液体噴射ヘッド１５は、固定したままでも用紙最大幅範囲の印字が可能なラインヘッドとなっている。すなわち、液体噴射ヘッド１５には、用紙最大幅範囲に亘って多数のノズル１７が配置されている。また、インク供給チューブ１４の途中位置Ｐｔには差圧弁１８が接続されている。

差圧弁１８は、インク供給チューブ１４を介して接続された上流側のインクタンク１２から供給されるインクを一時貯留する貯留室２１と、この貯留室２１よりもインクの流動方向の下流側に位置して液体噴射ヘッド１５側にインクを供給する圧力室２２とを有している。また、貯留室２１と圧力室２２は、両室を隔てる隔壁部２３に貫通形成された貫通孔２３ａによって連通している。なお、インク供給チューブ１４、貯留室２１、貫通孔２３ａ、圧力室２２及びインク供給路１６は、インクタンク１２側となる上流側からノズル１７側となる下流側に向けてインクを供給する供給路３５を構成する。

圧力室２２内には、インクタンク１２側となる上流側からインクを流入させるための流入口２２ａを通じて貯留室２１内のインクが流入するようになっている。なお、流入口２２ａは貫通孔２３ａの下流側の開口によって構成されている。また、圧力室２２内からは、ノズル１７側となる下流側に向けてインクを流出させるための流出口２２ｂを通じてインクが流出するようになっている。

貯留室２１内には貫通孔２３ａを閉塞可能な弁体２５を常には閉状態となる方向（隔壁部２３に当接する方向）に付勢するばね２４が配置されているとともに、貫通孔２３ａには弁体２５の軸部２５ａが遊挿されている。

そして、ばね２４によって付勢された弁体２５が隔壁部２３に当接する閉状態となることにより、圧力室２２の流入口２２ａが閉鎖される。また、弁体２５がばね２４の付勢力に抗して隔壁部２３から離間する開弁方向に移動して開状態となることによって、圧力室２２の流入口２２ａが開放される。そして、流入口２２ａが開放されると、貯留室２１と圧力室２２とが連通状態となり、液体噴射ヘッド１５側へのインクの供給が許容される。

圧力室２２の壁面の一部は、圧力室２２内の圧力変動に基づいて変位する可撓性部材の一例としてのフィルム２６により構成されている。そして、そのフィルム２６における圧力室２２側となる面には、弁体２５の軸部２５ａが取り付けられている。

このように構成された差圧弁１８では、液体噴射ヘッド１５のノズル１７からインクが噴射されたりして圧力室２２内のインク量が減少することに伴って圧力室２２内が負圧状態になると、圧力室２２内のインク圧と大気圧との差圧によって、フィルム２６が圧力室２２の内容積を減少させる方向（図１では上方向）に撓み変位することになる。

そして、この場合のフィルム２６の撓み力がばね２４の付勢力よりも大きくなると、弁体２５が開弁方向に移動して貯留室２１内のインクを圧力室２２に流入させる。すなわち、差圧弁１８は、圧力室２２の圧力が大気圧よりも低い既定値未満になった場合に開弁する。一方、この圧力室２２へのインクの流入によって圧力室２２の圧力が規定値以上になると、弁体２５がばね２４の付勢力によって再び閉弁方向に移動することになる。このように、差圧弁１８は、弁体２５が開弁方向及び閉弁方向への変位動作を繰り返すことにより、ノズル１７の背圧となるインク供給路１６内の圧力を調整するようになっている。

なお、インク供給路１６を通じてノズル１７の上流側にインクが供給されると、毛細管現象によってノズル１７内にインクが充填され、ノズル１７内であって且つノズル形成面１５ａに開口したノズル開口１７ａの付近にメニスカスＳｆが形成される。ここで、メニスカスＳｆとは、液体（インク）が固体表面（ノズル１７）と接するときに、両者の分子間に働く付着力と液体分子間の凝集力の大小関係によって生じる湾曲した液面のことである。そして、差圧弁１８においては、複数のノズル１７内に均一なメニスカスＳｆを形成して噴射動作を安定させるために、ノズル１７の背圧を形成する圧力室２２内の圧力状態が微弱な負圧状態となるように、ばね２４の付勢力が調整されている。

次に、液体噴射ヘッド１５等の内部に混入した気泡を排出するクリーニングを行うためにプリンター１１に備えられたクリーニング装置４０について説明する。クリーニング装置４０は、上側が開口した有底箱状をなすキャップ４１と、キャップ４１を上下方向に昇降移動させるための昇降機構（図示略）とを備えている。

キャップ４１の周壁４１ａの上面全体には、ゴムなどの弾性部材からなる四角枠状のシール部材４３が取り付けられている。キャップ４１は、昇降機構の駆動に基づいて昇降することにより、液体噴射ヘッド１５のノズル形成面１５ａに対して接離する方向に変位可能になっている。そして、キャップ４１は、ノズル開口１７ａを囲うように液体噴射ヘッド１５のノズル形成面１５ａに当接することにより、液体噴射ヘッド１５との間に閉空間域Ｒｃを囲み形成する。

また、キャップ４１の底壁４１ｂには、キャップ４１内からインクを排出させるための排出管４４がキャップ４１の外側に向かって突設されている。排出管４４には、可撓性を有する第１流路チューブ４５の上端側が接続されている。一方、第１流路チューブ４５の下端側は、排出インクを回収するための直方体形状をなす廃液タンクの一例としての廃インクタンク４６内に挿入されている。廃インクタンク４６内には、廃インクを吸収して保持する多孔質材料からなるインク吸収材４７が収容されている。そして、本実施形態では、排出管４４及び第１流路チューブ４５により、閉空間域Ｒｃに連通する第１の流路４８が構成されている。

第１流路チューブ４５におけるキャップ４１と廃インクタンク４６との間となる位置には吸引ポンプ５１が配置されている。この吸引ポンプ５１は、略円筒状をなすポンプケース５２を有したチューブポンプであり、そのポンプケース５２内には、第１流路チューブ４５の長さ方向の中間部がポンプケース５２の内周壁に沿うように収容されている。また、ポンプケース５２内には、回転体５３と、この回転体５３の回転時にポンプケース５２の内周面に沿って移動しながら第１流路チューブ４５を押圧可能な一対の押圧ローラー５４とが収容されている。

この吸引ポンプ５１が駆動されると、回転体５３が図１において実線矢印Ａで示す反時計方向に回転して、押圧ローラー５４が第１流路チューブ４５の中間部をキャップ４１側（上流側）から廃インクタンク４６側（下流側）へ順次押し潰しながら回転する。これにより、第１流路チューブ４５内の空気が廃インクタンク４６側（下流側）に追い出され、吸引ポンプ５１よりも上流側の第１流路チューブ４５内が吸引されるようになっている。

閉空間域Ｒｃに連通する第１の流路４８の途中となる第１流路チューブ４５におけるキャップ４１と吸引ポンプ５１との間の位置には、第１の流路４８を開閉可能な開閉弁の一例としての流路開閉弁５５が設けられている。なお、流路開閉弁５５は、任意に開閉操作を行うことができる弁であり、本実施形態では電磁制御弁により構成されている。したがって、流路開閉弁５５を閉状態として吸引ポンプ５１を駆動させると、閉状態の流路開閉弁５５と押圧ローラー５４との間に位置する第１流路チューブ４５内の領域Ｒｖに負圧が蓄積される。

また、キャップ内の底壁４１ｂにおいて排出管４４から離間した位置からは、キャップ４１内に気体（空気）を流入させるための流入管５６がキャップ４１の外側に向かって突設されている。流入管５６には、可撓性を有する第２流路チューブ５７の下端側が接続されてキャップ４１内に連通している。一方、第２流路チューブ５７の上端側は大気に連通している。そして、本実施形態では、流入管５６及び第２流路チューブ５７により、閉空間域Ｒｃに連通する第２の流路５９が構成されている。

第２流路チューブ５７の上流側は２つに分岐されているとともに、分岐した一方の分岐チューブ５７ａには大気開放弁５８が設けられている。また、分岐した他方の分岐チューブ５７ｂの途中位置には、加圧手段の一例としての加圧ポンプ６１が配置されている。この加圧ポンプ６１は、略円筒状をなすポンプケース６２を有したチューブポンプであり、そのポンプケース６２内には、分岐チューブ５７ｂの長さ方向の中間部がポンプケース６２の内周壁に沿うように収容されている。また、ポンプケース６２内には、回転体６３と、この回転体６３の回転時にポンプケース６２の内周面に沿って移動しながら分岐チューブ５７ｂを押圧可能な一対の押圧ローラー６４とが収容されている。

そして、この加圧ポンプ６１では、回転体６３を図１において実線矢印Ｂで示す反時計方向に回転させた場合に、押圧ローラー６４が分岐チューブ５７ｂの中間部を上流側からキャップ４１側（下流側）へ順次押し潰しながら回転するようになっている。そして、この回転により分岐チューブ５７ｂ内の空気がキャップ４１内に送り込まれるようになっている。

次に、プリンター１１の電気的構成について説明する。
図２に示すように、プリンター１１の制御装置１００は制御手段として機能するコンピューター１０１と、ヘッド駆動回路１０２と、モーター駆動回路１０３，１０４，１０５とを備えている。コンピューター１０１は、バス１０６を介してヘッド駆動回路１０２及びモーター駆動回路１０３，１０４，１０５と電気的に接続されている。

コンピューター１０１は、ＡＳＩＣ１０７（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ ＩＣ（特定用途向けＩＣ））、ＣＰＵ１０８、ＲＯＭ１０９及びＲＡＭ１１０を備えている。ＲＯＭ１０９には、各種制御プログラム及び各種データなどが記憶されている。ＲＡＭ１１０には、ＣＰＵ１０８によって実行されるプログラムデータや、ＣＰＵ１０８による演算結果及び処理結果である各種データ、並びにＡＳＩＣ１０７で処理された各種データなどが一時記憶される。

コンピューター１０１は、ＣＰＵ１０８がＲＯＭ１０９等に記憶されたプログラムを実行することで、各種の制御を行う。例えば、コンピューター１０１は、ヘッド駆動回路１０２を介して液体噴射ヘッド１５からのインクの噴射動作を制御する。また、コンピューター１０１は、モーター駆動回路１０３を介して加圧ポンプ１３のポンプモーター１３ａを駆動させることで、加圧ポンプ１３の加圧動作を制御する。また、コンピューター１０１は、モーター駆動回路１０４を介して吸引ポンプ５１のポンプモーター５１ａを駆動させることで、吸引ポンプ５１の吸引動作を制御する。また、コンピューター１０１は、モーター駆動回路１０５を介して加圧ポンプ６１のポンプモーター６１ａを駆動させることで、加圧ポンプ６１の加圧動作を制御する。

次に、本実施形態のクリーニング装置４０が実行するクリーニングについて説明する。
まず、クリーニングが実行される前は、図３（ａ）に示すように、差圧弁１８、流路開閉弁５５及び大気開放弁５８は閉状態になっている。また、吸引ポンプ５１及び加圧ポンプ６１は駆動が停止されている。

さて、クリーニングが開始されると、コンピューター１０１がクリーニング装置４０の昇降機構を駆動させてキャップ４１を上昇させることにより、キャップ４１におけるシール部材４３の先端をノズル形成面１５ａに対して当接させる。なお、図３（ａ）（ｂ）に示すように、このときの閉空間域Ｒｃの圧力状態は大気圧Ｐ０となっている。

そして次に、図３（ａ）に示すように、蓄圧工程としてコンピューター１０１が吸引ポンプ５１を時間ｔ０の間駆動させる。すると、第１の流路４８における流路開閉弁５５を境として閉空間域Ｒｃとは反対側となる吸引ポンプ５１と流路開閉弁５５との間の領域Ｒｖに負圧が蓄積される。なお、図３（ｂ）においては、領域Ｒｖに蓄積される負圧を一点鎖線で示している。

また、蓄圧工程と同時に、加圧工程としてコンピューター１０１が加圧ポンプ６１を時間ｔ０の間駆動させる。すると、加圧ポンプ６１によって第２の流路５９を通じてキャップ４１内に空気が送り込まれ、流入した空気によって閉空間域Ｒｃが加圧される。これにより、図３（ｂ）に実線で示すように、加圧ポンプ６１が駆動される時間ｔ０の間に、閉空間域Ｒｃの圧力状態が大気圧Ｐ０から正圧Ｐ３に変化する。また、時間ｔ０が経過すると、コンピューター１０１は吸引ポンプ５１及び加圧ポンプ６１の駆動を停止して、蓄圧工程及び加圧工程を終了する。

次に、排出工程として、コンピューター１０１が流路開閉弁５５を開状態にする。すると、図３（ｂ）に示すように、閉空間域Ｒｃが一気に減圧されて、閉空間域Ｒｃの圧力状態が正圧Ｐ３から負圧Ｐ１となる。すなわち、排出工程では、流路開閉弁５５を開弁させた状態において第１の流路４８を介して閉空間域Ｒｃに吸引ポンプ５１の吸引力を及ぼすことにより、閉空間域Ｒｃに負圧を発生させるようになっている。

すると、閉空間域Ｒｃの負圧状態により液体噴射ヘッド１５のノズル開口１７ａからインクがキャップ４１内に排出されるとともに、差圧弁１８が開弁して排出された分のインクが供給路３５を通じてノズル１７側に供給される。これにより、インクとともに液体噴射ヘッド１５内に溜まった気泡や増粘したインク等が排出される。また、図３（ｂ）に実線で示すように、排出時間ｔ１の間にキャップ４１内に排出されたインクによって閉空間域Ｒｃの負圧状態がやや解消され、閉空間域Ｒｃの圧力状態が負圧Ｐ１から負圧Ｐ２に変化する。

続いて、開放工程として、コンピューター１０１が大気開放弁５８を開状態にする。すると、分岐チューブ５７ａを通じて閉空間域Ｒｃに空気が流入する。これにより、図３（ｂ）に示すように、開放時間ｔ２の間に閉空間域Ｒｃの圧力状態が負圧Ｐ２から大気圧Ｐ０に変化する。そして、閉空間域Ｒｃの圧力状態が大気圧Ｐ０になると差圧弁１８が閉弁し、ノズル開口１７ａからのインクの流出が止まる。

そしてその後、コンピューター１０１がクリーニング装置４０の昇降機構を駆動させてキャップ４１を元の位置まで降下させる。また、コンピューター１０１が吸引ポンプ５１を駆動させ、キャップ４１内を空吸引してキャップ４１内に残存するインクを廃インクタンク４６内に排出して、クリーニングを終了する。

次に、上記のようにクリーニング装置４０によって実行されるクリーニングの作用について説明する。
クリーニングにおいては、閉空間域Ｒｃの圧力状態をノズル１７内の圧力（背圧）よりも低くすることで、ノズル１７内のインクをノズル開口１７ａから吸引してキャップ４１内に排出させる。したがって、ノズル１７の背圧と閉空間域Ｒｃとの圧力差が大きくなると、ノズル１７内でのインクの流速が速くなって気泡が勢いよく流されるので、気泡の排出効率が増すといえる。そのため、閉空間域Ｒｃに付与する負圧、すなわち吸引ポンプ５１の吸引量を大きくすれば、気泡の排出効率を上げることができる。

しかし、吸引ポンプ５１の吸引量が増すと、特に流路抵抗値の大きい分岐流路１６ａに接続されるノズル１７においては、引き出されるインクの量に対して、上流側から供給されるインクの量が不足することがある。そうすると、流路抵抗値の大きい分岐流路１６ａでは、隣接する流路抵抗値の小さい分岐流路１６ａからインクを引き込んでしまうので、流路抵抗値の小さい分岐流路１６ａにおいて気泡の排出が妨げられることになる。

そのため、図４に示すように、閉空間域Ｒｃに付与する負圧をある境界値Ｐｎよりも大きくすると、液体噴射ヘッド１５全体での気泡の排出効率Ｅ１（１回のクリーニングでノズル抜けが解消されるノズル１７の数の割合）が低下してしまうことがある。したがって、こうした排出効率Ｅ１の低下を抑制して効率よく気泡を排出するには、閉空間域Ｒｃに付与する負圧は境界値Ｐｎ程度にするのが好ましいといえる。

ここで、流路開閉弁５５を開弁したときに閉空間域Ｒｃ側から領域Ｒｖ側に流入する気体の流速は、閉空間域Ｒｃと領域Ｒｖとの圧力差が大きいほど大きくなる。また、例えば領域Ｒｖに境界値Ｐｎ程度の負圧が蓄積されている場合、閉空間域Ｒｃと領域Ｒｖとの圧力差は、閉空間域Ｒｃが大気圧Ｐ０の場合の圧力差Ｄｐ１よりも、閉空間域Ｒｃが正圧Ｐ３の場合の圧力差Ｄｐ２（Ｄｐ２＞Ｄｐ１）の方が大きい。

そのため、閉空間域Ｒｃが正圧Ｐ３の場合には、流路開閉弁５５を開弁したときに閉空間域Ｒｃ内の気体が速やかに領域Ｒｖに排出され、閉空間域Ｒｃが大気圧Ｐ０の場合の流速Ｖ１よりも速い流速Ｖ２（Ｖ２＞Ｖ１）でノズル１７内からインクが引き出される。そして、排出工程では既に吸引ポンプ５１の駆動は停止されているため、蓄圧工程における吸引ポンプ５１の吸引量に対応する量のインクがノズル１７内から引き出されると、インクの吸引は終了する。すなわち、インクの流速が増してもインクの吸引量は増加しないので、流路抵抗値の大きい分岐流路１６ａにおいてもインクの供給不足が発生しにくい。

したがって、閉空間域Ｒｃが正圧Ｐ３の状態から排出工程を開始することで、閉空間域Ｒｃが大気圧Ｐ０の状態から排出工程を開始する場合よりも吸引に伴うインクの流速を速くして、気泡の排出効率Ｅ２（Ｅ２＞Ｅ１）を上げることができる。

以上説明した実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）流路開閉弁５５を開状態にすることで正圧状態の閉空間域Ｒｃが負圧状態になるので、加圧ポンプ６１によって加圧していた分、大気圧状態の閉空間域Ｒｃを負圧状態にする場合よりも大きな圧力差を発生させて、ノズル１７内を流れるインクの流速を増すことができる。したがって、大気圧状態から過度に大きな負圧を作用させた場合に生じる気泡の排出効率の低下を抑制して、効率よく気泡を排出することができる。

（２）差圧弁１８は大気圧よりも低い既定値未満にならなければ開弁しないため、閉空間域Ｒｃを加圧することでノズル開口１７ａから気体が押し込まれた場合にも、押し込まれた気体が差圧弁１８よりも上流側となるインクタンク１２側に進入するのを抑制することができる。

（３）差圧弁１８においては、途中位置Ｐｔよりも下流側における供給路３５内の圧力が既定値よりも高くなるとフィルム２６が圧力室２２の容積を拡大する方向に変位して弁体２５が閉状態に保持される。一方、閉空間域Ｒｃが負圧状態になると、途中位置Ｐｔよりも下流側の供給路３５内の圧力が低下してフィルム２６がばね２４の付勢力に抗して圧力室２２の容積を減少させる方向に変位し、差圧弁１８が開弁する。したがって、差圧弁１８が開弁する場合には、ノズル１７側からの吸引力とフィルム２６の復元力とによって圧力室２２内のインクを流出口２２ｂから勢いよく流出させ、気泡を効率よく排出することができる。
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について、図５及び図６を参照しながら説明する。なお、第２実施形態は第１実施形態と対比すると、クリーニング装置４０の構成が一部の点で異なっており、その他は第１実施形態とほぼ同一の構成である。そのため、以下では第１実施形態と相違する点について主に説明することにし、同一の構成については同一の符号を付して重複した説明を省略する。

図５に示すように、本実施形態のクリーニング装置４０では、第１流路チューブ４５及び第２流路チューブ５７の途中に吸引手段及び加圧手段を構成する一つのチューブポンプであるポンプ７１が配置されている。

すなわち、ポンプ７１は略円筒状をなすポンプケース７２を有しているとともに、このポンプケース７２内には、第１流路チューブ４５の長さ方向の中間部がポンプケース７２の内壁面に沿って収容されている。ポンプケース７２内に収容された第１流路チューブ４５は、キャップ４１側から廃インクタンク４６側に向かって、図５における時計方向に一周するように配置されている。また、ポンプケース７２内には、分岐チューブ５７ｂの長さ方向の中間部がポンプケース７２の内壁面に沿って第１流路チューブ４５と重なり合うように収容されている。このポンプケース７２内に収容された分岐チューブ５７ｂは、キャップ４１側から大気空間側となる上流端側に向かって図５における反時計方向に一周するように配置されている。なお、本実施形態において、第２流路チューブ５７を構成する分岐チューブ５７ｂの内径は第１流路チューブ４５の内径よりも小さくなっている。

また、ポンプケース７２内には、回転体７３と、この回転体７３の回転時にポンプケース７２の内周面に沿って移動しながら第１流路チューブ４５及び分岐チューブ５７ｂを同時に押圧可能な一対の押圧部材の一例としての押圧ローラー７４とが収容されている。そして、回転体７３を図５において実線矢印Ｃで示す時計方向に回転させると、押圧ローラー７４が第１流路チューブ４５及び分岐チューブ５７ｂの中間部を順次押し潰しながら回転する。これにより、ポンプ７１よりもキャップ４１側の第１流路チューブ４５の内部が吸引されるとともに、キャップ４１内に空気が送り込まれるようになっている。

次に、本実施形態のクリーニング装置４０が実行するクリーニングについて説明する。
なお、本実施形態のクリーニング装置４０が実行するクリーニングは、第１実施形態と蓄圧工程及び加圧工程の一部が異なっている。

まず、クリーニングが実行される前は、図６に示すように、差圧弁１８、流路開閉弁５５及び大気開放弁５８は閉状態になっているとともに、ポンプ７１は駆動が停止されている。

そして、クリーニングが開始されると、コンピューター１０１がクリーニング装置４０の昇降機構を駆動させてキャップ４１を上昇させることにより、キャップ４１におけるシール部材４３の先端をノズル形成面１５ａに対して当接させる。なお、このときの閉空間域Ｒｃの圧力状態は大気圧Ｐ０となっている。

そして次に、蓄圧工程及び加圧工程として、コンピューター１０１が時間ｔ０の間ポンプ７１を駆動させる。すると、第１の流路４８における流路開閉弁５５を境として閉空間域Ｒｃとは反対側となるポンプ７１と流路開閉弁５５との間の領域Ｒｖに負圧が蓄積されるとともに、キャップ４１内に空気が送り込まれて閉空間域Ｒｃが加圧される。これにより、ポンプ７１が駆動される時間ｔ０の間に、閉空間域Ｒｃの圧力状態が大気圧Ｐ０から正圧Ｐ３に変化する。

また、時間ｔ０が経過すると、コンピューター１０１はポンプ７１の駆動を停止して、蓄圧工程及び加圧工程を終了する。なお、蓄圧工程及び加圧工程に続く排出工程及び開放工程、並びにクリーニングの作用については、第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。

以上説明した第２実施形態によれば、上記（１）〜（３）の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
（４）ポンプ７１は一つのチューブポンプからなるので、吸引ポンプと加圧ポンプとをそれぞれ備える場合よりも、部品点数の増加を抑制することができる。また、コンピューター１０１が流路開閉弁５５を閉状態にしてポンプ７１を駆動することで、第１の流路４８における負圧の蓄積と閉空間域Ｒｃの加圧とを同時に行うことができる。

（５）第２流路チューブ５７の内径は第１流路チューブ４５の内径よりも小さいので、共通の押圧ローラー７４で第１流路チューブ４５及び第２流路チューブ５７を押圧した場合にも、第２流路チューブ５７を介して閉空間域Ｒｃに流入させる気体よりも多くの気体を閉空間域Ｒｃから第１流路チューブ４５を介して排出することができる。したがって、流路開閉弁５５を開状態にしたときに、正圧状態の閉空間域Ｒｃを負圧状態にすることができる。

なお、上記実施形態は以下のような別の実施形態に変更してもよい。
・第１実施形態において、蓄圧工程を加圧工程の前か後に行うようにしてもよい。
・キャップ４１に閉空間域Ｒｃを大気開放するための大気開放弁５８を設けてもよい。この場合には、第２流路チューブ５７を分岐させなくてもよい。

・第２実施形態において、ポンプ７１が第１流路チューブ４５を押圧する押圧ローラーとの分岐チューブ５７ｂを押圧する押圧ローラーとを個別に備え、第１流路チューブ４５を押圧する押圧ローラーの押圧力を分岐チューブ５７ｂを押圧する押圧ローラーの押圧力よりも大きくしてもよい。この構成によれば、第１流路チューブ４５と分岐チューブ５７ｂとで内径を同じにしても、閉空間域Ｒｃに対して互いに圧力絶対値の大きさが異なる負圧と正圧とを一つのチューブポンプで付与することができる。

・加圧工程で閉空間域Ｒｃに付与する正圧Ｐ３を、ノズル１７内の液面の境界位置が変化しない程度に設定してもよい。ここで、ノズル１７内にメニスカスが形成されているとき、その湾曲した液面の境界はノズル１７とノズル形成面１５ａとの境界部分にクリップされている。なお、「クリップされる」とは、液面が形状や表面状態などが変化する部分に引っかかり、その液面位置が平坦な部分よりも移動しにくくなっている状態をいう。また、メニスカスは、液面の境界がノズル１７とノズル形成面１５ａとの境界部分にクリップされることにより、ノズル１７の背圧や閉空間域Ｒｃの圧力が所定範囲内で変化しても、その境界の位置は変化することなく、曲率のみが変化する。したがって、加圧工程で閉空間域Ｒｃに付与する正圧Ｐ３をメニスカスのクリップが外れない程度の圧力にすることで、加圧工程においてノズル１７内への気体を進入を抑制することができる。

・インクタンク１２を液体噴射ヘッド１５よりも低い位置に設けて、インクタンク１２内と液体噴射ヘッド１５内との水頭差によってノズル１７の背圧を微弱な負圧としてもよい。この場合には、差圧弁１８を備えなくてもよい。

・プリンター１１はラインヘッド式プリンターに限らず、ラテラル式プリンターやシリアル式プリンターとして実現してもよい。
・上記実施形態では、液体噴射装置をインクジェット式プリンターに具体化したが、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を採用してもよく、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ばよい。例えば、物質が液相であるときの状態のものであればよく、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、分散又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及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又は溶解のかたちで含む液体を噴射する液体噴射装置であってもよい。また、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よい。そして、これらのうち何れか一種の噴射装置に本発明を適用することができる。そして、これらのうち何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。

１１…液体噴射装置としてのプリンター、１２…液体供給源の一例としてのインクタンク、１５…液体噴射ヘッド、１７…ノズル、１７ａ…ノズル開口、１８…差圧弁、２２…圧力室、２２ａ…流入口、２２ｂ…流出口、２４…付勢部材の一例としてのばね、２５…弁体、２６…可撓性部材の一例としてのフィルム、３５…供給路、４０…クリーニング装置、４１…キャップ、４５…第１流路チューブ、４６…廃液タンクの一例としての廃インクタンク、４８…第１の流路、５１…吸引手段及びチューブポンプの一例としての吸引ポンプ、５５…開閉弁の一例としての流路開閉弁、５７…第２流路チューブ、５９…第２の流路、６１…加圧手段の一例としての加圧ポンプ、７１…吸引手段及び加圧手段の一例としてのポンプ、７４…押圧部材の一例としての押圧ローラー、１０１…制御手段として機能するコンピューター、Ｐｔ…途中位置、Ｒｃ…閉空間域、Ｒｖ…領域。

Claims (6)

1. 液体噴射ヘッドにおける液体を噴射する複数のノズル開口を囲うように前記液体噴射ヘッドに当接することにより該液体噴射ヘッドとの間に閉空間域を囲み形成する有底箱状のキャップと、
   前記閉空間域に連通する第１の流路の途中に設けられ、当該第１の流路を介して前記閉空間域に吸引力を及ぼす吸引手段と、
   前記キャップと前記吸引手段との間において前記第１の流路を開閉可能に設けられた開閉弁と、
   前記閉空間域に連通する第２の流路を通じて前記閉空間域に気体を流入させて、当該閉空間域を加圧する加圧手段と、
   前記開閉弁を閉状態にするとともに前記吸引手段を駆動させて前記第１の流路における前記開閉弁を境として前記閉空間域とは反対側となる前記第１の流路内に負圧を蓄積させる制御及び前記加圧手段を駆動させて前記閉空間域を加圧する制御を行った後、前記開閉弁を開状態にして正圧状態の前記閉空間域を負圧状態にする制御を行う制御手段と、を備えることを特徴とするクリーニング装置。
2. 請求項１に記載のクリーニング装置と、
   液体を噴射する複数のノズル開口を有する液体噴射ヘッドと、
   液体供給源側となる上流側から前記ノズル開口側となる下流側に向けて前記液体を供給する供給路と、
   該供給路の途中位置に設けられ、該途中位置よりも下流側における前記供給路内の圧力が大気圧よりも低い既定値未満になった場合に開弁する一方、前記途中位置よりも下流側における前記供給路内の圧力が前記既定値以上である場合には閉状態を保持する差圧弁と、を備えることを特徴とする液体噴射装置。
3. 前記差圧弁は、
   前記液体供給源側となる上流側から前記液体を流入させるための流入口及び前記ノズル側となる下流側に向けて前記液体を流出させるための流出口が設けられた圧力室と、
   該圧力室の壁面の一部を構成するとともに該圧力室内の圧力変動に基づいて変位する可撓性部材と、
   閉状態となることにより前記流入口を閉鎖するとともに開状態となることにより前記流入口を開放する弁体と、
   該弁体を常には閉状態となる方向に付勢する付勢部材と、を有することを特徴とする請求項２に記載の液体噴射装置。
4. 前記吸引手段と前記加圧手段とは、上流端が前記キャップ内に連通するとともに下流端が廃液タンクに接続される第１流路チューブと、上流端が大気に連通するとともに下流端が前記キャップ内に連通する第２流路チューブと、前記第１流路チューブ及び前記第２流路チューブを押圧する押圧部材とを有する一つのチューブポンプからなることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の液体噴射装置。
5. 前記第２流路チューブの内径は前記第１流路チューブの内径よりも小さいことを特徴とする請求項４に記載の液体噴射装置。
6. 液体噴射ヘッドにおける液体を噴射する複数のノズル開口を囲うように有底箱状のキャップが前記液体噴射ヘッドに当接することにより該液体噴射ヘッドと前記キャップとの間に囲み形成された閉空間域を吸引手段により吸引して前記ノズル開口から前記液体を排出させるクリーニングを行うクリーニング方法であって、
   前記閉空間域に連通する第１の流路の途中に当該第１の流路を開閉可能に設けられた開閉弁を閉状態にするとともに前記吸引手段を駆動して前記第１の流路における前記開閉弁を境として前記閉空間域とは反対側となる前記第１の流路内に負圧を蓄積する蓄圧工程と、
   前記閉空間域に連通する第２の流路を通じて前記閉空間域に気体を流入させて、当該閉空間域を加圧する加圧工程と、
   前記蓄圧工程及び前記加圧工程の後に、前記開閉弁を開状態にして正圧状態の前記閉空間域を負圧状態にすることにより前記ノズル開口から前記液体を排出させる排出工程と、を備えることを特徴とするクリーニング方法。

Images