JP4127222B2 - 液体噴射装置および液体噴射装置のクリーニング方法 - Google Patents

Description

本発明は、液体を噴射する液体噴射装置および液体噴射装置のクリーニング方法に関する。

ターゲットに対して液体を噴射させる液体噴射装置として、記録ヘッドから記録媒体に対してインク滴を噴射させて印刷を行うインクジェット式記録装置が知られていた。そして、このようなインクジェット式記録装置は、記録ヘッドのノズルから記録媒体に対して微小なインク滴を吐出させて、所望の文字や図形等の画像を記録する。
このインクジェット式記録装置は、印刷時の騒音が比較的小さく、しかも小さなドットを高い密度で形成できるため、昨今においてはカラー印刷を含めた多くの印刷に使用されている。

インクジェット式記録装置は、インクカートリッジからのインクの供給を受けるインクジェット式記録ヘッドと、記録用紙を記録ヘッドに対して相対的に移動させる紙送り手段を備え、記録ヘッドをキャリッジ上で記録用紙の幅方向に移動させながら記録用紙に対してインク滴を吐出させることで記録が行われる。
そして共通のキャリッジ上に、例えばブラックインクを吐出するブラック用記録ヘッドと、イエロー、シアン、マゼンタの各インクの吐出が可能なカラー用記録ヘッドを搭載し、ブラックインクによるテキスト印刷ばかりでなく、各インクの吐出割合を変えることにより、フルカラー印刷を可能としている。
このようなインクジェット式記録装置としては、インクを貯蔵したインクカートリッジからチューブを介して記録ヘッド側にインクを供給するようになっている所謂オフキャリッジ型のものがある。この種のインクジェット式記録装置の記録ヘッドでは、記録ヘッドの目詰まりを解消するために、インクの強制的な排出処理であるクリーニング処理を行うものがある（例えば特許文献１）。

特開２０００−２８９２２９号公報（第５頁、図２）

ところで、特許文献１では、電源がオフされてインクジェット式記録装置が未使用の期間に応じて、電源をオンする際にタイマークリーニングと呼ばれる処理を実施する。未使用時のインクの乾燥度合をある程度考慮して、このタイマークリーニング処理を実施できるが、インクを送るチューブ内に発生する気泡の成長に対しては全く考慮していない。
その結果、気泡の発生および気泡の成長により、チューブから記録ヘッド内にこの気泡が流入してしまい、記録ヘッドの１つまたは複数のノズル開口において、インク滴が噴射できず印刷不良を起こしてしまうという問題がある。
この気泡は、チューブの壁からガス透過したり水分透過することにより発生し、時間や環境温度などによりその気泡の量や大きさが左右される。またインクカートリッジを交換する場合にやはりチューブ内に気泡が流入してしまうことがある。
そこで本発明は上記課題を解消し、液体を供給する液体供給部材内に気泡が発生したことを検知して液体噴射ヘッドからこの気泡を強制的に排出することで印刷不良を防ぎ、しかも液体をより有効に使用することができる液体噴射装置および液体噴射装置のクリーニング方法を提供することを目的としている。

上記目的は、第１の発明にあっては、液体を噴射するノズル面を有する液体噴射ヘッドと、前記液体を蓄えている液体貯蔵部と、前記液体貯蔵部から前記液体を前記液体噴射ヘッドに供給する液体供給部材と、前記液体供給部材内に発生した気泡を検出する気泡検出センサと、前記気泡検出センサにより検出された前記気泡が前記液体噴射ヘッドに到達するまで使用可能な使用可能液体容積を得る制御装置と、前記気泡検出センサが前記気泡を検出した場合に、前記液体が前記使用可能液体容積まで前記液体噴射ヘッドから噴射されて前記液体の噴射を停止した後に、前記ノズル面に接触して前記気泡を吸引して前記液体噴射ヘッドから前記気泡を排出する吸引装置と、を備えることを特徴とする液体噴射装置により、達成される。

第１の発明の構成によれば、液体噴射ヘッドは、液体を噴射するノズル面を有する。液体貯蔵部は液体を蓄えている。
液体供給部材は、液体貯蔵部から液体を液体噴射ヘッドに供給する。気泡検出センサは、液体供給部材に発生した気泡を検出する。制御装置は、気泡検出センサにより検出された気泡が液体噴射ヘッドに到達するまで使用可能な使用可能液体容積を得る。
吸引装置は、気泡検出センサが気泡を検出した場合に、液体が使用可能液体容積まで液体噴射ヘッドから噴射されて液体の噴射を停止した後に、液体噴射ヘッドのノズル面に接触して気泡を吸引して液体噴射ヘッドから気泡を排出する。

これにより、液体供給部材の中に気泡が発生した場合に、気泡検出センサがこの気泡を確実に検出することができる。制御装置は、気泡検出センサにより検出された気泡が液体噴射ヘッドに到達するまで使用可能な使用可能液体容積を得る。
吸引装置は液体が使用可能液体容積まで液体噴射ヘッドから噴射されて液体の噴射を停止した後に、ノズル面に接触して気泡を吸引して気泡を液体噴射ヘッドから排出する。これによって、液体供給部材内の気泡は液体噴射ヘッドを通じて外部に確実に排出することができる。このことから液体噴射ヘッドから液体噴射する際に液滴の噴射抜けを確実に防ぐことができる。
また、制御装置は使用可能液体容積を得ているので、気泡が液体噴射ヘッドに到達するまでの間にある使用可能液体容積分の液体は液体噴射ヘッドから噴射できる。したがって気泡を排出する前に使用できる液体は無駄の無いように有効に利用して、液体噴射ヘッドから噴射することができる。このために、液体噴射ヘッドから液体を媒体に対して噴射する場合に、媒体に噴射可能な枚数を増やすことができる。

第２の発明は、第１の発明の構成において、前記液体の前記使用可能液体容積は、前記気泡検出センサから前記液体噴射ヘッドに到達するまでの前記液体供給部材の長さと、前記液体供給部材の断面積と、から得られることを特徴とする。
第２の発明の構成によれば、液体の使用可能液体容積は、気泡検出センサから液体噴射ヘッドに到達するまでの液体供給部材の長さと、液体供給部材の断面積とから得ることができる。
これにより、使用可能液体容積は、制御装置において確実に計算することができ、気泡を排出する直前まで使用可能液体容積分の液体を有効に液体噴射ヘッドから噴射して使用することができる。

第３の発明は、第１の発明または第２の発明の構成において、前記気泡検出センサは、前記気泡のサイズも検出して、前記吸引装置は前記気泡のサイズの大小に応じて吸引時間を変えることを特徴とする。
第３の発明の構成によれば、気泡検出センサは、気泡のサイズを検出する。吸引装置は、気泡のサイズに応じて吸引時間を変える。
これによって、気泡のサイズの大小に応じて吸引時間を変えることにより、例えば大きな気泡のサイズであれば吸引時間を長くすることにより大きなサイズの気泡であっても吸引装置は液体噴射ヘッドからその気泡を確実に排出することができる。

第４の発明は、第２の発明の構成において、複数の前記気泡検出センサは、前記液体供給部材に対して間隔をおいて配置されている。
第４の発明の構成によれば、複数の気泡検出センサは、液体供給部材に対して間隔をおいて配置されている。
これにより、各位置に配置されている気泡検出センサは、それぞれ気泡が液体噴射ヘッドに到達するまでの使用可能な使用可能液体容積を得るための信号を制御装置に与えることができる。これによって、液体供給部材の各位置において使用可能液体容積を予め推定することができる。

第５の発明は、第３の発明の構成において、前記液体の前記使用可能液体容積と、前記制御装置に与えられた噴射データとにより、噴射可能な残りの液体噴射対象媒体の枚数を算出して、前記噴射可能な残りの前記液体噴射対象媒体の枚数に対して前記液体の噴射が終了したら前記液体の噴射を停止して、前記吸引装置により前記気泡を吸引して前記液体噴射ヘッドから前記気泡を排出することを特徴とする。
第５の発明の構成によれば、液体の使用可能液体容積と、制御装置に与えられた噴射データとにより、噴射可能な残りの液体噴射対象媒体の枚数を算出して、噴射可能な残りの液体噴射対象媒体の枚数に対して液体の噴射が終了したら液体の噴射を停止する。そして吸引装置は気泡を吸引して液体噴射ヘッドから気泡を排出する。
このようにすることで、噴射可能な残りの液体噴射対象媒体の枚数が予め制御装置において得られる。この噴射可能な残りの液体噴射対象媒体の枚数は、液体噴射ヘッドから気泡を排出するまでの間確保することができ、噴射時の消費の無駄を無くして有効に利用して液体噴射対象媒体の枚数を増やすことができる。

上記目的は、第６の発明にあっては、液体を蓄えている液体貯蔵部から前記液体を液体噴射ヘッドに対して液体供給部材を介して供給する際に、前記液体供給部材内に発生した気泡を気泡検出センサにより検出する気泡検出ステップと、前記気泡検出センサにより検出された前記気泡が前記液体噴射ヘッドに到達するまでに使用可能な液体の使用可能液体容積を制御装置により得る使用可能液体容積取得ステップと、前記気泡検出センサが前記気泡を検出した場合に、前記液体を前記使用可能液体容積まで前記液体噴射ヘッドから噴射させて前記液体の噴射を停止した後に、吸引装置を前記ノズル面に接触して前記気泡を吸引して前記液体噴射ヘッドから前記気泡を排出する気泡排出ステップと、を有することを特徴とする液体噴射装置のクリーニング方法により、達成される。

第６の発明の構成によれば、気泡検出ステップは、液体を蓄えている液体貯蔵部から液体を液体噴射ヘッドに対して液体供給部材を介して供給する際に、液体供給部材内に発生した気泡を気泡検出センサにより検出する。
使用可能液体容積取得ステップでは、気泡検出センサにより検出された気泡が液体噴射ヘッドに到達するまでに使用可能な液体の使用可能液体容積を制御装置により得る。
気泡排出ステップでは、気泡検出センサが気泡を検出した場合に、液体を使用可能液体容積まで液体噴射ヘッドから噴射させて液体の噴射を停止する。噴射を停止した後に、吸引装置はノズル面に接触して気泡を吸引して液体噴射ヘッドから気泡を排出する。

これにより、液体供給部材の中に気泡が発生した場合に、気泡検出センサがこの気泡を確実に検出することができる。制御装置は、気泡検出センサにより検出された気泡が液体噴射ヘッドに到達するまで使用可能な使用可能液体容積を得る。
吸引装置は液体が使用可能液体容積まで液体噴射ヘッドから噴射されて液体の噴射を停止した後に、ノズル面に接触して気泡を吸引して気泡を液体噴射ヘッドから排出する。これによって、液体供給部材内の気泡は液体噴射ヘッドを通じて外部に確実に排出することができる。このことから液体噴射ヘッドから液体噴射する際に、液滴の噴射抜けを確実に防ぐことができる。
また、制御装置は使用可能液体容積を得ているので、気泡が液体噴射ヘッドに到達するまでの間にある使用可能液体容積分の液体は液体噴射ヘッドから噴射できる。したがって気泡を排出する前に使用できる液体は無駄の無いように有効に利用して、液体噴射ヘッドから噴射することができる。このために、液体噴射ヘッドから液体を媒体に対して噴射する場合に、媒体に噴射可能な枚数を増やすことができる。

以下、本発明の好適な実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の液体噴射装置の好ましい実施形態であるインクジェット式記録装置１０を示している。このインクジェット式記録装置１０は、インクカートリッジと記録ヘッドの間をインク供給用のチューブにより接続している所謂オフキャリッジ型の記録装置である。
図１に示すインクジェット式記録装置１０は、上述したように液体噴射装置の一例であるが、インクジェット式記録装置１０は本体１０Ａを有している。この本体１０Ａは、キャリッジ１、キャリッジモータ２、タイミングベルト３、走査ガイド部材４、用紙搬送機構部５、カートリッジホルダ８、インク吸引装置１１およびワイピング部材１２を有している。

キャリッジ１は、記録ヘッド３０を保持している。キャリッジ１はタイミングベルト３に対して取り付けられている。タイミングベルト３はキャリッジモータ２によりエンドレス状に移動する。これによって、キャリッジ１は、キャリッジモータ２の駆動によりタイミングベルト３を介して主走査方向Ｔに沿って往復移動できるようになっている。この主走査方向Ｔは、用紙搬送機構部５の長手方向である用紙の幅方向である。
用紙搬送機構部５は、インクを噴射する対象媒体の一例である用紙を主走査方向Ｔとは直交する方向に搬送する機構である。記録ヘッド３０は、用紙搬送機構部５により搬送される用紙に対面している。記録ヘッド３０は、液体噴射ヘッドの一例であり、印刷ヘッドあるいは印字ヘッドとも呼ぶ。

図１に示すカートリッジホルダ８は、例えば４つのインクカートリッジ９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄを保持している。このインクカートリッジ９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄは、液体貯蔵部の一例である。インクジェット式記録装置１０に用いられる各種のインクは、液体の一例である。
図１の例では４つのインクカートリッジがカートリッジホルダ８に搭載されているが、この数は特に限定されるものではない。
例えばインクカートリッジ９Ａはブラックインクを蓄えており、インクカートリッジ９Ｂはイエローインクを蓄えている。インクカートリッジ９Ｃはマゼンタインクを蓄えており、インクカートリッジ９Ｄはシアンインクを蓄えている。

インクカートリッジ９Ａないし９Ｄは、例えば次のような構造を有している。各インクカートリッジ９Ａないし９Ｄの内部には、インクを封入した可撓性を有する素材により形成されたインクパックを収納している。加圧ポンプ２１が発生する加圧空気は、圧力調整弁２２Ｈおよび圧力検出器２３を介して接続路２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃ，２７Ｄを介して各インクカートリッジ９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄの中に供給できる。加圧空気が供給されたインクカートリッジ９Ａないし９Ｄのいずれか１つまたは複数は、その内部にあるインクパック内のインクをインク補給バルブ２６を通じてチューブ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ側に送ることができる。

これらのチューブ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄは、液体供給部材の一例である。チューブ２０Ａないし２０Ｄは、例えばそれぞれ同じ材質で同じ直径のチューブであり、断面が好ましくは円形状である。チューブ２０Ａないし２０Ｄは、例えば半透明である。チューブ２０Ａないし２０Ｄがこのように半透明であることにより、チューブにより供給されるインクを外から視認できるとともに、後で説明する気泡検出センサが光学式の場合に光を通して気泡を検出することができる。
チューブ２０Ａないし２０Ｄは、可撓性を有する材料で例えば作られている。チューブ２０Ａないし２０Ｄの上流端部側は、インク供給バルブ２６に接続されている。チューブ２０Ａないし２０Ｄの下流端部側は記録ヘッド３０に接続されている。

次に、図１に示す気泡検出センサについて説明する。
チューブ２０Ａないし２０Ｄには、例えば第１気泡検出センサ群２００、第２気泡検出センサ群２０１および第３気泡検出センサ群２０２を備えている。
第１気泡検出センサ群２００は記録ヘッド３０に最も近い位置にある。第３気泡検出センサ群２０２はチューブの上流端部側に近い位置にある。第２気泡検出センサ群２０１は、第１気泡検出センサ群２００と第３気泡検出センサ群２０２の間に位置している。

これらの第１気泡検出センサ群２００ないし第３気泡検出センサ群２０２は、各チューブ２０Ａないし２０Ｄ内において気泡が存在しているかどうかを検出するための例えば複数の光学センサの集まりである。第１気泡検出センサ群２００ないし第３気泡検出センサ群２０２はできる限り記録ヘッド３０に近い位置に配置されるのが望ましい。上述したようにチューブは、液体であるインクを供給する部材であるが、チューブが好ましくは光学式の第１気泡検出センサ群２００ないし第３気泡検出センサ群２０２を用いることから、半透明もしくはインク内の気泡の光学的検出ができる程度の透明度を有している材料により作られているのが望ましい。

各チューブ内には、環境温度や使用時間によりそのチューブからガス透過あるいは水分透過によって気泡が発生する。またインクカートリッジ９Ａないし９Ｄをカートリッジホルダ８において交換する際にも、気泡が発生することがある。
そこで、第１気泡検出センサ群２００ないし第３気泡検出センサ群２０２を用いて、各チューブ２０Ａないし２０Ｄ内に発生すると思われる気泡を各チューブの複数の箇所で検出するのである。第１気泡検出センサ群２００は、気泡検出センサ２００Ａないし２００Ｄを有している。第２気泡検出センサ群２０１は、気泡検出センサ２０１Ａないし２０１Ｄを有している。第３気泡検出センサ群２０２は、気泡検出センサ２０２Ａないし２０２Ｄを有している。

図１に示すインク吸引装置１１とワイピング部材１２は、キャリッジ１の主走査方向Ｔに関して、非印字領域（ホームポジションとも呼ぶ）ＨＰに配置されている。
インク吸引装置は、キャッピング装置とも呼んでおり、インク吸引装置１１は吸引装置の一例である。インク吸引装置１１は、キャップ本体１３を有している。このキャップ本体１３は、記録ヘッド３０のノズルプレート面に接触して封止することのできるような柔軟性を有する素材により作られている。キャリッジ１が非印字領域ＨＰに移動した時に、これに追従してキャップ本体１３が記録ヘッド３０のノズルプレート面を封止する。

インク吸引装置１１は、インクジェット式記録装置１０が休止している期間において記録ヘッド３０のノズルプレート面を封止することによって、ノズル開口の乾燥を防止する蓋体として機能する。また、このインク吸引装置１１は、吸引ポンプによる負圧を与えることにより記録ヘッド３０のノズルプレート面のノズル開口からインクを吸引して排出するクリーニング動作を行うことができる。
図１に示すワイピング部材１２は、ゴム等の弾性素材により作られている。ワイピング部材１２が、必要に応じて記録ヘッド３０がホームポジションHＰに移動してきた時に記録ヘッド３０のノズルプレート面を機械的に払拭（ワイピング）して清掃することができる。

次に、図２を参照する。図２は、図１に示すインクジェット式記録装置１０の電気的な接続例およびホストコンピューター４０を示している。
図２のインクジェット式記録装置１０は、制御装置１００、気泡検出センサ２００Ａないし２００Ｄ、２０１Ａないし２０１Ｄおよび２０２Ａないし２０２Ｄ、インク吸引装置１１、インクカートリッジ９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄ、チューブ２０Ａないし２０Ｄ、記録ヘッド３０、キャリッジモータ２および用紙搬送機構部５を有している。
制御装置１００は、例えばローカルプリンタケーブルまたは通信ネットワークを介してホストコンピューター４０のプリンタドライバー４１に接続されている。プリンタドライバー４１は、制御装置１００に対して印刷やクリーニング動作あるいは吸引動作を実行させるためのコマンドを送るソフトウェアを搭載している。

次に、図１に示す記録ヘッド３０の構造例について図３ないし図６を参照して説明する。
図３と図４は、記録ヘッド３０の構造例およびインク吸引装置１１の構造例を示している。図５は図３のＥ方向から見た記録ヘッド３０のノズルプレート面６１の形状例を示している。図６は記録ヘッド３０の圧電振動子を含む内部構造例を示している。
図３に示すように記録ヘッド３０はその下面にノズルプレート面６１を有している。このノズルプレート面６１はノズル面の一例である。ノズルプレート面６１は、ノズルプレート６２の下面である。ノズルプレート６２は、図５に示すようなノズル開口列５４Ａないし５４Ｄを有している。

図５では各ノズル開口列５４Ａないし５４Ｄの配列例を示している。ノズル開口列５４Ａないし５４Ｄは、Ｕ方向に平行に形成されていて、Ｔ方向において所定の間隔を有している。ノズル開口列５４Ａは、複数のノズル開口５５Ａから構成されている。同様にしてノズル開口列５４Ｂ，５４Ｃ，５４Ｄはそれぞれ複数のノズル開口５５Ｂ，５５Ｃ，５５Ｄにより構成されている。

図３に示す記録ヘッド３０はインク経路５０と圧力室５１を有している。インク経路５０は、圧力室５１を介して図６に示すように各ノズル開口５５Ａないし５５Ｄに接続されている。各インク経路５０は、図１にも示すチューブ２０Ａないし２０Ｄの下流側端部２０Ｅにそれぞれ接続されている。したがって、４つの種類のインクは図１に示すチューブ２０Ａないし２０Ｄをそれぞれ介してインク経路５０に供給されるようになっている。図６において、上述したチューブから供給される各インクは、インク経路５０を通って圧力室５１に供給される。印刷の際には、圧力発生素子としての圧電振動子３９が伸縮動作することによって、圧力室５１の容積を変化させて、圧力室５１のインクに圧力変動を生じさせる。これによって各ノズル開口５５Ａないし５５Ｄからインク滴が噴射（吐出とも言う）できる。

次に、図３と図４を参照して、図１に示すインク吸引装置１１の構造例について説明する。
図３と図４では、記録ヘッド３０は図１にも示すホームポジションＨＰに位置決めされている。このように記録ヘッド３０がホームポジションＨＰに位置決めされると、記録ヘッド３０のノズルプレート面６１とインク吸引装置１１は対面した状態になる。インク吸引装置１１は、ノズルプレート面６１の下部に位置している。インク吸引装置１１は、キャップ本体１３と吸収材２２および吸引ポンプ１９を有している。

キャップ本体１３は、ノズルプレート面６１に対して図４に示すように密着もしくは圧着した場合に弾性変形するような材質により作るのが望ましい。キャップ本体１３は、底部と４つの側面を有する例えば箱形状の部材であり、キャップ本体１３の中には吸収材２２が収容されている。この吸収材２２は、例えば発泡プラスチックのような親水性を有する材質により作るのが望ましい。キャップ本体１３の排出部１３Ａは、排出チューブ１９Ａを通じて吸引ポンプ１９に接続されている。

昇降装置２５０は、キャップ本体１３を図３に示す待機状態から図４に示す吸引状態までＺ２方向に上昇させることができる。
図４の状態で吸引ポンプ１９が作動すると、ノズルプレート面６１の各ノズル開口５５からは後で説明するチューブ内の気泡を廃インクタンク１２０側に排出チューブ１９Ａを通じて排出することができる。吸引ポンプ１９の動作は、制御装置１００の指令により行われる。
また吸引ポンプ１９を作動することにより、ノズルプレート面６１のノズル開口のインクの詰まりを吸収材２２を介して廃インクタンク１２０側に強制的に排出することもできる。
また、図４に示すようにキャップ本体１３がノズルプレート面６１に密着もしくは圧着された状態では、ノズルプレート面６１のノズル開口の保湿および吸収材２２の保湿をも行うことができる。

次に、図７ないし図１０を参照して、図１に示すチューブ２０Ａないし２０Ｄ、第１気泡検出センサ群２００ないし第３気泡検出センサ群２０２、およびインクカートリッジ９Ａないし９Ｄについて説明する。
図７に示すように、インクカートリッジ９Ａないし９Ｄの中には例えばそれぞれインクパック９Ｒが収容されている。このインクパック９Ｒは、可撓性材料により作られていて、各インクパック９Ｒにはそれぞれ異なる種類のインクが収容されている。インクパック９Ｒに対して既に述べたように図１に示す加圧ポンプ２１から加圧空気を送ることにより、インクパック９Ｒは押される。これによって、加圧されたインクパック９Ｒからはチューブ２０Ａないし２０Ｄに対して送り出すことができる。

第１気泡検出センサ群２００の気泡検出センサ２００Ａないし２００Ｄは、記録ヘッド３０から同じ距離の位置にそれぞれチューブ２０Ａないし２０Ｄに対応して配置されている。同様にして第２気泡検出センサ群２０１の各気泡検出センサ２０１Ａないし２０１Ｄは、チューブ２０Ａないし２０Ｄに対して記録ヘッド３０から同じ距離のところに配置されている。さらに、第３気泡検出センサ群２０２の各気泡検出センサ２０２Ａないし２０２Ｄは、記録ヘッド３０から同じ距離にそれぞれ配置されている。

図９は各センサの配置とチューブ長さを示しており、気泡検出センサ２００Ａないし２００Ｄは、記録ヘッド３０からチューブ長さＴＸ１だけ離れている。気泡検出センサ２０１Ａないし２０１Ｄは、記録ヘッド３０からチューブ長さＴＸ２だけ離れている。気泡検出センサ２０２Ａないし２０２Ｄは、チューブ長さＴＸ３だけ離れている。

図１０は、チューブ２０Ａないし２０Ｄの一部分の断面と、その中に発生している気泡Ｈおよび気泡検出センサ２００Ａないし２００Ｄ、２０１Ａないし２０１Ｄ、２０２Ａないし２０２Ｄの構造例を示している。
チューブ２０Ａないし２０Ｄは、長さ方向に沿って同じ直径を有していて、断面好ましくは円形である。気泡Ｈは、インク１０００内に発生している空気の泡である。気泡Ｈの直径は、気泡サイズとしてｔで示している。

気泡検出センサ２００Ａないし２００Ｄ、２０１Ａないし２０１Ｄおよび２０２Ａないし２０２Ｄは、同じものを使用しており、例えば光学式センサである。気泡検出センサは、発光部４００と受光部４０１を有している。発光部４００は、例えば発光ダイオードを使用することができ、受光部４０１はフォトダイオードを使用することができる。
発光部４００が発光する光４００Ｌは、受光部４０１において受光することができる。受光部４０１が発光部４００の光４００Ｌを受光することによって、気泡Ｈが気泡検出センサをインクの供給方向Ｌに沿って通過すると、検出波形４０２が制御部１００に与えられるようになっている。検出波形４０２の波形幅Ｗが、気泡サイズｔの大きさに相当し、制御装置１００は、検出波形４０２に基づいて気泡サイズｔを得ることができる。

図９に示すように、各チューブ２０Ａないし２０Ｄには、３組の気泡検出センサ群２００，２０１，２０２を配置している。このように複数の気泡検出センサ群を配置することにより、各気泡検出センサ群の位置においてチューブ長さＴＸ１，ＴＸ２およびＴＸ３にそれぞれ対応する液体の容積を算出することができる。
各気泡検出センサは、図２と図１０に示すように制御装置１００に対して電気的に接続されている。図９の第１気泡検出センサ群２００の各気泡検出センサ２００Ａないし２００Ｄは、それぞれのチューブ２０Ａないし２０ＤにおいてポジションＰ１において気泡の存在の有無を検出することができる。
第２気泡検出センサ群２０１の各気泡検出センサ２０１Ａないし２０１Ｄは、それぞれチューブ２０Ａないし２０ＤにおいてポジションＰ２における気泡の存在の有無を検出することができる。同様にして第３気泡検出センサ群２０２の各気泡検出センサ２０２Ａないし２０２Ｄは、それぞれチューブ２０Ａないし２０ＤにおけるポジションＰ３における気泡の存在の有無を検出することができる。

しかも、図１０に示す制御装置１００は、次のような使用可能インク容積（使用可能液体容積の一例）を取得することができる。すなわち、各気泡検出センサにより検出された気泡が、磁気センサから記録ヘッド３０（液体噴射ヘッドの一例）に到達するまでに使用可能な残りの使用可能インク容積を得ることができる。この使用可能インク容積は、使用可能インク量あるいは印字可能インク量とも呼ぶことができる。使用可能インク容積は、図９に示す各ポジションＰ１，Ｐ２，Ｐ３においてそれぞれ次のようにして演算することができる。

図１１は使用可能インク容積の計算例を示している。使用可能インク容積とは、気泡検出センサにより検出された気泡が記録ヘッドに到達するまでの使用可能なインク（液体）の容積を言う。この使用可能インク容積は、図１１に示すような計算要領で得ることができ、このような図１１に示すような計算例のテーブルは、図２に示す制御装置１００に対してプリンタドライバー４１から情報ファイル４３として送られている。

図１１において図９に示すポジションＰ１において、気泡検出センサ２００Ａないし２００Ｄがチューブ２０Ａないし２０Ｄの中で気泡を検出した場合には、使用可能インク容積は、チューブ長さＴＸ１×チューブ断面積Ｓで得られる。同様にしてポジションＰ２において、気泡検出センサ２０１Ａないし２０１Ｄがチューブ２０Ａないし２０Ｄの中で気泡を検出した場合には、使用可能インク容積はチューブ長さＴＸ２×チューブ断面積Ｓで得られる。同様にしてポジションＰ３において、気泡検出センサ２０２Ａないし２０２Ｄが気泡をチューブ２０Ａないし２０Ｄの中で検出した場合には、使用可能インク容積はチューブ長さＴＸ３×チューブ断面積Ｓで得られる。このチューブの断面積は、チューブの内径から得られる断面積である。

次に、図１２と図１３を参照しながら、本発明の液体噴射装置の好ましい実施形態である図１のインクジェット式記録装置１０におけるクリーニング方法の実施形態について説明する。
図１２は、インクジェット式記録装置１０のクリーニング方法の一例を示している。
印刷開始ステップＳＴ１
ステップＳＴ１では、図２に示す制御装置１００が、用紙搬送機構部５、キャリッジモータ２および記録ヘッド３０に駆動信号を与えるとともに、インクカートリッジ９Ａないし９Ｄの加圧ポンプに対して指令を与えることにより、通常の印字（印刷）の開始をする。
この印刷開始と同時に、各気泡センサ２００Ａないし２００Ｄ、２０１Ａないし２０１Ｄおよび２０２Ａないし２０２Ｄを用いて、図１に示すチューブ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ内において気泡が発生していないかどうかを図９に示すポジションＰ１，Ｐ２およびＰ３において監視する作業が開始される。

気泡検出ステップＳＴ２
図１２のステップＳＴ２では、いずれかの気泡検出センサが図１０に示すように気泡Ｈを検出すると、その時に気泡Ｈの気泡サイズｔも検出する。例えば図９に示す気泡検出センサ２０２ＡがポジションＰ３のチューブ２０Ａ内において図１０に示すように気泡Ｈを検出した場合について説明する。気泡Ｈが検出されたときには、ステップＳＴ３に移る。

使用可能液体容積取得ステップＳＴ３
図１２に示すステップＳＴ３では、図１０に示す制御装置１００は、図１１に示す使用可能インク容積の計算例のテーブルを用いて印字可能な使用可能インク容積Ｖ１の計算を行う。図１１では、ポジションＰ１において気泡を検出した場合には、使用可能インク容積Ｖ１はチューブ長さＴＸ３×チューブ断面積Ｓで得られる。

必要液体容積取得ステップＳＴ４
図１２のステップＳＴ４では、図２に示すプリンタドライバー４１から制御装置１００に対して予め定められた印字画像データが送られる。制御装置１００は、図１１に示す使用可能インク容積（使用可能液体容積）Ｖ１と、与えられた印字画像データ（噴射データの一例）とにより、今後の印字に必要な必要インク容積Ｖ２を計算する。

残りの媒体枚数取得ステップＳＴ５
図１２に示すステップＳＴ５では、制御装置１００は、印字可能インク容積Ｖ１と必要インク容積Ｖ２とから、印字可能な残りの用紙の枚数（液体噴射対象媒体の枚数）を計算する。
噴射中止ステップＳＴ６
図１２に示すステップＳＴ６では、制御装置１００は、印字可能な用紙の枚数（噴射可能な残りの液体噴射対象媒体の枚数の一例）まで印字後に、制御装置１００は、各要素に指令して印字を中止する。
図１２の気泡検出ステップＳＴ２において、一例として気泡検出センサ２０２Ａがすでにチューブ２０Ａ内においてポジションＰ３の図１０に示す気泡Ｈを検出していることから、図１２の気泡排出ステップＳＴ７に移る。

気泡排出ステップＳＴ７
図１２に示すステップＳＴ７では、図３と図７に示す待機状態にあるインク吸引装置１１が、図４と図８に示す吸引状態の位置までＺ２方向に上昇される。これによって、キャップ本体１３はノズルプレート面６１に密着もしくは圧着される。図９のポジションＰ３において、気泡検出センサ２０２Ａがチューブ２０Ａ内の気泡を検出していたが、この気泡はすでに記録ヘッド３０の直前まで達している。
このことから、図４と図８に示す吸引ポンプ１９を作動することにより、例えば図４に示すチューブ２０Ａの下流側端部２０Ｅに達している気泡はインク経路５０とノズル開口５５Ａを通じてノズルプレート面６１から吸収材２２を経て廃インクタンク１２０側に強制的に排出することができる。このようにして、インク吸引装置１１が記録ヘッド３０に対して強制的にクリーニング処理を実施することにより、記録ヘッド３０の直前までに達している気泡が記録ヘッドから外部に確実に排出することができる。したがって、記録ヘッド３０のノズル開口において印字中に気泡がノズル開口列から排出されることによる、いわゆるインク抜けのような印刷不良を回避することができる。

また、図９においてポジションＰ３に存在する気泡が気泡検出センサ２０２Ａにより検出された後に、図１１に示すポジションＰ３における使用可能インク容積を計算して印字可能な残りの用紙の枚数まで印字した後に印字を中止するようにしている。したがって、ポジションＰ３における使用可能インク容積分のインクを全て使い切るようにして記録ヘッド３０から噴射して印字することができる。
このことから、インクの消費の無駄を防いで、印字可能な記録媒体の枚数を増やすことができる。このように、チューブ内に発生した気泡が記録ヘッドに流入するまでに使用できるチューブ内のインク容積を計算により推定する。気泡が記録ヘッドの直前に達するまでは、その使用可能インク容積のインクを用いて用紙に対して印字可能である。そして記録ヘッドの直前に気泡が達した時点で図４と図８に示すようにインク吸引装置１１を用いて強制的に気泡を記録ヘッドのノズル開口から外部に確実に排出するのである。このように気泡が記録ヘッドに到達するまでは印字作業を行い、その後に気泡を確実に強力にクリーニングして排出することができる。この気泡が印字あるいは記録ヘッドの回復動作に影響しない状態、すなわち記録ヘッド内に気泡が流入しない直前で気泡の強制的な排出を行う。このようなことから気泡検出センサはできるだけ記録ヘッドの近くに配置するのが望ましい。

このような気泡の検出および使用可能インク容積の計算は、図９に示すその他の気泡検出センサ２００Ｂないし２００Ｄ、２０１Ａないし２０１Ｄ、２０２Ａないし２０２Ｄにおいても同様である。図９の例ではポジションＰ１，Ｐ２およびＰ３においてそれぞれ第１気泡検出センサ群２００、第２気泡検出センサ群２０１そして第３気泡検出センサ群２０２を配置している。しかしこれに限らず、気泡検出センサ群は最小限１つであってもよい。また気泡検出センサ群が４つ以上あってもよい。気泡検出センサ群の数に応じて、チューブ２０Ａないし２０Ｄのどの位置に気泡が生じたかをより確実に把握することができる。

図１２において、もし気泡検出センサが気泡を検出していない場合には、ステップＳＴ８に移り印字を続行するかどうかを判断する。ステップＳＴ７においてもステップＳＴ８において印字を続行するかどうかを判断する。印字を続行する場合には、ステップＳＴ１に戻る。

図１３は、図１０に示す気泡サイズｔとクリーニング時の吸引時間の関係例を示している。
気泡が検出されない場合には、図４のインク吸引装置１１は気泡を検出する吸引動作を行わない。これに対して気泡サイズｔが０．５ｍｍ以下である場合には、図４に示すインク吸引装置１１が例えば５秒間吸引動作をする。気泡サイズｔが１ｍｍ以上３ｍｍ未満の場合には、図４に示すインク吸引装置１１が例えば１０秒吸引動作をする。
同様にして気泡サイズｔが３ｍｍ以上５ｍｍ未満である場合には、インク吸引装置１１は１５秒間吸引動作をする。気泡サイズｔが５ｍｍ以上と大きい場合には、インク吸引装置１１は例えば２０秒間吸引動作を行う。
このようにして、気泡サイズが大きくなるに従って、インク吸引装置１１の吸引時間が長くなるように変えていくことができる。

図１４は、本発明の別の実施形態を示している。図１４の実施形態は、図４の実施形態と基本的には同じであるので同じ箇所には同じ符号を付してその説明を用いる。
図１４の実施形態が図４の実施形態と異なるのは、インク吸引装置１１のキャップ本体１３の中に、隔壁２２５が設けられていることである。この隔壁２２５は、吸収材２２を、それぞれノズル開口列５４Ａないし５４Ｄに区分けするための隔壁である。このために隔壁２２５は、ノズル開口列５４Ａないし５４Ｄの間に形成されている。そしてキャップ本体１３は、吸引ポンプ１９に対して別々の排出チューブ１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ，１９Ｄにより接続されている。排出チューブ１９Ａないし１９Ｄの途中にはバルブ１９Ｇが設けられている。このバルブ１９Ｇは制御装置１００の指令により開閉することができる。
したがって、例えばチューブ２０Ａ内に気泡が発生している場合には、制御装置１００は排出チューブ１９Ａのバルブ１９Ｇのみを開けて、その他の３つのバルブ１９Ｇは閉じておく。これによって、吸引ポンプ１９が作動すると、チューブ２０Ａ内の気泡はインク経路５０と吸収材２２を通り排出チューブ１９Ａとバルブ１９Ｇを通過して廃インクタンク１２０側に強制的に排出することができる。このようなことは、他のチューブ２０Ｂないし２０Ｄに気泡が発生した場合でも同様にして行うことができる。

本発明の実施形態では、液体供給部材であるチューブ内に発生する気泡は、気泡検出センサにより監視する。そしてもしその気泡が成長した場合には、インク吸引装置を用いて強制的に記録ヘッドの外部に排出する。この場合に、印字動作時に気泡が記録ヘッド内に流入する前に、印刷動作を止めて気泡を記録ヘッドから強制的に排出する。このことから印刷中におけるインク滴の抜けのような印刷不良の発生を防ぐことができる。
気泡検出センサが気泡を検出するタイミングとしては、印刷中であるのが望ましい。しかし、気泡検出センサは電源オンをする時や印刷を開始する前であっても行うことができる。

本発明の実施形態では、気泡検出センサはチューブの外側に配置した光学式センサを用いていて、気泡が通過する際に気泡検出センサが制御装置に検出波形信号を送り、その際に検出波形の波形幅により気泡の大きさを検出している。しかしこれに限らず、気泡検出センサはチューブの流路途中に設けてもよく、光学式に限らず他の検出方式を採用してもよい。

図示した本発明の実施形態においては、ブラックインク、シアンインク、マゼンタインク、イエローインク等の各インクを使用する４つのインクカートリッジが、キャリッジに装着できるようになっている。このインクカートリッジはこれに限らず、ブラックインク用のインクカートリッジだけを備えているものや、ブラックインクを除いた２色や３色のカラーインク用の３つのインクカートリッジや、あるいは５つ以上のインクカートリッジを備えているものであってもよい。

本発明は、インクジェット式記録装置としての上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。さらに、上述の各実施形態は、相互に組み合わせて構成するようにしてもよい。また、本発明は、インクジェット式記録装置に限らず、プリンタ等の画像記録装置に用いられる記録ヘッド、液晶ディスプレイ等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド、バイオチップ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等の液体を吐出する液体噴射ヘッドを用いた液体噴射装置、精密ピペットとしての試料噴射装置等にも適用できる。

本発明の液体噴射装置の好ましい実施形態であるインクジェット式記録装置を示す図。 図１の記録装置の電気的接続例を示す図。 記録ヘッドとインク吸引装置の構造例を示す図。 インク吸引装置が吸引している状態を示す図。 記録ヘッドのノズルプレート面の形状例を示す図。 記録ヘッドの内部構造例を示す図。 チューブに対して配置される気泡検出センサ群を示しており、インク吸引装置が待機状態を示す図。 気泡検出センサ群の配置例を示し、インク吸引装置が気泡を吸引している状態を示す図。 チューブおよびチューブに対して配置された気泡検出センサ群を示す図。 チューブ、チューブ内の気泡および気泡検出センサの構成例などを示す図。 本発明の実施形態における使用可能インク容積（使用可能液体容積）の計算例を示すテーブル。 本発明の実施形態におけるクリーニング方法を示すフロー図。 気泡サイズとクリーニング時の吸引時間の関係例を示す図。 本発明の別の実施形態を示す図。

符号の説明

９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄ・・・インクカートリッジ（液体貯蔵部の一例）、１０・・・インクジェット式記録装置（液体噴射装置の一例）、１１・・・インク吸引装置（吸引装置の一例）、２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ・・・チューブ（液体供給部材の一例）、３０・・・記録ヘッド（液体噴射ヘッドの一例）、１００・・・制御装置、２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃ，２００Ｄ，２０１Ａ，２０１Ｂ，２０１Ｃ，２０１Ｄ，２０２Ａ，２０２Ｂ，２０２Ｃ，２０２Ｄ・・・気泡検出センサ、Ｈ・・・気泡

Claims (6)

1. 液体を噴射するノズル面を有する液体噴射ヘッドと、
   前記液体を蓄えている液体貯蔵部と、
   前記液体貯蔵部から前記液体を前記液体噴射ヘッドに供給する液体供給部材と、
   前記液体供給部材内に発生した気泡を検出する気泡検出センサと、
   前記気泡検出センサにより検出された前記気泡が前記液体噴射ヘッドに到達するまで使用可能な使用可能液体容積を得る制御装置と、
   前記気泡検出センサが前記気泡を検出した場合に、前記液体が前記使用可能液体容積まで前記液体噴射ヘッドから噴射されて前記液体の噴射を停止した後に、前記ノズル面に接触して前記気泡を吸引して前記液体噴射ヘッドから前記気泡を排出する吸引装置と、を備えることを特徴とする液体噴射装置。
2. 前記液体の前記使用可能液体容積は、前記気泡検出センサから前記液体噴射ヘッドに到達するまでの前記液体供給部材の長さと、前記液体供給部材の断面積と、から得られることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。
3. 前記気泡検出センサは、前記気泡のサイズも検出して、前記吸引装置は前記気泡のサイズの大小に応じて吸引時間を変えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体噴射装置。
4. 複数の前記気泡検出センサは、前記液体供給部材に対して間隔をおいて配置されている請求項２に記載の液体噴射装置。
5. 前記液体の前記使用可能液体容積と、前記制御装置に与えられた噴射データとにより、噴射可能な残りの液体噴射対象媒体の枚数を算出して、前記噴射可能な残りの前記液体噴射対象媒体の枚数に対して前記液体の噴射が終了したら前記液体の噴射を停止して、前記吸引装置により前記気泡を吸引して前記液体噴射ヘッドから前記気泡を排出することを特徴とする請求項３に記載の液体噴射装置。
6. 液体を蓄えている液体貯蔵部から前記液体を液体噴射ヘッドに対して液体供給部材を介して供給する際に、前記液体供給部材内に発生した気泡を気泡検出センサにより検出する気泡検出ステップと、
   前記気泡検出センサにより検出された前記気泡が前記液体噴射ヘッドに到達するまでに使用可能な液体の使用可能液体容積を制御装置により得る使用可能液体容積取得ステップと、
   前記気泡検出センサが前記気泡を検出した場合に、前記液体を前記使用可能液体容積まで前記液体噴射ヘッドから噴射させて前記液体の噴射を停止した後に、吸引装置を前記ノズル面に接触して前記気泡を吸引して前記液体噴射ヘッドから前記気泡を排出する気泡排出ステップと、を有することを特徴とする液体噴射装置のクリーニング方法。

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