流体排出方法および液滴吐出装置
【課題】液滴吐出ヘッド内の気泡排出性を向上させることのできる流体排出方法および液滴吐出装置を提供する。
【解決手段】インク排出方法は、液滴吐出ヘッドのノズル形成面にキャップを当接させ、液滴吐出ヘッドのノズルからインクを排出させるためのインク排出方法であって、吐出ノズルからインクを排出させる動作中に、インクの排出流量を高速P1から低速P2に連続的に変化させる期間を有する。
【解決手段】インク排出方法は、液滴吐出ヘッドのノズル形成面にキャップを当接させ、液滴吐出ヘッドのノズルからインクを排出させるためのインク排出方法であって、吐出ノズルからインクを排出させる動作中に、インクの排出流量を高速P1から低速P2に連続的に変化させる期間を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体排出方法および液滴吐出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット装置において、インクパックやキャリッジ交換の際にはインクを供給するインク流路の繋ぎ直しが発生するため、インク流路内に気泡が入ってしまうことがある。この気泡は液滴吐出ヘッドの噴射特性を低下させるおそれがある。このため、吐出ノズルからインクを吸引してインク流路内の気泡をインクとともに排出させる方法がとられている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００４−２８４２９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記のような吸引方法では、ノズルプレートを封止するキャップに接続された吸引ポンプ（圧力変化手段）を一定の出力のもとで所定時間駆動させることによりインクを吸引している。高速でインクを吸引すれば流路内の比較的大きな気泡はインクとともに排出されるものの、インク流路の中央部とその周囲との間で生じる流速の差によってインク流路の内壁に付着した微小な気泡はなかなか排出されず、流路内に残留してしまうことが多い。このような残留気泡（微小気泡）を排出するためには吸引ポンプの出力を低くしてインクを低速で吸引する必要があるが、吸引量が少ないために処理時間が長くなってしまうことが問題であった。
【０００４】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、液滴吐出ヘッド内の気泡排出性を向上させることのできる流体排出方法および液滴吐出装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の流体排出方法は、上記課題を解決するために、液滴吐出ヘッドのノズル形成面にキャップを当接させ、液滴吐出ヘッドのノズルから流体を排出させるための流体排出方法であって、ノズルから流体を排出させる動作中に、流体の排出流量を第１の流量から第２の流量に連続的に変化させる期間を有している。
【０００６】
本発明によれば、液滴吐出ヘッドのノズル形成面にキャップを当接させた状態で液滴吐出ヘッドのノズルから流体を排出させる動作中に、流体の排出流量を第１の流量から第２の流量に連続的に変化させる期間を有しているので、液滴吐出ヘッド内に混入した気泡の排出性を向上させることが可能である。つまり、流量を変化させながら流体を排出させることで液滴吐出ヘッド内に残留しやすい微小気泡までも排出させることが可能となる。本発明のように、一度の排出動作でインクの排出流量を連続的に変化させて行うことで気泡の排出性を向上させることが可能である。このため、処理時間が短縮されて排出処理の効率化が図れるとともに、液滴吐出ヘッドの良好な吐出特性を確保できる。
【０００７】
また、キャップに、キャップ内を減圧する流体吸引手段が接続されており、ノズルから流体を排出させる動作中に、流体吸引手段の吸引圧力を第１の吸引圧力から第２の吸引圧力に連続的に変化させる期間を有している。
【０００８】
本発明によれば、液滴吐出ヘッドのノズル形成面にキャップを当接させた状態で液滴吐出ヘッドのノズルから流体を排出させる動作中に、キャップ内を減圧する流体吸引動作の吸引圧力を第１の吸引力から第２の吸引力に連続的に変化させる期間を有しているので、液滴吐出ヘッド内に混入した気泡の排出性を向上させることが可能である。つまり、吸引流量を変化させながら流体を吸引することで液滴吐出ヘッド内に残留しやすい微小気泡までも排出させることが可能となる。
【０００９】
また、液滴吐出ヘッドに、ノズルに連通する流路に流体を供給する流体圧送手段が接続されており、ノズルから流体を排出させる動作中に、流体圧送手段の搬送圧力を第１の搬送圧力から第２の搬送圧力に連続的に変化させる期間を有している。
【００１０】
本発明によれば、液滴吐出ヘッドのノズル形成面にキャップを当接させた状態で液滴吐出ヘッドのノズルから流体を排出させる動作中に、流体供給手段の搬送圧力を第１の搬送圧力から第２の搬送圧力に連続的に変化させる期間を有しているので、液滴吐出ヘッド内に混入した気泡の排出性を向上させることが可能である。つまり、搬送流量を変化させながら流体を排出させることで液滴吐出ヘッド内に残留しやすい微小気泡までも排出させることが可能となる。
【００１１】
また、排出流量を第２の流量から第３の流量に連続的に変化させる期間を有することが好ましい。
本発明によれば、第１の流量から第２の流量に連続的に変化させる期間に加え、さらに第２の流量から第３の流量に連続的に変化させる期間を有することによって、流体に脈動を付与することができるので、気泡の排出効率が一層向上する。
【００１２】
また、排出流量を一定速度で変化させることが好ましい。
本発明のように流体の排出流量を一定速度で変化させることによって、流体吸引手段あるいは流体圧送手段の制御が容易となる。
【００１３】
また、排出流量を断続的に変化させることが好ましい。
本発明によれば、流体の排出流量を断続的に変化させることによって、流体に細かな脈動を付与することができ、気泡の排出性を向上できる。
【００１４】
また、前記排出流量を、流体の種類または粘度に応じて変化させることが好ましい。
本発明によれば、排出流量を、流体の種類や粘度に応じて変化させることによって、液滴吐出ヘッド内の気泡を効率よく排出させることが可能である。
【００１５】
また、前記排出流量を、キャップ内の圧力を検出する圧力検出センサからの信号に基づいて変化させることが好ましい。
本発明によれば、排出流量を、圧力検出センサからの信号に基づいて変化させることにより、適正な吸引シーケンスで効率の良い吸引処理を実施できる。
【００１６】
また、流体が界面活性剤を含むインクであることが好ましい。
本発明によれば、界面活性剤を含むインクであればインクとともに気泡も排出されやすくなり、液滴吐出ヘッド内に残留する気泡を低減できる。
【００１７】
また、流体吸引手段あるいは流体圧送手段として用いるポンプの回転数を連続的に変化させることが好ましい。
本発明によれば、所望の排出流量で流体を排出させることができる。また、ポンプの制御が容易である。
【００１８】
本発明の液滴吐出装置は、液滴を吐出するノズルを有する液滴吐出ヘッドと、液滴吐出ヘッドのノズル形成面に当接可能に設けられたキャップと、ノズル形成面に当接させたキャップ内に流体を排出する動作を制御する制御装置と、を備え、制御装置は、ノズルから流体を排出させる動作中に、流体の排出流量を第１の流量から第２の流量に連続的に変化させる動作を実行する。
【００１９】
本発明によれば、液滴吐出ヘッドのノズル形成面にキャップを当接させた状態で液滴吐出ヘッドのノズルから流体を排出させる動作中に、流体の排出流量を第１の流量から第２の流量に連続的に変化させる期間を有しているので、液滴吐出ヘッド内に混入した気泡の排出性を向上させることが可能である。つまり、流量を変化させながら流体を排出させることで液滴吐出ヘッド内に残留しやすい微小気泡までも排出させることが可能となる。本発明のように、一度の排出動作でインクの排出流量を連続的に変化させて行うことにより、気泡の排出性を向上させることが可能である。このため、処理時間が短縮されて排出処理の効率化が図れるとともに、液滴吐出ヘッドの良好な吐出特性を確保できる。
【００２０】
また、キャップに接続され、キャップ内を減圧する流体吸引手段を備え、制御装置は、流体を排出させる動作中に、流体吸引手段の吸引圧力を第１の吸引力から第２の吸引力に連続的に変化させる動作を実行することが好ましい。
本発明によれば、液滴吐出ヘッド内に混入した気泡の排出性を向上させることが可能である。つまり、吸引流量を変化させながら流体を吸引することで液滴吐出ヘッド内に残留しやすい微小気泡までも排出させることが可能となる。
【００２１】
また、キャップに、キャップ内の圧力を検出する圧力検出センサが設けられており、制御装置は、圧力検出センサの出力に基づいて流体吸引手段あるいは流体圧送手段を制御することが好ましい。
本発明によれば、圧力検出センサによるキャップ内の圧力の検出結果に応じて流体吸引手段あるいは流体圧送手段の駆動を制御することができるので、適正な吸引シーケンスで効率の良い吸引処理が行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００２３】
〔液滴吐出装置〕
図１は、本発明の一実施形態による液滴吐出装置の概略構成を示す斜視図である。尚、以下の説明においては、必要であれば図中にＸＹＺ直交座標系を設定し、この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。ＸＹＺ直交座標系は、ＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。また、本実施形態では液滴吐出ヘッド２０の移動方向がＸ方向に設定され、ステージＳＴの移動方向がＹ方向に設定されている。
【００２４】
図１に示すように、本実施形態の液滴吐出装置ＩＪは、ベース１０と、ベース１０上でガラス基板等の基板Ｐを支持するステージＳＴと、ステージＳＴの上方（＋Ｚ方向）において支持され、基板Ｐに対して所定の液滴を吐出可能な液滴吐出ヘッド２０とを含んで構成されている。ベース１０とステージＳＴとの間には、ステージＳＴをＹ方向に移動可能に支持する第１移動装置１２が設けられている。また、ステージＳＴの上方には、液滴吐出ヘッド２０をＸ方向に移動可能に支持する第２移動装置１４が設けられている。
【００２５】
液滴吐出ヘッド２０には、流路１８を介して液滴吐出ヘッド２０から吐出される液滴の溶媒（液状体）を貯蔵するインクタンク１６が接続されている。
【００２６】
ベース１０上には、キャッピングユニット２２とクリーニングユニット２４とが配置されている。これらキャッピングユニット２２およびクリーニングユニット２４と、ステージＳＴの側方に設置された吸引ポンプ（流体吸引手段）２１とでメンテナンス装置１９が構成されている。吸引ポンプ１５の下流側には廃インクタンク１７が配置されている。
【００２７】
制御装置２６は、液滴吐出装置ＩＪの各部（例えば、第１移動装置１２、第２移動装置１４、およびメンテナンス装置１９等）を制御して液滴吐出装置ＩＪの全体の動作を制御する。
【００２８】
第１移動装置１２は、ベース１０の上に設置されており、Ｙ軸方向に沿って位置決めされている。この第１移動装置１２は、例えばリニアモータによって構成され、ガイドレール１２ａ，１２ａと、このガイドレール１２ａに沿って移動可能に設けられているスライダー１２ｂとを備えている。このリニアモータ形式の第１移動装置１２のスライダー１２ｂは、ガイドレール１２ａに沿ってＹ軸方向に移動して位置決め可能である。
【００２９】
スライダー１２ｂは、Ｚ軸回り（θＺ）用のモータ１２ｃを備えている。このモータ１２ｃは、例えばダイレクトドライブモータであり、モータ１２ｃのロータはステージＳＴに固定されている。これにより、モータ１２ｃに通電することでロータとステージＳＴとは、θＺ方向に沿って回転してステージＳＴをインデックス（回転割り出し）することができる。すなわち、第１移動装置１２は、ステージＳＴをＹ軸方向及びθＺ方向に移動可能である。ステージＳＴは基板Ｐを保持し、所定の位置に位置決めするものである。
【００３０】
ステージＳＴは、不図示の吸着保持装置を有しており、この吸着保持装置が作動することによってステージＳＴに設けられた不図示の吸着穴を通して基板ＰをステージＳＴの上に吸着して保持する。
【００３１】
第２移動装置１４は、支柱２８ａ，２８ａを用いてベース１０に対して立てて取り付けられており、ベース１０の後部１０ａにおいて取り付けられている。この第２移動装置１４はリニアモータによって構成され、支柱２８ａ，２８ａに固定されたコラム２８ｂに支持されている。第２移動装置１４は、コラム２８ｂに支持されているガイドレール１４ａと、ガイドレール１４ａに沿ってＸ軸方向に移動可能に支持されているスライダー１４ｂとを備えている。スライダー１４ｂはガイドレール１４ａに沿ってＸ軸方向に移動して位置決め可能である。上記の液滴吐出ヘッド２０はスライダー１４ｂに取り付けられている。
【００３２】
液滴吐出ヘッド２０は、揺動位置決め装置としてのモータ３０，３２，３４，３６を有している。モータ３０を駆動すれば液滴吐出ヘッド２０をＺ方向に沿って上下動させることができ、任意のＺ方向の位置で液滴吐出ヘッド２０を位置決めすることができる。モータ３２を駆動すれば、液滴吐出ヘッド２０をＹ軸回りのβ方向に沿って揺動させることができ、液滴吐出ヘッド２０の角度を調整することができる。モータ３４を駆動すれば、液滴吐出ヘッド２０をＸ軸回りのγ方向に沿って揺動させることができ、液滴吐出ヘッド２０の角度を調整することができる。モータ３６を駆動すれば、液滴吐出ヘッド２０をＺ軸回りのα方向に沿って揺動させることができ、液滴吐出ヘッド２０の角度を調整することができる。
【００３３】
このように、図１に示す液滴吐出ヘッド２０は、Ｚ方向に直線移動可能であって、α方向、β方向、及びγ方向に沿って揺動して角度を調整することができるようにスライダー１４ｂに支持されている。液滴吐出ヘッド２０の位置及び姿勢は、ステージＳＴ側の基板Ｐに対するノズル形成面２０ａの位置又は姿勢が所定の位置又は所定の姿勢となるように、制御装置２６によって正確に制御される。尚、液滴吐出ヘッド２０のノズル形成面２０ａには液滴を吐出する複数の吐出ノズルＮＺ（図２（ａ））が設けられている。
【００３４】
上述の液滴吐出ヘッド２０から吐出される液滴としては、着色材料を含有するインク、金属微粒子等の材料を含有する分散液、ＰＥＤＯＴ:ＰＳＳ等の正孔注入材料や発光材料等の有機ＥＬ物質を含有する溶液、液晶材料等の高粘度の機能性液体、マイクロレンズの材料を含有する機能性液体、たんぱく質や核酸等を含有する生体高分子溶液等の種々の材料を含有する液滴が採用される。
【００３５】
図２は、本実施形態の液滴吐出装置が備える液滴吐出ヘッドの概略図である。図２（ａ）は概略断面図を示し、図２（ｂ）は液滴を吐出する面（下面）の構成を示す説明図であり、図２（ｃ）は複数の液滴吐出ヘッドで構成するキャリッジの概略図である。
【００３６】
図２（ａ）に示す液滴吐出ヘッド２０は、複数の吐出ノズルＮＺを備えたマルチノズルタイプの液滴吐出ヘッドである。複数の吐出ノズルＮＺは、液滴吐出ヘッド２０の下面に一方向に並んで一定間隔で設けられている。液滴吐出ヘッド２０の吐出ノズルＮＺから吐出される液滴の一滴の量は、１〜３００ナノグラム程度である。
【００３７】
本実施形態では、液滴吐出ヘッド２０には電気機械変換式の吐出技術を採用したものを用いる。本方式では、液状体を収容する液体室１６１に隣接して圧電素子ＰＺが設置されている。液体室１６１には、液状体を収容する材料タンクを含む液状体供給系１６３を介して液状体が供給される。圧電素子ＰＺは駆動回路１６４に接続されており、この駆動回路１６４を介して圧電素子ＰＺに電圧を印加し、圧電素子ＰＺを変形させることにより、液体室１６１が変形して内圧が高まり、吐出ノズルＮＺから液状体の液滴が吐出される。この場合、印加電圧の値を変化させることにより、圧電素子ＰＺの歪み量を制御し、液状体の吐出量を制御する。
【００３８】
図２（ｂ）に示すように、液滴吐出ヘッド２０は、その下面に吐出ノズルＮＺが整列配置した、例えば１８０個の吐出ノズルＮＺ（ＮＺ１〜ＮＺ１８０）からなるノズル列１７０を備えている。ここでは、平面視略矩形の液滴吐出ヘッド２０の下面の長軸方向と並行に、吐出ノズルＮＺが配列している。なお、図では吐出ノズルＮＺが１列に配列されているものとしているが、例えば千鳥状に２列配列されたものであってもよく、３列以上配列されたものであってもよい。また、ノズル列１７０を構成する吐出ノズルＮＺの数についても、特に限定はない。
【００３９】
なお、複数の液滴吐出ヘッド２０を搭載してキャリッジ構成されている。図２（ｃ）では、キャリッジ２１が搭載する液滴吐出ヘッド２０の数は３つとなっているが、これに限るものではない。また、ここでは３つの液滴吐出ヘッド２０は、吐出ノズルＮＺが配列する長軸方向に、連続して１列に配列しているが、複数の液滴吐出ヘッド２０が例えば千鳥状に２列配列されたものであっても良く、３列以上配列されたものであってもよい。
【００４０】
図３は、メンテナンス装置１９の概略構成を示す断面図である。
図３に示すように、キャッピングユニット２２の構成要素であるキャップ２３は、キャップホルダ２３ａとキャップ部材２３ｂとを含んでいる。キャップホルダ２３ａは、上側が開口した箱状に形成されており、この開口面が液滴吐出ヘッド２０のノズル形成面２０ａを向くように配設されている。キャップ部材２３ｂは、エラストマ等の可撓性材質からなり、キャップホルダ２３ａの内壁面によって支持されている。このキャップ部材２３ｂは、その上端縁がキャップホルダ２３ａの上端縁よりも上方に突出している。
【００４１】
キャップ部材２３ｂ内には、スポンジ材等からなるシート状のインク吸収材（流体吸収材）Ｓが２つ収容されている。このインク吸収体Ｓは、液滴吐出ヘッド２０から吐出されるインクを受け止めて吸収する。
また、キャップ部材２３ｂにはさらに圧力検出センサ２９が接続されており、液滴吐出ヘッド２０のノズル形成面２０ａを封止するキャップ２３の内部圧力の検出が可能である。
【００４２】
また、キャップホルダ２３ａの底面には、インク排出口２５が貫通形成され、キャップホルダ２３ａの下面には、排出チューブ２７が接続されている。これらのインク排出口２５と排出チューブ２７内の流路とは互いに連通されて配設されている。キャップ２３内に吐出されたインクは、このインク排出口２５を介して、排出チューブ２７内の流路に流入する。
【００４３】
排出チューブ２７の他端側（キャップ２３と反対側）に吸引ポンプ１５が接続されている。この吸引ポンプ１５は、吐出ノズルＮＺ内のインク等をキャップ２３内に排出させるためのものである。メンテナンス処理は、プリンタが長期間印刷を休止した後、印刷を再開するとき等、プリンタの制御装置２６により実行命令が送出された際に行われる。その際、キャリッジ２１がホームポジションに移動されて、液滴吐出ヘッド２０がキャップ２３の上方に配置される。
【００４４】
また、キャップ２３の底面には、不図示の大気連通口が貫通形成されており、この大気連通口には大気連通チューブ４１を介して大気開放バルブ４２が設けられている。大気開放バルブ４２を開状態にすると、ノズル形成面２０ａとキャップ２３との間に形成された空間（以下、密閉空間Ｋと称する。）は大気連通チューブ４１を介して大気開放される。
【００４５】
このようなキャッピングユニット２２は、液滴吐出ヘッド２０のインクの噴射特性を回復或いは維持するための吸引動作、或いはフラッシング動作において用いられる。また、キャッピングユニット２２は、キャップ２３がノズル形成面２０ａを封止した際、ノズル形成面２０ａとキャップ２３との間の密閉空間Ｋに吸収したインクの溶媒を揮発させることで吐出ノズルＮＺの乾燥を防止することもできる。
【００４６】
ところで、インクタンク１６やキャリッジ２１の交換の際に流路１８の繋ぎ直しが発生するため、流路１８中に気泡が入ってしまうことがある。この気泡は液滴吐出ヘッド２０の吐出不良を引き起こすおそれがあることから印字前には排出させておく必要がある。従来は高速（単位時間当たりの吸引流量は一定）でインクを吸引することによって気泡を排出させていた。しかしながら、インクタンク１６に接続された流路１８や液滴吐出ヘッド２０内でインクが流動する流路（以下、単にインク流路という。）の中央とその周囲との間で生じる流速の差によって、流路１８や液滴吐出ヘッド２０の内壁に付着した微小な気泡は排出されにくく残留していた。
【００４７】
このような不具合を解消すべく、本実施形態においては、インクの再充填時などにおいて吐出ノズルＮＺから液滴吐出ヘッド２０内のインクを吸引することによって気泡を排出している。以下に、本発明に係るインク吸引方法（流体排出方法）の各実施例について説明する。
【００４８】
［実施例１］
図４は、実施例１のインク吸引方法における吸引シーケンスを示す図であって、縦軸が吸引ポンプ１５による吸引圧Ｐ（ＫＰａ）、横軸が経過時間（ｓｅｃ）を表している。
【００４９】
本実施例では、まず、キャリッジ２１を降下させ、液滴吐出ヘッド２０をキャップ２３に当接させることによりノズル形成面２０ａを封止しておく。
【００５０】
キャップ２３によって液滴吐出ヘッド２０のノズル形成面２０ａを封止した状態において、吸引ポンプ１５を第１出力で駆動させてノズル形成面２０ａとキャップ２３との間に形成される密閉空間Ｋに所定の吸引圧Ｐ１（第１の吸引圧力）を印加し、吐出ノズルＮＺからキャップ２３内にインクを高速（第１の流量）で排出させる（Ｓ１：第１排出工程）。この工程により、流路１８や液滴吐出ヘッド２０内に混入している気泡がインクとともにある程度排出される。
【００５１】
次に、吸引ポンプ１５の出力を第１出力から第２出力まで除々に低下させていくことで、密閉空間Ｋに印加する吸引圧Ｐ１を吸引圧Ｐ２（第２の吸引力）まで変化させ、インクの吸引速度（流量）を高速（第１の流量）から低速（第２の流量）に変化させる（Ｓ２：流量変化工程）。本実施形態では、第１排出工程における処理時間と略同程度の時間をかけて吸引ポンプ１５の出力を第１出力から第２出力へと変化させる。このようにして、インクが流動する流路（インク流路）の中央とその周囲との間で生じる流速の差を除々になくしていく。つまり、インクの流動に変化を与えることでインク流路内に残留した微小気泡を動かして、微小気泡同士の集結成長を促す。
【００５２】
次に、吸引ポンプ１５の出力を第２出力に変化させてその状態に維持し、密閉空間Ｋに対して吸引圧Ｐ１よりも低い吸引圧Ｐ２を所定時間印加することによって吐出ノズルＮＺからインクを低速（第２の流量）で排出させる（Ｓ３：第２排出工程）。低速インク吸引を所定時間実施することで、微小気泡をさらに集結成長させてインクとともに排出する。微小気泡が他の気泡と一体となってある程度の大きさに成長すればインクとともに排出されやすくなる。同工程では、例えば極めて小さな気泡を自然消滅させる作用も含まれる。
【００５３】
また、低速でインクを吸引していくことで、インクの泡立ちを防止しながら吐出ノズルＮＺに噴射準備のためのメニスカスを形成する。
その後、吸引ポンプ１５の駆動を停止して大気開放バルブ４２を開弁することで密閉空間Ｋを大気開放し、一連の処理を終了する（Ｓ４）。
【００５４】
本実施例では、各工程において吸引ポンプ１５の出力をインクの種類や粘度、および圧力検出センサ２９によるキャップ２３内の圧力検出結果等に応じて適宜制御している。
【００５５】
本実施形態のインク排出方法では、処理中における吸引ポンプ１５の出力、すなわちその回転数を連続的に変化させて密閉空間Ｋに対して連続的に負圧を付与し、液滴吐出ヘッド２０から排出するインクの排出流量を連続的に変化させている。液滴吐出ヘッド２０からインクを排出させる動作中にインクの排出流量を連続的に変化させることによって、液滴吐出ヘッド２０内に混入した気泡の排出性を向上させることが可能である。つまり、インクの吸引流量を連続的に変化させることによって流路１８や液滴吐出ヘッド２０内に残留しやすい微小気泡までも排出させることが可能となる。従来のようにインクを一定の流量で吸引するよりも、一度の吸引処理でインクの吸引流量を連続的に変化させることで微小気泡の集結成長化が進み、インクとともに排出されやすくなる。
【００５６】
したがって、本実施例においては、液滴吐出ヘッド２０からインクを排出させる動作中に、インクの排出流量を連続的に変化させる流量変化工程（Ｓ２）を有することから、液滴吐出ヘッド２０内の気泡を効率良く排出させることができ、その結果、液滴吐出ヘッド２０のインク排出特性を良好に維持することが可能である。
【００５７】
また、従来において、インクの排出動作を複数回に分けてそれぞれ一定の流量で断続的に吸引を行う方法がある。例えば、インクの高速吸引工程と低速吸引工程とをそれぞれ一定の圧力で所定時間ずつ断続的に実施することによってインクを排出し気泡を除去していた。具体的にこの方法では、高速吸引工程と低速吸引工程との間でキャップによるノズル形成面の封止を一旦解除していたことから、キャップの移動や、再吸引時に密閉空間内の圧力が安定化するまでの待ち時間が長くなるなどの問題が生じていた。
【００５８】
これに対して本実施形態では、一連の吸引動作をキャップ２３によってノズル形成面２０ａを封止した状態のまま処理を行っており、従来のように処理中にキャップ２３を移動させることがない。このため、キャップ２３の移動時間や密閉空間Ｋ内の圧力が安定するまでの待機時間が削減されて処理時間を短縮することができるので、吸引処理の効率化を図ることが可能である。
【００５９】
なお、吸引シーケンスは図４に限られたものではなく、インクの種類や粘度、圧力検出センサ２９によるキャップ２３内の圧力の検出結果に応じて吸引ポンプ１５の駆動を制御することによって、適正な吸引シーケンスで効率の良い吸引処理が行える。ここで例えば、インクの種類や粘度に応じたテーブルを予め用意しておいてもよい。これにより、液滴吐出ヘッド２０内の気泡を効率よく排出させることができる。また、界面活性剤を含むインクを用いればインクとともに気泡も排出されやすくなり液滴吐出ヘッド２０内に残留する気泡を低減できる。
【００６０】
［実施例２］
図５は、実施例２のインク吸引方法における吸引シーケンスを示す図であって、縦軸が吸引ポンプ１５による吸引圧Ｐ（ＫＰａ）、横軸が経過時間（ｓｅｃ）を表している。なお、先の実施例と同様の工程については説明を簡単にする。
【００６１】
図３に示したようにキャップ２３により液滴吐出ヘッド２０のノズル形成面２０ａを封止した後、まず吸引ポンプ１５を第２出力で駆動させ、密閉空間Ｋに対して吸引圧Ｐ２を所定時間印加する（Ｓ１１）。最初にインクを低速（第１の流量）で所定時間吸引することで流路１８や液滴吐出ヘッド２０内のインクを流動させ、例えば流路１８や液滴吐出ヘッド２０におけるインク流路の内壁に付着した気泡や圧力室などに引っ掛かった気泡をインクとともに流動させる。
【００６２】
次に、吸引ポンプ１５の出力を除々に高めていき（Ｓ１２：流量変化工程）、密閉空間Ｋに対する印加圧力を吸引圧Ｐ２からそれよりも高い吸引圧Ｐ１に変化させる。吸引ポンプ１５を第１出力に所定時間維持し（Ｓ１３）、流動していたインクを高速（第２の流量）で一気に吸引する。
【００６３】
その後、吸引ポンプ１５の出力を第２出力まで除々に低下させて密閉空間Ｋに対する印加圧力を吸引圧Ｐ１から吸引圧Ｐ２まで変化させる（Ｓ１４：流量変化工程）。その後、吸引ポンプ１５を第２出力で所定時間駆動させることによって再びインクを低速（第３の流量）で吸引する（Ｓ１５）、密閉空間Ｋに対して吸引圧Ｐ２を所定時間印加する。
【００６４】
このように、インクの吸引速度を低速、高速、低速の順で連続的に変化させることによってインクの流動に脈動を与えることができ、気泡をより効率よく排出させることが可能である。予めインク流路内のインクを低速で流動させておいた上で、その後除々に流速を高めていくことによってインク流路内の微小気泡同士の集結成長をさらに助長させることが可能である。
【００６５】
したがって、本実施例においては、液滴吐出ヘッド２０からインクを排出させる動作中に、インクの排出流量を連続的に変化させる流量変化工程（Ｓ１２，Ｓ１４）を有することから、液滴吐出ヘッド２０内の気泡を効率良く排出させることができ、その結果、液滴吐出ヘッド２０のインク排出特性を良好に維持することが可能である。
なお、吸引シーケンスは図５に示すものに限ったものではなく、適宜変更可能である。
【００６６】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもなく、上記各実施形態を組み合わせても良い。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００６７】
なお、例えば先の実施形態では各流量変化工程（Ｓ２，Ｓ１２，Ｓ１４）においてインクの排出流量を一定速度で変化させているが、インクの排出流量が複数の段階を踏んで連続的に変化するように吸引ポンプ１５の出力を制御することによってインクに対して細かな脈動を付与するようにしてもよい。これにより、インクが微振動して残留気泡をより効果的に排出させることが可能となる。
【００６８】
また、吸引ポンプ１５に代えてエジェクタを用いてもよく、その場合には、制御装置２６によりエジェクタの設定値を各工程を通して連続的に変化させることによってインクの吸引流量を変化させる。
【００６９】
また、先の実施形態における気泡除去処理において、吐出ノズルＮＺの目詰まりを解消するための作用を付与することも可能である。
【００７０】
また、インクタンク１６と液滴吐出ヘッド２０とを繋ぐ流路１８上に加圧ポンプ（流体圧送手段）を配置してもよい。先の実施形態では、メンテナンス装置１９の吸引ポンプ１５の作用によって液滴吐出ヘッド２０からインクを吸引しているが、加圧ポンプの作用によって流路１８内のインクを搬送することによって液滴吐出ヘッド２０からインクを強制的に排出するようにしても良い。このときの加圧ポンプによるインク排出のためのシーケンスは、実施例１および実施例２における上記吸引ポンプ１５によるシーケンスを適用することができる。例えば、流量変化工程における加圧ポンプのインクの搬送圧力を第１の搬送圧力（例えば、図４における吸引圧Ｐ１に対応）から第２の搬送圧力（図４における吸引圧Ｐ２に対応）に連続的に変化させることによって、インクの排出流量を連続的に変化させる。
【００７１】
また、各工程における加圧ポンプによるインクの搬送圧力や吸引時間をインクの種類や粘度に応じて適宜変化させることによって、液滴吐出ヘッド２０内のインク（気泡）を効率よく排出させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本実施形態に係る液滴吐出装置の全体を示す概略図。
【図２】本実施形態に係る液滴吐出ヘッドの概略図。
【図３】本実施形態に係るメンテナンス装置の概略図。
【図４】実施例１におけるインク排出方法の吸引シーケンス。
【図５】実施例２におけるインク排出方法の吸引シーケンス。
【符号の説明】
【００７３】
ＩＪ…液滴吐出装置、２０…液滴吐出ヘッド、ＮＺ…吐出ノズル、２０ａ…ノズル形成面、２３…キャップ、１５…吸引ポンプ（流体吸引手段）、２９…圧力検出センサ、２６…制御装置、Ｐ１…吸引圧（第１の吸引圧力）、Ｐ２…吸引圧（第２の吸引圧力）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体排出方法および液滴吐出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット装置において、インクパックやキャリッジ交換の際にはインクを供給するインク流路の繋ぎ直しが発生するため、インク流路内に気泡が入ってしまうことがある。この気泡は液滴吐出ヘッドの噴射特性を低下させるおそれがある。このため、吐出ノズルからインクを吸引してインク流路内の気泡をインクとともに排出させる方法がとられている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００４−２８４２９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記のような吸引方法では、ノズルプレートを封止するキャップに接続された吸引ポンプ（圧力変化手段）を一定の出力のもとで所定時間駆動させることによりインクを吸引している。高速でインクを吸引すれば流路内の比較的大きな気泡はインクとともに排出されるものの、インク流路の中央部とその周囲との間で生じる流速の差によってインク流路の内壁に付着した微小な気泡はなかなか排出されず、流路内に残留してしまうことが多い。このような残留気泡（微小気泡）を排出するためには吸引ポンプの出力を低くしてインクを低速で吸引する必要があるが、吸引量が少ないために処理時間が長くなってしまうことが問題であった。
【０００４】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、液滴吐出ヘッド内の気泡排出性を向上させることのできる流体排出方法および液滴吐出装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の流体排出方法は、上記課題を解決するために、液滴吐出ヘッドのノズル形成面にキャップを当接させ、液滴吐出ヘッドのノズルから流体を排出させるための流体排出方法であって、ノズルから流体を排出させる動作中に、流体の排出流量を第１の流量から第２の流量に連続的に変化させる期間を有している。
【０００６】
本発明によれば、液滴吐出ヘッドのノズル形成面にキャップを当接させた状態で液滴吐出ヘッドのノズルから流体を排出させる動作中に、流体の排出流量を第１の流量から第２の流量に連続的に変化させる期間を有しているので、液滴吐出ヘッド内に混入した気泡の排出性を向上させることが可能である。つまり、流量を変化させながら流体を排出させることで液滴吐出ヘッド内に残留しやすい微小気泡までも排出させることが可能となる。本発明のように、一度の排出動作でインクの排出流量を連続的に変化させて行うことで気泡の排出性を向上させることが可能である。このため、処理時間が短縮されて排出処理の効率化が図れるとともに、液滴吐出ヘッドの良好な吐出特性を確保できる。
【０００７】
また、キャップに、キャップ内を減圧する流体吸引手段が接続されており、ノズルから流体を排出させる動作中に、流体吸引手段の吸引圧力を第１の吸引圧力から第２の吸引圧力に連続的に変化させる期間を有している。
【０００８】
本発明によれば、液滴吐出ヘッドのノズル形成面にキャップを当接させた状態で液滴吐出ヘッドのノズルから流体を排出させる動作中に、キャップ内を減圧する流体吸引動作の吸引圧力を第１の吸引力から第２の吸引力に連続的に変化させる期間を有しているので、液滴吐出ヘッド内に混入した気泡の排出性を向上させることが可能である。つまり、吸引流量を変化させながら流体を吸引することで液滴吐出ヘッド内に残留しやすい微小気泡までも排出させることが可能となる。
【０００９】
また、液滴吐出ヘッドに、ノズルに連通する流路に流体を供給する流体圧送手段が接続されており、ノズルから流体を排出させる動作中に、流体圧送手段の搬送圧力を第１の搬送圧力から第２の搬送圧力に連続的に変化させる期間を有している。
【００１０】
本発明によれば、液滴吐出ヘッドのノズル形成面にキャップを当接させた状態で液滴吐出ヘッドのノズルから流体を排出させる動作中に、流体供給手段の搬送圧力を第１の搬送圧力から第２の搬送圧力に連続的に変化させる期間を有しているので、液滴吐出ヘッド内に混入した気泡の排出性を向上させることが可能である。つまり、搬送流量を変化させながら流体を排出させることで液滴吐出ヘッド内に残留しやすい微小気泡までも排出させることが可能となる。
【００１１】
また、排出流量を第２の流量から第３の流量に連続的に変化させる期間を有することが好ましい。
本発明によれば、第１の流量から第２の流量に連続的に変化させる期間に加え、さらに第２の流量から第３の流量に連続的に変化させる期間を有することによって、流体に脈動を付与することができるので、気泡の排出効率が一層向上する。
【００１２】
また、排出流量を一定速度で変化させることが好ましい。
本発明のように流体の排出流量を一定速度で変化させることによって、流体吸引手段あるいは流体圧送手段の制御が容易となる。
【００１３】
また、排出流量を断続的に変化させることが好ましい。
本発明によれば、流体の排出流量を断続的に変化させることによって、流体に細かな脈動を付与することができ、気泡の排出性を向上できる。
【００１４】
また、前記排出流量を、流体の種類または粘度に応じて変化させることが好ましい。
本発明によれば、排出流量を、流体の種類や粘度に応じて変化させることによって、液滴吐出ヘッド内の気泡を効率よく排出させることが可能である。
【００１５】
また、前記排出流量を、キャップ内の圧力を検出する圧力検出センサからの信号に基づいて変化させることが好ましい。
本発明によれば、排出流量を、圧力検出センサからの信号に基づいて変化させることにより、適正な吸引シーケンスで効率の良い吸引処理を実施できる。
【００１６】
また、流体が界面活性剤を含むインクであることが好ましい。
本発明によれば、界面活性剤を含むインクであればインクとともに気泡も排出されやすくなり、液滴吐出ヘッド内に残留する気泡を低減できる。
【００１７】
また、流体吸引手段あるいは流体圧送手段として用いるポンプの回転数を連続的に変化させることが好ましい。
本発明によれば、所望の排出流量で流体を排出させることができる。また、ポンプの制御が容易である。
【００１８】
本発明の液滴吐出装置は、液滴を吐出するノズルを有する液滴吐出ヘッドと、液滴吐出ヘッドのノズル形成面に当接可能に設けられたキャップと、ノズル形成面に当接させたキャップ内に流体を排出する動作を制御する制御装置と、を備え、制御装置は、ノズルから流体を排出させる動作中に、流体の排出流量を第１の流量から第２の流量に連続的に変化させる動作を実行する。
【００１９】
本発明によれば、液滴吐出ヘッドのノズル形成面にキャップを当接させた状態で液滴吐出ヘッドのノズルから流体を排出させる動作中に、流体の排出流量を第１の流量から第２の流量に連続的に変化させる期間を有しているので、液滴吐出ヘッド内に混入した気泡の排出性を向上させることが可能である。つまり、流量を変化させながら流体を排出させることで液滴吐出ヘッド内に残留しやすい微小気泡までも排出させることが可能となる。本発明のように、一度の排出動作でインクの排出流量を連続的に変化させて行うことにより、気泡の排出性を向上させることが可能である。このため、処理時間が短縮されて排出処理の効率化が図れるとともに、液滴吐出ヘッドの良好な吐出特性を確保できる。
【００２０】
また、キャップに接続され、キャップ内を減圧する流体吸引手段を備え、制御装置は、流体を排出させる動作中に、流体吸引手段の吸引圧力を第１の吸引力から第２の吸引力に連続的に変化させる動作を実行することが好ましい。
本発明によれば、液滴吐出ヘッド内に混入した気泡の排出性を向上させることが可能である。つまり、吸引流量を変化させながら流体を吸引することで液滴吐出ヘッド内に残留しやすい微小気泡までも排出させることが可能となる。
【００２１】
また、キャップに、キャップ内の圧力を検出する圧力検出センサが設けられており、制御装置は、圧力検出センサの出力に基づいて流体吸引手段あるいは流体圧送手段を制御することが好ましい。
本発明によれば、圧力検出センサによるキャップ内の圧力の検出結果に応じて流体吸引手段あるいは流体圧送手段の駆動を制御することができるので、適正な吸引シーケンスで効率の良い吸引処理が行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００２３】
〔液滴吐出装置〕
図１は、本発明の一実施形態による液滴吐出装置の概略構成を示す斜視図である。尚、以下の説明においては、必要であれば図中にＸＹＺ直交座標系を設定し、この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。ＸＹＺ直交座標系は、ＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。また、本実施形態では液滴吐出ヘッド２０の移動方向がＸ方向に設定され、ステージＳＴの移動方向がＹ方向に設定されている。
【００２４】
図１に示すように、本実施形態の液滴吐出装置ＩＪは、ベース１０と、ベース１０上でガラス基板等の基板Ｐを支持するステージＳＴと、ステージＳＴの上方（＋Ｚ方向）において支持され、基板Ｐに対して所定の液滴を吐出可能な液滴吐出ヘッド２０とを含んで構成されている。ベース１０とステージＳＴとの間には、ステージＳＴをＹ方向に移動可能に支持する第１移動装置１２が設けられている。また、ステージＳＴの上方には、液滴吐出ヘッド２０をＸ方向に移動可能に支持する第２移動装置１４が設けられている。
【００２５】
液滴吐出ヘッド２０には、流路１８を介して液滴吐出ヘッド２０から吐出される液滴の溶媒（液状体）を貯蔵するインクタンク１６が接続されている。
【００２６】
ベース１０上には、キャッピングユニット２２とクリーニングユニット２４とが配置されている。これらキャッピングユニット２２およびクリーニングユニット２４と、ステージＳＴの側方に設置された吸引ポンプ（流体吸引手段）２１とでメンテナンス装置１９が構成されている。吸引ポンプ１５の下流側には廃インクタンク１７が配置されている。
【００２７】
制御装置２６は、液滴吐出装置ＩＪの各部（例えば、第１移動装置１２、第２移動装置１４、およびメンテナンス装置１９等）を制御して液滴吐出装置ＩＪの全体の動作を制御する。
【００２８】
第１移動装置１２は、ベース１０の上に設置されており、Ｙ軸方向に沿って位置決めされている。この第１移動装置１２は、例えばリニアモータによって構成され、ガイドレール１２ａ，１２ａと、このガイドレール１２ａに沿って移動可能に設けられているスライダー１２ｂとを備えている。このリニアモータ形式の第１移動装置１２のスライダー１２ｂは、ガイドレール１２ａに沿ってＹ軸方向に移動して位置決め可能である。
【００２９】
スライダー１２ｂは、Ｚ軸回り（θＺ）用のモータ１２ｃを備えている。このモータ１２ｃは、例えばダイレクトドライブモータであり、モータ１２ｃのロータはステージＳＴに固定されている。これにより、モータ１２ｃに通電することでロータとステージＳＴとは、θＺ方向に沿って回転してステージＳＴをインデックス（回転割り出し）することができる。すなわち、第１移動装置１２は、ステージＳＴをＹ軸方向及びθＺ方向に移動可能である。ステージＳＴは基板Ｐを保持し、所定の位置に位置決めするものである。
【００３０】
ステージＳＴは、不図示の吸着保持装置を有しており、この吸着保持装置が作動することによってステージＳＴに設けられた不図示の吸着穴を通して基板ＰをステージＳＴの上に吸着して保持する。
【００３１】
第２移動装置１４は、支柱２８ａ，２８ａを用いてベース１０に対して立てて取り付けられており、ベース１０の後部１０ａにおいて取り付けられている。この第２移動装置１４はリニアモータによって構成され、支柱２８ａ，２８ａに固定されたコラム２８ｂに支持されている。第２移動装置１４は、コラム２８ｂに支持されているガイドレール１４ａと、ガイドレール１４ａに沿ってＸ軸方向に移動可能に支持されているスライダー１４ｂとを備えている。スライダー１４ｂはガイドレール１４ａに沿ってＸ軸方向に移動して位置決め可能である。上記の液滴吐出ヘッド２０はスライダー１４ｂに取り付けられている。
【００３２】
液滴吐出ヘッド２０は、揺動位置決め装置としてのモータ３０，３２，３４，３６を有している。モータ３０を駆動すれば液滴吐出ヘッド２０をＺ方向に沿って上下動させることができ、任意のＺ方向の位置で液滴吐出ヘッド２０を位置決めすることができる。モータ３２を駆動すれば、液滴吐出ヘッド２０をＹ軸回りのβ方向に沿って揺動させることができ、液滴吐出ヘッド２０の角度を調整することができる。モータ３４を駆動すれば、液滴吐出ヘッド２０をＸ軸回りのγ方向に沿って揺動させることができ、液滴吐出ヘッド２０の角度を調整することができる。モータ３６を駆動すれば、液滴吐出ヘッド２０をＺ軸回りのα方向に沿って揺動させることができ、液滴吐出ヘッド２０の角度を調整することができる。
【００３３】
このように、図１に示す液滴吐出ヘッド２０は、Ｚ方向に直線移動可能であって、α方向、β方向、及びγ方向に沿って揺動して角度を調整することができるようにスライダー１４ｂに支持されている。液滴吐出ヘッド２０の位置及び姿勢は、ステージＳＴ側の基板Ｐに対するノズル形成面２０ａの位置又は姿勢が所定の位置又は所定の姿勢となるように、制御装置２６によって正確に制御される。尚、液滴吐出ヘッド２０のノズル形成面２０ａには液滴を吐出する複数の吐出ノズルＮＺ（図２（ａ））が設けられている。
【００３４】
上述の液滴吐出ヘッド２０から吐出される液滴としては、着色材料を含有するインク、金属微粒子等の材料を含有する分散液、ＰＥＤＯＴ:ＰＳＳ等の正孔注入材料や発光材料等の有機ＥＬ物質を含有する溶液、液晶材料等の高粘度の機能性液体、マイクロレンズの材料を含有する機能性液体、たんぱく質や核酸等を含有する生体高分子溶液等の種々の材料を含有する液滴が採用される。
【００３５】
図２は、本実施形態の液滴吐出装置が備える液滴吐出ヘッドの概略図である。図２（ａ）は概略断面図を示し、図２（ｂ）は液滴を吐出する面（下面）の構成を示す説明図であり、図２（ｃ）は複数の液滴吐出ヘッドで構成するキャリッジの概略図である。
【００３６】
図２（ａ）に示す液滴吐出ヘッド２０は、複数の吐出ノズルＮＺを備えたマルチノズルタイプの液滴吐出ヘッドである。複数の吐出ノズルＮＺは、液滴吐出ヘッド２０の下面に一方向に並んで一定間隔で設けられている。液滴吐出ヘッド２０の吐出ノズルＮＺから吐出される液滴の一滴の量は、１〜３００ナノグラム程度である。
【００３７】
本実施形態では、液滴吐出ヘッド２０には電気機械変換式の吐出技術を採用したものを用いる。本方式では、液状体を収容する液体室１６１に隣接して圧電素子ＰＺが設置されている。液体室１６１には、液状体を収容する材料タンクを含む液状体供給系１６３を介して液状体が供給される。圧電素子ＰＺは駆動回路１６４に接続されており、この駆動回路１６４を介して圧電素子ＰＺに電圧を印加し、圧電素子ＰＺを変形させることにより、液体室１６１が変形して内圧が高まり、吐出ノズルＮＺから液状体の液滴が吐出される。この場合、印加電圧の値を変化させることにより、圧電素子ＰＺの歪み量を制御し、液状体の吐出量を制御する。
【００３８】
図２（ｂ）に示すように、液滴吐出ヘッド２０は、その下面に吐出ノズルＮＺが整列配置した、例えば１８０個の吐出ノズルＮＺ（ＮＺ１〜ＮＺ１８０）からなるノズル列１７０を備えている。ここでは、平面視略矩形の液滴吐出ヘッド２０の下面の長軸方向と並行に、吐出ノズルＮＺが配列している。なお、図では吐出ノズルＮＺが１列に配列されているものとしているが、例えば千鳥状に２列配列されたものであってもよく、３列以上配列されたものであってもよい。また、ノズル列１７０を構成する吐出ノズルＮＺの数についても、特に限定はない。
【００３９】
なお、複数の液滴吐出ヘッド２０を搭載してキャリッジ構成されている。図２（ｃ）では、キャリッジ２１が搭載する液滴吐出ヘッド２０の数は３つとなっているが、これに限るものではない。また、ここでは３つの液滴吐出ヘッド２０は、吐出ノズルＮＺが配列する長軸方向に、連続して１列に配列しているが、複数の液滴吐出ヘッド２０が例えば千鳥状に２列配列されたものであっても良く、３列以上配列されたものであってもよい。
【００４０】
図３は、メンテナンス装置１９の概略構成を示す断面図である。
図３に示すように、キャッピングユニット２２の構成要素であるキャップ２３は、キャップホルダ２３ａとキャップ部材２３ｂとを含んでいる。キャップホルダ２３ａは、上側が開口した箱状に形成されており、この開口面が液滴吐出ヘッド２０のノズル形成面２０ａを向くように配設されている。キャップ部材２３ｂは、エラストマ等の可撓性材質からなり、キャップホルダ２３ａの内壁面によって支持されている。このキャップ部材２３ｂは、その上端縁がキャップホルダ２３ａの上端縁よりも上方に突出している。
【００４１】
キャップ部材２３ｂ内には、スポンジ材等からなるシート状のインク吸収材（流体吸収材）Ｓが２つ収容されている。このインク吸収体Ｓは、液滴吐出ヘッド２０から吐出されるインクを受け止めて吸収する。
また、キャップ部材２３ｂにはさらに圧力検出センサ２９が接続されており、液滴吐出ヘッド２０のノズル形成面２０ａを封止するキャップ２３の内部圧力の検出が可能である。
【００４２】
また、キャップホルダ２３ａの底面には、インク排出口２５が貫通形成され、キャップホルダ２３ａの下面には、排出チューブ２７が接続されている。これらのインク排出口２５と排出チューブ２７内の流路とは互いに連通されて配設されている。キャップ２３内に吐出されたインクは、このインク排出口２５を介して、排出チューブ２７内の流路に流入する。
【００４３】
排出チューブ２７の他端側（キャップ２３と反対側）に吸引ポンプ１５が接続されている。この吸引ポンプ１５は、吐出ノズルＮＺ内のインク等をキャップ２３内に排出させるためのものである。メンテナンス処理は、プリンタが長期間印刷を休止した後、印刷を再開するとき等、プリンタの制御装置２６により実行命令が送出された際に行われる。その際、キャリッジ２１がホームポジションに移動されて、液滴吐出ヘッド２０がキャップ２３の上方に配置される。
【００４４】
また、キャップ２３の底面には、不図示の大気連通口が貫通形成されており、この大気連通口には大気連通チューブ４１を介して大気開放バルブ４２が設けられている。大気開放バルブ４２を開状態にすると、ノズル形成面２０ａとキャップ２３との間に形成された空間（以下、密閉空間Ｋと称する。）は大気連通チューブ４１を介して大気開放される。
【００４５】
このようなキャッピングユニット２２は、液滴吐出ヘッド２０のインクの噴射特性を回復或いは維持するための吸引動作、或いはフラッシング動作において用いられる。また、キャッピングユニット２２は、キャップ２３がノズル形成面２０ａを封止した際、ノズル形成面２０ａとキャップ２３との間の密閉空間Ｋに吸収したインクの溶媒を揮発させることで吐出ノズルＮＺの乾燥を防止することもできる。
【００４６】
ところで、インクタンク１６やキャリッジ２１の交換の際に流路１８の繋ぎ直しが発生するため、流路１８中に気泡が入ってしまうことがある。この気泡は液滴吐出ヘッド２０の吐出不良を引き起こすおそれがあることから印字前には排出させておく必要がある。従来は高速（単位時間当たりの吸引流量は一定）でインクを吸引することによって気泡を排出させていた。しかしながら、インクタンク１６に接続された流路１８や液滴吐出ヘッド２０内でインクが流動する流路（以下、単にインク流路という。）の中央とその周囲との間で生じる流速の差によって、流路１８や液滴吐出ヘッド２０の内壁に付着した微小な気泡は排出されにくく残留していた。
【００４７】
このような不具合を解消すべく、本実施形態においては、インクの再充填時などにおいて吐出ノズルＮＺから液滴吐出ヘッド２０内のインクを吸引することによって気泡を排出している。以下に、本発明に係るインク吸引方法（流体排出方法）の各実施例について説明する。
【００４８】
［実施例１］
図４は、実施例１のインク吸引方法における吸引シーケンスを示す図であって、縦軸が吸引ポンプ１５による吸引圧Ｐ（ＫＰａ）、横軸が経過時間（ｓｅｃ）を表している。
【００４９】
本実施例では、まず、キャリッジ２１を降下させ、液滴吐出ヘッド２０をキャップ２３に当接させることによりノズル形成面２０ａを封止しておく。
【００５０】
キャップ２３によって液滴吐出ヘッド２０のノズル形成面２０ａを封止した状態において、吸引ポンプ１５を第１出力で駆動させてノズル形成面２０ａとキャップ２３との間に形成される密閉空間Ｋに所定の吸引圧Ｐ１（第１の吸引圧力）を印加し、吐出ノズルＮＺからキャップ２３内にインクを高速（第１の流量）で排出させる（Ｓ１：第１排出工程）。この工程により、流路１８や液滴吐出ヘッド２０内に混入している気泡がインクとともにある程度排出される。
【００５１】
次に、吸引ポンプ１５の出力を第１出力から第２出力まで除々に低下させていくことで、密閉空間Ｋに印加する吸引圧Ｐ１を吸引圧Ｐ２（第２の吸引力）まで変化させ、インクの吸引速度（流量）を高速（第１の流量）から低速（第２の流量）に変化させる（Ｓ２：流量変化工程）。本実施形態では、第１排出工程における処理時間と略同程度の時間をかけて吸引ポンプ１５の出力を第１出力から第２出力へと変化させる。このようにして、インクが流動する流路（インク流路）の中央とその周囲との間で生じる流速の差を除々になくしていく。つまり、インクの流動に変化を与えることでインク流路内に残留した微小気泡を動かして、微小気泡同士の集結成長を促す。
【００５２】
次に、吸引ポンプ１５の出力を第２出力に変化させてその状態に維持し、密閉空間Ｋに対して吸引圧Ｐ１よりも低い吸引圧Ｐ２を所定時間印加することによって吐出ノズルＮＺからインクを低速（第２の流量）で排出させる（Ｓ３：第２排出工程）。低速インク吸引を所定時間実施することで、微小気泡をさらに集結成長させてインクとともに排出する。微小気泡が他の気泡と一体となってある程度の大きさに成長すればインクとともに排出されやすくなる。同工程では、例えば極めて小さな気泡を自然消滅させる作用も含まれる。
【００５３】
また、低速でインクを吸引していくことで、インクの泡立ちを防止しながら吐出ノズルＮＺに噴射準備のためのメニスカスを形成する。
その後、吸引ポンプ１５の駆動を停止して大気開放バルブ４２を開弁することで密閉空間Ｋを大気開放し、一連の処理を終了する（Ｓ４）。
【００５４】
本実施例では、各工程において吸引ポンプ１５の出力をインクの種類や粘度、および圧力検出センサ２９によるキャップ２３内の圧力検出結果等に応じて適宜制御している。
【００５５】
本実施形態のインク排出方法では、処理中における吸引ポンプ１５の出力、すなわちその回転数を連続的に変化させて密閉空間Ｋに対して連続的に負圧を付与し、液滴吐出ヘッド２０から排出するインクの排出流量を連続的に変化させている。液滴吐出ヘッド２０からインクを排出させる動作中にインクの排出流量を連続的に変化させることによって、液滴吐出ヘッド２０内に混入した気泡の排出性を向上させることが可能である。つまり、インクの吸引流量を連続的に変化させることによって流路１８や液滴吐出ヘッド２０内に残留しやすい微小気泡までも排出させることが可能となる。従来のようにインクを一定の流量で吸引するよりも、一度の吸引処理でインクの吸引流量を連続的に変化させることで微小気泡の集結成長化が進み、インクとともに排出されやすくなる。
【００５６】
したがって、本実施例においては、液滴吐出ヘッド２０からインクを排出させる動作中に、インクの排出流量を連続的に変化させる流量変化工程（Ｓ２）を有することから、液滴吐出ヘッド２０内の気泡を効率良く排出させることができ、その結果、液滴吐出ヘッド２０のインク排出特性を良好に維持することが可能である。
【００５７】
また、従来において、インクの排出動作を複数回に分けてそれぞれ一定の流量で断続的に吸引を行う方法がある。例えば、インクの高速吸引工程と低速吸引工程とをそれぞれ一定の圧力で所定時間ずつ断続的に実施することによってインクを排出し気泡を除去していた。具体的にこの方法では、高速吸引工程と低速吸引工程との間でキャップによるノズル形成面の封止を一旦解除していたことから、キャップの移動や、再吸引時に密閉空間内の圧力が安定化するまでの待ち時間が長くなるなどの問題が生じていた。
【００５８】
これに対して本実施形態では、一連の吸引動作をキャップ２３によってノズル形成面２０ａを封止した状態のまま処理を行っており、従来のように処理中にキャップ２３を移動させることがない。このため、キャップ２３の移動時間や密閉空間Ｋ内の圧力が安定するまでの待機時間が削減されて処理時間を短縮することができるので、吸引処理の効率化を図ることが可能である。
【００５９】
なお、吸引シーケンスは図４に限られたものではなく、インクの種類や粘度、圧力検出センサ２９によるキャップ２３内の圧力の検出結果に応じて吸引ポンプ１５の駆動を制御することによって、適正な吸引シーケンスで効率の良い吸引処理が行える。ここで例えば、インクの種類や粘度に応じたテーブルを予め用意しておいてもよい。これにより、液滴吐出ヘッド２０内の気泡を効率よく排出させることができる。また、界面活性剤を含むインクを用いればインクとともに気泡も排出されやすくなり液滴吐出ヘッド２０内に残留する気泡を低減できる。
【００６０】
［実施例２］
図５は、実施例２のインク吸引方法における吸引シーケンスを示す図であって、縦軸が吸引ポンプ１５による吸引圧Ｐ（ＫＰａ）、横軸が経過時間（ｓｅｃ）を表している。なお、先の実施例と同様の工程については説明を簡単にする。
【００６１】
図３に示したようにキャップ２３により液滴吐出ヘッド２０のノズル形成面２０ａを封止した後、まず吸引ポンプ１５を第２出力で駆動させ、密閉空間Ｋに対して吸引圧Ｐ２を所定時間印加する（Ｓ１１）。最初にインクを低速（第１の流量）で所定時間吸引することで流路１８や液滴吐出ヘッド２０内のインクを流動させ、例えば流路１８や液滴吐出ヘッド２０におけるインク流路の内壁に付着した気泡や圧力室などに引っ掛かった気泡をインクとともに流動させる。
【００６２】
次に、吸引ポンプ１５の出力を除々に高めていき（Ｓ１２：流量変化工程）、密閉空間Ｋに対する印加圧力を吸引圧Ｐ２からそれよりも高い吸引圧Ｐ１に変化させる。吸引ポンプ１５を第１出力に所定時間維持し（Ｓ１３）、流動していたインクを高速（第２の流量）で一気に吸引する。
【００６３】
その後、吸引ポンプ１５の出力を第２出力まで除々に低下させて密閉空間Ｋに対する印加圧力を吸引圧Ｐ１から吸引圧Ｐ２まで変化させる（Ｓ１４：流量変化工程）。その後、吸引ポンプ１５を第２出力で所定時間駆動させることによって再びインクを低速（第３の流量）で吸引する（Ｓ１５）、密閉空間Ｋに対して吸引圧Ｐ２を所定時間印加する。
【００６４】
このように、インクの吸引速度を低速、高速、低速の順で連続的に変化させることによってインクの流動に脈動を与えることができ、気泡をより効率よく排出させることが可能である。予めインク流路内のインクを低速で流動させておいた上で、その後除々に流速を高めていくことによってインク流路内の微小気泡同士の集結成長をさらに助長させることが可能である。
【００６５】
したがって、本実施例においては、液滴吐出ヘッド２０からインクを排出させる動作中に、インクの排出流量を連続的に変化させる流量変化工程（Ｓ１２，Ｓ１４）を有することから、液滴吐出ヘッド２０内の気泡を効率良く排出させることができ、その結果、液滴吐出ヘッド２０のインク排出特性を良好に維持することが可能である。
なお、吸引シーケンスは図５に示すものに限ったものではなく、適宜変更可能である。
【００６６】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもなく、上記各実施形態を組み合わせても良い。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００６７】
なお、例えば先の実施形態では各流量変化工程（Ｓ２，Ｓ１２，Ｓ１４）においてインクの排出流量を一定速度で変化させているが、インクの排出流量が複数の段階を踏んで連続的に変化するように吸引ポンプ１５の出力を制御することによってインクに対して細かな脈動を付与するようにしてもよい。これにより、インクが微振動して残留気泡をより効果的に排出させることが可能となる。
【００６８】
また、吸引ポンプ１５に代えてエジェクタを用いてもよく、その場合には、制御装置２６によりエジェクタの設定値を各工程を通して連続的に変化させることによってインクの吸引流量を変化させる。
【００６９】
また、先の実施形態における気泡除去処理において、吐出ノズルＮＺの目詰まりを解消するための作用を付与することも可能である。
【００７０】
また、インクタンク１６と液滴吐出ヘッド２０とを繋ぐ流路１８上に加圧ポンプ（流体圧送手段）を配置してもよい。先の実施形態では、メンテナンス装置１９の吸引ポンプ１５の作用によって液滴吐出ヘッド２０からインクを吸引しているが、加圧ポンプの作用によって流路１８内のインクを搬送することによって液滴吐出ヘッド２０からインクを強制的に排出するようにしても良い。このときの加圧ポンプによるインク排出のためのシーケンスは、実施例１および実施例２における上記吸引ポンプ１５によるシーケンスを適用することができる。例えば、流量変化工程における加圧ポンプのインクの搬送圧力を第１の搬送圧力（例えば、図４における吸引圧Ｐ１に対応）から第２の搬送圧力（図４における吸引圧Ｐ２に対応）に連続的に変化させることによって、インクの排出流量を連続的に変化させる。
【００７１】
また、各工程における加圧ポンプによるインクの搬送圧力や吸引時間をインクの種類や粘度に応じて適宜変化させることによって、液滴吐出ヘッド２０内のインク（気泡）を効率よく排出させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本実施形態に係る液滴吐出装置の全体を示す概略図。
【図２】本実施形態に係る液滴吐出ヘッドの概略図。
【図３】本実施形態に係るメンテナンス装置の概略図。
【図４】実施例１におけるインク排出方法の吸引シーケンス。
【図５】実施例２におけるインク排出方法の吸引シーケンス。
【符号の説明】
【００７３】
ＩＪ…液滴吐出装置、２０…液滴吐出ヘッド、ＮＺ…吐出ノズル、２０ａ…ノズル形成面、２３…キャップ、１５…吸引ポンプ（流体吸引手段）、２９…圧力検出センサ、２６…制御装置、Ｐ１…吸引圧（第１の吸引圧力）、Ｐ２…吸引圧（第２の吸引圧力）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴吐出ヘッドのノズル形成面にキャップを当接させ、前記液滴吐出ヘッドのノズルから流体を排出させるための流体排出方法であって、
前記ノズルから前記流体を排出させる動作中に、前記流体の排出流量を第１の流量から第２の流量に連続的に変化させる期間を有する
ことを特徴とする流体排出方法。
【請求項２】
前記キャップに、前記キャップ内を減圧する流体吸引手段が接続されており、
前記ノズルから前記流体を排出させる動作中に、前記流体吸引手段の吸引圧力を第１の吸引圧力から第２の吸引圧力に連続的に変化させる期間を有する
ことを特徴とする請求項１記載の流体排出方法。
【請求項３】
前記液滴吐出ヘッドに、前記ノズルに連通する流路に前記流体を供給する流体圧送手段が接続されており、
前記ノズルから前記流体を排出させる動作中に、前記流体圧送手段の搬送圧力を第１の搬送圧力から第２の搬送圧力に連続的に変化させる期間を有する
ことを特徴とする請求項１記載の流体排出方法。
【請求項４】
前記排出流量を前記第２の流量から第３の流量に連続的に変化させる期間を有する
ことを特徴とする請求項１記載の流体排出方法。
【請求項５】
前記排出流量を一定速度で変化させる
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の流体排出方法。
【請求項６】
前記排出流量を断続的に変化させる
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の流体排出方法。
【請求項７】
前記排出流量を、前記流体の種類または粘度に応じて変化させる
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の流体排出方法。
【請求項８】
前記排出流量を、前記キャップ内の圧力を検出する圧力検出センサからの信号に基づいて変化させる
ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載の流体排出方法。
【請求項９】
前記流体が界面活性剤を含むインクである
ことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載の流体排出方法。
【請求項１０】
前記流体吸引手段あるいは前記流体圧送手段として用いるポンプの回転数を連続的に変化させる
ことを特徴とする請求項２または３記載の流体排出方法。
【請求項１１】
液滴を吐出するノズルを有する液滴吐出ヘッドと、
前記液滴吐出ヘッドのノズル形成面に当接可能に設けられたキャップと、
前記ノズル形成面に当接させた前記キャップ内に前記流体を排出する動作を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記ノズルから前記流体を排出させる動作中に、前記流体の排出流量を第１の流量から第２の流量に連続的に変化させる動作を実行する
ことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項１２】
前記キャップに接続され、前記キャップ内を減圧する流体吸引手段を備え、
前記制御装置は、前記流体を排出させる動作中に、前記流体吸引手段の吸引圧力を第１の吸引力から第２の吸引力に連続的に変化させる動作を実行する
ことを特徴とする請求項１１記載の液滴吐出装置。
【請求項１３】
前記液滴吐出手段に接続され、前記ノズルに連通する流路に前記流体を供給する流体圧送手段を備え、
前記制御装置は、前記流体を排出させる動作中に、前記流体圧送手段の搬送圧力を第１の搬送圧力から第２の搬送圧力に連続的に変化させる動作を実行する
ことを特徴とする請求項１１記載の液滴吐出装置。
【請求項１４】
前記キャップに、前記キャップ内の圧力を検出する圧力検出センサが設けられており、前記制御装置は、前記圧力検出センサの出力に基づいて前記流体吸引手段あるいは前記流体圧送手段を制御する
ことを特徴とする請求項１１ないし１３のいずれか一項に記載の液滴吐出装置。
【請求項１】
液滴吐出ヘッドのノズル形成面にキャップを当接させ、前記液滴吐出ヘッドのノズルから流体を排出させるための流体排出方法であって、
前記ノズルから前記流体を排出させる動作中に、前記流体の排出流量を第１の流量から第２の流量に連続的に変化させる期間を有する
ことを特徴とする流体排出方法。
【請求項２】
前記キャップに、前記キャップ内を減圧する流体吸引手段が接続されており、
前記ノズルから前記流体を排出させる動作中に、前記流体吸引手段の吸引圧力を第１の吸引圧力から第２の吸引圧力に連続的に変化させる期間を有する
ことを特徴とする請求項１記載の流体排出方法。
【請求項３】
前記液滴吐出ヘッドに、前記ノズルに連通する流路に前記流体を供給する流体圧送手段が接続されており、
前記ノズルから前記流体を排出させる動作中に、前記流体圧送手段の搬送圧力を第１の搬送圧力から第２の搬送圧力に連続的に変化させる期間を有する
ことを特徴とする請求項１記載の流体排出方法。
【請求項４】
前記排出流量を前記第２の流量から第３の流量に連続的に変化させる期間を有する
ことを特徴とする請求項１記載の流体排出方法。
【請求項５】
前記排出流量を一定速度で変化させる
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の流体排出方法。
【請求項６】
前記排出流量を断続的に変化させる
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の流体排出方法。
【請求項７】
前記排出流量を、前記流体の種類または粘度に応じて変化させる
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の流体排出方法。
【請求項８】
前記排出流量を、前記キャップ内の圧力を検出する圧力検出センサからの信号に基づいて変化させる
ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載の流体排出方法。
【請求項９】
前記流体が界面活性剤を含むインクである
ことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載の流体排出方法。
【請求項１０】
前記流体吸引手段あるいは前記流体圧送手段として用いるポンプの回転数を連続的に変化させる
ことを特徴とする請求項２または３記載の流体排出方法。
【請求項１１】
液滴を吐出するノズルを有する液滴吐出ヘッドと、
前記液滴吐出ヘッドのノズル形成面に当接可能に設けられたキャップと、
前記ノズル形成面に当接させた前記キャップ内に前記流体を排出する動作を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記ノズルから前記流体を排出させる動作中に、前記流体の排出流量を第１の流量から第２の流量に連続的に変化させる動作を実行する
ことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項１２】
前記キャップに接続され、前記キャップ内を減圧する流体吸引手段を備え、
前記制御装置は、前記流体を排出させる動作中に、前記流体吸引手段の吸引圧力を第１の吸引力から第２の吸引力に連続的に変化させる動作を実行する
ことを特徴とする請求項１１記載の液滴吐出装置。
【請求項１３】
前記液滴吐出手段に接続され、前記ノズルに連通する流路に前記流体を供給する流体圧送手段を備え、
前記制御装置は、前記流体を排出させる動作中に、前記流体圧送手段の搬送圧力を第１の搬送圧力から第２の搬送圧力に連続的に変化させる動作を実行する
ことを特徴とする請求項１１記載の液滴吐出装置。
【請求項１４】
前記キャップに、前記キャップ内の圧力を検出する圧力検出センサが設けられており、前記制御装置は、前記圧力検出センサの出力に基づいて前記流体吸引手段あるいは前記流体圧送手段を制御する
ことを特徴とする請求項１１ないし１３のいずれか一項に記載の液滴吐出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−１４２７３８（Ｐ２０１０−１４２７３８Ａ）
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２３３１９（Ｐ２００８−３２３３１９）
【出願日】平成２０年１２月１９日（２００８．１２．１９）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１９日（２００８．１２．１９）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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