液体噴射装置、及び、液体噴射装置のメンテナンス方法
【課題】液体からの気泡除去性を改善すること。
【解決手段】液体貯留部と、液体貯留部内の圧力を調整する圧力調整手段と、液体貯留部から流出された液体を再び液体貯留部に戻す循環流路と、循環流路内の液体を循環させる循環手段と、循環流路の途中に設けられ、複数のノズル開口から液体を噴射可能なヘッドと、ヘッドのキャップと、ヘッドのノズル開口面にキャップを当接させて複数のノズル開口をそれぞれ独立して封止した状態で、循環手段により循環流路内の液体を循環させる際に、圧力調整手段により液体貯留部内の圧力を大気圧よりも低い圧力に減圧させる制御手段と、を備える液体噴射装置。
【解決手段】液体貯留部と、液体貯留部内の圧力を調整する圧力調整手段と、液体貯留部から流出された液体を再び液体貯留部に戻す循環流路と、循環流路内の液体を循環させる循環手段と、循環流路の途中に設けられ、複数のノズル開口から液体を噴射可能なヘッドと、ヘッドのキャップと、ヘッドのノズル開口面にキャップを当接させて複数のノズル開口をそれぞれ独立して封止した状態で、循環手段により循環流路内の液体を循環させる際に、圧力調整手段により液体貯留部内の圧力を大気圧よりも低い圧力に減圧させる制御手段と、を備える液体噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体噴射装置、及び、液体噴射装置のメンテナンス方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射装置の一例として、ヘッドに設けられたノズル開口からインク（液体）を噴射させるインクジェットプリンター（以下、プリンター）が知られている。このようなプリンターでは、ノズルと連通し且つインクが充填されたインク室内のインクを加圧することによってノズル開口からインクが噴射される。そのため、ヘッドやインク流路内のインクに気泡が混入してしまうと、インクを適切に加圧することができずに噴射不良を起こしたり、気泡がインクの流れを妨げてヘッドに十分な量のインクを供給することができなかったりしてしまう。
【０００３】
そこで、インクを貯留するインクタンクとヘッドを繋ぐインク流路内のインクを循環させて、ヘッドやインク流路内のインクに混入した気泡をインクと共にインクタンクに送るプリンターが提案されている（例えば、特許文献１参照）。インクタンクでは、気泡が液面で弾けて消滅し、インク内から気泡を除去することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１９８４０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、インクに混入した微小な気泡はインクの流れに乗り難いため、ヘッドやインク流路内の隅部や狭い隙間などに微小な気泡が滞留してしまう問題があった。また、インクタンクにおいても、微小な気泡は、液面に上昇することなく、インクに混入したままとなる。そうすると、微小な気泡を含むインクが、インクタンクからヘッドやインク流路内に送られてしまう。
そこで、本発明では、液体（インク）からの気泡除去性を改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決する為の主たる発明は、液体を貯留する液体貯留部と、前記液体貯留部内の圧力を調整する圧力調整手段と、前記液体貯留部から流出された液体を再び前記液体貯留部に戻す循環流路と、前記循環流路内の液体を循環させる循環手段と、前記循環流路の途中に設けられ、複数のノズル開口から液体を噴射可能なヘッドと、前記ヘッドのノズル開口面に当接可能なキャップと、前記ヘッドのノズル開口面に前記キャップを当接させて前記複数のノズル開口をそれぞれ独立して封止した状態で、前記循環手段により前記循環流路内の液体を循環させる際に、前記圧力調整手段により前記液体貯留部内の圧力を大気圧よりも低い圧力に減圧させる制御手段と、を備えたことを特徴とする液体噴射装置である。
本発明の他の特徴は、本明細書、及び添付図面の記載により、明らかにする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】プリンターの全体構成ブロック図である。
【図２】プリンターの概略上面図である。
【図３】メンテナンスユニットを説明する図である。
【図４】メンテナンス方法を示すフローである。
【図５】図５Ａ及び図５Ｂはインクに混入した気泡を除去する様子を示す図である。
【図６】変形例におけるインク循環経路を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
＝＝＝開示の概要＝＝＝
本明細書の記載、及び添付図面の記載により、少なくとも次のことが明らかとなる。
【０００９】
即ち、液体を貯留する液体貯留部と、前記液体貯留部内の圧力を調整する圧力調整手段と、前記液体貯留部から流出された液体を再び前記液体貯留部に戻す循環流路と、前記循環流路内の液体を循環させる循環手段と、前記循環流路の途中に設けられ、複数のノズル開口から液体を噴射可能なヘッドと、前記ヘッドのノズル開口面に当接可能なキャップと、前記ヘッドのノズル開口面に前記キャップを当接させて前記複数のノズル開口をそれぞれ独立して封止した状態で、前記循環手段により前記循環流路内の液体を循環させる際に、前記圧力調整手段により前記液体貯留部内の圧力を大気圧よりも低い圧力に減圧させる制御手段と、を備えたことを特徴とする液体噴射装置である。
このような液体噴射装置によれば、循環手段及びヘッド内の液体に含まれる気泡を液体貯留部に送り易くすることができ、液体貯留部にて気泡を消滅させ易くすることができる。従って、液体からの気泡除去性を改善することができる。
【００１０】
かかる液体噴射装置であって、前記制御手段は、前記循環手段により前記循環流路内の液体を循環させた後に、前記圧力調整手段により前記液体貯留部内の圧力を大気圧よりも高い圧力に加圧させて、前記ノズル開口から液体を噴射させること。
このような液体噴射装置によれば、例えば、ノズルのような微小な空間にも液体を充填することができ、ノズル開口から適正な量の液体を噴射することができる。
【００１１】
かかる液体噴射装置であって、前記循環流路は、前記液体貯留部から流出された液体を前記ヘッド内に流入させる往流路と、前記ヘッド内から流出された液体を前記液体貯留部に戻す返流路と、を備えること。
このような液体噴射装置によれば、ヘッド内の液体に含まれる気泡量を減らすことができる。
【００１２】
かかる液体噴射装置による液体噴射装置のメンテナンス方法。
このような液体噴射装置のメンテナンス方法によれば、循環手段及びヘッド内の液体に含まれる気泡を液体貯留部に送り易くすることができ、液体貯留部にて気泡を消滅させ易くすることができる。従って、液体からの気泡除去性を改善することができる。
【００１３】
＝＝＝印刷システム＝＝＝
「液体噴射装置」をインクジェットプリンター（以下、プリンター）とし、プリンターとコンピューターが接続された印刷システムを例に挙げて、実施形態を説明する。
図１は、プリンター１の全体構成ブロック図であり、図２は、プリンター１の概略上面図である。なお、図２では、ヘッドユニット３０の上方からヘッド３１及びノズル開口の配列を仮想的に示す。
【００１４】
コンピューター６０は、プリンター１と通信可能に接続されており、プリンター１に画像を印刷させるための印刷データをプリンター１に出力する。
【００１５】
プリンター１内のコントローラー１０は、プリンター１における全体的な制御を行うためのものである。インターフェース部１１は、外部装置であるコンピューター６０との間でデータの送受信を行う。ＣＰＵ１２は、プリンター１の全体的な制御を行うための演算処理装置であり、ユニット制御回路１４を介して各ユニットを制御する。メモリー１３は、ＣＰＵ１２のプログラムを格納する領域や作業領域等を確保するためのものである。また、プリンター１内の状況を検出器群５０が監視し、コントローラー１０はその検出結果に基づいて各ユニットを制御する。
【００１６】
搬送ユニット２０は、用紙、布、フィルム等の被記録媒体（以下、媒体Ｓ）を搬送方向の上流側から下流側へ搬送するためのものである。媒体Ｓは、図２に示すように、搬送ローラー２１ａ,２１ｂによって回転する搬送ベルト２２上を、ヘッドユニット３０の下面と対向しながら停まることなく一定の速度で搬送される。
【００１７】
ヘッドユニット３０は、対向する媒体Ｓに向けてノズル開口からインクを噴射するためのものである。本実施形態のプリンター１では、媒体Ｓの搬送方向と交差する紙幅方向に並んだ４個のヘッド３１（１）〜３１（４）がヘッドユニット３０の下面に設けられ、各ヘッド３１の下面に、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）の４色インクを色ごとに噴射するノズル列が設けられている。各ノズル列では、インクを噴射するノズル開口が紙幅方向に所定の間隔おきに並んでいる。また、紙幅方向に並ぶヘッド３１に各々設けられたノズル列の端部は重複している。従って、ヘッドユニット３０の下面では、多数のノズル開口が紙幅方向に所定の間隔おきに並んでいることになる。
【００１８】
ヘッドユニット３０の下を搬送方向に移動する媒体Ｓに向けてノズル開口からインクが噴射されることで、搬送方向に沿う複数のドット列が紙幅方向に並んだ２次元の画像が印刷される。なお、ノズル開口からのインク噴射方式は、駆動素子（ピエゾ素子）に電圧をかけてノズルと連通するインク室を膨張・収縮させることによりインクを噴射させるピエゾ方式でもよいし、駆動素子（発熱素子）によりノズル内に気泡を発生させ、その気泡でインクを噴射させるサーマル方式でもよい。
【００１９】
メンテナンスユニット４０は、ヘッド３１やインク流路内のインクから気泡を除去しつつ、ヘッド３１やインク流路内にインクを充填するためのものである（詳細は後述）。
【００２０】
＝＝＝メンテナンス方法＝＝＝
＜＜メンテナンスユニット４０の構成＞＞
図３は、メンテナンスユニット４０を説明する図である。説明の容易のため、図３では紙幅方向に並ぶヘッド３１の端部を重複させずにヘッド３１の位置をずらしている。メンテナンスユニット４０は、図２に示すように、媒体Ｓが搬送される印刷領域よりも紙幅方向の奥側（非印刷領域）に位置し、メンテナンス時にはヘッドユニット３０が紙幅方向の奥側に移動する。
【００２１】
メンテナンスユニット４０は、供給ポンプＰ１と、圧力調整ポンプＰ２及びそれに接続する空気チューブ４６と、循環ポンプＰ３と、インクを貯留するインクカートリッジ４３及びサブタンク４５と、インクの流路となる供給チューブ４４及び循環チューブ４７と、開閉弁４３１と、インク受け部４１と、キャップ４２と、廃液タンク４８と、を有する。なお、プリンター１には、ヘッド３１が吐出可能なインクの色（ＹＭＣＫ）毎に、インクカートリッジ４３や循環チューブ４７等が設けられているが、メンテナンス方法は色に関係なく同じであるため説明を共通にする。
【００２２】
インクカートリッジ４３とサブタンク４５は供給チューブ４４を介して連通し、供給チューブ４４の途中に開閉弁４３１と供給ポンプＰ１が設けられている。供給ポンプＰ１の稼働により、インクカートリッジ４３内のインクがサブタンク４５に供給される。
【００２３】
サブタンク４５には、循環チューブ４７の両端が設けられ、循環チューブ４７の途中には、循環ポンプＰ３と４個のヘッド３１（１）〜３１（４）が設けられている。循環ポンプＰ３の稼働により、サブタンク４５内のインクは、循環チューブ４７内を流れつつ途中でヘッド３１内を通過し、再びサブタンク４５に戻る。循環チューブ４７のうち、サブタンク４５から流出されたインクを各ヘッド３１に流入させる部位を「往路チューブ４７ａ」と呼び、各ヘッド３１から流出されたインクをサブタンク４５に戻す部位を「返路チューブ４７ｂ」と呼ぶ。つまり、サブタンク４５，往路チューブ４７ａ，ヘッド３１，返路チューブ４７ｂ，サブタンク４５の順にインクは循環し、この経路を「インク循環経路」と呼ぶ。なお、循環ポンプＰ３は、ヘッド３１よりもインク循環経路の上流側に位置する。
【００２４】
また、サブタンク４５の空気層（インク液面の上部）には、圧力調整ポンプＰ２に接続された空気チューブ４６の端部が設けられている。圧力調整ポンプＰ２は、サブタンク４５の空気層から空気を抜き出してサブタンク４５内の圧力を大気圧よりも低い圧力に減圧したり、サブタンク４５の空気層に空気を供給してサブタンク４５内の圧力を大気圧よりも高い圧力に加圧したりする。
【００２５】
各ヘッド３１には、ノズルＮｚと、ノズルＮｚ毎に設けられ且つ各ノズルＮｚと連通するインク室３１１と、複数のインク室３１１に連通する共通インク室３１２と、が設けられている。サブタンク４５からのインクは往路チューブ４７ａを介して各ヘッド３１の共通インク室３１２に供給され、ヘッド３１内のインクは共通インク室３１２から返路チューブ４７ｂを介してサブタンク４５に戻される。なお、往路チューブ４７ａと返路チューブ４７ｂは、それぞれ、４個のヘッド３１（１）〜３１（４）の各共通インク室３１２と連通するように途中で分岐している。
【００２６】
キャップ４２は、略直方体形状の部材（例：弾性部材）であり、ヘッド３１毎に設けられている。図２に示すように、ヘッドユニット３０における４個のヘッド３１（１）〜３１（４）の配置に応じて、４個のキャップ４２（１）〜４２（４）も紙幅方向に並んでいる。従って、メンテナンス時にヘッドユニット３０が非印刷領域に移動すると、ヘッド３１のノズル開口面（下面）とキャップ４２が対向した状態となる。キャップ４２は、上下方向に昇降可能であり、ヘッド３１のノズル開口面と密着（当接）することができる。ヘッド３１のノズル開口面にキャップ４２が密着すると、各ノズル開口はそれぞれ独立して封止されて大気と連通しない状態となる。
【００２７】
インク受け部４１は、メンテナンス時に、ヘッド３１のノズル開口面と対向する位置（キャップ４２の下方）に設けられ、ヘッド３１のノズル開口から噴射されたインクを受けるためのものである。インク受け部４１が受けたインクは廃液タンク４８に回収される。
【００２８】
＜＜メンテナンス方法＞＞
図４は、メンテナンス方法を示すフローであり、図５Ａ及び図５Ｂは、インクに混入した気泡を除去する様子を示す図である。図５Ａは、供給チューブ４７の隅部に滞留する気泡を示し、図５Ｂは、サブタンク４５内のインクに混入している気泡を示す。
【００２９】
プリンター１の使用を長時間に亘って停止する場合、ヘッド３１のノズル開口面とキャップ４２を密着させることで、ノズル開口からの空気の混入を抑制することができる。しかし、空気の混入を完全に防止することは難しく、長時間に亘って停止したプリンター１では、ヘッド３１やインク流路内のインクに気泡（空気）が混入した状態となる。また、インクカートリッジ４３などを交換する場合にも、ヘッド３１やインク流路内に空気が混入し易い。
【００３０】
ヘッド３１やインク流路内に気泡が混入していると、気泡がインクの流れを妨げてインク供給が不十分になったり、インク室３１１内のインクを適切に加圧することが出来ずにノズル開口から正しくインクが噴射されなかったりしてしまう。
【００３１】
そこで、本実施形態のプリンター１は、長時間に亘って停止した後（例：一日における運転開始時）や、インクカートリッジ４３などを交換した後に、ヘッド３１やインク流路内に混入する気泡を除去するメンテナンス処理を実行する。なお、上記のタイミングでメンテナンス処理を実行するに限らず、例えば、印刷処理中に定期的にメンテナンス処理を実行してもよい。また、メンテナンス処理によりヘッド３１やインク流路内にインクが充填されるので、例えば、ヘッド３１やインク流路を洗浄・交換した後などにインクを初期充填することを目的とした場合にも、メンテナンス処理を実行してもよい。
【００３２】
以下、具体的なメンテナンス処理の流れについて説明する。
まず、プリンター１のコントローラー１０は、供給チューブ４４の途中に設けられた開閉弁４３１を開いて、供給ポンプＰ１を稼働し、所定量のインクをインクカートリッジ４３からサブタンク４５に補充する（Ｓ０１）。サブタンク４４へのインク補充が終了すると、コントローラー１０は開閉弁４３１を閉じて、インクカートリッジ４３とサブタンク４５の間でのインクの往来を抑制する。
【００３３】
次に、コントローラー１０は、ヘッド３１のノズル開口面とキャップ４２の上面を対向させて、その後、キャップ４２を上昇させてヘッド３１のノズル開口面とキャップ４２を密着させる（Ｓ０２）。その結果、各ヘッド３１のノズル開口はそれぞれ独立して封止されて大気と連通しない状態となる。
【００３４】
次に、コントローラー１０は、循環ポンプＰ３を稼働し、サブタンク４５、ヘッド３１、及び、循環チューブ４７内のインクを循環する（Ｓ０３）。具体的には、まず、サブタンク４５内のインクが往路チューブ４７ａを通ってヘッド３１に圧送される。そして、ヘッド３１内のインクが返路チューブ４７ｂを通ってサブタンク４５に圧送される。なお、この時、サブタンク４５内の空気層は大気圧となっている。また、ヘッド３１のノズル開口面とキャップ４２が密着しているため、ノズル開口からのインク漏れが抑制される。
【００３５】
このように、サブタンク４５、ヘッド３１、及び、循環チューブ４７内のインクを循環することで、ヘッド３１や循環チューブ４７内のインクに混入している気泡がインクと共にサブタンク４５に送られる。サブタンク４５では気泡がインクの液面で弾けて消滅し、サブタンク４５内のインクから気泡が除去される。
【００３６】
しかし、インクに混入した微小な気泡はインクの流れに乗り難い。そのため、循環ポンプＰ３でインクを循環するだけでは、図５Ａの左図に示すように、ヘッド３１や循環チューブ４７の隅部や、狭い隙間、部材の接合部などに微小な気泡が滞留してしまう。よって、ヘッド３１や循環チューブ４７内のインクから十分に気泡を除去することが出来ない。
また、サブタンク４５においても、微小な気泡はインクの液面に上昇し難く、図５Ｂの左図に示すように、微小な気泡がインクに混入したままとなる。そうすると、微小な気泡を含むサブタンク４５内のインクが循環チューブ４７やヘッド３１に送られて、ヘッド３１や循環チューブ４７内のインクから十分に気泡を除去することが出来ない。
【００３７】
そこで、コントローラー１０は、次に、圧力調整ポンプＰ２を稼働してサブタンク４５の空気層から空気を抜出し、サブタンク４５内の圧力を大気圧よりも低い圧力に減圧する（Ｓ０４）。つまり、インク循環経路内（サブタンク４５，循環チューブ４７，ヘッド３１）を減圧しつつ、インクを循環する。
【００３８】
インク循環経路内を減圧することで、図５Ａの右図に示すように、気泡の滞留箇所（隅部，狭い隙間，部材の接合部など）に滞留していた微小な気泡が膨張する。膨張した気泡は微小な気泡よりもインクの流れに乗り易い。そのため、滞留箇所に滞留していた気泡をサブタンク４５に送ることができる。よって、ヘッド３１や循環チューブ４７内のインクに含まれる気泡をより確実に除去することができる。
【００３９】
また、サブタンク４５内を減圧することで、サブタンク４５内のインクに混入していた微小な気泡が膨張する。膨張した気泡は、微小な気泡よりも浮力が大きく、インクの液面に上昇し易い。そのため、サブタンク４５内のインクに混入していた気泡を液面にて消滅させることができる。よって、サブタンク４５内のインクに含まれる気泡をより確実に除去することができ（消滅させることができ）、気泡を含んだインクがサブタンク４５から循環チューブ４７やヘッド３１に送られてしまうことを防止できる。
【００４０】
更に、サブタンク４５内を減圧することで、循環ポンプＰ３でインクを圧送しつつ、サブタンク４５にインクを引っ張ることができるため、サブタンク４５へのインクの流れを速くすることができる。インク循環経路におけるインクの流速が高まることで、滞留箇所に滞留していた気泡をよりインクの流れに乗せ易くすることができ、ヘッド３１や循環チューブ４７内のインクに含まれる気泡をより確実に除去することができる。
【００４１】
なお、サブタンク４５内を減圧するために、圧力調整ポンプＰ２にサブタンク４５内の空気層を減圧させる。そうすることで、圧力調整ポンプＰ２にインクが流入し、圧力調整ポンプＰ２が故障してしまうことを防止できる。
【００４２】
また、サブタンク４５では、往路チューブ４７ａの端部を、供給チューブ４４の端部及び返路チューブ４７ｂの端部よりも、上下方向の下方に位置させる。そうすることで、返路チューブ４７ｂ及び供給チューブ４４からサブタンク４５に流入したインク、即ち、気泡を含むインクを、往路チューブ４７ａからヘッド３１に向けて再び流出させてしまうことを抑制できる。よって、ヘッド３１や循環チューブ４７内のインクに含まれる気泡をより確実に除去することができる。
【００４３】
また、サブタンク４５では、返路チューブ４７ｂの端部を、供給チューブ４４の端部及び往路チューブ４７ａの端部よりも、上下方向の上方に位置させる。そうすることで、返路チューブ４７ｂの端部から、気泡を含むインクをインクの液面近くに流出させることができる。よって、返路チューブ４７ｂから流出されるインクに含まれる気泡をインクの液面に上昇させ易くすることができ、気泡を消滅させ易くすることができる。
【００４４】
こうして、圧力調整ポンプＰ２によりサブタンク４５内を減圧しつつ、所定量のインクを循環した後に、コントローラー１０は、圧力調整ポンプＰ２の稼働を停止してサブタンク４５内を大気開放し、循環ポンプＰ３の稼働を停止してインクの循環を停止する（Ｓ０５）。
【００４５】
圧力調整ポンプＰ２によりサブタンク４５内を減圧しつつ循環するインク量（所定量）を、サブタンク４５間を循環する流路体積以上のインク量、即ち、循環チューブ４７と４個のヘッド（１）〜３１（４）に含まれるインク量以上とする。そうすることで、ヘッド３１や循環チューブ４７内のインクに滞留していた気泡を膨張させつつサブタンク４５に送ることができ、ヘッド３１や循環チューブ４７内のインクに含まれる気泡をより確実に除去することができる。
【００４６】
次に、コントローラー１０は、圧力調整ポンプＰ２を稼働してサブタンク４５の空気層に空気を供給し、サブタンク４５内の圧力を大気圧よりも高い圧力に加圧する（Ｓ０６）。そうすると、サブタンク４５内のインクが加圧されて、サブタンク４５からヘッド３１にインクが送られるため、ヘッド３１内のインクも加圧される。その後、コントローラー１０は、ヘッド３１のノズル開口面に密着していたキャップ４２を下降させて、ヘッド３１とキャップ４２を離間させる（Ｓ０７）。そうすると、圧力調整ポンプＰ２によりヘッド３１内のインクは加圧されていたため、ノズル開口から勢いよくインクが噴射される。コントローラー１０は、ノズル開口から所定量のインクを噴射させた後に、圧力調整ポンプＰ２の稼働を停止する（サブタンク４５内を大気開放する）。
【００４７】
圧力調整ポンプＰ２によりサブタンク４５内を減圧しつつ循環ポンプＰ３によりインクを循環することで、ヘッド３１や循環チューブ４７内のインクから気泡を除去することができ、ヘッド３１や循環チューブ４７にインクを充填することができる。しかし、ノズルＮｚのような微小な空間にはインクが充填され難く、循環ポンプＰ３によるインク循環後もノズルＮｚ内に気体（気泡）が存在する虞がある。そのため、インク循環後に、圧力調整ポンプＰ２によりヘッド３１内のインクを加圧して、ノズル開口からインクを噴射することで、ノズルＮｚからインクと共に気体が排出され、ノズルＮｚ内にもインクを充填することができる。
【００４８】
ここでは、圧力調整ポンプＰ２の加圧によりノズル開口から噴射させるインク量を、インクが充填されていない空間の体積以上のインク量、即ち、ノズルＮｚ内に含まれるインク量以上とし、サブタンク４５間を循環する流路体積未満のインク量、即ち、循環チューブ４７と４個のヘッド（１）〜３１（４）に含まれるインク量未満とする。
【００４９】
このようなメンテナンス処理（図４）により、ヘッド３１及び循環チューブ４７内のインクから気泡を除去しつつ、ヘッド３１及び循環チューブ４７にインクを充填することができる。
【００５０】
以上をまとめると、本実施形態のプリンター１は、インク（液体）を貯留するサブタンク４５（液体貯留部に相当）と、サブタンク４５内の圧力を調整する圧力調整ポンプＰ２（圧力調整手段に相当）と、サブタンク４５から流出されたインクを再びサブタンク４５に戻す循環チューブ４７（循環流路に相当）と、循環チューブ４７内のインクを循環させる循環ポンプＰ３（循環手段に相当）と、循環チューブ４７の途中に設けられ、複数のノズル開口からインクを噴射可能なヘッド３１と、ヘッド３１のノズル開口面に当接可能なキャップ４２と、ヘッド３１のノズル開口面にキャップ４２を当接させて複数のノズル開口をそれぞれ独立して封止した状態で、循環ポンプＰ３により循環チューブ４７内のインクを循環させる際に、圧力調整ポンプＰ２によりサブタンク４５内の圧力を大気圧よりも低い圧力に減圧させるコントローラー１０（制御手段に相当）と、を備える。
つまり、本実施形態のプリンター１は、インク循環経路内（サブタンク４５，循環チューブ４７，ヘッド３１）を減圧しつつ、インクを循環する。
【００５１】
そうすることで、ヘッド３１や循環チューブ４７内のインクに含まれる気泡を膨張しつつ、サブタンク４５へ流れるインクの流速を高めることができる。その結果、気泡が滞留し易い箇所（隅部，狭い隙間，部材の接合部など）に滞留していた微小な気泡が膨張し、インクの流れに気泡を乗せ易くすることができ、より多くの気泡をサブタンク４５に送ることができる。
また、サブタンク４５内のインクに混入していた微小な気泡を膨張させることができ、膨張した気泡を液面に上昇させて消滅させ易くすることができる。そのため、気泡を含んだインクがサブタンク４５から循環チューブ４７やヘッド３１に送られてしまうことを防止できる。
【００５２】
つまり、本実施形態のプリンター１によるメンテナンス方法は、圧力調整ポンプＰ２によりサブタンク４５内を減圧しないメンテナンス方法に比べて、ヘッド３１や循環チューブ４７内のインクに含まれる気泡を少なくすることができ、インクからの気泡除去性を改善することができる。
【００５３】
また、本実施形態のプリンター１では、コントローラー１０が、循環ポンプＰ３により循環チューブ４７内のインクを循環させた後に、圧力調整ポンプＰ２によりサブタンク４５内の圧力を大気圧よりも高い圧力に加圧させて、ヘッド３１とキャップ４２の密着を解除し、ヘッド３１のノズル開口からインクを噴射させる。なお、ヘッド３１とキャップ４２の密着を解除した後に、圧力調整ポンプＰ２によりサブタンク４５内を加圧して、ノズル開口からインクを噴射させてもよい。
そうすることで、インクが充填され難いノズルＮｚのような微小な空間にもインクを充填することができ、ノズル開口から適正な量のインクを噴射させることができる。
【００５４】
また、本実施形態のプリンター１のように、インク循環経路を減圧しつつインクを循環することで、ヘッド３１や循環チューブ４７にて気泡（気体）が存在する空間、即ち、インクが充填されていない空間を、ノズルＮｚ空間だけにすることができる。そのため、インク循環後に圧力調整ポンプＰ２の加圧によりノズル開口から噴射させるインク量を、ノズルＮｚ空間の体積程度にすることができる。
【００５５】
仮に、圧力調整ポンプＰ２でサブタンク４５内を減圧せずにインクを循環した場合、インク循環後もヘッド３１や循環チューブ４７内のインクに気泡が残留した状態となってしまう。そのため、インク循環後に圧力調整ポンプＰ２の加圧によりノズル開口から噴射させるインク量を、サブタンク４５間を循環する流路体積以上のインク量（即ち、循環チューブ４７と４個のヘッド３１に含まれるインク量以上）としなければ、気泡の影響により噴射不良などが発生してしまう。
【００５６】
つまり、本実施形態のプリンター１のように、インク循環経路を減圧しつつインクを循環して、より多くの気泡をインクから除去することで、インク循環後に圧力調整ポンプＰ２の加圧によりノズル開口から噴射させるインク量を削減することができる。即ち、本実施形態のプリンター１では、インク消費量の少ないメンテナンス処理を実行することができる。
【００５７】
また、循環チューブ４７は、サブタンク４５から流出されたインクをヘッド３１内に流入させる往路チューブ４７ａ（往流路に相当）と、ヘッド３１内から流出されたインクをサブタンク４５に戻す返路チューブ４７ｂ（返流路に相当）と、を備える。つまり、ヘッド３１（共通インク室３１２）がインク循環経路の一部として構成されている。
【００５８】
そのため、ヘッド３１よりも上流側の往路チューブ４７ａ内に存在していた気泡がインクと共にヘッド３１内に流入したとしても、その気泡を含むインクを返路チューブ４７ｂから流出させて、サブタンク４５に戻すことができる。従って、ヘッド３１内のインクに含まれる気泡量をより減らすことができ、インク循環後に圧力調整ポンプＰ２の加圧によりノズル開口から噴射させるインク量を削減することができる。
【００５９】
＝＝＝変形例＝＝＝
図６は、変形例におけるインク循環経路を説明する図である。前述の実施形態のインク循環経路（図３）では、ヘッド３１にインクを流入させる往路チューブ４７ａとヘッド３１からインクを流出させる返路チューブ４７ｂが設けられているが、これに限らない。この変形例のように、循環チューブ４７の途中で分岐した分岐チューブ４７ｃにのみヘッド３１が連通するインク循環経路でもよい。この場合にも、サブタンク４５内のインクをヘッド３１に供給しつつ、循環チューブ４７内のインクに含まれる気泡をサブタンクに戻すことができる。
【００６０】
ただし、この構成の場合には、ヘッド３１内のインクに含まれる気泡がサブタンクに戻り難い。そのため、インク循環後に圧力調整ポンプＰ２でサブタンク４５内を加圧して、ヘッド３１体積以上のインク量を気泡と共にノズル開口から噴射させるとよい。そうすることで、ヘッド３１内のインクに含まれる気泡を除去することができる。
【００６１】
また、前述の実施形態では、インクカートリッジ４３のインクがヘッド３１に供給される前に一度サブタンク４５に供給されているが、これに限らない。例えば、サブタンク４５を設けることなく、インクカートリッジ４３とヘッド３１を繋ぐ循環チューブによってインクを循環してもよい。
【００６２】
また、前述の実施形態のメンテナンス方法（図４）では、サブタンク４５内が大気開放された状態でインクの循環を行った後に、圧力調整ポンプＰ２によりサブタンク４５内を減圧しているが、これに限らない。例えば、循環ポンプＰ３によりインクの循環を開始すると同時に、圧力調整ポンプＰ２によりサブタンク４５内を減圧してもよい。
【００６３】
また、前述の実施形態のメンテナンス方法では、循環ポンプＰ３によりインクの循環を行った後に、圧力調整ポンプＰ２によりサブタンク４５内を加圧して、ノズル開口からインクを噴射させているが、これに限らず、循環ポンプＰ３によりインクを循環させるだけでもよい。
【００６４】
＝＝＝その他の実施の形態＝＝＝
上記の実施形態は、主として液体噴射装置について記載されているが、液体噴射装置のメンテナンス方法等の開示が含まれている。また、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。
【００６５】
＜液体噴射装置＞
前述の実施形態では、液体噴射装置として、インクジェットプリンターを例に挙げているが、これに限らない。例えば、カラーフィルター製造装置、ディスプレイ製造装置、半導体製造装置、及び、ＤＮＡチップ製造装置などの液体噴射装置でもよい。
【００６６】
＜プリンターについて＞
前述の実施形態では、固定されたヘッド３１の下を媒体Ｓが通過するプリンター１を例に挙げているが、これに限らない。例えば、所定方向に移動するヘッドからインクを噴射させる動作と、所定方向と交差する方向に媒体を搬送する動作とを、繰り返すプリンターでもよいし、所定方向に移動するヘッドからインクを噴射させる動作と、媒体に対して所定方向と交差する方向にヘッドを移動する動作と、を繰り返すプリンターでもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１ プリンター、１０ コントローラー、１１ インターフェース部、
１２ ＣＰＵ、１３ メモリー、１４ ユニット制御回路、
２０ 搬送ユニット、２１ａ 搬送ローラー、２１ｂ 搬送ローラー、
２２ 搬送ベルト、３０ ヘッドユニット、３１ ヘッド、
４０ メンテナンスユニット、Ｐ１ 供給ポンプ、Ｐ２ 圧力調整ポンプ、
Ｐ３ 循環ポンプ、４１ インク受け部、４２ キャップ、
４３ インクカートリッジ、４３１ 開閉弁、４４ 供給チューブ、
４５ サブタンク、４６ 空気チューブ、４７ 循環チューブ、
４８ 廃液タンク、５０ 検出器群、６０ コンピューター
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体噴射装置、及び、液体噴射装置のメンテナンス方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射装置の一例として、ヘッドに設けられたノズル開口からインク（液体）を噴射させるインクジェットプリンター（以下、プリンター）が知られている。このようなプリンターでは、ノズルと連通し且つインクが充填されたインク室内のインクを加圧することによってノズル開口からインクが噴射される。そのため、ヘッドやインク流路内のインクに気泡が混入してしまうと、インクを適切に加圧することができずに噴射不良を起こしたり、気泡がインクの流れを妨げてヘッドに十分な量のインクを供給することができなかったりしてしまう。
【０００３】
そこで、インクを貯留するインクタンクとヘッドを繋ぐインク流路内のインクを循環させて、ヘッドやインク流路内のインクに混入した気泡をインクと共にインクタンクに送るプリンターが提案されている（例えば、特許文献１参照）。インクタンクでは、気泡が液面で弾けて消滅し、インク内から気泡を除去することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１９８４０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、インクに混入した微小な気泡はインクの流れに乗り難いため、ヘッドやインク流路内の隅部や狭い隙間などに微小な気泡が滞留してしまう問題があった。また、インクタンクにおいても、微小な気泡は、液面に上昇することなく、インクに混入したままとなる。そうすると、微小な気泡を含むインクが、インクタンクからヘッドやインク流路内に送られてしまう。
そこで、本発明では、液体（インク）からの気泡除去性を改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決する為の主たる発明は、液体を貯留する液体貯留部と、前記液体貯留部内の圧力を調整する圧力調整手段と、前記液体貯留部から流出された液体を再び前記液体貯留部に戻す循環流路と、前記循環流路内の液体を循環させる循環手段と、前記循環流路の途中に設けられ、複数のノズル開口から液体を噴射可能なヘッドと、前記ヘッドのノズル開口面に当接可能なキャップと、前記ヘッドのノズル開口面に前記キャップを当接させて前記複数のノズル開口をそれぞれ独立して封止した状態で、前記循環手段により前記循環流路内の液体を循環させる際に、前記圧力調整手段により前記液体貯留部内の圧力を大気圧よりも低い圧力に減圧させる制御手段と、を備えたことを特徴とする液体噴射装置である。
本発明の他の特徴は、本明細書、及び添付図面の記載により、明らかにする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】プリンターの全体構成ブロック図である。
【図２】プリンターの概略上面図である。
【図３】メンテナンスユニットを説明する図である。
【図４】メンテナンス方法を示すフローである。
【図５】図５Ａ及び図５Ｂはインクに混入した気泡を除去する様子を示す図である。
【図６】変形例におけるインク循環経路を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
＝＝＝開示の概要＝＝＝
本明細書の記載、及び添付図面の記載により、少なくとも次のことが明らかとなる。
【０００９】
即ち、液体を貯留する液体貯留部と、前記液体貯留部内の圧力を調整する圧力調整手段と、前記液体貯留部から流出された液体を再び前記液体貯留部に戻す循環流路と、前記循環流路内の液体を循環させる循環手段と、前記循環流路の途中に設けられ、複数のノズル開口から液体を噴射可能なヘッドと、前記ヘッドのノズル開口面に当接可能なキャップと、前記ヘッドのノズル開口面に前記キャップを当接させて前記複数のノズル開口をそれぞれ独立して封止した状態で、前記循環手段により前記循環流路内の液体を循環させる際に、前記圧力調整手段により前記液体貯留部内の圧力を大気圧よりも低い圧力に減圧させる制御手段と、を備えたことを特徴とする液体噴射装置である。
このような液体噴射装置によれば、循環手段及びヘッド内の液体に含まれる気泡を液体貯留部に送り易くすることができ、液体貯留部にて気泡を消滅させ易くすることができる。従って、液体からの気泡除去性を改善することができる。
【００１０】
かかる液体噴射装置であって、前記制御手段は、前記循環手段により前記循環流路内の液体を循環させた後に、前記圧力調整手段により前記液体貯留部内の圧力を大気圧よりも高い圧力に加圧させて、前記ノズル開口から液体を噴射させること。
このような液体噴射装置によれば、例えば、ノズルのような微小な空間にも液体を充填することができ、ノズル開口から適正な量の液体を噴射することができる。
【００１１】
かかる液体噴射装置であって、前記循環流路は、前記液体貯留部から流出された液体を前記ヘッド内に流入させる往流路と、前記ヘッド内から流出された液体を前記液体貯留部に戻す返流路と、を備えること。
このような液体噴射装置によれば、ヘッド内の液体に含まれる気泡量を減らすことができる。
【００１２】
かかる液体噴射装置による液体噴射装置のメンテナンス方法。
このような液体噴射装置のメンテナンス方法によれば、循環手段及びヘッド内の液体に含まれる気泡を液体貯留部に送り易くすることができ、液体貯留部にて気泡を消滅させ易くすることができる。従って、液体からの気泡除去性を改善することができる。
【００１３】
＝＝＝印刷システム＝＝＝
「液体噴射装置」をインクジェットプリンター（以下、プリンター）とし、プリンターとコンピューターが接続された印刷システムを例に挙げて、実施形態を説明する。
図１は、プリンター１の全体構成ブロック図であり、図２は、プリンター１の概略上面図である。なお、図２では、ヘッドユニット３０の上方からヘッド３１及びノズル開口の配列を仮想的に示す。
【００１４】
コンピューター６０は、プリンター１と通信可能に接続されており、プリンター１に画像を印刷させるための印刷データをプリンター１に出力する。
【００１５】
プリンター１内のコントローラー１０は、プリンター１における全体的な制御を行うためのものである。インターフェース部１１は、外部装置であるコンピューター６０との間でデータの送受信を行う。ＣＰＵ１２は、プリンター１の全体的な制御を行うための演算処理装置であり、ユニット制御回路１４を介して各ユニットを制御する。メモリー１３は、ＣＰＵ１２のプログラムを格納する領域や作業領域等を確保するためのものである。また、プリンター１内の状況を検出器群５０が監視し、コントローラー１０はその検出結果に基づいて各ユニットを制御する。
【００１６】
搬送ユニット２０は、用紙、布、フィルム等の被記録媒体（以下、媒体Ｓ）を搬送方向の上流側から下流側へ搬送するためのものである。媒体Ｓは、図２に示すように、搬送ローラー２１ａ,２１ｂによって回転する搬送ベルト２２上を、ヘッドユニット３０の下面と対向しながら停まることなく一定の速度で搬送される。
【００１７】
ヘッドユニット３０は、対向する媒体Ｓに向けてノズル開口からインクを噴射するためのものである。本実施形態のプリンター１では、媒体Ｓの搬送方向と交差する紙幅方向に並んだ４個のヘッド３１（１）〜３１（４）がヘッドユニット３０の下面に設けられ、各ヘッド３１の下面に、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）の４色インクを色ごとに噴射するノズル列が設けられている。各ノズル列では、インクを噴射するノズル開口が紙幅方向に所定の間隔おきに並んでいる。また、紙幅方向に並ぶヘッド３１に各々設けられたノズル列の端部は重複している。従って、ヘッドユニット３０の下面では、多数のノズル開口が紙幅方向に所定の間隔おきに並んでいることになる。
【００１８】
ヘッドユニット３０の下を搬送方向に移動する媒体Ｓに向けてノズル開口からインクが噴射されることで、搬送方向に沿う複数のドット列が紙幅方向に並んだ２次元の画像が印刷される。なお、ノズル開口からのインク噴射方式は、駆動素子（ピエゾ素子）に電圧をかけてノズルと連通するインク室を膨張・収縮させることによりインクを噴射させるピエゾ方式でもよいし、駆動素子（発熱素子）によりノズル内に気泡を発生させ、その気泡でインクを噴射させるサーマル方式でもよい。
【００１９】
メンテナンスユニット４０は、ヘッド３１やインク流路内のインクから気泡を除去しつつ、ヘッド３１やインク流路内にインクを充填するためのものである（詳細は後述）。
【００２０】
＝＝＝メンテナンス方法＝＝＝
＜＜メンテナンスユニット４０の構成＞＞
図３は、メンテナンスユニット４０を説明する図である。説明の容易のため、図３では紙幅方向に並ぶヘッド３１の端部を重複させずにヘッド３１の位置をずらしている。メンテナンスユニット４０は、図２に示すように、媒体Ｓが搬送される印刷領域よりも紙幅方向の奥側（非印刷領域）に位置し、メンテナンス時にはヘッドユニット３０が紙幅方向の奥側に移動する。
【００２１】
メンテナンスユニット４０は、供給ポンプＰ１と、圧力調整ポンプＰ２及びそれに接続する空気チューブ４６と、循環ポンプＰ３と、インクを貯留するインクカートリッジ４３及びサブタンク４５と、インクの流路となる供給チューブ４４及び循環チューブ４７と、開閉弁４３１と、インク受け部４１と、キャップ４２と、廃液タンク４８と、を有する。なお、プリンター１には、ヘッド３１が吐出可能なインクの色（ＹＭＣＫ）毎に、インクカートリッジ４３や循環チューブ４７等が設けられているが、メンテナンス方法は色に関係なく同じであるため説明を共通にする。
【００２２】
インクカートリッジ４３とサブタンク４５は供給チューブ４４を介して連通し、供給チューブ４４の途中に開閉弁４３１と供給ポンプＰ１が設けられている。供給ポンプＰ１の稼働により、インクカートリッジ４３内のインクがサブタンク４５に供給される。
【００２３】
サブタンク４５には、循環チューブ４７の両端が設けられ、循環チューブ４７の途中には、循環ポンプＰ３と４個のヘッド３１（１）〜３１（４）が設けられている。循環ポンプＰ３の稼働により、サブタンク４５内のインクは、循環チューブ４７内を流れつつ途中でヘッド３１内を通過し、再びサブタンク４５に戻る。循環チューブ４７のうち、サブタンク４５から流出されたインクを各ヘッド３１に流入させる部位を「往路チューブ４７ａ」と呼び、各ヘッド３１から流出されたインクをサブタンク４５に戻す部位を「返路チューブ４７ｂ」と呼ぶ。つまり、サブタンク４５，往路チューブ４７ａ，ヘッド３１，返路チューブ４７ｂ，サブタンク４５の順にインクは循環し、この経路を「インク循環経路」と呼ぶ。なお、循環ポンプＰ３は、ヘッド３１よりもインク循環経路の上流側に位置する。
【００２４】
また、サブタンク４５の空気層（インク液面の上部）には、圧力調整ポンプＰ２に接続された空気チューブ４６の端部が設けられている。圧力調整ポンプＰ２は、サブタンク４５の空気層から空気を抜き出してサブタンク４５内の圧力を大気圧よりも低い圧力に減圧したり、サブタンク４５の空気層に空気を供給してサブタンク４５内の圧力を大気圧よりも高い圧力に加圧したりする。
【００２５】
各ヘッド３１には、ノズルＮｚと、ノズルＮｚ毎に設けられ且つ各ノズルＮｚと連通するインク室３１１と、複数のインク室３１１に連通する共通インク室３１２と、が設けられている。サブタンク４５からのインクは往路チューブ４７ａを介して各ヘッド３１の共通インク室３１２に供給され、ヘッド３１内のインクは共通インク室３１２から返路チューブ４７ｂを介してサブタンク４５に戻される。なお、往路チューブ４７ａと返路チューブ４７ｂは、それぞれ、４個のヘッド３１（１）〜３１（４）の各共通インク室３１２と連通するように途中で分岐している。
【００２６】
キャップ４２は、略直方体形状の部材（例：弾性部材）であり、ヘッド３１毎に設けられている。図２に示すように、ヘッドユニット３０における４個のヘッド３１（１）〜３１（４）の配置に応じて、４個のキャップ４２（１）〜４２（４）も紙幅方向に並んでいる。従って、メンテナンス時にヘッドユニット３０が非印刷領域に移動すると、ヘッド３１のノズル開口面（下面）とキャップ４２が対向した状態となる。キャップ４２は、上下方向に昇降可能であり、ヘッド３１のノズル開口面と密着（当接）することができる。ヘッド３１のノズル開口面にキャップ４２が密着すると、各ノズル開口はそれぞれ独立して封止されて大気と連通しない状態となる。
【００２７】
インク受け部４１は、メンテナンス時に、ヘッド３１のノズル開口面と対向する位置（キャップ４２の下方）に設けられ、ヘッド３１のノズル開口から噴射されたインクを受けるためのものである。インク受け部４１が受けたインクは廃液タンク４８に回収される。
【００２８】
＜＜メンテナンス方法＞＞
図４は、メンテナンス方法を示すフローであり、図５Ａ及び図５Ｂは、インクに混入した気泡を除去する様子を示す図である。図５Ａは、供給チューブ４７の隅部に滞留する気泡を示し、図５Ｂは、サブタンク４５内のインクに混入している気泡を示す。
【００２９】
プリンター１の使用を長時間に亘って停止する場合、ヘッド３１のノズル開口面とキャップ４２を密着させることで、ノズル開口からの空気の混入を抑制することができる。しかし、空気の混入を完全に防止することは難しく、長時間に亘って停止したプリンター１では、ヘッド３１やインク流路内のインクに気泡（空気）が混入した状態となる。また、インクカートリッジ４３などを交換する場合にも、ヘッド３１やインク流路内に空気が混入し易い。
【００３０】
ヘッド３１やインク流路内に気泡が混入していると、気泡がインクの流れを妨げてインク供給が不十分になったり、インク室３１１内のインクを適切に加圧することが出来ずにノズル開口から正しくインクが噴射されなかったりしてしまう。
【００３１】
そこで、本実施形態のプリンター１は、長時間に亘って停止した後（例：一日における運転開始時）や、インクカートリッジ４３などを交換した後に、ヘッド３１やインク流路内に混入する気泡を除去するメンテナンス処理を実行する。なお、上記のタイミングでメンテナンス処理を実行するに限らず、例えば、印刷処理中に定期的にメンテナンス処理を実行してもよい。また、メンテナンス処理によりヘッド３１やインク流路内にインクが充填されるので、例えば、ヘッド３１やインク流路を洗浄・交換した後などにインクを初期充填することを目的とした場合にも、メンテナンス処理を実行してもよい。
【００３２】
以下、具体的なメンテナンス処理の流れについて説明する。
まず、プリンター１のコントローラー１０は、供給チューブ４４の途中に設けられた開閉弁４３１を開いて、供給ポンプＰ１を稼働し、所定量のインクをインクカートリッジ４３からサブタンク４５に補充する（Ｓ０１）。サブタンク４４へのインク補充が終了すると、コントローラー１０は開閉弁４３１を閉じて、インクカートリッジ４３とサブタンク４５の間でのインクの往来を抑制する。
【００３３】
次に、コントローラー１０は、ヘッド３１のノズル開口面とキャップ４２の上面を対向させて、その後、キャップ４２を上昇させてヘッド３１のノズル開口面とキャップ４２を密着させる（Ｓ０２）。その結果、各ヘッド３１のノズル開口はそれぞれ独立して封止されて大気と連通しない状態となる。
【００３４】
次に、コントローラー１０は、循環ポンプＰ３を稼働し、サブタンク４５、ヘッド３１、及び、循環チューブ４７内のインクを循環する（Ｓ０３）。具体的には、まず、サブタンク４５内のインクが往路チューブ４７ａを通ってヘッド３１に圧送される。そして、ヘッド３１内のインクが返路チューブ４７ｂを通ってサブタンク４５に圧送される。なお、この時、サブタンク４５内の空気層は大気圧となっている。また、ヘッド３１のノズル開口面とキャップ４２が密着しているため、ノズル開口からのインク漏れが抑制される。
【００３５】
このように、サブタンク４５、ヘッド３１、及び、循環チューブ４７内のインクを循環することで、ヘッド３１や循環チューブ４７内のインクに混入している気泡がインクと共にサブタンク４５に送られる。サブタンク４５では気泡がインクの液面で弾けて消滅し、サブタンク４５内のインクから気泡が除去される。
【００３６】
しかし、インクに混入した微小な気泡はインクの流れに乗り難い。そのため、循環ポンプＰ３でインクを循環するだけでは、図５Ａの左図に示すように、ヘッド３１や循環チューブ４７の隅部や、狭い隙間、部材の接合部などに微小な気泡が滞留してしまう。よって、ヘッド３１や循環チューブ４７内のインクから十分に気泡を除去することが出来ない。
また、サブタンク４５においても、微小な気泡はインクの液面に上昇し難く、図５Ｂの左図に示すように、微小な気泡がインクに混入したままとなる。そうすると、微小な気泡を含むサブタンク４５内のインクが循環チューブ４７やヘッド３１に送られて、ヘッド３１や循環チューブ４７内のインクから十分に気泡を除去することが出来ない。
【００３７】
そこで、コントローラー１０は、次に、圧力調整ポンプＰ２を稼働してサブタンク４５の空気層から空気を抜出し、サブタンク４５内の圧力を大気圧よりも低い圧力に減圧する（Ｓ０４）。つまり、インク循環経路内（サブタンク４５，循環チューブ４７，ヘッド３１）を減圧しつつ、インクを循環する。
【００３８】
インク循環経路内を減圧することで、図５Ａの右図に示すように、気泡の滞留箇所（隅部，狭い隙間，部材の接合部など）に滞留していた微小な気泡が膨張する。膨張した気泡は微小な気泡よりもインクの流れに乗り易い。そのため、滞留箇所に滞留していた気泡をサブタンク４５に送ることができる。よって、ヘッド３１や循環チューブ４７内のインクに含まれる気泡をより確実に除去することができる。
【００３９】
また、サブタンク４５内を減圧することで、サブタンク４５内のインクに混入していた微小な気泡が膨張する。膨張した気泡は、微小な気泡よりも浮力が大きく、インクの液面に上昇し易い。そのため、サブタンク４５内のインクに混入していた気泡を液面にて消滅させることができる。よって、サブタンク４５内のインクに含まれる気泡をより確実に除去することができ（消滅させることができ）、気泡を含んだインクがサブタンク４５から循環チューブ４７やヘッド３１に送られてしまうことを防止できる。
【００４０】
更に、サブタンク４５内を減圧することで、循環ポンプＰ３でインクを圧送しつつ、サブタンク４５にインクを引っ張ることができるため、サブタンク４５へのインクの流れを速くすることができる。インク循環経路におけるインクの流速が高まることで、滞留箇所に滞留していた気泡をよりインクの流れに乗せ易くすることができ、ヘッド３１や循環チューブ４７内のインクに含まれる気泡をより確実に除去することができる。
【００４１】
なお、サブタンク４５内を減圧するために、圧力調整ポンプＰ２にサブタンク４５内の空気層を減圧させる。そうすることで、圧力調整ポンプＰ２にインクが流入し、圧力調整ポンプＰ２が故障してしまうことを防止できる。
【００４２】
また、サブタンク４５では、往路チューブ４７ａの端部を、供給チューブ４４の端部及び返路チューブ４７ｂの端部よりも、上下方向の下方に位置させる。そうすることで、返路チューブ４７ｂ及び供給チューブ４４からサブタンク４５に流入したインク、即ち、気泡を含むインクを、往路チューブ４７ａからヘッド３１に向けて再び流出させてしまうことを抑制できる。よって、ヘッド３１や循環チューブ４７内のインクに含まれる気泡をより確実に除去することができる。
【００４３】
また、サブタンク４５では、返路チューブ４７ｂの端部を、供給チューブ４４の端部及び往路チューブ４７ａの端部よりも、上下方向の上方に位置させる。そうすることで、返路チューブ４７ｂの端部から、気泡を含むインクをインクの液面近くに流出させることができる。よって、返路チューブ４７ｂから流出されるインクに含まれる気泡をインクの液面に上昇させ易くすることができ、気泡を消滅させ易くすることができる。
【００４４】
こうして、圧力調整ポンプＰ２によりサブタンク４５内を減圧しつつ、所定量のインクを循環した後に、コントローラー１０は、圧力調整ポンプＰ２の稼働を停止してサブタンク４５内を大気開放し、循環ポンプＰ３の稼働を停止してインクの循環を停止する（Ｓ０５）。
【００４５】
圧力調整ポンプＰ２によりサブタンク４５内を減圧しつつ循環するインク量（所定量）を、サブタンク４５間を循環する流路体積以上のインク量、即ち、循環チューブ４７と４個のヘッド（１）〜３１（４）に含まれるインク量以上とする。そうすることで、ヘッド３１や循環チューブ４７内のインクに滞留していた気泡を膨張させつつサブタンク４５に送ることができ、ヘッド３１や循環チューブ４７内のインクに含まれる気泡をより確実に除去することができる。
【００４６】
次に、コントローラー１０は、圧力調整ポンプＰ２を稼働してサブタンク４５の空気層に空気を供給し、サブタンク４５内の圧力を大気圧よりも高い圧力に加圧する（Ｓ０６）。そうすると、サブタンク４５内のインクが加圧されて、サブタンク４５からヘッド３１にインクが送られるため、ヘッド３１内のインクも加圧される。その後、コントローラー１０は、ヘッド３１のノズル開口面に密着していたキャップ４２を下降させて、ヘッド３１とキャップ４２を離間させる（Ｓ０７）。そうすると、圧力調整ポンプＰ２によりヘッド３１内のインクは加圧されていたため、ノズル開口から勢いよくインクが噴射される。コントローラー１０は、ノズル開口から所定量のインクを噴射させた後に、圧力調整ポンプＰ２の稼働を停止する（サブタンク４５内を大気開放する）。
【００４７】
圧力調整ポンプＰ２によりサブタンク４５内を減圧しつつ循環ポンプＰ３によりインクを循環することで、ヘッド３１や循環チューブ４７内のインクから気泡を除去することができ、ヘッド３１や循環チューブ４７にインクを充填することができる。しかし、ノズルＮｚのような微小な空間にはインクが充填され難く、循環ポンプＰ３によるインク循環後もノズルＮｚ内に気体（気泡）が存在する虞がある。そのため、インク循環後に、圧力調整ポンプＰ２によりヘッド３１内のインクを加圧して、ノズル開口からインクを噴射することで、ノズルＮｚからインクと共に気体が排出され、ノズルＮｚ内にもインクを充填することができる。
【００４８】
ここでは、圧力調整ポンプＰ２の加圧によりノズル開口から噴射させるインク量を、インクが充填されていない空間の体積以上のインク量、即ち、ノズルＮｚ内に含まれるインク量以上とし、サブタンク４５間を循環する流路体積未満のインク量、即ち、循環チューブ４７と４個のヘッド（１）〜３１（４）に含まれるインク量未満とする。
【００４９】
このようなメンテナンス処理（図４）により、ヘッド３１及び循環チューブ４７内のインクから気泡を除去しつつ、ヘッド３１及び循環チューブ４７にインクを充填することができる。
【００５０】
以上をまとめると、本実施形態のプリンター１は、インク（液体）を貯留するサブタンク４５（液体貯留部に相当）と、サブタンク４５内の圧力を調整する圧力調整ポンプＰ２（圧力調整手段に相当）と、サブタンク４５から流出されたインクを再びサブタンク４５に戻す循環チューブ４７（循環流路に相当）と、循環チューブ４７内のインクを循環させる循環ポンプＰ３（循環手段に相当）と、循環チューブ４７の途中に設けられ、複数のノズル開口からインクを噴射可能なヘッド３１と、ヘッド３１のノズル開口面に当接可能なキャップ４２と、ヘッド３１のノズル開口面にキャップ４２を当接させて複数のノズル開口をそれぞれ独立して封止した状態で、循環ポンプＰ３により循環チューブ４７内のインクを循環させる際に、圧力調整ポンプＰ２によりサブタンク４５内の圧力を大気圧よりも低い圧力に減圧させるコントローラー１０（制御手段に相当）と、を備える。
つまり、本実施形態のプリンター１は、インク循環経路内（サブタンク４５，循環チューブ４７，ヘッド３１）を減圧しつつ、インクを循環する。
【００５１】
そうすることで、ヘッド３１や循環チューブ４７内のインクに含まれる気泡を膨張しつつ、サブタンク４５へ流れるインクの流速を高めることができる。その結果、気泡が滞留し易い箇所（隅部，狭い隙間，部材の接合部など）に滞留していた微小な気泡が膨張し、インクの流れに気泡を乗せ易くすることができ、より多くの気泡をサブタンク４５に送ることができる。
また、サブタンク４５内のインクに混入していた微小な気泡を膨張させることができ、膨張した気泡を液面に上昇させて消滅させ易くすることができる。そのため、気泡を含んだインクがサブタンク４５から循環チューブ４７やヘッド３１に送られてしまうことを防止できる。
【００５２】
つまり、本実施形態のプリンター１によるメンテナンス方法は、圧力調整ポンプＰ２によりサブタンク４５内を減圧しないメンテナンス方法に比べて、ヘッド３１や循環チューブ４７内のインクに含まれる気泡を少なくすることができ、インクからの気泡除去性を改善することができる。
【００５３】
また、本実施形態のプリンター１では、コントローラー１０が、循環ポンプＰ３により循環チューブ４７内のインクを循環させた後に、圧力調整ポンプＰ２によりサブタンク４５内の圧力を大気圧よりも高い圧力に加圧させて、ヘッド３１とキャップ４２の密着を解除し、ヘッド３１のノズル開口からインクを噴射させる。なお、ヘッド３１とキャップ４２の密着を解除した後に、圧力調整ポンプＰ２によりサブタンク４５内を加圧して、ノズル開口からインクを噴射させてもよい。
そうすることで、インクが充填され難いノズルＮｚのような微小な空間にもインクを充填することができ、ノズル開口から適正な量のインクを噴射させることができる。
【００５４】
また、本実施形態のプリンター１のように、インク循環経路を減圧しつつインクを循環することで、ヘッド３１や循環チューブ４７にて気泡（気体）が存在する空間、即ち、インクが充填されていない空間を、ノズルＮｚ空間だけにすることができる。そのため、インク循環後に圧力調整ポンプＰ２の加圧によりノズル開口から噴射させるインク量を、ノズルＮｚ空間の体積程度にすることができる。
【００５５】
仮に、圧力調整ポンプＰ２でサブタンク４５内を減圧せずにインクを循環した場合、インク循環後もヘッド３１や循環チューブ４７内のインクに気泡が残留した状態となってしまう。そのため、インク循環後に圧力調整ポンプＰ２の加圧によりノズル開口から噴射させるインク量を、サブタンク４５間を循環する流路体積以上のインク量（即ち、循環チューブ４７と４個のヘッド３１に含まれるインク量以上）としなければ、気泡の影響により噴射不良などが発生してしまう。
【００５６】
つまり、本実施形態のプリンター１のように、インク循環経路を減圧しつつインクを循環して、より多くの気泡をインクから除去することで、インク循環後に圧力調整ポンプＰ２の加圧によりノズル開口から噴射させるインク量を削減することができる。即ち、本実施形態のプリンター１では、インク消費量の少ないメンテナンス処理を実行することができる。
【００５７】
また、循環チューブ４７は、サブタンク４５から流出されたインクをヘッド３１内に流入させる往路チューブ４７ａ（往流路に相当）と、ヘッド３１内から流出されたインクをサブタンク４５に戻す返路チューブ４７ｂ（返流路に相当）と、を備える。つまり、ヘッド３１（共通インク室３１２）がインク循環経路の一部として構成されている。
【００５８】
そのため、ヘッド３１よりも上流側の往路チューブ４７ａ内に存在していた気泡がインクと共にヘッド３１内に流入したとしても、その気泡を含むインクを返路チューブ４７ｂから流出させて、サブタンク４５に戻すことができる。従って、ヘッド３１内のインクに含まれる気泡量をより減らすことができ、インク循環後に圧力調整ポンプＰ２の加圧によりノズル開口から噴射させるインク量を削減することができる。
【００５９】
＝＝＝変形例＝＝＝
図６は、変形例におけるインク循環経路を説明する図である。前述の実施形態のインク循環経路（図３）では、ヘッド３１にインクを流入させる往路チューブ４７ａとヘッド３１からインクを流出させる返路チューブ４７ｂが設けられているが、これに限らない。この変形例のように、循環チューブ４７の途中で分岐した分岐チューブ４７ｃにのみヘッド３１が連通するインク循環経路でもよい。この場合にも、サブタンク４５内のインクをヘッド３１に供給しつつ、循環チューブ４７内のインクに含まれる気泡をサブタンクに戻すことができる。
【００６０】
ただし、この構成の場合には、ヘッド３１内のインクに含まれる気泡がサブタンクに戻り難い。そのため、インク循環後に圧力調整ポンプＰ２でサブタンク４５内を加圧して、ヘッド３１体積以上のインク量を気泡と共にノズル開口から噴射させるとよい。そうすることで、ヘッド３１内のインクに含まれる気泡を除去することができる。
【００６１】
また、前述の実施形態では、インクカートリッジ４３のインクがヘッド３１に供給される前に一度サブタンク４５に供給されているが、これに限らない。例えば、サブタンク４５を設けることなく、インクカートリッジ４３とヘッド３１を繋ぐ循環チューブによってインクを循環してもよい。
【００６２】
また、前述の実施形態のメンテナンス方法（図４）では、サブタンク４５内が大気開放された状態でインクの循環を行った後に、圧力調整ポンプＰ２によりサブタンク４５内を減圧しているが、これに限らない。例えば、循環ポンプＰ３によりインクの循環を開始すると同時に、圧力調整ポンプＰ２によりサブタンク４５内を減圧してもよい。
【００６３】
また、前述の実施形態のメンテナンス方法では、循環ポンプＰ３によりインクの循環を行った後に、圧力調整ポンプＰ２によりサブタンク４５内を加圧して、ノズル開口からインクを噴射させているが、これに限らず、循環ポンプＰ３によりインクを循環させるだけでもよい。
【００６４】
＝＝＝その他の実施の形態＝＝＝
上記の実施形態は、主として液体噴射装置について記載されているが、液体噴射装置のメンテナンス方法等の開示が含まれている。また、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。
【００６５】
＜液体噴射装置＞
前述の実施形態では、液体噴射装置として、インクジェットプリンターを例に挙げているが、これに限らない。例えば、カラーフィルター製造装置、ディスプレイ製造装置、半導体製造装置、及び、ＤＮＡチップ製造装置などの液体噴射装置でもよい。
【００６６】
＜プリンターについて＞
前述の実施形態では、固定されたヘッド３１の下を媒体Ｓが通過するプリンター１を例に挙げているが、これに限らない。例えば、所定方向に移動するヘッドからインクを噴射させる動作と、所定方向と交差する方向に媒体を搬送する動作とを、繰り返すプリンターでもよいし、所定方向に移動するヘッドからインクを噴射させる動作と、媒体に対して所定方向と交差する方向にヘッドを移動する動作と、を繰り返すプリンターでもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１ プリンター、１０ コントローラー、１１ インターフェース部、
１２ ＣＰＵ、１３ メモリー、１４ ユニット制御回路、
２０ 搬送ユニット、２１ａ 搬送ローラー、２１ｂ 搬送ローラー、
２２ 搬送ベルト、３０ ヘッドユニット、３１ ヘッド、
４０ メンテナンスユニット、Ｐ１ 供給ポンプ、Ｐ２ 圧力調整ポンプ、
Ｐ３ 循環ポンプ、４１ インク受け部、４２ キャップ、
４３ インクカートリッジ、４３１ 開閉弁、４４ 供給チューブ、
４５ サブタンク、４６ 空気チューブ、４７ 循環チューブ、
４８ 廃液タンク、５０ 検出器群、６０ コンピューター
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を貯留する液体貯留部と、
前記液体貯留部内の圧力を調整する圧力調整手段と、
前記液体貯留部から流出された液体を再び前記液体貯留部に戻す循環流路と、
前記循環流路内の液体を循環させる循環手段と、
前記循環流路の途中に設けられ、複数のノズル開口から液体を噴射可能なヘッドと、
前記ヘッドのノズル開口面に当接可能なキャップと、
前記ヘッドのノズル開口面に前記キャップを当接させて前記複数のノズル開口をそれぞれ独立して封止した状態で、前記循環手段により前記循環流路内の液体を循環させる際に、前記圧力調整手段により前記液体貯留部内の圧力を大気圧よりも低い圧力に減圧させる制御手段と、
を備えたことを特徴とする液体噴射装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液体噴射装置であって、
前記制御手段は、前記循環手段により前記循環流路内の液体を循環させた後に、前記圧力調整手段により前記液体貯留部内の圧力を大気圧よりも高い圧力に加圧させて、前記ノズル開口から液体を噴射させる、
液体噴射装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の液体噴射装置であって、
前記循環流路は、前記液体貯留部から流出された液体を前記ヘッド内に流入させる往流路と、前記ヘッド内から流出された液体を前記液体貯留部に戻す返流路と、を備える、
液体噴射装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の液体噴射装置による液体噴射装置のメンテナンス方法。
【請求項１】
液体を貯留する液体貯留部と、
前記液体貯留部内の圧力を調整する圧力調整手段と、
前記液体貯留部から流出された液体を再び前記液体貯留部に戻す循環流路と、
前記循環流路内の液体を循環させる循環手段と、
前記循環流路の途中に設けられ、複数のノズル開口から液体を噴射可能なヘッドと、
前記ヘッドのノズル開口面に当接可能なキャップと、
前記ヘッドのノズル開口面に前記キャップを当接させて前記複数のノズル開口をそれぞれ独立して封止した状態で、前記循環手段により前記循環流路内の液体を循環させる際に、前記圧力調整手段により前記液体貯留部内の圧力を大気圧よりも低い圧力に減圧させる制御手段と、
を備えたことを特徴とする液体噴射装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液体噴射装置であって、
前記制御手段は、前記循環手段により前記循環流路内の液体を循環させた後に、前記圧力調整手段により前記液体貯留部内の圧力を大気圧よりも高い圧力に加圧させて、前記ノズル開口から液体を噴射させる、
液体噴射装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の液体噴射装置であって、
前記循環流路は、前記液体貯留部から流出された液体を前記ヘッド内に流入させる往流路と、前記ヘッド内から流出された液体を前記液体貯留部に戻す返流路と、を備える、
液体噴射装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の液体噴射装置による液体噴射装置のメンテナンス方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−４３３１４（Ｐ２０１３−４３３１４Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８１２９３（Ｐ２０１１−１８１２９３）
【出願日】平成２３年８月２３日（２０１１．８．２３）
【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２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２３日（２０１１．８．２３）
【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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