液体回収装置、液体回収方法および液体吐出装置
【課題】液滴を着弾させるプレートを有する液体回収装置において、プレートに形成される微細孔の目詰まりを軽減することが可能な液体回収装置の提供を目的とする。
【解決手段】複数の微細孔が形成されたプレート７０４と、微細孔７０１と連通する液体回収流路６０５と、を備え、プレート７０４に対する液体の液面の状態を液面変動手段によって変動させることにより、微細孔７０１の通液性を維持・回復させるようにする。
【解決手段】複数の微細孔が形成されたプレート７０４と、微細孔７０１と連通する液体回収流路６０５と、を備え、プレート７０４に対する液体の液面の状態を液面変動手段によって変動させることにより、微細孔７０１の通液性を維持・回復させるようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出装置などから吐出された液滴を、液体回収流路に連通する複数の微細孔を有するプレートに着弾させて回収する液体回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
連続型液体吐出装置は、ポンプなどで加圧された液体を吐出口から押し出しつつ、加振手段により周期的に加振することで、吐出口から連続的に液滴を吐出するものである。この連続型液体吐出装置では、連続して液滴を発生させることから、インクジェット記録装置に適用する場合には、記録データに合わせて記録に使用する液滴と使用しない液滴とを選別する必要がある。この液滴の選別を行うために、荷電偏向方式と呼ばれる方式では、液滴を選択的に帯電させ、その帯電した液滴を電場によって偏向することにより、帯電した液滴が非帯電の液滴とは異なる軌道で飛翔するようにしている。さらに荷電偏向方式の中でも、バイナリー荷電偏向方式と呼ばれる方式では、非帯電の液滴を記録に使用する一方、帯電した液滴を液体回収装置によって捕獲し、回収するようにしている。これらの機能を実現するため、連続型液体吐出装置には、吐出口からインクの飛翔路に沿って、帯電電極、偏向電極および液体回収装置などが備えられている。
【０００３】
上記のような連続型液体方式を採る吐出ヘッドを高密度に集積した液体吐出装置における液体回収装置には、記録に使用されない液滴が着弾する位置に複数の微細孔又は微細スリットからなる回収微細孔と、これに連通する液体回収流路を備えたものがある。液体回収装置に着弾した記録に用いられない液滴（非記録液滴）は共通の真空ポンプによって吸引されることで回収される。このような形態の液体回収装置として、特許文献１には、回収微細孔と回収流路とにインクを充填し、回収微細孔にメニスカスを形成した状態で使用するものが提案されている。これは、液体回収装置内への気泡の混入防止、過度の水分蒸発によるインクの増粘防止、および複数の非記録液滴に対する均一な回収能力の実現などを可能とするためである。すなわち、非記録液滴を真空ポンプによって回収微細孔の毛管力以下の圧力で吸引することにより、非記録液滴は回収微細孔にメニスカスが形成された状態で回収される。従って、回収流路内には気泡が混入することはなくなり、回収流路内で回収されたインクの水分が蒸発することもなくなる。これによれば、回収された液体（インク）を再度、吐出に使用する際の脱気処理や粘度調整を簡便に行うことができるようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１４５８０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら特許文献１に示すように回収微細孔を有する液体回収装置にあっては、非記録液滴が一定時間以上、回収微細孔に着弾しない場合に、回収微細口内の水分が蒸発して回収微細孔に目詰まりが生じる虞がある。このような目詰まりが生じると、その回収微細孔からはインクを吸引・回収できなくなり、液体回収装置からインクが溢れ、記録媒体などが溢れたインクで汚損されるという問題が生じる。
【０００６】
本発明は、液滴を着弾させるプレートに形成される微細孔の通液性を維持・回復させることにより、微細孔の目詰まりを軽減することが可能な液体回収装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は以下の構成を有する。
すなわち、本発明の第１の形態は、複数の微細孔が形成されたプレートと、前記微細孔と連通する液体回収流路と、を備え、前記プレートに着弾した液滴を前記微細孔を介して前記液体回収流路へと移動させ回収するようにした液体回収装置であって、前記プレートに対する液体の液面の状態を液面変動手段によって変動させることにより、前記微細孔の通液性を維持・回復させるようにしたことを特徴とする。
【０００８】
発明の第２の形態は、複数の微細孔が形成されたプレートと、前記微細孔と連通する液体回収流路と、を備え、前記プレートに着弾した液滴を前記微細孔を介して前記液体回収流路へと移動させ回収する液体回収方法であって、前記プレートに対する液体の液面の状態を液面変動手段によって変動させることにより、前記微細孔の通液性を維持・回復させるようにしたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の第３の形態は、液体吐出ヘッドから連続して吐出される液滴のうち、記録媒体に着弾させる記録液滴と、記録媒体に着弾させない非記録液滴とを異なる軌道で飛翔させる液滴偏向手段と、前記非記録液滴を前記複数の微細孔が形成されたプレートに着弾させると共に前記プレートに着弾した非記録液滴を微細孔を介して液体回収流路へと移動させ回収する液体回収手段と、を備えた液体吐出装置であって、前記液体回収手段は、前記プレートに対する液体の液面の状態を変動させることにより、前記微細孔の通液性を維持・回復させ得ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、液滴を着弾させるプレートに形成される微細孔の通液性を維持・回復させるようにしたため、微細孔の目詰まりを軽減することができる。このため、安定した液体回収機能が得られ、液体回収装置からの液体の溢れに起因する記録媒体などの汚損を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態における連続型液体吐出装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態における液体吐出ユニットの概略構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態におけるオリフィスプレートの概略構成を示す平面図である。
【図４】本発明の実施形態における液滴帯電ユニットの概略構成を示す平面図である。
【図５】本発明の実施形態における液滴偏向ユニットの概略構成を示す平面図である。
【図６】本発明の実施形態における液体回収ユニットの概略構成を示す平面図である。
【図７】本発明の実施形態における液体回収ユニットの概略構成を示す斜視図である。
【図８】本発明の実施形態における液体回収ユニットの回収微細後部の部分断面図であり、（ａ）は第１の回収方法を実施する前の状態を、（ｂ）は第１の回収方法の実施状態をそれぞれ示している。
【図９】本発明の実施形態における液体回収ユニットの回収微細後部の部分断面図であり、（ａ）は第２の回収方法を実施する前の状態を、（ｂ）は第２の回収方法の実施状態をそれぞれ示している。
【図１０】本発明の実施形態における連続型液体吐出装置の制御系の概略構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の実施形態における液体回収ユニットの駆動手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施形態について、以下に図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１に、本実施形態における連続型液体吐出装置の概略構成を示す。この装置は、搬送ローラー１０３に張架された搬送ベルト１０４を図外のモータで移動させることにより、記録媒体１０２を矢印方向へ搬送する。また、図示の連続型液体吐出装置は、記録媒体１０２の幅に対応する範囲に亘って吐出口を配列したライン型記録方式の液体吐出ヘッドユニット（以下、単にヘッドユニットと称す）１０１を有する。本実施形態では複数色の液体（インクともいう）の各々に対応してヘッドユニット１０１が設けられている。図示の例では、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｂｋ）のインクそれぞれに対応して４個のヘッドユニット１０１が設けられている。この液体吐出装置は、記録媒体１０２を搬送しながら各ヘッドユニット１０１から異なる色のインクを吐出させることによってカラー画像を記録するフルライン型の記録装置となっている。
【００１３】
図２は本実施形態における液体吐出装置に設けられた４個のヘッドユニット１０１の中の一つのヘッドユニット１０１の概略構成を示す図である。ここに示すヘッドユニット１０１は、液体吐出ヘッド２０１、液滴帯電ユニット２０６、液滴偏向ユニット２０７、液体回収ユニット２０８から構成されている。液体吐出ヘッド２０１はインク液柱２０５を吐出する複数の吐出口２０３を備えたオリフィスプレート２０４と、吐出口２０３に連通する圧力室２０２とから構成される。圧力室２０２には液体吐出装置に備えられた液体供給源としてのインクタンク１０６からインク供給ポンプ１０５によって加圧されたインクが供給される。インク供給ポンプ１０５は、吐出口２０３からインクを液柱として吐出させるに十分な圧力を加え得る能力が必要となる。具体的には４０ｃＰの粘度を有するインクを用いる場合、インク供給ポンプ１０５には数ＭＰａ（ゲージ圧）程度の圧力を圧力室２０２内に加え得る能力が必要となる。吐出口２０３から吐出されるインク液柱２０５の先端部からは、加振手段によって加えられる周期的な振動によって、微小な液滴が連続的に分離し、一定間隔かつ一定速度で飛翔する。
【００１４】
液滴帯電ユニット２０６、液滴偏向ユニット２０７、液体回収ユニット２０８は、液体吐出ヘッド２０１の吐出口２０３から液滴の吐出方向に沿って順次積層されている。以下、各ユニットについてそれぞれ説明する。
【００１５】
液滴帯電ユニット２０６は、オリフィスプレートの複数の吐出口２０３それぞれに対向した複数の貫通口を有し、各貫通口の内壁には帯電電極２０９が形成されている。帯電電極２０９は吐出口毎にパターニングされ、帯電駆動回路（不図示）に電気的に接続されている。また、液滴帯電ユニット２０６は、その貫通孔内で前述の液柱先端における連続的な液滴の分離が行われるような位置に配置される。圧力室２０２内のインクはＧＮＤに接地してあり、画像形成のための記録データに基づき、各帯電電極２０９への印加電圧が制御される。すなわち、記録媒体に着弾させるべき液滴である記録液滴（図２の白丸で表される非帯電液滴２１５）がインク液柱２０５から分離する時は、帯電電極２０９には電圧を印加せず、液柱から分離する記録液滴への帯電は行なわれない。これに対し記録に使用しない非記録液滴がインク液柱２０５から分離する時には、帯電電極２０９には正または負の電圧が印加される。その結果、インク液柱２０５表面には帯電電極２０９とは反対の極性の電荷が誘電され、このインク液柱２０５の先端から分離した液滴は非記録液滴となる。例えば帯電電極２０９に負の電圧を印加した場合、インク液柱２０５の表面には正の電荷が誘電され、ここから分離した液滴は正の電荷を持った非記録液滴となって飛翔する（図２内の黒丸で表される帯電液滴２１４）。また帯電電極２０９に正の電圧をかけた場合、インク液柱２０５全体は負の電荷を帯びる。従って、インク液柱２０５から分離される液滴は負に帯電し、非記録液滴として飛翔する。
【００１６】
液滴偏向ユニット２０７は吐出口２０３に対向した貫通口を有し、貫通口の内壁には対向する２つの偏向電極２１１が形成されている。偏向電極２１１は偏向駆動回路（不図示）に電気的に接続されている。両帯電電極間には定常的に電圧が印加され液滴偏向ユニット２０７の貫通口内には吐出方向と直交する方向に電界が形成される。液滴帯電ユニット２０６を通過した記録液滴（図２の白丸で表される非帯電液滴２１５）は非帯電であるため液滴偏向ユニット２０７の電界の影響を受けずに直進して通過する。一方、帯電された非記録液滴（図２内の黒丸で表される帯電液滴２１４）は、電界の影響を受けて図２で示すようにＸ方向に偏向された軌道で飛翔する。
【００１７】
液体回収ユニット２０８は吐出口２０３に対向した貫通口を有し、貫通口の内壁の一部に開口部であるガター２１３を有している。また、液体回収ユニット２０８の内部にはガター２１３と連通する回収液体流路２１２が形成されている。液滴偏向ユニット２０７で偏向された非記録液滴はガター２１３に着弾し、回収液体流路２１２内へ回収される。一方、記録液滴は液体回収ユニット２０８の貫通口を直進して通過するので、ガター２１３に回収されることなく記録媒体へ着弾する。なお、図２において、２１０は前記各ユニッド２０６，２０７，２０８間を電気的に絶縁するため絶縁スペーサを示している。
【００１８】
次に各ユニットの平面上の配置について説明する。
図３は、吐出口２０３が形成されているオリフィスプレート２０４を図２のＺ方向から見た平面図である。図３においてＹ方向は記録媒体の搬送方向を示しており、このＹ方向と直交するＸ方向に対してθの角度をなす方向に沿って斜めに配置された複数の吐出口からなる吐出口群３０１が、互いに平行となるように複数配置されている。また各吐出口群３０１のＸ方向に隣接する吐出口の中心間距離、および隣接する各吐出口群３０１のＸ方向における距離はいずれもＭとなっており、この距離間隔Ｍは、画像出力解像度分の距離に相当している。
【００１９】
図４は液滴帯電ユニット２０６を図２のＺ方向から見た平面図である。液体吐出ヘッド２０１の複数の吐出口２０３の各々と対向する位置に複数の帯電ホール４０１が配置されている。複数の帯電ホール４０１それぞれの内壁には導電性材質である帯電電極２０９が形成されている。各帯電電極２０９は、液滴帯電ユニット２０６表面にパターニングされた帯電電極配線４０２に接続され、さらに、帯電電極配線４０２は各帯電駆動回路４０３に電気的に接続されている。本実施形態では帯電駆動回路４０３により、所定の電圧（正電圧または負電圧）を各帯電電極に対して独立に印加するようになっている。
【００２０】
図５は液滴偏向ユニット２０７を図２のＺ方向から見た平面図である。液体吐出ヘッド２０１の複数の吐出口群３０１それぞれに対向する位置には複数の液滴偏向ユニット貫通口５０１が配置され、各液滴偏向ユニット貫通口５０１の内壁には第１偏向電極５０４及び第２偏向電極５０５が、Ｘ方向において相対向する位置に形成されている。さらに液滴偏向ユニット２０７の表面にパターニングによって形成された偏向電極配線５０２が、第１偏向電極５０４及び第２偏向電極５０５に接続されている。本実施形態では、第１偏向電極５０４はＧＮＤに接地され、第２偏向電極５０５には負電圧が印加されるようになっている。
図６は液体回収ユニット２０８を図２のＺ方向から見た平面図である。この液体回収ユニット２０８には、液体吐出ヘッド２０１の複数の吐出口群３０１の各々に対応して、液体回収ユニット貫通口６０６が形成されている。各液体回収ユニット貫通口６０６の内壁の一部には、図７に示すように、非記録液滴が着弾する回収微細孔７０１を有する回収微細孔プレート７０４が設けられている。なお、この微細孔プレート７０４については、図７を参照しつつ後に詳述する。さらに液体回収ユニット２０８には、複数の液体回収ユニット貫通口６０６の各々に対応して複数の液体回収流路６０５が形成されており、各液体回収流路６０５の一端部は、一本の回収合流路６０４に連結されている。この回収合流路６０４の一端部に形成された回収流出口６０３は、連結流路６０７を介して回収タンク６０１に連結されている。また、連結流路６０７の途中には回収ポンプ６０２が配置されている。各回収微細孔へ着弾した非記録液滴は回収ポンプ６０２の正転により液体回収流路６０５を通過し、回収タンク６０１へと送られる。本実施形態においては回収タンク６０１に集められた非記録液滴は、再度液体吐出ヘッド２０１へ供給されて再利用される構成をとるが、本発明は回収した液体を再利用する構成に限定されない。また、後に詳述するように、本実施形態では、回収ポンプ６０７を逆転することにより、回収タンク６０１内のインクを回収合流路６０４へと逆送することも可能になっている。
【００２１】
ここで、図７の斜視図に基づき、本実施形態の液体回収ユニット２０８の構成をより詳細に説明する。本実施形態の液体回収ユニット２０８は、吐出口と対向する位置に形成された液体回収ユニット貫通口６０６、複数の回収微細孔７０１及び回収微細孔７０１が形成された回収微細孔プレート７０４、回収微細孔７０１に連通する液体回収流路６０５などを備える。回収微細孔７０１の形成位置及び液体回収ユニット貫通口６０６のサイズは、液滴帯電ユニット２０６と液滴偏向ユニット２０７とによる液滴の偏向量に応じて決定される。また、回収微細孔プレート７０４の端部には、回収微細孔プレート７０４上に着弾した液滴（インク滴）が液体回収ユニット貫通口６０６側へと溢れるのを防止するために上方に立ち上がる液体受け部材７０２が設けられている。液体回収流路６０５は回収ポンプ６０２を介して回収タンク６０１に接続されている。
【００２２】
図１０は、本実施形態における液体吐出装置の制御系の概略構成を示すブロック図である。ＣＰＵバス８１２には、マイクロプロセッサ形態のＣＰＵ８０１は、ＣＰＵバス８１２を介してメモリ８０２、インターフェース８０３、入出力ポート８０４および各アクチュエータを駆動する駆動回路が接続されている。駆動回路としては、例えばインク供給ポンプの駆動回路８０５、記録媒体搬送手段の駆動源である搬送用モータの駆動回路８０６、滴帯電ユニット２０６の駆動回路８０７、液滴偏向ユニット２０７の駆動回路８０８、液滴回収ユニット２０８の駆動回路８０９、液体吐出ヘッドの加振手段の駆動回路８１０及び回収ポンプ６０２の駆動回路８１１などがある。また、メモリ８０２には、液体吐出装置による記録動作を制御する制御プログラムや後述の液体の供給、回収などの処理を行う液体処理プログラムなどを含む種々のプログラムが格納されている。さらに、メモリ８０２には、図外のインターフェース８０３を通じて操作パネルなどから入力されたコマンド信号、並びに入力ポート８０４を通じて入力されたコマンド信号及び記録データなども格納される。ＣＰＵ８０１はメモリ８０２に格納されている情報に随時アクセスして、各駆動回路に駆動信号を出力することで記録動作を制御する。
【００２３】
次に本実施形態における液体回収ユニット２０８における液体回収動作を説明する。液体回収流路６０５及び回収微細孔７０１には、回収ポンプ６０２による加圧や各流路の毛管力によって、回収タンク６０１内に貯留されているインクが供給・充填される。通常の液体回収動作においては、回収微細孔７０１にはインクのメニスカス（液面）が保持された状態となっており、このメニスカスが形成された状態を保ちつつ液体の回収が行われる。すなわち、液体回収流路６０５内の圧力を回収ポンプ６０２の吸引力によって回収微細孔７０１の毛管力以下の負圧（第１の負圧）に保つ。これにより、回収微細孔７０１内のメニスカスを保持しつつ回収微細孔７０１に着弾した非記録液滴を液体回収流路６０５へと移動さることができる。なお、このように回収微細孔７０１にメニスカスが形成された状態（液面が保持された状態）を、第１の状態と称す。
【００２４】
一般に、断面形状が円の回収微細孔７０１の毛管力は（１）式で表され、矩形断面の場合には（２）式で表される。ここで、Ｐは毛管力［Ｐａ］、Ｔは表面張力［Ｎ／ｍ］、θはインクの接触角［°］、ｒは円断面の半径［ｍ］、ａ，ｂは矩形断面の２辺の長さ［ｍ］をそれぞれ表している。
【００２５】
【数１】
【００２６】
【数２】
例えば断面形状が円形でｒが５［μｍ］、Ｔが３０［ｍＮ／ｍ］、θが３０［°］の回収微細孔７０１の毛管力は約１０．４［ｋＰａ］である。従って、上記微細孔７０１を備えた液体回収ユニット２０８では、液体回収流路６０５内の圧力を１０．４［ｋＰａ］以下の負圧に保つことが必要となる。
【００２７】
ここで、本実施形態における液体回収ユニット２０８の第１の駆動制御（第１の制御）を図８の断面図に基づき説明する。図８（ａ）は、液体回収流路６０５および回収微細孔プレート７０４の回収微細孔７０１にインクが充填され、回収微細孔７０１内に液体のメニスカスが形成されている状態を示している。ここで、回収微細孔プレート７０４に液滴が着弾しない状態が一定時間以上継続した場合などには、微細孔プレート７０４内のインクが増粘あるいは固化する可能性がある。
【００２８】
そこで、本実施形態では、液体回収流路６０５内の圧力が回収微細孔７０１の毛管力を超える圧力（正圧）となるように、回収ポンプ６０２を制御し、液体回収ユニットにおける液面を図８（ａ）に示す状態から（ｂ）の状態へと変化させる。すなわち、液体回収ユニット２０８における液体を回収微細孔プレート７０４より上方へと押し出し、回収微細孔プレート７０４の表面側及び裏面側が完全に液体で覆われた状態を形成する。これにより、全ての回収微細孔７０１内のインクは、表面側のインクと裏面側のインクによって互いに繋がることとなる。以下、この状態を第２の状態と称す。この後、図８（ａ）に示すように、回収微細孔７０１内にメニスカスが保持されようになるまで、液体回収流路６０５内の圧力を低下させる。
【００２９】
上記のように、正圧力と負圧力とを液体回収流路に交互に印加する制御を、記録動作中、非記録中に関わらず、周期的に行う。これにより、回収された液体の液面の位置が大きく変動し、全ての回収微細孔７０１内のインクは十分に攪拌される。その結果、回収微細孔７０１の通液性は良好なものとなり、微細孔の目詰まりの発生は解消される。なお、第１の駆動制御では、回収したインクの液面の位置を変動させる液面変動手段としての機能は、回収ポンプ６０１と、その駆動を制御するＣＰＵ８０１とによって達成される。
【００３０】
次に、本実施形態における液体回収ユニット２０８の第２の駆動制御（第２の制御）を図９の断面図に基づき説明する。回収微細孔プレート７０４へと着弾する非記録液滴は全ての回収微細孔に対して均一に着弾するわけではなく、記録データに応じて偏在して着弾する。例えば、図９（ａ）に示すように、記録デューティが低い部分を記録する吐出口領域に対応する回収微細孔プレート７０４上の領域には、多くの非記録液滴（インク滴）が着弾する。これに対し記録デューティの高い部分を記録する吐出口領域に対応する回収微細孔プレート７０４上の領域には、少数の非記録液滴（インク滴）しか着弾しない。なお、ここで言う記録デューティとは、記録媒体の単位面積内に設定されたドットの着弾可能領域の数と、単位面積内に着弾する記録液滴の数との比を意味する。
【００３１】
上記のように回収微細孔プレートに着弾する非記録液滴の数が部分的に異なる場合、回収微細孔プレート７０４に着弾したインクが、回収微細孔プレート７０４全体に行き渡るように液体回収流路６０５内のインクに加える負圧を弱める。つまり、液体回収能力を通常よりも低くする。なお、ここで言う通常の液体回収能力とは、液体回収流路６０５内の液体に前述の第１の負圧を加え、メニスカス（液面）を回収微細孔７０１内に保持しつつ液体回収流路６０５内のインクを回収タンク６０１へと移動させる場合の液体回収能力を意味する。従って、この通常の液体回収能力よりも低い液体回収能力でインクを回収タンク６０１へと移動させるためには、第１の負圧よりも小さな負圧（第２の負圧）を印加する。
【００３２】
これにより、図９（ｂ）に示すように、回収微細孔プレート７０４に着弾した液体が、回収微細孔プレート７０４の上面から、非記録液滴が着弾しない回収微細孔７０１に流入する。その結果、少なくとも互いに隣接する回収微細孔７０１内のインクが微細孔プレート７０４の表面側のインクと裏面側のインクにより繋がった状態（第２の状態）となる。これにより、回収微細孔７０１における乾燥、増粘したインクは溶解され、回収微細孔７０１における通液性を常に適正な状態に維持・回復させることが可能となり、回収微細孔７０１における目詰まりの発生は低減する。
【００３３】
なお、図７〜図９では液体回収路６０５における液体の圧力制御を回収ポンプ６０１によって行う場合を例に採り説明した。しかし、液体回収流路６０５における圧力制御を他の構成によって行うようにしても良い。例えば、回収ポンプ６０２と液体回収ユニット２０８との間に設けたレギュレータを制御することによって液体回収流路６０５内の圧力制御を行うことも可能である。また、電動ステージなどを用いて回収タンク６０１の水頭差を制御するように構成することも可能である。さらに、レギュレータあるいは電動ステージによる制御と、回収ポンプ６０１の制御とを併用するようにすることも可能である。
【００３４】
ここで、図８に示した第１の駆動制御と、図９に示した第２の駆動制御とを選択的に実行するための処理を図１１に示すフローチャートを用いて説明する。なお、図１１において、ｉは液体回収ユニット２０８に設けられた複数の液体回収流路に付した流路番号を意味する。図６における複数の液体回収流路には、例えば左から流路番号［１］，［２］，［３］，・・・［Ｎ−２］，［Ｎ−１］，［Ｎ］が付与されており、この流路番号の値をｉとしている。また、図１１におけるＣｉは、各液体回収流路に回収された液体の流量を示している。従って、第１番目の液体回収流路の液体回収流量はＣ１，第Ｎ番目の液体回収流路の液体回収量はＣＮとなる。
【００３５】
なお、以下に説明する選択処理における演算、判断、設定などの処理は、メモリ８０２に格納されたプログラムに従ってＣＰＵ８０１が行う。
【００３６】
記録データが入力されると、流路番号ｉとして１を設定する（ステップＳ１）。次いでステップＳ２では、処理を実行しようとする液体回収流路の流路番号ｉが［１］であるか否かを判断する（ステップＳ２）。ここで流路番号ｉが［１］であると判断された場合には、液体回収流路に回収される液体の流量として予め定めた回収流量Ｃ１をメモリ８０２から読み出し、その値を最大液体回収流量Ｃｍａｘとして設定する（ステップＳ３）。
【００３７】
次に、ステップＳ４では、液体回収流量の算出処理（ステップＳ５）を実行しようとする液体回収流路の流路番号が［Ｎ］以下であるか否かを判断する。例えば、液体回収流量の算出を行うべき液体回収流路が第１番目の液体回収流路［１］であったとすれば、次のステップＳ５において第１番目の液体回収流路［１］に吐出された液体回収流量を算出する。この液体回収流量の算出は、液滴吐出動作を所定時間実施する間に、各液体回収流路に対応した液体吐出口群から吐出される非記録液滴（微細孔プレート７０４に着弾させる液滴）の数を記録データに基づいて計数することにより行う。すなわち、各液体吐出口群から連続的に吐出される液滴のうち、非記録液滴を微細孔プレート７０４へと着弾させるために液滴偏向ユニット７０４にて電場を発生させるためのデータの数を計数することに行う。
【００３８】
次にステップＳ６では、算出された液体回収流路における液体回収流量Ｃｉが最大液体回収流量Ｃｍａｘ以上であるか否かを判断する。ここで、液体回収流量ＣｉがＣｍａｘ以上であると判断された場合には算出された液体回収流量Ｃｉを最大液体回収流量Ｃｍａｘとして設定する。すなわち、最大液体回収流量の更新をおこなう（ステップＳ７）。また、ステップＳ６において液体回収流量ＣｉがＣｍａｘ未満であると判断された場合には、最大液体回収量の更新は行わず、ステップＳ８へと移行する。ステップＳ８では、ｉの値をインクリメントし、次に液体回収流量の算出を行うべき液体回収流路を定める。以上のステップＳ１〜Ｓ８を繰り返し行うことにより、各液体回収流路（第１番目〜第Ｎ番目の液体回収流路）での液体回収流量の中の最大値（最大液体回収流量）Ｃｍａｘが決定される。
【００３９】
上記のようにして、最大液体回収流量Ｃｍａｘが決定されると、ステップＳ９では最大液体回収流量Ｃｍａｘが予め定めた閾値Ｃｔｈ以下であるか否かを判断する。ここで、閾値Ｃｔｈは、第１の駆動制御によって液体回収流路６０５に一定の周期で正圧力を印加しても液体受け部材７０２を越えてインクが溢れることがない流量に設定されている。そして、最大液体回収流量Ｃｍａｘが閾値以下であると判断された場合には、図８に示す第１の駆動制御を選択する。また逆に最大液体回収流量Ｃｍａｘが閾値Ｃｔｈ以上であると判断された場合には、第２の駆動制御を選択する。
【００４０】
次いで、ステップＳ１２では、予めメモリ８０２に格納されている設計テーブル（ＬＵＴ ： Ｌｏｏｋ Ｕｐ Ｔａｂｌｅ）を参照し、選択された駆動制御に応じた圧力制御量を決定する。設計テーブルには、第１の駆動制御、第２の駆動制御のそれぞれに応じて圧力制御量が定められており、いずれの駆動制御においても最大液体回収流量Ｃｍａｘに応じた圧力制御量が決定される。すなわち、第１の駆動制御に対する設計テーブルには、最大液体回収量が小さいほど液体回収流路６０５内のインクに加えるべき正圧力の増大量が大きな値となるようなデータが格納されている。このため、第１の駆動制御においては、液体受け部材７０２からの溢れを確実に防止しつつ回収微細孔７０１の目詰まりを解消することが可能になる。また、第２の駆動制御に対応する設計テーブルには、最大液体回収量が小さいほど、液体回収流路内のインクに加えるべき負圧の増大量が小さな値となるようなデータが格納されている。これにより、回収微細孔プレートに対し部分的に異なる密度で非記録液体が着弾したとしても、複数の回収微細孔に対して均一なインクの供給を、行うことが可能になる。なお、以上の処理を、全ての各インク色（例えばＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ）に対応した液体回収ユニットに対して行う。
【００４１】
上述した駆動制御を周期的に繰り返すことにより、記録データに拘わりなく、回収微細孔７０１の目詰まりを軽減することができる。また、一部の回収微細孔７０１にインクの増粘などによって目詰まりが生じたとしても、上記の駆動を実施することによって回収微細孔プレート７０４の表面側から目詰まりの生じた微細孔にはフレッシュなインクが供給される。このため、微細孔内の増粘したインクの粘度を低減させることが可能となり、微細孔の目詰まりを解消しつつ液体の回収動作を行うことができる。
【００４２】
なお、上記実施形態では、所定時間内に微細孔プレートに着弾した液滴の数を、液体回収流路毎に検出し、検出した値の中の最大液滴数と閾値とを比較することにより、第１の駆動制御と、第２の駆動制御のいずれを選択するかを決定した。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、所定時間内に微細孔プレート全体に着弾した液滴の数を求め、その液滴数と閾値とを比較することにより第１の駆動制御と、第２の駆動制御のいずれを選択するかを決定することも可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１０１ 液体吐出ヘッドユニット
１０２ 記録媒体
１０５ インク供給ポンプ
２０１ 液体吐出ヘッド
２０３ 吐出口
２０４ オリフィスプレート
２０６ 液滴帯電ユニット
２０７ 液滴偏向ユニット
２０８ 液体回収ユニット
６０２ 回収ポンプ
６０５ 液体回収流路
７０２ 液体受け部材
７０４ 回収微細孔プレート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出装置などから吐出された液滴を、液体回収流路に連通する複数の微細孔を有するプレートに着弾させて回収する液体回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
連続型液体吐出装置は、ポンプなどで加圧された液体を吐出口から押し出しつつ、加振手段により周期的に加振することで、吐出口から連続的に液滴を吐出するものである。この連続型液体吐出装置では、連続して液滴を発生させることから、インクジェット記録装置に適用する場合には、記録データに合わせて記録に使用する液滴と使用しない液滴とを選別する必要がある。この液滴の選別を行うために、荷電偏向方式と呼ばれる方式では、液滴を選択的に帯電させ、その帯電した液滴を電場によって偏向することにより、帯電した液滴が非帯電の液滴とは異なる軌道で飛翔するようにしている。さらに荷電偏向方式の中でも、バイナリー荷電偏向方式と呼ばれる方式では、非帯電の液滴を記録に使用する一方、帯電した液滴を液体回収装置によって捕獲し、回収するようにしている。これらの機能を実現するため、連続型液体吐出装置には、吐出口からインクの飛翔路に沿って、帯電電極、偏向電極および液体回収装置などが備えられている。
【０００３】
上記のような連続型液体方式を採る吐出ヘッドを高密度に集積した液体吐出装置における液体回収装置には、記録に使用されない液滴が着弾する位置に複数の微細孔又は微細スリットからなる回収微細孔と、これに連通する液体回収流路を備えたものがある。液体回収装置に着弾した記録に用いられない液滴（非記録液滴）は共通の真空ポンプによって吸引されることで回収される。このような形態の液体回収装置として、特許文献１には、回収微細孔と回収流路とにインクを充填し、回収微細孔にメニスカスを形成した状態で使用するものが提案されている。これは、液体回収装置内への気泡の混入防止、過度の水分蒸発によるインクの増粘防止、および複数の非記録液滴に対する均一な回収能力の実現などを可能とするためである。すなわち、非記録液滴を真空ポンプによって回収微細孔の毛管力以下の圧力で吸引することにより、非記録液滴は回収微細孔にメニスカスが形成された状態で回収される。従って、回収流路内には気泡が混入することはなくなり、回収流路内で回収されたインクの水分が蒸発することもなくなる。これによれば、回収された液体（インク）を再度、吐出に使用する際の脱気処理や粘度調整を簡便に行うことができるようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１４５８０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら特許文献１に示すように回収微細孔を有する液体回収装置にあっては、非記録液滴が一定時間以上、回収微細孔に着弾しない場合に、回収微細口内の水分が蒸発して回収微細孔に目詰まりが生じる虞がある。このような目詰まりが生じると、その回収微細孔からはインクを吸引・回収できなくなり、液体回収装置からインクが溢れ、記録媒体などが溢れたインクで汚損されるという問題が生じる。
【０００６】
本発明は、液滴を着弾させるプレートに形成される微細孔の通液性を維持・回復させることにより、微細孔の目詰まりを軽減することが可能な液体回収装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は以下の構成を有する。
すなわち、本発明の第１の形態は、複数の微細孔が形成されたプレートと、前記微細孔と連通する液体回収流路と、を備え、前記プレートに着弾した液滴を前記微細孔を介して前記液体回収流路へと移動させ回収するようにした液体回収装置であって、前記プレートに対する液体の液面の状態を液面変動手段によって変動させることにより、前記微細孔の通液性を維持・回復させるようにしたことを特徴とする。
【０００８】
発明の第２の形態は、複数の微細孔が形成されたプレートと、前記微細孔と連通する液体回収流路と、を備え、前記プレートに着弾した液滴を前記微細孔を介して前記液体回収流路へと移動させ回収する液体回収方法であって、前記プレートに対する液体の液面の状態を液面変動手段によって変動させることにより、前記微細孔の通液性を維持・回復させるようにしたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の第３の形態は、液体吐出ヘッドから連続して吐出される液滴のうち、記録媒体に着弾させる記録液滴と、記録媒体に着弾させない非記録液滴とを異なる軌道で飛翔させる液滴偏向手段と、前記非記録液滴を前記複数の微細孔が形成されたプレートに着弾させると共に前記プレートに着弾した非記録液滴を微細孔を介して液体回収流路へと移動させ回収する液体回収手段と、を備えた液体吐出装置であって、前記液体回収手段は、前記プレートに対する液体の液面の状態を変動させることにより、前記微細孔の通液性を維持・回復させ得ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、液滴を着弾させるプレートに形成される微細孔の通液性を維持・回復させるようにしたため、微細孔の目詰まりを軽減することができる。このため、安定した液体回収機能が得られ、液体回収装置からの液体の溢れに起因する記録媒体などの汚損を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態における連続型液体吐出装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態における液体吐出ユニットの概略構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態におけるオリフィスプレートの概略構成を示す平面図である。
【図４】本発明の実施形態における液滴帯電ユニットの概略構成を示す平面図である。
【図５】本発明の実施形態における液滴偏向ユニットの概略構成を示す平面図である。
【図６】本発明の実施形態における液体回収ユニットの概略構成を示す平面図である。
【図７】本発明の実施形態における液体回収ユニットの概略構成を示す斜視図である。
【図８】本発明の実施形態における液体回収ユニットの回収微細後部の部分断面図であり、（ａ）は第１の回収方法を実施する前の状態を、（ｂ）は第１の回収方法の実施状態をそれぞれ示している。
【図９】本発明の実施形態における液体回収ユニットの回収微細後部の部分断面図であり、（ａ）は第２の回収方法を実施する前の状態を、（ｂ）は第２の回収方法の実施状態をそれぞれ示している。
【図１０】本発明の実施形態における連続型液体吐出装置の制御系の概略構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の実施形態における液体回収ユニットの駆動手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施形態について、以下に図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１に、本実施形態における連続型液体吐出装置の概略構成を示す。この装置は、搬送ローラー１０３に張架された搬送ベルト１０４を図外のモータで移動させることにより、記録媒体１０２を矢印方向へ搬送する。また、図示の連続型液体吐出装置は、記録媒体１０２の幅に対応する範囲に亘って吐出口を配列したライン型記録方式の液体吐出ヘッドユニット（以下、単にヘッドユニットと称す）１０１を有する。本実施形態では複数色の液体（インクともいう）の各々に対応してヘッドユニット１０１が設けられている。図示の例では、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｂｋ）のインクそれぞれに対応して４個のヘッドユニット１０１が設けられている。この液体吐出装置は、記録媒体１０２を搬送しながら各ヘッドユニット１０１から異なる色のインクを吐出させることによってカラー画像を記録するフルライン型の記録装置となっている。
【００１３】
図２は本実施形態における液体吐出装置に設けられた４個のヘッドユニット１０１の中の一つのヘッドユニット１０１の概略構成を示す図である。ここに示すヘッドユニット１０１は、液体吐出ヘッド２０１、液滴帯電ユニット２０６、液滴偏向ユニット２０７、液体回収ユニット２０８から構成されている。液体吐出ヘッド２０１はインク液柱２０５を吐出する複数の吐出口２０３を備えたオリフィスプレート２０４と、吐出口２０３に連通する圧力室２０２とから構成される。圧力室２０２には液体吐出装置に備えられた液体供給源としてのインクタンク１０６からインク供給ポンプ１０５によって加圧されたインクが供給される。インク供給ポンプ１０５は、吐出口２０３からインクを液柱として吐出させるに十分な圧力を加え得る能力が必要となる。具体的には４０ｃＰの粘度を有するインクを用いる場合、インク供給ポンプ１０５には数ＭＰａ（ゲージ圧）程度の圧力を圧力室２０２内に加え得る能力が必要となる。吐出口２０３から吐出されるインク液柱２０５の先端部からは、加振手段によって加えられる周期的な振動によって、微小な液滴が連続的に分離し、一定間隔かつ一定速度で飛翔する。
【００１４】
液滴帯電ユニット２０６、液滴偏向ユニット２０７、液体回収ユニット２０８は、液体吐出ヘッド２０１の吐出口２０３から液滴の吐出方向に沿って順次積層されている。以下、各ユニットについてそれぞれ説明する。
【００１５】
液滴帯電ユニット２０６は、オリフィスプレートの複数の吐出口２０３それぞれに対向した複数の貫通口を有し、各貫通口の内壁には帯電電極２０９が形成されている。帯電電極２０９は吐出口毎にパターニングされ、帯電駆動回路（不図示）に電気的に接続されている。また、液滴帯電ユニット２０６は、その貫通孔内で前述の液柱先端における連続的な液滴の分離が行われるような位置に配置される。圧力室２０２内のインクはＧＮＤに接地してあり、画像形成のための記録データに基づき、各帯電電極２０９への印加電圧が制御される。すなわち、記録媒体に着弾させるべき液滴である記録液滴（図２の白丸で表される非帯電液滴２１５）がインク液柱２０５から分離する時は、帯電電極２０９には電圧を印加せず、液柱から分離する記録液滴への帯電は行なわれない。これに対し記録に使用しない非記録液滴がインク液柱２０５から分離する時には、帯電電極２０９には正または負の電圧が印加される。その結果、インク液柱２０５表面には帯電電極２０９とは反対の極性の電荷が誘電され、このインク液柱２０５の先端から分離した液滴は非記録液滴となる。例えば帯電電極２０９に負の電圧を印加した場合、インク液柱２０５の表面には正の電荷が誘電され、ここから分離した液滴は正の電荷を持った非記録液滴となって飛翔する（図２内の黒丸で表される帯電液滴２１４）。また帯電電極２０９に正の電圧をかけた場合、インク液柱２０５全体は負の電荷を帯びる。従って、インク液柱２０５から分離される液滴は負に帯電し、非記録液滴として飛翔する。
【００１６】
液滴偏向ユニット２０７は吐出口２０３に対向した貫通口を有し、貫通口の内壁には対向する２つの偏向電極２１１が形成されている。偏向電極２１１は偏向駆動回路（不図示）に電気的に接続されている。両帯電電極間には定常的に電圧が印加され液滴偏向ユニット２０７の貫通口内には吐出方向と直交する方向に電界が形成される。液滴帯電ユニット２０６を通過した記録液滴（図２の白丸で表される非帯電液滴２１５）は非帯電であるため液滴偏向ユニット２０７の電界の影響を受けずに直進して通過する。一方、帯電された非記録液滴（図２内の黒丸で表される帯電液滴２１４）は、電界の影響を受けて図２で示すようにＸ方向に偏向された軌道で飛翔する。
【００１７】
液体回収ユニット２０８は吐出口２０３に対向した貫通口を有し、貫通口の内壁の一部に開口部であるガター２１３を有している。また、液体回収ユニット２０８の内部にはガター２１３と連通する回収液体流路２１２が形成されている。液滴偏向ユニット２０７で偏向された非記録液滴はガター２１３に着弾し、回収液体流路２１２内へ回収される。一方、記録液滴は液体回収ユニット２０８の貫通口を直進して通過するので、ガター２１３に回収されることなく記録媒体へ着弾する。なお、図２において、２１０は前記各ユニッド２０６，２０７，２０８間を電気的に絶縁するため絶縁スペーサを示している。
【００１８】
次に各ユニットの平面上の配置について説明する。
図３は、吐出口２０３が形成されているオリフィスプレート２０４を図２のＺ方向から見た平面図である。図３においてＹ方向は記録媒体の搬送方向を示しており、このＹ方向と直交するＸ方向に対してθの角度をなす方向に沿って斜めに配置された複数の吐出口からなる吐出口群３０１が、互いに平行となるように複数配置されている。また各吐出口群３０１のＸ方向に隣接する吐出口の中心間距離、および隣接する各吐出口群３０１のＸ方向における距離はいずれもＭとなっており、この距離間隔Ｍは、画像出力解像度分の距離に相当している。
【００１９】
図４は液滴帯電ユニット２０６を図２のＺ方向から見た平面図である。液体吐出ヘッド２０１の複数の吐出口２０３の各々と対向する位置に複数の帯電ホール４０１が配置されている。複数の帯電ホール４０１それぞれの内壁には導電性材質である帯電電極２０９が形成されている。各帯電電極２０９は、液滴帯電ユニット２０６表面にパターニングされた帯電電極配線４０２に接続され、さらに、帯電電極配線４０２は各帯電駆動回路４０３に電気的に接続されている。本実施形態では帯電駆動回路４０３により、所定の電圧（正電圧または負電圧）を各帯電電極に対して独立に印加するようになっている。
【００２０】
図５は液滴偏向ユニット２０７を図２のＺ方向から見た平面図である。液体吐出ヘッド２０１の複数の吐出口群３０１それぞれに対向する位置には複数の液滴偏向ユニット貫通口５０１が配置され、各液滴偏向ユニット貫通口５０１の内壁には第１偏向電極５０４及び第２偏向電極５０５が、Ｘ方向において相対向する位置に形成されている。さらに液滴偏向ユニット２０７の表面にパターニングによって形成された偏向電極配線５０２が、第１偏向電極５０４及び第２偏向電極５０５に接続されている。本実施形態では、第１偏向電極５０４はＧＮＤに接地され、第２偏向電極５０５には負電圧が印加されるようになっている。
図６は液体回収ユニット２０８を図２のＺ方向から見た平面図である。この液体回収ユニット２０８には、液体吐出ヘッド２０１の複数の吐出口群３０１の各々に対応して、液体回収ユニット貫通口６０６が形成されている。各液体回収ユニット貫通口６０６の内壁の一部には、図７に示すように、非記録液滴が着弾する回収微細孔７０１を有する回収微細孔プレート７０４が設けられている。なお、この微細孔プレート７０４については、図７を参照しつつ後に詳述する。さらに液体回収ユニット２０８には、複数の液体回収ユニット貫通口６０６の各々に対応して複数の液体回収流路６０５が形成されており、各液体回収流路６０５の一端部は、一本の回収合流路６０４に連結されている。この回収合流路６０４の一端部に形成された回収流出口６０３は、連結流路６０７を介して回収タンク６０１に連結されている。また、連結流路６０７の途中には回収ポンプ６０２が配置されている。各回収微細孔へ着弾した非記録液滴は回収ポンプ６０２の正転により液体回収流路６０５を通過し、回収タンク６０１へと送られる。本実施形態においては回収タンク６０１に集められた非記録液滴は、再度液体吐出ヘッド２０１へ供給されて再利用される構成をとるが、本発明は回収した液体を再利用する構成に限定されない。また、後に詳述するように、本実施形態では、回収ポンプ６０７を逆転することにより、回収タンク６０１内のインクを回収合流路６０４へと逆送することも可能になっている。
【００２１】
ここで、図７の斜視図に基づき、本実施形態の液体回収ユニット２０８の構成をより詳細に説明する。本実施形態の液体回収ユニット２０８は、吐出口と対向する位置に形成された液体回収ユニット貫通口６０６、複数の回収微細孔７０１及び回収微細孔７０１が形成された回収微細孔プレート７０４、回収微細孔７０１に連通する液体回収流路６０５などを備える。回収微細孔７０１の形成位置及び液体回収ユニット貫通口６０６のサイズは、液滴帯電ユニット２０６と液滴偏向ユニット２０７とによる液滴の偏向量に応じて決定される。また、回収微細孔プレート７０４の端部には、回収微細孔プレート７０４上に着弾した液滴（インク滴）が液体回収ユニット貫通口６０６側へと溢れるのを防止するために上方に立ち上がる液体受け部材７０２が設けられている。液体回収流路６０５は回収ポンプ６０２を介して回収タンク６０１に接続されている。
【００２２】
図１０は、本実施形態における液体吐出装置の制御系の概略構成を示すブロック図である。ＣＰＵバス８１２には、マイクロプロセッサ形態のＣＰＵ８０１は、ＣＰＵバス８１２を介してメモリ８０２、インターフェース８０３、入出力ポート８０４および各アクチュエータを駆動する駆動回路が接続されている。駆動回路としては、例えばインク供給ポンプの駆動回路８０５、記録媒体搬送手段の駆動源である搬送用モータの駆動回路８０６、滴帯電ユニット２０６の駆動回路８０７、液滴偏向ユニット２０７の駆動回路８０８、液滴回収ユニット２０８の駆動回路８０９、液体吐出ヘッドの加振手段の駆動回路８１０及び回収ポンプ６０２の駆動回路８１１などがある。また、メモリ８０２には、液体吐出装置による記録動作を制御する制御プログラムや後述の液体の供給、回収などの処理を行う液体処理プログラムなどを含む種々のプログラムが格納されている。さらに、メモリ８０２には、図外のインターフェース８０３を通じて操作パネルなどから入力されたコマンド信号、並びに入力ポート８０４を通じて入力されたコマンド信号及び記録データなども格納される。ＣＰＵ８０１はメモリ８０２に格納されている情報に随時アクセスして、各駆動回路に駆動信号を出力することで記録動作を制御する。
【００２３】
次に本実施形態における液体回収ユニット２０８における液体回収動作を説明する。液体回収流路６０５及び回収微細孔７０１には、回収ポンプ６０２による加圧や各流路の毛管力によって、回収タンク６０１内に貯留されているインクが供給・充填される。通常の液体回収動作においては、回収微細孔７０１にはインクのメニスカス（液面）が保持された状態となっており、このメニスカスが形成された状態を保ちつつ液体の回収が行われる。すなわち、液体回収流路６０５内の圧力を回収ポンプ６０２の吸引力によって回収微細孔７０１の毛管力以下の負圧（第１の負圧）に保つ。これにより、回収微細孔７０１内のメニスカスを保持しつつ回収微細孔７０１に着弾した非記録液滴を液体回収流路６０５へと移動さることができる。なお、このように回収微細孔７０１にメニスカスが形成された状態（液面が保持された状態）を、第１の状態と称す。
【００２４】
一般に、断面形状が円の回収微細孔７０１の毛管力は（１）式で表され、矩形断面の場合には（２）式で表される。ここで、Ｐは毛管力［Ｐａ］、Ｔは表面張力［Ｎ／ｍ］、θはインクの接触角［°］、ｒは円断面の半径［ｍ］、ａ，ｂは矩形断面の２辺の長さ［ｍ］をそれぞれ表している。
【００２５】
【数１】
【００２６】
【数２】
例えば断面形状が円形でｒが５［μｍ］、Ｔが３０［ｍＮ／ｍ］、θが３０［°］の回収微細孔７０１の毛管力は約１０．４［ｋＰａ］である。従って、上記微細孔７０１を備えた液体回収ユニット２０８では、液体回収流路６０５内の圧力を１０．４［ｋＰａ］以下の負圧に保つことが必要となる。
【００２７】
ここで、本実施形態における液体回収ユニット２０８の第１の駆動制御（第１の制御）を図８の断面図に基づき説明する。図８（ａ）は、液体回収流路６０５および回収微細孔プレート７０４の回収微細孔７０１にインクが充填され、回収微細孔７０１内に液体のメニスカスが形成されている状態を示している。ここで、回収微細孔プレート７０４に液滴が着弾しない状態が一定時間以上継続した場合などには、微細孔プレート７０４内のインクが増粘あるいは固化する可能性がある。
【００２８】
そこで、本実施形態では、液体回収流路６０５内の圧力が回収微細孔７０１の毛管力を超える圧力（正圧）となるように、回収ポンプ６０２を制御し、液体回収ユニットにおける液面を図８（ａ）に示す状態から（ｂ）の状態へと変化させる。すなわち、液体回収ユニット２０８における液体を回収微細孔プレート７０４より上方へと押し出し、回収微細孔プレート７０４の表面側及び裏面側が完全に液体で覆われた状態を形成する。これにより、全ての回収微細孔７０１内のインクは、表面側のインクと裏面側のインクによって互いに繋がることとなる。以下、この状態を第２の状態と称す。この後、図８（ａ）に示すように、回収微細孔７０１内にメニスカスが保持されようになるまで、液体回収流路６０５内の圧力を低下させる。
【００２９】
上記のように、正圧力と負圧力とを液体回収流路に交互に印加する制御を、記録動作中、非記録中に関わらず、周期的に行う。これにより、回収された液体の液面の位置が大きく変動し、全ての回収微細孔７０１内のインクは十分に攪拌される。その結果、回収微細孔７０１の通液性は良好なものとなり、微細孔の目詰まりの発生は解消される。なお、第１の駆動制御では、回収したインクの液面の位置を変動させる液面変動手段としての機能は、回収ポンプ６０１と、その駆動を制御するＣＰＵ８０１とによって達成される。
【００３０】
次に、本実施形態における液体回収ユニット２０８の第２の駆動制御（第２の制御）を図９の断面図に基づき説明する。回収微細孔プレート７０４へと着弾する非記録液滴は全ての回収微細孔に対して均一に着弾するわけではなく、記録データに応じて偏在して着弾する。例えば、図９（ａ）に示すように、記録デューティが低い部分を記録する吐出口領域に対応する回収微細孔プレート７０４上の領域には、多くの非記録液滴（インク滴）が着弾する。これに対し記録デューティの高い部分を記録する吐出口領域に対応する回収微細孔プレート７０４上の領域には、少数の非記録液滴（インク滴）しか着弾しない。なお、ここで言う記録デューティとは、記録媒体の単位面積内に設定されたドットの着弾可能領域の数と、単位面積内に着弾する記録液滴の数との比を意味する。
【００３１】
上記のように回収微細孔プレートに着弾する非記録液滴の数が部分的に異なる場合、回収微細孔プレート７０４に着弾したインクが、回収微細孔プレート７０４全体に行き渡るように液体回収流路６０５内のインクに加える負圧を弱める。つまり、液体回収能力を通常よりも低くする。なお、ここで言う通常の液体回収能力とは、液体回収流路６０５内の液体に前述の第１の負圧を加え、メニスカス（液面）を回収微細孔７０１内に保持しつつ液体回収流路６０５内のインクを回収タンク６０１へと移動させる場合の液体回収能力を意味する。従って、この通常の液体回収能力よりも低い液体回収能力でインクを回収タンク６０１へと移動させるためには、第１の負圧よりも小さな負圧（第２の負圧）を印加する。
【００３２】
これにより、図９（ｂ）に示すように、回収微細孔プレート７０４に着弾した液体が、回収微細孔プレート７０４の上面から、非記録液滴が着弾しない回収微細孔７０１に流入する。その結果、少なくとも互いに隣接する回収微細孔７０１内のインクが微細孔プレート７０４の表面側のインクと裏面側のインクにより繋がった状態（第２の状態）となる。これにより、回収微細孔７０１における乾燥、増粘したインクは溶解され、回収微細孔７０１における通液性を常に適正な状態に維持・回復させることが可能となり、回収微細孔７０１における目詰まりの発生は低減する。
【００３３】
なお、図７〜図９では液体回収路６０５における液体の圧力制御を回収ポンプ６０１によって行う場合を例に採り説明した。しかし、液体回収流路６０５における圧力制御を他の構成によって行うようにしても良い。例えば、回収ポンプ６０２と液体回収ユニット２０８との間に設けたレギュレータを制御することによって液体回収流路６０５内の圧力制御を行うことも可能である。また、電動ステージなどを用いて回収タンク６０１の水頭差を制御するように構成することも可能である。さらに、レギュレータあるいは電動ステージによる制御と、回収ポンプ６０１の制御とを併用するようにすることも可能である。
【００３４】
ここで、図８に示した第１の駆動制御と、図９に示した第２の駆動制御とを選択的に実行するための処理を図１１に示すフローチャートを用いて説明する。なお、図１１において、ｉは液体回収ユニット２０８に設けられた複数の液体回収流路に付した流路番号を意味する。図６における複数の液体回収流路には、例えば左から流路番号［１］，［２］，［３］，・・・［Ｎ−２］，［Ｎ−１］，［Ｎ］が付与されており、この流路番号の値をｉとしている。また、図１１におけるＣｉは、各液体回収流路に回収された液体の流量を示している。従って、第１番目の液体回収流路の液体回収流量はＣ１，第Ｎ番目の液体回収流路の液体回収量はＣＮとなる。
【００３５】
なお、以下に説明する選択処理における演算、判断、設定などの処理は、メモリ８０２に格納されたプログラムに従ってＣＰＵ８０１が行う。
【００３６】
記録データが入力されると、流路番号ｉとして１を設定する（ステップＳ１）。次いでステップＳ２では、処理を実行しようとする液体回収流路の流路番号ｉが［１］であるか否かを判断する（ステップＳ２）。ここで流路番号ｉが［１］であると判断された場合には、液体回収流路に回収される液体の流量として予め定めた回収流量Ｃ１をメモリ８０２から読み出し、その値を最大液体回収流量Ｃｍａｘとして設定する（ステップＳ３）。
【００３７】
次に、ステップＳ４では、液体回収流量の算出処理（ステップＳ５）を実行しようとする液体回収流路の流路番号が［Ｎ］以下であるか否かを判断する。例えば、液体回収流量の算出を行うべき液体回収流路が第１番目の液体回収流路［１］であったとすれば、次のステップＳ５において第１番目の液体回収流路［１］に吐出された液体回収流量を算出する。この液体回収流量の算出は、液滴吐出動作を所定時間実施する間に、各液体回収流路に対応した液体吐出口群から吐出される非記録液滴（微細孔プレート７０４に着弾させる液滴）の数を記録データに基づいて計数することにより行う。すなわち、各液体吐出口群から連続的に吐出される液滴のうち、非記録液滴を微細孔プレート７０４へと着弾させるために液滴偏向ユニット７０４にて電場を発生させるためのデータの数を計数することに行う。
【００３８】
次にステップＳ６では、算出された液体回収流路における液体回収流量Ｃｉが最大液体回収流量Ｃｍａｘ以上であるか否かを判断する。ここで、液体回収流量ＣｉがＣｍａｘ以上であると判断された場合には算出された液体回収流量Ｃｉを最大液体回収流量Ｃｍａｘとして設定する。すなわち、最大液体回収流量の更新をおこなう（ステップＳ７）。また、ステップＳ６において液体回収流量ＣｉがＣｍａｘ未満であると判断された場合には、最大液体回収量の更新は行わず、ステップＳ８へと移行する。ステップＳ８では、ｉの値をインクリメントし、次に液体回収流量の算出を行うべき液体回収流路を定める。以上のステップＳ１〜Ｓ８を繰り返し行うことにより、各液体回収流路（第１番目〜第Ｎ番目の液体回収流路）での液体回収流量の中の最大値（最大液体回収流量）Ｃｍａｘが決定される。
【００３９】
上記のようにして、最大液体回収流量Ｃｍａｘが決定されると、ステップＳ９では最大液体回収流量Ｃｍａｘが予め定めた閾値Ｃｔｈ以下であるか否かを判断する。ここで、閾値Ｃｔｈは、第１の駆動制御によって液体回収流路６０５に一定の周期で正圧力を印加しても液体受け部材７０２を越えてインクが溢れることがない流量に設定されている。そして、最大液体回収流量Ｃｍａｘが閾値以下であると判断された場合には、図８に示す第１の駆動制御を選択する。また逆に最大液体回収流量Ｃｍａｘが閾値Ｃｔｈ以上であると判断された場合には、第２の駆動制御を選択する。
【００４０】
次いで、ステップＳ１２では、予めメモリ８０２に格納されている設計テーブル（ＬＵＴ ： Ｌｏｏｋ Ｕｐ Ｔａｂｌｅ）を参照し、選択された駆動制御に応じた圧力制御量を決定する。設計テーブルには、第１の駆動制御、第２の駆動制御のそれぞれに応じて圧力制御量が定められており、いずれの駆動制御においても最大液体回収流量Ｃｍａｘに応じた圧力制御量が決定される。すなわち、第１の駆動制御に対する設計テーブルには、最大液体回収量が小さいほど液体回収流路６０５内のインクに加えるべき正圧力の増大量が大きな値となるようなデータが格納されている。このため、第１の駆動制御においては、液体受け部材７０２からの溢れを確実に防止しつつ回収微細孔７０１の目詰まりを解消することが可能になる。また、第２の駆動制御に対応する設計テーブルには、最大液体回収量が小さいほど、液体回収流路内のインクに加えるべき負圧の増大量が小さな値となるようなデータが格納されている。これにより、回収微細孔プレートに対し部分的に異なる密度で非記録液体が着弾したとしても、複数の回収微細孔に対して均一なインクの供給を、行うことが可能になる。なお、以上の処理を、全ての各インク色（例えばＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ）に対応した液体回収ユニットに対して行う。
【００４１】
上述した駆動制御を周期的に繰り返すことにより、記録データに拘わりなく、回収微細孔７０１の目詰まりを軽減することができる。また、一部の回収微細孔７０１にインクの増粘などによって目詰まりが生じたとしても、上記の駆動を実施することによって回収微細孔プレート７０４の表面側から目詰まりの生じた微細孔にはフレッシュなインクが供給される。このため、微細孔内の増粘したインクの粘度を低減させることが可能となり、微細孔の目詰まりを解消しつつ液体の回収動作を行うことができる。
【００４２】
なお、上記実施形態では、所定時間内に微細孔プレートに着弾した液滴の数を、液体回収流路毎に検出し、検出した値の中の最大液滴数と閾値とを比較することにより、第１の駆動制御と、第２の駆動制御のいずれを選択するかを決定した。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、所定時間内に微細孔プレート全体に着弾した液滴の数を求め、その液滴数と閾値とを比較することにより第１の駆動制御と、第２の駆動制御のいずれを選択するかを決定することも可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１０１ 液体吐出ヘッドユニット
１０２ 記録媒体
１０５ インク供給ポンプ
２０１ 液体吐出ヘッド
２０３ 吐出口
２０４ オリフィスプレート
２０６ 液滴帯電ユニット
２０７ 液滴偏向ユニット
２０８ 液体回収ユニット
６０２ 回収ポンプ
６０５ 液体回収流路
７０２ 液体受け部材
７０４ 回収微細孔プレート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の微細孔が形成されたプレートと、前記微細孔と連通する液体回収流路と、を備え、前記プレートに着弾した液滴を前記微細孔を介して前記液体回収流路へと移動させ回収するようにした液体回収装置であって、
前記プレートに対する液体の液面の状態を液面変動手段によって変動させることにより、前記微細孔の通液性を維持・回復させるようにしたことを特徴とする液体回収装置。
【請求項２】
前記液面変動手段は、前記複数の前記微細孔内に前記液面が保持される第１の状態と、隣接する前記微細孔内の液体が前記プレートの表面側及び裏面側の液体によって互いに繋がる第２の状態とに、液面の状態を変動させることを特徴とする液体回収装置。
【請求項３】
前記液面変動手段は、前記液体回収流路に回収された液体に加える圧力を制御する圧力制御手段によって構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の液体回収装置。
【請求項４】
前記圧力制御手段は、前記液体回収流路に回収された液体に加える圧力を、前記第１の状態を形成する圧力と、前記第２の状態を形成する圧力とを選択的に発生させることが可能であることを特徴とする請求項２に記載の液体回収装置。
【請求項５】
前記圧力制御手段は、前記第１の状態を形成しつつ前記液体回収流路にて回収された液体を前記液体回収流路に接続された回収タンクへと移動させるための負圧と、前記第２の状態を形成するため前記プレートの表面及び裏面が完全に液体で覆われるような正圧力とを交互に発生させる第１の制御を実施することを特徴とする請求項または３に記載の液体回収装置。
【請求項６】
前記圧力制御手段は、前記第１の状態を形成しつつ前記液体回収流路にて回収された液体を前記液体回収流路に接続された回収タンクへと移動させるための前記第１の負圧と、
前記第２の状態を形成しつつ前記液体回収流路にて回収された液体を前記回収タンクへと移動させるために前記第１の負圧より小さい第２の負圧を発生させる第２の制御を実施することを特徴とする請求項４に記載の液体回収装置。
【請求項７】
前記圧力制御手段は、
前記圧力制御手段は、液滴吐出動作を所定時間実施する間に前記プレートに着弾した液滴の数が予め定めた閾値以下である場合には請求項４に記載の第１の制御を実施し、前記液滴の数が前記閾値を超える場合には請求項５に記載の第２の制御を実施することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の液体回収装置。
【請求項８】
前記圧力制御手段は、液滴吐出動作を所定時間実施する間に前記プレートに着弾した液滴の数を、前記プレートに定めた複数の部分に分けて検出し、前記複数の部分それぞれに着弾した液滴数の中の最大の液滴数が予め定めた閾値以下である場合には、請求項４に記載の第１の制御を実施し、前記最大の液滴数が前記閾値を超える場合には請求項５に記載の第２の制御を実施することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の液体回収装置。
【請求項９】
前記圧力制御手段は、前記第１の制御及び前記第２の制御における圧力の制御量を、前記最大の液滴数に応じて決定することを特徴とする請求項７に記載の液体回収装置。
【請求項１０】
前記プレートは、当該プレートの端部に沿って表面から立ち上がる液体受け部材を備えることを特徴とする請求項１ないし８いずれか一項に記載の液体回収装置。
【請求項１１】
複数の微細孔が形成されたプレートと、前記微細孔と連通する液体回収流路と、を備え、前記プレートに着弾した液滴を前記微細孔を介して前記液体回収流路へと移動させ回収する液体回収方法であって、
前記プレートに対する液体の液面の状態を液面変動手段によって変動させることにより、前記微細孔の通液性を維持・回復させるようにしたことを特徴とする液体回収方法。
【請求項１２】
液体吐出ヘッドから連続して吐出される液滴のうち、記録媒体に着弾させる記録液滴と、記録媒体に着弾させない非記録液滴とを異なる軌道で飛翔させる液滴偏向手段と、前記非記録液滴を前記複数の微細孔が形成されたプレートに着弾させると共に前記プレートに着弾した非記録液滴を微細孔を介して液体回収流路へと移動させ回収する液体回収手段と、を備えた液体吐出装置であって、
前記液体回収手段は、前記プレートに対する液体の液面の状態を変動させることにより、前記微細孔の通液性を維持・回復させ得ることを特徴とする液体回収装置。
【請求項１】
複数の微細孔が形成されたプレートと、前記微細孔と連通する液体回収流路と、を備え、前記プレートに着弾した液滴を前記微細孔を介して前記液体回収流路へと移動させ回収するようにした液体回収装置であって、
前記プレートに対する液体の液面の状態を液面変動手段によって変動させることにより、前記微細孔の通液性を維持・回復させるようにしたことを特徴とする液体回収装置。
【請求項２】
前記液面変動手段は、前記複数の前記微細孔内に前記液面が保持される第１の状態と、隣接する前記微細孔内の液体が前記プレートの表面側及び裏面側の液体によって互いに繋がる第２の状態とに、液面の状態を変動させることを特徴とする液体回収装置。
【請求項３】
前記液面変動手段は、前記液体回収流路に回収された液体に加える圧力を制御する圧力制御手段によって構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の液体回収装置。
【請求項４】
前記圧力制御手段は、前記液体回収流路に回収された液体に加える圧力を、前記第１の状態を形成する圧力と、前記第２の状態を形成する圧力とを選択的に発生させることが可能であることを特徴とする請求項２に記載の液体回収装置。
【請求項５】
前記圧力制御手段は、前記第１の状態を形成しつつ前記液体回収流路にて回収された液体を前記液体回収流路に接続された回収タンクへと移動させるための負圧と、前記第２の状態を形成するため前記プレートの表面及び裏面が完全に液体で覆われるような正圧力とを交互に発生させる第１の制御を実施することを特徴とする請求項または３に記載の液体回収装置。
【請求項６】
前記圧力制御手段は、前記第１の状態を形成しつつ前記液体回収流路にて回収された液体を前記液体回収流路に接続された回収タンクへと移動させるための前記第１の負圧と、
前記第２の状態を形成しつつ前記液体回収流路にて回収された液体を前記回収タンクへと移動させるために前記第１の負圧より小さい第２の負圧を発生させる第２の制御を実施することを特徴とする請求項４に記載の液体回収装置。
【請求項７】
前記圧力制御手段は、
前記圧力制御手段は、液滴吐出動作を所定時間実施する間に前記プレートに着弾した液滴の数が予め定めた閾値以下である場合には請求項４に記載の第１の制御を実施し、前記液滴の数が前記閾値を超える場合には請求項５に記載の第２の制御を実施することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の液体回収装置。
【請求項８】
前記圧力制御手段は、液滴吐出動作を所定時間実施する間に前記プレートに着弾した液滴の数を、前記プレートに定めた複数の部分に分けて検出し、前記複数の部分それぞれに着弾した液滴数の中の最大の液滴数が予め定めた閾値以下である場合には、請求項４に記載の第１の制御を実施し、前記最大の液滴数が前記閾値を超える場合には請求項５に記載の第２の制御を実施することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の液体回収装置。
【請求項９】
前記圧力制御手段は、前記第１の制御及び前記第２の制御における圧力の制御量を、前記最大の液滴数に応じて決定することを特徴とする請求項７に記載の液体回収装置。
【請求項１０】
前記プレートは、当該プレートの端部に沿って表面から立ち上がる液体受け部材を備えることを特徴とする請求項１ないし８いずれか一項に記載の液体回収装置。
【請求項１１】
複数の微細孔が形成されたプレートと、前記微細孔と連通する液体回収流路と、を備え、前記プレートに着弾した液滴を前記微細孔を介して前記液体回収流路へと移動させ回収する液体回収方法であって、
前記プレートに対する液体の液面の状態を液面変動手段によって変動させることにより、前記微細孔の通液性を維持・回復させるようにしたことを特徴とする液体回収方法。
【請求項１２】
液体吐出ヘッドから連続して吐出される液滴のうち、記録媒体に着弾させる記録液滴と、記録媒体に着弾させない非記録液滴とを異なる軌道で飛翔させる液滴偏向手段と、前記非記録液滴を前記複数の微細孔が形成されたプレートに着弾させると共に前記プレートに着弾した非記録液滴を微細孔を介して液体回収流路へと移動させ回収する液体回収手段と、を備えた液体吐出装置であって、
前記液体回収手段は、前記プレートに対する液体の液面の状態を変動させることにより、前記微細孔の通液性を維持・回復させ得ることを特徴とする液体回収装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１７６５１８（Ｐ２０１２−１７６５１８Ａ）
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３９９４３（Ｐ２０１１−３９９４３）
【出願日】平成２３年２月２５日（２０１１．２．２５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２５日（２０１１．２．２５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]