JP5493944B2

JP5493944B2 - クリーニング方法及び流体噴射装置

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Publication number: JP5493944B2
Application number: JP2010024817A
Authority: JP
Inventors: 大輔松本; 陽一山田; 勝小橋
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2010-02-05
Filing date: 2010-02-05
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2030-02-05
Also published as: JP2011161687A; US20110192913A1; US8708453B2

Description

本発明は、クリーニング方法及び流体噴射装置に関する。

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

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

特開２００７−１５２７２５号公報

こうしたクリーニングにおいては、気泡を排出するために多量のインクを消費してしまうため、特許文献１においては、印字不良の度合いに応じてインクの供給量を変化させるようにしていた。しかし、クリーニングに伴ってまだかなりのインクを消費してしまうため、さらなるインク消費量の低減が課題となっていた。

本発明は、こうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、流体の消費を抑制しつつ、気泡を排出することができるクリーニング方法及び流体噴射装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明のクリーニング方法は、流体を噴射するノズルが設けられた流体噴射ヘッドと、該流体噴射ヘッド側に向けて前記流体を供給する流体供給路に設けられた開閉弁と、前記流体噴射ヘッドに当接して前記ノズルの外側の空間域を囲むキャップ部材と、前記空間域を減圧する吸引手段と、前記空間域の負圧を解消する負圧解消手段と、を備える流体噴射装置のクリーニング方法であり、前記開閉弁を閉弁状態とする閉弁工程と、該閉弁工程の後に、前記キャップ部材で前記空間域を囲むとともに前記吸引手段によって前記ノズルから前記流体を膨出させる減圧工程と、前記減圧工程の後に、前記流体が膨出した状態において、前記負圧解消手段によって前記空間域の負圧を解消する負圧解消工程と、を有し、前記負圧解消工程における負圧解消時間は、前記減圧工程における減圧時間よりも長い。

この構成によれば、減圧機構がノズル開口の外側の空間域に負圧を発生させることで、ノズルから流体の一部を膨出させ、その流体の膨出部分に混入している気泡をノズル開口の外側となる大気側に引き出すことができる。このとき、開閉弁は閉弁状態とされているため、流体供給路の上流側から流体が供給されることはない。したがって、流体の消費を抑制しつつ、ノズルから気泡を排出させることができる。

また、減圧工程の後の負圧解消工程で負圧解消手段が空間域の負圧を解消するので、ノズルから膨出した状態にある流体を無駄に消費されないように流体噴射ヘッド内に戻すことができる。これにより、ノズルのメニスカスが破壊されるのを抑制するとともに、流体の消費を抑制することができる。そして、吸引を短時間で行って気泡の排出性を確保するとともに、負圧解消時間を吸引時間より長くすることで、ノズル開口からの気泡の巻き込みを抑制することができる。

本発明のクリーニング方法において、前記吸引手段は、前記キャップ部材に接続された可撓性を有するチューブと、該チューブを押し潰しつつ往復移動する押圧部材とを備えたチューブポンプであり、前記減圧工程においては、前記押圧部材が前記チューブの上流側から下流側に向かって往路移動する。

この構成によれば、押圧部材の往路移動に伴って吸引を行うことができる。
本発明のクリーニング方法において、前記負圧解消手段は、前記キャップ部材に接続された可撓性を有するチューブと、該チューブを押し潰しつつ往復移動する押圧部材とを備えたチューブポンプであり、前記負圧解消工程においては、前記押圧部材が前記チューブの下流側から上流側に向かって復路移動する。
この構成によれば、押圧部材の復路移動に伴って吸引により生じた負圧を解消することができる。

本発明のクリーニング方法において、前記負圧解消手段は、前記空間域を大気に連通させる大気開放弁であり、前記減圧工程において、前記大気開放弁は閉弁状態とされ、前記負圧解消工程において、前記大気開放弁は開弁状態とされる。

この構成によれば、大気開放弁を開弁状態とすることで、空間域の負圧を解消することができる。
上記目的を達成するために、本発明の流体噴射装置は、流体を噴射するノズルが設けられた流体噴射ヘッドと、該流体噴射ヘッド側に向けて前記流体を供給する流体供給路に設けられた開閉弁と、前記流体噴射ヘッドに当接して前記ノズルの外側の空間域を囲むキャップ部材と、前記空間域を減圧する吸引手段と、前記空間域の負圧を解消する負圧解消手段と、を備え、前記開閉弁を閉弁した後に、前記キャップ部材で前記空間域を囲むとともに前記吸引手段によって前記ノズルから前記流体を膨出させた状態において、前記負圧解消手段によって前記空間域の負圧を解消する場合に、前記負圧解消手段による負圧解消時間は、前記吸引手段による減圧時間よりも長い。

この構成によれば、上記クリーニング方法と同様の作用効果を得ることができる。

実施形態におけるインクジェット式プリンターの概略構成を示す模式正面図。ラインヘッドの構成を示す底面図。流体噴射ヘッド内の概略構成を示す断面図。キャッピング装置の概略構成を示す断面図。ワイピング装置の概略構成を示す断面図。差圧弁の構成及び作用を説明するための断面図で、（ａ）は閉弁時、（ｂ）は開弁時を示す。インク非供給クリーニングを説明するための断面図で、（ａ）は吸引前、（ｂ）は吸引時、（ｃ）は負圧解消時、（ｄ）は静置後を示す。吸引時間と負圧解消時間との関係を示すグラフ。（ａ）は吸引量の範囲を示す表、（ｂ）は吸引時間及び負圧解消時間の範囲を示す表。

以下、本発明を流体噴射装置の一種であるインクジェット式プリンター（以下、単に「プリンター」という）に具体化した第１実施形態を図１〜図９を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、「前後方向」、「左右方向」、「上下方向」をいう場合は各図中に矢印で示す前後方向、左右方向、上下方向をそれぞれ示すものとする。

図１に示すように、プリンター１１は、媒体としての用紙Ｐを搬送する搬送ユニット１２と、用紙Ｐに印刷処理を施すラインヘッド１３と、ラインヘッド１３に流体としてのインクを供給するインク供給ユニット１４と、メンテナンスユニット１５とを備えている。

搬送ユニット１２は、一対の給紙ローラー１６と、無端状の搬送ベルト１７と、駆動ローラー１８と、従動ローラー１９と、駆動ローラー１８に接続された駆動モーター２０と、一対の排紙ローラー２１とを備えている。搬送ベルト１７は、駆動ローラー１８及び従動ローラー１９に巻き掛けられ、駆動モーター２０の駆動によって駆動ローラー１８が図１における時計回り方向に回転すると周回移動する。そして、給紙ローラー１６、搬送ベルト１７及び排紙ローラー２１によって用紙Ｐを搬送方向Ｘに沿って搬送するようになっている。なお、搬送ベルト１７は、少なくとも用紙Ｐの幅方向Ｙ（前後方向）の両端を支持するように複数本（例えば２本）設けられているとともに、前後方向に並ぶ搬送ベルト１７の間にメンテナンスユニット１５が配置されている。

ラインヘッド１３は、基体部２３と、基体部２３に支持された流体噴射ヘッド２４とを備えている。図２に示すように、流体噴射ヘッド２４は、用紙Ｐの幅方向Ｙに沿って延びる２列のラインを形成するように、千鳥状に配列されている。そして、搬送方向Ｘにおける上流側（左側）に位置する１列目は、幅方向Ｙに沿って並ぶ４つの流体噴射ヘッド２４から構成される一方、搬送方向Ｘにおける下流側（右側）に位置する２列目は、幅方向Ｙに沿って並ぶ４つの流体噴射ヘッド２４から構成される。

各流体噴射ヘッド２４には、インクを噴射するためのノズル２５が複数設けられている。そして、流体噴射ヘッド２４の下面（底面）からなるノズル形成面２４ａには、複数のノズル２５のノズル開口２５ａによって幅方向Ｙに沿って延びる２列のノズル列Ｎが形成されている。図２の部分拡大図に示すように、２列のノズル列Ｎは、幅方向Ｙに沿う配置間隔が１／２画素ずつずれるように、ノズル開口２５ａが千鳥状に配列されている。そして、１列目と２列目の流体噴射ヘッド２４は、搬送方向Ｘに投影したときに両端部の少なくとも１個のノズル２５が重なるか、両端のノズル２５がノズルピッチを開けて連続するようになっている。

このため、プリンター１１では、ラインヘッド１３を固定したままでも用紙最大幅範囲の印字が可能となっている。なお、本実施形態においては、１つの流体噴射ヘッド２４が用紙１．１インチに対応し、８つの流体噴射ヘッド２４でＡ４サイズ（縦２９７ｍｍ×横２１０ｍｍ）の横幅（約８．３インチ）をカバーするようになっている。また、１本のノズル列Ｎは３３０個のノズル２５から構成される。したがって、１つのラインヘッド１３は、幅方向Ｙに沿って並ぶ８（流体噴射ヘッド２４の数）×２（ノズル列Ｎの数）×３３０（ノズル列Ｎを構成するノズル２５の数）＝５２８０個のノズル２５を有している。

なお、ラインヘッド１３及びインク供給ユニット１４は、例えばシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の４色のカラー印刷を行う場合には、色毎に４組設けられる（図１及び図２には簡略化のために１つずつ図示している）。そして、４つのラインヘッド１３から、搬送される用紙Ｐに４色のインク滴を重ね打つことにより、解像度６００ｄｐｉでの印刷処理が可能となっている。

図１に示すように、インク供給ユニット１４は、インクを収容したインクカートリッジ２６と、インクカートリッジ２６から流体噴射ヘッド２４側に向けてインクを供給する流体供給路を構成するインク供給チューブ２７と、インクを加圧供給するための加圧ポンプ２８とを備えている。なお、インクカートリッジ２６は図示しないカートリッジホルダーに着脱可能に装着されることで、インク供給チューブ２７に接続される。また、インク供給チューブ２７の途中位置には、差圧弁８０と開閉弁９５とが設けられている。開閉弁９５は任意に開閉操作を行うことができる弁であり、電磁弁や機械的に動作する弁を採用することができる。

ラインヘッド１３の基体部２３内には、インク供給チューブ２７を通じてインクカートリッジ２６から供給されるインクを一時的に貯留する共通インク室３０が設けられている。共通インク室３０には、各流体噴射ヘッド２４に対応する複数の分岐流路３１が接続されている。そして、共通インク室３０内に貯留されたインクは、分岐流路３１を通じて複数の流体噴射ヘッド２４に供給される。

図３に示すように、流体噴射ヘッド２４は、上下方向に積層された流路形成部材３２、振動板３３、流路形成部材３４及びノズルプレート３５を備えている。流路形成部材３２には共通インク室３０に連通する分岐流路３１と、リザーバー３６と、収容室３７とが形成されている。振動板３３には、リザーバー３６と対応する位置に連通孔３８が設けられている。流路形成部材３４には、連通孔３８を通じてリザーバー３６と連通するキャビティ３９が形成されている。

また、振動板３３の上面側には、キャビティ３９の上方となる位置に圧電素子４０が配設されている。そして、ノズルプレート３５にはキャビティ３９と連通するノズル２５が形成されている。すなわち、共通インク室３０から分岐流路３１を通じて各流体噴射ヘッド２４に分配されたインクはリザーバー３６に貯留され、リザーバー３６から連通孔３８及びキャビティ３９を通じて各ノズル２５に供給される。

振動板３３は上下方向に振動可能に貼り付けられているとともに、圧電素子４０は駆動信号を受けて伸縮することで、振動板３３を上下方向に振動させるようになっている。また、振動板３３が上下方向に振動すると、キャビティ３９の容積が拡縮するようになっている。そして、キャビティ３９の容積が縮小されると、キャビティ３９内のインクがノズル２５からインク滴Ｆｂとして噴射されるようになっている。なお、流体噴射ヘッド２４のノズル形成面２４ａはノズルプレート３５の下面（底面）によって構成される態様となっている。また、本実施形態において、ノズル開口２５ａは直径約２０マイクロメートル、ノズルプレート３５の上下方向の厚さは約１００マイクロメートルとなっている。

次に、メンテナンスユニット１５について説明する。
メンテナンスユニット１５は、流体噴射ヘッド２４のノズル形成面２４ａをキャッピングするためのキャッピング装置４１（図４参照）と、ノズル形成面２４ａをワイピングするためのワイピング装置４２（図５参照）とを備えている。なお、キャッピング装置４１及びワイピング装置４２は流体噴射ヘッド２４毎に設けてもよいし、複数の流体噴射ヘッド２４を同時にキャッピングしたりワイピングしたりするようにしてもよい。

キャッピング装置４１は、ノズル２５の乾燥を防止するためのキャッピングに用いられる他、インクカートリッジ２６内のインクをノズル２５から吸引することで、気泡や増粘したインクなどを排出させる吸引クリーニングを実行する際に用いられる。さらに、キャッピング装置４１は、インクカートリッジ２６内のインクを加圧ポンプ２８でノズル２５から排出させる加圧クリーニングの際にも、ノズル２５から排出されるインクを受容するために用いられる。一方、ワイピング装置４２は、ノズル形成面２４ａを払拭して紙粉やインク等の付着物を除去したり、ノズル２５のメニスカスを整えたりするためのワイピングを実行する際に用いられる。

まず、キャッピング装置４１について説明する。
図４に示すように、減圧機構を構成するキャッピング装置４１は、キャップ部材としての有底四角箱状のキャップ４３と、キャップ４３を昇降させる昇降機構４４と、吸引手段及び負圧解消手段を構成する吸引機構４５とを備えている。キャップ４３の周壁の上面全体には可撓性材料からなる四角枠状のシール部材４６が設けられているとともに、キャップ４３の底壁には排出管４７が下方に向かって突設されている。

排出管４７には、吸引機構４５を構成する可撓性材料よりなるチューブとしての排出チューブ４８の一端側（上流端）が接続されている。排出チューブ４８の他端側は廃インクタンク４９内に挿入されている。また、廃インクタンク４９内には、多孔質部材からなる廃インク吸収材５０が収容されている。

キャップ４３と廃インクタンク４９との間には、吸引機構４５を構成するチューブポンプ５１が配設されている。チューブポンプ５１は、円筒状のケース５２と、平面視円形状をなすポンプホイル５３と、ホイル軸５４と、押圧部材としての一対の押圧ローラー５５とを有している。ポンプホイル５３は、ケース５２の軸心に設けられたホイル軸５４を中心にケース５２内に回動可能に収容されている。また、排出チューブ４８の中間部は、ケース５２の内周壁に沿うようにケース５２内に収容されている。

ポンプホイル５３には、円弧状をなす一対のローラー案内溝５６がホイル軸５４を挟んで対向するように形成されている。各ローラー案内溝５６は、一端がポンプホイル５３の内周側に位置する一方、他端がポンプホイル５３の外周側に位置している。すなわち、両ローラー案内溝５６は、一端から他端に向かって徐々にホイル軸５４から遠ざかるように延びている。また、一対の押圧ローラー５５は両ローラー案内溝５６内に回動軸５７を介して挿通支持されている。なお、両回動軸５７は、それぞれ両ローラー案内溝５６内を摺動自在になっている。

そして、ポンプホイル５３を、正方向（図４に矢印で示す時計回り方向）に回動させると、押圧ローラー５５がローラー案内溝５６の他端側（ポンプホイル５３の外周側）に往路移動し、排出チューブ４８の中間部を上流側から下流側へ順次押し潰しながら回動する。この回動により、チューブポンプ５１より上流側の排出チューブ４８の内部が減圧される。

また、ポンプホイル５３を逆方向（図４における反時計回り方向）に回動させると、押圧ローラー５５がローラー案内溝５６の一端側（ポンプホイル５３の内周側）に復路移動する。この移動により、両押圧ローラー５５がそれぞれ排出チューブ４８の中間部に軽く接した状態となり、排出チューブ４８の内部の減圧状態が解消される。

昇降機構４４は、キャップ４３に下方から当接するカム部材５８と、カム部材５８を回動させるためのモーター５９と、動力伝達機構６０とを備えている。そして、モーター５９が正方向に駆動されると、動力伝達機構６０を介してカム部材５８が回動されて、キャップ４３がノズル形成面２４ａに当接するようになっている。

したがって、キャップ４３がノズル形成面２４ａに当接した状態でポンプホイル５３が正方向に駆動されると、キャップ４３とノズル形成面２４ａとで囲み形成された空間域Ｒに負圧が発生する。これにより、ノズル２５からインクが排出される吸引クリーニングが実行される。なお、ポンプホイル５３が逆方向に駆動されると空間域Ｒの負圧が解消される。その後、昇降機構４４のモーター５９が逆方向に駆動されると、キャップ４３が下降して、用紙Ｐの搬送経路から退避する。

キャッピング装置４１を用いた吸引クリーニングや加圧クリーニングの際には、開閉弁９５を閉弁状態とした後にチューブポンプ５１や加圧ポンプ２８を駆動する。そして、インク流路内の圧力を高めた状態で開閉弁９５を開弁状態とすることで、インクの流速を増し、気泡の排出性を向上させる。

次に、ワイピング装置４２について説明する。
図５に示すように、ワイピング装置４２は、ワイピング機構６１と、ワイピング機構６１を昇降させる昇降機構６２とを備えている。

ワイピング機構６１は、ホルダー６３と、前後方向に沿って延びるようにホルダー６３に架設されたリードスクリュー６４と、リードスクリュー６４を回転させるためのモーター６５と、支持部材６６と、ゴムなどの弾性体からなる板状のワイパー６７とを備えている。ワイパー６７は支持部材６６上に立設される態様で支持されるとともに、支持部材６６はリードスクリュー６４に支持されている。また、支持部材６６の上面側には、貯留凹部６６ａが形成されている。

昇降機構６２はワイピング機構６１のホルダー６３に下方から当接するカム部材６８と、カム部材６８を回動させるためのモーター６９と、動力伝達機構７０とを備えている。そして、モーター６９が正方向に駆動されると、動力伝達機構７０を介してカム部材６８が回動されて、ワイパー６７がノズル形成面２４ａに当接する位置までワイピング機構６１が上昇するようになっている。

また、モーター６５が正方向に駆動されるとリードスクリュー６４が正方向に回転し、支持部材６６とともにワイパー６７が前後方向に沿って移動する過程で、ノズル形成面２４ａに摺接する。これにより、ノズル形成面２４ａを払拭により清掃するワイピングが実行される。このとき、ノズル形成面２４ａから払拭されたインクや紙粉はワイパー６７を伝って流下し、貯留凹部６６ａに貯留される。

次に、差圧弁８０について説明する。
プリンター１１においては、インクカートリッジ２６（図示しないカートリッジホルダ）がラインヘッド１３よりも高い位置に設けられている。そして、プリンター１１においては、ノズル２５からインクが垂れ落ちることを防止するとともに、ノズル２５内に凹状のメニスカスを形成して噴射動作を安定させるために、差圧弁８０によって流体噴射ヘッド２４内を−１ｋＰａ程度の負圧にしている。

図６（ａ）に示すように、差圧弁８０は、定形性を有する流路形成部材８２を有している。流路形成部材８２の左端には上流側のインク供給チューブ２７と接続される接続部８３が設けられる一方、流路形成部材８２の右端には下流側のインク供給チューブ２７と接続される接続部８４が設けられる。また、流路形成部材８２の上面側には平面視円形状の凹部８２ａが形成されるとともに、凹部８２ａの内底面において中心から左方に偏心した位置には、円錐台形状をなす凸部８２ｂが一つ形成されている。そして、この凸部８２ｂの上端面に凹部８２ａ内への開口が形成されるように、接続部８３内にはインク供給チューブ２７と凹部８２ａ内とを連通させる流入路８３ａが形成されている。一方、接続部８４内には、インク供給チューブ２７と凹部８２ａ内とを連通させる流出路８４ａが形成されている。

流路形成部材８２の上面側には、凹部８２ａの開口を封止するように可撓性を有するフィルム部材８５が撓みを有した状態で固着されている。また、フィルム部材８５の凹部８２ａ内に臨む内面側の略中央部には、凹部８２ａの開口面積よりも面積の小さい円板状の押圧板８６が固着されている。そして、フィルム部材８５と凹部８２ａとによって、圧力室８７が囲み形成されている。

圧力室８７内には、基台部８８と、この基台部８８に傾動自在に支持されたアーム部材８９と、アーム部材８９の一端側（左端側）を、凸部８２ｂ側に向けて付勢する付勢ばね９０とが収容されている。アーム部材８９は、常時は付勢ばね９０の付勢力を受けて、一端側が凸部８２ｂの上端面に設けられた流入路８３ａの開口を封止するとともに、他端側（右端側）が押圧板８６を上方に向けて押し上げた状態となっている。これにより、フィルム部材８５が圧力室８７の内容積を拡大する方向に撓み変位され、圧力室８７及びその下流域に位置する流体噴射ヘッド２４内は−１ｋＰａ程度の負圧となる。

また、流入路８３ａには、加圧ポンプ２８によってインクが加圧状態で供給されるとともに、常には付勢ばね９０の付勢力を受けたアーム部材８９の一端側によって、圧力室８７内への流入が抑制された状態となっている。そして、ノズル２５からの噴射又は流出によりインクが消費されると、圧力室８７内の負圧が増し、図６（ｂ）に示すように、フィルム部材８５が付勢ばね９０の付勢力に抗して圧力室８７の内容積を減少させる方向に撓み変位する。すると、アーム部材８９の他端側が押圧板８６を介してフィルム部材８５に押圧されて傾動し、一端側が流入路８３ａの開口を開放するので、流入路８３ａを通じて圧力室８７内に加圧されたインクが流入する。

そして、インクの流入に伴って圧力室８７内の負圧が減少すると、アーム部材８９及びフィルム部材８５は再び付勢ばね９０の付勢力によって元の位置に復帰する。したがって、流体噴射ヘッド２４には消費量に応じたインクが供給されるようになっている。

次に、プリンター１１におけるメンテナンス動作について説明する。
プリンター１１においては、インクカートリッジ２６の交換時にインク供給チューブ２７内に気泡が混入してドット抜けが生じたり、電源を切ったまま放置していたためにインクが増粘してノズル２５の目詰まりが生じたりすることがある。こうしたドット抜けや目詰まりに起因する印刷品質の低下を抑制するため、プリンター１１ではキャッピング装置４１を用いて吸引クリーニングや加圧クリーニングを実行する。以下、このようにインクカートリッジ２６内のインクを供給しつつノズル２５からインクを排出するクリーニングを「インク供給クリーニング」という。

また、印刷処理によってノズル形成面２４ａに紙粉などが付着した場合には、ワイピング装置４２でノズル形成面２４ａをワイピングする。なお、インク供給クリーニング後には、排出されたインクがノズル形成面２４ａに付着したり、ノズル開口２５ａに凸状のメニスカスが形成されたりするため、インク供給クリーニングの直後にもワイピングを行う。

ところが、このようなワイピングを行うと、ワイパー６７がノズル２５内に空気を押し込んでしまい、ノズル２５内に微少な気泡を生じてしまうことがある。こうした気泡はインクカートリッジ２６の交換等で混入する気泡と比較するとかなり小さく、ノズル２５付近に留まっていることが多い。そのため、プリンター１１においては、ノズル２５付近の微少な気泡を排出するために、キャッピング装置４１及び開閉弁９５によるインク非供給クリーニングを実行する。

次に、キャッピング装置４１及び開閉弁９５によるインク非供給クリーニングについて詳述する。
インク非供給クリーニングは、開閉弁９５を閉弁状態とする閉弁工程と、閉弁工程の後に、キャッピング装置４１によって空間域Ｒに負圧を発生させ、ノズル２５からインクを膨出させる減圧工程と、空間域Ｒの負圧を解消する負圧解消工程とから構成される。

減圧工程では、キャップ４３をノズル形成面２４ａに当接させた状態でチューブポンプ５１の押圧ローラー５５が排出チューブ４８の上流側から下流側に向かって往路移動することで、空間域Ｒの空気を吸引する。このとき、押圧ローラー５５の移動距離を吸引クリーニングを実行する場合より短くすることで、ノズル２５からインクが排出されないようにする。また、押圧ローラー５５の移動速度を早くすることで、図７（ａ）に示すようにノズル２５の内壁に付着した気泡を引きはがす。そして、図４及び図７（ｂ）に示すようにノズル２５からインクを膨出させることで、気泡をノズル開口２５ａの外側となる大気側に引き出す。このとき、ノズル２５内のインクは、ノズル開口２５ａから離れない程度に減圧されている。

また、負圧解消工程では、減圧工程の後に、開閉弁の閉弁状態が維持されるとともに吸引に伴いノズル２５からインクが膨出した状態において、チューブポンプ５１の押圧ローラー５５が排出チューブ４８の下流側から上流側に向かって復路移動することで、吸引した空気を戻して空間域Ｒの負圧を解消する。これにより、ノズル２５からインク滴Ｆｂが離脱して排出される前に、ノズル２５から凸状に膨出した状態のインクを図７（ｃ）に示すようノズル２５内に回収する。なお、気泡が排出されるとノズル２５内に気泡の容積分の空隙が生じるが、短時間静置すると毛管力によって共通インク室３０のインクが図７（ｄ）に示すようにノズル２５内に補給される。そして、減圧工程の後、開閉弁９５を開弁状態として、インク非供給クリーニングを終了する。

こうしたインク非供給クリーニングの吸引と負圧解消は、複数回繰り返して実施することで、排出されにくい気泡についても、徐々に外側に移動させることができる。また、気泡の排出に伴ってノズル２５内に空隙が生じた場合にも、吸引と負圧解消を繰り返し行うことで、ノズル２５の液面位置が徐々に揃えられる。

ここで、図８に示すように、負圧解消工程で負圧解消を行う負圧解消時間Ｔｎは、減圧工程で吸引（減圧）を行う吸引時間（減圧時間）Ｔｓよりも長く設定されるのが好ましい。具体的には、チューブポンプ５１の押圧ローラー５５が排出チューブ４８を押し潰しながらローラー案内溝５６の他端側に向かって往路移動する時間よりも、押圧ローラー５５が一端側に向かって復路移動する時間の方が長くなるように設定する。

また、吸引量を一定量とした場合、吸引時間Ｔｓが短すぎると、インクの流速が早くなり過ぎて、ノズル２５からインクが噴出して無駄に消費されてしまったり、負圧解消を始めるのが早すぎて気泡が引き出される前にインクを戻してしまったりする虞がある。逆に、吸引時間Ｔｓが長すぎると、インクの流速が遅すぎて気泡をノズル２５の内壁から引きはがすことができなかったり、負圧解消によってインクを戻すのが間に合わなくなってインクが消費されてしまったりする虞がある。

一方、負圧解消時間Ｔｎが長すぎると、同じくインクを戻すのが間に合わなくなってインクが消費されてしまう虞がある上、気泡の排出やメニスカスの回復に時間がかかってしまう。逆に、負圧解消時間Ｔｎが短すぎると、ノズル２５の外側から空気を巻き込み、気泡を生じてしまう虞がある。

そして、インクの排出を抑制しつつ気泡の排出性を確保するために適正な吸引時間Ｔｓは、例えば０．０２５秒から０．５秒と非常に短時間である。一方、このような短時間で負圧を解消すると空気を巻き込んでしまうため、０．０２５秒から０．５秒の吸引時間Ｔｓに対しては、吸引時間Ｔｓ＜負圧解消時間Ｔｎとすることが好ましい。

本実施形態において、インク非供給クリーニングは、ノズル２５からインクが排出されない程度に空間域Ｒを減圧することで実行される。そのため、吸引工程における空気の吸引量Ｖｓ、吸引時間Ｔｓ及び負圧解消時間Ｔｎの適切な値の範囲について説明する。

図９（ａ）に示すように、吸引量Ｖｓは、０．１８ｃｃ≦Ｖｓ≦０．６２ｃｃとすることが好ましい。なお、０．１８ｃｃ＞Ｖｓの場合には気泡を排出するだけの吸引力が得られない虞があり、０．６２ｃｃ＜Ｖｓの場合にはインクが消費されてしまう虞がある。この場合、１つのラインヘッド１３には５２８０個のノズル２５が設けられていることから、１ノズル当たりのインクの膨出良好域は、およそ３．５×１０^−５ｃｃ〜１１．７×１０^−５ｃｃとなる。

また、０．１８ｃｃ≦Ｖｓ≦０．６２ｃｃとした場合の吸引時間Ｔｓは０．０２５秒≦Ｔａ≦０．５秒、負圧解消時間Ｔｎは０．０９秒≦Ｔｄ≦０．７秒（ただし、Ｔａ＜Ｔｄ）であることが好ましい。なお、Ｖｓ＝０．３３ｃｃ、Ｔｓ＝０．１５秒で吸引を行い、Ｔｎ＝０．３５秒で負圧を解消することで、特に良好な結果が得られることが確認されている。

こうしたインク非供給クリーニングは、実行後にノズル形成面２４ａにインクが付着することがない上、ノズル２５のメニスカスを整えることができるため、インク供給クリーニンクのように後処理としてワイピングを行う必要がない。また、インク消費を限りなくゼロにすることができるとともに非常に短時間で行うことができる。

以上説明した実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）キャッピング装置４１がノズル開口２５ａの外側の空間域Ｒに負圧を発生させることで、ノズル２５からインクの一部を膨出させ、そのインクの膨出部分に混入している気泡をノズル開口２５ａの外側となる大気側に引き出すことができる。このとき、開閉弁９５は閉弁状態とされているため、インク供給チューブ２７の上流側にあるインクカートリッジ２６からインクが供給されることはない。したがって、インクの消費を抑制しつつ、ノズル２５から気泡を排出させることができる。

（２）減圧工程の後の負圧解消工程で負圧解消手段が空間域Ｒの負圧を解消するので、ノズル２５から膨出した状態にあるインクを無駄に消費されないように流体噴射ヘッド２４内に戻すことができる。これにより、ノズル２５のメニスカスが破壊されるのを抑制するとともに、インクの消費を抑制することができる。

（３）チューブポンプ５１の押圧ローラー５５の往路移動に伴って吸引を行うとともに、押圧ローラー５５の復路移動に伴って吸引により生じた負圧を解消することができる。そして、吸引を短時間で行って気泡の排出性を確保するとともに、負圧解消時間Ｔｎを吸引時間Ｔｓより長くすることで、ノズル開口２５ａからの気泡の巻き込みを抑制することができる。

（４）各ノズル２５の背圧を共通インク室３０で調整することで、ノズル２５のメニスカスを均一に整えることができる。そのため、気泡が排出された一つのノズル２５内に空隙が生じた場合にも、その他のノズル２５との間で液面位置が揃えられる。

なお、上記実施形態は以下のような別の実施形態に変更してもよい。
・キャップ４３に空間域Ｒを大気に連通させる負圧解消手段としての大気開放弁を設けてもよい。この場合には、減圧工程において大気開放弁を閉弁状態とし、負圧解消工程において大気開放弁を開弁状態とする。この場合には、大気開放弁を開弁状態とすることで、空間域Ｒの負圧を解消することができる。

・吸引手段は負圧を発生させることができるものであればよく、例えばチューブポンプに代えてピストンポンプやダイヤフラムポンプ等を採用することもできる。
・差圧弁８０を設けなくてもよい。この場合には、インクカートリッジ２６（図示しないカートリッジホルダ）をラインヘッド１３よりも低い位置に配置することで、水頭差によって流体噴射ヘッド２４内を負圧にすることができる。

・共通インク室３０を備えず、例えばインク供給チューブ２７の一端側（基端側）がインクカートリッジ２６に接続される一方、他端側（先端側）が複数に分岐して流体噴射ヘッド２４に接続されるようにしてもよい。

・液体供給路を弾性変形しにくい剛体の管路から構成してもよい。
・ノズル２５の口径や噴射する流体を変更した場合には、摩擦抵抗や粘性等が変化するので、吸引量Ｖｓ、吸引時間Ｔｓ及び負圧解消時間Ｔｎもそれぞれ適切な値に変更するのが好ましい。

・流体噴射ヘッド２４やノズル２５の数、ノズル列Ｎの列数などは任意に設定することができる。
・流体収容体は着脱式でないインクタンクを採用してもよい。

・長尺の流体噴射ヘッドを備えるフルラインタイプのラインヘッド式プリンターや、ラテラル式プリンター、あるいはシリアル式プリンターとして実現してもよい。
・上記実施形態では、流体噴射装置をインクジェット式プリンターに具体化したが、インク以外の他の流体を噴射したり吐出したりする流体噴射装置を採用してもよく、微小量の液滴を吐出させる液体噴射ヘッド等を備える各種の液体噴射装置に流用可能である。なお、液滴とは、上記液体噴射装置から吐出される液体の状態をいい、粒状、涙状、糸状に尾を引くものも含むものとする。また、ここでいう液体とは、液体噴射装置が噴射させることができるような材料であればよい。例えば、物質が液相であるときの状態のものであればよく、粘性の高い又は低い液状態、ゾル、ゲル水、その他の無機溶剤、有機溶剤、溶液、液状樹脂、液状金属（金属融液）のような流状態、また物質の一状態としての液体のみならず、顔料や金属粒子などの固形物からなる機能材料の粒子が溶媒に溶解、分散又は混合されたものなどを含む。また、液体の代表的な例としては上記実施形態で説明したようなインクや液晶等が挙げられる。ここで、インクとは一般的な水性インク及び油性インク並びにジェルインク、ホットメルトインク等の各種液体組成物を包含するものとする。液体噴射装置の具体例としては、例えば液晶ディスプレイ、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイ、面発光ディスプレイ、カラーフィルタの製造などに用いられる電極材や色材などの材料を分散又は溶解のかたちで含む液体を噴射する液体噴射装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機物を噴射する液体噴射装置、精密ピペットとして用いられ試料となる液体を噴射する液体噴射装置、捺染装置やマイクロディスペンサ等であってもよい。さらに、時計やカメラ等の精密機械にピンポイントで潤滑油を噴射する液体噴射装置、光通信素子等に用いられる微小半球レンズ（光学レンズ）などを形成するために紫外線硬化樹脂等の透明樹脂液を基板上に噴射する液体噴射装置、基板などをエッチングするために酸又はアルカリ等のエッチング液を噴射する液体噴射装置を採用してもよい。そして、これらのうち何れか一種の噴射装置に本発明を適用することができる。

１１…流体噴射装置としてのプリンター、２４…流体噴射ヘッド、２５ａ…ノズル開口、２７…流体供給路を構成するインク供給チューブ、４１…減圧機構を構成するキャッピング装置、４３…キャップ部材としてのキャップ、４５…吸引手段及び負圧解消手段を構成する吸引機構、４８…チューブとしての排出チューブ、５５…押圧部材としての押圧ローラー、５１…チューブポンプ、Ｒ…空間域、Ｔｎ…負圧解消時間、Ｔｓ…減圧時間としての吸引時間、９５…開閉弁。

Claims

流体を噴射するノズルが設けられた流体噴射ヘッドと、該流体噴射ヘッド側に向けて前記流体を供給する流体供給路に設けられた開閉弁と、前記流体噴射ヘッドに当接して前記ノズルの外側の空間域を囲むキャップ部材と、前記空間域を減圧する吸引手段と、前記空間域の負圧を解消する負圧解消手段と、を備える流体噴射装置のクリーニング方法であり、
前記開閉弁を閉弁状態とする閉弁工程と、
該閉弁工程の後に、前記キャップ部材で前記空間域を囲むとともに前記吸引手段によって前記ノズルから前記流体を膨出させる減圧工程と、
前記減圧工程の後に、前記流体が膨出した状態において、前記負圧解消手段によって前記空間域の負圧を解消する負圧解消工程と、を有し、
前記負圧解消工程における負圧解消時間は、前記減圧工程における減圧時間よりも長いことを特徴とするクリーニング方法。
前記吸引手段は、前記キャップ部材に接続された可撓性を有するチューブと、該チューブを押し潰しつつ往復移動する押圧部材とを備えたチューブポンプであり、
前記減圧工程においては、前記押圧部材が前記チューブの上流側から下流側に向かって往路移動することを特徴とする請求項１に記載のクリーニング方法。
前記負圧解消手段は、前記キャップ部材に接続された可撓性を有するチューブと、該チューブを押し潰しつつ往復移動する押圧部材とを備えたチューブポンプであり、
前記負圧解消工程においては、前記押圧部材が前記チューブの下流側から上流側に向かって復路移動することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のクリーニング方法。
前記負圧解消手段は、前記空間域を大気に連通させる大気開放弁であり、
前記減圧工程において、前記大気開放弁は閉弁状態とされ、
前記負圧解消工程において、前記大気開放弁は開弁状態とされることを特徴とする請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載のクリーニング方法。
流体を噴射するノズルが設けられた流体噴射ヘッドと、
該流体噴射ヘッド側に向けて前記流体を供給する流体供給路に設けられた開閉弁と、
前記流体噴射ヘッドに当接して前記ノズルの外側の空間域を囲むキャップ部材と、
前記空間域を減圧する吸引手段と、
前記空間域の負圧を解消する負圧解消手段と、を備え、
前記開閉弁を閉弁した後に、前記キャップ部材で前記空間域を囲むとともに前記吸引手段によって前記ノズルから前記流体を膨出させた状態において、前記負圧解消手段によって前記空間域の負圧を解消する場合に、前記負圧解消手段による負圧解消時間は、前記吸引手段による減圧時間よりも長いことを特徴とする流体噴射装置。