JP5659179B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、画像形成装置に関する。

インクジェットプリンタのような画像形成装置は、インクジェットヘッドに設けられたノズルからインクを吐出する。当該インクは、水分や揮発成分が蒸発すると粘度が上昇し、固化することがある。前記ノズルでインクが固化すると、印字不良の原因となる。

固化したインクによる印字不良を抑制するため、例えば前記インクジェットヘッドのインクにかかる圧力を変化させ、前記ノズル近傍のインクを流動させることが知られる。インクが流動によって撹拌されることで、インクの固化が抑制される。

特開２００５−１５３３５５号公報

ノズル近傍のインクを流動させたとしても、粘度が上昇し、または固化したインクは、インクジェットヘッドの内部に留まる。このような固化インクを排出するために、前記ノズルからインクを溢れさせ、当該インクを吸引する。インクとともに固化インクを排出するため、インクの消費量が増大する。このように、固化したインクによる印字不良を抑制する方法には未だ改良の余地がある。

本発明の目的は、固化したインクによる印字不良を抑制する画像形成装置を提供することにある。

一つの実施の形態に係る画像形成装置は、ヘッドと、第１のタンクと、供給装置と、第２のタンクと、排出装置と、制御部とを備える。前記ヘッドは、インクが充填される圧力室と、前記圧力室に通じる流路と、前記圧力室に開口するノズルと、を有し、前記ノズルから前記圧力室のインクを吐出する。前記第１のタンクは、前記流路に接続され、インクを収容する。前記供給装置は、前記流路を通じて前記第１のタンクのインクを前記ヘッドの前記圧力室に供給する。前記第２のタンクは、前記ヘッドより低い位置に設けるとともに前記ヘッドの下流側で前記流路に接続され、インクを収容する。前記排出装置は、前記第１のタンクと前記インクジェットヘッドとの間でインクの流動を遮断する状態で前記流路を通じて前記ヘッドの前記圧力室のインクを前記第２のタンクに輸送する。前記制御部は、前記排出装置によって前記圧力室のインクを前記第２のタンクに排出し、前記供給装置によって前記第１のタンクのインクを前記圧力室に充填し、前記圧力室に供給されたインクの液面を前記ノズルから前記ヘッドの外に出す。前記ヘッド内のインクは大気圧によって前記第２のタンクに流れる。

第１の実施の形態に係る印刷装置の構成を概略的に示すブロック図。 第１の実施形態のインクジェットヘッドを分解して示す斜視図。 第１の実施形態のインクジェットヘッドを図２のＦ３−Ｆ３線に沿って示す断面図。 第１の実施形態の印刷装置のメンテナンス方法の一例を示すフローチャート。 第１の実施形態のメニスカス後退動作時の印刷装置を概略的に示すブロック図。 第１の実施形態の圧力室およびノズルを示すインクジェットヘッドの断面図。 第１の実施形態のインクジェットヘッドにおいて、ノズルからメニスカスが後退する状態を示す断面図。 第１の実施形態のインクジェットヘッドにおいて、図７に示す状態からメニスカスがさらに後退する状態を示す断面図。 第１の実施形態のインクジェットヘッドにおいて、図８に示す状態からメニスカスがさらに後退する状態を示す断面図。 第１の実施形態のインクジェットヘッドにおいて、図９に示す状態からメニスカスがさらに後退する状態を示す断面図。 第１の実施形態における空の圧力室およびノズルを示すインクジェットヘッドの断面図。 第１の実施形態の圧力室にインクが供給される状態を示すインクジェットヘッドの断面図。 第１の実施形態の圧力室に、図１２の状態からインクがさらに供給される状態を示すインクジェットヘッドの断面図。 第１の実施形態の圧力室にインクが充填された状態を示すインクジェットヘッドの断面図。 第１の実施形態においてパージ動作を行うインクジェットヘッドの断面図。 第１の実施形態の印刷装置のメンテナンス方法の他の例を示すフローチャート。 第２の実施の形態に係る印刷装置の構成を概略的に示すブロック図。

以下に、第１の実施の形態について、図１から図１６を参照して説明する。図１は、インクジェット式印刷装置（以下、「印刷装置」と称する）１０の構成を概略的に示すブロック図である。印刷装置１０は、画像形成装置の一例である。

印刷装置１０は、インクジェットヘッド１１と、Ｔ字分岐１３と、上流側開閉弁１５と、圧力調整タンク１７と、第１のフィルタ１９と、第１のディスポフィルタ２１と、上流側インクタンク２３と、上流側送気ポンプ２５と、第２のディスポフィルタ２７と、下流側開閉弁２９と、下流側インクタンク３１と、第３のディスポフィルタ３３と、下流側吸引ポンプ３５と、上流側開閉バルブ３７と、下流側開閉バルブ３９と、タンク移動装置４１と、制御部４３とを備えている。

インクジェットヘッド１１は、ヘッドの一例である。圧力調整タンク１７は、第１のタンクの一例である。上流側送気ポンプ２５は、供給装置の一例である。下流側インクタンク３１は、第２のタンクの一例である。下流側吸引ポンプ３５は、ポンプの一例である。タンク移動装置４１は、排出装置の一例である。

図２は、インクジェットヘッド１１を分解して示す斜視図である。図３は、図２のＦ３−Ｆ３線に沿って、インクジェットヘッド１１を示す断面図である。図２に示すように、インクジェットヘッド１１は、いわゆるシェアモード型のインクジェットヘッドである。インクジェットヘッド１１は、ヘッド本体５０と、枠部材５１と、蓋部材５２と、ノズルプレート５３と、回路基板５４とを備える。

ヘッド本体５０は、基材６１と、圧電部材６２とを有している。基材６１は、矩形の板状に形成される。基材６１に、切欠部６４と、複数の溝６５とが設けられる。複数の溝６５は、互いに平行に並んで設けられる。複数の溝６５は、基材６１の上面６１ａと、切欠部６４にそれぞれ開口する。

圧電部材６２は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）製の２枚の圧電板を貼り合わせて形成される。前記２枚の圧電板の分極方向は、互いに反対向きである。圧電部材６２は、印加される電圧によって変形する。圧電部材６２は、基材６１の切欠部６４に取り付けられる。

圧電部材６２に、複数の圧力室６７が設けられる。複数の圧力室６７は、それぞれ溝状に形成され、互いに平行に並んで設けられる。複数の圧力室６７は、基材６１の複数の溝６５に連続する。圧力室６７は、圧電部材６２の上面６２ａと、前面６２ｂとに開口する。

複数の圧力室６７の間に、柱部６８がそれぞれ形成される。複数の柱部６８は、複数の圧力室６７の間を仕切るとともに、各圧力室６７の側面を形成する。

図３に示すように、圧電部材６２および基材６１に、複数の電極７１がそれぞれ設けられる。図３において、電極７１は、太線で示される。複数の電極７１は、複数の圧力室６７の側面および底面をそれぞれ覆う。複数の電極７１は、圧力室６７から溝６５まで連続する。電極７１は、例えばニッケル薄膜によって形成される。電極７１は、これに限らず、例えば金や銅で形成されていても良い。柱部６８の両側面に電極７１が形成されることで、柱部６８は駆動素子として用いられる。

図２に示すように、基材６１の上面６１ａに複数の配線パターン７３が設けられる。複数の配線パターン７３は、例えば基材６１の上面６１ａに形成されたニッケル薄膜を、レーザーパターニングすることによって形成される。複数の配線パターン７３は、基材６１の上面６１ａの後端からそれぞれ延びる。配線パターン７３の端部は、電極７１にそれぞれ接続される。

回路基板５４は、配線パターン７３の他方の端部に実装される。回路基板５４は、例えば、複数の導体パターンが形成された樹脂製のフィルムと、当該複数の導体パターンに接続されたＩＣと、を有するフィルムキャリアパッケージである。前記複数の導体パターンは、配線パターン７３の他方の端部に電気的に接続される。

枠部材５１は、接着剤によってヘッド本体５０に取り付けられる。蓋部材５２は、枠部材５１に取り付けられる。蓋部材５２に、インク供給口８１が設けられる。組み合わされた枠部材５１および蓋部材５２は、基材６１の上面６１ａの側から複数の圧力室６７を塞ぐ。

図３に示すように、枠部材５１および蓋部材５２の内側に、インクが供給されるインク室８２が設けられる。インク室は、流路の一例である。蓋部材５２は、枠部材５１に取り付けられることでインク室８２を塞ぐ。インク供給口８１は、インク室８２に開口する。インク室８２は、複数の圧力室６７に通じる。インク供給口８１からインク室８２に供給されたインクは、複数の圧力室６７にそれぞれ供給される。

ノズルプレート５３は、ポリイミド製の矩形のフィルムによって形成される。なお、ノズルプレート５３はポリイミドに限らず、ステンレスのような金属や、レーザによる微細加工が可能な他の材料によって形成されても良い。ノズルプレート５３は、ヘッド本体５０と枠部材５１とに取り付けられる。ノズルプレート５３は、圧電部材６２の前面６２ｂの側から、複数の圧力室６７を塞ぐ。

ノズルプレート５３に、複数のノズル８５が設けられる。ノズル８５は、例えばレーザ加工によって形成される。図３に示すように、複数のノズル８５は、複数の圧力室６７にそれぞれ開口する。

このようなインクジェットヘッド１１において、回路基板５４は、制御部４３から入力される信号に基づいて、配線パターン７３を介して電極７１に電圧を印加する。電圧を印加された柱部６８は、シェアモード変形することにより、圧力室６７に充填されたインクを減圧および加圧する。加圧されたインクは、対応するノズル８５から吐出される。

インクジェットヘッド１１は、ヘッド支持機構により支持され、印刷装置１０の内部に搭載される。図１に示すように、インクジェットヘッド１１のインク供給口８１に、管路部材１０１が接続される。管路部材１０１の他方の端部はＴ字分岐１３に接続される。

インクジェットヘッド１１の上流側に、Ｔ字分岐１３および管路部材１０２を介して、圧力調整タンク１７が接続される。言い換えると、圧力調整タンク１７は、インクジェットヘッド１１のインク室８２に接続される。

上流側開閉弁１５が、Ｔ字分岐１３と圧力調整タンク１７との間の管路部材１０２に配置される。上流側開閉弁１５は、圧力調整タンク１７からインクジェットヘッド１１へのインクの供給を許容する開放位置と、圧力調整タンク１７とインクジェットヘッド１１との間でインクの流動を遮断する遮断位置とのいずれか一方に選択的に位置づけられる。

圧力調整タンク１７に、上流側インクタンク２３から供給されるインクが一時的に収容される。管路部材１０２の端部は、圧力調整タンク１７の内部で、圧力調整タンク１７の底面から僅かに離されてインクに浸される。圧力調整タンク１７に、第１の水頭差センサ１０４が設けられる。第１の水頭差センサ１０４は、圧力調整タンク１７に収容されたインクと空気との気液界面（インク面）の位置に応じて出力が変化する。第１の水頭差センサ１０４は、例えばフロ−ト式のレベルセンサである。第１の水頭差センサ１０４は、フォトセンサのような、他のセンサであっても良い。

圧力調整タンク１７に、管路部材１０６が接続される。管路部材１０６の一方の端部は、圧力調整タンク１７の内部で、圧力調整タンク１７の底面から僅かに離されてインクに浸される。管路部材１０６の他方の端部は、第１のフィルタ１９に接続される。

第１のフィルタ１９に、管路部材１０７が接続される。第１のフィルタ１９は、上流側の管路部材１０７から下流側の管路部材１０６へと流れるインク中に含まれる異物を除去する。これにより圧力調整タンク１７に、異物が取り除かれたインクが供給される。

第１のフィルタ１９は、管路部材１０７を介して上流側インクタンク２３に接続される。管路部材１０７の端部は、上流側インクタンク２３の内部において、上流側インクタンク２３の底面から僅かに離されてインクに浸される。

圧力調整タンク１７に、管路部材１０９が接続される。管路部材１０９の一方の端部は、圧力調整タンク１７において、インクと空気との気液界面(インク面)から僅かに離される。管路部材１０９の他方の端部に、第１のディスポフィルタ２１が接続される。第１のディスポフィルタ２１は、管路部材１０９を介して圧力調整タンク１７に流入する空気中に含まれる異物を除去する。管路部材１０９に、上流側開閉バルブ３７が設けられる。

上流側インクタンク２３に、管路部材１１１を介して上流側送気ポンプ２５が接続される。上流側インクタンク２３は、インクジェットヘッド１１に供給するインクを収容する。上流側インクタンク２３は、新たなインクの補充が可能である。

管路部材１１１の一方の端部は、上流側インクタンク２３において、インクと空気との気液界面(インク面)から僅かに離される。管路部材１１１の他方の端部に、第２のディスポフィルタ２７が接続される。第２のディスポフィルタ２７は、管路部材１１１を介して上流側インクタンク２３へ流入する空気に含まれる異物を除去する。これにより異物が除去された空気が上流側インクタンク２３に供給される。

インクジェットヘッド１１の下流側には、Ｔ字分岐１３および管路部材１１３を介して、インクが収容された下流側インクタンク３１が接続されている。言い換えると、下流側インクタンク３１は、インクジェットヘッド１１のインク室８２に接続される。管路部材１１３の端部は、下流側インクタンク３１の内部において、下流側インクタンク３１の底面から僅かに離されてインクに浸される。

管路部材１１３に、下流側開閉弁２９が設けられている。下流側開閉弁２９は、インクジェットヘッド１１から下流側インクタンク３１への流動を許容する開放位置と、インクジェットヘッド１１と下流側インクタンク３１との間でインクの流動を遮断する遮断位置とのいずれか一方に選択的に位置づけられる。

下流側インクタンク３１に、管路部材１１５が接続される。管路部材１１５の一方の端部は、下流側インクタンク３１において、インクと空気との気液界面(インク面)から僅かに離される。管路部材１１５の他方の端部には、第３のディスポフィルタ３３が接続される。第３のディスポフィルタ３３は、管路部材１１５を介して下流側インクタンク３１に流入する空気に含まれる異物を除去する。管路部材１１５に、下流側開閉バルブ３９が設けられる。

下流側インクタンク３１は、管路部材１１７を介して下流側吸引ポンプ３５に接続される。管路部材１１７の端部は、下流側インクタンク３１の内部で、下流側インクタンク３１の底面から僅かに離されてインクに浸される。

下流側インクタンク３１に、第２の水頭差センサ１１９が設けられる。第２の水頭差センサ１１９は、下流側インクタンク３１に収容されたインクと空気との気液界面（インク面）の位置に応じて出力が変化する。第２の水頭差センサ１１９は、例えばフロ−ト式のレベルセンサである。第２の水頭差センサ１１９は、フォトセンサのような、他のセンサであっても良い。

タンク移動装置４１は、下流側インクタンク３１を例えば鉛直方向に移動させる。タンク移動装置４１は、歯車、ピストン、およびその他の機構のような種々の装置によって、下流側インクタンク３１を移動させる。

制御部４３は、ＩＣ、メモリ、回路基板のような種々の要素によって機能し、印刷装置１０の種々の要素を制御する。例えば、制御部４３はインクジェットヘッド１１にユーザの操作に基づく印字指令を発する。制御部４３は、上流側開閉弁１５、下流側開閉弁２９、上流側開閉バルブ３７、および下流側開閉バルブ３９を、それぞれ開閉させる。制御部４３は、上流側送気ポンプ２５および下流側吸引ポンプ３５を作動または停止させる。制御部４３は、タンク移動装置４１によって下流側インクタンク３１を移動させる。

以下に、図１を参照してインクジェットヘッド１１にインクを充填する方法について説明する。まず、上流側開閉バルブ３７を遮断状態にするとともに、上流側開閉弁１５および下流側開閉弁２９を開放状態にする。

次に、上流側送気ポンプ２５を動作させ、上流側インクタンク２３に空気を送り込む。送り込まれた空気によって上流側インクタンク２３の内圧が上昇する。上流側インクタンク２３の内圧がある程度まで上昇すると、上流側インクタンク２３の内圧によって、上流側インクタンク２３に収容されたインクが、図１の矢印で示すように管路部材１０７に押し出される。

上流側インクタンク２３から押し出されたインクは、管路部材１０７を介して第１のフィルタ１９へ送液される。第１のフィルタ１９に送液されたインクは、第１のフィルタ１９内を通る際にインク中に含まれる異物が除去され、圧力調整タンク１７に送液される。

圧力調整タンク１７にある程度インクが充填されると、圧力調整タンク１７の内部の空気が圧縮される。圧力調整タンク１７の内部の圧力がある程度の圧力に達すると、圧力調整タンク１７内の内圧によって圧力調整タンク１７のインクが、図１の矢印で示すように管路部材１０２に押し出される。

圧力調整タンク１７から押し出されたインクは、管路部材１０２およびＴ字分岐１３を通って、インクジェットヘッド１１のインク供給口８１に送液される。当該インクは、インク供給口８１からインク室８２を通って、複数の圧力室６７にそれぞれ充填される。圧力室６７に充填されたインクは、ノズル８５まで到達する。

以上の説明を言い換えると、上流側送気ポンプ２５は、インク室８２を通じて圧力調整タンク１７のインクをインクジェットヘッド１１の圧力室６７に供給する。他の表現をすれば、圧力調整タンク１７、上流側インクタンク２３、および上流側送気ポンプ２５は、圧力室６７にインクを供給する。圧力調整タンク１７、上流側インクタンク２３、および上流側送気ポンプ２５は、第１の装置として機能する要素の一例である。

圧力室６７にインクが充填されると、圧力調整タンク１７から押し出されたインクは、管路部材１１３および下流側開閉弁２９を通って下流側インクタンク３１に供給される。

インクジェットヘッド１１がインクを吐出せずに待機する状態において、ノズル８５の適正圧力Ｐｎは、例えば−１［ｋＰａ］になるように水頭差で設定される。すなわち、インクジェットヘッド１１のノズル８５と、圧力調整タンク１７のインクの気液界面との間の高低差ｈ１が、ｈ＝−１［ｋＰａ］／ρｇとなるように設定される。ρはインクの密度であり、ｇは重力加速度である。なお、高低差ｈ１は、圧力調整タンク１７の第１の水頭差センサ１０４によって検知される。

インクジェットヘッド１１のノズル８５と、下流側インクタンク３１のインクの気液界面との間の高低差ｈ２は、高低差ｈ１と等しくなるように設定される。なお、高低差ｈ２は、高低差ｈ１より大きくても良い。言い換えると、下流側インクタンク３１は、圧力調整タンク１７と同じ高さか、または圧力調整タンク１７よりも低い位置に配置される。

次に、図４ないし図１５を参照して、印刷装置１０のメンテナンス方法の一例について説明する。例えば印刷装置１０が長期間使用されないときや、印字待機状態が長いときに、制御部４３は印刷装置１０のメンテナンスを行う。

図４は、印刷装置１０のメンテナンス方法の一例を示すフローチャートである。図５は、メニスカス後退動作時の印刷装置１０を概略的に示すブロック図である。図４に示すように、印刷装置１０が長期間使用されないときや印字の休止時間が長いとき（Ｓ１）、ノズル８５の適正圧力Ｐｎを、負圧発生手段によって制御する。ノズル８５の圧力を通常の負圧値（−１［ｋＰａ］）よりも大きい負圧値にすることで、ノズル８５に形成されたインクのメニスカスを後退させる。

詳しく説明すると、まず、上流側開閉弁１５を、圧力調整タンク１７とインクジェットヘッド１１との間でインクの流動を遮断する遮断位置にする（Ｓ２）。

次に、タンク移動装置４１によって、下流側インクタンク３１を下方に移動させる（Ｓ３）。図５に示すように、下流側インクタンク３１が下方に移動すると、インクジェットヘッド１１のノズル８５と下流側インクタンク３１のインクの気液界面との間の高低差ｈ２が拡大する。

高低差ｈ２が、例えばノズル８５と圧力調整タンク１７のインクの気液界面との間の高低差ｈ１の４倍に達したとき（Ｓ４）、タンク移動装置４１を停止させる（Ｓ５）。高低差ｈ２が高低差ｈ１の４倍になると、ノズル８５の適正圧力Ｐｎは−４［ｋＰａ］となる。すなわち、下流側インクタンク３１を移動させると、ノズル８５の負圧が待機時の適正圧力Ｐｎである−１［ｋＰａ］から増大する。高低差ｈ２は、第２の水頭差センサ１１９によって検知される。

負圧が増大することにより、インクジェットヘッド１１のインクが図５の矢印で示すように、管路部材１０１、Ｔ字分岐１３、管路部材１１３を通り、下流側インクタンク３１に向かって流動する。言い換えると、インクジェットヘッド１１の圧力室６７に充填されたインクが、下流側インクタンク３１に吸引される。

以上のように、タンク移動装置４１は、下流側インクタンク３１を移動させることで、ノズル８５と下流側インクタンク３１のインクの液面との間の高低差ｈ２を大きくする。高低差ｈ２が大きくなることで、ノズル８５の圧力が低下し、インク室８２を通じてインクジェットヘッド１１の圧力室６７のインクを下流側インクタンク３１に輸送する。言い換えると、下流側インクタンク３１およびタンク移動装置４１は、圧力室６７に充填されたインクを吸引する。下流側インクタンク３１およびタンク移動装置４１は、第２の装置として機能する要素の一例である。

なお、タンク移動装置４１が停止する（Ｓ５）高低差ｈ２は、ｈ１の４倍に限らない。高低差ｈ２は、インクジェットヘッド１１のインクが下流側インクタンク３１に吸引され得る大きさの高低差であれば良い。

図６は、圧力室６７およびノズル８５を示すインクジェットヘッド１１の断面図である。図７は、ノズル８５からメニスカスＭが後退する状態を示すインクジェットヘッド１１の断面図である。図８は、図７に示す状態からメニスカスＭがさらに後退する状態を示すインクジェットヘッド１１の断面図である。図９は、図８に示す状態からメニスカスＭがさらに後退する状態を示すインクジェットヘッド１１の断面図である。図１０は、図９に示す状態からメニスカスＭがさらに後退する状態を示すインクジェットヘッド１１の断面図である。

図６に示すように、圧力室６７に充填されたインク中に、気泡Ｂや増粘固化した固化インクＳＬが含まれる。気泡Ｂおよび固化インクＳＬがノズル８５に存在すると、インクジェットヘッド１１の吐出不良の原因となり得る。

図６ないし図１０に示すように、圧力室６７に充填されたインクが吸引されると、圧力室６７に充填されたインクの液面であるメニスカスＭが、ノズル８５から圧力室６７の内部に移動する。メニスカスＭが移動することで、ノズル８５に存在する気泡Ｂや固化インクＳＬがインクとともに流動する。気泡Ｂおよび固化インクＳＬは、インクの流動によってノズル８５から下流側インクタンク３１へ送液される。

時間の経過とともに、圧力室６７に充填されたインクが下流側インクタンク３１に排出され、圧力室６７が空になる。言い換えると、下流側インクタンク３１およびタンク移動装置４１によって、圧力室６７からインクが排出される。なお、圧力室６７にインクが残っていても良い。

図４に示すように、制御部４３は、下流側インクタンク３１を移動させてから一定時間が経過した後（Ｓ６）、下流側インクタンク３１のインクの気液界面（インク面）が所定の高さ上昇したか否かを判別する（Ｓ７）。当該一定時間は、例えば複数の圧力室６７に充填された全てのインクが下流側インクタンク３１に排出されるためにかかる時間である。当該所定の高さは、例えば複数の圧力室６７に充填された全てのインクが下流側インクタンク３１に送液されたときにインク面が上昇する高さである。言い換えると、制御部４３は、圧力室６７が空になったか否かを判別する。下流側インクタンク３１のインクの気液界面の上昇量は、第２の水頭差センサ１１９によって検知される。

下流側インクタンク３１のインク面が所定の高さだけ上昇していない場合、制御部４３は、タンク移動装置４１によって下流側インクタンク３１をさらに下方に移動させる（Ｓ８）。例えば、タンク移動装置４１は、高低差ｈ２が高低差ｈ１の５倍になるように、タンク移動装置４１を移動させる。

高低差ｈ２が高低差ｈ１の５倍になると、ノズル８５の適正圧力Ｐｎは−５［ｋＰａ］となる。すなわち、ノズル８５の負圧がさらに増大し、圧力室６７に残るインクが排出される。

下流側インクタンク３１のインク面が所定の高さ上昇した場合（Ｓ７）、または高低差ｈ２が高低差ｈ１の５倍にされて一定時間が経過した場合（Ｓ９）、制御部４３は、タンク移動装置４１によって下流側インクタンク３１を待機時の位置に戻す（Ｓ１０）。言い換えると、高低差ｈ２が高低差ｈ１と等しくなるように、タンク移動装置４１が下流側インクタンク３１を移動させる。

次に、上流側開閉弁１５を開放位置に位置させ（Ｓ１１）、インクジェットヘッド１１の圧力室６７にインクを充填する。上記の説明のように、上流側送気ポンプ２５を作動させる（Ｓ１２）ことで、上流側インクタンク２３のインクを圧力調整タンク１７に輸送し、圧力調整タンク１７のインクをインクジェットヘッド１１に輸送する。

図１１は、空の圧力室６７およびノズル８５を示すインクジェットヘッド１１の断面図である。図１２は、圧力室６７にインクが供給される状態を示すインクジェットヘッド１１の断面図である。図１３は、図１２に示す状態からインクがさらに供給される状態を示すインクジェットヘッド１１の断面図である。図１４は、インクが充填された状態を示すインクジェットヘッド１１の断面図である。図１５は、パージ動作を行うインクジェットヘッド１１の断面図である。

インクジェットヘッド１１にインクが輸送されると、当該インクが圧力室６７に供給される。供給されたインクは、図１１ないし図１５に示すように圧力室６７で流動し、圧力室６７に充填される。すなわち、上流側送気ポンプ２５、上流側インクタンク２３、および圧力調整タンク１７によって、圧力室６７に、上流側インクタンク２３に収容された新鮮なインクが充填される。

図１１に示すように、排出された固化インクＳＬよりも小さな固化インクＳＳが圧力室６７に残ることがある。図１２および図１３に示すように、インクジェットヘッド１１にインクが輸送されると、圧力室６７にインクが充填され始める。その後、図１４に示すように圧力室６７にインクが充填される。圧力室６７にインクが充填される際に、固化インクＳＳはインクおよび当該インクのメニスカスＭによって、ノズル８５に向かって移動させられる。

図４に示すように、圧力室６７にインクが充填されることで高低差ｈ１が−１［ｋＰａ］／ρｇとなると（Ｓ１３）、制御部４３は上流側送気ポンプ２５を停止させる（Ｓ１４）。なお、上流側送気ポンプ２５が動作を続けても良い。

圧力室６７にインクが充填された後、パージ動作を行う（Ｓ１５）。すなわち、制御部４３が、インクジェットヘッド１１の回路基板５４によって電極７１に電圧を印加する。電極７１に電圧が印加されると、図１５に二点鎖線で示すように、柱部６８がシェアモード変形する。柱部６８がシェアモード変形することにより、圧力室６７に充填されたインクが加圧される。

図１５に二点鎖線で示すように、インクが加圧されると、当該インクのメニスカスＭがノズル８５からインクジェットヘッド１１の外に出る。インクジェットヘッド１１の外に出されたインクおよび当該インクのメニスカスＭは、固化インクＳＳをノズル８５からインクジェットヘッド１１の外へ排出する。

インクおよび該インクのメニスカスＭがインクジェットヘッド１１の外に出された後、柱部６８のシェアモード変形が解除される。柱部６８のシェアモード変形が解除されると、図１５に実線で示すように、インクおよび当該インクのメニスカスＭがノズル８５に戻る。言い換えると、パージ動作において、インクおよび当該インクのメニスカスＭは、一時的にノズル８５の外に出される。これにより印刷装置１０のメンテナンスが終了し、圧力室６７およびノズル８５に存在した気泡Ｂおよび固化インクＳＬ，ＳＳが排出される。

なお、パージ動作の代わりに、例えばノズル８５からインクを吐出しても良い。柱部６８がシェアモード変形することで、固化インクＳＳが含まれるインク滴がノズル８５から吐出し、圧力室６７およびノズル８５から固化インクＳＳが排出される。

パージ動作は、上記の方法に限らず、他の方法を採用しても良い。例えば、圧力調整タンク１７を移動させることで高低差ｈ１を小さくする。これにより、圧力室６７に充填されたインクが加圧され、当該インクおよび当該インクのメニスカスＭがノズル８５の外に出される。

なお、印刷装置１０のメンテナンス方法は、上記の説明に限らない。図１６は、印刷装置１０のメンテナンス方法の他の例を示すフローチャートである。図１６に示すように、タンク移動装置４１で下流側インクタンク３１を移動させる代わりに、下流側吸引ポンプ３５を駆動させることで（Ｓ２３）下流側インクタンク３１のインクが排出される。インクが排出されることで、下流側インクタンク３１の気液界面が下方に移動する。

気液界面が下方に移動することで、高低差ｈ２が高低差ｈ１の４倍になり、ノズル８５の適正圧力Ｐｎが−４［ｋＰａ］に増大する。負圧が増大したことによりインクジェットヘッド１１内のインクが図５の矢印で示すように流動する。インクが流動することで、図６ないし図１０に示すように、圧力室６７のインクのメニスカスＭが後退する。下流側吸引ポンプ３５は、高低差ｈ２が高低差ｈ１の４倍になると停止させられる（Ｓ２５）。その後、下流側インクタンク３１のインク気液界面が所定の高さ上昇していなければ（Ｓ７）下流側吸引ポンプ３５を駆動させ、下流側インクタンク３１の気液界面をさらに下方に移動させる（Ｓ２８）。

以上のような他のメンテナンス方法によっても、圧力室６７に充填されたインクが下流側インクタンク３１に排出される。当該他のメンテナンス方法において、下流側吸引ポンプ３５は排出装置の一例であり、下流側吸引ポンプ３５および下流側インクタンク３１は第１の装置として機能する要素の一例である。なお、圧力室６７のインクを下流側インクタンク３１に輸送する装置は、下流側吸引ポンプ３５およびタンク移動装置４１に限らず、種々の装置を採用できる。

前記構成の印刷装置１０によれば、制御部４３は、圧力室６７のインクを下流側インクタンク３１に排出し、圧力調整タンク１７のインクを圧力室６７に充填し、圧力室６７に供給されたインクのメニスカスＭをノズル８５からインクジェットヘッド１１の外に出す。これにより、ノズル８５に存在する気泡Ｂや増粘固化した固化インクＳＬ，ＳＳを流動化させ、ノズル８５から除去することができる。この結果、印字を行うときにノズル８５が新鮮なインクで濡れている状態となり、例えば増粘したインクによるノズル８５の目詰まり、不吐出、吐出方向の歪みが抑制される。すなわち、固化したインクによる印字不良を抑制することができる。

制御部４３は、圧力室６７のインクを下流側インクタンク３１に排出した後、圧力調整タンク１７のインクを圧力室６７に充填してパージ動作を行う。先にインクを下流側インクタンク３１に排出することで、固化インクＳＬがノズル８５に詰まることが抑制される。さらに、ノズル８５から空気を吸い込むインク排出を先に行うことで、圧力室６７およびノズル８５に気泡が生じることを抑制できる。

次に、図１７を参照して、第２の実施の形態について説明する。なお、以下に開示する実施形態において、第１の実施形態の印刷装置１０と同一の機能を有する構成部分には同一の参照符号を付す。さらに、当該構成部分については、その説明を一部または全て省略することがある。

図１７は、第２の実施の形態にかかる印刷装置１０Ａの構成を概略的に示すブロック図である。図１７に示すように、印刷装置１０Ａは、循環経路１２１と、第２のフィルタ１２２と、循環ポンプ１２３とをさらに備える。

循環経路１２１は、圧力調整タンク１７と下流側インクタンク３１との間を接続する。循環経路１２１の一方の端部は、圧力調整タンク１７のインク面から僅かに離される。循環経路１２１の他方の端部は、下流側インクタンク３１の底面から僅かに離され、インクに浸される。

第２のフィルタ１２２は、循環経路１２１に配置される。第２のフィルタ１２２は、下流側インクタンク３１から圧力調整タンク１７へと流れるインク中に含まれる異物を除去する。これにより圧力調整タンク１７に、異物が取り除かれたインクが供給される。

循環ポンプ１２３は、循環経路１２１に配置される。循環ポンプ１２３が作動すると、循環経路１２１を介して、下流側インクタンク３１に収容されたインクを圧力調整タンク１７に輸送する。

制御部４３は、第２の水頭差センサ１１９によって、下流側インクタンク３１に収容されたインクが所定の量より増えたか否かを判断する。下流側インクタンク３１のインクが所定の量より増えると、制御部４３は、循環ポンプ１２３を作動させる。

循環ポンプ１２３が作動することで、下流側インクタンク３１に排出されたインクが圧力調整タンク１７に戻される。言い換えると、圧力調整タンク１７、インクジェットヘッド１１、および下流側インクタンク３１で、インクが循環する。

前記構成の印刷装置１０Ａによれば、循環ポンプ１２３によって、下流側インクタンク３１に収容されたインクが圧力調整タンク１７に輸送される。これにより、インクの消費量を低減できる。

以上述べた少なくとも一つの実施形態の印刷装置によれば、排出装置によって圧力室のインクを第２のタンクに排出し、供給装置によって第１のタンクのインクを前記圧力室に充填し、前記圧力室に供給されたインクの液面をノズルからヘッドの外に出すことにより、固化したインクによる印字不良を抑制できる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０，１０Ａ…印刷装置、１１…インクジェットヘッド、１７…圧力調整タンク、２３…上流側インクタンク、２５…上流側送気ポンプ、３１…下流側インクタンク、３５…下流側吸引ポンプ、４１…タンク移動装置、４３…制御部、６７…圧力室、６８…柱部、８２…インク室、８５…ノズル、１２１…循環経路、１２３…循環ポンプ。

Claims (8)

1. インクが充填される圧力室と、前記圧力室に通じる流路と、前記圧力室に開口するノズルと、を有し、前記ノズルから前記圧力室のインクを吐出するヘッドと、
   前記流路に接続され、インクを収容する第１のタンクと、
   前記流路を通じて前記第１のタンクのインクを前記ヘッドの前記圧力室に供給する供給装置と、
   前記ヘッドより低い位置に設けるとともに前記ヘッドの下流側で前記流路に接続され、インクを収容する第２のタンクと、
   前記第１のタンクと前記インクジェットヘッドとの間でインクの流動を遮断する状態で前記流路を通じて前記ヘッドの前記圧力室のインクを前記第２のタンクに輸送する排出装置と、
   前記排出装置によって前記圧力室のインクを前記第２のタンクに排出し、前記供給装置によって前記第１のタンクのインクを前記圧力室に充填し、前記圧力室に供給されたインクの液面を前記ノズルから前記ヘッドの外に出す、制御部と、
   を具備し、
   大気圧によって前記ヘッド内のインクを前記第２のタンクに流すことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記排出装置は、前記ノズルの圧力を低下させることで前記ヘッドの前記圧力室のインクを前記第２のタンクに輸送することを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記排出装置は、前記ノズルと前記第２のタンクのインクの液面との間の高低差を大きくすることで、前記ノズルの圧力を低下させることを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 前記排出装置は、前記第２のタンクを移動させることで、前記ノズルと前記第２のタンクのインクの液面との間の高低差を大きくすることを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. 前記排出装置は、前記第２のタンクに収容されたインクを排出することで前記第２のタンクに収容されたインクの液面を低下させるポンプを有し、前記ポンプによって、前記ノズルと前記第２のタンクのインクの液面との間の高低差を大きくすることを特徴とする請求項３に記載の装置。
6. 前記ヘッドは、前記圧力室に供給されたインクを加圧する駆動素子を有し、
   前記制御部は、前記駆動素子によって前記圧力室に供給されたインクを加圧することにより、前記圧力室のインクの液面を前記ノズルから前記ヘッドの外に出すことを特徴とする請求項４または５に記載の装置。
7. 前記第１のタンクと前記第２のタンクとの間を接続する循環流路と、
   前記循環流路にあって前記第２のタンクに収容されたインクを前記第１のタンクに輸送する循環ポンプと、
   をさらに具備することを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 前記第２のタンクは、前記第１のタンクと同じ高さか、または前記第１のタンクよりも低い位置に配置されることを特徴とする請求項１に記載の装置。

Images