JP4985229B2 - 液体吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体を吐出する液体吐出ヘッドを有する液体吐出装置に関する。

従来、液体を吐出する液体吐出装置として、インクジェット式記録装置が知られている。このインクジェット式記録装置の中には、インクカートリッジから供給されたインクをサブタンクに一時貯留してから記録ヘッドに供給している。このとき、サブタンク内に混入した気泡がインクとともに記録ヘッドに供給されると、印字不良を起こしてしまう。そこで、サブタンクに、気体は通過させるが気体以外のインクや固体を通過させない気体透過膜を介して脱気ポンプが接続されており、脱気ポンプを駆動することにより、サブタンク内を減圧して、サブタンク内に存在する気泡を排出している（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−２８８７７０号公報（図２）

ところで、気体透過膜は、インクのメニスカスを壊さないような気体のみ通過できる微小な孔が多数形成された多孔質部材から構成されている。特許文献１に記載のインクジェット式記録装置においては、気泡を吸引したときに、サブタンク内のインクが気体透過膜を形成する孔に入り込み、乾燥することで増粘する。すると、この増粘インクが入り込んだ孔からは気泡を通過させることができなくなり、気体透過膜が目詰まりを起こし、気体の透過面積が減少する。この状態のまま、繰り返し気体透過膜を介して気泡を吸引していると、目詰まりはさらに増大し、気体の透過面積はさらに減少し、最後には気体を透過できなくなってしまう。

そこで、本発明の目的は、吸引時の液体付着による目詰まりを解消し、気体透過膜の気体透過性能を長く維持できる液体吐出装置を提供することである。

本発明の液体吐出装置は、液体を吐出する液体吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッドに液体を供給する液体供給流路と、前記液体供給流路に連通した排気流路と、前記排気流路に接続され、前記排気流路内の気体を吸引する吸引手段と、前記液体供給流路と前記排気流路の連通部に設けられた気体透過膜と、前記気体透過膜を振動させる振動駆動手段と、前記吸引手段と前記振動駆動手段を制御する制御手段と、を備えており、前記吸引手段が前記排気流路内の気体を吸引することによって、前記液体供給流路内の液体を前記気体透過膜に接触させた状態で、前記振動駆動手段が前記気体透過膜を振動させることを特徴とする。

本発明の液体吐出装置によると、振動駆動手段に気体透過膜を振動させることにより、気体透過膜に付着した粘度の高い液体が振り落とされ、目詰まりが解消されるため、気体透過膜の気体透過性能を長くすることができる。

また、前記制御手段は、前記液体供給流路から気泡を排出すべきか否かを判断するものであり、気泡を排出すべきと判断したときにのみ、前記吸引手段に吸引動作を実行させることが好ましい。これによると、液体供給流路に気泡が混入していると推測される場合にのみ、吸引手段に吸引動作を実行させることで、気体透過膜への液体の付着を最小限に抑えることができる。そのため、気体透過膜に液体が染み込みにくくなり、気体透過膜の気体透過性能をさらに長くすることができる。

さらに、前記液体供給流路の前記液体吐出ヘッドと反対側の端部には、液体カートリッジが着脱自在に接続され、前記液体カートリッジが交換されたときに、前記制御手段は、前記液体供給流路から気泡を排出すべきと判断して、前記吸引手段に吸引動作を実行させることが好ましい。液体カートリッジが交換されたとき、液体供給流路内に多量の気泡が混入している蓋然性が高いと判断できる。このようなときに、吸引手段に吸引動作を行わせることで、少ない吸引動作回数で効率よく気泡を排出することができる。

加えて、前記吸引手段による前回の吸引動作が行われてから所定の時間が経過したときに、前記制御手段は、前記液体供給流路から気泡を排出すべきと判断して、前記吸引手段に吸引動作を実行させることが好ましい。長時間吸引動作が行われていないときには、液体供給流路内に多量の気泡が混入している蓋然性が高いと判断できる。このようなときに、吸引手段に吸引動作を行わせることで、少ない吸引動作回数で効率よく気泡を排出することができる。

また、前記制御手段は、前記吸引手段に吸引動作を行わせる前に、前記振動駆動手段により前記気体透過膜を振動させ、その後、前記振動駆動手段を停止させてから、前記吸引手段に吸引動作を行わせることが好ましい。このように、気体透過膜を振動させて、気体透過膜の気体透過性能を回復させてから、吸引手段による吸引動作を行うことで、気泡を効率よく排出することができる。さらに、吸引直前に気体透過膜の振動を停止させることにより、吸引時における液体供給流路内の液体の泡立ちを防止することができ、液体供給流路内への気泡の混入を防止することができる。

さらに、前記制御手段は、前記吸引手段の吸引動作終了後に、再び、前記振動駆動手段により前記気体透過膜を振動させることが好ましい。気体透過膜付近の液体は乾燥しやすいため、増粘した液体が溜まりやすい。また、この気体透過膜付近では液体のよどみが生じやすい。そこで、吸引後に、再び、気体透過膜を振動させることにより、気体透過膜付近に溜まった液体を攪拌することができる。

また、前記振動駆動手段は、高分子エラストマーからなる基材と、この基材の両面にそれぞれ形成された２つの電極を有する、誘電エラストマーであり、前記誘電エラストマーは、前記２つの電極間に電圧が印加されたときに前記基材が変形することによって、前記気体透過膜を振動させるように構成されていることが好ましい。このように、振動駆動手段に基材の伸縮変形量の大きい誘電エラストマーを採用することにより、気体透過膜を大きく振動させることができ、目詰まり解消の効果が大きくなる。

さらに、前記誘電エラストマーは、前記気体透過膜と接合されておらず、少なくとも前記２つの電極間に電圧が印加されたときに前記基材が変形して、前記気体透過膜に接触するように構成されていることが好ましい。また、別の観点から見て、本発明の液体吐出装置は、液体を吐出する液体吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッドに液体を供給する液体供給流路と、前記液体供給流路に連通した排気流路と、前記排気流路に接続され、前記排気流路内の気体を吸引する吸引手段と、前記液体供給流路と前記排気流路の連通部に設けられた気体透過膜と、前記気体透過膜を振動させる振動駆動手段と、前記吸引手段と前記振動駆動手段を制御する制御手段と、を備えており、前記振動駆動手段は、高分子エラストマーからなる基材と、この基材の両面にそれぞれ形成された２つの電極を有する、誘電エラストマーであり、前記誘電エラストマーは、前記２つの電極間に電圧が印加されたときに前記基材が変形することによって、前記気体透過膜を振動させるように構成されていると共に、前記気体透過膜と接合されておらず、少なくとも前記２つの電極間に電圧が印加されたときに前記基材が変形して、前記気体透過膜に接触するように構成されている。このように、誘電エラストマーが気体透過膜に接合されていないことから、誘電エラストマーが設けられることによる、気体透過膜の気体透過面積（気体透過性能）の低下を小さくすることができる。

加えて、前記２つの電極間に電圧が印加されていないときに前記誘電エラストマーと前記気体透過膜との間には空隙が形成されており、前記誘電エラストマーは、前記前記２つの電極間に電圧が印加されたときに前記基材が変形して、前記気体透過膜に接触するように構成されていることが好ましい。このように、２つの電極間に電圧が印加されていないときに誘電エラストマーと気体透過膜との間には空隙が形成されていることから、誘電エラストマーが設けられることによる、気体透過膜の気体透過面積（気体透過性能）の低下をさらに小さくすることができる。

また、前記気体透過膜の一方の面は、前記液体供給流路の少なくとも前記連通部を形成する流路形成部材に接合されており、前記気体透過膜の他方の面に、前記誘電エラストマーが接触することが好ましい。気体透過膜の、流路形成部材との接合面とは反対側の面に誘電エラストマーが接触する。この場合、気体透過膜に接触した誘電エラストマーは、この気体透過膜を流路形成部材側へ押圧することにより、気体透過膜を振動させることになる。したがって、その振動中に、気体透過膜に流路形成部材から引き剥がす方向の力が作用することがなく、気体透過膜が流路形成部材からはがれにくい。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態は、記録用紙にインクを吐出して所望の文字や画像などを記録するインクジェットプリンタに本発明を適用した一例である。図１は、本発明に係るインクジェットプリンタの構成を示す概略平面図である。以下の説明に当たって、図１において左右へと向かう方向を主走査方向と定義し、下から上へ向かう方向を副走査方向と定義する。

図１に示すように、インクジェットプリンタ１（液体吐出装置）は、本体ケース２内に主走査方向に延在した２本のガイド軸３，４を有している。これら２本のガイド軸３，４には、キャリッジ５が主走査方向に沿って往復移動可能に設置されている。また、本体ケース２内には、キャリッジモータ８が設置され、このキャリッジモータ８の駆動軸には無端ベルト９が巻き掛けられている。無端ベルト９には、キャリッジ５が連結されており、キャリッジモータ８の駆動によって無端ベルト９が走行することにより、キャリッジ５が主走査方向に沿って往復移動する。

キャリッジ５には、主走査方向に沿って並んだ４つのサブタンク７ａ〜７ｄが搭載されている。サブタンク７ａ〜７ｄには、後述するインクカートリッジ１１ａ〜１１ｄから供給されたブラックインク、イエローインク、マゼンタインク及びシアンインクがそれぞれ貯留されている。４つのサブタンク７ａ〜７ｄの下面には、各サブタンク７ａ〜７ｄとの間に流路が接続されたインクジェットヘッド６（液体吐出ヘッド）が設けられている（図４参照）。つまり、キャリッジ５には、サブタンク７ａ〜７ｄ及びインクジェットヘッド６が搭載されている。

インクジェットヘッド６は、図示しない複数のノズルを有しており、キャリッジ５の下方（図１の紙面に垂直な奥方向）に向けて、図示しない搬送機構によって搬送されてきた記録用紙Ｐへ、複数のノズルからインクを吐出する。さらに、キャリッジ５の副走査方向に沿う端部（図１中下方）には、チューブジョイント１３が固定されている。

さらに、本体ケース２の底面には、ホルダ１０が固定的に設置されており、このホルダ１０に、４つのインクカートリッジ１１ａ〜１１ｄが着脱自在に装着される（図２参照）。インクカートリッジ１１ａ〜１１ｄには、ブラックインク、イエローインク、マゼンタインク及びシアンインクがそれぞれ貯留されている。インクカートリッジ１１ａ〜１１ｄ内に貯留されたインクは、可撓性を有するインクチューブ１２ａ〜１２ｄ及びチューブジョイント１３を介してサブタンク７ａ〜７ｄに供給され、一旦サブタンク７ａ〜７ｄ内に貯留された後に、さらにインクジェットヘッド６に供給される。

また、本体ケース２内において、キャリッジ５の移動方向一端側（図１中右方）には、吸引キャップ２０、切替装置２１及び吸引ポンプ２２が設けられている。吸引ポンプ２２は、チューブ２３を介して切替装置２１に接続されている。切替装置２１は、チューブ２４を介して吸引キャップ２０に接続されているとともに、可撓性を有するチューブ２５を介してサブタンク７ａ〜７ｄに形成された後述する排気流路５１（図４参照）に接続されている。切替装置２１は、吸引ポンプ２２と排気流路５１とが接続された状態、及び、吸引ポンプ２２と吸引キャップ２０とが接続された状態のいずれかの状態を選択的に切り替える。

吸引キャップ２０は、平面視でキャリッジ５が主走査方向に沿って移動可能な範囲であって、図１中右方においてキャリッジ５と重なる位置に配置されている。吸引キャップ２０は、キャリッジ５が主走査方向と反対方向に移動してインクジェットヘッド６が吸引キャップ２０と対向する位置に移動してきたときに、上方（図１の紙面に垂直な方向）に移動して、インクジェットヘッド６の下面を覆う。すると、インクジェトヘッド６の下面に形成された複数のノズルが吸引キャップ２０に覆われることになり、この状態で吸引ポンプ２２により、複数のノズルからインクジェットヘッド６内のインクを吸引する。

吸引ポンプ２２は、切替装置２１を介して、排気流路５１及び吸引キャップ２０のいずれかと選択的に接続される。吸引ポンプ２２は、切替装置２１により排気流路５１と接続されたときには、排気流路５１内の気体を吸引する。一方、吸引ポンプ２２は、切替装置２１により吸引キャップ２０と接続されたときには、吸引キャップ２０によりインクジェットヘッド６の下面が覆われている状態で、インクジェットヘッド６と吸引キャップ２０とで囲まれた空間内の気圧を低下させて、複数のノズルからインクジェットヘッド６内のインクを吸引する。

次に、インクカートリッジ１１ａ〜１１ｄ及びホルダ１０について、図２を参照しつつ説明する。なお、４つのインクカートリッジ１１ａ〜１１ｄは全て同様の構造を有することから、以下では一例として、インクカートリッジ１１ａを用いて説明する。図２は、ホルダに装着されたインクカートリッジの概略縦断面図である。

図２に示すように、インクカートリッジ１１ａは、略直方体状の透光性を有する合成樹脂（例えば、プラスチック）で形成されており、その内部にインクが貯留されている。また、インクカートリッジ１１ａは、インク導出部３２と、大気導入部３３と、センサアーム７０とを有している。インク導出部３２は、ホルダ１０に形成されたインク導出孔４１及びチューブ１２ａを介してサブタンク７ａ内にインクを供給する。大気導入部３３は、ホルダ１０に形成された大気導入孔４２を介してインクカートリッジ１１ａ内に大気を供給する。センサアーム７０は、遮光性を有しており、インク液面に応じてその中心を軸に揺動可能となっており、その一端の上下移動をストッパ３４，３５により規制されている。

ホルダ１０は、本体ケース２の底部に固定して設置されている。インクカートリッジ１１ａは、ホルダ１０に、図２中左方向から挿入されて、蓋部４３を閉じることで装着される。また、ホルダ１０は、光センサ４０を有している。光センサ４０は、インクカートリッジ１１ａの両側面（図２の紙面手前及び奥の面）を挟み込むように発光素子４０ａ及び受光素子４０ｂを設けて構成されており、インクカートリッジ１１ａ内のインク残量を検出するセンサである。

インクカートリッジ１１ａ内にインクが十分貯留されている場合には、発光素子４０ａから発光された光は、センサアーム７０に遮光され、受光素子４０ｂによって受光されない。インクカートリッジ１１ａ内のインクの減少に伴って、インク液面が下がると、センサアーム７０は上方にあるストッパ３４側に移動する。すると、発光素子４０ａと受光素子４０ｂとを結ぶ仮想直線上にセンサアーム７０が位置しない状態となり、発光素子４０ａが発光した光が受光素子４０ｂによって受光される。この受光素子４０ｂによる光の受光状態に応じてインクの残量を検出する。つまり、発光素子４０ａが発光した光を受光素子４０ｂが受光していない場合、インクは十分貯留されており、発光素子４０ａが発光した光を受光素子４０ｂが受光した場合、インクが残り少なくなっていることを検出することができる。

インクカートリッジ１１ａ内のインクが残り少なくなっていることを検出すると、ユーザは、インクカートリッジ１１ａをホルダ１０から取り外して、インクが十分貯留された新たなインクカートリッジ１１ａを装着する。すると、発光素子４０ａから発光された光は、新たに装着したインクカートリッジ１１ａのセンサアーム７０に遮光され、受光素子４０ｂによって受光されない状態となる。つまり、発光素子４０ａから発光された光が、受光素子４０ｂによって受光されない状態から、受光される状態となった後に、再度、受光されない状態となったときには、インクカートリッジ１１ａを交換したと判断することができる。

次に、サブタンク７ａ〜７ｄについて、図３及び図４を参照しつつ説明する。図３は、サブタンクの概略上面図である。図４は、図３のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。

図３に示すように、サブタンク７ａ〜７ｄは、それぞれタンク本体５８ａ〜５８ｄを有しており、各タンク本体５８ａ〜５８ｄの長手方向端部の上面には、蓋部材５９が配置されている。つまり、各タンク本体５８ａ〜５８ｄは、蓋部材５９の一部とともに、各サブタンク７ａ〜７ｄを構成している。タンク本体５８ａ〜５８ｄ内には、インクカートリッジ１１ａ〜１１ｄからインクチューブ１２ａ〜１２ｄを介して供給されたインクが貯留されるインク貯留部５０ａ〜５０ｄが形成されている。

４つのサブタンク７ａ〜７ｄは全て同様の構造を有することから、以下では一例として、ブラックインクが貯留されているサブタンク７ａを用いて説明する。図４に示すように、タンク本体５８ａの図４中右側の側壁５２ａの中央部には、水平方向に貫通したインク導入部５３が形成されている。また、タンク本体５８ａの底壁５２ｂには、インク供給孔５４が形成されている。そして、このインク供給孔５４とインクジェットヘッド６が連通するように、インクジェットヘッド６がタンク本体５８ａの下側に配置されている。そして、インク貯留部５０ａからインク供給孔５４を介してインクジェットヘッド６内に導入されたインクは、インクジェットヘッド６内に形成されたインク流路（図示せず）を介して複数のノズルから吐出される。

つまり、インク貯留部５０ａ、インク導入部５３及びインク供給孔５４は、インクジェットヘッド６にインクを供給する液体供給流路を構成している。液体供給流路の一端であるインク供給孔５４は、インクジェットヘッド６と接続されており、他端であるインク導入部５３は、インクチューブ１２ａ及びホルダ１０のインク導出孔４１を介して、インクカートリッジ１１ａのインク導出部３２と接続されている。これにより、インクカートリッジ１１ａからタンク本体５８ａ内のインク貯留部５０ａにインクが供給される。なお、ノズルからインクが吐出（消費）されると、インク貯留部５０ａ内のインクがインクジェットヘッド６へ供給されることにより減少するため、インク貯留部５０ａ内の圧力は減少するが、インクカートリッジ１１ａの内部が大気導入部３３により大気と連通して大気圧一定であるため、インク貯留部５０ａ内にインクが補充される。

タンク本体５８ａの上壁５２ｃには、開口５５が形成されている。そして、開口５５を塞ぐようにタンク本体５８ａの上面には、気体透過膜５７が、熱融着や接着などによって接合されている。気体透過膜５７とは、気体は通過させるが気体以外のインクや固体を通過させない膜であり、例えば多孔質のフッ素樹脂膜などが用いられる。

蓋部材５９内には、排気室５６及び排気流路５１が形成されている。排気室５６は、蓋部材５９の下面に開口した凹部であり、各タンク本体５８ａ〜５８ｄに形成された開口５５を跨ぐように形成されている。排気流路５１は、排気室５６の上面に水平方向に貫通して形成されている。排気流路５１は、チューブ２３，２５及び切替装置２１を介して吸引ポンプ２２に接続されている。つまり、液体供給流路の一部であるインク貯留部５０ａと排気流路５１とが連通しており、その間に気体透過膜５７が設けられている。なお、本実施形態において開口５５、排気室５６は、インク貯留部５０ａと排気流路５１との連通部を構成する流路形成部材となる。これにより、インク貯留部５０ａ内の気体は、気体透過膜５７を透過して、排気流路５１及びチューブ２３，２５を介して、吸引ポンプ２２により吸引される。このとき、気体透過膜５７により、インク貯留部５０ａ内の気体を吸引したときに、気体と一緒にインクが吸引されてしまうのは防止される。

また、排気室５６の上面には、下方に向かって突出した２つの凸部５６ａが形成されている。２つの凸部５６ａの下面には、気体透過膜５７を振動させる振動駆動手段である２つの誘電エラストマー９０がそれぞれ接合されている。

誘電エラストマー９０について、図５を参照しつつ説明する。図５は、図４における誘電エラストマー近傍の拡大図である。

図５（ａ）に示すように、誘電エラストマー９０は、シリコーン樹脂、アクリル・シリコーン系高分子などの高弾性の高分子エラストマーからなる基材９１と、基材９１の両面にそれぞれ形成された２つの電極９２，９３とを有している。基材９１の一端（図５（ａ）中上方）は、凸部５６ａの下面に接着されている。また、基材９１の接着端と反対側の端部は、気体透過膜５７と所定の空隙を空けて離間している。高分子エラストマーである基材９１は、強い電場中に置くと、電場の方向に収縮し、電場と垂直な方向に伸縮する。本発明において、基材９１は、その膜厚が０．２〜１．０ｍｍであり、印加電圧が１〜５ｋＶの場合に０．２〜１．０ｍｍの変形量を有するものである。また、２つの電極９２，９３は、高分子エラストマーである基材９１と親和性が高い、例えばＡｌ，Ｃｕ，Ａｕなどが用いられる。

誘電エラストマー９０は、２つの電極９２，９３間に電圧が印加されたときには、電極９２，９３間に引力が生じ、この引力によって基材９１が厚み方向に押しつぶされる。つまり、図５（ａ）に示すように、電極９２，９３間に電圧が印加されていないときには、基材９１は変形しておらず、基材９１と気体透過膜５７との間には、所定の空隙が形成されている。そして、電極９２，９３間に電圧が印加されたときには、基材９１が電極９２，９３の対向している方向（厚み方向）に収縮することで、誘電エラストマー９０の厚み方向に直交する方向の一方の側面（図５（ｂ）中下方）から伸縮した基材９１が伸びて、この伸びた基材９１が気体透過膜５７の上面と接触し、さらに伸びることで、気体透過膜５７を下方に押し下げる。その後、電極９２，９３間への電圧の印加が停止されたときには、図５（ａ）に示すように、基材９１は、基材９１と気体透過膜５７との間に、所定の空隙が形成された元の状態に戻る。このように、電極９２，９３間への電圧の印加が微小時間間隔で繰り返されることにより、基材９１が伸縮を繰り返し、気体透過膜５７を振動させる。

次に、インクジェットプリンタ１の電気的構成について、図６を参照しつつ説明する。
図６は、インクジェットプリンタの電気的構成を示すブロック図である。図６に示すように、インクジェットプリンタ１は、全体の動作を制御する制御部８０を有している。制御部８０には、中央処理装置であるＣＰＵ（Central Processing Unit）、インクジェットプリンタ１の全体動作を制御するための各種プログラムやデータ等が格納されたＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＰＵで処理されるデータ等を一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）、入出力インターフェース等が含まれている。

制御部８０は、ヘッド制御部８１、搬送制御部８２、移動制御部８３、ポンプ制御部８４及び振動制御部８５を有している。また、制御部８０は、吸引動作を開始するか否かの判断をも行うものである。

ヘッド制御部８１は、制御部８０がＰＣなどの入力装置２００からの印刷データを受信したときに、ヘッド駆動回路１２１を制御してインクジェットヘッド６からインクを吐出させる。

搬送制御部８２は、搬送モータ１３２を駆動して図示しない搬送ベルト上の記録用紙Ｐを搬送するようにモータドライバ１２２を制御する。

移動制御部８３は、キャリッジモータ８を駆動してキャリッジ５を主走査方向に移動するようにモータドライバ１２３を制御する。

ポンプ制御部８４は、ポンプドライバ１２４を制御して、吸引ポンプ２２に吸引動作を行わせる。つまり、吸引ポンプ２２で吸引手段を構成している。

振動制御部８５は、ドライバ１２５を制御して、電極９２，９３間への電圧の印加状態を変化させて、誘電エラストマー９０を振動させる。つまり、誘電エラストマー９０で振動駆動手段を構成している。

次に、サブタンク７ａ〜７ｄのインク貯留部５０内に溜まった気体の一連の吸引動作について、図７〜図９を参照しつつ説明する。図７は、吸引動作を開始するか否かの判断手順を示すフローチャートであり、制御部によって実行されるものである。図８は、一連の吸引動作を説明するフローチャートであり、制御部の指令に応じて実行されるものである。図９は、一連の吸引動作を説明するサブタンクの概略断面図である。

サブタンク７ａ〜７ｄのインク貯留部５０ａ〜５０ｄ内に気泡が溜まり、この気泡がインクジェットヘッド６内のインク流路内に引き込まれると、ノズル詰まりなどを起こしてしまい、所望の印刷を行えなくなる場合がある。そこで、インク貯留部５０ａ〜５０ｄ内に気泡が溜まったと推測されるときには、排気流路５１から吸引動作を行い排出する。このインク貯留部５０ａ〜５０ｄ内から気泡を排出するタイミングとしては、インク貯留部５０ａ〜５０ｄ内に気泡が溜まりやすい、インクカートリッジ１１ａ〜１１ｄを交換した場合や前回の吸引動作から所定の時間が経過した場合などが挙げられる。これは、インクカートリッジ１１ａ〜１１ｄが交換されたときや、長時間吸引動作が行われていないときには、多量の気泡が混入している蓋然性が高いと判断できるからである。

また、排気流路５１から吸引動作を行い、各サブタンク７ａ〜７ｄの気泡を排出することで、気体透過膜５７にインク貯留部５０ａ〜５０ｄ内のインクがそれぞれ付着する。そして、時間の経過とともに、再び、インク貯留部５０ａ〜５０ｄ内に気泡が溜まると、気体透過膜５７に付着したままのインクが次第に増粘してしまい、気体透過膜５７の増粘インクが付着した部分は目詰まりを起こしてしまい、気泡を透過することができなくなってしまう。そこで、吸引動作の際には、この気体透過膜５７に付着した増粘インクも除去する必要がある。

図７に示すように、まず、制御部８０により、インクカートリッジ１１ａ〜１１ｄが交換されたか否かを判定する（Ａ１）。このインクカートリッジ１１ａ〜１１ｄが交換されたか否かの判定は、上述したように、発光素子４０ａから発光された光が、受光素子４０ｂによって受光されない状態から、受光される状態となった後に、再度、受光されない状態となったときに、インクカートリッジ１１ａ〜１１ｄが交換されたと判定することができる。インクカートリッジ１１ａ〜１１ｄが交換されたと判定した場合（Ａ１：Ｙｅｓ）、ポンプ制御部８４及び振動制御部８５によりポンプドライバ１２４及びドライバ１２５を制御して、排気流路５１から吸引動作を行う（Ａ２）。排気流路５１からの吸引動作については後述する。インクカートリッジ１１ａ〜１１ｄが交換されていないと判定した場合（Ａ１：Ｎｏ）、さらに、前回の排気流路５１からの吸引動作の時刻から所定時間が経過しているか否かを判定する（Ａ３）。所定時間が経過している場合（Ａ３：Ｙｅｓ）、ポンプ制御部５４及び振動制御部５５によりポンプドライバ１２４及びドライバ１２５を制御して、排気流路５１から吸引動作を行う（Ａ４）。所定時間が経過していない場合（Ａ３：Ｎｏ）、Ａ１に戻る。

次に、一連の吸引動作について説明する。まず、図８に示すように、振動制御部５５によりドライバ１２５を制御して、各サブタンク７ａ〜７ｄに設けられた気体透過膜５７を振動させる（Ｂ１）。そして、この振動状態を所定時間継続させる。すると、図９（ａ）に示すように、気体透過膜５７に付着していた増粘インクが、気体透過膜５７の振動により振り落とされる（図９（ｂ）参照）。このとき、排気流路５１からの吸引動作前であることから、気体透過膜５７がインクに接触していないため、より効果的に増粘インクを振り落とすことができる。所定時間（第１の透過膜振動時間）経過したら（Ｂ２：Ｙｅｓ）、振動制御部５５によりドライバ１２５を制御して、気体透過膜５７の振動を停止させる（Ｂ３）。

そして、切替装置２１により吸引ポンプ２２と排気流路５１とを接続した状態で、ポンプ制御部５４によりポンプドライバ１２４を制御して、吸引ポンプ４０による各サブタンク７ａ〜７ｄに設けられた排気流路５１から吸引動作を行う（Ｂ４）。吸引動作により排気流路５１内の気体を吸引すると、排気流路５１の圧力が低下し、インク貯留部５０ａ〜５０ｄ内の気泡は気体透過膜５７を透過して排気流路５１へ移動し、吸引される。このとき、気体透過膜５７によりインクは排気流路５１へ移動しない。このように、気体透過膜５７を振動させて、気体透過膜５７の気体透過性能を回復させてから吸引ポンプ２２による吸引動作を行うことで、気泡を効率よく排出することができる。さらに、吸引直前に気体透過膜５７の振動を停止させることにより、吸引時におけるインク貯留部５０ａ〜５０ｄ内のインクの泡立ちを防止することができ、インク貯留部５０ａ〜５０ｄ内への気泡の混入を防止することができる。

そして、この排気流路５１からの吸引動作を行っている状態を所定時間（所定吸引時間）継続させる。（Ｂ５）。この所定時間は、インク貯留部５０ａ〜５０ｄ内の気泡を排出し、インク貯留部５０ａ〜５０ｄ内のインクを対応する気体透過膜５７に接触させるために必要な長さに設定される。所定時間経過した場合（Ｂ５：Ｙｅｓ）、吸引ポンプ４０による吸引動作を停止する（Ｂ６：図９（ｃ）参照）。

そして、振動制御部５５によりドライバ１２５を制御して、再び、気体透過膜５７を振動させる（Ｂ７）。そして、この振動状態を所定時間（第２の透過膜振動時間）継続させる（図９（ｄ）参照）。気体透過膜５７付近のインクは気体と接しやすく乾燥しやすいため、増粘したインクが溜まりやすい。また、この気体透過膜５７付近ではインクジェトヘッド６のノズルからインクを吐出する際に発生する気流の影響が少なく、インクのよどみが生じやすい。そこで、吸引動作後に、再び、気体透過膜５７を振動させることにより、気体透過膜５７付近に溜まったインクを攪拌することができる。所定時間経過したら（Ｂ８：Ｙｅｓ）、振動制御部５５を制御して、気体透過膜５７の振動を停止させる（Ｂ９）。この所定時間（第２の透過膜振動時間）の長さは適宜設定すればよいが、制御を簡単にするため、上述した所定時間（第１の透過膜振動時間）と同じ長さにしてもよい。

以上説明したインクジェットプリンタ１によれば、振動制御部５５によりドライバ１２５を制御して、基材９１の伸縮を繰り返して、気体透過膜５７を振動させることにより、気体透過膜５７に付着した粘度の高いインクが振り落とされ、目詰まりが解消されるため、気体透過膜５７としての寿命が長くなる。

また、吸引動作をインクカートリッジ１１ａ〜１１ｄの交換時または前回の吸引動作から所定時間（所定吸引時間）経過したときにのみ実行しており、インク貯留部５０ａ〜５０ｄに気泡が混入して、気泡を排出すべきと推測される場合にのみ、吸引ポンプ２２により吸引動作を実行させることで、気体透過膜５７へのインクの付着を最小限に抑えることができる。そのため、気体透過膜５７にインクが染み込みにくくなり、気体透過膜５７の寿命が長くなる。また、インクカートリッジ１１ａ〜１１ｄの交換時または前回の吸引動作から所定時間経過したときには、インク貯留部５０ａ〜５０ｄ内に多量の気泡が混入している蓋然性が高いと判断できる。このようなときに、吸引ポンプ２２により吸引動作を行わせることで、少ない回数で効率よく気泡を排出することができる。

さらに、気体透過膜５７を振動させるために、伸縮変形量の大きい高分子エラストマーから形成された基材９１を用いた誘電エラストマー９０を使用していることにより、気体透過膜５７を大きく振動させることができ、目詰まり解消の効果が大きくなる。

また、２つの電極９２，９３間に電圧が印加されていないときに誘電エラストマー９０と気体透過膜５７との間には空隙が形成されており、２つの電極９２，９３間に電圧が印加されたときに基材９１が変形して、誘電エラストマー９０は、気体透過膜５７に接触するように構成されていることにより、誘電エラストマー９０が設けられることによる、気体透過膜５７の気体透過面積（気体透過性能）の低下を小さくすることができる。

気体透過膜５７の下面は、排気室５６を一部を構成するタンク本体５８の上面に接合されており、気体透過膜５７の上面に、誘電エラストマー９０が接触することにより、気体透過膜５７の、タンク本体５８との接合面とは反対側の面には誘電エラストマー９０が接触する。この場合、気体透過膜５７に接触した誘電エラストマー９０は、この気体透過膜５７をタンク本体５８側へ押圧することにより、気体透過膜５７を振動させることになる。したがって、その振動中に、気体透過膜５７にタンク本体５８から引き剥がす方向の力が作用することがなく、気体透過膜５７がタンク本体５８からはがれにくい。

次に、本実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、本実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。

図１０（ａ）に示すように、排気室５６の気体透過膜５７とタンク本体５８ａとの接合部と鉛直方向に関して重なる位置に凸部１５６ａを設けて、凸部１５６ａと気体透過膜５７との間に誘電エラストマー１９０を設けてもよい。このとき、誘電エラストマー１９０は、鉛直方向に関して気体透過膜５７のタンク本体５８ａとの接合部と反対側の位置であって、その厚み方向が気体透過膜５７の押圧方向と水平になるように設ける。そして、電極１９２，１９３間に電圧を印加することで、誘電エラストマー１９０の厚み方向に直交する方向の両側面から膨張した基材１９１がはみ出し、このはみ出した基材１９１が気体透過膜５７の上面と接触し、さらにはみ出すことで、気体透過膜５７を下方に押し下げる（図１０（ｂ）参照）。これにより、電極１９２，１９３間に電圧を印加せずに、基材１９１が変形していない状態において、吸引ポンプ２２により吸引動作を行うときに、気体透過膜５７の気体透過面積を低下させることがない。

また、本実施形態においては、電極９２，９３間に電圧を印加していない場合に、誘電エラストマー９０と気体透過膜５７とは、所定の空隙を空けて対向していたが、気体振動膜５７への押圧力を大きくして、振動幅を大きくしたい場合においては、誘電エラストマー９０と気体透過膜５７との間に空隙を形成しなくてもよい。この場合、誘電エラストマー９０と気体透過膜５７との間を接合していてもよい。

さらに、吸引ポンプ２２による排気流路５１からの吸引動作を実行するタイミングは、インクカートリッジの交換時または前回の吸引動作から所定時間経過したときに限らない。例えば、一定期間ごとに行ってもよい。

また、常に排気流路５１から吸引動作を行い、排気流路５１内を負圧に保つことで、インク貯留部５０ａ〜５０ｄ内に気泡を溜めないようなシステムにおいて、所望のタイミングで吸引ポンプ２２による排気流路５１からの吸引動作を行ってもよい。これにより、気体透過膜５７付近でのインクジェトヘッド６のノズルからインクを吐出する際に発生する気流の影響が少なく、よどんだインクを攪拌することができる。

加えて、本実施形態においては、振動駆動手段として誘電エラストマー９０を用いたが、誘電エラストマー９０に限らず、ピエゾ素子など気体透過膜５７を振動させることができればいかなるものでもよい。

また、本実施形態においては、吸引ポンプ２２による吸引動作の前後に気体透過膜５７を振動させていたが、吸引動作の前後のどちらか一方のみで気体透過膜５７を振動させてもよい。

さらに、本実施形態においては、光センサ４０でインクカートリッジ１１ａ〜１１ｄが交換されたことを判断していたが、ホルダとインクカートリッジにそれぞれ電極が設けられており、インクカートリッジをホルダに装着することで、電極同士が接触し、インクカートリッジの脱着を検知することにより、インクカートリッジが交換されたことを判断してもよい。

本発明に係るインクジェットプリンタの構成を示す概略平面図である。 ホルダに装着されたインクカートリッジの概略縦断面図である。 サブタンクの概略上面図である。 図３のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。 図４における誘電エラストマー近傍の拡大図である。 インクジェットプリンタの電気的構成を示すブロック図である。 吸引動作を開始するか否かの判断手順を示すフローチャートである。 一連の吸引動作を説明するフローチャートである。 一連の吸引動作を説明するサブタンクの概略断面図である。 誘電エラストマーの配置の変形例を示す図である。

符号の説明

１ インクジェットプリンタ
６ インクジェットヘッド
７ａ〜７ｄ サブタンク
１１ａ〜１１ｄ インクカートリッジ
２２ 吸引ポンプ
５０ａ〜５０ｄ インク貯留部
５１ 排気流路
５６ 排気室
５７ 気体透過膜
８０ 制御部
９０ 誘電エラストマー
９１ 基材
９２，９３ 電極

Claims (11)

1. 液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
   前記液体吐出ヘッドに液体を供給する液体供給流路と、
   前記液体供給流路に連通した排気流路と、
   前記排気流路に接続され、前記排気流路内の気体を吸引する吸引手段と、
   前記液体供給流路と前記排気流路の連通部に設けられた気体透過膜と、
   前記気体透過膜を振動させる振動駆動手段と、
   前記吸引手段と前記振動駆動手段を制御する制御手段と、
   を備えており、
   前記吸引手段が前記排気流路内の気体を吸引することによって、前記液体供給流路内の液体を前記気体透過膜に接触させた状態で、前記振動駆動手段が前記気体透過膜を振動させることを特徴とする液体吐出装置。
2. 前記制御手段は、前記液体供給流路から気泡を排出すべきか否かを判断するものであり、気泡を排出すべきと判断したときにのみ、前記吸引手段に吸引動作を実行させることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 前記液体供給流路の前記液体吐出ヘッドと反対側の端部には、液体カートリッジが着脱自在に接続され、
   前記液体カートリッジが交換されたときに、前記制御手段は、前記液体供給流路から気泡を排出すべきと判断して、前記吸引手段に吸引動作を実行させることを特徴とする請求項２に記載の液体吐出装置。
4. 前記吸引手段による前回の吸引動作が行われてから所定の時間が経過したときに、前記制御手段は、前記液体供給流路から気泡を排出すべきと判断して、前記吸引手段に吸引動作を実行させることを特徴とする請求項２または３に記載の液体吐出装置。
5. 前記制御手段は、
   前記吸引手段に吸引動作を行わせる前に、前記振動駆動手段により前記気体透過膜を振動させ、
   その後、前記振動駆動手段を停止させてから、前記吸引手段に吸引動作を行わせることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
6. 前記制御手段は、
   前記吸引手段の吸引動作終了後に、再び、前記振動駆動手段により前記気体透過膜を振動させることを特徴とする請求項５に記載の液体吐出装置。
7. 前記振動駆動手段は、高分子エラストマーからなる基材と、この基材の両面にそれぞれ形成された２つの電極を有する、誘電エラストマーであり、
   前記誘電エラストマーは、前記２つの電極間に電圧が印加されたときに前記基材が変形することによって、前記気体透過膜を振動させるように構成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
8. 前記誘電エラストマーは、前記気体透過膜と接合されておらず、
   少なくとも前記２つの電極間に電圧が印加されたときに前記基材が変形して、前記気体透過膜に接触するように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の液体吐出装置。
9. 前記２つの電極間に電圧が印加されていないときに前記誘電エラストマーと前記気体透過膜との間には空隙が形成されており、
   前記誘電エラストマーは、前記２つの電極間に電圧が印加されたときに前記基材が変形して、前記気体透過膜に接触するように構成されていることを特徴とする請求項８に記載の液体吐出装置。
10. 前記気体透過膜の一方の面は、前記液体供給流路の少なくとも前記連通部を形成する流路形成部材に接合されており、
    前記気体透過膜の他方の面に、前記誘電エラストマーが接触することを特徴とする請求項８または９に記載の液体吐出装置。
11. 液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
    前記液体吐出ヘッドに液体を供給する液体供給流路と、
    前記液体供給流路に連通した排気流路と、
    前記排気流路に接続され、前記排気流路内の気体を吸引する吸引手段と、
    前記液体供給流路と前記排気流路の連通部に設けられた気体透過膜と、
    前記気体透過膜を振動させる振動駆動手段と、
    前記吸引手段と前記振動駆動手段を制御する制御手段と、
    を備えており、
    前記振動駆動手段は、高分子エラストマーからなる基材と、この基材の両面にそれぞれ形成された２つの電極を有する、誘電エラストマーであり、
    前記誘電エラストマーは、
    前記２つの電極間に電圧が印加されたときに前記基材が変形することによって、前記気体透過膜を振動させるように構成されていると共に、
    前記気体透過膜と接合されておらず、
    少なくとも前記２つの電極間に電圧が印加されたときに前記基材が変形して、前記気体透過膜に接触するように構成されていることを特徴とする液体吐出装置。
    

Images