JP2001232813A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 メインインクタンクとサブインクタンクが存
在するインク供給系において、サブインクタンクに十分
にインクが充填されている状態でも、共通インク室内に
混入した気泡を排除することが可能なインクジェット記
録装置を提供する。 【解決手段】 サブインクタンクのインクプール室にイ
ンク路を設け、これを名インクタンクにつなげることに
より、もしサブインクタンクにインクが十分充填されて
いた場合でも、前記インク供給動作を行なうことがで
き、その結果、共通インク室に混入した気泡を排除する
ことが可能となり、パージ動作での気泡排除で使用する
インク量を減らすことができランニングコストを低減す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は比較的多くのノズル
にて構成される記録ヘッドから、記録信号に応じてイン
ク滴を噴射して被記録物へ記録を行なうインクジェット
記録装置に関し、詳しくは記録ヘッド内の気泡排除によ
りインク吐出不良を抑え、更に廃インクを低減できるイ
ンクジェット記録装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】これまで、インクジェット記録装置にお
いて、記録ヘッド内に混入した気泡をメインインクタン
クからサブインクタンクへのインク供給動作によって、
効果的に排除する構成及び方法を我々は提案してきた。
この方式を本明細書内ではインク供給方法Ａと呼ぶこと
にする。インク供給方法Ａを用いることで、ヘッド内共
通インク室に混入した気泡をインク供給動作で排除で
き、パージ動作による廃インクを低減し、ランニングコ
ストを低減できるという利点が得られる。以下に、その
構成、構成及び制御方法について説明する。

【０００３】図２はこれまで我々が提案してきたインク
供給方法Ａを実施するインクジェット記録装置の実施形
態の構成を説明するための模式図、図３は図２のＩ−Ｉ
断面図でノズル周辺の構造図である。

【０００４】図２において、ノズル２、サブインクタン
ク９などから構成される記録ヘッド１はガイド１６に案
内されるキャリッジ１７に搭載され、被記録物１３に対
向して駆動手段（図示せず）によって往復移動可能であ
るいわゆるシリアル方式のインクジェット記録装置であ
り、装置本体に定置されるメインインクタンク１０とは
加圧ポンプ１１を介して、可撓性に富んだ管路１２にて
連結されている。

【０００５】記録ヘッド１の記録領域外にはキャップ２
１、吸引ポンプ２２、廃インクボトル２５よりなるパー
ジ機構２０が記録ヘッドへアクセス可能に設けられてい
る。

【０００６】また、図３に示すように、ノズル２はその
一方がオリフィス３に連通し、他方がリストリクタ６へ
連通されたインク室５と、該インク室５を膨張又は圧縮
可能なエネルギ発生部材４（以下圧電素子という）及び
振動膜８５とからなり、このノズル２が複数個共通イン
ク室７に連結される。そして、駆動信号により圧電素子
４が変形すると、インク室５の容積が膨張し、共通イン
ク室７からリストリクタ６を介してインクをインク室５
内部へ吸い込む。次に、圧電素子４の変形が解除される
と、インク室５は収縮し、インク滴１４がオリフィス３
から噴射され、被記録物１３への記録がなされる。

【０００７】サブインクタンク９はノズル２及び共通イ
ンク室７の上に設けられ、共通インク室７の一方とは切
り替え弁４０を介して、他方とは開閉弁５０を介して連
通又は遮断可能に接続されている。

【０００８】また、サブインクタンク９は、一部に供給
口３０を有す隔壁３１によってインクプール室３２とイ
ンク吸蔵部材収納室３４の２室に隔てられている。

【０００９】インクプール室３２内のインクは自由表面
を有す構造で、インクプール室３２はインク残量を検知
するセンサ１５とインクインポート３５と大気開放弁３
３を有する。インクプール室３２は開閉弁５０及びイン
クインポート３５を介して共通インク室７の他端と開閉
可能に接続される。

【００１０】インク吸蔵部材収納室３４は例えばスポン
ジのような吸湿性のインク吸蔵部材３６を一部に内蔵
し、上部は空気室４１を有し、大気開放口３９で大気に
開放されている。そして、供給口３０からしみだすイン
クプール室３２のインクをインク吸蔵部材３６が吸水し
て保持する一方で、前記共通インク室７の一方とはアウ
トポート３８で切り替え弁４０を介して連通又は遮断可
能に接続される。

【００１１】次に、インク供給、印刷及び気泡排除方法
についての動作を説明する。

【００１２】まず、インク供給動作について説明する。

【００１３】サブインクタンク９へのインク供給は、キ
ャリッジ１７には搭載されていないメインインクタンク
１０から、加圧ポンプ１１にてサブインクタンクのイン
クプール室３２へとインクが搬送されることによりなさ
れる。インク搬送順序は、メインインクタンク１０、切
り替え弁４０、共通インク室７、開閉弁５０、インクイ
ンポート３５、サブインクタンクのインクプール室３２
となる。この時、インクプール室３２は大気開放弁３３
により大気開放される。また、インクは共通インク室７
を介して行われるので、ノズル２からのインク漏れ防止
のためキャップ２１はヘッドに密着させる。また、切り
替え弁４０は、メインインクタンク１０から共通インク
室７へ通じる方向のみが開いており、アウトポート３８
側は閉ざされている。更に、開閉弁５０は開いており、
サブインクタンク９と共通インク室７は開閉弁５０を介
して連通している。

【００１４】そして、サブインクタンク９にはセンサ１
５がついており、インクプール室３２にインクが十分供
給されたことを検出し、インク供給動作を停止する。

【００１５】次に印刷時のインク供給について説明す
る。

【００１６】印刷時の記録ヘッド１へのインク供給は、
サブインクタンク９から行なう。そのため、切り替え弁
４０はアウトポート３８から共通インク室７へ通じる方
向のみが開き、メインインクタンク１０側は閉ざされて
いる。また、開閉弁５０は閉じており、サブインクタン
ク９と共通インク室７は、切り替え弁４０を介してのみ
連通している。

【００１７】最後に気泡排出動作について説明する。

【００１８】気泡対策としては上記のような構成で前述
したインク供給方法Ａを実施すれば、前述の気泡排除動
作は自ずから行われることとなる。すなわち前述したイ
ンク供給を共通インク室７を通して行なうこととなり、
常に共通インク室７内に混入した気泡をサブインクタン
ク９のインクプール室３２へと排除することができるた
め、非常に効率よくしかもインク供給の過程で気泡の排
除を行なうことが可能である。更に、より気泡を排除し
やすくするために、インク供給動作を行なう際に、開閉
弁５０の開閉動作を繰り返して混入した気泡に振動を与
え、気泡が動きやすい状態にすることにより、効果的に
サブインクタンクのインクプール室３２へと排除するこ
とが可能となる。

【００１９】また、上記構成のインクジェット記録装置
において、印刷のためにインクタンク９から記録ヘッド
１へのインク供給が行われる時、記録ヘッド１内に混入
した気泡をノズル２内へ入り込ませないようにする方法
として、例えばインク供給部にフィルタ９０（図２、図
３参照）を設けるなどの対策がとられるが、それにも拘
らずインクとともに気泡も同時にノズル２内に混入する
ことがある。そして、記録ヘッド１内に気泡が混入した
場合、実際にインクを吐出させようとしてエネルギ発生
部材４を駆動させたとしても、その混入した気泡の影響
によってインクが吐出しないといった現象が起こること
がある。

【００２０】このようなノズル２内の残留気泡に対する
対処は、上記インク供給方法Ａの動作の後に、個々のノ
ズル内に残留した気泡のみをパージ動作にて排除する。
すなわち、完全に気泡排除をするために、記録ヘッド１
を記録領域外のパージ機構２０の位置まで移動させ、パ
ージ機構２０が記録ヘッド１へアクセスすることによ
り、キャップ２１にて記録ヘッド１を密閉し、ノズル２
内の気泡を吸引ポンプ２２によって廃インクボトル２５
へと吸引する。

【００２１】以上説明したインク供給による気泡排除及
びパージ動作にて気泡排出を行えば、インク供給の関与
する全ての流路内の気泡をパージ動作によってインクと
共に排除する方法と異なり、インク供給動作により大部
分の気泡を排除するので、パージ動作による気泡排除の
ために無駄にするインク（以下廃インクと呼ぶ）が少な
くすみ、ランニングコスト低減に寄与できる。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、サブイ
ンクタンク９から記録ヘッド１内への気泡の混入は、主
にインク供給動作によりインクとともに混入してくるた
め、サブインクタンク９のインクプール室３２内に充填
されているインク量に関係なく起こり得る。よって、前
述したインク供給方法Ａはサブインクタンク９内のイン
クを少量しか消費していない状態、すなわちサブインク
タンク９内にインクが多く充填されている状態で気泡排
除を行なうべくインクをサブインクタンク９へと送る
と、気泡排除に必要なインク量がサブインクタンク９の
許容インク充填量を超えてしまい、大気開放弁３３より
インクが溢れてしまうという問題があった。すなわち、
前述したインク供給方法はサブインクタンク９の許容イ
ンク充填量と、その段階でのインク残量の差よりも、気
泡排除に必要なインク量の方が少なくなければ行なうこ
とができないという条件付きでの方法であった。

【００２３】一方、気泡対策に関する他の方法として
は、例えば特開平8-252928号公報に提案されているもの
がある。これは、サブタンク及びメインタンクとサブタ
ンクを連通させるマニホールドを設けて、前記マニホー
ルド及びノズル内の気泡の排除を行なうために、気泡を
押し流せる程度の圧力をメインタンク内部にかけてイン
クとともに気泡をサブタンクへ移動させ、その後、気泡
は逆流しないがインクはメインタンクへ戻せる程度の先
程よりは小さな圧力をサブタンク内部にかけて、インク
をメインタンクへ戻す動作をマニホールド内の気泡が排
除できるまで繰り返し、最後にノズルからインクを噴射
させてノズル内の気泡を排出させてノズル及びマニホー
ルド内の気泡を排除する方式である。この方法によれば
気泡排除は確実に行なえるが、特にサブタンクからメイ
ンタンクへインクを戻す場合には気泡の逆流を抑えるた
め、圧力の微妙なコントロールが必要となり、またサブ
タンクとマニホールドの一部は気泡排除のためだけに存
在しているので、印刷装置の簡略化、省スペース化にも
適さない。

【００２４】また、特表平3-503034号公報には、ヘッド
へインクを供給する室とは別に室を設け、その２室の間
でインクを循環させて、記録ヘッド内へ混入した気泡を
他方の室へ排除する方法が記されており、効果的にイン
クが供給でき、混入した気泡が排除できる構成となって
いる。しかし、インク循環にはヘッドの往復運動による
ポンプ作用が用いられており、実際には記録ヘッド内に
混入した気泡はノズル隅部に張り付いたような状態で溜
まりやすく、インクを電動ポンプなどを用いて積極的に
流さなければ排除することが難しい。すなわち、気泡排
除方法としては、十分なものではなかった。

【００２５】更に、取り除きにくい気泡を排除させるた
めに、ある程度のインクを犠牲にして捨て、ノズル側か
らインクを吸引する方法や、更に我々が提案してきたよ
うな開閉弁５０の開閉動作にて気泡を取り除きやすくす
る方法を併用する必要があった。

【００２６】しかし、パージ動作による気泡排除では、
多量のインクが廃インクとなってしまい、また、廃イン
クを低減させるために、前述したインク供給方法Ａに示
すような開閉弁５０の開閉動作を行なって気泡を刺激し
て気泡排除しやすくするといったことを試みても、サブ
インクタンク９内にインクが十分に溜まっている状態で
は開閉弁５０を開状態にすることはインクが溢れだすこ
とを意味し、動作をさせることができなかったため、い
かなる状況でもインクを共通インク室７内に流す動作で
気泡を排除することができるというわけではなかった。

【００２７】以上を鑑み、本発明の課題はサブインクタ
ンク内のインク充填量に係りなく、インク供給動作によ
って共通インク室内に残存した気泡を取り除くことがで
きるインクジェット記録装置を提供することにある。

【００２８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明においては、記録信号に応じてエネルギ発生
部材を駆動させ、オリフィスよりインク滴を噴射するよ
う構成された複数のノズルと、該ノズルにインクを供給
するため、前記複数のノズルと連通された共通インク室
と、該共通インク室へインクを供給するサブインクタン
クよりなる記録ヘッドを被記録物に対向させて記録を行
ない、前記サブインクタンクへ必要に応じてメインイン
クタンクからインクを供給するインクジェット記録装置
において、前記ノズルのオリフィスを密閉するキャップ
手段とを設けるとともに、前記共通インク室の一方は切
り替え弁を介して前記サブインクタンク又は前記メイン
インクタンクに選択的に連通又は遮断可能とし、前記共
通インク室の他方は開閉弁を介してサブインクタンクと
開閉可能に接続される構成とし、更に前記サブインクタ
ンクからメインインクタンクへつながるインク路を設け
て、インクの供給路が前記メインインクタンクから前記
共通インク室及び前記サブインクタンクを経てメインイ
ンクタンクへ至るようにした。

【００２９】

【発明の実施の形態】前記したようにインク供給方法Ａ
では、サブインクタンクのインクプール室のインク残量
が十分な場合には動作させることができないため、パー
ジによる気泡排除でしか対応できないことがあった。そ
こで、本発明においては、気泡排除に常時インク供給方
法Ａを用いるようにして、サブインクタンクの余剰なイ
ンクはインク路を通じて回収することにより、廃インク
とせずに再利用し、かつ気泡を確実に排除する構成であ
る。

【００３０】以下、図１に本発明の一例を示す。

【００３１】シリアル方式のインクジェット記録装置に
おいて、装置本体に定置されるメインインクタンク１０
はサブインクタンク９のインクプール室３２からインク
路１８で連通しており、大気へ開放する大気開放穴４５
を持ち、インク量はインク面がインク路１８には接しな
い量を貯めることができるように構成されている。ま
た、前記メインインクタンク１０は加圧ポンプ１１を介
してチューブ１２で連結されている。

【００３２】記録領域外にはキャップ２１を記録ヘッド
１に密着させてから、吸引ポンプ２２でヘッド１からイ
ンクを吸い出し、廃インク回収ボトル２５へ廃インクを
送るパージ機構２０が記録ヘッド１へアクセス可能に設
けられている。

【００３３】サブインクタンク９はノズル２及び共通イ
ンク室７の上に設けられ、共通インク室７の一端とは切
り替え弁４０を介して、他端とは開閉弁５０を介して連
通又は遮断可能に接続されている。また、サブインクタ
ンク９は一部に供給口３０を有する隔壁３１によってイ
ンクプール室３２とインク吸蔵部材収納室３４の２室に
隔てられている。

【００３４】インクプール室３２内のインクは自由表面
を有する構造で、インクプール室はインク残量を検知す
るセンサ１５と、インクインポート３５と、インク路１
８を有し、開閉弁５０を介して共通インク室の他端と開
閉可能に接続される。

【００３５】インク吸蔵部材収納室３４は吸湿材よりな
るインク吸蔵部材３６を一部に内蔵し、上部は大気開放
口３９で大気に開放される空気室４１を有し、供給口か
らしみだすインクプール室３２のインクをインク吸蔵部
材が吸水して保持する一方で、前記共通インク室７の一
方とはアウトポート３８で切り替え弁を介して連通又は
遮断可能に接続される。

【００３６】サブインクタンク９のインクプール室３２
に設けられたインク路１８は、サブインクタンクのイン
クプール室３２とメインインクタンク１０とを連通させ
ている形態をとっており、その途中には大気開放弁１９
が設置されている。

【００３７】次に、上記構成におけるインク供給方法に
ついての動作を説明する。

【００３８】サブインクタンク９への通常のインク供給
は、キャリッジ１７には搭載されていないメインインク
タンク１０から加圧ポンプ１１にてサブインクタンクの
インクプール室３２へとインクが搬送されることにより
なされる。この時のインク搬送順序は、メインインクタ
ンク１０、切り替え弁４０、共通インク室７、開閉弁５
０、インクインポート３５、サブインクタンクのインク
プール室３２となる。この際、インクプール室３２は大
気開放弁１９により大気開放される。また、インクを共
通インク室７を介して行われるため、ノズル２からのイ
ンク漏れ防止のため、キャップ２１はヘッド１に密着し
ている。また、切り替え弁４０はメインインクタンク１
０から共通インク室７へ通じる方向のみが開いており、
アウトポート３８側は閉ざされている。一方、開閉弁５
０は開いており、サブインクタンク９と共通インク室７
は開閉弁５０を介してのみ連通している。

【００３９】更に、気泡除去を兼ねたインク供給を行な
うため、サブインクタンク９のインクプール室３２の許
容量以上のインクが供給されてきた場合には、インクプ
ール室３２からメインインクタンク１０へとつながった
インク路１８をとり、メインインクタンク１０へインク
と気泡を搬送する。この動作中は大気開放弁１９は開い
た状態である。

【００４０】本発明のインク供給動作は、上記構成によ
って、インクプール室３２に溜めきれないインク及び記
録ヘッド１内の排除した気泡をメインインクタンク１０
へと搬送し、インクを回収して再利用することによりラ
ンニングコスト低減に大きく貢献できる。また、排除さ
れた気泡は大気開放されるため，インク経路内に気泡が
滞在しつづけることが無く、この気泡がまた記録ヘッド
１へと混入することがなくなるため効果的に気泡排除が
できる。

【００４１】以上の通り、本構成により、サブインクタ
ンク９のインクプール室３２にインクが十分充填されて
いる場合でも、例えばサブインクタンク９から記録ヘッ
ド１へ気泡が混入した時、気泡排除を行なうためインク
供給動作による共通インク室７内に混入した気泡を排除
する動作を実施でき、インクが外部に漏れることなく記
録ヘッド１内へ混入した気泡を排除できる。また、イン
クプール室３２がインクで十分満たされていたとして
も、インクプール室３２下部の開閉弁５０の開閉動作を
繰り返して混入気泡を振動させることにより、結果とし
て、記録ヘッド外部へ混入気泡が移動しやすくなり、イ
ンク供給動作による気泡排出作業をよりしやすくするこ
とができる。

【００４２】更に、本発明の構成をとれば、図１に示す
サブインクタンク９内のインク残量検出を行なうための
センサ１５を取り付けず、インク不足にならない範囲
で、ある一定周期でインク供給を実施するような構成を
とることもできる。

【００４３】図１ではシリアル方式のインクジェット記
録装置について記載したが、ライン方式のインクジェッ
ト記録装置においても同様な構成をとることができ、ラ
イン方式の方がノズル数が多くなるため、廃インク量の
低減、ランニングコストの低減の効果をより多く得るこ
とができる。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、これまで我々が提案し
てきたインク供給方法、すなわちインク供給動作をが気
泡を排除を兼ねるインクジェット記録装置によって得ら
れた廃インク減少によるランニングコストの大幅な低減
に加え、本発明のサブインクタンクからメインインクタ
ンクへインクを回収できるインク路を設けた構成によ
り、サブインクタンクのインクプール室にインクが十分
に充填されており、かつインク供給動作は必要としない
状態、あるいは記録ヘッド内の気泡を排除するのに十分
なインクをサブインクタンクに供給できない場合であっ
ても、サブインクタンクのインクプール室に設置したイ
ンク路によってインクは全てメインインクタンクに回収
できるので、常時、必要に応じて気泡除去を行なうこと
ができる。

【００４５】また、サブインクタンクとインクインポー
ト間に設置してある開閉弁の開閉動作により、記録ヘッ
ド内に混入した気泡に振動を与えるようにしたため、気
泡がインク流路及び記録ヘッド内に残存することがなく
なる。しかも、サブインクタンクのインクプール室へ流
れ込んだ気泡混入インクの一部はインク路を経てメイン
インクタンクに戻る際に、インク路内の大気開放弁によ
り大気中に放出され、更に残りの気泡はメインインクタ
ンクに設けられた大気開放穴を介して大気に放出される
ので、従来のパージ動作などによる気泡除去を行なう必
然性がなくなる。すなわち、インク路を通じて回収した
インクが廃インクとならずに再利用できるため、廃イン
ク量が大幅に削減でき、その結果、ランニングコスト低
減に大きな効果をもたらすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のインクジェット記録装置の一例を示
す断面図。

【図２】 従来の構成となるインクジェット記録装置の
断面図。

【図３】図２のＩ-Ｉ断面図。

【符号の説明】

図において、１は記録ヘッド、２はノズル、４はエネル
ギ発生部材、７は共通インク室、９はサブインクタン
ク、１０はメインインクタンク、１８はインク路、３２
はインクプール室である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2C056 EA15 EB21 EB50 EC11 EC17 EC18 EC24 EC35 EC49 EC57 EC64 FA04 FA10 JA13 JC13 JC20 KB04 KB08 KB10 KB11 KB16 KB25 KB37 KC16 KD02

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】記録信号に応じてエネルギ発生部材を駆動
   させ、オリフィスよりインク滴を噴射するよう構成され
   た複数のノズルと、該ノズルにインクを供給するため、
   前記複数のノズルと連通された共通インク室と、該共通
   インク室へインクを供給するサブインクタンクよりなる
   記録ヘッドを被記録物に対向させて記録を行ない、前記
   サブインクタンクへ必要に応じてメインインクタンクか
   らインクを供給するインクジェット記録装置において、 前記ノズルのオリフィスを密閉するキャップ手段とを設
   けるとともに、前記共通インク室の一方は切り替え弁を
   介して前記サブインクタンク又は前記メインインクタン
   クに選択的に連通又は遮断可能とし、前記共通インク室
   の他方は開閉弁を介してサブインクタンクと開閉可能に
   接続される構成とし、更に前記サブインクタンクからメ
   インインクタンクへつながるインク路を設けて、インク
   の供給路が前記メインインクタンクから前記共通インク
   室及び前記サブインクタンクを経てメインインクタンク
   へ至るようにしたことを特徴とするインクジェット記録
   装置。
2. 【請求項２】前記インク路には必要に応じて開閉可能な
   大気開放弁が設けられていることを特徴とする請求項１
   記載のインクジェット記録装置。