JP2001232816A - インクジェット記録装置及びインク供給方法 - Google Patents

インクジェット記録装置及びインク供給方法

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JP2001232816A
JP2001232816A JP2000049062A JP2000049062A JP2001232816A JP 2001232816 A JP2001232816 A JP 2001232816A JP 2000049062 A JP2000049062 A JP 2000049062A JP 2000049062 A JP2000049062 A JP 2000049062A JP 2001232816 A JP2001232816 A JP 2001232816A
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chamber
tank
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Toshitaka Ogawa
俊孝 小川
Satoru Hida
悟 飛田
Takashi Kagami
孝 各務
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Hitachi Koki Co Ltd
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    • B41J2/17—Ink jet characterised by ink handling
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 パージを行なう場合、共通インク室内に残存
する気泡及び共通インク室前段に残存する気泡を吸引排
除することが難しく、気泡を吸引排除するために消費す
るインク量が多く不経済であったし、装置の大型化や印
刷速度の低下を生じた。 【解決手段】 本発明の記録装置は、インク滴を噴射す
るノズルと、ノズルを複数個連通させる共通インク室
と、共通インク室を介してノズルへインクを供給するサ
ブインクタンクとから記録ヘッドを構成し、サブインク
タンクへのインクの供給を共通インク室を通して、非記
録時に行なうようにした。

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
から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を長期にわたり保全
できる記録ヘッドへのインク供給方法及びこれを用いた
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】記録信号に応じてエネルギ発生部材を駆
動させてノズルよりインク滴を噴射し、被記録物にドッ
ト記録を行なうインクジェット記録装置では、ノズル内
のインク、特にインク滴の噴射口となるオリフィス近傍
のインクを繰り返して加圧又は減圧する間欠駆動を行な
うために、ノズル内部のインク流路には気泡が発生し易
く、この気泡がインク滴の噴射に異常をきたし、ひいて
は記録に不具合を生ずることがあった。
【０００３】一方、記録速度を高めるために数百個のノ
ズルを実装した記録ヘッドをキャリッジに搭載し、これ
を被記録物に対向させて往復移動して記録を行なうイン
クジェット記録装置も開発されている。しかしながら、
実装されたノズル数が多くなるほど気泡が発生する可能
性が高くなる。また、記録ヘッド（キャリッジ）の往復
移動の過程で、特にキャリッジの反転領域ではキャリッ
ジの加減速による記録ヘッド内のインクに圧力変動が生
じ、インクを加圧又は減圧するため、気泡が発生し易
く、この種の装置においては気泡による不具合は深刻な
問題であった。
【０００４】更に、気泡は記録ヘッド内部で発生するだ
けではなく、インクタンクやインク供給路を通じて記録
ヘッド内へ運びこまれるものもあって同様に問題であっ
た。
【０００５】最近では、上述した不具合に対処するた
め、気泡を強制的に吸引排除するパージ機構を具備した
記録装置が提案されている。その一例となるインクジェ
ット記録装置を図６に示す。
【０００６】図において、被記録物３１３に対向して配
設されるノズル３０２を複数個実装する記録ヘッド１
は、図示しないモータによって図面に対して垂直な方向
に往復駆動される。
【０００７】各ノズル３０２は、インク滴の噴射口とな
るオリフィス３０３と、オリフィス３０３に連通し、イ
ンクを保持するインク室３０５と、共通インク室３０７
からインク室３０５へ流入するインク量を規制するリス
トリクタ３０６により構成されている。更に、インク室
３０５を構成する隔壁の一面には駆動信号に応じて拡張
又は収縮するエネルギ発生部材（例えば圧電素子）３０
４が装着されており、この部材３０４を含めてノズル３
０２としている。
【０００８】記録ヘッド３００は、前記ノズル３０２
と、共通インク室３０７と、供給路３０８を介して共通
インク室７に接続されるサブインクタンク９とで構成さ
れている。
【０００９】サブインクタンク３０９は可撓性に富んだ
管路３１２を介して加圧ポンプ３１１に接続され、更に
メインインクタンク３１０に接続されている。
【００１０】インク滴の噴射プロセスは次の通りであ
る。
【００１１】まず、駆動信号により圧電素子３０４が変
形すると、インク室３０５の容積が拡張し、共通インク
室３０７からリストリクタ３０６を介してインクをイン
ク室３０５内部へ吸い込む。次に、圧電素子３０４の変
形が解除されると、インク室３０５は収縮し、インク滴
３１４がオリフィス３０３から噴射される。なお、イン
ク滴の噴射に伴い、共通インク室３０７はサブインクタ
ンク３０９からインクを吸い上げ、インクの補充を行な
う。
【００１２】上記構成の記録ヘッドにおいては、オリフ
ィス３０３からのインクの垂れを防ぐため、オリフィス
３０３に対して所定の水頭Ｈｏだけインク供給側（サブ
インクタンク３０９）の水位を低くしている。また、サ
ブインクタンク３０９にはインク残量検出用のセンサ３
１５が設けられており、サブインクタンク３０９内のイ
ンク水位が下がって水頭Ｈｏが所定の値よりも大きくな
った場合にはこれを検知し、メインインクタンク３１０
からインクを補給する。インクの補給は加圧ポンプ３１
１によってメインインクタンク３１０からインクを吸い
込み、更にインクを加圧して、管路３１２を介してサブ
インクタンク３０９へインクを所定量だけ供給する。な
お、サブインクタンク３０９の中のインクは大気開放口
３３９により大気に開放されて自由表面を持つ構造とし
て、記録ヘッド３００が往復運動してもノズル３０２へ
大きな圧力変動を生じさせることがないように配慮され
ている。また、大容量のメインインクタンク３１０を記
録ヘッド３００に搭載しない構成であるので、記録ヘッ
ド駆動源（キャリッジの駆動構成）を小型にすることが
可能である。
【００１３】ノズル３０２内に気泡が入り込んだ等の理
由によりパージを行なう場合は、記録ヘッド３００を記
録領域外のパージポジションまで移動させる。パージポ
ジションにはシール部材３２３を有するキャップ３２１
と、吸引ポンプ３２２と、パージタンク３２５とからな
るパージ機構３２０が、記録ヘッド３００へアクセス可
能に設けられている。パージの際は、記録ヘッド３００
をパージポジションに移動させた後、パージ機構３２０
のキャップ３２１を上昇させて、前記キャップ３２１に
て記録ヘッド３００を密閉し、ノズル３０２内の気泡を
オリフィス３０３を介して吸引する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】前述の構成にてパージ
を行なう場合、特にリストリクタ３０６と共通インク室
３０７との連結部分等、共通インク室７内に残存する気
泡及び共通インク室３０７前段に残存する気泡を吸引排
除することは比較的難しく、吸引ポンプ３２２をより強
力なものとするかあるいは吸引ポンプ３２２の吸引時間
を増大するなどして対応せざるを得ず、これによってイ
ンクジェット記録装置の大型化や印刷速度の低下を生じ
ていた。また、気泡を吸引排除するために消費されるイ
ンク量が必然的に増えてしまい、不経済であった。
【００１５】そこで本発明の課題は、記録ヘッド内に残
存する気泡の排除をより確実に、大きな吸引ポンプなど
を使用することなく実現し、従来生じていたインクの浪
費を大幅に抑えることができる簡便で信頼性の高い記録
ヘッドへのインク供給方法及びこれを用いたインクジェ
ット記録装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、本発明の第１の特徴は、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、前記サブインクタンクにインク残量を検
出する検知手段と、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共に、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た構成とし、インクの供給路
を前記メインインクタンクから前記共通インク室を介し
て前記サブインクタンクを経て前記共通インク室へイン
クが充填されるようにしたことにある。
【００１７】また、本発明の第２の特徴は、記録動作中
は前記開閉弁を閉じ、前記切り替え弁は共通インク室と
メインインクタンクとの連通を遮断し、かつサブインク
タンクと連通して前記サブインクタンク内のインクを前
記切り替え弁を介して共通インク室の一方から記録ヘッ
ドへ供給し、前記検知手段がインク残量の所定のレベル
を検知した場合、前記エネルギ発生部材の駆動を停止
し、前記キャップ手段にて前記オリフィスをを密閉し、
前記切り替え弁により前記共通インク室の一方をサブイ
ンクタンクとの連通を遮断すると共にメインインクタン
クと連通させ、前記開閉弁によって前記共通インク室の
他方をサブインクタンクと連通させた後、インク供給を
開始するようにしたインク供給方法にある。
【００１８】上記構成によれば、共通インク室に残存す
る比較的大きな気泡をオリフィス、リストリクタ、イン
ク室など共通インク室よりは狭い流路から吸引して排除
せず、記録に伴ってサブインクタンクの残量インクが少
なくなった場合など必要に応じて、メインインクタンク
のインクを非記録時に共通インク室を通してサブインク
タンクへ供給する方法をとるので、記録ヘッドへのイン
ク供給によって共通インク室内の残存気泡を、供給され
たインクと共にサブインクタンクの中へ移動させること
が可能となり、パージにて排除する必要がある気泡はリ
ストリクタからオリフィスに至るインク室周辺の流路に
残存するものだけとすることができる。よって、パージ
を行なう場合、排除しなくてはならない気泡が残存する
エリアをインク室周辺に限定できること、共通インク室
内に残存する比較的大きな気泡がないことから、パージ
動作によるインク室周辺の気泡の排除が確実に行ない得
ることができ、パージ機構部を簡便に、かつ気泡除去に
消費されるインク量を大幅に減らすことができる。
【００１９】本発明の第３の特徴は、切り替え弁と前記
メインインクタンクとの間に加圧ポンプを配設し、メイ
ンインクタンクからのインクの供給を該加圧ポンプにて
行なうようにし、サブインクタンクへのインク供給を行
なう際に、加圧ポンプから共通インク室を経由して前記
開閉弁に至る流路内のインクを加圧ポンプで加圧した状
態で開閉弁を断続的に開閉動作することにある。
【００２０】上記構成によれば、インクを加圧ポンプで
加圧した状態で開閉弁を開閉動作させ、加圧ポンプから
共通インク室を経由して開閉弁に至る流路に残存する気
泡に加圧力の印加と解除による衝撃を与えることができ
るので、気泡が剥れやすくなり、メインインクタンクか
らサブインクタンクへインクを供給することで共通イン
ク室を含めた流路内の気泡を効果的に排除し、流路内を
一掃することができる。
【００２１】本発明の第４の特徴は、上記構成に加え、
キャップ手段には負圧ポンプを介してパージタンクが接
続されており、これらが前記記録ヘッドのパージ機構と
して作用することにある。
【００２２】また、前記パージ機構は、前記切り替え
弁、開閉弁及び加圧ポンプを制御することによって複数
のパージ動作が可能であり、必要に応じて任意のパージ
動作が選択され、前記切り替え弁を共通インク室の一方
と前記メインインクタンクへ連通し、サブインクタンク
とは遮断するようにし、かつ他方において前記開閉弁を
閉じた状態として、前記加圧ポンプによる加圧パージを
行なうと共に、前記パージ機構によるオリフィスからの
吸引パージを併用する第１のパージ動作と、前記切り替
え弁を共通インク室の一方がサブインクタンクと連通
し、メインインクタンクとは遮断するようにし、かつ他
方において前記開閉弁を閉じた状態とした上で前記パー
ジ機構によりオリフィスからの吸引パージのみを行なう
第２のパージ動作とよりなる。
【００２３】上記構成においては、長期間電源が切られ
た状態であった場合など、長時間パージを行なわず記録
を開始する場合で、比較的多くの気泡が記録ヘッドに残
存するものと考えられる場合には、気泡を排除する機能
が高い第１のパージ動作を実行してより確実に気泡を排
除させる。これに対し、電源が切断されることがなく、
定常的に記録とパージを行なっている場合など、気泡の
残存が比較的少ないと考えられる場合には第２のパージ
動作を実行する。このようにすることで、少ないインク
消費で確実に気泡を排除することができる。
【００２４】本発明の第５の特徴は、前記インク残量の
検知手段は残量インクの最低状態であるLOWレベルとイ
ンクが最大量充填された状態であるHighレベルの検出が
可能な構成とし、インクがLOWレベル以上残存している
状態であって、前記検知手段がLOWレベル及びHighレベ
ルを検知していない場合に、任意の要求に応じてインク
の供給路内の気泡排除を行なうべくサブインクタンクへ
インクを供給するようにしたことにある。
【００２５】本発明によれば、過去に長期間にわたって
記録を行なっておらず記録を開始するような場合等、ヘ
ッド内に気泡が残存することが予期できるような場合に
おいて、共通インク室を含めた流路に残存する気泡を排
除し、効果的な印刷開始前のパージを実現することがで
きる。また、記録中であっても必要に応じて記録ヘッド
をパージポジションに停止させ、加圧ポンプによってメ
インインクタンクのインクを共通インク室を通してイン
クプール室へ供給し、共通インク室内の気泡を排除する
こともできる。このようにすることで気泡を確実に排除
して安定した記録を行なうことができる。
【００２６】本発明の第６の特徴は、前記第２のパージ
動作はインク供給終了直後に行われるようにしたことに
ある。
【００２７】本構成によると、インクの供給により共通
インク室に残存する気泡を排除した直後に、リストリク
タからオリフィスに至る経路に残存する気泡をパージ機
構で吸引するので、共通インク室に残存し得る比較的大
きな気泡がない状態でパージができるので、リストリク
タからオレフィスに至る経路に残存する気泡がほぼ確実
に排除できる。更には、共通インク室に残存する気泡を
リストリクタやオリフィスなどノズルの内部へ吸引する
ことが無くなるので、ノズル内部の気泡残存を無くす面
からも、気泡を排除するために消費するインクの量を抑
える面からも好都合なパージを実現することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】本発明について図面を参照して説
明する。
【００２９】図１は本発明の記録ヘッドへのインク供給
方法及びこれを用いたインクジェット記録装置の構成を
説明するための模式図、図２は図１のＩ−Ｉ断面図でノ
ズル周辺の構造図である。
【００３０】図１において、ノズル２、サブインクタン
ク９等から構成される記録ヘッド１は被記録物１３に対
向して配置されており、更に記録ヘッド１はガイド１６
により案内されるキャリッジ１７に搭載されており、図
示しない駆動手段によって往復移動（図面と垂直な方向
への移動）が可能となっている。また、記録ヘッド１
と、インクジェット記録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で連結されている。更に、記録ヘッド１
の記録領域外にはパージ機構２０が前記記録ヘッド１へ
アクセス可能に設けられている。
【００３１】図２に示すように、ノズル２は、インク滴
の噴射口となるオリフィス３と、オリフィス３に連通
し、インクを保持するインク室５と、共通インク室７か
らインク室５へ流入するインク量を規制するリストリク
タ６により構成されている。更に、インク室５を構成す
る隔壁の一面には駆動信号に応じて拡張又は収縮するエ
ネルギ発生部材（例えば圧電素子）４が装着されてお
り、この部材４を含めてノズル２としている。そして、
このノズル２が複数個共通インク室７に連結されてい
る。
【００３２】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によって隔
てられたインクプール室３２とインク吸蔵室３４の２室
構成となっている。
【００３３】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３２は大気開放弁３３
と、インク残量を検知するセンサ１５と、インクインポ
ート３５とを有し、このインクインポート３５によって
インクプール室３２は開閉弁５０を介して共通インク室
７の他端と開閉可能に接続されている。
【００３４】インク吸蔵室３４には吸湿材（例えばスポ
ンジ）よりなるインク吸蔵部材３６が充填されており、
その上部は大気開放口３９及び大気に開放される空気室
４１が設けられている。これにより、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３
６が吸収して保持する一方で、共通インク室７の端部と
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ている。
【００３５】次に、図１を用いて記録動作中及びインク
補給時の各部の動作、状態などについて説明を行なう。
【００３６】まず、記録動作中の動作について説明す
る。
【００３７】記録動作中、加圧ポンプ１１は停止してお
り、切り替え弁４０は共通インク室７の一端がサブイン
クタンク９のインク給蔵室３４と連通し、メインインク
タンク１０とは遮断するよう切り替えた状態とし、開閉
弁５０、大気開放弁３３はいずれも閉じた状態として、
インクプール室３２内のインクは共通インク室７とも大
気とも遮断し、インク吸蔵室３４とのみ供給口３０を介
して連通する状態を保つ。
【００３８】上記の状態で、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。イン
ク滴の噴射に伴い、共通インク室７は負圧となり、サブ
インクタンク９のインクを保持するインク吸蔵部材３６
からアウトポート３８に実装される吸蔵ピース６０を介
してインクが共通インク室７へ吸引される。
【００３９】インク吸蔵部材３６は例えばウレタン等か
らなる連続した保水セルを有した吸湿材（スポンジ状の
もの）からなり、共通インク室７に対して概ね数十ｍｍ
の保持水頭を有しているので、記録動作により共通イン
ク室７がこの保持水頭以上の負圧にならない限り、イン
ク吸蔵室３４からノズル２へインクが流入することはな
く、たとえ記録動作中であってもインク滴を噴射してい
ないノズルに対しては正圧がかかることはない。よっ
て、インクが不要にノズル２から流れ出して、被記録物
１３をインクで汚すという問題は発生しない。
【００４０】また、記録ヘッド１が往復移動する際に受
ける加速度がサブインクタンク９内のインクに作用して
も、インク吸蔵部材３６によるインク保持作用により、
ノズル２内のインクに問題を生ずるような圧力変動が生
じることもない。
【００４１】記録動作によりインク吸蔵部材３６から共
通インク室７へインクが流入すると、供給口３０にて連
通しているインクプール室３２内のインクが供給口３０
を通ってインク吸蔵室３６へ流入する。更に記録動作を
続けると、インクプール室３２のインク水面が下がり、
やがてセンサ（インク残量センサ）１５が残量インクの
LOWレベルを検出する。本例において、残量インクのLOW
レベルを検知した段階ではサブインクタンク９には所定
の量だけインクが残っており、記録を直ちに停止する必
要はなく、記録信号の有無やLOWレベルを検知した後に
実施した記録量などを加味して記録を停止する。
【００４２】次に、センサ１５が残量インクのLOWレベ
ルを検知して記録を停止し、インクの供給を行ない、共
通インク室７など流路に残存する気泡を排除する場合の
各部の動作などについて説明を行なう。
【００４３】圧電素子４の駆動を停止し、記録ヘッド１
を記録領域外に設けられた所定のポジション（以下パー
ジポジションという）に移動し、停止する。パージポジ
ションには、シール部材２３を有するキャップ２１と、
吸引ポンプ２２と、パージタンク２５より構成されてい
るパージ機構２０が設置されている。そこで、パージポ
ジションに停止した記録ヘッド１はパージ機構２０がア
クセスされる。これにより、記録ヘッド１の全てのオリ
フィス２はシール部材２３を有するキャップ２１にて密
閉される。キャップ２１にて記録ヘッド１のすべてのオ
リフィス２が密閉された後に切り替え弁４０の開放口を
切り替え、共通インク室７の一端は加圧ポンプ１１及び
メインインクタンク１０に連通させ、かつサブインクタ
ンク９とは遮断し、続いて前記大気開放弁３３を開いて
インクプール室３２のインクを大気圧に開放する。更に
開閉弁５０を開き、共通インク室７の他端をインクプー
ル室３２に連通させる。
【００４４】上記した状態で加圧ポンプ１１を作動さ
せ、メインインクタンク１０内から所定量のインクを管
路１２を介して記録ヘッド１側へ供給する。これによ
り、インクは切り替え弁４０、共通インク室７、開閉弁
５０を経由してインクプール室３２へ流入する。この
時、共通インク室７を含めたメインインクタンク１０か
ら開閉弁５０に至る流路に残存する気泡はインクと共に
インクプール室３２内へ排出することができる。
【００４５】図２に示すように、共通インク室７には接
続されるすべてのノズルにまたがるようにオリフィス２
の径に対して十分小さな濾過流路を有するフィルタ９０
が実装されている。これによりサブインクタンク９やメ
インインクタンク１０より供給されるインクに混在する
塵埃など異物をノズルの前段で確実に捕獲でき、更にノ
ズル前段に残存する気泡をフィルタ９０の表面にて捕獲
するのでノズル内部への気泡の流入が防止できる。ま
た、メインインクタンク１０からサブインクタンク９へ
のインクの供給時にフィルタ９０の表面に沿って流れる
インク流によってフィルタ９０の表面に捕獲された気泡
は排除されるため、効果的な気泡排除を実現することが
できる。なお、排出された気泡はインクプール室３２内
のインク中を上昇して大気に開放排除される。本構成に
よるとメインインクタンク１０のインクを供給すること
で気泡をサブインクタンク９を通じて大気へ排除するこ
とができるので、気泡の回収用の配管が省略でき、記録
ヘッド１へ接続する管路は１本で足りる。
【００４６】次にインクの供給直後、パージを行なう場
合の各部の動作について説明を行なう。
【００４７】サブインクタンク９へのインクの供給を終
えた直後、センサ１５がインク残量のLOWレベル検知を
解除したことを確認の上、記録ヘッド１はパージポジシ
ョンに停止したままパージを行なう。パージ動作を開始
する前に、開閉弁５０、大気開放弁３３、切り替え弁４
０の順で開放口を閉じ、元の記録可能な状態へ戻す。こ
の状態でパージ機構２０の負圧ポンプ２２を作動させて
オリフィス３からインクを吸引し、主にリストリクタ６
からオリフィス３に至る流路に残存する気泡を吸引・排
除する。この際、インクはサブインクタンク９から供給
され、吸引されたインクはパージタンク２５へ廃棄され
る。予めインクの供給によって共通インク室７の気泡が
排除されているので、このパージでリストリクタ６から
オリフィス３に至る流路に残存する気泡をほぼ確実に吸
引排除することができる。なお、パージ動作を終えた後
は記録ヘッド１のインクによる汚れをゴムなどでできた
プレートで拭い取り、インクをオリフィス２から少量噴
射させ捨てることにより記録ヘッド１の状態を良好にす
るリフレッシュ動作を行い、次の記録動作に備える。
【００４８】以上説明したインク供給直後のパージを終
えた後に記録を継続する場合は、所定時間の記録毎にパ
ージを行なう。
【００４９】一方、長期間の休止の後、記録を開始する
場合などノズル２内に残存気泡が存在する可能性が高か
ったり、オリフィス３部分のインクの粘度が上昇してい
る可能性が高い場合などは、予めキャップ手段２３でノ
ズル２を密閉し、開閉弁５０も閉じ、切り替え弁４０を
共通インク室７の一端がメインインクタンク１０側と連
通し、かつサブインクタンク９とは遮断した状態とし、
加圧ポンプ１１による加圧と、負圧ポンプ２２による吸
引とを組み合わせたパージを行ない、記録ヘッド１内の
気泡や高粘度のインクの排除を確実に行なう。
【００５０】オリフィス３から吸引して記録ヘッド２内
に残存する気泡や高粘度インクを排除するためには高い
圧力が必要である。しかし、上述した加圧ポンプ１１と
負圧ポンプ２２を併用したパージを行なうことにより、
記録ヘッド２に対して両ポンプの圧力を利用して数気圧
までの圧力を容易に作用させることが可能であり、また
圧力が高いので比較的多くのインクを流路に流すことが
可能で、気泡や高粘度インクの排除に効果的である。こ
のように、二つのポンプを併用するパージ動作では比較
的多くのインクを共通インク室７へ供給する上でサブイ
ンクタンク９よりもインク内容量の大きなメインインク
タンク１０からインクを供給するよう工夫されている。
【００５１】上述した本例においては、メインインクタ
ンク１０から共通インク室７を通してサブインクタンク
９へインクを供給する際に、開閉弁５０は常に開放状態
としたが、開閉弁５０を電磁弁で構成し、最初にこの電
磁弁を閉じておき、加圧ポンプ１１で共通インク室７を
通して電磁弁に至る流路内のインクを加圧し、続いて電
磁弁を断続的に開閉動作を行なうようにして、流路に残
存する気泡に加圧力の印加と印加解除による衝撃を与え
なつつメインインクタンク１０からサブインクタンク９
へインクを供給して、共通インク室７を含めた流路内の
気泡の排除を更に効果的に行なうようにすることも可能
である。また、流路内に残存する気泡は加圧ポンプ１１
による加圧でその体積が小さくなり縮み、電磁弁を瞬間
的に開くことで圧力が急激に下がるので、一端縮んだ気
泡が急激に膨張を開始して振動する。この気泡の振動に
伴い、気泡と流路の内壁面との付着力に変動が生じ、流
路内に残存する気泡が内壁面に付着した場合であっても
気泡６１が特に引き剥れやすくなる。すなわち、電磁弁
の開閉により、気泡を確実に排除することができる。
【００５２】上述した例においては、インク残量の検知
手段として残量インクのLOWレベルを検知するためのセ
ンサ１５を一つだけ設けた。しかし、図３に示すよう
に、インクのHighレベルを検知可能なセンサ７０を別に
追加して、二つのセンサの検知結果に基づいてサブイン
クタンク９へのインクの供給を制御することにより、共
通インク室７の気泡を更に木目細かに排除してもよい。
【００５３】例えば、センサ１５がインク残量のLOWレ
ベルを検知せず、インク残量はLOWレベルよりも多いと
判断でき、かつセンサ７０がインクのHighレベルを検知
せずインクはHighのレベルまでは残っていないと判断で
きる場合、過去に長期間にわたって記録を行なっておら
ず記録を開始するような場合等、ヘッド内に気泡が残存
することが予期できるような場合には、記録開始前に行
なうパージ動作に先立ち、加圧ポンプ１１によってメイ
ンインクタンク１０のインクを共通インク室７を通して
インクプール室３２へ、センサ７０がインク残量のHigh
レベルを検知するまで供給するようにしてもよい。
【００５４】また、記録中であっても記録時間が所定量
を超えた場合など、必要に応じて記録ヘッド２をパージ
ポジションに移動させて、加圧ポンプ１１によってメイ
ンインクタンク１０のインクを共通インク室７を通して
インクプール室３２へ、センサ７０がインク残量のHigh
レベルを検知するまで供給するようにしてもよい。
【００５５】このようにセンサを加えることにより、前
述の例に比べ、より確実に気泡排除を実現することがで
きる。
【００５６】本発明の他の例として、記録ヘッドを複数
個設けてマルチ記録ヘッドとし、マルチ記録ヘッドに対
応したパージ機構を設け、各記録ヘッドの切り替え弁と
一つの加圧ポンプを管路で連結した構成としてもよい。
この場合、各記録ヘッドに個々に設けたインク残量のセ
ンサ１５の検知結果に基づき、各記録ヘッドに設けた切
り替え弁及び開閉弁と、加圧ポンプ、パージ機構を制御
して、各記録ヘッドへのインク供給動作や各記録ヘッド
のパージ動作を個々の記録ヘッド毎に実施可能とし、記
録ヘッドの気泡排除を独立して行なうようにする。
【００５７】図４は前述の構成を具体的に示したもので
ある。
【００５８】被記録物１３の幅に対応するように長尺の
マルチ記録ヘッド１００を構成し、共通インク室をイン
クの供給が十分可能な程度に複数に分割し、各分割され
た単位の共通インク室８０ごとにサブインクタンク９、
切り替え弁４０、開閉弁５０、インク残量検出用のセン
サ１５を設ける。、また、マルチ記録ヘッド１００の全
幅にまたがるキャップ手段１２１と吸引ポンプ１２２か
らなるパージ機構１２０を設ける。そして、個々の記録
ヘッド毎にセンサ１５の検出結果に基づき、切り替え弁
４０、開閉弁５０、加圧ポンプ１１０、パージ機構１２
０の制御を行ってインクの供給を行ない、マルチ記録ヘ
ッド１００の全幅を一括してパージを行ない、加圧ポン
プ１１０から各記録ヘッド毎の共通インク室８０に至る
流路に残存する気泡を一つの加圧ポンプで、かつ個々の
共通インク室８０毎に独立して排除可能とする。各単位
の共通インク室８０からオリフィス３に至るノズル２内
に残存する気泡は、マルチ記録ヘッド１００の全幅を一
括して吸引できるパージ機構１２０と加圧ポンプ１１０
との併用により、気泡排除してもよい。このようにする
ことでマルチ記録ヘッド１００の共通インク室８０の流
路を大きくすることなく、先に述べた例とほぼ同様の効
果を達成することが可能である。
【００５９】本発明の更に別の例として、共通インク室
の長さを極力長くして、より多くのノズルを連通させた
記録ヘッドを構成し、共通インク室から個々のノズルに
十分なインク供給を可能とするための構成を図５に示
す。
【００６０】図において、サブインクタンク２０９の両
端部に切り替え弁２４０を設け、中央部に開閉弁２５０
を設ける構造である。記録動作中は開閉弁２５０を閉じ
て、切り替え弁２４０は両端部双方ともにサブインクタ
ンク２０９と連通させており、かつメインインクタンク
２１０とは遮断するように切り替え、大気開放弁２３３
は閉じた状態として、記録に応じてサブインクタンク９
から両端部に設けたアウトポート２３８、切り替え弁２
４０、共通インク室２０７を経由してノズルへインクを
供給する。本構成においては、記録ヘッド２００の両端
部からインクを共通インク室２０７へインクを供給する
こととなるのでインクの供給性が向上し、共通インク室
２０７の長さを長くすることが可能となり、より多くの
ノズルを一つの記録ヘッド２００へ実装することが実現
ができる。すなわち、記録装置の小型化が図れる。
【００６１】また、図５において、インクプール室２３
２のインク残量のLOWレベルをセンサ２１５が検出した
場合は、記録を停止して記録ヘッド２００をパージポジ
ションに移動し、パージ機構２２０でオリフィスを密閉
し、インクプール室２３２の両側に設けられたサブイン
クタンク２０９の両方に設置された切り替え弁２４０を
共通インク室２０７がメインインクタンク２１０と連通
し、かつサブインクタンク２０９とは遮断するように切
り替え、開閉弁２５０を開放する。このような状態のも
とで加圧ポンプ２１１によってメインインクタンク２１
０からインクを記録ヘッド２００へ供給して、両側の切
り替え弁２４０を介して共通インク室２０７の両端から
開閉弁２５０を経由してインクプール室３２へとインク
を供給する。更に、切り替え弁２４０と共通インク室２
０７との間にフィルタ２９０を設け、より信頼性を向上
させてもよいし、吸蔵ピース２３６をフィルタ部材を兼
ねるようにしてもよい。
【００６２】
【発明の効果】以上の通り、本発明によればサブインク
タンクへのインクの供給を共通インク室を介して非記録
時に行なうようにし、更にパージ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の供給を終えた直後に
行なうので、パージ機構を簡便なものとすることができ
るだけでなく、気泡排除に消費されるインク量を大幅に
減らすことができ、この種のインクジェット記録装置の
ランニングコストを下げることができる。
【００６３】また、サブインクタンクのインク残量を検
出する検知手段の検知結果に基づき、エネルギ発生部
材、切り替え弁、開閉弁及びキャップ手段を制御し、定
常的に必要なサブインクタンクへのインクを供給する作
業が、共通インク室の気泡排除をも可能とし、更には共
通インク室がノズルへのインク供給流路としての機能に
加えて、サブインクタンクへのインク供給用流路として
の機能をも所定の条件下で持つように工夫し、必要に応
じて共通インク室の機能を切り替え可能な構造としてい
るので、簡便な構成で気泡が排除でき、低価格のインク
ジェット記録装置を実現することができる。
【００６４】加圧ポンプによる加圧と負圧ポンプによる
吸引とを組み合せ併用し、少なくとも二つのパージモー
ドを実行することが可能であり、必要に応じてパージモ
ードを切り替えることができるよう工夫し、パージによ
るインクの浪費を抑え、確実に気泡を排除することがで
きるので安価で信頼性の高いインクジェット記録装置を
提供することができる。
【００６５】更に、インクプール室の一端には大気開放
弁を設け、インク供給時にはこの大気開放弁を開き、共
通インク室から排除されて運ばれてくる気泡を大気中へ
逃がすことが可能な構造としたので、長期間にわたって
記録ヘッドの信頼性を確保することができる。
【００６６】インクを供給するためにキャリッジが停止
する供給ポジションを設け、この供給ポジションをパー
ジポジションと兼ねるよう工夫したので、この種のイン
クジェット記録装置の小型化と高速印刷を実現すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一例となる記録ヘッド及び記録装置
の概略を示す模式図。
【図２】 本発明の記録ヘッドを示す図１のＩ−Ｉ断面
図。
【図３】 本発明の他の例となる記録ヘッド及び記録装
置の概略を示す模式図。
【図４】 本発明の他の例となる記録ヘッド及び記録装
置の概略を示す模式図。
【図５】 本発明の他の例となる記録ヘッド及び記録装
置の概略を示す模式図。
【図６】 従来の構成である記録ヘッド及び記録装置の
概略を示す模式図。
【符号の説明】
図において、１は記録ヘッド、２はノズル、３はオリフ
ィス、４は圧電素子、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、１１は加圧ポン
プ、１３は被記録物、１５、７０はセンサ、１７はキャ
リッジ、１８はインク路、２０はパージ機構、２１はキ
ャップ手段、２２は吸引ポンプ、３１は隔壁、３２はイ
ンクプール室、３３は大気開放弁、３４はインク吸蔵
室、３６はインク吸蔵部材、４０は切り替え弁、５０は
開閉弁、９０はフィルタである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2C056 EA15 EA25 EB21 EB50 EC11 EC17 EC18 EC24 EC35 EC49 EC57 EC64 FA04 FA10 JA13 JC13 JC20 KB08 KB10 KB11 KB25 KB37 KC16 KD02

Claims (14)

    【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、 前記サブインクタンクにインク残量を検出する検知手段
    と、前記ノズルのオリフィスを密閉するキャップ手段と
    を設けると共に、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
    に接続された構成とし、インクの供給路を前記メインイ
    ンクタンクから前記共通インク室を介して前記サブイン
    クタンクを経て前記共通インク室へインクが充填される
    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】請求項１記載のインクジェット記録装置に
    おいて、 前記切り替え弁と前記メインインクタンクとの間に加圧
    ポンプを配設し、メインインクタンクからのインクの供
    給を該加圧ポンプにて行なうようにしたことを特徴とす
    るインクジェット記録装置。
  3. 【請求項３】請求項１又は２記載のインクジェット記録
    装置において、 前記サブインクタンクは、大気開放弁を備え、かつ前記
    開閉弁にを介して共通インク室に連通されているインク
    プール室と、インク吸蔵部材を備え、前記切り替え弁を
    介して共通インク室と連通しているインク吸蔵室よりな
    り、前記インクプール室とインク吸蔵室はそれらを仕切
    る隔壁の一部に設けられた供給口にて連通されているこ
    とを特徴とするインクジェット記録装置。
  4. 【請求項４】請求項１ないし３記載のインクジェット記
    録装置において、 前記キャップ手段には負圧ポンプを介してパージタンク
    が接続されており、これらが前記記録ヘッドのパージ機
    構として作用することを特徴とするインクジェット記録
    装置。
  5. 【請求項５】請求項４記載のインクジェット記録装置に
    おいて、 前記パージ機構は、前記切り替え弁、開閉弁及び加圧ポ
    ンプを制御することによって複数のパージ動作が可能で
    あり、必要に応じて任意のパージ動作が選択されること
    を特徴とインクジェット記録装置。
  6. 【請求項６】請求項５記載の前記複数のパージ動作は、 前記切り替え弁を共通インク室の一方と前記メインイン
    クタンクへ連通し、サブインクタンクとは遮断するよう
    にし、かつ他方において前記開閉弁を閉じた状態とし
    て、前記加圧ポンプによる加圧パージを行なうと共に、
    前記パージ機構によるオリフィスからの吸引パージを併
    用する第１のパージ動作と、 前記切り替え弁を共通インク室の一方がサブインクタン
    クと連通し、メインインクタンクとは遮断するように
    し、かつ他方において前記開閉弁を閉じた状態とした上
    で前記パージ機構によりオリフィスからの吸引パージの
    みを行なう第２のパージ動作と、よりなることを特徴と
    するインクジェット記録装置。
  7. 【請求項７】前記第２のパージ動作はインク供給終了直
    後に行われるようにしたことを特徴とする請求項６記載
    のインクジェット記録装置。
  8. 【請求項８】印刷領域外にインク供給の供給ポジション
    を設け、この供給ポジションが記録ヘッドを保全するパ
    ージポジションを兼ねていることを特徴とする請求項４
    記載のインクジェット記録装置。
  9. 【請求項９】請求項１ないし７記載のインクジェット記
    録装置において、 前記記録ヘッドは、共通インク室を複数に分割し、夫々
    の共通インク室毎に記録ヘッドのユニットを構成し、こ
    れらが組み合わせられたマルチ記録ヘッドであることを
    特徴とするインクジェット記録装置。
  10. 【請求項１０】前記共通インク室内にフィルタを設け、
    メインインクタンクからインクが狂句給され、前記共通
    インク室を経由してサブインクタンクへインクを供給す
    る際には前記フィルタ表面に沿ってインクが流れるよう
    構成されていることを特徴とする請求項１項記載のイン
    クジェット記録装置。
  11. 【請求項１１】請求項１ないし３記載のインクジェット
    記録装置において、 インクの供給は非記録動作時のみに行なうようにしたこ
    とを特徴とするインク供給方法。
  12. 【請求項１２】請求項１１記載のインク供給方法であっ
    て、 記録動作中は前記開閉弁を閉じ、前記切り替え弁は共通
    インク室とメインインクタンクとの連通を遮断し、かつ
    サブインクタンクと連通して前記サブインクタンク内の
    インクを前記切り替え弁を介して共通インク室の一方か
    ら記録ヘッドへ供給し、 前記検知手段がインク残量の所定のレベルを検知した場
    合、前記エネルギ発生部材の駆動を停止し、前記キャッ
    プ手段にて前記オリフィスをを密閉し、前記切り替え弁
    により前記共通インク室の一方をサブインクタンクとの
    連通を遮断すると共にメインインクタンクと連通させ、
    前記開閉弁によって前記共通インク室の他方をサブイン
    クタンクと連通させた後、インク供給を開始するように
    したことを特徴とするインク供給方法。
  13. 【請求項１３】請求項１２記載のインク供給方法であっ
    て、 インク供給を行なう際に、前記開閉弁を断続的に開閉動
    作させるようにしたことを特徴とするインク供給方法。
  14. 【請求項１４】請求項１２記載のインク供給方法におい
    て、 前記インク残量の検知手段は残量インクの最低状態であ
    るLOWレベルとインクが最大量充填された状態であるHig
    hレベルの検出が可能な構成とし、インクがLOWレベル以
    上残存している状態であって、前記検知手段がLOWレベ
    ル及びHighレベルを検知していない場合に、任意の要求
    に応じてインクの供給路内の気泡排除を行なうべくサブ
    インクタンクへインクを供給するようにしたことを特徴
    とするインク供給方法。
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