JP2006327185A - Inkjet recorder and inkjet recording head - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インク滴を吐出するインクジェット記録ヘッドを備えたインクジェット記録装置に関し、特に、上記インクジェット記録ヘッドの構造に関するものである。 The present invention relates to an ink jet recording apparatus including an ink jet recording head for ejecting ink droplets, and more particularly to the structure of the ink jet recording head.
従来からインク滴を被記録媒体に吐出することによって当該被記録媒体上に画像を記録するインクジェット記録装置が提供されている。インク滴は、インクジェット記録装置に備えられたインクジェット記録ヘッドから吐出される。インクジェット記録ヘッドは、インク滴が吐出される複数のノズルと、圧電素子、歪電素子又は発熱素子等のアクチュエータとを備えている。このアクチュエータの撓みや熱によるインクの局部的な沸騰により、上記ノズルからインク滴が吐出される。このインクジェット記録ヘッドは、被記録媒体の搬送方向と直交する方向に往復移動する走査キャリッジに搭載されている。被記録媒体は、上記搬送方向に所定の改行幅ごとに搬送され、当該改行ごとに上記走査キャリッジが移動される。走査キャリッジの移動に伴ってインクジェット記録ヘッドが所定のタイミングでノズルからインク滴を吐出する。これにより、当該被記録媒体に画像が記録される。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been provided an ink jet recording apparatus that records an image on a recording medium by ejecting ink droplets onto the recording medium. The ink droplets are ejected from an ink jet recording head provided in the ink jet recording apparatus. The ink jet recording head includes a plurality of nozzles from which ink droplets are ejected and an actuator such as a piezoelectric element, a strain electric element, or a heating element. The ink droplets are ejected from the nozzles due to the local boiling of the ink due to the deflection of the actuator and heat. This ink jet recording head is mounted on a scanning carriage that reciprocates in a direction perpendicular to the transport direction of the recording medium. The recording medium is transported in the transport direction for each predetermined line feed width, and the scanning carriage is moved for each line feed. As the scanning carriage moves, the ink jet recording head ejects ink droplets from the nozzles at a predetermined timing. Thereby, an image is recorded on the recording medium.
インクジェット記録装置では、すべてのノズルから確実にインク滴が吐出されていることが重要である。なぜなら、複数のノズルのうち一つにでも異物が詰まったり、あるいは、気泡が混入したりすると、インク滴の吐出不良が生じて画質が低下するからである。ノズルの詰まりや気泡の混入が未然に防止されるために、一般に、インクジェット記録ヘッドの吸引動作(パージ)や空吐出動作(フラッシング)が行われるようになっている。ところが、これらの動作は、ノズルの詰まりや気泡の混入を直接検知するものではない。そのため、従来では、ノズルの詰まりを積極的に検出することができるインクジェット記録装置が提案されている(特許文献1及び特許文献2参照)。 In an ink jet recording apparatus, it is important that ink droplets are reliably discharged from all nozzles. This is because if one of the plurality of nozzles is clogged with foreign matter or air bubbles are mixed, ink droplet ejection failure occurs and the image quality deteriorates. In order to prevent clogging of nozzles and mixing of air bubbles, generally, an ink jet recording head performs a suction operation (purge) or an idle discharge operation (flushing). However, these operations do not directly detect nozzle clogging or bubble contamination. Therefore, conventionally, an ink jet recording apparatus that can positively detect nozzle clogging has been proposed (see Patent Document 1 and Patent Document 2).
従来のインクジェット記録装置では、ノズルの詰まりが検出されるために、インクジェット記録ヘッドが通常の印字領域とは異なる所定の検出位置(典型的にはパージあるいはフラッシングが行われる位置)に移動されなければならなかった。すなわち、印字中あるいは印字直前にノズルの詰まりが検出されることはなく、そのため、ノズルが詰まっている状態で印字動作がなされるおそれもあり、その結果、ノズルの詰まりが確実に発見されるためには、ユーザーが印字後の画像を確認するほかは方法がなかった。 In the conventional ink jet recording apparatus, since the clogging of the nozzle is detected, the ink jet recording head must be moved to a predetermined detection position (typically a position where purge or flushing is performed) different from the normal printing area. did not become. That is, nozzle clogging is not detected during printing or immediately before printing, so there is a possibility that printing operation may be performed with the nozzle clogged, and as a result, nozzle clogging is reliably detected. There was no way for the user to check the image after printing.
そこで、本発明の目的は、印字動作の際中においてもノズルの詰まりや気泡の混入によるインクの吐出不良を確実に検出することができるインクジェット記録ヘッド及びこれを搭載したインクジェット記録装置を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an ink jet recording head that can reliably detect ink ejection failure due to nozzle clogging or air bubbles even during a printing operation, and an ink jet recording apparatus equipped with the ink jet recording head. It is.
(1) 上記目的が達成されるため、本発明に係るインクジェット記録ヘッドは、複数のノズル孔が配列されたノズルプレートを有する記録ヘッド本体と、前記ノズルプレートにおいて、上記ノズル孔を挟んで隣接配置された電極とを備えている。 (1) In order to achieve the above object, an ink jet recording head according to the present invention includes a recording head body having a nozzle plate in which a plurality of nozzle holes are arranged, and the nozzle plate adjacent to each other across the nozzle holes. Electrode.
インクジェット記録ヘッドからインク滴が良好に吐出されるためには、ノズル孔内にメニスカスが正常に形成され、且つインクジェット記録ヘッドに設けられた圧電素子等の変形(振動)にメニスカスが追従する必要がある。ここで、「正常なメニスカス」とは、断面視でインク液面がノズル孔の出口周縁から内奥側に凹となる曲面状に形成された状態をいい、インク液面がノズル孔の出口周縁に位置することをいう。正常なメニスカスが形成された状態において、インクがインク滴としてノズル孔から吐出されるときには、当該インクは、次のような挙動を示す。すなわち、上記圧電素子等が変形することにより、上記正常なメニスカスは、一旦ノズル孔の内奥側にさらに待避し、その後、当該圧電素子等の変形が復帰されることに伴ってインクがノズル孔から弾かれるようにして押し出される。 In order for ink droplets to be ejected satisfactorily from the ink jet recording head, it is necessary for the meniscus to follow the deformation (vibration) of the piezoelectric element or the like provided in the ink jet recording head, and the meniscus is normally formed in the nozzle hole. is there. Here, the “normal meniscus” refers to a state in which the ink liquid surface is formed in a curved shape that is concave inward from the outlet periphery of the nozzle hole in a cross-sectional view, and the ink liquid surface is the outlet periphery of the nozzle hole. It is located in In a state where a normal meniscus is formed, when ink is ejected from the nozzle hole as an ink droplet, the ink exhibits the following behavior. That is, when the piezoelectric element or the like is deformed, the normal meniscus is temporarily withdrawn to the inner side of the nozzle hole, and then the ink is transferred to the nozzle hole as the deformation of the piezoelectric element or the like is restored. It is pushed out as if bounced from.
仮に、インク滴が吐出される前に既にノズル孔に空気等が侵入してしまっているときは、メニスカスはノズル孔の内奥部まで待避してしまうので、このインクは、ノズル孔から飛び出すことはできない。また、仮に、インク滴が吐出される前にノズル孔よりも上流側の流路に気泡が既に存在しているときは、上記圧電素子等が変形したとしても、この気泡が一種の緩衝材として機能してしまう。すなわち、インク滴の吐出前にメニスカスが正常に形成されていたとしても、上記圧電素子等の変形によるインクの圧力変化が上記気泡を変形させてしまい、ノズル孔内のインクは、ノズル孔から飛び出すことはできない。しかし、正常なメニスカスが上記圧電素子等の変形(振動)に追従したときは、当該インクは、上記圧電素子の変形に伴って、一旦ノズル孔内に待避した後、柱状となってノズル孔の外部に突出し、当該柱状のインクの一部が離脱してインク滴となって飛び出す。 If air or the like has already entered the nozzle hole before ink droplets are ejected, the meniscus will escape to the inner part of the nozzle hole, and this ink will jump out of the nozzle hole. I can't. Also, if bubbles already exist in the flow channel upstream of the nozzle holes before the ink droplets are ejected, these bubbles can be used as a kind of cushioning material even if the piezoelectric element is deformed. It will work. That is, even if the meniscus is normally formed before the ink droplet is discharged, the pressure change of the ink due to the deformation of the piezoelectric element or the like deforms the bubble, and the ink in the nozzle hole jumps out of the nozzle hole. It is not possible. However, when a normal meniscus follows the deformation (vibration) of the piezoelectric element or the like, the ink temporarily retreats in the nozzle hole along with the deformation of the piezoelectric element, and then becomes a columnar shape. Projecting to the outside, a part of the columnar ink is detached and ejected as ink droplets.
一方、インク滴が離脱した後のインクの柱は、再び当該ノズル孔側へ退避することになる。ただし、そのとき、インクの柱の端部が上記インク滴の離脱の反作用によって径方向に広がり、当該ノズル孔の開口周縁の周囲に付着する。しかし、ノズル孔の内部は常時負圧(大気圧以下)となっているから、上記インクの柱はノズル孔内に引っ張られるようにして退避する。したがって、これに引きずられるようにしてノズル孔の開口周縁の周囲に付着したインクも当該ノズル孔内に退避する。ノズル孔内に退避したインクは、再び上記正常なメニスカスを形成する。 On the other hand, the column of ink after the ink droplet is detached is retreated to the nozzle hole side again. However, at that time, the end portion of the ink column expands in the radial direction by the reaction of the ink droplet detachment, and adheres around the periphery of the opening of the nozzle hole. However, since the inside of the nozzle hole is always under negative pressure (below atmospheric pressure), the ink column is retracted so as to be pulled into the nozzle hole. Accordingly, the ink attached around the periphery of the opening of the nozzle hole so as to be dragged by this is also retracted into the nozzle hole. The ink withdrawn in the nozzle hole again forms the normal meniscus.
本発明では、上記電極が上記ノズル孔を挟んで隣接配置されているので、前述のようにインク滴がノズル孔から飛び出した後にインクの一部がノズル孔の開口周縁の周囲に付着した場合には、当該インクが導電材として機能する。したがって、電極間に電圧を印加すると、当該インクが付着することによって上記電極間に電流が流れる。よって、この電流量を監視すれば当該電極間が導通状態であるか否かを判断でき、更にそれに基づいて、ノズル孔からインク滴が確実に吐出されたことが検知できる。 In the present invention, since the electrode is disposed adjacent to the nozzle hole, as described above, when a part of the ink adheres to the periphery of the opening of the nozzle hole after the ink droplet has ejected from the nozzle hole. The ink functions as a conductive material. Therefore, when a voltage is applied between the electrodes, a current flows between the electrodes due to adhesion of the ink. Therefore, if this amount of current is monitored, it can be determined whether or not the electrodes are in a conductive state, and based on this, it can be detected that ink droplets have been reliably ejected from the nozzle holes.
(2) 上記電極は、上記ノズルプレートの表面に配置されているのが好ましい。前述のように、インク滴がノズル孔から吐出されると、インクの一部がノズル孔の開口周縁の周囲に付着する。したがって、上記電極が上記ノズルプレートの表面に配置されることにより、上記ノズル孔の開口周縁に付着したインクが導電材として確実に機能するので、電流量を監視することで上記電極間が導通状態となったことが確実に判断される。 (2) The electrode is preferably disposed on the surface of the nozzle plate. As described above, when the ink droplet is ejected from the nozzle hole, a part of the ink adheres around the periphery of the nozzle hole. Therefore, by arranging the electrode on the surface of the nozzle plate, the ink attached to the periphery of the opening of the nozzle hole functions reliably as a conductive material. It is definitely determined that
上記電極は、上記ノズル孔の周縁から略1μm〜5μmだけ離隔されているのが好ましい。前述のように、インク滴がノズル孔から吐出されると、インクの一部がノズル孔の開口周縁の周囲に付着するが、このとき、当該インクは、通常、ノズル孔の直径よりも10μm程度大きい直径の円形に広がる。したがって、ノズル孔の開口周縁に付着したインクが導電材としてより確実に機能するので、電流量を監視することで上記電極間が導通状態となったことがより確実に判断される。 The electrode is preferably separated from the peripheral edge of the nozzle hole by approximately 1 μm to 5 μm. As described above, when an ink droplet is ejected from a nozzle hole, a part of the ink adheres around the periphery of the opening of the nozzle hole. At this time, the ink is usually about 10 μm from the diameter of the nozzle hole. Expands into a large diameter circle. Therefore, since the ink adhered to the peripheral edge of the nozzle hole functions more reliably as a conductive material, it is more reliably determined that the electrodes are in a conductive state by monitoring the current amount.
上記ノズルプレートは、表面に撥水層が形成されているのが好ましい。この撥水層が設けられることにより、一旦ノズルプレートの表面に広がったインクは、速やかにノズル孔内へ退避することができ、上記正常なメニスカスが速やかに再形成され得る。 The nozzle plate preferably has a water repellent layer on the surface. By providing this water-repellent layer, the ink that has once spread on the surface of the nozzle plate can be quickly withdrawn into the nozzle hole, and the normal meniscus can be quickly re-formed.
上記電極は、上記複数のノズル孔同士を直列に接続するように配置されているのが好ましい。これにより、インクが各ノズル孔から弾き出されたときに、複数のノズル孔のいずれか一つにおいても電極間が導通状態とならなければ、インク滴が吐出された後にインクがノズルプレートの表面に付着していないことが検知され得る。すなわち、ノズル孔からインク滴が飛び出していなかったことが検知される。 The electrode is preferably arranged so as to connect the plurality of nozzle holes in series. As a result, when ink is ejected from each nozzle hole, if ink does not become conductive between any one of the plurality of nozzle holes, the ink is ejected onto the surface of the nozzle plate after ink droplets are ejected. It can be detected that there is no adhesion. That is, it is detected that no ink droplet has been ejected from the nozzle hole.
特に、上記複数のノズル孔は、吐出されるインクの色ごとに配置されているのが好ましい。これにより、ノズル孔からインク滴が飛び出していなかったことが各色ごとに検知される。前述のように、インク滴がノズル孔から飛び出さなかった理由は、ノズルへの異物の詰まりや気泡の混入等さまざまであるが、これを解消するための措置として、吸引や空吐出等が施される。その場合、すべての色について吸引又は空吐出が行われる必要はなく、インク滴が飛び出さなかった色のノズル孔についてのみかかる措置が施されればよいので、無駄にインクが廃棄されることがない。 In particular, the plurality of nozzle holes are preferably arranged for each color of ink to be ejected. Thus, it is detected for each color that no ink droplet has been ejected from the nozzle hole. As described above, there are various reasons why ink droplets did not fly out of the nozzle holes, such as clogging of foreign matter or bubbles in the nozzles.As measures to solve this, suction or empty discharge is performed. Is done. In that case, it is not necessary to perform suction or empty ejection for all colors, and it is only necessary to take such a measure for the nozzle holes of the color from which ink droplets have not been ejected. Absent.
(3) また、上記電極は、上記ノズル孔内に正常に形成されたメニスカスにのみ接触する位置に、上記ノズル孔の内周面に露出した状態で上記ノズルプレートに埋設されているのが好ましい。前述のように、インク滴がノズル孔から飛び出すためには、メニスカスがノズル孔の開口周縁に位置するように形成されていなければならない。すなわち、上記正常なメニスカスが形成されていなければならない。 (3) Further, it is preferable that the electrode is embedded in the nozzle plate in a state where it is exposed to the inner peripheral surface of the nozzle hole at a position that contacts only the meniscus formed normally in the nozzle hole. . As described above, in order for the ink droplet to jump out of the nozzle hole, the meniscus must be formed so as to be positioned at the opening periphery of the nozzle hole. That is, the normal meniscus must be formed.
本発明では、上記電極は、正常に形成されたメニスカスにのみ接触するので、インク滴がノズル孔から飛び出す前に正常なメニスカスが形成されているならば、当該電極間は導通状態となる。すなわち、インク滴がノズル孔から飛び出す前に気泡等の存在を理由として不正常なメニスカスが形成されているならば、当該電極間は絶縁状態となる。 In the present invention, since the electrode contacts only the normally formed meniscus, if the normal meniscus is formed before the ink droplets are ejected from the nozzle holes, the electrodes are in a conductive state. That is, if an abnormal meniscus is formed due to the presence of bubbles or the like before the ink droplet jumps out of the nozzle hole, the electrodes are insulated.
前述のように、上記圧電素子等が変形すると、上記正常なメニスカスは、一旦ノズル孔の内奥側にさらに待避する。したがって、このときに上記電極間が導通状態から絶縁状態へと変化する。さらに、上記圧電素子等の変形が復帰されると、当該ノズル孔内のインクが弾かれるようにして当該ノズル孔から飛び出す。したがって、このときに上記電極間が絶縁状態から再び導通状態へと変化する。また、インク滴が吐出された後は、当該インクが再び当該ノズル孔内へ戻って上記正常なメニスカスが形成されるから、この導通状態が維持される。上記判断手段は、当該電極間に流れる電流に基づいて導通状態であることを判断するから、インク滴の吐出の前後において上記電極間が瞬間的に導通状態から絶縁状態へと変化し、再び導通状態に変化したことを判断することができる。すなわち、インク滴の吐出の前後において、ノズル孔内にインク滴の吐出が可能なメニスカスが形成されていること、換言すれば、インク滴の吐出の前後において、正常なメニスカスがノズル孔内でインク滴の吐出が可能な挙動(正常な挙動)を示していることが検知され得る。 As described above, when the piezoelectric element or the like is deformed, the normal meniscus temporarily retracts further to the inner back side of the nozzle hole. Therefore, at this time, between the electrodes changes from a conductive state to an insulating state. Further, when the deformation of the piezoelectric element or the like is restored, the ink in the nozzle hole jumps out of the nozzle hole so as to be repelled. Accordingly, at this time, the electrodes change from the insulated state to the conductive state again. Further, after the ink droplets are ejected, the ink returns again into the nozzle holes and the normal meniscus is formed, so that this conduction state is maintained. Since the determination means determines that the conductive state is established based on the current flowing between the electrodes, the electrodes instantaneously change from the conductive state to the insulated state before and after the ejection of the ink droplet, and the conductive state is again established. It can be determined that the state has changed. That is, a meniscus capable of ejecting ink droplets is formed in the nozzle holes before and after ink droplet ejection, in other words, normal meniscus is ejected in the nozzle holes before and after ink droplet ejection. It can be detected that the droplet can be ejected (normal behavior).
上記ノズルプレートは、表面に設けられた撥水層と当該撥水層に積層された絶縁層とを有し、上記電極は、上記絶縁層と上記撥水層との間に挟み込まれているのが好ましい。この場合、上記正常なメニスカスが形成されているならば、上記電極間が確実に導通状態となる。また、ノズル孔の上流側の流路に存在するインクによって上記電極間が導通されることはない。したがって、上記判断手段の誤動作が確実に防止される。 The nozzle plate has a water repellent layer provided on the surface and an insulating layer laminated on the water repellent layer, and the electrode is sandwiched between the insulating layer and the water repellent layer. Is preferred. In this case, if the normal meniscus is formed, the electrodes are reliably connected. Further, the ink is not conducted between the electrodes by the ink existing in the flow path upstream of the nozzle holes. Therefore, the malfunction of the determination means is surely prevented.
上記電極は、上記複数のノズル孔同士を並列に接続するように配置されているのが好ましい。これにより、インクが各ノズル孔から押し出されたときに、複数のノズル孔のいずれか一つにおいても電極間が絶縁状態とならなければ、上記正常なメニスカスがインク滴を吐出することができる挙動を示していないことが判断され得る。すなわち、ノズル孔からインク滴が飛び出し得る状態となっていないことが検知される。 The electrodes are preferably arranged so as to connect the plurality of nozzle holes in parallel. As a result, when the ink is pushed out from each nozzle hole, the normal meniscus can eject ink droplets if the electrodes are not insulated in any one of the plurality of nozzle holes. Can be determined not to indicate. That is, it is detected that ink droplets are not ready to eject from the nozzle holes.
特に、上記複数のノズル孔は、吐出されるインクの色ごとに配置されているのが好ましい。これにより、上記正常なメニスカスがインク滴を吐出できる挙動を示していないことが各色ごとに検知される。前述のように、正常なメニスカスが形成されていない理由はさまざまであるが、これを解消するための措置として、吸引や空吐出等が施される。その場合、すべての色について吸引又は空吐出が行われる必要はなく、インク滴が飛び出さなかった色のノズル孔についてのみかかる措置が施されればよいので、無駄にインクが廃棄されることがない。 In particular, the plurality of nozzle holes are preferably arranged for each color of ink to be ejected. As a result, it is detected for each color that the normal meniscus does not exhibit a behavior capable of ejecting ink droplets. As described above, there are various reasons why a normal meniscus is not formed. As measures for solving this, suction or idle discharge is performed. In that case, it is not necessary to perform suction or empty ejection for all colors, and it is only necessary to take such a measure for the nozzle holes of the color from which ink droplets have not been ejected. Absent.
(3) また、上記インクジェット記録ヘッドと、上記電極間に所定の電圧を印加し、当該電極間に流れる電流を検出する電流検出部と、前記電流検出部の検出結果に基づいて当該電極間が導通状態であることを判断する判断手段と備えたインクジェット記録装置が構成され得る。このインクジェット記録装置では、インクジェット記録ヘッドからインクが良好に吐出されたか否かが確実に検知され得る。 (3) Further, a predetermined voltage is applied between the inkjet recording head and the electrodes, and a current detection unit that detects a current flowing between the electrodes, and a gap between the electrodes based on a detection result of the current detection unit. An ink jet recording apparatus may be configured that includes a determination unit that determines whether or not a conductive state is established. In this ink jet recording apparatus, it can be reliably detected whether or not the ink has been satisfactorily ejected from the ink jet recording head.
本発明によれば、印字の際に、インク滴が確実に吐出されたこと、あるいはインク滴の吐出前にインク滴が確実に吐出される状態にあることが検知されるので、何らかの原因によりインク滴の吐出不良が発生したとき、あるいはインク滴の吐出不良が発生する蓋然性が高いときは、印字中(典型的には、改行時におけるフラッシング動作中、あるいは印字直前のフラッシング動作中)であってもこれが確実に検知される。また、インクジェット記録装置では、一般に印字中であっても定期的にフラッシングやパージによってインクジェット記録ヘッドの詰まりや気泡の滞留が防止される。したがって、上記インク滴の吐出不良等が検知されたときは、定期的なフラッシング等の際に当該吐出不良の是正が可能である。 According to the present invention, when printing, it is detected that ink droplets are reliably ejected or that ink droplets are reliably ejected before ink droplet ejection. When a droplet ejection failure occurs or when there is a high probability that an ink droplet ejection failure will occur, it is during printing (typically during a flushing operation at a line feed or during a flushing operation immediately before printing). This is reliably detected. In addition, in an ink jet recording apparatus, even during printing, clogging of an ink jet recording head and retention of bubbles are prevented by regular flushing or purging. Therefore, when a discharge failure or the like of the ink droplet is detected, the discharge failure can be corrected during periodic flushing or the like.
以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on preferred embodiments with appropriate reference to the drawings.
<第1の実施形態> <First Embodiment>
図1は、本発明の第1の実施形態に係る複合機10(インクジェット記録装置)の外観斜視図である。 FIG. 1 is an external perspective view of a multifunction machine 10 (inkjet recording apparatus) according to the first embodiment of the present invention.
複合機10は、下部にプリンタ部11を、上部にスキャナ部12を一体的に備えた多機能装置(MFD:Multi Function Device)であり、プリンタ機能、スキャナ機能、コピー機能を有する。複合機10のうちプリンタ部11が本発明に係るインクジェット記録装置に相当する。プリンタ機能以外の機能が省略されていてもよい。したがって、本発明は、スキャナ部12が省略され、スキャナ機能やコピー機能を有しない単機能のプリンタにも適用され、さらに通信部を備えたファクシミリ機能等を有するものにも適用され得る。
The
本発明が複合機であるインクジェット記録装置として実施される場合には、本実施形態に係る複合機10のような小型装置として構成されてもよいし、複数の給紙カセットや自動原稿搬送装置(ADF:Auto Document Feeder)を備えた大型装置として構成されてもよい。もっとも、本発明は、インクジェット記録装置にのみ適用されるものではなく、被記録媒体(典型的には記録用紙)への画像記録動作を行う記録ヘッドを備えた画像記録用装置一般に適用され得る。また、複合機10は、主に図示されていないコンピュータと接続されて、当該コンピュータから送信された画像データや文書データに基づいて記録用紙に画像や文書を記録するように構成されていてもよい。さらに、複合機10は、デジタルカメラと接続されて、当該デジタルカメラから出力される画像データを記録用紙に記録したり、各種記憶媒体が装填されることにより、当該記憶媒体に記憶された画像データ等を記録用紙に記録するように構成されていてもよい。
When the present invention is implemented as an inkjet recording apparatus that is a multifunction peripheral, the apparatus may be configured as a small apparatus such as the multifunction peripheral 10 according to the present embodiment, or may include a plurality of paper feed cassettes and automatic document feeders ( You may comprise as a large sized apparatus provided with ADF (Auto Document Feeder). However, the present invention is not only applied to the ink jet recording apparatus, but can be applied to general image recording apparatuses including a recording head that performs an image recording operation on a recording medium (typically, recording paper). The
図1が示すように、複合機10は、概ね幅広薄型直方体の外形を呈し、複合機10の横幅寸法及び奥行寸法は、高さ寸法より大きく設定されている。複合機10の下部にプリンタ部11が設けられている。プリンタ部11は、正面に開口13を有する。給紙トレイ14及び排紙トレイ15がこの開口13に露出するようにして上下2段に設けられている。給紙トレイ14は、記録用紙を貯蔵するためのものであり、A4サイズ以下の、B5サイズ、はがきサイズ等の各種サイズの記録用紙を収容することができるようになっている。給紙トレイ14は、スライドトレイ16を備えている。必要に応じてスライドトレイ16が引き出されることにより、トレイ面が拡大されるようになっている。給紙トレイ14に収容された記録用紙は、プリンタ部11の内部へ給送されて所定の画像が記録され、排紙トレイ15へ排出されるようになっている。
As shown in FIG. 1, the
複合機10の上部にスキャナ部12が設けられている。このスキャナ部12は、いわゆるフラットベッドスキャナとして構成されている。複合機10は、原稿カバー17を備えている。原稿カバー17は、複合機10に対して開閉自在に設けられており、複合機10の天板として構成されている。原稿カバー17の下側に、図示されていないプラテンガラス及び画像読取キャリッジが設けられている。プラテンガラスは原稿を載置するためのものである。画像読取キャリッジは、このプラテンガラスの下方に設けられており、複合機10の幅方向にスライド可能である。画像読取キャリッジは、複合機10の幅方向にスライドすることによって原稿を走査する。
A
複合機10の正面上部に操作パネル18が設けられている。この操作パネル18は、プリンタ部11やスキャナ部12を操作するための装置である。操作パネル18は各種操作ボタンや液晶表示部を備えている。複合機10は、この操作パネル18からの操作指示によって、あるいはプリンタドライバを介してコンピュータから送信される指示によって動作するようになっている。また、複合機10の正面の左上部にスロット部19が設けられている。記憶媒体である各種小型メモリーカードがこのスロット部19に装填されるようになっている。小型メモリーカードに記憶された画像データは、液晶表示部に表示されるようになっている。そして、操作パネル18が操作されることにより、小型メモリーカードに記憶された任意の画像がプリンタ部11によって記録用紙に記録される。
An
図2は、複合機10のプリンタ部11の構造を示す模式図である。同図において、紙面に垂直な方向が複合機10の幅方向であって、後述される記録ヘッド43の主走査方向である。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the structure of the
複合機10の底部に給紙トレイ14が設けられている。この給紙トレイ14の奥側(図中右側)には、給紙トレイ14に積載された記録用紙を分離して上方へ案内するための分離傾斜板21が配設されている。この分離傾斜板21から上方へ向かって搬送路22が形成されている。搬送路22は、上方へ延びた後に左方へ湾曲し、複合機10の背面側から正面側へ(図中右側から左側へ)と延びている。さらに、この搬送路22は、画像記録部23を通過して排紙トレイ15へ通じている。したがって、給紙トレイ14に収容された記録用紙は、搬送路22により下方から上方へUターンするように案内されて画像記録部23に至る。画像記録部23が記録用紙に画像記録を行った後、この記録用紙は、排紙トレイ15に排出されることとなる。この搬送路22に沿う方向が記録用紙の搬送方向である。この搬送方向と上記主走査方向とは、直交している。
A
給紙トレイ14の上側に給紙ローラ25が設けられている。給紙ローラ25は、給紙トレイ14に積載された記録用紙を1枚ずつ分離して搬送路22へ供給する。給紙ローラ25の構造は既知であって、例えば、給紙ローラ25は、給紙トレイ14に接離可能に上下動する給紙アーム26の先端に軸支されている。この給紙ローラ25は、駆動伝達機構を介してモータに連結されている。この駆動伝達機構は、複数のギアが噛合されて構成され得る。上記モータが作動することにより、その駆動力が給紙ローラ25に伝達され、給紙ローラ25が回転するようになっている。
A
給紙アーム26は、基端軸27の周りに回動可能に設けられている。これにより、給紙アーム26は、基端軸27を揺動中心として上下方向に揺動可能である。給紙アーム26は、待機状態では、図示されていない給紙クラッチやバネ等により上側へ跳ね上げられており、記録用紙を供給する際に下側へ揺動する。給紙アーム26が下側へ揺動することにより、その先端に軸支された給紙ローラ25が給紙トレイ14上の記録用紙の表面に圧接する。その状態で、給紙ローラ25が回転する。給紙ローラ25のローラ面と記録用紙との間に生じる摩擦力は、最上位置の記録用紙を分離傾斜板21へ送り出す。この記録用紙は、その先端が分離傾斜板21に当接して上方へ案内され、搬送路22へ送り込まれる。なお、給紙ローラ25によって最上位置の記録用紙が送り出される際に、その直下の記録用紙が摩擦や静電気の作用によって共に送り出される場合がある。しかし、この記録用紙は分離傾斜板21に当接することによって制止される。
The
搬送路22は、画像記録部23等が配設されている箇所以外では、所定間隔で対向する外側ガイド面と内側ガイド面とにより区画形成されている。この複合機10では、外側ガイド面は、複合機10のフレームの内壁面により構成されており、内側ガイド面は、複合機10のフレーム内に設けられたガイド部材の表面によって構成されている。また、特に搬送路22が曲がっている箇所には、搬送コロが設けられていてもよい。同図では搬送コロが図示されていないが、搬送コロは、搬送路22の幅方向(同図において紙面に垂直な方向)を回転中心軸方向として回転自在に設けられていてもよい。搬送コロは、そのローラ面が外側ガイド面又は内側ガイド面に露出するように取り付けられる。この搬送コロが設けられることにより、記録用紙は、搬送路22が曲がっている箇所においてもガイド面に接触して円滑に搬送される。
The
前述のように、上記画像記録部23は、搬送路22が下方から上方へUターンした後の下流側に設けられている。図3は、画像記録部23の構成を模式的に示す斜視図であり、図4は、画像記録部23の構成を模式的に示すブロック図である。
As described above, the
図2及び図3が示すように、画像記録部23の上流側に駆動ローラ60及び押さえローラ61が設けられている。これら駆動ローラ60及び押さえローラ61は、搬送路22を搬送される記録用紙47を狭持し、プラテン41上へ送る。一方、画像記録部23の下流側に排紙ローラ62及び押さえローラ63が設けられている。これら排紙ローラ62及び押さえローラ63は、記録済みの記録用紙47を狭持して搬送する。駆動ローラ60は、モータ64により回転駆動され、排紙ローラ62も同様のモータにより回転駆動されるようになっている。これにより、記録用紙47は、所定の改行幅で間欠的に送られるようになっている。
As shown in FIGS. 2 and 3, a driving
押さえローラ61は、駆動ローラ60を所定の押圧力で押圧するように駆動ローラ60に対して弾性付勢されている。したがって、駆動ローラ60と押さえローラ61との間に記録用紙47が進入した場合には、押さえローラ61は、記録用紙47の厚み分だけ弾性的に退避しつつ駆動ローラ60と協働して記録用紙47を狭持する。このため、駆動ローラ60の回転力は、確実に記録用紙47へ伝達される。押さえローラ63も排紙ローラ62に対して同様に設けられている。ただし、押さえローラ63は、記録済みの記録用紙47に圧接するので、記録用紙47に記録された画像を劣化させないようにローラ面が拍車状に形成されているのが好ましい。
The
上記モータ64の回転が制御されることにより、駆動ローラ60及び押さえローラ61に狭持された記録用紙47は、所定の改行幅でプラテン41上を間欠搬送される。後述される記録ヘッド43(インクジェット記録ヘッド)は、記録用紙47の改行ごとに上記主走査方向にスライドされ、記録用紙47の先端側から画像記録を行う。画像記録が行われた記録用紙47は、その先端側から排紙ローラ62及び押さえローラ63に狭持される。換言すれば、記録用紙47は、先端側を排紙ローラ62及び押さえローラ63に、後端側を駆動ローラ60及び押さえローラ61に狭持された状態で所定の改行幅で間欠して搬送され、記録ヘッド43が記録用紙47に画像の記録を行う。さらに、記録用紙47が搬送されると、記録用紙47の後端が駆動ローラ60及び押さえローラ61を通過する。これにより、記録用紙47は、駆動ローラ60及び押さえローラ61から開放され、排紙ローラ62及び押さえローラ63によって所定の改行幅で間欠して搬送される。この場合も、記録ヘッド43は、記録用紙47に画像の記録を行う。記録用紙47の所定領域に画像が記録された後は、排紙ローラ62が連続的に回転駆動され、排紙ローラ62及び押さえローラ63により狭持された記録用紙47は、排紙トレイ15へ排出される。
By controlling the rotation of the
図2ないし図4が示すように、画像記録部23は、ヘッド部28と、ヘッド部28と対向配置されたプラテン41と、予めインクが貯留されたカートリッジ式のインクタンク37〜40と、各インクタンク37〜40からヘッド部28側へインクを供給するポンプ130(図10参照)とを備えている。なお、このポンプ130については、後述される。また、この複合機10は、上記プリンタ部11及びスキャナ部12と独立して、上記プリンタ部11、スキャナ部12その他の複合機10の各部の動作を制御する制御装置69(図9参照)を備えている。この制御装置69の構成についても、後に詳述される。
As shown in FIG. 2 to FIG. 4, the
インクタンク37〜40は、カートリッジタイプである必要はなく、要するにインクを貯留しておけるものであればよい。本実施形態では、4つのインクタンク37〜40が設けられており、4色(ブラック(Bk)・マゼンタ(M)・シアン(C)・イエロー(Y))のインクが予め貯留されている。画像記録部23は、プラテン41上を搬送される記録用紙47に画像記録を行うものである。すなわち、ヘッド部28が、インクタンク37〜40から供給されるブラック(Bk)・マゼンタ(M)・シアン(C)・イエロー(Y)の各色インクを吐出しながら主走査方向にスライドされることにより、記録用紙47に画像が記録される。
The
各インクタンク37〜40は、それぞれ、可撓性チューブからなる接続管94〜97が連結されている。後述されるようにヘッド部28は、図4において左右方向にスライドされるようになっている。接続管94〜97は、可撓性を備え且つ十分な長さに設定されている。したがって、接続管94〜97は、ヘッド部28のスライドに滑らかに追従するように変形することができる。
The
図3が示すように、ヘッド部28は、上記記録ヘッド43と、走査キャリッジ42とサブタンク29、32、34、36とを備えている。各サブタンク29,32,34,36は、この走査キャリッジ42に保持されている。各サブタンク29,32,34,36は、上記タンクタンク37〜40から供給されるインクを一時貯留するためのものである。上記記録ヘッド43も走査キャリッジ42に保持されている。記録ヘッド43は、走査キャリッジ42の下面に露出するように配置されている。上記サブタンク29,32,34,36に一時貯留されたインクは、記録ヘッド43へ供給され、この記録ヘッド43からインク滴として吐出されるようになっている。走査キャリッジ42は、案内シャフト44に支持されており、この案内シャフト44に沿ってスライドすることができる。走査キャリッジ42には無端ベルト45が取り付けられている。この無端ベルト45にベルト駆動モータ46がプーリを介して連結されており、このベルト駆動モータ46が作動することによってヘッド部28が上記主走査方向にスライドする。
As shown in FIG. 3, the
同図では図示されていないが、複合機10のフレームに位置センサ(典型的には、エンコーダ67(図9参照))が設けられている。このエンコーダ67は、走査キャリッジ42のプラテン41上の位置を検出し、その位置データ(電圧値)を上記制御装置69に送信する。後述されるが、制御装置69のCPU121(図9参照)は、この位置データに基づき、走査キャリッジ42のプラテン41上の位置を算出する。したがって、走査キャリッジ42がスライドした場合に、記録用紙47に対する記録ヘッド43の相対的位置が上記制御装置69によって把握されるようになっている。
Although not shown in the figure, a position sensor (typically, an encoder 67 (see FIG. 9)) is provided on the frame of the
図5は、記録ヘッド43の拡大底面図である。図6は、記録ヘッド43の拡大断面図である。これらの図は、記録ヘッド43の構造を模式的に詳細に示している。また、図7は、図6における要部拡大断面図であり、図8は、図5における要部拡大図である。
FIG. 5 is an enlarged bottom view of the
図5及び図6が示すように、記録ヘッド43は、ノズルプレート98を備えた本体99(記録ヘッド本体)と、ノズルプレート98に設けられた電極100〜103とを有している。各電極100〜103に流れる電流値を測定する電流センサ68(電流検出手段)は複合機10に設けられており、複数の接続端子51〜58を走査キャリッジ42上に備えており、接続端子51〜58を介して各電極100〜103に接続している。この電流センサ68は、既知のものが採用され得る。例えば、この電流センサ68は、所定の電圧を各電極100〜103に印加するための電源を内蔵しており、各電極100〜103に流れる電流を検知する。この電流センサ68が検出した電流値に基づいて、各電極100〜103間が導通状態であるか否かが判断される。本実施形態では、上記制御装置69は各電極100〜103間が導通状態であるか否かを判断する判断手段として機能する。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
上記本体99は、上記ノズルプレート98のほかマニホールド104、キャビティ105及びディセンダ106を備えている。ノズルプレート98には複数のノズル孔48が設けられている。マニホールド104、キャビティ105及びディセンダ106は、インクの流路として一体的に形成されている。上記ディセンダ106及びキャビティ105は、各ノズル孔48ごとに設けられている。マニホールド104は、上記サブタンク29,32,34,36から導かれたインクを各ノズル孔48に分配する。このマニホールド104が上記サブタンク29,32,34,36と接続されている。マニホールド104の下流側に、各ノズル孔48に対応する複数のキャビティ105が設けられている。各キャビティ105は、容易に弾性変形が可能であり、その上面に圧電素子であるピエゾ素子118が設けられている。このピエゾ素子118が変形することにより、キャビティ105が変形し、キャビティ105内のインクがディセンダ106側へ送られる。ディセンダ106は、ノズルプレート98に取り付けられている。キャビティ105から送られたインクは、上記ノズル孔48を通って外部へ押し出される。なお、サブタンク29,32,34,36にインクが一時貯留されることにより、インク内に発生した気泡が除去され、上記マニホールド104から下流側に気泡が進入することが防止される。
The
図5が示すように、本実施形態では、複数のノズル孔48が配列されている。しかも、インクの色ごとに、複数のノズル孔48が縦方向に4列に配列されている。同図において「縦方向」とは、記録用紙47の搬送方向である。同図において最も右端に位置するノズル孔48は、ブラックインク(Bk)に対応しており、このノズル孔48からブラックインク(Bkインク)が吐出される。このBkインク用のノズル孔48に隣り合うように、順に3列のノズル孔48が設けられている。各列のノズル孔48は、それぞれ、イエローインク(Yインク)、マゼンタインク(Mインク)、シアンインク(Cインク)に対応しており、各ノズル孔48からは、Yインク、Mインク、Cインクがそれぞれ吐出される。すなわち、この記録ヘッド43は、4色のインクを吐出することができる。なお、説明の簡略化のために、図6では、縦方向に並ぶ複数のノズル孔48は、1列のみ図示されている。しかし、実際には、この縦方向に並ぶ複数のノズル孔48は、図中左右方向に4列に並んでいる。
As shown in FIG. 5, in the present embodiment, a plurality of nozzle holes 48 are arranged. In addition, a plurality of nozzle holes 48 are arranged in four rows in the vertical direction for each ink color. In the figure, the “vertical direction” is the conveyance direction of the
なお、図5が示すように、走査キャリッジ42は、メディアセンサ115を備えている。このメディアセンサ115は、上記搬送路22を搬送される記録用紙47の存在及びその端部位置を検知するためのものである。メディアセンサ115は、光源116及び受光素子117を有している。光源116は、下方に光りを発することができる。この光源116から発せられた光は、ヘッド部28側に搬送された記録用紙47の表面に照射される。プラテン41上まで記録用紙47が搬送されていない場合は、上記光はプラテン41に照射される。記録用紙47又はプラテン41に照射された光は、反射される。上記受光素子117は、この反射光を受光し、受光量に応じて出力する。この出力の値は、いわゆるAD値(電圧値)によって表される。前述のように走査キャリッジ42がスライドされることによって、メディアセンサ115が上記プラテン41上を走査する。そして、上記AD値の変化に応じて、記録用紙47がプラテン41上に存在すること及びその端部の位置が検知される。
As shown in FIG. 5, the
各色インク(Bk、Y、M、C)に対応する各サブタンク29,32,34,36は(図3参照)、それぞれ、図示されていない嵌合部を備えている。この嵌合部に上記接続管94〜97の一端が接続されている。また、この接続管94〜97の他端は、図3が示すように、それぞれインクタンク37〜40に接続されている。各インクタンク37〜40の下部に、それぞれ、上記接続管94〜97の他端が接続される接続部66が設けられており、上記接続管94〜97の他端が各接続部66に接続されている。すなわち、インクタンク37とサブタンク29とが接続管94により接続され、インクタンク38とサブタンク32とが接続管95により接続され、インクタンク39とサブタンク34とが接続管96により接続され、インクタンク40とサブタンク36とが接続管97により接続されている。インクタンク37〜40は、ホルダ65に保持されている。前述のように、インクタンク37〜40は、それぞれ、Bkインク、Mインク、Cインク、Yインクを貯留している。そして、前述のポンプ130(図10参照)が作動すると、Yインクがインクタンク40から引き出され、接続管97を介してサブタンク36へ送られる。同様にして、Cインクがインクタンク39からサブタンク34に供給され、Mインクがインクタンク38からサブタンク32へ供給され、Bkインクがインクタンク37からサブタンク29へ供給される。前述のように、各サブタンク29,32,34,36に一時貯留された各インクは、上記マニホールド104、キャビティ105及びディセンダ106に流れ、上記ピエゾ素子118の変形により、各インクが上記ノズル孔48からインク滴として吐出される。
Each of the
図7が示すように、ノズルプレート98は板状に形成されており、2層構造を有する。すなわち、ノズルプレート98は、上記ディセンダ106側に配置された絶縁材119と、絶縁材119(絶縁層)の外側に配置された撥水膜120(撥水層)とを備えている。絶縁材119は、例えばポリイミドからなり、撥水膜120は、例えばフッ素系樹脂等からなる。また、図7及び図8が示すように、上記電極100は、ノズルプレート98の表面、すなわち、上記撥水膜120の外側に配置されている。さらに、この電極100は、上記ノズル孔48を挟んで隣接するように配置されている。
As shown in FIG. 7, the
図8が示すように、電極100は、ノズル孔48の周縁から所定距離dだけ離隔されている。この所定距離dとは、1μm〜5μmに設定されている。ただし、この所定距離dは1μm〜5μmに限定されるものではなく、略1μm〜5μmの範囲で設定され得る。また、図5が示すように、電極100は、各ノズル孔48同士を直列に接続するように配置されている。なお、電極100は、Bkインクが吐出されるノズル孔48に対応して配置されているが、上記電極101〜103は、それぞれ、Yインクが吐出されるノズル孔48、Mインクが吐出されるノズル孔48及びCインクが吐出されるノズル孔48に対応して配置されており、電極100と同様に、各ノズル孔48同士を直列に接続するように配置されている。
As shown in FIG. 8, the
図9は、複合機10の制御装置の構成を示すブロック図である。
FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of a control device of the
同図が示すように、上記制御装置69は、中央処理部70を備えている。中央処理部70は、CPU(Central Processing Unit)121、ROM(Read Only Memory)122及びRAM(Random Access Memory)123を備えている。この中央処理部70は、バス71及びASIC(Application Specific Integrated Circuit)72を介して、各種センサ(上記メディアセンサ115や上記電極100〜103等)を備えたプリンタ部11、スキャナ部12、操作パネル18等とデータ送受信可能に接続されている。なお、前述のように、この制御装置69は、上記電極100〜103と共に上記判断手段としての機能を発揮する。
As shown in the figure, the
ROM122は、複合機10の各種動作を制御するためのコンピュータプログラム等を記憶している。RAM123は、CPU121が上記プログラムを実行するために必要な各種データを一時的に記憶する記憶領域又は作業領域として使用される。CPU121は、上記コンピュータプログラムにしたがい、上記電流センサ68の情報に基づいて所定の演算を行う。これにより、上記電流センサ68が検知した電流値に基づく上記各電極100〜103間の導通状態が判断される。また、メディアセンサ115から送信される情報(上記AD値)に基づいてプラテン41上における記録用紙47の存在が判断される。さらに、CPU121は、その他の各種センサの情報等に基づいて種々の演算を行う。ASIC72は、CPU121からの指令にしたがい、上記モータ64(LFモータ)、ベルト駆動モータ46(CRモータ)、インクタンク37〜40からインクを引き出すための上記ポンプ130、ヘッド部28等を駆動するための信号を出力し、これにより、プリンタ部11及びスキャナ部12の作動を総合的に制御する。
The
複合機10は、操作パネル18からの入力のほか、例えばパーソナルコンピュータ(PC)73と接続され、このコンピュータ73から送信された画像データや文書データに基づいて記録用紙47に画像や文書を記録することもできる。そのために、パーソナルコンピュータ73とデータを送受信するためのインタフェース(I/F)78も備えている。なお、本実施形態で示した制御装置69の構成は一例であり、したがって、後述の制御を行う制御装置であれば、他の構成が採用されてもよいことは勿論である。
The
図10は、インクがインクタンク37〜40からサブタンク29,32,34,36を経て記録ヘッド43へ送られるインク供給経路及び記録ヘッド43の動作位置を模式的に示したものである。
FIG. 10 schematically shows an ink supply path through which ink is sent from the
インクタンク37〜40から供給されたインクは、前述のようにサブタンク29,32,34,36に貯留されてインク中の気泡が捕捉される。また、前述のように、このインクは、マニホールド104(図6参照)からキャビティ105及びディセンダ106を経てノズル孔48からインク滴として吐出される。このようにして記録ヘッド43がインク滴を吐出しながら、画像記録範囲W1をスライドすることにより、記録ヘッド43の下方を搬送される記録用紙47に画像が記録される。
The ink supplied from the
同図が示すように、記録ヘッド43の画像記録範囲W1外であって走査可能範囲W2の両端側には、パージ機構74及び廃インクトレイ75がそれぞれ配設されている。本実施形態では、このパージ機構74が上記ポンプ130を備えている。このポンプ130が作動することによって記録ヘッド43のノズル孔48から気泡や異物が吸引除去される。また、記録ヘッド43が走査可能範囲W2の右端(パージ位置)にスライドすると、パージ機構74のキャップ76が上方へ移動し、キャップ76は、記録ヘッド43の下面にノズル孔48を覆うように密着する。
As shown in the drawing, a
キャップ76内には、記録ヘッド43のBkインクが吐出されるノズル孔48を覆うブラックインク用キャップ131と、Cインク、Mインク及びYインクが吐出されるノズル孔48を覆うカラーインク用キャップ132とが備えられている。このため、上記キャップ76が記録ヘッド43の下面に密着した状態において、ブラックインク用キャップ131は、Bkインクが吐出されるノズル孔48を覆い、カラーインク用キャップ132は、C、M及びYインクが吐出されるノズル孔48を覆う。上記ポンプ130は、これらブラックインク用キャップ131又はカラーインク用キャップ132に選択的に接続されるようになっている。したがって、Bkインクが吐出されるノズル孔48と、C、M及びYインクが吐出されるノズル孔48とは、別々にパージされ得るようになっている。もっとも、上記ポンプ130は、上記ブラックインク用キャップ131及びカラーインク用キャップ132の双方に同時に接続されることも可能である。
Inside the
また、上記ポンプ130が作動することによって、記録ヘッド43のノズル孔48からインクが吸引され、上記インクタンク37(Bkインク)からサブタンク29にBkインクが引き込まれ、また、上記インクタンク38〜40から各サブタンク32、34及び36に、それぞれMインク、Cインク及びYインクが引き込まれる。さらに、上記ポンプ130が作動することによって、各ノズル孔48に詰まった異物や各ノズル孔48の上流側の流路に存在する気泡等が吸引除去され得る。このとき、上記ポンプ130が上記ブラックインク用キャップ131又はカラーインク用キャップ132に選択的に接続されるならば、Bkインクに対応するノズル孔48について、あるいはC、M及びYインクに対応するノズル孔48について、上記異物や気泡の除去が別々に行われる。なお、記録ヘッド43をスライドさせるためのベルト駆動モータ46の制御、上記キャップ76の移動制御、上記ポンプ130の駆動制御は、上記制御装置69が行う。
Further, when the
本実施形態に係る複合機10では、インクタンク37〜40は外部と連通しており、インクタンク37〜40内の圧力は、大気圧と等しくなっている。また、記録ヘッド43は、インクタンク37〜40よりも上方に配置されている。したがって、サブタンク29,32,34,36内には常時背圧(負圧)が作用しており、この背圧が上記ノズル孔48内の上記メニスカスの形成に寄与している。記録ヘッド43がインク滴を吐出することによって、インクタンク37〜40内のインクが上記接続管94〜97(図3及び図4参照)を介して連続的に記録ヘッド43へ供給される。
In the
廃インクトレイ75は、記録ヘッド43からのインクの空吐出を受けるためのものである。このようなインクの空吐出は、一般にフラッシングと呼ばれる。フラッシングの際には、記録ヘッド43が走査可能範囲W2の左端(フラッシング位置)に移動され、その位置で各カラーインクが廃インクトレイ75へ向かって空吐出される。このような空吐出が行われることによって、各ノズル孔48に詰まった異物や各ノズル孔48の上流側の流路に存在する気泡等が吸引除去され得る。なお、パージ機構74及び廃インクトレイ75の左右の配置は特に限定されるものではなく、走査可能範囲W2において前述と左右反対に配置しても、左右のいずれか一方に両者を配置してもよい。
The
本実施形態では、走査キャリッジ42がフラッシング位置(図10において左端)に配置されたときに、上記エンコーダ67は、初期値(原点)に設定される。ただし、走査キャリッジ42がパージ位置(図10における右端)に配置されたときに、上記エンコーダ67が原点に設定されていてもよい。要するに、走査キャリッジ42がパージ位置あるいはフラッシング位置にあるときに、当該走査キャリッジ42の基準位置が設定される。なお、インクタンク37〜40を保持したホルダ65(図3参照)は、例えば走査可能範囲W2の右端に設置されることができる。もっとも、このホルダ65は、走査可能範囲W2の左端、その他複合機10のフレームのデッドスペースに配置されていてもよいことは勿論である。
In the present embodiment, when the
図11及び図12は、記録ヘッド43の要部拡大断面図である。図11は、インク滴が記録ヘッド43から吐出される前においてインクがノズル孔48内で正常なメニスカスを形成している状態を示している。図12は、ヘッド部43からインク滴が吐出された瞬間の状態を図示している。また、図13は、図12におけるXIII−XIII矢視図である。
11 and 12 are enlarged cross-sectional views of the main part of the
画像が記録される際に、上記記録ヘッド43からインク滴が良好に吐出されるためには、ノズル孔48内にメニスカスが正常に形成され、且つ記録ヘッド43に設けられたピエゾ素子118の変形(振動)に当該メニスカスが追従する必要がある。ここで、「正常なメニスカス」とは、図11が示すように、インク液面124(メニスカス)がノズル孔48の出口周縁125から内奥側に凹となる曲面状に形成された状態をいい、インク液面124の縁部がノズル孔48の出口周縁125に位置することをいう。正常なメニスカス124が形成された状態において、インクがインク滴としてノズル孔48から吐出されるときには、当該インクは、次のような挙動を示す。すなわち、上記ピエゾ素子118が変形することにより、上記正常なメニスカス124は、同図において二点鎖線が示すように、一旦ノズル孔48の内奥側にさらに待避し、その後、当該ピエゾ素子118の変形が復帰されることに伴ってインクがノズル孔48から弾かれるようにして押し出される。
In order for ink droplets to be ejected from the
仮に、インク滴が吐出される前に既にノズル孔48内に空気等が侵入してしまっているときは、インクの液面(メニスカス)はノズル孔48の内奥部まで待避してしまう。このようにインク滴が吐出される前に既にメニスカスがノズル孔48の内奥まで待避してしまうと、インクは、ノズル孔48からインク滴として飛び出すことはできない。また、仮に、インク滴が吐出される前にノズル孔48よりも上流側の流路内に気泡が存在しているとすれば、上記ピエゾ素子118が変形したときに、この気泡が一種の緩衝材として機能する。具体的には、上記ピエゾ素子118の変形に伴ってインクの圧力が変動し、インクの液面(メニスカス)は一旦ノズル孔48内に待避する。しかし、上記気泡が存在することにより、インクの圧力変動は、この気泡を変形させるのみであって、上記メニスカスをノズル孔48の内奥側へ待避させることはできない。したがって、インク滴の吐出前に正常なメニスカス124が形成されていたとしても、上記気泡が存在するならば、このインクは、ノズル孔48からインク滴として飛び出すことはできない。
If air or the like has already entered the
しかし、インク滴の吐出前に上記ノズル孔48内に上記正常なメニスカス124が形成され、且つ当該メニスカス124が上記ピエゾ素子118の変形(振動)に追従したときは、当該インクは、次のような挙動を示す。すなわち、まず、上記ピエゾ素子118の変形に伴って、上記メニスカス124がノズル孔48の内奥側に待避する。その後、上記ピエゾ素子118の変形が復帰されると、上記インクは柱状となってノズル孔48の外部に突出し、さらに、この柱状のインクの一部が離脱し、インク滴126となってノズル孔48から飛び出す。
However, when the
ただし、上記柱状のインクの一部がインク滴126として離脱した後は、当該インク滴126の離脱の反作用によって上記柱状のインクが径方向に広がり、当該ノズル孔48の開口周縁127の周囲に付着する。前述のように、上記サブタンク29,32,34,36には背圧(負圧)が作用しているから、インク滴126が離脱した後の上記柱状のインクは、再び当該ノズル孔48側へ退避することになる。すなわち、ノズル孔48の内部は常時負圧(大気圧以下)となっているから、上記柱状のインクは、ノズル孔48内に引っ張られるようにして退避する。そして、これに引きずられるようにして、ノズル孔48の開口周縁127の周囲に付着したインクも当該ノズル孔48内に退避する。ノズル孔48内に退避したインクは、再び上記正常なメニスカスを形成する。
However, after a part of the columnar ink is detached as the
前述のように、インク滴126がノズル孔48から飛び出した後には、柱状のインクの端部128がノズル孔48の開口周縁127の周囲に付着する。図13が示すように、上記電極100がノズル孔48を挟んで隣接配置されているので、上記柱状のインクの端部128は、上記電極100間を接続する導電材として機能する。したがって、上記インクの端部128が上記電極100間に掛け渡されるように付着すると、当該電極100間に電流が流れる。他の電極101〜103についても同様である。このように電流が電極100間に流れると、上記電流センサ68がこの電流を検知し、上記制御装置69は、当該電極100間が導通状態であることを判断する。すなわち、ノズル孔48からインク滴126が確実に吐出されたことが検知される。なお、ノズル孔48からインク滴126が吐出された後は、前述のように当該インクは、再びノズル孔48内に正常なメニスカスを形成するので、上記電流が検知された後には、再び絶縁状態が検知されることになる。
As described above, after the
このように、本実施形態に係る複合機10では、画像記録の際に、上記インク滴126が確実に吐出されたことが検知されるので、何らかの原因によりインク滴の吐出不良が発生したときは、印字中であってもこれが確実に検知される。したがって、印字中であっても、インク滴の吐出不良が是正され得る。
As described above, in the
詳述すれば、本実施形態に係る複合機10では、前述のように、一般に定期的にフラッシング動作やパージ動作が行われることにより、記録ヘッド43の詰まりが防止されるようになっている。典型的には、印字動作の直前にフラッシング動作が行われ、また、印字中においては、改行動作の際にフラッシング動作が行われる。したがって、印字直前にフラッシング動作が行われることにより、印字直前において上記インク滴の吐出不良ないしそのおそれが検知されたときは、臨時的にパージ動作が行われること等により、当該吐出不良ないしそのおそれの是正が可能である。また、印字動作の際に改行ごとに(あるいは所定回数の改行ごとに)定期的にフラッシング動作が行われることにより、印字中における上記インク滴の吐出不良ないしそのおそれが検知され得る。その場合にも、臨時的にパージ動作が行われること等により、当該吐出不良ないしそのおそれの是正が可能である。
More specifically, in the
特に、本実施形態では、図11及び図12が示すように、上記電極100は、ノズルプレート98の表面に配置されている。前述のように、インク滴126がノズル孔48から吐出されると、インクの一部がノズル孔48の開口周縁127の周囲に付着する。したがって、上記電極100が上記ノズルプレート98の表面に配置されることにより、上記ノズル孔48の開口周縁127に付着したインクが導電材として確実に機能し、上記電極100間が導通状態となったことが確実に判断されるという利点がある。
In particular, in the present embodiment, as shown in FIGS. 11 and 12, the
また、図8が示すように、上記電極100は、上記ノズル孔48の周縁から1μm〜5μmだけ離隔されている。このため、インク滴の吐出前において、電極100が正常なメニスカスに接触することによる電流センサ68の誤動作が防止される。詳述すれば、図11が示すように、上記正常なメニスカス124の端部は、ノズル孔48の周縁に位置するので、仮に、上記電極100が上記ノズル孔48の周縁まで延びているならば、メニスカス124の端部が上記電極100に接触し、電流センサ68が誤動作を起こすおそれがあるが、上記電極100が上記ノズル孔48の周縁から1μm〜5μmだけ離隔されているので、上記電流センサ68の誤作動が防止される。また、前述のように、インク滴126がノズル孔48から吐出されると、インクの一部がノズル孔48の開口周縁127の周囲に付着するが、このとき、当該インクは、通常、ノズル孔48の直径よりも10μm程度大きい直径の円形に広がる。したがって、ノズル孔48の開口周縁127に付着したインクが導電材としてより確実に機能し、上記電極100間が導通状態となったことがより確実に判断される。
Further, as shown in FIG. 8, the
さらに、上記ノズルプレート98は、表面に撥水膜120が形成されている。この撥水膜120が設けられることにより、一旦ノズルプレート98の表面に広がったインクは、上記サブタンク29,32,34,36内の背圧と共に当該インクの表面張力により、速やかにノズル孔48内へ退避する。したがって、インク滴126が吐出された後において、再び正常なメニスカスが速やかに形成され得るという利点がある。
Further, the
また、本実施形態では、図5が示すように、上記電極100は、上記複数のノズル孔48同士を直列に接続するように配置されている。これにより、インクが各ノズル孔48から吐出されたときに、複数のノズル孔48のいずれか一つにおいても電極100間が導通状態とならなければ、インク滴が吐出された後にインクがノズルプレートの表面に付着していないことが検知され得る。すなわち、すべてのノズル孔48からインク滴126が正常に飛び出していなかったことが検知される。これにより、印字不良が確実に防止されるという利点がある。なお、この場合「直列に接続」とは、Bkインクが吐出されるノズル孔48列の全ノズル孔48が直列接続されている場合に限定されない。すなわち、「直列に接続」とは、同時にインク滴が吐出される可能性のある複数のノズル孔48が直列に接続されている場合も含まれる。例えば、上記プラテン41上に搬送された記録用紙47の端部に印字されるときは、すべてのノズル孔48から同時にインク滴が吐出されるのではなく、当該端部に対応する位置に配置された所定数のノズル孔48からのみインク滴が吐出される。この所定数のノズル孔48が電極100により直列に接続されている場合も、上記「直列に接続」されている場合に相当する。
In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the
加えて、本実施形態では、上記複数のノズル孔48は、図5が示すように、吐出されるインクの色ごとに配置されている。これにより、ノズル孔48からインク滴126が飛び出していなかったことが各色ごとに検知される。インク滴がノズル孔から飛び出さなかった理由はさまざまであるが、これを解消するための措置として、上記パージやフラッシング等が施される。その場合、すべての色について同時にパージやフラッシングが行われる必要はなく、前述のように、Bkインクに対応するノズル孔48についてのみ、あるいはC、M及びYインクに対応するノズル孔48についてのみ上記パージ等の措置が施されればよい。これにより、無駄にインクが廃棄されることがないという利点もある。
In addition, in the present embodiment, the plurality of nozzle holes 48 are arranged for each color of ejected ink, as shown in FIG. Accordingly, it is detected for each color that the
<第2の実施形態> <Second Embodiment>
次に、本発明の第2の実施形態について説明される。図14は、本発明の第2の実施形態に係る記録ヘッド129の要部拡大断面図である。また、図15は、この記録ヘッド129に配設された電極の配線図である。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 14 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a
本実施形態に係る記録ヘッド129が上記第1の実施形態に係る記録ヘッド43と異なるところは、上記記録ヘッド43では、電極100〜103がノズルプレート98の表面に配置されていたのに対し、本実施形態に係る記録ヘッド129では、ノズルプレート98に埋設されている点、及び上記第1の実施形態では、各電極100〜103は、ノズル孔48同士を直列に接続するように配置されていたのに対し、本実施形態に係る電極100〜103は、ノズル孔48同士を並列に接続するように配置されている点である。なお、その他の構成については、上記第1の実施形態に係る複合機10と同様である。
The
図14が示すように、電極100は、上記絶縁材119と撥水膜120との間に挟み込まれており、その端部がノズル孔48の内周面に露出している。具体的には、電極100は、ノズルプレート98の表面から内奥側に距離aの位置に配置されており、この距離aは、例えば、1μm〜100μmに設定され得る。電極101〜103についても同様である。
As shown in FIG. 14, the
前述のように、インク滴126がノズル孔48から飛び出すためには、メニスカス124がノズル孔48の開口周縁127に位置するように形成されていなければならない(図12参照)。すなわち、上記正常なメニスカス124が形成されていなければならない。本実施形態では、電極100が当該距離aの位置に配置されることにより、この電極100は、正常に形成されたメニスカス124にのみ接触することになり、インク滴126がノズル孔48から飛び出す前に正常なメニスカス124が形成されているならば、当該電極100間は導通状態となる。電極101〜103についても同様である。すなわち、もし、インク滴126がノズル孔48から飛び出す前に気泡等の存在を理由として不正常なメニスカスが形成されているならば、電極100〜103間は絶縁状態となる。
As described above, in order for the
前述のように、上記ピエゾ素子118が変形すると、上記正常なメニスカス124は、一旦ノズル孔48の内奥側にさらに待避する(図11参照)。したがって、このとき上記電極100〜103間が導通状態から絶縁状態へと変化する。さらに、上記ピエゾ素子118の変形が復帰されると、上記ノズル孔48内のインクが弾かれるようにして当該ノズル孔48から飛び出す。したがって、このとき、上記電極100〜103間が絶縁状態から導通状態へと変化する。また、インク滴126が吐出された後は、当該インクが再び当該ノズル孔48内へ戻るから、この導通状態が維持される。このように電流が電極100〜103間に流れると、上記電流センサ68がこの電流を検知し、上記制御装置69は、当該電極100〜103間が導通状態から絶縁状態に瞬間的に変化したことを判断する。すなわち、インク滴126の吐出の前後において、ノズル孔48内にインク滴の吐出が可能なメニスカス124(正常なメニスカス)が形成されていることが検知され得る。
As described above, when the
図15が示すように、各ノズル孔48は、電極103によって並列に接続されており、この電極103が上記電流センサ68に接続されている。なお、本実施形態では、この電流センサ68は、各ノズル孔48ごとに配置された電極103間の導通を検出することができるように内部回路が構成されている。このため、電流センサ68は、複数の接続端子81〜90を備えており、当該接続端子81〜90に各ノズル孔48に対応する各電極103が接続されている。また、同図では、説明の簡略化のために電極103のみが図示されているが、実際には、上記第1の実施形態と同様に、各インクの色に対応するノズル孔48ごとに電極100〜103が配置されており、各インクに対応する複数のノズル孔48は、各電極100〜103によってそれぞれ並列に接続されている。なお、この「並列に接続」の意味も上記第1の実施形態と同様である。すなわち、「並列に接続」とは、各色のインクが吐出されるノズル孔48列の全ノズル孔48が並列接続されている場合に限定されるものではなく、「並列に接続」とは、同時にインク滴が吐出される可能性のある複数のノズル孔48が並列に接続されている場合も含まれる。例えば、上記プラテン41上に搬送された記録用紙47の端部に印字されるときは、すべてのノズル孔48から同時にインク滴が吐出されるのではなく、当該端部に対応する位置に配置された所定数のノズル孔48からのみインク滴が吐出される。この所定数のノズル孔48が電極100〜103により並列に接続されている場合も、上記「並列に接続」されている場合に相当する。
As shown in FIG. 15, the nozzle holes 48 are connected in parallel by
本実施形態では、インク滴126の吐出の前後において、ノズル孔48内に上記正常なメニスカス124(インク滴が吐出可能なインク液面)が形成されていることが検知され得る。すなわち、インク滴126の吐出前に正常なメニスカスが形成されており、インク滴126が吐出される直前に当該メニスカスが正常にノズル孔48内に待避したこと(正常なメニスカスの正常な挙動)が検知される。したがって、画像記録の際に、上記インク滴126が確実に吐出され得る状態であることが検知されるので、何らかの原因によりインク滴の吐出不良が発生するおそれがあるときは、印字中であってもこれが確実に検知される。したがって、印字中であっても、インク滴の吐出不良の可能性があれば、これが是正され得る。具体的には、上記第1の実施形態と同様に、定期的なフラッシング等の際に、あるいは、臨時に強制的にフラッシング等が行われることにより、当該吐出不良のおそれを排除し、その後に現実に発生し得るであろう吐出不良が事前に防止される。
In the present embodiment, it can be detected that the normal meniscus 124 (ink liquid level on which ink droplets can be ejected) is formed in the
本実施形態では、上記電極100〜103は、上記絶縁材119と撥水膜120との間に挟み込まれている。したがって、上記ノズル孔48の上流側の流路に存在するインクによって、上記電極100〜103間が導通されることはない。また、前述のように、一旦ノズルプレート98の表面に広がったインクは、上記サブタンク29,32,34,36内の背圧と共に当該インクの表面張力により、速やかにノズル孔48内へ退避する。したがって、上記正常なメニスカスが上記正常な挙動を示すならば、上記電極100〜103間が確実に導通状態、絶縁状態及び導通状態と変化することになり、上記電流センサ68及び制御装置69の誤動作が確実に防止される。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、上記電極100〜103は、それぞれ、各インクの色に対応する複数のノズル孔48同士を並列に接続するように配置されているので、各インクが各ノズル孔48から吐出されたときに、複数のノズル孔48のいずれか一つにおいても電極100〜103間が絶縁状態とならなければ、上記正常なメニスカス124が正常な挙動を示していないことが判断される。すなわち、ノズル孔48からインク滴126が飛び出し得る状態となっていないことが検知される。これにより、印字不良が確実に防止されるという利点がある。
In the present embodiment, the
さらに、本実施形態においても、前述のように、複数のノズル孔48は、吐出されるインクの色ごとに配置されている。これにより、正常なメニスカス124が正常な挙動を示していないこと、すなわち、ノズル孔48からインク滴126が飛び出し得る状態となっていないことが各色ごとに検知される。この場合、上記第1の実施形態と同様に、正常なメニスカスが形成されていない理由を解消するために、パージやフラッシングが施される。そして、このパージやフラッシングの際には、すべての色についてフラッシング等が行われる必要はなく、インク滴126が飛び出さなかった色のノズル孔48についてのみフラッシング等が施されればよいので、無駄にインクが廃棄されることがない。
Further, also in the present embodiment, as described above, the plurality of nozzle holes 48 are arranged for each color of the ejected ink. Thereby, it is detected for each color that the
本発明は、インクジェット記録装置に適用され得る。 The present invention can be applied to an ink jet recording apparatus.
<第3の実施形態> <Third Embodiment>
上述した実施の形態では、電流センサは複合機10側の構成であり、走査キャリッジに設けられた接続端子を介して記録ヘッドに設けられた電極に接続される構成としたが、記録ヘッドに直接電流センサを一体的に設けても良い。尚、その他の構成については、上述した実施の形態に係る複合機10と同様である。
In the above-described embodiment, the current sensor is configured on the
10・・・複合機
11・・・プリンタ部
23・・・画像記録部
28・・・ヘッド部
37〜40・・・インクタンク
43・・・記録ヘッド
48・・・ノズル孔
68・・・電流センサ
69・・・制御装置
70・・・中央処理部
74・・・パージ機構
98・・・ノズルプレート
99・・・本体
100〜103・・・電極
119・・・絶縁材
120・・・撥水膜
121・・・CPU
122・・・ROM
123・・・RAM
124・・・メニスカス
125・・・出口周縁
126・・・インク滴
127・・・開口周縁
128・・・インクの柱の端部
129・・・記録ヘッド
DESCRIPTION OF
122 ... ROM
123 ... RAM
124 ...
Claims (20)
上記ノズル孔を挟んで隣接配置された電極と、
上記電極間に所定の電圧を印加し、当該電極間に流れる電流を検出する電流検出部と、
前記電流検出部の検出結果に基づいて当該電極間が導通状態であることを判断する判断手段と、を備えたインクジェット記録装置。 A recording head body having a nozzle plate in which a plurality of nozzle holes are arranged;
Electrodes arranged adjacent to each other across the nozzle hole;
A current detector that applies a predetermined voltage between the electrodes and detects a current flowing between the electrodes;
An inkjet recording apparatus comprising: a determination unit that determines that the electrodes are in a conductive state based on a detection result of the current detection unit.
前記ノズルプレートにおいて、上記ノズル孔を挟んで隣接配置された電極と、
を備えたインクジェット記録ヘッド。 A recording head body having a nozzle plate in which a plurality of nozzle holes are arranged;
In the nozzle plate, an electrode disposed adjacent to the nozzle hole, and
An ink jet recording head comprising:
The ink jet recording head according to claim 19, wherein the plurality of nozzle holes are arranged for each color of ejected ink.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
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