JP2007044904A - インクジェット記録装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 インクの含有成分の沈降を解消することで良好な品質の画像を形成することができ、しかもインクを無駄に消費することもないインクジェット記録装置を提供する。
【解決手段】 インク容器T100は、記録ヘッドユニットH100に対して着脱自在に構成され、底部にインク供給口T130及びインク循環口T150を有している。インク容器を装着した状態では、インク供給口T130とインク循環口T150とは、循環流路H132を通じて相互に連通する。記録ヘッドH120からのインク吐出動作以外のときにポンプP2を駆動することにより、インク供給口T130からのインクが循環流路H132及びインク循環口T150を通じてインク容器T100内に戻される。
【選択図】 図4

Description

本発明は、インクジェット記録装置に関し、特に、顔料インクなど、含有成分沈殿の問題が生じうるインクを用いるインクジェット記録装置に関する。
従来、ランニングコスト等の観点から、装置に対してインク容器(「インクタンク」ともいう)が交換可能に設けられたインクジェット記録装置が実用に付されている。また、インク容器としても種々の形態のものが知られており、以下、これについて第1〜第4の従来例の4つを例に挙げ、図面を参照して説明する。
図8に示すインク容器T200は第1の従来例であり、単一の内部空間内に多孔質部材からなる負圧発生部材T211が配置された構成となっている(同様の構成につき特許文献1参照)。負圧発生部材T211には、同部材で保持可能な最大保持量よりもやや少ない量のインクが保持されている。このように負圧発生部材でインクを吸収保持することにより、インクに負圧が生じ、これにより、インク容器からのインク漏れが防止され、かつ、インクジェット記録ヘッド(不図示)からのインクの吐出が適正に行われるようになっている。
なお、負圧発生部材T211は、スポンジ状の構造を有するものであってもよいし、あるいは、無数の繊維状物質が圧縮された構造体であってもよい。
図9に示すインク容器T300は第2の従来例であり、負圧発生部材T311を収容する負圧発生部材収容部T310と、インクを直に収容するインク収容部T320とを有している。両収容部T310、T320同士は、容器下部側に設けられた連通部T350のところで相互に連通している(同様の構成につき特許文献2参照)。負圧発生部材収容部T310は、上記インク容器T200と同様の構造となっており、インク供給口T330を通じて記録ヘッド(不図示)へとインクを供給する。
インクが消費され、負圧発生部材T311内に保持されたインクの量が減少すると、インク収容部T320内のインクが連通部T350を通じて負圧発生部材収容部内に供給される。また、それに併せて、インク収容部T320内から送り出されたインクに相当する量の空気が、大気連通口T340から収容部T310内に引き込まれ、更に連通部T350を介してインク収容部T320内に取り込まれるようになっている。
図10に示すインク容器T400は第3の従来例であり、弁又はバネ等(図示する形態ではバネを採用)を利用して小型に構成された負圧発生構造がインク収容部内に配置されている。インク収容部T420は、インク容器の内壁とバッファ部材T460とによって構成され、容積が可変となっている。バッファ付勢部材T470は、バッファ部材T460を図示右方向(すなわち、インク収容部内の容積が増加する方向)に付勢している。
インク収容部T420内の負圧制御は次のようにして行われる。すなわち、インクの消費に伴なって内部が所定の負圧に達するまで、バッファ付部材T460は、付勢部材からの付勢力とバランスをとりながら図示左側に向かって移動する。そして、所定の負圧に達した時点で負圧制御弁構造T440が開放される。弁構造が開放されることにより、外部から空気が取り込まれ、所定の負圧が維持されるようになっている。
図11は第4の従来例(特許文献3参照)を示しており、インクタンクユニット511として、インクをそのままの状態で保持するインク容器が用いられている。図11の供給ユニット560では、インク容器内に大気を導入する大気導入経路544と、インクタンクユニット511から記録ヘッド542へとインクを供給するインク供給経路562とが設けられている。なお、図11において、符号566は記録ヘッド542の吐出口面を覆うキャップであり、キャップ566には吸引ユニット567が接続されている。
特開平7−148936号公報 特開平6−40043号公報 特開2002−307710号公報
ところで、顔料インクを使用する場合、記録装置が長時間使用されなかったときにインク内の顔料成分が沈降し、インクに濃度差が生じることがあった。つまり、インク容器の下部側のインク濃度が上部側に比して高くなることがあり、この状態で印字を行えば、印字開始直後と印字が進んだ後とで画像の濃度にムラが生じることとなる。こうした印字ムラの問題は、複数枚の記録紙に対して画像を形成する場合に限らず、1枚に対して画像を形成する場合にも生じうる問題である。
顔料成分の沈降に起因した上記問題を解決するためには、例えば、インク容器に振動を付与してインクを揺動させ、インクの濃度を均一状態に戻すことが考えられる。しかしながら、上記第1、第2の従来例では、インク容器内部に負圧発生部材を有するものであり、その構造上、振動による撹拌方法では沈降の解消を効率的に行うことは困難である。また、上記第3の従来例では、負圧発生部材は有しないものの、容器内部がインクで満たされており容器内に空気(あるいは撹拌用の部材)が存在しないため、振動を与えたとしてもインクが揺動しにくく、したがってやはり沈降の解消を効率的に行うことは困難である。
上記第4の従来例では、キャップ566を記録ヘッド542に押し当てた状態で吸引ユニット567を駆動することで、インクタンクユニット511内のインクが引き出されるようになっている。インクが引き出されると同時に、タンクユニット内には大気導入経路544を通じて大気(気泡)が取り込まれるため、これによるインクの撹拌作用が期待される。しかし、この方法では、記録ヘッド542からインクを強制的に吸い出す必要があり、インクを無駄に消費してしまうという問題がある。
なお、以上、顔料インクの顔料成分の沈降に関する問題点を説明したが、こうした問題は、顔料インクに限らず、含有成分の沈降の問題が生じうる他の種類のインクについても同様に生じうるものと考えられる。
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、含有成分の沈降の問題が生じうるインクを利用するインクジェット記録装置において、含有成分の沈降を解消することで良好な品質の画像を形成することができ、しかもインクを無駄に消費することもないインクジェット記録装置を提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明のインクジェット記録装置は、インク収容部内に収容されたインクを外部へ供給するための第1の流通口を備えたインク容器を着脱自在に保持するホルダー部材と、前記インク容器の前記第1の流通口からのインクを記録ヘッドまで移送する第1の流路とを有するインクジェット記録装置において、前記第1の流通口からのインクを、前記第1の流通口とは別に前記インク容器に形成された第2の流通口まで移送する第2の流路と、該第2の流路内のインクを圧送するための吸引圧送手段とを更に有し、前記記録ヘッドからのインク吐出動作以外のときに前記吸引圧送手段を駆動することにより、前記第1の流通口からのインクが、前記第2の流路及び前記第2の流通口を通じて前記インク収容部内に戻されるようになっていることを特徴とする。
上記本発明のインクジェット記録装置によれば、循環流路として設けられた第2の流路及び吸引圧送手段を用い、インク容器から吸引したインクを再び同容器内に戻すことによりインクを撹拌することが可能である。これにより、含有成分の沈降が解消されるため、良好な品質の画像を形成できるものとなる。しかも、インクが再び容器内に戻されるようになっているため、インクを無駄に消費することもない。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
(第1の実施形態)
まず、本実施形態のインクジェット記録装置の基本的な構成について、図1、図2を参照して説明する。図1は、本実施形態の記録装置の構成を示す斜視図であり外装部材を取り外した状態で示されている。
図1に示すように、インクジェット記録装置M100は、後述する記録ヘッドユニットを保持するキャリッジM110と、記録紙(被記録媒体)がセットされる給紙トレーM120とを有している。給紙トレーM120にセットされた記録紙は、記録紙排出方向A1に向かって搬送されるようになっており、キャリッジM110は、排出方向に直交するA2方向(ヘッド走査方向)に往復移動するように構成されている。キャリッジM110を移動させながら記録ヘッドからインクを吐出することで、記録紙に対して一走査分の印字が行われる。
記録ヘッドからのインクの吐出を正常に行うために、キャリッジの走査方向の一端側(ホームポジション)には、吸引回復機構が配置されている(図1ではそのうちのキャップM130のみを示す)。キャリッジは、印字動作を行っていないときにキャップM130上に移動するようになっている。そして、キャップM130が記録ヘッドの吐出口面に押し当てられ、この状態でポンプ(これについては他の図面を参照して後述する)を駆動することにより、記録ヘッドのインク吐出口からインクが強制的に吸い出される。こうした強制的なインクの吸引により、例えば、記録ヘッドの内の気泡が外部に排出され、以降の印字動作を良好に行うことができるようになる。なお、この吸引動作で排出された廃インクは、装置底部にある廃インク容器に移送されるようになっている。
図2は、キャリッジに搭載される記録ヘッドユニットH100を示しており、インク容器T100は、記録ヘッドユニットH100のタンク保持部に対して着脱自在に設けられている。なお、インクを吐出する記録ヘッドは、上記キャリッジの下部側に取り付けられていてもよいし、記録ヘッドユニットH100の下部側に取り付けられていてもよい。また、図2の構成では、6色のインクに対応して6つのインク容器が描かれているが、本発明を適用可能な構成としてはこれに限定されるものではない。
本実施形態では、上記の通り、インク容器が記録ヘッドユニットH100に対して着脱自在に設けられ、更にその記録ヘッドユニットがキャリッジに対して着脱自在に設けられている。このように、インク容器が記録ヘッドユニットを介してキャリッジに装着されるという構成は、本発明をなんら限定するものではない。インク容器自体が記録装置に対し着脱自在に構成されている点にのみ着目すれば、記録ヘッドユニットとキャリッジとを1つのホルダー部材とみなすことも可能である。つまり、本明細書にいうホルダー部材とは、インク容器を着脱自在に保持するものであればよく、その具体的な構成が、記録ヘッドユニットとキャリッジとからなるものであってもよいし、あるいは、キャリッジのみからなるものであってもよい。例えば、ホルダー部材としてキャリッジに対して、記録ヘッドが一体的に設けられたヘッド付きインク容器が着脱自在に設けられた構成としてもよい。
次いで、図3、図4を参照して本実施形態の記録装置のインク供給系の構成について説明する。図3、図4は基本的には同じ図面であるが、説明の都合上2つに分けて示している。
図3に示すように、キャップM130には廃インク流路M150が接続されている。廃インク流路上に配置された吸引回復用のポンプP1を駆動することによって、記録ヘッドH120から吸い出された廃インクが、廃インク流路M150を通じて廃インク容器M160内に移送されるようになっている。
図4に示すように、インク容器T100は、図9に示した従来のインク容器と同種のものであり、負圧発生部材を収容する負圧発生部材収容部T310と、インクを直に収容するインク収容部T120とを有しており、これらは連通部のところで相互に連通している。インク収容部T120の底部には、インク供給口T130とは別にインク循環口T150が設けられている。インク循環口T150には、記録ヘッドユニットH100側に設けられたインク循環管H140が挿入されることで開口し、循環管H140が抜かれると閉鎖する弾性部材(栓部材)が配置されている。
記録ヘッドユニットH100は、記録ヘッドへのインク供給系としてインク容器のインク供給口T130と記録ヘッドH120とを結ぶインク供給流路H131(第1の流路)と、該インク供給流路の途中から分岐し、インク容器のインク収容部T120内に連通する循環流路H132(第2の流路)とを有している。循環流路H132は、負圧発生部材収容部T110とインク収容部120とを相互に連通する流路であり、その一部はインク供給流路H131と共通に設けられている。
循環流路H132の終端側は、インク循環管H140によって構成されている。図4から明らかなように、インク循環管H140は、先端が開口端とされた中空の管であり、インク容器が記録ヘッドユニットに装着された状態でインク循環口T150に挿入される。また、インク供給流路H131の最上流部(循環流路H131の最上流部でもある)の、インク供給口T130が圧接する部位には、インク内のゴミを捕集するためのフィルタH150が配置されている。
循環流路H132には、インク供給口T130から吸引されたインクをインク収容部内に圧送するためのポンプP2が配置されている。なお、図4では、ポンプP2が記録ヘッドユニットH100に配置されたように描かれているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、循環流路H132の一部をチューブ等の可撓性部材で構成し、ポンプP2をこの可撓性部材のところに配置してもよいし、また、ポンプP2を記録装置側に固定配置してもよい。ポンプP1、P2はいずれも、例えばチューブポンプであってもよく、この種のポンプの場合、ポンプの動作停止時には流路が閉塞されることとなる。
上記のように構成された本実施形態の記録装置の動作について以下に説明する。
記録装置において未使用状態(放置状態)が所定の期間以上にわたると、インク収容部T120及び負圧発生部材収容部T110において、インクの顔料成分が沈降することとなる。これは、既述したように印字ムラの原因となる。そこで、本実施形態の記録装置では、ポンプP2を所定のタイミングで駆動し、インク容器内のインクの攪拌を行うようにしている。
まず、図4に示すように、ホームポジションに位置した記録ヘッドH120の吐出口面に対してキャップM130が押し当てられる。これにより、ポンプP1を駆動しているか否かにかかわらず、少なくともヘッドの吐出口面は閉塞される。
この状態で、ポンプP2を駆動することにより、負圧発生部材のうちインク供給口T130付近にある顔料濃度の高くなったインクが、循環流路H132を通じて、インク収容部T120内に戻される。インク循環管H140からのインクは、インク収容部T120内で、上方に向かって放出される。このため、インク収容部内のインクには、図示矢印A5にて示すような流れが生じ、この流れによって、インクが撹拌され、インク濃度が均一化される。
なお、ポンプP2の駆動時には、記録ヘッドH120の吐出口面はキャップM130によって覆われているため、仮に、この循環動作中にヘッドの吐出口からインクが漏れるようなことがあったとしても、漏れたインクはキャップ内に回収される。よって、漏れたインクが装置内部の不測の箇所に付着するようなこともない。
以上説明したように、本実施形態のインクジェット記録装置によれば、所定のタイミングでポンプP2を駆動することにより、インク容器内のインクに、撹拌作用のある流れを生じさせることができる。これにより、顔料成分がインク中に均一に分散するため、顔料成分の沈降に起因した印字ムラの問題が発生しにくくなる。なお、上記所定のタイミングは適宜設定されることが好ましく、例えば印字動作を行う直前に一律的にポンプP2を駆動するようにしてもよい。
前述した第4の従来例の方法では、吸引回復動作を行いながらインクの撹拌を行うものであり、この場合、廃インクが増加してしまう。これに対し本実施形態では、インクはインク容器に戻されるため、インクを無駄に消費することもない。別の見方をすれば、このように廃インクが減少するということは、廃インク容器を小型化に構成できることを意味する。また、廃インクの減少は、環境保護の観点からも好ましい。
(第2の実施形態)
次に、図5を参照して第2の実施形態に係るインクジェット記録装置について説明する。なお、本実施形態の記録装置は、同図に示すように、使用されるインク容器の種類を変えたものであり、その他の構造部については第1の実施形態のものと同一である。よって、同一の構造部には図3、図4に付した符号と対応する符号を付し、その説明は省略する。
インク容器T500は、図10に示した従来のインク容器と同種のものであり、その底部には新たにインク循環口T550が設けられている。なお、インク循環口T550は、上記第1の実施形態のインク循環口T150と同様の構成となっている。インク容器T500内のインク収容空間は、インク容器の内壁とバッファ部材T560とによって構成され、容積が可変となっている。図10のインク容器同様、このインク収容空間では、内部にバッファ付勢部材T570が配置され、側面部に負圧制御弁構造T540が配置されている。インク容器T500は、バッファ部材T560が上方となるような姿勢で装着されるようになっている。
このようなインク容器T500に対しても本発明を適用可能である。すなわち、上記実施形態同様、必要に応じてポンプP2を駆動することにより、インク供給口130から吸引されたインクが、循環流路M132を通じてインク容器内に戻されることとなる。これにより容器内のインクに流れ(図示矢印A6方向)を生じさせることができ、これによりインク濃度を均一化することができる。
(第3の実施形態)
上記2つの実施形態において、ポンプP2を駆動するタイミングは、タイマー等を利用して決定されるようになっていてもよい。以下、これについて図6のフローチャートを参照して説明する。なお、本実施形態の記録装置は、第1の実施形態の記録装置M100と同じ構造を有し、図示は省略するが、記録装置の各構成要素の動作を制御する制御装置と、放置時間等をカウントするタイマーとを有している。
まず、記録装置が放置状態にあるとき、タイマーが駆動され、タイマーは放置時間をカウントし放置時間情報を生成する。この放置状態で、制御装置に印字動作開始の信号が入力された場合、制御装置は、タイマーによって生成された上記放置時間情報を取得する(ステップS1)。
次いで、制御装置は、取得した放置時間情報と予め設定された時間情報とを比較し(ステップS2)、放置時間が所定の設定値を越えていた場合には循環用のポンプP2を所定時間のあいだ駆動する(ステップS3)。これにより、インク容器内のインクの撹拌が行われる。
次いで、印字動作に先だって、ポンプP1を駆動して吸引回復動作を行い(ステップS3)、その後、印字動作を開始する(ステップS4)。
上述したような動作制御方法によれば、放置時間が設定値を越えているかどうかによって循環動作(S3)を行うか否かが決定される。したがって、印字動作の直前に一律的にポンプP2を駆動する方法と比較して、動作の無駄がなくなる点で有利である。また、このような制御方法によれば、ポンプP2の駆動回数(駆動時間)が減ることから、ポンプP2及びその周辺構造の故障が生じにくくなり、また、消費電力や静粛性の観点からも有利である。
(第4の実施形態)
上記実施形態をより具体化した例について、図7のフローチャートを参照して以下に説明する。通常、インク容器内での顔料成分の沈降は、放置時間の経過と共に進行し、長時間放置されたものほど沈降の度合いが顕著となる。動作の効率化という点からみれば、沈降の度合いに応じて循環動作の時間(ポンプP2の駆動時間)も適宜変更されることが望ましく、本実施形態はその実現を意図するものである。
図7に示すように、本実施形態では、上記実施形態同様のステップS1により、タイマーによって生成された放置時間情報が取得される。次いで、その放置時間が0〜Asecである場合(ステップS2a)には、時間aだけポンプP2が駆動される(ステップS3a)。同様に、放置時間がA〜Bsec(Aは含まず)である場合(ステップS2b)には時間bだけポンプが駆動され(ステップS3b)、放置時間がB〜Csec(Bは含まず)である場合(ステップS2c)には時間cだけポンプが駆動される(ステップS3c)。なお、時間a〜cは、a<b<cの関係にあり、放置時間が長期化するほどポンプの動作が長く行われるようになっている。なお、以降の動作(ステップS4、ステップS5)は、上記第3の実施形態同様に行えばよい。
上述したような動作制御方法では、時間の長短に応じて放置時間が段階的に区分され、それに対応する時間ポンプが駆動されるようになっているため、ポンプP2の動作時間が最小限で済む。したがって、印字動作開始までの待ち時間短縮にも有利である。
なお、上記例では、放置時間の長さが3段階に分けられたものであったが、本発明はこれに限らず、例えば2段階あるいは4段階以上に放置時間の長さが設定されていてもよい。
また、上記第1及び第2の実施形態では、インク容器のインク循環口T150、T550が容器底面に設けられていたが、これに限らず、インク循環口を容器側面に設けることも可能である。循環流路H132の終端部とインク容器との接続に関しても、インク循環管H140(図4参照)がインク循環口に挿入される構成に限られるものではない。例えば、より短く形成されたインク循環管の先端がインク循環口に押し当てられることにより、循環流路とインク容器内とが連通する構成とされていてもよい。この場合、インク循環口には、循環流路内を流れるインクの圧力を受けて開弁する弁構造を利用してもよい。
記録装置の基本的な構成を示す斜視図であり外装部材を取り外した状態で示されている。 図1の記録装置のキャリッジに搭載される記録ヘッドユニットの構成を示す斜視図である。 第1の実施形態の記録装置のインク容器及びその周辺構造等を模式的に示す断面図である。 第1の実施形態の記録装置のインク容器及びその周辺構造等を模式的に示す断面図である。 第2の実施形態の記録装置のインク容器及びその周辺構造等を模式的に示す断面図である。 第3の実施形態に係る動作の例を示すフローチャートである。 第4の実施形態に係る動作の例を示すフローチャートである。 第1の従来例のインク容器を示す断面図である。 第2の従来例のインク容器を示す断面図である。 第3の従来例のインク容器を示す断面図である。 第4の従来例の記録装置を示す模式図である。
符号の説明
M100 インクジェット記録装置
M110 キャリッジ
H100 記録ヘッドユニット
H120 記録ヘッド
H131 インク供給流路
H132 循環流路
T100、T500 インク容器
T130、T530 インク供給口
T150、T550 インク循環口
P1、P2 ポンプ

Claims (7)

  1. インク収容部内に収容されたインクを外部へ供給するための第1の流通口を備えたインク容器を着脱自在に保持するホルダー部材と、前記第1の流通口からのインクを記録ヘッドまで移送する第1の流路とを有するインクジェット記録装置において、
    前記第1の流通口からのインクを、前記第1の流通口とは別に前記インク容器に形成された第2の流通口まで移送する第2の流路と、該第2の流路内のインクを圧送するための吸引圧送手段とを更に有し、
    前記記録ヘッドからのインク吐出動作以外のときに前記吸引圧送手段を駆動することにより、前記第1の流通口からのインクが、前記第2の流路及び前記第2の流通口を通じて前記インク収容部内に戻されるようになっていることを特徴とするインクジェット記録装置。
  2. 前記第1及び第2の流通口はいずれも前記インク容器の底部に設けられ、
    前記ホルダー部材には、前記第2の流路の一部を構成し、前記インク容器が装着されたときに前記第2の流通口に挿入される管状部材が形成されている、請求項1に記載のインクジェット記録装置。
  3. 前記第2の流通口には、前記管状部材が挿入されることで開口し、前記管状部材が抜かれると閉鎖するように構成された弾性部材が配置されている、請求項2に記載のインクジェット記録装置。
  4. 前記第2の流路の一部は可撓性部材で構成され、前記吸引圧送手段は該可撓性部材で構成された部位に配置されている、請求項1から3のいずれか1項に記載のインクジェット記録装置。
  5. 前記インク収容部は、インクを吸収保持する負圧発生部材を収容する負圧発生部材収容室と、該負圧発生部材収容部に隣接して形成されインクを直に収容するインク収容室と、前記インク収容部の下部側において前記負圧発生部材収容室と前記インク収容室とを相互に連通する連通路とを有するものであって、
    前記第1の流通口が前記負圧発生部材収容室の底部に形成され、前記第2の流通口が前記インク収容室の底部に形成されている、請求項1から4のいずれか1項に記載のインクジェット記録装置。
  6. 前記インク容器の未使用時間をカウントし未使用時間情報を生成する時間検出手段と、記録装置の構成要素のうち少なくとも前記吸引圧送手段の動作を制御する制御手段とを更に有し、
    前記制御手段は、
    前記時間検出手段で生成された前記未使用時間情報を取得する工程と、
    取得した前記未使用時間が予め設定された所定の時間を越えているかどうかを判断する工程と、
    前記判断の結果、前記未使用時間が前記所定の時間を越えていた場合に前記吸引圧送手段を駆動する工程とを有する、請求項1から5のいずれか1項に記載のインクジェット記録装置。
  7. 前記所定の時間は、時間の長短に応じて幾つかの区分に分けられており、
    前記吸引圧送手段を駆動する工程は、前記区分に応じて、前記未使用時間が長いほど前記吸引圧送手段の駆動を長時間行う、請求項6に記載のインクジェット記録装置。
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