JP2007054971A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ノズル列毎またはノズル毎のゴミの有無、流路内のインク有無によるインク引き出し抵抗のバラツキを押さえる、あるいはインクを引き出したいノズル列またはノズルから集中的にインクを引き出すことが可能になるインクジェット記録装置の提供。
【解決手段】 インクジェット記録装置のインク吐出口毎のインク引き出し抵抗を可変にする抵抗変動手段を設け、吸引手段による吸引作業時に各インク吐出口から引き出されるインクの量を個別に調整可能としたことを特徴とするインクジェット記録装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、記録ヘッドからインクを吐出して記録媒体に画像を形成するインクジェット記録装置及び、インクジェット記録装置に用いられ、記録ヘッドのノズルからのインクの吐出を良好に保つためのインク吐出回復装置に関するものである。

なお、本発明は、一般的なプリント装置のほか、複写機、通信システムを有するファクシミリ，プリント部を有するワードプロセッサ等の装置、さらには、各種処理装置と複合的に組み合わされた産業用記録装置に適用することができる。

プリンタ、複写機、ファクシミリ等の機能を有する記録装置、あるいはコンピュータやワードプロセッサ等を含む複合型電子機器やワークステーションの出力機器として用いられる記録装置は、画像情報に基づいて、用紙やプラスチック薄板等の記録媒体に画像を記録するように構成されている。

このような記録装置の内、インクジェット式の記録装置（インクジェット記録装置）は、記録手段としての記録ヘッドから、記録媒体にインクを吐出して記録を行う。このインクジェット記録装置は、次のような利点がある。すなわち、記録ヘッドのコンパクト化が容易であり、高精細な画像を高速記録することができ、特別な処理を要することなく普通紙に記録することができ、ランニングコストが低い。また、ノンインパクト方式であるために騒音が小さく、しかも多色のインクを使用してカラー画像を記録することが容易である。

特に、熱エネルギーを利用してインクを吐出するインクジェット式の記録手段（記録ヘッド）は、エッチング、蒸着、スパッタリング等の半導体製造プロセスを経て、基板上に製膜された電気熱変換体、電極、液路壁、天板等により、高密度の液路配置（ノズル配置）が実現できるため、一層のコンパクト化を図ることができる。

インクジェット記録装置は、電気信号に応じて、ノズルからインクを吐出することにより、記録媒体上に画像を記録する。そのノズルは、その内部への空気の侵入、乾燥によるインクの増粘等のために、電気信号に応じたインク滴の吐出ができなくなることがある。このようなインクの不吐出状態からノズルを回復させるための方法としては、吸引手段によって、画像の記録に寄与しないインクをノズルの先端から吸引排出する方法（吸引回復）がある。吸引回復手段としては、例えば、記録ヘッドのインク吐出口を覆うようにインク吐出口形成面に当接するキャップ手段を設け、キャップ手段内に吸引口を形成して、その吸引口にチューブポンプを接続した構成のものがある。

カラー画像を記録するインクジェット記録装置において、前記ノズルを複数個列状に構成し、さらにノズル列を複数配置している。各ノズルはノズル列毎に、黒、シアン、マゼンタ、イエロー等の異なる色のインク供給部（インクタンク等）に接続されている。そして、吸引時は、キャップ手段により、複数のノズル列を同一空間に密閉し、負圧をかけてインクを吸引する構成がとられている。

これにより、キャップ手段で各ノズル列を個別に密閉する方式に比較し、大幅にノズル列間距離を小さく出来、記録時の走査領域の削減、吐出回復装置の小型化、すなわち記録装置の小型化に大きく貢献している。
特開２００３−１５４６８７号公報（図１６）

しかしながら、このような従来のインク吐出回復装置には、次のような課題が残されていた。

近年記録の高速化要求に対しては多ノズル化、高画質化要求に対しては吐出するインク滴の小液滴化、具体的な実現手段としてノズル径の小径化で対応しているが、多ノズル化、ノズル小径化が進む状況で、従来小型化のために、複数ノズル列を同一空間に密閉する方式のキャップ手段を介して吸引を行うと、ノズル列毎、あるいはノズル毎にインクの流れ易さのバラツキの影響が顕著になり、例えばあるノズル列またはノズルでゴミが詰ってしまった場合、詰りを解消する為に吸引手段を動作させても、流路抵抗の小さいゴミの詰っていないノズル列またはノズルが多く存在するため、これらから流れ出すインクでキャップ手段の空間内に発生した負圧は十分解消されてしまい、ゴミの詰ったノズルのゴミは取り残されてしまう現象が発生する。

次に、あるインク供給部（インクタンク等）とノズル列間の流路内インクが空の状態で、他のインク供給部（インクタンク等）とノズル列間流路内にインクが充填された状態において、空の流路にインクを充填しようとすると、インクが流路に存在するノズル列から吸引手段によりインクが流れ始めると、インクが空のノズルにインク供給部から流れるインクの流速が遅くなり、時間がかかる。

本発明は、以上の点に着目して成されたもので、ノズル列毎またはノズル毎のゴミの有無、流路内のインク有無によるインク引き出し抵抗のバラツキを押さえる、あるいはインクを引き出したいノズル列またはノズルから集中的にインクを引き出すことが可能になるインクジェット記録装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明のインクジェット記録装置は以下の構成を備える。

（１）記録ヘッドに複数のインク吐出口を設け、インクを記録媒体に吐出することで記録を行い、前記記録ヘッドに当接することで、複数のインク吐出口を覆うキャップ手段を有し、前記記録ヘッドと前記キャップ手段の当接よって形成される空間にインク吐出口を納め、前記キャップ手段に連結され、前記記録ヘッドと前記キャップの当接によって形成される前記空間内を負圧状態にすることで、前記記録ヘッドのインク吐出口からインクを吸引排出させる吸引手段を有する記録装置において、前記空間内を負圧状態にした時に、インク吐出口から流出するインク流出量をインク吐出口毎に調整可能とするインク流出量調整手段を設けたことを特徴とするインクジェット記録装置。

（２）記録ヘッドに複数のインク吐出口を設け、インクを記録媒体に吐出することで記録を行い、前記記録ヘッドに当接することで、複数のインク吐出口を覆うキャップ手段を有し、前記記録ヘッドと前記キャップ手段の当接よって形成される空間にインク吐出口を納め、前記キャップ手段に連結され、前記記録ヘッドと前記キャップの当接によって形成される前記空間内を負圧状態にすることで、前記記録ヘッドのインク吐出口からインクを吸引排出させる吸引手段を有する記録装置において、前記空間内を負圧状態にした時に、インク吐出口から流出するインク流出量をインク吐出口列毎に調整可能とするインク流出量調整手段を設けたことを特徴とするインクジェット記録装置。

（３）前記記録ヘッドと前記キャップ手段の当接よって形成される空間に少なくとも２つ以上のインク吐出口列を納めることを特徴とする前記（２）に記載のインクジェット記録装置。

（４）前記記録ヘッドと前記キャップ手段の当接よって形成される空間に納められる少なくとも２つ以上のインク吐出口列がインク供給部を異にすることを特徴とする前記（３）に記載のインクジェット記録装置。

（５）前記インク流出量の調整に連動して、前記吸引手段の出力を調整することを特徴とする前記（１）から（４）のいずれかに記載のインクジェット記録装置。

本発明の記録装置及び吐出回復装置によれば、高速記録を達成する為の多ノズル化、高画質の為のノズル小径化に対しても、複数の異なるインク供給部に接続されたノズル列及びノズルを同一空間に密閉するキャップ手段を用いた小型装置構成を変えることなく、ノズル列毎またはノズル毎のゴミの有無、流路内のインク有無によるインク引き出し抵抗のバラツキを押さえる、あるいはインクを引き出したいノズル列またはノズルから集中的にインクを引き出すことが可能になる。

以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。

（第１の実施の形態）
本発明の記録装置の第１の実施の形態について説明する。

図１は本発明のインクジェット記録装置１を示す斜視図、２は積載された記録シートを１枚ずつ分離して送り出すシート自動給送装置、３はシート搬送ローラ、４はピンチローラで、シート自動給送装置から１枚ずつ分離給送されたシートはシート搬送ローラ３とピンチローラ４に挟持され、プラテン５に送り込まれる。

６は排紙ローラで、シートは排紙ローラ６と拍車（不図示）に挟持されて記録装置外に排出される。７は記録ヘッド、８はインクタンク、９はキャリッジ、１０はガイドシャフト、１１はガイドレール、１２は駆動ベルトで、シートＳがプラテン５上を通過する時、キャリッジ９がキャリッジモータにより駆動ベルト１２を介して、走査方向の駆動力を伝達され、ガイドシャフト１０およびガイドレール１１にガイドされて、走査方向に往復動作し、搭載された記録ヘッド７から、記録信号に従ってインクがシートＳに吐出されることによって、記録が行われる。

１３は吐出回復装置、１４はキャップ、１５はキャップホルダ、１６はキャップレバー、１７はキャップ押圧ばね、１８はワイパーブレード、１９はブレードホルダ、２０は制御カム、２１は駆動ギア列、２２は位置決め手段で、キャップ１４は記録ヘッド７のインク吐出口を覆うように密閉し、非使用時のインク吐出口のインク乾燥やゴミの付着を防止する。キャップ１４はキャップホルダ１５に保持され、キャップレバー１６にキャップ押圧ばね１７で支持されており、キャップレバー軸１６１を中心にキャップレバー１６が回転することによりアップダウン可能に構成されている（図２参照）。

ワイパーブレード１８はブレードホルダ１９に固定されており、レール２３にガイドされ、スライド可能に構成されている。ブレードホルダ１９にはラック（（不図示）が設けられており、駆動ギア列２１に連結されている。記録ヘッド７がワイパーブレード１８の正面にあるとき、スライドすることによって、記録ヘッド７の吐出口近傍に付着した記録時の跳ね返りインクやゴミを払拭する。

制御カム２０には駆動ギアやカムが複数設けられており、ＰＧモータ２４より駆動され、回転する。前述のキャップレバー１６は制御カム２０に設けられたカムによりキャップレバー軸１６１を中心に回転力を与えられる。また制御カム２０に設けられたギアによりアイドラギアを介してブレードホルダ１９のラック（不図示）に駆動が伝えられ、ブレードホルダ１９がスライドする。

位置決め手段２２はやはりＰＧモータ２４の駆動により、駆動ギア列２１により回転可能に構成されている。また、駆動ギア列２１には不図示の摩擦クラッチが設けられており、位置決め手段２２は所定の角度範囲でのみ回転するように構成されている。

次に本発明について詳細に説明する。

図２は、インクタンク８が装着されたインクジェット記録ヘッド７にキャップ１４当接し、キャップ１４にはキャップホルダ１５を介して、チューブ２５が接続され、２個の押圧ローラ２６が回転体２７にガイドされて、チューブ２５を潰しながら回転することで、キャップ１４と記録ヘッド７で形成される空間内を負圧状態とし、インクジェット記録ヘッド７のインク吐出から、インクを吸引排出する構成を示した簡略図である。

インクタンク８とインクジェット記録ヘッド７とを接続するインク供給口８０１にインク供給管７０１が挿入された状態を示す断面図である。ここで、本実施形態における液体収納容器としてのインクタンク８、負圧発生部材収納室８０２、負圧発生部材８０３、大気連通部８０４、連通部８０５、インク収納室８０６、仕切り壁８０７および圧接体８０８、インク８０９である。

インクタンク８より供給されるインクは流路７０２を通り、インクジェット記録ヘッド７の吐出口列毎に設けられた液室７０３へと通じ、液室下部に設けられた吐出部には、サーマルジェット方式であれば電熱変換ヒータ、ピエゾ方式であればピエゾ素子が並んでおり、インク吐出エネルギーをインクに付与し、インクが吐出される。

また、インクタンク８の大気連通部８０４上部には密閉レバー２８が回転軸２８１を中心に回転支持されており、先端には弾性部材２８２が設けられており、大気連通部の密閉及び開放可能に構成されている。密閉レバーの他端にはソレノイド２９が設けられており、電気信号により、図２の開放状態、図３の密閉状態が選択的に制御できる。この密閉レバー２８は複数のインクタンク７に各々設けられ、インクタンク毎に大気連通部８０４の開閉が制御可能に構成されている。

吸引時インクを引き出したいノズル列に接続された密閉レバー２８のみを開放にし、他を密閉状態にすることで、密閉状態のインクタンク８及び流路７０２、液室７０３の負圧は高くなり、開放状態のインクタンクに接続されたノズル列のみからインクが引き出されることになる。よって不要にインクを引き出すことなく、必要なノズル列に対し集中的にインクを排出し、クリーニング及びインク充填作用を及ぼすことができる。

また、開放状態のインクタンクに接続されたノズル列の数に応じて、チューブ２５を押圧する押圧ローラ２６の回転量及び回転速度を変化させ、単一ノズル列からのインクの引き出し量及びキャップ内の負圧が、開放状態のインクタンクに接続されたノズル列の数によらず一定となるように制御する。

（第２の実施の形態）
図４は第２の実施形態を示す図であり、インクジェット記録ヘッド７の流路７０２の一部を露出させ、露出部を弾性チューブ７０４で構成し、チューブ開閉レバー３０が回転軸３０１を中心に回転支持されており、チューブ開閉レバー３０の他端にはソレノイド３１が設けられており、電気信号により、図４の開放状態、図５の閉塞状態が選択的に制御できる。このチューブ開閉レバー３０は複数のインクタンク７に各々設けられ、インクタンク７毎に弾性チューブ７０４の開閉が制御可能に構成されている。

吸引時インクを引き出したいノズル列に接続されたチューブ開閉レバー３０のみを開放にし、他を閉塞状態にすることで、閉塞状態のインクタンク７及び流路７０２、液室７０３の負圧は高くなり、開放状態のインクタンクに接続されたノズル列のみからインクが引き出されることになる。よって不要にインクを引き出すことなく、必要なノズル列から集中的にインクを排出し、クリーニング及びインク充填作用を及ぼすことができる。

また、弾性チューブ７０４開放状態のノズル列の数に応じて、チューブ２５を押圧する押圧ローラ２６の回転量及び回転速度を変化させ、単一ノズル列からのインクの引き出し量及びキャップ内の負圧が、弾性チューブ７０４開放状態のノズル列の数によらず一定となるように制御する。

（第３の実施の形態）
図６は第３の実施形態を示す図であり、第２の実施形態においてソレノイド３１を用いて、チューブ開閉レバー３０を動作させていた構成から、ソレノイド３１の代わりに開閉カム３２をモータ（不図示）により駆動することで、開閉レバー３０を動作させる構成に替えたものである。本構成によると、ノズル列毎のインク流出を行うか行わないかの切り替えるのではなく、弾性チューブ７０４の開口面積を完全に閉塞した状態から完全に開放した状態まで、自在に可変とすることとなり、ノズル列毎にインク量のバランスを変化させて引き出すことができる。

また、弾性チューブ７０４開放状態に応じて、チューブ２５を押圧する押圧ローラ２６の回転量及び回転速度を変化させ、単一ノズル列からのインクの引き出し量及びキャップ内の負圧を制御する。

（第４の実施の形態）
図７、図８は第４の実施形態を示す図であり、ピエゾ方式のインクジェット記録ヘッドノズル近傍の構成を示す図であり、２００１はピエゾ素子、２００２はノズル、２００３はインク流路であり、ピエゾ素子２００１はインク流路２００３に接する位置に設置され、ピエゾ素子２００１は電圧の印加により結晶構造が歪み、極めて高速に電気−機械エネルギー変換を行う素子である。

本実施例では図７に示すように、ピエゾ素子２００１の両端に設けられた電極間に所定時間幅の電圧を印加することにより、ピエゾ素子２００１が電圧の印加時間だけ収縮し、インク流路２００３の一側壁を変形させる。この結果、インク流路２００３の容積はピエゾ素子２００１の収縮に応じて収縮し、この収縮分に相当するインクがインク滴Ｉとなってノズル２００２先端から吐出し、記録媒体上に記録が行なわれる。

この方式において、ピエゾ素子の収縮がインク流路２００３の容積の収縮すなわちインク流路２００３の断面積を減少させることを利用して、吸引時インクを引き出したいノズル列を除く他のノズルのピエゾ素子２００１に電圧を印加しインク流路２００３を収縮させることで、インク流路２００３収縮状態のインクタンク７及び流路７０２、液室７０３のインク流路抵抗が大きくなり、所望のノズル列のみからインクが引き出されることになる。よって不要にインクを引き出すことなく、必要なノズルに対し集中的にインクを排出し、クリーニング及びインク充填作用を及ぼすことができる。

さらには、ゴミが詰っている等の状態にある所望のノズルを除く他のノズルのピエゾ素子２００１に電圧を印加した状態で吸引を行えば、ゴミの取り除きは大変容易に行うことが可能である。

本発明の第１の実施形態におけるインクジェット記録装置の斜視図である。 本発明の第１の実施形態における動作を示す簡略断面図である。 本発明の第１の実施形態における動作を示す簡略断面図である。 本発明の第２の実施形態における動作を示す簡略断面図である。 本発明の第２の実施形態における動作を示す簡略断面図である。 本発明の第３の実施形態における動作を示す簡略断面図である。 本発明の第４の実施形態における動作を示す簡略断面図である。 本発明の第４の実施形態における動作を示す簡略断面図である。

符号の説明

１ インクジェット記録装置
２ シート自動給送装置
３ シート搬送ローラ
４ ピンチローラ
５ プラテン
６ 排紙ローラ
７ 記録ヘッド
８ インクタンク
９ キャリッジ
１０ ガイドシャフト
１１ ガイドレール
１２ 駆動ベルト
１３ 吐出回復装置
１４ キャップ
１５ キャップホルダ
１６ キャップレバー
１７ キャップ押圧ばね
１８ ワイパーブレード
１９ ブレードホルダ
２０ 制御カム
２１ 駆動ギア列
２２ 位置決め手段
２３ レール
２４ ＰＧモータ
２５ チューブ
２６ 押圧ローラ
２７ 回転体
２８ 密閉レバー
２９ ソレノイド
３０ チューブ開閉レバー
３１ ソレノイド
３２ 開閉カム

Claims (5)

1. 記録ヘッドに複数のインク吐出口を設け、インクを記録媒体に吐出することで記録を行い、前記記録ヘッドに当接することで、複数のインク吐出口を覆うキャップ手段を有し、前記記録ヘッドと前記キャップ手段の当接よって形成される空間にインク吐出口を納め、前記キャップ手段に連結され、前記記録ヘッドと前記キャップの当接によって形成される前記空間内を負圧状態にすることで、前記記録ヘッドのインク吐出口からインクを吸引排出させる吸引手段を有するインクジェット記録装置において、
   前記空間内を負圧状態にした時に、インク吐出口から流出するインク流出量をインク吐出口毎に調整可能とするインク流出量調整手段を設けたことを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 記録ヘッドに複数のインク吐出口を設け、インクを記録媒体に吐出することで記録を行い、前記記録ヘッドに当接することで、複数のインク吐出口を覆うキャップ手段を有し、前記記録ヘッドと前記キャップ手段の当接よって形成される空間にインク吐出口を納め、前記キャップ手段に連結され、前記記録ヘッドと前記キャップの当接によって形成される前記空間内を負圧状態にすることで、前記記録ヘッドのインク吐出口からインクを吸引排出させる吸引手段を有するインクジェット記録装置において、前記空間内を負圧状態にした時に、インク吐出口から流出するインク流出量をインク吐出口列毎に調整可能とするインク流出量調整手段を設けたことを特徴とするインクジェット記録装置。
3. 前記記録ヘッドと前記キャップ手段の当接よって形成される空間に少なくとも２つ以上のインク吐出口列を納めることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記記録ヘッドと前記キャップ手段の当接よって形成される空間に納められる少なくとも２つ以上のインク吐出口列がインク供給部を異にすることを特徴とする請求項３に記載のインクジェット記録装置。
5. 前記インク流出量の調整に連動して、前記吸引手段の出力を調整することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のインクジェット記録装置。

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