JP2007196519A - ヘッド圧制御方法及びインクジェット方式画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】操作性やメンテナンス性を犠牲にせずにヘッド圧を適正な範囲内に常に保てるヘッド圧制御方法を提供する。
【解決手段】記録ヘッド１２ａの上昇の際、記録ヘッド１２ａの位置が所定範囲内（適切な水頭差Ｈを保てる範囲内）から外れるに先立って加圧弁７０と待機弁７２を密閉してインク供給チューブ６０ａ及びインク回帰チューブ６２ａを遮断する。この遮断によって、記録ヘッド１２ａからインクタンク５２ａまでの間ではインクの流れが遮断されるので、記録ヘッド１２ａ内のインクに作用する圧力（ヘッド圧）は変動しない。この結果、記録ヘッド１２ａとインクタンク５２ａの相対的な移動によるヘッド圧の変動をなくし、記録ヘッド１２ａ内が一定範囲内の負圧に保たれて、水頭差Ｈに起因する圧力変化の影響を記録ヘッド１２ａ内のインクが受けないこととなる。
【選択図】図５

Description

本発明は、記録ヘッド内のインクに作用する圧力（ヘッド圧）を制御するヘッド圧制御方法、及びこのヘッド圧制御方法が実施されるインクジェット方式画像形成装置に関する。

記録ヘッド（印字ヘッド）から記録媒体にインクを吐出して画像を形成するインクジェット方式画像形成装置（インクジェット記録装置）が知られている。このインクジェット方式画像形成装置では、一般に、インクを吐出する複数のノズルが高密度に形成された小型の記録ヘッドを用いて高精細な画像を形成できる。また、この小型の記録ヘッドを複数配置して、各記録ヘッドから異なる色のインクを吐出させることにより、比較的安価で小型な構成で記録媒体にカラー画像を形成できる。インクジェット方式画像形成装置は上記のような利点を有するので、業務用、家庭用を問わず、プリンタ、ファクシミリ及び複写機など、様々な画像出力装置に用いられている。

上記のようなインクジェット方式画像形成装置では、記録ヘッドからのインク吐出動作を安定化させるために、記録ヘッド内のインクを所定の負圧に維持する（記録ヘッド内のインクに作用する圧力を所定の負圧に保つ）ことが重要である。このため、一般には、記録ヘッドよりも下方にインクタンクを配置して水頭差を一定範囲内に保っておき、この一定範囲内に保たれた水頭差を利用してインクに負圧を作用させる構成となっている（例えば、特許文献１参照。）。

上記のように水頭差を利用して一定の負圧が付与されたインクは、記録ヘッドからのインク吐出に伴って上昇する記録ヘッド内の負圧との差圧によってインクタンクから記録ヘッド内に引き込まれるように供給される。この結果、記録ヘッド内が一定の負圧に保たれることになる。
特開２００３−１１３８０号公報

ところが、インクジェット方式画像形成装置の装置構成によっては記録媒体の詰まり除去等を考慮した操作性やメンテナンスのために、水頭差が上記の一定範囲から外れるように（一定範囲外になるように）記録ヘッド又はサブクタンクを移動（上下動）せざるをえない場合がある。このような場合、記録ヘッド内のインクに作用する圧力（ヘッド圧）は、記録ヘッドとインクタンクの垂直距離（即ち、水頭差）に応じて変化する。ヘッド圧が変化して上記の一定範囲外となった場合、ヘッド圧が大気圧以上になったときは記録ヘッドのインク吐出口からインクが漏れ出したり、ヘッド圧が低すぎるときは記録ヘッド内のインクがインクタンクに逆流したりすることがある。このようなトラブルを防止するためにヘッド圧を予め決められた一定範囲内に保つには、記録ヘッドとインクタンクの上下動の範囲（距離）を規制させざるをえず、この結果、上述したような操作性やメンテナンス性が低下することがあるという問題点がある。

本発明は、上記事情に鑑み、操作性やメンテナンス性を犠牲にせずにヘッド圧を適正な範囲内に常に保てるヘッド圧制御方法及びインクジェット方式画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明のヘッド圧制御方法は、インクを吐出する記録ヘッドに供給されるインクが貯められたインク容器よりも高い所定範囲内の位置に前記記録ヘッドを保持しておき、前記インク容器からインク流路を経由して前記記録ヘッドにインクを供給すると共に前記記録ヘッド内のインクに作用する圧力を水頭差によって制御するヘッド圧制御方法において、
（１）前記記録ヘッドの位置が前記所定範囲内の位置から外れるに先立って前記インク流路を遮断して、前記記録ヘッド内のインクに作用する圧力が一定範囲内の圧力になるように制御することを特徴とするものである。

また、上記目的を達成するための本発明の他のヘッド圧制御方法は、インクを吐出する記録ヘッドに供給されるインクが貯められたインク容器よりも高い所定範囲内の位置に前記記録ヘッドを保持しておき、前記インク容器からインク流路を経由して前記記録ヘッドにインクを供給すると共に前記記録ヘッド内のインクに作用する圧力を水頭差によって制御するヘッド圧制御方法において、
（２）前記記録ヘッド内のインクに作用する圧力が一定範囲内の圧力から外れるに先立って前記インク流路を遮断して、該記録ヘッド内のインクに作用する圧力が一定範囲内の圧力になるように制御することを特徴とするものである。

ここで、
（３）前記記録ヘッド内のインクに作用する圧力が一定範囲内の圧力になるように制御する際に、前記記録ヘッドと前記インク容器との相対高さを検知して、この検知結果に基づいて前記インク流路を遮断してもよい。

さらに、
（４）前記記録ヘッド内のインクに作用する圧力が一定範囲内の圧力になるように制御する際に、外部からの制御信号に基づいて前記インク流路を遮断してもよい。

また、上記目的を達成するための本発明のインクジェット方式画像形成装置は、インクを吐出する記録ヘッドに供給されるインクが貯められたインク容器よりも高い所定範囲内の位置に前記記録ヘッドを保持しておき、前記インク容器からインク流路を経由して前記記録ヘッドにインクを供給しながら該記録ヘッドから記録媒体にインクを吐出して画像を形成するインクジェット方式画像形成装置において、
（５）前記インク流路を遮断する遮断手段と、
（６）前記記録ヘッドの位置が前記所定範囲内の位置から外れるに先立って、前記記録ヘッド内のインクに作用する圧力が一定範囲内の圧力になるように前記遮断手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とするものである。

また、上記目的を達成するための本発明の他のインクジェット方式画像形成装置は、インクを吐出する記録ヘッドに供給されるインクが貯められたインク容器よりも高い所定範囲内の位置に前記記録ヘッドを保持しておき、前記インク容器からインク流路を経由して前記記録ヘッドにインクを供給しながら該記録ヘッドから記録媒体にインクを吐出して画像を形成するインクジェット方式画像形成装置において、
（７）前記インク流路を遮断する遮断手段と、
（８）前記記録ヘッド内のインクに作用する圧力が一定範囲内の圧力から外れるに先立って、該記録ヘッド内のインクに作用する圧力が一定範囲内の圧力になるように前記遮断手段を制御する制御手段を備えたことを特徴とするものである。

ここで、
（９）前記記録ヘッドと前記インク容器との相対高さを検知する高さ検知手段を備え、
（１０）該検知手段の検知結果に基づいて前記遮断手段を制御してもよい。

さらに、
（１１）前記遮断手段は、電力によって駆動するものであり、
（１２）該遮断手段に電力が供給されないときは該遮断手段は前記インク流路を遮断しているものであってもよい。

なお、本明細書でいう、「記録」（画像形成とも称する）とは、文字、図形等有意の情報を形成する場合のみならず、有意無意を問わず、また人間が視覚で知覚し得るように顕在化したものであるか否かを問わず、広く記録媒体上に画像、模様、パターン等を形成する、または媒体の加工を行う場合も含むものとする。

また、「記録媒体」（シートとも称する）とは、一般的な記録装置で用いられる紙のみならず、広く、布、プラスチック・フィルム、金属板、ガラス、セラミックス、木材、皮革等、インクを受容可能なものも含むものとする。

さらに、「インク」とは、上記「記録」の定義と同様に広く解釈されるべきもので、記録媒体上に付与されることによって、画像、模様、パターン等の形成または記録媒体の加工、或いはインクの処理（例えば記録媒体に付与されるインク中の色剤の凝固または不溶化）に供され得る液体を含むものとする。

本発明のヘッド圧制御方法によれば、記録ヘッド又はインク容器を移動させることにより記録ヘッドの位置が所定範囲内から外れる（一定範囲外となる）ことがあっても、この一定範囲内から外れるに先立って（外れる前に）インク流路を遮断して、記録ヘッド内のインクに作用する圧力（ヘッド内圧力）が一定範囲内の圧力になるように制御する。このため、例えば、記録ヘッドが装着されたプリンタ等のメンテナンスの際に記録ヘッドを移動させることによって記録ヘッドが上記の所定範囲外の位置に移動することがあっても、ヘッド内圧力が一定範囲内の圧力になるように制御される。この結果、ヘッド内圧力が一定範囲外となって記録ヘッドのインク吐出口からインクが漏れ出したり記録ヘッド内のインクがインク容器に逆流したりすることが防止される。また、このようなインクの漏れ出しや逆流を防止するために、記録ヘッドやインク容器の移動範囲を規制するなどメンテナンス性を犠牲にする必要が無い。

本発明は、インクジェット方式のプリンタに実現された。

図１と図２を参照して、本発明が適用されたプリンタを説明する。

図１は、本発明が適用されたインクジェット方式画像形成装置の一例であるプリンタの概略構成を示す正面図である。図２は、図１のプリンタの概略構成を示す斜視図である。

プリンタ１０には、記録紙などの記録媒体にインクを吐出して画像を形成する記録ヘッド１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆが搭載された画像形成ユニット（記録ヘッドユニット）２０と、記録媒体を矢印Ａ方向（記録媒体搬送方向）に搬送する搬送ユニット４０とが備えられている。記録ヘッド１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆからはそれぞれ、ブラック、シアン、ライトシアン、マゼンタ、ライトマゼンタ、イエローのインクが吐出される。画像形成ユニット２０は、各記録ヘッド１２ａ〜１２ｆをキャップ位置、印字位置、ワイプ位置に移動させるヘッド昇降モータ１１８（図３参照）等を備えている。画像形成ユニット２０は板状のエンジンベース３０に固定されており、後述するようにエンジンベース３０と共に上下動（昇降）する。

画像形成ユニット２０が固定されているエンジンベース３０は長方形状のものであり、その四隅はナット３２に固定されている。これらナット３２はねじ軸３４に嵌め込まれており、ねじ軸３４が回転することによりナット３２は上下動する。４本のねじ軸３４の下部にはスプロケット３６が固定されており、これら４つのスプロケット３６にはチェーン３８が掛け渡されている。このチェーン３８をヘッド昇降モータ１１８（図３参照）で回転させることによってねじ軸３４が同期して回転し、エンジンベース３０と共に画像形成ユニット２０が上下動する。

搬送ユニット４０は、画像形成ユニット２０の下方を、記録媒体を通過させる４本の搬送ベルト４２を備えている。搬送ベルト４２は、従動ローラ４４，４５，４６とエンコーダローラ４７、駆動ローラ４８とに掛け渡されており、テンショナ４９によって張力が与えられている。この搬送ベルト４２は、駆動モータ４１よって周回運動するタイミングベルト４３が駆動ローラ４８を回転させることによって、記録媒体搬送方向（矢印Ａ方向）に周回運動するように構成されている。

また、プリンタ１０には、画像形成ユニット２０にインクを供給するインク供給ユニット５０が備えられている。インク供給ユニット５０の内部には、各記録ヘッド１２ａ〜１２ｆに供給するインクが貯められたインクタンク５２ａ〜５２ｆと、各記録ヘッド１２ａ〜１２ｆから排出されたインク（廃インク）を貯めておく廃インクタンク５３ａ（図５参照）などが配置されている。
インク供給ユニット５０から画像形成ユニット２０までは、インク供給チューブ６０ａ〜６０ｆとインク回帰チューブ６２ａ〜６２ｆを束ねて構成されたインク流路によって着脱自在に繋がれて（接続されて）いる。インク供給チューブ６０ａ〜６０ｆには、各インクタンク５２ａ〜５２ｆから各記録ヘッド１２ａ〜１２ｆに供給されるインクが通る。インク回帰チューブ６２ａ〜６２ｆには、各記録ヘッド１２ａ〜１２ｆから各インクタンク５２ａ〜５２ｆに回帰される（戻される）インクが通る。

図３を参照して、プリンタ１０の電気的な系統を説明する。

図３は、プリンタの電気的な系統を示すブロック図である。

ホストＰＣ１０１から送信された記録データやコマンドはインターフェイスコントローラ１０２を介してＣＰＵ１００（本発明にいう制御手段の一例である）に受信される。ＣＰＵ１００は、プリンタ１０の記録データの受信、記録動作等全般の制御を掌る演算処理装置である。ＣＰＵ１００では、受信したコマンドを解析した後に、記録データの各色成分のイメージデータをイメージメモリ１０６にビットマップ展開して描画する。記録前の動作処理としては、入出力ポート１１４、モータ駆動部１１６を介してキャッピングモータ（図示せず）とヘッド昇降モータ１１８を駆動し、各記録ヘッド１２ａ〜１２ｆをキャッピング機構（図示せず）から離して記録位置（画像形成位置）に移動させる。

続いて、搬送される記録媒体にインクを吐出し始めるタイミング（記録タイミング）を決定するための先端検知センサ（図示せず）で記録媒体の先端位置を検出する。その後、エンコ−ダ（図示せず）からの出力信号によって記録媒体の搬送に同期して、ＣＰＵ１００はイメージメモリ１０６から対応する色の記録データを順次に読み出し、この読み出したデータを各記録ヘッド１２ａ〜１２ｆに記録ヘッド制御回路１１２を経由して（介して）転送する。

なお、先端検知センサ及びエンコ−ダは搬送装置４０（図１参照）に備えられており、この搬送装置４０に備えられた搬送コントロ−ラ（図示せず）から、プリンタ１０に備えられた搬送装置インタ−フェ−ス（図示せず）に情報を伝達する。

ＣＰＵ１００の動作はプログラムＲＯＭ１０４に記憶された処理プログラムに基づいて実行される。プログラムＲＯＭ１０４には、制御フローに対応する処理プログラム及びテーブルなどが記憶されている。また、作業用のメモリとしてワークＲＡＭ１０８を使用する。各記録ヘッド１２ａ〜１２ｆのクリーニングや回復動作、及びプリンタ１０のメンテナンス作業などの際には、ＣＰＵ１００は、入出力ポート１１４を介してモータ駆動部１１６、センサ駆動部１２０、バルブ駆動部１２４に信号を伝達して、ヘッド昇降モータ１１８、高さセンサ１２２、バルブ１２６を駆動させてインクの加圧や吸引等の制御を行う。ヘッド昇降モータ１１８は、各記録ヘッド１２ａ〜１２ｆを昇降させるためのモータである。高さセンサ１２２は、記録ヘッド１２ａ〜１２ｆとインクタンク５２ａ〜５２ｆとの相対高さを検知するためのセンサであり、本発明にいう高さ検知手段の一例である。この高さセンサ１２２は、各記録ヘッド１２ａ〜１２ｆが上限位置まで移動したことを検知する上限センサ１６（図４参照）と、各記録ヘッド１２ａ〜１２ｆが印字位置（又は待機位置）から上昇し始めたこと（及び、印字位置に戻ったこと）を検知する昇降検知センサ１８（図４参照）とで構成されている。また、バルブ１２６は、上記のインク供給チューブ６０ａ〜６０ｆ及びインク回帰チューブ６２ａ〜６２ｆを遮断する２つのバルブ（図５に示す加圧バルブと待機バルブ）の総称であり、本発明にいう遮断手段の一例である。

図４と図５を参照して、図１に示す記録ヘッド１２ａ〜１２ｆ内のインクに作用する圧力を一定範囲内に保つヘッド圧制御方法を説明する。

図４は、一つの記録ヘッドと一つのインクタンクの接続状態を示す模式図である。図５は、図４を詳細に示す模式図である。これらの図では、図１と図２に示す構成要素と同じ構成要素には同じ符号が付されている。また、ヘッド圧制御方法は、各記録ヘッド１２ａ〜１２ｆとも同じであり、ここでは、一つの記録ヘッド１２ａについて説明する。

プリンタ１０のインク供給ユニット５０（図１と図２参照）には、インクタンク５２ａから記録ヘッド１２ａにインクを送り出す（供給する）ための加圧ポンプ５６と、回復桶１４ａに貯められた廃インクを吸引して廃インクタンク５３ａに排出するための吸引ポンプ５８が備えられている。加圧ポンプ５６は、インク供給チューブ６０ａに取り付けられており、インクタンク５２ａから記録ヘッド１２ａにインクが流入する方向（矢印Ｃ方向）にのみインクを送ることができる。また、吸引ポンプ５８は、回復桶１４ａから廃インクタンク５３ａに廃インクを流す方向（矢印Ｄ方向）にのみインクを送ることができる。２つのポンプ５６，５８では、これらが非駆動時にはインクの流通性が保たれている。

記録ヘッド１２ａとインクタンク５２ａは２つのインク流路６０ａ（インク供給チューブ）、６２ａ（インク回帰チューブ）で接続されている。インク供給チューブ６０ａの途中部分には、この流路を開閉する加圧バルブ（加圧弁）７０が設けられている。加圧弁７０は、インク供給チューブ６０ａのうち加圧ポンプ５６よりも記録ヘッド１２ａに近い側に取り付けられている。インク回帰チューブ６２ａの途中部分には、この流路を開閉する待機バルブ（待機弁）７２が設けられている。これら２つのバルブ７０，７２は、図３を参照して説明したように、ＣＰＵ１００（図３参照）によって入出力ポート１１４を介してバルブ駆動部１２４に信号を伝達することによって駆動される。即ち、これら２つのバルブ７０，７２はＣＰＵ１００によって制御されており、これらのバルブ７０，７２に電力が供給されていないときにはこれらのバルブ７０，７２は閉まっており、２つのインク流路６０ａ、６２ａは遮断されている。この逆に、これらのバルブ７０，７２に電力が供給されているときにはこれらのバルブ７０，７２は開いており、２つのインク流路６０ａ、６２ａにインクが流れる。なお、インクタンク５２ａには、その内部の圧力を大気圧と平均化するために大気開放口５３ａが形成されている。また、記録ヘッド１２ａの近傍には、記録ヘッド１２ａが上限位置まで移動したことを検知する上限センサ１６と、記録ヘッド１２ａが印字位置（又は待機位置）から上昇し始めたこと（及び、印字位置に戻ったこと）を検知する昇降検知センサ１８が配置されている。

ここで、記録ヘッド１２ａをクリーニングする際の動作について説明する。

２つのインク流路６０ａ、６２ａに存在するインク中の気泡（泡）を除去する目的で行う循環クリーニングは、加圧弁７０と待機弁７２を開放した状態で加圧ポンプ５６を駆動させる。これにより、インクがインクタンク５２ａからインク供給チューブ６０ａ内を記録ヘッド１２ａに向かって流れて加圧ポンプ５６、加圧弁７０を通過して記録ヘッド１２ａに到達し、その後、インク回帰チューブ６２ａに流入して待機弁７２を通過してインクタンク５２ａに戻る。このインクの循環によって２つのインク流路６０ａ、６２ａ中の泡をインクと共にインクタンク５２ａに押し流して除去する。

次に、記録ヘッド１２ａに形成されたノズル（図示せず）、フェイス面（インク吐出口が形成された面）、及びその周辺部分に存在する気泡や異物等を除去するために行うインク加圧クリーニングの動作について説明する。

このインク加圧クリーニングの際は、待機弁７２を閉じておき、加圧弁７０を開放しておき、加圧ポンプ５６を駆動させる。これにより、インクがインクタンク５２ａからインク供給チューブ６０ａ内を記録ヘッド１２ａに向かって流れて加圧ポンプ５６、加圧弁７０を通過して記録ヘッド１２ａに圧送される。待機弁７２は閉じているので、記録ヘッド１２ａに圧送されたインクは記録ヘッド１２ａのノズル（図示せず）から排出される。この結果、記録ヘッド１２ａの液室やノズルに存在する気泡や、インク吐出口に付着している異物が押し流される。

上記のクリーニングによってノズルから排出された廃液は回復桶１４ａに貯められて、吸引ポンプ５８の吸引力によって廃インクタンク５３ａに貯蔵される。廃インクタンク５３ａには吸引ポンプ５８が円滑に廃インクを輸送できるよう大気開放口５３ｂが形成されている。また、廃インクタンク５３ａには、２本の導電性端子で構成される上限センサ５３ｃが設けられており、この上限センサ５３ｃが、上限位置まで廃インクが貯蔵されたことを検知した時点でユ−ザ−に交換が促される。廃インクタンク５３ａは、ジョイント５３ｄによって容易に脱着可能であり、交換に伴う廃インクの外部への漏れを防止するために、廃インクを保持するための吸収体５３ｅが内部に収容されている。

上記したような各クリーニングが行われた後に印字動作に移行する。実際に印字を行う際には、加圧弁７０、待機弁７２が開放状態にあり、インク供給チューブ６０ａ及びインク回帰チューブ６２ａによって、主に記録ヘッド１２ａのノズルによる毛細管現象の作用によってインクがインクタンク５２ａから記録ヘッド１２ａに自動的に供給されて印字に使用される。

上記したような毛細管現象により記録ヘッド１２ａに好適なインク供給を実施するためには、記録ヘッド１２ａ内を水頭差Ｈ（図５）等の圧力発生手段により、記録ヘッド１２ａ内のインクに作用する圧力（ヘッド圧）を一定の圧力状態に保持しておく必要がある。このヘッド圧にはある一定の最適な圧力範囲があり、この範囲を超えてしまう（又は、この範囲を下回る）ときは印字不良等につながる。

図５に示す水頭差Ｈが０（ゼロ）又は記録ヘッド１２ａがインクタンク５２ａよりも下方に位置している（ヘッド圧が一定範囲内の圧力よりも高い）場合、即ち、記録ヘッド１２ａに正の圧力が付与されている（正確には、記録ヘッド１２ａ内のインクに大気圧よりも高い圧力が作用している）場合、記録ヘッド１２ａのノズルからインクが染み出てくるのでフェイス面はインクで濡れた状態となる。この状態で印字を行った場合、濡れたインクの影響で正常にインクが吐出されずに画像不良が発生する。さらに、この状態で待機している場合、毛細管現象によってインクタンク５２ａ内のインクが記録ヘッド１２ａに引っ張られ続け、最終的に回復桶１４ａの中の許容範囲を超えるのでインク漏れが発生する。

上記の例とは反対に、図５に示す水頭差Ｈが最適な圧力範囲よりも大きい（ヘッド圧が一定範囲内の圧力よりも低い）場合、即ち、記録ヘッド１２ａに過度の負圧が付与している場合、インク吐出口からノズルの内部（奥）に外気（空気）が入り込むので、記録ヘッド１２ａのノズルにインクが十分に満たされていない状態となる。このため、印字を続けたときはノズル内にインクが無くなって印字不良となる。また、最悪の状態では、記録ヘッド１２ａ内のインク保持力よりも水頭差Ｈが大きくなった場合、記録ヘッド１２ａ及び２本のチューブ６０ａ、チューブ６２ａ内のインクがすべてインクタンク５２ａの方に引っ張られる（流動する）ので、戻されたインクがインクタンク５２ａから溢れ出るおそれがある。

上記した最適な圧力範囲とは、通常、−７０ｍｍＡｑ〜−２００ｍｍＡｑである。なお、１ｍｍＡｑは９．８Ｐａである。また、上記の過度の負圧とは、例えば、−４００ｍｍＡｑ〜−５００ｍｍＡｑである。また、記録ヘッド１２ａとインクタンク５２ａとの高低差の許容範囲は実験などによって予め決めておく。

プリンタ１０（図１参照）を通常に使用する場合、プリンタ１０の設置時に各記録ヘッド１２ａ〜１２ｆとインクタンク５２ａ〜５２ｆとの間の水頭差Ｈを最適な範囲内に設定することによって、水頭差Ｈの影響を受けることはない。しかし、紙詰まりやメンテナンス時に、これらを上下方向（図５の矢印Ｂ方向）に移動（上下動）せざるを得ない場合がある。この上下動によって適正範囲を外れた（一定範囲外の）圧力が各記録ヘッド１２ａ〜１２ｆ内のインクに付与されることとなるので、印字不良やインク漏れが発生するおそれがある。

このような問題に対応すべく、本発明のヘッド圧制御方法では上記の水頭差Ｈが適正範囲外（一定範囲外）になった状態においても、各記録ヘッド１２ａ〜１２ｆ内を一定の圧力に制御して過度な圧力の変動をなくした。本発明のヘッド圧制御方法について、図６を参照して説明する。

図６は、記録媒体の詰まり除去などのメンテナンスの際にベースプレートと共に記録ヘッドが上昇した状態を示す模式図である。

図４に示すようにプリンタ１０（図１参照）の待機時又は印字時の状態では、記録ヘッド１２ａからインクタンク５２ａまでの間においてインクの行き来が出来る状態である。この状態にて、図６に示すように印記録媒体の詰まり除去などメンテナンス時にエンジンベース３０が上昇した状態になったときは、上述したように過渡な水頭差Ｈ１が記録ヘッド１２ａ内のインクに付与することとなる。このような過渡な水頭差Ｈ１に起因するトラブルを防止するために、ベースプレート３０の上昇（即ち、記録ヘッド１２ａの上昇）の際、記録ヘッド１２ａの位置が所定範囲内（適切な水頭差Ｈを保てる範囲内）から外れるに先立って加圧弁７０と待機弁７２を密閉してインク供給チューブ６０ａ及びインク回帰チューブ６２ａを遮断する。この遮断によって、記録ヘッド１２ａからインクタンク５２ａまでの間ではインクの流れが遮断されるので、記録ヘッド１２ａ内のインクに作用する圧力（ヘッド圧）は変動しない（ヘッド圧は一定範囲内を保つ）。この結果、記録ヘッド１２ａとインクタンク５２ａの相対的な移動によるヘッド圧の変動をなくし、記録ヘッド１２ａ内が一定範囲内の負圧に保たれて、水頭差Ｈに起因する圧力変化の影響を記録ヘッド１２ａ内のインクが受けないこととなる。即ち、インク供給チューブ６０ａ及びインク回帰チューブ６２ａを遮断した状態では、記録ヘッド１２ａとインクタンク５２ａをどのように動かしても記録ヘッド１２ａ内は一定範囲内の圧力に保たれてこの一定範囲外の圧力にはならない。この結果、ヘッド圧が一定範囲外となって記録ヘッド１２ａのインク吐出口からインクが漏れ出したり記録ヘッド１２ａ内のインクがインクタンク５２ａに逆流したりすることが防止される。また、このようなインクの漏れ出しや逆流を防止するために、記録ヘッド１２ａやインクタンク５２ａの移動範囲を規制するなどメンテナンス性を犠牲にする必要が無い。

図７と図８を参照して、記録ヘッドの上下動に伴う待機弁及び加圧弁の動作を説明する。

図７は、記録ヘッドの上昇に伴う待機弁及び加圧弁の動作手順を示すフロー図である。図８は、記録ヘッドの下降に伴う待機弁及び加圧弁の動作手順を示すフロー図である。

図７のフローは、エンジンベース３０（図１等参照）が上昇し始めることにより起動する。プリンタ１０（図１参照）の保守点検などの際にエンジンベース３０と共に記録ヘッド１２ａ（図１等参照）を上昇させ始める（Ｓ７０１）。記録ヘッド１２ａが上昇し始めたことを昇降検知センサ１８が検知したか否かが判定され（Ｓ７０２）、記録ヘッド１２ａの上昇を昇降検知センサ１８が検知したときは、この検知信号はＣＰＵ１００（図３参照）に送信されて入出力ポート１１４（図３参照）を経由してバルブ駆動部１２４（図３参照）に伝達され、加圧弁７０（図５参照）及び待機弁７２（図５参照）が閉じられる（Ｓ７０３）。従って、記録ヘッド１２ａの位置が所定範囲内から外れるに先立ってインク供給チューブ６０ａ及びインク回帰チューブ６２ａが遮断されることとなる。この結果、水頭差Ｈ１（図６参照）による圧力変動が記録ヘッド１２ａに付与されなくなるので、記録ヘッド１２ａ内のインクに作用する圧力は一定範囲内の圧力を保つ。この一定範囲内の圧力とは、記録ヘッド１２ａのインク吐出口からインクが漏れ出したり記録ヘッド１２ａ内のインクがインクタンク５２ａに逆流したりしない圧力である。

記録ヘッド１２ａはエンジンベース３０と共に、上限センサ１６が検知するまで上昇し、上限センサ１６が記録ヘッド１２ａを検知したとき（Ｓ７０４）は、この検知信号はＣＰＵ１００（図３参照）に送信されて入出力ポート１１４（図３参照）を経由してモータ駆動部１１６に伝達され、ヘッド昇降モータ１１８が停止してこの上昇が停止して（Ｓ７０５）このフローが終了する。この状態で保守点検などが実施される。このような保守点検などが終了した後、エンジンベース３０と共に記録ヘッド１２ａを下降させる。

図８のフローは、エンジンベース３０（図１等参照）が下降し始めることにより起動する。記録ヘッド１２ａと共にエンジンベース３０が上限位置から下降し始め（Ｓ８０１）、記録ヘッド１２ａが印字位置の近傍に到達したときには昇降検知センサ１８が、エンジンベース３０が所定の位置に戻ったことを検知する（Ｓ８０２）。記録ヘッド１２ａの下降を昇降検知センサ１８が検知したときは、この検知信号はＣＰＵ１００（図３参照）に送信されて入出力ポート１１４（図３参照）を経由してモータ駆動部１１６に伝達され、ヘッド昇降モータ１１８が停止してこの下降が停止する（Ｓ８０３）。続いて、記録ヘッド１２ａの下降を昇降検知センサ１８が検知した検知信号はＣＰＵ１００（図３参照）に送信されて入出力ポート１１４（図３参照）を経由してバルブ駆動部１２４（図３参照）に伝達され、加圧弁７０（図５参照）及び待機弁７２（図５参照）が開かれる（Ｓ８０４）。従って、記録ヘッド１２ａの位置が所定範囲内に戻ってからインク供給チューブ６０ａ及びインク回帰チューブ６２ａが開放されてこれらのチューブにインクが流通できることとなる。この結果、水頭差Ｈ（図５参照）による適切な圧力が記録ヘッド１２ａ内のインクに付与される。

なお、本実施例では加圧ポンプ５６として、非駆動時においてもインクの流通性が保たれているポンプを使用しているので、記録ヘッド１２ａから加圧ポンプ５６までの間に加圧弁７０を取り付けているが、例えばチューブポンプのようなポンプと流路遮断可能な手段を一体化した構成のものであっても、所定の効果が得られることは明らかである。また、上記した例では、昇降検知センサ１８からの検知信号に基づいて加圧弁７０と待機弁７２を自動で開閉したが、手動で行ってもよい。すなわち、操作者が手動でプリンタ１０の操作盤（図示せず）から制御信号（外部からの制御信号の一例である）を送って加圧弁７０と待機弁７２を開閉する構成にしてもよいし、パソコンのオペレータがホストＰＣ１０１から制御信号（外部からの制御信号の一例である）を送って加圧弁７０と待機弁７２を開閉する構成にしてもよい。また、インクを吐出する為のエネルギーとして発熱素子から発生される熱エネルギーを用いた、いわゆるバブルジェット記録方式を採用したインクジェット記録ヘッドに本発明を適用した場合を例に挙げて説明したが、本発明には他の方式（例えば、圧電素子を用いた方式等）のインクジェット記録ヘッドにも適用できることは明らかである。また、本発明に係るインクジェット記録ヘッドを用いて記録媒体に記録を行うインクジェット記録装置の機械的構成としては、記録ヘッドを搭載したキャリッジを移動させる間に記録を行うシリアル記録方式であっても、記録媒体の幅に対応した長さの記録ヘッドに対して記録媒体を相対的に移動させつつ記録を行うフルライン記録方式であってもよい。

本発明が適用されたインクジェット方式画像形成装置の一例であるプリンタの概略構成を示す正面図である。 図１のプリンタの概略構成を示す斜視図である。 プリンタの電気的な系統を示すブロック図である。 一つの記録ヘッドと一つのインクタンクの接続状態を示す模式図である。 図４を詳細に示す模式図である。 記録媒体の詰まり除去などのメンテナンスの際にベースプレートと共に記録ヘッドが上昇した状態を示す模式図である。 記録ヘッドの上昇に伴う待機弁及び加圧弁の動作手順を示すフロー図である。 記録ヘッドの下降に伴う待機弁及び加圧弁の動作手順を示すフロー図である。

符号の説明

１０ プリンタ
１２ａ〜１２ｆ 記録ヘッド
１６ 上限センサ
１８ 昇降検知センサ
５２ａ〜５２ｆ インクタンク
５６ 加圧ポンプ
６０ａ インク供給チューブ
６２ａ インク回帰チューブ
７０ 加圧弁
７２ 待機弁
１００ ＣＰＵ

Claims (8)

1. インクを吐出する記録ヘッドに供給されるインクが貯められたインク容器よりも高い所定範囲内の位置に前記記録ヘッドを保持しておき、前記インク容器からインク流路を経由して前記記録ヘッドにインクを供給すると共に前記記録ヘッド内のインクに作用する圧力を水頭差によって制御するヘッド圧制御方法において、
   前記記録ヘッドの位置が前記所定範囲内の位置から外れるに先立って前記インク流路を遮断して、前記記録ヘッド内のインクに作用する圧力が一定範囲内の圧力になるように制御することを特徴とするヘッド圧制御方法。
2. インクを吐出する記録ヘッドに供給されるインクが貯められたインク容器よりも高い所定範囲内の位置に前記記録ヘッドを保持しておき、前記インク容器からインク流路を経由して前記記録ヘッドにインクを供給すると共に前記記録ヘッド内のインクに作用する圧力を水頭差によって制御するヘッド圧制御方法において、
   前記記録ヘッド内のインクに作用する圧力が一定範囲内の圧力から外れるに先立って前記インク流路を遮断して、該記録ヘッド内のインクに作用する圧力が一定範囲内の圧力になるように制御することを特徴とするヘッド圧制御方法。
3. 前記記録ヘッド内のインクに作用する圧力が一定範囲内の圧力になるように制御する際に、前記記録ヘッドと前記インク容器との相対高さを検知して、この検知結果に基づいて前記インク流路を遮断することを特徴とする請求項１又は２に記載のヘッド圧制御方法。
4. 前記記録ヘッド内のインクに作用する圧力が一定範囲内の圧力になるように制御する際に、外部からの制御信号に基づいて前記インク流路を遮断することを特徴とする請求項１又は２に記載のヘッド圧制御方法。
5. インクを吐出する記録ヘッドに供給されるインクが貯められたインク容器よりも高い所定範囲内の位置に前記記録ヘッドを保持しておき、前記インク容器からインク流路を経由して前記記録ヘッドにインクを供給しながら該記録ヘッドから記録媒体にインクを吐出して画像を形成するインクジェット方式画像形成装置において、
   前記インク流路を遮断する遮断手段と、
   前記記録ヘッドの位置が前記所定範囲内の位置から外れるに先立って、前記記録ヘッド内のインクに作用する圧力が一定範囲内の圧力になるように前記遮断手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とするインクジェット方式画像形成装置。
6. インクを吐出する記録ヘッドに供給されるインクが貯められたインク容器よりも高い所定範囲内の位置に前記記録ヘッドを保持しておき、前記インク容器からインク流路を経由して前記記録ヘッドにインクを供給しながら該記録ヘッドから記録媒体にインクを吐出して画像を形成するインクジェット方式画像形成装置において、
   前記インク流路を遮断する遮断手段と、
   前記記録ヘッド内のインクに作用する圧力が一定範囲内の圧力から外れるに先立って、該記録ヘッド内のインクに作用する圧力が一定範囲内の圧力になるように前記遮断手段を制御する制御手段を備えたことを特徴とするインクジェット方式画像形成装置。
7. 前記記録ヘッドと前記インク容器との相対高さを検知する高さ検知手段を備え、
   該検知手段の検知結果に基づいて前記遮断手段を制御することを特徴とする請求項５又は６に記載のインクジェット方式画像形成装置。
8. 前記遮断手段は、電力によって駆動するものであり、
   該遮断手段に電力が供給されないときは該遮断手段は前記インク流路を遮断しているものであることを特徴とする請求項５，６，又は７に記載のインクジェット方式画像形成装置。

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