JP2010155446A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、簡単な構成で、インク供給系の配管構成部品は既存のままで、負圧破壊を防ぎ、安定したインク吐出を可能とするインクジェット記録装置を提供する。
【解決手段】 本発明のインクジェット記録装置は本発明のインクジェット記録装置は、インクを吐出する複数のノズルを有する液滴吐出ヘッドと、該液滴吐出ヘッドに負圧を作成し、かつ所定量のインクを一時貯留するヘッドタンクと、インクを貯留するインクカートリッジと、該インクカートリッジからヘッドタンクにインクを送液する正転送液を行い、あるいはヘッドタンクからインクカートリッジにインクを送液する逆転送液を行う送液ポンプを備えている。そして、送液ポンプによる逆転送液を行ってヘッドタンク内の負圧作成を行う。
【選択図】 図４

Description

本発明はインクジェット記録装置に関し、詳細にはインク吐出後待機時間に発生する負圧破壊を防止する技術に関する。

インクジェット記録装置は、インクヘッド内の液室に設けられた圧電素子などのエネルギー付与手段によってエネルギーを付与して液室内のインクをインクノズルからインク滴として吐出し、記録紙に付着させて印字を行うものであり、安価で、かつ小型であることから広く普及している。以下、従来のインクジェット記録装置の構成について図面を用いて説明する。

図１２は従来のインクジェット記録装置におけるインク供給配管の構成を示す概略構成図である。同図に示すように、従来のインク供給配管の構成は、インクカートリッジ１１から送液ポンプ１２を介して送液用チューブ１３を通ってヘッドタンク１４へとなっており、ヘッド構成としてはＢｋ，Ｃ、Ｍ、Ｙの単独配管となっている。そして、印字もしくはメンテナンスによりヘッドタンク１４内のインクを消費した場合、インクカートリッジ１１から送液ポンプ１２によりインクを、送液用チューブ１３を通してヘッドタンク１４内に送液して補充する。

次に、基本的なメンテナンスには以下の３通りがある。
１．クリーニング（任意/自動）：軽い非吐出ノズルを回復させる。
２．リフレッシング（任意）：クリーニングで回復しない非吐出ノズルを回復させる。
３．大気開放充填（自動）：負圧破壊が発生した場合、負圧を作成する。

上記１、２はノズル回復動作であるので、ある一定量のインクをノズルから排出する必要があるが、上記３に関しては、負圧作成（ヘッドタンク容積変化）する目的から考えると、ノズルからインクを排出する必要はない。

図１３はインクジェット記録装置のヘッドタンクの構造を示す斜視図である。同図において、負圧レバー１４−１は、ヘッドタンク内部に設けられ、フィルム１４−２に付勢を与えるバネ（図示せず）によって負圧を生じているヘッドタンク内に収納されるインクの消費量に応じて変位するフィルム１４−２に追随して動作するレバーである。供給口１４−３は後述する図１及び図３のインクカートリッジ１１０ｋ〜１１０ｙから図３のインク供給チューブ１３６を経てインクが供給される供給口である。また、大気開放ピン１４−４はヘッドタンク内部を必要に応じて大気状態に開放するピンである。更に、このようなヘッドタンクの下方にはインク滴を噴射する記録ヘッド１４−５が取り付けられている。また、インク又は空気を検知する検知機構１４−６が設けられている。

そして、ヘッドタンク内の負圧作成は、図１４に示すように、ヘッドノズル１５を覆う吸引キャップ２１によりヘッドノズル１５からインクを排出して、ヘッドタンク１４内の容積変化させることで、ヘッドタンク内部のばねを変形させて行う。吸引キャップ２１によりヘッドノズル１５から排出されたインクは吸引ポンプ２２によって廃液タンク２３に廃液として収納される。

一方、このようなインクジェット記録装置において、インクを供給する手段としてインクカートリッジを用いて行われるが主流になっている。このインクカートリッジを交換する際に混入する空気がインクの不吐出を引き起こすという問題がある。この問題点を解決するために従来より多くの提案がなされている。その一つとしての特許文献１には、インクタンクからインクヘッドへインクを供給するインク供給管路と、インクヘッドからインクタンクへインクを戻すインク還流管路とを設けて、インクヘッドとインクタンクの間でインクを循環させて、ノズルからのインク漏れを防止する液体吐出装置が提案されている。この特許文献１を含む従来のインクジェット記録装置におけるインク供給系の配管構成部品には、インクカートリッジ、送液ポンプ、送液用チューブ、ヘッドタンク、インクヘッドは、インク流路部に樹脂材料を多く使用されている。また、部品同士のジョイントはゴムパッキンなどを用いて、シール性を確保している。本体待機時にヘッドタンク内は負圧状態になっている。この本体待機時間が通常使用想定レベルの待機時間であれば問題は無い。

また、インクカートリッジのインク容量が多いインクジェット記録装置において、キャリッジに搭載された記録ヘッドに直接インクカートリッジを搭載し記録ヘッドにインク供給を行うとすると、インクカートリッジの重さが原因でキャリッジ動作に支障を来たし、画像品質が下がってしまう。そこで、インクカートリッジを本体側に、キャリッジ内の記録ヘッドには印字に用いるインクを一時的に貯蔵しておく図１４に示すようなヘッドタンク１４を搭載させるようなインクジェット記録装置が存在する。このようなインクジェット記録装置において、本体側のインクカートリッジが空の状態でインクを送液しようとすると、本体側のカートリッジからヘッドタンクへの送液経路内の負圧が強くなり、インクカートリッジの挿抜によりインク送液経路内に気泡が入り込んでしまう。送液経路内に気泡が入り込むと、その気泡は、送液経路を伝ってサブタンクに入りこむ。この時、例えば大気開放弁を開放した状態でインク供給していた場合、大気開放弁部から気泡及びインクの混合物が漏出する可能性がある。大気開放弁部から当該混合物が漏出した場合、ヘッド破損等の不具合につながる。また、混入した気泡が記録ヘッドにおけるノズルへ侵入してしまった場合は、ノズル抜け等の画像劣化不良につながる。

そこで、これらの問題点を解決するために、従来からいくつかの提案がなされている。その一つとして、特許文献２はインクカートリッジと記録ヘッドの間に中間インクタンクとその中間インクタンクから離れた場所に圧力センサを搭載させ、記録ヘッド内部の負圧状態をセンスし、必要に応じて中間インクタンクを上下動させることにより、所望の負圧を維持するインクジェットプリンタが提案されている。また、特許文献３では、インクを貯蔵しておく主タンク室に付随したメニスカス構成部材を有した副タンク室から、主タンク室の圧力がインクを消費することにより低下した場合、低下した圧力分副タンク室からインクが自動的に供給され、所望の負圧を保つインク供給装置が提案されている。更に、特許文献４では、密閉したインクタンク内にインクを充填し、このインクタンクに一端が大気に開放された小穴を設け、インクタンク内のインクが消費されると、小穴を通じて空気がインクタンク内に供給されインクタンク内を所望の負圧に保つインクジェットペンが提案されている。

しかしながら、上記特許文献１によれば、一定以上の待機時間になるとヘッドタンク内の負圧が完全に破壊される（大気圧）現象が発生する。発生する理由としては、樹脂材料、ゴム材料の透気性能、またパッキンによるシール性能が挙げられる。また、供給配管内が負圧状態（負圧発生源、ヘッドタンク）であるため、空気を配管内に吸い込こむ要因となり、結果としてヘッドタンクの負圧が破壊される。ヘッドタンク負圧維持に対する問題点について詳細に説明すると、現状は長期放置され負圧が破壊された場合、前述したように、大量のインクをヘッドノズルから吸引キャップにより外部に排出することで負圧を作成している。排出したインクは廃液タンクに収納され、再利用はできない。つまり印刷してインクを消費する以外で、ヘッドタンクが負圧破壊を起こした場合でもインクを消費するということは、無駄なインク消費である。ヘッドタンクの長期放置による負圧破壊発生の原因は、前記で述べたように、樹脂材料、ゴム材料の透気性能、パッキンによるシール性能である。この原因に対しての対策案としては、樹脂材料、ゴム材料の透気性能に対しては、高性能樹脂やゴム材料への変更、金属材料への変更、部品表面への金属コートとし、パッキンによるシール性能に対しては、接着による結合、溶着又は融着による結合、部品一体化（接続部を減らす）などが考えられる。しかし、実際は技術的難易度、コスト、レイアウト制約などから考えると、実現の可能性は低いと言える。

また、上記特許文献２では、記録ヘッド、中間インクタンク、圧力センサとそれぞれが離れた場所に配置されているために、システムが煩雑、かつ厖大になり得る。また、中間インクタンクを上下動させることによる負圧維持機構において上下動させる機構を持たせることも、システムが煩雑、かつ厖大になる要因である。更には、インクカートリッジ交換の際に何らかの要因で気泡が中間インクタンクに入り込んだときに、うまく気泡を除去することが困難である。また、上記特許文献３では、メニスカス構成部材の劣化により、所望の負圧を維持することが困難になることや、インクカートリッジ交換の際に何らかの要因で気泡が副タンク室に入り込んだときに、うまく気泡を除去することが困難である。更に、上記特許文献４では、常に大気に開放されているため、気泡混入の可能性が高く、インクカートリッジ交換の際に何らかの要因で入り込んだ気泡がヘッド流路内に入り込む可能性があり、その気泡を除去するのは困難である。

本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、簡単な構成で、インク供給系の配管構成部品は既存のままで、負圧破壊を防ぎ、安定したインク吐出を可能とすると共に、インクとーリッジ交換時にインク送液経路内に気泡が入り込むことを防止でき、ノズル抜けや記録ヘッドの破損等の障害を防止でき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。

前記問題点を解決するために、本発明のインクジェット記録装置は、インクを吐出する複数のノズルを有する液滴吐出ヘッドと、該液滴吐出ヘッドに負圧を作成し、かつ所定量のインクを一時貯留するヘッドタンクと、インクを貯留するインクカートリッジと、該インクカートリッジからヘッドタンクにインクを送液する正転送液を行い、あるいはヘッドタンクからインクカートリッジにインクを送液する逆転送液を行う送液ポンプを備えている。そして、送液ポンプによる逆転送液を行ってヘッドタンク内の負圧作成を行うことに特徴がある。よって、簡単な構成で、インク供給系の配管構成部品は既存のままで、負圧破壊を防ぎ、安定したインク吐出が可能となる。

また、インクカートリッジを交換する際に、送液ポンプによる逆転送液を行いヘッドタンクからインクカートリッジへインクを戻すことにより、インク送液経路内に気泡が入り込むことを防止でき、ノズル抜けや記録ヘッドの破損等の障害を防止できる。

更に、インクカートリッジ内のインク不足で、インクカートリッジからヘッドタンクにインクが送液できない状態で、送液ポンプによる正転送液を実行した直後に、送液ポンプによる逆転送液を行いヘッドタンクからインクカートリッジへインクを戻すことにより、インク送液経路内に気泡が入り込むことをより確実に防止でき、ノズル抜けや記録ヘッドの破損等の障害を防止できる。

また、インクカートリッジ内のインク不足で、インクカートリッジからヘッドタンクにインクが送液できない状態で、送液ポンプによる正転送液を実行した時間に応じて、送液ポンプによる逆転送液を行う時間を制御する。よって、インク送液経路内に気泡が入り込むことをより確実に防止でき、ノズル抜けや記録ヘッドの破損等の障害を防止できる。

更に、ヘッドタンクに、インクと空気とを検知する検知手段と、該検知手段から出力される信号を元に検知手段を制御する制御手段とを備え、検知手段を使用してインクをインクカートリッジからヘッドタンクに送液している時であって、インクカートリッジ内のインク不足でインクカートリッジからヘッドタンクにインクが送液できない状態で送液ポンプによる正転送液を実行した場合には、送液ポンプによる逆転送液を行わない。よって、インクカートリッジからヘッドタンクに送液している時にヘッドタンクのインク液面が検知手段の検知位置より低い場合逆転層液を行ってインクをヘッドタンクからインクカートリッジへ戻せない場合があり得、その場合のインク送液経路内に気泡の侵入を防止でき、ノズル抜けや記録ヘッドの破損等の障害を防止できる。

また、ヘッドタンクに収納するインクの量に応じて変位し、ヘッドタンク内部の負圧状況を検知する負圧レバーを備え、該負圧レバーによってインクをインクカートリッジからヘッドタンクに送液している時であって、インクカートリッジ内のインク不足でインクカートリッジからヘッドタンクにインクが送液できない状態で、送液ポンプによる正転送液を実行した直後に、送液ポンプによる正転送液を実行した時間に応じた時間、送液ポンプによる逆転送液を行いヘッドタンクからインクカートリッジへインクを戻す。よって、インクカートリッジ内のインクが不足していた状態で送液ポンプによる正転送液を実行し続けることでインク送液経路内に強い負圧が形成されてその後インクカートリッジを交換した際にインク送液経路内に気泡が入り込むことを確実に防止することができ、ノズル抜けや記録ヘッドの破損等の障害を防止できる。

更に、送液ポンプがチューブポンプであることにより、シンプルな、かつ小スペースな配管構成が可能となる。

また、送液ポンプにより、正転送液を行った後に逆転送液を行って負圧を作成する。よって、ヘッドタンク内での泡立ちによる故障の原因を未然に防ぐことができ、インク送液の品質を確保できる。

更に、負圧作成時の正転送液におけるインク送液量は、逆転送液における送液量より大きいことが好ましく、インク送液の品質を確保できる。

本発明のインクジェット記録装置によれば、インクカートリッジからヘッドタンクにインクを送液する正転送液を行い、あるいはヘッドタンクからインクカートリッジにインクを送液する逆転送液を行う送液ポンプを備え、送液ポンプによる逆転送液を行ってヘッドタンク内の負圧作成を行う。よって、簡単な構成で、インク供給系の配管構成部品は既存のままで、負圧破壊を防ぎ、安定したインク吐出が可能となる。

本発明のインクジェット記録装置を前方から見た斜視図である。 本発明のインクジェット記録装置の機構部の概要を示す側面図である。 本発明のインクジェット記録装置の機構部の概要を示す要部平面図である。 本発明の一実施の形態に係るインクジェット記録装置におけるインク供給配管の構成を示す概略構成図である。 本実施の形態における送液ポンプ動作を示すフローチャートである。 チューブポンプの構成を示す概略平面図である。 インクタンクにおける負圧破壊の様子を示す概略断面図である。 本発明のインクジェット記録装置におけるインクカートリッジ交換時送液制御を示すフローチャートである。 本発明のインクジェット記録装置における別のインクカートリッジ交換時送液制御を示すフローチャートである。 本発明のインクジェット記録装置における別のインクカートリッジ交換時送液制御を示すフローチャートである。 本発明のインクジェット記録装置における別のインクカートリッジ交換時送液制御を示すフローチャートである。 従来のインクジェット記録装置におけるインク供給配管の構成を示す概略構成図である。 インクジェット記録装置のヘッドタンクの構造を示す斜視図である。 ヘッドタンク内の負圧作成の様子を示す概略断面図である。

１１；インクカートリッジ、１２；送液ポンプ、
１３；送液用チューブ、１４；ヘッドタンク、３０；チューブポンプ、
３１；ゴムチューブ、３２；ポンプロータ、
１００；インクジェット記録装置。

図１は本発明のインクジェット記録装置を前方から見た斜視図である。同図に示す本発明のインクジェット記録装置１００は、装置本体１０１と、装置本体１０１に装着された用紙を装填するための給紙トレイ１０２と、装置本体１０１に着脱自在に装着されて画像が記録（形成）された用紙をストックするための排紙トレイ１０３とを備えている。また、装置本体１０１の前面の一端部側（給排紙トレイ部の側方）には、前面から装置本体１０１の前方側に突き出し、上面よりも低くなったインクカートリッジを装填するためのカートリッジ装填部１０４を有し、このカートリッジ装填部１０４の上面には操作ボタンや表示器などの操作／表示部１０５が設けられている。

このカートリッジ装填部１０４には、色の異なる色材である記録液（インク）、例えば黒（Ｋ）インク、シアン（Ｃ）インク、マゼンタ（Ｍ）インク、イエロー（Ｙ）インクをそれぞれ収容した複数の記録液収容手段としての記録液カートリッジであるインクカートリッジ１１０ｋ、１１０ｃ、１１０ｍ、１１０ｙ（色を区別しないときは「インクカートリッジ１１０」という。）を、装置本体１０１の前面側から後方側に向って挿入して装填可能とし、このカートリッジ装填部１０４の前面側には、インクカートリッジ１１０を着脱するときに開く前カバー（カートリッジカバー）１０６が開閉可能に設けられている。また、インクカートリッジ１１０ｋ、１１０ｃ、１１０ｍ、１１０ｙは縦置き状態で横方向に並べて装填する構成となっている。

また、操作／表示部１０５には、各色のインクカートリッジ１１０ｋ、１１０ｃ、１１０ｍ、１１０ｙの装着位置（配置位置）に対応する配置位置で、各色のインクカートリッジ１１０ｋ、１１０ｃ、１１０ｍ、１１０ｙの残量がニアーエンド及びエンドになったことを表示するための各色の残量表示部１１１ｋ、１１１ｃ、１１１ｍ、１１１ｙを配置している。更に、この操作／表示部１０５には、電源ボタン１１２、用紙送り／印刷再開ボタン１１３、キャンセルボタン１１４も配置されている。

次に、このインクジェット記録装置の機構部について図２及び図３を参照して説明する。なお、図２は同機構部の概要を示す側面図、図３は同じく要部平面図である。

インクジェット記録装置の機構部において、フレーム１２１を構成する左右の側板１２１Ａ、１２１Ｂに横架したガイド部材であるガイドロッド１３１とステー１３２とでキャリッジ１３３を主走査方向に摺動自在に保持し、図示しない主走査モータによってタイミングベルトを介して図３で矢示方向（キャリッジ主走査方向）に移動走査する。

このキャリッジ１３３には、前述したようにイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する４個の液滴吐出ヘッドからなる記録ヘッド１３４を複数のインク吐出口を主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。

記録ヘッド１３４を構成するインクジェットヘッドとしては、圧電素子などの圧電アクチュエータ、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰による相変化を利用するサーマルアクチュエータ、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータ、静電力を用いる静電アクチュエータなどを、液滴を吐出するための圧力を発生する圧力発生手段として備えたものなどを使用できる。

この記録ヘッド１３４にはドライバＩＣを搭載し、図示しない制御部との間でハーネス（フレキシブルプリントケーブル）１２２を介して接続している。また、キャリッジ１３３には、記録ヘッド１３４に各色のインクを供給するための各色のヘッドタンク１３５を搭載している。この各色のヘッドタンク１３５には各色のインク供給チューブ１３６を介して、前述したように、カートリッジ装填部１０４に装着された各色のインクカートリッジ１１０から各色のインクが補充供給される。なお、このカートリッジ装填１０４にはインクカートリッジ１１０内のインクを送液するための供給ポンプユニット１２４が設けられ、またインク供給チューブ１３６は這い回しの途中でフレーム１２１を構成する後板１２１Ｃに係止部材１２５にて保持されている。

一方、給紙トレイ１０２の用紙積載部（圧板）１４１上に積載した用紙１４２を給紙するための給紙部として、用紙積載部１４１から用紙１４２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）１４３及び給紙コロ１４３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド１４４を備え、この分離パッド１４４は給紙コロ１４３側に付勢されている。

そして、この給紙部から給紙された用紙１４２を記録ヘッド１３４の下方側に送り込むために、用紙１４２を案内するガイド部材１４５と、カウンタローラ１４６と、搬送ガイド部材１４７と、先端加圧コロ１４９を有する押さえ部材１４８とを備えるとともに、給送された用紙１４２を静電吸着して記録ヘッド１３４に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト１５１を備えている。

この搬送ベルト１５１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ１５２とテンションローラ１５３との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成している。また、この搬送ベルト１５１の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ１５６を備えている。この帯電ローラ１５６は、搬送ベルト１５１の表層に接触し、搬送ベルト１５１の回動に従動して回転するように配置されている。更に、搬送ベルト１５１の裏側には、記録ヘッド１３４による印写領域に対応してガイド部材１５７が配置されている。

この搬送ベルト１５１は、図示しない副走査モータによってタイミングを介して搬送ローラ１５２が回転駆動されることによって図３のベルト搬送方向に周回移動する。

更に、記録ヘッド１３４で記録された用紙１４２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト１５１から用紙１４２を分離するための分離爪１６１と、排紙ローラ１６２及び排紙コロ１６３とを備え、排紙ローラ１６２の下方に排紙トレイ１０３を備えている。

また、装置本体１０１の背面部には両面ユニット１７１が着脱自在に装着されている。この両面ユニット１７１は搬送ベルト１５１の逆方向回転で戻される用紙１４２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ１４６と搬送ベルト１５１との間に給紙する。また、この両面ユニット１７１の上面は手差しトレイ１７２としている。

更に、図３に示すように、キャリッジ１３３の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド１３４のノズルの状態を維持し、回復するための回復手段を含む維持回復機構１８１を配置している。

この維持回復機構１８１には、記録ヘッド１３４の各ノズル面をキャピングするための各キャップ部材（以下「キャップ」という。）１８２ａ〜１８２ｄ（区別しないときは「キャップ１８２」という。）と、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード１８３と、増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け１８４などを備えている。ここでは、キャップ１８２ａを吸引及び保湿用キャップとし、他のキャップ１８２ｂ〜１８２ｄは保湿用キャップとしている。

そして、この維持回復機構１８１による維持回復動作で生じる記録液の廃液、キャップ１８２に排出されたインク、あるいはワイパーブレード１８３に付着してワイパークリーナ１８５で除去されたインク、空吐出受け１９４に空吐出されたインクは図示しない廃液タンクに排出されて収容される。

また、図３に示すように、キャリッジ１３３の走査方向他方側の非印字領域には、記録中などに増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け１８８を配置し、この空吐出受け１８８には記録ヘッド１３４のノズル列方向に沿った開口１８９などを備えている。

このように構成した本発明のインクジェット記録装置においては、給紙トレイ１０２から用紙１４２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙１４２はガイド１４５で案内され、搬送ベルト１５１とカウンタローラ１４６との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド１３７で案内されて先端加圧コロ１４９で搬送ベルト１５１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。

このとき、後述する制御部のＡＣバイアス供給部から帯電ローラ１５６に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト１５１が交番する帯電電圧パターン、すなわち周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト１５１上に用紙１４２が給送されると、用紙１４２が搬送ベルト１５１に吸着され、搬送ベルト１５１の周回移動によって用紙１４２が副走査方向に搬送される。

そこで、リニアエンコーダ１３７による主走査位置情報に基づいてキャリッジ１３３を主走査方向に移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド１３４を駆動することにより、停止している用紙１４２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙１４２を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙１４２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙１４２を排紙トレイ１０３に排紙する。

また、印字（記録）待機中にはキャリッジ１３３は維持回復機構１８１側に移動されて、キャップ１８２で記録ヘッド１３４がキャッピングされて、ノズルを湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、キャップ１８２で記録ヘッド１３４をキャッピングした状態で図示しない吸引ポンプによってノズルから記録液を吸引し（「ノズル吸引」又は「ヘッド吸引」という。）し、増粘した記録液や気泡を排出する回復動作を行う。また、記録開始前、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出する空吐出動作を行う。これによって、記録ヘッド１３４の安定した吐出性能を維持する。

図４は本発明の一実施の形態に係るインクジェット記録装置におけるインク供給配管の構成を示す概略構成図である。同図において、図１２と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。同図に示すように、本実施の形態のインクジェット記録装置では、ヘッドタンク１４内のインクをノズル面から排出して廃液タンクに回収するのではなく、ヘッドタンク１４内のインクを送液ポンプ１２によりインクカートリッジ１１に戻す（逆流）ことで、負圧作成時に使用するインクの再利用を可能とし、無駄なインクの消費を低減するものである。

次に、本発明の送液条件について説明すると、前述したように本体を長期放置すると配管内に多量の気泡が発生する。配管負圧内で引き込まれた空気である配管内の空気が混在したインクを無条件で逆流、つまりヘッドタンクからインクカートリッジへと流すと、インクカートリッジの中にエアーが溜まり、ヘッドタンクへインクを送液する際、インクカートリッジ内部に溜まったエアーがヘッドタンク内での泡立ちを起こし、故障の原因となる。そこで、本発明の負圧作成時送液条件として、始めにインクカートリッジからヘッドタンクにインク送液を送液（正転送液）した後に、ヘッドタンクからカートリッジに送液（逆転送液）して負圧作成を行う。なお、正転送液と逆転送液の送液量の関係は正転送液≧逆転送液とする。

次に、本実施の形態における送液ポンプ動作について動作フローである図５に従って説明する。
先ず、ヘッドタンクのインク残量に対してヘッドタンクが満タンか否かを電極ピン又はフィラなどを用いた液量検知手段（図示せず）によって調べ（ステップＳ１０１）、ヘッドタンクが満タンでない場合はポンプが正転送液動作を行い、インクをヘッドタンクに補充する（ステップＳ１０１；ＮＯ、ステップＳ１０２）。ヘッドタンクが満タンとなったらポンプの正転送液動作を停止する（ステップＳ１０１；ＹＥＳ、ステップＳ１０３）。そして、ヘッドタンク負圧状態に異常があるか否かを圧力検知手段（図示せず）によって調べ（ステップＳ１０４）、異常であればポンプが逆転送液動作を行い、負圧を再生する（ステップＳ１０４；ＹＥＳ、ステップＳ１０５）。その後正常になればポンプの逆転送液動作を停止する（ステップＳ１０４；ＮＯ、ステップＳ１０６）。

ここで、本発明で使用する送液ポンプ１２は、ポンプ構造が複雑ではなく、インクの正逆送が駆動モータの回転方向を変えることにより可能な、図６に示すようなチューブポンプ３０を採用している。このチューブポンプ３０のポンプ内部には送液用のゴムチューブ３１が這いまわされ、ゴムチューブ３１をポンプ内部に内蔵されているポンプロータ３２でゴムチューブ３１を局所的に潰し、ポンプロータ３２を回転させることにより潰したポイントを回転方向に移動させることで、ポンプロータ３２の回転方向にインクが送液される。具体的には、インクカートリッジからインクタンクへインクを正転送液するときは、ポンプロータ３２を矢印Ａの回転方向に回転させる。逆に、インクタンクからインクカートリッジを逆転送液するときは、ポンプロータ３２を矢印Ｂの回転方向に回転させる。ここで、ポンプロータ３２の回転において矢印Ａの回転方向の回転を正回転と称し、矢印Ｂの回転方向の回転を逆回転と称する。よって、ポンプロータ３２の回転を正逆転制御することで、インク送液方向を制御できる。また、送液ポンプに、構成が単純なチューブポンプを使用することにより、小スペースなポンプ構成にしている。更に、送液方向を制御することに対して、ポンプ駆動モータの正逆制御で可能なので、配管がシンプルになる。なお、チューブポンプの構造は図６に示すような回転コロタイプ以外の変心カムタイプなどでも構わない。

更に、ヘッドタンク１４は、図７の（ａ）に示すように、負圧作成する際に、大気開放バルブにより大気開放した状態である一定量までインクを入れ、図７の（ｂ）に示すように、大気開放バルブを閉じた状態で０．６ｃｃのインクをヘッドタンクから抜き、側面のダイヤフラムを変形させ、ダイヤフラムに接続されているコイルバネの反発力で負圧を発生させている。このことから、放置状態でヘッドタンクの負圧が破壊された場合、図７の（ｃ）に示すように、０．６ｃｃ分のインク液面が下がることになる。よって、負圧作成のためヘッドタンクからインクを吸引する前に、０．６ｃｃ以上のインクをヘッドタンクに入れる必要がある。つまり、本発明の送液条件は、ヘッドタンクの構造を変更することなく採用することが可能である。

次に、本発明のように、インクカートリッジから供給されたインク等記録液を一時的に貯蔵しておくヘッドタンクを搭載している場合、インクカートリッジが空である場合に不必要にインク等記録液をヘッドタンクに送液した場合、インクカートリッジと送液ポンプの連結部が強い負圧状態になる。この状態でインクカートリッジを挿抜すると、送液ポンプの供給経路に気泡が入り込み、次の供給動作で気泡がヘッドタンク内に送られることとなる。ヘッドタンク内に過度の気泡が入り込むと、例えばヘッドタンクに大気開放弁等、大気に開放する機構が備わっていた場合、当該機構から気泡だけでなく、インク等記録液も漏出し、記録ヘッド等の破損や、当該ヘッドタンクに気泡が混入し、その気泡が記録ヘッドの液室に入り込むことによるノズル抜けや、負圧制御異常等の不具合につながる。

そこで、図８〜図１１に示すインクカートリッジ交換時送液制御フローのような制御を行うことによってインクカートリッジを交換した際にインク送液経路内に気泡が入り込むことを防止することができ、ノズル抜け、記録ヘッドの破損等の障害を防止することができる。以下、図８〜図１１に従ってインクカートリッジ交換時送液制御について概説する。

図８は本発明のインクジェット記録装置におけるインクカートリッジ交換時送液制御を示すフローチャートである。同図において、ヘッドタンクへインクを充填するためのインク供給動作時に、ヘッドカートリッジ内のインクが不足していた状態において送液ポンプの正転送液動作を実施した場合に（ステップＳ２０１、ステップＳ２０２；ＹＥＳ）、送液ポンプの逆転送液動作を実施する（ステップＳ２０３）。その後に、インクカートリッジの交換をユーザに報知して、ヘッドタンクへのインク充填を終了する（ステップＳ２０３、Ｓ２０４）。

図９は本発明のインクジェット記録装置における別のインクカートリッジ交換時送液制御を示すフローチャートである。同図において、ヘッドタンクへインクを充填するためのインク供給動作時に、ヘッドカートリッジ内のインクが不足していた状態において送液ポンプの正転送液動作を実施した場合に（ステップＳ３０１、ステップＳ３０２；ＹＥＳ）、送液ポンプの正転送液動作を実施した時間に応じた所定の時間、送液ポンプの逆転送液動作を実施する（ステップＳ３０３）。その後に、インクカートリッジの交換をユーザに報知して、ヘッドタンクへのインク充填を終了する（ステップＳ３０４、Ｓ３０５）。

図１０は本発明のインクジェット記録装置における別のインクタンク交換時送液制御を示すフローチャートである。同図において、ヘッドタンクへインクを充填するためのインク供給動作時に、ヘッドカートリッジ内のインクが不足していた状態において送液ポンプの正転送液動作を実施した場合に（ステップＳ４０１、ステップＳ４０２；ＹＥＳ）、そしてヘッドタンクに搭載の電極ピン間の出力電圧を検出しながら充填した場合（ステップＳ４０３；ＹＥＳ）は送液ポンプの逆転送液動作を実施せずにインクカートリッジの交換をユーザに報知する（ステップＳ４０５）。一方、ヘッドタンクに搭載の電極ピン間の出力電圧を検出しながら充填しなかった場合（ステップＳ４０３；ＮＯ）は、送液ポンプの正転送液動作を実施した時間に応じた所定の時間、送液ポンプの逆転送液動作を実施する（ステップＳ４０４）。その後に、インクカートリッジの交換をユーザに報知して、ヘッドタンクへのインク充填を終了する（ステップＳ４０５、Ｓ４０６）。

図１１は本発明のインクジェット記録装置における別のインクタンク交換時送液制御を示すフローチャートである。同図において、ヘッドタンクへインクを充填するためのインク供給動作時に、ヘッドカートリッジ内のインクが不足していた状態において送液ポンプの正転送液動作を実施した場合に（ステップＳ５０１、ステップＳ５０２；ＹＥＳ）、そしてヘッドタンクに搭載の負圧レバーを検出しながら充填した場合（ステップＳ５０３；ＹＥＳ）は送液ポンプの逆転送液動作を実施せずにインクカートリッジの交換をユーザに報知する（ステップＳ５０５）。一方、ヘッドタンクに搭載の負圧レバーを検出しながら充填しなかった場合（ステップＳ５０３；ＮＯ）は、送液ポンプの正転送液動作を実施した時間に応じた所定の時間、送液ポンプの逆転送液動作を実施する（ステップＳ５０４）。その後に、インクカートリッジの交換をユーザに報知して、ヘッドタンクへのインク充填を終了する（ステップＳ５０５、Ｓ５０６）。

ここで、送液ポンプの逆転送液動作を実施する所定の時間について概説すると、インク粘度や経時によって変わるが、送液ポンプを空回りした時のエアー流入量最大値は例えば０．４ｃｃであることがわかっている。つまり送液ポンプを空回りした直後は少なくとも０．４ｃｃをインクカーリッジ側に戻し、インクカートリッジ側の負圧を解除する必要がある。よって、送液ポンプの送液量実力値は０．３〜０．６ｃｃ／ｓｅｃであるので最も遅い送液量で送液した場合であって、負圧レバーの場合に正転送液動作が８秒であれば送液ポンプの逆転送液動作を実施する所定の時間は１．３秒とする。

よって、図８〜図１１に示すそれぞれのインクタンク交換時送液制御を行うことによって、例えばインクカートリッジ内のインクが不足していた状態で送液ポンプを回し続けることにより送液経路内に強い負圧が形成され、その後インクカートリッジを交換した際に送液経路内に気泡が入り込むことを防止することができ、ノズル抜けや記録ヘッドの破損等の障害を防止することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。

特開２００５−１２５６６７号公報 特開２００３−３４１０２８号公報 特許第３，２６９，３６８号公報 特許第２，８９８，７４６号公報

Claims (9)

1. インクを吐出する複数のノズルを有する液滴吐出ヘッドと、該液滴吐出ヘッドに負圧を作成し、かつ所定量のインクを一時貯留するヘッドタンクと、インクを貯留するインクカートリッジと、該インクカートリッジから前記ヘッドタンクにインクを送液する正転送液を行い、あるいは前記ヘッドタンクから前記インクカートリッジにインクを送液する逆転送液を行う送液ポンプを備え、該送液ポンプによる逆転送液を行って前記ヘッドタンク内の負圧作成を行うことを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記インクカートリッジを交換する際に、前記送液ポンプによる逆転送液を行い前記ヘッドタンクから前記インクカートリッジへインクを戻すことを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置。
3. 前記インクカートリッジ内のインク不足で、前記インクカートリッジから前記ヘッドタンクにインクが送液できない状態で、前記送液ポンプによる正転送液を実行した直後に、前記送液ポンプによる逆転送液を行い前記ヘッドタンクから前記インクカートリッジへインクを戻すことを特徴とする請求項２記載のインクジェット記録装置。
4. 前記インクカートリッジ内のインク不足で、前記インクカートリッジから前記ヘッドタンクにインクが送液できない状態で、前記送液ポンプによる正転送液を実行した時間に応じて、前記送液ポンプによる逆転送液を行う時間を制御することを特徴とする請求項３記載のインクジェット記録装置。
5. 前記ヘッドタンクに、インクと空気とを検知する検知手段と、該検知手段から出力される信号を元に前記検知手段を制御する制御手段とを備え、前記検知手段を使用してインクを前記インクカートリッジから前記ヘッドタンクに送液している時であって、前記インクカートリッジ内のインク不足で前記インクカートリッジから前記ヘッドタンクにインクが送液できない状態で前記送液ポンプによる正転送液を実行した場合には、前記送液ポンプによる逆転送液を行わないことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
6. 前記ヘッドタンクに収納するインクの量に応じて変位し、前記ヘッドタンク内部の負圧状況を検知する負圧レバーを備え、該負圧レバーによってインクを前記インクカートリッジから前記ヘッドタンクに送液している時であって、前記インクカートリッジ内のインク不足で前記インクカートリッジから前記ヘッドタンクにインクが送液できない状態で、前記送液ポンプによる正転送液を実行した直後に、前記送液ポンプによる正転送液を実行した時間に応じた時間、前記送液ポンプによる逆転送液を行い前記ヘッドタンクから前記インクカートリッジへインクを戻すことを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置。
7. 前記送液ポンプがチューブポンプであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
8. 前記送液ポンプにより、正転送液を行った後に逆転送液を行って負圧を作成することを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置。
9. 負圧作成時の正転送液におけるインク送液量は、逆転送液における送液量より大きいことを特徴とする請求項８記載のインクジェット記録装置。

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