JP2011031568A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インクジェット記録ヘッド内の空気を効率的に除去可能なインクジェット記録装置を提供する。
【解決手段】インクジェット記録装置は、インクを吐出するインクジェット記録ヘッド１００に備えられた第一液室１０１から、第一流路１３５、第二液室１１６、第二流路１３６、の順に流体を循環させる。第二液室１１６の容積は、第一液室１０１の容積と第一流路１３５の容積との合計以上である。第二液室１１６には、該第二液室１１６の中の空気を排出するポンプ３３０と、該第二液室１１６の中に供給されるインクが収容されたインクタンク２００と、が接続される。このインクジェット記録装置では、第二液室１１６の中の空気がポンプ３３０によって排出されるとともに、第二液室１１６の中にインクタンク３３０からインクが供給される。
【選択図】図２

Description

本発明は、インクを吐出して記録を行うインクジェット記録装置に関する。

一般的なインクジェット記録装置では、用紙などの記録媒体上を往復動するキャリッジに搭載されるインクジェット記録ヘッドが利用される。このようなインクジェット記録装置では、キャリッジの往復動に連動した制御の下に、インクジェット記録ヘッドの吐出ノズルからインク滴を吐出させることによって記録媒体上に画像（文字などを含む。）を形成する。インクジェット記録ヘッドにはインク補給容器（以下、「インクタンク」という。）から適宜インクが補給される。

インクジェット記録装置では、取り替えることが可能なインクタンクがインクジェット記録装置本体に収容され、インクタンクは柔軟な素材で中空に形成された流体導管によってインクジェット記録ヘッドに接続される。このようなインクジェット記録ヘッドでは、記録媒体の重力方向上方（以下、単に「上方」とも言う。）にインクジェット記録ヘッドが配置され、インクジェット記録ヘッドが重力方向下方（以下、単に「下方」とも言う。）にインク滴を吐出する。インクジェット記録ヘッドは、吐出ノズル内のインクが外気との境界に良好なメニスカスを形成している状態で、良好なインク滴を吐出することが可能である。吐出ノズル内のインクに良好なメニスカスを形成させることは、たとえば、インクジェット記録ヘッド内を所定の微負圧に維持することにより実現できる。そのため、インクジェット記録装置には、インクジェット記録ヘッド内を微負圧にするための負圧室が設けられているものがある。

ところで、インクジェット記録ヘッド内には、様々な要因により空気が入り込むことがある。インクジェット記録ヘッド内に空気が入り込むと、インクジェット記録装置に不具合が発生することがある。たとえば、インクジェット記録ヘッド内の空気が吐出ノズルに入り込んだ場合には、吐出ノズルからインク滴を良好に吐出できなくなり、記録不良が発生することがある。また、空気が入り込んだインクジェット記録ヘッドが温度上昇すると、インクジェット記録ヘッド内の空気が熱膨張し、インクジェット記録ヘッド内の圧力が正圧になることがある。この場合、吐出ノズル内のインクは、メニスカスを形成せずに、吐出ノズルの外に流出してしまう。

インクジェット記録ヘッド内への空気の混入は、たとえば、以下の場合に発生する。
・インクタンクを交換する際にインクタンクの接続部が大気に開放される場合
・空気が流体導管などのインク経路を形成する物質そのものを長時間かけて透過する場合
・インクそのものに溶存する空気が周囲条件の変化に伴い集積する場合
・インク吐出の際に吐出ノズルから空気が入り込む場合
・インクジェット記録ヘッド内の空気が周囲温度の下降により収縮し、インクジェット記録ヘッド内の圧力が大きな負圧となり、空気が吐出ノズルから吸い込まれる場合
このように、インクジェット記録ヘッド内には、様々な場合に空気が混入してしまう。したがって、インクジェット記録装置は、インクジェット記録ヘッド内に混入した空気を除去するための機構を備えていることが望ましい。

図８は、インクジェット記録ヘッドに混入した空気を除去可能なインクジェット記録装置の概略図である。このインクジェット記録装置は、インクジェット記録ヘッド７００に備えられた第一液室７０１とは分離して設けられた負圧室（第二液室）７１０を有している。第一液室７０１と負圧室７１０とは第一流路７３５および第二流路７３６によって接続されている。第一流路７３５には、ダイヤフラムポンプ７２１ａ，７２１ｂと一方向弁７３０，７３１とが設けられている。このインクジェット記録装置では、ダイヤフラムポンプ７２１ａ，７２１ｂを駆動させることで、第一液室７０１、第一流路７３５、負圧室７１０、第二流路７３６の順に流体を循環させる動作を行うことができる。したがって、この動作により、第一液室７０１内に溜まった空気を図８のＡ方向に第一流路７３５を通過させて負圧室７１０に送り出すことが可能である。その際、第一液室７０１から負圧室７１０に送り出された空気と同量のインクが、負圧室７１０から第二流路７３６を介して第一液室７０１に補充される。負圧室７１０内に送り出された空気は、ポンプ９３０で吸引することにより除去可能である。このように、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７００の第一液室７０１内の空気を除去することができる。

特開２００６−１２３１８８号公報

しかしながら、インクジェット記録装置の負圧室は、一般的に、装置の小型化のためインクジェット記録ヘッドの第一液室に比べて小さく形成される。そのため、図８に示したインクジェット記録装置では、第一液室７０１の容量が負圧室７１０の容量より大きい。したがって、第一液室７０１内に多くの空気が溜まっている場合、第一液室７０１の中の空気をすべて負圧室７１０に送り出そうとすると、負圧室７１０内に収まりきらない空気が第二流路７３６を通って第一液室７０１に戻ってしまう。つまり、このような構成では、一回の循環動作によっては第一液室７０１内の空気を十分に除去することができない。

そこで本発明は、インクジェット記録ヘッド内の空気を効率的に除去可能なインクジェット記録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、本発明のインクジェット記録装置は、インクを吐出するインクジェット記録ヘッドに備えられた第一液室に対して第二液室が第一流路および第二流路によって連通され、前記第一液室、前記第一流路、前記第二液室、前記第二流路、の順に流体を循環させるインクジェット記録装置であって、前記第二液室の容積は、前記第一液室の容積と前記第一流路の容積との合計以上であり、前記第二液室には、該第二液室の中の空気を排出するポンプと、該第二液室の中に供給されるインクが収容されたインクタンクと、が接続され、前記第二液室の中の空気が前記ポンプによって排出されるとともに、前記第二液室の中に前記インクタンクからインクが供給されることを特徴とする。

本発明によれば、インクジェット記録ヘッド内の空気を効率的に除去可能なインクジェット記録装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るインクジェット記録装置の簡略図である。 図１に示したインクジェット記録装置の概略構成図である。 図１に示したインクジェット記録装置の概略構成図である。 図１に示したインクジェット記録装置の概略構成図である。 図１に示したインクジェット記録装置の概略構成図である。 図１に示したインクジェット記録装置の概略構成図である。 図１に示したインクジェット記録装置の概略構成図である。 一般的なインクジェット記録装置の概略構成図である。

以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態について説明する。
[実施例]
図１は、本発明の一実施形態に係るインクジェット記録装置の簡略図である。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１００が流体導管２５０を経由してインクタンク２００に接続される。インクタンク２００は取り替え可能である。インクタンク２００内のインクは、加圧ポンプ２１０によりインクタンク２００から押し出され、流体導管２５０などを経由してインクジェット記録ヘッド１００に供給される。インクジェット記録ヘッド１００に供給されたインクは、インクジェット記録装置制御基板（不図示）の制御の下に記録面６０１上に搬送された記録媒体６００へ吐出される。インクジェット記録ヘッド１００は、スライド軸４２０に沿って移動可能なキャリッジ４１０に搭載される。キャリッジ４１０は、キャリッジモーター４５０、ＣＲベルト４３０およびプーリー４４０によりスライド軸４２０に沿って移動させられ、それに伴いキャリッジ４１０に搭載されたインクジェット記録ヘッド１００が記録面６０１上を往復動する。

またこのインクジェット記録装置には、インクジェット記録ヘッド１００が往復動する記録範囲より外側に回復系３００が設けられている。回復系３００には、ポンプ３３０（図２参照）が接続されている。回復系３００では、ノズルキャップ３１０（図２参照）がインクジェット記録ヘッド１００に接合され、ポンプ３３０が発生させる負圧によりインクジェット記録ヘッド１００の吐出ノズル１０５（図２参照）内のインクを吸引除去する。インクが吐出ノズル１０５内に溜まったまま放置されると、吐出ノズル１０５内のインクが増粘することにより吐出不良が生じることがあるが、このインクジェット記録装置では回復系３００によってこのような不具合を防止できる。

記録面６０１の下方にはロール状の記録媒体６００が回転自在に支持されている。記録媒体６００はガイド４６０およびＬＦローラー群４７０によりプラテン４９０上にある記録面６０１に搬送される。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１００が記録面６０１上を往復動しながらインクを吐出して記録面６０１上の記録媒体６００に記録を行う。その際、記録媒体６００はＬＦローラー群４７０により記録面６０１に間欠送りされ、記録媒体６００への連続的な記録が行われる。

図２を参照して本実施形態に係るインクジェット記録装置の構成の詳細について説明する。インクタンク２００は、柔軟な材料で形成された袋体２０２と、インク導出口を密閉するゴム栓２０１と、袋体２０２を密封するケース２０５と、を有している。流体導管２５０の一端には先端が鋭利な中空管であるインク針２０３が設けられ、流体導管２５０はインク針２０３がゴム栓２０１に差し込まれることで袋体２０２内に接続されている。これにより、袋体２０２内に収容されたインクを流体導管２５０に導出することが可能となっている。また、ケース２０５には、加圧ポンプ２１０が接続されている。加圧ポンプ２１０はケース２０５内に加圧空気を送ることで袋体２０２を周囲から押圧し、袋体２０２に収容されたインクを流体導管２５０に押し出すことができる。

インクジェット記録ヘッド１００は、下方に向けてインクを吐出する吐出ノズル１０５と、吐出ノズル１０５にインクを供給する第一液室１０１と、を有し、第一流路（チューブ）１３５の一方の端部が第一液室１０１に接続されている。第一流路１３５の他方の端部は後述する空気収容部１４５に接続されている。

また、このインクジェット記録装置は、インク吐出のための微負圧を発生させる負圧室１１０と、該負圧室１１０上に設けられた空気収容部１４５と、を有している。負圧室１１０と空気収容部１４５とは連通しており、全体として第二液室１１６となっている。第二流路（チューブ）１３６の一方の端部は負圧室１１０の下部に接続され、他方の端部はインクジェット記録ヘッド１００の第一液室１０１に接続されている。流路１３５，１３６の第一液室１０１への接続には、ゴム栓１３８ａ，１３８ｂと中空針１３９ａ，１３９ｂとが用いられている。

第一液室１０１は、供給フィルターを備えた供給部１０２を有し、第二流路１３６からのインクは、供給部１０２の供給フィルターを通過して、第一液室１０１内に入る。供給部１０２の供給フィルターは、ノズル列方向（水平方向）に対して傾斜して取り付けられている。

また、インクジェット記録ヘッド１００には、供給部１０２の供給フィルターの最上部に隣接して、第一流路１３５に接続された排出口１０３が設けられている。したがって、記録動作の際などに第一液室１０１内に入り込んだ空気は、供給フィルター１０２の傾斜した下面に沿って上方に導かれ排出口１０３付近に溜まる。

負圧室１１０には、インクを良好に吐出するための負圧を発生させる機構が設けられている。その負圧発生機構は、可撓性部材１１１と、該可撓性部材１１１を押圧する可撓部バネ１１２と、を有している。可撓性部材１１１は負圧室１１０を形成する壁部材の一部を構成している。可撓部バネ１１２は、アーム１６１によって保持されている。可撓部バネ１１２は可撓性部材１１１の内面を押圧することにより、負圧室１１０を膨らんだ状態に維持する。すなわち、可撓部バネ１１２が、負圧室１１０の容積を増加させるように可撓性部材１１１を変形させている。これにより、負圧室１１０内は微負圧状態（たとえば、大気圧より約０．８ｋＰａ低い状態）になる。負圧室１１０内が微負圧状態となると、負圧室１１０に接続されている第一液室１０１内も微負圧状態となる。第一液室１０１内が微負圧状態となると、吐出ノズル１０５内に良好なインクのメニスカスが形成され、吐出ノズル１０５から良好なインク滴が吐出されるようになる。

負圧室１１０には流体導管２５０からのインクの流入を受けるための供給口１１３が設けられている。供給口１１３は、板状に形成された供給開閉弁１６０によって開閉される。すなわち供給口１１３と、該供給口１１３を開閉する供給開閉弁１６０と、は流体導管２５０から負圧室１１０内へのインクの供給を受けるか否かを切り替える供給制御手段を構成する。供給制御弁１６０は、供給口１１３を塞ぐ位置より上方の支持部を回動可能に支持され、支持部よりさらに上方の部分がアーム１６１に接続されている。したがって、供給制御弁１６０は上述した負圧発生機構と連動する。供給制御弁１６０は供給口１１３とは反対側に配置された供給制御弁バネ１１５の弾性力を受けており、通常時には、供給口１１３に付勢されて供給口１１３を閉塞している。

このインクジェット記録装置では、吐出ノズル１０５からのインクの吐出を行うと、インクジェット記録ヘッド１００の第一液室１０１内のインクが減少するため、第一液室１０１内は減圧する。第一液室１０１内が減圧すると、それに伴い第一液室１０１に接続された負圧室１１０内も減圧する。負圧室１１０内が減圧していくと、大気圧である外気が可撓性部材１１１の外面を押す力が、可撓部バネ１１２が可撓性部材１１１の内面を押す力に打ち勝って、可撓性部材１１１が可撓部バネ１１２を押し返す。可撓性部材１１１が可撓部バネ１１２を押し返すと、可撓部バネ１１２が縮み、やがて可撓性部材１１１の内面がアーム１６１に当接する。その後、可撓性部材１１１はアーム１６１を押し動かす。それに伴い、供給制御弁１６０は、供給制御弁バネ１１５を収縮させるとともに回動し、供給口１１３から離間する。これにより供給口１１３が開放される。

供給制御弁１６０が供給口１１３を開放すると、インクタンク２００内のインクが流体導管２５０を通って負圧室１１０内に流入する。そして、負圧室１１０内のインク量の増加に伴い、負圧室１１０内の圧力が増加していき、やがて再び所定の微負圧となる。その際、可撓性部材１１１は、可撓部バネ１１２に押されて再び変形し、アーム１６１から離間して通常時の状態に戻る。また、これに伴い、供給制御弁１６０も供給口１１３を閉塞した状態に戻るため、これ以上負圧室１１０にはインクタンク２００内のインクが供給されない。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１００によるインクの吐出が連続的に行なわれる連続記録動作時には、供給制御弁１６０が間欠的な開閉動作を繰り返すこととなる。これにより、インクタンク２００内のインクが流体導管２５０を介して負圧室１１０に安定的に供給され、第一液室１０１内が所定の微負圧に保たれる。

空気収容部１４５と第一液室１０１とを接続している第一流路１３５は、２つのダイヤフラムポンプ１２１ａ，１２１ｂを備えている。ダイヤフラムポンプ１２１ａ，１２１ｂは、柔軟な材料（たとえばゴムなど）で形成されたダイヤフラム１２２ａ，１２２ｂを備えている。ダイヤフラムポンプ１２１ａ，１２１ｂは、ダイヤフラム１２２ａ，１２２ｂの変形を繰り返すことによりダイヤフラム１２２ａ，１２２ｂの容積を繰り返し増減させる。ここで、ダイヤフラムポンプ１２１ａ，１２１ｂがダイヤフラム１２２ａ，１２２ｂの容積の増加および減少をそれぞれ１回ずつ行う動作をポンプ動作と言うこととする。

第一流路１３５は、ダイヤフラムポンプ１２１ａより第一液室１０１側に設けられた第一の一方向弁１３０と、ダイヤフラムポンプ１２１ａ，１２１ｂ間に設けられた第二の一方向弁１３１と、を有している。一方向弁１３０，１３１は、図２のＡ方向の流体の流れを許容し、Ａ方向とは反対方向の流体の流れを阻止する。つまり、第一の一方向弁１３０は、第一液室１０１から第一流路１３５への流体の流れを許容し、その逆方向の流体の流れを阻止する第一の制御弁として機能する。また、第二の一方向弁１３１は、第一流路１３５から空気収容部１４５への流れを許容し、その逆方向の流れを阻止する第二の制御弁として機能する。

ダイヤフラムポンプ１２１ａ，１２１ｂは、ポンプ動作の際に、一方の容積を増加させるとき、他方の容積を減少させるように互い違いに駆動する。これにより、第一流路１３５内に圧力差が発生し、一方向弁１３０，１３１の作用によって第一液室１０１内の流体は図２のＡ方向に流動する。したがって、ダイヤフラムポンプ１２１ａ，１２１ｂを駆動することにより、第一液室１０１−第一流路１３５−空気収容部１４５−負圧室１１０−第二流路１３６−第一液室１０１という循環路に流体を循環させることができる。このように、ダイヤフラムポンプ１２１ａ，１２１ｂおよび一方向弁１３０，１３１は、この循環路にインクや空気を循環させる循環手段を構成する。

なお、上述したように、ダイヤフラムポンプ１２１ａ，１２１ｂは、ポンプ動作中、一方の容積が増加しているときには、他方の容積が減少しており、容積の変化を互いに打ち消し合っている。そのため、ダイヤフラムポンプ１２１ａ，１２１ｂのポンプ動作中も第一流路１３５の容積は一定に保たれる。したがって、ダイヤフラムポンプ１２１ａ，１２１ｂのポンプ動作によっては、負圧発生手段である負圧室１１０内の圧力は変化しない。

また、このインクジェット記録装置は、空気収容部１４５から空気を排出するための空気抜き流路１８１を有している。空気収容部１４５の上部には排出口１１４が設けられ、空気抜き流路１８１は排出口１１４に接続されている。排出口１１４の上には、排出口１１４の開閉を行う押圧弁１１７が設けられている。押圧弁１１７は、排出口１１４に上方から押圧ゴム１１８を押しあてることによって排出口１１４を塞ぐ。そして、押圧付勢バネ１１９を収縮させて押圧ゴム１１８を持ち上げると、押圧ゴム１１８は排出口１１４から離間し、排出口１１４が開放される。

排出口１１４はフロート弁機構１５０によっても開閉される。フロート弁機構１５０の開閉動作にはフロート１４０のインクに対する浮力が用いられる。フロート弁機構１５０は排出口１１４の下に設けられたフロートシール１４２を備えている。フロートシール１４２には排出口１１４に対向した部分に開口部が形成されている。フロート１４０は、空気収容部１４５にインクが入っていない状態ではフロートシール１４２から離間している。一方、フロート１４０は、空気収容部１４５にインクが充填されると、インクに浮いた状態でフロートシール１４２の開口部に密着する。これにより、フロート弁機構１５０は閉状態となる。そして、空気収容部１４５内に空気が入り空気収容部１４５内のインクが減ると、フロート１４５からフロートシール１４２の開口部から離間し、フロート弁機構１５０が再び開状態となる。

空気抜き流路１８１の、空気収容部１４５に接続された端部とは反対側の端部は、負圧源であるポンプ３３０に接続されている。このインクジェット記録装置では、ポンプ３３０が、空気収容部１４５の排気用の吸引手段と、回復系３００のノズルキャップ３１０用の吸引手段と、を兼ねている。ポンプ３３０とノズルキャップ３１０との間には開閉弁３１２が設けられ、ポンプ３３０と空気収容部１４５との間には開閉弁３２２が設けられている。開閉弁３１２，３２２によって、ポンプ３３０の接続先を回復系３００と空気収容部１４５とに切り替えることが可能である。

図３は、本実施形態に係るインクジェット記録装置の記録動作時の状態の一例を示している。図３ではインクで満たされた部分を斜線で示している。図３に示した状態では、インクジェット記録ヘッド１００の第一液室１０１の上部に空気が溜まっている。したがって、このまま記録動作を続けると、吐出不良が起こる可能性がある。そのため、第一液室１０１内の空気を除去する必要がある。

ここで、本実施形態に係るインクジェット記録装置の、第一液室１０１内の空気を除去する動作について説明する。このインクジェット記録装置では、第一液室１０１−第一流路１３５−空気収容部１４５−負圧室１１０−第二流路１３６−第一液室１０１という循環路にインクおよび空気を循環させることにより第一液室１０１内の空気を除去する。以後、この動作を「泡循環」ということとする。

このインクジェット記録装置は、第一液室１０１内のインクの残量を検知する残検ピン１０６を有している。残検ピン１０６は、たとえば、導電性のあるステンレス（ＳＵＳ）などの材料で形成される。残検ピン１０６により第一液室１０１内のインクの残量が所定量以下であることが検出されると、インクジェット記録装置本体内の不図示のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）が第一液室１０１内の空気を除去するための命令を出す。そうすると、まず、ポンプ３３０によって、空気収容部１４５内の空気が排出され、空気収容部１４５内にインクが満たされた状態にされる（この動作の詳細については後述する。）。この状態を図４に示す。

図４に示した状態で、ダイヤフラムポンプ１２１ａ，１２１ｂが駆動させられ、泡循環が開始する。ダイヤフラムポンプ１２１ａ，１２１ｂは、不図示の駆動手段によって、上述したように、ダイヤフラム１２２ａ，１２２ｂの容積の増減の位相が逆になるように繰り返しポンプ動作を行う。そうすると、上述した一方向弁１３０，１３１の作用によりＡ方向にインクが流れる。これにより、第一流路１３５内が負圧になり、第一液室１０１内の空気およびインクが順次排出口１０３から第一流路１３５に流入する。第一流路１３５に流入した空気およびインクは、第一流路１３５を通過し、空気収容部１４５に送り込まれる。第一流路１３５から空気収容部１４５に送り込まれた空気は空気収容部１４５の上部に溜まる。第一液室１０１内の空気やインクが第一流路１３５に流入すると、第一液室１０１内の圧力が一定に保たれるように、第一流路１３５に流入した空気およびインクの量と同量のインクが負圧室１１０から第一液室１０１にインク流路１０２を介して供給される。

このように、このインクジェット記録装置では、泡循環を実行すると、空気およびインクが、第一液室１０１→第一流路１３５→空気収容部１４５→負圧室１１０→第二流路１３６→第一液室１０１の順に循環する。その際、空気収容部１４５に入った空気は、空気収容部１４５内の上方から溜まっていくため、泡循環の際に空気収容部１４５が空気で満たされない限り、負圧室１１０に空気が入り込むことはない。後に詳述するが、本実施形態に係るインクジェット記録装置は、泡循環の際に空気収容部１４５が空気で満たされることのない構成となっている。したがって、このインクジェット記録装置では、泡循環の際に空気が負圧室１１０より下流に流れ込まないため、空気が第二流路１３６を介して第一液室１０１に入り込むことを防止できる。この泡循環は、ダイヤフラムポンプ１２１ａ，１２１ｂが予め決められた一定回数のポンプ動作を行うと終了する。図４に示した状態から泡循環を行った後の状態を図５に示す。

次に、泡循環一回あたりにダイヤフラムポンプ１２１ａ，１２１ｂにポンプ動作を行わせる回数について説明する。

図４に示した状態から泡循環を行う際には、第一流路１３５内のインクを空気収容部１４５に送り出した後に第一液室１０１内の空気を空気収容部１４５に送り出すことになる。第一液室１０１内の空気量は残検ピン１０６にて第一液室１０１の液面を検知することにより検出することができる。ここで、第一液室１０１内の空気量をＶａ［ｍｌ］とし、第一流路１３５の容積をＶｓ［ｍｌ］とする。そうすると、空気収容部１４５に送り出す必要がある空気およびインクの体積の合計はＶａ＋Ｖｓになる。

ダイヤフラムポンプ１２１ａ，１２１ｂの能力（１回のポンプ動作あたりの空気収容部１４５への流体の送出量）をＶｎ［ｍｌ／回］とすると、Ｎ＝（Ｖａ＋Ｖｓ）／Ｖｎ回だけダイヤフラムポンプ１２１ａ，１２１ｂにポンプ動作を実行させれば良いことになる。実際には、マージンを考慮しＮ＋α回のポンプ動作が行われる。

次に、泡循環の際、空気収容部１４５に流れ込む空気量について説明する。

図４に示したように泡循環前に第一流路１３５がインクで満たされている場合には、泡循環後には図５に示すように空気収容部１４５に溜まる空気量はＶａのみである。一方、図６に示すように泡循環前に第一流路１３５にインクが全くない場合には、泡循環後に空気収容部１４５に溜まる空気量は、Ｖａ＋Ｖｓになる。したがって、この場合、図７に示すように空気収容部１４５内にはより多くの空気が溜まる。

さらに、第一液室１０１内の空気が図６に示す状態よりも少ない場合もある。第一液室１０１内には、インクが枯渇する寸前まで空気が溜まることが考えられる。すなわち、第一液室１０１の容積をＶｆ［ｍｌ］とすると、第一液室１０１内に溜まりうる空気の量はＶｆ未満となる。したがって、泡循環の際に空気収容部１４５に流れ込む空気量は、Ｖｆ＋Ｖｓ未満ということになる。

本実施形態では、空気収容部１４５を負圧室１１０の上部に設け、空気収容部１４５の容量をＶｆ＋Ｖｓ以上としている。つまり、空気収容部１４５の容量をＶｋ［ｍｌ］とすると、Ｖｋ≧Ｖｆ＋Ｖｓとしている。一方、上述したように泡循環の際に空気収容部１４５に流れ込む空気量は、Ｖｆ＋Ｖｓ未満である。したがって、泡循環の際に空気収容部１４５が全て空気で満たされることはない。そのため、このインクジェット記録装置では、空気が負圧室１１０へ侵入することがなく、空気が第二流路１３６を介して第一液室１０１内に入り込むことを防止できる。

次に、泡循環を行う前に空気収容部１４５から空気を除去する動作について図３を参照して説明する。

まず、開閉弁３１２，３２２を閉じた状態でポンプ３３０を駆動させ、開閉弁３２２のみを開く。そして、加圧ポンプ２１０によりインクタンク２００内を加圧状態にし、押圧弁１１７を開く。そうすると、空気収容部１４５内の空気が図中のＢ方向へ流れ、空気収容部１４５内の圧力が低下する。空気収容部１４５内の圧力が低下すると、負圧室１１０内の圧力も低下し、上述したように、供給制御弁１６０が開き、インクタンク２００内のインクが負圧室１１０に流体導管２５０を介して供給される。

空気収容部１４５内が大きい負圧になると、第一液室１０１も同様に大きい負圧になり、吐出ノズル１０５内のインクのメニスカスが破壊され、吐出ノズル１０５から第一液室１０１内に空気を吸い込んでしまうことがある。ここで、吐出ノズル１０５内のインクのメニスカスが破壊されるようになる第一液室１０１内の圧力をメニスカス破壊圧力と呼ぶこととする。本実施形態では、吐出ノズル１０５内のインクのメニスカスが破壊されることを防止するため、第一液室１０１内の圧力が、メニスカス破壊圧力にならないうちに供給制御弁１６０が開くように構成されている。メニスカス破壊圧力の大きさは、吐出ノズル１０５の径、吐出ノズル１０５の数、インクの物性（表面張力や粘度等）などにより異なる。本実施形態では、メニスカス破壊圧力を約−６ｋＰａ（ゲージ圧）に設定し、負圧室１１０内の圧力が約−２ｋＰａ（ゲージ圧）に達すると供給制御弁１６０が開くように構成されている。この供給制御弁１６０を開かせる負圧室１１０内の圧力値の調整は、上述した可撓部バネ１１２の可撓性部材１１１に対する押圧力を変更することにより行う。

インクタンク２００内のインクが負圧室１１０に流体導管２５０を介して流れ込むと、空気収容部１４５内のインクの液面が上昇する。空気収容部１４５内のインクの液面の上昇に伴いフロート１４０も上昇し、空気収容部１４５がインクで満たされると、図４に示すように、フロート１４０がフロートシール１４２の開口部を塞ぐ。これによりフロート弁機構１５０は閉状態となる。

フロート弁機構１５０が閉状態となると、空気収容部１４５内の流体は空気抜き流路１８１から流出できなくなり、吸引手段３３０による空気収容部１４５内の吸引は終了する。その後、押圧弁１１７および開閉弁３２２を閉じ、ポンプ３３０の駆動を停止する。このとき、空気抜き流路１８１内は負圧状態にあるため、開閉弁３２２を開き大気開放する。これで、空気収容部１４５から空気を除去する動作は終了する。

以上説明したように、本実施形態に係るインクジェット記録装置では、一回の泡循環により第一液室１０１および第一流路１３５内のすべての空気を空気収容部１４５に収集することができる。したがって、このインクジェット記録装置では、第一液室１０１内の空気を効率的に除去可能であり、記録不良を防止することができる。

なお、本実施形態では、負圧室１１０内に常にインクが満たされた状態にすることができる。これにより、負圧室１１０内は常に一定の状態となり、負圧室１１０の負圧発生機構としての機能が安定して発揮される。

しかし、負圧室１１０内が空気で満たされることがなければ、第一液室１０１に第二流路１３６を介して空気が混入することを防止できる。ここで、負圧室１１０の容積をＶｎ［ｍｌ］とする。負圧室１１０の容積は可撓性部材１１１が変形することにより変化するが、ここではＶｎを負圧室１１０の膨らんだ状態の容積とする。負圧室１１０は泡循環の際には膨らんだ状態に維持されているため、空気収容部１４５と負圧室１１０とを含む第二液室１１６の容積Ｖｋ＋ＶｎがＶｆ＋Ｖｓ以上であれば負圧室１１０内が空気で満たされることはない。すなわち、Ｖｋ＋Ｖｎ≧Ｖｆ＋Ｖｓであればよい。さらに、空気収容部１４５を設けずに、Ｖｋ≧Ｖｆ＋Ｖｓとなるように負圧室１１０の容積を大きくしても同様の効果を得ることができる。

１００ インクジェット記録ヘッド
１０１ 第一液室
１１０ 負圧室
１１６ 第二液室
１３０ 第一の一方向弁
１３１ 第二の一方向弁
１３５ 第一流路
１３６ 第二流路
１４５ 空気収容部

Claims (5)

1. インクを吐出するインクジェット記録ヘッドに備えられた第一液室に対して第二液室が第一流路および第二流路によって連通され、前記第一液室、前記第一流路、前記第二液室、前記第二流路、の順に流体を循環させるインクジェット記録装置であって、
   前記第二液室の容積は、前記第一液室の容積と前記第一流路の容積との合計以上であり、
   前記第二液室には、該第二液室の中の空気を排出するポンプと、該第二液室の中に供給されるインクが収容されたインクタンクと、が接続され、前記第二液室の中の空気が前記ポンプによって排出されるとともに、前記第二液室の中に前記インクタンクからインクが供給されることを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記第一流路は、流体を循環させるためのダイヤフラムポンプを備えている、請求項１に記載のインクジェット記録装置。
3. 前記第二液室は、該第二液室の中を負圧に保つ負圧発生機構を備えている、請求項１または２に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記第二液室は、前記負圧発生機構を備えた負圧室と、該負圧室の上方に配置された空気収容部と、により構成されている、請求項３に記載のインクジェット記録装置。
5. 前記空気収容部の容積は、前記第一液室の容積と前記第一流路の容積との合計以上である、請求項４に記載のインクジェット記録装置。

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