JP2011073399A - インクジェット記録装置、エア排出方法及び画像記録方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インク流路中に侵入するエアを取り除き、好適な画像記録を実現可能なインクジェット記録装置を提供する。
【解決手段】タンク間流路を介して第２タンクにインクを供給し、加圧ラインを備える第１タンクと、第２タンクと、前記タンク間流路を開閉する開閉手段と、前記第２タンクに連通する記録ヘッドとを備えるインクジェット記録装置であって、前記第２タンクと前記記録ヘッド間に接続部から水平方向に対し垂直方向に延伸された流路に閉止手段を有するエア導出流路を備え、前記第２タンクは、大気開放手段に連通することを特徴とするインクジェット記録装置。
【選択図】図３

Description

本発明は、インクジェット記録装置、このインクジェット記録装置のインク流路内に侵入するエア排出方法及びインクジェット記録装置による画像記録方法に関する。

インクジェット記録装置は、インク記録ヘッドのインク吐出口から微小なインク滴を記録媒体に対して吐出して印字や画像記録を行うもので、記録媒体から離間した状態で記録動作を行うことができることから、様々な材質の記録媒体や物品に画像を記録することが可能で、幅広い用途に使用されてきている。

このようなインクジェット記録装置は、インクを吐出して画像を記録するヘッド内に継続してインクを供給するため、タンク等のインク貯留部と、これとヘッドを繋ぐ複雑なインク流路を備えており、空のインク流路にインクを充填する時や、流路の再接続時などに発生するエアの侵入を回避することができない。

インク流路中に侵入したエアは、インク供給時やヘッド加圧時等にインク流路内をインクと共に移動し、やがてノズル内部に到達するが、画像記録動作によってはノズルから排出されることがないため、インクの流れを阻害し、インクの吐出方向の乱れや、吐出量の変化の原因となり、画像品質を低下させてしまう。そのため、インク流路へ侵入したエアを取り除くため、従来より様々な方法が提案されてきた。（例えば特許文献１、特許文献２）

しかしながら特許文献１の方法では、サブタンクより上流側にエア排出経路が存在するた
め、サブタンクとヘッド流路間に侵入するエアはノズルから排出する以外に方法がないという問題が、特許文献２の方法では、エア収集用のフィルタボックスを特別に設
ける必要があり、構造が複雑化する、等の問題が生ずる。

特開２００８−１６８５６３ 特開２００３−０９４６８１

本発明は、上記の課題を考慮してなされたもので、インク流路中に侵入するエアを取り除き、好適な画像記録を実現可能なインクジェット記録装置ならびにこのインクジェット記録装置のエア排出方法、およびインクジェット記録方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決する第１手段として、タンク間流路を介して第２タンクにインクを供給し、加圧ラインを備える第１タンクと、第２タンクと、前記タンク間流路を開閉する開閉手段と、前記第２タンクに連通する記録ヘッドとを備えるインクジェット記録装置であって、前記第２タンクと前記記録ヘッド間に接続部から水平方向に対し垂直方向に延伸された流路に閉止手段を有するエア導出流路を備え、前記第２タンクは、大気開放手段に連通することを特徴とするインクジェット記録装置が挙げられる。

これによれば、インク流を利用して侵入したエアを接続部まで導き、接続部にてエアの浮力を利用して、記録ヘッド方向へ向かうインクの流れと、エア導出流路方向へ向かうエアの流れを切替え、ヘッドへ到達する前にエアを排出することができ、簡易な装置構成でインク流路に侵入するエアをインク流路から取り除くことが可能となる。

上記課題を解決する第２手段として、第１手段に記載のインクジェット記録装置であって、前記エア導出流路に着脱自在に接続されるエア排出管を備えることを特徴とするインクジェット記録装置が挙げられる。

これによれば、簡易な装置構成でインク流路に侵入するエアをインク流路から取り除くこ
とが可能となるため、搭載するキャリッジの小型化、軽量化を図ることが可能となる。

上記課題を解決する第３手段として、第１または第２手段に記載のインクジェット記録装置であって、前記第２タンクは、インク流路中のエアを排出するために必要な圧力値を検知する圧力検知部と、圧力検知部からの検知信号に基づいて前記タンク間の流路を開閉する開閉手段の開閉時間を特定の時間に制御する制御部と、を備えることを特徴とするインクジェット記録装置が挙げられる。

これによれば、エアを除去するために必要な時間だけタンク間流路の開閉を制御してインクを送液することが可能となり、前記第２タンクとタンクヘッド間流路の接続部に発生するエアを繰り返し確実に排出することができるようになる。

上記課題を解決する第４手段として、第１から第３手段に記載のインクジェット記録装置を用いるインク流路中のエア排出方法であって、前記第２タンク内を大気開放する工程と、前記第２タンク内を密閉する工程と、前記第１タンクからインクを加圧送液し、インク流路中のエアをエア導出流路を介して排出する工程と、エア導出流路を閉止する工程と、を有することを特徴とするエア排出方法が挙げられる。

これによれば、さらにエアを引き込むことを防止しつつ、インク流を利用して侵入したエアを接続部まで導き、接続部にてエアの浮力を利用して、記録ヘッド方向へ向かうインクの流れと、エア導出流路方向へ向かうエアの流れを切替え、ヘッドへ到達する前にエアを排出することができ、簡易な装置構成でインク流路に侵入するエアをインク流路から取り除くことが可能となる。

上記課題を解決する第５手段として、課題を解決する第１から第３の手段に記載のインクジェット記録装置による画像記録方法であって、前記第２タンク内を大気開放する工程と、前記第２タンク内を密閉する工程と、前記第１タンクからインクを加圧送液し、インク流路中のエアをエア導出流路を介して排出する工程と、エア導出流路を閉止する工程と、前記記録ヘッドから前記インクを吐出して記録媒体に画像を記録する画像記録工程と、を有することを特徴とする画像記録方法が挙げられる。

これによれば、インク流を利用して侵入したエアを接続部まで導き、接続部にてエアの浮力を利用して、記録ヘッド方向へ向かうインクの流れと、エア導出流路方向へ向かうエアの流れを切替え、ヘッドへ到達する前にエアを排出することができ、簡易な装置構成でインク流路に侵入するエアをインク流路から取り除くことが可能となるとともに、記録される画像の品質不良を防止できる。

本発明によれば、インクジェット記録装置のインク流路中に侵入するエアを取り除き、好適な画像記録を実現可能なインクジェット記録装置ならびにこのインクジェット記録装置によるインクジェット記録方法、およびエア排出方法を提供することができる。

インクジェット記録装置の外観を示す図である。 インクジェット記録装置の各部の接続状態を示す図である。 キャリッジ（断面）を示す図である。 エア排出フローチャートを示す図である。

本発明を反映した上記課題解決手段を実施するための実施形態について、図面を用いて以下に詳細に説明する。上記課題解決手段は以下に記載の構成に限定されるものではなく、同一の技術的思想において種々の構成を採用することができる。

（インクジェット記録装置の概要）
図１は、インクジェット記録装置の全体（正面）を示す図である。インクジェット記録装置１００は、キャリッジ２００と搬送装置３００とインク供給装置４００とメンテナンス装置５００とを備える。また、インクジェット記録装置１００は、タイミングベルト等のキャリッジ駆動機構６００を備える。インクジェット記録装置１００においてキャリッジ２００は、キャリッジ駆動機構６００によって水平方向（図１のキャリッジ２００内に記載の矢印（移動方向）参照）に移動可能に設置されている。

インクジェット記録装置１００は、いわゆる走査型の記録装置であって、キャリッジ２００を、記録媒体３２０の搬送方向に対し垂直方向に、所定の範囲を移動させながら、記録媒体３２０に画像を記録する。キャリッジ２００内のサブタンク（第２タンク）２０４（図３参照）と、インク供給装置４００とは、タンク間インクライン４２０を介して接続されており、画像の記録に使用されるインクは、インク供給装置４００からキャリッジ２００内のサブタンク（第２タンク）２０４（図３参照）に一旦貯留され、タンク間インクライン４２０を介して記録ヘッドへ供給される。記録ヘッドに送られたインクは、インクジェット記録装置１００に入力された画像データに従い、ノズルから吐出される。これにより、画像が記録媒体３２０に記録される。

なお、インクジェット記録装置１００は、自装置の制御を司る制御装置（図示を省略）を備える。制御装置は、インクジェット記録装置１００において自動的に実行される各種動作を制御する。ここで、制御装置は、例えば、演算処理を実行するＣＰＵと、各種処理のためのプログラムを記憶するＲＯＭと、演算処理を実行するための作業領域としてのＲＡＭにより構成され、ＣＰＵが、ＲＯＭに記憶された、例えば、画像の記録動作のためのプログラムをＲＡＭ上で実行することで、記録媒体３２０に画像が記録される。また、ＣＰＵが、ＲＯＭに記憶された、例えば、エア排出の際に作動するタンク間インクライン４２０を開閉するプログラムをＲＡＭ上で実行することで、インクジェット記録装置１００を構成する各部が作動し、インク流路中に発生するエアを排出することができる。

図２は、インクジェット記録装置を構成する各部の接続状態を示す図である。図２の各部に付した符号に関し、図１に記載の各構成と同一の構成を示すものについては、同一の符号を付している。以下において上述した構成は、その説明を省略する。

図１記載のインク供給装置４００の構成を図２にて説明すると、メインタンク（第１タンク）４０２とこれに接続されるタンク間インクライン４２０と、タンク間インクライン４２０を開閉する電磁弁（タンク間流路）４２２を備える。メインタンク（第１タンク）４０２は電磁三方弁４１０を介して圧縮装置に接続されており、電磁三方弁４１０を開閉することでメインタンク４０２からタンク間インクライン４２０および電磁弁４２２を介してサブタンク（第２タンク）２０４にインクを圧送する。

サブタンク（第２タンク）２０４は、圧力センサ２６２、エアライン接続口２０８、およびエアライン２１２を備える。エアライン接続口２０８には、エアライン２１２が接続されている。エアライン２１２は、所定の個所で負圧制御装置側と圧縮装置側との２方向に分岐し、負圧制御装置側には電磁弁２１４Ａ，圧縮装置側には電磁弁２１４Ｂが、圧縮装置と電磁弁２１４Ｂの間には大気開放手段を有する三方電磁弁２６３が接続されている。サブタンク内部の圧力を開放する場合は、電磁弁２１４Ａを閉止状態とし、電磁弁２１４Ｂを開放状態とし、かつ三方電磁弁２６３を大気側へ開放することで実施する。

インクジェット記録装置１００は通常の状態（例えば、記録媒体３２０に画像を記録可能な状態）である場合、電磁弁２１４Ａが開放状態となり、かつ電磁弁２１４Ｂが閉止状態となる。電磁弁２１４Ａ，２１４Ｂが、このような状態に作動することにより、サブタンク（第２タンク）２０４内の空気が吸引され、サブタンク（第２タンク）２０４に設置された圧力センサ２６２は負圧状態を検知する。サブタンク（第２タンク）２０４内を負圧状態とすることで、下向きに設置された記録ヘッド２０２からのインク漏れが防止される。

図３は、キャリッジ断面を示す図である。キャリッジ２００は、インクを吐出するノズルが形成された記録ヘッド２０２と、インク供給装置４００内部のメインタンクからタンク間インクライン４２０を介して供給されるインクを収容するサブタンク（第２タンク）２０４とを含む。記録ヘッド２０２とサブタンク（第２タンク）２０４とはサブタンクヘッド間インクライン２０６により接続されている。サブタンク（第２タンク）２０４に収容されたインクは、メインタンクから圧送されるインク圧力によってインク流となり、記録ヘッド２０２に供給される。

インクジェット記録に用いる記録ヘッド２０２は、種々のタイプのヘッドが開発されてきているが、例えば、圧電素子に電圧を印加して変形させることでインクが充填された圧力室を膨張及び収縮させてインクに圧力変動を生じさせることで、インク滴を吐出させることが可能となる。

サブタンクヘッド間インクライン２０６の途中には、接続部から水平方向に対し垂直方向に延伸されたエア導出用のチューブ（エア導出流路）２５１が接続されている。エア導出用チューブ（エア導出流路）２５１の他端は閉止可能な継ぎ手であるカプラ２５２が設けられ、一端が大気開放されたエア排出管２５３を容易に着脱することができるようになっている。かかるエア導出用チューブを設けることにより、エアの浮力を利用してエアが記録ヘッド２０２方向へ侵入することを防止し、インク流路に侵入したエアをエア導出用のチューブ（エア導出流路）２５１へ導くことが可能となる。

さらに、エア導出用チューブ（エア導出流路）２５１とエア排出管２５３のカプラ２５２は取り外し時に閉止可能な構成となっており、エア排出が終了した後、エア排出管２５３を取り外すと同時にエア導出用チューブ（エア導出流路）２５１を閉止することが可能となる。これによれば、エア排出管側からのエアの引き込みを防止でき、エアを排出した状態を維持したまま画像記録を開始、継続することが可能となる。また、エア排出管２５３の一端は大気開放されているため、あらかじめエア導出用チューブに接続しておけば、エア導出用のチューブへ導かれたエアは、やがて大気開放され、排出させることができる。

（エア排出工程）
図４はエア排出フローチャートを示す図である。以下に図２、図３を用いてエア排出工程詳細について述べるが、図２、図３の各部に付した符号に関し、図１に記載の各構成と同一の構成を示すものについては、同一の符号を付している。以下において上述した構成は、その説明を省略する。

インク流路中に侵入したエアを排出するために必要となる第１の工程は、電磁弁２１４Ａを閉止状態、電磁弁２１４Ｂを開放状態とし、その後にサブタンク内の圧力を三方電磁弁２６３を大気開放側へ接続し、サブタンク内の圧力を大気開放状態とする。なお、三方電磁弁２６３は、特段の制御を受けない限り大気開放側に接続されていることを常態とする。

制御部は、インクジェット記録装置１００が接続インターフェースを介して接続された外部装置から、エア抜き処理開始データが入力された場合に前記第１の工程を開始する。この処理を開始した制御部は、Ｓ１００にて電磁弁２１４Ａを制御し、電磁弁２１４Ａを閉止する。次にＳ１０２にて制御部は電磁弁２１４Ｂを制御し、電磁弁２１４Ｂを大気解放側に接続する。具体的には、制御部は、電磁弁２１４Ａを閉止して負圧を解除し、電磁弁２１４Ｂを開放することで、サブタンク内の圧力を大気開放状態とする。

第１工程終了後、第２工程として、エア導出流路のカプラ２５２へエア排出管２５３を接続する。第１、第２の工程を経ることで、一端が大気開放されたエア排出管２５３からさらにエアが引き込まれることを防止できる。

侵入したエアを排出するため必要となる第３の工程は、電磁弁２１４Ｂを閉止状態とし、サブタンク内を密閉したうえで電磁弁４２２を開放状態とする。

制御部は第３工程を実行するため、Ｓ１０６にて電磁弁２１４Ｂを閉止する。具体的には、エア排出管２５３の接続の後、サブタンク内部を密閉状態とする。その後Ｓ１０８にて制御部は電磁弁４２２を開放し、メインタンクからサブタンクへインクを圧送する。

さらに制御部はＳ１１０にてサブタンク内の圧力が予め設定した値に達したか否かを圧力センサからの検出信号により判断し、判断の結果、所定の値を検知すれば制御部はＳ１１２にてタイマー監視を開始する。具体的には、メインタンクから圧送されるインク流が、エア排出に必要な所定の圧力に達したと判断すれば、インク流路に侵入したエアを排出するために必要な時間の経過の監視を開始する。

メインタンク（第１タンク）４０２から圧送されるインクは、インク圧力によってヘッド方向へ向かうインク流となる。かかるインク流を利用して、第２タンクとヘッド間インク流路を接続する際に侵入するエアを次第にエア導出用チューブ（エア導出流路）２５１方向へ押し出して移動させることが可能となる。そして、接続部から水平方向に対し垂直方向に延伸されたエア導出用のチューブ（エア導出流路）２５１の先端にはあらかじめ一端が大気開放されたエア排出管２５３が接続されているため、浮力を有するエアは接続部にて垂直方向へ導かれ、他方インクの流れはヘッド方面へ向かい、ヘッドへ向かうインク流とエアの流れを分離することができる。

エア導出用チューブ（エア導出流路）２５１内で垂直方向へ導かれたエアは、エア導出用チューブ（エア導出流路）２５１を上昇し、やがて大気開放されたエア排出管２５３方向へ排出されるため、第４工程として電磁弁４２２を閉止状態としメインタンクから圧送されるインク流を停止させる。

第４工程を実行するため、制御部はＳ１１０でサブタンク内の圧力が所定の値に達したと判断した後、Ｓ１１２にてタイマーで予め設定した時間が経過したか否かを判断し、所定の時間が経過すれば電磁弁４２２を閉止状態とし、経過していなければ電磁弁４２２の開放状態を維持する。制御部は、予め設定した時間の経過をもってエア導出用チューブ（エア導出流路）２５１に侵入したエアが、エア排出管２５３から排出されたと判断し、メインタンクからのインクの圧送を停止する。Ｓ１０８からＳ１１４における制御を具体的に述べると、電磁弁４２２を開放状態とした後、圧力センサが５ｋＰａ〜６ｋＰａの範囲でサブタンク内の圧力変動を検知した場合、制御部はエア排出に必要なインク流が発生したと判断し、１０秒〜１３秒経過後、エアの排出が完了したと判断し、電磁弁４２２を閉止するように制御する。このようにすれば、エア排出終了後、メインタンクから圧送されるインク流を停止させることができる。

第５工程として、電磁弁４２２を閉止した後、エア排出管２５３をエア導出用チューブ（エア導出流路）２５１から取りはずす。エア排出管２５３は、画像記録時には使用しないため、取り外せる構成としておくことで、キャリッジ２００の積載物を減らすことができ、キャリッジ２００の小型化、軽量化を図ることができる。

インク流路中に発生するエアは、エア導出用チューブ（エア導出流路）２５１中であって、記録ヘッド２０２から離間する方向に移動しているので、上記エア排出工程時または、排出の後、エア排出管からエアを故意に引き込み、記録ヘッド２０２から離間する方向にエアを滞留させ、エアバッファ部分を設けることも可能である。

インクジェット記録に用いる記録ヘッドは、種々のタイプのヘッドが開発されてきているが、例えば、圧電素子に電圧を印加して変形させることでインクが充填された圧力室を膨張及び収縮させてインクに圧力変動を生じさせる場合、周辺装置から生ずる振動等が、インクの圧力変動に悪影響を及ぼし、濃度ムラ等の品質不良を招く場合がある。しかし、前記エアバッファ部分を設けることで、周辺装置から生ずる振動等をこれに吸収させることができ、画像記録の際のインクの圧力変動に及ぼす悪影響を低減し、画像記録時の品質不良を防ぐことができる。

（インクジェット記録方法）
インクジェット記録装置１００による画像の記録に際し、作業者は、記録可能状態にあるインクジェット記録装置１００と通信可能に接続された、パーソナルコンピュータなどの外部装置を操作し、インクジェット記録装置１００に画像データを入力する（画像データ入力工程）。

画像データが入力された後、制御部は、入力された画像データにしたがい、インクジェット記録を実行する（画像記録工程）。具体的に、制御部は、キャリッジ駆動機構を作動させ、入力された画像データにしたがい、キャリッジ２００に搭載された記録ヘッドユニットの移動に同期した所定のタイミングで、記録ヘッド２０２に形成されたノズルからインクが吐出されるよう制御し、記録媒体に画像を記録する。

１００・・・インクジェット記録装置
２００・・・キャリッジ
２０２・・・記録ヘッド
２０４・・・サブタンク（第２タンク）
２０６・・・サブタンクヘッド間インクライン
２０８・・・エアライン接続口
２１２・・・エアライン
２１４Ａ・・・電磁弁（負圧制御装置側）
２１４Ｂ・・・電磁弁（圧縮装置側）
２５１・・・エア導出用チューブ（エア導出流路）
２５２・・・カプラ
２５３・・・エア排出管
２６２・・・圧力センサ
２６３・・・三方電磁弁
３００・・・搬送装置
３２０・・・記録媒体
４００・・・インク供給装置
４０２・・・メインタンク（第１タンク）
４２２・・・電磁弁（タンク間流路）

Claims (5)

1. タンク間流路を介して第２タンクにインクを供給し、加圧ラインを備える第１タンクと、第２タンクと、前記タンク間流路を開閉する開閉手段と、前記第２タンクに連通する記録ヘッドとを備えるインクジェット記録装置であって、前記第２タンクと前記記録ヘッド間に接続部から水平方向に対し垂直方向に延伸された流路に閉止手段を有するエア導出流路を備え、前記第２タンクは、大気開放手段に連通することを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 請求項１に記載のインクジェット記録装置であって、前記エア導出流路に着脱自在に接続されるエア排出管を備え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。
3. 請求項１または請求項２に記載のインクジェット記録装置であって、前記第２タンクは、インク流路中のエアを排出するために必要な圧力値を検知する圧力検知部と、圧力検知部からの検知信号に基づいて前記タンク間の流路を開閉する開閉手段の開閉時間を特定の時間に制御する制御部と、を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインクジェット記録装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載のインクジェット記録装置を用いるインク流路中のエア排出方法であって、前記第２タンク内を大気開放する工程と、前記第２タンク内を密閉する工程と、前記第１タンクからインクを加圧送液し、インク流路中のエアをエア導出流路を介して排出する工程と、エア導出流路を閉止する工程と、を有することを特徴とするエア排出方法。
5. 請求項１から請求項３のいずれかに記載のインクジェット記録装置による画像記録方法であって、前記第２タンク内を大気開放する工程と、前記第２タンク内を密閉する工程と、前記第１タンクからインクを加圧送液し、インク流路中のエアをエア導出流路を介して排出する工程と、エア導出流路を閉止する工程と、前記記録ヘッドから前記インクを吐出して記録媒体に画像を記録する画像記録工程と、を有することを特徴とする画像記録方法。

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