JP2011177968A - インクジェット記録装置及び吸引回復方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ノズル泡の排除と入込みの防止を両立させることが可能なチャージ吸引を、機構の寸法ばらつき、環境温度などに影響されることなく安定して実行することが可能なインクジェット記録装置および記録ヘッドの回復方法を提供する。
【解決手段】ノズル内に存在する泡をノズルの吐出口から排除するために必要とされる最小の負圧をＰ１、前記吐出口に印加した際に前記ノズルへのインク供給側から前記ノズルへと新たな泡を引き込ませ得る最小の負圧をＰ２としたとき、第１の負圧と第２の負圧のうち少なくとも一方の負圧を負圧Ｐ１以上かつ負圧Ｐ２未満とすることを特徴とする。
【選択図】図８

Description

本発明は、記録ヘッドに設けられているノズルの吐出口に負圧を印加させてノズル内のインクを吸引することにより、記録ヘッド内のインクを吐出に適した状態へと回復させる吸引回復機構を備えたインクジェット記録装置及び吸引回復方法に関する。

記録ヘッドに設けられた液室およびこれに連通するノズル内のインクを吐出に適した状態に維持するため、ノズル内の増粘したインクや小泡をノズルの吐出口から強制的に吸引・排出させる吸引回復機構を備えたインクジェット記録装置が知られている。吸引回復機構の一般的なしくみは、記録ヘッドのノズルの吐出口が形成されている吐出口面に吸引キャップを密着させ、負圧発生源の駆動によりキャップ内を減圧し、インクを吸引排出するものである。

このような吸引回復機構に用いる負圧発生源として、特許文献１には２つの形態が開示されている。１つは、チューブをハウジング部材により外側から円弧状に規制し、その内側に設けられたコロを回転・移動させながらチューブを押圧し負圧を発生させるチューブポンプである。他の１つは、チューブポンプなどの負圧発生源とキャップとを連通させる経路内に、その流路におけるインクの流通、遮断を切換える弁（以下、チャージ弁と称す）を設けたものである。

前者はチューブポンプにおけるコロの回転・移動によってインクを吸引しながらキャップ内の負圧を上昇させる。そのため、装着当初の記録ヘッドへのインクの充填や記録ヘッド内の増粘したインクを排出させる場合のように、多量のインク吸引に適しているが、負圧の上昇は比較的緩やかである。以下、この形態の吸引回復動作を、コロ吸引と呼ぶ。

後者は、チャージ弁の開放によりチャージ弁とポンプとの間の経路に蓄えられた負圧を一気に開放するものであり、一時的に比較的大きな負圧を得ることができる。負圧はインクの流出とともに急激に減衰するため、排出されるインク量は比較的少ない。以下、チャージ弁を設けた吸引回復機構による吸引回復動作を、チャージ吸引と呼ぶ。このチャージ吸引は、コロ吸引のような緩やかなインク流れではなく、急激な立ち上がりの負圧をノズルに与え、その衝撃によってノズルの吐出口から少量のインクと共にノズル内の小泡を排出することができる。

特許文献１では、チューブポンプの駆動・停止と、チャージ弁の開閉のタイミングを制御することで、上記のコロ吸引と、チャージ吸引とを目的に応じて、適宜実行するものとなっている。例えば、１つの吸引回復実行指令に基づいて、インクタンクから液室までをインク充填するコロ吸引と、ノズル内の小泡を排出するチャージ吸引とを、順次１回ずつ行うことが可能になっている。これによれば、コロ吸引によって記録ヘッドのノズル内に充填されたインク内に、インクの吐出を阻害する小泡が混入していたとしても、これをチャージ吸引によって除去することが可能となる。つまり、チャージ吸引は、ノズル内のインクに混入している小泡を少量のインク排出と共に除去することができ、インク消費量を大幅に増大させずに済むという利点を有している。

特開２００８−０５５７８８号公報

上記のように、負圧印加前にノズル内に存在していた小泡を排除するという点では優れている。しかしながら、チャージ吸引では負圧が急激に立ち上がるため、負圧印加前には小泡が存在しなかったノズルに、液室あるいはインクタンクから新たな小泡を引き込む、いわゆる「入込み」と称する現象を生じさせることがあるという課題がある。すなわち、チャージ弁開放直後の最大負圧（以下、チャージ負圧）が大きいほどノズル泡の吐出口１４からの排出は確実になるが、その反面、液室など上流（ノズルから見てインクタンク側）に留まっていた小泡が吸引の衝撃でいずれかのノズルへ運ばれることがある。この際、チャージ吸引による吸引量が、コロ吸引のように多ければ、液室からノズルに新たに侵入した小泡は、インクと共に吐出口から排出されることとなる。しかし吸引量が少ないチャージ吸引では、ノズルに新たに侵入した小泡が吐出口から排出される前にインクの流れが減速し、小泡がノズル内に留まってしまう。その結果、チャージ吸引後に、予想できない別のノズルに突発的に新たな小泡（入込み泡）が発生することとなる。通常、入込み泡が生じる負圧（Ｐ１）は、ノズル泡の排除のためにノズル内のインクを吐出口から排出する負圧（Ｐ２）よりも大きい。従って、入込みを防止するためには、チャージ負圧を小さくすればよいが、チャージ負圧が過度に小さければ、チャージ吸引で排出すべきノズル泡の排出が困難になる。安定な回復性を得るためには、チャージ吸引のチャージ圧を、負圧Ｐ２と負圧１の間で安定させることが必要である。つまり、チャージ吸引では、ノズル泡の排除と入込み防止の両立が重要な課題である。

チャージ負圧の安定を困難にする要因の１つは、吸引回復機構の、特にチューブ内径のばらつきである。工業的に安定な生産を行うためには、個々のプリンタに採用される吸引経路、例えばチューブには、ある程度の寸法公差が必要である。しかしチューブ径が設計値より大きければ、決められたポンプ回転量に対して大きめのチャージ負圧が発生し、逆にチューブ径が設計値より小さければ、チャージ負圧は小さくなる。そしてチャージ負圧が過多になれば入込みを生じ、チャージ負圧が小さければノズル泡の排除ができない。これを回避する方法として、個々のプリンタの吸引回復機構の性能に適したポンプ回転量をプリンタ個別に設定することが考えられるが、この方法では生産性を著しく損なうことになる。

また、チャージ負圧の安定を困難にする他の要因として、環境温度の変動がある。例えば、負圧を蓄積する中間経路がゴムのような可撓性部材の場合、チャージ負圧は環境温度によるゴム弾性の変化により影響を受ける。本発明者等の検討によれば、中間経路がシリコーンゴムの場合、環境温度が３０℃と５℃とでは、チャージ弁開放前の同じ量のポンプ回転量に対して、前者の方がチャージ負圧が大きくなる傾向があった。これは、ゴムが硬化する低温時の方が、負圧蓄積時につぶれ変形したチューブが元の形に戻りにくいため、と考えられる。

本発明は、ノズル泡の排除と入込みの防止を両立させることが可能なチャージ吸引を、機構の寸法ばらつき、環境温度などに影響されることなく安定して実行することが可能なインクジェット記録装置および記録ヘッドの回復方法の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は以下の構成を有する。
すなわち、本発明の第１の形態は、複数のノズルを有する記録ヘッドからインクを吐出させて記録を行うと共に、前記複数のノズルの吐出口に外部から負圧を印加することによって、前記ノズルの吐出口からインクを吸引する吸引手段を備えたインクジェット記録装置であって、前記吸引手段は、前記吐出口に第１の負圧を印加した後、前記第１の負圧より大きい前記第２の負圧を吐出口に印加することによって前記ノズルの前記吐出口からインクを吸引するよう構成され、前記ノズル内に存在する泡をノズルの吐出口から排除するために必要とされる負圧の最小値をＰ１、前記吐出口に印加した際に前記ノズルへのインク供給側から前記ノズルへと新たな泡が引き込まれる負圧の最小値をＰ２としたとき、前記第１の負圧と前記第２の負圧のうち少なくとも一方の負圧を前記負圧Ｐ１以上かつ前記負圧Ｐ２未満とすることを特徴とする。

本発明の第２の形態は、インクジェット記録装置に用いられる記録ヘッドの吐出性能を回復させるため、前記記録ヘッドに設けられた複数のノズルの吐出口に対し、外部から負圧を印加することによって前記吐出口からインクを吸引する吸引回復方法であって、前記吐出口に第１の負圧を印加する工程と、前記第１の負圧より大きい前記第２の負圧を吐出口に印加する工程と、を備え、前記ノズル内に存在する泡を前記ノズルの前記吐出口から排除するために必要とされる負圧の最小値をＰ１、前記吐出口に印加した際に前記ノズルへのインク供給側から前記ノズルへと新たな泡が引き込まれる負圧の最小値をＰ２としたとき、前記第１の負圧と前記第２の負圧のうち少なくとも一方の負圧を前記負圧Ｐ１以上かつ前記負圧Ｐ２未満とすることを特徴とする。

本発明によれば、環境温度の変動や記録装置本体の個体差などに起因するチャージ負圧のばらつきなどに影響されることなく、チャージ吸引を用いた吸引回復を確実に実行することが可能になる。

本実施形態におけるインクジェット記録装置の概略構成を示す斜視図である。 図１に示した記録ヘッドの構成を示す斜視図である。 図２に示した記録素子基板における吐出口、液路などの配置を示す模式図である。 図２に示した液室とこれに接続されるノズルおよび吐出口を示す説明図である。 本実施形態における吸引回復機構の構成を模式的に示す図である。 本実施形態における制御系の概略構成を示すブロック図である。 第１の実施形態における吸引回復動作の負圧波形を示す図である。 標準プリンタ、強プリンタ、弱プリンタに対し本実施形態のチャージ吸引を実施した際の負圧波形を示す図である。 第１の実施形態におけるチャージ吸引の負圧波形の他の例を示す図である。 第２の実施形態におけるチャージ吸引の負圧波形を示す図である。 第２の実施形態におけるチャージ吸引の負圧波形の他の例を示す図である。 チャージ吸引における過大、適正、過小なチャージ負圧を示す図である。 チャージ吸引前後のノズル泡の発生状態を示す模式図である。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について図面を参照しつつ、詳細に説明する。

図１は、本実施形態におけるインクジェット記録装置（以下、単に記録装置ともいう）の概略構成を示す斜視図である。図１に示す記録装置は、記録ヘッド２をキャリッジ１と共に主走査方向（Ｘ方向）へと走査させつつ、記録媒体にインクを着弾させて記録を行う、いわゆるシリアル型の記録装置となっている。キャリッジ１は、装置本体に設けられたガイド軸に沿ってキャリッジモータの駆動力により主走査方向へと往復移動する。このキャリッジ１には、記録ヘッド２が着脱可能に搭載され、さらに記録ヘッド２にはインクを供給するインクタンク３が着脱可能に保持される。インクタンク３としては、例えば、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）などのインクを収納した独立のインクタンクが用意されており、それぞれが記録ヘッド２に対して着脱可能となっている。なお、本実施形態では、シアン、マゼンタ、イエローを用いているが、本発明はこの３色のインクを使用する場合に限定されるものではない。前記３色の中の２色以下のインクを用いる場合、あるいは前記３色以外のインクを用いる場合にも本発明は適用可能である。

また、記録ヘッド２は、図２に示すように、記録素子基板２１１、フレキシブル配線基板２１２、支持基板２１３，流路形成部材２１４などを有している。記録素子基板２１１は、シリコン基板に、インクを吐出するための複数の記録素子と、各記録素子に電力を供給する電気配線とが成膜技術によって形成されている。さらに、記録素子基板２１１には、記録素子に複数のインク流路（ノズル）と、各ノズルの端部に形成された複数の吐出口とがフォトリソグラフィー技術により形成されている。記録素子基板２１１の裏面（吐出口が形成されている面の反対側の面）には、各ノズルにインクを供給するためのインク供給口が形成されている。この記録素子基板２１１は、支持基板２に接着固定されており、記録素子基板２１１のインク供給口と支持基板２１３内に配列された空間とにより、インクを保持する液室１５が図３および図４に示すように構成されている。

図３は、記録素子基板２１１に設けられた、液室１５Ｃ，１５Ｍ，１５Ｙ，１５Ｃとこれに連通するノズルに形成されている吐出口１４Ｌ，１４Ｍ，１４Ｓを示している。また図４は図３に示した液室と、各色のインクに対応したノズルと、ノズルの一端部に形成されている吐出口とを拡大して示す説明図である。図３に示すように、記録素子基板２１１には、Ｃインク液室１５Ｃ、Ｍインク液室１５Ｍ、Ｙインク液室１５Ｙが設けられている。また、Ｃインク液室１５ＣおよびＭインク液室１５Ｍには、それぞれ開口面積の異なる３種類の吐出口１４Ｌ，１４Ｍ，１４Ｓがノズルを介して連通している。

図４に示すように、Ｃインク液室１５ＣとＭインク液室１５Ｍには、液室１５の片側に５ｐｌの液滴を吐出するための幅広のノズル１２Ｌが複数形成され、各ノズル１２Ｌの端部に形成されている吐出口１４Ｌによって吐出口群ＬＧが形成されている。また、液室１５の反対側には１ｐｌ液滴を吐出するためのノズル１２Ｓが形成され、その端部に形成されている吐出口１４Ｓによって吐出口群ＭＳが形成されている。さらに、液室１５の反対側には、２ｐｌ液滴を吐出するためのノズル１２Ｍが形成され、その端部に形成されている吐出口１４Ｍによって吐出口群ＭＧが形成されている。ノズル１２Ｓ及び１２Ｍは、ノズル１２Ｍよりも小さい幅に形成されており、ノズル１２Ｓの流路長はノズル１２Ｍの流路長よりも長い。また、各吐出口１４Ｌ，１４Ｍ，１４Ｓの開口面積は、１４Ｌ＞１４Ｍ＞１４Ｓの関係となっている。従って、ノズル内でのインクの流抵抗は、ノズル１２Ｌ＞１２Ｌ＞１２Ｓの関係となっている。このように、本実施形態に用いる記録ヘッドは、同一液室に吐出量の異なる、すなわち流抵抗が異なるノズルが混在して接続される記録ヘッド（非対称ノズルヘッド）となっている。

本実施形態におけるインクジェット記録装置には、キャリッジ１に搭載された記録ヘッドの吐出性能の維持および回復を行うための吸引回復機構２０が、図１に示すように記録ヘッド２の往復走査経路の一方の端部に設けられている。

図５は、吸引回復機構２０の構成を模式的に示す図である。ここに示す吸引回復機構２０は、上記のような非対称ノズルヘッドのＣ、Ｍ、Ｙの３色のノズルを、１つの吸引キャップにて同時に吸引回復するのに適したものであり、次のような構成を有する。すなわち、吸引回復機構２は、記録ヘッド２の吐出口が形成されている面（吐出口面）２ａに対して当接、離間が可能なキャップ２６と、チューブポンプ２２（負圧発生手段）と、チューブポンプ２２とキャップ２６とを連結するインク経路２３とを有する。また、吸引回復機構２０のインク経路２３には、チューブポンプ２２とキャップ２６との連通、遮断を切換えるチャージ弁２６が連結されている。さらに、キャップ２６には吐出口面との当接状態においてキャップ２６と吐出口面とによって形成される空間を大気に連通させる大気連通弁２５がチューブ２５ａを介して連結されている。チューブポンプ２２は、円弧形状をなすハウジング２２ａの内面に沿って配置された可撓性を有するチューブ２２ｂと、モータの駆動力によって回転する回転体２２と、この回転体２２の周面に等間隔に配置された複数（ここでは３個）のコロ２７と、を有する。コロ２７は、回転体２２と共にチューブ２２ｂを押し潰しながら転動し、チューブ内のインクあるいは空気を廃インク収納部へと送り出し、チューブ２２ｂおよびこれに連結されているインク経路２３内に負圧を発生させる。

ここで、図６に基づき本実施形態におけるインクジェット記録装置の各部の駆動を制御する制御系の概略構成を説明する。同図において、ＣＰＵ２００は演算、判別、制御などの処理を行う制御手段としてのＣＰＵであり、後述の各部の制御やデータ処理などを行う。ＲＯＭ２０１には、ＣＰＵ２００によって実行する処理のプログラムやデータなどが格納されている。また、ＲＡＭには、ＣＰＵ２００における処理を実行する際のワークエリアおよび種々の入力データを格納するエリアが設けられている。

ＣＰＵ２００には、記録ヘッド２のノズルからインクを吐出させるための吐出エネルギー発生素子（記録素子）を駆動するためのヘッド駆動回路２Ｄ、及び各部の駆動源となるモータの駆動回路が接続されている。すなわち、ＣＰＵ２００は、モータ駆動回路２０３Ｄ，２０４Ｄ，２０５Ｄを制御し、前述の吸引回復ポンプを駆動するポンプモータ２０５、キャリッジモータ２０３、給紙モータ２０４の駆動を制御する。また、ＣＰＵ２００には、大気連通弁２１及びチャージ弁２５の開閉駆動を行うための駆動回路２１Ｄ，２５Ｄがそれぞれ接続されている。以上の制御系は、インクジェット記録装置の装置本体に搭載されている。さらに、ＣＰＵ２００は、インターフェース回路２０８を介してパーソナルコンピュータなどのホスト装置２１０に接続されており、ホスト装置と本体部との間で記録に関する情報の授受を行う。

記録動作に際し、インクジェット記録装置の装置本体では、ホスト装置２１０からインターフェース回路２０８を介して送信された記録データを受信し、その記録データを一旦プリントバッファに格納する。この後、ＣＰＵ２００は、格納した記録データに基づきヘッド駆動回路２Ｄ、モータ駆動回路２０３、２０４等を駆動し、記録ヘッドからのインクの吐出、およびキャリッジの駆動、および記録媒体の搬送などの動作を制御して、記録媒体に画像を記録する。さらに、記録ヘッドのノズルの吐出性能の維持、回復を行うため、ＣＰＵ２００は弁駆動回路２１Ｄ，２５Ｄおよびモータ駆動回路２０５Ｄを制御して大気連通弁２１，チャージ弁２５およびポンプモータ２０５の駆動を制御する。以下、この吸引回復動作について説明する。

吸引回復機構２０によって、記録ヘッド２あるいはインクタンク３を装着した当初は、インクタンク３から記録ヘッド２へと比較的多くのインクを移動させる必要がある。この場合には、吸チャージ弁２１を開いた状態でチューブポンプ２２を駆動するコロ吸引を行う。また、ノズル内のインクに含まれた小泡（ノズル泡）を少量のインクと共に排出する場合には、チャージ弁２１を用いたチャージ吸引を行う。チャージ吸引では、まず、チャージ弁２１を閉じた状態でチューブポンプ２２を駆動し、所定のポンプ駆動量により排気あるいはインクの排出を行い、インク経路２３における中間経路２３ｂに負圧を蓄える。この後、チャージ弁２１を開放することにより、キャップ２６内には急激な負圧が印加され、記録ヘッド２の吐出口からノズル内のインクが排出され、これと共にノズル内に存在していた小泡（ノズル泡）も排出される。チャージ弁開放の約１５０ｍｓ後には大気開放弁２５が開放され、キャップ２６内は大気圧に戻る。

なお、インク経路２３のうち、チャージ弁２１とキャップ２６とを連通させるインク経路は内径１ｍｍの可撓性チューブ２３ａで構成される。またチューブポンプ２２とチャージ弁２１を連通させる経路は、内径３ｍｍ、肉圧１ｍｍ、ゴム硬度６０°のシリコーンチューブ２３ｂで接続される。このシリコーンチューブ２３ｂ（中間経路とも言う）がチャージ弁２１の開放前に負圧を蓄えるスペースとなる。但し、使用するチャージ負圧によっては、中間経路２３を構成する可撓性チューブがチューブ内の負圧に負けて潰れた状態に変形する。しかし、チャージ弁２１が開かれると、インクの吸引に伴い中間経路内の負圧が大気圧に近づき、同時に潰れたチューブも復元する。

インクタンクから供給されるインクは２５℃にて約２．５ｍＰａ・ｓの粘度を有する。３種類の各ノズルは各々６００ｄｐｉの密度で配列されており、１液室あたり５１２本のノズルが設けられている。また、記録ヘッド２では、図４に示す３種類のノズル１２Ｌ，１２Ｍ，１２Ｓの中で、ノズル１２Ｓの流抵抗が最も大きく、ノズル１２Ｌの流抵抗が最も小さい。そして、コロ吸引でインクを比較的低速で多量に排出した場合、吸引によるインク流は流れやすい経路に偏る性質がある。このため、流抵抗が小さいためにインクが流れ易いノズル１２Ｌ内に存在するノズル泡は、インクをキャリアとして容易に外部へと排出される。また逆に、ノズル１２Ｓは流抵抗が大きくインク流が少ないため、そこに滞留するノズル泡も動きにくく排出されにくい。これに対し、チャージ吸引では、全てのノズルに衝撃的な負圧が印加されるため、流抵抗の差による影響をコロ吸引ほど受けず、ノズル内のノズル泡を少量のインクと共に吐出口１４から排出することができる。但し、図１２のようにチャージ吸引においてＰ２以上の過大な負圧を印加した場合、図１３（ａ）のようにチャージ吸引前にはノズル泡１６が存在していなかったノズルに、図１３（ｂ）のように液路側から新たにノズル泡１６が引き込まれ、残留する現象が生じる。これが、いわゆる入込みである。なお、図１３において、Ｐ２はチャージ吸引によって入込みが発生しない負圧の最大値を示し、Ｐ１はノズル内に存在しているノズル泡を排出可能な負圧の最小値を示している。つまり、この負圧Ｐ１未満ではチャージ吸引を行ってもノズル泡をノズル内から排出することはできない。そこで本実施形態では、チャージ吸引を行う前にノズル内に存在する既存のノズル泡の排出と、入込みの防止とを両立させることが可能な吸引回復動作を行う。以下、この吸引回復動作について説明する。

まず、記録ヘッド２の液室とノズルの双方にインクを充填する場合の吸引回復動作について説明する。このような吸引回復動作を必要とする状況としては、未使用の記録ヘッド２を装着した場合、新たなインクタンクに交換した場合、あるいは記録動作が長期に亘って休止していた場合、などがある。このような状況にある場合には、まず、コロ吸引によって波形Ｗとなる負圧を印加することによってインクタンク３から液室１５およびノズルにインクを充填する。このコロ吸引の後、負圧波形がＷｃａとなる負圧を印加するチャージ吸引Ａ（第１のチャージ吸引）と、負圧波形がＷｃｂとなる負圧を印加するチャージ吸引Ｂとを行うことによって、ノズルからインクと共にノズル泡を排出させる。

図７の負圧波形Ｗｃａ，Ｗｃｂに示すように、チャージ吸引Ａによって印加される負圧は、チャージ吸引Ｂによって印加される負圧よりも低い負圧となっている。そして、チャージ吸引Ａとチャージ吸引Ｂとによって印加する負圧のうち、少なくとも一方の負圧は、ノズル内に存在しているノズル泡を排出可能な最小の負圧Ｐ１以上、かつチャージ吸引によって入込みが発生しない最大の負圧Ｐ２未満に定められている。このため、チャージ吸引前に発生している気泡をノズルから確実に排除できると共に、入込み現象の発生も抑えることが可能になり、ノズル内のインクを吐出に支障を来たすことのない適正な状態に保つことができる。以上のように、記録ヘッド２の液室とノズルの双方にインクを充填する場合には、１つの吸引回復動作としてコロ吸引と、２種類のチャージ吸引Ａ，Ｂの合計３回の吸引動作を順次行う。この一連の吸引回復動作は、ＣＰＵ２００が１つの吸引回復動作指令を受けてモータ駆動回路２０５Ｄ、弁駆動回路２５Ｄ，２１Ｄなどを介してポンプモータ２０５、チャージ弁２５および大気連通弁２１などを制御することにより実行される。

一方、液室までの充填が確保されている状態で１〜２本程度の少数のノズルに不吐出が生じた場合、１つの吸引回復動作として、図７（ｂ）に示すような負圧波形Ｗｃａのチャージ吸引Ａと、負圧波形Ｗｃｂのチャージ吸引Ｂとを順次行い、ノズル泡の排出を行う。すなわち、この吸引回復では、図７（ａ）のようなコロ吸引は行わず、図７（ｂ）に示すようなチャージ吸引Ａとチャージ吸引Ｂのみを行う。この図７（ｂ）に示すチャージ吸引Ａ，Ｂは、図７（ａ）に示すチャージ吸引Ａ，Ｂと同様であり、ノズル泡の排出は同様に行うことができる。さらに、この図７（ｂ）に示す吸引回復では、図７（ａ）に示す吸引回復に比べ、吸引排出されるインク量を少なくすることができ、インク消費量は低減される。

ノズル泡を排出するために必要な最小の負圧Ｐ１、入込みを生じる最小の負圧Ｐ２は記録ヘッドのノズル構成、インク粘度、および回復機構などにより各々決定される。ある系の負圧Ｐ１、Ｐ２を知るためには、例えば下記の手順を用いればよい。

まず、キャップ２６とチャージ弁２１の間の吸引チューブに圧力センサを設ける。この場合、圧力センサはそれを設けることでポンプとキャップ間の吸引状態に影響しないように三股フィッテイングなどを用い注意深くセットする必要がある。

次に、ノズルおよび液室１５にインクを充填し、ノズルの顕微鏡観察や印字によりノズル泡が存在することを確認する。チャージ負圧は、チャージ弁開放前のポンプ回転量を変えることで変動させることができる。チャージ吸引の際のポンプ回転量を様々に選び、ノズル泡を排出し得る最も小さなチャージ負圧を確認しこれを負圧Ｐ１とする。

以上の実験を反復し、チャージ負圧を徐々に大きくして行くと、負圧Ｐ１以上でノズル泡を排除可能でかつ入込みがない安定な負圧領域になる。さらにチャージ吸引の際のポンプ回転量を増してチャージ負圧を増大させると、入込みが生じる負圧に到達する。ここで、入込みが生じる最も小さな負圧をＰ２とする。従って、ここで設定したＰ２以上の負圧のチャージ吸引では、入込み現象がみられることとなる。

本実施形態のチャージ吸引の特徴は、１つの吸引回復動作の中で、チャージ負圧の大きいチャージ吸引の後に、チャージ負圧の小さいチャージ吸引を行うことで、個々の吸引回復機構がもつ吸引性能の差によらず安定したノズル泡の排除性能が得られることにある。以下、図１を参照しつつ、チャージＡ，チャージＢそれぞれのチャージ負圧の適切な設定手順を説明する。なお、ここでは、負圧Ｐ１，Ｐ２は各々２８ＫＰａ、４３ＫＰａとする。

一般に、吸引回復機構の中間経路２３の内径には、記録装置毎にばらつきがあり、ポンプが同じ駆動を行っても、中間経路にて発生するチャージ負圧には差が生じる。例えば、中間経路２３の内径が比較的小さな吸引回復機構を有する記録装置（プリンタ）では、所定のポンプ駆動を行った後のチャージ負圧はやや小さい。また中間経路２３の内径が比較的大きな吸引回復機構を有する記録装置（プリンタ）は、所定のポンプ駆動を行った後のチャージ負圧はやや大きくなる。ここでは、前者を弱プリンタ、後者を強プリンタと呼ぶことにする。また両者の中間の排気性能をもつ記録装置（プリンタ）を標準プリンタと呼ぶ。

以下では、例として強プリンタ、弱プリンタのチャージ負圧の差異が標準プリンタに対して±１０％、レンジで約２０％の場合の、チャージ吸引の実施手順を説明する。
本実施形態のチャージ吸引の設定は、標準プリンタにおいて行い、図８（ａ）に示すように、チャージ吸引Ａの負圧を４０ＫＰａ、チャージ吸引Ｂの負圧を３３ＫＰａとする。チャージ吸引の負圧はチャージ弁開放前のポンプ回転量などを変えることで制御する。強プリンタ、弱プリンタのチャージ負圧は、標準プリンタに対する負圧の±１０％の差異を反映して、図８（ｂ），（ｃ）に記載した数値になる。すなわち、強プリンタにおいては、チャージ吸引Ｂの負圧が３８ＫＰａ、弱プリンタにおいては、チャージ吸引Ａの負圧は３６ＫＰａとなり、これらの負圧は、いずれもＰ１以上、Ｐ２未満の値となる。

上記のように、標準プリンタにおいては、チャージ吸引Ａ、Ｂともに負圧Ｐ１とＰ２の間にあるため、ノズル泡は入込みを生じることなく排出される。なお、この場合には、チャージ吸引Ａによってノズル泡が排除されてしまい、チャージ吸引Ｂの実施前にはノズル泡が存在しない可能性が高い。しかし、チャージ吸引Ｂを行っても弊害はない。

一方、強プリンタでは、チャージ吸引Ａの負圧が、入込み負圧Ｐ１を超えるため、入込みを生じる。しかし、続くチャージ吸引Ｂにて、入込み泡が排除されるため、ノズル内のインクは吐出に適した良好な状態になる。また、弱プリンタでは、チャージ吸引Ａにて入込みを生じずにノズル泡を排出するため、チャージ吸引Ｂにおける負圧がＰ１未満の負圧であったとしても、ノズル内にノズル泡が存在することはない。

以上のように本実施形態では、強いチャージ吸引Ａと比較的弱いチャージ吸引Ｂのいずれか一方の負圧が、Ｐ１以上Ｐ２未満の範囲にあるように設定し、チャージ吸引Ａ、チャージ吸引Ｂの順に吸引する。これにより、吸引回復機構の性能差を補った良好なチャージ吸引回復が可能となる。同時に、プリンタの吸引回復機構に性能差があってもプリンタ個別にポンプ駆動量を調整する必要がなく、プリンタの生産性を向上させることができる。

また、長期間プリンタが放置された場合、記録ヘッド内のインクが増粘するなどして負圧Ｐ１が大きくなり、弱プリンタのチャージ吸引Ｂによる負圧の印加では、ノズル泡の排出効果が期待できなくなることも考えられる。しかし、この場合にも、チャージ吸引Ｂに先行して実施されるチャージ吸引Ａのチャージ負圧は、Ｐ１以上となっているため、このチャージ吸引Ａによってノズル内からはノズル泡が排出される。従って、プリンタの回復信頼性に支障を来すことはない。

また、チャージ吸引Ａのチャージ負圧が入込み発生負圧Ｐ２以上である場合、ノズルには入込によって新たに小泡（以下、入込み泡ともいう）が生じる可能性があるが、連続する２つのチャージ吸引の時間間隔Ａ，Ｂが短ければ、入込み泡の排出には有利である。一般に、ノズルに連通する吐出口からの水分蒸発によりノズル内のインクは、インクタンクのインクより増粘した状態にある。しかし入込みが生じるということは、ノズル内に入込み泡と共にインクタンクから新しい低粘度のインクが再充填されることを意味する。インクが低粘度であれば、比較的小さなチャージ負圧でノズル泡（ここでは、入込み泡）を排出することができ、入込み負圧Ｐ１に対してチャージ負圧に十分なマージンを確保することができる。例えば、本実施形態のように、チャージ吸引Ａとして、ノズル泡を排出するために２５〜４５ＫＰａ程度の負圧を印加する記録ヘッドでは、チャージ吸引Ａとチャージ吸引Ｂの時間間隔を３分以内とすることが好ましい。より好ましい時間間隔は、１分以内である。

本実施形態では、チャージ吸引回復を実施する際に、チューブポンプ２２の停止、チャージ弁２１の開放、大気連通弁２５の開放の順に行い、図７および図８に示す波形の負圧を印加するようにした。しかし、これ以外の手順として、チューブポンプ２２の駆動を継続したままチャージ弁２１を開放する方法を用いてもよい。

また大気開放弁２５の開放時刻をチャージ弁の開放より２００〜１０００ｍｓ程度あるいはそれ以上に遅らせ、チャージ吸引による衝撃的な吸引を行った後の負圧の減小カーブを比較的緩やかにして、チャージ吸引のインク排出量を調整することも可能である。

また、図９に示すように３つ以上のチャージ吸引を同一の吸引回復動作の中で連続して行うことも考えられる。図９に示す負圧の波形は、記録装置の環境温度が常温である場合に印加する負圧の波形である。図９（ａ）は、入込み発生負圧Ｐ２(＝４２ＫＰａ)以上の負圧（ここでは、４２ＫＰａ）を発生させるチャージ吸引Ａ（第１の吸引）を２回行った後、入込み泡を排除する負圧（３８ＫＰａ)を印加するチャージ吸引Ｂ(第２の吸引)を行う例を示している。これによれば、未使用状態で長期間放置され、ノズル内のインクが非常に増粘した場合にも、ノズル内のインクを新鮮な低粘度のインクに置換することが可能になり、より確実にノズル泡を排除することが可能になる。

また、チャージ吸引を３回行う他の例としては、図９（ｂ）に示すように、負圧大（＝４５ＫＰａ）、負圧中（＝３９ＫＰａ）、負圧低（＝３６ＫＰａ）の３種類の負圧を印加するチャージ吸引を行うことも可能である。この場合、負圧大は本発明におけるチャージ吸引Ａ(第１の負圧)に相当し、負圧中と負圧小はチャージ負圧Ｂ（第２の負圧）に相当する。

なお、上記実施形態ではチャージ吸引動作として、インク吐出口に対し、異なる負圧を２回または３回印加する場合を例に採り説明した。しかしながら、チャージ吸引における負圧を複数回印加する場合、その回数は特に２回または３回に限定されるものではない。すなわち、強いチャージ吸引Ａと比較的弱いチャージ吸引Ｂのいずれか一方の負圧を、Ｐ１以上Ｐ２未満の範囲にあるように設定し、チャージ吸引Ａ、チャージ吸引Ｂの順にチャージ吸引を実行するようにすれば、チャージ吸引を４回以上行うことも可能である。また、本実施形態における効果は、吸引回復機構２０の中間経路２３が非可撓性のチューブであっても同様に得ることができる。

以上のように、本実施形態によれば、チャージ吸引によってノズルからノズル泡を確実に排除することが可能であるため、廃インク量を抑えることが可能となり、ランニングコストの低減を図ることができる。従って、一つの液室に多数のノズルが配列された記録ヘッド、例えば、ノズル配列長さが１インチ以上である長尺な記録ヘッドに対し、本実施形態における吸引回復は極めて有効である。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。なお、本実施形態においても、図１ないし図６の構成を備えるものとする。

この第２の実施形態は、１つの吸引回復動作の中で、環境温度に影響を受けない確実な回復を行うものである。すなわち、インクジェット記録装置では、環境温度によってインク粘度や吸引回復機構のチューブの復元力などが変動し、これが吸引回復性能に変動を来すことがある。そのため、本実施形態では、所定のチャージ負圧を印加するチャージ吸引Ａの後、これより小さいチャージ負圧を印加するチャージ吸引Ｂを実施することにより温度環境の変化などに影響されることのない、安定した吸引回復性能を実現するものとなっている。

以下、図１０を参照しつつこの第２の実施形態におけるチャージ負圧の適切な設定手順を説明する。

まず、この第２の実施形態において使用する記録装置の温度環境の変動による吸引回復性能の変化の例を説明する。この第２の実施形態における記録装置では、インクジェット記録装置を正常に動作させることが可能な環境温度範囲を５〜３０℃とし、粘度がやや大きいインクを使用するものとする。そのためノズル泡を排出するために必要な最小のチャージ負圧Ｐ１は、やや大きな負圧に設定することが必要となる。ここでは、一例として３４ＫＰａの負圧をＰ１とする。また、入込みの発生は、チャージ吸引時のインクへの衝撃で泡がノズルへのインク供給側（液室側）から流入することが原因であるため、多少のインク粘度差は入込みの発生負圧Ｐ２には大きく変わらない。従って、入込み泡が生じ始めるチャージ負圧Ｐ２は、４２〜４３ＫＰａとすればよい。

図５に示す吸引回復機構２０における中間経路２３のチューブがチューブ内の負圧に負けて潰れた状態に変形する場合、そのチューブの復元力はチャージ負圧の大きさに影響を及ぼすと考えられる。例えば、常温環境下ではチューブがチャージ弁の開放時に瞬発的に復元するのに対し、低温環境下ではゴム硬度が高まるため、潰れたチューブの復元が遅くなる。このため図５に示す吸引回復機構２０では、低温環境下においてチャージ負圧が若干低下する。

本実施形態の記録ヘッドにおいて、ノズル１２Ｓ内のノズル泡を排除するために必要とされる最小のチャージ負圧Ｐ１は、インクが増粘する５℃（最低環境温度）の下では、３４ＫＰａであった。また、常温ではインク粘度が低下するため、必要とされるチャージ負圧Ｐ１は３４ＫＰａより小さくなるが、吸引回復機構としては、上記のような低温環境下での使用も考慮して、少なくともＰ１＝３４ＫＰａを得られるようにポンプ駆動条件を設定する必要がある。

また、入込み泡が生じる最小の負圧Ｐ２は、環境温度によってインクの粘度が変動したとしても、前述のように入込みの発生負圧Ｐ２に大差はなく５〜３０℃において４２〜４３ＫＰａであった。一方、同一駆動条件で吸引回復機構２０を駆動した場合、５℃におけるチャージ負圧は、常温（２５〜３０℃）におけるチャージ負圧より約１１〜１２％小さくなった。

以上のような温度環境による吸引回復性能の変化に鑑み、この第２の実施形態では、チャージ吸引Ａとチャージ吸引Ｂを実施するための駆動条件を以下のように定める。すなわち、先行して実施するチャージ吸引Ａについては、環境温度が５℃である場合に得られるチャージ負圧が、図１０に示すＰ１（＝４２ＫＰａ）とＰ２(＝３４ＫＰａ)の間の４０ＫＰａとなるように吸引回復機構の駆動条件（ポンプモータの速度）を定める。また次に実施するチャージ吸引Ｂについては、常温においてＰ１とＰ２の間の値となる３８ＫＰａのチャージ負圧が得られるように吸引回復機構の駆動条件を定める。

吸引回復機構２０では、チャージ吸引Ａおよびチャージ吸引Ｂそれぞれのチャージ負圧は、いずれも環境温度に対してほぼ同じ比率で増減する。従って、上記のような駆動条件で吸引回復機構を駆動した場合、５℃ではチャージ吸引ＡとチャージＢのいずれも、チャージ負圧が常温より約１１〜１２％小さくなり、常温、低温それぞれにおける各チャージ負圧は図１０に示すような数値になった。

このように本実施形態では、常温時にチャージ吸引Ｂのチャージ負圧がＰ１以上Ｐ２未満の値となり、低温時にチャージ吸引Ａのチャージ負圧がＰ１以上Ｐ２未満の値になるように吸引回復機構の駆動条件を定めている。このため、低温ではチャージ吸引Ａにて、入込みを生じずにノズル泡を排出することができる。また、常温では、チャージ吸引Ａの負圧が増加して入れ込み負圧Ｐ２を超えるため、入込みが生じる。しかし、続いて実施されるチャージ吸引Ｂでは、チャージ負圧がＰ１以上Ｐ２未満となるため、入込み泡は排出され、インク吐出に適した良好なインク状態を維持することができる。

また、チャージ吸引Ａ、Ｂそれぞれのチャージ負圧は、環境温度によってインク経路を構成するチューブのゴム強度が変化することによって、いずれも一定の比を保ったまま変動する。従って、この低温時のチャージ吸引Ａ、常温時のチャージ吸引Ｂそれぞれのチャージ負圧をＰ１以上Ｐ２未満に設定することで、５〜３０℃の環境温度において、チャージ吸引Ａ、Ｂのいずれか一方は、必ずＰ１とＰ２の間のチャージ負圧値をとることができる。これにより本実施形態における記録装置は、正常使用温度の範囲である５〜３０℃全域において、入込みを生じずにノズル泡を排出することが可能となる。

また、前述の第１の実施形態において説明した弱プリンタが５℃の低温環境で使用された場合には、チャージ負圧の低下が懸念される。しかし図１１に示すように、５℃の温度環境下においてチャージ負圧が１０％程度減少しても、チャージ吸引Ａが負圧Ｐ１とＰ２の間にあるように設定されているので、吸引回復性能に支障を来すことはない。

１ インクジェット記録装置
２ 記録ヘッド
１１ ヒータ
１２ ノズル
１４ 吐出口
１５ 液室
１６ ノズル泡
１７ 入込み泡
２０ 吸引回復機構
２１ チャージ弁
２２ チューブポンプ
２３ 中間経路
２４ シリコーンチューブ
２５ 大気開放弁
２６ 吸引キャップ

Claims (7)

1. 複数のノズルを有する記録ヘッドからインクを吐出させて記録を行うと共に、前記複数のノズルの吐出口に外部から負圧を印加することによって、前記ノズルの吐出口からインクを吸引する吸引手段を備えたインクジェット記録装置であって、
   前記吸引手段は、前記吐出口に第１の負圧を印加した後、前記第１の負圧より大きい前記第２の負圧を吐出口に印加することによって前記ノズルの吐出口からインクを吸引するよう構成され、
   前記ノズル内に存在する泡を前記ノズルの前記吐出口から排除するために必要とされる負圧の最小値をＰ１、前記吐出口に印加した際に前記ノズルへのインク供給側から前記ノズルへと新たな泡が引き込まれる負圧の最小値をＰ２としたとき、前記第１の負圧と前記第２の負圧のうち少なくとも一方の負圧を前記負圧Ｐ１以上かつ前記負圧Ｐ２未満とすることを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記第１の負圧と前記第２の負圧のうちいずれか一方の負圧のみが前記負圧Ｐ１以上かつ前記負圧Ｐ２未満であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
3. 前記第１の負圧および前記第２の負圧が、前記負圧Ｐ１以上かつ前記負圧Ｐ２未満であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記第１の負圧を前記吐出口に対して複数回印加した後、前記第２の負圧を印加することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載のインクジェット記録装置。
5. 前記吸引手段は、前記インクジェット記録装置を正常に動作させることが可能な環境温度範囲の中の最低環境温度において前記負圧Ｐ１以上かつ前記負圧Ｐ２未満となる負圧を前記第１の負圧として印加すると共に、前記最低環境温度より高い所定の環境温度において前記第２の負圧が前記負圧Ｐ１以上かつ前記負圧Ｐ２未満となる負圧を前記第１の負圧として印加することを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
6. 前記吸引手段は、１つの回復動作指令に応じて前記吐出口に第１の負圧を印加した後、前記第２の負圧を前記吐出口に印加することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載のインクジェット記録装置。
7. インクジェット記録装置に用いられる記録ヘッドの吐出性能を回復させるため、前記記録ヘッドに設けられた複数のノズルの吐出口に対し、外部から負圧を印加することによって前記吐出口からインクを吸引する吸引回復方法であって、
   前記吐出口に第１の負圧を印加する工程と、
   前記第１の負圧より大きい前記第２の負圧を吐出口に印加する工程と、を備え、
   前記ノズル内に存在する泡をノズルの前記吐出口から排除するために必要とされる最小の負圧をＰ１、前記吐出口に印加した際に前記ノズルへのインク供給側から前記ノズルへと新たな泡が引き込まれる負圧の最小値をＰ２としたとき、前記第１の負圧と前記第２の負圧のうち少なくとも一方の負圧を前記負圧Ｐ１以上かつ前記負圧Ｐ２未満とすることを特徴とする吸引回復方法。

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