JP2015199291A - 記録装置およびインク供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録ヘッドの大型化を招くことなく、簡易な構成によって、記録ヘッドに付着したインクを除去することができる記録装置およびインク供給装置を提供する。
【解決手段】搬送方向Ｙの最下流側にブラックインクを吐出する吐出口２１Ｂを配置し、吐出口２１Ｂ内のブラックインクに対して、シアンインクを吐出する吐出口２１Ｃ，マゼンタインクを吐出する吐出口２１Ｍ，イエローインクを吐出する吐出口２１Ｙ内の各インクに付与する負圧よりも大きい負圧を付与することによって、吐出口２１Ｂ内に微小なインク滴Ｄを吸引させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、インクを吐出可能な記録ヘッドを用いて画像を記録する記録装置（インクジェット記録装置）、および記録ヘッドにインクを供給するインク供給装置に関するものである。

一般に、インクジェット記録装置においては、記録ヘッドの吐出口から吐出されて用紙等のシート（記録媒体）に着弾するインクの主滴以外に、その主滴から分離したインクの小滴（サテライト）が発生する。小滴の径や吐出速度によっては、シートに着弾せず、記録装置内の空間に舞ってしまうことがある。そのような小滴が記録ヘッドの表面に付着して、吐出口近傍に溜まった場合には、インクの吐出方向や吐出量が変化する吐出不良が生じて、記録画像の品位の低下を招くおそれがある。

特許文献１には、記録ヘッドに、その記録ヘッドに付着したインクを回収するための回収孔を設ける構成が記載されている。

特開２０１０−２３２４１号公報

しかし、特許文献１に記載の構成においては、記録ヘッドに、その記録ヘッドに付着したインクを回収するための回収孔を設ける必要があるため、記録ヘッドの大型化を招くおそれがある。

本発明の目的は、記録ヘッドの大型化を招くことなく、簡易な構成によって、記録ヘッドに付着したインクを除去することができる記録装置およびインク供給装置を提供することにある。

本発明の記録装置は、第１の吐出口から第１のインクを吐出可能、かつ第２の吐出口から前記第１のインクよりも明度が低い第２のインクを吐出可能な記録ヘッドを用いて、記録媒体に画像を記録する記録装置であって、前記第１の吐出口内の前記第１のインクに第１の負圧を付与し、前記第２の吐出口内の前記第２のインクに、前記第１の負圧よりも大きい第２の負圧を付与する付与手段を備えることを特徴とする。

本発明によれば、比較的明度が高いインクを吐出する吐出口内の負圧を高めて、その吐出口内に、記録ヘッドに付着したインクを吸引することにより、記録ヘッドの小型化を図りつつ、簡易な構成によって、記録ヘッドに付着したインクを除去することができる。この結果、記録ヘッドに付着するインクに起因するインクの吐出不良の発生を抑えて、高品位の画像を記録することができる。また、記録ヘッドに付着したインクを吸引する吐出口は、比較的明度が高いインクを吐出する吐出口であるため、その吐出口内に吸引されるインクと、その吐出口から吐出される比較的明度の高いインクと、の混色による影響を小さく抑えることができる。

記録ヘッドの構成の説明図である。 記録時に記録ヘッドに付着するインクの説明図である。 本発明の第１の実施形態におけるインクの吸引動作の説明図である。 本発明の第２の実施形態におけるインクの吸引動作の説明図である。 記録装置の構成例の説明図である。

以下に、図面を参照して、本発明の実施形態を例示的に説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

（第１の実施形態）
まず、図５に基づいて、記録装置の構成例について説明する。本例の記録装置は、いわゆるフルラインタイプのインクジェット記録装置としての適用例である。

図５（ａ）のように、用紙などのシート（記録媒体）Ｐは、搬送機構１０によって矢印Ｙ方向（搬送方向）に搬送される。搬送機構１０は、本例のように搬送ベルト１１を用いる構成の他、搬送ローラなどを用いる種々の構成であってもよい。記録ヘッド２０は、後述するように、吐出エネルギー発生素子を用いて吐出口からインクを吐出可能な構成となっている。シートＰを矢印Ｙ方向に連続的に搬送しつつ、記録ヘッド２０の吐出口からインクを吐出することにより、シートＰに画像を記録することができる。

図５（ｂ）は、記録装置の制御系の概略構成を説明するためのブロック図である。ＣＰＵ１００は、後述する記録装置の動作の制御処理やデータ処理等を実行する。ＲＯＭ１０１は、それらの処理手順等のプログラムが格納され、またＲＡＭ１０２は、それらの処理を実行するためのワークエリアなどとして用いられる。記録ヘッド２０からのインクの吐出は、ＣＰＵ１００がヘッドドライバ２０Ａを介して吐出エネルギー発生素子を駆動することにより行われる。ＣＰＵ１００は、シートＰを矢印Ｙ方向に搬送するための搬送機構１０の搬送モータ１２を、モータドライバ１２Ａを介して制御する。本例の場合、その搬送モータ１２は、搬送ベルト１１を駆動するためのモータである。またＣＰＵ１００は、後述するポンプを駆動するためのポンプモータ３１を、モータドライバ３１Ａを介して制御する。

記録ヘッド２０には、図１（ａ）のように、複数の吐出口２１が形成されている。吐出口２１は、ブラックインク吐出用の吐出口２１Ｂ、シアンインク吐出用の吐出口２１Ｃ、マゼンタインク吐出用の吐出口２１Ｍ、およびイエローインク吐出用の吐出口２１Ｙを含む。ブラックインク（第１のインク）は、シアンインク、マゼンタインク、およびイエローインク（第２のインク）よりも明度が低い。吐出口２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｙは、それぞれ、搬送方向Ｙと交差（本例の場合は、直交）する方向に延在する吐出口列ＬＢ，ＬＣ，ＬＭ，ＬＹを形成するように、複数配列されている。吐出口２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｙは、搬送方向Ｙ（記録ヘッドに対するシートの移動方向）の下流側から上流側に向かって、その順序で配置されている。記録ヘッド２０は、電気熱変換素子（ヒータ）やピエゾ素子などの吐出エネルギー発生素子を用いて、吐出口２１からインクを吐出する。電気熱変換素子を用いた場合には、その電気熱変換素子の発熱によりインクを発泡させ、その発泡エネルギーを利用して吐出口からインクを吐出することができる。

図１（ｂ）は、記録ヘッド２０に対するインクの供給系の説明図である。記録ヘッド２０とインクタンク３０との間には、インク色毎に、第１のインク経路（供給経路）４１と第２のインク経路（戻し経路）４２によってインクの循環経路が形成されている。すなわち、吐出口２１Ｂに連通する記録ヘッド２０内のブラックインク用のインク流路内には、ブラックインク用の第１のインク経路を経由して、ブラックインクを収容するインクタンク内からブラックインクが供給される。また、記録に用いられなかったブラックインク用のインク流路内のブラックインクは、ブラックインク用の第２のインク経路を経由して、ブラックインクを収容するインクタンク内に戻される。同様に、他の吐出口２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｙに対しても同様の循環経路が形成されている。

吐出口２１内のインクに対しては、インクの安定した吐出を可能とし、かつ吐出口内からのインクが漏出を防止するための所定の負圧が付与される。このような所定の負圧を付与することにより、吐出口２１にインクのメニスカスが形成される。また、このような所定の負圧は、インクのメニスカスを壊さない程度の大きさまでの許容範囲内に設定されている。本例においては、図１（ｂ）の矢印方向のインクの流れを生じさせるポンプ３２が第２のインク経路４２に設けられており、そのポンプ３２の回転速度に応じて、許容範囲内の負圧を吐出口２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｙ内のインクに付与する構成となっている。後述するように、吐出口２１Ｂ内のブラックインクに付与する負圧は、他の吐出口２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｙのインクに付与する負圧よりも大きく設定される。

許容範囲内の負圧をインクに付与するための構成は、ポンプ３２を用いる構成のみに特定されず、インクの水頭差やインク吸収体などを用いる他の構成であってもよい。例えば、吐出口２１Ｂ内のブラックインクに対して、ポンプ３２と他の構成とを組み合わせて負圧を付与し、一方、他の吐出口２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｙのインクに対しては、インクの水頭差やインク吸収体などを用いる他の構成によって負圧を付与してもよい。また、ポンプ３２は、第２のインク経路４２だけではなく、第１のインク経路４１に設けてもよい。

記録動作時にシートＰが矢印Ｙ方向に連続的に搬送されることにより、図２（ａ）のように、記録ヘッド２０とシートＰとの間に気流Ａが発生する。また、吐出口２１からは、シートＰ上に着弾するインクの主滴以外に、その主滴から分離したインクの小滴（サテライト）が発生することがある。このインクの小滴は、元々、インクの主滴と同時に吐出されたものである。すなわち、インクの主滴と、吐出口に形成されるインクのメニスカスの液面と、の間の張力によって主滴の後側に尾の部分が生じ、その尾の部分がインクの表面張力によって球形状になろうとして、主滴から分離したものが小滴となる。したがって、このような小滴は、主滴に比べて、吐出口に形成されたインクのメニスカスから引き離される際の表面張力によって、吐出方向の後方に向かう力を多く受けるため、主滴よりも吐出速度が遅い。また主滴の径は主滴の大きさにより異なり、主滴が小さい場合よりも主滴が大きい場合の方が小径の小滴が発生することもある。小滴の径や吐出速度によっては、シートＰに着弾せず、記録装置内の空間に舞ってしまうことがある。

径が小さくてシートＰに着弾しないインクの小滴は、図２（ａ）のように、気流Ａによって矢印Ｂ方向に流れる。このような小滴は、図２（ｂ）のように、搬送方向（矢印Ｙ方向）の最下流側に位置するブラックインク用の吐出口列ＬＢの近傍に、微小なインク滴Ｄとして付着しやすい。長期にわたる記録動作により、吐出口列ＬＢの近傍に付着するインク滴Ｄは増加し、それらがくっつき合って、大きなインク滴に成長するおそれがある。また、時間の経過と共にインク滴Ｄの粘度は増加する。このようなインク滴Ｄが蓄積した場合には、そのインク滴Ｄによって吐出口２１Ｂが塞がれて、ブラックインクの正常な吐出ができなくなるおそれがある。

そこで本実施形態においては、吐出口２１Ｂ内のブラックインクに対しては、他の吐出口２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｙのインクに付与する負圧よりも大きい負圧を付与することによって、その吐出口２１Ｂ内にインク滴Ｄを吸引させる。すなわち、図２（ｃ）のように、記録開始命令を受信したときにポンプ３２の動作を開始する。ブラックインクの循環経路だけではなく、全てのインクの循環経路にポンプ３２が設けられている場合には、ブラックインクの循環経路に備わるポンプ３２の回転速度を他のインクの循環経路に備わるポンプ３２よりも高くする。これにより、ブラックインクに付与する負圧を他のインクに付与する負圧よりも大きくすることができる。

図３は、ブラックインク用の吐出口２１Ｂの部分の概略断面図であり、吐出口２１Ｂはインク流路２２に連通しており、そのインク流路２２はブラックインクの循環経路に接続されている。図３（ａ）のようにブラックインクに付与する負圧が比較的小さい場合には、図３（ｂ）のように、吐出口列ＬＢの近傍にインク滴Ｄが付着して、それが蓄積するおそれがある。インク滴Ｄ同士がくっつき合って大きくなることにより、吐出口２１Ｂが塞がれるおそれがある。これに対して、本実施形態のようにブラックインクに付与する負圧を大きくすることにより、図３(ｃ)のように、吐出口２１Ｂ内にインク滴Ｄを吸引可能である。この結果、図３（ｄ）のように、吐出口２１Ｂを塞ぐインク滴Ｄがなくなる。また、記録動作中において、このような大きな負圧をブラックインクに付与することにより、図３（ｄ）の状態を維持することができる。

（第２の実施形態）
本実施形態においては、前述した実施形態と同様に、記録開始命令を受信することにより、図４のようにポンプ３２の動作を開始する（ステップＳ１）。以下においては、ポンプ３２がブラックインク用の循環経路に設けられていて、他のインクの循環経路には設けられていないとして説明する。ブラックインクに関しては、インクの水頭差やインク吸収体などを用いる他の構成によって所定の負圧が付与された上、ポンプ３２によってさらに負圧が付与される。他のインクに関しては、インクの水頭差やインク吸収体などを用いる他の構成によって所定の負圧が付与される。したがって、ステップＳ１においては、ブラックインク用の循環経路に設けられたポンプ３２の動作を開始することになる。

そのポンプ３２の回転速度は複数設定されており、ステップＳ１ではポンプ３２を低速回転させる。本例の場合は、ポンプ３２を駆動するモータ３１としてパルスモータを用い、そのモータ３１の駆動速度として、図４（ｂ）のように設定値１，２が予め設定されている。設定値１が選択された場合には、モータ３１が５００パルス／ｓｅｃが回転してポンプ３２が低速回転し、ブラックインクに対しては、他のインクよりも大きい第１の負圧が付与される。設定値２が選択された場合には、モータ３１が１０００パルス／ｓｅｃで回転してポンプ３２が高速回転し、ブラックインクに対しては、他のインクよりも大きく、かつ第１の負圧よりも大きい第２の負圧が付与される。これら第１および第２の負圧と、他のインクに付与する所定の負圧は、いずれも前述した許容範囲内の負圧である。ステップＳ１においては設定値１が選択される。

そして、記録動作を開始し（ステップＳ２）、その記録動作が終了（ステップＳ３）した後は、設定値２を選択して、ポンプ３２を所定時間だけ高速回転させてからポンプ３２を停止させる（ステップＳ５）。

このようにブラックインクに対して、記録動作前および記録動作中には比較的小さい第１の負圧を付与し、記録動作後には比較的大きい第２の負圧を付与する。記録動作中に比較的小さい負圧を付与する理由は、吐出口２１Ｂからのブラックインクの吐出に及ぼす影響を小さく抑えるためである。記録動作の終了後は、吐出口２１Ｂに形成されるブラックインクのメニスカスを破らない程度にまで大きくした第２の負圧を付与する。

本実施形態においては、記録動作中だけでなく、記録動作後においても記録ヘッド２０に付着したインク滴Ｄを吐出口２１Ｂ内に吸引することができる。

また、全てのインクの循環経路のそれぞれにポンプ３２を設けた場合には、ブラックインクに対して、他のインクに付与する負圧よりも大きい負圧を付与するように、それぞれのポンプ３２の駆動条件を設定すればよい。また、ブラックインクに対しては、基本的に、他のインクに付与する負圧と同等の負圧を付与し、所定のタイミングにおいて一時的に、他のインクに付与する負圧よりも大きい負圧を付与してもよい。その所定のタイミングは、例えば、記録動作中に吐出口２１Ｂがブラックインクを吐出しない期間内に設定することができる。記録動作の前、前記記録動作時、および前記記録動作の後のうちの少なくとも１つにおいて、ブラックインクに対して、他のインクに付与する負圧よりも大きい負圧を付与することができればよい。

（他の実施形態）
記録ヘッドとシートは相対移動可能であればよく、シートに対して記録ヘッドが移動する構成であってもよい。本発明は、上述したようなフルラインタイプの記録装置の他、いわゆるシリアルスキャンタイプなどの種々の記録装置に対して適用可能である。また、異なるインクを吐出する吐出口は、複数の記録ヘッドに分けて形成してもよい。また、記録ヘッドから吐出するインクは、少なくとも明度が異なる２つのインクを含めばよい。

また、記録ヘッドにインクを供給するための構成部分によって、インク供給装置を構成することもできる。例えば、図２（ｂ）のようなインクの循環経路を含むインク供給装置を構成することができる。

２０ 記録ヘッド
２１（２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｙ） 吐出口
Ｐ シート（記録媒体）
４１，４２ インク経路

Claims (10)

1. 第１の吐出口から第１のインクを吐出可能、かつ第２の吐出口から前記第１のインクよりも明度が低い第２のインクを吐出可能な記録ヘッドを用いて、記録媒体に画像を記録する記録装置であって、
   前記第１の吐出口内の前記第１のインクに第１の負圧を付与し、前記第２の吐出口内の前記第２のインクに、前記第１の負圧よりも大きい第２の負圧を付与する付与手段を備えることを特徴とする記録装置。
2. 前記記録ヘッドと前記記録媒体とを相対移動させる移動手段をさらに備え、
   前記第２の吐出口は、前記第１の吐出口よりも、前記記録ヘッドに対する前記記録媒体の移動方向の下流側に位置することを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
3. 前記第１の吐出口は、前記相対移動の方向と交差する方向に延在する第１の吐出口列を形成するように複数配列され、
   前記第２の吐出口は、前記相対移動の方向と交差する方向に延在する第２の吐出口列を形成するように複数配列されることを特徴とする請求項２に記載の記録装置。
4. 前記第１のインクを収容する第１のインクタンク内の前記第１のインクを、前記第１の吐出口に連通する第１のインク流路に供給する第１の供給経路と、
   前記第１のインク流路内の前記第１のインクを前記第１のインクタンク内に戻す第１の戻し経路と、
   前記第２のインクを収容する第２のインクタンク内の前記第２のインクを、前記第２の吐出口に連通する第２のインク流路に供給する第２の供給経路と、
   前記第２のインク流路内の前記第１のインクを前記第２のインクタンク内に戻す第１の戻し経路と、
   をさらに備え、
   前記付与手段は、少なくとも前記第２の戻し経路に備わるポンプを含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の記録装置。
5. 前記付与手段は、前記記録媒体に画像を記録する記録動作の前、前記記録動作時、および前記記録動作の後のうちの少なくとも１つにおいて、前記第２の吐出口内の前記第２のインクに前記第２の負圧を付与することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の記録装置。
6. 前記付与手段は、前記記録動作時および前記記録動作の後に、前記第２の吐出口内の前記第２のインクに前記第２の負圧を付与し、
   前記記録動作の後に付与される前記第２の負圧は、前記記録動作時に付与される前記第２の負圧よりも大きいことを特徴とする請求項５に記載の記録装置。
7. 前記第２の負圧は、前記第２の吐出口の近傍に付着したインクを前記第２の吐出口内に吸引可能、かつ前記第２の吐出口に形成されるインクのメニスカスを壊さない大きさであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の記録装置。
8. 前記第１および第２の吐出口は、異なる記録ヘッドに備えられることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の記録装置。
9. 前記第１のインクは、シアンインク、マゼンタインク、およびイエローインクのいずれかを含み、
   前記第２のインクは、ブラックインクを含むことを特徴とする請求項１から８のいずれかに１項に記載の記録装置。
10. 第１の吐出口から第１のインクを吐出可能、かつ第２の吐出口から前記第１のインクよりも明度が低い第２のインクを吐出可能な記録ヘッドを用いて記録媒体に画像を記録する記録装置に、前記第１および第２のインクを供給するためのインク供給装置であって、
    前記第１の吐出口内に第１の負圧を付与した前記第１のインクを供給し、前記第２の吐出口内に前記第１の負圧よりも大きい第２の負圧を付与した前記第２のインクを供給する供給手段を備えることを特徴とするインク供給装置。

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