JP2016052768A - インク循環装置の洗浄装置とインク循環装置の洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】洗浄液空気を混入させるための専用の気液混合体生成装置とその周辺装置などが不要であり、印刷装置の機体の大型化を防止し、さらに製造コスト的にも有利なインク循環装置の洗浄装置とインク循環装置の洗浄方法を提供することである。【解決手段】インクタンクと、インクジェットヘッドと、循環装置と、圧力制御機構と、制御部とを具備する。インクタンクは、インクを収容するインク室を有する。インクジェットヘッドは、インクを吐出する。循環装置は、インクタンクと前記インクジェットヘッドとの間で、インクを循環させる。圧力制御機構は、インク室内の圧力を制御する。制御部は、通常印刷モードと洗浄モードとを判別する。制御部は、洗浄モードでは、循環装置で洗浄液を循環する洗浄シーケンスを実施しながら、圧力制御機構によってインク室内の圧力を下げることでインクジェットヘッドのインクヘッドノズルからインクジェットヘッド内に空気を吸入し、インクヘッド内に入った空気を前記洗浄液に混入させる制御を行う。【選択図】図５

Description

本発明の実施形態は、インク循環装置の洗浄装置とインク循環装置の洗浄方法に関する。

印刷装置では、一般的に使われる印刷用のインクだけでなく、様々な用途のインクを安定して吐出することが求められる。例えばＵＶ光で硬化するインク、あるいは金属の粒子が分散されたインクなどを必要に応じて使い分ける場合がある。それらを安定して吐出するために、インク循環装置を備えたインクジェットヘッドが開発されている。

ひとつの印刷装置で様々な種類の印刷をするために、印刷装置に装着するインクの種類を変更したい場合がある。このような場合は、印刷装置のカートリッジホルダに装着されているインクカートリッジを抜いて、別のインクカートリッジをカートリッジホルダに付け替える作業が行われる。ここで、あるインクカートリッジを印刷装置から抜いて、すぐに、別のインクカートリッジを装着してしまうと、インク補給経路、循環装置内、インクヘッド内に残っている変更前のインクとインクカートリッジから補給される変更後のインクが混ざってしまう。違う種類のインクが混ざると混色や、場合によっては顔料の凝集、析出、沈降等の問題が発生する。

そこで、インクの交換時には、印刷装置のインク供給路内を洗浄する洗浄シーケンスが行われる。この洗浄シーケンスにおいては、洗浄液が封入された洗浄液カートリッジがカートリッジホルダに装着される。この洗浄液カートリッジからの洗浄液を、インク供給路に対して導入する洗浄液導入ステップと、導入された洗浄液を記録ヘッドのノズル形成面を封止した状態のキャッピング手段側に吸引排出させる洗浄液排出ステップとが実行される。

このときの洗浄効率を向上させる方法として、インク供給路に導入する洗浄液に空気を混入させて洗浄作用を強くする洗浄装置が提案されている。この洗浄装置では、洗浄液を貯留する容器である洗浄液タンクと、洗浄液中に空気を混入させるための専用の気液混合体生成装置や、選択弁などの気液混合体生成装置の周辺装置が必要になっている。

特開２０１３−２１２６２４号公報

従来の技術では、洗浄液空気を混入させるための専用の気液混合体生成装置とその周辺装置などが必要になる。そのため、印刷装置の機体の大型化を招き、さらに製造コスト的にも不利になる。

実施形態によれば、インクタンクと、インクジェットヘッドと、循環装置と、圧力制御機構と、制御部とを具備する。インクタンクは、インクを収容するインク室を有する。インクジェットヘッドは、インクを吐出する。循環装置は、インクタンクと前記インクジェットヘッドとの間で、インクを循環させる。圧力制御機構は、インク室内の圧力を制御する。制御部は、通常印刷モードと洗浄モードとを判別する。制御部は、洗浄モードでは、循環装置で洗浄液を循環する洗浄シーケンスを実施しながら、圧力制御機構によってインク室内の圧力を下げることでインクジェットヘッドのインクヘッドノズルからインクジェットヘッド内に空気を吸入し、インクヘッド内に入った空気を前記洗浄液に混入させる制御を行う。

第１の実施の形態のインクジェット記録部の外観を示す斜視図。 第１の実施の形態のインクジェット記録部のインク循環装置のインク室の部分を断面にして示す正面図。 第１の実施の形態のインクジェットヘッドの概略構成を示す縦断面図。 第１の実施の形態のインクジェットヘッドのアクチュエータの動作を説明するもので、（Ａ）はアクチュエータが変形しない状態を示す要部の縦断面図、（Ｂ）はアクチュエータの変形時の状態を示す要部の縦断面図。 第１の実施の形態の圧力調整機構を示す全体の概略構成図。 第１の実施の形態のインク循環装置のブロック図。 第１の実施の形態のインク循環装置のインク室の通常のインクの液面位置を示す縦断面図。 第１の実施の形態のインク循環装置のインク室の通常の緊急停止時のインクの液面位置を示す縦断面図。 第１の実施の形態のインク循環装置のインク室の洗浄液で洗浄中の液面位置を示す縦断面図。 第１の実施の形態のインク循環装置のインク室の洗浄液で洗浄中の緊急停止時の液面位置を示す縦断面図。 第１の実施の形態のインク循環装置の通常モードと洗浄モードを切り替えるシーケンスを示すフローチャート。 第１の実施の形態のインク循環装置の液面異常時緊急停止シーケンスを示すフローチャート。 第１の実施の形態のインク循環装置の洗浄シーケンスを示すフローチャート。

図１乃至図１３は、第１の実施の形態を示す。図１は、印刷装置であるインクジェット記録装置で使用されるインクジェット記録部１を示している。このインクジェット記録部１は、液体吐出部でありインク吐出部であるインクジェットヘッド２と循環部であるインク循環装置３とを備える。図２は、インクジェット記録部１のインク循環装置３のインク室の部分を断面にして示す正面図である。インク循環装置３は、インクジェットヘッド２の上方に配置され、インク循環装置３とインクジェットヘッド２とが一体になっている。インクジェット記録部１は、記録媒体Ｓにインクを吐出して、所望の画像を形成する。

インクジェットヘッド２は、例えば図３および図４に示すように、ノズル５１を備えるノズルプレート５２と、アクチュエータ５４を備える基板６０と、基板６０に接続されるマニフォルド６１と、を備える。ノズルプレート５２は、その長手方向に２列のノズル列（第１ノズル列５７ａ及び第２ノズル列５７ｂ）を備える。第１ノズル列５７ａ及び第２ノズル列５７ｂはそれぞれ液体吐出部であるノズル５１ａ、５１ｂを３００個ずつ備える。

基板６０は、ノズル５１とアクチュエータ５４の間に、インクを流すインク流路１８０を備える。アクチュエータ５４はインク流路１８０に面し、かつ各ノズル５１に対応してそれぞれ備えられる。基板６０は、アクチュエータ５４によってインク流路１８０内のインクに発生した圧力がノズル５１に集中するように、隣接するノズル５１間に境界壁１９０を備える。インク流路１８０の、ノズルプレート５２、アクチュエータ５４、および境界壁１９０で囲まれた部分がインク圧力室１５０となる。インク圧力室１５０は、第１ノズル列５７ａの各ノズル５１ａ、及び第２ノズル列５７ｂの各ノズル５１ｂに対応して複数設けられる。

基板６０は複数の圧力室１５０にインクを供給する共通インク供給室５８、複数のインク圧力室１５０からのインクを回収する共通インク回収室５９を第１ノズル列５７ａ側と第２ノズル列５７ｂ側にそれぞれ備える。

マニフォルド６１は、図３中で矢印Ｆ方向へインクを流入させる液体供給口であるインク供給口１６０と、インクを矢印Ｇ方向へ排出する液体排出口であるインク排出口１７０と、を備える。インク循環装置３からインク供給口１６０にインクＩが供給され、インク排出口１７０からインク循環装置３にインクが還流する。マニフォルド６１は、インク供給口１６０から共通インク供給室５８に連通するインク分配通路６２を有している。マニフォルド６１は、共通インク回収室５９からインク排出口１７０に連通するインク環流通路６３を有している。

すなわち、基板６０、マニフォルド６１、およびノズルプレート５２によって、インクジェットヘッド２の内部に、インク流路１８０が形成される。インク流路１８０は、ノズル５１a、５１ｂに連通する複数のインク圧力室１５０と、マニフォルド６１に形成されたインク供給口１６０およびインク排出口１７０と、複数のインク圧力室１５０に連通される共通インク供給室５８と、複数のインク圧力室１５０からのインクを回収する共通インク回収室５９と、インク供給口１６０から共通インク供給室５８に連通するインク分配通路６２と、共通インク回収室５９からインク排出口１７０に連通するインク環流通路６３と、を有する。

インク分配通路６２を矢印Ｆ方向に流れるインクＩは、共通インク供給室５８から複数のインク圧力室１５０に流入する。インク分岐部５３は、図４中で矢印Ｅ方向に流れているインクが、ノズル５１から吐出させるインクと、そのままインクジェットヘッド２内を流れてインク循環装置３に戻るインクに分岐する部分である。インクＩは、インク圧力室１５０に一方の端部から流入し、インク分岐部５３を通り、他方の端部から流出する。すなわち、インク圧力室１５０内のインク分岐部５３でインクの一部はノズル５１から吐出され、残りは他方の端部から流出する。インク圧力室１５０でノズル５１から吐出されなかったインクＩは、共通インク回収室５９に流入し、インク環流通路６３に還流する。

インクジェットヘッド２のアクチュエータ５４は、例えば圧電素子５５と振動板５６を積層したユニモルフ式の圧電振動板で構成される。圧電素子５５は例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等の圧電セラミック材料等で構成される。振動板５６は例えばＳｉＮ（窒化ケイ素）等で形成される。

図４（Ａ），（Ｂ）に示すように圧電素子５５は上下に電極５５ａ、５５ｂを備える。電極５５ａ、５５ｂに電圧がかからない場合は、図４（Ａ）に示すように圧電素子５５が変形しないことから、アクチュエータ５４は変形しない。アクチュエータ５４が変形しない場合、インクの表面張力によって、ノズル５１内にはインクＩと空気の界面であるメニスカス２９０が形成される。メニスカス２９０によりインク圧力室１５０内のインクＩは、ノズル５１内に留まる。

電極５５ａ、５５ｂに電圧（Ｖ）がかかると、図４（Ｂ）に示すように圧電素子５５が変形して、アクチュエータ５４が変形する。アクチュエータ５４の変形により、メニスカス２９０にかかる圧力が空気圧より高くなり（陽圧）、インクＩはメニスカス２９０を破ってインク滴ＩＤとなりノズル５１から吐出する。

インクジェットヘッド２は、インク圧力室１５０内のインクに圧力変動を生じるものであるが、構造は限定されない。インクジェットヘッド２は、例えば静電気で振動板を変形してインク滴を吐出する構造、あるいはヒータ等の熱エネルギーを利用してノズル５１からインク滴を吐出する構造等でもよい。またインクは温度により粘性が変わり、ノズル５１からの吐出特性が変わることから、インク吐出を良好に制御するために、インクジェットヘッド２に温度センサを備えても良い。

インク供給口１６０、インク分配通路６２、共通インク供給室５８、インク圧力室１５０、共通インク回収室５９、インク環流通路６３、インク排出口１７０の順に、インクＩはインクジェットヘッド２内を移動する。このインクＩの一部は画像信号に従いノズル５１から吐出され、残ったインクＩは移動してインク排出口１７０からインク循環装置３へ環流する。

図１および図２に示すように、インク循環装置３は、インク室ケース４と、インクを循環させるインク循環ポンプ１４（図６参照）と、図示しないインクカートリッジからインク室ケース４にインクを補給するインク供給ポンプ１３と、を備えている。インク室ケース４には、上側に圧力調整機構５、背面側に制御基板６、側面側にインク補給口７がそれぞれ組み付けられている。

インク循環装置３は、インクジェットヘッド２にインクを循環供給し、且つインクジェットヘッド２のインク圧力室１５０の圧力を調整する。インク循環装置３は、インク圧力室１５０の圧力を調整して、ノズル５１のメニスカスの圧力を調整する。さらに、インク循環装置３は、インクジェットヘッド２にインクを循環供給して、インクＩに含まれる気泡を吸収し、あるいは異物を除去する。

図２は、インク循環装置３のインク室ケース４の部分を断面にして示す正面図である。図２に示すようにインク室ケース４は、インクを収容するインク室を有する２つのインクタンクを備える。２つのインクタンクの一方に上流インク室８、他方に下流インク室９がそれぞれ形成されている。上流インク室８は、インクジェットヘッド２にインクＩを供給する。下流インク室９は、インクジェットヘッド２からのインクＩを回収する。上流インク室８と下流インク室９は、分離していてもいいし、共通壁（図示せず）を介して隣接していても良い。インク室ケース４は、外気に対して密閉される。

上流インク室８と下流インク室９は、それぞれ第１の液面α１あるいは第２の液面α２を介して下方にインクＩを保有する。上流インク室８と下流インク室９は、それぞれ第１の液面α１あるいは第２の液面α２を介して上方に第１の空気室β１あるいは第２の空気室β２を形成する。

上流インク室８は、インク排出管１０を備えている。このインク排出管１０に連結されたインク流路管を介してインクジェットヘッド２のインク流入口１１に連通し、インクジェットヘッド２へインクＩを送液する構成となっている。インク流路管の途中には、インクの温度を計測する温度センサ１２（図６参照）を備えている。温度センサ１２については、熱電対、測温抵抗体、サーミスタなどが挙げられる。上流インク室８は、インク補給口７に接続されるチューブを介して図示しないインクカートリッジから新しいインクを補充するためのインク供給ポンプ１３を備える。インク供給ポンプ１３は、液体補充部でありインク補充部を構成する。上流インク室８は、インク室ケース４の背面側に装着されたインク循環ポンプ１４からインクを吸入する循環ポンプ出口１５を備える。上流インク室８の上面には、圧力センサＰＳ（図６参照）に連結される連結口１６と、圧力調整機構５に連通する第１の連通孔１７とを備える。また、インクジェット記録装置は、インクカートリッジが着脱可能に装着される図示しないカートリッジホルダを有する。このカートリッジホルダには、少なくとも通常印刷用のインクカートリッジと、洗浄用の洗浄液カートリッジのいずれか一方が装着される。

下流インク室９は、インク流入管１８を備える。このインク流入管１８は、インクジェットヘッド２のインク排出口１９に連通し、インクジェットヘッド２のインク排出口１９から排出されたインクＩを流入させる。下流インク室９は、インク循環ポンプ１４にインクＩを排出するための循環ポンプ入口２０を備える。下流インク室９の上面には、圧力センサＰＳ（図６参照）に連結される連結口２１と、圧力調整機構５に連通する第２の連通孔２２とを備える。

なお、圧力センサＰＳは、1チップで２つの圧力検知ポートを有し、上流インク室８の第１の空気室β１に連通する第１の圧力センサＰＳ１（図示せず）と下流インク室９の第２の空気室β２に連通する第２の圧力センサＰＳ２（図示せず）を備える。第１の圧力センサＰＳ１は、上流インク室８の第１の空気室β１の圧力を検出する。第２の圧力センサＰＳ２は、第２の空気室β２の圧力を検出する。そして、上流インク室８上部と下流インク室９上部の空気圧を電気信号として出力する。

上流インク室８あるいは下流インク室９は、インクジェットヘッド２と良好にインクを循環可能であれば構造は限定されない。例えばインクの温度を所定範囲に保持するように、インクを加熱するヒータ２３（図６参照）や冷却装置（図示せず）を備えても良い。

インク循環装置３の循環部は、インク循環ポンプ１４の搬送力によって、下流インク室９の循環ポンプ入口２０からインク循環ポンプ１４内を通して上流インク室８の循環ポンプ出口１５に達する循環路を備える。循環部は、循環路上にインク循環ポンプ１４及び図示しないフィルタを備える。インク循環ポンプ１４は、隣接する上流インク室８と下流インク室９に跨って設けられる。インク循環ポンプ１４は、インクＩを下流インク室９から上流インク室８及びインクジェットヘッド２を経て下流インク室９に戻るように循環する。循環部は、循環ポンプ入口２０から吸引し、循環ポンプ出口１５を通して上流インク室８へインクＩを送液する。このとき、インク循環装置３は、インクジェットヘッド２へインクＩを供給し、ノズル５１から吐出せずに残ったインクＩを回収し、再度インクジェットヘッド２へ回収したインクを供給してインクを循環させる。

循環部により下流インク室９から上流インク室８にインクＩを送液循環する間にインクＩ中の気泡は浮力によって重力方向と逆向き（上方向）に上昇する。浮力により上昇した気泡は上流インク室８の第１の液面α１あるいは下流インク室９の第２の液面α２より上方の空気室β１、β２に到達して除去される。

インクジェットヘッド２のノズル５１にはメニスカス２９０が形成される。ノズル５１からインクが吐出する場合、インクと空気の界面であるメニスカス２９０を破って、インク滴となり吐出する。メニスカス２９０にかかる圧力が空気圧より高ければ（陽圧）、インクはノズル５１から漏れ出る。メニスカス２９０にかかる圧力が空気圧より低ければ（負圧）、インクはメニスカス２９０を維持しノズル５１内に留まっている。そのため、インク吐出をしない場合、インク圧力室１５０内のインクの圧力は−０．５〜−４．０ｋＰａ(ゲージ圧)に調整され、メニスカス２９０を維持している。ノズル５１はインクが重力方向下向きに吐出するように配置されているので、この範囲より大きい（陽圧側）場合、わずかな振動などでインクがノズルから漏れ出してしまう。また、より小さい（負圧側）場合、ノズルから空気を吸引してしまい、吐出不良が発生する。通常インク圧力室１５０内は負圧に保たれていて、アクチュエータ５４を動作させるとインク圧力室内のインクは陽圧になり、ノズル５１からインクが吐出する。それぞれの上流インク室８および下流インク室９からインクジェットヘッド２のノズル５１までのインク流路抵抗はほぼ同じになっている。インク流路抵抗がほぼ同じなので、第２の空気室β２の圧力と第１の空気室β１の圧力の平均値にノズル面と両インク室のインク面の水頭差による圧力の平均値を加えたものがノズル５１の圧力となる。圧力調整機構５においてノズル５１の圧力が所定の圧力になるように圧力を調整することで良好なインク吐出を維持する。

インク循環装置３の圧力調整機構５は、循環装置３のインク室ケース４上に設けられている。圧力調整機構５は、上流インク室８の圧力を調整する第１の圧力調整部５ａと、下流インク室９の圧力を調整する第２の圧力調整部５ｂとを有する。圧力調整機構５について、図５に基づいて説明する。

第１の圧力調整部５ａは、第４気体室２７０を形成するシリンダ２５０と、シリンダ２５０内部に収納された第１の可動体であるピストン２５２と、ピストン２５２をたとえば図５中でＨ方向に進退動させることでシリンダ２５０の容積を変化させる第１の容積可変部であるパルスモータ２５４とを備えている。

シリンダ２５０内に形成される第４気体室２７０は、連通管路２５６を介して上流インク室８の第１の連通孔１７に連通するとともに、連通管路４００を通じて大気に対して開閉可能になっている。連通管路２５６の内部には、ばねと、第２開閉部としての第２開閉部材２５７が取り付けられている。第２開閉部材２５７は、ばねの付勢によりシリンダ２５０と上流インク室８内の第１の空気室β１との連通管路２５６（通路）を閉じ、ピストン２５２で付勢されることによってこの連通管路２５６を開く。

連通管路４００の内部には、ばねと、第３開閉部としての開閉部材４０１が取り付けられている。開閉部材４０１はばねの付勢により大気との連通管路４００（通路）を閉じ、ピストン２５２で付勢されることにより大気との連通管路４００を開く。連通管路４００への大気取り入れ口にはフィルタＦが設けられている。ピストン２５２には図示しないゴム製のシール材が装着されており、シリンダ２５０内を気密に保っている。

パルスモータ２５４の回転軸には雄ねじが固定され、ピストン２５２が嵌合する部分には雌ねじが形成されている。ピストン２５２は、中心部の軸３１６が外周に平面部をもつ小判形状に形成され、シリンダ２５０に設けられている平面部をもつ小判形状の軸穴３１８に摺動可能に嵌合し、ピストン２５２の回転を防止している。ピストン２５２はパルスモータ２５４の回転によって、シリンダ２５０内を上下に摺動する。これにより、シリンダ２５０とピストン２５２によって囲まれた第４気体室２７０の容積を変化させ圧力を変化させる。

第２の圧力調整部５ｂは、下流インク室９と連通しているシリンダ２５１と、シリンダ２５１内部に収納された第２の可動体であるピストン２５３と、ピストン２５３をたとえば図５中でＨ方向に進退動させることでシリンダ２５１の容積を変化させる第２の容積可変部であるパルスモータ２５５と、を備えている。シリンダ２５１、ピストン２５３、パルスモータ２５５の構成は第１の圧力調整部５ａと同じ構成になっている。そして、ピストン２５３はパルスモータ２５５の回転によって、シリンダ２５１内を上下に摺動することで、シリンダ２５１とピストン２５３によって囲まれた第３気体室２７２の容積を変化させ、圧力を変化させる。

シリンダ２５１は、下流インク室９の第２の空気室β２と連通する連通管路２５８を有している。連通管路２５８の内部には、ばねと、第１開閉部である開閉部材２５９が取り付けられている。開閉部材２５９は、ばねの付勢によりシリンダ２５１と下流インク室９内の第２の空気室β２を連通させる連通孔を閉じ、ピストン２５３で付勢されると開く。

第１の圧力調整部５ａのシリンダ２５０と第２の圧力調整部５ｂのシリンダ２５１の間には両者を常時連通させる連通経路２６０が設けられている。すなわち、圧力調整機構５は、第３気体室２７２と、第１開閉部である開閉部材２５９と、第４気体室２７０と、第２開閉部である開閉部材２５７と、連通経路２６０と、第３開閉部である開閉部材４０１と、第１の容積可変部であるピストン２５３と、第２の容積可変部であるピストン２５２と、を備えている。

圧力調整機構５は、ピストン２５２と、ピストン２５３をそれぞれ上下移動させて、シリンダ２５０、２５１の空気の容積を変化させる。さらに、開閉部材を切り替えて流路を開閉することで、インク室ケース４内部の圧力を調整し、インクジェットヘッド２のメニスカス２９０の圧力を適正な範囲に維持する。

図５を参照して、圧力調整機構５の動作について説明する。ｘ１，ｙ１はピストン２５３と、ピストン２５２のホーム位置である。ホーム位置ｘ１はピストン２５３が開閉部材２５９の先端３０６に当接せず、連通管路２５８は閉状態となる位置に設定されている。また、ホーム位置ｙ１は、ピストン２５２が開閉部材２５７の先端３０５を押圧せず、連通管路２５６が閉状態となる位置に設定されている。

位置ｘ２は、ピストン２５３が開閉部材２５９の先端３０６を押圧し、開閉部材２５９を開く位置である。ｘ１からｘ２まではストロークｈ１だけ離れており、ピストン２５３が開閉部材２５９に当接してその後押圧できる距離に設定されている。

ピストン２５３が位置ｘ２に至る段階においては、位置ｘ１における第３気体室２７２の圧力より高い圧力を第２の空気室β２に供給してしまうことになるが、それを回避するためには、第３気体室２７２と第４気体室２７０の容積の和を一定に保てばよい。このとき、ピストン２５３をホーム位置ｘ１の下方向にストロークｈ１だけ動かした容積Ｖ１とピストン２５２をストロークｈ２だけ動かした容積Ｖ２が等しくなるようにすればよい。ここで、シリンダ２５１とシリンダ２５０の断面積が等しい場合はｈ１＝ｈ２となる。ピストン２５２がホーム位置（ｙ１）の時に、第３気体室２７２と第４気体室２７０の容積の和を一定に保つようＨ方向の上にｈ２動かした位置をｙ１’とする。

この状態において、ピストン２５２をＨ方向に上下に動かすことで、第４気体室２７０の容積を変動させ、第４気体室２７０と連通する第３気体室２７２を経て第２の空気室β２内の圧力を調整する。

位置ｙ２’は圧力調整を行うことによってピストン２５２が動ける上限の位置である。このようにピストン２５２が上限位置ｙ２’に至った状態において、ピストン２５３の位置をｘ２からｘ１にして開閉部材２５９を閉にする。このように開閉部材２５９を閉にした状態で第３気体室２７２と第４気体室２７０の容積の和を一定に保つようピストン２５２をＨ方向の下にｈ２動かした位置をｙ２とする。

また、位置ｙ３’は、圧力調整を行うことによってピストン２５２が動ける下限の位置である。このようにピストン２５２の位置が下限の位置ｙ３’に至った場合にも、ピストン２５３の位置をｘ２からｘ１にして開閉部材２５９を閉にする。このように開閉部材２５９を閉にした状態で第３気体室２７２と第４気体室２７０の容積の和を一定に保つようピストン２５２をＨ方向の下にｈ２動かした位置をｙ３とする。この時、ピストン２５２は開閉部材４０１の先端３０７に当接しないように距離を開けて設定される。位置ｙ４はピストン２５２が開閉部材４０１を開く位置であり、位置ｙ５はピストン２５２が開閉部材２５７を開く位置である。

圧力調整機構５は、ピストン２５２を上限位置ｙ２’と下限位置ｙ３’との間で動かすことで、インクジェットヘッド２のメニスカス２９０の圧力を適正な範囲に維持する圧力調整を行うことができる。

本実施の形態では、後述する洗浄モードの判別時には、上記圧力調整機構５を次の通り駆動する。すなわち、パルスモータ２４５を駆動して、ピストン２５２を上方に移動し、下流インク室９の第２の空気室β２の内圧を下げる。この時、ピストン２５３は、開閉部材２５９を開く位置ｘ２に移動されている。この状態で、たとえば、ノズル５１のインク面のインク圧力が約マイナス３ｋＰａよりも低くなると、ノズル５１のインク面のインクメニスカス２９０が破壊されて、ノズル５１から空気が入り始める。これにより、ノズル５１からインクジェットヘッド２内に空気を入れて、洗浄作用を強くすることができる。

インク循環装置３は、図２に示すように、上流インク室８の内部で鉛直方向の複数の液面位置を検出可能な第１の液面検出部２４と、下流インク室９の内部で鉛直方向の複数の液面位置を検出可能な第２の液面検出部２５とを有する。第１の液面検出部２４と、第２の液面検出部２５とは同一構成である。ここでは、第１の液面検出部２４の構成を説明し、第２の液面検出部２５の同一部分には同一の符号を付してその説明を省略する。

第１の液面検出部２４は、液面フロート２６と、複数、本実施の形態では液面センサである５個のホールＩＣ２７とによって形成されている。液面フロート２６は、内部の空気が外に漏れないように気密に形成された液面フロートケース２８を有する。この液面フロートケース２８の一端部には、アーム２９が突設されている。このアーム２９の先端に回動支点３０が設けられている。液面フロートケース２８の内部には回動支点３０とは反対側の端部に永久磁石３１が固定されている。液面フロート２６は、液面フロート回動支点３０の１ヶ所でインク室ケース４に回動自在に保持されている。これにより、液面フロート２６は、液面フロート回動支点３０を中心に回動自在である。液面フロートケース２８の内部の空気は十分に容積が大きく、その浮力で液面フロート２６をインクまたは洗浄液に浮かべることができる。上流インク室８内のインクまたは洗浄液の液面高さが変化すると、液面フロート２６はその浮力と自重が釣り合う位置に、液面フロート回動支点３０を中心に回動する。よって、液面フロート２６内の永久磁石３１の位置は、上流インク室８内のインクまたは洗浄液の液面高さに応じた位置になる。

５個のホールＩＣ２７は、上流インク室８の外側に配置され、鉛直方向に沿ってそれぞれ適宜の設定間隔を存して並設されている。各ホールＩＣ２７は、それぞれ永久磁石３１の磁力線量に応じて電気信号を切り替える。そして、各ホールＩＣ２７は、液面フロート２６内の永久磁石３１が近づき、磁束密度が閾値（たとえば１．８ミリテスラ）を超えると出力を反転する。

ここで、隣り合うホールＩＣ２７の間に永久磁石３１が来たとき、どちらのホールＩＣ２７も永久磁石３１を検出しない空白区間が無いように、隣り合うホールＩＣ２７の距離は定められている。よって、隣り合うホールＩＣ２７の間に永久磁石３１が来たとき、両方のホールＩＣ２７が永久磁石３１を検出する区間がある。本実施の形態ではホールＩＣ２７は上流インク室８、下流インク室９にそれぞれ５個ずつある。よって、１個だけのホールＩＣ２７が永久磁石３１を検出する液面高さが５か所、２個のホールＩＣ２７が永久磁石３１を検出する液面高さが４ヶ所ある。すなわち、上流インク室８および下流インク室９は、それぞれ９か所の液面高さを検出可能である。なお、本実施の形態では、上流インク室８の５個のホールＩＣ２７は、図２中で上から順に第１検出点２７ａ１、第２検出点２７ａ２、第３検出点２７ａ３、第４検出点２７ａ４、第５検出点２７ａ５としてそれぞれ区別して示す。同様に、下流インク室９の５個のホールＩＣ２７は、図２中で上から順に第１検出点２７ｂ１、第２検出点２７ｂ２、第３検出点２７ｂ３、第４検出点２７ｂ４、第５検出点２７ｂ５としてそれぞれ区別して表示する。

また、上流インク室８および下流インク室９のそれぞれ５個のホールＩＣ２７は、図６に示すようにインクジェット記録装置の動作を制御するマイクロコンピュータのＣＰＵである制御部３２に接続されている。この制御部３２には、インク供給ポンプ１３の駆動回路３３と、インク循環ポンプ１４の駆動回路３４と、ヒータ２３の駆動回路３５と、圧力調整機構５の圧力調整モータ３６の駆動回路３７とがそれぞれ接続されている。本実施の形態では圧力調整モータ３６は、２つのパルスモータ２５４、２５５を有する。さらに、制御部３２には、プログラムメモリ３８と、データメモリ３９と、ＲＡＭ４０とがそれぞれ接続されているとともに、通信インターフェース４１を介してホストコンピュータ４２が接続されている。

また、制御部３２は、上流インク室８および下流インク室９のそれぞれ５個のホールＩＣ２７からの検出信号に基づいて上流インク室８および下流インク室９の９か所の液面高さを検出する。そして、検出される上流インク室８および下流インク室９の液面高さを使用して複数種類の制御が行われる。本実施の形態では、例えば、モード切り替えシーケンスと、通常のインクシーケンスと、洗浄シーケンスと、緊急停止制御シーケンスとが行われる。

モード切り替えシーケンスは、図１１のフローチャートに示すようにインクジェット記録装置のカートリッジホルダに洗浄用の洗浄液カートリッジが装着された状態が検出されるか否かで通常印刷モードと洗浄モードとを判別する（Ａｃｔ１）。ここで、カートリッジホルダに通常印刷用のインクカートリッジが装着された状態が検出された場合（Ａｃｔ１：Ｎｏ）は、通常印刷モードと判別される。この場合は、Ａｃｔ２に進み、通常のインクシーケンスが行われる。

また、Ａｃｔ１で、カートリッジホルダに洗浄用の洗浄液カートリッジが装着された状態が検出された場合（Ａｃｔ１：Ｙｅｓ）は、洗浄モードと判別される。この場合は、Ａｃｔ３に進み、洗浄シーケンスが行われる。

通常のインクシーケンスでは、制御部３２によって次の制御が行われる。図２にてインクジェット記録部１のインクの流れを説明する。下流インク室９内に蓄えられたインクは、循環ポンプ１４の搬送力によって、循環ポンプ入口２０を経て、循環ポンプ１４内に吸い込まれる。循環ポンプ１４内に吸い込まれたインクは循環ポンプ１４の搬送力によって、循環ポンプ出口１５を経て、上流インク室８に吐き出される。

上流インク室８のインクは循環ポンプ１４の搬送力によって、図２中に矢印で示すインクの流れ方向にインクジェットヘッド２内に搬送され、その後、図２中に矢印で示すインクの流れ方向にインクジェットヘッド２から出て、下流インク室９に搬送される。

次に、図２にてインク圧力調整について説明する。上流インク室８の第１の液面α１の上の第１の空気室β１、下流インク室９の第２の液面α２の上の第２の空気室β２の圧力を圧力センサＰＳが定期的にサンプリングしている。制御部３２は、圧力センサＰＳから得た２つの圧力値を用いた演算でインクヘッドノズル近傍のインク圧力を算出する。

制御部３２は、算出されたインクヘッドノズル近傍の圧力を、あらかじめ設定された上限圧力値、下限圧力値と比較する。制御部３２は、算出されたインクヘッドノズル近傍の圧力が、あらかじめ設定された上限圧力値よりも大きい時、圧力調整機構５を用いて、圧力上昇制御を実施する。制御部３２は、算出されたインクヘッドノズル近傍の圧力が、あらかじめ設定された下限圧力値よりも小さい時、圧力調整機構５を用いて、圧力減少制御を実施する。圧力センサのサンプリング周期を１０ｍｓ等短い時間に設定し、インクの圧力変動を高速で打ち消すことで、インク圧力は常に適正に保たれ、良好なインク吐出性能を得る。

次に、図２、図７、図８にて通常のインクシーケンスでのインク液面制御について説明する。インクジェット記録装置にインクカートリッジを装着し、通常のプリントをするとき、制御部３２は、上流インク室８および下流インク室９の液面高さが図７の位置にくるように液面を制御する。このとき、上流インク室８の第１の液面α１は、第３検出点２７ａ３と対応する位置、下流インク室９の第２の液面α２は、第３検出点２７ｂ３と対応する位置にくるようにそれぞれ制御される。本実施の形態では、上流インク室８の第３検出点２７ａ３と、下流インク室９の第３検出点２７ｂ３とそれぞれ対応する位置が通常の液面位置として設定されている。

上流インク室８の第１の液面α１や、下流インク室９の第２の液面α２が高すぎる時は圧力調整機構５が各インク室８、９内に空気を送り込み、代わりにインクを排出して液面高さを下げる。インク排出手段は、インク室８、９内の圧力を高くしてインクヘッドノズルからインクを垂らすパージを用いる方法と、プリント時の動作を利用してインクヘッドノズルからインクを吐出するスピットを用いる方法がある。

上流インク室８の第１の液面α１や、下流インク室９の第２の液面α２が低すぎる時は圧力調整機構５が各インク室８、９内の空気を吸い込み、代わりに供給ポンプ１３がインクをインク室８、９内に補給して液面高さを上げる。この上流インク室８の第１の液面α１や、下流インク室９の第２の液面α２の液面高さを高くする動作は充填シーケンスとも呼ばれ、インクを変更する時などにも使われる。

また、例えば、急激な温度変化で上流インク室８や、下流インク室９内の液面が急速に上昇し、上流インク室８の第１の液面α１や、下流インク室９の第２の液面α２が図８に示す緊急停止位置に来たときに、制御部３２は、緊急停止制御を実施する。このとき、上流インク室８の第２検出点２７ａ２と、下流インク室９の第２検出点２７ｂ２とがそれぞれ緊急停止位置に設定されている。図１２は、このときの通常のインクシーケンスでの液面異常時緊急停止制御シーケンスのフローチャートを示す。

液面異常時緊急停止制御では、制御部３２は、上流インク室８の第１の液面α１や、下流インク室９の第２の液面α２が第２検出点２７ａ２、２７ｂ２に達したか否かで緊急停止液面かどうかを判別する（Ａｃｔ１１）。ここで、上流インク室８の第１の液面α１や、下流インク室９の第２の液面α２が第２検出点２７ａ２、２７ｂ２に達していない状態が検出された場合（Ａｃｔ１１：Ｎｏ）は、Ａｃｔ１２に進み、通常のインクシーケンスが継続される。

また、Ａｃｔ１１で、上流インク室８の第１の液面α１や、下流インク室９の第２の液面α２が第２検出点２７ａ２、２７ｂ２に達した状態が検出された場合（Ａｃｔ１１：Ｙｅｓ）は、緊急停止と判別される。この場合は、Ａｃｔ１３に進み、緊急停止シーケンスが行われる。この緊急停止シーケンスでは、インクが、圧力調整機構５または圧力センサＰＳに流入しないように、循環ポンプ１４と供給ポンプ１３は即時停止する。圧力調整機構５は液面上昇を止める為に上流インク室８の第１の液面α１の上の第１の空気室β１および下流インク室９の第２の液面α２の第２の空気室β２を外気から遮断してインク室８、９を気密にする。緊急停止が完了した後、制御部３２は、通信インターフェース４１を経由して、ユーザにインク排出制御開始操作を促すメッセージをだす。

また、制御部３２は、図１１のモード切り替えシーケンスによって洗浄モードと判別された場合は、Ａｃｔ３に進み、洗浄シーケンスが行われる。図１３は、洗浄シーケンスを示すフローチャートである。

洗浄シーケンスでは、制御部３２は、最初に変更前のインクを排出する（Ａｃｔ２１）。インク排出手段は、前述した通りインク室８、９内の圧力を高くしてインクヘッドノズルからインクを垂らすパージを用いる方法と、プリント時の動作を利用してインクヘッドノズルからインクを吐出するスピットを用いる方法がある。

次に、先に説明した充填シーケンスを用いて、供給ポンプ１３を駆動して洗浄液カートリッジの洗浄液を図７の通常の液面位置まで充填する（Ａｃｔ２２）。このとき、インク補給経路を洗浄液が通過する時に、インク補給経路内に残っている変更前のインクと洗浄液が混合される。

次に、洗浄液が図７の通常の液面位置まで充填した時点で、供給ポンプ１３が停止され、循環ポンプ１４が駆動されて洗浄液の循環を開始する（Ａｃｔ２３）。このとき、洗浄液の循環によって循環装置３とインクヘッド内に残っている変更前のインクと洗浄液が混合される。その後、Ａｃｔ２４に進み、印刷装置が全ノズルからインクと洗浄液の混合液の吐出を開始する。５分後に、循環ポンプ１４を停止し、循環が終了する（Ａｃｔ２５）。続いて、インクと洗浄液の混合液を排出する（Ａｃｔ２６）。このとき、繰り返し回数（Ｎ）が１回（Ｎ＝１）とカウントされる（Ａｃｔ２７）。

次に、供給ポンプ１３を駆動して洗浄液カートリッジの洗浄液を前回（Ｎ＝１）よりも少し高い（「Ｎ」ｍｍ高い）液面位置まで充填する（Ａｃｔ２８）。このとき、前回（Ｎ＝１）よりも少し高い（「Ｎ」ｍｍ高い）液面位置を作る為に、制御部３２は、永久磁石３１の検出から充填シーケンス停止までの時間を前回よりも少し長くする。洗浄液が図７の通常の液面位置よりも少し高い位置まで充填した時点で、供給ポンプ１３が停止される。インク補給経路を洗浄液が通過する時に、インク補給経路内に残っている変更前のインクと洗浄液が混合される。続いて、供給ポンプ１３が駆動されて２回目の洗浄液の循環動作が行われる（Ａｃｔ２９）。この２回目の洗浄液の循環によって循環装置３とインクヘッド内に残っている変更前のインクと洗浄液が混合される。

その後、Ａｃｔ３０に進み、印刷装置が全ノズルからインクと洗浄液の混合液の吐出を開始する。５分後に、循環ポンプ１４を停止し、循環が終了する（Ａｃｔ３１）。続いて、インクと洗浄液の混合液を排出する（Ａｃｔ３２）。このとき、繰り返し回数（Ｎ）がＮ＋１回（Ｎ＝Ｎ＋１＝２）とカウントされる（Ａｃｔ３３）。

次に、Ａｃｔ３４に進み、繰り返し回数（Ｎ）が予め設定された所定の設定回数、例えば７回か否かを判別する。ここで、繰り返し回数（Ｎ）が７回ではないと判別された場合（Ａｃｔ３４：Ｎｏ）は、Ａｃｔ２８に戻り、供給ポンプ１３を駆動して洗浄液カートリッジの洗浄液を前回よりも少し高い液面位置まで充填し、Ａｃｔ２９〜３３の制御を繰り返す。この繰り返しによって、洗浄液の液面は徐々に高くなり、インク室８、９の内壁の通常の液面位置（上流インク室８の第３検出点２７ａ３と、下流インク室９の第３検出点２７ｂ３とそれぞれ対応する位置）より高い位置に付着した変更前のインクが洗い流される。

また、Ａｃｔ３４で、繰り返し回数（Ｎ）が７回と判別された場合（Ａｃｔ３４：Ｙｅｓ）は、洗浄シーケンスが終了となる。この洗浄シーケンス終了時の洗浄液の液面は、例えば、図９に示すように上流インク室８の第１検出点２７ａ１と第２検出点２７ａ２との中間位置、下流インク室９の第１検出点２７ｂ１と第２検出点２７ｂ２との中間位置とそれぞれ対応する位置に設定されている。この洗浄シーケンス終了時の洗浄液の液面位置は、通常のインク使用位置である第１の液面位置よりも高い第２の液面位置に設定されている。

なお、洗浄シーケンス中は、通常のシーケンスの時よりも、意図して液面を高く制御しているので、緊急停止を判断する液面も通常よりも高い位置に設定する。例えば、図１０に示すように上流インク室８の第１検出点２７ａ１と、下流インク室９の第１検出点２７ｂ１とそれぞれ対応する位置に設定する。

本実施の形態のインク循環装置３では、上流インク室８および下流インク室９の内部で鉛直方向の複数の液面位置を検出可能な第１の液面検出部２４および第２の液面検出部２５を有する。そして、制御部３２では、通常印刷モードと洗浄モードとを判別する。通常印刷モードでは、液面検出部２４、２５の通常のインク使用位置である第１の液面位置でインク室８、９内のインクの液面位置を制御する。さらに、洗浄モードでは、第１の液面位置よりも高い液面位置に設定された第２の液面位置でインク室８、９内の洗浄液の液面位置を制御する。これにより、通常印刷モードで循環装置３のインク室８、９の内壁の最高位に付着したインクよりも高い箇所まで洗浄液を充填させることができる。そのため、通常印刷モードで循環装置３のインク室８、９の内壁の最高位に付着したインクよりも高い箇所まで確実に洗浄できるので、インク残りのないインク置換が可能になる。

そこで、本実施の形態のインク循環装置３では、制御部３２による洗浄モードの判別時には、圧力調整機構５のパルスモータ２４５を駆動して、ピストン２５２を上方に移動し、下流インク室９の第２の空気室β２の内圧を下げる。この時、ピストン２５３は、開閉部材２５９を開く位置ｘ２に移動されている。この状態で、たとえば、ノズル５１のインク面のインク圧力が約マイナス３ｋＰａよりも低くなると、ノズル５１のインク面のインクメニスカス２９０が破壊されて、ノズル５１から空気が入り始める。そして、インクジェットヘッド２内に入った空気は、洗浄液と共に循環される。そのため、洗浄液と空気とが一緒に循環されることで、洗浄液に空気が混入して洗浄作用が強くなる。

したがって、本実施の形態のインク循環装置３によれば、専用の気液混合体生成装置なしで、洗浄液に空気を混入させて洗浄液の洗浄作用を強くすることができる。そのため、良好な洗浄効果とインク置換が可能である。

これらの実施形態によれば、印刷装置の機体の大型化を防止して、さらに製造コストの上昇を抑制することができるインク循環装置の洗浄装置とインク循環装置の洗浄方法を提供することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…インクジェット記録部、２…インクジェットヘッド、３…インク循環装置、４…インク室ケース、５…圧力調整機構、７…インク補給口、ＰＳ…圧力センサ、８…上流インク室、９…下流インク室、１３…循環ポンプ、１４…補給ポンプ、３２…制御部、５１…ノズル。

Claims (3)

1. インクを収容するインク室を有するインクタンクと、
   インクを吐出するインクジェットヘッドと、
   前記インクタンクと前記インクジェットヘッドとの間で、インクを循環させる循環装置と、
   前記インク室内の圧力を制御する圧力制御機構と、
   通常印刷モードと洗浄モードとを判別し、前記洗浄モードでは、前記循環装置で洗浄液を循環する洗浄シーケンスを実施しながら、前記圧力制御機構によって前記インク室内の圧力を下げることで前記インクジェットヘッドのインクヘッドノズルから前記インクジェットヘッド内に空気を吸入し、前記インクヘッド内に入った空気を前記洗浄液に混入させる制御を行う制御部と
   を具備することを特徴とするインク循環装置の洗浄装置。
2. 前記インクジェットヘッドは、液体を吐出するノズルに連通する圧力室と、前記圧力室の上流に連通する液体供給口と、前記圧力室の下流に連通する液体排出口と、を備え、
   前記圧力制御機構は、前記液体排出口から排出された液体に接する気体を含む第１気体室と、
   前記液体供給口に供給される液体に接する気体を含む第２気体室と、
   前記第１気体室に連通可能な第３気体室と、
   前記第１気体室と前記第３気体室の連通状態を切り替える第１開閉部と、
   前記第２気体室に連通可能に接続されるとともに前記第３気体室に連通される第４気体室と、
   前記第２気体室と前記第４気体室の連通状態を切り替える第２開閉部と、
   前記第４気体室を大気に対して開閉する第３開閉部と、
   前記第４気体室の容積を変化させる第１の容積可変部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記洗浄モードの判別時には、前記第１気体室の内圧を下げることで、前記インクヘッドノズルから前記インクジェットヘッド内の洗浄液に空気を混入させて洗浄作用を強くすることを特徴とする請求項１に記載のインク循環装置の洗浄装置。
3. 請求項１に記載のインク循環装置の前記圧力制御機構によって前記インク室内の圧力を下げることで前記インクジェットヘッドのインクヘッドノズルから前記インクジェットヘッド内に空気を吸入し、前記インクヘッド内に入った空気を前記洗浄液に混入させることを特徴とするインク循環装置の洗浄方法。

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