JP2920634B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ノズルからインク滴を噴射して記録媒体に
文字等の記録を行なうインクジェット記録装置、より詳
細にはインク供給タンクから印字ヘッドにインク供給経
路を介してインクを供給するための技術に関する。 （従来の技術） インクジェット記録装置は、印字ヘッド内の各ノズル
開口に通じるインク室のインクに電気歪振動子により圧
力変動を与えることにより印字が可能となる。この圧力
変動やインク流路の形状に起因して、キヤビテーション
が生じてインク室やインク流路内のインクからインク中
の溶存ガスが気泡となって遊離し、インク室やインク流
路内に気泡が発生することになる。この気泡は、インク
を吐出させるべく圧力発生室に与えられた圧力を吸収し
てしまうため、ノズルから吐出されるインク滴が小さく
なったり、最悪の場合にはインク滴が吐出しなくなる。 （発明が解決しようとする課題） このような問題を解消するため、インクに含まれる溶
存気体成分を抜いた脱気インクを使用することをメーカ
が推奨している。それでも印字ヘッドやインク供給経路
を構成する材料には、ガスの透過を完全に阻止するもの
が存在しないため、インク流路や印字ヘツド内にインク
が一定時間以上停滞すると、インク流路を構成する材料
を透過したガスに起因する気泡が発生して前述のごとく
印字の安定性を低下させるという問題がある。 このような問題を解消するために、特開昭58−56863
号公報や特開昭58−56864号公報に示さたように印字停
止期間が或一定時間となった場合に、印字ヘッドやイン
ク流路のインクを排出して、これら部材からインクを抜
き取って空の状態とし、次いで印刷に適したインクを充
填しなおしてから印字する方法が提案されている。 しかしながら、記録ヘッドやインク流路からインクを
抜いて空気を入れてしまうと、新しいインクの注入する
際にインク流路や印字ヘッドに気泡が発生するため、印
刷に適したインクの充填後にさらにこれらの気泡を排除
するためのインクの充填が必要となり、印刷が可能にな
るまでに長時間を要するばかりでなく、また気泡を排除
するために余分なインクを必要とする等の問題がある。 本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであ
って、その目的とするところは、インク供給経路及び印
字ヘッドのインクにガスが或程度以上溶存した場合に、
インク供給流路や記録ヘッドに気泡を発生させること無
く、しかも可及的に少ないインク量で、かつ短時間に印
刷可能な状態にすることができるインクジェット記録装
置を提供することである。 （課題を解決するための手段） このような問題を解消するために本発明においては、
ノズルからインク滴を噴射して記録媒体に記録を行うイ
ンクジェット記録装置において、インク供給タンクと、
印字ヘッドと、前記インク供給タンクから前記印字ヘッ
ドにインクを供給するインク供給経路と、非印字状態の
継続時間を計測して一定時間を越えた場合に信号を出力
するタイマー手段と、前記信号により前記印字ヘッドか
ら前記インク供給経路内のインクを吸引して、前記印字
ヘッド及び前記インク供給経路のインクを排出させて前
記インク供給タンクのインクを前記印字ヘッドに流入さ
せるインク吸引手段とを備え、前記吸引手段による吸引
動作が終了した時点で前記タイマー手段の計時内容をリ
セットしてから再び前記タイマー手段による計時を開始
させ、電源が投入された時点での計時内容が一定時間を
超えている場合に前記インク吸引手段を作動させるよう
にした。 （実施例） そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例に基づい
て説明する。 第１図は、本発明の一実施例におけるインクジェット
記録装置を示すものであって、インク供給タンク１は後
述する廃インクタンク16と共にインクカートリッジ17に
収納されて記録装置の函体に固定されている。 インク供給経路２は、インク供給タンク１と後述する
印字ヘッド３を連結してインクを供給する配管として構
成されている。 印字ヘッド３はキヤリッジ10に固定され、矢印Ａとし
て示す双方向に移動する。インク吸引装置４は印字ヘツ
ト３が印字範囲外に移動したとき（図中左端）、印字ヘ
ッド３のノズル3aに連結できる様にプラテン14と平置さ
れている。 廃インク流路15はインク吸引装置４と廃インクタンク
16を接続する配管として構成されている。 ２本の案内軸11、12は、図示していないモータおよび
駆動ベルトにより印字ヘッド３とキヤリッジ10とをプラ
テン14に沿って平行に移動させるようにこれらを支持し
ている。 印字動作は、プラテン14を矢印Ｃの方向に回転させて
記録紙をプラテン14に巻つけ、印字ヘッド３とキヤリッ
ジ10をプラテン14に沿って平行（図中、矢印Ａで示す方
向）に図示しないモータ及びベルトより移動させながら
印字信号に対応させてノズル3aからインクを噴射させる
ことで行なわれる。 インクの吸引動作は、印字ヘッド３とキャリッジ10と
をインク吸引装置４と対向する位置（図の左側）まで移
動させ、それからインク吸引装置４を矢印Ｂで示す方向
に移動させて印字ヘツド５に圧接させる。 第２図は、印字ヘッド３がインク吸引装置４に圧着し
た時の状態を模式的に示すもので、印字ヘッド３にイン
ク吸引装置４が当接した状態では、ノズル3aとキャップ
4aとが密着し、印字ヘッド３とインク吸引装置４のイン
ク管15aが気密的に連結される。インク吸引ポンプ５の
流出側には廃インク流路15が接続されている。 インク吸引装置４は、図示していないモータにより図
中の矢印Ｄで示すように駆動されて印字ヘッド３に対し
て着脱される。 印字ヘッド３からのインクを吸引してインク供給タン
ク１から印刷に適したインクと交換するリフレッシュの
ための吸引動作について説明する。 インク吸引ポンプ５の連結棒5dが図示しないモータに
より矢印Ｅで示すように上下に往復運動すると、ジャバ
ラ5cが伸縮する。連結紡5dが上死点か下死点かに移動す
るときは、ジャバラ5cは縮んだ状態から伸びた状態にな
りジャバラ5cの容積が増加する。これにより流出弁5bは
閉じ、また流入弁5aが開いてインク管15a内のインクが
図中の矢印I1の方向に流れてジャバラ5cに流入する。 インク管15a内のインクが矢印I1の方向に流れると、
インク供給経路２、印字ヘッド３及びインク吸引装置４
内のインクがインク管15aに連続的に流れ込む。 一方、ジャバラ5cが続むと、ジャバラ5c内の圧力が増
加するから流入弁5aが閉じ、また流出弁5bが開き、ジャ
バラ5c内のインクが図中の矢印I2で示す方向に流れて廃
インクタンク16に排出される。 以上のごとく吸引ポンプ５を作動させることによりイ
ンク供給経路２及び印字ヘッド３のインクが吸引され、
これに伴ってインク供給タンク１内の印刷に適したイン
クがインク供給経路２や印字ヘッド３に流れ込む。 インク供給タンク１とインク供給経路２についてさら
に説明すると、インク供給タンク１はインクの脱気度を
長期間維持でき、しかも印字ヘッド３でのインク消費に
追従して容積が変化できることが要求されるので、ポリ
エチレンなどの高分子フィルムに数ミクロン厚のアルミ
箔をラミネートした材料を用いた袋として構成されてい
る。 インク供給経路２は、印字ヘツド３の動きに追従しな
ければならない領域をフレキシブル構造としたフレキシ
ブル管2aと、インクジェット記録装置本体に固定される
固定管2cと、これらフレキシブル管2aと固定管2cとを接
続するとともに、インク中のゴミを濾過するフィルタ部
2bの３つの様子から構成されている。 固定管2cはインクに腐蝕されず、かつガス透過性を有
しないステンレス等の金属で構成され、またフレキシブ
ル管2aは柔軟性を重視して、可及的にガス透過性が低い
高分子材料を選んで構成されている。 このように一部にフレキシブル構造を必要とする関係
上、空気などのガスが高分子材料のフレキシブル管2aを
透過してインク供給経路２にガスが侵入してここに存在
するインクに溶け込むことになる。 本発明はこのようなインク供給経路２に浸透してここ
のインクに溶存した気体に起因する印刷不良に対処する
ため、インク供給経路２にインクが停滞していた時間を
後述するタイマーで計測する。そしてタイマで計時され
た時間が予め定めた基準値を越えた場合には、記録装置
本体に電源が投入された時点で、インク吸引手段４を作
動させてインク供給経路２に停滞していたインクを記録
ヘッド３から吸引して廃インクタンク16に排出し、この
排出に併行してインク供給タンク１内のインクを印字ヘ
ッド３側に供給して、インク供給経路２及び印字ヘッド
３に印刷に適したインクと交換させる。 これにより、インク供給タンク１から印字ヘッド３ま
での経路には印字に適したインクが充満しているから、
長時間の休止後に大量の印刷を実行してもインク中の溶
存気体によるキャビテーションの発生がなく、安定に印
刷を継続することができる。 また、インクの排出と併行して印刷に適したインクを
インク供給タンク１から注入するから、インク供給経路
に空気が浸入する余地がない。このためインクの充填に
伴う印字ヘッドやインク供給経路２内で気泡の発生が無
く、従来のようにインクを抜き取ってインク供給経路や
印字ヘッドに空気を浸入させてから、印刷に適したイン
クを注入する場合に比較して、気泡排除のために印刷に
適したインクのさらなる注入、排出が不要となって充填
時間の短縮と、印刷に適したインクの消費を大幅に少な
くすることができる。 第４図は、上述したタイマー手段を用いた記録装置の
一実施例を示ものであって、制御回路40はインク吸引駆
動回路41やタイマー回路42やその他図示してない各回路
を制御するものである。 インク吸引駆回路41は制御回路40から信号を受けて予
め定められたシーケンスに基づいてインク吸引装置４を
作動させる。 タイマー回路42は制御回路40からリセット信号を受
け、計時している時間をリセット値に設定した後に計時
動作に入る。またタイマー回路42が計測した時間を制御
回路40が読み込む。 またタイマー回路42の電源を本体の図示しない電源回
路とは独立させることにより、インクジェット記録装置
本体の電源がオフとなった場合にも計時が実行できて、
記録装置本体が放置されたり、また保管状態などの非印
字状態におかれていてもインク供給経路２及び印字ヘッ
ド３内でインクが停滞した時間を計時することができ
る。 次にタイマーを用いたリフレシュ動作の第１実施例
を、第５図（ａ）に示したフローチャートに基づいて説
明する。 記録装置本体の電源が投入されると（ステップ
（１））、タイマー回路42での計時時間が検出され（ス
テップ（２））一定時間以上を越えている場合には（ス
テップ（３））、インク供給経路２、及び印字ヘッド３
のインクをインク供給タンク１の印刷に適したインクと
交換するリフレッシュ動作が行なわれる（ステップ
〈４））。 このリフレッシュ動作は、前述したようにインク供給
経路のガスを含んだインクを排出させつつこれに併行し
てインク供給タンク１の印刷に適したインクをインク供
給経路２に注入するものであるから、インク供給経路２
や印字ヘッド３を液体で満たされた状態で作業が進行す
ることになり、インク供給経路２や印字ヘッド３に空気
が浸入する余地がなく、気泡の発生が防止される。 なお、タイマー回路42の計時時間が一定時間を越えて
いない場合には、リフッシュ動作を行うこと無くステッ
プ（６）に移動して印字字数の計数値をリセットする。 リフレッシュ動作が終了した後、タイマー回路42をリ
セットするとともに、再び最初から計時を開始し（ステ
ップ（５）））、さらに印字字数の計数値をリセットす
る（ステップ（６））。 印字が開始されると、印字字数がカウントされ（ステ
ップ（７））、印字字数が所定数を超えるまで（ステッ
プ（８））電源がオフとなるまで（ステップ（10））印
字字数をカウントする（ステップ（７））。印字字数が
所定数を超えると（ステップ（８））、タイマー回路42
をリセットして、再びスタートさせる（ステップ
（５））。 これにより、印字字数が所定数を超えるまで印字が行
なわれると、インク供給流路２、及び印字ヘッド３に充
填されているインクが消費されるから、消費分に見合う
印刷に適したインクがインク供給タンク１から補給され
ることになり、この結果、インク供給流路２及び印字ヘ
ッド３には印刷に適したインクが充填されて実質的に交
換されたことになる。したがって、タイマー回路42のカ
ウントアップによるリフレッシュ動作を阻止することに
より、印刷に適したインクの無駄な消費を防止すること
ができる。 また、印字の途中でかすれ等の不都合が生じてリフレ
ッシュボタンが操作された場合には（ステップ（９）、
リフレッシュ動作を実行する（ステップ（４））。そし
てタイマー回路42をリセットしてからタイマー回路42を
再スタートさせて計時動作をやり直す（ステップ
（５））。印刷が終了して電源がオフとなった場合にも
（ステップ（10））タイマー回路42の計時動作を停止さ
せることなく、引き続いて休止時間の計時を実行させ
る。 これにより、再び電源が投入されたときステップ
（１）におけるタイマー回路42の計時時間のチェックに
より、休止状態が長時間継続した場合には上記リフレッ
シュ動作が自動的に実行されて印刷に適したインクが印
字ヘッド３やインク供給経路２に充填される。 リフレッシュ動作の第２実施例を、第５（ｂ）図に示
したフローチートに基づいて説明する。 記録装置本体の電源が投入されると（ステップ
（１））、タイマー回路42が計時した時間が続出され
（ステップ（２））、一定時間以上を越えている場合に
は（ステップ（３））インク供給経路２、及び印字ヘッ
ド３のインクがインク供給タンク１の印刷に適したイン
クと交換される（ステップ（４））。なお、タイマー回
路42の計時時間が一定時間を越えていない場合には、ス
テップ（７）に移動して印字工程に入り、印字字数をカ
ウントする。 リフレッシュ動作が終了した後、タイマー回路42をリ
セットするとともに、再び最初から計時を開始し（ステ
ップ（５））、さらに印字字数の計数値をリセットする
（ステップ（６））。 印字が行われると、印字字数がカウントし（ステップ
（７））、印字字数が所定数を超えるまでは（ステップ
（８））電源がオフとなるまで（ステップ（10））印字
字数をカウントする（ステップ（７））。印字した字数
が所定数を超えると（ステップ（８））、タイマー回路
42をリセットして、再びスタートさせる（ステップ
（５））。 すなわち、印字字数が所定数を超えるまで印字が行な
われると、インク供給経路２、及び印字ヘッド３に停滞
していたインクが印刷で消費され、これに併行してイン
ク供給タンク１の脱気インクが流れ込むから、実質的に
交換されたことになり、したがってタイマー回路42のカ
ウントアップに伴うリフレッシュ動作によるインク交換
を防止してインクの消費を阻止する。 また、印字の途中でかすれ等の不都合が生じリフレツ
シュボタンが操作された場合には（ステップ（９））、
リフレッシュを実行して（ステップ（４））、タイマー
回路42をリセットし、再ぶスタートさせて計時動作をや
り直す（ステップ（５））。 印字字数が一定数を超えず（ステップ（８））、また
リフレッシュボタンも操作されない（ステップ（９））
場合には、印字指令が入力される度に（ステップ（1
1））、前述の工程を繰返す。 これにより電源が投入された状態での長時間の休止に
よりインク供給経路２にガスが侵入した場合にも、その
休止時間をタイマー回路42の計時動作が検知できて（ス
テップ（２））、リフレッシュ動作を自動的に行うこと
ができる（ステップ（３）、（４））。印刷が終了して
電源がオフとなった場合（ステップ（10））にもタイマ
ー回路42は計時動作を停止することなく、内蔵の電源に
より休止時間を計時する。 リフレシュ動作の第３実施例を第５（ｃ）図に示した
フローチャートに基づいて説明する。 記録装置本体の電源が投入されると（ステップ
（１））、タイマー回路42の計時時間が続出され（ステ
ップ（２））一定時間を越えている場合には（ステップ
（３））、インク供給経路２、及び印字ヘッド３のイン
クがインク供給タンク１の印刷に適したインクと交換さ
れる（ステップ（４））。なお、タイマー回路42の計時
時間が一定時間を越えていない場合には、ステップ
（６）に移動して印字工程に入る。リフレッシュ動作が
終了したのち、タイマー回路42をリセットするととも
に、再び最初から計時を開始し（ステップ（５））、さ
らに印字を実行する（ステップ（６））。 印字が行われると、印字字数に対応する分だけタイマ
ー回路42を逆転させつつ、計時動作を実行する（ステッ
プ（７））。これにより印字の実行によるインク供給流
路２、及び印字ヘッド３へのインク供給タンク１からの
印刷に適したインクの流入によりインク供給経路２内の
インク中のガス濃度の低下の分をタイマー回路42の計時
に換算して減算することができる。この結果、インク供
給経路２でのインクの実質的な停滞時間に基づいてリフ
レッシュ動作を行わせて早期に過ぎるリフレッシュ動作
に起因するインクの無駄な消費を防止する。 また、印字の途中でかすれ等の不都合が生じてリフレ
ッシュボタンが操作された場合には（ステップ
（８））、リフレッシュ動作を実行して（ステップ
（４））、タイマー回路42をリセットし、再スタートさ
せて計時動作をやり直す（ステップ（５））。 リフレッシュボタンが操作されない（ステップ
（８））場合には印字指令が入力される度に（ステップ
（10））、前述の工程を操す。これにより電源が投入さ
れた状態での長時間の休止によりインク供給経路２にガ
スが侵入していた場合にも、その休止時間を計時してい
るタイマー回路42の計時時間で検知できて（ステップ
（２））、リフレッシュ動作を自動的に行うことができ
る（ステップ（３）、（４））。印刷が終了して電源が
オフとなった場合（ステップ（10））にタイマー回路42
は計時動作を停止することなく、休止時間を計時する。 第６図は、上述のタイマー回路42の一実施例を示すも
のであって、図において端子60、61は、それぞれ出力信
号の出力端子と、リセット信号入力端子で、それぞれ制
御回路40に接続されている。タイマーのリセット動作
は、入力端子61のリセット信号がLOWになりトランジス
タ62のベースの電圧が低下し、エミッタからコレクタに
電流が流れ、コンデンサ63が充電され、次にリセツト信
号がHIGになってリセツト動作が完了する。 コンデンサ63の電荷は時間とともに放電する。コンパ
レータ64は基準電圧VDとコンデンサ63の端子電圧VCとを
比較し、VD＜Vcならば出力端子60にHIGHを、またVD＜VC
ならば出力端子60にLOWの信号を出力する。 つまりコンデンサ63の端子電圧Vcが、一定時間後にVD
より小さくなることをコンパレータ64で検出してタイマ
ーとして機能させる。 タイマーによる時間設定は、コンデンサ63の容量や抵
抗RIの値を選択することにより自由に行うことができ
る。タイマーの設定時間はフレキシブル管2a内のインク
にガスが溶け込む速度に対応させて決定される。 なお、上述の実施例においてはコンデンサとコンパレ
ータとによりタイマーを構成しているが、計時機能を備
えている回路、例えば発振回路とカウンタや、また機械
式の計時手段を用いることができる。 第７図はフレキシブル管2a内に所定濃度a ppmのガス
が既に溶け込んでいるインクに、フレキシブル管2aの壁
をガスが透過して溶け込む様子を温度をパラメータに採
ってその濃度を時間との関係で示した図である。第７図
からも明らかなようにガスがフレキシブル管2aを透過し
てインクに溶け込む量は、時間に比例して増加し、また
溶解の速度は温度が高くなるほど速く、さらにガスの溶
解度は温度が低い程多くなる。なお、第７図における高
温、及び低温は、それぞれ動作保証、及び保管のための
限界温度を意味している。 したがって、印字品質を保証できるインク供給経路等
のインクの停滞時間は、実際にインクを用いて高温、常
温、及び低温での印刷可能な上限のガスの濃度g0、g1、
g2ppmと、これに至るまでの時間T0、T1、T2を測定し、
これら時間T0、T1、T2を参考にしてタイマーを設定すれ
ば、キャビテーションを招く以前にインク供給タンクの
印刷に適したインクと自動的に交換できて高い品質で安
定に印刷することができることになる。 （発明の効果） 以上、説明したように本発明においては、ノズルから
インク滴を噴射して記録媒体に記録を行うインクジェッ
ト記録装置において、インク供給タンクと、印字ヘッド
と、インク供給タンクから印字ヘッドにインクを供給す
るインク供給経路と、非印字状態の継続時間を計測して
一定時間を超えた場合に信号を出力するタイマー手段
と、信号により印字ヘッドからインク供給経路内のイン
クを吸引して、印字ヘッド及びインク供給経路のインク
を排出させてインク供給タンクのインクを印字ヘッドに
流入させるインク吸引手段とを備え、吸引手段による吸
引動作が終了した時点でタイマー手段の計時内容をリセ
ットしてから再びタイマー手段による計時を開始させ、
電源が投入された時点での計時内容が一定時間を越えて
いる場合にインク吸引手段を作動させるようにしたの
で、長時間の休止後に印刷を再開しても、休止によりイ
ンク供給経路から浸透したガスを多量に含むインクを確
実に排出しつつ記録ヘッドには印字に適したインクをイ
ンク供給タンクから充填できるばかりでなく、長期間の
休止後においては電源投入時に必要となる初期化処理に
併行させて、インク供給経路から浸透したガスを多量に
含むインクを確実に排出しつつ記録ヘッドには印字に適
したインクをインク供給タンクから充填できるため、印
刷開始可能までの時間を短縮できるばかりでなく、以後
の長時間の印刷に際しても印字不良を招くことなく、高
い信頼性で印刷を実行することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例におけるインクジェット記録
装置の構成を示す図である。第２図は、同上装置におけ
る印字ヘッドからインクを吸引する流路を示す流路構成
図である。第３図はインク供給管の一実施例を示す断面
図である。第４図は同上装置に使用する制御手段の一実
施例を示すブロック図である。第５（ａ）図、第５
（ｂ）図、第５（ｃ）図は、それぞれ同上装置における
リフレッシュ動作の実施例を示すフローチヤートであ
る。第６図は、タイマー回路の一実施例を示す回路図で
ある。第７図はインク供給管内のインクのガス含有量と
時間の関係を、温度をパラメータに採って示す線図であ
る。 １……インク供給タンク ２……インク供給経路 ３……印字ヘッド ４……インク吸引装置 ５……ポンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−56864（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−63453（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−56863（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−9928（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−151548（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．ノズルからインク滴を噴射して記録媒体に記録を行
   うインクジェット記録装置において、インク供給タンク
   と、印字ヘッドと、前記インク供給タンクから前記印字
   ヘッドにインクを供給するインク供給経路と、非印字状
   態の継続時間を計測して一定時間を超えた場合に信号を
   出力するタイマー手段と、前記信号により前記印字ヘッ
   ドから前記インク供給経路内のインクを吸引して、前記
   印字ヘッド及び前記インク供給経路のインクを排出させ
   て前記インク供給タンクのインクを前記印字ヘッドに流
   入させるインク吸引手段とを備え、前記吸引手段による
   吸引動作が終了した時点で前記タイマー手段の計時内容
   をリセットしてから再び前記タイマー手段による計時を
   開始させ、電源が投入された時点での計時内容が一定時
   間を越えている場合に前記インク吸引手段を作動させる
   インクジェット記録装置。