JP3631085B2

JP3631085B2 - インクジェットプリンタの液体循環装置

Info

Publication number: JP3631085B2
Application number: JP2000042075A
Authority: JP
Inventors: 三穂国松
Original assignee: Canon Finetech Nisca Inc
Current assignee: Canon Finetech Nisca Inc
Priority date: 2000-02-18
Filing date: 2000-02-18
Publication date: 2005-03-23
Anticipated expiration: 2020-02-18
Also published as: JP2001232807A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録用の液体を記録ヘッドを通じて循環させることができるインクジェットプリンタの液体循環装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクを記録媒体の記録面に対して吐出し記録動作を行う記録ヘッドを備えるインクジェットプリンタは、例えば、図３に示されるように、図示が省略されるサブタンク内のインクＩＫを記録ヘッドを通じて循環させる循環通路を有している。
【０００３】
図３において、記録ヘッド２は、複数のインク吐出口が形成されるインク吐出口形成面を有するインク吐出部２Ａを備えている。そのインク吐出部２Ａにおけるインク供給口およびインク排出口には、それぞれ、インク供給路２Ｂおよびインク排出路２Ｃの一端が接続されている。また、そのインク供給路２Ｂおよびインク排出路２Ｃの他端には、それぞれ、インク供給路６およびインクリターン通路４の一端が接続されている。インク供給路６およびインクリターン通路４には、それぞれ、インクに含まれる塵などの異物を捕集するフィルタ部材８および１０が設けられている。フィルタ部材８および１０は、例えば、その濾過材の直径およびメッシュが互いに同一の値に設定されて形成されている。
【０００４】
このように構成される循環通路において、サブタンク内のインクＩＫがポンプによりインク供給路６を通じて記録ヘッド２に供給され、その一部がインク吐出部２Ａを通じて外部に吐出され、また、その残部のインクがインクリターン通路４を通じてサブタンク内に戻されることとなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
インク供給路６またはインクリターン通路４において、何らかの原因で気泡が混入または発生した場合、例えば、図４の（Ａ）の矢印の示す方向にインクが供給される場合、図４の（Ｂ）に示されるように、その気泡Ａｉがフィルタ部材８の濾過材に付着し滞留する虞がある。このような場合、フィルタ部材８内のインク流路の断面積が気泡Ａｉにより図４の（Ａ）に示される場合に比して縮小されることとなるので図３に示される記録ヘッド２に供給される単位時間あたりのインク流量Ｑ１が正常な記録動作を行うために必要とされる量よりも減少することとなる。また、フィルタ部材１０において図４の（Ｂ）に示めされるように、気泡Ａｉが滞留した場合、記録ヘッド２におけるインクリターン通路４内の圧力（背圧）が上昇するのでインク吐出部２Ａからの吐出量Ｑ２が不所望に増大するとともに、インクのリターン量Ｑ３が減少する虞がある。
【０００６】
従って、インク供給路６またはインクリターン通路４において滞留する気泡は、確実にかつ迅速に消滅せしめるか、あるいは、サブタンク内に戻されなければならない。
【０００７】
このような場合、真空ポンプ等により自動的にインクリターン通路４の他端側から気泡およびインクを吸引する方法も考えられる。しかし、この方法は、装置の大型化、インク供給制御およびインク循環経路が複雑となるので得策とは言えない。
【０００８】
また、インク供給圧力を高めることにより、気泡を強制的に消滅またはサブタンク内に戻す方法も考えられる。このような場合、リターン量Ｑ３を増大させるためには、吐出量Ｑ２も合わせて増大させるようにインク流量Ｑ１を増大させる必要があるので配管においてインク漏れがないように各フィルタ部材、各配管上のジョイント部の各部品の耐圧性を高める必要性が生じる。
【０００９】
以上の問題点を考慮し、本発明は、記録用の液体を記録ヘッドを通じて循環させることができるインクジェットプリンタの液体循環装置であって、記録ヘッドを通じてフィルタ部材を含んで形成される液体循環経路内の気泡を、循環経路を複雑な構造とすることなく、効率よく移動排出させることができるインクジェットプリンタの液体循環装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明に係るインクジェットプリンタの液体循環装置は、記録用の液体を吐出する液体吐出部を有する記録ヘッドの液体導入部に、一端が接続され液体を該記録ヘッドに供給する液体供給路と、記録ヘッドの液体排出部に、一端が接続され液体排出部からの液体を排出する液体リターン通路と、液体供給路に設けられ供給される前記液体内に含まれる異物を捕集する第１のフィルタ部材と、液体リターン通路に設けられ排出される液体内に含まれる異物を捕集する第２のフィルタ部材と、を備え、液体が記録ヘッドの上流側に少なくとも１つ設置された加圧手段により液体供給路および液体リターン通路に供給される場合、第１のフィルタ部材および第２のフィルタ部材における上流側部分と下流側部分との圧力差が、それぞれ、第１のフィルタ部材における液体内に含まれる気泡が移動可能となるように第１のフィルタ部材の流体抵抗に基づいて設定され、かつ第２のフィルタ部材における液体内に含まれる気泡が記録ヘッドのノズルから一定量の液体が排出された場合でも液体リターン通路を移動可能となるように第２のフィルタ部材の流体抵抗に基づいて設定されることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係るインクジェットプリンタの液体循環装置の一例を、それが適用されたインクジェットプリンタにおける回復処理系とともに概略的に示す。
【００１２】
図１における回復処理系は、図示が省略されるインクジェットプリンタ本体部に設けられるクリーニング機構部に対応してインクジェットプリンタ本体部内に配されている。
【００１３】
そのクリーニング機構部は、各色のインクを記録媒体の記録面に対し吐出し記録動作を行う記録部２０の各記録ヘッド２０Ｂｋ、２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃにおけるインク吐出口形成面２０ａをそれぞれ、清浄するものとされる。各記録ヘッド２０Ｂｋ〜２０Ｃは、電気熱変換素子を有するバブルジェット式とされ、それぞれ、各インク色、例えば、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンのインクを吐出するものとされる。各記録ヘッド２０Ｂｋ〜２０Ｃは、所定のインクが供給される導入ポート２０ｐｉおよび内部のインクを排出する排出ポート２０ｐｅを有している。導入ポート２０ｐｉおよび排出ポート２０ｐｅは、それぞれ、インク供給路２０ＲＡおよびインク排出路２０ＲＢを通じてインク吐出口形成面２０ａに連通する共通液室に接続されている。
【００１４】
クリーニング機構部は、例えば、各記録ヘッド２０Ｂｋ〜２０Ｃに対向してそれぞれ設けられるインク受け部材２２と、４個のインク受け部材２２の一端部を相互に連結する連結板と、その連結板を支持するとともに４個のインク受け部材２２を記録媒体としての用紙の搬送方向に沿って往復動させる駆動機構部とを主な要素として含んで構成されている。
【００１５】
インク受け部材２２は、図１に示されるように、各記録ヘッド２０Ｂｋ〜２０Ｃの正常なインク吐出を常に維持するために各記録ヘッド２６Ｂｋ〜２６Ｃに対して所定のタイミングで予備吐出を行わせる回復処理系に配されている。
【００１６】
回復処理系は、それぞれ、各記録ヘッド２６Ｂｋ〜２６Ｃごとに設けられ、同一構造を有するのでそのうちの一つについて説明し、他の回復処理系についての説明を省略する。各回復処理系は、互いに同期して以下のような制御が行われる。
【００１７】
図１は、図示が省略される記録ヘッド昇降機構により、記録ヘッド２０Ｂｋが下降せしめられるとき、そのインク吐出口形成面２０ａがインク受け部材２２に近接した状態を示す。このような状態において、所定の回復処理の実行が可能となる。
【００１８】
かかる回復処理系におけるインク再生回路部は、補給されるインクＩＫ’が貯留されるメインインクタンク２４ＴＢｋと、メインインクタンク２４ＴＢｋにインク供給路２６およびインク供給路２８を通じて接続されるサブインクタンク３０と、インク受け部材２２とサブインクタンク３０との間、および、メインインクタンク２４ＴＢｋとサブインクタンク３０との間に配されインク受け部材２２からのインク、または、メインインクタンク２４ＴＢｋからのインクＩＫ’をそれぞれサブインクタンク３０に補給するリサイクルポンプ３６と、サブインクタンク３０からのインクＩＫを記録ヘッド２０Ｂｋの導入ポート２０ｐｉに供給する加圧ポンプ３８とを主要な要素として構成されている。
【００１９】
メインインクタンク２４ＴＢｋとリサイクルポンプ３６との間を接続するインク供給路２６には、電磁弁４０が設けられている。
【００２０】
また、インク受け部材２２とリサイクルポンプ３６との間を接続するインク供給路３２には、インクに含まれる塵などの異物を捕集するフィルタ部材３４および電磁弁４２が設けられている。
【００２１】
リサイクルポンプ３６は、インク供給路３２およびインク供給路２６の一端にそれぞれ接続される二つの吸入ポート部と、インク供給路２８の一端に接続される吐出ポート部とを有している。なお、リサイクルポンプ３６は、図示が省略される制御部により、所定のタイミングで作動状態とされる。
【００２２】
サブインクタンク３０には、サブインクタンク３０と記録ヘッド２０Ｂｋとを接続するリターン通路４６の一端が、接続されている。そのリターン通路４６の他端は、記録ヘッド２０Ｂｋの排出ポート２０ｐｅに接続されている。リターン通路４６には、フィルタ部材５２および電磁弁４４が設けられている。所定量のインクが貯留されるサブインクタンク３０には、外部と内部とを連通させる大気連通部３０ａが設けられている。
【００２３】
また、サブインクタンク３０の底部には、サブインクタンク３０と記録ヘッド２０Ｂｋとを接続するインク供給路４８の一端が接続されている。そのインク供給路４８の他端は、記録ヘッド２０Ｂｋの導入ポート２０ｐｉに接続されている。インク供給路４８には、インク内の不所望な異物などを捕集するフィルタ部材５０および加圧ポンプ３８が設けられている。フィルタ部材５０よりも上流側部分に配される加圧ポンプ３８は、サブインクタンク３０内のインクを記録ヘッド２０Ｂｋに供給するものとされる。
【００２４】
なお、加圧ポンプ３８は、上述の制御部により、所定のタイミングで作動状態とされる。また、電磁弁４０、４２および４４は、それぞれ、例えば、２方弁とされ、その制御部からの制御信号に基づいて開閉制御される。
【００２５】
上述のフィルタ部材５０および５２は、それぞれ、そのメッシュは互いに同一とされ異なる直径ＤａおよびＤｂを有する濾過材を本体ケース内に備えた構成とされる。
【００２６】
フィルタ部材５０および５２の直径ＤａおよびＤｂを設定するにあたり、例えば、図２に示される特性曲線ＬｈおよびＬｒが参照されて設定される。
【００２７】
図２に示される特性曲線Ｌｈは、横軸にフィルタ部材５０および５２の濾過材の直径Φをとり、縦軸にインク中に含まれた気泡がフィルタ部材５０および５２を通過し移動するために必要とされる、フィルタ部材５０および５２の前後にかかわる圧力差△Ｐ（定数）における濾過材の直径Φに応じたそのインク流量Ｑの変化を示す。また、特性曲線Ｌｒは、例えば、所定の圧力Ｐ１よりも低い圧力Ｐ２において、所定のインク流量ＱＡが供給されるとき、濾過材の直径Φに応じたそのインク流量（サブインクタンク３０内へのリターン流量）Ｑの変化を示す。
【００２８】
圧力Ｐ１は、図１における加圧ポンプ３８の吐出側とフィルタ部材５０との間において検出される圧力であって、例えば、フィルタ部材５０に付着した気泡が押し出されて完全に離脱し記録ヘッド２０Ｂｋ側に移動可能となるには、フィルタ部材５０ａ前後にかかる圧力差が△Ｐを満たさなくてはならない。なお、その圧力差△Ｐは、濾過材の直径Φにより変化しないことが本出願の発明者の実験により確認されている。特性曲線Ｌｈは、圧力差△Ｐが一定に維持されるとき、実験により、濾過材の各直径Φの変化に応じてその必要な流量Ｑが求められたものである。
【００２９】
従って、特性曲線Ｌｈから明かなように、濾過材の直径Φが増大するにつれて必要なインク流量Ｑも増大することとなる。
【００３０】
また、圧力Ｐ２は、例えば、フィルタ部材５２と記録ヘッド２０Ｂｋの排出ポート２０ｐｅとの間において検出される圧力であって、電磁弁４４が開状態において特性曲線Ｌｈ上にある所定の流量のインクが供給される場合、作用する圧力（背圧）とされる。
【００３１】
特性曲線Ｌｒは、圧力Ｐ２が一定に維持されるとき（所定の流量ＱＡが供給される場合）、実験により、フィルタ部材５２の濾過材の各直径Φの変化に応じた流量（リターン流量）Ｑを示すものである。従って、直径Φが大となるにつれてリターン流量が増大することとなる。
【００３２】
フィルタ部材５０の濾過材の直径Ｄａを設定するにあたり、先ず、インク供給路４８におけるフィルタ部材５０を通過するインクの流量がＱＡに設定される場合、図２の特性曲線Ｌｈが参照され、その流量ＱＡに対応したその濾過材の直径Ｄａが設定される。
【００３３】
次に、特性曲線Ｌｈと特性曲線Ｌｒとの交差する点に対応する直径Ｄｃ以下の最大値、即ち、直径Ｄｃがフィルタ部材５２の濾過材の直径Ｄｂとして設定される。なお、濾過材の直径Ｄｂは、図２において斜線で示される特性曲線Ｌｒの流量が特性曲線Ｌｈの流量以上となる範囲で設定されてもよい。その際、その濾過材の直径Ｄｂの下限値は、例えば、各ジョイント部の耐圧性、および、インク受け部材２２の容積などが考慮されて設定されてもよい。
【００３４】
直径Ｄｂの設定条件がこのような条件とされるのは、上述の所定の圧力Ｐ１がフィルタ部材５２の上流側部分に作用される場合、例えば、その設定された直径が直径Ｄｃを越えて直径Ｄａ以下までの間のとき、必要とされるリターン量は、特性曲線Ｌｒの流量を越える範囲であって特性曲線Ｌｈ上の領域の流量となるので特性曲線Ｌｒ上の流量ではその条件が満足されないこととなるからである。その結果、その直径が直径Ｄｃを越えて直径Ｄａ以下に設定されたとき、気泡はフィルタ部材５２から移動しないこととなる。
【００３５】
一方、その直径が直径Ｄｃ以下のとき、特性曲線Ｌｈ上の必要とされる流量は、特性曲線Ｌｒの流量よりも小となるので必要とされるリターン量が満たされることとなるからである。その結果、直径が直径Ｄｃ以下に設定される場合、その気泡は、フィルタ部材５２から移動せしめられることとなる。
【００３６】
なお、この場合，フィルタ部材５２の上流側部分においても、上述の所定の圧力Ｐ１が作用する場合、同様な特性曲線Ｌｈに沿って濾過材の直径に応じて流量が変化するとしている。
【００３７】
従って、インク循環通路を複雑な構造とすることなく、しかも、インク供給量を必要以上に増大させることなく、不所望な気泡等がサブインクタンク３０内に容易に移動せしめられることとなる。
【００３８】
このような構成において、記録ヘッド２０Ｂｋ〜２０Ｃのインク受け部材２２に対しての下降動作に応じた所定のタイミングでホストコンピュータからの回復処理の開始指令を表す指令信号が制御部に供給される場合、制御部は、加圧ポンプ３８およびリサイクルポンプ３６を作動状態とする。その際、電磁弁４２および４４が開状態とされ、電磁弁４０は閉状態とされる。
【００３９】
これにより、リサイクルポンプ３６は、インク供給路３２を通じてインク受け部材２２からのインクをサブインクタンク３０に供給する。また、加圧ポンプ３８は、サブインクタンク３０内のインクＩＫをインク供給路４８を通じて記録ヘッド２６Ｂｋの共通液室に供給する。その際、加圧ポンプ３８の吐出圧が比較的大なので記録ヘッド２６Ｂｋに供給されたインクの大部分は、インク吐出口形成面２０ａを通じてインク滴ＩＤとして吐出され排出される。従って、記録ヘッド２６Ｂｋの内部およびインク吐出口形成面２０ａに付着した異物および気泡が除去されることとなる。
【００４０】
また、制御部は、記録ヘッド２０Ｂｋ〜２０Ｃのインク受け部材２２に対しての下降動作に応じた所定のタイミングでホストコンピュータからの印刷開始の指令を表す指令信号が供給されるとき、加圧ポンプ３８を作動状態とする。これにより、記録ヘッド２０Ｂｋに供給されたインクは、記録媒体としての用紙の記録面に、所定の記録データに応じたタイミングでインク吐出口形成面２０ａを通じてインク滴ＩＤとして吐出される。その際、電磁弁４４は、閉状態とされる。
【００４１】
さらに、制御部は、例えば、サブインクタンク３０に設けられる液量センサからのサブインクタンク３０内のインクＩＫの液量が所定値以下であることをあらわす検出出力信号が供給されるとき、補給のために所定期間、リサイクルポンプ３６を作動状態とする。その際、電磁弁４０は、開状態とされ、電磁弁４２は閉状態とされる。これにより、メインインクタンク２４ＴＢｋからのインクＩＫ’が所定量、サブインクタンク３０内に満たされる。
【００４２】
本発明に係るインクジェットプリンタの液体循環装置の他の一例においては、上述の例では、例えば、気泡の移動が容易となる圧力を各フィルタ部材５０および５２に作用させるべく、そのメッシュが互いに同一とされるフィルタ部材５０および５２の濾過部材の直径が適切に設定されたものであるが、加えて、気泡の移動が容易となる圧力が各フィルタ部材５０および５２に作用され、かつ、記録ヘッド２０Ｂｋ〜２０Ｃの背圧を低減させるべく、フィルタ部材５２の濾過材のメッシュがフィルタ部材５０の濾過部材のメッシュに比して所定量分大とされる適切な値に設定されてもよい。なお、そのフィルタ部材５２の濾過材のメッシュは、所定以上の大きさの塵等が電磁弁４４およびサブインクタンク３０内に混入しない程度のメッシュに設定される。
【００４３】
このような例においては、上述の例と同様に所定の圧力Ｐ１におけるインク流量Ｑの変化を示す特性曲線を実験により、例えば、図２に破線で示されるような特性曲線Ｌｈ’を得る。その際、特性曲線Ｌｈ’の流量は、メッシュが大となる分だけ圧力損失（圧力差）が低下するので特性曲線Ｌｈの流量に比して小となる。
【００４４】
次に、所定の圧力Ｐ１よりも低い圧力Ｐ２において、その直径が設定されたフィルタ部材５０の濾過材に応じた所定のインク流量ＱＡ’でインクが供給される場合、フィルタ部材５２の濾過材のメッシュの値に応じたそのインク流量（リターン流量）Ｑの変化を示す特性曲線を実験により、例えば、図２の一点鎖線で示されるような特性曲線Ｌｒ’を得る。その際、フィルタ部材５２の流体抵抗が小となるのでリターン量が増大し特性曲線Ｌｒのリターン量に比して大となる。従って、特性曲線Ｌｈ’と特性曲線Ｌｒ’との交点Ｄｃ’は、交点Ｄｃに比して大となる。
【００４５】
続いて、上述の例と同様に、特性曲線Ｌｈ’と特性曲線Ｌｒ’との交差する点に対応する直径Ｄｃ’以下の最大値、即ち、直径Ｄｃ’がフィルタ部材５２の濾過材の直径Ｄｂとして設定される。
【００４６】
その結果、上述の例に比して比較的小量となる流量により、気泡の移動が可能となり、また、回復処理の際、記録ヘッド２０Ｂｋ〜２０Ｃからの吐出量も低減されることとなる。
【００４７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に係るインクジェットプリンタの液体循環装置によれば、液体が液体供給路および液体リターン通路に供給される場合、第１のフィルタ部材および第２のフィルタ部材における上流側部分と下流側部分との圧力差が、それぞれ、第１のフィルタ部材における液体内に含まれる気泡が移動可能となるように第１のフィルタ部材の流体抵抗に基づいて設定され、かつ第２のフィルタ部材における液体内に含まれる気泡が記録ヘッドのノズルから一定量の液体が排出された場合でも液体リターン通路を移動可能となるように第２のフィルタ部材の流体抵抗に基づいて設定されるのでフィルタ部材を含んで形成される液体循環経路内の気泡を、循環経路を複雑にすることなく、しかも、インク供給量を必要以上に増大させることなく、効率よく移動排出させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るインクジェットプリンタの液体循環装置の一例の構成を、それが適用されたインクジェットプリンタの回復処理系とともに概略的に示す構成図である。
【図２】図１に示される例の動作説明に供される図である。
【図３】従来のインクジェットプリンタの循環通路の要部を、記録ヘッドと共に示す配管系統図である。
【図４】図３に示されるフィルタ部材の動作説明に供される図である。
【符号の説明】
２０記録部
３８加圧ポンプ
４６リターン通路
４８インク供給路
５０フィルタ部材
５２フィルタ部材

Claims

記録用の液体を吐出する液体吐出部を有する記録ヘッドの液体導入部に、一端が接続され該液体を該記録ヘッドに供給する液体供給路と、
前記記録ヘッドの液体排出部に、一端が接続され該液体排出部からの液体を排出する液体リターン通路と、
前記液体供給路に設けられ供給される前記液体内に含まれる異物を捕集する第１のフィルタ部材と、
前記液体リターン通路に設けられ排出される前記液体内に含まれる異物を捕集する第２のフィルタ部材と、を備え、
前記液体が前記記録ヘッドの上流側に少なくとも１つ設置された加圧手段により前記液体供給路および前記液体リターン通路に供給される場合、前記第１のフィルタ部材および第２のフィルタ部材における上流側部分と下流側部分との圧力差が、それぞれ、該第１のフィルタ部材における液体内に含まれる気泡が移動可能となるように該第１のフィルタ部材の流体抵抗に基づいて設定され、かつ第２のフィルタ部材における液体内に含まれる気泡が前記記録ヘッドのノズルから一定量の液体が排出された場合でも前記液体リターン通路を移動可能となるように該第２のフィルタ部材の流体抵抗に基づいて設定されることを特徴とするインクジェットプリンタの液体循環装置。
前記第１のフィルタ部材および第２のフィルタ部材の濾過材の直径が、それぞれ、前記液体内に含まれる気泡が移動可能となるように設定されることを特徴とする請求項１記載のインクジェットプリンタの液体循環装置。
前記第１のフィルタ部材および第２のフィルタ部材の濾過材のメッシュが、それぞれ、前記液体内に含まれる気泡が移動可能となるように設定されることを特徴とする請求項１記載のインクジェットプリンタの液体循環装置。
前記第２のフィルタ部材の濾過材のメッシュが前記第１のフィルタ部材の濾過材のメッシュに比して大とされることを特徴とする請求項１記載のインクジェットプリンタの液体循環装置。
前記記録ヘッドの回復処理において、該記録ヘッドの液体吐出部からの液体が、該記録ヘッドに対し対向配置される液体受け部材を介して前記サブタンクに回収されることを特徴とする請求項１記載のインクジェットプリンタの液体循環装置。