JP3846083B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクを噴射して印字動作を行うインクジェット記録装置に関し、特に、インクタンクと印字ヘッド間のインク流路内の気泡を除くための構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、インクを入力信号にもとづいて噴射し印字動作を行うインクジェット記録装置として、印字ヘッドのアクチュエータにインクを導き、前記入力信号に応じた圧電素子、電歪素子等のアクチュエータの撓みや、発熱素子による局部的なインクの沸騰を利用して、インクを加圧噴射するものが知られている。
【0003】
ところが、印字ヘッドのアクチュエータにインクを導くインク流路内において壁面に何らかの原因で気泡が付着して溜まる場合がある。その気泡がアクチュエータ内に進入すると、アクチュエータ内の圧力を上昇させようとしても、圧力が前記気泡に吸収されてしまい、圧力を十分に高めることができず、インクの噴射がうまく行われない。これは、空気の体積弾性率がインクのそれよりも極端に小さいことによるものであり、印字品質に悪影響を与える。
【0004】
そこで、インク流路の内壁面等に気泡が付着している場合に、簡単な操作でその気泡を取り除き、アクチュエータへの気泡の進入を防止することを目的として、例えば特開昭56−75867号公報に記載されるように、インクタンクと、印字ヘッドのアクチュエータにインクを分配するマニホールドとの間とを、往路お呼び復路からなる循環流路で結び、その循環流路内でインクを強制循環させることでインク流路の壁面に付着している気泡を除く循環パージを行うことが知られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、そのようなものにおいて、循環流路内の壁面などに付着している気泡を効果的に除去するためには、インクの流速を速くすることが望ましいが、インクの流速を速くすると、インク流路内のインク液圧が高まり、その液圧上昇のために印字ヘッドのノズル孔内でインクが表面張力によって形成しているメニスカスを壊し、インクが漏れ出る原因となりやすい。そのため、インクの流速を、気泡を効果的に除去することができる程度まで速くすることができず、インクを循環させるだけで気泡を完全に除去することはできないのが現状である。
【0006】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、インク流路に付着している気泡をより効果的に除去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を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
本発明は、インクを噴射して印字動作を行う複数のアクチュエータを有するヘッドユニットと、その複数のアクチュエータに供給するインクを収容し、インクと共に気泡を回収するインクタンクと、印字動作時に前記インクタンクから前記ヘッドユニットへインクを供給する第1のインク流路と、前記インクタンクと前記ヘッドユニットとを接続し前記第1のインク流路と共同してインクの循環流路を形成する第2のインク流路と、前記インクタンク、第1のインク流路、ヘッドユニットおよび第2のインク流路からなる循環流路においてインクを循環させることによりその循環流路内の気泡を前記インクタンクへ回収する循環パージを行うインク循環手段とを備えるインクジェット記録装置において、前記第1のインク流路に前記インク循環手段、前記第2のインク流路に開閉バルブが設けられるとともに、そのインク循環手段および開閉バルブを制御するパージ制御手段が設けられ、印字動作時には、前記インク循環手段が前記第1のインク流路を閉塞しない状態で停止され、前記開閉バルブが閉鎖されて、前記インクタンクから前記第1のインク流路を経て前記ヘッドユニットにインクが供給され、前記循環パージを行う際には、前記パージ制御手段による制御にて前記開閉バルブが開放されかつ前記インク循環手段が駆動され、前記循環流路において第1のインク流路、ヘッドユニット、第2のインク流路およびインクタンクの順にインクが循環され、前記インクタンクへ回収したインクから気泡が分離されて再 び前記第1のインク流路に循環のために供給されるとともに、前記インク循環手段が前記循環流路内の循環パージ中のインクの流れ方向を変更するように制御されることを特徴とする。
【0008】
この発明によれば、循環パージを行う際に、インクの流れ方向を変えることで、インクの流速が大きく変化せしめられ、その流速の大きな変化によってインク流路内の内壁面等に付着している気泡に対し揺さぶりが与えられ、インクの流れによって気泡が除去されやすい状態とされる。特に、第1のインク流路にインク循環手段を設けたことにより、記録動作時にヘッドユニットにインクを供給する側のインク流路内の壁面等に付着している気泡を除去するのに有利であり、インクの流れによって除去された気泡は、インクタンクに回収され、アクチュエータ側に進入することはなくなる。この場合、インクの流れ方向を変えて流速差を大きくして揺さぶりを与えているから、インクの流速を単純に高めて揺さぶりを与える場合に比べて、インク流路内の圧力はそれほど高まらず、そのため印字ヘッドのノズルからインクが漏れ出るという不具合も生じない。
【0009】
上記構成において好ましくは、前記インク循環手段は、第1のインク流路に設けられ正逆回転可能なインク循環用ポンプとし、インク循環用ポンプの回転方向を変更するという簡単な制御でもって、簡単に循環流路内においてインクの流れ方向が変更され、付着している気泡に対し揺さぶりが与えられる。
【0010】
また、上記構成において好ましくは、循環パージを行う際に、通常インクを循環する順方向と逆方向に、その順方向に流す時間よりも短時間だけインクを流した後順方向に流し、付着している気泡に揺さぶりを与えるようにすることで、インクの流れによって除去された気泡が速やかにインクタンクまで運ばれ、インク流路内において、除去された気泡が逆戻りしたり、停滞したりすることがなくなる。
また、上記構成において好ましくは、前記インク循環用ポンプは、前記第1のインク流路を構成するチューブをその長手方向に順次押しつぶすことによりインクを流動させる形式のものである。また、前記ヘッドユニットのインク噴射口が開口するノズル面を開閉可能に覆う吸引キャップと、その吸引キャップに接続された吸引ポンプとを備える吸引パージ装置がさらに備えられ、その吸引パージ装置には前記パージ制御手段が連係されている。さらに、前記ヘッドユニットは、前記複数のアクチュエータを有する印字ヘッドと、その全アクチュエータにわたって設けたインク溜まり、そのインク溜まりの両端に連通したインク流入部およびインク流出部を有するマニホールドとを備え、前記第1のインク流路および第2のインク流路は、前記インク流入部およびインク流出部に接続されている。
【0011】
【0012】
【0013】
【0014】
【0015】
【0016】
【0017】
【0018】
【0019】
【0020】
【0021】
【0022】
【0023】
【0024】
【0025】
【0026】
【0027】
【0028】
【0029】
【0030】
【0031】
【0032】
【0033】
【0034】
【0035】
【0036】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に沿って説明する。
【0037】
図1は第1の実施の形態のインクジェット記録装置の概略構成を示す。図1に示すように、印字ヘッド1を備えるヘッドユニット2がキャリッジ3に搭載されている。そして、前記印字ヘッド1およびキャリッジ3の動作は、図示しないマイクロコンピュータによって制御され、印字動作時には、印字媒体(図示せず)に対し印字を行う印字エリアにおいてキャリッジ3が往復移動すると共に、印字ヘッド1は、印字データに基づいて複数のアクチュエータが選択的に駆動され、インクが噴射されて印字が行われる一方、印字休止時には、キャリッジ3が印字エリア外の回復エリア内に移動するようになっている。印字ヘッド1は、通常の印字ヘッドと同様に、後述するマニホールド11からインクが供給される複数の圧力室を備え、その圧力室内のインクにアクチュエータにより噴射エネルギーを与えるものである。アクチュエータは、公知のように、圧電素子、電歪素子等の撓みや、発熱素子による局部的なインクの沸騰を利用して、インクを加圧噴射するものが用いられる。各圧力室の噴射口即ちノズル孔は、印字ヘッド1の下面(ノズル面)に開口している。
【0038】
前記ヘッドユニット2は、印字ヘッド1の上面に接着されたマニホールド11と、該マニホールド11のインク流入口部11aに一端部が接続され他端部にジョイント部材12が設けられた第1のヘッド側インクチューブ13と、前記マニホールド11のインク流出口部11bに一端部が接続され他端部にジョイント部材15が設けられた第2のヘッド側インクチューブ16とを備える。マニホールド11のインク流入口部11aとインク流出口部11bは、印字ヘッド1の全アクチュエータの圧力室にわたって設けたインク溜まり部11cの両端に連通されている。なお、前記インク流出口部11bおよびジョイント部材12には、インク中のゴミを捕捉するフィルタ部材14、17が設けられている。
【0039】
一方、前記キャリッジ3には、ヘッドユニット2が搭載された状態で、前記ジョイント部材12に着脱可能に連結されるジョイント受け部材18が設けられている。
【0040】
ジョイント受け部材18には、第1のタンク側インクチューブ23の一端部が接続され、そのチューブ23の他端はインクタンク21に接続されている。チューブ23の途中には正逆回転可能なインク循環用ポンプ22が設けられている。ジョイント部材15には、第2のタンク側インクチューブ26の一端部が接続され、そのチューブ26の他端はインクタンク21に接続されている。チューブ26の途中に開閉バルブ25が設けられている。
【0041】
インク循環用ポンプ22は、図示のものではチューブ23を可撓性のもので構成し、複数のローラ等の押圧部材でそのチューブの一部をチューブの長手方向に順次押しつぶすことで、インクを流動させる形式のものであるが、このほか公知の種々の形式のものが用いられる。開閉バルブ25は、電磁石、モータ等によって動作されもので、通常の印字が行われるときには閉じられ、循環ポンプ22が駆動されるときには開かれる。
【0042】
両タンク側チューブ23、26は、インクタンク21の底部両端に相互に離れて開口している。その両チューブ23、26の開口部の間においてインクタンク21内には、複数の仕切21aが設けられ、第2のタンク側チューブ26からインクタンク21内に入ったインクは、仕切21aを迂回しながら蛇行して第1のタンク側チューブ23へ流れる際に、インク中に含まれる気泡を浮力により分離するようになっている。インクタンク21は上面を大気に開口しており、分離した気泡を放出することができる。
【0043】
また、印字エリアの側方の回復エリアには、印字ヘッド1内のインクを吸引する吸引パージ装置31が設けられている。吸引パージ装置31は、印字ヘッド1のノズル面を覆う吸引キャップ32と、該吸引キャップ32に吸引パイプ33を通じて接続される吸引用ポンプ34と、吸引キャップ32を印字ヘッド1のノズル面に対して接近および離隔する方向に移動する公知の移動手段(図示せず)とを備え、公知のように吸引キャップ32で印字ヘッドのノズル面を覆い、インクを吸引してパージを行うものである。
【0044】
前記インク循環用ポンプ22、開閉バルブ25及び吸引パージ装置31には、マイクロコンピュータからなるパージ制御手段27が連係され、該パージ制御手段27にて、インク循環用ポンプ22、開閉バルブ25及び吸引パージ装置31の制御が行われ、インク内に溜まった気泡を除去し印字ヘッド1の良好なインク噴射状態を確保するようになっている。
【0045】
上記のように構成すれば、印字ヘッド1にインクを充填する際、パージ制御手段27による制御にて、吸引キャップ32が移動手段(図示せず)により前進せしめられて印字ヘッド1のノズル面を覆い、また開閉バルブ25が開放されるととともに、インク循環用ポンプ22が回転駆動される。これにより、インクは、インクタンク21から、第1のタンク側インクチューブ23、第1のヘッド側インクチューブ13を経て、マニホールド11のインク溜まり部11cに供給され、第2のヘッド側インクチューブ16及び第2のタンク側インクチューブ26を経て、前記インクタンク21に戻される。その後、開閉バルブ25が閉鎖されるともとに、インク循環用ポンプ22が第1のタンク側インクチューブ23を閉塞しない状態で停止される。そして、吸引用ポンプ34が駆動されることにより、インク溜まり部11c内のインクが吸引キャップ32を通して吸引され、印字ヘッドの各圧力室にインクが充填される。印字動作時には、印字ヘッド1でのインク噴射による圧力低下により、インクがインクタンク21から、第1のタンク側インクチューブ23、第1のヘッド側インクチューブ13を経て供給される。
【0046】
インクタンク21、第1のタンク側インクチューブ23、第1のヘッド側インクチューブ13、マニホールド11のインク溜まり部11c、第2のヘッド側インクチューブ16、第2のタンク側インクチューブ26、インクタンク21からなる循環流路の壁面等に付着した気泡は、その循環流路に強制的にインクを流動させることにより、除去される。
【0047】
すなわち、循環パージが行われる際には、パージ制御手段27による制御にて、インク循環用ポンプ22が駆動されるとともに開閉バルブ25が開放され、インクタンク21から、第1のインク流路を構成する第1のタンク側インクチューブ23および第1のヘッド側インクチューブ13を通じてマニホールド11のインク溜まり部11cにインクが供給され、該インク溜まり部11cから、第2のインク流路を構成する第2のヘッド側インクチューブ16および第2のタンク側インクチューブ26を通じて、インクタンク21に回収される。回収されたインクがインクタンク21内の仕切21aを蛇行する間に、インク中に含まれる気泡が浮上して大気に放出される。そして、気泡の少ないインクが、第1のタンク側インクチューブ23を通じて印字ヘッド1に供給されるように構成されている。
【0048】
その循環パージを行う際に、インク循環用ポンプ22の回転方向が短時間だけ変更され、そのインクの流れ方向の変更によって、インクチューブ23,13,16,26内の壁面等に付着している気泡に揺さぶりが与えられ、インクの流れによって気泡が除去されやすい状態とされる。そのようなインクの流れ方向の制御は、パージ制御手段27にてインク循環用ポンプ22の回転方向を制御することで行われるが、その制御の態様としては、例えば、インク循環用ポンプ22(毎分20回転程度)を、通常インクが流れる順方向にインクが流れるように20回転させ、その20回転後に逆方向に1回転させ、それから、再び順方向に20回転させるということが繰り返し行われる。
【0049】
このように、通常インクを流す順方向と逆方向にインクを流すことにより、前記循環流路内のインクの流速に変化を生ぜしめ、インクの流速が大きく変化することで、インク流路を形成するインクチューブ13,16,23,26の内壁面に付着している気泡に対し揺さぶりが与えられ、それらの気泡が除去されやすい状態とされる。また、インクを逆方向に流すのは、短時間だけであるので、インクの流れによって除去された気泡が、インク流路内において、逆戻りしたり、停滞したりすることがなく、速やかに第2のインク流路16、26を通じてインクタンク21まで運ばれる。
【0050】
特に、第1のタンク側インクチューブ23に設けたインク循環用ポンプ22を利用して、インクを流す方向を変更するようにしているので、それに近い第1のタンク側インクチューブ23及びそれに連続する第1のヘッド側インクチューブ13側において壁面等に付着している気泡は効果的に揺すぶられ、除去されやすい状態とされる。すなわち、このように、インク循環用ポンプ22を利用することで、印字ヘッド1にインクを供給する側のインクチューブ23,13内の壁面等に付着している気泡を除去するのが有利となる。
【0051】
また、インクの流れ方向を変化させて、インクの流速を大きく変化させるようにしているので、インク流路(インクチューブ13,16,23,26)内の圧力をそれほど高めることもない。よって、印字ヘッド1のノズル孔に形成されているインクのメニスカスを破壊し、インクが漏れ出るということもない。
【0052】
吸引パージ手段31は、公知のように印字ヘッド1のノズル面に吸引キャップ32を密着させて印字ヘッドの圧力室からインクを吸引することで、圧力室内の気泡を除去するものであるが、この動作は、前述の循環パージと独立に行ってもよいく、また、後述する参考例のように循環パージと関連して行ってもよい。
【0053】
図2と図3は、第1の参考例の構成を示すものである。前記実施の形態と同一部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
【0054】
本参考例では、循環されるインクに振動を付与する振動付与手段41が設けられる。振動付与手段41は、インク循環用ポンプ22の下流側に設けられ、例えば図3に示すように、インクチューブ23に当接する当接部42aを有する動作部材すなわちカム部材42を用い、該カム部材42に一体的に設けられたギヤ部(図示せず)に噛み合うピニオン部材43と、該ピニオン部材43を回転駆動する駆動手段としてのステップモータ44とにより構成される。第1のタンク側インクチューブ23は、カム部材42との間欠的な接触で振動しやすいように、可撓性材料にてフレキシブルに形成されている。
【0055】
振動付与手段41は、循環パージを行う際(たとえば1分間程度行われる)に、循環パージ開始後に、パージ制御手段41による制御にてステップモータ44が駆動されることで、カム部材42が1〜2回転され、当接部42aがインクチューブ23を間欠的に弾いて振動を与え、循環しているインクに振動(揺さぶり)を付与するようになっている。
【0056】
循環パージは、前述の実施の形態と同様にインク循環ポンプ22を駆動し、開閉バルブ25を開放した状態で、インクタンク21、第1のタンク側インクチューブ23、第1のヘッド側インクチューブ13、マニホールド11のインク溜まり部11c、第2のヘッド側インクチューブ16、第2のタンク側インクチューブ26、インクタンク21からなる循環流路にインクを強制循環させて行う。その循環パージを行う際に、インク循環用ポンプ22の下流側でカム部材42が間欠的にフレキシブルなインクチューブ23に接触し、インクチューブ23を振動させ、インクチューブ23内の壁面等に付着している気泡に揺さぶりが与えられ、インクの流れによって気泡が除去されやすい状態とされる。そして、インクの流れによって除去された気泡は、インクの流れと共にインクタンク21に回収され、分離される。
【0057】
特に、第1のタンク側インクチューブ23に振動を付与するようにしているので、印字ヘッド1へのインク供給側となる、第1のタンク側インクチューブ23およびそれに連続する第1のヘッド側インクチューブ13側において壁面等に付着している気泡が効果的に揺すぶられ、除去されやすい状態とされる。すなわち、このように、インク循環用ポンプ22の下流側において振動を付与することで、印字ヘッド1にインクを供給する側のインクチューブ23,13内の壁面等に付着している気泡を効果的に除去し、戻り側のインクチューブ16,26を通してその気泡を回収することができる。その結果、印字動作中に、印字ヘッド1に供給するインク内の気泡をきわめて少なくすることができ、気泡による印字不能をなくすことができる。
【0058】
また、循環するインクに振動を付与することで、付着している気泡に揺さぶりを与えるようにしているので、インク流路(インクチューブ13,16,23,26)内の圧力をそれほど高めることもない。よって、印字ヘッド1のノズル孔に形成しているメニスカスを破壊し、インクが漏れ出るということもない。
【0059】
なお、前記参考例においては、振動付与手段41として、カム部材42をステップモータ44にて回転駆動することで振動を付与するようにしたものを用いているが、そのほか、例えば、カム部材を一定角度範囲において揺動させるようにすることもできる。このようにすれば、回転させる場合に比べて、必要スペースが少なくなり、省スペースを図る上で有利となる。また、カム部材を設けることなく、キャリッジに当接部を設け、キャリッジを移動させることで当接部にてインクチューブを弾き、振動を付与するようにすることも可能であるし、また、市販の各種のバイブレータを使用することもできる。
第2の参考例の構成は、パージ制御手段27により循環パージの実行とともに吸引パージも実行するもので、図示すると図1と同様になる。
【0060】
印字休止時において、キャリッジ3が印字エリアから回復エリアに移動した状態で、循環パージが行われる際には、前述の実施の形態と同様に、パージ制御手段27による制御にて、開閉バルブ25が開放されると共に、インク循環用ポンプ22が回転駆動され、インクタンク21から、第1のタンク側インクチューブ23、第1のヘッド側インクチューブ13、マニホールド11のインク溜まり部11c、第2のヘッド側インクチューブ16及び第2のタンク側インクチューブ26を経て、前記インクタンク21にインクが戻るようにインクが強制的に流される。そしてチューブ内壁面に付着している気泡はインクの流れとともにインクタンク21に運ばれ分離される。
【0061】
それに加えて、その循環パージを行う際に、パージ制御手段27による制御にて、循環パージの最初から一定時間だけ、吸引パージ装置31が駆動せしめられて、前記循環パージに併せて吸引パージを行うようになる。すなわち、循環パージが開始されると同時に、吸引キャップ32が図示しない移動手段により前進せしめられて印字ヘッド1のノズル面を覆い、その状態で、吸引用ポンプ34が駆動されて、吸引キャップ32を通じて印字ヘッド1内の気泡をインクとともに吸引する吸引パージが行われ、それから、一定時間経過後、吸引ポンプ34の駆動が停止され、吸引キャップ32が後退せしめられる。
このようにパージ制御手段27による制御により、循環パージの最初から一定時間だけ、吸引パージが併用されるので、循環流路内だけでなく、印字ヘッドの圧力室の気泡が除去される。また、循環パージと吸引パージとの相乗効果により、第1のタンク側インクチューブ23、第1のヘッド側インクチューブ13内の流速が高められる。そのようにインクの流速が速まることで、インクチューブ13、23の内壁面に付着している気泡が除去されやすくなる。なお、キャリッジ3が印字エリアに戻る際には、インクの噴射不良回復のための通常の吸引パージが終了した場合と同様に、ワイパー部材(図示せず)にて印字ヘッド1のノズル面がワイピングされ、印字ヘッド1の各ノズル内でインクのメニスカスが形成される。
【0062】
よって、第1のヘッド側インクチューブ13及び第1のタンク側インクチューブ23側において付着している気泡が印字ヘッド1に供給されるという事態が回避され、良好な印字状態が確保される。
【0063】
また、循環パージの際に行う吸引パージ装置31による吸引パージは、循環パージの最初から一定時間だけ行われるだけであり、通常の吸引パージの場合よりも吸引されるインク量は少ないので、循環パージに吸引パージを併用することでインクが無駄に消費されるということもない。さらに、最初の部分において前述のように流速が速められることで、早期に気泡が除去されやすくなり、全体の気泡除去が短時間に行われる。
【0064】
また、本第2の参考例においては、循環パージに併用する吸引パージ手段としては、通常の吸引パージを行う吸引パージ手段を利用しているが、本参考例はそれに限定されるものではなく、循環パージを行う際の吸引パージのみを行う専用の吸引パージ手段を、前記通常の吸引パージ手段とは別に設けることもできる。
【0065】
図4は、第3の参考例の構成を示すものである。本参考例は、印字ヘッドのノズル面と吸引キャップとの間に閉空間を形成することによって、循環パージを行う際のインクの流速を速くすることができるようにしている。
【0066】
具体的には、吸引パージ手段31のパイプ33に開閉手段たとえばバルブ35が設けられ、その吸引パージ装置31および開閉手段35は、インク循環ポンプ22および開閉バルブ25とともに、パージ制御手段27に連係されている。パージ制御手段27は、インクの噴射不良の場合に行われる通常のパージ動作のほか、循環流路内の気泡を除く循環パージを行う際に、吸引キャップ32が印字ヘッドのノズル面を覆うとき開閉手段35が閉じて、吸引キャップ32とノズル面との間に閉空間を形成するようになっている。
【0067】
前述の実施の形態のように印字ヘッド1にインクを充填する際、および印字ヘッドの圧力室内のインクを吸引する際には、吸引用ポンプ34の駆動を有効にするために、パージ制御手段27による制御にて、開閉手段35は開放される。
【0068】
インクチューブ23,13,16,26(特にインク供給側となるインクチューブ23,13)内の壁面等に付着している気泡を除くために、循環パージが行われる際には、まず、キャリッジ3が印字エリアから回復エリアに移動して印字休止状態とされる。それから、パージ制御手段27による制御にて、インク循環用ポンプ22が駆動されると共に開閉バルブ25が開放され、インクタンク21から、第1のタンク側インクチューブ23、第1のヘッド側インクチューブ13、マニホールド11のインク溜まり部11c、第2のヘッド側インクチューブ16及び第2のタンク側インクチューブ26を経て、前記インクタンク21にインクが戻るようにインクが強制的に流され、チューブ内壁面に付着している気泡はインクとともにインクタンク21に運ばれ、除去される。
【0069】
それに加えて、循環パージを行う際に、パージ制御手段27による制御にて、吸引パージ装置31の吸引キャップ32で印字ヘッド1のノズル面を覆うとともに開閉手段35が閉じられ、ノズル面と吸引キャップ23との間の空間が密閉空間とされる。開閉手段35が閉じられるのは、キャップ23が前進する際その内の空気が印字ヘッドのノズル内に押し込められないように、密閉空間を形成するのと同時またはその直後であることが望ましい。これにより、循環流路内のインクの流速を、インクチューブ13,16,23,26の内壁面に付着している気泡が除去されやすくなる程度に高めても、上記密閉空間内の空気がその圧力に対抗するので、ノズル内のインクのメニスカスが破壊されることがなく、インクが漏れ出るおそれがない。特に、吸引キャップ23は公知のようにゴム等の弾性材料で製作されているから、ノズル面に少し強く当てることで圧縮され、それにともない上記密閉空間も圧力がわずか上昇して、循環流路内のインクの流速を一層高めてもインクのメニスカスを破壊することがなくなる。
【0070】
キャリッジ3が循環パージ後に印字エリアに戻る際には、インクの噴射不良回復のための通常の吸引パージの場合とは異なり、ワイパー部材(図示せず)にて印字ヘッド1のノズル面をワイピングすることを省略することもできる。
【0071】
よって、第1のヘッド側インクチューブ13及び第1のタンク側インクチューブ23側において付着している気泡が印字ヘッド1に供給されるという事態が回避され、良好な印字状態が確保される。
【0072】
また、循環パージを行う際に、吸引パージ装置31による吸引パージを行うのではなく、吸引キャップ32にて印字ヘッド1のノズル面を覆っているだけであるので、気泡を除くためにインクが無駄に消費されるということもない。
【0073】
第4の参考例の構成は、上記の密閉空間を形成するのに保存キャップを利用する。図示しないが図4において吸引ポンプ34、開閉手段35、パイプ33を省略し、吸引キャップ32を保存キャップに置き換えたものである。保存キャップは、公知のように印字ヘッドのノズル面に密着してノズル孔内のインクが乾燥するのを防止するもので、空気の漏れがなく、上記密閉空間を形成するには好適な部品である。循環パージにおいて、第3の参考例とは開閉手段35の制御がなくなるだけで、実質的に同様の作用を奏する。
【0074】
第5の参考例の構成は、循環流路内の圧力を高め第1のインク流路の壁面や印字ヘッドの圧力室等に付着している気泡をインクの流れによって印字ヘッドのノズル孔から外部に押し出すものである。図示すると図1と同様になる。
【0075】
本第5の参考例の吸引パージ装置31は、パージ制御手段27に連係され、インクの噴射不良の場合に行われる吸引パージ動作のほか、後述する補助パージにおいて印字ヘッド1のノズル孔から押し出されたインクを受け、排出する機能も行う。
【0076】
すなわち、前述の実施の形態および参考例の循環パージを行う前段階又は前記循環パージが終了した後段階において、開閉バルブ25を閉じた状態で、インク循環用ポンプ22を駆動する補助パージを行うことで、インクチューブ23,13内の圧力を高め、インク流路の壁面等に付着している気泡が除去されやすくし、その除去された気泡が印字ヘッド1のノズル孔を通じて外部に押し出されるようにしている。その際、そのインクによる周囲の汚損を防止するために、吸引パージ装置31を駆動して、押し出されるインクを吸引キャップ32で受けるようになっている。この場合、吸引キャップ32は、印字ヘッドのノズル面に密着している必要はなく、対向しているだけでもよい。
【0077】
印字ヘッド1にインクを充填する動作、および印字ヘッドの圧力室内のインクを吸引する吸引パージは、実施の形態と同様に行われる。
【0078】
印字休止時において、循環パージが行われる際には、キャリッジ3が印字エリアから回復エリアに移動した状態で、実施の形態と同様に循環流路においてインクが強制的に流され、その循環路中の気泡はインクとともにインクタンク21に運ばれ、除去される。
【0079】
それに加えて、循環パージを行う前段階又は循環パージが終了した後段階に、開閉バルブ25にて第2のインクチューブ26の連通が遮断され、その状態で、循環ポンプ22が一定時間だけ駆動される補助パージが行われる。この補助パージによって、第1のヘッド側インクチューブ13および第1のタンク側インクチューブ23のインク流路内の圧力が高められ、インク流路の壁面等に付着している気泡が、循環パージを行うよりもさらに除去されやすくなる。その結果、インク流路の壁面および圧力室内の気泡は、インクとともに印字ヘッド1のノズル孔から外部に押し出される。このとき、印字ヘッド1のノズル面は、吸引キャップ32にて覆われており、押し出されたインクは、吸引キャップ32からパイプ33を経て排出される。このとき、吸引キャップ32からインク排出のために吸引ポンプ34を駆動する。
【0080】
これによって、循環パージと補助パージとの相乗効果により、第1のタンク側インクチューブ23、第1のヘッド側インクチューブ13の内壁面やマニホールド11のインク溜まり部11c、印字ヘッドの圧力室に付着している気泡が効果的に除去され、気泡が印字ヘッド1の圧力室を閉塞したり、アクチュエータによる圧力を吸収してしまうという事態が回避され、良好な印字状態が確保される。
【0081】
なお、循環パージを行う前段階又は循環パージが終了した後段階における補助パージを繰り返すこともできる。すなわち、循環パージが終了した後段階において補助パージを行い、それから再度循環パージを行うようにすることもできる。
【0082】
前記第5の参考例においては、循環パージを行う前段階又は前記循環パージが終了した後段階において、補助パージを行う際に、開閉バルブにて第2のインク流路の連通を遮断して、前記循環ポンプを一定時間だけ駆動するようにしているが、第6の参考例の構成はそれに限定されるものではなく、インク流路内の圧力を高めれば、壁面等の付着している気泡が離れやすくなることから、例えば開閉バルブに代えて、絞り部を有する弁回路を用い、補助パージを行う際に、第2のインク流路におけるインクの流れを絞り、第2のインク流路の流れを抑制することでインク流路内の圧力を高めるようにすることもできる。なお、この場合においても、弁回路は、印字動作を行う際には、第2のインク流路の連通を遮断して、印字動作を阻害しないようにする必要がある。
【0083】
本第6の参考例においては、キャッピング手段として、通常の吸引パージを行う吸引パージ手段を利用しているが、それに限定されるものではない。すなわち、積極的の吸引を行わせなくても、少なくとも押し出されたインクを周囲を汚染することなく処理できればよいので、補助パージを行う際に印字ヘッドのノズル面をキャップにて覆う専用のキャッピング手段を、前記通常の吸引パージ手段とは別に設けることもできる。そのほか、印字停止時又は印字休止時に印字ヘッドのノズル面を覆いノズル面の乾燥を防止する保存キャップを有する保存キャップ手段を利用することもできる。それらの場合であっても、キャップ内のインクを排出するポンプを設け、循環ポンプを一定時間だけ駆動した後、漏れ出たインクを排出するために、前記ポンプの駆動して、キャップを利用してインクを排出させるようにすることも可能である。また、ノズルから押し出されたインクを多孔質材、容器等に直接受けるようにしても差し支えない。
【0084】
なお、前記実施の形態および参考例においては、キャリッジを、印字エリアにおいて印字媒体に沿って往復移動させながら印字媒体に印字を行うインクジェット記録装置に適用したものについて説明したが、キャリッジが媒体に沿って移動しないものにも適用することができる。
【0085】
また、インクタンク21には、そのインクタンク内のインクの減少にともなってインクを補給する大容量のメインタンクを接続するようにしてもよい。
【0086】
各実施の形態および参考例は、それぞれ単独に実施するだけでなく、任意に組み合わせて実施するすることができる。
【0087】
以上のように本発明の実施の形態によれば、循環パージを行う際に、インクの流れ方向を変えることで、インクの流速が大きく変化せしめられ、その流速の大きな変化によってインク流路内の内壁面等に付着している気泡に対し揺さぶりが与えられ、インクの流れによって気泡が除去されやすい状態とされる。インクの流れによって除去された気泡は、インクタンクに回収され、アクチュエータ側に進入することはなくなる。この場合、インクの流れ方向を変えて流速差を大きくして揺さぶりを与えているから、インクの流速を単純に高めて揺さぶりを与える場合に比べて、インク流路内の圧力はそれほど高まらず、そのため印字ヘッドのノズルからインクが漏れ出るという不具合も生じない。
【0088】
また、インク循環手段は、正逆回転可能なインク循環用ポンプとし、回転方向を変更するという簡単な制御でもって、循環流路内においてインクの流れ方向が変更され、付着している気泡に対し揺さぶりが与えられる。
【0089】
また、循環パージを行う際に、通常インクを循環する順方向に流す時間よりも短時間だけ、その順方向と逆方向にインクを流すことで、付着している気泡に揺さぶりを与え、除去された気泡がインクの流れによって速やかにインクタンクまで運ばれ、インク流路内において、除去された気泡が逆戻りしたり、停滞したりすることがなくなる。
【0090】
なお第1の参考例として示す構成は、循環パージを行う際に、振動付与手段にて、循環されるインクに振動が付与され、その振動によって、インクを介してインク流路内の内壁面等に付着している気泡に対し揺さぶり(衝撃を含む)が与えられ、循環パージによるインクの流れによって気泡が除去されやすい状態とされる。よって、気泡はインクの流れによって除去されて、インクタンクに回収され、印字ヘッド側に気泡が進入することはなくなる。この場合、循環されるインクに振動を付与して、揺さぶりを与えているだけであるから、インクの流速を単純に高めて気泡を除去しようとする場合に比べてンク流路内の圧力は高める必要はなく、そのため印字ヘッドのノズルからインクが漏れ出るという事態も起こらない。
【0091】
上記第1の参考例において振動付与手段は、第1のインク流路に設けられることで、循環パージ中、第1のインク流路に振動を付与し第2のインク流路を経て気泡を回収することができ、印字ヘッドに供給するインクに含まれる気泡をきわめて少なくし、気泡による印字不能を少なくすることができる。
【0092】
また、上記第1の参考例において第1または第2のインク流路は、フレキシブルなチューブにて構成し、振動付与手段にて前記インクチューブに振動を付与することで、インクチューブ内において循環するインクが振動することになり、付着している気泡に揺さぶりを与え、効果的に気泡を除去することができる。
【0093】
また、上記第1の参考例においてインクチューブには、インク循環用ポンプが設けられ、そのインク循環用ポンプの下流側に設けられインクチューブに間欠的に接触する動作部材により、インクチューブを振動させることで、内部を循環しているインクに振動を付与する。
【0094】
さらに、上記第1の参考例において動作部材は、回転駆動されるカム部材で、循環パージ開始後、1〜2回転することで、インクの循環を損なうこともなく、循環しているインクに振動を付与することができる。
【0095】
また第2の参考例として示す構成によれば、循環パージを行う際に、その循環パージに加えて、吸引パージ手段による吸引パージも併せて行われることとなり、その結果、循環パージと吸引パージとの相乗効果により、インクタンクから、第1のインク流路、マニホールド及び第2のインク流路を経てインクタンクに戻る循環流路内の流速が速くなり、インク流路の壁面等に付着している気泡が除去されやすくなり、除去された気泡はインクタンクに回収される。なお、通常のインクジェット記録装置と同様に、噴射不良を回復するために吸引パージを行った際に、ワイパー部材にて印字ヘッドのノズル面がワイピングされることで、各ノズル内にインクのメニスカスが形成されるので、印字品質に影響を与えることもない。
【0096】
上記第2の参考例においてパージ制御手段は、循環パージのうち一定時間だけ、吸引パージ手段に吸引パージを行わせることで、インクの噴射不良の回復のために行う通常の吸引パージよりも少ない時間の吸引パージでよく、無駄なインクの消費を回避することができるとともに、インク流路だけでなく、アクチュエータの壁面等に付着している気泡を、通常の吸引パージを行うのと同程度に除去することができる。特に、循環パージの最初から一定時間だけ、吸引パージ手段に吸引パージを行わせることで、効果的にインク流路全体にわたって気泡を除去することができる。
【0097】
また第3の参考例として示す構成によれば、循環パージを行う際に、吸引パージ手段の吸引キャップにて印字ヘッドのノズル面を覆い閉空間を形成することによって、循環パージを行う際に循環するインクの圧力に抗する圧力が印字ヘッドのノズル孔に作用している。よって、インクの流速を速くしても、印字ヘッドのノズル孔内のインクのメニスカスの破壊が抑制され、インクの漏れが防止されるので、インクの流速を速めてパージ効率の向上を図ることができる。特に、吸引キャップが印字ヘッド内のインクを吸引して吸引パージを行う吸引パージ手段の一部を兼ねており、閉空間を形成するために特別なキャップ装置を設ける必要がない。
【0098】
上記第3の参考例において吸引キャップが、開閉手段に連係され、吸引キャップが印字ヘッドのノズル面を覆い閉空間を形成するとき前記開閉手段が閉じることで、循環パージを行う際には閉空間を形成することができ、かつ、吸引キャップが吸引パージ手段としての機能も備え果たすことができる。
【0099】
また、上記第3の参考例においてパージ制御手段は、循環パージを行う際に、閉空間を形成する動作と、吸引パージ手段を動作して印字ヘッドからインクを吸引する吸引パージを行う動作とを前後して行うことで、閉空間を形成することによりノズル孔内のインクのメニスカスを維持してインクの流速を速くすること、また、循環パージと吸引パージとでインクの流速を速くすることの相乗効果により、インク流路の壁面等に付着している気泡を除去しやすくできる。
【0100】
また第4の参考例として示す構成によれば、循環パージを行う際に、保存キャップ手段にて印字ヘッドのノズル面を覆い閉空間を形成することによって、前述の吸引キャップを使用する場合と同様に、インクの流速を速めてパージ効率の向上を図ることができる。特に、印字ヘッドのノズル孔内のインクが乾燥するのを防止する保存キャップ手段が循環パージの際の閉空間を形成することで、閉空間を形成するために特別なキャップ装置を設ける必要がない。
【0101】
また第5の参考例として示す構成によれば、循環パージによって、インクタンクとマニホールドとの間でインクを循環させ、循環流路内の気泡を除く。その循環パージの前段階又は循環パージが終了した後段階に、パージ制御手段による制御にて、バルブ手段で第2のインク流路の流れを抑制した状態として、前記循環ポンプ手段を一定時間だけ駆動する補助パージが行われる。ここで「第2のインク流路の流れを抑制した状態」とは、第2のインク流路におけるインクの流れを完全に遮断するだけでなく、インク流路の断面積を流路断面積よりも小さくなるように絞り込み、インクが流れる量を少なくすることも含まれる。
【0102】
この第5の参考例この補助パージにおいて、バルブ手段が、第2のインク流路においてインクの流れを抑制する抵抗となるので、第1のインク流路を含めて循環流路内の圧力が高められる。その結果、第1のインク流路の壁面や印字ヘッドの圧力室等に付着している気泡がインクの流れによって印字ヘッドのノズル孔から外部に押し出される。なお、その動作後、通常のインクジェット記録装置において吸引パージを行った場合と同様に、ワイパー部材等にて印字ヘッドのノズル面を払拭することで、各ノズル内にメニスカスが形成され、以降の印字性能に影響を与えない。
【0103】
上記第5の参考例において印字ヘッドのノズル面と対向するキャップを有するキャッピング手段を備え、補助パージを行う際に、キャッピング手段を駆動し、キャップを前記ノズル面と対向することで、循環パージを行う前段階又は循環パージが終了した後段階において、補助パージによって、印字ヘッドのノズル孔を通じて気泡と共に外部に押し出されるインクがキャップに受けられ、インクによる周囲の汚損が回避される。
【0104】
また、上記第5の参考例において循環パージを行う前段階又は循環パージが終了した後段階において、開閉バルブにて第2のインク流路の連通が遮断され、循環ポンプ手段の一定時間だけの駆動により、第1のインク流路内の圧力が効率よく高められる。
【0105】
また、上記第5の参考例においてキャッピング手段が、印字ヘッドのノズル面と対向するキャップおよびそのキャップよりインクを排出するポンプを有し、補助パージを行う際に、循環ポンプ手段の駆動に加えて、ポンプの駆動を行わせることで、キャップからインクを排出することができる。ここで、ポンプの駆動は、キャップよりインクを排出することができれば足り、循環ポンプ手段が駆動している間、常時行われている必要はない。
【0106】
さらに、上記第5の参考例においてキャッピング手段が、印字ヘッドのノズル面と対向するキャップおよびそのキャップよりインクを排出するポンプを有し、補助パージを行う際に、循環ポンプ手段を一定時間だけ駆動した後、インクを排出するポンプの駆動することで第1のインク流路内の圧力が高められ、インク流路の壁面等に付着している気泡が除去されやすくなり、印字ヘッドのノズルを通じて外部に押し出される。その後、ポンプの駆動が行われ、キャップよりのインクの排出が行われる。ここで、前記ポンプを駆動させる時間は、キャップよりインクが排出されるように、例えば補助パージを終了する直前の一定時間だけで足りる。
【0107】
また、上記第5の参考例においてキャッピング手段が、印字停止時又は印字休止時に印字ヘッドのノズル面を覆いノズル孔内のインクの乾燥を防止する保存キャップを有する保存キャップ手段であることで、補助パージにために特別にキャップ手段を設ける必要がない。
【0108】
また第6の参考例として示す構成によれば、循環パージにおいて、インクタンクとマニホールドとの間でインクを循環させて循環流路内の気泡を除くこととあわせて、一時的にバルブ手段にて第2のインク流路の流れを抑制した状態として、インク流路の内の圧力を高め、インク流路の壁面や印字ヘッドの圧力室等に付着している気泡をインクとともにノズルから押し出す。なお、印字が行われる際には、バルブ手段にて第2のインク流路の連通が遮断され、第1のインク流路をとおしてインクが供給され、印字機能が損なわれることはない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態、第2、第5および第6の参考例のインクジェット記録装置の概略構成を示す図である。
【図2】 第1の参考例のインクジェット記録装置の概略構成を示す図である。
【図3】 第1の参考例の振動付与手段を拡大した図である。
【図4】 第3の参考例の実施形態のインクジェット記録装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
1 印字ヘッド
2 ヘッドユニット
3 キャリッジ
11 マニホールド
13 第1のヘッド側インクチューブ
16 第2のヘッド側インクチューブ
21 インクタンク
22 インク循環用ポンプ
23 第1のタンク側インクチューブ
25 第2のタンク側インクチューブ
26 パージ制御手段
31 吸引パージ装置
32 吸引キャップ
Claims (6)
- インクを噴射して印字動作を行う複数のアクチュエータを有するヘッドユニットと、
その複数のアクチュエータに供給するインクを収容し、インクと共に気泡を回収するインクタンクと、
印字動作時に前記インクタンクから前記ヘッドユニットへインクを供給する第1のインク流路と、
前記インクタンクと前記ヘッドユニットとを接続し前記第1のインク流路と共同してインクの循環流路を形成する第2のインク流路と、
前記インクタンク、第1のインク流路、ヘッドユニットおよび第2のインク流路からなる循環流路においてインクを循環させることによりその循環流路内の気泡を前記インクタンクへ回収する循環パージを行うインク循環手段とを備えるインクジェット記録装置において、
前記第1のインク流路に前記インク循環手段、前記第2のインク流路に開閉バルブが設けられるとともに、そのインク循環手段および開閉バルブを制御するパージ制御手段が設けられ、
印字動作時には、前記インク循環手段が前記第1のインク流路を閉塞しない状態で停止され、前記開閉バルブが閉鎖されて、前記インクタンクから前記第1のインク流路を経て前記ヘッドユニットにインクが供給され、
前記循環パージを行う際には、前記パージ制御手段による制御にて前記開閉バルブが開放されかつ前記インク循環手段が駆動され、前記循環流路において第1のインク流路、ヘッドユニット、第2のインク流路およびインクタンクの順にインクが循環され、前記インクタンクへ回収したインクから気泡が分離されて再び前記第1のインク流路に循環のために供給されるとともに、前記インク循環手段が前記循環流路内の循環パージ中のインクの流れ方向を変更するように制御されることを特徴とするインクジェット記録装置。 - 前記インク循環手段は、前記第1のインク流路に設けられた正逆回転可能なインク循環用ポンプであることを特徴とする請求項1記載のインクジェット記録装置。
- 前記インク循環手段は、前記循環パージを行う際に、通常インクを循環する順方向と逆方向に、その順方向に流す時間よりも短時間だけインクを流した後順方向に流すものであることを特徴とする請求項1または2記載のインクジェット記録装置。
- 前記インク循環用ポンプは、前記第1のインク流路を構成するチューブをその長手方向に順次押しつぶすことによりインクを流動させる形式のものであることを特徴とする請求項2記載のインクジェット記録装置。
- 前記ヘッドユニットのインク噴射口が開口するノズル面を開閉可能に覆う吸引キャップと、その吸引キャップに接続された吸引ポンプとを備える吸引パージ装置がさらに備えられ、その吸引パージ装置には前記パージ制御手段が連係されていることを特徴とする請求項1から4のいずれか記載のインクジェット記録装置。
- 前記ヘッドユニットは、前記複数のアクチュエータを有する印字ヘッドと、その全アクチュエータにわたって設けたインク溜まり、そのインク溜まりの両端に連通したインク流入部およびインク流出部を有するマニホールドとを備え、前記第1のインク流路および第2のインク流路は、前記インク流入部およびインク流出部に接続されていることを特徴とする請求項1から5のいずれか記載のインクジェット記録装置。
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