JP3991402B2

JP3991402B2 - インクジェットプリンタ

Info

Publication number: JP3991402B2
Application number: JP29853497A
Authority: JP
Inventors: 輔杉本
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1997-10-30
Filing date: 1997-10-30
Publication date: 2007-10-17
Anticipated expiration: 2017-10-30
Also published as: JPH11129502A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクを被記録媒体に噴射するノズルを有するノズルヘッドを備えたインクジェットプリンタに関し、詳しくは、そのノズルヘッドに強制的にインクを送り込んでインクの噴射経路を浄化することのできるインクジェットプリンタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、インクを被記録媒体に噴射するノズルを有するノズルヘッドを備えたインクジェットプリンタでは、噴射経路内のインクに気泡やゴミが混入したり、噴射経路内のインクが固化したりする可能性がある。このような場合、インクの吐出不良が発生し、駆動信号に応じた画像形成が困難になることがある。
【０００３】
そこで、近年、噴射経路の浄化（以下、メンテナンスともいう）を行うメンテナンス手段を備えたインクジェットプリンタが開発されている。このメンテナンス手段としては、例えば、上記噴射経路内のインクを気泡やゴミと一緒に強制的に吐出するパージ（パージングともいう）、ノズル面を払拭してノズル周囲のインクやゴミを除去するワイピング、等を実行するものが考えられている。吐出不良の発生時には、上記メンテナンス手段によって上記噴射経路を浄化することにより、インクの吐出不良を解消することができる。
【０００４】
ところが、パージによってメンテナンスを行う場合、上記噴射経路内の気泡等を完全に除去するためには多量のインクを強制的に噴射しなければならず、インクの浪費となる。そこで、インクを貯留するためのインクタンクを主室と副室とによって構成し、次のようにしてパージに伴うインクの浪費を抑制することが提案されている。
【０００５】
例えば、図１５の概略図に例示するインクジェットヘッドは、インクタンク９１０として、インクを貯留する主室９１１及び副室９１３を備えている。被記録媒体にインクを噴射するノズルヘッド９３１は、多数のノズル９３２を備えており、主室９１１から往路９３５を介してインクが供給される。また、ノズルヘッド９３１と副室９１３とは復路９３７を介して接続されている。
【０００６】
ノズルヘッド９３１は、各ノズル９３２に対応して圧電変換素子９３８を備えており、この圧電変換素子９３８の体積変化に応じて、ノズル９３２内のインクが噴射される。通常の印字時には、このインクの噴射によって消費された量のインクが、主室９１１から往路９３５を介して供給される。
【０００７】
パージによってメンテナンスを行う場合は、主室９１１に貯留されたインクを図示しないポンプ等によって加圧し、そのインクを往路９３５を介してノズルヘッド９３１へ強制的に送り込む。すると、ノズルヘッド９３１に送り込まれたインクは、ノズル９３２から外に排出される経路と、復路９３７を介して副室９１３へ向かう経路とに分かれる。なお、この二つの経路におけるインクの流量比は、ノズル９３２と復路９３７との流路抵抗に応じて定まる。
【０００８】
このようにしてパージを行う場合、ノズル９３２から外に排出されるインクは、ノズル９３２内の気泡等を排出するのに充分なインク量であればよい。ノズルヘッド９３１へ強制的に送り込まれた残りのインクは、復路９３７を介して副室９１３へ送られる。このインクによって、往路９３５内，復路９３７内，及びノズル９３２の分岐点近傍の気泡等を含んだインクがきれいなインクに置き換えられる。また、副室９１３に貯留されたインクは、気泡等を分離した後、主室９１１へ送り返して再利用することができる。
【０００９】
このように構成されたインクジェットヘッドでは、パージによって外に排出されるインクをノズル９３２内の浄化に必要な最小量に抑えることができ、他の噴射経路の浄化に使われたインクは再利用が可能となる。従って、インクの浪費を抑制することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ノズル９３２と復路９３７との流路抵抗は、気泡等がインクに含まれる量や、気泡等の存在位置等によって変動する。図１５のインクジェットヘッドでは、ノズル９３２から外に排出される経路と復路９３７を介して副室９１３へ向かう経路とのインクの流量比を上記流路抵抗によって規定しているので、上記流量比にはある程度の変動が発生していた。従って、パージによってインクの噴射経路を確実に浄化するためには、主室９１１内のインクを高圧で加圧したり、長期間に渡って加圧したりして、上記流量比の変動を補う必要があった。このため、パージに伴うインクの浪費を抑制するのにも限界があった。
【００１１】
そこで、本発明は、パージによってインクの噴射経路を確実に浄化し、しかも、そのパージに伴うインクの浪費を一層良好に抑制することのできるインクジェットプリンタを提供することを目的としてなされた。
【００１２】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記目的を達するためになされた請求項１記載の発明は、インクを貯留する主室と、前記主室と連通路を介して結ばれた副室と、前記主室に貯留されたインクを被記録媒体に噴射するノズルを有するノズルヘッドと、前記主室から前記ノズルヘッドへインクを供給するための往路と、前記ノズルヘッドから前記副室へインクを帰還させるための復路と、前記主室に貯留されたインクを前記往路へ供給してパージを行うパージ手段と、前記ノズルヘッドから前記復路を介して前記副室に至るインクの流通経路を開閉する第１バルブ手段と、前記パージ手段がパージを行うときに、前記第１バルブ手段により前記流通経路を開放するか閉鎖するかを切り換える第１バルブ制御手段と、前記連通路を開閉する第２バルブ手段と、前記第２バルブ手段により前記連通路を開放するか閉鎖するかを切り換える第２バルブ制御手段とを備え、前記第１バルブ制御手段によって前記流通経路を開放し、かつ、前記第２バルブ制御手段によって前記連通路を閉鎖した状態で前記パージ手段にパージを行わせ、続いて、前記第１バルブ制御手段によって前記流通経路を閉鎖した状態で前記パージ手段にパージを行わせることを特徴とする。
【００１３】
このように構成された本発明では、パージ手段によりインクが往路に供給されると、供給されたインクは、ノズルヘッドのノズルから外に排出される経路と、復路を介して副室へ帰還される経路とに分かれる。このとき、第１バルブ制御手段によって第１バルブ手段の状態を切り換え、ノズルヘッドから復路を介して副室に至るインクの流通経路を閉鎖すれば、インクはその流通経路には送られず、全てノズルから外に排出される。
また、第１バルブ制御手段によって流通経路を開放すれば、パージ手段により往路へ供給されたインクは復路を介して副室に至る流通経路へも送られる。
【００１４】
【００１５】
【００１６】
そして、本発明では、第１バルブ制御手段によって前記流通経路を開放し、かつ、前記第２バルブ制御手段によって前記連通路を閉鎖した状態で前記パージ手段にパージを行わせ、続いて、前記第１バルブ制御手段によって前記流通経路を閉鎖した状態で前記パージ手段にパージを行わせる。
【００１７】
このため、本発明では、第１バルブ制御手段によって流通経路を開放し、かつ、第２バルブ制御手段によって連通路を閉鎖した状態でパージ手段にパージを行わせたときには、パージ手段により往路へ供給されたインクは流通経路へも送られ、往路内及び復路内の気泡等を含んだインクがきれいなインクに置き換えられる。
次に、第１バルブ制御手段によって流通経路を閉鎖した状態でパージ手段にパージを行わせたときには、パージ手段により往路へ供給されたインクは全てノズルから外に排出される。このとき、往路内及び復路内のインクは既にきれいなインクに置き換えられているので、ノズルの開口部近傍に残留している気泡のみを排出するのに必要最小限のインクを送っても、充分に噴射経路全体を浄化することができる。なお、このとき、インクがノズルから外に向かって排出されているので、往路等から上記開口部近傍（例えば図１５のノズル９３２）に気泡等が流入することはない。
【００１８】
従って、本発明では、インクの噴射経路を一層確実に浄化すると共に、インクの浪費を一層良好に抑制することができるといった効果が生じる。
また、本発明では、副室へ帰還されたインクを、連通路を介して主室に流入させ、再利用している。図１５のインクジェットヘッドのように、復路９３７，往路９３５等を介して主室９１１へインクを送り返すと、次のような課題が生じる。すなわち、副室９１３内でインク中の気泡等が完全に分離されていない場合、インクを主室９１１へ送り返したときに気泡等が復路９３７，往路９３５，ノズル９３２等に残留する可能性がある。
これに対して、本発明では、副室のインクを連通路を介して主室に流入させているので、気泡等がインクの噴射経路に残留することがない。従って、本発明では、インクの噴射経路を一層確実に浄化することができる。
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、上記ノズル全体としての流路抵抗が、上記復路の流路抵抗よりも大きいことを特徴とする。
【００１９】
本発明では、ノズル全体としての流路抵抗が復路の流路抵抗よりも大きいので、第１バルブ手段により流通経路を開放した場合、パージ手段により往路へ供給されたインクはその大部分が復路を介して副室に帰還される。また、流通経路を閉鎖した場合は、前述のように全てのインクがノズルから外に排出される。
このため、流通経路の開閉を第１バルブ制御手段によって切り換えることにより、パージ手段により往路へ供給されたインクを外に排出するか副室へ帰還させるかをきわめて良好に切り換えることができる。よって、インクの噴射経路等の流路抵抗の変動を補う必要性が一層少なくなり、その噴射経路を一層確実に浄化することができる。
【００２０】
従って、本発明では、請求項１に記載の発明の効果に加えて、インクの噴射経路を一層確実に浄化すると共に、インクの浪費を一層良好に抑制することができるといった効果が生じる。
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の構成に加え、前記パージ手段がパージを行うとき、前記ノズルの開口部を封止可能な封止手段と、前記パージ手段がパージを行うとき、前記封止手段による封止を行うか否かを切り換える切換手段とを備え、前記第１バルブ制御手段によって前記流通経路を開放し、かつ、前記第２バルブ制御手段によって前記連通路を閉鎖した状態で前記パージ手段にパージを行わせるときに、前記切換手段によって前記封止手段により封止を行うことを特徴とする。
【００２１】
本発明では、切換手段によって封止手段によるノズルヘッドの開口部の封止を行えば、インクはノズルから外に排出されことない。そして、このとき流通経路が開放されていればインクは全てその流通経路へ送られるので、この作動によって、インクが一切浪費されることなく、往路内及び復路内の気泡等を含んだインクがきれいなインクに置き換えられる。
【００２２】
このように、本発明では、パージ手段により往路へ供給されたインクを外に排出するか副室へ帰還させるかを、インクの噴射経路等の流路抵抗に全く関係なく、きわめて確実に切り換えることができる。従って、本発明では、請求項１又は２に記載の発明の効果に加えて、インクの噴射経路を一層確実に浄化すると共に、インクの浪費を一層良好に抑制することができるといった効果が生じる。
【００２３】
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面と共に説明する。図１は、本発明が適用されたインクジェットプリンタの基本構成を表す概略図である。なお、本実施の形態のインクジェットプリンタは、固形インクを熱溶融して噴射するいわゆるホットメルトインクジェットプリンタである。
【００２７】
図１に示すように、本インクジェットプリンタのヘッド（インクジェットヘッド）１は、キャリッジ３（図１２参照）に搭載され、ガイド軸５に沿って移動可能に構成されている。ヘッド１は、移動範囲の左側近傍（図１における左側）を搬送される被記録媒体としての記録紙（図示せず）にインクを噴射して印字を行うと共に、その印字の前後や起動時、または所定タイミングでガイド軸５の右端近傍のパージングポジションへ移動して、後述のメンテナンス動作を受ける。なお、上記キャリッジ３は、キャリッジモータ８にベルト９を介して接続され、そのキャリッジモータ８の回転に応じてガイド軸５に沿って移動する周知のものである。
【００２８】
ガイド軸５を介してヘッド１を支持するフレーム１００は、上面が記録紙を案内するガイド面１０１となっており、その上に搬送ローラ１０３，１０５が配設されている。各搬送ローラ１０３，１０５には、プーリ１０７，１０９が同軸状に固定され、そのプーリ１０７，１０９には、搬送モータ１１１の駆動力がベルト１１３を介して伝達される。このため、記録紙をガイド面１０１に沿って、ガイド軸５とは直交する方向に搬送することができる。また、上記パージングポジションには、ヘッド１のノズル面３６（図４）と対向する位置に封止手段としてのゴムパッド１１５が配設され、切換手段としてのパッド駆動モータ１１７（図８）によってノズル面３６に圧接／隔離可能に構成されている。更に、パージングポジション側のフレーム１００外側には、前述のキャリッジモータ８，搬送モータ１１１に加えて、パージ手段としてのポンプ１２０が配設されている。
【００２９】
次に、ヘッド１の構成について、図２〜４を用いて説明する。なお、図２はヘッド１の分解斜視図であり、図３は、そのヘッド１のインクタンク１０の上面図、図４（ａ）及び（ｂ）は図３のＢ−Ｂ線及びＣ−Ｃ線切断端面図である。また、ヘッド１の構成については、特願平８−３０５３２５号に詳しく説明したので参照されたい。
【００３０】
ヘッド１は、図２に示すように、インクタンク１０、フロントパネル３０、溶融タンク４０、カム５０及び制御盤ステージ７０を備えている。インクタンク１０は、フロントパネル３０を取り付けるための傾斜した前面部１５と、ホットメルトインク（以下、単にインクと表記することもある。）を溜めておくことができるカラー出力（黒、シアン、マゼンタ、イエロー）用の四組の主室１１及び副室１３と、インクタンク上蓋１９と、インクタンク１０の裏面に取り付けられたインクタンクヒータ１７とを備え、更に、図４（ｂ）に示すように、インクタンク１０の各々の主室１１及び副室１３の底面裏側に、下方へ開口した連通路２１を備えている。
【００３１】
主室１１は、上方から見た形状が図２に示すようにＬ字形の形状をしており、連通路２１へ通じる主室入口２１ａ（図４（ｂ））と、フロントパネル３０へ通じる主室出口２２ａ（図４（ａ），図２）と、フィルタ２９（図４（ａ））とを備えている。フィルタ２９は、ステンレススチールの繊維を焼結させて紙状にした後、プレスすることによって製作されたものであり、各繊維が複雑に曲折して重なり合い、三次元構造の通路を有するものである（例えば、「トミーファイレックＳＳ」（登録商標）：株式会社巴川製紙所製）。
【００３２】
副室１３は、連通路２１へ通じる副室出口２１ｂと、フロントパネル３０へ通じる副室入口２２ｂと、図２及び図４（ｂ）に示すように、副室出口２１ｂ及び副室入口２２ｂを開閉するほぼ逆Ｔ字形の弁開閉レバー２４とを備えている。弁開閉レバー２４は、アルミニウム合金ダイキャスト製であり、図４（ｂ）に示すように、副室出口２１ｂと副室入口２２ｂとの間に設けられたレバー台座２５を支持点として揺動可能な状態で取り付けられている。また、弁開閉レバー２４は、圧接弁２７及び２８を備えており、板バネ２６に付勢されることによって、通常時には圧接弁２８が副室入口２２ｂを密閉する状態を保持している。なお、圧接弁２７及び２８は、シリコーンゴム製であり、ショア硬さは約４０°、耐熱温度は約２００℃である。
【００３３】
ここで、第２バルブ手段としての圧接弁２７の圧接面は球面形状、それに対応する副室出口２１ｂの口縁部はテーパ面形状である。また、第１バルブ手段としての圧接弁２８は、図５に示すように中央がくびれた形状をしており、副室入口２２ｂは、圧接弁２８のくびれた中央部を環状に包囲している。このため、弁開閉レバー２４が板バネ２６に付勢されて図４の時計回り方向に揺動すると、圧接弁２８は副室入口２２ｂを上方から密閉する。また、弁開閉レバー２４が図４の反時計回り方向にある程度揺動すると、図５に示すように圧接弁２８の中央部と副室入口２２ｂとの間に隙間ができ、副室入口２２ｂが開放される。また、弁開閉レバー２４が更に上記反時計回り方向に揺動すると、圧接弁２８は副室入口２２ｂを下方から密閉する。
【００３４】
なお、圧接弁２８が図５に示す位置に配設されたとき、圧接弁２７は副室出口２１ｂを既に密閉しており、弁開閉レバー２４が更に上記反時計回り方向に揺動すると、圧接弁２７が更なる弾性変形を起こす。この場合、圧接弁２７が副室出口２１ｂを密閉したままで、圧接弁２８が副室入口２２ｂを下方から密閉する。
【００３５】
インクタンク上蓋１９は、図２に示すように、フロントパネル３０の形状に合わせたフロントパネルカバー部１９ａと、副室１３をカバーする副室カバー部１９ｂと、弁開閉レバー２４の上端部２４ａを露出させるための長孔１９ｃと、溶融タンク４０から副室１３へホットメルトインクを供給するためのインク投入口１９ｄと、各主室１１へポンプ１２０(図１）から圧縮空気を送るための空気室２０と、空気室２０からインクタンク１０の側面に開口した貫通孔２０ｂと、空気室２０を封じるための空気室蓋２０ａとを備えている。なお、インクタンク上蓋１９の空気室２０は、図４（ａ）に示すように、主室１１へ通じる貫通孔２３を備えている。
【００３６】
フロントパネル３０は、図２に示すように、前面に、４つのノズルヘッド３１を備え、その裏面には、各主室１１から各ノズルヘッド３１へ通じる往路３５（図４（ａ），図６）及び各ノズルヘッド３１から各副室１３へ通じる復路３７（図４（ｂ），図６）が形成されている。更に、図２及び図４に示すように、フロントパネル３０の裏面には、往路３５及び復路３７を覆うように蓋パネル３０ａが取り付けられており、そして、蓋パネル３０ａの裏面にフロントパネルヒータ３３が取り付けられている。なお、図４に示すように、各主室１１から各往路３５へは往路入口３５ａが、各往路３５から各ノズルヘッド３１へは往路出口３５ｂが、各ノズルヘッド３１から各復路３７へは復路入口３７ｂが、各復路３７から各副室１３へは復路出口３７ａがそれぞれ設けられている。
【００３７】
ノズルヘッド３１は、圧電変換素子３８を備え、往路出口３５ｂを介して供給されたインクを、その圧電変換素子３８の体積変化に応じて噴射する。また、ノズルヘッド３１へ供給されたインクは、復路入口３７ｂ及び復路３７を経由して副室１３へと循環可能になっている。すなわち、インクは図６に矢印で示すように、往路３５、往路出口３５ｂ及び下分岐点３１ａを経由してノズル３２へ至り、更に上分岐点３１ｂ、復路入口３７ｂ及び復路３７を経由して副室１３へと循環可能になっている。また、ノズル３２は、１２８個の微細な噴射口を６４個ずつ２列に並べて構成されており、圧電変換素子３８の微少な体積変化によってインクが加圧されることにより、インクを記録紙へ噴射する。
【００３８】
カム５０は、インクタンク上蓋１９の上に、図３の左右方向へ摺動可能な状態で取り付けられており、当接面５０ａ付近をインクタンク上蓋１９上から右方へ突出させている。また、カム５０はカム面５０ｂを４つ備えており、カム５０の左端に設けられた突起５２と、インクタンク上蓋１９に設けられた突起１９ｅとの間に架け渡されたスプリング５１に付勢されることによって、通常時にはカム面５０ｂが弁開閉レバー２４の上端部２４ａに触れない状態を保持している。
【００３９】
溶融タンク４０は、図２に示すように、黒、シアン、マゼンタ、イエローの各色毎に４つの部屋に分かれており、各部屋は固形インクとしてのインクペレット（図示せず）を投入して格納できるように、上部が開口された箱状になっている。また、この溶融タンク４０の各部屋の下部には、図４（ｂ）に示すように、溶融したインクを副室１３に導くための導通路４７が形成されている。溶融タンク４０はヒータを備えており、そのヒータによってインクペレットを溶融させ、導通路４７を介してインクタンク１０の副室１３に供給する。更に、制御盤ステージ７０は制御基板を備えており、ヘッド１の上部に取り付けられている。
【００４０】
このように構成されたヘッド１では、各種ヒータ１７，３３等を駆動してインクペレットを溶融状態に保持した後、印字データ等に基づいて前述のように圧電変換素子３８を駆動すれば、インクを噴射することができる。また、上記パージングポジションへ移動したときには、次のようなパージを実行することができる。なお、パージとは、フロントパネル３０及びノズルヘッド３１内のインクに主室１１側から加圧して、不吐出の原因となるインク中の気泡、ゴミをインクと一緒に、ノズル３２内のものはノズル面３６から外に、フロントパネル３０内のものは副室１３に送り込み、それぞれに、フィルタ２９で濾過したきれいなインクを充填する作業である。インク中に気泡が混じるのは、電源を切ったときヘッド１の温度が下がりインクが固化し、再び電源を入れインクが溶けるときに発生する。ゴミはノズル３２から入り込む場合がある。
【００４１】
また、本インクジェットプリンタは、フロントパネル３０内の気泡等を除去するための循環パージングポジションと、ノズル３２内の気泡等を除去するための排出パージングポジションとを備えている。ヘッド１が循環パージングポジションへ移動すると、カム５０の当接面５０ａがフレーム１００に押し付けられると共に（図３参照）、そのフレーム１００に設けられた中空円筒状のキャップ５５が貫通孔２０ｂを被覆する。すると、カム５０はインクタンク上蓋１９の上を相対的に左方向に摺動し、カム面５０ｂが弁開閉レバー２４の上端部２４ａを図３の下方向に押し動かす。このため、弁開閉レバー２４はレバー台座２５を支点として揺動し、圧接弁２８と副室入口２２ｂとの圧接が解け、図５に示すように副室入口２２ｂが開放されると共に、圧接弁２７と副室出口２１ｂとが圧接し、副室出口２１ｂが密閉される。
【００４２】
ヘッド１が図３における更に右方の排出パージングポジションへ移動すると、弁開閉レバー２４は更に揺動し、圧接弁２８が副室入口２２ｂを下方から密閉する。このとき、キャップ５５は弾性変形して貫通孔２０ｂを被覆し続け、前述のように、圧接弁２７も弾性変形して副室出口２１ｂを密閉し続ける。
【００４３】
上記いずれかのパージングポジションへヘッド１が移動したとき、キャップ５５が貫通孔２０ｂを被覆しているので、そのキャップ５５の中空部に接続されたパイプ５７を介してポンプ１２０（図１）から圧縮空気を送り込めば、次のように気泡等を押し出すことができる。すなわち、図７に模式的に示すように、上記圧縮空気の送り込みによって主室１１内の気圧が上昇する。副室出口２１ｂが圧接弁２７により密閉されているので、主室１１内に溶融状態で貯留されたインク４００はフィルタ２９で気泡，ゴミを濾過され、主室出口２２ａ，往路入口３５ａ，往路３５，往路出口３５ｂを経てノズルヘッド３１に達する。
【００４４】
ここで、循環パージングポジションでは、副室入口２２ｂが開放されている。このため、ノズルヘッド３１に達したインク４００は、ノズル３２から外に排出（吐出）される経路と、復路入口３７ｂ側へ向かう２経路に分かれる。ノズル面３６が開放されている場合、それぞれの流量比は往路３５、復路３７、ノズル３２の流路抵抗に応じて定まる。復路入口３７ｂ側の経路に流れたインク４００は、復路３７，復路出口３７ａ，副室入口２２ｂを経由して、副室１３へ送られる。これにより、往路３５内，ノズル３２内，復路３７内の気泡を含んだインク４００はきれいなインク４００に置き換えられる。
【００４５】
一方、排出パージングポジションでは、副室入口２２ｂが圧接弁２８により密閉されている。このため、ノズルヘッド３１に達したインク４００は、全てノズル３２から外に排出される。これにより、ノズル３２内の気泡を含んだインク４００は、確実にきれいなインク４００に置き換えられる。
【００４６】
排出パージングポジションにおけるパージの後、ヘッド１を左へ移動させて、当接面５０ａをフレーム１００から離すと、弁開閉レバー２４の上端部２４ａは、カム面５０ｂによって押し付けられなくなる。すると、弁開閉レバー２４は、板バネ２６の付勢力によってレバー台座２５を支点として揺動し、副室入口２２ｂが密閉、副室出口２１ｂが開放された状態となる。これによって、パージにより副室１３内に強制的に送られたインク４００を、連通路２１から主室１１に帰還させ、主室１１と副室１３の液面を同じレベルにすることができる。そして、主室１１に帰還したインク４００は、再利用が可能となる。なお、副室１３内のインク４００を復路３７，往路３５等を経由して主室１１に帰還させると、往路３５等に気泡やゴミが残留する可能性があるが、ヘッド１では、インク４００を連通路２１経由で主室１１に直接帰還させている。このため、インク４００の噴射経路（往路３５等）を一層確実に浄化することができる。
【００４７】
本実施の形態のヘッド１は、ノズル３２の全体としての流路抵抗が、復路３７の流路抵抗よりも大きくなるように設計されている。このように流路抵抗を設定する方法としては、例えば、インクは温度が高いほど流動性が向上する。そこで、ノズル３２内のインクの温度を低く、復路３７内のインクの温度を高く、それぞれ調整することによって、ノズル３２の流路抵抗を高く、復路３７の流路抵抗を低く、それぞれ設定することができる。また、流路断面積の大小や、流路形状によって流路抵抗を設定してもよい。このため、ヘッド１を循環パージングポジションへ移動させてパージを行った場合、往路３５へ送り込まれたインク４００の大部分が復路３７を介して循環される。また、ヘッド１を排出パージングポジションへ移動させてパージを行った場合、前述のように全てのインク４００がノズル３２から外に排出される。従って、後述のように、ヘッド１を循環パージングポジション及び排出パージングポジションへ順次移動させて、各パージングポジションで個々にパージを行えば、往路３５内、ノズル３２内、復路３７内の気泡を含んだインク４００を、きれいなインク４００にきわめて効率的に置き換えることができる。
【００４８】
次に、制御盤ステージ７０の制御基板の構成を説明する。図８は、制御盤ステージ７０の制御基板の構成を概略的に表す説明図である。図８に示すように、制御盤ステージ７０の制御基板は、制御プログラム等を格納しているＲＯＭや入出力ポート等を内蔵するワンチップ型のＣＰＵ７０ａ，印字データ等に応じて圧電変換素子３８を駆動するためのヘッド駆動回路７０ｂ、キャリッジモータ８，搬送モータ１１１，パッド駆動モータ１１７，ポンプ１２０等の各種モータを駆動するためのモータ駆動回路７０ｃ、インクタンクヒータ１７，フロントパネルヒータ３３等の各種ヒータを駆動するためのヒータ駆動回路７０ｄ、及び、図示しないＲＡＭ，時計等を主要部として構成されている。
【００４９】
このように構成された制御盤ステージ７０では、ＣＰＵ７０ａが、例えば起動時等の所定タイミングで、パージによるメンテナンス動作を実行する。続いて、ＣＰＵ７０ａが実行する処理について説明する。図９は、インクタンク１０及びフロントパネル３０を所定温度に保持して印字の準備を行う起動時に、ＣＰＵ７０ａが実行する処理を表すフローチャートである。なお、ヒータ制御に関わる処理（Ｓ１〜Ｓ７）を除けば、ＣＰＵ７０ａは、印字の前後，印字中等の上記所定タイミングにも、以下と同様の処理によってメンテナンス動作を実行する。
【００５０】
処理を開始すると、先ず、Ｓ１（Ｓはステップを表す：以下同様）にて、ヘッド１をキャリッジモータ８によって高速加熱ポジションに移動配置する。ヘッド１を加熱するインクタンクヒータ１７及びフロントパネルヒータ３３は、それぞれ複数のヒータを組み合わせて構成されているが、この高速加熱ポジションにヘッド１を移動配置すると、その全てのヒータが電源に接続されて通電可能となる。続くＳ３では、この状態でヒータ駆動回路７０ｄを制御し、インクタンクヒータ１７及びフロントパネルヒータ３３を構成する全てのヒータを作動させてヘッド１を高速加熱する。
【００５１】
Ｓ３の処理によってヘッド１をある程度加熱すると、Ｓ５へ移行し、インクタンクヒータ１７の内、ヘッド１がどの位置にあっても通電可能なヒータのみに通電を行ってインクタンク１０を所定温度に保持する。続くＳ７では、フロントパネルヒータ３３の内、ヘッド１がどの位置にあっても通電可能なヒータのみに通電を行い、その通電状態を制御してフロントパネル３０を所定温度に保持する。
【００５２】
続いて、Ｓ１１へ移行すると、モータ駆動回路７０ｃを介してキャリッジモータ８を駆動し、ヘッド１を前述の循環パージングポジションまで移動させる。すると、副室入口２２ｂが開放されると共に副室出口２１ｂが密閉される。続くＳ１３では、ポンプ１２０を駆動してパージ（パージング）を行う。すると、前述のように大部分のインク４００を復路３７を介して副室１３へ送り、往路３５内，復路３７内，及びノズル３２の分岐点近傍のインク４００をきれいなインク４００に置き換えることができる。このとき、ノズル３２から外へはあまりインク４００が排出されず、インク４００の浪費を防止することができる。
【００５３】
続いて、Ｓ１５へ移行すると、ヘッド１を前述の排出パージングポジションまで移動させる。すると、副室入口２２ｂ及び副室出口２１ｂが共に密閉される。このため、続くＳ１７にてパージ（パージング）を行うと、前述のように、全てのインク４００をノズル３２から外に排出することができる。このため、ノズル３２内のインク４００をきれいなインクに置き換えることができる。Ｓ１７によるパージが終了した後は、Ｓ１９へ移行し、キャリッジモータ８を駆動してヘッド１を所定のホームポジション（プリンタ作動中にヘッド１が通常待機する位置）へ移動させて処理を終了する。
【００５４】
このように、本インクジェットプリンタでは、起動時にヘッド１を加熱してインク４００を溶融状態に保持した後（Ｓ１〜Ｓ７）、循環パージングポジションでのパージング（Ｓ１３）と排出パージングポジションでのパージング（Ｓ１７）とを順次実行している。そして、前者のパージングでは、ポンプ１２０によって加圧されたインク４００の大部分を復路３７を介して副室１３へ帰還させ、往路３５内，復路３７内，及びノズル３２の分岐点近傍の気泡を含んだインク４００をきれいなインク４００に置き換えることができる。また、この間、インク４００はあまり浪費されない。
【００５５】
また、後者のパージングでは、ポンプ１２０によって加圧されたインク４００の全てをノズル３２より排出することができる。このパージングにより、ノズル３２内のインク４００をきれいなインク４００に置き換えることができる。また、このとき、往路３５内及び復路３７内のインク４００は既にきれいなインク４００に置き換えられている。このため、後者のパージングでは、ノズル３２内の気泡やゴミだけを排出するのに必要最小限のインク４００を送っても、インク４００の噴射経路全体を充分に浄化することができる。すなわち、後者のパージングの実行時には、往路３５等からノズル３２に気泡等が流入することがない。従って、後者のパージングに伴うインク４００の浪費、延いては、メンテナンス動作全体におけるインク４００の浪費を良好に抑制することができる。
【００５６】
しかも、上記各パージングの切り換えは、ノズル３２の全体としての流路抵抗を予め大きく設計しておくと共に、圧接弁２８による副室入口２２ｂの開放／密閉を切り換えることによって確実になされる。従って、インク４００の噴射経路等の流路抵抗の変動を補わなくても、その噴射経路をきわめて確実に浄化して、吐出不良の発生等をきわめて良好に抑制することができる。更に、副室１３内のインク４００は復路３７を通らず、連通路２１を介して主室１１へ帰還される。従って、本インクジェットプリンタでは、インク４００の噴射経路を一層確実に浄化すると共に、インク４００の浪費をきわめて良好に抑制することができる。
【００５７】
なお、上記処理の間、パッド駆動モータ１１７は、ゴムパッド１１５をノズル面３６から隔離した状態に保持する。また、このパッド駆動モータ１１７は次のように周知の制御で駆動してもよい。すなわち、上記パージングの後にノズル面３６にゴムパッド１１５を圧接してワイピングを行ったり、インクジェットプリンタの停止中にノズル面３６にゴムパッド１１５を圧接して、ノズル３２内のインクの乾燥を防止したりしてもよい。
【００５８】
更に、図１０に矢印で例示するように、ゴムパッド１１５をノズル面３６に圧接すれば、ノズル３２の開口部を封止してノズル３２からインク４００が排出されるのを防止することができる。この場合、往路３５へ送り込まれた全てのインク４００が復路３７を介して循環される。従って、Ｓ１３，Ｓ１７におけるパージングの実行時にゴムパッド１１５の圧接／隔離を切り換えれば、往路３５内、ノズル３２内、復路３７内の気泡を含んだインク４００を、きれいなインク４００に一層効率的に置き換えることができる。
【００５９】
そこで、ＣＰＵ７０ａが実行する処理を次のように変形してもよい。図１１は、ＣＰＵ７０ａが起動時に実行する処理の他の形態を表すフローチャートである。なお、この処理は図９で説明した処理と殆ど同じであるので、異なる部分を中心に説明する。
【００６０】
前述のように、各種ヒータを駆動してインクタンク１０及びフロントパネル３０を所定温度に保持した後（Ｓ１〜Ｓ７）、ヘッド１を循環パージングポジションへ移動させると（Ｓ１１）、続いて、前述のＳ１３に替えてＳ１３ａの処理を実行する。このＳ１３ａでは、パッド駆動モータ１１７を介してゴムパッド１１５をノズル面３６に圧接した状態でポンプ１２０を駆動し、インク４００を復路３７を介して循環させる循環パージングを行う。すると、往路３５へ送り込まれた全てのインク４００が復路３７を介して循環される。また、この間、インク４００は一切浪費されない。
【００６１】
続いて、前述のようにヘッド１を排出パージングポジションへ移動させた後（Ｓ１５）、Ｓ１７に替えてＳ１７ａの処理を実行する。このＳ１７ａでは、ゴムパッド１１５をノズル面３６から隔離した状態でポンプ１２０を駆動し、インク４００をノズル３２から外に排出する排出パージングを行う。排出パージングが終了した後は、Ｓ１９へ移行し、ヘッド１を前述のホームポジションへ移動させて処理を終了する。この場合、Ｓ１３ａの循環パージングでは、ポンプ１２０によって加圧されたインク４００を全て復路３７を介して副室１３へ帰還させ、Ｓ１７ａの排出パージングでは、ポンプ１２０によって加圧されたインク４００を全てノズル３２より排出することができる。すなわち、上記加圧されたインク４００を外に排出するか副室１３へ帰還させるかを、ノズル３２，復路３７等の流路抵抗には全く関係なく、きわめて確実に切り換えることができる。従って、この場合、インク４００の噴射経路を一層確実に浄化すると共に、インク４００の浪費を一層良好に抑制することができる。
【００６２】
なお、上記実施の形態において、弁開閉レバー２４，カム５０，及びキャリッジモータ８が第１バルブ制御手段、第２バルブ制御手段に、制御盤ステージ７０（中でもＣＰＵ７０ａ）がパージ制御手段に、それぞれ相当する。また、本発明は上記実施の形態になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施することができる。
【００６３】
例えば、副室入口２２ｂの開放／密閉を切り換える第１バルブ手段及び第１バルブ制御手段は、電磁弁とその駆動回路とによって構成してもよい。また、圧接弁２７も電磁弁を用いて構成してもよい。但し、上記実施の形態のように、ヘッド１の移動に応じて摺動するカム５０を用いて機械的な連動により副室入口２２ｂの開放／密閉等を切り換える場合、装置の構成を簡略化して製造コストを低減することができる。更に、ゴムパッド１１５の圧接／隔離を切り換える切換手段は、例えばソレノイド等、他のアクチュエータによっても構成することができる。
【００６４】
また、ノズルヘッド３１の開口部を封止する封止手段としては、ゴムパッド１１５に限らず、メンテナンスペーパを使用することもできる。図１２は、メンテナンスペーパとしてのロール紙７００を使用するメンテナンスユニット８００の構成を表す断面図である。なお、このメンテナンスユニット８００は、前述の実施例でゴムパッド１１５を設けた位置、すなわちガイド面１０１の右端に、パージングポジションへ移動したノズルヘッド３１と対向するように設けられる。なお、このメンテナンスユニット８００は、特願平９−１９４５３３号に記載した「メンテナンスユニット１００」とほぼ同様の構成であり、ポンプ１２０がモータ駆動回路７０ｃによって（すなわちロール紙７００を駆動する駆動系とは独立に）駆動される点においてのみ異なる。
【００６５】
図１２に示すように、ロール紙７００は消耗品であるのでカセット７８０に保持され、使用後はカセット７８０ごと交換、もしくはロール紙７００のみ交換される。ユーザーへの供給はカセット７８０と交換用のロール紙７００のセットとの両方で行われ、ユーザーの都合のよい方を選択できる。
【００６６】
カセット７８０の内部には、内壁面に突出して未使用のロール紙７００を支持するピン７８３と、そのロール紙７００を搬送する定量送りローラ７８５（図１３）と、その搬送されたロール紙７００を巻き取る巻き取り軸７８７と、ロール紙７００をノズルヘッド３１に圧接する圧接板７８９とを備えている。なお、ピン７８３が形成されたカセット７８０側壁は、略Ｕ字形の切り込みを形成されてバネ部Ｓとなっている。このため、ピン７８３は、ロール紙７００の装着時に外側へ揺動し、後に弾性力で復帰してロール紙７００の紙管を支持する。
【００６７】
更に、カセット７８０側壁には、ノズル面３６に垂直な方向に伸びる長穴７９１が形成され、その長穴７９１に圧接板７８９の支持部７９３に形成されたピン７９３ａが嵌合している。圧接板７８９は、図１３に示すように、この支持部７９３と、支持部７９３にピン７９５ａを介して揺動自在に接続された板部７９５と、板部７９５を支持部７９３から隔離方向に付勢する圧縮コイルバネ７９７とを備えている。カセット７８０内には、この他、定量送りローラ７８５に圧接されてロール紙７００を挟み込むニップローラ７９８が設けられている。
【００６８】
また、カセット７８０の左右側面には、図１２に示すように、ガイド用のピン７８０ｃが突設されている。このピン７８０ｃは、カセット７８０の側面より突出した巻き取り軸７８７と共に、メンテナンスユニット８００のサイドフレーム８０２，８０３に形成されたガイド８０４，８０５に嵌合し、カセット７８０を正規の装着位置に誘導するものである。ガイド８０４，８０５に沿ってカセット７８０を装着するとき、その下方に配設されたセンサ８１０の可動部８１１及び８１３が軸８１１ａ，８１３ａを中心に揺動する。そして、カセット７８０が完全に装着されると、キャリッジ３側の可動部８１１が、カセット７８０内でピン７８３によって保持されたロール紙７００に当接する。このセンサ８１０は、可動部８１１の揺動状態に基づき、ロール紙７００の有無を検出するものである。
【００６９】
また、カセット７８０はノズルヘッド３１との対向部で開口しており、以下に述べるように圧接板７８９がノズルヘッド３１方向に移動したとき、ロール紙７００がカセット７８０外に突出してノズル面３６に圧接する。すなわち、長穴７９１を介してカセット７８０の両側に突出した圧接板７８９のピン７９３ａは、メンテナンスユニット８００の前端（キャリッジ３側：以下、カセット７８０に対しても同様に前後を定義する）を中心に揺動するアーム８１５の先端に係合する。メンテナンスユニット８００の更に前方には、キャリッジ３に当接して揺動するレバー８１７が設けられ、このレバー８１７の揺動に応じて圧接板７８９が次のように突出する。
【００７０】
レバー８１７は、メンテナンスユニット８００の前方に突出した軸（後述の軸８２５と平行で図示省略）を中心に揺動可能に配設され、キャリッジ３が前述のパージングポジションまで移動すると、そのキャリッジ３に押されて図１２における上部を手前側に倒すように揺動する。レバー８１７には上記軸を中心にした傘歯車８１７ａが一体形成され、その傘歯車８１７ａは、押圧片８２３に一体形成された傘歯車８２３ａに噛合している。押圧片８２３は、上記軸及びそれと平行に突出した軸８２５の間に、図１２の紙面に垂直な軸を中心に揺動自在に架設され、レバー８１７の上記揺動に伴って図１２における反時計回りに揺動する。
【００７１】
ピン７９３ａ及びアーム８１５は、メンテナンスユニット８００の左側（すなわち図１２の裏手側）でも同様に構成され、一対のアーム８１５の前端部には、鉄板８２９が架設されている。そして、押圧片８２３の先端は、上記揺動に伴って鉄板８２９を押圧する。各アーム８１５は、軸８１５ａを中心に揺動する上アーム８３１、及び、その上アーム８３１の略中間部に段付きカシメピン８３３ｂを介して揺動可能に接続された下アーム８３３を備え、上アーム８３１の前端部が鉄板８２９の左右端縁に固定乃至はそれら両者が一枚の金属板によって一体に折曲形成されている。また、下アーム８３３の前端と鉄板８２９の下端との間には、引張コイルバネ８３５が架設されている。この引張コイルバネ８３５によって下アーム８３３の先端（後端）は上方に付勢され、通常時には上アーム８３１の前端下縁部に折曲形成された突片８３１ｃに対して、下アーム８３３の前端下縁部が当接した状態、すなわち、上アーム８３１及び下アーム８３３の後端間に、ピン７９３ａがちょうど嵌合する程度の間隙８１５ｂが形成される状態に保持される。
【００７２】
そして、前述のように鉄板８２９が押圧片８２３によって押圧されると、アーム８１５全体が軸８１５ａを中心として図１２における反時計回りに揺動し、圧接板７８９をロール紙７００と共に突出させる。また、圧接板７８９がロール紙７００を挟んでノズルヘッド３１等に当接したときは、下アーム８３３が段付きカシメピン８３３ｂの周りに引張コイルバネ８３５の付勢力に抗して図１２における時計回りに揺動する。これによって、ノズルヘッド３１等への当接時の衝撃を緩和することができる。また、押圧片８２３からの押圧力が作用しないときは、アーム８１５は、板バネ８３７の作用により下降位置に保持される。
【００７３】
次に、キャリッジ３の移動に伴う圧接板７８９及びロール紙７００の動作について、図１３，１４を用いて説明する。キャリッジ３がパージングポジションまで移動すると、前述のように圧接板７８９が上方に突出し、図１３に示すように、ノズルヘッド３１のノズル面３６に、板部７９５がロール紙７００を挟んで圧接される。板部７９５の表面には、その上下端縁に沿って一対の突条７９５ｂが形成され、ロール紙７００はその突条７９５ｂの間に張設される。このため、板部７９５表面のロール紙７００にはきわめて良好な平面性が確保され、ロール紙７００は良好にノズル面３６に密着する。この動作により、ノズル面３６周囲の汚れを拭き取ることができる。また、この状態でポンプ１２０を駆動すれば、ゴムパッド１１５を圧接した場合と同様にノズル３２の開口部を封止して、前述の循環パージングを実行することができる。
【００７４】
このとき、ピン７９５ａが設けられた側の板部７９５下端はノズルヘッド３１との間にロール紙７００をしっかりと挟み付けている。そこで、続いて定量送りローラ７８５及び巻き取り軸７８７を駆動し、ロール紙７００を搬送すると、板部７９５下端と定量送りローラ７８５との間に架設されたロール紙７００に張力が加わる。この張力によって、板部７９５はピン７９５ａを中心に、圧縮コイルバネ７９７の付勢力に抗して下方（図１３における時計回り）に揺動する。このため、図１４に示すようにロール紙７００が退避して、ノズル面３６とロール紙７００との間に間隙が設けられる。この状態でポンプ１２０を駆動すれば、ノズル面３６が開放されているので前述の排出パージングを実行することができる。
【００７５】
この場合、板部７９５の下端がロール紙７００を挟んでノズルヘッド３１に圧接されているので、排出されたインク４００を良好にロール紙７００によって受け止めることができる。また、ロール紙７００を搬送しながらインク４００を排出することができるので、排出されたインク４００が溜まってノズル面３６に再び付着するのも防止することができる。更に、ポンプ１２０を停止した後もロール紙７００を搬送し続ければ、板部７９５表面に、汚れていない未使用のロール紙７００を配設することができる。このため、次回のメンテナンス動作によるノズル面３６の浄化を一層良好に行うことができる。また、排出パージングの終了後、このようにして汚れていない未使用のロール紙７を板部７９５表面に配設し、キャリッジ３を一旦左へ移動させてレバー８１７から隔離した後、再びパージングポジションへ移動させると、図１３で説明したように、未使用のロール紙７がノズル面３６に圧接される。この動作により、パージング後にノズル面３６に残されたインクも拭き取ることができる。
【００７６】
封止手段（ロール紙７００が相当）及び切換手段（圧接板７８９，アーム８１５，レバー８１７，及び押圧片８２３が相当）をこのように構成した場合にも、前述の実施の形態と同様に循環パージング及び排出パージングを実行して、同様の作用・効果を得ることができる。また、封止手段をこのようにロール紙７００等のメンテナンスペーパを利用して構成した場合、機械的な構成が多少複雑化するが、上記作用・効果に加えて、未使用のものをノズル面３６に対向させることによりノズル面３６を一層良好に浄化することができるといった効果が生じる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されたインクジェットプリンタの基本構成を表す概略図である。
【図２】そのプリンタのヘッドの構成を表す分解斜視図である。
【図３】そのヘッドのインクタンクの構成を表す上面図である。
【図４】そのインクタンクの構成を表すＢ−Ｂ線及びＣ−Ｃ線切断端面図である。
【図５】そのインクタンクの副室入口及び圧接弁の構成を表す断面図である。
【図６】上記ヘッドのパージの動作を表す説明図である。
【図７】上記ヘッドの図９の処理に関わる構成を模式的に表す説明図である。
【図８】上記プリンタの制御基板の構成を概略的に表す説明図である。
【図９】その制御基板のＣＰＵが起動時に実行する処理を表すフローチャートである。
【図１０】上記ヘッドの図１１の処理に関わる構成を模式的に表す説明図である。
【図１１】上記ＣＰＵが起動時に実行する処理の他の形態を表すフローチャートである。
【図１２】他の実施の形態におけるメンテナンスユニットの構成を表す断面図である。
【図１３】そのメンテナンスユニットによる循環パージングの動作を表す説明図である。
【図１４】そのメンテナンスユニットによる排出パージングの動作を表す説明図である。
【図１５】従来のインクジェットヘッドの構成を表す概略図である。
【符号の説明】
１…ヘッド、５…ガイド軸、８…キャリッジモータ、１０…インクタンク、１１…主室、１３…副室、２１…連通路、２４…弁開閉レバー、２７，２８…圧接弁、２９…フィルタ、３１…ノズルヘッド、３２…ノズル、３５…往路、３６…ノズル面、３７…復路、３８…圧電変換素子、４０…溶融タンク、５０…カム、７０…制御盤ステージ、１１５…ゴムパッド、１１７…パッド駆動モータ、１２０…ポンプ、４００…インク

Claims

インクを貯留する主室と、
前記主室と連通路を介して結ばれた副室と、
前記主室に貯留されたインクを被記録媒体に噴射するノズルを有するノズルヘッドと、
前記主室から前記ノズルヘッドへインクを供給するための往路と、
前記ノズルヘッドから前記副室へインクを帰還させるための復路と、
前記主室に貯留されたインクを前記往路へ供給してパージを行うパージ手段と、
前記ノズルヘッドから前記復路を介して前記副室に至るインクの流通経路を開閉する第１バルブ手段と、
前記パージ手段がパージを行うときに、前記第１バルブ手段により前記流通経路を開放するか閉鎖するかを切り換える第１バルブ制御手段と、
前記連通路を開閉する第２バルブ手段と、
前記第２バルブ手段により前記連通路を開放するか閉鎖するかを切り換える第２バルブ制御手段とを備え、
前記第１バルブ制御手段によって前記流通経路を開放し、かつ、前記第２バルブ制御手段によって前記連通路を閉鎖した状態で前記パージ手段にパージを行わせ、続いて、前記第１バルブ制御手段によって前記流通経路を閉鎖した状態で前記パージ手段にパージを行わせる
ことを特徴とするインクジェットプリンタ。
前記ノズル全体としての流路抵抗が、前記復路の流路抵抗よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリンタ。
前記パージ手段がパージを行うとき、前記ノズルの開口部を封止可能な封止手段と、
前記パージ手段がパージを行うとき、前記封止手段による封止を行うか否かを切り換える切換手段とを備え、
前記第１バルブ制御手段によって前記流通経路を開放し、かつ、前記第２バルブ制御手段によって前記連通路を閉鎖した状態で前記パージ手段にパージを行わせるときに、前記切換手段によって前記封止手段により封止を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェットプリンタ。