JP4051707B2

JP4051707B2 - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JP4051707B2
Application number: JP2004147274A
Authority: JP
Inventors: 英明拜郷
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1998-02-06
Filing date: 2004-05-18
Publication date: 2008-02-27
Anticipated expiration: 2019-01-14
Also published as: JP2004230904A

Description

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。

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。

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。

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。

特開昭５６−７５８６７号公報

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。

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。

本発明は、複数のノズル孔をノズル面に開口し、各ノズル孔からインクを噴射する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、前記インクタンクと前記ヘッドユニットとの間でインクの循環流路を形成する第１のインク流路および第２のインク流路と、前記第１のインク流路に設けられ、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内へ回収する循環パージを行う循環ポンプ手段と、前記第２のインク流路に設けられ、その第２のインク流路を連通及び遮断するバルブ手段と、前記ヘッドユニットのノズル面を覆う吸引キャップを有し、前記ヘッドユニットよりインクを吸引する吸引パージを行う吸引パージ手段と、前記循環ポンプ手段、バルブ手段及び吸引パージ手段を制御するパージ制御手段とを備え、印字動作の際には、前記循環ポンプ手段が前記第１のインク流路を閉塞しない状態で停止され、前記バルブ手段が前記第２のインク流路を遮断して、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、前記パージ制御手段は、前記循環パージを行う際に、前記第２のインク流路を連通させるように前記バルブ手段を動作しかつ前記循環ポンプ手段を動作してインクを循環させるとともに、前記吸引パージ手段を動作して吸引パージを行わせ、前記第１のインク流路に速いインクの流速を生じさせることを特徴とする。

また、前記ヘッドユニットは、好ましくは、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。

本発明によれば、印字動作の際には、循環ポンプ手段が第１のインク流路を閉塞しない状態で停止され、バルブ手段が第２のインク流路を遮断して、インクタンクから第１のインク流路、ヘッドユニットにインクが供給される。また循環パージを行う際には、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、ヘッドユニット及び第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。

図１は第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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

その循環パージを行う際に、第１の参考例では、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。

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。

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。

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。

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。

図２と図３は、第２の参考例を示すものである。前記参考例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。

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。

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。

循環パージは、前述の参考例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。

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。

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。

なお、この参考例においては、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。

本発明の実施の形態は、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。

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、前述の参考例と同様に、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。

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。

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。

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。

また、本実施の形態においては、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、本発明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。

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。

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。

前述の参考例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。

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。

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。

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。

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。

第４の参考例は、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。

第５の参考例は、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。

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。

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。

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、第１の参考例と同様に行われる。

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、第１の参考例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。

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。

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。

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。

上記参考例においては、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。

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、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。

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。

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。

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。

上記のように、本発明の実施の形態は、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、ヘッドユニット及び第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、ワイパー部材にてヘッドユニット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。

また、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、前記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。

なお、第１の参考例は、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、そのためヘッドユニット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。

上記第１の参考例において好ましくは、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。

また、上記第１の参考例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、第２の参考例は、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、アクチュエータ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、そのためヘッドユニット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。

また、第２の参考例において好ましくは、振動付与手段が、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、ヘッドユニット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。

また、第２の参考例において好ましくは、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。

また、第２の参考例において好ましくは、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ことができる。

さらに、第２の参考例において好ましくは、動作部材を回転駆動されるカム部材とし、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。

第３の参考例は、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ヘッドユニット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ヘッドユニット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、ヘッドユニット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、吸引キャップがヘッドユニット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。

上記第３の参考例において好ましくは、吸引キャップが、開閉手段に連係され、吸引キャップがヘッドユニットのノズル面を覆い閉空間を形成するとき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。

また、上記第３の参考例において好ましくは、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ヘッドユニット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。

第４の参考例は、循環パージを行う際に、保存キャップ手段にてヘッドユニット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、ヘッドユニット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。

第５の参考例は、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を行う。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。

この第５の参考例によれば、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ヘッドユニット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ヘッドユニット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ヘッドユニット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。

上記第５の参考例において好ましくは、ヘッドユニット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、制御手段にて、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、ヘッドユニット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。

また、上記第５の参考例において好ましくは、前記バルブ手段が、開閉バルブで、前記補助パージを行う際に、第２のインク流路の連通を遮断するものであり、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。

また、上記第５の参考例において好ましくは、キャッピング手段が、ヘッドユニット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、制御手段が、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。

さらに、上記第５の参考例において好ましくは、キャッピング手段が、ヘッドユニット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、制御手段が、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、ヘッドユニット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、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。

また、上記第５の参考例において好ましくは、キャッピング手段を、印字停止時又は印字休止時にヘッドユニット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とすることで、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。

第６の参考例は、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ヘッドユニット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。

本発明の実施の形態、第１、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。第２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。第２の参考例の振動付与手段を拡大した図である。本発明の第３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。

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

複数のノズル孔をノズル面に開口し、各ノズル孔からインクを噴射する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、
前記インクタンクと前記ヘッドユニットとの間でインクの循環流路を形成する第１のインク流路および第２のインク流路と、
前記第１のインク流路に設けられ、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内へ回収する循環パージを行う循環ポンプ手段と、
前記第２のインク流路に設けられ、その第２のインク流路を連通及び遮断するバルブ手段と、
前記ヘッドユニットのノズル面を覆う吸引キャップを有し、前記ヘッドユニットよりインクを吸引する吸引パージを行う吸引パージ手段と、
前記循環ポンプ手段、バルブ手段及び吸引パージ手段を制御するパージ制御手段と
を備え、
印字動作の際には、前記循環ポンプ手段が前記第１のインク流路を閉塞しない状態で停止され、前記バルブ手段が前記第２のインク流路を遮断して、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、
前記パージ制御手段は、前記循環パージを行う際に、前記第２のインク流路を連通させるように前記バルブ手段を動作しかつ前記循環ポンプ手段を動作してインクを循環させるとともに、前記吸引パージ手段を動作して吸引パージを行わせ、前記第１のインク流路に速いインクの流速を生じさせることを特徴とする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記載のインクジェット記録装置。