JP4071156B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はインク供給装置を備えたインクジェット記録装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図5は印字可能幅4インチの長尺ラインヘッド（以下、単に印字ヘッドという）を採用したインクジェットプリンタ−におけるインク供給系の構成を表わす概略流路図である。
【０００３】
ただし、図４は１ステ−ションを概略的に示したものであり、複数の印字ヘッドを備える場合は、各印字ヘッドに対応して、同様のインク流路が並列的に配置される。
【０００４】
該プリンタ−においてはクリ−ニング時にインクを送り出す加圧ポンプ505、インクをサブタンク503に供給する供給ポンプ506及び、印字ヘッド501をクリ−ニングした際に印字ヘッド501より排出されたインクを廃インクタンク508へ送り込むための廃インクポンプ507の3つのポンプを備え各ポンプともにＤ、Ｅ、Ｆで示す方向にのみインクを送ることが可能であり、非駆動時にはインクの流通性が保たれている。
【０００５】
印字ヘッド501は印字を行っていく過程で、流路中の気泡及び、ノズル面へのゴミの付着といった影響より印字品位を保つためにシ−ケンス制御に定められたタイミングでクリ−ニングされる。
【０００６】
加圧ポンプを用いたクリ−ニングには2つの形式を有し、それぞれの目的に応じ前記シ−ケンス制御により適時行われる。
【０００７】
以下に前記2つのクリ−ニング形式について詳細な説明を加える。
【０００８】
インク循環クリ−ニング：サブタンク503〜印字ヘッド505間のインク流路中に滞留した気泡を除去することを目的とする。詳細には、加圧弁520を開放した状態で加圧ポンプ505を駆動させることによりインクをサブタンク503〜加圧ポンプ505〜チュ−ブ514〜印字ヘッド501へと圧送し、印字ヘッド501に圧送されたインクは一方では印字ヘッドノズルより排出され、一方ではチュ−ブ515を通過し、再びサブタンク503に戻される。
【０００９】
ここで印字ヘッド５０１内のインク流路概略を図５に示す。
【００１０】
チュ−ブ514より圧送されるインクはIN側フィルタ−603、インク吐出ノズル601近傍に設けられたノズル液室602に流入し、一方ではインク吐出ノズル601より外部へ排出され、他方ではOUT側フィルタ−604を通過し、チュ−ブ515に流入する。
【００１１】
該クリ−ニングにおいて設定される単位時間当たりに流動するインク量（以下；単に流量という）は、流路中にある気泡を流動させ、サブタンク503に戻すのに必要な値を設定するが、詳細には最も気泡が流動しにくいOUT側フィルタ−604を通過させるのに必要な流量を基準に決定される。特に本形態で用いられているステンレスメッシュフィルタ−を気泡が通過するためには、該フィルタ−両端面において0.3Kpa程度の差圧を発生させる必要があり、該差圧が発生するよう、途中インク吐出ノズル601より外部に排出される分を加味した上で圧ポンプ505の流量を設定する。
【００１２】
インク加圧クリ−ニング；インク吐出ノズル601及び、その周部にある気泡、異物等を除去することを目的とする。詳細には加圧弁520を閉じた状態にし、加圧ポンプ505を駆動させることによりインクをサブタンク503〜加圧ポンプ505〜チュ−ブ514〜印字ヘッド501へと圧送し、インクをインク吐出ノズル601より排出させ、ノズル液室602及び、印字ヘッドノズル601にある気泡、インク吐出ノズル601を遮るノズル面605に付着したゴミを押し流す。
【００１３】
ここで印字ヘッド５０１内のインクの流れを図５を用いて説明する。
【００１４】
チュ−ブ514より流入するインクはIN側フィルタ−603、ノズル液室602に流入し、インク吐出ノズル601より外部へ排出される。
【００１５】
該クリ−ニングにおける設定流量はノズル液室602及びノインク吐出ズル601内に滞留する気泡をインク吐出ノズル601外部へ流動せしめる十分な値が必要条件として設定される。本形態においては前記インク循環クリ−ニングにおいて設定される加圧ポンプ流量を本クリ−ニングに適用することで、前記必要条件が十分に満たされるため、共通の流量設定がなされている。
【００１６】
ところで、インク吐出ノズル601より排出されたインク（以下；単に廃液という）は、図5に示される回復桶502でキャッチされ、廃インクポンプ507の吸引力によりチュ−ブ516より吸引され、チュ−ブ517の先端より廃インクタンク508に貯蔵される。
【００１７】
廃インクタンク508には廃インクポンプ507が円滑に廃インクを輸送できるよう大気開放口510が設けられる。
【００１８】
さらに廃インクタンク508内には2本の導電性端子より構成される上限センサ−511が設けられ、該センサ−が上限位置まで廃インクが貯蔵されたことを検知した時点でユ−ザ−に交換を促す。廃インクタンク508は、ジョイント512より容易に脱着可能であり、交換に伴う廃インクの外部への漏れを防止するため、該廃インクを保持するための、吸収体509が設置される。
【００１９】
また、印字に必要なインクは脱着可能なインクカ−トリッジ513よりサブタンク503に一度貯蔵されるが、印字に伴い該サブタンク503内のインクが消費されるため、適時、新たにインクカ−トリッジ513よりインクを供給する必要がある。
【００２０】
供給ポンプ506を駆動させると、インクカ−トリッジ513よりチュ−ブ518にインクが吸引され、チュ−ブ519よりサブタンク503内に適量なインクが供給される。
【００２１】
また該サブタンク503にも円滑なインク供給を行うために圧力を抜くための大気開放口504が備えられている。
【００２２】
尚、インクカ−トリッジ内のインクは吸い出されるにしたがって収縮するパック状の容器に収容されており、また、複数の印字ヘッド501を備えるプリンタ−においては、必要なステ−ションのみを選択的に前記インク供給可能な構成を備える。
【００２３】
さらに印字を行う際には、加圧弁520が開放状態にされ、チュ−ブ514,515双方より印字ヘッド501へインクが供給され、それぞれIN側フィルタ−603、OUT側フィルタ−604で濾過された後、印字に使用する。ところでインクを印字ヘッド501に供給する際には主にインク吐出ノズル601部で発生する毛細管現象により、印字によって消費されたインクと等価量のインクが自動的に供給される。
〈例えば特許文献１参照〉
【特許文献１】
特開平11-334094（第4〜5頁、図1）
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来の構成において、特にインク循環クリ−ニングを行う際には、流路中に滞留する気泡を除去するために本来の意図にそぐわない廃液が発生し、ランニングコストの上昇を招いている。他方ランニングコストの上昇を抑えるためのインクリサイクルシステムも考案されているが、該構成においては装置のコストアップ及び、装置の大型化を招いている。
【００２５】
【課題を解決するための手段および作用】
上記課題を解決するための本出願に係わる発明は、印字ヘッドに正圧力を加える手段を有するインク供給装置において、ヘッドフィルタ−及び、印字ヘッドノズル近傍を通過しない循環流路を設けることにより前記インク循環クリ−ニングにて発生する廃液量を大幅に抑制、もしくはゼロにするインク流路構成を提供するものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図1は本発明によるインク供給装置のインク流路を表す概略図である。
【００２７】
ただし、図1は1ステ−ションを概略的に示したものであり、複数の印字ヘッドを備える場合は、各印字ヘッドに対応して、同様のインク流路が並列的に配置される。
【００２８】
本発明によるインク供給装置によればインクを送り出す加圧ポンプ105、廃インクを吸引する吸引ポンプ507の2つのポンプを備え、両ポンプともにＡ、Ｂで示す方向にのみインクを送ることが可能であり、非駆動時にはインクの流通性が保たれている。
図１において、101印字ヘッドで印字用紙幅に対応するインクノズルが配列されている。102は回復桶で、印字ヘッド101のインクノズルの回復処理を行う際に、インクノズルから吐出されるインクを受ける。105はポンプで、インクを印字ヘッド101に供給する。113はインクカートリッジで、大気開放口104が設けられ、また印字ヘッド101にインクを供給するインク供給口及び、印字ヘッド101から戻ってくるインクを受ける口が設けられている。
【００２９】
130、114はチューブで、インクカートリッジ113から印字ヘッド101にインクを供給する。115および131はチューブで、印字ヘッド101から戻ってくるインクをインクカートリッジ113に戻す。507はポンプで、回復桶102に溜まるインクを排出して、廃インクタンク508に供給する。516はチューブで、回復桶102のインクを排出する。 512はジョイントで、ポンプ507からのインクをチューブ517に流す。廃インクタンク508は大気開放口510および廃インクの上限の量を検出する上限センサ511が設けられている。
【００３０】
上述の印字ヘッド１０１の構成について、図２を参照して説明する。チューブ１１４および１１５はインクカートリッジのジョイント部に結合されている。結合されている部分に第１液室（以後、ＩＮ液室２０４と呼ぶ）が設けられている。チューブ１１４からＩＮ液室２０４を介してチューブ１１５に流れる。
【００３１】
２０３はフィルタで、ＩＮ液室２０４のインクがフィルタを通過して第２液室（以後ＯＵＴ液室３０１と呼ぶ）に入る。 ２０２はノズル液室で、ＯＵＴ液室３０１からインクが供給される。 ２０１はインク吐出ノズルで、ＯＵＴ液室３０１内のインクが吐出する。
【００３２】
チューブ114および115と印字ヘッド101との接合部について、ここでヘッドフィルタ−203及び、周部の配置を表す断面図を図3を参照して説明する。
【００３３】
本実施例では、垂直もしくは傾きを持って配置されたヘッドフィルタ−２０３面に設けられるＩＮ液室２０４に対しＯＵＴ側ジョイント３０４の接続位置は上方、ＩＮ側ジョイント３０３の接続位置は前記ＯＵＴ側ジョイント３０４の接続位置に対し下方に配置しており、インク循環クリ−ニング時に気泡の浮力を利用することで除去効果を上げている。
【００３４】
さらに好ましくはＩＮ側ジョイント３０３の内径ｋをヘッドフィルタ−２０３面に投影した際、フィルタ−範囲ｍにかからぬようにすることで、該回復時にＩＮ液室２０４に流入したインクが直接ヘッドフィルタ−２０３にかかることなく、インク吐出ノズル２０１に伝播する圧力を軽減し、廃液量をより削減することができる。
【００３５】
加えてＯＵＴ液室３０１とノズル液室２０２とを接続する流路３０２は不要な気泡の滞留を防止するため、前記ＯＵＴ液室３０１に対し上方に接続するとよい。
【００３６】
尚、前記ヘッドフィルタ−203周部の配置は本実施例の一例として説明したものであり、本発明としてこれを規定するものでなく、かかる構成によれば前記配置に限定することなく廃液削減効果が得られることは明らかである。
【００３７】
ここで、本発明にかかわる印字ヘッド101のクリ−ニングにおけるインク供給装置の動作について説明を加える。
【００３８】
本発明においては従来例で述べた、流路中に滞留した気泡の除去を目的としたインク循環クリ−ニングにおける廃液量を大幅に削減もしくはゼロにすることを目的とし、以下に該クリ−ニングについて詳細な説明を加える
加圧弁120を開放した状態で加圧ポンプ105を駆動させることによりインクをインクタンク113〜チュ−ブ130〜加圧ポンプ105〜チュ−ブ114〜印字ヘッド101へと圧送し、チュ−ブ115〜加圧弁120〜チュ−ブ131を経て、再びインクタンク113に戻される。
【００３９】
ここで印字ヘッド501内のインク流路概略を図2に示す。
【００４０】
チュ−ブ１１４より圧送されるインクはＩＮ液室２０４に流入し、大部分もしくは全てのインクがヘッドフィルタ−２０３に沿って上方へ流れチュ−ブ１１５へ流出する。よって、ノズル液室２０２に流入し、インク吐出ノズル２０１より外部へ排出される廃液量は少量もしくはゼロである。
【００４１】
ここで、前記、インク吐出ノズル201より排出される廃液量が削減される理由について詳細に説明を加える。
【００４２】
該クリ−ニングにおいて設定される流量は、流路中にある気泡を流動させ、インクタンク113に戻すのに必要な値を設定するが、従来のように気泡がヘッドフィルタ−203を通過しないため、主にチュ−ブ内を気泡が流動し得る流量に設定される。すなわち循環クリ−ニングで設定されるインク流量は従来と比較し、格段に小さくてよい。
【００４３】
加えてインクがインク吐出ノズル201近傍を通過しないため、インクの排出につながりにくい特性を持つ。
【００４４】
これらの理由により該クリ−ニング中にインク吐出ノズルに伝播する正圧力は従来と比較し格段に低く、これに伴い廃液量は大幅に削減、もしくはインク吐出ノズル201に加わる正圧力がノズルフェイス面205にインクの表面張力によって形成されるメニスカスの保持圧以下であればゼロにすることができる。
【００４５】
また、本発明ではインク循環回復時にヘッドフィルタ−203〜インク吐出ノズル201に至る流路の循環は行われないが、該流路間に発生する気泡は流路長が短いことに加え、好ましくはチュ−ブ等でなく、ガス透過比率の低い材質で流路を構成することで、殆ど気泡が滞留することが無く、わずかに滞留する気泡も印字に伴いノズル液室202へと流動するが、印字に影響を及ぼす量が累積する前に、後に説明する加圧クリ−ニングにより除去されるため問題となることは無い。
【００４６】
以下に本実施例における他の動作概要について説明する。
【００４７】
本実施例ではサブタンク503を用いず、ユ−ザ−によってセットされるインクタンク113より必要なインクを直接使用する。インクタンク113には非弾性体であるケ−シング部材内にインクが貯蔵され、通常外部に対し遮断構造になっている。該インクタンク113を装置に装着した際には、図示せぬ構成によりにインクタンク113内部とチュ−ブ130,131間でインクの流路が形成されるとともに、インクタンク113に設けられた大気開放弁104が開放され、インクタンク113内部と外部との間でエア−流路が形成される。
【００４８】
インク吐出ノズル201及び、その周部にある気泡、異物等を除去するために行うインク加圧クリ−ニングは、加圧弁120を閉じた状態にし、加圧ポンプ105を駆動させることによりインクをインクタンク113〜加圧ポンプ105〜印字ヘッド101へと圧送し、インクをインク吐出ノズル201より排出させ、ノズル液室202及び、インク吐出ノズル201にある気泡、インク吐出ノズル201を遮るノズル面205に付着したゴミを押し流す。
【００４９】
該クリ−ニングにおける設定流量はノズル液室202及び、インク吐出ズル201内に滞留する気泡を外部へ流動せしめる十分な値が必要条件として設定される
また、印字を行う際には、加圧弁120が開放状態にされ、チュ−ブ130,131双方より主にインク吐出ノズル201による毛細管現象の作用によりインクが印字ヘッド101に自動供給され、ヘッドフィルタ−203で濾過された後、印字に使用される。
【００５０】
ところで、インク吐出ノズル201より排出された廃液は、回復桶502でキャッチされ、廃インクポンプ507の吸引力により廃インクタンク108に貯蔵されるが、該構成及び、廃インクタンク108の構成に関しては従来と同様であり、説明を省略する。
【００５５】
【発明の効果】
以上述べてきたように本発明によれば、インク循環クリ−ニング時に無駄にインクを消費せず、装置のランニングコストを抑制することに貢献する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による第一の実施例を表すインク流路図．
【図２】本発明による第一の実施例における印字ヘッド内のインク流路図
【図３】本発明による第一の実施例におけるヘッドフィルタ−周部の詳細図
【図４】従来構成によるインク流路図
【図５】従来構成による印字ヘッド内のインク流路図

Claims (2)

1. インクを吐出するためのノズルを備えた記録ヘッドを用いて記録を行うインクジェット記録装置において、記録ヘッドへインクを圧送する手段を有するとともに、該インク圧送手段と記録ヘッドのノズル間とを接続する流路中に垂直もしくは傾きをもった少なくとも１個の濾過フィルタと該フィルタ面両側に設けられた第１液室と第２液室とが配置され、該第１液室に前記インク圧送手段からの流路とインク貯蔵部に至る流路が接続され、さらに該第２液室に前記ノズルへ至る流路が接続され、
   前記インク圧送手段からの流路が前記第１液室に接続される位置は、前記インク貯蔵部に至る流路が前記第１液室に接続される位置より下方に位置しており、
   前記濾過フィルタ面に設けられた液室に接続される流路のうち少なくとも一本は流路内径を前記濾過フィルタ面に投影した際に一部もしくは全体がフィルタ部にかからない位置に接続されていることを特徴とするインクジェット記録装置。
2. インクを吐出するためのノズルを備えた記録ヘッドを用いて記録を行うインクジェット記録装置において、記録ヘッドへインクを圧送する手段を有するとともに、該インク圧送手段と記録ヘッドのノズル間とを接続する流路中に垂直もしくは傾きをもった少なくとも１個の濾過フィルタと該フィルタ面両側に設けられた第１液室と第２液室とが配置され、該第１液室に前記インク圧送手段からの流路とインク貯蔵部に至る流路が接続され、さらに該第２液室に前記ノズルへ至る流路が接続され、
   前記インク圧送手段からの流路が前記第１液室に接続される位置は、前記インク貯蔵部に至る流路が前記第１液室に接続される位置より下方に位置しており、
   前記ノズルへ至る流路は、前記第２液室の上方に接続されていることを特徴とする
   インクジェット記録装置。

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