JP4260436B2

JP4260436B2 - Inkjet printer maintenance device, maintenance method, and inkjet printer equipped with the maintenance device

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Publication number: JP4260436B2
Application number: JP2002216789A
Authority: JP
Inventors: 直純上野; 久吉村; 孝史後藤; 真規松下; 博一中村
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-07-25
Filing date: 2002-07-25
Publication date: 2009-04-30
Anticipated expiration: 2022-07-25
Also published as: JP2004058319A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットプリンタのメンテナンス装置及びメンテナンス方法並びにそのメンテナンス装置を備えたインクジェットプリンタに係る。特に、本発明は、インク吐出不良の発生要因が生じた際におけるその回復動作の信頼性の確保と、このインク吐出不良回復動作時の廃インク量の削減とを図るための対策に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、インクジェットプリンタにおける画像形成動作としては、先ず、給紙トレイに収容されている複数枚の記録用紙のうち１枚を搬送路に送り出し、この記録用紙を、搬送路を経て画像形成部に供給する。そして、この画像形成部において用紙表面にインク滴を吐出することで所定の画像形成を行った後に、この記録用紙を排出トレイに排紙するようになっている。
【０００３】
また、上記画像形成部には、インクヘッドを備えたキャリッジが配設されており、このキャリッジが走査動作を行いながら、インクタンクからインクヘッドに供給されたインクによって上記画像形成動作を行うようになっている。
【０００４】
ところで、この種のインクジェットプリンタでは、停止状態が長期間に亘った場合、インクノズル部分でインク中の水分が蒸発してインク粘度が上昇したり、この部分でインクが乾燥してノズルが詰まってしまう可能性がある。また、インク供給経路内への空気の混入やインク中に存在していた微細気泡の成長によってインク中に比較的大きな気泡が発生する可能性もある。
【０００５】
このような状況では、インク吐出動作を良好に行うことができず所謂インク吐出不良状態に陥ってしまう。
【０００６】
特に、インクヘッドを圧電材料によって構成し、インク室を構成する隔壁を圧電剪断歪み効果により剪断変形させてインクの吐出圧力を得るものにおいて、インク室内に気泡が混入している状況では、インク室内に発生する吐出圧力が気泡の収縮によって吸収されてしまってインク吐出動作が妨げられることになる。このため、十分なインク吐出速度が得られず、記録用紙上でのインク滴着弾位置にズレが生じて画質の悪化を招いてしまう可能性がある。
【０００７】
この不具合を解消する手段として、例えば特開平１１−２７７７７１号公報に開示されているメンテナンス装置が知られている。この公報に開示されているメンテナンス装置では、ノズルに対向するキャップと吸引装置とをチューブによって連結し、ノズルの詰まりや空気混入を解消するメンテナンス動作時には、ノズルにキャップを装着（キャッピング）した状態で吸引装置を駆動してチューブ内に負圧を発生させる。これによりノズルに対して吸引力を作用させ、ノズルの詰まりの原因となっている異物（高粘度のインク等）やインク室等に存在する気泡をインクと共に吸引除去している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した如くノズルに対して吸引力を作用させて異物や気泡を吸引除去する従来の手法にあっては以下に述べる課題があった。
【０００９】
つまり、上記メンテナンス動作においてインクヘッドから吸引されたインクは、画像形成に寄与しない廃インクとなる。このため、インクジェットプリンタのランニングコストをできるだけ抑えるためには、この廃インク量を可能な限り削減することが望まれる。即ち、できるだけ少ない廃インク量で異物や気泡を確実に吸引除去できるようにしておくことが望まれる。
【００１０】
ところで、インクヘッドからインクを吸引するためには、ノズル部分に発生しているインクの表面張力よりも高い吸引力を作用させる必要がある。しかし、この吸引力が高いほど、単位時間当たりの吸引インク量が増大して廃インク量も増大することになる。このため、この吸引力は、ノズル部分に発生しているインクの表面張力よりも高い値であって、且つできるだけ低い値であることが望ましい。
【００１１】
一方、インクタンクからインクヘッドに亘るインク供給経路には、インクヘッドへのゴミや異物等の流入を防止したり空気の混入を防止するために、ノズル径よりも小さいフィルタ径を有するフィルタ部材が備えられているのが一般的である。よって、このフィルタ部材よりも上流側のインク供給経路で発生した比較的大きな気泡をメンテナンス動作によってインクヘッドから吸引除去する場合には、このフィルタ部材で発生するインクの表面張力以上の吸引力を作用させる必要がある。
【００１２】
このとき、フィルタ部材で発生するインクの表面張力は、ノズル部分に発生しているインクの表面張力よりも高くなっているため、ノズル部分に発生しているインクの表面張力よりも僅かに高い吸引力程度では気泡を除去することができない。つまり、フィルタ部材で発生するインクの表面張力よりも高い吸引力が必要になる。その結果、大きな吸引力を作用させなければ気泡を吸引除去することができないことになり、それに伴って廃インク量が増大してしまうといった不具合が生じる。
【００１３】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、フィルタ部材よりも上流側のインク供給経路に除去すべき空気（気泡）が存在している場合には、その空気の吸引除去を確実に行えるようにしながらも、廃インク量が大幅に増大してしまうことを回避してインクジェットプリンタのランニングコストの削減を図ることにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
−発明の概要−
上記の目的を達成するために、本発明は、フィルタ部材よりも上流側のインク供給経路に除去すべき空気が存在する可能性がある場合と、それ以外の場合とでメンテナンス動作のモードを切り換えるようにしている。つまり、前者の場合には、フィルタ部材で発生するインクの表面張力よりも高い吸引力でメンテナンス動作を行う一方、後者の場合には、それよりも低い吸引力でメンテナンス動作を行うようにしている。
【００１５】
−解決手段−
具体的には、インク供給経路のフィルタ部材を通過してインクヘッドに供給されたインクをインクノズルより記録媒体に向けて吐出するインクジェットプリンタに備えられるメンテナンス装置であって、インク吐出不良の発生要因が生じたときに、インクノズルからインクを吸引除去するメンテナンス動作を実行するものを前提としている。
【００１６】
このメンテナンス装置に対し、検知手段とモード切り換え手段とを備えさせている。検知手段は、インク吐出不良の発生要因を検知可能に構成されている。このインク吐出不良の発生要因としては、例えば、インクノズル部分でインク中の水分が蒸発してインク粘度が上昇した場合や、この部分でインクが乾燥してノズルが詰まってしまった場合や、インク供給経路内への空気の混入やインク中に存在していた微細気泡の成長によってインク中に比較的大きな気泡が発生した場合などが掲げられる。
【００１７】
そして、モード切り換え手段は、上記検知手段の出力を受け、インク供給経路におけるフィルタ部材の上流側と下流側との差圧がフィルタ部材で発生するインクの表面張力を越えるように吸引する第１吸引モードと、フィルタ部材の上流側と下流側との差圧が上記表面張力を越えないように吸引する第２吸引モードとを、インク吐出不良の発生要因に応じて切り換えるようにしている。
【００１８】
この特定事項により、例えばインク供給経路のフィルタ部材の上流側に比較的大きな気泡（除去すべき気泡）が存在しており、この気泡をインクヘッドを経て吸引除去するべく、フィルタ部材で発生するインクの表面張力よりも高い吸引力が必要となる場合には、第１吸引モードでメンテナンス動作が実行される。これにより、上記気泡を効果的に除去でき、インク供給経路におけるインク供給動作を良好に確保することができる。
【００１９】
一方、フィルタ部材の上流側に除去すべき気泡が存在していない場合のインク吐出不良発生時、つまり、フィルタ部材の下流側において何らかの不具合（インクの粘度上昇など）が生じており、これによってインク吐出不良が発生する状況であるときには、第２吸引モードでメンテナンス動作が実行される。このモードでは比較的低い吸引力でインクが吸引される。つまり、フィルタ部材の上流側に気泡が存在している場合に比べて低い吸引力でインク吐出不良発生要因が排除できる状況となっている。このように、必要以上に高い吸引力を作用させないことにより、この第２モードでは、廃インク量を抑制でき、無駄にインクを浪費してしまうことがない。
【００２０】
吸引モードの切り換え条件として具体的には以下のものが掲げられる。先ず、検知手段を、フィルタ部材の上流側における気泡の存在の有無を検知するセンサとする。このセンサとして具体的には、光学的に空気の有無を検知するもの（インク供給経路に投光体及び受光体を対向配置して受光体の受光量によって空気の有無を検知するもの）や、電気的に空気の有無を検知するもの（インク供給経路に一対の電極を配置してこの電極間の抵抗値によって空気の有無を検知するもの）などが掲げられる。そして、フィルタ部材の上流側に除去すべき気泡が存在する場合には第１吸引モードでメンテナンス動作を実行させ、フィルタ部材の上流側に除去すべき気泡が存在しない場合には第２吸引モードでメンテナンス動作を実行させるようモード切り換え手段を構成する。
【００２１】
ここでいう「除去すべき気泡」とは、例えば、インクヘッドにサブタンクが備えられているものにあっては、このサブタンク内の空気によりインクの振動を吸収することができる。このため、サブタンク内にはある程度の空気が必要である。この場合、適切な空気量よりも過剰に空気が存在している場合にはインク供給動作に支障を来すことになるため、この空気の余剰分を除去する必要がある。つまり、ここでいう「除去すべき気泡」とは、インク供給経路において不要な気泡をいう。また、サブタンクを備えないものにあっては、インク供給経路には気泡は存在しない方が好ましい。従って、この場合にはインク供給経路に存在する全ての気泡が「除去すべき気泡」となる。
【００２２】
また、検知手段を、インク供給経路の上流端に繋がるインクタンクの交換動作の有無を検知するセンサとする。このセンサとして具体的には、インクタンクが取り外されたことを検知するセンサなどが適用可能である。そして、インクタンクが交換された場合に第１吸引モードでメンテナンス動作を実行させるようモード切り換え手段を構成する。
【００２３】
これらの特定事項により、インク供給経路のフィルタ部材の上流側に気泡が存在しているときまたは存在している可能性があるときに、第１吸引モードでメンテナンス動作を実行する。つまり、フィルタ部材で発生するインクの表面張力よりも高い吸引力でメンテナンス動作を行うことにより上記気泡を効果的に除去でき、インク供給経路におけるインク供給動作を良好に確保することができる。
【００２４】
また、検知手段を、インク供給経路の上流端に繋がるインクタンクのインク残量を検知するセンサとし、インクタンクのインク残量が無いときにはメンテナンス動作を禁止するようモード切り換え手段を構成する。これによれば、不要なメンテナンス動作が実行されてしまってインク供給経路に大量の空気が吸引されてしまうといった状況を回避することができる。
【００２５】
更に、第１吸引モード及び第２吸引モードのそれぞれにおける吸引力として具体的には以下のものが掲げられる。つまり、フィルタ部材のフィルタ径に対してインクノズルのノズル径がＮ倍であるとき、第１吸引モードにおけるフィルタ部材の上流側と下流側との差圧を、第２吸引モードにおけるフィルタ部材の上流側と下流側との差圧に対して約Ｎ倍に設定している。
【００２６】
これは、フィルタ部材のフィルタ径に対するインクノズルのノズル径の比率と、フィルタ部材で発生しているインクの表面張力に対するインクノズルで発生しているインクの表面張力の比率とが反比例していることに起因する。つまり、第１吸引モードの実行時には、フィルタ部材で発生しているインクの表面張力を越えるように吸引する必要があるのに対し、第２吸引モードの実行時には、ノズル部分で発生しているインクの表面張力を越える程度の吸引で済むため、上記の如き差圧が設定される。
【００２７】
また、上記インクジェットプリンタのメンテナンス装置において実行されるメンテナンス方法や上記メンテナンス装置を備えたインクジェットプリンタも本発明の技術的思想の範疇である。
【００２８】
つまり、メンテナンス方法にあっては、インク吐出不良の発生要因に応じて、メンテナンス動作を第１吸引モードと第２吸引モードとで切り換え、第１吸引モードではインク供給経路におけるフィルタ部材の上流側と下流側との差圧がフィルタ部材で発生するインクの表面張力を越えるように吸引する一方、第２吸引モードではフィルタ部材の上流側と下流側との差圧が上記表面張力を越えないように吸引する。
【００２９】
また、上記メンテナンス装置を備えたインクジェットプリンタにあっては、インク吐出不良の発生要因が生じたとき、メンテナンス装置を駆動させ、インク吐出不良の発生要因に応じて、第１吸引モードまたは第２吸引モードの何れかでメンテナンス動作を実行する構成となっている。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本形態は、インクタンクをキャリッジに搭載しないタイプ（所謂オフボードタイプ）、つまり、キャリッジ上のインクヘッドに対してインクチューブを介してインクタンクからインクが供給されるタイプのカラーインクジェットプリンタに本発明を適用した場合である。
【００３１】
−カラーインクジェットプリンタの全体構成の説明−
図１は、本形態に係るカラーインクジェットプリンタ１の外観及び内部構成の一部を示す斜視図である。この図１に示すように、本形態に係るインクジェットプリンタ１は、給紙部２、搬送部３、画像形成部４及び排出部５を備えている。
【００３２】
給紙部２は、略鉛直方向に延びる給紙トレイ２１及びピックアップローラ２２を備えており、画像形成動作の開始時に給紙トレイ２１内の記録媒体としての記録用紙Ｐをピックアップローラ２２によって取り出して搬送部３に向けて送り出すようになっている。また、上記給紙トレイ２１は、画像形成動作を行わない際には、記録用紙Ｐの保管部として機能する。
【００３３】
また、給紙部２と搬送部３との間には図示しない分離部が設けられている。この分離部は、給紙部２から送り出された記録用紙Ｐを一枚ずつ分離し、その一枚の記録用紙Ｐを搬送部３に向けて供給するようになっている。
【００３４】
搬送部３は、分離部より一枚ずつ供給される記録用紙Ｐを、画像形成部４に向けて搬送するものであって、給紙ローラ３１及び給紙抑えローラ３２を備えており、この両ローラ３１，３２間で記録用紙Ｐを挟持搬送するようになっている。また、給紙ローラ３１は、記録用紙Ｐをインクヘッド４１とプラテン４４との間に送り込む際に、インクヘッド４１からのインク滴が記録用紙Ｐの適切な位置に吹き付けられるように、記録用紙Ｐの搬送タイミングを調整するようになっている。
【００３５】
画像形成部４は、上記搬送部３から供給される記録用紙Ｐへ画像形成を行うためのものであり、インクヘッド４１、このインクヘッド４１を搭載したキャリッジ４２、このキャリッジ４２を主走査方向に案内するためのガイドシャフト４３、画像形成動作時に記録用紙Ｐの支持台となるプラテン４４、複数のインクタンク６１〜６４を備えている。
【００３６】
上記インクタンク６１〜６４は、記録用紙Ｐの搬送経路から外れた領域においてインクタンク収納部６に収納されている。そして、各インクタンク６１〜６４は、上記キャリッジ４２の内部に備えられた図示しないサブタンクに対し、インク供給経路の一部を構成するインクチューブ７１〜７４を介して接続されている。
【００３７】
また、各インクタンク６１〜６４は、Ｂｋ（ブラック），Ｙ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン）の各インク毎に個別に配置されており、それぞれが独立して交換可能となっている。これにより、各インクタンク６１〜６４内の各色のインクが、インクチューブ７１〜７４及び図示しないサブタンクを経てインクヘッド４１に供給可能となっている。また、本形態では、各インクタンク６１〜６４は大きさが同一のものとしている。尚、ブラックインクタンク６１のみを大型のものとしてもよい。
【００３８】
更に、本インクジェットプリンタ１のケーシング１１には、これらインクタンク６１〜６４の配設位置に対応して開閉自在な図示しないカバーが設けられており、何れかのインクタンク６１〜６４のインク残量が少なくなった場合には、このカバーを開放することによりインクタンクの交換作業が行えるようになっている。
【００３９】
排出部５は、画像形成が行われた記録用紙Ｐを回収する部分であり、記録用紙Ｐを排出側に向けて搬送する排出ローラ５１，５２、これら排出ローラ５１，５２との間で記録用紙Ｐを挟持搬送するスターホイール５３，５３，…、記録用紙Ｐ上のインクを乾燥させるための図示しないインク乾燥部、排出トレイ５４を備えている。尚、本インクジェットプリンタ１のケーシング１１には、排出ローラ５１，５２によって搬送された記録用紙Ｐを排出トレイ５４へ排出するための排紙口５５が形成されている。
【００４０】
−インクヘッド４１の詳細構成−
次に、上記インクヘッド４１の詳細構成について説明する。図２はインクヘッド４１の外観（１色当たりのインクヘッド部分の外観）を示す斜視図である。図３はインクヘッド４１の分解斜視図である。これら図に示すように、インクヘッド４１は、ベースプレート４５、カバープレート４６、ノズルプレート４７及びインクインレット４８を備えている。
【００４１】
ベースプレート４５は、図４にも示すように、底壁４５ａと、この底壁４５ａの上面に配置された複数の隔壁４５ｂ，４５ｂ，…とを備えている。これら隔壁４５ｂ，４５ｂ，…同士は所定間隔を存して平行に配置されている。これにより、各隔壁４５ｂ，４５ｂ，…同士の間には後述するインク室４９を構成するための複数の溝４５ｃ，４５ｃ，…が形成されている。また、上記ベースプレート４５の隔壁４５ｂは、その高さ方向（図４に矢印で示す方向）に分極されている。
【００４２】
カバープレート４６は、上記ベースプレート４５の上部に一体的に組み付けられて、各溝４５ｃ，４５ｃ，…の上部を閉鎖している。具体的には、図５（図４におけるＶ−Ｖ線に沿った断面図）にも示すように、このカバープレート４６は、ベースプレート４５の上部に組み付けられ、これにより、ベースプレート４５の底壁４５ａ及び隔壁４５ｂと、カバープレート４６によって囲まれた空間がインク室４９として構成され、このインク室４９が隔壁４５ｂを挟んで水平方向に複数配置されている。
【００４３】
上記ベースプレート４５には、駆動電極４５ｄが形成されている。この駆動電極４５ｄは、図４に示すように、ベースプレート４５の各隔壁４５ｂの側面のうち上側約半分に形成されている。更に、これら駆動電極４５ｄは、同一のインク室４９内に配設されているもの同士が接続電極４５ｅによって接続されている。また、接続電極４５ｅには外部取り出し電極４５ｆが接続されている。この外部取り出し電極４５ｆに図示しないパルス電圧発生器からのパルス電圧の印加により、インク室４９内で対面する両駆動電極４５ｄ，４５ｄには同パルス電圧が印加される構成となっている。また、図２に示すように、上記外部取り出し電極４５ｆには、フレキシブル回路基板８を介してドライバＩＣ８１が接続されている。
【００４４】
ノズルプレート４７は、ベースプレート４５及びカバープレート４６の前面側（図３における手前側）に取り付けられて、インク室４９を閉鎖していると共に、各インク室４９，４９，…に対応してノズル４７ａ，４７ａ，…が形成されている。つまり、インク室４９内にインク吐出用の圧力が発生した場合、このインク室４９に臨むノズル４７ａから所定量のインク滴が水平方向（図３の矢印参照）に吐出されるようになっている。
【００４５】
インクインレット４８は、インク導入開口４６ａ，４６ａ，…が形成されたカバープレート４６の上面に取り付けられており、インクタンク６１〜６４からインク室４９，４９，…へ供給されるインクを濾過するフィルタ部材４８ａが設けられている。
【００４６】
具体的に、本形態に係るインクヘッド４１では、上記各インク室４９は、高さ寸法が３００μｍ、幅寸法が７１μｍであり、隔壁４５ｂの幅寸法が７０μｍであり、インク室４９のピッチが１８０dpiとなっている。また、駆動電極４５ｄは隔壁４５ｂの上端から１５０μｍの位置まで斜め真空蒸着法により形成されたＡｌ膜で成っている。この駆動電極４５ｄの形成動作としては、上記斜め真空蒸着によって隔壁４５ｂの側面の略上側半分及び上面に亘って付着したＡｌ膜のうち上面の膜を研磨により削除することで隔壁４５ｂの各側面のＡｌ膜を分離した後、インク室４９内で対向するＡｌ膜同士を電気的に接続するようにしている。
【００４７】
また、カバープレート４６は隔壁４５ｂの上面に接着剤によって接着されており、この接着層（図示省略）の厚さ寸法は１μｍ以下に設定されている。
【００４８】
更に、ノズルプレート４７に形成されたノズル４７ａの吐出側の径は２０μｍとなっている。このノズルプレート４７は、ポリイミドフィルムに撥水膜を塗布した後、エキシマレーザによりスルーホールで成る複数のノズル４７ａ，４７ａ，…を形成することにより得られる。このノズル４７ａ，４７ａ，…のピッチは上記インク室４９，４９，…のピッチと同じく１８０dpiである。尚、上記各寸法及び製造方法はこれに限られるものではない。
【００４９】
そして、本インクヘッド４１におけるインク滴吐出の基本動作としては、所定数おき（例えば２つおき）に配置された複数のインク室４９，４９，…同士を１つのインク室グループとする複数のグループを構成しておき、各グループに対してインク滴の吐出制御を順次行うようにしている。つまり、画像信号に応じたパルス電圧をグループ毎に各駆動電極４５ｄ，４５ｄ，…に個別に印加することで、各駆動電極４５ｄ，４５ｄ，…間に電位差を与え、これによって、インク吐出動作を行わせるインク室４９の両側に位置する隔壁４５ｂ，４５ｂに、上記分極方向に直交する電界を生じさせる。このときに生じる圧電剪断歪み効果により、各隔壁４５ｂ，４５ｂが剪断変形する。具体的には、このインク吐出動作を行わせるインク室４９の両側に位置する隔壁４５ｂ，４５ｂを、インク室４９が拡張する方向に一旦変形させた後、インク室４９が収縮する方向に変形させる。この変形動作により、インク室４９内に圧力波が発生し、その圧力によりインク滴の吐出動作が行われるようになっている。
【００５０】
また、図示しないがインクヘッド４１上にはフィルタ部材４８ａに隣接してサブタンクが搭載されている。このサブタンクの機能としては、インクヘッド４１より上流部(インクタンク側)で発生した気泡をインクヘッド４１に直接流入させないためのバッファ（エアトラップ）となると共に、サブタンク内の空気によりキャリッジ動作によるインク供給経路内のインクの振動を吸収して、インクヘッド４１からのインク吐出動作に対する振動の影響を最小化する。従って、このサブタンク内には、常時、ある程度の空気が存在する構成となっている。
【００５１】
次に、上記フィルタ部材４８ａについて説明する。このフィルタ部材４８ａの機能としては、インク供給経路で発生した微小なゴミをフィルタリング(ゴミ取り)すると共に、このフィルタ部材４８ａで発生する表面張力により、サブタンク内部の空気がインクヘッド４１側への流入することを阻止する。
【００５２】
具体的に、本実施形態においては、フィルタ部材４８ａのフィルタ径を８μｍとしている。一方、インクヘッド４１のノズル４７ａの径は上述の如く２０μｍとしている。つまり、フィルタ部材４８ａのフィルタ径はノズル４７ａの径の１／３程度に設定されている。このようにフィルタ部材４８ａのフィルタ径を設定した場合のフィルタ部材４８ａで発生する表面張力と、メンテナンス動作時における吸引力との関係については後述する。
【００５３】
−メンテナンスユニットの構成の説明−
次に、メンテナンス装置としてのメンテナンスユニット９について説明する。
【００５４】
図１に示すように、このメンテナンスユニット９は、キャリッジ４２の主走査方向の一方の端部（以下、ホームポジションと呼ぶ）に配設されている。図１は、キャリッジ４２が、このホームポジションに位置している状態を示している。このようにキャリッジ４２をホームポジションに位置させることにより、インクヘッド４１をメンテナンスユニット９に対向させ、所定のメンテナンス動作が行えるように構成されている。
【００５５】
このメンテナンスユニット９は、メンテナンスキャップ９１、吸引ポンプ９２、廃インクチューブ９３を主要構成部材として備えている。
【００５６】
メンテナンスキャップ９１は、ホームポジションに位置するキャリッジ４２の下面に対向する位置に配設され、キャリッジ４２の下部に備えられているインクヘッド４１を覆って（キャッピングして）ノズル周辺部のインクの乾燥を防止するものである。つまり、このメンテナンスキャップ９１は、キャリッジ４２がホームポジションに無いときには下降位置にある一方、このキャリッジ４２がホームポジションに達したときに上昇移動してインクヘッド４１をキャッピングするように構成されている。
【００５７】
吸引ポンプ９２は、一端（吸引側）が廃インクチューブ９３を介してメンテナンスキャップ９１の底面に接続されている一方、他端（排出側）に排出チューブ９４が接続されている。この排出チューブ８４の下流端は図示しない廃インクタンクの上方で開放している。このため、ノズル内の異物等を吸引除去するメンテナンス動作時には、メンテナンスキャップ９１によってインクヘッド４１をキャッピングした状態で吸引ポンプ９２を駆動することにより、インクヘッド４１に負圧が作用し、インクヘッド４１内のインクやその他の異物が廃インクチューブ９３に吸い出されるようになっている。そして、この吸い出されたインクやその他の異物は、廃インクチューブ９３、吸引ポンプ９２、排出チューブ９４を経て廃インクタンクに排出される構成となっている。
【００５８】
−画像形成動作の説明−
上記の構成において、インクジェットプリンタ１は、次のような動作によって記録用紙Ｐに対する画像形成を行う。
【００５９】
先ず、図示しないコンピュータ等の外部端末から画像情報に基づく画像形成要求がインクジェットプリンタ１に対してなされる。画像形成要求を受信したインクジェットプリンタ１は、給紙トレイ２１上の記録用紙Ｐを、ピックアップローラ２２によって給紙部２より搬出する。
【００６０】
次に、搬出された記録用紙Ｐは、分離部を通過し、搬送部３へと送られる。搬送部３では、給紙ローラ３１及び給紙抑えローラ３２によって、記録用紙Ｐをインクヘッド４１とプラテン４４との間へと送る。
【００６１】
そして、画像形成部４では、各インクタンク６１〜６４からインクチューブ７１〜７４、サブタンクを経て供給されたインクを使用し、インクヘッド４１のインクノズルよりプラテン４４上の記録用紙Ｐへ画像情報に対応してインク滴が吹き付けられる。
【００６２】
この時、記録用紙Ｐはプラテン４４上で一旦停止されている。インク滴を吹き付けつつ、キャリッジ４２は、ガイドシャフト４３に案内されて、主走査方向（図１におけるＤ２方向）に一ライン分走査される。それが終了すると、記録用紙Ｐは、プラテン４４上で副走査方向（図１におけるＤ１方向）に一定の幅だけ移動する。画像形成部４において、上記処理が画像情報に対応し継続して実施されることにより、記録用紙Ｐの全面に画像形成がなされる。このようにして画像形成が行われた記録用紙Ｐは、インク乾燥部を経て、排出ローラ５１，５２によって排出トレイ５４に排出される。これにより、記録用紙Ｐは印刷物としてユーザに提供されることになる。
【００６３】
−制御部の説明−
以上の各部の動作は、制御部によって制御される。以下、この制御部について説明する。
【００６４】
図６は、本インクジェットプリンタ１の制御部の構成を示すブロック図である。この制御部は、ＣＰＵ１００によって制御されるキャリッジ駆動回路１０１、用紙搬送駆動手段１０２、記録ヘッド駆動手段１０３、メンテナンス駆動手段１０４を備えている。
【００６５】
キャリッジ駆動回路１０１は、上記キャリッジ４２を主走査方向に往復移動させるための駆動源であるキャリッジモータ１０１ａの駆動を制御する。
【００６６】
用紙搬送駆動手段１０２は、記録用紙Ｐを副走査方向に搬送するための上記給紙ローラ３１や各排出ローラ５１，５２の駆動を制御する。
【００６７】
記録ヘッド駆動手段１０３は、画像データを受けてインクヘッド４１の駆動を制御する。つまり、上記キャリッジ４２の走査や記録用紙Ｐの搬送と連繋して、ブラックヘッドや各カラーヘッドに設けられた複数の圧電素子をインク色毎に区別して駆動し、各インクノズルからのインク滴の吐出制御を行い、記録用紙Ｐ上に所定の画像形成を行うようになっている。
【００６８】
メンテナンス駆動手段１０４は、インクヘッド４１のメンテナンス動作を行うためのものであって、インクタンク６１〜６４が交換された際に、インクノズルから所定量のインクを吸引して気泡をインクノズルから排出する動作を実行したり、インクノズルの詰まりを防止するためのプライム処理等を実行するものである。
【００６９】
また、ＣＰＵ１００には、図示しないＲＯＭが接続されている。このＲＯＭには、上記キャリッジ駆動回路１０１、用紙搬送駆動手段１０２、記録ヘッド駆動手段１０３を制御して記録用紙Ｐ上にカラー画像を記録する画像記録制御の制御プログラム、メンテナンス駆動手段１０４を制御してプライム処理などのメンテナンス処理を実行するメンテナンス制御の制御プログラムなどが格納されている。
【００７０】
また、ＣＰＵ１００には、接続ケーブルを介してホストコンピュータ等に接続されて、このホストコンピュータ等から送信される画像データを受信可能な図示しない通信用インターフェースが接続されている。
【００７１】
更に、ＣＰＵ１００は、キャリッジ移動検出手段１０５からの出力信号が受信可能となっている。このキャリッジ移動検出手段１０５はキャリッジ４２の位置を検出するものであって、この検出信号をＣＰＵ１００が受けてキャリッジ駆動回路１０１を制御するようになっている。
【００７２】
また、この制御部はドットカウンタ１０６を備えており、このドットカウンタ１０６からの出力信号がＣＰＵ１００に送信されるようになっている。このドットカウンタ１０６は、画像形成動作の実行に伴って記録用紙Ｐ上に吐出されるドット（インク滴）の数を画像情報に基づいて認識し、このドット数を、インクタンク６１〜６４が新品のものに交換された時点から各インクタンク６１〜６４毎にカウントし、これを積算して記憶するものである。つまり、これらドット数を確認することによって各インクタンク６１〜６４のインク残量を推測することができるようになっている。
【００７３】
そして、本形態の特徴としては、検知手段１０７が備えられている点と、メンテナンス駆動手段１０４にモード切り換え手段１０４ａが備えられている点にある。以下、各手段について説明する。
【００７４】
検知手段１０７は、上記メンテナンスユニット９におけるメンテナンス動作時におけるインク吐出不良の発生要因を検知可能に構成されている。このインク吐出不良の発生要因としては、例えば、インクノズル部分でインク中の水分が蒸発してインク粘度が上昇した場合や、この部分でインクが乾燥してノズルが詰まってしまった場合や、インク供給経路内への空気の混入やインク中に存在していた微細気泡の成長によってインク中に比較的大きな気泡が発生した場合などが掲げられる。
【００７５】
これらの各要因を検知するための具体的な構成としては以下のものが掲げられる。
【００７６】
先ず、インクノズル部分でのインク粘度の上昇やインクの乾燥によるノズルの詰まりを検知する手段として、インクジェットプリンタ１が停止状態となっている長期を計測するタイマが備えられている。このタイマによって計測されるインクジェットプリンタ１の停止期間が所定期間を越えている場合には、インクノズル部分でのインク粘度の上昇やノズルの詰まりが生じている可能性があるため、その後のインクジェットプリンタ１の起動時にはメンテナンス動作を実行する。この場合の吸引力については後述する。
【００７７】
また、インク中に比較的大きな気泡が発生していること、特に、上記フィルタ部材４８ａの上流側のサブタンク内で比較的大きな気泡が発生していることを検知する手段としては、光学的に空気の有無を検知するものが掲げられる。つまり、透過性を有する部材でサブタンクを構成し、サブタンクを挟んで受光体、発光体を配置し、受光体の受光量に基づく電気量値の変化により、インク量（空気量）を検知するものである。また、電気的に空気の有無を検知するものを採用することも可能である。つまり、サブタンク内のインクに接触する部分に一対の電極を設けておき、電極間の抵抗（または静電容量）の変化により、インク量を検知するものである。
【００７８】
更に、インク供給経路中に空気が混入してフィルタ部材４８ａの上流側に比較的大きな気泡が発生する可能性があることを検知する手段としては、インクタンク６１〜６４が取り外されたことを検知するセンサが適用可能である。つまり、インクタンクを透過性を有する部材で構成し、インクタンクを挟んで受光体、発光体を配置し、受光体の受光力に基づく電気量値の変化により、インクタンクの脱着を検知するセンサとして構成する。また、上記インクタンク収納部６に、インクタンク６１〜６４の装着状態と離脱状態とでＯＮ／ＯＦＦが切り換わるスイッチを設けておき、このスイッチによってインクタンク６１〜６４が取り外されたこと、つまりインクタンク６１〜６４の交換作業が行われたことを検知するものであってもよい。
【００７９】
また、この検知手段１０７は、上記ドットカウンタ１０６からの出力を受信可能となっており、このドットカウンタ１０６からの出力によって何れかのインクタンク６１〜６４のインク残量が無いと判断したときには、メンテナンス動作禁止信号をモード切り換え手段１０４ａに送信するようになっている。
【００８０】
このように、検知手段１０７は、インク吐出不良の発生要因を識別することができる。本形態では、「フィルタ部材４８ａの上流側のサブタンク内で比較的大きな気泡が発生していること」や「インクタンク６１〜６４が取り外されたこと」を検知した場合と、「何れかのインクタンク６１〜６４のインク残量が無くなったこと」を検知した場合と、「これら以外のインク吐出不良の発生要因が生じたこと」を検知した場合とで、モード切り換え手段１０４ａにより設定されるメンテナンス動作のモードを切り換えることに特徴がある。
【００８１】
モード切り換え手段１０４ａは、上記検知手段１０７の出力を受け、インク供給経路におけるフィルタ部材４８ａの上流側と下流側との差圧がフィルタ部材４８ａで発生するインクの表面張力を越えるように吸引する第１吸引モードと、フィルタ部材４８ａの上流側と下流側との差圧が上記表面張力を越えないように吸引する第２吸引モードとをインク吐出不良の発生要因に応じて切り換えるようになっている。
【００８２】
具体的には、上記検知手段１０７の出力を受け、フィルタ部材４８ａの上流側に余剰な気泡（本発明でいう除去すべき気泡）が存在する場合には第１吸引モードでメンテナンス動作を実行させ、フィルタ部材４８ａの上流側に余剰な気泡が存在しない場合には第２吸引モードでメンテナンス動作を実行させるようメンテナンス動作モードを切り換える。
【００８３】
また、インクタンク６１〜６４の交換作業が行われた場合には、インク供給経路に空気が混入してフィルタ部材４８ａの上流側に気泡が存在している可能性があるので、強制的に第１吸引モードでメンテナンス動作を実行させるようにしている。
【００８４】
また、本モード切り換え手段１０４ａは、検知手段１０７からメンテナンス動作禁止信号を受信したときには、何れかのインクタンク６１〜６４のインク残量が無いと判断してメンテナンス動作を実行しないようにしている。インクタンク６１〜６４内にインク残量が無い場合、若しくは非常に少ない場合にメンテナンス動作を行うと、大量の空気がインクヘッド４１に流入し、吐出不良になるばかりか、そのままの状態で放置されると、インクヘッド４１内でインクの固化や増粘が発生し、インクヘッド４１の性能を低下させてしまう虞れがある。このため、本形態では、インクタンク内にインク残量が無い場合、若しくは非常に少ない場合には、吸引回復動作を行わず、ユーザーにインクタンクの交換を促すようにしている。
【００８５】
尚、インクタンク６１〜６４内のインク量を検知する手段としては、上述したドットカウンタ１０６を使用する場合の他、上述のサブタンク内のインク量（空気の有無）を検知する方法と同様な方法を採用することも可能である。
【００８６】
−各モードにおける吸引力−
次に、上記モード切り換え手段１０４ａによって切り換えられる各モードについて説明する。各モードにおける吸引力は、以下のように設定される。
【００８７】
フィルタ部材４８ａに発生する表面張力Ｆは、一般的に以下の式で与えられる。
【００８８】
Ｆ＝２η／ｒ …（１）
η：インクの表面張力（Ｎ／ｍ）、ｒ：フィルタ半径（ｍ）
よって、本実施例では、インクの表面張力は０．０３Ｎ／ｍ、フィルタ半径は４μｍであるため、フィルタ部材４８ａに発生する表面張力Ｆは、
Ｆ＝２×０．０３／（４×１０^−６）＝１５０００Ｎ／ｍ^２＝１５ＫＰａ…（２）
となる。
【００８９】
よって、フィルタ部材４８ａの上流側と下流側との差圧が１５ＫＰａを越えない範囲であれば、８μｍを越える比較的大きな気泡は、フィルタ部材４８ａを通過してインクヘッド４１内に流入することはない。
【００９０】
フィルタ部材４８ａを通過するような細かい気泡（８μｍ未満の気泡）は、インクに極めて短い時間で再溶解することが知られており、インクヘッド４１に流入しても特に問題とはならない。
【００９１】
また、画像形成動作時の最大流量(全ノズルのフル吐出時)から算出してもフィルタ部材４８ａの上下流差圧が上記を越えることは無く、画像形成動作時にフィルタ部材４８ａを通過して気泡がインクヘッド４１に流入することもない。
【００９２】
従って、サブタンク内に多くの気泡がトラップされて、インクヘッド４１へのインクの供給に問題が発生するような場合、つまり、フィルタ部材４８ａの上流側に８μｍを越える比較的大きな気泡が存在している場合または存在する可能がある場合には、フィルタ部材４８ａでの差圧が１５ＫＰａを越える上記第１吸引モードで吸引回復処理を実行する。これにより、サブタンク内の過剰な空気をインクヘッド４１を介して追い出し、サブタンク内インク量を適当レベルまで回復することができる。
【００９３】
一方、サブタンク内に適正な空気量が存在しており、フィルタ部材４８ａの上流側に８μｍを越える比較的大きな気泡が存在していない場合には、フィルタ部材４８ａでの差圧が１５ＫＰａを越えない上記第２吸引モードで吸引回復処理を実行する。これにより、サブタンク内の空気量を適正に保つことができる。
【００９４】
具体的には、このフィルタ部材４８ａの上流側に８μｍを越える比較的大きな気泡が存在していない場合には、ノズル部分に発生しているインクの表面張力よりも高い吸引力を作用させればよい、今、フィルタ部材４８ａのフィルタ径に対してインクノズルのノズル径は約３倍であるので、第１吸引モードにおけるフィルタ部材４８ａの上流側と下流側との差圧に対して、第２吸引モードにおけるフィルタ部材４８ａの上流側と下流側との差圧を約１／３の５ＫＰａ程度に設定するのみで良好な吸引回復処理が行えることになる。
【００９５】
このように、本形態では、インク供給経路のフィルタ部材４８ａの上流側に比較的大きな気泡が存在しており、この気泡をインクヘッド４１を経て吸引除去するべく、フィルタ部材４８で発生するインクの表面張力よりも高い吸引力が必要となる場合には、第１吸引モードでメンテナンス動作が実行される。これにより、上記気泡を効果的に除去でき、インク供給経路におけるインク供給動作を良好に確保することができる。
【００９６】
一方、フィルタ部材４８ａの上流側に除去すべき気泡が存在していない場合のインク吐出不良発生時、つまり、フィルタ部材４８ａの下流側において何らかの不具合（インクの粘度上昇など）が生じており、これによってインク吐出不良が発生する状況であるときには、第２吸引モードでメンテナンス動作が実行される。このモードでは比較的低い吸引力でインクが吸引される（本形態の場合には第１吸引モードの１／３の吸引力）。つまり、フィルタ部材４８ａの上流側に気泡が存在している場合に比べて低い吸引力でインク吐出不良発生要因が排除できる状況となっている。このように、必要以上に高い吸引力を作用させないことにより、この第２モードでは、廃インク量を抑制でき、無駄にインクを浪費してしまうことがない。
【００９７】
−その他の実施形態−
本発明にあっては、フィルタ部材４８ａのフィルタ径及びインクヘッド４１のノズル４７ａの径は上述したものに限らない、従って、第１吸引モードにおいてノズルに作用させる吸引力と第２吸引モードにおいてノズルに作用させる吸引力との比率も上述したものに限ることはない。
【００９８】
また、第１吸引モードにあっては、メンテナンス動作の途中で吸引力を変化させるようにしてもよい。例えば、メンテナンス動作の初期時には高い吸引力（例えばフィルタ部材４８ａにおける差圧が１５ＫＰａ）でメンテナンス動作を行い、その後、第２吸引モード程度の低い高い吸引力（例えばフィルタ部材４８ａにおける差圧が５ＫＰａ）でメンテナンス動作を行う。これにより、第１吸引モードにおける廃インク量を削減することも可能になる。
【００９９】
また、上述した実施形態ではインクタンク６１〜６４をキャリッジ４２に搭載しない所謂オフボードタイプのカラーインクジェットプリンタ１に本発明を適用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、インクタンクをキャリッジに搭載する所謂オンボードタイプのカラーインクジェットプリンタに適用することも可能である。オンボードタイプにおいても、インク供給経路内にフィルタ部材を設けるのが一般的であり、上述のオフボードタイプに比べ、インク供給系からの空気の混入の可能性は少ないものの、例えばインクタンク交換(脱着も含む)時においては、空気の混入は避けられないため、このオンボードタイプに適用した場合にも同様の効果を奏することができる。尚、このオンボードタイプのインクジェットプリンタ等のように上記サブタンクを備えないインクジェットプリンタに本発明を適用する場合には、メンテナンス動作において除去すべき気泡は、フィルタ部材の上流側に存在する全ての気泡である。
【０１００】
また、本発明は、カラーインクジェットプリンタに限らず、モノクロタイプのインクジェットプリンタへの適用も可能である。
【０１０１】
更に、本発明は、キャリッジ４２が主走査方向に走査しながら画像形成動作を行うシリアルタイプのインクジェットプリンタに限らず、走査動作を行わないラインタイプのインクジェットプリンタへの適用も可能である。
【０１０２】
【発明の効果】
以上のように、本発明では、インク供給経路に備えられているフィルタ部材よりも上流側に空気が存在する可能性がある場合と、それ以外の場合とでメンテナンス動作のモードを切り換えるようにしている。つまり、前者の場合には、フィルタ部材で発生するインクの表面張力よりも高い吸引力でメンテナンス動作（第１吸引モード）を行う一方、後者の場合には、それよりも低い吸引力でメンテナンス動作（第２吸引モード）を行うようにしている。このため、フィルタ部材の上流側に比較的大きな気泡が存在している場合には、上記第１吸引モードでメンテナンス動作を実行することにより、上記気泡を効果的に除去でき、インク供給経路におけるインク供給動作を良好に確保することができる。一方、フィルタ部材の上流側に気泡が存在していない場合のインク吐出不良発生時、つまり、フィルタ部材の下流側において何らかの不具合（インクの粘度上昇など）が生じており、これによってインク吐出不良が発生する状況であるときには、第２吸引モードでメンテナンス動作を実行することにより、比較的低い吸引力でインクを吸引することができて、廃インク量を抑制でき、無駄にインクを浪費してしまうことがなく、インクジェットプリンタのランニングコストの削減を図ることができる。
【０１０３】
また、インクタンクのインク残量が無いときにメンテナンス動作を禁止するようにすれば、不要なメンテナンス動作が実行されてしまってインク供給経路に大量の空気が吸引されてしまうといった状況を回避することができ、インクヘッド内でのインクの固化や増粘といった不具合を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係るカラーインクジェットプリンタの外観及び内部構成の一部を示す斜視図である。
【図２】インクヘッドの外観を示す斜視図である。
【図３】インクヘッドの分解斜視図である。
【図４】インクヘッドをインク吐出方向から見た断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に対応した位置におけるインクヘッドの断面図である。
【図６】インクジェットプリンタの制御部の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１カラーインクジェットプリンタ
４１インクヘッド
４８ａフィルタ部材
９メンテナンスユニット（メンテナンス装置）
１０４ａモード切り換え手段
１０６ドットカウンタ
１０７検知手段
Ｐ記録用紙（記録媒体）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a maintenance device and a maintenance method for an inkjet printer, and an inkjet printer including the maintenance device. In particular, the present invention relates to measures for ensuring the reliability of the recovery operation when an occurrence factor of an ink discharge failure occurs and for reducing the amount of waste ink during the ink discharge failure recovery operation.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as an image forming operation in an ink jet printer, first, one of a plurality of recording sheets stored in a paper feed tray is sent out to a conveyance path, and this recording sheet is passed through the conveyance path to an image forming unit. Supply. Then, after the predetermined image formation is performed by ejecting ink droplets onto the surface of the paper in the image forming section, the recording paper is discharged to a discharge tray.
[0003]
The image forming unit is provided with a carriage having an ink head, and the carriage performs the image forming operation with the ink supplied from the ink tank to the ink head while performing the scanning operation. It has become.
[0004]
By the way, in this type of ink jet printer, when the stop state is continued for a long period of time, the water in the ink is evaporated at the ink nozzle portion to increase the ink viscosity, or the ink is dried at this portion and the nozzle is clogged. There is a possibility. In addition, there is a possibility that relatively large bubbles may be generated in the ink due to air mixing into the ink supply path or the growth of fine bubbles existing in the ink.
[0005]
In such a situation, the ink ejection operation cannot be performed satisfactorily and a so-called ink ejection failure state occurs.
[0006]
In particular, the ink head is made of a piezoelectric material, and the partition walls constituting the ink chamber are shear-deformed by the piezoelectric shear strain effect to obtain the ink discharge pressure. In the situation where bubbles are mixed in the ink chamber, the ink chamber The ink discharge operation is absorbed by the contraction of the bubbles and the ink discharge operation is hindered. For this reason, a sufficient ink discharge speed cannot be obtained, and there is a possibility that the ink droplet landing position on the recording paper is displaced and the image quality is deteriorated.
[0007]
As means for solving this problem, for example, a maintenance device disclosed in JP-A-11-277777 is known. In the maintenance device disclosed in this publication, the cap facing the nozzle and the suction device are connected by a tube, and the cap is attached to the nozzle (capping) during a maintenance operation to eliminate clogging of the nozzle and air contamination. The suction device is driven to generate a negative pressure in the tube. As a result, a suction force is applied to the nozzles, and foreign matter (high viscosity ink or the like) that causes clogging of the nozzles or bubbles present in the ink chamber are sucked and removed together with the ink.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional method for sucking and removing foreign matters and bubbles by applying a suction force to the nozzle as described above has the following problems.
[0009]
That is, the ink sucked from the ink head in the maintenance operation becomes waste ink that does not contribute to image formation. For this reason, in order to suppress the running cost of the ink jet printer as much as possible, it is desired to reduce the amount of waste ink as much as possible. That is, it is desirable to ensure that foreign matter and bubbles can be reliably removed by suction with as little waste ink as possible.
[0010]
Incidentally, in order to suck ink from the ink head, it is necessary to apply a suction force higher than the surface tension of the ink generated at the nozzle portion. However, as the suction force increases, the amount of suction ink per unit time increases and the amount of waste ink also increases. For this reason, it is desirable that the suction force be higher than the surface tension of the ink generated in the nozzle portion and as low as possible.
[0011]
On the other hand, in the ink supply path from the ink tank to the ink head, there is a filter member having a filter diameter smaller than the nozzle diameter in order to prevent inflow of dust, foreign matter, etc. into the ink head or to prevent air from entering. It is generally provided. Therefore, when a relatively large bubble generated in the ink supply path upstream of the filter member is suctioned and removed from the ink head by a maintenance operation, a suction force greater than the surface tension of the ink generated by the filter member is applied. It is necessary to let
[0012]
At this time, since the surface tension of the ink generated in the filter member is higher than the surface tension of the ink generated in the nozzle portion, the suction is slightly higher than the surface tension of the ink generated in the nozzle portion. Bubbles cannot be removed with force. That is, a suction force higher than the surface tension of the ink generated by the filter member is required. As a result, the bubbles cannot be removed by suction unless a large suction force is applied, resulting in a problem that the amount of waste ink increases.
[0013]
The present invention has been made in view of the above points, and the object of the present invention is to provide air (bubbles) to be removed in the ink supply path on the upstream side of the filter member. An object of the present invention is to reduce the running cost of an ink jet printer by avoiding a significant increase in the amount of waste ink while ensuring that air can be removed by suction.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
-Summary of invention-
In order to achieve the above object, the present invention switches the mode of the maintenance operation between the case where there is a possibility that air to be removed exists in the ink supply path upstream of the filter member and the other case. I am doing so. That is, in the former case, the maintenance operation is performed with a suction force higher than the surface tension of the ink generated by the filter member, while in the latter case, the maintenance operation is performed with a suction force lower than that. .
[0015]
-Solution-
Specifically, it is a maintenance device provided in an ink jet printer that discharges ink supplied to an ink head through a filter member in an ink supply path from a ink nozzle toward a recording medium, and causes of ink discharge failure It is assumed that a maintenance operation is performed to suck and remove ink from the ink nozzles when the ink occurs.
[0016]
This maintenance device is provided with detection means and mode switching means. The detection means is configured to be able to detect the cause of ink discharge failure. The cause of this ink ejection failure is, for example, when water in the ink is evaporated at the ink nozzle portion and the ink viscosity is increased, or when the ink is dried at this portion and the nozzle is clogged. A case where a relatively large bubble is generated in the ink due to air mixing in the supply path or the growth of fine bubbles existing in the ink is listed.
[0017]
The mode switching means receives the output of the detection means, and performs first suction for sucking the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the filter member in the ink supply path to exceed the surface tension of the ink generated in the filter member. The mode and the second suction mode in which suction is performed so that the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the filter member does not exceed the surface tension are switched according to the cause of the ink ejection failure.
[0018]
Due to this specific matter, for example, a relatively large bubble (bubble to be removed) exists on the upstream side of the filter member in the ink supply path, and the ink generated in the filter member in order to suck and remove the bubble through the ink head When a suction force higher than the surface tension is required, the maintenance operation is executed in the first suction mode. Accordingly, the bubbles can be effectively removed, and the ink supply operation in the ink supply path can be ensured satisfactorily.
[0019]
On the other hand, when there is an ink discharge failure when there are no bubbles to be removed upstream of the filter member, that is, some sort of malfunction (such as an increase in ink viscosity) occurs on the downstream side of the filter member. When the discharge failure occurs, the maintenance operation is executed in the second suction mode. In this mode, ink is sucked with a relatively low suction force. That is, it is in a situation where the cause of ink discharge failure can be eliminated with a lower suction force than in the case where bubbles are present on the upstream side of the filter member. Thus, by not applying a suction force higher than necessary, in this second mode, the amount of waste ink can be suppressed, and ink is not wasted wastefully.
[0020]
Specific conditions for switching the suction mode include the following. First, the detection means is a sensor that detects the presence or absence of bubbles on the upstream side of the filter member. Specifically, this sensor optically detects the presence or absence of air (a sensor that detects the presence or absence of air based on the amount of light received by the light receiving body by disposing a light projecting body and a light receiving body on the ink supply path), There are those that electrically detect the presence or absence of air (a pair of electrodes arranged in the ink supply path and the presence or absence of air is detected by a resistance value between the electrodes). When air bubbles to be removed are present on the upstream side of the filter member, the maintenance operation is performed in the first suction mode. When air bubbles to be removed are not present on the upstream side of the filter member, the second suction mode is used. The mode switching means is configured to execute the maintenance operation.
[0021]
As used herein, “bubbles to be removed” means that, for example, in the case where the ink head includes a sub tank, the vibration of the ink can be absorbed by the air in the sub tank. For this reason, a certain amount of air is required in the sub tank. In this case, if air is present in excess of an appropriate amount of air, the ink supply operation will be hindered, so it is necessary to remove the excess air. That is, the “bubbles to be removed” here refers to bubbles that are unnecessary in the ink supply path. In the case where the sub tank is not provided, it is preferable that no bubbles exist in the ink supply path. Accordingly, in this case, all the bubbles present in the ink supply path are “bubbles to be removed”.
[0022]
In addition, the detection means is a sensor that detects whether or not the ink tank connected to the upstream end of the ink supply path is replaced. Specifically, a sensor for detecting that the ink tank has been removed is applicable as this sensor. The mode switching means is configured to perform the maintenance operation in the first suction mode when the ink tank is replaced.
[0023]
Due to these specific matters, the maintenance operation is executed in the first suction mode when bubbles are present or possibly present on the upstream side of the filter member in the ink supply path. That is, by performing the maintenance operation with a suction force higher than the surface tension of the ink generated by the filter member, the bubbles can be effectively removed, and the ink supply operation in the ink supply path can be ensured satisfactorily.
[0024]
The detection means is a sensor for detecting the remaining amount of ink in the ink tank connected to the upstream end of the ink supply path, and the mode switching means is configured to prohibit the maintenance operation when there is no remaining ink in the ink tank. According to this, it is possible to avoid a situation in which an unnecessary maintenance operation is performed and a large amount of air is sucked into the ink supply path.
[0025]
Further, specific examples of the suction force in each of the first suction mode and the second suction mode include the following. That is, when the nozzle diameter of the ink nozzle is N times the filter diameter of the filter member, the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the filter member in the first suction mode is set to the upstream side of the filter member in the second suction mode. It is set to about N times the differential pressure between the side and the downstream side.
[0026]
This is because the ratio of the nozzle diameter of the ink nozzle to the filter diameter of the filter member is inversely proportional to the ratio of the surface tension of the ink generated at the ink nozzle to the surface tension of the ink generated at the filter member. caused by. That is, when performing the first suction mode, it is necessary to perform suction so as to exceed the surface tension of the ink generated by the filter member, whereas when executing the second suction mode, the ink generated by the nozzle portion. Therefore, the above differential pressure is set.
[0027]
The maintenance method executed in the maintenance device of the ink jet printer and the ink jet printer provided with the maintenance device are also within the scope of the technical idea of the present invention.
[0028]
That is, in the maintenance method, the maintenance operation is switched between the first suction mode and the second suction mode in accordance with the cause of the ink discharge failure, and in the first suction mode, the upstream side of the filter member in the ink supply path is changed. While the suction is performed so that the differential pressure with the downstream side exceeds the surface tension of the ink generated in the filter member, in the second suction mode, the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the filter member does not exceed the surface tension. Suction.
[0029]
Further, in the ink jet printer provided with the maintenance device, when a cause of occurrence of ink discharge failure occurs, the maintenance device is driven, and the first suction mode or the second suction is performed according to the cause of occurrence of ink discharge failure. The maintenance operation is executed in any of the modes.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is a type in which an ink tank is not mounted on a carriage (so-called off-board type), that is, a color ink jet printer of a type in which ink is supplied from an ink tank to an ink head on the carriage via an ink tube. Is applied.
[0031]
-Description of overall configuration of color inkjet printer-
FIG. 1 is a perspective view illustrating a part of an external appearance and an internal configuration of a color inkjet printer 1 according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the ink jet printer 1 according to this embodiment includes a paper feed unit 2, a transport unit 3, an image forming unit 4, and a discharge unit 5.
[0032]
The paper feed unit 2 includes a paper feed tray 21 and a pickup roller 22 extending in a substantially vertical direction, and a recording paper P as a recording medium in the paper feed tray 21 is taken out by the pickup roller 22 at the start of the image forming operation. It sends out toward the conveyance part 3. The paper feed tray 21 functions as a storage unit for the recording paper P when no image forming operation is performed.
[0033]
A separation unit (not shown) is provided between the paper feeding unit 2 and the conveyance unit 3. The separation unit separates the recording paper P sent out from the paper feeding unit 2 one by one, and supplies the single recording paper P toward the transport unit 3.
[0034]
The conveyance unit 3 conveys the recording paper P supplied one by one from the separation unit toward the image forming unit 4, and includes a paper feed roller 31 and a paper feed suppression roller 32. The recording paper P is nipped and conveyed between the rollers 31 and 32. The paper feed roller 31 also feeds the recording paper P so that ink droplets from the ink head 41 are sprayed to an appropriate position on the recording paper P when the recording paper P is fed between the ink head 41 and the platen 44. The conveyance timing is adjusted.
[0035]
The image forming unit 4 is for forming an image on the recording paper P supplied from the transport unit 3, and includes an ink head 41, a carriage 42 on which the ink head 41 is mounted, and the carriage 42 in the main scanning direction. A guide shaft 43 for guiding, a platen 44 that serves as a support for the recording paper P during an image forming operation, and a plurality of ink tanks 61 to 64 are provided.
[0036]
The ink tanks 61 to 64 are stored in the ink tank storage unit 6 in a region outside the conveyance path of the recording paper P. Each of the ink tanks 61 to 64 is connected to a sub tank (not shown) provided inside the carriage 42 via ink tubes 71 to 74 constituting a part of the ink supply path.
[0037]
The ink tanks 61 to 64 are individually arranged for each of Bk (black), Y (yellow), M (magenta), and C (cyan) inks, and can be replaced independently. ing. Thereby, the ink of each color in each ink tank 61-64 can be supplied to the ink head 41 through the ink tubes 71-74 and the sub tank which is not illustrated. In the present embodiment, the ink tanks 61 to 64 have the same size. Only the black ink tank 61 may be large.
[0038]
Further, the casing 11 of the ink jet printer 1 is provided with a cover (not shown) that can be opened and closed in correspondence with the positions where the ink tanks 61 to 64 are disposed. When the amount of ink is reduced, the ink tank can be replaced by opening the cover.
[0039]
The discharge unit 5 is a portion that collects the recording paper P on which image formation has been performed. The discharge rollers 51 and 52 that convey the recording paper P toward the discharge side, and the recording paper between the discharge rollers 51 and 52. Are provided with star wheels 53, 53,... For sandwiching and transporting P, an ink drying section (not shown) for drying the ink on the recording paper P, and a discharge tray 54. Note that a discharge port 55 for discharging the recording paper P conveyed by the discharge rollers 51 and 52 to the discharge tray 54 is formed in the casing 11 of the inkjet printer 1.
[0040]
-Detailed configuration of the ink head 41-
Next, the detailed configuration of the ink head 41 will be described. FIG. 2 is a perspective view showing the appearance of the ink head 41 (the appearance of the ink head portion per color). FIG. 3 is an exploded perspective view of the ink head 41. As shown in these drawings, the ink head 41 includes a base plate 45, a cover plate 46, a nozzle plate 47, and an ink inlet 48.
[0041]
As shown in FIG. 4, the base plate 45 includes a bottom wall 45a and a plurality of partition walls 45b, 45b,... Disposed on the upper surface of the bottom wall 45a. These partitions 45b, 45b,... Are arranged in parallel with a predetermined interval. Accordingly, a plurality of grooves 45c, 45c,... For forming an ink chamber 49 described later are formed between the partition walls 45b, 45b,. The partition 45b of the base plate 45 is polarized in the height direction (the direction indicated by the arrow in FIG. 4).
[0042]
The cover plate 46 is assembled integrally with the upper portion of the base plate 45, and closes the upper portions of the grooves 45c, 45c,. Specifically, as shown in FIG. 5 (a cross-sectional view taken along the line V-V in FIG. 4), the cover plate 46 is assembled to the upper part of the base plate 45, thereby the bottom wall 45 a of the base plate 45. A space surrounded by the partition wall 45b and the cover plate 46 is configured as an ink chamber 49, and a plurality of the ink chambers 49 are arranged in the horizontal direction across the partition wall 45b.
[0043]
A driving electrode 45d is formed on the base plate 45. As shown in FIG. 4, the drive electrode 45 d is formed on the upper half of the side surface of each partition wall 45 b of the base plate 45. Further, these drive electrodes 45d are disposed in the same ink chamber 49 and connected to each other by a connection electrode 45e. In addition, an external extraction electrode 45f is connected to the connection electrode 45e. By applying a pulse voltage from a pulse voltage generator (not shown) to the external extraction electrode 45f, the same pulse voltage is applied to the drive electrodes 45d and 45d facing each other in the ink chamber 49. Further, as shown in FIG. 2, a driver IC 81 is connected to the external extraction electrode 45f via a flexible circuit board 8.
[0044]
The nozzle plate 47 is attached to the front side (front side in FIG. 3) of the base plate 45 and the cover plate 46, closes the ink chamber 49, and corresponds to each ink chamber 49, 49,. , 47a,... Are formed. That is, when a pressure for ejecting ink is generated in the ink chamber 49, a predetermined amount of ink droplets are ejected in the horizontal direction (see the arrow in FIG. 3) from the nozzle 47a facing the ink chamber 49. .
[0045]
The ink inlet 48 is attached to the upper surface of the cover plate 46 in which the ink introduction openings 46a, 46a,... Are formed, and is a filter that filters ink supplied from the ink tanks 61 to 64 to the ink chambers 49, 49,. A member 48a is provided.
[0046]
Specifically, in the ink head 41 according to this embodiment, each of the ink chambers 49 has a height dimension of 300 μm and a width dimension of 71 μm, the partition wall 45b has a width dimension of 70 μm, and the pitch of the ink chambers 49 is 180 dpi. It has become. The drive electrode 45d is made of an Al film formed by oblique vacuum deposition from the upper end of the partition wall 45b to a position of 150 μm. The drive electrode 45d is formed by polishing the upper surface of the Al film deposited over the substantially upper half and the upper surface of the side wall of the partition wall 45b by the above-described oblique vacuum deposition, thereby polishing each side surface of the partition wall 45b. After the Al film is separated, the opposing Al films in the ink chamber 49 are electrically connected.
[0047]
The cover plate 46 is adhered to the upper surface of the partition wall 45b with an adhesive, and the thickness dimension of the adhesive layer (not shown) is set to 1 μm or less.
[0048]
Furthermore, the diameter of the discharge side of the nozzle 47a formed on the nozzle plate 47 is 20 μm. The nozzle plate 47 is obtained by applying a water repellent film to a polyimide film and then forming a plurality of nozzles 47a, 47a,. The pitch of the nozzles 47a, 47a,... Is 180 dpi, similar to the pitch of the ink chambers 49, 49,. The dimensions and the manufacturing method are not limited to these.
[0049]
As a basic operation of ejecting ink droplets in the ink head 41, a plurality of groups in which a plurality of ink chambers 49, 49,... Arranged every predetermined number (for example, every two) are set as one ink chamber group. The ink droplet ejection control is sequentially performed for each group. That is, by applying a pulse voltage corresponding to the image signal to each drive electrode 45d, 45d,... Individually for each group, a potential difference is given between each drive electrode 45d, 45d,. An electric field perpendicular to the polarization direction is generated in the partition walls 45b and 45b positioned on both sides of the ink chamber 49 to be performed. Due to the piezoelectric shear strain effect generated at this time, each of the partition walls 45b and 45b undergoes shear deformation. Specifically, the partition walls 45b and 45b positioned on both sides of the ink chamber 49 for performing the ink ejection operation are once deformed in a direction in which the ink chamber 49 expands, and then deformed in a direction in which the ink chamber 49 contracts. . By this deformation operation, a pressure wave is generated in the ink chamber 49, and the ink droplet is ejected by the pressure.
[0050]
Although not shown, a sub tank is mounted on the ink head 41 adjacent to the filter member 48a. The subtank functions as a buffer (air trap) for preventing air bubbles generated upstream from the ink head 41 (on the ink tank side) from flowing directly into the ink head 41, and for the ink in the carriage by the carriage operation by the air in the subtank. Absorbing the vibration of the ink in the supply path, the influence of the vibration on the ink ejection operation from the ink head 41 is minimized. Therefore, a certain amount of air is always present in the sub tank.
[0051]
Next, the filter member 48a will be described. The filter member 48a functions to filter minute dust generated in the ink supply path (to remove dust), and the surface tension generated in the filter member 48a causes the air inside the sub tank to flow into the ink head 41 side. To stop doing.
[0052]
Specifically, in the present embodiment, the filter diameter of the filter member 48a is 8 μm. On the other hand, the diameter of the nozzle 47a of the ink head 41 is 20 μm as described above. That is, the filter diameter of the filter member 48a is set to about 1/3 of the diameter of the nozzle 47a. The relationship between the surface tension generated in the filter member 48a when the filter diameter of the filter member 48a is set in this way and the suction force during the maintenance operation will be described later.
[0053]
-Description of maintenance unit configuration-
Next, the maintenance unit 9 as a maintenance device will be described.
[0054]
As shown in FIG. 1, the maintenance unit 9 is disposed at one end (hereinafter referred to as a home position) of the carriage 42 in the main scanning direction. FIG. 1 shows a state in which the carriage 42 is located at this home position. By thus positioning the carriage 42 at the home position, the ink head 41 is opposed to the maintenance unit 9 so that a predetermined maintenance operation can be performed.
[0055]
The maintenance unit 9 includes a maintenance cap 91, a suction pump 92, and a waste ink tube 93 as main components.
[0056]
The maintenance cap 91 is disposed at a position facing the lower surface of the carriage 42 located at the home position, covers the ink head 41 provided at the lower portion of the carriage 42 (capping), and dries the ink around the nozzles. Is to prevent. That is, the maintenance cap 91 is configured to be in the lowered position when the carriage 42 is not at the home position, and to move upward when the carriage 42 reaches the home position to cap the ink head 41.
[0057]
One end (suction side) of the suction pump 92 is connected to the bottom surface of the maintenance cap 91 via the waste ink tube 93, and the discharge tube 94 is connected to the other end (discharge side). The downstream end of the discharge tube 84 is open above a waste ink tank (not shown). For this reason, during a maintenance operation in which foreign matter or the like in the nozzle is sucked and removed, the suction pump 92 is driven in a state where the ink head 41 is capped by the maintenance cap 91, whereby a negative pressure acts on the ink head 41 and the ink head 41. The ink and other foreign matters inside are sucked into the waste ink tube 93. The sucked ink and other foreign matters are discharged to a waste ink tank through a waste ink tube 93, a suction pump 92, and a discharge tube 94.
[0058]
-Description of image forming operation-
In the above configuration, the ink jet printer 1 forms an image on the recording paper P by the following operation.
[0059]
First, an image formation request based on image information is made to an inkjet printer 1 from an external terminal such as a computer (not shown). The inkjet printer 1 that has received the image formation request carries out the recording paper P on the paper feed tray 21 from the paper feed unit 2 by the pickup roller 22.
[0060]
Next, the transported recording paper P passes through the separation unit and is sent to the transport unit 3. In the transport unit 3, the recording paper P is sent between the ink head 41 and the platen 44 by the paper feed roller 31 and the paper feed suppression roller 32.
[0061]
In the image forming unit 4, the ink supplied from the ink tanks 61 to 64 through the ink tubes 71 to 74 and the sub tanks is used, and the image information is transferred from the ink nozzles of the ink head 41 to the recording paper P on the platen 44. Corresponding ink drops are sprayed.
[0062]
At this time, the recording paper P is temporarily stopped on the platen 44. While blowing ink droplets, the carriage 42 is guided by the guide shaft 43 and scanned by one line in the main scanning direction (D2 direction in FIG. 1). When this is finished, the recording paper P moves on the platen 44 by a certain width in the sub-scanning direction (D1 direction in FIG. 1). In the image forming unit 4, the above processing is continuously performed corresponding to the image information, whereby an image is formed on the entire surface of the recording paper P. The recording paper P on which the image has been formed in this manner is discharged to the discharge tray 54 by the discharge rollers 51 and 52 through the ink drying section. As a result, the recording paper P is provided to the user as a printed matter.
[0063]
-Description of control unit-
The operation of each unit described above is controlled by the control unit. Hereinafter, this control unit will be described.
[0064]
FIG. 6 is a block diagram illustrating the configuration of the control unit of the inkjet printer 1. The control unit includes a carriage driving circuit 101, a paper conveyance driving unit 102, a recording head driving unit 103, and a maintenance driving unit 104 controlled by the CPU 100.
[0065]
The carriage drive circuit 101 controls driving of a carriage motor 101a that is a drive source for reciprocating the carriage 42 in the main scanning direction.
[0066]
The paper transport driving unit 102 controls the driving of the paper feed roller 31 and the discharge rollers 51 and 52 for transporting the recording paper P in the sub-scanning direction.
[0067]
The recording head driving unit 103 receives the image data and controls the driving of the ink head 41. In other words, in conjunction with the scanning of the carriage 42 and the conveyance of the recording paper P, the plurality of piezoelectric elements provided on the black head and each color head are driven separately for each ink color, and the ink droplets from the respective ink nozzles are driven. By performing discharge control, a predetermined image is formed on the recording paper P.
[0068]
The maintenance driving unit 104 is for performing a maintenance operation of the ink head 41, and when the ink tanks 61 to 64 are replaced, a predetermined amount of ink is sucked from the ink nozzle and air bubbles are discharged from the ink nozzle. Or a prime process for preventing clogging of the ink nozzles.
[0069]
The CPU 100 is connected to a ROM (not shown). The ROM controls an image recording control program for recording a color image on the recording paper P by controlling the carriage driving circuit 101, the paper transport driving means 102, and the recording head driving means 103, and a maintenance driving means 104. A control program for maintenance control that executes maintenance processing such as prime processing is stored.
[0070]
The CPU 100 is connected to a communication interface (not shown) that is connected to a host computer or the like via a connection cable and can receive image data transmitted from the host computer or the like.
[0071]
Further, the CPU 100 can receive an output signal from the carriage movement detection means 105. The carriage movement detection means 105 detects the position of the carriage 42, and the CPU 100 receives this detection signal to control the carriage drive circuit 101.
[0072]
The control unit also includes a dot counter 106, and an output signal from the dot counter 106 is transmitted to the CPU 100. The dot counter 106 recognizes the number of dots (ink droplets) ejected on the recording paper P as the image forming operation is performed based on the image information, and the ink tanks 61 to 64 are newly installed. The ink tanks 61 to 64 are counted for each ink tank 61 to 64 from the time when they are replaced, and are accumulated and stored. That is, by checking the number of dots, the ink remaining amount in each of the ink tanks 61 to 64 can be estimated.
[0073]
The feature of this embodiment is that the detection means 107 is provided and the maintenance drive means 104 is provided with a mode switching means 104a. Hereinafter, each means will be described.
[0074]
The detection means 107 is configured to be able to detect the cause of ink discharge failure during the maintenance operation in the maintenance unit 9. The cause of this ink ejection failure is, for example, when water in the ink is evaporated at the ink nozzle portion and the ink viscosity is increased, or when the ink is dried at this portion and the nozzle is clogged. A case where a relatively large bubble is generated in the ink due to air mixing in the supply path or the growth of fine bubbles existing in the ink is listed.
[0075]
Specific configurations for detecting these factors include the following.
[0076]
First, a timer for measuring a long period when the ink jet printer 1 is stopped is provided as means for detecting an increase in ink viscosity at the ink nozzle portion and nozzle clogging due to ink drying. If the stop period of the inkjet printer 1 measured by this timer exceeds a predetermined period, there is a possibility that the ink viscosity is increased at the ink nozzle portion or the nozzle is clogged. When 1 is activated, a maintenance operation is executed. The suction force in this case will be described later.
[0077]
Further, as a means for detecting that relatively large bubbles are generated in the ink, in particular, that relatively large bubbles are generated in the sub-tank on the upstream side of the filter member 48a, optical air is used. Those that detect the presence or absence of are listed. In other words, a sub tank is composed of a permeable member, a light receiving body and a light emitting body are arranged across the sub tank, and an ink amount (air amount) is detected by a change in an electric quantity value based on a light receiving amount of the light receiving body. It is. It is also possible to employ a device that electrically detects the presence or absence of air. That is, a pair of electrodes is provided in a portion of the sub tank that contacts the ink, and the ink amount is detected by a change in resistance (or capacitance) between the electrodes.
[0078]
Further, as means for detecting that air may be mixed in the ink supply path and relatively large bubbles may be generated upstream of the filter member 48a, it is detected that the ink tanks 61 to 64 have been removed. The sensor which performs is applicable. In other words, a sensor that comprises an ink tank made of a permeable member, a light receiving body and a light emitting body are arranged with the ink tank interposed therebetween, and a sensor that detects attachment / detachment of the ink tank based on a change in an electric quantity value based on the light receiving power of the light receiving body. Configure as. In addition, the ink tank storage unit 6 is provided with a switch that switches between ON and OFF depending on whether the ink tanks 61 to 64 are attached or detached. That is, the ink tanks 61 to 64 are removed by this switch. You may detect that the replacement | exchange operation | work of the ink tanks 61-64 was performed.
[0079]
Further, the detection means 107 can receive the output from the dot counter 106, and when it is determined by the output from the dot counter 106 that there is no remaining ink in any of the ink tanks 61 to 64, A maintenance operation inhibition signal is transmitted to the mode switching means 104a.
[0080]
Thus, the detection means 107 can identify the cause of the ink ejection failure. In this embodiment, a case where “a relatively large bubble is generated in the sub-tank on the upstream side of the filter member 48a” or “the ink tanks 61 to 64 have been removed” is detected, and “any ink is selected. Maintenance that is set by the mode switching unit 104a is detected when it is detected that the remaining amount of ink in the tanks 61 to 64 has run out, and when it is detected that a cause other than these causes of ink ejection failure has occurred. It is characterized by switching the mode of operation.
[0081]
The mode switching unit 104a receives the output of the detection unit 107, and sucks the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the filter member 48a in the ink supply path so as to exceed the surface tension of the ink generated in the filter member 48a. The first suction mode and the second suction mode for sucking so that the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the filter member 48a does not exceed the surface tension are switched according to the cause of the ink discharge failure. .
[0082]
Specifically, in response to the output of the detection means 107, if there are excessive bubbles (bubbles to be removed in the present invention) upstream of the filter member 48a, the maintenance operation is executed in the first suction mode. When there is no excess bubble upstream of the filter member 48a, the maintenance operation mode is switched so that the maintenance operation is executed in the second suction mode.
[0083]
When the ink tanks 61 to 64 are replaced, air may enter the ink supply path and air bubbles may exist on the upstream side of the filter member 48a. The maintenance operation is executed in the one suction mode.
[0084]
In addition, when the mode switching unit 104a receives the maintenance operation prohibition signal from the detection unit 107, the mode switching unit 104a determines that there is no ink remaining in any of the ink tanks 61 to 64 and does not execute the maintenance operation. If the maintenance operation is performed when there is no ink remaining in the ink tanks 61 to 64, or when the ink is very small, a large amount of air flows into the ink head 41, resulting in ejection failure or being left as it is. Then, there is a possibility that the ink is solidified or thickened in the ink head 41 and the performance of the ink head 41 is deteriorated. For this reason, in this embodiment, when there is no ink remaining in the ink tank or when it is very small, the suction recovery operation is not performed and the user is prompted to replace the ink tank.
[0085]
As a means for detecting the ink amount in the ink tanks 61 to 64, a method similar to the method for detecting the ink amount (presence / absence of air) in the sub-tank as well as the case of using the dot counter 106 described above. It is also possible to adopt.
[0086]
-Suction force in each mode-
Next, each mode switched by the mode switching means 104a will be described. The suction force in each mode is set as follows.
[0087]
The surface tension F generated in the filter member 48a is generally given by the following equation.
[0088]
F = 2η / r (1)
η: ink surface tension (N / m), r: filter radius (m)
Therefore, in this embodiment, since the surface tension of the ink is 0.03 N / m and the filter radius is 4 μm, the surface tension F generated in the filter member 48 a is
F = 2 × 0.03 / (4 × 10 ^-6 ) = 15000N / m ² = 15 KPa (2)
It becomes.
[0089]
Therefore, if the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the filter member 48a does not exceed 15 KPa, relatively large bubbles exceeding 8 μm will not pass through the filter member 48a and flow into the ink head 41. Absent.
[0090]
It is known that fine bubbles (bubbles of less than 8 μm) that pass through the filter member 48a are re-dissolved in the ink in a very short time, and even if they flow into the ink head 41, there is no particular problem.
[0091]
Further, even if calculated from the maximum flow rate during the image forming operation (when all nozzles are fully discharged), the upstream / downstream differential pressure of the filter member 48a does not exceed the above, and bubbles pass through the filter member 48a during the image forming operation. Does not flow into the ink head 41.
[0092]
Accordingly, when many bubbles are trapped in the sub tank and a problem occurs in the ink supply to the ink head 41, that is, there is a relatively large bubble exceeding 8 μm on the upstream side of the filter member 48a. If it exists or may exist, the suction recovery process is executed in the first suction mode in which the differential pressure at the filter member 48a exceeds 15 KPa. As a result, excess air in the sub tank can be expelled through the ink head 41, and the ink amount in the sub tank can be recovered to an appropriate level.
[0093]
On the other hand, if there is an appropriate amount of air in the sub tank and there are no relatively large bubbles exceeding 8 μm upstream of the filter member 48a, the differential pressure at the filter member 48a does not exceed 15 KPa. The suction recovery process is executed in the second suction mode. Thereby, the air quantity in a sub tank can be kept appropriate.
[0094]
Specifically, when there is no relatively large bubble exceeding 8 μm on the upstream side of the filter member 48a, a suction force higher than the surface tension of the ink generated at the nozzle portion is applied. Now, since the nozzle diameter of the ink nozzle is about three times the filter diameter of the filter member 48a, the second pressure against the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the filter member 48a in the first suction mode. A good suction recovery process can be performed only by setting the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the filter member 48a in the suction mode to about 1/3 of 5 KPa.
[0095]
As described above, in this embodiment, relatively large bubbles exist on the upstream side of the filter member 48 a in the ink supply path, and in order to suck and remove these bubbles through the ink head 41, the ink generated in the filter member 48 is removed. When a suction force higher than the surface tension is required, the maintenance operation is executed in the first suction mode. Accordingly, the bubbles can be effectively removed, and the ink supply operation in the ink supply path can be ensured satisfactorily.
[0096]
On the other hand, when there is an ink discharge failure when there is no bubble to be removed upstream of the filter member 48a, that is, there is some malfunction (such as an increase in ink viscosity) on the downstream side of the filter member 48a. Therefore, when the ink discharge failure occurs, the maintenance operation is executed in the second suction mode. In this mode, ink is sucked with a relatively low suction force (in this embodiment, the suction force is 1/3 that of the first suction mode). That is, it is in a situation where the cause of ink discharge failure can be eliminated with a lower suction force than in the case where bubbles are present on the upstream side of the filter member 48a. Thus, by not applying a suction force higher than necessary, in this second mode, the amount of waste ink can be suppressed, and ink is not wasted wastefully.
[0097]
-Other embodiments-
In the present invention, the filter diameter of the filter member 48a and the diameter of the nozzle 47a of the ink head 41 are not limited to those described above. Therefore, the suction force acting on the nozzle in the first suction mode and the nozzle in the second suction mode The ratio of the suction force to be applied to is not limited to that described above.
[0098]
In the first suction mode, the suction force may be changed during the maintenance operation. For example, at the initial stage of the maintenance operation, the maintenance operation is performed with a high suction force (for example, the differential pressure at the filter member 48a is 15 KPa), and then the low suction force as low as the second suction mode (for example, the differential pressure at the filter member 48a is 5 KPa). Perform maintenance operation with. As a result, the amount of waste ink in the first suction mode can be reduced.
[0099]
In the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to the so-called off-board type color inkjet printer 1 in which the ink tanks 61 to 64 are not mounted on the carriage 42 has been described. The present invention is not limited to this, and can also be applied to a so-called on-board type color inkjet printer in which an ink tank is mounted on a carriage. Even in the on-board type, it is common to provide a filter member in the ink supply path, and although there is less possibility of air from the ink supply system compared to the above-mentioned off-board type, for example, ink tank replacement ( In the case of application to this on-board type, the same effect can be obtained since air is inevitable during the removal (including desorption). When the present invention is applied to an ink jet printer that does not include the sub-tank, such as this on-board type ink jet printer, the air bubbles that should be removed in the maintenance operation are all air bubbles that exist on the upstream side of the filter member. It is.
[0100]
Further, the present invention is not limited to a color ink jet printer but can be applied to a monochrome type ink jet printer.
[0101]
Furthermore, the present invention can be applied not only to a serial type ink jet printer that performs an image forming operation while the carriage 42 scans in the main scanning direction but also to a line type ink jet printer that does not perform a scanning operation.
[0102]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, the mode of the maintenance operation is switched between the case where there is a possibility that air exists upstream from the filter member provided in the ink supply path and the other case. Yes. That is, in the former case, the maintenance operation (first suction mode) is performed with a suction force higher than the surface tension of the ink generated by the filter member, while in the latter case, the maintenance operation is performed with a suction force lower than that. (Second suction mode) is performed. For this reason, when relatively large bubbles exist on the upstream side of the filter member, the bubbles can be effectively removed by performing the maintenance operation in the first suction mode, and the ink in the ink supply path can be removed. Good supply operation can be ensured. On the other hand, when an ink discharge failure occurs when no air bubbles are present upstream of the filter member, that is, some trouble (such as an increase in ink viscosity) occurs on the downstream side of the filter member. In such a situation, by performing the maintenance operation in the second suction mode, the ink can be sucked with a relatively low suction force, the amount of waste ink can be suppressed, and the ink is wasted. Therefore, the running cost of the ink jet printer can be reduced.
[0103]
Also, if the maintenance operation is prohibited when there is no ink remaining in the ink tank, it is possible to avoid a situation in which an unnecessary maintenance operation is executed and a large amount of air is sucked into the ink supply path. And problems such as solidification and thickening of ink in the ink head can be avoided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view illustrating a part of an external appearance and an internal configuration of a color inkjet printer according to an embodiment.
FIG. 2 is a perspective view illustrating an appearance of an ink head.
FIG. 3 is an exploded perspective view of an ink head.
FIG. 4 is a cross-sectional view of the ink head as viewed from the ink discharge direction.
FIG. 5 is a cross-sectional view of the ink head at a position corresponding to line VV in FIG.
FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of a control unit of the inkjet printer.
[Explanation of symbols]
1 Color inkjet printer
41 Ink head
48a filter member
9 Maintenance unit (maintenance device)
104a Mode switching means
106 dot counter
107 Detection means
P Recording paper (recording medium)

Claims

An ink jet printer that discharges ink supplied to the ink head through the filter member in the ink supply path toward the recording medium from the ink nozzle is used to cause ink to be discharged from the ink nozzle when a cause of ink discharge failure occurs. In a maintenance device that performs a maintenance operation for suction removal,
Detection means capable of detecting the cause of the ink ejection failure;
In response to the output of the detection means, a first suction mode for sucking the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the filter member in the ink supply path to exceed the surface tension of the ink generated in the filter member, and upstream of the filter member Mode switching means for switching the second suction mode for sucking so that the differential pressure between the side and the downstream side does not exceed the surface tension according to the cause of the occurrence of ink discharge failure ,
When the nozzle diameter of the ink nozzle is N times the filter diameter of the filter member, the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the filter member in the first suction mode is different from the upstream side of the filter member in the second suction mode. A maintenance device for an ink jet printer, wherein the maintenance device is set to be approximately N times the differential pressure from the downstream side .

A maintenance method executed in the maintenance device for an inkjet printer according to claim 1,
The maintenance operation is switched between the first suction mode and the second suction mode in accordance with the cause of the ink ejection failure. In the first suction mode, the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the filter member in the ink supply path is the filter member. Inkjet printer characterized in that suction is performed so as to exceed the surface tension of the ink generated in step 2, while in the second suction mode, suction is performed so that the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the filter member does not exceed the surface tension. Maintenance method.

The maintenance device according to claim 1 is provided, and when a cause of occurrence of ink ejection failure occurs, the maintenance device is driven to select either the first suction mode or the second suction mode depending on the cause of occurrence of ink ejection failure. An ink jet printer configured to perform a maintenance operation.