JP4617799B2 - Inkjet recording head maintenance method and inkjet recording apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、インクジェット記録ヘッドのメンテナンス方法及びインクジェット記録装置に係り、詳細には、インクを循環するための循環路を通して供給されるインクを吐出し印字を行うインクジェット記録ヘッドのメンテナンス方法及びそのインクジェット記録ヘッドを備えたインクジェット記録装置に関する。 The present invention relates to an ink jet recording head maintenance method and an ink jet recording apparatus, and more particularly, to an ink jet recording head maintenance method for performing printing by discharging ink supplied through a circulation path for circulating ink and the ink jet recording thereof. The present invention relates to an ink jet recording apparatus including a head.
記録ヘッドからインク滴を吐出して記録媒体に印字を行うインクジェット記録装置では、記録媒体を搬送しながらその搬送方向と直交する方向へ記録ヘッドを往復移動させて1ラインずつ印字を行うシリアルスキャンと呼ばれる印字方式が主にパーソナルユースで広く使用されている。また近年では、記録媒体の搬送方向と直交する方向(幅方向)に沿って多数のインク吐出口(ノズル)を配列した記録媒体幅対応の非走査型の記録ヘッドを用い、記録媒体を連続搬送しつつ印字を行うことにより、印字速度を向上させてオフィスユースにも対応可能とした、いわゆるフルラインヘッド式のインクジェット記録装置が製品化されている。 In an inkjet recording apparatus that prints on a recording medium by ejecting ink droplets from the recording head, a serial scan that performs printing line by line by reciprocating the recording head in a direction perpendicular to the conveying direction while conveying the recording medium The so-called printing method is widely used mainly for personal use. In recent years, a non-scanning type recording head corresponding to a recording medium width in which a large number of ink discharge ports (nozzles) are arranged in a direction (width direction) orthogonal to the recording medium conveyance direction is used to continuously convey the recording medium. However, a so-called full-line head type ink jet recording apparatus has been commercialized, which performs printing while improving the printing speed to be compatible with office use.
これらのインクジェット記録装置では、インクの乾燥やインク中の異物等によるノズル詰まりを防止するために、外部からノズルに負圧を掛けてノズル内のインクを吸引するバキューム動作(メンテナンス)を行っている。ただし、上記のようなフルラインタイプの記録ヘッドでは、ノズル数の増加に伴い、バキューム動作時のインク消費量が多くなってランニングコストの上昇を招くため、記録ヘッドに供給するインクを循環路で循環させ、その循環路に設けたフィルタでインク中の異物等を取り除くことにより、ノズル詰まりが起こりにくくなるようにしてバキューム回数を低減できるようにし、ランニングコストの上昇を抑えるようにしているものがある。 In these ink jet recording apparatuses, in order to prevent ink clogging due to ink drying or foreign matter in the ink, a vacuum operation (maintenance) is performed in which negative pressure is applied to the nozzle from outside to suck ink in the nozzle. . However, in the full line type print head as described above, the ink consumption during the vacuum operation increases as the number of nozzles increases, leading to an increase in running cost. Circulating and removing foreign matter in the ink with a filter provided in the circulation path makes it possible to reduce the number of vacuums so that nozzle clogging is less likely to occur, and to suppress an increase in running cost. is there.
また、このように記録ヘッドに供給するインクを循環路で循環させる技術としては、電界を印加することで粘度が変化する電気粘性流体からなるインク(記録体)を循環路(供給流路)で循環させ、ノズルの下流側に設けた電極でインクに電界を印加し増粘させることにより、ノズルからのインク吐出を可能にしたもの(例えば、特許文献1参照)、又は、インク供給源(インク溜め)から延出された複数の共通流路の先端側にループ用流路を連通させて循環路を構成し、インク供給源から各共通流路へのインク充填時に、ループ用流路に接続された吸引路からポンプで吸引することにより、各共通流路にインクを迅速に充填できるようにしたもの(例えば、特許文献2参照)、又は、パージ動作を行う際にノズルからインクを排出するためのパージチャネルを、ノズルへのインク供給路となるインク流路に連通させて設け、これらのインク流路とパージチャネルによりインクの循環路を構成しているものがある(例えば、特許文献3参照)。
ところで、上述した循環型のインクジェット記録装置に搭載される記録ヘッドでは、インク流路内のメンテナンスを行う際に、均一な圧力でインク循環を行うと、ノズル内のインクはノズル内に留まってインク流路には逆流しにくくなり、そのインクは循環路を通して循環されない状態となる。そのため、インク吐出開始時(吐出開始からの数ドット)に、インクの吐出特性が連続吐出時とは異なってしまい、画質低下を招く問題がある。また、印字中にインク吐出が長時間行われないノズルでは、インクが乾燥しやすくなるため同様の問題が発生する。 By the way, in the recording head mounted on the above-described circulation type ink jet recording apparatus, if the ink is circulated with a uniform pressure when performing maintenance in the ink flow path, the ink in the nozzle remains in the nozzle and the ink is retained. It becomes difficult for the ink to flow backward in the flow path, and the ink is not circulated through the circulation path. For this reason, at the start of ink discharge (several dots from the start of discharge), the ink discharge characteristics differ from those at the time of continuous discharge, and there is a problem in that the image quality deteriorates. Further, in a nozzle that does not discharge ink for a long time during printing, the same problem occurs because the ink is easily dried.
これに対し、上述した特許文献1の技術では、循環路のメンテナンスを行う際に、ノズル内のインクを循環路に戻すような動作は行っておらず、また、インク吐出開始時の吐出特性を考慮した動作も行っていないため、上記の問題が発生する。 On the other hand, in the technique of Patent Document 1 described above, when performing maintenance of the circulation path, the operation of returning the ink in the nozzles to the circulation path is not performed, and the ejection characteristics at the start of ink ejection are not performed. The above-mentioned problem occurs because no operation is taken into consideration.
特許文献2の技術の場合、インク供給源から各共通流路へインクを充填するときのみ、循環路から分岐した吸引路にポンプを接続してインクを吸引し各共通流路及び循環路にインクを行き渡らせるようにしているため、例えば循環路のメンテナンス時や印字動作におけるインク吐出時にインクを循環路で循環させるようなことはできない。そのため、やはり、同様の問題が発生する。
In the case of the technique of
また、特許文献3の技術では、パージ動作時にはインク流路からパージチャネルへとインクが流動されるが、インク吐出時にはインクを循環させておらず、また、特許文献1と同様に、循環路のメンテナンス時にノズル内のインクを循環路に戻すような動作や、インク吐出開始時の吐出特性を考慮した動作は行ってはいないため、やはり、上記の問題が発生する。 In the technique of Patent Document 3, ink flows from the ink flow path to the purge channel at the time of the purge operation, but ink is not circulated at the time of ink discharge. Since the operation for returning the ink in the nozzles to the circulation path at the time of maintenance and the operation considering the discharge characteristics at the start of the ink discharge are not performed, the above problem still occurs.
本発明は上記事実を考慮して、循環型のインクジェット記録装置に搭載されるインクジェット記録ヘッドのメンテナンスを行う際に、ノズル内に滞留したインクをリフレッシュしインク吐出開始時の吐出特性を連続吐出時と同等にして印字する画像の画質低下を防止することができるインクジェット記録ヘッドのメンテナンス方法及びインクジェット記録装置を提供することを課題とする。また、印字中にインク吐出が長時間行われないノズルでのインク乾燥を防止しインク吐出開始時の吐出特性を連続吐出時と同等にして印字する画像の画質低下を防止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課題とする。 In consideration of the above-mentioned fact, the present invention refreshes the ink staying in the nozzle when performing maintenance of the ink jet recording head mounted on the circulation type ink jet recording apparatus, and the ink discharge characteristics at the start of ink discharge It is an object of the present invention to provide an ink jet recording head maintenance method and an ink jet recording apparatus capable of preventing image quality deterioration of an image to be printed in the same manner as in the above. Inkjet recording that prevents ink drying at nozzles that do not discharge ink for a long time during printing, and prevents deterioration in image quality of printed images by setting the discharge characteristics at the start of ink discharge to the same level as during continuous discharge It is an object to provide an apparatus.
請求項1に記載の発明は、記録媒体にインクを吐出して印字を行うインクジェット記録ヘッドと、前記インクジェット記録ヘッドに供給するインクが貯留されるインク貯留手段と、前記インクジェット記録ヘッドと前記インク貯留手段に接続され、インク貯留手段から流入されたインクをインクジェット記録ヘッドへ供給しつつ循環させるための循環路と、前記循環路に設けられ、循環路内のインクを所定の方向へ循環させる循環手段と、前記インクジェット記録ヘッドに設けられ、前記循環路の上流側からインクが流入されるとともにその流入されたインクを循環路の下流側へ流出させるインク流路と、前記インク流路に連通されたインク吐出口と、前記インク流路に設けられ、インク流路内のインクの圧力を高めて吐出エネルギーを印加する加圧手段と、を備え、前記インクジェット記録ヘッドのメンテナンス時に前記循環手段を駆動させて前記循環路内のインクを循環させると共に前記加圧手段を駆動させて前記インク吐出口内のインクを振動させることを特徴としている。 According to the first aspect of the present invention, there is provided an ink jet recording head that performs printing by discharging ink onto a recording medium, an ink storage unit that stores ink to be supplied to the ink jet recording head, the ink jet recording head, and the ink storage. And a circulation path for circulating ink supplied from the ink storage means while supplying the ink to the ink jet recording head, and a circulation means provided in the circulation path for circulating the ink in the circulation path in a predetermined direction. And an ink channel that is provided in the ink jet recording head and that allows the ink to flow from the upstream side of the circulation path and to flow the introduced ink to the downstream side of the circulation path, and communicated with the ink channel. It is provided in the ink discharge port and the ink flow path, and the discharge pressure is applied by increasing the pressure of the ink in the ink flow path. And pressurizing means to drive the circulating means to circulate the ink in the circulation path and drive the pressurizing means to vibrate the ink in the ink discharge port. It is characterized by that.
請求項1に記載の発明では、循環手段を駆動させると、インク貯留手段に貯留されたインクは循環路を循環され、その循環に伴ってインクジェット記録ヘッドに供給される。インクジェット記録ヘッドでは、循環路を通して供給されるインクは、循環路の上流側からインク流路に流入され、インク流路を通って循環路の下流側へ流出される。 According to the first aspect of the present invention, when the circulation unit is driven, the ink stored in the ink storage unit is circulated through the circulation path and is supplied to the ink jet recording head along with the circulation. In the ink jet recording head, ink supplied through the circulation path flows into the ink flow path from the upstream side of the circulation path, and flows out through the ink flow path to the downstream side of the circulation path.
インクジェット記録ヘッドによる印字動作では、インク流路に設けられた加圧手段を駆動させると、インク流路内のインクは圧力が高められて吐出エネルギーが印加される。これにより、インク流路に連通されたインク吐出口からインクが吐出され、記録媒体に着弾されて印字が行われる。 In the printing operation by the ink jet recording head, when the pressurizing means provided in the ink flow path is driven, the pressure in the ink in the ink flow path is increased and ejection energy is applied. As a result, ink is ejected from the ink ejection port communicated with the ink flow path, and landed on the recording medium to perform printing.
また、インクジェット記録ヘッドのメンテナンス時には、循環手段を駆動させて循環路内のインクを循環させつつ、インクジェット記録ヘッドのインク流路に設けられた加圧手段を駆動させてインク吐出口内に滞留したインクを振動させる。これにより、インク吐出口内のインクは撹拌されて循環路へ流出し、また循環路から新たなインクがインク吐出口内へ流入する。このメンテナンスにより、ノズル内に滞留したインクはリフレッシュされるため、インク吐出開始時の吐出特性は連続吐出時と同等にされ印字する画像の画質低下を防止することができる。 Further, during maintenance of the ink jet recording head, the ink staying in the ink discharge port by driving the pressure means provided in the ink flow path of the ink jet recording head while driving the circulation means to circulate the ink in the circulation path Vibrate. As a result, the ink in the ink discharge port is agitated and flows out into the circulation path, and new ink flows into the ink discharge port from the circulation path. By this maintenance, the ink staying in the nozzles is refreshed, so that the ejection characteristics at the start of ink ejection are the same as those at the time of continuous ejection, and it is possible to prevent the image quality of the printed image from being deteriorated.
請求項2に記載の発明は、前記メンテナンス時は前記循環路のインクを印字動作時とは逆方向へ循環させることを特徴としている。
The invention according to
請求項2記載の発明では、例えば、インク吐出効率を高めるために、インク吐出口よりもインク流動方向下流側に流路断面積を狭める絞り部等を設けるような構成では、その絞り部やインク吐出口で目詰まりが発生した場合、メンテナンス時に循環路のインクを印字動作時と同じ方向へ循環させると、絞り部では、目詰まり発生要因の異物等が下流側へ流出しにくくなり、また、インク吐出口から流出された異物等は絞り部で詰まりを起こし易くなるため、それらの目詰まりを解消できない恐れがある。 In the second aspect of the invention, for example, in order to increase the ink discharge efficiency, in a configuration in which a throttle portion or the like that narrows the cross-sectional area of the flow path is provided downstream of the ink discharge port in the ink flow direction, When clogging occurs at the discharge port, if the ink in the circulation path is circulated in the same direction as during printing during maintenance, foreign matter that causes clogging will not easily flow out to the downstream side at the throttle. Since foreign matter or the like that has flowed out of the ink discharge port is likely to be clogged at the throttle portion, there is a possibility that the clogging cannot be eliminated.
これに対し、上記のようにメンテナンス時に循環路のインクを印字動作時とは逆方向へ循環させることにより、インク吐出口及び絞り部で目詰まりが発生した場合に、その目詰まりを発生させた異物等をインクジェット記録ヘッド内から循環路へ排出することができる。これにより、インク吐出口及び絞り部で目詰まりを確実に解消することができる。また、循環路へ排出された異物等は、例えば循環路に設けたフィルタユニット等によってインク中から容易に取り除くことができるため、印字動作時に循環路のインクを元の方向へ循環させても、異物等がインクジェット記録ヘッドに逆戻りしてインク吐出口及び絞り部で目詰まりを発生させることはない。 In contrast, when the ink in the circulation path is circulated in the direction opposite to that during the printing operation during maintenance as described above, the clogging is generated when clogging occurs in the ink discharge port and the throttle portion. Foreign matter or the like can be discharged from the ink jet recording head to the circulation path. As a result, clogging can be reliably eliminated at the ink discharge port and the aperture portion. In addition, foreign matter discharged to the circulation path can be easily removed from the ink by, for example, a filter unit provided in the circulation path, so even if the circulation path ink is circulated in the original direction during the printing operation, Foreign matter or the like does not return to the ink jet recording head, and clogging does not occur at the ink discharge port and the throttle portion.
請求項2に記載の発明は、前記循環路における前記インクジェット記録ヘッドよりもインク流動方向上流側に、インクを通過させることでインク中の不純物を取り除くフィルタユニットが設けられていることを特徴としている。
The invention according to
請求項2に記載の発明では、メンテナンス時に、循環路のインクが印字動作時とは逆方向へ循環されることにより、インクジェット記録ヘッドから循環路へ排出された不純物は、循環路に設けたフィルタユニットを通過することでインク中から取り除かれる。これにより、印字動作時に循環路のインクを元の方向へ循環させても、不純物がインクジェット記録ヘッドに逆戻りしてインク吐出口の目詰まり等を発生させることはない。 According to the second aspect of the present invention, when the ink in the circulation path is circulated in the direction opposite to that during the printing operation at the time of maintenance, impurities discharged from the ink jet recording head to the circulation path are filtered by the filter provided in the circulation path. It is removed from the ink by passing through the unit. Thereby, even if the ink in the circulation path is circulated in the original direction during the printing operation, the impurities do not return to the ink jet recording head and the ink discharge port is not clogged.
また、このフィルタユニットは、インクジェット記録ヘッドよりもインク流動方向上流側に配置されるため、インクジェット記録ヘッドに圧力発生手段を設ける構成の場合でも、圧力発生手段により発生された圧力がフィルタユニットに影響されることはない。 In addition, since the filter unit is disposed upstream of the ink jet recording head in the ink flow direction, the pressure generated by the pressure generating means affects the filter unit even when the pressure generating means is provided in the ink jet recording head. It will never be done.
本発明のインクジェット記録ヘッドのメンテナンス方法及びインクジェット記録装置は上記としたので、循環型のインクジェット記録装置に搭載されるインクジェット記録ヘッドのメンテナンスで、ノズル内に滞留したインクがリフレッシュされインク吐出開始時の吐出特性が連続吐出時と同等にされて印字する画像の画質低下を防止することができる。また、循環型のインクジェット記録ヘッドを備える本発明のインクジェット記録装置は上記構成としたので、印字中にインク吐出が長時間行われないノズルでのインク乾燥が防止されインク吐出開始時の吐出特性が連続吐出時と同等にされて印字する画像の画質低下を防止することができる。 Since the ink jet recording head maintenance method and the ink jet recording apparatus of the present invention are as described above, the maintenance of the ink jet recording head mounted in the circulation type ink jet recording apparatus refreshes the ink staying in the nozzles and starts the ink discharge. It is possible to prevent the deterioration of the image quality of an image to be printed with the discharge characteristics being equal to those during continuous discharge. In addition, since the ink jet recording apparatus of the present invention having the circulation type ink jet recording head has the above-described configuration, ink drying at a nozzle that does not discharge ink for a long time during printing is prevented, and the discharge characteristics at the start of ink discharge are reduced. It is possible to prevent deterioration in image quality of an image to be printed, which is equivalent to that during continuous ejection.
以下、図面を参照して本発明の実施形態に係るインクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置について説明する。 Hereinafter, an ink jet recording head and an ink jet recording apparatus according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1に示される本実施形態のインクジェット記録ヘッド10は、扁平な直方体状で、矢印Wで示される長手方向(幅方向)が用紙幅に対応した非走査型のフルラインヘッドとされており、図示のように4層に積層された圧電素子基板12、樹脂膜14、流路基板16、及び、ノズル基板18を備えている。
(First embodiment)
The
流路基板16の内部には、矢印Lで示される短手方向の一端側(図1では後端側)に、長手方向に略沿って延出された共通給液流路20が形成されており、他端側(図1では前端側)に、長手方向に略沿って延出された共通排液流路22が形成されている。
Inside the
共通給液流路20には、共通給液流路20の底面から下方へ向けて、流路基板16、樹脂膜14、及び圧電素子基板12を貫通し、共通給液流路20とインクジェット記録ヘッド10の外部を連通させる流入路36が接続形成されている。圧電素子基板12の下面に開口形成されたこの流入路36の流入口(図示省略)には、インクジェット記録ヘッド10にインクを供給するための給液管106の一端が接続されている。
The common liquid
共通排液流路22には、共通排液流路22の底面から下方へ向けて、流路基板16、樹脂膜14、及び圧電素子基板12を貫通し、共通排液流路22とインクジェット記録ヘッド10の外部を連通させる流出路38が接続形成されている。圧電素子基板12の下面に開口形成されたこの流出路38の流出口(図示省略)には、インクジェット記録ヘッド10からインクを排出するための排液管108の一端が接続されている。
The
共通給液流路20と共通排液流路22の間には、短手方向に沿って延設された複数の隔壁部24により仕切られた複数の個別流路26が形成されており、これら複数の個別流路26と、共通給液流路20及び共通排液流路22は連通されている。
Between the common liquid
各個別流路26の底面における中央部には、矩形状の開口28がそれぞれ形成されている。各開口28には、流路基板16よりも下層に位置する圧電素子基板12に実装された複数の圧電素子30が対応して配置されており、各圧電素子30は、圧電素子基板12と流路基板16の間に設けられた樹脂膜14の下面にそれぞれ接触配置されている。この樹脂膜14が保護層となり、各圧電素子30は各個別流路26に充填されるインクによる腐食から保護される。
A
流路基板16の上層に位置するノズル基板18には、各個別流路26に対応するとともに長手方向に沿って配置された複数のノズル32が形成されている。
A plurality of
このノズル32は、図2に示されるように、圧電素子30よりも共通給液流路20側(インクの流動方向での上流側)に配置されている。また、個別流路26には、圧電素子30よりも共通排液流路22側(インクの流動方向での下流側)に絞り部34が設けられている。この絞り部34は、インクの流動方向における上流側が、個別流路26の流路断面積(最大断面積)から徐々に縮小されて最小断面積に至るテーパー状に形成されており、その最小断面積がノズル32の断面積よりも大きくされている。
As shown in FIG. 2, the
次に、上記の構成とされたインクジェット記録ヘッド10を備える本実施形態のインクジェット記録装置について説明する。
Next, an ink jet recording apparatus according to this embodiment including the ink
図3に示されるように、本実施形態のインクジェット記録装置100には、液体インクを貯留するインクタンク102が設けられている。インクタンク102には、インク供給管104の一端が接続されており、インクタンク102に貯留されたインクはこのインク供給管104へ流入可能とされる。
As shown in FIG. 3, the ink
インク供給管104の他端には、上述した給液管106の他端と排液管108の他端がそれぞれ接続されている。これらのインク供給管104、給液管106及び排液管108の接続部110は図示のように三又とされ、また、給液管106と排液管108が接続されることで、給液管106と排液管108とにより循環路112が構成されている。
The other end of the
給液管106の途中には、接続部110を介してインク供給管104から給液管106へ流入されたインクをインクジェット記録ヘッド10側へ流動させるインク循環用のポンプ114が接続されている。排液管108の接続部110近傍には、制御弁116が接続されており、この制御弁116は、排液管108の接続部110側を閉塞して排液管108とインク供給管104の連通状態を遮断し循環路112を大気開放する、又は、排液管108の接続部110側を開放して排液管108とインク供給管104の連通状態とし循環路112の大気開放を停止する切り替え動作をする。
In the middle of the
また、給液管106におけるポンプ114とインクジェット記録ヘッド10の間、及び、排液管108におけるインクジェット記録ヘッド10と制御弁116の間には、インク中に存在する異物や気泡等を捕らえてインク中から取り除くフィルタユニット118、120が接続されている。これらのフィルタユニット118、120は、各管に着脱可能とされて交換できるよう構成されている。
Also, foreign matter or bubbles present in the ink are caught between the
また、インクジェット記録装置100には、装置の各駆動部を制御したり装置全体の動作を制御する制御部122が設けられている。制御部122には、インクジェット記録ヘッド10、ポンプ114、及び制御弁116が接続されており、この制御部122により、インクジェット記録ヘッド10は各圧電素子30が個別に駆動制御されて各ノズル32からのインク滴の吐出が制御され、ポンプ114は駆動及び駆動停止が制御され、制御弁116は循環路112の大気開放及びその停止が制御される。
Further, the
次に、上記の構成とされた本実施形態のインクジェット記録装置100によるインクジェット記録ヘッド10へのインクの供給(充填)動作、循環路112でのインク循環動作、印字動作、及び、メンテナンス動作について説明する。
Next, the ink supply (filling) operation to the ink
インクジェット記録装置100では、インクタンク102に貯留されたインクを循環路112とインクジェット記録ヘッド10に充填させる際に、制御部122が制御弁116を制御してインク供給管104と排液管108の連通状態を遮断し循環路112を大気開放させ、循環路112の大気開放後にポンプ114を駆動させる。
In the ink
ポンプ114が駆動されると、インクタンク102からインク供給管104へインクが流入し、そのインクは、給液管106を通ってインクジェット記録ヘッド10へ供給される。さらに、インクジェット記録ヘッド10へ供給されたインクが排液管108へ流入し、インクがインクジェット記録ヘッド10と循環路112の全域に行き渡ると、制御部122は制御弁116を制御して排液管108をインク供給管104と連通状態にし、循環路112の大気開放を停止させる。
When the
ここで、インクジェット記録ヘッド10内では、図1に示されるように、給液管106から流入路36へインクが流入し、そのインクは共通給液流路20を通って各個別流路26に流入する。さらに、各個別流路26に流入したインクは、共通排液流路22を通り、流出路38から排液管108へ流出される。このように、各個別流路26では、循環路112の上流側からインクが流入されて流路内がインクで充填されるとともにその流入されたインクは循環路112の下流側へ流出される。また、個別流路26に連通されたノズル32には、インクが個別流路26内の圧力によって流入し充填され、図2(A)、(B)に示されるように所定の液面位置に静止する。
Here, in the ink
これにより、循環路112とインクジェット記録ヘッド10にインクが充填される。なお、このインク充填では、インクジェット記録ヘッド10のノズル形成面10Aに図示しないバキューム装置を密着させ、そのバキューム装置によりノズル32に負圧を掛けて吸引するバキューム動作を併用してもよい。
As a result, the
インク充填後は、ポンプ114の駆動が継続され、インクが循環路112で循環されつつインクジェット記録ヘッド10に常に供給される。また、インク中に存在する異物や気泡等は、循環路112の途中に設けられたフィルタユニット118、120により捕らえてインク中から取り除かれる。
After ink filling, the
インクジェット記録装置100による印字動作では、制御部122に印字命令が入力されると、制御部122は印字データに基づいてインクジェット記録ヘッド10の各圧電素子30を駆動制御する。駆動された圧電素子30は、図4に示されるように、樹脂膜14を押圧し個別流路26内へ膨出するよう変形して個別流路26に充填されたインクを加圧する。この加圧により、インクに吐出エネルギーが印加されてノズル32からインク滴idが吐出される。
In a printing operation by the
このインク吐出動作で、本実施形態のインクジェット記録ヘッド10では、例えば圧電素子等の駆動源がノズルよりもインク流動方向上流側に設けられた場合に比べ、インク流動方向下流側に設けられた絞り部34では、インクの流動時(循環時)よりも加圧時の方が流体抵抗が大きくなる。これにより、圧電素子30により発生された圧力は、ノズル32側へより大きく加えられるようになる。したがって、インク吐出効率が向上しインクを吐出するための消費エネルギーを抑えることができる。
With this ink ejection operation, in the ink
また、インクの吐出後は、インクが循環路112を循環して個別流路26内では上流側から下流側へ流動していることにより、例えば印字動作時にインクを循環させていない場合と比べ、ノズル32へのインク再充填速度が高められる。したがって、圧電素子30の駆動周波数が高められるようになり、インク吐出での駆動速度を向上させて印字速度を高めることができる。
In addition, after the ink is discharged, the ink circulates in the
そして、ノズル32から吐出されるインク滴idは、図3に示されるように、インクジェット記録ヘッド10のノズル形成面10A側に位置して所定の方向へ搬送される用紙Pに着弾する。これにより、インクジェット記録装置100によって用紙Pに画像が記録される。また、インクジェット記録ヘッド10からのインク吐出により消費された分のインクは、インクタンク102から供給されるインクにより循環路112に補充される。
Then, as shown in FIG. 3, the ink droplet id discharged from the
また、インクジェット記録装置100のメンテナンス動作では、制御部122は、循環路112内のインクが上記の印字動作時とは逆方向へ循環されるようポンプ114を駆動制御する。これにより、図5に示されるように、循環路112内ではインクが印字動作時とは逆方向へ循環される。
Further, in the maintenance operation of the
また、制御部122は、インクジェット記録ヘッド10の各圧電素子30を、印字動作時よりも小さな変形量で且つ所定の周波数で駆動するよう駆動制御する。各圧電素子30が上記のように駆動されると、各ノズル32では、図6に示されるように、ノズル32内に滞留したインクが漏れ出さない程度に振動(微振動)する。ここで、メニスカスMは、加圧時には図6(B)に示されるようにノズル32の開口部付近で凸状となり、減圧時には図6(C)に示されるように個別流路26内に引き込まれて凹状となる。これにより、ノズル32内のインクは撹拌され、古いインクが個別流路26へ流出して個別流路26から新たなインクがノズル32内へ流入する。
In addition, the
また、ノズル32や絞り部34で目詰まりが発生した場合には、循環路112内のインクが印字動作時とは逆方向へ循環されることにより、その目詰まりを発生させた異物等は、インクジェット記録ヘッド10内から給液管106へ排出され、給液管106に設けられたフィルタユニット118を通過することでインク中から取り除かれる。
In addition, when clogging occurs in the
次に、上述したインクジェット記録ヘッド10を備えるインクジェット記録装置100による作用について説明する。
Next, the operation of the
本実施形態のインクジェット記録装置100では、インクジェット記録ヘッド10のメンテナンス時に、循環路112内のインクを循環させつつ、ノズル32内に滞留したインクを振動させることにより、そのインクは撹拌されて個別流路26から循環路112(給液管106)へ流出し、また循環路112から個別流路26を通して新たなインクがインク吐出口内へ流入する。このメンテナンスにより、ノズル32内に滞留したインクはリフレッシュされるため、インク吐出開始時の吐出特性を連続吐出時と同等にすることができて印字する画像の画質低下を防止することができる。
In the ink
また、本実施形態のインクジェット記録ヘッド10では、ノズル32よりも印字動作時のインク流動方向下流側に圧電素子30を配置し、さらに圧電素子30よりもインク流動方向下流側に絞り部34を設けることにより、上述したようにインク吐出効率の向上を実現できているが、このような構成のインクジェット記録ヘッドでは、メンテナンス時に循環路112内のインクを印字動作時と同じ方向へ循環させると、絞り部34では、目詰まり発生要因の異物等が下流側へ流出しにくくなり、また、ノズル32から流出された異物等は絞り部34で詰まりを起こし易くなるため、それらの目詰まりを解消できない恐れがある。
Further, in the ink
これに対し、本実施形態では、メンテナンス時に循環路112内のインクを印字動作時とは逆方向へ循環させるため、ノズル32及び絞り部34で目詰まりが発生した場合に、その目詰まりを発生させた異物等をインクジェット記録ヘッド10内から循環路112(給液管106)へ排出することができる。これにより、ノズル32及び絞り部34で目詰まりを確実に解消することができる。また、循環路112へ排出された異物等は、循環路112の給液管106に設けられたフィルタユニット118によってインク中から取り除かれるため、印字動作時に循環路112内のインクを元の方向へ循環させても、異物等がインクジェット記録ヘッド10に逆戻りしてノズル32及び絞り部34で目詰まりを発生させることはない。
In contrast, in the present embodiment, the ink in the
(第2の実施形態)
第2の実施形態は、第1の実施形態に係るインクジェット記録装置100において、印字中に長時間吐出が行われないノズルに起こるインク吐出特性の悪化を改善するものであり、以下、第2の実施形態に係る印字動作について説明する。
(Second Embodiment)
In the
第2の実施形態に係るインクジェット記録装置100の印字動作では、第1の実施形態と同じく、制御部122は、循環路112内のインクが順方向へ循環されるようポンプ114を駆動制御する(図3参照)。
In the printing operation of the
また、制御部122は、インクジェット記録ヘッド10による印字で、インク吐出を行わないノズル32に対応する圧電素子30を、メンテナンス時と同様に印字動作時よりも小さな変形量で且つ所定の周波数で駆動するよう駆動制御する。圧電素子30が上記のように駆動されると、インク吐出を行わないノズル32では、図7に示されるように、ノズル32内に滞留したインクが漏れ出さない程度に振動(微振動)する。ここで、メニスカスMは、加圧時には図7(B)に示されるようにノズル32の開口部付近で凸状となる。また、減圧時には、インク循環による圧力が上流側から加わるため、図7(C)に示されるようにノズル32の奥側に引き込まれる程度まで後退し、個別流路26付近で凸状を保っている。
Further, the
以上の動作により、本実施形態では、印字動作時にインク吐出が行われないノズル32内のインクは撹拌されて乾燥が防止されるため、そのノズル32でインク吐出が開始された際には、インク吐出開始時の吐出特性を連続吐出時と同等にすることができる。これにより、印字する画像の画質低下を防止することができる。
With the above operation, in the present embodiment, the ink in the
(第3の実施形態)
第3の実施形態は、第1の実施形態に係るインクジェット記録ヘッド10において、圧電素子30とは別に、ノズル32内のインクを振動させる圧力発生手段を設けたものであり、以下、第3の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの構成及びその印字動作について説明する。なお、図8に示される本実施形態のインクジェット記録ヘッド50では、第1の実施形態に係るインクジェット記録ヘッド10と同一構成には同一符号を付してその説明を省略する。
(Third embodiment)
In the ink
図8に示されるように、本実施形態のインクジェット記録ヘッド50には、流入路36を構成する流路壁面36Aの内側に、圧電素子52が設けられている。この圧電素子52は、圧電素子30よりも小型とされ、圧電素子30と同様に制御部122により駆動制御される。
As shown in FIG. 8, the
このインクジェット記録ヘッド50による印字動作では、第1及び第2実施形態と同じく、制御部122は、循環路112内のインクが順方向へ循環されるようポンプ114を駆動制御する(図3参照)。
In the printing operation by the
また、制御部122は、印字動作中に圧電素子52を所定の変形量で且つ所定の周波数で駆動するよう駆動制御する。圧電素子52が上記のように駆動されると、インクジェット記録ヘッド50の各ノズル32では、図8に示されるように、ノズル32内に滞留したインクが漏れ出さない程度に振動(微振動)する。ここで、メニスカスMは、加圧時には図8(A)、(B)に示されるようにノズル32の開口部付近で凸状となる。また、減圧時には、第2実施形態と同様にインク循環による圧力が上流側から加わるため、図8(C)、(D)に示されるようにノズル32の奥側に引き込まれる程度まで後退し、個別流路26付近でなだらかな凸状を保っている。
In addition, the
以上の動作により、本実施形態では、印字動作時に各ノズル32内のインクは微振動され、インク吐出が行われないノズル32内ではインクが撹拌されて乾燥が防止されるため、そのノズル32でインク吐出が開始された際には、インク吐出開始時の吐出特性を連続吐出時と同等の安定したものにできる。これにより、印字する画像の画質低下を防止することができる。
With the above operation, in the present embodiment, the ink in each
また、本実施形態では、圧電素子52がノズル32よりもインク流動方向上流側に配置されているため、この圧電素子52が発生した圧力によりインク循環が妨げられることはない。これにより、インク吐出後のノズル32ではインクが迅速に再充填されるため、インク吐出の駆動速度を向上することができる。
In the present embodiment, since the
また、本実施形態では、圧電素子52がインクジェット記録ヘッド50の複数のノズル32に対応しており、1つの圧電素子52で複数のノズル32内のインクを微振動させる構成であるため、このような圧力発生手段をノズル毎にそれぞれ設けるような構成に比べて、電気配線の簡略化、流路構成等の簡素化、及びインクジェット記録ヘッド50の小型化が可能である。
In this embodiment, the
また、本実施形態では、圧電素子52がノズル32よりもインク流動方向上流側に配置されているが、この圧電素子52は、メンテナンス時にインクジェット記録ヘッド50から循環路112の給液管106へ排出された異物等を取り除くフィルタユニット118よりも下流側に位置しているため、このような圧電素子52を循環路中に設ける場合でも、本実施形態のようにノズル32よりもインク流動方向上流側で且つノズル32とフィルタユニット118の間に配置することにより、圧電素子52により発生させた圧力をフィルタユニット118に影響されることはなくノズル32内のインクに作用させることができ、所望するメニスカスMの微振動を起こすことができる。
In this embodiment, the
(第4の実施形態)
第4の実施形態は、第1の実施形態に係るインクジェット記録ヘッド10において、ノズル32内のインクを振動させる圧力発生手段を第3の実施形態とは異なる位置に配置したものであり、以下、第4の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの構成及びその印字動作について説明する。なお、図9及び図10に示される本実施形態のインクジェット記録ヘッド60では、第1の実施形態に係るインクジェット記録ヘッド10と同一構成には同一符号を付してその説明を省略する。
(Fourth embodiment)
In the
図9に示されるように、本実施形態のインクジェット記録ヘッド60には、圧電素子基板12の表面に圧電素子62A、62Bが2個設けられている。これらの圧電素子62A、62Bは、循環路112の給液管106が接続される流入路36を挟んで、共通給液流路20に対応する位置に配置されており(図10参照)、第3実施形態の圧電素子52と同様に制御部122により駆動制御される。
As shown in FIG. 9, the
このインクジェット記録ヘッド60の場合も、印字動作では制御部122が循環路112内のインクを順方向へ循環するようポンプ114を駆動制御する(図3参照)。
Also in the case of the ink
また、制御部122は、印字動作中に圧電素子62A、62Bを所定の変形量で且つ所定の周波数で駆動するよう駆動制御する。これにより、圧電素子62A、62Bが圧電素子基板12を押圧及び押圧解除するのに伴い個別流路26に充填されたインクは加圧及び減圧が繰り返され、インクジェット記録ヘッド60の各ノズル32内に滞留したインクが漏れ出さない程度に振動(微振動)する。
Further, the
以上の動作により、本実施形態のインクジェット記録ヘッド60でも、第3の実施形態と同様の作用、効果が得られる。さらに、本実施形態では、圧電素子62A、62Bを共通給液流路20に対応させて配置することで、第3の実施形態の圧電素子52よりもノズル32に近接させて配置しており、これにより、圧電素子62A、62Bにより発生される圧力をノズル32内のインクに効率よく伝達することができる。
With the above operation, the same operation and effect as in the third embodiment can be obtained also in the ink
以上、本発明を上述した第1〜第3の実施形態により詳細に説明したが、本発明はそれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の形態が実施可能である。 As mentioned above, although the present invention was explained in detail by the 1st-3rd embodiment mentioned above, the present invention is not limited to those embodiments, and other various forms are within the limits of the present invention. It can be implemented.
10 インクジェット記録ヘッド
26 個別流路(インク流路)
30 圧電素子(加圧手段)
32 ノズル(インク吐出口)
50 インクジェット記録ヘッド
52 圧電素子(圧力発生手段)
60 インクジェット記録ヘッド
62A、62B 圧電素子(圧力発生手段)
100 インクジェット記録装置
102 インクタンク(インク貯留手段)
106 給液管(循環路)
108 排液管(循環路)
110 接続部(循環路)
112 循環路
114 ポンプ(循環手段)
id インク滴
10
30 Piezoelectric element (pressurizing means)
32 nozzles (ink discharge ports)
50
60
100
106 Liquid supply pipe (circulation path)
108 Drainage pipe (circulation path)
110 Connection (circulation path)
112
id ink drops
Claims (2)
前記インクジェット記録ヘッドに供給するインクが貯留されるインク貯留手段と、
前記インクジェット記録ヘッドと前記インク貯留手段に接続され、インク貯留手段から流入されたインクをインクジェット記録ヘッドへ供給しつつ循環させるための循環路と、
前記循環路に設けられ、循環路内のインクを所定の方向へ循環させる循環手段と、
前記インクジェット記録ヘッドに設けられ、前記循環路の上流側からインクが流入されるとともにその流入されたインクを循環路の下流側へ流出させるインク流路と、
前記インク流路に連通されたインク吐出口と、
前記インク流路に前記インク吐出口よりもインク流動方向下流側に設けられ、インク流路内のインクの圧力を高めて吐出エネルギーを印加する加圧手段と、
前記インク流路に前記加圧手段よりもインク流動方向下流側に設けられ、前記インク流路の断面積を狭める絞り部と、
を備え、
前記インクジェット記録ヘッドのメンテナンス時に前記循環手段を駆動させて前記循環路内のインクを循環させると共に前記加圧手段を駆動させて前記インク吐出口内のインクを振動させ、
さらに、前記メンテナンス時は前記循環路のインクを印字動作時とは逆方向へ循環させることを特徴とするインクジェット記録装置。 An inkjet recording head that performs printing by discharging ink onto a recording medium;
Ink storage means for storing ink to be supplied to the inkjet recording head;
A circulation path connected to the ink jet recording head and the ink storage means for circulating the ink flowing from the ink storage means to the ink jet recording head;
A circulation means provided in the circulation path for circulating the ink in the circulation path in a predetermined direction;
An ink flow path that is provided in the ink jet recording head, allows ink to flow in from the upstream side of the circulation path, and causes the ink to flow out to the downstream side of the circulation path;
An ink discharge port communicated with the ink flow path;
A pressure unit that is provided in the ink flow path on the downstream side in the ink flow direction from the ink discharge port, and that increases the pressure of the ink in the ink flow path to apply discharge energy;
A throttle part provided in the ink flow path on the downstream side in the ink flow direction with respect to the pressurizing means, and narrowing a cross-sectional area of the ink flow path;
With
Driving the circulation means during maintenance of the ink jet recording head to circulate the ink in the circulation path and drive the pressure means to vibrate the ink in the ink discharge port;
Further, the ink jet recording apparatus characterized in that the ink in the circulation path is circulated in the direction opposite to that during the printing operation during the maintenance.
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