JP4830659B2

JP4830659B2 - 液滴吐出装置

Info

Publication number: JP4830659B2
Application number: JP2006166965A
Authority: JP
Inventors: 敦村上; 昌史平塚; 岸春板津
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2006-06-16
Filing date: 2006-06-16
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2026-06-16
Also published as: US7669990B2; US8438282B2; US7988269B2; US20070291086A1; US20100079511A1; US20100169456A1; JP2007331281A

Description

本発明は、液滴を吐出する液滴吐出装置に関する。

インクジェット記録装置等の液滴吐出装置では、インク滴がノズル周囲に付着することで、インク吐出方向が傾いたり、インク滴径及びインク滴の吐出速度がばらついたりすることがある。そこで、所定時間または所定印字枚数毎に印字を停止し、ノズル面を清掃することが行われている。

このようなインクジェット記録装置としては、例えば、ノズル面にインクを張り出させてワイピングするものがある（特許文献１参照）。つまり、ノズル面が乾燥した状態でワイピングすると、ノズル面に傷がつく恐れがあるため、ワイピングの前にノズル面にインクを張り出させることでノズル面を濡らし、ワイピングによってノズル面に傷が付くのを防止している。
特願２００５−１５０１６７号

特許文献１では、リザーバタンクを上昇させてノズル面よりも高くし、水頭差によってノズル面にインクを溢れ出させている。

このような構成では、リザーバタンクを上昇させるためのスペースが必要となったり、リザーバタンクを上昇させるための機構が必要となる。このため、必要以上に装置が大型化してしまう恐れがあり、また、複雑な機構を備えることで装置がコストアップしてしまう。

本発明は上記問題を考慮し、リザーバタンクを移動させることなく、ノズルからの圧力でインクを張り出させることを課題とする。

請求項１に記載の本発明は、ノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、前記液滴吐出ヘッドへ供給する液体が貯留された液体貯留部と、前記液滴吐出ヘッドと前記液体貯留部とを連結する第１流路と、前記液滴吐出ヘッドと前記液体貯留部とを連結し、前記液滴吐出ヘッド内で前記第１流路と通じる第２流路と、前記第１流路と前記第２流路に連結されたバイパス流路と、前記第１流路の前記バイパス流路より前記液体貯留部側に設けられ、該液体貯留部の液体と前記液滴吐出ヘッド内の液体を循環させる送液手段と、前記バイパス流路に設けられ、所定値以上の圧力がかかると開放し該バイパス流路を通じて前記第１流路側から前記第２流路側へ液体を流すリリーフ弁と、を有して構成され、前記送液手段は、前記液滴吐出ヘッドの液滴吐出面から液体が張り出す圧力で液体を送液し、前記所定値は、前記液体が張り出す圧力であって、張り出した液体のメニスカスが破壊される圧力より小さいことを特徴としている。

請求項１に記載の発明では、液滴吐出ヘッドと液体貯留部とを連結する第１流路と、液滴吐出ヘッドと液体貯留部とを連結して液滴吐出ヘッド内で第１流路と通じる第２流路とで、循環路が形成されている。この循環流路はバイパス流路によって連結されており、第１流路を通じて液滴吐出ヘッドへ流れる液体は、バイパス流路を通じて第２流路へも流れる。バイパス流路には圧力制御手段が設けられており、この圧力制御手段によって、液滴吐出ヘッドへ流れる液体の圧力が制御される。すなわち、この圧力制御手段は、液滴吐出ヘッドへ流れる液体の圧力が、所定値よりも大きくなると、液体を第１流路から第２流路へ流すので、第１流路を通じて液滴吐出ヘッドには所定の圧力の液体が流れ込むようになっている。これにより、液滴吐出ヘッドのノズル面の液体の張り出し量が常に一定となる。このように、ノズルから液体を張り出させる際のポンプの駆動力の変動による液体の圧力の変動や、液体を過剰に循環させた場合に過剰な圧力が液滴吐出ヘッドに掛かってしまうことを、圧力制御手段によって制御できるため、液滴吐出ヘッドへ流れる液体の圧力を一定に保持できる。

請求項２に記載の本発明は、前記第１流路には、前記送液手段を跨いで該第１流路の前記液体貯留部側と前記液滴吐出ヘッド側をバイパスする送液バイパス流路が設けられ、前記送液バイパス流路には送液開閉弁が設けられていることを特徴としている。請求項３に記載の本発明は、ノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、前記液滴吐出ヘッドへ供給する液体が貯留された液体貯留部と、前記液滴吐出ヘッドと前記液体貯留部とを連結する第１流路と、前記液滴吐出ヘッド内で前記第１流路と通じる第２流路と、前記第２流路と連結され前記液滴吐出ヘッドから液体が流入される廃液タンクと、前記第１流路と前記第２流路に連結されたバイパス流路と、前記第１流路の前記バイパス流路より前記液体貯留部側に設けられ、該液体貯留部の液体と前記液滴吐出ヘッド内の液体を循環させる送液手段と、前記バイパス流路に設けられ、所定値以上の圧力がかかると開放し該バイパス流路を通じて前記第１流路側から前記第２流路側へ液体を流すリリーフ弁と、前記バイパス流路に設けられた開閉弁と、前記第１流路に設けられ、前記送液手段を跨いで該第１流路の前記液体貯留部側と前記液滴吐出ヘッド側をバイパスする送液バイパス流路と、前記送液バイパス流路に設けられた送液開閉弁と、を有して構成され、前記送液手段は、前記液滴吐出ヘッドの液滴吐出面から液体が張り出す圧力で液体を送液し、前記所定値は、前記液体が張り出す圧力であって、張り出した液体のメニスカスが破壊される圧力より小さいことを特徴としている。

請求項４に記載の本発明は、前記バイパス流路には、前記リリーフ弁よりも前記第１流路側に開閉弁が設けられていることを特徴としている。請求項５に記載の本発明は、ノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、前記液滴吐出ヘッドへ供給する液体が貯留された液体貯留部と、前記液滴吐出ヘッドと前記液体貯留部とを連結する第１流路と、前記液滴吐出ヘッドと前記液体貯留部とを連結し、前記液滴吐出ヘッド内で前記第１流路と通じる第２流路と、前記第１流路に設けられ、前記液体貯留部の液体と前記液滴吐出ヘッド内の液体を循環させる送液手段と、前記第２流路に設けられた開閉弁と、前記第２流路に設けられ、前記開閉弁を跨いで該第２流路の前記液体吐出ヘッド側と前記液体貯留部側をバイパスするバイパス流路と、前記バイパス流路に設けられ、所定値以上の圧力がかかると開放して液体を流すリリーフ弁と、を有して構成され、前記送液手段は、前記液滴吐出ヘッドの液滴吐出面から液体が張り出す圧力で液体を送液し、前記所定値は、前記液体が張り出す圧力であって、張り出した液体のメニスカスが破壊される圧力より小さいことを特徴としている。

本発明は上記構成としたので、液体貯留部を移動させることなく、ノズルからの圧力で液体を張り出させることが可能となる。また、液体貯留部を移動させることがないので、移動機構等の複雑な機構を設ける必要がなく、装置の小型化が可能となると共に、低コスト化がはかれる。

まず、本発明の第１の実施形態に係る液滴吐出装置としてのインクジェット記録装置１０について説明する。図１には、インクジェット記録装置１０が示されている。

図１に示すように、インクジェット記録装置１０の筐体１４内の下部には給紙トレイ１６が備えられており、給紙トレイ１６内に積層された用紙をピックアップロール１８で１枚ずつ取り出すことができる。取り出された用紙は、所定の搬送経路２２を構成する複数の搬送ロール対２０で搬送される。

給紙トレイ１６の上方には、駆動ロール２４及び従動ロール２６に張架された無端状の搬送ベルト２８が配置されている。搬送ベルト２８の上方には記録ヘッドアレイ３０が配置されており、搬送ベルト２８の平坦部分２８Ｆに対向している。この対向した領域が、記録ヘッドアレイ３０からインク滴が吐出される吐出領域ＳＥとなっている。搬送経路２２を搬送された用紙は、搬送ベルト２８で保持されてこの吐出領域ＳＥに至り、記録ヘッドアレイ３０に対向した状態で、記録ヘッドアレイ３０から画像情報に応じたインク滴が付着される。

記録ヘッドアレイ３０は、本実施形態では、有効な記録領域が用紙の幅（搬送方向と直交する方向の長さ）以上とされた長尺状とされ、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、サイアン（Ｃ）、及びブラック（Ｋ）の４色それぞれに対応した４つの液滴吐出ヘッドとしてのインクジェット記録ヘッド（以下、記録ヘッドという）３２が搬送方向に沿って配置されており、フルカラーの画像を記録可能になっている。

各記録ヘッド３２は、ヘッド駆動回路（図示省略）によって制御される。ヘッド駆動回路は、たとえば、画像情報に応じてインク滴の吐出タイミングや使用するインク吐出口（ノズル）を決め、駆動信号を記録ヘッド３２に送る構成である。

また、記録ヘッドアレイ３０は、搬送方向と直交する方向に不動とされていてもよいが、必要に応じて移動するように構成しておくと、マルチパスによる画像記録で、より解像度の高い画像を記録したり、記録ヘッド３２の不具合を記録結果に反映させないようにしたりできる。

記録ヘッドアレイ３０の両側には、それぞれの記録ヘッド３２に対応した４つのメンテナンスユニット３３が配置されている。図２に示すように、記録ヘッド３２に対してキャップを行う場合に、メンテナンスユニット３３は、記録ヘッドアレイ３０を上方へ移動させて、搬送ベルト２８との間に構成された間隙に移動して入り込み、そして、ノズル面３２Ｎ（図３参照）に対向した状態で、所定のメンテナンス動作（吸引、ワイピング、キャッピング等）を行う。

図３に示すように、記録ヘッドアレイ３０の上流側には、電源３８が接続された帯電ロール３６が配置されている。帯電ロール３６は、従動ロール２６との間で搬送ベルト２８及び用紙を挟みつつ従動し、用紙を搬送ベルト２８に押圧する押圧位置と、搬送ベルト２８から離間した離間位置との間を移動可能とされている。押圧位置では、接地された従動ロール２６との間に所定の電位差が生じるため、用紙に電荷を与えて搬送ベルト２８に静電吸着させることができる。

記録ヘッドアレイ３０の下流側には、剥離プレート４０が配置されており、用紙を搬送ベルト２８から剥離させる。剥離された用紙は、剥離プレート４０の下流側で排紙経路４４を構成する複数の排紙ロール対４２で搬送され、筐体１４の上部に設けられた排紙トレイ４６に排出される。

また、図１及び図２に示すように、記録ヘッドアレイ３０の上方には、各色のインクを貯留するメインタンク（インクタンク）３４が配置されている。

メインタンク３４と記録ヘッド３２の間には、図４に示すように、液体貯留部としてのリザーバタンク５０が配設されている。リザーバタンク５０には、メインタンク３４（図１参照）のインクが必要に応じて補給され、貯留されるようになっている。そして、リザーバタンク５０に貯留されたインクが、記録ヘッド３２へ補給される構成とされている。

リザーバタンク５０の上面には、大気開放口５２が設けられている。大気開放口５２は常に大気に開放された状態にあり、リザーバタンク５０内のインクの液面には大気圧が掛かった状態とされている。

リザーバタンク５０と記録ヘッド３２は、循環往路５４及び循環復路５６によって連結されている。これにより、リザーバタンク５０と記録ヘッド３２の間で、循環往路５４及び循環復路５６を介してインクが循環されるようになっている。

循環往路５４には循環ポンプ５８が設けられている。本実施形態では、循環ポンプ５８は、非動作時（循環ポンプの停止時）にはインクを通さないチューブポンプを用いている。この循環ポンプ５８を駆動させると、循環往路５４又は循環復路５６を介してリザーバタンク５０から記録ヘッド３２へインクが流れ込むようになっている。

なお、図４では、後述するバイパス路６０及びバイパス路６０に設けられた開閉弁６２、リリーフ弁６４は省略している。

図５は、リザーバタンク５０と記録ヘッド３２を、模式化した図である。理解を容易にするため、図５以降は、リザーバタンク５０と記録ヘッド３２の模式図を用いて説明する。

循環往路５４と循環復路５６は、バイパス路６０によって連結されている。バイパス路６０は、循環往路５４の循環ポンプ５８が設けられた位置よりも、記録ヘッド３２側に連結されている。これにより、リザーバタンク５０から記録ヘッド３２へ向かって循環往路５４をインクが流れるように循環ポンプ５８を駆動すると、記録ヘッド３２とバイパス路６０にインクが流れ込むようになっている。

バイパス路６０には、開閉弁６２が設けられている。開閉弁６２を開放すると、バイパス路６０に流れ込んだインクが、後述する圧力制御手段としてのリリーフ弁６４を介して循環復路５６に流れ込むようになっている。

また、バイパス路６０には、開閉弁６２が設けられた位置よりも循環復路５６側に、バイパス路６０を流れるインクの圧力が所定値以上になると開放となるリリーフ弁６４が設けられている。つまり、バイパス路６０に流れ込んだインクによって、リリーフ弁６４の前後（循環往路５４側と循環復路５６側）で圧力差が所定値以上となると、リリーフ弁６４が開放するようになっている。

これにより、開閉弁６２を開放して、リザーバタンク５０から記録ヘッド３２へ向かって循環往路５４をインクが流れるように循環ポンプ５８を駆動したとき、バイパス路６０に流れ込んだインクの圧力が所定値以上であれば、リリーフ弁６４が開いて、インクはバイパス路６０から循環復路５６に流れ込む。

したがって、開閉弁６２を開放した状態で循環ポンプ５８を駆動して、リザーバタンク５０から記録ヘッド３２へ向かってインクを流したとき、インクの圧力が変動しても、リリーフ弁６４が開放して上昇した圧力を逃がすので、記録ヘッド３２に流れ込むインクの圧力が一定となる。

すなわち、リリーフ弁６４の開放圧力を、ノズルからインクが張り出してメニスカスが形成される圧力に設定しておけば、循環ポンプ５８の駆動によりインクが過剰に循環されたとしても、メニスカスが破壊されてノズルからインクが溢れ出すことがない。

たとえば、リリーフ弁６４の開放値をＰとしたとき、
０＜Ｐ＜メニスカス破壊圧
この式が成り立つように開放値Ｐを設定する。ここでのＰ＝０とは、インクがノズル面３２Ｎから張り出さず、ノズル面３２Ｎと同一面にインクが位置している状態である。

なお、本実施形態では、メニスカス破壊圧が４０ｍｍＨ_２Ｏである記録ヘッド３２を使用している。そこで、リリーフ弁６４の開放値Ｐ（圧力Ｐ）を０＜Ｐ＜４０ｍｍＨ_２Ｏとなるように設定した。

なお、０＜Ｐ≦１０ｍｍＨ_２Ｏで圧力Ｐを設定すると、ノズルからのインクの張り出し量が、ワイピングをするに当たって少な過ぎるため、ノズル面３２Ｎを傷つけてしまう恐れがある。また、３０≦Ｐ＜４０ｍｍＨ_２Ｏで圧力Ｐを設定すると、環境変化等の外乱によりメニスカスの破壊が発生する可能性が高くなる。そこで、１０＜Ｐ＜３０ｍｍＨ_２Ｏで圧力Ｐを設定することが望ましい。これにより、ノズル面３２Ｎからインクが張り出し、メニスカスも破壊されない。

ここで、インク吐出時（印刷時）、メンテナンス時におけるインク張り出し時及びインク循環時のインクジェット記録装置１０の各動作について説明する。

図６（Ａ）には、インク吐出時におけるインクジェット記録装置１０の動作が示されている。インク吐出時には、開閉弁６２を閉鎖する。そして、記録ヘッド３２のノズルからインクが吐出されると、記録ヘッド３２内が負圧となって、循環復路５６を介して、リザーバタンク５０から記録ヘッド３２へインクが流れ込む。

図６（Ｂ）には、メンテナンス時においてノズル面３２Ｎからインクを張り出させる、所謂インク張り出し時におけるインクジェット記録装置１０の動作が示されている。インク張り出し時には、開閉弁６２を開放する。そして、リザーバタンク５０から記録ヘッド３２へ向かって、循環往路５４をインクが流れるように循環ポンプ５８を駆動させる。なお、循環ポンプ５８は、記録ヘッドへ流れ込んだインクによってノズルからインクが張り出すだけの圧力で駆動させる。

このとき、記録ヘッド３２へ流れ込むインクの圧力がリリーフ弁６４の開放値以上であれば、リリーフ弁６４が開放されて、バイパス路６０から循環復路５６へインクが流れ込む。

これにより、記録ヘッド３２へ流れ込むインクの圧力は、所定値（ノズル面に形成されるメニスカスを破壊しない値）に保たれるので、ノズルからインクが張り出しても、メニスカスが破壊されてインクが溢れ出すことがない。

図６（Ｃ）には、インク循環時におけるインクジェット記録装置１０の動作が示されている。リザーバタンク５０と記録ヘッド３２の間でインクを循環させる時には、開閉弁６２を閉鎖し、記録ヘッド３２のノズル面３２Ｎにキャップ部材６６を密着させる。

そして、リザーバタンク５０から記録ヘッド３２へ向かって、循環往路５４をインクが流れるように循環ポンプ５８を駆動する。

これにより、循環往路５４を介してリザーバタンク５０から記録ヘッド３２へインクが流れ込み、循環復路５６を介して記録ヘッド３２からリザーバタンク５０へインクが流れ込んで、リザーバタンク５０と記録ヘッド３２の間でインクが循環される。このとき、記録ヘッド３２内で発生した気泡は、リザーバタンク５０へ送り込まれて、大気開放口５２から大気中に排出されるようになっている。

次に、本発明の第１の実施形態に係るインクジェット記録装置１０の動作について説明する。

図１に示すように、画像形成時には、メンテナンスユニット３３は、記録ヘッドアレイ３０の両側に移動し、記録ヘッドアレイ３０は、搬送ベルト２８に近接する。

給紙トレイ１６からピックアップロール１８によって用紙が１枚ずつ取り出され、搬送ロール対２０に送り込まれる。そして、搬送経路２２を通って吐出領域ＳＥに搬送される。そして、各記録ヘッド３２からＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋのインクが用紙上に吐出されて、用紙にはフルカラー画像が記録される。

フルカラー画像が記録された用紙は、剥離プレート４０（図３参照）によって搬送ベルト２８上から剥離され、排紙経路４４に搬送される。排紙経路４４に搬送された用紙は、排紙ロール対４２によって排紙トレイ４６に向かって搬送される。

ところで、画像を記録して所定時間経過した後、または所定枚数の用紙に画像を記録した後に、インクジェット記録装置１０全体を制御する制御コンピュータ（図示省略）は、ノズル面３２Ｎに付着したインクを除去するため、ワイピング命令を出す。

ワイピング命令が出されると、図８のフローチャートに示される動作に従ってワイピング動作が実行される。このときのワイピング動作の概要を図７に示す。

図８のステップ１００において、図７（Ａ）に示すように、開閉弁６２が開放される。そして、次のステップ１０２で、循環ポンプ５８が駆動される。これにより、リザーバタンク５０から循環往路５４にインクが流れ込む。

リザーバタンク５０から循環往路５４に流れ込んだインクは、バイパス路６０へも流れ込む。このとき、記録ヘッド３２へ流れ込んだインクの圧力がリリーフ弁６４の開放値以上であれば、リリーフ弁６４が開放されて、バイパス路６０から循環復路５６へインクが流れ込む。

記録ヘッド３２にインクが流れ込むと、図７（Ｂ）に示すように、ノズルからインクが張り出して、ノズル面３２Ｎに凸形状のメニスカスが形成される。

そして、次のステップ１０４で、図７（Ｃ）に示すように、ブレード６８が矢印の方向に往復移動しながらノズル面３２Ｎをワイピングする。このように、ワイピング前にノズルからインクを張り出させることで、ノズル面３２Ｎが乾燥した状態でワイピングしてしまうことがないので、ノズル面３２Ｎに傷が付きにくくなる。

ワイピングが終了すると、ステップ１０６に進み、循環ポンプ５８が停止されて、次のステップ１０８で、開閉弁６２が閉鎖される。このとき、図７（Ｄ）に示すように、ノズル面３２Ｎには、最初のワイピングで除去しきれずにインクが残っていたり、記録ヘッド３２内の圧力によって、再びノズルからインクが張り出すことがある。

そこで、次のステップ１１０で、図７（Ｅ）に示すように、再度ブレード６８を矢印の方向に往復移動させて、ノズル面３２Ｎをワイピングする。これにより、ノズル面３２Ｎからインクが完全に除去される。

このように、ノズルからインクを張り出させる際の循環ポンプ５８の駆動力の変動によるインクの圧力の変動や、インクを過剰に循環させた場合に過剰な圧力が記録ヘッド３２に掛かってしまうことを、リリーフ弁６４によって制御できるため、記録ヘッド３２へ流れるインクの圧力を一定に保持できる。

また、循環ポンプ５８とリリーフ弁６４によって、記録ヘッド３２へ流れるインクの圧力を制御できるため、リザーバタンク５０を上下方向に移動させることでリザーバタンク５０と記録ヘッド３２間の水頭差を変化させて、記録ヘッド３２に掛かる圧力を制御する従来方式と比較すると、リザーバタンク５０を上下に移動させる機構などの複雑な構成を必要としない。これにより、インクジェット記録装置１０全体が小型化され、低コスト化が図れる。

なお、本実施形態では、循環ポンプ５８を駆動させたとき、リザーバタンク５０から記録ヘッド３２へ向かってインクが循環往路５４を流れる構成で説明したが、リザーバタンク５０から記録ヘッド３２へ向かってインクが循環復路５６を流れるように循環ポンプ５８を駆動させてもよい。つまり、バイパス路６０に開閉弁６２が設けられているため、インクを循環させる方向が限定されない。

次に、本発明の第２の実施形態に係るインクジェット記録装置について説明する。なお、第１の実施形態と同様の部分についての説明は割愛する。

図９に示すように、循環往路５４と循環復路５６を連結するバイパス路６０には、リリーフ弁６４のみが設けられている。

この実施形態におけるインク吐出時、メンテナンス時におけるインク張り出し時及びインク循環時のインクジェット記録装置の各動作について説明する。

図１０（Ａ）には、インク吐出時におけるインクジェット記録装置の動作が示されている。インク吐出時において、記録ヘッド３２のノズルからインクが吐出されると、記録ヘッド３２内が負圧となって、循環復路５６を介して、リザーバタンク５０から記録ヘッド３２へインクが流れ込む。なお、循環往路５４に設けられた循環ポンプ５８は駆動されないため、循環往路５４を介してリザーバタンク５０から記録ヘッド３２へはインク供給がされない。

図１０（Ｂ）には、インク張り出し時におけるインクジェット記録装置の動作が示されている。リザーバタンク５０から記録ヘッド３２へ向かって、循環往路５４をインクが流れるように循環ポンプ５８を駆動させる。

このとき、循環往路５４を流れるインクは、バイパス路６０へも流れ込む。記録ヘッド３２へ流れ込んだインクの圧力がリリーフ弁６４の開放値以上であれば、リリーフ弁６４が開放されて、バイパス路６０から循環復路５６へインクが流れ込む。

これにより、記録ヘッド３２へ流れ込むインクの圧力は、所定値（ノズル面に形成されるメニスカスを破壊しない値）に保たれるので、ノズルからインクが張り出しても、メニスカスが破壊されインクが溢れ出すことがない。

図１０（Ｃ）には、インク循環時におけるインクジェット記録装置の動作が示されている。リザーバタンク５０と記録ヘッド３２の間でインクを循環させる時には、記録ヘッド３２のノズル面３２Ｎにキャップ部材６６を密着させる。そして、循環復路５６を、リザーバタンク５０から記録ヘッド３２へ向かってインクが流れるように循環ポンプ５８を駆動する。これにより、循環復路５６を介してリザーバタンク５０から記録ヘッド３２へインクが流れ込み、循環往路５４を介して記録ヘッド３２からリザーバタンク５０へインクが流れ込んで、リザーバタンク５０と記録ヘッド３２の間でインクが循環される。

なお、循環ポンプ５８は、循環往路５４のバイパス路６０よりもリザーバタンク５０側に設けられているため、インク循環時にはバイパス路６０から循環往路５４に向かう方向に圧力が発生する。つまり、バイパス路６０には吸引力が働く。これにより、リリーフ弁６４には、常に弁を閉じる圧力が作用するので、循環往路５４からバイパス路６０に向かってインクが流れることがない。

このように、インク張り出し時とインク循環時とで、インクの循環方向を変えれば、バイパス路６０に開閉弁を設ける必要がない。

次に、本発明の第３の実施形態に係るインクジェット記録装置について説明する。なお、第１の実施形態と同様の部分についての説明は割愛する。

図１１に示すように、循環往路５４には、リザーバタンク５０と循環ポンプ５８及び、循環ポンプ５８とバイパス路６０との間を連結するようにして、バイパス路７０が設けられている。つまり、循環ポンプ５８を跨ぐようにしてバイパス路７０が設けられている。

このバイパス路７０にはバイパス弁７２が設けられており、バイパス弁７２を開放すると、バイパス路７０を介して循環往路５４をインクが流れるようになっている。

図１２（Ａ）には、インク吐出時におけるインクジェット記録装置の動作が示されている。インク吐出時には、バイパス弁７２を開放し、開閉弁６２を閉鎖する。そして、記録ヘッド３２のノズルからインクが吐出されると、記録ヘッド３２内が負圧となって、循環復路５６を介して、リザーバタンク５０から記録ヘッド３２へインクが流れ込む。また、バイパス路７０を介して、リザーバタンク５０内のインクが、循環往路５４から記録ヘッド３２へ流れ込む。

つまり、記録ヘッド３２からインクを吐出する際に、記録ヘッド３２には循環復路５６だけでなく循環往路５４からも、リザーバタンク５０内のインクが供給可能となるので、インク吐出時にインク切れを起こしにくくなる。

図１２（Ｂ）には、インク張り出し時におけるインクジェット記録装置の動作が示されている。インク張り出し時には、開閉弁６２を開放し、バイパス弁７２を閉鎖する。そして、リザーバタンク５０から記録ヘッド３２へ向かって、バイパス路７０及び循環往路５４をインクが流れるように循環ポンプ５８を駆動させる。

図１２（Ｃ）には、インク循環時におけるインクジェット記録装置の動作が示されている。リザーバタンク５０と記録ヘッド３２の間でインクを循環させる時には、開閉弁６２を閉鎖すると共にバイパス弁７２を閉鎖し、記録ヘッド３２のノズル面３２Ｎにキャップ部材６６を密着させる。

そして、循環往路５４を、リザーバタンク５０から記録ヘッド３２へ向かってインクが流れるように循環ポンプ５８を駆動する。これにより、循環往路５４を介してリザーバタンク５０から記録ヘッド３２へインクが流れ込み、循環復路５６を介して記録ヘッド３２からリザーバタンク５０へインクが流れ込んで、リザーバタンク５０と記録ヘッド３２の間でインクが循環される。

次に、本発明の第４の実施形態に係るインクジェット記録装置について説明する。なお、第１の実施形態及び第３の実施形態と同様の部分についての説明は割愛する。

図１３に示すように、循環往路５４と循環復路５６を連結するバイパス路６０には、リリーフ弁６４のみが設けられている。

図１４（Ａ）には、インク吐出時におけるインクジェット記録装置の動作が示されている。インク吐出時にはバイパス弁７２を開放し、記録ヘッド３２のノズルからインクが吐出されると、記録ヘッド３２内が負圧となって、循環復路５６を介して、リザーバタンク５０から記録ヘッド３２へインクが流れ込む。また、バイパス路７０を介して、リザーバタンク５０内のインクが、循環往路５４から記録ヘッド３２へ流れ込む。

図１４（Ｂ）には、インク張り出し時におけるインクジェット記録装置の動作が示されている。バイパス弁７２を閉鎖して循環ポンプ５８を駆動させる。これにより、リザーバタンク５０から記録ヘッド３２へ向かって、循環往路５４をインクが流れるように循環ポンプ５８を駆動させる。

図１４（Ｃ）には、インク循環時におけるインクジェット記録装置の動作が示されている。リザーバタンク５０と記録ヘッド３２の間でインクを循環させる時には、開閉弁６２を閉鎖すると共にバイパス弁７２を閉鎖し、記録ヘッド３２のノズル面３２Ｎにキャップ部材６６を密着させる。

そして、循環復路５６を、リザーバタンク５０から記録ヘッド３２へ向かってインクが流れるように循環ポンプ５８を駆動する。これにより、循環復路５６を介してリザーバタンク５０から記録ヘッド３２へインクが流れ込み、循環往路５４を介して記録ヘッド３２からリザーバタンク５０へインクが流れ込んで、リザーバタンク５０と記録ヘッド３２の間でインクが循環される。

第２の実施形態と同様に、本構成において、インク張り出し時とインク循環時とで、インクの循環方向を変えれば、バイパス路６０に開閉弁を設ける必要がない。

次に、本発明の第５の実施形態に係るインクジェット記録装置について説明する。なお、第１の実施形態と同様の部分についての説明は割愛する。

図１５に示すように、循環往路５４と循環復路５６には、これらを連結するバイパス路は設けられておらず、循環復路５６には開閉弁７４が設けられている。また、循環復路５６には、リザーバタンク５０と開閉弁７４及び、開閉弁７４と記録ヘッド３２との間を連結するようにしてバイパス路７６が設けられている。つまり、開閉弁７４を跨ぐようにしてバイパス路７６が設けられている。

バイパス路７６には、バイパス路７６を流れるインクの圧力が所定値以上になると開放するリリーフ弁７８が設けられている。つまり、バイパス路７６に流れ込んだインクによって、リリーフ弁７８の前後（記録ヘッド３２側とリザーバタンク５０側）が所定の圧力差になると、リリーフ弁７８が開放するようになっている。

図１６（Ａ）には、インク吐出時におけるインクジェット記録装置の動作が示されている。インク吐出時には、開閉弁７４を開放し、記録ヘッド３２のノズルからインクが吐出されると、記録ヘッド３２内が負圧となって、循環復路５６を介して、リザーバタンク５０から記録ヘッド３２へインクが流れ込む。なお、循環往路５４に設けられた循環ポンプ５８は駆動されないため、循環往路５４を介してリザーバタンク５０から記録ヘッド３２へはインク供給がされない。

図１６（Ｂ）には、インク張り出し時におけるインクジェット記録装置の動作が示されている。インク張り出し時には、開閉弁７４を閉鎖し、リザーバタンク５０から記録ヘッド３２へ向かって、循環往路５４をインクが流れるように循環ポンプ５８を駆動させる。そして、記録ヘッド３２へ流れ込んだインクは、循環復路５６からバイパス路７６へ流れ込む。

バイパス路７６へ流れ込んだインクの圧力が、リリーフ弁７８の開放値よりも小さいと、リリーフ弁７８は開放されず、インクは循環復路５６を流れない。つまり、記録ヘッド３２へ流れ込んだインクは、循環復路５６を流れる途中で堰き止められた状態となる。そして、更に記録ヘッド３２へインクが流れ込むと、循環復路５６に流れ込むインクの圧力が上昇して、バイパス路７６へ流れ込むインクの圧力がリリーフ弁７８の開放値以上となる。これにより、リリーフ弁７８が開放され、記録ヘッド３２からリザーバタンク５０へ向かって循環復路５６及びバイパス路７６をインクが流れる。

図１６（Ｃ）には、インク循環時におけるインクジェット記録装置の動作が示されている。リザーバタンク５０と記録ヘッド３２の間でインクを循環させる時には、開閉弁７４を開放し、記録ヘッド３２のノズル面３２Ｎにキャップ部材６６を密着させる。

このように、リザーバタンク５０と記録ヘッド３２の間でインクを循環させることで、記録ヘッド３２内で発生した気泡は、リザーバタンク５０へ送り込まれて、大気開放口５２から大気中に排出されるようになっている。

次に、本発明の第６の実施形態に係るインクジェット記録装置について説明する。なお、第１の実施形態及び第３の実施形態と同様の部分についての説明は割愛する。

図１７に示すように、リザーバタンク５０と記録ヘッド３２は、循環往路５４によって連結されている。循環往路５４には循環ポンプ５８が設けられており、循環ポンプ５８を駆動させると、循環往路５４を介してリザーバタンク５０から記録ヘッド３２へインクが流れ込むようになっている。

また、記録ヘッド３２は、廃インクタンク８０と循環復路８２によって連結されている。循環復路８２には開閉弁８４が設けられており、開閉弁８４を開放すると、リザーバタンク５０から記録ヘッド３２へ供給されたインクは、循環復路８２を介して廃インクタンク８０へ流れ込むようになっている。

つまり、リザーバタンク５０と記録ヘッド３２の間でインクは循環されないので、インク吐出時に記録ヘッド３２内へ不純物等が侵入しても、インクは廃インクタンク８０へ流れ込んで廃棄されるので、リザーバタンク５０へ戻されることがない。これにより、リザーバタンク５０内のインクは常に清潔に保たれて、不純物が記録ヘッド３２へ侵入することがない。

循環往路５４と循環復路８２は、バイパス路６０によって連結されている。バイパス路６０は、循環往路５４の循環ポンプ５８が設けられた位置よりも、記録ヘッド３２側に連結されている。これにより、リザーバタンク５０から記録ヘッド３２へ向かって循環往路５４をインクが流れるように循環ポンプ５８を駆動すると、記録ヘッド３２とバイパス路６０にインクが流れ込むようになっている。

バイパス路６０には、開閉弁６２が設けられている。開閉弁６２を開放すると、バイパス路６０に流れ込んだインクが、リリーフ弁６４を介して循環復路８２に流れ込むようになっている。

これにより、開閉弁６２を開放して、リザーバタンク５０から記録ヘッド３２へ向かって循環往路５４をインクが流れるように循環ポンプ５８を駆動したとき、バイパス路６０に流れ込んだインクの圧力が所定値以上であれば、リリーフ弁６４が開いて、インクはバイパス路６０から循環復路８２に流れ込む。

また、循環往路５４には、リザーバタンク５０と循環ポンプ５８及び、循環ポンプ５８とバイパス路６０との間を連結するようにして、バイパス路７０が設けられている。つまり、循環ポンプ５８を跨ぐようにしてバイパス路７０が設けられている。

図１８（Ａ）には、インク吐出時におけるインクジェット記録装置の動作が示されている。インク吐出時には、バイパス弁７２を開放し、開閉弁６２及び開閉弁８４を閉鎖する。そして、記録ヘッド３２のノズルからインクが吐出されると、記録ヘッド３２内が負圧となって、バイパス路７０を介して、リザーバタンク５０内のインクが、循環往路５４から記録ヘッド３２へ流れ込む。

図１８（Ｂ）には、インク張り出し時におけるインクジェット記録装置の動作が示されている。インク張り出し時には、開閉弁６２及び開閉弁８４を開放し、バイパス弁７２を閉鎖する。そして、リザーバタンク５０から記録ヘッド３２へ向かって、バイパス路７０及び循環往路５４をインクが流れるように循環ポンプ５８を駆動させる。

このとき、循環往路５４を流れるインクは、バイパス路６０へも流れ込む。記録ヘッド３２へ流れ込んだインクの圧力がリリーフ弁６４の開放値以上であれば、リリーフ弁６４が開放されて、バイパス路６０から循環復路８２へインクが流れ込む。

図１８（Ｃ）には、インク循環時におけるインクジェット記録装置の動作が示されている。リザーバタンク５０と記録ヘッド３２の間でインクを循環させる時には、開閉弁６２及びバイパス弁７２を閉鎖し、開閉弁８４を開放して、記録ヘッド３２のノズル面３２Ｎにキャップ部材６６を密着させる。

そして、循環往路５４を、リザーバタンク５０から記録ヘッド３２へ向かってインクが流れるように循環ポンプ５８を駆動する。これにより、循環往路５４を介してリザーバタンク５０から記録ヘッド３２へインクが流れ込み、循環復路８２を介して記録ヘッド３２から廃インクタンク８０へインクが流れ込む。

なお、本発明の実施形態において、循環ポンプ５８として、非動作時（循環ポンプの停止時）にはインクを通さないチューブポンプを用いた構成で説明したが、非動作時にインクを通すギヤポンプ等を循環ポンプとして用いたインクジェット記録装置においても、本発明を適用することができる。ギヤポンプ等を用いた場合、図１９に示すように、第１の実施形態において、リザーバタンク５０から記録ヘッド３２流れ込んだインクが、廃インクタンク８０へ流れ込む構成とすることも可能となる。

また、本発明の液滴吐出装置に搭載される液滴吐出ヘッドは、インクジェット記録ヘッドに限らず、高分子フィルムやガラス上に着色インクを吐出して行うディスプレイ用のカラーフィルターの作製、溶融状態のハンダを基板上に吐出して行う部品実装用のバンプの形成、有機ＥＬ溶液を基板上に吐出させて行うＥＬディスプレイパネルの形成、溶融状態のハンダを基板上に吐出して行う電気実装用のバンプの形成など、様々な工業的用途を対象とした液滴吐出ヘッド一般に対して、適用可能である。

また、本発明の液滴吐出装置において、画像記録の対象となる「記録媒体」には、液滴吐出ヘッドが液滴を吐出する対象物であれば広く含まれる。したがって、記録媒体には、記録用紙やＯＨＰシートなどが含まれるのはもちろんであるが、これら以外にも、たとえば、配線パターン等が形成される基板などが含まれる。

本発明の第１の実施形態のインクジェット記録装置の概略図である。本発明の第１の実施形態のインクジェット記録装置の概略図である。本発明の第１の実施形態のインクジェット記録装置の印字部の概略図である。第１の実施形態のインクジェット記録装置に搭載されるリザーバタンクとインクジェット記録ヘッドの位置関係を示す概略図である。第１の実施形態のインクジェット記録装置のリザーバタンクとインクジェット記録ヘッドの概略図である。第１の実施形態のインクジェット記録装置のリザーバタンクとインクジェット記録ヘッドの概略図である。第１の実施形態のインクジェット記録装置のリザーバタンクとインクジェット記録ヘッドの概略図である。第１の実施形態のインクジェット記録装置の動作を示すフローチャートある。第２の実施形態のインクジェット記録装置のリザーバタンクとインクジェット記録ヘッドの概略図である。第２の実施形態のインクジェット記録装置のリザーバタンクとインクジェット記録ヘッドの概略図である。第３の実施形態のインクジェット記録装置のリザーバタンクとインクジェット記録ヘッドの概略図である。第３の実施形態のインクジェット記録装置のリザーバタンクとインクジェット記録ヘッドの概略図である。第４の実施形態のインクジェット記録装置のリザーバタンクとインクジェット記録ヘッドの概略図である。第４の実施形態のインクジェット記録装置のリザーバタンクとインクジェット記録ヘッドの概略図である。第５の実施形態のインクジェット記録装置のリザーバタンクとインクジェット記録ヘッドの概略図である。第５の実施形態のインクジェット記録装置のリザーバタンクとインクジェット記録ヘッドの概略図である。第６の実施形態のインクジェット記録装置のリザーバタンクとインクジェット記録ヘッドの概略図である。第６の実施形態のインクジェット記録装置のリザーバタンクとインクジェット記録ヘッドの概略図である。その他の形態のインクジェット記録装置のリザーバタンクとインクジェット記録ヘッドの概略図である。

符号の説明

１０インクジェット記録装置（液滴吐出装置）
３２記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）
５０リザーバタンク（液体貯留部）
５２大気開放口
５４循環往路（第１流路）
５６循環復路（第２流路）
５８循環ポンプ（圧力発生手段）
６０バイパス路（バイパス流路）
６２開閉弁
６４リリーフ弁（圧力制御手段）
６６キャップ部材
６８ブレード
７０バイパス路（送液バイパス流路）
７２バイパス弁（送液開閉弁）
７４開閉弁
７６バイパス路
７８リリーフ弁（圧力制御手段）
８０廃インクタンク
８２循環復路（第２流路）

Claims

ノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、
前記液滴吐出ヘッドへ供給する液体が貯留された液体貯留部と、
前記液滴吐出ヘッドと前記液体貯留部とを連結する第１流路と、
前記液滴吐出ヘッドと前記液体貯留部とを連結し、前記液滴吐出ヘッド内で前記第１流路と通じる第２流路と、
前記第１流路と前記第２流路に連結されたバイパス流路と、
前記第１流路の前記バイパス流路より前記液体貯留部側に設けられ、該液体貯留部の液体と前記液滴吐出ヘッド内の液体を循環させる送液手段と、
前記バイパス流路に設けられ、所定値以上の圧力がかかると開放し該バイパス流路を通じて前記第１流路側から前記第２流路側へ液体を流すリリーフ弁と、
を有して構成され、
前記送液手段は、前記液滴吐出ヘッドの液滴吐出面から液体が張り出す圧力で液体を送液し、
前記所定値は、前記液体が張り出す圧力であって、張り出した液体のメニスカスが破壊される圧力より小さいことを特徴とする液滴吐出装置。
前記第１流路には、前記送液手段を跨いで該第１流路の前記液体貯留部側と前記液滴吐出ヘッド側をバイパスする送液バイパス流路が設けられ、前記送液バイパス流路には送液開閉弁が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出装置。
ノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、
前記液滴吐出ヘッドへ供給する液体が貯留された液体貯留部と、
前記液滴吐出ヘッドと前記液体貯留部とを連結する第１流路と、
前記液滴吐出ヘッド内で前記第１流路と通じる第２流路と、
前記第２流路と連結され前記液滴吐出ヘッドから液体が流入される廃液タンクと、
前記第１流路と前記第２流路に連結されたバイパス流路と、
前記第１流路の前記バイパス流路より前記液体貯留部側に設けられ、該液体貯留部の液体と前記液滴吐出ヘッド内の液体を循環させる送液手段と、
前記バイパス流路に設けられ、所定値以上の圧力がかかると開放し該バイパス流路を通じて前記第１流路側から前記第２流路側へ液体を流すリリーフ弁と、
前記バイパス流路に設けられた開閉弁と、
前記第１流路に設けられ、前記送液手段を跨いで該第１流路の前記液体貯留部側と前記液滴吐出ヘッド側をバイパスする送液バイパス流路と、
前記送液バイパス流路に設けられた送液開閉弁と、
を有して構成され、
前記送液手段は、前記液滴吐出ヘッドの液滴吐出面から液体が張り出す圧力で液体を送液し、
前記所定値は、前記液体が張り出す圧力であって、張り出した液体のメニスカスが破壊される圧力より小さいことを特徴とする液滴吐出装置。
前記バイパス流路には、前記リリーフ弁よりも前記第１流路側に開閉弁が設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液滴吐出装置。
ノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、
前記液滴吐出ヘッドへ供給する液体が貯留された液体貯留部と、
前記液滴吐出ヘッドと前記液体貯留部とを連結する第１流路と、
前記液滴吐出ヘッドと前記液体貯留部とを連結し、前記液滴吐出ヘッド内で前記第１流路と通じる第２流路と、
前記第１流路に設けられ、前記液体貯留部の液体と前記液滴吐出ヘッド内の液体を循環させる送液手段と、
前記第２流路に設けられた開閉弁と、
前記第２流路に設けられ、前記開閉弁を跨いで該第２流路の前記液体吐出ヘッド側と前記液体貯留部側をバイパスするバイパス流路と、
前記バイパス流路に設けられ、所定値以上の圧力がかかると開放して液体を流すリリーフ弁と、
を有して構成され、
前記送液手段は、前記液滴吐出ヘッドの液滴吐出面から液体が張り出す圧力で液体を送液し、
前記所定値は、前記液体が張り出す圧力であって、張り出した液体のメニスカスが破壊される圧力より小さいことを特徴とする液滴吐出装置。