JP4878514B2 - インクジェット記録装置及びその記録装置の洗浄方法 - Google Patents

Description

本発明は、インクを循環させつつインクジェットヘッドのノズルからインクを吐出するインクジェット記録装置及びその記録装置の洗浄方法に関する。

従来、インクジェット記録装置では、インクジェットヘッドの圧力室内のインクを加圧することにより、圧力室に設けたノズルからインク滴を吐出させて記録媒体上に付着させ画像記録を行うようになっている。このようなインクジェット記録装置において、インクタンクとインクジェットヘッドをインク循環路で接続し、ポンプを駆動してインクを循環させつつインクジェットヘッドのノズルからインクを吐出するものが知られている。

このようなインク循環方式では、インク循環路からインクジェットヘッドにインクを供給するときインク内に混入しているパーティクル等の混入物がヘッド内に入り込むとノズルが詰まるなどの原因となるため、インク循環路からインクジェットヘッドへのインク供給路にフィルタを設けてインク内に混入している混入物を除去するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−２０９８９７号公報

ところで、インクジェット記録装置に使用されるインクは、通常はシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色であるが、近年、インクジェット記録方式が産業用途、特に、電子部品実装基板の印刷に応用されるようになり、使用するインクに白インクが用いられるようになった。

このような用途に使用される白インクは、顔料として酸化チタンが使用され、通常にインクに比べて顔料の粒径が大きく、比重も大きい。また、隠蔽率を高めようとするため、インク内に顔料が多く混入され、沈殿しやすくなっている。そこで、記録動作を一定時間行わないようなときにはインクジェットヘッドを洗浄液で洗浄し、次回の記録動作に備えるようにしている。

上述した特許文献のようにインク内に混入している混入物を除去するフィルタを設けたものにおいて、洗浄液で洗浄する場合に、フィルタに対してインクと同じ方向から洗浄液を通過させたのではフィルタに付着している混入物は除去されずに溜まり続け、やがてはフィルタが目詰まりを起こすことになる。
そこで、本発明は、洗浄液による洗浄時にフィルタに付着している混合物を廃液とともに除去することができるインクジェット記録装置及びその記録装置の洗浄方法を提供する。

本発明の一態様は、インクタンクからインクを、第１のインク循環路、フィルタ、インクジェットヘッド、第２のインク循環路を順次経由してインクタンクへ戻るように循環させつつインクジェットヘッドのノズルからインクを吐出するインクジェット記録装置において、洗浄液を蓄えた洗浄液タンクと、この洗浄液タンクの洗浄液を送込む送液機構と、廃液を収容する廃液タンクと、第１のインク循環路の途中に設けられ、インクジェットヘッドへのインクの循環とインクジェットヘッドから廃液タンクへの廃液の排出を切替える第１の切替え機構と、第２のインク循環路の途中に設けられ、洗浄液タンクから送液機構によって送込まれる洗浄液のインクジェットヘッドへの供給とインクジェットヘッドからインクタンクへのインクの循環を切替える第２の切替え機構と、インクジェットヘッドのノズル面に対して着脱自在に設けられ、ノズルからの廃液を受ける廃液受け部と、この廃液受け部と廃液タンクとを接続する廃液路と、この廃液路を開閉する廃液路開閉機構と、を備え、洗浄時、第１の切替え機構を廃液の排出側に切替え、第２の切替え機構を洗浄液の供給側に切替えた状態で、廃液路開閉機構を閉塞させて廃液受け部をノズル面に押し当てるとともに送液機構を駆動して洗浄液を送込み、このときインクジェットヘッドからフィルタを介して第１のインク循環路に排出される洗浄液を廃液タンクに排出する第１の洗浄動作と、廃液受け部をノズル面から離間させて廃液路開閉機構を開放するとともに送液機構を駆動して洗浄液を送込み、このときノズルから排出される洗浄液を廃液受け部で受け、廃液路を介して廃液タンクに排出する第２の洗浄動作と、を実行するインクジェット記録装置にある。

また、本発明の他の一態様は、インクタンクからインクを、第１のインク循環路、フィルタ、インクジェットヘッド、第２のインク循環路を順次経由してインクタンクへ戻るように循環させつつインクジェットヘッドのノズルからインクを吐出するインクジェット記録装置において、第１のインク循環路及び第２のインク循環路の途中を閉塞してインクの循環を停止させるステップと、インクの循環を停止させた状態で、インクジェットヘッドのノズル面に対して廃液受け部を押し当てるとともにこの廃液受け部と廃液タンクとを接続する廃液路を閉塞し、第２のインク循環路の途中からインクの循環方向とは逆向きにインクジェットヘッドに洗浄液を送込み、このときインクジェットヘッドからフィルタを介して第１のインク循環路に送り出される洗浄液を第１のインク循環路の途中から廃液タンクに排出させる第１の洗浄ステップと、インクの循環を停止させた状態で、廃液受け部をノズル面から離間させて廃液路を開放するとともに第２のインク循環路の途中からインクの循環方向とは逆向きにインクジェットヘッドに洗浄液を送込み、このときノズルから排出される洗浄液を廃液受け部で受けて廃液路を介して廃液タンクに排出させる第２の洗浄ステップと、を有するインクジェット記録装置の洗浄方法にある。

本発明によれば、洗浄液による洗浄時にフィルタに付着している混合物を廃液とともに除去することができるインクジェット記録装置及びその記録装置の洗浄方法を提供できる。

以下、本発明の一実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１に示すようにインクを収容したメインタンク１を設け、このメインタンク１からインクタンクとして機能するサブタンク２にインク補給路３を介してインクを補給するようになっている。なお、インクとしては、例えば酸化チタンの顔料を多く含む白インクを使用している。

前記メインタンク１内のインクはサブタンク２内のインク量が所定量以下になると、送液ポンプ（図示せず）の駆動によりインク補給路３を介して送り込まれるようになっている。なお、前記サブタンク２におけるインク量が所定量以下になった否かの検出は、例えば、サブタンク２の重量を重量センサで検出することで検出することができる。また、重量センサ以外でも、液面センサを使用してインクの液面から検出することもできる。

前記サブタンク２からインクジェットヘッド４に、フィルタ５を介してインクを供給する第１のインク循環路６を接続し、前記インクジェットヘッド４から前記サブタンク２に、このサブタンク２へインクを戻す第２のインク循環路７を接続している。前記フィルタ５はインク内に混入しているパーティクル等の混入物を除去するものである。

前記第１のインク循環路６のサブタンク２側の途中にダイヤフラム式などの循環ポンプ８を設け、この循環ポンプ８の動作によって前記サブタンク２内のインクを、第１のインク循環路６→フィルタ５→インクジェットヘッド４→第２のインク循環路７→前記サブタンク２のように循環させ、この状態で前記インクジェットヘッド４を駆動することでノズルからインク滴を吐出し、このインク滴を記録媒体上の付着させることで画像記録を行うようになっている。

前記インクジェットヘッド４は、例えば、多数の圧力室を並べて設け、この各圧力室の後部に共通インク室を設けたライン式のヘッドで、共通インク室から各圧力室にインクの供給を行い、各圧力室内のインクを、圧電素子を使用して加圧することにより、圧力室に設けたノズルからインク滴を吐出させるようになっている。なお、インクの吐出方式としては圧電素子を使用して加圧する方式に限定するものではなく、インクを加熱して吐出させるサーマルインクジェット方式のものであっても良い。

前記サブタンク２は、例えば、マグネットスターラー９を使用して内部のインクを攪拌するようになっている。
前記第１のインク循環路６のフィルタ５側の途中に第１の切替え機構を構成する第１の３ポートバルブＶＡ1を、その第２ポートｂと共通ポートである第３ポートｃを第１のインク循環路６に連通させて配置している。また、前記第２のインク循環路７のインクジェットヘッド４の途中に第２の切替え機構を構成する第２の３ポートバルブＶＡ2を、その第１ポートａと共通ポートである第３ポートｃを第２のインク循環路７に連通させて配置している。

洗浄液を収容した洗浄液タンク１０を設け、この洗浄液タンク１０にフィルタ１１を介して洗浄液を前記第２のインク循環路７に送込むための送液機構として、例えばダイヤフラム式の送液ポンプ１２を接続している。そして、この送液ポンプ１２の洗浄液送出し口を前記第２の３ポートバルブＶＡ2の第２ポートｂに接続している。

前記第１のインク循環路６のサブタンク２側の途中、すなわち、前記循環ポンプ８のインク送出し口の近くに第３の切替え機構を構成する第３の３ポートバルブＶＡ3を配置している。前記第３の３ポートバルブＶＡ3は、第２ポートｂと共通ポートである第３ポートｃを第１のインク循環路６に連通させている。

前記第１の３ポートバルブＶＡ1は、その第１ポートａを第１の廃液路１３の一端に接続している。前記第１の廃液路１３の他端を廃液タンク１４に接続している。そして、前記第１の廃液路１３の途中に第４の３ポートバルブＶＡ4を配置している。前記第４の３ポートバルブＶＡ4は、その第１ポートａを、バイパス路１５を経由して前記第３の３ポートバルブＶＡ3の第１ポートａに接続し、その第２ポートｂと共通ポートである第３ポートｃを前記第１の廃液路１３に連通させて配置している。

前記インクジェットヘッド４のノズル面に対して廃液受け１６を着脱自在に設け、この廃液受け１６がインクジェットヘッド４のノズルから受けた廃液を第２の廃液路１７を経由して前記廃液タンク１４に排出するようにしている。前記第２の廃液路１７の途中にこの廃液路１７を開閉する２ポートバルブＶＡ5及び廃液ポンプ１８を配置している。

前記循環ポンプ８が動作してサブタンク２内のインクを循環させるときには、前記第１の３ポートバルブＶＡ1は、その第２ポートｂ−第３ポートｃを開放してその第１ポートａ−第３ポートｃを閉塞し、前記第２の３ポートバルブＶＡ2は、その第１ポートａ−第３ポートｃを開放してその第２ポートｂ−第３ポートｃを閉塞し、前記第３の３ポートバルブＶＡ3は、その第２ポートｂ−第３ポートｃを開放してその第１ポートａ−第３ポートｃを閉塞するようにしている。前記第４の３ポートバルブＶＡ4は、インクの循環には関与しないが常時はその第２ポートｂ−第３ポートｃを開放し、その第１ポートａ−第３ポートｃを閉塞している。

また、前記送液ポンプ１２が動作して洗浄液タンク１０内の洗浄液でインクジェットヘッド４を洗浄するときには、前記第１の３ポートバルブＶＡ1は、その第２ポートｂ−第３ポートｃを閉塞してその第１ポートａ−第３ポートｃを開放し、前記第２の３ポートバルブＶＡ2は、その第１ポートａ−第３ポートｃを閉塞してその第２ポートｂ−第３ポートｃを開放するようにしている。前記第３の３ポートバルブＶＡ3は、第２ポートｂ−第３ポートｃの開放状態を維持する。前記第４の３ポートバルブＶＡ4は、第２ポートｂ−第３ポートｃの開放状態を維持する。

また、洗浄時においては、第１のインク循環路６も洗浄することが選択できる。このときには、前記第１の３ポートバルブＶＡ1は、その第２ポートｂ−第３ポートｃを開放してその第１ポートａ−第３ポートｃを閉塞し、前記第３の３ポートバルブＶＡ3は、その第１ポートａ−第３ポートｃを開放してその第２ポートｂ−第３ポートｃを閉塞し、前記第４の３ポートバルブＶＡ4は、第２ポートｂ−第３ポートｃを閉塞し、その第１ポートａ−第３ポートｃを開放する。

このような構成においては、画像記録のためにインクを循環させるときには、図２に示すように、ステップＳ１にて、第１のバルブＶＡ1の第２ポートｂ−第３ポートｃを開放し第１ポートａ−第３ポートｃを閉塞する。また、第２のバルブＶＡ2の第１ポートａ−第３ポートｃを開放し第２ポートｂ−第３ポートｃを閉塞する。また、第３のバルブＶＡ3の第２ポートｂ−第３ポートｃを開放し第１ポートａ−第３ポートｃを閉塞する。

この状態でステップＳ２にて、循環ポンプ８を駆動する。これにより、サブタンク２内のインクが、図中矢印Ａ1、Ａ2で示すように、循環ポンプ８→第１のインク循環路６→フィルタ５→インクジェットヘッド４→第２のインク循環路７→サブタンク２のように循環させる。これにより、第１のインク循環路６、インクジェットヘッド４、第２のインク循環路７内のインクは攪拌された状態になり、インク内における顔料の沈降等は発生しない。また、サブタンク２内のインクはマグネットスターラー９によって攪拌される。こうして、インクジェットヘッド４内の白インクは常にインク吐出に適した状態になっている。

この状態で、ステップＳ３にて、画像記録が行われる。すなわち、インクジェットヘッド４の圧力室が駆動され、ノズルからインク滴が吐出されて記録媒体上に画像記録が行われる。このインク循環動作は洗浄動作が行われるまで継続される。

そして、インクジェットヘッド４をしばらく動作させないときにはヘッドを洗浄液で洗浄する。すなわち、図３に示すように、ステップＳ１１にて、第１のバルブＶＡ1の第１ポートａ−第３ポートｃを開放し、第２ポートｂ−第３ポートｃを閉塞する。また、第２のバルブＶＡ2の第２ポートｂ−第３ポートｃを開放し、第１ポートａ−第３ポートｃを閉塞する。このとき、第４のバルブＶＡ4は第２ポートｂ−第３ポートｃはすでに開放状態にある。また、廃液受け１６をインクジェットヘッド４のノズル面の前まで移動させる。

続いて、ステップＳ１２にて、廃液受け１６をインクジェットヘッド４のノズル面に押し当て、２ポートバルブＶＡ5を閉塞する。そして、ステップＳ１３にて、送液ポンプ１２を一定時間動作させる。

これにより、洗浄液タンク１０内の洗浄液が、図中矢印Ｂ1、Ｂ2で示すように、フィルタ１１→送液ポンプ１２→第２のバルブＶＡ2のポートａ−ポートｃ→第２のインク循環路７の一部→インクジェットヘッド４→フィルタ５→第１のインク循環路６の一部→第１のバルブＶＡ1のポートａ−ポートｃ→第１の廃液路１３→廃液タンク１４の経路で流れ、主にインクジェットヘッド４内を洗浄する。

このとき、インクジェットヘッド４のノズル面には廃液受け１６が押し当てられているので、ノズルから洗浄液はほとんど漏れることなくインクジェットヘッド４内が効率良く洗浄される。また、インクジェットヘッド４内で洗浄液はインクと混合され、この混合液がフィルタ５を通して第１のバルブＶＡ1から第１の廃液路１３へ排出される。

ところで、フィルタ５の第１のバルブＶＡ1側の面にはインクの循環動作時にインク内に混入しているパーティクル等の混入物が付着している。しかし、洗浄時において洗浄液とインクの混合液がインクジェットヘッド４からフィルタ５を通して第１のバルブＶＡ1側へ排出される。このとき、フィルタ５に付着しているパーティクル等の混入物を洗い流して廃液タンク１４に排出される。こうして、インクジェットヘッド４の洗浄時にフィルタ５に付着しているパーティクル等の混入物も同時に除去されるので、フィルタ５は目詰まりを起こさずにその機能を充分に果たし続けることができる。

続いて、ステップＳ１４にて、廃液受け１６をインクジェットヘッド４のノズル面から若干離間させ、２ポートバルブＶＡ5を開放する。そして、廃液ポンプ１８を一定時間だけ動作する。これにより、洗浄液の一部がインクジェットヘッド４の各圧力室及びノズルを経由して廃液受け１６に廃液として排出され、圧力室及びノズルの洗浄も行われる。廃液受け１６に排出された廃液は第２の廃液路１７及び廃液ポンプ１８を経由して廃液タンク１４に排出される。

この洗浄において洗浄液は主にインクジェットヘッド４の洗浄に使用されるので、洗浄液の使用量を節約できる。
その後、インクジェットヘッド４による画像記録を再開させるときには、廃液受け１６を移動させた後、上述した図２の動作手順で制御を行うことになる。

また、第１のインク循環路６にはサブタンク２のインクがそのまま流れるので、フィルタ５を通した後のインクを循環させる第２のインク循環路７に比べてインクの混入物等が付着しやすいという問題が発生する。そこで、第１のインク循環路６を定期的に洗浄する必要が生じる。

このときには、図３のステップＳ１１における３ポートバルブの制御が異なり、前記第１の３ポートバルブＶＡ1の第２ポートｂ−第３ポートｃを開放し第１ポートａ−第３ポートｃを閉塞する。また、前記第３の３ポートバルブＶＡ3の第１ポートａ−第３ポートｃを開放し第２ポートｂ−第３ポートｃを閉塞する。また、前記第４の３ポートバルブＶＡ4の第１ポートａ−第３ポートｃを開放し、第２ポートｂ−第３ポートｃを閉塞する。
ステップＳ１２〜Ｓ１４の制御は同じである。

このときには、洗浄液タンク１０内の洗浄液が、図中矢印Ｂ1、Ｃ1、Ｃ2で示すように、フィルタ１１→送液ポンプ１２→第２のバルブＶＡ2のポートａ−ポートｃ→第２のインク循環路７の一部→インクジェットヘッド４→フィルタ５→第１のインク循環路６→第３のバルブＶＡ3のポートａ−ポートｃ→バイパス路１５→第４のバルブＶＡ4のポートａ−ポートｃ→第１の廃液路１３→廃液タンク１４の経路で流れ、インクジェットヘッド４内とともに第１のインク循環路６の大半を洗浄することになる。
この場合は、洗浄液の消費量が増加するが、比較的汚れが生じやすい第１のインク循環路６も洗浄することができる。

なお、この実施の形態では第１のインク循環路６も洗浄できようにするため、第３、第４の３ポートバルブＶＡ3、ＶＡ4及びバイパス路１５を設けたが、第１のインク循環路６の洗浄が不要な場合は、これらは無くても良い。

本発明の一実施の形態に係るインクジェット記録装置の概略構成図。 同実施の形態におけるインクジェットヘッドへのインクの循環させるときの動作手順を示す流れ図。 同実施の形態におけるインクジェットヘッド内を洗浄液で洗浄するときの動作手順を示す流れ図。

符号の説明

２…サブタンク、４…インクジェットヘッド、５…フィルタ、６…第１のインク循環路、７…第２のインク循環路、８…循環ポンプ、１０…洗浄液タンク、１２…送液ポンプ、ＶＡ1…第１の３ポートバルブ、ＶＡ2…第２の３ポートバルブ、ＶＡ3…第３の３ポートバルブ、ＶＡ4…第４の３ポートバルブ。

Claims (4)

1. インクタンクからインクを、第１のインク循環路、フィルタ、インクジェットヘッド、第２のインク循環路を順次経由して前記インクタンクへ戻るように循環させつつ前記インクジェットヘッドのノズルからインクを吐出するインクジェット記録装置において、
   洗浄液を蓄えた洗浄液タンクと、
   この洗浄液タンクの洗浄液を送込む送液機構と、
   廃液を収容する廃液タンクと、
   前記第１のインク循環路の途中に設けられ、前記インクジェットヘッドへのインクの循環と前記インクジェットヘッドから前記廃液タンクへの廃液の排出を切替える第１の切替え機構と、
   前記第２のインク循環路の途中に設けられ、前記洗浄液タンクから前記送液機構によって送込まれる洗浄液の前記インクジェットヘッドへの供給と前記インクジェットヘッドから前記インクタンクへのインクの循環を切替える第２の切替え機構と、
   前記インクジェットヘッドのノズル面に対して着脱自在に設けられ、前記ノズルからの廃液を受ける廃液受け部と、
   この廃液受け部と前記廃液タンクとを接続する廃液路と、
   この廃液路を開閉する廃液路開閉機構と、を備え、
   洗浄時、前記第１の切替え機構を廃液の排出側に切替え、前記第２の切替え機構を洗浄液の供給側に切替えた状態で、
   前記廃液路開閉機構を閉塞させて前記廃液受け部を前記ノズル面に押し当てるとともに前記送液機構を駆動して洗浄液を送込み、このとき前記インクジェットヘッドから前記フィルタを介して前記第１のインク循環路に排出される洗浄液を前記廃液タンクに排出する第１の洗浄動作と、
   前記廃液受け部を前記ノズル面から離間させて前記廃液路開閉機構を開放するとともに前記送液機構を駆動して洗浄液を送込み、このとき前記ノズルから排出される洗浄液を前記廃液受け部で受け、前記廃液路を介して前記廃液タンクに排出する第２の洗浄動作と、を実行することを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記第１のインク循環路の途中で、かつ、前記第１の切替え機構よりも前記インクタンク側に設けられ、前記インクジェットヘッドへのインクの循環と前記インクジェットヘッドから前記廃液タンクへの廃液の排出を切替える第３の切替え機構をさらに備え、
   洗浄時、前記第１の切替え機構を廃液の排出側に切替え、前記第２の切替え機構を洗浄液の供給側に切替えた状態で、前記第１，第２の洗浄動作を行う制御と、
   前記第１の切替え機構をインクの循環側に切替え、前記第２の切替え機構を洗浄液の供給側に切替え、かつ、前記第３の切替え機構を廃液の排出側に切替えた状態で、前記第１，第２の洗浄動作を行う制御と、を選択的に実行することを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
3. インクタンクからインクを、第１のインク循環路、フィルタ、インクジェットヘッド、第２のインク循環路を順次経由して前記インクタンクへ戻るように循環させつつ前記インクジェットヘッドのノズルからインクを吐出するインクジェット記録装置において、
   前記第１のインク循環路及び第２のインク循環路の途中を閉塞してインクの循環を停止させるステップと、
   インクの循環を停止させた状態で、前記インクジェットヘッドのノズル面に対して廃液受け部を押し当てるとともにこの廃液受け部と廃液タンクとを接続する廃液路を閉塞し、前記第２のインク循環路の途中からインクの循環方向とは逆向きに前記インクジェットヘッドに洗浄液を送込み、このとき前記インクジェットヘッドから前記フィルタを介して前記第１のインク循環路に送り出される洗浄液を前記第１のインク循環路の途中から前記廃液タンクに排出させる第１の洗浄ステップと、
   インクの循環を停止させた状態で、前記廃液受け部を前記ノズル面から離間させて前記廃液路を開放するとともに前記第２のインク循環路の途中からインクの循環方向とは逆向きに前記インクジェットヘッドに洗浄液を送込み、このとき前記ノズルから排出される洗浄液を前記廃液受け部で受けて前記廃液路を介して前記廃液タンクに排出させる第２の洗浄ステップと、
   を有することを特徴とするインクジェット記録装置の洗浄方法。
4. フィルタを介して第１のインク循環路に排出された洗浄液は、さらに、前記第１のインク循環路の大半を洗浄した後、この第１のインク循環路の途中から廃液として排出することを特徴とする請求項３記載のインクジェット記録装置の洗浄方法。

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