JP4984649B2 - インクジェットプリンタ及びインクジェットプリンタにおける気泡除去方法 - Google Patents
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一方、フィルタの上流側では、弁を閉じて吸引することにより負圧で気泡が膨張するが、前記したようにフィルタの下流側の体積変化がほとんどないため、弁を開放しても膨張した気泡が元の大きさに収縮するだけであり、メニスカスがブレイクして気泡がフィルタを越えて下流側に流れ込むことはない。
そのため、フィルタの上流側のインク流路内に気泡が長く残って、記録ヘッドにおける吐出不良の不具合が解消されない場合が生じていた。
インクを吐出するノズルを有する記録ヘッドと、
インクを貯留するインクタンクと、
前記インクタンクから前記記録ヘッドにインクを供給するインク流路と、
前記インク流路の開閉を行う弁と、
前記弁と前記記録ヘッドとの間のインク流路に設けられたフィルタと、
前記ノズルの吐出口からインク吸引を行う際に前記吐出口を覆うように前記記録ヘッドに装着される吸引キャップと、
前記吸引キャップを介して前記吐出口からインクを吸引する吸引ポンプと、
前記フィルタと前記記録ヘッドとの間のインク流路に、所定量の気泡が溜まる気泡貯留部と、
前記記録ヘッドからインクを吐出するときのインク流れ方向における前記フィルタの上流側に設けられ、前記フィルタの前記上流側のインク流路に気泡を注入する気泡注入手段と、
を備え、
前記気泡注入手段は、前記フィルタの全体を覆うように前記フィルタの前記上流側のインク流路に気泡を注入し、前記吸引ポンプは、前記吸引により、前記インク流れ方向における前記フィルタの下流側のインク流路に前記気泡を透過させて、前記気泡貯留部に気泡を送り込む構成となっていることを特徴としている。
なお、フィルタの下流側に溜められている気泡の体積変化が、フィルタの上流側に溜まっている気泡の体積変化に対して、生じる差圧によりメニスカスブレイクを起こす程度に大きくなっている必要がある。
また、気泡貯留部に気泡を送り込む気泡注入手段を備えるため、例えインク流路の気泡貯留部に溜まっていた気泡がノズルの吐出口から排出されてしまったとしても、再度気泡を注入すれば、フィルタの上流側のインク流路に溜まった気泡を除去可能な状態に簡単に戻すことができる。
インクを吐出するノズルを有する記録ヘッドと、
インクを貯留するインクタンクと、
前記インクタンクから前記記録ヘッドにインクを供給するインク流路と、
前記インク流路の開閉を行う弁と、
前記弁と前記記録ヘッドとの間のインク流路に設けられ、前記ノズルのノズル径よりも細かいフィルタと、
前記記録ヘッドからインクを吐出するときのインクの流れ方向における前記フィルタの上流側に設けられ、前記フィルタの前記上流側のインク流路に気泡を注入する気泡注入手段と、
前記ノズルから前記記録ヘッドのインクを吸引する吸引手段と、
前記気泡注入手段による前記フィルタの前記上流側のインク流路への気泡の注入、前記弁の開閉、及び、前記吸引手段による吸引を制御する制御手段と、
前記フィルタと前記記録ヘッドとの間のインク流路に、所定量の気泡が溜まる気泡貯留部と、
を備え、
前記気泡注入手段は、前記フィルタの全体を覆うように前記フィルタの前記上流側のインク流路に気泡を注入し、前記吸引手段は、前記吸引により、前記インク流れ方向における前記フィルタの下流側のインク流路に前記気泡を透過させて、前記気泡貯留部に気泡を送り込む構成となっていることを特徴としている。
インクを貯留するインクタンクとインクを吐出するノズルを有する記録ヘッドとの間に設けられた前記ノズルのノズル径よりも細かいフィルタの気泡を除去するためのインクジェットプリンタにおける気泡除去方法であって、
前記記録ヘッドからインクを吐出するときのインク流れ方向における前記フィルタの上流側に設けられた気泡注入手段により、前記フィルタの全体を覆うように前記フィルタの前記上流側のインク流路に気泡を注入した後、前記記録ヘッドの前記ノズルから前記記録ヘッドの内部のインクを吸引することにより前記インク流れ方向における前記フィルタの下流側のインク流路に前記気泡を透過させて、前記フィルタと前記記録ヘッドとの間のインク流路に設けられている気泡貯留部に気泡を送り込む気泡注入ステップと、
前記気泡注入ステップによる前記気泡の注入後に、前記インクタンクと前記フィルタとの間に設けられた弁を閉じる弁閉動作ステップと、
前記記録ヘッドのインクを吐出する前記ノズルから、前記記録ヘッドの内部のインクを吸引するインク吸引ステップと、
前記インクの吸引後に前記弁を開く弁開動作ステップと、
を備えることを特徴としている。
また、例えインク流路の気泡貯留部に溜まっていた気泡がノズルの吐出口から排出されてしまったとしても、再度気泡を注入すれば、フィルタの上流側のインク流路に溜まった気泡を除去可能な状態に簡単に戻すことができるため、記録ヘッドにおける不吐出や液滴量低下等の吐出不良をさらに確実に解消することができ、より良好な画像を形成することができる。
また、気泡貯留部に溜まった気泡によってフィルタに圧力をかけ、フィルタの上流側と下流側との間に大きな圧力差を生じさせることにより、弁を開放した瞬間にフィルタの上流側から下流側にインクや気泡が移動する勢いによってフィルタに形成されたメニスカスをブレイクすることができる。
また、例えインク流路の気泡貯留部に溜まっていた気泡がノズルの吐出口から排出されてしまったとしても、再度気泡を注入すれば、フィルタの上流側のインク流路に溜まった気泡を除去可能な状態に簡単に戻すことができるため、記録ヘッドにおける不吐出や液滴量低下等の吐出不良をさらに確実に解消することができ、より良好な画像を形成することができる。
また、例えインク流路の気泡貯留部に溜まっていた気泡がノズルの吐出口から排出されてしまったとしても、再度気泡を注入すれば、フィルタの上流側のインク流路に溜まった気泡を除去可能な状態に簡単に戻すことができるため、記録ヘッドにおける不吐出や液滴量低下等の吐出不良をさらに確実に解消することができ、より良好な画像を形成することができる。
また、記録ヘッド7における記録媒体Pと対向する吐出面71には、図2に示すように、インクを吐出する多数のノズル72の吐出口73が配設されている。
例えば、気泡注入手段が、記録ヘッドのノズルの吐出口から気泡を注入して、気泡貯留部に気泡を送り込む構成となっていても良い。具体的には、以下のような構成の気泡注入手段が挙げられる。
この場合、後述する吸引装置11が吸引動作と逆の動作、すなわち吸引キャップ12から記録ヘッド7に流体を逆流させるように動作させることが可能となっている。そして、吸引キャップ12で記録ヘッド7の吐出面71を覆った状態にして、吸引装置11から圧力を掛け、記録ヘッド7の吐出口73のメニスカスをブレイクさせて空気(気泡K)を記録ヘッド7の吐出口73に注入し、この気泡Kを記録ヘッド7を介して気泡貯留部である気泡溜まり61に送り込むのである。また、他の例として、吸引装置11又は他の装置により、記録ヘッド7に対して衝撃を与えることができるような構成になっており、記録ヘッド7に衝撃を与えることで吐出口73のメニスカスをブレイクさせて、気泡Kを吐出口73から記録ヘッド7内に注入し、この気泡Kを記録ヘッド7を介して気泡貯留部である気泡溜まり61に送り込むようになっていても良い。
この場合、フィルタ62の上流側、すなわちインクタンク5とフィルタ62との間に気泡を注入するコンプレッサや空気弁等からなる気泡注入手段を備えている。また、当該気泡注入手段は、気泡Kをフィルタ62の上流側の一部ではなくフィルタ全体を覆うように注入するように構成されている。そして、気泡Kをフィルタ62の全体を覆うように注入し、吸引装置11の吸引キャップ12で記録ヘッド7の吐出面71を覆い、吸引することで、気泡Kがフィルタ62を通り抜け、気泡貯留部である気泡溜まり61に気泡Kを送り込み、溜めることができるのである。
なお、記録ヘッド7に吐出不良を生じさせる気泡K2(図6参照)がフィルタ62の上流側の一部に溜まるのに対し、このようにフィルタ全体を覆うように気泡Kを注入すると、フィルタ62に対する圧力が均等に掛かることとなるため、フィルタ62のメニスカスをブレイクさせやすくなり、小さい圧力で気泡Kがフィルタ62を通り抜けるようにすることができる。上記例はこのことを利用して、小さい圧力で気泡Kがフィルタ62を通り抜けるようにし、気泡貯留部に気泡を送り込むものである。
また、フィルタ62の上流側に気泡を注入する構成としては、前記したものの他、インクタンク5からインクと共に気泡Kを送る構成も挙げられる。
吸引ポンプ14はシリンダーポンプやチューブポンプを有して構成されていて、吸引キャップ12が吐出面71を覆った状態で作動することにより、吐出口73から記録ヘッド7内部のインクを異物や気泡と共に吸引するための吸引力を発生するようになっている。
当該インク吸収装置としては、例えばシート形状のインク吸収体と、インク吸収体を巻回するためにインク吸収体の両端に設けられるロール軸と、2つのロール軸の間のインク吸収体の下面側に設けられて当該インク吸収体を温めるヒータと、ロール軸駆動機構等により構成されるものが挙げられる。
本実施形態において、インクジェットプリンタ1には、図4に示すように、キャリッジ駆動機構42、記録媒体搬送機構41、記録ヘッド7、メンテナンスユニット10、保湿ユニット20、流路制御弁9、センサ43、気泡注入手段44等を制御する制御部30が設けられている。なお、制御部30は、CPU31、RAM32、ROM33等で構成されており、当該制御部30はインターフェイス(図示省略)を介してキャリッジ駆動機構42、記録媒体搬送機構41、記録ヘッド7、メンテナンスユニット10、保湿ユニット20、流路制御弁9、センサ43、気泡注入手段44、入力部45等と接続されている。
さらに、制御部30は、画像形成時でもヘッドメンテナンス時でもない待機状態の際に、保湿ユニット20に、保湿キャップ21による保湿動作を行わせるように制御する。
ユーザが記録媒体Pをインクジェットプリンタ1にセッティングし、インクジェットプリンタ1の電源をオン状態とすると、インクジェットプリンタ1の各部に対して給電が行われる。そして、インクジェットプリンタ1の制御部30に対して、入力部45から画像情報が送られると共に各種画像記録条件の設定情報が送られると、制御部30は、画像記録を開始させ、記録ヘッド7を搭載したキャリッジ4がプラテン2の上方に移動する。その際、保湿ユニット20が下降することにより、保湿キャップ21が記録ヘッド7から外される。
記録ヘッド7のヘッドメンテナンス時には、まず、キャリッジ4がガイドレール3に沿ってメンテナンスユニット10の吸引装置11の上方に移動し、吸引キャップ12により記録ヘッド7の吐出口73を覆う。それから、流路制御弁9を閉じ、吸引ポンプ14を作動させ、吸引が開始される。すると、インク流路6に対する負圧が大きくなるにつれてフィルタ62の上流側の気泡及びフィルタ62の下流側の気泡Kが膨張する。このとき、フィルタ下流側の気泡Kの膨張の方がフィルタ上流側の気泡の膨張よりも大きくなる様にしておく。その後、吸引ポンプ14を停止させ吸引キャップ12を密着させた状態で流路制御弁9を開放する。すると、フィルタ62の上流の気泡と下流の気泡が元に戻ろうと収縮する。その際、下流側の気泡の方が体積変化が大きいようにされているため、メニスカスブレイクを起こす大きさの差圧が、インクが吐出口73に流れる方向に生じ、フィルタ62の上流側からインクと共に気泡が下流側に流れ込む。そして、フィルタ62の下流側に流れ込んだ気泡の一部はインク中を流れていくうちにインクに溶解してしまい、また他の一部は気泡溜まり61(気泡貯留部)に溜まっている気泡と合体し、その他は記録ヘッド7におけるノズル72の吐出口73から吸い出される。このような吸引動作により、フィルタ62の上流側のインク流路6内に発生した気泡を除去する。なお、1回の吸引動作でフィルタ上流側の気泡が全て除去できないときは、同様の吸引動作を数回繰り返す。
そして、ブレード16を離間させ、キャリッジ4をインク受器17まで移動させて空吐出を行い、ヘッドメンテナンス動作を終了する。
次に制御部30は、流路制御弁9を閉じた状態としておき(ステップ;S2)、吸引キャップ12を記録ヘッド7の吐出口73を覆うように記録ヘッド7に当接させる(ステップ;S3)。吸引キャップ12が記録ヘッド7に当接すると、制御部30は吸引ポンプ14を作動させて吸引動作を開始する(ステップ;S4)。これにより、インク流路6に対する負圧が大きくなるにつれてフィルタ62の上流側の気泡及びフィルタ62の下流側の気泡Kが膨張する。このとき、フィルタ下流側の気泡Kの膨張の方がフィルタ上流側の気泡の膨張よりも大きくなる様にしておく。
その後、制御部30は、吸引ポンプ14を停止させ吸引キャップ12を密着させた状態で流路制御弁9を開放する(ステップ;S5)。これにより、フィルタ62の上流の気泡と下流の気泡が元に戻ろうと収縮する。その際、前述のようにフィルタ下流側の気泡の方が体積変化が大きいようにされているため、メニスカスブレイクを起こす大きさの差圧が、インクが吐出口73に流れる方向に生じ、フィルタ62の上流側からインクと共に気泡が下流側に流れ込む。
そして、フィルタ62の下流側に流れ込んだ気泡の一部はインク中を流れていくうちにインクに溶解してしまい、また他の一部は気泡溜まり61(気泡貯留部)に溜まっている気泡と合体し、その他は記録ヘッド7におけるノズル72の吐出口73から吸い出される。このような吸引動作により、フィルタ62の上流側のインク流路6内に発生した気泡が除去されると、制御部30は吸引キャップ12を記録ヘッド7から離間させて(ステップ;S6)、インクの吸引処理を終了する。
なお、気泡注入手段44は、フィルタ62と記録ヘッド7との間のインク流路6に気泡Kを注入して、気泡溜まり61に気泡を送り込むようになっていてもよいし、気泡注入手段44が、フィルタの上流側にフィルタ全体を覆うように気泡を注入し、当該気泡をフィルタ下流側に透過させて、気泡溜まり61に気泡を送り込むようになっていてもよい。
気泡が注入されると、制御部30は、吸引キャップ12を記録ヘッド7から離間させて(ステップ;S24)、気泡の注入動作を終了する。
ここでは、本実施形態のインクジェットプリンタ1の一部を使用して、気泡貯留部に溜めた気泡量を異ならせた上で、メンテナンスユニット10の吸引装置11による吸引を行い、その際のフィルタ62の前後の差圧と、当該フィルタ62を通り抜ける気泡の体積との関係を調査した。以下、詳述する。
そして、記録ヘッド7の吐出口73を、メンテナンスユニット10の吸引装置11の吸引キャップ12で覆う。それから、流路制御弁9を閉じ、吸引ポンプ14を作動させて吸引を開始する。このときのフィルタ62の前後の差圧を、予め取り付けておいた圧力計46で測定し、差圧が所定圧力になったら吸引ポンプ14を停止させ、吸引キャップ12を密着させた状態で流路制御弁9を開放する。ここで、差圧がフィルタ62にメニスカスブレイクを起こさせる圧力であれば、フィルタ62のメニスカスブレイクに伴ってインクと共に気泡K2が下流側に勢い良く通り抜ける。このときインクと共にフィルタ62の下流側に通り抜けた気泡K2の体積を測定する。これを差圧を変化させて繰り返し行い、差圧とフィルタ62を通り抜ける気泡K2の体積との関係を調査した。また、気泡溜まり61に溜めておく気泡Kの量を、0mm3,20mm3,40mm3,60mm3にした場合について、それぞれ差圧とフィルタ62を通り抜ける気泡K2の体積との関係を調査し、結果を図7のグラフに表した。なお、ここで使用したフィルタ62とインクでは、メニスカスブレイク値は約0.1気圧となっている。また、通常のフィルタとインクであれば、メニスカスブレイク値は0.3気圧以下であることが多い。
その結果、ノズル面におけるインク硬化を低減させて、正常な画像記録状態を維持することができる。
なお、フィルタの下流側に溜められている気泡の体積変化が、フィルタの上流側に溜まっている気泡の体積変化に対して、生じる差圧によりメニスカスブレイクを起こす程度に大きくなっている必要がある。
その結果、記録ヘッドにおける不吐出や液滴量低下等の吐出不良をさらに確実に解消することができ、より良好な画像を形成することができる。
気泡注入手段が、記録ヘッドのノズルの吐出口から気泡を注入して、気泡貯留部に気泡を送り込む構成となっている場合や、気泡注入手段が、フィルタの上流側にフィルタ全体を覆うように気泡を注入し、当該気泡をフィルタ下流側に透過させて、気泡貯留部に気泡を送り込む構成となっている場合も同様の作用効果を生じる。
また、本実施の形態のインクジェットプリンタでは、4つの記録ヘッドを備えていたが、これに限らず、適宜の数の記録ヘッドを備えるもので良い。
3 ガイドレール
4 キャリッジ
5 インクタンク
6,6A インク流路
7 記録ヘッド
9 流路制御弁(弁)
10 メンテナンスユニット
11 吸引装置
12 吸引キャップ
14 吸引ポンプ
20 保湿ユニット
30 制御部
43 センサ
44 気泡注入手段
61 気泡溜まり(気泡貯留部)
61A 拡大部(気泡貯留部)
62,62A フィルタ
71 吐出面
72 ノズル
73 吐出口
74 圧力室
A 主走査方向
K 気泡(気泡貯留部に溜めた気泡)
K2 気泡(フィルタの上流側に溜まった気泡)
P 記録媒体
Claims (3)
- インクを吐出するノズルを有する記録ヘッドと、
インクを貯留するインクタンクと、
前記インクタンクから前記記録ヘッドにインクを供給するインク流路と、
前記インク流路の開閉を行う弁と、
前記弁と前記記録ヘッドとの間のインク流路に設けられたフィルタと、
前記ノズルの吐出口からインク吸引を行う際に前記吐出口を覆うように前記記録ヘッドに装着される吸引キャップと、
前記吸引キャップを介して前記吐出口からインクを吸引する吸引ポンプと、
前記フィルタと前記記録ヘッドとの間のインク流路に、所定量の気泡が溜まる気泡貯留部と、
前記記録ヘッドからインクを吐出するときのインク流れ方向における前記フィルタの上流側に設けられ、前記フィルタの前記上流側のインク流路に気泡を注入する気泡注入手段と、
を備え、
前記気泡注入手段は、前記フィルタの全体を覆うように前記フィルタの前記上流側のインク流路に気泡を注入し、前記吸引ポンプは、前記吸引により、前記インク流れ方向における前記フィルタの下流側のインク流路に前記気泡を透過させて、前記気泡貯留部に気泡を送り込む構成となっていることを特徴とするインクジェットプリンタ。 - インクを吐出するノズルを有する記録ヘッドと、
インクを貯留するインクタンクと、
前記インクタンクから前記記録ヘッドにインクを供給するインク流路と、
前記インク流路の開閉を行う弁と、
前記弁と前記記録ヘッドとの間のインク流路に設けられ、前記ノズルのノズル径よりも細かいフィルタと、
前記記録ヘッドからインクを吐出するときのインクの流れ方向における前記フィルタの上流側に設けられ、前記フィルタの前記上流側のインク流路に気泡を注入する気泡注入手段と、
前記ノズルから前記記録ヘッドのインクを吸引する吸引手段と、
前記気泡注入手段による前記フィルタの前記上流側のインク流路への気泡の注入、前記弁の開閉、及び、前記吸引手段による吸引を制御する制御手段と、
前記フィルタと前記記録ヘッドとの間のインク流路に、所定量の気泡が溜まる気泡貯留部と、
を備え、
前記気泡注入手段は、前記フィルタの全体を覆うように前記フィルタの前記上流側のインク流路に気泡を注入し、前記吸引手段は、前記吸引により、前記インク流れ方向における前記フィルタの下流側のインク流路に前記気泡を透過させて、前記気泡貯留部に気泡を送り込む構成となっていることを特徴とするインクジェットプリンタ。 - インクを貯留するインクタンクとインクを吐出するノズルを有する記録ヘッドとの間に設けられた前記ノズルのノズル径よりも細かいフィルタの気泡を除去するためのインクジェットプリンタにおける気泡除去方法であって、
前記記録ヘッドからインクを吐出するときのインク流れ方向における前記フィルタの上流側に設けられた気泡注入手段により、前記フィルタの全体を覆うように前記フィルタの前記上流側のインク流路に気泡を注入した後、前記記録ヘッドの前記ノズルから前記記録ヘッドの内部のインクを吸引することにより前記インク流れ方向における前記フィルタの下流側のインク流路に前記気泡を透過させて、前記フィルタと前記記録ヘッドとの間のインク流路に設けられている気泡貯留部に気泡を送り込む気泡注入ステップと、
前記気泡注入ステップによる前記気泡の注入後に、前記インクタンクと前記フィルタとの間に設けられた弁を閉じる弁閉動作ステップと、
前記記録ヘッドのインクを吐出する前記ノズルから、前記記録ヘッドの内部のインクを吸引するインク吸引ステップと、
前記インクの吸引後に前記弁を開く弁開動作ステップと、
を備えることを特徴とするインクジェットプリンタにおける気泡除去方法。
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