JP5676858B2

JP5676858B2 - 記録装置

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Publication number: JP5676858B2
Application number: JP2009139373A
Authority: JP
Inventors: 深澤　秀夫; 秀夫深澤; 敏郎杉山; 渡辺　繁; 繁渡辺; 康平徳田; 御子柴　剛; 剛御子柴; 武古宇田; 植月　雅哉; 雅哉植月; 弾塚　俊光; 俊光弾塚; 白川　宏昭; 宏昭白川; 大岳加藤
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Description

本発明は、インクを吐出して記録を行う記録ヘッドを有し、特にインク吐出に不具合を発生させる空気溜まりの除去メカニズムを備えた記録装置に関するものである。

従来、インクジェット記録装置は、記録媒体上を往復移動するキャリッジに搭載されるインクジェット記録ヘッドを備える。記録ヘッドが記録媒体上を往復移動する際に、記録ヘッドの吐出部を駆動して、記録ヘッドの吐出口からインクを吐出して記録媒体上にイメージまたは文字を形成する。記録ヘッドへのインクの補給はインク補給容器（以下インクタンク）からおこなわれる。

一部の記録装置においては、インクタンクが記録装置本体に対して着脱自在に配され、インクタンクから記録ヘッドにチューブでインクを供給する構成を有している。

また、一般に、記録媒体に対し重力方向上方の記録ヘッドが下方向にインク滴を吐出する記録装置がある。この場合、記録ヘッド内は大気圧よりも若干負圧に維持され吐出ノズル内のインクは大気との境界にメニスカスを形成することが良いとされる。

記録ヘッド内の空気はインクジェット記録装置に不具合を発生させることがある。記録ヘッド内に空気が存在することにより、記録ヘッドにインクが補給されず、吐出部分に空気が補給された場合インク滴は吐出されずに記録不良となる。記録ヘッド内の空気は周囲温度の変化により体積変化を起こす。記録ヘッド内の空気の体積変化により、大気圧よりも若干負圧に維持された圧力は変化し正圧になることがある。記録ヘッド内が正圧になると、下向きにノズル列の形成された記録ヘッドの場合、メニスカスの維持が困難となりノズルからのインク流出になる場合がある。

記録ヘッド内への空気の混入は以下のような場合に発生する。

インクタンク交換の際にインクタンクと接続されていた供給管のタンク接続部が一時的に大気に開放された際、タンク接続部から供給管に空気が侵入する。すなわち、インクタンクのゴム栓に中空の供給管を刺し込んで接続する構成において、インクタンクの交換時に供給管の開放端が大気に露出する。このとき供給管の開放された端部から空気が混入することがある。そして、インクタンクの再装着により供給管に混入した空気はやがてチューブを経由して記録ヘッドに供給される。

また、インク経路を形成するチューブ自体から長時間かけて空気が透過し、その空気がインクとともに記録ヘッドに送られて記録ヘッド内に滞留することもある。すなわち往復運動をするキャリッジに搭載された記録ヘッドへのインクの補給に使用されるチューブは柔軟性が求められるため、ポリエチレンなどのガス透過性の小さな樹脂材が使用される。しかし、長期間にわたる装置の保存においては若干の空気がチューブを透過する。透過したチューブの空気は記録動作の再開により、記録ヘッドに導かれる。

また、インクそのものに溶存する空気が周囲条件の変化に伴い集積することもある。インク中の溶存空気は吐出に伴う温度変化や圧力変化に伴い、集積して吐出部周辺の泡溜りとなる。

他にも、インク吐出に伴いノズルから空気が侵入する場合や、記録ヘッド内の空気が周囲温度の下降により体積変化を起こし通常の負圧を越えて大きな負圧がメニスカスを破壊した場合にも記録ヘッド内に空気が侵入する。

こうして集積された記録ヘッド内の空気は周囲温度の低下により体積変化を起こし、ノズルからさらに空気を取り込むことになる。

特許文献１には記録ヘッド自体に混入空気を収納するスペースをもち、混入する空気量と不具合発生の時期を鑑みて記録ヘッドの交換時期を設計するという考え方が開示されている。

また、特許文献２には、キャリッジに搭載される記録ヘッドにインクの流入管と流出管とポンプを備え、記録ヘッドとインクタンクとの間を空気が循環することで記録ヘッド内の気泡をインクタンクに追い流す構成が開示されている。

また、特許文献３には、インク流路内に配された異物除去用のフィルタ内の気泡を容易に排出する構成が開示されている。

また、特許文献４には、記録ヘッド内の空気溜りの状態とインク充填や空気溜りの抜き方が開示されている。

特開２００１−５１４９８５号公報特開平７−２６６５７１号公報特開２００６−１５９４８２号公報特開２００２−２４８７９２号公報

しかしながら、インクジェット記録装置に対しては高精細な記録を高速でしかも大判な記録用紙に行うことが求められてきた。そのためにインクタンクの交換頻度は増大し、インクタンクから記録ヘッドにインクを補給するチューブの長さは増大することになった。その結果、インクタンクの交換に伴う空気の混入や、チューブを透過してインク流路内に混入する空気も増大することになった。また、高速記録のために吐出ノズルが増えることはノズルからの空気の混入を増大させる結果となった。

このように、インクタンクから記録ヘッドへインクを供給するチューブへ混入する空気や、ノズルからヘッドに侵入する空気が増大すると、特許文献１に記載されたように混入空気を記録ヘッド内にとどめる構成だと記録ヘッドの大型化を招くことになり、結果的に装置の大型化を招くことになる。

また、特許文献１に記載された構成で、記録ヘッドを大型化せずに混入空気を記録ヘッド内に保持しようとすると、記録ヘッド自体の交換頻度が高くなってしまう。

また、昨今のインクジェット記録装置においては、記録幅が大きくなり高速供給が必要になったことでインクタンクから記録ヘッドにインクを供給する際、加圧供給を行わないと間に合わない場合がある。記録ヘッドにインクを加圧供給する場合、記録ヘッド自体に負圧発生機構をもちながら混入空気を除去するという必要性も発生してきた。

また、特許文献２に記載の発明は、記録ヘッドに装着されたポンプによりインクを記録ヘッドからインクタンクに戻し、同時に記録ヘッド内に溜まった空気をインクタンクに送る構成である。そのため、特許文献２に記載の発明では空気を記録ヘッドおよび供給系から完全に外部に排出するものではない。

また、特許文献４に記載の発明は、記録ヘッドの吐出口に吸引キャップを当接されて強制吸引することによって記録ヘッドの排出する構成である。そのため、特許文献４に記載の発明では空気とともにインクを吸引してしまうので無駄にインクを排出してしまうという課題があった。

このような事情に鑑みて、本発明の目的は、記録ヘッド内に溜まった空気を除去する際に、空気とともに排出されるインクの量を低減することができる記録装置を提供することである。

本発明は、上記目的を達成するため、インクを吐出する吐出口を有する第１の液室と、該第１の液室とインク流路によって接続され前記第１の液室へ供給されるインクを貯留する第２の液室と、該第２の液室に設けられた供給口によって接続され前記第２の液室へ供給されるインクを貯留するインクタンクと、前記第１の液室内の上部に配され気体が溜まる気体溜め部と、前記吐出口からインクを吸引するための吸引ポンプを備える記録装置において、前記気体溜め部及び前記第２の液室に接続されたポンプ室と、該ポンプ室内の容積を変化させることによって前記ポンプ室内の圧力を変化させる圧力変化手段と、前記第１の液室から前記ポンプ室への流体の移動は許容し前記ポンプ室から前記第１の液室への流体の移動は阻止する第１の一方向弁と、前記ポンプ室から前記第２の液室への流体の移動は許容し前記第２の液室から前記ポンプ室への流体の移動は阻止する第２の一方向弁と、前記吸引ポンプ及び前記第２の液室に接続された気体排出流路を備え、前記圧力変化手段を駆動することによって前記ポンプ室を介して前記気体溜め部に溜まった気体を前記第２の液室へ移動させ、前記吸引ポンプを駆動することによって前記気体排出流路を介して前記第２の液室から気体を排出することを特徴とする。

本発明によれば、記録ヘッド内に溜まった空気を除去する際に、空気とともに排出されるインクの量を低減することができる記録ヘッドを提供することができる。

本発明の第１の実施形態のインク供給系を説明する図である。第１の実施形態において、記録ヘッドにインクが未充填の状態を示す図である。第１の実施形態において、記録ヘッドにインクを充填している状態を示す図である。第１の実施形態において、記録ヘッドへのインク充填が完了した状態を示す図である。第１の実施形態において、記録ヘッドへのインク充填が完了して記録可能になった状態を示す図である。第１の実施形態において、第１の液室に空気が溜まった状態を示す図である。第１の実施形態において、第１の液室に溜まった空気を抜く動作を示す図である。第１の実施形態において、ポンプ室に溜まった空気を抜く動作を示す図である。第１の実施形態において、第２の液室に溜まった空気を抜く状態を示す図である。本発明が適用可能な記録装置を示す斜視図である。本発明の第２の実施形態を示す図である。本発明の第３の実施形態を示す図である。

（第１の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１０は、本発明を適用可能なインクジェット記録装置５００の記録に関する構成を示す斜視図である。

インクジェット記録装置５００は、装置本体に対して着脱可能なインクタンク２００と、インクタンク２００とチューブ２５０を介して接続される記録ヘッド１００を備える。加圧ポンプ２１０によりインクタンク２００から押し出されたインクはチューブ２５０を経由して記録ヘッド１００に供給される。

記録ヘッド１００はキャリッジ４１０に搭載される。キャリッジ４１０は、スライド軸４２０に案内されて移動可能に配される。記録ヘッド１００を搭載したキャリッジ４１０は、プーリ４４０に巻き掛けられたＣＲベルト４３０に連結される。キャリッジモータ４５０によってＣＲベルト４３０を駆動することにより、キャリッジ４１０は記録紙６０１の記録面と対向してスライド軸４２０に案内されて往復移動する。

記録紙が搬送される領域の外側に、チューブポンプ（不図示）などの吸引手段によって記録ヘッド１００からインクを吸い出して記録ヘッド１００の吐出性能を維持する回復系３００が配されている。回復系３００は、吸引キャップ３１０を記録ヘッドの吐出口面に当接させ、吸引手段の発生する負圧により吐出口（不図示）からインクを吸引する。回復系３００による吸引によって、吐出口内の増粘インクや泡が吸い出され、吐出不良等の不具合を解消する。

記録装置の下方に回転自在に支持されたロール状の記録媒体６００は、搬送ガイド４６０および搬送ローラ群４７０によりプラテン４９０の上面に搬送される。プラテン４９０の上面が記録位置であり、記録媒体に対向する記録ヘッドが記録媒体上を往復移動しながらインクを吐出するとともに、搬送ローラ群４７０が記録媒体６００を間欠搬送することにより記録媒体に画像が形成される。

図１は本発明の第１の実施形態のインク供給系を説明する図である。

インクタンク２００は、柔軟部材で形成された袋体２０２と、インク導出口を密閉するゴム栓２０１、および袋体２０２を密閉するケース２０５で構成される。チューブ２５０の一方の端部には先端が鋭利な中空管であるインク針２０３が設けられている。インク針２０３がゴム栓２０１に差し込まれることでインクタンク２００からチューブ２５０へのインクの導出が可能となる。

インク針２０３のゴム栓への差込みの際に加圧ポンプ２１０が密閉ケース２０５に接続される。

加圧ポンプ２１０は密閉ケース２０５内に空気を送ることで袋体２０２の周囲を加圧する。袋体２０２に収容されたインクおよびチューブ２５０内のインクは密閉ケース２０５内の空気によって加圧状態となる。

加圧ポンプ２１０、密閉ケース２０５、袋体２０２、チューブ２５０等はインクを記録ヘッド１００に加圧供給する供給手段を構成する。

記録ヘッド１００は、重力方向下向きに開口した複数の吐出口１０５Ａを有するオリフィスプレート１０５を有する重力方向下方の第１の液室１０１と、重力方向において第１の液室１０１の上方に配され負圧発生手段を備えた第２の液室１１０を有している。

第２の液室１１０は、チューブ２５０からのインクの流入口である供給口１１３を有している。

また、第２の液室１１０は、内部にフィルタを備えたインク流路１０２によって、第１の液室１０１に接続される。第２の液室１１０からインク流路１０２を介して第１の液室１０１にインクを供給する。

負圧発生手段は、液室ダイヤフラム１１１と、液室ダイヤフラム１１１を変形させるように付勢するダイヤフラムバネ１１２を有している。

液室ダイヤフラム１１１は第２の液室１１０を形成する隔壁の一部を構成し、外側の面は大気に露出されている。

ダイヤフラムバネ１１２は液室ダイヤフラム１１１を大気側に膨らむ方向に付勢している。

ダイヤフラムバネ１１２が、液室ダイヤフラム１１１を第２の液室１１０内の容積を増加させる方向に付勢することによって、第２の液室１１０内は大気圧より若干負圧状態（大気圧よりも約８０ｍｍＡｑ低い負圧）になる。この負圧状態を第１の負圧状態という。

第２の液室１１０内を第１の負圧状態にすると、気密状態で第２の液室１１０に接続された第１の液室１０１も第１の負圧状態となる。第１の液室１０１内が第１の負圧状態となることによって、吐出口１０５Ａに良好なメニスカスを形成する。

供給口１１３と、供給口１１３を開閉する供給制御弁１６０は供給制御手段を構成する。

供給制御弁１６０は負圧発生手段と連動して供給口を開閉する。供給制御弁１６０は、アーム１６１を介して液室ダイヤフラム１１１と一体的に動作し、ダイヤフラムバネ１１２によって付与されたバネ力を受け供給口１１３を閉塞する。

吐出口からインクを吐出することで記録ヘッド内のインクが減少すると第２の液室１１０内部は減圧される。第２の液室１１０内部が前述の第１の負圧状態よりさらに減圧されると、大気圧がダイヤフラムバネ１１２の付勢力に打ち勝って、液室ダイヤフラム１１１を容積が小さくなる方向に変形させる。液室ダイヤフラム１１１の変形はアーム１６１を介して供給制御弁１６０を開放する方向に移動させる。

供給制御弁１６０が供給口１１３を開放すると、チューブ２５０より加圧されたインクが第２の液室１１０内に流入する。記録ヘッド内のインク量が増加することにより記録ヘッド内の圧力が増加し、再び第１の負圧状態となると液室ダイヤフラム１１１は変形前の状態に戻り、供給制御弁１６０は閉じる。

吐出口からインクを連続的に吐出する連続記録動作においては、供給制御弁１６０は間欠的な開閉動作を繰返し、インクタンク２００からチューブ２５０を介して記録ヘッドにインクが安定的に供給される。

供給口１０５Ａの配列方向を長手方向とすると、第１の液室１０１の長手方向の一方の端部には供給フィルタを備えたインク流路１０２に接続されたインクの流入口が形成されている。一方、第１の液室１０１の長手方向の他方の端部には排出フィルタ１０３Ａを備えた第１の排出口１０３が形成されている。

第１の液室１０１内の上部は傾斜面が形成されている。オリフィスプレート１０５の上方に傾斜面１０４を天井面の一部にもつ一方向流路を形成し、重力方向で傾斜面１０４の低い側に供給側の流路１０２に接続されたインクの流入口が形成されている。傾斜面１０４の高い側には気体溜め部１０１Ａが形成されその上方に排出フィルタ１０３Ａを備えた第１の排出口１０３が形成されている。

第１の液室１０１と第２の液室１１０はインク流路１０２で接続される以外にポンプ室１２０を経由して接続されている。ポンプ室１２０内の圧力を第１の液室１０１内の圧力より低くすることにより、第１の排出口１０３を介して第１の液室からポンプ室１２０に流体を吸い出す流体吸引室を形成する。また、ポンプ室１２０は第１の液室１０１から第２の液室１１０にインクを戻す循環経路を形成する。

第１の液室１０１に溜まった空気を第２の液室１１０に送る手段はダイヤフラムポンプである。

ダイヤフラムポンプは循環経路の容積を繰返し拡大縮小させるポンプ室ダイヤフラム１２１を備えている。ポンプ室ダイヤフラム１２１は柔軟部材で形成され、ポンプ室１２０の容積を増加させる方向または減少させる方向に変形する。ポンプ室ダイヤフラム１２１により、ポンプ室内の圧力を第１の液室内の圧力よりも低くすることができる。

第２の一方向弁１３０はポンプ室１２０から第２の液室１１０へのインクの流れを許容し、第２の液室１１０からポンプ室１２０へのインクの流れを阻止する。第１の一方向弁１３１は、第１の液室１０１からポンプ室１２０へのインクの流れを許容し、ポンプ室１２０から第１の液室へのインクの流れを阻止する。

これら、ポンプ室１２０、ポンプ室ダイヤフラム１２１、第２の一方向弁１３０、第１の一方向弁１３１は第１の排出口１０３からインクや気泡などの流体を第２の液室１１０に戻す環流手段を構成する。

１８１は、第２の液室１１０から気泡を排出する排出流路を形成する空気抜き流路１８１である。

空気抜き流路１８１は、第２の排出口１１４を介して第２の液室１１０に接続されている。

１８０は、空気抜き流路１８１を圧力差に応じて開閉する第２の排出制御弁であるところの傘バルブである。傘バルブ１８０は通常閉塞状態にあり第１の液室１０１と第２の液室１１０を大気から離隔している。

傘バルブ１８０は、第２の液室１１０に対して空気抜き流路１８１の圧力が低いとき第２の排出口１１４から液体が排出することを許容する。一方、第２の液室１１０に対して空気抜き流路１８１の圧力が高いときは、傘バルブ１８０は空気抜き流路１８１から第２の排出口１１４に向かう流体の流れを阻止する。

第２の排出口１１４は気液分離手段であるところのフロート弁１５０で間欠的に開閉される。フロート弁１５０は第１の排出制御弁として機能する。フロート弁１５０の開閉動作はインク液面の上下に応じて上下するフロート１４０によって行われる。

フロート弁１５０は軸１４５を中心に回動するＬ字型リンク部材１４５Ａの一方の端部に設けられている。Ｌ字型リンク部材１４５Ａの他端にはフロート１４０が設けられている。

第２の液室１１０のインク液面が上昇すると、フロート１４０に浮力が作用する。この浮力が、Ｌ字型リンク１４５Ａを回転軸１４５を中心に図１の反時計回りに回動させるモーメントを発生させる。インクの液面が第２の排出口１１４の高さよりも所定量低い位置まで上昇すると、このモーメントによりフロート弁１５０は第２の液室１１０の壁面に押し付けられ、第２の排出口１１４を閉塞する。

記録動作により第２の液室１１０内からインクが減った場合、インク液面の下降によりフロート１４０は下がり、Ｌ字型リンク１４５Ａは回転軸１４５を中心に時計回りに回動する。これにより、フロート弁１５０は第２の排出口１１４を開放し、第２の液室１１０は空気抜き流路１８１と連通した状態となる。

空気抜き流路１８１の下流側に配された空気抜き口１８２には空気抜きキャップ３２０が当接する。

回復系３００は、吐出口の不具合を回復するための吸引キャップ３１０と、記録ヘッド内の空気を排出するための空気抜きキャップ３２０と、ポンプ３３０と、吸引キャップ３１０とポンプ３３０を接続する第１の流路３１１および第１の開閉弁３１２と、空気抜きキャップ３２０とポンプ３３０を接続する第２の流路３２１および第２の開閉弁３２２と、で構成される。ポンプ３３０は、チューブポンプで構成される。

次に記録動作におけるインクの流れと各部の動作を説明する。

（初期充填動作）
図２は第１の実施形態において、記録ヘッドにインクが未充填の状態を示す図である。

初期充填時に、チューブ２５０、第１の液室１０１、第２の液室１１０にインクはない。インクタンク２００をインク針２０３に接続する。加圧ポンプ２１０により袋体周囲を加圧し、インク供給状態にする。

吸引キャップ３１０をオリフィスプレート１０５のあると記録ヘッドの吐出口面に当接させ、空気抜きキャップ３２０を空気抜き口１８２に当接させる。第１の開閉弁３１２は閉じ、第２の開閉弁３２２は開放する。ポンプ３３０は、前述の第１の負圧状態（大気圧―８０ｍｍＡｑ）よりも大きい負圧（大気圧―２０００ｍｍＡｑ）を発生する。この負圧を第２の負圧という。ポンプ３３０が発生する負圧により空気抜きキャップ３２０内が負圧状態となり傘バルブ１８０が下方に移動する。これにより、傘バルブ１８０が空気抜き流路１８１の内周面に沿って設けられているシール部材１８０Ａから離れて開放状態となる。傘バルブ１８０は、第２の排出制御弁として機能する。

第２の液室１１０にはインクがないため、フロート１４０は下がった状態にあり、フロート弁１５０は排出口１１４を開放する。傘バルブ１８０の開放により、第２の液室１１０内も第２の負圧状態となり、液室ダイヤフラム１１１は収縮して供給制御弁１６０を開放する。そして、チューブ２５０内も負圧になることでインクタンク２００のインクは第２の液室１１０内に導かれる。第２の液室１１０に導かれたインクは重力方向下方に位置する第１の液室１０１に流れ込む。

第２の液室１１０内のインク量が増加するのに伴いフロート１４０が浮き上がり、やがて図３に示すようにフロート弁１５０が第２の排出口１１４を閉塞する。

図３に示す状態では第１の液室１０１内に空気が残っている。次に、空気抜き動作を実行することによって、第１の液室１０１内の空気を第２の液室１１０に送る。

空気抜き動作については後に詳述するのでここでは簡単に説明する。

空気抜き動作は図示しない駆動手段によりポンプ室ダイヤフラム１２１を上下に変形させ、ポンプ室１２０の容積を図７のように増加させたり、図８のように減少させたりを繰り返すことによって行われる。

図７のようにポンプ室ダイヤフラム１２１を上方に変形させるとポンプ室１２０の圧が下がり第１の液室１０１内の空気が第１の排出口１０３を通ってポンプ室１２０に吸い込まれる。空気が減った分第１の液室１０１に第２の液室１１０からインクが供給される。

図８のようにポンプ室ダイヤフラム１２１を下方に変形させるとポンプ室１２０の圧が上がり、第２の一方向弁１３０を開いてポンプ室１２０から空気が第２液室１１０に押し出される。それと同時に、第２の液室１１０から第１の液室１０１にインクが供給される。

これを繰り返すことにより、第１の液室１０１はインクで満たされる。

さらに空気抜き動作を続けると第１の液室１０１に満たされたインクがポンプ室１２０に流れるようになる。図４に示すようにポンプ室１２０に所定量のインクが貯まった時点で空気抜き動作を終了する。

次に第１の開閉弁３１２を所定時間開き、各吐出口１０５Ａから若干量のインクが排出されるまでノズルを吸引する。これにより複数の各吐出口１０５Ａにインクのメニスカスが形成される。

以上で、初期充填が完了する。

図５のように空気抜きキャップ３２０を空気抜き口１８２から外し、吸引キャップ３３０を吐出口面から外して、記録可能な状態となる。

なお、吐出口からのインクの吸引は図３の段階または空気抜き動作中に行っても良い。

（空気の混入）
記録ヘッド１００は半永久的なインクの吐出を期待されている。インクタンク２００のインクがチューブ２５０を経由して記録ヘッド１００の吐出口１０１からすべて吐出されても、インクタンク２００を交換することで再度インクの吐出を行うことが可能となる。

インクタンク２００の交換の際、ゴム栓２０１との接続を解除されたインク針２０３の開放端が大気に触れることにより、インク針２０３の内部に空気が侵入する。そして、新たなインクタンクがインク針２０３に接続されてインクの供給が再開されると、インクタンク交換の際にインク針２０３に侵入した空気は気泡となってチューブ２５０を通じて記録ヘッド側へ送り込まれる。

また、チューブ２５０の壁面から内部に透過した空気は記録動作に伴ってインクとともに記録ヘッド１００へ送り込まれ、微小な空気は第１の液室１０１まで入り込むことになる。

図６に示すように、第１の液室１０１内には、インク供給系で侵入して記録ヘッドに送られてくる気泡の他、インク吐出動作においてオリフィスプレート１０５の吐出口１０５Ａから吸い込まれた気泡や、インク内の溶存空気が凝集して発生した泡などがたまる。これらの泡は、傾斜面１０４の下側を通って第１の排出口１０３の下方の気体溜め部１０１Ａに集積する。

（空気抜き動作）
図７、図８を用いで第１の液室１０１から空気を抜く動作を説明する。

第１の液室１０１から空気を抜く動作は第１の液室１０１と第２の液室１１０とポンプ室１２０のインクの循環によりおこなう。

インクの循環が行われるときオリフィスプレート１０５の吐出口１０５Ａのメニスカスが破壊しないように吸引キャップ３１０を吐出口面に当接させる。

図７に示すように、吸引キャップ３１０を吐出口面に当接させ、空気抜きキャップ３２０を空気抜き口１８２に当接させる。

回復系の駆動によりアーム４００を上下方向の往復移動させてポンプ室ダイヤフラム１２１を変形させる。すなわち、ポンプ室１２０と接続する駆動源を駆動する。ポンプ室ダイヤフラム１２１が変形することにより、ポンプ室１２０が体積変化するとともにポンプ室１２０内部の圧力が変化する。

図７に示すように、不図示のカムによりアーム４００が上昇するとポンプ室ダイヤフラム１２１がポンプ室１２０の容積を増加させる方向に変形する。すると、ポンプ室１２０の圧力が低下し、第２の一方向弁１３０は閉塞し、第１の一方向弁１３１は開放する。ポンプ室１２０内は前述の第１の負圧状態よりも圧力が低下するため、第１の排出口１０３の排出フィルタ１０３Ａ下方のインクは開放した第１の一方向弁１３１からポンプ室１２０に移動する。このとき排出フィルタ１０３Ａの下方の気体溜め部１０１Ａに空気が溜まっている場合は、インクの代わりに空気がポンプ室１２０に移動する。

次に図８に示すように、不図示のカムによりアーム４００が下降するとポンプ室ダイヤフラム１２１がポンプ室１２０の容積を減少させる方向に変形する。すると、ポンプ室１２０内の圧力が増加し、第１の一方向弁１３１は閉塞し、第２の一方向弁１３０は開放してポンプ室１２０内のインクまたは空気が第２の液室１１０に移動する。

再度アーム４００が下降することでポンプ室１２０の圧力が高まったとき、第１の一方向弁１３１は閉じ、第１の液室１０１から移動してきた空気は第２の一方向弁１３０が開放することで第２の液室に移動する。

このように、第１の液室１０１、ポンプ室１２０、第２の液室１１０、第１の液室１０１というようにインクが循環することで、インクとともに移動した空気は第２の液室内の上方に蓄積される。

ポンプ室ダイヤフラム１２１の上下動を繰り返すと、第２の液室１１０では空気の移動により次第にインクの液面が下がる。そして、図９に示すように、フロート１４０が下降してフロート弁１５０が開放する。

ここで第２の開閉弁３２２を開き、ポンプ３３０を駆動すると、空気抜きキャップ３２０に接続された空気抜き口１８２が負圧となり、傘バルブ１８０が下がって開く。空気抜き流路１８１が負圧状態の空気抜きキャップ３２０と連通し、第２の液室１１０内の空気は空気抜き流路１８１、キャップ３２０、第２の流路３２１を通って排出される。

空気抜きキャップ３２０を介した吸引によって空気が排出されると第２の液室１１０内が負圧状態になり、液室ダイヤフラム１１１が変形して供給制御弁１６０が開き、インクタンク２００から第２の液室１１０にインクが供給される。

（第２の実施形態）
図１１は第２の実施形態を説明する図でである。

記録ヘッドの第１の液室１０１には滞留した空気を排出するための第１の排出口７０１が配されている。また、第２の液室１１０には滞留した空気を排出するための第２の排出口７０２が配されている。

第１の排出口７０１および第２の排出口７０２には、気液分離手段である第１のフロート弁および第２のフロート弁が備えられている。

第１のフロート弁は、第１の排出口７０１の開口部周縁に形成されたシール面と、インクの浮力によりシール面に押し付けられて第１の排出口７０１を閉塞する第１のフロート部材７１１によって構成される。

第２のフロート弁は、第２の排出口７０２の開口部周縁に形成されたシール面と、インクの浮力によりシール面に押し付けられて第２の排出口７０２閉塞する第２のフロート部材７１２によって構成される。

フロート弁は、インク量が増大して空気を排出口７０１と７０２から排出しながらインク液面が上昇するとき、インク液面が排出口７０１と７０２の高さまで上昇する前におのおのの排出口を閉塞する。フロート弁は、空気を排出口７０１と７０２から排出する際に同時に排出される記録ヘッド内のインク量を低減する。

気泡の蓄積によって第２の液室１１０、および、第１の液室１０１の上方の排出フィルタ１０３Ａを備えた第１液室排出流路７２０の液面が低下したら空気抜きを行う。

空気抜きキャップ３２０を空気抜き口１８２に当接させるとともに、吸引キャップ３１０を吐出口面に当接させる。この状態で、ポンプ３３０を駆動することにより空気抜き口１８２から空気を吸引する。排出流路１８１を排出方向に流体が流れるのを許容するために排出制御弁である傘バルブ１８０が開き、空気抜き流路１８１内が減圧される。すなわち、排出流路内には、第２の排出口からポンプへの流体の移動は許容し、ポンプから第２の排出口への流体の移動は阻止する第２の排出制御弁である傘バルブ１８０が配される。

インク液面が低下しているために、フロート弁７１１、７１２は排出口７０１と７０２を開いており、第１の液室１０１内および第２の液室１１０内も減圧される。

第２の液室１１０が減圧されることによって液室ダイヤフラム１１１は第２の液室１１０の容積を小さくする方向に収縮し、液室ダイヤフラム１１１の変形とともに移動するアーム１６１によって供給制御弁１６０は開く。

供給制御弁１６０が開くことによりチューブ２５０から第２の液室１１０、および第１の液室１０１内にインクが供給される。それと同時に、排出口７０１と７０２からは空気が排出される。インクが供給されるに伴ってインク液面が上昇し、フロート部材７１１、７１２も上昇する。フロート部材７１１、７１２が排出口７０１と７０２のシール面に密着し、排出口７０１と７０２を閉じるまで上昇すると空気の排出は止まり、インクの排出は阻止される。このようにして空気のみを排出し、インクの排出は防止される。

（第３の実施形態）
図１２は第３の実施形態を説明した図である。

第３の実施形態では、気液分離手段としてフロート弁に代えて半透膜を使用している。

第１の液室１０１に配された第１の排出口８０１、および第２の液室１１０に配された第２の排出口８０２は、それぞれ第１の半透膜８１１（第１の気液分離膜）および第２の半透膜８１２（第２の気液分離膜）で塞がれている。半透膜は気体を透過するが、液体を透過させない性質を有するものである。

第３の実施形態においても第２の液室１１０内、および第１の液室１０１内に空気がたまったら空気抜きキャップ３２０を用いて空気抜き口１８２から空気を吸引する。傘バルブ１８０が開き、空気抜き流路１８１が減圧される。

半透膜は空気を透過させるので、空気抜き流路１８１が減圧されると第２の液室１１０、および第１の液室１０１から空気が空気抜き流路１８１に排出され、第２の液室１１０、および第１の液室１０１内も減圧される。

第２の液室１１０内、および第１の液室１０１内が減圧されると液室ダイヤフラム１１１が変形し、供給制御弁１６０が開き、供給制御弁１６０、チューブ２５０を介してインクタンク２００から加圧されたインクが供給される。

インクの供給により、インク液面が排出口８０１と８０２を覆う半透膜８１１、８１２まで上昇すると、半透膜は液体を透過させないため、流体の排出は止まる。

第２の液室１１０、および第１の液室１０１の圧力が所定の負圧まで上昇すると液室ダイヤフラム１１１の変形が元に戻り、供給制御弁１６０が閉じ、インクの供給も停止する。

以上説明した実施形態によれば、記録ヘッドの一部に外部と接続する開閉弁を備え、開閉弁と接続可能な吸引手段をもつことで記録ヘッド内に溜まった空気の除去が適時可能となった。この構成により高速・大量の記録に際しても空気混入による記録の不具合を適時排出することで低減可能となり、ヘッドの交換回数を減らすことが可能となった。

また、大きな空気溜まりのスペースを設ける必要がないため、記録ヘッドを大型化することなく省スペースな記録装置を実現することができた。

また本発明によれば第１の液室内と第２の液室内に発生・集積する空気溜まりを両方とも排出可能となったので吐出の不具合も負圧発生の不具合も低減させることが可能となった。

さらには第１の液室と第２の液室の空気溜まりを１箇所に収集して排出することで効率的な排出が可能となったため、メンテナンスの時間短縮にもつながった。

また本発明によれば、記録ヘッド内に気液分離手段をもつことでインクを無駄に排出することなく空気たまりの除去が可能となったのでランニングコストの低減や廃液処理に関する操作の低減が実現しユーザビリティの向上に役だった。

インクを大量に消費する大型高速プリンタには好適な記録ヘッドを実現可能となった。

１００記録ヘッド
１０１第１の液室
１０２インク流路
１０３第１の排出口
１０５オリフィスプレート
１１０第２の液室
１１１液室ダイヤフラム
１１４第２の排出口
１２０ポンプ室
１２１ポンプ室ダイヤフラム
１３０第２の一方向弁
１３１第１の一方向弁
１４０フロート
１５０フロート弁
１６０供給制御弁
１８０傘バルブ
１８１空気抜き流路
２００インクタンク
２０１ゴム栓
２０２袋体
２１０加圧ポンプ
２５０チューブ
３１０吸引キャップ
３２０空気抜きキャップ
３３０ポンプ
４００アーム
５００インクジェット記録装置

Claims

インクを吐出する吐出口を有する第１の液室と、該第１の液室とインク流路によって接続され前記第１の液室へ供給されるインクを貯留する第２の液室と、該第２の液室に設けられた供給口によって接続され前記第２の液室へ供給されるインクを貯留するインクタンクと、前記第１の液室内の上部に配され気体が溜まる気体溜め部と、前記吐出口からインクを吸引するための吸引ポンプを備える記録装置において、
前記気体溜め部及び前記第２の液室に接続されたポンプ室と、該ポンプ室内の容積を変化させることによって前記ポンプ室内の圧力を変化させる圧力変化手段と、前記第１の液室から前記ポンプ室への流体の移動は許容し前記ポンプ室から前記第１の液室への流体の移動は阻止する第１の一方向弁と、前記ポンプ室から前記第２の液室への流体の移動は許容し前記第２の液室から前記ポンプ室への流体の移動は阻止する第２の一方向弁と、前記吸引ポンプ及び前記第２の液室に接続された気体排出流路を備え、前記圧力変化手段を駆動することによって前記ポンプ室を介して前記気体溜め部に溜まった気体を前記第２の液室へ移動させ、前記吸引ポンプを駆動することによって前記気体排出流路を介して前記第２の液室から気体を排出することを特徴とする記録装置。
前記第２の液室内のインク液面に応じてフロートが移動することによって前記第２の液室と前記気体排出流路との連結を制御する第１の制御弁を備えることを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
前記気体排出流路内に配され、前記第２の液室から前記吸引ポンプへ向かう方向の流体の移動は許容し前記吸引ポンプから前記第２の液室へ向かう方向の流体の移動は阻止する第２の制御弁を備えることを特徴とする請求項２に記載の記録装置。
前記第２の制御弁は、前記吸引ポンプを駆動することにより発生する負圧によって移動する傘バルブであることを特徴とする請求項３に記載の記録装置。
前記圧力変化手段はダイヤフラムであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の記録装置。