JP5717515B2

JP5717515B2 - インクジェット記録装置

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Publication number: JP5717515B2
Application number: JP2011086664A
Authority: JP
Inventors: 雄緑川
Original assignee: Oki Data Infotech Corp
Current assignee: Oki Data Infotech Corp
Priority date: 2011-04-08
Filing date: 2011-04-08
Publication date: 2015-05-13
Anticipated expiration: 2031-04-08
Also published as: WO2012137522A1; JP2012218303A

Description

本発明は、記録装置、特にインクジェット記録装置に関する。

従来は特開２００３−１８２１０４号公報に示されるように、作画のためにインクを吐出するインクジェットヘッドとインクジェットヘッドより高い位置にサブタンクを設け、サブタンク内を強制的に減圧ポンプにより減圧するとともに、スピードコントローラを設け、圧力センサでサブタンクの圧力を感知し、所定圧力値を超えた場合には、スピードコントローラにより外気を導入してサブタンク内を所定圧力に保つシステムが開示されていた。また、インクジェットプリンタでは、インク色毎にインクジェットヘッドが備わるため、サブタンクはインク色毎に持っている。

特開２００３−１８２１０４号公報

しかし従来の技術では、作画可能な状態を維持するために圧力調整ポンプを減圧側にしか調整できないため、個々のサブタンクをインクジェットヘッドより高い位置に配置する必要があり、装置の設計的な制約になってしまい、インクジェットヘッドを保持するキャリッジを偏重化させてしまい、キャリッジを支持しキャリッジを主走査方向に可動にするＹ軸レールの剛性ＵＰにつながり、装置の重量化、巨大化せざるを得ない事態にしてしまうことに繋がる。また、従来の技術においては、充填作業に正圧ポンプを用いるため、サブタンクに溜まったインクをヘッドに初期充填するためには、サブタンク内を正圧ポンプにより加圧させてヘッド先端よりインクを吐出させていた。しかし、インクのような粘性の液体がインクジェットヘッドの持つ直径が数１０μｍのインク吐出口を通過するにはかなりの抵抗となりサブタンクからインクジェットヘッドまでのインクの流速が低下するために、サブタンクからインクジェットヘッドのインク吐出口にあるフィルターや、屈曲した流路、その他の流路にトラップされた気泡は、インクと共にインクジェットヘッド外に放出されること無くヘッド内に滞留し、時にインクを吐出させるためにインクに吐出エネルギーを与えるインク圧力室内に溜まり、インクの吐出不良を起こさせてしまうという問題を引き起こす原因になる。

本発明のインクジェット記録装置は、上述課題を解決するため、メインタンクからのインクを吐出させるインクジェットヘッドと、前記インクジェトヘッドを搭載し主走査方向に移動するキャリッジと、前記インクジェットヘッドに前記インクを供給する第１の連通口と前記メインタンクから前記インクが供給される第２の連通口と前記第１の連通口よりも高い位置に設けられた第３の連通口を備え前記メインタンクから前記インクジェットヘッドまでの経路の途中に配置されたサブタンクと、前記メインタンクから前記サブタンクに前記インクを供給するインク供給ポンプと、前記第３の連通口に接続され、前記サブタンク内の空気圧を一定圧に調整するための加圧ポンプおよび減圧ポンプと、前記空気圧を検出する検出手段と、前記インクジェットヘッドのインク吐出口を密閉するキャップと、前記キャップが前記インク吐出口を密閉している場合に前記インク吐出口から前記インクを吸引する吸引手段と、を有し、前記検出手段で検出した前記空気圧に基づいて前記サブタンクの前記空気圧を可変し、前記インクジェットヘッドにおける背圧を＋１００ｍｍＡｑ以下から−３００ｍｍＡｑ以上の範囲内に維持させることを特徴とするインクジェット記録装置において、前記サブタンクは、前記第１の連通口と前記第２の連通口と前記第３の連通口の夫々の間に介在し、少なくとも前記第１の連通口を有する空間と前記第２の連通口を有する空間と前記第３の連通口を有する空間とに仕切る多孔質部材の壁を有し、前記インクジェットヘッドへのインク充填時には、前記インク供給ポンプで前記メインタンクから前記サブタンクに前記インクを供給すると共に前記インクジェットヘッドに前記インクを供給することに加え、前記インク吐出口を前記キャップで密閉し、前記吸引手段によって前記インク吐出口に連通している径路を負圧にし、前記インクジェットヘッドへのインク導入を加速させることを特徴とする。

本発明は、サブタンクを負圧に調整することと正圧に調整することが出来るようにすることにより、インクジェットヘッドよりも低い位置にもサブタンクを配置することが出来るようになり、キャリッジの偏重の防止することができ、サブタンク配置の自由度を上げることが出来る。

さらに、サブタンクからインクジェットヘッドに至るまでの経路の隅々にインクを行き渡らせることができ、気泡の滞留を防止することが出来る。

さらに圧力調整チューブの加圧ポンプおよび減圧ポンプとサブタンクとの間に位置し、サブタンクの空気圧と同圧の空気を一定量貯留できるエアバッファを備えることにより、サブタンク内でインク消費やインク供給の際のサブタンク内でのインク高さの変化による急激な背圧を緩和させることが出来、常に安定した印字を続けることが可能になる。

さらに、複数の色のインクを吐出するインクジェット記録装置において、全色または任意の色のエアバッファを連通させることにより、減圧ポンプ、加圧ポンプ、外気連通バルブを兼用化させることができ、流路の簡略化、コストダウン化を実現できる。

インクジェットヘッドのメンテナンスには、吸引機構によるインク吸引動作と加圧ポンプによる吐き出し動作のいずれかを選択的に行えるようにしたので、インクジェットヘッド信頼性を向上させることが出来る。

さらに、サブタンクの第２の連通口より低い高さに第４の連通口を設け、メインタンクとサブタンクとを繋ぎメインタンクに排出可能せしめるインク循環チューブを有しインク循環チューブの経路の中間、または端部にメインタンクからサブタンクへインクを供給するためのインク循環ポンプ、インク循環チューブにメインタンクとサブタンクとのインクの連通と遮断を可能にするバルブ機構を設けたことにより、定期的にインクに循環させることにより分散している顔料等の沈降を防止することが出来る。

さらに、サブタンクには、第１の連通口と第２の連通口と第３の連通口の間に介在し、少なくとも第１の連通口を有する空間と第２第３の連通口を有する空間とに仕切る、毛細管効果を有する多孔質の壁を有しており、インク供給チューブから供給されるインクとともに送られてくる気泡を多孔質の壁に滞留させることにより、インクジェットへの流入を防止することが出来る。

さらにサブタンクには、多孔質の壁に窪部が備わり、その窪部のインクの液面の位置を検出することでインクの残量を検知する手段を有しており、窪部の周囲の多孔質の壁によってヘッドとともに主走査方向に移動したときに振動で起こる液面の高さの変動を防止して正確にサブタンク内のインク残量を検出する構成にしてもよい。

さらにサブタンクには、インクジェットヘッドに一定の温度に維持されたインクを供給するための加熱、および保温が可能なヒータ機能を有しており温度依存性のあるインクも常に同一条件でインクをインクジェットヘッドに供給することが出来る。

本発明のインクジェット記録装置の全体を示す斜視図である。本発明の実施形態に係る記録装置のインク、エアの流路系のブロック図である。本発明の実施形態に係る別形態の記録装置のインク、エアの流路系のブロック図である。本発明の実施形態のインク吸引構造のブロック図である。本発明の実施形態に係る別形態のブロック図である。本発明の実施形態の記録装置にエアバッファを用いた場合のブロック図である。本発明の実施形態の記録装置に各インク色に対応した各サブタンクに対してエアバッファを共通化したときのブロック図である。本発明の実施形態のサブタンクの概略図である。本発明の実施形態のサブタンクの循環径路を持つ場合の概略図である。本発明の実施形態のサブタンク内のインク残量検出方法を示す第１例の図である。本発明の実施形態のサブタンク内のインク残量検出方法を示す第２例の図である。本発明の実施形態のサブタンク内のインク残量検出方法を示す第３例の図である。本発明の実施形態のサブタンクのインク加熱構造を示す概略図である。本発明の実施形態の循環径路を持つ記録装置のインク、エアの流路系のブロック図である。

本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
先ず記録装置の全体について図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る記録装置の構成を示す斜視図である。インクジェット記録装置９は、図１に示すように、破線で示されたシート状あるいは板状の記録媒体８を搬送し、インクジェット方式によって、記録媒体８の表面に画像データに応じた画像や文字などを記録する。記録媒体８は、紙、布、ポリエステルやＰＶＣなどの合成樹脂製のシートなどである。

インクジェット記録装置９は、モータの回転駆動を受けて回転する搬送ローラと、この搬送ローラを加圧するローラの加圧ローラユニット１１を備えている。この搬送ローラと加圧するローラとの間に記録媒体８を挟み込み、これらローラの回転によって搬送される。

この加圧ローラユニット１１の搬送方向下流には、記録媒体８を支持するプラテン６が設けられている。このプラテン６は、キャリッジ１に搭載されたインクジェットヘッドによって記録媒体８に印字記録する箇所となっている。キャリッジ１は直線状のＹレール４に沿って往復走査する。また、このプラテン６の下には、このプラテン６を加熱するためのヒータが設けられている。このヒータによって、プラテン６が加熱され、さらに記録媒体８が加熱され、記録媒体８に吐出されたインクの定着を促進する。さらに、プラテン６の下流にはペーパガイド７が設けられ、記録媒体８はこのペーパガイド７に沿って搬送され出力される事になる。ケーブルベア２は、その内部にインクを供給するインクの供給チューブ、加圧チューブ、減圧チューブ等が含まれており、キャリッジが主走査方向に移動する際に上述のチューブを滑らかに屈曲させながら移動することができるようになっている。キャップ機構５は、待機時にインクジェットヘッドの乾燥を防止するため、またインクジェットヘッドにインクを充填するときのインクの吸い上げ、インクジェットヘッド内部に異物や気泡が入ってしまったときのインクの吸い出しができるように、後述のキャップ５０、吸引ポンプ５１、エア導入バルブ機構５３等を備え、記録媒体の搬送経路外に配置されている。インクボックス３には着脱可能なインクカートリッジが収納される。

また、インクの粘度、インク吐出口の径にもよるが、インクジェットヘッド１４にかかる背圧を一定の適当な値に維持することが必要であり、例えば＋１００ｍｍＡｑ以下から−３００ｍｍＡｑ以上の範囲内、好ましくは−５０ｍｍＡｑ以下から−１００ｍｍＡｑ以上の範囲内に維持することで、インクジェットヘッド１４は良好なメニスカスが形成でき、インク吐出の不良を防止できる。

次にインク供給系について図１、図２、図３に基づいて説明する。図２は、本発明の実施形態のインク供給系とエアによる圧力調整系をブロック図で示したものであり、これはインク、エアの流路系のブロック図である。

インクジェット記録装置９には、記録媒体８にインク吐出面を対峙させてインク滴を吐出して記録を行うインクジェットヘッド１４と、インクジェットヘッド１４へインクを供給するサブタンク２０とを収容するキャリッジ１と、このキャリッジ１に連結する搬送ベルト（図示せず）と、この搬送ベルトを移動させる駆動プーリ（図示せず）と従動プーリ（図示せず）と、この駆動プーリを回転駆動させる駆動モータ（図示せず）と、記録媒体８の搬送方向（副走査方向）に直交する方向（主走査方向）へキャリッジ１の走査を案内するガイドレール１５、さらにガイドレール１５を全長に渡って支持するＹレール４が備わっている。Ｙレール４は、アルミの押し出し材または、板金の角材などにより生成され、キャリッジ１の主走査方向への走行時の振動による記録媒体８とインクジェット１４間距離の変動や、キャリッジ１の重みによる記録媒体８とインクジェット１４間距離の変動を極力抑制できる様な剛性が確保されている。

また、インクジェットヘッド１４に供給するインクはインクカートリッジ３０に蓄えられている。インクカートリッジ３０は交換可能なカートリッジ式のインク容器で、インクのメインタンクであり、図１に示すインクボックス３に収納されインクがなくなると交換する。

サブタンク２０は第２の連通口４２が備え、第２の連通口４２とインクカートリッジ３０間をインク供給チューブ１６が連結している。インクカートリッジ３０内のインクはインク供給チューブ１６を介してサブタンク２０に供給される。キャリッジ１上に配置されており、インクカートリッジ３０からサブタンク２０へインクが供給され、サブタンク２０からインクジェットヘッド１４へインクを供給している。サブタンク２０については後述する。

さらに、インク供給チューブ１６の経路の中間にはインクカートリッジ３０からサブタンク２０へインクを供給するためのインク供給ポンプ３１が設けられサブタンク２０のインクが所定量以下になった時には、インク供給ポンプ３１を駆動してインクを供給させる。インク供給ポンプ３１はインク供給チューブ１６の端部に配置してもよい。サブタンク２０とインクジェットヘッド１４はヘッドチューブ２１で接続されている。インク供給ポンプ３１はフイゴ型のダイヤフラムポンプやピストンポンプや動作時はチューブを扱いて液体を移動させ停止時はチューブを閉塞するチューブポンプなどがある。また、ポンプによっては、逆流防止のための電磁バルブ３２が必要である。

また、サブタンク２０には、ヘッドチューブ２１がつながる第１の連通口４１よりも重力方向に高い位置に第３の連通口１２、１３がエア供給口、またはエア吸引口として設けられ、各々の口にはそれぞれ圧力調整チューブ１７、１８が繋がっている。

さらに圧力調整チューブ１７、１８の他端には加圧ポンプ３３及び減圧ポンプ３５が設けられている。加圧ポンプ３３と減圧ポンプ３５の位置は、圧力調整チューブ１７、１８の端部で無く中間でも良い。さらに圧力調整チューブ１７、１８上の加圧ポンプ３３、減圧ポンプ３５とサブタンク２０との間には、少なくても１個の圧力調整用の圧力センサ１９が付いており、サブタンク２０内の気圧が設定値よりも高い時には減圧ポンプ３５を稼動させ、逆に気圧が設定値よりも低いときには加圧ポンプ３３を稼動させ、常にインクジェットヘッド１４のインク安定吐出に必要な背圧を維持できるようになっている。

さらに加圧ポンプ３３、減圧ポンプ３５にはダイヤフラムポンプやピストンポンプが利用されるが、ポンプの構造によっては逆流防止や、停止時にサブタンク２０内の気圧を保持するために電磁バルブ３４、３６が必要である。動作時はチューブを扱いて気体を移動させ、停止時はチューブを閉塞するチューブポンプを利用することもできる。

以上が本発明のインク供給系の構造であり、インクジェットヘッド１４、サブタンク２０、インクカートリッジ３０およびインク供給チューブ１６、圧力調整チューブ１７、１８、さらにその各チューブに接続されるポンプ、電磁バルブ、圧力センサは、インクの色毎に設けられている。

図２は用紙搬送方向が水平方行の場合であり、図３は用紙搬送走行が垂直方向の場合である。従来例では、サブタンク内の圧力調整に使用されるのは減圧ポンプのみであるため、必ずインクジェットヘッドとサブタンクの位置関係はサブタンクが一定距離以上上位に配置されないと成り立たない構造であったが、本実施形態ではサブタンク２０には加圧、減圧両方が可能になっているためサブタンク２０の配置位置に自由度が出来ている。

また、図６に示すように、サブタンク２０と加圧ポンプ３３および減圧ポンプ３５の間にエアバッファ３７を設けても良い。エアバッファ３７はサブタンク内２０の急激な圧力変動を緩和させる働きがある。キャリッジ１上の載せられるサブタンク２０の容積にはキャリッジ１の駆動条件や装置の外形により制限を受け大きな容積を取るのは困難になる。またサブタンク２０内のインクは、インクカートリッジ３０のインクが切れてからどのくらい印字できるかを決める要因になるため、印刷装置の使いやすさを考えると出来るだけサブタンク２０内に大量のインクを抱えた方が有利になる。このような諸事情からエアの占める体積が減るとインクの増減に因る体積変動がサブタンク２０内の圧力変動に大きく効くため頻繁に加圧ポンプ３３と減圧ポンプ３５が入れ替わり作動し追従しきれずサブタンク内の圧力変動が大きくなってしまうことがあるが、上述のようにエアバッファ３７を設けるとインクの変動体積に対してエアの占める体積は大きいため圧力変動を小さく抑えることが可能になる。また、エアバッファ３７とサブタンク２０内の空気圧は等しく維持することが可能なので図６に示すようにサブタンク２０とエアバッファ３７を結ぶ圧力調整チューブ１０は１本にすることができる。したがってエアバッファ３７をキャリッジ１外の本体固定側に設置するようにすればケーブルベア２内に搭載させるチューブの数を減らすことができる、さらにサブタンク２０に設ける第３の連通口の数を減らすことができるためケーブルベア２の小型化、サブタンク２０の小型化を実現することができる。

また、図６においては、エアバッファ３７を１つの色に対して１つのエアバッファ３７でつなぐ図としているが、別に色毎に限ったものではない。図７に示すように複数の色を共通のエアバッファ３７でつないでもかまわない。図７では、４個のインクジェットヘッド１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄと対になるサブタンク２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄとを共通のエアバッファ３７に圧力調整チューブ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを用いて連結させることにより圧力調整機構の簡略化を実現している。すなわち共通のエアバッファ３７に加圧ポンプ３３と減圧ポンプ３５の組み合わせが少なくとも１組あればインクジェットヘッド１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの背圧は等しく維持することができるので加圧ポンプと減圧ポンプの数を減らすことが可能になる。さらに、エアバッファ内の圧力を圧力センサ１９で検出させれば圧力センサ１９の数も減らすことが可能である。また、サブタンク２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄは夫々インク供給チューブ１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄを介してインクカートリッジ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄに接続され、インク供給ポンプ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄを駆動することで夫々の色のインクが供給される。

次に、サブタンク２０について説明する。図８は、本発明の記録装置のサブタンクの垂直方向に割った時の断面図である。サブタンク２０の働きは、インク供給チューブ１６内のインクがキャリッジ１の主走査方向の動きにあわせて変形を繰り返したときに発生するインクの圧力変動をインクジェットヘッド１４に伝えることを防止し、またサブタンク２０の移動に伴い内部のインクが動くことによる圧力変動も防止し、サブタンク２０内で作られた安定した圧力をインクジェットヘッド１４に掛けるためのものでる。サブタンク２０は、インクを一時的に貯蔵する為に、大まかに言うと外枠２０ａ、断面方向を覆う側板２０ｂから構成される。これら外枠２０ａと側板２０ｂの部品構成は、さまざまな構造と加工方法が考えられる。例えば、外枠２０ａと両側板２０ｂのうちの一方とをアルミダイキャストや一体プラスチック成形で構成し、他一枚の側板２０ｂを後からねじ止めや溶着等で密閉構造を作り上げる方法、外枠２０ａをアルミまたプラの押し出し材で構成し、両側板２０ｂをねじ止めや溶着して密閉構造を作り上げるなど方法は１つに限るものではない。本実施例では、図１３に示すように、外枠２０ａをアルミの押し出し材とし、両サイドをアルミの側板２０ｂで挟み込む構成にした。フレーム２４は、外枠２０ａの内壁に固定されおり、フレーム２４には、外枠２０ａに沿ってねじ穴が設けてあり、図１３で示すようにねじ２５により側板２０ｂを外枠２０ａの両面を挟み込むよう締め付けることが出来る。このとき外枠２０ａと両面に取り付ける側板２０ｂの間には、図示しないゴムなどのパッキンを挟み込むことにより、サブタンク２０内部の密閉性が確保されるようになっている。本実施例では約１２０ｍｌの密閉空間が得られるように作られている。このサブタンク２０には、インクジェットヘッド１４に連通する第１の連通口４１を有しヘッドチューブ２１へと繋がり他端にはインクジェットヘッド１４のインク供給口に繋がっている。また、インク供給チューブ１６と連通しインク供給口となる第２の連通口４２が設けられている。この第２の連通口４２は供給時の泡立ちを防ぐためサブタンク２０内部の底面に近いところにあることが望ましく、設計上天上部に第２の連通口４２を設けるならば、サブタンク２０内に管を伸ばして底面近くでインクを垂らす構造が望ましい。さらに、サブタンク２０には第３の連通口１２、１３が１つまたは複数設けられている。エアバッファ３７が設けられているときは、第３の連通口１２、１３は接続され１つでエアバッファ３７につながりエアバッファ３７がないときはそれらの少なくても１つは加圧ポンプ３３に繋がり、他は減圧ポンプ３５に繋がる。またサブタンク２０に向かう端部と逆の端部に三又等のジョイント（図示せず）を設け圧力調整チューブ１７、１８に分岐しても第３の連通口１２、１３を１つにすることができる。

次に、サブタンク内部に含まれる部材について説明する。サブタンク内部２０には第１の連通口４１と第２の連通口４２と第３の連通口１２、１３の間に介在し、少なくとも第１の連通口４１を有する空間４５と第２の連通口４２、第３の連通口１２、１３の各連通口を有する空間とに仕切る毛細管効果を有する多孔質部材２６が存在する。これは供給チューブ１６から排出される泡や気泡がインクジェットヘッド１４につながる第１の連通口４１に流入するのを防ぐとともに、主走査方向にキャリッジ１が移動したときにサブタンク２０内のインクの液面がゆれサブタンク２０内に圧力変動が起こり第１の連通口４１に伝わることを防いでいる。

また、このサブタンク２０には図８に示す通り、インクの残量を検出する機構が設けられている。この残量検出方法は少なくとも多孔質部材２６に下方を含む少なくとも２方を囲まれた空間の液面を見る事を特徴としている。この目的は、前述のキャリッジ１の主走査方向への移動時起きる液面の変動を極力押さえできるだけ正確にインク残量を検出するためである。

検出方法としては、図８や図１０（ａ）、図１０（ｂ）に示すフロート２２がインク１００の液面とともに上下するのをマイクロスイッチ２３などで検出する方法。また、図１１（ａ）、図１１（ｂ）に示すようにフロート２２の内部に磁石２７を埋め込み、その磁石の変動を磁気センサ２８で検出する方法。さらには、図１２のようにフロート２２を用いずに直接インク１００の液面の高さをフォトインタラプタ２９で読み取るなどの方法がある。検出方法はこれに限ったものでは無く、多孔質部材２６で囲まれた空間のインクの液面を検出できる方法であれば対応可能であることはいうまでも無い。

さらにサブタンク２０には、図９に示すように第４の連通口４４を設け循環チューブ４０を伝ってインクカートリッジ３０へと戻す構造をとることも出来る。また、図１４に示すように、この循環チューブ４０の他端または経路上には循環ポンプ３８が設けられサブタンク２０のインクは第４の連通口４４を介してインクカートリッジ３０へと戻すことが可能になっている。この機構はインク中に分散している顔料などの粒子が沈殿してしまうようなインクの場合に有効で、たとえば待機中にキャリッジ１が停止しているときに循環ポンプ３８を駆動させサブタンク２０内のインクをインクカートリッジ３０に回収すること、さらに供給ポンプ３１を駆動させインクをインクカートリッジ３０とサブタンク２０との間で循環させインクの沈降を防止させることが出来る。循環ポンプ３８にはダイヤフラムポンプやピストンポンプが利用されるが、ポンプの構造によっては逆流防止のための電磁弁３９が必要になる。

さらに図１３では、サブタンク２０の外周に、ヒータ４３が設けられサブタンク内のインク温度を一定の温度範囲に調整している。この目的は、高粘度のインクの時に有効でインクの温度を上げることによりヘッドに供給するインクの粘度を一定の範囲に調整することより、インクの吐出安定性を確保することや吐出するためのインクジェットヘッド１４の駆動方法の簡略化、広い外部環境への対応性を広げる効果がある。図１３のように外部にヒータを設ける場合には熱伝導性のよいアルミやステンレスなどの金属の材質をサブタンク２０の外壁２０ａ、２０ｂの材質に選んだ方が良いのは言うまでも無い。

さらに図４、図５および図６に示す様に、インクジェットヘッド１４が待機状態、あるいはメンテナンス状態の時にインクジェットヘッド１４のインク吐出口の乾燥防止、異物の侵入防止のために密閉が可能なキャップ機構５を有しており、キャップ機構５には廃液チューブ５４を介してインク吐出口からインクを吸引し廃液タンク５２に送る吸引ポンプ５１と、バルブチューブ５５を介して密閉状態から解除させることができるエア導入バルブ機構５３を有するメンテナンスユニットを設けている。また、キャップ機構５はインクジェットヘッド１４のインク吐出口を密閉するキャップ５０を備え、キャップ５０は図示しない昇降機構によって上下に移動し密閉及びその解除ができる。インクをインクジェットヘッド１４に充填するときには、まず吸引ポンプ５１も稼動させインクジェットヘッド１４、サブタンク２０、インク供給チューブ１６内を負圧にさせる。さらにインク供給ポンプ３１を稼動させサブタンク２０にインクを供給させることによりインクの流れを加速させる。インクの流れを加速させることによりインク供給経路内に滞留しがちな気泡を一緒に流しインクジェットヘッド１４より排出させることが目的である。インク充填時には、インクジェットヘッド１４からサブタンク２０、あるいはそれよりも上流の連通した部分を負圧にして、インクジェットヘッド１４からサブタンク２０またはさらに上流までの領域を真空またはそれに近い状態、例えば３０ｋＰａ以下、にさせてからインク充填を開始できるようにした。

次にサブタンク２０内に設けたインク残量検出方法によりサブタンク２０内に一定量のインクが溜まった時点で、インク供給ポンプ３１および吸引ポンプ５１を停止させインク充填を完成させる。従来例で示しているインク供給システムの場合、サブタンク内にインクをためてサブタンクにエアで加圧することによりヘッド内にインクを送り出している。しかし、この場合サブタンクからインクジェットヘッドのインク吐出口にあるフィルターや、屈曲した流路、その他の流路にトラップされた気泡は、インクと共にインクジェットヘッド外に放出されること無くヘッド内に滞留し、時にインクを吐出させるためにインクに吐出エネルギーを与えるインク圧力室内に留まりインクの吐出不良を起こさせてしまう、または停滞している気泡が流路を塞ぎインクが流れなくなるという問題を引き起こす原因になる。

本発明では、インクジェットヘッド１４のメンテナンスでインクジェット１４よりインクを排出させる場合には、インク供給ポンプ３１によりインクを吐き出すか、吸引ポンプ５１でインクを吸いだすのか、両者を同時に行うのかを選択できるようにした。すなわち、インクジェットヘッド１４にゴミつまり防止や図示しないワイプ動作時すなわち通常のクリーニング時には供給ポンプ３１によりインクを加圧させインクを押し出すことによりクリーニングを完成させる。しかし、メディア８のジャムを起こしてメディア８とインクジェットヘッド１４とを激しく接触させてしまった場合などには、インクジェットヘッド１４内にエアが混入してしまい吐出不良が起こってしまうことがある。このような場合にはインクジェットヘッド１４のノズル側から吸引ポンプ５１により吸引を行いインクジェットヘッド１４内の気圧を下げてインクに流速を持たせてエアを巻き込みながらインクジェットヘッド１４外に排出させるのである。このように供給ポンプ３１と吸引ポンプ５１をクリーニングモードにより使い分けることにより効果的にインクジェットヘッド１４のクリーニングを完成させることができる。エア導入バルブ５３は、インクを吸いだした後にキャップ５０内に残るインクを排出させるために必要でこのバルブが無いとキャップ機構５はいつまでも、ヘッドからインクを吸い続けてしまい、インク吸引後にノズルのメニスカス形成が出来なくなってしまう。

本発明は、サブタンクを有するインクジェットプリンタなどの記録装置に利用できる。

１キャリッジ
５キャップ機構
１４インクジェットヘッド
１６供給チューブ
１７加圧チューブ
１８減圧チューブ
１９圧力センサ
２０サブタンク
２２フロート
２３マイクロスイッチ
２６多孔質部材
２７磁石
２８磁気センサ
２９フォトインタラプタ
３０インクカートリッジ
３１供給ポンプ
３３加圧ポンプ
３５減圧ポンプ
３８循環ポンプ
３２、３４、３６、３９電磁バルブ
５０キャップ
５１吸引ポンプ
５３エア導入バルブ機構

Claims

メインタンクからのインクを吐出させるインクジェットヘッドと、
前記インクジェトヘッドを搭載し主走査方向に移動するキャリッジと、
前記インクジェットヘッドに前記インクを供給する第１の連通口と前記メインタンクから前記インクが供給される第２の連通口と前記第１の連通口よりも高い位置に設けられた第３の連通口を備え前記メインタンクから前記インクジェットヘッドまでの経路の途中に配置されたサブタンクと、
前記メインタンクから前記サブタンクに前記インクを供給するインク供給ポンプと、
前記第３の連通口に接続され、前記サブタンク内の空気圧を一定圧に調整するための加圧ポンプおよび減圧ポンプと、
前記空気圧を検出する検出手段と、
前記インクジェットヘッドのインク吐出口を密閉するキャップと、
前記キャップが前記インク吐出口を密閉している場合に前記インク吐出口から前記インクを吸引する吸引手段と、
を有し、
前記検出手段で検出した前記空気圧に基づいて前記サブタンクの前記空気圧を可変し、前記インクジェットヘッドにおける背圧を＋１００ｍｍＡｑ以下から−３００ｍｍＡｑ以上の範囲内に維持させることを特徴とするインクジェット記録装置において、
前記サブタンクは、前記第１の連通口と前記第２の連通口と前記第３の連通口の夫々の間に介在し、少なくとも前記第１の連通口を有する空間と前記第２の連通口を有する空間と前記第３の連通口を有する空間とに仕切る多孔質部材の壁を有し、
前記インクジェットヘッドへのインク充填時には、前記インク供給ポンプで前記メインタンクから前記サブタンクに前記インクを供給すると共に前記インクジェットヘッドに前記インクを供給することに加え、前記インク吐出口を前記キャップで密閉し、前記吸引手段によって前記インク吐出口に連通している径路を負圧にし、前記インクジェットヘッドへのインク導入を加速させることを特徴とするインクジェット記録装置。
前記サブタンクに接続され、前記空気圧と同圧の空気を一定量貯留するエアバッファを備え、前記エアバッファに前記加圧ポンプおよび前記減圧ポンプが接続されてい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。
前記インクジェットヘッドと前記サブタンクを複数対有し、前記サブタンクの内の少なくとも２つが同一の前記エアバッファに接続されていることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録装置。
前記サブタンクは前記第２の連通口より低い高さに位置する第４の連通口を有し、
前記インクジェット記録装置は、前記メインタンクと前記サブタンクとを繋ぎ前記メインタンクに前記サブタンク内の前記インクを排出可能せしめるインク循環チューブと、前記サブタンクから前記メインタンクへ前記インク循環チューブを介して前記インクを移動させるインク循環ポンプと、前記メインタンクと前記サブタンク間の前記インクの移動を遮断可能にするバルブ機構と、を備え、前記第４の連通口は、前記サブタンクの前記第１の連通口を有する空間に設けられ、前記循環チューブに接続され、前記インクを前記第４の連通口から前記バルブ機構を介して逆流させずに前記メインタンクに移動させることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載のインクジェット記録装置。
前記多孔質部材の壁は重力方向が下面となる窪部が形成され、該窪部内の前記インクの液面の位置に基づいて前記サブタンク内の前記インクの残量を検出する検出手段を有する請求項１に記載のインクジェット記録装置。
前記サブタンクは、前記インクジェットヘッドに一定の温度に維持された前記インクを供給するための加熱および保温が可能なヒータを有することを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載のインクジェット記録装置。