JP6314632B2 - Image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、画像形成装置に関し、詳しくは、液滴を吐出する液滴吐出ヘッドを備えたプリンタ、ファクシミリ、プロッタ、複写機又はそれら複数の機能を備えた複合機等の画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus, and more particularly, to an image forming apparatus such as a printer, a facsimile machine, a plotter, a copier, or a multi-function machine having a plurality of functions provided with a droplet discharge head for discharging droplets.
プリンタ、ファクシミリ、プロッタ、複写機又はそれら複数の機能を備えた複合機等の画像形成装置として、例えばインク液滴を吐出する液滴吐出ヘッドからなる記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置としてインクジェット記録装置等が知られている。
この液体吐出記録方式の画像形成装置は、記録ヘッドからインク滴を、搬送される用紙に対して吐出して、画像形成を行うものである。この画像形成装置には、記録ヘッドが主走査方向に移動しながら液滴を吐出して画像を形成するシリアル型の画像形成装置と、記録ヘッドが移動しない状態で液滴を吐出して画像を形成するライン型ヘッドを用いるライン型の画像形成装置とがある。ここで、画像形成が行われる対象物としては、用紙に限定するものではなく、OHPなどを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味であり、被記録媒体あるいは記録媒体、記録紙、記録用紙などとも称される。また、画像形成とは、記録、印字、印写、印刷も同義語に属する。
As an image forming apparatus such as a printer, a facsimile machine, a plotter, a copying machine, or a multi-function machine having a plurality of functions, for example, a liquid discharge recording type image formation using a recording head composed of a droplet discharge head for discharging ink droplets. As an apparatus, an ink jet recording apparatus or the like is known.
This liquid discharge recording type image forming apparatus forms an image by discharging ink droplets from a recording head onto a conveyed sheet. This image forming apparatus includes a serial type image forming apparatus that forms an image by ejecting liquid droplets while the recording head moves in the main scanning direction, and an image by ejecting liquid droplets without moving the recording head. There is a line type image forming apparatus using a line type head to be formed. Here, the object on which image formation is performed is not limited to paper, but includes OHP and the like, which means that ink droplets, other liquids, and the like can be attached. Also called paper, recording paper, and the like. In addition, image formation also includes recording, printing, printing, and printing as synonyms.
なお、本願において、液体吐出記録方式の「画像形成装置」は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味する。また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与すること(単に液滴を媒体に着弾させること)をも意味する。また、「インク」とは、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体などと称されるものなど、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用い、例えば、DNA試料、レジスト、パターン材料、樹脂なども含まれる。また、「画像」とは2次元画像に限らず、立体的に形成されたものに付与された画像、また立体自体を3次元的に造形して形成された像も含む意味である。 In the present application, the “image forming apparatus” of the liquid discharge recording method is an apparatus that forms an image by discharging liquid onto a medium such as paper, thread, fiber, fabric, leather, metal, plastic, glass, wood, ceramics, or the like. Means. In addition, “image formation” not only applies an image having a meaning such as a character or a figure to a medium but also applies an image having no meaning such as a pattern to the medium (simply applying a droplet to the medium). It also means to land on. “Ink” is not limited to ink, but is used as a general term for all liquids capable of image formation, such as recording liquid, fixing processing liquid, and liquid. DNA samples, resists, pattern materials, resins and the like are also included. The term “image” is not limited to a two-dimensional image, but also includes an image given to a three-dimensionally formed image, and an image formed by three-dimensionally modeling a solid itself.
一般的に液滴吐出ヘッドは、液体を吐出面から液滴として吐出するノズル孔を備えたノズルを複数持っている。また、液滴吐出ヘッド内には、各ノズル孔にそれぞれ連通する個別液室が設けられている。液滴吐出ヘッドは、圧力発生手段を用いて個別液室内に圧力を生じさせ、個別液室内に充填されている液体をノズル孔から瞬時に押し出すことで液滴を吐出する。圧力発生手段としては、圧電素子等の電気機械変換素子や、ヒータ等の電気熱変換素子が採用されている。各々の個別液室は、供給経路を介して共通液室と連通しており、液体は共通液室から個別液室に分配されるようになっている。共通液室は、供給口を介して液体供給源であるサブタンクとも呼ばれるヘッドタンクに接続・連通している。ヘッドタンク内の液体は、供給口を介して共通液室に供給され、更に共通液室から各個別液室に分配・供給される。 In general, a droplet discharge head has a plurality of nozzles having nozzle holes for discharging liquid as droplets from a discharge surface. Further, in the droplet discharge head, individual liquid chambers communicating with the respective nozzle holes are provided. The droplet discharge head generates a pressure in the individual liquid chamber using the pressure generating means, and discharges the droplet by instantaneously pushing out the liquid filled in the individual liquid chamber from the nozzle hole. As the pressure generating means, an electromechanical conversion element such as a piezoelectric element or an electrothermal conversion element such as a heater is employed. Each individual liquid chamber communicates with the common liquid chamber via the supply path, and the liquid is distributed from the common liquid chamber to the individual liquid chamber. The common liquid chamber is connected to and communicated with a head tank called a sub tank which is a liquid supply source via a supply port. The liquid in the head tank is supplied to the common liquid chamber via the supply port, and is further distributed and supplied from the common liquid chamber to each individual liquid chamber.
共通液室内に気泡が混入していると、印字中等に、共通液室の供給口からノズルに向かう液体の流れに乗って個別液室に気泡が入り込み、吐出不良の原因となる。しかし、液体には空気をはじめとする気体が溶存(溶けて存在することを意味する)する。気体溶存量は温度が低ければ多く、高ければ少なくなることが物理法則として知られている。ここで、気体が溶存している液体を、低温の状態から高温にすれば、溶けきれなくなった気体が泡となり、気泡が発生する。また、共通液室上流で発生した気泡が液体供給の流れに乗って共通液室に侵入する。 If air bubbles are mixed in the common liquid chamber, the bubbles enter the individual liquid chamber along the flow of liquid from the supply port of the common liquid chamber to the nozzle during printing or the like, which causes discharge failure. However, gases such as air are dissolved (meaning that they are dissolved) in the liquid. It is known as a physical law that the amount of dissolved gas is larger when the temperature is lower and smaller when the temperature is higher. Here, if the liquid in which the gas is dissolved is changed from a low temperature state to a high temperature, the gas that cannot be completely dissolved becomes bubbles and bubbles are generated. Also, bubbles generated upstream of the common liquid chamber enter the common liquid chamber along the flow of liquid supply.
このように共通液室内に発生した気泡は液体から浮かび上がり、共通液室上壁に溜まる。この溜まった気泡が、印字することで発生する共通液室内の流れにより個別液室に侵入すると、ノズル孔から液体を吐出することができなくなるため、吐出不良の原因となる。 In this way, bubbles generated in the common liquid chamber emerge from the liquid and accumulate on the upper wall of the common liquid chamber. When the accumulated bubbles enter the individual liquid chamber due to the flow in the common liquid chamber generated by printing, it becomes impossible to discharge the liquid from the nozzle hole, which causes discharge failure.
そこで、従来技術においては、液滴吐出ヘッド内の共通液室や共通液室上流で気泡が発生した場合、ノズルから排出したり、ノズルより上流側に循環させて戻したりする、という2パターンの対処法が採られてきた(例えば、特許文献1及び2参照)。
Therefore, in the prior art, when bubbles are generated in the common liquid chamber or upstream of the common liquid chamber in the droplet discharge head, the two patterns are discharged from the nozzle or circulated back to the upstream side of the nozzle. Countermeasures have been taken (see, for example,
しかしながら、上記特許文献1及び2を含め、今までの技術においては、気泡を排出する動作でないときに意図せず気泡を共通液室から個別液室へと侵入させてしまい、ノズルダウンの原因となるという問題があった。
However, in the technologies up to now, including the above-mentioned
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、気泡を排出する動作でないときに意図せず気泡を共通液室から個別液室へ侵入させないようにして、吐出不良の発生を未然に防止することを目的とする。言い換えれば、液体排出動作のときにだけ気泡を共通液室から個別液室へ侵入させ、気泡の排出を確実に行うことができる画像形成装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and prevents the occurrence of defective discharge by preventing the bubbles from entering the individual liquid chambers unintentionally when the operation is not performed to discharge the bubbles. The purpose is to prevent. In other words, an object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of reliably discharging bubbles by allowing bubbles to enter the individual liquid chamber only from the liquid discharging operation.
上記目的を達成するために、本発明は、液滴を吐出する複数のノズルと、前記各ノズルに連通して該ノズルに供給する液体が充填される個別液室と、前記各個別液室内の液体を対応する前記ノズルから吐出する圧力を発生させる圧力発生手段と、前記各個別液室に液体を供給する共通液室と、前記共通液室を構成する上壁面における前記各個別液室への液体供給経路の上流側に形成され、前記上流側へ浮かび上がる気泡を捕捉し保持する凹部状の空気溜まりを作る少なくとも1つの第1の段差と、第1の段差における前記液体供給経路の下流側の前記上壁面に形成され、前記上流側へ浮かび上がる気泡を捕捉し保持する凹部状の空気溜まりを作る第1の段差よりも大きな第2の段差と、第1及び第2の段差における前記液体供給経路の最下流側の前記上壁面に第1の段差の数よりも少なく形成され、第1の段差の大きさと同等の第3の段差と、を備える液滴吐出ヘッドと、前記ノズルから液体を排出する第1のメンテナンス手段と、第1のメンテナンス手段による液体の排出量よりも多くの液体を前記ノズルから排出する第2のメンテナンス手段と、を有する画像形成装置であって、第1のメンテナンス手段による液体排出によって、第1の段差内に存在する気泡は第1の段差よりも前記液体供給経路の下流側へ流れるとともに、第2の段差内に存在する気泡は第2の段差から前記液体供給経路の下流側へ流れないように構成され、且つ、第2のメンテナンス手段による液体排出によって、第2の段差内に存在する気泡は第2の段差より前記液体供給経路の下流側へ流れるように構成されている画像形成装置である。 In order to achieve the above object, the present invention provides a plurality of nozzles that discharge droplets, individual liquid chambers that are in communication with the nozzles and filled with a liquid that is supplied to the nozzles, and each of the individual liquid chambers. Pressure generating means for generating a pressure for discharging the liquid from the corresponding nozzle, a common liquid chamber for supplying the liquid to the individual liquid chambers, and the individual liquid chambers on the upper wall surface constituting the common liquid chamber. At least one first step formed on the upstream side of the liquid supply path, which captures and holds bubbles rising to the upstream side, and creates a concave air pocket; and the downstream side of the liquid supply path in the first step A second step that is larger than the first step that forms a concave air pocket that captures and holds the bubbles that float to the upstream side, and the liquid at the first and second steps. Downstream of supply path A droplet discharge head having a third step that is formed on the upper wall surface of the upper wall less than the number of first steps and is equivalent to the size of the first step, and a first that discharges liquid from the nozzle. An image forming apparatus having a maintenance unit and a second maintenance unit that discharges more liquid from the nozzle than the amount of liquid discharged by the first maintenance unit. The bubbles present in the first step flow downstream of the liquid supply path from the first step, and the bubbles present in the second step flow downstream of the liquid supply path from the second step. And the bubbles present in the second step are configured to flow from the second step to the downstream side of the liquid supply path when the liquid is discharged by the second maintenance means. An image forming apparatus is.
本発明によれば、上記構成により、液体排出動作のときにだけ気泡を共通液室から個別液室へ侵入させ、気泡の排出を確実に行うことができる。これにより、気泡を排出する動作でないときに意図せず気泡を共通液室から個別液室に侵入させないので、吐出不良の発生を未然に防止することができる。 According to the present invention, with the above-described configuration, bubbles can be surely discharged by allowing bubbles to enter the individual liquid chamber from the common liquid chamber only during the liquid discharging operation. Thereby, when it is not the operation | movement which discharges | emits a bubble, since a bubble is not made to invade into an individual liquid chamber from a common liquid chamber, generation | occurrence | production of discharge failure can be prevented beforehand.
以下、図を参照して実施例を含む本発明の実施の形態を詳細に説明する。実施形態及び各実施例等に亘り、同一の機能及び形状等を有する構成要素(部材や構成部品)等については、混同の虞がない限り一度説明した後では同一符号を付すことによりその説明を省略する。図及び説明の簡明化を図るため、図に表されるべき構成要素であっても、その図において特別に説明する必要がない構成要素は適宜断わりなく省略することがある。 Hereinafter, embodiments of the present invention including examples will be described in detail with reference to the drawings. In the embodiment and each example, components (members and components) having the same function and shape are described once by giving the same reference numerals after having been described once unless there is a possibility of confusion. Omitted. In order to simplify the drawings and the description, even if the components are to be represented in the drawings, the components that do not need to be specifically described in the drawings may be omitted as appropriate.
図1及び図2を参照して、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の全体構成を説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の機構部の概要を示す模式的側面図、図2は、図1の画像形成装置の要部の平面図である。
図1に示す画像形成装置100は、シリアル型インクジェット記録装置である。画像形成装置100の主な機構部は、キャリッジ33等を備えた画像形成部93、給紙カセット90及び給送手段等を備えた給紙部94、搬送ベルト51及び各種搬送部材等を備えた搬送部95、排紙ローラ62及び排紙トレイ91等を備えた排紙部96がある。
With reference to FIGS. 1 and 2, an overall configuration of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic side view showing an outline of a mechanism part of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view of a main part of the image forming apparatus of FIG.
An
図2に示すように、装置本体99の左右には、側板37A、37Bが固着・配置されている。側板37A、37Bには、主従のガイドロッド31、32が横たわるように架け渡されている。これらガイドロッド31、32により、キャリッジ33を主走査方向に摺動(接触して摺り動くことを意味する)自在に保持している。キャリッジ33は、図Xに示す主走査モータ54によってキャリッジ33を固定したタイミングベルト(図示せず)を介して矢印方向(キャリッジ主走査方向)に移動走査される。
As shown in FIG. 2, side plates 37 </ b> A and 37 </ b> B are fixed and arranged on the left and right sides of the apparatus
キャリッジ33には、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(K)の各色のインク滴を吐出するための液滴吐出ヘッドからなる、画像形成手段としての記録ヘッド34a、34b(区別しないときは「記録ヘッド34」という)を搭載している。記録ヘッド34には、複数のノズルからなるノズル列が主走査方向と直交する副走査方向に配列されており、キャリッジ33は、ノズルからのインク滴吐出方向が下方になるように記録ヘッド34を装着している。
The
記録ヘッド34は、それぞれ2つのノズル列を有し、記録ヘッド34aの一方のノズル列はブラック(K)の液滴を、他方のノズル列はシアン(C)の液滴を、記録ヘッド34bの一方のノズル列はマゼンタ(M)の液滴を、他方のノズル列はイエロー(Y)の液滴を、それぞれ吐出する。
Each of the recording heads 34 has two nozzle rows. One nozzle row of the
また、キャリッジ33には、記録ヘッド34のノズル列に対応して各色のインクを供給するためのサブタンク35a、35b(区別しないときは「サブタンク35」と称する)を搭載している。サブタンク35には、カートリッジ装填部92に着脱自在に装着される各色のインクカートリッジ65y、65m、65c、65kから、図3にも示す供給ポンプ38を備えたポンプユニットによって各色の供給チューブ36を介して、各色のインクが補給される。なお、各色のインクカートリッジ65y、65m、65c、65kは、区別しないときは「インクカートリッジ65」と称する。各色の供給チューブ36は、各色のインク供給路となる。
The
一方、給紙カセット90は、用紙42を載置し、装置本体99側に設けられた給紙ローラ43に用紙42を接触させる給送位置(図1に示す位置状態)と該給送位置から下降した下降位置との間で揺動可能な底板41を有している。給紙カセット90の底板41上に積載した用紙42を給紙するために、底板41上の用紙42を1枚ずつ分離給送する給紙ローラ43及び給紙ローラ43に対向し、用紙42に対する摩擦係数の大きな材質からなる分離手段としての分離パッド44を備えている。この分離パッド44は、図示しないばね等の付勢手段によって給紙ローラ43側に付勢(勢いが付されることを意味する)されている。
On the other hand, the
そして、給紙カセット90から給紙された用紙42を記録ヘッド34の下方側に送り込むために、搬送部95が配置されている。搬送部95は、用紙42を案内するガイド部材45、カウンタローラ46、搬送ガイド部材47、先端加圧コロ49を有する押さえ部材48及び給送された用紙42を静電吸着して記録ヘッド34に対向する位置で搬送するための搬送ベルト51を備えている。
In order to send the
この搬送ベルト51は、無端状ベルトであり、搬送ローラ52とテンションローラ53との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向(副走査方向)に周回するように構成している。この搬送ベルト51の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ56を備えている。この帯電ローラ56は、搬送ベルト51の表層に接触し、搬送ベルト51の回動(正逆方向に円運動することを意味する)に従動して回転するように配置されている。搬送ベルト51は、図示しない副走査モータにより、タイミングベルト(図示せず)を介して搬送ローラ52が回転駆動されることによってベルト搬送方向に周回移動する。
The
記録ヘッド34で記録された用紙42を排紙するための排紙部96として、搬送ベルト51から用紙42を分離するための分離爪61と、排紙ローラ62及び排紙コロである拍車63と、排紙ローラ62の下方に配置された排紙トレイ91とを備えている。
As a
装置本体99の背面部には、両面ユニット71が着脱自在に装着されている。この両面ユニット71は、搬送ベルト51の逆方向回転で戻される用紙42を取り込んで反転させて、再度、カウンタローラ46と搬送ベルト51との間に給紙する。また、この両面ユニット71の上面は、手差しトレイ72としている。
A
更に、キャリッジ33の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド34のノズルの状態を維持し回復するための維持回復機構81を配置している。この維持回復機構81は、キャップ部材82a、82b(区別しないときは「キャップ部材82」という)と、ワイパ部材83と、空吐出受け84と、キャリッジロック87等とを備えている。キャップ部材82は、記録ヘッド34の各ノズル面をキャッピングするためのものであり、ワイパ部材83は、ノズル面をワイピングするためのワイパブレード等からなる。空吐出受け84は、増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受けるものであり、キャリッジロック87は、維持回復機構81による維持回復動作を行えるようにキャリッジ33をロックするためのものである。
Further, a maintenance /
維持回復機構81の下方側には、維持回復動作のうちの空吐出受け84に対する空吐出及びワイパ部材83の清掃によって空吐出受け84から生じる廃液を収容するための交換されない第1廃液タンク85を備えている。また、維持回復機構81の側方側には、カートリッジ装填部92の下側に装置本体の前面側から交換可能な第2廃液タンク86を、それぞれ備えている。
A non-replaceable first
また、キャリッジ33の走査方向他方側の非印字領域には、記録中などに増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け88を配置している。この空吐出受け88には、記録ヘッド34のノズル列方向に沿った開口部89などを備えている。
Further, in the non-printing area on the other side of the
上述したように構成したこの画像形成装置においては、給紙カセット90から用紙42が1枚ずつ分離給紙され、ほぼ鉛直上方に給紙された用紙42はガイド部材45で案内され、搬送ベルト51とカウンタローラ46との間に挟まれて搬送される。こうして搬送される用紙42は、更に先端を搬送ガイド部材47で案内され、先端加圧コロ49で搬送ベルト51に押し付けられ、ほぼ90°搬送方向を転換される。
In the image forming apparatus configured as described above, the
この際、帯電ローラ56に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト51が交番する帯電電圧パターン、即ち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト51上に用紙42が給送されると、用紙42が搬送ベルト51に静電的に吸着され、搬送ベルト51の周回移動によって用紙42が副走査方向に搬送される。
At this time, a positive output and a negative output are alternately repeated with respect to the charging
そこで、キャリッジ33を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド34を駆動することにより、停止している用紙42にインク滴を吐出して1行分を記録し、用紙42を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙42の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙42を排紙トレイ91に排紙する。
Therefore, by driving the
そして、記録ヘッド34のノズル(図示せず)の維持回復を行うときには、キャリッジ33をホーム位置である維持回復機構81に対向する位置に移動する。そして、キャップ部材82によるキャッピングを行って上記ノズルからの吸引を行うノズル吸引、画像形成に寄与しない液滴を吐出する空吐出などの維持回復動作を行うことにより、安定した液滴吐出による画像形成を行うことができる。
更に、キャリッジ33の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド34のノズルの状態を維持し回復するための維持回復機構81を配置している。この維持回復機構81は、キャップ部材82a、82b(区別しないときは「キャップ部材82」という)と、ワイパ部材83と、空吐出受け84と、キャリッジロック87等とを備えている。キャップ部材82は、記録ヘッド34の各ノズル面(図示せず)をキャッピングするためのものであり、ワイパ部材83は、上記ノズル面をワイピングするためのワイパブレード等からなる。空吐出受け84は、増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受けるものであり、キャリッジロック87は、維持回復機構81による維持回復動作を行えるようにキャリッジ33をロックするためのものである。
Then, when performing maintenance / recovery of nozzles (not shown) of the
Further, a maintenance /
図3を参照して、キャリッジ33及び維持回復機構81の構成・動作を補説する。図3は、キャリッジ33が維持回復機構81に移動したときの構成・動作を説明する模式的な説明図である。図2でも説明したように、インク供給路となる供給チューブ36の経路中には、メインタンクとなるインクカートリッジ65からキャリッジ33に配設されたサブタンク35へ各色のインクを送給するための供給ポンプ38が接続されている。供給ポンプ38は、例えばチュービングポンプであり、正転及び逆転動作によりインクの送液と吸引とが可能である。
なお、サブタンク35内に貯蔵しているインクが液滴吐出ヘッドである記録ヘッド34から漏液しないようにするために、サブタンク35内を負圧状態にする図示しない機構を配置してもよい。
With reference to FIG. 3, the configuration and operation of the
In order to prevent the ink stored in the
サブタンク35には、透気等によりサブタンク35内に蓄積された空気を排出するための空気経路39及び大気開放弁40が配設されている。大気開放弁40を開状態にしながらインクをサブタンク35へ供給することで蓄積された空気を排出する。大気開放しながらインク供給を行うと、サブタンク35内は大気圧状態となるため、大気開放弁40を閉じた後、供給ポンプ38を逆転し記録ヘッド34からインクを吸引するなどしてサブタンク35内のインクを排出し、サブタンク35内に負圧を作る必要がある。
キャリッジ33には、エンコーダセンサ66が配設されていて、装置本体99側に配設されているエンコーダシート67を読み取ることにより、キャリッジ33の主走査方向の位置を検知することができる。
The
The
図3に示すように、記録ヘッド34の各ノズル孔(図示せず)をキャッピングするための維持回復機構81のキャップ部材82とノズル面(図示せず)とは、相対的に移動することが可能に構成されている。キャップ部材82を上記ノズル面に押し当てることで、記録ヘッド34の上記各ノズル孔をキャッピングすることができる。キャップ部材82の少なくとも1つは、液体や気体を吸引する維持ポンプ68に連通されている。これにより、上記ノズル面とキャップ部材82が当接した状態で維持ポンプ68を駆動して吸引することにより、キャップ部材82内を負圧にし、上記ノズル孔からインク(記録液)を第1廃液タンク85に排出することができる。なお、「当接」とは、突き当てた状態で接することを意味する。
As shown in FIG. 3, the
このように構成される維持回復機構81は、ノズルの吐出状態の維持のため、上記ノズル面から維持ポンプ68を用いてインクを吸引し排出することで、上記ノズル孔に詰まった異物(増粘したインク等)や気泡をインクと共に吐き出す維持回復動作が設定されている。その後、ノズル面をワイパで払拭することでノズル孔にインクのメニスカスを作り、インクを正常に吐出可能となる。
The maintenance /
この維持回復動作には、少なくとも2種類が設定されている。1つはクリーニング動作で、他の1つはノズル抜けの吐出不良が多く生じたときに吐出状態を回復させるリフレッシングである。
通常の吐出状態維持のためには、クリーニング動作を行う。クリーニング動作は、大気開放弁40を閉じたままインクをノズル孔から一定量吸引し、インクと共にノズル孔から異物を吐き出すことで吐出状態の回復を行う。吸引を行いキャップ部材82とノズル面を相対的に移動させた後、ワイパでノズル面を払拭することでメニスカスを生成する。
At least two types of maintenance / recovery operations are set. One is a cleaning operation, and the other is refreshing for recovering the ejection state when many ejection failures due to missing nozzles occur.
In order to maintain the normal discharge state, a cleaning operation is performed. The cleaning operation recovers the discharge state by sucking a certain amount of ink from the nozzle hole while the
上述したとおり、メインタンクであるインクカートリッジ65のインクを加圧して、サブタンク35を経由して記録ヘッド34に供給する圧送機構60は、供給ポンプ38及び供給チューブ36で主に構成される。また、複数のノズルを覆いキャッピングするためのキャップ部材82と連通し、キャップ部材82内を負圧にすることで複数のノズルからインクを排出する吸引機構64は、キャップ部材82及び維持ポンプ68で主に構成される。なお、上記した供給ポンプ38と維持ポンプ68とは、同一の駆動源を使用してもよい。
As described above, the
図4〜図7を参照して、記録ヘッド34の細部構成について説明する。図4は、記録ヘッド34のノズル配列方向と直交する方向に沿う断面図である。図5は、記録ヘッド34の内部構成を示す模式的な平面図である。図6は、記録ヘッド34のノズル配列方向に沿う模式的な断面図であり、図7は図6の上部部分を除去破断して個別液室6及び共通液室10周りを拡大して示す模式的な拡大断面図である。
図4に示すように、記録ヘッド34は、流路基板又は液室基板とも呼ばれる流路板2と、この流路板2の上面に接合した振動板部材3と、流路板2の下面に接合したノズル板1とを有する。これらによって液滴を吐出する複数のノズル4がそれぞれノズル連通路5を介して連通する個別流路としての複数の個別液室6、個別液室6にインクを供給する流体抵抗部を兼ねた供給路7、この供給路7を介して個別液室6と連通する連通部8を形成している。そして、振動板部材3に形成した供給口9aにフィルタ部を設け、後述するフレーム部材17に形成した共通液室10からインクを連通部8に供給する。なお、個別液室は、単に液室ないし加圧液室、圧力室、加圧室、流路などとも称される。
The detailed configuration of the
As shown in FIG. 4, the
流路板2は、例えば結晶面方位(110)の単結晶シリコン基板を水酸化カリウム水溶液(KOH)などのアルカリ性エッチング液を用いて異方性エッチングすることで、ノズル連通路5、個別液室6となる凹部や穴部を形成したものである。流路板2は、単結晶シリコン基板で形成されたものに限られるものではなく、その他のステンレス基板や感光性樹脂などを用いることもできる。例えば、SUS基板に酸性エッチング液でエッチング、あるいは打ち抜き(プレス)などの機械加工をすることで形成することもできる。流路板2の個別液室6の間は、液室間隔壁6Aとなる。
The
振動板部材3は、第1層3Aと第2層3Bと第3層3Cとで形成されている。そして、この振動板部材3は、各個別液室6に対応してその壁面を形成する第1層3Aで形成された各振動領域(ダイアフラム部)3aを有する。この振動領域3aの中に、面外側(個別液室6と反対面側)に第1層3A及び第2層3Bで形成された島状凸部3bが設けられている。この島状凸部3bに振動領域3aを変形させる圧力発生手段(アクチュエータ手段、駆動手段)としての電気機械変換素子を含む圧電アクチュエータ20を配置している。
The
この圧電アクチュエータ20は、ベース部材13下に接着剤接合した2つの積層型圧電部材12を有する。積層型圧電部材12には、ハーフカットダイシングによって溝を加工して1つの圧電部材12に対して所要数の圧電素子柱(図4と直交する断面に現われる)を所定の間隔で櫛歯状に形成している。
そして、駆動圧電素子柱12Aの下端面(接合面)を振動板部材3の島状凸部3bに接合している。この実施形態では、駆動圧電素子柱12Aの液室長手方向の長さが振動板部材3の島状凸部3bの液室長手方向の長さよりも長い形状となっている。
The
The lower end surface (joint surface) of the drive
ここで、圧電部材12は、圧電材料層21と内部電極22A、22Bとを交互に積層したものであり、内部電極22A、22Bをそれぞれ端面、即ち圧電部材12の振動板部材3にほぼ垂直な側面に引き出している。この側面に形成された端面電極としての外部電極23、24に接続し、外部電極23、24間に電圧を印加することで積層方向の変位を生じる。ここで、一方の外部電極23を個別外部電極(個別電極)とし、他方の外部電極24を共通外部電極(共通電極)として使用する。
Here, the
また、圧電部材12には、駆動圧電素子柱12Aに駆動信号を与えるための可撓性を有する配線部材(フレキシブル配線基板)としてのFPC15が接続されている。FPC15には、図示しないが駆動圧電素子柱12Aに駆動波形を与えるドライバIC(駆動回路)が搭載されている。
The
ノズル板1は、ニッケル(Ni)の金属プレートから形成したもので、エレクトロフォーミング法(電鋳)で形成しているが、ステンレスなどの金属、ポリイミド樹脂フィルムなどの樹脂、シリコン及びそれらの組み合わせからなるものなども用いることができる。このノズル板1には、各個別液室6に対応して直径10〜35μmのノズル孔であるノズル4を形成し、流路板2に接着剤接合している。そして、このノズル板1の液滴吐出側面(吐出方向の表面:吐出面、又は個別液室6側と反対の面)には、撥水層を設けている。
The
さらに、これらの圧電部材12、ベース部材13及びFPC15などで構成される圧電アクチュエータ20の外周側には、エポキシ系樹脂或いはポリフェニレンサルファイトで射出成形により形成したフレーム部材17を接合している。そして、このフレーム部材17には、前述した共通液室10を形成し、更に共通液室10に外部からインクを供給するための供給口(図示せず)を形成し、この供給口は図示しないサブタンクやインクカートリッジなどのインク供給源に接続される。
Further, a
このように構成した記録ヘッド34においては、例えば押し打ち方式で駆動する場合には、図示しない制御部から記録する画像に応じて駆動圧電素子柱12Aに20〜50Vの駆動パルス電圧を選択的に印加する。すると、パルス電圧が印加された駆動圧電素子柱12Aが変位して振動板部材3の振動領域3aをノズル板1方向に変形させ、個別液室6の容積(体積)変化によって個別液室6内の液体を加圧することで、ノズル板1のノズル4からインク液滴が吐出される。そして、インクの吐出に伴って個別液室6内の圧力が低下し、このときの液流れの慣性によって個別液室6内には若干の負圧が発生する。この状態の下において、駆動圧電素子柱12Aへの電圧の印加をオフ状態にすることによって、振動板部材3の振動領域3aが元の位置に戻って個別液室6が元の形状になるため、さらに負圧が発生する。このとき、共通液室10から個別液室6内にインクが充填され、次の駆動パルスの印加に応じてインク液滴がノズル4から吐出される。
In the
図6及び図7にも示すように、記録ヘッド34はインクを吐出面から液滴として吐出するノズル4を複数持つ。各ノズル4にはそれぞれ連通する個別液室6が記録ヘッド34内に構成されている。記録ヘッド34は、個別液室6内に圧力発生手段である圧電アクチュエータ20を用いて圧力を生じさせ、個別液室6内に充填されているインクをノズル4から瞬時に押し出すことで液滴を吐出する。各々の個別液室6は、液体供給経路としてのインク供給経路Xを介して共通液室10と連通しており、インクは共通液室10から個別液室6に分配されるようになっている。共通液室10は供給口25を持ち、サブタンク35内のインクはフィルタユニット26を通過し供給口25より共通液室10に供給される。
As shown in FIGS. 6 and 7, the
図3及び図6に示すように、サブタンク35は空気経路39を介して大気開放弁40及び大気に連通している構成であり、図6及び図7に示すように、サブタンク35内部のインク69はサブタンク35内で空気と触れ合っている。そのため、サブタンク35内部のインク69に空気が溶け込んでしまう。このように溶け込んだ空気は、印字による記録ヘッド34温度の上昇などで、記録ヘッド34内に気泡70を発生させる原因となる。発生した気泡70は、矢印で示すインク供給経路Xの下流側に流れ、個別液室6からノズル4に侵入し吐出不良の原因となる。なお、以下各図の簡明化のため、気泡70等を拡大誇張して単数ないし数個のみを示し、インク供給経路Xの下流側を共通液室10の外側に図示することがある。
As shown in FIGS. 3 and 6, the
このように発生した気泡70を排出する動作でないときに、意図せず気泡70をノズル4(個別液室6)に侵入させないようにして、吐出不良の発生を防止する実施例を以下に説明する。
An embodiment for preventing the occurrence of defective discharge by preventing the
説明が前後するが、本発明に特有の第1のメンテナンス及び第2のメンテナンスについて説明しておく。第1及び第2のメンテナンスは、上記維持回復動作の他に設定されている。記録ヘッド34のノズル4からインクを排出する第1のメンテナンス手段及び第1のメンテナンス手段によるインク排出量よりも多くのインクをノズル4から排出する第2のメンテナンス手段は、圧送機構60及び/又は吸引機構64で構成されている。換言すれば、第1及び第2のメンテナンス手段によるインク排出は、圧送機構60及び/又は吸引機構64により行われる(請求項4)。以下、第1のメンテナンス手段により行われるインク排出動作を、単に第1のメンテナンスと、第2のメンテナンス手段により行われるインク排出動作を、単に第2のメンテナンスと呼ぶこととする。
Although the description will be mixed, the first maintenance and the second maintenance unique to the present invention will be described. The first and second maintenance is set in addition to the maintenance and recovery operation. The first maintenance means for discharging ink from the
第1及び第2のメンテナンスは、吸引機構64の維持ポンプ68を用いた吸引、圧送機構60の供給ポンプ38を用いた加圧で行う。第1のメンテナンスと第2のメンテナンスのインク排出量を違える方法は、図8に示す組み合わせとして複数考えられる。図8(a)、図8(b)、図8(c)のグラフにおいて、横軸には時間(t)が、縦軸にはポンプ信号の強さ(大きさ)が、それぞれ取られている。
図8(a)に示すように、吸引・維持ポンプ信号の強さ(ポンプ出力)が同一の条件で、第1のメンテナンスの吸引時間より第2のメンテナンスの吸引時間を長く設定する方法が挙げられる。また、図8(b)に示すように、第1のメンテナンスの吸引・維持ポンプ信号(ポンプ出力)より第2のメンテナンスのポンプ信号(ポンプ出力)を強く設定する方法(吸引・維持ポンプ信号:維持ポンプの回転速度に影響する信号)が挙げられる。さらには、図8(c)に示すように、第1のメンテナンスの加圧・供給ポンプ信号の強さ(ポンプ出力)より第2のメンテナンスのポンプ信号(ポンプ出力)を強く設定する加圧による方法で行ってもよい。もちろん、第1のメンテナンス及び第2のメンテナンスは、吸引と加圧を組み合わせた動作で実現してもよい。
The first and second maintenance is performed by suction using the
As shown in FIG. 8 (a), there is a method in which the suction time of the second maintenance is set longer than the suction time of the first maintenance under the same condition of the strength of the suction / maintenance pump signal (pump output). It is done. Further, as shown in FIG. 8B, a method of setting the second maintenance pump signal (pump output) stronger than the first maintenance suction / maintenance pump signal (pump output) (suction / maintenance pump signal: Signal that affects the rotation speed of the maintenance pump). Furthermore, as shown in FIG. 8C, by the pressurization that sets the pump signal (pump output) of the second maintenance stronger than the strength (pump output) of the pressurization / supply pump signal of the first maintenance. You may carry out by the method. Of course, the first maintenance and the second maintenance may be realized by an operation combining suction and pressurization.
[従来例]
図9(a)を参照して、従来例である記録ヘッド134について説明する。図9(a)は従来例を示す記録ヘッド134の要部の断面図である。図9(a)に示すように、従来例の記録ヘッド134では、共通液室110を構成するフレーム部材117の上壁面117aには、空気溜まりを作るような段差形状が無く平坦面になっている。そのため、上述した経緯で発生した気泡70を排出するために、多量のインク排出が必要となってしまう。これに対して、図9(b)及び図10に示す本発明の実施例1を始めとする後述の実施例等では、後で詳述するように、はるかに少ないインク排出量で気泡70を記録ヘッド34の外に排出することが可能であり、気泡排出性能が格段に向上している。
[Conventional example]
With reference to FIG. 9A, a
[実施例1]
図9(b)及び図10を参照して、本発明の実施例1について説明する(請求項2、請求項4)。図9(b)は本発明の実施例1を示す記録ヘッドの要部を一部破断・省略した断面図、図10は、実施例1において実施される第1及び第2のメンテナンスにより気泡の排出推移状態を説明する説明図である。なお、以下各図の簡明化のため、気泡70を含め、図9(b)及び図10等に示す第1及び第2の段差等を拡大誇張して示す。
図9(b)に示すように、実施例1の記録ヘッド34は、共通液室10を構成する上壁面17aにおけるインク供給経路Xの上流側に形成された、少なくとも1つの第1の段差75と、インク供給経路Xの最下流側に形成された第2の段差78とを有する。
[Example 1]
As shown in FIG. 9B, the
第1の段差75には、上述した経緯で発生しインク供給経路Xの上流側へ浮かび上がる、つまり共通液室10におけるインク供給経路Xの上流側へ逆流する気泡70を捕捉し保持する下向き凹部状の空気溜まりS1が形成されている。第1の段差75は、実施例1では複数のn個が形成されている。図9(b)において、複数のn個の第1の段差75は、実際にその形状が図示されている2個を含め75−nで示し、他の第1の段差75形状は省略している。
In the
第2の段差78(の作る空気溜まりS2)は、第1の段差75(の作る空気溜まりS1)よりも大きな形状で形成されている。言い換えれば、個別液室6に最も近い第2の段差78は、他の第1の段差75同士の間隔よりも広い幅で、且つ、第1のメンテナンスでは個別液室6まで到達しないような深い凹部形状(空気溜まりS2)で形成されている。第2の段差78には、上述した経緯で発生しインク供給経路Xの上流側へ浮かび上がる気泡70を捕捉し保持する下向き凹部状の空気溜まりS2が形成されている。この構成により、従来問題となっていたように、意図しないときにときに誤って気泡を個別液室6に侵入させることがない。
The second step 78 (made by the air reservoir S2) is formed in a larger shape than the first step 75 (made by the air reservoir S1). In other words, the
ここで、共通液室10を構成する上壁面17aについて補説する。個別液室6と共通液室10の供給口25(図6及び図7等参照)の距離(インク供給経路Xに沿う図において左右方向の距離)は、個々の個別液室6により異なる。このため、共通液室供給口近傍の個別液室6でインクを吐出され消費されると、供給口25から距離があるにつれて流速が遅くなり、個別液室6へのインクの供給が間に合わなくなる。供給口25からの距離がある個別液室6にも安定的にインクを供給するため、供給口25から距離があるほど断面積を小さくし、流速を速くすることが望ましい。そのため、図9(b)に示す実施例1等では、供給口25から遠ざかるにつれて共通液室10の上壁面17aがインク供給経路Xの上流から下流側にいくにつれ徐々に下がるように傾斜(図において左下がりの傾斜)する傾斜面としている。この構成によって、供給口25から距離があるほど共通液室10の断面積を小さくしている。第1の段差75及び第2の段差78の形成部位は、気泡70の発生・成長・移動する経過を考慮し、図10で説明する技術事項から考えて、インク供給経路Xの上流から下流側に沿う共通液室10の上記した傾斜面の上壁面17aであることが望ましい。
なお、図9(a)に示した従来例の個別液室110の上壁面117aも、図9(b)に示す実施例1等の上壁面17aと同様に、インク供給経路Xの上流から下流側にいくにつれ徐々に下がるように傾斜(図において左下がりの傾斜)する傾斜面としている。
Here, a supplementary explanation will be given on the
Note that the
以下、後述の実施例を示す各図では、図の簡明化のため、第1の段差75に形成される空気溜まりS1、及び第1の段差78に形成される空気溜まりS2は、その図示を省略し、図9(b)のみに示すこととする。
複数のn個の第1の段差75(の作る空気溜まり)は、以下の各図では全て同じ形状に描かれているが、第2の段差78(の作る空気溜まりS2)と比べて小さければ、異なる形状のものでもよい。
Hereafter, in each figure which shows the below-mentioned Example, the air reservoir S1 formed in the 1st level |
The plurality of n first steps 75 (air reservoirs created) are all drawn in the same shape in the following drawings, but are smaller than the second step 78 (air reservoir S2 created). Different shapes may be used.
第1の段差75及び第2の段差78の形状は、図9(b)に示したような断面形状で、下方が開口した凹部状のほぼ三角形状の空気溜まりS1、S2を作る形状に限られない。即ち、インク供給経路Xの上流側へ浮かび上がる気泡70を捕捉し保持する形状であれば、多少変形した形状であってもよく、溝状、半円ないし半楕円形状でもよい。図9(b)に示した第1の段差75及び第2の段差78の形状は、図10で説明するように、浮力を考慮し気泡を移動させる形状としては、他の形状と比較して優れていると考えられる。また、最近では半導体プロセスやマイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム(MEMS)の進歩により、レーザ加工を含め、第1の段差75及び第2の段差78の形状であれば溝形状を作る場合と比べ製作も比較的容易である。
The shape of the
第1の段差75及び第2の段差78の大きさ・寸法については、特に規定しなかったが、上記基本的な機能を発揮できる大きさ・寸法であればよい。なお、大きさ・寸法の設定・設計に当たっては、液体であるインク中の気泡の成長を観察し、試験等を行った上で最適な大きさ・寸法の範囲を設計することが好ましい。
The size and dimensions of the
図10を参照して、記録ヘッド34を備えた画像形成装置100で実行される実施例1の動作を説明する。図10では、インク供給経路Xの最下流側に形成された第2の段差78(以下、単に「段差78」ともいう)が1個、インク供給経路Xの上流側に形成された第1の段差75(以下、単に「段差75」ともいう)が4個、合計5個である場合について説明する。
図10(a)には、上述した経緯で発生したインク供給経路Xの上流側へ浮かび上がる気泡70が示されている。ここで、図8で説明したような第1のメンテナンスが1回実施されると、図10(b)に示すように、気泡70は排出されるインクの流れに乗ってインク供給経路Xの下流側へ流れて、破線で示す位置に進む。その後、破線で示す位置まで進んだ紀行70は、気泡70自身の浮力によって1段目の段差75−1の図示しない空気溜まりに捕捉(トラップ)され保持される。
With reference to FIG. 10, the operation of the first embodiment executed by the
FIG. 10A shows a
更に、3回(計4回)の第1のメンテナンスが実施されると、上述したと同様の経過を辿り、図10(c)に示すように、気泡70は4段目の段差75−1の図示しない空気溜まりにトラップされ保持される。このように、第1のメンテナンスが実施される毎に、気泡70は一段一段インク供給経路Xの下流側へ進んでいく。このような構成がないと、気泡70がその浮力で一番上まで浮き上がってしまい、共通液室10が気泡だらけになり、回復不可能な不具合につながってしまう。
Further, when the first maintenance is performed three times (four times in total), the same process as described above is followed, and as shown in FIG. Are trapped and held in an air pocket (not shown). In this way, each time the first maintenance is performed, the
図10(c)に示す状態から、更に、1回(計5回)の第1のメンテナンスが実施されると、図10(d)に示すように、気泡70は排出されるインクの流れに乗ってインク供給経路Xの最下流側へ流れて、第2の段差78の図示しない空気溜まりにトラップされ保持される。上述した第1のメンテナンスのインク排出性能から、これ以上第1のメンテナンスを何度実施しても第1のメンテナンスではインク排出量が少ない。そのため、図10(d)に示すような状態までしか気泡70は下流に進まず、意図しないときにときに誤って個別液室6に侵入することはない。そのため、吐出不良を引き起こさない。
When the first maintenance is performed once (five times in total) from the state shown in FIG. 10C, as shown in FIG. It rides and flows to the most downstream side of the ink supply path X, and is trapped and held in an air reservoir (not shown) of the
図10(d)に示す状態(第2の段差78の上記空気溜まりに蓄積されている状態)にある気泡70は、第2のメンテナンスを実施することにより、第2のメンテナンスはインク排出量が多いため、個別液室6を経由してノズル4から外へ排出される。
The
上記したとおり、第1のメンテナンスによるインク排出によって、第1の段差75内に存在する気泡70は第1の段差75よりもインク供給経路Xの下流側へ流れるとともに、第2の段差78内に存在する気泡70は第2の段差78からインク供給経路Xの下流側へ流れないように構成されている。また、第2のメンテナンスによるインク排出によって、第2の段差78内に存在する気泡70は第2の段差78よりインク供給経路Xの下流側へ流れるように構成されていた。
As described above, the air bubbles 70 existing in the
実施例1では、第1及び第2のメンテナンスが実行される制御構成及び動作タイミング等について説明を省略したが、例えば、図12の制御構成とほぼ同様(実施例1では温度センサ59のみ不要)であり、制御手段50の指令の下に適宜のタイミングで実行される。
In the first embodiment, the description of the control configuration and operation timing in which the first and second maintenance are performed is omitted, but for example, almost the same as the control configuration in FIG. 12 (only the
上記したとおり、本実施例1によれば、インク排出動作のときにだけ気泡を共通液室から個別液室へ侵入させ、気泡の排出を確実に行うことができる。これにより、気泡を排出する動作でないときに意図せず気泡を共通液室から個別液室に侵入させないので、吐出不良の発生を未然に防止することができる。換言すれば、本実施例1を含め後述の実施例等によれば、ノズル安定性(ノズルダウンのしにくさ)の向上と、ノズル回復性(メンテナンスでの治りやすさ)の向上との両方とも達成している。 As described above, according to the first embodiment, bubbles can be surely discharged by allowing bubbles to enter the individual liquid chamber from the common liquid chamber only during the ink discharging operation. Thereby, when it is not the operation | movement which discharges | emits a bubble, since a bubble is not made to invade into an individual liquid chamber from a common liquid chamber, generation | occurrence | production of discharge failure can be prevented beforehand. In other words, according to the examples described later including the first embodiment, both the improvement of nozzle stability (hardness of nozzle down) and the improvement of nozzle recoverability (hardness of maintenance) are improved. Both have been achieved.
[変形例1]
図11を参照して、実施例1の変形例1について説明する(請求項3)。図11(a)は、変形例1の記録ヘッドの要部を一部破断・省略した断面図、図11(b)は、第1及び第2の段差の傾斜面の傾斜の度合いに係る気泡に作用する力を説明する図である。
変形例1は、実施例1と比較して、図11(a)及び図11(b)に示すように、インク供給経路Xの下流側における第2の段差78の傾斜面78aは、第1の段差75の傾斜面75aよりも傾斜の度合いが急である点が相違する。この相違点以外の変形例1は、実施例1と同様である。
[Modification 1]
A first modification of the first embodiment will be described with reference to FIG. 11 (Claim 3). FIG. 11A is a cross-sectional view in which the main part of the recording head of the first modification is partially broken and omitted, and FIG. 11B is a bubble related to the degree of inclination of the inclined surfaces of the first and second steps. It is a figure explaining the force which acts on.
In the first modification, as shown in FIGS. 11A and 11B, the
図11(b)に示すように、第2の段差78側では、その傾斜面78aに接する気泡70に働く浮力78F1によって、排出力に抗う力の成分である分力78F2が生じる。一方、第1の段差75側では、その傾斜面75aに接する気泡70に働く浮力75F1によって、排出力に抗う力の成分・分力75F2が生じる。図から明らかのように、第2の段差78側の排出力に抗う力の成分である分力78F2が、第1の段差75側の排出力に抗う力の成分・分力75F2よりも大きくなる(78F2>75F2)。これにより、第1のメンテナンス時に意図せず個別液室に気泡を侵入させてしまうことを未然に防止することができる。
As shown in FIG. 11B, on the
[実施例2]
図12及び図13を参照して、本発明の実施例2について説明する(請求項4、請求項5、請求項6)。図12は、実施例2の要部の制御構成を示すブロック図である。図13は、実施例2の制御内容を説明する線図である。
実施例2は、上記実施形態及び実施例1と比較して、図12に示すように、記録ヘッド34の温度を検知する温度センサ59を用いる点、記録ヘッド34の温度に基づいて第1及び第2のメンテナンス手段を制御する制御手段50を用いる点が主に相違する。温度センサ59は、例えば熱電対で構成されていて、図1に示す記録ヘッド34の近傍に配設されており、記録ヘッド34の温度を検知するヘッド温度検知手段として機能する。制御手段50は、温度センサ59により検知された記録ヘッド34の温度が予め設定された上昇温度差に係る閾値を超えたときに、インク排出を実行するように第1及び第2のメンテナンス手段を制御する機能を有する。
[Example 2]
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 12 and 13 (
Compared with the above embodiment and Example 1, Example 2 uses a
制御手段50は、図12に示す温度センサ59からの情報(データ信号)に基づいて、第1、第2のメンテナンス手段である供給ポンプ38及び/又は維持ポンプ68の作動を制御する機能を有する。また、制御手段50は、図12に示すエンコーダセンサ66からの情報(データ信号)に基づいて、主走査モータ54の駆動を制御することにより、図1に示したキャリッジ33の移動位置及び停止位置を制御している。
The control means 50 has a function of controlling the operation of the
制御手段50は、図12に示すように、CPU50a、図示しないI/O(入出力)ポート、PROM等を含むROM50b、RAM50c及びタイマ50d等を備え、それらが信号バスによって接続された構成を有するマイクロコンピュータを具備している。CPU50aは、制御手段50により実行される上記制御を行うための演算機能及び制御機能を有する。ROM50bには、CPU50aの演算機能及び制御機能を発揮するためのプログラムや、CPU50aの演算機能及び制御機能を発揮するための関係データ(例えば上昇温度差に係る閾値を求めるための計算式等)が予め記憶されている。
RAM50cは、例えば電池等によってバックアップされていて、温度センサ59により検知された記録ヘッド34の温度等を随時記憶保持することができると共に、CPU50aを介して各種データ・オンオフ信号等を随時記憶する機能を有する。タイマ50dは、例えば電池等によってバックアップされていて、図13に示す時間を計時して保持する計時手段として機能する。
As shown in FIG. 12, the
The
前述したように液体であるインクの温度を上昇させると、インクに溶けていた空気が気泡となって発生する。上昇した温度差によってその気泡の発生量は異なるため、温度センサ59により検知・計測された温度上昇に基づいて、第1及び第2のメンテナンスを実施することで、記録ヘッド34のノズル4への気泡進入防止性能は格段に上昇する。そこで、実施例2では、図13に示すように、記録ヘッド34の温度変化を温度センサ59で常時或いは随時監視し、上昇温度差が予め設定された温度差閾値を超えた場合に、第1のメンテナンスや第2のメンテナンスを実施するという判断を実行するものである。
なお、インクの温度が上昇して発生した気泡の排出については、上記した実施例1と同様のプロセス・経過で問題なく排出される。
As described above, when the temperature of the ink, which is a liquid, is raised, air dissolved in the ink is generated as bubbles. Since the amount of generated bubbles varies depending on the increased temperature difference, the first and second maintenance operations are performed on the basis of the temperature increase detected and measured by the
In addition, regarding the discharge of bubbles generated due to an increase in the temperature of the ink, it is discharged without any problem in the same process and progress as in the first embodiment.
上記したとおり、本実施例2によれば、記録ヘッドの温度上昇時に発生した気泡をタイミングよく確実に排出することができる。 As described above, according to the second embodiment, the bubbles generated when the temperature of the recording head rises can be surely discharged with good timing.
上述の実施例2に加えて、以下のように構成してもよい。即ち、第1の段差75を複数有し、制御手段50は、上記上昇温度差に係る閾値を超えたときに、第1のメンテナンス手段が第1の段差の数と同じ回数インク排出を実行するように制御し、その後に、第2のメンテナンス手段がインク排出を実行するようにしてもよい。
上記したように構成すれば、気泡が発生してから少し排出側の段差に進めて排出しやすい状態で第2のメンテナンスを実施することで、より気泡の排出性を向上させることができる。
In addition to the second embodiment described above, the following configuration may be used. That is, there are a plurality of
If comprised as mentioned above, the bubble discharge | emission property can be improved more by implementing 2nd maintenance in the state which advances to the level | step difference of the discharge side a little after bubble generation and is easy to discharge.
[実施例3]
図14を参照して、本発明の実施例3について説明する(請求項1)。図14は、実施例3を示す記録ヘッドの要部の断面図である。
図14に示す実施例3は、第2の段差78がインク供給経路Xの最下流側になく、インク供給経路Xの上流側に形成された第1の段差75より段差数の少ない、第1の段差75の大きさと同等の第3の段差76をインク供給経路Xの最下流側に配置したものである。実施例3の第1及び/又は第2のメンテナンスは、実施例1と同様に実行される。
[Example 3]
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 14 is a cross-sectional view of a main part of the recording head showing the third embodiment.
In the third embodiment illustrated in FIG. 14, the
第2の段差78よりインク供給経路Xの最下流側に配置された第3の段差76の段差数が、第2の段差78より上流側に配置された第1の段差75の段差数に比べて小さいほうが、気泡排出動作時の気泡排出効率の観点から効果的である。
実施例3によれば、実施例1等で詳述した技術内容から同実施例1と同様の効果を奏することは無論である。
The number of steps of the
According to the third embodiment, it is needless to say that the same effects as those of the first embodiment can be obtained from the technical contents detailed in the first embodiment.
以上本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態及び実施例に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。例えば、上記実施形態と実施例1ないし3と変形例1とを適宜組み合わせたものであってもよい。
The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the specific embodiments and examples described above, and is described in the claims unless specifically limited by the above description. Various modifications and changes can be made within the scope of the present invention. For example, the above embodiment, Examples 1 to 3 and
例えば、本発明を適用する画像形成装置は、上述のタイプの画像形成装置に限らず、他のタイプの画像形成装置であってもよい。即ち、本発明を適用する画像形成装置は、複写機、ファクシミリの単体、あるいはこれらの複合機、これらに関するモノクロ機等の複合機であってもよい。その他、本発明を適用する画像形成装置は、電気回路形成に用いられる画像形成装置、バイオテクノロジー分野において所定の画像を形成するのに用いられる画像形成装置であってもよい。圧力発生手段としては、上記実施形態例の圧電素子等の電気機械変換素子で構成されるものに限らず、ヒータ等の電気熱変換素子等でもよい。 For example, the image forming apparatus to which the present invention is applied is not limited to the type of image forming apparatus described above, and may be another type of image forming apparatus. In other words, the image forming apparatus to which the present invention is applied may be a copier, a single facsimile, or a complex machine of these, or a complex machine such as a monochrome machine related thereto. In addition, the image forming apparatus to which the present invention is applied may be an image forming apparatus used for forming an electric circuit or an image forming apparatus used for forming a predetermined image in the biotechnology field. The pressure generation means is not limited to the electromechanical conversion element such as the piezoelectric element of the above embodiment, but may be an electrothermal conversion element such as a heater.
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。 The effects described in the embodiments of the present invention are only the most preferable effects resulting from the present invention, and the effects of the present invention are limited to those described in the embodiments of the present invention. is not.
1 ノズル板
2 流路板
3 振動板部材
4 ノズル
5 ノズル連通路
6 個別液室
7 供給路
10 共通液室
12 圧電部材
13 ベース部材
17 フレーム部材
17a 共通液室の上壁面
20 圧電アクチュエータ(圧力発生手段)
25 供給口
26 フィルタユニット
34 記録ヘッド(液滴吐出ヘッドの一例)
35 サブタンク
36 供給チューブ
38 供給ポンプ
50 制御手段
59 温度センサ(ヘッド温度検知手段の一例)
60 圧送機構(第1及び/又は第2のメンテナンス手段の一例)
64 吸引機構(第1及び/又は第2のメンテナンス手段の一例)
65 インクカートリッジ(メインタンクの一例)
70 気泡
75 第1の段差
75a 第1の段差の傾斜面
76 第3の段差
78 第2の段差
78a 第2の段差の傾斜面
81 維持回復機構
82 キャップ部材
100 画像形成装置
S1,S2 空気溜まり
X インク供給経路(液体供給経路)
DESCRIPTION OF
25
35
60 Pressure feeding mechanism (an example of first and / or second maintenance means)
64 Suction mechanism (an example of first and / or second maintenance means)
65 Ink cartridge (example of main tank)
70 Air bubbles 75
Claims (6)
前記各ノズルに連通して該ノズルに供給する液体が充填される個別液室と、
前記各個別液室内の液体を対応する前記ノズルから吐出する圧力を発生させる圧力発生手段と、
前記各個別液室に液体を供給する共通液室と、
前記共通液室を構成する上壁面における前記各個別液室への液体供給経路の上流側に形成され、前記上流側へ浮かび上がる気泡を捕捉し保持する凹部状の空気溜まりを作る少なくとも1つの第1の段差と、
第1の段差における前記液体供給経路の下流側の前記上壁面に形成され、前記上流側へ浮かび上がる気泡を捕捉し保持する凹部状の空気溜まりを作る第1の段差よりも大きな第2の段差と、
第1及び第2の段差における前記液体供給経路の最下流側の前記上壁面に第1の段差の数よりも少なく形成され、第1の段差の大きさと同等の第3の段差と、を備える液滴吐出ヘッドと、
前記ノズルから液体を排出する第1のメンテナンス手段と、
第1のメンテナンス手段による液体の排出量よりも多くの液体を前記ノズルから排出する第2のメンテナンス手段と、
を有する画像形成装置であって、
第1のメンテナンス手段による液体排出によって、第1の段差内に存在する気泡は第1の段差よりも前記液体供給経路の下流側へ流れるとともに、第2の段差内に存在する気泡は第2の段差から前記液体供給経路の下流側へ流れないように構成され、且つ、第2のメンテナンス手段による液体排出によって、第2の段差内に存在する気泡は第2の段差より前記液体供給経路の下流側へ流れるように構成されている画像形成装置。 A plurality of nozzles for discharging droplets;
An individual liquid chamber filled with a liquid that communicates with each nozzle and is supplied to the nozzle;
Pressure generating means for generating a pressure for discharging the liquid in each individual liquid chamber from the corresponding nozzle;
A common liquid chamber for supplying a liquid to each of the individual liquid chambers;
At least one first air reservoir is formed on the upper wall surface constituting the common liquid chamber on the upstream side of the liquid supply path to the individual liquid chambers, and forms a concave air pocket that captures and holds the bubbles rising to the upstream side. 1 step and
A second step that is formed on the upper wall surface on the downstream side of the liquid supply path in the first step and is larger than the first step that forms a recess-like air pocket that captures and holds the bubbles that float to the upstream side. When,
A third step that is formed on the upper wall surface on the most downstream side of the liquid supply path in the first and second steps, less than the number of the first steps, and is equivalent to the size of the first step. A droplet discharge head;
First maintenance means for discharging liquid from the nozzle;
Second maintenance means for discharging more liquid from the nozzle than the amount of liquid discharged by the first maintenance means;
An image forming apparatus having
Due to the liquid discharge by the first maintenance means, the bubbles existing in the first step flow to the downstream side of the liquid supply path from the first step, and the bubbles existing in the second step become the second It is configured not to flow from the step to the downstream side of the liquid supply path, and the bubbles present in the second step due to the liquid discharge by the second maintenance means are downstream of the liquid supply path from the second step. An image forming apparatus configured to flow to the side.
前記各ノズルに連通して該ノズルに供給する液体が充填される個別液室と、
前記各個別液室内の液体を対応する前記ノズルから吐出する圧力を発生させる圧力発生手段と、
前記各個別液室に液体を供給する共通液室と、
前記共通液室を構成する上壁面における前記各個別液室への液体供給経路の上流側に形成され、前記上流側へ浮かび上がる気泡を捕捉し保持する凹部状の空気溜まりを作る少なくとも1つの第1の段差と、
第1の段差における前記液体供給経路の最下流側の前記上壁面に形成され、前記上流側へ浮かび上がる気泡を捕捉し保持する凹部状の空気溜まりを作る第1の段差よりも大きな第2の段差と、を備える液滴吐出ヘッドと、
前記ノズルから液体を排出する第1のメンテナンス手段と、
第1のメンテナンス手段による液体の排出量よりも多くの液体を前記ノズルから排出する第2のメンテナンス手段と、
を有する画像形成装置であって、
第1のメンテナンス手段による液体排出によって、第1の段差内に存在する気泡は第1の段差よりも前記液体供給経路の下流側へ流れるとともに、第2の段差内に存在する気泡は第2の段差から前記液体供給経路の下流側へ流れないように構成され、且つ、第2のメンテナンス手段による液体排出によって、第2の段差内に存在する気泡は第2の段差より前記液体供給経路の下流側へ流れるように構成されている画像形成装置。 A plurality of nozzles for discharging droplets;
An individual liquid chamber filled with a liquid that communicates with each nozzle and is supplied to the nozzle;
Pressure generating means for generating a pressure for discharging the liquid in each individual liquid chamber from the corresponding nozzle;
A common liquid chamber for supplying a liquid to each of the individual liquid chambers;
At least one first air reservoir is formed on the upper wall surface constituting the common liquid chamber on the upstream side of the liquid supply path to the individual liquid chambers, and forms a concave air pocket that captures and holds the bubbles rising to the upstream side. 1 step and
A second step larger than the first step is formed on the upper wall surface on the most downstream side of the liquid supply path in the first step and creates a concave air pocket that captures and holds the bubbles rising to the upstream side. A droplet discharge head comprising a step, and
First maintenance means for discharging liquid from the nozzle;
Second maintenance means for discharging more liquid from the nozzle than the amount of liquid discharged by the first maintenance means;
An image forming apparatus having
Due to the liquid discharge by the first maintenance means, the bubbles existing in the first step flow to the downstream side of the liquid supply path from the first step, and the bubbles existing in the second step become the second It is configured not to flow from the step to the downstream side of the liquid supply path, and the bubbles present in the second step due to the liquid discharge by the second maintenance means are downstream of the liquid supply path from the second step. An image forming apparatus configured to flow to the side.
第1及び第2の段差は、前記液体供給経路の上流側から下流側に向けて低くなる傾斜面をそれぞれ備えており、
第2の段差の前記傾斜面は、第1の段差のそれよりも傾斜の度合いが急であることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1 or 2,
The first and second steps each have an inclined surface that decreases from the upstream side to the downstream side of the liquid supply path,
2. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the inclined surface of the second step has a steeper degree than that of the first step.
前記液滴吐出ヘッドに供給する液体を収容するサブタンク、該サブタンクに供給する液体を収容するメインタンクから前記サブタンクへと液体を加圧して供給する圧送機構と、前記複数のノズルを覆いキャッピングするためのキャップ部材、該キャップ部材と連通し、該キャップ部材内を負圧にすることで前記複数のノズルから液体を排出する吸引機構との何れか一方の機構を有し、
第1及び第2のメンテナンス手段による前記液体排出は、前記圧送機構及び/又は前記吸引機構により行われることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 3,
A sub-tank for storing liquid to be supplied to the droplet discharge head, a pressure feeding mechanism for pressurizing and supplying liquid from a main tank for storing liquid to be supplied to the sub-tank to the sub-tank, and for covering and capping the plurality of nozzles Any one of a suction member that discharges liquid from the plurality of nozzles by communicating with the cap member and making the inside of the cap member negative pressure,
The liquid discharge by the first and second maintenance means is performed by the pressure feeding mechanism and / or the suction mechanism.
前記液滴吐出ヘッドの温度を検知するヘッド温度検知手段と、
前記ヘッド温度検知手段により検知された前記液滴吐出ヘッドの温度が予め設定された上昇温度差に係る閾値を超えたときに、前記液体排出を実行するように第1及び第2のメンテナンス手段を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 4,
Head temperature detecting means for detecting the temperature of the droplet discharge head;
When the temperature of the droplet discharge head detected by the head temperature detection unit exceeds a preset threshold value related to the rising temperature difference, the first and second maintenance units are configured to execute the liquid discharge. Control means for controlling;
An image forming apparatus comprising:
前記制御手段は、前記上昇温度差に係る閾値を超えたときに、第1のメンテナンス手段が第1の段差の数と同じ回数前記液体排出を実行するように制御し、その後に、第2のメンテナンス手段が前記液体排出を実行するように制御することを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 5.
The control means controls the first maintenance means to perform the liquid discharge as many times as the number of the first steps when the threshold value related to the rising temperature difference is exceeded, and then the second maintenance means An image forming apparatus, wherein a maintenance unit controls the liquid discharge.
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