(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク貯蔵手段の大気開放口を封止し、またインクジェット式記録ヘッドをキャッピング手段により封止して前記インク貯蔵手段から前記記録ヘッドへのインクの流動を阻害する第１の工程と、前記キャッピング手段に接続されたインク吸引手段により前記記録ヘッド及び前記インク貯蔵手段に負圧を作用させて前記記録ヘッド及び前記インク貯蔵手段のインクに溶存している空気を気泡として遊離させて前記インク貯蔵手段の空間に排出する第２の工程と、
からなるインクジェット式記録装置のインク供給路の気泡排除方法。
【請求項２】
前記第２の工程の後、前記大気開放口の封止を解いて前記インク貯蔵手段を大気に連通させて前記記録ヘッドに大気圧と前記インク吸引手段の吸引圧との差圧を作用させ、前記記録ヘッドの気泡を前記キャッピング手段に排出させる第３の工程を備えた請求項１に記載のインクジェット式記録装置のインク供給路の気泡排除方法。
【請求項３】
前記第３の工程の後、前記インク貯蔵手段の大気開放口を封止し、またインクジェット式記録ヘッドをキャッピング手段により封止して前記インク吸引手段により一定時間、前記記録ヘッド及び前記インク貯蔵手段に負圧を作用させる第４の工程と、前記インク吸引手段による残圧での前記インク貯蔵手段から前記記録ヘッドへのインクの流動が停止した時点で、前記インク貯蔵手段の大気開放口を開放して前記インク貯蔵手段を大気に開放させる第５の工程と、前記キャッピング手段による前記記録ヘッドの封止を解除する第６の工程とを備えた請求項１に記載のインクジェット式記録装置のインク供給路の気泡排除方法。
【請求項４】
記録用紙の幅方向に往復動するキャリッジと、該キャリッジに搭載されたインクジェット式記録ヘッドと、該記録ヘッドにインクを供給するための大気開放口を備え前記キャリッジに搭載されるインクカートリッジと、非印字領域に設けられ、前記記録ヘッドを封止するキャッピング手段と、該キャッピング手段に負圧を作用させる吸引手段とを備えたインクジェット式記録ヘッドにおいて、
前記記録ヘッドが前記キャッピング手段により封止される位置で、前記インクカートリッジの前記大気開放口を選択的に封止するカートリッジ封止手段を備え、前記カートリッジ封止手段により前記大気開放口を封止するとともに、前記吸引手段により前記記録ヘッド、及び前記インクカートリッジに負圧を作用させて前記インクカートリッジ内のインクに溶存している空気を気泡として遊離させて前記インクカートリッジの空間に排出するインクジェット式記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノズル開口からインク滴を吐出して記録媒体にパターンを印刷するインクジェット式記録装置のインク流路中の気泡排除技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット式記録装置は、圧電振動子や発熱素子等のアクチュエータにより圧力発生室のインクを加圧してノズル開口からインク滴を吐出させるように構成された記録ヘッドを使用しているため、印刷期間中においてインク滴の吐出の少ないノズル開口にあっては、インクの更新が行われないため、このノズル開口のインクの粘度が上昇して全体としての印刷品質を低下させる。
【０００３】
このような問題を解消するため、印刷動作が一定時間、例えば２０秒間継続するごとに、記録ヘッドを、非印刷領域の待機位置に設けられているキャッピング装置のインク受けに移動させて、ノズル開口から印刷データに関わりなくインク滴を吐出させるフラッシング操作や、またノズル開口をキャッピング装置により封止して負圧を作用させ、ノズル開口から強制的にインクを排出させる操作が行われている。
【０００４】
特に、後者のノズル開口からのインクの強制的なインクの排出操作は、ノズル開口近傍の増粘したインクを確実に排除できるばかりでなく、記録ヘッド等のインク流路に存在する気泡をも排除することができる。
【０００５】
ところで、アクチュエータとして圧電振動子を使用するインクジェット式記録ヘッドにあっては、圧電振動子の変位によって圧力発生室の容積を機械的に変化させてインク滴を吐出させているため、圧電振動子に印加する信号の大きさを制御することによりインク滴のインク量を精密に調整でき、このため高密度でのドットの形成が必要とされる画像印刷に最適な記録装置を構成することが可能である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような圧電振動子の微妙な変位をインク滴のインク量に反映させるためには、記録ヘッド内のインクの流体特性、特に圧縮率や弾性率を一定に維持する必要がある。すなわち、液体であるインクに大量の気体が溶存していると、インクのみかけ上の圧縮率が増大するため、圧電振動子の変位をインクの圧力変化に反映させることができなくなり、インク滴の吐出特性が変化する。このような不都合を防止するため、インクカートリッジに収容するインクを脱気するとともに、気体の溶存量が増加するのを防止するためにインクカートリッジを遮気性容器に収容することが行われている。
【０００７】
しかしながら、記録装置に装着された段階では、記録ヘッドへのインクを流入を可能ならしめるための大気開放孔から空気がインクカートリッジに侵入してインクに溶解する。インクに溶存する空気は、時間の経過とともに増大し、インク滴吐出のために圧力発生室に生じる圧力変化によりキャビテーションを発生させ、遮気性容器から開封した直後のインクカートリッジのインクに比較してインク滴生成の信頼性を著しく低下させる。
【０００８】
また長期間の使用中には圧力発生室や流路に気泡が発生するが、これらの気泡を排除する場合においても、インクカートリッジのインクへの空気の溶存量が少ない場合には、圧力発生室のインクをインクカートリッジのインクと強制的に置換させることにより、気泡をインクに溶存させて簡単に消滅させることができるのに対して、インクカートリッジのインクへの空気の溶存量が増大した場合には、気泡をインクに溶存させることが不可能となり、インクの流れに乗せてノズル開口から排出させる必要上、気泡排除のために大量のインクを消費するという問題がある。
【０００９】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは記録ヘッド等の流路に浸入した気泡を少ないインク量で確実に排除でき、また記録装置に装着されたインクカートリッジのインクの脱気度を回復することができるインク供給路の気泡排除方法を提案することである。
また、本発明の他の目的は上記気泡排除方法を実行するのに適したインクジェット式記録装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このような問題を解消するために本発明においては、インク貯蔵手段の大気開放口を封止し、またインクジェット式記録ヘッドをキャッピング手段により封止して前記インク貯蔵手段から前記記録ヘッドへのインクの流動を阻害する第１の工程と、前記キャッピング手段に接続されたインク吸引手段により前記記録ヘッド及び前記インク貯蔵手段に負圧を作用させて前記記録ヘッド及び前記インク貯蔵手段のインクに溶存している空気を気泡として遊離させて前記インク貯蔵手段の空間に排出する第２の工程と、を備えるようにした。
【００１１】
【作用】
インク貯蔵手段の内圧が吸引手段の吸引圧と平衡するまでは、記録ヘッド等の気泡をインクに溶存させながらインクとともに排出させる。また平衡後はインクを排出することなくインク貯蔵手段のインクに溶存している気体を遊離させてインク貯蔵手段の空間に排出させてインクを脱気する。これにより、インクカートリッジの装着期間に関わりなくインクの脱気度を維持して、インク滴の吐出性能の維持と、気泡のためのインク消費量を低減することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例に基づいて説明する。
図１は本発明が適用されたインクジェット式記録装置の一実施例を示すもので、図中符号１はキャリッジで、タイミングベルト２を介してモータ３に接続され、ガイド部材４に案内されてプラテン５の軸方向に往復動可能に構成されている。
【００１３】
キャリッジ１の記録用紙６に対向する側には、記録ヘッド７が設けられ、また上面には記録ヘッド７にインクを供給するインクカートリッジ８が搭載されている。
【００１４】
非印字領域には、記録ヘッド７のノズル開口を封止するキャッピング装置１０が設けられていて、休止期間中のノズル開口の乾燥を防止する封止手段として機能する他、フラッシング操作時のインク受けとして機能したり、また吸引ポンプ１１からの負圧を記録ヘッド７に作用させ、記録ヘッド７からインクを強制的に排出させるインク吸引手段としての機能を備えている。
【００１５】
図２は、インクカートリッジの一実施例を示すものであって、キャリッジ１に設けられたカートリッジ受け部１ａに着脱可能な容器９を、仕切り板９ａで２つの部屋１０、１１に仕切って底部の通孔９ｂを介して連通させ、一方の部屋１０にインクを直接収容し、また他方の部屋１１にインクを吸収した弾性多孔質材１２を収容し、さらに容器９の開口を大気連通口８ａを備えた蓋体８で封止し、インク室１０のインクを多孔質材１２を介してインク供給口１３から記録ヘッドに供給できるように構成されている。
【００１６】
一方、記録ヘッド７は、インク供給路１４に連通するインク供給針１５を備え、インク供給口１３のパッキン１６を介してインクカートリッジ８に気密的に接続するように構成されている。
【００１７】
再び図１に戻って、図中符号２０は、インクカートリッジ封止手段で、記録ヘッド７がキャッピング状態におかれた場合にインクカートリッジ８の大気連通口８ａを封止できるように構成されている。
【００１８】
図３は、カートリッジ封止手段の一実施例を示すものであって、図中符号２１は、軸２２により回動可能に軸支されたアームで、一端にはインクカートリッジ８の大気開放口８ａに対向するようにゴム等の弾性材料からなる封止部材２３が設けられ、また他端には常時は封止部材２３をインクカートリッジ８の移動経路から待避させる方向に付勢するバネ２４と、駆動信号によりバネ２４の付勢力に打勝って封止部材２３をカートリッジ８の大気開放口８ａに弾圧させる駆動部材２５とを設けて構成されている。
【００１９】
この実施例において、印刷が所定時間継続して記録ヘッド７のインク吐出回復操作が必要になると、キャリッジ１をキャッピング装置１０に向けて移動させる。この時点では図４（イ）に示したようにカートリッジ封止手段２０のアーム２１はバネ２４に付勢されてカートリッジ８の移動経路から待避しているから、キャリッジ１及び記録ヘッド７は移動を妨げられることなく、キャッピング装置１０に対向する位置まで移動する。この状態で記録ヘッド７に印刷時と同様の駆動信号を印加して全てのノズル開口からインク滴を吐出させる。
【００２０】
これにより、ノズル開口近傍の増粘したインクがキャッピング装置１０に排除され、以後、インク滴を正常に吐出することが可能となる。
【００２１】
一方、休止状態が長期間継続したり、また印刷の途中でインク滴が正常に吐出しなくなった場合には、キャリッジ１をキャッピング装置１０に移動させて記録ヘッド７をキャッピング装置で封止する。続いて駆動部材２５を付勢すると、アーム２１が回動して図４（ロ）に示したように封止部材２３がカートリッジ８の大気開放口８ａに弾圧される。
【００２２】
この状態でインク吸引ポンプ１１を作動させてキャッピング装置１０に負圧を作用させると、インクカートリッジ８の空気溶存量が比較的少ないインクが記録ヘッド７に流れ込み、記録ヘッド７に浸入している気泡をインクに溶存させて縮小させたり、またインク流れに乗せてノズル開口からインクとともにキャッピング装置１０に排出される。
【００２３】
この状態ではカートリッジ８の大気開放口８ａが封止部材２３により封止されて大気との連通が断たれているため、インクカートリッジ８は、インクの過度な流出を生じることなく、インク吸引ポンプ１１の吸引力に平衡するまで減圧される。この減圧によりカートリッジ８のインクに溶存している空気が気泡となって遊離し、カートリッジ８の空間に排出され、大気連通孔８ａから外部に排出される。これによりカートリッジ８のインクの脱気度が回復して、インク吐出性能を左右する流体特性が元の状態に回復する。
【００２４】
所定の脱気度が得られた段階で、必要に応じて駆動部材２５を短時間消勢すると、アーム２１がバネ２４の付勢力により回動して封止部材２３をカートリッジ８から離れ、カートリッジ８のインクが大気開放口８ａを介して大気に連通する。これにより、記録ヘッド７のノズル開口側とカートリッジ側との間に大きな差圧が発生し、記録ヘッドのインクが短時間、高速度で流れ、吸引だけでは排除しきれなかった記録ヘッドの気泡がキャッピング装置１０に排出される。
【００２５】
所定時間が経過すると、駆動部材２５を再び付勢してカートリッジ８のインクと大気との連通を断つ。この状態でさらに一定時間、インク吸引ポンプ１１を作動させてからポンプ１１を停止させる。ポンプ停止後の残圧による記録ヘッド７からのインクの排出が停止した時点で、駆動部材２５を消勢してインクカートリッジ８を大気に連通させてインクカートリッジ８を先に大気圧に復帰させる。その後、記録ヘッド７をキャッピング装置１０から開放する。これにより記録ヘッド７からカートリッジ８へのインクの逆流を防止してインク吐出回復操作を終了する。
【００２６】
このようにして、インクカートリッジのインクが十分に脱気された後においては、気泡をインクに溶存させて簡単に消滅させ、このインクだけを排出することにより気泡を流路から排出することができ、気泡排除のためのインク消費量を低減することができる。これに対してカートリッジのインクへの空気の溶存量が多い場合には、インクの流れに気泡を乗せる必要上、インクの消費量が多くなる。
【００２７】
なお、上述の実施例においては、カートリッジを２つの部屋に分けてインクを弾性多孔質材を介して供給するものに付いて説明したが、インクだけを収容したものや、また多孔質材だけを収容したものに適用しても同様の作用を奏することは明らかである。
【００２８】
また、上述の実施例においてはキャリッジにインクカートリッジを搭載する形式の記録装置に例を採って説明したが、インクカートリッジ３０を基台に設置し、またキャリッジに圧力変動を吸収するダンパー機能を備えたサブタンク３１を搭載し、インクチューブ３２によりインクカートリッジ３０とサブタンク３１とを接続してサブタンク３１を介してインクを記録ヘッド３３に供給する形式の記録装置にあっては、インクチューブ３２の途中にバルブ３４を設け、バルブ３４によりインクカートリッジ３０との連通を断って記録ヘッド３４に負圧を作用させ、当面印刷に必要なインクが貯蔵されているサブタンク３１やインクチューブ３２のインクだけを脱気するようにしてもよい。
【００２９】
これによれば、記録ヘッド３５の奥に存在する気泡が排除できるばかりでなく、サブタンク３１やインクチューブ３２の、当面の印刷を賄うに十分な量のインクを十分に脱気することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す図である。
【図２】同上装置のインクカートリッジの一実施例を示すものである。
【図３】同上装置におけるインクカートリッジ封止手段の一実施例を示す図である。
【図４】図（イ）、（ロ）は、それぞれ封止手段がインクカートリッジから待避している状態と、インクカートリッジを封止している状態を示す図である。
【図５】本発明の他の実施例を示す図である。
【符号の説明】
１  キャリッジ
７  インクジェット式記録ヘッド
８  インクカートリッジ
８ａ  大気開放口
１０  キャッピング装置
１１  インク吸引ポンプ
２０  カートリッジ封止手段
２１  アーム
２３  封止部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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