(57)【要約】【課題】  キャリッジに搭載された記録ヘッド内に液室を搭載したインクジェット記録装置において、液室内のインク内顔料成分の沈降を解消し、信頼性の高いインクジェット記録装置を提供すること【解決手段】  キャリッジに搭載された記録ヘッド１００はノズル１０５をもつ第一の液室１０１と、外部から制御可能な負圧発生手段であるダイヤフラム１１１をもつ第二の液室１１０と、接続流路をそれぞれ一方向に開閉する開閉弁A１３０と開閉弁B１３１と室内の体積変化をさせる柔軟部材で形成されたダイヤフラムポンプ１２１で構成されるポンプ室からなり、第一の液室→ポンプ室→第二の液室→第一の液室というようにインクの循環を行う手段を構成する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
着脱可能に固定されインクを供給するインクタンクと、キャリッジに搭載された記録ヘッドは吐出機構をもつの第一の液室と外部から制御可能な負圧発生手段をもつ密閉型の第二の液室をもち、インクを加圧によりインクタンクから第二の液室に供給するインクジェット記録装置であって、ポンプを記録ヘッドにもち、前記負圧発生手段と前記ポンプにより前記第一の液室と前期第二の液室のインクを循環させる手段を記録ヘッドにもち、インクの循環が設定した時間装置が待機状態であった時に実行されることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
前記第一の液室と前記第二の液室が前記ポンプ室を経由してインク循環経路を形成することを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置。
【請求項３】
請求項２記載のインクジェット記録装置において前記ポンプ室が接続流路をそれぞれ一方向に開閉する開閉弁Aと開閉弁Bとポンプ室を体積変化させる柔軟部材で形成されたダイヤフラムポンプで形成されることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項４】
請求項３記載のインクジェット記録装置において前記開閉弁Ａはポンプ室内に開放し、開閉弁Ｂは第二の液室内に開放する一方向弁であることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項５】
前記第一の液室は前記吐出機構に沿って長手方向両端にインクの入り口側に供給フィルターとインク出口側に排出フィルターをもつ一方向流路を形成することを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置。
【請求項６】
前記負圧発生手段と前期ポンプをそれぞれ独立して制御可能であることを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインクを吐出することで記録をおこなうインクジェット記録装置およびそれと同等のものに関するもので、特に待機状態が続いた際に記録品質に問題を発生させるインク内顔料成分の沈降を解消するメカニズムである。
【背景技術】
【０００２】
従来、インクジェット記録装置は、（用紙のような）記録媒体を横切って往復運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利用することが多い。記録ヘッドが記録媒体を横切って運動するにつれて、制御電子部品が記録ヘッドの吐出部分を起動して、記録媒体上にイメージまたは文字を形成するため吐出ノズルからインク滴を吐出する。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）がおこなう。
【０００３】
一部の記録装置は取り替えることが可能なインクタンクを記録装置本体の一部に収納し、インクタンクに接続された柔軟でしかも中空な流体導管を経由して記録ヘッドにインクを補給する。また、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も見受けられる。その場合記録ヘッド内は微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。
【０００４】
さらに前記のような、インクタンクを記録装置本体の一部に収納し、インクタンクから記録ヘッドに流体導管を経由してインクを補給する記録装置において、キャリッジが往復運動した場合に流体導管内のインクが慣性力を受けるためヘッド内部の圧力が変化し、上記のように記録ヘッド内を微負圧に維持することが困難となる。また、一部の記録装置はインクタンクから記録ヘッドへ加圧することによってインクを供給する。この場合もまた、記録ヘッド内を微負圧に維持する機構が必要である。このような場合、ヘッド内部、または、キャリッジ上、あるいはその両方に一時的にインクを貯留する液室を設け、その内部、あるいは一部に圧力調整弁や可撓性材料、負圧発生機構等を搭載しヘッド内を微負圧に維持する方法が知られている。
【０００５】
インクを貯留する液室を有するインクジェット記録装置において、記録動作を行わずインクの流動が起きない状態が続いた際に、インク内の顔料成分の沈降が発生する場合がある。インク内の顔料成分が沈降した場合、インク内の濃度が均一になっておらず、その状態で記録動作を行った場合、記録媒体に一定の色を形成することが困難となるため、記録品質に問題が発生する場合がある。
【０００６】
顔料成分の沈降を解消する、あるいは沈降を抑制する方法としてインク流路上に循環経路を形成し、インクを流路内で循環させる方法が知られている。
【０００７】
従来のインクジェット記録装置において、流路内でインクを循環する方法を施したものがある（特許文献２参照）。本例によればキャリッジに搭載される記録ヘッドにはインクの流入管と流出管とポンプがあり、ポンプを駆動させることで、インクタンクとヘッドの間でインクを循環させるものである。
【０００８】
しかしながら、前記液室が密封型の場合、ポンプと一方向弁を用いてインクを循環させる場合、一時的に液室内が加圧状態になり、前記メニスカスが破壊されノズルよりインクが溢れてしまう場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平7-266571号公報（第７項、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
キャリッジに搭載された記録ヘッド内に液室を搭載したインクジェット記録装置において、液室内のインク内顔料成分の沈降を解消し、信頼性の高いインクジェット記録装置を提供すること。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
記録装置本体に着脱可能に固定されインクを供給するインクタンクと、キャリッジに搭載された記録ヘッドは吐出機構をもつ第一の液室と外部から制御可能な負圧発生手段をもつ第二の液室をもち、インクを加圧によりインクタンクから第二の液室に供給するインクジェット記録装置において、ポンプを記録ヘッドにもち、前記負圧発生手段と前記ポンプの動作を制御することにより、第一の液室と第二の液室のインクを循環させることでインクを攪拌し、液室内のインク内顔料成分の沈降を解消する手段をもつインクジェット記録装置。
【発明の効果】
【００１２】
顔料沈降対策を、ヘッドの小型化を阻害しない構成で、循環という観点から実現した。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明によるインクジェット記録装置の実施例を示す構成図である。
【図２】本発明によるインクの攪拌動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、本発明のインクジェット記録装置５００を示している。インクジェット記録装置５００は流体導管２５０を経由して取り替え可能なインクタンク２００に接続される記録ヘッド１００を含む。記録ヘッド１００は、流体導管２５０からインクを受け取って、記録装置制御基板４５０の制御下に記録媒体（不図示）上へのインクの吐出を選択的におこなうことを可能にする。
【００１５】
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。流体導管２５０の一端は先端が鋭利な中空管であるインク針２０３がゴム栓２０１に差し込まれることで流体導管２５０へのインクの導出を可能とする。インク針２０３のゴム栓への差込と同時に加圧ポンプ２１０がケースと接続する。加圧ポンプ２１０はケース２０５に加圧空気を送ることで袋体２０２の周囲を加圧し、袋体に収容したインクを流体導管および記録ヘッドに送付する。
【００１６】
記録ヘッド１００は下向きに吐出ノズル１０５をもつ重力方向下方の第一の液室と負圧発生手段をもち重力方向上方にある第二の液室１１０が接続し気密一体的に形成される。
【００１７】
第二の液室１１０は流体導管２５０からのインクを受け取る供給口１１３と第二の液室よりも重力方向下方にある第一の液室１０１と接続する供給フィルター１０２がインクの流路として形成される。
【００１８】
負圧発生手段は柔軟部材であるダイヤフラム１１１とダイヤフラム１１１を変形させるダイヤフラムバネ１１２である。ダイヤフラム１１１は片面が第二の液室内に面し他面が大気に露出されて形成され、第二の液室１１０が体積増となる大気側へダイヤフラム１１１を変形させるダイヤフラムバネ１１２により第二の液室１１０内の微負圧を実現する。前記第二の液室内に発生させた微負圧は気密一体的に接続された第一の液室１０１もほぼ同一の微負圧を発生し、記録ヘッド１００の下方にある記録媒体（不図示）に向けて下向きに開口したノズル１０５に良好なメニスカスを形成する。
【００１９】
供給制御手段は前記負圧発生手段と連動する供給制御弁１６０である。供給口１１３は弾性部材で形成された供給制御弁１６０で間欠的に開閉される。ダイヤフラム１１１とアーム１６１を介して一体的に動作する供給制御弁１６０はダイヤフラムバネ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。インクの吐出により記録ヘッド内の負圧は変動する。所定微負圧を越えた圧力で供給制御弁１６０は開放し、供給口１１３よりインクが流入する。記録ヘッド内は圧力が増加し、再び所定の微負圧となる。連続記録動作は供給制御弁の間欠的な開閉動作によりインクは記録ヘッドに供給される。
【００２０】
第一の液室１０１と第二の液室１１０はポンプ室１２０を経由して循環路を形成する。
【００２１】
第一の液室１０１は複数のノズル列１０５に沿って長手方向両端にインクの入り口側に供給フィルター１０２とインク出口側に排出フィルター１０３をもつ一方向流路を形成している。ノズル１０５の上方は傾斜面１０４をもつ流路を形成し、傾斜面下側が供給フィルター１０２であり、重傾斜面上側に位置するのが排出フィルター１０３である。
【００２２】
第一の液室からポンプ室１２０へとインクを導くポンプ手段はダイヤフラムポンプ１２１である。ポンプ室１２０は第一の液室１０１と第二の液室１１０とで循環経路を形成する小部屋であり、接続流路をそれぞれ一方向に開閉する開閉弁A１３０と開閉弁B１３１と泡抜きポンプ室を体積変化させる柔軟部材で形成されたダイヤフラムポンプ１２１で形成する。
【００２３】
開閉弁A１３０は泡抜きポンプ室内に開閉弁B１３１は第二の液室内に開放する一方向弁である。
【００２４】
第二の液室１１０から空気を除去する手段として排出口１１４がある。排出口１１４のさらに下流には空気抜き流路１８１を経由して傘バルブ１８０があり記録ヘッド内の第一と第二の液室を大気から隔絶している。排出口１１４は満タン制御弁１５０で間欠的に開閉される。満タン制御弁１５０の動作はフロート１４０の浮力によっておこなう。第二の液室１１０にインクが充填されフロート１４０が浮き上がった状態で回転軸１４５を回転中心に満タン制御弁は排出口１１４を閉塞する。記録動作により第二の液室内からインクが減った場合満タン制御弁１５０は開放する。傘バルブ１８０の下流側には空気抜き口１８２が大気に開口する。
【００２５】
記録ヘッド１００のノズル詰まりなどの問題を改善するのが回復系３００である。回復系３００は吸引負圧発生部３３０とノズルキャップ３３０、空気抜きキャップ３２０前記キャップと吸引負圧発生部をそれぞれ接続する流路３１１，３２１および開閉弁３１２と３２２で構成される。負圧発生部は不図示のチューブポンプと駆動モーターおよぶ駆動制御基板で構成される。
【００２６】
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。
【００２７】
（初期充填動作）
初期充填時に流体導管２５０、第一の液室１０１、第二の液室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。加圧ポンプにより袋体周囲を加圧し、インク供給状態にする。
【００２８】
空気抜きキャップ３２０を空気抜き口１８２に、ノズルキャップ３３０をノズル１０５のある記録ヘッドフェイス面（ノズル同一面）に係合する。開閉弁３１２は閉じ、開閉弁３２２は開放する。負圧発生部３３０の発生負圧はチューブポンプを連続的に動作することで第二の液室内を微負圧にするダイヤフラム１１１とダイヤフラムバネ１１２による発生負圧よりも高い負圧を発生する。前記他界発生負圧により空気抜きキャップ部が負圧状態となり流路接続する傘バルブ１８０が開放状態となる。インクのない第二の液室内でフロート１４０は下がった状態にあり満タン制御弁１５０は排出口１１４を開放する。傘バルブ１８０の開放により空気抜き流路１８１は負圧状態となりやがて第二の液室内も微負圧よりも高い負圧となり供給制御弁１６０を開放する。流体導管２５０内も負圧になることでインクタンク２００のインクは第二の液室内に導かれる。第二の液室に導かれたインクは重力方向下方に位置する第一の液室に流れ込む。第二の液室のインク量の増加に伴いフロート１４０が浮き上がりやがて満タン制御弁１５０が排出口１１４を閉塞する。
【００２９】
（インクの攪拌動作）
図２は本発明におけるインクの循環の方法を示したものである。インクの攪拌動作は第一の液室１０１と第二の液室１１０とポンプ室１２０の循環によりおこなう。循環が行われるときノズル１０５のメニスカスが破壊しないようにノズルキャップ３１０は閉塞して行われる。また、この攪拌動作は設定した時間記録動作が行われない状態が続いた際に行われる。
【００３０】
ポンプ室１２０の体積変化はダイヤフラム１２１の変形により実現する。回復系から駆動されるアーム４００の往復動によりダイヤフラム１２１は一部が上下に変形し、ポンプ室１２０の体積変化とともに圧力変化をもたらす。第二の液室１１０の体積変化はダイヤフラム１１１を外部アクチュエータ（不図示）により変形させることにより実現する。アーム４００の下降動作によりポンプ室の圧力が増加し、開閉弁A１３０は閉塞し、開閉弁B１３１は開放する。と同時に第二のダイヤフラム１１１を引上げることで、第二の液室に体積変化をもたらしポンプ室と第二の液室の圧力は、アーム４００の下降動作前の状態に保たれる。次にアーム４００の上昇動作によりポンプ室１２０の圧力が低下し、開閉弁B１３１は閉塞し、開閉弁A１３０は開放する。さらにポンプ室１２０は微負圧よりも圧力低下があるため、排出フィルター１０３の下方のインクはポンプ室１２０に移動する。と同時に第二のダイヤフラム１１１を押下することで第二の液室から第一の液室へインクを送り出す。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、第一の液室１０１から移動してきたインクは開閉弁１３１が開放することで第二の液室に移動する。このように第一の液室とポンプ室の体積変化をそれぞれ行うことで、密閉型の液室において型全体の圧力変化を抑え、ノズルからインクが溢れることなく、第一の液室→ポンプ室→第二の液室→第一の液室というようにインクの循環が行われる。この循環動作によりインクは攪拌され、顔料成分の沈降は解消される。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明はインクを吐出することで記録をおこなうインクジェット記録装置およびそれと同等のものに関する。
【符号の説明】
【００３２】
１００  記録ヘッド
１０１  第一の液室
１０２  供給フィルター
１０３  排出フィルター
１０５  ノズル
１１０  第二の液室
１１１  ダイヤフラム
１１２  ダイヤフラムバネ
１１４  排出口
１２０  ポンプ室
１２１  ポンプ室ダイヤフラム
１３０  開閉弁Ａ
１３１  開閉弁Ｂ
１４０  フロート
１５０  満タン制御弁
１６０  供給制御弁
１８０  傘バルブ
１８１  空気抜き流路
１８２  空気抜き口
２００  インクタンク
２０１  ゴム栓
２０２  袋体
２０３  インク針
２０５  ケース
２５０  流体導管
３００  回復系
３１０  ノズルキャップ
３１２・３２２  開閉弁
３２０  空気抜きキャップ
３３０  吸引負圧発生部
【図１】
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【図２】
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