(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出する記録ヘッドを着脱自在に搭載して移動するキャリッジと、装置本体に配され前記記録ヘッドへ供給されるインクを貯留するインクタンクと、該インクタンクから前記記録ヘッドへインクを供給するためのインク供給路と、前記インクタンクを加圧する加圧動作を行う加圧手段と、前記記録ヘッドからインクを吸引する吸引動作を行う吸引手段と、を備えるインクジェット記録装置において、
前記記録ヘッドを前記キャリッジから取り外す要求があった場合に、前記加圧手段による前記加圧動作を停止させた後に前記吸引手段に前記吸引動作を行わせて前記インク供給路内を負圧状態にする制御手段を備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
前記インクタンクはインクを貯留するインク袋と、該インク袋を囲む筐体を有し、
前記インクジェット記録装置は、前記インク袋と前記筐体との間の空間を大気と連通する大気連通弁をさらに備え、
前記制御手段は、前記記録ヘッドを前記キャリッジから取り外す命令があった場合に、前記大気連通弁を開く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。
【請求項３】
前記吸引手段は、前記記録ヘッドのインク吐出口面に当接するキャップと、該キャップ内を負圧にする吸引ポンプを有することを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェット記録装置。
【請求項４】
前記インク供給路に配され前記インクタンクから前記記録ヘッドへのインク供給を遮断する弁をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に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、インクジェット記録装置に関する。詳しくは、インクタンクと記録ヘッドとの間をインク供給チューブなどの供給経路で接続するとともに、記録ヘッドの交換などのためにこの供給経路から記録ヘッドを取り外す際に生じることがある、供給経路からのインク漏れを防止する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置において、インクタンクと記録ヘッドとをチューブなどのインク供給路を介して接続し、インクタンクから記録ヘッドへインクを供給する方式が知られている。この方式は、一般に、インクタンクがインクジェット記録装置内の固定位置において装着されるものである。そして、このインクタンクとキャリッジに搭載された記録ヘッドとをチューブなどのインク供給路を用いて接続し、これによってインクタンクから記録ヘッドにインクを供給する。以下では、この方式を便宜的にオフキャリッジタンク方式と称する。
【０００３】
オフキャリッジタンク方式では、キャリッジ上にメインインクタンクを配置するための大きなスペースが不要であり、またキャリッジの移動に大きな負荷をかけることなく、さらに、記録ヘッドに供給されるインクを大量に貯留できるという利点を有している。
【０００４】
しかし、この方式では、記録ヘッドを取り外す際または取り外した後に、記録ヘッド内またはインク供給路内に残留するインクが漏れて、周囲を汚損することがある。これらの不都合を解消するため、例えば、インク供給用の加圧経路内に開閉弁を設け、記録ヘッド交換時にはインク供給経路内の加圧を解除する方法が実施されている。または、インク供給路内に内容積の変動手段を設け、インク供給路内の圧力を調整する方法が実施されている。すなわち、上述した方法はいずれも、記録ヘッドを取り外す際にインク供給路の圧力をインク供給時の圧力より低くして供給路などからのインク漏れを防止する。
【０００５】
しかしながら、上記のいずれの方法も、インク供給路内の圧力を最大で大気圧までしか低下させることができない。したがって、その状態で記録ヘッドを取り外すと、記録ヘッドとインク供給路との結合部の残余のインクが飛散、もしくはインク垂れする可能性は依然として存在し、周囲への汚損の抑制は不十分であるといえる。
【０００６】
これに対して、特許文献１は、インク供給針にインク吸引用の孔を設けると共にインク供給路中に吸引手段を設ける構成を開示している。詳細には、特許文献１は、記録ヘッドを取り外す際には、インク供給路内を負圧にすることによって、インク供給針のインク供給用の孔を通じて上記負圧を記録ヘッド内に作用させて記録ヘッド内のインクをインク供給路内へ戻すことを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−０１８４１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１のように、インク供給針にインク吸引用の孔を設けると共にインク供給路中に吸引のための負圧発生機構を設ける構成では、記録ヘッドの交換のためにインク供給部の構造が複雑化する。また、その結果として、インクジェット記録装置の複雑化、大型化、コストアップなどを招く事となる。
【０００９】
本発明は、インク供給部の複雑化や、インクジェット記録装置の大型化を招くことなく、記録ヘッド交換時のインク飛散やインク漏れを抑制することが可能なインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
かかる目的を達成する本発明のインクジェット記録装置は、インクを吐出する記録ヘッドを着脱自在に搭載して移動するキャリッジと、装置本体に配され前記記録ヘッドへ供給されるインクを貯留するインクタンクと、該インクタンクから前記記録ヘッドへインクを供給するためのインク供給路と、前記インクタンクを加圧する加圧動作を行う加圧手段と、前記記録ヘッドからインクを吸引する吸引動作を行う吸引手段と、を備えるインクジェット記録装置において、前記記録ヘッドを前記キャリッジから取り外す要求があった場合に、前記加圧手段による前記加圧動作を停止させた後に前記吸引手段に前記吸引動作を行わせて前記インク供給路内を負圧状態にする制御手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、インク供給針の複雑化、インクジェット記録装置の大型化を招くことなく、記録ヘッド交換時のインク飛散やインク漏れを抑制し、記録ヘッド交換時の汚損を低減して適切に記録ヘッド交換できるインクジェット記録装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係るインクジェット記録装置の構成例を示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態で用いるメインインクタンクの構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態で用いるキャリッジの構成を示す図である。
【図４】本発明の実施形態で用いるサブタンクの構成を示す図である。
【図５】本発明の実施形態で用いる記録ヘッドのノズル構成を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の記録ヘッド交換シーケンスの制御フローを示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態の記録ヘッド交換シーケンスの制御フローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の好ましい実施形態について添付の図面を参照しつつ述べる。まず、本発明の実施形態に適用されるインクジェット記録装置について説明する。
【００１４】
図１に、本発明に係るインクジェット記録装置の模式図を示す。図１において、符号５は記録ヘッドを示し、記録ヘッド５はキャリッジ６に着脱自在に搭載されている。記録ヘッド５は、インクを例えば液滴として吐出させるための記録素子を複数備えた記録ヘッド部と、キャリッジ外に設けられたメインインクタンク３から送液されたインクを保持し各記録素子にインクを補充するためのインクタンク部（サブタンク）とを有する。記録素子として例えばノズルがあり、インク吐出口としてのノズル開口部が、記録ヘッド５のインク吐出口面に並ぶ（詳細は図５を用いて後述）。記録ヘッド５には、記録ヘッド部を駆動する信号などを授受するコネクタが設けられており、キャリッジ６には、当該コネクタを介して記録ヘッド５に駆動信号等を伝達するためのコネクタホルダが設けられている。  キャリッジ６は、インクジェット記録装置本体に設置されたガイドシャフト９によって案内支持されており、ガイドシャフト９が延在する方向に沿った主走査方向に往復移動が可能となっている。キャリッジ６の移動は、モータプーリ１２、従動プーリ１８およびタイミングベルト１０等の駆動機構を介することにより、主走査モータ１１によって行われつつ、その位置および移動量が制御されている。
【００１５】
記録が行われる前、記録媒体１４は、オートシートフィーダ１５上に積載されている。記録が開始されると、給紙モータ１３が駆動され、この駆動力がギアを介してピックアップローラ１６に伝達される。これによりピックアップローラ１６が回転し、記録媒体１４はオートシートフィーダ１５から１枚ずつインクジェット記録装置内に給紙される。給紙された記録媒体１４は、搬送ローラ８の回転力によって搬送される。ここで搬送ローラ８は、搬送モータ２４により発生する回転力がギアで伝達されることで回転している。また、搬送ローラ８はベルト部材２２により従動（排紙）ローラ７と繋がれ、搬送ローラ８が回転することで従動ローラ７も回転する。搬送ローラ８の回転量と回転速度は、搬送ローラ８にとりつけられたコードホイール２３に刻まれたスリットが不図示の回転角センサにより位置を確認されることで検知され、それらの情報が搬送モータ２４の制御用ドライバにフィードバックされることで制御される。記録媒体１４が搬送ローラ８と従動ローラ７の間を搬送される時には、記録ヘッド５のインク吐出口面に対向する位置において平坦な記録面を形成するように、記録媒体１４はプラテン１９により平滑に支持される。記録媒体１４が記録ヘッド５のインク吐出口面の下部を通過する際、記録ヘッド５は、記録媒体１４に対し所定の画像信号に従ってインクを吐出する。それぞれ搬送ローラ８および従動ローラ７に対して記録媒体を挟むように配置されたピンチローラ１７および拍車ローラ２１は、記録媒体１４を保持する力を高めるための補助ローラである。また、搬送ローラ８と従動ローラ７との間には、インク吸収体２０が備えられている。記録媒体１４に対して縁無し記録を行う際に溢れるインクは、このインク吸収体２０に吸収されるため、プラテン１９の汚れを防止することができる。
【００１６】
また、符号２６はキャップを示し、キャップ２６は、非記録時にノズルの乾燥を防ぐために記録ヘッドのノズルが配設された面に当接される。また、このキャップ２６を上記ノズル配設面に当接した状態で吸引ポンプ２５を駆動することによってキャップ２６を負圧にし、これにより、記録ヘッドの各ノズル内のインクを吸引することができる。さらに、キャップ２６は、記録ヘッドのいわゆる予備吐出で吐出されるインクを受ける役割も果たす。以上のようなインク吸引や予備吐出によって、記録ヘッド内のインク中に存在する気泡や増粘したインクをインク吐出口を介して排出し、記録ヘッドの吐出状態を良好に保つことができる。これらの動作を回復処理という。
【００１７】
メインインクタンク３と記録ヘッド５との間は、各インク色毎にインク供給路としてのチューブ４によって繋がれ、メインインクタンク３から記録ヘッド５へインクを供給できるようになっている。インク供給時はメインインクタンク３を加圧ポンプ１によって加圧し、チューブ４を通じて記録ヘッド５にインクが送液される。メインインクタンク３には各メインインクタンク毎に大気連通弁２を有し、加圧の有無を制御できる仕組みになっている。
【００１８】
また、チューブ４の経路中にインク供給を遮断、開放可能な弁２７を有する。この弁２７は可撓性の膜によって開閉可能に構成されており、後述されるように、記録ヘッドを取り外す際に実施される、チューブ４内の加圧力が解除された状態で記録ヘッド５のインク吸引あるいは予備吐出を実施することによって閉状態となる。その結果、上記インク吸引や予備吐出によってチューブ内の負圧を高める事が可能となる。
【００１９】
図２にメインインクタンク３の詳細図を示す。加圧ポンプ１は、各メインインクタンクに共通で用いられている。メインインクタンク３は、インク色毎にシアン（ｃｙａｎ）３C、マゼンタ（ｍａｇｅｎｔａ）３M、イエロー（ｙｅｌｌｏｗ）３Y、ブラック（ｂｌａｃｋ）３BKの4つがある。符号２C、２M、２Y、２BKは、各メインインクタンクに繋がった大気連通弁（圧力開放弁）を示す。また、符号３１C、３１M、３１Y、３１BKは、各色のインクを収容するインク袋を示す。各メインインクタンク３は、その内壁とインク袋３１との間にそれぞれ符号３２C、３２M、３２Y、３２BKで示される隙間を持っている。この隙間３２に加圧ポンプ１が繋がっている。各色のインク袋３１はそれぞれチューブ４C、４M、４Y、４BKと繋がっており、各チューブ４は記録ヘッド５へと繋がっている。ここで、メインインクタンク３の働きは各色で同様であるので、シアン３Cで代表して説明する。まず大気連通弁２Cを閉めた状態で加圧ポンプ１を作動させると、インク袋３１Cとメインインクタンク３Cとの間の隙間３２C内の空気は加圧され、インク袋３１Cを圧迫する。インク袋３１Cが押されることで、中のインクがチューブ４Cを通じて記録ヘッド５へと送液される。ここで、大気連通弁２Cを開放するとインク袋３１Cとメインインクタンク３Cとの間の隙間３２C内の空気は大気圧になるため、インク袋３Cは加圧されなくなる。各メインインクタンク毎に大気連通弁が開閉制御可能であるので、各メインインクタンク毎の加圧の有無を制御できる。また好ましくは、各メインインクタンク３もしくはチューブ４毎に、符号３３C、３３M、３３Y、３３BKで示される圧力検知手段を設けるべきである。この圧力検知手段３３の出力結果を、インク供給加圧力の調整、またはノズル等の記録素子のクリーニング時のタイミングトリガーに用いる事ができる。
【００２０】
次に、図３にキャリッジ６の詳細図を示す。キャリッジ６上に、各インク色毎にインクを保持し、記録ヘッド５にインクを供給するサブタンク５１を有する（シアン５１Ｃ、マゼンダ５１Ｍ、イエロー５１Ｙ、ブラック５１ＢＫ）。このサブタンク５１は記録ヘッド５内の負圧を保ち、適正なインク供給をするために必要なものである。
【００２１】
図４にサブタンク（インクタンク部）５１の詳細図を示す。サブタンク５１は、インクを吐出する複数のノズルを備える記録ヘッド部５０と結合されて記録ヘッド５を構成する。チューブ４はジョイント４５を介してサブタンク５１に接続されている。すなわち、記録ヘッドを交換する際は、ジョイント４５においてサブタンク５１を含む記録ヘッド５とチューブ４とを分離し、また、接合する。サブタンク５１は、インクを貯留可能なバネ袋５２とバネ袋を広げる方向へ付勢されたバネ５３とにより、負圧状態を保つ構成になっており、サブタンク５１内のインク量を適正に制御するための供給制限弁５４がついている。サブタンク５１内のインクが消費されてバネ５３が縮むと図中の矢印方向へレバーが押され供給制限弁５４が開きインクがサブタンク５１内へ導入される。サブタンク５１内がインクで満たされると図４に示す状態となり供給制限弁５４が閉じる。このような構成により、記録ヘッド部５０からインクが吐出されて記録が行われると、サブタンク５１にはインクが供給されて、記録を継続することができる。
【００２２】
図５に記録ヘッド５を記録ヘッド部５０のインク吐出口面から見た図を示す。図中、円で示されるのが、インクを吐出するノズルの開口部、すなわちインク吐出口である。C、M、Y、BＫの各色のインクを吐出する複数のノズルは１つのチップ５５上にインク色毎に配列されており、符号５６、５７、５８、５９はそれぞれシアン、マゼンダ、イエロー、ブラックのインクを吐出するノズルのノズル列を示す。非記録時にノズルの乾燥を防ぐためにノズルに当接されるキャップ２６は、このチップ５５を覆う大きさで１つとなっている。各ノズル列のノズル孔間隔、すなわち１つのインク吐出口の中心から隣接するインク吐出口の中心までの距離は、６００ｄｐｉとなっている（図中矢印参照）。
【００２３】
本発明の実施形態に適用する記録ヘッド５は、熱エネルギを利用してインクを吐出するインクジェット方式の記録ヘッドであって、熱エネルギを発生させるための電気熱変換体を複数備えたものである。詳しくは、電気熱変換体に印加するパルス信号によって熱エネルギを発生させ、この熱エネルギによってインク液内部に膜沸騰を起こさせ、さらに膜沸騰の発泡圧力を利用して、インク吐出口よりインクを吐出させて記録を行うものである。
【００２４】
以上に説明したインクジェット記録装置を用いた本発明の実施形態について、以下に説明する。
【００２５】
（第１の実施形態）
図６に、第１の実施形態の記録ヘッド交換シーケンス１の制御フロー図を示す。
【００２６】
本発明のインクジェット記録装置において、記録ヘッド５を交換する必要が生じる等、記録ヘッド５の取り外し動作の要求があった場合（ステップＳ６０１）、メインインクタンク３の加圧ポンプ１を停止させる（ステップＳ６０２）。次に、チューブ４の加圧区画内に設けられた大気連通弁２を開放状態とする（ステップＳ６０３）。この動作によりチューブ４内の加圧状態は解除され、ほぼ大気圧まで圧力は低下する。しかしながら、この状態のまま記録ヘッドを取り外すと、記録ヘッド５とチューブ４とのジョイント４５における残余のインクが、チューブ４内の残圧または取り外し時の動作により飛散し、インク垂れを発生する可能性がある。そこで本発明では、加圧区画内の大気連通弁２を開放状態とした後に、キャップ２６とそれに連通する吸引ポンプ２５とを備えたインク吸引機構を用いてインク吸引動作を実施する（ステップＳ６０４）。すなわち、ステップＳ６０４に至るまでのいずれかの段階で記録ヘッド５のインク吐出口面に対してキャップ２６を被覆密着するように当接させ、ステップＳ６０４でインク吸引機構によりインク吐出口からキャップを経てインクを吸引する。インク吸引動作を実施した時に、チューブ４は加圧されておらずインクの供給は実施されないため、チューブ４内の圧力はその時の大気圧よりも低い圧力、すなわち負圧となる。
【００２７】
その後、キャップ２６と記録ヘッド５との密閉を解除し、キャップ２６内の空吸引を実施し、ステップＳ６０４のインク吸引動作によって発生したインクをキャップ内から排出する（ステップＳ６０５）。なお、本明細書における「空吸引」とは、キャップ２６を記録ヘッド５に当接させずに行う吸引を言い、それによって、キャップ内にある排出されたインクをキャップ外に排出することができる。次に、ステップＳ６０４のインク吸引動作によって記録ヘッドのインク吐出口面に付着したインク滴をワイパーブレードにより清掃する（ステップＳ６０６）。続いて、ステップＳ６０６のワイパー動作により生じた記録ヘッド５内の混色したインクを排出するための予備吐出動作１を実施し、同時にキャップ２６内のインクを空吸引により排出する（ステップＳ６０７）。次に、記録ヘッド５のインク吐出ノズルが配置されるインク吐出口面をワイパーブレードにより清掃する（ステップＳ６０８）。予備吐出動作２を実施し、ステップＳ６０８のワイパー動作によりインク吐出ノズル内に侵入したインクを排出する（ステップＳ６０９）。上記のチューブ内の負圧化制御および記録ヘッドのメンテナンス動作を実施した後に、記録ヘッドが搭載されているキャリッジを記録ヘッドの交換位置、例えばインクジェット記録装置中央部などに移動せしめ、記録ヘッドを交換可能とする（ステップＳ６１０）。以上にて、本記録ヘッド交換シーケンスは終了する。
【００２８】
上記のチューブ４内の負圧化制御により、インクがチューブ４内に引き込まれる様な圧力差となっているため、記録ヘッド５とチューブ４とのジョイント４５からインクが飛散する可能性は抑制される。また、ジョイント４５の両側の記録ヘッド内およびチューブ内の圧力は大気圧と比較して負圧化されている。そのため、サブタンク５１とチューブ４とのジョイント４５の突起などに残余のインクが発生したとしても、そのインクもまたジョイント部から双方の内部へ引き込まれる方向へ移動するため、インク垂れが発生する可能性はさらに抑制される。
【００２９】
（第２の実施形態）
図７に、第２の実施形態の記録ヘッド交換シーケンス２の制御フロー図を示す。
【００３０】
本発明のインクジェット記録装置において、記録ヘッド５を交換する必要が生じる等、記録ヘッド５の取り外し動作の要求があった場合（ステップＳ７０１）、メインインクタンク３の加圧ポンプ１を停止させる（ステップＳ７０２）。次に、チューブ４の加圧区画内に設けられた大気連通弁２を開放状態とする（ステップＳ７０３）。この動作によりチューブ４の加圧状態は解除され、その時のほぼ大気圧まで圧力は低下する。
【００３１】
本発明では、加圧区画内の大気連通弁２を開放状態とした後に、インクの予備吐出動作１を実施する（ステップＳ７０４）。予備吐出動作１を実施したときに、チューブ４は加圧されておらずインクの供給は実施されないため、チューブ４内の圧力はその時の大気圧より低い圧力、すなわち負圧となる。その後もしくは同時に、キャップ２６内の空吸引を実施し、予備吐出動作１によって発生したインクをキャップ内から排出する（ステップＳ７０４）。次に、記録ヘッド５のインク吐出口面をワイパーブレードにより清掃する（ステップＳ７０５）。続いて、インクの予備吐出動作２を実施し、前ステップS７０５のワイパー動作によりインク吐出ノズル内に侵入したインクを排出する（ステップＳ７０６）。上記のチューブ内の負圧化制御および記録ヘッドのメンテナンス動作を実施した後に、記録ヘッドが搭載されているキャリッジを記録ヘッドの交換位置、例えばインクジェット記録装置中央部などに移動せしめ、記録ヘッドを交換可能とする（ステップＳ７０７）。以上にて、本記録ヘッド交換シーケンスは終了する。
【００３２】
上記のチューブ４内の負圧化制御により、インクがチューブ４内に引き込まれる様な圧力差となっているため、記録ヘッド５とチューブ４とのジョイント４５からインクが飛散する可能性は抑制される。また、ジョイント４５の両側の記録ヘッド内およびチューブ内の圧力は大気圧と比較して負圧化されている。そのため、サブタンク５１とチューブ４とのジョイント４５の突起などに残余のインクが発生したとしても、そのインクもまたジョイント部から双方の内部へ引き込まれる方向へ移動するため、インク垂れが発生する可能性はさらに抑制される。
【００３３】
上記実施形態では、インク供給路内を負圧化させるためにインク吸引動作と予備吐出動作とをこの順で行う例、および予備吐出動作のみを行う例を説明した。しかし、本発明の負圧化手段はこれらに限定されず、インク吸収動作のみ、あるいはインク吸引動作と予備吐出動作とを任意の順番および回数で行って、記録ヘッドからインクを排出させてもよい。
【００３４】
本発明によれば、上記の構成および制御方法により、記録ヘッド交換時にインク供給路内を大気圧より低く減圧し負圧化させる事が可能となる。そのため、残余のインクはインク供給路内に引き込まれ、記録ヘッドとインク供給路とのジョイント部において、残余のインクの飛散、インク垂れなどが発生する事を抑制することができる。また、本発明によれば、インク供給路内の圧力制御のための構成が不要であり、インクジェット記録装置や記録ヘッド、インクタンク等の構成を複雑化させる必要が無い。そのため、コスト低減効果およびそれらのダウンサイジングの効果が得られる。
【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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【図６】
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【図７】
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