(57)【要約】【課題】インク循環装置を大型化せずにインク吸引系に設けたフィルタの目詰りの進行割合を遅くして、フィルタの交換頻度を低減する。【解決手段】インク循環装置１０のインク吸引系のサブポンプ２３を記録ヘッド２を覆うキャップ部材７の底部に直接設け、キャップ部材７からサブポンプ２３の間のインク吸引経路を最短にして、キャップ部材７とサブポンプ２３の間で吸引しているインクに圧力損失が生じることを防ぎ、フィルタ部材３４のインクの流速を一定に保持して、フィルタ部材３４に目詰りが生じることを大幅に低減する。【選択図】　　図３
2004090576.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出して記録を行う記録ヘッドと記録ヘッドのインク吐出面を覆うキャップ部材とに接続されたインク循環装置を有するインクジェット記録装置において、
前記インク循環装置のインク吸引系は、キャップ部材の底部に設けたインク排出口の部分に設けられたフィルタ部材と、キャップ部材の底部に直接設けられたポンプユニットとを有することを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
前記ポンプユニットは、キャップ部材のインク排出口に連結された吸引側とインクを排出する排出側にそれぞれバルブ部材を有するキャビティと、キャビティの容積を可変する駆動部とを有する請求項１記載のインクジェット記録装置。
【請求項３】
前記キャビティの容積を可変する部分はダイアフラムで構成されている請求項２記載のインクジェット記録装置。
【請求項４】
前記キャビティの容積を可変する部分はベローズのカップリングリングで構成されている請求項２記載のインクジェット記録装置。
【請求項５】
前記駆動部を圧電部材で構成した請求項３記載のインクジェット記録装置。
【請求項６】
前記駆動部を、永久磁石と、永久磁石に微小ギャップを隔てて嵌合し、交流電圧を印加するコイル部材で構成した請求項３又は４記載のインクジェット記録装置。
【請求項７】
前記駆動部を、積層ＰＺＴと、積層ＰＺＴの底面に接合された付加質量で構成した請求項４記載のインクジェット記録装置。
【請求項８】
駆動部は、キャビティの容積を可変する部分の共振周波数と一致する駆動周波数で駆動する請求項２乃至７のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、インクジェット記録装置、特にインク循環装置に設けられたフィルタの目詰りの進行を遅くすることに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録装置においては、例えば特開２０００−１５８３６号公報等に示すように、インク循環装置を使用して記録ヘッドに対してインクを循環させ、記録ヘッドの回復動作を行い、記録ヘッドのノズルから安定してインクを吐出させて印字できるようにしている。
【０００３】
このインク循環装置を有するインクジェット記録装置は、例えば図７の構成図に示すように、記録ヘッド２及び記録ヘッド２のノズル面を覆うキャップ部材７がインク循環装置１０に接続されている。このインク循環装置１０は、記録ヘッド２にインクタンク１１のインクを供給する加圧用のメインポンプ１６と、インクタンク１６と記録ヘッド２を接続した配管系統１２，１３を有するインク供給系と、フィルタ５０とインクを吸引するサブポンプ５１を有し、キャップ部材７とインクタンク１１を接続したインク吸引系５３を有する。フィルタ５０はキャップ部材７とサブポンプ５１の間に設けられ、キャップ部材７から吸引したインクに含まれる異物を取り除く。このインク循環装置１０で記録ヘッド２の回復動作を行うときは、インク供給系で記録ヘッド２にインクを供給し、記録ヘッド２のノズルから吐出したインクをキャップ部材７に回収する。このキャップ部材７に回収したインクをインク吸引系５３で吸引してインクタンク１１に回収して、記録ヘッド２に対してインクを循環させる。
【０００４】
このインク循環装置１０で記録ヘッド２の回復動作を行っているとき、インク吸引系５３のフィルタ５０の目詰りを検出してフィルタ５０の交換信号を発生させるため、特開２０００−１５８３６号公報に示すように、サブポンプ５１とインクタンク１１の間に例えば１対の電極を有するセンサ５２を設け、インク吸引系５３におけるインク流の変化からフィルタ５０の目詰り検出するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このインク循環装置１０のインク吸引系５３でキャップ部材７とサブポンプ５１との間を接続した配管の流体抵抗は、配管の管径が一定の場合、配管の長さに正比例して増加する。このキャップ部材７とサブポンプ５１との間は、インクジェット記録装置の構造上の制限から２００〜３００ｍｍ離れている。このためキャップ部材７とサブポンプ５１との間を接続した配管の流体抵抗が大きくなり、フィルタ５０に加わる吸引圧力が小さくなってフィルタ内部のインク流速が低下する。フィルタ５０の目詰りの進行割合は、フィルタ内部のインク流速に反比例し、フィルタ内部のインク流速が低下すると、フィルタ５０の目詰りが発生しやすく、フィルタ５０の交換頻度が多くなってしまう。
【０００６】
このフィルタ内部のインク流速が低下することを防止するために、キャップ部材７とサブポンプ５１との間を接続した配管の管径を大きくすると、サブポンプ５１も大きくする必要があり、インク循環装置１０が大型化してしまう。
【０００７】
この発明は、このような短所を改善し、インク循環装置を大型化せずにインク吸引系に設けたフィルタの目詰りの進行割合を遅くして、フィルタの交換頻度を低減したインクジェット記録装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るインクジェット記録装置は、インクを吐出して記録を行う記録ヘッドと記録ヘッドのインク吐出面を覆うキャップ部材とに接続されたインク循環装置を有するインクジェット記録装置において、前記インク循環装置のインク吸引系は、キャップ部材の底部に設けたインク排出口の部分に設けられたフィルタ部材と、キャップ部材の底部に直接設けられたポンプユニットとを有することを特徴とする。
【０００９】
前記ポンプユニットは、キャップ部材のインク排出口に連結された吸引側とインクを排出する排出側にそれぞれバルブ部材を有するキャビティと、キャビティの容積を可変する駆動部とを有する。
【００１０】
前記キャビティの容積を可変する部分はダイアフラムで構成したり、ベローズのカップリングリングで構成すると良い。
【００１１】
また、駆動部を圧電部材で構成したり、永久磁石と、永久磁石に微小ギャップを隔てて嵌合し、交流電圧を印加するコイル部材で構成したり、積層ＰＺＴと、積層ＰＺＴの底面に接合された付加質量で構成すると良い。
【００１２】
この駆動部は、キャビティの容積を可変する部分の共振周波数と一致する駆動周波数で駆動することが望ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明のインクジェット記録装置の構成図である。図に示すように、インクジェット記録装置１は、例えばノズル数が１０００を越えるような長尺のシアンＣ，マゼンタＭ、イェローＹ，ブラックＢｋの各色の記録ヘッド２を有する記録装置３と給紙装置４と用紙搬送装置５及び排紙装置６を有し、給紙装置４から給紙され用紙搬送装置５で搬送されている記録紙に記録装置４の記録ヘッド２からインクを突出して文字や画像を印刷し、印刷した記録紙を排紙装置６に排出する。
【００１４】
記録装置３は、図２の構成図に示すように、記録ヘッド２と記録ヘッド２から吐出されたインクを受けるキャップ部材７がインク循環装置１０に接続されている。インク循環装置１０は、インクタンク１１と記録ヘッド２を接続した配管系統１２，１３を有するインク供給系と、キャップ部材７とインクタンク１１を接続したインク吸引系１４を有する。キャップ部材７は記録ヘッド２を使用しないときノズル面を覆って、記録ヘッド２のインク吐出面のノズル内のインクが蒸発することによるインク増粘やインク固着を防止する。
【００１５】
インク循環装置１０のインク供給系にはインクタンク１１に供給するインクを保有したインクカートリッジ１５と、加圧用のメインポンプ１６と、配管系統１２，１３に設けられたバルブ１７，１８と、インクカートリッジ１５とインクタンク１１を接続したバルブ１９と、インクタンク１１を大気と連通する大気連通部２０を有する。インクタンク１１はインクを貯蔵するサブタンク２１とエアバッファタンク２２を有し、サブタンク２１とエアバッファタンク２２はメインポンプ１６を介して連結され、メインポンプ１６の回転方向によって、サブタンク２１からエアバッファタンク２２にインクを供給したり、逆にエアバッファタンク２２からサブタンク２１にインクを供給する。
【００１６】
インク吸引系１４はキャップ部材７の底部に直接設けられサブタンク２１に接続されたサブポンプ２３を有する。サブポンプ２３は、図３の断面図に示すように、フレーム部材２４とフレーム部材２４に接合した天板２５でキャビティ２６を形成している。天板２５にはキャップ部材７の排出穴２７に連通した連通穴２８を有し、連通穴２８のキャビティ２６側にバルブ部材２９が設けられている。また、キャビティ２６の排出口３０側にもバルブ部材３１が設けられている。フレーム部材２４の天板２５と反対側の部分は薄肉に形成されダイヤフラム部３２を構成し、このダイヤフラム部３２に圧電部材３３が接合されている。
【００１７】
キャップ部材７の底面の排出穴２７の部分にはフィルタ部材３４が設けられ、キャップ部材７の内部にはインクを吸収するための発泡体３５を有する。
【００１８】
このインク循環装置１０で記録ヘッド２の回復動作を行うときは、インク供給系で記録ヘッド２にインクを供給し、記録ヘッド２のノズル３６から吐出したインクをキャップ部材７に回収する。このキャップ部材７に回収したインクをサブポンプ２３で吸引してインクタンク１１に回収して、記録ヘッド２に対してインクを循環させる。
【００１９】
このように記録ヘッド２の回復動作を行うときにインクを循環するインク吸引系１４は、キャップ部材７の排出穴２７の部分にフィルタ部材３４と、キャップ部材７の底部に直接設けたサブポンプ２３を有するから、キャップ部材７からサブポンプ２３の間のインク吸引経路を最も短くすることができ、キャップ部材７とサブポンプ２３の間で吸引しているインクに圧力損失が生じなく、フィルタ部材３４のインクの流速を一定に保持することができ、フィルタ部材３４に目詰りが生じることを大幅に低減することができる。
【００２０】
このサブポンプ２３でキャップ部材７内のインクを吸引するとき、圧電部材２８に例えば正電圧を印加するフレーム部材２４のダイアフラム部３２が撓んで変形しキャビテ２６の容積が減少し、天板２５の連通穴２８に設けたバルブ部材２９を閉にし、キャビティ２６の排出口３０側のバルブ部材３１を開にしてキャビティ２６内のインクを排出口３０から排出する。次に圧電部材２８に負電圧を印加するとダイアフラム部３２が逆方向に変形し、キャビテ２６の圧力を負圧にして天板２５の連通穴２８に設けたバルブ部材２９を開にし、キャビティ２６の排出口３０側のバルブ部材３１を閉にして、記録ヘッド２内のインクがノズル３６からキャップ部材７内に吸い込まれ、キャップ部材７に吸い込まれたインクをキャビティ２６内に吸引する。この圧電部材２８に印加する電圧を交互に切り替えることにより、キャップ部材７内のインクをキャビテ２６に吸引し、吸引したインクを排出口３０から排出し、キャビティ２６に吸引したインクがキャップ部材７に逆流することを防ぐことができる。
【００２１】
このようにダイアフラム部３２を変形させてサブポンプ２３でキャップ部材７内のインクを吸引するとき、圧電部材２８に印加される電圧の周波数はダイアフラム部３２の共振周波数と一致させると、ダイアフラム部３２を共振状態にして撓み振動振幅が大きくすることができ、サブポンプ２３のインクの吸引量を増やして記録ヘッド２の復旧動作に必要とする時間を短縮することができる。
【００２２】
この長方形状のダイアフラム部３２の共振周波数を算出するために必要なバネ定数は、解析により解くことはできない。そこでダイアフラム部３２の変形量をＷ、ダイアフラム部３２に加わる圧力をＰ、ダイアフラム部３２の厚さをｈ、Ｄ０＝１．４２×１０１０Ｐａ、α＝０．７９８として、ダイアフラム部３２の圧力Ｐと変形量Ｗの関係を下記微分方程式で近似的に求める。
【００２３】
【数１】
2004090576.tif 000003
【００２４】
この求めた圧力Ｐと変形量Ｗの関係から、ダイアフラム部３２のバネ定数Ｋを求め、バネ定数Ｋとダイアフラム部３２の質量Ｍから、共振周波数ｆ０を下記式で求めることができる。
【００２５】
【数２】
2004090576.tif 000004
【００２６】
この共振周波数ｆ０と一致するように圧電部材２８に印加される電圧の周波数を制御すれば良い。
【００２７】
前記説明では、サブポンプ２３のフレーム部材２４に設けたダイヤフラム部３２を圧電部材２８により撓ませてキャビティ２６の容積を可変してキャップ部材７内のインクを吸引する場合について説明したが、図４の断面図に示すように、ダイヤフラム部３２を、ダイヤフラム部３２に接合された長方形状の永久磁石３７と、永久磁石３７と微小ギャップで嵌合したコイル３８からなる駆動機構部３９で撓ませるようにしても良い。この駆動機構部３９では、コイル３８に交流電流を流し、発生する電場と永久磁石３７による磁場の交互作用により永久磁石３７を振動させることにより、ダイヤフラム部３２を撓ませてキャビティ２６の容積を可変することができる。このコイル３８に流す電流の周波数を変化させることにより、ダイアフラム部３２の撓み振動数を変化させることができ、応答性に優れたサブポンプ２３を構成することができる。
【００２８】
また、前記各説明では、サブポンプ２３のフレーム部材２４に設けたダイヤフラム部３２を撓ませてキャビティ２６の容積を可変してキャップ部材７内のインクを吸引する場合について説明したが、サブポンプ２３のキャビティ２６を伸縮自在なベローズのカップリングリングで構成しても良い。
【００２９】
例えば図５の断面図に示すように、サブポンプ２３のキャビティ２６を、天板２５と底板４０に連結されたベローズ４１で構成し、底板４０の下面には、下部に付加質量４２が接合された積層ＰＺＴ４３と、下面にインク排出口４４有するチャンバー４５を設け、キャビティ２６とチャンバー４５を連結する連通穴４６のチャンバー４５側にバルブ部材４７を設けてサブポンプ２３を構成する。この場合、積層ＰＺＴ４３に正弦波状の電圧を印加すると、積層ＰＺＴ４３は上下方向に振動する。この積層ＰＺＴ４３の振動により付加質量４２が振動し、キャビティ２６を形成するベローズ４１も振動して伸縮する。このベローズ４１が伸びるとき、キャビテ２６内の容積は増大して負圧状態となり、バルブ部材２９を開にして記録ヘッド２内のインクがノズル３６からキャップ部材７内に吸い込まれ、キャップ部材７に吸い込まれたインクをキャビティ２６内に吸引する。また、ベローズ４１が縮むとき、キャビテ２６内の圧力は高くなり、バルブ部材２９を閉にし、バルブ部材４７を開にして、キャビティ２６内のインクをチャンバー４５のインク排出口４４からインクタンク１１に排出する。
【００３０】
前記説明では積層ＰＺＴ４３に正弦波状の電圧を印加してキャビティ２６を形成するベローズ４１を振動させる場合について説明したが、図６に示すように、リング状の永久磁石３７ａと、永久磁石３７ａと微小ギャップで嵌合したコイル３８からなる駆動機構部３９ａでベローズ４１を振動させるようにしても良い。
【００３１】
このようにベローズ４１を振動させるとき、ベローズ４１のバネ定数をＫ、永久磁石３７ａの質量をｍｇとするとき、ベローズ４１と永久磁石３７ａの振動系は１自由度振動系と見なせる。したがって、この振動系の共振周波数ｆ０は下記式で与えられる。
【００３２】
【数３】
2004090576.tif 000005
【００３３】
この共振周波数ｆ０と一致するように積層ＰＺＴ４３やコイル３８に印加する電圧の周波数を制御すると良い。
【００３４】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように、インク循環装置のインク吸引系のポンプユニットをキャップ部材の底部に直接設けることにより、キャップ部材からポンプユニットの間のインク吸引経路を最短にすることができ、キャップ部材とポンプユニットの間で吸引しているインクに圧力損失が生じることを防ぎ、フィルタ部材のインクの流速を一定に保持して、フィルタ部材に目詰りが生じることを大幅に低減することができる。
【００３５】
また、ポンプユニットを、キャップ部材のインク排出口に連結された吸引側とインクを排出する排出側にそれぞれバルブ部材を有するキャビティと、キャビティの容積を可変する駆動部とで構成することにより、簡単な構成でキャップ部材からインクを吸引することができるとともにキャビティに吸引したインクがキャップ部材に逆流することを防ぐことができる。
【００３６】
さらに、キャビティの容積を可変する部分をダイアフラムやベローズのカップリングリングで構成することにより、駆動部の動作に追従してキャビティの容積を可変することができ、応答性に優れたポンプユニットを構成することができる。
【００３７】
また、駆動部を圧電部材で構成したり、永久磁石と、永久磁石に微小ギャップを隔てて嵌合し、交流電圧を印加するコイル部材で構成したり、積層ＰＺＴと、積層ＰＺＴの底面に接合された付加質量で構成することにより、応答性に優れたポンプユニットを構成することができ、記録ヘッドの復旧動作を短時間で行うことができる。
【００３８】
さらに、駆動部に駆動周波数を、キャビティの容積を可変する部分の共振周波数と一致させることにより、キャビティの容積変化を大きくすることができ、ポンプユニットのインク吸引量を増やして記録ヘッドの復旧動作時間を大幅に短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のインクジェット記録装置の構成図である。
【図２】記録装置の構成図である。
【図３】記録ヘッドとキャップ部材及びサブポンプの構成を示す断面図である。
【図４】第２のサブポンプの構成を示す断面図である。
【図５】第３のサブポンプの構成を示す断面図である。
【図６】第４のサブポンプの構成を示す断面図である。
【図７】従来の記録装置の構成図である。
【符号の説明】
１；インクジェット記録装置、２；記録ヘッド、３；記録装置、
７；キャップ部材、１０；インク循環装置、１１；インクタンク、
２１；サブタンク、２３；サブポンプ、２４；フレーム部材、
２５；天板、２６；キャビティ、２９；バルブ部材、３１；バルブ部材、
３２；ダイヤフラム部、３３；圧電部材、３４；フィルタ部材。
【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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【図６】
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【図７】
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