(57)【要約】【課題】吐出不良状態のノズルの回復を、少量のインク消費量で短時間に行う。【解決手段】それぞれインクを吐出する複数の吐出口を備えた複数のヘッドユニット５と、インクカートリッジ１のインクを複数のヘッドユニット５の共通液室１３に供給する供給チューブ２と、供給チューブ２のインクカートリッジ１寄りに設けられた加圧ポンプ３と、供給チューブ２の分岐された先端のヘッドユニット５側にそれぞれ設けられた常時開の弁４と、各吐出口におけるインクの吐出・不吐出を検出する検出手段１２とを備え、検出手段１２によりインク不吐出が検出されると不吐出が検出された吐出口を有するヘッドユニット５以外のヘッドユニット５の上流部に設けられた弁４を閉鎖した後、加圧ポンプ３を起動して吐出口の目詰まりを回復する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれインクを吐出する複数の吐出口を備えた複数のヘッドユニットと、
途中から分岐されてインクカートリッジのインクを前記複数のヘッドユニットの共通液室に供給する連通路と、
該連通路のインクカートリッジ寄りに設けられた加圧ポンプと、
前記連通路の分岐された先端のヘッドユニット側にそれぞれ設けられた常時開の弁と、
前記各吐出口におけるインクの吐出・不吐出を検出する検出手段と、
該検出手段によりインク不吐出が検出されると不吐出が検出された吐出口を有するヘッドユニット以外のヘッドユニットの上流部に設けられた前記弁を閉鎖した後前記加圧ポンプを起動して吐出口の目詰まりを回復する制御手段と、
前記複数のヘッドユニットの吐出口部分を覆い前記制御手段による回復動作中に吐出口から排出されたインクを受けるキャップと、
を具備したことを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
それぞれインクを吐出する複数の吐出口を備えた複数のヘッドユニットと、
途中から分岐されてインクカートリッジのインクを前記複数のヘッドユニットの共通液室に供給する連通路と、
該連通路の各ヘッドユニット寄りにそれぞれ設けられた複数の加圧ポンプと、
前記各吐出口におけるインクの吐出・不吐出を検出する検出手段と、
該検出手段によりインク不吐出が検出されると不吐出が検出された吐出口を有するヘッドユニットの上流部に設けられた前記加圧ポンプを起動して吐出口の目詰まりを回復する制御手段と、
前記複数のヘッドユニットの吐出口部分を覆い前記制御手段による回復動作中に吐出口から排出されたインクを受けるキャップと、
を具備したことを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のインクジェット記録装置において、
前記キャップに設けられた吸引ポンプと、
前記制御手段による回復動作とともに前記キャップによりヘッドユニットの吐出口部分を覆い前記吸引ポンプを起動してキャップ内を負圧にするとともに吐出口から排出されたインクを吸引する吸引制御手段と、
を具備した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に記載のインクジェット記録装置において、
前記吸引ポンプの出口側に設けられ吸引インクを濾過するゴミ取りフィルタと、
該ゴミ取りフィルタを通過したインクをインクカートリッジ側に戻す管路と、
を具備したことを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載のインクジェット記録装置において、
前記検出手段は、光学的検出機構により不吐出の吐出口を特定することを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項６】
請求項５に記載のインクジェット記録装置において、
前記光学的検出機構は、一列に配設された吐出口の一端側に配置された発光器と、他端側に配置された受光器とからなり、各吐出口から順番にインクを吐出させたときの遮光タイミングから不吐出の吐出口を特定することを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項７】
請求項１乃至４のいずれかに記載のインクジェット記録装置において、
前記検出手段は、熱的検出機構により不吐出の吐出口を特定することを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項８】
請求項７に記載のインクジェット記録装置において、
前記熱的検出機構は、ヘッドユニットの共通液室と吐出口を連通する液路の側面であって発熱素子の下流側に設けられた温度センサからなり、温度センサの検出温度の上昇から不吐出を検出することを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載のインクジェット記録装置において、
前記ヘッドユニットの吐出口からのインク吐出には熱エネルギーを利用したことを特徴とする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】
本発明は、目詰まりを回復することのできるインクジェット記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録方式は、構成が比較的簡単であるために、安価、コンパクトな点で優れている。しかし、通常のインクジェット記録方式ではシリアル型と呼ばれる方式を採る。シリアル型とは、小さなヘッドを左右に往復運動させながら被記録媒体にインクを打っていく方法であり、そのために印刷時間が長くなってしまう。この点を改良する方法として長尺ヘッドを使用したライン型インクジェットプリンターが提案されている。この方式は、被記録体の幅よりも長いヘッドを固定して、被記録体を搬送させるときにインクを打つ。そのため、シリアル型よりも格段に印刷速度が速くなる。しかし、長尺ヘッドは長いが故に、ノズルの目詰まりが生じたときのクリーニングに消費されるインクの量が大量になってしまう。つまり、ノズル付近でインクの増粘やゴミの混入が発生すると吐出不良が生じてしまうが、この状態を解消するためには、通常ノズル外側からインクを吸引して、排出されるインクの流れを利用して増粘物やゴミを取り除くことが行われる。
【０００３】
そこで、消費されるインク量を少なくすることを目的として、長尺ヘッドの目詰まりが生じた部分だけを回復させる方法がいくつか提案がされている。特開平６−３２８７２９号公報（特許文献１）には、小型の吸引キャップをノズル列の一部に押し当てて、部分的にインクを吸引する回復方法が開示されている。特開平６−３２８７２５号公報（特許文献２）には、ノズル面の一部分を残してベルトでノズル孔を塞ぎ、ヘッド側から加圧することで塞がれていない一部分のノズルからインクを排出させる回復方法が開示されている。特開平２−５２５号公報（特許文献３）には、小型の吸引キャップをノズル列の一部に押し当てて、部分的にインクを吸引する一方で、ノズル面の一部分を残してベルトでノズル孔を塞ぎ、ヘッド側から加圧することで塞がれていない一部分のノズルからインクを排出させることを併用する回復方法が開示されている。しかしながら、これらの回復方法はヘッド全域で目詰まりが生じた場合には、部分的な回復と回復場所の移動を繰り返すために、回復終了までに長時間を要してしまう。
【０００４】
この点を改良するために部分的な回復と、全体的な回復を併用する回復方法がいくつか提案されている。特開平６−３４４５６６号公報（特許文献４）、特開平６−３４４６２７号公報（特許文献５）には、ヘッド全体を覆う大きな吸引キャップと、それよりも小さな吸引キャップを併用することで、部分的な回復と、全体的な回復を使い分けることが提案されている。また、特開平８−１３２６２１号公報（特許文献６）、特開平１１−３１４３７６号公報（特許文献７）、特開２００２−１２０３８６号公報（特許文献８）には、ヘッド全体を覆う大きな吸引キャップの中が複数の小さな部屋に分割され、必要に応じて吸引する部屋を選択する回復方法が開示されている。しかし、いずれの方法でも、キャップの外周部分に接するノズルが出てきてしまう。キャップ外周部分と接したノズルはインクのメニスカスを破壊されることに加えて、キャップに付着したインクの増粘物やゴミがノズルにつまってしまい吐出不良が生じる原因となる。
そのため、少量のインク消費量で、短時間に確実にノズル目詰まりを回復させる方法は未だ提案されていない。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−３２８７２９号公報
【特許文献２】
特開平６−３２８７２５号公報公報
【特許文献３】
特開平２−５２５号公報
【特許文献４】
特開平６−３４４５６６号公報
【特許文献５】
特開平６−３４４６２７号公報
【特許文献６】
特開平８−１３２６２１号公報
【特許文献７】
特開平１１−３１４３７６号公報
【特許文献８】
特開２００２−１２０３８６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、吐出不良状態のノズルの回復を、少量のインク消費量で短時間に確実に行うこと可能に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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明に係るインクジェット記録装置は、それぞれインクを吐出する複数の吐出口を備えた複数のヘッドユニットと、途中から分岐されてインクカートリッジのインクを前記複数のヘッドユニットの共通液室に供給する連通路と、該連通路のインクカートリッジ寄りに設けられた加圧ポンプと、前記連通路の分岐された先端のヘッドユニット側にそれぞれ設けられた常時開の弁と、前記各吐出口におけるインクの吐出・不吐出を検出する検出手段と、該検出手段によりインク不吐出が検出されると不吐出が検出された吐出口を有するヘッドユニット以外のヘッドユニットの上流部に設けられた前記弁を閉鎖した後前記加圧ポンプを起動して吐出口の目詰まりを回復する制御手段と、前記複数のヘッドユニットの吐出口部分を覆い前記制御手段による回復動作中に吐出口から排出されたインクを受けるキャップとを具備したことを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明に係るインクジェット記録装置は、それぞれインクを吐出する複数の吐出口を備えた複数のヘッドユニットと、途中から分岐されてインクカートリッジのインクを前記複数のヘッドユニットの共通液室に供給する連通路と、該連通路の各ヘッドユニット寄りにそれぞれ設けられた複数の加圧ポンプと、前記各吐出口におけるインクの吐出・不吐出を検出する検出手段と、該検出手段によりインク不吐出が検出されると不吐出が検出された吐出口を有するヘッドユニットの上流部に設けられた前記加圧ポンプを起動して吐出口の目詰まりを回復する制御手段と、前記複数のヘッドユニットの吐出口部分を覆い前記制御手段による回復動作中に吐出口から排出されたインクを受けるキャップとを具備したことを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明に係るインクジェット記録装置は、請求項１または２のインクジェット記録装置において、前記キャップに設けられた吸引ポンプと、前記制御手段による回復動作とともに前記キャップによりヘッドユニットの吐出口部分を覆い前記吸引ポンプを起動してキャップ内を負圧にするとともに吐出口から排出されたインクを吸引する吸引制御手段とを具備したことを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明に係るインクジェット記録装置は、請求項３のインクジェット記録装置において、前記吸引ポンプの出口側に設けられ吸引インクを濾過するゴミ取りフィルタと、該ゴミ取りフィルタを通過したインクをインクカートリッジ側に戻す管路とを具備したことを特徴とする。
【００１１】
請求項５および６の発明に係るインクジェット記録装置は、請求項１乃至４のいずれかのインクジェット記録装置において、前記検出手段を光学的検出機構とし、光学的検出機構は一列に配設された吐出口の一端側に配置された発光器と、他端側に配置された受光器とからなり、各吐出口から順番にインクを吐出させたときの遮光タイミングから不吐出の吐出口を特定することを特徴とする。
【００１２】
請求項７および８の発明に係るインクジェット記録装置は、請求項１乃至４のいずれかのインクジェット記録装置において、前記検出手段を熱的検出機構とし、熱的検出機構はヘッドユニットの共通液室と吐出口を連通する液路の側面であって発熱素子の下流側に設けられた温度センサからなり、温度センサの検出温度の上昇から不吐出を検出することを特徴とする。
【００１３】
請求項９の発明に係るインクジェット記録装置は、請求項１乃至８のいずれかのインクジェット記録装置において、前記ヘッドユニットの吐出口からのインク吐出には熱エネルギーを利用したことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、実施例をもって具体的に本発明を説明する。
図１に本発明のインクジェット記録装置の第１の実施形態を示す。インクはインクカートリッジ１から供給され、加圧ポンプ３によって連通路である供給チューブ２を通りヘッドに供給される。途中から分岐された供給チューブ２の末端部には常時開型の弁４がヘッドユニット５毎に備えられている。ヘッドユニット５の先端部には光学的にインク不吐出を検出する吐出状態検出手段１２が配設されている。この吐出状態検出手段１２が作動して不吐出を検出すると、不吐出であると検出された吐出口を有するヘッドユニット５に通じる弁４だけを開の状態に残し、他の弁４を閉鎖する。次いで、加圧ポンプ３を起動して、インクを加圧し、弁４が開放されているヘッドユニット５に送り込むことで、そのヘッドユニット５内の不吐出の吐出口の目詰まりを解消することができる。このようにして、吐出状態検出手段１２で不吐出ノズルがあると判断されたヘッドユニット５だけからインクが排出されるので、無駄なインクを消費せずに済む。全体的に不吐出ノズルが検出されたときには全ての弁４を同時に開の状態のままで、加圧ポンプ３を起動することで、全てのヘッドユニット５を同時に回復動作させることもでき、回復動作に要する時間が短縮させることができる。排出されたインクはキャップ６に流れてチューブ２０を通り廃液タンク７に貯蔵される。
なお、図１では回復動作の最小単位をヘッドユニット５としたが、１つのヘッドユニット５をさらに複数に細かく分けても良い。例えば共通液室を複数に分けることが挙げられる。それにより、さらに無駄のない回復動作を行うことができる。
【００１５】
図２に本発明のインクジェット記録装置の第２の実施形態を示す。インクはインクカートリッジ１から供給され、加圧ポンプ３が設けられている供給チューブ２を通り各ヘッドユニット５に供給される。複数のヘッドユニット５の上部には弁４がヘッドユニット５毎に備えられている。吐出状態検出手段１２によって不吐出であると検出されたヘッドユニット５に通じる弁４だけを開の状態に残し、他の弁４を閉鎖する。次いで、加圧ポンプ３を起動して、加圧されたインクが開の状態になった弁４に通じるヘッドユニット５から排出される。吐出状態検出手段１２で不吐出ノズルがあると判断されたヘッドユニット５だけからインクが排出されるので、無駄なインクを消費せずに済む。全体的に不吐出ノズルが検出されたときには、キャップ６でヘッドユニット５全体を覆い密封した後、キャップ６の排出口に接続されたチューブ２０に設けられた吸引ポンプ８を起動し、キャップ６内に負圧を発生させて、全てのヘッドユニット５を同時に吸引し回復動作させることもでき、回復動作に要する時間が短縮させることができる。吸引ポンプ８により排出されたインクはチューブ２０を通り廃液タンク７に貯蔵される。
【００１６】
図３に本発明のインクジェット記録装置の第３の実施形態を示す。インクはインクカートリッジ１から供給チューブ２を通り供給される。途中から分岐された供給チューブ２の末端部には加圧ポンプ３がヘッドユニット５毎に備えられている。ヘッドユニット５の先端部には光学的にインク不吐出を検出する吐出状態検出手段１２が配設されている。この吐出状態検出手段１２が作動して不吐出を検出すると、不吐出であると検出された吐出口を有するヘッドユニット５に通じる加圧ポンプ３だけを起動して、インクを加圧して不吐出を有するヘッドユニット５に送り込む。それにより、そのヘッドユニット５内の不吐出の吐出口の目詰まりを解消することができる。吐出状態検出手段１２で不吐出ノズルがあると判断されたヘッドユニット５だけからインクが排出されるので、無駄なインクを消費せずに済む。全体的に不吐出ノズルが検出されたときには全ての加圧ポンプ３を同時に動作状態にして、全てのヘッドユニット５を同時に回復動作させることもでき、回復動作に要する時間が短縮させることができる。排出されたインクはキャップ６に流れてチューブ２０を通り廃液タンク７に貯蔵される。
【００１７】
図４に本発明のインクジェット記録装置の第４の実施形態を示す。インクはインクカートリッジ１からポンプ９によってサブタンク１０に供給され、加圧ポンプ３によって供給チューブ２を通り各ヘッドユニット５に供給される。途中から分岐された供給チューブ２の末端部には常時開型の弁４がヘッドユニット５毎に備えられている。ヘッドユニット５の先端部には光学的にインク不吐出を検出する吐出状態検出手段１２が配設されている。この吐出状態検出手段１２が作動して不吐出を検出すると、不吐出であると検出された吐出口を有するヘッドユニット５に通じる弁４だけを開の状態に残し、残りの弁４を閉鎖する。次いで、加圧ポンプ３を起動して、インクを加圧し、弁４が開放されているヘッドユニット５に送り込むことで、そのヘッドユニット５内の不吐出の吐出口の目詰まりを解消することができる。このようにして、吐出状態検出手段１２で不吐出ノズルがあると判断されたヘッドユニット５だけからインクが排出されるので、無駄なインクを消費せずに済む。全体的に不吐出ノズルが検出されたときには、キャップ６でヘッドユニット５全体を覆い密封した後、キャップ６の排出口に接続されたチューブ２０に設けられた吸引ポンプ８を起動し、キャップ６内に負圧を発生させて、全てのヘッドユニット５を同時に吸引し回復動作させることもでき、回復動作に要する時間が短縮させることができる。吸引ポンプ８により排出されたインクはチューブ２０を通り、フィルター１１でインク中のゴミが取り除かれる。さらにチューブ２１を通り、サブタンク１０に送られる。この実施形態では、排出されたインクを再利用するため、インク消費量がさらに少なくて済む。
なお、インクの再利用を繰り返すと、インク中の揮発成分が揮発し、粘度上昇が生じてしまう場合がある。しかし、本発明のように必要な箇所だけインクを排出させることで、外気に触れるインク量を少なくすることができ、その結果、インクの粘度上昇を最小限に抑えることが可能となる。
【００１８】
図５、図６に本発明のヘッド構成の例を示す。図５は、複数のヘッドユニット５をつなぎ合わせた構成であり、各々のヘッドユニット５を独立して回復処理することができる。図６は、１つのヘッド内の共通液室１３を分割した構成あり、各々の共通液室１３を独立して回復処理することができる。
【００１９】
本発明に用いられる吐出状態検出手段の例を図７〜１０に示す。
図７は光学的な検出方法を用いたときの一例である。ヘッド５の前方両側に吐出状態検出手段１２が備えられている。吐出状態検出手段１２の一方がレーザ発信器であり、他方が光電変換素子である場合について説明する。ヘッド面に並行にレーザ照射された状態で、各ノズルから時間をずらしてインクが吐出される。図７では時間差によるインク飛翔をわかりやすくするために、ヘッド５とキャップ６の間隔は実際よりも広く描いてある。レーザ光線をインクが横切ると光電変換素子に入る光量が減少し、インクの吐出が検出される。図７の下部に示すように時間を横軸にとり、光電変換素子の電流を縦軸に取ると、不吐出ノズルからの飛翔に対応する時間だけ電流値変動のパターンが異なっており、本来検出されるべき電流よりも大きな電流値を示す。この電流値の乱れを検出して不吐出ノズルを特定する。なお、レーザと光電変換素子の代わりにＣＣＤカメラを用いても良い。ＣＣＤカメラに撮影されるインク滴の輪郭を抽出し、吐出パターンの乱れを検出することで不吐出ノズルを特定することができる。
【００２０】
図８は熱的な検出方法を用いたときの一例である。ヘッド５の共通液室１３の先端に形成されたインク流路２２の側面に発熱素子１４が配設されているので、その下流側に、温度センサー１５を設けておく。図９に示すように、正常なノズルからインクが吐出される場合には、常にインクがリフィルされ入れ替わるので、発熱素子１４が冷却される。そのため、温度センサー１５によりインク流路２２内の温度上昇は小さく観測される。一方、図１０のように、ノズルに目詰まり１６が生じた場合には、インクが吐出せず、インクが滞留したままとなる。発熱素子１４から熱が与え続けられるので、インク流路２２内の温度は上昇を続ける。このように、正常なノズルと、不吐出状態のノズルでは、インク流路内の温度に差が生じるため、温度センサー１５でその温度差を検出することで、不吐出ノズルを特定することができる。また、図には示していないが、実際に紙に印字した後に印字状態を光学的検出手段で測定し、不吐出ノズルを特定する方法でも良い。
【００２１】
図１１、図１２に本発明の吐出状態検出から回復動作までのシーケンスの一例を示すフローチャートである。図１１は光学的な検出方法を用いたときの一例であり、図１２は熱的な検出方法を用いたときの一例である。
本発明に用いられるポンプ３，８，９は、チューブをしごくチュービングポンプが簡易な構成であるため好ましいが、この構成に限定されるものではない。
本発明に用いられる弁４は電気的に制御して弁体を回転させて開閉させる構成が好ましいが、この構成に限定されるものではない。
本発明に用いられるヘッドは、熱エネルギーによってインクを吐出させるサーマル式ヘッドでも良いし、ピエゾ素子を用いたものでも良いし、静電素子を用いたものでも良い。
【００２２】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、不吐出状態に応じて、必要な箇所のノズルだけからインクを加圧排出させることで、必要最小限のインク消費でノズルの不吐出を回復させることができ、不吐出がヘッド全面に渡る場合には、同時に全てのノズルからインクを加圧排出させることで、短時間にノズルを回復させることができる。また、吐出状態を検出する検出手段を搭載し、検出結果に応じてインク排出を制御することによって、上記２つの動作を効果的に使い分けることができ、回復動作に要するインク消費量を最小限に抑えることができる。
さらに、インクを再利用できるリサイクルシステムを搭載することで、インク消費量をさらに少なくすることができる。
またさらに、記録ヘッドに熱エネルギーを利用してインクを吐出するヘッドを用いることで、安価な長尺ヘッドを搭載することができ、マシンコストを低くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインクジェット記録装置の第１の実施形態を示す図である。
【図２】本発明のインクジェット記録装置の第２の実施形態を示す図である。
【図３】本発明のインクジェット記録装置の第３の実施形態を示す図である。
【図４】本発明のインクジェット記録装置の第４の実施形態を示す図である。
【図５】本発明のヘッド構成の一例を示す図である。
【図６】本発明のヘッド構成の他の例を示す図である。
【図７】本発明に用いられる光学的な吐出状態検出手段の一例を示す図である。
【図８】本発明に用いられる熱的な吐出状態検出手段の一例を示す図である。
【図９】図８の動作を示す断面図である。
【図１０】図８の動作を示す断面図である。
【図１１】吐出状態検出から回復動作までの一例を示すフローチャートである。
【図１２】吐出状態検出から回復動作までの一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  インクカートリッジ
２  供給チューブ
３  加圧ポンプ
４  弁
５  ヘッドユニット
６  キャップ
７  廃液タンク
８  吸引ポンプ
９  ポンプ
１０  サブタンク
１１  ゴミ取りフィルター
１２  吐出状態検出手段
１３  共通液室
１４  発熱素子
１５  温度センサー
１６  目詰まり
２０，２１  チューブ
２２  インク流路
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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