(57)【要約】【課題】サブポンプユニットを記録ヘッドのキャッピング部材に直接接続し、チューブによる圧力損失を低減し、フィルタの目づまりの進行を遅くする。【解決手段】サブポンプユニット２３が下部に設けられたキャップ部材３８は、インクジェット記録ヘッド１のノズル面を覆って、インクジェット記録ヘッド１のインク吐出面のノズル内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。サブポンプユニット２３のダイアフラム部２７を共振周波数で駆動すると、記録ヘッドの回復動作によりインクジェット記録ヘッド１からインク受け２に吐出されたインクは、連通孔２８内のフィルタ３１を通ってキャビティ２６に吸引され、インク排出口２９からサブインクタンクに排出される。フィルタ３１の目づまりはフィルタ３１前後の差圧を差圧検出手段５８で検出する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出するインクジェット記録ヘッドと、インク循環装置とを有するインクジェット記録装置において、前記インクジェット記録ヘッドを覆うキャップ部材にポンプユニットを設け、該ポンプユニットにフィルタ及びフィルタ目づまり検出手段を備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
請求項１記載のインクジェット記録装置において、前記ポンプユニットは、ダイアフラムと、該ダイヤフラムに接合された圧電部材と、バルブ部材と、フィルタからなり、前記フィルタ目づまり検出手段は前記フィルタ前後の差圧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３】
請求項１記載のインクジェット記録装置において、前記ポンプユニットは、前記キャップ部材の下面に接続されたベローズと、該ベローズの下面に接続された天板と、該天板に接合された圧電部材と、該圧電部材の底面に接合された付加質量と、前記キャップ部材内面に設けられたフィルタと、バルブ部材からなり、前記フィルタ目づまり検出手段は前記フィルタ前後の差圧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４】
請求項１記載のインクジェット記録装置において、前記ポンプユニットは、ダイアフラムと、ダイヤフラムに接合された永久磁石と、該永久磁石と微小ギャップを介して嵌合するコイルと、バルブ部材と、フィルタからなり、前記フィルタ目づまり検出手段は前記フィルタ前後の差圧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５】
請求項１記載のインクジェット記録装置において、前記ポンプユニットは、前記キャップ部材の下面に接続されたベローズと、該ベローズの下面に接続された天板と、該天板に接合された永久磁石と、該永久磁石と微小ギャップを介して嵌合するコイルと、バルブ部材と、フィルタからなり、前記フィルタ目づまり検出手段は前記フィルタ前後の差圧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６】
請求項２記載のインクジェット記録装置において、前記圧電部材に印加される駆動信号の周波数は、前記ダイアフラムの共振周波数と一致する周波数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７】
請求項３記載のインクジェット記録装置において、前記圧電部材に印加される駆動信号の周波数は、前記ベローズのバネ定数と付加質量で決まる共振周波数と一致する周波数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８】
請求項４記載のインクジェット記録装置において、前記コイル部材に印加される駆動信号の周波数は、前記ダイアフラムのバネ定数と永久磁石質量で決まる共振周波数と一致する周波数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９】
請求項５記載のインクジェット記録装置において、前記コイル部材に印加される駆動信号の周波数は、前記ベローズのバネ定数と永久磁石質量で決まる共振周波数と一致する周波数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１０】
請求項１乃至９いずれか記載のインクジェット記録装置において、前記ポンプユニットは前記キャップ部材の下面に設けられ、前記インクジェット記録ヘッドの機能を回復する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、インクジェットプリンタ、複写機、ＦＡＸ等に用いられるインクジェット記録装置に関し、さらに詳しくは、インクジェット記録ヘッドを覆うキャッピング部材に、ポンプユニットを設けインクジェット記録ヘッドの回復装置としたインクジェット記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクを吐出して記録を行うインクジェット記録ヘッドと、インク循環装置を有するインクジェット記録装置が知られている。（特許文献１〜３参照）
図１１は、特許文献１に開示された従来のインクジェット記録装置のインク循環系を示す回路図である。
従来のインクジェット記録装置は、インクを吐出するインクジェット記録ヘット１０１と、インクジェット記録ヘット１０１から吐出されたインクを受けるインク受け１０２と、インクを保有するサブインクタンク１０４及びエアバッファタンク１０５からなるインクタンク１０３と、インクタンク１０３に接続されたインクカートリッジ１０６と、インクを循環供給する加圧用のメインポンプ１０７及び吸引用のサブポンプ１０８からなるポンプ装置と、これらインクジェット記録ヘット１０１、インク受け１０２、インクタンク１０３、インクカートリッジ１０６及びポンプ装置等を接続する各種チューブ１０９，１１０，１１１と、インク受け１０２とサブインクタンク１０４の間に設けられたフィルタ１１２及びセンサ１１４とから形成されたインク流路を有している。
【０００３】
また、インク受け１０２は、インクジェット記録ヘッド１０１のインク吐き出し面を不使用の時に覆ってキャッピングするキャップ部材を兼用することができるものであり、インクジェット記録ヘッド１０１のインク吐出面をキャッピングすることによってインクジェット記録ヘッド１０１のインク吐出面のノズルが外部空気と遮断されて自然蒸発によるノズル内のインク増粘やインク固着を防止することができる。
【０００４】
このように構成された従来のインクジェット記録装置において、インクを供給するときには、弁１１６，１１７，１１８を閉じてインク流路を密閉した閉路状態に維持し、次いで、メインポンプ１０７の回転部材１０７ｂを反時計方向に回転させることにより、インクカートリッジ１０６内にあるインクは、一方向弁１１５を通ってエアバッファタンク１０５を介してメインポンプ１０７のポンプチューブ１０７ａを通ってサブインクタンク１０４内に供給されて溜められ、ある一定以上溜まると、チューブ１１１を通ってインクカートリッジ１０６に戻される。これによって、サブインクタンク１０４内のインクの量が満タンになる。
【０００５】
従来のインクジェット記録装置において、インクを吐出して印字を行うときには、先ず、弁１１６，１１７，１１８を開いておき、インクジェット記録ヘッド１０１が吐出する吐出力のみで印字が行われ、さらに、インクの一部が開いている弁１１７を通ってインクジェット記録ヘッド１０１に供給されるとともに、インクの別の一部がサブインクタンク１０４からメインポンプ１０７によってエアバッファタンク１０５を介して、開いている弁１１６からチューブ１０９を経てインクジェット記録ヘッド１０１に供給されてリフィルされる。
【０００６】
インク吸引処理を行うときには、弁１１６，１１７，１１８を開いておいて、メインポンプ１０７を時計方向に回転させることによって、サブインクタンク１０４内にあるインクが、エアバッファタンク１０５から、開いている弁１１６を介しチューブ１０９を通ってインクジェット記録ヘッド１０１に供給される。この時に、インクジェット記録ヘッド１０１のもう一方の流路から出るインクは、チューブ１１０を通り、開いている弁１１７を経てサブインクタンク１０４に戻される。
【０００７】
また、インクジェット記録ヘッド１０１のノズルから吐出されてインク受け１０２に排出されたインクはインク受け１０２に溜められて、サブポンプ１０８の回転部材１０８ａが時計方向に回転されることによって一方向弁１１３及びフィルタ１１２を通り、サブポンプ１０８によりセンサ１１４を通ってサブインクタンク１０４に戻される。
【０００８】
以上のように、インク吸引処理を行うときには、サブポンプ１０８は時計方向に回転し、チューブ１２０を押し潰し、内部のインクを排出すことによりインク受け１０２の内部を負圧に保つ。これによりインクジェット記録ヘッド１０１のノズル（記載せず）より、インクを吸引する。
このような従来のインクジェット記録装置は、各構成部材の配置上の制約から、サブポンプ１０８とインク受け１０２の間は２００〜３００ｍｍの距離離れており、この間をチューブ１２０で接続することになる。この間のチューブの流体抵抗Ｒは、以下の式で与えられ、チューブ１２０の長さに正比例して流体抵抗が増える。
【０００９】
Ｒ＝１２８・Ｌ・μ／（πｄ４）  （Ｐａ・ｓ／ｍ３）
但し  ｄ；チューブの半径
Ｌ；チューブの長さ
μ；インクの粘度
【００１０】
その結果、フィルタに加わる吸引圧力が小さくなり、フィルタ内部のインクの流速が低下する。フィルタの目づまりの進行割合は、フィルタ内部のインク流速に反比例し、フィルタ内部の流速が低下すると、フィルタの目づまりが発生しやすい。
この流体抵抗を、低下させる方法として、チューブ１２０の内径を大きくする方法が考えられる。しかし、サブポンプ１０８でチューブ１２０を押し潰してインクを吸引しているので、チューブ１２０の径を大きくするためには、サブポンプ１０８を大きくしなければならず、記録装置内部のスペース効率を悪化させ、コストアップの要因ともなり得策ではない。
これより、チューブ１２０の内径を大きくする方法はとれない。
【００１１】
【特許文献１】
特開２０００−１５８３６号公報
【特許文献２】
特開平１１−３２０９１３号公報
【特許文献３】
特開２００１−２３２８０７号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記従来技術が有している問題点に鑑みてなされたもので、サブポンプを記録ヘッドのキャッピング部材に直接接続し、チューブによる圧力損失を低減し、フィルタの目づまりの進行を遅くすることを目的とする。
また、インク流路に排出されるインク中の異物を取り除くフィルタの目づまりを検出する高精度で小型のフィルタ目づまり検出手段を提供することを目的とする。
また、従来はＣＭＹＫの各ヘッドに共通のポンプユニットとフィルタを設けていたが、本発明ではＣＭＹＫの各ヘッド毎にポンプユニット及びフィルタを備え、フィルタが目づまりするまでの時間を長くすることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するためになされたもので、請求項１のインクジェット記録装置は、インクを吐出するインクジェット記録ヘッドと、インク循環装置とを有するインクジェット記録装置において、前記インクジェット記録ヘッドを覆うキャップ部材にポンプユニットを設け、該ポンプユニットにフィルタ及びフィルタ目づまり検出手段を備えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項２のインクジェット記録装置は、請求項１記載のインクジェット記録装置において、前記ポンプユニットは、ダイアフラムと、該ダイヤフラムに接合された圧電部材と、バルブ部材と、フィルタからなり、前記フィルタ目づまり検出手段は前記フィルタ前後の差圧を検出することを特徴とする。
【００１５】
請求項３のインクジェット記録装置は、請求項１記載のインクジェット記録装置において、前記ポンプユニットは、前記キャップ部材の下面に接続されたベローズと、該ベローズの下面に接続された天板と、該天板に接合された圧電部材と、該圧電部材の底面に接合された付加質量と、前記キャップ部材内面に設けられたフィルタと、バルブ部材からなり、前記フィルタ目づまり検出手段は前記フィルタ前後の差圧を検出することを特徴とする。
【００１６】
請求項４のインクジェット記録装置は、請求項１記載のインクジェット記録装置において、前記ポンプユニットは、ダイアフラムと、ダイヤフラムに接合された永久磁石と、該永久磁石と微小ギャップを介して嵌合するコイルと、バルブ部材と、フィルタからなり、前記フィルタ目づまり検出手段は前記フィルタ前後の差圧を検出することを特徴とする。
【００１７】
請求項５のインクジェット記録装置は、請求項１記載のインクジェット記録装置において、前記ポンプユニットは、前記キャップ部材の下面に接続されたベローズと、該ベローズの下面に接続された天板と、該天板に接合された永久磁石と、該永久磁石と微小ギャップを介して嵌合するコイルと、バルブ部材と、フィルタからなり、前記フィルタ目づまり検出手段は前記フィルタ前後の差圧を検出することを特徴とする。
【００１８】
請求項６のインクジェット記録装置は、請求項２記載のインクジェット記録装置において、前記圧電部材に印加される駆動信号の周波数は、前記ダイアフラムの共振周波数と一致する周波数であることを特徴とする。
【００１９】
請求項７のインクジェット記録装置は、請求項３記載のインクジェット記録装置において、前記圧電部材に印加される駆動信号の周波数は、前記ベローズのバネ定数と付加質量で決まる共振周波数と一致する周波数であることを特徴とする。
【００２０】
請求項８のインクジェット記録装置は、請求項４記載のインクジェット記録装置において、前記コイル部材に印加される駆動信号の周波数は、前記ダイアフラムのバネ定数と永久磁石質量で決まる共振周波数と一致する周波数であることを特徴とする。
【００２１】
請求項９のインクジェット記録装置は、請求項５記載のインクジェット記録装置において、前記コイル部材に印加される駆動信号の周波数は、前記ベローズのバネ定数と永久磁石質量で決まる共振周波数と一致する周波数であることを特徴とする。
【００２２】
請求項１０のインクジェット記録装置は、請求項１〜９記載のインクジェット記録装置において、前記ポンプユニットは前記キャップ部材の下面に設けられ、前記インクジェット記録ヘッドの機能を回復することを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図１０に示す実施例に基づいて説明する。
（実施例１）
図１は、本発明の実施例１によるインクジェット記録装置のインク循環系を示す回路図である。なお、図１はインクジェット記録ヘッドがインク吐出動作を休止し、待機位置にあり、キャップ部材で覆われている状態を示している。（請求項１）
本発明は、インクを吐出して、記録媒体に記録を行うインクジェット記録装置に関し、特にノズル数が１０００を越えるような長尺のインクジェット記録ヘッドを有するインクジェット記録装置に関するものである。
【００２４】
図１に基づき、実施例１のインクジェット記録装置について説明する。
実施例１のインクジェット記録装置は、インクを吐出するインクジェット記録ヘッド１と、インクジェット記録ヘッド１を覆うキャップ部材３８と、インクを保有するサブインクタンク４及びエアバッファタンク５からなるインクタンク３と、インクタンク３に接続されたインクカートリッジ６と、インクを循環供給する加圧用のメインポンプ７とからなり、これらインクジェット記録ヘッド１、キャップ部材３８、インクタンク３、インクカートリッジ６及びメインポンプ７等を接続する各種チューブ９，１０，１１，２０，２１，２２とから形成されたインク流路を有している。そして、キャップ部材３８は、インク受け２、サブポンプユニット２３、フィルタ目づまり検出手段５６とから構成され、フィルタ目づまり検出手段５６からの信号は制御装置５５に送られる。
【００２５】
インクジェット記録ヘッド１に対するインクの供給はサブインクタンク４から弁１６を有するチューブ９によって行われる。インクタンク３はインクを貯蔵するサブインクタンク４及びエアバッファタンク５からなり、インクタンク３、インクカートリッジ６及びメインポンプ７等を接続する各種チューブ９，１０，１１を有している。また、インクジェット記録ヘッド１は、弁１６が設けられたチューブ９によりインクタンク３のエアーバッファタンク５に接続されている。
【００２６】
サブポンプユニット２３が下部に設けられたキャップ部材３８は、インクジェット記録ヘッド１のノズル面を使用しないときに覆って、インクジェット記録ヘッド１のインク吐出面のノズル内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。キャップ部材３８は、チューブ２０を介してインクタンク３のサブタンク４に接続されている。
インクを貯蔵するインクカートリッジ６は、チューブ１１によりインクタンク３のサブインクタンク４に接続されている。さらに、一方向弁１５が設けられたチューブ２１によってインクタンク３のサブインクタンク４とエアバッファタンク５に接続されている。
【００２７】
さらに、インクタンク３のサブインクタンク４とエアバッファタンク５は、時計及び反時計方向に正逆回転可能なメインポンプ７によって互いに接続され、メインポンプ７のポンプチューブ７ａの一端がサブインクタンク４に接続され、他端がエアバッファタンク５に接続されている。
メインポンプ７の回転方向によって、サブインクタンク４からエアバッファタンク５に、或いは逆にエアバッファタンク５からサブインクタンク４にインクが供給される。
【００２８】
インクタンク３のサブインクタンク４には、チューブ２２が接続されており、このチューブ２２には、一方向弁１８及び弁１９が設けられており大気と連通できるように構成されている。
【００２９】
実施例１のインクジェット記録ヘッドは、インクを吐出して記録を行うインクジェット記録ヘッド１と、インク循環装置とを有するインクジェット記録装置において、インクジェット記録ヘッド１を覆うキャップ部材３８の底部に、サブポンプユニット２３を備えているので、従来のインクジェット記録ヘッドに見られるような長いチューブでサブポンプユニットとキャップ部材を接続する必要がない。そのため、長いチューブで接続することによる圧力損失がないため、フィルタの目づまりの進行を遅らせることができる。また、目づまり検出手段を設けているので、フィルタの目づまりを検出することができる。
【００３０】
（実施例２）
図２は、実施例２のインクジェット記録装置を示す断面図である。（請求項２）
図２に基づき、実施例２のインクジェット記録装置について説明する。
キャップ部材３８に設けられたサブポンプユニット２３は、フレーム部材２４の底部に形成された薄肉部からなるダイアフラム部２７と、ダイヤフラム部２７に接合された圧電部材３３と、１対のバルブ部材３０ａ，３０ｂと、フィルタ３１から構成されている。フレーム部材２４の天板２５は、フレーム部材２４と接合されてキャビティ２６を構成し、キャビティ２６とインク受け２の内部３６とを繋ぐ連通孔２８を有する。インク受け２の底板３４には、同じく連通孔３５が設けられている。
天板２５の連通孔２８には、バルブ部材３０ａが設けられ、またフィルタ３１が配置されている。フィルタ３１の前後には、差圧検出手段５８への連通口３２ａ、３２ｂが設けられている。
インク受け２の内部３６にはインクを吸収するための発泡体３７が収容されている。
【００３１】
インクジェット記録ヘッド１は、共通液室１ａ、圧力室１ｂを有し、共通液室１ａは各圧力室１ｂにインクを供給し、各圧力室１ｂには発熱素子等の電気エネルギーを熱エネルギーに変換するエネルギー変換素子が設けられ、圧力室１ｂの先端部にはノズル１ｃが設けられている。
【００３２】
実施例２のインクジェット記録装置は、実施例１のインクジェット記録装置において、キャップ部材３８の底部に設けられたサブポンプユニット２３は、ダイアフラム２７と、ダイヤフラム２７に接合された圧電部材３３と、バルブ部材３０ａ，３０ｂと、フィルタ３１から構成されている。
圧電部材３３に電圧を印加することにより圧電部材３３が歪む。これによりダイアフラム２７が撓み変形し、キャビティ２６の容積が減少する。次に、逆方向の電圧を印加すると、圧電部材３３が逆方向に変形し、キャビティ２６の圧力を負圧にする。これにより、インクジェット記録ヘッド１内のインクがキャップ部材３８内部を経由してキャビティ２６に吸引される。
【００３３】
次に、最初と同じ電圧を圧電部材３３に印加する。これにより圧電部材３３が、ダイアフラム２７をキャビティ２６の容積を減らす方向に撓み変形する。これによりキャビティ２６に吸引されたインクは排出口２９からインクタンク３に排出される。キャビティ２６の入口側と出口側に一対のバルブ部材３０ａ，３０ｂが設けられているため、逆流することはない。
また、フィルタ３１の前後の差圧を、後述する差圧検出手段５８のＳｉからなるダイアフラム６４と２つの電極６０、６２間の静電容量で読み出している。
【００３４】
図３は、差圧検出手段を示す斜視図、図４は、差圧検出手段を示す断面図、図５は、差圧検出手段のセンサ部のカット図である。
図３〜図５に基づき、差圧検出手段５８の実施例について説明する。
差圧検出段５８は、ケーシング５９と、上電極６０を有する上ガラス基板６１と、下電極６２を有する下ガラス基板６３と、上下ガラス基板６１，６３間に挟まれているＳｉ基板６９からなり、Ｓｉ基板６９にはマイクロマシニングにより微小な膜厚のダイアフラム６４が形成されている。
【００３５】
ケーシング５９と上下ガラス基板６１，６３間にそれぞれステンレス（ＳＵＳ）板よりなるダイアフラム６７ａ，６７ｂが設けられており、ダイアフラム６７ａ，６７ｂで外部と仕切られたチャンバ６８ａ，６８ｂにはシリコーンオイル６５が充填されている。
【００３６】
差圧検出手段５８の動作について説明する。
サブポンプユニット２３内に設置されたフィルタ３１の流体抵抗のため、フィルタ３１の上流側では圧力が高くなり、下流側では圧力が低くなる。連通口３２ａ，３２ｂは、差圧検出手段５８に接続されている。これにより、各連通口３２ａ，３２ｂの圧力は、ダイアフラム６７ａ，６７ｂを経由してシリコーンオイル６５に伝わる。
フィルタ３１の前後の圧力差をΔＰとすると、圧力差ΔＰに釣り合う位置までダイアフラム６４が変形する。この変形により、ダイアフラム６４と上電極６０、ダイアフラム６４と下電極６２の間の静電容量が変化する。この静電容量変化量を読み出し圧力差を求める。
フィルタ３１の目づまりが進むにつれて、圧力差が大きくなる。この圧力差が或る一定値に達したとき、目づまりと判断する。
【００３７】
（実施例３）
図６は、実施例３のインクジェット記録装置を示す断面図である。（請求項３）
実施例３のインクジェット記録装置のキャップ部材３８の下方に設けられたサブポンプユニット２３は、インク受け２の底板３４下面に設けられた天板２５に接続されているベローズ４０と、ベローズ４０の下面に接続された底板３９と、底板３９に接合された積層ＰＺＴ４１と、積層ＰＺＴ４１の底面に接合された付加質量４２と、天板２５に形成された連通孔２８の内面に設けられたフィルタ３１と、キャビティ２６の入り口側及び出口側に設けられた一対のバルブ部材３０ａ，３０ｂから構成されている。ここで、キャビティ２６は、天板２５，底板３９とベローズ４０により形成されている。
【００３８】
底板３９の下面にはインク排出口４４を備えたチャンバ４３が設けられている。また、天板２５には、キャビティ２６とインク受け２の内部３６とを繋ぐ連通孔２８が設けられ、インク受け２の底板３４には、同じく連通孔３５が設けられている。天板２５の連通孔２８にはバルブ３０ａが設けられ、また連通孔２８内にはフィルタ３１が配置されている。
インク受け２の内部３６には、インクを吸収するための発泡体３７が配置されている。
他の構成は、図２に示す実施例２の構成と同様である。また、フィルタ目づまり検出手段についても図３〜図５に示す実施例２の構成と同様である。
【００３９】
実施例３のインクジェット記録装置において、インク受け２の底板３４に設けられたサブポンプユニット２３は、インク受け２の下面に接続された天板２５、ベローズ４０、ベローズ下面に接続された底板３９と、底板３９に接合された積層ＰＺＴ４１、積層ＰＺＴ４１の底面に接合された付加質量４２、連通孔２８内面に設けられたフィルタ３１、そして一対のバルブ部材３０ａ，３０ｂから構成されている。
【００４０】
積層ＰＺＴ４１に正弦波状の電圧を印加すると、積層ＰＺＴ４１は上下方向に振動する。これにより付加質量４２も振動し、これによりベローズ４０が伸縮する。
ベローズ４０が伸びるとき、キャビティ２６内の容積は増大し負圧状態となる。よって、インクジェット記録ヘッド１内のインクが、連通孔３５，２８を経由して、キャビティ２６内に吸引される。
ベローズ４０が縮むとき、キャビティ２６内の圧力は高くなり、吸引したインクを排出口４４からインクタンク３に排出する。
【００４１】
（実施例４）
図７は、実施例４のインクジェット記録装置を示す断面図である。（請求項４）
実施例４のインクジェット記録装置において、キャップ部材３８に設けられたサブポンプユニット２３は、フレーム部材２４の薄肉部から構成されるダイアフラム２７と、ダイヤフラム部２７に接合された長方形状の永久磁石４５と、永久磁石４５と微小ギャップを介して嵌合するコイル４６と、バルブ部材３０ａ，３０ｂと、フィルタ３１から構成されている。
天板２５は、フレーム部材２４と接合されてキャビティ２６を形成する。また天板２５には、キャビティ２６とインク受け２の内部３６とを繋ぐ連通孔２８が設けられ、インク受け２の底板３４には、同じく連通孔３５設けられている。
天板２５の連通孔２８には、バルブ部材３０ａが設けられ、またフィルタ３１が配置されている。インク受け２の内部にはインクを吸収するための発泡体３７が配置されている。
また、実施例２のインクジェット記録装置と同様のフィルタ目づまり検出手段を備えている。
【００４２】
実施例４のインクジェット記録装置において、キャップ部材３８の下方に設けられたサブポンプユニット２３は、ダイアフラム２７と、ダイヤフラム２７に接合された永久磁石４５と、該永久磁石４５と微小ギャップで嵌合するコイル４６と、１対のバルブ部材３０ａ，３０ｂと、フィルタ３１から構成されている。
コイル４６に交流電流を流すと、コイルから発生する電界と永久磁石から発生する磁場の交互作用により、永久磁石に上下方向の力が働く。これにより、ダイアフラム２７は上下方向に撓み振動し、キャビティ２６内の容積を増減させる。よって、インクがヘッドから吸引され、インクタンクに排出される。
【００４３】
（実施例５）
図８は、実施例５のインクジェット記録装置を示す断面図である。（請求項５）
実施例５のインクジェット記録装置において、インク受け２の底板３４に設けられたサブポンプユニット２３は、インク受け２の底板３４下面に接合された天板２５と、ベローズ４０と、ベローズ下面に接続された底板３９と、底板３９に接合された長方形状で中心部が中空である永久磁石４５と、該永久磁石と微小ギャップで嵌合するコイル４６と、天板２５の連通孔２８内に設けられたフィルタ３１と、一対のバルブ部材３０ａ，３０ｂから構成されている。
天板２５と底板３９とベローズ４０により、キャビティ２６を形成している。
【００４４】
また、底板３９の下面にはインク排出口４４を備えたチャンバ４３が、永久磁石４５の中空部に設けられている。天板２５には、キャビティ２６とインク受け２の内部とを繋ぐ連通孔２８が設けられている。また、インク受け２の底板３４には、同じく連通孔３５が設けられている。
天板２５の連通孔２８には、バルブ部材３０ａが設けられ、連通孔２８の内面にはフィルタ３１が配置されている。
インク受け２の内部３６には、インクを吸収するための発泡体３７が配置されている。
他の構成は、図２に示す実施例２の構成と同様である。また、フィルタ目づまり検出手段についても図３〜図５に示す実施例２の構成と同様である。
【００４５】
実施例５のインクジェット記録装置において、キャップ部材３８の下方に設けられたサブポンプユニット２３は、天板２５に接続されたベローズ４０と、ベローズ下面に接続された底板３９と、底板３９に接合された永久磁石４５と、永久磁石と微小ギャップで嵌合するコイル４６と、連通孔２８の内面に設けられたフィルタ３１と、そして一対のバルブ部材３０ａ，３０ｂから構成されている。
コイル４６に交流電流を流すと、コイル部材４６から発生する電界と永久磁石４５から発生する磁場の交互作用により、永久磁石４５に上下方向の力が働く。これにより、ベローズ４０が上下方向振動し、キャビティ２６内の容積を増減させる。よって、インクがヘッドから吸引され、インクタンクに排出される。
【００４６】
次に、実施例１〜５のインクジェット記録装置において、ダイアフラム２７あるいはベローズ４０を駆動する駆動信号について説明する。
（実施例６）
図２に示す実施例２のインクジェット記録装置において（請求項６）、ダイアフラム２７の形状は長方形である。長方形状のダイアフラム２７のバネ定数を完全に解析することは容易ではない。したがって、以下の微分方程式を解くことによって、変形量Ｗを近似的に求める。
【００４７】
δ４Ｗ／δ４ｘ＋２αδ４Ｗ／δ２ｘδ２ｙ＝Ｐ／Ｄ０ｈ３
但し  変形量：  Ｗ（ｘ、ｙ）
ダイアフラムに加わる圧力：  Ｐ
ダイアフラム厚さ：  ｈ
Ｄ０＝１．４２×１０１０Ｐａ
α＝０．７９８
【００４８】
前記微分方程式を近似的に解くことによって、ダイアフラムに加わる圧力Ｐと変形量Ｗの関係を求めることができる。この式から求められるバネ定数Ｋ及びダイアフラム質量ｍから、共振周波数ｆ０は次のようになる。
ｆ０＝（１／２π）√（Ｋ／ｍ）
【００４９】
実施例２のインクジェット記録装置において、圧電部材３３に印加される駆動信号の周波数はダイアフラム２７の共振周波数ｆ０と一致する周波数である。
このため、ダイアフラム２７が共振状態となり、撓み振動振幅が大きくなり、インクの吸引量が増え、ヘッドの復旧動作に必要とする時間を短縮することができる。
【００５０】
（実施例７）
図６に示す実施例３のインクジェット記録装置において（請求項７）、ベローズ４０のバネ定数をＫ、付加質量４２の質量をｍ１、圧電部材である積層ＰＺＴ４１の質量をｍ２とするとき、ベローズ−積層ＰＺＴ−付加質量の振動系は１自由度振動系と見なすことができる。よって、この系の共振周波数ｆ０は以下の式で与えられる。
ｆ０＝（１／２π）√（Ｋ／（ｍ１＋ｍ２））
実施例３のインクジェット記録装置は、この周波数ｆ０で、積層ＰＺＴ４１を駆動する。
【００５１】
実施例３のインクジェット記録装置において、積層ＰＺＴ４１に印加される駆動信号周波数はベローズ４０と主に付加質量４２とで決まる共振周波数ｆ０と一致する周波数である。
このため、ベローズ４０は共振状態となり、撓み振動振幅が大きくなり、インクの吸引量が増え、ヘッドの復旧動作に必要とする時間を短縮することができる。
【００５２】
図９は、ダイアフラム（またはベローズ）の振幅とダイアフラム（またはベローズ）の駆動周波数との関係を示すグラフである。
インクジェット記録ヘッド１よりインクを吐出して記録媒体に記録を行う際、ダイアフラム２７（またはベローズ４０）を駆動する周波数駆動をダイアフラム２７（またはベローズ４０）の共振周波数ｆ０と一致する周波数とすることにより、ダイアフラム（またはベローズ）の振幅を大きくすることができ、ダイアフラム２７（またはベローズ４０）を効率よく駆動することができる。
【００５３】
（実施例８）
図７に示す実施例４のインクジェット記録装置において（請求項８）、実施例２のインクジェット記録装置のダイアフラム２７を駆動する例で説明で示した方法と同様にして、ダイアフラム２７のバネ定数Ｋを求めることができる。ダイアフラム２７の質量ｍと永久磁石４５の質量ｍｇから、共振周波数ｆ０は以下の式で与えられる。
ｆ０＝（１／２π）√（Ｋ／（ｍ＋ｍｇ））
【００５４】
実施例４のインクジェット記録装置において、永久磁石４５に印加される駆動信号の周波数はダイアフラム２７の共振周波数と一致する周波数である。
このため、ダイアフラム共振状態となるため、撓み振動振幅が大きくなり、インクの吸引量が増え、ヘッドの復旧動作に必要とする時間を短縮することができる。
【００５５】
（実施例９）
図８に示す実施例５のインクジェット記録装置において（請求項９）、ベローズ４０のバネ定数をＫ、永久磁石４５の質量をｍｇとするとき、ベローズ−永久磁石の振動系は１自由度振動系と見なすことができる。よって、この系の共振周波数ｆ０は以下の式で与えられる。
ｆ０＝（１／２π）√（Ｋ／ｍｇ）
実施例５のインクジェット記録装置は、この共振周波数ｆ０でコイル４６に電流を流し駆動する。
【００５６】
実施例５のインクジェット記録装置において、コイル４６に印加される駆動信号の周波数は永久磁石４５の質量とベローズ４０のバネ定数で決まる共振周波数ｆ０と一致する周波数である。
これにより、駆動時ベローズ４０は共振状態となるため、ベローズの伸縮振動振幅が雄聞くなり、インクの吸引量が増え、ヘッドの復旧動作に必要とする時間を短縮することができる。
【００５７】
（実施例１０）
図１０は、本発明の実施例１０によるインクジェット記録装置の概略を示す全体正面図である。（請求項１０）
実施例１０のフルカラーインクジェット記録装置は、図１０に示すように、給紙装置４８、用紙搬送装置４９、各色のインクジェット記録ヘッド１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ、実施例１〜５に示されたようなサブポンプユニット２３を下面に設けたキャップ部材３８を含む回復装置５０と、スタッカ５１等を備えている。
【００５８】
実施例１０のフルカラーインクジェット記録装置において、印字指令を受けると、上方の点線位置に退避している各色のインクジェット記録ヘッド１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは、下方の印字位置まで下降する。
給紙装置４８から用紙搬送装置４９に給紙された用紙の先端を用紙センサ５２によって検知した後、用紙が各色のインクジェット記録ヘッド１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの下を通過するとき、各色のインクジェット記録ヘッド１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋはインクを吐出して画像を形成する。
所定の印字が終了すると、各色のインクジェット記録ヘッド１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは上方の点線位置に退避させられ、それぞれのノズル面を回復装置５０のキャップ部材で覆う。
【００５９】
インクジェット記録装置は、実施例１〜５のようなサブポンプユニット２３を下面に設けたキャップ部材３８を含む回復装置５０を有している。そのため、インクジェット記録装置は、実施例１〜５のインクジェット記録装置が有している作用効果を奏する。すなわち、従来のインクジェット記録装置のような長いチューブを用いないため、チューブ内での圧力損失の低減をはかれ、従来例に示されるチュービングポンプの応答性に比較して格段と応答性が向上し、それに伴う制御性の向上が期待できる。
【００６０】
また、ダイアフラム２７やベローズ４０を共振動作させることにより、インク吸引量の増大によるヘッドの復旧動作に要する時間の短縮等が期待できる。
また、ＹＭＣＫ各色のインクジェット記録ヘッド毎にフィルタ３１を設けており、ＹＭＣＫ各色のフィルタ３１の目づまり検出手段５６を設けている。そのため、フィルタ３１の目づまりを正確に検知することができる。
【００６１】
また従来は、ＹＭＣＫの各ヘッドに共通のポンプユニットとフィルタを設けている。本発明の構成を用いれば、ＹＭＣＫの各ヘッド毎にポンプユニット及びフィルタを備えているためフィルタの目づまりするまでの時間を長くすることができる。
【００６２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば次のような作用効果を奏する。
請求項１の発明は、インクを吐出して記録を行うインクジェット記録ヘッドと、インク循環装置とを有するインクジェット記録装置において、記録ヘッドを覆うキャップ部材底部にサブポンプユニットを備えているので、長いチューブでサブポンプユニットとキャップ部材を接続する必要がない。そのため、長いチューブによる圧力損失がなく、フィルタの目づまりの進行を遅らせることができる。また、目づまり検出手段を設けているので、フィルタの目づまりを検出することができる。
【００６３】
請求項２の発明のサブポンプは、ダイアフラムに圧電部材を接合し、圧電部材の変形によりインクを吸引・排出する方法がとられているため、従来のポンプに比較して応答性が優れており、インクジェット記録ヘッドの復旧動作に必要とする時間を短縮することができる。また、フィルタ目づまり検出手段のダイアフラムは厚さが数ミクロンに設定されているため、フィルタの前後の微小な差圧でも検出でき、これによりフィルタの目づまりが精度良く検出できる。
【００６４】
請求項３の発明のサブポンプは、積層ＰＺＴの下部に付加質量を設け、積層ＰＺＴの振動によりベローズを伸縮させているため、従来のポンプに比較して応答性が優れ、ヘッドの復旧動作に必要とする時間を短縮することができる。
【００６５】
請求項４の発明のサブポンプは、コイルに、交流電流を流し、発生する電場と永久磁石による磁場の交互作用により永久磁石を振動させている。コイルに流す電流の周波数を変化させることにより、ダイアフラムの撓み振動数を変化させることができるため、従来例のポンプに比較して応答性が優れ、ヘッドの復旧動作に必要とする時間を短縮することができる。
【００６６】
請求項５の発明のサブポンプは、コイルに、交流電流を流し、発生する電場と永久磁石による磁場の交互作用により永久磁石を振動させている。コイルに流す電流の周波数を変化させることにより、ベローズの上下振動数を変化させることができるため、吸引量を変化させることができ、従来例のポンプに比較して、応答性が優れ、ヘッドの復旧動作に必要とする時間を短縮することができる。
【００６７】
請求項６の発明のサブポンプを駆動する圧電部材に印加される駆動信号の周波数はダイアフラムの共振周波数と一致する周波数であるため、ダイアフラムが共振状態となり、撓み振動振幅が大きくなる。
これにより、インクの吸引量が増え、ヘッドの復旧動作に必要とする時間を短縮することができる。
【００６８】
請求項７の発明のサブポンプを駆動する積層ＰＺＴに印加される駆動信号周波数はベローズと主に付加質量とで決まる共振周波数と一致する周波数であるため、ベローズは共振状態となり、撓み振動振幅が大きくなる。
これにより、インクの吸引量が増え、ヘッドの復旧動作に必要とする時間を短縮することができる。
【００６９】
請求項８の発明のサブポンプを駆動する圧電部材に印加される駆動信号の周波数はダイアフラムの共振周波数と一致する周波数であるためダイアフラム共振状態となり、撓み振動振幅が大きくなる。
これにより、インクの吸引量が増え、ヘッドの復旧動作に必要とする時間を短縮することができる。
【００７０】
請求項９の発明のサブポンプを駆動するコイル部材に印加される駆動信号の周波数は永久磁石質量とベローズのバネ定数で決まる周波数と一致する周波数であるため、ベローズは共振状態となり、ベローズの伸縮振動振幅が大きくなる。
これにより、インクの吸引量が増え、ヘッドの復旧動作に必要とする時間が短縮できる。
【００７１】
請求項１０のインクジェット記録装置は、請求項１から９に示されているサブポンプユニットを下面に設けたキャッピング部材を含む回復装置を有しているため、インクジェット記録装置は、請求項１〜９の発明の作用効果に示されている効果が期待できる。また、従来例のチューブが長いことによる圧力損失の低減をはかれ、応答性の向上を図ることができ、それに伴う制御性の向上が期待できる。
また、ダイアフラムやベローズを共振動作させることにより、インク吸引量が増大し、復旧動作に要する時間の短縮等を期待することができる。
また、ＹＭＣＫ各色のインクジェット記録ヘッド毎にフィルタを設けており、ＹＭＣＫ各色のフィルタの目づまり検出手段を設けているため、フィルタの目づまりを正確に検知できる。
また、ＹＭＣＫの各色のインクジェット記録ヘッド毎にポンプユニット及びフィルタを備えているため、フィルタが目づまりするまでの時間を長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１のインクジェット記録装置のインク循環系を示す回路図である。
【図２】実施例２のインクジェット記録装置を示す断面図である。
【図３】差圧検出手段を示す斜視図である。
【図４】差圧検出手段を示す断面図である。
【図５】差圧検出手段のセンサ部のカット図である。
【図６】実施例３のインクジェット記録装置を示す断面図である。
【図７】実施例４のインクジェット記録装置を示す断面図である。
【図８】実施例５のインクジェット記録装置を示す断面図である。
【図９】ダイアフラム（またはベローズ）の振幅とダイアフラム（またはベローズ）の駆動周波数との関係を示すグラフである。
【図１０】実施例１０のインクジェット記録装置の概略を示す全体正面図である。
【図１１】従来のインクジェット記録装置のインク循環系を示す回路図である。
【符号の説明】
１…インクジェット記録ヘッド、１ａ…共通液室、１ｂ…圧力室、１ｃ…ノズル、２…インク受け、３…インクタンク、４…サブインクタンク、５…エアバッファタンク、６…インクカートリッジ、７…メインポンプ、９〜１１…チューブ、１５…一方向弁、１６，１７…弁、１８…一方向弁、１９…弁、２０〜２２…チューブ、２３…サブポンプユニット、２４…フレーム部材、２５…天板、２６…キャビティ、２７…ダイアフラム、２８…連通孔、２９…インク排出口、３０ａ，３０ｂ…バルブ部材、３１…フィルタ、３２ａ，３２ｂ…連通口、３３…圧電部材、３４…底板、３５…連通孔、３６…インク受け内部、３７…発泡体、３８…キャップ部材、３９…底板、４０…ベローズ、４１…積層ＰＺＴ、４２…付加質量、４３…チャンバ、４４…インク排出口、４５…永久磁石、４６…コイル、４７…コイル固定部材、４８…給紙装置、４９…用紙搬送装置、５０…回復装置、５１…スタッカ、５２…用紙センサ、５３…排紙トレイ、５５…制御装置、５６…フィルタ目づまり検出手段、５８…差圧検出手段、５９…ケーシング、６０…上電極、６１…上ガラス基板、６２…下電極、６３…下ガラス基板、６４…ダイアフラム、６５…シリコーンオイル、６６…センサ部、６７ａ，６７ｂ…ダイアフラム、６８ａ，６８ｂ…チャンバ、６９…Ｓｉ基板。
【図１】
2004181730.tif 000003
【図２】
2004181730.tif 000004
【図３】
2004181730.tif 000005
【図４】
2004181730.tif 000006
【図５】
2004181730.tif 000007
【図６】
2004181730.tif 000008
【図７】
2004181730.tif 000009
【図８】
2004181730.tif 000010
【図９】
2004181730.tif 000011
【図１０】
2004181730.tif 000012
【図１１】
2004181730.tif 000013