(57)【要約】【課題】インク循環クリ−ニングを行う際には、流路中に滞留する気泡を除去するために本来の意図にそぐわない廃液が発生し、ランニングコストの上昇を招いている。【解決手段】印字ヘッドに正圧力を加える手段を有するインク供給装置において、ヘッドフィルタ−及び、印字ヘッドノズル近傍を通過しない循環流路を設けることにより前記インク循環クリ−ニングにて発生する廃液量を大幅に抑制、もしくはゼロにするインク流路構成を提供するものである。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出するためのノズルを備えた記録ヘッドを用いて記録を行うインクジェット記録装置において、記録ヘッドへインクを圧送する手段を有するとともに、該インク圧送手段と記録ヘッドのノズル間とを接続する流路中に少なくとも１個の濾過フィルタ−が配置されるとともに、該濾過フィルタ−と前記インク圧送手段との間にインク貯蔵部に至る流路が接続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】
前記濾過フィルタ−とインク圧送手段間に接続される流路は該濾過フィルタ−面に設けられた液室に接続されている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】
前記濾過フィルタ−とインク圧送手段間からインク貯蔵部に接続される流路中には、流路の遮断及び、開放の切り替えが可能な弁構成を有することを特徴とする請求項１、２いずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項４】
前記濾過フィルタ−の面に設けられた液室に加圧ポンプからの流路が接続される位置はインク貯蔵部に至るもう一方の流路より低い位置に接続されることを特徴とする請求項２、３いずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項５】
前記濾過フィルタ−は少なくとも傾きを持って配置されることを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載のインクジェット記録装置
【請求項６】
前記濾過フィルタ−面に設けられた液室に接続される流路のうち少なくとも一本は流路内径を濾過フィルタ−面に投影した際に一部もしくは全体がフィルタ部にかからない位置に接続されていることを特徴とする請求項１〜５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】
本発明はインク供給装置を備えたインクジェット記録装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は印字可能幅４インチの長尺ラインヘッド（以下、単に印字ヘッドという）を採用したインクジェットプリンタ−におけるインク供給系の構成を表わす概略流路図である。
【０００３】
ただし、図５は１ステ−ションを概略的に示したものであり、複数の印字ヘッドを備える場合は、各印字ヘッドに対応して、同様のインク流路が並列的に配置される。
【０００４】
該プリンタ−においてはクリ−ニング時にインクを送り出す加圧ポンプ５０５、インクをサブタンク５０３に供給する供給ポンプ５０６及び、印字ヘッド５０１をクリ−ニングした際に印字ヘッド５０１より排出されたインクを廃インクタンク５０８へ送り込むための廃インクポンプ５０７の３つのポンプを備え各ポンプともにＤ、Ｅ、Ｆで示す方向にのみインクを送ることが可能であり、非駆動時にはインクの流通性が保たれている。
【０００５】
印字ヘッド５０１は印字を行っていく過程で、流路中の気泡及び、ノズル面へのゴミの付着といった影響より印字品位を保つためにシ−ケンス制御に定められたタイミングでクリ−ニングされる。
【０００６】
加圧ポンプを用いたクリ−ニングには２つの形式を有し、それぞれの目的に応じ前記シ−ケンス制御により適時行われる。
【０００７】
以下に前記２つのクリ−ニング形式について詳細な説明を加える。
【０００８】
インク循環クリ−ニング：サブタンク５０３〜印字ヘッド５０５間のインク流路中に滞留した気泡を除去することを目的とする。詳細には、加圧弁５２０を開放した状態で加圧ポンプ５０５を駆動させることによりインクをサブタンク５０３〜加圧ポンプ５０５〜チュ−ブ５１４〜印字ヘッド５０１へと圧送し、印字ヘッド５０１に圧送されたインクは一方では印字ヘッドノズルより排出され、一方ではチュ−ブ５１５を通過し、再びサブタンク５０３に戻される。
【０００９】
ここで印字ヘッド５０１内のインク流路概略を図６に示す。
【００１０】
チュ−ブ５１４より圧送されるインクはＩＮ側フィルタ−６０３、インク吐出ノズル６０１近傍に設けられたノズル液室６０２に流入し、一方ではインク吐出ノズル６０１より外部へ排出され、他方ではＯＵＴ側フィルタ−６０４を通過し、チュ−ブ５１５に流入する。
【００１１】
該クリ−ニングにおいて設定される単位時間当たりに流動するインク量（以下；単に流量という）は、流路中にある気泡を流動させ、サブタンク５０３に戻すのに必要な値を設定するが、詳細には最も気泡が流動しにくいＯＵＴ側フィルタ−６０４を通過させるのに必要な流量を基準に決定される。特に本形態で用いられているステンレスメッシュフィルタ−を気泡が通過するためには、該フィルタ−両端面において０．３Ｋｐａ程度の差圧を発生させる必要があり、該差圧が発生するよう、途中インク吐出ノズル６０１より外部に排出される分を加味した上で圧ポンプ５０５の流量を設定する。
【００１２】
インク加圧クリ−ニング；インク吐出ノズル６０１及び、その周部にある気泡、異物等を除去することを目的とする。詳細には加圧弁５２０を閉じた状態にし、加圧ポンプ５０５を駆動させることによりインクをサブタンク５０３〜加圧ポンプ５０５〜チュ−ブ５１４〜印字ヘッド５０１へと圧送し、インクをインク吐出ノズル６０１より排出させ、ノズル液室６０２及び、印字ヘッドノズル６０１にある気泡、インク吐出ノズル６０１を遮るノズル面６０５に付着したゴミを押し流す。
【００１３】
ここで印字ヘッド５０１内のインクの流れを図６を用いて説明する。
【００１４】
チュ−ブ５１４より流入するインクはＩＮ側フィルタ−６０３、ノズル液室６０２に流入し、インク吐出ノズル６０１より外部へ排出される。
【００１５】
該クリ−ニングにおける設定流量はノズル液室６０２及びノインク吐出ズル６０１内に滞留する気泡をインク吐出ノズル６０１外部へ流動せしめる十分な値が必要条件として設定される。本形態においては前記インク循環クリ−ニングにおいて設定される加圧ポンプ流量を本クリ−ニングに適用することで、前記必要条件が十分に満たされるため、共通の流量設定がなされている。
【００１６】
ところで、インク吐出ノズル６０１より排出されたインク（以下；単に廃液という）は、図５に示される回復桶５０２でキャッチされ、廃インクポンプ５０７の吸引力によりチュ−ブ５１６より吸引され、チュ−ブ５１７の先端より廃インクタンク５０８に貯蔵される。
【００１７】
廃インクタンク５０８には廃インクポンプ５０７が円滑に廃インクを輸送できるよう大気開放口５１０が設けられる。
【００１８】
さらに廃インクタンク５０８内には２本の導電性端子より構成される上限センサ−５１１が設けられ、該センサ−が上限位置まで廃インクが貯蔵されたことを検知した時点でユ−ザ−に交換を促す。廃インクタンク５０８は、ジョイント５１２より容易に脱着可能であり、交換に伴う廃インクの外部への漏れを防止するため、該廃インクを保持するための、吸収体５０９が設置される。
【００１９】
また、印字に必要なインクは脱着可能なインクカ−トリッジ５１３よりサブタンク５０３に一度貯蔵されるが、印字に伴い該サブタンク５０３内のインクが消費されるため、適時、新たにインクカ−トリッジ５１３よりインクを供給する必要がある。
【００２０】
供給ポンプ５０６を駆動させると、インクカ−トリッジ５１３よりチュ−ブ５１８にインクが吸引され、チュ−ブ５１９よりサブタンク５０３内に適量なインクが供給される。
【００２１】
また該サブタンク５０３にも円滑なインク供給を行うために圧力を抜くための大気開放口５０４が備えられている。
【００２２】
尚、インクカ−トリッジ内のインクは吸い出されるにしたがって収縮するパック状の容器に収容されており、また、複数の印字ヘッド５０１を備えるプリンタ−においては、必要なステ−ションのみを選択的に前記インク供給可能な構成を備える。
【００２３】
さらに印字を行う際には、加圧弁５２０が開放状態にされ、チュ−ブ５１４，５１５双方より印字ヘッド５０１へインクが供給され、それぞれＩＮ側フィルタ−６０３、ＯＵＴ側フィルタ−６０４で濾過された後、印字に使用する。ところでインクを印字ヘッド５０１に供給する際には主にインク吐出ノズル６０１部で発生する毛細管現象により、印字によって消費されたインクと等価量のインクが自動的に供給される。
〈例えば特許文献１参照〉
【特許文献１】
特開平１１−３３４０９４（第４〜５頁、図１）
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来の構成において、特にインク循環クリ−ニングを行う際には、流路中に滞留する気泡を除去するために本来の意図にそぐわない廃液が発生し、ランニングコストの上昇を招いている。他方ランニングコストの上昇を抑えるためのインクリサイクルシステムも考案されているが、該構成においては装置のコストアップ及び、装置の大型化を招いている。
【００２５】
【課題を解決するための手段および作用】
上記課題を解決するための本出願に係わる発明は、印字ヘッドに正圧力を加える手段を有するインク供給装置において、ヘッドフィルタ−及び、印字ヘッドノズル近傍を通過しない循環流路を設けることにより前記インク循環クリ−ニングにて発生する廃液量を大幅に抑制、もしくはゼロにするインク流路構成を提供するものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明によるインク供給装置のインク流路を表す概略図である。
【００２７】
ただし、図１は１ステ−ションを概略的に示したものであり、複数の印字ヘッドを備える場合は、各印字ヘッドに対応して、同様のインク流路が並列的に配置される。
【００２８】
本発明によるインク供給装置によればインクを送り出す加圧ポンプ１０５、廃インクを吸引する吸引ポンプ５０７の２つのポンプを備え、両ポンプともにＡ、Ｂで示す方向にのみインクを送ることが可能であり、非駆動時にはインクの流通性が保たれている。
図１において、１０１印字ヘッドで印字用紙幅に対応するインクノズルが配列されている。１０２は回復桶で、印字ヘッド１０１のインクノズルの回復処理を行う際に、インクノズルから吐出されるインクを受ける。１０５はポンプで、インクを印字ヘッド１０１に供給する。１１３はインクカートリッジで、大気開放口１０４が設けられ、また印字ヘッド１０１にインクを供給するインク供給口及び、印字ヘッド１０１から戻ってくるインクを受ける口が設けられている。
【００２９】
１３０、１１４はチューブで、インクカートリッジ１１３から印字ヘッド１０１にインクを供給する。１１５および１３１はチューブで、印字ヘッド１０１から戻ってくるインクをインクカートリッジ１１３に戻す。５０７はポンプで、回復桶１０２に溜まるインクを排出して、廃インクタンク５０８に供給する。５１６はチューブで、回復桶１０２のインクを排出する。  ５１２はジョイントで、ポンプ５０７からのインクをチューブ５１７に流す。廃インクタンク５０８は大気開放口５１０および廃インクの上限の量を検出する上限センサ５１１が設けられている。
【００３０】
上述の印字ヘッド１０１の構成について、図２を参照して説明する。  チューブ１１４および１１５はインクカートリッジのジョイント部に結合されている。結合されている部分にＩＮフィルタ液室２０４が設けられている。チューブ１１４からＩＮ液室２０４を介してチューブ１１５に流れる。
【００３１】
２０３はフィルタで、ＩＮインク液室２０４のインクがフィルタを通過してＯＵＴインク液室３０１に入る。  ２０２はノズル液室で、ＯＵＴインク液室３０１からインクが供給される。  ２０１はインク吐出ノズルで、ＯＵＴ液室３０１内のインクが吐出する。
【００３２】
チューブ１１４および１１５と印字ヘッド１０１との接合部について、ここでヘッドフィルタ−２０３及び、周部の配置を表す断面図を図３を参照して説明する。
【００３３】
本実施例では、垂直もしくは傾きを持って配置されたヘッドフィルタ−２０３面に設けられるＩＮ側フィルタ−液室２０４に対しＯＵＴ側ジョイント３０４の接続位置は上方、ＩＮ側ジョイント３０３の接続位置は前記ＯＵＴ側ジョイント３０４の接続位置に対し下方に配置しており、インク循環クリ−ニング時に気泡の浮力を利用することで除去効果を上げている。
【００３４】
さらに好ましくはＩＮ側ジョイント３０３の内径ｋをヘッドフィルタ−２０３面に投影した際、フィルタ−範囲ｍにかからぬようにすることで、該回復時にＩＮ側フィルタ−液室２０４に流入したインクが直接ヘッドフィルタ−２０３にかかることなく、インク吐出ノズル２０１に伝播する圧力を軽減し、廃液量をより削減することができる。
【００３５】
加えてＯＵＴ側フィルタ−液室３０１とノズル液室２０２とを接続する流路３０２は不要な気泡の滞留を防止するため、前記ＯＵＴ側フィルタ−液室３０１に対し上方に接続するとよい。
【００３６】
尚、前記ヘッドフィルタ−２０３周部の配置は本実施例の一例として説明したものであり、本発明としてこれを規定するものでなく、かかる構成によれば前記配置に限定することなく廃液削減効果が得られることは明らかである。
【００３７】
ここで、本発明にかかわる印字ヘッド１０１のクリ−ニングにおけるインク供給装置の動作について説明を加える。
【００３８】
本発明においては従来例で述べた、流路中に滞留した気泡の除去を目的としたインク循環クリ−ニングにおける廃液量を大幅に削減もしくはゼロにすることを目的とし、以下に該クリ−ニングについて詳細な説明を加える
加圧弁１２０を開放した状態で加圧ポンプ１０５を駆動させることによりインクをインクタンク１１３〜チュ−ブ１３０〜加圧ポンプ１０５〜チュ−ブ１１４〜印字ヘッド１０１へと圧送し、チュ−ブ１１５〜加圧弁１２０〜チュ−ブ１３１を経て、再びインクタンク１１３に戻される。
【００３９】
ここで印字ヘッド５０１内のインク流路概略を図２に示す。
【００４０】
チュ−ブ１１４より圧送されるインクはＩＮ側フィルタ−液室２０４に流入し、大部分もしくは全てのインクがヘッドフィルタ−２０４に沿って上方へ流れチュ−ブ１１５へ流出する。よって、ノズル液室２０２に流入し、インク吐出ノズル２０１より外部へ排出される廃液量は少量もしくはゼロである。
【００４１】
ここで、前記、インク吐出ノズル２０１より排出される廃液量が削減される理由について詳細に説明を加える。
【００４２】
該クリ−ニングにおいて設定される流量は、流路中にある気泡を流動させ、インクタンク１１３に戻すのに必要な値を設定するが、従来のように気泡がヘッドフィルタ−２０３を通過しないため、主にチュ−ブ内を気泡が流動し得る流量に設定される。すなわち循環クリ−ニングで設定されるインク流量は従来と比較し、格段に小さくてよい。
【００４３】
加えてインクがインク吐出ノズル２０１近傍を通過しないため、インクの排出につながりにくい特性を持つ。
【００４４】
これらの理由により該クリ−ニング中にインク吐出ノズルに伝播する正圧力は従来と比較し格段に低く、これに伴い廃液量は大幅に削減、もしくはインク吐出ノズル２０１に加わる正圧力がノズルフェイス面２０５にインクの表面張力によって形成されるメニスカスの保持圧以下であればゼロにすることができる。
【００４５】
また、本発明ではインク循環回復時にヘッドフィルタ−２０３〜インク吐出ノズル２０１に至る流路の循環は行われないが、該流路間に発生する気泡は流路長が短いことに加え、好ましくはチュ−ブ等でなく、ガス透過比率の低い材質で流路を構成することで、殆ど気泡が滞留することが無く、わずかに滞留する気泡も印字に伴いノズル液室２０２へと流動するが、印字に影響を及ぼす量が累積する前に、後に説明する加圧クリ−ニングにより除去されるため問題となることは無い。
【００４６】
以下に本実施例における他の動作概要について説明する。
【００４７】
本実施例ではサブタンク５０３を用いず、ユ−ザ−によってセットされるインクタンク１１３より必要なインクを直接使用する。インクタンク１１３には非弾性体であるケ−シング部材内にインクが貯蔵され、通常外部に対し遮断構造になっている。該インクタンク１１３を装置に装着した際には、図示せぬ構成によりにインクタンク１１３内部とチュ−ブ１３０，１３１間でインクの流路が形成されるとともに、インクタンク１１３に設けられた大気開放弁１０４が開放され、インクタンク１１３内部と外部との間でエア−流路が形成される。
【００４８】
インク吐出ノズル２０１及び、その周部にある気泡、異物等を除去するために行うインク加圧クリ−ニングは、加圧弁１２０を閉じた状態にし、加圧ポンプ１０５を駆動させることによりインクをインクタンク１１３〜加圧ポンプ１０５〜印字ヘッド１０１へと圧送し、インクをインク吐出ノズル２０１より排出させ、ノズル液室２０２及び、インク吐出ノズル２０１にある気泡、インク吐出ノズル２０１を遮るノズル面２０５に付着したゴミを押し流す。
【００４９】
該クリ−ニングにおける設定流量はノズル液室２０２及び、インク吐出ズル２０１内に滞留する気泡を外部へ流動せしめる十分な値が必要条件として設定される
また、印字を行う際には、加圧弁１２０が開放状態にされ、チュ−ブ１３０，１３１双方より主にインク吐出ノズル２０１による毛細管現象の作用によりインクが印字ヘッド１０１に自動供給され、ヘッドフィルタ−２０３で濾過された後、印字に使用される。
【００５０】
ところで、インク吐出ノズル２０１より排出された廃液は、回復桶５０２でキャッチされ、廃インクポンプ５０７の吸引力により廃インクタンク１０８に貯蔵されるが、該構成及び、廃インクタンク１０８の構成に関しては従来と同様であり、説明を省略する。
【００５１】
【実施例２】
本発明における第二の実施例を図４に示す。
【００５２】
本実施例によれば加圧ポンプ１０５〜ヘッドフィルタ−２０３間に分流路４０１を設け、循環クリ−ニング時にインクは、インクタンク１１３〜チュ−ブ１３０〜加圧ポンプ１０５〜チュ−ブ１１４〜分流路４０１よりチュ−ブ１１５〜加圧弁１２０〜チュ−ブ１３１を経て、再びインクタンク１１３に戻される。
【００５３】
本実施例では、該循環経路にＩＮ側フィルタ−液室２０４が含まれないが、分流路４０１よりヘッドフィルタ−２０３間に滞留した気泡が印字によるインクの流動によりノズル液室２０２に達した場合でも、インクの吐出に影響が出ないよう、気泡を一時的にため、かつ前記インク加圧クリ−ニング時にインク吐出ノズル２０１より外部へ排出される。
【００５４】
特に本実施例のように加圧ポンプ１０５〜ヘッドフィルタ−２０３間に他方がインクタンクに至る流路が接続されていれば、本発明で述べるところの廃液削減効果が得られることは明らかである。
【００５５】
【発明の効果】
以上述べてきたように本発明によれば、インク循環クリ−ニング時に無駄にインクを消費せず、装置のランニングコストを抑制することに貢献する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による第一の実施例を表すインク流路図．
【図２】本発明による第一の実施例における印字ヘッド内のインク流路図
【図３】本発明による第一の実施例におけるヘッドフィルタ−周部の詳細図
【図４】本発明による第二の実施例を表すインク流路図
【図５】従来構成によるンク流路図
【図６】従来構成による印字ヘッド内のインク流路図
【符号の説明】
１０１    印字ヘッド
１０２    回復桶
１０５    加圧ポンプ
１１３    インクタンク
２０３    ヘッドフィルタ−
５０１    印字ヘッド
５０２    回復桶
５０３    サブタンク
５０５    加圧ポンプ
５０６    供給ポンプ
５０７    廃液ポンプ
５０８    廃液タンク
６０３    ＩＮ側フィルタ−
６０４    ＯＵＴ側フィルタ−
【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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