(57)【要約】【課題】ノズル吐出回復作業を行なうために、実印刷に使用しない廃棄するインクの量を減らし、確実にノズルからインクを吐出させることができるインクジェット記録装置を提供する。【解決手段】インク吐出回復機構として、オリフィス側からインク充填液を流入させた後、インク吐出回復作業を行うことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録信号に応じてエネルギー発生部材を駆動させてオリフィスよりインク滴を吐出するように構成された複数のノズルと、該ノズルにインクを供給するために前記複数のノズルと連通された圧力室と、該圧力室へインクを供給する流路よりなる記録ヘッドを記録媒体に対向させて記録を行なうインクジェットヘッドと、
該インクジェットヘッドへインクを供給するインクタンクと、
前記オリフィスからインク滴を吐出させるためのインク吐出回復機構を有するインクジェット記録装置において、
前記インク吐出回復機構は、前記オリフィス側からインク充填液を流入させた後にインク吐出回復作業をおこなうことを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
前記オリフィス側からインク充填液を流入させるためにインク充填液を染み込ませた不織布を用いることを特徴とする請求項１のインクジェット記録装置。
【請求項３】
前記インク充填液はインクの溶媒液と同じ主成分の液体であることを特徴とする請求項１または請求項２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、インクジェットヘッドからインク滴を吐出させ記録媒体へ記録を行なうインクジェット記録装置に係り、詳しくはインクジェットヘッドからインク滴を安定的に吐出させるための保全手段に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、エネルギー発生部材を駆動させて圧力室内のインクの圧力を変化させ、オリフィスからインクを吐出させるインクジェットヘッドが知られている（例えば、特許文献１参照）。前記エネルギー発生部材に圧電振動子を用いた圧電振動子方式のインクジェットヘッドの分解斜視図を図３に示す。
【０００３】
図において、２は複数のオリフィス１を形成したオリフィスプレートである。該オリフィスプレート２に、圧力室３が形成された圧力室プレート４と、共通インク流路１２と圧力室３とを連結し、圧力室３へのインク流入を制御するリストリクタ５が形成されたリストリクタプレート６を位置決めして接合する。
【０００４】
さらに、圧電振動子１６の圧力を効率よく圧力室３に伝えるための弾性壁となる振動板７と、共通インク流路１２からリストリクタ５に流入するインク中の塵埃等を取り除くフィルタ部８が形成された弾性を有するダイアフラムプレート９と、共通インク流路１２を形成したハウジング１３を同じように位置決めして接合する。上記圧力室プレート４、リストリクタプレート６、ダイアフラムプレート９は、ステンレス材の精密プレス法やエッチング加工法またはニッケル材の電鋳加工法で作られる。
【０００５】
ハウジング１３はステンレス材の切削加工等で形成され、インクを共通インク流路１２まで導くインク導入パイプ２３が接合されている。
【０００６】
そして、複数の圧電振動子１６と、それを固定する支持基板１９からなる圧電アクチュエータ１５をハウジング１３の開口部より挿入して接合する。
【０００７】
支持基板１９の端面には、それぞれの圧力室３の一つずつに対応するように圧電振動子１６が配置され、支持基板１９の側面には個別電極２０と共通電極２１がパターン印刷されており、共通電極２１は、支持基板１９に設けられたスルーホール２２より支持基板１９の反対面に配線されている。そのため圧電振動子１６の外部電極１７は、支持基板１９の個別電極２０と共通電極２１が両側面から対となって配線できるようになっている。さらに、支持基板１９の個別電極２０及び共通電極２１と圧電振動子の外部電極１７は、導電性接着剤１８により電気的に接続されている。
【０００８】
これにより、外部駆動回路からの電気信号は図示しない配線ケーブルで支持基板１９の個別電極２０及び共通電極２１に送られ、さらに導電性接着剤１８を通じ、外部駆動回路から選択的な電気信号が圧電振動子１６に印加されることにより、圧電振動子１６はひずみを生じる。このひずみが振動板７に変位を与え、圧力室３の圧力が変化する。インクジェットヘッドはこうした原理によってオリフィス１からインクを吐出して、記録媒体上にインク画像を形成するインクジェット記録装置に用いられる。
【０００９】
図４は、従来のインクジェトヘッドの部分断面図である（例えば、特許文献２参照）。
【００１０】
図において、圧電アクチュエータ１５は支持基板１９と圧電振動子１６とで構成されており、該支持基板１９と該圧電振動子１６は図示しないエポキシ系の接着剤にて接合されている。また、該圧電振動子１６の反対面は接着剤１４を介して振動板７と接合されており、圧力室３内の圧力は振動板７が変形することにより急激に変動する。
【００１１】
すなわち、外部駆動回路から選択的な電気信号が圧電振動子１６に印加されることにより、圧電振動子１６はオリフィス１へ向かう方向に変位を発生する。この変位により接着剤１２を介して振動板７が変形し、圧力室３内に充填されたインクは、加圧されてオリフィス１からインク滴となって吐出する。
【００１２】
一方、前記ノズルからインク滴を正常に吐出させるためには、インクジェットヘッドの圧力室内に気泡が残留していてはならない。圧力室内に残留する気泡は、圧電振動子のひずみにより発生した振動板の変位が、圧力室の圧力変化として伝わる際に該気泡がダンパーとなり、圧力室の圧力変化が伝わらず、オリフィスからインク滴を吐出させるのに必要な圧力変化に達しないためである。
【００１３】
このため、インクタンクからインクジェットヘッドへインクを充填する際は、インク流路を形成する隔壁との接触角が小さいインク充填液を先に充填し、気泡が残留しない状態で、インクタンクからインクを置換させながらインクを充填させる方法を行なっている。
【００１４】
しかしながら、インクジェットヘッドを継続使用していると、インクタンクのインクが不足し、新たなインクタンクに取り替える必要がある。インク不足となったインクタンクを取り外し、新たなインクタンクを取付ける際、インクタンクの脱着部よりインク流路内に気泡が浸入する場合がある。この気泡がインク流路を流れ、インク室へ達することになる。
【００１５】
また、インクタンクの液面とオリフィス面の水頭差や、オリフィス面と印刷媒体の接触により、オリフィス内部にあるインクのメニスカスの破れが発生したり、更には連続的なインク吐出時に圧力室内の急激な圧力変化によりインク内に溶存する気体が気泡となって発生し、圧力室内に気泡が残留することがある。
【００１６】
このため、圧力室内に残留する気泡を排出するため、従来より様々なインク吐出回復方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【００１７】
圧力内の圧力をインク室後部より加圧ポンプや圧縮空気等により加圧し、ノズルまたは排出口からインクと共に気泡を排出する加圧パージ法。オリフィスを密閉するキャップを用い、該キャップ内を減圧ポンプ等により減圧することによってオリフィスからインクと共に流路内の気泡を排出する吸引パージ法。更には加圧パージと吸引パージとの併用によって気泡を排出する加圧・吸引パージ併用法等がある。
【００１８】
【特許文献１】特公平１−１１５６３８号公報
【特許文献２】特開２００２−９６４６４号公報
【特許文献３】特開平５−３０５７１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかし、圧力室内に残留する気泡を排出するには、圧力室内のインクに流速を与え、該インクと共に気泡を流しながら排出させている。このため、流速の遅い部分に残留する気泡を排出させるためには、時間をかけながら、または大きなパージ圧力をかけながらノズル回復作業を行なう必要があり、実印刷に使用しない多くのインクを廃棄することになった。
【００２０】
本発明の目的は、ノズル吐出回復作業を行なうために、実印刷に使用しない廃棄するインクの量を減らし、且つ確実にノズルからインクを吐出させることができる信頼性の高いインクジェット記録装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記目的を達成するため本発明の第１の手段は、記録信号に応じてエネルギー発生部材を駆動させてオリフィスよりインク滴を吐出するように構成された複数のノズルと、該ノズルにインクを供給するために前記複数のノズルと連通された圧力室と、該圧力室へインクを供給する流路よりなる記録ヘッドを記録媒体に対向させて記録を行なうインクジェットヘッドと、
該インクジェットヘッドへインクを供給するインクタンクと、
前記オリフィスからインク滴を吐出させるためのインク吐出回復機構を有するインクジェット記録装置において、
前記インク吐出回復機構は、前記オリフィス側からインク充填液を流入させた後にインク吐出回復作業をおこなうことを特徴とするものである。
【００２２】
本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記オリフィス側からインク充填液を流入させるためにインク充填液を染み込ませた不織布を用いることを特徴とするものである。
【００２３】
本発明の第３の手段は前記第１または第２の手段において、前記インク充填液はインクの溶媒液と同じ主成分の液体であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、ノズル吐出回復作業を行なうために、実印刷に使用しない廃棄するインクの量を減らし、且つ確実にノズルからインクを吐出させることができる信頼性の高いインクジェット記録装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１に、本発明の実施例に係るシリアル方式インクジェット記録装置の概略構成を示す。  
インクジェットヘッド１０１と、該インクジェットヘッド１０１にインクを供給するインクカートリッジ１０２を搭載した記録ユニット１０３は、ガイドシャフト１０４に対して摺動自在に支持されると共に、動力伝達部材１０５に連結されており、駆動源１０６によりガイドシャフト１０４に沿って往復運動する。
【００２６】
一方、記録媒体１０７はインクジェットヘッド１０１のノズル面１０８と対向し、記録ユニット１０３の移動方向と直交する方向に搬送ローラ１０９によって搬送される。記録媒体１０７には、インクジェットヘッド１０１のノズル１１０より記録信号に応じてインク滴が吐出され、画像が形成される。
【００２７】
記録領域外に設けられたキャップ部材１１１は、複数のオリフィス１を有するオリフィス表面１０８をキャッピングするゴムなどの弾性体からなる。非記録時には、記録ユニット１０３がキャップ部材１１１の上方まで移動し、キャップ部材１１１が図示していない動力源により、オリフィス面１０８をキャッピングする。キャップ内にはインク吸引の際の吸引容易化、キャップ内雰囲気湿潤化等のため、インク吸収シート１１２が備えられている。また、キャップ部材１１１には底面にチューブ１１３が連結しており、該チューブによってバッファータンクと連通している。更にバッファータンクは、吸引ポンプ１１６と連通している。
【００２８】
ノズル吐出回復作業の吸引パージを実行する際は、記録ユニット１０３がキャップ部材１０８の上方まで移動し、キャッピング部材１１１が図示していない動力源により、オリフィス面１０８と密閉状態となる。大気開放弁１１６、１２１を閉じ、吸引ポンプ１１５を動作する事によりバッファータンク１１４内及びキャップ内の空間１１８の圧力は負圧となり、複数のオリフィス１１０からインクが吸引され、キャップ内の空間１１７に流路内の気泡や塵埃とともに排出される。該排出されたインクは、チューブ１１３を通り、バッファータンク１１４内に溜まる。
【００２９】
次に吸引ポンプ１１５の動作を止め、大気開放弁１１６を開放するとバッファー１１４内、及びキャップ内の空間１１７の圧力が大気圧に戻り、バッファ内に溜まったインクは廃インククタンク１１８へ排出される。
【００３０】
次にキャッピング部材１１１が図示していない動力源により下降した後、ロール状の不織布がゴムなどの弾性体を覆うように巻きつけられたワイピングユニット１１９がオリフィス面１０８と接触する位置まで上昇する。その後、記録ユニット１０３が駆動源１０６よってスライドする事により、オリフィス表面に付着したインクをワイピングする。
【００３１】
最後に駆動源１０６よって記録ユニット１０３がキャップ部材１１１の上方まで移動し、キャップ部材１１１が図示していない動力源によりオリフィス面１０８をキャッピングする。
【００３２】
以上が一連のインクジェットヘッドから正常にインクを吐出させるために行なうインクジェット記録装置の吸引パージ方法によるノズル不吐出回復動作機構である。
【００３３】
なお、本実施例ではシリアル方式記録装置について記載しているが、印刷時にヘッドが定位置に保持される（静止する）ラインヘッド方式の記録装置であっても、ワイピング、キャッピング時に印刷時の定位置から一時退避することにより、シリアル方式と同様の方法でノズル保全が可能である。
【００３４】
また、近年、インクジェット記録装置は、コンピュータの記録装置のみに限らず、多くの産業用装置に用いられている。これらの記録媒体は普通紙に限っておらず、折り曲げることの出来ないものや、重量の重いものなどがある。このような場合、記録媒体の搬送には、搬送ベルトにより搬送されるものや、記録媒体は移動せず、インクジェットヘッドが記録媒体の平面上を移動するものや、インクジェットヘッドと記録媒体が互いに移動するものなど様々な方式がある。
【００３５】
このような場合、インクジェットヘッドは、下向きに設置されている場合が多い。この様な下向きのインクジェットヘッドを保全するには、図１に示すように、インクジェットヘッドと向かい合うように上向きにキャップが設置される。インクジェットヘッドが下向きに設置される場合、インク流路内にある気泡は、ノズル吐出回復動作によって重力と反対向きの下向きに排出することになり、さらに気泡は流路内に残留しやすい構造となる。
【００３６】
インクジェットヘッドにおいて、ノズルからのインク不吐出が確認された場合、上記のノズル吐出回復動作を行うが、本発明による動作は次の手順で行なうとよい。
【００３７】
図２にワイピングユニット１１９の拡大図を示す。  
ゴムなどの弾性体１２２の充填液滴下ノズル１２５と対向する先端部は半円状の断面になっている。弾性体１２２の両側には不織布１２３を巻き付けたロールが配置されて、不織布１２３の途中の一部が弾性体１２２の先端部に巻き掛けられている。弾性体１２２の先端部に巻き掛けられている不織布１２３上に充填液１２４を充填液滴下ノズル１２５より滴下でき、不織布１２３に充填液１２４を染み込ませることができる。
【００３８】
ロール状の不織布１２３を一定方向に回転させる事で、常に新しい不織布１２４の面を使用することができる。不織布１２４は繊維どうしの絡み合いにより繊維屑が出にくいため、オリフィス面をワイプする際、ノズルに屑が付着することがない。さらに不織布１２４は保水性があるため、滴下された充填液１２４を吸収・保持し、ある程度の圧力を与えると充填液１２４が染み出てくる。
【００３９】
まず、充填液滴下ノズル１２５よりインク充填液１２４を弾性体１２２に巻き付かせた不織布１２３上に滴下して、不織布１２３を充分湿らす。次にワイピングユニット１１９をオリフィス面１０８と接触する位置まで上昇させる。その後、記録ユニット１０３が駆動源１０６よってスライドさせる。このとき、不織布１２３上に充分滴下されたインク充填液１２４がオリフィス穴からノズル内部へと流入する。
【００４０】
ノズル内部へと流入した該充填液１２４は、圧力室３内のインクと混合し、インクの粘度や表面張力が低下し、圧力室３内のインクと隔壁との接触角が下がり、ぬれ性が大きくなるため、圧力室３内に残留する気泡が圧力室３の隔壁から動きやすい状態となる。
【００４１】
この状態で上記の吸引パージを実施する。このとき圧力室３内に残留する気泡は、オリフィス穴から流入した充填液１２４により動きやすい状態になっているため、圧力室３内のインク量を排出すればよく、吸引ポンプ１１５を動作することにより、バッファータンク１１４内及びキャップ内の空間１１８の圧力を負圧を発生させる時に、従来の圧力よりも小さくすることで同じ効果が得られる。または、吸引ポンプ１１５を動作する時間を短くしキャップ内の不圧時間を短くしてもよい。これによりノズルから排出する印刷に使用しないインクを減少させることができる。
【００４２】
その後、ワイピングユニット１１９のロール状の不織布１２３を回転させ、インク充填液１２４が滴下されていない面を弾性体１２２の先端部に移動させ、キャッピング部材１１１が図示していない動力源により下降した後、前記ワイピングユニット１１９がオリフィス面１０８と接触する位置まで上昇する。その後、記録ユニット１０３が駆動源１０６よってスライドする事により、オリフィス表面に付着したインクをワイピングする。
【００４３】
また、はじめに不織布１２３上に滴下されたインク充填液１２４により、オリフィス表面をワイプすることにより、インク不吐出の他の原因の一つでもある、オリフィス表面に固着したインクを除去しやすくなる効果もある。
【００４４】
さらに、インク充填液１２４にはインクの溶媒液と同じ主成分の液体を用いることがよい。インクは溶媒液にインク成分を混ぜ合わせて作られるが、溶媒液にインク成分を混ぜ合わせることで、接触角が大きくなりぬれ性が悪く、インクジェットヘッド内のインク流路内に気泡が残留しやすい状態となる。このためインク充填液１２４には、接触角が小さくぬれ性が良いインクの溶媒液と同じ主成分の液体を用いることがよい。このことはインク充填液１２４を流入さた際、インクとの化学的反応がなく析出物が発生しないため、ノズル内の詰りを発生させないことにもなる。また、不織布１２３上へのインクの析出がないため、オリフィス表面をワイプする際、表面を傷つけることがない。
【００４５】
上記の通り、インクジェットヘッドにおいてインク吐出不良が発生した場合、該吐出を回復させる方法に、オリフィス側からインク充填液を流入させた後、吸引パージを実施することで容易にノズルからインクが吐出できるようになり、信頼性の高いインクジェット記録装置を提供できるようになる。
【００４６】
なお、本実施例ではノズル吐出回復方法に吸引パージでの例を示したが、加圧パージや吸引パージと加圧パージの併用によるノズル吐出回復方法に用いてもかまわない。
【００４７】
また、本実施例では充填液にインクの溶媒液と同じ主成分の液体を用いたが，これに限定されず圧力室内部との接触角を下げる効果を有する成分を含んだ液体を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施例に係るインクジェット記録装置の概略構成図である。
【図２】そのインクジェット記録装置に用いるワイピングユニットの部分拡大図である。
【図３】従来の圧電振動子方式のインクジェットヘッドの分解斜視図である。
【図４】従来のインクジェトヘッドの部分断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１：オリフィス、２：オリフィスプレート、３：圧力室、４：圧力室プレート、５：リストリクタ、６：リストリクタプレート、７：振動板、８：フィルタ、９：ダイアフラムプレート、１０：穴部、１１：サポートプレート、１２：共通インク流、１３：ハウジング、１４：接着剤、１５：圧電アクチュエータ、１６：圧電振動子、１７：外部電極、１８：導電性接着剤、１９：支持基板、２０：個別電極、２１：共通電極、２２：インク導入パイプ、２３：スルーホール、１０１：インクジェットヘッド、１０２：インクカートリッジ、１０３：記録ユニット、１０４：ガイドシャフト、１０５：動力伝達部材、１０６：駆動源、１０７：記録媒体、１０８：オリフィス表面、１０９：搬送ローラ、１１０：ノズル、１１１：キャップ部材、１１２：インク吸収シート、１１３：チューブ、１１４：バッファータンク、１１５：吸引ポンプ、１１６：大気開放弁、１１７：キャップ内の空間、１１８：廃インクタンク、１１９：ワイピングユニット、１２０：チューブ、１２１：大気開放弁、１２２：弾性体、１２３：不織布、１２４：充填液、１２５：充填液滴下ノズル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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