(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクカートリッジからインクの供給を受けて、ノズル開口からインク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドと、前記インクカートリッジと記録ヘッドとの間のインク供給路に配置され、異物を除去するためのフィルタ部材と、前記記録ヘッドのノズル開口を封止して負圧発生手段からの負圧を受けるキャッピング手段とを備えたインクジェット式記録装置であって、
前記フィルタ部材と変形部材である対向面と椀状の空間部からなるフィルタ室を備え、
該フィルタ室の外側から作動体によって前記対向面を前記フィルタ室方向に押し込むことで前記フィルタ部材の実効的な流路面積を減少させることを特徴とするインクジェット式記録装置。
【請求項２】
前記変形部材がフィルタ部材の上流側に配置され、前記フィルタ部材の上流側より前記フィルタ部材に当接するように構成したことを特徴とする請求項１記載のインクジェット式記録装置。
【請求項３】
前記変形部材が、伸縮可能なラミネートフィルムで形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェット式記録装置。
【請求項４】
前記フィルタ部材の上流側に配置された変形部材が、前記フィルタ部材に対して重力方向の直上に位置することを特徴とする請求項３記載のインクジェット式記録装置。
【請求項５】
前記フィルタ室に対して、重力方向に直交する水平方向からインクの供給を受け、前記フィルタ室に供給されたインクが水平方向に配置された前記フィルタ部材を通過するように構成したことを特徴とする請求項４記載のインクジェット式記録装置。
【請求項６】
前記フィルタ部材の下流側に配置された変形部材が、伸縮可能な膜状部材と、該膜状部材の前記フィルタ部材側の面に形成され、前記フィルタ部材に当接する当接部材と、により構成され、
前記当接部材の一部にインク流通溝が形成されてなることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット式記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は記録用紙の幅方向に移動するキャリッジに搭載され、記録用紙に対してインクを吐出するインクジェット式記録ヘッドと、記録ヘッドに供給されるインクに含まれる異物を除去するためのフィルタ部材を備えた記録装置に関し、特にフィルタ部材の上流側に残留した気泡を容易に排除することができるように構成したインクジェット式記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット式記録装置は、印字時の騒音が比較的小さくしかも小さなドットを高い密度で形成できる為、昨今においてはカラー印刷を含めた多くの印刷に使用されている。このようなインクジェット式記録装置は、インクカートリッジからのインクの供給を受けるインクジェット式記録ヘッドと、記録用紙を記録ヘッドに対して相対的に移動させる紙送り手段を備え、記録ヘッドをキャリッジ上で記録用紙の幅方向に移動させながら記録用紙に対してインク滴を吐出させることで記録が行われる。
【０００３】
そしてキャリッジ上に、ブラックインクおよびイエロー、シアン、マゼンタの各カラーインクが吐出が可能な記録ヘッドを搭載し、ブラックインクによるテキスト印刷ばかりでなく、各インクの吐出割合を変えることにより、フルカラー印刷を可能としている。
【０００４】
前記インクジェット式記録ヘッドは、圧力発生室で加圧したインクをノズルからインク滴として記録用紙に吐出させて印刷を行う関係上、ノズル開口からの溶媒の蒸発に起因するインク粘度の上昇や、インクの固化、塵埃の付着、さらには気泡の混入などによりノズル開口に目詰まりを発生し、印刷不良を起こすという問題を抱えている。
【０００５】
この為に、インクジェット式記録装置には、非印刷時に記録ヘッドのノズル開口を封止する為のキャッピング手段と、必要に応じてノズルプレートを清掃するワイピング部材を備えている。前記キャッピング手段は、印刷の休止時に前記したノズル開口のインクの乾燥を防止する蓋として機能するだけでなく、ノズル開口に目詰まりが生じた場合には、キャップ部材によりノズルプレートを封止し、吸引ポンプからの負圧により、ノズル開口からインクを吸引排出させてノズル開口のインク固化による目詰まりや、インク流路内への気泡混入によるインク吐出不良を解消する機能をも備えている。
【０００６】
記録ヘッドの目詰まりや、インク流路内への気泡の混入を解消させる為に行うインクの強制的な吸引排出処理は、クリーニング操作と呼ばれ、これは装置の長時間の休止後に印刷を再開する場合や、またユーザーが記録画像の品質が悪化したのを認識して例えばクリーニングスイッチを操作した場合などに実行され、インクを負圧により排出させた後に、ゴムなどの弾性板からなるワイピング部材によりノズル形成面のワイピング操作を伴う処理である。
【０００７】
一方、民生用のこの種の記録装置においては、前記ブラックインクおよびカラーインクを封入した各インクカートリッジが記録ヘッドを搭載したキャリッジ上に、その上部から着脱可能に装着できるように構成されており、各カートリッジはキャリッジに上向きに搭載された中空状のインク供給針を介して記録ヘッドに対してインクを供給されるように構成されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記したような記録装置においては、記録ヘッド内でのインクの流れる流路は、非常に微細に構成されており、従ってインクカートリッジから記録ヘッドに供給されるインクは、塵埃等の異物の混入のない正常な状態であることが要求される。すなわち、塵埃等の異物が混入しているような場合においては、記録ヘッドのインク流路のなかでも特に狭いインク供給口や、ノズル開口部分に異物が詰まるという問題が発生し、これにより正常なインクの吐出作用が行えなくなり、多くの場合において記録ヘッドの機能の回復は不可能となる。
【０００９】
そこで、一般に記録ヘッドと前記インク供給針のとの間のインク流路に、異物を除去するフィルタ部材を配置し、このフィルタ部材によって記録ヘッド側への異物の侵入が防止できるように構成されている。
【００１０】
一方、昨今においては印字スピードの高速化を実現する為に、インクを吐出するためのノズル数も増大され、またインクを吐出させるためのアクチュエータに加える駆動信号も益々高周波のものが採用されつつある。このために、単位時間当たりのインクの消費量も急激に増加している。
【００１１】
これに伴い、前記フィルタ部材を通過するインク量も当然ながら増大し、フィルタ部材が持つ動圧（圧力損失）を抑えるためには、フィルタ部材の面積を大きくする必要がある。このために、フィルタ部材の上流の空間部には、常に気泡が滞留して排出できない状態となるという問題を抱えている。
【００１２】
そこで、フィルタ部材の上流側を例えばテーパ状に形成したり、インクを初めて記録ヘッドの流路内へ充填する初期充填時、またはインクカートリッジを交換した場合に実行される交換クリーニング時においては、記録ヘッドのノズル形成面を負圧に吸引する吸引ポンプを高速度で駆動してインクの流速を増大せしめ、前記残留気泡を排出させようとする試みが実施されている。しかしながら、前記フィルタ部材が持つ動圧を抑えるためのフィルタ部材の面積の増大化と、前記残留気泡との問題は相容れない作用に基づくものであり、残留気泡を根本的に除去することは困難である。
【００１３】
本発明は前記したような技術的課題に鑑みてなされたものであり、特にフィルタ部材の上流に残留する気泡の量を可及的に低減させると共に、記録装置の実使用時において、前記した残留気泡の影響による印字不良の発生をなくすことができるインクジェット式記録装置を提供することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記した課題を解決する為になされた本発明にかかるインクジェット式記録装置は、インクカートリッジからインクの供給を受けて、ノズル開口からインク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドと、前記インクカートリッジと記録ヘッドとの間のインク供給路に配置され、異物を除去するためのフィルタ部材と、前記記録ヘッドのノズル開口を封止して負圧発生手段からの負圧を受けるキャッピング手段とを備えたインクジェット式記録装置であって、前記フィルタ部材と変形部材である対向面と椀状の空間部からなるフィルタ室を備え、該フィルタ室の外側から作動体によって前記対向面を前記フィルタ室方向に押し込むことで前記フィルタ部材の実効的な流路面積を減少させることを特徴とする。
【００１５】
このとき、前記フィルタ部材の対向面がフィルタ部材側に変位可能な変形部材と、変形部材を変位させる為の作動部材とで構成することができる。
【００１６】
このとき、前記変形部材がフィルタ部材の上流側に配置され、フィルタ部材の上流側よりフィルタ部材に当接するようにした構成が採用し得る。
【００１７】
さらには、前記フィルタ部材の上流側に配置された変形部材が、前記フィルタ部材に対して重力方向の直上に位置することがより好ましい。
【００１８】
さらには、前記フィルタ部材と変形部材との間の空間部に対して、重力方向に直交する水平方向からインクの供給を受け、前記空間部に供給されたインクが水平方向に配置された前記フィルタ部材を通過するようした構成がより好ましい。
【００１９】
さらには、前記変形部材がフィルタ部材の下流側に配置され、フィルタ部材の下流側からフィルタ部材に当接するようにした構成も採用し得る。
【００２０】
このとき、前記フィルタ部材の下流側に配置された変形部材が、伸縮可能な膜状部材と、膜状部材に形成されて、フィルタ部材に当接する当接部材より構成され、前記当接部材の一部にインク流通溝が形成されてなるようにした構成も採用し得る。
【００２１】
前記変形部材は、伸縮可能なラミネートフィルムで形成するのが好ましく、さらに前記作動部材の当接が解除され、変形部材が復帰する時に生ずる負圧力が前記インクジェット式記録ヘッドのノズル開口部におけるメニスカス強度よりも小さくすることがより好ましい。
【００２２】
いずれの形態においても、前記変形部材がフィルタ部材側に変位した場合において、インク供給路を完全に閉塞状態とするようにした構成、または前記変形部材がフィルタ部材側に変位した場合において、インク供給路を閉塞状態とせずに一部のインクが流通可能となるようにした構成も適宜採用される。
【００２３】
さらに、前記変形部材の変位手段が、キャッピング手段の当接−離間と同期して変形部材を変位する構成も採用し得る。
【００２４】
以上のように構成されたインクジェット式記録装置によると、インク経路に設置されたフィルタ部材のフィルタの有効面積が可及的に可変とすることができ、キャッピング手段によって記録ヘッドのノズル形成面に負圧が与えられた状態で、フィルタ面積を減少させることによりフィルタ部材を通過するインクの流速を高めることができ、これによってフィルタ部材の上流に残留する気泡をフィルタ部材の下流側に通過させ、記録ヘッドより排出することができる。
【００２５】
この結果、前記フィルタ部材の上流に残留する気泡の量が軽減され、記録装置の実使用時において、前記した残留気泡の影響による印字不良の発生を無くすことができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかるインクジェット式記録装置について図に示す実施の形態に基づいて説明する。図１は本発明が適用され得るインクジェット式記録装置の基本構成を示したものである。図１において符号１はキャリッジであり、このキャリッジ１はキャリッジモータ２により駆動されるタイミングベルト３を介し、ガイド部材４に案内されてプラテン５の軸方向に往復運動されるように構成されている。
【００２７】
キャリッジ１の記録用紙６に対向する側には、インクジェット式記録ヘッド７が搭載され、またその上部には前記記録ヘッド７にインクを供給するブラック用インクカートリッジ８、およびカラー用インクカートリッジ９が着脱可能に装填されている。
【００２８】
図中符号１０は、非印字領域（ホームポジション）に配置されたキャッピング手段であって、前記記録ヘッド７が直上に移動した時に、記録ヘッド７のノズル形成面を封止できるように構成されている。そしてキャッピング手段１０の下方には、キャッピング手段１０の内部空間に負圧を与えるための負圧発生手段としての吸引ポンプ１１が設置されている。
【００２９】
前記キャッピング手段１０は、記録装置の休止期間中における記録ヘッド７のノズル開口の乾燥を防止する蓋体として機能する他、記録ヘッド７に印刷とは関係のない駆動信号を印加してインク滴を空吐出させるフラッシング動作時のインク受けとして機能し、さらに前記吸引ポンプ１１からの負圧を記録ヘッド７に作用させて、インクを吸引するインク吸引手段としての機能も兼ね備えている。
【００３０】
そして、キャッピング装置１０の近傍には、ゴムなどの弾性体からなるワイピング部材１２が設置されていて、キャリッジ１がキャッピング手段１０側に往復移動する際に、記録ヘッド７のノズル形成面を払拭するワイピング動作がなされるように構成されている。
【００３１】
図２は、図１に示す記録装置に搭載されたキャッピング手段１０と、これに接続された吸引ポンプ１１等の構成を模式的に示したものである。キャッピング手段１０は、上面が開放された方形状のキャップケース１０ａと、このキャップケース１０ａ内に収納されたゴム素材などの可撓性物質よりなるキャップ部材１０ｂとが具備され、キャップ部材１０ｂはその上側縁がキャップケース１０ａよりも若干突出した状態に形成されている。そしてキャップ部材１０ｂの内底部には多孔質材料により形成されたインク吸収材１０ｃが収納されており、このインク吸収材１０ｃはキャップ部材１０ｂに一体に形成された保持体１０ｄにより保持されている。
【００３２】
また、キャップケース１０ａの下底部には、キャップケース１０ａおよびキャップ部材１０ｂをそれぞれ貫通するようにして、供給口１０ｅおよび大気開放口１０ｆが形成されている。そして、キャップケース１０ａの吸引口１０ｅにはチューブＴ１を介して吸引ポンプ１１が接続されており、この吸引ポンプ１１の排出側は廃インクタンク１３に接続されている。さらに、キャップケース１０ａの大気開放口１０ｆには、チューブＴ２を介して大気開放バルブ１４が接続されている。
【００３３】
一方、図２における符号７は、記録ヘッドを示しており、この記録ヘッド７はキャリッジの移動に伴いキャッピング手段１０の上部に位置した時、キャップ手段１０が記録ヘッド７側に移動して、ノズル形成面７ａが前記キャップ部材１０ｂによって封止（キャッピング）されるように構成されている。前記ノズル形成面７ａには複数のノズル開口７ｂが形成されており、各ノズル開口７ｂに対応して配置された圧電振動子７ｃの振動作用によって、ブラックインク、およびイエロー、シアン、マゼンタなどの各カラーインクが吐出されるように構成されている。
【００３４】
以上の構成において、前記記録ヘッドまたはインク供給路内の残留気泡の排出、およびノズル開口の目詰まりを解消させるためのインク吸引作用は、図２に示すようにキャップ部材１０ｂを記録ヘッド７のノズルプレート７ａに密着させると共に、大気開放バルブ１０を閉弁した状態で行われる。
【００３５】
この状態で吸引ポンプ１１を作動させることで、キャップ部材１０ｂの内部空間に負圧が与えられ、記録ヘッド７のノズル開口７ｂからインクが吸引排出される。そして、キャップ部材内部の負圧がある程度減少した時点で、前記大気開放バルブ１４を開弁させると、キャップ部材内に大気が導入され内部の負圧は解除される。続いて、大気開放バルブ１４を閉弁させた状態で吸引ポンプ１１を再び作動させることにより、キャップ部材内に排出されたインクはチューブＴ１を介して廃インクタンク１３に送り込む動作がなされる。
【００３６】
次に図３は、インクカートリッジ（図においてはブラックインクカートリッジ８）から吸引ポンプ１１に至る経路における本発明にかかる第１の実施の形態を模式図で示している。なお図３において、既に説明した各部に対応する部分は同一符号で示している。
【００３７】
図３に示すようにインクカートリッジ８と記録ヘッド７との間のインク供給路２１には、異物を除去するためのフィルタ室が設けられている。フィルタ室は、フィルタ部材２２と変形部材である対向面２３と椀状の空間部２４で構成されている。フィルタ部材２２は平板状に形成され、その全体にわたって微細な開口が形成されたメッシュ状になされている。これによりインクの流通を許容し、異物を阻止するように作用する。そして、フィルタ部材２２の重力方向の直上には伸縮可能な弾性素材（ラミネートフィルム）により形成された変形部材である対向面２３が貼着された状態で配置されており、この対向面２３とフィルタ部材２２との間には、椀状の空間部２４が形成されている。
【００３８】
図４は、図３における矢印A方向に透視した状態を示しており、対向面２３とフィルタ部材２２との間に形成された前記空間部２４内に、重力方向に直行する水平方向からインクの供給を受けるように導入孔２５が形成されている。
【００３９】
一方、フィルタ部材２２の重力方向の直上に配置された対向面２３の上方には作動手段である作動体３１が配置されている。この作動体３１はフィルタ部材２２の実効的な流路面積を変化させるように作用するものであり、ゴム材などの弾性体が好ましい。
【００４０】
前記した構成によると作動体３１が対向面２３に当接し、さらに押し込むと重力方向上方に滞留する気泡は在所を無くしフィルタ部材２２側に押しやられる。それに加えて実効的なフィルタの面積が減少するので、フィルタを通過するインクの流速が高められ空間部２４に残留する気泡はフィルタ部材２２を通過し、記録ヘッド７を経由して外部に排出される（図５）。
【００４１】
図６に示すように、さらに作動体３１を押し込んで椀状の空間部２４の壁面に密着した状態においては流路が完全に閉塞されるのでフィルタ以下吸引ポンプに至る流路は最大限に減圧することが出来る。しかる後に作動体３１をわずかに戻すことで流路の閉塞が解かれ、よって勢いよくインクが流れる。この流れにより、滞留する気泡をさらに完全に排除することができる。また、これによれば吐出口付近に強固に付着した異物なども強いインクの流れにより除去することが出来るという副次的なメリットもある。前記の２つの状態を適宜に組み合わせることにより、必要に応じた適切なクリーニングを使い分けることが出来る。
【００４２】
前記したインクカートリッジから記録ヘッドに至る構成部材並びに作動体はキャリッジ１に搭載されており、したがって作動体３１はキャリッジの移動により動作するように構成できる。換言すればキャリッジがホームポジションに移動して前記キャッピング手段１０によって記録ヘッド７のノズル形成面７ａが封止されるのに連動して作動体も押圧状態となるように設定させることができる。
【００４３】
このとき、作動体３１が対向面２３より離間するときに対向面２３の自身の反発力により生ずる負圧力を、記録ヘッドが吐出口より外気を引き込まないだけの圧力、すなわち記録ヘッドのメニスカス強度よりも小さい圧力となるように対向面の反発力を柔軟な素材を使用するとキャリッジ１がホームポジションから印字領域側に移動する（すなわちキャッピング手段１０が離間し、作動体３１も離間する）ときの速度の管理が不要とすることが出来る。
【００４４】
またホームポジションにおいては図５で示すように流路の完全なる閉塞はしない位置とし、キャリッジ１のホームポジションよりもさらに印字領域から遠ざかる方向への移動により完全閉塞状態がなされるように設定することがより好ましい。これによればホームポジションにおける非使用状態が長く続いても、キャッピング手段１０の壁面などを介してインク中の水分等の揮発成分が蒸発発散する分は都度、インクカートリッジよりインクが供給されるので目詰まり等の障害を抑制することができ、必要に応じて流路を完全閉塞することがキャリッジの動作のみで実現できる。
【００４５】
次に図７は本発明の第２の実施形態を示した模式図である。なお図７において、既に説明した各部に対応する部分は同一符号で示している。
【００４６】
図７に示す実施の形態は、伸縮可能な薄膜状部材（ラミネートフィルム）により形成された対向面２３がフィルタ部材２２の下流側に配置され、さらに対向面２３の背面に作動部材３１が設置されている。そして対向面２３の内側面には、フィルタ部材２２に接する接触部材３２が取り付けられている。この接触部材３２は例えば円盤状に構成されており、その上面の中央部から周方向に連通するようにインク流通孔３２ａが形成されている。
【００４７】
以上の構成において作動部材３１をフィルタ部材側に押圧すると接触部材３２がフィルタ部材２２に下面から接触してフィルタ部材２２のほぼ全面を覆うようになされる。
【００４８】
前記接触部材３２の中央部にはその周方向に連通するインク流通孔３２ａが形成されているので、この状態で吸引ポンプを作動するとインク流通孔３２ａに対応するフィルタ部材２２において、インクの早い流れが局所的に発生する。したがって、フィルタ部材２２の上流側に存在する気泡は、この流れによってフィルタ部材２２を通過し、記録ヘッド７より排出される。
【００４９】
なお、図７に示した実施の形態においては、接触部材３２の中央部にインク流通孔３２ａを形成しているが、このインク流通孔３２ａの配置は適宜選択することができる。また、インク流通孔３２ａをもうけることなく、接触部材３２の直径がフィルタ部材２２の有効面積（直径）よりも若干小さく設定させることによっても同様な作用を得ることが出来る。
【００５０】
この構成ではキャッピング手段１０のインク吐出面７ａへの押圧、離間と作動体の押圧離間が同一の方向に設定することができるのでより少ない部品で構成することが出来る。
【００５１】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明にかかるインクジェット式記録装置によると、フィルタ部材と変形部材である対向面と椀状の空間部からなるフィルタ室を備え、フィルタ室の外側から作動体によって対向面をフィルタ室方向に押し込むことでフィルタ部材の実効的な流路面積を減少させることによって、フィルタ部材の上流の気泡をフィルタ部材を通過させて排出することができる。したがって、フィルタ部材上流に滞留する気泡を大幅に低減することができ、記録装置の実使用時において、前記した残留気泡の影響による印字不良の発生を無くすことができ、記録装置の印字の信頼性が保証される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したインクジェット式記録装置の基本構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示す記録装置に搭載されたキャッピング手段とその周辺装置の例を示す断面図である。
【図３】インクカートリッジから吸引ポンプに至る経路における第１の実施の形態を示した模式図である。
【図４】図３における矢印Ａ方向に視た透視図である。
【図５】第１の実施の形態における動作を説明する断面図である。
【図６】第１の実施の形態における動作を説明する断面図である。
【図７】インクカートリッジから吸引ポンプに至る経路における第２の実施の形態を示した模式図である。
【符号の説明】
１        キャリッジ
６        記録用紙
７        記録ヘッド
７ａ      ノズル形成面
７ｂ      ノズル開口
８        ブラック用インクカートリッジ
９        カラー用インクカートリッジ
１０      キャッピング手段
１１      吸引ポンプ（負圧発生手段）
１２      ワイピング部材
１３      廃インクタンク
１４      大気解放バルブ
２２      フィルタ部材
２３      対向面（変形部材）
２４      空間部
２５      インク導入孔
３１      作動体
３２      接触部材
３２ａ    インク流通孔
【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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