(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクチャネル内のインクを、前記インクチャネルに設けられたノズルから記録媒体上に吐出することによって前記記録媒体上に画像を記録するインクジェット記録装置であって、
インクを収容するインクタンクと、
前記インクチャネルにインクを供給する共通インク室と、
前記インクタンクから前記共通インク室にインクを供給する第１流路と、
前記共通インク室から前記インクタンクへインクを戻す第２流路と、
前記インクタンク、前記第１流路、前記共通インク室、および、前記第２流路で形成される循環路でインクを循環させる循環手段とを含み、
前記循環手段は、画像の記録を行なわないときに、インクが前記ノズルにおいて吐出方向とは逆方向に引き込まれることにより前記インクチャンネル内のインクが前記共通インク室に吸引されて前記インクチャンネルから取り除かれるように、前記循環路でインクを循環させ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、所定の容器内のインクを、容器に設けられたノズルから吐出することに基づいて、画像を記録するインクジェット記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、インクジェットプリンタのプリントヘッドに圧電素子（ＰＺＴ）を用いたものが知られている。このようなインクジェットヘッド（インクジェットプリンタのプリントヘッド）では、圧電素子に、画像データに応じたパルス電圧が印加され、パルス電圧の印加によって生じる圧電素子の歪みにより所定の容器となるインクチャンネル内のインクが加圧され、インクチャンネルに設けられたノズルから紙、ＯＨＰシート等の記録シートに向かってインクドロップが吐出される。記録シート上には、これらのインクドロップの吐出によって、パソコン等から送信される画像データに基づいた画像が印字される。
【０００３】
上述のようなインクジェットプリンタを非印字時に長時間放置すると、ノズル付近の露出した部分のインクが乾燥し、インクの粘度が増加したりインクが固化したりすることによりノズル穴が目詰まりを起こし、インクドロップの吐出に悪影響を及ぼす。一般に、このようなノズル付近でのインクの乾燥を防ぐために、インクジェットプリンタには、ノズル面（インクジェットヘッドのノズルが形成される面）をキャップ（ノズル面に密着され、外気とは隔てられた空間を形成するための部材）によって密閉するキャップ機構が設けられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような従来のインクジェットプリンタに設けられるキャップ機構では、ノズル付近の露出した部分でのインクの乾燥を完全には防止することはできず、ノズル穴の目詰まりを防止することはできない。
【０００５】
本発明の目的は、ノズル穴の目詰まりを完全に防止することのできるインクジェット記録装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に従ったインクジェット記録装置は、インクチャネル内のインクを、前記インクチャネルに設けられたノズルから記録媒体上に吐出することによって前記記録媒体上に画像を記録するインクジェット記録装置である。
【０００７】
本インクジェット記録装置は、インクを収容するインクタンクと、前記インクチャネルにインクを供給する共通インク室と、前記インクタンクから前記共通インク室にインクを供給する第１流路と、前記共通インク室から前記インクタンクへインクを戻す第２流路と、前記インクタンク、前記第１流路、前記共通インク室、および、前記第２流路で形成される循環路でインクを循環させる循環手段とを含み、前記循環手段は、画像の記録を行なわないときに、インクが前記ノズルにおいて吐出方向とは逆方向に引き込まれることにより前記インクチャンネル内のインクが前記共通インク室に吸引されて前記インクチャンネルから取り除かれるように、前記循環路でインクを循環させることを特徴としている。
【０００８】
請求項１に記載の発明によると、画像の記録を行なわないときに、画像の記録を行なう際のノズルの内側に形成されるインクの液面は、インクチャネルの内側に向かって移動され、インクチャンネル内のインクが共通インク室に吸引されてインクチャンネルから取り除かれる。これにより、不使用時にノズル穴付近でインクが乾燥することがなく、ノズル穴の目詰まりが完全に防止される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明のインクジェット記録装置の実施の形態であるインクジェットプリンタについて説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態であるインクジェットプリンタの構成を説明するための模式的断面図である。
【００２０】
本インクジェットプリンタでは、記録紙３０１は給紙ローラ３０２によってインクジェットヘッド１５０に対向する部分に給紙され、接続されるコンピュータ等からの画像データの入出力を制御する本体制御部３０３を介して送られ画像制御部３０４で処理された画像データによる画像が、インクジェットヘッド１５０により記録紙３０１上にインクが吐出されることに基づいて形成される。画像が形成された後、記録紙３０１は矢印Ｄ１方向に搬送され、定着部３０５でインクが記録紙３０１上に定着された後、排紙部３０６上に排紙される。また、これらの各部の動作は制御部３０７によって制御される。
【００２１】
本インクジェットプリンタは上述の各部のほかにメンテナンス部２００を含んでおり、インクジェットヘッド１５０とメンテナンス部２００とは位置を移動させることができる。印字時には、インクジェットヘッド１５０とメンテナンス部２００とは図１に示すような位置にあり、上述のようにして記録紙３０１上に画像が印字されるが、非印字時には、インクジェットヘッド１５０が矢印Ｄ２方向につまり上方に移動し、メンテナンス部２００が矢印Ｄ３方向につまり前方に移動する。このように移動した位置で、インクジェットヘッド１５０はメンテナンス部２００によってキャッピングされる。
【００２２】
図２〜図４は、本発明の第１の実施の形態であるインクジェットプリンタのインクジェットヘッド１５０の構成を説明するための図である。図２はインクジェットヘッド１５０のノズル面を示す平面図であり、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図であり、図４は図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【００２３】
図３に示すように、インクジェットヘッド１５０は、ノズルプレート４０１、振動板４０２、ＰＺＴ４０３、セラミック基板４０４を一体に重ねた構成となっている。
【００２４】
ノズルプレート４０１は、金属またはセラミック等からなり、ノズル４０５を有する。ノズル４０５の内面には撥インク処理が施されており、ノズル４０５内面は撥インク処理部４１４を有する。振動板４０２には薄肉フィルムが使用され、振動板４０２はノズルプレート４０１とＰＺＴ４０３との間に固定される。
【００２５】
また、ノズルプレート４０１と振動板４０２との間には、インク４０６を収容する複数のインクチャンネル４０７と、各インクチャンネル４０７を共通インク室４０８に連結するインクインレット４０９が形成されている。共通インク室４０８は図示しないインクタンクに接続されており、共通インク室４０８内のインク４０６はインクチャンネル４０７へと供給される。
【００２６】
ＰＺＴ４０３の振動板４０２に接する面には、フレキシブル配線４１１を介してドライバ回路４１０に接続されインクジェットヘッド１５０内の複数のＰＺＴ４０３に個別に接続される個別電極側配線部４１２が設けられ、セラミック基板４０４上には、アースに接続されインクジェットヘッド１５０内の複数のＰＺＴ４０３に共通に接続される共通電極側配線部４１３が設けられる。この個別電極側配線部４１２はＰＺＴ４０３内の個別電極に接続され、共通電極側配線部４１３はＰＺＴ４０３内の共通電極に接続される。
【００２７】
これらのような構成のインクジェットヘッド１５０の動作は、ドライバ回路４１０によってコントロールされる。ドライバ回路４１０からは、ＰＺＴ４０３内部に設けられた個別電極、共通電極との間に、パソコン等から送られてくる画像データに基づいた所定のパルス電圧が印加され、ＰＺＴ４０３は振動板４０２を押す方向（図４の矢印Ｄ４方向）に変形する。ＰＺＴ４０３の変形は振動板４０２に伝えられ、インクチャンネル４０７内のインク４０６が加圧され、ノズル４０５を介してインクドロップ４５０が記録シートに向かって飛翔する。
【００２８】
インクジェットヘッド１５０は、ノズル面が記録シートに平行に保たれつつ、ノズルの並ぶ方向に対して直角に移動され、これらにより、画像データに基づいた画像が印字される。
【００２９】
本インクジェットプリンタのインクジェットヘッド１５０では、ノズル４０５付近でのインクの液面の位置が画像の印字時と非印字時（継続的に印字を休止するとき）とでは異なる。図５は、ノズル４０５付近でのインクの液面の位置を示す図である。
【００３０】
インクジェットヘッド１５０では、印字時には、ノズル４０５の記録シートに近い開口端付近にインクの液面４２１が形成され、インクドロップが吐出されるのに対し、非印字時には、ノズル４０５の開口端からインクチャンネル４０７の内部に近い側に後退され、インクの液面４２２が形成される。この非印字時に形成される液面４２２を安定させるために、液面４２２が接触するノズル４０５の内面には撥インク処理が施されており、ノズル４０５内面は撥インク処理部４１４を有する。
【００３１】
ここでは、この撥インク処理として、サイトップ（旭ガラス社製）を塗布するものとするが、他にパーフロロアクリレート等のフッ素系樹脂を塗布したり、フッ素を含む粒子と金属との共析メッキを用いたりすることができる。
【００３２】
このようなインクの液面の後退は、次に図６を用いて示すようなキャッピングを行なうことによって達成される。
【００３３】
図６は、本インクジェットプリンタで行なわれるキャッピングを説明するための図である。図６（ａ）はキャップによって密閉部が加圧される前の状態を示す図であり、図６（ｂ）はキャップによって密閉部が加圧された状態を示す図である。
【００３４】
インクジェットヘッド１５０のノズル面には、非印字時に、弾性体のキャップ４３１が用いられて、密閉部４３２が形成される。特に、本インクジェットプリンタでは、従来のインクジェットプリンタとは異なり、図６（ｂ）に示すようにして、キャップ４３１またはインクジェットヘッド１５０のいずれかを移動させて、キャップ４３１をインクジェットヘッド１５０のノズル面に押し付けることによって、密閉部４３２は加圧状態とされる。このように密閉部４３２が加圧状態とされることによって、非印字時には、図５を用いて示したように、ノズル４０５の内側に形成されるインクの液面が、印字時の位置からインクチャンネル４０７の内側に向かって後退される。
【００３５】
ノズル面を密閉するキャップとして、上述とは異なる他の形状のものを用いることができる。図７は、図６に示すキャップとは異なる形状のキャップによるキャッピングを説明するための図である。図７（ａ）はキャップによって密閉部が加圧される前の状態を示す図であり、図７（ｂ）はキャップによって密閉部が加圧された状態を示す図である。
【００３６】
ここでは、非印字時にインクジェットヘッド１５０のノズル面全体を覆うような形状の弾性体のキャップ４３３が用いられて、キャップ４３３またはインクジェットヘッド１５０のいずれかを移動させることにより、密閉部４３４が形成される。この密閉部４３４は図６に示す密閉部４３２と同様に加圧状態とされ、非印字時に、図５を用いて示したように、ノズル４０５の内側に形成されるインクの液面が印字時の位置からインクチャンネル４０７の内側に向かって後退される。
【００３７】
これらのように、ノズル穴付近を密閉し、ノズル面からインクチャンネル内部に向かって加圧し、インクの液面をインクチャンネル内部に向かって移動させることによって、インクジェットプリンタの不使用時にノズル穴付近でインクが乾燥することがなくなり、ノズル穴の目詰まりは完全に防止される。
【００３８】
続いて、図８〜図１５を用いて、本発明の第２の実施の形態であるインクジェットプリンタについて説明する。
【００３９】
図８は、本発明の第２の実施の形態であるインクジェットプリンタのインクジェットヘッド１５５周辺の構成を説明するための図である。
【００４０】
本インクジェットプリンタには、Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ（ブラック、シアン、マゼンダ、イエロー）各色に応じてインクジェットヘッド１５５が設けられ、記録シートに印字が行なわれる。なお、本実施の形態のインクジェットプリンタは、各インクジェットヘッド１５５に供給、回収されるインクが、それぞれ別のインク流路１８１、１８２を経るよう構成されている。搬送ローラ１６０が矢印Ｄ５方向に回転されることにより、搬送ベルト１７０は記録シート１９０を矢印Ｄ６方向に搬送する。そして、後述するように、インクジェットヘッド１５５の共通インク室には、インク流路１８１、１８２を介してポンプが接続されており、必要な際にインクがインク流路１８１、１８２をそれぞれ矢印Ｄ７、Ｄ８方向に流れるように構成されている。
【００４１】
図９、図１０は、インクジェットヘッド１５５の構成を説明するための図である。図９はインクジェットヘッド１５５のノズル面を示す平面図であり、図１０は図９のＸ−Ｘ線断面図である。ここで、図１０のＩＶ−ＩＶ線断面図は、図４に示す断面図と同様である。また、図９、図１０においては、図２〜図４に示すインクジェットヘッド１５０と同等の機能を有する部分には同様の符号を用いている。
【００４２】
これらの図に示すように、インクジェットヘッド１５５はインクジェットヘッド１５０とほぼ同様の構成となっているが、特に、インクインレット４０９に撥インク処理部４１５を有する点、また、必要な際に矢印Ｄ７方向にインクを流すことができる点でインクジェットヘッド１５０とは異なっている。
【００４３】
本インクジェットプリンタでも、第１の実施の形態と同様、非印字時のインクの液面の位置は印字時とは異なる。図１１は、画像の印字時と非印字時とのそれぞれにおいてのインクの液面の位置を示す図である。
【００４４】
インクジェットヘッド１５５では、印字時には、ノズル面付近にインクの液面４２３が形成され、インクドロップが記録シートに向かって吐出されるのに対し、非印字時には、インクインレット４０９付近にまでインクの液面が後退され、インクの液面４２４が形成される。この非印字時に形成される液面４２４を安定させるために、液面４２４が接触するインクインレット４０９内面には図５に示す撥インク処理部４１４と同様の撥インク処理が施された撥インク処理部４１５が設けられている。また、共通インク室４０８内のインクが加圧されることによって、非印字時の液面４２４が印字時での液面４２３に回復される。
【００４５】
このようなインクの液面の後退は、次に図１２を用いて示すようなポンプを用いることによって行なうことができる。
【００４６】
図１２は、本インクジェットプリンタでのインクパージに関わる部分の構成を説明するための図である。
【００４７】
本インクジェットプリンタは、インクを収容するインクタンク２０１と、インクタンク２０１からインクジェットヘッド１５５の共通インク室に向かってインクを吐出するためのパージ用加圧ポンプ２０２と、共通インク室からインクタンク２０１に向かってインクを吸入するためのパージ用吸引ポンプ２０３と、インクジェットヘッド１５５のノズル面に向かって空気を吐出しまたノズル面付近の空気を吸入するための加減圧ポンプ２０４と、不要なインクを収容する廃インクタンク２０５と、インクの流れを調整するための弁２０６、２０７と、インクジェットヘッド１５５を密閉するための大気連通弁２０９の設けられたキャップ２０８とを含んでいる。また、これらの各部は、流路２１１〜２１５によって接続されている。
【００４８】
本インクジェットプリンタでは、インクジェットヘッド１５５のメンテナンスとして、印字が終了した後に、まず、インクジェットヘッド１５５はキャップ２０８によってキャッピングされ（図１２に示す状態）、パージ用加圧ポンプ２０２、パージ用吸引ポンプ２０３を用いて、ノズル４０５からインクを吐出させるインクパージが行なわれる。その後、キャップ２０８が開かれ、加減圧ポンプ２０４により空気を吸入することによりキャップ２０８内のインクが回収され、流路２１５内に十分に空気が入れられる。
【００４９】
次に、再びキャップ２０８によってインクジェットヘッド１５５はキャッピングされ、加減圧ポンプ２０４により空気が吐出されることによって空気がノズルを介してインクチャンネル内に送り込まれる。なお、インクパージの後には、インクパージの際にノズルの周りに飛び散ったインク滴やノズルプレートに付着したインク固形物、紙粉をゴムブレード（図示略）で拭き取って除去するワイピングという作業が行なわれる。
【００５０】
これらによって、印字時のノズル４０５付近のインクの液面を図１１に示すようにインクインレット４０９にまで後退させることができ、インクジェットプリンタの不使用時にノズル穴付近でインクが乾燥することがなくなり、ノズル穴の目詰まりは完全に防止される。
【００５１】
また、本インクジェットプリンタでは、次のような、インクジェットヘッド１５５の共通インク室内の気泡を回収するためのメンテナンスを行なうことができる。
【００５２】
印字が終了した後に、まず、キャップ２０８を外し、パージ用加圧ポンプ２０２によりインクの流れを止める（弁の役割、ポンプの種類により別途弁を設けても良い）。続いて、パージ用吸引ポンプ２０３により共通インク室内に負圧を発生させ、その後、弁２０６を開放してインクを吸引する。
【００５３】
これらによって、本インクジェットプリンタでは、インクジェットヘッド１５５内の共通インク室内の気泡を回収することができる。
【００５４】
さらに、本インクジェットプリンタでは、次のようにして、インクチャンネル内のインクを取り除くことができる。図１３は、共通インク室内のインクを高速で循環させることによる、インクチャンネルからのインクの除去を説明するための図である。
【００５５】
ここでは、図１２に示した加圧ポンプ２０２、吸引ポンプ２０３を用いて共通インク室内のインクを高速で循環させる。このように共通インク室内のインクを高速で循環させると、アスピレータの原理によりインクチャンネル内のインクが共通インク室４０８に吸引され、インクチャンネル（図９、図１０と同様の構成）からインクが取り除かれる。
【００５６】
たとえば、パージ用加圧ポンプ２０２によりインクをインクタンク２０１からインクジェットヘッド１５５に向かって吐出した場合、インクジェットヘッド１５５からインクタンク２０１への流路２１４の流路抵抗が十分小さければ、インクチャンネル４０７内のインクは共通インク室４０８に引き込まれ、印字時のノズル４０５付近の液面は後退し、インクの液面４３５が形成される。
【００５７】
この後、緩やかにインクを循環させることにより、共通インク室４０８内の気泡４４０はインクタンク２０１へ運ばれることとなる。
【００５８】
上述の説明では、インクインレット付近までインクの液面を後退させることとしたが、インクの液面の後退をインクチャンネルの中間付近までとすることができる。図１４は、インクの液面の後退をインクチャンネル４０７の中間付近までとする場合の、非印字時においてのインクの液面の位置を示す図である。ここでは、印字時においては、図５、図１１と同様に、インクの液面の位置はノズル４０５の記録シート側の開口端付近とし、後退後の液面４３６付近に撥インク処理部４３７が設けられる。
【００５９】
また、上述の説明のような形状のインクジェットヘッドの他に、次に示すような形状のインクジェットヘッドを用いることができる。図１５は、上述とは異なる形状のインクジェットヘッドを示す図である。図１５（ａ）はこのインクジェットヘッドのノズル面を示す平面図であり、図１５（ｂ）は図１５（ａ）のＢ部を拡大した図であり、図１５（ｃ）は図１５（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【００６０】
このようなインクジェットヘッドにおいても、上述と同様に撥インク処理部４３８が設けられ、不使用時にインクインレット４０９までインクの液面を後退させることができる。
【００６１】
以上のようにして、インクの液面を共通インク室付近にまで後退させることにより、不使用時にノズル穴付近でインクが乾燥することがなくなる。また、インクの液面をノズル表面より共通インク室付近に（インクチャンネルの内部に）後退させることにより、インク液面近辺にはインク溶媒の気化したものの濃度が高くなり、インクの液面がノズル表面に露出している場合に比べて蒸発による乾燥速度が遅くなる。これらにより、ノズル穴の目詰まりを完全に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態であるインクジェットプリンタの構成を説明するための模式的断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態であるインクジェットヘッドのノズル面を示す平面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】ノズル付近でのインクの液面の位置を示す図である。
【図６】第１の実施の形態のインクジェットプリンタで行なわれるキャッピングを説明するための図である。
【図７】図６に示すキャップとは異なる形状のキャップによるキャッピングを説明するための図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態であるインクジェットプリンタのインクジェットヘッド１５５周辺の構成を説明するための図である。
【図９】インクジェットヘッドのノズル面を示す平面図である。
【図１０】図９のＸ−Ｘ線断面図である。
【図１１】画像の印字時と非印字時とのそれぞれにおいてのインクの液面の位置を示す図である。
【図１２】第２の実施の形態のインクジェットプリンタでのインクパージに関わる部分の構成を説明するための図である。
【図１３】共通インク室内のインクを高速で循環させることによる、インクチャンネルからのインクの除去を説明するための図である。
【図１４】インクの液面の後退をインクチャンネルの中間付近までとする場合の、非印字時においてのインクの液面の位置を示す図である。
【図１５】図２〜図４に示すインクジェットヘッド、あるいは、図９、図１０に示すインクジェットヘッドとは異なる形状のインクジェットヘッドを示す図である。
【符号の説明】
１５０  インクジェットヘッド
４０１  ノズルプレート
４０２  振動板
４０３  ＰＺＴ
４０４  セラミック基板
４０５  ノズル
４０６  インク
４０７  インクチャンネル
４０８  共通インク室
４０９  インクインレット
４１０  ドライバ回路
４１１  フレキシブル配線
４１２  個別電極側配線部
４１３  共通電極側配線部
４１４  撥インク処理部
４２１  印字時のインクの液面
４２２  非印字時のインクの液面
４５０  インクドロップ
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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