JP2007290308A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
複雑な機構を用いることなくゴムキャップからのインク漏れを防止し、また、ゴムキャップからのインク吸引によって引き起こされる印字不良や廃液タンクからのインク漏れの不具合を無くした信頼性の高いインクジェット記録装置の回復方法を提供する。
【解決手段】
キャップ内に排出されたインクの吸引ポンプによる吸引量は、ヘッド内圧測定手段によるヘッド内圧測定結果を基に吸引量を変化させることにより問題を解決する。また、ヘッド内圧測定手段の検知した内圧が所定の圧力範囲内にない場合にはエラー表示させ、回復動作を停止することでインク漏れを確実に防止することが出来る。
【選択図】 図９

Description

本発明は、記録ヘッドによってインクを吐出し記録媒体に記録を行うインクジェット記録装置に用いられる記録ヘッドの回復方法・インクリサイクルに関するものである。

記録媒体の記録面に対してインクを吐出する吐出口が複数形成される吐出口形成面を有する記録ヘッドを備えるインクジェット記録装置においては、記録中や待機中に記録ヘッドのノズルや吐出口の周りに増粘したインクやゴミが溜まったり、記録ヘッドの液室内に泡が溜まったりして、吐出不良や記録の乱れといった不具合が発生する。

このような不具合を解決する為に、インクジェット記録装置においては、記録ヘッド内のインクを強制的に排出させ、記録ヘッド内に溜まった泡や、吐出口形成面に付着した増粘インクやゴミを取り除いたり、弾性体からなるワイパーブレードにより吐出口形成面を払拭する方法など
が知られている。

特に長尺ヘッドでは、記録ヘッドの液室内の泡を排出させるために加圧回復によりインクを排出させる機構が用いられることが多い。加圧回復により記録ヘッドからインクを排出して記録ヘッドの液室内の泡を排出する方法においては、記録ヘッドから排出されるインク量が多くなり、その排出されたインクを廃インクとしてしまうと、インクが無駄になりランニングコストが高くなってしまう。

そこで、一度記録ヘッドからゴムキャップに排出されたインクを、フィルターを通してポンプによりサブタンクに戻し、それをヘッドに送って再利用する方法が取られている。

しかしながら、インクをフィルターを通して再利用する時、このフィルターがゴミや増粘したインクにより詰まり抵抗が大きくなり、ポンプによりキャップからサブタンクなどにリサイクルされるインクの単位時間当たりの流量が減少してくる。

そして最悪の場合、記録ヘッドから排出される単位時間当たりのインク量が、リサイクルされる単位時間当たりのインク量を上回ってしまい、ゴムキャップからインクが漏れ出してしまうことがある。

ゴムキャップからのインクの漏れ出しに関しては、キャップにインク量検知手段を設けてキャップからのインクの漏れ出しを防止する手段が知られている。しかしながらインク量検知手段をキャップ内に設ける為には電極等の複雑な機構を必要とし、信頼性に欠けるという問題点もある。

さらにまた、インクを吸引ポンプによってサブタンクに戻す際に、キャップからサブタンクにリサイクルされるインクの単位時間当たりの流量は、記録ヘッドから排出される単位時間あたりのインク量よりも大きく設定されていることから、吸引ポンプはインクを吸引すると同時、多量の空気も吸引する事になる。

そして吸引ポンプから吸引された空気がサブタンクに入ると、空気が泡となってサブタンクを満杯にしてしまい、最悪の場合、印字不良を発生させ、サブタンクの大気連通口からインクが漏れ出してしまうことがある。

一方、一度記録ヘッドからゴムキャップに排出されたインクを、廃液タンク等に収容する場合においても、吸引ポンプはインクを吸引すると同時、多量の空気も吸引する事になる。

そして吸引ポンプから吸引された空気が廃液タンクに入ると、空気が泡となって廃液タンクを一杯にしてしまい、最悪の場合、インク漏れ等を起こしてしまう可能性がある。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、複雑な機構を用いることなくゴムキャップからのインク漏れを防止し、また、ゴムキャップからのインク吸引によって引き起こされる印字不良や廃液タンクからのインク漏れの不具合を無くした信頼性の高いインクジェット記録装置及びインクジェット記録装置の回復方法を提供するものである。

請求項１の発明は、インクを記録媒体に吐出して記録を行う記録ヘッドと、前記記録ヘッドのノズル面を覆うことが可能なキャップと、キャップ内に排出されたインクを吸引する吸引ポンプと、ヘッド内圧を測定するヘッド内圧測定手段とを備え、前記記録ヘッドの回復動作において、キャップ内に排出されたインクの前記吸引ポンプによる吸引量は、前記ヘッド内圧測定手段によるヘッド内圧測定結果を基に吸引量を変化させることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１のインクジェット記録装置において、前記記録ヘッドからキャップ内に排出されたインクは、前記吸引ポンプによって前記記録ヘッドにインクを供給するサブタンクまたはサブタンクにインクを供給するインクタンクに戻されリサイクルされることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１のインクジェット記録装置において、前記記録ヘッドからキャップ内に排出されたインクは、前記吸引ポンプによって廃液タンクに収容されることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１、２のインクジェット記録装置において、前記記録ヘッドからキャップ内に排出されたインクの前記吸引ポンプによる吸引は、吸引ポンプの稼動時間で吸引量を変化させることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１，２，３のインクジェット記録装置において、前記記録ヘッドからキャップ内に排出されたインクの前記吸引ポンプによる吸引は、吸引ポンプの吸引力を制御することによって吸引量を変化させることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１〜４のインクジェット記録装置において、前記ヘッド内圧測定手段は前記記録ヘッドの回復動作において、前記記録ヘッドの内圧が所定の圧力範囲内にない場合にエラー表示を行い、回復動作を停止することを特徴とする。

このインクジェット記録装置によれば、あらかじめ回復動作時のヘッド内圧変化によってヘッドやフィルターの状態を把握しておけば（例えばヘッド内のインクを強制加圧排出する場合、流路内のフィルター等の詰まりがある場合にはヘッド内圧が高くなり排出されるインク量も増える等）その状態に応じたキャップ内インクの吸引ができ、ゴムキャップからのインク漏れを防止し、またゴムキャップからのインク吸引によって引き起こされる印字不良や廃液タンクからのインク漏れの不具合を無くした信頼性の高いインクジェット記録装置及びインクジェット記録装置を提供することが出来る。

また、ヘッド内圧測定手段の検知した内圧が所定の圧力範囲内にない場合にはエラー表示させ、回復動作を停止することでインク漏れを確実に防止することが出来る。

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。但し、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

図１は、本発明に係るインクジェット記録装置の透視図である。
ホストパソコン１２と接続された記録装置１０は、記録ヘッドとして例えばブラック２２Ｋ、シアン２２Ｃ、マゼンタ２２Ｍ、イエロー２２Ｙ、計4本のラインヘッドを内蔵している。記録ヘッド２２の安定した吐出を維持する為のキャッピング機構５０は後述するワイパーブレード、ワイパーブレード保持部材、キャップ等から構成されている。キャッピング機構５０は各記録ヘッドごとに独立している。

被記録媒体１１はロール供給ユニット１３から供給され、記録装置１０本体に具備された搬送部２６によって連続的に搬送される。搬送部２６は主として搬送モータ２６ｂ、搬送ベルト２６ａにより構成される。

画像形成は、用紙を搬送しながら用紙の記録開始位置がブラックの記録ヘッド２２Ｋの下に到達してから記録データに従ってしたがってブラックインクを選択的に吐出する。同様にシアン２２Ｃ、マゼンタ２２Ｍ、及びイエローの記録ヘッド２２Ｙの順に、各色のインクを吐出して行われる。

記録装置１０はこの他、記録ヘッドに供給するインクを貯蔵するインクカートリッジ２８、記録ヘッドへのインク供給や回復動作のためのポンプユニット（不図示）、等から構成されている。

次に本発明に係る記録装置１０の電気的な構成のブロック図を図２に示す。
ホストパソコン１２から送信された記録データ、コマンドはインターフェイスコントローラ１０２を介して受信される。ＣＰＵ１００は記録装置１０の記録データの受信、記録動作、用紙のハンドリング等全般の制御を掌る演算処理装置である。

受信したコマンドを解析後、ＣＰＵ１００は記録データの各色成分のイメージデータをイメージメモリ１０６にビットマップ展開して描画する。記録前の動作処理として出力ポート１１４、モータ駆動部１１６を介してキャッピングモータ１２２と記録ヘッドアップダウンモータ１１８を駆動し、記録ヘッド２２をキャッピング機構５０から解除し、記録位置に移動させる。

さらに、出力ポート１１４、モータ駆動部１１６を介して用紙を繰り出すロールモータ（不図示）、及び低速度で用紙を搬送する搬送モータ２６ｂ等を駆動し用紙を記録位置に搬送する。定速度で搬送される用紙への記録タイミングを決定するための先端検知センサ（不図示）で用紙先端位置を検出する。

その後、用紙搬送に同期して、ＣＰＵ１００はイメージメモリ１０６から対応する色の記録データを順次読み出し、同時に記録ヘッド制御回路１１２を介して記録ヘッド２２に読み出したデータを転送する。

ＣＰＵ１００の動作はプログラムＲＯＭ１０４に記録された処理プログラムを基に実行される。プログラムＲＯＭ１０４には、後述する制御フローに対応する処理プログラム及びテーブルなどが記憶されている。

又、作業用のメモリとしてワークＲＡＭ１０８を使用する。記録ヘッド２２のクリーニング、回復動作時に、ＣＰＵ１００は出力ポート１１４、モータ駆動部を介してポンプモータ１２４を駆動し、インクの加圧、吸引等の制御を行う。

次に、本発明の記録装置１０のインク供給、ヘッド回復系に関するブロック図を図３に示し、一般的な回復動作を説明する。矢印はインクの動きを示す。

ＣＰＵ１００の制御にてポンプモータ１２４が起動され、加圧ポンプ２０２が動作開始する。動作開始以前に回復弁２０４ｂは閉じ、リサイクル弁２０４ｃは開いている。

なお、加圧ポンプ２０２とほぼ同時にＣＰＵ１００は吸引ポンプ２０４をも起動しておく。

加圧ポンプ２０４が動作すると、サブタンク２０６内のインクは加圧ポンプ２０２を経由して記録ヘッド２２Kの共通液室２２Kａ側に向かうが，出口側の回復弁２０４ｂが閉じているので、加圧されたインクはすべて記録ヘッド２２Kのノズル２２Kｂからキャッピング機構５０へ押し出される。この時、各ノズルはゴミや増粘したインクが押し出され、正常な状態に回復されることになる。

キャッピング機構５０内のキャップ６２に押し出されたインクは吸引ポンプ２０４によってフィルター２０８、リサイクル弁２０４ｃ、吸引ポンプ２０４の経路で吸引されてサブタンク２０６に戻り、リサイクルされる。上記一般的な回復動作とは別に回復弁２０４ｂを開いた状態でサブタンク２０６、記録ヘッド２２K間でインクを循環させ共通液室２２Kａ内部で成長した気泡を取り除く等を目的にした種々の動作があるが、詳しくは省略する。

次に記録ヘッドの一般的な回復動作のフローチャートを図４に示す。回復動作の説明では、ヘッドのワイピング位置を示す断面図である図７も参照する。本フローはプログラムＲＯＭ１０４に記憶された制御プログラムにのっとりＣＰＵ１００により実行される。

まず、記録ヘッドをキャッピング位置から回復位置へ移動する（S４０１）。次に回復弁２０４ｂを閉じ（S４０２）、吸引ポンプ２０４及び加圧ポンプ２０２をＯＮする（S４０３、S４０４）。インクは各ノズルから押し出され、キャッピング機構５０下方のキャップ６２へと導かれ、同時に動作中の吸引ポンプ２０４によりサブタンク２０６に戻り、リサイクルされる。

所定時間上記回復動作を継続し（S４０５）、加圧ポンプＯＦＦ（S４０６）、記録ヘッドをキャッピング位置に戻してから（S４０７）、予備的な吐出を所定発数行う（S４０８）。次にワイパーブレード６６によって記録ヘッドのフェイス面２２Ksをワイプして、インクを拭き取る（S４０９）。

さらに所定時間経過したら（S４１０）、吸引ポンプ２０４をＯＦＦし、キャッピング機構５０内キャップ６２からのインク吸引動作を停止し（S４１１）、終了する。

次に、図５から図8を参照して上述した印字ヘッド２２Ｋ、２２C、２２M、２２Y、及びキャッピング機構５０について説明する。

上述した記録ヘッド２２Ｋ、２２C、２２M、２２Yは、直方体状のヘッドホルダ３０に着脱自在に装着されている。ヘッドホルダ３０はヘッドアップダウンモータ１１８（図２参照）によって矢印B方向に上下動する。

ヘッドホルダ３０は上下動する際に所定の４つの位置で停止できるように構成されており、この4つの位置として、キャッピング位置、ワイピング位置、回復位置、印字位置が設定されている。

キャッピング位置とは、各印字ヘッド２２Ｋ、２２C、２２M、２２Yのノズル面２２Ｋｓ、２２Cｓ、２２Mｓ、２２Yｓ（不図示）がキャッピング機構５０のキャップで塞がれている位置である。

ワイピング位置とは、ノズル面２２Ｋｓ、２２Cｓ、２２Mｓ、２２Yｓがブレード６６（図６参照）で拭かれるときの位置である（図７で示す位置である）。
回復位置とは、記録ヘッド２２Ｋ、２２C、２２M、２２Yに加圧ポンプ２０２（図３参照）を駆動して圧力を与え、ヘッド内のインクを強制的にキャップ６２に排出する位置である（図６で示す位置である）。

印字位置とは、各印字ヘッド２２Ｋ、２２C、２２M、２２Yから記録媒体にインクを吐出する位置である（図8で示す位置である）。

ヘッドホルダ３０には、キャップ６２（図６参照）を塞ぐキャップ板３２が取り付けられている。キャップ板３２は、印字ヘッド２２Ｋ、２２C、２２M、２２Yが印字位置にあるときにキャップ６２のリップ部を封止するようになっている。

尚、キャッピング機構５０はスライド板５２に取り付けられており、キャッピングモータ２０８（図２参照）によって矢印A、A'方向に移動できる構成となっている。スライド板５２は矢印A、A'方向に移動する際にキャッピング位置（回復位置）と印字位置で停止するように構成されている。

また、スライド板５２が矢印A'方向に移動することによりワイピング動作が行われる。

次に、本発明の記録装置１０のインク供給、ヘッド回復系に関するブロック図を図３に示し、本発明を詳しく説明する。一般的な回復動作は前述の通りである。

記録ヘッドの回復動作には各種のモードが有る事は前述したが、一番頻度の高い回復動作としてはサブタンク２０６から記録ヘッド２２Kを経由してサブタンク２０６へ繋がるインク流路のインクを循環させて流路内（記録ヘッド内）の気泡等をサブタンク２０６に戻す動作がある。加圧ポンプ２０２を動作させてサブタンク２０６からインクを上流フィルター１００２を経由して記録ヘッド２２Kに送る。

記録ヘッド２２Kの共通液室２２Ka内に入ったインクは共通液室２２Ka内の気泡と共に下流フィルター１００１を経由してサブタンク２０６に戻されると共に、ノズル２２Kbからインクを排出する。

こうする事によって記録ヘッド２２Kの共通液室２２Ka内は気泡が除去されると同時にノズルに付着している増粘インク等も除去する事が出来る。

このとき回復弁２０４ｂは開いた状態になっている。このとき、流路内の微小なゴミ等が上流フィルター１００２に蓄積していくと、上記の回復動作において加圧ポンプ２０２を動作させてインクを記録ヘッド２２ｋに送ろうとしても上流フィルター１００２が抵抗となり共通液室２２Ka内に圧力が伝わりにくくなる。

回復性能を維持するには加圧動作時間を長くする等で対応できるが、共通液室２２Ka内の圧力が低くなるために記録ヘッド２２ｋから排出されるインク量は少なくなる。

この状態でキャッピング機構５０に排出されたインクを吸引ポンプ２０４で一定量のインクを吸引すると、吸引ポンプ５０能力は通常、記録ヘッド２２Kから排出されるインク量を確実に吸引できるようにかなり高く設定されている為、インクと共に多量の空気が吸引され、その空気がサブタンクに入ると泡を多量に発生させ、サブタンク２０６の大気連通口２０４ｄを塞いでしまい印字不良を起こす可能性がある。

また、下流フィルター１００１が流路内の微小なゴミ等で詰まってくると逆に記録ヘッド２２ｋから排出されるインク量は多くなる。この場合、流路内の気泡が確実に除去できなくなる可能性が出てくる。

そこで共通液室２２Ka内の圧力をヘッド内圧測定手段１００３によって監視し、その圧力に応じた吸引ポンプ２０４動作を行うことで吸引量を調整する。

またヘッド内圧測定手段１００３が規定の範囲外の圧力を検知した場合には回復性能を満足できず印字不良等を引き起こす可能性があるためエラー表示を行い回復動作を停止する。

例えば上流フィルター１００２が完全に塞がってしまうと共通液室２２Ka内には圧力が殆んど伝わらず回復性能を満足する事は出来ない。

また下流フィルター１００１が完全に塞がってしまうと共通液室２２Ka内の圧力は加圧ポンプ能力がそのまま伝わり非常に高くなる。しかし下流フィルター１００２からサブタンク２０６の流路はインクが流れず回復性能を満足できない。このようなときにはエラーで回復動作を停止させる。

吸引ポンプ２０４の吸引量調整方法としては、吸引時間を変化させて調整する方法や回転ポンプ（チューブポンプ等）の場合にはその回転数を変化させる事によって調整してもよい。

図９に上記の制御のフローを示す。
回復動作が開始され循環回復動作が開始されると同時にヘッド内圧測定手段１００３によって共通液室内の圧力を監視し始める。

ここでヘッド内圧測定手段１００３が規定の範囲外の圧力を検知した場合には即座に回復動作を停止させエラー表示する。ヘッド内圧測定手段１００３が規定の範囲内である場合には、その圧力に応じた吸引ポンプ動作を行う。

この場合は5秒おきにヘッド内圧をモニターし吸引量も5秒おきに変化させる。この動作を循環回復動作が終了するまで行う。

吸引ポンプによる吸引量の調整は各種条件（流路内圧力損失・ヘッドディメンジョン・フィルター能力等）をもとにあらかじめ決定されている必要がある。

本発明に係るインクジェット記録装置の透視図である。 本発明に係る記録装置１０の電気的なブロック図である。 本発明の記録装置１０のインク供給、ヘッド回復系に関するブロック図である。 記録ヘッドの一般的な回復動作のフローチャートである。 ヘッドホルダ等を示す斜視図である。 ヘッドのワイピング位置を示す拡大断面図である。 ヘッドのワイピング位置を示す拡大断面図である。 ヘッドの印字位置を示す拡大断面図である。 回復動作の制御のフローである。

符号の説明

１０ 記録装置
１１ 被記録媒体
１３ ロール供給ユニット
２２K、２２C、２２M、２２Y 記録ヘッド
２２Kｓ、２２Cｓ、２２Mｓ、２２Yｓ ノズル面
２６ 搬送ユニット
２６ａ 搬送ベルト
２６ｂ 搬送モータ
５０ キャッピング機構
６２ キャップ
１００１ 下流フィルター
１００２ 上流フィルター
１００３ ヘッド内圧測定手段

Claims (6)

1. インクを記録媒体に吐出して記録を行う記録ヘッドと、前記記録ヘッドのノズル面を覆うことが可能なキャップと、キャップ内に排出されたインクを吸引する吸引ポンプと、ヘッド内圧を測定するヘッド内圧測定手段とを備え、前記記録ヘッドの回復動作において、キャップ内に排出されたインクの前記吸引ポンプによる吸引量は、前記ヘッド内圧測定手段によるヘッド内圧測定結果を基に吸引量を変化させることを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記記録ヘッドからキャップ内に排出されたインクは、前記吸引ポンプによって前記記録ヘッドにインクを供給するサブタンクまたはサブタンクにインクを供給するインクタンクに戻されリサイクルされることを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置。
3. 前記記録ヘッドからキャップ内に排出されたインクは、前記吸引ポンプによって廃液タンクに収容されることを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置。
4. 前記記録ヘッドからキャップ内に排出されたインクの前記吸引ポンプによる吸引は、吸引ポンプの稼動時間で吸引量を変化させることを特徴とする請求項１、２記載のインクジェット記録装置。
5. 前記記録ヘッドからキャップ内に排出されたインクの前記吸引ポンプによる吸引は、吸引ポンプの吸引力を制御することによって吸引量を変化させることを特徴とする請求項１、２、３記載のインクジェット記録装置。
6. 前記ヘッド内圧測定手段は前記記録ヘッドの回復動作において、前記記録ヘッドの内圧が所定の圧力範囲内にない場合にエラー表示を行い、回復動作を停止することを特徴とする請求項１〜４記載のインクジェット記録装置。
   

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