JP2008132630A - インクジェット記録装置およびインク吐出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】印字速度の低下を防ぎつつ、インクジェットヘッド内の流路の詰まりを解消す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】本発明のインクジェット記録装置において、制御装置２５は、第１の弁２０を開放するとともに、第２の弁２２を閉じ、第１のポンプ１６を駆動してインク循環流路１５内に第１の方向Ｄ１でインク３７を循環させ、インクジェットヘッド１２からインク３７を吐出させる第１の吐出を行う。制御装置２５は、第１のポンプ１６を停止し、第１の弁２０を閉じるとともに、第２の弁２２を開放し、第２のポンプ１９を駆動してインク循環流路１５内に第１の方向Ｄ１とは反対側の第２の方向Ｄ２でインク３７を循環させ、インクジェットヘッド１２からインク３７を吐出させる第２の吐出を実行する。
【選択図】図１

Description

本発明は、インク循環型のインクジェット記録装置およびインク吐出方法に関する。

例えば、インクジェット記録装置として、以下のものが知られている。このインクジェット記録装置は、記録媒体にインクを吐出するインクジェットヘッドと、インクジェットヘッドにインクを供給するためのインク流路と、インク流路にインクを供給するタンクと、インク流路内で順方向または逆方向にインクを循環させる加圧ポンプと、インク流路の途中に設けられたフィルタと、を備えている。

このインクジェット記録装置は、インク滴を吐出する際に、加圧ポンプを正転方向に駆動して、インクジェットヘッドにインクを供給する。その際、フィルタを介してインク中からごみを除去することで、インクジェットヘッドにノズルづまり等を生ずることを防止する。一方、フィルタを介してインク中のごみを除去すると、フィルタの目詰まりを生ずることになるが、このインクジェット記録装置では、所定回数の吐出後に加圧ポンプを逆転駆動し、インクを逆方向に循環させる吐出回復動作を行う。これにより、フィルタにトラップされたごみをタンクまで戻して、フィルタに目詰まりが生ずることを防いでいる（例えば、特許文献１参照）。

インクジェット記録装置の他の例としては、次のものがある。このインクジェット記録装置は、印字ヘッドと、印字ヘッドに供給するインクを収容するインクタンクと、これらを接続するインク流路と、インク流路内でインクを循環させるインク循環機構と、を備えている。インク循環機構は、正逆回転可能なインク循環用のポンプである。

このインクジェット記録装置では、前記ポンプを正方向に回転させることで、インクタンクから印字ヘッドにインクを供給する。そして、ポンプを正方向に２０回転させた後に逆方向に１回転させることで、インクの流速を変化させるようにする。これにより、インク流路内の内壁に付着している気泡に対して揺さぶりを与え、それらの気泡が除去されやすい状態になるようにしている（例えば、特許文献２参照）。

さらにインクジェット記録装置の他の例として、以下のものがある。インクジェット記録装置は、記録媒体とほぼ等しい幅を有するフルラインタイプのインクジェットヘッドと、インクを貯蔵したインクタンクと、インクジェットヘッドの流入口と流出口とをそれぞれインクタンクに連結する液体流路と、インクを流入口から流出口に流す液体循環装置と、を備えている。このインクジェット記録装置は、インクジェットヘッドが吐出動作中であってもヘッド内でインクを循環することができる。これにより、インクジェットヘッドの温度上昇を防いで、印刷画像に濃度ムラが生ずることを防いでいる（例えば、特許文献３参照）。
特開平７−５２３９８号公報 特開２０００−３３７１４号公報 特開２００６−１７５６５１号公報

しかし、特許文献１に記載のインクジェット記録装置では、吐出回復動作中には一切のインク吐出動作ができないこととなり、印刷速度が低下する恐れがあった。また、特許文献２に記載のインクジェット記録装置では、ポンプの逆回転時にノズル付近の圧力が急激に変化するため、インクの吐出量が不安定となり、印刷品質が低下する問題があった。さらに、ポンプを逆回転させる際に印刷を停止する等、印刷品質の低下を防ぐための手当ても何らなされていない問題があった。

また、インクジェットヘッドの内部の流路には、インク流路の他の箇所よりも流路径の細くなっている箇所が存在し、この箇所にごみが詰まる可能性がある。特に特許文献３に記載のインクジェット記録装置のように、インクを一方向にのみ循環させると、この流路径の細くなっている箇所にごみが詰まり易いという問題があった。しかし、上記特許文献１、２、３に記載されたインクジェット記録装置では、この点に対して何らの手当てがなされていない問題があった。

本発明の目的は、印字速度の低下を防ぎつつ、インクジェットヘッド内のインク室および流路の詰まりを解消することができるインクジェット記録装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係るインクジェット記録装置は、インクジェットヘッドと、内部にインクを貯留した第１のタンクと、内部にインクを貯留した第２のタンクと、前記第１のタンクと前記インクジェットヘッドとを接続する第１の流路と、前記インクジェットヘッドと前記第２のタンクとを接続する第２の流路と、前記第２のタンクと前記第１のタンクとを接続する第３の流路と、を有するインク循環流路と、前記第３の流路の途中に設けられるとともに、前記第１の流路、前記第２の流路、前記第３の流路の順で回る第１の方向に前記インクを循環させる第１のポンプと、内部にインクを貯留するとともに、前記インク循環流路に前記インクを供給するメインタンクと、前記メインタンクと前記第３の流路とを接続する供給流路と、前記供給流路の途中に設けられるとともに、前記メインタンクのインクを前記インク循環流路に送る第２のポンプと、前記第１の流路の途中に設けられた第１の弁と、前記第１の弁と前記インクジェットヘッドとの間の位置で、前記第１の流路と前記メインタンクとを接続する回収流路と、前記回収流路の途中に設けられた第２の弁と、前記インクジェットヘッド、前記第１のポンプ、前記第２のポンプ、前記第１の弁、および前記第２の弁、を駆動する制御装置と、を具備し、前記制御装置は、前記第１の弁を開放するとともに、前記第２の弁を閉じ、前記第１のポンプを駆動して前記インク循環流路内に前記第１の方向で前記インクを循環させるとともに、この循環状態で前記インクジェットヘッドから前記インクを吐出させる第１の吐出と、前記第１のポンプを停止し、前記第１の弁を閉じるとともに、前記第２の弁を開放し、前記第２のポンプを駆動して前記インク循環流路内に前記第１の方向とは反対側の第２の方向で前記インクを循環させるとともに、この循環状態で前記インクジェットヘッドから前記インクを吐出させる第２の吐出とを駆動する。

前記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係るインク吐出方法は、インクを第１の方向に循環させた状態でインクジェットヘッドから前記インクを吐出させる第１の吐出を行った後、前記インクを前記第１の方向と反対の第２の方向に循環させた状態で前記インクジェットヘッドから前記インクを吐出させる第２の吐出を行う。

本発明によれば、印字速度の低下を防ぎつつ、インクジェットヘッド内の流路の詰まりを解消することができる。また、インクジェットヘッドのインク室の吐出ノズル近傍の圧力を安定に維持しながら印刷することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
本実施形態にかかるインクジェット記録装置は、いわゆるインク循環型のインクジェット記録装置である。図１と図２に示すように、インクジェット記録装置１１は、インクジェットヘッド１２、第１のタンク１３、第２のタンク１４、インク循環流路１５、第１のポンプ１６、メインタンク１７、供給流路１８、第２のポンプ１９、第１の弁２０、回収流路２１、第２の弁２２、第１のフィルタ装置２３、第２のフィルタ装置２４、および制御装置２５を具備している。

図２に示すように、インクジェットヘッド１２は、ヘッド本体３１と、ヘッド本体３１の内部に形成されたインク室３２と、複数のノズル３３を有するノズルプレート３４と、ノズル３３に対応するように形成された吐出圧力発生手段のアクチュエータ３５と、を有している（図２では、ノズル３３を１個のみ示している。）。また、インクジェットヘッド１２は、インク室３２に連なる流入口５１ａと、インク室３２に連なる流出口５１ｂとを有している。アクチュエータ３５は、例えばピエゾ（ＰＺＴ）等の圧電素子で構成されている。インク室３２は、アクチュエータ３５が設けられる箇所に、狭窄部３６を有している。狭窄部３６は、インク室３２の他の箇所よりも、流路断面積が小さくなっている。もっとも、インクジェットヘッド１２は、吐出エネルギー発生素子として、圧電素子のアクチュエータ３５に限定されるものではなく、例えば、ヒーター等の熱エネルギーを利用して圧力を発生させ、インク滴の吐出を行うものであってもよい。

メインタンク１７は、大気開放されたインクタンクである。メインタンク１７の内部にインク３７が貯留されている。メインタンク１７は、内部に貯留したインク３７をインク循環流路１５に供給することができる。メインタンク１７は、第１のタンク１３および第２のタンク１４よりも大きい容量を有している。メインタンク１７は、第３の液面センサ４３を有している。第３の液面センサ４３は、メインタンク１７の内部に貯留されたインク３７の液面の高さを検知できる。図３に示すように、メインタンク１７は、固定式の架台４４の上側に載置されている。

第１のタンク１３は、いわゆるサブタンクであり、内部にインク３７を貯留している。第１のタンク１３は、第１の液面センサ４１を有している。第１の液面センサ４１は、第１のタンク１３の内部に貯留したインク３７の液面の高さを検知できる。図３に示すように、第１のタンク１３は、固定式の架台４５の上側に載置されている。第１の液面センサ４１は、第１のタンク１３内に貯留されたインク３７が一定の液量以上になるように、第１のタンク１３内のインク３７の液面を監視している。

第２のタンク１４は、いわゆるサブタンクであり、内部にインク３７を貯留している。第２のタンク１４も同様に、第２の液面センサ４２を有している。第２の液面センサ４２は、第２のタンク１４の内部に貯留したインク３７の液面の高さを検知できる。図３に示すように、メインタンク１７は、後述する調整機構６１の上側に載置されている。第２の液面センサ４２は、第２のタンク１４内に貯留されたインク３７が一定の液量以上になるように、第２のタンク１４内のインク３７の液面を監視している。

インク循環流路１５は、第１のタンク１３とインクジェットヘッド１２とを接続する第１の流路５１と、インクジェットヘッド１２と第２のタンク１４とを接続する第２の流路５２と、第２のタンク１４と第１のタンク１３とを接続する第３の流路５３と、を有している。言い換えると、ループ状になったインク循環流路１５の途中に、インクジェットヘッド１２と、第１のタンク１３と、第２のタンク１４と、がそれぞれ独立して配置されている。前記供給流路１８は、メインタンク１７と第３の流路５３とを接続している。前記回収流路２１は、第１の弁２０とインクジェットヘッド１２との間の位置で、第１の流路５１とメインタンク１７とを接続している。

第１のポンプ１６は、第３の流路５３の途中に設けられている。図１に示すように、第１のポンプ１６は、インク循環流路１５内で、第１の方向Ｄ１、すなわち、第１の流路５１、第２の流路５２、第３の流路５３の順で回る方向に、インク３７を循環させることができる。

第２のポンプ１９は、供給流路１８の途中に設けられている。第２のポンプ１９は、インク３７をメインタンク１７からインク循環流路１５内に送って、インク循環流路１５内にインク３７を供給できる。また、後述するように、第２の吐出を行う際には、第２のポンプ１９は、第１の方向Ｄ１とは反対側の第２の方向Ｄ２、すなわち、供給流路１８、第２の流路５２、第１の流路５１、回収流路２１の順で回る方向にインク３７を循環させることができる。

第１の弁２０および第２の弁２２は、それぞれ電磁弁で構成されている。第１の弁２０は、第１の流路５１の途中に設けられている。第２の弁２２は、回収流路２１の途中に設けられている。第１の弁２０および第２の弁２２は、制御装置２５の制御により、流路を開放したり、閉鎖したりすることができる。なお、本実施形態では、第１の弁２０と第２の弁２２とを設置しているが、第１の流路５１と回収流路２１の接続部４６に三方型の流路切り替え弁を設けて、後述する第１の吐出と第２の吐出とを切り替える際に、インク３７の循環経路を切り替えるようにしてもよい。

供給流路１８は、インク循環流路１５の第３の流路５３とメインタンク１７とを接続している。回収流路２１は、インク循環流路１５の第１の流路５１とメインタンク１７とを接続している。回収流路２１は、第１の弁２０とインクジェットヘッド１２との間の位置で、第３の流路５３に接続されている。

メンテナンス装置５６は、例えば、ノズルプレート３４に被さるキャップ部材５６Ａと、キャップ部材５６Ａを介してノズル３３を吸引する吸引ポンプ５６Ｂと、ノズルプレート３４の表面、すなわちノズル面３８をふき取る図示しないワイプ機構と、を有している。メンテナンス装置５６は、例えば、インクジェットヘッド１２に対してノズル３３の吸引等の保守（メンテナンス）を行って、ノズル詰まり等を防ぎ、インクジェットヘッド１２の機能回復を図っている。また、ワイプ機構は、例えば１０分程度の間隔でノズル面３８のクリーニングを行う。

図３と図５に示すように、調整機構６１は、第２のタンク１４を支持している。調整機構６１は、例えば、「コ」字状の固定片６２と、「コ」字状の昇降片６３と、昇降片６３を昇降させるねじ機構６４と、ねじ機構６４を正方向または逆方向に回転させるモータユニット６５と、を有している。モータユニット６５は、ねじ機構６４を回転させることにより、第２のタンク１４の設置位置を上昇させたり、第２のタンク１４の設置位置を下降させたりすることができる。

第１のフィルタ装置２３は、第３の流路５３の途中で、第１のタンク１３と第１のポンプ１６との間の位置に設けられている。第１のフィルタ装置２３は、メッシュ状のフィルタ本体と、フィルタ本体を囲むハウジングなどを有している。第２のフィルタ装置２４は、回収流路２１の途中に設けられている。第２のフィルタ装置２４は、メッシュ状のフィルタ本体と、フィルタ本体を囲むハウジングなどを有している。第１、第２のフィルタ装置２３、２４によって、インク３７中に含まれるごみを除去することができる。

制御装置２５は、例えば、コンピュータで構成されている。制御装置２５は、例えば、ＣＰＵ（central processing unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ(Random Access Memory)や、各種のドライバ等を含んでいる。制御装置２５は、インクジェットヘッド１２のアクチュエータ３５を駆動して、ノズル３３からのインク３７の吐出制御を行うことができる。また、制御装置２５は、第１のポンプ１６と第２のポンプ１９の運転および停止を制御できる。制御装置２５は、第１の弁２０の開放および閉鎖を切り替えることができる。制御装置２５は、第２の弁２２の開放および閉鎖を切り替えることができる。制御装置２５は、調整機構６１のモータユニット６５を駆動して、第２のタンク１４の設置位置の上昇および下降を制御できる。

ここで、インクジェット記録装置１１における水頭管理およびその原理について説明する。図３に示すように、インクジェットヘッド１２の液面高さＡは、第１のタンク１３の液面高さＢおよび第２のタンク１４の液面高さＣよりも高い位置にある。従って、液面高さＡと液面高さＢとの水頭差により、インクジェットヘッド１２のインク室３２の圧力が負圧に維持されている。この場合、ノズル３３近傍の圧力は、０〜−３ｋＰａの範囲内で一定に管理されている。

また、図５に示した液面高さにおいても、液面高さＡと液面高さＢとの水頭差により、前述と同様にインク室３２の圧力が負圧に維持されている。

より具体的には、インク滴の吐出量の安定化のため、以下の様式で、ノズル３３付近でのインク室３２内の圧力が一定に管理される。

通常、インクジェット記録装置では、吐出流量は循環流量に比べて十分小さい。このため、インク供給系やインクジェットヘッド内の圧力損失の値は吐出流量よりも循環流量に大きく左右される。また、ノズル３３付近の循環流に起因する動圧は、一般には十分小さく、無視できる。このようなインクジェットヘッド１２のインク供給系ではレイノルズ数は普通、十分小さく、乱流の影響は無視できる。

本実施形態では、第１のタンク１３はノズル面３８を基準として単位体積当たりのエネルギーＰ1を持ち、第２のタンク１４はノズル面３８を基準として単位体積当たりのエネルギーＰ2を持つものとする。このノズル面３８を基準として単位体積当たりのエネルギーとは、ノズル面３８を基準にしたときの、タンク内のインクのベルヌーイの式の単位体積当たりのエネルギーのことであり、これをＰとすれば、動圧が無視できるとき、単位体積当たりのエネルギーＰは、タンク内のインクの静圧Ｐiとタンクのポテンシャル圧力ρ・ｇ・ｈとの合計値、すなわち、Ｐ＝Ｐi＋ρ・ｇ・ｈと表される。但し、ρはインクの密度、ｇは重力加速度、ｈはノズルから見た圧力源の高さである。

第２のタンク１４にあるインク３７は第１のポンプ１６と第１のフィルタ装置２３を介して第１のタンク１３へ戻される。第１のポンプ１６は第１のタンク１３のインク３７の液面が一定になるように動作させる。第２のポンプ１９は第２のタンク１４のインク３７の液面が一定になるようにインク循環流路１５内のインク量を増減する。この場合、第１のタンク１３のインク３７の液面は第１の液面センサ４１で検知されるとともに、第２のタンク１４のインク３７の液面は第２の液面センサ４２で検知されている。

この状態で、Ｐ1＞Ｐ2になれば、第１のタンク１３からノズル位置を経由して第２のタンク１４に向かう流れが発生する。このとき、第１のタンク１３のインク３７が持つ単位体積当たりのエネルギーＰ1はノズル位置に向かって流れるインク３７の流れを作り、第２のタンク１４のインク３７が持つ単位体積当たりのエネルギーＰ2はノズル位置から第２のタンク１４へ流れてくるインク３７の流れを作っている。

ここで、インク循環流路の第１のタンク１３からインクジェットヘッド１２のノズル面３８までの流路抵抗をＲ1、ノズル面３８から第２のタンク１４までの流路抵抗をＲ2とした時、循環流量Ｑは、Ｑ＝（Ｐ1−Ｐ2）／（Ｒ1＋Ｒ2）となる。循環流量Ｑの増減は第１のタンク１３の単位体積当たりのエネルギーＰ1を増減して調節する。

第２のタンク１４の単位体積当たりのエネルギーＰ2の値は、
Ｐ2＝｛（Ｒ1＋Ｒ2）／Ｒ1｝×Ｐn−（Ｒ2／Ｒ1）×Ｐ1 …(1)
となるように設定する。Ｐnは、ノズル面３８での適正圧力を示す定数である。

このとき、ノズル面３８の場所での圧力は、
Ｐ2＋Ｑ×Ｒ2
＝Ｐ2＋｛（Ｐ1−Ｐ2）／（Ｒ1＋Ｒ2）｝×Ｒ2
＝｛１−Ｒ2／（Ｒ1＋Ｒ2）｝×Ｐ2＋｛Ｒ2／（Ｒ1＋Ｒ2）｝×Ｐ1
＝｛Ｒ1／（Ｒ1＋Ｒ2）｝×Ｐ2＋｛Ｒ2／（Ｒ1＋Ｒ2）｝×Ｐ1
＝Ｐn−｛Ｒ1／（Ｒ1＋Ｒ2）×（Ｒ2／Ｒ1）×Ｐ1｝＋｛Ｒ2／（Ｒ1＋Ｒ2）｝×Ｐ1
＝Ｐn …(2)
となる。すなわち、このように制御すれば、ノズル面３８の場所での圧力を常に一定値Ｐnに保つことができる。なお、圧力Ｐnとしては、０〜−３ｋＰa程度で管理される。圧力Ｐnが０以上ではノズル面３８からインク３７が漏れてしまう虞があり、−３ｋＰaよりも負圧側ではノズル面３８から空気を引き込んでしまう虞があるためである。

ここでは循環流量Ｑの増減に単位体積当たりのエネルギーＰ1を用い、単位体積当たりのエネルギーＰ2を制御してノズル面３８の場所での圧力を保つようにしたが、逆に循環流量Ｑの増減に単位体積当たりのエネルギーＰ2を用い、単位体積当たりのエネルギーＰ1を制御してノズル面３８の場所での圧力を保つことも可能である。
特にＲ1＝Ｒ2とした場合には、単位体積当たりのエネルギーＰ2の計算式はより単純になり、Ｐ2＝２Ｐn−Ｐ1となる。

ところで、Ｒ2／Ｒ1＝ｒとおけば、上記(1)式は、
Ｐ2＝（１＋ｒ）×Ｐn−ｒ×Ｐ1 …(3)
となる。すなわち、単位体積当たりのエネルギーＰ2の値の制御条件は、Ｒ1，Ｒ2の絶対値には影響されず、Ｒ1とＲ2の比だけで決まる。

例えば、周囲温度の違いによってインク３７の粘度が変化したり、粘度の異なる別の種類のインク３７を使用したりする場合、流路抵抗Ｒ1，Ｒ2の絶対値は大きく変化するが、一般にはインク循環流路１５の物理的形状を変えない限りＲ1とＲ2の比はほぼ一定に保たれる。

例えば、仮にノズル上流の流路とノズル下流の流路の断面積が同じと見なせる時、上流の流路と下流の流路の長さの比がＲ1とＲ2の比となるので、これをｒとして上記(3)式からＰ2を決めればよい。その結果、常にノズル面３８のノズル３３開口部にメニスカス３３ａが形成され、インク室３２のノズル３３近傍の圧力を一定に保つことができる。

流路抵抗Ｒ1，Ｒ2の絶対値が変われば循環流量Ｑは変化するが、インク３７を循環させながら印字するタイプのインクジェットヘッド１２では循環流はインク３７の吐出動作に影響しない方向に与えられるので、循環流量Ｑが変わっても殆ど問題は生じない。しかし、大きく変化し過ぎると、使用するポンプの能力やタンクの大きさが不足したり循環の効果が低減したりといった問題が生じるので、循環流量Ｑの変化が大きくなり過ぎることを防ぐために、インク３７の粘度に応じて第１のタンクの圧力Ｐ1の値を補正しても良い。

循環流量Ｑは、
Ｑ＝（Ｐ1−Ｐ2）／（Ｒ1＋Ｒ2）＝（１＋ｒ）（Ｐ1−Ｐn）／（Ｒ1＋Ｒ2） …(4)
と表されるので、Ｑを一定にするには、例えば、インク３７の粘度が上がって、（Ｒ1＋Ｒ2）が増大したら、その分だけ（Ｐ1−Ｐn）が大きくなるように単位体積当たりのエネルギーＰ1を大きくすれば良い。

全流路抵抗をＲ1＋Ｒ2＝Ｒと置いて、制御すべき単位体積当たりのエネルギーＰ1の値を逆算すれば、
Ｐ1＝Ｑ・Ｒ／（１＋ｒ）＋Ｐn …(5)
となる。全流路抵抗Ｒはインク３７の粘度に比例するので、インク３７の粘度に応じて単位体積当たりのエネルギーＰ1をこの(5)式のように調整すればよい。なお、この調整はそれほど厳密さを要求されない。また、補正を行っても行わなくても、単位体積当たりのエネルギーＰ2の制御方法を保てばノズル面３８のノズル開口近傍の圧力は変わらない。
このように、簡単な構成でインク３７の循環流量に関係なく、常にインク室３２のノズル３３近傍の圧力を一定にできる。

この原理を前提としたうえで、本実施形態のインクジェット記録装置１１を用いた実際の印刷動作について説明する。本実施形態のインクジェット記録装置１１は、インク循環流路１５内を順方向、すなわち第１の方向Ｄ１にインク３７を循環させながらインク３７の吐出を行う第１の吐出と、インク循環流路１５内を逆方向、すなわち第２の方向Ｄ２にインク３７を循環させながらインク３７の吐出を行う第２の吐出とを切り替えることにより、インク３７の循環方向を変えて印刷処理ができる。

図１に示すように、インクジェット記録装置１１の運転を開始すると、制御装置２５は、第１の弁２０を開放するとともに第２の弁２２を閉鎖する。制御装置２５は、第１のポンプ１６を駆動して、第３の流路５３のインク３７を第１のタンク１３に送る。その際、インク３７は、第１のフィルタ装置２３によってろ過されて、その中に含まれるごみが除去される。更に、制御装置２５は、図３に示すように、調整機構６１を駆動して、第２のタンク１４の液面高さを第１のタンク１３の液面高さＢよりも低いＣにする。なお、制御装置２５は、適宜第２のポンプ１９の駆動も行って、メインタンク１７からインク循環流路１５にインク３７を送っており、第１のタンク１３と第２のタンク１４に貯留されたインク３７が所定の液量を維持される。

第１のポンプ１６の駆動により、第１のタンク１３の圧力が第２のタンク１４よりも高くなると、インク３７が第２のタンク１４に向かって流れ、インク循環流路１５内をインク３７が第１の方向Ｄ１に循環する。この循環が起こった状態において、所定時間経過してインク室３２のノズル３３付近の圧力が安定した後、制御装置２５は、インクジェットヘッド１２に対して、インク滴の吐出指示を行う。こうして、第１の吐出が実行される。なお、第１の吐出を行っている際には、第２の弁２２は閉鎖されているため、回収流路２１および第２のフィルタ装置２４は、インク３７の循環経路から切り離されている。また、第１の吐出の際には、制御装置２５は、第１の液面センサ４１を介して第１のタンク１３内のインク３７の液面高さを監視しており、第１のタンク１３内のインク３７の液量が少なくなった場合には、第１のポンプ１６および第２のポンプ１９を駆動して、メインタンク１７から第１のタンク１３にインク３７を供給する。また、制御装置２５は、第２の液面センサ４２を介して第２のタンク１４内のインク３７の液面高さを監視しており、第２のタンク１４内のインク３７の液量が少なくなったとき場合には、第２のポンプ１９を駆動して、メインタンク１７から第２のタンク１４にインク３７を供給する。

第１の吐出を行って、例えば１０分程度経過した後に、インク３７の循環方向を逆にした第２の吐出が行われるが、この第２の吐出に切り替える際に、制御装置２５は、メンテナンス装置５６に対してインクジェットヘッド１２のメンテナンスを指示する。具体的には、メンテナンス装置５６に臨んだインクジェットヘッド１２に対して、キャップ部材５６Ａが当接する。この状態において、制御装置２５は、吸引ポンプ５６Ｂを駆動して、ノズル３３開口部を吸引し、インク３７の強制排出を行う。さらに、ワイプ装置は、ノズルプレート３４の表面をふき取ってノズル面３８のクリーニングを行う。本実施形態では、メンテナンス装置５６がインクジェットヘッド１２のメンテナンスをする際に、第１の吐出と第２の吐出との切り替えが行われる。

このメンテナンス工程の途中において、制御装置２５は、第１のポンプ１６の駆動を停止する。そして、第１の弁２０を閉鎖するとともに、第２の弁２２を開放する。図５に示すように、調整機構６１を駆動して、第２のタンク１４の位置を上昇させ、第２のタンク１４の液面高さをＣから第１のタンク１３の液面高さと同等のＢにする。これにより、第２のタンク１４の液面高さをメインタンク１７の液面高さよりも高くする。この作業によって、第２の吐出において、インクジェットヘッド１２のノズル３３近傍の圧力を一定に維持することができる。この状態で、第２のポンプ１９を駆動し、メインタンク１７から第２のタンク１４にインクを送るようにする。

こうして、図４に示すように、第２のタンク１４の圧力がメインタンク１７の圧力よりも高くなると、第２のタンク１４からメインタンク１７に至る方向、すなわち供給流路１８、第２の流路５２、第１の流路５１、回収流路２１の順に至る第２の方向Ｄ２にインク３７が循環する。この第２の方向Ｄ２は、前記第１の方向Ｄ１とは反対の方向である。このインク３７の循環と、ノズル位置でのインク３７の圧力は、例えば、上記メンテナンス工程が終了する頃には安定している。このようにインク３７の循環が安定した状態で、制御装置２５は、メンテナンス工程を終了するとともに、インクジェットヘッド１２に対して、インク滴の吐出を指示する。なお、第２の吐出の際に、第１の弁２０の閉鎖と、第１のポンプ１６の駆動停止により、第１のタンク１３および第１のフィルタ装置２３は、インク３７の循環経路から切り離されている。

第２の吐出を行って、１０分程度経過した後に、再度インクジェットヘッド１２のメンテナンスを行い、メンテナンス工程の間に第２の吐出から第１の吐出に切り変えるようにする。すなわち、制御装置２５は、調整機構６１を駆動して、第２のタンク１４の設置位置を下げて、第２のタンク１４の液面高さを再びＣにして、第２のタンク１４の液面位置を第１のタンク１３よりも低くする。この作業によって、第１の吐出において、インクジェットヘッド１２のインク室３２のノズル３３近傍の圧力を一定に維持することができる。そして、第１の弁２０を開放するとともに第２の弁２２を閉じ、第１のポンプ１６を駆動して、第１の吐出を行う。こうして、インクジェット記録装置１１において、第１の吐出と第２の吐出とが所定時間ごとに交互に切り替えて行われ、インク循環流路１５のインク３７の循環方向を変えた印刷処理が実現される。

以上が、インクジェット記録装置１１の実施形態である。本実施形態によれば、制御装置２５は、第１の方向Ｄ１にインク３７を循環させた状態で、インクジェットヘッド１２を駆動して第１の吐出を行うとともに、第１の方向Ｄ１とは反対側の第２の方向Ｄ２にインク３７を循環させた状態で、インクジェットヘッド１２を駆動する第２の吐出を行う。

この構成によれば、インク３７の循環方向が異なる２種類のインク吐出が可能となり、第１の方向Ｄ１とは逆方向の第２の方向Ｄ２にインク３７を循環させている状態であっても、印刷処理を行うことができる。このため、インク３７を逆方向に循環させる際にも、インク３７の吐出が滞ることがなく、迅速に印刷処理を進めることができる。

この場合、制御装置２５は、第１の吐出と、第２の吐出とを交互に切り替えている。この構成によれば、第１の吐出と第２の吐出との間でインクジェットヘッド１２内のインク３７の循環方向が逆向きになるため、例えば、第１の吐出の途中で、インクジェットヘッド１２内の狭窄部３６にごみが引っ掛かった場合であっても、第２の吐出の際に逆方向にインク３７を流して、狭窄部３６に引っ掛かったごみを除去することができる。

この場合、インクジェットヘッド１２は、ヘッド本体３１に形成されたインク室３２と、インク室３２に設けられた狭窄部３６と、を有している。この構成によれば、狭窄部３６において、インク室３２の流路断面積が小さくなるため、この箇所でインク３７の流速が速められる。これにより、インク室３２のノズル３３近傍にごみが詰まってしまう事態を予防できる。また、インク３７を逆方向に循環させてごみを除去する際に、ごみの除去効率を向上できる。

制御装置２５は、メンテナンス装置５６がインクジェットヘッド１２のメンテナンスを行う際に、第１の吐出と、第２の吐出とを切り替えるようにしている。通常、インク３７の循環方向を変更すると、インク室３２のノズル３３の近傍において、圧力が一時的に不安定になる。このため、第１の吐出と、第２の吐出とを切り替える際には、所定時間の間隔をあけて、圧力が安定してから、次の吐出に移行することが好ましい。一方で、インクジェットヘッド１２は、使用中に定期的なメンテナンスが必要とされる。この構成によれば、メンテナンス装置５６がインクジェットヘッド１２のメンテナンスを行う際に、第１の吐出と、第２の吐出とが切り替えられるため、第１の吐出と第２の吐出との間に時間的な間隔をあけることができる。よって、圧力が安定した状態において、第２の吐出または第１の吐出を開始することができ、インク３７の吐出液量を精度良く均一化して、印刷品質の向上を図ることができる。また、インクジェットヘッド１２のメンテナンスの際の時間を有効に活用することができる。

制御装置２５は、第１の吐出の際に、調整機構６１を駆動して、第２のタンク１４の液面位置を第１のタンク１３の液面位置よりも低くするとともに、第２の吐出の際に、調整機構６１を駆動して、第２のタンク１４の液面位置をメインタンク１７の液面位置よりも高くする。この構成によれば、第１の吐出の際には、第１のタンク１３の位置水頭を第２のタンク１４の位置水頭よりも大きくすることができ、インク循環流路１５内において、インク３７を第１の方向Ｄ１に循環させることを容易に行うことができる。またその際、インクジェットヘッド１２のノズル３３近傍の圧力を一定に維持することができる。一方、第２の吐出の際には、第２のタンク１４の位置水頭をメインタンク１７の位置水頭よりも大きくすることができ、インク循環流路１５内において、インクを容易に第２の方向Ｄ２に循環させることができる。またその際、インクジェットヘッド１２のインク室３２のノズル３３近傍の圧力を一定に維持することができる。圧力が一定になれば、インク３７の吐出液量が均一化し、印刷品質を向上することができる。

この場合、第１のフィルタ装置２３は、第３の流路５３の途中で、第１のタンク１３と、第１のポンプ１６との間の位置に設けられている。この構成によれば、第１の吐出を行う際に、第１のポンプ１６から第１のタンク１３に流れるインク３７をろ過して、インク３７中のごみを除去することができる。また、第２の吐出を行う際に、第１のタンク１３と駆動停止した第１のポンプ１６との間の箇所がインク３７の循環経路から切り離されるため、第２の方向Ｄ２（逆方向）にインク３７を循環させた場合であっても、第１のフィルタ装置２３からインク３７中にごみが流出してしまうことを防止できる。

本発明は、前記実施の形態に限定されるものではない。このほか、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。すなわち、本実施形態では、メインタンク１７を用いて、インク循環流路１５にインク３７を供給するようにしているが、メインタンク１７を設けないで、第１のタンク１３および第２のタンク１４のみによって第１の方向Ｄ１に循環させる第１の吐出と、第２の方向Ｄ２に循環させる第２の吐出とを切り替えて印刷を行うこともできる。この場合には、第１のタンク１３と第２のタンク１４に十分な容量を持たせることが好ましい。

インクジェット記録装置の全体構成を示すとともに、第１の方向にインクを循環させた場合を示す模式図。 実施形態に係るインクジェットヘッドのノズル周辺の構造を示す断面図。 図１に示すインクジェット記録装置において、インクジェットヘッドおよび各タンクの液面高さを示す模式図。 図１に示すインクジェット記録装置において、第２の方向にインクを循環させた場合の模式図。 図４に示すインクジェット記録装置において、インクジェットヘッドおよび各タンクの液面高さを示す模式図。

符号の説明

１１…インクジェット記録装置、１２…インクジェットヘッド、１３…第１のタンク、１４…第２のタンク、１５…インク循環流路、１６…第１のポンプ、１７…メインタンク、１８…供給流路、１９…第２のポンプ、２０…第１の弁、２１…回収流路、２２…第２の弁、２３…第１のフィルタ装置、２４…第２のフィルタ装置、２５…制御装置、３７…インク、５１…第１の流路、５２…第２の流路、５３…第３の流路、５６…メンテナンス装置、６１…調整機構、Ｄ１…第１の方向、Ｄ２…第２の方向

Claims (10)

1. インクジェットヘッドと、
   内部にインクを貯留した第１のタンクと、
   内部にインクを貯留した第２のタンクと、
   前記第１のタンクと前記インクジェットヘッドとを接続する第１の流路と、前記インクジェットヘッドと前記第２のタンクとを接続する第２の流路と、前記第２のタンクと前記第１のタンクとを接続する第３の流路と、を有するインク循環流路と、
   前記第３の流路の途中に設けられるとともに、前記第１の流路、前記第２の流路、前記第３の流路の順で回る第１の方向に前記インクを循環させる第１のポンプと、
   内部にインクを貯留するとともに、前記インク循環流路にインクを供給するメインタンクと、
   前記メインタンクと前記第３の流路とを接続する供給流路と、
   前記供給流路の途中に設けられるとともに、前記メインタンクのインクを前記インク循環流路に送る第２のポンプと、
   前記第１の流路の途中に設けられた第１の弁と、
   前記第１の弁と前記インクジェットヘッドとの間の位置で、前記第１の流路と前記メインタンクとを接続する回収流路と、
   前記回収流路の途中に設けられた第２の弁と、
   前記インクジェットヘッド、前記第１のポンプ、前記第２のポンプ、前記第１の弁、および前記第２の弁、を駆動する制御装置と、
   を具備し、
   前記制御装置は、前記第１の弁を開放するとともに、前記第２の弁を閉じ、前記第１のポンプを駆動して前記インク循環流路内に前記第１の方向で前記インクを循環させるとともに、この循環状態で前記インクジェットヘッドから前記インクを吐出させる第１の吐出と、
   前記第１のポンプを停止し、前記第１の弁を閉じるとともに、前記第２の弁を開放し、前記第２のポンプを駆動して前記インク循環流路内に前記第１の方向とは反対側の第２の方向で前記インクを循環させるとともに、この循環状態で前記インクジェットヘッドから前記インクを吐出させる第２の吐出と、を駆動することを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記制御装置は、前記第１の吐出と、前記第２の吐出とを交互に切り替え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。
3. 前記インクジェットヘッドは、
   ヘッド本体と、
   前記ヘッド本体に形成されたインク室と、
   前記インク室に連なる流入口と、
   前記インク室に連なる流出口と、
   前記インク室に設けられた狭窄部と、
   を有することを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記インクジェットヘッドをメンテナンスするためのメンテナンス装置を更に具備し、
   前記制御装置は、前記メンテナンス装置が前記インクジェットヘッドのメンテナンスを行う際に、前記第１の吐出と、前記第２の吐出とを切り替えることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録装置。
5. 前記第２のタンクの設置高さを調整するための調整機構を更に具備し、
   前記制御機構は、前記第１の吐出の際に、前記調整機構を駆動して、前記第２のタンクの液面高さを前記第１のタンクの液面高さよりも低くするとともに、前記第２の吐出の際に、前記調整機構を駆動して、前記第２のタンクの液面高さを前記メインタンクの液面高さよりも高くすることで、前記インクジェットヘッドのインク室のノズル近傍の圧力を一定に維持することを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
6. 前記第３の流路の途中で、前記第１のタンクと、前記第１のポンプとの間の位置に、フィルタ装置を設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
7. インクを第１の方向に循環させた状態でインクジェットヘッドから前記インクを吐出させる第１の吐出を行った後、前記インクを前記第１の方向と反対の第２の方向に循環させた状態で前記インクジェットヘッドから前記インクを吐出させる第２の吐出を行うことを特徴とするインク吐出方法。
8. 前記第１の吐出と、前記第２の吐出とは、交互に切り替えて行われることを特徴とする請求項７に記載のインク吐出方法。
9. 前記第１の吐出と、前記第２の吐出とを切り替える際に、前記インクジェットヘッドのメンテナンスを行うことを特徴とする請求項８に記載のインク吐出方法。
10. 前記第１の吐出と、前記第２の吐出とは、前記インクジェットヘッドのインク室のノズル近傍の圧力を一定に維持して行われることを特徴とする請求項７ないし請求項９のいずれか１項に記載のインク吐出方法。

Images