JPH0655742A - 気泡除去機能を有する記録ヘッドおよびメンテナンス機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インクジェット記録ヘッドのインク液室やノ
ズル内に混入した気泡を、多量にインクを消費すること
なく確実に除去する。 【構成】 記録ヘッド１に、気泡供給口５、気泡吸引口
６が設けられている。メンテナンス時に、キャップ１７
を記録ヘッドに密着させ、第１電磁弁１０，第２電磁弁
１４，第３電磁弁１９をＯＦＦにし、吸引ポンプ１５を
ＯＮにして記録ヘッド１のノズル３からインクを吸引す
る。次に、第２電磁弁１４をＯＮにし、気泡吸引口６よ
りインク液室２内のインクを吸引ながら、その途中で、
第１電磁弁１０を短期間ＯＮにして、気泡供給口５より
インク液室２内に気泡を供給する。供給された気泡によ
ってインク液室２内の微小な気泡が合体され、気泡吸引
口６より合体した気泡が除去できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット記録装
置の記録ヘッドおよびメンテナンス機構に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、ピエゾ素子や発熱素子を駆動源と
した記録ヘッドを用いて、インクを吐出させるオンデマ
ンド型のインクジェット記録装置では、ノズルの目詰ま
り、ごみの混入、インクの増粘、気泡の混入等によるイ
ンクの不吐出や吐出方向性の不良を防止するために、さ
まざまなメンテナンス機構が採用されている。記録ヘッ
ドのインク液室やノズル内に混入した気泡は、特開昭５
８−１９４５６８号公報に記載されているように、ノズ
ル部よりポンプで強制的に吸引したり、特開平３−１８
７７６１号公報に記載されているようにヘッドのインク
液室にインクを循環させて除去していた。

【０００３】しかし、ノズル部よりポンプで強制的に吸
引する方法では、気泡の存在しないノズルの方が、気泡
が混入したノズルよりインクの流路抵抗が低いため、気
泡の存在しないノズルから多量にインクを吸引してしま
い、気泡を完全に除去できない上、多量のインクを消費
してしまうという問題があった。

【０００４】また、ヘッドのインク液室にインクを循環
させて除去する方法でも、気泡の存在しない領域の方が
インクの流路抵抗が低いため、多量にインクを吸引して
しまい、同様の問題が生じている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した事
情に鑑みてなされたもので、記録ヘッドのインク液室や
ノズル内に混入した気泡を、多量にインクを消費するこ
となく確実に除去できるインクジェット記録装置の記録
ヘッドおよびメンテナンス機構を提供することを目的と
するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、請求項１に記
載の発明においては、記録ヘッド部とインク供給部を有
するインクジェット記録装置の記録ヘッドにおいて、記
録ヘッドのインク液室に、インク供給口、気泡供給口お
よび気泡吸引口を設けたことを特徴とするものであり、
請求項２に記載の発明においては、請求項１に記載の記
録ヘッドを有するインクジェット記録装置のメンテナン
ス機構において、記録ヘッドの気泡供給口に対応する気
泡供給手段、気泡吸引口に対応する気泡吸引手段、ノズ
ルを密閉するキャップ手段とを有することを特徴とする
ものである。

【０００７】

【作用】本発明によれば、記録ヘッドに気泡供給口が設
けられていることにより、気泡供給口から気泡供給手段
により気泡を記録ヘッドのインク液室に供給することが
できる。供給された気泡は、インク液室やノズル内に発
生した微小気泡と合体して成長する。その後、気泡吸引
口から、気泡吸引手段により合体成長した気泡を吸引す
る。したがって、インク液室やノズル内に混入した気泡
を多量のインクを消費することなく確実に除去すること
ができる。気泡の吸引の際に、キャップ手段を用いて、
ノズルを密閉した状態で吸引することにより、ノズル口
から新たに気泡を吸引することがない。ノズル口近傍に
混入した気泡については、従来のノズル部より吸引する
方法で除去できる。この吸引に際しては、ノズル口近傍
だけの気泡の除去に限られるから、小量のインクの吸引
で足りる。

【０００８】

【実施例】以下、実施例に基づいて、本発明を具体的に
説明する。図１は、本発明の記録ヘッドおよびメンテナ
ンス機構の一実施例の機能説明図である。図中、１は記
録ヘッド、２はインク液室、３はノズル、４はインク供
給口、５は気泡供給口、６は気泡吸引口、７はインク供
給管、８は気泡供給管、９はメンテナンスステーショ
ン、１０は第１電磁弁、１１はメンテナンス用インク収
容部、１２はインク廃液タンク、１３は気泡吸引管、１
４は第２電磁弁、１５は吸引ポンプ、１６はインク吸引
管、１７はキャップ、１８は大気連通管、１９は第３電
磁弁である。

【０００９】記録ヘッド１は、ヒーター基板とチャネル
基板とを接合して作製されている。ヒーター基板は、Ｓ
ｉ基板を用い、その上に蓄熱層としてのＳｉＯ₂ 膜を着
膜し、その上に、ヒーターとなるｐｏｌｙ−Ｓｉを着膜
し、パターニングし、配線となるＡｌを着膜し、ヒータ
ー、および、配線の保護層を着膜し、パターニングして
構成されている。チャネル基板は、Ｓｉ基板に、異方性
エッチングによりノズルとインク液室、インク供給口、
気泡供給口、気泡吸引口に相当する部分を形成したもの
である。両基板を接合し、ダイシングにより個々のチッ
プに分離して、１つの記録ヘッドとなるが、上述したチ
ャネル基板のエッチングによって、インク液室２，ノズ
ル３，インク供給口４、気泡供給口５、気泡吸引口６が
設けられている。

【００１０】インク供給口４へはインク供給管７が接続
され、図示しないインク収容部材よりインクが供給され
る。気泡供給口５へは気泡供給管８が接続され、メンテ
ナンスステーション９内の第１電磁弁１０を介して大気
とメンテナンス用インク収容部１１へ連通している。一
方、気泡吸引口６へは気泡吸引管１３が接続され、メン
テナンスステーション９内の第２電磁弁１４、吸引ポン
プ１５を介して廃インク収容部１２と連通している。さ
らに、第２電磁弁１４にはインク吸引管１６が接続さ
れ、キャップ１７を通して記録ヘッド１のノズル３から
インクを吸引することができる。キャップ１７には大気
連通管１８，第３電磁弁１９が接続されており、吸引動
作，キャップ動作，キャップ解除動作時に生じるキャッ
プ内の圧力変動を回復させることができる。

【００１１】第１電磁弁１０は、ＯＮ状態で気泡供給管
８を大気に連通させ、ＯＦＦ状態で気泡供給管８をメン
テナンス用インク収容部１１へ連通させる。第２電磁弁
１４は、ＯＮ状態で気泡吸引管１３を吸引ポンプ１５に
連通させ、ＯＦＦ状態でキャップ１７に連通するインク
吸引管１６を吸引ポンプ１５に連通させる。第３電磁弁
１９は、ＯＮ状態でキャップ１７に連通する大気連通管
１８を大気に連通させ、ＯＦＦ状態では大気連通管１８
を大気と遮断させる。

【００１２】図２は、図１の実施例の動作を説明するた
めのものであり、吸引モードと気泡除去モードにおける
第１電磁弁１０，第２電磁弁１４，第３電磁弁１９，吸
引ポンプ１５の動作状態を示すタイミングチャートであ
る。

【００１３】吸引モードでは、第１電磁弁１０，第２電
磁弁１４，第３電磁弁１９をＯＦＦにした状態で、吸引
ポンプ１５をＯＮにして、記録ヘッド１のノズル３から
インクを吸引し、吸引状態で第３電磁弁１９をＯＮにし
て負圧になっているキャップ１７内を大気圧力に戻すこ
とによって、キャップ１７内に溜まったインクを、吸引
ポンプ１５で吸引し、廃液タンク１２に集める。吸引ポ
ンプ１５をＯＦＦにした後、第３電磁弁１９をＯＦＦに
して動作が終了する。

【００１４】気泡除去モードでは、第１電磁弁１０，第
２電磁弁１４，第３電磁弁１９をＯＦＦにした状態で、
吸引ポンプ１５をＯＮにして記録ヘッド１のノズル３か
らインクを吸引する。次に、第２電磁弁１４をＯＮにし
て、気泡吸引口６よりインク液室２内のインクを吸引す
る。吸引の途中で、第１電磁弁１０をある期間ＯＮにし
て、気泡供給口５よりインク液室２内に気泡を供給す
る。供給された気泡によってインク液室２内の微小な気
泡が合体され、気泡吸引口６より合体した気泡が除去で
きる。ついで、第２電磁弁１４をＯＦＦにして、もう一
度、記録ヘッド１のノズル３からインクを吸引して動作
を終了する。この場合も、キャップ１７内を大気圧に戻
すために第３電磁弁１９を一定期間ＯＮにし、吸引ポン
プ１５をＯＦＦにしてから、第３電磁弁１９をＯＦＦに
する。

【００１５】図３，図４は、気泡を供給することによる
気泡の合体状況の説明図である。図中、図１と同様な部
分には同じ符号を付して説明を省略する。２０は混入し
た微小気泡、２１は合体した気泡である。図３に示すよ
うに、記録ヘッド１のインク液室２に微小気泡２０が存
在している。この気泡をノズル３側からのインクの吸引
で行なうようにすると、微小気泡２０の存在しているノ
ズルでは、インクの流路抵抗が大きく、他のノズルから
インクが吸引しやすいため、微小気泡２０をノズル３か
ら吸引するためには、多くのインクを消費することはす
でに説明した。図３の状態で、気泡吸引口６から吸引し
ながら、気泡供給口５を短時間大気に連通させて気泡を
供給すると、図４に示すように、気泡は合体された気泡
２１となる。引き続く吸引により気泡２１は気泡吸引口
６から、図１で説明した気泡吸引管１３を通して、記録
ヘッド外に排出される。

【００１６】図５は、図１における記録ヘッド１の一例
の斜視図である。図中、図１と同様な部分には同じ符号
を付して説明を省略する。この実施例では、記録ヘッド
１の上面にインク液室に連通するインク供給口４，気泡
供給口５，気泡吸引口６が設けられ、その上にサブイン
クタンクのような連通室が取り付けられている。中央部
の連通室には、インク供給管７が取り付けられている。
左右の連通室は、気泡供給口５および気泡吸引口６に連
通し、気泡供給管および気泡吸引管に接続される気泡供
給管接続口８ａおよび気泡吸引管接続口１３ａが設けら
れている。気泡供給管接続口８ａおよび気泡吸引管接続
口１３ａと図１の気泡供給管８および気泡吸引管１３と
の接続については、図８で説明する。

【００１７】図６は、本発明の記録ヘッドをインク収容
部材と組み合わせて使い捨て可能なカートリッジに適用
した実施例の断面図である。図中、１は記録ヘッド、３
はノズル、４はインク供給口、５は気泡供給口、６は気
泡吸引口、７はインク供給管、２２は記録カートリッ
ジ、２３はヒートシンク、２４はハウジング、２５は弾
性封止部材、２６はインク供給管支持部材、２７は逆止
弁、２８は多孔質部材、２９は膜部材、３０は大気連通
孔である。

【００１８】この実施例の記録ヘッド１は、１２８個の
ノズルが３００ｄｐｉの密度で形成され、発熱体により
気泡を発生させインクを噴射するサーマルインクジェッ
ト方式のヘッドである。記録ヘッド１は、Ａｌのヒート
シンク２３に取り付けられた後、ポリエチレンテレフタ
レート（ＰＥＴ）で形成されたハウジング２４に装着さ
れている。記録ヘッド１の上部には、インク供給管７，
弾性封止部材２５が設けられている。弾性封止部材２５
は、インク供給管７からのインク漏洩を防止するための
ものであり、通常はインク供給管７を覆うように周囲に
装着され、インク供給口４側で固定されている。一方、
インク供給部には、ウレタンフォーム等より形成される
多孔質部材２８が収納されており、上部は、膜部材２９
と大気連通孔３０を通して大気に開放されている。多孔
質部材２８には、約１５ｃｃのインクを充填することが
できる。大気連通孔３０は、多孔質部材２８の圧力を大
気に等しく保つためのものである。膜部材２９は、多孔
質部材２８に充填されているインクが、大気連通孔３０
から流出するのを防止するためのもので、空気のみを通
し、インクを通さないゴアテックス（登録商標）等の材
質で構成されている。インク供給部の下方には、インク
の流出を防止する逆止弁２７が設けられ、その下方に、
記録ヘッド部とインク供給部を装着しときに、記録ヘッ
ド１に取り付けられたインク供給管７を支持するインク
供給管支持部材２６が装着されている。この状態でイン
ク供給部よりインク供給管７を介して記録ヘッド１にイ
ンクが供給される。

【００１９】図７は、本発明のインクジェット記録装置
の概略を示す全体の平面図である。図中、９はメンテナ
ンスステーション、２２は記録カートリッジ、３１はキ
ャリッジ、３２はガイドシャフト、３３はキャリッジモ
ータ、３４は被記録体、３５は送りローラ、３６は伝達
系、３７は送りモータである。

【００２０】印字を行なうときは、記録カートリッジ２
２をキャリッジ３１上に搭載し、ガイドシャフト３２に
沿ってキャリッジモータ３３で移動しながらノズルより
インクを噴射し、被記録体３４に印字を行なっていく。
被記録体３４は、キャリッジ３１が非印字領域にあると
き、送りローラー３５，伝達系３６，送りモーター３７
により、記録カートリッジ２２の記録ヘッドの印字幅だ
けステップ送りされる。カラー印字の場合は、ブラッ
ク，シアン，マゼンダ，イエローのインクがそれぞれ充
填された４個の記録カートリッジ２２を使用する。ま
た、記録カートリッジ２２がメンテナンスステーション
９にあるとき、キャッピングや、上述した吸引モード、
気泡吸引モードなどのメンテナンスが行なわれる。

【００２１】図８は、メンテナンスステーションのキャ
ップ１７の一例の斜視図である。図中、８は気泡供給
管、１３は気泡吸引管、１６はインク吸引管、１７はキ
ャップ、１８は大気連通管であり、キャップ１７には、
開口部１７ａ，１７ｂ，１７ｃが設けられている。この
キャップ１７は、図５で説明した記録ヘッド１のノズル
面に密着するものであり、少なくとも接触面は弾性体で
形成され、密着性が高められている。キャップがノズル
面に密着した状態において、開口部１７ａはノズルを覆
い、インク吸引管１６と大気連通管１８が接続されてい
る。開口部１７ｂは、図５の気泡供給管接続口８ａに対
向し、気泡供給管８が接続されている。開口部１７ｃ
は、図５の気泡吸引管接続口１３ａに対向し、気泡吸引
管１３が接続されている。したがって、キャップ１７に
より図５の記録ヘッド１をキャッピングすることによ
り、図５のノズル３、気泡供給口５、気泡吸引口６と、
インク吸引管１６、気泡供給管８、気泡吸引管１３とを
連通させることができる。

【００２２】図８のキャップは、記録ヘッドと気泡供給
管，気泡吸引管との接続を行なう方法の一例である。図
５の記録ヘッドにおいて、気泡供給管接続口８ａおよび
気泡吸引管接続口１３ａは、必ずしもノズル面と同一面
に開口させなくてもよい。ノズル面より後退した位置で
もよく、あるいは、側面に開口させてもよい。メンテナ
ンスステーションにおける気泡供給口，気泡吸引口と気
泡供給管，気泡吸引管との接続を、記録ヘッドの構造に
対応させて行なえばよいからである。また、図５におけ
る気泡供給管接続口８ａおよび気泡吸引管接続口１３ａ
に、逆止弁を設けておくようにすれば、印字状態におい
ては、接続口を封止状態となるようにできる。

【００２３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、記録ヘッドのインク液室にインク供給口に加
えて、気泡供給口、気泡吸引口を設けて、メンテナンス
の際に、気泡を供給できるようにしたことにより、イン
ク液室やノズル内に発生した微小気泡を合体成長させて
吸引することができる。したがって、インク液室やノズ
ル内に混入した気泡を多量にインクを消費することなく
確実に除去することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の記録ヘッドおよびメンテナンス機構
の一実施例の機能説明図である。

【図２】 図１の実施例の動作を説明するためのタイミ
ングチャートである。

【図３】〜

【図４】 気泡を除去する作用の説明図である。

【図５】 図１における記録ヘッド１の一例の斜視図で
ある。

【図６】 本発明を使い捨て可能なカートリッジに適用
した実施例の断面図である。

【図７】 本発明のインクジェット記録装置の概略の平
面図である。

【図８】 メンテナンスステーションのキャップの一例
の斜視図である。

【符号の説明】

１ 記録ヘッド、２ インク液室、３ ノズル、４ イ
ンク供給口、５ 気泡供給口、６ 気泡吸引口、７ イ
ンク供給管、８ 気泡供給管、９ メンテナンスステー
ション、１０ 第１電磁弁、１１ メンテナンス用イン
ク収容部、１２インク廃液タンク、１３ 気泡吸引管、
１４ 第２電磁弁、１５ 吸引ポンプ、１６ インク吸
引管、１７ キャップ、１８ 大気連通管、１９ 第３
電磁弁、２０ 混入した微小気泡、２１ 合体した気
泡、２２ 記録カートリッジ、２３ ヒートシンク、２
４ ハウジング、２５ 弾性封止部材、２６ インク供
給管支持部材、２７ 逆止弁、２８ 多孔質部材、２９
膜部材、３０ 大気連通孔、３１ キャリッジ、３２
ガイドシャフト、３３ キャリッジモータ、３４被記
録体、３５ 送りローラ、３６ 伝達系、３７ 送りモ
ータ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録ヘッド部とインク供給部を有するイ
   ンクジェット記録装置の記録ヘッドにおいて、記録ヘッ
   ドのインク液室に、インク供給口、気泡供給口および気
   泡吸引口を設けたことを特徴とする記録ヘッド。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の記録ヘッドを有するイ
   ンクジェット記録装置のメンテナンス機構において、記
   録ヘッドの気泡供給口に対応する気泡供給手段、気泡吸
   引口に対応する気泡吸引手段、ノズルを密閉するキャッ
   プ手段とを有することを特徴とするメンテナンス機構。