JP2007050581A - 液体噴射記録ヘッドおよび記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インクタンクからノズルまでのインク流路において、分岐流路と分岐なし流路が混在しているインクジェットヘッドの吸引回復を確実に行うことを目的とする液体噴射記録ヘッドおよび記録装置の提供。
【解決手段】記録媒体に対し記録液を吐出させ、記録を行う液体噴射記録ヘッドにおいて、記録液が貯蔵される貯蔵タンクと記録液吐出部１を結ぶ流路１４と、該吐出部と該流路に記録液を充填するための吸引機構２２，２３と吸引キャップ２１を有し、該タンクから複数の吐出部へ流路が複数に分岐しており、流路の分岐先の各吐出部に対し、異なる吸引キャップが対応していることを特徴とする液体噴射記録ヘッド。
【選択図】 図４

Description

記録媒体に液体を吐出させて記録を行う、液体噴射記録ヘッドおよび記録装置に関する。

この様な液体噴射記録ヘッドおよび液体噴射記録装置はいわゆるノンインパクト記録方式の記録装置であり、高速記録と各種記録媒体に対して記録することが可能であり、プリンタ、ワードプロセッサ、ファクシミリ、複写機、メーリングマシーンなどの記録機構を担う装置として広く採用されている。

液体噴射記録ヘッドおよび記録装置の代表的な方法としては、エネルギー発生素子を用いた方法があり、微小な吐出口から液滴を吐出させ、記録媒体に対して記録を行う。記録ヘッドのインク吐出口からインクを吐出するために利用されるエネルギー発生素子は、ピエゾ素子などの電気機械変換体をもちいたもの、レーザなどの電磁波を照射して発熱させ、この発熱による作用でインク滴を吐出させるもの、あるいは発熱抵抗体を有する電気熱変換体素子によって液体を加熱させるものなどがある。

一般に、この種のインクジェット記録装置は、記録ヘッドを搭載するキャリアを駆動する手段と、記録紙を搬送する搬送手段と、これらを制御するための制御手段を備えている。

また、発熱によってインク滴を吐出させる記録ヘッド、すなわち熱エネルギーを利用してインクに膜沸騰を発生させ、インクに発生した気泡によってインクを液滴として吐出させるようなインクジェット記録方式をとる記録ヘッドでは、吐出口を高密度に配列することができるため、高解像度の記録をすることが可能である。またこのような記録ヘッドは機械的構造を単純化しやすく、小型化も用意であり、しかも最近の半導体分野における技術の進歩と信頼性の向上が著しいＩＣ技術やマイクロ加工技術の長所を十分に活用して記録ヘッドを製造できるため、高密度実装化が容易で製造コストも廉価であるという利点を有している。

この様な記録ヘッドでは高速印字や高精細記録のため、往印字に使用する吐出ノズル列と復印字に使用する吐出ノズル列を個別に有する、また同色の吐出ノズル列を複数列有することがある。これらのノズル列は並列に配置されることが多く、そのため貯蔵タンクとノズル列をつなぐ流路が分岐して配設される。
特開２００３−３００３２５号公報

吐出ノズル部に空気が侵入したりして所望の印字が行えなかったり、インクタンクを交換したりした際、インクタンクから吐出ノズル部までインクを吸引し、流路および液室やノズルをインクで満たす必要がある。そのため、記録装置はノズル部の周囲をキャップして吸引ポンプにて、吸引を行う。

しかしながら、流路が分岐している場合など、流路内の圧力状況により一方のノズルからのみ吸引してしまい、他方のノズルが充填不足になったり、また同時に吸引するために高圧力で吸引すると、貯蔵タンクに変調をきたし、気泡の発生を引き起こしたり、十分なインクを供給できなくなったりする、更に吸引量が増加し印刷に使用しないインクロスが発生してしまうなどの問題があった。

また流路が分岐していないノズル列と流路が分岐しているノズル列が混在している場合などは、双方を満足させる最適な吸引条件が存在しない、または存在してもマージンが少ないなどの問題も発生する。

以上の様な状況からインクを確実に吸引し、かつインクロスを最小限にするヘッドおよび印字装置と制御方法が必要とされている。

本発明はこの様な状況を鑑み、分岐流路を有するヘッドにおいて確実にインクタンクからインクを吸引し、流路および液室、ノズル部をインク充填させることが可能な液体噴射記録ヘッドおよび記録装置を提供することを目的とする。

本発明による記録ヘッドおよび記録装置は、記録媒体に対し記録液を吐出させ、記録を行う液体噴射記録ヘッドと記録装置において、記録液が貯蔵される貯蔵タンクと記録液吐出部を結ぶ流路と、該吐出部と該流路に記録液を充填するための吸引機構と吸引キャップを有し、該タンクから複数の吐出部へ流路が複数に分岐しており、流路の分岐先の各吐出部に対し、異なる吸引キャップが対応していることを特徴とする。

さらに、貯蔵タンクは複数有ってもよく、貯蔵タンクと記録液吐出部を結ぶ流路において、タンクと吐出部が流路によって一意的に接続されているものと、あるタンクから複数の吐出部へ流路が複数に分岐しているものが混在していてもよい。

また、分岐流路の一方に対応する吸引キャップと吸引機構によって記録液を吸引する際、その他の吸引キャップと吸引機構は吸引停止或いは吸引停止と同様の効果の動作を行うことを特徴とする。

本発明により、分岐流路を有するヘッドにおいて、分岐流路の一方に対応する吸引キャップのみ吸引を行うことができ、他方は吸引停止しているため、流路は分岐なし流路とほぼ同様な挙動をしめす。よって確実に吸引と充填を行うことができる。続いて他方の吸引キャップを吸引、先のキャップを吸引停止にすることにより、同様に吸引と充填を行うことができる。よって、インクを確実に吸引し、かつインクロスを最小限にした吸引が可能になる。

すなわち、本発明の技術内容は以下の構成を備えることにより前記課題を解決できた。

（１）記録媒体に対し記録液を吐出させ、記録を行う液体噴射記録ヘッドにおいて、記録液が貯蔵される貯蔵タンクと記録液吐出部を結ぶ流路と、該吐出部と該流路に記録液を充填するための吸引機構と吸引キャップを有し、該タンクから複数の吐出部へ流路が複数に分岐しており、流路の分岐先の各吐出部に対し、異なる吸引キャップが対応していることを特徴とする液体噴射記録ヘッド。

（２）記録液が貯蔵される貯蔵タンクと記録液吐出部を結ぶ流路と、該吐出部と該流路に記録液を充填するための吸引機構と吸引キャップを有し、該タンクから複数の吐出部への流路が分岐しており、流路の分岐先の各吐出部に対し、異なる吸引キャップが対応している記録装置において、分岐流路の一方に対応する吸引キャップと吸引機構によって記録液を吸引する際、その他の吸引キャップと吸引機構は吸引停止或いは吸引停止と同様の効果の動作を行うことを特徴とする記録装置。

本発明によれば、流路が分岐しているなどにより吸引回復が不十分となり、印字が満足に行われなかったり、吸引過多により印字に使用しないインクを発生させてしまったりしている状況や、流路が分岐していないノズル列と流路が分岐しているノズル列が混在している場合などは、双方に最適な吸引条件が存在しない、またはマージンが少ないなどの状況において、本発明を適用することにより、複雑な機構を追加することなく、確実に吸引と充填を行い、またインクロスを最小限にした吸引が可能になる。

これより、本発明による具体的な実施例について説明する。

図１はインクジェット記録方式を用いたプリンタの概略構成、図２は記録ヘッドの分解斜視図、図３は吸引キャップの斜視図を示す。

不図示の外装部材内に収納されたシャーシ１０１は、所定の剛性を有する複数の板状金属部材によって構成され、記録装置の骨格をなし、後述の各記録動作機構を保持するものとなっている。また、下ケース１０１ａは記録本体の略下半分を、上ケース１０１ｂは装置本体の略上半分をそれぞれ形成しており、両ケースの組合せによって内部に後述の各機構を収納する収納空間を有する中空体構造をなし、その上面部及び前面部にはそれぞれ開口部が形成されている。

本実施形態における記録動作機構としては、記録シートを装置本体内へ自動的に給送する自動給送部１０２と、そこから１枚ずつ送り出される記録シートを所望の記録位置へと導き、さらに排出部へと導く搬送部１０３と、搬送された記録シートに所望の記録を行う記録部１０４と、記録部等に対する回復処理を行う回復部１０５とから構成されている。

このうち記録部は、キャリッジ軸１１１によって移動可能に支持されたキャリッジ１１２と、このキャリッジ１１２に着脱可能に搭載される記録ヘッド１１３およびインク１１４を貯留するインクタンクとからなる。

本実施形態における記録ヘッド１１３は、キャリッジ１１２に対して着脱可能に搭載される、いわゆるカートリッジ方式をとるものとなっている。また、本実施例以外にもインクタンクと記録ヘッドが一体となり、キャリッジに対し着脱可能に搭載される、ヘッドタンク一体形カートリッジ方式をとるものや、記録ヘッドとキャリッジが一体であり、インクタンクが着脱可能な方式をとるものなどがある。

インクタンク１１４は、高画質なカラー記録を可能にするため、例えばブラック、ライトシアン、ライトマゼンタ、シアン、マゼンタ、イエローの各色独立のインクタンクが用意されており、それぞれが記録ヘッドに対して着脱自在となっている。このほかに、複数のインク貯蔵室を有し、複数色のインクを一体にしたインクタンクなどもある。

記録ヘッド１１３は、記録素子基板１、支持基板２、流路形成部材３、フィルタ（不図示）、チップタンク４などから構成されている。

記録素子基板１には、シリコン基板にインクを吐出するための複数の記録素子と各記録素子に電力を供給する電気配線とが成膜技術により形成され、この記録素子に対応した複数のインク流路と複数の吐出口とがフォトリソ技術により形成され吐出ノズル列を構成するとともに、複数の吐出ノズル列にインクを供給するためのインク供給口が裏面に複数列開口するように形成されている。

また記録素子基板１は支持基板２に接着固定されており、このインク供給口と支持基板２内に配設された空間によりインクを保持する液室１１が構成されている。さらに複数の吐出ノズル列１２を有する記録素子基板１を複数個配設しており、複数種のインクを吐出できるような構成をとっている。

さらに支持基板２はシート電気配線基板５と記録素子基板１とが電気的に接続されるようシート電気配線基板１を保持している。このシート電気配線基板５は、コンタクト配線基板６と接続しており、電気配線部１３を構成している。このコンタクト配線基板６は、本体からの電気信号を受け取るための外部信号入力端子６ａを有しており、コンタクト配線基板６はチップタンク４の背面側に位置決め固定されている。インクを吐出するための電気信号は、記録装置本体から、電気配線部１３を通じて記録素子基板１に入力される。

チップタンク４には流路形成部材３が溶着され、インクタンク１１４から支持基板２にいたるインク流路１４（図４参照）を形成している。このインク流路１４は、インクタンク１１４から液室１１およびノズル列１２が一意的に接続している流路と、インクタンクから複数の液室及び吐出口に接続されるため流路が分岐している流路がある。またインクタンクと係合するインク流路１４のインクタンク側端部にはフィルタが設けられており、外部からのゴミの侵入を防止するようになっている。

さらにチップタンク４、流路形成部材３、フィルタなどから構成されるチップタンク部１５と、記録素子基板、支持基板、電気配線部構成される記録素子１６部が、ビス７で結合することにより、記録ヘッド１１３を構成している。

キャリッジ１１２は、記録ヘッド１１３と係合し記録ヘッドをキャリッジの装着位置に案内するためのキャリッジカバー１１２ａと記録ヘッドのチップタンクと係合し記録ヘッドを所定の装着位置にセットさせるよう押圧するヘッドセットレバー１１２ｂとが設けられている。すなわちヘッドセットレバー１１２ｂはキャリッジの上部の軸に対して回動可能に設けられると共に記録ヘッド１１３との係合部には不図示のヘッドセットプレートがばねを介して備えられこのばね力によって記録ヘッド１１３を押圧しながらキャリッジ１１２に装着する構成となっている。

回復部１０５は、記録ヘッド１１３の記録素子基板１に付着した異物を除去するためのクリーニング手段や記録ヘッド１１３の記録素子基板１にいたるインク流路１４の正常化を図るための回復手段等をそなえる。

回復部１０５は主にＰＧモータ（不図示）、キャップ２１、ポンプ（不図示）、ワイパーブレード（不図示）、などから構成される。このＰＧモータの出力を適宜切り替えることにより、キャップ２１やワイパーブレード、ポンプを駆動し、所望の動作を行っている。キャップ２１は、ゴム部材からなり矢印方向に移動し記録ヘッド１１３の複数の記録素子基板１と吐出ノズル列１２をそれぞれ覆うように当接、離間可能に構成されている。また、キャップ吸収体２２が設けられており、キャッピング時に所定の間隔をもって記録素子基板１と対向するように配置されている。

インク吸引時においては、ポンプが回転することによりキャップ２１内の負圧を高め、記録ヘッド１１３の吐出口からインクを引き出す。そのインクをキャップ吸収体２２により受容し、キャップと接続されたキャップチューブ（不図示）、キャップチューブと接続されたポンプにより、インクが吸引、排出される。

これよりインク吸引時の制御について、図４はインク流路構成に関する模式図、図５は吸引時のインクの流れに関する模式図を用いて説明する。

記録素子基板１Ａ側のインク流路１４Ａおよび液室をキャップ２１Ａにより吸引回復する際、キャップ２１Ｂ側のバルブを閉じ、キャップ２１Ａ側を開いた状態にし、ポンプ２３を動作させる。この際分岐流路１４Ｘ側のノズル列においても、記録素子基板１Ｂに繋がるノズル列からは吸引されないため、記録素子基板１Ａ側につながるインクタンク１１４、インク流路１４、液室１１、吐出ノズル列１２は、分岐流路１４Ｘも分岐なし流路１４Ｙも全て略一意的に接続されていることになる。このため記録素子基板１Ａに繋がるインクタンク１１４、流路１４、液室１１、吐出ノズル列１２は、全てほぼ同一の条件になり、吸引圧、量などの吸引条件をほぼ同じにすることができる。

次に記録素子基板１Ｂ側のインク流路１４Ｂおよび液室１１をキャップ２１Ｂにより吸引回復する際も、逆にキャップ２１Ｂ側バルブ２２Ｂを開き、キャップ２１Ａ側バルブ２２Ａを閉じることによって、先述と同様の効果を得ることができ、記録素子基板１Ｂ側についてもインクタンク１１４、流路１４、液室１１、吐出ノズル列１２は、全てほぼ同一の条件になり、吸引圧、量などの吸引条件をほぼ同じにすることができる。

よって、流路が分岐していることにより、流路内の圧力状況によって一方のノズルからのみ吸引してしまい他方のノズルが充填不足になってしまうなどの不具合を防ぎ、また高圧力での吸引によるインクタンクに変調を起こさず、確実に吸引回復を行える吸引条件を設定することができ、周囲の環境変動や吸引過多による印刷に使用しないインクロスを防ぐことができる。

本発明による吸引方法を常に行われなければならないものでなく、例えば記録素子基板１Ａ側液室内にのみ泡がある場合などは、１Ａ側のみ吸引を行っても同様な効果がある。状況に応じて最適な吸引方法を選択していくことで、より確実に吸引を行い、インクロスを低減させることができる。

また、本実施例では記録素子基板が複数個配設され、それに対応して同数の吸引キャップを配設する構成について述べてきたが、記録素子基板と吸引キャップが同数であることに限定されるものでない。インクタンクと吐出ノズル列を結ぶ流路が複数に分岐している場合において、分岐先の各吐出ノズル列にそれぞれ異なる吸引キャップが対応している構成とその制御方法について有効である。

プリンタの概略構成図 記録ヘッドの分解斜視図 吸引キャップの斜視図 インク流路構成に関する模式図 吸引時のインクの流れに関する模式図

符号の説明

１ 記録素子基板
２ 支持基板
３ 流路形成部材
４ チップタンク
１１ 液室
１２ 吐出ノズル列
１４ インク流路
２１ 吸引キャップ
１０４ 記録部
１０５ 回復部
１１２ キャリッジ
１１３ 記録ヘッド
１１４ インクタンク

Claims (4)

1. 記録媒体に対し記録液を吐出させ、記録を行う液体噴射記録ヘッドにおいて、
   記録液が貯蔵される貯蔵タンクと記録液吐出部を結ぶ流路と、該吐出部と該流路に記録液を充填するための吸引機構と吸引キャップを有し、
   該タンクから複数の吐出部へ流路が複数に分岐しており、流路の分岐先の各吐出部に対し、異なる吸引キャップが対応していることを特徴とする液体噴射記録ヘッド。
2. 貯蔵タンクを複数有することを特徴とする請求項１に記載の液体噴射記録ヘッド。
3. 貯蔵タンクと記録液吐出部を結ぶ流路において、
   タンクと吐出部が流路によって一意的に接続されているものと、タンクから複数の吐出部へ流路が複数に分岐しているものが混在していることを特徴とする請求項１または２に記載の液体噴射記録ヘッド。
4. 記録液が貯蔵される貯蔵タンクと記録液吐出部を結ぶ流路と、該吐出部と該流路に記録液を充填するための吸引機構と吸引キャップを有し、該タンクから複数の吐出部への流路が分岐しており、流路の分岐先の各吐出部に対し、異なる吸引キャップが対応している記録装置において、
   分岐流路の一方に対応する吸引キャップと吸引機構によって記録液を吸引する際、その他の吸引キャップと吸引機構は吸引停止或いは吸引停止と同様の効果の動作を行うことを特徴とする記録装置。

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