JP4382013B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

Description

この発明は、インクジェット記録装置に関し、特に、インク滴を吐出する記録ヘッドに連通するインク流路を開放又は閉止する弁を備えたインクジェット記録装置に関する。

記録信号に応じて記録ヘッドのノズル部から記録媒体に向けてインク滴を吐出するインクジェット記録装置は、ノズル部に連通した圧力室内のインクを繰り返して加圧または減圧する間欠駆動を行うことで、ノズル部からインク滴を吐出する。

ここで、一般的に、記録ヘッドはキャリッジに搭載され、インク滴の吐出動作はキャリッジを往復移動させながら行なわれる。往復移動のためのキャリッジの加速及び減速時には、記録ヘッドの内部におけるインクの圧力変動が生じる。そして、この圧力変動によってノズル部内のメニスカスが破壊され、ノズル部からインク漏れが発生する虞がある。このインク漏れを防ぐために、少なくとも吐出動作中の記録ヘッドの内部におけるインクの圧力は負圧にされている。

上述の負圧を発生させる方法として、従来から次の３つの方法が採用されている。第１の方法は、記録ヘッドに供給するインクを収納したインクタンクの高さを記録ヘッドより低くするという水頭差を用いる方法である。第２の方法は、スポンジなどの吸収体にインクを吸収させるという毛細管現象を用いる方法である。第３の方法は、柔軟な袋の中にインクを注入し、その袋の外部に負圧を与える方法である。

従来、これらの負圧発生方法を用いたインクタンクと記録ヘッドとをチューブやマニホールドのようなインク流路形成管を用いて直接接続することによって、常に一定の負圧が記録ヘッド内のインクに印加されていた。そして、記録ヘッドへのインクの充填および圧力室やノズル部内の気泡やゴミなどの除去を行なうメンテナンスとして、ノズル部のノズル面がキャップ部材によって密閉され、記録ヘッド内部のインクにかけられた負圧よりも大きい圧力で、記録ヘッド内部のインクがキャップ部材の内部から吸引されていた。

しかし、記録速度を高めるために記録ヘッドおよびノズル部の搭載数が多くなった場合は、各ノズル部への吸引力にバラツキが生じるため、安定したメンテナンスができないという問題が発生していた。また、インクタンクから記録ヘッドまでのインク流路が比較的長い場合はインク流路の流路抵抗の影響がより大きくなり、吸引によるインク充填やメンテナンス自体が困難になるとともに、吐出動作時のインクの供給が間に合わないという問題が発生していた。

特に、生産装置にインクジェット記録装置を適用した場合は、上述の両方の問題が発生することになり、メンテナンスの信頼性向上が要望されている。

そこで、記録ヘッドへのインク充填や記録ヘッド内部の気泡の除去などのメンテナンスを行う場合は、記録ヘッド内部のインクを加圧又は減圧するように切り換えることができる電磁弁を、記録ヘッドに連通するインク流路に備えるという技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。また、記録ヘッド内部の気泡をインク自体が溶かし込むようにインクを脱気する機構を備えるとともに、脱気されたインクを循環させながら記録ヘッドに供給するための切り換え用の電磁弁を、記録ヘッドに連通するインク流路に備えるという技術も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

また、上述のような技術によって増大するインクの消費量の軽減を目的として、廃液インクの再利用を行う循環方式が提案されている。

インク流路の開閉又は切り換えのために使用される電磁弁としては、耐液性能の観点から次の２種類のバルブが一般的に使用されている。１つは、ピンチ部においてチューブをひしゃぐ方式のピンチバルブである。他の１つは、ダイアフラムを用いたダイアフラムバルブである。

図１は、従来のピンチバルブ１を示す構成図であり、（Ａ）は開放状態のピンチバルブ１を示し、（Ｂ）は閉止状態のピンチバルブ１を示す。図１（Ａ）に示すように、開放状態のピンチバルブ１では、ピンチ２と対向板３とによって挟まれているチューブ４はひしゃげておらず、インク入口５Ａから流入したインクはチューブ４を通りインク出口５Ｂへ流通することができる。しかし、図１（Ｂ）に示すように、閉止状態のピンチバルブ１では、ピンチ２と対向板３とによって挟まれているチューブ４はひしゃげているため、インクはインク入口５Ａからインク出口５Ｂへ流通することができない。

しかし、ピンチバルブ１を用いた場合、チューブ４がひしゃげる時にチューブ４の内壁同士が物理的に摺動することになり、チューブ４の内壁からダストが発生する。ダストが記録ヘッドに流入すると記録ヘッドのノズル部での目詰まりの原因になり、インクを吐出できない状態である不吐を引き起こす場合もある。

特に、インクジェット記録装置を生産装置に適用した場合は、電磁弁の開閉回数が多いためチューブ４の劣化が早く、チューブ４からのインクの漏れ等によって装置全体の信頼性が損なわれることがあった。

そこで、ダイアフラムを用いて開閉を行うダイアフラムバルブを用いることが提案される。ダイアフラムバルブは、ピンチバルブ１のようにチューブ４を用いないため、チューブ４からのダストの発生という問題を引き起こさない。

図２は、従来のダイアフラムバルブ１Ａを示す構成図であり、（Ａ）は開放状態のダイアフラムバルブ１Ａを示し、（Ｂ）は閉止状態のダイアフラムバルブ１Ａを示す。

ダイアフラム６の周縁部はバルブボディ７に取り付けられている。図２（Ａ）に示すように、開放状態のダイアフラムバルブ１Ａでは、ダイアフラム６の中央部は引き上げられて、弁室８Ａを介してインク入口９Ａとインク出口９Ｂとが連通する。したがって、インク入口９Ａから流入したインクはインク出口９Ｂへ流通することができる。しかし、図２（Ｂ）に示すように、閉止状態のダイアフラムバルブ１Ａでは、ダイアフラム６の中央部がインク出口９Ｂを塞ぐため、インクはインク入口９Ａからインク出口９Ｂへ流通することができない。ここで、ダイアフラムバルブ１Ａが開放状態であるとき、インク入口９Ａとインク出口９Ｂとは、弁室８Ａ及び弁室８Ｂを介して連通している。
特開２００１−２３２８１６公報 特開２０００−１８５３９５公報

しかし、実際には、インク入口９Ａから流入したインクの多くは、インク入口９Ａとインク出口９Ｂとを直線的に結ぶ弁室８Ａを通ってインク出口９Ｂに流れるので、弁室８Ｂを通るインクの流れはほとんどない。

特に、インク流量が少なく流れが遅い場合、弁室８Ｂにはインクが流れずに滞留する。この場合、弁室８Ｂに滞留したインクが経時変化によって変性し、分離し、又は、凝固する。

上述の経時変化したインクは、弁の開閉動作に悪影響を及ぼす場合がある。例えば、凝固したインクがダイアフラム６に付着することによって、ダイアフラムバルブ１Ａの開閉動作ができなくなるという問題が発生する場合がある。

また、ダイアフラムバルブ１Ａのインク入口９Ａ又はインク出口９Ｂは、記録ヘッドに連通しているので、経時変化したインクが外的要因（例えば、ダイアフラムバルブ１Ａへの衝撃）等をきっかけとして記録ヘッドへ流入した場合、記録ヘッドの吐出性能が悪化する。特に、凝固したインクが記録ヘッドに流入した場合は、ノズル部で目詰まりし、不吐が発生する。

さらに、弁室８Ｂにはインクが出入りしにくいため、弁室８Ｂに気泡がたまりやすい。気泡が記録ヘッドに流入した場合は、不吐が発生するだけでなく、ノズル部のメニスカスが破壊される。また、通常、記録ヘッド内部は負圧に設定されるので、ダイアフラムバルブ１Ａが開放状態にある場合、記録ヘッド内部への気泡の混入が際限なく進行することになり、記録ヘッド内部のインクがなくなってしまうといった事態が発生する。この場合は、不吐が発生するだけでなく、記録ヘッド内部のインクが乾燥することによってノズル部などの記録ヘッド内部の流路における目詰まりやゴミ詰まりが多発し、記録ヘッドが使用不能な状態になってしまうことがある。

この発明の目的は、インク流路に配置されるバルブ内でのインクの滞留を抑制することによって、記録ヘッドの目詰まりや不吐を防止できるインクジェット記録装置を提供することにある。

この発明のインクジェット記録装置は、上述の課題を解決するために以下のように構成される。

（１） インクを加圧又は減圧する圧力室を有し、前記圧力室で前記インクを加圧することで前記インクを吐出する記録ヘッドと、 前記記録ヘッドに連通するインク流路の中間に配置され、前記インク流路を開放する開放状態と前記インク流路を閉止する閉止状態とに変位するダイアフラムバルブと、を備え、前記ダイアフラムバルブは、インク入口及びインク出口が開口した所定面を有するバルブボディと、前記開放状態において前記所定面との間に前記インク入口及び前記インク出口が連通する弁室を形成するとともに前記閉止状態において前記所定面との間に間隙が形成されないようにして前記弁室の容積を略ゼロにするダイアフラムと、を備えたことを特徴とする。

この構成においては、閉止状態においてインク入口及びインク出口を除いてダイアフラムとバルブボディの所定面との間に間隙が形成されないように構成されるので、ダイアフラムバルブ内で滞留するインクの量が少なくなる。このため、インクが経時変化によって変性、分離若しくは凝固すること、及び、気泡の発生が抑制される。

（２）前記記録ヘッドに供給するインクを収納するインクタンクをさらに備え、前記ダイアフラムバルブは、前記インクタンクと前記記録ヘッドとの間のインク流路に配置されることを特徴とする。

この構成においては、インクの経時変化による変性、分離若しくは凝固が抑制され、変性、分離若しくは凝固したインクの記録ヘッドへの流入及び気泡の記録ヘッドへの流入が抑制される。

（３）前記記録ヘッドから回収したインクを貯留する回収タンクをさらに備え、
前記ダイアフラムバルブは、前記記録ヘッドと前記回収タンクとの間のインク流路に配置されることを特徴とする。

この構成においては、回収タンクに回収されたインクを循環させて再利用する場合に、経時変化によって変性、分離若しくは凝固したインク及び気泡が循環後に記録ヘッドへ流入することが抑制される。したがって、変性、分離若しくは凝固したインクの流入または気泡の流入による記録ヘッドの目詰まりや不吐を防止することができる。

この発明によれば、以下の効果を奏することができる。

（１）ダイアフラムバルブの弁室の容積が小さく、ダイアフラムバルブ内で滞留するインクの量が少なくなるので、インクが経時変化によって変性、分離若しくは凝固することを抑制することができ、また、気泡の発生を抑制することができる。したがって、変性、分離若しくは凝固したインクの流入または気泡の流入による記録ヘッドの目詰まりや不吐を防止することができる。

（２）変性、分離若しくは凝固したインクの記録ヘッドへの流入及び気泡の記録ヘッドへの流入を抑制することで、記録ヘッドの目詰まりや不吐を防止することができる。

（３）回収タンクに回収されたインクを循環させて再利用する場合に、経時変化によって変性、分離若しくは凝固したインク及び気泡が循環後に記録ヘッドへ流入することによる記録ヘッドの目詰まりや不吐を防止することができる。

以下に、この発明の実施形態について図面に基づいて説明する。図３は、この発明の実施形態に係るインクジェット記録装置１００の概略の構成を示す説明図である。インクジェット記録装置１００は、記録ヘッド２０、インクタンク３１、廃液タンク３２、加圧源１０１、減圧源１０２、インク供給用電磁弁１１２、及び、ドレイン用電磁弁１１３などを備えている。この実施形態では、インク供給用電磁弁１１２及びドレイン用電磁弁１１３として、ダイアフラム電磁弁が用いられている。ダイアフラム電磁弁は、この発明のダイアフラムバルブに相当する。なお、インク供給用電磁弁１１２及びドレイン用電磁弁１１３の他に、タンク加圧用電磁弁１１０、タンク減圧用電磁弁１１１、及び、廃液用電磁弁１１４にも、ダイアフラム電磁弁を用いてもよい。

記録ヘッド２０は、ノズル部２１を有する。記録ヘッド２０は、図示されていない記録媒体に対向するように配置される。記録ヘッド２０は、可撓性を有するインク供給流路形成管によってインクタンク３１と接続され、インクタンク３１との間にインク供給流路２２が形成されている。また、記録ヘッド２０は、可撓性を有するインク排出流路形成管によって廃液タンク３２と接続され、廃液タンク３２との間にドレイン流路が形成されている。インク供給流路２２にはインク供給用電磁弁１１２及びフィルタ２４が配設され、ドレイン流路２３にはドレイン用電磁弁１１３が配設されている。

インクタンク３１は、柔軟性を有するインク袋３０を内部に有している。インクはインク袋３０の中に注入される。インクタンク３１は、加圧エア配管１６０を介して加圧源１０１に接続されているとともに、減圧エア配管１６１を介して減圧源１０２にも接続されており、内壁とインク袋３０との間の空間を加圧又は減圧することができる密閉構造に形成されている。

加圧エア配管１６０の管路には、タンク加圧用レギュレータ１０３、タンク加圧用電空レギュレータ１３０及びタンク加圧用電磁弁１１０が配設されている。減圧エア配管１６１の管路には、タンク減圧用レギュレータ１０４及びタンク減圧用電磁弁１１１が配設されている。廃液タンク３２は、廃液用減圧エア配管１６２を介して減圧源１０２に接続されている。廃液用減圧エア配管１６２の管路には、廃液用レギュレータ１０５及び廃液用電磁弁１１４が配設されている。

次に、インクジェット記録装置１００の記録動作、記録ヘッド２０の目詰まりを解消するためのプライム動作、及び、記録ヘッド２０にインクを充填するためのインク充填動作について、順に説明する。

まず、記録動作について説明する。記録動作前の初期状態では、インク供給用電磁弁１１２、ドレイン用電磁弁１１３、タンク加圧用電磁弁１１０、タンク減圧用電磁弁１１１、及び、廃液用電磁弁１１４は、いずれも閉止状態となっており、記録ヘッド２０に通じるインク供給流路２２及びドレイン流路２３は、完全に閉じられた状態となっている。

記録動作が開始されると、タンク減圧用電磁弁１１１が開放され、タンク減圧用レギュレータ１０４によって予め設定された−２．５ｋＰａの負圧がインクタンク３１にかけられる。ここで、インクタンク３１内の圧力は、インクタンク３１に設けられた圧力センサ１２１によってモニタされている。その後、インク供給用電磁弁１１２が開放され、記録ヘッド２０内のインクに所定の負圧がかけられる。この状態において、所定の記録信号に基づいて記録ヘッド２０がノズル部２１からインクを吐出することによって、記録媒体にインクが吐出される。ここで、インク袋３０内のインクの量は、インクタンク３１に設けられたタンク液量センサ１２０によってモニタされており、そのインク量が一定液量以下になると警告が発せられる。

記録動作が終了すると、インク供給用電磁弁１１２が閉止され、その後、タンク減圧用電磁弁１１１が閉止されて、初期状態に戻る。

次に、記録ヘッド２０のプライム動作について説明する。初期状態において、タンク加圧用レギュレータ１０３によって予め設定された５０ｋＰａの圧力は、タンク加圧用電空レギュレータ１３０によってプライム圧力として１５ｋＰａに調整される。その後、タンク加圧用電磁弁１１０が開放され、インクタンク３１の内部に上述のプライム圧力が印加され、次いでインク供給用電磁弁１１２が開放される。このような動作によって、記録ヘッド２０内部のインクに所定の圧力が印加され、ノズル部２１からインクが排出されて、ノズル部２１の目詰まりなどが解消される。

次に、記録ヘッド２０へのインク充填動作について説明する。初期状態において、タンク加圧用レギュレータ１０３によって予め設定された５０ｋＰａの圧力は、タンク加圧用電空レギュレータ１３０によってプライム圧力として２０ｋＰａに調整される。また、廃液用レギュレータ１０５によって予め設定された−１ｋＰａの負圧が、廃液用電磁弁１１４を開放することによって廃液タンク３２にかけられる。その後、タンク加圧用電磁弁１１０が開放され、インクタンク３１内部に上述のプライム圧力が印加され、次いでインク供給用電磁弁１１２が開放され、さらにドレイン用電磁弁１１３が開放される。

ここで、廃液タンク３２には、廃液タンクフルセンサ１２２が設けられており、廃液タンク３２が満タンになると警告が発せられる。

上述のプライム動作及びインク充填動作によって、インクタンク３１から供給されたインクが記録ヘッド２０に充填されるとともに、インク供給流路２２におけるエア若しくは記録ヘッド２０内部のインク流路におけるエアが廃液タンク３２側に排出される。このため、記録ヘッド２０内部へのエアの混入が防止され、記録ヘッド２０にインクが充填される。

上述の各々の動作においては、記録ヘッド２０に繋がるインク流路に設けられた電磁弁（インク供給用電磁弁１１２及びドレイン用電磁弁１１３）が開閉操作されている。この実施形態では、上述のようにインク供給用電磁弁１１２及びドレイン用電磁弁１１３としてダイアフラム電磁弁を用いることで、この開閉操作による記録ヘッド２０の目詰まりや不吐への影響の軽減が図られている。

図４は、この発明のダイアフラムバルブの一つであるインク供給用電磁弁１１２の構成を示す断面図であり、（Ａ）は開放状態のインク供給用電磁弁１１２の構成を示し、（Ｂ）は閉止状態のインク供給用電磁弁１１２の構成を示す。なお、ドレイン用電磁弁１１３は、インク供給用電磁弁１１２と同様に構成されている。

インク供給用電磁弁１１２は、操作部の一部を構成するダイアフラム４１、バルブボディ４２、インク入口４３、インク出口４４、及び、弁室４５などを備えている。ダイアフラム４１の下端の周縁部はバルブボディ４２に取り付けられ、ダイアフラム４１は弁室４５と接する下端面が閉止状態において平面になるように形成されている。また、閉止状態においてダイアフラム４１が接するインク出口４４の端部には、パッキン４６が設けられている。弁室４５は、インク入口４３からインク出口４４へ通じる経路を構成し、インク入口４３は、弁室４５を経由してインク出口４４に連通している。

そして、図４（Ａ）に示すように、開放状態のインク供給用電磁弁１１２では、ダイアフラム４１とインク出口４４との間に弁室４５となる間隙が形成され、インク入口４３とインク出口４４とが連通されるので、インク入口４３から流入したインクは弁室４５を経てインク出口４４に流れる。しかし、図４（Ｂ）に示すように、閉止状態のインク供給用電磁弁１１２では、ダイアフラム４１がインク出口４４に圧接されるためにダイアフラム４１とインク出口４４との間には間隙がほとんど形成されず、インク出口４４のパッキン１０によってインクは流通することができなくなる。

ここで、開放状態における弁室４５の容積を総容積といい、インク供給用電磁弁１１２を開放状態と閉止状態とに変位したときの弁室４５の容積の変化量をポンピングボリュームといい、総容積からポンピングボリュームを差し引いた容積をデッドボリュームという。デッドボリュームは、閉止状態における弁室の容積に相当する。

インク供給用電磁弁１１２が開放状態から閉止状態に変位するとき、弁室４５の容積はダイアフラム４１の変形にともなって減少し、完全な閉止状態では弁室４５の容積はほぼゼロとなる。すなわち、この実施形態では、インク供給用電磁弁１１２は、デッドボリュームが略ゼロとなるように形成されている。

一般的に、弁室４５のうち閉止状態においてもインクが貯留する部分（デッドボリュームに相当する部分）がある場合、その部分にはインクの流れがほとんど発生しないが、インク供給用電磁弁１１２のデッドボリュームは略ゼロであるため、インク供給用電磁弁１１２の弁室４５内においてインクの流れがほとんどない領域の容積を極小にまで抑えることが可能となる。

インク供給用電磁弁１１２は、デッドボリュームが記録ヘッド２０の全ての圧力室６５（図６参照）の総容積未満となるように構成されている。なお、インクジェット記録装置１００において、インク供給用電磁弁１１２のデッドボリュームが記録ヘッド２０の全ての圧力室６５の総容積（２０μｌ）未満となるようにする手段として、上述のようにインク供給用電磁弁１１２のデッドボリュームを小さく形成する手段の他に、ノズル部２１及び圧力室６５の数を増加させる等によって記録ヘッド２０の全ての圧力室６５の総容積を大きくする手段が考えられる。

ここで、上述のインク供給用電磁弁１１２と略同様の構造を有し、デッドボリュームの大きさが異なる以下の３種類の電磁弁について、電磁弁の開閉動作を１００００回繰り返した後にインクの吐出を行ない、インクの不吐の発生頻度を各々１０回ずつ調べる実験を行った。このときのインクの吐出の安定性についての結果を実施例１〜３として図５に示す。また、従来の電磁弁について同様に調べた結果を比較例として示す。

この実験では、電磁弁開閉後の不吐が発生しなかった場合と、不吐が数回（１〜３回）程度発生した場合と、不吐が多数回（４回以上）発生した場合との３段階で評価した。但し、この実験では、不吐が数回（１〜３回）程度発生したという場合がなかったため、電磁弁開閉後の不吐が発生しなかった場合を○印で示し、不吐が多数回（４回以上）発生した場合を×印で示している。

図６は、記録ヘッド２０の構成を示す断面図である。この実施形態では、記録ヘッド２０として、有効ノズル数が３００ｃｈである圧電方式のインクジェットヘッドを用いた。記録ヘッド２０は、複数のノズル部２１、ノズル部２１のそれぞれに対応して設けられる複数の圧力室６５、１個の共通インク室６７、規制流路６６などを備えている。ノズル部２１は、インクの吐出口となる。圧力室６５は、ノズル部２１に連通しており、インクを収納保持するとともに内部のインクを加圧又は減圧することができる。共通インク室６７は、各圧力室６５に連通している。規制流路６６は、共通インク室６７から圧力室６５へ流入するインクの量を規制する。

また、圧力室６５の一部を構成する隔壁面は振動板６３で形成されている。振動板６３には、記録信号に応じて拡張変形または収縮変形する圧電素子６４が装着されている。そして、圧電素子６４の変形に応じて振動板６１が変形することによって、圧力室６５に正又は負の圧力が印加される。

図５に示すように、実施例１〜３では電磁弁開閉後の不吐が発生しなかったが、比較例１では、不吐が多数回（４回以上）発生した。

インクジェット記録装置１００によれば、インク供給用電磁弁１１２及びドレイン用電磁弁１１３として用いられたダイアフラム電磁弁の弁室４５の容積が小さく、ダイアフラム電磁弁内で滞留するインクの量が少なくなるので、インクが経時変化によって変性、分離若しくは凝固することを抑制することができ、また、気泡の発生を抑制することができる。したがって、変性、分離若しくは凝固したインクの流入または気泡の流入による記録ヘッド２０の目詰まりや不吐を防止することができる。

なお、上述のインクジェット記録装置１００でインク供給用電磁弁１１２等として用いられたダイアフラム電磁弁は、例えば図７に示すインクジェット記録装置１００Ａに用いられた場合にも、変性、分離若しくは凝固したインクの流入または気泡の流入による記録ヘッド２０の目詰まりや不吐を防止するという効果を奏することができる。

図７は、他の実施形態に係るインクジェット記録装置１００Ａの概略の構成を示す説明図である。なお、インクジェット記録装置１００と同様の構成については説明の便宜上、インクジェット記録装置１００と同じ符号を使用して説明する。

インクジェット記録装置１００Ａは、記録ヘッド２０、インクタンク３１、補充タンク３３、加圧源１０１、減圧源１０２、インク供給用電磁弁１１２、及び、ドレイン用電磁弁１１３などを備えている。この実施形態では、インク供給用電磁弁１１２としてダイアフラム電磁弁が用いられている。なお、インク供給用電磁弁１１２及びドレイン用電磁弁１１３の他に、タンク加圧用電磁弁１１０、タンク減圧用電磁弁１１１、補充タンク用電磁弁、タンク間電磁弁１１６にも、ダイアフラム電磁弁を用いてもよい。

記録ヘッド２０は、ノズル部２１を有する。記録ヘッド２０は、図示されていない記録媒体に対向するように配置される。記録ヘッド２０は、可撓性を有するインク供給流路形成管によってインクタンク３１と接続され、インクタンク３１との間にインク供給流路２２が形成されている。インク供給流路２２には、インク供給用電磁弁１１２及びフィルタ２４が配設されている。

インクタンク３１は、柔軟性を有するインク袋３０を内部に有している。インクはインク袋３０の中に注入されている。インクタンク３１は、加圧エア配管１６０を介して加圧源１０１に接続されているとともに、減圧エア配管１６１を介して減圧源１０２にも接続されており、内壁とインク袋３０との間の空間を加圧又は減圧することができる密閉構造に形成されている。

加圧エア配管１６０の管路には、タンク加圧用レギュレータ１０３、タンク加圧用電空レギュレータ１３０及びタンク加圧用電磁弁１１０が配設されている。減圧エア配管１６１の管路には、タンク減圧用レギュレータ１０４、タンク減圧用電空レギュレータ１３１及びタンク減圧用電磁弁１１１が配設されている。

また、インクタンク３１は、タンク間流路２５を介して補充タンク３３に接続されている。タンク間流路２５には、タンク間電磁弁１１６が配設されている。

補充タンク３３は、補充タンク加圧エア配管１６３を介して加圧源１０１に接続されている。補充タンク加圧エア配管１６３の管路には、補充タンク加圧用レギュレータ１０７及び補充タンク用電磁弁１１５が配設されている。

次に、インクジェット記録装置１００Ａの記録動作、記録ヘッド２０へのインク充填動作、及び、インクタンク３１へのインク充填動作について、順に説明する。

まず、記録動作について説明する。初期状態では、インク供給用電磁弁１１２、タンク加圧用電磁弁１１０、タンク減圧用電磁弁１１１、補充タンク用電磁弁１１５、及び、タンク間電磁弁１１６は、いずれも閉止状態となっており、記録ヘッド２０に通じるインク供給流路２２は完全に閉じられた状態となっている。

記録動作が開始されると、タンク減圧用レギュレータ１０４によって予め設定された−２０ｋＰａの負圧が、タンク減圧用電空レギュレータ１３１によって−２．５ｋＰａに調整される。そして、タンク減圧用電磁弁１１１が開放され、インクタンク３１に所定の負圧が印加される。ここで、インクタンク３１内の圧力は、インクタンク３１に設けられた圧力センサ１２１によってモニタされており、図示されていない圧力制御部にフィードバックされて、タンク減圧用電空レギュレータ１３１によって負圧が一定に保たれるように制御されている。

その後、インク供給用電磁弁１１２が開放され、記録ヘッド２０内のインクに所定の負圧が印加される。この状態において、所定の記録信号に基づいて記録ヘッド２０がノズル部２１からインクを吐出することによって、記録媒体にインクが吐出される。ここで、インク袋３０内のインクの量は、インクタンク３１に設けられたタンク液量センサ１２０によってモニタされており、そのインク量が一定液量以下になると警告が発せられる。

記録動作が終了すると、インク供給用電磁弁１１２が閉止され、その後、タンク減圧用電磁弁１１１が閉止されて、初期状態に戻る。

次に、記録ヘッド２０へのインク充填動作について説明する。記録ヘッド２０へのインク充填動作が開始されると、タンク加圧用レギュレータ１０３によって予め設定された５０ｋＰａの圧力は、タンク加圧用電空レギュレータ１３０によってプライム圧力として２０ｋＰａに調整される。その後、タンク加圧用電磁弁１１０が開放され、インクタンク３１とインク袋３０との間の空間に上述のプライム圧力が印加され、次いでインク供給用電磁弁１１２が開放される。上述のような動作によって、インクタンク３１内に収納されたインクが記録ヘッド２０に充填される。

なお、インク供給流路２２におけるエア及び記録ヘッド２０内部のインク流路におけるエアを完全に排出するために、脱気インクの使用、記録ヘッド２０内部のインク流路の形状としてエアの溜まりにくい構造の採用、及び、インク流路中におけるエアトラップの配置などの工夫を行うことが望ましい。

つぎに、インクタンク３１へのインク充填動作について説明する。インク袋３０内のインクの量は、インクタンク３１に設けられたタンク液量センサ１２０によってモニタされており、インク袋３０内のインクの量が所定液量以下になると、補充タンク３３からインクタンク３１へインクを充填するインク充填動作が行なわれる。

初期状態において、補充タンク用電磁弁１１５が開放され、補充タンク加圧用レギュレータ１０７によって予め設定された５ｋＰａの圧力が補充タンク３３に印加される。その後、タンク間電磁弁１１６が開放され、補充タンク３３内のインクがインク袋３０に充填される。

ここで、補充タンク３３には補充タンクエンプティセンサ１２３が設けられており、補充タンク３３内のインクが空になると警告が発せられる。また、インク袋３０内のインクが所定液量以上になったことがタンク液量センサ１２０によって検出されると、タンク間電磁弁１１６が閉止され、インクタンク３１へのインク充填動作が終了する。

インクジェット記録装置１００Ａによれば、インク供給用電磁弁１１２として用いられたダイアフラム電磁弁の弁室４５の容積が小さく、ダイアフラム電磁弁内で滞留するインクの量が少なくなるので、インクが経時変化によって変性、分離若しくは凝固することを抑制することができ、また、気泡の発生を抑制することができる。したがって、変性、分離若しくは凝固したインクの流入または気泡（エア）の流入による記録ヘッド２０の目詰まりや不吐を防止することができる。

特に、この実施形態では、記録ヘッド２０にドレイン流路２３が接続されていないので、記録ヘッド２０にドレイン流路２３が接続されている場合に比較して記録ヘッド２０内にエアが混入しやすいが、この発明のダイアフラム電磁弁をインク供給用電磁弁１１２として用いることで、記録ヘッド２０内へのエアの混入を防ぎ、記録ヘッド２０の目詰まりや不吐を防止することができる。

なお、上述の実施形態では、記録ヘッド２０の駆動方式として圧電方式を用いたが、サーマル方式、静電方式など、あらゆる方式の記録ヘッドを用いたインクジェット記録装置にこの発明を適用した場合にも、記録ヘッドの目詰まりや不吐を防止できるというこの発明の効果は発揮される。この発明において問題にした吐出安定性の要因が、電磁弁の弁室及び記録ヘッド２０の圧力室の容積であるため、駆動方式による吐出安定性に与える影響の差異はないからである。

また、上述の実施形態では、記録動作、プライム動作、インク充填動作について説明したが、電磁弁の開閉を行う動作であればこれらの動作以外の動作においても、この発明の効果は発揮される。

従来のピンチバルブを示す構成図であり、（Ａ）は開放状態のピンチバルブを示し、（Ｂ）は閉止状態のピンチバルブを示す。 従来のダイアフラムバルブを示す構成図であり、（Ａ）は開放状態のダイアフラムバルブを示し、（Ｂ）は閉止状態のダイアフラムバルブを示す。 この発明の実施形態に係るインクジェット記録装置の概略の構成を示す説明図である。 前記インクジェット記録装置に用いられるダイアフラム電磁弁の構成を示す断面図であり、（Ａ）は開放状態のダイアフラム電磁弁の構成を示し、（Ｂ）は閉止状態のダイアフラム電磁弁の構成を示す。 デッドボリュームの大きさが異なる３種類の電磁弁に対してインクの吐出安定性について調べた実験結果を示す説明図である。 記録ヘッドの構成を示す断面図である。 他の実施形態に係るインクジェット記録装置の概略の構成を示す説明図である。

符号の説明

２０ 記録ヘッド
２１ ノズル部
２２ インク供給流路（インク流路）
２３ ドレイン流路（インク流路）
３１ インクタンク
４１ ダイアフラム
４３ インク入口
４４ インク出口
４５ 弁室
６５ 圧力室
１００，１００Ａ インクジェット記録装置
１１２インク供給用電磁弁（ダイアフラムバルブ）
１１３ ドレイン用電磁弁（ダイアフラムバルブ）

Claims (3)

1. インクを加圧又は減圧する圧力室を有し、前記圧力室で前記インクを加圧することで前記インクを吐出する記録ヘッドと、
   前記記録ヘッドに連通するインク流路の中間に配置され、前記インク流路を開放する開放状態と前記インク流路を閉止する閉止状態とに変位するダイアフラムバルブと、を備え、
   前記ダイアフラムバルブは、インク入口及びインク出口が開口した所定面を有するバルブボディと、前記開放状態において前記所定面との間に前記インク入口及び前記インク出口が連通する弁室を形成するとともに前記閉止状態において前記所定面との間に間隙が形成されないようにして前記弁室の容積を略ゼロにするダイアフラムと、を備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記記録ヘッドに供給するインクを収納するインクタンクをさらに備え、
   前記ダイアフラムバルブは、前記インクタンクと前記記録ヘッドとの間のインク流路に配置され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. 前記記録ヘッドから回収したインクを貯留する回収タンクをさらに備え、
   前記ダイアフラムバルブは、前記記録ヘッドと前記回収タンクとの間のインク流路に配置され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。

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