JPH02167754A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はオンデマンド型インクジェット記録装置に関す
る。このオンデマンド型インクジェット記録装置は、そ
の実用化にとって信頼性の確立が最も重要な課題となっ
てきている。このような状況下で本発明者は、あらゆる
環境条件下で安定に作動するインクジェット記録装置を
既に特願昭５６−１５５２０９号として提案した。

本発明は、この提案を発展させ、実用化のための改良を
行ったものである。

上述の提案は、キャップ、ポンプにより記録に先立って
ヘッドへインクを充填する機構を具備し、これが、ノズ
ル面へのゴミの付着、ヘッド内への気泡の発生等の万一
のトラブルに対してのフレッシュ機構を兼ねられている
こと、さらに、切換弁を有し、非記録時又は、異常高温
、低温時等にヘッド内のインクを排出しノズルでのイン
クの固化インク凍結によるヘッドの破壊等を防ぐもので
あった。本発明は、この基本的な考え方をより足体化す
ると共に、実用化のための数々の改良を加えたものであ
る。

本発明の目的は、ヘッド内にインクを充填し終わり、キ
ャップをノズル端面から外した際に飛散するインクによ
って装置内底部が汚れることを防止することにある。

以下、本発明の機構を実施例にもとづき詳説する。

第１図に本発明のインクジェット記録装置の一実施例で
あり、待機位置周辺の概要図である。後に夫々の部材に
ついては詳説するのでここではそれらの要素の配置のみ
を示した。インクジェットヘッド１（以後単にヘッドと
称す）はキャリッジ２に塔載され、キャリッジ軸３にガ
イドされて左右に移動しながら記録紙４との対向領域に
あっては印字動作を、待機位置となる記録紙４との対向
領域外にあっては、インクの充填、排出、クリーニング
等の動作が行われる。

キャリッジ２が印字領域から待機領域へ移動してくると
キャリッジ２の突出部６が装置のベースに取り付けられ
たマイクロスイッチ７と係合し、スイッチを動作させる
とともにキャリッジ２はストッパー８により停止させら
れる。このときヘッド１はヘッドクリーナーつと対向し
クリーナー９を動作させるとヘッド１のノズル面のクリ
ーニングを行なう。ここでストッパー８の役割は、キャ
リッジ２の停止位置の精度を出すもので、マイクロスイ
ッチ７の動作にやや遅延して、キャリッジ２の駆動源（
モーター等）の動力を切ることによって実現できる。ク
リーニング動作が終わるとソレノイド２３が通電され、
吸引キャップ１０が後退するとともにストッパー８がキ
ャリ゛ツジ２のストップ位置からずれる。そしてキャリ
ッジ２がさらに左へ移動し左端のフレーム１１に当って
停止Ｉ：。

し、今度はヘッド１と吸引キャップ１０が文・Ｉ向する
ので、ソレノイド２３への通電を切るとバネによる復元
力で吸引キャップ１０がヘッド１のノズル面を密封し、
ポンプ（後述）を動作させることによってヘッド１への
インクの充填又はインクの排出を行う。インクの充填の
終了時点においては、ノズルから吸引してインクを充填
するため、充填を確実にするには余分のインクがノズル
から滴出するので、後述の如くポンプ停止後若干遅延し
てキャップ１０を開く等の工夫を要するが、ノズル面へ
のインク付着はまぬがれない。そして印字動作φ等にこ
の付着インクが滴下して装置の底部を汚す危険性がある
。そこでヘッド１の左側にインク吸引容器１２を有し、
第２図に示すようにヘッド１ノズル面の付着インク１３
を受部１４で受はインク吸引容器１２へ多孔質部材など
を利用して吸収する。しかし長期間にはこの吸収容器１
２も飽和することが考えられるので吸収容器１２の左壁
に穴１５を設け、キャリッジ２が最左端に来たとき、左
フレーム１１に取り付けられた部材１６がこの穴１５に
入り内部の多孔質部材を圧縮させ吸収容器１２の下部に
設けた排出口１７より多孔質部材に吸収されたインクを
排出させる。このときインクは受は部材１８に滴下し導
管１９により排インク容器に導かれる。

次にクリーナー９、吸引キャップ１０及びそれらの駆動
部等の詳細について述べる。第３図はこれらの機構の分
り／ｌ斜視図である。第４図、第５図は第３図の矢印Ａ
、Ｂ方向からみたそれぞれの側面図である。モータ２０
はポンプ２１、切換弁２２、クリーナー９などを駆動す
る動力源である。

２３は吸引キャップ１０．クリーナー９を移動させるソ
レノイドで、これらの部材は全て第１フレーム２４と第
２フレーム２５に取りつけられ全体として一体のユニッ
トになっていて記録装置へはこのユニットを左フレーム
１１（第１図）に取り付けられる。

モーター２０の回転はギヤ輪列により減速され最終的に
歯車２６に伝えられその軸２７には一方にポンプ２１を
駆動する作動板２８、切換弁２２を駆動するカム２９、
ポンプ２１の下死点を検出する検出板３０とベルト車３
６が軸着されている。

ポンプ２１は作動板２８上のピン２８１とビンフォロワ
３０と係合させてピストン輔３１を往復駆動することに
よって機能する。当然のことなからポンプ２１のピスト
ンとシリンダーは低摩擦係数で気密性が要求される。こ
こではピストンはゴム製でその弾性で気密性を持たせ、
その表面にフッ素樹脂皮膜をコーティングして摩擦係数
を小さくしている。このフッ素樹脂皮膜としてはゴムを
バインダーにしたコーティング剤（例えばダイキンｒ業
製；ダイエル・ラテックス）が適している。

ポンプとしては第６図に示す蛇腹式でピストン−シリン
ダ式に代えることが可能である。ゴム底型し光蛇腹３２
の一端にピストン軸３１を固着しポンプ本体２１に気密
に装置しピストン軸３１を往復駆動して蛇腹３２を伸縮
し一方向弁３４．３５との作用でピストン−シリンダー
式と同等の機能が果せるが、摺動部がないため、より信
頼性に優れる。

一方、軸２７に軸着されたカム２つは切換弁２２を作動
させるもので、切換弁２２からの専管２２１．２２２は
それぞれヘッド１とインクタンク（図示せず）に連結さ
れている。切換弁２２の作動によりヘッド１に連結され
た導管２２１を導管２２２と連通させたり大気と導通さ
せたりし、インクの吸入、排出の動作を行なう。図示さ
れていないが、切換弁２２の流路切換用のパツキンは摺
動して切換を行なうため、ポンプ２１のピストンと同様
に低摩擦係数、気密性が要求され、その表面にはやはり
フッ素樹脂皮膜がコーティングされている。

さらに、軸２７に軸着された検出板３ｏはポンプ２１の
ピストンの下死点を検出するためのもので、検出板３０
には永久磁石３３が固着されていて第２フレーム２５に
取りつけられた基板３７上の磁気検出器３７１によって
検出板３ｏの１回転中の一点を検出できる。この位置を
ピストンの下死点に一致させればこれを検出することが
できる。

これはヘッド１へのインク充填に際して、ピストンの減
圧上程中にモーター２０を停止トさせ吸引キヤ・ツブ１
０をヘッド１から角ｑ除すると、ノズルから噴出中のイ
ンクがキャップ１０を開けた瞬間に外部へ飛び散ること
になる。従って少なくともピストンの加圧工程中、最も
確実には、ピストンの下死点でポンプ２１即ちモーター
２ｏを停止させてキャップ１０を開けば、これを避ける
ことができる。ただし、実際にはポンプ２１と吸引キャ
ップ１０間の導管中をインクを流すためにピストンの加
圧、減圧は吸引キャップ１ｏ内では若干遅れる。従って
、ピストンの加圧］二程中でモーターを停止させて、そ
の直後に吸引キャップ１０をヘッド１から解除するとや
はりインクが外へ飛散する場合がある。これを避けるに
は、ピストンの加圧工程中にモーターを停止させかつ、
数秒（実験によると１〜５秒）後に吸引キャップ１０を
解除すると外部へのインク飛散はなくなる。従ってイン
ク充填動作においては前述の検出板３０によりピストン
の加圧工程〜下死点を検出してモーター２０を停止させ
る制御を行うことが重要である。

又、輔２７にはベルト車３６が軸着されていてこれには
ベルト３８がかけられていてクリーナ９を作動させる。

クリーナー９は図の如く、ゴムの平リングに複数のヘラ
状の突起９をもつもので、これを２本のクリーナー軸３
つ、４０にかけられている。上述のベルト３８はベルト
車３６をこのクリーナー軸３つ、４０の一端との間にか
けられていてモーター２０により歯車２６が回転すると
ベルト３８からクリーナー９が作動され、ヘッド１と対
向している１時突起９１によりそのノズル而のゴム、ケ
バなどをかき落す作用をする。

次にソレノイド系の概要図である第７図を加えてソレノ
イド２３の機能について述べる。ソレノイド２３の可動
磁心２３１は作動レバー４２を介して、キャップ支持体
４３に係合している。吸引キャップ１０はキャップ支持
体４３に軸４４よって取り付けられているので、吸引キ
ャップ１０は軸４４のまわり（矢印Ｃ）に若ト揺動可能
である。

これは１及引キヤツプ１０がヘッド１に係合したとき気
密係合するのに重要である。キャップ支持体４３は軸４
５に取りつけられているとともに引張バネ４６により矢
印りの力が作用し、即ち輔４５のまわりに矢印Ｅの回転
力を受はストッパー４７に度当りしている。ソレノイド
２３に通電されると可動磁心２３１がソレノイド２３内
に吸引され作動レバー４２を介してキャップ支持体４３
を引張りバネ４６の作用力に抗して矢印Ｅと遣方向に回
転させる。この回転は吸引キャップ１０とヘッド１の係
合を解除する。又は、ヘッド１が吸引キャップ１０の位
置への移動を可能にするものてある。第３図の実施例で
はソレノイド２３は上述の如く吸引キャップ１０の作動
だけでなく、クリーナー９もそのクリーナー支持体４８
がキャップ支持体４３と同様軸４５に取りつけられ引張
りバネ４６の作用力を受けているので、ソレノイド２３
の通電により吸引キャップ１ｏと同じ動きをするように
構成されている。従ってヘッド１とクリーナー９が対向
しているときソレノイド２３の非通電時はクリーナー９
の突起９１はヘッド１のノズル面に接触し、モーター１
０の駆動でノズル面のよごれをかき落す作用をするが、
ソレノイド２３へ通電したときは突起９１はノズル面と
の接触が解除される。このような構成にした理由を第１
図にもどって説明するとキャリッジ２が印字領域からク
リーナー９の対向位置に来る。このときソレノイド２３
への通電は行わないが、突起はゴムでありその弾性によ
る変形でヘッド１のクリーナー部への移動が行なえる。

この位置でクリーニングした後ソレノイド２３を通電し
吸引キャップ１゜を逃がしヘッド１を吸引キャップ１０
位置に移動する。そしてソレノイド２３の通電を切って
ヘッド１と吸引キャップ１０を気密係合しポンプ２１を
作動してヘッド内のインクをリフレッシュする。

しかる後ソレノイド２３に再通電し吸引キャップ１０と
クリーナー９を逃がした状態でキャリッジ１０を一気に
印字領域へ移動する。このときノズル面はクリーナー９
の突起９１とは非接触である。即ち、クリーナー９はノ
ズル面に付着した紙粉等をかき落すものであるが逆にク
リーナー９の突起にはゴミ、ケバが付着する。従って、
吸引キャップ部でヘッド１をリフレッシュした後にその
ノズル面にクリーナー９の突起９１を接触せしめるのは
ノズル面を汚染する危険がある。

本実施例はこれを避けるためヘッドリフレッシュ後はク
リーナー９には非接触にしたものである。

次に第１図で述べたストッパー８の作動について第３図
で説明する。ストッパー８は第１フレーム２４に軸４９
に回転可能に取りつけられその一端５０で作動レバー４
２と係合している。従ってソレノイド２３が通電される
とストッパー８は軸４９を中心に回転するのでその他端
５１が移動する。ソレノイド２３への非ａｍ時のこの端
部５１の位置がキャリッジ２のストッパーとなり、通電
時の位置はこれを解除するようにキャリッジ２の形状が
形成されていて第１図で述べた機能を持つ。

以上がヘッド１へのインクの充填、インクの排出ノズル
面のクリーニングのための機構の実施例を示した。次に
これらの機構の動作（制御方法）について前述と重複す
る部分もあるが整理して以Ｆに述べる。

（１）クリーニング ヘッド１のクリーニングは記録中印字が乱れたときに行
われる。印字孔れはノズルからのインク液の噴０・１異
常になることで経験的に最も、頻度が高いのは記録紙か
ら発生する紙粉等のゴミがノズル部へ付着することであ
り、それ以外ではヘッド内に気泡が発生して噴射不能に
なることや特定のノズルが長期間噴ａｔされずそのノズ
ルのインクが固化して噴射不能になることなどが考えら
れる。

しかし上述の紙粉以外は極くまれである。従ってクリー
ニングは記録異常時ユーザーがクリーニング用スイッチ
を押して行われるが、紙粉の付着する確率を求め、定期
的に自動クリーニングを行えばユーザーによる操作は非
常に少なくて済む。実験によると記録紙の紙質、装置の
置かれる雰囲気にもよるが連続記録５時間〜２０時間で
ノズル部に紙粉が付着する。従って例えば記録、非記録
にかかわらず５時間毎に自動クリーニングを行うように
するとか、印字した量と停止り時間などを適当に判断し
て自動クリーニングを行うようにすればよい。

クリーニング動作は以下に述べる一連の動作を行う（第
１図参照）キャリッジ２を左へ移動しマイクロスイッチ
７が作動した時点から若干（１秒くらい）遅延してキャ
リッジ２の動力を止め、キャリッジ２をストッパー８の
位置で確実に停止させる。ここではヘッド１のノズル面
とクリーナー９が対向しているのでモーター２０を駆動
すればクリーナー９が作動しノズル面のゴミをかき落す
。

（この動作約２〜３秒） 次にソレノイド２３に通電し吸引キャップ１０、ストッ
パー８をヘッド１、キャリッジ２から逃がした状態でキ
ャリッジ２をさらに左へ移動し左フレーム１１に当てた
状態で停止させる。ここでソレノイド２３の通電を切り
吸引キャップ１０をノズル面に気密係合させモーター２
０をインク充填方向に駆動する。これでヘッド内のイン
クがリフレッシュされる。ここでモーター２０はポンプ
２１のｆ死点又は少なくとも、そのシリンダー内が加圧
工程にあるときに停＋Ｌするように制御される。

このヘッド内のインクリフレッシユニ程は２〜５秒。次
にモーター２０の停止後や＼遅延して（１〜４秒）再び
ソレノイド２３に通電して吸引キャップ１０を解除しキ
ャリッジ２を右方向の印字領域へ移動する。

（２）インク排出 インク排出時もノズル面を清浄にしておくべきて上述の
クリーニング動作と同様。クリーナーってクリーニング
した後吸引キャップ１０をノズル面と気密係合させ、モ
ーター２０をインク排出方向に駆動する。切換弁２２が
大気に切換わりヘッド内へ空気を充填することによって
内部のインクを排出する。（この工ｆｌｌｏ〜４０秒）
モータ２０は（：Ｅ意の位置で停止させ、その状態を保
持する。即ちヘッドと吸引キャップは係合した状態で次
に装置へ電源が入れられる迄保持される。

（３）インク充填 ヘッド内へのインク充填は、ヘッド内のインクが排出さ
れた後、印字をする前に行われる。

上で述べた如く電源オフで必ずインクを排出する場合は
電源オンで必ずインク充填が行われる。

インク充填動作は、前述のクリーニング動作と同じで良
い。たたし、ヘッド１は吸引キャップ１０と係合した状
態でスタートすることが多いのでその場合はクリーナー
９の動作等は省＠　ｉｌｔにモーター２０をインク充填
方向に同転させて充填を行えば良い。又、モーター２０
の停止はポンプのＦ死点か、加圧工程で行うこともクリ
ーニング動作と同様である。

以上本発明の実施例について詳説したが、本発明は先願
（特願昭５６−１５５２０９　）を発展、改良すること
によってヘッドへのインクの充填、排出、クリーニング
をより安定に確実に行うものでインクジェット記録装置
の信頼性の向上に大きく寄与するものである。

本発明の如く、ポンプの加圧工程中にインク充填を終了
させることにより、ノズルキャップをヘッドから外して
も、インクが飛散することなく、装置底部を汚すことな
く、確実なインク充填が可能である。

らみた側面図である。

第６図は本発明の装置に用いられるポンプの一実施例を
示す図である。

第７図は吸引キャップの動きを説明するための図である
。

以上 出ＷＲ人　　セイコーエプソン株式会社代理人　弁理士
　鈴　木　再三部（他１名）

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明のインクジェット記録装置の一実施例を
示す図であり、待機位置周辺の概要を表わす。 第２図はヘッドのノズル端面側からみた図である。 第３図は第１図の装置を更に詳しく表わした分解斜視図
である。 第４図、第５図は第３図の矢印Ａ及びＢ方向か第４図 第６図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 インクを噴射する噴射ノズルを有するインクジェット記
   録ヘッドと、該インクジェット記録ヘッドの噴射ノズル
   端面と選択的に気密係合するキャップと、該キャップを
   前記記録ヘッドの前記噴射ノズル端面に気密係合させた
   状態で前記キャップを介して前記記録ヘッド内のインク
   を吸引する吸引手段とを備えたインクジェット記録装置
   において、 前記キャップが揺動可能に設けられていることを特徴と
   するインクジェット記録装置。