JPS59207257A - インクジェット装置 - 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】 発明の属する技術分野 この発明は、いわゆるインクジェット記録装置等の液体
噴射記録装置に関するものであって、記録液を確実に供
給し、かつ噴射ヘッドの目づまシを防止する手段を課題
とする。

従来技術 インクジェット記録装置は、直接記録が可能であってカ
ラー化が容易であシ、かつ騒音が無視できる程度である
等の利点を有し、新しい記録技術として注目を集めてい
る。とくにオン、デマンド形インクジェット記録装置は
、安価で小形化が可能であり、最近注目を集めているフ
ルカラープリンタ技術の中心的存在になりつつある。

しかしながら、従来、この種の記録装置はインクジェッ
トヘッドへのインク供給系が複雑であシ、またヘッド先
端のインク中の揮発性物質の蒸発によシインクの粘度が
増加してインク吐出の安定性を保持し難くなることが欠
点であるとされていた。

先ずインク供給系については、従来よシ種々の手段が提
案されているが、その代表的なものは１ひとつはインク
タンクとヘッドとを柔軟性に富むチューブで接続する構
成であり、他はインクタンクをヘッドキャリッジ上に配
設してインクタンクとヘッドとを直接連結する構成であ
る。しかしながら、前者は、記録時にヘッドの移動に伴
いチューブを引きすることになるのでチューブ自体の耐
久性の問題を生じ、またチューブの動きに伴う負荷変動
のためにキャリッジ送りの不安定性、すなわち（１）記
録点のずれ、　（ｉｉ）気 チューブの流路抵抗の変動やチューブ内への記泡混入に
よるインク供給の不完全に起因するインク吐出の不安定
性及び（ｉｉｉ）ヘッドとインクタンクの関係位置を保
持するだめに設計的制約が多くなり、機器の最適設計が
困難になる等の欠点を伴う。一方後者は、記録に十分な
インク量をソジの負荷の増大とこれに伴う機器全体の大
形化やコスト高を招き、またインクカートリッジ変換の
際のインクもれ等により使用者の手や機器を汚す欠点を
有している。そしてこれらの欠点は、画像品位向上のた
めにインク濃度が異るインクを複数種類保有する構成の
装置では一層顕著になる。

次に目づまり防止手段としては、公ツＬ゛先端の乾燥防
上のだめキャッピング手段や短端からのインク排出手段
等が提案され、効果をあげている。しかしながら、これ
らの操作を手動で行う構成では操作、性が劣り、またキ
ャッピングを忘れることによるインク吐出の不安定を招
く等の欠点があり、ヘッド先端からのインク排出につい
ては、排出されるインク量に応じてインクタンク内の残
留インクが減少するのでインクの残量検知のために特別
な手段を設けることを要し、さらにインク供給系とは別
個にこれらの手段を設けねばならないので機器の大形化
やコスト高を招く欠点がある。

発明の目的 この発明は、従来のこの種の記録装置の前述の欠点を解
消し、簡単な構成で記録液を確実に供給し、かつ噴射ヘ
ッドの目づまシを防止することができる液体噴射記録装
置を提供することを目的とする。

さらに具体的に述べれば、この発明は、ヘッドユニット
の記録液貯蔵室へ記録液を供給する場合と噴射ヘッドの
メニスカス復帰動作のみを行う場合とで圧力発生手段が
発生する圧力を変化させ、これにより記録液の供給量を
制御することにより、簡単な構成で記録液を確実に供給
し、かつ噴射ヘッドの目づまりを防止することができる
液体噴射記録装置を提供することを目的とする。

発明の構成 この発明は、大容量の第１の記録液貯蔵室（後述の具体
例では、例えば、第１図の大容量インクタンク１６）と
；小容量の第２の記録液貯蔵室（同じく第２図のサブタ
ンク３１）と：少なくとも２段階の圧力を発生する圧力
発生手段であってこの発生圧力により前記第１の記録液
貯蔵室から前記第２の記録液貯蔵室への記録液供給量を
制御するもの（同じく第３図のピストン４１の位置によ
シヘッドユニット２に対する圧力を変化するポンプ８）
と；を具える液体噴射記録装置を特徴とする。

上記において後述の具体例の引用はなんらこの発明の範
囲を限定するものではなく、この発明は前記の背許請求
の範囲の記載内においてその実施態様を適宜変更できる
ものである。

インクということがある。

以下図面を参照してこの発明に係る液体噴射記録装置の
具体例について、全体構成、キャッピング装置及び液体
噴射ヘッドユニットの構成。

ポンプの構成、制御系の構成並びにその作用の順序で詳
細に説明する。

液体噴射記録装置の全体構成（第１図）第１図において
、１は不図示の紙送り機構に連動するプラテンを示す。

２は液体噴射ヘッドユニットであシ、その詳細は後述す
る。３はキャリッジであって、キャリッジモータ４によ
りスクリュー５及びガイド６に沿って矢印方向に駆動さ
れる。これらの制御機構は公知であり、またこの出願の
発明の要旨と関係しないので、詳細な説明を省略する。

７はキャッピング装置、８はポンプであり、これらの詳
細についてはそれぞれ第２図及び第３図に関連して後述
する。９はポンプ駆動用パルスモータ、１０はウオーム
ギア、１１は電磁クラッチであり、ウオームギア１０は
電磁クラッチ１１を介してモータ９と連動するとともに
カム１５を駆動する。１２はキャッピング装置駆動用モ
ータ、１３はウオームギア、１４はキャッピング装置７
に固定されたホイールであって、ウオームギア１３はモ
ータ１２と連動し、ホイール１４とかみ合ってキャッピ
ング装置７を駆動する。１６は大容量記録液タンク（以
下インクタン、りという。）、１７はポンプ８とキャッ
ピング装置７とを連結する吸引チューブ、１８はインク
タンク１６とキャッピング装置７と全連結する供給チュ
ーブ、１９は噴射ヘッド（第２図の３２）の先端（同じ
＜　３２ａ）からインクを排出する回復チューブ、２０
はポンプ８と廃液タンク２】とを連結する廃液チューブ
、ＳＷＩはキャリッジ３の初期位置を検出する検出スイ
ッチ、ＰＡは記録紙である。

キャッピング装置及び液体噴射ヘソドユニットノ構成（
第２図） 第２図はキャッピング装置７及び液体噴射へりを貯蔵す
るサブタンク、３２は公知の噴射へラド、３２ａはその
先端、３３はインク供給口、３４は吸引口であシサブタ
ンク３１内の圧力制御やインク排出を行うとともにレベ
ルポインタ３４ａを有し、サブタンク３１に供給される
初期インク量を一定に保つ作用をする。３５はザブタン
ク３１内に貯蔵されるインクを示してぃ　　　　゛る。

３６はキャッピング装置７０本体で不図示の記録装置本
体に固設されている。３７はゴム等の材料で構成される
キャップ、３８はキャップ３７を固設した可動部材であ
り、可動部材３８は不図示のガイドによシ本体３６と嵌
合するとともにホイール１４が固設され、モータ１２に
よシ矢印方向へ駆動される。３９はばねで可動部材３８
をヘッドユニット２の方向へ付勢している。なお図中１
７．１８及び１９は、第１図と同様にそれぞれ吸引チュ
ーブ、供給チューブ及び回復チューブを示している。

ポンプの構成（第３図） 第３図はポンプ８の詳細を示す断面図である。

図中４１はピストンであってシリンダ４２と嵌合し、０
リング４１ａ、４１ｂ、４１ｃ及び４−１　ｄによりこ
れを密閉するとともにはね４３により上方へ付勢されて
いる。４４及び４５はく、かつピストン４１の下部に位
置するよう配設されている。４６は弁であり、弾性部材
で構成され、ピストン４１にその一部が固設されている
。４．７ｉｌ−１：廃液吐出口である。

制御系の構成（第４図） 第４図は制御系のブロック図を示し、１００は記録装置
制御回路であシ、通常のデジタル制御部のほかＣＮＴカ
ウンタ１００ａ　、　ｎ、カウンタ１ＱＯｂ、ｎ２カウ
ンタ１００ｃ　、　’Ｗレジスタ１００ｄ　。

タイマ１００ｅを含む。ＣＮＴカウンタ１００　ａない
しタイマ１００ｅの作用については後述する。

１０１は記録装置駆動回路であって記録終了に応じて終
了信号を制御回路１０（）に転送し、−力制御回路１０
０から記録開始信号が寿えられる。１０２は、キャリッ
ジ３の初期位置検出スイッチＳＷ１が作動すると高レベ
ル信号を制御回路１００に転送する信号出力回路、１０
３は回復スイッチＳＷ２が作動すると高レベル信号を制
御回路１００中のｎ２カウンタ１００ｃ等に転送する信
号出力回路である。

１０４．１０９，１１１及び１１２は、それぞれキャリ
ッジモータ４．ポンプ駆動用パルスモータ９．電磁クラ
ッチ１１及びキャッピング装置駆動用モータ１２に対す
るドライバであり、制御回路１００によ多制御される。

１１３は、大容量インクタンク１６（第１図）のインク
残量警告表示器、１１４はそのドライバである０１１５
はピストン４１（第３図）の位置を検出するポテンシオ
メータ、１１６はレベル検出器であって、ポテンシオメ
ータ１１５の出力レベルにより、ピストン４１が下死点
、中間点及び上死点のいずれの位置にあるかを判別し、
下死点のとき信号Ｓｌを、中間点のとき信号Ｓ、を、上
死点のとき信号Ｓ３をそれぞれ高レベルにし、これらの
信号を制御回路１００に入力する。１１７はキャッピン
グ装置７（第１図、第２図）の位置を検出する検出器で
あｐ、１１８は記録開始スイッチＳＷ３の押圧によυ高
レベル信号を出力する信号出力回路であってその出力信
号はタイマ１０００等に転送される。なお上記において
インク残量警告表示器１１３に代えて、残量自体を表示
する表示装置を設けることもできる。

この発明に係る液体噴射記録装置の具体例の作用（第１
−図〜第５図）次に第５図の流れ図をも参照して第１図
〜第４図に示す装置の作用を説明する。

（１，）　　記録液供給及びメニスカス復帰動作あらか
じめ設定された所定枚数の記録が終了するとＣＮＴカウ
ンタ１００ａがその旨を示す信号を出力するとともにそ
れ自体はリセットされる（第５図ａ３）、のステップ２
１２０以下図面番号の表示を省略し、単にステップ番号
のみで表示する）０この信号によりｎ１カウンタ１００
ｂは′１“をカウントアツプし、またキャリッジモータ
ドライバ１０４がキャリッジモータ４を駆動してキャリ
ッジ３を初期位置へ戻す（ステップ２２１〜２２２）。

初期位置検出スイッチＳＷＩによシキャリツジ３の復帰
を確認し、信号出力回路１０２の高レベル出力によりキ
ャッピングモータドライバ１１２がキャッピング装置駆
動用モータ１２を駆動し、これによシキャツピング装置
７の可動部材３８がウオームギア１３とホイール１４と
のかみ合いによシヘッドユニット２の先端へ移動する。

可動部材３８の移動により、吸引チューブ１７と吸引口
３４．供給チューブ１８とインク供給口３３．及び９回
復チューブ１９と液体噴射ヘッドの先端３２ａとが　　
　□それぞれ係合する。この状態でキャッピング位置検
出器１１７の作動によシキャツビング位置にあることを
確認してキャッピングモータドライバ１１２がオフにな
る。キャッピングモータドライバ１１２がオフになって
も、キャップ３７はばね３９によりヘッドユニット２の
先端に向って押しつけられており、上記の保合ははずれ
ない（ステップ２２３〜２２６）。

次にポンプモータドライバ１０９及びクラッチドライバ
１１１を動作させてこれらによりポンプ駆動用パルスモ
ータ９及び電磁り一ラツチ１１を駆動し、ギア１０．し
たがってカム１５を回転させる（ステップ２２７）。カ
ム１５の回転によりポンプ８のピストン４１が下降を始
め、ポンプ８の上室が負圧になる。この負圧はピストン
４１が下死点に達したとき最大になる。

この行程において、吸引口３４を介してサフ゛クンク３
１内の圧力が負圧になシ、これに伴って供給口３３及び
供給チューブ１８を介してインクタンク１６からサブタ
ンク３１ヘインクカ≦供給される。これとともに噴射ヘ
ッドの先端３２ａから回復チューブ１９を介してインク
を吸引し、ヘッドのメニスカスを復帰させる。

この吸引された空気及びインクによりポンプ８の上室の
圧力が回復し、またサブタンク３１内の圧力もインクの
供給により回復する。ここでレベルポインタ３４ａは、
インクレベルが同ポインタに達すると所定の圧力が回復
するように設定しておく。なお記録状態によってサブタ
ンク３１内に余分なインクが残ってレベルポインタ３４
ａを超えても、それは排出口３４及び吸引チューブ１７
を介してポンプ８へ余分なインクとして排出される。こ
のためサブタンク３１内の空気は、一定量以上が確実に
保持され、レベルポインタ３４ａをヘッド先端３２ａよ
り低い位置に設定することにより加圧印字になることが
なく、またヘッドユニット２の移動に伴う圧力変動も空
気のダンパ効果により押えることができ、さらにヘッド
先端３２ａのメニスカスも復帰しているので良好な記録
を行うことができる。

一方ヘッドユニット２からの空気及び排出インクは吸引
チューブ１７及び第２連結孔４５を介してポンプ８の上
室に送られる。ピストン４１の下降中、下室の圧力上昇
にょシ弁４６が閉じられるため１丁室内に溜っている前
回排出されたインク等は排出口４７及び廃液チューブ２
ｏをＡＺ’　で廃液り７り２１へ排出される。ピストン
４１が下死点に達すると、信号Ｓｌが高レベルになるた
めこれを確認してポンプモータドライバ１０９．クラッ
チドライバ１１１がオフになシ、モータ９が停止する。

そしてピストン４１は不図示のウオームギアの保持力に
よりその位置を保持する（ステップ２２８〜２２９）。

この保持期間中に上記の動作が終了し、上室の圧力が回
復する。これらに要する所定時間が経過したことを確認
してモータ９を逆転させ、ピストン４１を上昇させる（
ステップ２３０〜２への逆流はない。ピストン４１は、
上死点に達するとげね４３によシ保持される。次にキャ
ッピングモータドライバ１１２が再び動作し、キャッピ
ング装置駆動用モータ１２が逆転し、可動部材３８を初
期位置へ戻すことにより、ヘッドユニット２のキャッピ
ングが解除され、記録可能状態になり一連の動作が完了
する（ステップ２３２．（ｃ）、・・・・・・、■、・
曲・、ステップ２０４〜２０８）。

上記の液体噴射記録装置は、大容量のインクタンク１６
とヘッドユニット２内の小容量のザブタンク３１とを設
け、単一の圧力発生手段であるポンプ８により、インク
タンク１６からザブタンク３１ヘインクを供給するとと
もに、噴射ヘッド３２の先端３２ａからインクを排出さ
せてメニスカス復帰を行うようにしだので、簡単な構成
でインク供給を的確に行うことができ、またメニスカス
復帰も同時に行われるだめ安定な記録を行うことができ
、さらに単一の圧力発生手段でインク供給及びメニスカ
ス復帰を同時に行う構成であるため、機器の小形化及び
製作費の軽減をはかることができる。

さらに上記の記録装置は、単一のキャッピング装置７に
インク供給系（供給チューブ１８）とメニスカス復帰の
だめのインク吸引系（回復チューブ１９）とを設はキャ
ッピング装置７の移動によりこれらがヘッドユニット２
内のインク供給口３３及び噴射ヘッド３２とそれぞれ係
合し、かつ離脱するよう構成されているので、前述の構
成と相まって、簡単な機構でインク供給及びメニスカス
復帰のだめの流体路を構成することが可能であシ、かつ
前記の諸動作を確実に行うことができ、信頼性の向上を
はかることができる。さらに記録動作中はキャリッジモ
ータ４に対してインク供給チューブ等の余分な負荷とな
るものがないため、慣性を小さくシ、キャリッジ送りの
精度を向上させ、モータを小形化できる等機器の小形化
、製作費の軽減に寄与するところが大きい。またインク
タンク１６の配置の自由度が増加し、操作性の一層の向
上をはかることができる。

さらに上記の記録装置は、所定枚数の記録後目動的にサ
ブタンク３１へのインク供給を行うよう構成されている
ので、インクタンクを大容量の主タンク１６と小容量の
サブタンク３１とに分けて構成しても、的確にインク供
給を行うことができ、これによシ前記のような機器の小
形化、操作性の向上等の効果を達成することができる。

（２）　　メニスカス復帰のみの動作 回復スイッチＳＷ２を操作すると信号出力回路１０３が
高レベル信号をｎ、カウンタ１００ｃへ転送し％”２カ
ウンタ１００ｃは１”をカウントアツプする。これに続
いて、ポンプモータドライバ１０９が動作してポンプ駆
動用パルスモータ９を駆動し、ピストン４１を第３図の
Ａの位置からＢの位置へ移動させる。信号ｓ２が高レベ
ルになることでピストン４１の移動を確認し、次にキャ
リッジモータドライバ１０４が動作してキャリッジモー
タ４を駆動し、キャリッジ３を復帰させる。スイッチＳ
Ｗｌの動作によりキヤリツジ３の復帰を確認してキャッ
ピングモーフドライバ１１２が動作してキャッピング装
置駆動用モ〜り１２を正転させ、キャッピング装置７を
ヘッドユニット２に係合させる（ステップ２４１〜２４
６）。以下キャッピング位置に達したことを確認して（
ステップ２４７）、第５図のステップ２２６以降の動作
が行われるが、この場合はすでにピストン４１が第３図
のＢの位置に下降しているので、前述のインク供給の場
合と異り、ポンプ８の上室の負圧が小さいためにザブタ
ンク３１に対するインク供給を制限してメニスカス復帰
動作を行うことになる。

上記の液体噴射記録装置は、圧力発生手段であるポンプ
８内のピストン４１０位１６．調節により２段階の圧力
を発生し、これによりインクタンク１６からサブタンク
３１へのインク供給量を制御するよう構成されているの
で、インク供給動作とメニスカス復帰のみを行う動作と
で発生圧力を切り換えることにより、両動作のための機
構の相当部分を共用し、かつ両動作を確実に行うことが
できるから、従来の記録装置におけるインク供給及びメ
ニスカス復帰のだめの機構の複雑化及び操作性の劣化を
避けることができる。

（３）　　自動キャッピング動作 １枚の記録が終了すると、記録装置駆動回路１０１から
の終了信号によりタイマ１００ｅが動作を開始する。タ
イマ１００ｅは記録開始スイッチＳＷ３の操作により信
号出力回路１１８が出力する信号によってリセットされ
る。したがってタイマ１００ｅの設定時間内に記録され
るべき情報の記録が開始されればキャンピング動作が行
われず、通常の記録が行われる。−力設定〜２０５．■
）。ただしメニスカス復帰後ポンプ８は復帰するが（ス
テップ２３１　）、キャッピング装置７は退避せず、記
録開始スイッチＳＷ３の操作によってはじめて退避する
ことになる（ステップ２０４〜２０８）。これにより噴
射ヘッド３２の先端３２ａは、記録開始時にはじめてキ
ャップが解除されるので、その乾燥が防止される。この
点は前述の他の動作でも同様である。

（４）　　インク残量検出動作 前述の記録装置では、１回のインク供給時の供給量Ｗ、
とメニスカス復帰動作時のインク供給量Ｗ、はつねに一
定であり、またインクタンク１６内の初期容量Ｗも一定
であるだめ１、ｎＩ及びｎ２をそれぞれインク供給の回
数及びメニスカス復帰動作のみの回数とし、Ｗ′をイン
ク残量とするとき Ｗ’　＝　Ｗ　−（ｎ、　Ｗ１＋　ｎ、　Ｗ、　）　−
−（１）の関係が成立する。したがってｎ１カウンタ１
００ｂ及びｎ２カウンタ］、　ＯＯｃのカウント値から
式（１）を計算してその結果によりインク残量を知るこ
とができる。

具体的には、前回のカウント値毘に対しｎ、カウンタ１
００ｂ又はｎ２カウンタＩＱＯｃかカウントアツプする
たびにＷレジスフ１００ｄの記憶内容Ｗ　”’　Ｗｌ、
（ｎ、　ｗ、　十？Ｚ２　Ｗ＠　）に更新し、これを基
準値■と比較してＷ＜ｖであれば、残量警告ドライバ１
１４を動作させて残量警告表示器１１３で警告表示を行
うようにする。前述のように警告表示器１１３に代えて
残量自体を表示する表示装置を用いてもよい。

警告表示があれば、インクタンク１６にインクを補充し
、Ｗレジスタ１００ｄをリセットする（ステップ２５１
〜２５５）。

上記の構成によれは、インクタンク１６にインク補充を
要するかどうかを容易に知ることができ、インク切れに
よる４児全記録を防止できるはかシでなく、インク残量
検出のために特別な装置を必要としないため、多色カラ
ー記録装置のように多種類、多量のインクを使用する装
置にあっても簡単にインク残量検出を行うことができ、
機器の小形化、操作性の向上等をはかることができる。

第１図〜第４図に示す装置では、圧力発生手段であるポ
ンプ８が２段階の圧力を発生し、この発生圧力によシイ
ンクタンク１６からサブタンク３Ｊへのインク供給量を
制御しているが発生圧力は３段階以上にすることもでき
、また圧力発生手段を複数設けることもできる。

発明の効果 以上詳細に説明したように、この発明によれば、大容量
の第１の記録液貯蔵室と小容量の第２の記録液貯蔵室と
を設け、少なく２段階の圧力を発生する圧力発生手段に
より第１の記録液貯蔵室から第２の記録液貯蔵室への記
録液供給量を制御するようにしたので、例えば記録液供
給動作とメニスカス復帰のみを行う動作とで発生圧力を
切り換えることにより１両動作のだめの機構の相当部分
を共用し、かつ両動作を確実に行うことができる。した
がって記録液供給とメニスカス復帰とのために別個の機
構を必要とし、かつ機器の大形化や信頼性、操作性の低
下を免ｆ］、なかった従来の装置と比較して簡単な構成
でａｒ＋；実に液体噴射記録のために必要な諸動作を実
行することができ、その信頼性、操作性の向上及び製作
費の軽減をはかることができる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明に係る液体噴射記録装置の具体例を示す
もので、第１図は液体噴射記録装置の全体構成を示す斜
視図、第２図は第１図の装置中ヘッドユニット及びキャ
ンピング装置の詳細を示す断面図、第３図は同じくポン
プの詳細を示す断面図、第４図は制御系のブロック図、
第５図（４）及び第５図（Ｂ）は第１図ないし第４図の
装置の動作を説明する１組の流れ図、第６図は第５図（
Ａ）及び第５図（Ｂ）の配置を示す図である。 図中２は液体噴射ヘッドユニット、３はキャリッジ、４
はキャリッジモータ、７はキャッピング装置、８はポン
プ、９はポンプ駆動用パルスモータ、１０はウオームギ
ア、１２はキャッピング装置駆動用モータ、１５はカム
、１６は大容量インクタンク、１７は吸引チューブ、１
８は供給チューブ、１９は回復チューブ、３１けサブタ
ンク、３２は噴射ヘッド、３２ａはその先端、３３はイ
ンク供給口、３４は吸引口、３７はキャップ、３８は可
動部材、３９はばね、４１はピストン、４３はばね、４
６は弁、１１３は残量警告表示器、ＳＷＩはキャリッジ
３の初期位置を検出する検出スイッチを示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 大容量の第１の記録液貯蔵室と。 小容量の第２の記録液貯蔵室と。 少なくとも２段階の圧力を発生する圧力発生手段であっ
   て、この発生圧力によシ前記第１の記録液貯蔵室から前
   記第２の記録液貯蔵室への記録液供給量を制御するもの
   と。 を具える液体噴射記録装置。