JP2003260802A

JP2003260802A - インクジェット式記録装置

Info

Publication number: JP2003260802A
Application number: JP2002063946A
Authority: JP
Inventors: Izumi Nozawa; 澤泉野
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-03-08
Filing date: 2002-03-08
Publication date: 2003-09-16

Abstract

(57)【要約】【課題】小型且つ軽量の弁機構によって記録ヘッドへ
のインク供給路を開閉する。【解決手段】本インクジェット式記録装置は、インク
貯留部７と記録ヘッド１２とを連絡するインク供給路２
４を閉塞可能な弁機構２０を備える。弁機構２０は、イ
ンク供給路２４を内部に形成する非磁性材料から成る弁
箱２１と、弁箱２１の内部に移動自在に配置された磁性
材料から成る球状弁体２２と、弁箱２１の外側から球状
弁体２２に磁力を及ぼして球状弁体２２を移動させる磁
石手段２３と、を有する。弁箱２１には球状弁体２２に
よりインク供給路２４を閉鎖できるように弁座２５が形
成され、待機位置にある球状弁体２２を磁石手段２３に
より弁座２５の位置に移動させてインク供給路２４を閉
鎖する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット式
記録ヘッドに形成された複数のノズル開口から記録媒体
に向けてインク滴を吐出して記録するインクジェット式
記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット式記録装置は、印刷時の
騒音が比較的小さく、しかも小さなドットを高い密度で
形成できるため、昨今においてはカラー印刷を含めた多
くの印刷に使用されている。

【０００３】このようなインクジェット式記録装置は、
一般に、キャリッジ上に搭載されて記録紙等の記録媒体
の幅方向（ヘッド走査方向）に往復移動するインクジェ
ット式記録ヘッドと、記録媒体をヘッド走査方向と直交
する方向（媒体送り方向）に移動させる送り手段と、を
備えている。

【０００４】このインクジェット式記録装置において
は、印刷データに対応して記録ヘッドより記録媒体に対
してインク滴を吐出させることで印刷が行われる。そし
て、キャリッジ上に搭載される記録ヘッドを、例えばブ
ラック、イエロー、シアン、マゼンタの各色のインクの
吐出が可能なものとすることにより、ブラックインクに
よるテキスト印刷ばかりでなく、各インクの吐出割合を
変えることにより、フルカラー印刷を可能としている。

【０００５】上述した記録ヘッドは、圧力室で加圧した
インクをノズルからインク滴として記録媒体に吐出させ
て印刷を行う関係上、例えばノズル開口からの溶媒の蒸
発に起因するインク粘度の上昇や、インクの固化によ
り、また塵埃の付着、さらには気泡の混入などにより、
印刷不良を起こすという問題がある。

【０００６】このため、記録ヘッドのノズル開口に目詰
まりが生じた場合、またはインクカートリッジを交換し
た場合などには、キャッピング手段により記録ヘッドの
ノズル形成面を封止し、吸引ポンプからの負圧によりノ
ズル開口からインクを吸引排出させることで、ノズル開
口等におけるインク固化による目詰まりや、インク流路
内への気泡の混入によるインク吐出不良を解消するクリ
ーニング操作を実行する機能が、一般にインクジェット
式記録装置には具備されている。

【０００７】このクリーニング操作を実行する場合にお
いては、例えばインクカートリッジから記録ヘッドのノ
ズル開口に至るインク流路内に、なるべく早いインクの
流れを発生させることが効果的であり、これにより増粘
したインクと共に、流路内に存在する気泡も排出するこ
とができる。

【０００８】しかしながら、今後実施されるインクジェ
ット式記録装置の高速化に伴うヘッドノズル数の増加に
よって、現状のポンプでは充分なインク流速を得ること
はできなくなると予想される。その為、クリーニング操
作時においてインクの流速を増大させるには、大きな負
圧を得るために吸引ポンプの能力を増大させる必要があ
る。これにはポンプの大型化と共に、ポンプを駆動する
モータも大型のものを使用せざるを得ず、必然的にコス
トの上昇および装置全体の大型化は免れない。

【０００９】さらに、記録ヘッドから大量のインクを排
出させることになるために、インクカートリッジの寿命
も短くなり、ユーザに対してランニングコストの増大を
強いる結果を招くという問題がある。

【００１０】そこで、インクカートリッジから記録ヘッ
ドに至るインク流路内に開閉可能なバルブユニットを配
置し、クリーニング操作にあたっては、バルブユニット
を閉弁状態としてキャッピング手段内に負圧を印加し、
キャッピング手段内の負圧が上昇した時点でバルブユニ
ットを開弁させることで、記録ヘッド内のインクの流速
を瞬間的に高めるように構成した記録装置が提案されて
いる（例えば、特願平１１−１０１７６４号）。

【００１１】この構成によれば、大きな負圧を得るため
の格別な吸引ポンプを備えることなく、記録ヘッドのノ
ズル開口近傍において固化または増粘したインクを比較
的容易に排出させることができるものと考えられる。そ
して、ノズル開口からの吸引作用が瞬間的になされるの
で、結果として比較的少ないインクの排出量でクリーニ
ング効果を得ることが可能であると考えられる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来提
案におけるバルブユニットは、その機構が複雑であり、
しかもソレノイドバルブのような大型のバルブを用いて
いるために、バルブユニット全体の寸法及び重量が必然
的に大きくなってしまう。特に、複数種類のインクを吐
出可能なインクジェット式記録装置の場合、インク種毎
にバルブユニットを配置してそれらを選択的に駆動させ
ようとすると、機構がますます複雑となって、大型化及
び大重量化が引き起こされるという問題があった。

【００１３】このように従来提案のバルブユニットは大
型且つ大重量であるために、例えばインクジェット式記
録装置のキャリッジにバルブユニットを配置すると、キ
ャリッジ全体が大型化してしまうばかりでなく、キャリ
ッジの総重量が増大することにより、キャリッジを移動
させた際にキャリッジ駆動機構のギヤ等において滑りが
発生し、キャリッジの動作においていわゆる脱調現象が
引き起こされるという問題がある。

【００１４】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たものであって、その目的とするところは、小型且つ軽
量の弁機構によって記録ヘッドへのインク供給路を開閉
することができるインクジェット式記録装置を提供する
ことを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明によるインクジェット式記録装置は、ノズル
開口に連通する圧力室に対応して設けられた圧力発生素
子により、前記圧力室内のインクに圧力変動を生じさせ
て前記ノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェ
ット式記録ヘッドと、前記記録ヘッドに供給されるイン
クを貯留するインク貯留部と、前記インク貯留部と前記
記録ヘッドとを連絡するインク供給路を閉塞可能な弁機
構と、を備え、前記弁機構は、前記インク供給路の少な
くとも一部を内部に形成する、非磁性材料から成る弁箱
と、前記弁箱の内部に移動自在に配置された、磁性材料
から成る球状弁体と、前記弁箱の外側から前記球状弁体
に磁力を及ぼして前記球状弁体を移動させる磁石手段
と、を有し、前記弁箱には前記球状弁体により前記イン
ク供給路を閉鎖できるように弁座が形成されており、前
記インク供給路の開放時の位置である待機位置にある前
記球状弁体を前記磁石手段により前記弁座の位置に移動
させて前記インク供給路を閉鎖することを特徴とする。

【００１６】また、好ましくは、前記弁箱は、前記球状
弁体を前記弁座の位置に保持する前記磁石手段の磁力が
消失した場合に前記球状弁体が重力によって前記弁座の
位置から前記待機位置に移動するような形状に構成され
ている。

【００１７】また、好ましくは、前記弁座は、前記イン
ク供給路の一部を形成する略垂直な壁面に形成されてお
り、前記待機位置は前記弁座の位置よりも下方にある。

【００１８】また、好ましくは、前記磁石手段は電磁石
を有する。

【００１９】また、好ましくは、前記磁石手段は、前記
球状弁体を前記弁座の位置に移動させるように作用する
磁力を発生させる第１磁石と、前記球状弁体を前記待機
位置に移動させるように作用する磁力を発生させる第２
磁石と、を有する。

【００２０】また、好ましくは、前記第１磁石及び前記
第２磁石の一方が電磁石であり他方が永久磁石である。

【００２１】また、好ましくは、前記第１磁石及び前記
第２磁石の両方が電磁石である。

【００２２】また、好ましくは、前記球状弁体は鉄球を
有する。

【００２３】また、好ましくは、前記球状弁体の表面に
弾性部材が設けられている。

【００２４】また、好ましくは、前記弁座に弾性部材が
設けられている。

【００２５】また、好ましくは、前記インク貯留部は複
数種類のインクを貯留しており、前記弁機構は、インク
種毎に形成された複数の前記インク供給路のそれぞれに
配置されている。

【００２６】また、好ましくは、複数の前記インク供給
路に配置された複数の前記弁機構のそれぞれの開閉状態
を独立に切り換え可能である。

【００２７】また、好ましくは、複数の前記インク供給
路に配置された複数の前記弁機構のすべての開閉状態を
同時に切り換え可能である。

【００２８】また、好ましくは、前記記録ヘッドと一体
にヘッド走査方向に走査されるキャリッジをさらに備
え、前記インク貯留部は、前記キャリッジに着脱自在に
搭載されるインクカートリッジであり、前記弁機構は前
記キャリッジに設けられている。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態による
インクジェット式記録装置について、図面を参照して説
明する。

【００３０】本実施形態によるインクジェット式記録装
置は、ノズル開口に連通する圧力室に対応して設けられ
た圧力発生素子により、圧力室内のインクに圧力変動を
生じさせてノズル開口からインク滴を吐出させるインク
ジェット式記録ヘッドを備えている。圧力発生素子とし
ては、例えば圧電振動子を用いることができる。

【００３１】図１及び図２は、本実施形態によるインク
ジェット式記録装置の概略構成を示した斜視図である。
図１中符号１はキャリッジであり、このキャリッジ１は
キャリッジモータ２により駆動されるタイミングベルト
３を介して、ガイド部材４に案内されてプラテン５の軸
方向に往復移動されるように構成されている。プラテン
５は、記録紙６（記録媒体の一種）をその裏面から支持
して記録ヘッド１２に対する記録紙６の位置を規定す
る。

【００３２】キャリッジ１、キャリッジモータ２、タイ
ミングベルト３、及びガイド部材４は、インクジェット
式記録ヘッド１２をキャリッジ１と共にヘッド走査方向
に走査させるキャリッジ機構を構成している。

【００３３】インクジェット式記録ヘッド１２は、キャ
リッジ１の記録紙６に対向する側に搭載されている。ま
た、キャリッジ１には、記録ヘッド１２にインクを供給
するインクカートリッジ（インク貯留部）７，８が着脱
可能に装着されている。インクカートリッジ７はブラッ
クのインクを貯蔵しており、インクカートリッジ８はシ
アン、イエロー、マゼンタのインクを貯蔵している。

【００３４】インクジェット式記録装置の非印刷領域で
あるホームポジション(図１中、右側)にはキャップ部材
１３が配置されており、このキャップ部材１３はキャリ
ッジ１に搭載された記録ヘッド１２がホームポジション
に移動した時に、記録ヘッド１２のノズル形成面に押し
当てられてノズル形成面との間に密閉空間を形成するよ
うに構成されている。そして、キャップ部材１３の下方
には、キャップ部材１３により形成された密閉空間に負
圧を与えるためのポンプユニット１０が配置されてい
る。

【００３５】キャップ部材１３の印刷領域側の近傍に
は、ゴムなどの弾性板を備えたワイピング手段１１が記
録ヘッド１２の移動軌跡に対して例えば水平方向に進退
できるように配置されていて、キャリッジ１がキャップ
部材１３側に往復移動するに際して、必要に応じて記録
ヘッド１２のノズル形成面を払拭することができるよう
に構成されている。

【００３６】本実施形態によるインクジェット式記録装
置は、さらに、記録ヘッド１２により印刷（記録）が行
われる記録紙６をヘッド走査方向に対して直交する媒体
送り方向に間欠的に搬送する媒体送り機構を備えてい
る。

【００３７】次に、図３を参照して本実施形態によるイ
ンクジェット式記録装置における弁機構について説明す
る。

【００３８】図３はキャリッジ１に設けられた複数の弁
機構２０の一つを拡大して示した断面図であり、弁機構
２０は、非磁性材料から成る弁箱２１と、この弁箱２０
の内部に移動自在に配置された磁性材料から成る球状弁
体２２と、弁箱２１の外側から球状弁体２２に磁力を及
ぼして球状弁体２２を移動させる電磁石２３とを備えて
いる。弁箱２１の内部は、カートリッジ７と記録ヘッド
１２とを連絡するインク供給路２４の一部を形成してい
る。

【００３９】球状弁体２２は例えば鉄球で形成されてお
り、鉄球の表面に弾性部材を被覆しても良く、この場合
の弾性部材は磁性材料である必要はない。

【００４０】弁箱２１の略垂直な壁面には、略円錐面状
を成すように弁座２５が形成されており、この弁座２５
には好ましくは弾性部材が設けられている。電磁石２３
は、弁座２５を形成する円錐面の軸心と同心に配置され
ている。弁座２５の位置から略水平方向の外側に向けて
弁箱２１から配管２６が延びており、配管２６の内部は
弁箱２１の内部に連通してインク供給路２４の一部を形
成している。

【００４１】図３（ａ）は開放状態の弁機構２０を示し
ており、この状態においては、球状弁体２２はインク供
給路２４を開放する待機位置にある。この待機位置は弁
座２５の位置よりも下方に形成された待機空間２７内に
ある。弁機構２０が開放状態にあるときは図３（ａ）に
矢印で示した方向にインクが流れ得る。

【００４２】そして、弁機構２０を閉鎖する場合には、
電磁石２３に通電して球状弁体２２に磁力を作用させ、
待機位置にある球状弁体２２を、図３（ｂ）に示したよ
うに電磁吸引力によって弁座２５の位置に移動させる。
これにより、弁箱２１の内部と配管２６の内部とが遮断
され、インク供給路２４を閉鎖してインクの流れを阻止
することができる。

【００４３】次に、閉鎖状態にある弁機構２０を再び開
放する場合には、電磁石２３への通電を遮断して球状弁
体２２に対する電磁吸引力を消失させる。すると、球状
弁体２２はその自重によって弁座２５の位置（図３
（ｂ））から待機位置（図３（ａ））へと落下して移動
する。これにより、インク供給路２４が開通してインク
が流れ得るようになる。

【００４４】また、図４に示したように弁機構２０は、
複数種類のインク種、つまりブラック（Ｂｋ）、シアン
（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）のそれぞれに
対応して配置されており、制御部２８によって複数の弁
機構２０のそれぞれの開閉状態を独立に切り換えること
ができる。このため、本実施形態によるインクジェット
式記録装置においては、特定のインク種に対応するノズ
ル開口及びインク供給路２４のみを対象とする選択クリ
ーニングを実施することができる。

【００４５】また、一変形例としては、図５に示したよ
うに単一の電磁石２３を複数の球状弁体２２に対して共
用させることにより、複数の球状弁体２２のすべてを同
時に操作するようにして、複数の弁機構２０のすべての
開閉状態を同時に切り換え可能としても良い。このよう
にすれば、装置の構造を簡素化できると共に、クリーニ
ングのシーケンスについても簡素化することができる。

【００４６】以上述べたように本実施形態によるインク
ジェット式記録装置によれば、弁機構２０は電磁石２３
の磁力によって球状弁体２２を移動させることによりそ
の開閉状態を切り換え可能であるためにその構造が簡素
であってその寸法及び重量が小さいので、本実施形態の
ように複数種類のインク種のそれぞれに対応させて複数
の弁機構２０をキャリッジ１に配置した場合でも、キャ
リッジ１の大型化及び大重量化を抑制することが可能で
ある。

【００４７】また、図３から分かるように本実施形態に
おける弁機構２０は、インク供給路２４の路壁の外側か
ら磁力によって球状弁体２２を移動させるものであるか
ら、球状弁体２２を駆動するための部材をインク供給路
２４の路壁に貫通させる必要がなく、そのような路壁貫
通部材のための複雑なシール機構が不要である。

【００４８】次に、本発明の他の実施形態によるインク
ジェット式記録装置について図６を参照して説明する。
なお、本実施形態は上述した実施形態における弁機構の
構成を一部変更したものであり、以下では上記実施形態
と異なる部分について説明する。

【００４９】図６に示したように本実施形態における弁
機構３０は、図３に示した球状弁体２２と同様の球状弁
体３２を有しているが、弁箱３１の形状が図３に示した
弁機構２０の弁箱２１とは異なる。すなわち、この弁箱
３１の内部には、略垂直方向に延びるインク供給路３４
と、このインク供給路３４の途中から略水平方向に延び
る待機空間３７とが形成されている。図６（ａ）に示し
たように弁機構３０が開放状態にある場合には球状弁体
３２が待機空間３７内に位置している。また、弁機構３
０の弁座３５は、略垂直方向の軸心を有する円錐面状に
形成されている。

【００５０】また、弁機構３０は、第１電磁石３３Ａ及
び第２電磁石３３Ｂを備えており、第１電磁石３３Ａは
球状弁体３２を弁座３５の位置に移動させるように作用
する磁力を発生させ、第２電磁石３３Ｂは球状弁体３２
を待機空間３７内の待機位置に移動させるように作用す
る磁力を発生させる。第１電磁石３３Ａは弁座３５を形
成する円錐面の軸心と同心に配置されている。第２電磁
石３３Ｂは待機空間３７を内部に形成する弁箱３１の凸
部の先端外側に配置されている。

【００５１】そして、本実施形態において、図６（ａ）
に示した開放状態にある弁機構３０を閉鎖する際には、
第１電磁石３３Ａに通電すると共に第２電磁石３３Ｂに
は通電しないようにして、第１電磁石３３Ａの電磁吸引
力によって球状弁体２２を待機位置（図６（ａ））から
閉鎖位置（図６（ｂ））へと移動させる。

【００５２】また、閉鎖状態にある弁機構３０を開放状
態に切り換える際には、第２電磁石３３Ｂに通電すると
共に第１電磁石３３Ａには通電しないようにして、第２
電磁石３３Ｂによる電磁吸引力によって球状弁体２２を
閉鎖位置（図６（ｂ））から待機位置（図６（ａ））へ
と移動させる。

【００５３】なお、一変形例としては、第１電磁石３３
Ａ及び第２電磁石３３Ｂのいずれか一方を永久磁石とす
ることもできる。例えば第２電磁石３３Ｂを永久磁石に
置換した場合には、この永久磁石による電磁吸引力より
も強い電磁吸引力を第１電磁石３３Ａによって球状弁体
３２に作用させることにより弁機構３０を開放状態から
閉鎖状態に切り換えるようにする。

【００５４】本実施形態によれば、上述した実施形態と
同様の効果が得られると共に、弁機構３０の開閉動作の
確実性を高めることができる。

【００５５】

【発明の効果】以上述べたように本発明によるインクジ
ェット式記録装置によれば、弁箱の外側から磁力により
球状弁体を移動させて開閉することができる弁機構をイ
ンク供給路に設けたので、小型且つ軽量の弁機構によっ
て記録ヘッドのインク供給路を開閉することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態によるインクジェット式記
録装置の概略構成を示した斜視図。

【図２】本発明の一実施形態によるインクジェット式記
録装置の概略構成を示した他の斜視図。

【図３】図１及び図２に示したインクジェット式記録装
置の弁機構を拡大して示した断面図であり、（ａ）は開
放状態を示し、（ｂ）は閉鎖状態を示す。

【図４】図１及び図２に示したインクジェット式記録装
置の複数の弁機構及びその制御部を示したブロック図。

【図５】図４に示したインクジェット式記録装置の一変
形例による複数の弁機構及びその制御部を示したブロッ
ク図。

【図６】本発明の他の実施形態によるインクジェット式
記録装置の弁機構を拡大して示した断面図であり、
（ａ）は開放状態を示し、（ｂ）は閉鎖状態を示す。

【符号の説明】

１キャリッジ６記録紙（記録媒体）７，８インクカートリッジ１２インクジェット式記録ヘッド２０，３０弁機構２１，３１弁箱２２，３２球状弁体２３，３３Ａ，３３Ｂ電磁石２４，３４インク供給路２５，３５弁座２６配管２７，３７待機空間２８制御部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ノズル開口に連通する圧力室に対応して設
けられた圧力発生素子により、前記圧力室内のインクに
圧力変動を生じさせて前記ノズル開口からインク滴を吐
出させるインクジェット式記録ヘッドと、前記記録ヘッドに供給されるインクを貯留するインク貯
留部と、前記インク貯留部と前記記録ヘッドとを連絡するインク
供給路を閉塞可能な弁機構と、を備え、前記弁機構は、前記インク供給路の少なくとも一部を内
部に形成する、非磁性材料から成る弁箱と、前記弁箱の
内部に移動自在に配置された、磁性材料から成る球状弁
体と、前記弁箱の外側から前記球状弁体に磁力を及ぼし
て前記球状弁体を移動させる磁石手段と、を有し、前記
弁箱には前記球状弁体により前記インク供給路を閉鎖で
きるように弁座が形成されており、前記インク供給路の
開放時の位置である待機位置にある前記球状弁体を前記
磁石手段により前記弁座の位置に移動させて前記インク
供給路を閉鎖することを特徴とするインクジェット式記
録装置。
【請求項２】前記弁箱は、前記球状弁体を前記弁座の位
置に保持する前記磁石手段の磁力が消失した場合に前記
球状弁体が重力によって前記弁座の位置から前記待機位
置に移動するような形状に構成されていることを特徴と
する請求項１記載のインクジェット式記録装置。
【請求項３】前記弁座は、前記インク供給路の一部を形
成する略垂直な壁面に形成されており、前記待機位置は
前記弁座の位置よりも下方にあることを特徴とする請求
項１又は２に記載のインクジェット式記録装置。
【請求項４】前記磁石手段は電磁石を有することを特徴
とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のインクジ
ェット式記録装置。
【請求項５】前記磁石手段は、前記球状弁体を前記弁座
の位置に移動させるように作用する磁力を発生させる第
１磁石と、前記球状弁体を前記待機位置に移動させるよ
うに作用する磁力を発生させる第２磁石と、を有するこ
とを特徴とする請求項１記載のインクジェット式記録装
置。
【請求項６】前記第１磁石及び前記第２磁石の一方が電
磁石であり他方が永久磁石であることを特徴とする請求
項５記載のインクジェット式記録装置。
【請求項７】前記第１磁石及び前記第２磁石の両方が電
磁石であることを特徴とする請求項５記載のインクジェ
ット式記録装置。
【請求項８】前記球状弁体は鉄球を有することを特徴と
する請求項１乃至７のいずれか一項に記載のインクジェ
ット式記録装置。
【請求項９】前記球状弁体の表面に弾性部材が設けられ
ていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項
に記載のインクジェット式記録装置。
【請求項１０】前記弁座に弾性部材が設けられているこ
とを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の
インクジェット式記録装置。
【請求項１１】前記インク貯留部は複数種類のインクを
貯留しており、前記弁機構は、インク種毎に形成された複数の前記イン
ク供給路のそれぞれに配置されていることを特徴とする
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のインクジェッ
ト式記録装置。
【請求項１２】複数の前記インク供給路に配置された複
数の前記弁機構のそれぞれの開閉状態を独立に切り換え
可能であることを特徴とする請求項１１記載のインクジ
ェット式記録装置。
【請求項１３】複数の前記インク供給路に配置された複
数の前記弁機構のすべての開閉状態を同時に切り換え可
能であることを特徴とする請求項１１記載のインクジェ
ット式記録装置。
【請求項１４】前記記録ヘッドと一体にヘッド走査方向
に走査されるキャリッジをさらに備え、前記インク貯留部は、前記キャリッジに着脱自在に搭載
されるインクカートリッジであり、前記弁機構は前記キャリッジに設けられていることを特
徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載のイン
クジェット式記録装置。