JP2004160799A - インクジェットプリンタ等のクリーニング機構 - Google Patents

Abstract

【課題】吸引および空吸引動作時に、インクが連通口近傍にたまって凝固しても、目詰まりを起こさないような構成を考案する。また、その構成において、インクの吸引量のばらつきを抑えるような制御方法を実現する。
【解決手段】連通口と緩く勘合し、弁が閉じた状態では吸収体と接触して、インクが入り込めない空間を吸収体と連通口の間で確保するための突起を弁に設ける構成とし、吸引のためのポンプ動作が停止してから一定時間経過後に弁を開いて空吸引を行う。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はインクジェットプリンタ、特に印字ヘッドのクリーニングを行う機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
印字ヘッドに供給されるインクを、加熱、あるいは振動によって用紙に向かって噴出させることで印字を行うインクジェットプリンタは、現在シリアルプリンタの中で主流をしめている。
【０００３】
図２は、インクジェット方式のシリアルプリンタの構成を示す概略図である。キャリア１は、ガイドシャフト２、ガイドレール４によって、シャーシ３に保持されたＬＦローラー５及びプラテン６に対向して往復移動できるように支持されている。印字ヘッド７はキャリア１に搭載されていて、ベルト９を介して伝達されるキャリアモータ８によりガイドシャフト２に沿って往復移動する。
【０００４】
印字用紙１０は、プリンタ内部で、ＬＦローラー５とピンチローラー１１及び、排紙ローラー１２と排紙補助ローラー１３の間に挟まれて保持されていて、ＬＦローラー５が回転すると、摩擦力によってＬＦローラー５の軸線に対して垂直方向に搬送される。
【０００５】
印字に際しては、キャリア１は停止状態から、加速された後に一定の速度で移動をする。この状態のときに、プリンタ内部に送られてくる印字データに従って、印字ヘッド７を駆動して、インクを印字用紙１０に向けて噴出する。そして、印字ヘッド７の一行分の駆動が終了後、キャリア１は減速されて停止する。
【０００６】
ＬＦローラー５は、一行分の印字が終了したのち所定の量だけ回転して、印字用紙１０の次に印字がおこなわれるべき個所が、印字ヘッド７に対向する位置に移動するように印字用紙１０を搬送する。この動作が終了した後、キャリア１は再び移動を開始して、移動中に印字ヘッド７を駆動することで次の行の印字を行う。この一連の動作の繰り返しによって、規定の印字データがすべて印字されると、印字用紙１０は排紙ローラー１２により、プリンタの外部に排出されて印字が完了する。
【０００７】
インクジェットプリンタには、長期に停止している場合の印字ヘッド７の保護、およびノズル近傍のインクの蒸発の防止、及び、ノズル近傍で固まったインクの除去のために、一般的にインクジェットプリンタにはクリーニングユニット１３が用意されている。図３は一般的なクリーニングユニット１３のキャップ部とポンプ部の構成を示す断面図である。クリーニングユニット１３は主に、ノズル列周辺を密閉するためのキャップ１５と、キャップ１５とチューブ１７を通じて連結され、キャップ１５内に負圧を発生させ、ノズルからインクを吸い出すためのポンプ部から構成されている。
【０００８】
ホルダー１８は軸を中心に、ポンプベース２０の内部で、図示していない駆動手段により、図中の矢印方向に回転する。チューブ１７はポンプベース２０の半円のドーム状の内壁に沿ってはい回されている。
【０００９】
チューブ１７の一方の端部はキャップホルダー１６を介して、キャップ１５と貫通穴を形成しながら連結している。さらに、キャップ１５に連通口２２と呼ばれる、吸引口２１とは別の穴を設け、この穴を弁２３により選択的に開閉する。
【００１０】
図４のように、印字ヘッド７に対して、キャップホルダ１６に支持されたキャップ１５が圧接され、かつ弁が連通口を閉じた密閉状態で、ポンプが矢印方向に回転すると、印字ヘッド７とキャップ１５の密閉部の圧力が下がり、印字ヘッド７内からインクを吸引する。吸引されたインクはローラー１９ｂの動きに伴って、チューブ１７内をつたって最終的にはチューブ１７のもう一方の端部から外側に排出される。
【００１１】
ローラー１９ｂはチューブ１７を押しつぶしながらホルダー１８とともに回転し、ポンプベース２０の半円のドーム部から外側に出るとチューブ１７を押しつぶさなくなるが、このときもう一つのローラー１９ａがチューブ１７を押しつぶし始めるので、ホルダー１８が回転する限り、連続的にインクの吸引を行うことができる。
【００１２】
吸引動作が停止した直後は、キャップの密閉空間内に、インクが充満した状態になるので、通常はこの後で充満したインクをポンプで吸い出す動作（空吸引と呼ぶ）を行う。その一般的な方法としては、弁を動かして連通口が開放された状態にして、吸引のときと同様にポンプを動作させる。この場合、キャップ内には負圧が発生するが、連通口から空気が流れ込んでくるため、印字ヘッドからインクを吸引することはなく、キャップ内に充満したインクだけが空気と一緒に吸い出され、外部に排出される。
【００１３】
キャップホルダ１６には、弁２３が回転可能に保持されており、通常は図３のように、弁ばね２４によりキャップ１５の連通口２２の出口に当接していて、キャップ１５を密閉する。吸引動作終了後は、弁は図示しない手段により回動されて、キャップ１５との当接を解除される。この状態で再度ホルダ１８を矢印方向に回転すると、連通口２２からキャップ１５の内部に流れ込む空気とともに、キャップ１５内に残っていたインクが外部に吸引される。
【００１４】
この一連の動作を行って、印字ヘッド７内のノズル付近で粘度が上がったインクを吸い出すことにより、ノズルからのインクの吐出を安定させることができる。なお、ホルダ１８の駆動は通常パルスモータを駆動源として行われるので、パルスモータの回転量のコントロールによって、ホルダ１８の回転量は一定にコントロールされる。
【００１５】
図４は従来のキャップ部の詳細構成図である。キャップ１５には吸引口２２とは別に連通口が設けられており、回転することにより連通口を選択的に開閉するための弁がつけられている。また、キャップ１５の中には、吸収体２５が収められていて、キャップ１５内部に残るインクがフリーにならないように保持する。
【００１６】
ところが、このような構成で、吸引後に弁を開いて空吸引を行うと、弁を開いた瞬間に吸収体に残っていたインクが連通口の方に流れて行くことがある。このインクのほとんどは空吸引時の空気の流れにより、再度吸収体に吸収されて、吸引口から外部に吸い出されるが、微量のインクは連通口に取り残される。
【００１７】
プリンタが印字状態にない場合、及びパワーがオフになっている場合は、印字ヘッド７の保護及びノズルからのインクの蒸発を抑えるために、図４のようにキャップ１５が印字ヘッド１７に密着し、弁が閉じている状態に保たれるが、このまま長期間放置されると、連通口２２付近にとり残されたインクは凝固を起こす。このようなことが繰り返されると、やがては連通口２２は凝固したインク２６で詰まった状態になる。
【００１８】
このような状態でプリンタを使用した場合、図５に示す様に、吸引した後で空吸引を行うために弁２３を開いても、凝固したインク２６により連通口２２はふさがれているために、連通口２２から空気を吸い込むことができず、印字ヘッド７内のインクを吸い出してしまうという不具合が起きる。
【００１９】
従来の構成でこの問題を回避するための手段の一つとしては、吸引のためにポンプを駆動している最中に弁２３を開くということを実施している。
【００２０】
図７は吸引しているときのポンプの動作量とキャップ内の負圧の関係を示すグラフである。一般的に、ポンプを動作すると、徐々に負圧は上昇していき、やがてピークに達してその後は均衡が保たれる。吸引している状態ではキャップ１５内部に負圧が発生しているために、インクが連通口２２の方に流れていくことはなく、この状態のまま弁２３を開くと、連通口２２から吸い込まれる空気の流れによって、空吸引の際もインクは連通口２２の方に流れていかないので、インクが連通口２２の近傍に溜まることは起こりにくく、上記のインク凝固による連通口２２の目詰まりを防ぐことができる。
【００２１】
ただし、この場合弁２３がキャップ１５から離れるタイミングの差により、吸引量がばらつくという弊害が存在する。一回の吸引動作で吸引されるインクの量は、この負圧曲線で描かれる、ＡＢＣで囲まれた部分の面積に比例するが、部品の寸法のばらつきなどにより、ポンプが動作を始めてから弁２３を開くタイミングが個体差なく一定になるようにするのは非常に困難であり、弁２３が基準より早く開いてしまうと、ＢＣＣ’Ｂ’の面積に相当する量のインクが基準の吸引量より少なくなり、弁２３が基準より遅く開くと、ＢＣＣ”Ｂ”の面積に相当する量のインクが基準より多く吸引されてしまう。結果として、個体間でインクの吸引量にばらつきが生ずるという問題が起きる。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明では、連通口と緩く勘合し、弁が閉じた状態では吸収体と接触して、インクが入り込めない空間を吸収体と連通口の間で確保するための突起を弁に設ける構成とし、インクが連通口近傍にたまっても目詰まりを起こさないようにすることに合わせて、吸引のためのポンプ動作が停止してから一定時間経過後に弁を開いて空吸引をなって、インクの吸引量のばらつきを抑えることにより、上記の課題を解決する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
（第一の実施形態）
以下本発明の実施形態を図に従って説明する。
【００２４】
図１は本発明によるキャップ部の構成を示す図である。キャップ１５には従来と同様に、チューブ１７を介してポンプ部と連結するための吸引口２１と、空吸引時に外気を内部に吸い込むための連通口２２が設けられていて、内部にはインクを保持するための吸収体２５が収められている。また、キャップ１５を保持するキャップベース１６には回転により連通口２２を選択的に開閉できるよう弁２３が保持されている。
【００２５】
弁２３の連通口２２をふさぐ面には突起２３−ａが設けられており、弁２３が連通口２２を閉じている状態では図のように、突起２３−ａの先端が吸収体２５と接触するようになっている。
【００２６】
吸引を行った後に空吸引を行うために弁２３を開くと、従来と同様に吸収体２５に残っているインクが連通口２２の方に流れ、空吸引で吸い出しきれない分が連通口２２近傍に残り、この状態のまま長期間放置されるとインクが凝固する。この繰り返しによって、連通口２２付近はやがて凝固したインク２６が溜まっていき、弁２３を閉じた状態では図１のようになる。ところが、この構成においては、そのような状態になっても、次回の空吸引時に弁２３を開くと、図６に示すように、連通口２２から吸収体２５の間で突起２３−ａが占めていた空間があるために、完全な目詰まり状態とはならない。更に、図６に示すように、突起２３−ａが勾配をもつ形状からなっていて、根元では連通口２２と緩やかに係合するようになっていると、凝固したインク２６の中でも弁２３の動作がスムーズに行え、弁２３が少しでも移動すれば、凝固したインク２６と突起２３−ａとの間に確実に隙間ができるのでより安全である。
【００２７】
上記のように、インクが連通口２２付近で凝固しても、目詰まりによるから吸引不良が起きないようにできると、ポンプが吸引動作を停止した後に弁を開いて空吸引動作を開始してもなんら問題なくなる。
【００２８】
ポンプの基準動作量分だけ吸引してから、一定時間後に弁２３を開くようにした場合、部品寸法の違いなどによって、弁２３を動作開始してから開いた状態になるまでのタイミングが個体間で多少ばらついても、図７のグラフ中のポンプの基準動作量での吸引量を確実に保つことができるので、吸引量の差は生じない。吸引時のポンプの動作量自体をばらつきなくコントロールすることは容易であるので、結果的に個体間で吸引量がばらつかないようにすることができる。
【００２９】
（第二の実施形態）
以下本発明の第二の実施形態を図に従って説明する。
【００３０】
第一の実施形態では、吸収体２５は板形状であるので、弁２３の突起２３−ａが吸収体２５に接するためには、突起２３−ａを長くする必要がある。この突起２３−ａが長くなった場合、突起２３−ａが連通口２２の中でスムーズに動くには、動作の軌跡がストレートに近いようにしなければならず、設計上の制約がせまくなるうえ、弁２３の作成も比較的難しくなる。また、凝固したインク２６と接触している表面積が広いので、弁２３を開くときの抵抗力も大きくなる傾向をもつ。
【００３１】
そこで、図８のように、吸収体２５に連通口側に出っ張る突起２５−ａを持たせる。このとき、弁２３の突起２３−ａは吸収体２５の突起２５−ａに接触するだけの長さがあればいいので、図示されたように短くできる。
【００３２】
図９はこの構成で弁２３を開いたときの状態図である。図で明らかなように、凝固したインク２６と接している表面積が少ないので、弁２３を動かすときの抵抗力が小さくなるので、弁２３の動作が安定する。また、弁２３が動くときの突起２３−ａの軌跡が多少曲線的になっても、連通口２２の中でスムーズに動くので、弁２３の設計上の制約がゆるくなるとともに、弁２３の作成自体も簡単になる。
【００３３】
効果に関しては、第一の実施形態と全く同じである。
【００３４】
【発明の効果】
以上述べたように、連通口と緩く勘合し、弁が閉じた状態では吸収体と接触して、インクが入り込めない空間を吸収体と連通口の間で確保するための突起を弁に設ける構成とすることにより、インクが連通口近傍にたまっても目詰まりを起こさないようにすることが可能となる。
【００３５】
また、この効果にともなって、吸引のためのポンプ動作が停止してから一定時間経過後に弁を開いて空吸引を行うようにできるので、インクの吸引量のばらつきを抑えることも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による第一の実施形態に基づく印字ヘッドのクリーニングユニットのキャップ部の詳細図である。
【図２】インクジェットプリンタの構成概略図である。
【図３】キャップ部およびポンプ部の構成概略図である。
【図４】従来の印字ヘッドのクリーニングユニットのキャップ部の詳細図である。
【図５】従来の印字ヘッドのクリーニングユニットでインクが凝固した状態で弁を開いたときの図である。
【図６】本発明による第一の実施形態に基づく印字ヘッドのクリーニングユニットでインクが凝固した状態で弁を開いたときの図である。
【図７】ポンプ動作量とキャップ内負圧の関係を示すグラフである。
【図８】吸収体２５に連通口側に出っ張る突起２５−ａを持たせた図。
【図９】図８の構成で弁２３を開いたときの状態図である。
【符号の説明】
１ キャリア
２ ガイドシャフト
３ シャーシ
４ ガイドレール
５ ＬＦローラー
６ プラテン
７ 印字ヘッド
８ キャリアモーター
９ ベルト
１０ 印字用紙
１１ ピンチローラー
１２ 排紙ローラー
１３ クリーニングユニット
１４ 給紙ユニット
１５ キャップ
１６ キャップホルダー
１７ チューブ
１８ ホルダー
１９ ローラー
２０ ポンプベース
２１ 吸引口
２２ 連通口
２３ 弁
２４ 弁ばね
２５ 吸収体
２６ 凝固インク

Claims (3)

1. 印字ヘッドのノズル近傍を密閉状態にできるような形状を有するとともに、負圧を発生するように構成されたポンプとチューブ等により連結するための吸引口と、外気と通じるための連通口が設けられたキャップ、該キャップの内部のインクを保持するためにとりつけられた吸収体、前記連通口を選択的に開閉するように保持された弁からなる、インクジェットプリンタに用いられるクリーニングユニットであって、前記弁に連通口から前記キャップ内に入りこむような突起を設け、前記弁が前記連通口を閉じた状態では前記吸収体と前記突起が接触するように構成されたことを特徴とするクリーニングユニット。
2. 前記突起は軸線方向に対して、先端が細くなるような勾配をもち、前記連通口とゆるやかな係合関係にあるように構成されたことを特徴とする、請求項１に記載のクリーニングユニット。
3. 前記弁を閉じた状態で前記印字ヘッド内のインクを吸引する動作を終了してから、ある一定時間経過後に前記弁を開いて、前記ポンプを動作させて、前記吸収体に保持されているインクを吸い出す動作を行うことを特徴とする、請求項１に記載のクリーニングユニット。

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