JP2005199716A - インクジェットプリンタ用のノズル清浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】単純な構成のノズル清浄装置を低コストで組み立て・製造可能にする。
【解決手段】圧力源及び前記圧力源を選択的にインクリザーバに結合させるための弁機構２２を有する清浄装置において、弁機構は、弁ハウジング２６及びピストン２８を有し、弁ハウジング２６はそれぞれ複数のインクリザーバのうちのいずれか１つに接続される複数の出口ポート４８を具備する側壁を有し、ピストン２８は弁ハウジング内を移動可能であり、同弁ハウジング内において第１圧力チャンバー４６を定義し、コネクタ５２を介して圧力源に接続される入口ポート６０を有し、且つ弁ハウジング２６の側壁とともに第２圧力チャンバー５６を定義する封止部材５４によって包囲され、この第２チャンバー５６はピストン２８の動作によって複数の出口ポート４８のうちの選択された一つと連係するように構成される。
【選択図】図３

Description

本発明は複数のインクリザーバを有するインクジェットプリンタ用のノズル清浄装置であって、圧力源及びこの圧力源を選択的にインクリザーバに結合させるための弁機構を有する清浄装置に関する。

インクジェットプリンタは典型的には複数のプリントヘッドを有する。例えばマルチカラープリンタの場合はそれぞれの色に対して少なくとも１つのプリントヘッドが割り当てられる。各プリントヘッドはノズルのアレイを有し、これらノズルを介してインク滴が記録媒体に射出されることが可能になる。また、各プリントヘッドはノズルアレイの各ノズルとインク導管を介して連係するインクリザーバを有する。各インク導管にはその内部又はこれに隣接して例えば圧電アクチュエータなどのアクチュエータが設けられ、これは連係するノズルからインク滴が排出されるようにインク導管におけるインク液内に圧力波を生成するために激励されることが可能である。

既存のインクジェット印刷システムの一部においては、インクがノズルから漏れ出すことを抑制するためにインクリザーバが若干減圧された圧力に維持される。

微小であるノズルは不純物などによって詰まってしまいがちであることから、ノズルは適時清浄される必要がある。これは通常プリントヘッドを清浄ステーションに移動させてインクリザーバからのインクでノズルを流すためにインクリザーバに高圧を印加することによって実現されうる。この清浄ステーションはプリントヘッドのノズルに対面しノズル流し工程においてノズルから流れ出たインクを収集するためのガッターを有し、更にプリントヘッドのノズル面からインクの残留やホコリをふき取るためのワイパーを有することも可能である。また、このような清浄／流し工程はインク導管内に進入しノズルの射出性能に悪影響を及ぼしうる気泡を除去するという機能をも有する。

なお、清浄ステーションの圧力源の所要能力を軽減し、清浄ステーションの大きさを削減するためには、具備される複数のプリントヘッドを同時に清浄するのではなく、各プリントヘッドのノズルに接続されるインクリザーバが清浄ステーションのインク収集系に対面する所定の位置についた際このインクリザーバに対して圧力を印加する形でプリントヘッドを１つずつ清浄することが好ましい。さらにこのような構成にすることによって清浄処理を必要とするプリントヘッドだけに清浄処理を施すことが可能であるため、インクの節約が可能になる。しかしこの場合圧力源を清浄されるプリントヘッドのインクリザーバに選択的に接続するための弁機構が要される。特にこの場合全般的に小さな差圧が関係するため直接駆動型の弁の適用が必要となるためこのような弁機構を設置することでシステムが複雑な構成となり且つそのコストが上昇することとなる。

なお、特許文献１は上記の構成を有する清浄装置を開示する。ここでは各インクリザーバにそれぞれ個別の弁を設置し、各インクリザーバの共通圧力源への接続を制御可能にする。

特許文献２はプリントヘッドの周りに巻きつけられた記録用紙上に印刷を行うために外周にノズルを有する回転プリントヘッドを具備するホットメルト・インクジェットプリンタを開示する。ここではプリントヘッドの内部が扇形断面形状を有する複数のインクリザーバに分割される。各インクリザーバはその上面において供給用開口部を有し、固体のインク小球がインクリザーバに供給されてここでインクが溶解される。ここでプリントヘッドを回転させることで各リザーバ開口が空気供給システムに並列し且つこれに封止接続されうる。プリントヘッドが所定の位置にロックされると加圧空気が所定のインクリザーバに供給され、ここに接続されるノズルからインクが流される。ここでプリントヘッドの上面は清浄位置に配置されていない残りインクリザーバの開口部を封鎖するための固定蓋部材によって覆われる。
米国特許第６，０９５，６３３号 米国特許第４，８７０，４３１号

本発明は上述のノズル清浄装置を単純な構成で且つ低コストで製造・組み立て可能にすることをその目的とする。

本発明によるノズル清浄装置の弁機構は、弁ハウジング及びピストンを有し、弁ハウジングはそれぞれインクリザーバのいずれか１つに接続される複数の出口ポートを具備する側壁を有し、ピストンは弁ハウジング内を移動可能であり、同弁ハウジング内において第１圧力チャンバーを定義し、圧力源に接続される入口ポートを有し、且つ弁ハウジングの側壁とともに第２圧力チャンバーを定義する封止部材によって包囲され、この第２チャンバーはピストンの動作によって複数の出口ポートのうちの選択された一つと連係するように構成されることによって特徴付けられる。

インクリザーバは常にそれぞれに対応する弁ハウジングの出口ポートに接続されることが可能であり、封止部材が特定のインクリザーバに接続される出口ポートを包囲するようにピストンを移動させることによってこの特定のインクリザーバに接続されるノズルにインクを流すのに適切である圧力が選択的に印加されうる。このようにして封止部材はこの出口ポートを第１圧力チャンバーから分断してこの出口ポートのみを含む弁ハウジングの側壁領域をピストンの入口ポートを介して圧力源に接続される第２圧力チャンバーとして定義する。

よって本発明による装置は各種インクジェットプリンタに適用可能であり、プリントヘッド及び清浄ステーションの配置やプリントヘッドが清浄ステーションに対して移動される様式などに関するさまざまな設計上の調整を行うことが可能である。というのは本発明における弁機構は可動部材を１つだけ（ピストン）具備する小型で単純な構成を有する。

第１圧力チャンバーは大気圧に維持され、よってこの第１チャンバーは外部要素が出口ポートを介してインクリザーバに進入することを抑制する機能のみを有することとなる。しかし本発明の特徴の１つとしてこの第１圧力チャンバーは清浄されていないインクリザーバ内の圧力を制御するために半径方向に適用されうる。したがって例えば１つの圧力制御装置だけですべてのプリントヘッドのインクリザーバの圧力を減圧に維持することが可能である。これによって清浄されるプリントヘッド以外の各プリントヘッドのノズルからインクが漏れ出すことが抑制されうる。

清浄処理工程においては、ピストンが徐々に移動されて、封止部材が順次弁ハウジングの側壁における各出口ポートを通過し、これに応じて順次所定の長さのパルスが各々のインクリザーバに印加される。

また、本発明の展開例や随意的な構成は従属請求項において示される。

本発明のある好適な実施形態によると、弁ハウジング内におけるピストンの動作は清浄ステーションに対するプリントヘッドの動作に結合されることが可能で、これによって圧力パルスが適正なタイミングで印可されうる。すなわちプリントヘッドが適正な清浄位置に配置されているときにこの圧力パルスが印加されうる。なお、ピストンの動作とプリントヘッドの動作との結合はギアーやラック・ピニオン装置などの機械的手段によって実現されうる。

弁ハウジング内のピストンの動作は直線的な移動、回転移動、またはこれらの組み合わせであってよい。

また、本発明の更なる好適な実施形態によると、ピストンは清浄ステーションに対してプリントヘッドを移動させるキャリッジの動作方向と平行な方向に沿って直線的に移動される。この場合上記機械的結合は単にピストンを一方の終端位置の方向に弾性的に付勢し、キャリッジと清浄ステーションとの相対動作を用いて弁ハウジング内を行き来するピストンをこの付勢方向に反する方向に押すことによって実現されうる。この場合弁機構はプリントヘッドを保持するキャリッジに取り付けられ、キャリッジが清浄ステーションに達するとピストン又はピストンロッドの一端が固定ストップ部材に係合するように構成することが可能である。また、弁機構は清浄ステーションに固定されることも可能であり、この場合ピストンを作動するためにキャリッジの側壁部を用いることが可能である。

以下において添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例を説明する。

図１に示されるように、本発明の適用対象となりうるインクジェットプリンタは、例えばガイドレール１２に沿って直線的に移動して記録用紙を走査することができるキャリッジ１０を有する。なお、本図では記録用紙の外側におけるガイドレール１２の端部のみを示しているため、記録用紙はここでは図示されていない。

キャリッジ１０にはいくつかのプリントヘッド１４（この例では４つ）が相互隣接するように配置され、これらプリントヘッド１４はそれぞれノズル面１６を有する。これらノズル面１６は共通平面上に配置され、図中ではキャリッジ１０が記録用紙を走査する際にこの記録用紙に対向するように下向に配置されている。また、各プリントヘッド１４はそれぞれインクリザーバ１８を有し、これら各プリントヘッド１４のインクリザーバ１８はそれぞれ異なる色の液体インクを収容する。

図１に示されるプリンタの一部分はインクリザーバ１８からの液体インクをプリントヘッド１４のノズル面１６におけるノズルから流出させることによって同ノズルを清浄するための清浄装置を収容する。インクをプリントヘッドのノズル外へ流出させるためにこの清浄装置は圧力源２０及びこの圧力源２０からの圧縮空気を個々のインクリザーバ１８に供給するための弁機構として機能する分配弁２２を有する。このような構成によってインクはノズル外へ排出されうる。このようにしてノズル外へ射出されたインクは現在清浄されているプリントヘッドのノズル面１６に対向するように配置されるガッター２４によって受け止められてここに集積される。また、随意的な構成としてガッター２４はキャリッジ１０が同ガッター２４を通過する際にノズル面１６に残留するインクを拭き取るためのワイパーアセンブリと合体されることが可能である。

分配弁２２は弁ハウジング２６として機能する外管及びこの弁ハウジング２６内にスライド可能に収容されるピストン２８として機能する内管を有する。この弁ハウジング２６及びピストン２８は共にそれぞれ可撓性管３０、３２、及び３４を介して圧力源２０に接続される。これらの可撓性管３０、３２、及び３４はガイドレール１２に沿ったキャリッジ１０の移動経路をたどるのに十分な長さ及び可撓性を有する。弁ハウジング２６に接続される管３０及び３２を介して圧縮源２０は例えば１０００Ｐａ程度の若干減圧された圧力を供給する。この圧力は通常プリントヘッド１４が起動しているかあるいはアイドル状態である場合にはインクがノズルから漏れることを抑止するためにプリントヘッド１４のインクリザーバ１８内に保持される。管３４はピストン２８の一端に接続され、例えば１０ｋＰａ程度の高めの空気圧のパルスを各プリントヘッド１４のインクリザーバ１８に対して順次適正なタイミングで供給して各プリントヘッド１４がガッター２４を通過する際に同プリントヘッドのノズルからインクが適正に流出するようにする。

個々のプリントヘッド１４のインクリザーバ１８への空気の供給は弁ハウジング２６に対するピストン２８の動きによって制御される。そしてこのようなピストン２８の動きはガイドレール１２に対するキャリッジ１０の動きによって制御される。

図１に示されるようにピストン２８は弁ハウジング２６の両端から突出していて、このピストン２８の両端にはそれぞれストップ３６及び３８が配置される。図１はキャリッジ１０が矢印によって示される方向に進んで丁度清浄装置に達した状態を示す。ここでピストン２８は静止位置に維持され、ストップ３６は弁ハウジング２６の左端に係止される。なおこのピストン２８は同ピストンの反対端（左端）を付勢して弁ハウジング２６から離れるように働きかける圧縮スプリング４０によって静止位置に維持される。このピストン２８の左端におけるストップ３８は、ガイドレール１２に対して固定される側壁部４２に到達する直前の状態である。図１の状態からキャリッジ１０が更に左方向に移動した場合ストップ３８はこの側壁部４２に係止され、ピストン２８は押されて弁ハウジング２６がこのピストン２８を通過する。この様子が図２において示される。ここではキャリッジ１０は更に移動されて、３番目のプリントヘッドのノズル面１６がガッター２４に対面するような位置に配置されている。

図３は分配弁２２の内部構成を示す。この図では、管状弁ハウジング２６がその両端に封止リング４４を具備する。ピストン２８は弁ハウジング２６内においてスライド誘導され、ピストン２８と弁ハウジング２６の内壁とによって管状の第１圧力チャンバー４６が形成されこの両端がこれら封止リング４４によって封止される。この第１圧力チャンバー４６は弁ハウジング２６の周壁において軸方向に配列される４つの出口ポート４８を有する。これらの出口ポート４８はそれぞれインクヘッド１４のインクリザーバ１８のいずれかに接続されるコネクタとして形成される。弁ハウジング２６は更にその両端付近に配置される２つのコネクタ５０を具備する。これらのコネクタ５０はそれぞれ減圧管３０及び３２を第１圧力チャンバー４６に接続する。

管状のピストン２８の一端はストップ３８によって封鎖され、この他方の端部は高圧管３４のためのコネクタ５２を形成する。ピストン２８の軸中心においては２つの封止リング５４が同ピストンの外面に固定される。これら封止リング５４は環状の第２圧力チャンバー５６を第１圧力チャンバー４６から分離する封止部材を形成する。また、これら封止リング５４は第１圧力チャンバー４６を２つの別々の区画に分離する。２つのコネクタ５０を設けるのは各区画それぞれのためにコネクタを設けるからである。

ピストン２８の周壁上で２つの封止リング５４によって定義される区間において第２圧力チャンバー５６の入口ポート６０が形成される。図３の状態では、この入口ポート６０及び第２圧力チャンバー５６は３番目の出口ポート４８に合わせて配列される。この場合管３４を介して供給される高圧はピストン２８内部、入口ポート６０、第２圧力チャンバー５６、及び３番目の出口ポート４８を介して３番目のプリントヘッド１４のインクリザーバ１８に転送される。なお、この状況は図２に示されるように３番目のプリントヘッド１４がガッター２４に対面する状況に対応する。

図１に示されるようにピストン２８が静止位置に維持される状況の場合、入口ポート６０は右端のコネクタ５０付近に配置され、第２圧力チャンバー５６は出口ポート４８及びコネクタ５０のいずれにも接続されない。図３においてこの状況に対応する入口ポート６０の配置位置は矢印Ａによって示される。

ピストン２８が静止位置にいる状態でキャリッジ１０が側壁部４２に接近していった場合第２圧力チャンバー５６は各出口ポート４８を通過していき、これによって各プリントヘッド１４がガッター２４を通過する動作に同期して各プリントヘッド１４のインクリザーバ１８に順次高圧が印加されることとなる。なお、キャリッジ１０が側壁部４２から離れる逆の走査を行う場合上記動作を逆の順序に実行することによって第２連目の清浄処理工程が実行されることとなる。このよう構成によると、キャリッジ１０が清浄装置が設置されるガイドレール１２の端部に移動されるのに応じて２連ステップからなる清浄処理が各プリントヘッド１４それぞれに対して自動的に実行されうる。

なお、図３に示される例ではピストン２８は更にその両端に設けられる２つの封止リング６２を有する。封止リング６２は、ピストン２８がその２つの終端位置のうちのいずれかに達した場合に弁ハウジング２６内に侵入して同弁ハウジング２６の封止リング４４と係合するように構成される。なお、第２圧力チャンバー５６を定義する封止リング５４はピストン２８と共に移動可能であるのに対して封止リング４４は弁ハウジング２６に対して固定される。このような構成の組み立て工程において弁ハウジング２６の両端付近に配置される封止リング４４は封止リング５４を保持するピストン２８が同弁ハウジング２６に挿入された後にではあるが同ピストン２８にストップ３６，３８が取り付けられる前に弁ハウジング２６に挿入されることが好ましい。

なお、同業者には自明であるように、本発明の範囲内において上述の実施例からは各種変形例を構想することが可能である。例えばプリントヘッド１４がそれぞれ可撓性の管を介して弁ハウジング２６に接続されている場合、分配弁２２はガイドレール１２及び圧力源２０に対して固定されることが可能である。この場合側壁部４２の代わりにキャリッジ１０上に適正に配置された側壁部が設けられる。また別の変形例においては、ラック・ピニオン・アセンブリなど自らがキャリッジの動作に同期して駆動されるような駆動機構によって分配弁のピストン２８が駆動されるような構成にすることも可能である。

本発明の一実施形態による清浄装置において清浄処理工程が開始される直前の状態を示す図である。 本発明の一実施形態による清浄装置において１つのプリントヘッドが清浄される状態を示す図である。 本発明による清浄装置の弁機構の縦断面構成を示す断面図である。

符号の説明

１０ キャリッジ
１２ ガイドレール
１４ プリントヘッド
１６ ノズル面
１８ インクリザーバ
２０ 圧力源
２２ 弁機構
２４ ガッター
２６ 弁ハウジング
２８ ピストン
３０、３２、３４ 可撓性管
３６、３８ ストップ
４０ 圧縮スプリング
４２ 側壁部
４４、５４、６２ 封止リング
４６ 第１圧力チャンバー
４８ 出口ポート
５０、５２ コネクタ
５４ 封止部材
５６ 第２圧力チャンバー
６０ 入口ポート

Claims (10)

1. 複数のインクリザーバを有するインクジェットプリンタ用のノズル清浄装置であって、圧力源及び前記圧力源を選択的にインクリザーバに結合させるための弁機構を有する清浄装置において、
   前記弁機構は、弁ハウジング及びピストンを有し、前記弁ハウジングはそれぞれ前記複数のインクリザーバのうちのいずれか１つに接続される複数の出口ポートを具備する側壁を有し、前記ピストンは弁ハウジング内を移動可能であり、前記弁ハウジング内において第１圧力チャンバーを定義し、前記圧力源に接続される入口ポートを有し、且つ前記弁ハウジングの側壁とともに第２圧力チャンバーを定義する封止部材によって包囲され、前記第２チャンバーは前記ピストンの動作によって前記複数の出口ポートのうちの選択された一つと連係するように構成されることを特徴とするノズル清浄装置。
2. 前記第１圧力チャンバーは減圧状態に維持されることを特徴とする請求項１記載のノズル清浄装置。
3. 請求項１記載のノズル清浄装置又は各インクリザーバがそれぞれ可動プリントヘッドの上部又内部に搭載されるように構成されるプリンタのためのノズル清浄装置であって、前記ピストンの動作は前記プリントヘッドの動作と結合されることを特徴とするノズル清浄装置。
4. 清浄工程において前記ノズルから射出されるインクを収集するように構成されるガッターを有し、前記弁ハウジングに対する前記ピストンの動作は前記ガッターに対する前記プリントヘッドの動作と同期され、前記プリントヘッドのインクリザーバは対応するプリントヘッドが前記ガッターに対面する位置に配置されているときのみ前記圧力源に接続されるように構成されることを特徴とする請求項３記載のノズル清浄装置。
5. 前記弁ハウジングは管状に形成され、前記ピストンは前記弁ハウジング内を軸方向に移動可能であるように構成されることを特徴とする請求項３又は４記載のノズル清浄装置。
6. 前記ピストンは前記圧力源に接続される空洞管として形成され、前記入口ポートは前記空洞管の外周壁において形成され、前記封止部材は前記入口ポートの両側において前記ピストンを包囲する２つの封止リングから構成されることを特徴とする請求項５記載のノズル清浄装置。
7. 前記弁ハウジングは、減圧圧力源に接続される２つのコネクタを有し、前記２つのコネクタは前記弁ハウジングの両端部付近に設置され且つ前記複数の出口ポートから軸的にオフセットされるように設置されることを特徴とする請求項２乃至６記載のノズル清浄装置。
8. 前記弁ハウジングは前記ガッターに対する前記プリントヘッドの動作の方向に対して平行に配置され、前記ピストンは前記弁ハウジングの両端から突出するように配置され、前記弁ハウジングに対して終端位置の方向に弾性的に付勢され、且つ側壁部と連動して前記ガッターに対する前記プリントヘッドの動作に応じて前記弁ハウジング内を押し通されるように構成されることを特徴とする請求項６又は７記載のノズル清浄装置。
9. 前記プリントヘッド及び前記弁機構は前記ガッターに対して変位可能である共通のキャリッジに搭載されることを特徴とする請求項８記載のノズル清浄装置。
10. 前記圧力源は前記ガッターに対して固定的に配置され、且つ前記弁機構に可撓性管を介して接続されることを特徴とする請求項９記載のノズル清浄装置。

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