JP2006198941A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インクジェット記録装置内に設けられた記録手段の交換時に、インク種類も併せて変更となるとき、吐出面を覆うキャップが、キャップ内に負圧を発生する機構と分離し交換が可能となり、且つ、吐出されるインクの特性に対応できうる材質で形成されたキャップに、簡便に交換できるキャップユニットを提供する。
【解決手段】ヘッドに搭載されたインクに対応できるキャップ１とマニホールド９、コネクタ１０をケース８に設け一体化し、マニホールド内のインク経路９ａを１本に集合させ、他の保全機構部品との分離を可能とし、フォトセンサと遮光用センサプレートの組合わせにより、インク適合した材質のキャップ１でインクジェトヘッド５の個数と同数のキャップ１が搭載されたキャップユニット１１か否かを認識でき、取外し時にインク流出が無きよう弁機構を設けたコネクタ１０を用い、位置決めピン１３により簡便に交換可能とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、インクを吐出する記録手段を用いて記録媒体上に画像や文字などを記録するインクジェット記録装置に関するものである。

従来、記録媒体に対しインクを吐出して画像や文字を記録するインクジェット記録装置において、記録媒体上に意図した通り正常に画像や文字が記録されないという不具合の主なものとして、インクを吐出する記録手段のインク不吐出やインクの吐出方向不良が挙げられる。これらインク不吐出やインク吐出方向不良の原因としては、記録手段内の特に吐出口近傍の内部に貯留されたインクに混入した気泡又は何等かの不純物が挙げられる。

混入した気泡や不純物を記録手段内から除去し、正常な吐出を回復する方法として、例えば、記録手段の吐出口が配設された吐出面を覆うことが可能な形状で且つ弾性を持つ材料で形成されたキャップを押圧し、吸引機構を用いてキャップ内を吸引して記録手段内のインクと共に気泡や不純物を排出する方法が知られている。また、加圧機構により記録手段内のインクを加圧し、記録手段内のインクと共に気泡や不純物を吐出口から吐出させて前記キャップに排出させる方法も知られている。さらに、吸引機構手段と加圧機構手段とを必要に応じて組み合せて使用する方法も知られている。なお、前述した回復方法は、インク不吐出やインクの吐出方向不良などの発生が確認された場合以外にも、放置されていたインクジェット記録装置に通電した直後や、通電中でも記録動作が長時間にわたって実施されることなく放置された場合において、記録動作の直前に無条件、又は任意に行われている。

上記のいずれの吐出回復方法においても、相当量のインクを記録目的以外の廃インクとして記録手段より吐出し、キャップに排出する構造となっている為、キャップ内には長期間インクが付着した状態となっている。

一般的に、インクジェット記録装置では、その記録装置毎に使用されるインクの種類は一種であり、例えば、水性インクを使用したインクジェット記録装置に油性インクを補給したり、インクジェットヘッドのみを水性インクから油性インクを貯留したものに交換するということはない。一方で、インクジェット記録装置からインク供給機構及びインクジェットヘッドを含む記録手段を一体で交換可能とし、且つ前記キャップや吸引機構などを含めた保全機構も一体でインクジェット記録装置から交換可能としたものがある。この場合、記録の目的や記録媒体の特性に合わせたインク選択が可能である。また、インクジェットヘッド搭載数を変更させての交換も可能である。

図４に、一例として、一般的なインクジェット記録装置内の構成を簡略化した概略図を示す。記録媒体２２に記録するためのインク２３は、記録手段２４内のインク貯留部２４ａに納められており、図示せぬポンプ機構により適切な負圧状態にある。インク貯留部２４ａはインク経路２４ｂを介してインクジェットヘッド２５に接続されている。なお、インクジェットヘッド２５に直接接続される例もある。インク貯留部２４ａへのインク補給方式には、インク貯留部２４ａのみを交換する方式、インクジェットヘッド２５を含む記録手段２４毎交換する方式、または、両方実施する方式があり、いずれの方式においても使用者が簡便に交換可能な構造となっている。

図５は、インクジェットヘッド２５に吸引キャップ２６が装着されている状態を簡略化した図である。吸引キャップ２６はインクジェットヘッド２５の複数個のインク吐出ノズル（図示せず）を覆う形状で、吸引時の気密性を確保する為、弾性の性質を持つ材料により形成されている。吸引キャップ２６の下部はインク経路２７により吸引用の気液分離容器２８に接続されており、吸引ポンプ２９により気液分離容器２８の内部に負圧を発生させる構成となっている。また、気液分離容器２８には弁機構３０を介して着脱可能な廃棄インク容器３１が接続されている。これらを含めた２点鎖線内の構成が保全機構３２となる。尚、簡略図のため、インクジェットヘッド２５及び吸引キャップ２６は１個で示したが、この限りではない。

一般に、インクジェット記録装置において、吸引キャップ２６の位置は、記録媒体２２の搬送を妨げることのない位置に設けられ、インクジェットヘッド２５が、インク吐出口が配設された面と吸引キャップ２６が対峙する所定の位置まで自動的に移動する。吸引キャップ２６とインクジェットヘッド２５の脱着は、着脱機構（図示せず）により吸引キャップ２６が静止した状態でインクジェットヘッド２５が吸引キャップ２６に向って移動する手段とする構成と、逆にインクジェットヘッド２５が静止した状態で吸引キャップ２６が移動する構成とが知られている。いずれの構成においても、繰返しインクジェットヘッド２５に対し同位置にて適切な押付け力で保持し、吸引キャップ２６内の気密を保っている。また、図５と異なり、気液分離容器２８内にインク吸収体を設けて廃インク容器３１を省いた構成もある。

前述したように、図４におけるインク貯留部２４ａからインクジェットヘッド２５までの記録手段２４で交換する方式においては、インク２３の別色化や異種の組成によるインクへの変更、搭載するインクジェットヘッド２５の個数変更が比較的簡便に可能である。

しかしながら、保全機構３２についてみた場合、吸引キャップ２６には記録手段２４の交換前に使用されていたインクが、インクジェットヘッド２５の吐出口が配設された面と接する部分や内部に残留する為、異種のインクが吐出される記録手段に交換後、それら異種のインクがインクジェットヘッドのインク吐出口が配設された面で混合して化学変化を起す恐れがある。これにより析出された物質等が、インクジェットヘッド２５の吐出口に何等かの影響を及ぼし、インクの不吐出や吐出方向不良などの原因となる可能性が極めて高くなる。

また、別色のインクジェットヘッドに交換した場合においても、同様に混色の恐れがあり、記録結果に影響を及ぼす可能性が高い。さらにインクの混合が吸引キャップ２６自体に与える影響も考慮すべきであり、混合後変化したインク組成に対し、不適当な（耐性がない）材質により成形されたキャップが膨潤、硬化、変形等を起こし前述の吸引動作の際、気密を保持できない等の不具合が発生する。

このため、記録手段２４内のインク２３を別色や異種の組成によるインクに変更したり、インクジェットヘッド２５の搭載数を変更する際には、保全機構３２側の対応が不可欠となってくる。

対応する為の手段として最も簡略な方法は、吸引キャップ２６のみの交換が挙げられるが、インクジェットヘッド２５を複数並べて用いることで記録を行う装置においては、インクジェットヘッド２５の数だけ吸引キャップ２６を交換する作業が必要であることと、吸引キャップ２６自体が前述の通り、交換前のインクが付着している為、使用者が容易に交換することは困難であり、記録手段２４側の交換と比較しても困難な作業となる。

この為、異種の吐出液に対応できるよう吸引キャップを別々に２ヶ所設け、それらのキャップが回転移動することで２種の吐出液に対応させた構成がある（例えば、特許文献１参照。）。

また、インクの組成が吸引キャップ２６自体に与える影響を考慮し、インク組成に対し不適当な材質により成形されたキャップが膨潤、硬化、変形等を起さぬよう、キャップ自体にフッ素コーテイングを施す等して、各種インクに対し膨潤、硬化、変形等を防ぐ方策がある（例えば、特許文献２参照。）。

また、保全機構３２全体を交換して対応する方式もある。

上記の場合、インクジェット記録装置において記録手段側がインクを変更した際、そのインクに対応する為に、インクジェットヘッドに接するキャップを全てのインク組成に耐性を持つ素材とするには、キャップ自体がインクジェットヘッドの形状に合わせた型による成形品である為、使用できる材質も限りがあることや、表面処理を施すことにおいても同様に全てのインク組成に耐性を持つのは困難である。また、インク種に応じたキャップを個別に装置内に設けることは装置の大型化を計る必要があり、限りがあると考えられる。

搭載されているインクジェットヘッドの個数とキャップの個数が同数となる保全機構の交換作業も困難であることと、交換する単位が保全機構全体とした場合、部品点数が多量になり、交換単位の大型化による作業性の悪化や、交換単位がコスト高となるため使用者にとって不利益となる。

また、交換作業性を考慮した場合、保全機構のキャップを含む一部の保全機構部品と一体化したものを交換単位としたとき、キャップから廃棄インクタンクまでのインク経路上の分離する部位から、経路内の残留インクが分離した際に流出してしまう恐れがあり、防汚の為の手袋等を着用しての作業となってしまう。保全機構の交換は、前述の記録手段側の交換と同様に、使用者が作業を実施するものであり、工具などを使用せずとも簡便に交換可能とすることが課題としてあげられる。

また、交換する単位がキャップ部のみならず、その他一部の保全機構部品と一体とした場合、交換前のキャップとインクジェットヘッドとの位置関係と同じ位置になるように簡便にキャップ位置が再現されないことも挙げられる。

これら課題に対して、インクジェットヘッドに対して、キャップを取り付けた状態で交換作業を行う構成が知られている（例えば、特許文献３参照。）。この場合、交換容易性および回復作用の維持が効果として挙げられている。

しかしながら、特許文献３の構成は、単一のインクジェットヘッドについてのみ述べられており、複数のインクジェットヘッドの場合については記載されておらず、また、異なる種類のヘッドの交換時の識別については記載されていない。

特開平１０−２９１３２７号公報

特開２００３−３４１０８２号公報

特開２００２−３２１３７７号公報

本発明は、記録手段側に搭載されたインクジェットヘッドの個数及びインクの種類に対し、適合する保全機構が搭載されているか否かを検出して誤装着を防止し、容易にヘッド及び吸引キャップの交換を可能とすることを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明では、インク吐出する複数の吐出口を備える少なくとも１つのインクジェットヘッドと、前記インク吐出口が配設される吐出面を覆う少なくとも１つのキャップと、該キャップ内を負圧にし前記インク吐出口からの吐出インクを吸引し回収する吸引回収機構とを備え、前記インクジェットヘッドの交換時にインクの種類も併せて変更となる場合に前記キャップが前記吸引回収機構と分離して交換が可能であり、吐出インクの種類及び搭載されるインクジェットヘッドの個数に対してそれぞれ適合する材質のキャップ及びキャップ数が装着されているかを識別するセンサを備えたことを特徴とする。

また、前記インクジェット記録装置から吐出されるインクの特性に対応可能な材質で形成され、前記インクジェットヘッドと同数のキャップ個数に交換可能なことを特徴とする。

また、前記インクジェットヘッドに複数配設されたインク吐出口が存在する吐出面に、常に同位置で着脱するための位置決めピンおよび位置決め穴をそれぞれキャップを装着する本体側とキャップとに設けたことを特徴とする。

また、前記キャップに接続された前記吸引回収機構を、キャップ交換時に該キャップから分離する際に、インク経路の分離及び接続する部位に分離時に閉状態となる弁機構を設けたことを特徴とする。

さらに、前記キャップから前記吸引回収機構との分離接続部分までのインク経路を集約するマニホールドを備えたことを特徴とする。

本発明により、取付け時には位置合せ部材により、交換前と同位置への取付けが可能となることや、記録手段側に適切に対応された保全機構が装着されているかが自動で認識されるため、誤装着を防止することが可能となる。

また、各々のキャップから分離部分までのインク経路はキャップ設置数の多少にかかわらず、１ヶ所に集約でき分離接続部位が１ヶ所となったため、交換作業の簡便化に繋がると共に、取外し時に分離されたインク経路部に弁機構を設けたことで、インクの外部へ流出が防止され作業性が向上した。

保全機構部における交換単位を、記録手段側のインクに対応できうる構成で簡素化したので交換単位のコスト高を押さえつつ、記録手段側との適合性の自動認識による誤装置防止、及び交換作業の簡便化を実現した。

以下に、本発明の実施例を図面を参照して説明する。図１は、本発明を適用したインクジェット記録装置用キャップユニットの断面図であり、説明の為に簡略化された図である。

キャップ１はキャップホルダ２に係止された状態で底部に吸引口１ａが設けられている。吸引口１ａは、キャップホルダ２に固定された接続部材３を介して弾性を有する管状のインク経路４ａに接続されている。キャップホルダ２は、キャップ１がインクジェットへッド５のインク吐出口が配設された面５ａに対峙するようにインクジェットヘッド５の個数と同数配設されている。キャップ１はインクジェットヘッド５から吐出されるインクの特性に適合した弾性を備えた材質で形成されており、インクによる影響で膨潤、硬化、変形等の不具合を発生しない素材のもので構成する。尚、本図面においてキャップ１は４個としたが、この限りではなく、インクジェットヘッド５の個数と同数になるように設ければよい。

図２は、図１を矢印Ａ方向から見た断面図である。ガイドプレート６には垂直移動の案内となる穴が設けられ、キャップホルダ２の両端はこの穴に勘合されているので、垂直方向の移動のみが可能となっている。キャップホルダ２の底部には、圧縮コイルバネ７を納める為の穴が両端に設けられ、内部の圧縮コイルバネ７の弾性力によって常に上方向に押され、ガイドプレート６の案内用穴の上部に突当てられた状態となっている。ガイドプレート６は箱状のケース８に固定されている。インクジェットヘッド５が矢印Ｂ方向に下降して、キャップ１を押下し、更に圧縮コイルバネ７の反力でキャップ内部に密閉空間が出来る。

図１のインク経路４ａは、キャップ１の個数と同数の流入口９ａを持つマニホールド９に接続されている。マニホールド９の内部にはインク経路が流入口９ａと同数設けられているが、それらは１本の経路９ｂに集合し、排出口９ｃに繋がる構造となっている。排出口９ｃはインク経路４ｂを介して、内部に弁機構（図示せず）を持つコネクタ１０に接続されている。

キャップ１の設置数がインクジェットヘッド５の搭載数に合わせて増設された時にも、本図のマニホールド９の様な内部構造とすることで排出口９ｃを１ヶ所とすることが可能になりコネクタ１０の設置数は常に１個で足りることとなる。

マニホールド９及びコネクタ１０はケース８に固定され、これにより吸引キャップ１を含めた一体の構造となり、これをキャップユニット１１とし、インクジェットヘッド５側のインク種類の変更や個数の変更に対応し適合可能な交換単位となっている。

ケース８は、装置本体側１２ａに設けられた位置決めピン１３（２ヶ所）をケース８に設けた位置決め穴８ａ（２ヶ所）に挿入することで勘合し、常に同じ位置に装着が可能となる。これにより交換後もインクジェットヘッド５との位置関係を維持することが可能となり、交換毎に位置調整を行うことが不要となる。

図３は、図１を矢印方向Ｃより見た平面図である。位置決め穴８ａの他に、ノブ付きネジ１４を設け、これを手動で回転させ締め付ける事により工具などを用いずにケース８が装置本体側１２ａに固定される構造となっている。本図において、ノブ付きネジ１４は４ヶ所設けられているが、キャップユニット１１が確実に固定されればこの限りではない。

また、図１において、キャップユニット１１が装置本体側１２ａに固定された時に、図２及び図３に示す様に、装置本体側１２ｂに設けられた光透過型フォトセンサ１５を、ケース１１の側面に設けられたセンサプレート１６が遮光する構成となっている。図１では、フォトセンサ１５は２個用いられ、下側は遮光せず上側の１個のみ遮光とし、この組合せで遮光時のキャップユニット１１におけるキャップ１の個数と該キャップ１の材質が適合出来るインク種類を、本体制御部にて認識する制御とし、同様に図示せぬ記録手段側にも、搭載するインジェットヘッド数とインク種類を本体制御部で認識させる機能を持たせることで、双方に適合したキャップユニット１１が装着されたか否かを認識する制御としてある。

これにより、本組合せ以外の遮光が成されるキャップユニット１１が装着された場合、装置本体が作動しない制御により誤装着を防止することが可能となる。さらに、フォトセンサ１５を増設し、センサプレート１６で遮光するフォトセンサ１５の組合せパターン数を増やすことにより、より多くの適合パターンが認識可能となる。

図１において、コネクタ１０はソケット１７と分離された状態であり、このときコネクタ１０内部の弁機構は閉状態となる機構を持つ。これにより、マニホールド９やインク経路４ｂ内等に残留するインクがコネクタ１０より流出することを防止でき、使用者がキャップユニット１１を交換する際の作業性が向上される。通常使用時、コネクタ１１はソケット１７に矢印Ｄの方向に押付けられた状態で接続され、内部の弁機構は開放状態になり、インクの流動が可能となる。

ソケット１７は図示せぬ装置本体に固定され、インク経路４ｃを介して気液分離用のサクションボトル１８に接続されている。サクションボトル１８は、上部に空気の吸引口１８ａが設けられ、吸引口１８ａには、吸引ポンプ１９が空気用チューブ２０により接続されている。吸引ポンプ１９を作動させることによりサクションボトル１８内が負圧状態となり、キャップ１からのインク吸引が可能となる。サクションボトル１８の底部には、インク経路４ｄを介して、流路を自動的に開閉可能な弁機構２１が設けられており、更にインク経路４ｅを介して図示せぬ大気開放された廃棄インク容器に接続されている。弁機構２１は、前記吸引ポンプ１９作動時、即ち、インク吸引時には自動的に閉状態となる制御が成され、図示せぬ廃インク容器からの外気の吸引を防止している。

本実施形態によれば、吸引ポンプ１９、弁機構２１等の電装品の他にサクションボトル１８や図示せぬ廃棄インク容器等とキャップユニット１１を分離交換可能とした為、作業性も向上し、交換単位コストの低減も可能となる。

本発明は、インクジェット記録装置における記録手段のインク種類の変更のみに限らず、他の吐出液を用いた装置等の保全機構にも利用できる。

本発明を適用した実施例の形態を示す図である。 図１における矢印Ａ方向より見た形態を示す断面図である。 図１における矢印Ｂ方向より見た形態を示す平面図である。 従来の記録手段と記録媒体を簡略化した図である。 従来の記録手段と保全機構を簡略化した図である。

符号の説明

１はキャップ、８はケース、９はマニホールド、１０はコネクタ、１１はキャップユニット、１３は位置決めピン、１４はノブ付きネジ、１５はフォトセンサ、１６はセンサプレートである。

Claims (5)

1. インク吐出する複数の吐出口を備える少なくとも１つのインクジェットヘッドと、前記インク吐出口が配設される吐出面を覆う少なくとも１つのキャップと、該キャップ内を負圧にし前記インク吐出口からの吐出インクを吸引し回収する吸引回収機構とを備え、前記インクジェットヘッドの交換時にインクの種類も併せて変更となる場合に前記キャップが前記吸引回収機構と分離して交換が可能であり、吐出インクの種類及び搭載されるインクジェットヘッドの個数に対してそれぞれ適合する材質のキャップ及びキャップ数が装着されているかを識別するセンサを備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記インクジェット記録装置から吐出されるインクの特性に対応可能な材質で形成され、前記インクジェットヘッドと同数のキャップ個数に交換可能なことを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置。
3. 前記インクジェットヘッドに複数配設されたインク吐出口が存在する吐出面に、常に同位置で着脱するための位置決めピンおよび位置決め穴をそれぞれキャップを装着する本体側とキャップとに設けたことを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置。
4. 前記キャップに接続された前記吸引回収機構を、キャップ交換時に該キャップから分離する際に、インク経路の分離及び接続する部位に分離時に閉状態となる弁機構を設けたことを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置。
5. 前記キャップから前記吸引回収機構との分離接続部分までのインク経路を集約するマニホールドを備えたことを特徴とする請求項４記載のインクジェット記録装置。
   

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