JP2012051136A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録ヘッドを保護するキャップの負圧発生時における変形を抑制し、良好なキャッピング動作を可能とする。
【解決手段】吐出口が形成された記録ヘッドのフェイス面と対向する底部３０３ａおよび該底部３０３ａを囲む側壁３０３ｂを備えたキャップ３０３と、該キャップ３０３を保持するキャップ保持手段４０３とを有するインクジェット記録装置において、キャップ３０３の側壁３０３ｂの内側に、底部３０３ａを覆う変形規制部材５０１が設けられ、該変形規制部材５０１がキャップ保持手段４０３に固定されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、インクジェット記録装置に関する。詳しくは、吐出口が形成されている記録ヘッドの一面（以下、「フェイス面」と呼ぶ。）を覆うキャップを備えたキャップユニットに関する。

インクジェット記録装置におけるキャップユニットは、フェイス面を覆って密閉空間を形成し、さらに吸引ポンプの作用により上記密閉空間内に負圧を発生させることで、吐出口からインクを強制的に排出して吐出口の目詰まりを予防、解消している。このときのキャップ内の圧力は０．２気圧に達する場合がある。一般的なキャップユニットの構成を図９に示す。図示されているキャップ１０１はゴム等の軟質性素材から作られており、フェイス面と密着して密閉空間を形成する。また、キャップ１０１にはキャップホルダ１０２に設けられている筒状のインク排出口１０３および大気連通口１０４に対応した穴が設けられている。そして、この穴の内周面と筒状のインク排出口１０３および大気連通口１０４の外周面とが密着してシール面が形成される。このため吸引ポンプの作用により密閉空間内に負圧が発生すると、キャップ１０１には変形作用が生じる。具体的には、キャップ１０１の外周にある側壁は内側へと倒れ込み、キャップ１０１の底部はフェイス面側へと変形しようとする。このとき、特にキャップ１０１内に大きな負圧が発生する装置においては、上記変形が過度になり易い。その結果、シール不良が生じて密閉空間を形成できず、吸引不良を招く虞がある。また、キャップ開放後においてもキャップ１０１とキャップホルダ１０２との摩擦力等によりキャップ１０１の底部が変形したままの状態であると、次回キャッピングする際にも密閉空間を形成することが困難となる。

これに関して特許文献１には、フェイス面に当接する部分が、キャップホルダに形成された補強リブを覆うように形成されたキャップが記載されている。このキャップでは、キャップホルダに形成された補強リブを覆うように形成された部分がキャップホルダに形成された係合部に係合し、キャップの変形が防止される。

また、特許文献１には、キャップとキャップホルダを二色成形により一体成形することで、双方の接触面を接着状態にしてキャップの変形を防止することも記載されている。

特開平１１−２８８４１８号公報

しかしながら、特許文献１に記載されているキャップでは、フェイス面と密着する部分、つまりキャップの側壁近傍の変形は抑制されるものの、長期的な使用においるキャップ底部の変形は抑制されない。よって、インク排出口や大気連通口との間に十分なシール面を形成する効果は期待できない。

すなわち、前記した負圧の発生によるキャップの変形作用は吸引動作の度に発生する。このため、二色成形により一体成形されたキャップとキャップホルダとの接触面が剥離する可能性がある。また、二色成形に用いられるキャップの材料には制約があり、ガス透過性や耐インク性、フェイス面との貼り付き性など機能面を考慮した材料を選定し難い。さらには、キャップとキャップホルダを一体で成形することから、分解作業性が困難であるという問題を抱えている。

本発明の目的は、負圧発生時におけるキャップの変形を十分に抑制することにより記録ヘッドの状態を良好に保つことを可能とすることである。

本発明のインクジェット記録装置は、吐出口が形成された記録ヘッドのフェイス面と対向する底部および該底部を囲む側壁を備えたキャップと、該キャップを保持するキャップ保持手段とを有するインクジェット記録装置において、前記キャップの前記側壁の内側に前記底部を覆う変形規制部材が設けられ、該変形規制部材が前記キャップ保持手段に固定されている。

本発明によれば、負圧発生時においてもキャップの変形が抑制されるため、確実な吸引動作が可能となり、記録ヘッドの性能を良好に保つことができる。

本発明のインクジェット記録装置の実施形態の一例を示す斜視図である。 図１に示す記録装置における回復機構部の斜視図である。 図２に示す回復機構部におけるキャップユニットの拡大図である。 図１に示す記録装置におけるインク流路部の模式図である。 図２に示す回復機構部におけるキャップユニットの断面図である。 キャップユニットの変形例の一つを示す断面図である。 キャップユニットの変形例の他の一つを示す断面図である。 キャップユニットの変形例の他の一つを示す断面図である。 一般的なキャップユニットの構成を説明する図である。

（第１の実施形態）
以下、本発明のインクジェット記録装置の第１の実施形態について説明する。本実施形態に係るインクジェット記録装置（以下「記録装置」と略称する場合もある。）を構成する各機構部は、その役割に応じて、給紙部、用紙搬送部、排紙部、キャリッジ部、回復機構部などに分類することができる。以下、各機構部についてそれぞれ説明する。
〔給紙部〕
図１に示すように、給紙部は、記録媒体を積載する圧板２０１、記録媒体を１枚ずつ給紙する給紙ローラ２０２、記録媒体を分離する分離ローラ（不図示）と、これらが搭載されたベース２０３とを有する。
〔用紙搬送部〕
用紙搬送部は、シャーシ２０４と、シャーシ２０４に取り付けられた搬送ローラ２０５とを有する。さらに、搬送ローラ２０５には、従動する複数のピンチローラ２０６が当接して設けられている。ピンチローラ２０６は搬送ローラ２０５に対し所定圧で当接しており、記録媒体の搬送力を生み出している。

用紙搬送部に送られた記録媒体は、搬送ローラ２０５とピンチローラ２０６とのローラ対に送られ、プラテン２０７上に搬送される。プラテン２０７には搬送基準面となるリブが形成されている。リブは、記録ヘッド５０５のフェイス面と記録媒体表面との間の隙間を管理すると同時に、記録媒体の波打ちを抑制する役割を果たしている。
〔排紙部〕
排紙部は、排紙ローラ２０８と、排紙ローラ２０８に従動する複数の拍車（不図示）などを有する。拍車は排紙ローラ２０８に対して所定圧で当接されており、画像形成された記録媒体は、排紙ローラ２０８と拍車によって挟持されることで搬送される。
〔キャリッジ部〕
キャリッジ部は、記録ヘッド５０５が搭載されるキャリッジ２０９を有しており、そのキャリッジ２０９は、ガイドシャフト２１０およびガイドレール２１１によって支持されている。ガイドシャフト２１０は、記録媒体の搬送方向に対して交差する方向（主走査方向）にキャリッジ２０９を往復走査させるように案内支持している。ガイドレール２１１は、キャリッジ２０９の後端を保持し、記録ヘッド５０５のフェイス面と記録媒体との間の隙間を維持する役割を果たしている。またキャリッジ２０９は、シャーシ２０４に取り付けられたキャリッジモータ２１２によりタイミングベルト２１３を介して駆動される。

上記構成において記録媒体に画像形成する場合、搬送ローラ２０５およびピンチローラ２０６からなるローラ対によって、記録媒体が副走査方向（主走査方向と交差する方向）に搬送される。記録ヘッド５０５は、電気基板からの信号に従って、副走査される記録媒体に対してインクを吐出する。本実施形態の記録装置は、記録ヘッド５０５の主走査と記録媒体の副走査とを交互に繰り返すことにより、記録媒体上に画像を形成する。
〔回復機構部〕
回復機構部２１４は、記録ヘッド５０５のインク吐出性能を維持回復するためのものである。図２に回復機構部２１４の詳細を示す。

回復機構部２１４は、記録ヘッド５０５（図１）の吐出口からのインク吸引などを行うための吸引ポンプ３０１と、記録ヘッド５０５の吐出口周辺を拭き取り清掃するためのワイパー３０２とを備えている。さらに、回復機構部２１４は、記録ヘッドの吐出口近傍の乾燥を抑えるためのキャップ３０３も備えており、駆動源には、給紙部の駆動源である給紙モータ（不図示）を利用している。給紙モータの一方向への回転で吸引ポンプ３０１が作動し、反対方向への回転でワイパー３０２のワイピング動作およびキャップ３０３の密着・離間動作が行われるように、ワンウェイクラッチ（不図示）が設けられている。

ゴム等の弾性部材で作られたワイパー３０２は、ワイパーホルダ３０４に固定されている。ワイパーホルダ３０４は、図２に示す＋Ｙおよび−Ｙ方向（フェイス面における吐出口の配列方向）に移動可能である。そして、記録ヘッド５０５がワイパー３０２の可動範囲に位置する際に、矢印＋Ｙ方向にワイパーホルダ３０４が移動することによって、ワイピングが実施される。ワイピングが終了すると、キャリッジ２０９（図１）をワイピング領域の外に退避させてから、ワイパー３０２をフェイス面等と干渉しない位置に戻す。その際、ワイパー３０２はワイパークリーナ３０５に当接し、ワイパー３０２に付着したインクを除去する。

吸引ポンプ３０１は、キャップ３０３がフェイス面に密着して、その内部に密閉空間が形成された状態のときに、そのキャップ３０３内に負圧を発生させることが可能である。これにより、図１に示すインクタンク２１５から吐出部内にインクを充填させたり、吐出口もしくはその内方のインク流路に存在する塵埃、固着物、気泡等を吸引除去したりすることができる。

吸引ポンプ３０１としては、例えば、チューブポンプ形態のものが用いられる。この形態のポンプは、例えば、可撓性チューブと、該チューブの少なくとも一部を沿わせて保持する曲面を備えた部材と、該部材に向けてチューブを押圧可能なローラと、該ローラを支持して回転可能なローラ支持部とを有する。すなわち、ローラ支持部を所定方向に回転させることにより、ローラが曲面形成部材上において可撓性チューブを押し潰しながら回動する。これに伴い、キャップ３０３が形成する密閉空間に負圧が生じ、インクが吐出口より吸引され、そのインクは、キャップ３０３からチューブないし吸引ポンプ３０１に引き込まれる。引き込まれたインクは、さらに下流側に設けられたインク吸収体（不図示）に向けて移送される。

図３にキャップユニットの拡大図を示す。キャップ３０３は、記録ヘッド５０５のフェイス面と対向する底部３０３ａと、該底部３０３ａを囲む側壁３０３ｂを有する。側壁３０３ｂに囲まれたキャップ３０３の内側には、吸引後のフェイス面に残るインクを削減するためのインク吸収体４０１が設けられている。キャップ３０３の内側上方部分にはインク吸収体抑え部４０２が設けられ、インク吸収体４０１が外れることを防止している。

また、キャップ３０３を大気開放した状態で、キャップ３０３ないしインク吸収体４０１に残っているインクを吸引することにより、インクによる固着および混色を防止するように配慮されている。ここで、インク吸引経路の途中に大気連通弁（不図示）を設け、キャップ３０３をフェイス面から離間させる際に、予め、この大気連通弁を開放しておいて、フェイス面に急激な負圧が作用しないようにしておくことが好ましい。

吸引ポンプ３０１は、吸引動作だけではなく、画像の記録に寄与しないインクを記録ヘッド５０５からキャップ３０３に吐出する、いわゆる予備吐出動作によってキャップ３０３に溜まったインクを排出するためにも動作させることができる。すなわち、予備吐出されてキャップ３０３に保持されたインクが所定量に達したときに、吸引ポンプ３０１を動作させることにより、キャップ３０３内に保持されていたインクを下流側のインク吸収体（不図示）に移送することができる。なお、予備吐出動作はキャップ３０３がフェイス面に対向している状態で行われる。

キャップ３０３は、給紙モータにより昇降駆動され、上昇位置では、記録ヘッド５０５に設けられている複数個のチップに対応して、チップ毎にキャッピングを施す。本実施形態に係るキャップ３０３は、一体に形成された３つの室を有する。そのキャッピングにより非記録動作時等において、フェイス面の保護、あるいは吸引動作を行うことが可能となる。吸引動作においては、インクが増粘物や気泡と共に記録ヘッド５０５からキャップ３０３内に吸引排出される。記録動作時において、キャップ３０３は、記録ヘッド５０５との干渉を避ける下降位置に置かれ、その下降位置においては、フェイス面と対向して予備吐出を受けることが可能である。

なお、本実施形態においては、キャップ保持手段としてのキャップホルダ４０３に加え、キャップ３０３の底部外面に密着するような平面状の金属板４０４が設けられている。金属板４０４は、キャップ３０３の平面性を向上させることで、キャップ３０３とフェイス面との密着性を良好に保つ役割を果たしている。

以上のワイパー３０２の動作、キャップ３０３の昇降動作などの連続して行われる一連の動作は、給紙モータの出力軸上に設けたメインカム（不図示）およびこれに従動する複数のカム，アーム等によって制御可能である。すなわち、給紙モータの回転方向に応じたメインカムの回動によって、それぞれのカムやアーム等が作動することにより、所定の動作を行うことが可能である。メインカムの位置は、フォトインタラプタ等の位置検出センサによって検出することができる。
〔インク流路部〕
図４にインク流路部の模式図を示す。インクタンク２０５と記録ヘッド５０５を繋ぐインク流路２１６の途中には差圧弁２１７が備えられている。差圧弁２１７は、可撓性の部材で形成されている。差圧弁２１７は、該差圧弁２１７よりも記録ヘッド５０５側の流路（以下、下流側流路）に所定量以上の負圧が発生した場合に閉弁され、インクタンク２０５側の流路（以下、上流側流路）に所定量以上の正圧が発生した場合には開弁される。
〔クリーニング動作〕
クリーニングの種類はクリーニング動作中における差圧弁２１７の開閉状態により二つに大別される。

一つ目は通常クリーニングである。これは開弁状態で吸引ポンプ３０１（図２）を作動させ、インク流路２１６内のインクを排出する方法である。

二つ目はチョーククリーニングである。これは閉弁状態で吸引ポンプ３０１（図２）を作動させ、下流側流路の負圧を高くした状態で差圧弁２１７を開弁し、インク流路２１６内のインクを一気に排出する方法である。本実施形態では、差圧弁２１７の閉弁時における下流側流路の圧力は０．２気圧程度である。

通常クリーニングは、主に吐出口近傍の泡を除去するため、チョーククリーニングは、主にインク流路全域にわたる泡を除去するために用いられる。
（キャップユニット）
図５にキャップユニットの断面図を示す。キャップユニットを構成しているキャップ３０３の内側には変形規制部材５０１が配設されている。変形規制部材５０１は、キャップ保持手段であるキャップホルダ４０３あるいは板材（ここでは金属板４０４）に固定され、これらとの間にキャップ３０３を挟持する。

キャップホルダ４０３は、筒状のインク排出口５０２および大気連通口５０３を複数個備えている。そして、キャップ３０３には、各インク排出口５０２および各大気連通口５０３に対応した貫通穴３０３ｃが設けられている。そして、キャップ３０３に設けられている貫通穴３０３ｃの内面がキャップホルダ４０３に設けられているインク排出口５０２および大気連通口５０３の外面と密着して気密性が確保されると同時に、摩擦力によりキャップ３０３が保持される。

図５に示すように、キャップ３０３とインク吸収体４０１の間には、キャップ３０３の底部内面のほぼ全域を覆う変形規制部材５０１が配置されている。一方、キャップ３０３とキャップホルダ４０３との間には金属板４０４が配置されている。すなわち、キャップホルダ４０３、金属板４０４、キャップ底部３０３ａ、変形規制部材５０１およびインク吸収体４０１がこの順で積層されている。そして、変形規制部材５０１がキャップホルダ４０３および金属板４０４に対してねじ５０４で固定されることにより、キャップ３０３が変形規制部材５０１と金属板４０４との間に挟持されている。具体的には、変形規制部材５０１には、内側にねじが形成された筒状のリブ５０１ａが設けられている。一方、キャップ３０３には、貫通穴３０３ｃとは別の貫通穴３０３ｄが設けられており、金属板４０４には貫通穴３０３ｄと連通している第１の開口部が設けられている。さらに、キャップホルダ４０３には、上記第１の開口部と連通している第２の開口部が設けられている。そして、連通した第１の開口部および第２の開口部に挿入されたねじ５０４が貫通穴３０３ｄに挿入されているリブ５０１ａに螺合されている。かかる構造により、負圧発生時においてキャップ３０３の底部３０３ａは、記録ヘッド５０５のフェイス面側（図中＋Ｚ方向）へと変形作用が生じようとするが、変形規制部材５０１によりその変形が抑制される。同時に、変形規制部材５０１がキャップ３０３の底部内面のほぼ全域を覆うことで、キャップ３０３の側壁３０３ｂの倒れ込みも抑制される。

なお、金属板４０４を備えていない場合においても、変形規制部材５０１とキャップ保持手段としてのキャップホルダ４０３とを固定することで上記効果が得られる。また、本実施形態のようにねじ５０４による締結（固定）に限定されず、例えばスナップフィットやスリットリングを用いて変形規制部材５０１を固定してもよい。

上記のようにして変形規制部材５０１とキャップ保持手段とを固定する本実施形態では、キャップ３０３に貫通穴３０３ｄを設けてある。さらに、貫通穴３０３ｄの内面と、そこに挿入されているリブ５０１ａの外面との間には隙間が存在する。しかし、キャッピング時において密閉空間を形成するにはキャップ３０３と変形規制部材５０１との間の気密性を確保する必要がある。

そこで本実施形態においては、変形規制部材５０１のリブ５０１ａの周囲に、該リブ５０１ａを囲む突起部５０６が設けられている。この突起部５０６は、上記積層状態において、キャップ底部３０３ａの貫通穴３０３ｄの周囲に当接することでキャップ３０３と変形規制部材５０１との間の気密性を確保する。なお、本実施形態では、リブ５０１ａおよび貫通穴３０３ｄが共に円形なので、突起部５０６はリブ５０１ａを取り囲む円環状（リング状）に形成されているが、突起部５０６の形状は円環状に限定されない。

また、密閉空間の形成手段に関しては、キャップに設けた突起部を変形規制部材に当接させることでキャップと変形規制部材との間の気密性を確保してもよい。

さらには、図６に示すように、変形規制部材５０１のリブ５０１ａの外面と、キャップ３０３の貫通穴３０３ｄの内面とを密着させることによってキャップ３０３と変形規制部材５０１との間の気密性を確保してもよい。この場合、面同士の接触によるシール箇所が増加することから、キャップ３０３と変形規制部材５０１のシール部の寸法についてはキャップ３０３を歪ませないよう十分に配慮する必要がある。

（第２実施形態）
図７に示すキャップユニットの変形例の一つを示す。図示されているキャップユニットでは、変形規制部材７０２に筒状のインク排出口７０３および大気連通口７０４が突設されている。一方、キャップ７０１には、変形規制部材７０２のインク排出口７０３および大気連通口７０４を挿入可能な貫通穴が設けられている。また、金属板４０４およびキャップホルダ４０３には、互いに連通し、かつ、キャップ７０１の貫通穴とも連通する開口部がそれぞれ設けられている。そして、キャップ７０１の貫通穴、金属板４０４およびキャップホルダ４０３の開口部に、筒状のインク排出口７０３および大気連通口７０４が挿入され、貫通している。さらに、キャップホルダ４０３の開口部から突出したインク排出口７０３および大気連通口７０４の端部には抜け止め部材７０５が装着されている。これにより、変形規制部材７０２とインクホルダ４０３とが固定される。また、キャップ７０１の貫通穴の内面とインク排出口７０３および大気連通口７０４の外面とが密着することで気密性が確保される。かかる構成によれば、シール箇所の数を増やすことなく変形規制部材の配設が可能であるため、シール性に対する信頼性を向上させることが可能である。

（第３実施形態）
図８に示す変形規制部材８０１は、インク吸収体抑え部８０２を備えている。インク吸収体抑え部８０２は、インク吸収体４０１の側面を越えて上面まで回り込んでいる。さらに、キャップ３０３は軟質性素材からなるのに対し、変形規制部材８０１はプラスチック等の可塑性樹脂からなり、負圧発生時においても変形し難い特徴を有する。このため、インク吸収体４０１をより確実に安定した位置に保持することが可能となる。

１０１、３０３、７０１ キャップ
４０３ キャップホルダ
４０１ インク吸収体
５０１、７０２、８０１ 変形規制部材
５０２、７０３ インク排出口
５０３、７０４ 大気連通口
５０５ 記録ヘッド

Claims (6)

1. 吐出口が形成された記録ヘッドのフェイス面と対向する底部および該底部を囲む側壁を備えたキャップと、該キャップを保持するキャップ保持手段とを有するインクジェット記録装置において、
   前記キャップの前記側壁の内側に前記底部を覆う変形規制部材が設けられ、該変形規制部材が前記キャップ保持手段に固定されていることを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記キャップの前記底部に設けられた貫通穴と、
   前記変形規制部材に突設され、前記貫通穴に挿入されたリブと、
   前記キャップの前記底部と前記キャップ保持手段との間に配置された板材と、
   前記板材に設けられ、前記貫通穴と連通している第１の開口部と、
   前記キャップ保持手段に設けられ、前記第１の開口部と連通している第２の開口部と、を有し、
   前記変形規制部材、前記板材および前記キャップ保持手段が、前記第１の開口部および前記第２の開口部に挿入され、前記リブに螺合されたねじによって互いに固定されていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
3. 前記変形規制部材には、前記キャップの前記貫通穴の周囲に当接して前記変形規制部材と前記キャップとの間に密閉空間を形成する突起部が設けられていることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記キャップの前記貫通穴の内面と、前記変形規制部材の前記リブの外面とが密着していることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録装置。
5. 前記キャップの前記底部に設けられた貫通穴と、
   前記キャップの前記底部と前記キャップ保持手段との間に配置された板材と、
   前記板材に設けられ、前記キャップの前記貫通穴と連通している第１の開口部と、
   前記キャップ保持手段に設けられ、前記板材の前記第１の開口部と連通している第２の開口部と、
   前記変形規制部材に突設され、前記貫通穴、前記第１の開口部および前記第２の開口部を貫通する筒状のインク排出口および大気連通口と、
   前記キャップ保持手段の前記第２の開口部から突出した前記インク排出口および前記大気連通口の端部に装着された抜け止め部材と、を有する請求項１に記載のインクジェット記録装置。
6. 前記キャップの前記側壁の内側に設けられたインク吸収体を有し、
   前記変形規制部材には、前記インク吸収体を保持するインク吸収体抑え部が一体に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。

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