JP3119399B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット記録装
置に関し、特に記録ヘッドおよびインクタンクが交換可
能であるインクジェット記録装置において、インクタン
クの交換時、インクジェット記録開始時の吐出不良の防
止および改善を効果的に行う手段を備えたインクジェッ
ト記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録装置としては従来、
半永久的に使用可能な記録ヘッド（以下、「ＰＨ」とも
称する）とＰＨに供給されるインクを貯留する交換可能
なインクカートリッジとを具備するものがあった。しか
しながら、ＰＨの場合には、吐出口におけるゴミづまり
などによる偶発的な故障やインクを吐出するために利用
されるエネルギーを発生するエネルギー発生体の劣化な
どによる経時的な故障などを皆無にすることがなかなか
難しく、記録性能を維持して記録装置自体の信頼性を確
保するために特別なメンテナンスサービス体制を必要と
するのが普通であった。

【０００３】そこで信頼性向上の観点から、故障するこ
とが比較的多い記録ヘッドを所定のインク量ごとに容易
にかつ確実に交換することができるように、インクタン
クとヘッドとを一体化した交換カートリッジ型の記録ヘ
ッド（以下、「ＤＨ」とも称する）を用いるインクジェ
ット記録装置も実用化されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＤＨの
信頼性確保の観点とＤＨの大きさおよび重さにかかわる
制限の観点となどから、インクタンクに貯留されるイン
クの量をあまり大きく設定できないので、ランニングコ
ストの増大による使用者の不利益が発生したり、インク
を使い切った時点でヘッドがまだ十分機能する場合でも
廃棄しなければならない事態となったりすることがあっ
た。これらは、近年の世界的な潮流である環境面での問
題にかかわる矛盾となるものである。

【０００５】そこで、信頼性の面ではＤＨの特徴を生か
した上でランニングコストの増加や地球環境に対しても
配慮を施すべく、交換型のインクジェット記録ヘッドと
該インクジェット記録ヘッドに供給されるインクを貯留
する交換型のインクタンクとを搭載するインクジェット
記録装置が提案されてきている。特に、記録ヘッドにイ
ンクを効率的に供給できるように、インクタンクと記録
ヘッドとをキャリッジ上で一体的に結合したインクタン
ク・ヘッド分離交換型のものが重要視されてきている。

【０００６】ところで、この構成のインクジェット記録
装置の課題のひとつとして、記録ヘッドおよびインクタ
ンクの交換時に通常のヘッド回復動作のみでは不十分で
あることが挙げられる。例えば、インクタンクの交換時
にはインクタンクと記録ヘッドとのインク供給路などに
気泡が混入する場合があるので、記録開始前などに除去
する必要がある。記録ヘッドの交換時には、記録ヘッド
製造時の記録特性が経時的劣化を生じている場合もある
ので、それを回復するための特別な予備吐出などのなら
し駆動（エージング）や、物流過程で吐出口などに固着
した増粘インクの除去などを必要とする。また、記録ヘ
ッドを搭載して操作するキャリッジへの記録ヘッドの装
着固定と、記録ヘッドとインクタンクとのインク供給路
に係る結合とによって、異なる回復動作を必要とするこ
ともある。

【０００７】一方、記録ヘッドの電気的制御を行う必要
から、記録ヘッドの装着固定を行う際にはキャリッジで
の電気的接続の仕方も重要な課題である。さらにインク
供給路にかかわる結合に関しては、固体のインクでも問
題になるが、特に液状のインクを用いる場合には、接続
部からのインクの漏れ出しによる機内、記録紙、あるい
は手などの汚れを防止することも重要な課題である。特
にこのインク供給路にかかわる結合に関しては、上記の
問題から確実な結合が要求されることと、インクタンク
交換の容易性から簡単な分離が要求されることとから、
両方の要求を簡単な構成で満足することが難しく実用化
がなかなか困難であった。

【０００８】以上のような点を改善するために、インク
タンク内では一定の負圧でインクを内部で保持し、そし
てインクタンクの結合部において、ヘッド部と触れる部
分が容易に開閉可能な機構を持つ弁部を設ける構造が考
案される。これによってインクジェット記録ヘッド部と
インクタンクとが結合される際の接続部からのインクの
漏れ出しについては回避できた。しかし、インクタンク
の結合時において、ヘッド部とインクタンク部の両者の
接触部で空気が介在することは免れず、この空気が作用
して、吸引回復の際に気泡をヘッド内から完全に除去で
きず、小気泡が残ったままになるという症状が生じてし
まった。これは回復操作を何回か繰り返しても状態は変
化しない。また吸引回復時における吸引ポンプの吸引量
および吸引圧を増減させても、前述の気泡の除去には効
果がなかった。特にインクタンク交換式の場合では、ヘ
ッド部のインク供給路中には、ヘッド内への異物混入を
防止するためにフィルターを設けることもよく行われる
ことから、この部分での流抵抗も大きくなり、上記問題
はますます免れない。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点に
対し、鋭意研究を重ねた結果なされたものであり、特に
インクジェット記録ヘッド部とインクタンク部とが分離
交換型のインクジェットカートリッジにおいて有効で、
信頼性の高い回復手段を備えたインクジェット記録装置
である。

【００１０】すなわち本発明は、インクジェット記録ヘ
ッド部と該インクジェット記録ヘッド部に供給されるイ
ンクを貯留する交換型のインクタンクとを結合してな
る、少なくともインクタンクが分離交換型のインクジェ
ットカートリッジと、該インクジェットカートリッジか
らのインク吐出に関わる回復を、インクジェット記録ヘ
ッド部の吐出口をおおうキャップを介して該インクジェ
ットカートリッジからインクを吸引する吸引ポンプの動
作で行う回復シーケンスを制御する制御手段と、を具備
してなるインクジェット記録装置において、前記吸引ポ
ンプによる一回の吸引量が前記交換型のインクタンクの
前記インクジェット記録ヘッド部との接合部から前記イ
ンクジェット記録ヘッド部の吐出口までの内容積以上の
能力をもち、前記交換型のインクタンクが交換されたこ
とを検知する交換検知手段によってインクタンク交換が
検知された際に、前記吸引ポンプの動作を自動的に複数
回繰り返し、かつ少なくとも一回めの前記吸引ポンプの
動作における吸引によるインクの流動が完了した直後に
前記キャップを前記インクジェット記録ヘッド部から開
放して一定時間保持することを特徴とするインクジェッ
ト記録装置である。

【００１１】このような構成をとることにより、吸引回
復を行った後は、常にインクジェット記録ヘッド内にお
いては気泡が残らず、理想的な回復状態を達成すること
ができた。このことは以下に述べる現象からその効果を
説明できる。

【００１２】まず、吸引動作に入るにあたって、インク
ジェット記録ヘッドの吐出口配列面に、インクを吸い出
すための凹部をもつキャップを当接させる。一回めの吸
引動作でインクは弁部の中とインクジェット記録ヘッド
内の流路の一部にまで到達するが、この時点ではバルブ
室部およびヘッド内には小気泡は多く残ったままであ
る。この状態で更に吸引を続けて行っても、インクの流
れは起こるが、小気泡は残ったままとなっている。

【００１３】しかし、このインクジェット記録ヘッドの
流路中に気泡が多く残った状態となっていても、いった
んその流路のインクをおとしこみ、弁部のみインクが残
っている状態にし、その後吸引操作を続行すると、イン
クジェット記録ヘッドの流路中の気泡が除去される性質
のあることが、本発明者らの研究により判明した。

【００１４】この特性を利用し、次の動作が有効となっ
た。前記の一回めの吸引動作においては、インクの流れ
が完了したらすぐにキャップをインクジェット記録ヘッ
ドの吐出口配列面から解放し、これにより、いったんイ
ンクジェット記録ヘッドの流路内の一部にも流れてきた
インクはインクタンクの負圧で引き戻され、ヘッドとイ
ンクタンクとの接合部まで流路中のインクはなくなる。
したがって、ヘッドの流路内にはインクがない状態が達
成できる。この後に二回めの吸引を行うことでインクを
インクジェット記録ヘッドのインク噴出部まで満たすこ
とが可能となり、さらに流路内のインク中の小気泡も同
時に除去が可能となるものである。

【００１５】

【実施例】以下、図面を参照にして本発明の実施例を具
体的に説明する。

【００１６】図１は、本発明の実施例に関する記録装置
を示す斜視図である。同図において、キャリア２０３に
は、記録手段を構成する記録ヘッド２００とインクタン
ク２０１とが連結したヘッドカートリッジ２０２が搭載
されている。このキャリア２０３の記録ヘッド２００側
の一端部は、シャーシ１に回動自在に取りつけられたリ
ードスクリュー２１３に、その軸方向に摺動可能に嵌合
され、キャリア２０３の他端部には、ガイドが配設され
ており、該ガイドがシャーシ１に形成されたガイドレー
ル２にリードスクリュー２１３の軸方向と平行に摺動可
能に嵌合されている。そしてキャリア２０３は、その姿
勢が常に一定に保たれながらリードスクリュー２１３の
回転に伴ってその軸方向に往復移動可能な構成となって
いる。

【００１７】すなわち、前記リードスクリュー２１３
は、図に示すようにスクリュー左端に固着されたリード
スクリューギヤ２５７と、キャリアモーター２５５の出
力軸に固着されたピニオンギア２５６とが歯合し、かつ
リードスクリュー２１３に螺旋状に所定のピッチで形成
された案内条２６８（図２）に、キャリア２０３に取り
つけられたリードピン２０９（図３）が嵌入している。
したがって、キャリアモーター２５５の正転、逆転駆動
に伴ってリードスクリュー２１３が回転すると、キャリ
ア２０３が往復移動する。

【００１８】２１１はフレキシケーブルで図示せざる電
気回路から記録ヘッド２００に印字信号を伝えるもので
あり、フレキシケーブルホルダ１６によりピンチローラ
フレーム１１に位置決めして保持されている。

【００１９】前記キャリア２０３の往復移動に同期して
記録ヘッド２００が駆動してインクを記録信号に応じて
吐出することにより、被記録材３に一行記録を行うもの
である。すなわち、この記録ヘッド２００は微細な液体
吐出口（オリフィス）、液路およびこの液路の一部に設
けられるエネルギー作用部と、該作用部にある液体に作
用させる液滴形成エネルギーを発生するエネルギー発生
手段を備えている。

【００２０】このようなエネルギーを発生するエネルギ
ー発生手段としてはピエゾ素子などの電気機械変換体を
用いた記録方法、レーザーなどの電磁波を照射して発熱
させ、該発熱による作用で液滴を吐出させるエネルギー
発生手段を用いた記録方法、あるいは発熱抵抗を有する
発熱素子等の電気熱変換体によって液体を加熱して液体
を吐出させるエネルギー発生手段を用いた記録方法など
がある。

【００２１】その中でも熱エネルギーによって液体を吐
出させるインクジェット記録方法に用いられる記録ヘッ
ドは、記録用の液体を吐出して吐出用液滴を形成するた
めの液体吐出口を高密度に配列することができるために
高解像度の記録をすることが可能である。その中でも電
気熱変換体をエネルギー発生手段として用いた記録ヘッ
ドは、小型化も容易であり、かつ最近の半導体分野にお
ける技術の進歩と信頼性の向上が著しいＩＣ技術やマイ
クロ加工技術の長所を十二分に活用でき、高密度実装化
が容易で、製造コストも安価なことから有利である。

【００２２】前期キャリア２０３のスキャンによって一
行記録を行うと、被記録材３を搬送手段によって一行分
搬送して次行記録を行うものであるが、この被記録材３
の搬送は、搬送ローラ４とこれに圧接するピンチローラ
８の回転体と、排出ローラ７とこれに当接する拍車６と
の回転体によって行われる。

【００２３】これを具体的に説明すると、前記記録ヘッ
ド２００の吐出口面に記録面が対向する被記録材３を、
ピンチローラ８によって搬送ローラ４に圧接し、前記搬
送ローラ４を紙送りモータ５によって適宜回転させるこ
とにより、記録位置へ必要なだけ搬送する。そして記録
後は、拍車６によって被記録材３を排出ローラ７に圧接
し、この排出ローラ７によって装置外へと排出搬送す
る。

【００２４】前記搬送ローラ４および排紙ローラの駆動
は紙送りモータ５によって行われるが、その駆動力の伝
達は減速歯車列１５により行われる。

【００２５】前記被記録材３の記録面側に接触する拍車
６の回転軸の位置は固定され、被記録材３の厚さに関わ
らず、拍車６と被記録材３との接触位置は変化しないの
に対し、被記録材３の被記録面側に接触する排出ローラ
７は、被記録材３の厚さによって、排出ローラ７が変形
して被記録材３の厚さの変化に対応するようになってい
る。具体的には、排出ローラ７は薄肉のゴムよりなり、
円すい状に形成され、径方向に復元力を持って変形す
る。そこで、拍車６に対する圧接力と、被記録材３の厚
さに応じての変形が行われる。また、排出ローラ７を弾
性的変形の大きな材料、例えば多孔質のスポンジや硬度
の非常に低い樹脂やゴムなどの材料で構成することによ
って同様の効果が得られる。さらには、排出ローラ７全
体をバネ等で拍車６に圧接してもよい。したがって、被
記録材３の厚さに関わらず記録ヘッド２００と被記録材
３の間隔を所定量に保つことができ安定した搬送を行う
ことができる。

【００２６】１４はペーパーセンサであり、被記録材３
の有無を検出する。

【００２７】次に、ヘッドカートリッジ２０２およびキ
ャリア２０３の詳細について説明する。図４は本発明の
実施例に関する記録装置のヘッドカートリッジ部および
キャリア部を示す模式的斜視図である。同図において、
２００は電気信号によりインクを吐出させる記録ヘッ
ド、２０１はインクを収納しておき記録ヘッド２００に
供給するインクタンク、２０３は記録ヘッド２００およ
びインクタンク２０１を保持・走査する記録装置本体に
設けられたキャリア、２０４は記録ヘッドの保持・解除
を行うヘッドレバー、２０５はインクタンク２０１の着
脱を行うインクタンクレバ−、２０７はキャリア２０３
に記録ヘッド２００を固定しておくためのヘッドホルダ
バネ、２０８はインクタンク２０１を保持しているタン
クケースでありこれらの各部によって記録装置のヘッド
カートリッジ部およびキャリア部が構成される。

【００２８】図５は本発明の実施例に関する記録装置の
記録ヘッド２００およびインクタンク２０１を示した模
式的斜視図である。同図において、２２０はインクタン
ク２０１から記録ヘッドにインクを供給する通路となる
インク被供給孔、２２１はインクタンク２０１から記録
ヘッド２００にインクを供給するインク供給孔、２２２
は記録ヘッド２００とインクタンク２０１を一体化する
場合に両者をガイドして保持するための結合爪、２２３
は結合爪２２２と係合する結合爪がガイド溝、２２４は
インクタンク２０１と記録ヘッド２００を着脱する場合
にインクタンク２０１を保持するためのインクタンクガ
イド溝でありこれらの各部によってヘッドカートリッジ
２０２が構成される。

【００２９】記録ヘッド２００は、インク吐出に利用さ
れる熱エネルギーを発生する複数の電気熱変換素子およ
びこれを駆動するための駆動回路が形成された基板と、
この基板上に上記複数の電気熱変換素子のそれぞれに対
応した吐出口および流路、さらには各流路に連通する共
通液室を構成するための天板が積層されており、さらに
は前記駆動回路に記録装置本体から信号を与えるための
電気的接点が設けられている。さらに、ヘッド状態を記
録装置本体から検知するためのセンサを記録ヘッド２０
０内に配することもでき、具体的には、前記電気熱変換
素子近傍の温度を検知するための温度検知センサ、イン
クの供給がなくなり前述の共通液室内からインクがなく
なった場合にこれを検知するインク残量検知センサ、あ
るいは、ヘッドカートリッジ内のインクの種類やヘッド
の種類が違う物を交換しながら使用する場合にヘッドカ
ートリッジの種類を特定するヘッド種類判別センサ等で
ある。これらのセンサからの信号を記録装置本体で判別
し、前記電気熱変換素子に印加する信号を制御して印字
状態を最適にすることができる。そして、このようにし
て構成された記録ヘッドの吐出口を配列した吐出口面が
記録媒体に対向するように記録装置に搭載される。

【００３０】インクタンク２０１は、インクを保持しな
がら記録により消費されたインクを補うために適宜記録
ヘッド２００にインクを供給するためのタンクであり、
インクタンク２０１単体で存在するときにはインク供給
口２２１からインクがもれないように図示せざる封止手
段によって封止されている。この封止手段は記録ヘッド
２００と一体化された時点で自動的あるいは手動で解放
され、インク流路が形成される。封止手段は、たとえば
金属球をゴム栓にバネで押圧しておく機構で実現するこ
とができる。また、インクの消費により減少するインク
体積に応じて外部から大気を導入するような機構を備え
ていてもよい。さらには、記録ヘッドに供給するインク
の圧力をわずかに負圧に保つ機構を内部にもつことで、
印字品位を向上させインク漏れを防止することもでき
る。本実施例においては、インクタンク２０１内部に図
示せざる多孔質性のインク吸収体が収納されており、そ
の中にインクが含浸保持され、インク供給孔２２１につ
ながるように構成されている。インクタンク２０１内に
おいては、この多孔質体が所定範囲の負圧状態を発生保
持するように、空孔等を調整されている。

【００３１】記録ヘッド２００とインクタンク２０１は
一体化したヘッドカートリッジ２０２の状態で記録動作
中の記録装置上で使用されるが、次に両者を一体化する
方法を説明する。基本的には記録ヘッド２００とインク
タンク２０１はインク被供給孔２２０とインク供給孔２
２１を結合することによって一体化されるため、この部
分はインクの漏れ、あるいはインク流路への侵入を防止
する形になっている。本実施例においては図８に示され
るように、剛体のパイプと弾性体の栓を利用する方式を
とっている。すなわち、インク被供給孔２２０はモール
ド部材で筒状に成形されており、これに対向するインク
供給孔２２１はゴム材により成型された円筒穴の開いた
部材である。インク被供給孔２２０の外径はインク供給
孔２２１の内径よりもわずかに大きくつくられている。
そこでインク供給孔２２１に圧入すると、インク供給孔
２２１は半径方向にわずかに変形しながらインク被供給
孔２２０に密着して一体化される。

【００３２】次に、記録ヘッド２００をキャリアに２０
３に機械的、電気的に接続する方法を説明する。図５に
キャリア２０３へ記録ヘッド２００の接続部分を示す図
４のａ方向からみた断面図を、図６には取り付け順序を
示した模式的斜視図を示す。同図において２２５はキャ
リア２０３に固定され記録ヘッド２００に設けられた穴
に係合して図６の矢印ａ、矢印ｂ方向の位置決めをする
位置決めピン、２２６はキャリア２０３に固定され、図
５のａ方向に押しつけられる記録ヘッド２００を受けと
めるストッパ、２１１は記録装置本体と記録ヘッド２０
０とを電気的に接続するためのフレキシケーブル、２１
１ａはフレキシケーブル２１１に設けられた位置決め穴
ａ、２１１ｂはフレキシケーブル２１１に設けられた位
置決め穴ｂ，２１２はフレキシケーブル２１１とキャリ
ア２０３の間に挟まれたフレキシケーブル２１１を弾性
的に支持するフレキシケーブルパッド、２１２ａはフレ
キシケーブルパッド２１２に設けられた位置決め穴ａ、
２１２ｂはフレキシケーブルパッド２１２に設けられた
位置決め穴ｂ、２１２ｃはコンタクト部へのインクの侵
入を防ぐインクバリア、２２７は記録ヘッド２００に設
けられた記録ヘッド２００内のヒーター部と電気的に接
続されたヘッドコンタクト部、２２７ａはヘッドコンタ
クト部２２７に設けられた位置決め穴ａ、２２７ｂはヘ
ッドコンタクト部２２７に設けられた位置決め穴ｂ、２
２７ｃはストッパ２２６の端面があたるストッパ当接場
所である。

【００３３】記録ヘッド２００はヘッドホルダバネ２０
７から図示せざるレバーを介してａ方向に押しつけられ
ており、その位置は記録ヘッド２００に設けられた穴と
位置決めピン２２５との係合、およびストッパ２２６と
の干渉により一意に決まる。このようにして記録ヘッド
２００とキャリア２０３は機械的に接続される。また、
記録ヘッド２００に設けられたヘッドコンタクト部２２
７とフレキシケーブル２１１の端面には相対する位置に
複数の電気的な接点が設けられており、これらを所定の
圧力をもって押圧することにより記録装置本体と記録ヘ
ッド２００が電気的に接続される。この際に複数の電気
的接点を一度に圧接する必要があるので、これらを均一
に圧接するために弾性材料でできたフレキシケーブルパ
ッド２１２を押圧部に入れている。フレキシケーブルパ
ッド２１２の材質はたとえばシリコーンゴムなどを用い
ており、前述の電気的接点に対応した位置に複数の突起
をもって、押圧の圧力が接点に集中するように構成して
いる。さらに、フレキシケーブル２１１に設けられた前
述の電気的接点は、押圧された際の応力をさらに集中さ
せて接続を確実なものにするために突起状に構成しても
よい。また、押圧されたときに発生する反力は記録ヘッ
ド２００を押さえつけているヘッドホルダバネ２０７の
力よりはるかに小さくなるように構成されているため、
フレキシケーブルパッド２１２からの反力により記録ヘ
ッド２００の位置がずれてしまうことはない。

【００３４】また、キャリア２０３、フレキシケーブル
パッド２１２、フレキシケーブル２１１、ヘッドコンタ
クト部２２７およびヘッドカートリッジ２０３は確実な
電気接続や良好な記録品位を得るために互いに正確に位
置決めされている必要があるが、そのために以下のよう
に構成している。すなわち、キャリア２０３の位置決め
ピン２２５を基準として、片方の位置決めピン２２５が
位置決め穴ａ２１２ａ、位置決め穴２１１ａおよび位置
決め穴ａ２２７ａに共通に嵌合し、またもう一方の位置
決めピン２２５が位置決め穴ｂ２１２ｂ、位置決め穴ｂ
２１１ｂおよび位置決め穴ｂ２２７ｂに共通に嵌合して
図７のａおよび図７のｂ方向の位置を決定している。さ
らにストッパ２２６の端面がヘッドコンタクト部２２７
のストッパ当接場所２２７ｃに当接するまでａ方向から
押圧してやる事により、記録ヘッド２００の図７のｃ方
向の位置も正確に決定することができる。

【００３５】さらには、電気的な接触面すなわちフレキ
シケーブル２１１とヘッドコンタクト部２２７の間に、
何らかの原因でインクが侵入すると電気的に短絡してし
まう可能性があるので、これを防止する必要がある。そ
のために本実施例ではフレキシケーブルパッド２１２の
一部を突起状にしてインクバリア２１２ｃとし、記録ヘ
ッド２００の端面に押圧するようにしてヘッド２００の
吐出口から出たインクの侵入を防止している。

【００３６】なお、本実施例においては電気的あるいは
機械的な結合部を記録ヘッド側に設けたが、これには拘
束されず、インクタンク２０１側、あるいは記録ヘッド
２００側とインクタンク２０１側の両方に設けるように
するか、また、どちらかに電気的結合部と機械的結合部
を分けて設けるようにしてもよい。

【００３７】次に記録ヘッド２００およびインクタンク
２０１の取扱い方法、すなわちインクがなくなったイン
クタンク２０１を新しいインクタンク２０１に交換する
場合や何らかの原因によって使用不能となった記録ヘッ
ド２００を交換する場合の方法について説明する。

【００３８】図９にキャリア２０３上で記録ヘッド２０
０からインクタンク２０１を分離した状態の模式的斜視
図を示す。この場合、タンクレバー２０５を図４の状態
から図９のａ方向に回転させこのような位置まで引き起
こすことにより、タンクレバー２０５に設けられた図示
せざるカムによってタンクケース２０８が図９のｂ方向
に移動する。タンクケース２０８に設けられた突起がイ
ンクタンク２０１の側面に設けられたインクタンクガイ
ド溝２２４に係合してインクタンク２０１を図９のｂ方
向に移動させる。このとき、記録ヘッド２００の固定は
図４の状態と同様であり、インクタンク２０１と共に移
動することはないので、記録ヘッド２００とインクタン
ク２０１の係合部がはずれ、分離することができる。さ
らにインクタンク２０１を図９のｃ方向に移動させるこ
とによりキャリア２０３からはずすことがでる。なお、
このとき本実施例のように記録ヘッド２００をヘッドホ
ルダバネ２０７によって弾性的に押圧している場合には
分離の際の力がかかりかたによってヘッドの固定がはず
れてしまう可能性があるので以下のように構成するとよ
い。図１０に力のかかり方を示す模式的平面図を示す。
同図において記録ヘッド２００はヘッドホルダバネ２０
７によってｆ₁ の力でキャリア２０３に押圧されてい
る。また、記録ヘッド２００とインクタンク２０１を分
離するため、結合爪２２２と結合つめガイド溝２２３の
係合およびインク被供給孔２２０とインク供給孔２２１
の係合をはずすのにｆ₂ の力が必要であるとする。この
とき、力の大きさをｆ₁ ＞ｆ₂ としておくことで、分離
作業中に記録ヘッド２００の固定がはずれてしまうこと
を防止することができる。なお、本実施例においてはタ
ンクレバー２０５を用いてｆ₂ に相当する力を出して分
離しているが、これには拘束されず、直接インクタンク
２０１をもって図９中のｂ方向に引っ張り記録ヘッド２
００とインクタンク２０１を分離するように構成しても
よい。

【００３９】図１１は、本発明の実施例に関する記録装
置の回復機構を示す斜視図である。

【００４０】同図において記録ヘッド２００の吐出口面
をキャッピングするキャップ１０１と、その内部を負圧
にし、吐出口面からインクをキャップ１０１を通して吸
引して、廃インク吸収体に送り出すポンプユニット１５
０と、さらには前記キャップ１０１を吐出口面に対して
前後移動させ、かつ前記ポンプユニット１５０に駆動力
を伝動し、さらに吐出口面に付着したインクをふき取る
ワイピング機構を動作させるための公知のカム、歯車機
構からなる伝動機構部のコントロールギア１０２が構成
されている。そして前記コントロールギア１０２には、
前述のクラッチギア２５９を介して、キャリアモーター
２５５の回転駆動力が伝えられる。

【００４１】次に前記コントロールギア１０２の回転に
より回復手段が駆動する構成について説明する。

【００４２】コントロールギア１０２には、キャップ開
閉用カム１０２ａとワイピング動作用カム（不図示）が
備わっている。そしてこのコントロールギア１０２は、
図１１および図１２に示すように、後述のプランジャ１
１５を往復移動させるストロークギア１０３とかみ合わ
さっており、コントロールギア１０２が回転することに
より、ストロークギア１０３が回転し、プランジャ１１
５が往復運動するようになっている。

【００４３】また図１１において、１０４はブレードで
あり、記録ヘッド２００のインク吐出口面をワイピング
してインク吐出口面をクリーニングするものである。こ
のブレード１０４はＨＮＢＲ、ウレタン等のゴムでてき
ており、ブレードスライダ１０５のブレード取り付け溝
１０５ａに一端をスライドさせるように挿入して取りつ
けてある。ブレード１０４をスライド軸１０６に沿って
往復運動させることにより、ワイピング動作が行われ
る。

【００４４】次にポンプユニット１５０についてである
が、これは図１２に示すようなプランジャンボの構成に
なっている。

【００４５】図１２において、１１３はシリンダであ
り、円筒状のシリンダ部１１３ａと、後述するプランジ
ャ１１５をガイドする部（不図示）を有しており、軸方
向に一部を切り欠いて、インク流路を形成している。１
１３ｂはキャップレバー受けで後述するキャップレバー
シールが嵌入するように形成される。また、１１３ｃは
インク吸引口で、所定の位置に開口している。１１３ｄ
は廃インク管で一体に形成された先端部を廃インク吸収
体に挿入してある。また、１１３ｅはキャップ開閉用の
平行ピンでコントロールギア１０２のキャップ開閉カム
１０２ａによって平行ピン１１３ｅが押されると、シリ
ンダ１１３が回転してキャップ１０１が記録ヘッド２０
０の吐出口面に密着および離隔する開閉動作を行う。

【００４６】ここでコントロールギア１０２のキャップ
開閉用カム１０２ａとキャップ開閉動作の関連を図１３
を用いて説明する。

【００４７】キャップ開閉用カム１０２ａには切り替え
シート１０２ｄが取りつけられており、これによってキ
ャップ開閉動作は、キャリアモーター２５５の正転、逆
転でその動きを変えることが可能である。

【００４８】本実施例では、キャップ１０１内にノズル
内のインク増粘物の排除を目的とする予備吐出をするよ
うになっているため、記録中にキャップ１０１内に溜っ
たインクを、キャリア２０３が回復手段に入りキャッピ
ングする前に、一度キャップ１０１内のインクをシリン
ダ１１３内に吸引する必要がある。

【００４９】そこでキャリアモーター２５５の逆転によ
ってコントロールギア１０２が回転し始めると、シリン
ダ１１３に挿入された平行ピン１１３ｅはまずカム１０
２ｅ面を通る。図ではコントロールギア１０２の中心に
近いカムほどキャップ１０１が開いている状態である。
したがって、この場合はキャップ１０１が開いたまま吸
引ができる（この吸引を予備吐出吸引と呼ぶ）。

【００５０】次にコントロールギア１０２が回転し終え
て、吸引動作を終了し、正転を始めると、今度は平行ピ
ン１１３ｅはカム１０２ｆ面を通り、コントロールギア
１０２が回転開始から初めてキャップ１０１が閉じるこ
とになる。通常はこのキャップ閉の状態で待機してい
る。

【００５１】その後記録を始める場合には、キャリアモ
ーター２５５は正転しコントロールギア１０２は図中矢
印Ｈ方向に回転する。

【００５２】しかし吸引を始める場合には、キャリアモ
ーター２５５は逆転しコントロールギア１０２は矢印Ｈ
とは逆方向に回転する。この場合平行ピン１１３ｅがカ
ム１０２ｆ面を通るため、本来のキャップ１０１を閉じ
たままの吸引が行える。

【００５３】このように切り替えシート１０２ｄを設け
ることによって、コントロールギアひとつで本来の吸引
と予備吐出吸引の二つの吸引動作を実現している。

【００５４】また記録中は平行ピン１１３ｅがカム面に
設けられた切り欠き１０２ｇに入り込んでおり、キャッ
プバネ１１４の力による摩擦力でコントロールギア１０
２が回転しないようにしている。もし記録中にコントロ
ールギア１０２が回転すると、不正な場合に回復動作が
開始することになり、正常な記録が不可能になる。

【００５５】プランジャ１１５は動作軸１１５ａ、ピス
トン受け１１５ｂ、ピストン押さえ１１５ｃ、ポンプシ
ール押さえ１１５ｄが形成されており、インク流路とな
る溝１１５ｅが前記動作軸１１５ａに連続して形成され
ている。この溝は前述のシリンダ１１３のガイド部（不
図示）に一部が嵌入しており、プランジャ１１５の回転
を止めている。動作軸１１５ａにはブランジャ１１５の
往復運動を制御するリード溝１１５ｆが形成されてお
り、ストロークギア１０３の内面に形成された不図示の
突起部がこのリード溝１１５ｂに嵌入されている。この
ため、キャリアモーター２５５の逆転駆動によりストロ
ークギア１０３を一方向へ回転させると、プランジャ１
１５が図１１の矢印Ｉ方向へストロークし、キャリアモ
ーター２５５の正転駆動によりストロークギア１０３を
他方向へ回転させると、プランジャ１１５が図１２の矢
印Ｊ方向へストロークする。

【００５６】前記プランジャ１１５にはＮＢＲ等のゴム
材で構成されたピストン１１６が取りつけられている。
このピストン１１６の外形は前記シリンダ１１３の内径
より所定量大きく構成されており、前記シリンダ１１３
に挿入された時は適度に圧縮するようになっている。こ
れによりプランジャ１１５が図１２の矢印Ｉ方向へスト
ロークすると負圧を発生し記録ヘッド２００内の廃イン
クを吸引し、矢印Ｊ方向へストローク前記吸引した廃イ
ンクを廃インク管１１３ｄから廃インク吸収体へと排出
する。

【００５７】前記プランジャ１１５にはポンプシール１
１７が取りつけられている。このポンプシール１１７は
シリコーンやＮＢＲ等のゴム材で構成され、前記プラン
ジャ１１５と所定の圧接力が得られるように、その内径
はプランジャ１１５の外形より若干小さく設定されてお
り、かつシリンダ１３内をプランジャ１１５のポンプシ
ール押さえ１１５ｄおよびピストン受け１１５ｂに押さ
れて、往復運動することが可能である。なお、表面に潤
滑塗装を施して、シリンダ１１３およびプランジャ１１
５との摺動力を低減してもよい。またシリンダ内のグリ
スを廃止する目的で、自己潤滑性のあるゴムを使用して
もよい。

【００５８】また図１１において、１１８はキャップレ
バーで、インクガイド（不図示）が、ギャップレバーシ
ール１１９に付勢して、他方の回転軸１１８ａがシリン
ダ１１３の穴１１３ｆにスナップフィットで取りつけら
れており、回転自在になっている。キャップレバーシー
ル１１９は前記のキャップレバー１１８のインクガイド
が圧入され、更にシリンダ１１３のキャップレバー受け
１１３ｂに圧入される。

【００５９】キャップ１０１は断面がおむすび状の環状
の塩素化ブチルゴム等の弾性部材であり、前記キャップ
レバー１１８のキャップ取り付け部１１８ｂに取りつけ
られている。

【００６０】１２０は予備吐出パッドであり、前述のブ
レードクリーナー１０８と同様に高分子吸収体でできて
おり、前述のキャップレバー１１８に装着されている。
該予備吐出パッドは、吐出口面のインク乾燥を防止する
ために記録中に、通常の記録作業とは別にインクを吐出
させる予備吐出のインクを吸収するためのものである。

【００６１】１２１はポンプ吸収体であり、シリンダ内
の廃インクを確実に廃インク吸収体に移動させる役目を
なしている高分子の吸収体である。

【００６２】ここで、キャリアモーター２５５の回転駆
動力による回復手段のタイミングチャートを図１４に示
す。この図はキャリア２０３が回復手段に入り、クラッ
チギア２５９のトリガ歯２５９ａがコントロールギア１
０２にかみ合って、コントロールギア１０２が回転を開
始する時点を、キャリアモーター２５５の０パルスとし
ている。

【００６３】本実施例ではキャリアモーター２５５が２
４０ステップ（５回転）を正転、逆転することによっ
て、すべての回復動作を行うようになっており、キャリ
アモーター２５５の回転と同時に、クラッチギア２５
９、コントロールギア１０２そしてストロークギア１０
３が回転し始める。プランジャ１１５はストロークギア
１０３によってその往復運動が制御されているため、キ
ャリアモーター２５５の回転と同時に移動を始め、その
往復運動はキャリアモーター２５５の回転と一対一の対
応となっている。

【００６４】ブレード１０４の動きは前述のようにキャ
リアモーター２５５の正転、逆転で一部その経路が変わ
るようになっている。

【００６５】またキャップ１０１は前述のように切り替
えシート１０２ｄによって、予備吐出吸引ができるよう
に、キャリアモーター２５５の０パルスからの逆転で回
復動作が開始した場合には、キャップ１０１は開いたま
まプランジャ１１５が動く。

【００６６】以上述べたポンプユニットを用いて、本発
明のインクタンクを交換する時の回復シートケンスにつ
いて、図１５を参照しながら説明する。まずステップＳ
１において、吸引指示が出ているか否かを判定し、出て
いれば次のステップＳ２に進み、出ていなければこれか
ら述べるシーケンスは適用されずに終了する。ステップ
Ｓ２では先の吸引指示がインクタンク交換を検知して出
されてものかそうでないかを判断する。ここでインクタ
ンク交換後と判断されればステップＳ３に進み、そうで
ない場合はステップＳ６に進む。ステップＳ６では故イ
ンクタンク交換のフラグＴＣに０を代入した後、ステッ
プＳ７に飛ぶ（ＴＣが０のときはインクタンクが交換さ
れていないという意味）。

【００６７】なお、ここでインクタンクが交換されたか
否かの判断についてであるが、検知の手法は、一般に考
えられる方法があってもすべて適用できる。たとえば図
９におけるキャリア２０３のインクタンクが載せられる
底の部分にマイクロスイッチ等を配置し、インクタンク
が取りつけられたりまたは取りはずされたりする度にこ
のスイッチの出力の切替を行い、インクタンクの交換を
判断する。インクタンクの交換検知としては、他にはキ
ャリアの走行する周囲に、キャリアをはさんで光源と受
光素子を設置し、両者の間の光がさえぎられたかどうか
で受光素子の出力を読み取り、それにより判断する方
法、キャリア上に搭載されている記録ヘッドおよびイン
クタンクの重量より判断する方法、記録ヘッドとインク
タンクとが接続される部分で、インクが通過すべきとこ
ろに一定の間隔をあけて電極を設置し、その電極間の抵
抗値でインクタンクの交換を判断する方法、等各種の手
法が考えられる。

【００６８】続いてステップＳ２でインクタンクの交換
後であると判断された場合に進んだステップＳ３では、
インクタンク交換のフラグを１とし、続いてステップＳ
４に進んで変数ｉに１を代入する。ここでｉは、これか
ら行う吸引動作が吸引指示が出てから何回目であるかを
示している。その後ステップＳ５に進んで、変数ｉが３
を越えているかどうかを判定する。変数ｉが３を越えて
いれば今後吸引動作を行う必要がないので終了する。変
数ｉが３を越えていないとき、ステップＳ７に進んで吸
引動作に移る。

【００６９】ステップＳ７よりステップＳ１０では、前
述のポンプユニット１５０の一連の動作を示している。
次いでステップＳ１１ではインクの吸引が終えるところ
までポンプの動作を停止させておくことであり、このこ
とでインクの吸引が途中で中断されることのないように
している。その後ステップＳ１２へ進み、インクタンク
交換のフラグＴＣが１か０かを判定する。ＴＣが１でな
ければステップＳ１６に飛び、１であればステップＳ１
３に進む。ステップＳ１３では吸引の回数ｉの値が１か
どうかを判定する。ここでｉが１でなければステップＳ
１６に飛び、ｉが１であればステップＳ１４に進む。

【００７０】ステップＳ１４に進むときは、ＴＣ＝１お
よびｉ＝１が成り立つ場合、すなわちインクタンク交換
後の一回目の吸引動作のときであるので、ステップＳ１
４とステップＳ１５とで、吸引完了直後、吐出口面をお
おっていたキャップを解放したのち３秒間保持する。こ
れによりインクタンクと記録ヘッドとの間の接触部を通
って、記録ヘッド内の流路の途中まで進んできたインク
は、インクタンクの負圧の作用でインクタンク側へ戻さ
れ、記録ヘッド流路内にはインクがなくなった状態にな
る。しかしインクタンクと記録ヘッドとの間の接触部に
おいて記録ヘッド側には金属製のメッシュフィルターが
取りつけられているため、このフィルター中にインクの
メニスカスによる保持力が働き、インクの後退はこの部
分より更にインクタンク側には進まない。その後前述の
ポンプユニットの動作に従い、ステップＳ１８のワイピ
ング、およびステップＳ１９のキャップ当接を行い、更
にステップＳ２０へ進む。ステップＳ２０では、あらた
めてフラグＴＣの値を確認し、これが１であれば更に吸
引動作が続くので、ステップＳ２１に進む。

【００７１】ステップＳ２１では吸引動作回数を示す変
数ｉの値を１だけ増やし、再びステップＳ５にもどる。

【００７２】ところでステップＳ１２またはステップＳ
１３において、いずれも「否」となった場合、すなわち
インクタンク交換時でないか、またはインクタンク交換
時でも一回目の吸引動作でないときは、ステップＳ１６
に飛ぶが、ここではステップＳ１１にて吸引が完了した
後もキャップは、記録ヘッドの吐出面を覆ったままで２
秒間保持する。このようにしてポンプユニットおよびキ
ャップ内の負圧状態を完全に復帰させてからステップＳ
１７にてキャップを解放する。

【００７３】以上が本発明の一実施形態の回復操作の流
れであるが、インクタンク交換時における連続吸引回
数、および各種のキャッピング時の保持時間は使用する
インクジェットカートリッジや吸引ポンプの種類等によ
って各種適切に定めればよく、図１５に記載の設定値に
限定されるものではない。

【００７４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によればイ
ンクタンク交換式のインクジェットカートリッジにおい
て、若干の吸引回復ポンプの動作シーケンスの改良によ
って、インクタンク結合時に小気泡を残すことなく、ま
たインクの無駄な消費を生むことなく安定した回復状態
を作ることができた。このことは今後記録装置をより小
型化する際に非常に有効な手法となり得るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本記録装置の実施例を示す模式的斜視図。

【図２】実施例のリードスクリュー機構図。

【図３】実施例のキャリア軸受けＡ２２８部拡大断面
図。

【図４】実施例のキャリア部を示す模式的斜視図。

【図５】実施例のヘッドカートリッジ部を示す模式的斜
視図。

【図６】実施例のキャリア部の部分的拡大図を示す模式
的斜視図。

【図７】実施例のキャリア部とヘッドカートリッジ部の
結合方法を示す模式的斜視図。

【図８】実施例のヘッドカートリッジ結合部を示す模式
的斜視図。

【図９】実施例の交換方式を示す模式的斜視図。

【図１０】実施例の力のかかり方を表す模式的斜視図。

【図１１】実施例の回復装置の詳細図。

【図１２】実施例のポンプユニットの詳細図。

【図１３】実施例のキャップ開閉用カムの説明図。

【図１４】実施例の回復手段のタイミングチャート。

【図１５】実施例の回復動作のフローチャート。

【符号の説明】

１ シャーシ ２ ガイドレール ３ 被記録材 ４ 搬送ローラ ５ 紙送りモータ ６ 拍車 ７ 排出ローラ ８ ピンチローラ ９ ピンチローラバネ １０ ピンチローラホルダ １１ ピンチローラフレーム １２ リリースアングル １３ リリースレバー １４ ペーパセンサ １５ 減速歯車列 １０１ キャップ １０２ コントロールギア １０３ ストロークギア １０４ ブレード １０５ ブレードスライダ １０６ スライド軸 １０７ ブレードリンク １０８ ブレードクリーナ １０９ ブレードストッパ １１０ ブレードバネ １１１ キャリアストッパ １１２ キャリアフックバネ １１３ シリンダ １１４ キャップバネ １１５ プランジャ １１６ ピストン １１７ ポンプシール １１８ キッャプレバー １１９ キャップレバーシール １２０ 予備吐出パッド １２１ ポンプ吸収体 １２２ 軸受け １５０ ポンプユニット ２００ 記録ヘッド ２０１ インクタンク ２０２ ヘッドカートリッジ ２０３ キャリア ２０４ ヘッドレバー ２０５ タンクレバー ２０６ ヘッドホルダ ２０７ ヘッドホルダバネ ２０８ タンクケース ２０９ リードピン ２１０ リードピンバネ ２１１ フレキシケーブル ２１２ フレキシケーブルパッド ２１３ リードスクリュー ２２１ インク供給孔 ２２２ 結合爪 ２２３ 結合爪ガイド溝 ２２４ インクタンクガイド溝 ２２５ 位置決めピン ２２６ ストッパ ２２７ ヘッドコンタクト部 ２３０ 遮蔽板 ２３１ キャリアフック ２５５ キャリアモータ ２５６ ピニオンギア ２５７ リードスクリューギア

フロントページの続き (72)発明者 佐藤 環樹 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 中島 一浩 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤ ノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−131251（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−73159（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−250066（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−31929（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/175 B41J 2/18 B41J 2/185 B41J 29/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクジェット記録ヘッド部と該インク
   ジェット記録ヘッド部に供給されるインクを貯留する交
   換型のインクタンクとを結合してなる、少なくともイン
   クタンクが分離交換型のインクジェットカートリッジ
   と、該インクジェットカートリッジからのインク吐出に
   関わる回復を、インクジェット記録ヘッド部の吐出口を
   おおうキャップを介して該インクジェットカートリッジ
   からインクを吸引する吸引ポンプの動作で行う回復シー
   ケンスを制御する制御手段と、を具備してなるインクジ
   ェット記録装置において、前記 吸引ポンプによる一回の吸引量が前記交換型のイン
   クタンクの前記インクジェット記録ヘッド部との接合部
   から前記インクジェット記録ヘッド部の吐出口までの内
   容積以上の能力をもち、前記交換型のインクタンクが交
   換されたことを検知する交換検知手段によってインクタ
   ンク交換が検知された際に、前記吸引ポンプの動作を自
   動的に複数回繰り返し、かつ少なくとも一回めの前記吸
   引ポンプの動作における吸引によるインクの流動が完了
   した直後に前記キャップを前記インクジェット記録ヘッ
   ド部から開放して一定時間保持することを特徴とするイ
   ンクジェット記録装置。
2. 【請求項２】 前記インクジェット記録ヘッド部は、イ
   ンクを吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー
   発生手段として電気熱変換体を備える請求項１に記載の
   インクジェット記録装置。