JP3231144B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

インクジェット記録装置

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JP3231144B2 JP15758393A JP15758393A JP3231144B2 JP 3231144 B2 JP3231144 B2 JP 3231144B2 JP 15758393 A JP15758393 A JP 15758393A JP 15758393 A JP15758393 A JP 15758393A JP 3231144 B2 JP3231144 B2 JP 3231144B2
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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
のヘッドの回復機構に関するものである。
【0002】
【従来の技術】インクジェット記録装置は液体インクを
ヘッドから吐出し、紙に印字するプリンタである。図8
に示すように、印字ヘッド5と、インクタンクまたはイ
ンク供給チューブを搭載したキャリッジ1が印字走査方
向に移動しながら紙に印字する。
【0003】従来、インクジェット記録装置では印字休
止時には印字ヘッドの乾燥を防止し、かつ印字ヘッドか
らのインク漏れを防止するためにヘッドのノズル面を密
閉するキャップが設けられている。また、印字ヘッドの
ノズルにゴミが詰まったり空気が入り込んだりした場合
印字不良が発生するので、これを回復させるためにキャ
ップには連通してインクを吸引するポンプが設けられて
いるのが一般的である。
【0004】また、最近においては複数色のインクと複
数のヘッドを搭載してカラー印字を可能とした装置が普
及し始めている。フルカラー印字を行うためにはシア
ン、マゼンタ、イエローの3色が最低限必要であり、さ
らにブラックを加えた4色のインクを搭載したプリンタ
が主流となっている。それにともない各ヘッドに対して
複数のキャップが設けられるようになり、カラープリン
タには4個のキャップが設けてある。
【0005】インクジェット記録装置の概要図を図8に
示す。1はキャリッジ、2は紙搬送系ユニットを含む本
体、3は印字ヘッドを回復する回復機構、5は印字ヘッ
ドである。キャリッジ1はガイド軸11に沿って移動可
能でキャリッジモータ15からベルト14で伝達されて
駆動する。本体が印字データを受け取ると、図示しない
紙搬送ユニットによって送られる紙に印字するべく、ガ
イド軸11に沿って走査する。キャリッジ近傍にはキャ
リッジの絶対位置を検出するためのエンコーダフィルム
13が備えられ、キャリッジに搭載されたエンコーダで
キャリッジの絶対位置を検出する。これにより、キャリ
ッジのホームポジションが設定される。
【0006】従来の回復機構の斜視図を図9に示す。3
1はキャップ、32はキャップを保持するキャップホル
ダ、35はポンプ、36はポンプを動作させるレバーで
ある。また、図10に図9のA’−A’断面を示す。3
7はレバーを動作させるカムギア、39はカムギア37
を動作させるモータである。印字が終了するとキャリッ
ジ1は前記エンコーダフィルム13のホームポジション
にしたがって回復機構に対面して静止する。ここで、回
復モータ39を正回転させると、ウォームギアを介して
カムギア37が回転する。カムギア側面のカム溝にした
がってキャップホルダー32が上昇し、キャップホルダ
ーに可動自在に保持されたキャップ31がヘッド5に密
着する。この状態で印字していないときにはキャッピン
グによってヘッドの乾燥を防止し、ヘッドの性能を維持
することが可能となる。また、回復モータ39を逆回転
させると、カムギア37が回転してレバー36を介して
ポンプ35のピストン51を動作させポンプ内に吸引負
圧を発生させる。吸引負圧はポンプ35とキャップを連
通させる吸引チューブ34を通してキャップ内に連通
し、キャップ31に密着したヘッドのノズルからインク
を吸引し、ヘッドの印字性能を回復することができる。
【0007】
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、従
来の装置では4個のキャップに各々ポンプを設定し、イ
ンク吸引時には4個のポンプを同時に動作させて吸引さ
せたり、各々のポンプを独立して動作させていた。この
ため、前者の場合ではインク吸引の必要ないヘッドに対
してもインク吸引動作が入り無駄にインクを消費すると
いった弊害や駆動負荷が大きいことから大きなモータが
必要になるといった弊害があった。また、後者の場合で
はポンプを独立して動作させるための駆動機構が複雑に
なるといった弊害があった。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
記録装置は、カラー記録を行うためブラックインクを含
む複数の液体インクを記録媒体に吐出する記録手段と、
前記記録手段を保持し印字方向に移動する移動手段と、
前記記録手段の性能を回復させる回復手段とを有してお
り、前記回復手段が、前記複数の記録手段のインク吐出
口を一対一で覆うために前記複数の記録手段に応じて複
数のキャップ手段を有しており、前記複数のキャップ手
段のうち、前記ブラックインク用の記録手段に対応する
キャップ手段に対してのみ、前記インク吐出口からイン
クを吸引するためのインク吸引手段が備えられており前
記移動手段の移動を利用して前記記録媒体に近い位置に
配置されるキャップ手段と前記複数の記録手段を選択的
に対面させ、選択された前記記録手段のインク吐出口か
らインクを吸引する構成となっている。そして、インク
吸引手段が設けられたブラックインク用キャップ手段は
より記録媒体に近い位置に配置されている。そして、ブ
ラックインク用の記録手段に対応するキャップ手段に設
けられたインク吸引手段が、他の液体インク(シアン、
マゼンタ、イエロー)を吐出する記録手段のインク吐出
口からインクを吸引するために用いられる。
【0009】
【実施例】図1は本発明のインクジェット記録装置のヘ
ッドの回復機構の一実施例の斜視図である。31−aは
吸引キャップ、31−bは保護キャップ、32はキャッ
プを保持するキャップホルダー、35はポンプ、36は
ポンプを動作させるレバーである。図2は図1の実施例
A−A断面図である、37はレバーを動作させるカムギ
ア、39はカムギアを動作させるモータである。吸引キ
ャップ31−aは、ブラックインク用の記録手段に対応
するものであり、吸引手段(ポンプ機構)に連結されて
いる。
【0010】回復機構3は紙搬送ユニットの側面に隣接
して取り付けられている。印字終了時に、キャリッジ1
のホームポジションとして4個のヘッドが回復機構の4
個のキャップに対面して静止可能な位置に設定されてい
る。回復機構3には、印字ヘッド5のノズル面をキャッ
ピングするためのキャップ31−a,31−bが設けら
れている。キャップはキャップホルダー32にバネ33
を介して係止され、ヘッドに当接する際にキャップホル
ダーに対して自在に可動である。これによりキャッピン
グ時にヘッドに対して最適な姿勢でキャップすることが
できる。ここでは4個のキャップの中で最も紙搬送系ユ
ニットに近い位置に配置された吸引キャップ31−aに
のみ吸引チューブ34が接続されポンプ35に連通して
いる。
【0011】また、キャップホルダー32はカムギア3
7のカム溝37−a上を摺動し上下運動が可能になって
いる。さらに、カムギア37にはレバー36と連動する
カム37−bも有し、レバー36を回転往復運動させる
ことでポンプ35のピストン51を往復運動させ、ヘッ
ドのノズルからインクを吸引することができる。
【0012】次に回復機構動作について説明する。印字
中にはキャップ31−aはヘッドキャッピング位置から
退避してキャップオープン状態にある。そのカム位置を
図3に示す。印字が終了するとキャリッジ1は前述のホ
ームポジション(回復機構に対面した位置)に静止す
る。ここで、本体のシステムからの信号で回復機構に設
けられたモータ39が正回転するとカムギア37は矢印
a方向に回転し、キャップホルダー32をカム溝37−
aに沿って上昇させる。このとき、ピストン51は動作
しない。つまり、吸引動作のないキャッピング動作が行
われる。このキャッピングした状態を図4に示す。ま
た、このときのカムリフトは図7のxの区間で示す領域
を使用する。aがキャップオープン位置、bがキャッピ
ング位置である。この動作によって、印字していないと
きのヘッドの乾燥を防止し、ヘッドの性能を維持するこ
とが可能となる。
【0013】印字中の状態からインクの不吐出等の発生
で回復動作を行う場合、キャリッジは回復しようとする
ヘッド5をインク吸引キャップ31−aに対向させるべ
く停止させる。例えば、イエローヘッド5−Yを回復さ
せるためには図5のようにイエローヘッドと吸引キャッ
プ31−aを一致させてキャリッジを停止させる。この
状態において、モータ39が逆回転するとカムギア37
は矢印b方向に回転し、キャップホルダーが上昇すると
共にギア側面に設定されたカム溝37−bに連動してレ
バー36は往復動作しポンプによりヘッドからのインク
吸引動作を行い、ヘッドの性能回復が可能となる。この
ときのカムリフトは図7のyの区間で示す領域を使用す
る。dで反転してaに戻れば、1回のインク吸引と空吸
引(キャップをオープンしながらのインク吸引でヘッド
面の残りインクを除去する)が行われ、不吐出が発生し
たヘッドは回復される。また、c〜dを繰り返せば連続
吸引ができる。このとき、他のヘッドのインクは吸引さ
れないので無駄にインクを消費することはない。
【0014】さらに、吸引キャップが紙搬送系ユニット
に最も近い位置にあるのでキャリッジの移動距離は小さ
くなる。例えばイエローヘッドを回復させる場合、図6
の距離Lの移動が短縮され、回復時間のスピードアップ
が計れる。
【0015】一方、同じ吸引キャップを使用するキャッ
プ内には4色のインクが混合されるが、図2で示すよう
に吸引キャップの配置位置にブラックヘッド5−Bkを
配置することで保護キャッピング時にブラックヘッドの
ノズル内に吸引インクが混色しても印字への影響が最も
少なくなる。なお、カラーインクがシアン、マゼンタ、
イエローの3色の場合にはシアンヘッドを配置すれば同
様の効果が得られる。本発明は、特にインクジェット記
録方式の中でも熱エネルギーを利用して飛翔的液滴を形
成し、記録を行うインクジェット方式の記録ヘッド、記
録装置において、優れた効果をもたらすものである。
【0016】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第4723129号明細書、同第4740
796号明細書に開示されている基本的な原理を用いて
行うものが好ましい。この方式はいわゆるオンデマンド
型、コンティニュアス型のいずれにも適用可能である
が、特に、オンデマンド型の場合には、液体(インク)
が保持されているシートや液路に対応して配置されてい
る電気熱変換体に、記録情報に対応していて核沸騰を越
える急速な温度上昇を与える少なくとも一つの駆動信号
を印加することによって、電気熱変換体に熱エネルギー
を発生せしめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさ
せて、結果的にこの駆動信号に一対一で対応した液体
(インク)内の気泡を形成できるので有効である。この
気泡の成長、収縮により吐出用開口を介して液体(イン
ク)を吐出させて、少なくとも一つの滴を形成する。こ
の駆動信号をパルス形状とすると、即時適切に気泡の成
長収縮が行われるので、特に応答性に優れた液体(イン
ク)の吐出が達成でき、より好ましい。
【0017】このパルス形状の駆動信号としては、米国
特許第4463359号明細書、同第4345262号
明細書に記載されているようなものが適している。な
お、上記熱作用面の温度上昇率に関する発明の米国特許
第4313124号明細書に記載されている条件を採用
すると、さらに優れた記録を行うことができる。
【0018】記録ヘッドの構成としては、上述の各明細
書に開示されているような吐出口、液路、電気熱変換体
の組み合わせ構成(直線状液流路または直角液流路)の
他に、熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成を
開示する米国特許第4558333号明細書、米国特許
第4459600号明細書を用いた構成も本発明に含ま
れるものである。
【0019】加えて、複数の電気熱変換体に対して、共
通するスリットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開
示する特開昭59−123670号公報や熱エネルギー
の圧力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開
示する特開昭59−138461号公報に基づいた構成
においても本発明は有効である。
【0020】加えて、装置本体に装着されることで、装
置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給
が可能になる交換自在のチップタイプの記録ヘッド、あ
るいは記録ヘッド自体に一体的にインクタンクが設けら
れたカートリッジタイプの記録ヘッドを用いた場合にも
本発明は有効である。
【0021】また、本発明の記録装置の構成として設け
られる、記録ヘッドに対しての回復手段、予備的な補助
手段等を付加することは本発明の効果を一層安定できる
ので好ましいものである。これらを具体的に挙げれば、
記録ヘッドに対してのキャッピング手段、クリーニング
手段、加圧あるいは吸引手段、電気熱変換体あるいはこ
れとは別の加熱素子あるいはこれらの組み合わせによる
予備加熱手段、記録とは別の吐出を行う予備吐出モード
を行うことも安定した記録を行うために有効である。
【0022】さらに、記録装置の記録モードとしては黒
色等の主流色のみを記録モードだけではなく、記録ヘッ
ドを一体的に構成するか複数個の組み合わせによってで
もよいが、異なる色の複色カラー、または混色によるフ
ルカラーの少なくとも一つを備えた装置にも本発明は極
めて有効である。
【0023】以上説明した本発明実施例においては、イ
ンクを液体として説明しているが、室温やそれ以下で固
化するインクであって、室温で軟化するもの、もしくは
液体であるもの、あるいは上述のインクジェット方式で
はインク自体を30℃以上70℃以下の範囲内で温度調
整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあるように温
度制御するものが一般的であるから、使用記録信号付与
時にインクが液状をなすものであればよい。
【0024】加えて、積極的に熱エネルギーによる昇温
をインクの固形状態から液体状態への状態変化のエネル
ギーとして使用せしめることで防止するか、またはイン
クの蒸発防止を目的として放置状態で固化するインクを
用いるかして、いずれにしても熱エネルギーの記録信号
に応じた付与によってインクが液化し、液状インクとし
て吐出するものや、記録媒体に到達する時点では既に固
化し始めるもの等のような、熱エネルギーによって初め
て液化する性質のインクの使用も本発明では適用可能で
ある。このような場合インクは、特開昭54−5684
7号公報あるいは特開昭60−71260号公報に記載
されるような、多孔質シート凹部または貫通孔に液状ま
たは固形物として保持された状態で、電気熱変換体に対
して対向するような形態としてもよい。本発明において
は、上述した各インクに対して最も有効なものは、上述
した膜沸騰方式を実行するものである。
【0025】さらに加えて、本発明に係る記録装置の形
態としては、ワードプロセッサやコンピュータ等の情報
処理機器の画像出力端末として一体または別体に設けら
れるものの他、リーダ等と組み合わせた複写装置、さら
には送受信機能を有するファクシミリ装置の形態を採る
ものであってもよい。
【0026】
【発明の効果】以上のように、複数のキャップの内、ブ
ラックインク用の記録手段に対応するキャップのみにイ
ンクを吸引するポンプ機構を設けたので簡単な機構で無
駄の少ないインク吸引動作が可能となる。
【0027】そして、駆動負荷も低減するのでモータの
小型化もでき、ユニットの小型化、コストダウンが可能
になる。さらに、インク吸引キャップを印字領域に最も
近い位置に配置することで回復動作を短時間で行うこと
が可能になる。また、カラーインクの場合、ブラックの
位置のヘッドに対して配置することで混色の少ない高品
位な印字が確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の斜視図。
【図2】図1のA−A線に沿う断面図。
【図3】図1のB−B線に沿う断面図。
【図4】図3のインクを吸引しないキャッピング時の
図。
【図5】図3のインクを吸引するキャッピング時の図。
【図6】図2のイエローインクを吸引するためのキャリ
ッジ停止状態の図。
【図7】本発明のギアカムのリフト図。
【図8】記録装置の概要図。
【図9】従来の記録装置の斜視図。
【図10】図9のA’−A’線断面図。
【符号の説明】
1 キャリッジ 3 回復機構 5 印字ヘッド 31−a 吸引キャップ 31−b 保護キャップ 35 ポンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41J 2/165 B41J 2/18 B41J 2/185 B41M 5/00

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 カラー記録を行うためブラックインクを
    含む複数の液体インクを記録媒体に吐出する記録手段
    と、前記記録手段を保持し印字方向に移動する移動手段
    と、前記記録手段の性能を回復させる回復手段とを有す
    るインクジェット記録装置において、 前記回復手段が、前記複数の記録手段のインク吐出口を
    一対一で覆うために前記複数の記録手段に応じて複数の
    キャップ手段を有しており、前記複数のキャップ手段の
    うち、前記ブラックインク用の記録手段に対応するキャ
    ップ手段に対してのみ、前記インク吐出口からインクを
    吸引するためのインク吸引手段が備えられており、前記
    移動手段の移動を利用して前記記録媒体に近い位置に配
    置されるキャップ手段と前記複数の記録手段を選択的に
    対面させ、選択された前記記録手段のインク吐出口から
    インクを吸引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】 インク吸引手段が設けられたブラックイ
    ンク用のキャップ手段は、より記録媒体に近い位置に配
    置される請求項1記載のインクジェット記録装置。
  3. 【請求項3】 前記カラー記録を行うための液体インク
    は、ブラックインク以外に、シアン、マゼンタ、イエロ
    ーのインクを有している請求項1記載のインクジェット
    記録装置。
  4. 【請求項4】 記録装置が、記録手段がインク吐出用の
    熱エネルギーを発生するための電気熱変換体を備えてい
    る請求項1に記載のインクジェット記録装置。
  5. 【請求項5】 記録手段が、電気熱変換体によって印加
    される熱エネルギーにより、インクに生ずる膜沸騰を利
    用して吐出口よりインクを吐出させる請求項4に記載の
    インクジェット記録装置。
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AT94109788T ATE177995T1 (de) 1993-06-25 1994-06-24 Tintenstrahlaufzeichnungsgerät
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