JP3686730B2 - インクジェットプリンタの吸引回復装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヘッドノズルのインクを負圧により吸引させることによってヘッドノズルからのインク吐出を回復させるようにしたインクジェットプリンタの吸引回復装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のインクジェットプリンタとしてインクを吐出するノズルを備えたヘッドを１つまたは複数有したキャリッジを備え、キャリッジを記録媒体に対して走査させながら記録を行う装置がある。このようなインクジェットプリンタにおいて、インク吐出口であるノズルに気泡が入ったり、紙粉等の異物が付着したり、乾燥によるインク増粘や目詰まりが希に起こり、インク吐出方向の曲がりによる画像ムラやインク未吐出による画像抜けといった画像異常を生じることがあった。
【０００３】
そのため、異常をきたしたヘッドのノズルからインクを強制的に吸引してやることでヘッドノズルからのインク吐出を正常な状態に回復させることが一般に行われていた。
【０００４】
図１４は従来のインクジェットプリンタの吸引回復装置の一例を示す断面図である。
即ち、インクジェットプリンタのヘッド１１にはインクを吐出するノズル１２が設けられ、このノズル１２の吐出口を覆うようにして吸引キャップ１３が保持される。この場合、ヘッド１１とキャップ１３の間にキャップ空間１４が設けられる。このキャップ空間１４は吸引路１５のキャップ吸引口１６に連通され、このキャップ吸引口１６は一方向弁ユニット１７に連通される。この一方向弁ユニット１７内部のキャップ吸引口１６側には弁１８が設けられる。前記一方向弁ユニット１７は吸引路１５のシリンダ吸引口１９に連通され、このシリンダ吸引口１９はピストン移動範囲内に配設される。シリンダ２０の内部にはピストン２１が往復移動するようにして設けられ、このピストン２１の外周にはＯリング２２、２３、２４が設けられると共に、前記ピストン２１とシリンダ２０の内部上壁及び内部下壁との間にはそれぞれピストン２１を定常位置に保持する復帰バネ２５、２６が設けられる。前記ピストン２１には排出孔２７と弁２８が設けられ、前記シリンダ２０の下部には排出口２９が設けられる。３０はシリンダ内空間である。
【０００５】
前記ピストン２１及びシリンダ２０は吸引ポンプを構成し、シリンダ２０内でピストン２１を一方向に押し下げることにより、シリンダ内空間３０を体積膨張させ負圧を発生させる。Ｏリング２２が吸引口１９を通過するまで押し下げられると、キャップ空間１４とシリンダ内空間３０とが連通されて、シリンダ内空間３０の負圧がキャップ空間１４に導かれる。キャップ空間１４に導かれた負圧の作用により、キャップ１３に対向するヘッド１１の吐出ノズル１２からインクが吸引されて、該ノズル１２からのインク吐出が回復される。インク吸引後のピストン２１は復帰バネ２６の力により押し上げられ、復帰バネ２５の力とつり合う位置である定常位置に戻される。この際にシリンダ内空間３０にある吸引されたインクと空気は排出孔２７を通してシリンダ内空間３０外へと排出される。一方向弁ユニット１７内の弁１８と排出孔２７に設けられた弁２８はゴム等の薄膜でできており、弁２８、１８により隔たれた空間の圧力差によって容易に撓むことが出来るが、一方向の撓みが規制されていることで一方向弁として機能する。従って、シリンダ内空間３０が負圧のときは弁２８は閉じて負圧を保持し、負圧を生じたシリンダ内空間３０とキャップ空間１４が連通されると、その圧力差により弁１８はシリンダ２０側に撓んで（開いて）シリンダ内空間３０の負圧をキャップ空間１４に導くように機能する。反対に、シリンダ内空間３０が正圧になると弁２８は開いてシリンダ内空間３０の空気等を排出し、弁１８は閉じてキャップ空間１４に正圧が加わらないように機能する。
【０００６】
ここで、ノズル１２を正常に回復させために必要なインク吸引量は、ノズル１２の不良原因やその程度によって異なる。ノズル１２に気泡が入った事によるインク不吐出を回復させるためには、比較的少量（例えば0.01cc〜0.1cc ）のインクを吸引してやれば回復できるが、インク増粘や目詰まりが生じた場合には、多量（例えば0.2cc 〜0.5cc ）インクを吸引しないと回復できないことがある。さらに、ノズル１２の近傍に付着したインクミストや軽度のインク増粘によるインク吐出曲がりを回復させるには、微少量（例えば0.0005cc〜0.005cc ）のインクを吸引してやれば回復出来る。また、ヘッド１１にインクを供給している図示しないインクカートリッジやヘッド１１を新品に交換した際には、ノズル１２を含むヘッド１１内部をインクで満たすように、さらに多量（例えば1cc 〜2cc ）のインクを吸引する必要がある。回復処理に消費したインクは、廃インクとして図示しない廃インク容器等に収容されて画像形成に使用されないため、インク吸引量が多いことは、装置のランニングコストを高くしてしまうだけでなく、環境資源保護の点でも好ましくない。そのためノズル１２の不良原因やその程度に合わせて、回復可能な最小限のインク吸引量にて回復処理を行い、廃インクを最小限にすることが望まれる。
【０００７】
しかしながら、この従来例に示したインクジェットプリンタの吸引回復装置では、負圧を発生させるためにシリンダ内空間３０を膨張させた体積にほぼ等しいインク量が吸引される構成であるので、ノズルの状態に合わせてインク吸引量を変えること、特に少量のインクを吸引することは難しい。シリンダ内空間３０の容量を減らして１回の処理に於ける吸引インク量を少量にして、複数回、吸引回復処理を行う構成にした上で、処理回数を増減することでインク吸引量を変えることが考えられるが、多量のインクを吸引する際には処理回数が非常に多くなり、操作者が回復処理のために待つ時間が長くなるため好ましくない。さらに、一度キャップ空間１４に負圧が導かれると、たとえピストン２１を定常位置に復帰させてシリンダ内空間３０が大気圧に開放されても、弁１８を閉じる力が加わるためキャップ空間１４は負圧が残ってしまい、キャップ空間１４が大気圧と等しくなるまでインクが吸引吐出されることになる。従って、キャップ空間１４の容量を少なくしたり、吸引路１５を短くしなければならない等の装置の制約が大きくなる。また、ノズル１２の目詰まりを回復する場合には、通常よりも大きい負圧（例えば-200mmHg）で吸引した方が回復しやすいが、大きい負圧を発生させるためには、シリンダ内空間３０の膨張体積を大きくする必要があり、それにともない吸引インク量も増加してしまう欠点があった。
【０００８】
図１５は従来のインクジェットプリンタの吸引回復装置の他の例を示す構成説明図である。このインクジェットプリンタの吸引回復装置は、吸引キャップ４１に吸引路４２を介して吸引ポンプ４３が接続されるとともに、吸引キャップ４１に大気と連通する大気開放路４４が設けられ、その途中に電磁弁４５が配置される。吸引ポンプ４３は先に述べた従来例のようなピストンとシリンダを用いたポンプやチューブポンプ等が用いられる。このインクジェットプリンタの吸引回復装置においては、電磁弁４５の開閉によりインク吸引量を調整できる。すなわち、電磁弁４５を閉じて吸引キャップ４１を大気と遮断した状態で吸引ポンプ４３により負圧を発生させると、吸引キャップ４１内が負圧になりインクが吸引される。所定のインク量を吸引したところで電磁弁４５を開き吸引キャップ４１を大気と連通させると吸引キャップ４１内が大気圧と等しくなるため、ヘッドのインク吐出ノズルからのインク吸引が停止される。この吸引ポンプ４３の吸引開始から電磁弁４５を開くまでの時間を変えることによりヘッドのインク吐出ノズルからのインク吸引量を調整出来るため、インク吸引量を少量にすることが可能になる。
しかしながら、電磁弁を配設するスペースだけ装置が大きくなることと、装置がコスト高になる欠点があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、ヘッドを確実に回復出来るだけの大きい負圧下でも少量のインクを吸引可能にすることで吸引インク量を少量にし得、さらに、回復に要する吸引インク量が最小限になるように、ヘッド状態に応じて吸引インク量と吸引負圧を変えることが出来る機構を簡単な構成で実現し得るインクジェットプリンタの吸引回復装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明のインクジェットプリンタの吸引回復装置は、軸方向に所定の間隔を持って配設された第１のシール部及び第２のシール部を有するピストンと、このピストンが前記第１のシール部及び第２のシール部でシールされて内部に移動されるシリンダと、このシリンダのピストン移動範囲内に設けられた吸引口と、この吸引口に連通され前記シリンダとピストンにより形成されるシリンダ内空間が負圧になったときインクジェットプリンタのヘッドノズルを吸引するキャップと、前記シリンダのピストン移動範囲内に前記吸引口に対してピストンの軸方向に所定の間隔を持って配設された大気に連通する大気開放口と、前記シリンダの前記吸引口と前記大気開放口との間に設けられた前記キャップ及び吸引口に連通する大気連通口と、前記シリンダ内空間が正圧になったとき排気する排気口とを具備し、ピストン軸方向に、吸引口、大気連通口、大気開放口の順に配置され、前記第１のシール部と第２のシール部のピストン軸方向の間隔をＬ１、前記シリンダに設けられた吸引口と大気連通口のピストン軸方向の間隔をＬ２、前記シリンダに設けられた大気連通口と大気開放口のピストン軸方向の間隔をＬ３、とすると、Ｌ１＞Ｌ２、Ｌ３＞（Ｌ１−Ｌ２）を特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態例を詳細に説明する。
図１は本発明の第１の実施形態例を示す構成説明図である。即ち、インクジェットプリンタのヘッド５１は供給管５２を介してインクタンク５３に連結され、インクタンク５３からのインクは供給管５２を通じてヘッド５１に供給される。前記インクジェットプリンタのヘッド５１にはインクを吐出するノズル５４が設けられ、このノズル５４のインク吐出口を覆うようにして吸引キャップ５５が押し当てられる。この場合、前記ヘッド５１とキャップ５５の間にキャップ空間５６が設けられる。前記吸引キャップ５５はゴム等の弾性体でできており、中空のキャップベース５７に被せるようにして取り付けられ、キャップベース５７の中空部は前記キャップ空間５６と連通される。前記キャップベース５７の中空部内には前記キャップベース５７の中空部と前記キャップ空間５６との連通を遮断、開放する弁５８が設けられ、前記キャップベース５７の中空部は吸引路５９を介してシリンダ吸引口６０に連通される。シリンダ６１には最底部に弁６２を有した排出口６３と、ピストン移動範囲内の位置に吸引口６０と大気開放口６４が設けられる。前記吸引口６０と大気開放口６４とはピストン移動方向に間隔を持って配設され、ピストン下死点側が吸引口６０となる。前記シリンダ６１の内部にはピストン６５が往復移動するようにして設けられ、このピストン６５の外周にはＯリング６６が設けられる。６７はシリンダ内空間である。
【００１２】
図２は本発明に係る吸引回復装置の駆動手段及び制御手段の一例を示す構成説明図である。インクジェットプリンタのヘッド５１には吸引回復装置６８が押し当てられる。この吸引回復装置６８は図１のピストン６５、シリンダ６１、キャップ５５、キャップベース５７、吸引路５９等より構成される。前記吸引回復装置６８のピストン６５は駆動手段６９によりシリンダ６１内を往復移動するように駆動され、この駆動手段６９により駆動されるピストン６５の往復移動は制御手段７０により停止位置及び移動速度が制御される。
【００１３】
図３は本発明に係る吸引回復装置の駆動手段、制御手段及びピストン位置検出手段の一例を示す構成説明図である。即ち、図２の装置にさらにピストン位置検出手段７１を設けたもので、このピストン位置検出手段７１により吸引回復装置６８のピストン６５の停止位置を検出する。
【００１４】
図４、図５および図６はそれぞれ本発明に係る吸引回復装置の吸引ポンプ動作を説明する断面図である。
インクジェットプリンタの吸引回復装置はヘッド５１にキャップ５５を押し当てた状態で行う。ピストン６５が制御手段７０の制御に基づく駆動手段６９からの付勢により定常位置（図１の破線位置）から所定方向（図では上方向）に引き上げられるとシリンダ内空間６７の体積が膨張して負圧になる。ピストン６５の引き上げ動作を続けてＯリング６６が吸引口６０を通過すると、シリンダ内空間６７とキャップ空間５６とが吸引路５９を介して連通した状態になり、シリンダ内空間６７からキャップ５５に導かれた負圧によってヘッド５１のノズル５４からインクが吸い出される。
【００１５】
さらに、図４に示すように、ピストン６５が引き上げられＯリング６６が大気開放口６４を通過すると、大気開放口６４から空気が導入されてシリンダ内空間６７及びキャップ空間５６が大気圧と等しくなり、ヘッド５１のノズル５４からのインク吸い出しが停止される。従ってＯリング６６が吸引口６０を通過してから大気開放口６４を通過するまでの時間においてインクが吸引されることになる。ピストン移動速度を速くして吸引時間を短くすることにより吸引インク量を少量に出来るため、シリンダ内部空間６７の膨張体積を大きくとり、大きな負圧を発生させた場合でも吸引インク量を少量にすることが容易に出来る。図４に示すように、Ｏリング６６が大気開放口６４を通過した位置まで来ると、ピストン駆動手段６９は制御手段７０により制御され逆方向つまりピストン６５を押し下げる方向に付勢する。ピストン６５は再び定常位置（図４の破線位置）にまで戻されて停止される。
【００１６】
ピストン６５が逆方向に押し下げられるとシリンダ内空間６７の空気と吸引されたインクは排出口６３よりシリンダ６１外へと排出される。弁６２、５８は薄いゴム片でできており、一方向の撓みしか許容されておらず一方向弁として機能する。シリンダ内空間６７が負圧の時は弁６２は閉じて負圧を保ち、弁５８は開いて負圧をキャップ空間５６へと導く。逆にシリンダ内空間６７が正圧になると弁６２は開いて空気や吸引されたインクはシリンダ６１外に排出され、弁５８は閉じてヘッド５１のノズル５４内に空気が押し込まれることや吸引したインクがヘッド５１側へと逆流することを防ぐ。
【００１７】
本実施形態例では、吸引負圧と吸引量が異なっている吸引回復モードを複数有しており、ヘッド５１のノズル５４の状態に応じたモードで吸引回復処理を行うようになっている。
【００１８】
すなわち、ヘッド５１のノズル５４から数時間インク吐出を行わなかったような軽度のインク増粘や、インクミスト付着による画像異常を予防するために、所定時間あるいは所定記録毎に行う予備吸引回復には、少量のインクを吸引するだけでよい。その場合、比較的速い速度でピストン６５を引き上げて吸引時間を短くすることにより吸引量を少なくした第１吸引回復モードにて回復処理を行う。
【００１９】
次に、ヘッド５１のノズル５４内に空気が入り込んだことによるインク吐出不良やノズル５４の近傍に紙粉等が付着したことによる画像異常を回復させるには、比較的多量のインクを吸引する必要がある。その場合には、ピストン６５の引き上げ速度を遅くすること、あるいは図５に示すようにＯリング６６を吸引口６０と大気開放口６４との間で所定時間停止させることにより吸引時間を長く吸引量を多くした第２吸引回復モードにて回復処理を行う。この場合、Ｏリング６６が吸引口６０と大気開放口６４との間に位置していることをピストン位置検出手段７１により検出するようにする。
【００２０】
次に、ヘッド５１のノズル５４内でインクが乾燥して詰まった場合や、上記第２吸引回復モードで回復できなかった場合や、ヘッド５１の交換を行い新しいヘッド５１のノズル５４内をインクで満たすようインクタンク５３から吸い上げなければならない場合には、吸引回復に大きな吸引負圧を必要とするため、第３吸引回復モードにて回復動作を行う。この第３吸引回復モードでは、まずピストン６５を図６に示す位置まで定常位置（図６の破線位置）から押し下げてシリンダ内空間６７の容量を少なくする。シリンダ内空間６７に押し込まれた空気は排出口６３から排出されるためシリンダ内空間６７は大気圧と等しくなっている。この動作の後、Ｏリング６６が吸引口６０と大気開放口６４を通過するまでピストン６５を引き上げる。ピストン６５の下死点の位置を下げてシリンダ内空間６７の容量を少なくすることと、ピストン６５のストロークを長くしてシリンダ内空間６７の体積膨張量を多くすることで前記第１吸引回復モード及び第２吸引回復モードよりも大きな負圧を発生させることができる。Ｏリング６６が大気開放口６４を通過した後は前記第１吸引回復モード及び第２吸引回復モードと同じく、定常位置（図６の破線位置）にまでピストン６５が戻される。
【００２１】
図７は各吸引回復モードにおける吸引圧力と吸引時間を示す特性図である。図中、（Ａ）は第１吸引回復モード、（Ｂ）は第２吸引回復モード、（Ｃ）は第３吸引回復モードを示す。吸引負圧が大きいほど、また吸引時間が長いほど吸引インク量は多量になる。本実施形態例では３段階の吸引回復モードを有しているが、ピストン速度とピストン停止時間、およびピストン下死点位置を制御することにより、ヘッド状態に合わせてさらに多くの吸引回復モードを有すことも可能である。
【００２２】
以上のように、吸引口と大気開放口とをピストン移動方向に間隔を持って配置したことにより、電磁弁等の手段を設けることなく、ピストンが一方向へ移動するだけでシリンダ内およびキャップ内の負圧発生と大気開放が一連の動作で可能になる。
【００２３】
さらに、ピストンの移動速度、あるいはピストンシール部材が吸引口と大気開放口との間で停止させる停止時間によって、インク吸引量を制御することが可能になる。
【００２４】
さらに、ピストンの移動下死点位置を変更することによって、インク吸引負圧を制御することが可能になる。
したがって、大きな負圧の下で少量のインクを吸引することが可能な吸引ポンプを簡単な構成で提供できる。さらに、ヘッドノズルの状態に応じてインク吸引量と吸引圧を変更して、適切な値で吸引回復を行うことで、吸引回復に消費するインク量を最小限にすることが可能になる。
【００２５】
図８は本発明の第２の実施形態例を示す構成説明図である。即ち、インクジェットプリンタのヘッド５１は供給管５２を介してインクタンク５３に連結され、インクタンク５３からインクが供給管５２を介してヘッド５１に供給される。前記インクジェットプリンタのヘッド５１にはインクを吐出するノズル５４が設けられ、このノズル５４のインク吐出口を覆うようにして吸引キャップ８１が押し当てられる。この場合、前記ヘッド５１とキャップ８１の間にキャップ空間８２が設けられる。前記吸引キャップ８１はゴム等の弾性体でできており、キャップ吸引口８３及びキャップ開放口８４が設けられる。前記キャップ開放口８４は大気導入路８５を介してシリンダ８６に設けられた大気連通口８７と連通され、前記キャップ吸引口８３は吸引路８８を介してシリンダ８６に設けられた吸引口８９に連通される。前記吸引路８８の途中には中空の一方向弁ユニット９０が設けられ、この一方向弁ユニット９０の中空部内には一方向弁ユニット９０の中空部と前記キャップ空間８２との連通を遮断、開放する弁９１が設けられる。前記シリンダ８６の最底部には弁９２を有した排出口９３が設けられ、前記シリンダ８６の側面部には大気開放口９４が設けられる。前記シリンダ８６の内部にはピストン９５が上下往復移動可能にして挿入され、前記ピストン９５の外周には上下２段に第１のＯリング９６と第２のＯリング９７が設けられており、ピストン９５外壁と２つのＯリング９６、９７とシリンダ８６内壁とで囲まれてシール空間９８が形成される。前記吸引口８９、大気連通口８７及び大気開放口９４はピストン移動範囲内の位置にピストン移動方向に間隔を持って配設され、ピストン下死点側から吸引口８９、大気連通口８７、大気開放口９４の順に配設さる。また前記吸引口８９と大気連通口８７との間隔は、ピストン９５の２つのＯリング９６、９７の間隔より狭く、前記大気連通口８７と大気開放口９４との間隔は、前記吸引口８９と大気連通口８７の間隔と２つのＯリング９６、９７の間隔との差よりも広く、２つのＯリング９６、９７の間隔よりも狭い関係にある。９９はシリンダ内空間である。
【００２６】
この場合、吸引回復装置の駆動手段及び制御手段は図２に示す構成が適用できる。すなわち、インクジェットプリンタのヘッド５１には吸引回復装置６８が押し当てられる。この吸引回復装置６８は図８のピストン９５、シリンダ８６、キャップ８１、大気導入路８５、吸引路８８、一方向弁ユニット９０等より構成される。前記吸引回復装置６８のピストン９５は駆動手段６９によりシリンダ８６内を往復移動するように駆動され、この駆動手段６９により駆動されるピストン９５の往復移動は制御手段７０により停止位置及び移動速度が制御される。
【００２７】
また吸引回復装置の駆動手段、制御手段及びピストン位置検出手段は図３に示す構成が適用できる。すなわち、ピストン位置検出手段７１により吸引回復装置６８のピストン９５の停止位置を検出する。
【００２８】
図１０、図１１および図１２はそれぞれ本発明の第２の実施形態例に係る吸引回復装置の吸引回復動作を説明する断面図である。
次に、本発明の第２の実施形態例の吸引回復動作について説明する。インクジェットプリンタの吸引回復処理はヘッド５１にキャップ８１を押し当てた状態で行う。ピストン９５が定常位置（図８の破線位置）にあるときはキャップ空間８２とシリンダ内空間９９とは遮断されている。ピストン９５が駆動手段６９からの付勢により定常位置から所定方向（図８では上方向）に引き上げられるとシリンダ内空間９９の体積が膨張して負圧を生じる。ピストン９５の引き上げ動作を続けていくと、まず第１のＯリング９６が吸引口８９を通過し、ついで大気連通口８７を第１のＯリング９６が通過し、さらに吸引口８９を第２のＯリング９７が通過して図１０に示す位置に引き上げられる。吸引口８９を第２のＯリング９７が通過した時点で、シリンダ内空間９９の負圧で弁９１が開いてキャップ空間８２とシリンダ内空間９９は連通して負圧がキャップ空間８２へ導かれる。大気連通口８７は大気導入路８５、キャップ空間８２及び吸引路８８を介して吸引口８９と連通しているが、大気連通口８７上にシール空間９８が位置して大気と遮断されているため負圧は保たれる。キャップ空間８２に導かれた負圧によってヘッドノズル５４からインクが吸い出される。
【００２９】
さらに、ピストン９５が引き上げられると、第１のＯリング９６が大気開放口９４を通過して、図１１に示す位置に達する。この時点で大気連通口８７と大気開放口９４とはシール空間９８内で連通するので大気が大気導入路８５を通してキャップ空間８２に導入される。大気がキャップ空間８２に導入される配管系路途中に一方向弁等が存在していないため、キャップ空間８２は負圧が残ることなく、直ちに大気圧と等しくなり、インク吸い出しが停止される。従って、第２のＯリング９７が吸引口８９を通過してから第１のＯリング９６が大気開放口９４を通過するまでの時間が、インクが吸引されるインク吸引時間となる。ピストン９５の上死点は第１のＯリング９６が大気開放口９４を通過してから第２のＯリング９７が大気連通口８７を通過しない位置であり、大気連通口８７と大気開放口９４とがシール空間９８で連通している位置になる。
【００３０】
ピストン９５は上死点まで引き上げられインク吸引を停止した後、逆方向つまりピストン９５を押し下げる方向に付勢されて、再び定常位置にまで戻される。ピストン９５が逆方向に押し下げられると、シリンダ内空間９９の空気と吸引されたインクは排出口９３よりシリンダ８６外へと排出される。
【００３１】
一方向弁ユニット９０内の弁９１と排出口９３に設けられた弁９２は薄いゴム片でできており、弁９２、９１により隔たれた空間の圧力差によって容易に撓むことが出来るが、一方向の撓みが規制されていることで一方向弁として機能する。つまり、シリンダ内空間９９が負圧のときは弁９２は閉じて負圧を保持し、負圧を生じたシリンダ内空間９９とキャップ空間８２が連通されると、その圧力差により弁９１はシリンダ８６側に撓んで（開いて）負圧をキャップ空間８２に導くように機能する。反対にシリンダ内空間９９が正圧になると弁９２は開いてシリンダ内空間９９の空気等を排出すると共に、弁９１は閉じてキャップ空間８２に空気が押し込まれることや、吸引したインクがキャップ空間８２に逆流することを防ぐように機能する。また、ピストン９５の上死点は大気連通口８７とシール空間９８が連通する位置であり、シール空間９８内体積はピストン９５が移動しても変化しないため、大気連通口８７からキャップ空間８２に空気が押し込まれることはない。従って、ヘッドノズル５４内に空気が押し込まれてインク不吐出になることや、吸引したインクや紙粉をヘッドノズル５４内に押し込むことが無くなる。
【００３２】
本実施形態例の吸引回復装置は、吸引負圧と吸引量が異なる吸引回復モードを複数備えており、ヘッドノズル５４の状態に応じた吸引回復モードで吸引回復処理を行う。
【００３３】
ヘッドノズル５４から数時間インク吐出を行わなかったような軽度のインク増粘や、インクミスト付着による画像異常を予防するために、所定時間あるいは所定記録毎に行う予備吸引回復には、ノズル５４内のインクを微少量吸引するだけでよい。その場合、吸引量を少量（例えば0.001cc ）にした第１吸引回復モードにて回復処理を行う。この第１吸引回復モードでは、制御手段７０により駆動手段６９を制御してピストン９５の引き上げ動作を速い速度で行う。第２のＯリング９７が吸引口８９を通過してから第１のＯリング９６が大気開放口９４を通過するまでの吸引時間を短くすることで吸引量は少量になる。
【００３４】
次に、ヘッドノズル５４内に空気が入り込んだことによる吐出不良やノズル５４の近傍に紙粉等が付着したことによる画像異常を回復させるには、比較的多量のインクを吸引する必要がある。その場合には、インク吸引量を第１吸引回復モードよりも多量（例えば0.05cc）にした第２吸引回復モードにて回復処理を行う。この第２吸引回復モードでは、第２のＯリング９７が吸引口８９を通過してから第１のＯリング９６が大気開放口９４を通過するまでの吸引時間を第１吸引回復モードよりも長くしてインク吸引量を多くしており、吸引時間は、制御手段７０により駆動手段６９を制御して、ピストン９５の引き上げ動作の速度を制御するか、または図１０に示すように吸引口８９がシリンダ内空間９９と連通し、かつ、大気連通口８７が大気と遮断されている位置をピストン位置検出手段７１により検出して制御手段７０により駆動手段６９を制御し、図１０の位置にピストン９５を所定時間停止させるよう制御することで長くしている。
【００３５】
次に、ヘッドノズル５４内でインクが乾燥して詰まった場合など上記第２吸引回復モードで回復できなかった場合には、上記第２吸引回復モードと同程度のインク量を第２吸引回復モードよりも大きい負圧（例えば-200mmHg）で吸引する第３吸引回復モードにて回復処理を行う。また、ヘッド５１やインクタンク５３を交換して、ノズル５４を含むヘッド５１内を新たなインクで満たすよう、インクタンク５３からインクを吸い上げる必要がある場合には、第３吸引回復モードと同程度の負圧で第３吸引回復モードよりもインクを多量（例えば2cc ）に吸引する第４吸引回復モードにて回復処理を行う。この第３吸引回復モードおよび第４吸引回復モードでは、まずピストン９５を図１２に示す位置まで定常位置（図１２の破線位置）から押し下げてシリンダ内空間９９の容量を少なくする。押し込まれた空気は排出口９３から排出されるためシリンダ内空間９９は大気圧と等しくなっている。この動作の後、第２のＯリング９７が吸引口８９を通過して第１のＯリング９６が大気開放口９４を通過するまでピストン９５を引き上げる。ピストン９５の下死点の位置を下げてシリンダ内空間９９の容量を少なくすることと、ピストン９５のストロークを長くすることで、体積膨張量を多くして前記第１吸引回復モード及び第２吸引回復モードよりも大きな負圧を発生させることができる。ここで、インク吸引時間は、先に述べた第１吸引回復モード及び第２吸引回復モードと同様に、制御手段７０により駆動手段６９を制御して、ピストン９５の引き上げ速度を制御すること等により調整が出来るため、体積膨張量が多くなっても少量のインクを吸引することおよび多量のインクを吸引することが可能になる。第１のＯリング９６が大気開放口９４を通過した後は前記第１吸引回復モード及び第２吸引回復モードと同じく、定常位置にまでピストン９５が戻される。
【００３６】
図１３は各吸引回復モードにおける吸引圧力と吸引時間を示す特性図である。図中、（Ｄ）は第１吸引回復モード、（Ｅ）は第２吸引回復モード、（Ｆ）は第３吸引回復モード、（Ｇ）は第４吸引回復モードを示す。吸引負圧が大きいほど、また吸引時間が長いほど吸引インク量は多量になる。本実施形態例では４段階の吸引回復モードを有しているが、ピストン９５の速度とピストン９５の停止時間、およびピストン９５の下死点位置を制御することにより、さらに多くの吸引回復モードを備えることも可能である。
【００３７】
図９は本発明の第３の実施形態例を示す構成説明図である。
この第３の実施形態例では、大気導入路８５′が、吸引路８８のキャップ８１′から一方向弁ユニット９０までの経路途中に接続されている点でのみ、第２の実施形態例と異なっている。従って、キャップ８１′のキャップ吸引口８３がキャップ開放口を兼用している。図９中、図８と同一部分は同一符号を付してその説明を省略する。
【００３８】
この第３の実施形態例の吸引回復装置において、まず第２のＯリング９７が吸引口８９を通過した時点（図１０の状態に対応する）で、キャップ空間８２とシリンダ内空間９９は連通してシリンダ内空間９９内の負圧がキャップ空間８２へ導かれる。この場合、大気連通口８７は吸引路８８と接続されており吸引口８９と連通しているが、大気連通口８７上にシール空間９８が位置して大気と遮断される。キャップ８１′に導かれた負圧によってヘッドノズル５４からインクが吸い出される。
【００３９】
さらにピストン９５が引き上げられると、第１のＯリング９６が大気開放口９４を通過した時点（図１１の状態に対応する）で大気連通口８７と大気開放口９４とはシール空間９８内で連通して、大気が大気導入路８５′と吸引路８８を通してキャップ空間８２に導入される。第２の実施形態例と同じく、大気がキャップ空間８２に導入される配管系路途中に一方向弁等が存在していないため、キャップ空間８２は負圧が残ることなく、直ちに大気圧と等しくなり、インク吸い出しが停止される。大気導入路８５′は、キャップ８１′から一方向弁ユニット９０までの吸引路８８であれば、どの位置に接続しても同様の効果が得られるため、装置の制約が少なくなることと、キャップ構造を簡単にすることができる点で、第２の実施形態例より有利となる。
【００４０】
以上のように、ピストンに設けられた２つのＯリングと、シリンダに設けられた吸引口と大気連通口と大気開放口とをピストン移動方向に所定の間隔を持って配置したことにより、電磁弁等の手段を設けることなく、負圧発生動作と吸引動作と吸引停止動作の一連の動作が、ピストンの一方向の移動だけで可能になり、大きい負圧下でも少量のインクを吸引可能になる。
【００４１】
さらに、ピストンの移動速度、あるいはピストンシール部材を所定位置で停止させる停止時間によって、インク吸引量を制御することが可能になる。
さらに、ピストンの移動下死点位置を変更することによって、インク吸引負圧を制御することが可能になる。
【００４２】
さらに、ピストン上死点位置を大気連通口と大気開放口とがシール空間内で連通する位置とすることで、ピストンの吸引動作後の逆方向の移動において、キャップ空間に空気が押し込まれることが無くなる。
【００４３】
したがって、大きな負圧の下でも少量のインクを吸引することが可能な吸引ポンプを簡単な構成で提供できる。さらに、ヘッドノズルの状態に応じてインク吸引量と吸引圧を変更して、適切な値で吸引回復を行うことで、吸引回復に消費するインク量を最小限にすることが可能に出来る。さらに、空気や吸引したインクをノズル内に押し込んでインク不吐出になることのない吸引ポンプを簡単な構成で提供できる。
【００４４】
尚、本明細書中には、以下のような発明が含まれる。
（１） シリンダ内にピストンをシールして移動する駆動手段と、この駆動手段が制御され前記ピストンの移動を制御して前記シリンダとピストンにより形成されるシリンダ内空間をピストンの移動に応じて正圧もしくは負圧にする制御手段と、前記シリンダ内空間がピストンの移動により正圧になったとき排気する排気手段と、前記シリンダ内空間がピストンの移動により負圧になったときインクジェットプリンタのヘッドノズルを吸引する吸引手段と、前記シリンダ内空間がピストンの移動により大気圧にされる大気圧手段とを具備することを特徴とするインクジェットプリンタの吸引回復装置。
【００４５】
（構成）
本発明は第１〜３の実施形態例が対応する。尚、駆動手段は駆動手段６９が該当し、制御手段は制御手段７０が該当し、排気手段は弁６２，９２及び排出口６３，９３が該当し、吸引手段はシリンダ６１，８６及びピストン６５，９５及び吸引口６０，８９及びキャップ５５，８１，８１′が該当し、大気圧手段は大気開放口６４，９４が該当する。
【００４６】
（作用効果）
ヘッドを確実に回復出来るだけの大きい負圧下でも少量のインクを吸引可能にすることで吸引インク量を少量にでき、さらに、回復に要する吸引インク量が最小限になるように、ヘッド状態に応じて吸引インク量と吸引負圧を変えることが出来る機構を簡単な構成で実現することができる。
【００４７】
（２） 内部にピストンがシールされて移動されるシリンダと、このシリンダのピストン移動範囲内に設けられた吸引口と、この吸引口に連通され前記シリンダとピストンにより形成されるシリンダ内空間が負圧になったときインクジェットプリンタのヘッドノズルを吸引するキャップと、前記シリンダのピストン移動範囲内に前記吸引口に対してピストンの軸方向に所定の間隔を持って配設された大気に連通する大気開放口と、前記シリンダ内空間が正圧になったとき排気する排気口とを具備することを特徴とするインクジェットプリンタの吸引回復装置。
【００４８】
（構成）
本発明は第１の実施形態例が対応する。尚、シリンダはシリンダ６１が該当し、吸引口は吸引口６０が該当し、キャップはキャップ５５が該当し、大気開放口は大気開放口６４が該当し、排気口は排気口６３が該当する。
【００４９】
（作用効果）
吸引口と大気開放口とをピストンの軸方向に所定の間隔を持って配設したことにより、ピストンが一方向へ移動するだけでシリンダ内及びキャップ内の負圧発生と大気開放が一連の動作で可能になる。
【００５０】
（３） シリンダとピストンにより形成されるシリンダ内空間の負圧が、ピストンの移動下死点位置を変更することによって制御される制御手段を有することを特徴とする（２）記載のインクジェットプリンタの吸引回復装置。
【００５１】
（構成）
本発明は第１の実施形態例が対応する。尚、シリンダ内空間はシリンダ内空間６７が該当し、制御手段は制御手段７０が該当する。
【００５２】
（作用効果）
ピストンの移動下死点位置を変更することにより、インク吸引負圧を制御することが可能になる。
【００５３】
（４） ノズルから吸引されるインク吸引量が、ピストンが吸引口を通過してから大気開放口を通過するまでの吸引時間によって制御される制御手段を有することを特徴とする（２）記載のインクジェットプリンタの吸引回復装置。
【００５４】
（構成）
本発明は第１の実施形態例が対応する。尚、制御手段は制御手段７０が該当する。
【００５５】
（作用効果）
ピストンが吸引口を通過してから大気開放口を通過するまでの吸引時間により、ノズルから吸引されるインク吸引量を制御することが可能となる。
【００５６】
（５） 吸引時間が、ピストンの移動速度によって制御される制御手段を有することを特徴とする（４）記載のインクジェットプリンタの吸引回復装置。
（構成）
本発明は第１の実施形態例が対応する。尚、制御手段は制御手段７０が該当する。
【００５７】
（作用効果）
ピストンの移動速度により、ノズルから吸引されるインク吸引量を制御することが可能となる。
【００５８】
（６） 吸引時間が、ピストンが吸引口と大気開放口との間で停止させる停止時間によって制御されるピストン位置検出手段及び制御手段を有することを特徴とする（４）記載のインクジェットプリンタの吸引回復装置。
【００５９】
（構成）
本発明は第１の実施形態例が対応する。尚、ピストン位置検出手段はピストン位置検出手段７１が該当し、制御手段は制御手段７０が該当する。
【００６０】
（作用効果）
ピストンが吸引口と大気開放口との間で停止させる停止時間により、ノズルから吸引されるインク吸引量を制御することが可能となる。
【００６１】
（７） 軸方向に所定の間隔を持って配設された第１のシール部及び第２のシール部を有するピストンと、このピストンが前記第１のシール部及び第２のシール部でシールされて内部に移動されるシリンダと、このシリンダのピストン移動範囲内に設けられた吸引口と、この吸引口に連通され前記シリンダとピストンにより形成されるシリンダ内空間が負圧になったときインクジェットプリンタのヘッドノズルを吸引するキャップと、前記シリンダのピストン移動範囲内に前記吸引口に対してピストンの軸方向に所定の間隔を持って配設された大気に連通する大気開放口と、前記シリンダの前記吸引口と前記大気開放口との間に設けられた前記キャップ及び吸引口に連通する大気連通口と、前記シリンダ内空間が正圧になったとき排気する排気口とを具備することを特徴とするインクジェットプリンタの吸引回復装置。
【００６２】
（構成）
本発明は第２，３の実施形態例が対応する。尚、第１のシール部は第１のＯリング９６が該当し、第２のシール部は第２のＯリング９７が該当し、ピストンはピストン９５が該当し、シリンダはシリンダ８６が該当し、吸引口は吸引口８９が該当し、キャップはキャップ８１が該当し、大気開放口は大気開放口９４が該当し、大気連通口は大気連通口８７が該当し、排気口は排気口９３が該当する。
【００６３】
（作用効果）
ピストンに設けられた第１のシール部及び第２のシール部と、シリンダに設けられた吸引口と大気連通口と大気開放口とをピストン移動方向に所定の間隔を持って配置したことにより、電磁弁等の手段を設けることなく、負圧発生動作と吸引動作と吸引停止動作の一連の動作が、ピストンの一方向の移動だけで可能になり、大きい負圧下でも少量のインクを吸引可能になる。
【００６４】
（８） シリンダとピストンにより形成されるシリンダ内空間の負圧が、ピストンの移動下死点位置を変更することによって制御される制御手段を有することを特徴とする（７）記載のインクジェットプリンタの吸引回復装置。
【００６５】
（構成）
本発明は第２，３の実施形態例が対応する。尚、シリンダ内空間はシリンダ内空間９９が該当し、制御手段は制御手段７０が該当する。
【００６６】
（作用効果）
ピストンの移動下死点位置を変更することにより、インク吸引負圧を制御することが可能になる。
【００６７】
（９） ピストンの上死点位置が、大気連通口と大気開放口とがピストンの第１のシール部及び第２のシール部とシリンダで囲まれたシール空間に連通する位置であることを特徴とする（７）記載のインクジェットプリンタの吸引回復装置。
【００６８】
（構成）
本発明は第２，３の実施形態例が対応する。尚、第１のシール部は第１のＯリング９６が該当し、第２のシール部は第２のＯリング９７が該当し、ピストンはピストン９５が該当し、シリンダはシリンダ８６が該当し、大気開放口は大気開放口９４が該当し、大気連通口は大気連通口８７が該当する。
【００６９】
（作用効果）
ピストン上死点位置を大気連通口と大気開放口とがシール空間内で連通する位置とすることで、ピストンの吸引動作後の逆方向の移動において、キャップ空間に空気が押し込まれることが無くなる。
【００７０】
（１０） ノズルから吸引されるインク吸引量が、ピストンの移動により第１のシール部及び第２のシール部が吸引口を通過してから、大気連通口と大気開放口とがピストンの第１のシール部及び第２のシール部とシリンダで囲まれたシール空間に連通するまでの吸引時間によって制御される制御手段を有することを特徴とする（７）記載のインクジェットプリンタの吸引回復装置。
【００７１】
（構成）
本発明は第２，３の実施形態例が対応する。尚、第１のシール部は第１のＯリング９６が該当し、第２のシール部は第２のＯリング９７が該当し、ピストンはピストン９５が該当し、シリンダはシリンダ８６が該当し、大気開放口は大気開放口９４が該当し、大気連通口は大気連通口８７が該当し、制御手段は制御手段７０が該当する。
【００７２】
（作用効果）
ピストンに設けられた第１のシール部及び第２のシール部と、シリンダに設けられた吸引口と大気連通口と大気開放口とをピストン移動方向に所定の間隔を持って配置したことにより、負圧発生動作と吸引動作と吸引停止動作の一連の動作が、ピストンの一方向の移動だけで可能になり、大きい負圧下でも少量のインクを吸引可能になる。
【００７３】
（１１） 吸引時間が、ピストンの移動速度によって制御される制御手段を有することを特徴とする（１０）記載のインクジェットプリンタの吸引回復装置。
（構成）
本発明は第２，３の実施形態例が対応する。尚、ピストンはピストン９５が該当する。
【００７４】
（作用効果）
ピストンの移動速度により、ノズルから吸引されるインク吸引量を制御することが可能となる。
【００７５】
（１２） 吸引時間が、ピストンの第１のシール部及び第２のシール部が吸引口を通過してから、大気連通口と大気開放口とがピストンの第１のシール部及び第２のシール部とシリンダで囲まれたシール空間に連通するまでの間で停止させる停止時間によって制御されるピストン位置検出手段及び制御手段を有することを特徴とする（１０）記載のインクジェットプリンタの吸引回復装置。
【００７６】
（構成）
本発明は第２，３の実施形態例が対応する。尚、ピストン位置検出手段はピストン位置検出手段７１が該当し、制御手段は制御手段７０が該当する。
【００７７】
（作用効果）
ピストンを所定位置で停止させる停止時間により、ノズルから吸引されるインク吸引量を制御することが可能となる。
【００７８】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、ヘッドを確実に回復出来るだけの大きい負圧下でも少量のインクを吸引可能にすることで吸引インク量を少量にし得、さらに、回復に要する吸引インク量が最小限になるように、ヘッド状態に応じて吸引インク量と吸引負圧を変えることが出来る機構を簡単な構成で実現し得るインクジェットプリンタの吸引回復装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態例を示す構成説明図である。
【図２】本発明に係る吸引回復装置の駆動手段及び制御手段を示す構成説明図である。
【図３】本発明に係る吸引回復装置の駆動手段、制御手段及びピストン位置検出手段を示す構成説明図である。
【図４】本発明の第１の実施形態例に係る吸引回復装置の吸引回復動作を説明する断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態例に係る吸引回復装置の吸引回復動作を説明する断面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態例に係る吸引回復装置の吸引回復動作を説明する断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態例に係る各吸引回復モードにおける吸引圧力と吸引時間を示す特性図である。
【図８】本発明の第２の実施形態例を示す構成説明図である。
【図９】本発明の第３の実施形態例を示す構成説明図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態例に係る吸引回復装置の吸引回復動作を説明する断面図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態例に係る吸引回復装置の吸引回復動作を説明する断面図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態例に係る吸引回復装置の吸引回復動作を説明する断面図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態例に係る各吸引回復モードにおける吸引圧力と吸引時間を示す特性図である。
【図１４】従来のインクジェットプリンタの吸引回復装置の一例を示す断面図である。
【図１５】従来のインクジェットプリンタの吸引回復装置の他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１１…ヘッド、１２…ノズル、１３…キャップ、１４…キャップ空間、１５…吸引路、１６…キャップ吸引口、１７…一方向弁ユニット、１８…弁、１９…吸引口、２０…シリンダ、２１…ピストン、２２…Ｏリング、２３…Ｏリング、２４…Ｏリング、２５…復帰バネ、２６…復帰バネ、２７…排出孔、２８…弁、２９…排出口、３０…シリンダ内空間、４１…キャップ、４２…吸引路、４３…吸引ポンプ、４４…大気開放路、４５…電磁弁、５１…ヘッド、５２…インク供給路、５３…インクタンク、５４…ノズル、５５…キャップ、５６…キャップ空間、５７…キャップベース、５８…弁、５９…吸引路、６０…吸引口、６１…シリンダ、６２…弁、６３…排出口、６４…大気開放口、６５…ピストン、６６…Ｏリング、６７…シリンダ、６８…吸引回復装置、６９…駆動手段、７０…制御手段、７１…ピストン位置検出手段、８１…キャップ、８２…キャップ空間、８３…キャップ吸引口、８４…キャップ開放口、８５…大気導入路、８６…シリンダ、８７…大気連通口、８８…吸引路、８９…吸引口、９０…一方向弁ユニット、９１…弁、９２…弁、９３…排出口、９４…大気開放口、９５…ピストン、９６…第１のＯリング、９７…第２のＯリング、９８…シール空間、９９…シリンダ内空間、８１′…キャップ、８５′…大気導入路。

Claims (1)

1. 軸方向に所定の間隔を持って配設された第１のシール部及び第２のシール部を有するピストンと、
   このピストンが前記第１のシール部及び第２のシール部でシールされて内部に移動されるシリンダと、
   このシリンダのピストン移動範囲内に設けられた吸引口と、
   この吸引口に連通され前記シリンダとピストンにより形成されるシリンダ内空間が負圧になったときインクジェットプリンタのヘッドノズルを吸引するキャップと、
   前記シリンダのピストン移動範囲内に前記吸引口に対してピストンの軸方向に所定の間隔を持って配設された大気に連通する大気開放口と、
   前記シリンダの前記吸引口と前記大気開放口との間に設けられた前記キャップ及び吸引口に連通する大気連通口と、
   前記シリンダ内空間が正圧になったとき排気する排気口とを具備し、
   ピストン軸方向に、吸引口、大気連通口、大気開放口の順に配置され、
   前記第１のシール部と第２のシール部のピストン軸方向の間隔をＬ１、
   前記シリンダに設けられた吸引口と大気連通口のピストン軸方向の間隔をＬ２、
   前記シリンダに設けられた大気連通口と大気開放口のピストン軸方向の間隔をＬ３、
   とすると、
   Ｌ１＞Ｌ２、Ｌ３＞（Ｌ１−Ｌ２）
   を特徴とするインクジェットプリンタの吸引回復装置。

Images