JP4547943B2 - インクジェットプリンタ - Google Patents
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Description
気泡貯留室内に溜まった気泡(空気)を排出する際には、排気キャップをキャリッジに密着させて気密空間を形成するとともに、開閉部材により開閉弁を開弁状態にして気泡貯留室を気密空間内に連通させ、気密空間内の空気を吸気手段によって吸引して大気へ放出する。気泡を排出するときの空気の流れは、気泡貯留室側から気密空間と吸気手段を経由して外気に至る一方通行形態であるから、外気が気泡貯留室やインク流路へ浸入する虞がなく、インク内への空気の混入を確実に防止することができる。また、記録ヘッドのノズル側から負圧をかけてインクを吸引し、その吸引に伴なってインクに混入する気泡を排出する方法に比べると、インクの無駄な浪費を回避してコスト低減を図ることができるとともに、排出に要する時間も短かくて済む。さらに、ノズル部からエアーを吸引すると、吸引しきれずに残ったエアが不吐出の原因となる虞があるが、それも確実に防止できる。また、切換部材とカムが一体的に変位することにより、カムの変位により開閉部材によって開閉弁を開閉する動作と、切換部材により吸気手段によって気泡を吸引する動作を正確なタイミングで実行させることができる。開閉部材の動作と気泡の吸引動作のタイミングを同調させるための機構が不要なので、構造の簡素化を図ることができる。また、カムが開閉部材等の被駆動部品を駆動した直後に停止するとき、その被駆動部品側からカム側に付与される負荷のために、カムが規定の位置から外れた位置で停止してしまうことが懸念される。しかし、本発明では、カムと一体に移動する切換部材がカバーに対して摺動に伴う摩擦抵抗を生じさせるようになっているので、この摩擦抵抗により弁体とカムを規定された位置で確実に停止させることができる。
開閉部材による開閉弁の開弁動作が、排気キャップをキャリッジに取り付けて気密空間を形成した状態で行われるようにしたので、気泡の排出路が大気から遮断され、気泡貯留室内への大気の侵入が防止される。これにより、気泡貯留室内の圧力が上昇することに起因してインクがインクタンク側へ逆流することが防止される。
気泡貯留空間内が大気圧よりも低圧に設定されるとともに、記録ヘッドとインクタンクとの間で水頭差が設けられている場合において、もし気密空間内が大気圧のままで開弁されると、気密空間内の空気が気泡貯留室へ流れ込んで気泡貯留室内の圧力が上昇し、インクが記録ヘッド側からインクタンク側へ逆流し、排気キャップ内の残存インクによって混色する虞がある。しかし本発明では、気密空間内を負圧にした状態で開弁するようにしたので、気泡貯留室内が負圧に保たれ、インクがインクタンク側へ逆流することが防止される。
排気キャップをシリコンゴム製としたので、気密空間内の気密を確保しつつ、排気キャップと開閉部材との間の摺動抵抗を低減することができる。
記録ヘッドが大気に開放された状態のままで気泡の排出が行われた場合、気泡貯留室内の圧力低下に伴ってメニスカスが破壊されることが懸念されるが、本発明では、気泡の排出がノズルキャップの密着により記録ヘッドが大気から遮断された状態で行われるようになっているので、メニスカスが破壊されるのを防止することができる。
ノズルの数、ノズルの径、インク流路の径、インク流路間長さの違い等のために排気抵抗が記録ヘッド相互間で異なっている場合、排気抵抗が互いに異なる複数の記録ヘッドに対して同時に気泡の排出を行うと、記録ヘッド間で気泡の排出量にバラツキが生じることが懸念されるが、本発明では、吸気手段による気泡の排出を各記録ヘッド毎に別々に行うようにしたので、記録ヘッド間で気泡の排出量にバラツキが発生するのを回避することができる。
排気抵抗が同じである複数の記録ヘッドに対して同時に気泡の排出を行うようにしたので、記録ヘッド間で気泡の排出量を均一に保ちつつ、効率良く排気を行うことができる。
切換部材とカムが一体的に変位することにより、カムの変位により開閉部材によって開閉弁を開閉する動作と、切換部材により吸気手段によって気泡を吸引する動作に加え、ノズル内に目詰まりしたインクを吸引する動作を正確なタイミングで実行させることができる。
カムにより駆動される開閉部材とワイパとキャリッジロックを、隔壁を介して切換部材とは反対の側に配置したので、切換部材から吸気手段、気密空間、密閉空間へ延びるチューブ等を配索する際の引き回しが容易になる。
回転する切換部材に対してポートの位置を固定するために、カバーは回転規制された状態に保たれていなければならないが、本発明では、回転規制手段としてギヤの軸を利用しているので、専用の固定手段を設けるものに比べて、構造の簡素化を図ることができる。また、カムに保持されているカバーは、カムに対して相対回転を可能とされているので、カムと切換部材の回転動作に支障を来すことはない。
キャリッジがメンテナンス位置から外れている間は、開閉部材が閉弁位置に後退した位置に保持されるので、開閉部材が開弁位置へ進出している状態のままでキャリッジがメンテナンス位置へ移動して開閉部材と干渉してしまう、ということが回避される。
キャリッジの動きと排気キャップの動きを同期させる手段を設けなくても、キャリッジがメンテナンス位置へ移動すれば、それに合わせてタイミング良く排気キャップをキャリッジに対して密着させることができる。また、キャリッジが排気キャップを押し動かすようにしたので、排気キャップを変位させるための専用の駆動源が不要である。
以下、本発明を具体化した実施形態1を、図1乃至図23を参照して説明する。
本実施形態のインクジェットプリンタは、プリンタ機能と、コピー機能と、スキャナ機能を備えたものであって、図1及び図2に示すように、本体フレーム1の上面にコピー機能とスキャナ機能のための原稿読取り装置2が設けられ、原稿読取り装置2の下方には、記録用のキャリッジ3と、後述する記録ヘッド10の目詰まりを回復させるためのメンテナンスユニット4と、記録ヘッド10にインクを供給するインクタンク5が設けられている。また、本体フレーム1の前面には排紙トレイ6と給紙トレイ7が設けられている。キャリッジ3は、左右方向に往復移動するようになっている。キャリッジ3の移動経路の左端から右端に近い位置に至る長い領域は記録領域8となっており、移動経路の右端部はメンテナンス位置(原点位置、ホームポジション)となっていて、ここにメンテナンスユニット4が設けられている。また、メンテナンス位置の前方(手前)には、黒色、シアン、マゼンダ、イエローの4色のインクタンク5(インクカートリッジ)が並んで配置されている。
キャリッジ3は、図23に示すように、下面に多数のノズルを設けた4つの記録ヘッド10を有し、キャリッジ3が記録領域8を走行する間に、各記録ヘッド10のノズルからは下向きにインクが噴射され、被記録媒体(印刷用紙)への記録(印字)が行われるようになっている。黒色用の記録ヘッド10のノズルは、前後方向に長い方形領域側に配置されている。カラー用、即ちシアン、マゼンダ、イエローの3つの記録ヘッド10は、黒色用のノズルよりも左側の領域に並んで配置されている。シアン、マゼンダ、イエローのノズルの数は互いに同数であり、黒色用のノズルの数はカラー用の各ノズルよりも多い数となっている。
キャリッジフレーム110には、給紙用のローラ(図示せず)を回転させるための手段として、図3に示すように、キャリッジフレーム110の左端部に設けたモータ24を含む回転駆動機構が設けられている。モータ24の出力軸に係合された減速ギヤ25の回転軸26は右方へ長く延びており、回転軸26の右端部には駆動ギヤ27が一体回転するように設けられている。駆動ギヤ27には、キャリッジ3がメンテナンス位置に移動したときにのみ大径傘歯車28と係合するスライドギヤ29が係合されており、大径傘歯車28は軸線を上下方向に向けた小径傘歯車30に係合されている。
メンテナンスフレーム111には、キャップリフトホルダ41が移動可能に設けられている。キャップリフトホルダ41は、図8、図9、図14〜図18に示すように、左右一対ずつの平行な等長リンク42からなる4節リンク機構により、待機位置と密着位置との間で左右方向へ円弧状に平行移動し得るようになっている。待機位置は図8及び図14に示すように左側の低い位置に設定され、密着位置は図9及び図17に示すように右側の高い位置に設定されており、キャップリフトホルダ41は、復帰バネ43により待機位置側へ付勢されている。また、キャップリフトホルダ41の右端縁には上方へ立ち上がる受け板44が形成されており、キャリッジ3が記録領域8から原点位置(メンテナンス位置)へ移動する過程では、原点位置に至る直前でキャリッジ3が受け板44に対して左側から当接し、その後、キャリッジ3が原点位置に到達する間、キャリッジ3が、受け板44を押しつつ、キャップリフトホルダ41を復帰バネ43の付勢に抗して待機位置から密着位置へ移動させる。
排気キャップ40の底壁には、前後方向に並ぶ4本の棒状をなす開閉部材50が、気密を保った状態で上下方向へ摺動し得るように貫通されている。4本の開閉部材50のうち最も後方(図12及び図13における最も上方であり、図10及び図11における最も右方)に位置する黒色用開閉部材50は、単独で排気キャップ40に対して相対的に上下動し得るようになっており、この黒色用開閉部材50の下端部には横向きに突出するカムフォロア51(図14〜図18を参照)が形成されている。4本のうち前側に並ぶ3本のカラー用開閉部材50は、排気キャップ40の下方で互いに連結されていて一体的に上下動するようになっている。このカラー用開閉部材50の下端部にも横向きに突出するカムフォロア51が形成されている。この2つのカムフォロア51は、カム55によって左右方向へ往復駆動される前後2つのスライダ52のカムガイドに別々に係合されている。尚、スライダ52については後で詳しく説明する。
カム55の上面には、カム溝56が形成されている。このカム溝56は、図12及び図13に示すように、カム55と同心の円弧形をなす非駆動領域56aと、この非駆動領域56aに連なり且つ非駆動領域56aよりも径方向中心側へ湾曲した形態の駆動領域56bとから構成される。また、メンテナンスフレーム111には、前後2つのスライダ52が、カム55の上方において左右方向(即ち、キャリッジ3の移動方向と平行な方向)へ個別に平行移動し得るように支持されている。各スライダ52から下方へ突出したカムフォロア53が、カム55の中心よりも右方の位置においてカム溝56に係合されている。カムフォロア53が非駆動領域56aに係合している状態では、スライダ52は右側の位置(図12を参照)で待機しており、カムフォロア53が駆動領域56bに係合するとスライダ52が左側へスライド(図13を参照)するようになっている。尚、後側(図12における上側)のスライダ52は黒色インク用の開閉部材50を駆動するためのものであり、前側のスライダ52はカラーインク用の開閉部材50を駆動するためのものである。
さて、キャップリフトホルダ41における排気キャップ40よりも左側の領域には、ノズルキャップ60が押上バネ61を介して上下方向への相対移動可能に支持されている。ノズルキャップ60は、シリコンゴム製であって、前後方向に長い略方形をなし、上面側に開放された左右2つの凹部を有し、各凹部内には上面が盛り上がった蒲鉾形断面のスペーサ62が収容されている。かかるノズルキャップ60は、キャップリフトホルダ41が待機位置にある状態では、キャリッジ3の下面よりも低い高さで待機する。キャリッジ3に押されてキャップリフトホルダ41が密着位置に向かって斜め右上方へ円弧状に変位する過程では、ノズルキャップ60の上端縁のリップ部がキャリッジ3の下面に対して気密状に密着するとともに押上バネの付勢により密着度を高めていく。そして、この密着により、ノズルキャップ60のスペーサの上面とキャリッジ3の下面とによって記録ヘッド10のノズルに連通する左右2つの独立した密閉空間63が同時に構成されるようになっている(図16を参照)。右側の幅狭の黒色用密閉空間63は黒色用のノズルと対応し、左側の幅広のカラー用密閉空間63はカラー用の3色のノズルと対応するようになっている。
切換手段70は、排気キャップ40によって形成された気密空間46を、ポンプ38に連通させる状態と、ポンプ38から遮断する状態とに切換える機能と、ノズルキャップ60によって形成された密閉空間63を、ポンプ38に連通させる状態と、ポンプ38から遮断する状態とに切換える機能とを兼ね備えている。切換手段70は、カム55の下面に形成された取付部71と、切換部材73と、カバー76とを備えて構成されている。
カム55の上面には、カム溝が形成されている。カム溝は、開閉部材50用のカム溝の外側に略同心状に配され、カム55と同心の円弧部と、円弧部と略同径の円周上、即ち円弧部の途中の位置に形成された隆起部と、円弧部と略同径の円周上に配置された解除部と、解除部に対して径方向外側の位置で対応するように配置された逃がし凹部とから構成される。
カム55の外周には、下面がカム面102とされた円形のフランジ部101が形成されている。カム面102には、部分的に上方へ凹んだ形態、即ち部分的に高くなった領域が形成され、この領域がロック領域102aとなっている(図5を参照)。また、カム面102のうち、ロック領域102aよりも低い部分はロック解除領域102bとなっている。キャリッジロック100は、メンテナンスフレーム111に対して上下移動可能に、且つ図示しないバネにより上方へ付勢された状態で支持されており、キャリッジロック100の下端部に形成したカムフォロア103がカム面102に対して下から当接されている。したがって、キャリッジロック100の大部分はカム55よりも上方に位置している。カムフォロア103がロック解除領域102bに当接している状態では、キャリッジロック100が下方のロック解除位置に保持され、カムフォロア103がロック領域102aに当接する状態では、キャリッジロック100が上動し、キャリッジ3の移動経路に進出する。このとき、キャリッジ3が原点位置(メンテナンス位置)に位置していれば、キャリッジロック100の上端部がキャリッジ3の左側面の前端部に係止し、この係止によってキャリッジ3の左方、即ち記録領域8への移動が規制されるようになっている。
カム55の外周のフランジ部101には被検出部105が一体回転するように設けられているとともに、メンテナンスフレーム111には、カム55の回転に伴なって被検出部106によりON・OFFされるリーフスイッチ106が設けられている。リーフスイッチ106がON又はOFF状態(図22におけるポジション「A(M)」「N」「O」「P」「Q」「R」「S」「K」)になると、カム55を駆動するためのモータ24の回転数のカウントが開始され、これにより、カム55の停止位置が正確に制御されるようになっている。尚、以下のメンテナンス等の工程の説明においては、リーフスイッチ106のON・OFF動作及びそれに基づくカム55の回転位置の制御については、説明を省略する。
キャップリフトホルダ41が復帰バネ43の付勢により退避位置に保持されている状態で、キャリッジ3が記録位置側から原点位置側へ移動すると、図14に示すように、キャリッジ3が空吸引位置に達したところで、キャリッジ3がキャップリフトホルダ41の受け板44に当接する。このとき、排気キャップ40とノズルキャップ60の双方ともに、キャリッジ3の下面よりも下方に位置する。つまり、キャリッジ3の下面に対して非接触の(離間した)状態である。
気泡貯留室12内に貯留されている気泡を排出する工程の初期には、キャリッジ3が原点位置にあり、キャリッジロック100に係止により原点位置にロックされている。また、キャリッジ3が原点位置にロックされている状態では、排気キャップ40がキャリッジ3の下面に密着して気密空間46が構成されている。また、カム55と切換部材73は、図22におけるポジション「A(M)」に位置し、このとき、気密空間46は外気とポンプ38のいずれとも非連通の遮断状態となる。また、黒色用密閉空間63とカラー用密閉空間63は、共に、切換部材73の切換流路74を介して大気に開放されると同時に、ポンプ38に連通する。
記録ヘッド10のノズル内で目詰まりしているインクとそのインク内に含まれている気泡を吸引して排出するインクパージ工程の初期には、キャリッジ3は原点位置にロックされ、気密空間46と密閉空間63が構成されている。また、カム55と切換部材73は、図22におけるポジション「A」に位置し、黒色用密閉空間63とカラー用密閉空間63が、共に、切換部材73を介して大気に開放されると同時に、ポンプ38に連通した状態となっている。また、気密空間46は外気とポンプ38のいずれとも非連通の遮断状態となる。
メンテナンス済みのキャリッジ3が、原点位置で待機している状態から、非記録媒体への記録を行うために空吸引位置とワイピング終了位置を通過して記録領域8へ移動する際には、ノズル面に対するワイピングは不要であり、不必要なワイピングは記録ヘッド10のノズル面の耐用寿命を短くすることを意味する。
(1)気泡貯留室12内に溜まった気泡(空気)を排出する際には、排気キャップ40をキャリッジ3に密着させて気密空間46を形成するとともに、開閉部材50により開閉弁19を開弁状態にして気泡貯留室12を気密空間46内に連通させ、気密空間46内の空気をポンプ38によって吸引して大気へ放出するようになっている。したがって、気泡を排出するときの空気の流れは、気泡貯留室12側から気密空間46と吸気手段を経由して外気に至る一方通行形態となる。これにより、外気が気泡貯留室12やインク流路へ浸入する虞がなく、インク内への空気の混入を確実に防止することができる。
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
3…キャリッジ
5…インクタンク
10…記録ヘッド
12…気泡貯留室
17…排出路
18…排出口
19…開閉弁
32…太陽ギヤ(ギヤ)
33…軸
38…ポンプ(吸気手段)
40…排気キャップ
46…気密空間
50…開閉部材
55…カム
55a…隔壁
60…ノズルキャップ
73…切換部材
74…切換流路
76…カバー
78〜82…吸排気ポート
83…係止爪
85…アーム部
90…ワイパ
100…キャリッジロック
Claims (12)
- 本体フレームに移動可能に設けられ、ノズルからインクを噴射して被記録媒体に記録を行う記録ヘッドを搭載したキャリッジと、
前記記録ヘッドに供給されるインクを蓄えるインクタンクと、
前記インクタンクから前記記録ヘッドにインクを供給するインク流路と、
切換部材と、
カムを備えたインクジェットプリンタにおいて、
前記キャリッジには、
前記インク流路で発生する気泡を貯留する気泡貯留室と、
前記気泡貯留室に連通する排出路と、
前記排出路に設けられた常閉式の開閉弁とが設けられ、
前記本体フレームには、
前記開閉弁を開閉する開閉部材と、
前記キャリッジに対し前記排出路の排出口を塞ぐように密着可能とされ、密着状態では前記排出口に連なる気密空間を形成する排気キャップと、
前記気密空間内の空気を吸引する吸気手段とが設けられ、
前記切換部材は、前記気密空間を、前記吸気手段に連通させる状態と、前記吸気手段から遮断する状態とに切換え可能であり、排吸気用のポートを有するカバー内に収容されているとともに、前記ポートと連通可能な切換流路を有する形態とされており、
前記カムは、前記開閉部材を、前記開閉弁を開弁させる開弁状態と、前記開閉弁を閉弁させる閉弁状態との間で変位させるとともに、前記切換部材と一体に変位し得る構成とされ、
前記切換部材が前記カバーの内面に対し気密を保った状態で摺動するようになっていることを特徴とするインクジェットプリンタ。 - 前記開閉部材による前記開閉弁の開弁動作が、前記排気キャップを前記キャリッジに密着させて前記気密空間を形成した状態で行われる構成としたことを特徴とする請求項1に記載のインクジェットプリンタ。
- 前記開閉部材による前記開閉弁の開弁動作が、前記排気キャップの密着により形成された前記気密空間内を前記吸気手段により負圧にした状態で行われる構成としたことを特徴とする請求項2に記載のインクジェットプリンタ。
- 前記開閉部材が前記排気キャップを貫通する棒状の形態とされており、
前記排気キャップがシリコンゴムからなることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載のインクジェットプリンタ。 - 前記キャリッジに対し前記記録ヘッドのノズルを覆うように密着可能なノズルキャップが設けられ、
前記吸気手段による気泡の排出が、前記ノズルキャップの密着により前記記録ヘッドが大気から遮断された状態で行われる構成としたことを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載のインクジェットプリンタ。 - 前記記録ヘッドが複数設けられ、その複数の記録ヘッド相互間では、前記気泡貯留室内の気泡を排出する際の前記気泡貯留室から前記排出口に至る排気経路の排気抵抗が互いに異なっているものにおいて、
前記吸気手段による気泡の排出が、各記録ヘッド毎に別々に行われる構成としたことを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載のインクジェットプリンタ。 - 前記記録ヘッドが複数設けられ、その複数の記録ヘッド相互間では、前記気泡貯留室内の気泡を排出する際の前記気泡貯留室から前記排出口に至る排気経路の排気抵抗が互いに同じであるものにおいて、
前記吸気手段による気泡の排出が、前記複数の記録ヘッドに対して同時に行われる構成としたことを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載のインクジェットプリンタ。 - 前記キャリッジに対し前記記録ヘッドのノズルを覆うように密着可能とされ、密着状態では前記記録ヘッドに臨む密閉空間を形成するノズルキャップが設けられており、
前記切換部材は、前記密閉空間を前記吸気手段に連通させる状態と、前記密閉空間を吸気手段から遮断する状態とに切換え可能とされていることを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか一項に記載のインクジェットプリンタ。 - 前記カムにより前記記録ヘッドのノズルに付着したインクを払拭可能な位置とノズルとは非接触の位置との間で変位するワイパと、
前記カムにより前記キャリッジを気泡の排気を行うためのメンテナンス位置に保持するためのキャリッジロックとが設けられ、
前記開閉部材と前記ワイパと前記キャリッジロックが、隔壁を介して前記切換部材とは反対の側に配されていることを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれか一項に記載のインクジェットプリンタ。 - 前記切換部材と前記カムがギヤを介して回転駆動されるようになっており、
前記カバーが、係止爪の係止により、前記カムに対して相対回転を可能に且つ軸方向への変位を規制された状態で保持されているとともに、
前記カバーが、前記カバーに形成されたアーム部を前記ギヤの軸に嵌合させることで、回転規制されていることを特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれか一項に記載のインクジェットプリンタ。 - 前記開閉部材は、前記開閉弁を閉弁状態とする閉弁位置から前記キャリッジの移動方向と交差する方向に且つ前記排出路内に挿入されつつ開弁位置へ進出することで前記開閉弁を開弁させるようになっており、
前記キャリッジが被記録媒体への記録を行う記録領域にあるときには、前記開閉部材が前記閉弁位置に保持されており、
前記キャリッジが気泡の排出を行うメンテナンス位置へ移動したときに、前記開閉部材の前記開弁位置への進出動作が許容される構成としたことを特徴とする請求項1ないし請求項10のいずれか一項に記載のインクジェットプリンタ。 - 前記キャリッジが、被記録媒体への記録を行う記録領域と、気泡の排出を行うメンテナンス位置との間での移動を可能とされ、
前記排気キャップが、前記キャリッジに密着可能な密着位置と、前記キャリッジと接触不能な待機位置との間での変位を可能とされており、
前記キャリッジが前記記録領域から前記メンテナンス位置へ到達する過程では、前記キャリッジが、前記待機位置の前記排気キャップを前記密着位置へ押し動かす構成としたことを特徴とする請求項1ないし請求項11のいずれか一項に記載のインクジェットプリンタ。
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