JP4784762B2 - 記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、着脱可能なインクカートリッジからインクが供給される記録ヘッドを有する記録装置に関するものである。

記録装置として特許文献１に記載されているように、キャリッジにインクジェット式の記録ヘッドが搭載され、被記録媒体に対して移動しながらインクを吐出して記録を行うものがある。インクは、記録装置本体に静置されたインクカートリッジから、可撓性を有するインク供給管を介して、移動する記録ヘッドに供給されるようになっている。

インク供給管には、可撓性を付与するために樹脂材料製のチューブ等が適用されることが多いが、それ故に空気に対するシールド性（遮蔽性）が完全ではなく、管壁から空気がインク中に僅かずつ入り込むという現象を生じる。この空気が気泡となって記録ヘッド内の流路を閉塞すると、吐出不良を引き起こす。

従って、特許文献１等では、インク供給管からインクを直接記録ヘッドに供給するのではなく、インク供給管を通ったインクを一旦インク貯留部（特許文献１のダンパー装置１３に相当）に貯めてから記録ヘッドに供給するようにしている。そして、インク貯留部に空気を貯留するようにして、溜まった空気を、所定時間毎にインク貯留部に付設した排気弁手段を動作させて排出するようにしている。

一方、インクカートリッジは、特許文献２等に記載されているように、記録装置の収納部（特許文献２のインク貯留部１５に相当）に容器ごと着脱自在に装着される。収納部には、インク供給管に連通する細い中空軸状のインク受け入れ部が突設されている。そして、インクカートリッジのインク流出孔に前記インク受け入れ部を挿入するようにして、インクカートリッジは収納部に装着される。インクカートリッジからインク受け入れ部に導入されたインクは、インク供給管を介して記録ヘッドに供給される。
特開２００５−１７８２４０号公報（図１及び図３参照） 特開２００６−４４２３６号公報（図７及び図１４参照）

交換式のインクカートリッジの場合には、インクカートリッジの着脱に伴って前述のインク受け入れ部とインク流出孔との嵌合箇所（着脱部分）から、少なからずインク中に空気が入り込むことが避けられない。このインクカートリッジの着脱部分から、あるいはインク供給管の管壁からインク中に混入した空気は、特許文献１に記載したように、インク貯留部に溜めて、周期的（定期的）な排気動作で排出することができる。

しかしながら、使用者によっては、インクの消費が激しく、インクカートリッジの交換を極めて高い頻度で行う場合、あるいは、記録装置の点検のためにインクカートリッジの着脱を繰り返す場合がある。そのような場合には、インク貯留部に想定以上の大量の空気が溜まってしまい、周期的（定期的）な排気動作では排出が間に合わず、記録ヘッドの吐出不良を引き起こしてしまうという問題があった。

本発明は、上記問題を解消するものであり、インクインクカートリッジを頻繁に着脱してインク中に空気が大量に溜まっても、溜まった空気を適切に排出し、記録ヘッドの吐出不良を防止することのできる記録装置の実現を目的とするものである。

前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明における記録装置は、インクを吐出する記録ヘッドと、インクカートリッジからインク供給管を介して供給されたインクを貯留し前記記録ヘッドに供給するインク貯留部とが設けられ、前記インクカートリッジが前記インク供給管に着脱可能に接続される記録装置において、前記インク貯留部に溜まった空気を排出させる排気動作を行う排気機構と、前記排気動作を所定時間毎に周期的に行うように前記排気機構を制御する制御手段と、前回の排気動作が行われてからのインクカートリッジの着脱回数を計数する着脱計数手段とが備えられ、前記排気機構には、前記インク貯留部に連通された排気通路と、前記排気通路に設けられた排気バルブと、前記排気バルブを開閉させる操作手段とが備えられ、前記排気動作を行う前記所定時間間隔内で、前記着脱計数手段で計数する着脱回数が所定値を超えたとき、前記制御手段はさらに前記排気機構の前記操作手段を制御して前記インク貯留部から排気動作を行うことを特徴とするものである。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の記録装置において、前記記録ヘッドおよび前記インク貯留部は、装置本体に対して移動可能なキャリッジに搭載され、前記排気動作の完了後には、前記インク貯留部に所定量の空気が残留するように、前記排気通路の一端が前記インク貯留部の天井面から内部に所定寸法だけ垂下されていることを特徴とするものである。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の記録装置において、前記記録ヘッドおよび前記インク貯留部は、装置本体に対して移動可能なキャリッジに搭載され、前記インクカートリッジは、装置本体の収納部に着脱可能に設けられ、前記インクカートリッジのインクは、可撓性を有する前記インク供給管を介して前記インク貯留部に供給されることを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明によれば、通常は所定時間毎に周期的に排気動作を行うが、その所定時間間隔内であっても、着脱計数手段で計数するインクカートリッジの着脱回数が所定値を超えたときには、インク貯留部から空気を排出させる排気動作を行うようにしている。つまり、所定時間間隔内で、インクカートリッジの着脱回数が極めて多いと、周期的な排気動作では間に合わず、インク貯留部に溜まる空気が想定以上の大量となってしまう。インクカートリッジの着脱回数も考慮して排気動作を行うことで、インク貯留部に溜まった空気を適切に排出し、記録ヘッドの吐出状態を良好に保つことができる。

さらに、請求項１に記載の発明によれば、排気動作を行う排気機構には、排気通路と排気バルブと操作手段とが備えられている。従って、常態では、排気バルブは排気通路を閉じているが、操作手段によって、排気通路を開放するように排気バルブを操作することによって、インク貯留部に溜まった空気を、排気通路を介して排出することが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、前記排気通路の一端が前記インク貯留部の天井面から内部に所定寸法だけ垂下されていることにより、インク貯留部に溜まっている空気を排気動作によって全部排出するのではなく、排気動作が完了しても、インク貯留部に所定量の空気を残留させている。すなわち、その空気が、キャリッジの移動にともなうインクの圧力変動を吸収するダンパーとしての効果を発揮するため、記録ヘッドの吐出状態を良好に保つことができる。

請求項３に記載の発明によれば、キャリッジに搭載された記録ヘッドとインク貯留部とに、装置本体に装着されるインクカートリッジから、可撓性を有するインク供給管を介してインクが供給される。インクカートリッジの着脱によってインク中に空気が混入することに加えて、インク供給管の管壁からも僅かずつインク中に空気が入り込むため、インクカートリッジの着脱回数が少なくても、周期的に排気動作をすることで、記録ヘッドの吐出状態を良好に保つことができる。

以下に本発明の基本的な実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、実施形態の記録装置１の模式的な平面図であるが、この記録装置１は、単独のプリンタ装置に適用しても、あるいは、ファクシミリ機能やコピー機能等の複数の機能を備えた多機能装置のプリンタ機能（記録部）に適用してもよい。

記録装置１には、図１に示すように、キャリッジ２に搭載された記録ヘッド３と、記録ヘッド３の下面に対向してプラテン４が設けられている。第１ガイド部材５及び第２ガイド部材６は、キャリッジ２の主走査方向（Ｙ軸方向）に延びる部材であり、これらに跨ってキャリッジ２は往復移動するように構成されている。キャリッジ２には、図２に示すように、その下面に設けられた開口からノズル形成面７を露出させるように記録ヘッド３が取り付けられている。

被記録媒体である用紙は、主走査方向（Ｙ軸方向）に直交する副走査方向（Ｘ軸方向）に沿って搬送される。用紙の搬送は、給紙用及び排紙用の複数の搬送用ローラ４２（図１には図示せず、図４参照）により行われる。キャリッジ２は、キャリッジ（ＣＲ）モータ８に連結された駆動プーリ９と、従動プーリ１０とに掛け渡されたタイミングベルト１１によってＹ軸方向に沿って往復移動する。

記録装置１の本体フレーム１８内で、用紙のＹ軸方向の幅（記録領域）よりも外側における一方の側（図１の左側）には、インク受け部１２が設けられ、他方の側（図１の右側）にはメンテナンスユニット１３が設けられている。記録ヘッド３は、インク受け部１２と対向する位置（すなわちフラッシング位置）にて記録動作中に定期的にノズルの目詰まり防止のためのインク吐出を行なう。メンテナンスユニット１３は、キャリッジ２の待機位置（メンテナンス位置、ホームポジション）に対応して設けられており、記録ヘッド３に対する回復動作（パージング）を行う。この回復動作の詳細については後述する。

本体フレーム１８には、図１に示すように、交換式のインクカートリッジ１４の収納部１５が設けられており、インク色の数に応じて、ここではブラックインク用、シアンインク用、マゼンタインク用、イエローインク用の４つのインクカートリッジ１４が収納されている。各インクカートリッジ１４は、収納部１５に対して個別に着脱できるようになっている。各インクカートリッジ１４のインクは、可撓性を有するインク供給管（樹脂製のチューブ）１６を介して、それぞれ独立して記録ヘッド３に供給される。

インクカートリッジ１４にはインク流出孔（図示せず）が備えられる一方、収納部１５の底面には、図２に示すように、インク供給管１６に連通する中空軸状（中空針状の場合もある）のインク受け入れ部１７が突設されている（図２参照）。このインク受け入れ部１７は、インクカートリッジ１４の数に応じて４箇所に設けられており、各インク受け入れ部１７毎にインク供給管１６が連通している。従って、インクカートリッジ１４を収納部１５に装着するときには、前記インク流出孔（図示せず）にインク受け入れ部１７を挿入するように押し込み、インクカートリッジ１４のインクがインク供給管６に流れ込むようになっている。

収納部１５には、インクカートリッジ１４のインク受け入れ部１７に対する着脱を検知するインクカートリッジセンサ３１０（図２には図示せず、図４参照）がインクカートリッジ１４ごとに配置されている。インクカートリッジの取り外しまたは装着にともなうインクカートリッジセンサ３１０のオンまたはオフを、制御部（請求項の制御手段に相当、図４参照）３００に設けられているカウンタ（請求項の着脱計数手段に相当）５０で計数する。このカウンタ５０の計数値は、後述する排出動作を行うとリセットされ、再びゼロからスタートされる。

キャリッジ２には、図２に示すように、インク供給管１６を介して導入されたインクを一旦貯留してから記録ヘッド３に供給するインク貯留部２０が搭載されている。インク貯留部２０は、インク色毎に独立して貯留するために４つに区画されており、記録ヘッド３の上部に配置されている。記録ヘッド３には、インク色毎にノズル列が設けられ、上記４つの区画のインクが対応するノズル列に供給される。また、インク貯留部２０の４つの区画毎に対応して排気通路２１が設けられ、排気通路２１の一端が、対応するインク貯留部２０の区画の内部上方に連通し、インク貯留部２０の上面から側面に沿って延び、他端が記録ヘッド３のノズル形成面７と略同じ高さ位置で開口している。

排気通路２１の一端は、インク貯留部２０の内部において、その天井面からΔＬだけ下方に突出（垂下）するように形成されている。これにより、排気通路２１の外においてインク貯留部２０の天井面の下ΔＬの高さの容量（所定量）の空気は、後述する排気動作を行っても、排気通路２１から外部に排出できずに、確実にインク貯留部２０内に残留することになる。この空気は、インク供給管１６、インク貯留部２０からなるインク供給系にキャリッジ２走査時に発生するインクの圧力変動を吸収するダンパーとして作用する。その結果、記録ヘッド３の吐出への悪影響を低減させることができる。

排気通路２１の他端に近い側ではその内部に排気バルブ２２が設けられており、排気通路２１を開閉できるようになっている。図３に示すように、排気通路２１の中途部に内径を小さくした排気口２３が設けられており、排気バルブ２２は、排気口２３を塞ぐ位置と開く位置との間で、上下動する。

排気バルブ２２は、記録時等の常態では、図３に示すように、排気通路２１内に配置されたバネ状弾性体２４によって下方側、すなわち排気口２３を塞ぐ側に付勢されている。排気バルブ２２には、排気口２３の外側に延びるロッド２５が一体的に設けられており、そのロッド２５を、後述する操作手段２６が押し上げることによって、排気バルブ２２が排気通路２１の排気口２３を開放するようになっている。

メンテナンスユニット１３には、図２に示すように、記録ヘッド３のノズル列を囲むようにノズル形成面７を被覆可能な第１キャップ体３０と、４つの排気通路２１の下端を一括して被覆可能な第２キャップ体３１とが備えられている。第１キャップ体３０と第２キャップ体３１とは、いずれも上面が開口した箱状で且つゴム状弾性体製であり、キャップ体ホルダ３２に並んで搭載されている。キャップ体ホルダ３２は、昇降機構３３によって上下動できるようになっており、上昇位置では、第１キャップ体３０はノズル形成面７に、第２キャップ体３１は排気通路２１の下端に、それぞれ弾性変形しながら同時に密着する。

第１キャップ体３０と第２キャップ体３１は、いずれも排出経路４３を介してポンプ３４に接続されており、第１キャップ体３０の底壁にはポンプ３４に連通する第１排出口３５が、第２キャップ体３１の底壁にはポンプ３４に連通する第２排出口３６がそれぞれ穿設されている（図３参照）。

排出経路４３は、ポンプ３４から、第１排出口３５と第２排出口３６とに分岐して延びており、分岐点には切替弁３７が配置されている。切替弁３７の切り替えによって、第１及び第２の排出口３５、３６がそれぞれ別個にポンプ３４と接続される状態と、両者が同時にポンプ３４に接続される状態と、両者がいずれもポンプ３４に接続されない状態とを形成できるようになっている。

第２キャップ体３１の内側には、４つの排気通路２１の各ロッド２５の位置に対応して、それぞれ突出部３８が形成されている。昇降機構３３で第２キャップ体３１とともに突出部３８が上昇すると、ロッド２５に当接してこれを押し上げ、排気口２３が開放される。従って、前述の操作手段２６は、突出部３８、及び昇降機構３３によって構成されている。また、請求項の排気機構は、ここでは、ポンプ３４、排出経路４３（第２排出口３６を含む）、切替弁３７、操作手段２６、排気通路２１（バネ状弾性体２４、排気口２３を含む）、及び排気バルブ２２（ロッド２５を含む）で構成されている。

メンテナンスユニット１３には、さらに、ノズル形成面７を払拭するワイパー３９が昇降機構４０によって上下動するように備えられている。記録ヘッド３が記録領域に戻るときに、ワイパー３９が上昇して、ノズル形成面７を払拭するように構成されている。

なお、メンテナンスユニット１３に含まれる、ポンプ３４の回転駆動や、昇降機構３３、４０の上下動、切替弁３７の切替は、それぞれ独立した駆動源によって行われる。あるいは、１つの駆動源で、カムの動きにしたがってメンテナンスユニット１３全体の各機構を順次駆動させることもできる。また、用紙搬送（ＬＦ）モータ４１（図４参照）を用い、その回転方向の切り替えによって、メンテナンスユニット１３と、搬送用ローラ４２とに選択的に動力を伝達するようにしてもよい。

このように構成されたメンテナンスユニット１３における回復動作について説明する。キャリッジ２の移動によって記録ヘッド３がメンテナンス位置に移動すると、キャップ体ホルダ３２が上昇して、第１キャップ体３０がノズル形成面７を覆う。これと同時に第２キャップ体３１が排気通路２１の下端を覆い（以下、キャップ被覆状態と記載する）、突出部３８が排気バルブ２２のロッド２５に当接して排気口２３を開放する。

このキャップ被覆状態で、ポンプ３４が第１キャップ体３０のみと連通するように切替弁３７を切り替え、ポンプ３４による吸引を開始する。この場合には、ノズル（図示せず）から、記録ヘッド３の内部のインクとともに増粘インクや空気が外部へ排出される。以下、この動作を、吸引パージ動作という。

一方、前述のキャップ被覆状態で、ポンプ３４が第２キャップ体３２のみと連通するように切替弁３７を切り替え、ポンプ３４による吸引を開始する。この場合には、インク貯留部２０に溜まった空気が多少のインクとともに、排気通路２１を通って外部へ排出される。以下、この動作を、排気動作という。

前記吸引パージ動作、あるいは、排気動作が終了した後には、キャップ体ホルダ３２が下降し、第１キャップ体３０がノズル形成面７から、第２キャップ体３１が排気通路２１の下端からそれぞれ離隔した状態となる。この離隔状態で、ポンプ３４が第１及びキャップ体３０、３１の両方または一方に連通するように切替弁３７を切り替え、ポンプ３４による吸引を開始する。この場合には、各キャップ体３０、３１に残留していたインクが排出される。

さらに、記録ヘッド３が、メンテナンス位置から記録領域に戻ろうとするときには、昇降機構４０によってワイパー３９がノズル形成面７に接触する位置まで上昇する。そして、記録ヘッド３の移動により、ノズル形成面７はワイパー３９で相対的に払拭され、ノズル形成面７に付着していたインクや紙粉が除去される。以下、この動作を、ワイピング動作という。

なお、上記吸引パージ動作と排気動作とを連続して行う場合、排気動作を先に行い、インク貯留部２０の空気量を少なくした状態で、吸引パージ動作を行う。これらは個別に行うこともできる。ワイピング動作は、吸引パージ動作が実行された後には、必ず実行される。

次に、図４を参照して、この記録装置１の全体的な動作を制御する制御部３００について説明する。制御部３００は、ＣＰＵ３０４、ＲＯＭ３０１、ＲＡＭ３０２、ＥＥＰＲＯＭ３０３からなるマイクロコンピュータ、及びそれらにバス３０５を介して接続されたＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit ）３０６を中心として構成されている。ＡＳＩＣ３０６またはマイクロコンピュータ内には、前回の排気動作が行われてからのインクカートリッジ１４の着脱回数を計数する前記カウンタ５０と、前回の排気動作が行われてからの経過時間を計測するタイマ５１とが内蔵されている。

ＲＯＭ３０１には、記録装置１の各種動作を制御するプログラム等が格納されており、ＲＡＭ３０２は、ＣＰＵ３０４がこれらのプログラムを実行する際に用いる各種データを一時的に記憶する記憶領域として、また作業領域として用いられる。

また、ＡＳＩＣ３０６は、マイクロコンピュータからの指令に従い、例えば各モータに通電する相励磁信号等を生成して、これらの信号を用紙搬送（ＬＦ）モータ４１の駆動回路３０７、キャリッジ（ＣＲ）モータ８の駆動回路３０８、およびメンテナンスユニット１３のための駆動源４４の駆動回路３１１に与え、ＬＦモータ４１、キャリッジ（ＣＲ）モータ８、メンテナンスユニット１３の制御を行っている。

駆動回路３０９は、記録ヘッド３から所定のタイミングでインクを用紙に対して選択的に吐出させるためのものであり、記録データに基づきＡＳＩＣ３０６から出力された信号を受けて、記録ヘッド３を制御する。

更に、ＡＳＩＣ３０６には、インクカートリッジ１４が交換されたことを検出する前記インクカートリッジセンサ３１０が接続されている。

ＲＯＭ３０１には、排気動作を実行するタイミングを決定するためのテーブルが記憶されている。このテーブルでは、排気動作を周期的に行う所定時間を２０日に設定している。そして、タイマ５１による経過時間が２０日以上になると、排気動作を実行することと、タイマ５１による経過時間が２０日未満であっても、カウンタ５０によるカウント値が２０回以上になると、優先的に排気動作を実行することが記憶されている。なお、このテーブルに記憶されている数値は、インク供給系の材質や容量などに応じて適宜決められる。

このように構成された記録装置１の排気動作に関するフローチャートについて説明する。まず、記録装置１では、起動時や、記録指示がなされたときや、あるいは起動中定期的に、タイマ５１の経過時間の検出を行っている（Ｓ１０１）。そして、経過時間が２０日以上の場合（Ｓ１０２でＹｅｓ）には、排気動作を実行する（Ｓ１０３）。すなわち、メンテナンスユニット１３における前述の排気動作として、記録ヘッド３をキャリッジ２によってメンテナンス位置に移動させ、前述したように、インク貯留部２０に溜まった空気の排出を行う。

排気動作が完了したら、カウンタ５０をリセットして、再スタートさせる（Ｓ１０４）とともに、タイマ５１もリセットして、再スタートさせる（Ｓ１０５）。

一方、経過時間が２０日未満の場合（Ｓ１０２でＮｏ）には、続いて、カウンタ５０によるインクカートリッジ１４の着脱回数を検出する（Ｓ１０６）。着脱回数が２０回以上の場合（Ｓ１０７でＹｅｓ）には、直ちに排気動作を実行する（Ｓ１０３）。排気動作完了後は、前述と同様に、カウンタ５０とタイマ５１のリセット、再スタートを行う（Ｓ１０４、Ｓ１０５）。着脱回数が２０回未満の場合（Ｓ１０７でＮｏ）には、再び、タイマの経過時間の検出を待つ。

上記構成によると、通常は、可撓性を有するインク供給管１６の管壁から、徐々に入り込む空気と、標準的な使用者がインクカートリッジ１４を交換する（２０日に２０回未満）際に着脱部から入り込む空気とがインク貯留部２０に蓄積される。インク貯留部２０はこれらの空気量が存在しても、まだ十分に記録ヘッド３へのインク供給が可能な容量に設定されている。従って、周期的（２０日に１回）な排気動作で、十分に記録ヘッドの吐出状態を良好に保つことができる。

しかしながら、使用者によっては（ヘビーユーザの場合）インクの消費が激しく、インクカートリッジ１４を頻繁に交換することがあり得る。あるいは、記録装置の点検のためにインクカートリッジの着脱を多数回繰り返す。それらの場合には、インクカートリッジ１４の着脱時にインク中に入り込む空気の蓄積量が想定以上の大量となり、インクの吐出不良を引き起こす限界を超えてしまう。従って、上述のように、周期的な排気動作に加えて、インクカートリッジ１４の着脱換回数（２０回以上の着脱）も考慮して排気動作を行うようにすることにより、さらに確実に記録ヘッドの吐出状態の安定化を図ることができるのである。

なお、本発明は、交換式のインクカートリッジを備えた形態に幅広く適用できるものであるから、ラインプリンタなどのように記録ヘッドがキャリッジによって移動しない形態のものにも適用できる。

実施形態の記録装置の模式的な平面図である。 記録ヘッド周辺とメンテナンスユニットとを示す模式的な斜視図である。 記録ヘッド周辺とメンテナンスユニットとを示す模式的な断面図である。 制御部を示すブロック図である。 排気動作のフローチャートである。

符号の説明

１ 記録装置
２ キャリッジ
３ 記録ヘッド
１３ メンテナンスユニット
１４ インクカートリッジ
１６ インク供給管
１７ インク受け入れ部
２０ インク貯留部
２１ 排気通路
２２ 排気バルブ
２３ 排気口
２５ ロッド
２６ 操作手段
３０ 第１キャップ体
３１ 第２キャップ体

Claims (3)

1. インクを吐出する記録ヘッドと、インクカートリッジからインク供給管を介して供給されたインクを貯留し前記記録ヘッドに供給するインク貯留部とが設けられ、前記インクカートリッジが前記インク供給管に着脱可能に接続される記録装置において、
   前記インク貯留部に溜まった空気を排出させる排気動作を行う排気機構と、前記排気動作を所定時間毎に周期的に行うように前記排気機構を制御する制御手段と、前回の排気動作が行われてからのインクカートリッジの着脱回数を計数する着脱計数手段とが備えられ、
   前記排気機構には、前記インク貯留部に連通された排気通路と、前記排気通路に設けられた排気バルブと、前記排気バルブを開閉させる操作手段とが備えられ、
   前記排気動作を行う前記所定時間間隔内で、前記着脱計数手段で計数する着脱回数が所定値を超えたとき、前記制御手段はさらに前記排気機構の前記操作手段を制御して前記インク貯留部から排気動作を行うことを特徴とする記録装置。
2. 前記記録ヘッドおよび前記インク貯留部は、装置本体に対して移動可能なキャリッジに搭載され、
   前記排気動作の完了後には、前記インク貯留部に所定量の空気が残留するように、前記排気通路の一端が前記インク貯留部の天井面から内部に所定寸法だけ垂下されていることを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
3. 前記記録ヘッドおよび前記インク貯留部は、装置本体に対して移動可能なキャリッジに搭載され、
   前記インクカートリッジは、装置本体の収納部に着脱可能に設けられ、
   前記インクカートリッジのインクは、可撓性を有する前記インク供給管を介して前記インク貯留部に供給されることを特徴とする請求項１または２に記載の記録装置。

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