JP4935169B2

JP4935169B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP4935169B2
Application number: JP2006118766A
Authority: JP
Inventors: 久喜櫻井
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2006-04-24
Filing date: 2006-04-24
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2026-04-24
Also published as: US8087745B2; JP2007290182A; US20070247486A1

Description

本発明は、記録ヘッドに設けられているノズルからインクを排出して機能回復を図る廃液手段を備えた画像形成装置に関するものである。

インクジェット記録方式を用いる画像形成装置は、インクの液滴を普通紙などの記録媒体に向けて飛ばし、記録媒体表面に付着させて文字や図形などの記録を行っている。インクは、貯留されているインクカートリッジから記録ヘッドに送給されたあと、記録ヘッドに設けられている複数のノズル群から微小粒子として噴射される。それ故、各ノズル開口部におけるインクの固化や塵埃の付着などによる目詰まりや、ノズル内に侵入した気泡によりインクの吐出不良が生じると画質の低下を招くことになる。

そこで、このようなインクの吐出不良となる要因を取り除くために、本体ケース内の一画に設けた廃液手段によって、インクを定期的にノズルから排出させる機能回復動作を行わせている。

この廃液手段は、記録ヘッドに当接し複数のノズル群を各ノズル群ごとに覆う複数の吸引キャップと、これらの吸引キャップに吸引力を生じさせる共通の吸引力発生手段と、各吸引キャップと吸引力発生手段とを連結するインク排出路とを備えている。インク排出路は、一端がそれぞれ前記各吸引キャップ内に連通している複数の第一流路と、これらの第一流路の他端を合流させて吸引力発生手段に連通させる第二流路とで構成されている。

そして、記録ヘッドに各吸引キャップを当接させて各ノズル群をそれぞれ各吸引キャップで覆った状態にし、吸引力を各吸引キャップ内に発生させることによって各ノズル群からインクを吸引する。各吸引キャップ内に吸引されたインクは、それぞれの第一流路から第二流路に集められたのち、吸引力発生手段を介して廃液タンクに送給される。

このような廃液手段を備えた画像形成装置では、ノズル径やノズルの数、またノズルの流路抵抗の差によって各第一流路のインク流量に差が生じ、インク流量の大きい第一流路のインクばかりが第二流路に流入し、インク流量の小さい第一流路のインクが排出されにくい現象が起こる。このため、ノズル群によっては、十分な機能回復を行うことができなかったり、必要以上のインクを無駄に排出してしまうなどの不具合が生じる。

そこで、このような不具合を解消するために、次のような画像形成装置が提案されている。この画像形成装置は、ノズル径が小さい、あるいはノズル数が多いなどノズル内を流れるインクに作用する抵抗が大きいノズル群を覆う吸引キャップには、大きな吸引力を生じさせ、一方、ノズル径が大きいなどインク流に対する抵抗が小さいノズル群を覆う吸引キャップには、小さい吸引力が生じるようにしている。

具体的には、ノズル径が大きくノズル内のインク流に対する抵抗が小さいノズル群を覆う吸引キャップは、排出孔を小さくするとともに、第一流路を構成するチューブの径を細くしている。また、ノズル径が大きいノズル群を覆う吸引キャップは、排出チューブの長さをノズル径の小さいノズル群を覆う吸引キャップの排出チューブよりも長くしている（例えば、特許文献１参照）。なお、特許文献１においては、二つの吸引キャップが一体に形成されたものとみなす。

このように吸引力を変えて各ノズル群のインクの吸引量を調整することにより、各ノズ
ル群の機能回復までに要する時間の差を少なくし、インクを浪費することなく記録ヘッドの機能回復を図っている。
特開２００４−２４９６３１号公報（第２，４〜６頁、第４図）

しかしながら、上記画像形成装置では、各吸引キャップごとにその容積を設定する必要が生じたり、また各吸引キャップに接続しているチューブの太さや長さなどを、各吸引キャップごとに設定しなければならないため、設計上の負担が大きい。

また、各吸引キャップによって覆われるノズル群に生じる抵抗の差があらかじめわかっている場合には対処できるものの、例えば、各吸引キャップを同形状に形成し、かつ覆うノズルの径や数も同じで、さらに排出チューブの径や長さ等が同一の場合において、排出チューブの微小な製作誤差等によって生じるチューブ内のインク流量の差については対応できない。

そこで、本発明は吸引キャップの形状や第一流路部の径や長さ等によることなく、各吸引キャップで覆われたノズル群からインクを均等に吸引することができる画像形成装置を提供することを目的としている。

請求項１に記載の画像形成装置は、記録ヘッドに設けられたインクを噴射する複数のノズル群からインクを吸引して排出する廃液手段を備え、同廃液手段が、記録ヘッドに当接し前記各ノズル群ごとに覆うことができる複数の吸引キャップと、これらの吸引キャップに吸引力を生じさせる前記各吸引キャップに共通の吸引力発生手段、および前記各吸引キャップと前記吸引力発生手段とを連結するインク排出路を具備し、同インク排出路が、一端がそれぞれ前記各吸引キャップ内に連通している複数の第一流路部と、これらの第一流路部の他端を合流させて前記吸引力発生手段に連通させる第二流路部とで構成されている画像形成装置において、前記各第一流路部と前記第二流路部とが継手を介して連通されており、前記継手には、前記第二流路部に連通し、かつ前記第二流路部の一部を構成する第二連通部と、前記各第一流路部を前記第二連通部に対し個々に連通させ、かつ前記各第一流路部の一部を構成する複数の第一連通部とが設けられ、前記継手の前記第二連通部の少なくとも一部に、前記各第一流路部よりも流路断面積が小さい部分が設けられていることを特徴としている。

この請求項１の画像形成装置によると、前記継手の前記第二連通部の少なくとも一部に、前記各第一流路部よりも流路断面積が小さい部分を設け、前記第二流路部の流路抵抗を前記各第一流路部の流路抵抗よりも大きく設定することによって、前記第二流路部の流量が前記各第一流路部よりも少なくなり前記第二流路部に合流する前記各第一流路部のインクの流れが抑制されるため、前記各第一流路部間の流量の差を低減することができる。
この場合、請求項２に記載のように、前記第二連通部は、中空形状で、その内部に、前記第一流路部よりも流路抵抗を大きくする断面の流路が形成されているようにすればよいし、そのようにすれば、請求項３に記載のように、前記第二流路部を、チューブで構成し、前記チューブが前記継手の前記第二連通部の外側面に嵌め込まれて接続されるようにすることができる。

請求項４に記載の画像形成装置は、複数の吸引キャップを、前記複数のノズル群を一括して覆う外周リップ部内を複数に区画して形成し、これらの各区画に対し前記第一流路部を連通することを特徴としている。

この請求項４の画像形成装置によると、前記複数の吸引キャップを上記構成にすることにより、上記請求項１の作用を奏することが可能な、前記複数のノズル群を一括して覆うことができる一体型の吸引キャップを備えたものとすることができる。

請求項５に記載の画像形成装置は、第二流路部の全長を、各第一流路部の全長よりも長く設定することを特徴としており、請求項６に記載の画像形成装置は、第二流路部の少なくとも一部に、各第一流路部よりも流路断面積が小さい部分を設けることを特徴としている。

この請求項５および６の画像形成装置によると、構造を複雑にすることなく上記請求項１の作用を奏することができる。また、請求項６に記載の画像形成装置によると、前記第二流路部の長さの変更を伴わないため、前記廃液手段をコンパクトな構成とすることができる。

請求項７の画像形成装置は、継手の第二連通部の長さを長くすることによって、第二流路部の全長を各第一流路部よりも長く設定することを特徴としている。

この請求項７の画像形成装置によると、上記請求項５の画像形成装置と同等の構成となるため、上記請求項５の画像形成装置と同様の作用を奏することができる。

請求項１〜３の画像形成装置は、継手の第二連通部の少なくとも一部に、各第一流路部よりも流路断面積が小さい部分を設け、第二流路部の流路抵抗を前記各第一流路部の流路抵抗よりも大きく設定しているので、前記第二流路部の流量が前記各第一流路部よりも少なくして、前記第二流路部に合流する前記各第一流路部のインクの流れを抑制し、前記各第一流路部間の流量の差を低減することができる。よって、各吸引キャップで覆われた複数の各ノズル群からインクを均等に排出することができる。しかも、各第一流路部間の流量差の低減を、継手の第二連通部の少なくとも一部に、各第一流路部よりも流路断面積が小さい部分を設けることで行っているため、キャップの製作誤差や変形度、記録ヘッドに当接させる際の押圧力や、各第一流路部となるチューブ等の部材の内径や長さ等の製作誤差に関係なく上記効果を奏することができ、設計にかかる負担を軽減することができる。

請求項４の画像形成装置は、複数のノズル群を一括して覆う一体型の吸引キャップを用いて、上記請求項１の画像形成装置の効果と同様、吸引キャップの各区画で覆われた複数のノズル群からインクを均等に排出することができる。

請求項５および６の画像形成装置は、記録ヘッドの各ノズル群からインクを均等に排出することができる、構造が簡単な廃液手段を備えたものとすることができる。さらに、請求項６の画像形成装置は、小型化も図ることができる。

請求項７の画像形成装置は、上記請求項５および６の画像形成装置と同様の効果を奏することができる。

本発明の画像形成装置および記録ヘッドのインクの排出方法にかかる実施形態について、図面１〜６を参照しつつ説明する。図１は、本発明にかかる画像形成装置１の概念図である。符号２はキャリッジを兼ねるヘッドホルダを示し、符号３は各色のインクが貯留されているインクカートリッジ、符号４は記録ヘッドの各ノズルからインクを吸引して排出する廃液手段をそれぞれ示している。

ヘッドホルダ２には、図２に示すように、記録媒体に向かってインクを噴射し記録を行
う記録ヘッド５が支持されている。記録ヘッド５の底面には、インクを噴射するための複数のノズル６が各色ごとに配列されており、これらのノズル６が設けられているノズル面７を下にしてヘッドホルダ２の底面に配設されている。

ヘッドホルダ２の上側には、各色のインク貯留室が設けられてインクの圧力変動を吸収するためのバッファタンク８が装着されている。このバッファタンク８の各色のインク貯留室は、記録ヘッド５の同色のインクを噴射する各ノズル６に連通する一方、同色のインクが貯留されているインクカートリッジ３と、フレキシブルチューブ９によって連通している。

ヘッドホルダ２は、記録媒体の送り方向と直交する方向に配置されたガイド１０に沿って移動可能になっており、記録媒体に沿ってキャリッジを移動させて、ヘッドホルダ２の記録ヘッド５の各ノズル６からインクを噴射しインクの液滴を記録媒体表面に付着させることで文字や図形などの記録を行う。

廃液手段４は、記録ヘッド５に当接し複数のノズル６を色や乾燥性などによって、例えば同数列のノズルずつの二つにグループ分けした各ノズル群を別々に覆うことができる二つの吸引キャップと、これらの吸引キャップ内に吸引力を生じさせる各吸引キャップに共通の吸引力発生手段１１、および各吸引キャップと吸引力発生手段１１とを連通するインク排出路１２を備えている。

二つの吸引キャップは、図３に示すように、二つのノズル群を一括して覆うことができる外周リップ部１３内を、仕切壁１４でほぼ同一容積となるように二つに区画することによって形成した一体型の吸引キャップ１５であり、各区画１６・１７（つまり、一体型の吸引キャップ１５を構成する各吸引キャップ）で二つのノズル群を別々に覆う。

インク排出路１２は、内部がインクの流路になっている断面円形の二本の第一チューブ１８・１９と一本の第二チューブ２０とで構成されている。各第一チューブ１８・１９の一端は吸引キャップ１５に接続されており、各第一チューブ１８・１９内のインク流路（第一流路２１・２２）がそれぞれ、各区画１６・１７に対し連通した状態になっている。

また、各第一チューブ１８・１９の他端は第二チューブ２０の一端に一体的に接続されており、各第一チューブ１８・１９の第一流路２１・２２が第二チューブ２０内のインク流路（第二流路２３）に合流した形になっている。そして、第二チューブ２０の他端が吸引力発生手段１１に接続され、各第一チューブ１８・１９の第一流路２１・２２を、吸引力発生手段１１に第二流路２３を通じて連通させている。

これらの各第一チューブ１８・１９と第二チューブ２０にはフレキシブルなチューブ部材が用いられており、各第一チューブ１８・１９に用いられているチューブ部材は、同一長さであるけれども第一チューブ１８の方に内径のやや大きなものが用いられ、第二チューブ１９に用いられているチューブ部材は、第一チューブ１９よりも小径のものが用いられている。したがって、各第一流路２１・２２および第二流路２３の流路抵抗は、第一流路２１が最も小さく、第二流路２３が最も大きくなっている。なお、第二流路２３の流路抵抗を各第一流路２１・２２よりも大きくするために、第二流路２３を各第一流路２１・２２よりも長く形成するようにしてもよい。

吸引力発生手段１１は、吸引キャップ１５内を負圧にすることによって吸引力を発生させるもので、チューブポンプなどの吸引ポンプが用いられている。また、吸引力発生手段１１は、インクの廃液を貯留するための廃液タンク２４に連通しており、各ノズル６から排出されたインクを廃液タンク２４に送給することができる。

次に、上記画像形成装置１において、記録ヘッド５の各ノズル６からインクを排出する方法について説明する。まず、キャリッジを廃液手段４が配置されている位置に移動させ、記録ヘッド５と吸引キャップ１５とを対峙させた状態にし、吸引キャップ１５を記録ヘッド５に向かって移動させる。そして、外周リップ部１３の先端を記録ヘッド５のノズル面７に当接させ、二つのノズル群を一括に覆った状態にする。この際、一方のノズル群が、吸引キャップ１５の区画１６によってキャッピングされた状態になるとともに、他方のノズル群が、区画１７によってキャッピングされた状態になる。

この状態で吸引力発生手段１１を駆動し、吸引キャップ１５内の空気を各第一流路２０および第二流路２１を通じて吸引することによって、各区画１６・１７内を負圧にして吸引力を生じさせ、各ノズル群のノズル６からそれぞれインクを吸引する。各ノズル群のノズル６から吸引されて各区画１６・１７内に排出されたインクは、各第一チューブ１８・１９から第二チューブ２０に集められ、吸引力発生手段１１を介したのちに廃液タンク２４に送給される。

この際、第二チューブ２０の第二流路２３は各第一チューブ１８・１９の第一流路２１・２２よりも流路抵抗が大きく流量が少なくなるため、第二流路２３に合流している各第一流路２１・２２はインクの流れが抑制されてインク流量の差が減少する。これによって、各第一流路２１・２２のインク流量が平均化され、各区画１６・１７に排出されたインクが均等に排出される。

このように、第二流路の流路抵抗をいずれの第一流路の流路抵抗よりも大きくすれば、断面積の異なる第一流路のインク流量を平均化できるため、各第一流路の断面積や長さ、また、一体型にした吸引キャップの区画の大きさ（独立した各吸引キャップの大きさ）や、各区画で覆っているノズルの径や数などに依存することなく、各区画に排出されたインクを均等に排出できる。

したがって、第一チューブとして同一の内径を有するチューブ部材が同一長さで用いられているような場合、各チューブ部材の微小な製作誤差が、各吸引キャップのインクの吸引性能に影響を及ぼすことがなくなる。

以下に、本発明にかかる画像形成装置の変形例１〜５について図４〜６を参照しつつ以下に示す。なお、各図の符号は、図１と同一部分を示すものについては同一の符号を用いている。

図４（ａ）に示す第一の変形例は、各第一チューブ１８・１９と第二チューブ２０とを継手２９を介して連結している。継手２９はＴ字型の形状を有し、その内部に、第二チューブ２０の第二流路２３に連通し、かつ第二流路２３の一部を構成する第二連通部３０が下向きに形成されるとともに、各第一流路２１・２２を第二連通部３０に対し個々に連通させ、かつ各第一流路１８・１９の一部を構成する二つの第一連通部３１・３２が両側方のそれぞれに向かって形成されている。こうして、各第一チューブ１８・１９と第二チューブ２０とを継手２９を介して接続した構成にすると、チューブごとの交換が行える。この変形例は、第二連通部３０を含む第二流路２３の流路抵抗が、第一連通部３１・３２を含む各第一流路１８・１９の流路抵抗よりも大きく設定されている。

図４（ｂ）に示す第二の変形例は、継手２９の第二連通部３０を延長することによって、第二流路２３の流路抵抗を各第一流路２１・２２の流路抵抗よりも大きくしたものである。

図５（ａ）、（ｂ）は図４（ａ）におけＡ−Ａ矢視断面図である。図５（ａ）に示す第三の変形例は、継手２９の第二連通部３０の一部に、内周面の対向する面の間隔を小さくし、各第一流路２１・２２よりも断面積を狭くした部分を設けて、第二流路２３の流路抵抗を各第一流路２１・２２の流路抵抗よりも大きくしたものである。

図５（ｂ）に示す第四の変形例は、第一の変形例における第二連通部３０の断面形状を星型にして、流れるインクと第二連通部３０の内周面との摩擦抵抗を大きくすることによって、第二流路２３の流路抵抗を各第一流路２１・２２の流路抵抗よりも大きくしたものである。なお、この断面形状は星型に限る事はなく、摩擦抵抗を増大させることができる形状であれば良い。

図６に示す構成は、各第一チューブ１８・１９と第二チューブ２０との連結部分にバッファタンク２５を配置している。このバッファタンク２５は、両側面に第一チューブ１８・１９の一端部をそれぞれ取り付けることができる連結部２６・２７が設けられており、底面に第二チューブ２０の一端部を取付可能な連結部２８が設けられている。

バッファタンク２５内は、各第一チューブ１８・１９からインクが流入する方向と直交する断面を、各第一流路２１・２２の断面よりも広くなるように形成し、各第一チューブ１８・１９からインクを流入させ易くしている。また、第二チューブ２０へインクが流出する方向と直交する断面を、第二流路２３の断面よりも広くすることにより、インクがバッファタンク２５内に一時的に貯留されるようにしている。この場合、第一流路２１・２２と第二流路２３とに流路抵抗に差を設ける必要はないが、前述の実施形態と同様に、第二流路２３の流路抵抗を他よりも大きくするようにしてもよい。

こうして、インクをバッファタンク２５内で一時的に貯留することにより、前記各第一流路や前記第二流路の断面積や内周面とインクとの摩擦抵抗などに関係なく、前記各第一流路間の流量の差を低減することができる。

なお、上記実施形態や変形例においては、吸引キャップは一体型となっているが、独立した複数の吸引キャップで複数のノズル群を覆うようにしても良く、また、吸引キャップ内は三つ以上にも区画することも可能で、複数の第一流路は、独立した各吸引キャップまたは一体型の吸引キャップの区画に対し、二つ以上設けることもできる。

また、上記実施形態において、二群に分けたノズル列にそれぞれ異なるインク色が配置されるようにしてもよいが、１つのインクカートリッジ３から供給される二列のノズル列がそれぞれ二群に分けられるようにしてもよい。後者の場合、上記実施形態の構成によって、同じインク色の二列のノズル列の一方から多量にインクが吸引されてしまうことを防止することができる。

また、ノズル列を不均等に二群に分け、二つの吸引キャップ及び二つの第一流路の断面積を異ならせた場合にも、二つの第一流路のいずれよりも、第二流路の流路抵抗を大きく設定することで、本発明を適用することができる。

本発明にかかる画像形成装置の実施形態を示す概念図。本実施形態にかかるヘッドホルダの下方斜め前方からの斜視図。本実施形態にかかる吸引キャップの上方斜め前方からの斜視図。（ａ）は本発明にかかる画像形成装置の第一の変形例を示しているインク排出路周辺の概念図、（ｂ）は第二の変形例を示しているインク排出路の一部を示す概念図。（ａ）は本発明にかかる画像形成装置の第三の変形例を示している継手の第二連通部の断面図、（ｂ）は第四の変形例を示している継手の第二連通部の断面図。本発明にかかる画像形成装置のさらに他の構成を示しているインク排出路周辺の概念図。

符号の説明

１画像形成装置
２ヘッドホルダ
３インクカートリッジ
４廃液手段
５記録ヘッド
６ノズル
１１吸引力発生手段
１２インク排出路
１５吸引キャップ
１６・１７区画
２１・２２第一流路
２３第二流路

Claims

記録ヘッドに設けられたインクを噴射する複数のノズル群からインクを吸引して排出する廃液手段を備え、同廃液手段が、記録ヘッドに当接し前記各ノズル群ごとに覆うことができる複数の吸引キャップと、これらの吸引キャップに吸引力を生じさせる前記各吸引キャップに共通の吸引力発生手段、および前記各吸引キャップと前記吸引力発生手段とを連結するインク排出路を具備し、同インク排出路が、一端がそれぞれ前記各吸引キャップ内に連通している複数の第一流路部と、これらの第一流路部の他端を合流させて前記吸引力発生手段に連通させる第二流路部とで構成されている画像形成装置において、
前記各第一流路部と前記第二流路部とが継手を介して連通されており、前記継手には、前記第二流路部に連通し、かつ前記第二流路部の一部を構成する第二連通部と、前記各第一流路部を前記第二連通部に対し個々に連通させ、かつ前記各第一流路部の一部を構成する複数の第一連通部とが設けられ、
前記継手の前記第二連通部の少なくとも一部に、前記各第一流路部よりも流路断面積が小さい部分が設けられていることを特徴とする画像形成装置。
前記第二連通部は、中空形状で、その内部に、前記第一流路部よりも流路抵抗を大きくする断面の流路が形成されていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記第二流路部は、チューブで構成され、前記チューブが前記継手の前記第二連通部の外側面に嵌め込まれて接続されることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
前記複数の吸引キャップは、前記複数のノズル群を一括して覆う外周リップ部内を複数に区画して形成されており、これらの各区画に対し前記第一流路部が連通されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の画像形成装置。
前記第二流路部の全長が、前記各第一流路部の全長よりも長く設定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の画像形成装置。
前記第二流路部の少なくとも一部に、前記各第一流路部よりも流路断面積が小さい部分が設けられていることを特徴する請求項１〜５のいずれか１つに記載の画像形成装置。
前記継手の第二連通部の長さを長くすることによって、前記第二流路部の全長が前記各第一流路部よりも長く設定されていることを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。