JP6355477B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェット記録装置に関し、特にチューブポンプを用いて吸引回復動作を実行するインクジェット記録装置に関する。

インクジェット記録ヘッドの吐出口が形成されている吐出口面をキャップで密閉し、キャップに接続されたポンプ等の吸引手段を作動させて、吐出口の内部等から気泡や増粘したインク等を吸引して排出させ、吐出性能を回復させる記録装置が知られている。

特許文献１には、吸引手段としてチューブポンプを用いる記録装置が開示されている。特許文献１のチューブポンプにおけるコロは、ホルダに形成された長孔形状の溝に沿って、チューブを押圧する押圧位置と押圧しない非押圧位置との間を移動可能にホルダに軸支されている。特許文献１の構成では、ホルダの一方向への回転に伴ってコロがチューブを押圧してチューブをしごくことによりポンプ機能を発揮させ、他方向へホルダが回転駆動されたときに非押圧位置へ向かってコロが移動するようになっている。

特開２００２−３６６０４号公報

しかしながら、特許文献１の構成では、長孔形状の溝に沿ってコロが移動するため、他方向へのホルダの回転時に非押圧位置にコロが到達するまでの間に、コロによってチューブが押圧され、ポンプからキャップへ向かう流体の逆流が生じることがある。逆流した流体がキャップまで到達すると、キャップ内のインクに気泡が生じ、この気泡と吐出口とが接触することによって、異なる色のインクが混ざり合う混色が生じることがある。また、吐出口に形成されているメニスカスが気泡によって破壊され、吐出口から気体が流入し、吐出口からインクが吐出されずに気体が吐出されるインクの不吐出が生じることもある。このように、ポンプからキャップへ向かう流体の逆流が生じると、記録媒体に対して所望の色のインクが付与されない場合やインクが付与されない場合等があり画像品質が低下することがある。

本発明は上記課題に鑑みなされたものである。そして、その目的は、ポンプからキャップへ向かって逆流する流体による影響を抑制することができるインクジェット記録装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係るインクジェット記録装置は、インクを吐出する吐出口が形成された吐出口面を有する記録ヘッドと、前記吐出口面を密閉可能なキャップと、前記キャップの内部を負圧にするためのチューブポンプと、前記キャップと前記チューブポンプの間に配され、底面及び該底面と対向して設けられた可撓性部材とを有する緩衝部材と、前記キャップと前記緩衝部材を接続する第１流路と、前記緩衝部材と前記チューブポンプを接続する第２流路と、を備えるインクジェット記録装置であって、前記緩衝部材は、前記第１流路と前記第２流路を連通可能な流路溝が前記底面に形成されていることを特徴とする。

上記構成によれば、キャップとチューブポンプとの間にチューブポンプからキャップへ向かう流体を収容可能な容積を有する緩衝部材を設けることによって、チューブポンプからキャップへ向かう流体を緩衝部材に収容し、逆流による影響を抑制することができる。

インクジェット記録装置の内部構成を示す斜視図である。 インクジェット記録装置の内部構成を示す断面図である。 回復装置の構成を説明するための図である。 （ａ）及び（ｂ）はバッファの構成を説明するための図である。 ポンプの構成を説明するための断面図である。

以下に図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

図１は本実施形態におけるインクジェット記録装置（以下「記録装置」という）１の内部構成を示す斜視図である。図２は記録装置１の内部構成を示す断面図である。図１及び図２に示すように、記録装置１は、搬送ローラ２、ピンチローラ３、プラテン４、排紙ローラ５、拍車６、記録ヘッド７、インクタンク８、キャリッジ９、上側ガイドレール１０、下側ガイドレール１１、及び駆動ベルト１２等を含んで構成されている。積載されたシートを１枚ずつ分離するシート自動給送装置（不図示）から送り出されたシートＳは、搬送ローラ２及びピンチローラ３に挟持され、これらの回転によって搬送方向（図中ｙ方向）へ搬送され、記録ヘッド７とプラテン４との間へ供給される。キャリッジ駆動モータ１４の駆動力が駆動ベルト１２を介してキャリッジ９に伝達され、これによりキャリッジ９は上側ガイドレール１０及び下側ガイドレール１１に沿って図中ｘ方向へ往復移動する。キャリッジ９には記録ヘッド（インクジェット記録ヘッド）７が搭載されている。記録ヘッド７のシートＳと対向する面（図３に示す吐出口面７２）には、吐出口（図３に示す吐出口７１）が設けられている。キャリッジ９の移動に伴い、記録ヘッド７の吐出口７１から記録信号に従ってインクを吐出させることによって、シートＳに画像等が記録される。記録後のシートＳは排紙ローラ５及び拍車６に挟持され、記録装置１外へ排出される。

記録装置１においては、図１に示すキャリッジ９の位置がキャリッジ９のホームポジションであり、キャリッジ９は記録終了後等にホームポジションに位置するように制御される。ホームポジションには回復装置１３が配置されており、ホームポジションにて記録ヘッド７に対して、記録ヘッド７の吐出口の吐出性能を回復させるための回復動作が実行される。この回復動作には、吐出口からインクを吸引排出させる吸引回復動作、及び吐出口面をワイピングするワイピング動作が含まれる。これらの動作を実行するため、回復装置１３はキャッピング機構およびワイピング機構を含んで構成されている。

図３は回復装置１３の構成を説明するための図である。同図に示すように、回復装置１３は、キャップ３１、バッファ（緩衝部材）３２、ポンプ３３、廃インクタンク３４、及びバルブ３５等を含んで構成されている。

記録ヘッド７の使用状態等の影響によって、吐出口７１に連通するインク流路内に気泡が生じたり、インクの乾燥が進んでインクの濃度が濃くなったりして、一部のインクが画像の記録に適さなくなることがある。このインクを除去する等のために、吸引回復動作が実行される。

詳細は後述するが、キャップ３１によって記録ヘッド７の吐出口面７２を密閉し且つバルブ３５を閉じ、ポンプ３３を作動させキャップ３１内を減圧し、吐出口７１やその周囲のインク等をキャップ３１に引き込んで廃インクタンク３４へ排出させる。この吸引回復動作の後に、ワイパを用いて吐出口面７２を払拭するワイピング動作が実行される。これによって、吐出口７１やその周囲に増粘したインク等が付着していることによって吐出口７１から所望の方向へインクが吐出されない事態やインクの吐出が妨げられる事態などを防止する。

図３に示すように、ここでは、キャップ３１と廃インクタンク３４との間に、バッファ３２及びポンプ３３が設けられている。キャップ３１とポンプ３３とは流路３６によって接続されており、ポンプ３３と廃インクタンク３４とは流路３７によって接続されている。バッファ３２は、キャップ３１とポンプ３３とを繋ぐ流路３６の途中に設けられている。また、キャップ３１は流路３８によってバルブ３５と接続されている。本実施形態において各流路はチューブによって構成されている。

キャップ３１は、不図示の駆動源によって駆動されることによってｚ方向に記録ヘッド７の吐出口面７２を覆い密閉する位置又は吐出口面７２から離間する位置に移動可能に構成されており、吐出口面７２を密閉可能に構成されている。バルブ３５は、不図示の駆動源によって駆動されることによって開閉可能に構成されている。廃インクタンク３４には貫通穴３９が設けられており、これによって廃インクタンク３４は大気開放されている。

図４（ａ）及び（ｂ）はバッファ３２の構成を説明するための図であり、図４（ａ）は斜視図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）に示す線Ｔ−Ｔに沿った断面を示す断面図である。図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、バッファ３２は、ケース４１、凹部４２、流路溝４３、ジョイント部４４、４５、リブ４６、及びフィルム４９を含んで構成されている。

ケース４１は硬質部材であり、ケース４１には略半球状のお椀状の形状を有する凹部４２が形成されており、凹部４２の縁にはリブ４６が形成されている。ジョイント部４４、４５はケース４１の所定の方向における両端部に夫々設けられており、ジョイント部４４はキャップ３１側の流路３６に接続され、ジョイント部４５はポンプ３３側の流路３６に接続される。ここでは、ジョイント部４４、４５はチューブによって構成されている。流路溝４３は、ジョイント部４４とジョイント部４５とを繋ぐ流路であり、凹部４２の底面に一体的に形成されている。フィルム４９は、可撓性を有しており、弛ませた状態にてリブ４６に対して気密に溶着されている。

図５はポンプ３３の構成を説明するための断面図である。ポンプ３３は、コロによって弾性を有するチューブを押し潰しながらコロを移動させることによって、チューブ内の流体を押し出し、押し潰された後のチューブの復元力によってチューブ内を負圧にし、さらに流体を吸引するチューブポンプである。図５に示すように、ポンプ３３は、ベース５１、コロホイール５２、コロ５４、チューブ５６、及びジョイント部５７、５８を含んでいる。

ベース５１は円筒状の形状を有しており、その内部には弾性を有する２本のチューブ５６が収容されている。チューブ５６は、ベース５１の内面をガイド面として、この内面に沿うように配置されている。具体的には、２本のチューブ５６は、ベース５１の２つの円弧状の内面の夫々に沿うように１本ずつ配置されている。各チューブ５６の一端部には、流路３６に接続するためのジョイント部５７が設けられており、他端部には流路３７に接続するためのジョイント部５８が設けられている。

コロホイール５２は軸５０に回動可能に支持されており、不図示の駆動モータに接続されている。本実施形態においては、ベース５１に３つのコロホイール５２が配置されている。３つのコロホイール５２には、ベース５１の内面に沿う長孔形状のスリット５３が夫々形成されている。コロ５４は、自転可能かつスリット５３に沿って移動可能に、コロホイール５２に組み込まれている。スリット５３は、ベース５１の中心である軸５０からスリット５３に嵌合されるコロ５４の回転軸までの距離が異なるように、形成されている。より具体的には、スリット５３の図中に示す矢印Ｃ方向側へ向かうほどコロ５４の回転軸が軸５０に近づき、矢印Ｄ方向側へ向かうほどコロ５４の回転軸が軸５０から遠ざかるように、スリット５３は形成されている。

また、チューブ５６はベース５１の内面とコロ５４との間に配置されており、コロ５４はチューブ５６と当接可能となっている。ここでは、スリット５３が上述のような形状を有するため、スリット５３のＤ方向側へコロ５４が移動すると、コロ５４はチューブ５６を押圧して、移動に伴ってコロ５４のチューブ５６に対する押圧力を増しながらチューブ５６をしごくようになっている。他方、スリット５３のＣ方向側へコロ５４が移動すると、移動に伴ってコロ５４のチューブ５６に対する押圧力を弱めながら、押圧状態を解除するようになっている。即ち、コロ５４は、チューブ５６を押圧する押圧位置と押圧しない非押圧位置との間を移動可能となっている。

次に、記録ヘッド７の吐出性能を回復させるための吸引回復動作について、図３〜５を参照して説明する。

不図示の駆動源からの駆動力によって図３に示すキャップ３１を上方へ移動させ、キャップ３１によって吐出口面７２を覆って密閉し、バルブ３５を開き、大気開放する。不図示の駆動モータを回転させ、コロホイール５２を図５に示す矢印Ａ方向へ回動させる。そうすると、コロホイール５２の回動によって、コロ５４はチューブ５６との間の摩擦力によってスリット５３に沿って軸５０から遠ざかる方向へ移動する。このコロ５４の移動の間、コロ５４はチューブ５６を押し潰し、ポンプ３３は吸引動作と同様に動作するが、バルブ３５を大気開放状態としているため、吐出口７１や吐出口面７２からインク等は吸引されない。この状態においては、チューブ５６はコロ５４によってしごかれ、チューブ５６の内部は負圧状態となっているため、これに接続されているバッファ３２の内部は外部に対して負圧状態となる。そのため、フィルム４９は凹部４２に沿って凹んだ形状となる。

次に、キャップ３１によって吐出口面７２を覆っている状態を維持したままバルブ３５を閉じキャップ３１内を密閉する。コロホイール５２を図５に示す矢印Ａ方向（一方向）へ更に所定量回動させ、コロ５４の移動に伴う押圧によってチューブ５６をしごき、吐出口７１等からインクや気泡を吸引する。

所定量の流体を吸引した後、キャップ３１による吐出口面７２の密閉状態を維持したままバルブ３５を開き大気開放し、不図示の駆動モータの回転によってコロホイール５２を図５に示す矢印Ａ方向へ回動させる。このようにポンプ３３を作動させることによって、キャップ３１内に満たされたインクを、吸引によって流路３６、３７を介して廃インクタンク３４内へ排出させる。この動作中においても、流路３６内は負圧となっているため、フィルム４９は凹部４２に沿って凹んだ形状となっている。この場合であっても、バッファ３２には流路溝４３が形成されており、吸引されたインクの流れを許容する流路は確保されているため、キャップ３１に吸引されたインク等を廃インクタンク３４へ排出することができる。また、この動作中、フィルム４９は凹部４２に沿って凹んだ形状に維持されているため、回復装置１３内を流れる流体の体積を変動させることなく吸引圧及び吸引量を安定して制御できるので、適した条件下にて記録ヘッド７のメンテナンスを行うことができる。

不図示の駆動源によってキャップ３１を下方へ移動させ、吐出口面７２からキャップ３１を離間させる。その後、不図示の駆動モータを回転させることによって、コロホイール５２を図５に示す矢印Ｂ方向（他方向）へ回動させ、チューブ５６との間の摩擦力によって軸５０に近づく方向へコロ５４を移動させる。これによって、コロ５４によるチューブ５６に対する押圧力を徐々に弱めて減少させていきながら、最終的にコロ５４によるチューブ５６に対する押圧状態を解除する。

コロ５４のチューブ５６に対する押圧状態は、チューブ５６のクリープによる吸引性能の変化を抑えるため、及びキャップ３１が吐出口面７２を密閉した状態においてキャップ３１からポンプ３３までの流路３６が密閉状態となることを避けるために解除される。後者について具体的には、流路３６が密閉状態となっていると、周囲の温度変化によって密閉空間内の流体の体積が変動し、これによって吐出口７１のメニスカスが破壊され、吐出口７１からインクを吐出できなくなることがあるので、これを防止するためである。

なお、例えば、経年劣化等によってチューブ５６の復元力が弱まってくると、コロ５４とチューブ５６との間の摩擦力が弱まり、ベース５１に沿って這わされた領域内においてチューブ５６への押圧を解除できないことも考えられる。しかしながら、本実施形態においては、チューブ５６の這い廻しの変化点５９において、コロ５４とチューブ５６とが接触する角度が変化するため、スリット５３に沿って移動させる力がコロ５４に加わる。これによって、チューブ５６の復元力が弱まった場合であっても、コロ５４をスリット５３に沿って移動させ、コロ５４によるチューブ５６への押圧状態を解除することができる。

上述のように、本実施形態においては、その位置ごとに軸５０からの距離が異なる長孔形状を有するスリット５３に沿ってコロ５４を移動させながら、コロ５４によるチューブ５６に対する押圧力を変化させていく。コロ５４によるチューブ５６に対する押圧状態を解除する際には、コロ５４の移動に伴って、コロ５４によってチューブ５６が押圧されている押圧状態から押圧されていない非押圧状態へ徐々に移行させていくこととなる。つまり、押圧状態を解除する際、コロ５４とチューブ５６との相対位置を、チューブ５６を押圧している位置から変更せずに押圧状態を解除することはできない。そのため、コロホイール５２の図５に示す矢印Ｂ方向への回動に伴う軸５０に近づく方向へのコロ５４の移動によって、ポンプ３３においてキャップ３１側に向かって流体を押し出す逆流が生じる。

キャップ３１内にインクが残留している場合、逆流した流体がキャップ３１まで到達すると、キャップ３１内のインクに気泡が生じることがある。キャップ３１内のインクに気泡が生じると、次にキャップ３１によって吐出口面７２を覆った際に、この気泡と吐出口７１とが接触することによって、異なる色のインクが混ざり合う混色が生じることがある。また、気泡と吐出口７１とが接触することによって、吐出口７１に形成されているメニスカスが破壊され、吐出口７１から気体が流入し、吐出口７１からインクが吐出されずに気体が吐出されるインクの不吐出が生じることもある。このように、流体の逆流が生じると、シートＳに対して所望の色のインクが付与されない場合やインクが付与されない場合等があり画像品質が低下することがある。

これを防止するために、本実施形態においては、キャップ３１とポンプ３３との間にバッファ３２を設け、チューブ５６の押圧状態を解除する際に生じるポンプ３３からキャップ３１に向かう流体による影響を抑制する。具体的には、吸引動作時とは逆方向へポンプ３３が回転駆動されることによって流体が逆流すると、バッファ３２のフィルム４９が図４（ｂ）に示す点線のように膨らみ、逆流する流体をバッファ３２内に収容する。詳細は後述するが、ここでは、キャップ３１内にインクが残留している場合であっても、このインクに気泡を発生させないように、バッファ３２を構成することによって、逆流する流体による影響を抑制する。

バッファ３２は、フィルム４９を変形させることによってその容積を変更可能に構成されており、逆流する流体の想定される最大の体積を収容可能な容積を有している。本実施形態において、フィルム４９の変形によるバッファ３２内の体積変動量は９３０立方ミリメートル、ポンプ３３から逆流する流体の体積の最大体積は４５０立方ミリメートル、となるようにバッファ３２及びポンプ３３は構成されている。

ここで、本実施形態にて用いるインクの特性について説明する。インクには界面活性剤やポリマ等が含有されているが、これらの含有量やその種類等によって、起泡性や消泡性が異なることがある。本実施形態においては、比較的泡立ち易く且つ消泡し難い性質を持つインクを用いる。このインクを用いた場合、バルブ３５が開かれており大気開放されている状態で、ポンプ３３の流体の逆流による圧力上昇によってキャップ３１内の圧力と流路３６内の圧力との圧力差が２．１ｋＰａを超えると、キャップ３１内のインクに気泡が発生した。

本実施形態においては、キャップ３１内に気泡が発生する圧力とならないように即ちキャップ３１内に気泡が発生する圧力差未満の圧力差となるように、バッファ３２の構成を決定する。より具体的には、フィルム４９の最大膨張時におけるバッファ３２内の圧力と流路３６内の圧力との圧力差は、概ね１ｋＰａ以下となるように、ケース４１、凹部４２、流路溝４３、及びフィルム４９等のサイズ等を設定してバッファ３２を構成する。このようにバッファを構成することによって、本実施形態のように比較的泡立ち易く且つ消泡し難いインクを用いる場合であっても、流体の逆流によってキャップ３１内のインクに気泡が発生することを防止して、流体の逆流による影響を抑制することができる。

コロ５４によるチューブ５６に対する押圧状態が解除されると、廃インクタンク３４の貫通穴３９によってキャップ３１から廃インクタンク３４に至る流路が大気開放される。

この吸引回復動作の後にワイピング動作が実行される。ワイピング動作においては、不図示のワイパブレードを用いて吐出口面７２を払拭して、吐出口面７２に付着したインクやゴミ等を除去し、吐出口面７２を清掃する。ワイピング動作中、キャップ３１は吐出口面７２から離間している状態である。ワイピング動作終了後には、吐出口７１の乾燥等を防止するために、不図示の駆動源によってキャップ３１を上方へ移動させキャップ３１によって吐出口面７２を覆い、回復動作を終了する。

本実施形態においては、硬質部材であるケースに対して可撓性を有するフィルム部材を溶着して構成されたバッファについて説明したが、バッファの構成はこの構成に限定されるものではない。例えば、袋状のフィルム、ピストン、蛇腹状の容器等、その内部と外部との圧力差によってその容積を変化させることができる構成であればよい。即ち、逆流する流体の体積を吸収し、逆流する流体によってキャップ内のインクに気泡が発生すること等を防止することができるものであれば、バッファの構成は特に限定されるものではない。

本実施形態においては１系統の回復装置を図示して説明したが、複数系統の回復装置や複数の回復装置を用いてもよい。この場合であっても本実施形態と同様に、キャップとポンプとの間にバッファを設け、ポンプからキャップに向かって逆流する流体をバッファ内に収めることによって、逆流する流体による影響を抑制することができる。

１ インクジェット記録装置
３１ キャップ
３２ バッファ（緩衝部材）
３３ ポンプ（チューブポンプ）

Claims (8)

1. インクを吐出する吐出口が形成された吐出口面を有する記録ヘッドと、
   前記吐出口面を密閉可能なキャップと、
   前記キャップの内部を負圧にするためのチューブポンプと、
   前記キャップと前記チューブポンプの間に配され、底面及び該底面と対向して設けられた可撓性部材とを有する緩衝部材と、
   前記キャップと前記緩衝部材を接続する第１流路と、
   前記緩衝部材と前記チューブポンプを接続する第２流路と、を備えるインクジェット記録装置であって、
   前記緩衝部材は、前記第１流路と前記第２流路を連通可能な流路溝が前記底面に形成されていることを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記チューブポンプは、
   前記キャップと接続されるチューブと、前記チューブを押圧する押圧位置と押圧しない非押圧位置との間を移動可能なコロと、を有し、
   一方向へ回転駆動されたときに前記押圧位置へ前記コロを移動させることによって、前記コロによって前記チューブを押圧し前記チューブを変形させ、前記キャップの内部を負圧にし、
   他方向へ回転駆動されたときに前記非押圧位置へ前記コロを移動させることによって、前記コロによる前記チューブに対する押圧力を減少させることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
3. 前記緩衝部材は、前記緩衝部材の内部の圧力と前記第１流路又は前記第２流路の内部の圧力との圧力差によって前記可撓性部材を変形させることによって、容積を変更可能に構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記流路溝は、前記緩衝部材の容積の変動に関わらず流体の流れを許容することを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載のインクジェット記録装置。
5. 前記緩衝部材は、前記緩衝部材の容積が最大となった場合における前記緩衝部材の内部の圧力と前記第１流路又は前記第２流路の内部の圧力との圧力差が、前記キャップの内部のインクに気泡を発生させない圧力差となるように構成されていることを特徴とする請求項３または４に記載のインクジェット記録装置。
6. 前記緩衝部材の最大の容積は、前記チューブポンプから前記キャップへ向かう流体の想定される最大の体積を収容可能な容積であることを特徴とする請求項５に記載のインクジェット記録装置。
7. 前記緩衝部材は端部にリブを有し、前記可撓性部材は前記リブに溶着されていることを特徴とする請求項３から６の何れか１項に記載のインクジェット記録装置。
8. 前記流路溝は前記底面に一体的に形成されていることを特徴とする請求項４から７の何れか１項に記載のインクジェット記録装置。

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