JPH0126343B2 - - Google Patents

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JPH0126343B2
JPH0126343B2 JP56155209A JP15520981A JPH0126343B2 JP H0126343 B2 JPH0126343 B2 JP H0126343B2 JP 56155209 A JP56155209 A JP 56155209A JP 15520981 A JP15520981 A JP 15520981A JP H0126343 B2 JPH0126343 B2 JP H0126343B2
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Seiko Epson Corp
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Publication date
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Priority to US06/763,324 priority patent/US4577203A/en
Publication of JPH0126343B2 publication Critical patent/JPH0126343B2/ja
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Ink Jet (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は記録媒体に直接的にインクを噴射し記
録を行なうインクジエツト記録装置に関する。
従来インクジエツト記録装置に関しては多くの
方式が考案されているがその中で必要時のみ選択
的にインクを噴射し記録を行う方式(特開昭51−
35231号等に記載されたもの等)は装置の筒略さ
等から注目すべき記録方式である。しかしながら
従来より多くの改良が試みられてきたにもかかわ
らず信頼性の面での不備が解消されず実用化の領
域に達していない。また一部実用化されているも
のも取り扱いの面で大きな制約であり満足すべき
ものとなつていない。この原因となつているのは
2つの大きな問題即ち気泡に関する問題及び目づ
まりについて決定的な解決策が見出されていない
点にある。気泡に関しては上記特開昭51−35231
号等に記載されている記録原理からも理解される
ようにインクの圧力を高める圧力室内に気泡が混
入すればインク噴射が正常に行なわれないのは明
らかでありまた目づまりに関しては本方式に限ら
ずインクジエツト記録全般に渡る問題であるが特
に本方式に於てはノズルの断面積が比較的に小さ
いことから一層解決が困難である。従来これらの
点に関して試みられている対応策について説明す
るとまず気泡に関しては、インクの初期充てん時
あるいはインク交換時(カートリツジ式等)等外
部から混入する気泡の除去については比較的多く
の改良がある。代表的なものはインク循環によつ
て気泡を取り除くもの(特開昭54−159227号及び
同54−160242号等)インクの流路途中に気泡除去
装置(特開昭51−88224号)を設けたもの等があ
る。また内部発生的に生ずる気泡(主としてキヤ
ビテーシヨンによるもの)についての対策は特公
昭53−20882号にあるがほとんど考慮をはらわれ
ていない。また目づまりに関しては、インクの改
良、ノズル部へのふた、万一の目づまりの場合の
強制解除手段(実開昭54−66853号)等が見られ
るが以下に述べる様にいずれも不満足であること
が判明した。
発明者は上記の2つの大きな問題を解決するた
めに記録装置がおかれるあらゆる条件を設定し鋭
意解析を進めた結果、気泡の混入と目づまりに関
して次の諸点についての対応がなされなければ完
全解決は不可能であるという結論に達した。即ち
気泡が混入する原因として先にも述べた通り外的
要因によるものの他に従来余り考慮されていない
キヤビテーシヨンによる内部発生的なものがある
がこのキヤビテーシヨンに関してはインク中の微
小気泡が問題であることが判明した。一般にキヤ
ビテーシヨンは高い負圧によつて起るが、微小気
泡が存在する場合その限界となる負圧は極端に低
くなる。従つてインクが噴射された直後の小さな
負圧によつても十分キヤビテーシヨンが起り得る
状態となつている。これはインクを噴射する記録
ヘツドの大小、形等により差異はあるものの必ら
ず起り得るものである。またこの微小気泡が存在
する原因としてはインク中に溶解している空気
(主として酸素及びチツ素)が大きな役割を果し
ている。即ち水性インクの場合20℃に於ては第1
図に示すように水中に1.6%の空気が溶け込んで
おりしかもこの溶解度は温度が高くなるほど小さ
くなる。即ち記録中に温度が低温から高温へシフ
トすると溶解していた空気は微小気泡となつてイ
ンク中に析出するのである。前述のインク循環に
よる方法はインク交換時等の大きな気泡について
は効果はあるものの気泡混じりのインクをタンク
に回収すれば微小気泡を生じさせるもととなつて
しまう。またそうでなくてもインクに振動等の刺
激を与えること自体が微小気泡発生のもととな
る。また前記の気泡除去装置は比較的大きな気泡
は捕獲できるものの直径数μmという微小気泡に
対しては余り効果がなく、またキヤビテーシヨン
対策として前記の特公昭53−20882号に記載され
たものはインク中の酸素を取り除いてしまうもの
であるが、依然としてチツ素はインク中に溶存し
温度変化によつて微小気泡を生じることは明らか
である(酸素のみを取り去つても体積比で2/3は
チツ素が溶け込んでいる。第1図参照。)従つて
記録装置がどのような条件におかれても安定した
記録を行うためにはこの点についての考慮が必要
である。
次に目づまりについて蒸発しにくいインクの改
良等が行われているが、記録後の印字速乾性とは
矛盾する要素が強く解決されていない。またノズ
ル前面への湿式あるいは乾式のフタ等の改良があ
るがいずれも高温状態では常温に比し著しく効果
が落ちる。さらに注意すべきは記録ヘツドのノズ
ル部もさることながら、記録ヘツドへとインクを
導くインク導管は一方では記録ヘツドの移動につ
れて自在に動くフレキシビリテイが要求されるた
め高分子材料で構成される。ところがこれらの高
分子材料はもつとも性能が良いとされる塩化ビニ
リデン系統の樹脂でも必ず壁面を通してのインク
の蒸発が起り得る。特に高温状態では著しく、例
えノズル部からの蒸発が押えられても、この導管
からの蒸発により結果的に目づまりを起してしま
う。
さらに1度目づまりを起したものは前記実開昭
54−66853号等の強制排除手段をもつてしても極
細のノズル部を完全回復させることは困難でイン
クの飛行の直線性等が損われる。さらには前記導
管の壁を通しての空気が透過し導管中インクを飽
和状態にするのでいずれにしても初期状態での記
録は安定しないことがあり得る。
以上に述べてきた様に従来の改良ではまだまだ
不満足な点が多く本発明はこれらの欠点をすべて
解決すべくなされたものであり、本発明の目的は
長時間経過後も、低温、高温状態で放置されても
インクジエツトヘツドの目づまりが起こらないイ
ンクジエツト記録装置を提供することである。
以下図面に基づいて本発明の説明をする。第2
図は本発明の記録装置の略構成例を示したもので
あり図に於て1は記録ヘツド、2はインクタンク
(カートリツジ等)、3はインクタンク2から記録
ヘツド1へインクを導くインク導管である。この
インク導管3の途中には切換弁4が設けられ、一
方は大気5へ他はインクタンク2へと接続されて
いる。さらに記録ヘツド1前面には記録装置の適
当な位置に於てノズル部10と係合する如く設け
られた空間部をもつたインク吸入ふた6が配置さ
れ導管7を通じてポンプ8を介して廃液タンク9
へと結合されている。かかる構成の記録装置の動
作を説明するに先だち記録ヘツド1について詳し
く述べる。
記録ヘツド1の構成は第3図aに示す如くガラ
ス基板21の両面にエツチングによつて複数の圧
力室22、ノズル23等の溝を形成し、これらの
圧力室22にインクを導く比較的内容積の大きい
インクリザーバー部24を介してパイプ15から
インクが供給される構造である。このヘツドの構
造をもう少し詳しく述べると、両面に溝の形成さ
れたガラス基板21と同一の厚みのガラス片25
を第3図bに示すように並置し、この両側から振
動板(可撓壁)となる比較的薄いガラス板26及
び27を融着等の方法で接着する。このときガラ
ス基板24とガラス片25及びガラス板26,2
7で作られる空間がリザーバー24を形成する。
従つてこの空間はエツチングで作られた圧力室2
2、ノズル23等の10〜数100μmの深さの溝部分
に比し、十分容積が大きい。尚リザーバー部の一
方は栓16により閉じられる。さらにリザーバー
24と圧力室22の間にエツチングによるフイル
ター部29も同時に形成することもできる。振動
板26及び27の上方(圧力室22に対応する部
分)には圧電素子(図示せず)が配され電気パル
スに応じてインクがノズル23から噴射される。
そしてインクの充填性を良くするために円形の圧
力室22の前後にインクの流れを矢印の如く壁面
に沿わせるような島状の突起28を設けることも
できる。
次に第4図にて吸入ふた6が記録ヘツド1のノ
ズル部23と係合する様子を示す。吸入ふた6は
空間部6aを有し矢印方向に移動する構造となつ
ており必要に応じノズル部23に密着的に係合
し、さらにこの空間部は導管7と接続している。
また第5図に示す様にヘツド1を保護する目的で
設けられたヘツドカバー11の前面に密着的に係
合する空間部6a′を有する吸入ふた6′も同様の
目的を達することができる。
以上第2図、第3図、第4図に基づいて本発明
の記録装置の動作を説明する。記録を開始しよう
とする味(記録ヘツド1へのインク初期充てんあ
るいはインクカートリツジ2交換時を含む)記録
ヘツド1は吸入ふた6が設置されている位置に移
動し、空間部6aがノズル部23周囲に密着係合
する。
しかる後切換弁4を記録ヘツド1とインクタン
ク2が接続される如く切換えて、ポンプ8を作動
させる。導管7を通じて空間部6aは負圧となり
インクタンク2からインクを吸入し始めやがて記
録ヘツド1のインクリザーバー部24、圧力室2
2、ノズル23がインクで満たされる。気泡を除
き完全な充てんを期すため少し余分にインクを吸
入し廃液タンク9へと廃棄する。このような負圧
によりノズル部23からインクを吸入する方法は
インクタンク2側を加圧しノズル部23よりイン
クを押し出す方法に比べ、インクリザーバー2
4、圧力室22内にインクが滞留しにくく、スム
ースな充てんが可能であり気泡も効率良く排出で
きる。なおノズル23部より余分に消費されるイ
ンクは1c.c.以下でよくほとんど無駄にならない。
このように記録ヘツド1内が完全充てんされた後
記録ヘツドは図示しないキヤリツジ等で記録位置
へと導かれ記録を開始する。さて記録が終了する
と記録ヘツドは再び吸入ふた部に移動し、切換弁
を大気側5に切換える。ここでポンプ8を作動さ
せ、導管3−2を通じて記録ヘツド1へと空気を
吸い込む。この動作で導管3−2及び記録ヘツド
1内のインクは吸入キヤツプ6から導管7、ポン
プ8を通つて廃液タンク9に廃棄され、記録ヘツ
ド1及び導管3−1内にはインクが全く存在しな
い状態となる。以上の動作で記録ヘツド1内には
全くインクが残つていないためどのような環境条
件下におかれても目づまりの心配は全くなく、ノ
ズル23付近にも染料のカス等微小ゴミが付着せ
ず、常に安定したインクの飛行を保障できる。上
記に於て切換弁4はインクタンク2と記録ヘツド
1を接続するインク導管3の途中に設けられ、イ
ンク導管3を導管3−1及び3−2に分割してい
るが、これはインク導管3−2部分は記録ヘツド
1の動きに追従してフレキシブルに動く必要があ
り従つて高分子材料で構成されるため、この部分
からのインク蒸発及び空気流入はさけられない。
故に記録ヘツド1のみならずこの導管3−2部分
からもインクを抜き取ることが好ましいためであ
る。なお導管3−1部分は動く必要がないためス
テンレス等の金属で構成できるため、蒸発等の心
配は全くない。この排出動作で消費されるインク
量は導管3−2部分が内径1mm、長さ500mmとし
て約0.4c.c.記録ヘツド1内部(リザーバー部+圧
力室+ノズル部)が約0.1c.c.合計で約0.5c.c.であり
ほとんど無駄にならないと言える。ここで再び記
録を開始しようとする時は弁4が切り変わつて前
記のインク充てん動作を行なう。
以上のようなインク排出・吸入充てん動作によ
り目づまりは全くなくすことができる。また気泡
に関しても初期充てん時インクタンク交換時、あ
るいは不意の衝撃等により、ノズル23から入り
込んだ気泡等に関しては、吸入動作により気泡の
追い出しが確実にできる。しかしながらインク中
に溶存している空気に関してはなお別の配慮が必
要である。即ち前にも説明した様にインク中の空
気を完全に取り除いておく必要があり、このため
にはインクを完全脱気状態にする必要がありかつ
この状態を長時間保持する必要がある。従つて第
2図のインクタンク2は外気に対して遮断されて
いなければならない。このため本発明では第6図
に示された様なアルミ箔を他の高分子フイルム
(ポリエチレン、ナイロン等)とラミネートした
袋31に導管3−1先端に設けられた針状パイプ
32と接続可能なゴム等の部材33が設けられた
インクカートリツジを使用している。一般に蒸発
率あるいは空気透過率の極く低い材料として塩化
ビニリデン樹脂が知られこれを用いた積層フイル
ムが実用化されており、これらの材料を用いたイ
ンクカートリツジを構成している従来例がある。
しかしこれらの材料に於ても特に高温状態では空
気透過係数が著しく上昇してしまう。理論的にも
気体透過係数PはP=P0sxp(−E/RT)(E:
活性化エネルギー、T:絶対温度、R:気体定
数)の如く温度依存性があり、温度が高くなるほ
ど大きくなる傾向がある。一例として塩化ビニリ
デン樹脂を用いた複合フイルムの中で商品名“サ
ラネツクス#26”((株)旭ダウ製、約60μm厚)を例
にとると、例えば酸素透過量は7c.c./m2
24hr.1atm(常温)であり、第5図に示した形状
(例えば表面積200cm2、内容積200c.c.の水性インク)
に於て約40日程度でインクは完全に飽和状態とな
る。これが高温(65℃)になると数倍〜10倍さら
に透過率が大きくなり長期保存に耐えない。そこ
で本発明では数μmのアルミ箔をラミネートした
袋を用いた。アルミ箔は数100Åの蒸着膜程度で
もかなり透過係数を低下させることができるがピ
ンホールの存在などから数μm程度の薄膜がより
望ましい。数μm程度のアルミ箔では透過係数及
び蒸発率(水蒸気透過率)はほとんど0とみなさ
れ長期保存に耐える。たゞし数μmのアルミ箔は
袋とした場合剛性が高くなるので第6図に示した
様な表面積の比較的大きい偏平な密閉袋を構成す
る必要がある。即ちインク消費に伴つて袋が無理
なく徐々につぶれていくことが必要であるから自
在に変形できるような形をとり得ない。前述した
インク抜き、充てんシステムと共にこの様なイン
クタンク(カートリツジ)の構成が必要不可欠で
ある。
次に本発明をより具体的に説明するため第7図
に上述の本発明の構成をシリアルプリンターに応
用した実施例を示す。34はプラテン、35はヘ
ツド、36はキヤリツジでヘツド35を支持し、
2本の案内軸37,38に沿つてプラテン34に
平行に図示しないモーターおよび駆動ベルトによ
り駆動される。プラテン34に記録紙を装着し、
キヤリツジ36を上述の如く駆動しながら印字を
行うと前述のヘツドは24ノズルを有しているの
で縦24ドツト構成の文字、画像の記録が行われ
る。このようにキヤリツジ36がプラテン34に
対向して駆動される範囲39を記録ポジシヨンと
すれば、前述したようにヘツド35へのインク充
填、インク抜きを行う位置40としてホームポジ
シヨンが設けられている。ホームポジシヨン40
ではこのような色々な動作を行うための装置が配
されている。即ち、必要に応じてヘツド35のノ
ズル面をクリーニングするためのブラシ41、こ
れは、ノズル面に紙粉等のホコリが付着したとき
ヘツド35をホームポジシヨン40のブラシ41
部に到らせ、このブラシ41を回転させノズル面
のホコリを取去する。42は第2図、第4図で示
したと同様の吸引キヤツプであり、ヘツド35が
この吸引キヤツプ42の位置にきたとき、必要に
応じてノズルへのキヤツプの着脱ができるように
なつている。43は第2図で示した切換弁4、ポ
ンプ8及びそれらの駆動機構をまとめたインク系
ブロツクである。このインク系ブロツク43の詳
細は後述するので、ここでは図の如く立方体のブ
ロツクで示す。吸引キヤツプ42とインク系ブロ
ツク43間はインク又は空気の吸入のための導管
44が設けられている。第2図からも理解される
であろうがこの導管44はインク系ブロツク43
内のポンプに接続されている。45はインクタン
クである。ここでのインクタンク45は第2図の
インクタンクと廃液タンクが一体で構成されてい
る。又このインクタンク45からは第2図で示し
たと同様インク系ブロツク43の切換弁、ポンプ
への導管、さらにはインク系ブロツク43からヘ
ツド35への導管などが配設されているが、ここ
ではこのような細部の構成は省略した。
次にこのシリアプリンターの動作を説明すると
休止中はキヤリツジ36はホームポジシヨン40
にありヘツド35のノズル面は吸引キヤツプ42
でキヤツプされヘツド35内のインクは抜き取ら
れた状態にある。プリンターの電源を投入すると
前述したようにインク系ブロツク43が動作して
ヘツド35にインクを充填し、印字指令を待ち、
印字指令とともにキヤリツジ36は印字ポジシヨ
ン39へ移動し指令に従つて記録を行う。プリン
ターの電源が切られると、キヤリツジ36は、ホ
ームポジシヨン40に移動し吸引キヤツプ42で
ヘツド35のノズル面をキヤツプする。ここで引
き続いてヘツド35内のインクを抜き取つても良
いのであるが、インク抜き→インク充填の動作を
1回行うと消費するインク量は約1〜2c.c.であり
1日1回程度であればそれ程問題となる量ではな
いが、1日に頻繁に電源をON−OFFする場合は
やはり無視できない消費量になる。そこでここで
はインクによるノズル目づまりにいたる条件を検
討し、目づまりする危険性が認められた時点で始
めてインク抜きを行う方式を採つた。この動作の
詳細については後述するが、その概要は、プリ
ンターの電源OFF後、又は印字動作終了後、あ
る一定時間経過した場合と、ある温度以上の高
温プリンターがさらされた場合と、ある温度以
下の低温にさらされた場合の少くとも1つの条件
にいたつた場合にインク抜きを行うものである。
その理由は当然長期間放置されるとインクの水分
が蒸発しノズルに目づまりを引き起すので上記
の条件が必要で、具体的な時間としては、非常に
安全を見込んで1日〜1週間位に設定すれば良
い。例えば1日に設定しても毎日プリンターを作
動させる場合にはインク抜きによるインクのロス
はないので実用上差しつかえない。次にインクの
蒸発は常温下ではインク内の湿潤などの効果で蒸
発は非常に少く押えられるが、高温下では、これ
が大きく加速される。そこで上記の条件として
50〜60℃以上の高温下でインク抜きをする。上記
の条件は,と違つてインクの凍結温度以下
になると、ヘツドその他に充填されているインク
が凍結して、ヘツドや導管等の波壊の恐れがでて
くる。従つてインク凍結温度以下になる恐れのあ
るときにはインク抜きを行つて安全を期すのであ
る。
以上述べてきたような動作を確実に行うには、
キヤリツジ36が確実にホームポジシヨン40の
所定の位置になければならないので、これを検出
するセンサーが必要である。これは第6図では図
示しないが市販のリードスイツチや、光電変換な
どで実現できる。さらにタイマー、温度センサー
も必要となるが、後述する。
次に第8図、第9図に第7図で示したインク系
ブロツク43の詳細を、さらに第10図、第11
図に切換弁、ポンプの詳細を示す。第8図はイン
ク系ブロツクの側面図であり、46は直流モータ
ーで切換弁、ポンプの動力源である。作動時間が
短く、耐久性など問題にならないから安価なモー
ターで十分である。47は直流モーター46の回
転軸に取りつけられた歯車で直流モーター46の
回転を以下の歯車列48,49により減速して作
動車50に伝達される。この作動車50の一方の
面には切換弁55を作動させるためのピン51が
又他方の面にはポンプ60を作動させるためのピ
ン58が取りつけられている(第8図参照)。作
動板が回転するとピン51は一点鎖線61を中心
に動き、切換弁作動レバー52と係合する。この
切換弁作動レバー52はその軸53を中心に回転
可能になつているが、切換弁作動レバー52の他
端に取りつけられた引張りバネ54によりその静
止位置が規制され図の如く、ピン51との係合部
が作動車50の中心軸位置になつている。又切換
作動レバー52の他端にはピン59が取りつけら
れていて、このピン59は切換弁55のスライダ
ー56に設けられた開口57に係合する。切換弁
55の詳細な構造は第9図で説明するが、スライ
ダー56の動きによつて流路の切換えができるよ
うになつている。ここで直流モーター46が作動
し、作動板50が矢印62の方向に回転するとピ
ン51が切換弁作動レバー52と係合し、これを
矢印63の方向に回転する。この切換弁作動レバ
ー52の回転はピン59によりスライダー56の
開口57端面を押しスライダー56を矢印64の
方向に移動せしめ切換弁55の流路切換えを行
う。又モーター46を逆転させ作動板50を矢印
62と逆方向に回転させるとスライダー56は矢
印64と逆方向に移動し切換弁55の流路を元の
状態に切換えられる。こうして直流モーター46
を作動させ、その回転方向により切換弁55の切
換えを行う。なお作動板50が回転を続けるとき
最初の1回転でピン51により切換弁作動レバー
52を通じてスライダー56を移動させるが、ス
ライダー56は外力がなければその位置を保持す
るので次の回転からは切換弁作動レバー52のみ
を作動させるだけである。ピン51とレバー52
の係合を断つとバネ54により図のようにレバー
52は中心位置にもどされるがピン59と開口5
7には逃げがありスライダーが戻されることはな
い。
作動板50はポンプ60も作動させるが、第8
図と逆の側面になるので、ポンプ作動部のみを第
9図に示す。作動板50にはピン58が取付けら
れ、このピン58はピストン軸66に固着された
ピンフオロワー65の溝67と係合している。こ
の溝67は図の如くピストン軸66の軸方向と直
角方向に形成されていて、作動板50の回転によ
つてピン58は一点鎖線68に沿つて動きピンフ
オロワー65を作動させピストン軸66を矢印6
9のように往復運動させる。ポンプ60はその内
部構造を第11図に示すが、このピストン軸の往
復運動によりポンプ機能を発揮するようになつて
いる。なお作動板50はその回転方向にかかわら
ずピストン軸66を駆動することはいう迄もな
い。
上述のように本実施例では一個のDCモーター
46により切換弁55とポンプ60の作動を行う
ものであるが、これによつてヘツドのインク充填
とインク抜きの方法について説明する。インク充
填を行う場合は切換弁55はヘツドとインクタン
クを接続する方向になければならない。この方向
を第8図で、切換弁55のスライダー56が矢印
64と反対方向に押された状態であるとすれば、
DCモーター46を作動板50が、矢印62と反
対方向に回転する方向に作動させる。すると、作
動板の最初の一回転でスライダー56が矢印64
と反対方向へ移動せしめられ、ヘツドとインクタ
ンクの導管を接続し、引き続く作動板50の回転
でポンプ60が駆動され、インクタンク内のイン
クをヘツドへ吸引して充填を行う。次にインク抜
きを行う場合はDCモーター46を上と逆方向へ
回転せしめ、作動板50を矢印62の方向に回転
させ、スライダー56を矢印64の方向に移動し
ヘツドの導管を大気と接続し、引き続く作動板5
0の回転でポンプ60を作動させ大気中の空気を
ヘツドに吸引してヘツド内のインクを空気と置換
してインクを抜き取る。以上の如く第2図で示し
たと同じ機能が発揮できることが理解されよう。
第10図は切換弁の内部構造を示す断面図であ
る。70はゴムで成型されたパツキンでパツキン
ホルダー71に保持され、スライダー56内に装
着されているが、スライダー56とパツキンホル
ダー71間にバネ72が入つていてパツキン70
を切換弁55本体の内壁に押しつけられている。
この内壁にはヘツドへの導管に接続される流路孔
73、タンクへの導管に接続される流路74、さ
らに大気へつながる流路孔75が設けられてい
る。さらにこれらの流路孔73〜75はスライダ
ー56の移動方向に直線状に配置され、流路孔7
3と流路孔74との間隔と流路孔73と流路孔7
4との間隔がほゞ等しくなつている。又パツキン
70にはくぼみ76が形成されており、スライダ
ー56が図の如く最右端にあるときパツキン70
のくぼみ76が流路孔73と流路孔74を接続す
る如き大きさ及び配置になつている。スライダー
75が図で左側へ移動されるとパツキン70も同
様に左側へ移動し、そのくぼみ76は流路孔73
と流路孔75を接続するように切換えられる。従
つてスライダー56の移動量を相隣る流路孔の間
隔にとり、スライダー56を右側へ移動すれば流
路孔73と流路孔74が接続し、ヘツドとタンク
の導管が接続され、左側へ移動すれば、流路孔7
3と流路孔75が接続され、ヘツドへの導管が大
気へ接続される。従つて前述した切換弁の機能が
発揮される。なお大気への流路孔75の外壁側に
エアーフイルター77を設けることによつて大気
中のホコリやゴミをヘツドへ導入する危険を避け
ることができる。
第11図はポンプ60の内部構造を示す断面図
であり、ポンプ60の内部はシリンダーになつて
いて、ピストン78がピストン軸66に固着され
シリンダー内部を摺動する。従つてピストン軸6
6が上下に往復運動することによりシリンダー内
部81は加圧、減圧が繰返される。79,80に
は夫々互に逆方向の一方向弁装着されており、7
9はシリンダー内部81が減圧されたとき外部か
ら内部81へ通ずる一方向弁であり、80はシリ
ンダー内部81が加圧されたとき、内部81から
外部へ通ずる一方向弁である。一方向弁の具体例
はゴムやボールなどを利用したものが一般によく
知られているので、ここでは省略する。このポン
プ60はピストン軸60を上下に往復運動させシ
リンダー内部81を加圧、減圧を繰返し一方向弁
79の外部口82から吸入し、一方向弁80の外
部口83へ排出する動作を行いポンプ機能を発揮
する。従つて、外部口82を第7図の吸引キヤツ
プ42に導管を介して接続し、外部口83を廃液
タンクに導管を介して接続すれば前述の機能をも
たせることができる。
次に第12図は第7図で示したシリアルプリン
ターの電気回路を含む構成ブロツク図であり、8
5はプリンターのメカニズムであり86はプリン
ターメカニズム85を制御する電気回路であり、
商用電源を電源に作動する。通常一般のプリンタ
ーは以上の構成のみで成り立つているが、本実施
例では、前述の如く、電源OFF後にヘツドのイ
ンク抜きを行うなどインク系ブロツクの動作を行
うために87で示すインク系回路を設け、充電可
能な電池88で動作させる。電気回路86はここ
で説明する必要はないので以下第12図〜第14
図にもとづきインク系回路87を詳述する。
第13図はインク系ブロツクの動作のフローチ
ヤートで第13図Aはインク排出時、第13図B
はインク充電時である。第13図Aの動作を簡単
に説明すると、印字停止又はプリンターの電源ス
イツチがOFFになるとインク系回路のタイマー
がスタートするとともにキヤリツジがホームポジ
シヨンになければキヤリツジモーターを駆動し、
ホームポジシヨンに戻し、ヘツドノズル面に吸引
キヤツプでキヤツプして待期する。そしてタイマ
ーが50時間経過するか、気温が許容温度範囲外
(ここではt<−10℃ort>60℃)になるかどうか
を監視し、この条件になつたときインク抜き動作
に入るが、安全のため、再びキヤリツジがホーム
ポジシヨンにあるかどうかを見て、ホームポジシ
ヨンにない場合はキヤリツジモーターを作動さ
せ、ホームポジシヨンに戻し、直流モーターを作
動板が左回転するように30秒間作動させる。この
最後の30秒間の直流モーターの作動で切換弁とポ
ンプを駆動してインク抜きを行うことは前述の説
明で明らかであろう。
第13図Bの動作は、電源スイツチがON又は
印字不良時に操作されるPurgeスイツチがONに
なつたとき、切換弁が大気側か、タンク側かを見
て夫々によつてタイマーの設定時間を変え、作動
板が右回転するように直流モータを前記タイマー
設定時間だけ駆動する。この意味は切換弁が大気
側にあるときはヘツド内はインク抜きがされてい
るし、切換弁がタンク側にあるときはインク抜き
がされていないため、前者の場合は最初から再充
填する必要があり直流モーターを20秒駆動し、後
者の場合は、ヘツド内のインクは抜きとられてい
ないので若干リフレツシユすれば良い。そのため
直流モーターは2〜5秒と短時間のみ駆動され
る。その後吸引キヤツプを解除して直流モーター
をOFFにしキヤリツジを印字位置に移動させる。
第13図Bのインク充填の動作は電源がONの
ときであり第12図のプリンタ回路86に含まれ
るので、以下第13図Aを実現するための回路構
成を第14図で説明する。図において90は発振
器と分周器とで構成されたタイマーで、分周段選
択端子91がHighのとき100時間周期の出力が得
られ、Lowのとき30秒周期の出力が得られるよ
うに設定されている。92は温度検出端子で、そ
のセンサーとして、フエライトのキユリー温度を
利用した感温磁性材料とリードスイツチを組合せ
たサーマルリードスイツチで2点温度設定型を用
い、−10℃以下と60℃以上でメーク、それ以外で
ブレークのいわゆるメーク・プレーク・メーク型
のセンサーを用いている。93は直流モーター駆
動端子で、ここで駆動される場合は作動板が左回
転するインク抜き動作のみである。インク充填の
ための駆動回路はメインのプリンタ回路に組み込
まれている。94はキヤリツジのホームポジシヨ
ン検出端子で、ホームポジシヨンに到るとブレー
クになる。95はキヤリツジモーター駆動端子
で、キヤリツジをホームポジシヨンに移動させる
目的である。96は電源スイツチの検出部で、電
源ONのときは12Vが印加され、OFFのときは
12Vがダウンする。97は電池のスイツチ回路で
ある。電池は充電可能な二次電池でプリンタの電
源が入つているときは充電され、電源がOFFに
なるとこの電池を電源に以下の動作を行う。12V
が印加されているときはタイマー、FF1,FF4
はリセツトされていてタイマ90は作動せず電池
スイツチ回路97はONになつている。12Vがダ
ウンすると、タイマーがスタートする。又キヤリ
ツジがホームポジシヨンにないとき端子94はメ
ークでFF5のがLowとなり端子95、即ちキ
ヤリツジが駆動される。50時間経過しタイマー9
0の出力がLowからHighになるとFF1がセツト
されタイマー90は30秒出力に切換る。端子92
がメーク状態になつたときも同様FF1がセツト
されタイマー90は30秒出力に切換わる。(第1
5図タイミングチヤート参照)タイマー90出力
の次の立上りでFF2がセツトされ、もしキヤリ
ツジがホームにないときはFF2によりFF5がセ
ツトされキヤリツジをホームに戻す。タイマ90
の出力の次の立上り時点即ちFF3がセツトされ
た時点でキヤリツジがホームにないときは(30秒
間キヤリツジモーターを駆動してもホームにこな
いとき)FF6がリセツトされFF4がセツトされ
回路はパワーダウンモードとなりインク抜きは行
わない。キヤリツジがホームにあるときは、FF
6はリセツトされず、FF−3セツトされてが
Lowの間直流モーターが駆動される。次のタイ
マ90出力の立下がりでFF3はリセツトされて
直流モーターはOFFとなり同時にFF4がセツト
されるためそのがLowとなり電池スイツチ回
路97がOFFとなる。上述の如く第14図の回
路は第13図Aのフローチヤートの作動を行う。
なおタイマーの作動は外部的にも行うことが可能
で、電源遮断時以外にもスタートさせることで、
例えば印字を停止したときにスタートさせて印字
停止から(電源が投入されていても)50時間後に
インク抜きを行なうことができる。
以上本発明の実施例について述べてきたが本発
明はここで示べた実施例に限定されるものではな
く例えばシリアルプリンター以外への応用、ポン
プ、切換弁の変形、インク抜き設定条件の変更、
他の型式のインクジエツトヘツドへの応用など本
発明の主旨を逸脱しない範囲で改良、変形は全て
本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
本発明は、所定の温度以下の低温状態又は所定
の温度以上の高温状態を検知した時に吸引手段を
作動させて噴射ノズル内のインクを吸引し、ヘツ
ド内のインクを除去するので、インクが凍結する
様な低温環境においてインクの凍結時の体積膨張
でヘツドが破損されることを防止でき、また、イ
ンクが蒸発し易い高温環境下においても、目づま
りを防止できるもので、非使用時(保管、運搬時
等)にさらされる可能性の高い低高温環境下にお
いてプリンタが使用不可能となるダメージ、ある
いは機能の劣化を受ける事を防止できるという優
れた効果を有する。
さらに、電源OFF後でも、所定時間経過後あ
るいは上述した高低温状態においては、充電可能
な二次電池の電力により温度検出手段等に電力を
供給し、吸引手段を作動させて噴射ノズル内のイ
ンクを吸引しヘツド内のインクを排出するので、
ヘツドが破損又は目づまりが生じ易い条件にさら
された場合には、電源が切られた状態においても
確実にヘツド内のインクが自動的に抜かれ、プリ
ンタに致命的な損傷が生ずる事を確実に防止し、
目づまりも防止できるという顕著な効果を有す
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は水に溶解する空気の量を温度をパラメ
ーターとして示した図である。第2図は本発明の
一実施例の記録装置の略構成例を示す。第3図は
本発明に用いられた記録ヘツドの構造を示す。第
4図、第5図は本発明の実施例となる吸入キヤツ
プを示す。第6図は本発明のインクタンクの一実
施例を示す。第7図は、本発明をシリアルプリン
ターに応用した実施例を示す。第8図、第9図は
本発明のインク系ブロツクの一実施例を示す。第
10図は本発明の切換弁の実施例を示す。第11
図は本発明のポンプの実施例を示す。第12図は
本発明の実施例の構成ブロツク図である。第13
図は本発明の実施例のインク系ブロツクの動作フ
ローチヤートを示す。第14図は本発明の実施例
のインク系回路図を示し、第15図はそのタイミ
ングチヤート図である。 1…インクジエツトヘツド、2…インクタン
ク、3…インク導管、4…切換弁、8…吸入ポン
プ、31…袋、32…パイプ、33…ゴム部材、
35…ヘツド、36…キヤリツジ、42…吸引キ
ヤツプ、43…インク系ブロツク、45…インク
タンク、46…直流モーター、50…作動板、5
5…切換弁、60…ポンプ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 インク供給口及び噴射ノズルを有するインク
    ジエツトヘツド、インクタンク、前記インクジエ
    ツトヘツドと前記インクタンクを結合するインク
    導管、該インク導管の途中に設けられ一方は前記
    ヘツドと連通し、他方は前記タンク又は大気へと
    選択的に接続する切換え手段、前記噴射ノズルの
    前面に必要に応じて密着され前記噴射ノズルから
    インク又は空気を吸引するための空間部を有する
    吸引キヤツプ、該吸引キヤツプに接続された吸引
    手段、及びプリンタの電源OFF後から、又は印
    字動作終了後から所定時間経過後に信号を発生す
    るタイマー手段とから構成されるインクジエツト
    記録装置において、 所定の温度以下の低温状態を検知した時又は所
    定の温度以上の高温状態を検知した時に信号を発
    生する温度検知手段と、前記タイマー手段と前記
    温度検知手段のどちらか一方の信号に応じて前記
    吸引手段を作動させる制御手段と、電源OFF時
    に前記タイマー手段、前記温度検出手段及び前記
    制御手段に電力を供給する充電可能な二次電池と
    を有することを特徴とするインクジエツト記録装
    置。
JP15520981A 1981-09-30 1981-09-30 インクジエツト記録装置 Granted JPS5856861A (ja)

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JP15520981A JPS5856861A (ja) 1981-09-30 1981-09-30 インクジエツト記録装置
GB08227825A GB2112715B (en) 1981-09-30 1982-09-29 Ink jet recording apparatus
US06/763,324 US4577203A (en) 1981-09-30 1985-08-07 Ink jet recording apparatus

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