JPH03274166A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はインクジェット記録装置に係り特に印字ヘッド
のインク充填後の保護キャップ内の負圧解除に関するも
のである。

［従来の技術］ 従来のインクジェット記録装置においては印字ヘッドの
保護装置として印字ヘッドのインク噴射ノズル部をカバ
ーする保護キャップと前記保護キャップに接続され　印
字不良等の回復のため　前記噴射ノズル部よ−すインク
を吸引するための吸引ポンプと、前記保護キャップに接
続された弁手段が設けられており、インク吸引後　前記
弁を単発的に開放し、前記保護キャップ内に発生した負
圧を短時間に解除していた。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、従来の技術によるインク吸引後の保護キャップ
内の負圧解除の方法では　前記弁を単発的に開放し、且
つ、前記保護キャップと弁間の空気流路抵抗が小さすぎ
るために　非常に急激な圧力変化を生じさせてしまう。

通常、印字ヘッドのインク噴射ノズル部において　流体
であるインクはメニスカスを形成し　一定の保持力によ
り保持され静止しているが、インク噴射ノズル部前面に
前記のごとく急激な圧力変化があり前記保持力以上の外
力が与えられ場合は、インク噴射ノズル部より印字ヘッ
ド内に空気を押し込んでしまい　インク滴が正常に噴射
できないと云う不良が発生する。しかも、前記メニスカ
スの保持力を支配するインク物性値である表面張力が４
０　（ｍＮ／ｍ）以下と云った低い値を示すインクに関
しては　メニスカスの保持力は非常に小さく、前記不良
に対して益々、不利となる。又、緩やかな圧力変化を得
るために単に前期保護キャップと弁間の空気流路抵抗を
大きくしたのではインク充填後のインク噴射ノズル部近
傍の残留インク除去に弊害を及ぼしてしまい不良印字を
招いてしまう。そこで　本発明はこのような課題を解決
するものであってその目的は　表面張力が低くメニスカ
スの保持力が低いインクにおいてでさえも、短時間で、
且つ確実なインク充填とインク噴射ノズル部近傍の残留
インクの確実な除去を両立させることにより信頼性の高
いインクジェット記録装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 前記課題を解決するために　本発明は　インク噴射ノズ
ルを持つ印字ヘッドに対向して前記インク噴射ノズルを
カバーする保護キャップと　前記保護キャップ内圧力を
制御するための弁手段を接続するチューブ内に半径に、
長さ１の比率が１　／　ｒ〉５０となり得る狭路を形成
し、且つ、前記弁を多段階に開閉し圧力制御を行なうこ
とを特徴とする。

［作用］ 本発明の前記の構成によれば吸引ポンプによる印字ヘッ
ドからのインク吸引直後の保護キャップ内の負圧を　弁
手段の多段階の開閉により段階的に大気圧に導くことが
できる。又、前記狭路形成により保護キャップと弁間の
空気流動を抑制することができ　トータルで表面張力の
低いインクでさえも急激な圧力変化を与えることなくキ
ップ内の負圧を解除できる。且つ、インク噴射ノズル部
近傍の残留インクを確実に除去できる ［実施例］ 本発明を図面にもとづき説明する。第１図はインクジェ
ット記録装置の一実施例を示すものであって、図中符号
１はガイド部材８に案内されてプラテン９の軸方向に移
動する印字ヘッドで、インクはインクカートリッジ１０
がらインク供給チューブ１１、フィルター装Ｗ１２を経
て供給される。

２は保護キャップで印字ヘッド１のホームポジションに
配設されて印字ヘッド１の前面に気密的に当接する。そ
してインクの充填動作や気泡排除のためのパージ動作は
吸引ポンプ３によって印字ヘッド１のノズル部より保護
キャップ２を通して、強制的にインクを流動させて実施
され、オーバーフローしたインクはインクカートリッジ
１０又は別に設けた排インク溜に収容される。

次に本発明の構造的実施例について説明する。

第２図は本発明の実施例の一つであって、１はインク噴
射ノズルを持つ印字ヘッド、２は前記印字ヘッド１のイ
ンク噴射ノズルをカバーするためのゴム等の弾性部材よ
りなる保護キャップ、３は保護キャブ２に接続された印
字ヘッド１よりインクを吸引するための吸引ポンプ、４
は保護キャップ２と吸引ポンプ３を接続するポンプチュ
ーブ、５は保護キャップ２に接続され保護キャップ２内
と大気とを連通又は遮断するための弁手段、６は保護キ
ャップ２と弁手段５とを接続するための弁チューブ、７
は弁チューブ内に挿入固定され保護キャップ２と弁手段
５の間の空気の流れを抑制するためのバルブチューブで
ある。

第３図は前記バルブチューブ７及びその固定方法の詳細
図である。バルブチューブ７は第３図のごとく　保護キ
ャップ２に圧入接続された弁チューブ６内部にゴム等の
弾性部材からなるバルブチューブ固定部材１３により正
大固定、もしくはシリコン樹脂等により固着されており
、前記バルブチューブ固定部材１３は弁チューブ６内周
面及びバルブチューブ７外周面をシールする構造となっ
ている。又、バルブチューブ７の半径に、長さ１の比率
１　／　ｒは１　／　ｒ　＞　５０となる寸法形状とな
っている。この構造により弁手段５と保護キャップ２間
の空気流動はバルブチューブ７の内径内空間を介するこ
ととなり、弁チューブ６内に１／ｒ〉５０の狭路を形成
するができる。

次に、前記狭路を形成するための第２の実施例を第４図
に示す。ゴム等の弾性部材から成る管状の狭路部材１４
が保護キャップ２に圧入接続された弁チューブ６の内周
面に第４図のごとく圧入状態で挿入固定しである。また
、前記狭路部材１４の半径に、長さｌの比率１　／　ｒ
は１　／　ｒ　＞　５０と成る寸法形状となっており、
弁チューブ６内にｌ／ｒ〉５０の狭路を形成することが
できる。　　尚、前記２項の実施例で示した狭路形成の
ためのバルブチューブ７及び狭路部材１４の挿入固定位
置は第３図及び第４図で示した弁チューブ６と保護キャ
ップ２の接続側端面だけでなく弁チューブ６の弁手段５
との接続側端面でも有効である。又、ここでの狭路形状
の半径ｒは Ｒ＝８η／πｒ’　　−−−（１） Ｒ：流路抵抗 η：流体の粘度 の流路抵抗の理論式（１）からもわかるように流路抵抗
に対して４剰の逆数で起因しており大きすぎては本来の
効果を引き出せない。そのため本発明に適用できるイン
クジェット記録装置のポンプ関係の流路系に関しては実
験的、経験的にｒ＝０゜２ｍｍ以下にする必要がある。

ここで、第５図（Ａ）に従来技術によるパージ動作に関
するタイミングチャート及び保護キャップ内圧力状態の
タイミングチャートを示す。　（Ｃ）に示すように　保
護キャップが印字ヘッドから着脱された状態（以後、キ
ャップ開）から印字ヘッドに密着する状態（以後、キャ
ップ閉）に成ると同時に（ａ）の吸引ポンプは作動（以
後、ポンプ０Ｎ）Ｌ始める。その後、　（ｂ）に示す弁
手段（バルブ）が大気に連通した状態（以後、バルブ開
）から大気を遮断する状態（以後、バルブ閉）に成るこ
とにより、　（ｄ）に示す保護キャップ内の圧力状態は
大気圧から急激に降下し始め、そのポンプ系により発生
し得る最大負圧で平衡状態に達する。この状態に於てイ
ンク噴射ノズルからインクは吸引ポンプに強制的に排出
されている。そして一定時間経過後バルブ開を行いイン
ク吸引状態から抜ける。この時に（ｄ）に示す保護キャ
ップ内の圧力状態は前記の最大負圧から大気圧へともど
る。この負圧解除のスピード、即ち圧力変化速度がイン
クメニスカスの破壊につながる大きな要因となる。その
後、ポンプＯＦＦ、キャップ開を行い一連のパージ動作
は終了する。この第５図（Ａ）に示した従来技術による
シーケンスでは大気解放時の圧力変化速度は図に示す通
り非常に急激であり、表面張力の低いインクにおいては
　結果としてメニスカスの破壊を導き印字不良を招いて
しまう。

しかし、前記に示した本発明のごとく弁チューブ６内に
１　／　ｒ　＞　５０の狭路を形成することにより第５
図（Ｂ）の（ｄ）圧力線■に示す通り大気解放時の圧力
変化速度は従来技術により得られる圧力線ＩＩのものと
比べ非常に緩やかなものとなる。

これは、弁チューブ６管路内に１　／　ｒ　＞　５０の
狭路を形成することで　管内の空気流動抵抗を著しく高
め、保護キャップ２内に流れ込む空気の体積速度を低下
させたことにより得られる効果である。

次に、本発明における弁手段５開閉シーケンスの実施例
を示す。

第５図（Ｃ）は本発明のシーケンスの一例である。ここ
でバルブのタイミングチャートに示す最初のバルブ閉以
前からキャップ閉、ポンプＯＮの状態となっており　タ
イミングチャート上の最後のバルブ開以後にキャップ開
、ポンプＯＦＦになるものである。又、本発明の一条件
である弁チューブ６内の１　／　ｒ　＞　５０の狭路は
形成しであるものである。では　第５図（Ｃ）のタイミ
ングチャートに沿って説明する。最初のバルブ開からバ
ルブ閉に成ることで保護キャップ内の圧力は大気圧から
そのポンプ系により得られる最大負圧へと急激に降下し
平衡状態に達する。この状態に於てインク噴射ノズルか
ら保護キャップ内、吸引ポンプへとインクは強制的に排
出されている。そして−定時間経過後一旦バルブ開を行
い保護キャップ内の圧力が大気圧に戻りきらないうちに
再びキャップ閉とする。このキャップ閉の時間はごく短
時間でありこのときに降下する圧力量は、前回のキャッ
プ閉により上昇した圧力量より小さくなければならない
。この後、この短時間のキャップ開、キャップ閉を繰り
返すことにより保護キャップ内の圧力を大気圧へと徐々
に導いてゆく。第５図（Ｃ）にはバルブの開閉のタイミ
ングチャートと共に圧力の変化過程を示しているが、図
の圧力線Ｉのごとく大気解放時には保護キャップ内の圧
力は上昇、下降を繰り返しながら最大負圧から大気圧へ
と戻ってゆく。又、この圧力上昇の平均的過程を直線■
に示すが多段階のバルブ開閉を行なわない場合の圧力線
Ｈに比べ非常に緩やかに上昇する。

ここでは、大気解放時の弁手段の多段階開閉数は３回で
且つ時間的には同一の繰り返しの例を示したが、前記開
閉数及び各々の開閉に要する時間はインクの表面張力、
弁チューブ６内の狭路形状（１／ｒ：　　ただしｌ　／
　ｒ　＞　５０である）等により最適な条件を設定する
ことが可能であり、各々の系によって異なるものである
。

このような構造及び制御により　負圧解除後に確実な印
字を得ることの出来る確率、即ち信頼性は、ポンプ系の
構造によりある程度左右されるが第６図に示すように飛
躍的に向上する。第６図はインクの表面張力に対する負
圧解除後の信頼性をグラフにしたものであり　実ｆｉＡ
は本発明により得られる信頼性であり、二点鎖線Ｂは従
来技術による大気解放後の信頼性である。これからもわ
かるように従来技術による大気解放は表面張力　５０（
ｍ　Ｎ　／　ｍ　）以上のインクに対しては１００％近
い信頼性を確保できるものの　それ以下になると歴然と
信頼性は低下する。それに対して本発明による大気解放
は表面張力の低いインクに対しても１００％近い信頼性
を確保できる。また、−点鎖線Ｃには本発明の大気解放
において弁手段５の多段階開閉を行わない場合、即ち第
５図（Ｂ）を用いて説明した弁チューブ６内の１　／　
ｒ　＞　５０の狭路だけを用いた大気解放の信頼性を示
す。これからもわかるように、弁手段５の多段階開閉を
行わないと従来技術よりはるかに信頼性は上がるものの
表面張力４０（ｍＮ／ｍ）以下のインクにおいてはかな
り信頼性は低下する。すなはち、表面張力４０（ｍＮ／
ｍ）以下のインクにおいて１００％近い信頼性を得るた
めには　弁チューブ６内に１　／　ｒ　＞　５０の狭路
を形成すると共に、かつ弁手段５の多段階開閉を行う必
要がある。次に本発明における弁チューブ６内の狭路形
状の１／ｒ〉５０（１：　狭路長、ｒ：狭路半径）の寸
法的意味について第７図で説明する。第７図は狭路形状
ｌ／ｒに対する負圧解除の信頼性を示したものであり、
弁手段５の多段階開閉は行っていないときの特性である
。実線■は表面張力４０（ｍ　Ｎ　／　ｍ　）のインク
を用いた場合であり、−点鎖線ＩＩは表面張力２０（ｍ
Ｎ／ｍ）のインクを用いた場合である。ここで狭路形状
１　／　ｒ　＝　５０は表面張力４゜（ｍ　Ｎ　／　ｍ
　）以上のインクにおいて単発的な弁手段の開放による
負圧解除でさえ１００％近い信頼性を得られる境界と成
りうる値であり、−点鎖線ＴＩかられかるように表面張
力４０　（ｍＮ／ｍ）以下のインクにおいては１　／　
ｒ　＞　５０の狭路が必要となる、しかし１　／　ｒを
大きくすればするほど狭路の目ずまり、又圧力変加速度
の低下がら負圧解除に要する時間の増大等のリスクも増
大する。そして　パージ動作の最終段階及びその他の動
作において保護キャップ２内、もしくは印字ノズル近傍
に残留するインクを排除するために、キャップ閉、バル
ブ開の状態でポンプを作動する。この状態は保護キャッ
プ２内が前記の弁チューブ６内の狭路を介して大気と連
通しており弁手段５、保護キャップ２、ポンプ３の経路
の空気流動により保護キャップ２内及び印字ノズル近傍
の残留インクが排出される。この時保護キャップ２内に
は狭路による空気抵抗骨の負圧が発生するが通常は問題
にならない。しかし、前記のごとく１／ｒの値が大きく
なれば成るほどこの抵抗は無視できなくなり、保護キャ
ップ２内の残留インクを除去する動作をすることで残留
インクを発生させることとなってしまう。このためにも
狭路形状１　／　ｒの値を過剰に大きくすることは出来
ないのである。そこで前記の種々のリスクを抑えるため
にも、１　／　ｒは５０より大きく且つ過剰に大きすぎ
ない形状とし、負圧解除の際に弁手段５の多段階開閉を
併用ことが非常に有効となる。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば表面張力４０（ｍ　Ｎ
　／　ｍ　）以下のようなメニスカスの保持力の非常に
低いインクにおいてもパージ動作等における負圧解除時
の圧力変化速度を低減する事とノズル部近傍の残留イン
クを確実に排除することを両立できる。そのことによっ
てインク噴射ノズル内への空気の引き込みやノズル部近
傍の残留インクの影響にまり　負圧解除後の不安定印字
、あるいはドツト抜は等の不良印字を確実に防止でき、
極めて信頼性の高いインクジェット記録装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のインクジェット記録装置の一実施例を
示す斜視図。第２図は第１図の主要部側面図。第３図及
び第４図は第２図の弁チューブ内狭路部の詳細断面図。 第５図（ａ）は従来技術によるパージ動作のタイミング
チャートと保護キャップ内圧力状態図。第５図（ｂ）は
本発明の一部を用いた際のパージ動作のタイミングチャ
ートと保護キャップ内圧力状態図。第５図（Ｃ）は本発
明のトータルでのパージ動作のタイミングチャートと保
護キャップ内圧力状態図。第６図はインクの表面張力に
対する負圧解除後の信頼性の比較図。 第７図は弁チューブ内狭路形状（１／　ｒ　）に対する
負圧解除後の信頼性の比較図である。 １・・・印字ヘッド ２・・・保護キャップ ３・・・吸引ポンプ ４・・・ポンプチューブ ５・・・弁手段 ６・・・弁チューブ ７・・・バルブチューブ ８・・・ガイド部材 ９・・・プラテン １０・・・インクカートリッジ １１・・・インク供給チューブ １２・・・フィルター装置 １３・・・バルブチューブ固定部材 １４・・・狭路部材 以上 第１図 第５図 （Ｃ） 第６図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. インク噴射ノズルを持つ印字ヘッドと前記印字ヘッドに
   対向して前記インク噴射ノズルをカバーする保護キャッ
   プと前記保護キャップに接続された吸引ポンプと前記保
   護キャップ内圧力を制御するための弁手段を有するイン
   クジェット記録装置において、前記保護キャップと前記
   弁手段を接続するチューブ内に半径に、長さｌの比率が
   ｌ／ｒ＞５０となり得る狭路を形成し、且つ、前記弁を
   多段階に開閉し圧力制御を行なうことを特徴とするイン
   クジェット記録装置。