JPH05131641A - インクジエツト記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インクジェット記録装置の不使用時に、キャ
ップ部材で覆われるインク吐出口内のインク溶媒の蒸発
を抑え、吐出不良を防止すること。 【構成】 インク吐出口に向けて、インク又はインク溶
媒の噴射を、不使用時には一定時間毎に実行したり、ま
た使用開始時に実行したりする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット記録装
置に関し、詳しくは、インクジェット記録ヘッドの記録
開始時の吐出不良を防止する機構、および制御を備えた
インクジェット記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、インクジェット記録装置は、不
使用時において、吐出口からのインクの蒸発や流出、ま
たは吐出口の機械的外力による傷等からの保護のため
に、その吐出口を有する面（以下、『吐出面』という）
に対し、吐出口を覆うキャッピング機構を持っている。
このキャッピング機構は、通常弾性を持つ材料（例えば
ゴム等）で形成されたキャップ部材と、キャップ部材を
支持する支持部材から構成される。

【０００３】しかし、このような機構をとっていても、
吐出口からのインクの蒸発の防止は完全にはならない。
つまり、記録ヘッドの吐出面やキャップ部材の吐出面と
接触する部分（以下、『キャップの接触面』という）の
それぞれの平滑性の違いや、または経時変化によるキャ
ップの接触面の平滑性の劣化などで、吐出面に対するキ
ャップの密着性において、わずかであっても隙間が生じ
たりする。この隙間から吐出口内のインクの蒸発を誘発
したりする。またキャップによって吐出面を完全に密閉
できる場合でも、その状態で記録装置が長期間使用され
ずに高温下に持っていかれて放置されたとすると、吐出
面とキャップの内壁で囲まれた空間の空気が体積膨張を
起こし、その結果、吐出面まで充填されているインクが
膨張した空気の圧力で記録ヘッド内部に押しもどされる
不都合（以下、『メニスカス後退』という）が生ずる。
これを防ぐため、上記空間の圧力変化をなくし常に大気
圧に保つようにキャップ内部を大気に対し解放する通気
口を設ける機構も採られているが、この場合も吐出口か
らインクの蒸発はある程度免れない。

【０００４】更に上記いずれのキャップ構成において
も、記録装置を長期にわたって使用していくに当たり、
キャップが吐出面に接触することが数多く繰り返されて
いくことになり、その間には吐出面がインクで濡れたま
までキャップの接触面と接触する場合もある。このよう
に吐出面が濡れたままでキャッピングされると、キャッ
プの接触面にもインクが付着することになり、この状態
で長時間経過したり、また記録動作が続いてくれば、イ
ンクの付着したキャップの接触面が外気に触れ、したが
って付着したインクの溶媒がしだいに蒸発していき、そ
の溶質成分が固化し、固くなった状態で残る現象（いわ
ゆる固着現象）が発生する。このキャップ側の固着がし
だいに進行すると、キャップの接触面の平滑性が悪くな
っていき、前述同様の隙間の問題が発生する。

【０００５】以上述べてきたような吐出口からのインク
の蒸発は、次に記録を開始させようとした時に、インク
の粘度上昇や水分率低下に伴う吐出不良、さらには記録
ヘッド内におけるインクの供給経路途中での気泡だまり
を誘発して吐出不能になったりする。さらにキャップの
接触面の平滑性の悪化は、空気中に浮遊しているごみ等
の付着も起こし、より大きな蒸発や吐出面の傷なども起
こし得る。

【０００６】従来、このような吐出口からのインク蒸発
による吐出不良の不具合が発生したような場合、または
発生する可能性がある場合には、回復操作と称される動
作によってその対処を行っていた。

【０００７】この回復操作のための装置としては次のよ
うなものが一般的である。すなわち、記録ヘッドの吐出
面をキャップ部材によって覆蓋し、その内部空間を介し
て真空ポンプ等により吸引を行わせることで発生する負
圧により吐出口からインクを吸い出させ、同時にインク
と一緒にごみや気泡を除去するようにしたもの（以下、
吸引回復という）、あるいは、記録ヘッドへのインクの
供給系にポンプを設け、このポンプによりインクをごみ
や空気と共に強制的に押し出させるようにしたもの（以
下、加圧回復という）がある。以上のような操作によっ
て、吐出口近傍にあるインクを新鮮なものに置き換える
ことをしていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな手法をとった場合にも問題点がないわけではない。
すなわち、吸引回復、加圧回復のいずれの場合において
も、記録ヘッドのノズル内のインクを完全に新鮮なもの
に置き換えるには、記録ヘッドのインク通路の内容積以
上のインクを流す必要があるため、記録以外の余分なイ
ンク消費が発生することになり、好ましくない。特に記
録装置を長期間にわたって使用しなかったりした場合に
は、吐出面における固着が堅固になったり、また記録ヘ
ッド内における気泡だまりが大きくなったりして、１回
の回復操作だけでは十分に回復しなくなり、数回の回復
操作を繰り返すことも少なくない。このことはさらに多
くのインクの無駄を生ずることになる。これらの回復操
作によるインクの消費は、とくに記録ヘッド部とインク
貯蔵部とが一体となったカートリッジ型の記録ヘッドに
おいては、ランニングコストにも大きな影響を与えるた
め、さらに好ましくない。

【０００９】本発明の目的は、上述の問題点に着目し、
その解決を図るべく、簡単な機構で吐出不良につながる
ヘッド内のインク蒸発に対処したインクジェット記録装
置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点に
対し、鋭意研究を重ねた結果なされたものであり、キャ
ップによる吐出口からのインクの蒸発防止はもちろんの
こと、更に蒸発があってもその溶媒の補充を可能にした
ものである。

【００１１】すなわち、本発明は、インクを吐出するた
めの吐出口を有するインクジェット記録ヘッドの該吐出
口を覆うキャップ部材を有するインクジェット記録装置
において、該キャップ部材内から対向する位置にある前
記吐出口に向かって液体を噴射して吐出口内におけるイ
ンクの溶媒蒸発を補う液体補充手段を持ち、かつ前記吐
出口をキャップ部材で覆っている間に一定の時間間隔ご
とに、および／または記録動作開始に伴う前記吐出口と
前記キャップ部材との離隔時に、前記液体補充手段を動
作させることを特徴とするものである。

【００１２】ここで液体補充手段で利用する液体は、溶
媒が蒸発したインクに対して、その溶媒を補充する目的
で用いるわけであるから、インク溶媒を主成分として含
むもの、またはインクと同一のものがよい。一般にイン
クジェット用インクの溶媒としては水が多く含まれてい
るため、コストや安全性等を考慮すると、液体補充手段
用液体として具体的には、水あるいはインクそのものが
好ましい。

【００１３】また液体補充手段を動作させるタイミング
としては、吐出口近傍のインクの過度の蒸発を防止する
ために、記録信号がなく吐出面がキャップで覆われてい
る間はある設定された時間間隔で行うことが好ましい。
この時間設定は、記録ヘッドの構造やインクの組成、ま
たは記録装置の置かれている温湿度条件等によって適切
なところにすればよい。あるいは、インク蒸発による吐
出不良は記録の開始部分で多く起こるものであるという
ことから、上記動作タイミングを記録開始時の吐出面と
キャップとが離れる瞬間、すなわち記録開始直前に設定
することでも目的は達成できる。さらに上記二種類のタ
イミングを組み合わせれば、より効果的である。また液
体補充手段を上述の自動で動作させる以外に、手動でも
動作できるような構成をとってあれば、対処としてより
十分である。

【００１４】

【作用】インクジェット記録ヘッドのインク吐出口に向
けて、インク又はインク溶媒を噴射することによってイ
ンク吐出口内におけるインク溶媒の蒸発を防止する。

【００１５】

【実施例】先ず、本発明の実施例を説明する前に、本発
明が好適に使用されるインクジェット記録装置本体の概
略について説明する。

【００１６】本発明が適用されるインクジェット記録装
置１５の概観は、図１に示されている。ら線溝５００４
の刻まれたリードスクリュー５００５は、駆動モータ５
０１３の正逆回転に連動し、駆動力伝達ギア５０１１、
５００９を介して回転駆動される。インクジェット記録
ヘッドを備えたインクジェットカートリッジ１１を担持
するキャリッジ１６は、取付け部に設けられたピン（不
図示）によってら線溝５００４に対して係合し、さらに
案内レール５００３に摺動自在に案内されていることに
より、図示矢印ａ、ｂ方向に往復移動される。紙押え板
５００２は、キャリッジ１６の移動方向にわたって記録
媒体５２００をプラテンローラ５０００に対して押圧す
る。フォトカプラ５００７、５００８はキャリッジ１６
のレバー５００６のこの域での存在を確認して駆動モー
タ５０１３の回転方向の逆転等を行うためのホームポジ
ション検知手段を構成する。インクジェット記録ヘッド
の吐出面をおおうキャップ部材５０２２は、支持部材５
０１６によって支持され、さらに吸引手段５０１５を備
え、キャップ内開口５０２３を介してインクジェット記
録ヘッドの吸引回復を行う。本体支持板５０１８には支
持板５０１９が取り付けられており、該支持板５０１９
に摺動自在に支持されたクリーニングブレード５０１７
は、図示しない駆動手段によって前後方向に移動され
る。クリーニングブレード５０１７の形態は図示するも
のに限られず、公知のものが本例に適用できることは言
うまでもない。レバー５０１２は、吸引回復操作を開始
するためのもので、キャリッジ１６と当接するカム５０
２０の移動にともなって移動し、駆動モータ５０１３か
らの駆動力がギア５０１０やクラッチ切り換え等の公知
の伝達手段によって移動制御される。

【００１７】これらのキャッピング、クリーニング、吸
引回復の各処理は、キャリッジ１６がホームポジション
側領域にきたとき、リードスクリュー５００５の作用に
よって、それぞれの対応位置で行われるようになってい
る。周知のタイミングで所望の作動を行うようにすれ
ば、本例にはいずれも適用できる。上述における各構成
は単独でも複合的にみても優れたものであり、本発明に
とって好ましい構成例を示している。

【００１８】次に、本発明の実施例である、このインク
ジェット記録装置におけるキャップ部材および液体補充
手段に関し、詳細に説明する。

【００１９】実施例 １ 図２は、本発明による液体補充手段を備えたインクジェ
ット記録装置におけるキャップ部分の構成図である。こ
こで、キャップ部材５０２２は、塩素化ブチルゴムやシ
リコーンゴムなどの一般に使用されるゴム成型材料でで
きており、その記録ヘッドの吐出面に接触する部分には
一体成型されたリブ５０２３がキャップの外形と相似に
たち、そのリブに囲まれた内側に凹部を持つ。このよう
な形をとることで、リブ５０２３が記録ヘッドの吐出口
の回りを覆い、吐出口を保護することが可能となる。こ
の吐出口を密閉性よく覆うために、キャップのゴム硬度
としては、ＪＩＳ−Ｋ６３０１に示されるＡ型スプリン
グ硬度で３０度から８０度の範囲内が好ましい。さらに
このキャップ部材５０２２のリブ５０２３に囲まれた凹
部の内側には、吸引回復時のインク吸引排出口５０２
４、および記録ヘッドの液体補充手段としての噴出ノズ
ル５０２６を持っている。このキャップ部材を図３に示
すように接続し、本発明が成立する。すなわち、キャッ
プ部材５０２２中にある吸引排出口５０２４と連通して
いる吸引口５０２５とチューブ６２００で接続されてい
る電磁弁６００２および回復ポンプ６００７、液体噴出
ノズル５０２６と連通している取り付け口（図２では不
図示）とチューブ６１００で接続されている電磁弁６０
０１および供給ポンプ６００６とで構成される。

【００２０】つぎにこのキャップ手段を用い、吸引およ
び液体噴射の動作をする時の説明をする。図３および図
４は、それぞれその説明を行うためのブロック図とフロ
ーチャートである。動作にあたって、まずＦ１およびＦ
２で印字信号があるか否かを判定し、その結果信号が印
字開始時のものであればＦ８、印字中であれば終了へ、
そうでなければ次の段階Ｆ３に進む。印字中でない時に
進むＦ３では、そのときのクロック７１００（図３参
照）から発生する時刻信号を読み取り、その時の時刻を
ｔ₀ とおき、ついでＦ４へ進む。Ｆ４ではＦ３で読み取
った時刻から経過した時間Ｔ（＝ｔ−ｔ₀ ）を求め、Ｆ
５へ進む。Ｆ５からＦ６では、Ｆ１からＦ２への条件分
岐と同様に進み、印字中でない時はＦ７に進む。Ｆ７に
おいて経過時間Ｔがあらかじめ設定されている液体補充
手段からの噴射時間間隔Ｔ₀ （たとえば５時間）以上に
なっているかどうかを判断し、Ｔ＜Ｔ₀ の場合にはＦ４
へ戻り、Ｔ≧Ｔ₀ が成り立つ場合にはＦ８へ進む。Ｆ８
からＦ１１では液体補充手段の動作を示しており、図３
における電磁弁駆動部に信号がいき、それによって電磁
弁６００１が動作して弁が開き、液体がキャップ５０２
２まで流れるようになる。この弁が開くと同時に供給ポ
ンプ６００６が一定時間動作し、したがって液体だめ６
０１１（液体として記録に使用するインクを入れてあ
る）からチューブ６１００の中を通って供給ポンプ６０
０６、電磁弁６００１を経てキャップ５０２２へ液体が
供給される。液体の供給が済むとＦ３に戻り、その時の
時刻をｔ₀とおき、前述の動作を繰り返す。以上の制御
によって液体補充手段の動作が印字動作のない時、すな
わち記録ヘッドの吐出口がキャップで覆われている時に
一定時間ごとに、また印字開始直前に行われることにな
る。この中で印字開始直前の動作は、記録装置の想定使
用温湿度環境によってははずしても構わない。

【００２１】上記制御は図３に示されているＣＰＵ７３
００の中で行われる。このＣＰＵの中では記録ヘッドの
制御も行われ、ＣＰＵ７３００から出た信号は記録ヘッ
ド駆動部７２００に取り込まれ、記録ヘッドが動作す
る。また記録ヘッドの吸引回復を行う際には、ＣＰＵ７
３００から回復の信号が出力されると回復ポンプ駆動部
７００６を経て電磁弁６００２が開き、次いで回復ポン
プ６００７が動作することでキャップ５０２２のインク
排出口５０２４からインクを吸引し、そのインクはチュ
ーブ６２００を通って排インクだめ６０１２に送られ
る。規定量のインクが吸引された後は回復ポンプ６００
７の動作が停止すると共に電磁弁６００２も閉まり、一
連の吸引回復動作が終了する。

【００２２】実施例 ２ 図５は本発明による他の実施例によるキャップを示した
ものである。ここでは液体補充用の供給口と吸引回復用
のインク排出口とを同一の１つのインク通過口５０２７
とし、インクの通る経路を少なくし、さらにキャップ開
口部の構造を簡略化している。図６は図５のキャップを
用いた場合の装置例を示している。この実施例では、キ
ャップにはインクが通過する穴が１か所しかないため、
このインク通過口５０２７の後に３方に別れているチュ
ーブ６３００を接続し、さらにキャップの接続されてい
ない他の２方の出口にそれぞれ電磁弁６００３および６
００４を接続し、その弁の後には図３と同様にポンプ６
００６および６００７を接続している。このような構成
をとることにより、図４と同じ制御で記録ヘッドの吐出
口への液体補充、および吸引回復が可能となる。すなわ
ち、液体補充のために電磁弁６００３が開いている時に
は電磁弁６００４は閉まっており、液体だめ６０１１と
キャップ５０２２とだけが連通し、回復用ポンプ６００
７側へは流れない。またその逆に吸引回復を行う際に
は、電磁弁６００３は閉まり電磁弁６００４は開くた
め、記録ヘッドから吸引されたインクは回復用ポンプ６
００７側にのみ通り、チューブ６２００を通って排イン
クだめ６０１２に排出される。

【００２３】さらに記録ヘッドをキャップで覆っている
間にキャップ内の圧力変動等によってメニスカス後退を
防止するためにキャップ内と大気を解放にする場合は、
電磁弁６００４は通常開いておき、電磁弁６００６が開
いて記録ヘッドに液体補充をする時のみ閉めておくよう
にしてもよい。

【００２４】実施例 ３ 図７に示すように、液体だめ６０１１の周囲に液体加熱
用ヒーター６５００を設け、中の液体を加熱するように
しておく。これにより、通常は電磁弁６００３が閉じて
いることで密閉形になっている液体だめ６０１１の内部
をやや加圧状態にしておく。このような構成により、電
磁弁６００３が開いた時には、間にポンプを介さなくと
も液体を吐出口に噴出することが可能である。この場
合、噴出用液体はつねに加温されているため、記録用の
インクよりもその溶媒、たとえば水などが好ましい。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明のインクジェ
ット記録装置は、記録ヘッドの吐出部に対し、インクあ
るいはその溶媒等をある一定の時間タイミングで噴射す
るようにしたため、吐出口からインクの蒸発が起こって
もそれを常に補うことが可能となった。その結果、回復
操作の頻度が従来に比べて著しく減り、無駄なインクの
消費を極力減らすことが可能となった。さらに、記録ヘ
ッドの吐出部に液体を噴射する際に、同時にキャップの
接触面に付着している固着成分も溶解させる手助けにも
なるので、キャップの接触面の平滑性低下を抑えること
にもつながる。これらのことは、とくに記録部とインク
貯蔵部とが一体になっている交換型のカートリッジでは
ランニングコストの低下にもつながり、非常に有益であ
る。

【００２６】また、液体補充手段から液体を噴射する際
のタイミングに関しては、記録ヘッド、インク、記録装
置が使用される環境条件の範囲などにより適切に定めれ
ばよいわけであるが、このパラメーターは必ずその装置
内で一定にする必要はなく、装置内に上記条件を検知す
る手段を設け、この検知出力から適宜最適なパラメータ
ーに変えていくような方法をとれば、よりよく本発明を
適用することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】インクジェットカートリッジを搭載するインク
ジェット記録装置の概略図である。

【図２】本発明を実施するために用いるキャッピング部
材の一実施例を示す図

【図３】本発明の第一実施例の構成を示す図

【図４】本発明の第一実施例の制御方法を説明するフロ
ーチャート図

【図５】本発明の実施例に用いるキャッピング部材の他
の実施例を示す図

【図６】図５のキャッピング部材を用いた本発明の第２
実施例の構成を示す図

【図７】本発明の第３実施例の構成を示す図

【符号の説明】

５０２２ キャップ部材 ５０２３ リブ ５０２４ インク吸引排出口 ５０２５ 吸引口 ５０２６ 補充液体噴出用ノズル ５０２７ 補充液体噴出およびインク吸引の兼用穴 ６００１、６００２、６００３、６００４ 電磁弁 ６００６、６００７ ポンプ ６０１１ 補充液体だめ ６０１２ 排インクだめ ６１００、６２００、６３００ チューブ ６５００ 液体加熱用ヒーター

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクを吐出するための吐出口を有する
   記録ヘッドを備えたインクジェット記録装置において、
   前記記録ヘッドのホームポジション位置に配置され、前
   記吐出口を覆うキャップ部材と、前記キャップ部材内か
   ら対向する前記吐出口に向かって液体を噴射して吐出口
   内におけるインクの溶媒蒸発を補う液体補充手段と、前
   記吐出口をキャップ部材で覆っている間に一定の時間間
   隔毎に、および／または記録動作開始に伴う前記吐出口
   と前記キャップ部材との離隔時に、前記液体補充手段を
   動作させる制御手段とを具備することを特徴とするイン
   クジェット記録装置。