JPS59207256A - 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】 発明の属する技術分野 この発明はインクジェット記録装置等の液体噴射記録装
置に関し、的確に記録液を供給し、これとともにメニス
カス復帰を行う手段を課題とする。

従来技術 インクジェット記録装置は、直接記録が可能であってカ
ラー化が容易であシ、かつ騒音が無視できる程度である
等の利点を有し、新しい記録技術として注目を集めてい
る。とくにオン。

デマンド形インクジェット記録装置は、安価で小型化が
可能であシ、最近注目を集めているフルカラープリンタ
技術の中心的存在になシ）つある。

しかしながら、従来、この種の記録装置はインクジェッ
トヘッドへのインク供給系が複雑であシ、またヘッド先
端のインク中の揮発性物質の蒸発によシインクの粘度が
増加してインク吐出の安定性を保持し難くなることが欠
点であるとされていた。

先ずインク供給系については、従来よシ種々の手段が提
案されているが、その代表的なものは、ひとつはインク
タンクとヘッドとを柔軟性に富むチューブで接続する構
成であシ、他はインクタンクをへラドキャリッジ上に配
設してインクタンクとヘッドとを直接連結する構成であ
る。しかしながら、前者は記録時にヘッドの移動に伴い
チューブを引きすることになるのでチューブ自体の耐久
性の問題を生じ、またチューブの動きに伴う負荷変動の
ためにキャリッジ送シの不安定性、すなわち（１）記録
点のずれ、（１）チューブの流路抵抗の変動やチューブ
内への気泡混入によるインク供給の不完全に起因するイ
ンク吐出の不安定性及び（ｉｉｉ）ヘッドとインクタン
クの関係位置を保持するために設計的制約が多くな９１
機器の最適設計が困難になる等の欠点を伴う。一方後者
は記録に十分なインク量をヘッドキャリッジに積載する
ことによるキャリッジモータの負荷の増大とこれに伴う
機器全体の大型化やコスト高を招き、またインクカート
リッジ変換の際のインクもれ等によシ使用者の手や機器
を汚す欠点を有している。そしてこれらの欠点は１画像
品位向上のためにインク濃度が異るインクを複数種類保
有する構成の装置では一層顕著になる。

次に目づｔ、ｂ防止手段としては、ヘッド先端の乾燥防
止のためキャッピング手段や先端からのインク排出手段
等が提案され効果をあげている。しかしながら、これら
の操作を手動で行う構成では操作性が劣シ、またキャッ
ピングを忘れることによるインク吐出の不安定を招く等
の欠点があシ、ヘッド先端からのインク排出については
、排出されるインク量に応じてインクタンク内の残留イ
ンクが減少するのでインクの残量検知のだめに特別な手
段を設けることを要し。

さらにインク供給系とは別個にこれらの手段を設けねば
ならないので機器の大型化やコスト高　　　　′を招く
欠点がある。

発明の目的 したがって、この発明は従来の装置の前述の欠点を除去
し、簡単な構成で的確に記録液を供給することができ、
これとともにメニスカス復帰を行うことができる液体噴
射記録装置を提供することを目的とする。

発明の構成 この発明は、大容量の第１の記録液貯蔵室（後述の具体
例では１例えば、第１図の大容量インクタンク１６）と
；小容量の第２の記録液貯蔵室（同じく第２図のサフリ
ンク３１）と；圧力発生手段（同じく第３図のポンプ８
）と；前記圧力発生手段の動作時に前記第１の記録液貯
蔵室から前記第２の記録液貯蔵室へ記録液を供給すると
ともに噴射ヘッドの先端から記録液を排出させる手段（
同じく第１図の吸引チューブ１７供給チユーブ１８及び
回復チューブ１９）と；を具える液体噴射記録装置を特
徴とする。

上記において、後述の具体例の引用はなんらこの発明の
範囲を限定するものではなく、この発明は前記の特許請
求の範囲の記載内においてその実施態様を適宜変更でき
るものである。

をインクということがある。

以下図面を参照してこの発明に係る液体噴射記録装置の
具体例について、全体構成、キャッピング装置及び液体
噴射ヘッドユニットの構成。

ポンプの構成、制御系の構成並びにその作用の順序で詳
細に説明する。

液体噴射記録装置の全体構成（第１図）第１図において
、１は不図示の紙送シ機構に連動するプラテンを示す。

２は液体噴射ヘッドユニットであり、その詳細は後述す
る。３はキャリッジであってキャリッジモータ４によシ
スクリユー５及びガイド６に涜って矢印方向に駆動され
る。これらの制御機構は公知であシ、またこの出願の発
明の要旨と関係しないので詳細な説明を省略する。

７はキャッピング装置、８はポンプであ、！７、これら
の詳細についてはそれぞれ第２図及び第３図に関連して
後述する。９はポンプ駆動用パルスモータ、１０はウオ
ームギア、１１は電磁クラッチであシ、ウオームギア１
０は電磁クラッチ１１を介してモータ９と連動するとと
もにカム１５を駆動する。１２はキャッピング装置駆動
用モータ、１３はウオームギア％　１４はキャッピング
装置７に固定されたホイールであって、ウオームギア１
３はモータ１２と連動し、ホイールエ４とかみ合ってキ
ャッピング装置７を駆動する。１６は大容量記録液タン
ク（以下インクタンクという）、１７はポンプ８とキャ
ッピング装置７とを連結する吸引チューブ、１８はイン
クタンク１６とキャッピング装置７とを連結する供給チ
ューブ、１９は噴射ヘッド（第２図の３２）の先端（同
じ（３２ａ　）からインクを排出する回復チューブ、２
０はポンプ８と廃液タンク２１とを連結する廃液チュー
ブ、洸はキャリッジ３の初期位置を検出する検出スイッ
チ、ＰＡは記録紙である。。

キャッピング装置及び液体噴射へラドユニットの構成（
第２図） 第２図はキャッピング装置７及び液体噴射−・りを貯蔵
するサブタンク、３２は公知の噴射ヘッド、３２ａはそ
の先端、３３はインク供給口。

３４は吸引口であシザプタンク３１内の圧力部］御やイ
ンク排出を行うとともにレベルポインタ３４ａを有し、
サブタンク３１に供給される初期インク量を一定に保つ
作用をする。３５はサブタンク３１内に貯蔵されるイン
クを示している。

３６はキャッピング装置７の本体で不図示の記録装置本
体に固設されている。３７はゴム等の材料で構成される
キャップ、３８はキャップ３７を固設した可動部材であ
シ、可動部材３８は不図示のガイドＫＪ：ｐ本体３６と
嵌合するとともにホイール１４が固設され、モータ１２
によシ矢印方向へ駆動される。３９はばねで可動　　　
　□部材３８をヘッドユニット２の方向へ付勢している
。なお図中１７．１８及び１９は第１図と同様にそれぞ
れ吸引チューブ、供給チューブ及び回復チューブを示し
ている。

ポンプの構成（第３図） 第３図はポンプ８の詳細を示す断面図である。

図中４１はピストンであってシリンダ４２と嵌合し、０
リング４．１ａ、４１ｂ、４１ｃ及び４１ｄにょシこれ
を密閉するとともにばね４３によシ上方ヘトン４１の下
部に位置するよう配設されている。

４６は弁であり１弾性部材で構成され、ピストン４１１
ｃその一部が固設されている。４７は廃液吐出口である
。

制御系の構成（第４図） 第４図は制御系のブロック図を示し、１００は記録装置
制御回路であシ１通常のデジタル制御部のほかＣＮＴカ
ウンタ１００　ａ　、　ｒｌｌカウンタ１００ｂ、ｎ２
力ウンタ１００ｃ％Ｗレジスタ１０（）ｄ、タイマ１０
０ｅを含む。ＣＮＴカウンタ１００ａないしタイマ１ｏ
ｏｅの作用については後述する。１０１は記録装置駆動
回路であって記録終了に応じて終了信号を制御回路１０
０に転送し、−力制御回路１００から記録開始信号が与
えられる。１０２はキャリッジ３の初期位置検出スイッ
チＳＷＩが作動すると高レベル信号を制御回路１００　
Ｋ転送する信号出力回路、　　１０３は回復スイッチＳ
Ｗ２が作動すると高レベル信号を制御回路１００中のｎ
２カウンタ１００ｃ等に転送する信号出力回路である。

１０４．１０９，１１１及び１１２はそれぞれキャリッ
ジモータ４．ポンプ駆動用パルスモータ９．電磁クラッ
チ１１及びキャッピング装置駆動用モータ１２に対する
ドライバであシ、制御回路１００によシ制御される。１
１３は大容量インクタンク１６（第１図）のインク残量
警告表示器、１１４はそのドライバである。１１５はピ
ストン４１（第３図）の位置を検出するポテンシオメー
タ、１１６はレベル検出器であって、ポテンシオメータ
１１５の出力レベルによシ、ピストン４１が下死点。

中間点及び上死点のいずれの位置ｒ（あるかを判別し、
下死点のとき信号Ｓ１を、中間点のとき信号Ｓ宜を、上
死点のとき信号Ｓ、をそれぞれ高レベルにし、これらの
信号を制御回路１００に入力する。１１７はキャッピン
グ装置７（第１図、第２図）の位置を検出する検出器で
あり、１１８は記録開始スイッチＳＷ３の押圧により高
レベル信号を出力する信号出力回路であってその出力信
号はタイマ１０００等に転送される。なお上記において
インク残量警告表示器１１３に代えて、残量自体を表示
する表示装置を設けることもできる。

この発明に係る液体噴射記録装置の具体例の作用（第１
図〜第５図） 次に第５図の流れ図をも参照して第１図〜第４図に示す
装置の作用を説明する。

（１）記録液供給及びメニスカス復帰動作あらかじめ設
定された所定枚数の記録が終了するとＣＮＴカウンタ１
００ａがその旨を示す信号を出力するとともにそれ自体
はリセットされる（第５図（Ｂｌのステップ２１２゜以
下図面番号の表示を省略し、単にステップ番号のみで表
示する。）。この信号によシロ１カウンタ１００ｂは１
′″をカウントアツプし、またキャリッジモータドライ
バ１０４がキャリッジモータ４を駆動してキャリッジ３
を初期位置へ戻す（ステップ２２１〜２２２）。初期位
置検出スイッチＳＷＩにょシキャリツジ３の復帰を確認
し、信号出力回路１０２の高レベル出力によシキャッピ
ングモータドライバ１１２がキャンピング装置駆動用モ
ータ１２を駆動し、これによりキャッピング装置７の可
動部材３８がフオームギア１３とホイール１４とのかみ
合いによりヘッドユニット２の先端へ移動する。可動部
拐３８の移動により、吸引チューブ１７と吸引口３４．
供給チューブ１８とインク供給口３３．及び、回復チュ
ーブ１９と液体噴射ヘッドの先端３２ａとがそれぞれ係
合する。この状態でキャラピンク位置検出器１１７の作
動によシキャッピング位置にあることを確認してキャッ
ピングモータドライバ１１２がオフＫ　　　”なる。キ
ャッピングモータドライバ１１２がオフになっても、キ
ャップ３７はばね３９にょシへラドユニット２の先端に
向って押しつけられておシ、上記の保合ははずれない（
ステップ２２３〜２２６）。

次にポンプモータドライバ１０９及びクラッチドライバ
１１１を動作させてこれらによシボンプ駆動用パルスモ
ータ９及び電磁クラッチ１１を駆動し、ギア１０．した
がってカム１５を回転させる（ステップ２２７）。カム
１５０回転によシポンプ８のピストン４１が下降を始め
、ポンプ８の上室が負圧になる。との負圧はピストン４
１が下死点に達したとき最大になる。

この行程において、吸引口３４を介してサブタンク３１
内の圧力が負圧になシ、これに伴って供給口３３及び供
給チューブ１８を介してインクタンク１６からサブタン
ク３１ヘインクが供給される。これとともに噴射ヘッド
の先端３２ａから回復チューブ１９を介してインクを吸
引しヘッドのメニスカスを復帰させる。

この吸引された空気及びインクによりポンプ８の上室の
圧力が回復し、またサブタンク３１内の圧力もインクの
供給により回復する。ここでレベルポインタ３４ａは、
インクレベルが同ポインタに達すると所定の圧力が回復
するように設定しておく。なお記録状態によってサブタ
ンク３１内に余分なインクが残ってレベルポインタ３４
ａを超えても、それは排出口３４及び吸引チューブ１７
を介してポンプ８へ余分なインクとして排出される。こ
のためサブタンク３１内の空気は、一定量以上が確実に
保持され、レベルポインタ３４ａをヘッド先端３２ａよ
り低い位置に設定することによ〃加圧印字になることが
なく、またヘッドユニット２の移動に伴う圧力変動も空
気のダンパ効果によシ押えることができ、さらにヘッド
先端３２ａのメニスカスも復帰しているので良好な記録
を行うことができる。

一方ヘッドユニット２からの空気及び排出インクは吸引
チューブ１７及び第２連結孔４５を介してポンプ８の上
室に送られる。ピストン４Ｊの下降中、下室の圧力上昇
により弁４６が閉じられるため下室内傾溝っている＠回
排出されたインク等は排出口４７及び廃液チューブ２０
を通って廃液タンク２１へ排出される。ピストン４１が
下死点に達すると、信号Ｓ１が高レベルになるためこれ
を確認してポンプモータドライバ１０９、クラッチドラ
イバ１１１がオフになシ、モーク９が停止する。そして
ピストン４１は年回　。

示のウオームギアの保持力によりその位置を保持する。

（ステップ２２８〜２２９）。

この保持期間中に上記の動作が終了し、上室の圧力が回
復する。これらに要する所定時間が経過したことを確認
してモータ９を逆転させ、ピストン４１を上昇させる（
ステップ２３０〜２３１）。

流体抵抗が旨いためヘッドユニット２への逆流ハナい。

ピストン４１は上死点に達するとげね４３により保持さ
れる。次にキャッピングモータドライバ１１２が再び動
作し、キャッピング装置駆動用モータ１２が逆転し、可
動部材３８を初期位置へ戻すことによシ、ヘッドユニッ
ト２のキャンピングが解除され、記録可能状態になシ一
連の動作が完了する（ステップ２３２．◎。

・・・・・・、＠、・・・・・・、ステップ２０４〜２
０８　）。

上記の液体噴射記録装置は、大容量のインクタンク１６
とヘッドユニット２内の小容量のサブタンク３１とを設
け、単一の圧力発生手段であるポンプ８によシ、インク
タンク１６からサブタンク３１ヘインクを供給するとと
もに、噴射ヘッド３２の先端３２ａからインクを排出さ
せてメニスカス復帰を行うようにしだので、簡単な構成
で２インク供給を的確に行うことができまたメニスカス
復帰も同時に行われるため安定な記録を行うことができ
、さらに単一の圧力発生手段でインク供給及びメニスカ
ス復帰を同時に行う構成であるため、機器の小型化及び
製作費の軽減をはかることができる。

さらに上記の記録装置は、単一のキャッピング装置７に
インク供給系（供給チューブ１８）とメニスカス復帰の
ためのインク吸引系（回復チューブ１９）とを設け、キ
ャッピング装置７の移動によシこれらがヘッドユにシト
２内のインク供給口３３及び噴射ヘッド３２とそれぞれ
係合し、かつ離脱するよう構成されているので。

前述の構成と相まって、簡単な機構でインク供給及びメ
ニスカス復帰のための流体路を構成することが可能であ
り、かつ前記の諸動作を確実に行うことができ、信頼性
の向上をはかることができる。さらに記録動作中はキャ
リッジモータ４に対してインク供給チューブ等の余分な
負荷となるものがないため、慣性を小さくシ、キャリッ
ジ送シの精度を向上させ、モータを小型化できる等機器
の小型化、製作費の軽減に寄与するところが大きい。ま
たインクタンク１６の配置の自由度が増加し、操作性の
一層の向上をはかることができる。

なお上記の装置では、単一の圧力発生手段であるポンプ
８によって記録液の供給とメニスカスの復帰とを行って
おシ、この態様が装置の小型化及び製作費の低減の面か
ら望ましいが、この発明は複数の圧力発生手段によって
実施することもできる。

さらに上記の記録装置は、所定枚数の記録後目動的にサ
ブタンク３１へのインク供給を行うよう構成されている
ので、インクタンクを大容量の主タンク１６と小容量の
サブタンク３１とに分けて構成しても、的確にインク供
給を行うことができ、これＫよシ前記のような機器の小
型化、操作性の向上等の効果を達成することができる。

（２）　　メニスカス復帰のみの動作 回復スイッチＳＷ２を操作すると信号出力回路１０３が
高レベル信号をｎ、カウンタ１００ｃへ転送しｈ　　ｎ
２カウンタ１００ｃは１゛をカウントアツプする。これ
に続いてポンプモータドライバ１０９が動作してポンプ
駆動用パルスモータ９を駆動し、ピストン４１を第３図
のＡの位置からＢの位置へ移動させる。信号Ｓ２が高レ
ベルになることでピストン４１の移動を確認し１次にキ
ャリツジモータドライバ１０４が動作してキャリッジモ
ータ４を駆動し、キャリッジ３を復帰させる。

スイッチＳＷＩの動作によシキャリツジ３の復帰を確認
してキャッピングモータドライバ１１２が動作し、キャ
ッピング装置駆動用モータ１２を正転させ、キャッピン
グ装置７をヘッドヱニット２に係合させる（ステップ２
４１〜２４６）。以下キャッピング位置に達したことを
確認して（ステップ２４７）、第５図のステップ２２６
以降の動作が行われるが、この場合はすでにピストン４
１が第３図のＢの位置に下降しているので、前述のイン
ク供給の場合と異り、ポンプ８の上室の負圧が小さいだ
めにサブタンク３１に対するインク供給を制限してメニ
スカス復帰動作を行うことになる。

上記の液体噴射記録装置は、圧力発生手段であるポンプ
８内のピストン４１の位置調節により２段階の圧力を発
生し、これによシインクタンク１６からサブタンク３１
へのインク供給量を制御するよう構成されているので、
インク供給動作とメニスカス復帰のみを行う動作とで発
生圧力を切り換えることによシ、両動作のための機構の
相当部分を共用し、かつ両動作を確実に行うことができ
るから、従来の記録装置におけるインク供給及びメニス
カス復帰のだめの機構の複雑化及び操作性の劣化を避け
ることができる。

（３）　　自動キャッピング動作 １枚の記録が終了すると、記録装置駆動回路１０１から
の終了信号によシタイマー００ｅが動作を開始する。タ
イマー００ｅは記録開始スイッチＳＷ３の操作によシ信
号出力回路１１８が出力する信号によってリセットされ
る。したがってタイマー００ｅの設定時間内に記録され
るべき情報の記録が開始されればキャッピング動作が行
われず１通常の記録が行われる。−力設定時間内ス復帰
動作が行われる（ステップ２０１〜２０５．■）。

ただしメニスカス復帰後ポンプ８は復帰するが（ステッ
プ２３１）、キャッピング装置７は退避せ　　　□ず、
記録開始スイッチＳＷ３の操作によってはじめて退避す
ることになる（ステップ２０４〜２０８）。

これによシ噴射ヘッド３２の先端３２ａは、記録開始時
にはじめてギャップが解除されるので、その乾燥が防止
される。この点は前述の他の動作でも同様である。

（４）　　インク残量検出動作 前述の記録装置では、１回のインク供給時の供給ｉＷＩ
とメニスカス復帰動作時のインク供給量ｗ２はつねに一
定であシ、またインクタンク１６内の初期容ｉＷも一定
であるだめ、ｎｌ及びｎ２をそれぞれインク供給の回−
数及びメニスカス復帰動作のみの回数とし、Ｗ′をイン
ク残量とするとき Ｗ’　　”　Ｗ　　　（ｎ１Ｗ１　＋ｎ２Ｗｚ　）　゛
”　−′’　（１）の関係が成立する。したがってｎ１
カウンタ１００ｂ及び街カウンク１００Ｃのカウント値
から式（１）を計算してその結果によシインク残量を知
ることができる。

具体的には、前回のカウント値Ｗ１に対しｎ１カウンタ
１００ｂ又はｎ２カウンタ１００Ｃがカウントアツプす
るたびにＷレジスタ１００ｄの記憶内容Ｗ　＝　Ｗ＋　
　　（、ｙｇｗｌ　＋　　ｎ２ｗ２　）に更新し、これ
を基準値■と比較してＷ＜ｖであれば、残量警告ドライ
バ１１４を動作させて残量警告表示器１１３で警告表示
を行うようにする。

前述のように警告表示器１１３に代えて残量自体を表示
する表示装置を用いてもよい。臀告表示があれば、イン
クタンク１６にインクを補充しＷレジスタ１００ｄをリ
セットする（ステップ２５１〜２５５）。

上記の構成によれば、インクタンク１６にインク補充を
要するかどうかを容易に知ることができ、インク切れに
よる不完全記録を防止できるばかシでなく、インク残量
検出のために特別な装置を必要としないため、多色カラ
ー記録装置のように多種類、多量のインクを使用する装
置にあっても簡単にインク残量検出を行うことができ１
機器の小型化、操作性の向上環をはかることができる。

発明の効果 以上詳細に説明したように、この発明によれば、大容量
の第１の記録液貯蔵室と、小容量の第２の記録液貯蔵室
と、圧力発生手段とを設け、この圧力発生手段の動作時
に第１の記録液貯蔵室から第２の記録液貯蔵室へ記録液
を供給するとともに噴射ヘッドの先端から記録液を排出
させるようにしたので、ａ畦な機構によシ、記録液の供
給とともにメニスカスの復帰を行うことが可能であるだ
め、記録液の供給系と噴射ヘッドの目づまシ防止手段と
の相当部分を共用することができ、機器の小型化や操作
性の向上に太いに寄与する。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明に係る液体噴射記録装置の具体例を示す
もので、第１図は液体噴射記録装置の全体構成を示す斜
視図、第２図は第１図の装置凌中キャッピング装置及び
ヘッドユニットの詳細を示す断面図、第３図は同じくポ
ンプの詳細を示す断面図、第４図は制御系のブロック図
。 第５図囚及び第５図（Ｂ）は第１図ないし第４図の装置
の動作を説明する１組の流れ図、第６図は第５図（４）
及び第５図（Ｂ）の配置を示す図である。 図中 ２ｉｌ″ｊ：液体噴射ヘッドユニット、３はキャリッジ
。 ４はキャリッジモータ、７はキャッピング装置。 ８はポンプ、９はポンプ駆動用パルスモータ。 １０はウオームギア、１２はキャッピング装置従駆動用
モータ、１５はカム、１６は大容量インクタンク、１７
は吸引チューブ、１８は供給チューブ、１９は回復チュ
ーブ、３１はサブタンク、３２は噴射ヘッド、３２ａは
その先端、３３けインク供給口、３４は吸引口、３７は
キャップ、３８は可動部材、３９はばね、４１はピスト
ン、４３はばね、４６は弁、１１３は残量警告表示器、
　ＳＷＩはキャリッジ３の初期位置を検出する検出スイ
ッチを示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）大容量の第１の記録液貯蔵室と。 小容量の第２の記録液貯蔵室と、 圧力発生手段と、 前記圧力発生手段の動作時に前記第１の記録液貯蔵室か
   ら前記第２の記録液貯蔵室へ記録液を供給するとともに
   噴射ヘッド先端から記録液を排出させる手段と、 を具える液体噴射記録装置。
2. （２）　　前記第２の記録液貯蔵室は少なくとも記録紙
   １枚分の記録に必要な記録液を貯蔵する特許請求の範囲
   （１）記載の液体噴射記録装置。
3. （３）単一の圧力発生手段によ如前記第１の記録液貯蔵
   室から前記第２の記録液貯蔵室への記録液の供給と前記
   噴射ヘッド先端からの記録液の排出とを行うよう構成さ
   れた特許請求の範囲（１）記載の液体噴射記録装置。