(57)【要約】【課題】キャッピング手段に与える負圧吸引力を、短時間で強力なものとすることができる液体噴射装置を提供する。【解決手段】液体噴射ヘッド８を封止すると共に負圧発生手段１６からの負圧を受けてノズル開口８ｂから液体を吸引するキャッピング手段１３と、キャッピング手段１３と負圧発生手段１６との間に介在された負圧制御バルブ１８と、上記負圧制御バルブ１８の開閉を制御するバルブ制御手段２８とを備え、負圧制御バルブ１８と負圧発生手段１６との間に、容積可変であるとともに容積拡大方向への付勢力が付与されうる負圧蓄積部３０が配置されている。こうすることにより、負圧蓄積部３０に負圧が蓄積され、同時に負圧蓄積部３０の容積も縮小されて、負圧蓄積部３０に付勢力が発生する。負圧制御バルブ１８の開弁と同時に上記付勢力が加算されてキャッピング手段１３の負圧が急速に上昇する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の液体噴射信号を受けて液体をノズル開口から噴射する液体噴射ヘッドと、上記液体噴射ヘッドを封止すると共に負圧発生手段からの負圧を受けて上記ノズル開口から液体を吸引するキャッピング手段と、上記キャッピング手段と上記負圧発生手段との間に介在された負圧制御バルブと、上記負圧制御バルブの開閉を制御するバルブ制御手段とを備えた液体噴射装置であって、上記負圧制御バルブと負圧発生手段との間に、容積可変であるとともに容積拡大方向への付勢力が付与されうる負圧蓄積部が配置されていることを特徴とする液体噴射装置。
【請求項２】
上記負圧蓄積部を構成する材料および／または形状が、上記付勢力が得られるものである請求項１記載の液体噴射装置。
【請求項３】
上記付勢力を発生する付勢力発生手段が負圧蓄積部に組合わされている請求項１または２記載の液体噴射装置。
【請求項４】
上記負圧蓄積部は、管状の部材である請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体噴射装置。
【請求項５】
上記負圧蓄積部は、蛇腹状の部材である請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体噴射装置。
【請求項６】
上記負圧蓄積部は、流路管の一部に拡張空間を形成したものである請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体噴射装置。
【請求項７】
上記負圧蓄積部は、負圧蓄積室内に負圧蓄積部の容積を変化させる移動部材が挿入されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体噴射装置。
【請求項８】
上記負圧蓄積部は、負圧蓄積室内に負圧蓄積部の容積を変化させる変形部材が取り付けられている請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体噴射装置。
【請求項９】
上記負圧制御バルブの開弁は、上記負圧発生手段の動作開始から所定時間経過後に行うよう上記バルブ制御手段と、負圧発生手段の駆動制御手段との制御出力が関連付けられている請求項１〜８のいずれか一項に記載の液体噴射装置。
【請求項１０】
上記付勢力を発生する付勢力制御手段が設けられ、上記付勢力制御手段による付勢力の発生を開始する時期が、上記負圧制御バルブの開弁と同時またはその後となるよう、上記バルブ制御手段と上記付勢力制御手段との制御出力が関連付けられている請求項１〜９のいずれか一項に記載の液体噴射装置。
【請求項１１】
上記負圧蓄積部は、上記付勢力として容積拡大方向への付勢力が常時付与されたものであり、上記付勢力制御手段は、付勢力を規制する規制手段と、この規制手段を動作させる動作手段とを含んで構成されている請求項１０記載の液体噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体噴射ヘッド内の残留気泡等を効果的に排出して、液体の噴射不良を回避することができる液体噴射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液体をノズル開口から噴射する液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置は、種々な液体を対象にしたものが知られているが、そのなかでも代表的なものとして、インクジェット式記録装置に装着されるインク噴射装置をあげることができる。そこで、従来の技術を上記インクジェット式記録装置を例にとって説明する。
【０００３】
このようなインクジェット式記録装置は、圧力発生室で加圧したインクをノズル開口からインク滴として記録用紙に吐出させて印刷を行う関係上、記録ヘッド内に気泡が残留しないようにインクを充填したり、また、インク溶媒の揮散による目詰まりを防止するために、記録ヘッドからインクを強制的に吸引排出させる処理が行われる。また、印字データに関係がない駆動信号を記録ヘッドに供給して、記録ヘッドのノズル開口からインク滴を吐出させる操作も行われる。
【０００４】
記録ヘッド内の残留気泡の排除、並びに増粘インクによる目詰まり解消のために行うインクの強制的な排出処理は、通常、クリーニング操作と呼ばれている。これは、記録装置の長時間の休止後に印刷を再開する場合や、ユーザが印字かすれ等の印字品質不良を認識した場合にクリーニングスイッチを操作することで実行される。
【０００５】
このクリーニング操作は、記録ヘッドをキャッピング手段により封止して負圧を作用させることによって、記録ヘッドよりインクを排出させると共に、その後にゴム等の弾性板からなるワイパー部材により、記録ヘッドのノズルプレートを払拭するワイピングが実行される。
【０００６】
一方、記録ヘッドに駆動信号を印加してインクを吐出させる操作は、通常、フラッシング操作と呼ばれ、クリーニング操作時にワイピング等で記録ヘッドのノズル開口近傍の不揃いメニスカスを回復させたり、また、印刷中にインク滴の吐出が少ないノズル開口の目詰まりを防止する目的で一定周期ごとに実行させる操作である。
【０００７】
図１３は、従来のインクジェット式記録装置におけるクリーニング操作等において用いられるキャッピング手段としてのキャップユニットの概略構成を、断面図によって示したものである。なお、図においては、キャップユニットによって記録ヘッドのノズルプレートを封止し、ノズルプレートに配置されたノズル開口より、インクの吸引処理を行う状態が示されている。
【０００８】
キャップユニット１３は、上面が開放された四角い形状のキャップケース１３ａと、上記キャップケース１３ａ内に収納されたゴム材料等の可撓性物質よりなるキャップ部材１３ｂとにより構成されており、キャップ部材１３ｂは、その上側縁がキャップケース１３ａよりも若干突出した状態に形成されている。そして、キャップ部材１３ｂの内底部には多孔質材料により形成されたインク吸収材１３ｃが収納されており、このインク吸収材１３ｃは、キャップ部材１３ｂに一体に形成された保持体１３ｄにより保持されている。
【０００９】
また、キャップケース１３ａの下底部には、キャップケース１３ａおよびキャップ部材１３ｂをそれぞれ貫通するようにして、吸引口１３ｅおよび大気開放口１３ｆが配置されている。
【００１０】
そして、キャップケース１３ａの吸引口１３ｅにはチューブＴ１を介して吸引ポンプ１６が接続されており、吸引ポンプ１６の排出側には排インクタンク１５が配置されている。さらに、キャップケース１３ａの大気開放口１３ｆには、チューブＴ３を介して大気開放バルブ１９が接続されている。
【００１１】
一方、符号８は例えばカラーインク用記録ヘッドを示しており、この記録ヘッド８はキャップユニット１３が上部に移動した時、そのノズルプレート８ａが上記キャップユニット１３によってキャッピングされるように構成されている。ノズルプレート８ａにはノズル開口８ｂが配置されており、各ノズル開口８ｂに対応して配置された圧電振動子８ｃの作用によってイエロー，シアン，マゼンタ等の各インクが吐出されるように構成されている。
【００１２】
以上の構成において、記録ヘッド内の残留気泡の排出およびノズル開口の目詰まりを解消させるためのインクの吸引作用は、図１３に示すように、キャップ部材１３ｂを記録ヘッド８のノズルプレート８ａに密着させるとともに、大気開放バルブ１９を閉弁した状態で行われる。
【００１３】
すなわち、この状態で吸引ポンプ１６を動作させることで、キャップ部材１３ｂの内部に負圧が与えられ、ノズル開口８ｂからインクは排出される。インクの排出に伴いキャップ部材１３ｂ内部の負圧がある程度減少した時点で、上記大気開放バルブ１９を開弁させると、キャップ部材１３ｂ内に大気が導入され内部の負圧は解除される。
【００１４】
そして、大気開放バルブ１９を開弁させた状態で吸引ポンプ１６を動作させることにより、キャップ部材１３ｂ内に排出されたインクをチューブＴ１を介して排インクタンク１５に送り込む動作がなされる。
【００１５】
一方、図１４は、前記したクリーニング装置の構成において、吸引ポンプ１６により記録ヘッドのノズル開口からインクを吸引した場合の記録ヘッド内の所定位置におけるインクの流速と、吸引経過時間との関係を示したものである。
【００１６】
図１４に示すように、大気開放バルブ１９を閉弁させた状態で、吸引ポンプ１６を駆動すると、経過時間に伴って負圧によりインクの流速が徐々に立ち上がり、やがて一定の流速に達するという特性が描かれる。図１４に示す特性はその一例であるが、現状の吸引ポンプ１６による吸引特性は、ポンプの始動時より最高流速に達するのに２〜３秒程度要している。
【特許文献１】特開２０００−５２５６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
ところで、記録ヘッド内に存在する気泡は、所定以下のインクの流速状態においてはヘッド内の複雑な流路内に引っ掛かった状態で残留し、所定以上のインクの流速状態で、はじめてインクに押し流されて排出されるという特性を有している。
【００１８】
したがって、上述のようにインク流速の立ち上がりが弱い状態においては、必要流速に達するまでにインクを無駄に排出することとなり、インクカートリッジの寿命を短縮させてユーザに負担を強いるという問題が発生する。
【００１９】
しかも、昨今においては、より高い解像度を得るために、記録ヘッドのノズル数が増加されるとともに、ノズル開口のより小さいものが使用されており、このために、記録ヘッド内の増粘インクおよび残留する気泡を満足に排出するための流速を得ることが困難となりつつあり、なおさら記録ヘッド内に残留する気泡の排出処理を困難にしている。
【００２０】
したがって、これに対応させて吸引ポンプの吸引能力を増大させることによって、これを解決することはできるものの、記録装置全体の小型化、低価格化が進むなかで吸引ポンプのみを大型化することは難しい。
【００２１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、キャッピング手段に与える負圧吸引力を、短時間で強力なものとすることができる液体噴射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記目的を達成するため、本発明の液体噴射装置は、所定の液体噴射信号を受けて液体をノズル開口から噴射する液体噴射ヘッドと、上記液体噴射ヘッドを封止すると共に負圧発生手段からの負圧を受けて上記ノズル開口から液体を吸引するキャッピング手段と、上記キャッピング手段と上記負圧発生手段との間に介在された負圧制御バルブと、上記負圧制御バルブの開閉を制御するバルブ制御手段とを備えた液体噴射装置であって、上記負圧制御バルブと負圧発生手段との間に、容積可変であるとともに容積拡大方向への付勢力が付与されうる負圧蓄積部が配置されていることを要旨とする。
【発明の効果】
【００２３】
すなわち、上記負圧制御バルブと負圧発生手段との間に、容積可変であるとともに容積拡大方向への付勢力が付与される負圧蓄積部が配置されている。このため、上記負圧発生手段からの負圧が上記負圧蓄積部に伝達されると、負圧蓄積部はその付勢力に抗して容積が小さくなる。このようにして蓄積された負圧が所定値に達すると、負圧制御バルブが開弁される。この開弁によって、蓄積されていた負圧がキャッピング手段に付与されるのであるが、このときには負圧蓄積部の付勢力によって負圧蓄積部の容積が急激に拡大するので、キャッピング手段に付与される負圧は短時間のうちに急激に上昇する。したがって、液体噴射ヘッド内の液体の吸引流速は、急激に高い流速レベルに達し、複雑な流路の途中に停滞している除去しにくい残留気泡を一気に排出することができる。同時に、増粘した液体も強力に吸引され、新鮮な液体がノズル開口等に満たされて、良好な液体噴射が得られる。そして、負圧発生手段の吸引能力を特別に高めることなく、コンパクトな吸引ポンプ等を使用することができ、経済的である。
【００２４】
一方、上記付勢力の付与に代えて、負圧蓄積部の容積を急激に拡大するための駆動手段を設けることにより、上記負圧発生手段が動作するときには、上記駆動手段を動作させて負圧蓄積部の容積が小さくなる状態とし、上記負圧制御バルブを開弁して負圧蓄積部内の蓄積負圧をキャッピング手段に作用させるときには、駆動手段を負圧蓄積部の容積が拡大する方向に動作させる。したがって、上記のような動作をする駆動手段あるいは何等かの出力手段によって、負圧蓄積部内の蓄積負圧をキャッピング手段に付与するときに、負圧蓄積部の容積を急激に拡大して、液体噴射ヘッド内の液体の吸引流速を急激に高めることができる。
【００２５】
本発明の液体噴射装置において、上記負圧蓄積部を構成する材料および／または形状が、上記付勢力が得られるものである場合には、たとえば、所定の弾力特性とされた合成ゴムで負圧蓄積部を形成したり、あるいは上記合成ゴムで蛇腹形状の負圧蓄積部を形成したりして、付勢力のある容積可変型の負圧蓄積部を構成することができる。
【００２６】
本発明の液体噴射装置において、上記付勢力を発生する付勢力発生手段が負圧蓄積部に組合わされている場合には、上記付勢力発生手段による付勢力の発生が確実になされ、付勢力発生手段と負圧蓄積部との複合構造の下で急激な負圧立ち上がりが得られる。
【００２７】
本発明の液体噴射装置において、上記負圧蓄積部が、管状の部材である場合には、負圧発生手段が動作することにより、管状の部材が弾性的に押し潰されたような状態になって、上記のような容積の縮小と弾性的な復元動作が得られる。そして、負圧蓄積部が最も簡素化された管状の部材で構成できるから、製造しやすく、また、原価低減等において有利である。
【００２８】
本発明の液体噴射装置において、上記負圧蓄積部が、蛇腹状の部材である場合には、蛇腹形状の縮小とそれに対抗する付勢力により、上記のような急激な負圧立ち上がりが得られる。さらに、蛇腹形状であるから、内部の圧力変化に対する容積変化の順応性が良好に得られ、負圧発生手段による負圧蓄積および容積拡大方向への付勢力が適正に確保できる。
【００２９】
本発明の液体噴射装置において、上記負圧蓄積部が、流路管の一部に拡張空間を形成したものである場合には、拡張空間の縮小とそれに対抗する付勢力により、大きな容積変化が得られ、上記のような急激な負圧立ち上がりが得られる。
【００３０】
本発明の液体噴射装置において、上記負圧蓄積部が、負圧蓄積室内に負圧蓄積部の容積を変化させる移動部材が挿入されている場合には、上記移動部材の移動により負圧蓄積部の容積が負圧蓄積による縮小と、負圧制御バルブの開弁による拡大に的確に順応することができる。
【００３１】
本発明の液体噴射装置において、上記負圧蓄積部は、負圧蓄積室内に負圧蓄積部の容積を変化させる変形部材が取り付けられている場合には、負圧蓄積部の容積を急激に拡大するための駆動手段を設けることにより、上記負圧発生手段が動作するときには、上記駆動手段を動作させて負圧蓄積部の容積が小さくなる状態とし、上記負圧制御バルブを開弁して負圧蓄積部内の蓄積負圧をキャッピング手段に作用させるときには、駆動手段を負圧蓄積部の容積が拡大する方向に動作させる。したがって、上記のような動作をする駆動手段あるいは何等かの出力手段によって、負圧蓄積部内の蓄積負圧をキャッピング手段に付与するときに、負圧蓄積部の容積を急激に拡大して、液体噴射ヘッド内の液体の吸引流速を急激に高めることができる。
【００３２】
本発明の液体噴射装置において、上記負圧制御バルブの開弁は、上記負圧発生手段の動作開始から所定時間経過後に行うよう上記バルブ制御手段と、負圧発生手段の駆動制御手段との制御出力が関連付けられている場合には、負圧発生手段の動作開始から所定の負圧が蓄積されるまでの時間をあらかじめ把握して、上記所定時間を設定しておくことにより、負圧制御バルブの開弁タイミングを最適化することができ、上記のような急激な負圧立ち上がりが的確に得られる。
【００３３】
本発明の液体噴射装置において、上記付勢力を発生する付勢力制御手段が設けられ、上記付勢力制御手段による付勢力の発生を開始する時期が、上記負圧制御バルブの開弁と同時またはその後となるよう、上記バルブ制御手段と上記付勢力制御手段との制御出力が関連付けられている場合には、負圧蓄積部内に蓄積された負圧がキャッピング手段に伝達されるのと同時またはその後に、上記付勢力発生にともなう負圧蓄積部の容積拡大がなされる。したがって、蓄積負圧の伝達に対して負圧蓄積部の容積拡大にともなう負圧加算がなされ、負圧立ち上がりが一層急激になされる。
【００３４】
本発明の液体噴射装置において、上記負圧蓄積部は、上記付勢力として容積拡大方向への付勢力が常時付与されたものであり、上記付勢力制御手段は、付勢力を規制する規制手段と、この規制手段を動作させる動作手段とを含んで構成されている場合には、負圧蓄積部の負圧が所定値に達したことをトリガーにして動作する上記動作手段の出力で、規制手段の規制機能を解除することにより、キャッピング手段に伝達される負圧の立ち上がりが最適化され、信頼性の高い付勢力制御手段の動作が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づいて詳しく説明する。
【００３６】
本発明における液体噴射装置は、上述のように種々な液体を対象にして機能させることができ、図示の実施例においてはその代表的な事例として、インクジェット式記録装置に採用されるインク噴射ヘッドすなわち記録ヘッドを実施例の対象にしている。
【実施例１】
【００３７】
図１〜図７は、本発明における液体噴射装置の一実施例である。
【００３８】
図１は、本発明が適用されたインクジェット式記録装置の全体構成を示すものである。図１において、符号１はキャリッジであり、このキャリッジはタイミングベルト２の一部に結合されてキャリッジモータ３の往復回転により駆動され、ガイド部材４に案内されてプラテン５に沿って平行に移動するように構成されている。キャリッジ１の記録用紙６と対向する下面にはブラックインクを吐出する記録ヘッド７およびカラーインクを吐出する記録ヘッド８が搭載され、各記録ヘッド７，８は、それぞれブラックインクカートリッジ９，カラーインクカートリッジ１０からそれぞれインクの供給を受けて記録用紙６に対してインク滴が吐出できるように構成されている。
【００３９】
非印刷領域側に配置された１１はキャッピング装置であり、ブラックインク用記録ヘッド７を封止するキャップユニット１２と、カラーインク用記録ヘッド８を封止するキャップユニット１３が同一のキャップホルダーに搭載されている。
【００４０】
上記キャップユニット１２，１３は、それぞれ記録ヘッド７，８のノズル開口面を１つの空間で封止できるサイズを備え、非印字時には記録ヘッド７，８のノズル開口８ｂを封止し、また、吐出能力回復動作時（クリーニング動作時）には、ポンプユニット１６から負圧の供給を受けて記録ヘッド７，８からインクを強制的に排出させることができるように構成されている。
【００４１】
そして、キャッピング装置１１の近傍には、ゴム等の弾性板からなるクリーニング部材１７が配置されていて、キャリッジ１がキャッピング装置１１側に往復移動する際に、記録ヘッド７，８のノズルプレートを払拭するワイピング動作がなされる。
【００４２】
図２は、図１に示す記録装置に搭載されたキャップユニット１２，１３のうちの１つ、例えばカラーインク用のキャップユニット１３と、これに接続された負圧発生手段等の構成を示したものである。なお、既に図１３において説明した部位と同じ機能を果たす部分については、図２，図３等において同一符号を付して示してある。
【００４３】
図２に示すように、本発明が適用されたインクジェット式記録装置においては、キャップユニット１３における吸引口１３ｅと、吸引ポンプ１６との間にそれぞれチューブＴ１，Ｔ２を介して負圧制御バルブ１８が介在されている。この負圧制御バルブ１８は、開弁および閉弁が電気的に制御できる電磁バルブが採用されており、負圧制御バルブ１８に対してバルブ制御手段２８より開弁および閉弁の指令信号が供給されるように構成されている。
【００４４】
上記キャッピング手段であるキャップユニット１３に与える負圧を急激に立ち上がらせるために、負圧蓄積部３０が負圧制御バルブ１８と吸引ポンプ１６との間に設けられている。上記負圧蓄積部３０は、後述のように容積可変であるとともに容積拡大方向への付勢力が付与されるように構成されている。この負圧蓄積部３０を動作させるために付勢力制御手段３１が配置されており、負圧蓄積部３０による負圧発生時期等が制御されるようになっている。
【００４５】
図３は、上記バルブ制御手段２８，負圧蓄積部３０，付勢力制御手段３１等を含む記録装置のシステム構成を示すブロック図である。同図において、符号２０は印刷制御手段であり、記録装置のホストコンピュータからの印刷データに基づいてビットマップデータを生成し、このデータに基づいてヘッド駆動手段２１により駆動信号を発生させて、記録ヘッド８からのインク滴を吐出させる。ヘッド駆動手段２１は、印刷データに基づく駆動信号の他に、フラッシング動作のための駆動信号を記録ヘッド８に出力するように構成されている。
【００４６】
符号２２は、クリーニング制御手段であり、電源投入時や、また、クリーニング指令検知手段２３および吸引タイマ２４からの信号により、ポンプ駆動制御手段２５を制御して、吸引ポンプ１６を制御する。また、クリーニング制御手段２２は、バルブ制御手段２８に制御信号を送り、負圧制御バルブ１８を所定のクリーニングシーケンスに基づいて開閉制御する機能も備えている。
【００４７】
なお、図３は、カラーインク用記録ヘッド８だけのブロック図とし、ブラックインク用記録ヘッド７側のブロック図は省略してある。
【００４８】
符号２６は、フラッシング制御手段であり、印刷動作が一定時間継続して印刷制御手段２０からフラッシング指令が出力された場合、およびクリーニング制御手段２２からの吸引終了信号が出力され、かつフラッシング保留タイマ２７からのタイムアップ信号が出力している場合に、印刷制御手段２０により記録ヘッド８をフラッシング位置、通常はキャッピング位置に移動させて、目詰まりの防止や、目詰まり解消のために記録ヘッド８の全てのノズル開口からの所定数のインク滴を吐出させるものである。
【００４９】
なお、上記フラッシング保留タイマ２７は、クリーニング動作が終了した段階で計時動作を開始し、クリーニング動作で記録ヘッド８のノズル開口近傍に生じた気泡が自然消滅するまでに相当する時間を計時した段階で、タイムアップするように構成されている。
【００５０】
また、符号２９は、図示しない記録装置のケースの制御パネルに設けられたクリーニング指令スイッチを示し、ユーザがこれを操作した場合に、クリーニング指令検知手段２３を介してクリーニング制御手段２２を動作させることができるようになっている。
【００５１】
上記負圧蓄積部３０は、容積可変であるとともに容積拡大方向への付勢力が付与されうる構成である。図５に示した負圧蓄積部３０は断面円形のパイプ材３２で構成したものであり、上記パイプ材３２は弾性のある合成樹脂や合成ゴム等の材料で製作されている。上記負圧制御バルブ１８を閉弁状態とし吸引ポンプ１６を動作させると、パイプ材３２内は負圧になり、さらに吸引ポンプ１６の吸引が進行して上記負圧がさらに高くなると、上記付勢力に抗してパイプ材３２は外気の圧力で２点鎖線図示のように、弾性的に偏平に押し潰された状態になり、内部の容積は縮小される。
【００５２】
上記の吸引ポンプ１６の吸引動作でパイプ材３２内が所定の負圧値に達したら、負圧制御バルブ１８の開弁がなされるのであるが、この開弁時期は種々な方法で設定することができる。例えば、パイプ材３２内の圧力を検知して所定負圧に達したら開弁信号をバルブ制御手段２８に供給する方法、あるいは、吸引ポンプ１６を動作し始めてからパイプ材３２内が所定負圧になるまでの所要時間をあらかじめ把握しておき、この所要時間が経過した時点でタイマから開弁信号をバルブ制御手段２８に供給する方法等がある。
【００５３】
この実施例では後者の方法を採用しており、図示していないが、ポンプ駆動制御手段２５からのポンプ駆動開始信号を受けて計時を開始するタイマが、バルブ制御手段２８内に組み込まれており、パイプ材３２内が所定負圧に達する時間が経過すると、バルブ制御手段２８から開弁信号が負圧制御バルブ１８に供給される。すなわち、吸引ポンプ１６のポンプ駆動制御手段２５とバルブ制御手段２８との制御出力が関連付けられている。
【００５４】
パイプ材３２内の負圧が所定値に達すると、蓄積されていた負圧がキャップユニット１３に付与され、このときにはパイプ材３２自体の付勢力によってパイプ材３２内の容積が急激に拡大するので、キャップユニット１３に付与される負圧は短時間のうちに急激に上昇する。したがって、記録ヘッド８内のインクの吸引流速は、急激に高い流速レベルに達し、記録ヘッド８内に滞留している気泡や高粘度となっているインクが強制的に一気にノズル開口８ｂから吸出される。
【００５５】
図５に示した実施例は、パイプ材３２自体の付勢力すなわち内部容積が大きくなる方向の弾性的な復元力を活用している例であるが、図６に示した実施例は、上記付勢力を有しない変形部材４８を付勢力制御手段としての駆動手段４９で動作させて付勢力を付与するものである。負圧蓄積室を構成するケース５０内に変形自在の膜状の材料、例えば、ゴムやエラストマーでできたシート材４８を弛みを持たせた状態でケース５０内に取り付けてある。この取り付け部分は気密性を保持させてあり、チューブＴ２が連通している箇所の負圧がリークしないようになっている。シート材４８に作動ロッド５１が結合され、その端部がケース５０外に突き出ていて、この突き出た箇所に永久磁石５２が固定されている。
【００５６】
上記永久磁石５２は、ケース５０側の端面がＳ極であり、その反対側の端面がＮ極とされている。この永久磁石５２に対して所定の間隔をあけた位置に、電磁石５３が静止部材に固定されている。上記電磁石５３と永久磁石５２との間には、図６に示すように、シート材４８が下方に膨らんでいる状態から２点鎖線図示のように、上方に引き上げられた状態に変形するときに、永久磁石５２が電磁石５３に吸着される距離が設定されている。電磁石５３の極性がＮ極であるときには、永久磁石５２は同極であるから反発力を受け、シート材４８は実線図示のように、チューブＴ２側に膨らんだ形状になる。また、電磁石５３の極性を変換してＳ極にすると、永久磁石５２が吸引されて作動ロッド５１が引き上げられ、シート材４８は２点鎖線図示の状態になる。上記のように、駆動手段４９は、永久磁石５２と電磁石５３によって構成されている。なお、図示してないが、電磁石５３を、回転可能に支持された永久磁石に変更して、永久磁石の１８０度回転で極性を変換するようにすることもできる。それ以外の構成は、図５のものと同じであり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００５７】
図６に示すように、電磁石５３と永久磁石５２が同極であるときには、ケース５０の容積が最小化されている。この状態で負圧制御バルブ１８を閉じて吸引ポンプ１６を動作させると、負圧蓄積部３０内に負圧が蓄積され、この負圧が所定値に達したところで負圧制御バルブ１８を開弁するのと同時またはその直後に電磁石５３の極性をＳ極に変換する。これにより、吸引ポンプ１６で蓄積されていた負圧がキャップユニット１３に作用するのに同期して、シート材４８が負圧蓄積部の容積を拡大する方向に変位させられるので、上記蓄積負圧に容積拡大に伴う負圧上昇が加算され、記録ヘッド８内のインク流速が急激に高速化される。そして、上記容積拡大を伴う強力吸引が終了すると、電磁石５３の極性を切り換えて、初期状態（図示の実線）に復帰させる。
【００５８】
図７は、上記負圧制御バルブ１８の動作と記録ヘッド８からのインクの吸引流速との関係を示したものである。図７に示すように、負圧制御バルブ１８すなわち電磁バルブが閉弁状態で吸引ポンプ１６が駆動され、所定の時間ｔ１が経過後に電磁バルブが開弁状態とされる。このように電磁バルブが閉弁状態で吸引ポンプ１６が駆動されることにより、パイプ材３２内に負圧が蓄積され、さらに負圧が高くなってパイプ材３２は弾性的に押し潰される。この状態において電磁バルブが開弁されるので、記録ヘッド８内のインクの流速が急激に高速化され、上記のように気泡や高粘度のインクが吸引排出されるのである。
【００５９】
上記第１実施例の作用効果を列記すると、つぎのとおりである。
【００６０】
上記吸引ポンプ１６からの負圧が上記パイプ材３２に伝達されると、パイプ材３２はその付勢力に抗して容積が小さくなる。このようにして蓄積された負圧が所定値に達すると、負圧制御バルブ１８が開弁される。この開弁によって、蓄積されていた負圧がキャップユニット１３に付与されるのであるが、このときにはパイプ材３２の付勢力によってパイプ材３２の容積が急激に拡大するので、キャップユニット１３に付与される負圧は短時間のうちに急激に上昇する。したがって、記録ヘッド８内のインクの吸引流速は、急激に高い流速レベルに達し、複雑な流路の途中に停滞している除去しにくい残留気泡を一気に排出することができる。同時に、増粘したインクも強力に吸引され、新鮮なインクがノズル開口等に満たされて、良好なインク滴の吐出が得られる。そして、吸引ポンプ１６の吸引能力を特別に高めることなく、コンパクトな吸引ポンプを使用することができ、経済的である。
【００６１】
一方、上記付勢力の付与に代えて、負圧蓄積部３０の容積を急激に拡大するための駆動手段４９を設けることにより、上記吸引ポンプ１６が動作するときには、上記駆動手段４９を動作させて負圧蓄積部３０の容積が小さくなる状態とし、上記負圧制御バルブ１８を開弁して負圧蓄積部３０内の蓄積負圧をキャップユニット１３に作用させるときには、駆動手段４９を負圧蓄積部３０の容積が拡大する方向に動作させる。したがって、上記のような動作をする駆動手段４９あるいは何等かの出力手段によって、負圧蓄積部３０内の蓄積負圧をキャップユニット１３に付与するときに、負圧蓄積部３０の容積を急激に拡大して、記録ヘッド８内のインクの吸引流速を急激に高めることができる。
【００６２】
上記パイプ材３２を構成する材料が、付勢力を得やすい合成樹脂材料や合成ゴムであり、また、パイプ材３２の断面が円形で弾性的に復元させやすい形状であるから、大きな付勢力のある容積可変型のパイプ材３２を構成することができる。
【００６３】
パイプ材３２が最も簡素化された管状の部材であるから、製造しやすく、また、原価低減等において有利である。
【００６４】
上記負圧制御バルブ１８の開弁を、上記吸引ポンプ１６の動作開始から所定時間経過後に行うよう上記バルブ制御手段２８と、吸引ポンプ１６のポンプ駆動制御手段２５との制御出力が関連付けられている。したがって、吸引ポンプ１６の動作開始から所定の負圧が蓄積されるまでの時間をあらかじめ把握して、上記所定時間を設定しておくことにより、負圧制御バルブ１８の開弁タイミングを最適化することができ、上記のような急激な負圧立ち上がりが的確に得られる。
【実施例２】
【００６５】
図８は、本発明の液体噴射装置の第２の実施例を示す。
【００６６】
この実施例は、負圧蓄積部３０が蛇腹状の部材３３で構成されているものであり、上記部材３３が伸縮できるようにするために、チューブＴ２にＵ字型の伸縮許容部３４が設けられている。図８（Ａ）は負圧が蓄積されていない状態を、（Ｂ）は負圧が蓄積されて蛇腹部分が縮小されいる状態を示している。それ以外は、上記実施例と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００６７】
上記構成により、負圧が蓄積されて部材３３が縮小した（Ｂ）に示す状態から負圧制御バルブ１８が開弁されると、急速に蛇腹部分が伸長方向に復元して、内部容積が急速に拡大し、記録ヘッド８内のインクの吸引流速が急激に所定値まで高くなる。さらに、蛇腹形状であるから、内部の圧力変化に対する容積変化の順応性が良好に得られ、吸引ポンプ１６による負圧蓄積および容積拡大方向への付勢力が適正に確保できる。それ以外は、上記実施例と同様の作用効果を奏する。
【実施例３】
【００６８】
図９は、本発明の液体噴射装置の第３の実施例を示す。
【００６９】
この実施例は、付勢力発生手段である圧縮コイルスプリング３５が、蛇腹状の部材３３に組合わされたものである。圧縮コイルスプリング３５の内側に部材３３が配置され、チューブＴ２に固定した円板状のスプリングシート３６ａ，３６ｂの間に圧縮コイルスプリング３５が配置されている。それ以外は、上記各実施例と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００７０】
上記構成により、蛇腹状の部材３３内に負圧が蓄積されると、同図（Ｂ）に示すように、圧縮コイルスプリング３５が圧縮されて上記部材３３の付勢力が蓄積される。この場合、部材３３自体にも付勢力を保有させておくことにより、圧縮コイルスプリング３５の付勢力が加算された状態で、急速な蛇腹部分の容積拡大がなされる。それ以外は、上記各実施例と同様の作用効果を奏する。
【実施例４】
【００７１】
図１０は、本発明の液体噴射装置の第４の実施例を示す。
【００７２】
この実施例は、流路管すなわちチューブＴ２の一部に拡張空間３７が形成されたもので、上記拡張空間３７を形成するために、拡張部３８が設けられ、この拡張部３８に付勢力が付与されている。図示の場合には、この付勢力をより強化するために細長形状の板ばね３９がチューブＴ２の長手方向に４枚接着されている。上記板ばね３９は、吸引ポンプ１６が駆動されていない自由状態では、拡張空間３７の容積を大きくする方向に湾曲した形状とされている。そして、拡張空間３７内に負圧が伝達されると、板ばね３９は湾曲状態から直線状態または逆湾曲状態に弾性変形し、付勢力を蓄積する。それ以外は、上記各実例と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００７３】
上記構成により、上記拡張空間３７が、それ自体の縮小と付勢力により、上記のような急激な負圧立ち上がりが得られる。また、板ばね３９が付勢力を付加し、急速なインク吸引流が短時間で確保できる。それ以外は、上記各実施例と同様の作用効果を奏する。
【実施例５】
【００７４】
図１１は、本発明の液体噴射装置の第５の実施例を示す。
【００７５】
この実施例は、圧縮コイルスプリング３５のような付勢力発生手段の付勢力発生の開始時期を制御して最適化するものである。付勢力制御手段３１に含まれている規制手段４０がスプリングシート３６ｂに係合して、付勢力の発生開始を抑制している。上記規制手段４０としては、流体シリンダを用いたもの、電磁ソレノイドを用いたもの等種々なものが採用できる。この例では、電磁ソレノイド４１が採用され、それによって進退動作をする規制片４２がスプリングシート３６ｂを受け止めるように構成されている。
【００７６】
規制片４２の規制機能を解除するタイミングは、図３に示すように、上記付勢力制御手段３１によって設定される。電磁ソレノイド４１の出力で規制片４２がスプリングシート３６ｂから外されて付勢力の発生が開始される時期は、負圧制御バルブ１８の開弁と同時またはその後となるよう、上記バルブ制御手段２８と付勢力制御手段３１との制御出力が関連付けられている。すなわち、バルブ制御手段２８に備えられた上記タイマのタイムアップ信号が負圧制御バルブ１８と付勢力制御手段３１すなわち上記電磁ソレノイド４１に同時に入力されることにより、付勢力の発生開始時期が負圧制御バルブ１８の開弁時期に同期するのである。
【００７７】
また、付勢力の発生開始時期を負圧制御バルブ１８の開弁時期よりも遅らせる場合には、バルブ制御手段２８から負圧制御バルブ１８への開弁信号が供給されて所定の遅れ時間が経過してから、バルブ制御手段２８から付勢力制御手段３１に付勢力の発生開始信号を供給する。このように遅らせて動作する方法は、バルブ制御手段２８に備えられている上記タイマからの第１の計時信号で負圧制御バルブ１８を開弁し、上記第１の計時信号から所定時間遅れて発信される第２の計時信号で付勢力制御手段３１を機能させる。それ以外は、上記各実施例と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００７８】
上記構成により、蛇腹状の部材３３内に蓄積された負圧がキャップユニット１３に伝達されるのと同時またはその後に、上記付勢力発生にともなう蛇腹状の部材３３の容積拡大がなされる。したがって、蓄積負圧の先行的な伝達に対して蛇腹状の部材３３の容積拡大にともなう負圧付与が加算的になされ、負圧立ち上がりが一層急激になされる。それ以外は、上記各実施例と同様の作用効果を奏する。
【実施例６】
【００７９】
図１２は、本発明の液体噴射装置の第６の実施例を示す。
【００８０】
この実施例は、負圧蓄積室内に配置した移動部材によって負圧蓄積部の容積を変化させる形式のものである。すなわち、負圧蓄積室を構成するシリンダ４３内に気密性を保って摺動できるピストン４４が挿入され、上記ピストン４４のピストンロッド４５が上記シリンダ４３外に突出させてある。そして、上記ピストンロッド４５の端部に円板状のスプリングシート４６が固定され、シリンダ４３とスプリングシート４６との間に圧縮コイルスプリング３５が介挿されている。上記シリンダ４３にチューブＴ２が接続されている。それ以外は、上記各実施例と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００８１】
上記構成により、上記ピストン４４の移動によりチューブＴ２に連通しているシリンダ４３の容積が、負圧蓄積による縮小と、負圧制御バルブ１８の開弁による拡大に的確に順応することができる。それ以外は、上記各実施例と同様の作用効果を奏する。
【実施例７】
【００８２】
図４は、本発明の液体噴射装置の第７の実施例を示す。
【００８３】
この実施例は、図３に示されている付勢力制御手段３１の構成に関するものである。付勢力制御手段３１は、常時、蛇腹状の部材３３に作用している付勢力を規制する上記規制手段４０とこの規制手段４０を動作させる動作手段４７から構成されている。上記動作手段４７は、電磁ソレノイド４１を動作させる信号の発生手段であり、この例では、上記バルブ制御手段２８内に備えられたタイマが上記信号の発生手段に相当している。それ以外は、上記各実施例と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００８４】
上記構成により、蛇腹状の部材３３の負圧が所定値に達したことをタイマ信号等をトリガーにして動作する上記動作手段４７の出力で、規制手段４０の規制機能を解除することにより、キャップユニット１３に伝達される負圧の立ち上がりが最適化され、信頼性の高い付勢力制御手段３１の動作が得られる。それ以外は、上記各実施例と同様の作用効果を奏する。
【００８５】
なお、上記各実施例において、負圧制御バルブ１８の開弁後も吸引ポンプ１６の吸引動作を継続することにより、記録ヘッド８内のインクに対する吸引効果をより長期化することができる。
【００８６】
上記各実施例は、インクジェット式記録装置を対象にしたものであるが、本発明によってえられた液体噴射装置は、インクジェット式記録装置用のインクだけを対象にするのではなく、グルー，マニキュア，導電性液体（液体金属）等を噴射することができる。さらに、上記実施例では、液体の一つであるインクを用いたインクジェット式記録ヘッドについて説明したが、プリンタ等の画像記録装置に用いられる記録ヘッド，液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド，有機ＥＬディスプレー，ＦＥＤ（面発光ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド，バイオチップ製造に用いられる生体有機噴射ヘッド等の液体を吐出する液体噴射ヘッド全般に適用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
上記のように、液体噴射ヘッド内の液体に対する吸引力を、急激に高い負圧レベルに到達させることにより、長時間休止後の液体噴射ヘッドの回復が的確に行われ、使いやすく信頼性の高い液体噴射装置を装備した各種の装置を市場に提供することができ、高い産業上の利用可能性が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明が適用されるインクジェット式記録装置の斜視図である。
【図２】キャップユニットおよびその周辺の関連機器を示す回路図である。
【図３】上記実施例におけるシステム構成のブロック図である。
【図４】主として付勢力制御手段の構成を示す側面図である。
【図５】負圧蓄積部が管状の部材で構成されている場合の側面図である。
【図６】付勢力を利用しない場合の例を示す側面図である。
【図７】吸引流速の特性図である。
【図８】負圧蓄積部が蛇腹状の部材で構成されている場合の側面図である。
【図９】蛇腹状の部材に、圧縮コイルスプリングが組合わされている場合の側面図である。
【図１０】負圧蓄積部が拡張空間で構成されている場合の側面図である。
【図１１】蛇腹状の部材に、規制部材が組合わされている場合の側面図である。
【図１２】負圧蓄積部がシリンダとピストンで構成されている場合の側面図である。
【図１３】従来のキャップユニットおよびその周辺の関連機器を示す回路図である。
【図１４】従来の吸引流速の特性図である。
【符号の説明】
【００８９】
１    キャリッジ
２    タイミングベルト
３    キャリッジモータ
４    ガイド部材
５    プラテン
６    記録用紙
７    ブラックインク用記録ヘッド
８    カラーインク用記録ヘッド
８ａ  ノズルプレート
８ｂ  ノズル開口
８ｃ  圧電振動子
９    ブラックインクカートリッジ
１０    カラーインクカートリッジ
１１    キャッピング装置
１２    キャップユニット
１３    キャップユニット
１３ａ  キャップケース
１３ｂ  キャップ部材
１３ｃ  インク吸収材
１３ｄ  保持体
１３ｅ  吸引口
１３ｆ  大気開放口
Ｔ１    チューブ
Ｔ２    チューブ
Ｔ３    チューブ
１５    排インクタンク
１６    吸引ポンプ，ポンプユニット
１７    クリーニング部材
１８    負圧制御バルブ
１９    大気開放バルブ
２０    印刷制御手段
２１    ヘッド駆動手段
２２    クリーニング制御手段
２３    クリーニング指令検知手段
２４    吸引タイマ
２５    ポンプ駆動制御手段
２６    フラッシング制御手段
２７    フラッシング保留タイマ
２８    バルブ制御手段
２９    クリーニング指令スイッチ
３０    負圧蓄積部
３１    付勢力制御手段
３２    パイプ材
３３    蛇腹状の部材
３４    伸縮許容部
３５    圧縮コイルスプリング
３６ａ  スプリングシート
３６ｂ  スプリングシート
３７    拡張空間
３８    拡張部
３９    板ばね
４０    規制手段
４１    電磁ソレノイド
４２    規制片
４３    シリンダ
４４    ピストン
４５    ピストンロッド
４６    スプリングシート
４７    動作手段
４８    変形部材，シート材
４９    駆動手段
５０    ケース
５１    作動ロッド
５２    永久磁石
５３    電磁石
【図１】
2005132033.tif 000003
【図２】
2005132033.tif 000004
【図３】
2005132033.tif 000005
【図４】
2005132033.tif 000006
【図５】
2005132033.tif 000007
【図６】
2005132033.tif 000008
【図７】
2005132033.tif 000009
【図８】
2005132033.tif 000010
【図９】
2005132033.tif 000011
【図１０】
2005132033.tif 000012
【図１１】
2005132033.tif 000013
【図１２】
2005132033.tif 000014
【図１３】
2005132033.tif 000015
【図１４】
2005132033.tif 000016