(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録用紙の幅方向に往復駆動されるキャリッジ上に装填され、インクカートリッジからのインクの供給を受けてノズル開口からインク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドと、前記記録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記録ヘッドからインクを吸引排出させるキャッピング手段とを備えたインクジェット式記録装置であって、
前記インクカートリッジから記録ヘッドのノズル開口に至るインク流路の一部に配置されて、前記インク流路を開閉することができるインク流路開閉手段と、前記記録ヘッドにおける各ノズル開口から吐出されるインク滴の吐出状態を監視する吐出状態監視手段とが具備され、前記吐出状態監視手段により記録ヘッドにおけるノズル開口からのインク滴の吐出不良状態を検知した場合に、前記インク流路開閉手段によって当該ノズル開口以外に連通するインク流路を閉塞し、前記キャッピング手段に負圧を加えて記録ヘッドからインクを吸引排出させることができるように構成され、
前記インク流路開閉手段は、記録ヘッドの各ノズル開口に至るインク流路に、それぞれ個別に配置されると共に、前記インク流路開閉手段には、印字用アクチェータにより駆動される振動板の一部を変位させる流路開閉用アクチェータが具備され、前記振動板によって形成される圧力発生室に通ずるインク供給口を、前記流路開閉用アクチェータの駆動により閉塞することができるように構成したインクジェット式記録装置。
【請求項２】
前記印字用アクチェータおよび流路開閉用アクチェータが、それぞれ圧電素子により構成された請求項１に記載のインクジェット式記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録用紙の幅方向に往復駆動されるキャリッジ上に装填され、ノズル開口からインク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドを具備した記録装置に関し、特に前記記録ヘッドのインク吐出機能を回復させるクリーニング動作を実行する場合において、インクの浪費を抑えることが可能なインクジェット式記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット式記録装置に搭載された記録ヘッドは、例えば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、ノズル開口からのインク溶媒の蒸発に起因するインク粘度の上昇や、インクの固化により、さらには気泡の混入などにより、印刷不良を起こすという問題を抱えている。このために、インクジェット式記録装置には、動作電源の未投入状態または非印刷時において、記録ヘッドのノズル形成面を封止するためのキャッピング手段が備えられている。
【０００３】
前記キャッピング手段は、印刷の休止時において前記したノズル開口のインクの乾燥を防止する蓋体として機能するだけでなく、ノズル開口に目詰まりが生じた場合には、ノズル形成面を封止し吸引ポンプからの負圧によりノズル開口からインクを吸引排出させてノズル開口のインク固化による目詰まりや、インク流路内への気泡混入によるインク吐出不良を解消するクリーニング機能を達成できるようにもなされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の記録装置においてなされるクリーニング操作は、前記したようにキャッピング手段によってノズル形成面を封止し、吸引ポンプから負圧を印加させることによって各ノズル開口からそれぞれインクを吸引排出させる操作がなされる。このために、クリーニング操作にあたっては、全てのノズル開口から一様にインクが排出される。
【０００５】
したがって、クリーニング操作の度に相当量のインクが排出されるために、インクカートリッジの寿命が短く、ランニングコストの負担が大きくなるという問題を抱えている。また、記録ヘッドのノズル形成面における全てのノズル開口から、１つのキャッピング手段により全てのノズル開口に対して負圧を与えるようになされるため、吸引時の負圧が分散し、このためにインクが増粘または固化した状態の不良ノズルからのインクの吸引流速は、極端に低下することになる。
【０００６】
また、昨今においては、記録ヘッドは多ノズル化が図られており、したがって前記した現象が益々顕著に生ずることとなり、これに応じて吸引ポンプの能力を向上させる必要性が発生する。しかしながら、ポンプの吸引能力を向上させた場合には、ポンプが大型化するだけでなく、これを駆動するための駆動モータも必然的に大型のものを用意する必要が発生し、より小型化および軽量化を図ろうとするこの種の記録装置における前記要請を実現することはきわめて困難になる。
【０００７】
本発明は、前記したような技術的課題を解決しようとするものであり、インクカートリッジの寿命を伸ばすことでランニングコストを低減させると共に、より小型化および軽量化を図ることができるインクジェット式記録装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記した課題を解決するために成された本発明にかかるインクジェット式記録装置は、記録用紙の幅方向に往復駆動されるキャリッジ上に装填され、インクカートリッジからのインクの供給を受けてノズル開口からインク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドと、前記記録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記録ヘッドからインクを吸引排出させるキャッピング手段とを備えたインクジェット式記録装置であって、前記インクカートリッジから記録ヘッドのノズル開口に至るインク流路の一部に配置されて、前記インク流路を開閉することができるインク流路開閉手段と、前記記録ヘッドにおける各ノズル開口から吐出されるインク滴の吐出状態を監視する吐出状態監視手段とが具備され、前記吐出状態監視手段により記録ヘッドにおけるノズル開口からのインク滴の吐出不良状態を検知した場合に、前記インク流路開閉手段によって当該ノズル開口以外に連通するインク流路を閉塞し、前記キャッピング手段に負圧を加えて記録ヘッドからインクを吸引排出させることができるように構成される。
【０００９】
この場合、前記吐出状態監視手段は、好ましくは発光素子と受光素子から構成され、前記発光素子から受光素子に至る光軸が、キャリッジに搭載されて移動される前記記録ヘッドのノズル形成面の近傍を横断するように配置されると共に、前記光軸が記録ヘッドのノズル列を結ぶ直線に対して所定の角度傾斜した状態となるように構成される。そして、前記発光素子としてレーザ発光半導体素子を、また、前記受光素子としてフォトダイオードを好適に用いることができる。
【００１０】
一方、前記インク流路開閉手段は、好ましくは記録ヘッドの各ノズル開口に至るインク流路に、それぞれ個別に配置された構成とされる。この場合、前記インク流路開閉手段には、好ましくは印字用アクチェータにより駆動される振動板の一部を変位させる流路開閉用アクチェータが具備され、前記振動板によって形成される圧力発生室に通ずるインク供給口を、前記流路開閉用アクチェータの駆動により閉塞することができるように構成される。加えて、好ましくは前記印字用アクチェータおよび流路開閉用アクチェータは、それぞれ圧電素子により構成される。
【００１１】
以上のように構成されたインクジェット式記録装置によると、吐出状態監視手段によって記録ヘッドにおける各ノズル開口から吐出されるインク滴の吐出状態が監視され、この吐出状態監視手段によりインク滴の吐出不良状態を検知した場合、インク流路開閉手段によって吐出不良状態のノズル開口以外に連通するインク流路が閉塞される。
【００１２】
そして、ノズル形成面を封止した状態のキャッピング手段に負圧を加えることで、吐出不良状態のノズルに対して選択的に負圧が与えられることになる。したがって、インク吐出不良状態のノズルに対して効率的に負圧が与えられ、当該ノズルから排出されるインクの流速を高めることができる。これにより、当該ノズルにおけるインク吐出不良の状態を瞬時に回復させることが可能となる。
【００１３】
それ故、吸引ポンプおよび駆動モータの能力も比較的小さなもので事足りることになり、記録装置の小型化および軽量化に寄与することができる。また、インク吐出不良となったノズルより、インクを吸引排出させる操作がなされるため、クリーニング操作によるインクの浪費を最小限にとどめることができ、インクカートリッジの寿命を延ばすことが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかるインクジェット式記録装置について、図に示す実施の形態に基づいて説明する。図１は本発明が適用された記録装置本体の代表的な構成を斜視図によって示したものである。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１はキャリッジモータ２により駆動されるタイミングベルト３を介し、ガイド部材４に案内されてプラテン５の軸方向に往復移動されるように構成されている。このキャリッジ１における記録用紙６に対向する面には、後述するインクジェット式記録ヘッドが搭載され、またその上部には前記記録ヘッドにインクを供給するためのブラックインクカートリッジ７、およびカラーインクカートリッジ８が着脱可能に装填されている。
【００１５】
図中符号９は、非印字領域（ホームポジション）に配置されたキャッピング手段であって、このキャッピング手段９は、キャリッジ１に搭載された後述する記録ヘッドが直上に移動した時に、記録ヘッドのノズル形成面を封止できるように構成されている。そしてキャッピング手段９の下方には、キャッピング手段９の内部空間に負圧を与えるための負圧発生手段としての吸引ポンプ１０が配置されている。
【００１６】
前記キャッピング手段９は、記録装置の休止期間中における記録ヘッドのノズル開口の乾燥を防止する蓋体として機能する他、記録ヘッドに印刷とは関係のない駆動信号を印加してインク滴を空吐出させるフラッシング動作時のインク受けとして機能し、さらに前記吸引ポンプ１０からの負圧を記録ヘッドに作用させて、インクを吸引排出させるクリーニング手段としての機能も兼ね備えている。
【００１７】
そして、キャッピング手段９に隣接する印字領域側には、ゴムなどの弾性素材からなるワイピング部材１１が、キャリッジ１に搭載された記録ヘッドの移動軌跡に対して水平方向に進退可能となるように配置されている。そして、キャリッジ１がキャッピング手段９側に往復移動する際に、必要に応じて記録ヘッドの移動経路上にワイピング部材１１が進出し、記録ヘッドのノズル形成面に摺接して、ノズル形成面を清掃することができるように構成されている。
【００１８】
図２および図３は、図１に示す記録装置に搭載された吐出状態監視手段の構成を模式的に示したものである。なお、図２は吐出状態監視手段の配置関係を上面図で示しており、図３は同監視手段の基本構成を示している。この吐出状態監視手段２１は、図２に示すようにキャッピング手段９が配置されたホームポジション付近に配置されている。そして、キャリッジ１に搭載された後述する記録ヘッドにおける各ノズル開口から吐出されるインク滴の吐出状態を、光学的に監視する機能を備えている。
【００１９】
図３に示すように、吐出状態監視手段２１は、基本的には発光素子２２と受光素子２３から構成されており、この発光素子２２としてはレーザ発光半導体素子が用いられており、また受光素子２３としてはフォトダイオードが用いられている。前記発光素子としてのレーザ発光半導体素子２２から出射されるレーザ光は、レンズ２４を介して集光され、さらにピンホール板２５を介した光軸２６が受光素子としてのフォトダイオード２２に入射されるように構成されている。
【００２０】
そして、前記レーザ発光半導体素子２２から受光素子としてのフォトダイオード２２に至る光軸２６は、キャリッジ１に搭載されて移動される記録ヘッド１５のノズル形成面の近傍を横断するように構成されており、記録ヘッド１５のノズル形成面の近傍を横断する位置において、前記レンズ２４による焦点が結ばれるように構成されている。
【００２１】
図４は、前記した構成の吐出状態監視手段２１によってなされる各ノズル開口から吐出されるインク滴の吐出状態を監視する作用を説明するものである。図４に示されたようにレーザ発光半導体素子２２から出射される光軸２６は、記録ヘッド１５のノズル列を結ぶ直線１５ａに対して所定の角度（θ）をもって傾斜した状態となるように構成されている。この角度（θ）は、各ノズル開口１５ｂの配置位置が、光軸２６上で重ならないようになされており、したがって、記録ヘッド１５の矢印方向への移動によって、光軸２６は各ノズル開口１５ｂ部分を順次相対的に走査するようになされる。
【００２２】
したがって、例えば黒丸で示したノズル開口がインク滴の吐出が不可能な状態に陥っている場合には、前記光軸２６はインク滴に遮蔽されずにフォトダイオード２２に到達する。これにより、黒丸で示したノズル開口がインク滴の吐出不良状態に陥っていることが検知される。
【００２３】
図５および図６は前記した吐出状態監視手段２１によって検知された検知出力を利用して、インク流路を開閉することができるインク流路開閉手段を備えた記録ヘッドの構成を示したものである。なお、図５および図６に示す構成は、１つのノズル開口に至る主にインク流路と圧力発生室部分の構成を断面図によって示している。そして、図５はインク流路開閉手段が開放されている状態を、また、図６はインク流路開閉手段が閉塞されている状態を示している。
【００２４】
符号３１はノズル開口１５ｂが形成されたノズルプレートを示しており、このノズルプレート３１と振動板３２との間には、流路基板３３が挟持されて基板ユニットが構成されている。前記流路基板３３には、前記ノズルプレート３１と振動板３２との間でインク室３４、インク供給口３５および圧力発生室３６がそれぞれ形成されるように空間部が形成された構成とされている。そして、前記基板ユニットは、ヘッドケース３７の端面に取り付けられている。
【００２５】
一方、前記ヘッドケース３７の内部空間には固定基板３８および３９が取り付けられており、これら固定基板３８および３９には、さらに圧電素子による印字用アクチェータ４０および流路開閉用アクチェータ４１が取り付けられている。前記印字用アクチェータ４０および流路開閉用アクチェータ４１は、例えば縦振動横効果のＰＺＴが用いられており、当該圧電素子に充電された場合に収縮し、放電されると伸長するように作用する。
【００２６】
そして、図５および図６に示されたように、印字用アクチェータ４０を構成するＰＺＴは、圧力発生室３６を構成する振動板３２の上面に結合されて、振動板３２を図中上下方向に駆動するように構成されている。したがって、印字用アクチェータ４０の駆動によって、圧力発生室３６に断続的に圧力が加わり、これによりノズルプレート３１に形成されたノズル開口１５ｂよりインク滴が吐出されるように作用する。
【００２７】
また、流路開閉用アクチェータ４１を構成するＰＺＴは、インク供給口３５を構成する振動板３２の上面に結合されて、振動板３２を図中上下方向に駆動するように構成されている。したがって、印字用アクチェータ４０の駆動によって、図５に示すように圧力発生室３６に通ずるインク供給口３５を開放した状態、および図６に示すようにインク供給口３５を閉塞した状態が択一的に選択されるように作用する。
【００２８】
以上の構成において、インク滴の吐出状態を監視する吐出状態監視手段２１によって、記録ヘッドにおけるノズル開口からのインク滴の吐出不良状態を検知した場合には、キャリッジ１はホームポジションに移送され、記録ヘッドのノズル形成面は前記したキャッピング手段９によって封止される。そして、インク流路開閉手段を構成するアクチェータ４１を構成するＰＺＴは、インク滴の吐出不良状態に陥ったノズル開口以外に対応するインク流路を閉塞するようになされる。
【００２９】
この状態で、前記吸引ポンプ１０が駆動される結果、その負圧を受けてインク滴の吐出不良状態に陥ったノズル開口より、インクが吸引排出されるようになされる。これにより、インク吐出不良状態のノズルに対して、効率的に負圧を与えることが可能となり、当該ノズルから排出されるインクの流速をより高めることができる。したがって、当該ノズルにおけるインク吐出不良の状態を瞬時に回復させることが可能となる。
【００３０】
なお、前記した実施の形態においては、インク流路開閉手段を構成するアクチェータ４１は、記録ヘッドの各ノズル開口１５ｂに至る各インク供給口３５に、それぞれ個別に配置されているが、インク流路開閉手段を構成するアクチェータ４１は、前記インクカートリッジから記録ヘッドのノズル開口に至るインク流路の一部に配置されていればよい。例えばインクカートリッジから記録ヘッドのヘッドチップに至るインク流路の一部、またはヘッドチップ内における前記したインク室３４に至るインク流路の一部に配置することもできる。
【００３１】
この場合においては、インク流路開閉手段を構成するアクチェータが作動した時、ブラック、イエロー、シアン、マゼンタの各インク流路を一括して開放または閉塞するように作用ため、実施の形態に示すように各ノズルごとのインク供給口を開放または閉塞するような作用は得ることはできない。しかしながら、実施の形態に比較するとその構成を遥かに簡素化することが可能であり、また従来の構成と比較すると、クリーニング動作時のインクの吸引排出作用を遥かに向上させることができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明にかかるインクジェット式記録装置によると、吐出状態監視手段によってノズル開口からのインク滴の吐出不良状態を検知した場合、吐出不良状態のノズルに対応する以外のインク流路を閉塞するようになされる。したがって、キャッピング手段によってインク吐出不良状態のノズルに対して効率的に負圧を与えることが可能となり、インクの浪費を抑制すると共に、高いクリーニング効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用された記録装置本体の代表的な構成を示した斜視図である。
【図２】図１に示す記録装置に搭載された吐出状態監視手段の配置構成を示した上面図である。
【図３】同監視手段の基本構成を示した模式図である。
【図４】吐出状態監視手段によってなされる各ノズル開口から吐出されるインク滴の吐出状態の監視作用を説明する模式図である。
【図５】インク流路開閉手段が開放状態とされた記録ヘッドの構成を示した断面図である。
【図６】インク流路開閉手段が閉塞状態とされた記録ヘッドの構成を示した断面図である。
【符号の説明】
１      キャリッジ
２      キャリッジモータ
３      タイミングベルト
４      ガイド部材
５      プラテン
６      記録用紙
７      ブラックインクカートリッジ
８      カラーインクカートリッジ
９      キャッピング手段
１０    吸引ポンプ
１１    ワイピング部材
１５    記録ヘッド
１５ｂ  ノズル開口
２１    吐出状態監視手段
２２    発光素子
２３    受光素子
２６    光軸
３１    ノズルプレート
３２    振動板
３４    インク室
３５    インク供給口
３６    圧力発生室
４０    印字用アクチェータ
４１    流路開閉用アクチェータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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