(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクをノズル孔から液滴として噴射させるための複数の噴射チャンネルを有する記録ヘッドと、前記記録ヘッドの前記ノズル孔面に接触離脱可能なキャップと、そのキャップをとおして前記噴射チャンネル内のインクを吸引するポンプとからなるインク吸引手段とを備えるインクジェット記録装置において、
前記ポンプは、前記キャップに接続した吸引孔を有するケーシングと、そのケーシング内で移動可能な２個のピストンとを有し、その２個のピストン間に前記吸引孔と接続する容量可変のポンプ室を形成するとともに、前記ポンプ室と外部とを連通する排出孔が前記ケーシングに前記ピストンの移動方向に間隔をおいて形成されており、
前記２個のピストンと前記キャップをそれぞれ駆動する駆動手段をさらに備え、
前記２個のピストンのうち、前記一方のピストンは前記ケーシング内において前記吸引孔寄りに、前記他方のピストンは前記ケーシング内において前記排出孔寄りにそれぞれ位置しており、
前記駆動手段は、前記２個のピストンを密着させて前記吸引孔付近に位置付けた状態で前記吸引キャップを前記ノズル孔面を覆うように密着させ、次に、前記一方のピストンを停止させたまま、前記他方のピストンを前記一方のピストンから離れる方向に移動させて前記吸引孔を開放させるとともに前記吸引孔と前記排出孔との間の前記排出孔を閉じる位置で停止させ、次に、前記一方のピストンを前記吸引孔を閉じる方向に移動させると同時に、前記他方のピストンを前記ポンプ室の容量を維持または拡大するように前記一方のピストンと同じ方向に移動させるとともに、前記一方及び他方のピストンを前記吸引孔と前記排出孔の間の前記吸引孔と前記排出孔をいずれも閉じる位置で停止させ、次に、前記他方のピストンを停止させたまま前記一方のピストンを前記吸引孔を開放させる方向に移動させて、前記ポンプ室の容量をさらに拡大させるとともに、前記一方のピストンを前記吸引孔を開放させる位置で停止させ、その後、前記キャップを前記ノズル孔面から離しつつ、前記一方のピストンを停止させたまま前記他方のピストンを前記一方のピストンから離れる方向に向けて前記排出孔を開放させる位置まで移動させる、
ことを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
前記駆動手段は、前記キャップ、前記２個のピストンを駆動するカムフォロワを備え回転自在に設けられたカムを有することを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクをノズル孔から噴射して記録用紙などに所要の記録を行うインクジェット記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このインクジェット記録装置は、記録ヘッド内のインクに発生した気泡を除いたり、ゴミや乾燥しつつあるインクを除くため、また、インク供給源たるインクカートリッジを新しく装着または交換した後、新しいインクをヘッド内に導入するために、インク吸引手段を備えている。
【０００３】
このインク吸引手段は、一般にはケーシング内でピストンを移動させ、ポンプ室内に発生した負圧により、記録ヘッド内のインクを吸引する構成となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように、ピストンを使用するものでは、ピストンが往移動するとき、負圧を発生させてキャップをとおして記録ヘッドからインクを吸引するが、ピストンが復移動するとき、正圧が発生してしまう。この正圧は、記録ヘッドに空気を送り込んでしまうので、空気が記録ヘッドの噴射チャンネルに侵入し、噴射不能になることがある。
【０００５】
これを、少なくするため、ピストンを往移動したのち、ケーシングの吸引孔ぎりぎりのところで止め、ピストンが復移動するとき直ちに吸引孔を閉じるようにすることで、正圧の発生をできる限り抑えることが考えられる。しかし、ピストンを正確に停止させるために、部品の加工や組付けに高精度が要求される問題がある。
【０００６】
本発明は、上記した問題点を解決するためになされたものであり、キャップをとおして記録ヘッドに正圧が作用するのを確実に抑え、噴射不能になるのを回避するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載のインクジェット記録装置は、インクをノズル孔から液滴として噴射させるための複数の噴射チャンネルを有する記録ヘッドと、前記記録ヘッドの前記ノズル孔面に接触離脱可能なキャップと、そのキャップをとおして前記噴射チャンネル内のインクを吸引するポンプとからなるインク吸引手段とを備えるインクジェット記録装置において、前記ポンプは、前記キャップに接続した吸引孔を有するケーシングと、そのケーシング内で移動可能な２個のピストンとを有し、その２個のピストン間に前記吸引孔と接続する容量可変のポンプ室を形成するとともに、前記ポンプ室と外部とを連通する排出孔が前記ケーシングに前記ピストンの移動方向に間隔をおいて形成されており、前記２個のピストンと前記キャップをそれぞれ駆動する駆動手段をさらに備え、前記２個のピストンのうち、前記一方のピストンは前記ケーシング内において前記吸引孔寄りに、前記他方のピストンは前記ケーシング内において前記排出孔寄りにそれぞれ位置しており、前記駆動手段は、前記２個のピストンを密着させて前記吸引孔付近に位置付けた状態で前記吸引キャップを前記ノズル孔面を覆うように密着させ、次に、前記一方のピストンを停止させたまま、前記他方のピストンを前記一方のピストンから離れる方向に移動させて前記吸引孔を開放させるとともに前記吸引孔と前記排出孔との間の前記排出孔を閉じる位置で停止させ、次に、前記一方のピストンを前記吸引孔を閉じる方向に移動させると同時に、前記他方のピストンを前記ポンプ室の容量を維持または拡大するように前記一方のピストンと同じ方向に移動させるとともに、前記一方及び他方のピストンを前記吸引孔と前記排出孔の間の前記吸引孔と前記排出孔をいずれも閉じる位置で停止させ、次に、前記他方のピストンを停止させたまま前記一方のピストンを前記吸引孔を開放させる方向に移動させて、前記ポンプ室の容量をさらに拡大させるとともに、前記一方のピストンを前記吸引孔を開放させる位置で停止させ、その後、前記キャップを前記ノズル孔面から離しつつ、前記一方のピストンを停止させたまま前記他方のピストンを前記一方のピストンから離れる方向に向けて前記排出孔を開放させる位置まで移動させる。
【０００８】
このように構成することで、２個のピストンの相対移動で両者間のポンプ室に負圧を発生させ、キャップをとおして記録ヘッドからインクを吸引する。そして一方のピストンが吸引孔を閉じる方向に移動する際に発生する正圧を、他方のピストンをポンプ室の容量を維持または拡大する方向に移動することによって、回避することができる。したがって、従来のように、空気が記録ヘッドの噴射チャンネルに侵入して噴射不能になるということがない。
【０００９】
また、両ピストン間のポンプ室を吸引孔寄りに移動させて吸引を、排出孔寄りに移動させて排出をそれぞれ少ないストロークで実行し、しかも一方のピストンが他方のピストンに向かって移動する際、上記のとおり、他方のピストンを前記ポンプ室の容量を維持または拡大する方向に移動することで、一方のピストンが吸引孔を閉じる方向に移動する際に発生する正圧を、回避することができる。
【００１０】
さらに、好ましくは、前記駆動手段は、前記キャップ、前記２個のピストンを駆動するカムフォロワを備え回転自在に設けられたカムを有する構成とすることで、キャップを記録ヘッドに接触離脱する動作、２個のピストンを相対移動する動作を確実に同期させ、キャップをとおして記録ヘッドに正圧が作用することを確実に回避することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明のインクジェット記録装置を具体化した一実施形態を示す斜視図である。カラーインクジェット記録装置２１は、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のカラーインクを液滴として噴射する４個の記録ヘッド２３を備え、この記録ヘッド２３は、ヘッドユニット２４として一体に設けられており、このヘッドユニット２４とともに、記録ヘッド２３に４色のインクを供給するインク供給源としてのインクカートリッジ２５が、キャリッジ２６に脱着自在に搭載されている。
【００１２】
そして、記録ヘッド２３の前面に対向して、その往復移動方向に平行に記録媒体搬送ローラ２７が回転自在に設けられている。キャリッジ２６は、該キャリッジ２６の下部に設けられたキャリッジ軸支持部２８を介して、記録ヘッド２３の往復移動方向に延びるキャリッジ軸２９およびガイド板５４に支持され、プーリ３０および３１間に架けられたベルト３２に連結され、プーリ３０が図示しないモータにより回転駆動されることにより、直線往復移動されるようになっている。  記録媒体２２は、記録ヘッド２３と記録媒体搬送ローラ２７との間に導入され、記録ヘッド２３から噴射されるインク液滴によって記録される。
【００１３】
図２はヘッドユニット２４の要部断面図である。記録ヘッド２３は、圧電セラミックスからなり、複数の噴射チャンネル１を有し、前面１１のノズル孔からインクを液滴として噴射させる。記録ヘッド２３の後面にはマニホールド４が接合され、インクカートリッジ２５から導入されるインクを各噴射チャンネル１に供給する。記録ヘッド２３は、噴射チャンネル１の一側を構成する圧電セラミックスの変形により、噴射チャンネル１内のインクをノズル孔面１１に形成されたノズル孔から液滴として噴射する。なお、記録ヘッド２３は、アクチュエータを、圧電セラミックスに代えて発熱素子を用いたサーマルヘッドタイプおよびその他公知のタイプにしてもよい。なお、５は記録ヘッド２３を覆うカバーである。
【００１４】
また、図１に示すように、ローラ２７の側方で、記録ヘッド２３のリセット状態位置の前方に対向させて、インク吸引装置１０と、記録ヘッド２３のノズル孔面１１を払拭するワイパー装置１２と、記録を行わない際に記録ヘッド２３のノズル孔面１１を覆いノズル孔面１１が乾燥するのを防止する保護キャップ装置１３がそれぞれ配設されており、これらインク吸引装置１０、ワイパー装置１２および保護キャップ装置１３で、記録ヘッド２３の噴射機能を回復および維持するための回復維持部を構成している。
【００１５】
インク吸引装置１０は、吸引ポンプ１５、吸引部１６、廃インクタンク１７およびカム１８を備え、図示しない動力伝達機構からカム１８を介して、吸引ポンプ１５および吸引部１６を駆動するように構成している。そして、吸引部１６が記録ヘッド２３のノズル孔面１１を覆い、吸引ポンプ１５により負圧を発生させ、供給路３および噴射チャンネル１内の気泡などを含む不良インクを吸引し、インクカートリッジ２５から新たなインクを吸引して、記録ヘッド２３を回復させる。吸引された不良インクは廃インクタンク１７に送られる。
【００１６】
図３は、インク吸引装置１０およびワイパー装置１２の断面図である。図３を用いて、インク吸引装置１０を詳述する。
【００１７】
吸引部１６には、記録ヘッド２３の噴射ノズル孔面１１を密着して覆う吸引キャップ４１、該吸引キャップ４１を先端に支持する移動体４２、および移動体４２をスライド移動可能に支持する収納部４３からなり、吸引キャップ４１を記録ヘッド２３に近接離間する方向に移動可能としている。移動体４２は、圧縮状態のコイルばね４４により、吸引キャップ４１を記録ヘッド２３に近接する方向へ付勢している。吸引キャップ４１は、記録ヘッド２３の噴射ノズル孔に対向する吸引凹部４５を有し、該吸引凹部４５は、吸引キャップ４１を貫通する貫通孔４６を介して移動体４２の内部空間に連通している。内部空間の底壁面４７には、インク排出穴４８が設けられており、吸引ポンプ１５から延びている吸引チューブ４９が接続されている。
【００１８】
移動体４２の後端部は、駆動手段としてのカム１８の一側面に環状に設けられている突条５０の内面に係合するカムフォロワ５１を有している。したがって、カム１８の回転位置に応じて、カム１８の回転に応じて吸引キャップ４１が記録ヘッド２３を覆う吸引位置と吸引キャップ４１が記録ヘッド２３から離れる待機位置とに移動可能となっている。
【００１９】
カム１８は、カラーインクジェット記録装置２１のフレームの軸受５２および５３に支持された軸５５に回転自在に支持されている。カムは外周に設けられた歯列５６にて歯車としても構成されており、この歯列５６に噛み合わされた動力伝達機構（図示せず）によって回転する。
【００２０】
吸引ポンプ１５は、ケーシング５７、その内部に摺動可能に配置された第１ピストン５８、第２ピストン５９、第１駆動軸６０、第２駆動軸６１、および軸受６２および６５を備えている。ケーシング５７は円筒形状をなし、側壁面に吸引チューブ４９と接続された吸引孔６３および廃インクタンク１７に開口した排出孔６４を、ピストンの摺動方向に間隔をおいて有する。また、ケーシング５７はその内部に、それぞれゴム製の第１ピストン５８および第２ピストン５９が、ケーシング５７の軸方向に摺動可能に配置されており、第１ピストン５８には第１駆動軸６０が取り付けられ、第２ピストン５９には第２駆動軸６１が取り付けられている。第１ピストン５８は排出孔６４側に、第２ピストン５９は吸引孔６３側にそれぞれ位置する。第２駆動軸６１は第１駆動軸６０の内部で軸方向に設けられた軸受６２により摺動可能に支持され、第１駆動軸６０は軸受６５により摺動可能に支持されている。なお、図４に示すように、第１駆動軸６０には、その外周に突条６６が設けられ、断面略Ｕ字状の軸受６５の内面には軸方向に溝６７が設けられ、突条６６は摺動可能に溝６７内に配置されている。このため、第１駆動軸６０は軸受６５に対して回転が阻止された状態で軸受６５内で摺動することができる。さらに、第１駆動軸６０内の円柱状の空間に設けられた軸受６２は、カム１８方向に開口し軸方向に長い長孔６８を有し、この長孔６８に第２駆動軸６１の先端に固定された第２摺動ピン６９が摺動可能に貫通しているため、第２駆動軸６１は第１駆動軸６０に対して回転が阻止された状態で第１駆動軸６０内で摺動することができる。したがって、第２駆動軸６１は第１駆動軸６０を介して軸受６２に対して回転が阻止された状態で支持されて移動できる。
【００２１】
また、第１駆動軸６０の先端にも第１摺動ピン７０がカム１８に向けて突出した状態で固定されている。これら第１摺動ピン７０および第２摺動ピン６９は、カム１８の一側面に設けられた第１カム溝７１および第２カム溝７２に係合している。したがって、カム１８が回転すると、両摺動ピン７０および６９の位置で、カム１８の回転中心とカム溝７１および７２との距離の変化が生じ、この変化に応じて、第１ピストン５８および第２ピストン５９がそれぞれケーシング５７内を移動することができる。
【００２２】
ワイパー装置１２は、ゴム製のワイパーブレード７３と、そのワイパーブレード７３を支持する移動体７４からなる。移動体７４は、カラーインクジェットプリンタ２１のフレームに、吸引キャップ４１と平行に移動可能に支持され、その後端がカム１８の溝に係合している。したがって、ワイパーブレード７３はカム１８の回転により、記録ヘッド２３の移動経路内に突出した突出位置と記録ヘッド２３の移動経路より後退した待機位置との間を移動することができる。
【００２３】
インク吸引装置１０による吸引動作を、図５〜１２にもとづいて詳述する。
【００２４】
カム１８が始点に位置するときには、図５に示すように、吸引ポンプ１５の両ピストン５８および５９は相互に密着してポンプ室７６の容積をほぼ０としている。また、両ピストン５８および５９の間付近に排出孔６４が位置する一方、吸引キャップ４１が記録ヘッド２３のノズル孔面１１から離れた待機位置に位置している。カム１８が回転駆動されると、両ピストン５８および５９は相互に密着したまま移動し、図６に示すように、両ピストンの間を吸引孔６３付近に置くとともに、吸引キャップ４１がノズル孔面１１を覆う吸引位置に前進する。吸引キャップ４１がノズル孔面１１に密着した後、図１２に示すカムの回転角度Ａ位置で、第２ピストン５９は静止したままで、第１ピストン５８が第２ピストン５９との間隔を広げる方向に移動（図７）して、両ピストン５８および５９間のポンプ室７６の容積を拡大するとともに、吸引孔６３がそのポンプ室７６に開口する。したがって、負圧になったポンプ室７６に噴射チャンネル１内のインクが吸引キャップ４１および吸引チューブ４９を介して吸引される。この吸引動作は、カムが角度Ｂまで回転して、図７に示す吸引孔６３と排出口６４との間の途中位置で停止するまで行われる。
【００２５】
そして、回転角度Ｃまで、この状態が継続された後、角度Ｄまで第２ピストン５９が吸引孔６３を閉じる方向に移動すると同時に、第１ピストン５８も両ピストン間のポンプ室７６の容積を維持するように同じ方向に同じ速度で移動し、吸引孔６３を閉じ、吸引動作を停止する（図８）。なお、第１ピストン５８は、第２ピストン２よりもわずか速い速度で移動して、ポンプ室７６の容積を拡大するようにしても差し支えない。このとき、吸引キャップ４１は、記録ヘッド２３に密着しているが、第２ピストン５９が吸引孔６３を閉じるとき、ポンプ室を圧縮しないので、正圧が発生せず、記録ヘッドに正圧を作用させることがない。
【００２６】
上記動作で、第１ピストン５８は、排出孔６４をまだ閉じている位置で停止している。第１ピストン５８は停止したまま、回転角度ＥからＦまで第２ピストン５９はポンプ室７６を拡大する方向に移動し、吸引孔６３を開放する（図９）。
すると、前回の吸引よりもポンプ室７６の容積が拡大するから、大きな吸引力で記録ヘッドからインクを吸引する。これにより、前回の吸引は小さい吸引力で、インクを泡立てないように導入し、ある程度インクが充填された後には、大きな吸引力で導入するようにしている。
【００２７】
その後、吸引キャップ４１が、記録ヘッドのノズル孔面１１から離れはじめると、回転角度Ｇで第１ピストン５８のみがポンプ室７６を拡大する方向に移動し、排出孔６４を開放する（図１０）。このとき発生するポンプ室７６の負圧により、吸引キャップ４１内に残留しているインクを吸引する。回転角度Ｈで第２ピストン５９が吸引孔６３を閉じはじめ（図１１）、ポンプ室７６を圧縮してポンプ室内のインクを排出孔６４から排出する。そして、第２のピストン５９が第１のピストン５８に密着して初期の状態に戻る。
【００２８】
上記説明において、図面では第２ピストン５９は、吸引孔６３に隣接した位置を上死点として、往復移動するが、必ずしもそうする必要はない。つまり、回転角度Ｃからの上記説明で明らかなように、第２ピストン５９が戻るとき、第１ピストン５８も同方向に戻るから、第２ピストン５９と吸引孔６３との位置精度に関係なく、ポンプ室に正圧が発生することがないようにしてあり、高精度の部品加工や組立を必要としない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のインクジェット記録装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】  図１のインクジェット記録装置のヘッドユニットの要部断面図である。
【図３】  図１のインクジェット記録装置のインク吸引装置およびワイパー装置の断面図である。
【図４】  図３のＡ−Ａ線の要部断面図である。
【図５】  吸引ポンプの動作の説明図である。
【図６】  吸引ポンプの動作の説明図である。
【図７】  吸引ポンプの動作の説明図である。
【図８】  吸引ポンプの動作の説明図である。
【図９】  吸引ポンプの動作の説明図である。
【図１０】  吸引ポンプの動作の説明図である。
【図１１】  吸引ポンプの動作の説明図である。
【図１２】  吸引ポンプと吸引キャップの動作の説明図である。
【符号の説明】
１      噴射チャンネル
１０    インク吸引装置
１５    吸引ポンプ
１８    カム
２３    記録ヘッド
４１    吸引キャップ
５８    ピストン
５９    ピストン
６３    吸引孔                                                                  ６４    排出孔
【図１】
0004135224.tif 000002
【図２】
0004135224.tif 000003
【図３】
0004135224.tif 000004
【図４】
0004135224.tif 000005
【図５】
0004135224.tif 000006
【図６】
0004135224.tif 000007
【図７】
0004135224.tif 000008
【図８】
0004135224.tif 000009
【図９】
0004135224.tif 000010
【図１０】
0004135224.tif 000011
【図１１】
0004135224.tif 000012
【図１２】
0004135224.tif 000013