JP3991402B2 - インクジェットプリンタ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクを被記録媒体に噴射するノズルを有するノズルヘッドを備えたインクジェットプリンタに関し、詳しくは、そのノズルヘッドに強制的にインクを送り込んでインクの噴射経路を浄化することのできるインクジェットプリンタに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、インクを被記録媒体に噴射するノズルを有するノズルヘッドを備えたインクジェットプリンタでは、噴射経路内のインクに気泡やゴミが混入したり、噴射経路内のインクが固化したりする可能性がある。このような場合、インクの吐出不良が発生し、駆動信号に応じた画像形成が困難になることがある。
【0003】
そこで、近年、噴射経路の浄化(以下、メンテナンスともいう)を行うメンテナンス手段を備えたインクジェットプリンタが開発されている。このメンテナンス手段としては、例えば、上記噴射経路内のインクを気泡やゴミと一緒に強制的に吐出するパージ(パージングともいう)、ノズル面を払拭してノズル周囲のインクやゴミを除去するワイピング、等を実行するものが考えられている。吐出不良の発生時には、上記メンテナンス手段によって上記噴射経路を浄化することにより、インクの吐出不良を解消することができる。
【0004】
ところが、パージによってメンテナンスを行う場合、上記噴射経路内の気泡等を完全に除去するためには多量のインクを強制的に噴射しなければならず、インクの浪費となる。そこで、インクを貯留するためのインクタンクを主室と副室とによって構成し、次のようにしてパージに伴うインクの浪費を抑制することが提案されている。
【0005】
例えば、図15の概略図に例示するインクジェットヘッドは、インクタンク910として、インクを貯留する主室911及び副室913を備えている。被記録媒体にインクを噴射するノズルヘッド931は、多数のノズル932を備えており、主室911から往路935を介してインクが供給される。また、ノズルヘッド931と副室913とは復路937を介して接続されている。
【0006】
ノズルヘッド931は、各ノズル932に対応して圧電変換素子938を備えており、この圧電変換素子938の体積変化に応じて、ノズル932内のインクが噴射される。通常の印字時には、このインクの噴射によって消費された量のインクが、主室911から往路935を介して供給される。
【0007】
パージによってメンテナンスを行う場合は、主室911に貯留されたインクを図示しないポンプ等によって加圧し、そのインクを往路935を介してノズルヘッド931へ強制的に送り込む。すると、ノズルヘッド931に送り込まれたインクは、ノズル932から外に排出される経路と、復路937を介して副室913へ向かう経路とに分かれる。なお、この二つの経路におけるインクの流量比は、ノズル932と復路937との流路抵抗に応じて定まる。
【0008】
このようにしてパージを行う場合、ノズル932から外に排出されるインクは、ノズル932内の気泡等を排出するのに充分なインク量であればよい。ノズルヘッド931へ強制的に送り込まれた残りのインクは、復路937を介して副室913へ送られる。このインクによって、往路935内,復路937内,及びノズル932の分岐点近傍の気泡等を含んだインクがきれいなインクに置き換えられる。また、副室913に貯留されたインクは、気泡等を分離した後、主室911へ送り返して再利用することができる。
【0009】
このように構成されたインクジェットヘッドでは、パージによって外に排出されるインクをノズル932内の浄化に必要な最小量に抑えることができ、他の噴射経路の浄化に使われたインクは再利用が可能となる。従って、インクの浪費を抑制することができる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ノズル932と復路937との流路抵抗は、気泡等がインクに含まれる量や、気泡等の存在位置等によって変動する。図15のインクジェットヘッドでは、ノズル932から外に排出される経路と復路937を介して副室913へ向かう経路とのインクの流量比を上記流路抵抗によって規定しているので、上記流量比にはある程度の変動が発生していた。従って、パージによってインクの噴射経路を確実に浄化するためには、主室911内のインクを高圧で加圧したり、長期間に渡って加圧したりして、上記流量比の変動を補う必要があった。このため、パージに伴うインクの浪費を抑制するのにも限界があった。
【0011】
そこで、本発明は、パージによってインクの噴射経路を確実に浄化し、しかも、そのパージに伴うインクの浪費を一層良好に抑制することのできるインクジェットプリンタを提供することを目的としてなされた。
【0012】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記目的を達するためになされた請求項1記載の発明は、インクを貯留する主室と、前記主室と連通路を介して結ばれた副室と、前記主室に貯留されたインクを被記録媒体に噴射するノズルを有するノズルヘッドと、前記主室から前記ノズルヘッドへインクを供給するための往路と、前記ノズルヘッドから前記副室へインクを帰還させるための復路と、前記主室に貯留されたインクを前記往路へ供給してパージを行うパージ手段と、前記ノズルヘッドから前記復路を介して前記副室に至るインクの流通経路を開閉する第1バルブ手段と、前記パージ手段がパージを行うときに、前記第1バルブ手段により前記流通経路を開放するか閉鎖するかを切り換える第1バルブ制御手段と、前記連通路を開閉する第2バルブ手段と、前記第2バルブ手段により前記連通路を開放するか閉鎖するかを切り換える第2バルブ制御手段とを備え、前記第1バルブ制御手段によって前記流通経路を開放し、かつ、前記第2バルブ制御手段によって前記連通路を閉鎖した状態で前記パージ手段にパージを行わせ、続いて、前記第1バルブ制御手段によって前記流通経路を閉鎖した状態で前記パージ手段にパージを行わせることを特徴とする。
【0013】
このように構成された本発明では、パージ手段によりインクが往路に供給されると、供給されたインクは、ノズルヘッドのノズルから外に排出される経路と、復路を介して副室へ帰還される経路とに分かれる。このとき、第1バルブ制御手段によって第1バルブ手段の状態を切り換え、ノズルヘッドから復路を介して副室に至るインクの流通経路を閉鎖すれば、インクはその流通経路には送られず、全てノズルから外に排出される。
また、第1バルブ制御手段によって流通経路を開放すれば、パージ手段により往路へ供給されたインクは復路を介して副室に至る流通経路へも送られる。
【0014】
【0015】
【0016】
そして、本発明では、第1バルブ制御手段によって前記流通経路を開放し、かつ、前記第2バルブ制御手段によって前記連通路を閉鎖した状態で前記パージ手段にパージを行わせ、続いて、前記第1バルブ制御手段によって前記流通経路を閉鎖した状態で前記パージ手段にパージを行わせる。
【0017】
このため、本発明では、第1バルブ制御手段によって流通経路を開放し、かつ、第2バルブ制御手段によって連通路を閉鎖した状態でパージ手段にパージを行わせたときには、パージ手段により往路へ供給されたインクは流通経路へも送られ、往路内及び復路内の気泡等を含んだインクがきれいなインクに置き換えられる。
次に、第1バルブ制御手段によって流通経路を閉鎖した状態でパージ手段にパージを行わせたときには、パージ手段により往路へ供給されたインクは全てノズルから外に排出される。このとき、往路内及び復路内のインクは既にきれいなインクに置き換えられているので、ノズルの開口部近傍に残留している気泡のみを排出するのに必要最小限のインクを送っても、充分に噴射経路全体を浄化することができる。なお、このとき、インクがノズルから外に向かって排出されているので、往路等から上記開口部近傍(例えば図15のノズル932)に気泡等が流入することはない。
【0018】
従って、本発明では、インクの噴射経路を一層確実に浄化すると共に、インクの浪費を一層良好に抑制することができるといった効果が生じる。
また、本発明では、副室へ帰還されたインクを、連通路を介して主室に流入させ、再利用している。図15のインクジェットヘッドのように、復路937,往路935等を介して主室911へインクを送り返すと、次のような課題が生じる。すなわち、副室913内でインク中の気泡等が完全に分離されていない場合、インクを主室911へ送り返したときに気泡等が復路937,往路935,ノズル932等に残留する可能性がある。
これに対して、本発明では、副室のインクを連通路を介して主室に流入させているので、気泡等がインクの噴射経路に残留することがない。従って、本発明では、インクの噴射経路を一層確実に浄化することができる。
請求項2記載の発明は、請求項1に記載の構成に加え、上記ノズル全体としての流路抵抗が、上記復路の流路抵抗よりも大きいことを特徴とする。
【0019】
本発明では、ノズル全体としての流路抵抗が復路の流路抵抗よりも大きいので、第1バルブ手段により流通経路を開放した場合、パージ手段により往路へ供給されたインクはその大部分が復路を介して副室に帰還される。また、流通経路を閉鎖した場合は、前述のように全てのインクがノズルから外に排出される。
このため、流通経路の開閉を第1バルブ制御手段によって切り換えることにより、パージ手段により往路へ供給されたインクを外に排出するか副室へ帰還させるかをきわめて良好に切り換えることができる。よって、インクの噴射経路等の流路抵抗の変動を補う必要性が一層少なくなり、その噴射経路を一層確実に浄化することができる。
【0020】
従って、本発明では、請求項1に記載の発明の効果に加えて、インクの噴射経路を一層確実に浄化すると共に、インクの浪費を一層良好に抑制することができるといった効果が生じる。
請求項3記載の発明は、請求項1又は2に記載の構成に加え、前記パージ手段がパージを行うとき、前記ノズルの開口部を封止可能な封止手段と、前記パージ手段がパージを行うとき、前記封止手段による封止を行うか否かを切り換える切換手段とを備え、前記第1バルブ制御手段によって前記流通経路を開放し、かつ、前記第2バルブ制御手段によって前記連通路を閉鎖した状態で前記パージ手段にパージを行わせるときに、前記切換手段によって前記封止手段により封止を行うことを特徴とする。
【0021】
本発明では、切換手段によって封止手段によるノズルヘッドの開口部の封止を行えば、インクはノズルから外に排出されことない。そして、このとき流通経路が開放されていればインクは全てその流通経路へ送られるので、この作動によって、インクが一切浪費されることなく、往路内及び復路内の気泡等を含んだインクがきれいなインクに置き換えられる。
【0022】
このように、本発明では、パージ手段により往路へ供給されたインクを外に排出するか副室へ帰還させるかを、インクの噴射経路等の流路抵抗に全く関係なく、きわめて確実に切り換えることができる。従って、本発明では、請求項1又は2に記載の発明の効果に加えて、インクの噴射経路を一層確実に浄化すると共に、インクの浪費を一層良好に抑制することができるといった効果が生じる。
【0023】
【0024】
【0025】
【0026】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面と共に説明する。図1は、本発明が適用されたインクジェットプリンタの基本構成を表す概略図である。なお、本実施の形態のインクジェットプリンタは、固形インクを熱溶融して噴射するいわゆるホットメルトインクジェットプリンタである。
【0027】
図1に示すように、本インクジェットプリンタのヘッド(インクジェットヘッド)1は、キャリッジ3(図12参照)に搭載され、ガイド軸5に沿って移動可能に構成されている。ヘッド1は、移動範囲の左側近傍(図1における左側)を搬送される被記録媒体としての記録紙(図示せず)にインクを噴射して印字を行うと共に、その印字の前後や起動時、または所定タイミングでガイド軸5の右端近傍のパージングポジションへ移動して、後述のメンテナンス動作を受ける。なお、上記キャリッジ3は、キャリッジモータ8にベルト9を介して接続され、そのキャリッジモータ8の回転に応じてガイド軸5に沿って移動する周知のものである。
【0028】
ガイド軸5を介してヘッド1を支持するフレーム100は、上面が記録紙を案内するガイド面101となっており、その上に搬送ローラ103,105が配設されている。各搬送ローラ103,105には、プーリ107,109が同軸状に固定され、そのプーリ107,109には、搬送モータ111の駆動力がベルト113を介して伝達される。このため、記録紙をガイド面101に沿って、ガイド軸5とは直交する方向に搬送することができる。また、上記パージングポジションには、ヘッド1のノズル面36(図4)と対向する位置に封止手段としてのゴムパッド115が配設され、切換手段としてのパッド駆動モータ117(図8)によってノズル面36に圧接/隔離可能に構成されている。更に、パージングポジション側のフレーム100外側には、前述のキャリッジモータ8,搬送モータ111に加えて、パージ手段としてのポンプ120が配設されている。
【0029】
次に、ヘッド1の構成について、図2〜4を用いて説明する。なお、図2はヘッド1の分解斜視図であり、図3は、そのヘッド1のインクタンク10の上面図、図4(a)及び(b)は図3のB−B線及びC−C線切断端面図である。また、ヘッド1の構成については、特願平8−305325号に詳しく説明したので参照されたい。
【0030】
ヘッド1は、図2に示すように、インクタンク10、フロントパネル30、溶融タンク40、カム50及び制御盤ステージ70を備えている。インクタンク10は、フロントパネル30を取り付けるための傾斜した前面部15と、ホットメルトインク(以下、単にインクと表記することもある。)を溜めておくことができるカラー出力(黒、シアン、マゼンタ、イエロー)用の四組の主室11及び副室13と、インクタンク上蓋19と、インクタンク10の裏面に取り付けられたインクタンクヒータ17とを備え、更に、図4(b)に示すように、インクタンク10の各々の主室11及び副室13の底面裏側に、下方へ開口した連通路21を備えている。
【0031】
主室11は、上方から見た形状が図2に示すようにL字形の形状をしており、連通路21へ通じる主室入口21a(図4(b))と、フロントパネル30へ通じる主室出口22a(図4(a),図2)と、フィルタ29(図4(a))とを備えている。フィルタ29は、ステンレススチールの繊維を焼結させて紙状にした後、プレスすることによって製作されたものであり、各繊維が複雑に曲折して重なり合い、三次元構造の通路を有するものである(例えば、「トミーファイレックSS」(登録商標):株式会社巴川製紙所製)。
【0032】
副室13は、連通路21へ通じる副室出口21bと、フロントパネル30へ通じる副室入口22bと、図2及び図4(b)に示すように、副室出口21b及び副室入口22bを開閉するほぼ逆T字形の弁開閉レバー24とを備えている。弁開閉レバー24は、アルミニウム合金ダイキャスト製であり、図4(b)に示すように、副室出口21bと副室入口22bとの間に設けられたレバー台座25を支持点として揺動可能な状態で取り付けられている。また、弁開閉レバー24は、圧接弁27及び28を備えており、板バネ26に付勢されることによって、通常時には圧接弁28が副室入口22bを密閉する状態を保持している。なお、圧接弁27及び28は、シリコーンゴム製であり、ショア硬さは約40°、耐熱温度は約200℃である。
【0033】
ここで、第2バルブ手段としての圧接弁27の圧接面は球面形状、それに対応する副室出口21bの口縁部はテーパ面形状である。また、第1バルブ手段としての圧接弁28は、図5に示すように中央がくびれた形状をしており、副室入口22bは、圧接弁28のくびれた中央部を環状に包囲している。このため、弁開閉レバー24が板バネ26に付勢されて図4の時計回り方向に揺動すると、圧接弁28は副室入口22bを上方から密閉する。また、弁開閉レバー24が図4の反時計回り方向にある程度揺動すると、図5に示すように圧接弁28の中央部と副室入口22bとの間に隙間ができ、副室入口22bが開放される。また、弁開閉レバー24が更に上記反時計回り方向に揺動すると、圧接弁28は副室入口22bを下方から密閉する。
【0034】
なお、圧接弁28が図5に示す位置に配設されたとき、圧接弁27は副室出口21bを既に密閉しており、弁開閉レバー24が更に上記反時計回り方向に揺動すると、圧接弁27が更なる弾性変形を起こす。この場合、圧接弁27が副室出口21bを密閉したままで、圧接弁28が副室入口22bを下方から密閉する。
【0035】
インクタンク上蓋19は、図2に示すように、フロントパネル30の形状に合わせたフロントパネルカバー部19aと、副室13をカバーする副室カバー部19bと、弁開閉レバー24の上端部24aを露出させるための長孔19cと、溶融タンク40から副室13へホットメルトインクを供給するためのインク投入口19dと、各主室11へポンプ120(図1)から圧縮空気を送るための空気室20と、空気室20からインクタンク10の側面に開口した貫通孔20bと、空気室20を封じるための空気室蓋20aとを備えている。なお、インクタンク上蓋19の空気室20は、図4(a)に示すように、主室11へ通じる貫通孔23を備えている。
【0036】
フロントパネル30は、図2に示すように、前面に、4つのノズルヘッド31を備え、その裏面には、各主室11から各ノズルヘッド31へ通じる往路35(図4(a),図6)及び各ノズルヘッド31から各副室13へ通じる復路37(図4(b),図6)が形成されている。更に、図2及び図4に示すように、フロントパネル30の裏面には、往路35及び復路37を覆うように蓋パネル30aが取り付けられており、そして、蓋パネル30aの裏面にフロントパネルヒータ33が取り付けられている。なお、図4に示すように、各主室11から各往路35へは往路入口35aが、各往路35から各ノズルヘッド31へは往路出口35bが、各ノズルヘッド31から各復路37へは復路入口37bが、各復路37から各副室13へは復路出口37aがそれぞれ設けられている。
【0037】
ノズルヘッド31は、圧電変換素子38を備え、往路出口35bを介して供給されたインクを、その圧電変換素子38の体積変化に応じて噴射する。また、ノズルヘッド31へ供給されたインクは、復路入口37b及び復路37を経由して副室13へと循環可能になっている。すなわち、インクは図6に矢印で示すように、往路35、往路出口35b及び下分岐点31aを経由してノズル32へ至り、更に上分岐点31b、復路入口37b及び復路37を経由して副室13へと循環可能になっている。また、ノズル32は、128個の微細な噴射口を64個ずつ2列に並べて構成されており、圧電変換素子38の微少な体積変化によってインクが加圧されることにより、インクを記録紙へ噴射する。
【0038】
カム50は、インクタンク上蓋19の上に、図3の左右方向へ摺動可能な状態で取り付けられており、当接面50a付近をインクタンク上蓋19上から右方へ突出させている。また、カム50はカム面50bを4つ備えており、カム50の左端に設けられた突起52と、インクタンク上蓋19に設けられた突起19eとの間に架け渡されたスプリング51に付勢されることによって、通常時にはカム面50bが弁開閉レバー24の上端部24aに触れない状態を保持している。
【0039】
溶融タンク40は、図2に示すように、黒、シアン、マゼンタ、イエローの各色毎に4つの部屋に分かれており、各部屋は固形インクとしてのインクペレット(図示せず)を投入して格納できるように、上部が開口された箱状になっている。また、この溶融タンク40の各部屋の下部には、図4(b)に示すように、溶融したインクを副室13に導くための導通路47が形成されている。溶融タンク40はヒータを備えており、そのヒータによってインクペレットを溶融させ、導通路47を介してインクタンク10の副室13に供給する。更に、制御盤ステージ70は制御基板を備えており、ヘッド1の上部に取り付けられている。
【0040】
このように構成されたヘッド1では、各種ヒータ17,33等を駆動してインクペレットを溶融状態に保持した後、印字データ等に基づいて前述のように圧電変換素子38を駆動すれば、インクを噴射することができる。また、上記パージングポジションへ移動したときには、次のようなパージを実行することができる。なお、パージとは、フロントパネル30及びノズルヘッド31内のインクに主室11側から加圧して、不吐出の原因となるインク中の気泡、ゴミをインクと一緒に、ノズル32内のものはノズル面36から外に、フロントパネル30内のものは副室13に送り込み、それぞれに、フィルタ29で濾過したきれいなインクを充填する作業である。インク中に気泡が混じるのは、電源を切ったときヘッド1の温度が下がりインクが固化し、再び電源を入れインクが溶けるときに発生する。ゴミはノズル32から入り込む場合がある。
【0041】
また、本インクジェットプリンタは、フロントパネル30内の気泡等を除去するための循環パージングポジションと、ノズル32内の気泡等を除去するための排出パージングポジションとを備えている。ヘッド1が循環パージングポジションへ移動すると、カム50の当接面50aがフレーム100に押し付けられると共に(図3参照)、そのフレーム100に設けられた中空円筒状のキャップ55が貫通孔20bを被覆する。すると、カム50はインクタンク上蓋19の上を相対的に左方向に摺動し、カム面50bが弁開閉レバー24の上端部24aを図3の下方向に押し動かす。このため、弁開閉レバー24はレバー台座25を支点として揺動し、圧接弁28と副室入口22bとの圧接が解け、図5に示すように副室入口22bが開放されると共に、圧接弁27と副室出口21bとが圧接し、副室出口21bが密閉される。
【0042】
ヘッド1が図3における更に右方の排出パージングポジションへ移動すると、弁開閉レバー24は更に揺動し、圧接弁28が副室入口22bを下方から密閉する。このとき、キャップ55は弾性変形して貫通孔20bを被覆し続け、前述のように、圧接弁27も弾性変形して副室出口21bを密閉し続ける。
【0043】
上記いずれかのパージングポジションへヘッド1が移動したとき、キャップ55が貫通孔20bを被覆しているので、そのキャップ55の中空部に接続されたパイプ57を介してポンプ120(図1)から圧縮空気を送り込めば、次のように気泡等を押し出すことができる。すなわち、図7に模式的に示すように、上記圧縮空気の送り込みによって主室11内の気圧が上昇する。副室出口21bが圧接弁27により密閉されているので、主室11内に溶融状態で貯留されたインク400はフィルタ29で気泡,ゴミを濾過され、主室出口22a,往路入口35a,往路35,往路出口35bを経てノズルヘッド31に達する。
【0044】
ここで、循環パージングポジションでは、副室入口22bが開放されている。このため、ノズルヘッド31に達したインク400は、ノズル32から外に排出(吐出)される経路と、復路入口37b側へ向かう2経路に分かれる。ノズル面36が開放されている場合、それぞれの流量比は往路35、復路37、ノズル32の流路抵抗に応じて定まる。復路入口37b側の経路に流れたインク400は、復路37,復路出口37a,副室入口22bを経由して、副室13へ送られる。これにより、往路35内,ノズル32内,復路37内の気泡を含んだインク400はきれいなインク400に置き換えられる。
【0045】
一方、排出パージングポジションでは、副室入口22bが圧接弁28により密閉されている。このため、ノズルヘッド31に達したインク400は、全てノズル32から外に排出される。これにより、ノズル32内の気泡を含んだインク400は、確実にきれいなインク400に置き換えられる。
【0046】
排出パージングポジションにおけるパージの後、ヘッド1を左へ移動させて、当接面50aをフレーム100から離すと、弁開閉レバー24の上端部24aは、カム面50bによって押し付けられなくなる。すると、弁開閉レバー24は、板バネ26の付勢力によってレバー台座25を支点として揺動し、副室入口22bが密閉、副室出口21bが開放された状態となる。これによって、パージにより副室13内に強制的に送られたインク400を、連通路21から主室11に帰還させ、主室11と副室13の液面を同じレベルにすることができる。そして、主室11に帰還したインク400は、再利用が可能となる。なお、副室13内のインク400を復路37,往路35等を経由して主室11に帰還させると、往路35等に気泡やゴミが残留する可能性があるが、ヘッド1では、インク400を連通路21経由で主室11に直接帰還させている。このため、インク400の噴射経路(往路35等)を一層確実に浄化することができる。
【0047】
本実施の形態のヘッド1は、ノズル32の全体としての流路抵抗が、復路37の流路抵抗よりも大きくなるように設計されている。このように流路抵抗を設定する方法としては、例えば、インクは温度が高いほど流動性が向上する。そこで、ノズル32内のインクの温度を低く、復路37内のインクの温度を高く、それぞれ調整することによって、ノズル32の流路抵抗を高く、復路37の流路抵抗を低く、それぞれ設定することができる。また、流路断面積の大小や、流路形状によって流路抵抗を設定してもよい。このため、ヘッド1を循環パージングポジションへ移動させてパージを行った場合、往路35へ送り込まれたインク400の大部分が復路37を介して循環される。また、ヘッド1を排出パージングポジションへ移動させてパージを行った場合、前述のように全てのインク400がノズル32から外に排出される。従って、後述のように、ヘッド1を循環パージングポジション及び排出パージングポジションへ順次移動させて、各パージングポジションで個々にパージを行えば、往路35内、ノズル32内、復路37内の気泡を含んだインク400を、きれいなインク400にきわめて効率的に置き換えることができる。
【0048】
次に、制御盤ステージ70の制御基板の構成を説明する。図8は、制御盤ステージ70の制御基板の構成を概略的に表す説明図である。図8に示すように、制御盤ステージ70の制御基板は、制御プログラム等を格納しているROMや入出力ポート等を内蔵するワンチップ型のCPU70a,印字データ等に応じて圧電変換素子38を駆動するためのヘッド駆動回路70b、キャリッジモータ8,搬送モータ111,パッド駆動モータ117,ポンプ120等の各種モータを駆動するためのモータ駆動回路70c、インクタンクヒータ17,フロントパネルヒータ33等の各種ヒータを駆動するためのヒータ駆動回路70d、及び、図示しないRAM,時計等を主要部として構成されている。
【0049】
このように構成された制御盤ステージ70では、CPU70aが、例えば起動時等の所定タイミングで、パージによるメンテナンス動作を実行する。続いて、CPU70aが実行する処理について説明する。図9は、インクタンク10及びフロントパネル30を所定温度に保持して印字の準備を行う起動時に、CPU70aが実行する処理を表すフローチャートである。なお、ヒータ制御に関わる処理(S1〜S7)を除けば、CPU70aは、印字の前後,印字中等の上記所定タイミングにも、以下と同様の処理によってメンテナンス動作を実行する。
【0050】
処理を開始すると、先ず、S1(Sはステップを表す:以下同様)にて、ヘッド1をキャリッジモータ8によって高速加熱ポジションに移動配置する。ヘッド1を加熱するインクタンクヒータ17及びフロントパネルヒータ33は、それぞれ複数のヒータを組み合わせて構成されているが、この高速加熱ポジションにヘッド1を移動配置すると、その全てのヒータが電源に接続されて通電可能となる。続くS3では、この状態でヒータ駆動回路70dを制御し、インクタンクヒータ17及びフロントパネルヒータ33を構成する全てのヒータを作動させてヘッド1を高速加熱する。
【0051】
S3の処理によってヘッド1をある程度加熱すると、S5へ移行し、インクタンクヒータ17の内、ヘッド1がどの位置にあっても通電可能なヒータのみに通電を行ってインクタンク10を所定温度に保持する。続くS7では、フロントパネルヒータ33の内、ヘッド1がどの位置にあっても通電可能なヒータのみに通電を行い、その通電状態を制御してフロントパネル30を所定温度に保持する。
【0052】
続いて、S11へ移行すると、モータ駆動回路70cを介してキャリッジモータ8を駆動し、ヘッド1を前述の循環パージングポジションまで移動させる。すると、副室入口22bが開放されると共に副室出口21bが密閉される。続くS13では、ポンプ120を駆動してパージ(パージング)を行う。すると、前述のように大部分のインク400を復路37を介して副室13へ送り、往路35内,復路37内,及びノズル32の分岐点近傍のインク400をきれいなインク400に置き換えることができる。このとき、ノズル32から外へはあまりインク400が排出されず、インク400の浪費を防止することができる。
【0053】
続いて、S15へ移行すると、ヘッド1を前述の排出パージングポジションまで移動させる。すると、副室入口22b及び副室出口21bが共に密閉される。このため、続くS17にてパージ(パージング)を行うと、前述のように、全てのインク400をノズル32から外に排出することができる。このため、ノズル32内のインク400をきれいなインクに置き換えることができる。S17によるパージが終了した後は、S19へ移行し、キャリッジモータ8を駆動してヘッド1を所定のホームポジション(プリンタ作動中にヘッド1が通常待機する位置)へ移動させて処理を終了する。
【0054】
このように、本インクジェットプリンタでは、起動時にヘッド1を加熱してインク400を溶融状態に保持した後(S1〜S7)、循環パージングポジションでのパージング(S13)と排出パージングポジションでのパージング(S17)とを順次実行している。そして、前者のパージングでは、ポンプ120によって加圧されたインク400の大部分を復路37を介して副室13へ帰還させ、往路35内,復路37内,及びノズル32の分岐点近傍の気泡を含んだインク400をきれいなインク400に置き換えることができる。また、この間、インク400はあまり浪費されない。
【0055】
また、後者のパージングでは、ポンプ120によって加圧されたインク400の全てをノズル32より排出することができる。このパージングにより、ノズル32内のインク400をきれいなインク400に置き換えることができる。また、このとき、往路35内及び復路37内のインク400は既にきれいなインク400に置き換えられている。このため、後者のパージングでは、ノズル32内の気泡やゴミだけを排出するのに必要最小限のインク400を送っても、インク400の噴射経路全体を充分に浄化することができる。すなわち、後者のパージングの実行時には、往路35等からノズル32に気泡等が流入することがない。従って、後者のパージングに伴うインク400の浪費、延いては、メンテナンス動作全体におけるインク400の浪費を良好に抑制することができる。
【0056】
しかも、上記各パージングの切り換えは、ノズル32の全体としての流路抵抗を予め大きく設計しておくと共に、圧接弁28による副室入口22bの開放/密閉を切り換えることによって確実になされる。従って、インク400の噴射経路等の流路抵抗の変動を補わなくても、その噴射経路をきわめて確実に浄化して、吐出不良の発生等をきわめて良好に抑制することができる。更に、副室13内のインク400は復路37を通らず、連通路21を介して主室11へ帰還される。従って、本インクジェットプリンタでは、インク400の噴射経路を一層確実に浄化すると共に、インク400の浪費をきわめて良好に抑制することができる。
【0057】
なお、上記処理の間、パッド駆動モータ117は、ゴムパッド115をノズル面36から隔離した状態に保持する。また、このパッド駆動モータ117は次のように周知の制御で駆動してもよい。すなわち、上記パージングの後にノズル面36にゴムパッド115を圧接してワイピングを行ったり、インクジェットプリンタの停止中にノズル面36にゴムパッド115を圧接して、ノズル32内のインクの乾燥を防止したりしてもよい。
【0058】
更に、図10に矢印で例示するように、ゴムパッド115をノズル面36に圧接すれば、ノズル32の開口部を封止してノズル32からインク400が排出されるのを防止することができる。この場合、往路35へ送り込まれた全てのインク400が復路37を介して循環される。従って、S13,S17におけるパージングの実行時にゴムパッド115の圧接/隔離を切り換えれば、往路35内、ノズル32内、復路37内の気泡を含んだインク400を、きれいなインク400に一層効率的に置き換えることができる。
【0059】
そこで、CPU70aが実行する処理を次のように変形してもよい。図11は、CPU70aが起動時に実行する処理の他の形態を表すフローチャートである。なお、この処理は図9で説明した処理と殆ど同じであるので、異なる部分を中心に説明する。
【0060】
前述のように、各種ヒータを駆動してインクタンク10及びフロントパネル30を所定温度に保持した後(S1〜S7)、ヘッド1を循環パージングポジションへ移動させると(S11)、続いて、前述のS13に替えてS13aの処理を実行する。このS13aでは、パッド駆動モータ117を介してゴムパッド115をノズル面36に圧接した状態でポンプ120を駆動し、インク400を復路37を介して循環させる循環パージングを行う。すると、往路35へ送り込まれた全てのインク400が復路37を介して循環される。また、この間、インク400は一切浪費されない。
【0061】
続いて、前述のようにヘッド1を排出パージングポジションへ移動させた後(S15)、S17に替えてS17aの処理を実行する。このS17aでは、ゴムパッド115をノズル面36から隔離した状態でポンプ120を駆動し、インク400をノズル32から外に排出する排出パージングを行う。排出パージングが終了した後は、S19へ移行し、ヘッド1を前述のホームポジションへ移動させて処理を終了する。この場合、S13aの循環パージングでは、ポンプ120によって加圧されたインク400を全て復路37を介して副室13へ帰還させ、S17aの排出パージングでは、ポンプ120によって加圧されたインク400を全てノズル32より排出することができる。すなわち、上記加圧されたインク400を外に排出するか副室13へ帰還させるかを、ノズル32,復路37等の流路抵抗には全く関係なく、きわめて確実に切り換えることができる。従って、この場合、インク400の噴射経路を一層確実に浄化すると共に、インク400の浪費を一層良好に抑制することができる。
【0062】
なお、上記実施の形態において、弁開閉レバー24,カム50,及びキャリッジモータ8が第1バルブ制御手段、第2バルブ制御手段に、制御盤ステージ70(中でもCPU70a)がパージ制御手段に、それぞれ相当する。また、本発明は上記実施の形態になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施することができる。
【0063】
例えば、副室入口22bの開放/密閉を切り換える第1バルブ手段及び第1バルブ制御手段は、電磁弁とその駆動回路とによって構成してもよい。また、圧接弁27も電磁弁を用いて構成してもよい。但し、上記実施の形態のように、ヘッド1の移動に応じて摺動するカム50を用いて機械的な連動により副室入口22bの開放/密閉等を切り換える場合、装置の構成を簡略化して製造コストを低減することができる。更に、ゴムパッド115の圧接/隔離を切り換える切換手段は、例えばソレノイド等、他のアクチュエータによっても構成することができる。
【0064】
また、ノズルヘッド31の開口部を封止する封止手段としては、ゴムパッド115に限らず、メンテナンスペーパを使用することもできる。図12は、メンテナンスペーパとしてのロール紙700を使用するメンテナンスユニット800の構成を表す断面図である。なお、このメンテナンスユニット800は、前述の実施例でゴムパッド115を設けた位置、すなわちガイド面101の右端に、パージングポジションへ移動したノズルヘッド31と対向するように設けられる。なお、このメンテナンスユニット800は、特願平9−194533号に記載した「メンテナンスユニット100」とほぼ同様の構成であり、ポンプ120がモータ駆動回路70cによって(すなわちロール紙700を駆動する駆動系とは独立に)駆動される点においてのみ異なる。
【0065】
図12に示すように、ロール紙700は消耗品であるのでカセット780に保持され、使用後はカセット780ごと交換、もしくはロール紙700のみ交換される。ユーザーへの供給はカセット780と交換用のロール紙700のセットとの両方で行われ、ユーザーの都合のよい方を選択できる。
【0066】
カセット780の内部には、内壁面に突出して未使用のロール紙700を支持するピン783と、そのロール紙700を搬送する定量送りローラ785(図13)と、その搬送されたロール紙700を巻き取る巻き取り軸787と、ロール紙700をノズルヘッド31に圧接する圧接板789とを備えている。なお、ピン783が形成されたカセット780側壁は、略U字形の切り込みを形成されてバネ部Sとなっている。このため、ピン783は、ロール紙700の装着時に外側へ揺動し、後に弾性力で復帰してロール紙700の紙管を支持する。
【0067】
更に、カセット780側壁には、ノズル面36に垂直な方向に伸びる長穴791が形成され、その長穴791に圧接板789の支持部793に形成されたピン793aが嵌合している。圧接板789は、図13に示すように、この支持部793と、支持部793にピン795aを介して揺動自在に接続された板部795と、板部795を支持部793から隔離方向に付勢する圧縮コイルバネ797とを備えている。カセット780内には、この他、定量送りローラ785に圧接されてロール紙700を挟み込むニップローラ798が設けられている。
【0068】
また、カセット780の左右側面には、図12に示すように、ガイド用のピン780cが突設されている。このピン780cは、カセット780の側面より突出した巻き取り軸787と共に、メンテナンスユニット800のサイドフレーム802,803に形成されたガイド804,805に嵌合し、カセット780を正規の装着位置に誘導するものである。ガイド804,805に沿ってカセット780を装着するとき、その下方に配設されたセンサ810の可動部811及び813が軸811a,813aを中心に揺動する。そして、カセット780が完全に装着されると、キャリッジ3側の可動部811が、カセット780内でピン783によって保持されたロール紙700に当接する。このセンサ810は、可動部811の揺動状態に基づき、ロール紙700の有無を検出するものである。
【0069】
また、カセット780はノズルヘッド31との対向部で開口しており、以下に述べるように圧接板789がノズルヘッド31方向に移動したとき、ロール紙700がカセット780外に突出してノズル面36に圧接する。すなわち、長穴791を介してカセット780の両側に突出した圧接板789のピン793aは、メンテナンスユニット800の前端(キャリッジ3側:以下、カセット780に対しても同様に前後を定義する)を中心に揺動するアーム815の先端に係合する。メンテナンスユニット800の更に前方には、キャリッジ3に当接して揺動するレバー817が設けられ、このレバー817の揺動に応じて圧接板789が次のように突出する。
【0070】
レバー817は、メンテナンスユニット800の前方に突出した軸(後述の軸825と平行で図示省略)を中心に揺動可能に配設され、キャリッジ3が前述のパージングポジションまで移動すると、そのキャリッジ3に押されて図12における上部を手前側に倒すように揺動する。レバー817には上記軸を中心にした傘歯車817aが一体形成され、その傘歯車817aは、押圧片823に一体形成された傘歯車823aに噛合している。押圧片823は、上記軸及びそれと平行に突出した軸825の間に、図12の紙面に垂直な軸を中心に揺動自在に架設され、レバー817の上記揺動に伴って図12における反時計回りに揺動する。
【0071】
ピン793a及びアーム815は、メンテナンスユニット800の左側(すなわち図12の裏手側)でも同様に構成され、一対のアーム815の前端部には、鉄板829が架設されている。そして、押圧片823の先端は、上記揺動に伴って鉄板829を押圧する。各アーム815は、軸815aを中心に揺動する上アーム831、及び、その上アーム831の略中間部に段付きカシメピン833bを介して揺動可能に接続された下アーム833を備え、上アーム831の前端部が鉄板829の左右端縁に固定乃至はそれら両者が一枚の金属板によって一体に折曲形成されている。また、下アーム833の前端と鉄板829の下端との間には、引張コイルバネ835が架設されている。この引張コイルバネ835によって下アーム833の先端(後端)は上方に付勢され、通常時には上アーム831の前端下縁部に折曲形成された突片831cに対して、下アーム833の前端下縁部が当接した状態、すなわち、上アーム831及び下アーム833の後端間に、ピン793aがちょうど嵌合する程度の間隙815bが形成される状態に保持される。
【0072】
そして、前述のように鉄板829が押圧片823によって押圧されると、アーム815全体が軸815aを中心として図12における反時計回りに揺動し、圧接板789をロール紙700と共に突出させる。また、圧接板789がロール紙700を挟んでノズルヘッド31等に当接したときは、下アーム833が段付きカシメピン833bの周りに引張コイルバネ835の付勢力に抗して図12における時計回りに揺動する。これによって、ノズルヘッド31等への当接時の衝撃を緩和することができる。また、押圧片823からの押圧力が作用しないときは、アーム815は、板バネ837の作用により下降位置に保持される。
【0073】
次に、キャリッジ3の移動に伴う圧接板789及びロール紙700の動作について、図13,14を用いて説明する。キャリッジ3がパージングポジションまで移動すると、前述のように圧接板789が上方に突出し、図13に示すように、ノズルヘッド31のノズル面36に、板部795がロール紙700を挟んで圧接される。板部795の表面には、その上下端縁に沿って一対の突条795bが形成され、ロール紙700はその突条795bの間に張設される。このため、板部795表面のロール紙700にはきわめて良好な平面性が確保され、ロール紙700は良好にノズル面36に密着する。この動作により、ノズル面36周囲の汚れを拭き取ることができる。また、この状態でポンプ120を駆動すれば、ゴムパッド115を圧接した場合と同様にノズル32の開口部を封止して、前述の循環パージングを実行することができる。
【0074】
このとき、ピン795aが設けられた側の板部795下端はノズルヘッド31との間にロール紙700をしっかりと挟み付けている。そこで、続いて定量送りローラ785及び巻き取り軸787を駆動し、ロール紙700を搬送すると、板部795下端と定量送りローラ785との間に架設されたロール紙700に張力が加わる。この張力によって、板部795はピン795aを中心に、圧縮コイルバネ797の付勢力に抗して下方(図13における時計回り)に揺動する。このため、図14に示すようにロール紙700が退避して、ノズル面36とロール紙700との間に間隙が設けられる。この状態でポンプ120を駆動すれば、ノズル面36が開放されているので前述の排出パージングを実行することができる。
【0075】
この場合、板部795の下端がロール紙700を挟んでノズルヘッド31に圧接されているので、排出されたインク400を良好にロール紙700によって受け止めることができる。また、ロール紙700を搬送しながらインク400を排出することができるので、排出されたインク400が溜まってノズル面36に再び付着するのも防止することができる。更に、ポンプ120を停止した後もロール紙700を搬送し続ければ、板部795表面に、汚れていない未使用のロール紙700を配設することができる。このため、次回のメンテナンス動作によるノズル面36の浄化を一層良好に行うことができる。また、排出パージングの終了後、このようにして汚れていない未使用のロール紙7を板部795表面に配設し、キャリッジ3を一旦左へ移動させてレバー817から隔離した後、再びパージングポジションへ移動させると、図13で説明したように、未使用のロール紙7がノズル面36に圧接される。この動作により、パージング後にノズル面36に残されたインクも拭き取ることができる。
【0076】
封止手段(ロール紙700が相当)及び切換手段(圧接板789,アーム815,レバー817,及び押圧片823が相当)をこのように構成した場合にも、前述の実施の形態と同様に循環パージング及び排出パージングを実行して、同様の作用・効果を得ることができる。また、封止手段をこのようにロール紙700等のメンテナンスペーパを利用して構成した場合、機械的な構成が多少複雑化するが、上記作用・効果に加えて、未使用のものをノズル面36に対向させることによりノズル面36を一層良好に浄化することができるといった効果が生じる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用されたインクジェットプリンタの基本構成を表す概略図である。
【図2】そのプリンタのヘッドの構成を表す分解斜視図である。
【図3】そのヘッドのインクタンクの構成を表す上面図である。
【図4】そのインクタンクの構成を表すB−B線及びC−C線切断端面図である。
【図5】そのインクタンクの副室入口及び圧接弁の構成を表す断面図である。
【図6】上記ヘッドのパージの動作を表す説明図である。
【図7】上記ヘッドの図9の処理に関わる構成を模式的に表す説明図である。
【図8】上記プリンタの制御基板の構成を概略的に表す説明図である。
【図9】その制御基板のCPUが起動時に実行する処理を表すフローチャートである。
【図10】上記ヘッドの図11の処理に関わる構成を模式的に表す説明図である。
【図11】上記CPUが起動時に実行する処理の他の形態を表すフローチャートである。
【図12】他の実施の形態におけるメンテナンスユニットの構成を表す断面図である。
【図13】そのメンテナンスユニットによる循環パージングの動作を表す説明図である。
【図14】そのメンテナンスユニットによる排出パージングの動作を表す説明図である。
【図15】従来のインクジェットヘッドの構成を表す概略図である。
【符号の説明】
1…ヘッド、5…ガイド軸、8…キャリッジモータ、10…インクタンク、11…主室、13…副室、21…連通路、24…弁開閉レバー、27,28…圧接弁、29…フィルタ、31…ノズルヘッド、32…ノズル、35…往路、36…ノズル面、37…復路、38…圧電変換素子、40…溶融タンク、50…カム、70…制御盤ステージ、115…ゴムパッド、117…パッド駆動モータ、120…ポンプ、400…インク
Claims (3)
- インクを貯留する主室と、
前記主室と連通路を介して結ばれた副室と、
前記主室に貯留されたインクを被記録媒体に噴射するノズルを有するノズルヘッドと、
前記主室から前記ノズルヘッドへインクを供給するための往路と、
前記ノズルヘッドから前記副室へインクを帰還させるための復路と、
前記主室に貯留されたインクを前記往路へ供給してパージを行うパージ手段と、
前記ノズルヘッドから前記復路を介して前記副室に至るインクの流通経路を開閉する第1バルブ手段と、
前記パージ手段がパージを行うときに、前記第1バルブ手段により前記流通経路を開放するか閉鎖するかを切り換える第1バルブ制御手段と、
前記連通路を開閉する第2バルブ手段と、
前記第2バルブ手段により前記連通路を開放するか閉鎖するかを切り換える第2バルブ制御手段とを備え、
前記第1バルブ制御手段によって前記流通経路を開放し、かつ、前記第2バルブ制御手段によって前記連通路を閉鎖した状態で前記パージ手段にパージを行わせ、続いて、前記第1バルブ制御手段によって前記流通経路を閉鎖した状態で前記パージ手段にパージを行わせる
ことを特徴とするインクジェットプリンタ。 - 前記ノズル全体としての流路抵抗が、前記復路の流路抵抗よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載のインクジェットプリンタ。
- 前記パージ手段がパージを行うとき、前記ノズルの開口部を封止可能な封止手段と、
前記パージ手段がパージを行うとき、前記封止手段による封止を行うか否かを切り換える切換手段とを備え、
前記第1バルブ制御手段によって前記流通経路を開放し、かつ、前記第2バルブ制御手段によって前記連通路を閉鎖した状態で前記パージ手段にパージを行わせるときに、前記切換手段によって前記封止手段により封止を行うことを特徴とする請求項1又は2に記載のインクジェットプリンタ。
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