JPH0425466A

JPH0425466A - インクジェット記録装置及びその印字不良防止方法

Info

Publication number: JPH0425466A
Application number: JP13078590A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Suzuki; 秀昭鈴木; Shuichi Yamaguchi; 修一山口; Satoshi Shinada; 聡品田; Mayumi Soda; 曾田　真由美
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1990-05-21
Filing date: 1990-05-21
Publication date: 1992-01-29

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】［産業上の利用分野］本発明はインクジェット記録装置に係り、特に印字ヘッ
ドのインク充填後に於ける印字不良防止技術に関するも
のである。

（従来の技術１従来のインクジェット記録装置においては、印字ヘッド
の保護装置として印字ヘッドのインク噴射ノズル部をカ
バーする保護キャップと、この保護キャップに接続され
、印字不良等の回復のために前記噴射ノズル部よりイン
クを吸引するための吸引ポンプと、前記保護キャップに
接続された弁手段とが設けられており、保護キャップを
印字ヘッドに密着させ、吸引ポンプを作動させてインク
噴射ノズルからインクを吸引することにより、印字不良
を防止しようとしていた。そして、インク吸引後は、前
記弁手段を単発的に開放するだけの動作で前記保護キャ
ップ内に発生した負圧を解除していた。

［発明が解決しようとする課題］しかし、従来の技術によるインク吸引後の保護キャップ
内の負圧解除の方法では、前記弁手段が単発的に開放さ
れ、且つ、前記保護キャップと弁間の空気流路抵抗が小
さすぎるために、非常に急激な圧力変化が生じてしまう
６通常、印字ヘッドのインク噴射ノズル部において、流
体であるインクはメニスカスを形成し、一定の保持力に
より保持され静止している。ところが、インク噴射ノズ
ル部前面に前記のごとく急激な圧力変化があり、前記保
持力以上の外力が与えられた場合、インク噴射ノズル部
より印字ヘッド内に空気が押し込まれてしまい、インク
滴が正常に噴射できないと云う印字不良が発生する。し
かも、前記メニスカスの保持力を支配するインク物性値
である表面張力が４０（ｍＮ／ｍ）以下と云った低い値
を示すインクに関しては、メニスカスの保持力は非常に
小さく、前記不良に対して増々、不利となる。又、緩や
かな圧力変化を得るために、単に前記保護キャップと弁
間の空気流路抵抗を大きくしたのでは、インク充填後の
インク噴射ノズル部近傍の残留インク除去に弊害を及ぼ
してしまい不良印字を招いてしまう。

そこで、本発明はこのような課題を解決するものであっ
て、その目的は、表面張力が低くメニスカスの保持力が
低いインクにおいてでさえも、メニスカスを確実に形成
し、且つ、インク噴射ノズル部近傍の残留インクの確実
な除去を両立させることにより信頼性の高いインクジェ
ット記録装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］前記課題を解決するために、本発明のインクジェット記
録装置は、インク噴射ノズルを持つ印字ヘッドに対向し
て、前記インク噴射ノズルをカバーする保護キャップと
、この保護キャップ内圧力を制御するための弁手段とを
接続するチューブ内に部分的に狭路を形成したことを特
徴とする。

さらに本発明の印字不良防止方法は、先ず、前記保護キ
ャップを印字ヘッドに密着させ、吸引ポンプを作動させ
てインク噴射ノズルからインクを吸引し、次いで前記保
護キャップ内に発生した負圧を解除し、その後、前記保
護キヤ・ンブに向けてインクを複数発噴射することを特
徴とする。

さらに本発明の印字不良防止方法は、先ず、前記保護キ
ャップを印字ヘッドに密着させ、吸引ポンプを作動させ
てインク噴射ノズルからインクを吸引し、次いで、前記
弁手段を多段階に開閉することにより保護キャップ内の
負圧を解除し、その後、前記保護キャップにインクを複
数発噴射することを特徴とする。

［作　用］本発明のインクジェット記録装置によれば、保護キャッ
プと弁手段とを接続するチューブ内に、部分的に狭路が
形成されているので、この挟銘により保護キャップと弁
間の空気流動が抑制される。従って、表面張力の低いイ
ンクを使用した場合でも、インクに急激な圧力変化を与
えることなくキップ内の負圧が解除され、メニスカスが
確実に形成される。又、チューブ内の狭路は部分的に形
成されているので、インク噴射ノズル部近傍の残留イン
クは確実に除去される。

請求項２記載の方法によれば、万が一１負圧解除に失敗
しインク噴射ノズル内に気泡を引き込んでしまった場合
でも、複数発の空噴射により正常印字可能状態に回復出
来る。又、吸引ポンプを作動させることにより、インク
噴射ノズル部近傍の残留インクは確実に除去される。

請求項３記載の方法によれば、吸引ポンプによる印字ヘ
ッドからのインク吸引直後の保護キャップ内の負圧が、
弁手段の多段階開閉により段階的、結果として徐々に大
気圧に導かれる。従って、表面張力の低いインクを使用
した場合でも、インクに急激な圧力変化を与えることな
くキップ内の負圧が解除され、メニスカスが確実に形成
される。又、万が一１負圧解除に失敗しインク噴射ノズ
ル内に気泡を引き込んでしまった場合でさえ、複数発の
空噴射により正常印字可能状態に回復出来る。

［実　施　例］本発明の実施例を図面にもとづき説明する。第１図はイ
ンクジェット記録装置の一実施例を示す斜視図である０
図中符号１はガイド部材８に案内されてプラテン９の軸
方向に移動する印字ヘッドで、インクはインクカートリ
ッジｌＯからインク供給チューブ１１、フィルター装置
１２を経て供給される。２は保護キャップで、印字ヘッ
ドｌのホームポジションに配設されて印字ヘッド１の前
面に気密的に当接する。そして、インクの充填動作や気
泡排除のためのパージ動作は、吸引ポンプ３によって印
字ヘッド１のノズル部より保護キャップ２を通じて、強
制的にインクを流動させて実施され、オーバーフローし
たインクはインクカートリッジ１０又は別に設けた廃イ
ンク溜に収容される。

第２図は請求項１に記載した発明の実施例を示す要部の
概略図である。ｌはインク噴射ノズルｌａを持つ印字ヘ
ッド、２は印字ヘッド１のインク噴射ノズルｌａをカバ
ーするための、ゴム等の弾性部材よりなる保護キャップ
である。３は保護キャップ２に接続された、印字ヘッド
ｌよりインクを吸引するための吸引ポンプ、４は保護キ
ャップ２と吸引ポンプ３とを接続するポンプチューブで
ある。５は保護キャップ２に接続され、保護キャップ２
内と大気とを連通又は遮断するための弁手段、６は保護
キャ・ンプ２と弁手段５とを接続するための弁チューブ
である。７は弁チューブ６内に挿入固定され、保護キャ
ップ２と弁手段５の間の空気の流れを制御するための部
分的な狭路Ｐを形成するバルブチューブである。

第３図は前記バルブチューブ７及びその固定構造の詳細
図である。バルブチューブ７は、保護キャップ２に圧入
接続された弁チューブ６内部にゴム等の弾性部材からな
るバルブチューブ固定部材１３により圧入固定、もしく
はシリコン樹脂等により固着されている。バルブチュー
ブ固定部材１３は、弁チューブ６の内周面及びバルブチ
ューブ７の外周面をシールする構造となっている。又、
バルブチューブ７の半径ｒ、長さＬの比率Ｌ　／　ｒは
Ｌ　／　ｒ　＞　５０となる寸法形状となっている。こ
の構造により弁手段５と保護キャップ２間の空気流動は
バルブチューブ７の内径内空間を介することとなり、弁
チューブ６内にＬ　／　ｒ　＞　５０の狭路Ｐを形成す
ることができる。

次に、狭路形状のＬ／ｒ＞５０（Ｌ二狭路長、ｒ、狭路
半径）の寸法的意味について第９図で説明する。第９図
は狭路形状Ｌ　／　ｒに対する負圧解除の信頼性を示し
たものである。実線りは表面張力４０（ｍＮ／ｍ）のイ
ンクを用いた場合であり、−点鎖線Ｅは表面張力２０（
ｍＮ／ｍ）のインクを用いた場合である。ここで狭路形
状Ｌ　／　ｒ＝５０は、表面張力４０（ｍＮ／ｍ）以上
のインクにおいて単発的な弁手段の開放による負圧解除
でさえ１００％近い信頼性を得られる境界と成りつる値
であり、−点鎖線Ｅかられかるように表面張力４０（ｍ
Ｎ／ｍ）以下のインクにおいてはＬ　／　ｒ　＞　５０
の狭路が必要となる。しかし、Ｌ　／　ｒを大きくすれ
ばするほど狭路の目詰まり、又圧力変加速度の低下から
負圧解除に要する時間の増大等のリスクも増大する。即
ち、パージ動作の最終段階及びその他の動作において、
保護キャップ２内もしくは印字ノズル近傍に残留するイ
ンクを排除するためには、保護キャップを閉し、弁手段
を開いた状態（保護キャップ内は大気と連通）でポンプ
を作動させなければならない。この状態では、保護キャ
ップ２内が弁チューブ６内の狭路Ｐを介して大気と連通
しており、弁手段５、保護キャップ２、ポンプ３の経路
の空気流動により保護キャップ２内及び印字ノズル近傍
の残留インクが排出される。そして、この時保護キャッ
プ２内には狭路Ｐによる空気抵抗分の負圧が発生するが
通常は問題にならない、しかし、前記のごと＜Ｌ／ｒの
値が大きくなれば成るほどこの抵抗は無視できなくなり
、保護キャップ２内の残留インクを除去する動作を行っ
ても、残留インクを発注させることとなってしまう、こ
のためにも狭路形状Ｌ　／　ｒの値を過剰に大きくする
ことは出来ないのである。そこで前記の種々のリスクを
抑えるためにも、Ｌ　／　ｒは５０より大きく且つ過剰
に大きすぎない形状とし、負圧解除の際に後述するよう
な、弁手段５の多段階開閉を併用することが非常に有効
となる。

次に、狭路Ｐを形成するための第２の実施例を第４図に
示す、ゴム等の弾性部材から成る管状の狭路部材１４が
、保護キャップ２に圧入接続された弁チューブ６の内周
面に正大状態で挿入固定しである。また、狭路部材１４
の変形ｒ、長さＬの比率Ｌ　／　ｒはＬ　／　ｒ　＞　
５０と成る寸法形状となっている。この様な構造によっ
ても、弁チューブ６内に部分的な狭路Ｐを形成すること
ができる。

尚、これらの実施例で示した狭路形成のためのバルブチ
ューブ７及び狭路部材１４の挿入固定位置は、第３図及
び第４図で示した弁チューブ６と保護キャップ２との接
続側端面だけでなく、弁チューブ６の弁手段５との４妾
続側端面でも有効である。又、ここでの狭路形状の半径
ｒはＲ＝８η／πｒ４　　・・・（１）Ｒ：流路抵抗 η：流体の粘度の流路抵抗の理論式（１）からもわかるように流路抵抗
に対して４剰の逆数で起因しており、大きすぎては本来
の効果を引き出せない。そのため本実施例のインクシェ
ツト記録装置におけるポンプ関係の流路系に関しては、
実験的、経験的にｒ＝０．２ｍｍ以下とした。

ここで、第５図（Ａ）に従来技術によるバージ動作に関
するタイミングチャート及び保護キャップ内圧力状態の
タイミングチャートを示す。図中（Ｃ）に示すように、
保護キャップが印字ヘッドから離れた状態（以後、キャ
ップ間）から、印字ヘッドに密着する状態（以後、キャ
ップ間）に成ると、同時に（ａ）に示すように吸引ポン
プは作動（以後、ポンプ０Ｎ）Ｌ始める。その後、（ｂ
）に示す弁手段（バルブ）が大気に連通した状態（以後
、バルブ開）から大気を遮断する状態（以後、パルプ閉
）に成ることにより、（ｄ）に示す、保護キャップ内の
圧力状態は大気圧から急激に降下し始め、そのポンプ系
により発生し得る最大負圧で平衡状態に達する。この状
態に於てインク噴射ノズルからインクは吸引ポンプに強
制的に排出される。そして、一定時間経過後バルブ開を
行いインク吸引状態から抜ける。この時に（ｄ）に示す
保護キャップ内の圧力状態は前記の最大負圧から大気圧
へともどる。この負圧解除のスピード、即ち圧力変化速
度がインクメニスカスの破壊につながる大きな要因とな
る。その後、ポンプＯＦＦ、キャップ間を行い一連のパ
ージ動作は終了する。この第５図（Ａ）に示した従来技
術によるシーケンスでは、大気開放時の圧力変化速度は
図に示す通り非常に急激であり、表面張力の低いインク
においては結果としてメニスカスの破壊を導き印字不良
を招いてしまう。

これに対し、前述した本実施例のインクジェット記録装
置は、弁チューブ６内に狭路Ｐを形成することにより、
第５図（Ｂ）の圧力ｉｌｌ　Ｉに示す通り大気開放時の
圧力変化速度は、従来技術により得られる圧力線ＩＩＯ
ものと比べ非常に緩やかなものとなる。これは、弁チュ
ーブ６管路内に部分的な狭路Ｐを形成することで、管内
の空気流動抵抗を高め、保護キャップ２内に流れ込む空
気の体積速度を低下させたことにより得られる効果であ
る。

第５図（Ｃ）は弁手段５の開閉シーケンスの一例を示し
ている。この図では、吸引ポンプ及び保護キャップのタ
イミングチャートを省略しであるが、バルブのタイミン
グチャートに示す最初のバルブ閉以前からキャップ閉、
ポンプＯＮの状態となっており、タイミングチャート上
の最後のバルブ開以後にキャップ開、ポンプＯＦＦにな
るものである。又、本実施例では弁チューブ６内にＬ　
／　ｒ　＞　５０の狭路を形成しである場合について説
明する。第５図（Ｃ）のタイミングチャートに示すよう
に、最初のバルブ開からバルブ閉に成ることで保護キャ
ップ内の圧力は大気圧からそのポンプ系により得られる
最大負圧へと急激に降下し平衡状態に達する。この状態
に於て、インク噴射ノズルから保護キャップ内、吸引ポ
ンプへとインクは強制的に排出されている。そして、一
定時間経過後一旦バルプ開を行い、保護キャップ内の圧
力が大気圧に戻りきらないうちに再びバルブ閉とする。

このバルブ閉の時間はごく短時間でありこのときに降下
する圧力量は、前回のバルブ開により上昇した圧力量よ
り小さくなければならない。

この後、この短時間のバルブ開、バルブ閉を繰り返すこ
とにより保護キャップ内の圧力を大気圧へと徐々に導い
てゆく。第５図（Ｃ）にはバルブの開閉のタイミングチ
ャートと共に圧力の変化過程を示している０図の圧力線
Ｉｌ＋のごとく、大気開放時には保護キャップ内の圧力
は上昇、バルブ閉の時には下降、を繰り返しながら最大
負圧から大気圧へと戻ってゆく。又、この圧力上昇の平
均的過程を直線ＩＶに示すが多段階のバルブ開閉を行わ
ない場合の圧力線工に比べ非常に緩やかに上昇する。

ここでは、大気開放時の弁手段の多段階開閉数は３回で
且つ時間的には同一の繰り返しの例を示したが、開閉数
及び各々の開閉に要する時間はインクの表面張力、弁チ
ューブ６内の狭路形状等により最適な条件を設定するこ
とが可能であり、各々の系によって異なるものである。

このような構造及び制御により、負圧解除後に確実な印
字を得ることの出来る確率、即ち信頼性は、ポンプ系の
構造によりある程度左右されるが第６図に示すように飛
躍的に向上する。第６図はインクの表面張力に対する負
圧解除後の信頼性をグラフにしたものである。実線Ａは
本実施例により得られる信頼性であり、二点鎖線Ｂは従
来技術による大気開放後の信頼性である。これからもわ
かるように従来技術による大気開放は表面張力５０（ｍ
Ｎ／ｍ）以上のインクに対しては１００％近い信頼性を
確保できるものの、それ以下になると歴然と信頼性は低
下する。これに対して本実施例による大気開放は、表面
張力の低いインクに対しても１００％近い信頼性を確保
できる。尚、点鎖線Ｃは本実施例の大気開放において弁
手段５の多段階開閉を行わない場合、即ち第５図（ｂ）
を用いて説明した弁チューブ６内のＬ　／　ｒ　＞　５
０の狭路だけを用いた場合の大気開放の信頼性を示す、
これからもわかるように、弁手段５の多段階開閉を行わ
ず、狭路だけを用いた場合であっても、従来技術よりは
るかに信頼性は上がるものの、表面張力４０（ｍＮ／ｍ
）以下のインクにおいては信頼性は低下する。すなわち
、表面張力４０（ｍＮ／ｍ）以下のインクにおいて１０
０％近い信頼性を得るためには、弁チューブ６内に狭路
を形成すると共に、弁手段５の多段階開閉を行う事が望
ましい。

次に、印字不良防止方法の実施例について説明する。こ
の実施例は、前記の負圧解除動作の最終段階として、第
７図（Ａ）のタイミングチャート（ここでは、弁手段の
多段階開閉は省略する）に示すように保護キャップ２を
印字ヘッドｌから離した状態にしくキャップ開）、全イ
ンク噴射ノズルから保護キャップ２に向けてインクを複
数弁噴射（以後、空噴射と記す。）する。この時の空噴
射の様子を示したものが第７図（Ｃ）である。

又、第７図（Ｂ）は空噴射に関する別の実施例である。

この実施例は、大気開放後にキャップ開にし印字ヘッド
１の全インク噴射ノズルから保護キャップ２に向けてイ
ンクを複数弁噴射する。それと同時にポンプＯＮとし保
護キャップ２が受けとめた空噴射インクを吸引ポンプ３
に吸い込んで保護キャップ２内の残留インクを排除する
。その後、印字指令を受信するまでキャップ閉の状態と
する。この実施例は空噴射による保護キャップ２内の残
留インクの除去及びパージ動作直後にキャップ閉にする
ことで、キャップ開のまま放置されインク噴射ノズルが
目詰まるといった危険性を極力抑える効果を盛り込んだ
ものである。

これらの実施例における空噴射動作は、万が一負圧解除
に失敗し、インク噴射ノズル内に気泡を引き込んでしま
った場合でさえ、ノズル内のインクと共に引き込んだ気
泡を吐き出してしまうことにより、正常印字可能状態に
回復させるものであり、負圧解除の確実度は一段と向上
する。実験的には１ノズル当り１００発以上の噴射が必
要であるがインク消費量の観点から無闇に多（すること
は出来ないため、通常１００〜５０００発の噴射が妥当
である。尚、印字媒体である印字紙及び印字機構へのイ
ンクの飛散による汚れを回避するためにも空噴射の標的
は保護キヤ・ンブ２でなければならない。

尚、第８図（Ａ）（Ｂ）に前記の空噴射を踏まえたパー
ジ動作のタイミングチャート全体図を記す。第８図（Ａ
）は第７図（Ａ　）に、又第８図（Ｂ）は第７図（Ｂ）
に対応している。

［発明の効果］以上述べたように本発明によれば表面張力が小さく、メ
ニスカスの保持力の非常に弱いインクにおいてもパージ
動作等における負圧解除時の圧力変化速度を低減してメ
ニスカスを確実に形成する事と、ノズル部近傍の残留イ
ンクを確実に排除することを両立させることができる。

又、万が一インク噴射ノズル内に気泡を引き込んだとし
ても、保護キャップへの空噴射でその気泡は排出できる
。そのために、インク噴射ノズル内へ引き込まれたまま
の気泡やノズル部近傍の残留インクの影響により負圧解
除後の不安定印字、あるいはドツト抜は等の不良印字を
確実に防止でき、極めて信頼性の高いインクジェット記
録装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のインクジェット記録装置の一実施例を
示す斜視図。第２図は第１図の主要部を示す部分切断側
面図。第３図及び第４図は第２図の弁チューブ内狭路部
の詳細断面図。第５図（Ａ）は従来技術によるパージ動
作のタイミングチャートと保護キャップ内圧力状態図。第５図（Ｂ）は本発明を用いた際のパージ動作のタイミ
ングチャートと保護キャップ内圧力状態図。第５図（Ｃ
）は弁手段の開閉シーケンスの一例を示す区。第６図は
インクの表面張力に対する負圧解除後の信頼性の比較図
。第７図（Ａ）、第７図（Ｂ）は本発明における空噴射
のタイミングチャート図。第７図（Ｃ）は空噴射の状態
図、第８図（Ａ）、第８図（Ｂ）は空噴射を踏まえた本
発明のタイミングチャートの全体図。第９図は弁チュブ
内狭路形状に対する負圧解除後の信頼性の比較図である
。１・・・印字ヘッド２・・・保護キャップ３・・・吸引ポンプ４・・・ポンプチューブ５・・・弁手段６・・・弁チューブ７・　・バルブチューブ８・・・ガイド部材９・・・プラテン１０・・・インクカートリッジ１１・・・インク供給チューフ１２・・・フィルター装置１３・・・バルブチューブ固定部材１４・・・狭路部材出願人　セイコーエプソン株式会社代理人　弁理士　鈴　木　喜三部（他１名）第１図第２図第４図 τ−５図（△）第５図（Ｂ）第５図忙）表面８Ｌカ（ｍＮ／ｍ）第６図第７図（Ａ）第７図（Ｓ＞第７図（Ｃ）第８図（Ａ）第８図（Ｂ　）第９図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）インク噴射ノズルを持つ印字ヘッドと、この印字
ヘッドに対向して前記インク噴射ノズルをカバーする保
護キャップと、この保護キャップに接続された吸引ポン
プと、前記保護キャップ内圧力を制御するための弁手段
とを有するインクジェット記録装置において、前記保護
キャップと前記弁手段とを接続するチューブ内に部分的
に狭路を形成したことを特徴とするインクジェット記録
装置。
（２）インク噴射ノズルを持つ印字ヘッドと、この印字
ヘッドに対向して前記インク噴射ノズルをカバーする保
護キャップと、この保護キャップに接続された吸引ポン
プと、前記保護キャップ内圧力を制御するための弁手段
とを有するインクジェット記録装置の印字不良防止方法
であって、先ず、前記保護キャップを印字ヘッドに密着
させ、吸引ポンプを作動させてインク噴射ノズルからイ
ンクを吸引し、次いで前記保護キャップ内に発生した負
圧を解除し、その後、前記保護キャップに向けてインク
を複数発噴射することを特徴とするインクジェット記録
装置の印字不良防止方法。
（３）インク噴射ノズルを持つ印字ヘッドと、この印字
ヘッドに対向して前記インク噴射ノズルをカバーする保
護キャップと、この保護キャップに接続された吸引ポン
プと、前記保護キャップ内圧力を制御するための弁手段
とを有するインクジェット記録装置の印字不良防止方法
であって、先ず、前記保護キャップを印字ヘッドに密着
させ、吸引ポンプを作動させてインク噴射ノズルからイ
ンクを吸引し、次いで、前記弁手段を多段階に開閉する
ことにより保護キャップ内の負圧を解除し、その後、前
記保護キャップにインクを複数発噴射することを特徴と
するインクジェット記録装置の印字不良防止方法。