JP2002086758A - インクジェット式記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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インクジェット式記録装
置を提供すること。 【解決手段】 記録ヘッド内におけるノズルプレート３
１と振動板３２との間には、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てい
る。ノズル開口１５ｂよりインク滴を吐出させるための
印字用アクチェータ４０に隣接させて、流路開閉用アク
チェータ４１が配置されており、この流路開閉用アクチ
ェータ４１の作動によりインク供給口３５が選択的に閉
塞されるように構成されている。したがって、例えば光
学手段により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し、キャッピング手段によって負圧
を与えることにより、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る。

Description

【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２
６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４
０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３
４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

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【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したインクジェット式記録装置。
2. 【請求項２】 前記吐出状態監視手段は、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た
   請求項１に記載のインクジェット式記録装置。
3. 【請求項３】 前記発光素子がレーザ発光半導体素子で
   あり、前記受光素子がフォトダイオードである請求項２
   に記載のインクジェット式記録装置。
4. 【請求項４】 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
   置されてなる請求項１に記載のインクジェット式記録装
   置。
5. 【請求項５】 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請求項４に記載のインクジェット式
   記録装置。
6. 【請求項６】 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５に記載のインクジェット式記録装置。