(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
インク滴を吐出する複数のノズルを有し記録媒体に画像を記録する記録ヘッドと、前記記録ヘッドに当接して前記ノズルを封止するキャッピング機構と、前記記録ヘッドを搭載し、前記記録媒体の幅方向に往復移動するキャリッジと、前記記録媒体を搬送する搬送手段と、を有するインクジェット記録装置において、
前記キャッピング機構は、
前記記録ヘッドに当接して変形する封止部を有し、前記封止部が前記記録ヘッドに当接して前記ノズルを封止するキャップと、
前記キャップを支持するキャップベースと、
前記キャップベースを昇降させることで前記キャップを昇降させる昇降手段と、
第1位置と第2位置を含む少なくとも2つの位置で前記キャリッジに当接し、該当接する位置に応じて前記キャップベースと前記記録ヘッドの距離を変えるカムと、
前記カムを回転させるカム駆動手段と、を有し、
前記キャリッジに前記第2位置が当接する場合は前記第1位置が前記キャリッジに当接する場合より前記キャップベースが前記記録ヘッドに近づき、
前記キャリッジに前記第1位置が当接する場合の前記記録ヘッドに当接する前記封止部の変形量は、前記第2位置が前記キャリッジに当接する場合の前記記録ヘッドに当接する前記封止部の変形量より小さく、
前記キャップは前記キャップベースに複数配置され、夫々の前記キャップの長手方向は平行であり、
前記キャップの前記長手方向に沿って配置された2本の軸と、
前記軸夫々の前記キャップの前記長手方向の外側であって両側に前記カムが配置され、
前記カムは少なくとも前記軸を中心とする円柱状の本体部と、前記本体部の側面から外側に突出した凸部を有し、
前記第1位置は前記本体部の前記側面であり、前記第2位置は前記凸部であり、
前記2本の前記軸は平行に配置され、連動して回転することを特徴とするインクジェット記録装置。
前記キャップの内側の空間に外気を取り込むか否かを制御する大気開放弁を有し、前記昇降手段を動作させて前記記録ヘッドを前記キャップで封止する前に、前記大気開放弁を開状態に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。
前記記録ヘッドは、前記ノズルが配置されているノズル面の一部を覆うガードを備え、前記ガードは前記ノズル面と対向する位置に開口部を有し、前記開口部から前記ノズルが全て露出し、前記封止部は前記ガードの前記ノズル面と対向する面の裏側と接し、前記ガードの前記封止部と接する部分の裏側は前記ノズル面から離間していることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のインクジェット記録装置。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明を実施形態について詳細に説明する。
まず、本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置について説明する。
図1はキャッピング機構のブロック図、
図2はインクジェット記録装置の例を説明する概略構成を模式的に示す図である。これらの図を用いてインクジェット記録装置について説明する。
【0014】
インクジェット記録装置1は、フィルム状あるいは板状の記録媒体50を水平に配置して紙面奥行き方向に搬送し、インクジェット方式によって、記録媒体50の表面に画像データに応じた画像や文字などを記録するものである。
【0015】
インクジェット記録装置1の概略構成は、記録媒体50を搬送する搬送部40と、記録媒体50に記録する記録部41を備える。また、搬送部40の搬送方向横方向かつ記録部41の下方側に配置され、記録部41に設けられた記録ヘッド9、記録ヘッド9のノズル面28に接し、ノズル29を覆うキャップ2、記録ヘッド9のノズル面を払拭するワイパー3を備える。記録ヘッド9はインクジェット式のヘッドであり、ノズル面28に形成されたノズル29からインクを吐出する。
【0016】
また、図示はしていないが、インクジェット記録装置1は、画像データの受信や記録動作の制御を含めた装置全体の制御を行う制御部を備えている。この制御部はクリーニング制御部23を含む。
【0017】
搬送部40は、
図2の紙面奥行き方向に延ばされた略平板状のプラテン5上に、記録媒体50を搬送する。搬送部40は、モータ6によって水平軸回りに回転する駆動ローラー7と、駆動ローラー7の回転軸と平行な回転軸回りに回転自在に支持されたピンチローラー8とを備える。記録媒体50は、それらローラーに挟まれ、駆動ローラー7の回転によって搬送される。
【0018】
記録部41は、搬送部40の上方で、記録媒体50の搬送方向と直交する方向に延在されたキャリッジレール4と、キャリッジレール4に沿って移動可能に設けられたキャリッジ10と、キャリッジ10をキャリッジレール4上で位置制御および速度制御可能に往復移動させるモータ11と、キャリッジ10に搭載されている記録ヘッド9に記録用のインクを、チューブ13を介して供給するインクカートリッジ12とからなる。
【0019】
インクカートリッジ12には、カラー記録を行うための複数色のインクが備えられ、複数のインクチューブ13を介して、色ごとに、記録ヘッド9に供給できるようになっている。
【0020】
記録ヘッド9は、記録ヘッド9の下面側において、プラテン5上の記録媒体50に平行に配置されたノズル面28が設けられ、そこに画像データに応じて一定のインク滴を下方に吐出するノズル29が複数形成されてなる。
【0021】
なお、記録ヘッド9の詳細は図示しないが、各ノズル29にインクを供給するインク室や、例えば圧電素子などを用いた吐出機構が設けられている。ノズル29は、吐出機構の構成や記録画素ピッチなどに応じて適宜の個数、配列ピッチで設けることができるものであり、例えば、256個などの多数個を配列しておくことができる。
【0022】
モータ11の位置制御、速度制御は、不図示の制御部の制御信号に応じて行われ、記録動作時にはキャリッジ10を記録媒体50上で、所定速度で往復移動させ、メンテナンス動作時にはワイパー3やキャップ2に対応する所定位置に移動できるようになっている。
【0023】
吸引ユニット16は、記録ヘッド9内のインクをノズル29から外部に吸引することで記録ヘッド9をクリーニングするキャップ2、キャップ2を駆動するポンプ部14、廃液を格納するボトル15を備える。
【0024】
吸引ユニット16は、キャップ2と大気開放弁17を接続するチューブ18、キャップ2とポンプ部14の吸引ポンプ19を接続するチューブ20、ボトル15と吸引ポンプ19を接続するチューブ21、キャップ2と記録ヘッド9の当接位置を制御するカム22を備える。また、吸引ユニット16の制御は、クリーニング制御部23によって制御される。
【0025】
キャップ2は記録ヘッド9毎に設けられている。キャップ駆動部25は、キャップ2を昇降させる。キャップ2はキャップベースに固定あるいはキャリッジ方向に付勢されたバネで支持され、このキャップベースを昇降させることで、これに連動してキャップ2が昇降する。キャップベースはキャップ駆動部25によって昇降する。キャップ駆動部25はクリーニング制御部23によって制御される。カム22はカム駆動部24によって位置を変え、カム駆動部24はクリーニング制御部23によって制御される。大気開放弁17は、大気開放弁駆動部26によって、開閉動作をし、大気開放弁駆動部26はクリーニング制御部23によって制御される。吸引ポンプ19はポンプ駆動部27によって動作し、ポンプ駆動部27はクリーニング制御部23によって制御される。
【0026】
キャップ2は、上側に開口した函状とされ、記録ヘッド9に下方からかぶせることで、1つの記録ヘッド9のすべてのノズル29を含むノズル面28の領域を下方から囲んで封止する部材である。キャップ2の開口端部には、ノズル面28に弾性的に押圧されることで液密および気密シールを形成するための弾性体もしくは可撓体からなる封止部30が全周にわたって設けられている。キャップ2の他の部分は、例えば、合成樹脂や金属などの適宜の剛性を有する部材からなる本体部である。本体部がキャップベースに固定あるいはキャリッジ方向に付勢されたバネで固定されている。キャップベースの移動に連動してキャップ2が移動する。本体部は剛性があり、封止部30が可撓体なので、封止時には、ノズル面28とキャップ2の内面との間に一定容積を有する吸引空間が形成され、吸引空間内が、ある程度負圧になっても、吸引空間の形状が略維持されるようになっている。
【0027】
キャップ2の底部の内面であるインク受け面31は、ノズル面28と略平行な底面からなり、封止時にはノズル面28に対して所定距離をおいて対向される。そのため、ノズル29からインクが吸引されて落下すると、インク受け面31上に貯留できるようになっている。
【0028】
インク受け面31には、インク受け面31上に貯留したインクを排出するためのチューブ20が接続され、また、吸引空間をインク受け面31側から大気に開放するための大気開放弁17と接続するチューブ18と接続されている。大気開放弁17の開閉に応じて、吸引空間を開放することと密閉することができる。
【0029】
キャップ駆動部25は、キャップ2の上下方向の位置を選択的に切り換えるための上下動を行うものであり、例えば、機械的、電磁的、流体的な適宜の昇降手段からなる。
そのため、キャップ駆動部25は、モータ11によってキャリッジレール4上を移動さして吸引ユニット16の上方に位置した状態の記録ヘッド9に対して、キャップ2を上下方向に進退させ、キャップ2がノズル面28を封止する状態と、封止を解除する状態とを切り換えることができるようになっている。
【0030】
吸引ポンプ19は、吸引空間内の空気、インクなどの内容物を吸引して、吸引空間の外に排出するためのものであり、適宜構成の流体ポンプ、例えばロータリポンプなどを採用することができる。ポンプ駆動部27により吸引量を可変できる構成とされている。例えば、ロータリポンプの場合には、ポンプ駆動部27によって、ポンプの回転数を可変して、単位時間当たりの流量を制御することで吸引量を変化させている。ポンプ駆動部27によって、吸引量が大きい高速モードと、吸引量が小さい低速モードとを選択できるようになっている。必要に応じてさらに多段階に変化できるようにしてもよい。一例として、低速モードの吸引量は高速モードの50%の吸引量に設定している。
【0031】
大気開放弁17は、チューブ18を介して吸引空間を大気に連通するか否か、すなわち開口を開閉するものである。大気開放弁17は大気開放弁駆動部26によって開状態と閉状態とが選択できるようになっている。大気開放弁17の構成は、特に限定されないが、例えば、電磁弁などを採用することができる。
【0032】
カム22はキャップ22を上昇させたときに、その最大上昇位置を決める。カム22を回転させて少なくとも2段階の位置を選択できる。封止部30の変形を大きくするか、少なくするかをカム22とキャリッジ10との当接位置によって決めることができる。
【0033】
カム駆動部24、キャップ駆動部25、大気開放弁駆動部26、ポンプ駆動部27は、クリーニング制御部23にそれぞれ電気的に接続され、クリーニング制御部23からの制御信号により、それぞれの動作が制御されるようになっている。
【0034】
図3は、キャップ部の動作を説明する第1の例の図である。
図4は、キャップ部の動作を説明する第2の例の図である。
図5は、キャップ部の動作を説明する第3の例の図である。
図3から
図5を用いて記録ヘッド9に対して移動するキャップ2の位置、およびカム22の位置について説明する。
【0035】
図3は、記録待機状態での記録ヘッド9とキャップ2の位置を示している。カム22は吸引ユニット16に回動可能に支持され、また、カム22は円柱状の本体部とその本体部から外方向に突出している凸部を備える。また、本体部の中心が回転軸と一致している。円柱状の本体部とその側面から吐出している凸部を備え、少なくとも回転した時に2段階の当接位置を備えることができる。カム22は左右に最低1つずつ配置されており連動して回転する。その際に凸部も連動して同じ方向に位置するように配置されている。カム22の位置は、ここでは両端に配置されているが他の位置でもよく、キャップベースが最大上昇位置に達したときにキャリッジ10に平行な位置関係を保つことが出来るようにかつ記録ヘッド9のノズル面28とキャップ2との当接圧を好適に制御できる位置であればよい。
【0036】
カム22が回転することで、カム22のキャリッジ10との当接位置が変わる。本体部とキャリッジ10が当接する場合は、キャップ2のノズル面28でのつぶれ量が大きく、凸部とキャリッジ10が当接する場合は、キャップ2のノズル面28でのつぶれ量が小さい。キャリッジ10のカム22との当接する場所は、予め決められていて、それらは同一の水平面上に位置する。
【0037】
図3では、カム22の凸部がキャリッジ10の底面と当接するのでキャップ2のノズル面28でのつぶれ量が小さい。また、
図4では、カム22の本体部がキャリッジ10の底面と当接するのでキャップ2のノズル面28でのつぶれ量が大きい。また、
図5では、キャップ駆動部25によって、キャップ2がノズル面28から離された状態を示している。キャリッジ10の底面は、カム22に当接しない状態である。
【0038】
図6は、キャップを昇降させる機構を側方から説明する図である。
図7は、キャップを昇降させる機構を上方から説明する図である。
図6、
図7を用いてキャップの昇降機構について説明する。カム22の本体部33の中心にある回転軸34に端部を固定された左右夫々の第1アーム36同士を第2アーム25によって接続する。第1アーム36と第2アーム35は関節によって接続される。すなわち、第2アーム35を紙面右方向に移動させると、第2アーム35は斜め右上方向に移動すると共に回転軸34も左方向に回転する。すると、カム22が左方向に回転し、凸部32が左方向に移動する。また、逆に第2アーム35を紙面左方向に移動させると、第2アーム35は斜め左上方向に移動すると共に回転軸34が右方向に回転する。すると、カム22が右方向に回転し、凸部32が右方向に移動する。カム駆動部24はこの第2アーム35を移動させることで、カム22の凸部32の位置を移動させることができる。
【0039】
図7では、キャップ2が6個配置されている。紙面右側のカム22を駆動する回転軸34が、右側から2番目と3番目のキャップ2の間に配置されている。カム22は、4カ所設けられている。このようにすることで、回転軸34間が短くなり、回転軸34間を接続するリンク機構をコンパクトにできる。また、カム22はキャップ22の長手方向の両端に配置されることが好ましい。配置上の問題もあるが、十分にカム22間の距離をとり、また、隣り合うカム22間の距離が等しいように配置すると良い。
【0040】
図8は、キャップ部と記録ヘッドの位置の第1の例を説明する図である。記録ヘッド9はノズル面28を保護するガード37を備える。ガード38は、記録ヘッド9の側面で接着剤38によって固定されている。接着剤38はガード38の端部を全て覆いキャップ2によって封止された場合に気密となる。ガード38のノズル面28と対向する面に開口部が備わり、その開口部からノズル29が全て露出する。ガード38のノズル面28と対向する面の裏面、すなわち、ガード38の外側の表面にキャップ2が当接する。この外側の表面は、記録媒体50と対向する面である。ガード38の開口は略長方形あるいは楕円形である。ガード38は記録媒体50との擦れなどを防止する。また、このときキャップ2はガード37の表面に当接する。
図9は、キャップ部と記録ヘッドの位置の第2の例を説明する図である。記録ヘッド9はノズル面28を構成するフィルム39を備える。フィルム39にレーザーで細孔を設けノズル29としている。記録ヘッド9の本体にフィルム39が接着剤等で固定されている。フィルム39で構成されるノズル面28にキャップ2が当接して気密となる。
【0041】
ノズル面28、ガード38、フィルム39などの状態、厚み、接着、固定状態によっては、キャップ2を強く当接させたときに変形や、ノズル面28とガード38の隙間に入っているインクの染み出しなどが生じ、吐出不良の原因となる場合がある。そこで、使用状況に応じてキャップ2の当接圧を複数段階から選択できるようにする。ノズル29のメニスカスを壊さないようにするには、弱くキャップを当接させ、気密にして、乾燥を防止させる。また、キャップ2を外した後に記録ヘッド9のメンテナンスを行う場合、長期間キャップする場合などは、強くキャップを当接させて、気密性を更に増すようにする。また、記録ヘッド9によって記録する前に、再度メニスカスを形成させるため、インクの吸引、予備吐出などの処理を行う。
【0042】
また、強くキャップを当接した場合に、封止部30の変形が大きくなり、吸引空間もその分小さくなる。また、ノズル面28あるいはガード38への当接する力も大きくなり、これらの変形も大きくなる。
【0043】
キャップ2の封止部30の変形は、キャリッジ10に凸部32が当接している状態では、封止部30の頂部が記録ヘッド9と接する状態であり、キャリッジ10に本体部33が当接している状態では、封止部30が外側あるいは内側に広がり、頂部以外の部分が記録ヘッド9に接する状態となることが好ましい。
【0044】
次に
図10のフローチャートを用いて、動作を説明する。制御手段によって、各駆動部を制御し、動作を実行する。少なくともキャップをする場合に、記録待機モードと他のモードを備える。記録待機モードは、次に記録開始するまでの時間が短じかく、一時的にキャップをしている状態である。インクの乾燥を防止でき、記録が開始されると、インク吸引などのメンテナンスを施さずに記録を開始できる。他のモードは、例えば、メンテナンスモード、長期停止モードなどである。メンテナンスモードは、キャップをしてノズルから増粘したインクを吸引することや、キャップ内に予備吐出をして、インク詰まりなどを解消することや、壊れたメニスカスを修復するなどをして、好適にインクを吐出できる状態にするモードである。たま、長期停止モードは、例えば1日以上使用しない場合などに、記録ヘッドにキャップを施し、ノズル内のインクの乾燥を防止するモードである。長期間放置するので、使用前にメンテナンスを施す。
【0045】
動作を説明するにあたり、動作前は、キャップ2は下がっている状態である。
まず、ステップS1でモードを確認する。待機モードであればステップS2へ、そうでなければステップS6へ移行する。
【0046】
ステップS2では、カム22を第1の位置にする。カム22の第1の位置は、凸部32がキャリッジ10と当接する位置である。次にステップS3では、大気開放弁17を開状態にする。これは、キャップ2を記録ヘッド9に当接させたときに、密閉した状態で封止部30の変形が生じると、吸引空間の中の圧力が上昇し、ノズル29のインクのメニスカスを壊してしまうことを防止するためである。次にステップS4でキャップ2を移動させる。すなわちキャップ駆動部25を制御してキャップベースを上昇さる。キャップベースの上昇に応じてキャップ2も上昇する。カム22とキャリッジ10が当接することでキャップベースの上昇が停止する。次にステップS5で大気開放弁17を閉状態として、キャップ空間を密閉する。インクの乾燥が防止できる。ステップS6以降の動作よりも、封止部30の当接圧が弱く、吸引空間の容積変化も小さく、また、ノズル面28やガード38の変形なども小さくでき、吐出不良の原因を予防でき、吐出不良を防止できる。
【0047】
また、ステップS6では、カム22を第2の位置にする。カム22の第2の位置は、本体部33がキャリッジ10と当接する位置である。次にステップS7では、大気開放弁17を開状態にする。これは、キャップ2を記録ヘッド9に当接させたときに、密閉した状態で封止部30の変形が生じると、吸引空間の中の圧力が上昇し、ノズル29のインクのメニスカスを壊してしまうことを防止するためである。他のモードであっても、記録ヘッド9に対してメニスカスを壊すようなことをしない方が好ましい。次にステップS8でキャップ2を移動させる。すなわちキャップ駆動部25を制御してキャップベースを上昇さる。キャップベースの上昇に応じてキャップ2も上昇する。カム22とキャリッジ10が当接することで上昇が停止する。次にステップS9で大気開放弁17を閉状態として、キャップ空間を密閉する。インクの乾燥が防止できる。
待機モードでは、キャップ2によってノズル面28を密封している場合に、インクを吐出しない程度にヘッドを微振動させ、インクの乾燥をさらに防止してもよい。