JP2004025531A - インクジェットヘッドのメンテナンス方法及びメンテナンス装置 - Google Patents

Abstract

【課題】オリフィス内やオリィフィス近傍に付着している紙粉などのごみや気泡などのパーティクルを確実に排出して良好なメンテナンスを行う。
【解決手段】オリィフィスを多数配列し、このオリィフィスからインク滴を吐出して記録媒体に記録するヘッド本体１と、このヘッド本体にインク供給路６を介してインクを供給するインク供給手段３，４，５を備えたインクジェットヘッドにおいて、インク供給路に圧力を加えて、各オリィフィスからインクを押し出す制御を行うとともに各オリィフィスのインク面の圧力が大気圧近傍となるように制御する圧力制御手段８と、各オリィフィスのインク面が大気圧近傍の圧力なっているときそのオリィフィス及びオリィフィス近傍のインクを吸引する吸引ノズル１２、ポンプ１６とを設け、圧力制御手段は、インク供給路の圧力を制御して各オリィフィスからインクを押し出した後、各オリィフィスのインク面の圧力が大気圧近傍となるように制御する。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットヘッドのメンテナンス方法及びメンテナンス装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェットプリンタは、インクジェットヘッドのインク吐出口であるオリィフィスに紙粉が入り込んで目詰まりを起こしたり、オリィフィスから気泡が入って内圧に圧力損失が生じインク吐出が不能になったりするなどの支障が生じる。このため、目詰まりや圧力損失の状態を回復させるためのメンテナンスが必要になる。
【０００３】
このようなメンテナンスを行うインクジェットプリンタとしては、例えば、特開平５−５１７号公報記載のものが知られている。これは、キャップをヘッドのノズルに密着させ、大気開放弁を閉じてインク吸引ポンプを動作してキャップ内を負圧にし、これにより、ノズル内にある気泡やごみを吸引し、吸引の途中で大気開放弁を一旦開放してノズル内に付着している気泡を一旦インクに戻してから再度大気開放弁を閉じてインクを吸引して気泡を確実に排出するというものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このように吸引の途中で大気開放弁を一旦開放してノズル内に付着している気泡を一旦インクに戻すようにしたのではノズルに付着している紙粉等のごみも一緒にノズル内に入り込み、ごみの大きさや形状によっては、その後大気開放弁を再度閉じて吸引を行っても吸引排出されなくなるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、オリフィス内やオリィフィス近傍に付着している紙粉などのごみや気泡などのパーティクルを確実に排出でき良好なメンテナンスができるインクジェットヘッドのメンテナンス方法及びメンテナンス装置を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、インク吐出口であるオリィフィスを多数配列し、このオリィフィスからインク滴を吐出して記録媒体に記録するヘッド本体と、このヘッド本体にインク供給路を介してインクを供給するポンプなどのインク供給手段を備えたインクジェットヘッドに対し、先ず、インク供給路に圧力を加えて各オリィフィスからインクを押し出し、その後、各オリィフィスのインク面の圧力が大気圧近傍となるようにインク供給路に加える圧力を制御し、この状態を保持しつつオリィフィス及びオリィフィス近傍のインクを吸引してメンテナンスを行うことにある。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１はインクジェットヘッドのメンテナンス装置の構成を示す図で、１はヘッド本体、２は印字するときにこのヘッド本体１を駆動する駆動部、３はインク供給タンクである。
【０００８】
前記インク供給タンク３にあるインクをインク供給ポンプ４によってインク制御タンク５に送り込み、このインク制御タンク５からインク供給路６を経由して前記ヘッド本体１の共通インク室１ａにインクを供給するようにしている。前記インク供給路６からヘッド本体１へのインク供給部にはフィルタ７が設けられ、ヘッド本体１内にごみなどが入り込むのを阻止するようになっている。
【０００９】
前記インク制御タンク５はインク層と空気層に分離して密閉され、その空気層と圧力制御手段８を第１の空気圧供給路９で連通している。前記第１の空気供給路９は途中で二股に分かれ、一方は第１の供給路電磁弁１０を経由して前記圧力制御手段８に連通し他方は、第２の供給路電磁弁１１を経由して大気中に連通している。
【００１０】
前記ヘッド本体１は前面にオリィフィススプレートとを設け、このオリィフィススプレートにインクを吐出する複数のオリィフィスを所定のピッチで並べて配置している。そして、このオリィフィススプレートの前面側方に位置してメンテナンス時にオリィフィスやオリィフィス近傍に付着している余剰インクやごみ、気泡などを吸引するインク吸引手段としての吸引ノズル１２を配置し、メンテナンス時にはこの吸引ノズル１２がオリィフィススプレートに沿って移動し、各オリィフィスに対するメンテナンスを行うようになっている。
【００１１】
前記圧力制御手段８はインク制御タンク５の空気層に加える空気圧を制御するようにしている。前記インク制御タンク５の空気層に大きな空気圧を加えることでインク供給路６を介してヘッド本体１の共通インク室１ａに空気圧を加え、これにより各オリィフィスからインクを押し出すパージ動作を行うようになっている。そして、このパージ動作によって各オリィフィスから押し出される廃インクを廃インク受け皿１３で受けるようにしている。そして、廃インク受け皿１３に溜まった廃インクをポンプ１４によって第１の廃インクボトル１５内に吸引し溜めるようにしている。前記吸引ノズル１２により吸引した廃インクをポンプ１６によって第２の廃インクボトル１７内に吸引し溜めるようにしている。
【００１２】
前記圧力制御手段８は、図３に示すように、制御部８１を設け、この制御部８１で、例えばダイヤフラム式ポンプ等からなる第１の圧力制御ポンプ８２、例えばチューブポンプ等からなる第２の圧力制御ポンプ８３を駆動制御するとともに、前記第１の空気圧供給路９と連通する第２の空気圧供給路８４の圧力状態を検出する第１、第２の圧力センサ８５，８６を制御するようになっている。
【００１３】
前記第１の圧力制御ポンプ８２に連通する第２の空気圧供給路８４中に第１の電磁弁８７を設け、また、大気中に連通する第２の空気圧供給路８４中に第２の電磁弁８８と空気の流量を調整するニードル弁８９を設けている。
【００１４】
このインクジェットヘッドにおいては、メンテナンスのために各オリィフィスから良好にインクを吐出させるには、各オリィフィスのインクと空気との境目にメニスカスを形成するためにヘッド本体内のインク室を負圧に制御する必要が有る。ここでは、ヘッド本体１の先端とインク制御タンク５のインク面との高さｈを一定に制御しながら水頭差によって負圧を発生させている。このとき、第１の空気圧供給路９においては、第１の供給路電磁弁１０が閉じ、第２の供給路電磁弁１１が開いてインク制御タンク５の空気層を大気圧状態にする。
【００１５】
ここでは、例えば、物性値として表面張力が２８±１Ｎｍ／ｍ、粘度が７．５ｍＰａ・ｓ（＠３５℃）の比水系油性顔料インクを使用しており、各オリィフィスから安定に吐出可能な負圧の範囲は、−０．６７ｋＰａ（−５ｍｍＨｇ）〜−２．０ｋＰａ（−１５ｍｍＨｇ）となる。なお、インクとして他の物性値を持つインクを使用した場合はこの範囲は異なる。
【００１６】
負圧を一定に保つために、例えば、インク制御タンク５を重量センサ（図示せず）に載せてヘッド本体１からインクが吐出され消費されると重量センサの信号によってインク供給ポンプ４を駆動し、インク供給タンク３からインク制御タンク５にインクを供給してインク制御タンク５のインク面の高さを常に一定に保つように制御している。前記インク供給タンク３、インク供給ポンプ４及びインク制御タンク５はインク供給手段を構成している。
【００１７】
前記ヘッド本体１の各オリィフィスからのインク吐出を安定的に維持するためには、オリィフィス近傍のごみをクリーニングし、また、インク不吐出の原因となるオリィフィス内への気泡の混入あるいはごみの混入を排除するためにメンテナンスを行う必要が有る。
【００１８】
次に、メンテナンスについて図２に基づいて述べる。
一定時間、記録紙に対して印刷を行うと、図２の（ａ）に示すように、オリィフィス２１やオリィフィス近傍に紙粉などのごみや気泡などのパーティクル２２が付着する。これを除去するために、先ず、第１の空気圧供給路９における第１の供給路電磁弁１０を開き、第２の供給路電磁弁１１を閉じる。そして、圧力制御手段８を駆動し、インク供給路６及びヘッド本体１の各インク室に１０．６４ｋＰａの圧力を加える。すなわち、第１の電磁弁８７を開き、第２の電磁弁８８を閉じて第１の圧力制御ポンプ８２により数秒以内で一気に１０．６４ｋＰａの圧力まで加圧する。
【００１９】
そして、制御部８１が第１の圧力センサ８５からの信号を監視し、第２の空気圧供給路８４の圧力が１０．６４ｋＰａに到達すると第１の電磁弁８７を閉じて第１の圧力制御ポンプ８２の動作を停止する。これにより、図２の（ｂ）に示すように、パージ動作が開始され、オリィフィス２１からインク２３が押し出される。このときパーティクル２２もインクと一緒に押し出される。この状態を一定時間ｔ１継続させる。この一定時間ｔ１としては、例えば１０秒〜１５秒程度が妥当である。この一定時間ｔ１はもっと長くしてもよいが、長くするとインクが大量に消費されることになる。押し出されたインクは廃インクとして廃インク受け皿１３に集められる。なお、廃インク受け皿１３に集められた廃インクは、さらに、ポンプ１４の動作によって第１の廃インクボトル１５内に吸引され溜められる。
【００２０】
オリィフィス２１からインク２３が押し出され、その結果空気圧供給路８４の圧力が低下した場合は、第２の圧力制御ポンプ８３が動作して空気圧供給路８４の圧力を１０．６４ｋＰａに一定に保つように制御する。
【００２１】
こうして、一定時間ｔ１のパージ動作が行われるが、このパージ動作を行っても排出できなかったごみや空気中に浮遊していた新たなごみなどのパーティクルが余剰インクとともにオリィフィス２１やその近傍に残る場合がある。このような場合に、例えば、インク供給路６及びヘッド本体１の各インク室の圧力を、オリィフィス２１のメニスカスを形成するために−０．６７ｋＰａ（−５ｍｍＨｇ）〜−２．０ｋＰａの負圧領域に戻したとすると、オリィフィス２１からインク室内に余剰インクと共にパーティクルも巻き込まれる虞がある。もし、パーティクルが巻き込まれると、そのパーティクルがインクの不吐出の原因となる虞がある。
【００２２】
そこで、ここでは、オリィフィス２１からインクを押し出すパージ動作が終了すると、インク供給路６及びヘッド本体１の各インク室の圧力を、メニスカスを形成するような負圧に戻さずに、大気圧近傍に保持する。このときの各インク室の圧力は＋０．２７ｋＰａ〜−０．２７ｋＰａの範囲が望ましく、理想的には０ｋＰａにすることである。
【００２３】
この制御は、ニードル弁８９を制御し、第２の電磁弁８８を開いて一気に空気圧供給路８４を大気中と連通させ、第１の電磁弁８７を閉じる。そして、このときには第２の圧力センサ８６で空気圧供給路８４の圧力を検出し、圧力が−０．２７ｋＰａよりも負圧になると第２の圧力制御ポンプ８３が動作して＋０．２７ｋＰａ〜−０．２７ｋＰａの範囲を一定時間ｔ２だけ維持する。
【００２４】
このように、インク供給路６及びヘッド本体１の各インク室の圧力を大気圧近傍に保持することで、インク不吐出の要因となるパーティクルのインク室内への巻き込みは防止される。
【００２５】
インク供給路６及びヘッド本体１の各インク室の圧力を大気圧近傍に保持する一定時間ｔ２は３０秒〜６０秒程度が望ましい。また、圧力の上限を＋０．２７ｋＰａとしたのは、これよりも大きな正圧にするとオリィフィス２１からインクがにじみ出てしまう。また、圧力の下限を−０．２７ｋＰａとしたのは、これより大きな負圧にするとオリィフィス２１内にインクを引き込んでしまい、パーティクルを巻き込む虞がある。
【００２６】
インク供給路６及びインクジェットヘッド１の各インク室の圧力を大気圧近傍に保持した状態で、図２の（ｃ）に示すように、オリィフィス面２４に吸引ノズル１２を接触するように配置する。そして、ポンプ１６を駆動し吸引ノズル１２によりオリィフィス面２４を吸引する。このときの吸引流量としては２〜４リットル／ｍｉｎが望ましい。吸引ノズル１２はオリィフィス面２４を横に移動しながら各オリィフィスに対して順次吸引動作を行う。
【００２７】
なお、移動吸引の際、オリィフィス面２４を傷めないためにエアーギャップを設けて吸引ノズル１２を移動させても同様の作用効果が得られる。
こうして、オリィフィス２１やその近傍に滞留していたごみ等のパーティクルを含んだ余剰インクが吸引されて第２の廃インクボトル１７内に溜められる。
【００２８】
そして、一定時間ｔ２が経過すると、第１の空気圧供給路９における第１の供給路電磁弁１０を閉じ、第２の供給路電磁弁１１を開く。これにより、インク制御タンク５の空気層が大気圧状態になり、ヘッド１の先端とインク制御タンク５のインク面との水頭差ｈによって−０．６７ｋＰａ（−５ｍｍＨｇ）〜−２．０ｋＰａ（−１５ｍｍＨｇ）の範囲の負圧が発生し、これによりヘッド本体１の各インク室内が負圧状態になり、図２の（ｄ）に示すように、オリィフィス２１にメニスカスが形成されるようになる。
【００２９】
このようにして、オリィフィス２１にメニスカスを形成することで、その後印刷のためにインクの吐出動作を開始するときには、パーティクルの影響を受けることなくスムーズで安定したインク吐出ができるようになる。そして、このメンテナンス動作におけるインク供給路６及びヘッド本体１の各インク室の圧力変化を示すと図４に示すようになる。すなわち、−０．６７ｋＰａ〜−２．０ｋＰａの範囲の負圧状態から、一気に＋１０．６４ｋＰａになり、この状態が一定時間ｔ１継続し、その後大気圧近傍の＋０．２７ｋＰａ〜−０．２７ｋＰａの範囲に圧力を下げて一定時間ｔ２継続し、その後最初の−０．６７ｋＰａ〜−２．０ｋＰａの範囲の負圧状態に戻るようになる。
【００３０】
このように、インクジェットヘッドのメンテナンス時において、インクを各オリィフィスから押し出すパージ動作を行った後、各オリィフィスのインク面にかかる圧力を大気圧近傍に保持し、この状態で各オリィフィスの先端やその近傍に残っている余剰インクを吸引して排除することで、良好なメンテナンスができる。従って、オリィフィスからインク室内にごみなどのパーティクルが巻き込まれてインク吐出を不可能にするということが無く、常にスムーズで安定したインク吐出ができるようになる。
【００３１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、オリフィス内やオリィフィス近傍に付着している紙粉などのごみや気泡などのパーティクルを確実に排出でき良好なメンテナンスができるインクジェットヘッドのメンテナンス方法及びメンテナンス装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るインクジェットヘッドのメンテナンス装置の構成を示す図。
【図２】同実施の形態におけるメンテナンス動作を説明するための図。
【図３】同実施の形態における圧力制御手段の構成を示す図。
【図４】同実施の形態におけるメンテナンス動作時の圧力変化を示すグラフ。
【符号の説明】
１…インクジェットヘッド
５…インク制御タンク
６…インク供給路
８…圧力制御手段
１２…吸引ノズル

Claims (3)

1. オリィフィスを多数配列し、この各オリィフィスからインク滴を吐出して記録媒体に記録するヘッド本体と、このヘッド本体にインク供給路を介してインクを供給するインク供給手段を備えたインクジェットヘッドに対し、先ず、前記インク供給路に圧力を加えて前記各オリィフィスからインクを押し出し、その後、各オリィフィスのインク面の圧力が大気圧近傍となるように前記インク供給路に加える圧力を制御し、この状態を保持しつつオリィフィス及びオリィフィス近傍のインクを吸引してメンテナンスを行うことを特徴とするインクジェットヘッドのメンテナンス方法。
2. オリィフィスを多数配列したオリィフィスプレートを設け、前記各オリィフィスからインク滴を吐出して記録媒体に記録するヘッド本体と、このヘッド本体にインク供給路を介してインクを供給するインク供給手段を備えたインクジェットヘッドにおいて、
   前記インク供給路に圧力を加えて、前記各オリィフィスからインクを押し出す制御を行うとともに前記各オリィフィスのインク面の圧力が大気圧近傍となるように制御する圧力制御手段と、前記各オリィフィスのインク面が大気圧近傍の圧力なっているときそのオリィフィス及びオリィフィス近傍のインクを吸引するインク吸引手段とを設け、
   前記圧力制御手段は、前記インク供給路の圧力を制御して前記各オリィフィスからインクを押し出した後、前記各オリィフィスのインク面の圧力が大気圧近傍となるように制御することを特徴とするインクジェットヘッドのメンテナンス装置。
3. オリィフィスを多数配列したオリィフィスプレートを設け、前記各オリィフィスからインク滴を吐出して記録媒体に記録するヘッド本体と、このヘッド本体にインク供給路を介してインクを供給するインク供給手段を備えたインクジェットヘッドにおいて、
   前記インク供給路に圧力を加えて、前記各オリィフィスからインクを押し出す制御を行うとともに前記各オリィフィスのインク面の圧力が大気圧近傍となるように制御する圧力制御手段と、前記各オリィフィスのインク面が大気圧近傍の圧力なっているときそのオリィフィス及びオリィフィス近傍のインクを吸引するインク吸引手段と、このインク吸引手段を前記オリィフィスプレートに沿って移動制御する移動制御手段とを設け、
   前記圧力制御手段は、前記インク供給路の圧力を制御して前記各オリィフィスからインクを押し出した後、前記各オリィフィスのインク面の圧力が大気圧近傍となるように制御することを特徴とするインクジェットヘッドのメンテナンス装置。

Images