JP2004230638A - インクジェットプリンタ - Google Patents

Abstract

【課題】画像記録用インクとして高粘度の紫外線硬化インクを用いる場合に、記録ヘッドのクリーニング動作を効率的に行うインクジェットプリンタを提供する。
【解決手段】一面にノズル４２を形成してなるノズル面４１を有し高粘度のインクを記録媒体Ｐ上に吐出する記録ヘッド４と記録媒体Ｐに前記インクが着弾後に紫外線を照射してインクを硬化させる紫外線照射装置とを有するインクジェットプリンタ１において、記録ヘッド４のクリーニング動作は機器本体電源投入時にのみ行うように制御する制御部を有する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットプリンタに係り、特に、高粘度のインクを用いるインクジェットプリンタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、簡易かつ安価に画像を記録できる画像記録手段として、インクジェット方式を用いた画像記録装置が数多く用いられている。インクジェット方式を用いた記録装置（以下、「インクジェットプリンタ」と言う。）は、例えばピエゾ素子やヒータ等を用いて、記録ヘッドのノズルからインクを微小な液滴として紙等の記録媒体に向けて吐出し、記録媒体にインクを浸透若しくは定着させながら記録ヘッドを記録媒体上で移動させることにより記録媒体上に画像記録を行う。
【０００３】
しかし、このようなインクジェットプリンタにおいては、連続して記録作業を行った場合に、記録ヘッドのノズルから吐出され霧状になったインクがノズル付近に付着、堆積して目詰まりを起こすことがある。そして、このような状態で記録作業を続行した場合には、ピエゾ素子等の働きによってノズルが吐出動作を行っても、インク滴が吐出されないいわゆるノズル欠や、正しい方向にインク滴が吐出されないいわゆる吐出曲がり等の吐出不良を生じ、画像記録に不具合が生じるおそれがある。
そのため、正常な画像記録を行うためには、所定のタイミングで記録ヘッドのクリーニング動作を行うことが必要となる。特に記録媒体として樹脂フィルム等のインク吸収性のないものを使用する場合には、着弾したインクが記録媒体上で流動することのないように高粘度のインクを用いることが行われており、この場合には適切なクリーニング動作を行うことが不可欠となる。
ここでクリーニング動作としては、記録ヘッドのノズル面をキャップ部材で密閉するように覆い、このキャップ部材を介して吸引ポンプで吸引することによりノズル内に残留している気泡やノズル面に付着したゴミ等をインクとともに吸引除去する強制吸引作業や、ノズル面に残留したインクを弾性を有するブレードを用いて拭き取るワイプ作業や、インクを空吐出させる空吐出作業等があり、従来は、こうしたクリーニング動作をプリンタ本体の電源投入時の他、予め設定された所定の画像記録量に達するごと又は一定の期間経過ごとに行っていた（例えば、特許文献１参照）。
しかし、記録媒体上にインクが着弾した後に紫外線を照射することによってインクを硬化させ、記録媒体上に定着させる紫外線硬化型インクは、一般にアルコールから合成されるモノマーを主成分としており、水を含んでいないため（例えば、特許文献２参照）、泡が混入したりインクが乾燥して固着するおそれが少ないという特性を有している。
【０００４】
【特許文献１】
特開平３−５９８３１号公報
【特許文献２】
特許第２６９５２７１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このようなモノマーを主成分とした紫外線硬化型インクを使用してプリンタの画像記録を行う場合には、記録ヘッドのノズル欠、吐出曲がり等の吐出不良が発生しにくく、頻繁にクリーニング動作を行わなくても高品質の画像記録を連続して行うことが可能である。
それにもかかわらず、頻繁にクリーニング動作を行うこととすると、クリーニングの過程で空吐出又は強制吸引されたインクは廃棄せざるを得ないため、必要以上に大量のインクを廃棄する結果となるという問題があった。
【０００６】
また、クリーニング動作を行っている間は画像記録作業を行うことができないため、プリンタ本体の電源投入時以外の時期、例えば所定の画像記録量に達するごと又は一定の期間経過ごとにクリーニング動作を行うこととすると、画像記録作業に中断時間が生じ、全画像を記録するまでに多くの時間を必要としていたとの問題もある。
【０００７】
そこで、本発明は以上のような課題を解決すべくなされたものであり、画像記録用インクとして高粘度の紫外線硬化インクを用いる場合に、記録ヘッドのクリーニング動作を効率的に行うインクジェットプリンタ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】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、一面にノズルを形成してなるノズル面を有し高粘度のインクを記録媒体上に吐出する記録ヘッドと前記記録媒体に前記インクが着弾後に紫外線を照射してインクを硬化させる紫外線照射装置とを有するインクジェットプリンタにおいて、
前記記録ヘッドのクリーニング動作は機器本体電源投入時にのみ行うように制御する制御部を有することを特徴としている。
【０００９】
このような構成を有する請求項１に記載の発明においては、クリーニング動作を行う時期をプリンタ本体の電源投入時のみという必要最小限の場合に限定するので、クリーニング動作の際に出る廃インクの量が少なくて済み、効率的にクリーニング動作を行うことができる点で優れている。
【００１０】
また、クリーニング動作をプリンタ本体の電源投入時にのみ行うため、画像記録がクリーニング動作によって中断されることがなく、画像記録時間の短縮化を図ることができる。
【００１１】
次に、請求項２に記載の発明において、前記記録ヘッドのヘッドクリーニング動作は、前記記録ヘッドからインクを強制吸引する吸引工程と前記ノズル面のインクをワイプするワイプ工程と前記記録ヘッドからインクを空吐出する空吐出工程のうち少なくとも１工程以上であることを特徴としている。
【００１２】
したがって、請求項２に記載の発明では、吸引工程、ワイプ工程、空吐出工程といった各クリーニング動作を行うことにより記録ヘッドのノズルの目詰まりを防止し、ノズル欠や吐出曲がり等の発生による記録画像の劣化を防ぐことが可能となる。
【００１３】
さらに、請求項３に記載の発明において、前記記録ヘッドは、３０℃における粘度が１０〜５００ｍＰａ・ｓの液体であるインクを加熱手段により３０〜１５０℃に加熱して、１ドットが２〜２０ｐｌの小液滴となるように吐出することを特徴としている。
【００１４】
このように、請求項３に記載の発明は、３０℃における粘度が１０〜５００ｍＰａ・ｓである高粘度のインクを用いるので、インク吸収性のない記録媒体に対しても記録媒体上でのインクの流動等を生じることなく高画質な画像記録を行うこと可能であるが、このような高粘度のインクを用いる場合にも効率的に記録ヘッドのクリーニング動作を行うことができる。
また、インクを３０〜１５０℃に加熱して記録ヘッドから吐出するので、ノズルからのインク吐出を良好な状態に保ちながら画像記録を行うことができ、また、インクを１ドットが２〜２０ｐｌの小液滴となるようにして吐出するため、高粘度インクであっても高品質の画像形成が可能である。
【００１５】
また、請求項４に記載の発明において、前記記録媒体は、インク吸収性のないものであることを特徴としている。
【００１６】
樹脂等のインク吸収性のない記録媒体に画像記録する場合にはインクが記録媒体上において流動することを防止するため高粘度のインクを用いることが行われるが、請求項４に記載の発明によれば、このような場合でも、適切かつ効率的な記録ヘッドのメンテナンス動作を行うことができる。
【００１７】
さらに、請求項５に記載の発明において、前記インクは、カチオン重合系紫外線硬化インクであることを特徴としている。
【００１８】
このように、請求項５に記載の発明は、モノマーを主成分とするカチオン重合系の紫外線硬化インクを用いた場合に、記録ヘッドのノズル欠及び吐出曲がり等を適切に防止し、連続的な画像記録を行う際にも高画質な画像を得ることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
まず、図１に示すように、本実施形態において、インクジェットプリンタ１はシリアルプリント方式によるインクジェットプリンタ１であり、このインクジェットプリンタ１は、主走査方向Ａに延在する棒状のキャリッジレール２を有している。このキャリッジレール２には、キャリッジ３がキャリッジレール２に沿って往復動自在に支持されており、このキャリッジ３は、キャリッジ駆動源１１によって主走査方向Ａを往復駆動されるようになっている。また、インクジェットプリンタ１には、記録媒体Ｐを主走査方向Ａと直交する方向に搬送するための記録媒体搬送機構１２が設けられている。
【００２０】
キャリッジ３には、図１及び図２に示すように、インクを吐出するノズル４２を形成してなる記録ヘッド４が搭載されており、この記録ヘッド４は、例えば、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）といった本実施形態において用いられる色彩に応じた各色のインクを有している。 キャリッジ３の内側であって記録ヘッドの近傍には、ノズルから吐出されたインクに紫外線を照射する紫外線照射装置１０が設けられている。
【００２１】
キャリッジ３の移動可能範囲の中央部分は、記録媒体Ｐに記録を行う記録領域Ｙとされている。記録領域Ｙには、記録動作時に記録媒体Ｐを非記録面側から支持するプラテン５が設けられている。また、キャリッジ３の移動可能範囲であって記録領域Ｙの外側一端は、記録ヘッド４のノズル４２が形成されている面であるノズル面４１のメンテナンスを行うメンテナンス領域Ｚとされている。
【００２２】
メンテナンス領域Ｚには、メンテナンスユニット６が設けられている。このメンテナンスユニット６には、キャリッジ３がメンテナンス領域Ｚに移動した際に記録ヘッド４に対向する位置に、記録ヘッド４のノズル面４１を覆うキャップ部材としての吸引キャップ６１が、記録ヘッド４と対応する数だけ設けられている。また、メンテナンスユニット６には、吸引キャップ６１の一端近傍にノズル４２からインクを空吐出させた際に吐出されたインクを受ける空吐出受け皿６２が設けられており、これに隣接してノズル面４１に残留するインクを拭き取るブレード６３が、記録ヘッド４と対応する数だけ設けられている。
【００２３】
吸引キャップ６１の底面には、吸引キャップ６１の内部に連通するインク連通管６６が設けられている。このインク連通管６６の中途には、吸引装置である吸引ポンプ６４が設けられており、インク連通管６６の下端には、吸引したインクを受ける廃インクタンク６５が設けられている。
【００２４】
キャリッジ３の移動可能範囲であって記録領域Ｙを挟んでメンテナンス領域Ｚの反対側は、画像記録時及びヘッドクリーニング動作時以外のときに記録ヘッド４を待機させるホームポジション領域Ｘとされている。ホームポジション領域Ｘには、保湿ユニット７が設けられており、保湿ユニット７には、非画像記録時に記録ヘッド４のノズル面４１を乾燥等から保護するための保湿キャップ７１が記録ヘッド４に対応する数設けられている。
【００２５】
次に、図２を参照しつつ本実施形態における制御部１００について説明する。本実施形態において制御部１００は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１００ｂに格納された各種のプログラムにしたがって、記録ヘッド４、キャリッジ３の駆動、ヘッドクリーニング動作制御等を行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１００ａを備えており、ＣＰＵが取得した情報を展開する作業領域、及び記憶領域を有するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１００ｃを有している。
また、制御部１００には、入力部９、電源８、記録ヘッド４、キャリッジ駆動源１１、記録媒体搬送機構１２が、それぞれインターフェース（図示せず）を介して接続されている。
【００２６】
ここで、本発明の実施形態に用いられるインクについて説明する。インクは、特に、「光硬化技術−樹脂・開始剤の選定と配合条件および硬化度の測定・評価−（技術協会情報）」に記載の「光硬化システム（第４章）」の「光酸・塩基発生剤を利用する硬化システム（第１節）」、「光誘導型交互共重合（第２節）」等に適合するインクである。このインクは、色材、重合性モノマー、光開始剤等を含んで組成されており、紫外線の照射を受けることで光開始剤が触媒として作用することに伴うモノマーの架橋、重合反応によって硬化する性質を有している。ただし、本実施の形態に用いるインクとして、上記「光誘導型交互共重合（第２節）」に適合するインクを用いる場合には、光開始剤は除外されてもよい。
【００２７】
本実施形態におけるインクは、３０℃での粘度が１０〜５００ｍＰａ・ｓの液体であるが、高品質の画像を得るためには、このうち４０〜５００ｍＰａ・ｓであるインクであることが望ましい。１０ｍＰａ・ｓ未満の低粘度のものとすると記録媒体上で滲みを生じて記録画像が劣化し、また５００ｍＰａ・ｓを超える高粘度のものとすると、画質の平滑性が失われるからであり、最も画像品質が安定するのは４０〜５００ｍＰａ・ｓの粘度を有する場合であるからである。
また、このインクは６０℃で３〜３０ｍＰａ・ｓの液体であることが好ましく、より好ましくは、３〜２０ｍＰａ・ｓである。３ｍＰａ・ｓ以下では、高速吐出を行った場合に正確な着弾ができない等の不具合を生じ、また３０ｍＰａ・ｓ以上では、吐出性が劣化するからである。
【００２８】
次に、本実施形態の作用について説明する。
まず、本実施形態において、画像記録時及びヘッドクリーニング動作時以外のときには記録ヘッド４を搭載したキャリッジ３はホームポジション領域Ｘに配設された保湿ユニット７の上に待機しており、この保湿ユニット７に設けられた保湿キャップ７１によって記録ヘッド４のノズル面４１が覆われることにより、ノズル４２部分を保護している。
【００２９】
プリンタ本体の電源８が投入されると、制御部１００はキャリッジ駆動源１１を制御して記録ヘッド４をキャリッジレール２に沿ってメンテナンス領域Ｚに移動させる。その際、制御部１００が保湿ユニット７を下降させることにより、保湿キャップ７１が記録ヘッド４から外される。
【００３０】
記録ヘッド４が所定の位置に到達すると、制御部１００がメンテナンスユニット６を上昇させる。これにより、メンテナンスユニット６に設けられている吸引キャップ６１で記録ヘッド４のノズル面４１が覆われて密閉される。その後、制御部が吸引ポンプ６４を作動させることにより吸引キャップ６１の内部に負圧をかけ、ノズル４２内のインクを吸引する。ノズル４２から吸引されたインクは、ノズル４２に対向するように吸引キャップ６１の内部に設けられた吸収体に接触すると順次吸収体に吸収される。吸収されたインクはインク連通管６６を通じて廃インクタンク６５に送られ、蓄えられる。
吸引終了後、制御部１００は、メンテナンスユニット６を下降させ、これにより、ノズル面４１から吸引キャップ６１が離間される。
【００３１】
その後、制御部１００はメンテナンスユニット６を前方および上方へ移動させ、ノズル面４１にメンテナンスユニット６に設けられたブレード６３を摺接させながら後方へ移動させる。これにより、ノズル面４１に付着しているインクやゴミ等が拭き取られる。
【００３２】
次に、制御部１００は、記録ヘッド４をメンテナンスユニット７に設けられた空吐出受け皿６２の上方に移動させ、ピエゾ素子を駆動させてノズル４２からインクを空吐出させる。
これによりヘッドのクリーニング動作は終了し、ノズル４２の内部は画像記録を行うのに良好な状態に整備される。
【００３３】
ヘッドクリーニング動作が終了すると、制御部１００は記録ヘッド４を記録領域Ｙに移動させ、キャリッジ３を駆動させることにより記録ヘッド４が主走査方向Ａに往復運動するとともに、記録媒体搬送機構１２により記録シートＰを主走査方向Ａに直交する副走査方向に搬送させながら、入力部９からの入力情報及び所定の画像情報に基づいて記録ヘッド３のノズル６から所要の色のインクを吐出させる。この際、インクは図示しない加熱手段によって３０℃〜１５０℃に加熱され、１ドットが２〜２０ｐｌの小液滴として記録媒体Ｐの上に吐出されることにより、記録媒体Ｐに画像が記録される。
【００３４】
なお、本実施形態においては、プリンタはシリアルプリント方式のインクジェットプリンタについて説明したが、プリンタはこの方式に限定されるものではなく、図３に示すようにラインプリント方式のプリンタであってもよい。
【００３５】
プリンタがライン方式の場合には、例えば、図４、図５に示すように、画像記録時には記録領域Ｙの外に待避しているメンテナンスユニット１３が、プリンタ本体の電源投入時に記録ヘッド４とプラテン５との間に移動して、ワイプローラー３１によって記録ヘッド４のノズル面４１にワイプ材３０を圧接させ、モーター３３ｂによってワイプローラー３１を記録ヘッド４の一端部から他方の一端部に向かって可動レール３２上を移動させることより記録ヘッド４のノズル面に付着したインクを順次ワイプ材３０の表面に吸収されるようにヘッドクリーニング動作を行う。
【００３６】
本実施形態によれば、プリンタ１本体電源投入時以外には記録ヘッド４のクリーニング動作を行わないものとするので、ヘッドクリーニングの際の空吐出や強制吸引によって発生する廃インクの量を必要最小限度に抑えることができ、インクを節約することができる。
【００３７】
また、画像記録中にヘッドクリーニング動作を行わないために、画像記録動作が途中で中断されることがなく、効率的な画像記録を行うことができるので、全体としてのプリント時間を短縮化することができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載された発明によれば、記録ヘッドのクリーニング動作を行う時期をプリンタ本体の電源投入時のみという必要最小限の場合に限定するので、クリーニング動作の際に強制吸引や空吐出によって排出され、廃棄されるインクの量を低減させることができ、インクの節約を図ることができるという効果がある。
【００３９】
また、クリーニング動作をプリンタ本体の電源投入時にのみ行い、画像記録中や画像記録の前後には行わないため、画像記録がクリーニング動作によって中断されることがなく、画像記録時間の短縮化を図ることができる。そのため、プリント生産性の向上を図りながら、効率的にクリーニング動作を行うことができるという効果がある。
【００４０】
さらに、クリーニング動作を一律にプリンタ本体の電源投入時にのみ行うこととするため、制御機構を簡素化することができ、装置コストの低減を図ることが可能となる。
【００４１】
請求項２に記載された発明によれば、前記記録ヘッドからインクを強制吸引する吸引工程、ノズル面のインクを拭き取るワイプ工程、記録ヘッドからインクを空吐出させる空吐出工程といった各クリーニング動作を行うので、記録ヘッドのノズルの目詰まりを効果的に防止することができる。これにより、ノズル欠や吐出曲がり等が発生することを防ぎ、記録画像を高品質に保つことができるという効果がある。
【００４２】
次に、請求項３に記載された発明によれば、３０℃における粘度が１０〜５００ｍＰａ・ｓである高粘度のインクを用いるので、インク吸収性のない記録媒体に対しても記録媒体上でのインクの流動等を生じることなく高画質な画像記録を行うこと可能であり、また、このような高粘度のインクを用いる場合にも効率的に記録ヘッドのクリーニング動作を行うことができるという効果がある。
【００４３】
また、インクを３０〜１５０℃に加熱して記録ヘッドから吐出するので、ノズルからのインク吐出を良好な状態に保ちながら画像記録を行うことができ、さらに、インクを１ドットが２〜２０ｐｌの小液滴となるようにして吐出するため、高粘度インクであっても高品質の画像を得ることができるという効果がある。
【００４４】
請求項４に記載された発明によれば、樹脂等のインク吸収性のない記録媒体に画像記録する場合にもインクが記録媒体上において流動することを防止するため高粘度のインクを用いることが行われるが、このような場合でも、適切かつ効率的な記録ヘッドのメンテナンス動作を行うことができるという効果がある。
【００４５】
さらに、請求項５に記載された発明によれば、モノマーを主成分とするカチオン系の紫外線硬化インクを用いた場合に、記録ヘッドのノズル欠及び吐出曲がり等を適切に防止し、連続的な画像記録を行う際にも高画質な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係るインクジェットプリンタを模式的に示す正面図である。
【図２】本実施の形態に係る制御装置の概略を示した要部ブロック図である。
【図３】本実施形態に係るインクジェットプリンタがラインプリント方式である場合の概略斜視図である。
【図４】図４（ａ）は、図３に示すインクジェットプリンタに用いられるメンテナンスユニットの構成を示す斜視図である。図４（ｂ）は、メンテナンスユニットのワイプローラーの動作状態を示す斜視図である。
【図５】図５（ａ）は、図４（ａ）のメンテナンスユニットの側面図である。図５（ｂ）は、図４（ｂ）のメンテナンスユニットの側面図である。
【符号の説明】
１ インクジェットプリンタ
２ キャリッジレール
３ キャリッジ
４ 記録ヘッド
４１ ノズル面
４２ ノズル
５ プラテン
６ メンテナンスユニット
６１ 吸引キャップ
６２ 空吐出受け皿
６３ ブレード
６４ 吸引ポンプ
６５ 廃インクタンク
６６ インク連通管
７ 保湿ユニット
７１ 保湿キャップ
Ａ 主走査方向
Ｘ ホームポジション領域
Ｙ 記録領域
Ｚ メンテナンス領域

Claims (5)

1. 一面にノズルを形成してなるノズル面を有し高粘度のインクを記録媒体上に吐出する記録ヘッドと前記記録媒体に前記インクが着弾後に紫外線を照射してインクを硬化させる紫外線照射装置とを有するインクジェットプリンタにおいて、
   前記記録ヘッドのクリーニング動作は機器本体電源投入時にのみ行うように制御する制御部を有することを特徴とするインクジェットプリンタ。
2. 前記記録ヘッドのヘッドクリーニング動作は、前記記録ヘッドからインクを強制吸引する吸引工程と前記ノズル面のインクをワイプするワイプ工程と前記記録ヘッドからインクを空吐出する空吐出工程のうち少なくとも１工程以上である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。
3. 前記記録ヘッドは、３０℃における粘度が１０〜５００ｍＰａ・ｓの液体であるインクを加熱手段により３０〜１５０℃に加熱して、１ドットが２〜２０ｐｌの小液滴となるように吐出する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。
4. 前記記録媒体は、インク吸収性のないものであることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のインクジェットプリンタ。
5. 前記インクは、カチオン重合系紫外線硬化インクであることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のインクジェットプリンタ。

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