JP2004284248A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インクジェットヘッドの放置時間が長くても印字品質の悪化を防止することができるインクジェット記録装置を提供することである。
【解決手段】圧電部材２４を変形させることでインクをノズル２からインク滴として吐出させるインクジェットヘッド３を備えるインクジェット記録装置において、ノズル２からインクを吸引する吸引部を設け、ノズル２からインクを吐出させないように圧電部材２４を変形させ、その変形後に吸引部にノズル２からインクを吸引させるようにした。これにより、ノズル２に存在するインクの気液界面付近が振動し、増粘したインクのノズル２に対する付着力が弱くなり、増粘したインクが吐出孔近傍のノズル面に接触することなく吸引されるので、インクジェットヘッド３の放置時間が長くても印字品質の悪化を防止することができる。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録装置は、記録媒体に対してノズルからインクをインク滴として吐出させるインクジェットヘッドを備えており、このインクジェットヘッドによって記録媒体に画像を記録する装置である。このようなインクジェット記録装置では、電源ＯＦＦの状態で一定期間（例えば、数日）放置後、電源をＯＮにした場合、正常な印字動作を実行するためにメンテナンス動作を実行する必要がある。このときに、メンテナンス動作を実行するか否かの判断や何度メンテナンス動作を実行するかの判断等を電源ＯＦＦの時間に応じて行う技術が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
ここで、メンテナンス動作としては、例えば、ノズルからインクを吐出方向に押し出す加圧メンテナンスを実行してインクをノズルから押し出した後、ノズルからインクを吸引する吸引メンテナンスを実行する方法がある。これにより、インクジェットヘッドのノズル面に付着したインク等が除去される。なお、ノズル面とは、ノズルの吐出孔が設けられている面である。一方、吸引メンテナンスだけを実行することも可能であり、さらに、加圧メンテナンス又は吸引メンテナンス後にワイプによりノズル面に付着したインク等を拭き取ることによって、インクジェットヘッドの状態を良好に保つことも可能である。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１６６５７７公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、インクジェットヘッドの放置時間（インクジェットヘッドを使用しなかった時間）が一定期間を超えた場合には、吐出孔近傍の気液界面付近のインクが局所的に増粘する等、インク特性が変化してしまう。加圧メンテナンス及び吸引メンテナンスを実行する方法では、加圧メンテナンスが実行されると、局所的に増粘したインクがノズルから押し出される。このとき、押し出されたインクは、局所的に増粘しているため、吐出孔近傍の撥インク膜に広がって付着してしまい、その後、吸引メンテナンスを実行しても除去できず、ノズル面に残留してしまう。これにより、ノズル面の撥インク性が悪化し、印字品質（特に、吐出直進性）が悪化してしまう。また、吸引メンテナンスだけを実行する方法では、局所的に増粘したインクの粘度が高い場合、インクは吸引時に吐出孔付近の撥インク膜上に広がりやすくなり、撥インク膜に付着してしまう。さらに、加圧メンテナンス又は吸引メンテナンス後にワイプでインク面に付着したインクを拭き取る方法では、付着したインクを除去することは可能であるが、拭き取り時に、増粘したインクをノズルに戻してしまう可能性が高く、これがインク目詰まりの原因になる。インク目詰まりが発生すると、印字品質は悪化してしまう。
【０００６】
本発明の目的は、インクジェットヘッドの放置時間が長くても印字品質の悪化を防止することができるインクジェット記録装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のインクジェット記録装置は、圧電部材を変形させることによってインクをノズルからインク滴として吐出させるインクジェットヘッドと、前記ノズルからインクを吸引する吸引部と、前記ノズルからインクを吐出させないように前記圧電部材を変形させる変形制御手段と、前記変形制御手段による前記圧電部材の変形後に前記吸引部に前記ノズルからインクを吸引させる吸引制御手段と、を備える。
【０００８】
したがって、インクジェットヘッドが一定期間放置された場合でも、ノズルからインクを吐出させないように圧電部材を変形させることで、ノズルに存在するインクの気液界面付近が振動し、増粘したインクのノズルに対する付着力が弱くなり、その後、ノズルからインクを吸引することで、増粘したインクは、吐出孔近傍のノズル面に接触することなく吸引され、ノズル面に付着することがなくなるため、インクジェットヘッドの放置時間が長くても印字品質の悪化を防止することが可能になる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態について図面を参照して説明する。
【００１０】
図１は本実施の形態のインクジェット記録装置１を概略的に示す正面図である。インクジェット記録装置１は、記録媒体に対してインクをノズル２からインク滴として吐出させるインクジェットヘッド３、インクジェットヘッド３にインク供給経路４を介して接続されてインクを保持するインクタンク５、そして、インクジェットヘッド３のノズル２からインクを押し出すようにノズル２に加圧し、さらに、ノズル２からインクを吸引する加圧吸引部６等を備えている。また、インクジェット記録装置１は、記録媒体である用紙等を順次送り出して副走査方向に搬送する搬送部（図示せず）、そして、インクジェットヘッド３を搭載して主走査方向に移動するキャリッジ（図示せず）も備えている。
【００１１】
インクジェットヘッド３は、略一直線上に並べて形成された複数のノズル２を備えている。これにより、インクジェットヘッド３のノズル面７には、複数のノズル２の吐出孔８が略一直線上に形成されている。すなわち、インクジェットヘッド３は、ノズル面７の吐出孔８からインクをインク滴として吐出させるように構成されている。なお、ノズル面７には、撥インク膜（図示せず）が形成されている。
【００１２】
加圧吸引部６は、ノズル面７に対向する位置に位置付けられて複数のノズル２が並ぶ方向に移動自在に設けられた吸引ヘッド９、吸引ヘッド９を複数のノズル２が並ぶ方向に移動させる移動駆動部１０、ノズル２に存在するインクを吐出方向に押し出す加圧力を発生させ、又は、ノズル２からインクを吸引する吸引力を発生させるポンプ１１、インクタンク５と吸引ヘッド９とポンプ１１とを連通するインク経路１２、インク経路１２を加圧経路１３と吸引経路１４とに切り替える切替スイッチ１５、そして、ポンプ１１に接続されて廃インクを保持する廃インクタンク１６から構成されている。なお、吸引ヘッド９はインクジェットヘッド３における複数のノズル２の一部を覆うように構成されているが、これに限るものではなく、例えば吸引ヘッド９は全てのノズル２を覆うように構成されても良い。この場合には、移動駆動部１０を設ける必要が無くなり、省スペース化及び低コスト化を実現することができる。ここで、加圧吸引部６が吸引部として機能し、吸引ヘッド９及びポンプ１１が吸引部の主要部を構成している。また、切替スイッチ１５としては、切替弁等が用いられる。
【００１３】
移動駆動部１０は、吸引ヘッド９を複数のノズル２が並ぶ方向に案内して移動させるガイドスクリュウ１７、そして、ガイドスクリュウ１７を回転駆動させる駆動モータ１８から構成されている。吸引ヘッド９は、移動駆動部１０によってノズル２が並ぶ方向に移動し、ポンプ１１による吸引力によって、インクジェットヘッド３の全てのノズル２からインクを吸引する。吸引された廃インクは、吸引経路１４を通り、廃インクタンク１６に流れ込む。
【００１４】
図２はインクジェットヘッド３を概略的に示す縦断側面図、図３はそのＡ−Ａ線断面図である。インクジェットヘッド３は、複数のノズル２が形成されたノズルプレート２０、複数のノズル２に各々対向する位置に設けられインクを収容する複数個の圧力室２１を備えている。複数個の圧力室２１は、それぞれに共通インク室２２からインクが供給されるように構成されている。圧力室２１の一部を形成してノズルプレート２０に対向する面は振動板２３によって形成されている。振動板２３には、各圧力室２１に対応させて複数個の圧電部材２４が固定されている。振動板２３及び圧電部材２４は、アクチュエータを構成しており、圧電部材２４は駆動信号発生回路２５の出力端子に電気的に接続されている。また、共通インク室２２には、インク供給経路４に接続されてインクを供給するためのインク供給口２６が設けられている。なお、圧電部材２４としては、圧電素子（ピエゾ素子）が用いられているが、これに限るものではない。
【００１５】
このようなインクジェットヘッド３は、駆動信号発生回路２５から圧電部材２４に駆動信号を付与し、圧電部材２４を変形させて、振動板２３を振動させる。この振動によって圧力室２１の容積が変化する。圧力室２１の容積が増える過程で、共通インク室２２のインクが圧力室２１に吸引され、圧力室２１の容積が減る過程で、圧力室２１のインクがインク滴（液滴）となってノズル２から外部に向けて吐出する。
【００１６】
インクとしては、様々なインクが用いられるが、ここでは、例えば、ＵＶインク（紫外線硬化型インク）が用いられている。このＵＶインクは、具体的には、顔料、モノマー、オリゴマー、光重合開始剤、分散剤やその他の添加剤（例えば表面張力調整剤）等から構成されている。ＵＶインクは揮発性が非常に低いインクであるため、インクの蒸発乾燥によるノズル２の目詰まりの発生頻度を抑えることが可能になる。さらに、ＵＶインクは耐磨耗性にも優れている。このようなＵＶインクを用いることで、印字品質を向上させることができる。
【００１７】
図４はインクジェット記録装置１が備える各部の電気的接続を概略的に示すブロック図である。インクジェット記録装置１は、コントローラ３０を内蔵し、コントローラ３０は、各部を集中的に制御するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）３１、ＣＰＵ３１が実行する各種プログラム等を格納するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）３２、ＣＰＵ３１のワークエリアとして機能するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）３３、タイマ３４等をバスライン３５で接続することによって構成されている。
【００１８】
ＣＰＵ３１には、インクジェットヘッド制御部３６を介してインクジェットヘッド３が接続されており、駆動モータ制御部３７を介して駆動モータ１８が接続されており、切替スイッチ制御部３８を介して切替スイッチ１５が接続されており、さらに、ポンプ制御部３９を介してポンプ１１が接続されている。また、ＣＰＵ３１には、駆動制御部（図示せず）を介して搬送部（図示せず）及びキャリッジ（図示せず）も接続されている。なお、インクジェットヘッド制御部３６が駆動信号発生回路２５を備えている。
【００１９】
このような構成において、ＣＰＵ３１がＲＯＭ３２に格納されたプログラムに基づいて実行するメンテナンス動作処理について図５を参照して説明する。図５はメンテナンス動作処理の流れを示すフローチャートである。
【００２０】
ＣＰＵ３１は、電源がＯＦＦされると、インクジェットヘッド３の放置時間（インクジェットヘッド３が使用されなかった時間）の計測を開始し（ステップＳ１）、電源がＯＮされるまで（Ｓ２のＮ）、その放置時間を計測する。これにより、インクジェットヘッド３の放置時間が計測される。ここに、計測手段としての機能が実行される。
【００２１】
そして、ＣＰＵ３１は、電源がＯＮされると（Ｓ２のＹ）、インクジェットヘッド３の放置時間が６０時間（６０Ｈ）を超えているか否かを判断する（Ｓ３）。ここに、判断手段としての機能が実行される。
【００２２】
インクジェットヘッド３の放置時間が６０時間を超えていると判断した場合には（Ｓ３のＹ）、メンテナンス動作Ａを実行する（Ｓ４）。ここに、制御実行手段としての機能が実行される。その後、ＣＰＵ３１は、印字動作に待機する（Ｓ５）。また、インクジェットヘッド３の放置時間が６０時間を超えていないと判断した場合には（Ｓ３のＮ）、メンテナンス動作Ｂを実行する。その後、ＣＰＵ３１は、印字動作に待機する（Ｓ５）。
【００２３】
メンテナンス動作Ａは、インクを吐出させないようにインクジェットヘッド３の圧電部材２４を変形させ、インクを微振動させながらノズル２からインクを吸引する吸引メンテナンスを実行する。すなわち、ＣＰＵ３１は、インクジェットヘッド制御部３６によってインクを吐出させないように圧電部材２４を変形させ、切替スイッチ１５によってインク経路１２を吸引経路１４に切り替え、ポンプ１１によって吸引力を発生させ、さらに、移動駆動部１０によって吸引ヘッド９を移動させてノズル２からインクを吸引する。ここに、変形制御手段及び吸引制御手段としての機能が実行される。
【００２４】
ここで、圧電部材２４に対する電圧印加（駆動信号）について図６を参照して説明する。図６は圧電部材２４に付与する駆動信号を示し、（ａ）は通常印字を行う場合の説明図、（ｂ）はメンテナンス動作Ａを行う場合の説明図である。なお、図６においては、横軸が時間を示し、縦軸が電圧を示す。
【００２５】
図６（ａ）に示すように、通常印字を行う場合には、１つのノズル２からインクを１ドロップ（１インク滴）吐出させるために、負電圧（−Ｖ）を０．５Ｔｃだけ圧電部材２４に印加して圧電部材２４を変形させ（圧力室２１の容積が増える）、０．５Ｔｃ後に正電圧（＋Ｖ）を０．５Ｔｃだけ圧電部材２４に印加して圧電部材２４を変形させる（圧力室２１の容積が減る）。これにより、ノズル２からインクが１ドロップ吐出される。
【００２６】
図６（ｂ）に示すように、メンテナンス動作Ａを行う場合には、ノズル２からインクを吐出させないように圧電部材２４を変形させるために、負電圧（−Ｖ）をＴｃだけ圧電部材２４に印加して圧電部材２４を変形させる（圧力室２１の容積が増える）。このとき、圧電部材２４に対する負電圧の印加だけでは、インクは吐出しない。すなわち、ここでは、圧力室２１の容積が増えるように圧電部材２４を変形させている。これにより、ノズル２からインクが吐出せずに、ノズル２に存在するインクの気液界面付近が振動し、増粘したインクのノズル２に対する付着力が弱くなる。なお、負電圧を印加する時間や負電圧を印加する回数等は、各種の印字動作条件等に基づいて予め設定されているが、これに限るものではない。
【００２７】
このように、メンテナンス動作Ａを実行することによって、ノズル２に存在するインクの気液界面付近が振動し、増粘したインクのノズル２に対する付着力が弱くなるため、増粘したインクが吐出孔８近傍の撥インク膜上に接触することなく吸引される。これにより、増粘したインクがノズル面７に付着することなく除去されるので、ノズル面７の撥インク性の悪化を防止することが可能になり、印字品質の低下を防止することができる。
【００２８】
メンテナンス動作Ｂは、従来のメンテナンス方法であり、ノズル２からインクを吐出方向に押し出す加圧メンテナンスを実行してインクをノズル２から押し出した後、ノズル２からインクを吸引する吸引メンテナンスを実行する。すなわち、ＣＰＵ３１は、切替スイッチ１５によってインク経路１２を加圧経路１３に切り替え、ポンプ１１によって加圧力を発生させ、インク供給経路４を介してインクタンク５内のインクをインクジェットヘッド３に送り、ノズル２に存在するインクを吐出方向に押し出す。その後、切替スイッチ１５によってインク経路１２を吸引経路１４に切り替え、ポンプ１１によって吸引力を発生させ、さらに、移動駆動部１０によって吸引ヘッド９を移動させてノズル２からインクを吸引する。これにより、インクジェットヘッド３の放置時間が６０時間未満である場合には、ノズル２からインクが除去される。なお、電源がＯＮされている間には、一定時間毎にメンテナンス動作Ｂが実行され、インクジェットヘッド３の状態が良好に保たれている。
【００２９】
このように本実施の形態のインクジェット記録装置１においては、圧電部材２４を変形させることによってインクをノズル２からインク滴として吐出させるインクジェットヘッド３と、ノズル２からインクを吸引する吸引部（加圧吸引部６）と、ノズル２からインクを吐出させないように圧電部材２４を変形させる変形制御手段と、変形制御手段による圧電部材２４の変形後に吸引部（加圧吸引部６）にノズル２からインクを吸引させる吸引制御手段と、を備えることから、インクジェットヘッド３が一定期間放置された場合でも、ノズル２からインクを吐出させないように圧電部材２４を変形させることで、ノズル２に存在するインクの気液界面付近が振動し、増粘したインクのノズル２に対する付着力が弱くなり、その後、ノズル２からインクを吸引することで、増粘したインクは、吐出孔８近傍のノズル面７（撥インク膜）に接触することなく吸引され、ノズル面７に付着することがなくなるので、インクジェットヘッド３の放置時間が長くても印字品質の悪化を防止することができる。
【００３０】
また、本実施の形態においては、インクは紫外線硬化型のインク（ＵＶインク）であることから、インクの蒸発乾燥によるノズル２の目詰まりの発生頻度を抑えることができ、その結果として、印字品質を向上させることができる。
【００３１】
また、本実施の形態においては、インクジェットヘッド３の放置時間を計測する計測手段と、計測手段により計測された放置時間が６０時間を超えているか否かを判断する判断手段と、判断手段により放置時間が６０時間を超えていると判断された場合、変形制御手段及び吸引制御手段を実行する制御実行手段と、を備えることから、インクジェットヘッド３の放置時間が６０時間を超えた場合にだけ、変形制御手段と吸引制御手段が実行されるため、省エネルギー化を実現することができる。
【００３２】
なお、本実施の形態においては、変形制御手段、吸引制御手段、計測手段、判断手段及び制御実行手段等は、ＲＯＭ３２に記憶されているプログラムに基づいてＣＰＵ３１が行うメンテナンス動作処理で実行されるようにしているが、これに限るものではなく、例えば、ＩＰＵ等によりハードウエアが行うメンテナンス動作処理で実行されるようにしても良い。
【００３３】
【実施例】
本実施例では、本実施の形態のインクジェット記録装置１を用いて、６０時間（６０Ｈ）未満放置後の印字品質と６０時間（６０Ｈ）を超える放置後の印字品質とを検査した。なお、印字品質の検査としては、印字動作後に印字抜け等を検査する検査方法が用いられている。インクとしては、ＵＶインクが用いられている。
【００３４】
図７は印字品質の検査結果を示す表である。なお、図７においては、〇は印字品質が良好であることを示し、△は印字品質が少し悪いことを示し、×は印字品質が悪いことを示す。
【００３５】
図７に示すように、メンテナンス動作を実行しない場合には、６０時間未満放置後の印字品質が△又は×となり、６０時間を超える放置後の印字品質が×となる。また、メンテナンス動作Ｂを実行した場合には、６０時間未満放置後の印字品質が○となり、６０時間を超える放置後の印字品質が×となる。また、メンテナンス動作Ａを実行した場合には、６０時間を超える放置後の印字品質が○となる。
【００３６】
これにより、インクジェットヘッド３の放置時間が６０時間を超えても、メンテナンス動作Ａを実行することによって印字品質を良好に維持することが可能であり、その結果として、印字品質の低下を防止することができることがわかる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、インクジェットヘッドが一定期間放置された場合でも、ノズルからインクを吐出させないように圧電部材を変形させることで、ノズルに存在するインクの気液界面付近が振動し、増粘したインクのノズルに対する付着力が弱くなり、その後、ノズルからインクを吸引することで、増粘したインクは、吐出孔近傍のノズル面に接触することなく吸引され、ノズル面に付着することがなくなるので、インクジェットヘッドの放置時間が長くても印字品質の悪化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態のインクジェット記録装置を概略的に示す正面図である。
【図２】インクジェットヘッドを概略的に示す縦断側面図である。
【図３】インクジェットヘッドのＡ−Ａ線断面図である。
【図４】インクジェット記録装置が備える各部の電気的接続を概略的に示すブロック図である。
【図５】メンテナンス動作処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】圧電部材に付与する駆動信号を示し、（ａ）は通常印字を行う場合の説明図、（ｂ）はメンテナンス動作Ａを行う場合の説明図である。
【図７】印字品質の検査結果を示す表である。
【符号の説明】
１ インクジェット記録装置
２ ノズル
３ インクジェットヘッド
６ 吸引部（加圧吸引部）
２４ 圧電部材

Claims (3)

1. 圧電部材を変形させることによってインクをノズルからインク滴として吐出させるインクジェットヘッドと、
   前記ノズルからインクを吸引する吸引部と、
   前記ノズルからインクを吐出させないように前記圧電部材を変形させる変形制御手段と、
   前記変形制御手段による前記圧電部材の変形後に前記吸引部に前記ノズルからインクを吸引させる吸引制御手段と、
   を備えるインクジェット記録装置。
2. 前記インクは紫外線硬化型のインクである請求項１記載のインクジェット記録装置。
3. 前記インクジェットヘッドの放置時間を計測する計測手段と、
   前記計測手段により計測された前記放置時間が６０時間を超えているか否かを判断する判断手段と、
   前記判断手段により前記放置時間が６０時間を超えていると判断された場合、前記変形制御手段及び前記吸引制御手段を実行する制御実行手段と、
   を備える請求項２記載のインクジェット記録装置。

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