JP2005041192A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 記録ヘッドのワイピングにおいて、ブレードが吐出口の部分を拭くときそのブレードに付着するインクを少なくする。
【解決手段】 記録ヘッド１０７には、吐出口２０５の配列に沿って隙間３１０ａ、３１０ｂが設けられる。これにより、ワイピングにおいてブレードが吐出口の部分を拭くときにブレードに付着したインクは、隙間３１０ａ、３１０ｂに生じている所定の負圧によって吸引することができる。
【選択図】 図３

Description

本発明はインクジェット記録装置に関し、詳しくは、記録ヘッドのワイピングよる回復に関するものである。

ヒータに電気パルスを印加することにより、ヒータが発生する熱エネルギーをインクに供給して膜沸騰による気泡を形成し、気泡の圧力によってインクを吐出する方式の記録ヘッドを用いて記録を行うインクジェット記録装置はプリンタなどとして広く用いられている。このうち、インク吐出口およびそれに連通する流路を複数集積したマルチノズル形態とし、この複数の吐出口が用紙の搬送方向とは直交する方向に用紙の幅に渡って配列するいわゆるフルラインタイプの記録ヘッドを用い、この記録へッドに対し用紙を移動させて記録を行うラインプリンタが知られている。このラインプリンタは、用紙の搬送速度を記録出力の速度とすることができ、高速記録に対応できるものである。

図５（ａ）〜（ｃ）は、記録へッドに対するワイピングの一従来例を説明する図である。加圧ポンプよって加圧状態で供給されたインクは記録ヘッドの共通液室４０１およびノズル（インク路）４０２を通って吐出口から排出される。この排出されたインクは、キャップ４０４のインクガイド４０３を伝ってキャップ４０４内に集められ、吸引ポンプによってサブタンクに戻される（同図(ａ)）。この排出によってフェース面(吐出口面)４０５に付着したインク４０６（同図(ｂ)）は、弾性部材などのブレード４０７によって拭き（ワイプ）取られる（同図(ｃ)）。この際、そのワイピング方向の前後に位置する吸収体４０９、４１０によってブレード４０７に付いているインクや水滴などが吸収除去される（特許文献１）。

特開平11-58786号（第２頁、図１１）

しかし、加圧回復などの回復処理後にヘッドフェース面に付着しているインク滴４０６の量は、記録時など吐出をしているときよりも多く、ワイピングの際、ブレードに付いたままブレードとともに移動するインクが多くなる。その結果、吐出口内に入り込むインクが多くなる。

上述のように、このインク内に入り込んだインクはその後の予備吐出によって除去できるが、量が多いときはその除去が十分ではない場合がある。また、本来、ワイピングによって吐出口内に入り込んだり、吐出口近傍に付着するインクは少ないほどよいことは明らかである。

本発明は上述の従来の問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、ワイピングにおいてブレードが吐出口の部分を拭くときそのブレードに付着するインクなどを少なくすることが可能なインクジェット記録装置を提供することにある。

そのために本発明では、インクを吐出する記録ヘッドを用い、記録媒体にインクを吐出して記録を行なうインクジェット記録装置において、前記記録ヘッドにおけるインクを吐出するための吐出口が設けられた面を、ブレードによって拭くワイピング手段と、記録ヘッドの前記面における吐出口近傍に設けられた溝とが備えられたことを特徴とする。

以上の構成によれば、記録ヘッドの吐出口が設けられた面における吐出口近傍に溝が設けられるので、ブレードによってこの面を拭くときに、ブレードによって拭かれ共に移動するインクなどが吐出口にかかる前に上記溝に引き込まれ、ブレードが吐出口にかかるときそれに付着したインクを少なくでき、これにより、例えば、吐出口内に入り込むインクなどを少なくすることが可能となる。

この結果、ブレードによるワイピングを含む回復処理を、常に、適切に行なうことができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
(実施形態１)
本発明の一実施形態に係るインクジェットプリンタにおけるインク流路の一例を図１に示す。このインク流路は記録へッドに対するインク供給の他、記録ヘッドの回復処理系を含むものである。インク流路は、概略、図１に示されるように、インクを吐出する記録ヘッド１０７と、これに直接供給するインクを貯留するサブタンク１０２と、これに供給するインクを貯留したインクカートリッジ等のインクタンク１０６との間に、チューブ形態で形成される。記録ヘッド１０７には、その長手方向全体に渡って複数のインク吐出口が設けられ、これら吐出口のそれぞれに連通する共通液室（同図では管状のものとして表わされているが、実際は一定の幅を持った溝）がフィルタ１１３、１１４を介して設けられている。記録ヘッド１０７とサブタンク１０２との間は、ポンプ１０１を有したチューブと電磁弁１０８を有したチューブによって連結している。サブタンク１０２は、インクを一時的に貯留するものであり、大気連通口１０３と電極インク残量検知センサー１１５が設けられる。

また、記録ヘッド１０７に対応してキャップ１０４が設けられ、このキャップ１０４を形成する、長手方向のキャップ部材の片側にはブレード１１６が設けられる。これにより、キャップ１１６は非記録時などに記録ヘッドの吐出口面を覆ってインク溶剤の蒸発を防止、また、回復処理で記録ヘッドから排出されたインクを受けることができる。キャップ１１６には、記録ヘッド１０７から排出されたインクをサブタンクへ戻すためのチューブが連結される。このチューブのインク流路にはフィルタ１１１と電磁弁１０９が設けられる。また、このチューブから枝分かれするインク流路がインクタンク１０６に連結し、この流路には電磁弁１１０とフィルタ１１２が設けられる。そして、これらのインク流路に対し共通のポンプ１０５が設けられる。

以上のインク流路は図示が省略されているインクジェットプリンタ本体内部に設けられている。

記録ヘッド１０７の吐出回復処理として、例えば、ポンプ１０１とポンプ１０５を用いた加圧回復が行われる。詳細には、ポンプ１０１によって記録へッドに対して加圧したインク供給を行い、循環流路によって記録ヘッドのインクはサブタンク１０２まで循環するとともに、記録ヘッドの各吐出口から上記加圧によってインクを排出させる。この際、記録ヘッド１０７から排出されるインクはキャップ１０４によって受けられ、ポンプ１０５によってフィルタ１１１を経由しサブタンク１０２に戻される。そして、このインク排出によって記録ヘッドの吐出口面にはインクが付着していることが多いため、これをブレード１１６によって拭き取るワイピングを行なう。さらにキャップ内にいわゆる予備吐出を行ない、ワイピングによって吐出口内に入り込むことのあるインクを吐出して排出する。すなわち、ワイピングによって吐出口内に入りこむインクは吐出口面に付着した紙紛などの異物を含んでいる可能性があり、このような異物を除くため、また、インク路の吐出口近傍に形成されるインクメニスカスがインクなどの混入によって適切に形成されていないこともあり、これを良好に形成するため、予備吐出が行なわれる。

なお、上記のインク流路において、記録時は、記録ヘッドの吐出口は一定範囲の負圧が保たれるが、この負圧はサブタンク１０２の液面と記録ヘッド１０７の吐出口の水頭差によって保たれる。これにより、各吐出口のインク吐出に伴うインク供給を良好に行うことができる。

インクタンク１０６からサブタンク１０２へのインク供給は、サブタンク１０２に装着された、電極間の抵抗値によってインク残量を検出するセンサー１１５がインク量が所定量以下であることを検出すると、ポンプ１０１を駆動することにより行ない、これにより、サブタンク１０２内のインク量を一定の範囲内に維持することができる。この一定のインク量が維持されることにより、上述したようにサブタンク１０２の記録ヘッド１０７に対する水頭差を一定の範囲とすることができ、良好なインク吐出が可能となる。図に示されないが、記録用紙などの記録媒体の搬送路は、記録ヘッド１０７とキャップ１０４の下方に位置する。そして、記録時には記録ヘッド１０７は、図に示す位置から下降するとともに、キャップ１０４はその下降を妨害しないように、図の紙面に対して垂直方向に移動する。一方、回復処理の際には、記録ヘッド１０７が図に示す位置まで上昇するとともに、キャップ１０４は記録へッドに対向する位置へ上記垂直方向に沿って移動する。また、ブレード１１６による吐出口面のワイピングは、キャップ１０４が上記垂直方向に沿って移動することによって行なう。

図２は記録ヘッド１０７におけるインク流路を模式的に示す図である。図２に示すように、記録ヘッド内のインクの流れは、サブタンク１０２から供給されるインクは、インク吸入口２０１からフィルタ１１３を通過した後、供給経路２０３を通って共通液室２０４に流れ込む。その際、上述した加圧回復の場合は、共通液室内のインクは、記録ヘッドの吐出口２０５から排出されるものと、戻りの供給経路２０６を通りフィルタ１１４を通過してインク吸出口２０８からサブタンクに戻るものがある。一方、記録の際は、記録ヘッドから吐出して消費したインクは、前述した負圧の関係によって吸入口２０１および吸出口２０８を通じてサブタンク１０２からリフィルされる。

図３は、記録ヘッド１０７の吐出口が配設されたフェース面の一部を示す正面図であり、図４は、その一つの吐出口およびインク路の従断面図である。

図３および図４に示すように、本実施形態の記録ヘッド１０７は、吐出口２０５の配列に沿って隙間３１０ａ、３１０ｂが設けられる。この隙間を設けることにより、図６にて後述されるように、ワイピングにおいてブレードが吐出口の部分を拭くときにブレードに付着したインクなどを少なくすることができる。隙間３１０ａ、３１０ｂは、オリフィス部材３０４と、天板３０３および基板３０１それぞれとの間に形成される。そして、形成される隙間３１０ａ、３１０ｂに所定の負圧が生じることにより、フェース面において隙間３１０ａ、３１０ｂ上にあるインクなどを吸引することができる。

詳細には、この記録ヘッドは、インクに気泡を発生させるための熱エネルギーを与える発熱体３０２が吐出口２０５に対応して、基板３０１に設けられる。また、基本的に、基板３０１に天板３０３が接合されることにより、吐出口ごとのインク路３０７や共通液室２０４が形成される。すなわち、天板３０３には、インク路３０７を形成するための隔壁３０９および共通液室２０４を形成するための溝が設けられており、これが基板３０１に接合されることにより、インク路３０７(の部分)および共通液室２０４が形成される。オリフィス部材３０４は、基板３０１のインク路部分で発熱体３０２より吐出口側および天板３０３のインク路部分全体に延在するように設けられ、これにより、それぞれ隙間３１０ｂ、３１０ａが形成される。図３において上側の隙間３１０ａは共通液室２０４に連通し、下側の隙間３１０ｂは吐出口ごとに部分的にインク路３０７に連通する。これにより、各隙間は毛管力による所定の負圧状態となり、インクのメニスカスを形成する。そして、フェース面上においてインク等がこれら隙間の開口部あるとそれを引き込むことが可能となる。

発熱体３０２は電気抵抗層および配線をパターンニングしたものであり、この配線から電気抵抗層に電圧を印加して電気抵抗層に電流を流すことにより、発熱体３０２が発熱しインクに気泡を発生させ、この気泡の圧力によって吐出口２０５からインクを吐出する。基板３０１上には、基板および発熱体３０２の蓄熱温度を検知するためのＤｉセンサーが配置されており、このＤｉセンサーの検出温度に応じてヘッドの駆動条件が決定される。サブヒータ３０６は基板３０１上の共通液室内に設けられ、上記Ｄｉセンサーが検出する温度に応じてその駆動が制御され、記録ヘッド内のインクの温度を一定に保つことができる。このようにインク温度を一定に保つことにより、インクの粘性を所定の範囲に治めて安定した吐出を行なうことを可能としている。図３において記録ヘッドの上側および下側には、ブレードに付いたインク等を吸収するための吸収部材３１９、３２０が設けられている。

なお、上記の例では、設けられる隙間がインク路もしくは共通液室に連通するものとしたが、必ずしもこのような形態である必要はない。すなわち、フェース面において吐出口近傍に溝形態のものが設けられ、これが毛管力によってブレードとともに移動するインク等を引き込むことができれば、記録ヘッドの内部に連通していることは必要でない。この場合には、引き込んだインク等を溝から捕集する機構が必要となる。

また、このような隙間もしくは溝は、上記の例ではワイピング方向において吐出口の前後に設けられるものとしたが、これに限られず、少なくてもどちらか一方に配設される場合でも、例えば、ワイピング方向を限定すれば、所定の効果を奏することができる。さらに、隙間もしくは溝がフェース面で占める面積は、記録ヘッドにおける複数の吐出口の総断面積よりも小さいことが望ましい。これは所要の毛管力を発揮するためである。

図６(ａ)〜(ｄ)は、本実施形態のワイピングを説明する図であり、前述した加圧回復の後のワイピングを示している。

図６(ａ)に示すように、加圧回復後のフェース面には、比較的多くのインク４０６が付着している。この状態に対して、図６(ｂ)に示すように、ブレード６０７によってフェース面のワイピングを開始する。このとき、ブレード６０７とともに移動するインク４０６が隙間３１０ａにかかるタイミングでブレード６０７の移動を停止する。これにより、同図(ｃ)に示すように、インク４０６などの大部分を隙間３１０ａに引き込むことができる。そして、同図(ｄ)に示すように、ブレード６０７がインクなどが付着していない比較的きれいな状態で、吐出口２０５の部分を拭くことができる。

このように、ワイピングによって吐出口の部分に移動し吐出口内に入るインクを少なくでき、吐出不良を未然に防止することができる。また、吐出口の部分(オリフィス部材３０４の部分)に付着しているインク等もブレード６０７によって拭かれるが、このインク等はもう一つの隙間３１０ｂにおいて、同様にブレードの移動を一時停止して隙間３１０ｂに引き込むことができる。これにより、吸収体３２０によるブレードに付着したインク等の除去と相俟って、ブレードをさらにきれいな状態とすることが可能となる。

図９は、上述した回復処理を含む記録動作を実行するための制御構成を示すブロック図である。図９において、ＣＰＵ１０００は、図７、図８に示した本記録装置における記録動作の制御処理やデータ処理等に対応するプログラムを読み込み実行する。ＲＯＭ１００１は、CPUにより実行される前述の処理手順等に対応するプログラムが格納され、またＲＡＭ１００２は、それらの処理を実行するためのワークエリアなどとして用いられる。記録ヘッド１０７からのインクの吐出は、ＣＰＵ１０００が発熱素子の駆動データ（画像データ）および駆動制御信号（ヒートパルス信号）をヘッドドライバ１０７Ａに供給することにより行われる。ＣＰＵ１０００は、ポンプ１０１、１０５や電磁弁１０８、１０９を、ドライバ１０１０Ａを介して制御し、また用紙Ｐを副走査方向にベルト搬送するためのＰ．Ｆモータ１０４０をモータドライバ１０４０Ａを介して制御する。さらにＣＰＵ１０００は、上述のように、記録ヘッド１０７による記録ドット数をセル毎にカウントし、それらをＲＡＭ１００２の各カウンタの値とする。ホスト装置２０００は、記録データを本記録装置に供給する。

以上の構成からなる実施例の動作説明をフローチャートを参照して説明する。
図７は、上述した加圧回復時の処理を示すフローチャートである。
記録ヘッドに対して、前述したように、ポンプ１０１、１０５や電磁弁１０８、１０９を駆動して記録ヘッドに付いてインクの循環および排出を行なう(ステップ６−２)。この処理の後、記録ヘッドをワイピング位置に移動し(ステップ６−３)、ワイピングを行なう(ステップ６−４)。この間、天板−オリフィス間の隙間３１０ａの部分にブレードによって移動するインク等がかかるタイミングで、ブレード６０７を２秒間停止する(ステップ６−５)。そして、ワイピングを再開し(ステップ６−６)、吐出口部分を拭く。そして、素子基板−オリフィス間の隙間３１０ｂにインクがかかるタイミングでブレード６０７の移動を、再び２秒間停止する(ステップ６−７)。その後、ワイピングを再開し(ステップ６−８)、ワイピングの終了位置までブレード移動させる(ステップ６−９)。

(実施形態２)
ワイピングにおいて隙間にインクを吸引させる場合、インクの温度によって粘度が変化し吸引に要する時間が変化する。そこで、本実施形態では、外気温度を検出し、隙間のところで停止する時間を、温度と停止時間のテーブル（メモリROMまたはRAMに記憶されている）から求める。これにより、さらに良好なインクの吸引を行なうことができる。他の構成は上記実施形態と同様である。以上の構成からなる実施例の動作説明をフローチャートを参照して説明する。

図８は、本実施形態の加圧回復の処理手順を示すフローチャートである。図７にて上述した実施形態１の処理と異なる点について説明すると、ブレードを移動させてワイピングを行なう前に、外部温度を検出する(ステップ７−４)。そして、この検出温度に基づいて温度−停止時間の関係を定めたテーブルを参照することにより、停止時間を決定する(ステップ７−５)。そして、ステップ７−８、７−１０では、この決定した停止時間だけブレードの移動を停止する。

なお、上述の各実施形態では、回復処理について、加圧回復後のワイピングについて本発明を適用する例について説明したが、ワイピングであれば、いずれのタイミングで実行されるものでも本発明を適用することができる。

また、上記実施形態のようなフルラインタイプの記録ヘッドに限らず、記録ヘッドを記録媒体に対して走査して記録を行う、シリアルタイプのインクジェット記録装置についても、本発明を適用することができる。

本発明の一実施形態にかかるインクジェット記録装置における、主にインク流路を示す図である。 上記インクジェット記録装置の記録ヘッドにおけるインク流路を模式的に示す図である。 上記インクジェット記録装置における記録ヘッドの吐出口が配設されたフェース面の一部を示す正面図である。 上記記録ヘッドの一つの吐出口およびインク路の従断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、記録へッドに対するワイピングの一従来例を説明する図である。 (ａ)〜(ｄ)は、本発明の一実施形態にかかるワイピングを説明する図である。 本発明の一実施形態にかかる加圧回復時の処理を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態にかかる加圧回復の処理手順を示すフローチャートである。 上述した回復処理を含む記録動作を実行するための制御構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０１、１０５ ポンプ
１０２ サブタンク
１０４ キャップ
１０７ 記録ヘッド
１０８、１０９ 電磁弁
２０４ 共通液室
２０５ 吐出口
３０１ 基板
３０２ 発熱体
３０３ 天板
３０４ オリフィス部材
３０７ インク路
３１０ａ、３１０ｂ 隙間
６０７ ブレード
１０００ ＣＰＵ
１００１ ＲＡＭ
１００２ ＲＯＭ
１０１０ ポンプ／電磁弁
１０４０ ＰＦモータ

Claims (7)

1. インクを吐出する記録ヘッドを用い、記録媒体にインクを吐出して記録を行なうインクジェット記録装置において、
   前記記録ヘッドにおけるインクを吐出するための吐出口が設けられた面を、ブレードによって拭くワイピング手段と、
   記録ヘッドの前記面における吐出口近傍に設けられた溝とが備えられたことを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記溝は、記録ヘッドにおいて吐出口に続くインク路または該インク路に続く共通液室に連通する隙間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記録装置。
3. 前記溝は、ブレードによって拭く方向において吐出口の少なくとも一方の側に設けられることを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記溝は、複数の吐出口が並ぶ方向と平行に設けられることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
5. 前記溝が前記面において占める面積は、複数の吐出口の総断面積よりも小さいことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
6. 前記ワイピング手段は、当該ブレードが前記溝を通過する前に当該ブレードの移動を一時停止することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
7. インクを吐出するための記録ヘッドであって、
   インクを吐出するための吐出口が設けられた面における当該吐出口近傍に溝が設けられたことを特徴とする記録ヘッド。
   

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