JP2005059437A - インクジェット記録装置、インクジェット記録装置における回復装置および回復方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 インクジェット記録ヘッドの吐出口形成面に付着した残留インクや塵埃等を確実に払拭することができ、良好なインク吐出動作を得ることができるインクジェット式記録装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 インクジェット記録ヘッドの回復手段を、吐出口形成面２に当接させる払拭部材２３を吐出口形成面２５に対して相対的に移動させる払拭部材移動手段３０と、インクジェット記録ヘッド２２の周辺の環境条件を検出する環境条件検出手段３５と、環境条件検出手段３５による検出結果に基づき、払拭部材移動手段３０による払拭部材２３と吐出口形成面２５との移動速度を制御する制御手段２１，３３，３５とを備える。
【選択図】 図４

Description

本発明は、微小なインク滴を吐出するノズルを多数形成してなるインクジェット記録ヘッドのノズル形成面をクリーニングする回復手段を備えたインクジェット記録装置に関し、特に、記録ヘッドのノズルのインク吐出口形成面に付着しているインク滴や塵埃などをブレードにてクリーニングする回復手段の改善に関するものである。

インクジェット記録ヘッドは、熱エネルギーなどを用いてノズル内に圧力を発生させ、その圧力によってノズルのインク吐出口よりインク滴を吐出するよう構成されているため、ノズルのインク吐出口からインク溶媒が蒸発してインクの粘度が上昇したり、インクが固化したり、塵埃や紙粉が付着したりして記録不良が発生し易い。

そこで、インクジェット記録装置では、通常、非記録時に記録ヘッドのノズル開口を封止してインクの乾燥を防止するため、ノズルのインク吐出口をキャッピング手段によって覆う一方、ブレードと称する可撓性部材をインクジェット記録ヘッドの吐出口形成面に撓んだ状態で当接させ、吐出口形成面に対して相対移動させること（以下、ワイピングと称す）によって、正常な記録を妨げる吐出口形成面上の塵埃を除去させる回復方法を採っている。

可撓性部材であるブレードは、その先端が記録ヘッド１の吐出口形成面２より上方に一定の長さΔＨだけ突出するように配置されており、ワイピング時には、図１に示すように、記録ヘッドにおけるノズルのインク吐出口形成面（以下、単に吐出口形成面と称す）２に当接し、一定の圧接力をもって吐出口形成面２に作用するようになっている。

このブレード３は、それ自身の弾性強度により、吐出口形成面２への当接時に吐出口形成面２に対する接触角θが決まり、その接触角と当接力を維持しながら、吐出口形成面２に対してある一定の速度（以下、ワイピング速度という）で、図１の３ａ〜３ｄに示すように相対移動することで、吐出口形成面２に付着したインクＩｎを払拭する。

このブレード３によるインクの払拭性能（ワイピング性能）を適正に保つためには、このブレード３と吐出口形成面２との接触角度、当接力、及びワイピング速度はワイピング効果を左右するため、適正な値に設定する必要がある。

特開平６−７１９０４号公報 特開平１１−３４２６２０号公報

インクジェット記録装置では、多く場合に染料インクが用いられており、この染料インクは、記録装置の外部環境により粘度などの物性の変化が少ないため、ワイピングの性能についてはある程度のマージンを持たせることで、記録装置の外部環境の変化に対しても一定の性能で対応することができる。

しかし、環境の変化に対して、その物性が染料のそれと比較して無視できない程に変化するインクを用いる場合には、従来のワイピング方法では、吐出口形成面２上にインクの拭き残りが発生してしまい、結果的に記録不良となる問題が本出願人の検討により明らかとなった。
特に、粘度の温度依存性が大きい顔料インクにあっては、一般的に常温と言われる温度２５℃程度の雰囲気では高粘度で表面張力が低いが、雰囲気などの環境が常温時から変化した場合には、粘度が大きく変化するため、それに伴い吐出口形成面上での顔料インクの流動性が大きく変化してしまい、一定の能力でのワイピングでは効果的に払拭できないことが明らかとなった。
つまり、顔料インクは、温度２５℃の時に比べ、それより高温となったときにはインクの粘度が低下するため、２５℃時に適する性能のワイピング動作を、２５℃より高温状態において実行した場合には、吐出口形成面上の残留インクが増加することとなった。
また、温度２５℃時より低温時においては、顔料インクの粘度が２５℃時より大きくなり、この場合も温度２５℃時に適する性能のワイピング動作を実行したとすると、吐出口形成面上の残留インクが増加することとなった。

こうした問題に対して、特許文献１では、ブレードを弾性力を有する部材と吸水性を有する部材とを一体化すると共に、ワイピング進行方向側に吸水性部材を配置する構成を採り、これによってワイピングによる記録ヘッドの吐出口形成面の拭き残りを減らす方法が提案されている。
また、特許文献２では、吐出口形成面に対するワイピングを２回行うことで、吐出口形成面に残留するインクを除去するための仕事量を増やし、残留インク量を減らす方法が提案されている。
このうち、前者については、ブレード自身の構成が複雑になるため従来よりもコストが掛かるという問題があり、また、後者については、ワイピング動作が複数回行われることにより、回復動作が長くなって記録中断時間が長くなるという問題が生じた。

本発明は、上記従来技術の問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、インクジェット記録ヘッドの吐出口形成面に付着した残留インクや塵埃等を確実に払拭することができ、良好なインク吐出動作を得ることができるインクジェット式記録装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は次のような構成を採る。
すなわち、本発明は、インクジェット記録ヘッドに設けられたノズルからインクを吐出させて記録動作を行うと共に、前記インクジェット記録ヘッドに形成されたノズルの吐出口形成面に付着したインクを所定の払拭部材を備えた回復手段によって払拭するインクジェット記録装置において、前記回復手段は、前記払拭部材を、前記吐出口形成面に当接させつつその吐出口形成面に対して相対的に移動させる払拭部材移動手段と、前記インクジェット記録ヘッド周辺の環境条件を検出する環境条件検出手段と、前記環境条件検出手段による検出結果に基づき、前記払拭部材移動手段による前記払拭部材と前記吐出口形成面との移動速度を制御する制御手段とを備えたことを特徴とするものである。

上記構成により、本発明に係るインクジェット記録装置では、インクジェット記録ヘッドの周辺の環境条件の変化によって、インクジェット記録ヘッドにおける吐出口形成面上のインクの流動性が変化した場合には、その変化に伴ない、払拭部材の移動速度を制御してインクの払拭速度を変化させる。より具体的には、一般的に常温と呼ばれる２５℃程度よりも高温時の下では払拭速度を２５℃時よりも高速にし、２５℃程度よりも低温時の下では低速にする。

従って、本発明においては、環境条件の変化によるインクの物性、例えば粘度が変化した場合にも、適正な払拭速度で払拭動作を行うことが可能となり、常に、インクジェット記録ヘッドの吐出口形成面を吐出に適した状態に保つことができる。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。

まず、本発明の実施形態の係るインクジェット記録装置、及びこれに適用するフルマルチ型インクジェット記録ヘッドについて説明する。
図２は、本実施形態によるインクジェット記録装置４の一部を透視して示す説明斜視図である。
図２において、インクジェット記録装置４は、主としてインクジェット記録ヘッド５〜８と、記録媒体としての記録用紙１０を供給する供給ユニット１０と、この供給ユニット１０から繰り出された記録用紙１０をインクジェット記録ヘッド５〜８との対向位置へと搬送するユニット１１と、各インクジェット記録ヘッド５〜８におけるインクの吐出を安定化させるための回復装置と、装置全体を制御する制御装置とを有する構成となっている。

ここで、前記供給ユニット１０は、ロール状の記録用紙１０を保持しており、この記録用紙を前記搬送ユニット１１がインクジェット記録ヘッド５〜８及びその後方へと連続的に搬送する。そして、各インクジェット記録ヘッド５〜８は、記録用紙の基準位置が下方に移動した際にそれぞれインクを吐出する。この実施形態では、ブラックのインクジェット記録ヘッド５、シアンのインクジェット記録ヘッド６、マゼンダのインクジェット記録ヘッド７、イエローのインクジェット記録ヘッド８が記録用紙搬送方向に沿って順次配設されており、記録媒体には、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの順でインクが吐出され、これによってカラー画像が形成されて行く。

なお、図中、１２はインクジェット記録装置内に設けられているインクカートリッジ等において内部構造を露出させるための開閉扉である。

図３は本実施例に使用したインクジェット記録ヘッド５〜８の構造を説明するための模式図である。なお、各インクジェット記録ヘッドは同様の構造を有するものとなっているため、以下の説明においては、一つのインクジェット記録ヘッド５を例にとり説明する。
記録ヘッド５の各ノズル１５には、それぞれ対応した発熱体１４（ヒータ）が設けられており、ヘッド駆動回路によりヒータ１４に所定のエネルギーが供給されることにより、ヒータ１４が加熱しインク内に気泡を発生させ、その気泡の発生エネルギー（圧力）によってインク吐出口１５ａからインク液滴を吐出する。なお、ヒータ１４はシリコン基板１７の上に半導体製造プロセスと同様の手法で形成される。１９は各ノズル１５を構成するノズル隔壁であり、１８は各ノズル１６にインクを供給するための共通液室であり１３は天板である。

次に、上記各インクジェット記録ヘッドに対し、インクの吐出状態を適正に保つために実行される本実施形態における回復動作を図１を参照しつつ説明する。
本実施形態において、記録ヘッドに吐出不良が発生した場合には、不図示のクリーニングスイッチを押して回復指令を後述の制御装置に入力する。すると、記録ヘッド１は、周知の昇降機構によってブレード（払拭部材）３に対して昇降し、ブレード３の先端面が記録ヘッド１の吐出口形成面２よりも記録ヘッドの昇降方向に沿って上方に突出するような位置関係にセットされる。
次いで、記録枚数または記録ヘッドの各ノズルより吐出した数を、記録動作中に記録装置本体側の記憶媒体に記憶させて行き、記憶媒体に記憶された任意の数値を超えた場合に、記録ヘッドの吐出口形成面２に形成されたノズルからインクを吸引して吐出させる予備吐出動作を実行する。この予備吐出は、記録動作に寄与しない吐出動作を行うことによって増粘インクなどを排出させるものである。なお、この予備吐出動作は、記録動作中に自動的に実行される時もある。

このような、ノズルからインクを排出させる回復動作が実行されると、記録ヘッドの吐出口形成面に不要なインクが付着するため、この不要なインクを除去することが必要となる。そのため、本実施形態では、前記のようなインクを排出する回復動作が実行された場合には、付着したインクを排除するために行われた回復動作としての予備吐出動作に加え、さらなる回復動作として前記のブレード３を用いたインクの払拭動作（ワイピング動作）を実行する。

このワイピング動作では、移動した記録ヘッド１に対し、ブレード３が図１に示したような払拭方向へと移動する。この移動により、ブレード３はワイピングに適した接触角θで吐出口形成面２に当接し、この角度θを維持した状態で記録ヘッド１と接触して吐出口形成面２に付着している紙粉などの塵埃や増粘したインクなどを払拭する。

本実施形態では、ブレードが前述の予備吐出において吐出されたインクを受ける回復桶と一体に構成されており、ワイピング時にはこの回復桶を移動させる移動機構によって、回復桶と共に拭き方向に移動する。但し、ブレードを回復桶以外の部材に保持させ、その保持部材を所定の移動機構によって移動させるようにしても良い。
そして、本実施形態では、ワイピング動作を記録ヘッド周辺の雰囲気の温度を検出するようになっており、この雰囲気の温度によってブレード３の移動速度、つまり回復桶の移動速度を調整するようになっている。

具体的には、２５℃時おいて良好にワイピングできるブレードの移動速度を通常速度モードとし、これより０．７５倍程度の速度でブレードを移動させる低速度モードとし、通常速度モードより１．２５倍程度の速度でブレードを移動させる高速度モードとしている。各モードにおけるブレードの移動速度は、例えば、通常モードを２０mm／ｓｅｃ、低速モードを１５mm／ｓｅｃ、高速モードは２５mm／ｓｅｃとすることが好ましい。

このような３種類のモードを、インクジェット記録装置に具備された温・湿度検知手段によって切り換えることにより、外部環境の変化などによって記録ヘッド周辺の雰囲気の温度及び湿度が変化した場合にも、吐出口形成面２に付着したインクを適正に払拭することが可能となる。すなわち、雰囲気温度が常温にある場合には、通常モードを、雰囲気温度が高い場合には高速モードを、雰囲気温度が低い場合には低速モードをそれぞれ選択するようにする。また、雰囲気湿度が通常の湿度にある場合には、通常モードを、雰囲気湿度が高い場合には高速モードを、雰囲気湿度が低い場合には低速モードを選択するようにする。なお、実際には、温度と湿度の双方を勘案して、各種モードを選択する。

このように、本実施形態においては、記録ヘッドの環境条件である温度、湿度の変化に対応してブレードの速度を適宜変化させるようになっているため、いかなる環境条件においても良好なワイピング効果を期待することができる。

次に、上記回復動作などを実行可能とする本発明の実施形態に適用するインクジェット記録装置の概略構成を図４のブロック図に基づき説明する。
記録制御装置３４は、内部にプログラムを読み込み制御を行う処理部ＣＰＵ、処理部ＣＰＵが読み込む、図５に示すフローに対応するプログラムや図６に示すテーブルを記憶するメモリＲＯＭおよびデータなどを記憶するメモリＲＡＭを備え、ホストからの記録データに基づいてメモリＲＡＭ上にビットマップデータを生成し、このデータに基づいてヘッド駆動装置２８により駆動信号を発生させて、記録ヘッド２２からインク滴を吐出させる。ヘッド駆動装置２８は、記録データに基づく駆動信号の他に、目詰まり解消やメニスカス調整のためにインク滴を吐出させる、いわゆる予備吐動作のための駆動信号を記録ヘッド２２に出力するように構成されている。なお、図４では記録ヘッド２２は１つしか示されていないが、他の三色も同様に構成され、同様の制御がなされる。
モータ駆動装置２９は、記録制御装置３４からの信号を受けて記録ヘッド２２を記録ポジション（上昇位置）に移動させる一方、ワイピング時にはワイピング制御装置２１の制御を受けて記録ヘッド２２をワイピング可能な距離だけ下降させる。そして回復制御装置３３がブレード移動装置３０に信号を出力して、ブレード２３を含む回復桶２４を記録ヘッド２２に対して図示する払拭方向に移動させ、吐出口形成面２５の払拭動作を行う。

また、前記回復制御装置３３は、環境条件検出装置３５にて検出された環境条件が入力されており、この環境条件に従ってワイピング制御装置２１を制御し、ブレード移動手段３０によるブレード移動速度を制御するようになっている。なお、上記センサは温度の変化によりセンサ素子の抵抗値が変化し、その変化を電気信号として取り出している。

環境条件検出装置３５は、ここでは、例えば記録ヘッド２２の周囲の温度を検出する抵抗型温度センサ（温度検出装置）によって構成されており、ここで検出された温度情報が記録制御装置にに入力される。記録制御装置には、図６に示すように、検出された温度と払拭速度（ブレードの移動速度）との対応を表すテーブルが所定の記憶媒体（ＲＯＭ等）に格納されており、環境条件検出装置３５によって検出された温度情報が記録制御装置に入力されると、前記テーブルから対応する払拭速度を決定し、その払拭速度に従ってワイピング制御装置２１によるブレード移動装置３０の動作を制御する。

なお、図中、２６は回復桶２４に吐出されたインクをサブタンクへと供給するためのポンプ、２７はこのポンプを駆動する駆動装置であり、このポンプ駆動装置は、前記回復制御装置３３によって制御される。また、３１は回復動作が実行されているか否かを検出する回復検知装置、３２は電源スイッチが投入されたか否かを検出する電源スイッチ検出装置である。

このように構成したインクジェット記録装置における回復動作を図５示したフローチャートに基づいて説明する。
ホストコンピュータから記録制御装置３４に記録ジョブが入力されると、記録制御装置３４の処理部ＣＰＵは、前記記録ヘッドから吐出されたドットカウント値Ｎ（メモリＲＡＭ内に設けられる）と予め設定されたワイピング動作開始用のドットカウント値Ｎ１（メモリＲＡＭ内に設けられる）とを比較する（ステップＳ１，Ｓ２）。そして、前者のドットカウント値Ｎが後者のドットカウント値Ｎ１以上になると、前述のように、環境条件検出装置３５にて検出した温度に基づき、前記テーブルを用いて払拭速度を決定し（ステップＳ３）、その払拭速度によりブレードを移動させ、記録ヘッド２２における吐出口形成面２２ａの払拭動作を行う。

また、記録中ではなく、予備吐出などの後にワイピング動作が実行される時は、ドットカウント値はリセットされワイピング制御２４は回復制御を介して温湿度検知装置から温湿度値を取得し、上記と同様にして払拭速度を決定する（ステップＳ３）。
なお、上記説明では、記録条件として温度を検出する場合を例に採り説明したが、記録条件として湿度を検出し、その湿度に応じた払拭速度でワイピング動作を行うようにしても良く、さらには、記録条件として温度と湿度の双方を検出し、温度と湿度の双方を勘案してワイピング動作速度を決定するようにしても良い。温度と湿度の双方を勘案してワイピング動作速度を決定する場合には、例えば、図６に示したテーブルを各湿度毎に設けておくようにすれば良い。

また、本発明は、フルライン型インクジェット記録ヘッドを用いる場合に限らず、記録ヘッドを記録媒体の搬送方向と交差する方向へと往復移動させつつ記録動作を行ういわゆるシリアルプリンタにも適用可能であり、本発明は特に実施形態に限定されるものではない。

インクジェット記録ヘッドに対するワイピング動作を示す説明図である。 インクジェット記録装置の一部を透視した斜視図である。 本発明の実施形態におけるインクジェット記録ヘッドの構成を模式的に示す模式図である。 本発明の実施形態におけるインクジェット記録装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態におけるワイピング動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に適用する払拭速度と温度との対応を表すテーブルを示す説明図である。

符号の説明

１ インクジェット記録ヘッド
２ 吐出口形成面
３ ブレード
４ 残留インク
５ ブラックの記録ヘッド
６ シアンの記録ヘッド
７ マゼンダの記録ヘッド
８ イエローの記録ヘッド
９ ロール供給ユニット
１０ 記録用紙
１４ ヒータ
１５ 吐出口
１６ ノズル
１７ シリコン基板
１８ 共通液室
１９ ノズル隔壁
２２ インクジェット記録ヘッド
２３ ブレード
２４ 回復桶
２５ 吐出口形成面

Claims (10)

1. インクジェット記録ヘッドに設けられたノズルからインクを吐出させて記録動作を行うと共に、前記インクジェット記録ヘッドに形成されたノズルの吐出口形成面に付着したインクを所定の払拭部材を備えた回復手段によって払拭するインクジェット記録装置において、
   前記回復手段は、
   前記払拭部材を、前記吐出口形成面に当接させつつ前記吐出口形成面に対して相対的に移動させる払拭部材移動手段と、
   前記インクジェット記録ヘッド周辺の環境条件を検出する環境条件検出手段と、
   前記環境条件検出手段による検出結果に基づき、前記払拭部材移動手段による前記払拭部材と前記吐出口形成面との移動速度を制御する制御手段とを備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記制御手段は、前記インクジェット記録ヘッド周辺の環境条件と、その環境条件に適した前記払拭部材の移動速度との対応を表すテーブルを有し、
   前記環境条件検出手段によって検出された環境条件を指定することによって、その環境条件に対応した払拭部材の移動速度を前記テーブルから読み出し、このテーブルから読み出された移動速度で払拭部材を移動させるよう前記払拭部材移動手段を制御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。
3. 前記環境条件検出手段は、前記インクジェット記録ヘッドの周辺の温度と湿度の少なくとも一方を環境条件として検出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。
4. 前記環境条件検出手段は、前記インクジェット記録ヘッドの周辺の温度を検出する抵抗変化型温度センサと、前記インクジェット記録ヘッドの周辺の湿度を検出する抵抗変化型湿度センサの少なくとも一方によって構成されることを特徴とする請求項３に記載のインクジェット記録装置。
5. 前記インクジェット記録ヘッドは、記録媒体の記録域の全幅に亘って複数のノズルが配列されたフルラインヘッドである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. 前記インクジェット記録ヘッドは、ノズルからインクを吐出させるエネルギーとして熱エネルギーを発生させる熱エネルギー発生手段をノズル内に備え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. 前記インクジェット記録ヘッドによって吐出されるインクは、顔料インクであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
8. 前記インクジェット記録ヘッドによって吐出されるインクは、染料インクであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
9. インクジェット記録ヘッドに設けられたノズルからインクを吐出させて記録動作を行うインクジェット記録装置において、前記インクジェット記録ヘッドに形成されたノズルの吐出口形成面に付着したインクを所定の払拭部材によって払拭する回復装置であって、
   前記払拭部材を、前記吐出口形成面に当接させつつその吐出口形成面に対して相対的に移動させる払拭部材移動手段と、
   前記インクジェット記録ヘッド周辺の環境条件を検出する環境条件検出手段と、
   前記環境条件検出手段による検出結果に基づき、前記払拭部材移動手段による前記払拭部材と前記吐出口形成面との移動速度を制御する制御手段とを備えたことを特徴とするインクジェット記録装置における回復装置。
10. インクジェット記録ヘッドに設けられたノズルからインクを吐出させて記録動作を行うインクジェット記録装置において、前記インクジェット記録ヘッドに形成されたノズルの吐出口形成面に付着したインクを所定の払拭部材によって払拭する回復方法であって、
    前記払拭部材を、前記吐出口形成面に当接させつつその吐出口形成面に対して相対的に移動させ、
    前記インクジェット記録ヘッド周辺の環境条件を検出し、
    検出された環境条件に基づき、前記払拭部材と前記吐出口形成面との移動速度を制御することを特徴とするインクジェット記録装置における回復方法。
    

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