JP2005335126A - 液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 インク吸収体に目詰まりを起こさせる事前にキャップ内のインクを空吸引する方法、または目詰まりを起こした際に効率的に目詰まりを回復させる方法、および液体噴射装置を提供すること。
【解決手段】 空吸引時において、キャップ部材１８の下流に配置されたバルブ３４を閉弁して吸引ポンプ３６を稼動させることにより、インク排出動作の前に予め吸引用チューブ３３内に負圧を蓄積する負圧蓄積動作を行うようにした。
【選択図】 図５

Description

本発明は、液体噴射装置及び液体噴射装置におけるクリーニング方法に関する。

液体噴射装置の代表例としてインクジェット式記録装置が知られている。このインクジェット式記録装置は、主走査方向に往復移動するキャリッジに搭載された記録ヘッドと、印刷用紙等の被記録媒体を副走査方向に間欠的に設定量ずつ送る被記録媒体送り手段を備え、記録ヘッドを主走査方向に移動させつつ該記録ヘッドからインク滴を前記被記録媒体に吐出して記録を行うように構成されている。そして、インクジェット式記録装置においては、公知のように圧力発生室でインクを所定圧で加圧し、その圧力に基づいてインクをノズル形成面にあるノズルから被記録媒体に向けてコントロールされた大きさのインク滴として吐出する。

従って、記録ヘッドのノズルからのインク吐出特性は、一定に維持される必要があり、該インク吐出特性が変動すると記録品質の低下につながる。

記録ヘッドのインク吐出特性は、ノズル形成面におけるインクの固化、塵、埃などの付着によるノズルの目詰まり、ノズルからの気泡の進入等が原因となって変動する。そのため、インクジェット式記録装置には、記録ヘッドのインク吐出特性を一定に維持するために、前記したインク吐出特性の各変動原因を排除し、もって記録ヘッドの吐出特性を維持するメンテナンス装置が設けられている。

メンテナンス装置は、通常、非記録時にノズル形成面を封止してノズル内のインクの乾燥を抑制し、インク粘度の上昇を押さえるためのキャッピング装置、ノズルの目詰まりや混入した気泡を除去するためにインクをノズルから強制的に吸引排出する吸引装置、およびノズル形成面を払拭して清掃するワイピング装置等を含んでいる。

これらの中でもキャッピング装置は、インクジェット式記録装置の不使用状態において、ノズル内のインクが固化してノズル孔の目詰まりを引き起こす事態を防止する役割を果たしている。また、前記キャップ内に、乾燥防止の目的でインク吸収体（保湿材）を配備し、ノズル形成面の乾燥を遅らせることも行われている（例えば、特許文献１）。

一方、記録実行中に使用していないノズルあるいは使用頻度の低いノズルにおいて、インクが増粘して吐出不良になることを防ぐため、記録中に定期的に全ノズルからインクを記録領域外に吐出し、ノズル部分のインクを排出するフラッシング（空吐出）動作を行っている。また、印字中以外にも、例えば電源オン時、記録開始時、記録終了時において前記フラッシングが行われる。

フラッシングが実行される場所は、記録領域外であり、例えば記録領域外でインクを受けられる形状になっており、接続されている吸引装置によって溜まったインクを容易に排出できる構造を持つキャップ内に設定されている。かかる構成のインクジェット式記録装置においては、フラッシングによってキャップ内に溜まったインクを排出するための吸引動作（空吸引）が行われる。
特開２００１−９６７５６号公報

従来のインク吸収体（保湿材）では、ノズルの乾燥防止という目的を達するために具備すべき性質として、インクを保持する能力を持つことが最優先されてきた。このため、ポリビニルアルコール、発泡ウレタンなどの材質からなる多孔質体や、通気抵抗の大きな繊維構造体が使用されてきた。しかし、最近のインクジェット式記録装置では、高画質化への対応を図るため、固化の原因となりやすい顔料等の成分を多量に含むインクが使用されている。このようなインクについて、インク保持力が高い従来のインク吸収体（保湿材）を用いると、該吸収体の中でインクが固化してしまい、目詰まりを引き起こして吸引（クリーニング）が実行できなくなり、故障の原因となる。また、目詰まりを防止するためにキャップ内に溜まったインクを排出するための吸引動作（空吸引）が行われたとしても、インク保持力の高いインク吸収体に保持された顔料等の成分を多量に含むインクを十分に排出することは困難であった。

さらに、インクジェット式記録装置に限らず、例えば色材噴射ヘッド、導電ペースト噴射ヘッド、生体有機物噴射ヘッド等の他の液体噴射ヘッドにおいても、キャップ内の吸収体（保湿材）が目詰まりを引き起こすことによる弊害が存在する。

従って、本発明の課題は、特に顔料等を多量に含む液体を使用する場合において、インク吸収体に目詰まりを起こさせる事前にキャップ内のインクを空吸引する方法、または目詰まりを起こした際に効率的に目詰まりを回復させる方法、および液体噴射装置を提供することにある。

上記のような問題を解決するために、本発明の液体噴射装置においては、液体を貯留する液体貯留手段と、液体貯留手段から供給された液体を複数の液体吐出口からターゲットに対して噴射する液体噴射ヘッドと、液体噴射ヘッドの液体吐出口側を封止する封止手段と、封止手段の下流に設けられると共に液体噴射ヘッドから封止手段内に排出された液体を吸引する吸引手段とを備えた液体噴射装置において、封止手段と吸引手段との間の流路に、該流路を開閉するバルブを備え、バルブの閉塞状態で吸引手段を駆動して流路に負圧を蓄積し、封止手段が大気に開放されている状態において蓄積された負圧を封止手段内に作用させて封止手段内を吸引することを特徴とする。

また、係る液体噴射装置において、封止手段内の吸引は、液体噴射ヘッドの液体吐出口側を封止した状態で吸引手段を駆動させるクリーニング動作の後に実行されることを特徴とする。

また、係る液体噴射装置において、封止手段内の吸引は、液体噴射ヘッドの液体吐出口から封止手段に液体が噴射されるフラッシング動作の後に実行されることを特徴とする。

また、係る液体噴射装置において、封止手段内の吸引は、ユーザの操作に基づき実行されることを特徴とする。

また、係る液体噴射装置において、流路に負圧蓄積室が設けられていることを特徴とする。

また、係る液体噴射装置において、バルブは電磁石を有する電磁開閉弁であることを特徴とする。

また、本発明の液体噴射装置におけるクリーニング方法は、液体を貯留する液体貯留手段と、液体貯留手段から供給された液体を複数の液体吐出口からターゲットに対して噴射する液体噴射ヘッドと、液体噴射ヘッドの液体吐出口側を封止する封止手段と、封止手段の下流に設けられると共に液体噴射ヘッドから封止手段内に排出された液体を吸引する吸引手段と、封止手段と吸引手段との間の流路に設けられた、該流路を開閉するバルブとを備えた液体噴射装置におけるクリーニング方法であって、バルブを閉弁させて、吸引手段の駆動により流路内の圧力を所定の圧力以下に低減させる負圧蓄積工程と、封止手段が大気に開放されている状態においてバルブを開弁し、負圧蓄積工程により形成された負圧を封止手段内に作用させる工程と、を行うことを特徴とする。

また、係る液体噴射装置のクリーニング方法において、負圧蓄積工程は、流路内の空気を吸引手段により吸引することにより行われることを特徴とする。

以下、本発明を具体化した液体噴射装置としてのインクジェット式プリンタの一実施形態を図１〜図５に従って説明する。

図１は、インクジェット式プリンタのケース内部の斜視図である。インクジェット式プリンタは、ケース（図示せず）内にインクジェット式プリンタ本体１０を備えている。インクジェット式プリンタ本体１０には、ガイド部材１１に案内されて、プラテン１２の長手方向、すなわち記録用紙Ｐの幅方向である主走査方向に往復移動するキャリッジ１３が設けられている。このキャリッジ１３は、タイミングベルト１４を介して、キャリッジモータ１５によって駆動される。

このキャリッジ１３の記録用紙Ｐと対向する面には、液体噴射ヘッドとしての記録ヘッド１６が搭載されている。記録ヘッド１６には、ターゲットとしての記録用紙Ｐに液体としてのインクを吐出するための、液体吐出口としてのノズル２４が複数形成されている（図２参照）。また、キャリッジ１３の上部には、この記録ヘッド１６にインクを供給するための、液体貯留手段としてのインクカートリッジ１７が着脱可能に搭載されている。ここでは４色のインクが各々貯留された４個のインクカートリッジ１７ａ〜１７ｄが設けられている。

また、インクジェット式プリンタ本体１０の非印刷領域（ホームポジション）には、封止手段としてのキャップ部材１８と、キャップ部材１８に接続された吸引手段としての吸引ポンプ３６（図２参照）と、これらを接続する流路としての吸引用チューブ３３（図２参照）と、ワイピング部材２０とが配置されている。

このキャップ部材１８は、非印刷領域に移動したキャリッジ１３上の記録ヘッド１６のノズル形成面を封止できるように構成されている。また、ワイピング部材２０は、キャップ部材１８の印刷領域側に配置され、必要に応じて記録ヘッド１６のノズル形成面を払拭して清掃できるように構成されている。

図２はインクカートリッジ１７より下流のインク流路の模式図であり、便宜上部分的に断面図にして示す。インクカートリッジ１７と記録ヘッド１６との間には、流路としての供給用チューブ２１が設けられている。なお、図２には便宜上、インク１色に対応するインク流路のみを示した。実際のインクジェット式プリンタ本体１０には、各インク流路に対応して、供給用チューブ２１が複数設けられている。

この供給用チューブ２１には、記録ヘッド１６が接続されている。記録ヘッド１６は、フィルタ、インク供給管、圧電振動子、インク室２３、ノズル２４等を備えている。ノズル２４は、記録ヘッド１６のノズル形成面１６ａに、各インク色に対応させて形成されている。インクカートリッジ１７から供給されたインクは、インク室２３に一時貯留された後、圧電振動子への電圧の印加によりノズル２４の開口からインク滴として記録用紙Ｐに対して吐出される。図２には、便宜上インク１色に対応するインク室２３を図示したが、記録ヘッド１６にはインク各色に対応する４個のインク室が設けられている。

この記録ヘッド１６は、クリーニング時には、キャリッジ１３ごと非印刷領域に移動し、キャップ部材１８によって封止される。キャップ部材１８は、記録ヘッド１６のノズル形成面１６ａを封止する。そして、キャップ部材１８の底面に接続された吸引ポンプ３６によって、記録ヘッド１６内のインクが吸引される。

キャップ部材１８は、ゴム等の弾性部材からなり、キャップケース３０に収容されている。また、キャップ部材１８内部には、多孔質素材によるインク吸収体３１が備えられている。キャップ部材１８及びキャップケース３０の底面には、排出孔３２が形成されており、キャップ部材１８に集められたインクは、この排出孔３２から、排出孔３２に接続された吸引用チューブ３３に送り出される。

吸引用チューブ３３には、排出孔３２側の基端部から順に、バルブ３４、吸引ポンプ３６が介在しており、吸引用チューブ３３の先端部は廃液タンク３７に接続されている。バルブ３４は、電磁開閉弁から構成される。すなわち、その内部に円筒状の鉄芯からなる枠体にコイルを巻回した電磁石と、枠体の中心孔に嵌挿された磁性体からなるプランジャとを備えている（いずれも図示せず）。また、プランジャの一端部には、コイルばねからなる開弁用ばね（図示せず）が固定されており、電磁石への通電によって閉弁され、通電を停止すると、開弁用ばねの付勢力により開弁されるように構成されている。

このバルブ３４は、排出孔３２と、上流側の空気及びインクを吸引する吸引ポンプ３６との間において、吸引用チューブ３３の流路の開閉するものである。

図３は、本発明におけるインク吸収体３１の目詰まり防止の吸引方法を説明する図である。

インクジェット式記録装置にあっては、一定時間ごとに記録ヘッドのノズル開口からキャッピング手段に対して、インクを吐出することによって、ノズル開口の目詰まりを解消する、いわゆるフラッシングが行われている。図３のキャップ部材１８には、フラッシングにより記録ヘッドより吐出されたインクによるインク溜り３８が形成されている。このキャップ部材１８にインク溜り３８が形成された状態において、このインク溜り３８を排出するための吸引動作（空吸引）を以下に説明する。

まず、バルブ３４を閉弁して、吸引ポンプ３６を作動させると、バルブ３４から吸引ポンプ３６の間の吸引用チューブ３３内の空気が吸引され、吸引用チューブ３３に負圧が蓄積される。吸引用チューブ３３に負圧が蓄積された後、のバルブ３４を開弁すると、この蓄積された高い負圧がキャップ部材１８内のインク吸収体とインク溜り３８に瞬間的に作用する。これにより、大きな負圧を得るための格別な吸引ポンプを備えなくとも、インク吸収体３１において保持されている顔料インクを比較的容易に吸引用チューブ３３を介して、廃液タンク３７の廃液吸収材３７ａへ回収することができる。

次に、インクジェット式プリンタ本体１０の空吸引動作の手順について、図４から図５に従って説明する。

まず、図示しない制御部から空吸引動作を開始させるための信号が出力される。この信号が出力される場合として、例えば、ノズルの目詰まりや混入した気泡を除去するためにインクをノズルから強制的に吸引排出するクリーニング動作が終了した場合、記録実行中に使用していないノズルあるいは使用頻度の低いノズルにおいて、インクが増粘して吐出不良になることを防ぐため、記録中に定期的に全ノズルからキャップ部材へノズル部分のインクを排出するフラッシング（空吐出）動作が行われた場合、またはユーザがスイッチを押下した場合等がある。空吸引動作の手順について、図４に従って説明する。空吸引動作を開始させるための信号が出力されると、制御部において、記録ヘッド１６がキャッピング状態であるか否かが判断される（Ｓ１−１）。記録ヘッド１６がキャッピング状態にあるとき（Ｓ２−１においてＹＥＳ）は、キャッピング状態が解除され、キャップ部材１８が大気と連通した状態となる（Ｓ１−２）。一方、記録ヘッド１６がキャッピング状態でない場合は、既にキャップ部材１８が大気と連通しているためＳ２−２を行わない。キャップ部材１８が大気に連通した状態となると、キャップ部材１８内のインク溜りの排出動作が行われる（Ｓ１−３）。

次に、インク排出動作の手順について、図５に従って説明する。インク排出動作では、まず、第１工程が行われる。第１工程では、バルブ３４が閉弁される（Ｓ２−１）。次に吸引ポンプが稼動し、このとき、第２のバルブ２２は閉弁されているため、第２のバルブ２２より下流の吸引用チューブ３３内は高負圧状態となる（Ｓ２−２）。そして、吸引用チューブ３３内の圧力が所定の圧力よりも低い、すなわち負圧が所定値以上か否かが判断される（Ｓ２−３）。所定値以下のとき（Ｓ２−３においてＮＯ）は、吸引用チューブ３３内の負圧が所定値以上となるまで判断が繰り返される。吸引用チューブ３３内の負圧が所定値以上となったとき（Ｓ２−３においてＹＥＳ）は、第２工程が行われる。第２工程では、バルブ３４の電磁石への通電が停止され、バルブ３４が開状態となる。また、バルブ３４が開弁されてからの経過時間Ｔに、初期値０が設定される。このとき、バルブ３４より下流の吸引用チューブ３３内は既に高負圧の状態であるため、キャップ部材１８内のインク溜り１８、インク吸収体に保持されているインクが勢いよく吸引用チューブ３３内へ流入し、吸引ポンプが継続して稼動されていることから、吸引用チューブ３３内に流入したインクは廃液タンク３７へ排出される（Ｓ２−４）。

次に、バルブ３４が開弁されてからの経過時間Ｔが所定時間Ｔ２以上であるか否かが判断される（Ｓ２−５）。経過時間Ｔが所定時間Ｔ２未満のとき（Ｓ２−５においてＮＯ）は、経過時間Ｔが所定時間Ｔ２となるまでＳ２−５の判断が繰り返される。経過時間Ｔが所定時間Ｔ２となったとき（Ｓ２−５においてＹＥＳ）は、吸引ポンプの稼動が停止され（Ｓ２−６）、処理を終了する。

本実施形態のインクジェット式プリンタによれば、バルブ３４を閉弁して吸引ポンプ３６を稼動させることにより、インク排出動作の前に予め吸引用チューブ３３内に負圧を蓄積する負圧蓄積動作を行うようにした。このため、吸引ポンプ３６のみによりキャップ部材１８内のインク溜り、及びインク吸収体に保持されたインクを吸引する場合に比べ、短時間で大きな負圧を作用させることができる。そして、キャップ部材１８内のインクを吸引用チューブ３３内へ勢いよく流入させることができる。従って、キャップ部材１８内から確実にインクを排出することができる為、インク吸収体にインクが残留してインク吸収体の目詰まり発生を防ぐことができ、クリーニング時における不具合を防止することができる。

なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。

・上記実施形態では、吸引用チューブ３３内に負圧を蓄積するようにしたが、吸引用チューブに負圧を蓄積させるスペースを設けた負圧蓄積室を設けても良い。これによりバルブ３４を開弁した後に、キャップ部材１８内に作用する瞬間的な高負圧をより長く発生させることができ、より効果的に空吸引動作を行うことができる。

・上記実施形態では、インク排出動作の第１工程において、吸引用チューブ３３内の負圧を上げるために、吸引ポンプ３６を稼動させ吸引用チューブ３３内の圧力を検出するようにしたが（Ｓ２−３）、圧力検出手段を設けずに、吸引ポンプの駆動時間を計測して、予め設定された時間を経過した時点で負圧が所定値に達したことを判断しても良い。

・上記実施形態では、バルブ３４は電磁開閉弁からなるとしたが、これ以外の構造を有するバルブでもよい。例えば、駆動手段としての駆動モータの回転に連動する、可動部材としてのレバーにより弁体を上下動させて、弁体と弁座とを離間又は当接させることにより、バルブ３４を開閉させてもよい。

・上記実施形態では、主にクリーニング後またはフラッシング後においてキャップ部材１８内のインク吸収体３８の目詰まりを防止する空吸引方法について記載したが、インク吸収体３１に目詰まりが発生した時点で、ユーザの操作により上述の空吸引方法が用いられてもよい。尚、その場合は、空吸引を行う事前に記録ヘッドのフラッシングによりキャップ部材内を所定量のインクで満たしてから上述の空吸引を行うことが望ましい。これにより、キャップ部材１８内のインク吸収体３８に目詰まりが発生したとしても効果的に増粘したインクを廃液タンクに排出することができる。

・上記実施形態では、液体噴射装置をインクジェット式プリンタに使用したが、インク以外の液体を噴射する液体噴射装置に応用してもよい。例えば、液晶ディスプレイやＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の製造などに用いられる電極材や色材などの液体を噴射する液体噴射装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機物を噴射する液体噴射装置、精密ピペットとしての試料噴射装置であってもよい。

本実施形態のインクジェット式プリンタ本体の要部斜視図。 本実施形態のメンテナンス装置の模式図。 本実施形態のメンテナンス装置における空吸引動作を説明する図。 本実施形態の空吸引動作の手順を示すフローチャート図。 本実施形態のインク排出動作の手順を示すフローチャート図。

符号の説明

１０…液体噴射装置としてのインクジェット式プリンタ本体、１６…液体噴射ヘッドとしての記録ヘッド、１７ａ〜１７ｄ…液体貯留手段としてのインクカートリッジ、１８…封止手段としてのキャップ部材、２１…流路としての供給用チューブ、２４…液体吐出口としてのノズル、３３…流路としての吸引用チューブ、３４…第１のバルブ、３６…吸引手段としての吸引ポンプ、Ｐ…ターゲットとしての記録用紙。

Claims (8)

1. 液体を貯留する液体貯留手段と、前記液体貯留手段から供給された液体を複数の液体吐出口からターゲットに対して噴射する液体噴射ヘッドと、前記液体噴射ヘッドの液体吐出口側を封止する封止手段と、前記封止手段の下流に設けられると共に前記液体噴射ヘッドから封止手段内に排出された液体を吸引する吸引手段とを備えた液体噴射装置において、
   前記封止手段と前記吸引手段との間の流路に、該流路を開閉するバルブを備え、
   前記バルブの閉塞状態で前記吸引手段を駆動して前記流路に負圧を蓄積し、
   前記封止手段が大気に開放されている状態において前記蓄積された負圧を前記封止手段内に作用させて前記封止手段内を吸引することを特徴とする液体噴射装置。
2. 前記封止手段内の吸引は、前記液体噴射ヘッドの液体吐出口側を封止した状態で前記吸引手段を駆動させるクリーニング動作の後に実行されることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。
3. 前記封止手段内の吸引は、前記液体噴射ヘッドの液体吐出口から前記封止手段に液体が噴射されるフラッシング動作の後に実行されることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。
4. 前記封止手段内の吸引は、ユーザの操作に基づき実行されることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。
5. 前記流路に負圧蓄積室が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の液体噴射装置。
6. 前記バルブは電磁石を有する電磁開閉弁であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の液体噴射装置。
7. 液体を貯留する液体貯留手段と、前記液体貯留手段から供給された液体を複数の液体吐出口からターゲットに対して噴射する液体噴射ヘッドと、前記液体噴射ヘッドの液体吐出口側を封止する封止手段と、前記封止手段の下流に設けられると共に前記液体噴射ヘッドから封止手段内に排出された液体を吸引する吸引手段と、前記封止手段と前記吸引手段との間の流路に設けられた、該流路を開閉するバルブとを備えた液体噴射装置におけるクリーニング方法であって、
   前記バルブを閉弁させて、前記吸引手段の駆動により前記流路内の圧力を所定の圧力以下に低減させる負圧蓄積工程と、
   前記封止手段が大気に開放されている状態において前記バルブを開弁し、前記負圧蓄積工程により形成された負圧を前記封止手段内に作用させる工程と、を行うことを特徴とする液体噴射装置におけるクリーニング方法。
8. 前記負圧蓄積工程は、前記流路内の空気を前記吸引手段により吸引することにより行われることを特徴とする請求項７に記載の液体噴射装置におけるクリーニング方法。
   

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