JP2006168109A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 インクジェット記録ヘッドを保護するためのキャップ内の湿度の確保。
【解決手段】 キャップ内に常に一定量のインクを蓄えてキャップ内の湿度を保持するために、キャップ内のインクを排出する排インク出口をキャップの底面から所定の高さの位置に配置した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、インクジェット記録装置に関するものであり、詳細には記録ヘッドのキャップ機構に関する。

従来のインクジェット方式による画像形成装置においては、給紙部から給紙した被記録媒体であるシート材に対し、画像形成部においてシート材の搬送方向と交叉する方向にインクを吐出する記録ヘッドを移動走査させてシート材上にインクを吐出させることで画像を形成し、排出部へ画像形成されたシート材を排出していた。この種の画像形成装置においては、非印字時の乾燥による記録ヘッドのノズルでのインク凝固や、空気（気泡）やゴミやホコリの侵入によるノズルの目詰まりが起こると、そのノズルにおいてインクの不吐出が起こり、これにより画像の乱れが発生してしまうという問題があった。したがって印字動作を行わない待機中にインクを吐出するためのノズル面をキャップで被覆ことにより、ノズル面を乾燥やホコリなどから保護する構成が一般に用いられてきた。さらにノズル面の乾燥を防止するためにキャップ内部に吸収体を配し、その吸収体にインクを保持することでキャップにより被覆された内部の湿度を保つことが行われている。

また、実際にノズルでインクが凝固したり、ノズルに空気（気泡）やゴミやホコリが侵入しノズルの目詰まりが起こってしまった場合には、それらを強制的に排除する所謂回復動作が行われる。従来のインクジェット方式による画像形成装置においては、ノズル面に当接被覆しているキャップ内部を減圧することによりノズル内部の凝固したインク、空気（気泡）、ゴミやホコリ等を強制的に排出する方法が取られてきた。このときノズルからは凝固したインク、空気（気泡）、ゴミやホコリとともにインクそのものも排出されるが、このインクがノズル面を汚すことに起因する画像不良（インクの吐出方向の異常、用紙への付着（転写）による印字物の汚れ）を防止するために、回復動作時にノズルから排出されるインクを素早くノズル面から除去し、ノズル面に残るインク量を減らさなければならない。そこで従来のインクジェット方式による画像形成装置においては吸収体をノズル面に近接させた状態でキャップ内部を減圧することで、ノズルから排出されるインクを吸収体で吸い取ることでノズル面に残るインク量を減らす構成が取られている。

ところで、従来のインクジェット記録ヘッドを用いたプリンタにおいては、Ａ４サイズ一枚のシート材に画像を形成するにあたり記録ヘッドを数回往復移動させて画像形成を形成するので、その印字速度は一般に毎分２〜数枚程度であった。しかしながら、近年、印字速度の高速化が求められており、その要求を満たすために、シート材の搬送方向に交差する方向の記録媒体の全幅にわたってインクを吐出するためのノズルを配列することで記録速度を毎分数十枚程度まで向上させた、いわゆるフルラインタイプのインクジェット記録ヘッドを備えた画像形成装置が発明されている。上記構成のフルラインタイプの記録ヘッドにおいては、被記録媒体の全幅にわたってノズルを配置するため、ノズルの数が多くなりしたがって記録ヘッドの長さが従来の記録ヘッドに比べ長大となる。したがって、記録ヘッドの長手方向全域に渡ってキャップによる密閉を確実に保ちながらキャップで被覆されたノズル面とキャップで形成された内部空間の減圧を行うことが困難となる。同時に記録ヘッドの長手方向全域に渡って吸収体とノズル面との距離を効果的な距離に一定に保つことが困難となる。
特開２００４−２２３７３３号公報

本発明は、上述の如き事情に鑑みてなされたものであり、インクジェット記録ヘッドによる画像形成装置において、記録ヘッドを良好な状態に維持するためのキャップ機構を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を満足するため、本発明に係わるインクジェット記録装置は、インクを吐出する複数のノズルを所定方向に複数配列し、該ノズルからインクを吐出して被記録媒体に画像形成を行うことのできる記録ヘッドと、前記記録ヘッドに対して離接可能であって、前記記録ヘッドの前記インクを吐出するための複数のノズルを所定方向に複数配列したノズル面を覆うことのできるキャップと、前記キャップ内部に設けられたインクを吸収する吸収体と、前記キャップ内部に設けられ前記ノズル面の前記ノズルが配列された位置に所定の距離をもって対向するように配置されたインクガイドと、を有するインクジェット記録装置において、前記吸収体と前記インクガイドとを互いに接触させて配置したことを特徴とする。また前記インクガイドは、上下に移動可能であることを特徴とする。さらに前記記録ヘッドは、複数のノズルからインクを吐出して被記録媒体の幅方向の画像形成を略同時に行うことのできるフルラインタイプの長尺記録ヘッドであることを特徴とする。

これにより、キャップが記録ヘッドのノズル面と当接し被覆しているときは、記録ヘッドのノズル面とインクガイドは、常に一定間隔の距離に保たれることになる。したがって記録ヘッドのノズル面に配列したノズルからのインクの強制吐出による回復動作を行った場合に強制的にノズルから押し出されたインクは、インクガイドに接したとき、毛管力と重力によりインクガイドを伝ってキャップ内に引き落とされる。キャップ内に配置した吸収体は、インクガイドを伝ってキャップ内に引き落とされたインクを吸収・保持するため、これによりキャップ内の湿度が保たれるため、ノズルにおけるインクの乾燥・固着を防止することが出来る。また、インクガイドと吸収体48は、互いに接触するように配置されているので、吸収体の毛管力の働きにより、インクガイド上のインクは速やかに吸収体に吸収されることになる。したがって、インクガイドが吸収体によりクリーニングされ、インクガイド上に残ったインク滴が、再びノズル面へと逆戻りすることを防ぐことが出来る。

上記説明した如く、本発明に係わるインクジェット記録装置においては、キャップ内にインクガイドとインク吸収体を互いに接触させて配置したので、キャップ内の湿度を保つとともに、インクガイドの記録ヘッドのノズル面に附着しているインク量を減らす働きを効果的に発揮させるという効果が得られる。

以下、本発明に係わる画像形成装置の実施形態の構成および動作を、図面にもとづいて説明する。図１は本発明の第一の実施形態であるフルライン型プリンタの正面から見た全体概略構成図である。図２、図３は記録ヘッドユニットとキャップ部、および記録ヘッドのノズル面のクリーニング機構を斜めから見た概略構成図である。図４、図５、および図６は記録ヘッドのノズル面のクリーニングのための構成および動作を示すための側面から見た概略構成図である。図７、図８はキャップ部の断面図である。図９はキャップ部の拡大説明図である。図10、図11はキャップ部の斜視図（拡大図）である。

図１において、プリンタＳ内にある給紙カセット１に収容された被記録媒体のシート材である記録紙Ｐは、最上紙からピックアップローラ２により繰り出され分離パッド３の働きによって１枚ずつ分離給送される。給紙カセット１から給紙された記録紙Ｐは搬送ローラ対４によって回転停止しているレジストローラ対５へ搬送される。また、プリンタＳの側方には手差しトレイ６が備えられており、ピックアップローラ２Ｂにより繰り出され分離パッド３Ｂによって１枚ずつ分離給送され、レジストローラ対５へ搬送される。

レジストローラ対５へ搬送された記録紙Ｐは、ベルト搬送部７へ向かって所定のタイミングで送り出され、搬送ベルト８に吸着ローラ９の直前で静電吸着される。搬送ベルト８は下流側搬送ローラである駆動ローラ10、上流側搬送ローラである搬送ローラ11、及び圧力ローラ12によって巻架されている。駆動ローラ10には図示しない駆動源より駆動力が伝達され、これにより搬送ベルト８が回転される。このとき、搬送ベルト８の表面は帯電器13によって電位を与えられている。搬送ベルト８に載置された記録紙Ｐが、接地された吸着ローラ９に達すると、記録紙Ｐと搬送ベルト８とがより密着した状態に静電吸着力によって維持されるため、記録紙Ｐは搬送ベルト８に密着して搬送ベルト８とともに移動する。

搬送ローラ11の記録紙搬送方向における下流側には、画像情報に基づいて画像を形成するための記録ヘッドユニット14が設けられている。記録ヘッドユニット14内にはインクの吐出により画像形成を行う記録ヘッド15が、記録紙Ｐの搬送方向上流側から15Ｋ（黒），15Ｃ（シアン），15Ｍ（マゼンタ），15Ｙ（イエロー）の順に所定の間隔で配置され、ヘッドホルダ16に取り付けられている。この記録ヘッド15はヒータ等の電気熱エネルギー変換体を有してインクに熱を与えることが可能となっており、この熱によってインクを膜沸騰させ、この膜沸騰による気泡の成長または収縮によって生じる圧力変化によって記録ヘッド15のノズル面46上に配列されたノズル47からインクを吐出し、記録紙Ｐ上に画像を形成する。記録紙Ｐは、ベルト搬送部7を通過する際、記録ヘッドユニット14内に配置された各色の記録ヘッド15Ｋ（黒），15Ｃ（シアン），15Ｍ（マゼンタ），15Ｙ（イエロー）により画像が記録される。なお、各記録ヘッド15は記録紙Ｐの搬送方向と直交する方向の全幅に複数のノズル47が配列されたフルラインタイプのインクジェット記録ヘッド15が用いられている。また、インクの吐出の方式としては、ピエゾ素子を用いてインク液室の容積変化によりインクの吐出を行う方式、等もあり、それら他の方式の記録ヘッドを用いても良い。

各記録ヘッド15はヘッドホルダ16に固定されており、ヘッドホルダ16はモータ17とヘッド上下ガイド18により上下に移動される。また、記録ヘッドユニット14内のヘッド上下ガイド18近傍に設けられたセンサ19によりヘッドホルダ16の上下動の移動距離が規定される。

また、各記録ヘッド15は画像形成のためのインクの吐出を行っていないときは、インクの乾燥によるノズル47でのインクの凝固やノズル面46へのゴミやホコリ等の付着を防止するためにキャップ20により保護されている。すなわち、画像形成を行っていないときは、キャップ20Ｋ（黒），20Ｃ（シアン），20Ｍ（マゼンタ），20Ｙ（イエロー）は図２の状態のように各色の記録ヘッド15Ｋ（黒），15Ｃ（シアン），15Ｍ（マゼンタ），15Ｙ（イエロー）のノズル面46Ｋ（黒），46Ｃ（シアン），46Ｍ（マゼンタ），46Ｙ（イエロー）をそれぞれ保護するキャッピング位置に保持されている。画像形成を行う場合にはヘッドホルダ16をモータ17、ヘッド上下ガイド18、センサ19により所定量移動させるとともに、図示しない駆動源によりキャップ20Ｋ（黒），20Ｃ（シアン），20Ｍ（マゼンタ），20Ｙ（イエロー）を図３の状態のように各記録ヘッド15から記録紙Ｐへのインクの吐出を妨げない退避位置に移動させ、再びヘッドホルダ16をモータ17、ヘッド上下ガイド18、センサ19により各記録ヘッド15のノズル面46と搬送ベルト8上の記録紙Ｐとの距離（紙間）が規定の値になるまで移動させてから各色のインクを吐出させて記録紙Ｐに画像形成を行う。

搬送ベルト8に密着して搬送ベルト8とともに記録紙Ｐが記録ヘッドユニット14の下を移動するのと同期して記録ヘッド15によるインクの吐出が記録ヘッド15に設けられたノズル47から行われ、記録紙Ｐ上に画像が形成される。

記録ヘッドユニット14において画像が形成された後の記録紙Ｐは、分離ガイド21により搬送ベルトから分離され、排紙反転ローラ22と拍車23のニップ部に導かれる。一方、インクの吐出が終わった記録ヘッド15およびヘッドホルダ16、キャップ20は記録ヘッド15のノズル面46をキャップ20により保護する初期の位置へと戻される。

ここで、画像形成後の記録紙Ｐは、排紙反転ローラ22と拍車23に挟持搬送されるが、記録紙の片面にのみ画像を形成する片面印字モードか、記録紙の表裏両面に画像を形成する両面印字モードかにより、前者の場合はそのまま排紙部24に排出され、後者の場合は再給紙部25に送られて再び機内に戻されて裏面に画像が形成された後、排紙部24に送られ機外に排出される。

片面印字モードの場合、画像形成後の記録紙Ｐは、排紙反転ローラ22と拍車23から排紙パス26を通り、排紙ローラ27とそれと対向した拍車28により挟持搬送され、排紙トレイ29に排出される。

一方、両面印字モードの場合、排紙ローラ27と拍車28の搬送方向下流側に設けたセンサ30とによりタイミングを制御して記録紙Ｐ後端が排紙ローラ27と拍車28のニップを抜ける直前に排紙ローラ27と拍車28を反転させることで記録紙Ｐは排紙パス26を通り、排紙反転ローラ22と拍車31によりスイッチバックパス32に導かれる。スイッチバックパス32上を進んだ記録紙Ｐは再給紙パス33へと送られる。記録紙Ｐは再給紙ローラ34a，34bにより再びレジストローラ対5に送られ、表面と同様にして裏面に画像形成を行う。裏面の画像形成がなされた記録紙Ｐは片面印字モード時と同様に排紙パス26に導かれ、排紙ローラ27とそれと対向した拍車28により挟持搬送され、排紙トレイ29に排出される。

次に図２、図４、図５、および図６を用いて記録ヘッド15のノズル面46のクリーニングのためのワイピング動作について説明する。

記録ヘッド15のノズル面46のクリーニングするためのクリーニング機構35は、図２で示すようにノズル面46に当接してノズル面46表面に残るインク滴等を吸収するための多孔質吸収体からなる吸収体36と、ノズル面46表面に残るインク滴等を除去するための記録ヘッド15のノズル面46全幅をワイプできる幅を持った弾性体からなる全面ワイパー37および記録ヘッド15のノズル面46にあるノズル47が配列された領域部をワイプできる幅を持ったノズルワイパー38と、吸収体36と全面ワイパー37およびノズルワイパー38とを一体的に支持する支持部材39とから構成される。支持部材39は図示せぬ駆動源からの駆動によりレール40の上を移動し、記録ヘッド15下部を往復移動できるようになっている。

インクの吐出による記録紙Ｐへの画像形成後や、ノズル47の目詰まり解消のためのインクの強制吐出による回復動作後、等にプリンタＳ内にある不図示のコントローラから記録ヘッド15のノズル面46のクリーニングのためのワイプ動作実行の司令が送られると、図４で示すように、キャップ20が記録ヘッド15のノズル面46に当接して、ノズル面46がキャップ20により被覆された状態にある位置からヘッドホルダ16がモータ17とヘッド上下ガイド18により上昇し、図５で示すような記録ヘッド15がキャップ20から離れた状態になる。このときノズル面46の高さ位置は全面ワイパー37およびノズルワイパー38の先端位置よりも高い位置に保たれている。さらに支持部材39が図示せぬ駆動源からの駆動により記録ヘッド15下部を初期位置である記録ヘッド15の一端側のＡ端からワイプ開始位置である他端側のＢ端に移動する。

次にヘッドホルダ16がモータ17とヘッド上下ガイド18により図６で示すような、吸収体36と全面ワイパー37およびノズルワイパー38がノズル面46に当接するような位置まで下降し、支持部材39をワイプ開始位置であるＢ端から初期位置であるＡ端に向けて矢印で示すように移動させる。このとき吸収体36がノズル面46と当接しノズル面46表面に付着しているインク滴等を吸収するとともに、全面ワイパー37およびノズルワイパー38がノズル面46と当接して撓み、ノズル面46表面に残る吸収体36により吸収しきれなかったインク滴等を掻きとって除去することにより、記録ヘッド15のノズル面46のクリーニングが行われる。支持部材39が初期位置であるＡ端まで進んで記録ヘッド15のノズル面46のワイプが終わると、ヘッドホルダ16をモータ17とヘッド上下ガイド18により降下させて再び図２で示すようなキャップ20により記録ヘッド15を保護した状態へと戻し、一連のワイプ動作を完了する。

次に図７、図８、図９、図10および図11を用いてキャップ部41の構成について説明する。

図７示すように、キャップ20の内側にはインクガイド42がインクガイドホルダ43により支持されている。また、多孔質吸収体からなるインク吸収体48が配置されている。

インクガイド42は記録ヘッド15のノズル面46のノズル47が配列された位置に対向するように配置されている。またインクガイドホルダ43はバネ44により上下に移動可能にキャップ20内に保持されている。したがって、図８で示すようにキャップ20が記録ヘッド15のノズル面46と当接し被覆しているとき（キャッピング時）は、インクガイドホルダ43の先端部がノズル面46と当接することにより、ノズル面46とインクガイド42は、図９で示すように常に一定間隔Ｌの距離に保たれている。ノズル47内に凝固したインクやノズル47内に溜まった気泡によりノズル47の目詰まり等による画像不良等を解消するためにインクの強制吐出による回復動作の実行指令がプリンタＳ内にある不図示のコントローラから送られると、不図示のポンプによりインクが強制的に記録ヘッド15のノズル面46にある各ノズル47から押し出され、このときノズル47内に凝固したインクやノズル47内に溜まった気泡もインクとともにノズル47外へ押し流される。各ノズル47から押し出されたインクはインクガイド42に接したとき、毛管力と重力によりインクガイド42を伝ってキャップ20内に引き落とされる。

キャップ20内に配置したインク吸収体48は、インクガイド42を伝ってキャップ20内に引き落とされたインクを吸収・保持するため、これによりキャップ20内の湿度が保たれるため、ノズル47におけるインクの乾燥・固着を防止することが出来る。

インクガイド42とインク吸収体48は、図10で示すように、記録ヘッド15をキャップ20で保護した状態、すなわちインクガイド42がノズル面との当接により一番低い位置にある状態のときも、さらに図11で示すように、キャップ20が記録ヘッド15から離間している状態、すなわちインクガイド42がバネ44の付勢により一番高い位置にある状態、のいかなる状態においても互いに接触するように配置されているので、インク吸収体48の毛管力の働きにより、インクガイド42上のインクは速やかにインク吸収体48に吸収されることになる。したがって、インクガイド42がインク吸収体に48によりクリーニングされ、インクガイド42上に残ったインク滴が、再びノズル面46へと逆戻りすることを防ぐことが出来る。

キャップ20内、およびインク吸収体48に溜まったインクはキャップ20底面に設けたインク排出口45から不図示のポンプによって不図示の廃インクタンクへと導かれて排出される。

本発明の第一実施形態であるフルライン型インクジェットプリンタの全体概略構成を示す正面図である。 本発明の第一実施形態であるフルライン型インクジェットプリンタのヘッドユニットとキャップ部、および記録ヘッドのノズル面のクリーニング機構を斜めから見た概略構成図である。 本発明の第一実施形態であるフルライン型インクジェットプリンタのヘッドユニットとキャップ部、および記録ヘッドのノズル面のクリーニング機構を斜めから見た概略構成図である。 本発明の第一実施形態であるフルライン型インクジェットプリンタの記録ヘッドクリーニング部の構成および動作の説明のための側面から見た概略構成図である。 本発明の第一実施形態であるフルライン型インクジェットプリンタの記録ヘッドクリーニング部の構成および動作の説明のための側面から見た概略構成図である。 本発明の第一実施形態であるフルライン型インクジェットプリンタの記録ヘッドクリーニング部の構成および動作の説明のための側面から見た概略拡大図である。 本発明の第一実施形態であるフルライン型インクジェットプリンタの記録ヘッドとキャップ部を側面から見た概略構成図である。 本発明の第一実施形態であるフルライン型インクジェットプリンタの記録ヘッドとキャップ部を側面から見た概略構成図である。 本発明の第一実施形態であるフルライン型インクジェットプリンタの記録ヘッドとキャップ部を側面から見た概略拡大図である。 本発明の第一実施形態であるフルライン型インクジェットプリンタの記録ヘッドとキャップ部を斜めから見た概略構成図である。 本発明の第ニ実施形態であるフルライン型インクジェットプリンタの記録ヘッドとキャップ部を斜めから見た概略構成図である。

符号の説明

Ｓ プリンタ
Ｐ 記録紙
1 給紙カセット
2，2B ピックアップローラ
3，3B 分離パッド
4 搬送ローラ対
5 レジストローラ対
6 手差しトレイ
7 ベルト搬送部
8 搬送ベルト
9 吸着ローラ
10 駆動ローラ
11 搬送ローラ
12 圧力ローラ
13 帯電器
14 記録ヘッドユニット
15 記録ヘッド
16 ヘッドホルダ
17 モータ
18 ヘッド上下ガイド
19 センサ
20 キャップ
21 分離ガイド
22 排紙反転ローラ
23 拍車
24 排紙部
25 再給紙部
26 排紙パス
27 排紙ローラ
28 拍車
29 排紙トレイ
30 センサ
31 拍車
32 スイッチバックパス
33 再給紙パス
34a,34b 再給紙ローラ
35 クリーニング機構
36 吸収体
37 全面ワイパー
38 ノズルワイパー
39 支持部材
40 レール
41 キャップ部
42 インクガイド
43 インクガイドホルダ
44 バネ
45 インク排出口
46 ノズル面
47 ノズル
48 インク吸収体

Claims (3)

1. インクを吐出する複数のノズルを所定方向に複数配列し、該ノズルからインクを吐出して被記録媒体に画像形成を行うことのできる記録ヘッドと、前記記録ヘッドに対して離接可能であって、前記記録ヘッドの前記インクを吐出するための複数のノズルを所定方向に複数配列したノズル面を覆うことのできるキャップと、
   前記キャップ内部に設けられたインクを吸収する吸収体と、
   前記キャップ内部に設けられ前記ノズル面の前記ノズルが配列された位置に所定の距離をもって対向するように配置されたインクガイドと、
   を有するインクジェット記録装置において、
   前記吸収体と前記インクガイドとを互いに接触させて配置したことを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記インクガイドは、上下に移動可能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. 前記記録ヘッドは、複数のノズルからインクを吐出して被記録媒体の幅方向の画像形成を略同時に行うことのできるフルラインタイプの長尺記録ヘッドであることを特徴とする請求項１ないし請求項２に記載のインクジェット記録装置。

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