JP2006212870A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 インクジェットプリントヘッドの吐出口及びその周辺に損傷を与えることなく、付着したインクミストによる汚染を完全に解消し、更にインクジェットプリントヘッドの吐出口及びその周辺が固着した場合においても、インクジェットプリントヘッドによる安定した記録を維持できるインクジェット記録装置を提供する。
【解決手段】 インクジェットプリントヘッド表面を非接触で移動しながらクリーニングを行うクリーニング機構と、クリーニングを行う際に使用したインクをインクジェットプリントヘッドの吐出口以外の場所まで移動させた後、吸引を行う制御機構を有することを特徴とするインクジェット記録装置。
【選択図】 図２

Description

本発明は、記録用のインク等の液体を、微細ノズルから小滴として吐出させるインクジェットプリントヘッドを有し、該インクジェットプリントヘッドを用いて小滴を記録媒体上に付着させて記録を行うインクジェット記録装置に関する。

インクジェット記録装置に搭載されるインクジェットプリントヘッドの多くは、記録用インク液滴を吐出させるための吐出口、該吐出口に記録用インクを供給する為のインク流路、該インク流路内の吐出口付近に設けられるエネルギー作用部と、該作用部にある液体に作用される液滴形成用エネルギーを発生させるためのエネルギー発生手段を備えている。

このエネルギー発生手段の代表的な方法としては、電気熱変換素子をインク滴の吐出に利用した方法がある。これは電気熱変換素子に記録信号となる電気パルスを与えることにより、電気熱変換素子近傍のインク液を瞬時にして沸騰させ、その時のインク滴の相変化により生じる、急激な気泡の成長によってインク滴を吐出口より高速に吐出させる方法である。この方法の利点は、構造が単純であること、インク滴を吐出させるためのノズルの集積化が容易であることなど、実用上有利な点が多いことが特徴である。

ところで、現状のインクジェット記録方式では、インク滴の吐出の際、主たるインク滴に付随して微小なインク粒が必ず生じてしまう。これはインクミストと呼ばれるが、このインクミストは、吐出口形成面上の吐出口の周辺に付着し、それが各々合体して成するとインクの液溜りが形成される。吐出口の開口縁部の一部に、このようなインクミストによるインク溜りが形成された状態で、吐出口から吐出するインク滴と吐出口開口縁部のインク溜りとが接触すると、それらは互いに表面張力によって引き寄せられ、その結果吐出口から吐出されるインク滴の吐出軌道が、正常な軌道から外れてしまうことがある。

また、この吐出口周辺に溜ったインク滴を放置した場合、そこから溶媒が蒸発してインク滴の粘度が高くなる。この増粘したインク滴が吐出口内に逆流した場合、この増粘インク滴によって吐出口が塞がれたり、吐出口の実効径が狭くなったりして、吐出不能や吐出不良が起きる場合がある。

そこで、従来は、上述したようなインク滴の吐出の際に発生するインクミストによる問題を解決するために、インクジェットプリントヘッドの吐出口面にゴム製ブレードを定期的に当接させ、このインクミストの付着・蓄積によって生じた付着インク滴をかき落としてしまう方法等が採用されてきた。

しかしながら、インクジェットプリントヘッドの吐出口面へ付着したインク滴の除去のためにゴム製ブレードを用いる場合には、このゴム製ブレードによりインクジェットプリントヘッドの吐出口面を損傷したりする恐れや、吐出口周辺に記録インク滴が残存してしまった場合等にはインクジェットプリントヘッドの各ノズルからの記録インク滴の吐出の方向を乱してしまうという問題が発生する場合があった。

そのため、インクジェットプリントヘッドの吐出口面にブレード等を接触せずインクジェットプリントヘッド表面をクリーニングする方法として、インクを供給側から溢れ出させインクジェットプリントヘッド表面に付着したインクをクリーニングする方法が提示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平６−３２８７２３号公報

上述したように、インクジェットプリントヘッドの吐出口面にブレード等を接触せずインクジェットプリントヘッド表面をクリーニングする方法として、インクを供給側から溢れ出させインクジェットプリントヘッド表面に付着したインクをクリーニングする方法が提示されているが、この中では溢れ出させたインクを取り除く手段としてエアーブローが用いられている。

しかしながら、この方法ではエアーを用いている為、インクジェットプリントヘッド表面に溢れ出したインク滴の除去を完全に行うことができない可能性があり、吐出口付近に微小なインク滴を残存させてしまい、インク滴の吐出方向性を悪化させてしまう懸念がある。

また、エアーに含まれるゴミがインクジェットプリントヘッド表面に付着したり、エアーにより吐出口のインクメニスカスを破壊してしまう問題もある。

さらに、インクジェットプリントヘッドの吐出口及びその周辺に付着したインクミストが固着した場合、上述した方法では正常にインク滴を吐出させる状態まで復帰できない場合がある。

本発明の目的は、上述した問題を解決する為にインクジェットプリントヘッドの吐出口及びその周辺に損傷を与えることなく、付着したインクミストによる汚染を完全に解消し、更にインクジェットプリントヘッドの吐出口及びその周辺が固着した場合においても、インクジェットプリントヘッドによる安定した記録を維持できるインクジェット記録装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明のインクジェット記録装置はインク供給側からの加圧によりインクジェットプリントヘッド表面にインクを溢れださせるための加圧機構により溢れだしたインクを利用して、インクジェットプリントヘッド表面を非接触で移動しながらクリーニングを行うクリーニング機構と、クリーニングを行う際に使用したインクを、インクジェットプリントヘッドの吐出口以外の場所まで移動させた後吸引を行う制御機構と、インクジェットプリントヘッドを加熱してクリーニングを行う制御機構を有する。

また、ある所定時間を基準にインクジェットプリントヘッド吐出口面とクリーニングブレードを当接させて、クリーニングを行う機構、及び制御機構を有する。

すなわち、本発明の技術内容は以下の構成を備えることにより前記課題を解決できた。

（１）インク液滴を微細ノズルから小滴として吐出させ、この小滴を記録媒体上に付着させて記録を行うインクジェット記録装置で、インク供給側からの加圧によりインクジェットプリントヘッド表面にインクを溢れださせるための加圧機構と、その溢れだしたインクを利用してクリーニングを行うインクジェット記録装置において、インクジェットプリントヘッド表面を非接触で移動しながらクリーニングを行うクリーニング機構と、クリーニングを行う際に使用したインクをインクジェットプリントヘッドの吐出口以外の場所まで移動させた後、吸引を行う制御機構を有することを特徴とするインクジェット記録装置。

本発明は、上述した機構を用いることで、インクジェットプリントヘッドの吐出口及びその周辺に損傷を与えることなく、付着したインクミストによる汚染を完全に解消し、更にインクジェットプリントヘッドの吐出口及びその周辺が固着した場合においても、インクジェットプリントヘッドによる安定した記録を維持できる効果がある。

次に、本発明を実施するための最良の形態による基本的な構成を示す。

図２は本発明の第１の実施例のインクジェット記録装置の概要を示す斜視図である。

プラテンローラ２３は、紙送りモータ２５により駆動され、紙等の被記録材（不図示）を搬送し、記録面を形成・保持する。連続紙またはカット紙形態の被記録材は、インクジェットプリントヘッド１とプラテンローラ２３との間をピンチローラ（不図示）によりプラテンローラ２３に押し当てられながら搬送される。

インクジェットプリントヘッド１はキャリッジ２１の上に搭載されており、２本のガイドレール２４ａおよび２４ｂに沿って図中ＳＡ，ＳＢ方向にシリアルスキャン駆動され、その過程で被記録材に対する記録が行われる。このキャリッジ２１は、プーリ２８ａと２８ｂとの間に設けられたベルト２９およびプーリ２８ａを介してキャリッジモータ２６の軸２７に接続され、キャリッジモータ２６の回転に応じてＳＡ，ＳＢ方向の駆動が行われる。

インクジェットプリントヘッド１は、例えばイエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｂ）の４色に対応して４つの記録ユニットを有する。それらＹ、Ｍ、ＣおよびＢの記録を行う記録ユニットには、それぞれ、途中に加圧機構として１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃおよび１８Ｂを配設した供給管（パイプ）２０ａＹ、２０ａＭ、２０ａＣおよび２０ａＢを介して、インクタンク１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃおよび１９Ｂからインクが供給される。

また、それらユニットを、それぞれギアポンプを途中に有さないパイプを介しても対応したインクタンクに接続する。なお、これらパイプは、図２においては、簡略化のためにイエローのインク供給を行うパイプ２０ｂＹのみが図示されている。インクジェットプリントヘッド１のホーム位置ＨＰにおいてインクジェットプリントヘッド１の吐出部と対向しｆ方向に移動してインクジェットプリントヘッド１に接合可能なキャッピング手段２２が設けられている。

図２の加圧機構１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｂとしては、ギアポンプ、シリンジポンプ、ピエゾ素子を使用したピエゾポンプなどが用いられる。

図３は図２のインクジェット記録装置の構成をさらに詳細に説明するための概略図である。インクジェットプリントヘッド１のノズル内のインクをインクジェットプリントヘッド１の吐出口面１１に溢れ出させるヘッド表面クリーニング機構１７として、インク供給パイプ２０ａの配管経路途中にインクを加圧する加圧機構１８が設けられている。

そして本実施例においては、インクジェットプリントヘッド１の吐出口面１１に付着・蓄積した付着インク滴をより確実に吐出口面１１から除去し、インクジェットプリントヘッド１の各ノズルからの記録インク滴の吐出をより確実にするために、インクジェットプリントヘッド１による記録動作開始前にヘッド表面クリーニング動作を行い、さらにインクジェットプリントヘッド１による記録動作を行っている際、ある所定時間もしくは吐出総数に達した場合にもヘッド表面クリーニング動作を行うように制御部３０で制御している。

そして、インクジェットプリントヘッド１のヘッド表面クリーニング方法は、ヘッド表面クリーニング手段として加圧機構１８を制御部３０からの信号により駆動し、インク供給パイプ２０ａ中のインクを加圧力Ｐで加圧することにより、インクジェットプリントヘッド１の各ノズルからインクを押し出し、吐出口面１１上にあふれ出たインクがインクジェットプリントヘッド１の吐出口面１１上を流れ落ち出すインク量ＱＴより多いインク量Ｑ１のインクを溢れ出させて、吐出口面１１に付着・蓄積した付着インクミストをこの溢れ出させたインクに取り込んでしまった後、制御部３０からの信号により、ノズル形状をしたクリーニングブレード３４を搬送部３２を用いてスキャンさせることで、インクジェットプリントヘッド１の吐出口面１１上に付着・蓄積した付着インクミストを、インクジェットプリントヘッド１による記録動作開始前に、完全に除去することができるようにしている。

図１（ａ）は、クリーニング機構を更に詳細に説明するための模式図である。

インクジェットプリントヘッド１の吐出口面１１は、耐インク性及び耐擦過性に優れた撥水剤を用いて撥水処理が施されている。そして加圧機構１８より押し出し、インクジェットプリントヘッド１の各ノズルから吐出面に溢れだしたインク滴５０の表面張力を利用して、クリーニングブレード３４でインク滴５０をＳｖ５３の方向に移動させ、吐出口面１１に付着したインクミスト５１をインク滴５０と一体化させ取り込んでいく。

尚、インク滴を効率良く移動させるために、クリーニングブレード３４の先端は図１（ｂ）で示すように斜断円筒形状となり、更にその断面部は親水処理が施されている。このようにしてクリーニングブレード３４で移動しながら回収されたインク滴及びインクミストは、図１（ｃ）で示すようにインクジェットプリントヘッド１の非吐出口面１０の場所まで移動され、クリーニングブレード３４により吸引され回収される。非吐出口面１０までインク滴５０を移動させてから回収を行う理由は、クリーニングブレード３４が吐出口面１１とクリアランスＬ５２の間隔で非接触であることから、図１（ａ）のインク滴５０を回収した場合、図１（ｃ）のように最後の１滴が吐出口面１１に残るのを防ぐためである。

本発明を実施するにあたり、インクジェットプリントヘッド１の吐出口面１１のクリーニング状態を決定するファクターとして、図１に記したクリーニングブレード３４の移動方向Ｓｖ５３のスキャン速度ｖ〔ｍｍ／ｓｅｃ〕と、吐出口面１１とクリーニングブレード３４とのクリアランスＬ５２ ｌ〔ｍｍ〕の２点が挙げられる。本実施例では吐出口面１１とクリーニングブレード３４とのクリアランスＬ５２を１〔ｍｍ〕で固定し、スキャン速度１〜１５〔ｍｍ／ｓｅｃ〕の範囲で良好なクリーニング状態が得られた。

尚、上記条件は本実施例上での条件であり、撥水剤の材質や撥水特性、インクの表面張力等が違った場合では、上記条件に当てはまらなくなることは言うまでもない。

図４は、本発明の第２の実施例のインクジェット記録装置の構成を詳細に説明するための概略図である。

インクジェットプリントヘッド１のノズル内のインクをインクジェットプリントヘッド１の吐出口面１１に溢れ出させるヘッド表面クリーニング機構１７として、インク供給パイプ２０ａの配管経路途中にインクを加圧する加圧機構１８が設けられている。

そして本実施例においては、インクジェットプリントヘッド１の吐出口面１１に付着・蓄積した付着インク滴をより確実に吐出口面１１から除去し、インクジェットプリントヘッド１の各ノズルからの記録インク滴の吐出をより確実にするために、インクジェットプリントヘッド１による記録動作開始前にヘッド表面クリーニング動作を行い、さらにインクジェットプリントヘッド１による記録動作を行っている際、ある所定時間もしくは吐出総数に達した場合にもヘッド表面クリーニング動作を行うように制御部３０で制御している。

更に、環境温度の低下によりインク粘度が低下した場合や、付着したインクミストが蒸発し固着しはじめた場合にも対応できるようにするため、発泡しない程度のエネルギーを電気熱変換素子に与え、溢れ出たインク滴を加熱する制御を制御部３０で行う。

本実施例のインクジェットプリントヘッド１のヘッド表面クリーニング方法は、ヘッド表面クリーニング手段として加圧機構１８を制御部３０からの信号により駆動し、インク供給パイプ２０ａ中のインクを加圧力Ｐで加圧することにより、インクジェットプリントヘッド１の各ノズルからインクを押し出し、吐出口面１１上にあふれ出たインクがインクジェットプリントヘッド１の吐出口面１１上を流れ落ち出すインク量ＱＴより多いインク量Ｑ１のインクを溢れ出させて、吐出口面１１に付着・蓄積した付着インクミストをこの溢れ出させたインクに取り込んでしまった後、この溢れ出したインクの表面張力を高くするため、制御部３０から電気熱変換素子を発泡しない程度に駆動させ、サーミスタ３９のデータを確認しながら溢れ出したインクを適性温度まで加熱し、制御部３０からの信号により、ノズル形状をしたクリーニングブレード３４を搬送部３２用いてスキャンさせることによりインクジェットプリントヘッド１の吐出口面１１上に付着・蓄積した付着インクミストを、環境温度の低下によりインク粘度が低下した場合や、付着したインクミストが蒸発し固着しはじめた場合においても、インクジェットプリントヘッド１による記録動作開始前に、完全に除去することができるようにしている。

本実施例では、溢れ出したインクの表面張力を高くするため、制御部３０から電気熱変換素子を発泡しない程度に駆動させ、サーミスタ３９のデータを確認しながら溢れ出したインクの加熱を行う。サーミスタデータによる温度制御を行う際、温度設定範囲を３０〜８０℃とし、好ましくは６０〜８０℃の範囲で制御することで、環境温度の低下によりインク粘度が低下した場合や、付着したインクミストが蒸発し固着しはじめた場合においても、良好なクリーニング状態が得られた。

図５は、本発明の第３の実施例のインクジェット記録装置の構成を詳細に説明するための模式図である。

クリーニングが所定の時間以上行われなかった場合、インクジェットプリントヘッド１の吐出口面１１には記録動作時に付着したインクミスト５１が完全に蒸発し、顔料及び染料などの色材が固着インク５４として吐出口面１１に残存する。このような状態では実施例１、２の方法でクリーニングを行っても吐出口面１１の固着インク５４は完全に除去することはできない。そのため、クリーニングブレード３４をＬｂ５５の方向に上昇させ、吐出口面１１と当接させＳｖ５３方向にスキャンさせ、吐出口面１１に残存した固着インク５４を除去する。

本実施例では、クリーニングブレード３４を吐出口面１１に当接させるタイミングとして、実施例１、２の方法でクリーニングが終了した際、カウントを始めるタイマー及びインクジェットプリントヘッド１の総吐出数をカウントするドットカウンターを制御部３０に有し、クリーニングが所定の時間、若しくは所定のドット数を超えても行われなかった場合、クリーニングノズル３４をインクジェットプリントヘッド１の吐出口面１１に当接させる。

さらにユーザーが記録品位改善のためのクリーニングを行った場合にも、任意で選択される。クリーニングブレード３４を吐出口面１１に当接させクリーニングを行うには、クリーニングブレード３４の進入量が重要なファクターとなるため、進入量を管理できるよう変心カムなどを用いるのが好ましい。

また、クリーニングブレード３４のスキャン速度ｖ〔ｍｍ／ｓｅｃ〕も実施例１，２の非接触の方法と異なるため、制御部３０にｖ１、ｖ２としてスキャン速度を変えられる制御ができるようにしている。上述したような制御を行うことで、クリーニングが所定の時間以上行われなかった場合、インクジェットプリントヘッド１の吐出口面１１には記録動作時に付着したインクミスト５１が完全に蒸発し、顔料及び染料などの色材が固着インク５４として吐出口面１１に残存した場合でも、良好なクリーニング状態が得られた。

クリーニング機構を詳細に説明するための模式図である。 本発明の第１の実施例のインクジェット記録装置の概要を示す斜視図である。 インクジェット記録装置の構成を詳細に説明するための概略図である。 本発明の第２の実施例のインクジェット記録装置の構成を詳細に説明するための概略図である。 本発明の第３の実施例のインクジェット記録装置の構成を詳細に説明するための模式図である。

符号の説明

１ インクジェットプリントヘッド
１０ 非吐出口面
１１ 吐出口面
１２ インク
１８，１８Ｂ，１８Ｃ，１８Ｍ，１８Ｙ 加圧機構
１９，１９Ｂ，１９Ｃ，１９Ｍ，１９Ｙ インクタンク
２０，２０ａＢ，２０ａＣ，２０ａＭ，２０ａＹ，２０ｂＹ インク供給パイプ
２１ キャリッジ
２２ キャッピング手段
２３ プラテンローラ
２４，２４ａ，２４ｂ レール
２５ 紙送りモータ
２６ キャリッジモータ
２７ 軸
２８，２８ａ，２８ｂ プーリ
２９ ベルト
３０ 制御部
３３ インクカートリッジ
３４ クリーニングブレード
５０ インク滴
５１ インクミスト
５２，Ｌ クリアランス
５３，Ｓｖ スキャン方向
５４ 固着インク
５５，Ｌｂ クリーニングブレード進入方向

Claims (6)

1. インク液滴を微細ノズルから小滴として吐出させ、この小滴を記録媒体上に付着させて記録を行うインクジェット記録装置で、インク供給側からの加圧によりインクジェットプリントヘッド表面にインクを溢れださせるための加圧機構と、その溢れだしたインクを利用してクリーニングを行うインクジェット記録装置において、
   インクジェットプリントヘッド表面を非接触で移動しながらクリーニングを行うクリーニング機構と、クリーニングを行う際に使用したインクをインクジェットプリントヘッドの吐出口以外の場所まで移動させた後、吸引を行う制御機構を有することを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記クリーニング機構はインクを吸引でき、且つ先端が斜断円筒形状をしたブレード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. 前記クリーニング機構に使用するクリーニングブレードの親水性が、
   クリーニングブレード＞インクジェットプリントヘッド吐出口面
   の関係を満たすことを特徴とした請求項１に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記クリーニング機構は、インクジェットプリントヘッドを加熱してクリーニングを行う制御機構を有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。
5. 前記インクジェットプリントヘッド加熱制御機構は、電気熱変換素子を発泡しない程度で駆動する制御で行うことを特徴とする請求項４に記載のインクジェット記録装置。
6. 前記クリーニング機構は、ある所定時間を基準にインクジェットプリントヘッド吐出口面とクリーニングブレードを当接させて、クリーニングを行う機構、及び制御機構を有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。

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