JP2006326881A - インクジェット記録装置およびそのワイピング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ドライワイピングを防止できるインクジェット記録装置およびそのワイピング方法の提供。
【解決手段】インクを吐出して印字する複数のノズルが開口するノズル面を有する記録ヘッドと、前記インクに駆動波形を印加して前記ノズルから溢れさせる駆動波印加手段と、前記駆動波印加手段によって印加された駆動波によって前記ノズルからノズル面に溢れ出たインクをワイピングするワイピング手段と、前記ワイピング手段で前記記録ヘッドのノズル面をワイピングする際に、前記インクに正の背圧を付与する背圧制御手段とを備えるインクジェット記録装置、およびそのワイピング方法
【選択図】 図４

Description

本発明は、インクジェット記録装置およびそのワイピング方法にかかり、特に、記録ヘッドのノズル面を確実にウェットワイピングできるインクジェット記録装置のワイピング方法および前記ワイピング方法を好適に実行できるインクジェット記録装置に関する。

インクジェットプリンタにおいては、長時間印字を行うと、ノズル面が吐出したインクで汚れてしまい、予定していない方向にインクが吐出する吐出方向不良が生じたり、ノズル面に開口したノズルに気泡を巻き込んだり、増粘したインクがノズルに詰まったりして吐出不良が生じたりすることがある。

そこで、所定時間または所定印字枚数毎に印字を停止し、ノズル面を清掃することが行われている。

このようなインクジェットプリンタとしては、たとえば、
加圧または吸引により、記録手段のノズル内のインクを吐出口面上に溢出させるとともに、吐出口面上に溢出したインクを再びノズル内に吸収する吐出口面清掃手段を有するインクジェット記録装置（特許文献１）、
記録ヘッドを印字面に対して上下に移動させる移動手段を有し、前記記録ヘッドを回復させるためにインク供給手段によりインクを前記記録ヘッドから排出した際に、前記記録ヘッドを前記インク供給手段より水頭差が大きくなる方向に動かすことにより前記記録ヘッド内圧を負圧にして回復に要する時間を短縮させるインクジェット記録装置（特許文献２）、
吐出口からインクを滴として吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生体を有するインクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドの吐出口からインクを吐出する方向に対してほぼ垂直な方向に、前記インクジェットヘッドの前記吐出口が設けられた吐出口面においてインクを広げることにより、前記吐出口の周辺部に付着したインクを除去するように前記エネルギー発生体が発生するエネルギーの大きさを制御する制御手段とを具備するインクジェット装置（特許文献３）
などが提案されている。
特開平０７−１０１０８１号公報 特開２０００−３１８１８１号公報 特開平０３−２９３１４０号公報

しかしながら、ただ単に、ノズル内のインクを吐出口面すなわちノズル面に溢出させ、再びノズル内に吸引するのでは、インクだけでなく、増粘したインクや紙粉もノズル内に吸引してしまうので、却ってノズルが詰まる可能性がある。

また、ノズル面にインクを広げるだけでは、ノズル周囲しか清掃できず、また、紙粉などのインク以外の汚れがノズル内部に吸収されてしまう。

本発明は、上記問題を解決すべく成されたものであり、記録ヘッドの清掃の際に、紙粉や増粘したインクなどの汚れを記録ヘッドから確実に除去できるインクジェット記録装置およびその清掃方法の提供を目的とする。

請求項１に記載の発明は、インクを吐出して印字する複数のノズルが開口するノズル面を有する記録ヘッドと、前記インクに駆動波形を印加して前記ノズルから溢れさせる駆動波印加手段と、前記駆動波印加手段によって印加された駆動波によって前記ノズルからノズル面に溢れ出たインクをワイピングするワイピング手段と、前記ワイピング手段で前記記録ヘッドのノズル面をワイピングする際に、前記インクに正の背圧を付与する背圧制御手段とを備えてなることを特徴とするインクジェット記録装置に関する。

前記インクジェット記録装置においては、ノズル面にインクを溢れ出させてワイピングするから、ノズル面が乾燥した状態でワイピングすることにより、ノズル面が傷つくことが防止される。

また、ワイピングをしている間は、インクに正の背圧が付加されているから、駆動波の印加を停止してもノズル面に溢れ出たインクがノズル内に引き戻されることがない。

請求項２に記載の発明は、前記背圧制御手段で付与される背圧が４０ｍｍＨ₂Ｏ以下である請求項１に記載のインクジェット記録装置に関する。

請求項３に記載の発明は、前記背圧制御手段で付与される背圧が１０〜３０ｍｍＨ₂Ｏである請求項２に記載のインクジェット記録装置に関する。

これらのインクジェット記録装置においては、ワイピング中にインクに適正な背圧を印加しているから、ノズルから溢れ出たインクがノズル面から垂れることがない。

請求項４に記載の発明は、前記ワイピング手段は、前記ノズル面を、インクが溢れ出た状態でワイピングした後、再度ワイピングする請求項１〜３の何れか１項に記載のインクジェット記録装置に関する。

前記インクジェット記録装置においては、記録ヘッドのノズル面を少なくとも２回ワイピングするから、１回目のワイピングでノズル周囲にインクが残存しても、２回目以降のワイピングで前記インクは確実に除去される。

請求項５に記載の発明は、前記記録ヘッドの前記ノズル面におけるワイピング方向に対して前記ノズルの上流側には、ワイピング時に前記インクを溢れ出させるインク溢出ノズルが開口してなる請求項１〜４の何れか１項に記載のインクジェット記録装置に関する。

前記インクジェット記録装置においては、印字用のノズルよりも上流側にインク溢出ノズルが設けられているから、前記インク溢出ノズルからインクを吐出してワイピングを行うことにより、ノズル面における印字用のノズルが設けられた部分については、インクで十分に濡れた状態でワイピングできる。したがって、インクで濡れていない状態でワイピングするドライワイピングによってノズル面が傷つくことがより確実に防止される。

請求項６に記載の発明は、インクを吐出する複数のノズルが開口するノズル面が設けられた記録ヘッドを有するインクジェット記録装置において、前記インクに駆動波形を印加して前記ノズルから溢れさせ、前記記録ヘッドのノズル面をワイピングブレードでワイピングする際に、前記インクに正の背圧を付与することを特徴とするインクジェット記録装置のワイピング方法に関する。

前記ワイピング方法においては、ワイピング中にインクに正の背圧を印加しているから、ノズル面に溢れ出たインクがワイピング中にノズル内に引き戻されることがない。

前記ワイピング方法は、請求項６に記載のインクジェット記録装置のワイピング方法において前記インクに付与される背圧が４０ｍｍＨ₂Ｏ以下であるものを包含する。

前記ワイピング方法は、また、請求項７に記載のインクジェット記録装置のワイピング方法において前記インクに付与される背圧が１０〜３０ｍｍＨ₂Ｏであるものを包含する。

これらのワイピング方法においては、ワイピング中にインクに過大な背圧を印加してはいないから、ノズルから溢れ出たインクがノズル面から垂れることがない。

以上説明したように、本発明によれば、記録ヘッドの清掃の際に、紙粉や増粘したインクなどの汚れを記録ヘッドから確実に除去できるインクジェット記録装置およびその清掃方法が提供される。

１．実施形態１
本発明に係るインクジェット記録装置の一例について以下に説明する。

実施形態１に係るインクジェット記録装置１２は、図１および図２に示すように、筐体１４と、筐体１４内の底部に設けられ、用紙Ｐを供給する給紙トレイ１６と、給紙トレイ１６から供給された用紙Ｐに画像を記録する画像記録部３０と、画像記録部３０で画像が記録された用紙Ｐが排出される排紙トレイ４６とを有する。

画像記録部３０と給紙トレイ１６との間には、所定の給紙経路２２に沿って用紙Ｐを搬送する一群の給紙ローラ対２０が設けられ、画像記録部３０と排紙トレイ４６との間には、所定の排紙経路４４に沿って用紙Ｐを搬送する一群の排紙ローラ対４２が設けられている。また、最も上流側の給紙ローラ対２０と給紙トレイ１６との間には、用紙Ｐを１枚づつ取り出すピックアップローラ１８が設けられている。

画像記録部３０と排紙と例１６との間には、また、画像記録部３０で上側の面に画像が記録され、排紙経路４４に送り出された用紙Ｐを、搬送経路５２に沿って画像記録部３０の入り口に戻す一群のローラ対５０が設けられている。

画像記録部３０は、図１〜図３に示すように、黄色（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色に対応する４個の記録ヘッド３２からなる記録ヘッドアレイ３１と、４個の記録ヘッド３２においてインクが吐出される吐出領域ＳＥを通過するように記録用紙Ｐを搬送する搬送ベルト２８と、搬送ベルト２８が張架される駆動ローラ２４および従動ローラ２６と、記録ヘッドアレイ３１で画像が記録された用紙Ｐを搬送ベルト２８から剥離する剥離爪４０とを備える。記録ヘッド３２のノズル面３２Ｎには、インクを吐出するノズル３３が多数開口している。なお、図１０に示すように、ワイピング方向に対してノズル３３の上流側に、ワイピング時に、ノズル３３から吐出されるのと同一のインクを吐出するインク溢出ノズル６０を開口させれば、ノズル面３２Ｎにおけるノズル３３が開口した部分が、インクで確実に濡れた状態でワイピングされるから、所謂ドライワイピングによるノズル面３２Ｎの損傷を防止でき、好ましい。

記録ヘッドアレイ３１の両側には、記録ヘッド３２のメンテナンス操作を行うメンテナンスユニット３４が、各記録ヘッド３２に対応するように４個配設されている。メンテナンス時には、図２に示すように、記録ヘッドアレイ３１が上方に移動し、搬送ベルト２８との間に形成された隙間にメンテナンスユニット３４が移動して入り込む。そして、ノズル面３２Ｎに対向した状態で所定のメンテナンス動作（吸引、ダミージェット、ワイピング、キャッピングなど）を行う。

記録ヘッドアレイ３１の上方には、記録ヘッド３２にインクを供給するインクタンク５４が、各記録ヘッド３２に対して１個づつ、計４個設けられている、
記録ヘッドアレイ３１の上流側には、電源３８が接続された帯電ローラ３６が配置されている。帯電ローラ３６は、従動ローラ２６との間で搬送ベルト２８と用紙Ｐとを挟みつつ従動し、用紙Ｐを搬送ベルト２８に押圧する押圧位置と、搬送ベルト２８から離間した離間位置とのいずれかをとる。押圧位置においては、帯電ローラ３６と従動ローラ２６との間に所定の電位差が生じるから、用紙Ｐに電化を与えて搬送ベルト２８上に静電吸着させることができる。

メンテナンスユニット３４は、図４に示すように、記録ヘッド３２のノズル面３２Ｎをキャッピングするキャップ３７と、ノズル面３２Ｎをワイピングするブレード３５とを備える。

図４に示すように、インクタンク５４と記録ヘッド３２との間には、インク供給ポンプ５６および背圧制御ユニット５８が介装されている。背圧制御ユニット５８は、本発明のインクジェット記録装置における背圧制御手段に相当する。背圧制御ユニット５８は、リザーバタンク５７と、リザーバタンク５７を上下させる移動ステージ５９とから構成されている。移動ステージ５９は、モータなどの適宜の回転駆動手段で回転駆動されるボール螺子５９Ａによってリザーバタンク５７を上下させる。

以下、インクジェット記録装置１２の作用について説明する。

前述のように、画像形成時には、メンテナンスユニット３４は、記録ヘッドアレイ３１の両側に移動し、記録ヘッドアレイ３１は、搬送ベルト２８に近接する。そして、図５において（ａ）に示すように、背圧制御ユニット５８においては、リザーバタンク５７は降下した状態にあり、記録ヘッド３２のノズル３３の内部は負圧に保持されている。

給紙トレイ１６からピックアップローラ１８によって用紙Ｐが１枚づつ取り出され、給紙ローラ対２０に送り込まれる。そして、給紙経路２２を通って画像記録部３０に挿入される。

用紙Ｐは、画像記録部３０において、搬送ベルト２８によって吐出領域ＳＥを搬送され、同時に各記録ヘッド３２からＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋのインクが吐出されて用紙Ｐの上側の面にフルカラー画像が記録される。

フルカラー画像が記録された用紙Ｐは、剥離爪４０によって搬送ベルト２８から剥離され、用紙排出部４３によって排紙経路４４に導入される。排紙経路４４に導入された用紙Ｐは、排紙ローラ対４２によって排紙トレイ４６に向かって搬送される。

長時間に亘って記録ヘッド３２からインクを吐出して画像を記録すると、図７に示すように、記録ヘッド３２のノズル面３２Ｎにおけるノズル３３の周囲にインクがリング状に付着する。

そこで、一定時間画像を記録した後、または所定枚数の用紙Ｐに画像を記録した後に、インクジェット記録装置１２全体を制御する制御コンピュータ（図示せず。）は、図８のステップＳ２においてワイピング指令を出力する。

ワイピング指令が入力されると、図８のステップＳ４において、図５の（ｂ）および（ｃ）に示すように、ボール螺子５９Ａによってリザーバタンク５７が移動ステージ５９上を上昇し、リザーバタンク５７内のインクの液面がノズル面３２Ｎよりも所定の高さだけ高くなったところで停止する。これにより、ノズル３３内のインクに正の背圧が印加される。同時に、図９に示すような山形または台形状の波形の駆動波が印加され、図５において（ｂ）に示すようにノズル３３からインクが球状に溢れ出る。

リザーバタンク５７が上昇したら、図８のステップＳ６において，図５の（ｃ）に示すようにブレード３５が矢印の方向に移動してノズル面３２Ｎをワイピングする。

ワイピングが終了したら、図８のステップＳ８においてブレード３５は初期位置に復帰し、同時にリザーバタンク５７も初期位置まで降下する。そして、ステップＳ１０において、図６に示すようにノズル面３２Ｎを再度ワイピングする。これにより、最初のワイピングでノズル面３２Ｎに残っていたインクは完全に除去される。

ノズル面３２Ｎにおけるノズル３３の開口部でのインクの液面の変化を図１１に示す。

記録ヘッド３２からインクを吐出して印字しているときは、リザーバタンク５７はノズル面３２Ｎよりも低い位置に固定されてインクには負の背圧が加わる。したがって、記録ヘッド３２に必要なパルス波が印加されない限り、図１１において（Ａ）に示すように、インクの液面は、ノズル３３内部に向かって凹陥する凹陥面を形成している。

ワイピングモードが開始されると、リザーバタンク５７が上昇するから、ノズル３３内のインクに正の背圧が印加され、図１１において（Ｂ）に示すようにノズル３３の開口部からインクが凸面状に突出する。この状態で記録ヘッド３２に駆動波を印加すると、同図において（Ｃ）および（Ｄ）に示すように、インクはノズル３３から球状乃至滴状に溢れ出す。

駆動波を印加してインクがノズル面３２Ｎから滴状に溢出したら、同図において（Ｅ）に示すようにブレード３５でノズル面３２Ｎをワイピングする。図１１の（Ｆ）は、ワイピングが終了したときのインクの液面の様子を示す。ワイピングが終了した時点においては、リザーバタンク５７はまだ上昇した状態にあるから、インクは、ノズル３３の開口部から球状に突出している。

ワイピングが終了したら、リザーバタンク５７を初期位置まで降下させる。これにより、図１１において（Ｇ）に示すように、ノズル３３は初期状態に戻る。

以上、背圧制御手段としてインクタンク５４と記録ヘッド３２との間に介装された昇降可能なリザーバタンク５７を有するインクジェット記録装置の例について述べたが、背圧制御手段は、このようなものには限定されない。本発明のインクジェット記録装置において使用できる背圧制御手段としては、インク供給ポンプ５６がある。また、インクポンプ５６と記録ヘッド３２との間に、背圧を付与するためのポンプを挿入してもよく、また、インクタンク５４そのものを昇降させてインクに背圧を付与するようにしてもよい。

実施形態１に係るインクジェット記録装置１２においては、ワイピング時において、記録ヘッド３２に駆動波形を印加し終わった時点では、ノズル３３の内部は正の圧力に保持されているから、ノズル面３２Ｎに溢出したインクやノズル面３２Ｎに付着した紙粉がノズル３３内に吸い込まれることがない。したがって、ノズル面３２Ｎは、濡れた状態でワイピングされるから、所謂ドライワイピングによってノズル面３２Ｎが傷つくことがなく、また、紙粉によってノズル３３が詰まることもない。

さらに、インクジェット記録装置１２においては、リザーバタンク５７は、通常の印字時には、画像信号が入力されない限り、インクが吐出されないようにノズル３３内を負圧に保持するのに使用されるから、ワイピング時においてノズル面３２Ｎにインクを溢出させるために特別なハードウェアを付加する必要がない。

（実施例１）
実施形態１に係るインクジェット記録装置１２であってノズル面３２Ｎが撥水処理されていないものを用い、ノズル３３における背圧を変化させてワイピングを行った例を図１２に示す。

図１２から明らかなように、ノズル３３内の背圧が負であった場合は、駆動波形（Face Flood波形）を停止したとき、インクがノズル３３内に吸い込まれるので、ノズル面３２Ｎにおけるインクの溢出は見られたものの、量は少なかった。

ノズル３３内の背圧が０〜３０ｍｍＨ₂Ｏのときは、駆動波形を印加したとき、駆動波形の印加を停止したとき、およびワイピング終了時のいずれにおいても、少なくとも短時間であればノズル３３からのインクの垂れは見られなかった。

ノズル３３内の背圧が４０ｍｍＨ₂Ｏのときは、駆動波形を印加したときにはノズル３３からのインクの垂れは見られたものの、駆動波形の印加を停止したとき、およびワイピング終了時のいずれにおいても、短時間であればノズル３３からのインクの垂れは見られなかった。

しかし、前記背圧が５０ｍｍＨ₂Ｏのときは、駆動波形を印加したとき、駆動波形の印加を停止したとき、およびワイピング終了時のいずれにおいても、ノズル面３２Ｎへのインクの溢出が成長し続け、インクの垂れが生じた。

このことから、ノズル３３に印加する背圧は、０ｍｍＨ₂Ｏより大きく、４０ｍｍＨ₂Ｏ以下であることが好ましいことがわかる。

（実施形態２）
ノズル面３２Ｎが撥水処理されている以外は、実施例１で用いたのと同様のインクジェット記録装置１２を用い、ノズル３３における背圧を変化させてワイピングを行った例を図１３に示す。

実施例１と同様に、ノズル３３の背圧が負または０のときは、駆動波形の印加を停止すると、ノズル面３２Ｎに溢出したインクが再びノズル３３内に引き戻された。

前記背圧が１０〜４０ｍｍＨ₂Ｏのときは、ノズル面３２Ｎに溢出したインクが引き戻されることもなく、また、少なくとも短時間であれば、インクの垂れも生じなかった。

前記背圧が５０ｍｍＨ₂Ｏのときは、駆動波形の印加時には、インクの溢出が成長しつつけてインク垂れが生じた。

このことから、ノズル面３２Ｎに撥水処理が施されている場合においても、ノズル３３に印加する背圧は０より大きく、４０ｍｍＨ₂Ｏ以下であることが好ましいことがわかる。

なお、インクの粘度特性や組成が異なれば、好ましい背圧の範囲も実施例１および２で示した範囲とは異なるのが当然であり、たとえば、高粘度のインクの場合には、背圧が５０ｍｍＨ₂Ｏを超えてもノズル３３からのインクの垂れは生じないものと考えられる。

図１は、実施形態１に係るインクジェット記録装置の全体的な構成を示す概略図である。 図２は、図１に示すインクジェット記録装置がクリーニングモードにあるところを示す概略説明図である。 図３は、図１に示すインクジェット記録装置における画像記録部の構成を示す拡大図である。 図４は、図１に示すインクジェット記録装置におけるインクタンク、記録ヘッド、および背圧制御ユニットの相対的な位置関係を示す概略図である。 図５は、前記背圧制御ユニットにおける印字時およびワイピング時におけるリザーバタンクの高さと、記録ヘッドのノズルにおけるインクの溢出状態とを示す説明図である。 図６は、記録ヘッドのノズル面を、インクが溢出した状態でウェットワイピングし、ノズル内のインクへの背圧印加を解除してから再度ワイピングする例を示す説明図である。 図７は、印字終了時のノズル面におけるインクの付着状況を示す概略平面図である。 図８は、ワイピングの手順を示すフロー図である。 図９は、記録ヘッドに印加される駆動波形の一例を示す波形図である。 図１０は、記録ヘッドにおいて、印字用ノズルに隣接してインク溢出ノズルを設けた例を示す概略図である。 図１１は、ワイピング時におけるインクの溢出状態を示す概略図である。 図１２は、図１に示すインクジェット記録装置であってノズル面を撥水処理していないものについてインクに印加する背圧を変えてワイピングを行ったときのインクの垂れや引き戻しの発生の有無を示す一覧表である。 図１３は、図１に示すインクジェット記録装置であってノズル面を撥水処理したものについてインクに印加する背圧を変えてワイピングを行ったときのインクの垂れや引き戻しの発生の有無を示す一覧表である。

符号の説明

１２ インクジェット記録装置
３０ 画像記録部
３１ 記録ヘッドアレイ
３２Ｎ ノズル面
３２ 記録ヘッド
３３ ノズル
３４ メンテナンスユニット
３５ ブレード
３６ 帯電ローラ
３７ キャップ
５４ インクタンク
５６ インクポンプ
５６ インク供給ポンプ
５７ リザーバタンク
５８ 背圧制御ユニット
５９Ａ ボール螺子
５９ 移動ステージ
６０ インク溢出ノズル

Claims (6)

1. インクを吐出して印字する複数のノズルが開口するノズル面を有する記録ヘッドと、
   前記インクに駆動波形を印加して前記ノズルから溢れさせる駆動波印加手段と、
   前記駆動波印加手段によって印加された駆動波によって前記ノズルからノズル面に溢れ出たインクをワイピングするワイピング手段と、
   前記ワイピング手段で前記記録ヘッドのノズル面をワイピングする際に、前記インクに正の背圧を付与する背圧制御手段と
   を備えてなることを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記背圧制御手段で付与される背圧は４０ｍｍＨ₂Ｏ以下である請求項１に記載のインクジェット記録装置。
3. 前記背圧制御手段で付与される背圧は１０〜３０ｍｍＨ₂Ｏである請求項２に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記ワイピング手段は、前記ノズル面を、インクが溢れ出た状態でワイピングした後、再度ワイピングする請求項１〜３の何れか１項に記載のインクジェット記録装置。
5. 前記記録ヘッドの前記ノズル面におけるワイピング方向に対して前記ノズルの上流側には、ワイピング時に前記インクを溢れ出させるインク溢出ノズルが開口してなる請求項１〜４の何れか１項に記載のインクジェット記録装置。
6. インクを吐出する複数のノズルが開口するノズル面が設けられた記録ヘッドを有するインクジェット記録装置において、前記インクに駆動波形を印加して前記ノズルから溢れさせ、前記記録ヘッドのノズル面をワイピングブレードでワイピングする際に、前記インクに正の背圧を付与することを特徴とするインクジェット記録装置のワイピング方法。

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