JP2006327029A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 長尺インクジェット記録ヘッドを用いた画像形成装置において、記録ヘッドのノズル面のクリーニングを効果的に行うことで画像の安定化を図る。
【解決手段】 記録ヘッドのノズル面のクリーニングを行うためのブレードのノズル面への当接量を規定する部材を設けることで当接量を略一定に保ち、ノズル面のクリーニングを安定的に行う。
【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インク吐出のためのノズル周辺をクリーニングするための機構に関する。

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、たとえば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させて画像形成を完成するので、フルカラー画像を印字させようとした場合、その印字速度は毎分２〜数枚程度であった。しかしながら、近年、画像形成速度更なる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、いわゆるフルマルチ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。

ところで、インクジェット方式の記録ヘッドにおいては、インクを吐出するためのノズル面に吐出時に発生したインク滴等が付着していた場合、それらがインクの吐出を阻害したり、吐出方向を偏向させたりして画像に悪影響を及ぼすため、ノズル面をゴム等の可撓性部材で出来たブレードをノズル面に当接させて付着したインク滴等を除去するいわゆるワイプ動作を行う必要がある。さらに待機中の乾燥によるノズルでのインク凝固や、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、目詰まりしたノズルにおいては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ので、強制的に記録ヘッドのインク液室内にあるインクを排出してノズルの目詰まりを解消させるためのいわゆる回復動作を行うことも不可欠である。この場合においても強制的に排出されたインクがノズル面に残ってしまい画像形成時に悪影響を及ぼすのでこの場合においてもノズル面のワイプ動作が必要となる。

しかしながら上記構成のフルマルチ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ためにノズル面のクリーニングが非常に困難であった。とくに記録ヘッドの長手方向の“反り”により記録ヘッド端部と中央部におけるブレードの当接量の変化が発生したり、部分的な凹凸によっても当接量の変化が生じてしまい、記録ヘッド全体にわたって適切な当接量を保つことが難しく、結果としてノズル面のインク滴等を拭き残し、画像に悪影響を及ぼすという問題が発生していた。

又、別の従来例としては、特許文献１及び特許文献２をあげることが出来る。
特開平０７−０９６６０４号公報 特開２００３−１７５６１７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、上記構成のフルマルチ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において、記録ヘッドのノズル面をクリーニングする場合に、ノズル面上に付着しているインク滴等を効果的に除去できるようにする装置構成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、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記録ヘッドを１個ないし複数個配列したフルマルチタイプのインクジェット記録装置において、前記記録ヘッドを上下させる記録ヘッド上下機構と、前記記録ヘッドの前記ノズルが配列されたノズル面に付着したインクを掃拭するための少なくとも一つの掃拭部材と、前記記録ヘッドの前記ノズル面に当接し、前記掃拭部材が前記ノズル面に付着したインクを掃拭する場合の当接量を規定する少なくとも一つの規制部材と、前記記録ヘッドに対応して前記掃拭部材と前記規制部材とを保持する少なくとも一つの保持部材と、前記保持部材を介して前記掃拭部材と前記規制部材をノズル面に対して付勢する少なくとも一つの付勢部材と、前記保持部材を保持し前記ノズル配列方向に移動させるための保持部材移動手段と、を有することを特徴とする。さらに前記掃拭手段は、ブレード形状の弾性材料からなることを特徴とする。さらに前記規制部材は、コロ形状の弾性材料からなること特徴とする。

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、記録ヘッドのノズル面上のインク滴等をワイプ動作により除去してクリーニングを行う際に、記録ヘッドのノズル面へのブレードの当接量を略一定に保つための部材を設けたので、記録ヘッドのノズル面上のインク滴等を効果的に除去することが出来、常に良好な画像を形成可能なインクジェット装置を提供することが出来る。

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、および図２は、本発明の実施形態であるフルマルチ型プリンタの正面から見た全体概略構成図である。図３は記録ヘッドのノズル面のクリーニング機構部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は従来のフルマルチ型プリンタの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拡大説明図である。図８は本発明の実施形態であるフルマルチ型プリンタの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拡大説明図である。

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２Aにより繰り出され分離ローラ対（給紙ローラ３A、およびリタードローラ４A）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５によって回転停止しているレジストローラ対７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ローラ対（給紙ローラ３B、およびリタードローラ４B）によって１枚ずつ分離給送され、レジストローラ対７へ搬送される。

レジストローラ対７へ搬送された記録紙Ｐは、ベルト搬送部８へ向かって所定のタイミングで送り出され、搬送ベルト９に吸着ローラ１３の直前で静電吸着される。搬送ベルト９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９が回転される。このとき、搬送ベルト９の表面は帯電器１４によって電位を与えられている。搬送ベルト９に載置された記録紙Ｐが、接地された吸着ローラ１３に達すると、記録紙Ｐと搬送ベルト９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９に密着して搬送ベルト９とともに移動する。またベルト搬送部８は図示しないシート端センサを有している。

駆動ローラ１０、搬送ローラ１１はプラテン１５に回転可能に取り付けられ、圧力ローラ１２は一端がプラテン１５に揺動可能に取り付けられたアーム１６の他端に回動可能に取り付けられており、アーム１６がバネ１７によって押圧されることで搬送ベルト９に張力を架している。また、プラテン１５は搬送ベルト９の下方に位置し、搬送ベルト９を支持する役目を有している。

またレジストローラ対７から送られてくる記録紙Ｐが案内される上ガイド１８には、記録シートＰの先端、後端を検出してシート端センサに伝えるセンサーレバー１９が設けられている。レジストローラ対７から上ガイド１８および下ガイド２０に案内されてベルト搬送部８に給送された記録紙Ｐは、搬送ローラ１１と吸着ローラ１３とのニップに送られる。このとき、搬送されてきた記録紙Ｐの先端をセンサーレバー１９によって検知することにより記録紙Ｐの記録位置を求めている。

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２１が設けられている。記録ヘッドユニット２１内にはインクの吐出により画像形成を行う記録ヘッド２２が、記録紙Ｐの搬送方向上流側から２２Ｋ（黒），２２Ｃ（シアン），２２Ｍ（マゼンタ），２２Ｙ（イエロー）の順に所定の間隔で配置され、ヘッドホルダ２３に取り付けられている。この記録ヘッド２２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２２のノズル面４６上に配列されたノズル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８を通過する際、記録ヘッドユニット２１内に配置された各色の記録ヘッド２２Ｋ（黒），２２Ｃ（シアン），２２Ｍ（マゼンタ），２２Ｙ（イエロー）により画像が記録される。なお、各記録ヘッド２２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が配列されたフルマルチタイプのインクジェット記録ヘッド２２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２２はヘッドホルダ２３に固定されており、ヘッドホルダ２３はモータ２４とヘッド上下ガイド２５により上下に移動される。また、記録ヘッドユニット２１内のヘッド上下ガイド２５近傍に設けられたセンサ２６によりヘッドホルダ２３の上下動の移動距離が規定される。

また、各記録ヘッド２２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２７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２７Ｋ（黒），２７Ｃ（シアン），２７Ｍ（マゼンタ），２７Ｙ（イエロー）は図１の状態のように各色の記録ヘッド２２Ｋ（黒），２２Ｃ（シアン），２２Ｍ（マゼンタ），２２Ｙ（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）をそれぞれ保護している。画像形成を行う場合にはヘッドホルダ２３をモータ２４、ヘッド上下ガイド２５、センサ２６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２７Ｋ（黒），２７Ｃ（シアン），２７Ｍ（マゼンタ），２７Ｙ（イエロー）を図２の状態のように各記録ヘッド２２から記録紙Ｐへのインクの吐出を妨げない位置に退避させ、再びヘッドホルダ２３をモータ２４、ヘッド上下ガイド２５、センサ２６により各記録ヘッド２２のノズル面４６と搬送ベルト９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９に密着して搬送ベルト９とともに記録紙Ｐが記録ヘッドユニット２１の下を移動するのと同期して記録ヘッド２２によるインクの吐出が記録ヘッド２２に設けられたノズルから行われ、記録紙Ｐ上に画像が形成される。

記録ヘッドユニット２１において画像が形成された後の記録紙Ｐは、分離ガイド２８により搬送ベルトから分離され、排出ローラ２９と拍車３０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２２およびヘッドホルダ２３、キャップ２７は記録ヘッド２２のノズル面４６をキャップ２７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、排出ローラ２９と拍車３０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３１に排出され、後者の場合は再給紙部３５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３１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、排出ローラ２９と拍車３０から排紙パス３２を通り、排紙ローラ３３とそれと対向した拍車３４により挟持搬送され、排紙トレイ４５に排出される。

一方、両面印字モードの場合、排紙パス上に設けられたフラッパ３６が図示しない駆動源により軸３７を中心に破線で示す位置に回動する。これにより排紙パス３２を通過しようとする記録紙Ｐはスイッチバックパス３８に導かれる。スイッチバックパス３８上を進んだ記録紙Ｐは反転ローラ３９ａ，３９ｂのニップ部に突入する。この時反転ローラ対３９ａ，３９ｂは図示しない正逆回転可能な駆動源により搬送方向に正回転している。センサ４２により記録紙Ｐの紙後端が検知されると反転ローラ３９ａ，３９ｂは搬送方向と逆方向に逆転を始めると同時に、フラッパ４０が図示しない駆動源により実践で示す位置から破線で示す位置に軸４１を中心に回動する。これにより記録紙Ｐは反転ローラ対３９ａ，３９Ｃのニップ部に導かれ再給紙パス４３へと送られる。記録紙Ｐは再給紙ローラ対４４ａ、４４ｂにより再びレジストローラ対７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３２に導かれ、排紙ローラ３３とそれと対向した拍車３４により挟持搬送され、排紙トレイ４５に排出される。

次に図３、図４、図５、図６、図７および図８を用いて記録ヘッド２２のノズル面４６のクリーニングのためのワイプ動作について説明する。

記録ヘッド２２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４７は、図３で示すようにノズル面４６に当接し、ノズル面４６表面に残るインク滴等を掃拭することにより除去するためのブレード４８と、ノズル面４６へのブレード４８の当接量を規定するためのコロ４９と、ブレード４８とコロ４９とを一体的に支持する保持部材５０と、各色に対応したブレード４８Ｋ（黒），４８Ｃ（シアン），４８Ｍ（マゼンタ），４８Ｙ（イエロー）とコロ４９Ｋ（黒），４９Ｃ（シアン），４９Ｍ（マゼンタ），４９Ｙ（イエロー）の各保持部材５０Ｋ（黒），５０Ｃ（シアン），５０Ｍ（マゼンタ），５０Ｙ（イエロー）を載せるためのホルダー５１とから構成される。さらにホルダー５１には各保持部材５０Ｋ（黒），５０Ｃ（シアン），５０Ｍ（マゼンタ），５０Ｙ（イエロー）を各色のノズル面４６Ｋ（黒），４６Ｃ（シアン），４６Ｍ（マゼンタ），４６Ｙ（イエロー）方向に付勢するための板バネ５２Ｋ（黒），５２Ｃ（シアン），５２Ｍ（マゼンタ），５２Ｙ（イエロー）が設けられている。さらにホルダー５１は、モータ５３からの駆動をギヤ５４、ギヤ５５を介して受けてリードスクリュー５６とレール５７により記録ヘッド２２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２２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で示すようなキャップ２７により記録ヘッド２２のノズル面４６が保護された状態にある位置からヘッドホルダ２３がモータ２４とヘッド上下ガイド２５により上昇し、図５で示すような記録ヘッド２２がキャップ２７から離れた状態になる。このときノズル面４６の高さ位置はブレード４８の先端位置よりも高い位置に保たれている。

次に、ブレード４８が取り付けられているホルダー５１がモータ５３からの駆動をギヤ５４とギヤ５５を介して受け、リードスクリュー５６とレール５７により記録ヘッド２２下部を初期位置である記録ヘッド２２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（図５の点線で示す位置）。

さらにヘッドホルダ２３がモータ２４とヘッド上下ガイド２５により図６で示すようなブレード４８がノズル面４６に当接するような位置まで下降し、モータ５３が逆回転してホルダー５１をワイプ開始位置であるＢ端から初期位置であるＡ端に移動させる。このときブレード４８はノズル面４６と当接して撓むことによって、ノズル面４６に付着しているインク滴等を掻きとって除去することで記録ヘッド２２のノズル面４６のクリーニングが行われる。

ところでノズル面４６のクリーニングにあたっては、ノズル面４６に対するブレード４８の当接量がある規定値の範囲内にない場合、クリーニングが不完全となり画像の乱れ等の悪影響が生じてしまうため、この当接量が重要でありある規定値の範囲内に保つことが課題となる。とくにフルマルチタイプの記録ヘッド２２の場合、従来の記録ヘッドに比べて長さが長いので、図７で示すように記録ヘッド２２自体に反りを生じたり、ノズル面４６に凹凸が発生してしまったりするために、ノズル配列方向に沿ってブレード４８によりワイプするときに、図７に示すように反った記録ヘッド２２の中央部と端部というように、ブレード４８のノズル面４６への当接量が場所により変わってしまい、場合によっては規定値の範囲外になる恐れがある。そこで図８に示すように、ブレード４８のクリーニング時の進行方向（Ｂ端→Ａ端方向）前側にコロ４９を配置し、ブレード４８とコロ４９を保持する保持部材５０を下から板バネ５１によりノズル面４６に付勢することでブレード４８とコロ４９をノズル面４６に当接させる。コロ４９によりノズル面と保持部材５０との距離が常に略一定に保たれるので、結果としてブレード４８のノズル面４６への当接量が規定され、良好なクリーニング性能が得られることになる。コロ４９はブレード４８のクリーニング時の進行方向（記録ヘッド２２のＢ端側→Ａ端側方向）前方側に配置してあるので、ノズル面４６にコロ４９が触れた後にブレード４８がワイプすることになるので、ブレード４８によるノズル面４６のクリーニング効果は保たれる。なおコロ４９は、保持部材５０に板バネ５１によるノズル面４６への付勢力がかかる方向の重心位置に配置するのが最も効果的である。またコロ４９はノズル面４６を傷つけたり破損したりしない程度の硬度のゴムで形成される。なお、コロ４９はノズル面４６を傷つけたり破損したりしない程度の硬度のものであればゴム以外の材料でも良い。板バネ５１に関しても、コイルバネ等、ブレード４８とコロ４９を保持する保持部材５０をノズル面４６に付勢するための付勢力を発生するものであっても良い。

ホルダー５１が初期位置であるＡ端まで進んで記録ヘッド２２のノズル面４６のワイプが終わると、ヘッドホルダ２３をモータ２４とヘッド上下ガイド２５により降下させて再び図３で示すようなキャップ２７により記録ヘッド２２を保護した状態へと戻し、一連のワイプ動作を完了する。

本発明の実施形態であるフルマルチ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。 本発明の実施形態であるフルマルチ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。 本発明の実施形態であるフルマルチ型インクジェットプリンタの記録ヘッドのノズル面のクリーニング機構部を斜めから見た概略構成図である。 本発明の実施形態であるフルマルチ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。 本発明の実施形態であるフルマルチ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 発明の実施形態であるフルマルチ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。 従来のフルマルチ型インクジェットプリンタの記録ヘッドのクリーニング時のブレードの状態を示すための拡大説明図である。 本発明の実施形態であるフルマルチ型インクジェットプリンタの記録ヘッドのクリーニング時のブレードの状態を示すための拡大説明図である。

符号の説明

Ｓ プリンタ
Ｐ 記録紙
１ 給紙カセット
２Ａ，２Ｂ ピックアップローラ
３Ａ，３Ｂ 給紙ローラ
４Ａ，４Ｂ リタードローラ
５ 搬送ローラ対
６ 手差しトレイ
７ レジストローラ対
８ ベルト搬送部
９ 搬送ベルト
１０ 駆動ローラ
１１ 搬送ローラ
１２ 圧力ローラ
１３ 吸着ローラ
１４ 帯電器
１５ プラテン
１６ アーム
１７ バネ
１８ 上ガイド
１９ センサーレバー
２０ 下ガイド
２１ 記録ヘッドユニット
２２ 記録ヘッド
２３ ヘッドホルダ
２４ モータ
２５ ヘッド上下ガイド
２６ センサ
２７ キャップ
２８ 分離ガイド
２９ 排出ローラ
３０ 拍車
３１ 排出部
３２ 排紙パス
３３ 排紙ローラ
３４ 拍車
３５ 再給紙部
３６ フラッパ
３７ 軸
３８ スイッチバックパス
３９ａ，３９ｂ，３９ｃ 反転ローラ
４０ フラッパ
４１ 軸
４２ センサ
４３ 再給紙パス
４４ａ，４４ｂ 再給紙ローラ対
４５ 排紙トレイ
４６ ノズル面
４７ クリーニング機構
４８ ブレード
４９ コロ
５０ 保持部材
５１ ホルダー
５２ 板バネ
５３ モータ
５４ ギヤ
５５ ギヤ
５６ リードスクリュー
５７ レール

Claims (4)

1. 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記録ヘッドを１個ないし複数個配列したフルマルチタイプのインクジェット記録装置において、
   前記記録ヘッドを上下させる記録ヘッド上下機構と、
   前記記録ヘッドの前記ノズルが配列されたノズル面に付着したインクを掃拭するための少なくとも一つの掃拭部材と、
   前記記録ヘッドの前記ノズル面に当接し、前記掃拭部材が前記ノズル面に付着したインクを掃拭する場合の当接量を規定する少なくとも一つの規制部材と、
   前記記録ヘッドに対応して前記掃拭部材と前記規制部材とを保持する少なくとも一つの保持部材と、
   前記保持部材を介して前記掃拭部材と前記規制部材をノズル面に対して付勢する少なくとも一つの付勢部材と、
   前記保持部材を保持し前記ノズル配列方向に移動させるための保持部材移動手段と、
   を有することを特徴としたインクジェット記録装置。
2. 前記規制部材は、前記掃拭部材が前記ノズル面に付着したインクを掃拭する場合に移動する方向であって前記掃拭部材よりも進行方向前側において前期ノズル面に当接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. 前記掃拭手段は、ブレード形状の弾性材料からなることを特徴とする請求項１ないし請求項２のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
4. 前記規制部材は、コロ形状の弾性材料からなること特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のインクジェット記録装置。

Images