JP2009018427A - 液体噴射装置、および液体噴射装置における液体吐出ヘッドのクリーニング方法 - Google Patents

液体噴射装置、および液体噴射装置における液体吐出ヘッドのクリーニング方法 Download PDF

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Abstract

【課題】簡易な構成で、2つの液体吐出ヘッドに対してクリーニングを行うことができる液体噴射装置、および液体噴射装置における液体吐出ヘッドのクリーニング方法を提供すること。
【解決手段】ノズル開口が形成されたノズル面が上下に対向する一対の印刷ヘッドユニット22A,22Bと、上下に2つの吸引口を有するクリーニングユニット24とを備える。クリーニングユニット24の各吸引口を印刷ヘッドユニット22A,22Bのノズル面220A,220Bに対向する位置に移動させ、ノズル面220A,220Bに付着したインクを上下2つの吸引口から一度に吸引するようにしてクリーニングを行う。
【選択図】図3

Description

インクジェット方式により液体を吐出する液体噴射装置、および液体噴射装置における液体吐出ヘッドのクリーニング方法に関する。
従来、インクジェット方式のインクジェットプリンタが広く用いられている。インクジェットプリンタは、印刷ヘッドのノズル面に形成された多数のノズル開口の各々から、用紙に向けてインク滴を選択的に吐出するようにして所望の画像を印刷する。
ここで、インクジェットプリンタでは、ノズル開口内のインクが乾燥すると、インク粘度の上昇、インクの固化などに起因してノズル開口からインクが吐出し難くなり、印刷不良となることが知られている。こうした印刷不良を防ぐため、インクジェットプリンタには、ノズル開口からインクを吸引するクリーニングユニットが設けられる。例えば、電源をオフにしたときや、ユーザからクリーニングの指示操作があったとき、インクジェットプリンタは、クリーニングユニットの吸引口に印刷ヘッドのノズル面を当てて、吸引口からノズル面に付着したインクを吸い出すようにして、ノズル開口内のインクやノズル面に付着したインクを除去するクリーニングを行う(例えば、特許文献1参照)。
また、インクジェットプリンタには、2つの印刷ヘッドを有したものもある。2つの印刷ヘッドを有したプリンタとしては、例えば、用紙が搬送される経路を挟むように2つの印刷ヘッドを対向させることにより両面印刷を実現可能としたものが知られている。
特開平11−348310号公報
しかしながら、2つの印刷ヘッドを有したプリンタに対してクリーニングを行うため、2つの印刷ヘッドのそれぞれに対してクリーニングユニットを設けた場合、合計2つのクリーニングユニットが備わることになるので、プリンタの構造が複雑になってしまうという課題があった。
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
[適用例1]液体を吐出するためのノズル開口が形成されたノズル面を各々が有し、各ノズル面が互いに対向するように位置する2つの液体吐出ヘッドと、前記2つの液体吐出ヘッドのノズル面に挟まれる吸引ユニットとを備え、前記吸引ユニットは、前記吸引ユニットを挟む各ノズル面に対して液体吸引を行うことを特徴とする液体噴射装置。
この構成によれば、1つの吸引ユニットによって、2つの液体吐出ヘッドの各ノズル面から液体が吸引されるので、吸引ユニットを1つだけ有する簡易な構成でありながら、ノズル面に付着した液体を吸引除去するクリーニングを、2つの液体吐出ヘッドに対して行うことができる。
[適用例2]上記液体噴射装置において、前記ノズル面が前記吸引ユニットに接するよう、前記2つの液体吐出ヘッドの各々を前記吸引ユニットに向けて移動させる移動機構をさらに備えることを特徴とする液体噴射装置。
この構成によれば、ノズル面に接した吸引ユニットによりノズル面に付着した液体が吸引されるので、ノズル面に付着した液体をより確実に除去することができる。
[適用例3]上記液体噴射装置において、前記液体吐出ヘッドは、液体を吐出する対象の媒体の幅に対応する範囲に複数の前記ノズル開口が形成されたラインヘッドであることを特徴とする液体噴射装置。
この構成によれば、1つの吸引ユニットを有する簡易な構成で、2つのラインヘッドに対してクリーニングを行うことができる。
[適用例4]液体噴射装置において、前記2つの液体吐出ヘッドは、液体を吐出する対象の媒体を搬送する経路を挟んで互いの前記ノズル面が対向することを特徴とする液体噴射装置。
この構成によれば、媒体の両面に液体を吐出することが可能な液体噴射装置に対して、1つの吸引ユニットを有する簡易な構成でクリーニングを行うことができる。
[適用例5]液体を吐出するためのノズル開口が形成されたノズル面を各々が有し、各ノズル面が互いに対向するように位置する2つの液体吐出ヘッドと、液体を吸引するための吸引ユニットとを備えた液体噴射装置における液体吐出ヘッドのクリーニング方法であって、前記2つの液体吐出ヘッドのノズル面に挟まれた前記吸引ユニットにより、前記吸引ユニットを挟む各ノズル面に対して液体吸引を行うことを特徴とする液体噴射装置における液体吐出ヘッドのクリーニング方法。
この構成によれば、吸引ユニットを1つだけ有する簡易な構成で、2つの液体吐出ヘッドに対してクリーニングを行うことができる。
以下、本発明の実施の形態に係る一実施例について図面を参照して説明する。
本実施例では、用紙幅に対応する幅の印刷ヘッドを有するプリンタ、いわゆるラインヘッドプリンタを例に挙げて説明する。図1は、プリンタの構成を示したブロック図である。図1に示すように、プリンタ(液体噴射装置)1は、プリンタ1の動作を制御するコントローラ10と、コントローラ10の制御を受けて印刷を実行する印刷エンジン20とを備える。
コントローラ10は、CPU11と、ROM12と、RAM13と、エンジン制御回路14とを有する。ROM12にはプリンタ1を制御するための制御プログラムが記録されている。CPU11はプリンタ1の主制御装置であり、ROM12に記録された制御プログラムに従ってプリンタ1を制御する。具体的には、CPU11はエンジン制御回路14に指示を出し、エンジン制御回路14がCPU11からの指示に従って印刷エンジン20の動作を制御することにより、印刷などの各種動作が制御される。
次に、印刷エンジン20の構成について図1,2を参照して説明する。印刷エンジン20は、用紙搬送機構21と、印刷ヘッドユニット(液体吐出ヘッド)22と、印刷ヘッド移動機構(移動機構)23と、クリーニングユニット24と、クリーニングユニット移動機構25とを有する。なお、以下では、図2の図面における上向きの方向を上、下向きの方向を下、と呼ぶことにする。
用紙搬送機構21は、用紙の給排紙およびエンジン内部での紙搬送を行う。そのため、図2に示すように、用紙搬送機構21は、所定のトレイに載置された用紙(媒体)Sを給紙する給紙ローラ210と、上下に一対の搬送ローラ対211,212,213,214と、搬送ローラ対211の下側ローラと搬送ローラ対212の下側ローラとの間に架け渡された上流側搬送ベルト215と、搬送ローラ対213の下側ローラと搬送ローラ対214の下側ローラとの間に架け渡された下流側搬送ベルト216とを有する。給紙ローラ210および搬送ローラ対211,212,213,214は、それぞれの回転軸の端部に駆動モータ(図示なし)が連結されている。コントローラ10が駆動モータを制御して各ローラの回転を制御することにより、給紙ローラ210、搬送ローラ対211、上流側搬送ベルト215、搬送ローラ対212,213、下流側搬送ベルト216、搬送ローラ対214を順番に通る用紙搬送経路Tに沿って用紙Sが搬送される。なお、用紙搬送時、上流側搬送ベルト215および下流側搬送ベルト216に用紙Sを静電吸着または空気吸引して、搬送ベルトに吸着した状態で用紙Sをベルト搬送するようになっている。
次に、印刷ヘッドユニット22およびクリーニングユニット24について説明する。図3は、印刷ヘッドユニット22およびクリーニングユニット24の構成を示した斜視図である。図2,3に示すように、プリンタ1は、搬送ローラ対212,213間の用紙搬送経路Tを上下に挟むように位置する2つの印刷ヘッドユニット22を有している。なお、以下では、搬送ローラ対212,213間の用紙搬送経路Tより上方に設けられた印刷ヘッドユニット22を上側印刷ヘッドユニット22A、用紙搬送経路Tより下方に設けられた印刷ヘッドユニット22を下側印刷ヘッドユニット22Bともいう。
ここで、上側印刷ヘッドユニット22Aのノズル形成面であるノズル面220Aは、用紙搬送経路Tに対向して下に向いている。下側印刷ヘッドユニット22Bのノズル形成面であるノズル面220Bは、用紙搬送経路Tに対向して上に向いている。したがって、プリンタ1は、用紙搬送経路Tに沿って搬送される用紙Sに対して上下からインクを吐出するようにして両面印刷が可能である。
なお、上側印刷ヘッドユニット22Aおよび下側印刷ヘッドユニット22Bは、半導体技術を用いて製造されたラインインクジェットヘッドである。図示していないが、上側印刷ヘッドユニット22Aおよび下側印刷ヘッドユニット22Bは、半導体技術により多数のノズルが高密度に形成された複数個の基板がプレートに一列に配列されている。また、図4に示すように、印刷ヘッドユニット22A,22Bの各ノズル面220には、千鳥状に配列された多数のノズル開口221が形成されている。多数のノズルが配列された長辺方向の幅は用紙幅に対応しており、各ノズルの内部にはインク室およびインク室を膨張・収縮させるピエゾ素子が備えられている。したがって、プリンタ1は、ピエゾ素子を駆動して、高密度に配列された多数のノズルから用紙Sに向けてインクを吐出することにより、高解像且つ高速な印刷が可能である。
次に、クリーニングユニット24について説明する。図3に示すように、クリーニングユニット24は、クリーニングユニット本体(吸引ユニット)240と、チューブ241と、吸引ポンプ242とを有している。
図5は、クリーニングユニット本体240の構成を示した図である。図6は、クリーニングユニット本体240の断面A(図5参照)で切断したときの断面図である。図5に示すように、クリーニングユニット本体240は、印刷ヘッドユニット22のノズル面長手方向に対応して幅広のクリーニング部250と、クリーニング部250の一端に設けられたワイピング部260とを有する。
クリーニング部250は、図5,6に示すように、開口である吸引口251aが上下に形成された箱状のユニットフレーム251と、吸引口251aより内側に開口を塞ぐように設けられた多孔質部材252と、上下の吸引口251aを囲むようにユニットフレーム251の上端および下端に設けられたパッキン253とを有している。また、ユニットフレーム251の長手方向の一端には吸気口251bが設けられている。吸気口251bにはチューブ241の一端が接続され、このチューブ241の他端は吸引ポンプ242に接続されている。すなわち、吸引ポンプ242は、チューブ241を介してクリーニングユニット本体240内部と連通している。
ここで、ユニットフレーム251には、吸気口251bの反対側の他端に、長手方向外向きに突出した突起部251cが形成されている。ワイピング部260は、突起部251cに取り付けられるようにして、クリーニング部250と一体になっている。ワイピング部260は、ノズル面の短辺方向に対応する幅をもつ2つのワイパブレード261と、突起部251cの上下に設けられ、それぞれが1つのワイパブレード261を支持するワイパ機構262とを有している。ワイパブレード261は、ゴムやエラストマーなどの弾性部材で構成されている。ワイパ機構262は、アクチュエータおよびワイパブレード261を上下に動かすための機構を内部に備えており、ワイパブレード261をワイパ機構262内部への引き込み、および外部への繰り出しが可能である。
印刷ヘッド移動機構23は、印刷ヘッドユニット22A,22Bをそれぞれ上下に移動させる機構である。クリーニングユニット移動機構25は、所定の待機位置から、上側印刷ヘッドユニット22Aの直下且つ下側印刷ヘッドユニット22Bの直上の位置にクリーニングユニット本体240を水平移動させる機構である。詳細な説明は省略するが、印刷ヘッド移動機構23およびクリーニングユニット移動機構25は、モータ駆動のスライダを有し、このスライダに印刷ヘッドユニット22やクリーニングユニット本体240を搭載した構成となっている。もっとも、印刷ヘッド移動機構23およびクリーニングユニット移動機構25の構成としては、これに限られることなく、印刷ヘッドユニット22またはクリーニングユニット24に係止されたベルトを繰り出すようにして移動させる構成としてもよいし、ラック・ピニオンなどのギア機構により移動させる構成としてもよい。
次に、以上に説明したプリンタ1によるクリーニング動作について説明する。図外のコンピュータからクリーニング動作が指示されたときや、所定時間の間、印刷が行われずにプリンタ1が休止状態に移行するとき、またはプリンタ1の電源がオフにされたときなどに、以下に説明するクリーニング動作が行われる。
クリーニング動作では、まず、コントローラ10はワイパ機構262を制御して、ワイパブレード261がノズル面に当たらないよう、ワイパブレード261をワイパ機構262内部に引き込ませる。そして、クリーニングユニット移動機構25を制御して、クリーニング部250が、印刷ヘッドユニット22Aの直下、且つ印刷ヘッドユニット22Bの直上に位置するようクリーニングユニット本体240を移動させる(図7(a)参照)。
次に、コントローラ10は印刷ヘッド移動機構23を制御して、上側印刷ヘッドユニット22Aを下降させるとともに、下側印刷ヘッドユニット22Bを上昇させる。これにより、印刷ヘッドユニット22A,22Bはクリーニングユニット本体240を上下から挟み込む(図7(b)参照)。このとき、印刷ヘッドユニット22A,22Bとクリーニングユニット本体240のクリーニング部250との間隙はパッキン253により気密に封止される。
そして、コントローラ10は吸引ポンプ242を制御して吸気口251bから空気を吸引させ、クリーニングユニット本体240の内部に負圧を与える。この負圧により、印刷ヘッドユニット22A,22Bの各ノズル面220およびノズル開口221に付着したインクが、対向して位置する上下それぞれの吸引口251aに吸引され、吸引されたインクは多孔質部材252に吸収される。こうして、2つの印刷ヘッドユニット22A,22Bの各ノズル面220に対して一度にクリーニングが行われる。クリーニングを終えると、コントローラ10は印刷ヘッド移動機構23を制御して、上側印刷ヘッドユニット22Aを上昇させるとともに、下側印刷ヘッドユニット22Bを下降させてから、クリーニングユニット移動機構25を制御して、クリーニングユニット24を所定の待機位置に移動させることで、クリーニング動作が終了する。
次に、ワイピング動作について説明する。図外のコンピュータなどからワイピングが指示されたとき、またはプリンタ1の電源がオフにされたときなどに、以下に説明するワイピング動作が行われる。
ワイピング動作を行う際、まず、コントローラ10はワイパ機構262を制御して、ワイパ機構262内部に引き込まれたワイパブレード261を外部に繰り出させる。これにより、ワイパブレード261はノズル面220に押し当たることが可能な高さに位置する。すなわち、上方のワイパブレード261は、ブレードの先端が上側印刷ヘッドユニット22Aのノズル面220Aより高くなる位置まで繰り出される。下方のワイパブレード261は、ブレードの先端が下側印刷ヘッドユニット22Bのノズル面220Bより低くなる位置まで繰り出される。
次に、コントローラ10はクリーニングユニット移動機構25を制御して、クリーニングユニット24を上側印刷ヘッドユニット22Aの直下、下側印刷ヘッドユニット22Bの直上の位置に水平移動させる動作、印刷ヘッドユニット22に挟まれた位置からクリーニングユニット24を水平に抜き出す動作を繰り返し行わせるようにして、クリーニングユニット24を往復移動させる(図8参照)。このとき、上方のワイパブレード261が、上側印刷ヘッドユニット22Aのノズル面220Aに押し当てられながらノズル面220Aに沿って往復移動するため、このノズル面220Aに付着したインクが払拭される。同様に、下方のワイパブレード261が、下側印刷ヘッドユニット22Bのノズル面220Bに押し当てられながらノズル面220Bに沿って往復移動するため、このノズル面220Bに付着したインクが払拭される。こうして、上側印刷ヘッドユニット22Aのノズル面220Aおよび下側印刷ヘッドユニット22Bのノズル面220Bに対してワイピングが一度に行われる。ワイピングを終えると、コントローラ10は印刷ヘッド移動機構23を制御して、上側印刷ヘッドユニット22Aを上昇させるとともに、下側印刷ヘッドユニット22Bを下降させてから、クリーニングユニット移動機構25を制御して、クリーニングユニット24を所定の待機位置に移動させることで、ワイピング動作が終了する。
以上に説明したプリンタ1によれば、以下の効果を得ることができる。
(1)2つの印刷ヘッドユニット22A,22Bの各ノズル面220に対して、1つのクリーニングユニット24で一度にクリーニングを行うことができる。したがって、2つの印刷ヘッドユニット22A,22Bの各々に対してクリーニングユニットを設けた場合に比べると、プリンタ1の構成が簡易になり、プリンタ1の小型・軽量化およびコストの低廉化を図ることができる。また、吸引口を片側に設けた従来のクリーニングユニットにより、2つの印刷ヘッドユニット22A,22Bを順番にクリーニングする場合に比べると、クリーニングに要する時間を短縮することができる。
(2)2つの印刷ヘッドユニット22A,22Bの各ノズル面220に対して、1つのクリーニングユニット24で付着したインクを払拭するようにして一度にワイピングを行うことができる。したがって、2つの印刷ヘッドユニット22A,22Bの各々に対してクリーニングユニットを設けた場合に比べると、プリンタ1の構成が簡易になり、プリンタ1の小型・軽量化およびコストの低廉化を図ることができる。また、ワイパブレードを片側に設けた従来のワイピングユニットにより、2つの印刷ヘッドユニット22A,22Bを順番にワイピングする場合に比べると、ワイピングに要する時間を短縮することができる。
(3)クリーニング部250とワイピング部260とを一体にしてユニット化しているので、1つの移動機構(クリーニングユニット移動機構25)によりクリーニングおよびワイピングを行うことができる。したがって、プリンタ1の構成をさらに簡略化できる。
(4)上側印刷ヘッドユニット22Aのノズル面220Aへのインク吸引および下側印刷ヘッドユニット22Bのノズル面220Bへのインク吸引を1つの吸引ポンプ242で行うようにしているので、プリンタ1の構成をさらに簡略化できる。
液体噴射装置としては、以上に説明した実施例に限られることなく、様々な態様とすることが可能である。以下、変形例について説明する。
(変形例1)上記実施例では、2つの印刷ヘッドユニット22A,22Bを用紙搬送経路Tに対して上下に配置するようにしたが、印刷ヘッドユニットの位置関係はこれに限られない。例えば、図9に示すように、上下方向に用紙を搬送して印刷を行う場合、用紙搬送経路Tを左右から挟むように2つの印刷ヘッドユニット22を配置してもよい。
(変形例2)上記実施例では、互いに対向する2つの印刷ヘッドユニット22A,22Bにより両面印刷を行うプリンタについて説明したが、図10に示すように、用紙搬送経路Tの上流側と下流側に2つの印刷ヘッドユニット22を並べて配置した構成としてもよい。例えば、上流側の印刷ヘッドユニットにおけるノズル開口のピッチと下流側の印刷ヘッドユニットにおけるノズル開口のピッチとを半ピッチ分だけずらすようにすれば印刷解像度を向上させることが可能である。この場合、ノズル面が向かい合うように、2つの印刷ヘッドユニット22を回転させてから、2つの印刷ヘッドユニット22間にクリーニングユニット本体を移動させるようにすれば、1つのクリーニングユニットでクリーニングおよびワイピングを一度に行うことができる。
(変形例3)上記実施例では、印刷ヘッドユニット22A,22Bの位置を固定として、クリーニングユニット24を移動させるようにしたが、固定されたクリーニングユニット24に対して印刷ヘッドユニット22A,22Bを移動させることにより、クリーニングおよびワイピングを行うようにしてもよい。
(変形例4)上記実施例では、ラインインクジェットプリンタの場合について説明したが、インクジェット方式の印刷ヘッドを2つ備えた装置であれば、走査型の印刷ヘッドをもつプリンタなどの様々な装置に対しても、同様のクリーニング方法を適用することができる。
(変形例5)上記実施例では、液体噴射装置としてインクジェットプリンタを例にして説明したが、これに限らない。液体噴射装置であれば、プリンタではなく、様々な工業用装置に適用可能である。例えば、布地に模様をつけるための捺染装置、カラーフィルター製造装置や有機ELディスプレイ等のディスプレイ製造装置、チップへDNAを溶かした溶液を塗布してDNAチップを製造するDNAチップ製造装置、回路基板製造装置等に適用することもできる。また、上記実施例のプリンタは、駆動素子(ピエゾ素子)に電圧をかけて、インク室を膨張・収縮させることにより液体を吐出しているが、これに限らない。例えば、発熱体を用いてノズル内に泡を発生させ、その泡によって液体を吐出させるプリンタでもよい。
プリンタの構成を示したブロック図。 印刷エンジンの構成を示した図。 印刷ヘッドユニットおよびクリーニングユニットの構成を示した斜視図。 印刷ヘッドユニットの構成を示した図。 クリーニングユニット本体の構成を示した図。 クリーニングユニット本体の断面図。 クリーニング動作を説明するための図。 ワイピング動作を説明するための図。 変形例1を説明するための図。 変形例2を説明するための図。
符号の説明
1…液体噴射装置としてのプリンタ、10…コントローラ、11…CPU、12…ROM、13…RAM、14…エンジン制御回路、20…印刷エンジン、21…用紙搬送機構、22…液体吐出ヘッドとしての印刷ヘッドユニット、22A…上側印刷ヘッドユニット、22B…下側印刷ヘッドユニット、23…移動機構としての印刷ヘッド移動機構、24…クリーニングユニット、25…クリーニングユニット移動機構、210…給紙ローラ、211〜214…搬送ローラ対、215…上流側搬送ベルト、216…下流側搬送ベルト、220…ノズル面、221…ノズル開口、240…吸引ユニットとしてのクリーニングユニット本体、241…チューブ、242…吸引ポンプ、250…クリーニング部、251…ユニットフレーム、251a…吸引口、251b…吸気口、251c…突起部、252…多孔質部材、253…パッキン、260…ワイピング部、261…ワイパブレード、262…ワイパ機構、S…媒体としての用紙。

Claims (5)

  1. 液体を吐出するためのノズル開口が形成されたノズル面を各々が有し、各ノズル面が互いに対向するように位置する2つの液体吐出ヘッドと、
    前記2つの液体吐出ヘッドのノズル面に挟まれる吸引ユニットとを備え、
    前記吸引ユニットは、前記吸引ユニットを挟む各ノズル面に対して液体吸引を行うことを特徴とする液体噴射装置。
  2. 請求項1に記載の液体噴射装置において、
    前記ノズル面が前記吸引ユニットに接するよう、前記2つの液体吐出ヘッドの各々を前記吸引ユニットに向けて移動させる移動機構をさらに備えることを特徴とする液体噴射装置。
  3. 請求項1または2に記載の液体噴射装置において、
    前記液体吐出ヘッドは、液体を吐出する対象の媒体の幅に対応する範囲に複数の前記ノズル開口が形成されたラインヘッドであることを特徴とする液体噴射装置。
  4. 請求項1ないし3のいずれか一項に記載の液体噴射装置において、
    前記2つの液体吐出ヘッドは、液体を吐出する対象の媒体を搬送する経路を挟んで互いの前記ノズル面が対向することを特徴とする液体噴射装置。
  5. 液体を吐出するためのノズル開口が形成されたノズル面を各々が有し、各ノズル面が互いに対向するように位置する2つの液体吐出ヘッドと、液体を吸引するための吸引ユニットとを備えた液体噴射装置における液体吐出ヘッドのクリーニング方法であって、
    前記2つの液体吐出ヘッドのノズル面に挟まれた前記吸引ユニットにより、前記吸引ユニットを挟む各ノズル面に対して液体吸引を行うことを特徴とする液体噴射装置における液体吐出ヘッドのクリーニング方法。
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