JP2009297957A - インクジェットプリンターのクリーニング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クリーニング効果が高く、廃インクを簡易な構成で確実に処理できるため装置内汚染やノズル詰まりによる画像形成品位の低下がないインクジェットプリンターのクリーニング装置を提供する。
【解決手段】ワイパーと空気噴射ノズルが一体化されたクリーニング装置を駆動し、空気噴射ノズルから加温手段により加温された空気を噴射しながら、ワイパーをインク吐出面に接触させて移動させる。ワイパーはインク吐出面のインク滴及び固着したインクをかきとって回収し、加温空気の噴射によりインク吐出面のインク滴は低粘度化し、速やかにワイパーに送られてワイパーを伝って回収されるので、クリーニング速度を低下させることなく確実なインク除去が行える。
【選択図】図２

Description

本発明は、弾性材料からなるワイパーをインクジェットヘッドのインク吐出面に接触させながら相対的に移動させることにより、前記ワイパーで前記インク吐出面のクリーニングを行うインクジェットプリンターのクリーニング装置に関する。

インクジェットプリンターは、ヘッドのインク吐出面（ヘッド表面）に開口したインク吐出口からインクの液滴を吐出するとともに、インク吐出にタイミングを合せてヘッドと印刷用紙等の印刷媒体を所定の方向に相対移動させることにより、印刷媒体に移行したインクで所望の文字や画像を形成する画像形成手段として広く用いられている。

前記インクジェットプリンターは、長期間使用するにつれ、吐出された液滴以外の微少なインク滴やインク以外の異物等がインク吐出面に付着して堆積・固着し、これによって本来のインク吐出機能が損なわれ、例えば吐出口からのインク吐出が困難となったり、インク吐出方向が変わってしまう等の不都合を生じることがあった。

そこで、従来のインクジェットプリンターでは、インク吐出面を清掃するための弾性部材からなるワイピング部材（ブレード）を備えたクリーニング装置を設け、このクリーニング装置のワイピング部材をインク吐出面に接触させてクリーニング動作を定期的に行うことで、インク吐出面の異物等を除去していた。

特に、ヘッドのインク吐出面は吐出されるインク（記録液）に対して撥インク性が付与されていることが一般的であり、インク吐出面にインク滴が付着した場合には前記クリーニング装置のワイピング部材によるワイピングで容易に除去することができるものとされていた。

下記特許文献１は、上述したようなクリーニング装置を有する従来のインクジェット記録装置の一例が開示されている。この装置は、記録ヘッドとそのノズル面をワイピングするクリーニング機構を備えており、記録ヘッドのノズルから吐出されるインクのノズル面に対する後退メニスカス速度（ＲＭＶ）と、ノズル面をブレードがワイピングする速度（Ｖw ）がＶw ≦１．１×ＲＭＶという関係にあるものであり、これによって記録ヘッドのノズル面に拭きのこりが少なく高いクリーニング効率が得られるものとされている。そして、ＲＭＶは図７に示す装置を用い、以下の方法により測定することができる。すなわち、記録ヘッドのノズル面と同じ撥水面上に被測定対象のインク１００を２５μｌを垂らし、下面が親水性のラバー部材１０１（６ｍｍφ）と撥水面１０２との間隙（１ｍｍ）に該インク１００を保持させ、半径２０ｍｍで円を描くように、インク１００を保持したまま、この部材１０１を回転軸１０３の周りに一定周速（Ｖｍｍ／ｓｅｃ）で回転させる。周速を変化させ、インク１００がラバー部材１０１に追随してゆく最大の速度を測定し、これを前記ＲＭＶとする。

下記特許文献２は、上述したような弾性部材からなるワイピング部材（ブレード）でノズル面をクリーニングするクリーニング装置とは異なり、図８に示すように、インクジェットヘッド２００のノズル面２０１に対して空気吹出ノズル２０２で空気を吹出し、空気吹出ノズル２０２とノズル面２０１を移動手段により相対的に平行移動させ、ノズル面２０１から空気の噴射によって剥離されたインク２０３等を、ノズル面２０１の近傍に配置された空気吸出ノズル２０４から吸い出すものである。これによって、余分なインクの消費を抑えると共に周囲の汚染を防止してインクジェットヘッド２００のノズル面２０１の全体に良好なクリーニングを行うことができるものとされている。
特開２００３−１９１４７８号公報 特開２００４−１７４８４５号公報

特許文献１に記載の装置によれば、経年使用による耐久性の低下や傷の発生により記録ヘッドのノズル面の撥インク性が低下した場合や、近年のインクジェットプリンタで見られるようにヘッドのノズル面に対する撥液性が低い記録液を使用するような場合には、クリーニング動作後にもノズル面にインク滴が残留してしまう危険性がある。ワイピング速度を低速にすることである程度の対処も可能であるとも考えられるが、クリーニング時間の大幅な延長につながり、システムの効率低下を招いてしまうのでやはり好ましくない。

特許文献２に記載の装置によれば、空気の噴射によって除去したインク滴を回収するために複雑な回収機構が必要になり、コストアップを招くという問題があった。また、回収機構を設けない場合や、簡易的な吸収体を設けて回収したインクを処理しようとした場合には、除去されたインク滴又は簡易的に回収したインクが垂れて装置内を汚染したり、 ノズル面に残されたインクでノズルが詰まって画像形成品位の低下を招く。さらに、ノズル面で乾燥して固まったインク等の固着物に対しては除去能力が極めて低いという問題があった。

本発明は、以上の課題に鑑みてなされたものであり、経年使用による耐久性の低下や傷の発生により記録ヘッドのノズル面の撥インク性が低下した場合や、ヘッドのノズル面に対する撥液性が低い記録液を使用するような場合においても、特に速度を落とすことなく有効なクリーニング効果が得られ、除去したインクを簡易な構成で確実に処理できる構造であるために装置内の汚染やノズル詰まりによる画像形成品位の低下がなく、さらにノズル面に付着したインク滴に対する除去能力が高いだけでなく、ノズル面で乾燥して固まったインク等の固着物に対する除去能力も高いインクジェットプリンターのクリーニング装置を提供することを目的としている。

請求項１に記載されたインクジェットプリンターのクリーニング装置は、
弾性材料からなりインクジェットヘッドのインク吐出面に接触するワイパーと、前記ワイパーに隣接して前記ワイパーと一体に設けられ前記インク吐出面に加温空気を噴射して前記インク吐出面のインク滴を前記ワイパーに向けて移動させる空気噴射ノズルと、前記ワイパーと前記空気噴射ノズルを前記インク吐出面に沿って移動させる移動手段を備えたことを特徴としている。

請求項２に記載されたインクジェットプリンターのクリーニング装置は、請求項１に記載のインクジェットプリンターのクリーニング装置において、
前記空気噴射ノズルによる加温空気の噴射方向が、前記インク吐出面に垂直に向かう方向と、前記ワイパーが前記インク吐出面と接触している位置に向かう方向とがなす角度の範囲内にあることを特徴としている。

請求項３に記載されたインクジェットプリンターのクリーニング装置は、請求項１又は２に記載のインクジェットプリンターのクリーニング装置において、
前記ワイパーと前記空気噴射ノズルが取り付けられて前記移動手段によって移動する基体と、前記基体以外に設置されて前記空気噴射ノズルに加温空気を供給する噴射空気貯留タンクと、前記噴射空気貯留タンクに設けられて前記噴射空気貯留タンクが貯留する空気を加温する加温手段と、前記基体以外に設置されて前記空気噴射ノズルから噴射される加温空気に圧力を与える圧力発生手段とをさらに有することを特徴としている。

近年の多種多様なインクの中には、低温状態において高粘度化するものものがあり、クリーニング時に回収不良を起こしてしまう問題を有するものもあったが、請求項１に記載されたインクジェットプリンターのクリーニング装置によれば、空気噴射ノズルから加温空気を噴射しながら、この空気噴射ノズル及びワイパーを移動手段によってインク吐出面に沿って移動させることにより、ワイパーはインク吐出面のインク滴及び固着したインクをかきとって回収することができる。このように、ワイパーと空気噴射ノズルを一体化することでクリーニング速度を低下させることなくヘッドのインク吐出面のインク滴を確実に除去できるとともに、回収したインク等による装置内汚染や画像形成品位の低下が防止される。また、クリーニング時には空気噴射ノズルからの加温空気の噴き付けによってワイパーにインクを供給しているため、撥水膜の劣化が著しい乾燥状態でのワイピングが防止され、ヘッドのインク吐出面に傷をつけるのを防止できる。さらに、空気噴射ノズルからの加温空気の噴射によってインク吐出面のインク滴は加温空気で暖めらて低粘度化することにより速やかにワイパーに送られ、複雑な回収機構を用いることなくワイパーを伝って確実に回収される。

請求項２に記載されたインクジェットプリンターのクリーニング装置によれば、請求項１に記載のインクジェットプリンターのクリーニング装置における上記効果において、空気噴射ノズルによる加温空気の噴射方向がワイパー側に傾けられており、インク吐出面にあるインク滴がワイパーに向かうように構成されているので、空気吹き付けにより除去されたインク滴を吹き付け方向の前方にあるワイパーに確実に伝えて回収・除去することができる。

請求項３に記載されたインクジェットプリンターのクリーニング装置によれば、請求項１又は２に記載のインクジェットプリンターのクリーニング装置における上記効果において、移動手段によって移動する基体にワイパーと空気噴射ノズルを取り付け、基体以外に設置した噴射空気貯留タンクに加温手段を設けて空気噴射ノズルに加温空気を供給するとともに、基体以外に設置した圧力発生手段により、空気噴射ノズルから噴射される加温空気に圧力を与えるように構成したので、全体として簡易な構成で機能の異なるワイパーと空気噴射ノズルを一体化することができた。

本発明の実施形態を図１乃至図６を参照して説明する。
図１〜図３は本実施形態に係るインクジェットプリンターのクリーニング装置を示す図であって、図１は本例のインクジェットプリンターのクリーニング装置の正面図、図２は本例のインクジェットプリンターのクリーニング装置のクリーニング時の作用を示す図、図３は本例のインクジェットプリンターのクリーニング装置における空気噴射ノズルによる空気噴射方向の範囲を示す模式図である。
また、図４〜図６は、本実施形態に係るクリーニング装置を備えたインクジェットプリンターを示す図であって、図４はインクジェットヘッド付近の平面図、図５はクリーニング装置の正面図、図６はクリーニング装置の作動を示す図である。

まず、図１〜図３を参照して本例に係るインクジェットプリンターのクリーニング装置２の基本構造を説明する。
図１及び図２に示すように、本例のクリーニング装置２は基体３を有している。この基体３は、移動手段４によってインクジェットヘッド１（以下、ヘッド１とも呼ぶ）のインク吐出面５に沿って移動できるようになっている他、後述するようにインクジェット記録装置の作動状況に応じて必要な位置に移動することができる。

基体３のクリーニング時の移動方向についての一端部には、ワイパー６が設けられている。ワイパー６は弾性材料からなる板状のブレードであり、クリーニング時にはインクジェットヘッド１のインク吐出面５に弾性的に接触する。

また、基体３のクリーニング時の移動方向についての他端部側には、ワイパー６に隣接して空気噴射ノズル７が設けられている。空気噴射ノズル７は、ヘッド１のインク吐出面５に加温空気を噴射してインク吐出面５のインク滴８をワイパー６に向けて移動させる機能を備えており、ヘッド１の外部の所定位置に設けられた噴射空気貯留タンク１１及び圧力発生手段９に可撓性の管１０を介して直列に接続されている。さらに、噴射空気貯留タンク１１には加温手段１２が取り付けられている。かかる構成によれば、圧力発生手段９によって加圧された空気が噴射空気貯留タンク１１に蓄えられ、さらに加温手段１２に暖められて所定温度の加温空気となり、この加温空気が所定の動作タイミングで噴射空気貯留タンク１１から空気噴射ノズル７に供給され、ヘッド１のインク吐出面５に向けて噴射される。

なお、本例では、空気噴射ノズル７には、ヘッド１の外部の所定位置に設けられた噴射空気貯留タンク１１が管１０を介して接続され、ヘッド１の外部の所定位置に設けられた圧力発生手段９が管１０によって噴射空気貯留タンク１１に接続されているが、この接続順は逆でも良い。すなわち、空気噴射ノズル７には、まずヘッド１の外部の所定位置に設けられた圧力発生手段９が管１０を介して接続され、ヘッド１の外部の所定位置に設けられた噴射空気貯留タンク１１が管１０を介して圧力発生手段９に接続される構成でも良い。この構成の場合、噴射空気貯留タンク１１に貯留された空気は、噴射空気貯留タンク１１に設けられた加温手段１２で暖められて加温空気となり、圧力発生手段９に送られて圧力を与えられて空気噴射ノズル７に供給される。

さらに、空気噴射ノズル７に接続されるヘッド１の外部にある噴射空気貯留タンク１１（加温手段１２を含む）と圧力発生手段９は必ずしも構成部品として別体である必要はなく、一体に構成されていてもよい。要するに、空気噴射ノズル７から噴射される空気に所定の温度と圧力を与えうる機能を備えた構成であればよい。

加温空気を噴射してインク吐出面５のインク滴８をワイパー６に向けて移動させる機能を得るため、本例のクリーニング装置２における空気噴射ノズル７は、図３に模式的に示すように、インク吐出面５に対する空気噴射ノズル７による加温空気の噴射方向が、インク吐出面５に垂直に向かう方向Ａと、ワイパー６がインク吐出面５と接触している位置ｂに向かう方向Ｂとがなす角度θの範囲内に設定されている。本例では、空気噴射ノズル７からワイパー６側に斜めに噴射された加温空気が、ワイパー６と空気噴射ノズル７の間のインク吐出面５に衝突し、インク吐出面５にあるインク滴８をワイパー６に向けて移動させるようになっている。

図１乃至図３には示していないが、基体３には回収したインクを受けるパン（受皿）と、パンに溜まったインクを排出する排出管が設けられており、回収したインクは排出管を介して飛散や蒸発を許容しないタンク（廃インクボトル）に回収して保持することができる。

以上の構成において、ヘッド１のクリーニングは、インクジェットプリンターの動作乃至状態に応じて適当なタイミングで行なう。例えば、必要に応じてヘッド１内の乾燥したインクを押し出すためにパージを行い、その後ヘッド１のインク吐出面５に廃インクが残るのでこれを除去するために次のような動作を行なう。

基体３をヘッド１のクリーニング方向の始点に設定してから、図２に示すように、空気噴射ノズル７から加温空気を噴射しながら、この空気噴射ノズル７及びワイパー６を搭載した基体３を移動手段４によってインク吐出面５に沿って移動させていく。本例では、ヘッド１に対して、ワイパー６が先となり、空気噴射ノズル７が後となるような向きで基体３を移動させるが、逆でもよい。

ワイパー６は、弾性的に変形した状態に対応した力でインク吐出面５に接触しながら移動し、インク吐出面５のインク滴８を回収するとともに、ヘッド１内のインクのメニスカスを破壊することなく、インク吐出面５に固着したインクをかきとって回収することができる。

空気噴射ノズル７はインク吐出面５に加温空気を噴射し、インク吐出面５のインク滴８に圧力を加えてこれをワイパー６に移動させる。移動してワイパー６に接したインク滴８は、ワイパー６を伝ってインク吐出面５から離れ、確実に回収されるので、特許文献２で示した空気噴射式の除去機構における空気吸出しノズルのような複雑な回収機構は不要である。このため複雑な回収機構によるコストアップが避けられ、廃インクの確実な回収によって装置内での廃インクによる汚染やノズル詰まりによる画像形成品位の低下が避けられる。

また、本例によれば、インクの除去工程においてワイパー６だけでなくワイパー６側にインク滴８を送る空気噴射ノズル７も併用するので、クリーニング時には空気噴射ノズル７からの加温空気の吹き付けによってワイパー６にインクを供給しているため、撥水膜の劣化が著しい乾燥状態でのワイピングが防止され、ワイパー６は常に濡れた状態のインク吐出面５に接して移動することとなり、ヘッド１のインク吐出面５に傷をつけることがない。

このように、本例によれば、ワイパー６と空気噴射ノズル７を一体化することでクリーニング速度を低下させることなくヘッド１のインク吐出面５のインク滴８及び固着したインクを確実に除去できるとともに、回収したインク等による装置内汚染や画像形成品位の低下が防止される。また、ワイパー６と空気噴射ノズル７を一体化することで装置全体の小型化が実現できる（特に、後述するラインヘッド１型のインクジェットプリンターでは小型化による効果が大きい）。

さらには、近年のインクジェットシステムに使用される多種多様化したインク（記録液）の中には、低温時にインク中成分が析出してしまうものがある。このようなインクの場合、クリーニング時の環境次第ではインク吐出面にインク中成分が析出し、正常なクリーニングがなされないこともあったが、本例のようにインク吐出面に加温空気を噴射することにより、インク吐出面におけるインク中成分の析出を確実に防ぎ、また仮にインク中成分が析出した場合であっても、加温空気によってこれを再溶解することができるので、常に正常なクリーニングが可能になるという効果も得られる。

なお、以上説明した実施形態では、インクジェットヘッド１の位置が固定されており、これに対してクリーニング装置２が移動する構成であったが、逆にクリーニング装置２が位置固定されており、これに対してインクジェットヘッド１が移動してクリーニングが行われるものとしてもよい。

次に、図４〜図６を参照して、本例のクリーニング装置２を、ラインヘッド型のインクジェットプリンター（インクジェット記録装置）のインクジェットヘッド１に設けた場合の具体的構造例を説明する。
図４及び図６に示すように、本例のクリーニング装置２が設けられたラインヘッド型のインクジェットプリンターは、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）の４色のインクを吐出する４系列のヘッド１（Ｃ，Ｋ，Ｍ，Ｙ）を有している。各色の系列は、それぞれ同色の６個のヘッド１で構成されており、各系列内において６個のヘッド１は千鳥状に配置されている。すなわち、各系列において、各ヘッド１はノズルが並んだ長手方向を主走査方向（図４において横方向）に平行にして並べられ、かつ副走査方向（図４において縦方向）にずらした２位置に１個おきで配置されている。このため、副走査方向と平行な紙搬送方向に移動する図示しない印刷用紙に対して、各ヘッド１におけるインク吐出のタイミングを副走査方向の位置の違いに応じて制御することにより、全体として印刷用紙上に主走査方向に連続した画像形成を行なうことができるように構成されている。

図４〜図６に示すように、本例のメンテナンス部２０は各色のヘッド１の系列ごとに設けられており、回収したインクの受皿であるパン２１と、パン２１内に設けられた基台２２と、基台２２上に弾性手段としてのばね２３を介して設けられたクリーニング装置２及びキャップ２５とを有している。なお、一つのパン２１の中にある各クリーニング装置２の空気噴射ノズル７は、ばね２３に沿って設けられた図示しない配管及びこれに連通する基台２２内の図示しない配管、そしてパン２１を貫通して基台２２に連通した可撓性の管２６（図１では管１０）を介して、パン２１の外に設けられた噴射空気貯留タンク１１と圧力発生手段９（図１参照）に接続されている。また、各パン２１には、排出管２７が接続連通されており、各クリーニング装置２のワイパー６から流れ落ちてパン２１内に溜まった廃インクを、パン２１の外に設けられた図示しない廃インクボトルに導出するようになっている。

ここで、各メンテナンス部２０に設けられた６個ずつのクリーニング装置２及びキャップ２５は、系列の６個のヘッド１に対応する位置及び千鳥の配置で設置されており、インクジェットプリンターの動作乃至状態に合せて駆動されるメンテナンス部２０の動作に伴い、前述したようにクリーニング装置２は対応する各ヘッド１のインク吐出面５をクリーニングし、またキャップ２５は対応する各ヘッド１のインク吐出面５を覆って密閉するようになっている。

以上の構成における、メンテナンス部２０の作動について説明する。
インクジェットプリンターが記録動作中のときは、メンテナンス部２０は図４及び図６（ａ）に示す待機位置に設定される。

インクジェットプリンターの停止時（放置状態）には、メンテナンス部２０は、各キャップ２５が対応する各ヘッド１の真下から上昇し、各キャップ２５に対応する各ヘッド１を密閉するキャップ位置に設定される。

メンテナンス部２０がヘッド１のメンテナンスを行なう場合には、メンテナンス部２０は、各クリーニング装置２が対応する各ヘッド１のインク吐出面５の端部に接するメンテナンス位置に設定され、他端部に向けて移動することにより前述したような作用で各ヘッド１のインク吐出面５をクリーニングする。

例えば、図６に示すように、図６（ａ）に示す待機位置にある各メンテナンス部２０は、インクジェットプリンターの動作乃至状態に応じた所定のタイミングで、図６（ｂ）に示すように下降し、さらに図６（ｃ）に示すように各ヘッド１の下方に移動し、その後微少寸法上昇してワイパー６がインク吐出面５に接するメンテナンス位置に設定される。

なお、ヘッド１とメンテナンス部２０の移動は相対的なものであり、上述のようにメンテナンス部２０が移動してもよいし、ヘッド１が移動してもよい。

図１は本発明の実施形態に係るインクジェットプリンターのクリーニング装置の正面図である。 図２は本発明の実施形態に係るインクジェットプリンターのクリーニング装置のクリーニング時の作用を示す図である。 図３は本発明の実施形態に係るインクジェットプリンターのクリーニング装置における空気噴射ノズルによる加温空気の噴射方向の範囲を示す模式図である。 図４は本発明の実施形態に係るインクジェットプリンターにおけるインクジェットヘッド付近の平面図である。 図５は本発明の実施形態に係るインクジェットプリンターにおけるクリーニング装置の正面図である。 図６は本発明の実施形態に係るインクジェットプリンターにおけるクリーニング装置の作動を示す図である。 特許文献１に示す従来のインクジェットプリンターの開発において使用されたＲＭＶを測定するための装置を示す図である。 特許文献２に示す従来のインクジェットプリンターを示す図である。

符号の説明

１…インクジェットヘッド（ヘッド）
２…クリーニング装置
３…基体
４…移動手段
５…インク吐出面
６…ワイパー
７…空気噴射ノズル
８…インク滴
９…圧力発生手段
１１…噴射空気貯留タンク
１２…加温手段
２０…メンテナンス部

Claims (3)

1. 弾性材料からなりインクジェットヘッドのインク吐出面に接触するワイパーと、前記ワイパーに隣接して前記ワイパーと一体に設けられ前記インク吐出面に加温空気を噴射して前記インク吐出面のインク滴を前記ワイパーに向けて移動させる空気噴射ノズルと、前記ワイパーと前記空気噴射ノズルを前記インク吐出面に沿って移動させる移動手段を備えたことを特徴とするインクジェットプリンターのクリーニング装置。
2. 前記空気噴射ノズルによる加温空気の噴射方向が、前記インク吐出面に垂直に向かう方向と、前記ワイパーが前記インク吐出面と接触している位置に向かう方向とがなす角度の範囲内に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プリンターのクリーニング装置。
3. 前記ワイパーと前記空気噴射ノズルが取り付けられて前記移動手段によって移動する基体と、前記基体以外に設置されて前記空気噴射ノズルに加温空気を供給する噴射空気貯留タンクと、前記噴射空気貯留タンクに設けられて前記噴射空気貯留タンクが貯留する空気を加温する加温手段と、前記基体以外に設置されて前記空気噴射ノズルから噴射される加温空気に圧力を与える圧力発生手段とをさらに有することを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェットプリンターのクリーニング装置。

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