JP2013111897A - インクジェット記録装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】インクの混色を抑制する。
【解決手段】プリンタは、互いに異なる色のインクを吐出する複数の吐出口を有するヘッド1と、吐出面1aを払拭するワイパ51を有する払拭機構50と、インクを排出させるパージ動作を行うポンプと、パージ動作、ワイピング動作及び吐出フラッシング動作を行うように、これらを制御する制御部とを含んでいる。制御部は、パージ動作の後、ワイピング動作を行うと共に、ワイピング動作においてワイパ51が通過した吐出口から順にインクを吐出するように吐出フラッシングを行うようにする。
【選択図】図12

Description

本発明は、1つのインクジェットヘッドから異なる色のインクを吐出するインクジェット記録装置に関する。
特許文献1には、互いに異なる色のインクを吐出する4つのインクジェットヘッドと、4つのインクジェットヘッドの吐出面を払拭する1つのワイパとを含むインクジェット記録装置について記載されている。このインクジェット記録装置において、ワイパは、4つの吐出面と接触しながらインクジェットヘッドの長手方向に沿って移動することで、吐出面に付着したインクを除去する。
特開2008−230100号公報
上記特許文献1に記載のインクジェット記録装置において、各ヘッドからは1色のインクが吐出され、吐出面(ヘッド)同士も離隔されているため、1つのワイパで4つの吐出面を一度に払拭しても、互いのインクは他の色を吐出する吐出口までワイパを伝って移動しない。つまり、混色はおこらない。しかしながら、ヘッド間が大きく、さらには、色の数だけヘッドも必要となって、装置自体が大きくなる。
例えば、2色のインクを吐出することが可能なヘッドを採用すると、装置の小型化を図ることが可能となる。このヘッドの吐出面には、互いに異なる色のインクを吐出する複数の吐出口が形成される。こうした、ヘッドを採用した場合に、ヘッドの吐出面を、長手方向(吐出口の配列方向)に沿ってワイパで払拭すると、互いのインクがワイパを伝って移動し、各吐出口内においてインクの混色が生じる。
そこで、本発明の目的は、互いに異なる色を吐出する吐出口内において、インクの混色を抑制することが可能なインクジェット記録装置を提供することである。
本発明のインクジェット記録装置は、一方向に関して等間隔に配列された複数の第1吐出口、及び、前記第1吐出口とは異なる色のインクを吐出し、前記一方向に関して等間隔に配列された複数の第2吐出口が互いに接近して形成された吐出面と、複数の圧力室と、前記第1吐出口及び前記第2吐出口と前記圧力室とをそれぞれ繋ぐ複数の個別インク流路と、前記圧力室内のインクに圧力を付与し、前記第1及び第2吐出口から選択的にインク滴を吐出させるアクチュエータユニットとを有するインクジェットヘッドと、前記吐出面を払拭するワイパと、前記ワイパ及び前記インクジェットヘッドの少なくとも一方を、前記ワイパが前記吐出面と接触しながら、前記吐出面に沿って前記一方向に相対移動させる移動機構とを有する払拭手段と、前記インクジェットヘッドにインクを送液することで、前記第1及び前記第2吐出口の少なくとも一方からインクを強制的に排出させる強制排出動作を行う強制排出手段と、前記強制排出動作が行われるように前記強制排出手段を制御した後、前記吐出面に沿って前記ワイパを移動させて前記吐出面に付着したインクを払拭する払拭動作が行われるように前記移動機構を制御するとともに、前記払拭動作において前記ワイパが通過した吐出口から順にインクを吐出させる吐出フラッシング動作が行われるようにアクチュエータユニットを制御する制御手段とを備えている。
これによると、払拭動作によって第1吐出口(又は第2吐出口)から排出されたインクが第2吐出口(又は第1吐出口)に浸入しても、インクが浸入した順に吐出口からインクが吐出される。このため、第1及び第2吐出口内でのインクの混色を抑制することが可能となる。
本発明において、前記制御手段は、前記吐出フラッシング動作において、前記ワイパが通過した直後の前記吐出口からインクを吐出させることが好ましい。これにより、第1及び第2吐出口内でのインクの混色をより一層抑制することが可能となる。
また、本発明において、前記アクチュエータユニットが、前記圧力室の容積をV1とする第1の状態と前記圧力室の容積をV1より大きいV2とする第2の状態とを選択的に取る得る複数のアクチュエータを有しており、前記制御手段は、前記吐出フラッシング動作において、前記ワイパが前記吐出口を通過するときには既に前記第2の状態を取り、前記ワイパが前記吐出口を通過して当該第2の状態から前記第1の状態とする際に前記吐出口からインクを吐出させるように、前記アクチュエータユニットを制御することが好ましい。これにより、吐出フラッシング動作において、圧力室の容積がV2(大)からV1(小)に変化することで、吐出口からインク滴が吐出される。このため、吐出口内のインクと、当該吐出口内に浸入した異なる色のインクとが混ざりにくくなる。
また、本発明において、前記制御手段は、前記強制排出動作の前にすべての前記アクチュエータを前記第2の状態とし、前記ワイパが通過した後の前記吐出フラッシングに際して、前記アクチュエータの状態を前記第2の状態から前記第1の状態に変更することが好ましい。これにより、第2の状態が予め圧力室に残留振動がない静止状態となり、この状態から第1の状態への変化でインクを吐出することが可能となる。
また、本発明において、前記制御手段は、画像を形成する際に、画像データに基づいて、前記第1の状態から前記第2の状態を経て前記第1の状態に戻る際に前記吐出口からインクを吐出させるように、前記アクチュエータユニットを制御することが好ましい。これにより、効率的にインク吐出を吐出して、画像を形成することが可能となる。
また、本発明において、前記払拭手段は、前記ワイパとともに移動し、前記吐出フラッシング動作において吐出されたインクを、前記ワイパが前記吐出面を払拭する払拭方向に関して前記ワイパよりも上流で受け取るインク受け部材を有していることが好ましい。これにより、吐出フラッシング動作において吐出されたインクを、吐出面から比較的近い位置で受け取ることが可能となる。このため、ミストとなったインクが周囲に拡散するのを抑制することが可能となる。
また、本発明において、前記インク受け部材は、前記払拭動作において、前記ワイパで払拭したインクも受け取ることが好ましい。これにより、インク受け部材とは別にワイパで払拭したインクを受け取る部材を設ける必要がなくなり、払拭手段の構成が簡易になる。
本発明のインクジェット記録装置によると、払拭動作によって第1吐出口(又は第2吐出口)から排出されたインクが第2吐出口(又は第1吐出口)に浸入しても、インクが浸入した順に吐出口からインクが吐出される。このため、第1及び第2吐出口内でのインクの混色を抑制することが可能となる。
本発明の一実施形態によるインクジェットプリンタの内部構造を示す概略側面図である。 図1のプリンタに含まれるヘッドのヘッド本体を示す平面図である。 図2の一点鎖線で囲まれた領域を示す拡大図である。 図3に示すIV−IV線に沿った部分断面図である。 図4の一点鎖線で囲まれた領域を示す拡大図である。 ヘッド及び払拭機構の平面図である。 吐出面の部分拡大図である。 個別電極にパルス信号が供給された際の、アクチュエータの駆動を示す図である。 インク吐出の際に個別電極に供給されるパルス信号の波形を示す図である。 図1に示す制御部の機能ブロック図である。 図1のプリンタの制御部が実行するメンテナンス動作に関する一連の動作フローを示すフローチャート図である。 ワイピング動作及び吐出フラッシング動作を説明するための動作状況図である。
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
先ず、図1を参照し、本発明の一実施形態であるインクジェットプリンタ101の全体構成について説明する。
プリンタ101は、直方体形状の筐体101aを有する。筐体101aの天板上部には、排紙部4が設けられている。筐体101aの内部空間は、上から順に空間A,B,Cに区分できる。空間A,Bには、給紙部23から排紙部4に向かう用紙搬送経路が形成されており、図1に示す黒太矢印に沿って用紙Pが搬送される。空間Aでは、用紙Pへの画像形成と、用紙Pの排紙部4への搬送が行われる。空間Bでは、用紙Pの搬送経路への給紙が行われる。空間Cからは、空間Aの2つのインクジェットヘッド1に対してインクが供給される。
空間Aには、2つのインクジェットヘッド(以下、ヘッドと称する)1、搬送機構40、用紙Pをガイドする2つのガイド部10a,10b、用紙センサ26、ヘッド昇降機構33(図10参照)、払拭機構50(図6参照)、クリーナユニット37、及び、制御部100等が配置されている。
各ヘッド1からは、2色のインクが吐出される。用紙搬送方向上流側のヘッド1からは、マゼンタ及びシアンのインクが吐出される。下流側のヘッド1からは、イエロー及びブラックのインクが吐出される。これらヘッド1は、副走査方向に所定間隔で並び、それぞれヘッドホルダ5を介して筐体101aに支持されている。各ヘッド1の下面は、複数の吐出口108(図3参照)が配列された吐出面1aである。
ヘッド1は、流路ユニット9及びアクチュエータユニット21からなるヘッド本体3(図2参照)に加えて、リザーバユニット、フレキシブルプリント配線基板(FPC)、制御基板等が積層された積層体である。制御基板で調整された信号は、FPC上のドライバICで駆動信号に変換され、アクチュエータユニット21に出力される。アクチュエータユニット21が駆動されると、リザーバユニットから供給されたインクが、吐出口108から吐出される。
搬送機構40は、2つのベルトローラ41,42と、搬送ベルト43と、プラテン46と、ニップローラ47と、剥離プレート45とを有している。搬送ベルト43は、両ローラ41,42の間に巻回されたエンドレスのベルトである。プラテン46は、2つのヘッド1に対向配置され、搬送ベルト43の上側ループを内側から支える。ベルトローラ42は、駆動ローラであって、搬送ベルト43を走行させる。ベルトローラ42は、図示しないモータによって、図1中時計回りに回転される。ベルトローラ41は、従動ローラであって、搬送ベルト43の走行によって回転される。ニップローラ47は、給紙部23から搬送されてきた用紙Pを搬送ベルト43の外周面に押さえ付ける。用紙Pは、シリコン層(弱粘着性の外周面被覆層)によって搬送ベルト43に保持され、ヘッド1に向かって搬送される。剥離プレート45は、搬送されてきた用紙Pを搬送ベルト43から剥離し、下流側の排紙部4へと導く。
2つのガイド部10a,10bは、搬送機構40を挟んで配置されている。搬送方向上流側のガイド部10aは、2つのガイド31a,31bと送りローラ対32とを有し、給紙部23と搬送機構40とを繋ぐ。画像形成用の用紙Pが、搬送機構40に向けて搬送される。搬送方向下流側のガイド部10bは、2つのガイド33a,33bと2つの送りローラ対34,35とを有し、搬送機構40と排紙部4とを繋ぐ。画像形成後の用紙Pが、排紙部4に向けて搬送される。
用紙センサ26は、ヘッド1の上流側に配置され、搬送される用紙Pの先端を検知する。このとき出力された検知信号は、同期したヘッド1及び搬送機構40の駆動に用いられ、所望の解像度と速度で画像が形成されることになる。
ヘッド昇降機構33は、ヘッドホルダ5を昇降させる。これにより、2つのヘッド1が印刷位置と退避位置の間で移動する。印刷位置では、図1に示すように、ヘッド1が移動範囲の下端に位置し、搬送ベルト43と印刷に適した間隔で対向する。退避位置では、ヘッド1が移動範囲の上端に位置し、搬送ベルト43から大きく離隔する。ワイピング位置(図12(b)参照)は、印刷位置と退避位置との間にある。ワイパ51によって吐出面1aが払拭される。ワイピング位置及び退避位置では、ヘッド1と搬送ベルト43との間の空間を、後述するワイパ51が移動可能である。
払拭機構(払拭手段)50は、図6及び図12に示すように、ワイパユニット55とこれを移動するワイパユニット移動機構56とを有している。ワイパユニット移動機構56は、ワイパユニット55を主走査方向に往復移動させる。ワイパユニット55は、移動に伴って吐出面1aを払拭する。払拭機構50は、ヘッド1毎に設けられている。
ワイパユニット55は、ワイパ51と、支持部52と、インク受け部材53とを有している。ワイパ51は、板状の弾性部材(例えば、ゴム)であり、図6に示すように、副走査方向に関して吐出面1aとほぼ同じ長さである。支持部52は、直方体形状を有し、ワイパ51が上面に立設されている。支持部52は、副走査方向に関してワイパ51よりも若干長い。
インク受け部材53は、上方に向かって開口した凹部53aを有する。凹部53aの底面には、支持部52が払拭方向E(図12中矢印方向)の下流端近傍に配置されている。凹部53aは、払拭方向上流側部分で、ワイパ51による払拭動作や吐出フラッシングで生じる廃インクを受け取る。インク受け部材53は、副走査方向の両側面に、突出部54が形成されている。突出部54は、図6に示すように、主走査方向に孔54aが貫通され、一方の孔54aには雌ねじが形成されている。
ワイパユニット移動機構56は、主走査方向に延びた一対のガイド(例えば、丸棒)57と駆動モータ(不図示)とから構成される。一対のガイド57は、孔54aに貫挿されて、ヘッド1を副走査方向両側から挟む。一方のガイド57は、外周面に雄ねじが形成され、孔54aの雌ねじと螺合している。このガイド57は、駆動モータの回転力を受ける。他方のガイド57には、他の孔54aの内周面が摺動する。
駆動モータの正及び逆回転によって、ワイパユニット55がガイド57に沿って往復移動する。図12(a)に示すように、ヘッド1の左側端部近傍は、ワイパユニット55の待機位置である。ワイピング動作においては、ワイピング位置のヘッド1に対して、ワイパ51が図中右方に移動しながら、吐出面1aを払拭する(図12(b)参照)。ワイパユニット55の待機位置への帰還は、ヘッド1が退避位置に移動するのを待って行われる。
クリーナユニット37は、洗浄液塗布部材37a、ブレード37b及び移動機構37c(図10参照)を有し、搬送ベルト43の外周面をクリーニングする。クリーナユニット37は、図1に示すように、搬送ベルト43の右下方であって、ベルトローラ42に対向して配置されている。洗浄液塗布部材37aは、多孔質体(例えば、スポンジ)とこれを支持する支持部材から構成される。ブレード37bは、板状弾性部材(例えば、ゴム)で構成され、搬送ベルト43を全幅に亘って接触可能である。移動機構37cは、洗浄液塗布部材37a及びブレード37bを搬送ベルト43の外周面に離接させる。クリーニング動作において、多孔質体から外周面に洗浄液が塗布され、下流側のブレード37bにより汚れや洗浄液が外周面から掻き取られる。
空間Bには、給紙部23が配置されている。給紙部23は、給紙トレイ24及び給紙ローラ25を有する。このうち、給紙トレイ24が、筐体101aに対して着脱可能である。給紙トレイ24には、複数の用紙Pが収納可能である。給紙ローラ25は、給紙トレイ24内の最も上方の用紙Pを送り出す。
ここで、副走査方向とは、搬送機構40によって搬送される用紙搬送方向Dと平行な方向であり、主走査方向とは、水平面に平行且つ副走査方向に直交する方向である。
空間Cには、4つのカートリッジ22が筐体101aに対して着脱可能に配置されている。4つのカートリッジ22には、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックのいずれかのインクが収容されている。各カートリッジ22は、チューブ(図示せず)及びポンプ38(図10参照)を介してヘッド1と接続されている。なお、各ポンプ38は、ヘッド1にインクを強制的に送るとき以外は停止状態にあり、ヘッド1へのインク供給を妨げない。
次に、制御部100について説明する。制御部100は、プリンタ101各部の動作を制御してプリンタ101全体の動作を司る。制御部100は、外部装置(プリンタ101と接続されたPC等)から供給された印刷指令に基づいて、画像形成動作を制御する。具体的には、制御部100は、用紙Pの搬送動作、用紙Pの搬送に同期したインク吐出動作等を制御する。
制御部100は、外部装置から受信した印刷指令に基づいて、給紙部23、搬送機構40、及び、各送りローラ対32,34,35の駆動を制御する。給紙トレイ24から送り出された用紙Pは、上流側ガイド部10aによりガイドされ搬送機構40に送られる。搬送機構40によって搬送される用紙Pは、ヘッド1のすぐ下方を通過する際に、インクが吐出される。これにより、用紙P上に所望の画像が形成される。なお、インクの吐出タイミングは、用紙センサ26からの検知信号により決められる。画像が形成された用紙Pは、剥離プレート45によって搬送ベルト43から剥離された後、下流側ガイド部10bによりガイドされて、筐体101a上部から排紙部4に排出される。
制御部100はまた、メンテナンス動作を制御する。メンテナンス動作では、ヘッド1のインク吐出特性の回復や記録に係わる準備が行われる。メンテナンス動作には、パージや吐出フラッシング動作、吐出面1aのワイピング(払拭)動作、搬送ベルト43のクリーニング動作等が含まれる。
パージ動作(強制排出動作)では、ポンプ38が駆動されて、後述の吐出領域91の吐出口(第1吐出口)108及び吐出領域92の吐出口(第2吐出口)108の少なくともいずれかに対してインクが強制的に圧送される。このとき、アクチュエータは駆動されない。吐出フラッシング動作では、アクチュエータが駆動されて、吐出口108からインクが吐出される。吐出フラッシング動作は、予め記憶されたフラッシングデータ(画像データと異なるデータ)に基づいて行われる。本実施形態の吐出フラッシング動作は、ワイピング動作においてワイパ51が通過した直後の吐出口108から順にインクが吐出されるように実行される。
ワイピング動作は、パージ動作の後に行われ、ワイパ51によって吐出面1aが払拭される。こうして、吐出面1a上の残留したインクや異物が取り除かれる。また、クリーニング動作では、搬送ベルト43がクリーナユニット37によって払拭される。クリーニング動作は、パージ動作後に行われ、搬送ベルト43上のインクや異物が除去される。
次に、図2〜図7を参照しつつヘッド1について詳細に説明する。なお、図3では説明の都合上、アクチュエータユニット21の下方にあって破線で描くべき圧力室110、アパーチャ112及び吐出口108を実線で描いている。
ヘッド本体3は、図2に示すように、流路ユニット9の上面に4つのアクチュエータユニット21が固定された積層体である。上面には、図3に示すように、複数の圧力室110がマトリクス状に開口している。アクチュエータユニット21は、この開口を封止し、圧力室110の側壁を構成している。
流路ユニット9は、図4に示すように、9枚のステンレス製プレート122〜130を積層した積層体である。流路ユニット9の上面には、図2に示すように、計10個のインク供給口105bが2列の千鳥状に開口している。流路ユニット9の内部には、2本のインク流路が形成されている。1本のインク流路は、一列のインク供給口105bと連通し、主走査方向に沿って延びている。インク流路は、図2〜図4に示すように、インク供給口105bを一端とするマニホールド流路105、マニホールド流路105から分岐した副マニホールド流路105a、副マニホールド流路105aに接続した複数の個別インク流路132で構成される。このうち、副マニホールド流路105aは、主走査方向に延びて、両端で副走査方向に延びるマニホールド流路同士を接続する。個別インク流路132は、副マニホールド流路105aの出口からアパーチャ112及び圧力室110を経て吐出口108に至る。流路ユニット9の下面は、多数の吐出口108がマトリクス状に配置されている。
吐出面1a(流路ユニット9の下面)には、図6及び図7に示すように、2つの吐出領域91、92が画定されており、それぞれ一群の吐出口108が占有する。例えば、黒丸で示す吐出口(第1吐出口)108が吐出領域91を構成し、白丸で示す吐出口(第2吐出口)108が吐出領域92を構成している。一群の吐出口108は、主走査方向に関して、所定の等間隔で配列され、同じ色のインクを吐出する。1つの吐出口108は、副走査方向に関して、別の群を構成する1つの吐出口108に重なる。プリンタ101としては、副走査方向に4つの吐出口108が重なり、互いに異なる色のインクを吐出する。
各吐出領域91、92は、インク流路の配置形態に対応して、主走査方向に沿って凸凹状に延びている。凸凹状配置における副走査方向のシフトに対応して、吐出領域91、92は、図6に示す主走査方向の重なりを持つ。また、吐出領域91、92は、図7に示す副走査方向の重なりを持つ。つまり、副走査方向に関して互いの領域91、92の一部91a,92a同士が重なっている。この重なりは、一方領域側の吐出口108の他方領域内への配置による。
リザーバユニットは、インクが一時的に貯留される流路部材であって、内部に2つのインク流路が形成されている。各インク流路には、ポンプ38及びチューブを介して、1つのカートリッジ22が接続されている。インク供給口105bの列毎に、1つのインク流路が連通し、同色のインクが供給される。
ポンプ38は、カートリッジ22毎に配置され、リザーバユニットを介して流路ユニット9にインクを強制的に供給する。図10においては、そのうちの1つのポンプ38が示されている。
次に、アクチュエータユニット21について説明する。図2に示すように、4つのアクチュエータユニット21は、それぞれ台形の平面形状を有している。これらアクチュエータユニット21は、インク供給口105bを避けるよう主走査方向に千鳥状に配置されている。
図5に示すように、アクチュエータユニット21は、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)系セラミックスであり、3枚の圧電層161〜163から構成されている。最上層の圧電層161は、上面に複数の個別電極135が形成され、厚み方向に分極されている。圧電層162の上面には、圧電層161に挟まれて、共通電極134が全体的に形成されている。両電極134、135間に分極方向の電界が生じると、間の圧電層161(駆動活性部)が面方向に縮む。圧電層162、163は、自発的に変形しないので、圧電層161との間に歪み差が生じる。これにより、個別電極135と圧力室110とに挟まれた部分が、圧力室110に向かって突出(ユニモルフ変形)する。このとき圧力室110内のインクは加圧され、インク滴として吐出される。
このように、アクチュエータユニット21には、個別電極135毎にアクチュエータが作り込まれており、独立してインクに吐出エネルギーを付与できる。ここで、共通電極134は、常にグランド電位にある。また、駆動信号は、個別ランド136から個別電極135に選択的に供給される。個別ランド136は、個別電極135の先端部にある。
次に、アクチュエータユニット21の駆動方法について、図8及び図9を参照しつつ以下に説明する。本実施形態では、画像形成に係るインクの吐出に際して、引き打ち法が採用されており、個別電極135に駆動信号として、矩形波の吐出パルス信号(図9(a)参照)が供給される。画像形成に際して個別電極135は、予め所定の電位U1にあり、アクチュエータはユニモルフ変形している。このときの圧力室110の容積がV1であり、アクチュエータにおける第1の状態である(図8(a)参照)。個別電極135に吐出パルス信号が供給されると、個別電極135は、一旦共通電極134と同電位U0となる。このときの圧力室110の容積がV2であり、アクチュエータにおける第2の状態である(図8(b)参照)。そして、所定時間後に所定電位U1に復帰する。このときの圧力室110の容積はV1となる(図8(c)参照)。このように同電位U0となるタイミング(V1→V2となるタイミング)で、アクチュエータがユニモルフ変形を解消して、圧力室110にインクが吸い込まれる。電位U1の復帰タイミング(V2→V1となるタイミング)で、アクチュエータが再びユニモルフ変形して、吐出口108からインク滴が吐出される。
なお、吐出パルス信号の矩形波の幅と、インクを伝搬する圧力波が副マニホールド流路105aの出口から吐出口108に至るまでの時間長さAL(Acoustic Length)とが等しい場合、強い圧力又は速い速度でインクが吐出される。本実施形態では、駆動活性部が個別インク流路132の中央付近に位置しており、個別電極135をグランド電位U0としてから正電位U1とするまでの時間、即ち矩形波の幅を、圧力室110で発生した負の圧力波が副マニホールド流路105a付近で正に反転反射して圧力室110に戻るまでの時間、即ちALに近い値としている。このため、反射してきた正の圧力波と、アクチュエータのユニモルフ変形により生じた正の圧力波とを重畳させ、より大きい圧力がインクに付与される。したがって、単に圧力室110の容積を1回減少させるだけでインクを押し出す場合より、同じ量のインクを吐出する際のアクチュエータの駆動電圧が低く抑えられ、効率的にインクを吐出して、画像を形成することが可能となる。
一方、吐出フラッシングに係るインク吐出に際し、押し打ち法が採用されており、個別電極135に駆動信号として、予備吐出パルス信号が供給される。予備吐出パルス信号は、図9(b)に示すように、個別電極135を同電位U0から所定電位U1とする矩形波の信号である。吐出フラッシングに際して個別電極135は、グランド電位U0にある。このときの圧力室110の容積がV2であり、アクチュエータにおける第2の状態である。個別電極135に予備吐出パルス信号が供給されると、個別電極135は、同電位U0から所定電位U1となる。このときのタイミング(圧力室110の容積がV2→V1となるタイミング)で、アクチュエータがユニモルフ変形して、吐出口108からインク滴が吐出される。
次に、図10を参照しつつ、制御部100について説明する。制御部100は、CPU(Central Processing Unit)と、CPUが実行するプログラム及びこれらプログラムに使用されるデータを書き替え可能に記憶するROM(Read Only Memory)と、プログラム実行時にデータを一時的に記憶するRAM(Random Access Memory)とを含んでいる。制御部100を構成する各機能部は、これらハードウェアとROM内のソフトウェアとが協働して構築されている。図10に示すように、制御部100は、搬送制御部141と、画像データ記憶部142と、ヘッド制御部143と、メンテナンス制御部150とを有している。
搬送制御部141は、外部装置から受信した印刷指令に基づいて、用紙Pが搬送方向に沿って所定速度で搬送されるように、給紙部23、ガイド部10a,10b、及び、搬送機構40の各動作を制御する。画像データ記憶部142は、外部装置からの印刷指令に含まれる画像データ(インク吐出データ)を記憶する。
ヘッド制御部143は、画像形成において、インクを吐出するようヘッド1を制御する。つまり、ヘッド制御部143が、画像データ記憶部142に記憶された画像データに基づいて、吐出パルス信号を生成しアクチュエータユニット21に供給する。ヘッド1の制御は、用紙Pの搬送と同期して行われ、用紙Pの先端検出信号に基づく。画像データに基づく制御の開始は、先端が検出されてから、所定時間後である。このとき、用紙Pの印刷領域の先端が、最も上流にある吐出口108の直下に到達する。
また、ヘッド制御部143は、吐出フラッシングにおいて、インクを吐出するようにヘッド1を制御する。つまり、ヘッド制御部143は、予め記憶されたフラッシングデータに基づいて、予備吐出パルス信号を生成しアクチュエータユニット21に供給する。このとき、ヘッド制御部143は、ワイピング動作によってワイパ51が通過した直後の吐出口108からインクが吐出されるように、ヘッド1を制御する。ここでのインク吐出タイミングは、予めワイピング動作を複数回実行し、そこで得られた実測値(時間データ)に基づいて設定されている。具体的には、ワイパ51が待機位置から所定速度で移動し、各吐出口108をそれぞれ通過する時間を計測する。この時間計測を複数回行う。そして、各吐出口108において、ワイパ51が吐出口108を通過するまでの時間のうち、最も長い時間が経過したときにインクが吐出されるように、インク吐出タイミングが設定される。これにより、ワイパ51が吐出口108を通過するまでにインクが吐出されず、吐出口108を通過した直後に確実にインクが吐出される。
メンテナンス制御部150は、パージ動作、吐出フラッシング動作、ワイピング動作、及び、クリーニング動作等のメンテナンス動作において、搬送機構40、ヘッド昇降機構33、ワイパユニット移動機構56、移動機構37c、及び、ポンプ38を制御する。
次に、図11及び図12を参照し、プリンタ101のメンテナンス動作の一例について説明する。
まず、制御部100が、図11に示すように、パージ指令を受信する(F1)。このとき、ヘッド1は印刷位置にある。パージ指令を受信すると、メンテナンス制御部150は、各ヘッド1に対応する2つのポンプ38を制御し、図12(a)に示すように、すべての吐出口108から搬送ベルト43上にインクを排出させる(F2:パージ動作)。このとき、各ヘッド1に対応する2つのポンプ38が両方とも駆動され、カートリッジ22内の所定量のインクがヘッド1に強制的に送液されて、吐出口108からインクが排出される。
次に、ステップF3においては、ワイピング動作に続いて吐出フラッシング動作が開始される。まず、メンテナンス制御部150が、ヘッド昇降機構33を制御して、図12(b)に示すように、各ヘッド1をワイピング位置に移動させる。そして、ワイパユニット移動機構56を制御して、ワイパユニット55を待機位置から払拭方向E(図中右方)に移動させる。これにより、ワイパ51が吐出面1aに当接しながら移動し、吐出面108に付着したインクが除去される。このワイピング動作においては、吐出領域91,92の重なり領域及びその近傍で混色が生じる。つまり、吐出領域91(又は吐出領域92)の吐出口108から排出されたインクが吐出領域92(又は吐出領域91)の吐出口108内に浸入する。
しかしながら、本実施形態においては、ワイピング動作中に、ヘッド制御部143がヘッド1を制御して、吐出フラッシングを開始する。つまり、図12(b)に示すように、ワイパ51の通過順であって、ワイパ51が通過した直後の吐出口108からインクが吐出される。このため、色の異なる浸入インクは、吐出フラッシングによって排出される。また、吐出フラッシングが、押し打ち法(圧力室の容積がV2(大)からV1(小)に変化させることで吐出口108からインクを吐出する)で行われるので、インクの吐出に先立つメニスカスの振動がない。さらに、アクチュエータは、パージ動作が行われる前から個別電極135に所定電位U1が印加されるまで、第2の状態に保持されている。このように第2の状態が長く保持されることで、当該状態が圧力室110に残留振動がない静止状態となる。そして、この第2の状態から第1の状態への変化で吐出フラッシングによるインク吐出が行われる。このため、浸入インクと既存のインクとの撹拌が起こらず、主に浸入インクが吐出される。混色の影響は、ほとんど残らない。
また、このとき、吐出口108から吐出されたインクは、インク受け部材53の上流部分で受けられる。このように吐出フラッシングで吐出されたインクが、インク受け部材53によって吐出面1aから比較的近い位置で受け取られることで、インクがミストになって拡散するのを抑制することが可能となる。また、ワイパ51によって吐出面1aから除去されたインクは、ワイパ51を伝ってインク受け部材53の凹部53aに流れ込む。このため、ワイパ51によって払拭されたインクを受け取る部材を別に設ける必要がなくなり、払拭機構50の構成が簡易になる。
メンテナンス制御部150は、ワイパユニット55が吐出面1aと対向する領域を通過した所定位置に到達すると、ワイパユニット移動機構56を制御して、その移動を停止させる。このときには、吐出フラッシング動作も終了している。そして、メンテナンス制御部150は、ヘッド昇降機構33を制御して各ヘッド1を退避位置に移動させる。この後、ワイパユニット移動機構56及びヘッド昇降機構33を制御して、ワイパユニット55を待機位置に、各ヘッド1を印刷位置に戻す。こうして、ワイピング及び吐出フラッシング動作が終了する。
続けて、搬送ベルト43の洗浄液による清浄化が行われる。メンテナンス制御部150が、移動機構37cを制御して洗浄液塗布部材37a及びブレード37bを当接位置に移動させるとともに、搬送制御部141を介して搬送機構40を制御し、搬送ベルト43を走行させる。これにより、搬送ベルト43の外周面に洗浄液が塗布され、外周面上の排出インクが、洗浄液と共にブレード37bに掻き取られる(F4:クリーニング動作)。こうして、一連のメンテナンス動作が完了する。
以上に述べたように、本実施形態のプリンタ101によると、ワイピング動作によってヘッド1の吐出領域91の吐出口108から排出されたインクが吐出領域92の吐出口108に浸入しても、インクが浸入した順に吐出口108からインクが吐出される。このため、インクの混色を抑制することが可能となる。さらに、吐出フラッシングが、ワイパ51が通過した直後の吐出口108から行われている。このため、吐出口108に浸入したインクが元々存在するインクと混ざる時間が非常に短くなる。この混ざる時間が短くなると、混色の影響を吐出口108近傍に止めることができるので、必要なインクの吐出量を低減できる。
変形例として、予備吐出パルス信号が、複数の矩形波を有していてもよい。つまり、図9(b)に示す矩形波の後に、立ち下がりタイミング(所定電位U1→電位U0になるタイミング)及び立ち上がりタイミング(電位U0→所定電位U1になるタイミング)で決定されるALの幅を有した矩形波(図9(a)に示す矩形波)が1以上合成された予備吐出パルス信号であってもよい。この場合、先の矩形波によるインク吐出によって、混色インクの主要部分が排出される。そして、後の矩形波によるインク吐出によって確実にすべての混色インクを排出することが可能となる。さらに、予備吐出パルス信号には、最後に、キャンセル用矩形波(キャンセルパルス)が合成されてもよい。このキャンセルパルスは、ALの半分の幅を有した矩形波であり、圧力室110に残留した圧力をキャンセルする。このため、吐出フラッシングの後に、画像形成によるインク吐出を行っても当該インク吐出に悪影響がない。
さらに、状態変化をAL間隔で行うと、多くのインクを短時間に吐出することが可能となる。なお、常温で粘度が4.5cpsのインクが直径20μmの吐出口108に作るインクメニスカスは、100μsの放置で振動がほとんど収まる。
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。例えば、吐出フラッシングによるインク吐出は、ワイピング動作が終了(ワイパ51が吐出面1aと対向する領域を通過した所定位置に到達)してから、ワイパ51が通過した吐出口108から順に行ってもよい。この場合、インク受け部材53が吐出フラッシングによって吐出されたインクを受けなくてもよい。また、インク受け部材53が設けられていなくてもよい。
吐出フラッシングによるインク吐出を、画像形成時の引き打ち法で行ってもよいし、画像形成のインク吐出を、押し打ち法で行ってもよい。さらに、吐出パルス信号も複数の矩形波を有していてもよい。加えて、吐出パルス信号には、最後に、キャンセル用矩形波(キャンセルパルス)が合成されてもよい。また、インク受け部材53は、ワイパ51によって吐出面1aから除去されたインクを受け取らなくてもよい。この場合、別にインク受け部を設ける。
また、ワイピングに続く吐出フラッシングにおいて、吐出されるインク滴数が、副走査方向における吐出口108の配置位置によらず一定であっても、配置位置によって異なっていてもよい。例えば、吐出領域91、92において、副走査方向両端部に位置する吐出口108は、ワイピング時に混色の影響を受けにくい。そのため、両領域91、92の分布の副走査方向中央から遠い吐出口108ほど、吐出フラッシングで吐出されるインク滴数が少なくて良い。無駄なインクの排出量の削減に寄与する。さらに、インク同士の拡散速度は、温度が高いほど大きくなることから、少なくともヘッド近傍の温度が高くなるにつれて、吐出フラッシングで吐出されるインク滴数を増やして良い。
インク受け部材53は、図12(b)に示すよりも吐出面1aに近い方がよい。可能な限りインク受け部材53の開口を吐出面1aに近づけることで、インクミストによる汚染を防ぐことができる。
上述の実施形態においては、パージ動作において、両吐出領域91,92の吐出口108からインクを排出させていたが、各ヘッド1に対応する2つのポンプ38が選択的に駆動されてもよい。つまり、吐出領域91,92のいずれかの一方に属する吐出口108からインクを排出させてもよい。この場合の吐出フラッシング動作においては、パージ動作においてインクを排出していない吐出口108だけからインクを吐出してもよい。
また、上述の実施形態のワイパユニット移動機構56においては、ワイパユニット55を主走査方向に移動させているが、移動機構は、ヘッド1を移動させてもよいし、ワイパユニット55及びヘッド1の両者を相対移動させてもよい。
本発明は、プリンタに限定されず、ファクシミリやコピー機等にも適用可能である。記録媒体は、用紙Pに限定されず、記録可能な様々な媒体であってよい。さらに、本発明は、インクの吐出方式にかかわらず適用できる。例えば、本実施の形態では、圧電素子を用いたが、抵抗加熱方式でも、静電容量方式でもよい。
1 ヘッド(インクジェットヘッド)
1a 吐出面
21 アクチュエータユニット
38 ポンプ(強制排出手段)
50 払拭機構(払拭手段)
51 ワイパ
53 インク受け部材
56 ワイパユニット移動機構(移動機構)
100 制御部
101 インクジェットプリンタ
108 吐出口(第1及び第2吐出口)
110 圧力室
132 個別インク流路

Claims (7)

  1. 一方向に関して等間隔に配列された複数の第1吐出口、及び、前記第1吐出口とは異なる色のインクを吐出し、前記一方向に関して等間隔に配列された複数の第2吐出口が互いに接近して形成された吐出面と、複数の圧力室と、前記第1吐出口及び前記第2吐出口と前記圧力室とをそれぞれ繋ぐ複数の個別インク流路と、前記圧力室内のインクに圧力を付与し、前記第1及び第2吐出口から選択的にインク滴を吐出させるアクチュエータユニットとを有するインクジェットヘッドと、
    前記吐出面を払拭するワイパと、前記ワイパ及び前記インクジェットヘッドの少なくとも一方を、前記ワイパが前記吐出面と接触しながら、前記吐出面に沿って前記一方向に相対移動させる移動機構とを有する払拭手段と、
    前記インクジェットヘッドにインクを送液することで、前記第1及び前記第2吐出口の少なくとも一方からインクを強制的に排出させる強制排出動作を行う強制排出手段と、
    前記強制排出動作が行われるように前記強制排出手段を制御した後、前記吐出面に沿って前記ワイパを移動させて前記吐出面に付着したインクを払拭する払拭動作が行われるように前記移動機構を制御するとともに、前記払拭動作において前記ワイパが通過した吐出口から順にインクを吐出させる吐出フラッシング動作が行われるようにアクチュエータユニットを制御する制御手段とを備えていることを特徴とするインクジェット記録装置。
  2. 前記制御手段は、前記吐出フラッシング動作において、前記ワイパが通過した直後の前記吐出口からインクを吐出させ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. 前記アクチュエータユニットが、前記圧力室の容積をV1とする第1の状態と前記圧力室の容積をV1より大きいV2とする第2の状態とを選択的に取る得る複数のアクチュエータを有しており、
    前記制御手段は、前記吐出フラッシング動作において、前記ワイパが前記吐出口を通過するときには既に前記第2の状態を取り、前記ワイパが前記吐出口を通過して当該第2の状態から前記第1の状態とする際に前記吐出口からインクを吐出させるように、前記アクチュエータユニットを制御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記録装置。
  4. 前記制御手段は、前記強制排出動作の前にすべての前記アクチュエータを前記第2の状態とし、前記ワイパが通過した後の前記吐出フラッシングに際して、前記アクチュエータの状態を前記第2の状態から前記第1の状態に変更することを特徴とする請求項3に記載のインクジェット記録装置。
  5. 前記制御手段は、画像を形成する際に、画像データに基づいて、前記第1の状態から前記第2の状態を経て前記第1の状態に戻る際に前記吐出口からインクを吐出させるように、前記アクチュエータユニットを制御することを特徴とする請求項3又は4に記載のインクジェット記録装置。
  6. 前記払拭手段は、前記ワイパとともに移動し、前記吐出フラッシング動作において吐出されたインクを、前記ワイパが前記吐出面を払拭する払拭方向に関して前記ワイパよりも上流で受け取るインク受け部材を有していることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のインクジェット記録装置。
  7. 前記インク受け部材は、前記払拭動作において、前記ワイパで払拭したインクも受け取ることを特徴とする請求項6に記載のインクジェット記録装置。
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