JP2014180861A - 液体吐出装置及び液体吐出ヘッドの保湿方法 - Google Patents

液体吐出装置及び液体吐出ヘッドの保湿方法 Download PDF

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Abstract

【課題】循環系の液体吐出ヘッドの内部を汚染することなくノズル面の乾燥を防止する液体吐出装置を提供する。
【解決手段】液体供給口と、該液体供給口に連通する供給流路と、該供給流路に連通する圧力室と、該圧力室に連通し、液体吐出面に形成されたノズルと、液体を吐出させる圧力発生手段と、圧力室と連通する回収流路と、回収流路に連通し、液体が排出される液体排出口とを備えた液体吐出ヘッドと、液体供給口に液体を供給し、液体排出口から排出される液体を回収して液体吐出ヘッド内部の液体を循環させる循環手段と、液体吐出ヘッドを保湿するための保湿液が吸収された吸収部材と、液体吐出面と吸収部材とを離間させる第1の位置と、第2の位置とのいずれかの位置で液体吐出ヘッドを保湿する保湿手段と、液体を循環させているときは第1の位置で保湿させ、循環させていないときは第2の位置で保湿させる制御手段とを備える。
【選択図】図7

Description

本発明は、液体吐出装置及び液体吐出ヘッドの保湿方法に関し、特にヘッドの待機時にノズルの乾燥を防止するメンテナンス技術に関する。
インクジェット記録装置では、ノズル内のインクの乾燥を防止しなければならない。このため、待機時には内部に保湿液が貯留されたキャップでヘッドを覆い、この保湿液の蒸散作用により、ノズル近傍の湿度を所望の範囲に維持することが行われている。
例えば、特許文献1には、非記録時にインクジェットヘッドが所定の待機位置に位置すると、インクジェットヘッドのノズル面と保湿剤を吸収した吸収体とが接触するように構成された技術が記載されている。この技術によれば、非記録時には待機位置において、この保湿剤によりノズル孔内のインクの水分の蒸発が確実に防止され、ノズル孔の目詰まりを抑制することができる。
特開2004―167772号公報
インクタンクから供給流路を介してノズル近傍までインクを供給し、ノズルから吐出されなかったインクを回収流路を介してインクタンクへ回収するインクジェット記録装置が知られている。このようにインクジェットヘッド内のインクを循環させることで、ノズル近傍のインクの凝集を防止することができる。
しかしながら、このような循環系のインクジェットヘッドに特許文献1に記載の技術を適用し、インクジェットヘッドのノズル面と保湿剤を吸収した吸収体とを接触させると、吸収体に付着した汚れがノズルから混入し、インクジェットヘッド内部が汚染されるという問題点があった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、循環系の液体吐出ヘッドの内部を汚染することなく液体吐出面の乾燥を防止する液体吐出装置及び液体吐出ヘッドの保湿方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために液体吐出装置の一の態様は、液体が供給される液体供給口と、該液体供給口に連通する供給流路と、該供給流路に連通する圧力室と、該圧力室に連通し、液体吐出面に形成されたノズルと、圧力室の液体をノズルから吐出させる圧力発生手段と、圧力室と連通する回収流路と、回収流路に連通し、液体が排出される液体排出口とを備えた液体吐出ヘッドと、液体供給口に液体を供給し、液体排出口から排出される液体を回収して液体吐出ヘッド内部の液体を循環させる循環手段と、液体吐出ヘッドを保湿するための保湿液を吸収した吸収部材と、液体吐出面と吸収部材とを第1の距離だけ離間させる第1の位置と、液体吐出面と吸収部材とを接触させる第2の位置とのいずれかの位置で液体吐出ヘッドを保湿する保湿手段と、循環手段が液体を循環させているときは第1の位置で保湿させ、循環手段が液体を循環させていないときは第2の位置で保湿させる制御手段とを備えた。
本態様によれば、循環手段が液体を循環させているときは、液体吐出面と液体吐出ヘッドを保湿するための保湿液が吸収された吸収部材とを第1の距離だけ離間させる第1の位置で液体吐出ヘッドを保湿させる。これにより、負圧に維持されている液体によって吸収部材の汚れがノズルから侵入し、液体吐出ヘッドの内部が汚染されることを防止することができる。また、循環手段が液体を循環させていないときは、液体吐出面と吸収部材とを接触させる第2の位置で液体吐出ヘッドを保湿させる。これにより、適切に液体吐出面の乾燥を防止することができる。
吸収部材は、弾性を有することが好ましい。これにより、液体吐出面と吸収部材とを接触させたときの液体吐出面の劣化を防止することができる。
吸収部材の液体吐出面に対向する面は平面に形成され、保湿手段は、第2の位置において、液体吐出面のノズルが形成されたノズル領域と吸収部材とを接触させることが好ましい。これにより、適切に液体吐出面を保湿することができる。
吸収部材の液体吐出面に対向する面は、液体吐出面のノズルが形成されたノズル領域よりも大きい凹部を有し、保湿手段は、凹部とノズル領域を対向させ、第2の位置において、ノズル領域以外の領域と吸収部材とを接触させてもよい。これにより、ノズル領域に吸収部材の汚れや異物を付着させることがなく、適切に液体吐出面を保湿することができる。
吸収部材は多孔質のスポンジ状部材であり、鉛直方向上方ほど空隙密度が高いことが好ましい。これにより、吸収部材に吸収された保湿液の重力による浸透ばらつきをキャンセルすることができ、吸収部材の内部を保湿液で均一に満たすことができる。
保湿液を貯留する保湿液タンクと、保湿液タンク内の保湿液を吸収部材に供給する保湿液供給手段と、吸収部材から排出される保湿液を回収する保湿液回収タンクとを備えてもよい。これにより、吸収部材を洗浄することができる。
保湿液供給手段は、水頭差を用いて保湿液タンク内の保湿液を吸収部材に供給することが好ましい。これにより、装置の電源が遮断されている場合であっても保湿液を供給することができるので、長期にわたって液体吐出面を保湿することができる。また、吸収部材の汚れを除去できるため、吸収部材の耐久性を向上させることができる。
保湿液回収タンク内の保湿液の汚染を除去するフィルタと、フィルタを通過した保湿液を保湿液タンクに供給する保湿液循環手段とを備えてもよい。これにより、保湿液を無駄にすることなく、有効に使用することができる。
保湿液は防腐剤を含むことが好ましい。これにより、カビの発生を防止することができる。
液体吐出装置の電源を導通又は遮断する電源スイッチを備え、循環手段は、電源が遮断されたときは液体を循環させず、電源が導通されたときは液体を循環させることが好ましい。これにより、電源が遮断されたときは第2の位置で保湿させ、電源が導通されたときは第1の位置で保湿させることができるので、適切に液体吐出面を保湿することができる。
液体吐出ヘッドと媒体とを相対的に移動させる移動手段と、相対移動する媒体に対して液体吐出ヘッドから液体を吐出させ、媒体に画像を形成する画像形成手段とを備えることが好ましい。本態様は、このような液体吐出装置に適用可能である。
上記目的を達成するために液体吐出ヘッドの保湿方法の一の態様は、液体が供給される液体供給口と、該液体供給口に連通する供給流路と、該供給流路に連通する圧力室と、該圧力室に連通し、液体吐出面に形成されたノズルと、圧力室の液体をノズルから吐出させる圧力発生手段と、圧力室と連通する回収流路と、回収流路に連通し、液体が排出される液体排出口とを備えた液体吐出ヘッドの液体供給口に液体を供給し、液体排出口から排出される液体を回収して液体吐出ヘッド内部の液体を循環させる循環工程と、液体吐出面と保湿液が吸収された吸収部材とを第1の距離だけ離間させる第1の位置と、液体吐出面と吸収部材とを接触させる第2の位置とのいずれかの位置で液体吐出ヘッドを保湿する保湿工程と、循環工程が液体を循環させているときは第1の位置で保湿させ、循環工程が液体を循環させていないときは第2の位置で保湿させる制御工程とを備えた。
本態様によれば、循環工程が液体を循環させているときは、液体吐出面と液体吐出ヘッドを保湿するための保湿液が吸収された吸収部材とを第1の距離だけ離間させる第1の位置で液体吐出ヘッドを保湿させる。これにより、負圧に維持されている液体によって吸収部材の汚れがノズルから侵入し、液体吐出ヘッドの内部が汚染されることを防止することができる。また、循環工程が液体を循環させていないときは、液体吐出面と吸収部材とを接触させる第2の位置で液体吐出ヘッドを保湿させる。これにより、適切に液体吐出面の乾燥を防止することができる。
本発明によれば、液体の循環の状況に応じた保湿方法を選択することができるので、吸収部材の汚れや異物を液体吐出ヘッドの内部へ混入させることがなく、液体吐出面の乾燥を防止することができる。
インクジェット記録装置を示す側面図 インクジェット記録装置の平面図 インクジェットヘッドの構造例を示す平面透視図 インク室ユニットの立体的構成を示す断面図 ヘッドモジュール内部の流路構造を示す流路構成図 インクジェット記録装置のシステム構成を示すブロック図 保湿キャップとインクジェットヘッドを模式的に示した図 インクジェットヘッドと保湿キャップ開口面の大きさを比較するための図 弾性部材の断面図 インクジェット記録装置の動作を示すフローチャート 弾性部材洗浄装置の構成を示す正面図 インクジェットヘッドの構造例を示す平面図 図12の一部拡大図 インクジェットヘッドと保湿キャップ開口面の大きさを比較するための図 保湿キャップとインクジェットヘッドを模式的に示した図 インクジェット記録装置の要部の構成を示す側面図 インクジェット記録装置の要部の構成を示す上面図 ヘッドユニットの拡大図 保湿ユニットとヘッドユニットを模式的に示した図 保湿キャップとインクジェットヘッドを模式的に示した図 保湿キャップとインクジェットヘッドを模式的に示した図
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施形態について詳説する。
<第1の実施形態>
〔インクジェット記録装置の概要〕
図1は、本実施形態に係るインクジェット記録装置を示す側面図である。インクジェット記録装置100は、搬送部110(移動手段の一例)により水平方向(Y方向)に搬送される用紙1(記録媒体の一例)の記録面に、インクジェットヘッド120(液体吐出ヘッドの一例)のノズル面122からインクを吐出して画像を形成するプリンタである。
図2は、インクジェット記録装置100の平面図である。インクジェット記録装置100は、搬送部110による用紙1の搬送方向(Y方向)に直交する方向(X方向)に、保湿キャップ140を備えている。
インクジェットヘッド120は、ヘッド保持部130により保持され、ヘッド移動機構(不図示)によりX方向に移動可能に構成されている。装置を長時間停止する場合などは、インクジェットヘッド120は、用紙1に画像を形成可能な位置(画像形成位置)から保湿キャップ140の位置(保湿位置)に移動され、ノズル面122が保湿キャップ140で覆われる。これにより、乾燥による不吐出が防止される。
〔インクジェットヘッドの構成〕
図3は、インクジェットヘッド120の構造例を示す図である。ここで、図3(a)はノズル面122側から見た平面透視図であり、図3(b)は、その一部の拡大図であり、図3(c)は、ヘッドモジュール120aから構成されるインクジェットヘッド120全体の平面透視図である。また、図4は、インク室ユニットの立体的構成を示す断面図(図3(a)、(b)中、3−3線に沿う断面図)であり、図5は、ヘッドモジュール120内部の流路構造を示す流路構成図(図4中、A方向から見た平面透視図)である。
インクジェットヘッド120のノズル面122(液体吐出面の一例)は、平面に形成されている。また、このノズル面122には、インク滴の吐出孔であるノズル51が複数配置されている。用紙1上に形成されるドットピッチを高密度化するためには、ノズルピッチを高密度化する必要がある。本実施形態のインクジェットヘッド120は、図3(a)、(b)に示すように、各ノズル51に対応する圧力室52等からなる複数のインク室ユニット53を一定の配列パターンでマトリクス状に(2次元的に)配置させた構造を有している。これにより、ヘッド長手方向(Y方向)に沿って並ぶように投影される実質的なノズル間隔(投影ノズルピッチ)の高密度化を達成している。
また、図3(c)に示すように、短尺のヘッドモジュール120aを千鳥状に配列して繋ぎ合わせることで、記録媒体の全幅に対応する長さのノズル列を有する長尺のインクジェットヘッド120を構成してもよい。図示は省略するが、短尺のヘッドモジュールを一列に並べて長尺のインクジェットヘッドを構成してもよい。
なお、紙搬送方向と略直交する方向に記録媒体の全幅に対応する長さにわたり1列以上のノズル列を構成する形態は本例に限定されない。
各ノズル51に対応して設けられている圧力室52は、その平面形状が概略正方形となっており、対角線上の両隅部にノズル51とインク流入口54が設けられている。各圧力室52はインク流入口54を介して個別流路59(供給流路の一例)と連通されており、各個別流路59は共通流路55と連通されている。また、各圧力室52に連通するノズル流路60は、個別循環流路62を介して循環共通流路64と連通されている。インクジェットヘッド120には供給口66(液体供給口の一例)及び排出口68(液体排出口の一例)が設けられており、供給口66は共通流路55と連通され、排出口68は循環共通流路64と連通されている。
即ち、インクジェットヘッド120の供給口66及び排出口68は、共通流路55、個別流路59、インク流入口54、圧力室52、ノズル流路60、個別循環流路62、及び循環共通流路64を含むインク流路(内部流路)を介して連通された構成となっている。このため、インクジェットヘッド120の外部から供給口66に供給されたインクの一部は各ノズル51から吐出されるとともに、残りのインクは共通流路55、個別流路59、ノズル流路60、個別循環流路62、及び循環共通流路64を順に経由して、排出口68からインクジェットヘッド120の外部に排出される。
図4に示すように、ノズル流路60のノズル51近傍に個別循環流路62が接続される構成が好ましく、ノズル51近傍をインクが循環するようになるので、ノズル51内部のインク増粘が防止され、安定吐出が可能となる。
圧力室52の天面を構成し共通電極と兼用される振動板56には個別電極57を備えた圧電素子58(圧力発生手段の一例)が接合されており、個別電極57に駆動電圧を印加することによって圧電素子58が変形してノズル51からインクが吐出される。インクが吐出されると、共通流路55から個別流路59、インク流入口54を通って新しいインクが圧力室52に供給される。
本例では、インクジェットヘッド120に設けられたノズル51から吐出させるインクの吐出力発生手段として圧電素子58を適用したが、圧力室52内にヒータを備え、ヒータの加熱による膜沸騰の圧力を利用してインクを吐出させるサーマル方式を適用することも可能である。
かかる構造を有するインク室ユニット53を図3(b)に示す如く、主走査方向に沿う行方向及び主走査方向に対して直交しない一定の角度θを有する斜めの列方向に沿って一定の配列パターンで格子状に多数配列させることにより、本例の高密度ノズルヘッドが実現されている。
即ち、主走査方向に対してある角度θの方向に沿ってインク室ユニット53を一定のピッチPで複数配列する構造により、主走査方向に並ぶように投影されたノズルのピッチPはP×cosθとなり、主走査方向については、各ノズル51が一定のピッチPで直線状に配列されたものと等価的に取り扱うことができる。このような構成により、主走査方向に並ぶように投影されるノズル列が1インチ当たり2400個(2400ノズル/インチ)におよぶ高密度のノズル構成を実現することが可能になる。
なお、本実施形態に際してノズルの配置構造は図示の例に限定されず、副走査方向に1列のノズル列を有する配置構造など、様々なノズル配置構造を適用できる。
〔インクジェット記録装置のシステム構成〕
図6は、インクジェット記録装置100のシステム構成を示すブロック図である。同図に示すように、インクジェット記録装置100は、上述の搬送部110、インクジェットヘッド120、保湿キャップ140の他、インク循環部150、移動機構160、ユーザインターフェース172、記録制御部174、インク循環制御部176、移動制御部178等を備えて構成される。
インク循環部150(循環手段の一例)は、図示しない配管、バルブ、インクタンクやポンプ等を含み、バルブを介してインクジェットヘッド120に接続されている。インク循環部150は、インクジェットヘッド120のノズル51から吐出するインクをインクジェットヘッド120の供給口66から供給する。また、ノズルから吐出されなかったノズルを排出口68から回収し、インクジェットヘッド120とインクタンクとの間でインクを循環させる。
インク循環部150は、ノズル51の背圧(インクジェットヘッド120の内部圧力)が負圧になるようにインクを循環させる。ここで、負圧とは大気圧より小さい圧力を指す。
移動機構160は、インクジェットヘッド120を画像形成位置又は保湿位置へと移動させる。また、後述するように、移動機構160は、インクジェットヘッド120と保湿キャップ140との距離を変更可能の構成されている。
ユーザインターフェース172は、インクジェット記録装置100の電源をオン(導通)/オフ(遮断)するための電源スイッチの他、ユーザがインクジェット記録装置100を操作するための入力部(不図示)や警告表示等を表示する出力部(不図示)を有している。
記録制御部174(画像形成手段の一例)は、搬送部110による用紙1の搬送、インクジェットヘッド120によるインクの吐出等を制御し、入力された画像データに基づいて用紙1の記録面に画像を形成する。
インク循環制御部176は、インク循環部150を制御し、インクジェットヘッド120へのインクの循環の有無や循環インク量を制御する。
移動制御部178は、移動機構160を制御し、インクジェットヘッド120の位置を制御する。
〔保湿キャップの構成〕
図7は、保湿キャップ140と、保湿位置に移動したインクジェットヘッド120を模式的に示した図である。
保湿キャップ140(保湿手段の一例)の内部には、弾性部材142が配置されている。弾性部材142(吸収部材の一例)は、弾性を有するとともに液体を吸収可能な部材であり、例えば多孔質のスポンジ状部材である。弾性部材142には、インクジェットヘッド120のノズル面122を保湿するための保湿液が吸収されている。この保湿液は、インクジェットヘッド120のノズル51から吐出するインクの溶媒と同じ溶媒を含む液体であり、例えば水を主成分とした液体である。
ヘッド保持部130は、保湿位置において、インクジェットヘッド120のノズル面122が水平面と平行になるように下方に向けてインクジェットヘッド120を保持する。
図8は、インクジェットヘッド120の底面(ノズル面122)の大きさと、保湿キャップ140の開口面の大きさとを比較するための図である。同図に示すように、インクジェットヘッド120のノズル面122の大きさをX方向長さL、Y方向幅W、保湿キャップ140の開口面の大きさをX方向長さL、Y方向幅Wとしたとき、L<L、かつW<Wを満たす。
このように、保湿キャップ140は、その開口面がインクジェットヘッド120のノズル面122よりも大きく構成されており、ノズル面122を開口面から収容することが可能となっている。
図9は、保湿キャップ140の内部に配置された弾性部材142の断面図である。同図に示すように、弾性部材142は、保湿キャップ140の内部全体に配置されており、その上面である保湿面144は平面にかつ水平に形成されている。
また、弾性部材142は、保湿面144に近いほど(鉛直方向の上方に行くほど)ポーラス密度(空隙密度)が高く、保湿面144から離れるほど(鉛直方向の下方に行くほど)ポーラス密度が低く構成されている。このようにポーラス密度を変化させて弾性部材142の毛管力を制御することで、弾性部材142に吸収された保湿液の重力による浸透ばらつきをキャンセルすることができ、弾性部材142の内部を保湿液で均一に満たすことができる。したがって、吐出面144を均一に所望の湿度で保湿することができる。
インクジェット記録装置100は、図7(a)に示すように、インクジェットヘッド120のノズル面122と弾性部材142の保湿面144との距離をd(第1の距離の一例)だけ離間してノズル面122を保湿する第1の保湿位置と、図7(b)に示すように、ノズル面122と保湿面144とを当接(接触)させて保湿する第2の保湿位置とを有している。
〔インクジェット記録装置の動作〕
次に、インクジェット記録装置100の動作について、図10のフローチャートを用いて説明する。
(ステップS1)
インクジェット記録装置100は、電源が入っていない状態では、インクジェットヘッド120は、第2の保湿位置に配置されている(保湿工程の一例)。このとき、インクジェットヘッド120とインク循環部との間に配置されたバルブは閉じられている。
(ステップS2)
ユーザにより、ユーザインターフェース172の電源スイッチがオンに操作されると、インクジェット記録装置100の電源が投入(導通)される。なお、タイマ等により自動的に電源が投入されてもよい。
(ステップS3)
電源が投入されると、インク循環制御部176は、インク循環部150を制御し、インクジェットヘッド120とインク循環部との間に配置されたバルブを開け、インクジェットヘッド120の内部にインクを循環させる(循環工程の一例)。また、移動制御部178は、移動機構160を制御し、インクジェットヘッド120を第2の保湿位置から第1の保湿位置へ移動させる(制御工程の一例)。
(ステップS4)
インクジェットヘッド120のノズル面122は、第1の保湿位置において保湿される(保湿工程の一例)。
移動制御部178は、ユーザにより電源スイッチがオフにされたか否かを判定する。電源スイッチがオフされていない場合はステップS5へ移行し、電源スイッチがオフにされた場合はステップS8へ移行する。
(ステップS5)
移動制御部178は、ユーザインターフェース172から、画像形成指示があったか否かを判定する。画像形成指示があった場合はステップS6へ移行し、画像形成指示がない場合はステップS4へ移行する。
(ステップS6)
画像形成指示があった場合は、移動制御部178は、インクジェットヘッド120を画像形成位置へ移動させる。また、画像形成位置において、入力された画像データに基づいて、搬送部110に用紙1を搬送させるとともにインクジェットヘッド120のノズル51からインクを吐出させ、用紙1の記録面に画像を形成する(画像形成工程の一例)。
(ステップS7)
画像形成が終了したか否かを判定する。画像形成の終了は、予め定められた枚数の用紙1への画像形成が終了した場合であってもよいし、ユーザがユーザインターフェース172を操作することで終了させてもよい。
画像形成が終了した場合はステップS3へ移行し、画像形成が終了していない場合はステップS6へ移行し、画像形成を継続する。
(ステップS8)
ステップS4において、電源スイッチがオフにされたと判断した場合は、インク循環制御部176は、インク循環部150を制御し、インクジェットヘッド120とインク循環部との間に配置されたバルブを閉じ、インクジェットヘッド120の内部のインクの循環を停止させる。また、移動制御部178は、移動機構160を制御し、インクジェットヘッド120を第2の保湿位置へ移動させる(保湿工程の一例)。
(ステップS9)
インクジェットヘッド120のノズル面122は、第2の保湿位置において保湿される(保湿工程の一例)。最後に、インクジェット記録装置100の電源を遮断(シャットダウン)し、処理を終了する。
このように、インクジェット記録装置100は、画像形成を行わずに待機位置(保湿位置)に位置している場合において、インクジェットヘッド120の内部をインクが循環しているときは、インクジェットヘッド120のノズル面122と弾性部材142の保湿面144との距離をdだけ離間してノズル面122を保湿しているので、負圧に維持されているインクによって保湿液や弾性部材の汚れがノズルから混入し、インクジェットヘッド120の内部が汚染することを防止することができる。
また、ノズル面122と保湿面144とを平行に配置しているため、ノズル面122の全面の領域の湿度を高く均一に維持することができる。これにより、ノズル51のインクの乾燥を抑制し、目詰まりを防止することができる。
さらに、インクジェットヘッド120の内部をインクが循環していないときは、インクジェットヘッド120のノズル面122の全面と弾性部材142の保湿面144とを接触させてノズル面122を保湿しているので、ノズル面122の全面の領域の湿度を高く均一に維持することができる。これにより、ノズル51のインクの乾燥を抑制し、目詰まりを防止することができる。
ここで、弾性部材142は弾性を有しているため、ノズル面122と弾性部材142とを多少強く接触させても、弾性部材142が押圧されて変形し、ノズル面122には傷が付く等の劣化が発生しない。このため、ノズル面122と保湿面144との距離の制御は、それほど精度を必要としない。例えば、従来は±0.5mm程度の精度が必要であったが、本実施形態によれば±2mm程度の精度で実現可能となる。このように、大きなばらつきを許容することができるので、部品精度を緩和でき、部品のコストダウンを行うことができる。
〔弾性部材洗浄装置の構成〕
インクジェット記録装置100は、保湿キャップ140の弾性部材142を洗浄する洗浄装置を備えてもよい。図11は、弾性部材洗浄装置180の構成を示す正面図である。同図に示すように、弾性部材洗浄装置180は、保湿液タンク182、保湿液供給路184、保湿液排出路186、廃液タンク188、保湿液循環路190、ポンプ192、及びフィルタ194等から構成される。
保湿液タンク182には、弾性部材142に吸収させるための保湿液が貯留されている。この保湿液は、洗浄液であってもよいし、カビの発生を防止するために防腐剤を含んでいてもよい。
保湿液タンク182は、保湿液供給路184を介して水頭差によって保湿キャップ140の内部に一定流量で保湿液を供給する(保湿液供給手段の一例)。水頭差を用いることで、インクジェット記録装置100の電源が遮断されている場合であっても、保湿液を供給することができる。なお、ポンプによって供給する態様も可能である。
保湿キャップ140に供給された保湿液は、弾性部材142の内部を毛管力によって流れ、保湿液排出路186を介して廃液タンク188(保湿液回収タンクの一例)に貯留される。これにより、弾性部材142が保湿液によって洗浄される。
廃液タンク188に貯留された保湿液は、ポンプ192(保湿液循環手段の一例)によって保湿液循環路190を介して保湿液タンク182に導入される。ここで、保湿液循環路190には、廃液タンク188に貯留された保湿液の異物や汚れを除去するためのフィルタ194が設けられている。
このように、インクジェット記録装置100に弾性部材洗浄装置180を備えることで、保湿キャップ140の内部の弾性部材142を常に保湿液で満たすことができるので、インクジェットヘッド120のノズル面122を長期にわたり保湿することができる。また、弾性部材142を洗浄することができるので、弾性部材142の汚れがノズル面122に付着したり、ノズル51から弾性部材142の汚れが混入したりすることを防止することができる。さらに、弾性部材142の耐久性を向上させることができる。また、保湿液を無駄にすることがない。
<第2の実施形態>
次に、第2の実施形態について説明する。本実施形態に係るインクジェット記録装置の構成は、第1の実施形態に係るインクジェット記録装置100と同様であるので、詳細な説明は省略する。
〔インクジェットヘッドの構成〕
図12は、第2の実施形態に係るインクジェットヘッド124の構造例を示す平面図であり、インクジェットヘッド124をノズル面126側から見た図である。また、図13は図12の一部拡大図である。
図12に示すように、インクジェットヘッド124は、n個のヘッドモジュール124−i(i=1,2,3,…,n)を、搬送部110による用紙1の搬送方向(Y方向)に直交する方向(X方向)に沿ってつなぎ合わせた構造を有し、記録媒体の全幅に対応する長さにわたって複数のノズル(図12中不図示)が設けられている。
各ヘッドモジュール124−iは、インクジェットヘッド124における短手方向(Y方向)の両側からヘッドモジュール支持部材128Aによって支持されている。また、インクジェットヘッド124の長手方向(X方向)における両端部はヘッド支持部材128Bによって支持されている。各ヘッドモジュール124−iは、複数のノズル(図13中不図示)がマトリクス状に配列された構造を有しており、図13において符号129を付して図示した斜めの実線は、複数のノズルが一列に並べられたノズル列を表している。
ここで、インクジェットヘッド124のノズル面126のうち、ノズルが配置されたノズル領域を126A、ノズルが配置されていない非ノズル領域を126Bとする。また、インクジェットヘッド124のY方向の幅をW、ノズル領域126AのY方向の幅をWとする。
〔保湿キャップの構成〕
図14は、インクジェットヘッド124の底面(ノズル面126)の大きさと、保湿キャップ140の開口面の大きさとを比較するための図である。第1の実施形態と同様に、インクジェットヘッド124のノズル面126の大きさをX方向長さL、Y方向幅W、保湿キャップ140の開口面の大きさをX方向長さL、Y方向幅Wとしたとき、L<L、かつW<Wを満たす。
また、保湿キャップ140の内部には、インクジェットヘッド124のノズル面126を保湿するための保湿液が吸収された弾性部材146が配置されている。弾性部材146の上面である保湿面148は、X方向から見たときに中央部分に凹部を有している。ここで、凹部の上面を保湿面148A、凹部の両側の上面を保湿面148B、保湿面148Aと保湿面148BとのZ方向高さの差をh、保湿面148AのY方向の幅をWとする。なお、Wは、W<Wの関係を満たす。
弾性部材146は、保湿面148に近いほど(鉛直方向の上方に行くほど)ポーラス密度(空隙密度)が高く、保湿面148から離れるほど(鉛直方向の下方に行くほど)ポーラス密度が低く構成されている。
図15は、保湿キャップ140と、保湿位置に移動したインクジェットヘッド124を模式的に示した図である。
ヘッド保持部130は、保湿位置において、インクジェットヘッド124のノズル面126が水平面と平行になるように下方に向けてインクジェットヘッド124を保持する。
インクジェット記録装置100は、図15(a)に示すように、インクジェットヘッド124のノズル面126の非ノズル領域126Bと弾性部材146の保湿面148Bとの距離をdだけ離間してノズル面126を保湿する第1の保湿位置と、図15(b)に示すように、ノズル面126と非ノズル領域126Bと保湿面148Bとを接触させて保湿する第2の保湿位置とを有している。
移動制御部178は、第1の実施形態と同様に、インク循環部150がインクの循環を行っているときは第1の保湿位置でインクジェットヘッド124を保湿し、インク循環部150がインクの循環を行っていないときは第2の保湿位置でインクジェットヘッド124を保湿する。
ここで、ノズル面126のノズル領域126Aは、弾性部材146の保湿面148Aと対向して配置されている。また、弾性部材146の保湿面148Aは、保湿面148BからZ方向高さhだけ低い位置に配置されている。したがって、第2の位置において、ノズル領域126Aは弾性部材の保湿面148とは接触しない。これにより、第2の位置において、ノズル領域126Aに保湿液や弾性部材146の汚れ、異物が付着することがない。したがって、ノズルからの保湿液や汚れの混入を防止することができ、ノズル領域126Aに汚れや異物が付着することによる吐出不良を防止することができる。
また、第2の保湿位置において、ノズル領域126Aは弾性部材の凹形状により密封されるため、適切にノズル領域126Aを保湿することができる。
<第3の実施形態>
〔インクジェット記録装置の構成〕
次に、第3の実施形態に係るインクジェット記録装置について説明する。
図16は、本実施形態に係るインクジェット記録装置の要部の構成を示す側面図であり、図17は上面図である。図16、図17に示すように、このインクジェット記録装置200は、シングルパス方式のラインプリンタであり、主として、記録媒体である用紙1を搬送する搬送ドラム210、搬送ドラム210によって搬送される用紙1に向けてシアン(C)、マゼンタ(M)、イエロ(Y)、クロ(K)の各色インク滴を吐出するヘッドユニット220、ヘッドユニット220に装着された各インクジェットヘッドの保湿を行う保湿ユニット240を備えて構成される。
搬送ドラム210は、モータ(不図示)に駆動されて回転する。搬送ドラム210の外周面には、グリッパ(不図示)が備えられており、用紙1は、このグリッパによって先端を把持されながら搬送される。また、この搬送ドラム210の外周面には、多数の吸引穴(不図示)が形成されており、この吸引穴から内部に向けてエアが吸引されている。用紙1は、この吸引穴に吸着保持されながら搬送される。
ヘッドユニット220は、シアン、マゼンタ、イエロ及びクロのインク滴をそれぞれ吐出するインクジェットヘッド220C,220M,220Y,220Kと、各インクジェットヘッド220C,220M,220Y,220Kが取り付けられるヘッド保持部230と、ヘッド保持部230を移動させる移動機構(不図示)とで構成される。
インクジェットヘッド220C,220M,220Y,220Kは、画像形成対象とする用紙1の最大用紙幅(X方向の幅)に対応したラインヘッドで構成される。
各インクジェットヘッド220C,220M,220Y,220Kは、矩形のブロック状に形成され、その底部にノズル面222C,222M,222Y,222Kが形成されている。また、ノズル面222C,222M,222Y,222Kに形成されるノズルの個数及びその配列形態については、特に限定されない。インクジェットヘッド220C,220M,220Y,220Kは、ピエゾ方式やサーマル方式でノズルからインクを吐出させる。
ヘッド保持部230は、各インクジェットヘッド220C,220M,220Y,220Kを取り付けるためのヘッド取付部(不図示)を備えている。各インクジェットヘッド220C,220M,220Y,220Kは、このヘッド取付部に着脱自在に取り付けられる。
ヘッド保持部230に取り付けられた各インクジェットヘッド220C,220M,220Y,220Kは、用紙1の搬送方向(Y方向)に対して直交して配置される。また、用紙1の搬送方向に沿って所定の順で一定の間隔をもって配置される。本実施形態では、シアン、マゼンタ、イエロ、クロの順で配置されている。
また、各インクジェットヘッド220C,220M,220Y,220Kは、それぞれのノズル面222C,222M,222Y,222Kが対向する搬送ドラム210の周面の接線に平行になるように、ヘッド保持部230に取り付けられている。
図18は、ヘッドユニット220の拡大図である。同図に示すように、各ノズル面222C,222M,222Y,222Kと水平面とが成す角を、それぞれθ、θ、θ、θとする。
また、ヘッド取付部は、ヘッド保持部230に昇降自在に設けられており、図示しない昇降機構によって昇降する。ヘッド取付部に取り付けられた各インクジェットヘッド220C,220M,220Y,220Kは、この昇降機構によって、水平面に対して垂直に昇降する。
移動機構は、ヘッド保持部230をX方向に水平にスライド移動させる。この移動機構は、搬送ドラム210及び保湿ユニット240を跨いで水平に設置される天井フレームと、その天井フレームに敷設されるガイドレールと、ガイドレール上をスライド移動する走行体と、その走行体をガイドレールに沿って移動させる駆動手段(例えば、送りねじ機構など)で構成される。ヘッド保持部230は、走行体に取り付けられて、水平にスライド移動する。
ヘッド保持部230は、この移動機構に駆動されて、「画像形成位置」と「保湿位置」との間を移動可能に設けられる。
ヘッド保持部230、画像形成位置に位置すると、搬送ドラム210の上方に配置される。これにより、搬送ドラム210によって搬送される用紙1の記録面に、各色のインクを吐出して画像を記録することが可能となる。
一方、保湿位置に位置すると、保湿ユニット240の設置位置に配置される。
〔保湿キャップの構成〕
図19は、保湿ユニット240と、保湿位置に移動したヘッドユニット220を模式的に示した図である。
保湿ユニット240は、各インクジェットヘッド220C,220M,220Y,220Kのノズル面222C,222M,222Y,222Kをそれぞれ保湿するための保湿キャップ240C,240M,240Y,240Kを備えて構成される。
各保湿キャップ240C,240M,240Y,240Kは、開口面がインクジェットヘッド220C,220M,220Y,220Kのノズル面222C,222M,222Y,222Kよりも大きく構成されており、ノズル面222C,222M,222Y,222Kを開口面から収容することが可能となっている。
また、各保湿キャップ240C,240M,240Y,240Kの内部には、それぞれ保湿液が吸収された弾性部材242C,242M,242Y,242Kが配置されている。弾性部材242C,242M,242Y,242Kの上面である保湿面244C,244M,244Y,244Kは、平面に形成されており、X方向に平行な軸を回転軸としてそれぞれ水平に対して角度θ、θ、θ、θだけ傾けて設けられている。即ち、各インクジェットヘッド220C,220M,220Y,220Kのノズル面222C,222M,222Y,222Kと、各弾性部材242C,242M,242Y,242Kの保湿面244C,244M,244Y,244Kとは、平行に形成されている。
また、弾性部材242C,242M,242Y,242Kは、鉛直方向上方ほどポーラス密度が高く、鉛直方向下方ほどポーラス密度が低く構成されている。このように、多孔質のスポンジ状部材のポーラス密度を鉛直方向に疎密があるように変化させることで、保湿面244C,244M,244Y,244Kを均一に所望の湿度で保湿する。
図20は、保湿キャップ240Kと、保湿位置に移動したインクジェットヘッド220Kを模式的に示した図である。
ヘッド保持部230は、保湿位置において、インクジェットヘッド220Kのノズル面222Kが弾性部材242Kの保湿面244Kと平行になるように下方に向けてインクジェットヘッド220Kを保持する。
インクジェット記録装置100は、図20(a)に示すように、インクジェットヘッド220Kのノズル面222Kと弾性部材242Kの保湿面244Kとの距離をdだけ離間してノズル面222Kを保湿する第1の保湿位置と、図20(b)に示すように、ノズル面222Kと保湿面244Kとを接触させて保湿する第2の保湿位置とを有している。
移動制御部178は、これまでと同様に、インク循環部150がインクの循環を行っているときは第1の保湿位置でインクジェットヘッド220Kを保湿し、インク循環部150がインクの循環を行っていないときは第2の保湿位置でインクジェットヘッド220Kを保湿する。
その他のインクジェットヘッド220C,220M,220Yと保湿キャップ240C,240M,240Y(弾性部材242C,242M,242Y)の関係についても同様である。
このように、インクジェットヘッドの内部をインクが循環しているときは、ノズル面と保湿面との距離をdだけ離間してノズル面を保湿しているので、負圧に維持されているインクによって洗浄液や弾性部材の汚れがノズルから混入し、インクジェットヘッド120の内部が汚染することを防止することができる。また、インクジェットヘッドの内部をインクが循環していないときは、ノズル面と保湿面とを接触させてノズル面を保湿しているので、ノズル面の湿度を高く均一に維持することができる。
保湿キャップ内に保湿液を貯留させ、この保湿液によって傾きを持ったノズル面を保湿しようとすると、保湿液の液面は水平となるため、ノズル面と平行にすることができず、ノズル面を均一に保湿することができない。これに対し、本実施形態においては、ノズル面と平行に弾性部材の保湿面を設けたため、ノズル面を均一に保湿することが可能となる。
なお、第2の実施形態と同様に、第2の保湿位置において弾性部材とノズル面との接触を回避するために、弾性部材に凹部を設けてもよい。
図21は、保湿キャップ240Kと、保湿位置に移動したインクジェットヘッド220Kを模式的に示した図である。この保湿キャップ240Kには、X方向から見たときに中央部分に凹部が設けられた弾性部材246Kを備えている。ここで、凹部の上面を保湿面248KA、凹部の両側の上面を保湿面248KB、保湿面248KAと保湿面248KBとのZ方向高さの差をh、保湿面248KAのY方向の幅をWとする。なお、Wは、W<Wの関係を満たす。
インクジェット記録装置100は、インク循環部150がインクの循環を行っているときは、図21(a)に示すように、インクジェットヘッド220Kのノズル面222Kの非ノズル領域222KBと弾性部材246Kの保湿面248Bとの距離をdだけ離間する第1の保湿位置でノズル面222Kを保湿する。また、インク循環部150がインクの循環を行っていないときは、図21(b)に示すように、ノズル面222Kの非ノズル領域222KBと保湿面248Bとを接触させる第2の保湿位置でノズル面222Kを保湿する。
このように構成することで、第2の位置において、ノズル領域222KBに保湿液や弾性部材246の汚れ、異物が付着することを防止することができる。その他のインクジェットヘッド220C,220M,220Yと保湿キャップ240C,240M,240Y(弾性部材242C,242M,242Y)の関係についても同様に構成することができる。
本実施形態では、第1の保湿位置においてノズル面と保湿面を距離dだけ離間させて平行に配置して保湿を行っているが、この距離dが面内で多少変化(例えば±1mm程度)しても、本実施形態における効果が認められる。したがって、ここでいう平行に対向とは、厳密な平行に限られず、傾斜を有して対向させる場合を含んでいる。
本明細書では、グラフィック印刷の用途に適した着色インクを吐出するインクジェット記録装置を例に説明したが、プリント配線用のレジストインク(耐熱性被覆材料)、導電性微粒子を分散媒に分散させた分散液、カラーフィルターの製造に用いるインク等を吐出する画像形成装置に適用することができる。
本発明の技術的範囲は、上記の実施形態に記載の範囲には限定されない。各実施形態における構成等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、各実施形態間で適宜組み合わせることができる。
1…用紙、51…ノズル、66…供給口、68…排出口、100,200…インクジェット記録装置、120,124,220C,220M,220Y,220K…インクジェットヘッド、122,126,222C,222M,222Y,222K…ノズル面、126A…ノズル領域、126B…非ノズル領域、140,240C,240M,240Y,240K…保湿キャップ、142,242C,242M,242Y,242K,246K…弾性部材、144,148,244C,244M,244Y,248KA,248KB…保湿面、150…インク循環部、160…移動機構、176…インク循環制御部、178…移動制御部

Claims (12)

  1. 液体が供給される液体供給口と、該液体供給口に連通する供給流路と、該供給流路に連通する圧力室と、該圧力室に連通し、液体吐出面に形成されたノズルと、前記圧力室の液体をノズルから吐出させる圧力発生手段と、前記圧力室と連通する回収流路と、前記回収流路に連通し、液体が排出される液体排出口とを備えた液体吐出ヘッドと、
    前記液体供給口に液体を供給し、前記液体排出口から排出される液体を回収して前記液体吐出ヘッド内部の液体を循環させる循環手段と、
    前記液体吐出ヘッドを保湿するための保湿液が吸収された吸収部材と、
    前記液体吐出面と前記吸収部材とを第1の距離だけ離間させる第1の位置と、前記液体吐出面と前記吸収部材とを接触させる第2の位置とのいずれかの位置で前記液体吐出ヘッドを保湿する保湿手段と、
    前記循環手段が液体を循環させているときは前記第1の位置で保湿させ、前記循環手段が液体を循環させていないときは前記第2の位置で保湿させる制御手段と、
    を備えた液体吐出装置。
  2. 前記吸収部材は、弾性を有する請求項1に記載の液体吐出装置。
  3. 前記吸収部材の前記液体吐出面に対向する面は平面に形成され、
    前記保湿手段は、前記第2の位置において、前記液体吐出面のノズルが形成されたノズル領域と前記吸収部材とを接触させる請求項1又は2に記載の液体吐出装置。
  4. 前記吸収部材の前記液体吐出面に対向する面は、前記液体吐出面のノズルが形成されたノズル領域よりも大きい凹部を有し、
    前記保湿手段は、前記凹部と前記ノズル領域を対向させ、前記第2の位置において、前記ノズル領域以外の領域と前記吸収部材とを接触させる請求項1又は2に記載の液体吐出装置。
  5. 前記吸収部材は多孔質のスポンジ状部材であり、鉛直方向上方ほど空隙密度が高い請求項1から4のいずれか1項に記載の液体吐出装置。
  6. 保湿液を貯留する保湿液タンクと、
    前記保湿液タンク内の保湿液を前記吸収部材に供給する保湿液供給手段と、
    前記吸収部材から排出される保湿液を回収する保湿液回収タンクと、
    を備えた請求項1から5のいずれか1項に記載の液体吐出装置。
  7. 前記保湿液供給手段は、水頭差を用いて前記保湿液タンク内の保湿液を前記吸収部材に供給する請求項6に記載の液体吐出装置。
  8. 前記保湿液回収タンク内の保湿液の汚染を除去するフィルタと、
    前記フィルタを通過した保湿液を前記保湿液タンクに供給する保湿液循環手段と、
    を備えた請求項6又は7に記載の液体吐出装置。
  9. 前記保湿液は防腐剤を含む請求項1から8のいずれか1項に記載の液体吐出装置。
  10. 前記液体吐出装置の電源を導通又は遮断する電源スイッチを備え、
    前記循環手段は、前記電源が遮断されたときは液体を循環させず、前記電源が導通されたときは液体を循環させる請求項1から9のいずれか1項に記載の液体吐出装置。
  11. 前記液体吐出ヘッドと媒体とを相対的に移動させる移動手段と、
    前記相対移動する媒体に対して前記液体吐出ヘッドから液体を吐出させ、前記媒体に画像を形成する画像形成手段と、
    を備えた請求項1から10のいずれか1項に記載の液体吐出装置。
  12. 液体が供給される液体供給口と、該液体供給口に連通する供給流路と、該供給流路に連通する圧力室と、該圧力室に連通し、液体吐出面に形成されたノズルと、前記圧力室の液体をノズルから吐出させる圧力発生手段と、前記圧力室と連通する回収流路と、前記回収流路に連通し、液体が排出される液体排出口とを備えた液体吐出ヘッドの前記液体供給口に液体を供給し、前記液体排出口から排出される液体を回収して前記液体吐出ヘッド内部の液体を循環させる循環工程と、
    前記液体吐出面と保湿液が吸収された吸収部材とを第1の距離だけ離間させる第1の位置と、前記液体吐出面と前記吸収部材とを接触させる第2の位置とのいずれかの位置で前記液体吐出ヘッドを保湿する保湿工程と、
    前記循環工程が液体を循環させているときは前記第1の位置で保湿させ、前記循環工程が液体を循環させていないときは前記第2の位置で保湿させる制御工程と、
    を備えた液体吐出ヘッドの保湿方法。
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