JP2015071231A - インクジェット記録装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】メンテナンス時間の短縮が可能なインクジェット記録装置を提供する。【解決手段】実施形態のインクジェット記録装置は、インク圧力室へインクを供給するインク供給口と、インク圧力室からインクを排出するインク排出口とを有するインクジェットヘッドと、インク供給口へ連通する第1インクタンクと、インク排出口へ連通する第2インクタンクと、第1インクタンクと第2インクタンクを連通させインクジェットヘッドを介してインクを循環させるインク循環流路と、インク圧力室内のインクに負圧を発生させるインク圧力調整装置と、印字のためにインクジェットヘッドからインクを吐出させる動作時の負圧の絶対値に比べ、メンテナンス動作時の負圧の絶対値を小さくさせる制御装置と、を備える。【選択図】図6
Description
本発明の実施形態は、プリンタ等として使用されるインクジェット記録装置に関する。
インクジェット記録装置を長時間使用せずに放置した場合、インクジェットヘッドのインク吐出用ノズル内のインクは溶媒が蒸発して増粘する。ノズル内のインクが増粘すると、ノズルからインクを吐出できない現象(インク不吐出)が発生する可能性が有る。または、インクの吐出方向が変化し(ミスディレクション)記録媒体上のインク着弾位置がばらつく(インク着弾不良)可能性が有る。ノズル内にあるインクの増粘を防ぐインクジェットヘッド構成として、第1タンクからインクをノズルに連通するインク圧力室に供給し、ノズルから吐出しなかったインク圧力室のインクを第2タンクへ送りさらに第1タンクへ循環させる構成が知られている。インクが循環する時には、ノズル内のインクに負圧を加え、インクがノズルから漏洩することを防いでいる。インク循環型のインクジェットヘッドは、増粘が軽度であればインクを循環することでインク不吐出やインク着弾不良を防ぐことは可能である。インク循環型のインクジェットヘッドでもノズル内インクの増粘が進んだ場合にはノズルからインクを吸引する、メンテナンスが必要である。
インク循環型インクジェットヘッドを搭載し、第1タンクからインクジェットヘッドを通じて第2タンクへ流れるインクの流路抵抗を計測しメンテナンス動作を変更するインクジェット記録装置が知られている。この装置では、メンテナンス動作を変更することで、吸引し排出されるインク量を節約している。しかしながら、このインク循環型インクジェットヘッドではメンテナンスに時間がかかってしまうという問題点がある。
しかしながら、このインク循環型インクジェットヘッドではメンテナンスに時間がかかってしまうという問題点がある。
本発明が解決しようとする課題は、メンテナンス時間を短縮可能なインクジェット記録装置を提供することである。
上記課題を解決するために、実施形態のインクジェット記録装置は、インクを吐出させるノズルを有するノズルプレートと、前記ノズルからインクを吐出させる圧力を発生するインク圧力室と、前記インク圧力室へインクを供給するインク供給口と、前記インク圧力室からインクを排出するインク排出口と、を備えるインクジェットヘッドと、
前記インク供給口へ連通する第1インクタンクと、
前記インク排出口へ連通する第2インクタンクと、
前記第1インクタンクと第2インクタンクを連通させ前記インクジェットヘッドを介してインクを循環させるインク搬送路と、
前記インク圧力室内のインクに負圧を発生させるインク圧力調整装置と、
印字のために前記インクジェットヘッドからインクを吐出させる動作時の前記負圧の絶対値に比べ、メンテナンス動作時の前記負圧の絶対値を小さくさせる制御装置と、を備えている。
前記インク供給口へ連通する第1インクタンクと、
前記インク排出口へ連通する第2インクタンクと、
前記第1インクタンクと第2インクタンクを連通させ前記インクジェットヘッドを介してインクを循環させるインク搬送路と、
前記インク圧力室内のインクに負圧を発生させるインク圧力調整装置と、
印字のために前記インクジェットヘッドからインクを吐出させる動作時の前記負圧の絶対値に比べ、メンテナンス動作時の前記負圧の絶対値を小さくさせる制御装置と、を備えている。
図1はインクジェット記録装置11の概略構成を示している。インクジェット記録装置11は、装置の外郭となる本体ケース12を備えている。インクジェット記録装置11は、本体ケース12の内部に、インクジェットヘッド13(記録ヘッド)と、インクジェットヘッド13に記録液(インク)を供給するためのインク供給装置14と、インクジェットヘッド13の印刷を制御する制御回路15(図4に示す)と、シート状記録媒体、例えば用紙17を搬送するためのシート送り機構16と、用紙17が収納される給紙カセット18と、給紙カセット18とは独立に設けられる手差しトレイ19と、を備えている。インクジェット記録装置11は、さらに、インクジェットヘッド13をメンテナンスするための図2に記載したメンテナンス装置を備えている。なお、メンテナンスとは、インクジェットヘッドが、画像形成時以外でインク吐出性能を維持するために行う処理である。メンテナンス装置はこの処理を行う装置である。各図において同じ番号は同じ構成を示している。
インクは、用紙17に画像を形成することが可能な記録液である。水性顔料インク、水性染料インク、油性顔料インク、油性染料インクなどで、画像形成のためにインクジェットヘッドのノズルから飛翔可能な低粘度液体である。インクは、さらに配線パターン形成用の金属顔料を含む液体や、カラーフィルタを形成するための樹脂を含む液体、または光によって重合硬化するような液体も含んでいる。
シート送り機構16は、回転可能に設けられるとともに用紙17が巻きつけられるドラム25と、用紙17をドラム25に吸着させる帯電ローラ26と、給紙カセット18中の用紙17をドラム25に向けて送る第1の送りローラ27と、手差しトレイ19に差し込まれた用紙17をドラム25に向けて送る第2の送りローラ28と、第1の送りローラ27のシート送りと第2の送りローラ28のシート送りとを切り替えるシート切替機構29と、を有している。
図2はインク供給装置14の構成を示している。インク供給装置14は、メインタンク37、第1インクタンク33、第2インクタンク34、インク循環流路35、ポンプ36、インク供給流路38、排出インク受け皿46、インク排出流路47、インク排出タンク48等を含む。メインタンク37は印字のために使用するインク100を貯留する。第1インクタンク33、第2インクタンク34はインクジェットヘッド13へのインク供給経路内で一時的にインクを貯留する。インク排出タンク48は、メンテナンス時にインクジェットヘッドから排出されたインク、またはインクジェットヘッドの表面を払拭して得られたインク、異物、および付着物を貯留する。
メインタンク37は、大気開放されたタンクになっている。メインタンク37の内部にインク100が貯留されている。インク供給流路38を通してメインタンク37から第1インクタンク33へインクを供給する。インク供給流路38は弁42を備え、インクの供給と停止を行っている。インクジェットヘッド13による印字によって、第1、第2インクタンク33、34内のインク量が減少すると、インク減少量に応じてメインタンク37から第1インクタンクへインクを供給する。メインタンク37のインク容量は、第1インクタンク33および第2インクタンク34のインク容量よりも大きくなっている。メインタンク37のインク残量は、液面センサ53で検知している。
インク供給路41はフィルタ43、弁42を介してメインタンク37からインク供給路35Aに連通している。インク供給路41は、第1、第2インクタンク33、34およびインクジェットヘッド13内にインクが入っていない初期状態でインクを供給する場合、もしくは、インク供給装置14内のインクを入れ替える場合に、利用する。
第1インクタンク33はいわゆるサブタンクであり、メインタンク37から供給されたインクを内部に貯留する。第1インクタンク33はインク供給路35Aを介してインクジェットヘッド13にインクを供給する。第1インクタンク33はインク供給路35Cを通して第2インクタンク34からの環流インクを受ける。第1のインクタンク33内のインク残量は、液面センサ51で検知している。
第2インクタンク34は第1インクタンク33と同様にサブタンクであり、後述するインクジェットヘッド13から排出されたインクを内部に貯留する。第2インクタンク34はインク供給路35Bを介してインクジェットヘッド13から排出されたインクを受ける。また、第2インクタンク34からインク供給路35Cを通して第1インクタンク33へインクを環流させる。第2インクタンク34内のインク残量は、液面センサ52で検知している。
インク供給路35Cには、インク供給用ポンプ36とフィルタ43が設けられている。ポンプ36は第2インクタンク34から第1インクタンク33へインクを環流させる。ポンプ36は単位時間当たりのインク送液量を増減可能になっている。インクジェットヘッド13から排出され第2インクタンク34を通して第1インクタンク33へ環流するインクには、異物や増粘したインク塊が混入する可能性が有り、フィルタ43を設けている。
第2インクタンク34は通常密閉された構成となっている。第2インクタンク34内のインク上部は空気槽であり、その空気槽は弁42を介して圧力調整装置76に接続されている。圧力調整装置76は空気槽の圧力を調整し、第2インクタンク34内のインクの圧力を調整する。この調整により、インクジェットヘッド13内のインクは負圧に保たれ、インクジェットヘッド13のノズルからインクが漏洩することを防ぐ。なお、異常時に空気槽を大気解放するために他の弁42も設けられている。
圧力調整装置76は、インクジェットヘッド13のメンテナンス動作をしていない状態で、インクジェットヘッド13内のインクを−1.0kPa(第1の設定値)に保っている。インクジェットヘッド13のノズルは重力方向で下方に向けて開口している。したがって、ノズルからインクが漏洩することを防ぐために、インクジェットヘッド13内のインクが大気に対して負圧に保つ必要がある。
第1のインクタンク33とインクジェットヘッド13とを接続する第1のインク供給路35A、インクジェットヘッド13と第2のインクタンク34とを接続する第2のインク供給路35B、第2のインクタンク34と第1のインクタンク33とを接続する第3のインク供給路35Cとにより、インク循環流路35を形成する。言い換えると、ループ状になったインク循環流路35(インク搬送路)の途中に、インクジェットヘッド13、第1のインクタンク33、第2のインクタンク34がそれぞれ独立して配置されている。
複数の弁42は電磁弁で構成されている。弁42は制御回路15(図4に示す)の制御により、流路を開放したり閉鎖したりする。
インク供給路41と第3のインク供給路35Cに設けられたフィルタ装置43は、メッシュ状のフィルタ本体と、フィルタ本体を囲むハウジングで形成されている。フィルタ装置43によって、インク中に含まれる異物、気泡、または増粘インク塊を除去する。
制御回路15は、第1インクタンク33内のインクの液量が少なくなった場合には、弁42を駆動して、メインタンク37から第1のタンク33に液を供給する。
インクジェットヘッド13の下部にヘッドワイパ装置74が設けられている。ヘッドワイパ装置74はインクジェットヘッド13のインク吐出用ノズル64が設けられたノズルプレート63表面を払拭する。払拭することで、ノズルプレート表面に付着したインク塊や異物を除去する。ヘッドワイパ装置74は弾性部材、その弾性部材の支持体、およびその弾性部材をノズルプレート表面に当接させて払拭させる駆動装置で構成される。弾性部材は例えばゴムブレード、フェルトのような布、インク吸収性の表面を有するローラなどである。払拭させる駆動装置は弾性部材をノズルプレート63表面に当接ながら図2の矢印A方向へ移動させる。
インクジェットヘッド13は、インクジェットヘッド13のメンテナンス時にノズルから印字に無関係なインクを吐出させることがある。メンテナンスのためにインク圧力室62の容積を変化させてインクをノズルから吐出させることを、スピットと呼んでいる。スピットによってノズル内に混入した異物を除去する。スピット時にノズルから排出されたインクを受けるために、排出インク受け皿46が設けられている。排出インク受け皿46にインク排出流路47を介して排インクタンク48が接続されている。排インクタンク48はスピットされたインクを回収する。
図3、図4を用いてインクジェットヘッド13の構造について説明する。図3はインクジェットヘッド13に設けられた隣接するインク圧力室62の構成を示している。図4はインクジェットヘッド13へのインク供給路および圧力室構成を示している。図4のA−A視が図3になっている。なお、構成を理解しやすくするために、図3図4の縮尺は異なっている。
インクジェットヘッド13は、いわゆるシェアモードサイドシュータタイプ(剪断モード型サイドシュータタイプ)のもので構成される。インクジェットヘッド13は、ヘッド本体61と、ヘッド本体61の内部に作りこまれるとともにインクが負圧で保持される複数のインク圧力室62と、インク圧力室62の一つの壁部を構成するようにヘッド本体61に接着されるノズルプレート63と、複数のインク圧力室62にそれぞれ連通するようにノズルプレート63に形成される複数のノズル64とを備える。
ヘッド本体61は、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)製の2枚の板状の圧電部材を張り合わせて形成されている。圧電部材は、互いに分極方向が逆向きになるように接着されている。接着されたPZTにインク圧力室62相当する溝が形成され、溝の内面に電極70が形成されている。
電極70はニッケル(Ni)と金(Au)の2層構造になっている。電極70を長溝内に均一に成膜するために、メッキ法によって形成した。インク圧力室62は深さ300μm幅80μmの形状で、169μmのピッチで平行に配列されている。隣り合うインク圧力室62間にはPZTの支柱69が形成される。この支柱69の幅は89μmになる。支柱69のインク圧力室62に向かう面に電極が形成され、電極に電圧が印加されると支柱69は剪断モード変形し、インク圧力室69内のインクに圧力変化を発生させる。すなわち、支柱69はインクを吐出させる圧力発生素子となる。
ノズルプレート63はポリイミド樹脂で形成されている。ポリイミド厚さは50μmになっている。ノズルプレート63には各インク圧力室62に対応しノズル64が形成されている。ノズル64は、インク圧力室62側からプレート63の外側に向かい径が順次小さくなる台形の断面形状を有している。インク吐出側のノズル径は30μm、インク圧力室側の径は50μmになっている。
図4に示すように、インク圧力室69は台形型に形成されたPZTの支柱69で構成されている。インクジェットヘッド13内に、2列のインク圧力室62列を有し、1列に300個のインク圧力室62が並ぶ構成になっている。インク圧力室62a、62bの間に共通インク供給室140を備えている。共通インク供給室140はインクジェットヘッド13内インク供給路110、インク供給口300を通して、インク供給路35Aに接続している。インク圧力室62a、62bの外側に共通インク排出室130を備えている。共通インク排出室130はインクジェットヘッド13内インク排出路120、インク排出口310を通して、インク供給路35Bに接続している。この構成によりインクは、インク供給路35Aからインクジェットヘッド13内の共通インク供給室140、インク圧力室62a、62b、共通インク排出室130を通り、インク供給路35Bへ流出する。インクジェットヘッド13内を通るインクは、インク圧力室62a、62bの容積変化によって、各インク圧力室62a、62bに連通するノズル64から吐出される。
インク供給路35Aとインクジェットヘッド13のインク供給路110の間に、インク圧力を検出する圧力検知センサ75を備えている。インクジェットヘッド13のインク排出路120とインク供給路35Bの間にもインク圧力検知センサ75を備えている。この2つの圧力検知センサでインクジェットヘッド13のインク圧力を検出し、圧力調整装置76でインクの負圧を維持し、また負圧量を調整している。
インクジェットヘッド13は、外枠16、ドライバICを搭載するフレキシブル基板160、および、フレキシブル基板160をインクジェットヘッド13に固定する接着剤150を有している。外枠16は支柱69上部に固定されたノズルプレート63とインクジェットヘッド13の基板170間に固定され、共通インク排出室130の一部の構成になっている。フレキシブル基板160には支柱69を駆動させる駆動パルス電圧を発生する駆動ICが搭載され、駆動ICと電極70を接続するための配線パターンが形成されている。配線パターンは、電極70に電気的に接続し外枠16と基板170間を通る引出電極と異方性導電フィルムを介して結線される。接着剤150は異方性導電フィルムを通して結線される部分を保護するとともに、フレキシブル基板160を基板170に固定する。
画像を形成する印字信号を受けたインクジェット記録装置11において、後述の制御回路15が印字信号を駆動ICへ出力する。駆動ICは印字信号に従い、各インク圧力室62内の電極70へ支柱69を変形させる駆動パルス電圧を印加する。インク圧力室62を挟む2個の隣接する支柱69は、駆動パルス電圧を受けて、図3破線で示すように剪断モード変形する。破線で示された支柱69の変形によってインク圧力室62の容積は拡張し、インク圧力室62内の圧力は減少する。圧力減少によって、共通インク供給室140から拡張したインク圧力室62へインクが流入する。駆動パルスの印加を止めると支柱69は初期状態に戻り、インク圧力室62の容積が収縮するためインクの圧力は増加する。この圧力変化によってインクはノズル64から吐出する。
図5はインクジェット記録装置11が備える各部と制御部24を示すブロック図である。制御部24は、CPU20、操作部21、メモリ72、I/Oポート23、制御回路15等を有している。CPU20は制御プログラムを実行することによりインクジェット記録装置11が備える各部を駆動する。操作部21はオペレータの操作を受けるキーボードである。制御回路15はインクジェット記録装置11が備える各部と接続し、それぞれを制御する。I/Oポート23は、CPU20、操作部21、メモリ72、制御回路15間のデータの送受信を行っている。
制御回路15には、インクジェットヘッド13、ポンプ36、タイマ71、ヘッドワイパ装置74、圧力検知センサ75、圧力調整部76等が接続されている。CPU20の指示に従い、制御回路15は、インクジェットヘッド13へ印字信号を送信し、インクを送液するポンプ36の起動と停止を実行させ、タイマ71、ヘッドワイパ装置の起動や停止を実行させ、圧力検知センサの信号を受信し、圧力調整装置を駆動させる。
制御部24は、インクジェット記録装置11が備える各部を駆動制御することによりプリント動作やメンテナンス動作等を実行する。制御部24は、例えば、オペレータのキー操作等に応じて操作部21から出力される信号等に基づき、プリント動作やメンテナンス動作等を行う。
メモリ72には、メンテナンス動作等の実行に際して参照される各種データ等を記憶するエリアが確保されている。このエリアには、例えば、前回メンテナンス動作を実行してからの累積メンテナンス実施回数、前回メンテナンスを行ってからのメンテナンス非実施時間、温度履歴、湿度履歴、前回メンテナンスを行ってからの印字枚数等に関するデータが記憶されている。
液滴の吐出を繰り返すと、ノズル64の周囲にミストが発生し、これがノズルプレート63に付着して付着液となる。付着液を放置すると、ノズル64から吐出されるインク液滴の吐出方向が所定の方向からずれて飛翔したり、ノズル64からインクを吐出できない(不吐出)を生じさせることがある。またインクジェット記録装置11を使用せずに放置しておくと、ノズルプレート63内に溜まっていたインクは、溶媒が蒸発することにより増粘してしまう。
上記の問題を回避するために、インクをノズル64から吐出させずにインクジェット記録装置11を放置後再びインクを吐出させる場合に、メンテナンス動作を行う。メンテナンス動作として例えば、インク微振動行程、インク塗布工程、インク払拭工程、洗浄液付インク払拭工程、印字に無関係にインクをノズルから吐出させる工程(スピット行程)等がある。
インク微振動行程とは、インク圧力室62内のインクにノズル64から漏れ出ない程度の圧力変動を与える工程である。インク圧力室62を構成する隣接する2個の支柱69を連続的にわずかに変形させ、ノズル64からインクが漏れることなくインクを振動させる。プリカーサとも呼ばれている。インクはノズル64内およびインク圧力室62内でわずかに振動するため、インクの増粘を抑制させる、またはノズル64内壁に沿って増粘インクがインク圧力室62方向へ移動させることが期待できる。インク圧力室62へ移動した増粘インクは共通インク排出室130へ送られ、循環流路を移動しフィルタによって除去される。
インク塗布工程では、ノズル面にインクを塗布することにより、ノズル付近において固まってしまったインクを再溶解させる。支柱69の変形量を制御し、インク圧力室62からインクが飛翔せずかつノズルプレート63表面に付着する程度インクを、ノズルから押し出させる。これにより、インクがノズルプレート表面を覆い、表面に付着した増粘インクまたはミストを再溶解させることが期待できる。その後ヘッドワイパ装置74でノズルプレート表面を払拭して、表面の付着物を除去する。
インク払拭工程では、図2に示すようにノズル面にヘッドワイパ装置74を矢印A方向に動作させ、ノズル面をワイプし、インクを払拭する。
洗浄液付インク払拭工程では、図2に示す洗浄液塗布部材200によってノズルプレート63表面に洗浄液を付着させる。洗浄液塗布部材200は矢印A方向に移動しながら、ノズルプレート63表面に洗浄液を付着させる。ノズルプレート63表面の付着物を洗浄液に溶解または浮遊させ、ヘッドワイパ装置74で払拭する。
スピット行程では、ノズルから吐出されたインクを排出インク受け皿46に収容する。受け皿46に集まったインクはインク排出流路47を介して排インクタンク48に回収される。
これらの工程によってノズルプレート63表面およびノズル64内の増粘インクや異物などを除いている。
メンテナンス工程を説明する。
図6は、メンテナンス動作を行うためのメンテナンス制御の流れを説明する図である。この処理は例えば、オペレータが操作部21により特定のキー操作を行ったときや、インクジェットヘッド13が所定行の印刷を終了したときに実行される。
メンテナンス動作開始前、インクジェットヘッド13の各ノズルは印字のためにインク吐出をしているまたはインク吐出するために待機している状態にある。インク吐出するために待機している間、インク循環流路35を通してインクジェットヘッド13内をインクが循環する。その循環時のインクは負圧(通常 −1.0kPa)に維持されている。インクジェット記録装置11の電源供給が停止しても、インク循環は停止するがインクは負圧に維持される。
インクジェットヘッド13のメンテナンスのために、アクトA1にて、CPU20はタイマ71を起動させる。タイマ71の起動に合わせてポンプ36を動作させる。ポンプ36が動作するとインクの循環が開始され、開始時はインクジェットヘッド13のインク圧は−1.0kPa(第1の設定値)で所定流量のインクが循環される。このインク圧力はインクジェットヘッド13がインク吐出のために待機している状態の負圧と同様である。
インクジェットヘッド13内のインク圧とはノズル64付近のインクに掛かる圧力である。ここでは、インクジェットヘッド13のインク流路前後に設けたそれぞれの圧力検知センサ75により測定された圧力値の中間の値を、インク圧とした。ノズル64とインク圧力室62は連通しているので、インクジェットヘッド13外に設けた圧力検知センサ75の値がノズル64内インク圧とした。
アクトA2、A3にて、圧力調整装置76を動作させインクジェットヘッド13内のインク負圧を変更する。インク負圧−1.0kPaを−0.3kPa(第2設定値)に変更する。言い換えれば、負圧の第1の絶対値を、その絶対値より小さい第2の絶対値に変更している。
インクジェットヘッド13の待機時、インク吐出時の負圧は−1.0kPaに設定し、メンテナンス時の負圧は−0.3kPaに設定している。負圧の絶対値はインクジェット記録装置11の構成によって所望な値に設定される。待機時、インク吐出時の負圧は概ね−1.0から−3.0kPaとしている。負圧の絶対値が大きすぎる場合には、インク吐出直後ノズル64から空気を取り込んでしまうので、負圧を−1.0から−3.0kPaとしている。
メンテナンス時の負圧は−0.1から−0.8kPaの範囲である。メンテナンス時に陽圧になった場合、インクが全ノズル64から漏れ出るので適切ではない。メンテナンス時の負圧が−1.0に近ければ、プリカーサ、インク流量増加などのメンテナンス効果が減少する。この点を考慮して、インクジェット記録装置11に合わせて適正な負圧を選定している。
メンテナンス時の負圧は−0.1から−0.8kPaの範囲である。メンテナンス時に陽圧になった場合、インクが全ノズル64から漏れ出るので適切ではない。メンテナンス時の負圧が−1.0に近ければ、プリカーサ、インク流量増加などのメンテナンス効果が減少する。この点を考慮して、インクジェット記録装置11に合わせて適正な負圧を選定している。
アクトA2で圧力調整し、アクトA3で第2設定値まで変化するまで、A2動作を繰り替えている。
アクトA4にて、負圧を第2設定値に維持したまま、前述のプリカーサ動作を実行する。ノズル内でインク負圧の絶対値が減少しているので、ノズル64内インクの微振動(プリカーサ)によってノズル64内壁面に付着した増粘インクや異物を除去しやすくなる。負圧の絶対値が減少しているので、減少前の負圧に比べインク微振動量が増えたため、増粘インクや異物を除去する効果が高まったと考えられる。
アクトA5で、ポンプ36でインク循環流路内の送液量を増加させる。インク循環量が増加すると、アクトA4で除去した増粘インクや異物が循環するインクによって輸送され易くなる。インク循環によって、増粘インクや異物は第2インクタンク34へ輸送される。その後、増粘インクは再溶解するかフィルタ43で除去され、異物はフィルタ43で除去される。
アクトA6で、印字に無関係なインク吐出(スピット工程)を行っている。インク負圧の絶対値が減少しているので、減少前に比べ、インクを吐出させる力を増やすことができる。このため、ノズル内壁面に付着した増粘インクや異物を除去しやすくなる。スピットしたインクは排出インク受け皿46で受け取り、インク排出タンク48に回収される。
アクトA7では、ノズルプレート63のインク吐出表面にヘッドワイパ装置74の弾性部材を当接させて、ノズルプレート63表面を払拭する。インクジェットヘッド13のインク圧力室62を拡張収縮させ、インクがノズル64から飛翔しない程度で、ノズルプレート63表面にインクが付着する程度にノズル64からインクをわずかに排出させる。ヘッドワイパ装置はノズルプレート63に当接し、長手方向で往復する。負圧の絶対値が減少していると、インクがノズル内に引き込まれる力が減少する。そのためノズルから漏れ出たインクはノズルプレート63表面に付着するようになる。ノズル64内壁面に付着した増粘インクや異物、さらにノズルプレート63表面に付着するミストやインクも、インクと共にノズル表面に付着し、それをヘッドワイパ装置74で払拭する。これにより、増粘インクや異物を除去しやすくなる。
アクトA7では、洗浄液塗布部材200でノズルプレート63表面に洗浄液を付着させたのち、ヘッドワイパ装置74でノズルプレート63表面を払拭することができるようになっている。洗浄液はノズルプレート63に付着したインクを洗浄可能な液体である。洗浄液塗布部材200はノズルプレート63に洗浄液を噴霧することで、ノズルプレート63表面に洗浄液を付着させている。洗浄液塗布後、ヘッドワイパ装置74でノズルプレート63表面を払拭する。負圧の絶対値が減少していると、インクがノズル64内に引き込まれる力が減少している。そのためノズルからインクはわずかに漏れ、ノズルプレート63表面にインクと洗浄液の混合液が付着するようになる。ノズル内壁面に付着した増粘インクや異物もインクと共にノズル64表面へわずかに漏れ、洗浄液と混ざった液体をヘッドワイパ装置74で払拭する。これにより、増粘インクや異物を除去しやすくなる。
アクトA8で,これらの動作が行なわれた後にテストパターン画像を印字する。画像の確認はオペレータが目視判断で行なった。画像の確認項目は、吐出抜けとミスディレクションである。吐出抜けとは、ノズル64が増粘インクや異物によって詰まりインク吐出できず、画像上で本来印字されるべき画素が形成されないこと。ミスディレクションとは、ノズル64からインクを吐出している過程で、ノズル64から垂直に吐出せず不特定な方向へ飛翔し、画像上で本来印字されるべき位置に画素が形成されないこと。目視以外の判別法として、撮像装置で画像を読取りその画像を画像処理することで吐出抜けとミスディレクションを判別することもできる。吐出抜けやミスディレクションを発見した場合には、A4からA8の動作を再実行する。
アクトA10で、タイマ71を停止する。さらに、アクトA10で、圧力調整装置76を作動させ負圧を調整し、アクトA11で負圧を−1.0kPaに戻す。
アクトA12で、増加させていたインク循環流量を元のインク循環流量に戻す。アクトA13でインクジェットヘッド13に印字指令を送信する。アクトA14でメンテナンス時のポンプ36の動作を停止する。
このフローチャートでは、プリカーサ、インク循環流量の増加、スピット行程、ヘッドワイパによる払拭工程、洗浄液をノズル面に付着させたのちヘッドワイパによる払拭する工程を順に実行している、実施例を示した。これらの工程は必要に応じて、1つの工程もしくは複数の工程を組合せて実施することも可能である。また、メンテナンスの効果によって、これらの工程の順番も変更することができる。
図7を用いて本実施例で行うメンテナンス動作の作用を説明する。
7−1から7−7はノズル64の部分断面を示している。7−1に示すようにノズル64はノズルプレート63に形成されている。ノズル64近傍のインク100はノズル64内でインク100と空気との界面(メニスカス)240を形成する。ノズル64近傍に、ノズル64内の増粘インクや異物210、またノズルプレート63表面に付着するインクミストやインク液220が発生する。
7−2に示すように、ノズル64内インク100に掛かる負圧の絶対値を小さくすることで、メニスカス240はノズル64の吐出口側へ移動する。メニスカス240が吐出口側へ移動することで、ノズル64内壁に付着した増粘インクや異物をインクが取り込みやすくする。このとき負圧の値は、ゼロよりもややマイナス側になっている。
7−3に示すように、プリカーサを行なう。プリカーサはインク100に微振動を加えるので、増粘インクをほぐす効果がある。そのため、ノズル64内壁から増粘インクを引き離しインク流路内部に取り込みやすくする。
7−4に示すように、太い矢印で示すようにインク圧力室62内の循環流量を大きくする。循環流量を大きくすることで、ノズル64内壁から剥離した、または剥離しそうな増粘インクや異物をインク圧力室62へ取り込みやすくする。インク圧力室62内でインク流量が多くなると、増粘インクや異物が共通インク排出路130へ運ばれやすくなる。
7−5に示すように、スピット動作を行い、ノズル口近傍にあった増粘インクを外に放出することも有効である。
7−6に示すように、ノズルプレート面の表面に残留してしまったインクまたは表面に残留したインクやミストに含まれる異物や増粘インクは 表面に洗浄液を供給してワイプを行ない取り除く。
7−7はメンテナンス動作が完了し、ノズル64内の負圧を基に戻した状態を示している。
なお、これらの図は模式的に示すものであり、図7に示す増粘インクや異物210、インクミストやインク付着物220、メニスカス240などが混在していることもあり得る。
本実施形態では、通常の画像出力時のノズル内インク負圧の絶対値よりもメンテナンス時のインク負圧の絶対値を小さくしてインク循環を行なっている。インク負圧の絶対値を下げながら、プリカーサ、スピット、ヘッドワイパによる払拭で効率よくインクの吐出性能を復帰させることができる。この構成により、長期放置後の復帰に時間を要したヘッドに対して復帰時間短縮が図れる。また、吐出抜けやミスディレクションなどの画像不良を軽減できる。
本願では、インクを循環させることが可能なインクジェットヘッド構成として、剪断モード型圧電体のアクチュエータを用いたインクジェットヘッドを適用した。剪断モード型アクチュエータに変えて、伸長モードの圧電体を利用したインクジェットヘッド、発熱体を利用しインクに気泡を発生させてインクを飛翔させるインクジェットヘッドなどで、インクを循環させるインクジェットヘッドには、本願構成は利用可能である。
本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行なうことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
11・・・インクジェット記録装置
13・・・インクジェットヘッド
24・・・制御部
33・・・第1インクタンク
34・・・第2インクタンク
35・・・インク循環流路
37・・・メインタンク
48・・・排インクタンク
62・・・インク圧力室
63・・・ノズルプレート
64・・・ノズル
76・・・圧力調整装置
13・・・インクジェットヘッド
24・・・制御部
33・・・第1インクタンク
34・・・第2インクタンク
35・・・インク循環流路
37・・・メインタンク
48・・・排インクタンク
62・・・インク圧力室
63・・・ノズルプレート
64・・・ノズル
76・・・圧力調整装置
Claims (6)
- インクを吐出させるノズルを有するノズルプレートと、前記ノズルからインクを吐出させる圧力を発生するインク圧力室と、前記インク圧力室へインクを供給するインク供給口と、前記インク圧力室からインクを排出するインク排出口と、を備えるインクジェットヘッドと、
前記インク供給口へ連通する第1インクタンクと、
前記インク排出口へ連通する第2インクタンクと、
前記第1インクタンクと第2インクタンクを連通させ前記インクジェットヘッドを介してインクを循環させるインク搬送路と、
前記インク圧力室内のインクに負圧を発生させるインク圧力調整装置と、
印字のために前記インクジェットヘッドからインクを吐出させる動作時の前記負圧の絶対値に比べ、メンテナンス動作時の前記負圧の絶対値を小さくさせる制御装置と、を備えるインクジェット記録装置。
- 前記インク圧力室は前記ノズルからインクが吐出しない程度の圧力を発生させる前記メンテナンス動作を行う請求項1記載のインクジェット記録装置。
- 前記メンテナンス動作時に、前記インク圧力室を通過するインク量を増加させる請求項1または請求項2に記載のインクジェット記録装置。
- 前記ノズルから印字に無関係なインクを吐出させる前記メンテナンス動作を行う請求項1乃至請求項3に記載のインクジェット記録装置。
- 前記メンテナンス動作時に、前記ノズルプレートのインク吐出側の面上にインクを付着させ、前記面を弾性部材で払拭する請求項1乃至請求項4に記載のインクジェット記録装置。
- 前記メンテナンス動作時に、前記ノズルプレートのインク吐出側の面上に洗浄液を付着させ、前記面を弾性部材で払拭する請求項1乃至請求項4に記載のインクジェット記録装置。
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-
2013
- 2013-10-02 JP JP2013206946A patent/JP2015071231A/ja active Pending
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