JP3744191B2

JP3744191B2 - インクジェットヘッドのクリーニング装置

Info

Publication number: JP3744191B2
Application number: JP8105698A
Authority: JP
Inventors: 一郎澤野
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1998-03-27
Filing date: 1998-03-27
Publication date: 2006-02-08
Anticipated expiration: 2018-03-27
Also published as: JPH11277770A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットヘッドのノズルを清浄化するインクジェットヘッドのクリーニング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェットヘッドを備えるプリンタでは、プリンタを長期間使用しなかった場合やインクを交換する場合において、ノズル内部のインク滓や残留インクを取り除いてインクジェットヘッドのノズル内部を清浄化する必要がある。
従来から、インクジェットヘッドのノズル内部を清浄化するためにクリーニング装置が使用されている。このクリーニング装置は、開口部を有するハウジングを備えるとともに、該ハウジングに負圧発生手段を接続したもので、上記開口部をインクジェットヘッドのノズルが形成された面に密着した後、負圧発生手段を駆動してハウジングの内部に負圧を形成することでノズル内部からインク滓等を吸い出してノズル内部を清浄化する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記クリーニング装置では、インクジェットヘッドが径の異なるノズルを備えている場合、径の異なるノズルに均等に負圧を発生させることができない。このため、径の大きいノズルからはインク滓等が吸引されるが、径の小さなノズルからはインク滓等が吸引されず、径の小さなノズルは十分に清浄化されることがない。このため、清浄後、径の小さなノズルは印字に支障をきたす場合があるという問題点があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、本発明に係るインクジェットヘッドのクリーニング装置では、インクジェットヘッドの大径および小径のノズルが形成された面に密着する開口部を有する複数の中空ハウジングの一つに吸引手段を接続するとともに、上記吸引手段が接続された中空ハウジングと、他の中空ハウジングとを連通する連通路に弁を設け、上記吸引手段が接続された中空ハウジングの開口部が上記インクジェットの小径のノズルが形成された面に、上記他の中空ハウジングの開口部が上記インクジェットの大径のノズルが形成された面に密着した状態で、上記吸引手段を作動して、吸引手段が接続された上記中空ハウジングが上記中空ハウジングの開口部に対向するインクジェットヘッドのノズルの吸引を開始すると上記弁が開口し、上記他の中空ハウジングの開口部に対向するインクジェットヘッドのノズルの吸引が開始されることを特徴としている。
【０００５】
また、上記弁は、吸引手段が接続された上記中空ハウジングの内部に所定の負圧が形成されると上記連通路を開口するリード弁で構成してあることを特徴としている。
【０００６】
さらに、上記連通路は、その一部が弾性部材で形成され、上記弁は、上記弾性部材で形成された部分に当接するカム機構で構成され、該カム機構は、上記部分を弾性変形して上記連通路を閉鎖・開口するようにしてもよい。
【０００７】
【発明の作用及び効果】
本発明に係るインクジェットヘッドのクリーニング装置では、異なる径のノズルを備えたインクジェットヘッドを清浄化する際、径の小さなノズルに、吸引手段が接続されたハウジングの開口部を対向して密着し、他のハウジングの開口部を他のノズルに対向して密着する。次に、吸引手段を駆動して、吸引手段が接続されたハウジングの内部に負圧を形成して径の小さなノズルを吸引する。上記ノズルの吸引が開始されると弁が開口し、他のハウジングの内部に負圧が形成され、他のノズルの吸引が開始される。
【０００８】
このように、本発明に係るインクジェットヘッドのクリーニング装置では、インクジェットヘッドが異なる径のノズルを備えている場合であっても、径の小さなノズルの吸引が開始された後、所定の時間をおいて他のノズルの吸引が開始されるので、径の小さなノズルを含めた全てのノズルの清浄化が十分に行われる。したがって、上記インクジェットヘッドでは、ノズルにインク滓が詰まる等の不具合が生じることが無いので、良好な画像を形成することができる。
【０００９】
また、上記弁をリード弁で構成したインクジェットヘッドのクリーニング装置では、径の小さなノズルの吸引が開始された後、吸引手段が接続されたハウジングの内部に負圧が形成されると、該負圧によりリード弁が連通路を開口するので、両者の負圧を形成するまでの時間差を容易に作り出すことがきる。
【００１０】
さらに、上記連通路の一部を弾性部材で形成し、上記弁を上記弾性部材で形成された部分に当接するカム機構で構成したインクジェットヘッドのクリーニング装置では、カム機構を駆動して弾性部材で形成された上記部分を弾性変形して上記連通路を閉鎖・開口するので、カム機構を任意に駆動することにより、径の小さなノズルの吸引が開始された後、連通路を開口して他のハウジングの内部に負圧を形成して、他のノズルの吸引を開始することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、インクジェットプリンタ１（以下、単にプリンタという）の一部を示している。このプリンタ１は、記録紙３を矢印ｙ方向に搬送するための搬送機構５と、記録紙３の上面に画像を記録するためのインクを収容したカートリッジ７と、このカートリッジ７を記録紙３の搬送方向ｙ方向と直交するｘ方向に往復移動させる走査機構９とを備えている。カートリッジ７は、本実施の形態では箱形の容器を備えており、記録紙３に対向する一側部にインクジェットヘッド１１を有している。
【００１２】
また、インクジェットヘッド１１の非印字領域であるホームポジション１３には、クリーニング装置１５が設けてある。このクリーニング装置１５は、吸引ヘッド１７と、ホームポジション１３に移動したインクジェットヘッド１１に対して吸引ヘッド１７を進退させる（ｚ方向）カム機構１９と、吸引ヘッド１７に負圧を発生させるための負圧発生装置（吸引手段）２１とから構成される。
【００１３】
図２はヘッド１１の正面を部分的に拡大した図で、図３は図２のIII−III線に沿ったヘッド１１の断面を示している。また、図４は図３のIV−IV線に沿ったヘッド６の断面を表している。これらの図に示すように、ヘッド１１はその中央線２３を挟んで隣接する第１ヘッド部２２（第１ヘッド領域）と第２ヘッド部２４（第２ヘッド領域）とで構成されている。ヘッド１１は、また、ノズルプレート２６、ダイヤフラム２８、振動板３０、３１、外壁板３２、ベースプレート３３を一体的に組み合わせて構成されている。第１ヘッド部２２は、例えば、３０〜６０μｍの小径インク滴を吐出する場合に使用され、第２ヘッド部２４は、例えば、６０〜１２０μｍの大径インク滴を吐出する場合に使用される。
【００１４】
ノズルプレート２６は、記録紙３に対向する第１面２６ａと、これと反対側に位置する第２面２６ｂを有し、この第２面２６ｂに電気鋳造又はフォトリソグラフィー等の加工技術を適用して、第１ヘッド部２２と第２ヘッド部２４のそれぞれに、インクを収容する複数の長溝すなわち加圧室３６、３７と、補給用インクを収容する補給室４０、４１と、各加圧室３６、３７に対応して設けられ、この加圧室３６、３７を補給室４０、４１に連通する通路４２、４３と、各加圧室３６、３７に対応して設けられ、この加圧室３６、３７のインクを吐出する複数のノズル４４、４５が形成されている。
【００１５】
ノズルプレート２６の第２面２６ｂには、ニッケル製の板材からなるダイヤフラム（隔壁）２８が貼り付けてあり、これにより第２面２６ｂ上にある加圧室３６、３７、補給室４０、４１、通路４２、４３の開口部がそれぞれ閉鎖されている。なお、このダイヤフラム２８は、後述する振動板３０、３１の変形を阻害することなく振動板３０、３１の変形に応じて変形する。
【００１６】
インクは、図示しない貯蔵部に収容されており、この貯蔵部から補給室４０、４１、通路４２、４３を介して各加圧室３６、３７に供給される。
【００１７】
各ヘッド部２２、２４において、複数の加圧室３６、３７はヘッド中央線２３とほぼ直交する方向に所定の間隔を置いて平行に形成されている。また、各ノズル４４、４５は、加圧室３６、３７の中央線寄りにこの中央線から所定の距離を置いて設けられ、各加圧室３６、３７の内部を第１面２６ａに隣接する大気に連通している。なお、ノズル４４、４５は第１面２６ａに向けて次第に細くなるようにテーパが付けられているが、その内面形状はいかなる形状としてもよい。
また、ノズル４４は小径インク滴を吐出するため、その径は２２μｍに形成され、ノズル４５は大径インク滴をを吐出するため、その径は３２μｍに形成してある。
【００１８】
振動板３０、３１は、第１ヘッド部２２の加圧室３６と第２ヘッド部２４の加圧室３７内のインクをそれぞれ加圧するもので、ダイヤフラム２８を隔てて加圧室３６の対向部に振動板３０が配置され、同様に、ダイヤフラム２８を隔てて加圧室３７の対向部に振動板３１が配置してある。振動板３０と３１は、複数のＰＺＴからなる基板（圧電部材）を重ね合わせて形成したもので、基板の間には薄板形状からなる電極が挟み込まれており（図示せず）、この電極を利用して分極処理されている。
【００１９】
なお、振動板３０、３１は、複数の圧電セラミックス基板で構成したものに限るものではなく、それぞれが一枚の板形状からなる圧電セラミックス基板を分極処理したものであってもよい。
【００２０】
振動板３０、３１の外周には、振動板３０、３１と同一の厚みを有する外壁板３２が設けてあり、ノズルプレート２６の中央部分及びインク供給室４０、４１に接するダイヤフラム２８を支持している。
【００２１】
また、振動板３０、３１及び外壁板３２を支持するベースプレート３３は複数の導電リード部（図示せず）を備えており、各導電リード部は、振動板３０、３１の側面の電極（図示せず）に接続される。これにより、上記電極に所定の電圧を印加すると、振動板３０、３１が厚み方向に変形し、その変形がダイヤフラム２８を介して対応する加圧室３６、３７のインクに伝達されるようになっている。
【００２２】
上記構成からなるヘッド１１では、各ヘッド部２２、２４に対して、図示しないインクタンクからインク供給室４０、４１にインクが供給される。インク供給室４０、４１のインクは、インクインレット４２、４３を介して各加圧室３６、３７に分配される。また、図１に示すようにヘッド１１はキャリッジ７の移動に従ってｘ方向に往復動する。振動板３０、３１に所定の駆動電圧が印加されると、振動板３０、３１は対応する加圧室３６、３７に向かって変形し、その変形がダイヤフラム２８に伝えられる。その結果、加圧室３６、３７内のインクが加圧されてノズル４４、４５よりインク滴が飛翔し、ヘッド１１の対向部をｙ方向に送られる記録紙３に付着して画像が形成される。
【００２３】
次に、本発明の特徴部分であるクリーニング装置１５について説明する。
プリンタ１を長期間にわたって使用しないとヘッド１１のノズル４４、４５内部にインク滓が詰まったり、埃が付着する場合がある。また、インクを交換する場合において、古いインクがノズル４４、４５内部に残留する場合がある。これらは、印字不良の原因となるため、ノズル４４、４５内部を清浄化する必要がある。プリンタ１は、ノズル４４、４５内部を清浄化するためにクリーニング装置１５を備えている。
【００２４】
図５はクリーニング装置１５が備える吸入ヘッド１７の正面（ヘッド１１に対向する面）を示している。図６は図５のVI−VI線に沿った吸入ヘッド１７の断面を表しており、図７は図５のVII−VII線に沿った吸入ヘッド１７の断面を表している。吸入ヘッド１７は、ヘッド１１のノズルプレート２６の第１面２６ａに密着してノズル４４、４５内部のインク滓等を吸引するために使用するもので、これらの図に示すように、断面がコ字型のベース本体５０の凹部５１に、ハウジング部５３を取り付けて構成してある。ベース本体５０には、後述するガイドレール８１に係合する係合部５４が形成されている。
【００２５】
ハウジング部５３は、ヘッド１１のノズルプレート２６と略等しい大きさに形成されており、該ハウジング部５３を上記第１面２６ａに良好に密着させるために弾性変形可能な材質、例えば、シリコン、クロロプレンゴム、ブチルゴム、ウレタンゴム、またはフルオシリコーンゴムで形成される。また、ハウジング部５３は、正面の開口部５５に仕切り壁５７を備えており、開口部５５を、ヘッド１１の第１ヘッド部２２と略等しい大きさの第１負圧室５９と、ヘッド１１の第２ヘッド部２４と略等しい大きさの第２負圧室６１とに仕切っている。第１負圧室５９と第２負圧室６１には、それぞれ段部６３、６５が形成されており、これら段部６３、６５にインク吸引シート６７、６９が載置してある。インク吸引シート６７、６９は通気性を有するとともに、インクを吸収する材質、例えば、ウレタンフォーム材、スポンジ材で形成される。また、インク吸引シート６７は、第１負圧室５９をハウジング部５３の内部で仕切って第１吸引室７１を形成している。同様に、インク吸引シート６９は、第２負圧室６１をハウジング部５３の内部で仕切って第２吸引室７３を形成している。
【００２６】
上記仕切り壁５７の上端部５７ａには、溝５８が形成されており、上端部５７ａが容易に変形して上端部５７ａと、ヘッド１１のノズルプレート２６の第１面２６ａとが良好に密着するようになっている。仕切り壁５７の下端部５７ｂには、第１吸引室７１と第２吸引室７３を連通する連通路７５が形成されている。また、第１吸引室７１の内部には上記連通路７５を塞ぐリード弁７７が設けてある。このリード弁７７は、ステンレスで形成された厚さ０．３ｍｍの薄板で、下端部７７ｂが第１吸引室７１の内部に固定されている。リード弁７７は、第１吸引室７１の内部に所定の負圧が形成されると、上端部７７ａが第１吸引室７１側に移動して連通路７５との間に約０．１ｍｍの隙間を形成して第１吸引室７１と第２吸引室７３とを連通するようになっている。
【００２７】
なお、リード弁７７はステンレスに限るものではなく、錆が発生しない等の条件を満たす、耐久性を有する材質、例えば、ＡＢＳ樹脂、ポリプロピレン、ポリカーボネート等であってもよい。また、リード弁７７の厚みは０．３ｍｍに限定されるものではなく、第１吸引室７１の内部が０．８５気圧となった場合、連通路７５との間に０．１ｍｍ程度の隙間を形成することができる厚みであればよい。
【００２８】
第１吸引室７１の底面には、負圧発生装置２１に接続される吸引管７９が取り付けられている。
【００２９】
次に、クリーニング装置１５のカム機構１９について説明する。カム機構１９は、上記のように、ホームポジション１３に移動したヘッド１１に吸引ヘッド１７を進退させて、吸引ヘッド１７のハウジング部５３をヘッド１１の第１面２６ａに密着させるために使用するもので、図１に示すように、ベース本体５０に形成された係合部５４が係合されるガイドレール８１と、吸引ヘッド１７の下面に当接する平板カム８３と、該平板カム８３の回転軸に設けられたギヤ８５と、該ギヤ８５にかみ合うギヤ８７と、該ギヤ８７が取り付けられたパルスモータ８９とで構成されている。
【００３０】
上記構成からなるカム機構１９では、パルスモータ８９の回転角度に応じて平板カム８３が所定の角度回転すると、吸引ヘッド１７がガイドレール８１にガイドされてヘッド１１に対して所定距離だけ矢印ｚ方向に移動するようになっている。なお、カム機構１９に代えて、周知のリンク機構、またはシリンダーを使用したリフト機構等により吸引ヘッド１７をヘッド１１に進退させるようにしてもよい。
【００３１】
負圧発生装置２１にはチューブ９１が取り付けてあり、このチューブ９１が上記第１吸引室７１の吸引管７９に接続してある。
【００３２】
図８に示すブロック図はプリンタ１の動作と、クリーニング装置１５の動作とを制御するための制御系を示している。中央情報演算処理装置（ＣＰＵ）１００を中心に、ホスト部等から受信したデータ等を記録するＲＡＭ１０１と、動作制御のプログラムが記録されたＲＯＭ１０３と、ホスト部等からのデータ通信をデータ受信部１０５と、振動板３０、３１の制御を行うヘッド吐出駆動部１０７と、キャリッジ７のモータを駆動してヘッド１１の記録タイミングに同期して移動させるヘッド移動駆動部１０９と、記録紙３の搬送を制御する紙送り駆動部１１１と、カム機構１９のパルスモータ８９を制御するカム機構駆動部１１３と、負圧発生装置２１を制御する負圧発生装置駆動部１１５と、ヘッド１１がホームポジション１３に移動しているか否か、記録用紙３の有無、インクの有無等を検出すべく各位置に配置した各種センサ部１１７とが接続されている。
【００３３】
この制御系では、印字量が所定量に達したところでクリーニング装置１５を駆動してヘッド１１のノズル４４、４５を清浄化するものであるが、使用者が任意にヘッド１１のノズル４４、４５を清浄化するように制御することもできる。また、特定電圧で振動板３０、３１を駆動させた際の電気抵抗値からノズル４４、４５の詰まりを検出して、ノズル４４、４５を清浄化するようにしてもよい。
【００３４】
次に、ヘッド１１のノズル４４、４５を清浄化するクリーニング装置１５等の具体的な動作について説明する。
上記のように、クリーニング装置１５はプリンタ１の印字量が所定量に達したところで動作を開始する。ヘッド１１がホームポジション１３に移動していることが検出された後、クリーニング装置１５はカム機構１９を作動して吸引ヘッド１７をヘッド１１に密着させる。この際、吸引ヘッド１７の第１負圧室５９がヘッド１１の第１ヘッド部２２（第１ヘッド領域）に密着し、第２負圧室６１が第２ヘッド部２４（第２ヘッド領域）に密着する。
【００３５】
吸引ヘッド１７がヘッド１１に密着した後、負圧発生装置２１を駆動して第１吸引室７１に負圧を形成する。第１吸引室７１と第１負圧室５９とは通気性を有するインク吸引シート６７で仕切られていることから、第１負圧室５９にも負圧が形成される。この負圧によって第１ヘッド部２２のノズル４４の内部からインク滓等が吸引シート６７に向かって排出され、吸引シート６７に捕捉される。
【００３６】
上記のようにして第１ヘッド部２２のノズル４４の内部からインク滓等が排出されると、図９に示すように、リード弁７７の上端部７７ａが第１吸引室７１側に移動して連通路７５に隙間７８を形成する。この隙間を介して第２吸引室７３の内部に負圧が形成されて第２負圧室６１にも負圧が形成される。この第２負圧室６１に形成された負圧によって第２ヘッド部２４のノズル４５の内部からインク滓等が吸引シート６９に向かって排出され、吸引シート６９に捕捉される。
【００３７】
このように、クリーニング装置１５では、第１ヘッド部２２の径の小さなノズル４４の清浄化の開始と、第２ヘッド部２４の径の大きなノズル４５の清浄化の開始とには時間差（リード弁７７が移動して連通路７５に隙間７８が形成されるまでの時間）があるので、第２ヘッド部２４の径の大きなノズル４５にのみ負圧が集中することがないので、第１ヘッド部の径の小さなノズル４４の清浄化を十分行うことができる。したがって、ヘッド１１は清浄後において印字不良を発生させることが無い。
【００３８】
負圧発生装置２１を所定時間駆動した後、負圧発生装置２１を停止し、カム機構１９を駆動して吸引ヘッド１７を下降させて吸引ヘッド１７とヘッド１１を分離し、ヘッド１１を印字領域に移動して清浄動作を終了する。
【００３９】
上記吸引ヘッド１７は、リード弁７７を第１吸引室７１の内部に直接取り付ける構成としたが、図１０に示すように、リード弁７７は、連通路７５に取り付けられたパイプ部材１２０の第１吸引室７１側の端部に取り付けるようにしてもよい。また、図１１に示すように、仕切り壁５７の一部５７ｃをベース本体５０で構成し、連通路７５をベース本体５０に形成するとともに、リード弁７７を仕切り壁５７に取り付けるようにしてもよい。
【００４０】
さらに、図１２及び図１３に示すように、連通路７５は、ハウジング部５３の外側に配置したチューブ１２１と、このチューブ１２１に連通する第１吸引室７１に連通する連通路１２２と、第２吸引室７３に連通する連通路１２３とで構成し、第１吸引室７１の内部に面する連通路１２２の端部にリード弁７７を設けるようにしてもよい。
【００４１】
また、連通路７５を開閉する機構はリード弁７７に限るものではなく、図１４に示すように、平板カム１２５によるものであってもよい。上記平板カム１２５は仕切り壁５７の下方に形成された空間１２７に配置され、図１５に示すように、その回転によって空間１２７の上部の仕切り壁５７を弾性変形させることで連通路７５を閉鎖することができるようになっている。
【００４２】
平板カム１２５はパルスモータ（図示せず）によって回転するように設けてあり、平板カム１２５の回転角度は位置検出センサ１２９によって検出される。また、この吸引ヘッド１７は、第１負圧室５９内に圧力センサ１３１を備えており、この圧力センサ１３１が第１負圧室５９内部に所定の負圧が形成されたことを検出するとパルスモータの駆動を開始する。なお、この吸引ヘッド１７では、使用者が任意にパルスモータを制御して連通路７５を閉鎖・開口してもよい。これにより、ノズル４４の吸引開始とノズル４５の吸引開始との時間差を任意に設定することができるので、例えば、ノズル４４の清浄化を連続的に行った後、ノズル４５の清浄化を開始することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るインクジェットヘッドのクリーニング装置を備えたプリンタの部分斜視図である。
【図２】インクジェットヘッドの部分正面図である。
【図３】図２のIII−III線断面図である。
【図４】図３のIV−IV線断面図である。
【図５】吸引ヘッドの正面図である。
【図６】図５のVI−VI線断面図である。
【図７】図５のVII−VII線断面図である。
【図８】プリンタの制御系を示すブロック図である。
【図９】リード弁の動作を示す説明図である。
【図１０】吸引ヘッドの変形例を示す断面図である。
【図１１】吸引ヘッドの変形例を示す断面図である。
【図１２】吸引ヘッドの変形例を示す正面図である。
【図１３】図１２のXII−XII線断面図である。
【図１４】吸引ヘッドの変形例を示す断面図である。
【図１５】図１４に示す吸引ヘッドの連通路を閉鎖した状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１…プリンタ、１１…インクジェットヘッド、１５…インクジェットヘッドのクリーニング装置、１７…吸引ヘッド、１９…カム機構、２１…負圧発生装置、５９…第１負圧室、６１…第２負圧室、５７…仕切り壁、７５…連通路、７７…リード弁。

Claims

インクジェットヘッドの大径および小径のノズルが形成された面に密着する開口部を有する複数の中空ハウジングの一つに吸引手段を接続するとともに、上記吸引手段が接続された中空ハウジングと、他の中空ハウジングとを連通する連通路に弁を設け、
上記吸引手段が接続された中空ハウジングの開口部が上記インクジェットの小径のノズルが形成された面に、上記他の中空ハウジングの開口部が上記インクジェットの大径のノズルが形成された面に密着した状態で、上記吸引手段を作動して、吸引手段が接続された上記中空ハウジングが上記中空ハウジングの開口部に対向するインクジェットヘッドのノズルの吸引を開始すると上記弁が開口し、上記他の中空ハウジングの開口部に対向するインクジェットヘッドのノズルの吸引が開始されることを特徴とするインクジェットヘッドのクリーニング装置。
上記弁は、吸引手段が接続された上記中空ハウジングの内部に所定の負圧が形成されると上記連通路を開口するリード弁で構成して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ヘッドのクリーニング装置。
上記連通路は、その一部が弾性部材で形成され、上記弁は、上記弾性部材で形成された部分に当接するカム機構で構成され、該カム機構は、上記部分を弾性変形して上記連通路を閉鎖・開口することを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッドのクリーニング装置。