JP4734583B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、インクタンクのインクを流路を介してノズル穴から吐出することにより記録用紙に画像を形成する画像形成装置に関する。

複数のインクタンクそれぞれのインクを流路を介して対応するノズル穴から吐出して記録用紙に画像を形成する画像形成装置は、画像形成後、ノズル穴やノズル穴が形成されたノズル面のクリーニングを実行するように構成されている。クリーニングは、画像形成後、ノズル面をキャップで外気から隔離するように覆って該キャップ内の空気をポンプで吸引することによりノズル穴内のインクやノズル面に付着しているインクを吸引するとともに、ノズル面上のインクをブレードで拭き取ることにより行われる。このようなクリーニングを行う画像形成装置の一例として、例えば特許文献１のものがある。これにより、新たに画像が形成される記録用紙がノズル穴やノズル面に付着したインクで汚れることが防止される。
特開２０００−１２７４５５公報

しかしながら、クリーニングした後のノズル穴やその周辺のノズル面部分が流路から染み出てきたインクによって汚れることがある。このインクの染み出しは、画像形成においてインクが吐出されることがない、画像形成に使用されることがないノズル穴で起こる。

インクが吐出されることがないノズル穴が存在する理由は、ノズル穴や流路を有するプリントヘッドが、画像形成に使用するインクの色数が異なる複数種類の画像形成装置に共通使用できるように、複数種類中において色数が最大な画像形成装置に対応する構成で作製されているためである。例えば、７色のインクを吐出できるプリントヘッドが４色のインクで画像形成する画像形成装置に使用された場合、インクが吐出されることがない３つのノズル穴が存在する。

画像形成においてインクが吐出されることがないノズル穴に接続されている流路は、インクが吐出されるノズル穴に接続されている流路のようにインクで満たされることがなく、空気で満たされている。そのため、クリーニング時においてインクが吐出されることがないノズル穴に接続された流路に他のノズル穴内やノズル面上のインクが流入することがある。この該流路に流入したインクが、クリーニング終了後、周囲環境の変化などによって膨張した空気によって該流路からノズル穴に押し出され、その結果、該ノズル穴を汚すことがある。これにより、例えば画像形成装置がカラー画像形成するものであって記録用紙に画像形成中であるとき、使用されない色の染み出したインクが記録用紙に付着することがある。また、染み出したインクでノズル周辺が汚れることがある。

そこで、本発明は、画像形成においてインクが吐出されることがないノズル穴に接続された流路内から該ノズル穴に染み出したインクによって記録用紙やノズル周辺が汚れることを防止する画像形成装置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、本発明に係る画像形成装置は、
インクタンクのインクが流路を介してノズルから吐出される画像形成装置であって、
１つの開口をそれぞれ備える複数のインクタンクと、
インクタンク数より多い複数のノズル、および対応するノズルと連絡するとともにインクタンクの開口と接続可能なノズル数と同数のインク取り込み口を備えるプリントヘッドと、
インクタンクの開口とプリントヘッドのインク取り込み口とを接続する複数の流路を備えるアダプタとを有し、
アダプタの複数の流路の少なくとも１つが、少なくとも１つのインクタンクの開口とプリントヘッドの少なくとも２つのインク取り込み口とを接続するように分岐し、
アダプタの全ての流路がインクで満たされていることを特徴とする。

本発明によれば、画像形成においてインクが吐出されることがないノズル穴に接続している流路には、インクで満たされているために空気が存在することはなく、その結果、該流路内の空気によって該ノズル穴にインクが押し出されることが防止される。

図１に本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略的な構成が示されている。図において、符号１０で示される画像形成装置は、記録用紙Ｓに向かってインクを吐出するプリントヘッドユニット１２と、プリントヘッドユニットをクリーニングするためのクリーニングユニット１４と、クリーニング動作を実行するために関連する構成要素を制御するクリーニング制御部１６を有する。

プリントヘッドユニット１２とクリーニングユニット１４の構造を、プリントヘッドユニットがクリーニングユニットによってクリーニングされている様子を示す図２を参照しながら説明する。

プリントヘッドユニット１２は、概略、それぞれ異なる色のインクを収容している複数のインクタンク１８ａ〜１８ｃと、インクが吐出されるノズル穴２０ａ〜２０ｄが形成されたノズルプレート２２とインクタンクのインクをノズル穴に案内するインク流路２４ａ〜２４ｄとを備えたプリントヘッド２６から構成される。また、プリントヘッドユニット１２は、１つのインクタンク１８ａと２つの流路２４ａと２４ｄとを接続するための分岐アダプタ２８を有する。

なお、図中において、ノズル穴は１つの流路に対して１つしか示されていないが、実際には、図面に対して垂直方向に複数のノズル穴が一列に並んでいる。すなわち、１つの流路に対して複数のノズル穴が接続されている。本明細書では、図面垂直方向に一列に並んでいる複数のノズル穴それぞれの機能は同一であるため、複数のノズル穴中の１つ（２０ａ〜２０ｄ）を説明することで同一列上の残りのノズル穴について説明したものとする。

また、図に示すプリントヘッドユニット１２は、画像形成においてノズル穴２０ｄからインクを吐出しない仕様のものである。このように、インクが吐出されないノズル穴が存在する理由は、プリントヘッドが、画像形成に使用するインクの色数が異なる複数種類の画像形成装置に共通使用できるように、複数種類中において色数が最大な画像形成装置に対応する構成で作製されているためである。例えば、ブラック、ライトブラック、マゼンタ、ライトマゼンタ、シアン、ライトシアン、イエローの７色のインクを吐出できるプリントヘッドが、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの４色で画像形成する画像形成装置に使用される。この場合、３つの使用されないノズル穴が存在し、ノズル穴２０ｄはこれに該当する。

インクヘッドユニット１２のプリントヘッド２６は、４色のインクを吐出して画像形成を行う画像形成装置用である。４色のインクを吐出するプリントヘッド２６を３色のインクで画像形成を行う画像形成装置１０で使用するために、該プリントヘッドには分岐アダプタ２８が取り付けられている。

分岐アダプタ２８は、３つのインクタンク１８ａ〜１８ｃとプリントヘッド２６の４つのインク流路２０ａ〜２０ｄとを接続するように構成されている。分岐アダプタ２８は、インクタンク１８ａと２つの流路２４ａ、２４ｄを接続するとともに、インクタンク１８ｂと流路２４ｂを接続し、また、インクタンク１８ｃと流路２４ｃを接続する。インクタンク１８ａに２つの流路２４ａと２４ｄが接続される理由については後述する。

分岐アダプタ２８は、インクタンク１８ａ〜１８ｃと流路２４ａ〜２４ｄを接続するために、３つのインクタンクの開口３０ａ〜３０ｃと着脱可能に係合する３つのインク取り込み口３２ａ〜３２ｃと、プリントヘッド２６の４つのインク取り込み口３４ａ〜３４ｄと係合する４つのインク出口３６ａ〜３６ｄを有する。分岐アダプタ２８において、インク取り込み口３２ａとインク出口３６ａ、３６ｄが連絡されているとともに、インク取り込み口３２ｂとインク出口３６ｂが、またインク取り込み口３２ｃとインク出口３６ｃが連絡されている。なお、プリントヘッド２６の４つのインク取り込み口３４ａ〜３４ｄは、４色のインクで画像形成を行う画像形成装置に使用される場合、４つのインクタンクの開口と接続される。

インク流路２４ａ〜２４ｄはそれぞれ、インク取り込み口３４ａ〜３４ｄと対応するノズル穴２０ａ〜２０ｄとを連絡するとともに、ノズル穴近傍の流路部分がピエゾ素子３８ａ〜３８ｄで形成されている（厳密に言えば、１つのインク流路にピエゾ素子で形成された複数の流路それぞれの一端が接続されているとともに、該ピエゾ素子で形成された流路それぞれの他端に図中垂直方向に並んだ複数のノズル穴が１つずつ接続されている。）。ピエゾ素子３８ａ〜３８ｄそれぞれは、制御部（図示せず）からの信号に基づいて変形することにより、ピエゾ素子が形成する流路を狭めて流路内のインクを対応するノズル穴２０ａ〜２０ｄを介して外部に射出するように構成されている。

また、プリントヘッドユニット１２は、図１に示すように、プリントヘッド水平移動手段４０によって副走査方向４２に水平移動されるように構成されている（記録用紙Ｓの搬送方向（主走査方向）は、図面に対して垂直な方向である。）。プリントヘッド水平移動手段４０は、例えばプリントヘッドユニット１２が取り付けられた無端状ベルト（図示せず）と該ベルトを駆動させるモータ（図示せず）から構成される。また、プリントヘッドユニット１２は、プリントヘッド水平移動手段４０によって図中点線で示したクリーニングユニット１４上の位置（具体的には、ノズルプレート２２が後述するキャップに対向する位置）に配置される。以下、この位置をキャッピング位置と称する。

図２に戻って、クリーニングユニット１４は、プリントヘッドユニット１２が記録用紙Ｓに画像を形成した後、クリーニング制御部１６に制御され、ノズル穴２０ａ〜２０ｄ内のインクやノズルプレート２２表面に付着したインクを取り除くクリーニング動作を実行するように構成されている。

クリーニング動作は２つに分けられ、ノズル穴２０ａ〜２０ｄ内のインクやノズルプレート２２表面に付着したインクを吸引除去する動作と、吸引し残したノズルプレート２２表面上のインクを拭き取る動作に分けられる。クリーニングユニット１４は、２つの動作を行うための構成を有する。

インクを吸引除去する動作に関する構成要素として、クリーニングユニット１４は、ノズル穴２０ａ〜２０ｄを外気から隔離するようにノズルプレート２２と当接するキャップ（キャップ部分）４４と、キャップとノズルプレートが当接することによって密閉状態のキャップの内部空間４６を負圧にするポンプ４８と、内部空間と外気を連通する開放バルブ５０とを有する。

キャップ４４は、ノズルプレート２２表面の外縁部分と当接する開口縁を有する形状に構成されている。また、キャップ４４の内部空間４６には、吸引したインクを吸収するための通気性を有する吸収部材５２が配置されている。

キャップ４４の開口縁とノズルプレート２２の当接動作（以下、「キャッピング動作」と称する。）は、クリーニング制御部１６が、図１に示すプリントヘッド水平移動手段４０とクリーニングユニット１４を昇降させるクリーニングユニット昇降手段５４を制御することによって行われる。クリーニングユニット昇降手段５４は、例えばクリーニングユニット１４に取り付けられたラック（図示せず）とモータ（図示せず）で回転駆動されるピニオン（図示せず）から構成される。クリーニングユニット昇降手段５４によるクリーニングユニット１４の昇降方向は、記録用紙Ｓの搬送方向とプリントヘッド１２の移動方向３８それぞれに直交する方向５６である。

ポンプ４８は、キャッピング動作によって密閉状態のキャップ４４の内部空間４６を負圧にしてノズル穴２０ａ〜２０ｄ内のインクやノズルプレート表面に付着したインクをキャップの内部空間に引き寄せるとともに、引き寄せたインクを廃棄タンク５８に送出するように構成されている。ポンプ４８は、図１に示すクリーニング制御部１６によって制御される。

開放バルブ５０は、ポンプ４８が吸引動作しているときは閉栓状態で維持され、該動作が終了すると開栓状態になるようにクリーニング制御部１６に制御される。ポンプ４８の吸引動作終了後、開放バルブ５０を開栓状態にすることにより、密閉状態の内部空間４６と外気が連通し、クリーニングユニット１４のプリントヘッドユニット１２からの離間が可能になる。

クリーニングユニット１４は、吸引し残したノズルプレート２２表面のインクを拭き取る動作（以下、「ワイピング動作」と称する。）に関連する構成要素としてワイパーブレード６０を有する。

ワイパーブレード６０は、ゴム製のへら形状であって、先端部分がキャップ４４の開口縁より上方側（プリントヘッドユニット１２側）に位置するように、また、プリントヘッドユニット１２の移動方向４２にキャップと並列した状態でクリーニングユニット１４に保持されている。

ワイパーブレード６０は、ワイピング動作時、図３に示すように、プリントヘッドユニット１２のノズルプレート２２の表面に撓んだ状態で当接するような位置に固定される。以下、このときのクリーニングユニット１４の位置を、「ワイピング位置」と称する。ワイピング位置は、キャップ４４がノズルプレート２２をキャッピングしているときのクリーニングユニット１４の位置より下である。

ワイパーブレード６０は、クリーニングユニット１４がワイピング位置にあって、プリントヘッドユニット１２がワイパーブレードを通過するようにプリントヘッド水平移動手段４０によって水平移動されることにより、ノズルプレート２２表面のインクを拭き取る。

続いて、クリーニング制御部１６が行うクリーニング動作のフローの一例を図４に示す。

まず、ステップ１００において、クリーニング制御部１６は、制御部（図示せず）からクリーニング開始の信号６２を受信すると（図１参照。）、プリントヘッド水平移動手段４０を制御し、プリントヘッドユニット１２をキャッピング位置に移動させる（図１に、キャッピング位置に移動されたプリントヘッド２６が点線で示されている。）。

次に、ステップ１１０において、クリーニング制御部１６は、クリーニングユニット昇降手段５４を制御し、キャッピング位置で待機しているプリントヘッドユニット１２に向かってクリーニングユニット１４を上昇させ、ノズルプレート２２をキャップ４４によってキャッピングする（キャッピング動作を実行する。）。

続いて、ステップ１２０において、クリーニング制御部１６は、開放バルブ５０を閉栓状態にする。

ステップ１２０において開放バルブ５０を閉栓状態にした後、ステップ１３０において、クリーニング制御部１６は、ポンプ４８を駆動させてインクの吸引動作を所定時間実行する。所定時間後、ポンプ４８は停止されて吸引動作が終了する。

インクの吸引動作が終了した後、ステップ１４０において、クリーニング制御部１６は、開放バルブ５０を開栓状態にする。

ステップ１５０において、クリーニング制御部１６は、クリーニングユニット昇降手段５４を制御し、クリーニングユニット１４をワイピング位置に下降させる（キャッピング動作を終了する。）。

ステップ１６０において、クリーニング制御部１６は、プリントヘッド水平移動手段４０を制御し、プリントヘッドユニット１２を移動させてワイパーブレード６０にノズルプレート２２表面のインクを拭き取らせる（ワイピング動作を実行する。）。

ワイピング動作が終了した後、ステップ１７０において、クリーニング制御部１６は、クリーニングユニット昇降手段５４を制御し、クリーニングユニット１４を待機位置（プリントヘッドユニット１２と接触しない位置）に下降させる。そして、クリーニング動作が終了する。

ここで、本発明によって解決される問題、すなわち画像形成においてインクが吐出されることがないノズル穴へのインクの染み出しについて説明する。

本発明は、上記問題を、画像形成においてインクが吐出されることがないノズル穴に接続している流路にインクを充填することによって解決する。上述の実施形態においては、画像形成においてインクが吐出されないノズル穴２０ｄに接続している流路２４ｄに、インクタンク１８ａのインクを分岐アダプタ２８によって充填することにより、ノズル穴２０ｄへのインクの染み出しを防止している。

画像形成においてインクが吐出されないノズル穴２０ｄに接続している流路２４ｄにインクを充填することによってノズル穴２０ｄへのインクの染み出しが防止される理由を説明するために、分岐アダプタ２８を備えていない画像形成装置のインクヘッドユニットを例に挙げ、インクが吐出されないノズル穴へインクが染み出すメカニズムを説明する。

図５は、分岐アダプタ２８を備えていないインクヘッドユニット１２’がクリーニングユニット１４によってクリーニングされている状態を示している。

インクヘッドユニット１２’において、インクタンク１８ａ’〜１８ｃ’は、上述のインクヘッドユニット１２のインクタンク１８ａ〜１８ｃと同一であり、また、インクヘッド２６’はインクヘッド２６と同一である。インクヘッドユニット１２’において、インクタンク１８ａ’〜１８ｃ’の開口３０ａ’〜３０ｃ’が、インクヘッド２６’のインク取り込み口３４ａ’〜３４ｃ’に係合している。

このインクヘッドユニット１２’において、クリーニング後に流路内のインクが染み出る可能性があるノズル穴は、インクが吐出されないノズル穴２０ｄ’である。インクが吐出されないノズル穴２０ｄ’にインクが染み出す理由は、ポンプ４８による吸引動作が終了して続いて開放バルブ５０が開栓したときに、他のノズル穴２０ａ’〜２０ｃ’内のインクやノズルプレート２２’に付着しているインクがノズル穴２０ｄ’に接続されているインク流路２４ｄ’に流入するためである。

具体的に説明すると、画像形成後、インクが吐出されたノズル穴２０ａ’〜２０ｃ’に対応する流路２４ａ’〜２４ｃ’はインクが満たされた状態である。一方、インクが吐出されないノズル穴２０ｄ’に対応する流路２４ｄ’は、当然ながらインクで満たされておらず空気が存在する。この状態で、ノズルプレート２２’をキャップ４４でキャッピングしてポンプ４８を駆動させると、内部空間４６が負圧状態になるとともに流路２４ｄ’内も負圧状態になる。これは、流路２４ｄ’のインク取り込み口３４ｄ’がキャップ６２によって閉栓されていることによる（キャップ６２で閉栓する理由は、キャップ６２がない場合、内部空間４６が外部と連通して負圧状態にならず、ポンプ４８によるインクの吸引が実行不可能になるためである。）。

流路２４ｄ’が負圧状態になってポンプ４８による吸引動作が終了し、続いて開放バルブ５０が開栓すると、ノズル穴２０ａ’〜２０ｃ’内のインクやノズルプレート２２’に付着しているインクの一部が、流路２４ｄ’内に流入する。流路２４ｄ’に流入したインクは、クリーニング中、流路２４ｄ’から流れ出ることはない。

流路２４ｄ’に流入したインクがノズル穴２０ｄ’に染み出すのは、画像形成装置の周囲環境の変化、具体的には、ノズル２０ｄ’や流路２４ｄ’の周辺温度（厳密には、流路内温度）が、流路２４ｄ’にインクが流入した時、すなわちクリーニング時の温度から所定の温度変化したときである。

具体的に説明すると、インクが流入した流路２４ｄ’は、キャップ６２で閉栓された閉路状態であるため、流路全体が流入したインクのみで満たされることはなく、インクと空気が混在した状態である。この状態で、流路２４ｄ’内の温度が上昇すると流路２４ｄ’内の空気の体積が増加する（膨張する）。流路２４ｄ’内の温度がクリーニング時の温度から所定の温度だけ上昇したとき、すなわち、流路２４ｄ’内の空気の体積が所定量増加したとき、流路２４ｄ’内のインクが空気によってノズル穴２０ｄ’に押し出される。

このようにインクの染み出しに関与する空気が画像形成においてインクが吐出されることがないノズル穴に接続された流路に存在しないように、図２に示す上述の実施形態の流路２４ｄにおいてはインクが満たされている。

なお、上述の実施形態において（図２の実施形態において）、ノズル穴２０ｄは、画像形成においてインクを吐出することがないだけであって、常にインクを吐出しないようにされているわけではない。ノズル穴２０ｄは、流路２４ｄにインクタンク１８ａのインクを充填するためにピエゾ素子３８ｄが駆動したときにインクを吐出する。画像形成装置１０は、流路２４ｄへのインクの充填を、例えば該画像形成装置１０を起動させたときやインクタンク１８ａを交換したときに行うように構成されている。

本実施形態によれば、画像形成においてインクが吐出されることがないノズル穴に接続している流路には、インクで満たされているために空気が存在することはなく、その結果、該流路内の空気によって該ノズル穴にインクが押し出されることが防止される。

以上、上述の実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されない。

上述の実施形態においては、複数のインクタンク中、１つのインクタンク１８ａに２つの流路２４ａ、２４ｄ（ノズル穴２０ａ、２０ｄ）が接続されているが、これに限定されない。画像形成においてインクが吐出されることがないノズル穴を有する画像形成装置においては、少なくとも１つのインクタンクに少なくとも２つの流路が接続され、全ての流路がインクで満たされていれば、流路内の空気によって該ノズル穴にインクが押し出されることが防止される。

本発明に係る画像形成装置の概略的構成図である。 吸引動作中のプリントヘッドユニットとクリーニングユニットを示す図である。 ワイピング動作中のプリントヘッドユニットとクリーニングユニットを示す図である。 クリーニング動作のフローを示す図である。 インクの染み出しが起こり得る構造のインクヘッドユニットを示す図である。

符号の説明

１８ａ〜１８ｃ：インクタンク
２０ａ〜２０ｄ：ノズル
２４ａ〜２４ｄ：流路

Claims (1)

1. インクタンクのインクが流路を介してノズルから吐出される画像形成装置であって、
   １つの開口をそれぞれ備える複数のインクタンクと、
   インクタンク数より多い複数のノズル、および対応するノズルと連絡するとともにインクタンクの開口と接続可能なノズル数と同数のインク取り込み口を備えるプリントヘッドと、
   インクタンクの開口とプリントヘッドのインク取り込み口とを接続する複数の流路を備えるアダプタとを有し、
   アダプタの複数の流路の少なくとも１つが、少なくとも１つのインクタンクの開口とプリントヘッドの少なくとも２つのインク取り込み口とを接続するように分岐し、
   アダプタの全ての流路がインクで満たされていることを特徴とする画像形成装置。

Images