JP4779665B2

JP4779665B2 - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JP4779665B2
Application number: JP2006012287A
Authority: JP
Inventors: 佳孝秋山; 孝雄松岡
Original assignee: リコープリンティングシステムズ株式会社
Priority date: 2006-01-20
Filing date: 2006-01-20
Publication date: 2011-09-28
Anticipated expiration: 2026-01-20
Also published as: JP2007190848A

Description

本発明は、インクジェットヘッドからインク滴を吐出させ記録媒体へ記録を行なうインクジェット記録装置に関し、詳しくはインクジェットヘッドの保全動作に関するものである。

従来から、エネルギ発生部材を駆動させ圧力室内のインクの圧力を変化させ、オリフィスからインクを吐出させるインクジェットヘッドが知られている（例えば、特許文献１参照）。前記エネルギ発生部材に圧電振動子を用いた圧電振動子方式のインクジェットヘッドの分解斜視図を図４に示す。

図４において、２は複数のオリフィス１を形成したオリフィスプレートである。該オリフィスプレート２に、圧力室３が形成された圧力室プレート４、共通インク流路１２及び圧力室３を連結し、圧力室３へのインク流入を制御するリストリクタ５が形成されたリストリクタプレート６を、位置決めして接合している。

さらに、圧電振動子１６の圧力を効率よく圧力室３に伝えるための弾性壁となる振動板７と、共通インク流路１２からリストリクタ５に流入するインク中の塵埃等を取り除くフィルタ部８が形成された弾性を有するダイアフラムプレート９と、共通インク流路１２を形成したハウジング１３を同じように位置決めして接合する。上記圧力室プレート４、リストリクタプレート６、ダイアフラムプレート９は、ステンレス材の精密プレス法やエッチング加工法またはニッケル材の電鋳加工法で作られる。

ハウジング１３は、ステンレス材の切削加工等で形成され、インクを共通インク流路１２まで導くインク導入パイプ２３が接合されている。

そして、複数の圧電振動子１６と、それを固定する支持基板１９からなる圧電アクチュエータ１５をハウジング１３の開口部より、挿入し接合する。

支持基板１９の端面には、それぞれの圧力室３の一つずつに対応するように圧電振動子１６が配置され、支持基板１９の側面には個別電極２０と共通電極２１がパターン印刷されており、共通電極２１は、支持基板１９に設けられたスルーホール２２より支持基板１９の反対面に配線されている。そのため圧電振動子１６の外部電極１７は、支持基板１９の個別電極２０と共通電極２１が両側面から対となって配線できるようになっている。さらに、支持基板１９の個別電極２０及び共通電極２１と圧電振動子の外部電極１７は、導電性接着剤１８により電気的に接続されている。これにより、外部駆動回路からの電気信号は図示しない配線ケーブルより、支持基板１９の個別電極２０及び共通電極２１に送られ、さらに導電性接着剤１８を通じ、外部駆動回路から選択的な電気信号が圧電振動子１６に印加されることにより、圧電振動子１６はひずみを生じる。このひずみが振動板７に変位を与え、圧力室３の圧力が変化する。インクジェットヘッドはこうした原理によってオリフィス１からインクを吐出して、記録媒体上にインク画像を形成する装置に用いられる。

一方、前記ノズルからインク滴を正常に吐出させるためには、インクジェットヘッドの流路内に気泡や塵埃が残留していてはならない。前記気泡は、初期インクジェットヘッド内へのインク充填時の残留やインクタンクの装着時、又はオリフィス内部にあるインクのメニスカスの破れ、更には連続的なインク吐出時に圧力室内の急激な圧力変化によりインク内に溶存する気体が気泡となって発生し、流路内に残留することがある。インク流路内に残留する気泡は、圧電振動子のひずみにより発生した振動板の変位が、圧力室の圧力変化として伝わる際、該気泡がダンパーとなり、圧力室の圧力変化が伝わらず、オリフィスからインク滴を吐出させるのに必要な圧力変化に達しないためである。また、前記塵埃は、インクジェットヘッドの製造時や、インク中や、インクタンク装着時、又はインクの凝固、更にはオリフィス表面に付着する紙粉や塵埃が、オリフィスより流路内に侵入する。該塵埃は、インク流路内のインクの流れや、圧力室の圧力変化を妨げたりし、ノズルからインク滴が吐出しなかったり、又は曲がって吐出する事がある。このため、流路内に残留する気泡や塵埃を排出するため、従来より様々な方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

流路内の圧力をインク室後部より加圧ポンプや圧縮空気等により加圧し、ノズルまたは排出口からインクと共に気泡や塵埃を排出する加圧パージ法、オリフィスを密閉するキャップを用い、該キャップ内を減圧ポンプ等により減圧することによってオリフィスからインクと共に流路内の気泡や塵埃を排出する吸引パージ法、更には加圧パージと吸引パージとの併用によって気泡や塵埃を排出する加圧・吸引パージ併用法等がある。

また、インクジェットヘッドは長時間印刷をしない非記録時や、電源を落としたときには、ノズル先端部からのインク蒸発防止、塵埃の付着防止、外的衝撃防止等の目的でオリフィス表面にキャップを用いキャッピングを行なっている。尚、該キャップは前記吸引パージ法に用いたキャップを使用することが出来る（例えば、参考文献３参照）。

特公平１−１１５６３８号公報

特開平５−３０５７１４号公報

特開平９−３００６４１号公報

しかし、前記加圧パージ法は構成が比較的単純にすることが出来るが、オリフィス表面のキャッピングを行なうためには専用のキャップが必要となり、構成が複雑になってしまう。また吸引パージ及び加圧・吸引パージ併用法では、吸引パージ後にキャッピングを行なう際、キャップ内部に残るインクの泡等でオリフィス表面を汚し、オリフィス内部のメニスカスの破れによるインクの不吐出や、吐出するインク滴の曲り等を発生させることがあった。このためキャッピング後印刷を再開させる際は、再度、オリフィス表面のワイピングやパージ作業を行なわなければならない問題があった。

本発明は、吸引パージ後にインクジェットヘッド保全のためにオリフィス表面にキャップする際、オリフィス表面を汚すことなしにオリフィス表面をキャッピングでき、印刷を再開する際は直ちに印刷する事が出来る信頼性の高いインクジェット記録装置を提供する事を目的とする。

上記課題を解決する本発明の請求項１記載の発明は、記録信号に応じてエネルギ発生部材を駆動させ、オリフィスよりインク滴を吐出するよう構成された複数のノズルと、該ノズルにインクを供給するため、前記複数のノズルと連通された共通インク室と、該共通インク室へインクを供給する流路よりなる記録ヘッドを記録媒体に対向させて記録を行なうインクジェットヘッドと、該インクジェットヘッドへインクを供給するインクカートリッジと、前記インクジェットヘッドの保全のため、パージ動作、ワイプ動作及びキャップ動作による保全機構を有するインクジェット記録装置において、前記保全機構は、吸引パージ動作後にインクジェットヘッドにキャッピングを行なう際、前記保全機構のパージ動作で用いるパージポンプの排気を用いて前記キャップ内部に圧縮空気を吹き付けることにより、パージ動作によってキャップ内に発生したインクの泡を消去させた後、キャッピングすることを特徴とする。

本発明によれば、インクジェットヘッドの保全のための吸引パージ後にオリフィス表面にキャッピングを行なう際、吸引パージによって発生したキャップ内のインクの泡を積極的に消去することにより、オリフィスのメニスカスを破ることなく、且つオリフィス表面を汚すことなくインクジェットヘッドを保護する事ができ、信頼性の高いインクジェット記録装置を提供することができる。

以下に、本発明の一例を図面に基づいて説明する。

図１で、本発明で用いたシリアル方式インクジェット記録装置について説明する。インクジェットヘッド１０１と、該インクジェットヘッド１０１にインクを供給するインクカートリッジ１０２を搭載した記録ユニット１０３は、ガイドシャフト１０４に対して摺動自在に支持されると共に、動力伝達部材１０５に連結されており、駆動源１０６によりガイドシャフト１０４に沿って往復運動する。一方、記録媒体１０７はインクジェットヘッド１０１のノズル面１０８と対向し、記録ユニット１０３の移動方向と直交する方向に搬送ローラ１０９によって搬送される。記録媒体１０７には、インクジェットヘッド１０１のノズル１１０より記録信号に応じてインク滴が吐出され、画像が形成される。

前記インクジェットヘッド１０１は、図２のインクジェットヘッドと同構成である。

記録領域外に設けられたキャップ１１１は、複数のオリフィス１を有するオリフィス表面１０８をキャッピングするゴムなどの弾性体からなる。非記録時には、記録ユニット１０３がキャップ１１１の上方まで移動し、キャップ１１１が図示しない動力源により、オリフィス面１０８をキャッピングする。キャップ１１１内にはインク吸引の際の吸引容易化、キャップ内雰囲気湿潤化等のため、インク吸収シート１１２が備えられている。また、キャップ１１１には底面にチューブ１１３が連結され、該チューブ１１３によってバッファータンク１１４と連通している。更にバッファータンク１１４は、吸引ポンプ１１６と連通している。

吸引パージを実行する際は、記録ユニット１０３がキャップ１１１の上方まで移動し、キャップ１１１が図示しない動力源により、オリフィス面１０８と密閉状態となる。大気開放弁１１６、１２１を閉じ、吸引ポンプ１１５を動作する事によりバッファータンク１１４内及びキャップ１１内の空間１１７の圧力は負圧となり、複数のノズル１１０からインクが吸引され、キャップ内の空間１１７に流路内の気泡や塵埃とともに排出される。排出されたインクは、チューブ１１３を通り、バッファータンク１１４内に溜まる。次に吸引ポンプ１１５の動作を止め、大気開放弁１１６を開放するとバッファータンク１１４内、及びキャップ内の空間１１７の圧力が大気圧に戻り、バッファータンク１１４内に溜まったインクは廃インククタンク１１８へ排出される。

次にキャップ１１１が図示しない動力源により下降した後、ゴムなどの弾性体からなるワイパーブレード１１９がオリフィス面１０８と接触する位置まで上昇する。その後、記録ユニット１０３が駆動源１０６よってスライドする事により、オリフィス面１１８に付着したインクをワイピングする。

最後に、駆動源１０６よって記録ユニット１０３がキャップ１１１の上方まで移動し、キャップ１１１が図示しない動力源により、オリフィス面１０８をキャッピングする。

以上が一連のインクジェットヘッドから正常にインクを吐出させるために行なうインクジェット記録装置の保全機構である。

なお、本例ではシリアル方式記録装置について記載しているが、印刷時にヘッドが定位置に保持される（静止する）ラインヘッド方式の記録装置であっても、ワイピング、キャッピング時に印刷時の定位置から一時退避することにより、シリアル方式と同様の方法でノズル保全が可能である。

このような一連の動作にてインクジェット記録装置の保全を行なうが、吸引パージを行なう際に、バッファータンク１１４内のインクを排出するために、大気開放弁１１６を開放するが、その際、キャップ内の空間１１７の負圧から大気圧に戻る際、チューブ１１３やインク吸収シート１１２に残るインクが、逆流してきた空気によって泡立ち、キャップ１１１の空間１１７に泡１２０となって発生する。一連の保全動作の最後にキャップを行なう際、前記泡でオリフィス面１０８を覆う状態となる。

インクの泡が、オリフィス面１０８の汚や、オリフィスのメニスカスの破れを発生させ、インクの不吐出や、吐出インク滴の曲り等を発生させることがあった。

また、吸引パージを行なう際は、負圧の値が大きいほど、単位時間に吸引されるインクの量が多く、インクジェットヘッド１０１内の流路を流れるインクの速度が速くなり、流路内に残留する気泡や塵埃が動きやすくなり、パージ効果が高くなる。しかし、負圧の値が大きいほど、大気圧に戻る際、チューブ１１３を逆流する大気の量が多くなり、キャップ内部１１７に発生する泡の量や大きさは更に大きくなり、オリフィス面１０８の汚や、オリフィスのメニスカスの破れ発生する頻度が多くなる。

このため、キャップ内の空間１１７にインクの泡１２０が無い状態でキャップすることが重要であるが、インクの泡１２０が消滅するまでの時間は、インクの粘度や表面張力、雰囲気の環境によってまちまちであり、自然に泡が消去されるまでには時間を有し、キャップ１１１内に泡が無い状態でキャップするには非常に困難であった。このため、本発明では、キャップ内の空間１１７に発生したインクの泡１２０を積極的に消去する事とした。

本例では、次の手順により、保全動作を行なう事とした。記録ユニット１０３がキャップ１１１の上方まで移動し、キャップ１１１が図示しない動力源により、オリフィス面１０８と密閉状態となる。大気開放弁１１６を閉じ、吸引ポンプ１１５を動作する事によりバッファータンク１１４内及びキャップ内の空間１１８の圧力は負圧となり、複数のノズル１からインクが吸引され、キャップ内の空間１１７流路内の気泡や塵埃とともに排出される。排出されたインクは、チューブ１１３を通り、バッファータンク１１４内に溜まる。最後に吸引ポンプ１１５の動作を止め、大気開放弁１１６を開放するとバッファータンク１１４内、及びキャップ内の空間１１７の圧力が大気圧に戻り、バッファータンク１１４内に溜まったインク１２２は廃インクタンク１１９へ排出される。この際、キャップ内の空間１１７の負圧が大気圧に戻る際、チューブ１１３やインク吸収シート１１２に残るインクが逆流してきた空気によって泡立ち、キャップ内の空間１１７に泡１２０となって発生する。

次に、オリフィスからインク滴を少量吐出させキャップの空間１１７にある泡１２０を消滅させる。これは、吸引パージの際、負圧によって排出されたインク吸収シート１１２内のインクも吐出されたインクにより供給され、キャップ１１１内雰囲気湿潤が保たれる効果もある。

この後、キャップ１１１が図示していない動力源により下降した後、ゴムなどの弾性体からなるワイパーブレード１１９がオリフィス面１０８と接触する位置まで上昇する。その後記録ユニット１０３が駆動源１０６よってスライドする事により、オリフィス面１０８に付着したインクをワイピングする。

そして最後に、駆動源１０６よって記録ユニット１０３がキャップ１１１の上方まで移動し、キャップ内の空間１１７内に泡が存在しない状態でキャップ１１１が図示していない動力源により、オリフィス面１０８をキャッピングし、保全動作を終了する（図２）。

先に、キャップ内の空間１１７にある泡１２０を消滅させるためにインクを少量吐出させたが、ワイピングを実施した後に実施した場合、この吐出によりオリフィス表面が汚れてワイピング効果が低下し、印刷の際に吐出曲がりを発生する可能性もある。このため、キャップ内の泡を消去するためにインクを吐出する場合は、ワイプ動作を行なう前が良い。

この様な保全動作により、キャップ１１１内に発生するインクの泡を積極的に消去する事により、オリフィス面１０８をキャップする際に表面を汚したり、メニスカスを破ることなくキャップすることができる。

図３は、本発明の他の例を示す図である。図３において、１２２は圧縮空気をパージキャップ内に吹き付ける送風口である。他の構成は実施例１と同じである。

本例では、次の手順により、保全動作を行なう事とした。記録ユニット１０３がキャップ１０８の上方まで移動し、キャップ１１１が図示していない動力源により、オリフィス面１０８と密閉状態となる。大気開放弁１１６を閉じ、吸引ポンプ１１５を動作する事によりバッファータンク１１４内及びキャップ内の空間１１７の圧力は負圧となり、複数のノズル１からインクが吸引され、キャップ内の空間１１７流路内の気泡や塵埃とともに排出される。排出されたインクは、チューブ１１３を通り、バッファータンク１１４内に溜まる。最後に吸引ポンプ１１５の動作を止め、大気開放弁１１６を開放するとバッファータンク１１４内、及びキャップ内の空間１１７の圧力が大気圧に戻り、バッフータンク１１４内に溜まったインク１２２は廃インクタンク１１９へ排出される。この際、キャップ内の空間１１７の負圧が大気圧に戻る際、チューブ１１３やインク吸収シート１１２に残るインクが逆流してきた空気によって泡立ち、キャップ内の空間１１７に泡１２０となって発生する。

次にキャップ１１１が図示していない動力源により下降した後、キャップ内の空間１１７に送風口１２２から圧縮空気を吹き付けキャップ内の空間１１７に発生したインクの泡１２０を消滅させる。この圧縮空気は外部から専用の圧縮空気を用いても良い。本実施例では、大気開放弁１１６を開いた状態で、保全機構の吸引パージ動作で用いる吸引ポンプ１１５の排気を用いることとした。これにより専用の圧縮空気を設けることなく装置が単純化できる。

インクの泡１２０を消滅させた後は、通常の保全動作を行なう事ができため、ワイプ動作の後、オリフィス面１０８にキャッピングし保全動作を終了させることができる。

これによりキャップ内の空間１１７内にインクの泡の無い状態でオリフィス面１０８をキャップしているため、印刷を再開させる際には、直ちに印刷する事が出来る信頼性の高いインクジェット記録装置を提供できるようになる。

本発明のインクジェット記録装置の一例を示した構成図である。本本発明のインクジェット記録装置のキャッピング状態を示した構成図である。本発明のインクジェット記録装置の他の例を示した構成図である。本発明に用いるインクジェットヘッドの分解斜視図である。

符号の説明

１オリフィス
２オリフィスプレート
３圧力室
４圧力室プレート
５リストリクタ
６リストリクタプレート
７振動板
８フィルタ
９ダイアフラムプレート
１０穴部
１１サポートプレート
１２共通インク流路
１３ハウジング
１４接着剤
１５圧電アクチュエータ
１６圧電振動子
１７外部電極
１８導電性接着剤
１９支持基板
２０個別電極
２１共通電極
２２インク導入パイプ
２３スルーホール
１０１インクジェットヘッド
１０２インクカートリッジ
１０３記録ユニット
１０４ガイドシャフト
１０５動力伝達部材
１０６駆動源
１０７記録媒体
１０８オリフィス面
１０９搬送ローラ
１１０ノズル
１１１キャップ
１１２インク吸収シート
１１３チューブ
１１４バッファータンク
１１５吸引ポンプ
１１６大気開放弁
１１７キャップ内の空間
１１８廃インクタンク
１１９ワイピングブレード
１２０泡
１２１インク
１２２送風口

Claims

記録信号に応じてエネルギ発生部材を駆動させ、オリフィスよりインク滴を吐出するよう構成された複数のノズルと、該ノズルにインクを供給するため、前記複数のノズルと連通された共通インク室と、該共通インク室へインクを供給する流路よりなる記録ヘッドを記録媒体に対向させて記録を行なうインクジェットヘッドと、該インクジェットヘッドへインクを供給するインクカートリッジと、前記インクジェットヘッドの保全のため、パージ動作、ワイプ動作及びキャップ動作による保全機構を有するインクジェット記録装置において、前記保全機構は、吸引パージ動作後にインクジェットヘッドにキャッピングを行なう際、前記保全機構のパージ動作で用いるパージポンプの排気を用いて前記キャップ内部に圧縮空気を吹き付けることにより、パージ動作によってキャップ内に発生したインクの泡を消去させた後、キャッピングすることを特徴とするインクジェット記録装置。