JP4860810B2 - インクジェット記録装置及び吐出回復方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット記録装置及び吐出回復方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液体吐出装置の代表例である画像形成装置として広く知られているインクジェットプリンタは、一般に、その記録ヘッドの吐出口形成面に付着した増粘インクや塵埃などを除去する回復処理装置を備え、安定したインク吐出機能を維持している。その回復処理装置は、例えば、図７に示すように、記録用の液体としてのインクの乾燥や蒸発を防止するために非記録時に記録ヘッド５の吐出口形成面５ａを被覆する１個または複数のキャップ部材２と、キャップ部材２を介して記録ヘッド５の吐出口形成面５ａおよびその近傍から増粘インクなどを吸引するポンプ４とを含んで構成されている。
【０００３】
このような回復処理装置は、例えば、インクジェットプリンタの記録ヘッド５における記録動作領域から離れた所定の待機位置に、記録ヘッド５に対向して設けられている。その記録ヘッド５は、例えば、不図示のキャリッジ部材に着脱可能に搭載されるインクカートリッジ１の下部に設けられている。
【０００４】
ポンプ４は、例えば、特開平１０−６７１２１号公報にも示されるように、各キャップ部材２内に接続チューブ１１を介して接続されるシリンダと、そのシリンダの内周面に摺動しながら矢印の示す方向に沿って往復せしめられることにより、キャップ部材２内を所定の負圧とするピストン部材（不図示）とを含む構成とされる。キャップ部材２が記録ヘッド５の吐出口形成面５ａに密着された状態で、このようなポンプ４が作動状態のとき、記録ヘッド５の吐出口形成面５ａおよびその近傍からインクが吸引される。その吸引されたインクは、そのインク排出口４ｂを通じて矢印の示す方向に沿って排出される。
【０００５】
キャップ部材２は、矢印の示す方向に沿って揺動可能に支持されるキャップホルダ３に保持され、記録ヘッド５の吐出口形成面５ａに対して選択的に図７に２点鎖線で示されるように、密着または実線で示されるように、離間するように構成されている。
【０００６】
キャップホルダ３の揺動動作及びピストンロッド６の往復動作は、それぞれ、所定の駆動源からの駆動力をキャップホルダ３の支持機構に所定のタイミングで伝達するキャップカム９に設けられたカム面、または所定の駆動源からの駆動力をピストンロッド６に所定のタイミングで伝達するポンプカム７のカム面に従って行われる。
【０００７】
記録ヘッド５の回復処理にあたっては、先ず、キャップカム９が作動状態とされ、キャップホルダ３によりキャップ部材２が設定される所定の初期位置から移動され記録ヘッド５に密着された後、次に、ポンプカム７が同期して作動状態とされることにより、ピストンロッド６と同期して移動するピストン部材（不図示）が設定される所定の初期位置から移動されて往復移動され、所定量のインクが記録ヘッド５から吸引される。続いて、キャップ部材２が記録ヘッド５の吐出口形成面５ａから離間され初期位置に戻されるとともに、キャップ部材２内およびポンプ４内に充填されたインクを排出するためにピストン部材が設定される所定位置から移動されて往復移動された後に初期位置に戻されるという一連の動作が連続して行われる。
【０００８】
ここで、記録ヘッド５が複数色のカラーインクタンクを搭載し、各色用の複数のノズル列、または一列中を各色用に分配した複数のノズル群を備えたカラーカートリッジである場合に、各色毎に複数のキャップ部材を設けるのではなく、複数色のノズル列、またはノズル群を一つ乃至は色数より少ない複数のキャップ部材で被覆する方が、機構の簡略化や装置コストの低減化に対して有利であり、一般的に用いられている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来例では、吸引動作を行ったときに複数色のインクがキャップ内で混ざり合い、濁った色のインクとなってキャップ内に充填されることとなる。ここで吸引動作後にキャップ部材を離間すると、記録ヘッドの吐出口形成面に付着している濁ったインクがノズル内のインクと混ざるため、記録媒体に記録したときに、イエローなどの淡い色に他の色が混ざって記録される所謂混色現象が発生するという問題があった。
【００１０】
このため、一連の吸引動作を行った後、キャップとヘッドとの離隔が完了してから、記録動作を始める前に、ノズル内の濁ったインクを吐き出すための予備吐出を行うことにより、混色現象を防ごうとする試みがなされている。
【００１１】
しかしながら、インクの特性や諸条件により、記録ヘッドからキャップ部材を離間させた時に、記録ヘッド側に多量のインクが付着する場合や、記録ヘッドが搭載するインクタンク内部に存在する負圧（保持圧）が大きい場合などは、ノズル内に多量のインクが混ざりこみ混色現象の度合いも悪化するため、所定の予備吐出量では混色インクを吐き出しきれず、さらに大量のインクを消費せざるを得ないという課題が残った。
【００１２】
本発明は、上述の状況に鑑みて成されたもので、混色現象を生じさせないために大量のインク消費を伴なうような予備吐出を行うことなどの問題を解消できるインクジェット記録装置及び吐出回復方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、
インクを吐出して記録を行う記録ヘッドと、該記録ヘッドの吐出口形成面と当接する当接位置と前記吐出口形成面と第１の距離離間した第１の離間位置とに移動可能なキャップと、該キャップと連通しインクを吸引するためのポンプと、前記記録ヘッド、前記キャップ、及び前記ポンプの動作を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記キャップが前記当接位置に移動した状態で前記ポンプを駆動して前記記録ヘッドの吸引動作を行わせた後に、前記記録ヘッドから前記キャップへインクを吐出させながら前記キャップを前記当接位置から前記第１の離間位置へ移動させ、その後、前記キャップが前記第１の離間位置に移動した状態で前記ポンプを駆動して前記キャップ内のインクを吸引させることを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２５】
図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施の形態を示す外観斜視図であり、上ケースを除いた状態で示す図である。
【００２６】
図１において、給紙トレイ１０１にセットされたシート（被記録媒体）は給紙ローラ（不図示）の回転によって給紙され、この給紙されたシートは搬送ローラ（不図示）によってプラテン３０１上を搬送される。この搬送の間にキャリッジ２０３に搭載された記録ヘッド２０１から、その走査に伴なってインクが吐出されシート上に画像などの記録（形成）がなされる。
【００２７】
キャリッジ２０３は上記記録ヘッド２０１およびこれに供給するインクを貯留したインクタンク２０２を着脱自在に搭載するものであり、キャリッジ２０３は走査レール３６０と摺動可能に係合するとともに、キャリッジモータ（不図示）の駆動力がベルトなどの伝達機構を介して伝達されることにより、上記記録ヘッドの走査を行うことができる。また、キャリッジ２０３の移動範囲の一方の端部には、記録ヘッド２０１の吐出機能を良好に維持する吐出回復処理を行うための回復系５００が設けられている。
【００２８】
この回復系５００は、図２にて後述されるようにその機能の一部について給紙ローラと駆動源を共用し、そのための切換え機構を有するものである。同様に、搬送ローラは回復系５００の一部の機能と別の駆動源を共用し、そのための切換え機構が設けられている。
【００２９】
なお、キャリッジ２０３には、上述のように記録ヘッド２０１及びインクタンク２０２が着脱自在に搭載されるが、本実施例ではその形態が、記録ヘッド２０１を一体に取りつけたホルダに、さらにインクタンクが装着されたタンクホルダが装着され、これらが一体でキャリッジ２０３に搭載されるものである。また、上記記録ヘッド２０１及びインクタンク２０２は、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各インクにそれぞれ対応して記録を行うものである。さらに、本実施例における記録ヘッド２０１は、熱エネルギーを利用してインクに気泡を生じさせ、この気泡の圧力によってインクを吐出する、所謂バブルジェット方式のものである。前記記録ヘッド２０１は、上述のインクを吐出させる気泡を発生させる為の熱エネルギーを付与する電気・熱変換体（図示略）を具備している。
【００３０】
図２は、図１に示したインクジェットプリンタの回復系５００、および回復系５００に駆動力を伝達する駆動源を示す斜視図である。
【００３１】
図２において、３０５は第一の駆動源であるところのＬＦモータ、５０１は第二の駆動源であるところのＡＰモータである。
【００３２】
まず、図２において、第一の駆動源であるところのＬＦモータ３０５に発生した駆動力は、ＬＦ減速ギア３０６、ＬＦギア３０３、搬送ローラ３０２、ＬＦ伝達切換え機構３０４を介して、回復系５００に設けられたポンプ駆動ギア列（不図示）に伝達され、最終的にポンプ駆動カム５１０を駆動させる。
【００３３】
次に、第二の駆動源であるところのＡＰモータ５０１に発生した駆動力が、ＡＰ減速ギア５１１、ＡＰ伝達切換え機構５０２を介して給紙出力ギア５１２に伝達された場合に、給紙機構（不図示）が駆動される。また、ＡＰモータ５０１の駆動力がＡＰ伝達切換え機構５０２を介してキャップカム（不図示）に伝搬された場合に、キャップ手段５０４とワイピング手段５０８が駆動される。以上の構成において、ＡＰモータ５０１の回転方向に応じて、ＡＰ伝達切換え機構５０２が、何れか一方に駆動を伝達することで駆動力伝達の切換えを行うことができる。
【００３４】
回復系５００は、記録ヘッド２０１におけるインクの乾燥や蒸発を防止するために非記録時に記録ヘッドの吐出口形成面を被覆するためのキャップ５０３およびこれを支持するキャップホルダ５０４を有する。このキャップ構成により、上述した第二駆動源であるところのＡＰモータ５０１によって、記録ヘッド２０１の吐出口形成面に対しキャップ５０３を密着・離間させるキャッピング動作を行うことができる。
【００３５】
また、キャップ５０３はキャップホルダ５０４とジョイントチューブ５０５を介してポンプ５０６と連通する。この構成によって、上述のように第一の駆動源であるＬＦモータ３０５の駆動力を得て吸引動作を行うことができる。
【００３６】
また、ブレード５０７およびこれを保持するブレードホルダ５０８は、上述のように、第二駆動源であるＡＰモータ５０１の駆動力によって記録ヘッド２０１に付着したインクなどを除去するワイピング動作を行うことができる。
【００３７】
次に、上述した構成の一連の回復動作における各機構の動作を説明する。
【００３８】
図３〜図５は、記録ヘッドの回復動作時の一連の動きを説明する断面図である。
【００３９】
図３では、キャップ５０３及びブレード５０７は共に記録ヘッド２０１に対し離間した位置に在り、キャリッジ２０３の移動に影響を与えない状態を示している。すなわち、通常の記録状態においては、回復系５００は図３に示す状態にある。従って、キャリッジ２０３の主走査のための移動開始位置は、図３に示された記録ヘッド２０１とキャップ５０３とが対向する位置とすることができ、それより外側に、例えば切換えのためなどの余分なキャリッジポジションを設ける必要は無い。
【００４０】
図４は、キャップ５０３がその対向する位置に移動してきたキャリッジ２０３上の記録ヘッド２０１に当接した状態、所謂キャッピング状態を示している。
【００４１】
すなわち、キャップカム（不図示）が回動すると、キャップホルダ５０４を付勢するキャップバネ５１８の付勢力によって、キャップ５０３は対向する記録ヘッド２０１に当接することができる。ここで、前述のようにポンプ手段（図２参照）を駆動させることにより記録ヘッド２０１からインク等を吸引することができる。なお、通常の待機状態（非印字状態）においては、記録ヘッド２０１のインク吐出部の乾燥を防止するため、図４に示す状態のままとされる。
【００４２】
次に図５は、図４に示す状態から更にキャップカム（不図示）を回動することによりキャップ５０３が退避し、代わってブレード５０７が印字ヘッド２０１に当接できる位置まで前進しワイピングが可能な状態を示している。
【００４３】
また、図４に示す状態でインクを吸引した後、図５に示すように、記録ヘッド２０１からキャップ５０３を離間した状態でポンプ手段（図２参照）を駆動することにより、キャップ５０３やポンプ手段に残ったインクを回復系の外に排出する、所謂空吸引動作を行なうことができる。
【００４４】
ここで、上述の動作中において、吸引動作を行ったときに複数色のインクがキャップ内で混ざり合い、濁った色のインクとなってキャップ内に充填されているので、ここで吸引動作後にキャップ部材を離間すると、記録ヘッドの吐出口形成面に付着している濁ったインクがノズル内のインクと混ざるため、記録媒体に記録したときに、イエローなどの淡い色に他の色が混ざって記録される所謂混色現象が発生することがありえる。特に、キャップ５０３を記録ヘッド２０１から離間させた直後は、インクにかかる圧力のバランスが変動するため、記録ヘッド２０１後方のインクタンク２０２が有する負圧によって、ノズルから混濁インクが逆流しやすい。
【００４５】
そこで本実施例においては、上述の吸引動作を完了後に、キャップ５０３が記録ヘッド２０１の吐出口形成面に当接する位置から離間する位置への離間動作中に、記録ヘッド２０１のインクの吐出を行うものである。このキャップ５０３の離間動作中のインク吐出により、ノズル内に浸入しようとする濁ったインクを押し出すことができるので、混色現象を防止することができる。
【００４６】
この時、前述したように、キャップ５０３を動作させる駆動源はＡＰモータ５０１であり、ポンプ手段５０６を動作させる駆動源はＬＦモータ３０５であり、両者は任意のタイミングで独立して駆動することが可能である。このため、上述の空吸引動作を行う時に、記録ヘッド２０１に対するキャップ５０３の離間距離を調整しながらポンプ手段を駆動することができる。具体的には、記録ヘッド２０１とキャップ５０３との間に僅かな隙間を作った状態で吸引を行うと、記録ヘッド２０１の吐出口形成面近傍に付着したインクを除去しやすくなることが知られており、このため、先ずキャップ５０３を記録ヘッド２０１から僅かに離間させた位置まで、記録ヘッド２０１のインク吐出を行いながら移動させ、その状態でポンプ手段５０６の駆動により第一の空吸引動作を行い、次いで、キャップ５０３を記録ヘッド２０１から完全に離間させた位置で第二の空吸引動作を行うことにより、記録ヘッド２０１のノズルに入り込むインクを防止するとともに、記録ヘッド２０１に付着したインクを含めた効果的なインクの除去と排出を行うことができる。
【００４７】
上述の第一の空吸引動作を行うときの記録ヘッド２０１とキャップ５０３との間の隙間は、離れ過ぎると吐出口形成面近傍のインクの除去効果が低減する。従って、インクの特性や記録ヘッド２０１の形状によって異なる場合もあるが、離間量は０．１ｍｍから１．５ｍｍの範囲に設定されることが望ましい。
【００４８】
図６は、上述の一連の回復動作を説明するタイムチャートである。
【００４９】
図６において、Ｔ１０１はキャップ内（記録ヘッド内）に発生する負圧曲線、Ｔ１０２はキャップの駆動状態、Ｔ１０３はポンプの駆動状態、Ｔ１０４は記録ヘッドのインク吐出の駆動状態を現している。
【００５０】
図６で明らかなように、まずキャップ５０３を記録ヘッド２０１に密着させるように駆動し、続いてポンプを駆動することにより、キャップ５０３内には負圧が発生する。この負圧により記録ヘッド２０１からキャップ５０３およびポンプ内にインクが吸引されるが、インクがキャップ５０３およびポンプ内を満たすに連れて、キャップ５０３内の負圧は大気圧に近づいていき、ほぼ大気圧になったときに最大吸引量となる。
【００５１】
次に再度キャップ５０３を駆動し、記録ヘッド２０１から僅かに離間させるが、この時Ｔ１０４に示すように、記録ヘッド２０１のインク吐出を離間動作と共に行うことにより、ノズルからの混濁インクの流入を防止することができる。
【００５２】
ここでキャップ５０３が僅かに離間した状態で、Ｔ１０３に示すように再度ポンプを駆動させることにより、キャップ５０３および記録ヘッド２０１の吐出口形成面近傍のインクを除去し、さらにキャップを完全に離間させた状態でポンプを再度駆動させることにより、ポンプ内のインクの排出動作（空吸引）を行うことで一連の動作を完了する。
【００５３】
なお、上述の実施例においては、吸引動作が完了し、キャップ５０３内が略大気圧に戻ってから、キャップ離間動作とともに記録ヘッド２０１のインク吐出を行い、離間動作が完了してから空吸引動作を開始するように説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５４】
すなわち、インクや記録ヘッドの特性によっては、キャップ内が略大気圧に戻る前に記録ヘッドのインク吐出を開始し、吐出を継続しながらキャップを離間させても良い。この場合、キャップを開ける前に既にインクがノズルに入り込む時にこれを防止することができる。
【００５５】
また、インクや記録ヘッドの特性によっては、キャップを離間させながら記録ヘッドのインク吐出を行ない、前記インクの吐出が完了する前に、空吸引動作を開始することも可能である。この場合、記録ヘッドの吐出口形成面に付着したインクと、キャップ離間動作中に吐出したインクを纏めていっしょに除去することができる。
【００５６】
さらに、吸引動作後のキャップ離間動作のみではなく、待機状態からのキャップオープン動作時のキャップ移動中にインク吐出を行っても良い。
【００５７】
また、上述の実施例においては、記録ヘッドの吐出口形成面に対し、上下に移動可能なキャップを密着・離間する構成の回復系について説明したが、上述の構成に限らず、キャップの移動動作と記録ヘッドのインク吐出駆動が任意のタイミングで行える構成であれば、本発明を適用し効果を得ることが可能である。
【００５８】
すなわち、吸引動作後、キャリッジを移動させて、キャップと記録ヘッドの吐出口形成面をずらした状態で空吸引を行う構成であっても、また、吸引動作後、大気連通弁を開けることでキャップ内を大気と連通させた状態で空吸引を行う構成であっても、吸引動作から空吸引動作までの間にインクの吐出を行うことで同様の効果が得られる。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、液体吐出ヘッドとキャップとを相対的に離間させる動作中に液体吐出ヘッドから液体を吐出することにより、所謂混色現象に代表される、異なる液体の混ざり合いによる悪影響を、発生後、即座に少量の廃液量で解消、低減し、高品質の記録を得ることができる、という効果を奏する。また、吐出回復処理にかかる時間を節約できるので、液体吐出装置の総体的な処理速度を高速のまま維持することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る画像形成装置の例としてのインクジェットプリンタの一実施の形態を示す外観斜視図
【図２】 インクジェットプリンタの回復系、及び回復系に駆動力を伝達する駆動源を示す斜視図
【図３】 記録ヘッドの回復動作時の一連の動きを説明する断面図（キャップ５０３及びブレード５０７は、共に記録ヘッド２０１に対し離間した位置に在る）
【図４】 記録ヘッドの回復動作時の一連の動きを説明する断面図（キャッピング状態を示す）
【図５】 記録ヘッドの回復動作時の一連の動きを説明する断面図（ワイピング可能な状態を示す）
【図６】 記録ヘッドの回復動作を説明するタイムチャート
【図７】 従来の回復処理装置の構成を示す模式図
【符号の説明】
２０１ 記録ヘッド
２０２ インクタンク
２０３ キャリッジ
３０５ ＬＦモータ
５００ 回復系
５０１ ＡＰモータ
５０３ キャップ
５０６ ポンプ手段

Claims (5)

1. インクを吐出して記録を行う記録ヘッドと、該記録ヘッドの吐出口形成面と当接する当接位置と前記吐出口形成面と第１の距離離間した第１の離間位置とに移動可能なキャップと、該キャップと連通しインクを吸引するためのポンプと、前記記録ヘッド、前記キャップ、及び前記ポンプの動作を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記キャップが前記当接位置に移動した状態で前記ポンプを駆動して前記記録ヘッドの吸引動作を行わせた後に、前記記録ヘッドから前記キャップへインクを吐出させながら前記キャップを前記当接位置から前記第１の離間位置へ移動させ、その後、前記キャップが前記第１の離間位置に移動した状態で前記ポンプを駆動して前記キャップ内のインクを吸引させることを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記キャップは前記吐出口形成面と前記第１の距離よりも大きい第２の距離離間した第２の離間位置にも移動可能であり、
   前記制御手段は、前記キャップが前記第１の離間位置に移動した状態で前記ポンプを駆動させた後に、前記キャップを前記第１の離間位置から前記第２の離間位置へ移動させ、前記キャップが前記第２の離間位置に移動した状態で前記ポンプを駆動して前記キャップ内のインクを吸引させることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
3. 前記記録ヘッドと対向する位置へ記録媒体を搬送するための搬送ローラと、該搬送ローラを駆動するための第１の駆動源と、記録媒体を前記搬送ローラに向けて給紙する給紙ローラと、該給紙ローラを駆動するための第２の駆動源と、を備え、
   前記キャップは前記第２の駆動源により駆動され、前記ポンプは前記第１の駆動源により駆動されることを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記記録ヘッドを搭載して記録媒体の搬送方向と交差する方向に移動させるためのキャリッジを備えることを特徴とする請求項３に記載のインクジェット記録装置。
5. インクを吐出して記録を行う記録ヘッドと、該記録ヘッドの吐出口形成面と当接する当接位置と前記吐出口形成面と第１の距離離間した第１の離間位置とに移動可能なキャップと、該キャップと連通しインクを吸引するためのポンプと、を備えるインクジェット記録装置の吐出回復方法であって、
   前記キャップが前記当接位置に移動した状態で前記ポンプを駆動して前記記録ヘッドの吸引動作を行わせる第１の工程と、
   前記第１の工程の後に、前記記録ヘッドから前記キャップへインクを吐出させながら前記キャップを前記当接位置から前記第１の離間位置へ移動させる第２の工程と、
   前記第２の工程の後に、前記キャップが前記第１の離間位置に移動した状態で前記ポンプを駆動して前記キャップ内のインクを吸引させる第３の工程と、
   を含むことを特徴とするインクジェット記録装置の吐出回復方法。

Images