JP5222798B2

JP5222798B2 - 液体吐出装置およびその制御方法

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Publication number: JP5222798B2
Application number: JP2009145527A
Authority: JP
Inventors: 高久池田
Original assignee: Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba TEC Corp
Priority date: 2009-06-18
Filing date: 2009-06-18
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2029-06-18
Also published as: JP2011000798A

Description

この発明は、インクジェット方式のプリンタ等に用いる液体吐出装置およびその制御方法に関する。

インクジェット方式のプリンタ等に用いられる液体吐出装置いわゆるインクジェットヘッドは、液体であるインクが供給される複数の圧力室、これら圧力室にインク吐出用の圧力を加える複数の圧電素子、これら圧電素子に駆動電圧を印加するための複数の電極、上記各圧力室と対応する位置にそれぞれインク吐出用のノズルを有するノズルプレート（オリフィスプレートともいう）、このノズルプレート上に保護用としてマスクプレートなどを備える。各圧電素子と各電極とでそれぞれアクチュエータが構成される。

このインクジェットヘッドから吐出されるインク滴は搬送されてくる記録媒体に着弾し、この着弾により、記録媒体上に画像がプリントされる。このとき、記録媒体はプリンタ本体の給紙行為により、静電気が帯電され、搬送によりインクジェットヘッド下部に送られたとき、接地電位であるヘッド（ノズル部）に放電を行うことがある。これにより、ノズルを介しインクジェットヘッドの回路基板を壊す虞がある。

一方、インクジェットヘッドの例として、特許文献１のように、ノズルプレートとキャリッジ軸とを接続部材により電気的に接続する構成のものが知られている。

この例に基づき、マスクプレートをアース接続することにより、帯電した記録媒体からの法泉をマスクプレート側に行うことで、静電気はグラウンドに放出させることができる。これにより、静電気による不具合を解消することができる。

ただし、マスクプレートがアース接続されると、マスクプレートの電位がグラウンドレベルとなって、圧力室内の電極とマスクプレートとの間の電位差が大きくなる。

この状態で導電性のインクが使用され、しかもインク詰まり解消などのためにノズルプレートのノズルおよびマスクプレートの開口を通して所定量のインクを強制的に押し出すいわゆるメンテナンスモードが設定されると、押し出されたインク滴がマスクプレートに接し、電極とマスクプレートとの間がインクを通して電気的に導通状態となる。この場合、電極がマスクプレート、およびアースラインを介してアースされることになり、電極とマスクプレートとの間に所定以上の電流が流れてしまう。所定以上の電流が流れると、電極の近傍でインクの電気分解が起こり、圧力室内のインク中に気泡や凝縮物などの異物が生じてしまう。

異物が生じたままプリントが開始されると、圧力室からノズルへのインクの流れが悪くなり、最悪の場合はノズルが異物で塞がれてインクの吐出が不可能となる。

この発明は、上記の事情を考慮したもので、その目的は、マスクプレートにおける静電気を放出して静電気による不具合を解消できるとともに、圧力室の液体中に異物が生じる不具合を防止できる液体吐出装置およびその制御方法を提供することである。

請求項１に係る発明の液体吐出装置は、液体が供給される圧力室に液体吐出用の圧力を加えるアクチュエータと、液体吐出用のノズルを前記圧力室と対応する位置に有するノズルプレート上に設けられ、前記ノズルを保護するマスクプレートと、このマスクプレートをアースするアースラインと、前記アースラインに設けられた開閉スイッチと、前記圧力室に供給される液体の流量を検知する検知手段と、前記検知手段で検知される流量が異常か否かを判定する判定手段と、前記圧力室内の所定量の液体を前記ノズルプレートのノズルを通して強制的に押し出すメンテナンスモードの制御を実施する制御手段と、を具備し、前記制御手段は、装置電源の投入時に前記メンテナンスモードの制御を実施し、当該制御において、前記開閉スイッチを開制御して前記アースラインを遮断させ、前記アクチュエータに所定数の駆動電圧パルスを供給して、清掃作業の案内を表示させる第１の制御手段と、印刷実行時に前記開閉スイッチを閉制御し、前記判定手段において前記液体流量が正常である状態を判定しているとき、前記清掃作業の案内表示を解除して、印刷終了に伴い前記開閉スイッチを開制御し、前記メンテナンスモードの制御を終了する第２の制御手段と、前記判定手段が前記液体流量の異常状態を判定したとき、前記開閉スイッチを開制御して清掃作業の案内を表示させる第３の制御手段と、を具備したことを特徴とする。

この発明の液体吐出装置およびその制御方法によれば、マスクプレートにおける静電気を放出して静電気による不具合を解消できるとともに、圧力室の液体中に異物が生じる不具合を防止できる。

この発明の一実施形態の全体的な構成を示す斜視図。同実施形態のアクチュエータの構成を示す斜視図。同実施形態のインク供給経路を示す図。同実施形態に係るインク中の異物の発生を参考として示す図。同実施形態のインク中に異物が発生しない状態を示す図。同実施形態の作用を説明するためのフローチャート。

以下、この発明の一実施形態について図面を参照して説明する。液体吐出装置であるインクジェットヘッドの全体的な構成を図１に示し、そのインクジェットヘッドのノズルプレートが外された状態を図２に示す。さらに、インクジェットヘッドへのインク供給経路を図３に示す。

図１に示すように、圧電部材で形成された基台１の下面の一側縁に沿って板状の圧電部材２が装着され、同じ下面の他側縁に沿って別の板状の圧電部材２が設けられている。そして、基台１の下面および各圧電部材２の側面を被う状態に、絶縁性の部材で形成されたノズルプレート（オリフィスプレートともいう）３が設けられている。ノズルプレート３には、一側縁側の圧電部材２と基台１との境界部分に沿ってインク吐出用（液体吐出用）の複数のノズル４が互いに所定間隔で一列に並んで形成され、他側縁側の圧電部材２と基台１との境界部分に沿って同じくインク吐出用の複数のノズル４が互いに所定間隔で一列に並んで形成されている。

また、図２に示すように、一側縁側の圧電部材２と基台１との重合部における各ノズル４と対応する位置にそれぞれ切り欠き状の開口１１が互いに所定間隔で形成され、これら開口１１を含んでそこから圧電部材２の上面にかけて傾斜する形状の圧力室１２がそれぞれ形成されている。これら圧力室１２の相互間に存する圧電部材２は、各圧力室１２を隔てる壁となる。また、１つの圧電部材２と基台１とにより、分極方向が互いに対向する状態に重ね合わせた形の一対の圧電素子が形成される。これら圧電素子に駆動電圧パルスを印加するための電極（後述する電極１２ａ）が各圧力室１２の内壁に設けられている。これら圧電素子および電極により、各圧力室１２にインク吐出用の圧力を加える複数のアクチュエータ１３が構成されている。

基台１の下面の他側縁側にも、同様に複数のアクチュエータ１３が構成されている。

各圧電部材２上にはカバー５が設けられ、そのカバー５内に各圧力室１２に連通する液室が形成されている。カバー５の上面にはインク流入口６が設けられ、このインク流入口６に供給されるインク（液体）Ｌが上記液室を通って各圧力室１２に導かれる。各圧力室１２の内壁の電極からは複数の導電部材７が導出され、これら導電部材７が基台１の側面上の回路基板８に接続される。

図３において、３０は導電性のインクＬが収容されたメインタンクで、このメインタンク３０内のインクＬがインク供給管３１を介してサブタンク３２に供給される。サブタンク３２に溜まったインクＬは、加圧手段３３から加圧によってインク供給管３４に流入し、そのインク供給管３４により上記インク流入口６に導かれる。また、インク供給管３４の中途部に、圧力室１２に供給されるインクＬの流量を検知する検知手段たとえば流量計３５が設けられている。

また、ノズルプレート３上に、保護用かつ金属製で、内側に開口１０ａを有する枠状のマスクプレート１０が設けられている。図１ではマスクプレート１０がノズルプレート３から離れているが、実際には、ノズルプレート３にマスクプレート１０が面接触する状態で装着されている。

そして、マスクプレート１０の端縁と回路基板８上のアースライン（導電パターン）８ａの一端と間に、リード線によるアースライン２１が接続される。回路基板８上のアースライン８ａの他端は、ケーブルなどを介してグラウンドにアース接続される。

また、回路基板８上のアースライン８ａの中途部に、開閉スイッチ２２が挿入接続される。開閉スイッチ２２は、例えば半導体スイッチ素子等のいわゆる電子スイッチであり、回路基板８上のＣＰＵ（制御部）９によって開閉が制御される。

なお、基台１および回路基板８の周りは筐体２０によって覆われ、ノズルプレート３やマスクプレート１０に対するメンテナンスモードを設定するためのメンテナンス釦（図示しない）が筐体２０に設けられている。

一方、回路基板８上のＣＰＵ９は、主要な機能として、次の（１）〜（３）の手段を有する。
（１）当該インクジェットヘッドが搭載されているプリンタの電源オンに伴い、あるいは上記メンテナンス釦の操作に応じて、各圧力室１２内の所定量のインクＬをノズルプレート３の各ノズル４を通して強制的に押し出すメンテナンスモードを設定する制御手段。

（２）プリント時、流量計３５で検知されるインクＬの流量が異常か否かを判定する判定手段。すなわち、流量計３５の検知流量が、実行中のプリントによる画像形成に見合う適正量であれば異常なしと判定し、その適正量よりも多くなると異常ありと判定する。

（３）上記メンテナンスモードの設定時に開閉スイッチ２２を開いてアースライン２１，８ａを遮断するとともに、上記異常ありが判定された場合に開閉スイッチ２２を開いてアースライン２１，８ａを遮断する制御手段。

つぎに、図４、図５、図６を参照しながら作用を説明する。図４および図５は圧力室１２およびその周辺部を拡大したもので、各圧力室１２の内壁に電極１２ａが設けられている。なお、図４は圧力室１２内のインクＬ中に発生し得る異物Ｌａを参考例として示し、図５は異物Ｌａが発生しない状態を示している。

当該インクジェットヘッドが搭載されているプリンタの電源がオンされると（ステップ１０１のＹＥＳ）、開閉スイッチ２２が開かれて（ステップ１０２）、メンテナンスモードが設定される。すなわち、各アクチュエータ１３に対し数発の駆動電圧パルスを供給させ（ステップ１０３）、かつプリンタのディスプレイ表示部に対してユーザに清掃作業のメッセージを知らせるために表示をさせる（ステップ１０４）。たとえば『マスクプレートの清掃をお願いします。』という案内文が、プリンタのディスプレイに表示される。

各アクチュエータ１３に数発の駆動電圧パルスが供給されると、各圧力室１２に所定の圧力が加えられ、図４および図５に示すように、圧力室１２内の所定量のインクＬがノズルプレート３の各ノズル４を通して強制的に押し出される。この押し出しにより、ノズルプレート３の各ノズル４におけるインクＬの詰まりが解消される。そして、清掃作業の案内表示を見たユーザは、吸引器具やブレード等の清掃具を用いて、ノズルプレート３やマスクプレート１０に付着したインク滴を除去することができる。

このメンテナンスモードの設定時、各ノズル４から押し出されたインク滴がマスクプレート１０に触れても、開閉スイッチ２２が開いてアースライン２１，８ａが遮断された状態にあるので、圧力室１２内の電極１２ａがインクＬ、マスクプレート１０、アースライン２１，８ａを通してアースされることはなく、電極１２ａとマスクプレート１０との間に所定以上の電流が流れない。

なお、電極１２ａとマスクプレート１０との間に所定以上の電流が流れた仮定すると、電極１２ａの近傍で電気分解が起こり、図４のようにインクＬ中に気泡や凝縮物などの異物Ｌａが発生してしまう可能性があるが、本実施形態では電極１２ａとマスクプレート１０との間に所定以上の電流が流れないので、電極１２ａの近傍で電気分解が起こらず、よってインクＬ中に異物Ｌａが発生しない。この状態を図５に示す。よって、以後のプリントに際してのインクＬの吐出が良好となる。

そして、プリントを実行させるコマンドを受けているかを判断する（ステップ１０５）。プリントを実行させるコマンドを受けていると判断すると（ステップ１０５のＹＥＳ）、開閉スイッチ２２を閉じさせる（ステップ１０６）。これにより、アースライン２１，８ａが導通状態となる。この導通により、帯電した記録媒体からの静電気の放電がマスクプレート１０にされ、その静電気はグラウンドに放出される。この静電気の放出により、当該インクジェットヘッドの損傷、アクチュエータ１３への駆動電圧パルスの異常などの不具合を防止できる。

また、プリント中は、サブタンク３２から各圧力室１２に流れるインクＬの流量が流量計３５で検知される（ステップ１０７）。この検知流量が画像形成に見合う適正量であるか否かを判断する（ステップ１０８）。適正量であれば、異常なしと判定されて（ステップ１０８のＹＥＳ）、メンテナンスモードを終了する。この判定に基づき、メンテナンスモードの設定に際しての清掃作業の案内表示を解除させる（ステップ１０９）。

プリントが終了すると（ステップ１１０のＹＥＳ）、開閉スイッチ２２が開けさせる（ステップ１１１）。これにより、アースライン２１，８ａが遮断される。そして、プリンタの電源オフにより（ステップ１１２）、動作終了となる。

一方、インク漏れなどにより、流量計３５の検知流量が画像形成に見合う適正量より多くなると、異常ありが判定される（ステップ１０８のＮＯ）。この場合、開閉スイッチ２２を開けさせる（ステップ１１３）。これにより、アースライン２１，８ａが遮断される。この遮断により、漏れたインク滴がマスクプレート１０に接しても、電極１２ａからマスクプレート１０に所定以上の電流が流れることはない。よって、電極１２ａの近傍でインクＬの電気分解が起こらず、インクＬ中に異物Ｌａが発生しない。

また、この異常ありに際しては、開閉スイッチ２２を開けさせるのと同時に、当該インクジェットヘッドが搭載されているプリンタのディスプレイ表示部に対してユーザに清掃作業のメッセージを知らせるために表示をさせる（ステップ１１４）。たとえば『インク漏れです。点検および清掃をお願いします。』という案内文が、プリンタのディスプレイに表示される。

この案内表示を見たユーザは、操作マニュアル等を見ながらインク漏れに対する点検や修理を行うことができる。自身による点検や修理が困難な場合は、サービスマンに点検および修理を依頼することも可能である。また、吸引器具やブレード等の清掃具を用いて、ノズルプレート３に付着したインク滴を除去することができる。

点検・修理・清掃などの一連の作業が完了し、ユーザまたはサービスマンによりプリンタの操作部でリセット操作を行うと、作業が終了したか否かの判断をする（ステップ１１５）。そして、作業が終了したとの判断の下に（ステップ１１５のＹＥＳ）、点検作業および清掃作業の案内表示を解除させる（ステップ１１６）。このとき、メンテナンスモードも終了する。そして、プリンタの電源オフにより（ステップ１１２）、動作終了となる。

以上のように、マスクプレート１０における静電気を放出して静電気による不具合を解消しながら、圧力室１２のインクＬ中に異物Ｌａが生じる不具合を防止できる。

なお、上記実施形態では、マスクプレート１０をリード線のアースライン２１および回路基板８上のアースライン８ａを介してアースしたが、筐体２０がアース接続されている場合には、マスクプレート１０からのリード線のアースライン２１を筐体２０に直接的に接続し、そのアースライン２１の中途部に開閉スイッチ２２を挿入する構成としてもよい。また、清掃作業をユーザの手作業に依存する場合を例に説明したが、ノズルプレート３の前面にインク滴を拭い去るワイパーが設けられている場合には、そのワイパーを動作させて自動で清掃を行う構成としてもよい。
その他、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、要旨を変えない範囲で種々変形実施可能である。

１…基台、２…圧電部材、３…ノズルプレート、４…ノズル、５…カバー、６…流入口、７…導電部材、８…回路基板、８ａ…アースライン、９…ＣＰＵ、１０…マスクプレート、１１…開口、１２…圧力室、１２ａ…電極、１３…アクチュエータ、２１…リード線によるアースライン、２２…開閉スイッチ、３０…メインタンク、３２…サブタンク、３３…加圧手段、３５…流量計

特開２００７−１５２８８９号公報

Claims

液体が供給される圧力室に液体吐出用の圧力を加えるアクチュエータと、
液体吐出用のノズルを前記圧力室と対応する位置に有するノズルプレート上に設けられ、前記ノズルを保護するマスクプレートと、
このマスクプレートをアースするアースラインと、
前記アースラインに設けられた開閉スイッチと、
前記圧力室に供給される液体の流量を検知する検知手段と、
前記検知手段で検知される流量が異常か否かを判定する判定手段と、
前記圧力室内の所定量の液体を前記ノズルプレートのノズルを通して強制的に押し出すメンテナンスモードの制御を実施する制御手段と、を具備し、
前記制御手段は、装置電源の投入時に前記メンテナンスモードの制御を実施し、当該制御において、前記開閉スイッチを開制御して前記アースラインを遮断させ、前記アクチュエータに所定数の駆動電圧パルスを供給して、清掃作業の案内を表示させる第１の制御手段と、印刷実行時に前記開閉スイッチを閉制御し、前記判定手段において前記液体流量が正常である状態を判定しているとき、前記清掃作業の案内表示を解除して、印刷終了に伴い前記開閉スイッチを開制御し、前記メンテナンスモードの制御を終了する第２の制御手段と、前記判定手段が前記液体流量の異常状態を判定したとき、前記開閉スイッチを開制御して清掃作業の案内を表示させる第３の制御手段と、を具備する
ことを特徴とする液体吐出装置。
前記液体は、電流を流すと電気分解を起こし前記流量異常を生起する可能性のある印刷用インクであり、前記アクチュエータは、圧電素子および電極からなる、ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
液体が供給される圧力室に液体吐出用の圧力を加えるアクチュエータと、液体吐出用のノズルを前記圧力室と対応する位置に有するノズルプレート上に設けられ、前記ノズルを保護するマスクプレートと、このマスクプレートをアースするアースラインと、前記アースラインに設けられた開閉スイッチと、前記圧力室に供給される液体の流量を検知する検知手段と、前記検知手段で検知される流量が異常か否かを判定する判定手段と、前記圧力室内の所定量の液体を前記ノズルプレートのノズルを通して強制的に押し出すメンテナンスモードの制御を実施する制御手段と、を具備した液体吐出装置の制御方法であって、
前記制御手段は、装置電源の投入時に前記メンテナンスモードの制御を実施し、当該制御において、前記開閉スイッチを開制御して前記アースラインを遮断させ、前記アクチュエータに所定数の駆動電圧パルスを供給して、清掃作業の案内を表示させる第１の制御手順と、
印刷実行時に前記開閉スイッチを閉制御し、前記判定手段において前記液体流量が正常である状態を判定しているとき、前記清掃作業の案内表示を解除して、印刷終了に伴い前記開閉スイッチを開制御し、前記メンテナンスモードの制御を終了する第２の制御手順と、
前記判定手段が前記液体流量の異常状態を判定したとき、前記開閉スイッチを開制御して清掃作業の案内を表示させる第３の制御手順と、を具備する
ことを特徴とする液体吐出装置の制御方法。