JP5371468B2 - ヘッドメンテナンス機構及びそのメンテナンス方法 - Google Patents

Description

本発明は、記録ヘッドのノズルからインクを噴射して、記録媒体に画像を形成するインクジェットプリンタのヘッドメンテナンス機構及びそのメンテナンス方法に関する。

一般に、インクジェットヘッド（以下、記録ヘッドと称する）のノズルからインクを吐出して、記録媒体に画像を形成するインクジェットプリンタが知られている。このインクジェットプリンタにおいて、ノズル詰まりが発生すると、インクが正常に噴射されない状態又は、インクが全く噴射されない状態となり、記録される画像の画質を著しく低下させる。

このノズル詰まりの原因の１つとして、インク内に異物が混入する事態が想定される。異物としては、例えば、紙からなる記録媒体から削れでた紙粉や周囲環境から発生した埃等が考えられる。また他のノズル詰まりの原因としては、ノズルから長時間に亘り、インクを噴射させなかった場合に、そのノズル近傍のインクが変質して増粘し、異物となる事態がある。このように異物がヘッド内部に侵入或いは、発生すると、正常なインク噴射ができなくなり、形成された画像にドットがライン状に未記録となり、また一部のドットが飛行曲がりにより、他のインクのドットに着弾して、不鮮明な画像を形成する致命的な不具合を発生させる。

このノズルの詰まりを防止するために、インク供給経路上、例えば、記録ヘッドに流入する手前にノズル径よりも小さい多数の孔が開口されたフィルタを設けたものがある。

また、フィルタを用いない他の手法として、例えば、特許文献１には、ノズル近傍に存在する異物を除去するメンテナンス方法が提案されている。この特許文献１は、記録ヘッド内の共通液室の内圧を上下させることで、メニスカス面の位置をノズルにおける吐出口の近傍から共通液室の手前まで往復移動させている。これにより、吐出口近傍で発生した増粘インクは、共通液室を流れる新鮮なインクと置換され、記録の休止期間中に、これまで必要であったインクの増粘対策としての回復動作を行うことなく、常にインクの安定した吐出を維持することができる。

特開２００２−２３４１７５号公報

前述した多数の孔が開口するフィルタ構造では、異物の形状がノズル径よりも大きい球体や立方体の形状であれば、フィルタの通過を防止できるが、紙粉のように棒状、又は糸状の異物であった場合、流れる方向によってはフィルタを通過して記録ヘッド内に入り込み、ノズルを詰まらせる事態が想定される。

また、前述した特許文献１においては、記録ヘッド内にメニスカスを一旦、後退させることによって、異物をノズルから引き離して、ノズルの目詰まりを防止する技術である。しかし、異物がノズルに挟まっている場合や異物の種類によっては、メニスカスの表面張力に打ち勝ってメニスカス面の移動と共に共通液室側に移動せず、異物がノズル或いは、ノズル近傍周辺に残留してしまう。

そこで本発明は、記録ヘッドのノズル近傍に停滞する異物を確実に除去する記録ヘッドのメンテナンス機構及びそのメンテナンス方法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、本発明の従う実施形態は、記録媒体に画像形成するために、インクを液滴状に吐出する複数のノズルが形成されたノズルプレートを有する記録ヘッドと、前記記録ヘッドのメンテナンス時に前記ノズルに対峙した位置で当接し、インクを貯留するインク貯留パンと、前記インクを外部から隔離するために、前記インク貯留パンを密閉する密閉部と、前記記録ヘッドの内部のインクを前記記録ヘッドの外部に排出する前記ノズル以外のインク排出口と、前記インク排出口を通じて排出されたインクに含有する異物を除去する異物除去手段と、前記インク貯留パンから前記ノズルを通じてインクを前記記録ヘッド内部に供給して、供給されたインクを前記異物除去手段を通じて前記インク貯留パンに循環させるインクポンプと、を備える記録ヘッドのメンテナンス機構を提供する。

本発明によれば、記録ヘッドのノズル近傍に停滞する異物を確実に除去する記録ヘッドのメンテナンス機構及びそのメンテナンス方法を提供することができる。

図１には、本発明の記録ヘッドのメンテナンス機構を搭載するインクジェットプリンタにおける画像記録状態の概念的な全体構成を示す図である。 図２は、図１に示すインクジェットプリンタにおけるメンテナンス状態の概念的な全体構成を示す図である。 図３は、複数の記録ヘッドが配置されたヘッドユニットをノズル面側から見た構成図である。 図４は、記録ユニットの断面構成を示す図である。 図５は、記録ユニットにインクを供給する経路の一例を示す図である。 図６は、クリーニングユニットの構成例を示す図である。 図７は、クリーニングユニットの構成例を示す図である。 図８は、吸引部の構成を示す図である。 図９は、液体貯留部及びクリーニングパンの構成例を示している。 図１０は、クリーニングユニットにおけるインク経路の構成例を示す図である。 図１１（ａ）〜（ｄ）は、クリーニングユニットによるクリーニングについて説明するための図である。 図１２は、第２の実施形態におけるメンテナンス機構の構成例を示す図である。 図１３は、メンテ難は処理における異物除去について説明するためのシーケンス例を示す図である。 図１４は、記録インクジェットヘッドの断面構成を示す図である。 図１５は、異物が混入した記録ヘッドの断面構成を示す図である。 図１６は、通常の記録ヘッドのメンテナンスを実施している状態を示す図である。 図１７は、異物除去の第１の状態を示す図である。 図１８は、異物除去の第２の状態を示す図である。 図１９は、第２の実施形態の第１の変形例におけるメンテナンス機構の構成例を示す図である。 図２０は、第２の実施形態の第２の変形例におけるメンテナンス機構の構成例を示す図である。 図２１は、第３の実施形態におけるメンテナンス機構の構成例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１には、本発明の記録ヘッドのメンテナンス機構を搭載するインクジェットプリンタにおける画像記録状態の概念的な全体構成を示す図である。図２は、図１に示すインクジェットプリンタにおけるメンテナンス状態の概念的な全体構成を示す図である。

プリンタ装置１００は、少なくとも、記録媒体の供給ユニット１０１と、記録ユニット１と、搬送ユニット１０９と、クリーニングユニット１０４と、記録媒体の排出ユニット１２０と、ポンプユニット１３０と、本体全体を制御する制御部（図示せず）を備えている。

供給ユニット１０１は、複数枚の記録媒体１１２を収容する供給トレイ１０２と、供給トレイ１０２の記録媒体１１２を１枚ずつ取り出すピックアップローラ２００と、ピックアップローラ２００によってピックアップされた記録媒体１１２の搬送を案内する搬送ガイド２０１と、搬送方向を調整するレジストローラ対２０２を有している。この供給ユニット１０１は、供給トレイ１０２中の記録媒体１１２をピックアップローラ２００によって取り出し、搬送ガイド２０１を介してレジストローラ対２０２へと搬送する。そして、レジストローラ対２０２によって、記録媒体１１２の斜行を矯正すると共に、画像記録タイミングにあわせて記録媒体１１２を搬送ユニット１０９へと搬送する。

搬送ユニット１０９は、供給ユニット１０２から搬送された記録媒体１１２を画像記録時に搬送する搬送装置である。この搬送ユニット１０９は、従動ローラ２１０と、駆動ローラ２１１と、テンションローラ２１２と、プラテン２１３と、吸引部２１４と、ベルト２１５を有している。

ベルト２１５は、３つの従動ローラ２１０、駆動ローラ２１１及びテンションローラ２１２に掛け渡され、駆動ローラ２１１に取り付けられた不図示のモータを駆動させることによりベルト２１５が回転し、記録媒体１１２を下流側へと搬送する。なお、このベルト２１５には、複数の孔が形成されている。ベルト２１５の内側、且つ後述する記録ユニット１と対向する領域には、プラテン２１３が設けられている。

このプラテン２１３は、平板形状を成し、上面は記録媒体１１２が搬送される記録媒体搬送領域であり、多数の孔が開口されている。プラテン２１３の下方には、ファンから成る吸引部２１４が設けられている。この吸引部２４は、負圧を発生させ、プラテン２１３の複数の孔、及びベルト２１５の複数の孔を介して記録媒体１１２をベルト２１５上に吸着する。このように搬送ユニット１０９は、ベルト２１５上に記録媒体１１２を吸着保持し、下流側へ搬送する。なお、搬送ユニット１０９は、不図示の昇降機構によって、図１に示す記録位置から図２に示すクリーニング位置まで移動可能となっている。

記録ユニット１は、搬送ユニット１０９と対向する位置に配置されている。この記録ユニット１は、インクを吐出するヘッドユニット２２０と、ヘッドユニット２２０にインクを供給するための分配器１０３と、ヘッドユニット２２０を保持するヘッドホルダ２２１とを有する。

図３は、複数の記録ヘッドが配置されたヘッドユニットをノズル面側から見た構成図であり、図４は、記録ヘッドの断面構成を示す図である。

記録ユニット１は、例えば、シアン：Ｃ、ブラック：Ｋ、マゼンタ：Ｍ、イエロー：Ｙの色のインクを吐出する、ヘッドユニット２２０（２２０Ｃ、２２０Ｋ、２２０Ｍ、２２０Ｙ）が所定の間隔をあけて、ヘッドホルダ２２１に保持される。これらのヘッドユニット２２０は、少なくとも１つ以上の記録ヘッド２２２によって搬送される記録媒体の記録領域以上となるように配置されている。

本実施形態では、ヘッドユニット２２０Ｃは、一本のノズル列が例えば、６個に分割された記録ヘッド２２２（２２２−１〜２２２−６）を千鳥状に配置する構成のラインヘッドである。勿論、一本のノズル列の長さが記録媒体の幅を超える長さを有するラインヘッドでもよい。そして、分配器１０３Ｃは、６個の記録ヘッド２２２−１〜２２２−６にインクを供給するために設けられている。なお、他のヘッドユニット２２０Ｋ、２２０Ｍ、２２０Ｙも同様な構成である。

図４を参照して、記録ヘッド２２２の構成について説明する。
各ヘッドユニット２２０Ｃ、２２０Ｋ、２２０Ｍ及び２２０Ｙの各記録ヘッド２２２は、同様な構成をしているため代表して、１つの記録ヘッド２２２について説明する。
記録ヘッド２２２は、分配器１０３からのインクを流入するインク流入口１１と、流入したインクに混入する異物を除去するフィルタ１２と、インクを所定の電気信号に従ってノズルプレート１７に形成されたノズル１６からインクドロップを吐出するインク室１５と、フィルタ１２を通過して記録ヘッド２２２内に流入したインクを各インク室１５に供給する共通インク室１４と、異物を記録ヘッド２２２外に排出する液体排出口４０と、該液体排出口４０の排出口を開閉する液体排出コック４２とが設けられている。尚、液体排出口４０は、後述する液体排出ポンプ４１に接続されている。

図５を参照して、本実施形態における記録ユニットにインクを供給する経路について説明する。ここでは、代表例として、記録ユニット２２０Ｃのインク供給経路を示しているが、他のヘッドユニットについても同様であり、これらの説明は省略する。

図５に示すように、メインタンク２３０は、インクを貯留する交換可能なカートリッジである。このメインタンク２３０内のインクが弁２３１を通過してサブタンク１１０に供給される。サブタンク１１０は、供給されたインクを一時的に貯留すると共に、分配器１０３を介してヘッドユニット２２０Ｃ（記録ヘッド２２２）にインクを供給する。

さらに詳細には、サブタンク１１０は、図４に示したように、記録ヘッド２２２のノズル１６に所定のメニスカスを形成させるために、ノズルプレート１７より重力方向で低い位置に配置されている。また、サブタンク１１０には、サブタンク１１０内を大気開放可能とするための大気開放弁８８が設けられている。この大気開放弁８８を開放することで、ノズルプレート１７とサブタンク１１０内のインク液面高さの高低差（水頭差）によってノズル１６には所定の負圧が掛かり、メニスカスが形成される。

さらにサブタンク１１０には、加圧弁８６及び加圧エアータンク８７を介して加圧ポンプ８５と接続されている。この加圧ポンプ８５は、後述する記録ヘッド２２２のクリーニング時に、記録ヘッド２２２を加圧するために設けられている。尚、図示していないが、サブタンク１１０内には、貯留されるインク量を一定に保つために用いられる液面センサが設けられている。この液面センサがサブタンク１１０内のインクが減少を検知すると、弁２３１を開放して、メインタンク２３０からサブタンク１１０にインクが供給される。

図１に戻り説明する。排出ユニット１２０は、排出ローラ対２４０と排出トレイ２４１を有している。記録ユニット１で画像記録された記録媒体１１２は、排出ローラ対２４０によって排出トレイ２４１に排出される。そして、排出トレイ２４１は、複数枚の画像記録済みの記録媒体１１２を収容可能となっている。また、排出トレイ２４１は、複数段のトレイと分配機構で構成されたソータ機能を有するものであってもよい。

このように構成されたプリンタ本体１００は、供給トレイから記録媒体１１２を供給し、レジストローラ対２０２で搬送方向、及びタイミング調整が行われ、ベルト２１５上に吸着されながらヘッドユニット２２０と対向する位置へと搬送される。

そして、記録媒体１１２が所定の位置まで搬送されるとヘッドユニット２２０は、不図示の駆動回路を駆動してインクを吐出し、所望の画像を記録する。記録済みの記録媒体１１２は、排出ローラ対２４０を通じて排出トレイ２４１へ排出される。
プリンタ本体１００は、予め設定された枚数の記録媒体１１２に画像記録を行った場合、又は設定時間経過後に、ヘッドユニット２２０の記録ヘッド２２２のクリーニングを行う必要がある。

そこで、本実形態のクリーニング部について詳細に説明する。
クリーニング部は、クリーニングユニット１０４と、メンテナンスキャリッジ８４と、クリーニングユニット移動部１０７と、ポンプユニット１３０と、廃液ボトル１１１を有している。

図６に示すように、クリーニングユニット１０４は、各色のヘッドユニットに対応してクリーニングユニット１０４Ｃ，１０４Ｋ、１０４Ｍ、１０４Ｙを有している。これらクリーニングユニット１０４Ｃ〜１０４Ｙは、メンテナンスキャリッジ８４に保持されている。

また、クリーニングユニット移動部１０７は、メンテナンスキャリッジ８４（メンテナンスユニット１０４）を移動可能としている。メンテナンスユニット１０４の移動の仕方については後述する。

ここで、図７乃至図９を参照して、クリーニングユニット１０４の詳細な構成について説明する。なお、図７乃至図９は、クリーニングユニット１０４Ｃを示しているが、他のクリーニングユニット１０４Ｋ，１０４Ｍ、１０４Ｙについても同様なため説明は省略する。

図７は、クリーニングユニット１０４Ｃの構成例を示す。

クリーニングユニット１０４Ｃは、筐体を兼ねたクリーニングパン８０と、該クリーニングパン８０上にヘッドユニット２２０Ｃの各記録ヘッド２２２に対応して設けられた吸引部２６０及び液体貯留部５が配置されている。

図８には、吸引部２６０の構成を示す。この図８を参照して、吸引部２６０について説明する。
吸引部２６０は、記録ヘッド２２２に付着したインクやゴミなどを吸引することにより清掃する吸引手段である。吸引部２６０は、複数の吸引開口部２６０ａと、ワイパーブレード２６０ｂとを具備している。また、吸引部２６０は、メンテナンス時に記録ヘッド２２２と対向する吸引部ヘッド対向面２６０ｃを有している。

この構成において、吸引開口部２６０ａの配列方向は、ノズル列の配列方向と実質的に一致している。また、各吸引開口部２６０ａに開口する入口孔２６０ｄは、チューブ等によりクリーニングポンプ８３に接続されている。クリーニングポンプ８３の負圧により、ノズル近傍のインクが入口孔２６０ｄから吸引される。

図９は、液体貯留部５及びクリーニングパン８０の構成例を示している。図１０は、クリーニングユニット１０４におけるインク経路の構成例を示している。
クリーニングパン８０は、少なくとも液体貯留部５から溢れた液体を受け止める。このクリーニングパン８０は、受け止めた廃液を排出する廃液排出口５３が設けられている。この廃液排出口５３は、廃液排出ポンプ５４を経由して廃液ボトル１１１と接続されている。

液体貯留部５は、液体を貯留させる液体貯留パン５０、液体貯留パン５０に液体を送り込む液体貯留パン流入口５１、エアー遮蔽部としてエアー遮蔽板７０と、エアー遮蔽板７０を開閉させるエアー遮蔽板駆動モータ７１で構成されている。

液体貯留パン５０の開口部には、記録ヘッド２２２のノズルプレート１７に接触して密閉した空間を形成するためにパッキン７３が設けられている。又、開口部は、図１０で示されるクリーニンエリア８５の範囲内で接触することが望ましい。また、エアー遮蔽板７０は、液体貯留パン５０内に貯留した液体を汚染させないように外気に対して密閉性を維持するために設けられている。

そして、エアー遮蔽板７０は、記録ヘッド２２２のクリーニングを行う際は、エアー遮蔽板駆動モータ７１によって液体貯留パン５０の開口部を開放し、非クリーニング時は開口部を密閉している。

図１１（ａ）を参照して、記録ヘッド２２２とクリーニングユニット１０４との関係を記録ヘッド２２２の断面を使用して説明する。
クリーニングユニット１０４は、メンテナンスキャリッジ８４に保持され、クリーニングユニット移動部１０７によって搬送方向（Ｙ方向）、搬送方向と直交する方向（Ｘ方向）、及び昇降方向（Ｚ方向）に一体となって移動することができる。又、クリーニングパン８０上に設置された液体貯留部５は、クリーニング動作時に記録ヘッド２２２と接触しないように吸引部２６０よりも低い位置に配置されている。

また、吸引部２６０は、液体貯留部５が記録ヘッド２２２と接触する際に記録ヘッド２２２と接触せず回避できる位置に配置されている。ポンプユニット１３０は、図７に示すように、クリーニングポンプ８３と、廃液排出ポンプ５４と、貯留液体供給ポンプ５２とを有している。クリーニングポンプ８３は、チューブを介して吸引部２６０と接続されている。そして、吸引部２６０は、クリーニングポンプ８３によって負圧を発生させ、ノズルプレート１７上のインクを吸引する。

つまり、クリーニングブレードが記録ヘッド２２２のノズルプレート１７の表面を摺動することによってノズルプレート１７に付着した付着物の掻き取りを行った直後に、吸引開口部２６０ａに形成された入口孔２６０ｄによってノズルプレート１７上の付着物を含む余剰インクの吸引を行うことができる。

廃液排出ポンプ５４は、チューブを介してクリーニングパン８０に接続されている。そして、廃液排出ポンプ５４は、クリーニングパン８０に溜まったインクを廃液ボトル１１１へと排出させる。

貯留液体供給ポンプ５２は、図１０に示すように、チューブを介して液体貯留パン５０と接続されている。この貯留液体供給ポンプ５２は、記録ヘッド２２２内から排出された異物３を含んだ液体を異物除去フィルタ６０によって異物３を除去したクリーンな液体を再び液体貯留パン５０に循環して供給する。

次に、異物３がノズル１６に詰まって印字不良となった記録ヘッド２２２に対する回復方法について説明する。

[1]．まず、ユーザーの指示或いは、図示しないノズルつまりの判定部、又は起動時等のあらかじめ設定された条件によりメンテナンス動作の指令がプリンタ本体１００にされる。
[2]．図２に示すように搬送ユニット１０９の下降に伴ってクリーニングユニット１０４も下降する。

[3]．クリーニングユニット移動部１０７によってクリーニングユニット１０４を搬送方向に移動し、各色のクリーニングユニット１０４を対応するヘッドユニット２２０と対向する位置まで移動させる。

[4]．図５に示した加圧ポンプ８５を駆動し、加圧されたエアーが加圧エアータンク８７に貯留する。加圧ポンプ８５の動作が終了すると同時に加圧弁８６が開放され、加圧エアータンク８７の加圧されたエアーが、サブタンク１１０に流入し、分配器１０３を経由して記録ヘッド２２２の内圧を高める。この時大気開放弁８８は閉じている。これにより、記録ヘッド２２２内のインクは、ノズル１６を介して記録ヘッド外に排出する。

[5]．次に、クリーニングユニット移動部１０７によってクリーニングユニット１０４を移動させる。これにより、図１１（ａ）に示すように、吸引部２６０のワイパーブレード２６０ｂが記録ヘッド２２２のノズルプレート１７表面に当接する。この時にクリーニングポンプ８３は、駆動されている。これにより、ワイパーブレード２６０ｂがノズルプレート１７表面に付着した異物及び残留インクを掻き取る。更に、吸引部２６０の入口孔２６０ｄが、異物を含んだインクを完全にノズルプレート１７から吸引除去する。そして、図１１（ｂ）は、上記の動作の終了の状態を示す。

[6]．図１１（ｃ）に記載されている様に、クリーニングユニット移動部１０７によってクリーニングユニット１０４が下降し、液体貯留パン５０が、記録ヘッド２２２と対峙する位置に待機する。

[7]．そして、図９に示す液体貯留部５では、まずエアー遮蔽板駆動モータ７１によってエアー遮蔽板回転軸７０ａを中心にエアー遮蔽板７０が回転し、液体貯留パン５０の開口部が遮蔽状態から開口状態となる。

[8]．その後、図１０に示される記録ヘッド２２２の共通インク室１４に接続された液体排出口４０の液体排出コック４２を解放し、貯留液体供給ポンプ５２を駆動することによって液体貯留パン流入口５１を経由してインクを液体貯留パン５０に液体貯留パン５０の容量よりも多く送り込む。この時、液体貯留パン５０から溢れたインクは、クリーニングパン８０によって回収され、廃液排出ポンプ５４により廃液ボトル１１１へと排出する。このようにすることで、液体貯留パン５０内に貯留したインクは、クリーンな状態に保つことができる。

[9]．その後、図１１（ｄ）に示すように液体貯留パン５０を搭載したクリーニングユニット１０４をクリーニングユニット移動部１０７によって記録ヘッド２２２のノズルプレート１７面に当接させる。その際、液体貯留パン５０のインクは、ノズルプレート１７のエリア内で、接液させることによって、液体貯留パン５０内のインクのクリーン度を維持する。

[10]．更に図１０で示すように貯留液体供給ポンプ５２を駆動させることで、クリーンなインクを記録ヘッド２２２のノズル１６を経由して共通インク室１４に逆流させることによって、ノズル１６に詰まっている異物３を容易にノズル１６から除去することができる。

共通インク室１４に逆流した異物３は、液体排出口４０から記録ヘッド２２２外に排出される。記録ヘッド２２２から排出されたインクは、図１０が示すように異物除去フィルタ６０を介して、再度、液体貯留パン５０に戻る。このように、インクを循環させることによってインクの消費を最小限にすることができる。

また、図１０に示すように循環機構を設けることによって、インクを逆流することができ、より確実のノズル１６からの異物３の除去が可能となります。

[11]．次に、貯留液体供給ポンプ５２を停止し、記録ヘッド２２２の共通インク室１４に接続された液体排出口４０の液体排出コック４２を閉鎖する。

[12]．クリーニングユニット移動部１０７によって液体貯留パン５０を記録ヘッド２２２から引き離し、エアー遮蔽板駆動モータ７１によってエアー遮蔽板回転軸を中心にエアー遮蔽板７０が回転し、液体貯留パン５０の開口部が再び遮蔽状態となる。

[13]．その後、記録ヘッド２２２のノズル１６に付着した残留インクを除去する為に再度クリーニングユニット移動部１０７によってクリーニングユニット１０４の吸引部２６０を再び記録ヘッド２２２に当接させる。更にクリーニングポンプ８３を駆動させ、吸引部２６０を記録ヘッド２２２のノズルプレート１７に当接させながら移動させることによって、ノズルプレート１７上の残留インクを除去し、正常なインクの吐出ができる状態にする。

以上説明したように、本実施形態によれば、ノズル１６に液体をヘッド外部からヘッド内部に流入させることで、異物に大きな且つ継続的にノズル１６から引き離す力を作用することができるので、より確実に異物を印字ノズルから除去することができる。

ノズル１６から逆流させる液体を貯留する液体貯留部５の開口部に遮蔽機構を設けて液体貯留部５の内部に紙粉等のコンタミが流入しない様にすることによって、液体貯留部５に貯留された液体の汚染を防ぎ、異物除去動作によって記録ヘッド２２２内部に異物が侵入することを防ぎ、新たな噴射不良の発生を防ぐことができる。

記録ヘッド２２２に新たなる排出口４０を設け、異物を含んだインクを排出することができ、ノズル１６から引き離した異物３を再びノズル１６に詰まらせることが無い。異物除去動作によって記録ヘッド外に排出されたインクを液体貯留部５に還元することによって、異物除去動作に消費するインクを削減することができる。又、還元途上に異物除去部（フィルター）を設けることによって液体貯留部内の貯留インクをクリーンに保つことができるとともに液体貯留部もクリーンに保つことができる。

図１２乃至図１８を参照して、第２の実施形態について説明する。ここで、図１２は、第２の実施形態におけるメンテナンス機構の構成例を示す図である。図１３は、メンテナンス処理における異物除去について説明するためのシーケンス例を示す図である。図１４は、記録インクジェットヘッドの断面構成を示す図である。図１５は、異物が混入した記録ヘッドの断面構成を示す図である。図１６は、通常の記録ヘッドのメンテナンスを実施している状態を示す図である。図１７は、異物除去の第１の状態を示す図である。図１８は、異物除去の第２の状態を示す図である。

第２の実施形態は、前述した第１の実施形態の装置全体の説明及び印字までのシーケンスに関しては１と同等であるので詳細な説明は省略する。ここでは、説明を簡略化するために単色の一つの記録ヘッドについて説明する。

記録ヘッド２２２には、インクがサブタンク１１０から分配器１０３を経由して供給される。サブタンク１１０には、分配器１０３を介して、記録ヘッド２２２のヘッド内の圧力を加圧、又は減圧するための加圧部と負圧部が接続されている。

加圧部は、加圧にするための加圧ポンプ８５、加圧したエアーを貯留する加圧エアータンク８７、加圧したエアーをサブタンク１１０への送り込みを制御する加圧弁８６が設けられている。

一方、負圧部は、負圧にするための負圧ポンプ８９、負圧エアータンク９１、サブタンク１１０から負圧タンク９１へのエアーの送り込みを制御する負圧弁９０が設けられている。また、記録ヘッド２２２のノズル面には、ノズル面上の余剰インクを吸引する為の吸引部２６０が接離可能に設けられており、吸引部２６０には、負圧にするためのクリーニングポンプ８３が接続されている。

次に、図１４を参照して本実施形態の記録ヘッド２２２について説明する。

記録ヘッド２２２には、インクを流入するインク流入口１１、流入したインクに混入する異物を除去するフィルタ１２、インクを所定の電気信号に従ってノズルプレート１７に形成されたノズル１６からインクドロップ２を吐出するインク室１５、フィルタ１２を通過して記録ヘッド２２２内に流入したインクを各インク室１５に供給する共通インク室１４、異物を記録ヘッド２２２外に排出する異物排出用ノズル１９、前記共通インクと異物排出用ノズル１９との間に両者を分離する異物排出口遮蔽板２３が設けられている。

尚、異物排出口遮蔽板２３は、共通インク室１４から異物排出口１９の方向に持続的に圧力がかけられると異物排出ノズル側に異物排出口遮蔽板２３は、開く構造になっている。具体的には、異物排出口遮蔽板に質量を大きくしで慣性力を利用している。

図１５では、第１の実施形態と同様に、異物の無い正常なノズル１６ａでは、正常なインクドロップ２が吐出されるのに対して、塊状異物３１が詰まったノズル１６ｂや、糸状の異物３２が詰まったノズル１６ｃでは、吐出不良のインクドロップ２０が飛散する様に吐出している様子を示している。

次に、図１３は、本実施形態の構成部位毎の異物除去の手順を示すシーケンスである。尚、図１３の下部は、各部材の駆動状況を示し、上部は、下部の駆動状況による記録ヘッド２２２の内圧を示す。以降、図１３のステップ[1]-[33]に従って説明する。

[1]．通常の待機状態
[2]．ユーザーの指示或いは、図示しないノズルつまりの判定部、又は起動時等のあらかじめ設定された条件によりメンテナンス動作の指令がプリンタ本体１００にされる。図１２に示す加圧ポンプ８５が作動し、加圧されたエアーが加圧エアータンク８７に貯留する。

[3]．加圧ポンプ８５の動作が終了すると同時に加圧弁８６が開放され、加圧エアータンク８７の加圧されたエアーが、サブタンク１１０に流入し、分配器１０３を経由して記録ヘッド２２２の内圧を高める。この時大気開放弁８８は閉じている。

図１６には、前述したように内圧が高められた結果、ノズル１６から排出インク２２が排出される様子を示している。また、記録ヘッド２２２内部の圧力が高い状態は、極めて短い時間（例えば、０．５ｓｅｃ、望ましくは、０．２ｓｅｃ以内）に設定されているので、共通インク室１４から異物排出ノズル１９の方向に継続的に圧力が加わることによって開放する異物排出口遮蔽板２３は、開放されず、異物排出用ノズル１９から排出する排出インク２２の容量を最小限にすることができる。インクの増粘防止やエアーの巻き込みによって壊れたノズル１６のメニスカスの回復等のために行われる通常のメンテナンス時には、前記の様に極めて短い加圧時間とし、インクの排出は、印字用のノズル１６にだけに留める。

[4]．大気開放弁８８を開放し、加圧したエアーをサブタンク１１０、加圧エアータンク８７から排出し、記録ヘッド２２２内の圧力を減圧する。

[5]．減圧時のアンダーシュートを防ぐために、サッキング時に必要な記録ヘッド２２２の内圧である微正圧よりも高い圧力の時点で、一度、大気開放弁８８を閉じる。

[6]．次にもう一度、大気開放弁８８を開放し、記録ヘッド２２２内の圧力が、微正圧になる様に更にサブタンク１１０、加圧エアータンク８７からエアーを排出し、記録ヘッド２２２内の圧力を減圧する。

[7]．大気開放弁８８を閉じ、記録ヘッド２２２の内圧を微正圧に維持する。

[8]．図１２に示すクリーニングポンプ８３を駆動し、排出インク２２を吸引できるように吸引部２６０を負圧にする。そして、吸引部２６０の昇降動作を行うクリーニングユニット移動部１０７によって吸引部２６０を記録ヘッド２２２のノズルプレート１７に当接させる。

[9]．次に、クリーニングユニット移動部１０７によって吸引部２６０を記録ヘッド２２２のノズルプレート１７に当接させながら移動させる。この作用内容及び効果に関しては、実施の形態１で説明した内容と同等である。

[10]．吸引部２６０が記録ヘッド２２２のノズルプレート１７の全域をクリーニングした時点で、クリーニングユニット移動部１０７によるＸ方向の移動を停止すると共にクリーニングポンプ８３の駆動を停止する。

[11]．再び大気開放弁８８を開放し、記録ヘッド２２２に印字のための最適な負圧を与え、印字に最適なメニスカスをノズル１６に形成する。これまでの過程は、インクの増粘防止やエアーの巻き込みによって壊れたノズル１６のメニスカスの回復等ために行われる通常のメンテナンスと同等である。

[12]．加圧弁８６を閉じる。

[13]．液体貯留部５におけるエアー遮蔽モータ７３を駆動し、液体貯留パン５０を外気から遮蔽していたエアー遮蔽板７０を開く。

[14]．貯留液体供給ポンプ５２を駆動し、本実施形態ではサブタンク１１０、又はメインタンク２３０のインクを液体貯留パン５０に送り込む。この時、送り込むインク量は、液体貯留パン５０の容量よりも多く送り込む。これによって液体貯留パン５０をクリーニングにすると共に液体貯留パン５０に貯留されたインクをクリーンにする。

[15]．クリーニングユニット移動部１０７によって液体貯留パン５０を記録ヘッド２２２に対して対侍した位置に移動させる。

[16]．クリーニングユニット移動部１０７によって液体貯留パン５０を記録ヘッド２２２のノズルプレート１７に当接させ、液体貯留パン５０を密閉する。

[17]．図１２に示す負圧ポンプ８９を駆動し、負圧エアータンク９１を減圧する。

[18]．負圧弁９０を開放して、サブタンク１１０、分配器１０３を経由して記録ヘッド２２２内の圧力を図１３のヘッド内圧のグラフが示すように急激に減圧する。又、このステップ１８のときの記録ヘッド２２２内の様子が図１７に示されており、急激な負圧へ変化することによって、ノズル１６から液体貯留パン５０のインクをインク室１５内に逆流させる。この動作によってノズル１６に詰まっていた塊状異物３１及び糸状異物３２をノズル１６から引き離し、インク室１５、更には、共通インク室１４内に移動させることができる。異物排出口遮蔽板２３は、共通インク室１４から異物排出用ノズル１９の方向にしか開かないので、記録ヘッド２２２の共通インク室１４内の圧力が負圧になっても異物排出用のノズルからインクが入ることがなく、液体貯留パン５０のインクをノズル１６に詰まった異物を引き離すために有効に使われる。

[19]．再び大気開放弁８８を開放し、記録ヘッド２２２内の圧力を通常待機時の圧力に戻す。本実施の形態での説明では、記録ヘッド２２２内の圧力を負圧にする回数は、１回であるが、ステップ１７〜１９を繰り返すことによって、複数回、ノズル１６からの異物の除去動作を繰り返しても有効的である。又、ステップ１９の待機開放時に負圧弁９０を閉じ、負圧エアータンク９１内を負圧に保ったままで、更に大気開放弁８８を閉じて、再び負圧弁９０を開放することを繰り返すことでも複数回の異物の除去動作をすることができ、且つ、負圧ポンプ８９を駆動するステップ１７を省略できるので、短時間に複数の異物の除去動作をすることができる。そして、クリーニングユニット移動部１０７によってクリーニングユニット１０４を下降させ、液体貯留パン５０を記録ヘッド２２２から離接させる。

[20]．エアー遮蔽モータ７３を駆動し、液体貯留パン５０を再びエアー遮蔽板７０にて遮蔽する。前記の様に異物除去動作以外の時は、液体貯留パン５０を外気から遮蔽することによって通常印字時に発生する紙粉等のコンタミから液体貯留パン５０を汚染することを防ぐ。

[21]．加圧弁８６、大気開放弁８８を閉じ、加圧ポンプ８５が作動し、加圧されたエアーが加圧エアータンク８７に貯留する。少なくともステップ２の時の加圧ポンプ８５の駆動時間よりも長くし、加圧エアータンク８７圧力をステップ２の時よりも高い方が望ましい。

[22]．加圧ポンプ８５の動作を停止すると同時に加圧弁８６が開放し、加圧エアータンク８７の加圧されたエアーをサブタンク１１０に流入し、分配器１０３を経由して記録ヘッド２２２の内圧を高める。図１３に示す記録ヘッド２２２の内圧グラフで示されているようにステップ３よりも圧力は高く且つ時間は長い方が良い。

図１８には、前記記載によって内圧が高められた結果、ノズル１６から糸状異物３２を排出インク２２と共に排出される様子を示している。又、塊状異物３１は、異物排出口遮蔽板２３を経由してノズル１６よりも径の大きい異物排出用ノズル１９から排出される。又、異物排出用ノズル１９よりも大きな異物であっても共通インク室１４から異物排出口遮蔽板２３の外側に排出されれば、異物が再びノズル１６を詰まらせることがないので、記録ヘッド２２２は、良好な印字を維持することができる。

[23]-[32]．ステップ２３〜ステップ３２までは、ステップ４〜１３の動作と基本的に同じであるので、説明を省略する。

[33]．加圧弁８６を閉鎖し、所定の印字信号が入れば即座に印字動作ができる待機状態となる。

以上説明したように、第２の実施形態では、前述した第１の実施形態に対して、記録ヘッド２２２の共通インク室１４に異物排出用の液体排出口４０を設ける必要がないので、記録ヘッド２２２の構造を簡易にし、より安価に製造することができる。

更に本実施形態では、記録ヘッド２２２のノズル１６の列の両端（インクの流れの最下流）に印字用のノズル１６よりも径の大きい異物排出用ノズルを設けているが、径が大きくない異物排出用ノズル１９であっても糸状異物３２の様に排出可能であり、又、塊状異物３１であっても最下流の領域に異物を保留しておくことで、印字用のノズル１６を詰まらせることを防止することができる。

本実施形態の記録ヘッド２２２の構造であれば、印字用のノズル１６の穴あけ加工と同等の方法で異物排出用ノズルの加工ができるので、より安価に製造することができる。

また本実施形態では、記録ヘッド２２２のノズル１６の列の両端（インクの流れの最下流）に異物排出用ノズルを各１個設けているが、異物排出用のノズル１９の数量を増やし、排出時の共通インク室１４内の異物排出用ノズル１９に向かう流速を増やすことによってより早く、確実に共通インク室１４内からの異物の排出が可能である。前記したように記録ヘッド２２２のノズル加エコスト上或いは、構造上大きな異物除去用ノズル１９が設けられない場合は、数量を増やすことが非常に有効である。又、本実施形態のステップ１６の直前に記録ヘッド２２２に若干の加圧状態を保ち、ノズルプレート１７にインクを滞留させておけば、ステップ１６時により多くのインクをノズル近傍で逆流させることができるので、異物をノズル１６から引き離す効果が更に向上する。

次に、第２の実施形態の第１の変形例について説明する。

図１９は、第２の実施形態の第１の変形例となるメンテナンス機構の構成例を示す図である。本変形例は、図１２に示した加圧ポンプと負圧ポンプを１台のポンプで兼用した構成例である。

記録ヘッド２２２のヘッド内の圧力を加圧又は負圧するために、加圧エアータンク８７及び負圧エアータンク９１がそれぞれ加圧弁又は負圧弁を介して接続されている。これらの加圧エアータンク８７及び負圧エアータンク９１の間には、例えば、加圧エアータンク８７を加圧にする加圧ポンプ８５を設け、その背圧（負圧）側を負圧エアータンク９１に接続する。又は、加圧エアータンク８７及び負圧エアータンク９１には、大気開放弁をそれぞれに設ける。これらの大気開放弁は、共に閉じた状態で加圧ポンプを駆動させて、負圧エアータンク９１内の気体（例えば、空気）を加圧エアータンク８７に移動させることで加圧及び負圧を作り出してもよいが、ポンプ性能により圧力が不十分な場合があるため、例えば、負圧エアータンク９１を大気開放した状態で加圧ポンプ８５を駆動して加圧エアータンク８７を加圧してもよい。また、負圧の場合には、加圧エアータンク８７を大気開放して同様に駆動させる。

次に、第２の実施形態の第２の変形例について説明する。

図２０は、第２の実施形態の第２の変形例となるメンテナンス機構の構成例を示す図である。本変形例は、図１４に示した液体貯留パン５０とクリーニングパン８０とが一体的に二重構造に構成されている。

このクリーニングパン８０は、液体貯留パン５０がインクジェットヘッド１と密着した状態で記録ヘッド２２２内の圧力を急激に減圧する。ノズル１６からインクをインク室１５内に逆流させる。インクは、異物と共にインク室１５から共通インク室１４に移動する。
この状態で、記録ヘッド２２２内の圧力を加圧すると、異物排出口遮蔽板２３は、異物排出ノズル側に開き、インクを流出する。流出したインクは、異物排出用ノズル１９を通ってクリーニングパン８０に流れ込む。

従って、ノズル１６から外れた異物は、異物排出口遮蔽板２３からクリーニングパン８０に流れ込む。

次に第３の実施形態について説明する。

図２１には、本実施形態のメンテナンス機構の構成を示す。

本実施形態は、インク流入口１１とインクを吐出するノズルを有するインクジェットヘッド１と前記インクジェットヘッドに対峙する位置に設けられた液体貯留パン５０と液体貯留パン５０の下部に設けられたクリーニングパン８０から構成されている。

インクジェットヘッド１の共通インク室１４と液体貯留パン５０は、液体貯留パン流入口５１で連結されており、インクジェットヘッド１側から順に 開閉可能な液体排出コック４２、異物除去フィルタ６０、液体貯留供給ポンプが設けられている。

又、クリーニングパン８０と貯留液体供給ポンプ５２は、廃液排出口５３によって連結されており、クリーニングパン８０側から廃液排出ポンプ５４、異物除去フィルタ６０が設けられている。

このように構成されたメンテナンス機構の動作について説明する。
作業者よりプリンタ本体に回復指示が出されると 液体貯留パン５０が、インクジェットヘッド１と密着していない状態で、液体排出コック４２が開く。

次に、貯留液体供給ポンプ５２が駆動し、インクジェットヘッド１の共通インク室１５内のインクが異物除去フィルタ６０を経由して液体貯留パン５０に注入する。液体貯留パン５０への注入を続けることにより、異物除去フィルタ６０で異物を除去したクリーンなインク９を液体貯留パン５０より溢れださせることによって、液体貯留パン５０内の異物を除去する。

さらに、液体貯留パン５０より溢れたインク９は、液体貯留パン５０の下方に設けられたクリーニングパン８０に受け止められる。クリーニングパン８０に溜まったインク量が、図示されていない検知部によって、予め設定された規定以上の量になった場合には、液体廃液コック４２を閉じ、廃液排出ポンプ５４を駆動してクリーニングパン８０のインク９を廃液排出口５３の流路に従って、異物除去フィルタ６０及び貯留液体供給ポンプ５２を経由して液体貯留パン５０に供給する。

このように、液体貯留パン５０とクリーニングパン８０の間で、異物除去フィルタ６０を介して循環させることによって液体貯留パン５０内の異物を除去することができる。

所定時間のインクの循環を継続した後、廃液排出ポンプ５４を停止する。又、貯留液体供給ポンプ５２及び廃液排出ポンプ５４には、逆流防止の図示していない一方向弁が設けられているので、液体貯留パン５０には、インク９が満たされた状態で保持されている。

次に図示されていないメンテナンスユニットの昇降方向駆動手段によって液体貯留パン５０とインクジェットヘッド１は、密着する。

その後、液体排出コック４２を開き、貯留液体供給ポンプ５２を駆動することによって インクジェットヘッド１のノズル１６にインク９を逆流させることによりノズル１６に詰まった異物を除去することができる。

以上説明したように第３の実施形態によれば、異物除去動作時には、インクを循環させて逆流させているので、十分な時間及び圧力をかけて異物をノズル１６から引き離すことができるので、確実な異物の除去が可能で、回復を確実に実行することができる。

液体貯留パン５０のクリーニング時及び異物除去時に使用するインクは、全て循環させて再利用するので、回復動作によりインクの消費をなくすことができる。

以上説明したように、本発明の各実施形態によれば、ノズルの異物詰まりによって不良となったヘッドを容易に回復することができる。ノズル径よりも大きな異物に対しても有効に回復させることが可能なので、非常に高価な記録ヘッド２２２を交換することが無く、経済的である。

１…記録ユニット、３…異物、５…液体貯留部、７…エアー遮蔽部、８…クリーニング部、１４…共通インク室、１６…ノズル、１７…ノズルプレート、４０…液体排出口、４１…、４２…液体排出コック、５０…液体貯留パン、５１…液体貯留パン流入口、５２…貯留液体供給ポンプ、５３…廃液排出口、５４…廃液排出ポンプ、６０…異物除去フィルタ、８０…クリーニングパン、８３…クリーニングポンプ、８４…メンテナンスキャリッジ、１０４…クリーニングユニット、１０７…クリーニングユニット移動部、２２２…記録ヘッド、２６０…吸引部。

Claims (2)

1. 記録媒体に画像形成するために、インクを液滴状に吐出する複数のノズルが形成されたノズルプレートを有する記録ヘッドと、
   前記記録ヘッドのメンテナンス時に前記ノズルに対峙した位置で当接し、インクを貯留するインク貯留パンと、
   前記インクを外部から隔離するために、前記インク貯留パンを密閉する密閉部と、
   前記記録ヘッドの内部のインクを前記記録ヘッドの外部に排出する前記ノズル以外のインク排出口と、
   前記インク排出口を通じて排出されたインクに含有する異物を除去する異物除去手段と、前記インク貯留パンから前記ノズルを通じてインクを前記記録ヘッド内部に供給して、供給されたインクを、前記異物除去手段を通じて前記インク貯留パンに循環させるインクポンプと、を備えることを特徴とする記録ヘッドのメンテナンス機構。
2. 前記メンテナンス機構は、さらに、
   前記ノズルプレートの前記ノズルの周囲面をクリーニングするノズルプレートクリーニング部を有し、
   前記ノズルプレートクリーニング部は、少なくとも前記ノズルプレートに対して、前記液体貯留部によって貯留されているインクが接液する範囲を、前記インク吸入機構による異物除去処理直前に、クリーニング処理することを特徴とする請求項１の記録ヘッドのメンテナンス機構。

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