JP5730486B2 - ヘッド洗浄装置、ヘッド洗浄方法及びインクジェットプリンタ - Google Patents

Description

本発明は、インクジェットヘッドを洗浄するヘッド洗浄装置及びヘッド洗浄方法、このヘッド洗浄装置を備えたインクジェットプリンタに関する。

一般に、インクジェットプリンタでは、インクジェットヘッドのノズル詰まりなどを防止するために、定期的にインクジェットヘッドの洗浄を行っている。

このインクジェットヘッドの洗浄は、例えば、吸引ポンプに連通された洗浄ノズルヘッドをインクジェットヘッドに押し当て、吐出ノズルからインクを吸引することで、ノズルに詰まった凝集物などを除去している。

特開２００７−２７６３７４号公報

ところで、インクジェットヘッドの各吐出ノズルから吐出されたインク液滴の一部は、霧状のミストとなって空気中を浮遊する。そして、この浮遊するミストがノズル面に付着すると、ノズル面の汚れとなり、インクの吐出不良やノズル抜けを引き起こす。特に、メディアに対するノズル面の離間距離（ギャップ）が長い高ギャップ状態で印刷を行う場合は、各吐出ノズルから吐出されたインクの飛行距離および飛行時間が長くなりミストの発生が多くなる。立体物のメディアに印刷を行う場合などは、シート状（平面状）のメディアに印刷する場合に比べてメディアとノズル面とのギャップが大きくなる場合があり、例えば、５０ｍｍ以上にもなる場合もある。しかも、紫外線の照射で硬化するＵＶインクを用いた場合は、ＵＶランプから出射された紫外線がノズル面にも届き、ノズル面に付着したＵＶインクがノズル面に固着してしまうため、上記問題が更に深刻となる。

なお、特許文献１には、洗浄液が浸透された洗浄部材でノズル面をワイプすることが記載されているが、この方法では、各吐出ノズルに詰まった凝集物を除去することができず、ノズル面に付着した汚れも十分に除去することができない。

そこで、本発明は、簡易な構成でノズルに詰まった凝集物を除去するとともにノズル面に付着した汚れを除去することができるヘッド洗浄装置、ヘッド洗浄方法及びインクジェットプリンタを提供することを目的とする。

本発明に係るヘッド洗浄装置は、複数の吐出ノズルが形成されたノズル面を備えるインクジェットヘッドを洗浄するヘッド洗浄装置であって、吸引力を発生する吸引手段と、洗浄液を貯留する洗浄液貯留容器と、洗浄ノズルが形成されてインクジェットヘッドに当接される洗浄部材と、吸引手段及び洗浄液貯留容器の何れか一方を洗浄部材の洗浄ノズルに連通する切替手段と、を有することを特徴とする。

本発明に係るヘッド洗浄装置によれば、切替手段により吸引手段と洗浄ノズルとを連通することで、吸引手段で発生する吸引力により、吐出ノズルに詰まった凝集物やノズル面に付着した汚れなどを吸引することができ、切替手段により洗浄液貯留容器と洗浄ノズルとを連通することで、洗浄液貯留容器から送り出される洗浄液でインクジェットヘッドのノズル面を濡らすことができる。このように、一つの洗浄ノズルで、インクジェットヘッドを洗浄液で濡らすとともに、インクジェットヘッドを吸引することができるため、簡易な構成で吐出ノズルに詰まった凝集物を除去するとともにノズル面に付着した汚れを除去することができる。

この場合、洗浄液貯留容器は、洗浄部材よりも鉛直方向において上方に配置されていることが好ましい。このように、洗浄液貯留容器を洗浄部材よりも鉛直方向において上方に配置することで、洗浄液を送り出す手段を別途設けることなく、洗浄液貯留容器に貯留されている洗浄液を洗浄ノズルに送り出すことができる。

本発明に係るヘッド洗浄方法は、上述したヘッド洗浄装置を用いたヘッド洗浄方法であって、切替手段により洗浄液貯留容器と洗浄ノズルとを連通して、洗浄液貯留容器に貯留された洗浄液を洗浄ノズルに送り出し、その後、切替手段により吸引手段と洗浄ノズルとを連通して、吸引手段により発生する吸引力により洗浄ノズルからインクジェットヘッドを吸引することを特徴とする。

本発明に係るヘッド洗浄方法によれば、インクジェットヘッドを吸引する前に、ノズル面を洗浄液で濡らすことで、ノズル面に付着した汚れを除去しやすくすることができるため、洗浄効果を向上し、ミストによるノズル面の汚れや固着しかけた汚れも適切に除去することができる。

本発明に係るインクジェットプリンタは、上述した何れかのヘッド洗浄装置を備えることを特徴とする。このように、上述した何れかのヘッド洗浄装置を備えることで、簡易な構成で吐出ノズルに詰まった凝集物を除去するとともにノズル面に付着した汚れを除去することができる。

本発明によれば、簡易な構成でノズルに詰まった凝集物を除去するとともにノズル面に付着したインクを除去することができる。

実施形態に係るインクジェットプリンタの概略構成図である。 インクジェットヘッドを示す図であり、（ａ）は底面図を示しており、（ｂ）は（ａ）のＩＩｂ−ＩＩｂ線断面図を示している。 洗浄ノズルヘッドの構成を示す正面図である。 ヘッド洗浄装置による洗浄動作を示す図である。 インクジェットヘッドに対する洗浄ノズルヘッドの動作を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明に係るヘッド洗浄装置、ヘッド洗浄方法及びインクジェットプリンタの好適な実施形態について詳細に説明する。本実施形態に係るインクジェットプリンタは、インクジェットヘッドをスキャン方向に移動させながらインクジェットヘッドからインク液滴を吐出させるとともに、記録メディアをスキャン方向と垂直なフィード方向に搬送することで、記録メディアに画像等を印刷するものである。なお、以下の説明では、スキャン方向をＹ軸方向、フィード方向をＸ軸方向とし、同一又は相当部分には同一符号を付すこととする。

図１は、実施形態に係るインクジェットプリンタの概略構成図である。図１に示すように、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１は、インク液滴を吐出するインクジェットヘッド２と、このインクジェットヘッド２を洗浄するヘッド洗浄装置３とを備えている。

インクジェットヘッド２は、Ｙ軸方向に往復移動可能に保持されたキャリッジ（不図示）に搭載されており、プラテン（不図示）の鉛直方向上方においてＹ軸方向に往復移動可能となっている。そして、インクジェットヘッド２がプラテンに載置された記録メディアの鉛直方向上方をＹ軸方向に往復移動する際にインクジェットヘッド２からインク液滴を吐出するとともに、適宜記録メディアをＸ軸方向に搬送することで、記録メディアに所定の画像を印刷することができる。そして、インクジェットヘッド２のＹ軸方向における一方端部が、インクジェットヘッド２の洗浄位置となる。

図２は、インクジェットヘッドを示す図であり、図２（ａ）は底面図を示しており、図２（ｂ）は（ａ）のＩＩｂ−ＩＩｂ線断面図を示している。図２に示すように、インクジェットヘッド２には、鉛直方向下方に向けられたノズル面２ａに、インク液滴を吐出する多数の吐出ノズル２ｂが形成されている。ノズル面２ａは、Ｘ軸方向に延びる平面状に形成されており、多数の吐出ノズル２ｂは、Ｘ軸方向に沿って１列又は複数列に配列されている。なお、図２では、多数の吐出ノズル２ｂが１列に配列されている。

また、インクジェットヘッド２には、鉛直方向下方からノズル面２ａを支持するノズルプレート２ｃが設けられている。ノズルプレート２ｃは、所定の肉厚に形成されて、多数の吐出ノズル２ｂを露出させる矩形の開口が形成されている。このため、多数の吐出ノズル２ｂが形成されたノズル面２ａは、ノズルプレート２ｃの鉛直方向下面から鉛直方向上方に向けて凹状に窪んだ位置に配置されている。なお、ノズル面２ａとノズルプレート２ｃの鉛直方向下面との離間距離（ギャップ）は、例えば、０．２〜０．３ｍｍとなっている。

ヘッド洗浄装置３は、図１に示すように、洗浄ノズルヘッド４と、洗浄液タンク５と、吸引ポンプ６と、三方弁７と、バッファ容器８とを備えている。そして、洗浄ノズルヘッド４と三方弁７とがチューブＲ１で連通されており、洗浄液タンク５と三方弁７とがチューブＲ２で連通されており、吸引ポンプ６と三方弁７とがバッファ容器８を介してチューブＲ３（チューブＲ３ａ及びチューブＲ３ｂ）で連通されている。

洗浄ノズルヘッド４は、インクジェットヘッド２に当接されてインクジェットヘッド２を洗浄する部材である。この洗浄ノズルヘッド４は、インクジェットヘッド２の洗浄位置の下方に配置されており、鉛直方向において上下方向に移動可能に保持されるとともに、Ｘ軸方向に移動可能に保持されている。

図３は、洗浄ノズルヘッドの構成を示す正面図である。図３に示すように、洗浄ノズルヘッド４は、ブロック状に形成されており、鉛直方向上面に形成された洗浄面４ａを通って洗浄ノズルヘッド４を貫通する洗浄ノズル４ｂが形成されている。なお、洗浄面４ａは、洗浄ノズルヘッド４が上方に移動することでインクジェットヘッド２のノズルプレート２ｃに押し当てられる面となる。なお、洗浄ノズルヘッド４は、インクジェットヘッド２を傷つけないように、インクジェットヘッド２よりも硬度の低い素材で構成されており、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）などの樹脂で構成することが好ましい。

洗浄液タンク５は、インクジェットヘッド２を洗浄する洗浄液を貯留する貯留容器である。すなわち、洗浄液タンク５は、三方弁７によりチューブＲ１とチューブＲ２とが連通した場合に、貯留している洗浄液を洗浄ノズル４ｂに供給するものである。この洗浄液は、インクの凝集物を溶解するなどして、ノズル面２ａに付着した汚れや吐出ノズル２ｂに詰まった凝集物などを除去する液体である。このため、洗浄液は、インクやインクを構成する溶剤を主成分とすることが好ましい。

この洗浄液タンク５は、洗浄ノズルヘッド４の洗浄面４ａよりも鉛直方向上方に配置されている。このため、洗浄ノズル４ｂと洗浄液タンク５とが連通されると、洗浄液タンク５に貯留されている洗浄液の液面と洗浄ノズルヘッド４の洗浄面４ａとの高低差により、洗浄液タンク５に貯留されている洗浄液が洗浄ノズル４ｂに送り出されて洗浄面４ａから溢れ出す。なお、洗浄液タンク５と洗浄面４ａとの高低差は、洗浄ノズル４ｂから洗浄液を流出させることができれば良く、洗浄液が洗浄面４ａから僅かに滲み出す程度であっても良い。

吸引ポンプ６は、気体や液体を送り出して負圧を発生し、チューブＲ３に吸引ポンプ６側への吸引力を発生させる吸引装置である。このため、吸引ポンプ６は、三方弁７によりチューブＲ１とチューブＲ３とが連通した場合に、洗浄ノズル４ｂに吸引力を発生させてインクジェットヘッド２からインクなどの汚れを吸引するものである。

バッファ容器８は、吸引ポンプ６と三方弁７との間に配置されて、吸引ポンプ６から発生される吸引力の変動を緩和するバッファ装置である。通常、吸引ポンプ６で吸引力を発生すると、一定間隔で吸引力が変動する脈動が生じる。そこで、この脈動を緩和して、三方弁７側に略一定の吸引力を伝達するために、吸引ポンプ６と三方弁７との間にバッファ容器８を配置する。

このバッファ容器８は、密閉された所定容量の容器に形成されており、吸引ポンプ６側に配置されるチューブＲ３ａと三方弁７側に配置されるチューブＲ３ｂとがバッファ容器８内に挿入されている。そして、チューブＲ３ａの開口がバッファ容器８の上部に配置されており、チューブＲ３ｂの開口がバッファ容器８の下部に配置されている。このため、吸引ポンプ６により発生された吸引力は、その脈動がバッファ容器８の上部空間の空気層で緩和されてチューブＲ３ｂに伝達され、チューブＲ３ｂからバッファ容器８に吸引されて滴下した洗浄液やインクなどの液体は、バッファ容器８の下部からチューブＲ３ａに吸引される。

三方弁７は、洗浄液タンク５及び吸引ポンプ６の何れか一方を洗浄ノズルヘッド４の洗浄ノズル４ｂに連通するための切替手段である。三方弁７は、電磁切替弁で構成されており、１つの固定ポートと、２つの切替ポートとを備えている。固定ポートには、洗浄ノズルヘッド４に連結されたチューブＲ１が連結され、一方の切替ポートには、洗浄液タンク５に連結されたチューブＲ２が連結され、他方の切替ポートには、吸引ポンプ６に連結されたチューブＲ３が連結されている。そして、三方弁７は、２つの切替ポートが択一的に選択され、洗浄ノズル４ｂと洗浄液タンク５とが連通される第一状態と、洗浄ノズル４ｂと吸引ポンプ６とが連通される第二状態とを切り替えることが可能となっている。なお、三方弁７は、これら第一状態及び第二状態の他に、洗浄ノズル４ｂが洗浄液タンク５及び吸引ポンプ６の何れにも連通されない第三状態に切り替えることが可能となっていても良い。

次に、図４及び図５を参照して、インクジェットプリンタ１のヘッド洗浄動作について説明する。図４は、ヘッド洗浄装置による洗浄動作を示す図であり、図５は、インクジェットヘッドに対する洗浄ノズルヘッドの動作を示す図である。なお、以下に説明するインクジェットプリンタ１のヘッド洗浄動作は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含むコンピュータを主体として構成される制御部（不図示）の制御により行われるものである。

初期状態では、洗浄ノズルヘッド４を鉛直方向下方に移動させておき、更に、洗浄ノズルヘッド４の洗浄ノズル４ｂから無用に洗浄液が漏れ出さないように、洗浄液タンク５と洗浄ノズル４ｂとの連通を遮断しておく。この洗浄液タンク５と洗浄ノズル４ｂとの連通の遮断は、三方弁７を第二状態に切り替え、洗浄ノズル４ｂと吸引ポンプ６とが連通される状態とすることにより行っても良く、三方弁７を第三状態に切り替え、洗浄ノズル４ｂが洗浄液タンク５及び吸引ポンプ６の何れにも連通されない状態とすることにより行っても良く、チューブＲ２を開閉する電磁弁（不図示）によりチューブＲ２を閉鎖することにより行っても良い。

ヘッド洗浄動作では、まず、インクジェットヘッド２を洗浄位置に移動させる。そして、図４（ａ）に示すように、洗浄ノズルヘッド４を鉛直方向上方に移動させ、図４（ｂ）に示すように、洗浄面４ａをノズルプレート２ｃに押し当てる。すると、ノズル面２ａ、吐出ノズル２ｂ、ノズルプレート２ｃ及び洗浄面４ａとにより空間Ａが形成される。なお、このときは、ノズル面２ａにインクなどの汚れが付着するとともに、吐出ノズル２ｂに凝集物が詰まっている。

このようにして洗浄面４ａがノズルプレート２ｃに押し当てられると、三方弁７を第一状態に切り替えて、洗浄ノズル４ｂと洗浄液タンク５とを連通させる。すると、洗浄面４ａと洗浄液タンク５に貯留された洗浄液の液面との高低差により、洗浄液タンク５に貯留された洗浄液が、チューブＲ２、三方弁７及びチューブＲ１を通って洗浄ノズル４ｂに送り出される。そして、図４（ｃ）に示すように、洗浄ノズル４ｂに送り出された洗浄液が洗浄面４ａから空間Ａに溢れ出し、ノズル面２ａ及び吐出ノズル２ｂが洗浄液に浸される。これにより、ノズル面２ａや吐出ノズル２ｂに付着した汚れが溶解され、ノズル面２ａや吐出ノズル２ｂから除去しやすい状態となる。なお、一部の汚れは、この段階でノズル面２ａや吐出ノズル２ｂから除去される。

そして、図５に示すように、この状態で洗浄ノズルヘッド４をＸ軸方向に往復移動させる。これにより、洗浄面４ａがノズルプレート２ｃをワイプしながら、ノズル面２ａ及び吐出ノズル２ｂの洗浄が行われ、インクジェットヘッド２の全てのノズル面２ａ及び吐出ノズル２ｂに付着した汚れが溶解される。

洗浄ノズルヘッド４の往復移動が終了すると、次に、三方弁７を第二状態に切り替えて、洗浄ノズル４ｂと吸引ポンプ６とを連通させ、吸引ポンプ６の駆動を開始する。すると、吸引ポンプ６により発生された吸引力が、チューブＲ３ａ、バッファ容器８、チューブＲ３ｂ、三方弁７及びチューブＲ１を通って洗浄ノズル４ｂに伝達される。そして、図４（ｄ）に示すように、空間Ａに溜まってノズル面２ａに付着した汚れや吐出ノズル２ｂ内に詰まった凝集物などが、洗浄液やインクと一緒に洗浄ノズル４ｂに吸引除去される。

そして、図５に示すように、この状態で洗浄ノズルヘッド４をＸ軸方向に往復移動させる。これにより、洗浄面４ａがノズルプレート２ｃをワイプしながら、ノズル面２ａ及び吐出ノズル２ｂの洗浄が行われ、インクジェットヘッド２のノズル面２ａ全面に付着した汚れや全ての吐出ノズル２ｂに詰まった凝集物が、洗浄液やインクと一緒に洗浄ノズル４ｂに吸引除去される。

このように、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１によれば、三方弁７により吸引ポンプ６と洗浄ノズル４ｂとを連通することで、吸引ポンプ６で発生する吸引力により、吐出ノズル２ｂに詰まった凝集物やノズル面２ａに付着した汚れなどを吸引することができ、三方弁７により洗浄液タンク５と洗浄ノズル４ｂとを連通することで、洗浄液タンク５から送り出される洗浄液でインクジェットヘッド２のノズル面２ａを濡らすことができる。このように、一つの洗浄ノズル４ｂで、インクジェットヘッド２を洗浄液で濡らすとともに、インクジェットヘッド２を吸引することができるため、簡易な構成で吐出ノズル２ｂに詰まった凝集物を除去するとともにノズル面２ａに付着した汚れを除去することができる。

また、洗浄液タンク５を洗浄ノズルヘッド４よりも鉛直方向上方に配置することで、洗浄液を送り出す装置を別途設けることなく、洗浄液タンク５に貯留されている洗浄液を洗浄ノズル４ｂに送り出すことができる。

そして、インクジェットヘッド２を吸引する前に、ノズル面２ａを洗浄液で濡らすことで、ノズル面２ａに付着した汚れを除去しやすくすることができるため、洗浄効果を向上し、ミストによるノズル面２ａの汚れや固着しかけた汚れも適切に除去することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態において、洗浄ノズルヘッド４への洗浄液の供給は、洗浄液タンク５を洗浄ノズルヘッド４の洗浄面よりも鉛直方向上方に配置することにより行ったが、洗浄液タンク５やチューブＲ２などに送液ポンプを取り付けることで強制供給により行うものとしても良い。

また、上記実施形態において、インクジェットプリンタは、記録メディアをＸ軸方向に搬送することで、インクジェットヘッドと記録メディアとを相対的にＸ軸方向に移動させるものとして説明したが、フラットベッド型のように、インクジェットヘッドをＸ軸方向に搬送することで、インクジェットヘッドと記録メディアとを相対的にＸ軸方向に移動させるものとしても良い。

また、上記実施形態において、吸引ポンプと三方弁との間に吸引ポンプの脈動を緩和するバッファ容器を設けたが、この脈動が問題とならなければ、特にバッファ容器を設けなくても良い。

また、上記実施形態において、洗浄ノズルヘッドはブロック状であるものとして説明したが、特に形状等に限定されるものではなく、例えば、キャップ状や椀状などとしても良い。

１…インクジェットプリンタ、２…インクジェットヘッド、２ａ…ノズル面、２ｂ…吐出ノズル、２ｃ…ノズルプレート、３…ヘッド洗浄装置、４…洗浄ノズルヘッド（洗浄部材）、４ａ…洗浄面、４ｂ…洗浄ノズル、５…洗浄液タンク（洗浄液貯留容器）、６…吸引ポンプ（吸引手段）、７…三方弁（切替手段）、８…バッファ容器、Ａ…空間、Ｒ１…チューブ、Ｒ２…チューブ、Ｒ３…チューブ、Ｒ３ａ…チューブ、Ｒ３ｂ…チューブ。

Claims (3)

1. 複数の吐出ノズルが形成されたノズル面を備えるインクジェットヘッドを洗浄するヘッド洗浄装置であって、
   吸引力を発生する吸引手段と、
   洗浄液を貯留する洗浄液貯留容器と、
   洗浄ノズルが形成されて前記インクジェットヘッドに当接される洗浄部材と、
   前記吸引手段及び前記洗浄液貯留容器の何れか一方を前記洗浄部材の洗浄ノズルに連通する切替手段と、を有し、
   前記洗浄部材を上記インクジェットヘッドに押し当てたとき、前記洗浄部材と上記インクジェットヘッドとの間に空間が形成されるようになっており、前記空間によって前記洗浄部材と前記吐出ノズルとは前記空間に洗浄液が保持される程度に離間しており、前記空間は前記洗浄部材が上記複数の吐出ノズルをワイプする方向で外部に連通しており、
   前記洗浄部材は上記複数の吐出ノズルの列の一部を覆い、移動することで、前記洗浄部材から空間に送り出されて、当該空間に保持された洗浄液によって上記複数の吐出ノズルを前記ワイプすることで洗浄するものであり、
   前記洗浄液貯留容器は、前記洗浄部材よりも鉛直方向において上方に配置されていることを特徴とするヘッド洗浄装置。
2. 請求項１に記載されたヘッド洗浄装置を用いたヘッド洗浄方法であって、
   前記切替手段により前記洗浄液貯留容器と前記洗浄ノズルとを連通して、前記洗浄液貯留容器に貯留された洗浄液を前記洗浄ノズルに送り出し、
   その後、前記切替手段により前記吸引手段と前記洗浄ノズルとを連通して、前記吸引手段により発生する吸引力により前記洗浄ノズルから前記インクジェットヘッドを吸引することを特徴とするヘッド洗浄方法。
3. 請求項１に記載されたヘッド洗浄装置を備えるインクジェットプリンタ。

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