JP2004338244A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インクジェット記録装置において、ノズル面を保護し、インクの吐出安定性の低下を防止する。
【解決手段】ノズル面９の吐出孔３からインクをインク滴として吐出させるインクジェットヘッド２を備えるインクジェット記録装置１のノズル面９に保護部材１０を設けることで、記録媒体との接触又は衝突による破損等からノズル面９を保護することができる。さらに、この保護部材１０に吐出孔３より大きい貫通孔１１を設け、吐出孔３から押し出したインクを貫通孔１１に溜めるようにインクに圧力を加え、そのインクを吸引部７で吸引するようにしたことで、異物が吐出孔３近傍のノズル面９に付着していても、異物は貫通孔１１に溜められたインク中に浮遊してインクと共にノズル面９から完全に除去されるので、インクの吐出安定性の低下を防止することができる。
【選択図】 図２

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に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録装置は、吐出孔が設けられたノズル面を有してインクを吐出孔からインク滴として吐出させるインクジェットヘッドを備えており、このインクジェットヘッドによって記録媒体に画像を記録する装置である。
【０００３】
このようなインクジェット記録装置では、記録動作時にインクジェットヘッドが記録媒体に近接するため、インク滴が記録媒体と衝突することで発生するインク飛散がインクジェットヘッドのノズル面を汚染することがある。特に、オンデマンド型のインクジェット記録装置では、ノズル滴の吐出エネルギーが小さく、さらに、インクジェットヘッドが記録媒体に対して数ｍｍ程度の間隔で設けられているため、インク飛散によってインクがノズル面に付着しやすく、ノズル面が汚染されてしまう。また、記録媒体上に存在する埃や塵等の異物がノズル面やその周辺部に付着してしまうことがある。これらの問題を解決するため、可撓性を有する平板状のワイプブレードでノズル面をワイピング（拭き払い）し、ノズル面に残留したインクの除去を行うクリーニング技術が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
一方、シワや浮きが発生した状態の記録媒体がノズル面に接触あるいは衝突することによってノズル面やその周辺部が破損してしまうことがある。そこで、吐出孔が形成されているヘッド基板を囲うマスク板（保護部材）の表面よりヘッド基板のノズル面を５μｍ〜５００μｍ窪ませる方法が提案されている（特許文献２参照）。さらに、ノズル面から一定の間隔を保って支持されたノズル保護プレート（保護部材）を設け、このノズル保護プレートに沿ってインクを排出させる方法も提案されている（特許文献３参照）。これらの技術によって、記録媒体との接触又は衝突等からノズル面及びその周辺部を保護することができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−７１９０４号公報
【特許文献２】
特開平５−３３００４１号公報
【特許文献３】
特開２００１−１８３９０公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献２の技術では、インクが飛翔する際に発生するインクミストが窪みに溜まりやすい。また、埃や塵等の異物が窪みに入り込んでしまい、さらに、窪みのためにワイピングによるクリーニングが難しい。このようにインクや異物が窪みに溜まり、塊として大きく成長すると、その塊はノズル詰まりや飛行曲がりを発生させる要因になってしまう。したがって、窪みに溜まったインクや異物はインクの吐出安定性を低下させる要因になってしまい問題である。
【０００７】
一方、特許文献３の技術では、ある程度の量のインクが溜まらないと、インクはノズル保護プレートを流れず、表面張力によりその場に留まり、乾燥して固着してしまう。また、異物はインクよりさらに流れにくいためその場に留まり、ノズル詰まりや飛行曲がりを発生させる要因になってしまう。したがって、固着したインクや異物はインクの吐出安定性を低下させる要因になってしまい問題である。
【０００８】
本発明の目的は、ノズル面を保護し、インクの吐出安定性の低下を防止することができるインクジェット記録装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のインクジェット記録装置では、ノズル面に設けられた吐出孔からインクをインク滴として吐出させるインクジェットヘッドのノズル面にそのノズル面を覆って保護する保護部材を設け、そして、吐出孔に対向する位置に位置付けて保護部材に吐出孔より大きい貫通孔を設け、吐出孔から押し出したインクを貫通孔に溜めるようにインクに圧力を加え、貫通孔に溜められたインクを吸引するようにした。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の第一の実施の形態について図１ないし図６を参照して説明する。図１は本実施の形態のインクジェット記録装置１を概略的に示す正面図、図２はインクジェット記録装置１が備えるインクジェットヘッド２付近を概略的に示す外観斜視図、図３はインクジェットヘッド２を概略的に示す平面図、図４はそのＡ−Ａ線断面図である。
【００１１】
インクジェット記録装置１は、記録媒体に対してインクを吐出孔３からインク滴として吐出させるインクジェットヘッド２、インクジェットヘッド２にインク供給経路４を介して接続されてインクを収容するインクタンク５、インクジェットヘッド２の吐出孔３からインクを押し出すようにインクに圧力を加える加圧部６、そして、加圧部６により吐出孔３から押し出されたインクを吸引する吸引部７等を備えている。また、インクジェット記録装置１は、記録媒体である用紙等を順次送り出して副走査方向に搬送する記録媒体搬送部（図示せず）、そして、インクジェットヘッド２を搭載して主走査方向に往復移動するキャリッジ（図示せず）も備えている。
【００１２】
インクジェットヘッド２は、略一直線上に並べて形成された複数のノズル８を備えている。これにより、インクジェットヘッド２のノズル面９には、複数のノズル８の吐出孔３が略一直線上に形成されている。すなわち、インクジェットヘッド２は、ノズル面９の吐出孔３からインクをインク滴として吐出させるように構成されている。なお、インクジェットヘッド２としては、例えば、圧電素子（例えばピエゾ素子）を利用する圧電方式のインクジェットヘッド２や発熱体を利用するサーマルインクジェット方式のインクジェットヘッド２等が用いられる。
【００１３】
ノズル面９には、ノズル面９を覆って保護する保護部材１０が設けられている。保護部材１０としては、保護シート等が用いられているが、これに限るものではなく、例えばプレート状の保護部材やノズル面上に塗布された保護膜が用いられても良い。保護部材１０には、吐出孔３より大きい貫通孔１１が吐出孔３に対向する位置に位置付けられて複数個設けられている。貫通孔１１は円状に形成されているが、これに限るものではなく、例えば楕円状に形成されていても良い。
【００１４】
加圧部６は、ノズル８に存在するインクを吐出方向に押し出すための加圧力を発生させる加圧ポンプ１２、そして、加圧ポンプ１２とインクタンク５とを連通する加圧経路１３から構成されている。この加圧部６は、加圧ポンプ１２によって、インクジェットヘッド２の吐出孔３からインクを吐出方向に押し出し、押し出したインクを貫通孔１１に溜めるようにインクに圧力を加える。
【００１５】
吸引部７は、ノズル面９に対向する位置に位置付けられて複数のノズル８すなわち吐出孔３が並ぶ方向に移動自在に設けられた吸引ヘッド１４、吸引ヘッド１４を複数の吐出孔３が並ぶ方向に移動させる移動駆動部１５、貫通孔１１に溜められたインク及び保護部材１０上に残留したインクを吸引するための吸引力を発生させる吸引ポンプ１６、吸引ヘッド１４と吸引ポンプ１６とを連通する吸引経路１７、そして、吸引ポンプ１６に接続されて廃インクを収容する廃インクタンク１８から構成されている。また、移動駆動部１５は、吸引ヘッド１４を複数の吐出孔３（ノズル８）が並ぶ方向に案内して移動させるガイドスクリュウ１９、そして、ガイドスクリュウ１９を回転駆動させる駆動モータ２０から構成されている。吸引部７は、移動駆動部１５により吸引ヘッド１４を吐出孔３が並ぶ方向に移動させながら、吸引ポンプ１６による吸引力によって、貫通孔１１に溜められたインクや保護部材１０上に残留したインク等をノズル面９に対向する位置から吸引する。吸引されたインク（廃インク）は、吸引経路１７を通り、廃インクタンク１８に流れ込む。
【００１６】
ここで、インクとしては、例えば水性インク、油性インク、溶剤インク及びＵＶインク（紫外線硬化型インク）等の様々なインクが用いられる。ＵＶインクは、例えば、顔料、モノマー、オリゴマー、光重合開始剤、分散剤やその他の添加剤（例えば表面張力調整剤）等から構成されている。
【００１７】
また、本実施の形態では、吐出孔３から吐出方向に押し出されたインクを貫通孔１１に溜めるために、インク粘度、保護部材１０の表面の濡れ性、保護部材１０の厚さ、そして、貫通孔１１の大きさや形状等を考慮して、加圧部６による加圧力が調整されている。また、必要に応じて、使用するインク（インク粘度の調整のため）、保護部材１０の材料（保護部材１０の表面の濡れ性の調整のため）、保護部材１０の厚さ、そして、貫通孔１１の大きさや形状等も調整される。
【００１８】
図５はインクジェット記録装置１が備える各部の電気的接続を概略的に示すブロック図である。インクジェット記録装置１は、コントローラ３０を内蔵し、コントローラ３０は、各部を集中的に制御するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）３１、ＣＰＵ３１が実行する各種プログラム等を格納するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）３２、ＣＰＵ３１のワークエリアとして機能するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）３３、タイマ３４等をバスライン３５で接続することによって構成されている。
【００１９】
ＣＰＵ３１には、インクジェットヘッド制御部３６を介してインクジェットヘッド２が接続されており、駆動モータ制御部３７を介して駆動モータ２０が接続されており、ポンプ制御部３８を介して加圧ポンプ１２及び吸引ポンプ１６が接続されている。また、ＣＰＵ３１には、通信インターフェース（図示せず）を介して例えばパーソナルコンピュータ等の外部装置（図示せず）が接続されており、さらに、駆動制御部（図示せず）を介して記録媒体搬送部（図示せず）及びキャリッジ（図示せず）が接続されている。
【００２０】
このようなインクジェット記録装置１は、通信インターフェースを介して外部装置から受信した画像データに基づいて、記録媒体搬送部によって副走査方向に記録媒体を搬送しながら、インクジェットヘッド２が搭載されたキャリッジをホームポジション（待機位置）から主走査方向に移動させ、インクジェットヘッド２を駆動制御することによって画像を記録媒体に記録（形成）する。
【００２１】
次に、インクジェット記録装置１が加圧部６と吸引部７とによってインクジェットヘッド２のノズル面９をクリーニングするクリーニング動作について図６を参照して説明する。なお、クリーニング動作は、例えばインクジェットヘッド２がホームポジションに位置するときに実行される。
【００２２】
図６はインクジェットヘッド２のノズル面９付近を拡大して概略的に示し、（ａ）はクリーニング前のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は加圧部６による加圧中のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）はクリーニング後のＡ−Ａ線断面図である。
【００２３】
図６（ａ）に示すように、例えばインク滴や埃等の異物Ｆが吐出孔３近傍のノズル面９に付着している。このような状態で、インクジェット記録装置１は、インクジェットヘッド２をホームポジションに移動させ、インクジェットヘッド２の非記録動作時に加圧部６を駆動制御する。すなわち、インクジェット記録装置１は、加圧ポンプ１２を駆動制御して、吐出孔３からインクを吐出方向に押し出し、押し出したインクを貫通孔１１に溜める。このとき、図６（ｂ）に示すように、インクは表面張力により貫通孔１１に留まっており、異物Ｆはインク中で浮遊している。このような状態で、インクジェット記録装置１は、次に、吸引部７を駆動制御する。すなわち、インクジェット記録装置１は、吸引ポンプ１６を駆動制御しながら、駆動モータ２０を駆動制御してガイドスクリュウ１９を回転させ、吸引部７の吸引ヘッド１４を移動させる。これにより、図６（ｃ）に示すように、貫通孔１１に溜められたインクは、吸引部７によって吸引されて除去される。このとき、異物Ｆもインクと共に吸引されて除去される。
【００２４】
このように本実施の形態では、異物Ｆが吐出孔３近傍のノズル面９に付着していても、加圧部６でインクを貫通孔１１に溜めてから吸引部７で吸引することによって、異物Ｆは貫通孔１１に溜められたインク中に浮遊してインクと共にノズル面９から完全に除去されるので、インクの吐出安定性の低下を防止することができる。その結果として、印字不良の発生を防止することができる。さらに、ノズル面９に保護部材１０を設けることによって、記録媒体の接触又は衝突による破損等からノズル面９を保護することできる。
【００２５】
本発明の第二の実施の形態について図７ないし図９を参照して説明する。図７は本実施の形態のインクジェットヘッドを概略的に示す平面図、図８はインクジェットヘッドのＢ−Ｂ線断面図である。第一の実施の形態と同一部分は同一符号で示し説明も省略する。
【００２６】
本実施の形態の基本的構成は第一の実施の形態と同じである。ここでは、本実施の形態と第一の実施の形態との相違点について説明する。インクジェットヘッド２のノズル面９には、長手方向に伸びる平行な３本の直線上に複数の吐出孔３が形成されている。また、ノズル面９には、ノズル面９を覆って保護する保護部材１０が設けられている。保護部材１０としては、保護シート等が用いられているが、これに限るものではなく、例えばプレート状の保護部材１０やノズル面上に塗布された保護膜が用いられても良い。
【００２７】
保護部材１０には、貫通孔１１が２つ以上の吐出孔３に対応付けられ、複数個設けられている。ここでは、１つの貫通孔１１は３つの吐出孔３に対応付けられている。すなわち、１つの貫通孔１１は３つの吐出孔３を含む大きさに形成されており、３つの吐出孔３は１つの貫通孔１１内に存在することになる。貫通孔１１は略楕円状に形成されているが、これに限るものではなく、例えば長方形状に形成されていても良い。また、ここでは、１つの貫通孔１１は３つの吐出孔３に対応付けられて設けられているが、これに限るものではなく、例えば１つの貫通孔１１は２つの吐出孔３に対応付けられて設けられても良い。この場合、１つの貫通孔１１は２つの吐出孔３を含む大きさに形成される。
【００２８】
次に、インクジェット記録装置１が加圧部６と吸引部７とによってインクジェットヘッド２のノズル面９をクリーニングするクリーニング動作について図９を参照して説明する。なお、クリーニング動作は、例えばインクジェットヘッド２がホームポジションに位置するときに実行される。
【００２９】
図９はインクジェットヘッド２のノズル面９付近を拡大して概略的に示し、（ａ）はクリーニング前のＢ−Ｂ線断面図、（ｂ）は加圧部６による加圧中のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）はクリーニング後のＢ−Ｂ線断面図である。
【００３０】
図９（ａ）に示すように、例えばインク滴や埃等の異物Ｆが吐出孔３近傍のノズル面９に付着している。このような状態で、インクジェット記録装置１は、インクジェットヘッド２をホームポジションに移動させ、インクジェットヘッド２の非記録動作時に加圧部６を駆動制御する。すなわち、インクジェット記録装置１は、加圧ポンプ１２を駆動制御して、吐出孔３からインクを吐出方向に押し出し、押し出したインクを貫通孔１１に溜める。このとき、図９（ｂ）に示すように、インクは表面張力により貫通孔１１に留まっており、異物Ｆはインク中で浮遊している。このような状態で、インクジェット記録装置１は、次に、吸引部７を駆動制御する。すなわち、インクジェット記録装置１は、吸引ポンプ１６を駆動制御しながら、駆動モータ２０を駆動制御してガイドスクリュウ１９を回転させ、吸引部７の吸引ヘッド１４を移動させる。これにより、図９（ｃ）に示すように、貫通孔１１に溜められたインクは、吸引部７によって吸引されて除去される。このとき、異物Ｆもインクと共に吸引されて除去される。
【００３１】
このように本実施の形態では、異物Ｆが吐出孔３近傍のノズル面９に付着していても、加圧部６でインクを貫通孔１１に溜めてから吸引部７で吸引することによって、異物Ｆは貫通孔１１に溜められたインク中に浮遊してインクと共にノズル面９から完全に除去されるので、インクの吐出安定性の低下を防止することができる。その結果として、印字不良の発生を防止することができる。さらに、ノズル面９に保護部材１０を設けることによって、記録媒体の接触又は衝突による破損等からノズル面９を保護することできる。
【００３２】
また、本実施の形態では、吐出孔３は複数個設けられており、貫通孔１１は２つ以上の吐出孔３に対応付けられて複数個設けられていることから、１つの吐出孔３に対応させて１つの貫通孔１１を形成する場合に比べ、貫通孔１１を保護部材１０に簡単に形成することができ、保護部材１０の加工が容易になる。
【００３３】
なお、各実施の形態では、吐出孔３は複数個設けられており、吸引部７は、複数の吐出孔３の一部を覆う吸引ヘッド１４と、インクジェットヘッド２と吸引ヘッド１４とを相対的に複数の吐出孔３全体に渡って移動させる移動駆動部１５とを備えることから、吐出孔３を部分的に吸引することができ、さらに、大型の吸引ポンプを必要としないので、装置の小型化を実現することができる。
【００３４】
また、各実施の形態においては、吸引部７は吸引ヘッド１４が複数の吐出孔３が並ぶ方向に移動するように構成されているが、これに限るものではなく、例えば吸引部７は吸引ヘッド１４が複数の吐出孔３全体に渡って移動するように構成されていれば良い。
【００３５】
また、各実施の形態においては、吸引ヘッド１４がインクジェットヘッド２に対して移動駆動部１５によって移動しているが、これに限るものではなく、吸引ヘッド１４とインクジェットヘッド２とが相対的に移動すれば良く、例えばインクジェットヘッド２が吸引ヘッド１４に対して移動するように構成されても良い。
【００３６】
また、各実施の形態においては、吸引ヘッド１４はインクジェットヘッド２における複数の吐出孔３の一部を覆うように構成されているが、これに限るものではなく、例えば吸引ヘッド１４は全ての吐出孔３を覆うように構成されても良い。この場合には、移動駆動部１５を設ける必要が無くなり、省スペース化及び低コスト化を実現することができる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、ノズル面に保護部材を設けることによって、記録媒体の接触又は衝突による破損等からノズル面を保護することができ、異物が吐出孔近傍のノズル面に付着していても、加圧部でインクを貫通孔に溜めてから吸引部で吸引することによって、異物は貫通孔に溜められたインク中に浮遊してインクと共にノズル面から完全に除去されるので、インクの吐出安定性の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態のインクジェット記録装置を概略的に示す正面図である。
【図２】インクジェット記録装置が備えるインクジェットヘッド付近を概略的に示す外観斜視図である。
【図３】インクジェットヘッドを概略的に示す平面図である。
【図４】インクジェットヘッドのＡ−Ａ線断面図である。
【図５】インクジェット記録装置が備える各部の電気的接続を概略的に示すブロック図である。
【図６】インクジェットヘッドのノズル面付近を拡大して概略的に示し、（ａ）はクリーニング前のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は加圧部による加圧中のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）はクリーニング後のＡ−Ａ線断面図である。
【図７】本発明の第二の実施の形態のインクジェットヘッドを概略的に示す平面図である。
【図８】インクジェットヘッドのＢ−Ｂ線断面図である。
【図９】インクジェットヘッドのノズル面付近を拡大して概略的に示し、（ａ）はクリーニング前のＢ−Ｂ線断面図、（ｂ）は加圧部による加圧中のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）はクリーニング後のＢ−Ｂ線断面図である。
【符号の説明】
１ インクジェット記録装置
２ インクジェットヘッド
３ 吐出孔
６ 加圧部
７ 吸引部
９ ノズル面
１０ 保護部材
１１ 貫通孔
１４ 吸引ヘッド
１５ 移動駆動部

Claims (3)

1. 吐出孔が設けられたノズル面を有してインクを前記吐出孔からインク滴として吐出させるインクジェットヘッドと、
   前記ノズル面に設けられ、前記ノズル面を覆って保護する保護部材と、
   前記吐出孔に対向する位置に位置付けられて前記保護部材に設けられ、前記吐出孔より大きい貫通孔と、
   前記吐出孔からインクを吐出方向に押し出し、押し出したインクを前記貫通孔に溜めるようにインクに圧力を加える加圧部と、
   前記貫通孔に溜められたインクを前記ノズル面に対向する位置から吸引する吸引部と、
   を備えるインクジェット記録装置。
2. 前記吐出孔は複数個設けられており、
   前記貫通孔は２つ以上の前記吐出孔に対応付けられて複数個設けられている請求項１記載のインクジェット記録装置。
3. 前記吐出孔は複数個設けられており、
   前記吸引部は、
   複数の前記吐出孔の一部を覆う吸引ヘッドと、
   前記インクジェットヘッドと前記吸引ヘッドとを相対的に複数の前記吐出孔全体に渡って移動させる移動駆動部と、
   を備える請求項１記載のインクジェット記録装置。

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