JP2012116058A

JP2012116058A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2012116058A
Application number: JP2010266834A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Akaishi; 信之赤石
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2010-11-30
Filing date: 2010-11-30
Publication date: 2012-06-21

Abstract

【課題】同時に共通の吸引手段で複数のキャップを吸引するときに負圧均一性がばらつき、ヘッド間での液体の排出性がばらつく。
【解決手段】ヘッドモジュール５１には各色毎に列状に複数のヘッド１０１ａ〜１０１ｅが配置され、クリーニング手段６１には各ヘッド１０１ａ〜１０１ｅのノズル面をキャッピングする複数のキャップ６１ａ〜６１ｅを有し、各キャップ６１ａ〜６１ｅは共通の吸引ポンプ６３にチューブからなる流路６４ａ〜６４ｅを介してそれぞれ接続され、複数のキャップ６２ａ〜６２ｅから吸引ポンプ６３に至る流路（チューブ）６４ａ〜６４ｅの流体抵抗を同じにしている。
【選択図】図３

Description

本発明は画像形成装置に関し、特に液滴を吐出する記録ヘッドを備える画像形成装置に関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、例えばインク液滴を吐出する液体吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）からなる記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置としてインクジェット記録装置などが知られている。この液体吐出記録方式の画像形成装置は、記録ヘッドからインク滴を、搬送される用紙（紙に限定するものではなく、ＯＨＰなどを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味であり、被記録媒体あるいは記録媒体、記録紙、記録用紙などとも称される。）に対して吐出して、画像形成（記録、印字、印写、印刷も同義語で使用する。）を行なうものであり、記録ヘッドが主走査方向に移動しながら液滴を吐出して画像を形成するシリアル型画像形成装置と、記録ヘッドが移動しない状態で液滴を吐出して画像を形成するライン型ヘッドを用いるライン型画像形成装置がある。

なお、本願において、液体吐出記録方式の「画像形成装置」は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味し、また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与すること（単に液滴を媒体に着弾させること）をも意味する。また、「インク」とは、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体などと称されるものなど、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用い、例えば、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料、樹脂なども含まれる。また、「画像」とは平面的なものに限らず、立体的に形成されたものに付与された画像、また立体自体を三次元的に造形して形成された像も含まれる。

このような液体吐出方式の画像形成装置においては、ヘッドの吐出性能を維持、回復する装置が不可欠である。このヘッドの性能維持回復を行なうための維持回復装置は、一般に、インクの自然蒸発によるノズル付近のインクの増粘固着を防止するためにノズル面を高い密閉性を保って覆うための保湿用キャップ、ノズルから増粘したインクを吸引して排出するための吸引用キャップ、ノズル面に付着したインクを拭き取って除去するためのワイパブレード、画像形成に寄与しない液滴を吐出する空吐出を行なうための空吐出受けなどで構成される。

従来、複数のヘッドを配列した画像形成手段としての記録ヘッドを備える場合、各ヘッドのノズル面をそれぞれ封止する複数のキャップ部材と、複数のキャップ部材に連通する複数の個別流路と、複数の個別流路が１つの流路に集約された共通流路と、共通流路に並列に接続された複数の圧力室と、複数の圧力室にそれぞれ接続され、圧力室を負圧状態にする吸引手段と、複数の圧力室と共通流路との間及び前記複数の圧力室と吸引手段との間を開閉する開閉弁とを備えているものがある（特許文献１）。

また、記録媒体に液滴を吐出可能な複数の単位ヘッドに対向配置される複数のキャップ手段と、複数のキャップ部材のそれぞれと連通する複数の小室と、小室内を吸引する吸引手段と、小室内の気密状態を独立して制御する複数の弁機構と、を備えるものがある（特許文献２）。

特開２０１０−１０５２９７号公報特開２００５−０３５１１７号公報

上述したように複数のヘッドを配列した記録ヘッドを備え、各ヘッドのノズル面を封止する複数のキャップを共通の吸引手段で吸引する構成とした場合、各キャップから吸引手段までの流路の長さが異なり、キャップ内に生じるキャップ内負圧にバラつきが生じることになる。その結果、各ヘッド内からのインク排出に差が生じ、ヘッド内の異物あるいは気泡の排出性にヘッド間で差が出てくることとなる。

そこで、前記特許文献１、２に開示されているように、開閉弁などを設けて吸引するキャップを選択できるようにすることが行われるが、構成が複雑になるという課題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、同時に共通の吸引手段で複数のキャップを吸引するときの負圧の均一性を図り、ヘッド間での液体の排出性のバラツキを低減することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明に係る画像形成装置は、
液滴を吐出する複数のヘッドが配列された画像形成手段と、
前記各ヘッドのノズル面をキャッピングする複数のキャップが配列され、前記複数のキャップが並列に吸引手段に接続された維持回復手段と、を備え、
前記複数のキャップから前記吸引手段に至る各流路の流体抵抗が同じである
構成とした。

ここで、上記複数のキャップの個数をｎ個とし、ｎ個のキャップそれぞれから前記吸引手段に至る流路の長さをそれぞれＬ１、Ｌ２・・・Lｎとし、前記流路の半径をそれぞれＲ１、Ｒ２・・・Ｒｎとしたとき、
Ｌ１：Ｌ２：・・・：Lｎ＝（Ｒ１）^４：（Ｒ２）^４：・・・：（Ｒｎ）^４
の関係にある構成とした。

また、前記複数のキャップと前記吸引手段との間の各流路には開閉弁が設けられている構成とできる。

この場合、前記各流路の開閉弁の開閉動作と前記吸引ポンプによる吸引速度とを関連付けたテーブルを格納した手段を備えている構成とできる。

本発明に係る画像形成装置によれば、複数のキャップから吸引手段に至る各流路の流体抵抗が同じである構成としたので、同時に共通の吸引手段で複数のキャップを吸引するときの負圧の均一性を図り、ヘッド間での液体の排出性のバラツキを低減することができる。

本発明に係る画像形成装置の一例の全体構成を説明する平面説明図である。同装置の要部正面説明図である。本発明の第１実施形態に係る維持回復手段（クリーニング手段）の模式的説明図である。比較例の維持回復手段（クリーニング手段）の模式的説明図である。本発明の第２実施形態に係る維持回復手段（クリーニング手段）の模式的説明図である。同じく制御部の概要を説明するブロック説明図である。同実施形態の説明に供する説明図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず、本発明に係る画像形成装置の一例について図１及び図２を参照して説明する。なお、図１は同画像形成装置の全体構成を説明する平面説明図、図２は同装置の要部正面説明図である。

この画像形成装置はライン型画像形成装置であり、ロール状用紙（ロール紙）Ｐを給紙する給紙部２と、印刷されたロール紙Ｐが排紙される排紙部３と、ロール紙Ｐを給紙部２から排紙部３まで搬送する搬送ユニット４と、搬送ユニット４によって搬送されるロール紙Ｐに液滴を吐出し印字する画像形成手段である記録ヘッドを構成するヘッドモジュール５１を含む画像形成ユニット５と、印刷終了後又は所要のタイミングで画像形成ユニット５の各ヘッドの維持回復を行う維持回復機構であるヘッドクリーニング装置と、図示しないが画像形成ユニット５のヘッドモジュール５１にインクを供給するサブタンクで構成されるインクタンクユニットと、インクタンクユニットにインクを供給するメインタンクユニットなどを備えている。

給紙部２のロールＰは、給紙ローラ２１によって搬送ユニット４に給紙される。

搬送ユニット４は、搬送駆動ローラ４１と搬送従動ローラ４２との間に掛け回された無端状の搬送ベルト４３を備えている。この搬送ベルト４３は吸引又は静電吸着でロール紙Ｐを吸着して搬送する。なお、搬送駆動ローラ４１と搬送従動ローラ４２の上側にはロール紙Ｐを押さえる押さえコロ４４Ａ、４４Ｂがそれぞれ配置され、搬送ベルト４３の下流側にはロール紙Ｐを分離する分離爪部４５が配設されている。

搬送ユニット４の上方にはロール紙Ｐに印字する液滴を吐出する複数のヘッドモジュール５１で構成される画像形成ユニット５が矢示Ａ方向（及び逆方向）に移動可能に配置されている。この画像形成ユニット５は、維持回復動作時（クリーニング時）にはクリーニング装置６上方までヘッド移動ユニット５２で移動され、画像形成時には図１の位置に戻される。なお、ヘッド移動ユニット５３は駆動モータ５４にて往復移動される。

画像形成ユニット５は、液滴を吐出する複数のヘッド及びヘッドタンクを一体化した記録ヘッド部（以下「ヘッドユニット」という。）１０１を一列に配列したヘッドモジュール（記録ヘッドユニット）５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｄが、用紙搬送方向に沿って並べてベース部材５２に取付けられて配置されている。

ここでは、ヘッドモジュール５１Ａ、５１Ｂの２つのノズル列の一方でイエロー（Ｙ）の液滴を、他方でマゼンタ（Ｍ）の液滴を吐出し、また、ヘッドモジュール５１Ｃ、５１Ｄの２つのノズル列の一方でシアン（Ｃ）の液滴を、他方でブラック（Ｋ）の液滴を吐出する。つまり、この画像形成ユニット５は、同じ色の液滴を吐出する２つのヘッドモジュール５１が用紙搬送方向に並べて配置され、２つのヘッドモジュール５１で用紙幅相当の１列分のノズル列が構成されている構成としている。

排紙部３には、ロール紙Ｐの幅方向を規制する対のサイドフェンス３１と先端側を規制するエンドフェンス３２を備えている。

維持回復機構（ヘッドクリーニング装置）６は、図３も参照して、画像形成ユニット５の各ヘッドモジュール５１に対応して、４列分のクリーニング手段６１Ａ〜６１Ｄが配置され、１つのクリーニング手段６１は、ヘッドモジュール５１の各ヘッド１０１に対応して各ヘッド１０１のノズル面をキャッピング（封止）するキャップ６２及びノズル面を払拭する図示しないワイピング部材（ワイパ部材）などで構成されている。なお、各クリーニング手段６１は各列毎に独立して上下動させることができる構成としている。さらに、各クリーニング手段６１の下方には、キャップ部材６２でヘッドユニット１０１のノズル面をキャッピングした状態でノズルからインクを吸引するための吸引手段である吸引ポンプ６３が１つのクリーニング手段６１に対して１つの割合で配置されている。

次に、この画像形成装置における本発明の第１実施形態に係る維持回復手段（クリーニング手段）について図３を参照して説明する。なお、図３は同実施形態の維持回復手段（クリーニング手段）の模式的説明図である。
ヘッドモジュール５１には各色毎に列状に複数（ここでは５個とする。）のヘッド１０１ａ〜１０１ｅが配置され、クリーニング手段６１には各ヘッド１０１ａ〜１０１ｅのノズル面をキャッピングする複数のキャップ６１ａ〜６１ｅを有し、各キャップ６１ａ〜６１ｅは共通の吸引ポンプ６３にチューブからなる流路（排出経路）６４ａ〜６４ｅを介してそれぞれ接続されている。

なお、図示しないが、クリーニング手段６１には全体をノズル面に対して離接させる駆動手段を有し、キャップ６２ａ〜６２ｅをノズル面に押し付ける付勢手段が設けられている。

ここで、複数のキャップ６２ａ〜６２ｅから吸引ポンプ６３に至る流路（チューブ）６４ａ〜６４ｅの流体抵抗を同じにしている。例えば、各流路（チューブ）６４ａ〜６４ｅ路の半径を６４Ｒａ〜６４Ｒｅ、長さを６４ＬＬａ〜６４Ｌｅとしたとき、
各チューブの流体抵抗を同一にするため、６４Ｌａ：６４Ｌｂ：６４Ｌｃ：６４Ｌｄ：６４Ｌｅ＝６４Ｒａの４乗：６４Ｒｂの４乗：６４Ｒｃの４乗：６４Ｒｄの４乗：６４Ｒｅの４乗となるように流路を構成している。

具体的には、６４Ｌａ＝６４Ｌｅ＝３００ｍｍ、６４Ｌｂ＝６４Ｌｄ＝２００ｍｍ、６４Ｌｃ＝１００ｍｍとしている。また、６４Ｒｃ=２ｍｍとし、６４Ｒａ＝６４Ｒｅ＝２．６ｍｍ、６４Ｒｂ＝６４Ｒｄ＝２．４ｍｍと設定した。

このようにして、複数のキャップ６２ａ〜６２ｅから吸引ポンプ６３に至る流路（チューブ）６４ａ〜６４ｅの流体抵抗を同じにすることで、吸引ポンプ６３を駆動したときに各キャップ６３ａ〜６３ｅ内に生じる吸引負圧特性が均一になる。

このように、複数のキャップから吸引手段に至る各流路の流体抵抗が同じである構成としたので、同時に共通の吸引手段で複数のキャップを吸引するときの負圧の均一性を図り、ヘッド間での液体の排出性のバラツキを低減することができる。

すなわち、図４に示す比較例のように、各キャップ６２ａ〜６２ｅを個別流路１６４ａ〜１６４ｅと共通流路１６５、１６６を通じて、並列に吸引ポンプ６３に接続すると、吸引ポンプ６３と各キャップ６２ａ〜６２ｅ間では連通するチューブ（流路）の長さに差が生じるため、同時に吸引した場合、キャップ内で圧力差が発生することとなる。つまり、吸引ポンプ６３から最も近いキャップ６２ｃの方が、キャップ内の負圧は早く発生し始め、その負圧値も高くなり、最も遠いキャップ６３ａ、６３ｅとは異なるキャップ内圧力特性を示すこととなる。これにより、キャップの位置によりキャップ内に生じる吸引負圧特性が異なってしまい、ヘッド内のインク排出性能もバラつきが生じてしまう。

これに対し、上記実施形態では、複数のキャップ６２ａ〜６２ｅから吸引ポンプ６３に至る流路（チューブ）６４ａ〜６４ｅの流体抵抗が同じであることから、吸引ポンプ６３を駆動したときに各キャップ６３ａ〜６３ｅ内に生じる吸引負圧特性が同じになり、、ヘッド内のインク排出性能のバラつきが低減する。

次に、本発明の第２実施形態に係る維持回復手段（クリーニング手段）について図５を参照して説明する。なお、図５は同実施形態の維持回復手段（クリーニング手段）の模式的説明図である。
本実施形態では、複数のキャップ６２ａ〜６２ｅから吸引ポンプ６３に至る流路（チューブ）６４ａ〜６４ｅに、それぞれ、開閉弁６５ａ〜６５ｅを設けている。

次に、本実施形態の制御部の概要について図６を参照して説明する。
この制御部５００は、この画像形成装置全体の制御を司るマイクロコンピュータ、画像メモリ、通信インタフェースなどで構成した主制御部（システムコントローラ）５０１を備えている。維持回復制御は、マイクロコンピュータ内のＲＯＭに格納されプログラムをＣＰＵが実行することによって行われる。

主制御部５０１は、外部の情報処理装置（ホスト側）などから転送される画像データ及び各種コマンド情報に基づいて用紙に画像を形成するために、印刷制御部５０２に印刷用データを送出する。

印刷制御部５０２は、主制御部５０１からの受領する印刷データ信号に基づいて、画像形成ユニット５の各ヘッド１０１から液滴を吐出させるための圧力発生手段を駆動するためのデータを生成し、このデータの転送及び転送の確定などに必要な各種信号などをヘッドドライバ５０３に転送するとともに、駆動波形データ格納手段である記憶部、駆動波形のデータをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器及び電圧増幅器や電流増幅器等で構成される駆動波形生成部、ヘッドドライバ５０３に与える駆動波形を選択する選択手段を含み、１の駆動パルス（駆動信号）或いは複数の駆動パルス（駆動信号）で構成される駆動波形を生成してヘッドドライバ５０３に出力して、各ヘッド１０１を駆動制御する。

また、主制御部５０１は、モータドライバ５０４を介して、搬送ベルト４３を周回移動させる用紙送りモータ５０５を駆動制御する。

また、主制御部５０１は、ドライバ５０５を介して開閉弁６５を駆動（開閉）制御し、ドライバ５０７を介して吸引ポンプ６３を駆動制御する。

また、主制御部５０１には各種センサからなるセンサ群５０９からの検出信号が入力される。また、操作部５１０との間で各種情報の入出力及び表示情報のやり取りを行う。

ここで、開閉弁６５の各状態に対する吸引ポンプ６３の制御テーブルは主制御部５０１の内部ＲＯＭなどで構成したテーブル格納部５０１Ａに格納されている。吸引ポンプ６３の制御テーブルとしては、吸引ポンプ６３の吸引速度を保持している。

次に、本実施形態の作用について図７の説明図も参照して説明する。
本実施形態では、ヘッド１０１の数を５個とし、流路６４Ｌａ＝６４Ｌｅ＝３００ｍｍ、６４Ｌｂ＝６４Ｌｄ＝２００ｍｍ、６４Ｌｃ＝１００ｍｍとし、流路６４ａ〜６４ｅの各半径６４Ｒａ〜６４Ｒｅは、６４Ｒｃ＝２ｍｍとし、６４Ｒａ＝６４Ｒｅ＝２．６ｍｍ、６４Ｒｂ＝６４Ｒｄ＝２．４ｍｍと設定した。

ここで、各チューブ内体積（流路内体積）６４Ｖａ〜６４Ｖｅは、それぞれ、６４Ｖａ＝６４Ｖｅ＝約６０００ｍｍ^３、６４Ｖｂ＝６４Ｖｄ＝約３６００ｍｍ^３、６４Ｖｃ＝約１２００ｍｍ^３、となり、６４Ｖｃ＝1とすると、６４Vb＝６４Vd＝3、６４Va＝６４Ve＝5と比率を出すことができる。

また、キャップ６２ａ〜６２ｅのキャッピング時の内容積ＣａｐＶは、ＣａｐＶ＝６０００ｍｍ^３としている。

そして、各開閉弁６５ａ〜６５ｅの開閉状態、吸引するキャップ６２及び流路（チューブ）内の容積の総計を算出し、吸引速度を算出することとする。

図７（ａ）に示す最も吸引容積の少ない場合は、キャップ６３ｃのみ吸引であり、その時の総容積は、１＋５（チューブ分＋キャップ分）＝６、となる。本実施形態ではこの時の吸引速度を０．３ｍｌ／ｓｅｃとしている。

また、図７（ｂ）に示す最も吸引容積の多い場合は、全キャップ６２を同時に吸引するときであり、総容積は、１７＋２５（チューブ分＋キャップ分）＝４２となり、その時の吸引速度は２．１ｍｌ／ｓｅｃとなる。

吸引ポンプ６３としては、この範囲内での吸引特性が必要であるが、キャップ６２内の吸引時の負圧特性を均一にすることができる。

また、図７（ｃ）に示す他の例の場合は、キャップ６２ｂ、６３ｅを吸引するときであり、吸引速度は０．９ｍｌ／ｓｅｃとなる。

ヘッド数が増えた場合は、この吸引ポンプ６３を複数配置することにより、吸引ポンプ６３を大型化することなく、ヘッド内を負圧特性を均一化し、インクの排出特性のバラつきを抑えることができる。

なお、上記実施形態ではライン型画像形成装置に適用した例で説明しているが、シリアル型画像形成装置にも同様に適用することができる。

４搬送ユニット（搬送部）
５画像形成ユニット
６クリーニング装置（維持回復機構）
５１、５１Ａ〜５１Ｄヘッドモジュール（記録ヘッドユニット）
６１、６１Ａ〜６１Ｄクリーニング手段
６２、６２ａ〜６２ｅキャップ
６３吸引ポンプ
６４、６４ａ〜６４ｅ流路（チューブ）
６５、６５ａ〜６５ｅ開閉弁
１０１ヘッド

Claims

液滴を吐出する複数のヘッドが配列された画像形成手段と、
前記各ヘッドのノズル面をキャッピングする複数のキャップが配列され、前記複数のキャップが並列に吸引手段に接続された維持回復手段と、を備え、
前記複数のキャップから前記吸引手段に至る各流路の流体抵抗が同じである
ことを特徴とする画像形成装置。
上記複数のキャップの個数をｎ個とし、ｎ個のキャップそれぞれから前記吸引手段に至る流路の長さをそれぞれＬ１、Ｌ２・・・Lｎとし、前記流路の半径をそれぞれＲ１、Ｒ２・・・Ｒｎとしたとき、
Ｌ１：Ｌ２：・・・：Lｎ＝（Ｒ１）^４：（Ｒ２）^４：・・・：（Ｒｎ）^４
の関係にあることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記複数のキャップと前記吸引手段との間の各流路には開閉弁が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
前記各流路の開閉弁の開閉動作と前記吸引ポンプによる吸引速度とを関連付けたテーブルを格納した手段を備えていることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。