JP6062824B2 - インクジェットプリンター - Google Patents

Description

本発明は、インクジェットプリンターに関する。

インクジェット式の記録ヘッドを搭載したプリンターは広く知られている。インクジェット式の記録ヘッドは、ノズルに異物や増粘したインクが詰まることで吐出不良を起こす場合がある。このような問題を生じさせないため、記録ヘッドは定期的なノズル面およびノズル内の清掃を行っている。例えば、記録ヘッドのノズル面に付着した異物の除去をするため、ノズル面をワイパーによって払拭する。また、ノズル内に詰まった増粘したインクや異物を除去するため、ノズル面にキャップを密着させ、キャップ内の圧力を下げ、強制的にノズルからインクを吸い出し、ノズルの詰まりを解消する。このような清掃をすることで、吐出不良が防止できる。

また、印刷時にノズルから吐出されるインクは、記録媒体に到達し、付着するインクの他に、霧状のしぶき、それがミストとなり浮遊するものや、記録媒体に到達してから跳ね上がりミストとなり浮遊するものがある。こうしたインクにより、ノズル面の全面が汚れ、それが堆積することで吐出不良の原因となっていた。

特開２００５−２３８６１１号公報に記載の技術では、ノズル近傍だけでなく、さらに、ノズル面の全面を清掃する技術が開示されている。ノズル面の全面を清掃することで、ワイパーで取り損ねたインクや、ノズル面に強固に付着したインクなどを除去することができる。この技術では、板状のサポートプレートとテープ状の洗浄材を備えた洗浄ユニットを用い、洗浄材をノズル面に当接させることで清掃している。また、この技術では、キャップに昇降手段が備なわり、そのキャップ上にサポートプレートを配置し、サポートプレート上に洗浄液を塗布した洗浄材を配置し、キャップを上昇させることで洗浄材をノズル面と当接させ、清掃している。また、洗浄能力を高めるため、洗浄材を摺動させることや、昇降を繰り返し、洗浄材の接離を繰り返すこともしている。

特開２００５−２３８６１１号公報

しかし、ノズル面が清浄であっても、ノズル面が当接するキャップにインクや異物が付着している場合がある。このような場合に、ノズル面の再汚染や、ノズル面とキャップの間に隙間ができることによる密着不良などの問題が生じる。ノズル面を清浄に保つだけではなく、ノズル面にインクや異物が付着することを防止することが必要である。また、従来から、キャップは、ノズル面との当接面を含む部分を、不織布などで拭き取ることをして清掃をしていた。しかし、キャップはノズル面と密着させるために、先端が柔軟な構成となっているので、拭き取り時に先端が変形し、拭きもらす問題があった。キャップにインクや異物が付着していると密着不良、ノズル面の再汚染が生じ、吐出不良の原因となってしまう。

本発明は、記録ヘッドのノズル面だけではなく、キャップの清掃を同時に行い、ノズル面の汚れを取り除き、吐出不良を防止するクリーニング方法およびインクジェットプリンターを提供する。

本発明のインクジェットプリンターは、記録媒体に対向する位置に複数のノズルを備え、該ノズルからインクを吐出する複数の記録ヘッドと、前記記録ヘッドを搭載し、前記記録媒体の搬送方向に対して交差する方向に往復移動するキャリッジと、前記キャリッジを駆動するキャリッジ駆動手段と、前記記録ヘッドの夫々に対応して配置され、前記記録ヘッドの前記ノズルの配置されたノズル面に先端が当接して変形すると共に前記ノズル面に密着し、密閉空間を形成するキャップと、前記キャップが配置されたキャップベースを前記ノズル面に対して接離方向に移動させる昇降手段と、前記キャリッジ駆動手段と前記昇降手段とを制御する制御手段と、を備えるインクジェットプリンターにおいて、前記キャップの上に載置する第１シートと、前記第１シートの上に載置する第２シートと、を有し、前記第２シートは複数の貫通孔を有し、前記キャップベースは前記貫通孔を掛ける爪部を有し、前記爪部に前記貫通孔を掛けることで、前記第１シートと前記第２シートを前記キャップ上に固定し、前記昇降手段を上昇させることで、前記第１シートと前記第２シートを前記キャップと前記記録ヘッドによって押圧し、前記キャップの前記ノズル面に当接する部分を含む前記キャップの先端部分を前記第１シートによって、前記ノズル面の全面を前記第２シートによって払拭することを特徴とする。

記録ヘッドのノズル面だけではなく、キャップの清掃を同時に行い、ノズル面の汚れを取り除くことができる。

図１は、記録ヘッドをクリーニングするクリーニングユニットを説明する図である。 図２は、クリーニングシートの説明図である。 図３は、インクジェットプリンターの概略図である。 図４は、インクジェットプリンターのブロック図である。 図５は、記録ヘッドのクリーニングのフローチャートである。

以下に、本発明の実施形態を、図面を用いて説明する。図１は、記録ヘッドのクリーニングユニットを説明する図である。
記録ヘッドをクリーニングするクリーニングユニット１を説明する。キャップ２は記録ヘッドのノズル面に密着し、密封する。吸引ポンプ６は、キャップ２内を吸引するためのポンプで図示されていないポンプモーターにより駆動され、キャップ２と記録ヘッドのノズル面によってできる密封空間を負圧にして、ノズルからインクを吸引することができる。キャップ２はキャップベース９に取り付けられている。キャップベース９には７つのキャップ２が備わる。キャップ２は記録ヘッドの数分備わる。

キャップベース９を、昇降モーター７によりカムなどを介して回転運動を上下運動に変換させて昇降させることで、記録ヘッドにキャップ２を接離させることができる。この時、ポンプモーターとキャップベース９の昇降モーター７を兼用させても良い。すなわちインクを吸引する回転方向とキャップベース９の記録ヘッドの密着する方向の回転を合わせ、トルクリミッターを用いて昇降動作は空転させる。キャップベース９が記録ヘッドから離れる方向にはワンウェイクラッチを用いて吸引ポンプを回さないように輪列を設計すればよい。また、当接制御カム８が、キャップベース９の四隅に取り付けられている。この当接制御カム８は、キャップ２と記録ヘッドの当接位置を制御する。すなわち、当接制御カム８は、後述するキャリッジと当接し、当接制御カム８の回転中心とキャリッジまでの距離に応じて、キャップ２の変形量の制御ができる。距離が短いと多く変形し、距離が長いと変形量が小さい。また、変形しすぎることを防止している。

キャップ２の上部に２枚のシート、すなわち第１シート３と第２シート４を載置することができる。第１シート３は主にキャップ２を洗浄するシートである。キャップ２の上部に載置し、第１シート３に洗浄液を塗布する。その後、第２シート４を載置する。第２シート４の四隅には、キャップベース９に設けられた爪部５に掛けることのできる貫通孔１０が設けられている。貫通孔１０は、第２シートの長辺側の端部に設けられた凸部に一部が係るように配置されている。第２シートの貫通孔１０の周辺は、変形しやすくなり、爪部５に掛けやすくなっている。

貫通孔１０を変形させ爪部５に掛ける。第２シート４の貫通孔１０間の距離は、爪部５間の距離より短い。また、キャップ２の先端より低い位置に爪部５が設けられている。そのため、第２シート４を伸ばして爪部５に掛けることになる。第２シート４は、キャップ２上に配置された第１シート３をキャップ２側に押圧して固定する。

第１シート３は可撓性のある多孔質部材が好ましく、例えば、合成樹脂製のスポンジである。第１シート３は、キャップ２の全てを覆うように載置され、また、複数あるキャップ２間で撓まないことが好ましい。なぜなら、撓んでしまうとその上に載置する第２シートに皺等ができてしまい、ノズル面の全面に第２シートが接しなくなる場合があるからである。また、第２シート４は、ノズル面より柔らかい素材でできているものが好ましく、例えばナイロンやポリエステルなどの可撓性のある合成樹脂製の布が好ましい。ノズル面に当接した時に、ノズル面を傷つけることなく、また繊維のカスが出ない物が好ましい。

第１シート３はキャップ２に、第２シート４は記録ヘッド２のノズル面に当接させて用いる。第１シート３は第２シート４に比べ剛性を高くするのが好ましい。キャップ２は周囲が凸状になっているが、ノズル面はほぼ平坦である。そのため、キャップ２側をノズル面側よりも硬くして平面を保ちやすくし、ノズル面の全面にシートが当接しやすくしている。また、第１シート３は第２シート４に比べ厚くするのが好ましい。前述の他に洗浄液を含ませやすくできる。

図２は、クリーニングシートの説明図である。クリーニングシートの内、記録ヘッド側の第２シート４によって、記録ヘッドを洗浄した後の様子を示している。第１シート３に塗布した洗浄液は、第２シート４を濡らす。洗浄液によって濡れている範囲１１を点線で示した。洗浄液で濡らす範囲は、記録ヘッドのノズル面に当接する範囲を含む範囲である。さらに、昇降手段によって、記録ヘッドに当接させることで、ノズル面に付着しているインクとノズル内の一部のインクが第２シート４に浸み出す。例えば、インクが染み出した範囲１２を破線で示してあるが、この範囲１２の部分に対応する記録ヘッドのノズル面に当接し、そこに付着しているインクが染み出し、第２シート４を汚している。すなわちノズル面に固着したいインクを清掃できる。キャップ２とノズル面との間に第１シート３と第２シート４を挟んだ状態で所定の時間放置する。増粘や固まったインクを溶かし、第１シート３及び第２シート４に付着させる。

当接制御カム８の当接位置を変えることで、強く当接させたり、弱く当接させたりすることができ、それによって、クリーニングシートの変形量を変えることができる。例えば、汚れがひどい場合には、当接圧を高くし、シートの変形量を大きくし、強く洗浄する。すなわち、当接制御カム８の回転中心からキャリッジまでの距離を短くする位置に回転させ、停止させる。また、当接制御カム８の回転中心からキャリッジまでの距離を長くする位置に回転させ、停止させれば、当接圧を低くし、シートの変形量を小さくし、弱く洗浄できる。

記録ヘッドとキャップ２とでは汚れ方や表面の硬さなどが異なり、同じシートを使うよりは、異なるシートを使用する方が好適に汚れを取り除くことができる。第１シート３と第２シート４の異なる２種類のシートを使うことで、記録ヘッドとキャップ２を同時に好適に清掃できる。

図３は、インクジェットプリンターの概略図である。インクジェットプリンター２０は、プラテン２３を備える。プラテン２３は、インクジェットプリンター２０の長手方向に多数配置された搬送ローラー２４によって搬送される記録媒体を、平面に支持する平板である。図示はしていないが、表面に多数の孔があり、吸引することで記録媒体をプラテン２３表面に吸着する。プラテン２３に沿ってキャリッジ２７が往復走査する。キャリッジ２７にはインクジェット式の記録ヘッドが搭載され、プラテン２３に支持された記録媒体にインクを吐出する。記録媒体は、紙、樹脂フィルムなどである。記録ユニット２１は、キャリッジ２７、キャリッジ２７に搭載された記録ヘッドを含む。記録媒体の搬送方向に対してキャリッジは交差する方向に往復移動する。例えば直交する方向である。

レール２６は、インクジェットプリンター２０の長手方向に沿って配置される直線状のレールである。キャリッジ２７はこのレール２６に沿って移動する。キャリッジ２７は、ベルト２５に固定されている。ベルト２５は駆動モーター２２によって駆動される。また、ベルト２５は、レール２６の両脇側に配置されたプーリーに掛け回された無端ベルトであり、駆動モーター２２によって駆動され、レール２６に沿ってキャリッジ２７を移動させる。不図示のリニアスケールがレール２６に沿って配置され、キャリッジ２７にそのスケールの目盛を検出するセンサーが搭載されている。センサーによって目盛が検出され、キャリッジ２７の位置を検出することができる。
移動するキャリッジ２７の位置が検出できるので、その位置に応じてインクを吐出し、所望の画像を記録媒体に記録できる。

ワイプユニット２８は、キャリッジ２７に搭載されている記録ヘッドのノズル面を、ワイパーによって払拭する装置である。プラテン２３の側方に配置してある。キャリッジ２７をワイプユニット２８上に移動させ、記録ヘッドの長手方向に沿って、ワイパーを移動させて、ノズル面を払拭する。この例では、記録ヘッドの数分のワイパーを備えている。

図４は、インクジェットプリンターのブロック図である。制御手段３０はインクジェットプリンター２０の全体の動作を制御する制御手段である。ＲＯＭ３２に記憶するプログラムに従って動作する。ＲＡＭ３１は、制御手段３０のワークメモリー、情報を一時的に記憶するメモリー、設定値などの所定の値を記憶するメモリーである。ＲＯＭ３１はプログラムの他に、初期値などの制御に必要な値を記憶する不揮発性メモリーである。

メディア搬送手段３３は搬送ローラー２４を含み、記録媒体を搬送する手段である。記録媒体のことをメディアとも呼ぶ。制御手段３０によって制御される。記録媒体を所定の長さ毎に、プラテン２３上に搬送し、記録ヘッドにより記録する。キャリッジ搬送手段３４は駆動モーター２２、ベルト２５、プーリーを含み、制御手段３０によって動作が制御される。キャリッジ搬送手段３４はキャリッジ２７をレール２６に沿って往復移動させる。

印字制御手段３５は制御手段３０の制御によって動作する。印字制御手段３５は記録ヘッド３６を駆動し、インクを吐出させることができる。印字制御手段３５は、後述のキャリッジ位置取得手段３７によって取得されたキャリッジ２７の位置に応じて記録ヘッド３６の吐出駆動を行い、記録媒体にインクを吐出し、画像を記録する。キャリッジ位置取得手段３７は制御手段３０の制御によって動作し、キャリッジ２７の位置を制御手段３０に取得させる。キャリッジ位置取得手段３７は、レール２６に沿って配置されたリニアスケールおよびその目盛を検出するセンサーを含む。センサーでリニアスケールを読取り、キャリッジ２７の位置を演算する。制御手段３０は、キャリッジ２７の位置を取得し、例えば、ワイプユニット２８、クリーニングユニット１上などの所定の位置にキャリッジ２７を移動する。また、制御手段３０は、所得した位置に応じてインクを吐出する制御をする。キャリッジ２７の特定の位置に記録ヘッドを配置することで、キャリッジ２７の位置を取得することで、記録ヘッドの位置を取得でき、また、位置に応じてインクの吐出制御もできる。

昇降手段３８は制御手段３０の制御によって動作する。昇降手段３８は、キャップ２を昇降させる手段である。また、昇降手段３８は、当接制御カム８を含む。当接制御カム８は不図示のモーターによって回転駆動させることができ、そのモーターを制御して、当接制御カム８の回転位置を制御する。また、昇降手段３８は、昇降モーター７を含み、昇降モーター７を駆動し、キャップベース９を昇降させる。

吸引手段３９は、吸引ポンプ６を含み、制御手段３０の制御によって動作する。吸引ポンプ６を駆動することで、キャップ２から空気、インクなどを吸引することができる。また、ノズル面にキャップ２が密着している時に吸引することで、密閉空間の気圧を下げ、インクをノズルから吸引することができる。

払拭手段４０は制御手段３０の制御によって動作し、記録ヘッドを払拭する。払拭手段４０はワイプユニット２８を含む。払拭手段４０は、記録ヘッドの払拭回数、払拭スピードなどを制御手段３０から制御される。画像メモリー４１は制御手段３０の制御によって動作し、記録する画像データを記憶するメモリーである。例えば、キャリッジ２７の１回の走査分の画像をこの画像メモリー４１に記憶させ、キャリッジの位置に合わせてその画像データからデータを取得し、記録ヘッドからインクを吐出する。外部機器ＩＦ４２は制御手段３０の制御によって動作し、外部機器とのインターフェースであり、ホストコンピューターと接続し、外部機器から記録する画像データや機器の設定値などを制御手段３０が取得することができる。操作パネル４３は制御手段３０の制御によって動作する。操作パネル４３は、操作者の操作による入力手段、ＬＣＤ表示装置による機器の状態、操作者への指示などの表示を行う。

図５は、記録ヘッドのクリーニングの動作のフローチャートである。制御手段３０の制御によって動作する。記録ヘッドのノズル面およびキャップ２をクリーニングする動作である。

先ずステップＳ１では、記録ヘッドをクリーニングユニット１上から退避させる。このとき、クリーニングをする前に、余分な付着物などを予め除去することが好ましいので、ワイプユニットによってノズル面を払拭する。

次にステップＳ２では、クリーニングユニット１のキャップ２の上に第１シート３を載置する。このとき、操作パネル４３には、操作者に第１シート３をキャップ２上に載置する旨の指示の表示を行い、また、その操作が完了したかの入力をさせる指示の表示をする。操作の完了の入力が無いと次の処理に進まず、予め決められた所定時間、例えば１分、を超えても入力が無い場合は、クリーニング中に何か問題が生じたものと判断し、エラーの表示およびクリーニング動作を中止する。

次にステップＳ３では、第１シート３に洗浄液を塗布する。このとき、操作パネル４３には、操作者に第１シート３に洗浄液を塗布する旨の指示の表示を行い、また、その操作が完了したかの入力をさせる指示の表示をする。操作の完了の入力が無いと次の処理に進まず、予め決められた所定時間、例えば１分、を超えても入力が無い場合は、クリーニング中に何か問題が生じたものと判断し、エラーの表示およびクリーニング動作を中止する。

次にステップＳ４では、第１シート３の上に第２シートを載置する。このとき、操作パネル４３には、操作者に第１シート３の上に第２シートを載置する旨の指示の表示を行い、またその操作が完了したかの入力をさせる指示の表示をする。操作の完了の入力が無いと次の処理に進まず、予め決められた所定時間、例えば１分、を超えても入力が無い場合は、クリーニング中に何か問題が生じたものと判断し、エラーの表示およびクリーニング動作を中止する。
次にステップＳ５では、クリーニングユニット１上にキャリッジ２７を移動させる。

次にステップＳ６では、昇降手段３８を制御してキャップベース９を上昇させ、当接制御カム８とキャリッジ２７の底面を当接させる。キャップ２、第１シート３、第２シート４は、変形する。第１シート３に浸み込んだ洗浄液は、キャップ２に付着して乾燥したインクを溶かす。また、第１シート３に浸み込んだ洗浄液は第２シート４にも浸み込み、そして、記録ヘッドのノズル面に付着して乾燥したインクを溶かす。ノズル面の全面を洗浄液の浸透した第２シート４で押えることで強固に固着したインク等の異物を払拭できる。キャップ２の先端部分が徐々に第１シート３に強く当接し、また第２シート４が徐々にノズル面に強く当接していく。キャップ２の先端部分が、変形を始めると第１シート３、第２シート４も変形を始める。この変形により、擦ることもできる。その後、変形しない位置まで移動する。変形により第１シート３に含まれる洗浄液は漏れ出し、漏れ出した洗浄液がインクの固まった物や異物などに到達し、浸透する。

次にステップＳ７では、第２シートを記録ヘッドに当接させたまま所定時間、例えば３分間、記録ヘッドおよびキャップ２の付着したインクを溶かすのに十分な時間接触させる。キャップ２の先端とノズル面の汚れが洗浄できるので、密着の不具合を解消できる。

次にステップＳ８では、キャップ２を、昇降手段３８を制御して降下させる。そして、第１シート３と第２シート４を取り除く。第１シート３と第２シート４には、夫々キャップ２とノズル面のインク等が付着し洗浄が完了する。

洗浄液は、記録ヘッドやキャップ部についたインクの顔料・染料成分や樹脂成分を再溶解させる性能が必要でインクの主溶剤を主成分とするのが好ましい。また、制御手段３０は、前回のクリーニングからの間隔を計測し、所定の時間、例えば１日間、以上の間隔があく場合は、ノズル面とキャップ２の間隔を小さくし、接触する圧力を高める制御をしてもよい。制御手段３０によって当接制御カム８を回転させ、当接位置を変える。接触の圧が高くなると、各部がクリーニングシートに強く当たり、洗浄液が多く染み出すことと、接触圧が高くなることで洗浄力が向上する。当接制御カム８の回転より接触圧を制御することができるので、洗浄力のばらつきが無く、常に同様の洗浄力を得ることができる。

また、昇降手段３８を制御して、徐々に、例えば段階的に、キャップ２を上昇させ、キャップ２の先端をゆっくり変形させてもよい。そうすることで、キャップ２の先端と第１シート３の擦れることで洗浄力を高めることができる。また、ゆっくり行うので、洗浄液によって固化したインクを溶かしながらこすることができる。また、ノズル面側もする距離は短いが、洗浄液によって固化したインクを溶かしながら第２シート４とノズル面を擦ることができる。

本発明は、インクジェットプリンターに利用できる。

１ クリーニングユニット
２ キャップ
３ 第１シート
４ 第２シート
５ 爪部
６ 吸引ポンプ
７ 昇降モーター
８ 当接制御カム
９ キャップベース
１０ 貫通孔
２０ インクジェットプリンター
２３ プラテン
２４ 搬送ローラー
２５ ベルト
２６ レール
２７ キャリッジ
２８ ワイプユニット

Claims (6)

1. 記録媒体に対向する位置に複数のノズルを備え、該ノズルからインクを吐出する複数の記録ヘッドと、
   前記記録ヘッドを搭載し、前記記録媒体の搬送方向に対して交差する方向に往復移動するキャリッジと、
   前記キャリッジを駆動するキャリッジ駆動手段と、
   前記記録ヘッドの夫々に対応して配置され、前記記録ヘッドの前記ノズルの配置されたノズル面に先端が当接して変形すると共に前記ノズル面に密着し、密閉空間を形成するキャップと、
   前記キャップが配置されたキャップベースを前記ノズル面に対して接離方向に移動させる昇降手段と、
   前記キャリッジ駆動手段と前記昇降手段とを制御する制御手段と、
   を備えるインクジェットプリンターにおいて、
   前記キャップの上に載置する第１シートと、前記第１シートの上に載置する第２シートと、を有し、
   前記第２シートは複数の貫通孔を有し、前記キャップベースは前記貫通孔を掛ける爪部を有し、前記爪部に前記貫通孔を掛けることで、前記第１シートと前記第２シートを前記キャップ上に固定し、
   前記昇降手段を上昇させることで、前記第１シートと前記第２シートを前記キャップと前記記録ヘッドによって押圧し、前記キャップの前記ノズル面に当接する部分を含む前記キャップの先端部分を前記第１シートによって、前記ノズル面の全面を前記第２シートによって払拭することを特徴とするインクジェットプリンター。
2. 前記キャップは前記キャリッジの移動方向に並設され、前記第１シートは前記キャップの前記先端部分の全てを覆い、前記第１シートは前記第２シートに比べ剛性が高く、前記第１シートは前記キャップに載置した場合に前記キャップ間で撓まないことを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリンター。
3. 前記第１シートは樹脂製の多孔質部材であり、前記第２シートは樹脂製の布であることを特徴とする請求項２に記載のインクジェットプリンター。
4. 前記第１シートに洗浄剤を塗布することを特徴とする請求項３に記載のインクジェットプリンター。
5. 前記洗浄剤はインクの主溶剤を成分に含むことを特徴とする請求項４に記載のインクジェットプリンター。
6. 前記爪部は、前記キャップの前記キャリッジの移動方向の両側に夫々二つ設けられ、
   前記第２シートは、前記第２シートの四隅であって前記第２シートの前記記録媒体の搬送方向側の側面に凸部を備え、前記貫通孔は前記凸部の一部に係るように設けられ、
   前記爪部の夫々に対応する前記貫通孔を掛けたときに、前記貫通孔の周辺部分が前記キャップに対向する部分より大きく変形し、夫々の前記貫通孔が対応する夫々の前記爪部に掛かることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載のインクジェットプリンター。