(57)【要約】【課題】  ノズル内に停留し通常のパージでは容易に動かない気泡を除去する。【解決手段】  インク液滴を噴出するノズルを複数個有するインクジェットヘッドと、該インクジェットヘッドのインク吐出条件を設定するヘッド駆動回路と、前記インクジェットヘッドの吸引パージ手段と、前記インクジェットヘッドのノズル面に付着したインクを拭き取るためのノズルワイプ手段とから構成されたインクジェット印刷装置において、インクをノズルから排出するインクリフレッシュを行い、直ちに吸引パージ手段でノズルを吸引した後、ワイプ手段でノズル面をワイプする。【選択図】  図１
2006205552.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク液滴を噴出するノズルを複数個有するインクジェットヘッドと、該インクジェットヘッドのインク吐出条件を設定するヘッド駆動回路と、前記インクジェットヘッドの吸引パージ手段と、前記インクジェットヘッドのノズル面に付着したインクを拭き取るためのノズルワイプ手段とから構成されたインクジェット印刷装置において、
インクをノズルから排出するインクリフレッシュを行い、直ちに吸引パージ手段でノズルを吸引した後、ワイプ手段でノズル面をワイプすることを特徴とするインクジェット印刷装置のノズル回復方法。
【請求項２】
前記インクリフレッシュ時のノズル駆動周波数が、印刷時のノズル駆動周波数の１／ｎ（ｎ；正の整数）以外であることを特徴とする請求項１記載のインクジェット印刷装置のノズル回復方法。
【請求項３】
前記インクリフレッシュは、印刷時の駆動周波数より高い周波数ｆ１で行い、次に、印刷時のノズル駆動周波数の１／ｎ（ｎ；正の整数）以外であり且つ前記周波数ｆ１より低い周波数ｆ２で行うことを特徴とする請求項１記載のインクジェット印刷装置のノズル回復方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット印刷装置のノズル回復方法に関する
【背景技術】
【０００２】
インクジェット印刷において、印刷中、用紙の重送等により、ノズル内に異物やエアーが入り込み、インクが不吐出になることがある。この場合、通常は、ヘッド内を加圧する加圧パージか、ヘッドノズルを外部の吸引手段で吸引パージする方法で回復させることが行われている（例えば、特許文献１参照）。また、ノズル面に付着したゴミを除去する方法として、ノズル面をワイピングすることも一般に行われている。また、ヘッドを所定時間放置した場合には、ノズルのフラッシング（あるいはリフレッシュ）を行う方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。更に、圧電素子に高い励振電圧を印加し、インクにキャビテーションを起こすことにより、増粘インクや固化インクを破壊し剥離する方法も開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００３】
しかし、ノズル内の吐出不良の原因となる気泡は、インク液滴１個分相当の容積でも十分であり、また、目視確認が極めて困難なため、気泡を原因とする吐出不良とノズルに付着した異物による吐出不良とを切り分けて対策することは困難であり、同じ対処法で対処していた。
【０００４】
図４は、１ヘッドのノズル断面図であり、１０３はインクチャンバ室、１０４はリストリクタである。
【０００５】
図４において、気泡がノズル内に混入した場合、通常はパージとワイピング処理で回復する。しかし、印刷中にノズル面に印刷用紙が接触し、インク滴の噴射が異常状態のまま印刷を繰り返すと、ノズル内の気泡は次第に移動し、容易には取れない場所に留まってしまう。これは、ピエゾ圧電素子１３１による振動で、音響効果で説明されるような、インクジェットヘッド１１内のリストリクタ１０４内部に圧力の疎密波が発生し、圧力の高いところ（圧力：密）は気泡が移動しやすいが、圧力が疎の場所は気泡が停留しやすいためである。従って、例えば、規定の周波数でピエゾ圧電素子を駆動した場合には、気泡の動きやすい箇所と気泡の動きにくい箇所が常に同じ位置で発生することとなる。この気泡の動きにくい位置がリストリクタのコーナ（図４での気泡の位置）に合致すると、さらに気泡は移動し難くなることが容易に予想される。
【０００６】
この対策の一案として、インクジェットヘッドに振動周波数を掃引して機械的振動を与える方法が開示されている（例えば、特許文献４参照）。この方法は有効ではあると思われるが、掃引の時間が明示されておらず、また、掃引時の密閉手段等、操作が煩雑であるという課題がある。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２９１３６９号公報
【０００８】
【特許文献２】特開２０００−２５１６７４号公報
【０００９】
【特許文献３】特開２００２−３６１９０８号公報
【００１０】
【特許文献４】特開２０００−２１８８３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、インクジェットヘッドの流路に停留して通常のパージでは容易に移動せず除去しにくい気泡を除去することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を達成するため、本発明では、インク液滴を噴出するノズルを複数個有するインクジェットヘッドと、該インクジェットヘッドのインク吐出条件を設定するヘッド駆動回路と、前記インクジェットヘッドの吸引パージ手段と、前記インクジェットヘッドのノズル面に付着したインクを拭き取るためのノズルワイプ手段とから構成されたインクジェット印刷装置において、インクをノズルから排出するインクリフレッシュを行い、直ちに吸引パージ手段でノズルを吸引した後、ワイプ手段でノズル面をワイプすることを特徴とする。
【００１３】
また、前記インクリフレッシュ時のノズル駆動周波数が、印刷時のノズル駆動周波数の１／ｎ（ｎ；正の整数）以外であることを特徴とする。
【００１４】
更に、前記インクリフレッシュは、印刷時の駆動周波数より高い周波数ｆ１で行い、次に、印刷時のノズル駆動周波数の１／ｎ（ｎ；正の整数）以外であり且つ前記周波数ｆ１より低い周波数ｆ２で行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、インクリフレシュのために全ノズルを同時駆動してインクをノズルから排出し、直ちに吸引パージ手段でノズルを吸引した後、ワイプ手段でノズル面をワイプしたので、ノズル内部に停留している気泡を容易に排出することが可能となった。
【００１６】
また、インクリフレッシュのためのノズル駆動周波数が、印刷時のノズル駆動周波数の１／ｎ（ｎ；正の整数）ではないことにより、インクリフレッシュ時にノズル内部に停留している気泡がより移動しやすくなり、次の吸引パージにより、ノズルの外に気泡を排出することが可能となった。
【００１７】
さらに、インクリフレッシュのための全ノズル駆動周波数が印刷時の駆動周波数より高い周波数で１回目のリフレッシュを行った後、印刷時のノズル駆動周波数の１／ｎ（ｎ；正の整数）ではなく、かつ１回目のリフレッシュより低い周波数で２回目のリフレッシュを行うことにより、１回目の高い周波数でのリフレッシュで気泡の核を持つインクはキャビテーションを生じやすくなるため、内部気泡を拡大させることが可能となる。そして、２回目の低い周波数でのリフレッシュにより、へばりついている気泡を一旦別の場所に移動させやすくなり、次回の吸引パージによりノズル内の気泡を排出することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施例について、図１から図３を用いて以下に説明する。
【実施例１】
【００１９】
図２は、インクジェット装置全体を模式的にあらわした図である。
【００２０】
図において、インクジェット印刷装置１０は、下向き印字可能な複数のノズルを有するインクジェットヘッド１１ａ、１１ｂ、・・・、１１ｚ（以下、纏めてインクジェットヘッド１１とする）と、インク中の異物を除去するフィルタユニット１３と、インクジェットヘッド１１にインク供給するためのメインタンク３９とを有し、
メインタンク３９とフィルタユニット１３間にはメインタンク３９からのインクを複数本のチューブｃ３１に分岐してインクの送容量を稼ぐマニホールドｂ３２と、マニホールドｂ３２とフィルタユニット１３との間にあり、位置的に一番高い位置に配置されたマニホールドａ１６と、フィルタユニットとヘッドとをつなぐチューブａ１２と、マニホールドａ１６とフィルタユニット１３とをつなぐチューブｂ１５と，インク補給タンク３８と、インク補給タンクのインク３８をメインタンク３９に移送するためのインク補給パイプ４５と、メインタンク３９とマニホールドｂ３２をつなぐインクパイプ４６と、電磁弁ａ３４と、電磁弁ｂ３６と、電磁弁ｃ３７とからなる。
【００２１】
また、フィルタユニット１３、マニホールドａ１６、マニホールドｂ３２の上部には、接続したチューブに入った気泡を集め、回収するための気泡抜き１４，１７，３３が取付けられている。３５と４１は手動用止栓である。
【００２２】
重力方向移動手段２０（枠で囲んだ部分）は、ヘッド１１、チューブａ１２、フィルタユニット１３、チューブｂ１５の一部を重力方向に移動させるための手段を示す。同様に、水平方向移動手段２１（枠内）は、重力方向移動手段２０、マニホールドａ１６、チューブｃ３１の一部を水平方向に移動させるための手段を示す。ヘッド駆動回路５０は、重力方向移動手段２０や水平方向移動手段２１の外部にあり、各ヘッドの駆動信号を制御している。ヘッド下部には、ヘッドのワイピング装置６０、ヘッドの吸引パージ装置７０が設けられている。吸引パージ装置７０には、吸引キャップ１７１、吸引ポンプ１７２を備える。
【００２３】
本装置は、ヘッドの位置移動により、リフレッシュ（スピティングやフラッシングと言われることもある）、パージ及びワイピングが行えるように構成されている。
【００２４】
図３はヘッドをワイピング装置６０でワイピングするときの動作を説明した図である。インクジェットヘッド１１は、ノズル１０２、ピエゾ圧電素子１３１、ダイアフラム１３２、ハウジング１０１を備える。なお、図は簡略化のため、１つのノズルで表しているが、複数設けられていても構わない。また、ワイピング装置６０は、パージシート１６１、給紙ロール１６２、巻き取りロール１６３、ノズルとのコンタクトロール１６４を備えている。
【００２５】
ヘッドをリフレッシュさせるときは、図２で示したヘッドを重力方向移動手段２０と、水平方向移動手段２１により、各ヘッドを吸引パージ装置７０の真上に移動させる。ここで、ヘッド駆動回路５０より駆動信号を送り、ヘッドのノズルからインクを噴射させる。ついで、ヘッドをパージする際には、ヘッドの重力方向移動手段２０により、インクジェットヘッド１１を吸引パージ装置７０のキャップ面１７１に当接するまで下げ、吸引ポンプ１７２を駆動させ、各ヘッドのノズル面を吸引する。
【００２６】
さらに、ヘッドをワイピングする場合には、ヘッドを重力方向移動手段２０で僅かに紙面上方向にずらした後、水平方向移動手段２１により、紙面の右方向に移動させる。図３に示すように、ヘッド１１にコンタクトロール１６４が当接するようにヘッドを紙面右方向にずらしながら、パージシート１６１を適宜巻き取る。ヘッドの移動方向は、図３では右方向であるが、反対の左方向から接触させてもパージ性能はさほど変わらない。
【００２７】
図１は、本実施形態の流れを説明するためのフローチャートである。
【００２８】
ヘッド内のいずれかのノズルが印刷異常又はノズル不吐出の場合には、以下フローチャートに従って各処理を行ってゆく。なお、印刷異常やノズル不吐出の検知は、印刷サンプル確認や吐出確認センサなど従来公知の方法で検索する
まず、ヘッドを吸引キャップの真上に移動させる（ステップＳ１）。この位置とすることで、ノズルリフレッシュによって飛散するインクの汚れを最小限に抑えられるためである。次に、印刷状態を判断して、パージ条件を低圧パージか高圧パージにするか選択する（ステップＳ２）。本圧力の選択は、例えば、１ヘッドにノズル１９２本の場合、ノズル不吐出が２，３ノズル程度なら低圧パージを選択し、それ以上であれば高圧パージを選択する。
【００２９】
（ｉ）ステップＳ２で低圧パージが選択された場合
ヘッド駆動回路信号５０よりノズルリフレッシュ信号を発信する（ステップＳ３）が、このときのリフレッシュ信号の周波数ｆ１は、印刷時のピエゾ圧電素子駆動周波数ｆ０より高めに設定しておく（ｆ１＞ｆ０）。例えば、印刷時の駆動周波数ｆ０＝１０ｋＨｚの場合、ｆ１＝１５ｋＨｚ程度とする。周波数が高いと、気泡を内在しているノズルではインクのキャビテーションが起こりやすくなり、内在気泡が大きくなりやすい。気泡が大きくなれば、壁面に付着した気泡も移動しやすくなる。なお、リフレッシュの回数であるが、インク廃棄の観点からも出来るだけ少ないことが好ましいが、１０発程度のインク噴射では効果がなく、１０００〜１００００発程度が必要である。また、不吐出ノズルが特定されている場合には、不吐出ノズルだけ、あるいは不吐出ノズルを含むヘッドのみを駆動させれば、インクの廃棄は大幅に低減可能となる。
【００３０】
つぎに、駆動周波数ｆ０より低く、且つ駆動周波数の１／ｎ（ｎ；正の整数）倍と一致しない駆動周波数ｆ２でリフレッシュを実行する（ステップＳ４）。この理由について説明する。図４に示すように、ノズル内の容積はインクチャンバ室１０３とリストリクタ１０４で決定されている。この容積部分を、ピエゾ圧電素子１３１を用い、駆動周波数ｆ０で振動させると、背景技術で説明したように、気泡の停留し易い場所ができ、そこに気泡が移動すると、パージでは容易に剥れない気泡となる。そこで、気泡が停留する位置をずらすために、ピエゾ駆動周波数をｆ０の１／ｎ（ｎ；正の整数）倍ではない駆動周波数ｆ２を設定し（ｆ２≠ｆ０／ｎ）、凡そ１０００〜１００００発の駆動電圧（印加電圧）を加える。実験では、印字周波数ｆ０＝１０ｋＨｚの場合に対して、リフレッシュ周波数ｆ２＝２．２３ｋＨｚやｆ２＝１．８６ｋＨｚで効果が確認されたが、一方、ｆ２＝５ｋＨｚやｆ２＝２．５ｋＨｚではリフレッシュを追加した効果が表われなかった。
【００３１】
ついで、ヘッドを下げて吸引キャップ１７１に当接させ、吸引ポンプ１７２を駆動させ、ヘッドを吸引パージする（ステップＳ５）。この時のパージ圧力は、−５ｋＰａ前後の低い圧力を５〜１０秒程度とする。
【００３２】
次に、図３で説明したように、ヘッドを水平方向に移動させ、ワイピング装置で各ヘッドのノズル面をワイプし、パージで排出されノズル面に付着したインクを拭き取る（ステップＳ６）。次に、低圧パージ、高圧パージを何度行っているかを判別するため、図示しない記憶保持手段等に記録された低圧パージのカウンタをインクリメント（ａをａ＋１）する（ステップＳ７）。
【００３３】
次に、ヘッドを印刷位置（図示せず）に移動してサンプル印刷を実行する（ステップＳ８）。
【００３４】
そして、全ノズル回復したか判定する（ステップＳ１３）。
【００３５】
全ノズルが回復していれば、気泡パージ処理終了（ステップＳ２０）となる。もし、回復せずにノズル抜けが見られれば、低圧パージ回数がａ＝３になったかについて判定し、ａ＝３に達していなければ低圧パージか高圧パージかの選択のステップＳ１に戻る。一方、ａ＝３になっていれば、高圧パージの繰り返し回数ｂがｂ＝３になったか判定し（ステップＳ１５）、ｂ＝３に達していれば作業を終了させる（ステップＳ２０）。もし、ステップＳ１５の項目でｂ＝３に達していなければ、ステップＳ１の項目に戻る。
【００３６】
（ｉｉ）ステップＳ２で高圧パージが選択された場合
基本的には低圧パージのフローと同様である。まず、低周波ｆ２でリフレッシュ作業を行う（ステップＳ４’）。
【００３７】
次に、ヘッドを下げて吸引キャップに当接させ、吸引ポンプ１７２を駆動させ、ヘッドを高圧で吸引パージする（ステップＳ１１）。このとき、パージ圧は−３０〜−２０ｋＰａ前後の高い圧力を５〜１０秒程度とする。高圧パージでは、ノズル内のチャンバ室、リストリクタよりも更に上流部の気泡を移動させることが可能なので、事前にフィルタユニット１３の気泡抜きポート１４に気泡が残っていないか確認し、動作させて気泡抜きを行っておくことも必要である。
【００３８】
次に、ヘッドをワイピング装置６０の位置に移動させ、ワイピング装置で各ヘッドのノズル面をワイプし、パージで排出されノズル面に付着したインクを拭き取る（ステップＳ６’）。
【００３９】
ついで、高圧パージ回数ｂをインクリメントし（ｂをｂ＋１）、低圧パージ回数ａをリセットする（ａをａ＝０）（ステップＳ１２）。
【００４０】
そして、サンプル印刷を行い（ステップＳ８）、全ノズルが回復したか確認する（ステップＳ１３）。以下、（ｉ）低圧パージの場合と同様である。
【００４１】
上記説明したノズル内の気泡除去方法において、高圧パージ回数がｂ＝３となるまで行った場合、ノズル内の気泡はほぼ排出させることが可能である。しかし、高圧パージ回数がｂ＝３に達してもノズル吐出が回復しなかった場合には、ノズル内の気泡を原因よりも、ノズルに入り込んだ紙粉や繊維の屑が原因と考えられるので、別の回復方法を検討する必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】パージ処理操作のフローチャートである。（実施例１）
【図２】インクジェット装置全体を模式的にあらわした図である。（実施例１）
【図３】ワイピングするときの動作を説明したである。（実施例１）
【図４】インクジェットヘッドのノズル断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１１はインクジェットヘッド、２０はヘッドの重力方向移動手段、２１は水平方向移動手段、５０はヘッド駆動回路、６０はワイピング装置、７０は吸引パージ装置である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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