(57)【要約】【課題】インクジェットプリントヘッドの吐出口及びその周辺の撥水層の摩耗を抑え、付着したインクミストによる汚染、混色を十分に解消し、安定した記録を維持できる液滴吐出ヘッド回復機構を提供する。【解決手段】インクジェットプリントヘッド表面を非接触で移動しながらクリーニングを行うクリーニング機構と、クリーニングを行う際に吸引を行う制御機構を有することを特徴とする液滴吐出ヘッド回復機構。【選択図】図４
2018176563.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェット記録ヘッドのノズルからインクを吐出して記録媒体上に印字を行うインクジェット記録装置で、インク供給路の液体導入口にはフィルタが構成されており、液体導入口上流には、可燃性チューブが接続され、可燃性チューブにはチューブポンプが具備され、チューブポンプによりインクを供給し、ヘッドインク流路内に圧力を加えインクジェットプリントヘッド表面にインクを溢れださせるための加圧機構とその溢れだしたインクを利用してクリーニングを行うインクジェット記録装置において、
インクジェットプリントヘッド表面を非接触で移動しながらクリーニングを行うクリーニング機構と移動しながら、吸引を行う機構を有することを特徴とする液滴吐出ヘッド回復機構。
【請求項２】
前記加圧機構はインクを供給しながら非接触吸引にてインクジェットプリントヘッド表面を走査することでヘッド吐出口にメニスカスを成形する動作において、走査動作時のインク供給は成形したメニスカスを破壊しない量のインクを供給することを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド回復機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット記録装置における液滴吐出ヘッドの性能を回復するための構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、液体吐出記録ヘッドは、インクを液滴として吐出する複数設けられたノズルと、各ノズルに対して独立したインク路があり、インク路には共通液室からインクを供給し、共通液室には外部からインク供給口を介して供給される。供給されたインクは、共通液室から各独立したインク路及びノズルまで分配される。
【０００３】
インク路にはインクを吐出するためのエネルギー作用部と、作用部にある液体に作用される液滴形成用エネルギーを発生させるためのエネルギー発生手段を備えている。
【０００４】
このエネルギー発生手段の代表的な方法としては、電気熱変換素子をインク滴の吐出に利用した方法がある。
【０００５】
これは電気熱変換素子に記録信号となる電気パルスを与えることにより、電気熱変換素子近傍のインク液を瞬時にして沸騰させ、その時のインク滴の相変化により生じる、急激な気泡の成長によってインク滴をノズルより高速に吐出させる方法である。
【０００６】
この方法の利点は、構造が単純であること、インク滴を吐出させるためのノズルの集積化が容易であることなど、実用上有利な点が多いことが特徴である。
【０００７】
ところで、現状のインクジェット記録方式では、インク滴の吐出の際、主たるインク滴に付随して微小なインク粒が必ず生じてしまう。これはインクミストと呼ばれるが、このインクミストはノズル形成面上のノズルの周辺に付着し、それが各々合体するとインクの液溜り（以下：インク溜り）が形成される。
【０００８】
ノズルの開口縁部の一部に、このようなインクミストによるインク溜りが形成された状態で、ノズルから吐出するインク滴とノズル開口縁部のインク溜りとが接触すると、それらは互いに表面張力によって引き寄せられる。その結果ノズルから吐出されるインク滴の吐出軌道が外れてしまったり、他ノズル列の異なるインクと混ざり混色したりする。また、このノズル周辺に付着したインクミストを放置した場合、そこから溶媒が蒸発してインク粘度の上昇や、インクの固化、更には気泡の混入等で吐出不良の状態となり、記録不良を起こすという問題を抱えている。
【０００９】
そこで、安定した液滴吐出性能を確保するため、記録ヘッドの状態を維持回復する維持回復機構（メンテナンス装置）が備えられており、記録ヘッドのノズル形成面（以下：ノズル面）からインクミストやインク溜りを除去するようになっている（特許文献２）。
【００１０】
記録ヘッドのノズル面には、吐出を良好にするために撥液処理コーティング層（以下、撥水層という）が形成されているが、メンテナンスのためヘッドクリーニングを行う場合、ブレードを用いてノズル面を拭うことで撥水層の劣化を招く問題がある。撥水層が劣化すると、経時的なインク滴除去性、吐出を低下させるので、ヘッド寿命の長期化のためには、この撥水層の摩耗を抑える必要がある。インクミストを放置した場合、そこから溶媒が蒸発してインク滴粘度の上昇や、インクの固化によるインクを除去するときは、記録ヘッドのノズル面に当接する部材を押し付ける力を高める必要があり、撥水層の摩耗は増大し易い。当接圧を強める必要がない場合であっても濡れ性によっては、記録ヘッド回復によりメニスカスを維持できず、吐出性の低下を発生し易くなる。
【００１１】
これらの問題点を解決する手段として、特許文献１で開示しているものがある。これに記載された印字機能回復機構では、インクジェットプリントヘッド表面にインク溜まりを作り非接触で移動しながらクリーニングを行うクリーニング機構と、クリーニングを行う際に使用したインクを吐出口以外の場所まで移動させた後、吸引を行う制御機構を提案している。
【００１２】
しかしながら、この印字機能回復機構では、ノズル面に溢れ出たインクが他ノズル列の異なるインクと混ざり混色を起こしてしまうためノズル面掻掃動作後には予備吐出動作も必要と考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００６−２１２８７０号公報
【特許文献２】特開２０１６−５１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、特許文献１に記載されているような印字機能回復機構に対し更に改良を加えたものであり、予備吐出を必要としないインクジェット記録装置の印字機能回復機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の目的を達成するために、本発明に係る液滴吐出ヘッド回復機構は、
記録ヘッドのインク流路内に圧力を加え記録ヘッドノズル面にインクを溢れださせるための加圧機構があり、溢れ出たインクをノズル面に非接触で移動する吸引キャップでクリーニングを行う機構と移動しながら、吸引を行う機構を特徴とする記録ヘッドの状態の維持回復する維持回復機構（メンテナンス装置）である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る液滴吐出ヘッド回復機構によれば、上述した機構を用いることでノズル面の撥水層の摩耗を抑えることができ、付着したインクミストによる汚染、混色を十分に解消できる。更にインク滴粘度の上昇や、インク固着の清掃も解決できるのでインクジェットプリントヘッドによる安定した記録を維持できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】液滴吐出ヘッド回復機構を詳細に説明するための概略図である。
【図２】インク供給とチューブ回復時におけるインク流路内の圧力波形の実験結果である。
【図３】本発明の実施形態における吸引キャップ形態を示す模式斜視図である。
【図４】本発明の第一の実施の形態による構成図である。
【図５】クリアランスと吸引圧組み合わせでのクリーニングの実験結果である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１に示す本発明は共通液室３内上部にはインク流路４があり、インク流路４の上流にはインクを取り入れるインク供給口１０があり、インク供給口１０上部には可塑化性チューブ７が接続され、一部には圧力を発生するポンプ等が設けられている。
【００２０】
インク流路４について説明する。インクはインク流路４から共通液室３に供給され共通液室３から多数に分岐されたインク路９へ流れる。インク路９にはインクを吐出するための吐出口２や発熱素子１１を具備した素子基板がある。
【００２１】
インク供給について図２を参照して説明する。加圧ポンプ６にてインク流路４に０．４５ｇ／ｍｉｎのスピードでインク供給するとヘッド流路４内圧力が上昇し６ｋＰａ付近でメニスカスが破れ、吐出口２よりインクは押し出されるとインク流路４内の圧力は下降する。
【００２２】
インク流路４内の圧力は下降してもインクは供給し続けるのでインク流路４内の圧力は３ｋＰａで安定する。このときに、溢れ出たインクはノズル面２２でインク溜り１８ができ大きく成長する。溢れ出たインクが自重でノズル面２２から落ちたらチューブ回復動作に入る。
【００２３】
ノズル面２２のインクミスト１３は溢れ出させたインク溜り１８に取り込まれる。更にインク粘度が低下したインクやインクミストが蒸発し固着しはじめたインクも溢れ出させた新しく粘度の高いインクのインク溜り１８に取り込まれるので粘度の低下、固着が解消される。
【００２４】
チューブ回復について説明する。吸引ポンプ１４は−５０ｋＰａで駆動させた状態で吸引キャップ１５が上昇し、ノズル面２２とのクリアランスは０．１２ｍｍに設定する。クリアランスはインクジェットヘッド１組み立て公差ばらつきでも接触しない位置を設定することが望ましい。
【００２５】
吸引キャップ１５形状は図３に示す。ノズル面２２当接部はフラットな形状を有し、外側はノズル面２２に対して鋭角に対峙するスロープ形状、内側は垂直形状となっている。また、ノズル列と直交する方向は、ノズル面２２全域を掻掃できる形状である。
【００２６】
そして吸引キャップ１５を速度５ｍｍ／ｓｅｃで移動させる。これにより吸引されるノズル群が順次切り替わりながら吸引動作がなされると吸引キャップ１５が通過した吐出口２よりメニスカスが張られるのでインク流路４内の圧力が上昇を始める。
【００２７】
吸引キャップ１５が通過して張られたメニスカスが破れる前に吸引キャップ１５の走査が終点位置に到着する速度に設定することが重要となる。また、走査が終点位置に到着すると同時にインク供給も停止させないと、インク流路４内の圧力が上昇し吐出口２メニスカスを再度破壊してしまう。
【００２８】
インク供給しながら吸引キャップ１５がノズル面２２とのクリアランスを保持したまま走査しノズル面２２に付着したインク溜り１８の掻掃を行うのと同時に混色の防止をすることができる。その後吸引キャップ１５が下降し吸引ポンプ１４が停止する。
【００２９】
上述した実施条件はノズル列毎に異なるインクが入っていた時の構成であり、次に示す実施例１はノズル列毎に同一のインクが入ったときの構成を示す。
【実施例１】
【００３０】
図４は第一の実施形態で出荷前印字検査時に行う回復方法である。
【００３１】
インクジェットヘッド１をインク充填装置の所定の位置に設置する。インクジェットヘッド１のフィルタ５部材が設けられているところにゴム等の弾性体で形成されたインク供給シール部材１７が動作し、フィルタ５部と接続される。
【００３２】
インク供給シール部材１７に接続されているチューブポンプ６の軸１９を回転させ、コロ２０がチューブ７を押しつぶしながら自転する。これにより、可塑化性チューブ７が所定範囲でしごかれ、インクが押し出され、押し出されたインクは可塑化性チューブ７からインク供給口１０、インク流路４、共通液室３、インク路９、吐出口２と順に流れる。
【００３３】
インクが吐出口２まで充填され吐出口２メニスカス保持力までインク流路４内の圧力が上がってもチューブポンプ６により供給しつづけると、吐出口２メニスカスが破壊されインクが吐出口２より排出されノズル面２２にインク溜り１８ができる。
【００３４】
吐出口２よりインクが排出されるとインク流路４内の圧力が下がってしまうので、下がらないようにチューブポンプ６からのインク供給能力（最大流量）で選定することが望ましい。
【００３５】
チューブポンプ６動作によるインク供給が始まると可塑化性チューブ７から吐出口２までのインク流路４内に圧力が生じる。可塑化性チューブ７とインク供給シール部材１７の間に圧力計１６が設置されており、この圧力を監視し所定の値に到達したらチューブポンプ６を停止させる。
【００３６】
たとえば、１２ｐｌの液滴を吐出する吐出口２総面積が０．３４ｍｍ２のときは圧力２０ｋＰａ、５ｐｌの液滴を吐出する吐出口２総面積が０．１５ｍｍ２のときは圧力約５０ｋＰａで監視する。
【００３７】
チューブポンプ６動作が停止しても可塑化性チューブ７から吐出口２までのインク流路４内の残圧で吐出口２からインクが出てくるので、弁２５を開け圧力を逃がす。
【００３８】
インク流路４内の残圧を逃がす弁２５に接続されている配管はインクを貯蔵したインクタンク８に接続されておりその配管先端はインクタンク内８のインクと常に接触している。インクタンク８内のインクはノズル面２２より低い位置に水面を設定することでインク流路４内の圧力が下げられる構造となっている。
【００３９】
インク流路４内の圧力がメニスカスを破らない圧力以下になったら弁２５を閉じフィルタ５部と接続しているインク供給シール部材１７が動作しフィルタ５から離れる。
【００４０】
その後、吸引ポンプ１４を駆動させた状態でノズル面２２にゴム等の弾性体で形成された吸引キャップ１５を接触しない位置まで上昇させる。そして吸引キャップ１５をノズル列と並行に移動させる。
【００４１】
吸引キャップ１５が走査しノズル面２２にできたインク溜り１８を吸引し掻掃、除去することができる。
【００４２】
本発明を実施するにあたり、ノズル面２２のクリーニング状態を決定するファクターとして、吸引キャップ１５とノズル面２２とのクリアランス〔ｍｍ〕と吸引圧〔ｋＰａ〕と走査速度〔ｍｍ／ｓｅｃ〕の３点が挙げられる。
【００４３】
本実施例では走査速度１５〔ｍｍ／ｓｅｃ〕で固定し、クリアランスと吸引圧組み合わせでの実験を行った。図５の実験結果よりクリアランス０．１２〔ｍｍ〕、吸引圧５０〔ｋＰａ〕に設定すればクリアランス、吸引圧が上下に変動しても良好なクリーニング状態が得られることが確認された。
【符号の説明】
【００４４】
１  インクジェットヘッド、２  吐出口（ノズル）、３  共通液室、４  インク流路、
５  フィルタ、６  加圧ポンプ又はチューブポンプ、７  可塑化性チューブ、
８  インクタンク、９  インク路、１０  インク供給口、１１  発熱素子、
１２  ジョイントゴム、１３  インクミスト、１４  吸引ポンプ、
１５  吸引キャップ、１６  圧力計、１７  インク供給シール部材、
１８  インク溜り
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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