(57)【要約】      （修正有）【課題】多数のノズルを有するインクジェットヘッドのノズル近傍における供給インクの粘度上昇や揮発成分の蒸発、或いはインク内の異物、気泡、さらにはノズルへのゴミ付着などによるノズル詰まりやインクの不安定な吐出が防止でき、安定的に画像形成ができるようにした、インクジェットヘッドの清掃メインテナンス装置及びそれを具備するインクジェット画像形成装置、並びにインクジェットヘッドの清掃メインテナンス方法の提供。【解決手段】インクジェットヘッドの清掃メインテナンス装置を、インクジェットヘッドのノズル形成面のノズルの一部を一時的に閉塞するためのノズル閉塞用部材と、ノズル形成面の一部にノズル閉塞用部材を圧接させるための閉塞用部材駆動手段と、ノズル閉塞用部材がインクジェットヘッドのノズルの一部を閉塞しているときにインクジェットヘッド内のインクを加圧するための供給インク加圧手段とを少なくとも具備するものとする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数のノズルを有するインクジェットヘッド内のインクを加圧してノズルからインクの適宜量を排出してインクジェットヘッドの清掃メインテナンスを行う装置であって、インクジェットヘッドのノズル形成面に設けられているノズルの一部を一時的に閉塞するためのノズル閉塞用部材と、インクジェットヘッドのノズルを閉塞しようとする時のみにノズル形成面の一部に該ノズル閉塞用部材を圧接させるための閉塞用部材駆動手段と、該ノズル閉塞用部材がインクジェットヘッドのノズルの一部を閉塞しているときにインクジェットヘッド内のインクを加圧するための供給インク加圧手段とを少なくとも具備することを特徴とする、インクジェットヘッドの清掃メインテナンス装置。
【請求項２】
前記ノズル閉塞用部材が弾性材料であることを特徴とする請求項１項のインクジェットヘッドの清掃メインテナンス装置。
【請求項３】
前記ノズル閉塞用部材がインク吸収性を有することを特徴とする請求項１または２記載のインクジェットヘッドの清掃メインテナンス装置。
【請求項４】
前記ノズル閉塞用部材はその形状が円筒状であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のインクジェットヘッドの清掃メインテナンス装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載のインクジェットヘッドの清掃メインテナンス装置を具備することを特徴とするインクジェット画像形成装置。
【請求項６】
多数のノズルを有するインクジェットヘッド内のインクを加圧してノズルからインクの適宜量を排出してインクジェットヘッドの清掃メインテナンスを行うに際し、インクジェットヘッドのノズル形成面の一部にノズル閉塞用部材を圧接してノズルの一部を一時的に閉塞すると共に、インクジェットヘッド内の供給インクを加圧し、インクジェットヘッドの非閉塞ノズルからインクの適宜量を排出させてインクジェットヘッドの清掃メインテナンスを行うことを特徴とする、インクジェットヘッドの清掃メインテナンス方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットヘッドに設けられた多数のノズルの中、画像形成データに対応したノズルのみからインクの小敵を順次吐出させて画像形成を行うドロップ・オンデマンド・インクジェット記録法を採用したインクジェット画像形成装置のインクジェットヘッドの清掃メインテナンス技術に係り、多数のノズルを有する固定型インクジェットヘッドのノズル近傍における供給インクの粘度上昇や揮発成分の蒸発、或いはインク内の異物、気泡、さらにはノズルへのゴミ付着などによるノズル詰まりやインクの不安定な吐出などが防止でき、安定的に画像形成ができるようにした、インクジェットヘッドの清掃メインテナンス装置及びそれを具備するインクジェット画像形成装置、並びにインクジェットヘッドの清掃メインテナンス方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、種々あるインクジェット記録法の中、特に、与えられた画像形成データに対応するノズルのみからインクの小滴を順次吐出して画像形成を行う、所謂ドロップ・オンデマンド・インクジェット記録法においては、インクジェットヘッド内に供給されているインクの増粘や、インクジェットヘッドに設けられているノズルの内部に吸い込まれたゴミ等の異物やインク中で発生した気泡等の影響により、一部のノズルからのインクの出が悪くなったり、出なくなったりすることがあり、長時間に渡って安定的なインクの吐出を続けることが難しかった。
【０００３】
そのため通常は、所定の時間が経過した段階で、或いはインクの吐出が不正確になった段階で、インクを空打ちすると共に、ノズルを介してその内部にあるインクを吸引して異物の除去とノズル近傍に存在する増粘気味のインクの除去を行うことにより、インクジェットヘッドの共通室内或いはノズル内のインクを良好な状態に保つようにし、さらにメニスカス（凹面のインク吐出液面）の形成を実施して正常なインク吐出に備えている。
【０００４】
しかしながら、上述したような空打ちや吸引動作だけではノズル内面の増粘インクや異物の排出が完全には行われにくく、インクジェットヘッド内のインクを正常な画像形成ができるような状態に復帰させることが難しかった。これに較べ、インクをインク供給ラインからの圧力によりノズルから押し出して行う、加圧排出方式による清掃メインテナンスは、ノズル内の異物の排出や増粘インクの排出がし易く、近時のインクジェットヘッドの清掃メインテナンスにおいて広く使われるようになっている。
【０００５】
図３には、ドロップ・オンデマンド・インクジェット記録法を採用した一般的なインクジェット画像形成装置におけるインクジェットヘッド３１の概略の構成とノズル３４からのインク３６の吐出状況が示してある。このインクジェットヘッド３１はインク供給チューブ３５を介して共通液室３２にインク３６が供給されるようになっており、そのノズル形成面３３に設けられている多数のノズル３４中の所定ノズルのみからインクの小滴３６’が紙などの被画像形成に向かって吐出されるようになっている。また、図４にはインクジェットヘッドのノズル形成面３３におけるノズル３４の配列状況が示してある。
【０００６】
このような構成のインクジェットヘッド３１においては、上述したように、その清掃メインテナンス時にインク供給チューブ３５からインクジェットヘッド内の供給インキ３６に対して圧力を加え、ノズル近傍の増粘インキや異物をノズルから排出するようにしていた。しかし、この際、図５にも示すように、インク供給チューブ３５のインク供給口３７近くに位置するノズルからインクが集中的に排出されてしまい、インク供給口３７から遠
い部位（Ａ部やＢ部）に位置するノズルからのインク吐出量は極端に少なくなり、その部分における増粘インクや異物の排出がしにくくなるという問題点があった。
【０００７】
また、この排出しにくい部位のノズルから十分なインクが排出ができるよう、清掃メインテナンス時のインクへの加圧を増加することも考えられるが、インク供給口の近傍に位置するノズルからは必要以上のインクが排出されるようになり、清掃メインテナンスに伴い廃棄することになるインクの量が極端に多くなり、結果として不経済となってしまっていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は係る従来の技術が有する問題点に鑑みてなされたものであって、画像形成データに対応するノズルのみからインクを順次吐出してドロップ・オンデマンド・インクジェット記録方式により画像形成を行うインクジェットヘッドに対し、清掃メインテナンスに要するインク量を少くして、効率良くその清掃メインテナンスを行えるようにした、インクジェットヘッドの清掃メインテナンス装置及びそれを具備するインクジェット画像形成装置、並びにインクジェットヘッドの清掃メインテナンス方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するためになされ、請求項１記載の発明は、多数のノズルを有するインクジェットヘッド内のインクを加圧してノズルからインクの適宜量を排出してインクジェットヘッドの清掃メインテナンスを行う装置であって、インクジェットヘッドのノズル形成面のノズルの一部を一時的に閉塞するためのノズル閉塞用部材と、インクジェットヘッドのノズルを閉塞しようとする時のみにノズル形成面の一部に該ノズル閉塞用部材を圧接させるための閉塞用部材駆動手段と、該ノズル閉塞用部材がインクジェットヘッドのノズルの一部を閉塞しているときにインクジェットヘッド内のインクを加圧するための供給インク加圧手段とを少なくとも具備することを特徴とする、インクジェットヘッドの清掃メインテナンス装置である。
【００１０】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の清掃メインテナンス装置において、前記ノズル閉塞用部材が弾性材料であることを特徴とする。
【００１１】
さらにまた、請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のインクジェットヘッドの清掃メインテナンス装置において、前記ノズル閉塞用部材がインク吸収性を有することを特徴とする。
【００１２】
さらにまた、請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載のインクジェットヘッドの清掃メインテナンス装置において、前記ノズル閉塞用部材はその形状が円筒状であることを特徴とする。
【００１３】
さらにまた、請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載のインクジェットヘッドの清掃メインテナンス装置を具備することを特徴とするインクジェット画像形成装置である。
【００１４】
さらにまた、請求項６記載の発明は、多数のノズルを有するインクジェットヘッド内のインクを加圧してノズルからインクの適宜量を排出してインクジェットヘッドの清掃メインテナンスを行うに際し、インクジェットヘッドのノズル形成面の一部にノズル閉塞用部材を圧接してノズルの一部を一時的に閉塞すると共に、インクジェットヘッド内の供給インクを加圧し、インクジェットヘッドの非閉塞ノズルからインクの適宜量を排出させてインクジェットヘッドの清掃メインテナンスを行うことを特徴とする、インクジェットヘッ
ドの清掃メインテナンス方法である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、インクの排出しやすい特定のノズル部分をインク閉塞部材により一時的に塞ぐことによって清掃メンテナンスを行うため、排出しにくいノズルに対して清掃メインテナンスに必要なインク圧とインク量を十分に与えることができ、効率的にかつ確実に清掃メインテナンス処理が行えるようになる。また、上記したズルの一部を閉塞して行うインクの吐出とノズルを全て開放して行うインクの吐出とを適宜組み合わせることにより、より効率的な清掃メインテナンス処理を行えることができる。
【００１６】
さらに、ノズル閉塞用部材を弾性材料、例えばゴムやスポンジ、あるいは比較的弾性変形のしやすいプラスチック部材等で構成してノズルを塞ぐようにすれば、ノズル形成面を傷付けることなく、所望のノズルを確実に塞ぐことができる。
【００１７】
さらにまた、ノズル閉塞用部材を１個若しくは複数のロールを組合せた構成とし、これを閉塞用部材駆動手段によりノズル形成面を転がしながら順次ノズルを塞ぐようにし、開放されているノズルから順次インクを吐出させれば、少ないインク量で開放されているノズルから集中的にインクの排出できるので、清掃メインテナンスを有効に行うことができ得る。
【００１８】
そして、ノズル閉塞用部材を、余分なインクを吸引する機能も兼ねた部材で構成することにより、排出インクで装置内を汚すことが無くなる。また、吸引機能によりノズルのメニスカス（ノズル面のインク凹面）の形成を同時に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２０】
図１は本発明のインクジェットヘッドの清掃メインテナンス装置の概略の構成を示す説明図である。
【００２１】
ここに示すインクジェットヘッド１はドロップ・オンデマンド・インクジェット記録法により画像形成を行うもので、その内部にはインクを一時的に貯蔵しておくための共通液室２を有し、下面のノズル形成面３には多数のノズル４が配列されている。そして、共通液室２にはインク供給チューブ５を介してインク６が供給されていて、ノズル形成面３に設けられている多数のノズル４中の所定ノズルのみからインクの小滴が画像形成データに基づいて随時吐出され、インクジェット方式により画像が形成されるようになっている。
【００２２】
一方、７は本発明の清掃メインテナンス装置の一部を構成するノズル閉塞用部材を示している。このノズル閉塞用部材７は、清掃メインテナンス時にインクジェットヘッド１のノズル形成面３のノズル４の一部を一時的に閉塞するためのものであり、閉塞用部材駆動手段８に移動可能な状態で保持されている。そして、インクジェットヘッド１のノズル４を閉塞しようとする時にこの閉塞用部材駆動手段８を駆動させ、ノズル形成面３の一部にノズル閉塞用部材７を圧接させて所定のノズルのみを一時的に閉塞できるようになっている。
【００２３】
ここに示す閉塞用部材駆動手段８は、二つのエアシリンダー９、１０と二つの伸縮支持部材１１、１２とから主として構成され、エアシリンダー９、１０をそれぞれ駆動させることにより、伸縮支持部材１２の一端に取り付けてあるノズル閉塞用部材７がノズル形成面３の所望の部分に必要に応じて圧接できるようになっている。
【００２４】
他方、インクジェットヘッド１に連設されているインク供給チューブ５の途中には供給インク加圧手段１５がさらに設けられており、ノズル閉塞用部材７がインクジェットヘッド１のノズル４の一部を閉塞しているときにインクジェットヘッド内の供給インク６を加圧できるようになっており、清掃メインテナンス時には非閉塞状態のノズルから増粘したインクや気泡、異物などが強制的に加圧排出される。
【００２５】
図２では実際に加圧排出（加圧パージとも言われている）動作を行っている様子を示しているが、インク供給チューブ５のインク供給口１６から遠く、供給インク６に対して圧力のかかりにくいインクジェットヘッド端部に集中的に排出圧力がかかり、インクジェットヘッド端部近辺に位置するノズルから清掃メインテナンスに必要なインクが適正な圧力で効率的に排出されている。発明者等のテストによれば、インクジェットヘッドのインク供給口近傍に位置するノズルをノズル閉塞用部材［ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン系のゴムでジェンが添加されているゴム系エラストマ）製］で１秒間閉塞した状態でインク加圧手段を駆動させて共通液室の供給インクに圧力（１０〜４０ｋＰａ程度）を加えてインクジェットヘッド周辺部に位置するノズルからインクを吐出させた後、今度はノズル閉塞用部材でのノズルの閉塞状態を解いて全ノズルを開放した状態で１秒間のインクの排出を試みたところ、全ノズル開放での４秒間のインク排出による清掃メインテナンスと同程度のクリーニング効果が確認できた。しかも、清掃メインテナンスに要したインクの吐出量は全ノズル開放による清掃メインテナンスにおけるインク吐出量の略１／２〜１／４程度であった。
【００２６】
実際には、ノズル閉塞用部材をノズル形成面の一部へ圧接して非閉塞ノズルからインクを吐出する工程と、ノズル閉塞用部材を圧接しないで全ノズルからインクを吐出する工程を適宜回数組み合わせることにより、効率よく、より確実な清掃メインテナンス処理を行うことができる。
【００２７】
また、ノズル閉塞用部材をポリアセタールやポリテトラフルオロエチレン製とし、これをインクジェットヘッドのノズル形成面の一端から他端まで滑らせる様に圧接しながら走査させ、清掃メインテナンス処理を行うようにしてもよい。この場合、ノズル閉塞用部材が圧接されずに非閉塞状態にあるノズルに加圧されたインクが集中するので、短時間でインクの排出が終了する。発明者等は、ポリアセタールやポリテトラフルオロエチレン製のノズル閉塞用部材を使用すると共に、その構造を清掃メインテナンス時に排出される不要インクの吸い取り口を具備するものとし（図示せず）、移動速度２〜８ｍｍ／ｓｅｃでインクジェットヘッドのノズル形成面を滑らすことによって、良好な排インククリーニングと、メニスカスの形成が同時に出来ることを確認した。
【００２８】
一方、図６は、ノズル閉塞用部材の他の形態とそれを用いた清掃メインテナンスの実施状況を示している。このノズル閉塞用部材２７はロール状の外形をなしており、金属製でロール状の芯部２８の周縁にに厚さ１０ｍｍで、ゴム硬度３０°（ＪＩＳ−Ａスケール）のＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン系のゴムでジェンが添加されているゴム系エラストマ）を被覆してなるものである。
【００２９】
これを図７に示すように、インクジェットヘッド２１のノズル形成面２３に押しつけると、部分的にノズルを閉塞することができるので、例えば、インクジェットヘッド２１の端部であっても、そこに位置するノズルから排インク２５、２６を所期の圧力をもって排出させることができる。この時、ノズル閉塞用部材をａ方向に周速２〜１０ｍｍ／ｓｅｃで回転させると共に、ノズル形成面に沿ってｂ方向に移動させるようにして清掃メインテナンスを行えば、順次全てのノズルから所望の圧力で適宜量のインクを吐出させて清掃メインテナンス処理が行えるようになる。
【００３０】
尚、このようなロール状のノズル閉塞用部材は、表面にＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとのコポリマー）等の被覆部材を被覆し、内部をスポンジ状で硬度の極めて柔らかなエラストマで満たした２層構造にすることも出来る。その場合、閉塞出来るノズルの部分が閉塞部材の大きさの割には大きくなることが出来る（≒ニップ幅が増える）ので、小さなロールでも効率的なノズル閉塞がなされ、非閉塞状態のノズルからインクが効率よく排出できるようになる。さらに２本、３本といった複数のローる構成になるノズル閉塞用部材としてもよい。
【００３１】
以上、本発明に係るインクジェットヘッドの清掃メインテナンス装置とその装置を使用したインクジェットヘッドの清掃メインテナンス方法を説明したが、本発明に係るインクジェット画像形成装置は、上述したような構成のインクジェットヘッドの清掃メインテナンス装置をインクジェットヘッドに近接して具備してなるものである。このような構成のインクジェット画像形成装置は、インクジェットヘッドの共通液室内或いはノズル内の増粘したインクや異物等が、少ないインクの吐出量で、効率よく確実に排出・除去できるようになり、美麗で安定した画像形成が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係るインクジェットヘッドの清掃メインテナンス装置の概略の構成を示す説明図である。
【図２】本発明に係るインクジェットヘッドの清掃メインテナンス装置を使用して清掃メインテナンスを行っているときの状態を示す説明図である。
【図３】従来のインクジェットヘッドの清掃メインテナンス装置の概略の構成を示す説明図である。
【図４】インクジェットヘッドのノズル形成面における多数のノズルの配列状態を示す説明図である。
【図５】従来のインクジェットヘッドの清掃メインテナンス装置を使用して清掃メインテナンスを行っているときの状態を示す説明図である。
【図６】本発明のさらに他のインクジェットヘッドの清掃メインテナンス装置の概略の構成を示す説明図である。
【図７】本発明のさらに他のインクジェットヘッドの清掃メインテナンス装置を使用して清掃メインテナンスを行っているときの状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３３】
１、２１、３１・・・インクジェットヘッド
２、３２・・・共通液室
３、２３、３３・・・ノズル形成面
４、２４、３４・・・ノズル
５、３５・・・インク供給チューブ
６、３６・・・インク
７、２７・・・ノズル閉塞用部材
８、６８・・・閉塞用部材駆動手段
１５・・・供給インク加圧手段
【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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【図６】
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【図７】
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