JPH0542678A - インクジエツトプリンタのメンテナンス装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 目詰まりを生じさせることがなく、また、イ
ンクに悪影響を与えることがなく、ノズル端面のクリー
ニングを行なう。 【構成】 細管１１に、ポンプにより加圧されたインク
が図示しないインクチューブを通して供給され、（Ａ）
図に示すように、インクの表面張力でメニスカスが形成
される。さらに加圧を継続すると、（Ｂ）図に示すよう
に、印字ヘッドのノズル端面１７と細管１１の間隙で、
インクがブリッジ状になる。この状態でポンプを停止
し、細管１１をノズル端面１７に沿って矢印の方向に移
動させると、ノズル端面に付着している微細なインク滴
は、ブリッジ状になったインクに吸収され、細管１１を
印字ヘッドから離せば、細管１１内へと回収される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェットプリン
タのメンテナンス装置、特に、インクジェットヘッドの
ノズル端面をクリーニング機構を備えたメンテナンス装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来インクジェットのノズル端面のクリ
ーニング方法としては、特開昭５５−１０１４６２号公
報に代表されるように、ワイパーでふき取る方法や、吸
収部材を押しつけてふき取る方法などのように機械的に
払拭する方法が知られている。また、特開昭５８−６３
４５０号公報などに記載されているように、ノズル端面
に、キャップ側から気体や液体を噴射して洗浄する方法
も知られている。

【０００３】しかしながら、機械的に払拭する方法で
は、完全にふき取ることはほぼ不可能であり、インクが
若干残存し、インクドロップの吐出の方向性を悪化させ
ていた。さらに、ワイパーや吸収部材の押しつけによ
り、逆にノズル内部にごみ・異物を混入させ、最悪の場
合はノズルの目詰まりを引き起こしていた。また、イン
クドロップの吐出方向性の向上のためにノズル端面を撥
液処理したインクジェットヘッドが用いられることがあ
るが、このようなヘッドの場合には、ワイパーや吸収部
材を用いてクリーニングを行なうと、撥液処理面の寿命
を著しく短いものとしていた。

【０００４】一方、液体を噴射して洗浄を行なう方法
は、機構が複雑になり、噴射圧によりノズルから侵入し
た洗浄液がインクに悪影響を与えるという問題があっ
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した従
来のクリーニング方法の問題点を解決し、目詰まりを生
じさせることがなく、また、インクに悪影響を与えるこ
とがなく、ノズル端面のクリーニングを行なうことがで
きるインクジェットのメンテナンス装置を提供すること
を目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、インクジェッ
トプリンタのメンテナンス装置において、請求項１の発
明は、インクジェットヘッドのノズル端面に非接触に対
向するよう位置される開口と、該開口にインクのメニス
カスを発生させるメニスカス発生手段を有することを特
徴とするものであり、請求項２の発明は、ノズル端面に
インク滴を供給するインク滴供給手段と、前記インク滴
を回収するインク滴回収手段を有することを特徴とする
ものである。

【０００７】前記開口はスリット状開口あるいは微細孔
を用いることができる。前記開口とノズル面とを相対的
に移動させる移動手段を設けることができる。

【０００８】

【作用】ヘッド端面に付着したインクは、当然のことな
がら、同種のインクとの親和力は大きい。そこで、ノズ
ル面に付着した微小インク滴に、他のインクを接触させ
ると、付着した微小インク滴は、インクの表面張力によ
り他のインクと一体化させることができ、ノズル面より
除去することができる。

【０００９】

【実施例】図１は、本発明のメンテナンス装置を設けた
インクジェットプリンタの概略正面図である。１は印字
ヘッド、２はキャリッジ、３はガイドシャフト、４はキ
ャリッジベルト、５はプーリー、６はキャリッジ駆動モ
ータ、７は紙送りロール、８はプラテン、９は紙送りモ
ータ、１０はメンテナンスステーションである。

【００１０】印字ヘッド１は、キャリッジ２に搭載され
ている。キャリッジ２は、ガイドシャフト３に摺動自在
に取り付けられるとともに、キャリッジ２には、キャリ
ッジベルト４が取り付けられている。キャリッジベルト
４は、プーリー５とキャリッジ駆動モータ６の回転軸に
取り付けられている。したがって、キャリッジ駆動モー
タ６の回転により、キャリッジ２が左右に移動し、印字
ヘッドを走査する。この図では、キャリッジ２は、ホー
ムポジションに位置しており、印字ヘッド１は、メンテ
ナンスステーション１０に対向している。印字時には、
キャリッジ２は、ホームポジションより右側の記録領域
を往復移動し、非印字時には、ホームポジションに位置
する。記録領域には、プラテン８が設けられ、プラテン
８上の図示しない記録紙は、紙送りモータ９により駆動
される紙送りロール７によって、紙送りされる。

【００１１】非印字時に、印字ヘッドがメンテナンスス
テーション１０に対向しているときには、ノズルの乾燥
防止のために、キャッピングが行なわれ、ノズル周辺の
インクの増粘を最小限に抑えることができる。また、こ
のキャッピングに関連させて、メンテナンスステーショ
ン１０内に設けたポンプによりインクの吸引を行ない、
インクを吐出口より強制的に排出させることにより吐出
回復処理を行なうこともできる。この実施例において
は、メンテナンスステーション１０にクリーニング機構
が設けられ、印字ヘッド１のノズル端面のクリーニング
を行なう。クリーニングは、印字の終了時に、あるい
は、印字中に一次的にメンテナンスを行なうなど、適宜
の時点において、キャリッジ２をホームポジションに位
置させて行なうことができる。

【００１２】図２は、本発明のメンテナンス装置の一実
施例の概略構成図である。図中、１は印字ヘッド、２は
キャリッジ、１１はクリーニング手段、１２はインクチ
ューブ、１３はインクタンク、１４はポンプである。印
字ヘッド１のノズル端面には、撥液処理が施されてい
る。撥液処理材としては、例えば、ＫＰ８０１（信越科
学工業株式会社製）などが用いられる。

【００１３】インクジェットプリンタのメンテナンスポ
ジションにおいて、クリーニングを行なう場合、クリー
ニング手段１１は、印字ヘッド１に微小間隙をもって対
向した位置に配置される。クリーニング手段１１には、
インクタンク１３に連通するインクチューブ１２が接続
され、ポンプ１４を動作させることにより、インクタン
クからクリーニング手段１１にインクを供給することが
できる。

【００１４】図３は、クリーニング手段１１の先端部近
傍の断面図である。先端の表面には、インク滴のきれが
良好となるように、上述したＫＰ８０１などにより撥液
処理膜１５が施されている。

【００１５】図４は、クリーニング動作の説明図であ
る。図２で説明したように、クリーニング手段１１に、
ポンプにより加圧されたインク１６がインクチューブを
通して供給され、クリーニング手段１１の端面で、図４
（Ａ）に示すように、インクの表面張力でインク１６が
盛り上がり、メニスカスが形成される。さらに加圧を継
続すると、図４（Ｂ）に示すように、印字ヘッドのノズ
ル端面１７とクリーニング手段１１の間隙で、インクが
ブリッジ状になる。この状態でポンプを停止し、クリー
ニング手段１１をノズル端面１７に沿って矢印の方向に
移動させると、ノズル端面に付着している微細なインク
滴は、ブリッジ状になったインクに吸収されてしまうた
め、ノズル端面１７は非常にきれいな状態となる。ノズ
ル端面１７の下端までクリーニング手段１１を移動させ
た後、クリーニング手段１１を印字ヘッドから離せば、
インクは自身の凝集力によりクリーニング手段１１内へ
と回収される。

【００１６】クリーニング手段１１は、この実施例で
は、図５（Ａ）に示すように、内径が１．７ｍｍの細管
を用いた。クリーニング手段１１と印字ヘッド１のノズ
ル端面との距離を０．５ｍｍに設定し、ポンプ圧力を
８．０ｍｍＨ₂ Ｏにしたところ、細管からはインクが流
出せずに、ノズル端面との間でインクがブッリジ状とな
った。この状態でポンプを停止し、細管を５ｍｍ／ｓｅ
ｃの速度で移動したところ、ヘッド端面に付着していた
微小なインク滴は、すべてインクのブッリジに吸収さ
れ、ヘッド端面は非常にきれいにクリーニングされた。

【００１７】図５（Ｂ）は、クリーニング手段１１とし
てスリット状の開口を用いた実施例である。スリット状
の開口は、長さ３ｍｍ、幅１．７ｍｍとし、クリーニン
グ手段１１と印字ヘッド１のノズル端面との距離を０．
５ｍｍに設定し、ポンプ圧力を６．３ｍｍＨ₂ Ｏにした
ところ、細管を用いた場合と同様の効果が得られた。図
５（Ｃ）に示すように、スリットの長さを１．６ｍｍと
し、ノズルの配列方向と直交方向へクリーニング手段１
１を移動させてクリーニングすることも試みた。この場
合は、ポンプ圧力は４．５ｍｍＨ₂ Ｏで、クリーニング
の効果は良好であった。

【００１８】細管を用いた場合の、最適なポンプ圧の算
出について説明する。図６に示したように、細管１８の
内径を２ｒ、インクの表面張力をγ、細管の端面でのイ
ンクの盛り上がり角をθ、細管内の圧力をＰ、インクの
盛り上がりの高さをｈ、細管とノズル端面１７との距離
をｇとすると、次式が成り立つ。 ２πｒ・γ・ｓｉｎθ＝πｒ² Ｐ Ｐ＝２γｓｉｎθ／ｒ ここで、最適なポンプ圧Ｐを決定するための条件として
は、θが接触角以下の状態でｈがｇ以下になる、すなわ
ちインクが流出する前に、インクの盛り上がりがヘッド
端面に到達するということである。ｈは、 ｈ＝ｒ（１−ｃｏｓθ）／ｓｉｎθ θ＝ｃｏｓ^ー1｛（ｒ² ーｈ² ）／（ｒ² ＋ｈ² ）｝ で表されるので、細管の半径ｒが与えられ、接触角がわ
かれば、流出限界でのインクの盛り上がりの高さｈの臨
界値が求められる。細管とノズル端面との距離ｇをマー
ジンを見込んで、高さｈの臨界値より小さくしておけ
ば、インクが流出する前に、インクの盛り上がりが、ノ
ズル端面に到達する。式に、 ｈ＝ｇ を代入しθを求め、式に代入すれば、最適なポンプ圧
Ｐが求められる。

【００１９】図７は、本発明のメンテナンス装置の他の
実施例の概略構成図である。図中、１は印字ヘッド、２
はキャリッジ、２０はインク滴供給手段、２１は定量吐
出装置、２２はインクタンク、２３は廃インク受け、２
４は廃インクタンクである。この実施例においても、印
字ヘッド１のノズル端面は、撥液処理が施されているも
のとして説明する。撥液処理材としては、上述したＫＰ
８０１（信越科学工業株式会社製）などが用いられたも
のである。

【００２０】図１で説明したように、プリンタのメンテ
ナンスポジションにおいて、印字ヘッド１に対向して、
インク滴供給手段２０が配置される。インク滴供給手段
２０には、定量吐出装置２１によって、インクタンク２
２から所定量のインクが供給され、インク滴が印字ヘッ
ド１のノズル面に滴下される。滴下されたインクは、ノ
ズル面を流下し、インク受け２３に回収され、廃インク
タンク２４に集められる。インク滴が、ノズル面を流下
する際に、ノズル面に付着した微小なインク滴が合体し
て回収される。

【００２１】定量吐出装置の実施例を図８に示す。図
中、２２はインクタンク、２５はモータ、２６はスクリ
ュウネジ、２７はシリンダー、２８は，２９は弁であ
る。モータ２５が回転して、スクリューネジ２６に連結
されたシリンダー２７が、図の左方向へ移動し、インク
を定量吐出する。このとき、図１０（Ａ）に示すよう
に、弁２８は閉じられ、弁２９が開かれている。停止状
態では、図１０（Ｂ）に示すように、弁２８，２９とも
に閉じられている。次に、モータ２５が逆回転し、シリ
ンダー２７が右方向に移動し、インクがインクタンク２
２より充填される。このときは、図１０（Ｃ）に示すよ
うに、弁２８は開かれ、弁２９は、閉じられている。

【００２２】図９は、インク滴供給手段２０の先端部近
傍の断面図である。先端の表面には、インク滴のきれが
良好となるように、上述したＫＰ８０１などにより撥液
処理膜３０が施されている。

【００２３】図１１は、クリーニング動作の説明図であ
る。図中、図７と同様な部分には同じ符号を付して説明
を省略する。３１はインク滴である。（Ａ）図に示すよ
うに、定量吐出装置２１により、インク滴供給手段２０
から、一定量のインク滴３１が、撥液処理を施された印
字ヘッド１のノズル端面の上端部に供給される。供給停
止後は、（Ｂ）図に示すように、ノズル端面に付与され
たインク滴３１は、自重により、ノズル端面に沿って、
下方へ落下していく。このとき、ノズル端面に付着して
いる微少なインク滴は、落下していく大きなインク滴に
吸収されてしまうため、ノズル端面は、非常にきれいな
状態にクリーニングされる。その後、ヘッド下端まで達
したインク滴３１は、（Ｃ）図に示すように、廃インク
受け２３に落下し、廃インクタンク２４に回収される。

【００２４】ノズル端面に供給するインク滴の量は、実
験によると、約４．５ｍｍ³ 以上であれば、自重で落下
することが確認された。この実施例では、１０ｍｍ³ 供
給し、良好な結果が得られている。

【００２５】インク滴の回収方法としては、吸収部材を
用いて、吸収するようにしてもよい。図１２に示すよう
に、毛細管３２を用いて、先端部をノズル面の下端部に
近づけて吸収し、廃インクタンク２４に回収することも
できる。図１３は、定量吐出装置と組み合わせたもので
ある。インクタンク２２と廃インクタンク２４とを、連
通孔３３で連通させておく。定量吐出装置のインク充填
時には、廃インクタンク２４中に生じる負圧が生じるか
ら、これを利用してインク回収口３４に連結されたチュ
ーブにより回収する方法を用いることもできる。

【００２６】この実施例においては、特に、補助装置を
用いていないが、インク滴の落下を促進するために、例
えば、図１４に示すように、ヘッド取り付けアーム３５
とキャリッジ２との間に、超音波振動子３６を配置し、
上下あるいは左右にヘッドを振動させてもよいし、ある
いは、キャリッジ全体を微小に走査方向に往復動させ
て、ヘッドに振動を与えてもよい。

【００２７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、以
下に述べるような効果を奏し、信頼性の高いインクジェ
ットプリンタのメンテナンス装置が提供できる。 ノズル端面に付着した微小なインク滴をインクによ
り吸収するので、効率のよく回収ができる。 ワイパーや吸収部材などがノズル端面に押しつけら
れることがないので、ノズル内部にごみや異物が混入す
ることがない。また、ノズル端面の撥液処理膜を傷める
こともなく長期間の撥液性が維持される。 特殊な洗浄液を使用しないので、インクに悪影響を
与えることがない。 したがって、ノズル目詰まりがなく、インクドロッ
プの方向性も良好に維持される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のメンテナンス装置を設けたインクジ
ェットプリンタの概略正面図である。

【図２】 本発明のメンテナンス装置の一実施例の概略
構成図である。

【図３】 図２のクリーニング手段の先端部近傍の断面
図である。

【図４】 図１のメンテナンス装置のクリーニング動作
の説明図である。

【図５】 クリーニング手段の他の実施例の説明図であ
る。

【図６】 細管を用いた場合の、最適なポンプ圧の算出
の説明図である。

【図７】 本発明のメンテナンス装置の他の実施例の概
略構成図である。

【図８】 定量吐出装置の実施例の断面図である。

【図９】 図７のインク滴供給手段の先端部近傍の断面
図である。

【図１０】 定量吐出装置の動作の説明図である。

【図１１】 図７のメンテナンス装置のククリーニング
動作の説明図である。

【図１２】 インク滴の回収方法の他の実施例の概略構
成図である。

【図１３】 インク滴の回収方法の別の実施例の概略構
成図である。

【図１４】 インク滴の落下を促進する実施例の説明図
である。

【符号の説明】

１ 印字ヘッド、２ キャリッジ、１１ クリーニング
手段、１２ インクチューブ、１３ インクタンク、１
４ ポンプ、２０ インク滴供給手段、２１定量吐出装
置、２２ インクタンク、２３ 廃インク受け、２４
廃インクタンク。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクジェットヘッドのノズル端面に非
   接触に対向するよう位置される開口と、該開口にインク
   のメニスカスを発生させるメニスカス発生手段を有する
   ことを特徴とするインクジェットプリンタのメンテナン
   ス装置。
2. 【請求項２】 ノズル端面にインク滴を供給するインク
   滴供給手段と、前記インク滴を回収するインク滴回収手
   段を有することを特徴とするインクジェットプリンタの
   メンテナンス装置。