WO2010095363A1 - プリンタ装置およびそのメンテナンス方法 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a printer apparatus that performs printing by discharging ink from a printer head, and a maintenance method that is applied to the printer head.
  • the printer device discharges ink from discharge nozzles formed on the lower surface of the printer head while moving the printer head relative to the print medium, thereby forming a predetermined pattern on the print medium. It is configured to print by adhering. At this time, the ink is ejected as fine droplets, and the ejected ink is deposited on the surface of the print medium so that desired printing is performed.
  • printer heads have been developed that are configured to change the volume of an ink chamber by vibrating a vibration element such as a piezo element and to discharge ink from an ejection nozzle that communicates with the ink chamber.
  • a vibration element such as a piezo element
  • FIG. 2 of Patent Document 1 the piezoelectric vibrator 6 as a vibration element is expanded or contracted to cause pressure fluctuation in the ink filled in the ink chamber 71, and the ink is ejected from the nozzle opening 51.
  • a configuration is disclosed.
  • a conventional printer device is equipped with a maintenance unit for recovering ink so that ink can be normally discharged from the discharge nozzles.
  • a maintenance unit for recovering ink so that ink can be normally discharged from the discharge nozzles.
  • the inside of the cap is set to a negative pressure, and the ink in the printer head (ink chamber) is sucked toward the cap, and the sucked ink Along with it, foreign matter and bubbles are sucked and removed.
  • the above-mentioned method for removing foreign matters and the like is to suck the ink in the printer head toward the cap without vibrating the vibrating element as in printing, and suck the foreign matters and the like together with the sucked ink. It was to be removed. For this reason, for example, foreign matters that adhere relatively firmly to the inside of the discharge nozzle or the inside of the vibration element may not be removed by the above-described method. In such a case, the ink may not be ejected from the ejection nozzle or may be ejected in a curved manner without being ejected straight toward the print medium, making it difficult to land the ink at a target position in a desired pattern. There was a problem of becoming.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and provides a printer device capable of removing foreign matter and the like in a printer head while having a relatively simple configuration, and a maintenance method using the printer device. Objective.
  • a printer apparatus is opposed to a medium support unit (for example, a platen 12a in the embodiment) that supports a print medium (for example, the print sheet M in the embodiment), and the medium support unit.
  • a guide rail that is relatively moved in a predetermined transport direction with respect to the print medium supported by the print medium and extends in a scanning direction orthogonal to the predetermined transport direction, and reciprocates in the scanning direction with respect to the guide rail.
  • the volume of the ink chamber that is movably provided and communicates with the nozzle opening that opens downward (for example, the ejection nozzle 25a in the embodiment) is used for the vibration of the vibration element (for example, the piezoelectric element 24 in the embodiment).
  • a printer head that ejects ink from the nozzle openings by changing the drive, and a drive control unit that controls the vibration of the vibration element (example: For example, the controller 13b) in the embodiment performs the control to vibrate the vibration element and performs the maintenance of the printer head by discharging ink using the vibration of the vibration element. .
  • a receiving member for example, the cap member 45 in the embodiment
  • the maintenance of the printer head is performed by discharging ink using the vibration of the vibration element.
  • the ink chamber is connected to an ink tank (for example, the ink cartridge 51 in the embodiment) in which ink is stored via an ink supply path (for example, the supply tube 52 in the embodiment).
  • the ink stored in the ink tank is supplied to the ink chamber by a supply pump provided in the path, and the drive control unit is configured to perform drive control of the supply pump,
  • the drive control unit When performing maintenance of the printer head, the drive control unit preferably performs control to continuously drive the supply pump.
  • the ink chamber is connected to an ink tank in which ink is stored via an ink supply path, and ink stored in the ink tank is supplied by a supply pump provided in the ink supply path.
  • the supply control unit is configured to supply the ink chamber, and the drive control unit is configured to perform drive control of the supply pump.
  • the drive control unit is configured to supply the supply pump. It is also preferable to perform control to stop the driving of the motor.
  • the volume of the ink chamber which is provided so as to be reciprocally movable along the guide rail and communicates with the nozzle opening that opens downward, is changed by utilizing the vibration of the vibration element.
  • a maintenance method for a printer head that discharges ink from a nozzle opening wherein the printer head is moved to the vicinity of an end of the guide rail, and is provided near the end of the guide rail to discharge from the nozzle opening.
  • the printer apparatus is configured to perform control for vibrating the vibration element by the drive control unit, and to perform maintenance of the printer head by discharging ink using the vibration of the vibration element.
  • a flexible film member for example, a vibration element
  • ink chamber can be easily peeled off using the vibration of the vibration element. Therefore, it is possible to reliably prevent foreign matter in the printer head while maintaining a relatively simple configuration in which a part of vibration control performed on the vibration element is changed without adding a new component compared to the conventional configuration. Can be removed.
  • the printer head is maintained by ejecting ink using the vibration of the vibration element in a state where the nozzle opening is opposed to and spaced from the receiving member.
  • the vibration of the vibration element When configured in this way, it is possible to efficiently receive and collect the ink, foreign matters, and the like discharged during the maintenance by the receiving member without being scattered around.
  • the receiving member since the receiving member is separated from the nozzle opening, the ink discharged at the time of maintenance is discharged into the atmosphere. Therefore, for example, compared with a case where the nozzle opening is covered with the receiving member, a meniscus is easily formed in the nozzle opening.
  • the drive control unit When performing maintenance of the printer head, the drive control unit preferably performs control to continuously drive the supply pump.
  • the control is performed in this way, the foreign matter and the like separated using the vibration of the vibration element can be reliably removed by being ejected together with the ink.
  • foreign matter or the like attached to the inside of the vibration element forming the ink chamber is peeled off using the vibration of the vibration element, and the ink discharged at this time and the peeled foreign matter or the like are scattered around. Without being received by the receiving member.
  • FIG. 1 is a front view of a printer apparatus to which the present invention is applied. It is the perspective view which showed the head unit periphery of the said printer apparatus.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a state where maintenance is performed on the printer head.
  • FIG. 3 is a control system diagram of the printer apparatus. It is the table
  • movement. 6 is a table showing the number of printer heads that can be recovered in the conventional case and in the case where the present invention is applied.
  • FIGS. 1 is a front view of the printer apparatus 10
  • FIG. 2 is a perspective view of the vicinity of a head unit 20 to be described later
  • FIG. 3 is a sectional view in a state where maintenance is performed on a printer head 22 to be described later
  • FIG. A control system diagram of the printer apparatus 10 is shown.
  • the printer device 10 is provided on a left side of the support body 11 having left and right support legs 11 a and 11 b, a center body part 12 supported by the support legs 11, and the center body part 12.
  • the central body portion 12 is provided with a platen 12a that is exposed on the upper surface and extends to the left and right.
  • an operation part 13a composed of operation switches and display devices is provided. Inside the left body portion 13, an operation signal is input from the operation portion 13 a, and a controller 13 b is provided that outputs an operation signal to each component of the printer device 10 and controls these operations. Yes.
  • the controller 13b includes a left and right drive motor 19 described later, printer heads (piezo elements 24) 22M, 22Y, 22C, and 22K, a vertical movement mechanism 43, a supply pump 53, and a suction pump 55. And an operation signal is output to the wiper 48 and the like.
  • a maintenance unit 40 is disposed inside the left body portion 13 on the left side of the platen 12a. The configuration of the maintenance unit 40 will be described later.
  • a guide rail 15a extending left and right is provided inside the upper body portion 15, and a head unit 20 is attached to the left and right along the guide rail 15a. Further, a printing sheet M to be printed is sandwiched between a clamping device (not shown) disposed at the lower part of the upper body portion 15 and a feed roller (not shown) exposed to the platen 12a. By rotating the feed roller, the printing sheet M can be fed forward or backward by a predetermined distance.
  • the head unit 20 is mainly composed of a carriage 21 and a printer head 22.
  • the rear surface of the carriage 21 is fitted with the guide rail 15a, and can be reciprocated left and right along the guide rail 15a.
  • the carriage 21 is reciprocated left and right by a left and right drive motor 19 (see FIG. 1) provided inside the right body portion 14.
  • the printer head 22 includes magenta (M), yellow (Y), cyan (C), and black (K) printer heads 22M, 22Y, 22C, and 22K, and is mounted on the carriage 21.
  • These printer heads 22M, 22Y, 22C, and 22K have substantially the same configuration, and the printer head 22 of FIG. 3 shows a cross-sectional view of any one of the above four. Note that the printer head 22 of FIG. 3 schematically shows only the main part.
  • FIG. 3 shows a cross-sectional view of the printer head 22.
  • the printer head 22 includes a case member 23 that covers the side and the upper side, piezoelectric elements 24 and 24 as vibration elements, and a printer head.
  • the nozzle plate 25 which forms the lower surface of 22 is mainly configured.
  • the nozzle plate 25 is configured by, for example, a plurality of discharge nozzles 25a penetrating vertically in a plate-like material.
  • the piezo element 24 is a kind of piezoelectric element that vibrates by converting an applied voltage into force, and is applied with a voltage based on an operation signal from the controller 13b so as to vibrate left and right in the state shown in FIG. It has become.
  • the printer head 22 is connected to an ink cartridge 51 detachably attached to the rear surface of the right body portion 14 via a supply tube 52 (see FIGS. 1 and 3). As shown in FIG. 3, by driving a supply pump 53 disposed in the supply tube 52, the ink stored in the ink cartridge 51 can be supplied to the ink chamber 24a.
  • the supply pump 53 is driven and controlled based on an operation signal from the controller 13b.
  • the maintenance unit 40 is mainly composed of a base plate 41 provided with a cap member 45 and a unit main body 42 provided therein with a vertical movement mechanism 43 capable of moving the base plate 41 up and down. .
  • a vertical movement mechanism 43 capable of moving the base plate 41 up and down.
  • cap members 45 corresponding to the number of the printer heads 22 and the shape of the nozzle plate 25 are attached side by side.
  • the base plate 41 can be moved up and down with respect to the unit main body 42 by a vertical movement mechanism 43.
  • one end of the discharge tube 54 is connected to the bottom of each cap member 45, and the other end is connected to the waste ink tank 56.
  • a suction pump 55 made of, for example, a tube pump is disposed.
  • the head unit 20 is positioned above the maintenance unit 40, and the cap member 45 is moved upward by the vertical movement mechanism 43 to cover the lower surface of the printer head 22. It has become. By doing so, it is possible to prevent thickening of the ink filled in the ink chamber 24a and the discharge nozzle 25a.
  • FIG. 2 illustrates the wiper 48 in a state of moving rearward.
  • the wiper 48 is always moved forward (not shown).
  • the head unit 20 moves left and right while moving backward, the lower surface of the printer head 22 and the wiper 48 are moved. It is comprised so that the upper part of may contact
  • abutting By abutting in this way, foreign matter or the like attached to the lower surface of the printer head 22 can be removed.
  • a meniscus is easily formed on the discharge nozzle 25a.
  • the configuration of the printer apparatus 10 has been described so far, but the operation when printing is performed on the print sheet M using the printer apparatus 10 will be described below.
  • Printing is started by the operator operating the operation unit 13a, and the piezo element 24 is vibrated while the printer head 22 is reciprocated left and right along the guide rail 15a with respect to the print sheet M positioned on the platen 12a.
  • ink is ejected downward from the ejection nozzle 25a.
  • printing is performed by attaching ink in a desired pattern to the surface of the printing sheet M.
  • the feed roller is rotated to feed the print sheet M forward by a predetermined distance, and then the ink is attached to the print sheet M while the carriage 21 is reciprocated back and forth again.
  • the printed sheet M on which the printing has been performed is wound up in a roll shape on the front side of the printer device 10, for example.
  • the head unit 20 is moved above the maintenance unit 40. Then, the nozzle plate 25 and the cap member 45 are vertically opposed to each other, and as shown in FIG. 3, the nozzle member 25 and the cap member 45 are separated from each other without covering the lower surface (nozzle plate 25) of the printer head 22.
  • the piezo element 24 is vibrated at a time interval of, for example, about 80 ⁇ sec (80 ⁇ 10 ⁇ 6 seconds) (see the upper part of FIG. 5).
  • the plurality of ink chambers 24a of the printer head 22 are divided into, for example, three groups, and the first maintenance operation is continuously performed, for example, for about 2 minutes while vibrating at a time interval of about 80 ⁇ sec for each group.
  • the meniscus can be accurately formed in the discharge nozzle 25a. For this reason, for example, the frequency of cleaning the lower surface of the printer head 22 by the wiper 48 and performing the first maintenance operation can be reduced.
  • the vibration width of the piezo element 24 at this time is set to be approximately the same as that when the smallest ink droplet is ejected from the printer head 22, for example.
  • the smallest ink droplet will be described on the assumption that the printer device 10 is configured to be able to set three printing resolutions of, for example, 300 dpi, 600 dpi, and 1200 dpi.
  • the print resolution is set to 1200 dpi, printing expressed in a delicate manner is performed by ejecting smaller ink droplets than in the case of setting to another print resolution.
  • the piezoelectric element 24 is vibrated greatly so that, for example, in the case of 600 dpi, four times (four drops) of ink is ejected as one droplet.
  • the piezo element 24 is further vibrated so that printing is performed by ejecting seven times (seven drops) of ink as one drop.
  • the vibration width of the piezo element 24 is set to a vibration width that allows ink droplets for 1200 dpi to be ejected.
  • the foreign matter 24b adhering to the inside of the piezo element 24 can be vibrated left and right, and can be separated from the piezo element 24 relatively easily.
  • the separated foreign matter 24b is discharged together with the ink flowing toward the discharge nozzle 25a in the ink chamber 24a and is received by the cap member 45.
  • the suction pump 55 By operating the suction pump 55 during the first maintenance operation, the discharged ink and the foreign matter 24b can be stored in the waste ink tank 56 via the discharge tube 54.
  • the bubbles 25b in the vicinity of the discharge nozzle 25a can be discharged and removed together with the ink flowing from the ink chamber 24a toward the discharge nozzle 25a.
  • the maintenance is performed by the second maintenance operation that vibrates the piezo element 24 in the same manner as described above with the drive of the supply pump 53 stopped. Is also possible.
  • the second maintenance operation is performed in a state where the cap member 45 is separated without covering the lower surface (nozzle plate 25) of the printer head 22 (see FIG. 3).
  • the foreign matter 24b attached to the inside of the piezo element 24 can be vibrated to the left and right to be separated from the piezo element 24.
  • the peeled foreign matter 24 b is discharged from the discharge nozzle 25 a together with the ink and is received by the cap member 45.
  • FIG. 6 a plurality of printer heads (for example, product model number CA4 manufactured by TOSHIBA TEC Co., Ltd.) in which ejection failure has occurred are collected, and various maintenance operations are performed on these to recover how much ejection failure is recovered.
  • the experimental results are shown.
  • FIG. 6 an experiment in the case where the conventional maintenance operation for driving the supply pump 53 and the suction pump 55 is performed with the cap member 45 covering the lower surface of the printer head 22 without vibrating the piezo 24. Results are shown. In this case, only 9 out of 27 (33%) could be recovered.
  • FIG. 6 shows the experimental results when the first maintenance operation is first performed, and the second maintenance operation is performed for those in which the discharge failure does not recover. In this case, ejection failure of 4 out of 6 (67%) printer heads could be recovered.
  • the discharge failure can be recovered with high probability by performing the first or second maintenance operation without replacing the new printer head 22. Therefore, for example, since the frequency of replacing the printer head 22 in which ejection failure has occurred is reduced, it is possible to save the labor of such replacement work and to improve the operating efficiency of the printer apparatus 10.
  • the present invention is not limited to this configuration.
  • the ink chamber 24a is filled with ink by replacing with a new printer head 22, by filling the ink while performing the first or second maintenance operation, the ink is not mixed with foreign matter or bubbles. It is possible to fill.
  • the time interval (about 80 ⁇ sec) for vibrating the piezo element 24 described in the above embodiment and the time for performing the maintenance operation are merely examples, and are not limited to these.
  • the time for performing the maintenance operation can be reliably removed by setting the maintenance operation time longer than the above.
  • the printer head 22 having a configuration in which the piezo element 24 is disposed in contact with the ink stored in the ink chamber 24a (a configuration in which the ink chamber 24a is formed by the piezo element 24) is illustrated.
  • the present invention is also applied to a printer head having a configuration in which the ink chamber 24a is formed using a flexible film member and the piezo element 24 is disposed in contact with the outside of the film member. Is possible.
  • the film member is vibrated in accordance with the vibration of the piezo element 24 during maintenance operation, and foreign matter or the like adhering to the inside of the film member is peeled off together with the ink from the discharge nozzle 25a. It can be discharged (discharged).
  • the configuration example applied to the printer device 10 of the uniaxial printing medium movement type and the uniaxial printer head movement type is described as an example of the printer device to which the present invention is applied.
  • the present invention is limited to this configuration. Not applicable.
  • it can be applied to a printer device of a biaxial printer head moving type and a printer device of a biaxial printing medium moving type, and the ink used is another type of ink such as an ultraviolet curable ink.
  • the present invention can also be applied to a printer device.
  • Print sheet (print medium) 10 Printer device 12a Platen (medium support means) 13b Controller (drive control unit) 15a guide rail 22 printer head 24 piezo element (vibration element) 24a Ink chamber 25a Discharge nozzle (nozzle opening) 45 Cap member (receiving member) 51 Ink cartridge (ink tank) 52 Supply tube (ink supply path) 53 Supply pump

Landscapes

  • Ink Jet (AREA)

Abstract

 比較的簡易な構成でありながら、プリンタヘッド内の異物等を除去可能なプリンタ装置を提供する。 プリンタ装置(10)は、走査方向に延びて設けられたガイドレールと、ガイドレールに対して走査方向に往復移動自在に設けられて、吐出ノズル(25a)と連通したインク室(24a)の容積を、ピエゾ素子(24)の振動を利用して変化させて吐出ノズル(25a)からインクを吐出するプリンタヘッド(22)と、ピエゾ素子(24)の振動を制御するコントローラとを有し、コントローラは、ピエゾ素子(24)を振動させる制御を行うとともに、ピエゾ素子(24)の振動を利用してインクを吐出させてプリンタヘッド(22)のメンテナンスを行う。

Description

プリンタ装置およびそのメンテナンス方法
 本発明は、プリンタヘッドからインクを吐出して印刷を施すプリンタ装置、およびこのプリンタヘッドに対して施すメンテナンス方法に関する。
 上記プリンタ装置(インクジェットプリンタ)は一般的に、プリンタヘッドを印刷媒体に対して相対移動させながら、プリンタヘッドの下面に形成された吐出ノズルからインクを吐出させることにより、所定のパターンで印刷媒体に付着させて印刷を施すように構成されている。このときインクは微小な液滴となって吐出され、この吐出されたインクが印刷媒体の表面に重ねて付着されることにより、所望の印刷が施される。近年、ピエゾ素子等の振動素子を振動させることによりインク室の容積を変化させて、インク室と連通した吐出ノズルからインクを吐出させるように構成されたプリンタヘッドが開発されている。例えば特許文献1の図2には、振動素子としての圧電振動子6を伸長または収縮させることにより、インク室71内に充填されたインクに圧力変動を生じさせ、ノズル開口51からインクを吐出させる構成が開示されている。
 インクを微小な液滴にして吐出させるために、当然ながら吐出ノズルの開口部は非常に小さく形成されている。もし仮に、この吐出ノズルの内側に異物や気泡が付着したままの状態でインクを吐出させると、正常にインクを吐出させることができず所望の印刷が困難となる虞がある。そのため、従来プリンタ装置には、吐出ノズルからインクを正常に吐出できるように回復させるためのメンテナンスユニットが搭載されている。例えば、メンテナンスユニットに設けられたキャップ部材により吐出ノズルを覆った状態で、キャップ内を負圧に設定してプリンタヘッド(インク室)内のインクをキャップ側に吸引して、この吸引されるインクと一緒に異物や気泡を吸引して除去するようになっている。上記のようなインクの吸引作動を、所定時間印刷を行う毎に実施することにより、常にインクを正常に吐出できる状態に維持することができる。
特開2001-105613号公報
 ところで、上記の異物等を除去する手法は、印刷時のように振動素子を振動させることなく、単にプリンタヘッド内のインクをキャップ側に吸引し、この吸引されるインクとともに異物等を吸引して除去するものであった。そのため、例えば吐出ノズルの内側や振動素子の内側に比較的強固に粘着した異物等は、上記の手法では除去されない場合がある。このような場合には、吐出ノズルからインクが吐出されなかったり、印刷媒体に向かって真っ直ぐ吐出されず曲がって吐出されることがあり、所望のパターンでインクを目標の位置に着弾させることが困難になるという課題があった。
 本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、比較的簡易な構成でありながらプリンタヘッド内の異物等を除去可能なプリンタ装置、およびそのプリンタ装置を用いたメンテナンス方法を提供することを目的とする。
 上記目的を達成するため、本発明に係るプリンタ装置は、印刷媒体(例えば、実施形態における印刷シートM)を支持する媒体支持手段(例えば、実施形態におけるプラテン12a)と対向し、前記媒体支持手段に支持された印刷媒体に対して所定搬送方向に相対移動されるとともに前記所定搬送方向に対して直交する走査方向に延びて設けられたガイドレールと、前記ガイドレールに対して前記走査方向に往復移動自在に設けられて、下方に向けて開口したノズル開口(例えば、実施形態における吐出ノズル25a)と連通したインク室の容積を、振動素子(例えば、実施形態におけるピエゾ素子24)の振動を利用して変化させて前記ノズル開口からインクを吐出するプリンタヘッドと、前記振動素子の振動を制御する駆動制御部(例えば、実施形態におけるコントローラ13b)とを有し、前記駆動制御部は、前記振動素子を振動させる制御を行うとともに前記振動素子の振動を利用してインクを吐出させて前記プリンタヘッドのメンテナンスを行う。
 なお、上記プリンタ装置において、前記ガイドレールにおける前記走査方向の端部近傍には、前記ノズル開口から吐出されるインクを受容する受容部材(例えば、実施形態におけるキャップ部材45)が設けられており、前記プリンタヘッドを前記ガイドレールの前記走査方向における端部に移動させ、前記受容部材に対して前記ノズル開口を対向させるとともに離間させた状態で、前記駆動制御部により前記振動素子を振動させる制御を行うとともに前記振動素子の振動を利用してインクを吐出させて前記プリンタヘッドのメンテナンスを行うことが好ましい。
 上記プリンタ装置において、前記インク室は、インクが貯留されたインクタンク(例えば、実施形態におけるインクカートリッジ51)とインク供給路(例えば、実施形態における供給チューブ52)を介して接続され、前記インク供給路に設けられた供給ポンプにより、前記インクタンクに貯留されたインクが前記インク室に供給されるように構成され、前記駆動制御部は、前記供給ポンプの駆動制御を行うように構成され、前記プリンタヘッドのメンテナンスを行うときに、前記駆動制御部は、前記供給ポンプを連続して駆動させる制御を行うことが好ましい。
 また、上記プリンタ装置において、前記インク室は、インクが貯留されたインクタンクとインク供給路を介して接続され、前記インク供給路に設けられた供給ポンプにより、前記インクタンクに貯留されたインクが前記インク室に供給されるように構成され、前記駆動制御部は、前記供給ポンプの駆動制御を行うように構成され、前記プリンタヘッドのメンテナンスを行うときに、前記駆動制御部は、前記供給ポンプの駆動を停止させておく制御を行うことも好ましい。
 本発明に係るメンテナンス方法は、ガイドレールに沿って往復移動自在に設けられて、下方に向けて開口したノズル開口と連通したインク室の容積を、振動素子の振動を利用して変化させて前記ノズル開口からインクを吐出するプリンタヘッドに対して施すメンテナンス方法であって、前記プリンタヘッドを前記ガイドレールの端部近傍に移動させ、前記ガイドレールの端部近傍に設けられて前記ノズル開口から吐出されるインクを受容可能な受容部材に対して、前記ノズル開口を対向させるとともに離間させるように位置させる第1のステップと、前記振動素子の振動を利用してインクを吐出させて前記プリンタヘッドのメンテナンスを行う第2のステップとを有する。
 本発明に係るプリンタ装置は、駆動制御部により振動素子を振動させる制御を行うとともに、この振動素子の振動を利用してインクを吐出させてプリンタヘッドのメンテナンスを行うように構成されている。この構成から、例えばインク室を形成する可撓性を有した膜部材(例えば、振動素子)の内側に付着した異物等を、振動素子の振動を利用して剥離しやすくなる。よって、従来の構成と比較して新規に構成部材を追加することなく、振動素子に対して行う振動制御を一部変更するという比較的簡易な構成でありながら、プリンタヘッド内の異物等を確実に除去できる。
 なお、受容部材に対してノズル開口を対向させるとともに離間させた状態で、振動素子の振動を利用してインクを吐出させてプリンタヘッドのメンテナンスを行う構成が好ましい。このように構成した場合、メンテナンス時に吐出されたインクおよび異物等を、周囲に飛散させることなく効率良く受容部材で受容させて回収することが可能となる。またこのとき、ノズル開口に対して受容部材は離間しているので、メンテナンス時に吐出されるインクは、大気中に吐出される。そのため、例えばノズル開口が受容部材により覆われている場合と比較して、ノズル開口にメニスカスが形成されやすくなる。
 プリンタヘッドのメンテナンスを行うときに、駆動制御部は、供給ポンプを連続して駆動させる制御を行うことが好ましい。このように制御を行った場合には、振動素子の振動を利用して剥離した異物等を、インクと一緒に吐出させて確実に除去することができる。
 また一方で、プリンタヘッドのメンテナンスを行うときに、駆動制御部が、供給ポンプの駆動を停止させておく制御を行う構成でも良い。この構成の場合には、メンテナンス時に消費されるインク量を減らすことができるので、ランニングコストの低減を図ることが可能となる。
 本発明に係るメンテナンス方法は、受容部材に対してノズル開口を対向させるとともに離間させるように位置させる第1のステップと、振動素子の振動を利用してインクを吐出させてプリンタヘッドのメンテナンスを行う第2のステップとを有して構成される。この構成より、インク室を形成する振動素子の内側に付着した異物等を、振動素子の振動を利用して剥離させるとともに、このときに吐出されたインクおよび剥離した異物等を、周囲に飛散させることなく受容部材で受容させて回収することができる。
本発明を適用したプリンタ装置の正面図である。 上記プリンタ装置のヘッドユニット周辺を示した斜視図である。 プリンタヘッドに対しメンテナンスが施されている状態を示す断面図である。 上記プリンタ装置の制御系統図である。 メンテナンス作動時における各部材の稼動状態を示した表である。 従来の場合と本発明を適用した場合との回復できたプリンタヘッド数を示した表である。
 以下、図面を参照ながら、本発明の実施形態について説明する。説明の便宜上、各図面に示す矢印方向を前後、左右および上下と定義して説明を行う。まず、図1~図4を参照しながら、本発明を適用したプリンタ装置10の構成について説明する。図1はプリンタ装置10の正面図を、図2は後述するヘッドユニット20周辺の斜視図を、図3は後述するプリンタヘッド22に対しメンテナンスが施されている状態の断面図を、図4はプリンタ装置10の制御系統図をそれぞれ示している。
 プリンタ装置10は、図1に示すように、左右の支持脚11a,11bを有した支持脚11と、支持脚11により支持された中央ボディ部12と、中央ボディ部12の左側に設けられた左ボディ部13と、中央ボディ部12の右側に設けられた右ボディ部14と、左右ボディ部13,14を繋ぐとともに中央ボディ部12の上側に離間して平行に延びた上ボディ部15とを備えて構成される。中央ボディ部12には、その上面に露出して左右に延びたプラテン12aが設けられている。
 左ボディ部13の前面側に、操作スイッチ類や表示装置類等から構成された操作部13aが設けられている。左ボディ部13の内部には、上記操作部13aからの操作信号が入力されるとともに、プリンタ装置10の各構成部に作動信号を出力して、これらの作動制御を行うコントローラ13bが設けられている。具体的には、図4に示すように、コントローラ13bは後述する左右駆動モータ19、各プリンタヘッド(ピエゾ素子24)22M,22Y,22C,22K、上下移動機構43、供給ポンプ53、吸引ポンプ55、およびワイパー48等に対して作動信号を出力するようになっている。また、左ボディ部13の内部には、プラテン12aの左方にメンテナンスユニット40が配設されている。このメンテナンスユニット40の構成については後述する。
 図2に示すように、上ボディ部15の内部には左右に延びたガイドレール15aが設けられており、このガイドレール15aに沿って左右へ往復移動可能にヘッドユニット20が取り付けられている。また、上ボディ部15の下部に配設されたクランプ装置(図示せず)と、プラテン12aに露出した送りローラ(図示せず)との間に、印刷対象である印刷シートMを挟んだ状態で送りローラを回転させることにより、印刷シートMを所定距離だけ前方または後方に送ることができるようになっている。
 ヘッドユニット20は、キャリッジ21およびプリンタヘッド22を主体に構成される。キャリッジ21は、その後面がガイドレール15aと嵌合しており、ガイドレール15aに沿って左右に往復移動自在となっている。このキャリッジ21は、右ボディ部14の内部に設けられた左右駆動モータ19(図1参照)により、左右へ往復移動される。プリンタヘッド22は、例えばマゼンタ(M)、イエロー(Y)、シアン(C)およびブラック(K)の各色のプリンタヘッド22M,22Y,22C,22Kから構成され、上記キャリッジ21に搭載されている。これらプリンタヘッド22M,22Y,22C,22Kは、互いにほぼ同一の構成となっており、図3のプリンタヘッド22は、上記4つのうちのいずれかの断面図を示したものである。なお、図3のプリンタヘッド22は、要部のみを模式的に示している。
 図3にはプリンタヘッド22の断面図を示しており、この図3から分かるようにプリンタヘッド22は、側方および上方を覆うケース部材23、振動素子としてのピエゾ素子24,24、およびプリンタヘッド22の下面を形成するノズルプレート25を主体に構成される。ノズルプレート25は、例えば板状の材料に対して、上下に貫通した複数の吐出ノズル25aが形成されて構成されている。ピエゾ素子24は、印加された電圧を力に変換して振動する圧電素子の一種であり、コントローラ13bからの作動信号に基づいた電圧が印加されて、図3に示す状態において左右に振動するようになっている。
 このような構成から、ピエゾ素子24を振動させることにより、ピエゾ素子24,24に囲まれて形成されたインク室24aの容積を変化させ、このインク室24aに充填されたインクを吐出ノズル25aから下方に吐出させることができる。また、各吐出ノズル25aに対してそれぞれインク室24aが形成されており、よって、各吐出ノズル25aからのインクの吐出を独立して制御できるようになっている。
 上記プリンタヘッド22は、右ボディ部14の後面に対して着脱可能に取り付けられたインクカートリッジ51と供給チューブ52を介して接続されている(図1および図3参照)。図3に示すように、この供給チューブ52に配設された供給ポンプ53を駆動させることにより、インクカートリッジ51に貯留されたインクをインク室24aに供給できるようになっている。この供給ポンプ53は、コントローラ13bからの作動信号に基づいて駆動制御される。
 メンテナンスユニット40は、図2に示すように、キャップ部材45が配設されたベースプレート41、およびベースプレート41を上下移動可能な上下移動機構43が内部に設けられたユニット本体42を主体に構成される。ベースプレート41には、プリンタヘッド22の個数およびノズルプレート25の形状に対応した(4つの)キャップ部材45が左右に並んで取り付けられている。このベースプレート41は、上下移動機構43によりユニット本体42に対して上下移動可能となっている。また、図3に示すように、各キャップ部材45の底部には排出チューブ54の一端が接続されており、他端が廃インクタンク56に接続されている。この排出チューブ54の途中には、例えばチューブポンプからなる吸引ポンプ55が配設されている。
 この構成から、例えば印刷が行われていない待機時においては、ヘッドユニット20をメンテナンスユニット40の上方に位置させ、上下移動機構43によりキャップ部材45を上動させてプリンタヘッド22の下面を覆うようになっている。そうすることにより、インク室24aおよび吐出ノズル25aに充填されたインクの増粘を防止することが可能である。
 上記メンテナンスユニット40とプラテン12aとの間に、例えばゴム等の樹脂材料からなるワイパー48が前後移動可能に搭載されている(図2参照)。図2には、後方に移動した状態のワイパー48を図示している。このワイパー48は、常には前方に移動した状態(図示せず)となっており、後方に移動した状態でその上方をヘッドユニット20が左右へ移動することにより、プリンタヘッド22の下面とワイパー48の上部とが当接(ワイピング)するように構成されている。このように当接することにより、プリンタヘッド22の下面に付着した異物等を除去できるようになっている。また、ワイピングを行うことにより、吐出ノズル25aにメニスカスが形成されやすくなる。
 以上ここまでは、プリンタ装置10の構成について説明したが、以下に、プリンタ装置10を用いて印刷シートMに印刷を施すときの作動について説明する。
 オペレータが操作部13aを操作することで印刷が開始され、プラテン12a上に位置した印刷シートMに対して、プリンタヘッド22をガイドレール15aに沿って左右に往復移動させながら、ピエゾ素子24を振動させて吐出ノズル25aから下方に向けてインクを吐出させる。こうすることにより、印刷シートMの表面に所望のパターンでインクを付着させて印刷を施す。そして、送りローラを回転させて印刷シートMを所定距離だけ前方に送った後、再びキャリッジ21を左右に往復移動させながら印刷シートMにインクを付着させる。この作動を繰り返して行うことで、印刷が施された印刷シートMは、例えばプリンタ装置10の前側においてロール状に巻き取られる。
 上述のようにしながら継続して印刷を行うと、プリンタヘッド22の下面に例えば埃などの異物が付着することがある。このように、プリンタヘッド22の下面に異物が付着したままの状態で印刷を行うと、インクが真っ直ぐ下方に吐出されないことがあり、印刷品質の低下を招く虞がある。そのため、一定時間印刷が行われる毎に、定期的にヘッドユニット20をワイパー48の上方に移動させることにより、ワイパー48とプリンタヘッド22の下面とを当接させて異物を除去するようになっている。
 ところで、上述のようにしてワイパー48とプリンタヘッド22の下面とを当接させることにより、例えば増粘したインク、埃、または空気(気泡)等の異物が、吐出ノズル25aやインク室24aに押し込まれる場合がある(図3参照)。このような異物が、吐出ノズル25aやインク室24aに残留した状態でインクを吐出させて印刷を行うと、吐出ノズル25aに異物24bが詰まることにより、吐出ノズル25aからインクが吐出されないことがある。また、吐出ノズル25aから下方に吐出されるインクが、気泡25bによって進行を邪魔されることにより、真っ直ぐ下方に吐出されないこともある。このような事態を防止するため、本発明に係るプリンタ装置10においては、所定時間印刷を行う毎に以下に説明する第1メンテナンス作動が実施されるようになっている。
 この第1メンテナンス作動が行われる際には、まず、ヘッドユニット20がメンテナンスユニット40の上方に移動される。そして、ノズルプレート25とキャップ部材45とを上下に対向させるとともに、図3に示すように、キャップ部材45によりプリンタヘッド22の下面(ノズルプレート25)を覆うことなく離間させた状態とする。この状態で、供給ポンプ53を駆動させてインク室24aにインクを強制的に供給しながら、ピエゾ素子24を例えば約80μsec(80×10-6秒)の時間間隔で振動させる(図5上段参照)。このとき、プリンタヘッド22の複数のインク室24aを例えば3つのグループに分け、グループ毎に約80μsecの時間間隔で振動させながら、この第1メンテナンス作動を例えば約2分間継続して行う。
 このようにすることで、プリンタヘッド22の下面をキャップ部材45により覆った状態で第1メンテナンス作動を行う場合と比較して、吐出ノズル25aに精度良くメニスカスを形成することができる。このため、例えばワイパー48によるプリンタヘッド22の下面の清掃や、上記の第1メンテナンス作動を行う頻度を低減させることが可能となる。
 このときのピエゾ素子24の振動幅は、例えばプリンタヘッド22における最も小さなインク滴を吐出させる場合と同程度となるように設定されている。ここで、プリンタ装置10が例えば300dpi、600dpiおよび1200dpiの3つの印刷解像度が設定可能に構成されているとして、上記の最も小さなインク滴について説明する。1200dpiの印刷解像度に設定されたときには、他の印刷解像度に設定された場合と比較してより小さなインク滴を吐出させることにより、繊細に表現された印刷が施される。この1200dpiの場合におけるインク滴の大きさを基準にすると、600dpiの場合には例えばその4倍(4滴分)のインクを1滴として吐出させるように、ピエゾ素子24を大きく振動させる。また、300dpiの場合には例えばその7倍(7滴分)のインクを1滴として吐出して印刷を行うように、ピエゾ素子24をさらに大きく振動させる。上記のような構成の場合、ピエゾ素子24の振動幅は、1200dpi用のインク滴を吐出させる程度の振動幅に設定される。
 このように、ピエゾ素子24を振動させることにより、ピエゾ素子24の内側に付着した異物24bを左右に振動させて、比較的容易にピエゾ素子24から剥離させることが可能となる。この剥離された異物24bは、インク室24a内における吐出ノズル25aに向かって流れるインクと一緒に排出されて、キャップ部材45で受容される。なお、この第1メンテナンス作動時に吸引ポンプ55を稼動させることにより、上記排出されたインクおよび異物24bを、排出チューブ54を介して廃インクタンク56に貯留することができる。また、吐出ノズル25a近傍の気泡25bも、インク室24aから吐出ノズル25aに向かって流れるインクと一緒に排出されて除去できる。
 ところで、第1メンテナンス作動に代えて、図5の下段に示すように、供給ポンプ53の駆動を停止させた状態で、上述と同様にピエゾ素子24を振動させる第2メンテナンス作動によってメンテナンスを行うことも可能である。この第2メンテナンス作動も、第1メンテナンス作動と同様に、キャップ部材45によりプリンタヘッド22の下面(ノズルプレート25)を覆うことなく離間させた状態でおこなわれる(図3参照)。
 この第2メンテナンス作動を例えば約10分間継続して行うことにより、例えばピエゾ素子24の内側に付着した異物24bを左右に振動させて、ピエゾ素子24から剥離させることが可能となる。この剥離された異物24bは、インクとともに吐出ノズル25aから吐出されて、キャップ部材45で受容される。このように、第2メンテナンス作動においては、供給ポンプ53が停止しているので、メンテナンス時に消費されるインク量を減少させることができて、プリンタ装置10のランニングコストを低減することが可能である。
 図6に、吐出不良が発生したプリンタヘッド(例えば、東芝テック社製の製品型番CA4等)を複数集めて、これらに対して種々のメンテナンス作動を施し、どの程度吐出不良を回復させることができたかの実験結果を示す。図6の上段には、ピエゾ24を振動させることなく、キャップ部材45によりプリンタヘッド22の下面を覆った状態で、供給ポンプ53および吸引ポンプ55を駆動させる従来のメンテナンス作動を施した場合の実験結果を示している。この場合、27個のうち9個(33%)しか回復させることができなかった。
 一方、図6の下段には、まず上記の第1メンテナンス作動を施し、これによって吐出不良が回復しないものに対して上記の第2メンテナンス作動を施した場合の実験結果を示している。この場合、6個のうち4個(67%)のプリンタヘッドの吐出不良を回復させることができた。以上の結果からも分かるように、本発明を適用したプリンタ装置10によりメンテナンスを施すことにより、従来よりも高い確率でプリンタヘッド22の吐出不良を回復させることが可能となる。
 よって、もし吐出不良が発生した場合においても、新規なプリンタヘッド22に交換することなく、第1または第2メンテナンス作動を施すことにより、高い確率で吐出不良を回復させることができる。そのため、例えば吐出不良が発生したプリンタヘッド22を交換する頻度が低くなるので、このような交換作業の手間を省くことができるとともに、プリンタ装置10の稼動効率を向上させることが可能となる。
 上述の実施形態において、印刷途中において行う第1または第2メンテナンス作動について説明したが、この構成に限定されるものではない。例えば、新しいプリンタヘッド22に交換してインク室24aにインクを充填する場合において、上記第1または第2メンテナンス作動を施しながらインクを充填することにより、異物や気泡等を混在させることなくインクを充填することが可能である。
 上述の実施形態において説明したピエゾ素子24を振動させる時間間隔(約80μsec)、およびメンテナンス作動を行う時間(約2分間または約10分間)は一例であって、これらに限定されるものではない。例えば使用するインクの特性や印刷条件等により異物等が発生しやすい場合には、メンテナンス作動を行う時間を上記よりも長く設定することにより、異物等を確実に除去することが可能となる。
 上述の図3においては、ピエゾ素子24がインク室24aに貯留されたインクと接するように配設された構成(ピエゾ素子24によりインク室24aが形成された構成)のプリンタヘッド22を図示しているが、この構成に限定されない。例えば、可撓性を有した膜部材を用いてインク室24aを形成するとともに、ピエゾ素子24をこの膜部材の外側に接するように配設した構成のプリンタヘッドに対しても、本発明を適用することが可能である。このようなプリンタヘッドに本発明を適用することにより、メンテナンス作動時にピエゾ素子24の振動に応じて膜部材を振動させて、膜部材の内側に付着した異物等を剥離させ吐出ノズル25aからインクとともに吐出(排出)させることができる。
 上述の実施形態では、本発明を適用したプリンタ装置の一例として、一軸印刷媒体移動、一軸プリンタヘッド移動タイプのプリンタ装置10に適用した構成例について説明したが、本発明はこの構成に限定して適用されるものではない。例えば、二軸プリンタヘッド移動タイプのプリンタ装置や、二軸印刷媒体移動タイプのプリンタ装置にも適用することができ、また使用するインクについても、紫外線硬化型インクなど他の種類のインクを用いたプリンタ装置にも適用することが可能である。
  M 印刷シート(印刷媒体)
 10 プリンタ装置
 12a プラテン(媒体支持手段)
 13b コントローラ(駆動制御部)
 15a ガイドレール
 22 プリンタヘッド
 24 ピエゾ素子(振動素子)
 24a インク室
 25a 吐出ノズル(ノズル開口)
 45 キャップ部材(受容部材)
 51 インクカートリッジ(インクタンク)
 52 供給チューブ(インク供給路)
 53 供給ポンプ

Claims (5)

  1.  印刷媒体を支持する媒体支持手段と対向し、前記媒体支持手段に支持された印刷媒体に対して所定搬送方向に相対移動されるとともに前記所定搬送方向に対して直交する走査方向に延びて設けられたガイドレールと、
     前記ガイドレールに対して前記走査方向に往復移動自在に設けられて、下方に向けて開口したノズル開口と連通したインク室の容積を、振動素子の振動を利用して変化させて前記ノズル開口からインクを吐出するプリンタヘッドと、
     前記振動素子の振動を制御する駆動制御部とを有したプリンタ装置において、
     前記駆動制御部は、前記振動素子を振動させる制御を行うとともに前記振動素子の振動を利用してインクを吐出させて前記プリンタヘッドのメンテナンスを行うことを特徴とするプリンタ装置。
  2.  前記ガイドレールにおける前記走査方向の端部近傍には、前記ノズル開口から吐出されるインクを受容する受容部材が設けられており、
     前記プリンタヘッドを前記ガイドレールの前記走査方向における端部に移動させ、前記受容部材に対して前記ノズル開口を対向させるとともに離間させた状態で、前記駆動制御部により前記振動素子を振動させる制御を行うとともに前記振動素子の振動を利用してインクを吐出させて前記プリンタヘッドのメンテナンスを行うことを特徴とする請求項1に記載のプリンタ装置。
  3.  前記インク室は、インクが貯留されたインクタンクとインク供給路を介して接続され、
     前記インク供給路に設けられた供給ポンプにより、前記インクタンクに貯留されたインクが前記インク室に供給されるように構成され、
     前記駆動制御部は、前記供給ポンプの駆動制御を行うように構成され、
     前記プリンタヘッドのメンテナンスを行うときに、
     前記駆動制御部は、前記供給ポンプを連続して駆動させる制御を行うことを特徴とする請求項1または2に記載のプリンタ装置。
  4.  前記インク室は、インクが貯留されたインクタンクとインク供給路を介して接続され、
     前記インク供給路に設けられた供給ポンプにより、前記インクタンクに貯留されたインクが前記インク室に供給されるように構成され、
     前記駆動制御部は、前記供給ポンプの駆動制御を行うように構成され、
     前記プリンタヘッドのメンテナンスを行うときに、
     前記駆動制御部は、前記供給ポンプの駆動を停止させておく制御を行うことを特徴とする請求項1または2に記載のプリンタ装置。
  5.  ガイドレールに沿って往復移動自在に設けられて、下方に向けて開口したノズル開口と連通したインク室の容積を、振動素子の振動を利用して変化させて前記ノズル開口からインクを吐出するプリンタヘッドに対して施すメンテナンス方法であって、
     前記プリンタヘッドを前記ガイドレールの端部近傍に移動させ、前記ガイドレールの端部近傍に設けられて前記ノズル開口から吐出されるインクを受容可能な受容部材に対して、前記ノズル開口を対向させるとともに離間させるように位置させる第1のステップと、
     前記振動素子の振動を利用してインクを吐出させて前記プリンタヘッドのメンテナンスを行う第2のステップとを有することを特徴とするメンテナンス方法。
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