JP2010000709A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】不十分なキャップ状態で装置を長期間使用していないときに発生したノズル詰まりの原因となる乾燥インクを低粘化し、通常の回復動作で正常状態へと回復させるようにする。
【解決手段】インク供給源から供給された水性インクをノズルから吐出して印字するインクヘッド２と、装置を長期間使用しないときにノズルを封止するためにインクヘッド２に着脱可能に取り付けられるキャップ３とを備えるインクジェット記録装置１において、水性インクの水分が蒸発して残りの成分が固まることでノズル詰まりを発生させる乾燥インクに水分を与えるためにキャップ３内にノズルとは別口となる加湿液供給口４ａから加湿液を供給する加湿液供給手段１１と、加湿液供給手段１１による加湿液の供給制御を行う制御手段２０とを備えた。
【選択図】図４

Description

本発明は、水性インクを用いたインクジェット記録装置に係り、より詳細にはこの装置を長期間使用しないときにノズルへのキャップが不十分であった場合などに水性インクの水分が蒸発して残りの成分が固まることで発生したノズル詰まりを通常の回復動作により回復可能とするインクジェット記録装置。

インクヘッドのノズルからインクを吐出して印刷用紙などの記録媒体に印字するインクジェット記録装置には、この装置による印字を長期間行わないとき、つまり、この装置を長期間使用しないときにインクヘッドにキャップを取り付けてノズルを封止するキャップ手段が設けられている。このようにノズルにキャップをすることでノズルは外気から遮断され、ノズル内に残ったインクの増粘化を抑えることができる。

そして、正しいキャップ状態であれば、上述したインクジェット記録装置を数カ月から数年放置した後でもこの種の装置が予め備えている回復手段の回復動作（パージ、フラッシングなど）により正常状態へと回復させることができる。

また、例えば下記特許文献１に開示されるインクジェット記録装置は、この装置の休止期間中にインクヘッドのノズルを封止するキャップ手段を備えるとともに、休止する際にインクヘッドのノズルからインク滴をキャップ手段内に吐出（フラッシング）している。これにより、キャップ手段内の空間における保湿成分の割合を小さくすると同時に水分の割合を大きくしてインクの乾燥を抑制することができる。このようなフラッシング処理を施しておけば、装置を長期間使用しなかったときでもノズル詰まりを簡単に解消することができる。
特開２００１−２６１１２号公報

ところが、インクジェット記録装置が予期せず停止したときや、多数のインクヘッドを備えるラインヘッド方式のインクジェット記録装置のように全てのインクヘッドを確実にキャップすることが難しいときに、キャップ状態にない状態又は不十分なキャップ状態で長期間放置されることがある。このようにインクジェット記録装置を長期間使用していないときに正しいキャップ状態にない場合には、ノズル内のインクが極度に増粘する。特に、水性インクを印字のインクとしている場合は、水性インクの水分が蒸発して残ったインク成分（水溶性の溶剤）が乾燥し、これがノズル内で固まってノズル詰まりが発生してしまう。

従来、このような乾燥インクが原因で発生したノズル詰まりは、パージやフラッシングなどの通常の回復動作では正常状態に回復させることが困難であった。なお、回復動作を多数回行うことで時にはノズル詰まりが解消することがあるが、多大な時間が必要になるとともに、回復動作に使用するインク量が多量化してしまうという問題があった。また、最悪の場合にはインクヘッドを交換しなければならなくなり、コストが嵩むという問題もあった。

さらに、上記特許文献１に開示されるインクジェット記録装置のように装置を休止する際にキャップ手段内に保湿液をフラッシングしていても、不十分なキャップ状態であるため隙間などからインクの水分が蒸発してしまいあまり効果はない。また、上記特許文献１に開示されるインクジェット記録装置は、この装置を長期間使用しないときにノズル内のインクの蒸発を抑えて乾燥インクが固まることによるノズル詰まりの発生を防止するものであり、すでにノズル詰まりが発生したときのことを想定していない。そのため、この装置では、ノズル内のインクが固まってノズル詰まりが発生するとインク（保湿液）が吐出できなくなってしまう。

そこで本発明は、上記状況に鑑みてなされたもので、水性インクの吸水特性を利用して不十分なキャップ状態で長期間使用しないときに発生したノズル詰まりの原因となる乾燥インクを低粘化し、通常の回復動作によってノズル詰まりを確実に解消し、余計なインクの消費を抑えるとともに、インクヘッドの交換などにかかる無駄なコストを抑えるインクジェット記録装置を提供することを目的としている。

次に、上記の課題を解決するための手段を、実施の形態に対応する図面を参照して説明する。
本発明による請求項１記載のインクジェット記録装置は、インク供給源から供給された水性インクをノズルから吐出して印字するインクヘッド２と、前記印字を長期間行わないときに前記ノズルを封止するために前記インクヘッド２に着脱可能に取り付けられるキャップ３とを備えるインクジェット記録装置１において、
前記キャップ３内に前記ノズルとは別口（加湿液供給口４ａ）から加湿液を供給する加湿液供給手段１１と、前記加湿液供給手段１１による前記加湿液の供給制御を行う制御手段２０とを具備することを特徴としている。

請求項２記載のインクジェット記録装置は、前記制御手段２０は、前記ノズル詰まりが発生していることを検知する検知手段からの信号に基づいて前記加湿液の供給制御を行うことを特徴としている。

請求項３記載のインクジェット記録装置は、前記加湿液供給手段１１が前記キャップ３内に供給する前記加湿液として、前記インク供給源の水性インクを用いることを特徴としている。

本発明による請求項１記載のインクジェット記録装置によれば、水性インクを印字のインクに用いたインクジェット記録装置を長期間使用していないときに乾燥インクによってノズル詰まりが発生した場合に、キャップ状態で加湿液供給手段がキャップ内に加湿液を供給した後、このまま装置を一定時間放置しておくことでノズル詰まりの原因である乾燥インクが加湿液の水分を吸収して低粘化する。その後で通常の回復動作を行うことによりノズル詰まりを確実に解消することができる。これにより、パージなどの回復動作を多数回行うことによるインクの消費を抑えることができるとともに、インクヘッドを交換することもなくなるため無駄なコストを抑えることができる。

また、キャップ内にはノズルとは別口から加湿液が供給されることから、すでにノズル詰まりが発生していても加湿液の供給が可能となる。

さらに、請求項２記載のインクジェット記録装置によれば、検知手段がノズル詰まりを検知したときだけ加湿液をキャップ内に供給するように制御することで不要な加湿液の供給を行わずに済むようになり、加湿液の消費を抑えることができる。

さらに、請求項３記載のインクジェット記録装置によれば、加湿液としてインク供給源からの水性インクを用いることで加湿液を別途用意する必要がなくなるとともに、加湿液を貯留しておくタンクなども不要となり、装置を簡素化することができるようになる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して具体的に説明する。
図１は本発明のインクジェット記録装置の一実施の形態が備える加湿液供給手段を示す構成図、図２は同実施の形態が備えるインクヘッドの基板の概略平面図、図３は同実施の形態によるノズル詰まりの回復動作の手順を示すフローチャート、図４（ａ）〜（ｃ）は同回復動作の手順を示す説明図である。

この実施の形態は、インク供給源（インクタンク又は交換可能なインクカートリッジ）から供給された水性インク（以下、インクと略称する）をインクヘッドのノズルから吐出して印刷用紙などの記録媒体に印字するインクジェット記録装置である。インク供給源とインクヘッドの間はインク流路によって流路接続されている。なお、インク流路の途中位置には、インク供給源からインクヘッドに供給するインクを一時貯留する貯留タンクなどが配設されていてもよい。また、インク供給源やインクヘッドなどは、その内部を大気開放するための大気開放口を備えている。これらの各大気開放口は電磁弁などによって開閉制御されている。

図１における符号２はインクヘッドである。インクヘッド２は、印刷用紙と対向する面にインクを吐出する多数の図示しないノズルを備えている。なお、インクヘッド２として、例えば加熱により気泡を発生させてインクを吐出するサーマル方式や、電圧によって変形するピエゾ素子を用いたピエゾ方式などがあるが、この実施の形態ではどれが採用されてもよい。また、インクヘッド２には、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色ごとに印刷用紙の送り方向と直交する方向に沿って配列されたラインヘッド方式が採用されてもよいし、この送り方向と直交する方向に移動するシリアルヘッド方式が採用されてもよい。

図１に示すように、この実施の形態のインクジェット記録装置１にはキャップ３が設けられている。キャップ３は、この装置１による印字を長期間行わないとき、つまり、この装置１を長期間使用しないときにインクヘッド２のノズルを封止するためにインクヘッド２に着脱可能に取り付けられる。キャップ３は、装置１を長期間使用しないときにノズル内に残ったインクの乾燥を防ぐためのものである。キャップ３は、その外形がインクヘッド２におけるノズルの形成面２ａの外形と略同等の形状をなした有底筒状の部材により形成されている。さらに、キャップ３の一方側面には後述する加湿液タンク５から加湿液を供給するための加湿液供給口４ａが設けられているとともに、キャップ３の底面には後述する廃液タンク８に加湿液を排出するための加湿液排出口４ｂが設けられている。

なお、図示しないが、キャップ３にはゴムなどの弾性部材により短冊状に形成されたワイピング部材が設けられている。ワイピング部材とは、インクヘッド２のノズルの形成面２ａに摺接してノズルに付着した紙粉や塵、インクなどを払拭して清掃するためのものである。

図１に示すように、前述した加湿液タンク５は、加湿液を貯留するためのタンクであり、キャップ３の加湿液供給口４ａと流路６（チューブ）を介して接続されている。この流路６の途中位置には開閉動作によって加湿液を供給・供給停止する供給側バルブ７が設けられている。

そして、キャップ３を含めて、加湿液タンク５と、流路６と、供給側バルブ７とで加湿液供給手段１１を構成している。

図１に示すように、前述した廃液タンク８は、キャップ３から排出された加湿液（廃液）を貯留するためのタンクである。廃液タンク８は、キャップ３の加湿液排出口４ｂと流路９（チューブ）を介して接続されている。廃液タンク８には、その内部を大気開放するための図示しない大気開放口が設けられている。また、流路９の途中位置には開閉動作によってキャップ３内の加湿液を排出・排出停止する排出側バルブ１０が設けられている。

なお、加湿液は、この実施の形態が印字のインクとして用いる水性インクに水分が吸収されやすい液体である必要がある。そのため、水や保湿成分の少ない液体などが好ましい。また、その他には、水分の多いインクなどであってもよい。

図１に示すように、この実施の形態のインクジェット記録装置１は、供給側バルブ７と排出側バルブ１０のそれぞれの開閉動作を制御する制御手段２０を備えている。この制御手段２０は、供給側バルブ７を開閉制御することで加湿液の供給制御を行うものである。さらに、制御手段２０は、排出側バルブ１０の開閉制御も行う。

制御手段２０による供給側バルブ７の開閉制御（加湿液の供給制御）は、インクヘッド２のノズル詰まりを検知する図示しない検知手段からの検知信号に基づいて行う。

この実施の形態が備える検知手段では、不十分なキャップ状態で装置１を長期間使用していなかったことでインクヘッド２にノズル詰まりが発生していることを検知している。この検知方法には様々な方法があるが、ここでは、特開２００１−３２２２９８号公報に開示されるインク状態の検出の原理を用いている。以下、その検知方法を簡単に説明する。

図２に示すように、インクヘッド２（図１参照）の基板３０上には、インクを吐出するために熱を与える記録素子（ヒータ）３１と、ヒータ３１を駆動するための駆動素子（ドライバ）３２と、基板３０上のインクを介してヒータ３１の発熱に応じて発生するヒータ３１とドライバ３２の間の電圧変化を検出する検出電極３３とが設けられている。そして、基板３０上の検出電極３３によって電圧発生領域からインクを介して交流的に伝達される電圧の変化を検出し、そのインクの存在量に応じて検出電圧が変化することを利用して各ノズルごとのインク状態（インクの有無も含めて）を検出することができる。

このようにノズル内のインク状態を検出することでインクジェット記録装置１を不十分なキャップ状態で長期間使用していなかったことを検知することができる。

ここから、図３及び４を参照してノズル詰まりの回復動作の手順を説明する。
まず、インクジェット記録装置１を不十分なキャップ状態で長期間使用していなかった（図３のＳＴ１）後でこの装置１を使用するときに、検知手段からノズル詰まりが発生していることを検知した信号が制御手段２０に送信されると、制御手段２０が供給側バルブ７を開く制御を行う（図３のＳＴ２）。これにより、図４（ａ）に示すように、加湿液タンク５から加湿液がキャップ３内に供給される。このとき、制御手段２０は、加湿液がキャップ３内の容積の半分程度になるようなタイミングで供給側バルブ７を閉じる制御を行う。

次に、図４（ｂ）に示すように、インクヘッド２のノズルの形成面２ａにキャップ３を取り付けてキャップ状態とし、所定時間（１〜５時間程度）この装置１を放置する（図３のＳＴ３）。このようにキャップ状態で放置しておくことで、ノズル内の乾燥インクが加湿液から揮発した水分を吸収して低粘化する。

所定時間経過後、制御手段２０が排出側バルブ９（図１参照）を開く制御を行うことでキャップ３内の加湿液は廃液タンク８へと排出される。このとき、廃液タンク８が大気開放されていることによってキャップ状態のままでも水頭差（キャップ３内の加湿液の液面高さと廃液タンク８内の液面高さの差）により加湿液は廃液タンクへと排出される。

そして、この装置１が備えている通常の回復手段の回復動作（パージなど）を行う（図３のＳＴ４）ことによって、図４（ｃ）に示すように、インクヘッド２ではノズル詰まりを解消して正常状態へと回復させることができる。

上述した実施の形態によれば、水性インクを印字のインクに用いたインクジェット記録装置１を長期間使用していないときに乾燥インクによってノズル詰まりが発生した場合に、キャップ状態でキャップ３内に加湿液を供給した後、このまま装置１を一定時間放置しておくことでノズル詰まりの原因である乾燥インクが加湿液の水分を吸収して低粘化する。その後でパージなどの通常の回復動作を行うことによりノズル詰まりを確実に解消することができる。これにより、パージなどの回復動作を多数回行うことによるインクの消費を抑えることができるとともに、インクヘッド２を交換することもなくなるため無駄なコストを抑えることができる。

また、制御手段２０が検知手段からの検知信号を受けたときだけ加湿液をキャップ３内に供給するように制御することで不要な加湿液の供給を行わずに済むようになり、加湿液の消費を抑えることができる。

さらに、加湿液は、ノズルとは別口となる加湿液供給口４ａからノズルから吐出される水性インクとは別経路（流路６）を通じてキャップ３内に供給されるのでノズル詰まりが発生していても供給可能となる。

なお、上述した実施の形態では、専用の加湿液（水など）を用いており、この加湿液を貯留する加湿液タンク５を備える構成としているが、例えばこの装置１が印字に用いる水性インクを加湿液としてインク供給源からキャップ３内に供給するように構成してもよい。これにより、加湿液や加湿液タンク５を備える必要がなくなり、装置１を簡略化することができる。なお、加湿液としての水性インクは、ノズルから吐出されるインクとは別の経路（流路６）を通じてキャップ３内に供給される。

また、上述した実施の形態では、ノズル詰まりを検知するためにノズル内のインク状態を検出する方法を用いているが、これ以外の検知方法であってもよい。その一例としては、インクヘッド２からインクが吐出されなくなった時間から次にインク吐出された時間の差を検出することによってこの装置１を使用していない時間を検出する方法がある。この検知方法の場合、不十分なキャップ状態であれば、ほとんどの場合でノズル詰まりが発生しているという前提条件のもと、装置１の不使用時間と不十分なキャップ状態であることを検出したときには、上述した回復動作を必ず行うようにする。

本発明によるインクジェット記録装置の一実施の形態が備える加湿液供給手段を示す構成図である。 同実施の形態が備えるインクヘッドの基板の概略平面図である。 同実施の形態によるノズル詰まりの回復動作の手順を示すフローチャートである。 （ａ）〜（ｃ）同回復動作の手順を示す説明図である。

符号の説明

１…インクジェット記録装置
２…インクヘッド
３…キャップ
１１…加湿液供給手段
２０…制御手段

Claims (3)

1. インク供給源から供給された水性インクをノズルから吐出して印字するインクヘッドと、前記印字を長期間行わないときに前記ノズルを封止するために前記インクヘッドに着脱可能に取り付けられるキャップとを備えるインクジェット記録装置において、
   前記キャップ内に前記ノズルとは別口から加湿液を供給する加湿液供給手段と、前記加湿液供給手段による前記加湿液の供給制御を行う制御手段とを具備することを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記制御手段は、前記ノズル詰まりが発生していることを検知する検知手段からの信号に基づいて前記加湿液の供給制御を行うことを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置。
3. 前記加湿液供給手段が前記キャップ内に供給する前記加湿液として、前記インク供給源の水性インクを用いることを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェット記録装置。

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