JP2018167497A - 液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】顔料粒子の沈降などに起因した記録品位低下を防止するための攪拌動作が効果的に行われるようにする。【解決手段】記録媒体に対して液体を吐出する吐出口を有する液体吐出ヘッドと、液体吐出ヘッドを、記録媒体に対して離間および近接させるように第１の方向に案内する第１の案内手段と、液体吐出ヘッド内の液体を攪拌するために第１の案内手段による案内に伴って第１の方向とは異なる第２の方向に液体吐出ヘッドを案内する第２の案内手段と、を有することを特徴とする。【選択図】図６

Description

本発明は、液体を吐出させて記録を行う記録装置に関し、例えばインクを吐出するインクジェット記録装置に関する。

インクを吐出させて画像を記録するためのインクジェット記録装置（以下、単に記録装置ともいう）では、インクジェット記録ヘッド（以下、単に記録ヘッドともいう）の吐出口からインクを吐出させ、記録紙等の記録媒体上に着弾させる。

記録ヘッドに用いられるインクとして、染料を溶剤に溶かした染料インクや顔料を溶剤に分散させた顔料インクなどがある。特に顔料インクは、染料インクよりも耐水性や耐候性に優れている。しかし、顔料インクは、例えば長時間放置すると顔料粒子が沈降し、インクが溜まっている下層では、顔料粒子の濃度が高く過渡に色が濃い層（以下、沈降インクともいう）となり、上層ではインクの濃度が低く色が薄い層となる現象が起こる。

そこで、例えば特許文献１に開示された技術を適用し、記録ヘッドを備えたキャリッジを設定された所定の範囲で上下動させることで、記録ヘッド内の沈降インクを攪拌することが考えられる。

特開２００８−１８８８９８号公報

しかしながら、上下動を行うだけでは、記録装置を長期間放置された後に記録を行うと、インクが良好に攪拌されない可能性がある。すると、沈降インクによる液体粘度や濃度のむらにより記録品位が低下する恐れがある。また、予備吐出などの回復動作のみを用いて沈降インクを除去しようとすると、必要以上にインクを吐出するとインク消費が増大してしまうこともある。

よって本発明は、沈降インク等に起因した記録品位の低下を防止することを目的とする。

記録媒体に対して液体を吐出する吐出口を有する液体吐出ヘッドと、液体吐出ヘッドを、記録媒体に対して離間および近接させるように第１の方向に案内する第１の案内手段と、液体吐出ヘッド内の液体を攪拌するために第１の案内手段による案内に伴って第１の方向とは異なる第２の方向に液体吐出ヘッドを案内する第２の案内手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、沈降インク等に起因した記録品位の低下の防止できる。

本発明の本実施形態に係る記録装置の概念的な構成例の説明図である。 図１の記録装置の制御系のブロック図である。 本発明の実施形態に係る記録装置のエンジンユニットの概略斜視図である。 図３のエンジンユニットにおけるエンジンフレームの概略斜視図である。 図３のヘッドユニットのＶ−Ｖ断面図である。 エンジンユニットに備えられるヘッドユニットの斜視図である。 図６のヘッドユニットのＶＩＩ矢視図である。 図６のヘッドユニットのＶＩＩＩ矢視図である。 図６のヘッドユニットのＩＸ矢視図である。 ヘッドユニットに備わるスライド軸受けの説明図である。 スライド軸受けとガイドレールの説明図である。 本発明の実施形態に係るフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態の記録装置は、本発明をフルラインタイプのインクジェット記録装置に適用した例である。

図１は、本実施形態に係る記録装置１０の概念的な構成例の説明図である。記録装置１０は、パーソナルコンピュータなどの形態のホスト装置１２に接続されており、このホスト装置１２から記録装置１０に画像情報などが送られる。本実施形態では、記録ヘッド２２として、本実施形態ではロール紙とした記録媒体Ｐにフルカラー記録を行う。このために、ブラック（Ｂｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、およびイエロー（Ｙ）のインクを吐出するための記録ヘッド２２Ｂｋ、２２Ｃ、２２Ｍ、および２２Ｙを備える。これらは媒体搬送方向Ａに沿って並置されている。また、これらの記録ヘッド２２Ｂｋ、２２Ｃ、２２Ｍ，および２２Ｙには、後述するインクタンク２８からそれぞれ対応する各色のインクが供給される。なお、色の数すなわち記録ヘッドの数は任意所望に定め得るものであり、特に記録ヘッドの区別を必要としない場合には、以下では単に「記録ヘッド２２」として包括的に参照することもある。

さらに記録ヘッド２２には、電気熱変換素子（ヒータ）やピエゾ素子などの吐出エネルギー発生素子を用いて、複数の吐出口から対応するインクを吐出する構成となっている。電気熱変換素子を用いて場合には、その発熱によりインクを発泡させ、その発泡エネルギーを利用して吐出口からインクを吐出することができる。これらの吐出口は、媒体搬送方向Ａと交差する方向、本実施形態の場合は直交する方向に配列されている。これらの記録ヘッド２２は所謂長尺なラインヘッドの形態を有しており、本実施形態の記録ヘッド２２ないしは吐出口配列範囲の長さは、記録装置１０において記録可能な記録媒体の最大の幅（図１の紙面に直交する方向の長さ）よりもやや長くなっている。また、記録ヘッド２２は、画像の記録動作中は所定の記録位置に位置決めされている。

記録ヘッド２２の回復処理を実行するために、記録装置１０には回復ユニット４００が組み込まれている。回復ユニット４００には、記録ヘッド２２における吐出口の形成面（以下、吐出口形成面ともいう）からインクを除去するためのキャッピング機構５０が備えられている。キャッピング機構５０は、それぞれの記録ヘッド２２Ｂｋ、２２Ｃ、２２Ｍ、および２２Ｙの吐出口に対向するように設けられている。キャッピング機構５０には、吐出口形成面をワイピングするためのワイパ、そのワイパを保持するワイパ保持部材、ワイパに付着したインクを除去するためのインク除去部材、および吐出口形成面に密着するキャップ等が備えられている。

記録媒体Ｐは、供給ユニット２４から供給されて、記録装置１０に組み込まれた搬送機構２６によって媒体搬送方向Ａに搬送される。搬送機構２６は、記録媒体Ｐを載置して搬送する搬送ベルト２６ａ、この搬送ベルト２６ａを回転させるための搬送モータ２６ｂ、および搬送ベルト２６ａに張力を与えるローラ２６ｃなどから構成されている。搬送機構２６は、搬送ローラを用いて記録媒体Ｐを搬送する構成であってもよく、またユニット化した搬送ユニットを構成するものであってもよい。後述する具体的な構成例において、搬送機構２６は、供給ユニット２４を含み、かつ搬送ローラを用いて記録媒体Ｐを搬送する搬送ユニットとして構成されている。

記録媒体Ｐに画像を記録する際には、搬送中の記録媒体Ｐにおける記録開始位置が記録ヘッド２２Ｂｋの下に到達した後に、記録データ（画像情報）に基づいて、記録ヘッド２２Ｂｋにおける複数の吐出口からブラックインクを選択的に吐出する。同様に記録ヘッド２２Ｃ、記録ヘッド２２Ｍ、記録ヘッド２２Ｙの順に、各色のインクを吐出してカラー画像を記録媒体Ｐに記録する。記録装置１０には、それぞれの記録ヘッド２２（２２Ｂｋ、２２Ｃ、２２Ｍ、２２Ｙ）にインクを供給するインクタンク２８（２８Ｂｋ、２８Ｃ、２８Ｍ、２８Ｙ）が備えられている。さらに、記録装置１０には、記録ヘッド２２に対するインクの供給動作および回復動作をするための各種ポンプなどが備えられている。

図２は、記録装置１０の制御系のブロック構成図である。ホスト装置１２から送信された記録データやコマンドなどの情報は、インターフェイスコントローラ１０２を介してＣＰＵ１００に受信される。ＣＰＵ１００は、記録装置１０の記録データの受信、記録動作、記録媒体Ｐのハンドリング等の記録装置１０における制御の全般（後述する、記録ヘッド２２の昇降動作に対応する制御も含む）を掌る演算処理装置である。ＣＰＵ１００は、受信したコマンドを解析した後に、記録データの各色成分のイメージデータをイメージメモリ１０６にビットマップ展開して描画する。ＣＰＵ１００は、各種センサと接続されている。

画像を記録する場合には、まず、出力ポート１１４とモータ駆動部１１６を介してキャッピングモータ１２２およびヘッド昇降モータ１１８を駆動制御して、それぞれの記録ヘッド２２を対応するキャッピング機構５０から離して記録位置に移動させる。キャッピングモータ１２２は、キャッピング機構５０を図１中の矢印Ｂ１、Ｂ２方向に移動させるためのモータであり、ヘッド昇降モータ１１８は、記録ヘッド２２を図１中の矢印Ｃ１，Ｃ２方向の昇降させるためのモータである。その後、出力ポート１１４とモータ駆動部１１６を介して、記録媒体Ｐを繰り出すためのロールモータ（図示せず）、および定速度で記録媒体Ｐを搬送するための搬送モータ２６ｂ等を駆動制御して、記録媒体Ｐを媒体搬送方向Ａに搬送する。一定速度で搬送される記録媒体Ｐに対してインクを吐出し始めるタイミング（記録タイミング）は、不図示の先端検知センサによる記録媒体Ｐの先端の検出タイミングに基づいて決定される。ＣＰＵ１００は、記録媒体Ｐの搬送に同期して、インク色毎に対応する記録データをイメージメモリ１０６から順次に読み出し、この読み出したデータを、記録ヘッド制御回路１１２を介して対応する記録ヘッド２２Ｂｋ、２２Ｃ、２２Ｍ、２２Ｙに転送する。

ＣＰＵ１００は、プログラムＲＯＭ１０４に記憶された処理プログラムに基づいて処理を実行する。プログラムＲＯＭ１０４には、制御フローに対応する処理プログラム及びテーブルなどが記憶されている。ワークＲＡＭ１０８は、作業用のメモリなどとして使用される。ＣＰＵ１００は、それぞれの記録ヘッド２２のクリーニング動作や回復動作時には、出力ポート１１４とモータ駆動部１１６を介してポンプモータ１２４を駆動制御し、インクの加圧および吸引等を行わせる。

図３は、記録装置１０に組み込まれるエンジンユニット２００の斜視図であり、そのエンジンユニット２００は、樹脂製のエンジンフレーム２０の中に、ヘッドユニット３００、回復ユニット４００、ポンプユニット５００を１つにまとめた構成となっている。図４は、エンジンフレーム２０の斜視図である。移動部は、記録ヘッド２２を含むヘッドユニット３００をエンジンフレーム２０に一体的に形成された、案内路をなすガイドレール２０ａ、２０ｂ、２０ｃによって、矢印Ｃ１、Ｃ２方向に昇降可能に支持され、次に述べるようなさまざまな位置に設定可能である。また、移動手段をなす昇降部（図示せず）は、ヘッド昇降モータなどから構成され、ヘッドユニット３００を昇降可能にする。キャッピング機構５０を含む回復ユニット４００は、エンジンフレーム２０に一体的に形成されたレール部(図示せず)によって、矢印Ｂ１、Ｂ２方向にスライド可能に支持されている。

図５（ａ）〜（ｅ）は、ヘッドユニットの各位置にあるときの図３のＶ−Ｖ線断面図である。図５（ａ）は、ヘッドユニット３００の基準となる位置（以下、基準位置ともいう）であり、この基準位置から、さまざまな位置にヘッドユニット３００を移動させることで、種々の動作を行うことができる。ヘッドユニット３００は、ヘッド昇降モータ１１８の回転方向および回転量に応じて、記録媒体Ｐに対して近接および離間する方向に昇降し、昇降方向におけるそれぞれの位置はセンサ（図示せず）によって検知されて、停止する。

例えば、ヘッドユニット３００の吐出口をワイピングする場合、ヘッドユニット３００を基準位置（図５（ａ））から下方に位置するワイピング位置に下降させる（図５（ｂ））。そのワイピング位置において、ヘッドユニット３００の記録ヘッド２２の吐出口形成面に対して回復ユニット４００を移動させ、回復ユニット４００に備わるワイパを吐出口形成面に摺接させることによりワイピング（清掃）する。その後、ワイパを回復ユニット４００とともに矢印Ｂ１方向へ移動させ、記録ヘッド２２の直下の位置からずらす。

記録媒体Ｐに文字や画像を記録する場合には、基準位置よりも下方に位置する記録位置までヘッドユニット３００を下降させ、記録媒体Ｐに記録をする（図５（ｄ））。しかし、記録を開始する前には、記録ヘッド２２内に沈降インクなどの影響により記録品位に問題が生じる可能性があるため、記録ヘッド２２内のインクを攪拌する動作を行う。このときは、ヘッドユニット３００を記録位置から基準位置よりも上方に位置する傾斜位置（図５（ｃ））まで上昇させる。この傾斜位置から記録位置まで、ヘッドユニット３００を移動させることで生じる揺動により、記録ヘッド２２内のインクを効果的に攪拌することができる。そして、記録終了後には、ヘッドユニット３００はヘッド基準位置まで上昇する。

この移動は記録位置と傾斜位置の間に限らず、上述したヘッド基準位置、ワイピング位置および後述するキャッピング位置と傾斜位置との間で移動させることも可能である。また、１回以上往復移動させることもできる。

さらに、記録ヘッド２２に対し吸引などによる回復処理を行う場合には、回復ユニット４００を矢印Ｂ２方向に移動させ、ヘッドユニット３００を基準位置より下方に位置するキャッピング位置まで下降させる（図５（ｅ））。この位置で回復ユニット４００のキャッピング機構５０がヘッドユニット３００の記録ヘッド２２をキャッピングし、吸引などによる回復処理を行う。回復処理後、画像の記録を開始する場合には、まず、ヘッドユニット３００を矢印Ｃ１方向に上昇させる。これにより、記録ヘッド２２がキャッピング機構５０から離間して、キャッピング機構５０によるキャッピングが解除される。ヘッドユニット３００がワイピング位置まで上昇させ、回復ユニット４００に備わるワイパをスライドさせ、そのワイパによって記録ヘッド２２の吐出口形成面をワイピングする。その後、ヘッドユニット３００を基準位置まで上昇させる。ワイパを移動させて所定の位置に戻してから、回復ユニット４００を矢印Ｂ１方向に移動させて、キャッピング機構５０を記録ヘッド２２の直下の位置からずらす。その間、ヘッドユニット３００は矢印Ｃ２方向に下降し、記録ヘッド２２が画像を記録するための記録位置までに下降する。この記録位置における記録ヘッド２２からインクを吐出することにより、前述したように、媒体搬送方向Ａに連続的に搬送される記録媒体Ｐに対して画像を記録する。

さらに、本実施形態では、ヘッドユニット３００の記録ヘッド２２を傾斜位置と、基準位置、ワイピング位置、キャッピング位置、および記録位置の何れかの位置との間で移動させ、記録ヘッドの揺動を生じさせ、記録ヘッド２２内に沈降したインクを攪拌させる。

図６は、エンジンユニットを備えるヘッドユニットを吐出口側からみた斜視図である。図７、図８、および図９は、それぞれ、図６のヘッドユニットのＶＩＩ矢視図、ＶＩＩＩ矢視図、およびＩＸ矢視図である。ヘッドユニット３００には、ヘッドユニット３００を昇降させるためのガイドレール２０ａ、２０ｂ、２０ｃと嵌合する回転支持部(以下、スライド軸受けともいう)３０５が取り付けられている。

そのスライド軸受け３０５は、図１０（ｂ）のように、直径Ｄの円周上に位置する外周面を有する一対の略半円形を対向させた形状の部分を有しており、当該対向する部分間にガイドレールと嵌合する幅Ｗの溝部３０５ａが形成されている。ヘッドユニット３００には、図７のように、ガイドレール２０ｂに嵌合するためのスライド軸受け３０５が２つ取り付けられており、同様に図９には１つ、スライド軸受け３０５が取り付けられている。スライド軸受け３０５には、図１０（ｅ）に示すように、爪部３０５ｄが形成され、ヘッドユニット３００に形成されたスライド軸受け３０５取り付け位置に形成された穴３０２ｂに対して、爪部３０５ｄが弾性的に嵌合することにより、定位置に固定できる。スライド軸受け３０５は、直径Ｄ上の中心を軸に回動可能に取り付けられている。さらに、スライド軸受け３０５には、凹部３０５ｃが形成されており、ヘッドユニット３００の凸部３０２ｃに位置することで、回動の範囲が所定の範囲に規定される。

一方、図８のように、ガイドレール２０ａに嵌合するためのスライド軸受けは他とは異なり、図７および図９で取り付けたスライド軸受け３０５の凹部３０５ｃよりも幅の広い凹部３０５ｅが形成されている。傾斜位置に移動する際に、ガイドレール２０ｂおよび２０ｃでは、スライド軸受け３０５を回動せずに移動するが、ガイドレール２０ａでは、スライド軸受け３０５を回動させ、移動する。図１１のように、ガイドレール２０ａでは、ヘッドユニット３００の凸部３０２ｂにより位置決めがされる。ガイドレールの湾曲部１００１ａでは、スライド軸受け３０５の凹部３０５ｅとヘッドユニット３００の凸部３０２ｂとの隙間があるため回動が始まると、凸部３０２ｂも画成された凹部３０５ｅの空間内を移動し、ヘッドユニット３００が傾斜位置へ移動する。また、ガイドレール２０ａの湾曲部１００１ａの幅を他の部分よりも狭くすることにより、スライド軸受け３０５の凹部３０５ｅとヘッドユニット３００の凸部３０２ｂとの間に隙間を形成する。

記録ヘッド２２の複数の吐出口は、記録媒体の搬送方向の搬送方向に平行な方向よりも記録媒体の搬送方向に直行する方向に長く配置されている。このため、記録ヘッドの液室形状もこれに対応して記録媒体の搬送方向に平行な方向よりも記録媒体の搬送方向に直行する方向に長い形状となる。よって、記録ヘッド２２内に沈降したインクを攪拌するために揺動させる攪拌を行う際には、ヘッドを長手方向に傾けることが望ましい。

また、記録ヘッド２２内のインク量が少ない方が沈降インクを攪拌しやすいため、記録ヘッド２２内のインクの液面を下げた後、記録ヘッド２２を長手方向に揺動させることも効果的と考えられる。

図１２は、本実施形態による処理手順の一例を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１にて記録指示が有るかどうかを判断し、肯定判定であれば回復処理を行うステップＳ７に進む一方、否定判定であれば記録ヘッドの攪拌を行う所定の時間であるかを判断するステップＳ３に進む。ステップＳ３で否定判定がなされればステップＳ１に復帰して記録指示を待機する一方、肯定判定がなされれば、記録ヘッド２２が停止している位置から傾斜位置まで移動する攪拌動作を実行させてからステップＳ１に復帰する。

ステップＳ１で記録開始の指示が確認された場合には、ステップＳ７にて回復処理を実行し、ステップＳ９にて上述のように記録ヘッド２２の昇降および傾斜を伴う攪拌動作を実行する。ステップＳ１１では、攪拌のための昇降の移動が十分であるかを判断し、肯定判定であれば、記録媒体Ｐへ記録するステップＳ１３に進む一方、否定判定であればステップＳ９の攪拌動作へ戻る。ステップＳ９で攪拌動作を行うことは、記録装置の電源オン後に直ちに記録開始が指示された場合に効果的である。また、ステップＳ１１で攪拌動作が十分であるかの判定を行うことは、記録装置の電源オフ時間に応じて十分な攪拌動作を行うことができるので有効である。

ステップＳ１５では、記録を終了するかの判断を行い、肯定判定であれば記録を終了し、ステップＳ１７にて攪拌動作を実行した後、ステップＳ１９にて記録ヘッドの吐出形成面をキャッピングする。つまり、キャッピングを行うための昇降動作に付随して攪拌動作を実施するのである。一方、否定判定であれば、ステップＳ１３に戻り記録を継続する。

なお、攪拌動作のタイミングは適宜定めることができ、図１０の制御手順のように、所定の時間毎、記録動作の開始前、および昇降動作時のすべてのタイミングで行われるものでなくてもよい。攪拌動作の実施・非実施は、記録ヘッドを傾斜位置まで移動させるか否かで切り替えることができる。

以上のように、スライド軸受け３０５と湾曲部１００１ａを設けたガイドレール２０ａ、２０ｂ、２０ｃによって、ヘッドユニット３００を傾斜位置とその他のいずれかの位置との間において往復動作し、ヘッドを揺動させヘッド内の沈降インクを攪拌する。それらによって、顔料インクの沈降等による液体粘度、濃度のムラによる記録品位低下の恐れを防止、抑制することができる。

（その他）
なお、本発明は、上述した実施形態に限られることなく、適宜の変形、修正および代替などが可能である。

例えば、上述した実施形態では、ガイドレールと嵌合するスライド軸受けは、略円形の平面形状であり、溝部が形成されているものを例示した。しかし、溝部を形成したものに限らず、一対一組のガイドローラを備え、ガイドレールをガイドローラ間に係合しても良い。また、ガイドレールの湾曲部から先端までを直線と例示したが、波型形状にしても良い。

さらに、ヘッドホルダが記録ヘッドを入れ子構造で内部に保持する構成とし、ガイドレールでヘッドホルダがガイドレールに沿って昇降するのに伴って、ヘッドホルダ内で記録ヘッドが傾斜する構成としても良い。

またさらに、上述の実施形態では、液体吐出記録装置としてインクジェット記録装置を例示した。しかし本発明は、記録ヘッド内の液体を攪拌する機能が果たせればよく、インク以外の液体を吐出する液体吐出装置としても広く適用可能である。

２０ エンジンフレーム
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ ガイドレール
２２ 記録ヘッド
３００ ヘッドユニット
３０５ スライド軸受け(軸受け)
４００ 回復ユニット
５００ ポンプユニット
１００１ａ 湾曲部
Ｐ 記録媒体

Claims (9)

1. 記録媒体に対して液体を吐出する吐出口を有する液体吐出ヘッドと、
   前記液体吐出ヘッドを、前記記録媒体に対して離間および近接させるように第１の方向に案内する第１の案内手段と、
   前記液体吐出ヘッド内の液体を攪拌するために前記第１の案内手段による案内に伴って前記第１の方向とは異なる第２の方向に前記液体吐出ヘッドを案内する第２の案内手段と、
   を有することを特徴とする液体吐出装置。
2. 前記第１の案内手段は、吐出性能の回復を行う回復位置に前記液体吐出ヘッドを案内し、
   前記第２の案内手段は、前記回復位置よりも前記記録媒体から離れた位置において前記液体吐出ヘッドを前記第２の方向に案内することを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 前記第２の方向は、前記液体吐出ヘッドの長手方向に対して傾斜した方向であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体吐出装置。
4. 前記液体吐出ヘッド内部の液体の量を調整可能な液量調整手段を有し、
   前記液量調整手段は、前記第２の方向に前記液体吐出ヘッドを案内する前に前記液体吐出ヘッド内の前記液体の液面を下げることを特徴とする請求項３に記載の液体吐出装置。
5. 前記第２の案内手段は、所定の時間、記録動作の開始前、前記記録媒体に対する接離方向への移動時、のうち少なくとも１つのタイミングに基づいて、前記液体吐出ヘッドを前記第２の方向に案内することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
6. 前記第１の案内手段は、ガイドレールと該ガイドレールに嵌合するスライド軸受けとを有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
7. 前記第２の案内手段は、前記ガイドレールの湾曲部として形成されていることを特徴とする請求項６に記載の液体吐出装置。
8. 前記湾曲部における前記ガイドレールの幅は、前記湾曲部以外の幅よりも狭いことを特徴とする請求項７に記載の液体吐出装置。
9. 前記液体吐出ヘッドを入れ子構造で内部に保持するヘッドホルダを有し、前記第１の案内手段は該ヘッドホルダを案内し、前記第２の案内手段は前記液体吐出ヘッドを案内することを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。

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