JP3790754B2 - インクジェットプリンタのヘッドクリーニング装置 - Google Patents

Description

本発明は、多数のノズルが縦列配置されたプリントヘッドのノズル配置面をクリーニングするインクジェットプリンタのヘッドクリーニング装置に関する。

近年、縦並びの複数フォントを同時に印字できるよう、例えば数百個のノズルが縦列配置されたインクジェットプリンタが開発されている。この種のインクジェットプリンタを図７に示す。図示のインクジェットプリンタＰは、ベルトコンベア５２に載せられて走行（矢印５５方向）する被印刷物５３の側面５４にインク滴Ｄを噴きつけて印字するようになっている。インク滴Ｄを噴出するプリントヘッドＨはベルトコンベア５２の側方で被印刷物５３の側面５４と対面する位置に固定配置されている。このプリントヘッドＨはヘッド駆動回路５０により駆動され、ヘッド駆動回路５０はプリンタ制御装置５１により制御される。

プリントヘッドＨ前面のノズル配置面１０には、図８に示すように、インク滴Ｄをそれぞれ噴き出す数百個のノズルＮ，Ｎ，Ｎ，・・・が縦一列に配置されている。また、プリントヘッドＨ内には、図９に示すように、各ノズルＮに対応して多数のポンプ５６，５６，５６，・・・が配備されている。これらのポンプ５６，５６，５６，・・・はそれぞれ連通管５９を介して共有のインク溜６０に接続されている。インク溜６０にはノズル内パージの際に使用される加圧ポンプ６６が接続されている。ポンプ５６内におけるノズルＮと連通管５９の間はポンプ室５８となっており、印字の際にはポンプ室５８内に配備されたピエゾ素子５７の作動によるポンプ作用がインクに与えられる。各ピエゾ素子５７および加圧ポンプ６６はヘッド駆動回路５０から電源が供給される。ヘッド駆動回路５０にはノズルパージ制御部６１が信号接続されている。ノズルパージ制御部６１は、ノズル内パージの際にヘッド駆動回路５０を介して加圧ポンプ６６を作動させ、インク溜６０内を加圧してインク滴ＤをノズルＮから噴出させるようになっている。

一般に、工業用のインクジェットプリンタの場合、印字の耐久性に優れた顔料系の油性インクを用いることが多い。かかる顔料系油性インクはノズルＮの周囲にこびりつきやすく、これに浮遊ゴミなどが付着して固まり、インク滴の飛翔を妨げて印字不良につながることがある。
また、長時間の印字中にノズルＮからポンプ室５８内にエアーが引き込まれることがあるが、引き込まれたエアーがインク噴射時の緩衝材となって適正量のインク滴噴射を妨げ、印字品位を低下させる。これを回避するためにインクを強制的にパージしてエアーも吐き出されるが、大量のインクがノズル配置面に層状にこびりついてインク噴出の妨げとなり、印字不良の原因になることがある。

このような場合、従来は、印字ライン全体を止め、メンテナンス要員が手に持った紙でノズル配置面１０のインクやゴミを拭き取っていた。そのため、拭き取りに時間がかかったり、拭き取りの良否に個人差が生じて均質化された保守ができないという不具合があった。

一方で、プリントヘッドの拭き取りを機械化した技術として、下記の特許文献１に記載されたヘッドクリーニング装置が知られている。かかる文献に記載されたインクジェットプリンタは、固定配置された被印刷物に対しプリントヘッドが移動して被印刷物の表面に印字するようになっている。このプリントヘッドのノズル配置面には一つのフォント印字用として６つのノズルが設けられている。そして、プリントヘッドのホームポジション近傍にワイパブレードが固定配置されており、プリントヘッドがホームポジションに戻ってきたときにノズル配置面がワイパブレードで拭き取られるようになっている。
特開平７−２０５４３４号公報

上記文献記載のように、一つのフォント印字用として６つのノズルしか持たないプリントヘッドであれば走行可能に構成できるため、固定配置のワイパブレードでプリントヘッドを払拭することができる。
しかしながら、先述したような数百ものノズルを有するプリントヘッドは、各ノズルに対応した数のインクポンプや大型の共有インク溜を搭載しなければならないことから固定式にせざるを得ない。また、産業用インクジェットプリンタシステムでは被印刷物がコンベア上を移動する場合が多く、そのためにもプリントヘッドが固定されていることが多い。すなわち、マルチノズル型のプリントヘッドは、固定配置のワイパブレードでは払拭できないのである。

本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであって、数百ものノズルが縦列配置されたマルチノズル型のプリントヘッドのノズル配置面に付着しているインクやゴミなどを機械的に除去することのできるインクジェットプリンタのヘッドクリーニング装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るインクジェットプリンタのヘッドクリーニング装置は、走行する被印刷物と対面する位置に固定配置され、かつ、被印刷物にインク滴を噴きつけて印字する多数のノズルが縦列配置されたプリントヘッドを備えるインクジェットプリンタに対し、前記プリントヘッドのノズル配置面に摺接するワイパブレードと、ワイパブレードをノズル縦列方向と交差する方向に駆動するワイパ駆動部とを備え、ワイパ駆動部によりワイパブレードを駆動してインクジェットプリンタのノズル配置面を払拭するヘッドクリーニング装置であって、前記ワイパブレードは、ノズル配置面の全てのノズルを被う大きさの角リング状に形成されたブレード体と、ブレード体の一端側のリング開口に封着された板体とから蓋状に形成されていて、ブレード体の他端側をプリントヘッドのノズル配置面に摺接させたときにブレード体および板体とノズル配置面との間に密閉空間を生じるようになっており、前記ブレード体は、ノズル縦列方向に沿ってそれぞれ配備された１対の縦ブレード部と、前記１対の縦ブレード部をつなぐ上下１対の横ブレード部とから環状に形成されていて、前記１対の縦ブレード部が前記ノズル配置面に向かって細くなる断面三角形状に形成されており、ノズルパージの際にノズルからインク滴を噴出させるノズルパージ制御部と、ワイパブレードに連結されて密閉空間内に溜まったインクを取り出すインク回収部と、往路移動時にノズル配置面とワイパブレードとの間の密閉空間内に全てのノズルが露出する位置にワイパブレードを停止させ、その状態でノズルパージ制御部によりノズルから密閉空間内にインクを噴出させてノズル内パージを行ない、密閉空間内に噴出されたインクをインク回収部により回収し、その後のワイパブレードの復路移動によりブレード体の縦ブレード部でノズル配置面を払拭させる第２制御部と、を備えているものである。

本発明に係るインクジェットプリンタのヘッドクリーニング装置によれば、ワイパ駆動部がワイパブレードを駆動してプリントヘッドのノズル配置面を払拭するので、数百ものノズルが縦列配置されたマルチノズル型のプリントヘッドであっても、ノズル配置面に付着しているインクやゴミなどを人手に依らず機械的に除去できることに加えて、蓋状のワイパブレードでノズル配置面の全てのノズルを被って密閉空間を形成し、密閉空間内にノズル内パージのためのインク噴出を実施し、密閉空間内のインクを回収し、その後ワイパブレードを移動させることによりノズル配置面を払拭するようにしたので、ノズル内パージの際に噴出されたインク滴により周囲が汚れることを防止できる。また、インク噴出方向が鉛直下向きとなるようにプリントヘッドのノズル配置面を下向きに配置して印刷する場合にも、印刷時以外にノズル配置面は蓋状のワイパブレードで密閉状に被われるので、インクの垂れ落ちを生じることなく使用することができる。

本発明の最良の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下に述べる実施形態は本発明を具体化した一例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものでない。ここに、図１は本発明と関連するインクジェットプリンタのヘッドクリーニング装置の概略構成を示す構成図である。但し、図７〜図９に示した一般的なインクジェットプリンタＰと同一の構成要素には、同一の符号を付すとともにその詳細な説明を省略することがある。図２以降においても同様である。
図１において、ヘッドクリーニング装置１は、インクジェットプリンタＰのプリントヘッドＨのノズル配置面１０を被うワイパ部２と、ワイパ部２をノズルＮ，Ｎ，Ｎ，・・・の縦列配置方向（矢印Ｅ方向）と交差する方向（この例では、矢印１１方向と矢印１２方向）に駆動するワイパ駆動部Ｆとを備えている。

ワイパ部２はその側部に駆動ピン５が固設されている。駆動ピン５はソレノイド６のコイル内に挿通されていて、電源７からソレノイド６への通電により矢印１２方向に押し出される。また、ワイパ部２の側部はヘッドクリーニング装置１の装置本体壁９にバネ８，８を介して連結されている。これらのバネ８，８はワイパ部２をプリントヘッドＨから引き戻す方向（矢印１１の方向）に常時付勢している。すなわち、ワイパ駆動部Ｆは、押出し用の駆動ピン５およびソレノイド６と、引戻し用のバネ８，８といった簡素な構成で提供される。
電源７は第１制御部６２と信号接続されていて、第１制御部６２は電源７に指令信号を発してソレノイド６を作動させるようになっている。ノズルパージ制御部６１はヘッド駆動回路５０に指令信号を出力してノズル内パージのために加圧ポンプ６６を作動させるとともに、第１制御部６２にノズル内パージ中である旨の信号を出力してパージ中にあるいはパージ後に払拭動作をさせる。上記のノズルパージ制御部６１および第１制御部６２は、例えばマイクロコンピュータで構成される。

上記したワイパ部２は、図２および図３に示すように、縦長の板体３と、板体３の背面に固着された例えば合成ゴム製のワイパブレード４とから成っている。ワイパブレード４はプリントヘッドＨの全てのＮ，Ｎ，Ｎ・・・に行き渡る長さに形成されノズル縦列方向に沿って配備されている。この例でプリントヘッドＨに設けられたノズルＮの数は５００個である。また、ワイパブレード４は先細の断面三角形状に形成され、その先端はノズル配置面１０に摺接する。尚、ワイパブレード４はノズル配置面１０の右端位置（図３に示した位置）と左端位置（図１では破線で示す）の間を移動するようになっている。すなわち、ワイパ駆動部Ｆの駆動ピン５のストロークはノズル配置面１０の右端位置と左端位置間の距離に設定されている。そして、ワイパブレード４がノズル配置面１０の左端位置にあるときがワイパ部２のホームポジションである。

ところで、上記のインクジェットプリンタＰでは、印字に使用してプリントヘッドＨのノズル配置面１０が汚れてきた場合や、印字品位を高めるためのノズル内パージを実施した場合に、ノズル配置面１０に付着したインクやゴミを拭い取る必要がある。
そこで、ワイパ部２がホームポジションに在る状態で、例えば外部の手動入力部（図示省略）から電源７に駆動指令信号を送る。すると、ワイパ駆動部Ｆのソレノイド６が通電され、駆動ピン５が駆動する。これにより、ワイパ部２が矢印１２方向に往路移動し、ワイパブレード４が摺動してノズル配置面１０を払拭しインクなどを拭い取る。そして、ワイパブレード４がノズル配置面１０の右端に到達したときに駆動ピン５がストローク端に達してワイパ部２が停止する。その後、ソレノイド６への通電が停止されると、バネ８，８の付勢力により、ワイパ部２が矢印１１方向に復路移動し、往きと同様にワイパブレード４がノズル配置面１０上を摺動してインクなどを拭い取りながらホームポジションまで復帰する。

このように、ヘッドクリーニング装置１は、５００個と多いノズルＮ，Ｎ，Ｎ，・・・が縦列配置された縦一列マルチノズル型のプリントヘッドＨのノズル配置面１０であっても、片道または一往復の払拭だけで、ノズル配置面１０に付着しているインクなどを人手に依らず除去することができる。

一方、ノズル内パージの際にノズル配置面１０をヘッドクリーニング装置１で払拭することもできる。この場合、図４のタイムチャートに示すように、まず、ノズルパージ制御部６１からヘッド駆動回路５０および第１制御部６２にパージ指令信号が出力されると（時点Ｐ１）、ヘッド駆動回路５０は加圧ポンプ６６を駆動しインク溜６０内を加圧してインク滴ＤをノズルＮから噴出させ、ノズル内の空気や不溶物をインクとともに放出させる。それに伴って、ノズル配置面１０で固まっていたインクやゴミも、パージで噴き出されたインクにより軟化されて除去されやすくなる。
このノズル内パージの途中で時点Ｐ２に達すると、第１制御部６２は往路ワイプ指令信号を電源７に出力し、電源７はソレノイド６に通電して駆動ピン５を駆動させる。これにより、ワイパ部２が往路移動し、ワイパブレード４が摺動してノズル配置面１０上のインクやゴミ、あるいはパージで噴き出されたインクを最初の払拭動作として拭い取る。

第１制御部６２からの往路ワイプ指令出力中に、ノズルパージ制御部６１はヘッド駆動回路５０へのパージ指令信号出力を停止する（時点Ｐ３）。この場合、ノズルＮからのインク滴Ｄの実噴出（実パージ）は直ちに止まらず、パージ指令信号出力の停止後、ｔ時間（秒単位）続く。そして、ワイパブレード４がノズル配置面１０の右端に到達してワイパ部２が停止する（時点Ｐ４）。また、実際のインク滴噴射も終わる。但し、前記のようにワイパ部２が停止した時点と、実インク噴出終了が同時とは限らない。そこで、第１制御部６２は復路ワイプ指令信号を電源７に出力する（同じく時点Ｐ４）。すると、ソレノイド６への通電が止められて、ワイパ部２がバネ８，８の付勢力により復路移動しワイパブレード４がノズル配置面１０を払拭しながらホームポジションに復帰する（時点Ｐ５）。
尚、上記の時間ｔは予め実験により経験値として求められ、第１制御部６２にデータ保存されている。そして、第１制御部６２の制御プログラムは、パージ指令出力開始時点Ｐ１から時間Ｔ（パージ指令出力時間（時点Ｐ１から時点Ｐ３まで）と時間ｔを加えた時間）の経過以降の時点で復路ワイプ動作を実行するように設定されている。

すなわち、第１制御部６２は、ノズルパージ制御部６１によるインク滴Ｄの実噴出が終了した後に、ワイパ駆動部Ｆによる最終の払拭動作（この例では復路ワイプ動作）をさせるのである。このように、パージ指令出力終了後に遅れて噴出してくるインクを所定時間遅らせて拭うことにより、ノズル配置面１０における拭き残しを回避できるのである。

ところで、ワイパ部２を往復させてワイパブレード４でノズル配置面１０を払拭すると、往路で拭い取られたワイパブレード４先端のインクが復路においてノズル配置面１０に再付着することがある。図示はしないが、このような不具合を解消するために、ワイパブレード４をノズル配置面１０から離間させる駆動機構を配備することが考えられる。この駆動機構は、往路ワイプ指令出力があったときワイパブレード４をノズル配置面１０から離間させた後に往路移動させて、ノズル配置面１０の右端で着地させる。そして、復路においてノズル配置面１０を払拭するのである。このようにすると、ノズル配置面１０にインクを再付着させることなく払拭することができる。
一方、往路だけで払拭を行ない、復路はワイパブレード４をノズル配置面１０から離して戻すように構成することも可能である。この場合、往路の払拭動作が最後の払拭動作となる。

上記では、直線状の１本のワイパブレード４を例示したが、本発明は、図５および図６に示すようなワイパブレード２ａを含む。このワイパブレード２ａは、ノズル配置面１０の全てのノズルＮ，Ｎ，Ｎ，・・・（図５では２点鎖線でＮの仮想位置を示している）を被って内包する大きさの角リング状のブレード体４ａと、ブレード体４ａの一端側のリング開口に封着された板体３とから、蓋状に形成されている。ブレード体４ａは、断面三角形状の１対の縦ブレード部１３，１４と、断面四角形状の１対の横ブレード部１５，１６とが環状につながって一体に形成されている。このブレード体４ａも例えば合成ゴムなどで構成されている。また、図示は省略するが、ワイパブレード２ａの側部にワイパ駆動部Ｆ（図１参照）が設けられている。

そして、ワイパブレード２ａはブレード体４ａをプリントヘッドＨのノズル配置面１０に摺接させたとき、ブレード体４ａおよび板体３とノズル配置面１０との間に密閉空間１７を生じるようになっている。縦ブレード部１４と横ブレード部１６が交差する隅部には密閉空間１７と外部を連通する取付孔１８が設けられ、この取付孔１８に取出チューブ１９が取り付けられている。そして、取出チューブ１９の先端に、ポンプ６４とインク収容空間６５を内蔵するインク回収部２２が連結ホース２１を介して連結されている。インク回収部２２のポンプ６４は、例えばマイクロコンピュータで構成される第２制御部６３と信号接続されている。第２制御部６３はノズルパージ制御部６１と信号接続されている。

そこで、第２制御部６３は、ワイパブレード２ａを往路移動（矢印１２方向）させ、ノズル配置面１０とブレード体４ａとの間に形成される密閉空間１７内に全てのノズルＮ，Ｎ，Ｎ，・・・が露出する位置でワイパブレード２ａを停止させる。その状態で、ノズルパージ制御部６１はノズルＮ，Ｎ，Ｎ，・・・から密閉空間１７内に向けてインクを噴出させノズル内パージを実行する。第２制御部６３はノズルパージ制御部６１からパージ指令出力をした旨の信号を受信し、インク回収部２２のポンプ６４を駆動して密閉空間１７内のインクを取り出し（図５（ａ）中の矢印２０）、インク回収部２２のインク収容空間６５に回収する。その後、第１制御部６２の制御によりワイパブレード２ａが復路移動（矢印１１方向）してノズル配置面１０をブレード体４ａの縦ブレード部１３で払拭するのである。
かかる構成により、ノズル内パージの際に噴出されたインク滴Ｄが周囲に飛び散って周りを汚すといったことを防止できる。

尚、上記では、ノズル配置面１０におけるノズルＮ，Ｎ，Ｎ，・・・の配列を縦１列にした例を示したが、ノズルＮ，Ｎ，Ｎ，・・・を縦２列あるいはそれ以上の列数に配列しても構わない。

本発明と関連するインクジェットプリンタのヘッドクリーニング装置の概略構成を示す構成図である。 前記ヘッドクリーニング装置に用いるワイパ部を示すものであって、（ａ）は背面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線矢視端面図である。 インクジェットプリンタのプリントヘッドの前方に前記ワイパ部を配置した状態を示す外観図である。 前記ヘッドクリーニング装置による払拭動作の一例を示すタイムチャートである。 本発明の一実施形態に係るヘッドクリーニング装置のワイパ部を示すものであって、（ａ）は背面図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線矢視端面図、（ｃ）は（ａ）におけるＣ−Ｃ線矢視端面図である。 インクジェットプリンタのプリントヘッドの前方に前記一実施形態のワイパ部を配置した状態を示す外観図である。 走行する被印刷物の表面に印字するインクジェットプリンタの一般的な平面構成図である。 前記インクジェットプリンタのプリントヘッドを示す外観図である。 前記プリントヘッドの駆動機構を示す概略断面図である。

符号の説明

１ ヘッドクリーニング装置
２ａ ワイパブレード
３ 板体
４ａ ブレード体
５ 駆動ピン
６ ソレノイド
７ 電源
８ バネ
１０ ノズル配置面
１１，１２ 矢印
１３，１４ 縦ブレード部
１５，１６ 横ブレード部
１７ 密閉空間
２２ インク回収部
５３ 被印刷物
５４ 側面
６１ ノズルパージ制御部
６３ 第２制御部
６４ ポンプ
６５ インク収容空間
Ｄ インク滴
Ｅ 矢印
Ｆ ワイパ駆動部
Ｈ プリントヘッド
Ｎ ノズル
Ｐ４ 時点
Ｐ インクジェットプリンタ
Ｔ 時間
ｔ 時間

Claims (1)

1. 走行する被印刷物と対面する位置に固定配置され、かつ、被印刷物にインク滴を噴きつけて印字する多数のノズルが縦列配置されたプリントヘッドを備えるインクジェットプリンタに対し、前記プリントヘッドのノズル配置面に摺接するワイパブレードと、ワイパブレードをノズル縦列方向と交差する方向に駆動するワイパ駆動部とを備え、ワイパ駆動部によりワイパブレードを駆動してインクジェットプリンタのノズル配置面を払拭するヘッドクリーニング装置であって、
   前記ワイパブレードは、ノズル配置面の全てのノズルを被う大きさの角リング状に形成されたブレード体と、ブレード体の一端側のリング開口に封着された板体とから蓋状に形成されていて、ブレード体の他端側をプリントヘッドのノズル配置面に摺接させたときにブレード体および板体とノズル配置面との間に密閉空間を生じるようになっており、
   前記ブレード体は、ノズル縦列方向に沿ってそれぞれ配備された１対の縦ブレード部と、前記１対の縦ブレード部をつなぐ上下１対の横ブレード部とから環状に形成されていて、前記１対の縦ブレード部が前記ノズル配置面に向かって細くなる断面三角形状に形成されており、
   ノズルパージの際にノズルからインク滴を噴出させるノズルパージ制御部と、ワイパブレードに連結されて密閉空間内に溜まったインクを取り出すインク回収部と、往路移動時にノズル配置面とワイパブレードとの間の密閉空間内に全てのノズルが露出する位置にワイパブレードを停止させ、その状態でノズルパージ制御部によりノズルから密閉空間内にインクを噴出させてノズル内パージを行ない、密閉空間内に噴出されたインクをインク回収部により回収し、その後のワイパブレードの復路移動によりブレード体の縦ブレード部でノズル配置面を払拭させる第２制御部と、を備えているインクジェットプリンタのヘッドクリーニング装置。