JP5026236B2 - インクジェット記録装置およびそのクリーニング制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェット記録装置およびそのクリーニング制御方法に関する。

従来、複数のノズルが記録ヘッド面に配列され、これら複数のノズルから画像データに応じてインク滴を吐出するインクジェット記録ヘッドを、記録面に対して相対移動させて、画像形成、印字などを行うインクジェット記録装置が知られている。

このようなインクジェット記録ヘッドは、記録画素の大きさに対応した微小径のノズルが、記録ヘッド面に多数配列しているため、インク内の異物、ゴミや記録ヘッド面に対して外部から付着するゴミなどによってノズルが目詰まりしたとき、あるいは目詰まりを予防するために適宜の周期で、クリーニングを行う必要がある。そのため、インクジェット記録装置には、インクジェット記録ヘッドをクリーニングする機構が備えられている。

例えば、特許文献１には、このようなクリーニング機構として、記録ヘッドをキャップにより封止して、インクを吸引する吸引によるクリーニング機構と、記録ヘッド面をワイピングするワイピングによるクリーニング機構とが設けられている。そして、それぞれを用いて、インクを大量吸引してから、ワイピングを行い、さらに、インクを少量吸引してからワイピングすることを複数繰り返すことで、クリーニングを行うインクジェット式記録装置が記載されている。

ここで、吸引によるクリーニングは、吸引ポンプによりキャップ内に負圧を形成してノズルからインクを吸引する吸引動作と、吸引ポンプを停止してキャップ内の負圧を緩和する負圧解除処理と、キャップに設けられた大気開放バルブを開弁してから吸引ポンプを再稼働してキャップ内に吸引されたインクのみを空吸引する動作を、この順に行うようになっている。
特開平１１−１５７１０３号公報

しかしながら、上記のような従来のインクジェット記録装置、およびインクジェット記録ヘッドのクリーニング制御方法には、以下のような問題があった。

特許文献１に記載の技術では、負圧解除処理においてキャップ内の圧力測定を行わないため、吸引ポンプを所定時間停止させ、この間に負圧が十分緩和されたものとして、空吸引を行うことになる。そのため、例えば、インクの状態やノズルの目詰まりの状態によっては、必ずしも十分に負圧を緩和できない状態で、空吸引動作が行われてしまう場合がある。

この場合、大気開放バルブを開弁すると、残存する負圧の影響で、空気が勢いよくキャップ内に流入する結果、ノズルからインクジェット記録ヘッド内に、吸引済みのゴミやワイプ液などの不純物を含むインクが逆流し、クリーニングの効果が減退してしまう。また、キャップ内ではこのような不純物を含むインクが飛散して記録ヘッドのノズル開口に付着したりする。これらのため、ノズルが目詰まりしたり、ノズル先端のメニスカスが破壊されたりして、印字不良を招くおそれがあるという問題がある。

負圧を十分に緩和するために、吸引ポンプを長時間停止させることも考えられるが、停
止時間が長くなると、クリーニング時間が延びてしまうという問題がある。インクジェット記録ヘッドのクリーニングは、印字等の性能を維持するためには頻繁に行う必要があり、さらに特許文献１に記載の装置では、１回のクリーニングにおいても上記の吸引動作を複数回行うため、吸引ポンプの停止時間が延ばされるとクリーニングに要する時間が大幅に延びてしまう。この場合、クリーニング実行時は印字等の記録動作を行うことができないので、記録動作の効率が低下してしまうという問題がある。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、空吸引前に負圧が残っていても、良好かつ迅速なクリーニングを行うことができるインクジェット記録装置およびそのクリーニング制御方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、インクジェット記録装置において、複数のノズルが記録ヘッド面に配列され、前記複数のノズルから画像データに応じてインク滴を吐出するインクジェット記録ヘッドと、前記記録ヘッド面を前記インク滴の吐出方向側から覆って封止することで、前記記録ヘッド面上に吸引空間を形成するキャップ部と、前記吸引空間内に負圧を形成し、前記吸引空間内の内容物を吸引して、前記吸引空間外に排出する吸引ポンプと、前記キャップ部に接続され、前記吸引空間と大気とを選択的に連通させる大気開放弁と、少なくとも、前記吸引ポンプの吸引動作と前記大気開放弁の開閉動作とを制御するクリーニング制御部とを備え、該クリーニング制御部は、前記大気開放弁を閉じた状態として前記吸引ポンプを作動させる第１の吸引動作と、前記大気開放弁を閉じた状態において前記吸引ポンプを停止させて前記吸引空間内の負圧を緩和する圧力緩和動作と、前記大気開放弁を閉じた状態において前記吸引ポンプを作動させる第２の吸引動作と、前記大気開放弁を開いた状態として前記吸引ポンプを作動させる空吸引動作とを順次行うクリーニングモードを少なくとも備える構成とする。

この発明によれば、クリーニング制御部が、第１の吸引動作、圧力緩和動作、第２の吸引動作、および空吸引動作を順次行うクリーニングモードを備えるので、第１の吸引動作において、大気開放弁を閉じた状態で、吸引ポンプによりキャップ部で封止された吸引空間内に負圧を形成し、記録ヘッド面のノズルからインクジェット記録ヘッド内のインクを吸引空間内に吸引し、吸引空間をインクで満たしつつ、吸引空間外に排出することができる。そして圧力緩和動作において、大気開放弁を閉じた状態で吸引ポンプを停止することで、ノズルからインクが徐々に流入して吸引空間内の圧力を緩和され、ノズル内の気泡を押し出すことができる。そして第２の吸引動作において、大気開放弁を閉じた状態で吸引ポンプを作動させ、ノズルから吸引空間に向かうインクの流れを形成することができる。そして空吸引動作において、大気開放弁を開いた状態で吸引ポンプを作動させることで、吸引空間内の内容物を吸引空間外に排出するが、このとき、第２の吸引動作で吸引ポンプが継続して作動させるため、負圧が残存していてもノズルへのインクの逆流が起こりにくく、さらに吸引空間内のインクも吸引空間外への流れが形成されているため、吸引空間内のインクも記録ヘッド側に飛散しにくくなる。この結果、圧力緩和動作の時間を短縮しても良好なクリーニング性能が得られる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のインクジェット記録装置において、前記吸引ポンプは、吸引量可変に設けられ、前記クリーニング制御部は、前記吸引ポンプの前記第２の吸引動作および前記空吸引動作時の吸引量を、前記第１の吸引動作時の吸引量より小さい吸引量に設定する構成とする。

この発明によれば、第１の吸引動作では、より大きな吸引量で吸引を行うため、インクジェット記録ヘッド内の気泡、不純物などをインクとともに効率的に吸引できる。そして、第２の吸引動作、空吸引動作では、より小さな吸引量で吸引を行うため、安定した吸引
、空吸引動作を行うことができる。その結果、ノズルから吸引空間に向かう流れ、および吸引空間から吸引空間外に向かう流れの乱れが少なくなり、吸引空間に空気が流入する際のインク飛散などを低減できるとともに、ノズル先端に良好なメニスカスを形成することができる。

請求項３に記載の発明では、複数のノズルが記録ヘッド面に配列され、前記複数のノズルから画像データに応じてインク滴を吐出するインクジェット記録ヘッドと、前記記録ヘッド面を前記インク滴の吐出方向側から覆って封止することで、前記記録ヘッド面上に吸引空間を形成するキャップ部と、前記吸引空間内に負圧を形成し、前記吸引空間内の内容物を吸引して、前記吸引空間外に排出する吸引ポンプと、前記キャップ部に接続され、前記吸引空間と大気とを選択的に連通させる大気開放弁とを備えるインクジェット記録装置のクリーニング制御方法であって、前記キャップ部によって前記記録ヘッド面を封止する封止工程と、前記大気開放弁を閉じて、前記吸引ポンプを作動させる第１の吸引工程と、
該第１の吸引工程で作動させた吸引ポンプを停止させて前記吸引空間内の負圧を緩和する圧力緩和工程と、該圧力緩和工程で停止させた吸引ポンプを作動させる第２の吸引工程と、該第２の吸引工程で作動させた吸引ポンプを作動させつつ、前記大気開放弁を開く空吸引工程とを順次行う方法とする。

この発明によれば、請求項１に記載のインクジェット記録装置を用いてクリーニングを行うクリーニング制御方法となっているので、請求項１に記載の発明と同様の作用効果を備える。

請求項４に記載の発明では、請求項３に記載のインクジェット記録装置のクリーニング制御方法において、前記第２の吸引工程および前記空吸引工程で、前記吸引ポンプの吸引量を前記第１の吸引工程よりも小さい吸引量とする方法とする。

この発明によれば、請求項２に記載のインクジェット記録装置を用いてクリーニングを行うクリーニング制御方法となっているので、請求項２に記載の発明と同様の作用効果を備える。

請求項５に記載の発明では、請求項１に記載のインクジェット記録装置において、前記クリーニング制御部は、前記大気開放弁を閉じた状態として前記吸引ポンプを作動させる第３の吸引動作と、前記大気開放弁を閉じた状態において前記吸引ポンプを停止させて前記吸引空間内の負圧を緩和する圧力緩和動作と、前記吸引ポンプを停止した状態において、前記大気開放弁を開いた状態にさせる第２の圧力緩和動作と、前記大気開放弁を開いた状態として前記吸引ポンプを作動させる空吸引動作とを順次行った後に、前記ヘッド面上をワイパーによって清掃し、その後に前記クリーニングモードをおこなう制御をする。

請求項５の発明によれば、請求項１の発明の効果に加え、ノズル内の気泡やゴミ、ヘッド面に付着したインク滴やゴミが取り除かれ、ヘッド面上の付着物によるインク吐出不良を無くすことができ、良好なクリーニングが行える。

請求項６に記載の発明では、請求項１に記載のインクジェット記録装置において、前記クリーニング制御部は、前記第１の吸引動作によって少なくとも前記ヘッドの圧力室からノズルまでのインク経路に滞留しているインクを前記ヘッド外に吸引した後に前記第１の吸引動作に連続して前記圧力緩和動作を開始させる。

請求項６の発明によれば、第１の吸引動作によって、ワイパーの清掃によりヘッド内に押し込まれたものを出し切ることで、ノズル詰まりによる吐出不良を無くすことができ、良好なクリーニングが行える。

請求項７に記載の発明では、請求項１または請求項６に記載のインクジェット記録装置において、前記クリーニング制御部は、前記圧力緩和動作によって前記吸引空間内の負圧がなくなる前に前記圧力緩和動作に連続して前記第２の吸引動作を開始させる。

請求項７の発明によれば、請求項１または請求項６に記載の発明の効果に加え、負圧が残る状態で第２の吸引動作をすることで、吸引の負荷を軽減できるとともに、インクの逆流を防止することができ、良好なクリーニングが行える。

請求項８に記載の発明では、請求項１または請求項６または請求項７に記載のインクジェット記録装置において、前記クリーニング制御部は、前記第２の吸引動作によって発生させる負圧が前記第１の吸引動作によって発生さる負圧の最大値に達する前に前記第２の吸引動作に連続して前記空吸引動作をさせる。

請求項８に記載の発明によれば、請求項１または請求項６または請求項７に記載の発明の効果に加え、第２の吸引動作によって逆流したインクを除去するのに十分な吸引をすることで、良好なクリーニングが行え、クリーニングモードによるインクの消費を削減できる。

請求項９に記載の発明では、請求項８に記載のインクジェット記録装置において、前記クリーニング制御部は、前記第２の吸引動作によって吸引されるインク量を、少なくとも前記ヘッドの圧力室からノズルまでのインク経路に滞留したインク量とする吸引をする制御をする。

請求項９に記載の発明によれば、逆流したインクを除去するのに十分な吸引をすることで、良好なクリーニングが行え、クリーニングモードによるインクの消費も削減できる。

本発明のインクジェット記録装置およびそのクリーニング制御方法によれば、空吸引前にノズルおよび吸引空間内にインクの流れを形成しておくので、負圧が緩和しにくい場合でも、良好かつ迅速なクリーニングを行うことができるという効果を奏する。

以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。

本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置について説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置の概略構成を模式的に示す正面図である。図２は、本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置のクリーニング部の概略構成を模式的に示す構成ブロック図である。

本実施形態のインクジェットプリンタ１（インクジェット記録装置）は、図１に示すように、シート状あるいは板状の記録媒体５０を水平に配置して紙面奥行き方向に搬送し、インクジェット方式によって、記録媒体５０の表面に画像データに応じた画像や文字などを記録、印字する（以下、まとめて、記録と称する）ものである。

インクジェットプリンタ１の概略構成は、記録媒体５０を搬送する搬送部４０と、記録
媒体５０に記録する記録部４１と、搬送部４０の搬送方向横方向かつ記録部４１の下方側に配置され記録部４１に設けられた記録ヘッド９をクリーニングするクリーニングユニット１０、およびクリーニングユニット１０のクリーニング動作を制御するクリーニング制御部３３（図２参照）からなる。また、特に図示しないが、インクジェットプリンタ１は、画像データの受信や記録動作の制御を含めた装置全体の制御を行う制御部を備えており、クリーニング制御部３３はこの制御部の一部を構成している。

搬送部４０は、図１の紙面奥行き方向に延ばされた略平板状のプラテン２上に、モータ５によって紙面に沿う水平軸回りに回転される複数のピンチローラ３を備え、これらピンチローラ３によって、ピンチローラ３の回転軸と平行な回転軸回りに回転自在に支持されたグリッドローラ４が、紙面奥行き方向に複数配列されている。これらグリッドローラ４は、プラテン２の上方において図示奥行き方向に延びる水平面に整列され、記録媒体５０の搬送路を形成している。

記録部４１は、搬送部４０およびクリーニングユニット１０の上方で、記録媒体５０の搬送方向と直交する方向に延在されたキャリッジレール７と、キャリッジレール７に沿って移動可能に設けられた記録ヘッドユニット８と、記録ヘッドユニット８をキャリッジレール７上で位置制御および速度制御可能に往復移動させるモータ６と、記録ヘッドユニット８に記録用のインクを供給するインクカートリッジ１７とからなる。

本実施形態では、インクカートリッジ１７には、カラー記録を行うための複数色のインクが備えられ、複数のインクチューブ１６を介して、色ごとに、記録ヘッドユニット８に供給できるようになっている。

記録ヘッドユニット８は、下面側に、インクの色や記録範囲などに応じて、複数の記録ヘッド９が設けられ、インクチューブ１６から供給されるインクは、同色の記録を行う記録ヘッド９に分配して供給される。

また、記録ヘッドユニット８には、各記録ヘッド９の温度を適宜の温度範囲に保つための冷却ファン１８が設けられている。

記録ヘッド９は、図２に示すように、記録ヘッド本体９ｃの下面側において、搬送部４０上の記録媒体５０に平行に配置された記録ヘッド面９ａが設けられ、記録ヘッド面９ａ上には、画像データに応じて一定のインク滴を下方に吐出するノズル９ｂが複数形成されてなる。

なお、記録ヘッド本体９ｃの詳細は図示しないが、各ノズル９ｂにインクを供給するインク室や、例えば圧電素子などを用いた吐出機構が設けられている。

また、図２では、ノズル９ｂは簡略化して４個のみを描いているが、吐出機構の構成や記録画素ピッチなどに応じて適宜の個数、配列ピッチで設けることができるものであり、例えば、２５６個などの多数個を配列しておくことができる。

モータ６の位置制御、速度制御は、不図示の制御部の制御信号に応じて行われ、記録動作時には記録ヘッドユニット８を記録媒体５０上で所定速度で往復移動させ、クリーニング動作時にはクリーニングユニット１０内の所定クリーニング位置に移動できるようになっている。

クリーニングユニット１０は、本実施形態では、記録ヘッド９内のインクをノズル９ｂから外部に吸引することで記録ヘッド９をクリーニングする吸引クリーニング部１４Ａと
、記録ヘッド面９ａをワイピング処理することで記録ヘッド９をクリーニングするワイプ部１４Ｂとからなり、搬送部４０の側方かつ記録部４１の下方における記録ヘッドユニット８の移動経路上に、搬送部４０側からワイプ部１４Ｂ、吸引クリーニング部１４Ａの順に配置されている。

本実施形態は、これら吸引クリーニング部１４Ａ、ワイプ部１４Ｂの上方位置が、所定のクリーニング位置となっている。

吸引クリーニング部１４Ａの概略構成は、図２に示すように、キャップ１１（キャップ部）、キャップ駆動部３０、吸引ポンプ１２、ポンプ駆動部３２、大気開放弁１３、および大気開放弁駆動部３１からなる。

これらのうち、少なくともキャップ１１は記録ヘッド９ごとに設けられている。ただし、キャップ駆動部３０、吸引ポンプ１２、大気開放弁１３、および大気開放弁駆動部３１は、記録ヘッド９ごとに各動作を共通化できる場合には、複数のキャップ１１に対して１台設ける構成としてもよい。以下では、説明の便宜上、１つの記録ヘッド９に対してそれぞれが１つずつ設けられている構成の例で説明する。

キャップ１１は、上側に開口した函状とされ、記録ヘッド面９ａに下方からかぶせることで、１つの記録ヘッド９のすべてのノズル９ｂを含む記録ヘッド面９ａの領域を下方から囲んで封止する部材である。キャップ１１の開口端部には、記録ヘッド面９ａに弾性的に押圧されることで液密および気密シールを形成するための弾性体もしくは可撓体からなる封止部１１ｂが全周にわたって設けられている。キャップ１１の他の部分は、例えば、合成樹脂や金属などの適宜の剛性を有する部材からなる。そのため、封止時には、記録ヘッド面９ａとキャップ１１の内面との間に一定容積を有する吸引空間２０が形成され、吸引空間２０内が、ある程度負圧になっても、吸引空間２０の形状が略維持されるようになっている。

キャップ１１の底部の内面であるインク受け面１１ａは、記録ヘッド面９ａと略平行な底面からなり、封止時には記録ヘッド面９ａに対して所定距離をおいて対向される。そのため、ノズル９ｂからインクが吸引されて落下すると、インク受け面１１ａ上に貯留できるようになっている。

インク受け面１１ａには、インク受け面１１ａ上に貯留したインクを排出するための吸引管１１Ａと、吸引空間２０をインク受け面１１ａ側から大気に開放するための大気導入管１１Ｂが設けられている。

キャップ駆動部３０は、キャップ１１の上下方向の位置を選択的に切り換えるための上下動を行うものであり、例えば、機械的、電磁的、流体的な適宜の昇降手段からなる。

そのため、キャップ駆動部３０は、モータ６によってキャリッジレール７上を移動されて吸引クリーニング部１４Ａの上方に位置した状態の記録ヘッドユニット８に対して、キャップ１１を上下方向に進退させ、キャップ１１が記録ヘッド面９ａを封止する状態と、封止を解除する状態とを切り換えることができるようになっている。

吸引ポンプ１２は、吸引空間２０内の空気、インクなどの内容物を吸引して、吸引空間２０外に排出するためのものであり、適宜構成の流体ポンプ、例えばロータリポンプなどを採用することができる。本実施形態では、ポンプ駆動部３２により吸引量を可変できる構成とされている。例えば、ロータリポンプの場合には、ポンプ駆動部３２によって、ポンプの回転数を可変して、単位時間当たりの流量を制御することで吸引量を変化させてい
る。本実施形態では、ポンプ駆動部３２によって、吸引量が大きい高速モードと、吸引量が小さい低速モードとを選択できるようになっている。本実施形態では、一例として、低速モードの吸引量は高速モードの５０％の吸引量に設定している。

ただし、吸引ポンプ１２の吸引量は、必要に応じてさらに多段階に変化できるようにしてもよい。

吸引ポンプ１２は、吸引口が吸引管１１Ａに接続され、排出口が排出管２１に接続されている。排出管２１の他端は、廃液ボトル１５に接続されている。

大気開放弁１３は、大気導入管１１Ｂの大気に連通する開口を開閉するもので、大気開放弁駆動部３１によって開状態と閉状態とが選択できるようになっている。

大気開放弁１３の構成は、特に限定されないが、例えば、電磁弁などを採用することができる。

吸引クリーニング部１４Ａにおいて、キャップ駆動部３０、大気開放弁駆動部３１、ポンプ駆動部３２は、クリーニング制御部３３にそれぞれ電気的に接続され、クリーニング制御部３３からの制御信号により、それぞれの動作が制御されるようになっている。

ワイプ部１４Ｂは、周知のワイピング処理を行うものであればどのような構成を有していてもよい。特に図示しないが、例えば、ワイプ部１４Ｂの上方に移動された記録ヘッド９の記録ヘッド面９ａ上でワイプ液を含んだワイピングブレードを相対移動させることで、記録ヘッド面９ａをワイピングする、といった構成を採用することができる。

また、特に図示しないが、ワイプ部１４Ｂもクリーニング制御部３３によって動作が制御されるようになっている。

次に、本実施形態のインクジェットプリンタ１におけるクリーニング動作について、吸引クリーニング部１４Ａでの動作を中心として説明する。

図３は、本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置のクリーニング動作のフローチャートである。図４は、本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置のクリーニング動作のタイミングチャートである。図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置のクリーニング動作の各工程を示す模式的な工程説明図である。図６（ａ）、（ｂ）は、図５に続く各工程を示す模式的な工程説明図である。図７（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態に係るクリーニング制御方法における第２の吸引工程および空吸引工程を示す模式的な工程説明図である。

なお、図４に示された時刻ｔｉ（ｉ＝１，…，１８）は、特に断らない限りは、ｔｊ＜ｔｊ＋１（ｊ＝１，…，１７）のように、添字の数字の大小によって時間的な前後関係を示すものとする。

以下に説明するのは、インクジェットプリンタ１が備える記録ヘッド９の１つのクリーニングモードであって、インクジェットプリンタ１は、必要に応じて、これ以外のクリーニングモードを備えていてもよい。

インクジェットプリンタ１における記録ヘッド９のクリーニング動作の一例は、図３に示すように、吸引クリーニング部１４Ａによるクリーニング（ステップＳ１００）とワイプ部１４Ｂによるワイピング処理（ステップＳ５）とを行い、さらに吸引クリーニング部
１４Ａによって仕上げのクリーニング（ステップＳ２００）を行うものである。

ここで、ステップＳ１００は、従来のクリーニングと同様な工程で行われる。

そのため、記録ヘッドユニット８は、クリーニング動作の開始前に、制御部からの制御信号によって記録動作が停止されるとともに、モータ６が駆動されて、クリーニング位置である吸引クリーニング部１４Ａ上の定位置に移動される。このクリーニング位置では、各記録ヘッド９の下方に、対応する各キャップ１１が対向している。

クリーニング動作が開始されると、クリーニング制御部３３によって、以下の各ステップが順次実行される。ステップＳ１００では、ステップＳ１〜Ｓ４が順次実行される。

クリーニング動作の初期状態（ｔ＜ｔ１）では、図４に示すように、記録ヘッドユニット８が吸引クリーニング部１４Ａ上に位置し（ヘッド位置ＣＬ）、キャップ１１は、記録ヘッド９の下方に位置し（キャップ開）、吸引ポンプ１２は停止され（ポンプオフ）、大気開放弁１３は閉じられている（大気開放弁閉）。

ステップＳ１では、時刻ｔ１で、キャップ駆動部３０によりキャップ１１を上昇させ、図５（ａ）に示すように、キャップ１１の封止部１１ｂが記録ヘッド面９ａを押圧する状態とする（キャップ閉）。これにより、記録ヘッド面９ａ上のノズル９ｂを囲う範囲がキャップ１１で覆われ封止されて、吸引空間２０が形成される。

次に、時刻ｔ２で、ポンプ駆動部３２により吸引ポンプ１２を高速モードで作動させる（ポンプ高）。すると、吸引空間２０内の空気が吸引管１１Ａ側に吸引される（図５（ｂ）参照）。吸引空間２０内の負圧が増大するにつれ、図５（ｃ）に示すように、記録ヘッド９からインク２２が吸引され、排出管２１の排出量を上回るインク２２は、吸引管１１Ａ、大気導入管１１Ｂを満たし、インク受け面１１ａ上に貯留される。そして、吸引空間２０内にインク２２が満たされる状態となる。

ただし、ノズル９ｂからのインク２２の流入量は限られているため、吸引空間２０内の負圧は完全には解消されない。

ステップＳ１では、このようにして、時刻ｔ３まで、高速モードでの吸引を続けることにより、記録ヘッド９内のインク２２、気泡、ノズル９ｂ近傍のゴミ、例えば紙粉などを吸引空間２０内に吸引し、さらに吸引管１１Ａ、排出管２１を介して、廃液ボトル１５に排出する。

なお、ステップＳ１では、ｔ１＝ｔ２であってもよい。

ステップＳ２では、時刻ｔ３で吸引ポンプ１２を停止し、その状態で待機する。これにより、図５（ｄ）に示すように、排出管２１からのインク２２の排出が停止され、吸引空間２０内には、ノズル９ｂからインク２２が流入するのみの状態となり、吸引空間２０内の負圧が徐々に緩和される。

ステップＳ３では、時刻ｔ４で、大気開放弁駆動部３１により、大気開放弁１３を開き（大気開放弁開）、吸引空間２０と大気とを連通させる。すると、図６（ａ）に示すように、インク受け面１１ａ上の大気導入管１１Ｂから空気が流入し、吸引空間２０内の負圧が急激に緩和されていき、負圧を緩和する分量のインク２２が大気導入管１１Ｂから吸引空間２０内に流入し終わると、吸引空間２０内の負圧が解消される。

このような従来技術に係る圧力緩和工程では、記録ヘッド面９ａの近傍では、ゴミなどを含むインク２２が、ノズル９ｂに逆流を起こしていることになる。また、この逆流により記録ヘッド面９ａ上にもインク２２中のゴミが付着され易くなっている。

ただし、これらの現象は、本実施形態では、ステップＳ１００が記録動作直前の仕上げクリーニングではないため、十分許容できるものである。

ステップＳ４では、ステップＳ３で吸引空間２０内の負圧が解消された状態の時刻ｔ５に、吸引ポンプ１２を低速モードで作動させ、空吸引を行う（ポンプ低）。すると、図６（ｂ）に示すように、インク受け面１１ａ上の吸引管１１Ａから排出管２１を介して、吸引空間２０内のインク２２が廃液ボトル１５に排出されていく。このとき、大気開放弁１３は開かれているので、大気導入管１１Ｂからは、排出されたインク２２の体積に応じて空気が気泡２３として流入し、記録ヘッド面９ａとインク２２の液面２２ａとの間に空気層２０Ａが形成されていく。

ここで、吸引ポンプ１２を低速モードで作動させるのは、急激な吸引により、大気導入管１１Ｂからの気泡２３の動きが激しくなって、インク２２が、記録ヘッド面９ａ、ノズル９ｂに再付着して汚したり、ノズル９ｂに空気が侵入したりするのを抑制するためである。

吸引空間２０内からすべてのインク２２を吸引し終えた時点の時刻ｔ６に、吸引ポンプ１２を停止する。そして、時刻ｔ７で、キャップ１１を下降させる。ここで、ｔ６＝ｔ７であってもよい。

以上で、ステップＳ１００が終了する。

このように、ステップＳ１００では、吸引ポンプ１２を高速モードで作動させることで、記録ヘッド９内の気泡、ゴミなどを迅速に排出することができる。

次に、ステップＳ５では、時刻ｔ８で、記録ヘッドユニット８をワイプ部１４Ｂ上に移動し（ヘッド位置ＷＰ）、ワイプ部１４Ｂによってワイピング処理を行う。

これにより、記録ヘッド面９ａの表面に付着した、インク２２やゴミなどが、除去される。ワイプ部１４Ｂでワイピングを行うワイプブレードの速度はインクの粘度の変化に対応して変化できるようにすることが好ましく、環境温度が下がりインクの温度が下がるとインク粘度は高くなるので、インクをふきとるために低速でワイピングすることが好ましい。例えば、環境温度をセンサで測定し、測定値に対応してワイプブレードのワイピングの速度を制御部により制御することが好ましい。

ワイピング処理が終了すると、時刻ｔ９で、記録ヘッドユニット８を、吸引クリーニング部１４Ａ上のクリーニング位置に移動する。

次に、クリーニング制御部３３により、本実施形態に係るクリーニング制御方法を用いたステップＳ２００を行う。なお、簡単のため、ステップＳ１００と共通または類似する動作については、上記と同じ図面を参照し、説明も適宜省略または簡略化する。

ステップＳ５のワイピング処理において、ノズル９ｂを通してワイプ液や気泡がノズル９ｂ内やノズル９ｂ近傍の記録ヘッド９内に侵入するが、このようなワイピング処理を行ったワイプ液は、記録ヘッド面９ａやノズル９ｂから除去されたゴミを含んでおり、また粘性の違いもあって、インク内に混入されると吐出不良の原因となる。

本工程は、ステップＳ１００で取りきれなかったゴミや、記録ヘッド９内に侵入したワイプ液、気泡、ゴミなどを除去し、さらにワイピング処理で破壊されたメニスカスを修復して、記録動作が正常に行えるようにする仕上げクリーニングのための工程であり、記録動作開始の直前に行う工程である。

ステップＳ２００では、以下のステップＳ６〜Ｓ９が順次実行される。

ステップＳ６（第１の吸引工程）は、ステップＳ１と略同様にして、記録ヘッド９から、ワイプ液やゴミなどを含むインク２２を吸引空間２０内に吸引する工程であり、大気開放弁１３を閉じた状態として吸引ポンプ１２を作動させる第１の吸引動作を行う。ステップＳ１とは、吸引ポンプ１２を低速モードで作動させる点が異なる。

すなわち、時刻ｔ１０で、図５（ａ）に示すように、キャップ１１を上昇させ、キャップ１１の封止部１１ｂが記録ヘッド面９ａを押圧する状態とし、時刻ｔ１１で大気開放弁１３を閉じて、記録ヘッド面９ａを封止し、吸引空間２０を形成する（封止工程）。

次に、時刻ｔ１２で、吸引ポンプ１２を低速モードで作動させる。すると、図５（ｂ）、（ｃ）に示すように、記録ヘッド９からステップＳ１００で吸引しきれなかったゴミやワイプ液が混入したインク２２がノズル９ｂの近傍から吸引され、吸引空間２０内にインク２２が満たされつつ、吸引管１１Ａ、排出管２１を通して、廃液ボトル１５に排出される。

ただし、ノズル９ｂからのインク２２の流入量は限られているため、低速モードであっても吸引空間２０内に負圧が形成される。

ここで、時刻ｔ１１は、時刻ｔ１０とは特に関係はなく、ｔ７≦ｔ１１＜ｔ１２の範囲に設定してもよい。また、ノズル９ｂ内からワイプ液、気泡、ごみなどを吸い出せればよいので、吸引空間２２をインク、ワイプ液等で満たすまで吸引せずともよい。

ステップＳ７（圧力緩和工程）は、ステップＳ２と同様にして、大気開放弁１３を閉じた状態において吸引ポンプ１２を停止させて吸引空間２０内の負圧を緩和する圧力緩和動作を行う。すなわち、時刻ｔ１３で吸引ポンプ１２を停止し、その状態で待機する。これにより、図５（ｄ）に示すように、排出管２１からのインク２２の排出が停止され、吸引空間２０内の負圧が徐々に緩和される。

ステップＳ８は、ステップＳ３とは異なり、大気開放弁１３を閉じた状態において吸引ポンプ１２を作動させる第２の吸引動作を行う第２の吸引工程を構成している。

すなわち、時刻ｔ１４で、ポンプ駆動部３２により吸引ポンプ１２を低速モードで作動させる。

これにより、吸引空間２０内のインク２２は、吸引管１１Ａ、排出管２１を介して廃液ボトル１５に排出される。このため、ノズル９ｂから、吸引空間２０内に向かうインク２２の流れが形成される。

ここで、ノズル９ｂでの一定の流れを形成するためには、吸引ポンプ１２の吸引量は、記録ヘッド９から空気を吸引してしまうことがない程度の小さい吸引量に設定しておく。

ステップＳ９（空吸引工程）では、時刻ｔ１５で、大気開放弁１３を開く。これにより、大気開放弁１３が開いた状態で吸引ポンプ１２が低速モードで作動されるステップＳ４と同様の動作状態となり、空吸引動作が行われる。

ただし、ステップＳ４とは異なり、吸引ポンプ１２の作動が先行しているため、図７（ａ）に示すように、ノズル９ｂから吸引空間２０内へ向かう流れと、吸引管１１Ａに吸引される流れとが形成されている。

これらの作用により、吸引空間２０から記録ヘッド９内へ逆流しようとする流れが抑制され、ノズル９ｂからの空気の侵入なども防止でき、大気導入管１１Ｂから流入する気泡２３による液面２２ａの乱れも低減された状態で記録ヘッド面９ａと液面２２ａとの間に空気層２０Ｂが形成される（図７（ｂ）参照）。このため、ステップＳ７での負圧緩和量が少ない場合でも、従来の大気開放弁１３を開いて負圧を解消してから吸引ポンプ１２を作動させる場合に比べてクリーニング不良を低減することができる。

このようにして、吸引空間２０内からインク２２がすべて排出されると、時刻ｔ１６で吸引ポンプ１２を停止し、時刻ｔ１７でキャップ１１を下降させて、時刻ｔ１８で大気開放弁１３を閉じ、ステップＳ９を終了する。なお、ｔ１７＝ｔ１８でもよい。

これにより、記録ヘッド９内および記録ヘッド面９ａ上のゴミ等が除去され、ノズル９ｂに満たされたインク２２はノズル先端側にメニスカスが形成される。そして、記録動作が可能な状態となる。

以上で、ステップＳ２００が完了する。

その後、必要に応じて、制御部は、記録ヘッドユニット８を搬送部４０上に移動し、記録動作を行う。

また、クリーニング制御後に記録動作を行わない場合は、時刻ｔ１６で吸引ポンプ１２をオフにした後にキャップ１１を記録ヘッド面９ａに接触させた状態にして、大気開放弁１３を閉じる。このようにすることで、記録ヘッド面９ａへのごみの付着や記録ヘッド面９ａの乾燥を防ぐことができる。

ここで、ステップＳ８が続く時間Ｔ（＝ｔ１５−ｔ１４）の間では、ステップＳ７で圧力緩和された状態から、吸引空間２０内の負圧が徐々に増大する。そのため、時間Ｔが長すぎて負圧が大きくなると、大気開放弁１３を開いたとき、負圧が急激に解消される大気導入管１１Ｂの近傍などでは、急激に流入する気泡２３の影響や、圧力変化の大きさによって、ノズル９ｂに逆流が生じたり、インク２２の飛散によって記録ヘッド面９ａが汚れやすくなったりする可能性があるが、ステップＳ８におけるノズル９ｂ内、吸引空間２０内の流れは、吸引ポンプ１２の回転と略同時に発生するので、時間Ｔは、あまり長く設定する必要はない。吸引ポンプ１２の吸引量にもよるが、時間Ｔは、１秒以下に設定することが好ましい。

このように、インクジェットプリンタ１では、仕上げクリーニングにステップＳ２００のようなクリーニング制御を行うので、空吸引動作の前に、吸引空間２０内の圧力緩和するため長い時間待機させたり、吸引空間２０内の圧力測定を行ったりすることなく、空吸引前に負圧が残っていてもクリーニング不良を低減できるので、簡素な構成の装置とすることができ、迅速にクリーニングを行うことができる。

なお、上記の説明では、ステップＳ１００には、本発明のクリーニング制御方法を適用しない場合の例で説明したが、ステップＳ１００のステップＳ３を、ステップＳ８と同様
の工程としてもよい。

また、上記の説明では、ステップＳ１００、Ｓ５、Ｓ２００をこの順に１回ずつ行う場合の例で説明したが、１回のクリーニング動作において、必要に応じて、これらを反復して行ってもよい。

また、上記の説明では、吸引ポンプ１２が、高速モードと低速モードとの２種類の吸引量に切り換えられる場合で説明したが、さらに多段階に吸引量を切り換える場合、ステップＳ１に相当する初回の吸引では、ゴミなどを効率的に吸引するため、最大の吸引量とすることが好ましい。また、ステップＳ２００におけるステップＳ８、Ｓ９における吸引量は、負圧があまり増大しないようにするために、また、ノズル９ｂへの気泡の流入を防止するため、最小の吸引量とすることが好ましい。

また、上記実施形態のステップＳ２００では、ステップＳ６における吸引量とステップＳ８、Ｓ９における吸引量は同一としたが、それぞれの間では、ステップＳ６における吸引量よりもステップＳ８、Ｓ９における吸引量を小さい設定とすることが好ましい。

また、記録ヘッドの吐出機構には圧電素子が配置された圧力室、圧力室からノズルまでのインク通路があり、圧力室の圧力変動によってインクが動き、インクの動きはインク通路に伝わり、インクはノズルから吐出される。

最初の吸引によって少なくともインク通路内に滞留しているインクを除去する必要がある。さらに異物は圧力室まで到達することも考えられるので、圧力室内のインクも吸引することが好ましい。キャップをしたまま放置する圧力緩和については、十分に圧力緩和をして大気と同じ気圧まで圧力緩和をすれば、圧力による逆流は防止できるが、そのためにかなり長時間を要する。時間短縮のため、多少の負圧が残る状態で大気開放弁を開弁するが、そのときに逆流するインクが圧力室まで到達する前のインク通路内にとどめる程度の微量の逆流である事が好ましい。

逆流量がその微量以下にするための圧力や時間は実験により予め求め、クリーニング制御部によって圧力緩和の時間を制御する。さらに時間短縮させるには、吐き出したインクが圧力室まで逆流する量を考慮する必要がある。その逆流量になる負圧まで緩和する時間を、クリーニング制御部によって圧力緩和時間を制御する。

その後に吸引するときに圧力室のインクを全て吐き出させる量の吸引を行う。緩和時間を長くすれば、２回目の吸引によるインクの排出量を少なくできるが、クリーニング時間が長くなる。緩和時間を短くすれば、２回目の吸引によるインクの排出量が多くなるが、クリーニング時間が短くて済む。予めクリーニング緩和時間とそれに対応するクリーニング手順を複数用意し、ユーザーの使用条件によって、切り替えられることが好ましい。

この場合、クリーニング制御部に予め複数の手順のプログラムを記憶させ、プリンタの入力パネルから選択入力し、その入力に応じてクリーニング制御部がクリーニングを実施するようにすることで実現できる。

本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置の概略構成を模式的に示す正面図である。 本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置のクリーニング部の概略構成を模式的に示す構成ブロック図である。 本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置のクリーニング動作のフローチャートである。 本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置のクリーニング動作のタイミングチャートである。 本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置のクリーニング動作の各工程を示す模式的な工程説明図である。 図５に続く各工程を示す模式的な工程説明図である。 本発明の実施形態に係るクリーニング制御方法における第２の吸引工程およびから吸引工程を示す模式的な工程説明図である。

符号の説明

１ インクジェットプリンタ（インクジェット記録装置）
８ 記録ヘッドユニット
９ 記録ヘッド
９ａ 記録ヘッド面
９ｂ ノズル
１０ クリーニングユニット
１１ キャップ（キャップ部）
１１ａ インク受け面
１１ｂ 封止部
１１Ａ 吸引管
１１Ｂ 大気導入管
１２ 吸引ポンプ
１３ 大気開放弁
１４Ａ ワイプクリーニング部
１４Ｂ 吸引クリーニング部
１５ 廃液ボトル
１７ インクカートリッジ
２０ 吸引空間
２１ 排出管
２２ インク
３０ キャップ駆動部
３１ 大気開放弁駆動部
３２ ポンプ駆動部
３３ クリーニング制御部
４０ 搬送部
４１ 記録部

Claims (9)

1. 複数のノズルが記録ヘッド面に配列され、前記複数のノズルから画像データに応じてインク滴を吐出するインクジェット記録ヘッドと、
   前記記録ヘッド面を前記インク滴の吐出方向側から覆って封止することで、前記記録ヘッド面上に吸引空間を形成するキャップ部と、
   前記吸引空間内に負圧を形成し、前記吸引空間内の内容物を吸引して、前記吸引空間外に排出する吸引ポンプと、
   前記キャップ部に接続され、前記吸引空間と大気とを選択的に連通させる大気開放弁と、
   少なくとも、前記吸引ポンプの吸引動作と前記大気開放弁の開閉動作とを制御するクリーニング制御部とを備え、
   該クリーニング制御部は、
   前記大気開放弁を閉じた状態として前記吸引ポンプを作動させる第１の吸引動作と、
   前記大気開放弁を閉じた状態において前記吸引ポンプを停止させて前記吸引空間内の負圧を緩和する圧力緩和動作と、
   前記大気開放弁を閉じた状態において前記吸引ポンプを作動させる第２の吸引動作と、
   前記大気開放弁を開いた状態として前記吸引ポンプを作動させる空吸引動作とを順次行うクリーニングモードを少なくとも備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記吸引ポンプは、吸引量可変に設けられ、
   前記クリーニング制御部は、
   前記吸引ポンプの前記第２の吸引動作および前記空吸引動作時の吸引量を、前記第１の吸引動作時の吸引量より小さい吸引量に設定することを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
3. 複数のノズルが記録ヘッド面に配列され、前記複数のノズルから画像データに応じてインク滴を吐出するインクジェット記録ヘッドと、前記記録ヘッド面を前記インク滴の吐出方向側から覆って封止することで、前記記録ヘッド面上に吸引空間を形成するキャップ部と、前記吸引空間内に負圧を形成し、前記吸引空間内の内容物を吸引して、前記吸引空間外に排出する吸引ポンプと、前記キャップ部に接続され、前記吸引空間と大気とを選択的に連通させる大気開放弁とを備えるインクジェット記録装置のクリーニング制御方法であって、
   前記キャップ部によって前記記録ヘッド面を封止する封止工程と、
   前記大気開放弁を閉じて、前記吸引ポンプを作動させる第１の吸引工程と、
   該第１の吸引工程で作動させた吸引ポンプを停止させて前記吸引空間内の負圧を緩和する圧力緩和工程と、
   該圧力緩和工程で停止させた吸引ポンプを作動させる第２の吸引工程と、
   該第２の吸引工程で作動させた吸引ポンプを作動させつつ、前記大気開放弁を開く空吸引工程とを順次行うことを特徴とするインクジェット記録装置のクリーニング制御方法。
4. 前記第２の吸引工程および前記空吸引工程で、前記吸引ポンプの吸引量を前記第１の吸引工程よりも小さい吸引量とすることを特徴とする請求項３に記載のインクジェット記録装置のクリーニング制御方法。
5. 前記クリーニング制御部は、
   前記大気開放弁を閉じた状態として前記吸引ポンプを作動させる第３の吸引動作と、
   前記大気開放弁を閉じた状態において前記吸引ポンプを停止させて前記吸引空間内の負圧を緩和する圧力緩和動作と、
   前記吸引ポンプを停止した状態において、前記大気開放弁を開いた状態にさせる第２の
   圧力緩和動作と、
   前記大気開放弁を開いた状態として前記吸引ポンプを作動させる空吸引動作とを順次行った後に、前記ヘッド面上をワイパーによって清掃し、その後に前記クリーニングモードをおこなう制御をすることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
6. 前記クリーニング制御部は、前記第１の吸引動作によって少なくとも前記ヘッドの圧力室からノズルまでのインク経路に滞留しているインクを前記ヘッド外に吸引した後に前記第１の吸引動作に連続して前記圧力緩和動作を開始させることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
7. 前記クリーニング制御部は、前記圧力緩和動作によって前記吸引空間内の負圧がなくなる前に前記圧力緩和動作に連続して前記第２の吸引動作を開始させることを特徴とする請求項１または請求項６に記載のインクジェット記録装置。
8. 前記クリーニング制御部は、前記第２の吸引動作によって発生させる負圧が前記第１の吸引動作によって発生さる負圧の最大値に達する前に前記第２の吸引動作に連続して前記空吸引動作をさせることを特徴とする請求項１または請求項６または請求項７に記載のインクジェット記録装置。
9. 前記クリーニング制御部は、前記第２の吸引動作によって吸引されるインク量を、少なくとも前記ヘッドの圧力室からノズルまでのインク経路に滞留したインク量とする吸引をする制御をすることを特徴とする請求項８に記載のインクジェット記録装置。

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