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JP-2026077165-A - 液体吐出ヘッドのメンテナンス方法及び液体吐出装置

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Abstract

【課題】ノズル面の残インクを低減して、混色や吐出不安定を抑制した液体吐出ヘッドのメンテナンス方法及び液体吐出装置を提供することを目的とする。 【解決手段】ノズル面２０ａに開口し第１の液体を吐出する第１のノズル２１と、第１のノズル２１に連通する第１の圧力室と、供給された駆動信号に応じて第１の圧力室内の第１の液体に圧力変動が生じるように駆動される第１の駆動素子と、を有する第１の吐出部を複数備える液体吐出ヘッドのメンテナンス方法であって、液面５００を前記第１のノズル２１の開口外側に押し出す動作を実施し、押し出された前記液面５００が前記第１のノズル２１内に引き込まれた後、前記第１のノズル２１内の前記第１の液体を吐出する吐出パルスを複数含む第１の駆動信号を前記第１の駆動素子に供給する。 【選択図】図１６

Inventors

  • 土橋 亮介

Assignees

  • セイコーエプソン株式会社

Dates

Publication Date
20260513
Application Date
20241025

Claims (12)

  1. ノズル面に開口し第１の液体を吐出する第１のノズルと、第１のノズルに連通する第１の圧力室と、供給された駆動信号に応じて第１の圧力室内の第１の液体に圧力変動が生じるように駆動される第１の駆動素子と、を有する第１の吐出部を複数備える液体吐出ヘッドのメンテナンス方法であって、 液面を前記第１のノズルの開口外側に押し出す動作を実施し、 押し出された前記液面が前記第１のノズル内に引き込まれた後、前記第１のノズル内の前記第１の液体を吐出する吐出パルスを複数含む第１の駆動信号を前記第１の駆動素子に供給する、 ことを特徴とする液体吐出ヘッドのメンテナンス方法。
  2. 前記第１のノズルの開口外側に押し出された前記第１の液体は、前記ノズル面の前記第１のノズルの開口周りに濡れ拡がる、 ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッドのメンテナンス方法。
  3. 前記押し出す動作は、前記第１のノズル内の前記第１の液体が吐出されることなく、前記第１のノズル内の前記第１の液体の前記液面が前記第１のノズルの開口外側に押し出される程度に、前記第１の圧力室の容積を収縮させる収縮要素を含む第２の駆動信号を前記第１の駆動素子に供給する、 ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッドのメンテナンス方法。
  4. 前記吐出パルスは、前記第１の圧力室の容積を収縮させて前記第１のノズルから液滴を吐出させる吐出要素を含み、 前記収縮要素の電位変化率は、前記吐出要素の電位変化率以下、前記吐出要素の電位差以下である、 ことを特徴とする請求項３に記載の液体吐出ヘッドのメンテナンス方法。
  5. 前記第２の駆動信号は、前記収縮要素の後に、前記第１の圧力室の容積を膨張させる膨張要素を含み、 前記収縮要素の電位変化率よりも、前記膨張要素の電位変化率の方が小さい、 ことを特徴とする請求項３に記載の液体吐出ヘッドのメンテナンス方法。
  6. 前記押し出す動作の前に、前記ノズル面をワイパーによってワイピングするワイピング動作を行う、 ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッドのメンテナンス方法。
  7. 前記押し出す動作の前に、前記第１のノズルから前記第１の液体を吸引する吸引クリーニング動作、又は、前記第１の圧力室よりも上流を加圧して前記第１のノズルから前記第１の液体を排出させる加圧クリーニング動作を行う、 ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッドのメンテナンス方法。
  8. 前記押し出す動作は、前記圧力室よりも上流側の液体を加圧する加圧手段により行われる、 ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッドのメンテナンス方法。
  9. 前記押し出す動作は、前記加圧手段によって前記第１の圧力室よりも上流を加圧して前記第１のノズルから前記第１の液体を排出させる加圧クリーニング動作を行う圧力よりも低い圧力で加圧する、 ことを特徴とする請求項８に記載の液体吐出ヘッドのメンテナンス方法。
  10. 前記液体吐出ヘッドは、さらに、前記第１の液体とは色が異なる第２の液体を吐出する第２のノズルと、前記第２のノズルに連通する第２の圧力室と、供給された駆動信号に応じて前記第２の圧力室内の前記第２の液体に圧力変動が生じるように駆動される第２の駆動素子と、を有する第２の吐出部を複数備える、 ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッドのメンテナンス方法。
  11. 前記ノズル面の前記第１のノズルの開口外側に押し出された前記液面が前記第１のノズル内に引き込まれた後から、前記第１のノズル内の前記第１の液体を吐出する前記吐出パルスを複数含む前記駆動信号を前記第１の駆動素子に供給するまでの間は、前記第１の圧力室内の前記第１の液体の圧力変動をさせない、 ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッドのメンテナンス方法。
  12. ノズル面に開口し第１の液体を吐出する第１のノズルと、第１のノズルに連通する第１の圧力室と、供給された駆動信号に応じて第１の圧力室内の第１の液体に圧力変動が生じるように駆動される第１の駆動素子と、を有する第１の吐出部を複数備える液体吐出ヘッドと、 前記液体吐出ヘッドを制御する制御部と、 を具備し、 前記制御部は、 液面を前記第１のノズルの開口外側に押し出す動作の制御を実施し、 押し出された前記液面が前記第１のノズル内に引き込まれた後、前記第１のノズル内の前記第１の液体を吐出する吐出パルスを複数含む駆動信号を前記第１の駆動素子に供給する、 ことを特徴とする液体吐出装置。

Description

本発明は、ノズルから液体を吐出する液体吐出ヘッドのメンテナンス方法及び液体吐出ヘッドを具備する液体吐出装置に関し、特に液体としてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッドのメンテナンス方法及びインクジェット式記録装置に関する。 インクジェット式プリンター等のインクジェット式記録装置に代表される液体吐出装置は、カートリッジやタンク等に貯留されたインクなどの液体をノズルから液滴として吐出可能な液体吐出ヘッドを具備する。 液体吐出ヘッドは、流路内の気泡やゴミなどの異物をインクと共にノズルから吸引する吸引クリーニング、又は、上流側から流路内の液体を加圧することでノズルから異物をインクと共に排出する加圧クリーニングなどのメンテナンス動作を行うことが知られている（例えば、特許文献１参照）。 特開２００８－６２４２９号公報 実施形態１に係る液体吐出装置の概略構成を示す図である。実施形態１に係るメンテナンス部の概略構成を示す図である。実施形態１に係るキャッピング部の概略構成を示す図である。実施形態１に係るキャッピング部の要部断面図である。実施形態１に係るワイピング部の概略構成を示す図である。実施形態１に係るワイピング部の概略構成を示す図である。実施形態１に係るヘッドユニットの分解斜視図である。実施形態１に係る液体吐出ヘッドの平面図である。実施形態１に係る液体吐出ヘッドの断面図である。実施形態１に係るヘッドチップの断面図である。実施形態１に係る液体吐出装置の電気的構成を示すブロック図である。実施形態１に係る制御部の機能実現部を示すブロック図である。実施形態１に係る第１の共通駆動信号の駆動波形である。実施形態１に係る第２の共通駆動信号の駆動波形である。実施形態１に係るメンテナンス動作を説明する要部断面図である。実施形態１に係るメンテナンス動作を説明する要部断面図である。実施形態１に係るメンテナンス動作を説明する要部断面図である。 以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。ただし、以下の説明は、本発明の一態様を示すものであって、本発明の範囲内で任意に変更可能である。各図において同じ符号を付したものは、同一の部材を示しており、適宜説明が省略されている。また、各図においてＸ、Ｙ、Ｚは、互いに直交する３つの空間軸を表している。本明細書では、これらの軸に沿った方向をＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向とする。各図の矢印が向かう方向を正（＋）方向、矢印の反対方向を負（－）方向として説明する。また、Ｚ方向は、鉛直方向を示し、＋Ｚ方向は鉛直下向き、－Ｚ方向は鉛直上向きを示す。さらに、正方向及び負方向を限定しない３つの空間軸の方向については、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向として説明する。 （実施形態１） 図１は、本発明の実施形態１に係る液体吐出装置１の概略構成を示す図である。図２は、ヘッドユニット２とメンテナンス部８との概略構成を示す図である。図３は、液体吐出ヘッドＨとキャッピング部８ａとの概略構成を示す図である。図４は、キャッピング部８ａの要部断面図である。図５は、ワイピング部８ｂの離間位置を示す図である。図６は、ワイピング部８ｂのワイピング位置を示す図である。図７は、ヘッドユニット２を＋Ｚ方向に見た分解斜視図である。 図示するように、液体吐出装置１は、液体吐出ヘッドＨを備え、被吐出媒体である媒体ＳをＸ軸方向に搬送させながら、液体吐出ヘッドＨから媒体Ｓに向かって＋Ｚ方向に液体であるインクを吐出することで印刷動作を行う、所謂、ライン式プリンターである。なお、媒体Ｓとしては、布の他、記録用紙や樹脂フィルム等の任意の材質を用いることができる。 このような液体吐出装置１は、複数の吐出部を含むヘッドチップＨｃを有する液体吐出ヘッドＨが少なくとも１つ搭載されたヘッドユニット２と、液体貯留部３と、制御部４と、媒体Ｓを搬送する搬送機構５と、装置本体７と、メンテナンス部８と、を具備する。 ヘッドユニット２は、Ｙ軸方向に沿って延在している。本実施形態では、詳しくは後述するが、ヘッドユニット２は、１個の液体吐出ヘッドＨと、液体吐出ヘッドＨを支持する支持体９と、を具備する。 支持体９は、金属材料又は樹脂材料で形成された板状部材で構成され、液体吐出ヘッドＨが取り付けられる取付孔９ａを有する。液体吐出ヘッドＨは、＋Ｚ方向の端部が取付孔９ａに挿入された状態で支持体９に支持される。本実施形態では、支持体９には、１個の液体吐出ヘッドＨが支持される。なお、支持体９に支持される液体吐出ヘッドＨの数はこれに限定されず、２個以上の液体吐出ヘッドＨがＹ軸方向に並んで配置されてもよい。また、支持体９には、２個以上の液体吐出ヘッドＨがＹ軸方向に並んで配置された列が、Ｘ軸方向に複数列設けられてもよい。 液体吐出ヘッドＨは、液体貯留部３から供給される液体を液滴として＋Ｚ方向に吐出するヘッドチップＨｃを複数具備する(図５参照）。 液体貯留部３は、ヘッドチップＨｃから吐出される色や成分が異なる複数種類の液体を個別に貯留する。なお、図１では１個の液体貯留部３を例示している。ちなみに、液体貯留部３は、例えば、液体吐出装置１に着脱可能なカートリッジ、可撓性のフィルムで形成された袋状のインクパック、インクを補充可能なインクタンクなどが挙げられる。液体貯留部３は、複数種類のインクを個別に貯留する分割された部屋を有する液体貯留部３であってもよく、複数種類のインクに応じて個別に設けられた複数の液体貯留部３であってもよい。なお、液体貯留部３は、メインタンクとサブタンクとで分かれていてもよい。サブタンクがヘッドチップＨｃに接続され、ヘッドチップＨｃから液滴を吐出することで消費した液体をメインタンクからサブタンクに補充する構成であってもよい。 液体貯留部３には、供給チューブ３ａが接続される。図１では、１本の供給チューブ３ａを例示しているが、供給チューブ３ａは、種類の異なるインク毎にそれぞれ設けられる。 供給チューブ３ａは、加圧手段の一例であるポンプ３ｂによって所定圧力にされた液体貯留部３のインクを、液体吐出ヘッドＨに供給するチューブである。 制御部４は、液体吐出装置１の各要素、すなわち、ヘッドチップＨｃ、搬送機構５、メンテナンス部８等を統括的に制御する。制御部４は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）またはＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の制御処理部と、半導体メモリー等の記憶装置と、を備えている。また、制御部４は、商用電源などの外部電源から供給される電力を液体吐出装置１の各要素に供給する電源装置も備える。制御部４は、不図示の外部配線を介して液体吐出ヘッドＨと電気的に接続される。制御部４は、記憶装置に記憶されたプログラムを制御処理部が実行することで液体吐出装置１の各要素を統括的に制御する。 搬送機構５は、媒体ＳをＸ軸方向に搬送するものであり、例えば、制御部４に制御されて駆動する搬送モーターによって回転する搬送ローラー５ａを有する。 ヘッドチップＨｃは、制御部４による制御のもとで、液体貯留部３から供給された液体を複数のノズル２１（図８参照）のそれぞれからインク滴として＋Ｚ方向に吐出する吐出動作を実行する。このヘッドチップＨｃによる吐出動作が、搬送機構５による媒体Ｓの搬送と並行して行われることにより、媒体Ｓにインクが塗布される、いわゆる印刷動作が行われる。つまり、制御部４は、液体吐出ヘッドＨの複数のノズル２１のうち、媒体Ｓ上に印刷される画像に基づいて選択されたノズル２１から媒体Ｓ上にインク滴を吐出して印刷動作を行う。 また、液体吐出装置１は、液体吐出ヘッドＨを有するヘッドユニット２をＺ軸方向に昇降させるための不図示の第１昇降機構を備える。第１昇降機構は、駆動モーター、オイル等を送る圧力ポンプ、電磁石等の駆動力によってヘッドユニット２をＺ軸方向に沿って移動させる。第１昇降機構は、液体吐出ヘッドＨを有するヘッドユニット２を、印刷動作を行う印刷位置と、メンテナンス動作を行うメンテナンス位置とにＺ軸方向に沿って移動する。本実施形態のメンテナンス位置は、印刷位置よりも－Ｚ方向に位置する。つまり、第１昇降機構は、印刷動作を行う際には、ヘッドユニット２を＋Ｚ方向に位置する印刷位置に移動し、メンテナンス動作を行う際には、ヘッドユニット２を－Ｚ方向に位置するメンテナンス位置に移動する。 また、液体吐出装置１は、ヘッドチップＨｃのメンテナンスを行うメンテナンス部８を有する。メンテナンス部８は、キャッピング部８ａとワイピング部８ｂとを具備する。キャッピング部８ａは、図２、図３及び図４に示すように、各ヘッドチップＨｃのそれぞれに対応するキャップ２００と、吸引機構２１０と、廃液収容部２２０と、を備える。 各キャップ２００は、図２および図３に示す離間位置と、図４に示すキャッピング位置との間でＺ軸方向に移動可能に設けられる。 各キャップ２００は、各ヘッドチップＨｃに当接して、各ヘッドチップＨｃの複数のノズル２１の全てを覆う大きさを有する。具体的には、キャップ２００は、－Ｚ方向を向く面が開口する凹形状を有する凹部２０１が形成されたキャップ本体２０２と、キャップ本体２０２の凹部２０１が開口する開口縁部に周方向に亘って環状に設けられたシール部２０３と、凹部２０１内に設けられた吸収部２０４と、を具備する。 シール部２０３は、ゴムやエラストマーなどの弾性材料で形成される。シール部２０３が液体吐出ヘッドＨの吐出面に接触することで、キャップ２００の凹部２０１を閉塞して閉空間を形成する。 吸収部２０４は、ノズル２１から排出されたインクを吸収保持するものであり、例えば、多孔質材料で構成される。 吸引機構２１０は、キャップ２００と廃液収容部２２０とを繋ぐ排出路２１１と、排出路２１１の途中に設けられる排出ポンプ２１２と、を備える。排出路２１１は、一端がキャップ２００の凹部２０１と接続され、他端が廃液収容部２２０と接続される。排出路２１１は、例えば、キャップ２００のＺ軸方向の移動に伴って変形するチューブ等により構成される。ノズル２１から排出されてキャップ２００の凹部２０１内の吸収部２０４に保持された液体は、吸引機構２１０を動作させることで、吸引されて廃液収容部２２０に送られる。 また、キャッピング部８ａは、キャップ２００をＺ軸方向に昇降させるための不図示の第２昇降機構４１２を備える（図１１参照）。第２昇降機構４１２は、図２及び図３に示すキャップ２００がヘッドチップＨｃと離間した離間位置と、図４に示すキャップ２００がヘッドチップＨｃに接触したキャッピング位置と、にキャップ２００を昇降する。 このようなキャッピング部８ａは、図４に示すキャッピング位置において、ノズル２１からインクに含まれる気泡やゴミをインクと共に吸引する吸引動作に用いられる。また、液体吐出ヘッドＨに最初にインクを充填（以下、「初期充填」と言う）する際にノズル２１から気体と共にインクを吸引する吸引動作にも用いられる。また、本実施形態では、キャップ２００は、印刷動作以外で、ノズル２１からインクを吐出する、所謂、フラッシング動作を行う際に、ノズル２１から吐出されたインクを着弾させるのにも用いられる。つまり、フラッシング動作によってノズル２１から吐出されたインクは、キャップ２００内の吸収部２０４で吸収し、吸引機構２１０によって吸引されて廃液収容部２２０に送られて廃棄される。もちろん、キャッピング部８ａは、吸引動作に用いるキャップ２００とは別に、フラッシング動作時にインクを受け止める部材を有してもよい。 ワイピング部８ｂは、図２、図５及び図６に示すように、液体吐出ヘッドＨの吐出面をワイピングするワイパー２３０を具備する。 ワイパー２３０は、ゴムやエラストマー等の弾性部材で形成された板状のブレード、布やスポンジ等の多孔質材料などが用いられる。ワイパー２３０として