JP2006240235A - インクジェットヘッドクリーニング装置及びインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】メニスカス形成時の払拭部材へのインク付着量を低減し、インク飛散を防止する。
【解決手段】アクチュエータの駆動に応じてノズル孔からインク滴を吐出するインクジェットヘッド１と、該インクジェットヘッドのノズル表面１′をクリーニングする払拭部材３を備える。払拭部材３はインク吸引後に複数回の払拭動作をおこない、すくなくとも、第１払拭時（図１（Ａ））はノズル表面１′と非接触で払拭動作をおこない、すくなくとも、最終払拭時（図１（Ｂ））はノズル面１′と接触して払拭動作を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、インクジェットヘッドクリーニング装置及び該インクジェットヘッドクリーニング装置を備えたインクジェット記録装置に係り、より詳細には、インクを吐出するインクジェットヘッドのインク吐出性能の維持回復に関する。

近年、インクジェット記録装置の汎用化に伴い、従来の染料インクのようなインクジェット専用紙での画質もさることながら、普通紙での高画質化が必要となっている。そのため、普通紙での滲みを防止するため、高粘度化、顔料系のインクが採用されている。

顔料インクの場合、従来技術例に示すように、早期の増粘、固着が発生しインクジェット記録装置に備えた回復装置に残留し、回復性能の劣化が発生する。また、ノズル面の払拭時に払拭部材の弾性により飛散するインクも、インク質量が増加しているため悪化する傾向がある。

特開２０００−１０３０７１号公報（特許文献１）には、払拭時のインク飛散を防止するために、払拭部材の挙動をゆるやかにすることが記載されている。しかしながら、このようにすると、払拭終端で払拭動作が制限され、十分な払拭がおこなわれず、顔料インクの場合には、残留したインクが堆積する不具合が発生する場合がある。

また、特開２００３−１５４６８１号公報（特許文献２）には、顔料インクと染料インクの両者を備えた記録装置において、顔料インクを染料インクにより溶解・排出することにより、ヘッドの回復性能の劣化を防止することが記載されている。
一般的には、ブラックインクを顔料インク、他のカラーインクを染料インクとして構成している。しかしながら、普通紙へのカラー印刷品質の向上のため、カラーインクでも顔料インクを使用する記録装置が増加している。そのため、染料インクでの顔料インクの増粘・固着防止が実行できない場合がある。
そのため、ワイピングにより飛散した顔料インクが粘土状に堆積し、維持機構動作の可動部が動作不良となる場合や、ノズル面に付着して画像不良をおこす不具合が発生している。
特開２０００−１０３０７１号公報 特開２００３−１５４６８１号公報

本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、
請求項１の発明においては、メニスカス形成時の払拭部材へのインク付着量を低減し、インク飛散を防止することを目的とする。

請求項２の発明においては、払拭部材の構成で払拭動作回数を低減することを目的とする。

請求項３の発明においては、インク排除動作を効率よく行うことを目的とする。

請求項４の発明においては、インクが払拭部材に堆積するのを防止することを目的とする。

請求項５の発明においては、インク排除動作時のノズル表面のインク残を低減することを目的とする。

請求項６の発明においては、インク飛散を防止したインクジェットクリーニング装置を搭載することで安定したプリント動作を行うことを目的とする。

請求項１の発明は、ノズル孔からインク滴を吐出するインクジェットヘッドと、該インクジェットヘッドのノズル表面をクリーニングする払拭部材を備えたインクジェットヘッドクリーニング装置と、前記ノズルからインクを吸引する吸引キャップを備えた維持回復装置において、前記インクは顔料系インクであって、前記払拭部材はインク吸引後に複数回の払拭動作をおこない、すくなくとも、第１払拭時はノズル表面と非接触で払拭動作をおこない、すくなくとも、最終払拭時はノズル面と接触して払拭動作を行うことを特徴としたものである。

請求項２の発明は、ノズル孔からインク滴を吐出するインクジェットヘッドと、該インクジェットヘッドのノズル表面をクリーニングする払拭部材を備えたインクジェットヘッドクリーニング装置と、前記ノズルからインクを吸引する吸引キャップを備えた維持回復装置において、前記インクは顔料系インクであって、前記払拭部材はノズル面と非接触となる位置に配置した第１払拭部材と、ノズル面と接触する位置に配置した第２払拭部材とで構成したことを特徴としたものである。

請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記第１払拭部材と前記第２払拭部材間に隙間をあけて配置したことを特徴としたものである。

請求項４の発明は、請求項２の発明において、前記払拭部材の弾性変形領域外の表面に撥水膜を形成したことを特徴としたものである。

請求項５の発明は、請求項１または２の発明において、前記インクジェットヘッドのノズル表面に撥水膜を形成したことを特徴としたものである。

請求項６の発明は、吐出孔よりインク滴を吐出して記録媒体上に画像を記録するインクジェット記録装置であって、請求項１乃至４いずれかの発明を備えたことを備えたことを特徴としたものである。

請求項１記載のインクジェットヘッドクリーニング装置においては、少なくとも第１払拭動作においてインクジェットヘッド表面のインク滴を非接触で拭い取っているので、少なくともノズル面と接触して払拭を行う最終払拭動作でのインク飛散を防止することができる。

請求項２記載のインクジェットヘッドクリーニング装置においては、少なくとも第１払拭部材においてインクジェットヘッド表面のインク滴を非接触で拭い取っているので、ノズル面と接触しながら動作する第２払拭部材でのインク飛散を防止することができる。

請求項３記載のインクジェットヘッドクリーニング装置においては、第１払拭部材と第２払拭部材の間にギャップを設けてあるので、ギャップ間にインクが浸透して、第１払拭部材でのインク排除量が増加し、第２払拭部材でのインク飛散を防止することができる。

請求項４記載のインクジェットヘッドクリーニング装置においては、払拭部材の弾性領域外に撥水処理を施してあるので、払拭動作により排除したインクが自重で落下するようになり、払拭部材へのインク堆積を防止することができる。

請求項５記載のインクジェットヘッドクリーニング装置においては、インクジェットヘッドの表面にノズル表面に撥水処理を施しているので、第１払拭部材へ親水するインク量が増加し、第２払拭部材でのインク飛散を防止することができる。

請求項６記載のインクジェット記録装置においては、インク飛散を防止したインクジェットヘッドクリーニング装置を備えているので、インク堆積による動作不良を防止し、安定した印字品質を確保することができる。

図１は、本発明によるインクジェットヘッドクリーニング装置の一実施例を説明するための要部構成図で、図中、１はノズル面、２は該ノズル面１に付着したインク、３はノズル面１に付着したインク２を拭き取るための払拭部材で、このインクジェットヘッドクリーニング装置は、図１（Ａ）に示すように、吸引動作後のノズル表面１′に溜まったインク滴２を第１払拭動作において、払拭部材３を上昇位置Ｉ（ノズル面１′と非接触）に上昇した状態で、つまり、ノズル面１′と間隔Ｄａをもって第１払拭動作をおこなう。この第１払拭動作は払拭部材３を矢印方向にＡ_１区間に亘って移動することによって行う。なお、Ａ_２区間は払拭後のノズル面１′に残留したインク２_１と払拭部材３によって払拭されたインク２_２とを示す。多くのインク２_２はこの動作により排除される。この第１払拭動作はすくなくとも１回以上動作を行う。

上述のようにして、第１の払拭動作によってノズル表面１′の多量のインク２_２を排除したのち、図１（Ｂ）に示すように、最終払拭動作を実施する。この最終払拭動作では、払拭部材３は上昇位置IIに上昇し、ノズル表面１′に一定の食い込み量Ｄｂをあたえた位置IIに上昇し、この状態で、払拭部材３を矢印方向にＢ_１区間に亘って移動することで払拭動作をおこなう。Ｂ_２区間は、この払拭動作を行っている状態を示し、この払拭動作によってノズル面１′に残留していたインク２_１を払拭し、ノズル孔にメニスカスを形成する。ノズル表面１′には撥水処理が施してあり、払拭部材への親水性が向上する。

図２は、本発明の他の実施例を説明するための要部構成図で、この実施例は、払拭部材をノズル面１′と非接触となるように配置した第１払拭部材４と、ノズル面１′に一定の食い込み量を与えるよう配置した第２払拭部材５を有し、第１払拭部材４と第２払拭部材５の間には一定のギャップＷを備え、これら第１払拭部材４と第２払拭部材５とを一体的に矢印方向に区間Ｃ_１に亘って移動する。第１払拭部材４は図１における第１払拭動作に相当する動作をし、第２払拭部材５は図１における最終払拭動作に相当する動作をするが、本実施例によると、払拭動作時に第１払拭部材４により排除されたインク２_２はこのギャップＷ間に毛管力で浸透する。払拭部材の弾性変形領域外（図の下側部位Ｑ）に撥水処理を施すことにより、排除インクは下方に備えた廃液タンク（図示せず）へ自重で排出される。

撥水材膜の形成は、真空下での蒸着であっても良いし、適当な溶媒に溶解させて塗布しても良い。前者について言えば、例えば、真空排気ポンプにて真空槽内を所定の真空度まで排気したのち、撥水性材料を４００℃で気化せしめて真空槽に導入し、真空雰囲気を調整するとともに、高周波電源から放電電極に電力を供給してＲＦグロー放電を起こさせ、プラズマ雰囲気下で前記液体吐出ヘッドのオリフィス面を表面処理して、オリフィス面上に前記撥水膜を形成することができる。尚、材料および、真空槽内の真空度によっては、常温〜２００℃程度の低温での撥水膜を形成することも可能である。また、後者について言えば、例えば、撥水性材料を有機溶剤に溶解させ、ワイヤーバーやドクターブレードなどの治具でコーティングすることができるし、スピンコーターによって回転塗布することもできるし、スプレーによって塗布することもできるし、塗工液を満たした容器に浸漬塗工（ディッピング）することもできる。

撥水性材料としては、フッ素原子を有する有機化合物、特にフルオロアルキル基を有する有機物、ジメチルシリキサン骨格を有する有機ケイ素化合物等が使用できる。
フッ素原子を有する有機化合物としては、フルオロアルキルシラン、フルオロアルキル基を有するアルカン、カンボン酸、アルコール、アミン等が望ましい。具体的には、フルオロアルキルシランとしては、ヘプタデカフルオロ−１、１、２、２−テトラハイドロデシルトリメトキシシラン、ヘプタデカフルオロ−１、１、２、２−テトラハイドロトリクロオシラン；フルオロアルキル基を有するアルカンとしては、オクタフルオロシクロブタン、パーフルオロメチルシクロヘキサン、パーフルオロ−ｎ−ヘキサン、パーフルオロ−ｎ−ヘプタン、テトラデカフルオロ−２−メチルペンタン、パーフルオロドデカン、パーフルオロオイコサン；フルオロオアルキル基を有するカルボン酸としては、パーフルオロデカン酸、パーフルオロオクタン酸；フルオロアルキル基を有するアルコールとしては、３、３、４、４、５、５、５−ヘプタフルオロ−２−ペンタノール；フルオロアルキル基を有するアミンとしては、ヘプタデカフルオロ−１、１、２、２−テトラハイドロデシルアミン等が挙げられる。ジメチルシロキサン骨格を有する有機ケイ素化合物としては、α，ｗ−ビス（３−アミノプロピル）ポリジメチルシロキサン、α、ｗ−ビス（３−グリシドキシプロピル）ポリジメチルシロキサン、α，ｗ−ビス（ビニル）ポリジメチルシロキサン等が挙げられる。

また、別の撥水性材料として、シリコン原子を有する有機化合物、アルキルシロキサン基を有する有機化合物が使用できる。アルキルシロキサン基を有する有機化合物としては、含アルキルシロキサンエポキシ樹脂組成物を構成する分子中にアルキルシロキサン基、及び環状脂肪族エポキシ基を２個以上有する含アルキルシロキサンエポキシ樹脂としては、例えば、下記の一般式（ａ）及び（ｂ）で表される構造単位を含む高分子化合物（Ａ）が挙げられる。

上記のような構造を有する化合物は他の撥水性化合物と併用する際にバインダーとしての機能も果たす。つまり、撥インク性の組成物の塗布適性を高め、溶剤蒸発後の乾燥性を高める乾燥塗膜としての作業性を向上させる機能も与える。
撥水膜の膜厚は、５μｍ以下が好ましく、より好ましくは、２μｍ以下である。膜厚が５μｍを超える場合、塗膜の乾燥が遅くなり生産性が悪くなったり、機械的耐久性が損なわれる場合があり、ワイピングしたときに剥がれが生じる恐れがある。

図３は、本発明が適用されるインクジェット記録装置の要部を示す斜視図、図４は、同記録装置の機構部を示す側面図で、このインクジェット記録装置は、記録装置本体１０の内部に印字機構部１１を有し、この印字機構部１１は、主走査方向に移動可能なキャリッジ１２、このキャリッジ１２に搭載したインクジェットヘッドからなる記録ヘッド１３、この記録ヘッド１３へインクを供給するインクカートリッジ１４等で構成される。装置本体１０の下方部には前方側から多数枚の用紙２１を積載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい）２２を抜き差し自在に装着することができ、また、用紙２１を手差しで給紙するための手差しトレイ２３を開倒することができ、給紙カセット２２或いは手差しトレイ２３から給送される用紙２１を取り込み、印字機構部１１によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ２４に排紙する。

印字機構部１１は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド１５_１と従ガイドロッド１５_２とでキャリッジ１２を主走査方向（図３で紙面垂直方向）に摺動自在に保持し、このキャリッジ１２にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出するインクジェットヘッドからなる記録ヘッド１３を複数のインク吐出口（ノズル）を主走査方向と交差する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。また、キャリッジ１２には記録ヘッド１３に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ１４を交換可能に装着している。

キャリッジ１２は後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド１５_１に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッド１５_２に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ１２を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ１６で回転駆動される駆動プーリ１７_１と従動プーリ１７_２との間にタイミングベルト１８を張装し、このタイミングベルト１８をキャリッジ１２に固定しており、主走査モータ１６の正逆回転によりキャリッジ１２が往復駆動される。

一方、給紙カセット２２にセットした用紙２１を記録ヘッド１３の下方側に搬送するために、給紙カセット２２から用紙２１を分離給装する給紙ローラ３１及びフリクションパッド３２と、用紙２１を案内するガイド部材３３と、給紙された用紙２１を反転させて搬送する搬送ローラ３４と、この搬送ローラ３４の周面に押し付けられる搬送コロ３５及び搬送ローラ３４からの用紙２１の送り出し角度を規定する先端コロ３６とを設けている。搬送ローラ３４は副走査モータ３７によってギヤ列を介して回転駆動される。

記録時には、キャリッジ１２を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド１３を駆動することにより、停止している用紙２１にインクを吐出して１行分を記録し、用紙２１を所定量搬送後次の行の記録を行う。記録終了信号または、用紙２１の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙２１を排紙する。

キャリッジ１２の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、記録ヘッド１３の吐出不良を回復するための回復装置１００（図１又は図２に示した回復装置）を配置している。この回復装置１００はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。キャリッジ１２は印字待機中にはこの回復装置１００側に移動されてキャッピング手段で記録ヘッド１３をキャッピングし、吐出口部を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中等に記録と関係しないインクを吐出することにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。

吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段で記録ヘッド１３の吐出口（ノズル）を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い出し、吐出口面に付着したインクは図１或いは図２に示したクリーニング手段により除去され吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜（不図示）に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。

本発明によるインクジェットヘッドクリーニング装置の一実施例を説明するための要部構成図である。 本発明の他の実施例を説明するための要部構成図である。 本発明が適用されるインクジェット記録装置の要部を示す斜視図である。 記録装置の機構部を示す側面図である。

符号の説明

１…ノズル面、２…インク、３…払拭部材、４…第１払拭部材、５…第２払拭部材、１０…記録装置本体、１１…印字機構部、１２…キャリッジ、１３…記録ヘッド、１４…インクカートリッジ、１５_１…主ガイドロッド、１５_２…従ガイドロッド、１７_１…駆動プーリ、１７_２…従動プーリ、１８…タイミングベルト、２１…用紙、２２…給紙カセット、２３…手差しトレイ、２４…排紙トレイ、３１…給紙ローラ、３２…フリクションパッド、３３…ガイド部材、３４…搬送ローラ、３５…搬送コロ、３６…先端コロ、３７…副走査モータ、１００…回復装置。

Claims (6)

1. ノズル孔からインク滴を吐出するインクジェットヘッドと、該インクジェットヘッドのノズル表面をクリーニングする払拭部材を備えたインクジェットヘッドクリーニング装置と、前記ノズルからインクを吸引する吸引キャップを備えた維持回復装置において、
   前記インクは顔料系インクであって、
   前記払拭部材はインク吸引後に複数回の払拭動作をおこない、すくなくとも、第１払拭時はノズル表面と非接触で払拭動作をおこない、すくなくとも、最終払拭時はノズル面と接触して払拭動作を行うことを特徴としたインクジェットヘッドクリーニング装置。
2. ノズル孔からインク滴を吐出するインクジェットヘッドと、該インクジェットヘッドのノズル表面をクリーニングする払拭部材を備えたインクジェットヘッドクリーニング装置と、前記ノズルからインクを吸引する吸引キャップを備えた維持回復装置において、
   前記インクは顔料系インクであって、
   前記払拭部材はノズル面と非接触となる位置に配置した第１払拭部材と、ノズル面と接触する位置に配置した第２払拭部材とで構成したことを特徴とするインクジェットヘッドクリーニング装置。
3. 前記第１払拭部材と前記第２払拭部材間に隙間をあけて配置したことを特徴とする請求項２記載のインクジェットヘッドクリーニング装置。
4. 前記払拭部材の弾性変形領域外の表面に撥水膜を形成したことを特徴とする請求項２記載のインクジェットヘッドクリーニング装置。
5. 前記インクジェットヘッドのノズル表面に撥水膜を形成したことを特徴とする請求項１または２記載のインクジェットヘッドクリーニング装置。
6. 吐出孔よりインク滴を吐出して記録媒体上に画像を記録するインクジェット記録装置であって、請求項１乃至４いずれかに記載のインクジェットヘッドのクリーニング装置を備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。