JP2007210254A - ヘッドクリーニング装置及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インクジェット記録装置のノズル表面の払拭動作によるインク飛散を防止する払拭部材の動作を改良する手段を得ることを目的とする。
【解決手段】ノズル孔から液滴を吐出する液滴吐出ヘッドのノズルを有するノズル面をクリーニングするクリーニング装置において、前記ノズル面に当接させた払拭部材と、前記払拭部材の姿勢を規制する姿勢規制部材とを、前記液滴吐出ヘッドの外側に配置し、前記姿勢規制部材は前記払拭部材が前記ノズル面からの当接状態でない位置のときに前記払拭部材の変形を変化させることを特徴とするクリーニング装置を主たる構成にする。
【選択図】図１

Description

本発明は、インクを吐出するインクジェットヘッドユニット及び維持回復手段を備えた画像形成装置に関し、特にカラーインクに顔料インクを使用した場合にも問題の生じないヘッドクリーニング装置を備えた画像形成装置に関する。

一般的にノズル表面のインクを払拭する払拭部材は一定の食い込み量が与えられ、そしてこの払拭部材は、弾性変形によりインクを払拭することによりノズルのメニスカスを形成している。払拭終了時は弾性変形が開放されることによりインクの飛散が生ずる。
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以外の普通紙での高画質化も必要となっている。そのため、普通紙での滲みを防止するため、インクの高粘度化、染料インク以外の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、早期に増粘・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て回復性能の劣化が発生するという問題点がある。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の質量が増加しているため、飛距離などが悪化する傾向がある。

従来では、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方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。

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し、一般的には、ブラックインクを顔料インク、ブラック以外の他のカラーインクを染料インクとして構成する発明が提案されている（例えば特許文献２参照）。
特開２０００−１０３０７１号公報 特開２００３−１５４６８１号公報

しかしながら、特許文献１の方法では、払拭終端では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恐れがある。

また、特許文献２の発明では、近時の普通紙におけるカラー印刷品質の向上のためカラーインクでも顔料を使用する記録装置に対して、染料インクでの顔料インク固着防止はできず、また、ワイピングにより飛散した顔料インクが粘土状となって堆積する結果、維持機構動作の可動部が動作不良となる恐れもあり、さらにノズル面に付着して画像不良をおこす不具合が発生するという問題もある。

本発明は、上述した実情を考慮してなされたもので、インクジェット記録装置のノズル表面の払拭動作によるインク飛散を防止する払拭部材の動作を改良するクリーニング装置を得ることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載のヘッドクリーニング装置は、ノズル孔から液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、液滴吐出ヘッドのノズル表面を払拭する弾性体で形成された払拭部材を備えたヘッドクリーニング装置において、ノズル表面払拭終了後の払拭部材に当接し、払拭部材の姿勢を規制するガイド部材を液滴吐出ヘッドの外側に備えたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のヘッドクリーニング装置であって、ガイド部材を２箇所以上に備えたことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のヘッドクリーニング装置であって、払拭部材のガイド部材と当接する部位の肉厚を、払拭部材のノズル表面を払拭する部位の肉厚よりも厚くしたことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載のヘッドクリーニング装置であって、ガイド部材の払拭部材と当接する表面に撥水層を形成したことを特徴とする。

請求項５記載の画像形成装置は、ノズル孔より液滴を吐出して記録媒体上に画像を形成する画像形成装置であって、請求項１から４のいずれか１項に記載のヘッドクリーニング装置を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、ノズル孔から液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、ノズル孔から液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、液滴吐出ヘッドのノズル表面を払拭する弾性体で形成された払拭部材を備えたヘッドクリーニング装置において、ノズル表面払拭終了後の払拭部材に当接し、払拭部材の姿勢を規制するガイド部材を液滴吐出ヘッドの外側に備えたことを特徴とするヘッドクリーニング装置により、払拭後の払拭部材の姿勢を規制するガイド部材を備えているので、払拭部材の姿勢を安定させ、払拭終了時の払拭部材弾性変形開放動作を緩和し、インク飛散を防止することができる。
また、姿勢規制部材に接触する位置の払拭部材肉厚を厚くすると、弾性による払拭部材の変形を防止し、払拭部材の姿勢を安定させることができる。

以下、図面を参照して、本実施形態を詳細に説明する。
図１に、本実施形態におけるクリーニング装置の要部動作例を示す。図３に、本実施形態におけるクリーニング装置で使用される払拭部材構成例を示す。図４、図５は、それぞれ、インクジェット記録装置の構成を示す斜視図、及び、断面図である。

図１に示すように、本実施形態のクリーニング装置は、インクジェットヘッドを清浄化するための払拭部材１と、姿勢規制部材３とを有して構成されている。払拭部材１はインクジェットヘッド２の少なくともノズル面に当接し、姿勢規制部材３は払拭部材１の姿勢を規制するための部材であり、本発明のクリーニング装置１００は液滴吐出ヘッド２の外側に備えている構成となっている。

クリーニング装置１００は、図１（ａ）に示すように、払拭開始位置において、払拭部材１が払拭位置に上昇し（Ｓ１）、インクジェットヘッド２を備えたキャリッジの移動、もしくは、払拭部材１の移動により、図１（ｂ）に示すように払拭部材１の先端部１ｅにヘッドノズル面に食い込む一定の量１ａを付与し、先端部１ａが弾性変形した状態でノズル面に接触しながらノズル面からインクの払拭動作を行う。ヘッドの幅の払拭が終了すると図１（ｃ）に示すように、姿勢規制部材３の接触位置から払拭部材１の弾性変形が徐々に緩和される。図１（ｃ）では、姿勢規制部材３が有する傾斜によって先端の弾性変形が緩やかに開放されていく様子が示されている。ヘッドの幅を払拭終了した位置（図１（ｄ））では姿勢規制部材３と払拭部材が接触するように位置している。図１（ｄ）に示す位置は払拭終了位置であり、姿勢規制部材３は払拭部材１が徐々に弾性変形が緩和される。

また、図２には、他のクリーニング装置１００の構成として、インクジェットヘッドを清浄化するための払拭部材１とインクジェットヘッド２を移動させるガイド部材４を備えている。ガイド部材４は、弾性体であり、ガイド部材４によってインクジェットヘッド２を移動させ、払拭部材１が弾性変形しながらノズル面を移動することで、ノズル面からインクの払拭動作を行う（図２（ａ））。払拭部材１がノズル面を払拭し、ガイド部材４まで移動すると、ガイド部材４の反力により払拭部材１の応力を緩和することで、払拭部材１の弾性変形を緩和することができる（図２（ｂ））。

図２は、図１に示す規制部材の他の例を示したものであり、（ａ）はヘッドのノズル面を洗浄している状態を示した図であり、（ｂ）は、ヘッド２の終端部２ｅを過ぎた規制部材３において徐々に弾性変形を開放している状態を示す図である。

図２の例では図１に示すような傾斜（原則として傾斜部は剛体）ではなく、弾性体で構成された例を示し、規制部材３は、好ましくはヘッド部の終端部近傍に固定される固定部と、ノズル面と略同一高さに構成された略水平の平坦部とを有して設けられた構成となっている。そして規制部材３の平坦部３ｐは、たとえばその厚みが固定部３ａから離れるに従い、徐々に薄く構成されている。たとえばその厚みの減少はリニア（一次関数）的になっている。このような構成により、払拭部材１は、ヘッド２のノズル面２ｆを清浄化した後にヘッド２の終端部２ｅに至った後は、その弾性変形した部位が徐々に開放されるように規制部材３により姿勢規制されるため、図１で示す姿勢規制部材による姿勢規制と同様に液滴等が飛散する恐れがない。

また本発明では、インクジェットヘッド２のノズル面２ｆは撥水処理（疎水性処理）を施してあり、したがって払拭部材１はノズル面と比較して相対的に親水性が向上するようにしている 。

図３は、側面図３（ａ）に払拭部材１の両端に規制部材３を配置し、また図３（ｂ）に払拭部材１の両端部がその肉厚を厚く構成している例を示す。払拭部材１の両端の肉厚を厚くすることで、規制部材３に接触したときの姿勢規制を安定させている。また、両端の姿勢規制部材表面はノズル面と同様に撥水膜を形成して姿勢規制部材３へのインク付着を防止している。

このような撥水膜の形成は、真空下で蒸着により行っても良く、適当な溶媒に溶解させて塗布して行っても良い。蒸着により行う場合について説明すれば、例えば、真空ポンプにより真空槽内を所定の真空度まで排気した後に、撥水性材料をたとえば４００℃程度で気化して真空槽に導入し、真空雰囲気を調整するとともに、たとえば高周波電力を供給してＲＦグロー放電させ、プラズマ雰囲気下に液体吐出ヘッドのオリフィス面（ノズル面）を表面処理して、オリフィス面上に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したり、スピンコーターによって回転塗布したり、スプレー塗布したり、塗工液を満たした容器に浸漬塗工（ディッピング）して塗布することもできる。

撥水膜を形成することのできる撥水材料としては、フッ素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、ジメチルシロ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、カルボン酸、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ロシラン；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（（−Ｓｉ（Ｍｅ）₂−）_n− ｎは２以上の整数）を有する有機ケイ素化合物としては、α，ω−ビス（３−アミノプロピル）ポリジメチルシロキサン、α、ω−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，ω−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は、シリコン原子を有する有機化合物、たとえばジアリールシロキサン基またはジ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。
ジアリールシロキサン基またはジアルキルシロキサン基を有する有機化合物としては、含ジアリールシロキサン基またはジアルキルシロキサン基含有エポキシ樹脂組成物、及び環状脂肪族エポキシ基を２個以上有する含ジアリールシロキサン化合物またはジアルキルシロキサン化合物が挙げられ、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可能であり、この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を超えると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。

次に、インクジェット記録装置の全体構成を図４〜図５に基づいて概略説明する。
インクジェット記録装置は、記録装置本体１０の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ１２と、キャリッジ１２に搭載したインクジェットヘッド２からなる記録ヘッド１３と、記録ヘッドへインクを供給するインクカートリッジ１４等で構成される印字機構部１１等を収納し、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）を抜き差し自在に装着することもできる構成となっている。また、用紙２１を手差しで給紙するための手差しトレイを開倒することもでき、給紙カセット或いは手差しトレイ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。

本発明のクリーニング装置１００は、たとえば記録ヘッド１３の吐出不良を解消するために設けられている。このクリーニング装置１００は、さらに、ノズル部（ノズル孔）のインクの乾燥を防止するためのノズルキャップ部と、ノズル孔あるいは吐出部のつまりあるいはエア抜きをおこなうための吸引部とをさらに有することもできる。クリーニング装置１００により、インクジェットヘッドで例えば目づまりが発生した場合でも、ノズルキャップ部により記録ヘッド１３のノズルを密封し、吸引部によりノズルからインク、気泡、塵などを吸引し、たとえばその後に払拭部材１によりノズル面に付着したインク等を払拭して清浄化し、このようにして吸引あるいは払拭されたインクは、たとえば本体下部等に設けられた廃インク溜（図示せず）に排出される。なお払拭部材は複数設けられてもよく、これらのうちの１つは前記した払拭部材１となっており、その他の払拭部材は、たとえばヘッドに食い込み部分を有さない構造としてもよい。またこれら複数の払拭部材は別個独立に動作してもよく、また一体として動作してもよい。

本実施形態におけるクリーニング装置の要部構成例の動作を説明するための図であり、（ａ）は払拭部材が払拭開始位置に位置した状態を示す図であり、（ｂ）は払拭部材がノズル面を清浄化している最中の状態を示す図であり、（ｃ）は、払拭部材の弾性変形が徐々に緩和される途中の図であり、（ｄ）は払拭部材が徐々に弾性変形を開放してクリーニングが終了した状態を示す図である。 本実施形態におけるクリーニング装置の要部構成例の動作を説明するための構成図であり、（ａ）は、払拭部材がノズル面を清浄化している最中の状態を示す図であり、（ｂ）は、払拭部材が弾性変形を開放してクリーニングが終了した状態を示す図である。 本実施形態におけるクリーニング装置に使用される姿勢規制部材の他の例を示す図である。 本実施形態におけるクリーニング装置の要部構成例を示す図である。 本実施形態における記録装置の全体構成を示した斜視図である。 本実施形態における記録装置の全体構成を示した断面図である。

符号の説明

１ 払拭部材
２ インクジェットヘッド
３ 姿勢規制部材
１０ 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
２１ 用紙
２２ 給紙カセット
２３ 手差しトレイ
２４ 排紙トレイ
１００ クリーニング装置

Claims (5)

1. ノズル孔から液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、前記液滴吐出ヘッドのノズル表面を払拭する弾性体で形成された払拭部材を備えたヘッドクリーニング装置において、
   前記ノズル表面払拭終了後の前記払拭部材に当接し、前記払拭部材の姿勢を規制するガイド部材を前記液滴吐出ヘッドの外側に備えたことを特徴とするヘッドクリーニング装置。
2. 前記ガイド部材を２箇所以上に備えたことを特徴とする請求項１記載のヘッドクリーニング装置。
3. 前記払拭部材の前記ガイド部材と当接する部位の肉厚を、前記払拭部材のノズル表面を払拭する部位の肉厚よりも厚くしたことを特徴とする請求項１または２記載のヘッドクリーニング装置。
4. 前記ガイド部材の前記払拭部材と当接する表面に撥水層を形成したことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のヘッドクリーニング装置。
5. ノズル孔より液滴を吐出して記録媒体上に画像を形成する画像形成装置であって、請求項１から４のいずれか１項に記載のヘッドクリーニング装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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