JP7211071B2 - 払拭部材、払拭装置、液体吐出装置、及び払拭方法 - Google Patents
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Description
払拭装置は、本実施形態の払拭部材を有する装置であって、必要に応じて、洗浄液、加熱手段、制御手段等の他の手段を有する。また、払拭装置によって実行される払拭方法は、払拭工程を有し、必要に応じて、洗浄液付与工程等の他の工程を有する。払拭装置は、ノズルから液体を吐出する液体吐出ヘッドのノズル形成面に対して払拭部材を接触させることでノズル形成面を払拭する。また、払拭部材がノズル形成面を払拭するとき、ノズル形成面に対して洗浄液が付与されていることが好ましい。具体的には、洗浄液を含浸する払拭部材を用いてノズル形成面を払拭し、結果としてノズル形成面に対して洗浄液が付与されていることがより好ましい。なお、本実施形態において「払拭」とは、払拭部材及びノズル形成面を接触させつつ、払拭部材と液体吐出ヘッドを相対移動させることを表す。本実施形態の払拭部材を用いてノズル形成面を払拭することにより、例えば、ノズル形成面で液体が乾燥して付着した固着物をノズル形成面から除去することができる。具体的には、払拭部材により固着物をノズル形成面から物理的に除去することに加え、洗浄液により溶解または膨張した固着物を払拭部材により吸収することでノズル形成面から除去することもできる。また、例えば、ノズルから溢れ出た余剰液体を吸収することでノズル形成面から除去することができる。
次に、払拭部材について図4を用いて説明する。図4はシート状の払拭部材の断面の一例を模式的に表した図である。図4に示す払拭部材700は、一例として、2層の不織布であって、液体吐出ヘッドのノズル形成面を払拭するためにノズル形成面と接触する表面を有する第一層目710と、ノズル形成面と接触しない裏面を有する第二層目720(第一層目以外の層)と、を有する。これ以外にも、例えば、1層のみからなる単層構造、吸収したインクの裏写り防止や払拭部材の強度向上を目的としてフィルムを裏打ちした3層構造、吸収性の異なる複数の吸収層を第二層以降に設けた多層構造などでも良い。すなわち、払拭部材は、単層構造であってもよいが、第一層目以外の少なくとも一つの層を有する積層構造であってもよい。
払拭部材における液体の拡散性は、払拭部材のノズル形成面に接触する面に対して色材を含有する着色液を滴下した後、ノズル形成面に接触する面における色材の拡散面積Ss及びノズル形成面に接触しない面における色材の拡散面積Sbを算出することにより求められる。
「着色液」は、蒸留水および色材である食用赤色104号(ダイワ化成株式会社製)からなり、食用赤色104号の着色液全量に対する含有量は0.2質量%である。また、着色液は、ノズル形成面に接触する面が上面となるように設置された払拭部材(言い換えると、ノズル形成面に接触する面が重力方向と逆向きに設置された払拭部材)に対して滴下される。このとき、着色液の払拭部材に対する滴下量は、15μLである。
払拭部材に対して着色液を滴下してから60秒経過したとき、払拭部材のノズル形成面に接触する面と払拭部材のノズル形成面に接触しない面を撮影し、着色液の色材により形成される赤色領域の面積を算出する。払拭部材のノズル形成面に接触する面における赤色領域の面積を色材の「拡散面積Ss」と表し、払拭部材のノズル形成面に接触しない面における赤色領域の面積を色材の「拡散面積Sb」と表す。
拡散面積Ssと拡散面積Sbの比(Sb/Ss)は、払拭部材で払拭された液体の払拭部材中における拡散状態を示し、ノズル形成面に付着した液体を適切に除去するための指標となる。なお、図5は、払拭部材に滴下された着色液の状態の一例を示す模式図である。図5に示す通り、着色液は払拭部材内部に浸透し、払拭部材のノズル形成面に接触する面における赤色領域の面積である拡散面積Ssと、払拭部材のノズル形成面に接触しない面における赤色領域の面積である拡散面積Sbを形成する。
払拭部材の表面層は、液体吐出ヘッドに押し当てられることでノズル形成面に接触する層であって、ノズルから溢れ出た余剰液体を吸収することでノズル形成面から除去する。また、払拭部材に洗浄液が付与されていた場合、表面層は洗浄液をノズル形成面に付与することで、ノズル形成面で乾燥して付着した液体の固着物を溶解または膨張させ、更にそれを吸収することでノズル形成面から除去する。表面層の形状、材質、大きさ、構造などについては特に制限はなく、払拭対象であるノズル形成面の形状等に基づいて適宜選択することができる。
払拭部材の裏面層は、液体吐出ヘッドのノズル形成面と接触しない層であって、上記表面層から移動(浸透)してきたノズル形成面から除去された液体を保持する。裏面層の形状、材質、大きさ、構造などについては特に制限はなく、払拭対象であるノズル形成面の形状等に基づいて適宜選択することができる。
裏面層は、適宜製造したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。市販品としては、例えば、NE107(セルロース)、NE507(セルロース)(いずれも、旭化成株式会社製);M1020-8T(PET)、M2028-8T(PET)、H2070-7S(PET)(いずれも、東レ株式会社製)などを利用でき、裏面層に適用する場合の層厚、空隙率、繊維径に合致するものを適宜選定することができる。
裏面層の製造方法としては、例えば、不織布では、ウェブ工程として、乾式、湿式、エアレイド式等の方式があり、バインディング工程としてはケミカルボンド式、サーマルボンド式、ニードルパンチ式等の方式が挙げられる。
表面層の層厚(「ノズル形成面に接触する面を有する層の層厚Ts」の一例)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜調整することができるが、例えば、0.10mm以上0.30mm以下が好ましい。0.10mm以上0.30mm以下であることにより、ノズル形成面から吸収した液体や液体の固着物が洗浄液で溶解または膨張した溶解物を裏面側へ短時間で移動させることができる。また、ノズル形成面に固着した液体の乾燥物をかきとりやすくすることができる。
なお、裏面層の層厚は、表面層の層厚の測定と同様にして測定することができる。
表面層の空隙率(「ノズル形成面に接触する面を有する層の層厚Ts」の一例)および裏面層の空隙率(「ノズル形成面に接触しない面を有する層の層厚Tb」の一例)は、ノズル形成面から吸収した液体や液体の固着物が洗浄液で溶解または膨張した溶解物を適切に保持する点から、それぞれ独立して、50%以上であることが好ましく、50%以上95%以下であることがより好ましい。空隙率が50%以上であると、液体や溶解物を払拭部材内部に十分吸収することができる。空隙率が95%以下であると、液体や溶解物をノズル形成面から払拭する際に十分な毛管力を得られ、液体の吸収力が向上する。
表面層の繊維径(「ノズル形成面に接触する面を有する層の繊維径Fs」の一例)および裏面層の繊維径(「ノズル形成面に接触しない面を有する層の層厚Fb」の一例)は、払拭性を維持する点から、それぞれ独立して、5μm以上20μm以下であることが好ましい。各層の繊維径は、繊維径が大きいほうが強い圧縮に対しても空隙を保ちやすいこと、繊維径が大きいほうがノズル形成面から液体の固着物をかきとる際に除去しやすいこと、繊維径が小さいほうが液体を吸収しようとするときの毛管力を大きくできること等の知見に基づいて適宜調整される。
払拭装置に搭載されてもよい洗浄液は、ノズル形成面に固着した液体の乾燥物等を溶解・膨潤させて払拭しやすくし、また、払拭時に潤滑剤としても作用する。払拭部材によりノズル形成面から払拭される液体には顔料等の固形分が含まれる場合があるが、顔料等は払拭時にノズル形成面に対する研磨剤として機能し、ノズル形成面の撥水膜を劣化させる原因となり得る。そこで、ノズル形成面に付与される洗浄液量をノズル形成面に存在する液体量に対して90質量%以上とすることで、洗浄液の潤滑作用により払拭時のノズル形成面の撥水膜の劣化を抑制することができる。なお、洗浄液は収容容器に充填されて払拭装置に搭載されることが好ましい。
液体吐出装置に搭載される液体の一例としてインクについて説明する。なお、液体としてはこれに限られず、例えば、インク吐出前に記録媒体に付与される前処理液、及びインク吐出後に記録媒体のインク膜に付与される後処理液などであってもよい。
インクは、特に限定されないが、例えば、有機溶剤、水、色材、樹脂、界面活性剤、消泡剤、防腐防黴材、防錆材、及びpH調整剤などを含有することが好ましい。色材としては、例えば、顔料等が挙げられる。なお、液体の一例としてのインクは、液体収容容器の一例であるインク収容容器に充填されて液体吐出装置に搭載されることが好ましい。
まず、本実施例および比較例で作製した払拭部材における各層の層厚、空隙率、及び繊維径の測定方法を説明する。
払拭部材における各層を光学定盤上に載置し、厚さを算出しようとする部位に、直径25mm、厚さ3mmのステンレス製ディスクを重ね、重ねてから10秒後に各層の厚さを計測した。
計測には、レーザー測距センサー(パナソニック株式会社製、HG-C1030)を用い、ステンレス製ディスクの上部から光学定盤表面までの距離を計測し、得られた距離からステンレス製ディスクの厚さ3mmを差し引いて、各層の厚さを算出した。なお、各層の層厚は、積層前の試料を別個に測定することにより求めた。
払拭部材における各層の層厚と単位面積当たりの質量とから各層のかさ密度を算出した。このとき、各層の層厚は、上記の測定方法に従って測定された。次に、算出されたかさ密度と各層を構成する材質の真密度との比から、単位体積当たりの各層の空隙率を算出した。
払拭部材における各層の繊維径は、各層の断面又は表面をオリンパス株式会社製レーザー顕微鏡OLS4100により計測することで求めた。視野内の繊維部分の5箇所から繊維径を求め、それらの平均値を払拭部材における各層の繊維径とした。
<払拭部材の作製>
下記表1に示す特性(厚さ、空隙率、繊維径、材質)を有する幅30mm、長さ100cmのシート状の試作試料を用意した。次に、2つの異なる試作試料を、それぞれノズル形成面に接触する面を有する層(表面層)及びノズル形成面に接触しない面を有する層(裏面層)として、サーマルボンド方式により合一させることで実施例1~3,5、比較例1の2層を有する払拭部材を作製した。なお、比較例1については、表面層を加圧することで平滑化処理を行った上で作製した。実施例4については、1つの試作試料を用い、単層の払拭部材として作製した。比較例2については、下記表1に示す特性(厚さ、空隙率、繊維径、材質)を有する市販の試料(旭化成株式会社製、単層セルロース不織布)を、幅30mm、長さ100cmに切り出すことで単層の払拭部材として作製した。
蒸留水および色材である食用赤色104号(ダイワ化成株式会社製)からなる着色液を用意した。食用赤色104号の着色液全量に対する含有量は0.2質量%であった。次に、表面層が上面となるように設置された払拭部材(言い換えると、表面層が重力方向と逆向きに設置された払拭部材)に対して、マイクロピペット00-NPP-100(株式会社ニチリョー製)を用いて着色液を15μL滴下した。滴下後、1秒ごとの色材の拡散状態をCCDカメラ(BaslerAG社製、acA2500)で表面層側と裏面層側から同時に撮影し、赤色部分(色材拡散部分)の面積から表面層側の拡散面積Ss及び裏面層側の拡散面積Sbを算出した。なお、拡散面積Ss及び拡散面積Sbは、着色液を滴下してから60秒後の値を採用した。表1に、「拡散面積Ss」、「拡散面積Sb」、「Sb/Ss」の値を示す。
プリンター(IPSiO SG3100、株式会社リコー製)を、縦75mm×横25mm×高さ1mmのテンパックス社製ガラス板に印刷ができるように改造した。印刷パターンは50%グレー相当の濃度となるようにし、10mm×10mmの均一面印刷を行い、印刷後、室温(25℃)で15時間乾燥させて印刷プレートを作製した。
次に、10℃で15%RH環境下、作製した印刷プレートに対して、各払拭部材を用いて下記の払拭方法で払拭し、印刷パターンの除去面積率を数値化した払拭率を求め、下記の評価基準で払拭性を評価した。結果を表1に示した。
[払拭方法]
図3に示す液体吐出ヘッドの払拭装置を用い、印刷プレートに対して、直径10mm、長さ30mmの半円筒型のポリテトラフルオロエチレン(PTFE)製押し当て部材により払拭部材を3Nの荷重で押し当てながら、50mm/sの速度で移動させることにより3回の払拭を繰り返した。払拭に先立ち、洗浄液として50μLのエチレングリコールを払拭部材に滴下し、払拭部材の洗浄液が滴下された部分で払拭した。
[評価基準]
A:払拭率60%以上
B:払拭率20%以上60%未満
C:払拭率20%未満
4、4a、4b 記録ヘッド
4n ノズル
20 維持回復機構
20b ノズル形成面を払拭する機構
41 ノズル形成面
320 シート状払拭部材
400 押し当てローラ
410 送り出しローラ
420 巻き取りローラ
430 洗浄液滴下装置
500 異物
Claims (9)
- 前記ノズル形成面に接触する面を有する層の層厚Tsは、0.10mm以上0.30mm以下である請求項1乃至3のいずれか一項に記載の払拭部材。
- 前記ノズル形成面に接触しない面を有する層の層厚Tbは、0.20mm以上0.40mm以下である請求項1乃至4のいずれか一項に記載の払拭部材。
- 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の払拭部材を有する払拭装置。
- 洗浄液を含浸する前記払拭部材を用いて前記ノズル形成面を払拭する請求項6に記載の払拭装置。
- 請求項6又は7に記載の払拭装置と、前記液体吐出ヘッドと、を有する液体吐出装置。
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