JP2003127436A - インクジェット式記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ライン方式記録ヘッドのようにノズル数が膨
大になってくると、オリフィス面に付着するインクもノ
ズル数に比例して、付着するインクの量も多くなる。 【解決手段】 インクを吐出する記録ヘッドを構成する
部材に、インク滴を吐出する開口部近傍に、ワイピング
によって掻き取られたインクを回収する開口部をインク
滴吐出流路を形成する流路ユニット、具体的にはノズル
開口を有するオリフィスプレート、圧力発生室を形成す
るチャンバプレート、前記圧力室を封止するダイアフラ
ムプレートと、それら流路ユニットを固定する固定部材
にインク回収流路を備え、そのインクを回収するインク
吸引手段を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット式
記録装置に関するもので、特にはインク滴を吐出オリフ
ィスプレート面に付着したインクの回収方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録ヘッドを搭載した記
録装置は、小さなドットを高い密度で形成できるため、
カラー印刷を含めた多くの印刷に使用されている。更に
は、より高速印刷を実現するためにノズルを印刷用紙幅
全体にライン上に配設することが必要になってくる。

【０００３】このような記録装置は、ノズル開口に連通
する圧力発生室を圧電振動子により膨張、収縮させて、
圧力発生室へのインク充填、圧力発生室のインクの加圧
を行ってノズル開口からインク滴を吐出させドットを形
成している。インク滴は、圧力発生室からの圧力上昇に
よってノズル開口部より棒状（以後、リガメントと呼
ぶ）になってインクが吐出され、インクの表面張力とノ
ズル内部に戻ろうとする力によって、インクが分離しイ
ンク滴となって飛翔する。そのリガメントが分離する時
に発生するミストインクがオリフィス面に付着する。吐
出時間が長くなるほど、また、ノズル数が多くなればな
るほど付着量は多くなり、溜まったインクがノズル開口
部に付着し、インク滴の飛翔方向を曲げてしまう。

【０００４】一方で、印刷品質の向上を図るためには、
記録用紙上での滲みを防止する必要があり、インクの溶
媒の割合を可及的に少なくしたり、蒸発しやすい材料が
使用されている。そのため、印刷中にノズル開口からイ
ンク溶媒が蒸発してノズル開口のインクの粘度が上昇
し、インクの吐出に支障をきたす。これを防止するた
め、従来のインクジェット記録装置では、非印刷時には
記録ヘッドに対してキャップ装置を密着させ、インク溶
媒の蒸発を防止すると共に、キャップ装置を介してイン
クの吸引を行い、増粘インクを廃棄するパージ動作を実
施する。この時、キャップ内にインクが溜まりオリフィ
ス表面に接触するため、パージ動作を終了した後は、オ
リフィス表面に多量にインクが付着することになる。

【０００５】以上説明した様に、オリフィス表面には、
色々な要因によりインクが付着する。このように付着し
たインクを除去するため、従来のインクジェット記録装
置では、軟質なゴムブレードによりオリフィス表面をワ
イプすることで付着したインクを掻き取る動作を実施す
る。いわゆるワイピング動作を実施する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、パーソナルユ
ースのインクジェットプリンタや記録ヘッドが紙送り方
向に直交するように走査して印刷を行うシリアルスキャ
ン方式のインクジェットプリンタに搭載されているノズ
ル数は少ない。しかしながら、より高速印刷を実現する
為にはノズル数を増やすか記録周波数を大幅に上げなけ
ればならない。特に、記録用紙の全幅に記録用ノズルが
配設されているようないわゆるラインヘッド方式の場
合、ノズル数が膨大となる。

【０００７】例えば、６００ｄｐｉ×６００ｄｐｉの印
刷密度で１８インチ幅の用紙をサポートしようとすると
１０８００個のノズルが必要となり、４色カラーとなる
とその４倍のノズル数が必要となってくる。このような
オリフィス面に付着するインクもノズル数に比例して、
インクが付着すると考えて良い。従って、前記ワイピン
グを実施することによる拭取られるインクの量も多くな
る。このことは、ワイピング初期に掻き取られたインク
が後半に接触するノズル内に入り込みノズルの目頭まり
などの原因となる。

【０００８】また、掻き取られて集まったインクの量も
多いことからワイピング終了時にインクを飛散させ装置
回りを汚す結果となる。

【０００９】本発明は、上記したような技術的課題を解
決するためになされたものでであり、ワイピングの際に
溜まったインクをより早く、具体的にはワイピング動作
を実施しながらインクを回収することによって、良好な
記録ヘッドのクリーニングを行うことができるようにす
ることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、インクを吐出して記録用紙に印刷を行うイ
ンクジェット記録装置において、インクを吐出する記録
ヘッドを構成する部材に、インク滴を吐出する開口部近
傍に、ワイピングによって掻き取られたインクを回収す
る開口部をインク滴吐出流路を形成する流路ユニット、
具体的にはノズル開口を有するオリフィスプレート、圧
力発生室を形成するチャンバプレート、前記圧力室を封
止するダイアフラムプレートと、それら流路ユニットを
固定する固定部材にインク回収流路を備え、そのインク
を回収するインク吸引手段を備えたことを特徴とする。

【００１１】また、前記チャンバプレートに形成された
回収流路にインクの吸収効率を高めるインク吸収体を配
設することを特徴とする。

【００１２】さらに、前記インク回収口の回りは、イン
クを吐出するノズル開口部の回りよりインクの濡れ性が
良いことを特徴する。

【００１３】

【発明の実施形態】以下本発明を実施例に基づいて説明
する。図１に本発明におけるインクジェト式記録ヘッド
の断面図を示す。記録ヘッド１は、複数個のノズル開口
２１を有するオリフィスプレート２と、共通インク室３
１からの供給路３２と圧力発生室３３とをもつチャンバ
プレート３と、前記圧力発生室３３に圧電振動子５０か
らの変位を伝達し圧力発生室３３を容易に圧縮、膨張す
ることができるようにダイアフラムプレート４とからな
るインク流路形成部材５と、前記圧電振動子５０が、固
定部材１０を介して接着され、ヘッドモジュールとして
構成されている。

【００１４】ここで、前記オリフィスプレート２は、一
般的に薄板ＳＵＳ材をプレスすることでノズル開口をあ
けたり、電鋳技術によりＮｉ材などで形成されている。
圧力発生室を形成しているチャンバプレート３は、シリ
コンウェハーをウェットまたはドライエッチング加工に
より、高精度の圧力発生室３３や共通インク室３１から
のインク供給路３２を加工することができる。そして、
ダイアフラムプレート４は、１０から２０μｍ程度の薄
いＳＵＳ材やポリイミドなどの耐薬品製の強い樹脂材に
ＳＵＳを積層圧着したプレートを前記圧電振動子が接着
される部分を島状に残すようにエッチング加工を施し、
樹脂部がダイアフラムとして働くようにしたものが用い
られてきている。

【００１５】次に、本発明について詳述すると、前記オ
リフィスプレート２近傍には、インク回収口２５を有
し、前記チャンバプレート３の回収路３５、ダイアフラ
ムプレート４上の連通口４５、そして、前記固定部材１
０の回収経路１５を通じ、記録ヘッド外部へと通じる図
示していないインク回収経路が設けてある。オリフィス
プレート２に設けられたインク回収口２５は、加工上の
点からノズル開口２１にほぼ平行に配設されていること
が望ましい。また、前記インク回収口２５の形状は、特
に、形状大きさを問うものではないが、ノズル開口２１
よりは大きいことが、インク回収の点からも望ましい。
更に、チャンバプレート３に設けられた回収路３５及び
前記固定部材１０の回収経路１５内には、インクをある
程度吸収保持可能なインク吸収部材６０が組み込まれて
いることが望ましく、吸収部材６０の毛細管現象により
インクの回収をよりスムーズにすることが可能となる。
また、チャンバプレート３に設けられた回収路３５は、
十分なスペースを確保し、その少なくともどちらか一方
にダイアフラム４の連通口４５及び固定部材１０への回
収経路１５へと接続されている。

【００１６】図２は、上記したヘッドモジュール１００
を印刷上必要とする印刷解像度（Ndpi）が得られるよう
に複数個並べたときの一実施例の構成を示すもので、図
４は、記録用紙側より見たときのノズル開口２１の配列
を示している。ここで、ヘッドモジュール１００を並べ
る手段及び固定方法については省略してある。また、図
２及び図３では、ヘッドモジュール１００を斜めに配列
することで必要とする印刷解像度が得られるように記述
しているが、マトリックス上に並べても、本発明の効果
を得ることは十分可能であるので説明は、マトリックス
構成については、説明を省略する。

【００１７】図２に示す配列方法は、例えば、ノズルピ
ッチが、１００ｄｐｉ（ｄｏｔ ｐｅｒ ｉｎｃｈ）で
並んだヘッドモジュール１００を約４０°傾け、印刷範
囲の領域に並べることで印刷解像度３００ｄｐｉを実現
するいわゆるライン方式記録ヘッドの一構成を示してい
る、圧電振動子側より見た斜視図である。

【００１８】並べられたヘッドモジュールクミ１０１
が、１色に相当するヘッドクミとしてなり、カラー画像
印刷のために必要な色の分だけ上記ヘッドモジュールク
ミが、並べられることになる。各モジュール内に形成さ
れたインク回収経路（図中の破線部）の出口部は、各モ
ジュールの左右の少なくともどちらか一方に分岐した回
収チューブ１１０によって接続され、開閉弁１１５とイ
ンク吸引手段であるポンプ１２０を介して、図示してい
ないインク回収部へと廃棄される。前記開閉弁１１５
は、前記したパージ動作を実施している時は前記切換え
弁を閉じた状態とし、ノズル内部に負圧が容易にかかる
ようにするために設置されたものである。

【００１９】次に、本発明となるインク回収についての
具体的な動作について説明する。先ず始めに、印刷中に
おけるヘッド保全動作に関連する動作について説明す
る。連続的に印刷実行されている状態において、インク
吐出口を有するオリフィスプレート３は、吐出によって
生じるリガメント分離インクによるノズル近傍へのミス
トインクの付着や用紙からのインクの跳ね返りインクの
付着等により、汚れてくる。この付着したインクが、イ
ンク滴を吐出するノズル開口２１の回りに多量に付着し
てくると吐出しようとするインクが前記付着インクに引
き寄せられて、インク滴の飛翔方向が曲がってしまう。
此れを未然に防ぐため、定期的にオリフィスプレート３
の表面を図示していない保全機構部に配設されたブレー
ドによってワイピングを実施する必要がある。この動作
が、実行されると前記開閉弁１１５が開き、インク回収
用ポンプ１２０が作動し、回収経路を経由して、オリフ
ィス部に設けられたインク回収口２５に負圧がかかる。
この負圧により、前記ブレードによって掻き集められた
インクが吸引されることになる。このとき、図４に示す
ようにブレード２００の先端が、インク回収口２５に接
触することでオリフィス面に付着しインクと一緒に掻き
取られた紙粉をこすり落してくれる効果も備えることに
なる。このことで、ブレード２００が次のノズル開口２
１に移動してもブレード２００面に付着しているインク
や紙粉を少なくでき、ノズルの目づまり等の要因を排除
できる。

【００２０】ここで、インク回収口２５の大きさは、ノ
ズル開口２１径よりも大きいほうが良く、具体的には、
ノズル開口２１の径よりも大きく、前記ワイピングに使
用されるブレード２００の厚みのより小さいことが望ま
しい。

【００２１】さらに、図２に示されたヘッド構成の場
合、上記ワイピングの際のブレード２００の動作方向
は、極力狭くするため図３の矢印で示す方向が良い。

【００２２】また、インクの充填や印刷に使用される頻
度の少ないノズルは、ノズル開口２１部でのインク乾燥
が進みノズル先端部の粘度上昇が発生し、不吐出を発生
させることがある。また、非印刷状態が長時間続く場合
などは、オリフィスプレート２をキャップし乾燥を防止
する手段がとられるが、完全に密閉状態にすることがで
きないため、やはりノズル開口部２１でのインク粘度の
上昇が発生する。この様に増粘したインクは、キャップ
を介してパージ動作により吸引廃棄を実施する。このパ
ージ動作によりキャップ内に溜まったインクがオリフィ
スプレートに付着し、前記同様にワイピングとほぼ同時
にインク回収口２５より吸引することにより、同じ効果
を得られることは言うまでもない。

【００２３】また、前記オリフィスプレート２のインク
回収口２５の回りをノズル開口２１近傍よりもインクの
濡れ性をよくすることでリガメント分離インクやミスト
インクによる付着インクが前記インク回収口２５に集ま
る効果を利用し、定期的にインク回収口部２５に負圧を
与え吸引することでオリフィス面の付着インクを回収す
ることが可能となる。このことで、ワイピングによる保
全動作回数を極力減らすことが可能となり、スループッ
トの低下を防ぐことが可能となる。

【００２４】

【発明の効果】以上、説明したように本発明において
は、インク滴を吐出するノズル開口を有するヘッドモジ
ュールにインク回収経路を設けたことにより、オリフィ
ス面に付着したインクをワイピングによって回収する際
に、次のヘッドモジュールにブレードが到達する前に前
記インク回収経路を介してインクを回収する構成とした
ので、他ノズルへの増粘インク及び付着した紙粉を入り
込ませることが防止でき、記録ヘッドの信頼性向上を図
ることが可能となる。また、ワイピングを終了する直前
では、ブレードによって掻き取られるインクの量を少な
くでき、掻き取られたインクがブレードによって弾き飛
ばされる量を最小限となり、記録ヘッド回りの装置の汚
れを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明インクジェット式記録ヘッドのヘッド
モジュールの断面図。

【図２】 本発明のヘッドモジュールをライン状に並べ
た記録ヘッド斜視図。

【図３】 図２のライン状に並べた記録ヘッドのオリフ
ィス面平面図。

【図４】 ブレードがオリフィス面を拭取る状態図。

【符号の説明】

１は記録ヘッド、２はオリフィスプレート、３はチャン
バプレート、４はダイアフラムプレート、５は流路ユニ
ット、２１はノズル開口、２５はインク回収口、２００
はブレードである。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2C056 EA04 EA14 EA16 EA17 EA27 EC04 EC08 EC22 EC23 EC24 EC57 EC59 FA13 HA05 HA24 JB04 JC05 JC06 JC10 JC17 JC18 JC20 JC29 KB08 2C057 AF21 AF72 AF74 AG07 AG14 AG31 AM04 AM05 AM32 AN05 BA03 BA14

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外部に備え付けられてインクタンクからの
   インクの供給を受ける共通インク室と、該共通インク室
   からのインク供給口を介してインクの供給を受ける圧力
   発生室と備えたチャンバプレートが、前記圧力発生室に
   対向する様にダイアフラム部を備えたダイアフラムプレ
   ートと、前記圧力発生室を圧電振動子により膨張、収縮
   させてインク滴を吐出させるノズル開口部を備えたオリ
   フィスプレートにより封止された流路ユニットとからな
   るインクジェット式記録ヘッドと前記オリフィスプレー
   トの表面に付着したインクを除去するためのブレードを
   有するワイピング手段とノズル開口部よりインクを吸引
   しインク充填や廃棄を行うパージ手段と非印刷時には前
   記オリフィス面を乾燥から保護するキャップ手段を備え
   たインクジェト式記録装置であって、前記オリフィスプ
   レートにはインク滴を吐出するノズル開口部近傍にイン
   ク回収口と、前記チャンバプレートにはインク回収口か
   らの回収路と、前記ダイアフラムプレートには前記固定
   部材に設けられた回収路Ｂへの接続口とを備え、前記固
   定部材の回収路の出口に接続された吸引手段を備えてい
   ることを特徴とするインクジェット式記録装置。
2. 【請求項２】前記インク回収口は、ノズル吐出口にほぼ
   平行して配設されていることを特徴とする請求項１記載
   のインクジェト記録装置。
3. 【請求項３】前記チャンバプレートに設けられた回収路
   と前記固定部材に設けられた回収路の少なくとも一方に
   インク吸収部材が収納されていることを特徴とする請求
   項１記載のインクジェット式記録装置。
4. 【請求項４】前記吸引手段は、ワイピング動作を実施す
   るときに作動することを特徴とする請求項１記載のイン
   クジェト記録装置。
5. 【請求項５】前記オリフィスプレートに設けられたイン
   ク回収口の近傍はインク吐出口近傍の表面より濡れ性が
   良いことを特徴とする請求項１記載のインクジェト記録
   装置。
6. 【請求項６】前記インク回収口の開口幅は、ノズル外径
   よりも大きく、前記ブレードの厚みより小さいことを特
   徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置。
7. 【請求項７】前記インク吸引手段は、定期的に作動させ
   ることを特徴とする請求項１記載のインクジェト記録装
   置。