JP2004114619A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インクジェット記録ヘッドの表面に残留したインク汚れに起因する様々な不都合を解決する。
【解決手段】複数のインク吐出口１が形成されたノズルシート２を有するインクジェット記録ヘッド３を備えたインクジェット記録装置において、ノズルシート２の表面に親水性層２ａを形成すると共に、ノズルシート２の表面をクリーニングするための吸液性クリーニング手段４を設ける。親水性層は、光触媒能を有する超親水性層、例えば、ＴｉＯ_２層である。更に、インクジェット記録装置は、ノズルシート２の表面に光を照射するための光照射装置を有する。吸液性クリーニング手段４としては、吸液性クリーニングロールが好ましい。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、インクジェット記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パーソナルコンピュータ等により作成した画像情報や文字コード情報を、紙やＯＨＰフィルム等の被記録媒体に出力させる方法の一つとして、水溶性染料を含有するインクを被記録媒体の表面に対し電界、熱、圧力等を駆動源として吐出させて画像形成を行うインクジェット記録方式が挙げられる。
【０００３】
ところで、インクジェット記録方式で用いられているインクジェット記録装置は、複数のインク吐出口が形成された樹脂製のノズルシートを有するインクジェット記録ヘッドを備えたものである。このようなインクジェット記録装置においては、インクジェット記録ヘッド内に設けられた発熱素子や圧電素子などの作用により、ノズルシートのインク吐出口からインクジェットインクが吐出される。
【０００４】
ところで、このようなインクジェット記録装置でインクジェット記録を行った場合、インクジェット記録ヘッド表面には、吐出インクのサテライトや記録紙からのはね返りに起因するインク汚れが付着するという問題がある。これらのインク汚れは、インクの混色やインク吐出時のインク滴の飛行曲がりの原因となる。
【０００５】
そこで、インクジェット記録装置に、インクジェット記録ヘッドのノズルプレート表面を、定期的もしくは必要に応じて、クリーニングブレードを用いてワイピングし、その汚れを拭って除去することが行われている（特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開昭５７−３４９６９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ノズルシート表面上に付着したインク汚れは、ノズルシート表面上で水滴状に散在しているため、このインク汚れをクリーニングブレードで拭った場合には、その拭き取り跡に残存したインク汚れがやはり水滴状になり、この水滴状のインク汚れが乾燥し、ノズルシート表面に固形分が固着し、これを繰り返すことにより、汚れが堆積していくという問題がある。この際、汚れの堆積部分と非堆積部分とでは、表面の濡れ性に違いが生じるため、更に汚れが局所的に堆積しやすくなるという悪循環が生じる。こうして汚れは経時的に堆積が進み、ワイピングによって落とすことが次第に困難になり、場合によりワイピングを行ってもノズルシートの汚れが落ちなくなることもある。また、堆積した汚れのため、ワイピング頻度が増加したり、ワイピング時にノズルシートにかかる摩擦等の負荷が増加するため、ヘッド寿命の点からも好ましくない。
【０００８】
本発明の目的は、ノズルシート表面に汚れが堆積することで生ずる種々の問題を伴わないインクジェット記録装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、インクジェット記録ヘッドのノズルシート表面に、親水性層を設けることにより、インク汚れが付着した場合であっても、インク汚れを水滴状ではなく薄く広がるようにすると、不均一な汚れの付着を防止することができ、しかも、薄く広がったインク汚れに吸液性クリーニング手段を接触させると、クリーニングブレードでワイピングした場合よりもインク汚れを格段と除去し易くなることを見出し、本発明を完成させた。
【００１０】
即ち、本発明は、複数のインク吐出口が形成されたノズルシートを有するインクジェット記録ヘッドを備えたインクジェット記録装置において、該ノズルシートがそのインク吐出口側表面に親水性層を有しており、且つ該親水性層の表面に接触することでその表面に付着しているインク汚れを除去するための吸液性クリーニング手段が設けられていることを特徴とするインクジェット記録装置を提供する。
【００１１】
また、本発明は、複数のインク吐出口が形成されたノズルシートを有するインクジェット記録ヘッドを備えたインクジェット記録装置のノズルシート表面に親水性層を設け、その親水性層表面に吸液性クリーニング手段を接触させることにより、親水性層表面に付着したインク汚れを吸液して除去することを特徴とするインクジェット記録ヘッドのクリーニング方法を提供する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明のインクジェット記録装置は、図１（インクジェット記録ヘッド表面の部分概略図）に示すように、複数のインク吐出口１が形成されたノズルシート２を有するインクジェット記録ヘッド３を備え、更に、ノズルシート２の表面のインク汚れを除去するための吸液性クリーニング手段として吸液性クリーニングロール４を備えている。吸液性クリーニングロール４は、通常、ヘッドキャップ（図示せず）の内部に設置される。
【００１３】
本発明においては、ノズルシート２の表面には、水に対する接触角が約４０°以下の親水性層２ａが形成されている。特に好ましくは、親水性層２ａとして、水に対する接触角が１０°以下の超親水性層が形成されている。従って、ノズルシート２へインク汚れが付着したとしても、その高い濡れ性によってノズルシート２の表面の面方向に十分に薄く広がるため、汚れが乾燥、固着した場合においても水滴状に残存しない。また、ノズルシート２の表面の汚れ付着部分の単位面積あたりの汚れ付着量は、親水性層２ａを設けてあるので、設けていない場合よりも相対的に大きく減少する。よって、ノズルシート２の汚れによる印字への影響をいっそう減らすことができる。
【００１４】
また、本発明においては、このノズルシート２の表面を、吸液性クリーニング手段として吸液性クリーニングロール４を接触させつつ走査するので、ノズルシート２の表面に広がった液状のインク汚れを吸液して十分に取り除くことができる。吸液性クリーニングロール４以外の吸液性クリーニング手段としては、弾性を有し、且つ毛細管現象によりインク汚れを吸液可能な発泡ポリウレタンなどの多孔質体からなるクリーニングブレードやクリーニングシート等が挙げられる。
【００１５】
なお、ノズルシート２の表面にインク汚れが残ってしまった場合でも、ノズルシート２の表面の親水性層２ａにより、水滴状にならずに薄い膜状に広がって残る。従って、表面の濡れ性が均一化されるうえ、残存したインク汚れ付着部の単位面積あたりの汚れ付着量はきわめて小さくなるので、事実上十分に清掃されたものとなる。よって残存したインク汚れによるインク吐出への悪影響は事実上生じないこととなる。
【００１６】
水に対する接触角が約４０°以下の親水性層２ａとしては、公知の親水性層を使用することができ、また、親水性層２ａのうち、水に対する接触角が約１０°以下の超親水性層も公知の超親水性層を使用することができる。ここで、親水性層２ａの材料としては、光触媒能を有するものが好ましく、例えば、ＴｉＯ_２、ＺｎＯ、ＳｒＴｉＯ_３、ＷＯ_３、Ｂｉ_２Ｏ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＳｎＯ_２等が挙げられる。中でも、超親水性層となるＴｉＯ_２が好ましい。
【００１７】
ところで、親水性層２ａが光触媒能を有する場合には、図１に示すように、ノズルシート２の表面への励起光（例えば紫外線、自然光、蛍光灯による光）を照射するための光照射装置５を設けることが好ましい。光照射装置５から励起光をノズルシート２の表面に照射することにより、親水性層２ａが良好な親水性を発現すると共にノズルシート２の表面の有機物であるインク汚れを光触媒反応で分解する。従って、汚れの経時的な堆積を防止することができる。しかも、光触媒反応で分解されたインク汚れは、ノズルシート２の表面に吸液性クリーニング手段を接触させることにより容易に取り除くことができる。
【００１８】
このような光照射装置５としては、光触媒能を有する親水性層２ａを励起状態にするに十分な（バンドギャップ以上の）エネルギー（波長）を有する成分（例えば、紫外線領域）を発する光源（たとえばブラックライト、蛍光灯等）を有するものが挙げられ、インクジェット記録装置内に設置することができる。あるいは、光ファイバー等を使用して外光をインクジェット記録装置内に導入する構成としてもよい。
【００１９】
なお、ノズルシート２の表面に対する光照射のタイミングは、インクジェット記録装置の起動時、インクジェット記録操作前、インクジェット記録操作中、インクジェット記録操作後、クリーニング前、クリーニング後、記録装置の休止時等、任意のタイミングで行うことができる。
【００２０】
親水性層２ａの形成は、親水性層の種類に応じて形成することができる。例えば、親水性層２ａとして超親水性のＴｉＯ_２層を形成する場合、樹脂としては、ポリイミド、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルイミド、非晶ポリアクリレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルエーテルケトン等のプラスチックからなるノズルシート基材に、コーティング、乾燥することでアナタース型酸化チタン層を形成する物質の溶液や分散液を、コーティングして乾燥後、ＴｉＯ_２層を形成するようにしたり、もしくはチタンをスパッタリングし、その後Ｏ_２ガスにより酸化してＴｉＯ_２とすることにより行うことができる。ＴｉＯ_２層形成後、ノズルシート２にオリフィスと連通するためのインク吐出口１を常法により形成すればよい。
【００２１】
本発明のインクジェット記録装置は、上述したノズルシート２、インクジェット記録ヘッド３、吸液性クリーニングロール４、光照射装置５等以外の構成、例えば、搬送機構等については、従来のインクジェット記録装置（例えば、特開２０００−１９８２２５号公報、図１等）と同様の構成をとることができる。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明を実施例に従って具体的に説明する。
【００２３】
実施例１
厚さ７５μｍのポリイミド基材の片面に、酸化チタンゾル（品番ＳＴＳ−０１、石原産業社製）をフローコーティング法によりコーティングし、乾燥させ、ＴｉＯ_２膜を形成した。その後、吐出オリフィスに対応する複数のインク吐出口をドリルで開口してノズルシートを作製した。
【００２４】
得られた、複数のインク吐出口が形成されたノズルシートを、インクジェット記録ヘッドの吐出オリフィスにインク吐出口が対応するようにインクジェット記録ヘッドに取り付けた。
【００２５】
比較例１
ＴｉＯ_２膜を形成しない以外は、実施例１と同様にノズルシートを作製し、それをインクジェット記録ヘッドに取り付けた。
【００２６】
（評価）
（１）汚れ付着の状態の評価
（１ａ）吸液性クリーニングロールでクリーニング処理をしない場合
実施例１のノズルシートを有する各インクジェット記録ヘッドに対し、印画前にノズルシート表面に対して蛍光灯からの光を照射（照射条件１ｍＷ／ｃｍ^２、照射時間１分間）し、ノズルシート表面を超親水性化した。次に、実施例１のノズルシートを有する各インクジェット記録ヘッドを備えたインクジェット記録装置を用いて、イエロー、マゼンタ、シアンからなる混色による黒、レッド、グリーン、ブルー、およびイエロー、マゼンタ、シアンからなる単色を含む階調画像をＡ４サイズの専用紙に対して３０枚連続印画を行った。このとき、５枚印画毎に実施例１のノズルシート表面に、前述と同様に、蛍光灯からの光を照射した。
【００２７】
また、比較例１のノズルシートを有する各インクジェット記録ヘッドを備えたインクジェット記録装置を用いて、ノズルシートに対して蛍光灯からの光を照射することなく、イエロー、マゼンタ、シアンからなる混色による黒、レッド、グリーン、ブルー、およびイエロー、マゼンタ、シアンからなる単色を含む階調画像をＡ４サイズの専用紙に対して３０枚連続印画を行った。
【００２８】
３０枚連続印画後の実施例１、比較例１のそれぞれのノズルシート表面には吐出インクのサテライト、記録紙からのはね返りによるインク汚れが付着しているのが確認された。このとき、ＴｉＯ_２層を設けた実施例１のノズルシートにおいては、インク汚れはノズルシート面方向に薄く広がった形で存在していたが、一方、ＴｉＯ_２層を設けていない比較例１のノズルシートでは、インク汚れは水滴状に存在していた。
【００２９】
（１ｂ）吸液性クリーニングロールでクリーニング処理をした場合
前述の（１ａ）の場合で行った３０枚連続印画後に、インク汚れの付着した実施例１及び比較例１のノズルシート表面に対し、多孔質のウレタン樹脂からなる吸液性クリーニングロールを接触させ走査してクリーニングを行った。
【００３０】
クリーニング後にノズルシート表面に残ったインク汚れを光学顕微鏡にて観察したところ、ＴｉＯ_２層を設けた実施例１のノズルシートにおいては、インク汚れは水滴状ではなく、ノズルシート上に汚れとして認識しにくい程度まできわめて薄く均一に付着しているのが確認できた。一方、ＴｉＯ_２層を設けていない比較例１のノズルシートにおいては、インク汚れは水滴状に付着しているのが確認できた。
【００３１】
（２）汚れの堆積度合いの評価
実施例１のノズルシートを有する各インクジェット記録ヘッドを備えたインクジェット記録装置を用いて、イエロー、マゼンタ、シアンからなる混色による黒、レッド、グリーン、ブルー、およびイエロー、マゼンタ、シアンからなる単色を含む階調画像をＡ４サイズの専用紙に対し、２４時間おきに３０枚連続印画（ワイピングを５枚印画毎に１回実施。このとき、実施例１のノズルシートにはワイピング前に実施例１と同様の条件で蛍光灯照射）する操作を３０日間連続して行った。
【００３２】
比較例１のノズルシートを有する各インクジェット記録ヘッドを備えたインクジェット記録装置を用いて、イエロー、マゼンタ、シアンからなる混色による黒、レッド、グリーン、ブルー、およびイエロー、マゼンタ、シアンからなる単色を含む階調画像をＡ４サイズの専用紙に対し、２４時間おきに３０枚連続印画（クリーニング処理を５枚印画毎に１回実施）する操作を３０日間連続して行った。
【００３３】
３０日経過後のノズルシート表面を比較したところ、実施例１のノズルシート表面上には汚れの堆積が全く見られなかったのに対して、比較例１のノズルシート表面上には水滴状に付着した汚れが堆積してできた汚れがまだら状に付着しており、クリーニング処理によっても除去しきれない程度まで汚れが堆積しているのが認められた。
【００３４】
（３）吐出回復性の評価
（２）の汚れの堆積度合いの評価の際に行った印画試験３０日経過後の実施例１及び比較例１のインクジェット記録ヘッドについて、印画開始時の吐出回復に要するパルス数を比較した。その結果、実施例１においては数十回程度であったが、比較例１においては、数百回を要した。
【００３５】
（４）サテライト発生による画質低下度合い
（２）の汚れの堆積度合いの評価の際に行った印画試験（３０日間）で得られた初日の印画物に対する３０日目の印画物について、サテライト発生による画質低下度合いを光学顕微鏡にて観察した。その結果、実施例１のノズルシートを有するインクジェット記録ヘッドを用いて記録した場合、サテライト発生数の増加および画質低下は見られなかった。一方、比較例１のノズルシートを有するインクジェット記録ヘッドを用いて記録した場合、３０日経過後の印画物においてはノズル周辺のインク汚れ付着によるオリフィス形状変化により発生したと思われるサテライトによる印画ドットが初日のものに比べて増加しており、また、吐出方向安定性の低下に起因すると思われる画質低下（かぶり）が見られた。
【００３６】
【発明の効果】
本発明のインクジェット記録装置によれば、ノズルシートの表面に親水性層、特に、水に対する接触角が１０°以下の超親水性層が形成されているので、印画時に発生するヘッド表面上でのインク汚れ（サテライトや印画物表面からインクのはね返りによる）はヘッド表面では水滴状に付着せず、ヘッド表面方向に薄く広がる。このため、インク汚れの局在化が防止される。
【００３７】
しかも、本発明のインクジェット記録装置によれば、インクジェット記録ヘッドを吸液性クリーニングロールでクリーニングするので、インク汚れを十分に除去することができる。僅かにインク汚れが残存したとしても、残存した微量のインク汚れが均一に広がって出来た薄膜がノズルシート表面に形成されるので、汚れ付着部の単位面積あたりの汚れの付着量が、水滴状に不均一にインク汚れが付着した場合と比較して大幅に減少している。従って、ヘッド表面のインク汚れは事実上残存しなくなったものと見なすことができ、ノズル周辺に不均一にインク汚れが残存して起こる様々な不都合（ノズル周りの汚れ付着によるメニスカス変形で起こるインク吐出の飛行曲がり、サテライト発生、異色インクがノズル内に引き込まれて起こる混色等に起因する画質低下等）を効果的に防止することができる。
【００３８】
また、本発明のインクジェット記録装置において、親水性層として光触媒能を有するものを使用すると、親水性層に励起光を照射することにより、その親水性を回復させることができ、親水性という性質を長期間持続することができる。また、親水性層の光触媒能により、ノズルシートに付着した有機物の汚れは光化学的に分解されるので、ヘッドワイピングと組み合わせることにより、より効果的なヘッド表面清浄効果が得られる。
【００３９】
また、本発明のインクジェット記録装置に、ノズルシート表面に光を照射するための光照射装置を備えれば、外光の状態に左右されずに、光触媒能を有する親水性層に対し励起光を照射することができる。
【００４０】
また、本発明のインクジェット記録装置は、ノズルシート表面をクリーニングするための吸液性クリーニング手段を備えているので、ノズルシート表面へのインク汚れの堆積を防止し、清浄なノズルシート表面を維持できるため、堆積したインク汚れを落とす場合に要するインクジェット記録ヘッドにかかる物理的な負荷を軽減できる。よってインクジェット記録ヘッド自体の寿命を伸ばすこともできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインクジェット記録装置のインクジェット記録ヘッド表面の部分概略図である。
【符号の説明】
１　インク吐出口、２　ノズルシート、２ａ　親水性層、３　インクジェット記録ヘッド、４　吸液性クリーニングロール、５　光照射装置

Claims (6)

1. 複数のインク吐出口が形成されたノズルシートを有するインクジェット記録ヘッドを備えたインクジェット記録装置において、該ノズルシートがそのインク吐出口側表面に親水性層を有しており、且つ該親水性層の表面に接触することでその表面に付着しているインク汚れを除去するための吸液性クリーニング手段が設けられていることを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 該親水性層が光触媒能を有する超親水性層である請求項１記載のインクジェット記録装置。
3. 光触媒能を有する超親水性層がＴｉＯ_２層である請求項２記載のインクジェット記録装置。
4. 該ノズルシート表面に光を照射するための光照射装置を有する請求項２又は３記載のインクジェット記録装置。
5. 該吸液性クリーニング手段が、吸液性クリーニングロールである請求項１〜４のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
6. 複数のインク吐出口が形成されたノズルシートを有するインクジェット記録ヘッドを備えたインクジェット記録装置のノズルシート表面に親水性層を設け、その親水性層表面に吸液性クリーニング手段を接触させることにより、親水性層表面に付着したインク汚れを吸液して除去することを特徴とするインクジェット記録ヘッドのクリーニング方法。

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