JP2005335172A - 液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 液体噴射ヘッドのノズル形成面の払拭時において、簡便な構造で、容易に記録ヘッドのノズル形成面との接触角を制御できるワイピング手段を備える液体噴射装置を提供する。
【解決手段】 ワイピング手段２７のブレード部を、ノズル形成面と当接する先端部２９ｂと、弾性変形可能な弾性部２９ａと、弾性部の変形を受けてノズル形成面と先端部とを所定接触角に維持する支持部３０とで構成した。
【選択図】 図４

Description

本発明は、記録ヘッドのノズル面を払拭するために用いられるワイピング部材、およびインクジェット式記録装置に関する。

液体貯留手段に貯留された液体を液体噴射ヘッドに供給し、該液体噴射ヘッドに形成されたノズルの開口部から、ターゲットに対して液体を噴射する液体噴射装置として、インクジェット式プリンタがある。この種のプリンタは、微小な開口部を有する複数のノズルが形成された記録ヘッドを備え、各ノズルの開口部からインク滴を吐出する。吐出されたインクは、吐出時にノズル付近に残留したり、紙等の記録媒体からの跳ね返り等の原因により、記録ヘッドのノズル形成面に付着する。付着したインクは、異なる種類のインクとの混合、インク滴の吐出方向のずれ、ノズルの目詰まり等を生じさせる場合がある。このため、インクジェット式プリンタには、記録ヘッドのノズル形成面を払拭するための、払拭手段としてワイピング手段が設けられている。このワイピング手段におけるブレード部は、一般的にエラストマー等の可撓性を有する材料からなる。また、ワイピング手段が記録ヘッドに当接するときは、ワイピング手段が静止した状態で、移動しているキャリッジ上の記録ヘッドに当接する。あるいは、ワイピング手段自体が移動しながら、静止した記録ヘッドに当接する。そして、記録ヘッドに当接したワイピング手段は、撓みながら記録ヘッドのノズル形成面を摺動して、前記ノズル及びその周囲に付着したインクを払拭する。そして、余分なインクを除去すると共に、ノズル先端部のインクのメニスカスを整える。

このようなワイピング手段は、記録ヘッドに当接する際に、弾性強度に応じてその変形の形態が異なり、ノズル形成面に対する接触角が異なってくる。ノズル形成面に対する接触角は、クリーニング効果を大きく左右するため、適正な値に設定されねばならない。

この適正な接触角を得るために、ワイピング手段のノズル形成面への接触角を機械的に調整する接触角調整手段を備えたインクジェットプリンタが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。また、ノズル形成面とワイピング手段が適切な接触角を得るために、ワイピング手段のブレード部において適正な接触角を得るための硬度、及び弾性率を規定することが行われていた。
特開２００１−１８４０７号公報

ところが、上記機械的にワイピング手段の接触角を調整する場合は、その接触角調整装置の構成が複雑のものであり、液体噴射装置の大型化や製造コストを増大することになってしまう。

また、上記ワイピング手段のブレード部の硬度・弾性率を規定して適切な接触角を得る場合は、その硬度や弾性率を得るための素材、厚み、形状等を厳格に管理する必要があり、ワイピング手段の設計自由度が大きく制約されるという問題があった。

本発明は、液体噴射ヘッドのノズル形成面の払拭時において、簡便な構造で、容易に記録ヘッドのノズル形成面との接触角を制御できるワイピング手段を備える液体噴射装置を提供することにある。

上記のような問題を解決するために、本発明の液体噴射装置においては、往復移動するキャリッジと、キャリッジ上に搭載され、ターゲットに対してノズルの開口部から液体を噴射する液体噴射ヘッドと、噴射ヘッドとの相対移動により、前記液体噴射ヘッドにおける前記ノズルの開口部側のノズル形成面を払拭するワイピング手段とを備えた液体噴射装置において、ワイピング手段は前記ノズル形成面と当接するブレード部を備え、ブレード部は、前記ノズル形成面と当接する先端部と、弾性変形可能な弾性部と、前記弾性部の変形を受けて前記ノズル形成面と前記先端部とを所定接触角に維持する支持部とを有することを特徴とする。

また、係る液体噴射装置において、ブレード部はブレードホルダにより固定されており、前記支持部がブレードホルダと当接することにより前記所定接触角を維持することを特徴とする。

また、係る液体噴射装置において、支持部は、前記ブレード部における前記ノズル形成面の払拭面とは反対の面に設けられていることを特徴とする。

また、係る液体噴射装置において、支持部を第１の支持部とし、前記ブレード部における前記ノズル形成面の払拭面にも第２の支持部がさらに設けられていることを特徴とする。

また、係る液体噴射装置において、第１の支持部と前記ブレードホルダとの距離が、前記第２の支持部と前記ブレードホルダとの距離よりも短いことを特徴とする。

また、係る液体噴射装置において、液体噴射装置は、前記ターゲットの厚みによって該ターゲットの設置位置と前記ノズル形成面との距離を調整するギャップ調整手段をさらに備えており、距離が相対的に大きい場合は前記ブレードホルダの前記第１の支持部を有する面とは反対の面を払拭面とし、距離が相対的に小さい場合は前記ブレードホルダの前記第２の支持部を有する面とは反対の面を払拭面として前期ノズル形成面を払拭することを特徴とする。

（第１の実施形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図１〜図４に従って説明する。

図１に示すように、液体噴射装置としてのインクジェット式プリンタは、ケース（図示せず）の内部にプリンタ本体１１を有している。プリンタ本体１１は、フレーム１２にプラテン１３を備えており、図示しない紙送り機構により、プラテン１３上にターゲットとしての記録媒体Ｐを送る。プリンタ本体１１には、キャリッジ１４がガイド部材１５を介して移動可能に支持され、キャリッジモータ１６によりタイミングベルト１７を介してＸ方向（水平方向）に往復移動される。

キャリッジ１４には、その下部に液体噴射ヘッドとしての記録ヘッド２０が搭載されている。記録ヘッド２０は複数のノズルを有しており、その下面にノズルの開口部が形成された、ノズル形成面としてのノズル形成面２１（図３及び図４参照）を備えている。このノズルの開口部から、圧電素子（図示せず）の振動により液体としてのインクがインク滴となって吐出される。また、キャリッジ１４には、４個の液体貯留手段としてのインクカートリッジ２２ａ〜２２ｄが着脱可能に搭載されている。これらのインクカートリッジ２２ａ〜２２ｄには、例えば４色のインクが貯留されており、液体供給路としてのチューブ（図示せず）等を介して記録ヘッド２０にインクを供給する。本実施形態ではキャリッジ１４には４個のインクカートリッジ２２ａ〜２２ｄが搭載されるが、一以上であればいくつ備えてもよい。

一方、フレーム１２の右側部の非印刷領域には、ヘッドクリーニング機構２５が備えられている。このヘッドクリーニング機構２５は、キャップ部材２６と、払拭手段としてのワイピング手段２７とを有している。キャップ部材２６は、記録ヘッド２０が非印刷領域まで移動したとき、ノズル形成面２１のノズル開口部を封止できるように構成されている。キャップ部材２６は、吸引管（図示せず）を介して、吸引ポンプ２８、廃液タンク（図示せず）に接続されている。記録ヘッド２０内のクリーニング時には、ノズル形成面２１をキャップ部材２６により封止し、吸引ポンプ２８により吸引することにより、記録ヘッド２０のノズル内の増粘したインク等が吸引され、廃液タンクに回収される。

ワイピング手段２７は、図１においてキャップ部材２６の左側、すなわち印刷領域側に備えられており、エラストマー等の柔軟性の高い材料から形成されている。また、ワイピング手段２７は、ワイピング手段用モータの駆動部（図示せず）が駆動することにより、図１のＹ方向に移動可能なように構成されている。このため、キャリッジ１４が印刷領域から非印刷領域に移動するときは、ワイピング手段２７はキャリッジ１４に搭載された記録ヘッド２０と当接しないように、フレーム１２の手前側（キャリッジモータ１６，タイミングベルト１７の配置される位置と反対側）に配置されている。一方、キャリッジ１４が非印刷領域から印刷領域まで移動するときは、ワイピング手段２７は記録ヘッド２０と当接可能な所定位置までＹ方向に既に移動しており、移動している記録ヘッド２０のノズル形成面２１を摺動する。すなわち、ワイピング手段２７は、印刷領域から非印刷領域に移動する記録ヘッド２０は摺動せず、非印刷領域から印刷領域まで移動する記録ヘッド２０のみを摺動する。

このワイピング手段２７の構成について、図２に従って詳述する。ワイピング手段２７は、ノズル形成面に当接して払拭するブレード部２９と、ブレード部２９を固定するブレードホルダ３１を有している。ブレード部２９は、先端部に先端部２９ｂと、基端部部に弾性部２９ａと、先端部２９ｂがノズル形成面２１と当接する面と反対側の面に支持部３０を有している。この先端部２９ｂ、弾性部２９ａ、支持部３０は弾性を有する同じ材料、例えばエラストマー等により一体に形成されている。また支持部３０は、ノズル形成面２１と当接する面と反対方向に突出するように形成されている。このワイピング手段２７は、ブレード部２９の最上面２９ｃの長手方向が、キャリッジ１４の移動方向（Ｘ方向）と、直交する方向（図１におけるＹ方向）になるように配置されている。このように構成されたワイピング手段２７は、弾性部２９ａが支持部３０側に撓むと、それに応じて支持部３０の突出部がブレードホルダ３１と当接する。そして支持部３０がブレードホルダ３１と当接すると、それ以上に弾性部２９ａが撓むことを抑制されて先端部２９ｂの傾斜角度は維持される。

また、図３に示すように、ブレード部２９は、その最上面２９ｃが記録ヘッド２０のノズル形成面２１下面よりも上方に位置するように配置されている。このため、記録ヘッド２０が図３の矢印方向へ移動して、ブレード部２９と当接する場合、ブレード部２９の弾性部２９ａが撓み、ノズル形成面２１下面に押しつけられる。また、キャリッジ１４の下面には、傾斜プレート３２が取り付けられている。この傾斜プレート３２は、その下面が傾斜面となっており、記録ヘッド２０側から遠ざかるにつれて、上昇するように傾いている。このため、ブレード部２９は、記録ヘッド２０が矢印方向へ移動するに従い、ノズル形成面２１と当接した後、傾斜プレート３２に当接し、傾斜面に従って徐々に元の形状へ戻る。

次に、ワイピング手段２７の動作について、図３及び図４に従って詳述する。

プリンタ本体１１の外側のケースには、電源スイッチやクリーニング用のスイッチ（共に図示せず）が設けられている。このクリーニング用のスイッチを押下したり、インクジェット式プリンタに接続されたコンピュータ端末から、クリーニングを実行させる操作を行うことにより、プリンタ本体１１でクリーニング動作が行われる。クリーニング動作を行うときには、キャリッジ１４が非印刷領域に配置される。そして、図示しないキャップ移動機構により、キャップ部材２６が記録ヘッド２０側へ移動され、記録ヘッド２０のノズル形成面２１を封止する。ノズル形成面２１が封止されると、キャップ部材２６に接続された吸引ポンプ２８の稼動が開始され、記録ヘッド２０内のインクをノズルから吸引する。吸引されたインクは、吸引ポンプ２８に接続された吸引管（図示せず）を介して、廃液タンクへ回収される。インクを吸引し終わると、キャップ移動機構が駆動することにより、キャップ部材２６がノズル形成面２１から離間する。このとき、吸引ポンプ２８による負圧では除去できなかったインク等が、ノズル形成面２１に付着している。

記録ヘッド２０内のインクの吸引が行われるのとほぼ同時に、図示しない制御手段から信号が出力されることにより、ワイピング手段用モータの駆動部（図示せず）が駆動され、ワイピング手段２７が図１におけるＹ方向へ移動して、ノズル形成面２１を払拭することが可能である所定位置まで移動する。インクの吸引が終了して記録ヘッド２０がキャップ部材２６から離間すると、キャリッジモータ１６が駆動してキャリッジ１４を図３及び４の矢印方向、すなわち印刷領域側へ移動させる。記録ヘッド２０が、所定位置に配置されたワイピング手段２７まで移動すると、図４に示すように記録ヘッド２０に備えられたノズル形成面２１に、ブレード部２９が当接する。そして、ブレード部２９を矢印方向（Ｘ方向）、すなわち支持部３０側に押す圧力がブレード部２９にはたらく。このとき、弾性部２９ａは細く形成されているため、圧力に対する応力が小さく、ブレード部２９の弾性部２９ａは支持部３０の突出部と共にその圧力の方向へ撓む。また、このとき支持部３０の突出部がブレードホルダ３１の上端面と当接し、それ以上に弾性部２９ａが撓むことを抑制されて先端部２９ｂと、ノズル形成面２１の所定の接触角度がθに維持される。尚、所定の接触角度θは例えば３０°〜５０°が好ましい。

これにより、ノズル形成面の払拭時に、十分なワイピング効果を得られる最適な接触角度を維持することができる。

このように、ブレード部２９において、主に弾性部２９ａが撓んだ状態でキャリッジ１４は移動し続ける。ブレード部２９の弾性部２９ａが撓んで、支持部３０とブレードホルダ３１の当接により、先端部２９ｂとノズル形成面２１が所定の接触角度を維持しながらノズル形成面２１を摺動し、ノズル形成面２１に付着したインクを払拭する。ブレード部２９により払拭されたインクは、ブレード部２９の側面を伝って、ワイピング手段２７の下方に流れ落ちる。ノズル形成面２１の払拭が終了すると、ブレード部２９は傾斜プレート３２の下面を摺動する。このため、ワイピング手段２７は、撓んでいた状態から、徐々に元の形状（外部からの力が加わっていないときの形状）に戻る。従って、急激に元の形状に戻ることがないので、ブレード部２９に付着していたインクを周囲に飛散させることがない。

ワイピング手段２７が記録ヘッド２０から離間すると、ワイピング手段用モータの駆動部（図示せず）によりワイピング手段２７が図１のＹ方向へ移動し、ノズル形成面２１を払拭する所定の位置から離れる。

上記実施形態のインクジェット式プリンタによれば、以下のような効果を得ることができる。

（１）第１の実施形態では、ブレード部２９は、先端部に先端部２９ｂと、基端部部に弾性部２９ａと、先端部２９ｂがノズル形成面２１と当接する面と反対側の面に支持部３０とで構成されているため、先端部２９ｂと、ノズル形成面２１の所定の接触角度がθに維持されて十分なワイピング効果を得ることができる。

（２）第１の実施形態では、支持部３０はブレード部２９の一側面であって、記録ヘッド２０と当接する面の反対側の面に配置するようにした。このため、支持部３０は記録ヘッド２０との当接面の反対側からブレード部２９を支持することができる。従って、より効果的にブレード部２９を支持することができる。

（３）第１の実施形態では、ブレード部２９である先端部２９ｂ、支持部３０、弾性部２９ａを同一の素材から形成した。このため、製造が容易になり、コストを低減させることができる。

（第２の実施形態）
以下、本発明を具体化した第２の実施形態を図５に従って説明する。

なお、第２の実施形態は、第１の実施形態のワイピング手段２７の構成を変更したのみの構成であるため、同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。

まず、最近のインクジェット式プリンタにおいては、多様な記録媒体（例えば、普通紙、厚紙、ＣＤ−ＲＯＭなど）に対応すべく、記録ヘッドのノズル形成面と記録媒体の設置面との距離を変位させる機構（ギャップ調整手段）を備えたものが実用化されている。このようなギャップ調整手段を備えたインクジェット式プリンタでは、ギャップの調整によってブレード部２９の先端部２９ｂと記録ヘッドのノズル形成面との距離（間隔）が変化してしまい、これに伴って、ブレード部２９がノズル形成面を押圧する力が変化する。特にプラテンギャップが大である場合にはブレード部による押圧力が減少してしまい、ノズル形成面を充分に払拭できずに拭き残りを生じさせ、異物を残存させてしまう可能性がある。

本実施例においては、記録媒体設置面とノズル形成面とのギャップに対応してブレード部とノズル形成面の接触角を制御する構成となっている。

図５は、記録媒体載置面とノズル形成面とのギャップに対応してブレード部とノズル形成面の接触角を制御するワイピング手段がしめされている。

ワイピング手段２７０は、ノズル形成面に当接して払拭するブレード部２９０と、ブレード部２９０を固定するブレードホルダ３１０を有している。ブレード部２９０は、先端部に先端部２９０ｂと、基端部に弾性部２９０ａと、先端部２９０ｂがノズル形成面と当接する面と、その反対側の面とに、それぞれ支持部３００Ａ、３００Ｂを有している。そして、支持部３００Ａ、３００Ｂは、それぞれの支持部下端面と、ブレードホルダとの距離が図５に示した距離ｌ、ｍの如く、僅かに異なるように形成されている（ｌ＜ｍ）。また、上述の実施例と同様に先端部２９０ｂ、弾性部２９０ａ、支持部３００Ａ、３００Ｂは弾性を有する同じ材料、例えばエラストマー等により一体に形成されている。このワイピング手段２７は、ノズル形成面２１の払拭時において弾性部２９０ａが支持部３００Ａ側に撓むと、それに応じて支持部３００Ａの突出部がブレードホルダ３１と当接する。そして支持部３００Ａがブレードホルダ３１と当接すると、それ以上に弾性部２９０ａが支持部３００Ａ側に撓むことを抑制されて、ノズル形成面２１と先端部２９０ｂの接触角度はθａ（図示せず）に維持される。また、ノズル形成面２１の払拭時において弾性部２９０ａが支持部３００Ｂ側に撓むと、それに応じて支持部３００Ｂの突出部がブレードホルダ３１と当接する。そして支持部３００Ｂがブレードホルダ３１と当接すると、それ以上に弾性部２９０ａが支持部３００Ｂ側に撓むことを抑制されてノズル形成面２１と先端部２９０ｂの接触角度はθｂ（図示せず）に維持される。また接触角度θａ、θｂは、支持部３００Ａ、３００Ｂとブレードホルダ３１との距離ｌ、ｍが、ｌ＜ｍであることにより、θａ＞θｂとなる。

すなわち、上述のギャップ調整機構によりプラテンギャップが大においてノズル形成面を払拭する場合は、図５の如くキャリッジ１４を支持部３００Ｂ側から進入させる。するとノズル形成面２１と先端部２９０ｂとが接触した時点で弾性部２９０ａが撓み、支持部３００Ａがブレードホルダ３１０と当接することにより接触角θａでもってノズル形成面を払拭する。よって、接触角θｂで払拭するよりもブレード部２９の倒れ込みが少ない為、確実にノズル形成面を払拭することができる。

また、通常ギャップ（プラテンギャップ小）の場合は、図５で示したキャリッジ１４の進入方向とは逆の方向である支持部３００Ａ側から進入させる。するとノズル形成面２１と先端部２９０ｂとが接触した時点で弾性部２９０ａが撓み、支持部３００Ｂがブレードホルダ３１０と当接することにより接触角θｂでもってノズル形成面を払拭する。よって、上述の実施例と同様に適切な接触角でノズル形成面を払拭することができる。

またθａは例えば４１°〜５０°、θｂは例えば３０°〜４０°が好ましい。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。

・上記各実施形態では、所定の位置で静止させたワイピング手段２７に対し、記録ヘッド２０をキャリッジ１４ごと移動させることにより、ノズル形成面２１をブレード部２９により払拭するようにした。これ以外に、静止した記録ヘッド２０に対してワイピング手段２７を移動させることにより、ノズル形成面２１をブレード部２９により摺動させて払拭するようにしてもよい。

・上記各実施形態では、記録ヘッド２０のクリーニング時にワイピング手段２７を移動させ、ノズル形成面２１を払拭する所定位置に配置したが、常にワイピング手段２７をノズル形成面２１を払拭する所定位置に固定してもよい。

・上記各実施形態では、ブレード部２９，３７の最上面２９ｃ，３７ｃの長手方向が、キャリッジ１４の移動方向、すなわち図１におけるＸ方向と直交する方向（図１におけるＹ方向）と平行になるように、ワイピング手段２７，３５を配置した。これ以外に、最上面２９ｃ，３７ｃの長手方向が、Ｘ方向に対して斜めになるように配置してもよい。

・第１の実施形態では、上端部、弾性部、支持部は同じ素材から形成したが、支持部をブレード部２９とは別部材から形成してもよい。

・上記各実施形態では、液体噴射装置をインクジェット式プリンタに使用したが、インク以外の液体を噴射する液体噴射装置に応用してもよい。例えば、液晶ディスプレイやＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の製造などに用いられる電極材や色材などの液体を噴射する液体噴射装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機物を噴射する液体噴射装置、精密ピペットとしての試料噴射装置であってもよい。

第１の実施形態のインクジェット式プリンタ本体の斜視図。 第１の実施形態のワイピング手段の斜視図。 第１の実施形態の払拭動作前のワイピング手段の要部正面図。 第１の実施形態の払拭動作を示すワイピング手段の要部正面図。 第２の実施形態の払拭動作前のワイピング手段の要部正面図。

符号の説明

１１…液体噴射装置としてのプリンタ本体、２１…ノズル形成面としてのノズル形成面、２２ａ〜２２ｄ…液体貯留手段としてのインクカートリッジ、２０…液体噴射ヘッドとしての記録ヘッド、２７，２７０…ワイピング手段、２９，２９０…ブレード部、２９ａ，２９０ａ…弾性部、２９ｂ，２９０ｂ…先端部、３０，３００Ａ，３００Ｂ…支持部、Ｐ…ターゲットとしての記録媒体。

Claims (6)

1. 往復移動するキャリッジと、
   前記キャリッジ上に搭載され、ターゲットに対してノズルの開口部から液体を噴射する液体噴射ヘッドと、
   前記噴射ヘッドとの相対移動により、前記液体噴射ヘッドにおける前記ノズルの開口部側のノズル形成面を払拭するワイピング手段とを備えた液体噴射装置において、
   前記ワイピング手段は前記ノズル形成面と当接するブレード部を備え、
   前記ブレード部は、前記ノズル形成面と当接する先端部と、弾性変形可能な弾性部と、前記弾性部の変形を受けて前記ノズル形成面と前記先端部とを所定接触角に維持する支持部とを有することを特徴とする液体噴射装置。
2. 前記ブレード部はブレードホルダにより固定されており、前記支持部がブレードホルダと当接することにより前記所定接触角を維持することを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。
3. 前記支持部は、前記ブレード部における前記ノズル形成面の払拭面とは反対の面に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の液体噴射装置。
4. 前記支持部を第１の支持部とし、前記ブレード部における前記ノズル形成面の払拭面にも第２の支持部がさらに設けられていることを特徴とする請求項３に記載の液体噴射装置。
5. 前記第１の支持部と前記ブレードホルダとの距離が、前記第２の支持部と前記ブレードホルダとの距離よりも短いことを特徴とする請求項４に記載の液体噴射装置。
6. 前記液体噴射装置は、前記ターゲットの厚みによって該ターゲットの設置位置と前記ノズル形成面との距離を調整するギャップ調整手段をさらに備えており、
   前記距離が相対的に大きい場合は前記ブレードホルダの前記第１の支持部を有する面とは反対の面を払拭面とし、
   前記距離が相対的に小さい場合は前記ブレードホルダの前記第２の支持部を有する面とは反対の面を払拭面として前期ノズル形成面を払拭することを特徴とする請求項５に記載の液体噴射装置。
   

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