JP2007098719A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インクジェットヘッドのノズル面に気体を吹き付けてノズル面のクリーニングを行う場合に、ノズル内のインクジェット記録用水性インクに気泡が生じることを充分に抑制し、気泡による吐出不良の出現割合が抑制されたインクジェット記録装置を提供する。
【解決手段】水性インクを、インクジェットヘッドのノズル面に設けられたノズルから被記録媒体に吐出させて記録を行うインクジェット記録装置に、前記ノズル面に水に対する溶解度が空気より低い気体を吹き付けて当該ノズル面をクリーニングするクリーニング装置を設ける。クリーニング装置は、水に対する溶解度が空気よりも低い気体が圧縮充填されたボンベと、ノズル面近傍に設けられた気体噴射ノズルと、前記ボンベから気体噴射口へ気体を導くチューブとから構成されている。気体としては、窒素ガス、ネオンガス、ヘリウムガス又はテトラフルオロメタンが挙げられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、インクジェット記録用水性インクを、インクジェットヘッドのノズル面に設けられたノズルから被記録媒体に吐出させて記録を行うインクジェット記録装置に関する。

インクジェット記録方式においては、静電誘引力を利用して吐出を行なう静電吸引方式、圧電素子を用いてインクに機械的振動又は変位を与えるドロップオンデマンド方式、インクを加熱することにより気泡を発生させ、このときに発生する圧力を利用するサーマルインクジェット方式等の種々のインク吐出方式により、インクジェットヘッドに設けられた微細オリフィスからインク滴を被記録材に付着させて記録が行われており、記録の高精細化、高速化が急速に進んでいる。

一般的なインクジェット記録装置の概略を図３に示す。このインクジェット記録装置１１０は、インクカートリッジ１とインクジェットヘッド２とを有するインクジェットヘッドユニット３が搭載されたキャリッジ４と、キャリッジ４をキャリッジガイドロッド５に沿って往復運動させるキャリッジ駆動ユニット（図示せず）と、インクジェットヘッドユニット３に対向配置され、記録紙を搬送するプラテンローラ６と、インクジェットヘッド２のノズル面２ａからノズル（図示せず）吐出口近傍に存在する組成変化したインクや気泡が生じたインクをホームポジションで吸引除去するパージ装置７と、インクジェットヘッド２のノズル面２ａの表面に付着したインクや異物をやはりホームポジションで払拭除去するクリーニング装置としてゴムワイパ８とを備えている。

しかしながら、インクジェットヘッド２のノズル面２ａをゴムワイパ８で繰り返し払拭すると、しばしばノズル面に微細なキズが生じ、また、ノズル面２ａの最表面に形成されている撥インク層が剥離する等の問題が生じ、次第にノズル面２ａにインクやゴミが付着し易くなり、記録品質が劣化するという問題点がある。

そこで、ノズル面２ａを非接触でクリーニングするために、ノズル面２ａに気体を吹き付けてインクや異物を吹き飛ばすことによりクリーニングを行うことが提案されている（特許文献１，２）。

特開昭６３−９２４５９号公報 特開平８−１９７７４２号公報

しかしながら、特許文献１や２に記載されているように気体をノズル面を吹き付けても、ノズル内のインクジェット記録用水性インクに気泡が生じることを充分に抑制することができず、気泡の発生による吐出不良の出現割合を抑制することができないという問題があった。

本発明は、以上説明した問題を解決しようとするものであり、水性インクをインクジェットヘッドのノズル面に設けられたノズルから被記録媒体に吐出させて記録を行うインクジェット記録装置において、ノズル面に気体を吹き付けてノズル面のクリーニングを行う場合に、ノズル内のインクジェット記録用水性インクに気泡が生じることを充分に抑制し、気泡による吐出不良の出現割合が大きく抑制されたインクジェット記録装置を提供することを目的とする。

本発明者は、ノズル面に気体を吹き付けてノズル面のクリーニングを行う際に、ノズル内の水性インクに気泡が生じる理由が、水に対して比較的溶解度の高い空気を気体として使用しているためであることを知見し、この知見に基づき本願発明を完成させた。

即ち、本発明は、水性インクを、インクジェットヘッドのノズル面に設けられたノズルから被記録媒体に吐出させて記録を行うインクジェット記録装置において、前記ノズル面に、水に対する溶解度が空気より低い気体を吹き付けて当該ノズル面をクリーニングするクリーニング装置を備え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。

本願発明のインクジェット記録装置においては、インクジェットヘッドのノズル面に、水に対する溶解度が空気より低い気体を吹き付け、当該ノズル面をクリーニングするクリーニング装置を備えている。従って、ノズル面を非接触でクリーニングすることができるので、クリーニングの際にノズル面を傷つけることはない。しかも、ノズル面に吹き付ける気体として、水に対して空気よりも溶解度が低い気体を使用する。従って、気体がノズル内のインクジェット記録用インクに溶解することを大きく抑制することができ、結果的にノズル内の水性インク中における気泡の発生を抑制することができる。よって、そのような気泡の発生による吐出不良を大きく抑制することができる。

本発明のインクジェット記録装置は、水性インクを、インクジェットヘッドのノズル面に設けられたノズルから被記録媒体に吐出させて記録を行うインクジェットヘッド記録装置であり、ノズル面に、水に対する溶解度が空気より低い気体を吹き付けて当該ノズル面をクリーニングするクリーニング装置を備えていることを特徴とするものである。

本発明のこのインクジェット記録装置の概略を図１に示す。図において、同じ番号は同一の構成を示している。インクジェット記録装置１００は、図３の従来のインクジェット記録装置１１０と同様に、インクカートリッジ１とインクジェットヘッド２とを有するインクジェットヘッドユニット３が搭載されたキャリッジ４と、キャリッジ４をキャリッジガイドロッド５に沿って往復運動させるキャリッジ駆動ユニット（図示せず）と、インクジェットヘッドユニット３に対向配置され、記録紙を搬送するプラテンローラ６と、インクジェットヘッド２のノズル面２ａからノズル（図示せず）吐出口近傍に存在する組成変化したインクや気泡が生じたインクを吸引除去するパージ装置７と、インクジェットヘッド２のノズル面２ａの表面に付着したインクや異物に気体を吹き付けて吹き飛ばしノズル面２ａをクリーニングするクリーニング装置９を備えている。

このクリーニング装置９は、図２に示すように、ノズル面２ａに吹き付けるための気体が圧縮充填されたボンベ９ａと、ノズル面２ａ近傍に設けられた気体噴射ノズル９ｂと、前記ボンベ９ａから気体噴射口９ｂへ気体を導くチューブ９ｃとを有する。更に、ボンベ９ａと気体噴射口９ｂとの間に、気体の噴射圧を調整するためのレギュレータ９ｄが必要に応じて設けられる。また、ノズル面２ａから吹き飛ばされた水性インキを捕集するためのインク捕集レシーバ１０を設けることが好ましい。インク捕集レシーバ１０で捕集されたインクは、インク廃液タンク１１に集められ、適当な時期に内容物が廃棄される。

本発明のインクジェット記録装置においては、ボンベ９ａに圧縮充填する気体として、水に対する溶解度が空気よりも低いものを使用する。これは、水性インクに溶解する気体の量を減少させるためである。具体的には、空気の水に対する溶解度が水１ｍｌに対し０．０１８１ｍｌであるから、本発明で使用する気体としては、水１ｍｌに対する溶解度が０．０１８１ｍｌ未満、好ましくは０．０１５０ｍｌ以下のものである。なお、溶解度が小さければ小さいほど気泡の発生を抑制できると考えられるので、本発明で使用する気体の水１ｍｌに対する溶解度の下限値には制限はない。なお、実際の水性インクには、水以外にもグリセリンやグリコール類等の親水性有機溶媒が用いられているが、気体の水に対する溶解度とそれらの親水性有機溶剤への溶解度は、正の相関が観察されるので、水に対する溶解度に着目すれば充分である。

また、本発明で使用する気体として、不活性ガスを使用することが好ましい。ここで、不活性ガスとは、ノズル近傍の金属部材、特に、一般に広く用いられている４２合金（Ｆｅ５８％、Ｎｉ４２％（ただし、Ｎｉの一部がＣｏに置換されている））を酸化腐食させないガスという意味であり、具体的には、窒素ガス、ネオンガス、ヘリウムガス、テトラフルオロメタン等を挙げることができる。

気体をノズル面２ａに吹き付ける際、気体の吹き付け圧力としては、低すぎると付着したインク等を充分に除去できず、高すぎるとインクジェットヘッドにダメージを与える可能性があるので、好ましくは１．０×１０⁴〜１．０×１０⁵Ｐａである。また、ノズル面２ａに気体を吹き付ける角度としては、ノズル面２ａに対し垂直に吹きつけてもよいが、吹き飛ばすべき水性インクの捕集効率等を考慮すると、好ましくはノズル面２ａに対し３０〜６０度である。噴射の態様としては、パルス状に噴射してもよく、連続的に噴射してもよい。噴射時間については、通常、０．５〜１．０秒でよい。

本発明において、クリーニング装置９を構成するボンベ９ａ、気体噴射ノズル９ｂ、チューブ９ｃ及びレギュレータ９ｄのそれぞれの材質、形状、大きさ等は、意図したインクジェット記録装置の性能に応じて適宜決定することができる。

なお、インクジェット記録装置のクリーニング装置以外の他の構成、例えば、インクジェットヘッド、パージ装置、インクカートリッジ、インクヘッドユニット、キャリッジ、キャリッジガイドロッド、プラテンローラ等も、従来のインクジェット記録装置において用いられているものを使用することができる。また、インクジェット記録が施される被記録媒体としても、従来よりインクジェット記録の被記録媒体として使用されているものを使用することができる。

本発明のインクジェット記録装置で用いられる水性インクとしては、従来よりインクジェット記録用水性インクとして用いられているものを使用することができる。ただし、溶存酸素濃度が好ましくは３．０ｍｇ／ｌ以下、より好ましくは２．０ｍｇ／ｌ以下となるように調整しておく。この範囲を超えると、理由は明確ではないが、印字不良が生ずる可能性が高まる傾向がある。溶存酸素量の調整は、真空状態での脱気操作により行うことができる。また、溶存酸素量の測定は、電極法により測定することができる。

以下、本発明を実施例により具体的に説明する。なお、以下の実施例及び比較例で使用した黒インクの組成を表１に示す。なお、黒インクとして、その溶存酸素量が１．５ｍｇ／ｌと４．１ｍｇ／ｌの２種類用意した。溶存酸素量の調整は、真空状態での脱気操作により行った。また、溶存酸素量の測定は溶存酸素計（ＤＯ−ＯＭ１４、（株）堀場製作所製）を用いて行った。

実施例１〜５及び比較例１〜５
インクジェットプリンタ搭載デジタル複合機（ＭＦＣ−５１００Ｊ、ブラザー工業（株）製）からゴムワイパを除去し、それに代えて、圧縮ガスを利用したクリーニング装置を取り付けることにより、評価用インクジェット記録装置に改造し、この評価用インクジェット記録装置で普通紙に対し、以下に説明するように印字試験を行った。ここで、このクリーニング装置を、圧縮ガスが充填された容量５００ｍｌのアルミニウム製ガスボンベのレギュレータに接続された内径１．５ｍｍの透明塩化ビニルチューブとから構成した。更に、塩化ビニルチューブの先端には、内径１．５ｍｍ、先端開口径１．０ｍｍ、長さ１．０ｃｍのポリテトラフルオロエチレン製気体噴射ノズルを取り付けた。

印字試験
評価用インクジェット記録装置で、溶存酸素量が調整された表１の黒インクをインク吐出した後に、以下の表２の気体をインクジェットヘッドのノズル面に、気体噴射ノズルから、ノズル面に対し４５度の角度で１．０×１０^４Ｐａの噴射圧力（レギュレータ圧）で１．０秒間ガス吹きつけて、ノズル面に付着していたインクや異物を除去したのち、ノズル面の全ノズル孔（１５０個）から黒インクを吐出させた。その際に、不良印字の発生したノズル数をカウントした。そしてこの印字試験を１０回行い、そのカウント数の平均値を求め、印字不良発生率とした。得られた結果を表２に示す。

表２の実施例１〜４及び比較例１〜４の結果からわかるように、水に対する溶解度が空気より低い気体を吹きつけた場合には、印字不良率が改善されたことがわかる。また、溶存酸素量の高いインクを用いた場合にも、実施例５と比較例５の結果から、水に対する溶解度が空気より低い気体を吹きつけた場合には、印字不良率が改善されたことがわかる。但し、実施例１と実施例５との比較、更に、比較例１と比較例５との比較により、溶存酸素量の高いインクよりも低いインクを用いた方が印字不良率が改善されていることから、溶存酸素量の低いインクの使用が好ましいことがわかる。

本発明のインクジェット記録装置は、インクジェットヘッドのノズル面に、水に対する溶解度が空気より低い気体を吹き付け、当該ノズル面をクリーニングするクリーニング装置を備えている。従って、ノズル面を非接触でクリーニングすることができるので、クリーニングの際にノズル面を傷つけることはない。しかも、ノズル面に吹き付ける気体として、水に対して空気よりも溶解度が低い気体を使用する。従って、気体がノズル内のインクジェット記録用インクに溶解することを大きく抑制することができ、結果的にノズル内の水性インク中における気泡の発生を抑制することができる。従って、本発明のインクジェット記録装置は、印字不良が抑制された高品質のインクジェット記録を得るのに適したものである。

本発明のインクジェット記録装置の概略図である。 本発明のインクジェット記録装置におけるクリーニング装置の説明図である。 従来のインクジェット記録装置の概略図である。

符号の説明

１ インクカートリッジ
２ インクジェットヘッド
３ インクジェットヘッドユニット
４ キャリッジ
５ キャリッジガイドロッド
６ プラテンローラ
７ パージ装置
８ ゴムワイパ
９ クリーニング装置
９ａ ボンベ
９ｂ 気体噴射ノズル
９ｃ チューブ
９ｄ レギュレータ
１０ インク捕集レシーバ
１１ インク廃液タンク
１００， １１０ インクジェット記録装置

Claims (7)

1. 水性インクを、インクジェットヘッドのノズル面に設けられたノズルから被記録媒体に吐出させて記録を行うインクジェット記録装置において、前記ノズル面に、水に対する溶解度が空気より低い気体を吹き付けて当該ノズル面をクリーニングするクリーニング装置を備えていることを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記クリーニング装置が、水に対する溶解度が空気よりも低い気体が圧縮充填されたボンベと、ノズル面近傍に設けられた気体噴射口と、前記ボンベから前記気体噴射口へ気体を導くチューブとを有する請求項１記載のインクジェット記録装置。
3. 前記ボンベと前記気体噴射口との間に、気体の噴射圧を調整するためのレギュレータが設けられている請求項２記載のインクジェット記録装置。
4. 前記気体の水１ｍｌに対する溶解度が、０．０１５０ｍｌ以下である請求項１〜３のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
5. 前記気体が、不活性ガスである請求項１〜４のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
6. 前記気体が、窒素ガス、ネオンガス、ヘリウムガス又はテトラフルオロメタンである請求項１〜４のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
7. 前記水性インクの溶存酸素濃度が、３．０ｍｇ／ｌ以下に調整されている請求項１〜６のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
   

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