JP2007160549A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 記録ヘッドのノズル周囲のフェイスの撥水性が劣化して非撥水性化するとヨレが発生するのでフェイスへのグリセリン塗布が対策として有効だが、グリセリンの量が多くなって装置が大きくなってしまう。
【解決手段】 記録ヘッドのノズル周囲のフェイスを拭くワイパーにのみグリセリン塗布ができるようなメカ構成とした。その結果必要とするグリセリン量を極力少なくし装置の小型化が可能になった。
【選択図】 図１

Description

本発明は、インクジェット記録装置に関し、詳しくは、記録ヘッドのノズル周囲のフェイス面の状態を安定吐出ができるように維持するための手段に関するものである。

インクジェット記録装置は、低騒音、低ランニングコスト、装置の小型化やカラー化が容易等の利点を有し、プリンタ、ファックス、複写機等に応用されている。

この装置で用いられる記録ヘッドはインクを吐出するためのノズルを具えるものであり、記録ヘッドにはその端部にインクを吐出する開口としてのノズルが設けられている。インクジェット記録装置では、一般には、パーソナルコンピュータなどのホスト装置から送られてくる記録データに基づいた吐出信号に基づき、記録ヘッドを駆動しノズルからインク滴を吐出する。このようなノズルの大きさは、例えば円形のものは直径が数十μ程度であり、近年では記録する画像等の高画質化とともに、より小さくなり高密度化されつつある。

この記録ヘッドの構成は、最近の記録画像の高品位化、例えば、黒文字等の濃度向上、カラー化、高精細(高解像度)化、耐水性向上等に対応したものであることが求められている。

一般に、シリアル方式のインクジェット記録装置は、記録ヘッドをキャリッジに搭載し、キャリッジの往復移動に応じて記録ヘッドからインクを吐出して記録紙にドットを形成して記録記録を行なう。この方式において上述した記録の高品位化の要求を満たし、しかもそれを廉価に実現するための記録ヘッドの一構成は図７に示すようなものである。

すなわち、図７に示すように、記録ヘッド１０７は、ブラック（Ｂｋ）インクのノズル列１１３、イエロー（Ｙ）インクのノズル列１１４、マゼンタ（Ｍ）インクのノズル列１１５、シアン（Ｃ）インクのノズル列１１６を、記録ヘッド１０７の走査方向に並列させたものである。１１２は記録ヘッド１０７のフェイスである。それぞれのノズル列の各ノズルピッチは高精細化にともなって、６００ｄｐｉ（ｄｏｔ ｐｅｒ ｉｎｃｈ）相当、またはさらに高精細に１２００ｄｐｉ相当である。そして、記録ヘッドのコンパクト化、ひいては装置のコンパクト化をはかるため、ノズル列相互のピッチも小さく、ノズルを形成する限界に近い、各色インクのノズル全体の配列幅が３．５ｍｍ程度で比較的高密度に構成されている。

また、高記録品位の要求に応じて記録ヘッドの構成として、耐水性の向上や色間の滲み防止などの点から、例えば、黒インクと他のカラーインクとの間の化学反応を生じるインクを用い、これにより染料等の不溶化を生じさせるものがある。具体的には、例えば黒インクがカチオン性を有し、一方、他のカラーインクがアニオン性を有するものである。これによって、両者がイオン的に結合し染料等の色材の不溶化がなされ、耐水性が向上し、また、異なる色のインク間の滲みを防止できる。

ところで、インクジェト方式の記録装置はこのように微小なノズルからインクを吐出させるものであるため、ノズルの目詰まりを生じ易く、また、相対的にインクの流動性(粘性)に関する変動の許容範囲が小さい。このため、インクジェット記録装置では、一般に、これらの目詰まりやインクの粘度の増大を防ぐため、あるいはこれらが生じた場合にそれを解消して、記録ヘッドのインク吐出性能を一定のものに維持するための回復処理が行なわれる。

この回復処理の一つは、キャップにより、非記録時などに記録ヘッドのノズルが形成された面を覆う、いわゆるキャッピングである。非記録時など、インクを吐出しないときは、ノズル近傍のインクは装置がおかれた環境の温度や湿度等に応じてインク溶剤が蒸発し粘度が増大したり、極端な場合はインクが乾燥し固化することがある。そして、そのようなインクの増粘などによって、吐出量が少なくなったり吐出方向が偏向するなどの吐出不良や不吐出を生じ、記録品位の低下を招くことになる。キャッピングは、このような現象を未然に防止するためのものである。

他の回復処理として、目詰まりもしくは固化などの極端な増粘が生じてしまったような場合には、これらを強制的に除去するため、いわゆる吸引回復処理が行なわれる。すなわち、記録ヘッドのノズルを配した面に上述のキャップを当接させてポンプによりこのキャップ内を減圧にし、ノズルを介してノズル内から増粘したインクなどを排出させる処理を行なう。なお、このポンプの方式には大きく分けると２種類あり、一つはシリンダタイプでピストンの移動とともに負圧を発生し、大きな負圧が得られるものである。二つ目はチューブポンプであり、チューブをローラでしごいたときにチューブ自身の復元力で負圧が発生するものである。

又他の回復処理としては、ワイパーによって記録ヘッドのノズルが配設された面を拭うワイピングが知られている。

記録ヘッドの吐出口が配設された面には、その記録ヘッドが対向する記録紙から生じる紙粉や塵埃、また、吐出したインクが記録紙で跳ね返って生じるインクミストが付着する。この場合、これらの紙紛やインクミストなどが微小なノズルに付着すると、インクの不吐出や吐出不良を生ずることがある。この吐出不良などを未然に防ぐため、例えば、記録中に一定の時間が経過したとき、あるいは、一定量の記録を行なったときなど、記録中の所定のタイミングで、ワイパーを記録ヘッドの上記ノズル配設面に当接させて摺擦動作を行なう、ワイピングを行う。これにより、上記面に付着した紙紛やインクミストなどを除去することができる。また、このワイピングは、ユーザーが記録画像に吐出不良による画像劣化を観察した場合などにも、ユーザーの指示操作に応じて、行われることもある。

また、ワイピングは、上述又は後述する他の回復処理に伴って行なわれるものでもある。すなわち、後述する予備吐出や上述した吸引回復処理では、キャップ内にインクを吐出したり、記録ヘッドのノズル配設面にキャップを当接した状態でキャップ内を減圧して吸引を行なう。これによって、これらの回復処理の後、キャップにもインクが付着していることが多い。そして、このインクが付着した状態のキャップが、次の回復処理で記録ヘッドの吐出口配設面に当接しそのインクをその配設面に移すことがある。このため、キャップの記録ヘッドに対する当接解除後に、ワイピングが行なわれる。

さらに他の回復処理として、いわゆる予備吐出がある。記録中は、記録ヘッドの全てのノズルからインクを吐出しているわけではなく、記録データによっては、ある時間、全くインク吐出がなされないノズルがある場合がある。

このようなノズルは、インクが吐出されないことによって増粘しつつあるインクが除去されず、さらに増粘の度合いを増すことになる。このような事態を未然に防止するため、例えば、一定時間、もしくは一定量の記録を行なうごとに、キャップ等へ、記録ヘッドの全て、あるいは一部のノズルからインクを吐出し、ノズル内のインクをリフレッシュする、予備吐出を行なうものである。なお、この予備吐出をキャップ内に行なう場合、予備吐出量がある量に達したときに、上述のポンプを作動してキャップ内のインクを吸引して排出することも行なわれる。

キャップ本来の機能は記録ヘッドの吐出面を覆ってノズルの乾燥を防止することである。そこでキャップ内へ予備吐出を行う場合、キャップ内にはインク吸収体が設置されており、このインク吸収体にインクをある程度含んだ状態でキャップしていると、ノズルはキャップ内が湿潤しているためノズルのインクの増粘が抑制され不吐出が防止できる。

一方このキャップ内インク吸収体には別の機能がある。キャップ内に予備吐出を行った場合、予備吐出を行う対向面がインクを吸収しにくい部材であるとその面でインクが跳ね返り、それが記録ヘッドの吐出面に付着し、それが吐出口で成長するとノズルを覆い、ノズルからインクが吐出できなくなり、不吐出となり、画像品位を著しく低下させる。これを防止するため吐出する対向面をインク吸収体にすると吐出されたインク滴がインク吸収体へ吸収され跳ね返りが無くなり、不吐出が発生せず画像品位の劣化が防止できる。

ここでこのキャップ内吸収体へのインク吐出によりキャップ吸収体の吸収量が飽和に近づいた場合や溢れた場合にキャップを行うとキャップ内のインクで記録ヘッドの吐出面の多数のノズルが覆われ、汚染されたインクがノズルから逆流してノズルにゴミがつまって不吐出が発生したり、あるいは複数のカラーのノズル列を一個のキャップで覆う構成の場合は本来の色と異なる色を吐出するいわゆる混色へと発展して、画像品位の著しい劣化が発生する。よってこのような事態を回避するため、キャップ内に吐出したインク滴の数をカウントしてキャップ内吸収体が飽和する以前の適量に達した時、キャップ内のインクを除去するため自動的にポンプで吸引する。

従来では、記録ヘッドのフェイスをワイパーで拭いた後インク吸収体であるワイパークリーナでインクを除去し、ワイパーの戻り時にはワイパーがワイパークリーナに接触しないように折り畳んで戻すという機構は存在した（例えば特許文献１参照）。
特開平２−１９４９６５号公報（頁２特許請求項６、図７）

しかしながら、以上のような回復動作において、記録ヘッド１０７のノズル周囲のフェイスはノズルからインクがフェイスに対し垂直に吐出されるように撥水処理が施されているが上述したような過程が度重なるとフェイスの撥水性は不均一となり、図７のＫ部詳細図である図８（ａ）のようにノズル１０３の一端１０１ａの撥水性が劣化してインクが付着していると、この状態でノズル１０１からインクが吐出されるとインクが１０１ａのほうに引き寄せられ結果として図８（ａ）のＪＪ断面である図８（ｂ）のようにＬ方向に吐出されヨレという現象が発生し著しく画像品位を低下させる。

本発明は、上述したインク汚染されたワイパーにより拭かれた記録ヘッド１０７のフェイスの撥水性不均一化により吐出されたインクがヨレを防止し、画像品位の劣化が発生しないようにした小型化したインクジェット記録装置を提供することにある。

上記課題は、本発明の、１又は複数のインクのノズル列を一つのノズル配設面に設けた記録ヘッドを用い、該記録ヘッドから記録媒体にインクを吐出して記録を行うインクジェット記録装置において、前記１又は複数のインクのノズル周囲を複数のワイパーでワイピングするシステムにおいて、少なくとも１枚のワイパーでインク溶剤でもってノズル周囲のフェイスをワイピングすることが可能な構成を有することを特徴とするインクジェト記録装置によって解決される。

以上の構成によれば、記録ヘッドのノズル周囲のフェイスのみグリセリン塗布が可能になり、その他の面にはグリセリンが付着しないのでグリセリンの必要量の最小化がはかられ、小型でローコストな回復系が実現し、不吐やヨレの発生しない信頼性の高いインクジェット記録装置が提供できる。

（実施例１）
図１〜図４は、本発明の第一実施形態を説明する図であり、図１は、本実施形態のインクジェットプリンタの主用部を模式的に示す斜視図である。

図１において、不図示のオートシートフィーダより分離、給紙された記録媒体としての用紙３は、不図示の紙送りモータから伝達される駆動力によって回転するそれぞれ、送紙ローラ１およびこれに圧接するピンチローラ２と排紙ローラ１７および拍車１８とによって、プラテン４の上を搬送される。

これら搬送ローラ１等と排紙ローラ１７等との間には、キャリッジ５に搭載された記録ヘッド７による走査範囲が形成される。すなわち、キャリッジ５は、不図示のキャリッジモータの駆動力がベルト(不図示)を介して伝えられることにより、キャリッジ軸６に案内されながら、用紙３の送り方向とは直交する主走査方向に動作し、この動作の間に、記録ヘッド７の各色インクごとのノズルから、記録データに応じて図中下方にインクを吐出して文字、画像などを記録して行く。詳しくは、キャリッジ５には、各色インクごとのノズル列が一体なった記録ヘッド７が搭載され、また、記録ヘッド７の上方にはそれぞれのインクを記録ヘッドへ供給するための、ブラック(Ｂｋ)インクのインクタンク８、イエロー(Ｙ)インクのインクタンク９、マゼンタ(Ｍ)インクのインクタンク１０、シアン(Ｃ)インクのインクタンク１１が搭載される。記録ヘッド７は、本実施形態は、電気熱変換体を用いたヒータが発生する熱エネルギーによってインクに気泡を生じさせ、この気泡の圧力によってインクを吐出する方式を用いる。

キャップ２２はＢｋ用キャップ２２ａとＣｏｌ用キャップ２２ｂとがモールドに一体的に成形されており、Ｂｋのキャップ２２ａ内にはＢｋキャップ内吸収体２３、Ｃｏｌ用キャップ２２ｂにはＣｏｌキャップ内吸収体２４が設置され記録ヘッド７をキャップ２２でキャップすると、Ｂｋキャップ２２ａはＢｋノズル１３、Ｃｏｌキャップ２２ｂはＹノズル１４、Ｍノズル１５、Ｃノズル１６の３ノズル列を吸引する。吸引は不図示のチューブポンプでチューブを扱く時の復元時に負圧が発生し、各ノズルからインクを吸引する。この時記録ヘッド７のノズル周囲にインクが付着するので、２枚のワイパー２５，２６で拭く。

ワイパーホルダ２７には、前ワイパー２５、後ワイパー２６の２枚のワイパーが設置され、図２の記録ヘッド７のＢｋノズル周囲のフェイス７ａ、Ｃｏｌノズル周囲のフェイス７ｂの２面を拭くのが後ワイパー２６であり、その他のフェイス１７ｃを拭くのが前ワイパー２５である。ここでフェイス７ａ，７ｂとフェイス７ｃとには０．３ｍｍの段差があり、７ａ，７ｂが７ｃよりも０．３ｍｍ凹になってノズルを保護している。

よって不吐やヨレの点で重要なのが、フェイス１７ａ，１７ｂでここのフェイスの汚れ具合が画像品位に大きな影響を及ぼすので、この面のみグリセリン塗布を行い、常にフェイス１７ａ，１７ｂが撥水性を維持できるのが望ましい。逆にフェイス１７ｃはグリセリン塗布の必要はなく、インクで汚れないように拭けていれば良い。

実際使用中にインク自体やワイパーにより７ａ，７ｂの面に薄いインク層が発生し、本来のフェイス７ａ，７ｂの撥水性が埋もれて、見掛けは非撥水性となりノズル周囲は非撥水性と撥水性が混在して非撥水性側へヨレが発生する。この状態になる前にグリセリンでフェイス７ａ，７ｂを拭くと、ノズル周囲のインク層がグリセリンで溶解されるので薄いインク層が発生しなくなり、ノズル周囲は撥水性が維持できるのでヨレは発生しなくなる。しかしこのフェイスにグリセリンを供給するのはワイパーを介してであり、ワイパーへは、グリセリン保持体へ接触した時に転写される。

図３に示すようにワイパーホルダ２７に保持されている前ワイパー２５、後ワイパー２６は記録ヘッド７を拭いて通過した後はワイパークリーナ２８で付着したインクを掻き落した後グリセリン保持体２９に押圧、接触してグリセリンが前ワイパー２５及び後ワイパー２６に転写される。しかし前述したように前ワイパー２５はノズル周囲のフェイス７ａ，７ｂには接触しないのでグリセリンを転写させる必要はない。

このワイパーへのグリセリン塗布必要量は装置本体の寿命により大分左右され極力少ないのが望ましい。環境、物流をも考慮した場合、実際の必要グリセリン量の４，５倍程度に保持体の量はなる。従って必要最小限の塗布にするのがスペース的に効率的なので本実施例の場合は後ワイパー２６にのみ塗布できるようにした。

図３は後ワイパー２６のみグリセリン保持体に接触するようにした構成でワイパーホルダ２７には前ワイパー２５の保持部材２５ａが独立して上下方向に移動できるようになっており、ワイパーホルダガイドレール３０に圧接スライド可能なように２５ａと一体になったダボ２５ｂがあり、２５ｂはワイパーホルダガイドレール３０のスリット３０ａに沿って矢印Ｄ方向に移動可能なようになっている。前ワイパー２５がワイパーホルダガイドレール３０の斜面３０ｂを通過する時に前ワイパー２５がグリセリン保持体２９を回避して下に移動しその後ワイパー２６がグリセリン保持体２９に圧接し、ある時間経過後矢印Ｅ方向へ戻る時は記録ヘッド７がワイパー２５，２６に接触しないように紙面に垂直方向に退避し、再度矢印Ｄ方向へワイパーホルダ２７が移動する時記録ヘッド７がワイパー移動経路に復帰して後ワイパー２６により記録ヘッド７のノズル周囲のフェイス７ａ，７ｂが拭かれ、インク層発生を防止しフェイスの撥水性を維持する。

尚グリセリン保持体２９はポリエチレンのパウダーを焼結にした多孔質体であるサンファイン（登録商標）が用いられている。

図４は図３の平面図で前ワイパー２５の保持部材２５の楔部２５ｄと後ワイパー２６の保持部材の楔部２７ａとが係合して上下に動作可能になっている。

尚後ワイパー２６の一部２６ａはＢｋノズル周囲のフェイスを拭き、後ワイパー２６の一部２６ｂはＣｏｌノズル周囲のフェイスを拭く。

（実施例２）
図５は、本発明の第二実施例を説明する図で、図６は図５の平面図である。

ワイパーホルダ３４には後ワイパー２６が設置され、ワイパーホルダ３４の前方３４ａに前ワイパー２５が保持部材３１に設置され、保持部材３１はワイパーホルダ３４前方３４ａに一体となっているダボ３４ｂを中心に回動可能になっている。前ワイパー２５は、ワイパーホルダ３４が矢印Ｄ方向に移動すると先ずワイパークリーナ２８でインクを掻き落されその後前ワイパー２５を保持している部材３１がワイパーホルダガイドレール３２の突起３２ａに当接し、移動とともに矢印Ｆ方向に回動しよってその後の移動ではグリセリン保持体２９に接触しない。

一方後ワイパー２６は矢印Ｄ方向への移動とともにワイパークリーナ２８でインクを掻き落されその後グリセリン保持体２９に接触しある時間停止して必要量のグリセリンを後ワイパー２６に転写させその後矢印Ｅ方向に戻る。この時前ワイパー２５の保持体３１は、前ワイパー２５の保持体３１とワイパーホルダ３４に張設されたバネ３３により前ワイパー２５の保持体３１は矢印Ｇ方向に回動し本来の方向に前ワイパー２５は立設する。その後ワイパー２５，２６は記録ヘッド７に接触しないように記録ヘッド７は紙面に垂直方向に退避する。さらに次のワイピングのタイミングでは記録ヘッド７がワイパーの通過経路に復帰し、ワイパー２５，２６が矢印Ｄ方向への移動とともに前ワイパー２５は記録ヘッド７の面７ｃを、後ワイパー２６は記録ヘッド７のノズル周囲のフェイス１７ａ，１７ｂを拭き、インク層発生を防止しフェイスの撥水性を維持する。

このように後ワイパー２６にのみグリセリンを塗布するため、グリセリン少量で記録ヘッド７の吐出安定性を長時間維持できる。

本発明の一実施形態にかかるインクジェットプリンタの要部の構成を模式的に示す斜視図である。 図１におけるＡ矢視図であり、記録ヘッドの吐出口配設面における各色インクのノズル列配置を示す図である。 第一の実施例を示す説明図でワイピング動作時を示すＣＣ断面図を示す。 図３の平面図を示す。 第二の実施例を示す説明図でワイピング動作時を示すＣＣ断面図を示す。 図５の平面図を示す。 従来技術の記録ヘッドの吐出口配設面における各色インクのノズル配置を示す。 （ａ）は図７のＫ部詳細図、（ｂ）は図８（ａ）のＪＪ断面図でヨレの説明図。

符号の説明

１ 送紙ローラ
２ ピンチローラ
３ 用紙
４ プラテン
５ キャリッジ
６ キャリッジ軸
７ 記録ヘッド
８ Ｂｋインクタンク
９ Ｙインクタンク
１０ Ｍインクタンク
１１ Ｃインクタンク
１２ 吐出口配設面
１３ Ｂｋインクのノズル列
１４ Ｙインクのノズル列
１５ Ｍインクのノズル列
１６ Ｃインクのノズル列
１７ 排紙ローラ
１８ 拍車
１９ 回復ユニット
２２ キャップ
２３ Ｂｋキャップ内吸収体
２４ Ｃｏｌキャップ内吸収体
２５ 前ワイパー
２６ 後ワイパー
２７ ワイパーホルダ
２８ ワイパークリーナ
２９ グリセリン保持体
３０ ワイパーホルダガイドレール
３１ 前ワイパー保持部材
３２ ワイパーホルダガイドレール
３３ バネ
３４ ワイパーホルダ

Claims (5)

1. １又は複数のインクのノズル列を一つのノズル配設面に設けた記録ヘッドを用い、該記録ヘッドから記録媒体にインクを吐出して記録を行うインクジェット記録装置において、前記１又は複数のインクのノズル周囲を複数のワイパーでワイピングするシステムにおいて、少なくとも１枚のワイパーでインク溶剤でもってノズル周囲のフェイスをワイピングすることが可能な構成を有することを特徴とするインクジェト記録装置。
2. 前記インク溶剤はグリセリンであることを特徴とする請求項１に記載のインクジェト記録装置。
3. 前記複数ワイパーの内ノズル周囲を拭かないワイパーはインク溶剤保持体に接触するのを回避することを特徴とする請求項１に記載のインクジェト記録装置。
4. 請求項３に記載のインクジェト記録装置のワイパーにおいて、グリセリン保持体接触回避手段をワイパーガイドの段差を利用することを特徴とするインクジェト記録装置。
5. 請求項３に記載のインクジェト記録装置のワイパーにおいて、グリセリン保持体接触回避手段をワイパーガイドでの回動を利用することを特徴とするインクジェト記録装置。

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