JP2019025769A - メンテナンス機構、液体噴射装置、及び、メンテナンス方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ノズル形成面の撥液膜の劣化を抑制することが可能なメンテナンス機構、液体噴射装置、及び、メンテナンス方法を提供する。
【解決手段】液体が噴射されるノズル開口（４０）が形成されたノズル形成面（２３）に付着した付着物（固形成分４８）をクリーニング部材（９）により除去するメンテナンス機構（７）であって、クリーニング部材を帯電させる帯電機構（１７）を備えることを特徴とする。帯電機構は、ノズル形成面の表面電位の絶対値以上の逆極性の電位をクリーニング部材に付与する。
【選択図】図５

Description

本発明は、例えばインクジェット式記録ヘッド等の液体噴射ヘッドが備えるノズルプレートをメンテナンスするメンテナンス機構、液体噴射装置、及び、メンテナンス方法に関するものである。

液体噴射装置は液体噴射ヘッドを備え、この液体噴射ヘッドから各種の液体を噴射（吐出）する装置である。この液体噴射装置の代表的なものとして、例えば、液体噴射ヘッドとしてのインクジェット式記録ヘッド（以下、単に記録ヘッドという）を備え、この記録ヘッドから着弾対象としての記録紙等の記録媒体に対して液体状のインクを液滴として噴射・着弾させてドットを形成することで画像等の記録を行うインクジェット式記録装置（以下、単にプリンターという）等の画像記録装置を挙げることができる。この液体噴射装置は、近年においては、画像記録装置に限らず、例えばディスプレイ製造装置等の各種の製造装置にも応用されている。

液体噴射ヘッドを搭載した液体噴射装置では、ノズルから噴射された液体が当該ノズル形成面に付着して汚染されることがあるため、ノズル形成面を払拭するクリーニング部材を備えたクリーニング機構（ワイピング機構、払拭機構）が設けられている（例えば、特許文献１参照）。また、上記のような液体噴射ヘッドでは、ノズル形成面の払拭性向上の観点から、ノズル形成面には撥液膜が形成されていることが一般的であり、当該ノズル形成面の撥液性が高められている。

特開２０１５−８９６５８号公報

ところで、ノズル形成面が帯電している場合、ノズルから噴射された液滴のミストが静電気力により付着しやすく、また、一旦付着したミストやこれに含まれる顔料等の固形成分等の付着物がノズル形成面から除去されにくいという問題がある。そして、何らの対策することなくクリーニング部材でノズル形成面を払拭した場合、ノズル形成面とクリーニング部材との間に挟まれた付着物（固形成分）がノズル形成面を摺動することにより撥液膜を傷つけやすい。特に、固形成分として酸化チタン等の比較的硬質な成分を含む液体を噴射する用途に液体噴射ヘッドが使用される場合、このような硬い固形成分をノズル形成面上で引きずることでノズル形成面上の撥液膜に傷がついて次第に摩耗（劣化）するという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ノズル形成面の撥液膜の劣化を抑制することが可能なメンテナンス機構、液体噴射装置、及び、メンテナンス方法を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために提案されたものであり、液体が噴射されるノズル開口が形成されたノズル形成面に付着した付着物をクリーニング部材により除去するメンテナンス機構であって、
前記クリーニング部材を帯電させる帯電機構を備えることを特徴とする。

本発明によれば、ノズル形成面の帯電を、帯電させたクリーニング部材により中和することにより、又は、付着物を静電気力により吸着することにより、ノズル形成面に形成された撥液膜の劣化の原因となる付着物をより容易に除去することができる。これにより、ノズル形成面に形成された撥液膜の劣化を抑制することが可能となる。

上記構成において、前記帯電機構は、前記ノズル形成面の表面電位に応じて前記クリーニング部材の帯電電位を変化させるように構成されることが望ましい。

この構成によれば、ノズル形成面の表面電位に応じてクリーニング部材の帯電電位を変化させることにより、より付着物を除去しやすい状態でクリーニング動作を行うことができる。

また、上記構成において、前記ノズル形成面の表面電位を計測する表面電位計測部を備える構成を採用することが望ましい。

この構成によれば、ノズル形成面の表面電位をより正確にクリーニング部材の帯電電位に反映させることが可能となる。

上記構成において、前記ノズル形成面に前記クリーニング部材を接触させて前記付着物を除去するように構成することができる。

この構成において、前記帯電機構は、前記表面電位計測部により計測された前記ノズル形成面の表面電位の絶対値以上の逆極性の電位を前記クリーニング部材に付与するように構成することが望ましい。

この構成によれば、ノズル形成面の表面電位の絶対値以上の逆極性の電位をクリーニング部材に付与することにより、ノズル形成面にクリーニング部材が接触した際に、ノズル形成面に対してクリーニング部材から電荷が供給される。これにより、ノズル形成面の帯電が中和される。これにより、当該ノズル形成面に静電気力によって吸着されていた付着物がクリーニング部材に引き込まれてノズル形成面から除去される。このため、ノズル形成面に付着物が残ることがより確実に抑制される。

また、前記ノズル形成面に前記クリーニング部材を非接触で対向させて前記付着物を除去するように構成することができる。

この構成において、前記帯電機構は、前記表面電位計測部により計測された前記ノズル形成面の表面電位以上の同極性の電位を前記クリーニング部材に付与するように構成することが望ましい。

この構成によれば、ノズル形成面の表面電位以上の同極性の電位をクリーニング部材に付与することにより、ノズル形成面にクリーニング部材を非接触で対向した際に、付着物を静電気力によりクリーニング部材に吸着させることができる。これにより、当該ノズル形成面に静電気力によって吸着されていた付着物がノズル形成面から除去される。そして、クリーニング部材がノズル形成面に接触することなくノズル形成面の付着物が除去されるので、クリーニング動作時にクリーニング部材とノズル形成面との間の付着物によりノズル形成面の撥液膜が傷つけられることが抑制される。

また、本発明の液体噴射装置は、上記何れかの構成のメンテナンス機構と、
前記ノズル形成面を有する液体噴射ヘッドと、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、付着物によりノズル形成面の撥液膜が傷つけられて摩耗することによる撥液性の低下が抑制されるので、液体噴射ヘッドの耐久性が向上する。

そして、本発明のメンテナンス方法は、液体が噴射されるノズル開口が形成されたノズル形成面に付着した付着物をクリーニング部材により除去するメンテナンス方法であって、
前記ノズル形成面の表面電位を計測する工程と、
計測された前記ノズル形成面の表面電位に応じて前記クリーニング部材を帯電させる工程と、
帯電された前記クリーニング部材により前記ノズル形成面における前記付着物を除去する工程と、
を有することを特徴とする。

本発明によれば、ノズル形成面の帯電を、帯電させたクリーニング部材により中和することにより、又は、付着物を静電気力により吸着することにより、ノズル形成面に形成された撥液膜の劣化の原因となる付着物をより容易に除去することができる。これにより、ノズル形成面に形成された撥液膜の劣化を抑制することが可能となる。

液体噴射装置（プリンター）の一形態の構成を説明する正面図である。 液体噴射装置の電気的構成を説明するブロック図である。 液体噴射ヘッド（記録ヘッド）の一形態の構成を説明する断面図である。 ノズルの断面図である。 クリーニング機構（ワイピング機構）の一形態の構成を説明する断面図である。 メンテナンス動作（ワイピング動作）を説明するフローチャートである。 メンテナンス動作について説明する工程図である。 メンテナンス動作について説明する工程図である。 第２の実施形態におけるメンテナンス動作について説明する工程図である。 第２の実施形態におけるメンテナンス動作について説明する工程図である。 第３の実施形態におけるメンテナンス動作について説明する工程図である。 第３の実施形態におけるメンテナンス動作について説明する工程図である。

以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。なお、本実施形態では、液体噴射装置の一形態である画像記録装置、詳しくは、液体噴射ヘッドとしてインクジェット式記録ヘッド（以下、単に記録ヘッドという）を搭載したインクジェット式プリンター（以下、プリンターという）を例に挙げて説明する。

図１は、プリンター１の構成を説明する正面図、図２は、プリンター１の電気的な構成を説明するブロック図である。液体噴射ヘッドの一種である記録ヘッド２は、インクカートリッジ（液体供給源）を搭載したキャリッジ３の底面側に取り付けられている。そして、当該キャリッジ３は、キャリッジ移動機構１６によってガイドロッド４に沿って往復移動可能に構成されている。すなわち、プリンター１は、紙送り機構１５によって記録媒体をプラテン５上に順次搬送すると共に、記録ヘッド２を記録媒体の幅方向（主走査方向）に相対移動させながら当該記録ヘッド２のノズル４０（図３及び図４参照）から本発明における液体の一種であるインクを噴射させて、記録媒体上に着弾させることにより画像等を記録する。なお、インクカートリッジがプリンターの本体側に配置され、当該インクカートリッジのインクが供給チューブを通じて記録ヘッド２側に送られる構成を採用することもできる。

本実施形態におけるプリンター１においては、インクとして、色材や、当該色材を分散または溶解させる溶剤などを含むものが使用される。色材は、例えば顔料であり、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、アゾレーキ、キレートアゾ顔料などのアゾ顔料、フタロシアニン顔料、ペリレン及びペリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサン顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフタロン顔料などの多環式顔料、染料キレート、染色レーキ、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラック、昼光蛍光顔料、カーボンブラック、卑金属顔料などを使用することができる。さらに、顔料としては、例えば酸化銅や二酸化マンガンなどの無機材料（黒色顔料）、並びに、例えば亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛、などの無機材料などを使用することができる。また、染料としては、直接染料、酸性染料、食用染料、塩基性染料、反応性染料、分散染料、建染染料、可溶性建染染料、反応分散染料などを使用することができる。水系インクの溶媒としては、イオン交換水、限外ろ過水、逆浸透水、蒸留水などの純水または超純水を使用することができる。油性インクの溶剤としては、エチレングリコールやプロピレングリコールなどの揮発性の有機溶剤を含んだものを使用することができる。さらに、インクは、上述した色材や溶剤の他に、塩基性触媒、界面活性剤、第三級アミン、熱可塑性樹脂、ｐＨ調整剤、緩衝液、定着剤、防腐剤、酸化防止剤・紫外線吸収剤、キレート剤、酸素吸収剤などを含んでいてもよい。

プリンター１の内部において、プラテン５に対して主走査方向の一端側（図２中、右側）に外れた位置には、記録ヘッド２の待機位置であるホームポジションが設定されている。このホームポジションには、一端側から順にキャッピング機構６（封止機構の一種）、および、ワイピング機構７（本発明におけるメンテナンス機構の一種）が設けられている。キャッピング機構６は、例えば、エラストマー等の弾性部材からなるキャップ８を有しており、当該キャップ８を記録ヘッド２のノズル形成面２３に対して当接させて封止した状態（キャッピング状態）あるいは当該ノズル形成面２３から離隔した待避状態に変換可能に構成されている。このキャッピング機構６では、キャップ８内の空間が封止空部として機能し、この封止空部内に記録ヘッド２のノズル４０を臨ませた状態でノズル形成面２３を封止する。また、このキャッピング機構６には、図示しないポンプユニット（吸引手段）が接続されており、このポンプユニットの作動によって封止空部内を負圧化することができる。そして、吸引動作においては、ノズル形成面２３への密着状態でポンプユニットが作動され、封止空部内が負圧化されると、ノズル４０から記録ヘッド２内のインクや気泡が吸引されてキャップ８の封止空部内に排出される。

本実施形態におけるワイピング機構７は、記録ヘッド２の主走査方向に対して交差する方向、換言すると後述するノズル列方向に沿ってクリーニング部材の一形態であるワイパー９を摺動可能に有している。そして、ワイピング機構７は、ワイパー９をノズル形成面２３に当接させた状態で摺動させることでノズル形成面２３をクリーニングするクリーニング動作（ワイピング動作）を行う。なお、ワイピング機構７の詳細については後述する。

本実施形態におけるプリンター１は、プリンターコントローラー１１により各部の制御が行われる。本実施形態におけるプリンターコントローラー１１は、制御回路１２と、駆動信号発生回路１３と、を有する。制御回路１２は、プリンター全体の制御を行うための演算処理装置であり、図示しないＣＰＵや記憶装置等から構成されている。制御回路１２は、記憶装置に記憶されているプログラム等に従って、各ユニットを制御する。また、本実施形態における制御回路１２は、外部機器等からの印刷データに基づき、記録動作時に記録ヘッド２のどのノズル４０からどのタイミングでどの大きさ（量）のインクを噴射させるかを示す噴射データを生成し、当該噴射データを記録ヘッド２のヘッドコントローラー１４に送信する。また、制御回路１２は、リニアエンコーダー１９から出力されるエンコーダーパルスからラッチ信号ＬＡＴ等のタイミング信号を生成して記録ヘッド２のヘッドコントローラー１４に出力する。ヘッドコントローラー１４は、上記噴射データおよびタイミング信号に基づき駆動信号中の駆動パルスを選択的に圧電素子２８（図３参照）に印加する。これにより圧電素子２８が駆動されてノズル４０からインク滴が噴射されたり、あるいは、インク滴が噴射されない程度に微振動動作が行われたりする。駆動信号発生回路１３は、記録媒体に対してインク滴を噴射して画像等を記録するための駆動パルスを含む駆動信号を発生する。

図３は、液体噴射ヘッドの一形態である記録ヘッド２の構成を説明する断面図である。本実施形態における記録ヘッド２は、ノズルプレート２４、連通基板２５、圧力室形成基板２６、振動板２７、圧電素子２８、および保護基板２９が積層された状態で接着剤等により接合されてなる噴射ユニット３０を有し、この噴射ユニット３０がユニットケース３１に取り付けられている。ユニットケース３１は、インクカートリッジ側からのインクを導入する導入口３２と、当該導入口３２から導入されたインクを共通液室３４側に導入するケース流路３５が形成された部材である。このユニットケース３１の平面視における中央部には配線空部３６が形成されている。この配線空部３６は、後述する保護基板２９の配線接続空部４４と連通する。また、ユニットケース３１の下面側には、当該下面からユニットケース３１の高さ方向の途中まで直方体状に窪んだ収納空部３７が形成されている。この収納空部３７には、噴射ユニット３０のうち、圧力室形成基板２６、振動板２７、圧電素子２８、および保護基板２９が収容される。この状態で、ユニットケース３１の下面には、噴射ユニット３０における連通基板２５の上面が接合される。

本実施形態における圧力室形成基板２６は、例えばシリコン基板から作製されている。この圧力室形成基板２６には、圧力室３８を区画する圧力室空部が、ノズルプレート２４の各ノズル４０に対応して異方性エッチングによって複数形成されている。圧力室形成基板２６における圧力室空部の一方（上面側）の開口部は、振動板２７によって封止される。また、圧力室形成基板２６における振動板２７とは反対側の面には、連通基板２５が接合され、当該連通基板２５によって圧力室空部の他方の開口部が封止される。これにより、圧力室３８が区画形成される。ここで、圧力室３８の上部開口が振動板２７により封止された部分は、圧電素子２８の駆動により変位する可撓面である。

本実施形態における圧力室３８は、ノズル４０の並設方向に直交する方向に長尺な空部である。この圧力室３８の長尺方向の一端部は、連通基板２５のノズル連通口４１を介してノズル４０と連通する。また、圧力室３８の長尺方向の他端部は、連通基板２５の供給口４２を介して共通液室３４と連通する。そして、圧力室３８は、ノズル４０毎に対応して複数並設されている。連通基板２５は、圧力室形成基板２６と同様にシリコン基板から作製された板材である。この連通基板２５には、圧力室形成基板２６の複数の圧力室３８に共通に設けられる共通液室３４（リザーバーあるいはマニホールドとも呼ばれる）となる空部が、異方性エッチングによって形成されている。この共通液室３４は、各圧力室３８の並設方向に沿って長尺な空部である。各圧力室３８は、それぞれ供給口４２を介してこの共通液室３４と連通している。

ノズルプレート２４は、複数のノズル４０が列状に開設された板材である。本実施形態では、ドット形成密度に対応したピッチでノズル４０が複数列設されてノズル列が構成されている。本実施形態における記録ヘッド２では、主走査方向に交差する副走査方向（記録媒体の搬送方向）に沿ってノズル４０が並設されたノズル列が形成されている。また、本実施形態におけるノズルプレート２４は、例えばシリコン基板から作製され、当該基板に対してドライエッチングにより円筒形状のノズル４０が形成されている。このノズルプレート２４のインクが噴射される側の面（連通基板２５が接合されている面とは反対側の面）が、ノズル形成面２３である。なお、ノズルプレート２４の周囲に記録ヘッド２を固定するための固定板が配置される構成においては、ノズルプレート２４と固定板とで構成される面（記録動作時に記録媒体等と対向する面）がノズル形成面２３として機能する。

図４は、ノズル４０の中心軸方向（インク噴射方向）に沿った断面図である。なお、同図において上側がインク噴射方向における上流側（圧力室３８側）であり、下側がインク噴射方向における下流側（記録動作時における記録媒体側）である。本実施形態におけるノズル４０は、下流側の第１ノズル部４０ａと上流側の第２ノズル部４０ｂとにより２段の円筒状を呈し、第１ノズル部４０ａの流路断面積は、第２ノズル部４０ｂの流路断面積よりも小さくなっている。これらの第１ノズル部４０ａと第２ノズル部４０ｂとは、平面視においていずれも円形状を呈している。第１ノズル部４０ａにおける第２ノズル部４０ｂ側とは反対側の開口（本発明におけるノズル開口に相当）からインクが噴射される。なお、第２ノズル部４０ｂの内径が、下流側（第１ノズル部４０ａ側）から上流側（圧力室３８側）に向けて拡大するように内壁面が傾斜したテーパー形状のものであってもよい。

ノズルプレート２４のノズル形成面２３には、保護膜４６を介して撥液膜４７が形成されている。この保護膜４６は、ノズル４０の内壁面も含むノズルプレート２４の表面全体を図示しない酸化膜（ＳｉＯｘ）を介して被覆するように形成されており、ノズルプレート２４の基材をインクから保護するための膜である。また、この保護膜４６は、ノズルプレート２４の基材と保護膜４６とを結び付ける下地膜としての機能も有する。これにより、撥液膜４７がノズル形成面２３から剥がれにくくなっている。撥液膜４７は、保護膜４６の上に重ねて形成された撥液性を有する膜である。この撥液膜４７は、例えばフッ素を含む撥液剤（シランカップリング剤）が塗布されることで形成されている。この撥液剤としては、フルオロアルキル基を含むシラン化合物、例えば、トリフルオロプロピルトリメトキシシランが用いられる。また、塗布によるものではなく、例えば、ＰＶＤ，ＣＶＤ，あるいはＡＬＤ等の気相成長法によって撥液膜４７が成膜されてもよい。

圧力室形成基板２６の上面に形成された振動板２７は、例えば厚さが約１μｍの二酸化シリコンから構成される。また、この振動板２７上には、図示しない絶縁膜が形成される。この絶縁膜は、例えば、酸化ジルコニウムから成る。そして、この振動板２７および絶縁膜上における各圧力室３８に対応する位置に、圧電素子２８がそれぞれ形成されている。本実施形態における圧電素子２８、振動板２７および絶縁膜上に、金属製の下電極膜、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等からなる圧電体層、および、金属製の上電極膜（何れも図示せず）が順次積層されて構成される（何れも図示せず）。この構成において、上電極膜または下電極膜の一方が共通電極とされ、他方が個別電極とされる。また、個別電極となる電極膜および圧電体層が圧力室３８毎にパターニングされる。

圧力室形成基板２６および圧電素子２８が積層された連通基板２５の上面には、保護基板２９が配置される。この保護基板２９は、例えば、ガラス、セラミックス材料、シリコン単結晶基板、金属、合成樹脂等から作製される。この保護基板２９の内部には、圧電素子２８に対向する領域に当該圧電素子２８の駆動を阻害しない程度の大きさの凹部４３が形成されている。さらに、保護基板２９の中央部分には、基板厚さ方向を貫通した配線接続空部４４が形成されている。この配線接続空部４４内には、圧電素子２８の素子端子とフレキシブル基板４５の一端部とが配置される。駆動信号発生回路１３側からフレキシブル基板４５を通じて駆動信号（駆動電圧）が圧電素子２８に印加されると、当該圧電素子２８は印加電圧の変化に応じて圧電能動部が撓み変形することにより、圧力室３８の一面を区画する可撓面、すなわち、振動板２７が、ノズル４０に近づく側またはノズル４０から遠ざかる方向に変位する。これにより、圧力室３８内のインクに圧力変動が生じ、この圧力変動を利用してノズル４０からインクが噴射される。

ここで、記録ヘッド２のノズル４０から噴射されるインク（インク滴）は、数〔ｎｇ〕から十数〔ｎｇ〕と微小であるため、噴射に伴ってさらに微小なミストが生じ、このようなミストがノズル形成面２３に付着する場合がある。特に、本実施形態におけるノズル形成面２３にはフッ素を含有する撥液膜４７が形成されており、当該撥液膜４７は負極性に帯電しやすい。これに対し、ノズル４０から噴射されたインクは、当該ノズル４０から噴射される際に負極性に帯電したノズル形成面２３による静電誘導により正極性に帯電しやすい。また、記録媒体に向けて飛翔するインクは、レナード効果によって、より正極性に偏りやすい。このため、ノズル４０から噴射されて記録媒体に着弾しなかったミストが、負極性に帯電したノズル形成面２３に引き寄せられて付着しやすい。また、キャップ８によりノズル形成面２３が封止された状態でノズル４０からインクを排出させる上記吸引動作においてもノズル形成面２３にインクが付着する。

図４に示されるように、ノズル形成面２３に付着したインク（ミスト）等の付着物Ｗｉには、顔料等の固形成分４８（本実施形態においては、酸化チタンのような無機成分）が含まれており、このような付着物Ｗｉを放置しておくと、この付着物Ｗｉに含まれる固形成分４８が凝集した凝集物が生じる場合がある。このような状態でワイピング機構７によりノズル形成面２３を払拭すると、ワイパー９が凝集物（固形成分）をノズル形成面２３に対し押し付けて引き摺ることにより、撥液膜４７を劣化させるおそれがある。このような問題を防止するため、ノズル形成面２３には、付着物Ｗｉができるだけ残らないようにすることが肝要となる。本発明に係るプリンター１では、ノズル形成面２３に付着した付着物Ｗｉをより確実に除去して、当該付着物Ｗｉに含まれる固形成分により撥液膜４７を損傷しにくいように構成されている。以下、この点について説明する。

図５は、クリーニング機構の一形態であるワイピング機構７の構成について説明する模式図である。また、図なお、同図において、ワイピング機構７については、主走査方向に交差する副走査方向（本実施形態においては記録ヘッド２のノズル列方向）における断面で表されている。本実施形態におけるワイピング機構７は、副走査方向に沿って配設されたレール５１にユニット本体５２が摺動可能に取り付けられて構成されている。ユニット本体５２は、図示しないラックギア、ピニオンギア、および駆動源等からなるワイパー移動機構によってレール５１に案内されつつ、図中白抜きの矢印で示される副走査方向に沿った払拭方向に往復移動することが可能となっている。このユニット本体５２は、織物・編物・不織布等の布、すなわちシート状のワイパー９が巻き回された第１ロール５４と、払拭後のワイパー９が巻き取られる第２ロール５５と、が収容されている。

第１ロール５４と第２ロール５５とは、払拭方向において互いに所定の距離を隔てた状態で軸支されている。第１ロール５４は、第１軸５６に未使用のワイパー９が巻装されており、ワイピングの際にワイパー９を第２ロール５５側に順次繰り出す。また、第２ロール５５は、第２軸５７に使用済み（ノズル形成面２３の払拭後）のワイパー９を巻き取る。払拭方向における第１ロール５４および第２ロール５５との間であって、上方（ノズル形成面２３側）の位置には、押圧ローラー５８が配置されている。第１ロール５４から繰り出されたワイパー９は、押圧ローラー５８の外周の上部に架け渡され、その先が第２ロール５５に巻き取られるようになっている。

押圧ローラー５８は、第１ロール５４と第２ロール５５の回動に応じて回転可能に遊転軸５９に軸支されている。この遊転軸５９には、帯電機構１７が接続されている。この帯電機構１７は、直流電源から構成され、本実施形態においては、ノズル形成面２３の帯電極性とは逆極性であって、当該ノズル形成面の表面電位の絶対値以上の直流電位を、押圧ローラー５８を介してワイパー９に付与し、当該ワイパー９の表面を帯電させるように構成されている。本実施形態においては、記録動作中のノズル形成面２３が負極性に帯電するため、帯電機構１７は、押圧ローラー５８を介して正極性の電位をワイパー９に付与する。この帯電機構１７が付与する電位の大きさ及び極性は、後述する表面電位計１８の計測値に応じて制御回路１２によって調整される。なお、帯電機構１７としては、例示したものには限られず、例えば、押圧ローラー５８に接触した状態で回動することにより押圧ローラー５８の表面を帯電させ、これによりワイパー９を帯電させることが可能な帯電ローラーを採用することも可能である。また、第１ロール５４と押圧ローラー５８との間に架け渡されたワイパー９に帯電ローラーを接触させて当該ワイパー９を直接帯電させる構成を採用することも可能である。

ユニット本体５２の上面、すなわち、記録ヘッド２のノズル形成面２３と相対する面の中央部には、第１挿通口６１が開設されている。そして、ユニット本体５２の内部から当該第１挿通口６１を介して押圧ローラー５８の一部（上部）が外側のノズル形成面２３側に突出している。このため、ワイパー９において押圧ローラー５８に架け渡された部分（払拭領域）もユニット本体５２の上面よりノズル形成面２３側に突出して、ノズル形成面２３と相対している。上記押圧ローラー５８の遊転軸５９は、図示しないばね等の付勢部材により、上方、すなわちノズル形成面２３側へ付勢されている。このため、ワイパー９の払拭領域は、押圧ローラー５８を介してノズル形成面２３に当接する側へ付勢されている。

本実施形態におけるワイパー９は、織物（布帛）、編物、または不織布等の天然繊維あるいは化学繊維を含む絶縁性の薄手の繊維素材（布材）である。本実施形態においては、繊維素材として例えばポリエステル繊維が使用される。ワイパー９の幅（主走査方向における寸法）は、記録ヘッド２のノズル形成面２３の主走査方向の寸法よりも長くなっている。これにより、ワイピング動作時においてワイパー９によりノズル形成面２３の全面を払拭することができるようになっている。なお、ワイパー９を構成している繊維素材は、繊維の他に繊維同士を接着する接着剤等を含んでいてもよい。

ユニット本体５２の内部であって、押圧ローラー５８に対して払拭方向に外れてワイパー９に干渉しない位置には、表面電位計１８（本発明における表面電位計測部に相当）が配設されている。この表面電位計１８は、ワイピング機構７によるノズル形成面２３のワイピング動作に先立ち、当該ノズル形成面２３の表面電位を計測し、計測結果を制御回路１２に出力するように構成されている。ユニット本体５２の上面における表面電位計１８に対応する位置には、第２挿通口６２が開設されており、ワイピング機構７の上方のワイピング位置に配置された記録ヘッド２のノズル形成面２３に表面電位計１８が相対するように構成されている。そして、制御回路１２は、表面電位計１８より検出されたノズル形成面２３の表面電位以上の逆極性の直流電圧信号を印加するように、帯電機構１７を制御する。このように、表面電位計１８を用いることにより、ノズル形成面２３の表面電位をより正確に計測して、帯電機構１７によるワイパー９の帯電電位に反映させることが可能となる。なお、必ずしも表面電位計１８を用いなくてもよく、例えば、ワイピング動作の前に最後に実行された記録動作における各ノズル４０からのインク滴の単位時間当たりの噴射回数（駆動周波数）、記録時間、あるいは記録動作終了時からワイピング動作実行時までの経過時間等に基づいてワイピング動作時におけるノズル形成面２３の表面電位を推定する構成を採用することも可能である。また、押圧ローラー５８に表面電位を計測する機能を持たせる構成とすることもできる。

図６は、メンテナンス動作の一種であるワイピング機構７によるワイピング動作、すなわち、本発明のメンテナンス方法について説明するフローチャートである。また、図７及び図８は、ワイピング動作について説明する工程図である。なお、図７及び図８においてはノズル形成面２３における撥液膜４７の図示は省略されている。ワイピング動作は、例えば、定期的、すなわち、前回実行されたワイピング動作からの経過時間が閾値を超えた場合、又は、前回ワイピング動作からの記録ヘッド２から噴射されたインクの総噴射量が閾値を超えた場合等、所定の条件が成立した場合に実行される。本実施形態においては、上記の経過時間が閾値を超えた場合がワイピング動作の実行条件とされている。そして、ワイピング動作の実行タイミングが到来すると、制御回路１２は、キャリッジ移動機構１６を制御して、記録ヘッド２が搭載されたキャリッジ３をワイピング機構７の上方のワイピング位置まで移動させる（ステップＳ１）。

記録ヘッド２がワイピング位置に移動してノズル形成面２３が表面電位計１８の上方に位置するタイミングで、表面電位計１８によりノズル形成面２３の表面電位（より具体的には、撥液膜４７の表面電位）が計測される（ステップＳ２）。ここで、ノズル形成面２３の帯電に関し、ワイピング動作の前に最後に実行された記録動作における上記の駆動周波数等の条件に応じて異なるが、例えば、２００〔Ｖ〕から６００〔Ｖ〕の負極性に帯電する。表面電位計１８によりノズル形成面２３の表面電位が計測されたならば、制御回路１２は、帯電機構１７を制御して、表面電位計１８より検出されたノズル形成面２３の表面電位以上の逆極性の直流電位を、押圧ローラー５８を介してワイパー９に付与し、図７に示されるように、当該ワイパー９を本実施形態においては正極性に帯電させる（ステップＳ３）。この際の印加電位は、例えばノズル形成面２３の表面電位の絶対値以上、当該表面電位の絶対値＋１０〔％〕以下の範囲に調整される。この状態で、ワイパー９がノズル形成面２３に接触した状態でユニット本体５２が払拭方向に移動することでワイピング動作が行われる（ステップＳ４）。本実施形態においては、ノズル列方向に沿ってワイパー９によってノズル形成面２３が払拭される。

ここで、ノズル形成面２３における表面電位以上の逆極性（本実施形態においては正極性）の電位が付与されて帯電しているワイパー９がノズル形成面２３に接触することにより、当該ノズル形成面２３に対してワイパー９から正電荷が供給される。これにより、ノズル形成面２３の負電荷が中和される。そして、ワイパー９の表面自由エネルギーと比較してノズル形成面２３における撥液膜４７の表面自由エネルギーが小さいので、ノズル形成面２３の帯電が中和されることにより、図８に示されるように、当該ノズル形成面２３に静電気力によって吸着されていた固形成分４８を含む付着物Ｗｉがワイパー９に引き込まれてノズル形成面２３から除去される。

以上のようにワイピング動作（クリーニング動作）が行われると、ノズル形成面２３に付着した付着物Ｗｉに含まれる顔料等の固形成分４８が除去されるので、ノズル形成面２３が清浄に保たれる。そして、このワイピング動作の際、ノズル形成面２３の表面電位に応じてワイパー９の帯電電位を変化させることにより、より付着物Ｗｉを除去しやすい状態でクリーニング動作を行うことができる。すなわち、本実施形態においては、ノズル形成面２３とは逆極性に帯電したワイパー９によりノズル形成面２３の帯電を中和しながらワイピング動作が行われることにより、ノズル形成面２３に付着した付着物Ｗｉに含まれる顔料等の固形成分４８がより容易に除去できる。つまり、当該ノズル形成面２３に静電気力によって吸着されていた付着物Ｗｉがワイパー９に引き込まれてノズル形成面２３から除去される。このため、撥液膜４７の劣化の原因となる付着物Ｗｉがノズル形成面２３に残ることがより確実に抑制される。その結果、撥液膜４７の撥液性の低下によるインク滴の飛翔曲がり等の不具合が抑制される。また、本実施形態においては、ワイピング動作時にノズル形成面２３に対するワイパー９の当接圧を従来よりも低下させても、ノズル形成面２３の付着物Ｗｉを除去することができる。このため、ワイピング動作時にワイパー９とノズル形成面２３との間の固形成分４８により撥液膜４７が傷つけられることがより確実に抑制される。そして、このような構成を有する記録ヘッド２及びこれを備えるプリンター１では、固形成分４８により記録ヘッド２のノズル形成面２３の撥液膜４７が摩耗することによる撥液性の低下が抑制されるので、耐久性が向上する。

図９及び図１０は、第２の実施形態におけるワイピング動作について説明する工程図である。上記第１実施形態においてはワイパー９をノズル形成面２３に接触させることによりノズル形成面２３の帯電を中和しながら払拭動作が行われる構成を例示したが、これには限られない。本実施形態においては、図９に示されるように、ノズル形成面２３に付着している付着物Ｗｉ及びこれに含まれる顔料等の固形成分４８の帯電極性とは逆極性に帯電されたワイパー９の頂部がノズル形成面２３から僅かに離れた非接触で対向させた状態でワイピング動作が行われる。この構成においては、表面電位計１８によりノズル形成面２３の表面電位が計測されたならば、制御回路１２は帯電機構１７を制御して、表面電位計１８より検出されたノズル形成面２３の表面電位以上の同極性の直流電位を、押圧ローラー５８を介してワイパー９に付与する。この際の印加電位は、例えばノズル形成面２３の表面電位以上、当該表面電位＋１０〔％〕以下の範囲に調整される。これにより、図９に示されるように、ワイパー９が負極性に帯電する。この状態で、ワイパー９がノズル形成面２３に接触しない程度に近接した状態でユニット本体５２が払拭方向に移動することでワイピング動作が行われる。

本実施形態においても、ワイピング動作の際、ノズル形成面２３の表面電位に応じてワイパー９の帯電電位を変化させることにより、より付着物Ｗｉを除去しやすい状態でクリーニング動作を行うことができる。すなわち、付着物Ｗｉの帯電電位とは逆極性であってノズル形成面２３の表面電位よりも高い電位にワイパー９が帯電していることにより、ノズル形成面２３に付着している固形成分４８を含む付着物Ｗｉが静電気力によってワイパー表面に吸着される。これにより、図１０に示されるように、当該ノズル形成面２３に静電気力によって吸着されていた付着物Ｗｉがワイパー９によってより確実に除去される。このように、本実施形態においては、ワイパー９がノズル形成面２３に接触させなくてもノズル形成面２３の付着物Ｗｉが除去されるので、ワイピング動作時にワイパー９とノズル形成面２３との間の固形成分４８により撥液膜４７が傷つけられることが一層確実に抑制される。

上記各実施形態においては、ユニット本体５２が払拭方向に移動してワイピング動作が行われる構成を例示したが、これには限られず、ノズル形成面２３とユニット本体５２との相対位置を維持した状態で、ワイパー９を回動させることによりワイピング動作が行われてもよい。あるいは、ワイピング機構７は駆動せずに、記録ヘッド２を払拭方向に移動させることによりワイピング動作を行う構成を採用することができる。要するに、ワイパー９とノズル形成面２３とが相対的に移動することでワイピング動作を行えばよい。

図１１及び図１２は、第３の実施形態におけるクリーニング動作について説明する工程図である。上記各実施形態においては、ワイパー９とノズル形成面２３とを、当該ノズル形成面に平行な面方向に相対移動させる（払拭させる）ことによりノズル形成面２３の付着物Ｗｉを除去する構成を例示したが、これには限られない。本実施形態におけるワイピング機構７′には一対の押圧ローラー５８ａ，５８ｂが払拭方向に並設されており、ワイパー９はこれらの押圧ローラー５８ａ，５８ｂに架け渡されている。また、これらの押圧ローラー５８ａ，５８ｂのうち、第１ロール５４側の第１押圧ローラー５８ａには、帯電機構１７が接続されている。これらの押圧ローラー５８ａ，５８ｂの間隔（軸間の距離）は、第１ロール５４と第２ロール５５との間隔よりも狭く、且つ、ノズル形成面２３の寸法よりも広く設定されている。そして、本実施形態においては、クリーニング動作に先立って、表面電位計１８によりノズル形成面２３の電位が計測されると、第１ロール５４からワイパー９が繰り出されると共に帯電機構１７は、表面電位計１８より検出されたノズル形成面２３の表面電位以上の逆極性の直流電位をワイパー９に付与し、図１１に示されるように、当該ワイパー９のノズル形成面２３と対向する領域を本実施形態においては正極性に帯電させる。

この状態で、図１２に示されるように、記録ヘッド２とワイピング機構７とを互いに近接する方向に相対移動させて、押圧ローラー５８ａ，５８ｂの間の正極性に帯電したワイパー９をノズル形成面２３に接触させる。これにより、当該ノズル形成面２３に対してワイパー９から正電荷が供給され、ノズル形成面２３の負電荷が中和される。これにより当該ノズル形成面２３に静電気力によって吸着されていた固形成分４８を含む付着物Ｗｉがワイパー９に引き込まれてノズル形成面２３から除去される。なお、ノズル形成面２３とワイパー９とを非接触で対向させた状態で静電気力により付着物Ｗｉをワイパー９に吸着させて除去する構成を採用することも可能である。この場合、表面電位計１８より検出されたノズル形成面２３の表面電位以上の同極性の直流電位がワイパー９に付与される。

なお、以上では、プリンター１の記録ヘッド２のノズル形成面２３をクリーニングする構成に本発明を適用した例を説明したが、これに限定されるものではない。本発明は、液体を噴射する液体噴射ヘッドのノズル形成面をクリーニング部材で払拭する構成のものであれば、例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド、バイオチップ（生物化学素子）の製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等のノズル形成面にも適用することができる。

１…プリンター，２…記録ヘッド，３…キャリッジ，４…ガイドロッド，５…プラテン，６…キャッピング機構，７…ワイピング機構，８…キャップ，９…ワイパー，１１…プリンターコントローラー，１２…制御回路，１３…駆動信号発生回路，１４…ヘッドコントローラー，１５…紙送り機構，１６…キャリッジ移動機構，１７…帯電機構１７…表面電位計，１９…リニアエンコーダー，２３…ノズル形成面，２４…ノズルプレート，２５…連通基板，２６…圧力室形成基板，２７…振動板，２８…圧電素子，２９…保護基板，３０…噴射ユニット，３１…ユニットケース，３４…共通液室，３５…ケース流路，３６…配線空部，３７…収納空部，３８…圧力室，４０…ノズル，４１…ノズル連通口，４２…供給口，４３…凹部，４４…配線接続空部，４６…保護膜，４７…撥液膜，４８…固形成分，５１…レール，５２…ユニット本体，５４…第１ロール，５５…第２ロール，５６…第１軸，５７…第２軸，５８…押圧ローラー，５９…遊転軸，６１…第１挿通口，６２…第２挿通口

Claims (9)

1. 液体が噴射されるノズル開口が形成されたノズル形成面に付着した付着物をクリーニング部材により除去するメンテナンス機構であって、
   前記クリーニング部材を帯電させる帯電機構を備えることを特徴とするメンテナンス機構。
2. 前記帯電機構は、前記ノズル形成面の表面電位に応じて前記クリーニング部材の帯電電位を変化させるように構成されたことを特徴とする請求項１に記載のメンテナンス機構。
3. 前記ノズル形成面の表面電位を計測する表面電位計測部を備えることを特徴とする請求項２に記載のメンテナンス機構。
4. 前記ノズル形成面に前記クリーニング部材を接触させて前記付着物を除去するように構成されたことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載のメンテナンス機構。
5. 前記帯電機構は、前記表面電位計測部により計測された前記ノズル形成面の表面電位の絶対値以上の逆極性の電位を前記クリーニング部材に付与するように構成されたことを特徴とする請求項４に記載のメンテナンス機構。
6. 前記ノズル形成面に前記クリーニング部材を非接触で対向させて前記付着物を除去するように構成されたことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載のメンテナンス機構。
7. 前記帯電機構は、前記表面電位計測部により計測された前記ノズル形成面の表面電位以上の同極性の電位を前記クリーニング部材に付与するように構成されたことを特徴とする請求項６に記載のメンテナンス機構。
8. 請求項１から請求項７の何れか一項に記載のメンテナンス機構と、
   前記ノズル形成面を有する液体噴射ヘッドと、
   を備えることを特徴とする液体噴射装置。
9. 液体が噴射されるノズル開口が形成されたノズル形成面に付着した付着物をクリーニング部材により除去するメンテナンス方法であって、
   前記ノズル形成面の表面電位を計測する工程と、
   計測された前記ノズル形成面の表面電位に応じて前記クリーニング部材を帯電させる工程と、
   帯電された前記クリーニング部材により前記ノズル形成面における前記付着物を除去する工程と、
   を有することを特徴とするメンテナンス方法。

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