JP2022163603A

JP2022163603A - 液体吐出装置

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Publication number: JP2022163603A
Application number: JP2021068623A
Authority: JP
Inventors: 博史阿部; Hiroshi Abe
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2021-04-14
Filing date: 2021-04-14
Publication date: 2022-10-26

Abstract

【課題】記録装置に備えられるワイピング機構において、ワイパーの適切な当接圧を簡易な構成で実現し、かつ安定したワイピング動作を長期的に維持可能にする。【解決手段】液体を吐出するノズルが形成された吐出面３１１を有する液体吐出ヘッド３と、吐出面３１１と当接するワイパー部材１２３を有し、液体吐出ヘッド３に対して相対的に移動して吐出面３１１をクリーニングするクリーニング部１２と、を備える液体吐出装置１において、ワイパー部材１２３は、吐出面３１１から受ける力が所定の大きさを超えると座屈変形を生じる座屈変形領域１２８を有することを特徴とする。【選択図】図１１

Description

本発明は、インク等の液体を用いて記録媒体に画像の記録を行う記録装置に備えられる液体吐出装置に関し、特に、液体の吐出面をワイパー部材で払拭するワイピング機構を備えた液体吐出装置に関する。

インクジェットプリンタに代表される液体吐出方式の記録装置に備えられる記録ヘッド（液体吐出ヘッド）の吐出面には、所定ピッチで並べられた複数の吐出口（ノズル）からなる吐出口列（ノズル列）が形成されている。画像記録のためにインク吐出を継続していくと、飛翔インクから生ずるインクミストや、着弾時に記録媒体から跳ね返るインクなどが吐出面に付着し、付着インクが蓄積する「濡れ」の現象を生じることがある。この濡れに起因した、インク吐出機能の低下や記録画像の劣化などの不具合を防止するために、吐出面に撥水処理を施すことにより、付着しようとするインクを弾いて濡れを防止する方法が取られている。また、撥水処理だけで濡れを完全に防止できない場合には、吐出面のクリーニングを行うことが必要である。吐出面のクリーニングに関して、ワイパー部の先端を記録ヘッドに当接させた後、ワイパー部材を記録ヘッドに対して相対的に移動させることによって、吐出面に付着したインクや塵埃等の異物を除去する技術が知られる（例えば、特許文献１参照）。

ところで、記録装置においては、各種部品の寸法誤差や部品の組み付け誤差により、記録ヘッドの吐出面に対するワイパー部の先端の位置が変化する場合がある。その結果、特許文献１に記載の記録装置では、ワイパー部材の撓みが変化するのでワイパー先端が吐出面に当接する際の力が変化し、力が大きくなる位置の場合では吐出面の撥水処理がワイパーで削り落とされて濡れが発生し易くなる問題があった。このような問題に対して、ワイパー部材を記録ヘッドの吐出面へ向けて付勢する付勢部材とワイパー部材の移動方向を規制するガイド部材とローラ部材を有するクリーニングユニットを備えた記録装置が知られる（例えば、特許文献２参照）。すなわち、ワイパー部材を、その先端が所定の力で記録ヘッドの吐出面に当接するように、付勢部材の付勢力により上下方向に移動可能とし、吐出面に対する位置誤差を吸収可能に構成した記録装置である。

特開２００５－１５３１８３号公報特開２０１４－１９６００１号公報

しかしながら、特許文献２に記載の記録装置は、ローラ部材の回転部や、ローラ部材とガイド部材との接触部等の、可動／接触機構を多用した構成となっている。そのため、インクミストや着弾時に跳ね返ったインク等が機構部に付着して乾燥すると、可動／接触機構の動きが悪くなり、その結果、ワイパー部材の先端が吐出面に当接する際の力が大きくなってしまう場合がある。すなわち、安定したワイピング動作を長期的に維持することが困難である。

本発明は、記録装置に備えられるワイピング機構において、ワイパーの適切な当接圧を簡易な構成で実現し、かつ安定したワイピング動作を長期的に維持可能にする技術を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するために、本発明の液体吐出装置は、
液体を吐出するノズルが形成された吐出面を有する液体吐出ヘッドと、
前記吐出面と当接するワイパー部材を有し、前記液体吐出ヘッドに対して第１方向に相対的に移動して前記吐出面をクリーニングするクリーニング部と、
を備える液体吐出装置において、
前記ワイパー部材は、前記吐出面から受ける力が所定の大きさを超えると座屈変形を生じる座屈変形領域を有することを特徴とする。

本発明によれば、記録装置に備えられるワイピング機構において、ワイパーの適切な当接圧を簡易な構成で実現し、かつ安定したワイピング動作を長期的に維持することが可能となる。

本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置の模式的斜視図である。記録ヘッド及びインクタンクの構成説明図である。記録ヘッドの模式的分解斜視図である。記録ヘッドの模式的斜視図である。記録ヘッドとワイパー部材の位置関係の説明図である。比較例１のワイパー部材の構成説明図である。本発明の実施形態のワイパーの模式的斜視図である。本発明の実施形態のワイパーの構成説明図である。ワイパーの吐出面に対する押付け力の比較説明図である。ワイピング動作中の座屈変形領域１２８周辺の模式的拡大図である。本発明の実施形態のワイパー部材の構成説明図である。座屈変形領域１２８の変形状態の説明図である。比較例２のワイパーの構成説明図である。座屈変形領域１２８の断面形状例の説明図である。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。

＜実施形態＞
図１は、本発明の実施形態に係るインクジェット記録方式を用いたプリンタであるインクジェット記録装置１（以下、記録装置１）の模式的斜視図である。記録装置１は、記録媒体（記録材）に向けて液体としてのインクを吐出することで記録媒体に所望の画像を形成、記録する液体噴射式の画像記録装置である。なお、画像記録装置のうち液体吐出を行う構成部分を指して液体吐出装置と呼ぶ場合がある。

図１に示すように、記録ヘッド３は、キャリッジ２に搭載されており、キャリッジ２は、ガイドシャフト１３に沿って往復移動可能に案内支持されている。記録ヘッド３には、該記録ヘッド３へインクを供給するためのインクタンク６が装着されている。キャリッジ２は、両側のプーリに掛け回しされたタイミングベルト７に連結されており、キャリッジモータＭ１により不図示の伝動機構及びタイミングベルト７を介して両矢印Ａ方向に往復
駆動される。記録装置１の背面側に装着された給紙機構には、記録紙等のシート状の記録媒体（記録材）Ｐが積載されている。給紙機構から１枚ずつ分離されて給送される記録媒体Ｐは、搬送ローラ１４及びこれに圧接されて従動回転するピンチローラ１５によって、記録ヘッド３と対向する画像記録位置へＸ軸方向（搬送方向）に沿って搬送される。ピンチローラ１５は、ピンチローラホルダ１６により、搬送ローラ１４に対し弾性力で圧接するように支持されている。また、搬送ローラ１４の軸部には搬送ローラギア１７が固定されており、搬送ローラ１４は搬送モータＭ２により搬送ローラギア１７を介して回転駆動される。

画像記録位置で紙送りされる記録媒体は、プラテンにより、記録ヘッド３の吐出面（吐出口が形成されたフェイス面）３１１、３１５（図３～図５等参照）との間に所定の隙間（インク滴の飛翔空間）が形成されるように支持されている。画像記録位置に搬送された記録媒体に対しては、キャリッジ２とともに移動する記録ヘッド３の吐出口から画像情報に基づいてインクを吐出することで１ライン分の記録が行われる。１ライン分の記録を終了すると、記録媒体を所定ピッチだけ搬送する紙送りの後、次のラインの記録が行われる。こうして、１ライン分の記録と所定ピッチの紙送りを交互に繰り返すことにより、画像データに基づき記録媒体全体の記録が行われる。キャリッジ２の位置は、ガイドシャフト１３と平行に張架されたエンコーダスケール８を該キャリッジ２上に搭載されたエンコーダセンサで読み取ることにより検知される。エンコーダスケール８としては、例えば透明なＰＥＴフィルムに所定ピッチの黒色バーを印刷したものが使用され、その一方の端部は直接シャーシ９に連結され、他方の端部は不図示の板ばねを介してシャーシに連結されている。記録された記録媒体Ｐは、搬送ローラ１４と同期駆動される排紙ローラ１９及びこれに圧接されて従動回転する拍車ローラ２１によって、装置本体外へ搬送（排出）される。拍車ローラ２１を拍車ホルダ２２に回転自在に支持されている。

キャリッジ２と記録ヘッド３は、それらの互いに対向する接合面を接触させることにより、所定の電気接触が得られるように構成されている。キャリッジ２には、不図示のフレキシブルケーブルを介して電気接続された回路基板が設けられている。そこで、装置本体の制御回路からの画像信号に応じたパルス電圧を記録ヘッド３に印加することで、複数の吐出口から選択的にインクを吐出して画像を形成することができる。さらに、記録装置１では、キャリッジ２の移動範囲であって記録領域を外れた位置に、記録ヘッド３のインク吐出性能を維持するとともに記録画像の画質低下を防止するための回復装置（回復ユニット）１０が配されている。上記記録領域を外れた位置は、通常、記録ヘッド３のホームポジションに選定される。

回復装置１０には、キャッピング手段１１、ワイピング機構１２が設けられている。その他、回復装置１０には、不図示のワイパークリーニング手段、吸引ポンプなどが設けられていてもよい。キャッピング手段１１は、記録ヘッド３の吐出面３１１、３１５にキャップを密着させて吐出口を覆うための手段である。ワイピング機構１２は、記録ヘッド３の吐出面３１１、３１５にワイパーを摺接して吐出面を払拭（拭き取り清掃）するための機構である。ワイパークリーニング手段は、ワイピング機構１２のワイパーに付着した異物を除去するための手段である。吸引ポンプは、キャップに接続されており、吐出口からインクを吸引する吸引回復あるいはキャップ内のインクを回収する空吸引などを行う手段である。

回復装置１０は、モータＭ３の駆動により、クリーニング部としてのワイピング機構１２を、矢印Ｆ方向（ワイピング方向）と矢印Ｂ方向（戻り方向）に往復移動させる。

図２は、記録ヘッド３及びインクタンク６の構成を説明する模式的斜視図であり、（ａ）は記録ヘッド３にインクタンク６を装着した状態、（ｂ）は記録ヘッド３からインクタ
ンク６を取り外した状態をそれぞれ示す。図３は、記録ヘッド３の模式的分解斜視図であり、記録ヘッド３を斜め下方から見た図である。図４は、記録ヘッド３およびインクタンク６を斜め下方から見た模式的斜視図である。

記録ヘッド３は、往復移動可能なキャリッジ２上に、位置決め手段及び電気的接点により着脱可能に固定支持された状態で搭載されている。図２～図４に示すように、記録ヘッド３にはインクタンク６が着脱可能に装着されており、記録ヘッド３及びインクタンク６によってインクジェットカートリッジが構成されている。インクタンク６は、個別に交換可能な複数（４個）のインクタンク６１、６２、６３、６４のインクタンク群で構成されており、これらのインクタンクにはそれぞれ異なるインクが収容されている。本実施形態におけるインクタンク６１、６２、６３、６４には、それぞれ、ブラックインク、シアンインク、マゼンタインク、イエローインクが収容されている。

記録ヘッド３は、液体吐出構成の一例として、例えば、電気熱変換体により発生させた熱エネルギーを利用してインクを吐出する構成としてよい。すなわち、記録ヘッド３は、電気熱変換体から発生する熱エネルギーによって流路中のインクに膜沸騰を生じさせ、インク中の気泡の成長、収縮によって生じる圧力変化を利用して吐出口からインクを吐出させる構成とすることができる。この電気熱変換体は、複数の吐出口のそれぞれに対応して設けられている。

記録ヘッド３は、図３に示すように、吐出素子ユニット３１、インク供給ユニット３２及びタンクホルダ３３から構成される。そして、吐出素子ユニット３１をビス３４によりインク供給ユニット３２に結合し、これをタンクホルダ３３と結合することにより図４の状態に組み立てられる。吐出素子ユニット３１及びインク供給ユニット３２のインク連通口からのインク漏れを防ぐため、両者はジョイントシール部材３５を介してビス３４で締結される。吐出素子ユニット３１は、ＴＡＢフィルム等からなるフレキシブル配線基板３７を介して電気接続基板３６と電気接続されている。さらに、電気接続基板３６は、インク供給ユニット３２の一側面に位置決め固定される。そして、インク供給ユニット３２をタンクホルダ３３に嵌合結合することにより記録ヘッド３が組み立てられる。

吐出素子ユニット３１には、ブラックインクを吐出する第１の吐出面３１１と、カラーインクを吐出する第２の吐出面３１５が設けられている。ブラックの吐出面３１１には、インクタンク６１から供給されるブラックインクを吐出するための、複数の吐出口により構成されるノズル列が配されている。カラーの吐出面３１５には、シアンのノズル列３１２とマゼンタのノズル列３１３とイエローのノズル列３１４が一体に設けられている。シアンのノズル列３１２には、インクタンク６２から供給されたシアンインクを吐出するノズルが配されている。マゼンタのノズル列３１３には、インクタンク６３から供給されたマゼンタインクを吐出するノズルが配されている。イエローのノズル列３１４には、インクタンク６４から供給されたイエローインクを吐出するノズルが配されている。各ノズル列は、互いに平行に、一定の順番となるように設けられている。また、ブラックの第１の吐出面３１１と、各色カラーのノズル列３１２、３１３、３１４からなる第２の吐出面３１５とは、ワイパー１２３、１２４（図５参照）の払拭方向（矢印Ｆで示されるワイピング方向）と交差（本実施形態では直交）する方向に所定間隔をおいて配置されている。

吐出面３１１、３１５の各吐出口列（ノズル列）は、複数の吐出口を所定ピッチで配列して構成されており、各吐出口内に電気熱変換素子と発泡室が設けられている。各吐出口に通じる流路に供給されたインクは、電気熱変換素子により付与される熱エネルギーによって膜沸騰し、そのときに生じる圧力によりインク滴として吐出される。

記録ヘッド（液体吐出ヘッド）の吐出面には、所定ピッチで並べられた複数の吐出口か
らなる吐出口列が形成されており、本実施形態のようなカラー記録装置においては複数色のインクを用いるため、吐出面に複数の吐出口列が形成される。上述したように、画像記録のためにインク吐出を継続していくと、飛翔インクから生ずるインクミストや、着弾時に記録媒体から跳ね返るインクなどが吐出面に付着し、付着インクが蓄積する「濡れ」の現象を生じることがある。この濡れが吐出口付近に発生した場合には、濡れインクが吐出口内のインクと繋がったり、複数の吐出口間で濡れインクのつながりが生じたりする。また、紙粉やごみなどの異物が濡れを介して吐出面に付着し、吐出口に目詰まりが生じることもある。このような現象が発生すると、吐出口から吐出されるインク滴が濡れによって引っ張られ、インク滴の飛翔に変化が生じてしまう。その結果、インクの吐出方向が曲げられたり、インク滴の大きさにばらつきが生じたり、更には吐出不能になるなどの不具合が生じ、形成画像が劣化することがある。そのような不具合を防止すべく、各吐出面をクリーニング（拭き取り清掃）するためのワイピング機構が回復装置に設けられる。

図５は、回復装置１０に設けられたワイピング機構１２の構成説明図であり、（ａ）はホームポジションにある記録ヘッド３とワイピング機構１２との配置関係を示す側面図、（ｂ）はワイパーと記録ヘッド３の各吐出面との位置関係を装置下方から見た図である。なお、図５（ｂ）においては、図右側が記録領域であり、矢印Ｆで示すワイピング方向は、記録媒体の搬送方向（Ｘ軸方向）と同じ方向である。ワイピング機構１２は、記録ヘッド３のブラックの吐出面３１１にブラック用ワイパー１２３を、カラーの吐出面３１５にカラー用ワイパー１２４を、それぞれ摺接し、各吐出面をクリーニング（拭き取り清掃）するための機構である。

図６～図１３を参照し、本実施形態の特徴的な構成を有するワイパー部材として、ブラック用ワイパー１２３について説明する。カラー用ワイパー１２４については、ブラック用ワイパー１２３と同様の構成のため説明を省略する。

図６は、比較例１のワイピング機構の説明図であり、（ａ）は比較例１のワイパー２２３が吐出面３１１に接触していない非清掃時の様子を示す模式図、（ｂ）はワイパー２２３が吐出面３１１に接触した清掃時の様子を示す模式図である。比較例１のワイピング機構１２において、ワイパー２２３は、基端部がワイパー支持部材１２１に固定されており、ワイパー支持部材１２１は、ワイピング機構１２の内部に固定されている。

図６（ａ）に示すように、ワイパー２２３は、その先端１２５と吐出面３１１とのオーバーラップ量（吐出面への侵入量）１２７が所定量となるように、基端部がワイパー支持部材１２１に固定される。すなわち、ワイパー２２３は、記録ヘッド３と当接していない非当接状態において、先端１２５を含む先端側が、ワイピング機構１２と記録ヘッド３との間の相対移動における記録ヘッド３の移動軌跡と重なるように配置される。

図６（ｂ）に示すように、ワイピング機構１２は、ワイパー２２３の先端１２５が記録ヘッド３に当接した後に、複数の吐出口３１０が開口する吐出面３１１に沿うワイパー方向Ｆに移動する。この際、ワイパー２２３は撓むことで先端１２５が吐出面３１１と同じ高さとなる。ワイパー２２３は、先端１２５がワイパー２２３の撓みの反発力により吐出面３１１にほぼ一定の力で押付けられた状態で、ワイパー方向Ｆに移動して吐出面３１１をクリーニングする。

比較例１のワイパー２２３は、ブレード状の弾性材で形成された略板状部材であり、弾性変形領域１２９だけで構成されたワイパー部材である。比較例１のワイパー２２３において、各種部品の寸法誤差や組み付け誤差などによりオーバーラップ量１２７が増加した場合、ワイパー２２３の先端１２５が吐出面３１１に押付けられる力はオーバーラップ量１２７の増加に対応して増加する。

これに対し、本実施形態のワイパー１２３は、オーバーラップ量１２７の増加により吐出面３１１に対して作用する押付力の増加を低減することができる構成を有している。

図７は、本実施形態のワイパー１２３の概略構成を示す模式的斜視図である。ワイパー１２３は、ブレード状の弾性材で形成された全体略板状の部材である。本実施形態のワイパー１２３は、弾性変形領域１２９と座屈変形領域１２８を設けた構成となっている。本実施形態のワイパー１２３は、座屈変形領域１２８の断面形状を調整することで、オーバーラップ量１２７が増加した場合にワイパー１２３の撓みの大部分が領域１２８の座屈変形に置き換わり、力の増加割合が減少する、又は力が減少する構成である。

ワイパー１２３は、ワイパー支持部材１２１に固定される固定部１２６と、吐出面３１１と当接する当接部を含む弾性変形領域１２９と、固定部１２６と弾性変形領域１２９との間に設けられた座屈変形領域１２８と、を含む。ワイパー支持部材１２１は、ワイピング機構１２に固定されており、ワイピング機構１２の記録ヘッド３に対するＸ軸方向の相対移動にともなって移動し、ワイパー１２３を記録ヘッド３（記録面３１１）に対してＸ軸方向に相対移動させる（図５参照）。ワイパー１２３のＸ軸方向の移動のうちの一方の移動方向が、ワイピング方向Ｆであり、その逆の他方の移動方向が、戻り方向Ｂとなる。ワイパー１２３は、固定部１２６から弾性変形領域１２９の先端１２５にかけて、第１方向としてのＸ軸方向と直交する第２方向としてのＺ軸方向に延びるようにワイパー支持部材１２１に固定される。比較例１のワイパー２２３と同様、ワイパー１２３は、吐出面３１１と当接していない非当接状態において、先端１２５を含む先端側が、ワイピング機構１２と記録ヘッド３との間の相対移動における記録ヘッド３の移動軌跡と重なるように配置される。

なお、本実施例では、第２方向がＸ軸方向と直交する方向となる構成例を示すが、必ずしもＸ軸方向に直交する方向である必要はない。吐出面３１１に対して適切に当接して所望のワイピング効果が得られる範囲において、Ｘ軸方向と直交する方向に対して角度を有する、Ｘ軸方向に対して交差する方向を第２方向としてよい。

座屈変形領域１２８は、ワイパー１２３において、第１弾性変形領域としての弾性変形領域１２９と、第２弾性変形領域としての固定部１２６と、の間を、第３方向としてのＹ軸方向に帯状に延びるように設けられている。座屈変形領域１２８は、Ｙ軸に垂直な断面（Ｘ軸及びＺ軸に沿った断面）において、Ｘ軸方向の幅が、弾性変形領域１２９や固定部１２６よりも狭く、かつ該断面のＸ軸方向の位置がＹ軸方向の位置によって変化する（異なる）ように構成されている。座屈変形領域１２８の該断面の変化は、Ｙ軸方向に向かって規則的、周期的な変化となっており、座屈変形領域１２８の外形形状としては、弾性変形領域１２９や固定部１２６のような平坦な外面に対し、Ｙ軸方向に規則的な肉抜き形状の外面を有するものとなる。ワイパー１２３は、弾性変形領域１２９（第１弾性変形領域）と、座屈変形領域１２８と、固定部１２６（第２弾性変形領域）と、がそれぞれ同一材料の一体的な部材として構成される。

ワイパー支持部材１２１は、ワイパー１２３の固定部１２６をＸ軸方向に挟持することで、ワイパー１２３をワイピング機構１２に対して固定する。ワイパー支持部材１２１は、固定部１２６に対して、Ｘ軸方向の一方の側に位置する第１支持部材１２１ａと、Ｘ軸方向の他方の側に位置する第２支持部材１２１ｂと、を含む。ワイパー１２３の固定部１２６には、Ｘ軸方向に貫通する貫通孔１２６ｃが複数設けられている。固定部１２６は、第１支持部材１２１ａと第２支持部材１２１ｂの対向面間に挟まれるとともに、第１支持部材１２１ａと第２支持部材１２１ｂのうちの一方に設けられた抜け止め突起１２６ｃが、貫通孔１２６ｃを介して、他方に設けられた窪みに挿通される。抜け止め突起１２６ｃ
による抜け止め部は、Ｙ軸方向に複数個所設けられる。これにより、ワイパー１２３は、ワイパー支持部材１２１に対して、Ｙ軸方向に対する傾きを生じることなく抜け止め固定されることになる。

比較例１のワイパー２２３のワイパー支持部材１２１に対する固定も、本実施形態のワイパー１２３と同様である。なお、ここで示したワイパー１２３のワイパー支持部材１２１に対する固定方法はあくまで一例であり、当該構成に限定されるものではない。

図８は、本実施形態のワイパー１２３の構成説明図である。ワイパー１２３の構成例の一例として、本実施形態では、ワイパーの材料を硬度３５のＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）として、オーバーラップ量を０．８±０．６ｍｍの範囲で増減させた。その他の寸法関係について、図８（ａ）に示す。また、ワイパー１２３において形状を調整していない弾性変形領域１２９の断面Ａを図８（ｂ）、形状を調整した座屈変形領域１２８の断面Ｂを図８（ｃ）に示す。

図９は、ワイパーの各種寸法関係を上記条件として、クリーニング中にワイパーが吐出面に押付けられた力を垂直反力として評価した実験結果を示す。図９は、比較例１の形態（Ｒｅｆ）及び本実施形態において、オーバーラップ水準をＭｉｎ／Ｔｙｐ／Ｍａｘと変化させた場合の、ワイパーが吐出面に押付けられる力を比較して示すグラフである。すなわち、ワイパーの吐出面に対する吐出面に垂直な方向における位置関係を変化させた場合の、ワイパーから吐出面に対して作用する力の変化を示している。

なお、図６（ａ）、図８（ａ）に示すように、比較例１のワイパー２２３と本実施形態のワイパー１２３は、非当接状態においてＹ軸方向に投影した外形形状（輪郭形状）が互いに略同一であり、その外形形状は、いずれもＺ軸方向に長尺の矩形形状となる。

弾性変形領域１２９だけで構成される比較例１のワイパー２２３の形態（Ｒｅｆ）では、オーバーラップ量がＴｙｐ（０．８ｍｍ）を基準として、Ｍｉｎ（０．２ｍｍ）では反力が－１４％、Ｍａｘ（１．４ｍｍ）では反力が＋９％変化している。一方で座屈変形領域１２８を加えた構成の本実施形態のワイパー１２３では、Ｍｉｎでは反力が－５％、Ｍａｘでは反力が－２％変化している。すなわち、オーバーラップ量が増加した場合（Ｍｉｎ→Ｔｙｐ）に力の増加割合が減少し、さらにオーバーラップ量が増加した場合（Ｔｙｐ→Ｍａｘ）には力が減少することが確認できた。

図１０～図１３を参照して、本実施形態のワイパー１２３における座屈変形について説明する。図１０は、ワイピング動作中の座屈変形領域１２８周辺の模式的拡大図である。図１１は、本実施形態のワイパー１２３の構成説明図である。図１１（ａ）はワイパー１２３が吐出面３１１に接触していない非清掃時の様子を示す模式図であり、図１１（ｂ）はワイパー１２３が吐出面３１１に接触した清掃時の様子を示す模式図である。図１１（ｃ）は、ワイピング動作前の段階における図１０に示す座屈変形領域１２８中央の断面図であり、図１１（ｄ）は、ワイピング動作中の段階における図１０に示す座屈変形領域１２８中央の断面図である。図１２は、座屈変形領域１２８をワイパー支持部材１２１近傍に配置した場合の本実施形態のワイパー１２３のワイピング動作中における変形状態を示す模式図である。図１２（ａ）は全体構成、図１２（ｂ）は図１２（ａ）の断面Ｃ、図１２（ｃ）は図１２（ａ）の断面Ｄ、図１２（ｄ）は図１２（ａ）の断面Ｅを示す。図１３は、座屈変形領域１２８をワイパー支持部材１２１から離れた位置に配置した場合の本実施形態の比較例２のワイパー３２３のワイピング動作中における変形状態を示す模式図である。

比較例１のワイパー２２３を曲げた場合、図１０に示す本実施形態のワイパー１２３の
状態と同様に、曲げ内側が圧縮状態、曲げ外側が引張状態となり応力の分布が生じる。この際、ゴムに代表されるワイパー材料は、非圧縮性材料であり、圧縮／引張による体積変化は殆ど発生しない特性があるので、ワイパーの断面形状はほぼ不変であり、ワイパーの曲げ剛性に増減は生じない。そのため、オーバーラップ量の増減に対応する様に反力が増減する結果となった。

一方、本実施形態のワイパー１２３を曲げた場合も、図１０に示すように、比較例１のワイパー２２３と同様、曲げ内側が圧縮状態、曲げ外側が引張状態となり応力の分布が生じる。すなわち、弾性変形領域１２９の断面形状には、比較例１の形態と同様に大きな変形が生じる余地は無い。しかしながら、座屈変形領域１２８の断面形状には、応力分布を緩和する方向に変化する余地がある。したがって、各種部品の寸法誤差や組み付け誤差などによりオーバーラップ量が増えた場合は、座屈変形領域１２８において、図１１（ｃ）に示すような応力を緩和する方向の変形が生じ、図１１（ｄ）に示すような形状へと変化する。具体的には、圧縮状態は引張状態が主体の方向へ（曲げ内側が外側へ）、引張状態は圧縮状態が主体の方向へ（曲げ外側が内側へ）と応力を緩和する方向へ変形する。この結果、ワイパー１２３の座屈変形領域１２８において、つづら折り状の断面形状の折れ角度が拡大（折れ具合が低減）して直線形状に近づくことで曲げ剛性が減少して歪みが集中する（図１１（ｄ））。これにより、ワイパー１２３の撓みの大部分が、座屈変形領域１２８の座屈変形に置き換わる（座屈変形によって吸収される）。よって、ワイパー１２３が吐出面３１１に押付けられる力の増加割合が減少する、又は力が減少する。

図１２（ａ）に示すように、座屈変形領域１２８は、座屈変形が生じると、ワイパー１２３の延びる方向（略Ｚ軸方向）における略中央部分を起点に折れ曲がったような態様となる。すなわち、ワイパー延び方向における座屈変形領域１２８の略中央部分（断面Ｄ）が、該延び方向における両端部付近、すなわち、弾性変形領域１２９との境界付近（断面Ｃ）と固定部１２６との境界付近（断面Ｅ）に対し、Ｘ軸方向の断面幅が相対的に狭くなる。図１２（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、Ｚ軸に垂直な断面において、略中央部分（断面Ｄ）が、該方向の両端部（断面Ｃと断面Ｅ）に対して、つづら折り状の断面形状の折れ角度が拡大（折れ具合が低減）し、Ｙ軸方向に延びる略直線形状となる。また、略直線形状の略中央部分（断面Ｄ）は、Ｘ軸方向において曲げ内側Ｇから離れた曲げ外側Ｆに近い位置となる。

座屈変形領域１２８の寸法と、座屈変形との関係について説明する。座屈変形領域１２８の長さ（オーバーラップ方向の寸法）は、ワイパー１２３が吐出面３１１に押付けられる力の増減に影響する。これは、座屈変形領域１２８の端部は弾性変形領域１２９と連続しているため、座屈変形領域１２８の端部まで歪む場合は、先に述べたような変形が座屈変形領域１２８だけに収まらず弾性変形領域１２９にまで及ぶことに起因する。このため、座屈変形領域１２８の長さが短い程、座屈変形領域１２８の剛性は、弾性変形領域１２９の剛性の影響を強く受け、結果としてワイパー１２３が吐出面３１１に押付けられる力が増加する。このため、ワイピング機構１２の構成や記録ヘッド３との寸法関係や狙いの押し付け力によって、座屈変形領域１２８の長さを適切に選択する必要がある。

座屈変形領域１２８の位置と、座屈変形との関係について説明する。前述したように、ワイパー１２３の撓みの大部分が座屈変形領域１２８の座屈変形に置き換わるので、ワイパー１２３の傾きは、座屈変形領域１２８を境に変化する（座屈変形領域１２８を境に折れ曲がったようなＹ軸視形態となる）。このため、同じオーバーラップ量でも、座屈変形領域１２８の位置が、図１２（ａ）に示すように、ワイパー支持部材１２１に近いと、接触角度１３０は大きくなるが、図１３に示すように、ワイパー先端１２５に近いと、接触角度１３０は小さくなる。

すなわち、図１３に示す比較例２のワイパー３２３は、弾性変形領域１２９が、吐出面３１１との当接部を含む先端側の第１弾性変形領域１２９ａと、固定部１２６と連続的（一体的）に設けられる固定部側の第２弾性変形領域１２９ｂと、に分かれている。座屈変形領域１２８は、第１弾性変形領域１２９ａと第２弾性変形領域１２９ｂとの間に設けられ、その位置が先端部に近い配置となる。すなわち、ワイパー延び方向の長さにおいて、第１弾性変形領域１２９ａは第２弾性変形領域１２９ｂよりも短くなる。

図１２（ａ）、図１３に示すように、座屈変形領域１２８の位置によってワイパー１２３の吐出面３１１への接触角度１３０が大きく変化する。したがって、良好なワイピング性能を維持できる接触角度範囲によって、座屈変形領域１２８の位置を適切に選択する必要がある。例えば、ワイパーの角でノズルの中の異物を掻き出したい場合は、接触角度１３０が小さすぎては効果が低くなる。そのような場合には、座屈変形領域１２８の位置はワイパー支持部材１２１に近い方がより好ましい。

すなわち、本実施形態のワイパー１２３も、図１３に示すワイパー３２３と同様、弾性変形領域１２９を、先端側の第１弾性変形領域１２９ａと、固定部１２６と連続的（一体的）な固定部側の第２弾性変形領域１２９ｂと、に分けた構成としてよい。この場合、座屈変形領域１２８を、ワイパー支持部材１２１に近い配置とし、ワイパー延び方向の長さにおいて、第１弾性変形領域１２９ａが第２弾性変形領域１２９ｂよりも長くなるように構成すればよい。

図１４（ａ１）～（ａ７）、（ｂ１）、（ｂ２）は、座屈変形を起こさせるのに有効な形状と考えられる本実施形態の座屈変形領域１２８の断面形状例を示す模式的断面図である。座屈変形領域１２８の構成は、図８（ｃ）等に示すようなＺ軸に垂直な断面形状を形成する構成に限定されるものではない。上述した座屈変形を生じさせることができる形状であれば、他の形状であってもよい。

図１４（ａ１）に示す形状例１２８ａ１は、Ｚ軸に垂直な断面において、断面がＹ軸方向に向かうにしたがってつづら折り状の略三角波形状に変化する形状例で、図７や図８等に示した座屈変形領域１２８に相当する。図１４（ａ２）、（ａ３）に示す形状例１２８ａ２、１２８ａ３は、断面のＸ軸方向における位置がＹ軸方向の位置によらず変化しないＹ軸に平行に延びる直線部１２８ｓと、Ｙ軸に対して傾斜した方向に延びる傾斜部１２８ｔと、を組み合わせた形状例である。図１４（ａ４）、（ａ７）に示す形状例１２８ａ４、１２８ａ７は、Ｙ軸方向に向かうにしたがって略半円弧状に変化する半円弧部１２８ｃを複数組み合わせた形状例である。特に、図１４（ａ７）の形状例１２８ａ７は、半円弧部１２８ｃのＸ軸方向の向きを交互に変えて正弦波形状に変化させている。図１４（ａ５）、（ａ６）に示す形状例１２８ａ５、１２８ａ６は、直線部１２８ｓと半円弧部１２８ｃとを組み合わせた形状例である。

図１４（ｂ１）に示す形状例１２８ｂ１は、傾斜部１２８ｔを複数組み合わせることで、Ｚ軸に垂直な断面が略菱形形状の中空部がＹ軸方向に複数並ぶように構成した形状例である。図１４（ｂ２）に示す形状例１２８ｂ２は、半円弧部１２８ｃを複数組み合わせることで、Ｚ軸に垂直な断面が略円形状の中空部がＹ軸方向に複数並ぶように構成した形状例である。

図１４（ａ１）～（ａ７）に示す形状例は、ワイパー１２３を、座屈変形領域１２８が弾性変形領域１２９及び固定部１２６と一体の一体成形品として製造が可能であり、製造コストが低く、曲げ弾性が低いワイパー１２３を得ることができる形状例である。図１４（ｂ１）、（ｂ２）に示す形状例は、弾性変形領域１２９と座屈変形領域１２８とを個別に成型後、二次成型や接着等で両者を接合することで製造可能な構成例である。図１４（
ｂ１）、（ｂ２）に示す中空構造の形状例は、製造コストは図１４（ａ１）～（ａ７）の形状例よりも高くなるが、曲げ弾性が高いワイパー１２３を得ることができる形状例である。すなわち、図１４（ｂ１）、（ｂ２）の形状例は、図１４（ａ１）～（ａ７）の形状例よりも吐出面３１１に対する押し付け力を高く設定することができる。したがって、目的に合わせて適切な形状を選択することが可能である。

なお、図１４の示した座屈変形領域１２８の各形状例は、あくまで例示であり、図１４に示した形状例に限定されるものではない。図１４に示した各形状例をさらに組み合わせてもよい。また、図１４に示した形状例は、一定の規則性、対称性を持たせた形状例であるが、例えば、規則性や対称性が場所によって変化するようにしてもよいし、部分的に規則性や対称性に従わない形状を組み合わせてもよい。

本実施形態の記録装置１によれば、例えば、次のような効果が奏される。本実施形態では、ブラックの第１の吐出面３１１を、ワイパー１２３により払拭するワイピング動作について説明した。ワイパー１２３を、弾性変形領域１２９と座屈変形領域１２８より構成し、座屈変形領域１２８の断面形状を、ワイパー１２３が吐出面３１１から受ける力が所定の大きさを超えると所望の座屈変形が起きる形状に調整する。こうすることで、オーバーラップ量１２７が増加して、吐出面３１１からワイパー１２３に作用する力が所定以上増加するような場合において、ワイパー１２３の撓みの大部分が座屈変形領域１２８の座屈変形に置き換わる（座屈変形で吸収される）。これにより、各種部品の寸法誤差や組み付け誤差などによりオーバーラップ量１２７が増加した場合に、ワイパー１２３の先端１２５が吐出面３１１に押付けられる力の増加割合が減少する、又は力が減少する。したがって、記録ヘッド３の吐出面３１１を継続して繰り返しワイピングする場合において、吐出面３１１の撥水処理に摩耗が生じることを低減することができる。よって、吐出面３１１の濡れの発生を持続して安定的に抑えることができ、吐出面３１１の濡れに起因する形成画像の劣化を抑制することが可能となる。

以上の実施形態では、ブラックの第１の吐出面３１１を、ワイパー１２３により払拭するワイピング動作について図示して説明した。各色カラーのノズル列３１２、３１３、３１４からなる第２の吐出面３１５を、ワイパー１２４により払拭するワイピング機構についても、ワイパー１２３と同様、座屈変形を用いた構成としてもよい。

なお、以上の説明では、記録ヘッドを搭載して往復移動するキャリッジを用いるシリアルタイプの記録装置を例に挙げた。本発明は、被記録材を運搬する方向の副走査のみで記録するラインタイプの記録装置など、他の記録方式の場合も同様に適用可能である。また、本発明は、プリンタ、ファクシミリ、複写機などの単体の記録装置のほか、複合機器やシステム構成などにおける記録装置や、インク以外を吐出する記録装置に対しても同様に適用可能である。

１…インクジェット記録装置、２…キャリッジ、３…記録ヘッド、６…インクタンク（群）、１０…回復装置、１２…ワイピング機構、１２１…ワイパー支持部材、１２３…ブラック用ワイパー、１２４…カラー用ワイパー、１２８…座屈変形領域、１２９…弾性変形領域、３１１…第１の吐出面（ブラックの吐出面）、３１２、３１３、３１４…第２の吐出面（カラーの吐出面）、３１５…第２の吐出面（群）

Claims

液体を吐出するノズルが形成された吐出面を有する液体吐出ヘッドと、
前記吐出面と当接するワイパー部材を有し、前記液体吐出ヘッドに対して第１方向に相対的に移動して前記吐出面をクリーニングするクリーニング部と、
を備える液体吐出装置において、
前記ワイパー部材は、前記吐出面から受ける力が所定の大きさを超えると座屈変形を生じる座屈変形領域を有することを特徴とする液体吐出装置。
前記ワイパー部材は、前記クリーニング部に固定される固定部と、前記吐出面と当接する当接部と、を有し、前記固定部から前記当接部にかけて、前記液体吐出ヘッドに対して前記第１方向と交差する第２方向に延びて、前記当接部が前記液体吐出ヘッドの移動軌跡と重なるように配置され、
前記座屈変形領域は、前記固定部と前記当接部との間に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
前記座屈変形領域は、前記当接部よりも前記固定部に近い位置に設けられることを特徴とする請求項２に記載の液体吐出装置。
前記ワイパー部材が前記吐出面と当接していない非当接状態における、前記１方向及び前記第２方向に沿った断面において、
前記座屈変形領域は、
前記第１方向における幅が、前記固定部及び前記当接部の前記第１方向における幅よりも狭く、かつ、
前記断面の前記第１方向における位置が、前記第１方向と前記第２方向のそれぞれと直交する第３方向の位置によって異なることを特徴とする請求項２又は３に記載の液体吐出装置。
前記座屈変形領域は、前記断面の形が、前記第３方向の位置によって変化することを特徴とする請求項４に記載の液体吐出装置。
前記座屈変形領域は、前記断面の前記第１方向における位置が、前記第３方向に向かうにしたがってつづら折り状の略三角波形状に変化する部分を含むことを特徴とする請求項４又は５に記載の液体吐出装置。
前記座屈変形領域は、前記断面の前記第１方向における位置が、前記第３方向の位置によらず変化しない部分を含むことを特徴とする請求項４～６のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
前記座屈変形領域は、前記断面の前記第１方向における位置が、前記第３方向に向かうにしたがって略半円弧状に変化する部分を含むことを特徴とする請求項４～７のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
前記座屈変形領域は、前記断面の前記第１方向における位置が、前記第３方向に向かうにしたがって、半円弧をつないだ正弦波形状に変化する部分を含むことを特徴とする請求項４～８のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
前記座屈変形領域は、前記第３方向に沿って並ぶ複数の中空部を有することを特徴とする請求項４～９のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
前記中空部の前記１方向及び前記第３方向に沿った断面における形状は、略菱形形状を含むことを特徴とする請求項１０に記載の液体吐出装置。
前記中空部の前記１方向及び前記第３方向に沿った断面における形状は、略円形状を含むことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の液体吐出装置。
前記座屈変形領域は、座屈変形を生じると、前記第１方向及び前記第３方向に沿った断面が、前記第３方向に延びる略直線形状となる部分が形成されることを特徴とする請求項４～１２のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
前記ワイパー部材は、
前記座屈変形領域を除いて弾性変形領域で構成されており、前記非当接状態における前記第３方向に投影した外形形状は前記第２方向に長尺の矩形形状であり、
前記外形形状が同じで、前記座屈変形領域を備えず、前記弾性変形領域のみから構成されるワイパー部材と比べて、前記吐出面に対する前記吐出面に垂直な方向における位置関係が変化した場合の前記吐出面に作用する力の変化が小さいことを特徴とする請求項４～１３のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
前記クリーニング部は、前記固定部を前記第１方向に挟持することで前記ワイパー部材を前記クリーニング部に対して固定するワイパー支持部を有することを特徴とする請求項２～１４のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
前記ワイパー部材は、前記座屈変形領域より前記当接部の側の第１弾性変形領域と、前記座屈変形領域より前記固定部の側の第２弾性変形領域と、を含むことを特徴とする請求項２～１５のいずれか１項に記載の液体吐出装置。