JP2705960B2 - インクジェット記録装置および該装置における吐出口面のワイピング方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はインクジェット記録装置に関し、詳しくはイ
ンク吐出口面をワイピングするためのワイピング機構を
有したインクジェット記録装置および該装置における吐
出口面のワイピング方法に関する。

［従来の技術］ この種のインクジェット記録装置の記録ヘッドとして
は、従来よりその吐出方式によって種々のものが知られ
ている。

なかでも、熱エネルギーをインクに付与してインク中
に気泡を発生させ、この気泡の状態変化によってインク
吐出を行う方式の記録ヘッドは、熱エネルギー発光素子
やこの素子を駆動するための機能素子等を半導体ディバ
イスと同様の過程で製造することができ、また、インク
を吐出するための吐出口、この吐出口に連通する熱エネ
ルギー作用室としてのインク液室等はマイクロ加工技術
によって製造することもできる。

この結果、記録される画像の画質を向上させたり、記
録速度を増したりする等の要請に応じて、例えば記録ヘ
ッドにおける吐出口密度を高くするといったことも可能
となりつつある。

ところが、上述のような高密度な記録ヘッドにあって
は、吐出口等を均一かつ精度よく製造することが必要で
あり、これら精度等が確保されない場合には、吐出方向
の偏向が生じ記録画像の画質劣化を引き起すことにな
る。

そこで、吐出性能を左右する吐出口形状の精度等を容
易に得る方法として、インク液室に連通する開口が配さ
れた開口面に、いわゆるオリフィス（吐出口）の形成さ
れたオリフィスプレート（吐出口形成部材）を貼り合わ
せ、これを吐出口および吐出口面とする方法が提案され
てきた。

すなわち、オリフィスプレートにおけるオリフィスの
形成は、例えばエキシマレーザー光の照射やフォトエッ
チング工程によって精度よく行うことができ、これによ
り精度の高い吐出口形状を得ることができる。

また、オリフィスプレートは、吐出口面が複数の部材
で構成され、これら部材間の濡れ性の違いによって生じ
る吐出方向の偏向を防止する意味でも用いられるもので
ある。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、オリフィスプレートの厚みは、一般に
吐出特性を考慮して数10μｍ程度でなければならず、極
めて薄いものとなる。このため、オリフィスプレートを
開口面に密着させた状態に保つには種々の困難を伴う。

例えば、接着剤を用いオリフィスプレートを開口面に
貼り合わせようとする場合、開口付近の接着剤が毛細管
現象でインク液室内に浸入し、吐出口を塞ぐことがあ
る。

これを回避する構成として、開口付近には接着剤を用
いず、押え板等でオリフィスプレートを開口面に密着さ
せる構成を採る。

一方、インクジェット記録装置では、空気中に散乱し
た吐出インク滴の一部やサテライト、あるいは記録媒体
からのインクのはね返り等によって吐出口面に濡れが生
じる場合があり、さらには記録画像の定着促進のために
記録媒体から蒸発させられた水分が吐出口面に結露して
同様に濡れを生じる場合がある。この吐出口面の濡れは
吐出方向の偏向等、吐出性能を損なうものであり、一般
的には、ワイピングによってこの濡れを除去する構成が
採られる。

ところが、上記オリフィスプレートによって吐出口面
を形成した記録ヘッドにあっては、ワイピングを行う場
合種々の問題点が生起する場合がある。すなわち、ワイ
ピングによる機械的な力がオリフィスプレートに繰り返
して作用しオリフィスプレートを開口面から剥離させた
り、また、ワイピングによって除去されるインクが押え
部材とオリフィスプレートとの間にインク溜りを形成
し、ひいてはオリフィスを塞いだりする場合がある。

本発明は、特に、押え板を用いてオリフィスプレート
を密着させる構成の記録ヘッドにおいて、オリフィスプ
レートの押え部材に覆われない部分を、この部分におけ
るオフィリスの位置、または押え部材の段差の有無に応
じた方向のワイピングを行うころにより、除去されるイ
ンク等によってオリフィスが塞がれるのを防止したイン
クジェット記録装置および該装置における吐出口面のワ
イピング方法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ そのために本発明ではインクを吐出するためのエネル
ギーを発生する吐出エネルギー発生素子が配設されたイ
ンク液室と、インク液室に連通する開口が配された開口
面と、開口面に接合し、開口に対応して配設される吐出
口を有した吐出口形成部材と、吐出口形成部材の接合を
保持するため、吐出口形成部材の少なくとも吐出口が配
設された部位を除いた部位を覆う押え部材とを有した記
録ヘッドと、記録ヘッドとの相対移動により吐出口形成
部材の表面をワイピングするワイピング部材とを具えた
インクジェット記録装置において、吐出口形成部材の押
え部材によって覆われない部分の、吐出口の配設位置に
よって区画される狭い部分側から広い部分側へワイピン
グを行うことを特徴とする。

または、押え部材が吐出口形成部材を覆うことによっ
て生じる得る段差の無い方向へワイピングを行うことを
特徴とする。

［作用］ 以上の構成によれば吐出口の位置または押え部材によ
る段差の有無に応じてワイピングの方向が定められ、こ
れによりワイピングによって除かれず取り残されたイン
クや塵埃等によって吐出口を塞ぐ等の弊害を防止でき
る。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。

第１図および第２図は本発明の一実施例に係る図であ
り、第１図（Ａ）および（Ｂ）はインクジェット記録ヘ
ッド本体のそれぞれ正面図および側断面図を示す。

第１図（Ａ）および（Ｂ）において、１は記録ヘッド
本体のベース板であり、Alにより形成されている。基板
１上にはSi等で形成される基板（ヒータボード）２が接
着されている。ヒータボード２にはその表面には熱エネ
ルギー発光素子としての電気熱変換体（不図示）やこの
電気熱変換体を駆動するための機能素子としてのダイオ
ード等が形成されている。３はオリフィスプレート（吐
出口形成部材）であり、ここでは、インク液室を形成す
るための溝を設けた天板3Aと一体成形されている。

４はフィルタであり、チップタンク５から共通液室６
に至るインク供給口に設けられる。フィルタ４は図中矢
印のごとく流れてくるインクの不純物やゴミなどを取り
除く。フィルタ４を通過したインクは共通液室６に流れ
込み、この液室に連通する複数のインク液室７の各々に
その吐出に応じて供給される。９はオリフィスプレート
３をその弾性力等で押え、開口面（ここでは特にヒータ
ボード２の端面）に対して密着させる押え部材である。
本例では押え部材９としてSUSを用いている。

以上の構成において、インクタンク（不図示）からチ
ューブ等何らかの供給部材によりチップタンク５にイン
クを供給し、その後図示した矢印のごとくインクが流れ
る。まず、フィルタ４を通過することでインク中のゴミ
や不純物を除去し、共通液室６に至りそこからインク液
室７に導かれる。インク液室７内に配設された電気熱変
換体を駆動することによりインク中に気泡を発生させ、
この気泡の状態変化によってオリフィス（吐出口）８を
介してインクを吐出する。オリフィスの形状等は精度よ
く形成されているため、インク滴は吐出口面に対して垂
直に偏向なく吐出される。

ところで、オリフィスプレートの厚みは、吐出される
インク滴の速度，インク滴の量およびリフィル周波数を
適当な値として設定するため、さらには熱エネルギー発
光素子とオリフィスとの距離を考慮して数10μｍ程度で
なければならない。このため、上述した理由で押え部材
９によりオリフィスプレート３を押えヒータボード２の
端面に密着させる。

以上説明した構成によれば、第１図（Ａ）および
（Ｂ）に示すように、オリフィス８付近は押え部材９に
覆われず、従って、オリフィスプレート面と押え部材と
の間に段差部が形成される。しかも密着させる等の関係
から、オリフィス配列からこの配列の長手方向に平行な
段差部までの距離は、図中ａで示すように、一方が狭
く、同様ｂで示すように他方が広くなるといったオリフ
ィス配列に対して非対称な構成となっている。なお、押
え部材の機能としては、前述したオリフィスプレートを
押えるためだけでなく、その表面の平滑性により、キャ
ッピングの際の密着性を上げるという別の意味があり、
ノズルの目詰りを起こしにくくする。

このような構成の吐出口面をワイピングする場合、本
例では以下のように行う。

第２図（Ａ）は本例に係るワイピングの態様を示すイ
ンクジェット記録装置の一部を示す斜視図である。

図中、10はヘッド回復装置26に隣接して配設され、記
録ヘッド本体11の吐出口面のワイピングを行うブレード
であり、ヘッド回復装置26と同様に、適切な駆動機構の
駆動により図中ｄ方向に移動し、ヘッド本体11の吐出口
面と係合または離脱を行うことができる。すなわち、記
録ヘッド11の往復動作における適切なタイミングおよび
所定の方向でブレード10を記録ヘッド11の移動経路中に
突出させ、ヘッド11の往復動作に関連させてヘッド11の
吐出口面をワイピングする。

なお、図中16は記録ヘッド本体11を搭載するキャリッ
ジ、18はキャリッジ16とその一部を接続しキャリッジ16
を移動させるためのベルトである。ベルト18は不図示の
キャリッジモータの回転によって駆動される。また、19
はキャリッジ16と摺動可能に係合し、キャリッジ16の移
動方向を定めるガイドシャフトである。

第２図（Ｂ）はブレード10がワイピングを行うときの
詳細を示す側断面図であり、同図に示すように、オリフ
ィスから段差部までの距離が狭い方から広い方にワイピ
ングする。すなわち、吐出口配列がオリフィスプレート
において偏倚した方向にワイピングする。こうすること
で、オリフィス近傍が濡れたり、塵埃等が附着しても、
ワイピングによってきれいな吐出口面が再現して良好な
吐出状態を保つことが可能となる。

逆に、オリフィスから段差部までの距離が広い方から
狭い方にワイピングした場合、狭い方の段差部に、除去
しきれず残ったインクや塵埃が溜り、この結果距離が近
いためオリフィスを塞いでしまう可能性があるため好ま
しくない。

従来例の場合、第７図に示すように吐出口面の濡れが
少なく、ワイピングするインク量が少ない場合なら、従
来のワイピング方法でインクを完全にふき取ることがで
きるが、第８図に示すようにインク量が多い場合、ブレ
ード10からインクがすり抜けてしまい、インクを完全に
除去しきれない。また、塵埃は段差部に溜るため、ワイ
ピングが繰り返される間には、オフィリスの位置にまで
これらインクや塵埃等が溜ってくる場合があり、オリフ
ィスを塞いでしまう。

しかし、本実施例のように段差部までの距離が狭い方
から広い方にワイピングすれば、最悪の場合でも第６図
に示すようにインクや塵埃がオリフィスの位置には至ら
ない状態となるためオリフィスに影響を与えることな
く、安定な吐出を行うことが可能となる。

第４図は本発明の他の実施例に係る記録ヘッド本体の
断面図であり、第３図の図中ｃで示すようにオリフィス
プレート３の厚みが大きい方、すなわち先の実施例にお
いてオリフィスから段差部までの距離が広い方の段差を
無くした実施例を示し、この場合ワイピングの方向は段
差のある方からない方へ行う。

これにより、ワイピング動作の下流側は段差がないた
め、塵埃やインク等も溜ることなく、吐出は安定なもの
となる。また、ワイピング動作の下流側の段差がないこ
とから、ブレードがワイピング時に段差部でひっかかる
こともなく、ブレードの耐久性も格段に良くなる。

なお、上記第１の実施例と組合わせた形態、すなわち
段差の無い方向で、かつ段差の狭い方向からワイピング
を行うようにすれば、より好ましい本例の効果が得られ
る。

また、ワイピング部材として、ゴム等のブレードでな
く、吸収体を用いてもよく、この場合も、ワイピングの
方向は同様に段差部のある方からない方に向かって行
う。ここで吸収体は、例えばルピセル（東洋ポリマー製
のウレタンの連続気泡体）のようなものであり、ブレー
ド状あるいはコロのような円柱状の形状とし、従動ある
いは摺動するような構成とする。吸収体はホルダーに支
持されており、装置本体からの信号あるいは機械的な駆
動によって、ヘッドに当接したり離間したりする。

このような構成にすることで、例えば、C,M,Y,Bkの４
個のヘッドを持つフルカラープリンタにおいても１つの
吸収体で全てのヘッドの吐出口面をきれいにワイピング
することが可能である。

また、第５図に示すように段差部をアール状とするこ
とでワイピング部材の耐久性を上げることができる。特
に、ルピセルのような軟質の部材を用いた場合、ワイピ
ング部材の機械的な耐久性の低さをこのアール形状によ
り補うことができる。

実際に４つの記録ヘッドを用いたプリンタで、A4サイ
ズの記録を行い、A4全面の記録中に３回のワイピングを
行った結果、３万枚の記録を行っても、ワイピング部材
はほとんど摩耗もなく、また不吐出等もなく、記録の品
位も良好なものであった。

また、特にインクの濡れだけを取り除くのであれば、
コロ状の吸収体を用いると非常に良いワイピング性能を
発揮し、さらにコロ状のため段差による耐久性も非常に
良好であった。

なお、オリフィスプレートに撥水処理が施されていれ
ばさらによいことは言うまでもない。

また、上例では、熱エネルギー発生素子を用いた記録
ヘッドで説明をしてきたが、他の方式においても、吐出
口面にこのような段差構成を持つインクジェット記録ヘ
ッドならば同様の効果を有することは明らかである。

第９図〜第12図はワイピング動作に関するいくつかの
実施例を示す。前述したように、ワイピング部材による
ワイピング方法は、ノズルに対して露出した吐出口面の
オリフィス位置に関して狭い方から広い方へワイピング
する。その際、ブレード，キャップおよび記録範囲の位
置関係により４つのワイピング動作が考えられる。

１つは、第９図に示すように、記録する直前にワイピ
ングする。この方式の場合、複数のヘッドを持った装置
の場合においては、ワイピング後に混色防止のための空
吐出を行う必要があり、この空吐出のためにヘッド11は
記録範囲の直前、あるいはキャップの位置に戻らなけれ
ばならない。

２つ目は、第10図に示すように、記録を終えた後のバ
ックスキャン時にワイピングするもので、複数ヘッドの
装置の場合でもキャップ中に空吐出を行うことが可能と
なり、装置本体の幅を小さくでき、また、記録時間を短
縮することが可能となる。

３つ目は、第11図に示すように、記録範囲を挟んでキ
ャップ26とは反対側にブレード10を取り付けたもので、
記録のためのスキャン後にワイピングを行い、ブレード
10に対して離れた位置で必要な空吐出口を行うことが可
能となる。あるいは、バックスキャン時に記録を行わな
いならば、キャップ26側に戻ってキャップ中に空吐出を
行うことも可能となる。

４つ目は、第12図に示すようにバックスキャン時にワ
イピングするものであり、この方式では色の異なる複数
のヘッドを用いた場合は混色を妨げない場合がある。

なお、上記各実施例では、オリフィスプレートを密着
させる意味において押え部材を用いたが、本発明に係る
ワイピングは吐出口が形成された部材の上に何等の目的
で他の部材が設けられ、この開口領域をワイピングする
場合に適用され得ることは明らかである。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、吐
出口の位置または押え部材による段差の有無に応じてワ
イピングの方向が定められ、これによりワイピングによ
って除去しきれず取り残されたインクや塵埃等によって
吐出口を塞ぐ等の弊害を防止できる。

この結果、ワイピングにより不吐出や吐出方向の偏向
などが生ぜず安定した記録を行うことが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）および（Ｂ）は本発明の一実施例に係るイ
ンクジェット記録ヘッド本体のそれぞれ正面図および側
断面図、 第２図（Ａ）および（Ｂ）は第１図に示した記録ヘッド
におけるワイピング動作を示すそれぞれ斜視図および拡
大側断面図、 第３図は本発明の他の実施例に係るオリフィスプレート
を示す斜視図、 第４図および第５図は本発明の他の実施例に係る記録ヘ
ッド本体の側断面図、 第６図は本発明の実施例によるワイピング後の吐出口面
を示す平面図、 第７図および第８図はブレードを用いたワイピングによ
るインク除去の様子を示す模式的側面図、 第９図〜第12図はそれぞれインクジェット記録装置にお
けるワイピング動作の態様を示す模式的上面図である。 １……ベース板、２……ヒータボード（基板）、３……
オリフィスプレート（吐出口形成部材）、６……共通液
室、７……インク液室、８……オリフィス（吐出口）、
９……押え部材、11……インクジェット記録ヘッド本
体。

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インクを吐出するためのエネルギーを発生
   する吐出エネルギー発生素子が配設されたインク液室
   と、該インク液室に連通する開口が配された開口面と、
   該開口面に接合し、前記開口に対応して配設される吐出
   口を有した吐出口形成部材と、該吐出口形成部材の前記
   接合を保持するため、前記吐出口形成部材の少なくとも
   前記吐出口が配設された部位を除いた部位を覆う押え部
   材とを有した記録ヘッドと、 該記録ヘッドとの相対移動により前記吐出口形成部材の
   表面をワイピングするワイピング部材と を具えたインクジェット記録装置において、 前記吐出口形成部材の前記押え部材によって覆われない
   部分の、前記吐出口の配設位置によって区画される狭い
   部分側から広い部分側へ前記ワイピングを行うことを特
   徴とするインクジェット記録装置。
2. 【請求項２】インクを吐出するためのエネルギーを発生
   する吐出エネルギー発生素子が配設されたインク液室
   と、該インク液室に連通する開口が配された開口面と、
   該開口面に接合し、前記開口に対応して配設される吐出
   口を有した吐出口形成部材と、該吐出口形成部材の前記
   接合を保持するため、前記吐出口形成部材の少なくとも
   前記吐出口が配設された部位を除いた部位を覆う押え部
   材とを有した記録ヘッドと、 該記録ヘッドとの相対移動により前記吐出口形成部材の
   表面をワイピングするワイピング部材と を具えたインクジェット記録装置において、 前記押え部材が前記吐出口形成部材を覆うことによって
   生じ得る段差の無い方向へ前記ワイピングを行うことを
   特徴とするインクジェット記録装置。
3. 【請求項３】インクを吐出するための吐出口を有する吐
   出口形成部材と、前記吐出口からインクを吐出するため
   のエネルギーを発生する吐出エネルギー発生素子と、前
   記吐出口を囲む領域に開口領域を有し、前記吐出口形成
   部材上に設けられた押え部材と、を有する記録ヘッド
   と、 該記録ヘッドとの相対移動により前記吐出口形成部材の
   表面をワイピングするワイピング部材と を具えたインクジェット記録装置において、 前記開口領域の、前記吐出口の配設位置によって区画さ
   れる狭い部分側から広い部分側へ前記ワイピングを行う
   ことを特徴とするインクジェット記録装置。
4. 【請求項４】前記ワイピングの方向は、前記吐出口の配
   列が前記開口領域に関して、偏倚する方向であることを
   特徴とする請求項３に記載のインクジェット記録装置。
5. 【請求項５】前記ワイピングの方向は、前記開口領域に
   おいて前記押え部材と前記吐出口形成部材との間に生じ
   得る段差の無い方向であることを特徴とする請求項３に
   記載のインクジェット記録装置。
6. 【請求項６】前記吐出エネルギー発生素子は熱エネルギ
   ー発光素子であることを特徴とする請求項１ないし５の
   いずれかに記載のインクジェット記録装置。
7. 【請求項７】インクを吐出するためのエネルギーを発生
   する吐出エネルギー発生素子が配設されたインク液室
   と、該インク液室に連通する開口が配された開口面と、
   該開口面に接合し、前記開口に対応して配設される吐出
   口を有した吐出口形成部材と、該吐出口形成部材の前記
   接合を保持するため、前記吐出口形成部材の少なくとも
   前記吐出口が配設された部位を除いた部位を覆う押え部
   材とを有した記録ヘッドと、該記録ヘッドとの相対移動
   により前記吐出口形成部材の表面をワイピングするワイ
   ピング部材とを具えたインクジェット記録装置における
   ワイピング方法において、 前記吐出口形成部材の前記押え部材によって覆われない
   部分の、前記吐出口の配設位置によって区画される狭い
   部分側から広い部分側へ前記ワイピングを行うことを特
   徴とするインクジェット記録装置における吐出口面のワ
   イピング方法。
8. 【請求項８】インクを吐出するためのエネルギーを発生
   する吐出エネルギー発生素子が配設されたインク液室
   と、該インク液室に連通する開口が配された開口面と、
   該開口面に接合し、前記開口に対応して配設される吐出
   口を有した吐出口形成部材と、該吐出口形成部材の前記
   接合を保持するため、前記吐出口形成部材の少なくとも
   前記吐出口が配設された部位を除いた部位を覆う押え部
   材とを有した記録ヘッドと、該記録ヘッドとの相対移動
   により前記吐出口形成部材の表面をワイピングするワイ
   ピング部材とを具えたインクジェット記録装置のワイピ
   ング方法において、 前記押え部材が前記吐出口形成部材を覆うことによって
   生じ得る段差の無い方向へ前記ワイピングを行うことを
   特徴とするインクジェット記録装置における吐出口面の
   ワイピング方法。
9. 【請求項９】インクを吐出するための吐出口を有する吐
   出口形成部材と、前記吐出口からインクを吐出するため
   のエネルギーを発生する吐出エネルギー発生素子と、前
   記吐出口を囲む領域に開口領域を有し、前記吐出口形成
   部材上に設けられた押え部材と、を有する記録ヘッド
   と、該記録ヘッドとの相対移動により前記吐出口形成部
   材の表面をワイピングするワイピング部材と を具えたインクジェット記録装置のワイピング方法にお
   いて、 前記開口領域の、前記吐出口の配設位置によって区画さ
   れる狭い部分側から広い部分側へ前記ワイピングを行う
   ことを特徴とするインクジェット記録装置における吐出
   口面のワイピング方法。
10. 【請求項１０】前記吐出エネルギー発生素子は熱エネル
    ギー発光素子であることを特徴とする請求項７ないし８
    のいずれかに記載のインクジェット記録装置における吐
    出口面のワイピング方法。
11. 【請求項１１】前記熱エネルギー発生素子は電気熱変換
    体であることを特徴とする請求項６に記載のインクジェ
    ット記録装置。
12. 【請求項１２】前記吐出口形成部材はその表面に撥水処
    理が施されていることを特徴とする請求項１ないし6,ま
    たは11のいずれかに記載のインクジェット記録装置。