JP3428254B2 - インクジェット式記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、印字信号に応じて
インク滴を吐出して、記録紙等の記録媒体上にインク像
を形成するオンデマンド型インクジェットプリンタの記
録ヘッド、より詳細にはノズルプレートの表面構造に関
する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット式記録ヘッドは一般に、
インク滴の吐出ノズル、ノズルと連通した圧力室及びイ
ンク供給口、圧力室にインク吐出エネルギーを与える圧
力発生素子、圧力室及びインク供給口と圧力発生素子と
を隔てる膜状の振動板を備えている。

【０００３】インクジェット式記録ヘッドは、記録用紙
にほとんど接触する程度の距離を保って印刷を実行する
と共に、画像を形成するインクには染料等の固形成分を
含むため、ノズルプレートに紙粉や増粘したインク等の
異物が付着しやすく、これがノズルの目詰まり発生の原
因となる。

【０００４】そのため、ノズル周辺に第１のクレータ部
を形成し、ノズルプレートとノズルとの段差を持たせ、
異物のノズルへの付着を少なくしている。

【０００５】加えて、一定時間毎あるいはノズルクリー
ニング動作時にゴム板や布材等からなるワイパーにより
ノズルプレートをワイピングあるいはラビングして、紙
粉やホコリ、増粘インク等の異物を除去することが行わ
れている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高密度
化を行いノズルの配列ピッチが１４１μｍ間隔、即ち１
インチ当たり１８０ノズルの密度になると、各ノズル毎
に独立したクレータ部を形成すると、隣接するノズルの
クレータ部の壁が極めて薄くなり形成が困難であると共
に、各々のクレータ形状が小さくなり、ワイピングによ
るクレータ内の拭き取り性が低下してしまい、紙粉やホ
コリ、増粘インク等の異物をノズル周辺から除去できな
いことが起こる。そのため、図８に示すように１列のノ
ズル２，２，２・・・及びノズル３，３，３・・・の周
囲に長穴状の共通となる第１のクレータ部２０及び３０
を形成している。

【０００７】このように構成されたノズルプレートをワ
イパーにより一方向からワイピングした場合、まずワイ
パーが進んでノズルプレート上に付着している紙粉やホ
コリ、増粘インク等の異物が拭き取られる。続いて、ワ
イパーがクレータ部２０に到達すると、クレータ部には
段差となる直線状の壁２０ａがあるため、ワイパーは段
差を下ってクレータ部２０内即ちノズル２の周辺を拭き
取ってゆく。しかし、直線状の壁２０ｂの段差を上がる
際に異物を拭き取りながら進むことができず、これまで
拭き取りながらワイパーに堆積させてきた異物の一部を
２０ｂに落としてしまう。これに続いてワイピングされ
る第１のクレータ部３０にても同様で、第１のクレータ
部内即ちノズル周辺に異物が落とされてしまうことにな
る。ラビングはこの逆で、第１のクレータ部２０及び３
０部内の直線状の段差２０ａ及び３０ａにて、異物が拭
き落とされてしまう。このような場合、異物がノズル部
に接触してしまうことがあり、インク滴の吐出を不安定
にしたり全く吐出できなくなったりして印字品質を低下
させるという不都合が生じる。

【０００８】更に、ワイピングやラビング手段によって
ノズルプレート上から除去された異物がワイパー上に残
ることにより、次回のワイピングやラビング手段によっ
て異物をノズルプレート上、特に第１のクレータ部内に
再び運び込むことがある。

【０００９】このような異物の拭き落としやワイパーに
よる運び込みの発生頻度は、印刷速度や印刷品質の向上
を図るための多ノズル化により、さらに増加してしま
う。

【００１０】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであって、その目的とすることころはノズルプレー
ト及びワイパーに付着した紙粉やホコリ、増粘インク等
の異物をノズル周辺に持ち込まないよう第２のクレータ
部でトラップさせるインクジェット式記録ヘッドを提供
することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
式記録装置は、複数の圧力発生室のそれぞれに連通して
一定ピッチで列状に配列された複数のノズルと、ノズル
を囲むようにして形成された第１のクレータ部とを有す
るノズルプレートを備えたインクジェット式記録ヘッド
と、ノズルプレートの表面を払拭するワイパーと、吸引
手段と連結され、複数のノズルを封止するようにノズル
プレートの表面に当接させるキャップと、を有するイン
クジェット式記録装置であって、ワイパーによるワイピ
ング方向にノズル列と並設された第２のクレータ部をさ
らに有し、第１、第２のクレータ部は、ノズルプレート
のキャップに封止される領域内に配置されており、第２
のクレータ部は、底部に撥水層が形成されていることを
特徴とする。また、係るインクジェット記録装置におい
て、第２のクレータ部のノズル並び方向の長さが、第１
のクレータ部のノズル並び方向の長さよりも長いことを
特徴とする。また、係るインクジェット記録装置におい
て、第２のクレータ部が長穴状の直線部を有することを
特徴とする。また、係るインクジェット記録装置におい
て、第２のクレータ部の深さが第１のクレータ部の深さ
と同等であることを特徴とする。

【００１２】また、前記第１及び第２のクレータ部が記
録装置の吸引手段に連通したノズル保護キャップの当た
る範囲内に形成されていることを特徴とする。

【００１３】更に、前記第２のクレータ部のノズル並び
方向の長さが、前記ノズルの周囲に形成されたクレータ
部よりも長いことを特徴とする。

【００１４】更に、前記第２のクレータ部が長穴状の直
線部を有することを特徴とする。

【００１５】更に、前記第２のクレータ部が記録装置に
取り付けられたワイピング手段によるワイピング方向の
上流側に形成されていることを特徴とする。

【００１６】更に、前記第２のクレータ部が前記ワイピ
ング方向の上流側、及び下流側すなわち記録装置に取り
付けられたラビング手段によるラビング方向の上流側に
形成されていることを特徴とする。

【００１７】更に、前記第２のクレータ部の深さが前記
第１のクレータ部の深さと同等であることを特徴とす
る。

【００１８】更に、前記第１のクレータ部の形状が同一
列の前記ノズル全てを囲むように前記ノズルの配列方向
に凹部と凸部とからなる波形の壁を備えていることを特
徴とする。

【００１９】更に、前記第２のクレータ部が複数形成さ
れていることを特徴とする。

【００２０】更に、前記第２のクレータ部の前記ノズル
に向かって外側に相当する壁の形状が、前記ノズルの配
列方向に凹部と凸部とからなる波形の壁を備えているこ
とを特徴とする。

【００２１】更に、前記第１のクレータ部及び前記第２
のクレータ部に撥水層が形成されていることを特徴とす
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。

【００２３】図１は、本発明の実施例であるインクジェ
ット式記録ヘッドの構成を示す断面図である。ノズルプ
レート１は、図２に示したように一定ピッチで形成され
たノズル２，２，２・・・及び３，３，３・・・を２列
備えていて、スぺーサ５、及び弾性板６と一体に積層さ
れてフレーム７に固定されて、圧力発生室８，９、イン
ク供給口１０，１１及び共通のインク室１２，１３を形
成している。

【００２４】１５は圧電振動子で、本実施例では圧電材
料１６と電極１７，１８とを交互に積層して電界方向と
直角方向（図中上下方向）に変位する縦振動モードを備
えたのもので、先端が振動板６の脚部１９に固定され、
また後端が固定板２１を介してフレーム７に固定されて
いる。

【００２５】図２は、前述のノズルプレートの一実施例
を示す上面図であって、図中符号２０，３０は、ノズル
２，２，２・・・の列、及びノズル３，３，３・・・の
列を取り囲むように形成された第１のクレータ部で、ノ
ズル２，２，２・・・、及びノズル３，３，３・・・に
対応した独立の丸形クレータである。本実施例のノズル
ピッチは２８２μｍ間隔、即ち１インチ当たり９０ノズ
ルの密度であり、直径２００μｍのクレータ部を形成し
ても隣接するクレータ部の壁を８２μｍ確保することが
できる。

【００２６】ここでワイピング及びラビングについて説
明する。

【００２７】ワイピングはゴム板等からなるブレードに
よりノズルプレート上の拭き取りを行う。ラビングはイ
ンク吸収性に富んだ微細な繊維を編み固めた布材のブレ
ードによりワイピングよりも強い拭き取りを行う。イメ
ージ的には、木材板を粗目のペーパーで擦るのがラビン
グで、細目のペーパーで仕上げるのがワイピングとな
り、どちらも木材板を擦っているものの、ラビングでは
大きな凹凸（≒異物）を強く擦り落としていることにな
る。

【００２８】図９に、ワイピング及びラビング動作の説
明図を示す。

【００２９】本実施例のインクジェット式記録装置で
は、ワイピングとラビングを行うブレードを一体に接着
し、ワイパーと呼ぶ。図９ではワイパーＷの右側にワイ
ピング材のブレードＢが、左側にはラビング材のブレー
ドＡが接着されている（図９（イ））。

【００３０】ワイピング或はラビング動作時には、イン
クジェット式記録ヘッドの走査方向に対して緩衝するよ
うにワイパーＷが突出する仕組みになっている（図９
（ロ）及び（ニ））。

【００３１】インクジェット式記録ヘッドは走査方向に
移動し、これによりノズルプレート１はワイパーＷによ
って拭き取りが行われている（図９（ハ）及び
（ホ））。

【００３２】この時、ワイパーＷの拭き取り方向によ
り、ワイピングかラビングかが決定する。

【００３３】図９（ハ）では、ワイピング材Ｂがノズル
プレート上を拭き取っていることからワイピングが、図
９（ホ）では、ラビング材Ａがノズルプレート上を拭き
取っていることからラビングが、それぞれ行われてい
る。

【００３４】更に、インク吸引を伴うノズルプレートの
クリーニング動作について説明する。

【００３５】まず、吸引キャップのノズルプレートに対
する密着性を良くするために、異物除去のワイピングを
行う。続いてインク吸引を行い、次にインク吸引によっ
てノズルプレート上に付着した不要なインクをワイピン
グによって除去する。といった一連の動作となり、より
強いクリーニングを必要とする際、インク吸引前にラビ
ング動作を追加してノズルプレート上の異物拭き取りを
行う。

【００３６】ここで、クリーニング動作におけるインク
吸引時や印刷を行わない時にノズルの目詰まりを防ぐた
めのノズル保護キャップ６０は、図１０に示すようにノ
ズルプレート１上の第１のクレータ部２０及び３０、第
２のクレータ部５０、ノズル２，２，２・・・及び３，
３，３・・・を蓋で覆うように被さって、ノズルプレー
トと密着する。ノズル保護キャップ６０にはインクの流
路が設けられており、ポンプ等の吸引手段に接続され
て、インク吸引を行う。

【００３７】第２のクレータ部５０及び第１のクレータ
部２０及び３０は、スパッタリングやメッキにより厚さ
５乃至３０μｍの金属層２４を形成している。

【００３８】このクレータ部２０，３０及び５０には、
インクに対して非親和性を示す材料で撥水層２５が形成
されている。

【００３９】図２に示した第２のクレータ部５０は、ノ
ズル２，３から見てワイピングの上流側に形成されてい
る。このため、ワイピングの際は第１のクレータ２０及
び３０にワイパーＷが到達する前に、必ず第２のクレー
タ部５０にてワイピング動作が行われる。第２のクレー
タ部５０には長穴状の直線の壁５０ａ，５０ｂが形成さ
れている。これにより、ワイピング動作時にワイパーＷ
のワイピング材Ｂに蓄積されている異物、及びノズルプ
レートから拭き取られた紙粉や増粘インク等の異物は、
壁５０ａの段差により第２のクレータ部５０内に運び込
まれた後、壁５０ｂの段差でワイパーＷから拭き落とし
易くされている。こうして第１のクレータ部２０及び３
０にワイパーＷが到達する前に、第２のクレータ部５０
によって異物をトラップすることができる。

【００４０】更に、第２のクレータ部のノズル並び方向
の長さが第１のクレータ部のノズル並び方向の長さより
も長くなっている。これにより、ワイピング動作時の第
２のクレータ部による異物トラップ効果が全ノズルに対
して有効となる。

【００４１】図２に示された符号４０は、ノズル保護キ
ャップ６０の当たり想定線である。この図から、前述の
ノズル及びクレータ部全てがキャップ内に収まることに
より、ノズル周辺に付着してしまった異物やワイパーＷ
によって第２のクレータ部５０に拭き集められた紙粉や
ホコリ、増粘インクなどの異物を、吸引によりノズルプ
レート上から除去することが可能になる。特に第２のク
レータ部がキャップ内に収まっていることにより、壁５
０ｂの直線状の段差を利用して拭き集められた異物がノ
ズルプレート上に堆積せずに除去され、最適なインク滴
の吐出環境を維持できる。

【００４２】図３は、前述のノズルプレートの一部を示
す部分断面図である。

【００４３】この図より、本実施例のノズルプレートで
は、第１のクレータ部２０と第２のクレータ部５０との
深さが同一であることがわかる。このように第１のクレ
ータ部と第２のクレータ部との深さが同一であることか
ら、金属層２４及び撥水層２５を全クレータ部に対し同
時に形成することができ、作業効率のアップと無用のコ
ストアップを防ぐことが可能になる。

【００４４】更に、撥水層２５が第１のクレータ部及び
第２のクレータ部全てに形成されていることにより、異
物がクレータ部の平面上に付着しにくく、また付着した
場合でも固着しにくい。そのため、異物はワイピング及
びラビングにより第２のクレータ部の平面をワイパーに
よって拭き取られた後クレータの壁部により拭き落とさ
れ、インク吸引時に容易に除去することができる。

【００４５】また、第１のクレータ部２０の壁と、第２
のクレータ部５０の壁５０ａ，５０ｂの形状が同一であ
ることから、ワイピング時に第２のクレータ部５０がな
ければ、容易に異物が第１のクレータ部２０内即ちノズ
ル２の周辺に付着してしまうことがわかる。

【００４６】図４は、前述のノズルプレートの他の実施
例を示す上面図であって、２列のノズル２，２，２・・
・及び３，３，３・・・の各々のノズルピッチが１４１
μｍ間隔、即ち１インチあたり１８０ノズルの密度であ
るため、第１のクレータ部２０及び３０は同一列内のノ
ズル全てを囲う長穴状の共通のクレータ形状を設け、ワ
イパーＷによるノズルプレート特にノズル周辺の拭き取
り性を確保している。

【００４７】このように各列のノズル２，２，２・・
・、及び３，３，３・・・に対して同一のクレータ部２
０，３０で取り囲むことによって、各ノズル２，２，２
・・・、３，３，３・・・をそれぞれ独立のクレータ部
で取り囲む場合よりも金属層２４を簡単に形成すること
が可能になる。

【００４８】本実施例のノズルプレートでは、２つのノ
ズル列から見てワイピングの上流側、及び下流側即ちラ
ビングの上流側にそれぞれ第２のクレータ部５０，５１
が、ノズル保護キャップの当たり想定線４０内に設けら
れている。これによりワイピング時には壁５０ｂ，５１
ｂが異物を拭き落として堆積する機能を果たし、ワイピ
ングとは方向が逆になるラビング時には壁５０ａ，５１
ａが同様の機能を発揮した上で、キャップによるインク
吸引により、拭き集めた異物をノズルプレート上から除
去する。

【００４９】更に、第２のクレータ部がワイピング及び
ラビングの上流側に形成されていることにより、ワイパ
ーＷに拭き取られ集められた異物は、次回のワイピング
あるいはラビング時に第１のクレータ部まで到達する前
に第２のクレータ部により拭き落とされ、インク吸引に
よって除去することが可能になる。

【００５０】また、第２のクレータ部をできるだけ第１
のクレータ部に近づけることにより、ノズルプレート上
の異物をノズル部周辺に持ち込まず、できるだけ多く第
２のクレータ部内に拭き落とすことができるのは明らか
である。

【００５１】図５は、前述のノズルプレートの他の実施
例を示す上面図である。

【００５２】本実施例のノズルプレートでは、第２のク
レータ部がワイピングの上流側及びラビングの上流側に
それぞれ２個ずつ形成されていることにより、第２のク
レータ部の壁を利用した異物の拭き落とし性をより向上
している。特に連続紙などを使った印刷では、ノズルプ
レートがミシン目上を通過するなどの動作が発生した際
に、カット紙よりも多大な紙粉がノズルプレートに付着
してしまう。このような場合、複数形成された第２のク
レータ部によって、ワイピング時には第２のクレータ部
５０，５１，５２，５３の壁５０ａ，５１ａ，５２ａ，
５３ａが異物の拭き落とし効果を発揮する。同様に、ラ
ビング時には第２のクレータ部５０，５１，５２，５３
の壁５０ｂ，５１ｂ，５２ｂ，５３ｂが異物の拭き落と
し効果を発揮する。

【００５３】更に、第１のクレータ部がワイピングの下
流方向に波形の壁を形成していることにより、万が一ノ
ズル周辺に異物が付着してしまった際にでも、ワイピン
グによるノズル部周辺からの異物の掻き出しが可能とな
る。この波形の壁による異物の掻き出しについて、図６
を用いて説明する。

【００５４】図中矢印方向にブレードＢによりワイピン
グされると、ブレードＢがその弾性により直線状の壁２
０ａから第１のクレータ部２０に侵入し、撥水層２５を
ワイピングしてここに付着している紙粉やホコリ、増粘
インク等の異物を第１のクレータ部２０の他端の波形の
壁２０ｂに向かって拭き取りながら（図６（イ））ノズ
ル側に突き出した凸部に至り（図６（ロ））、ここから
波形の壁２０ｂの凹部に紙粉やホコリ、増粘インク等の
異物を寄せ集める（図６（ハ））。これにより紙粉や増
粘インク等の異物の厚みが厚くなる上、ブレードＢによ
る掻き取りの力が凹部の各端点に集中することにより、
異物を第１のクレータ部２０から容易に掻き出すことが
可能になる。

【００５５】ついでブレードＢは他方の第１のクレータ
部３０に侵入して上述と同様の工程により異物を掻き出
す。

【００５６】なお、本実施例によると、第１のクレータ
部２０、３０に形成された波形の壁２０ｂ、３０ｂの凹
凸部は、ノズル２，２，２・・・及び３，３，３・・・
の間にノズル側に突き出した凸部が形成されているた
め、もし異物の掻き残しが発生してしまった際でも、ノ
ズル部と異物の掻き集め部との距離が従来より大きくな
り、インク滴の吐出に与える悪影響を小さくすることが
可能になる。

【００５７】また、上述の実施例においてはワイピング
方向の下流側にだけ波形の壁を形成するようにしている
が、両側の壁を共に波形にすると、ワイピング及びラビ
ング両方に対して、クリーニングの方向に関りなくノズ
ル部周辺の異物を掻き出すことができる。

【００５８】図７は、前述のノズルプレートの他の実施
例を示す上面図である。

【００５９】本実施例のノズルプレートでは、第２のク
レータ部５０、５１がワイピング及びラビングの上流部
にそれぞれ１つづつ設けられ、直線状の壁５０ｂ及び５
１ａがそれぞれワイピング時及びラビング時に、異物の
拭き落とし効果を発揮する。

【００６０】更に、全てのクレータ部がノズル保護キャ
ップの当たり想定線内に形成されていることによる、イ
ンク吸引時における異物除去の効果も明らかである。

【００６１】また、第２のクレータ部５０、５１の、ノ
ズルから見て外側に相当する壁５０ａ、５１ｂは波状の
壁を形成している。図６を用いて説明した通り、波状の
壁を形成することにより異物掻き出しの効果があること
から、壁５１ｂはワイピングによって第２のクレータ部
５１に堆積した異物を、壁５１ａはワイピングとは方向
の異なるラビングによって第２のクレータ部５０に堆積
した異物を、それぞれノズルプレート上からインク吸引
を行わずに除去することができる。そして、ワイパーＷ
に蓄積させてノズルプレート上から除去した異物は、次
回のワイピング時に壁５０ｂにより拭き落とされ、イン
ク吸引によってノズルプレートから除去される。

【００６２】なお、上述の実施例においては、圧力発生
室のインクを加圧するアクチュエータとして圧電振動子
を用いたものに例をとって説明したが、圧力発生室内に
発熱素子を封入して、熱エネルギーによりインクを吐出
させるバブルジェット式記録ヘッドのノズルプレートに
適用しても同様の効果をもたらすことは明らかである。

【００６３】

【発明の効果】本発明によれば、複数の圧力発生室のそ
れぞれに連通して一定ピッチで列状に配列された複数の
ノズルと、ノズルを囲むようにして形成された第１のク
レータ部とを有するノズルプレートを備えたインクジェ
ット式記録ヘッドと、ノズルプレートの表面を払拭する
ワイパーと、吸引手段と連結され、複数のノズルを封止
するようにノズルプレートの表面に当接させるキャップ
と、を有するインクジェット式記録装置であって、ワイ
パーによるワイピング方向にノズル列と並設された第２
のクレータ部をさらに有し、第１、第２のクレータ部
は、ノズルプレートのキャップに封止される領域内に配
置されており、第２のクレータ部は、底部に撥水層が形
成されていることにより、第２クレータ部に掻き集めら
れた紙粉やホコリ、増粘インク等の異物を、ノズルプレ
ートの封止を阻害することなく吸引によりノズルプレー
トから容易に除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の構成を示す部分断面図
である。

【図２】本発明の第１の実施例を示す上面図である。

【図３】本発明の第１の実施例を示す部分断面図であ
る。

【図４】本発明の他の実施例を示す上面図である。

【図５】本発明の他の実施例を示す上面図である。

【図６】ノズルプレート上でのクリーニング工程を模式
的に示す図である。

【図７】本発明の他の実施例を示す上面図である。

【図８】従来のノズルプレートを示す上面図である。

【図９】ワイピング・ラビング動作の説明図である。

【図１０】ノズルプレートとノズル保護キャップの当た
りを示す図である。

【符号の説明】

１：ノズルプレート ２、３：ノズル ６：振動板 ７：フレーム ８、９：圧力発生室 １０、１１：インク供給口 １２、１３：共通のインク室 １５：圧電振動子 ２０、３０：第１のクレータ部 ２４：金属層 ２５：撥水層 ４０：ノズル保護キャップ当たり想定線 ５０、５１、５２、５３：第２のクレータ部 ６０：ノズル保護キャップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/045 B41J 2/055 B41J 2/135 B41J 2/165

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の圧力発生室のそれぞれに連通して
   一定ピッチで列状に配列された複数のノズルと、前記ノ
   ズルを囲むようにして形成された第１のクレータ部とを
   有するノズルプレートを備えたインクジェット式記録ヘ
   ッドと、 前記ノズルプレートの表面を払拭するワイパーと、 吸引手段と連結され、前記複数のノズルを封止するよう
   に前記ノズルプレートの表面に当接させるキャップと、
   を有するインクジェット式記録装置であって、 前記ワイパーによるワイピング方向に前記ノズル列と並
   設された第２のクレータ部をさらに有し、 前記第１、第２のクレータ部は、前記ノズルプレートの
   前記キャップに封止される領域内に配置されており、 前記第２のクレータ部は、底部に撥水層が形成されてい
   ることを特徴とするインクジェット式記録装置。
2. 【請求項２】 前記第２のクレータ部のノズル並び方向
   の長さが、前記第１のクレータ部のノズル並び方向の長
   さよりも長いことを特徴とする請求項１記載のインクジ
   ェット式記録装置。
3. 【請求項３】 前記第２のクレータ部が長穴状の直線部
   を有することを特徴とする請求項１記載のインクジェッ
   ト式記録装置。
4. 【請求項４】 前記第２のクレータ部の深さが前記第１
   のクレータ部の深さと同等であることを特徴とする請求
   項１記載のインクジェット式記録装置。