JP4799331B2

JP4799331B2 - インクジェットヘッドの清浄化方法およびインクジェット記録装置

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Publication number: JP4799331B2
Application number: JP2006246044A
Authority: JP
Inventors: 規文小板橋; 幹雄真田; 宣幸松本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2006-09-11
Filing date: 2006-09-11
Publication date: 2011-10-26
Anticipated expiration: 2026-09-11
Also published as: JP2008062631A

Description

本発明は、インクジェットヘッドの清浄化方法およびインクジェット記録装置に関する。詳しくは、本発明は、インクジェットヘッド（以下、記録ヘッドまたは単にヘッドとも言う）のインク吐出口が形成された表面（以下、吐出面とも言う）に付着したインク残渣等を効率よく排除して清浄化するための技術に関するものである。

インクジェット記録方式は、液体であるインクを媒介として入力画像データを出力画像に変換するシステムであるため、インクを吐出する記録ヘッドの清浄化（クリーニング）技術が非常に重要な要素となっている。クリーニングを必要とする主な課題を簡単に説明すると、次の通りである。

インク吐出用の記録ヘッドは微細なノズル（以下、特にことわらない限り、吐出口、これに連通する液路およびインク吐出に利用されるエネルギを発生するための素子を総称して言う）から記録媒体にインクを直接吐出するものである。従って、吐出したインクが記録媒体に当たって跳ね返ったり、インクを吐出する際に記録に関与する主なインクの他に微小なインク滴（サテライト）が吐出されて雰囲気中に漂ったりすることがある。すると、これらがインクミストとなって、記録ヘッドのインク吐出口の周りに付着することがある。また、空気中を漂っていた塵埃などが付着することもある。すると、吐出される主インク滴をこれらの付着物が引っ張ることで、インク吐出方向がよれること、すなわち主インク滴の直進性が妨げられることがある。

そこで、この問題を解決するためのクリーニング技術として、インクジェット記録装置では、所定のタイミングで、ゴム等の弾性材料でなる払拭部材（ワイパブレード）で記録ヘッドの吐出面を掃き、付着物を除去するワイピングと呼ばれるものが採用される。

一方最近では、記録物の記録濃度、耐水性および耐光性等を向上する目的で、色材として顔料成分を含有するインク（顔料系インク）が使用されることが多くなってきている。顔料系インクは、元来固体である色材を、分散剤や、顔料表面に官能基を導入するなどして水中に分散させてなるものである。従って、吐出面上でインク中の水分が蒸発し乾燥した顔料インクの乾燥物は、色材自体が分子レベルで溶解している染料系インクの乾燥固着物と比べ、吐出面に与えるダメージが大きい。また、また顔料を溶剤中に分散させるために用いている高分子化合物が吐出面に対して吸着されやすいという性質が見られる。これは、インクの粘度調整や、耐光性向上その他の目的でインクに反応液を添加する結果インク中に高分子化合物が存在する場合には、顔料系インク以外でも生じる問題である。

これらの課題に対し、ワイピングを伴う吐出面の清浄化を行うための機構に関して様々な提案がなされている。

例えば、特許文献１および２には、記録ヘッドのワイピング時に不揮発性溶剤のヘッド用液体を吐出面に塗着させることで、ワイパの磨耗を軽減し、記録ヘッドに蓄積したインク残渣を溶解させることによって蓄積物を除去する技術が開示されている。さらには、記録ヘッド上にヘッド用液体の薄膜を形成させることによって異物の記録ヘッドに対する付着を防止することが図られ、これらによって拭き取り性を向上させている。また、これらのワイピング時に用いるヘッド用液体は、プリンタ本体内部に貯蔵する構成が採られている。

特許文献３には、ワイパに不揮発性溶剤でなるヘッド用液体を塗布した後、ヘッドの吐出面に対して払拭動作を行っている内容が開示されている。

また、特許文献４には、吐出面に溶解液を噴霧し、吐出面に付着した不溶化物をワイパで除去している内容が開示されている。

さらに、特許文献５には、ヘッド上のインク残渣を、ワイパ上に保持された不揮発性のインク溶剤中に溶かすことにより払拭動作を行っている内容が開示されている。

特開平１０−１３８５０３号公報特開２０００−２０３０３７号公報特開平１０−１３８５０２号公報特開平１０−１５１７５９号公報特開平１１−２５４６９２号公報

上述のように、従来技術に係る特許文献１〜５のいずれも、ワイピングに関連して吐出面にヘッド用液体を付与することを開示している。しかしヘッド用液体の付与量に関しては何ら考慮されていない。

ヘッド用液体は十分な量が吐出面に供給されるべきである。ヘッド用液体の供給量が少ない場合には、吐出面の清浄化が不十分になり、吐出不良の発生を効果的に防止し得なくなる事態が生じるからである。

本発明者らは、ヘッド用液体保持部材にワイパを接触させることによってヘッド用液体をワイパに転移させ、そのワイパにより吐出面を払拭する動作を検討したところ、ヘッド用液体の供給量は、環境条件、特に環境温度によってばらつくことがわかった。これは、記録装置本体の使用環境が高温から低温まで様々であり、ヘッド用液体の物性（粘度）が変化が生じるため、まずワイパへのヘッド用液体の転移量がばらついたことに起因する。つまり、環境温度によってはワイパに十分な量のヘッド用液体が転移せず、ひいては吐出面に十分な量のヘッド用液体の供給が行われなくなるのである。

そこで、どのような温度条件下でも十分な転移量ないし供給量が得られるようにすることが考えられるが、高温の場合には過剰な量のヘッド用液体が転移ないし供給されることになる。この場合、記録装置本体の寿命が尽きる前にヘッド用液体の貯えがなくなり、頻繁なヘッド用液体の補給を要することになるか、またはその補給ができない構成であればヘッド用液体を用いることができなくなるので、清浄化が行われなくなる恐れがある。また、それを回避するためには、相当量のヘッド用液体を収容しておくための大型の容器が必要となり、記録装置の大型化が生じるという問題もある。

本発明は、以上に鑑み、環境条件によらず必要かつ十分な量のヘッド用液体を供給できるようにすることで、インク残渣を効率的かつ確実に吐出面より排除し、十分な清浄化を達成することを目的とする。これにより、吐出面の表面特性の変化を抑制し、記録ヘッドの持つ初期性能を維持するものである。

そのために、本発明は、インクジェットヘッドの吐出口面をワイピングするためのワイパと、該ワイパが当接することにより該ワイパに供給されるヘッド用液体を収容する液体収容部と、を備えるインクジェット記録装置において、
前記液体収容部は、多孔質からなる第１の吸収体および該第１の吸収体とポアサイズが異なる多孔質からなる第２の吸収体を有し、
環境条件に応じて、前記ワイパを当接させる吸収体を切り替えることを特徴とする。
また、本発明は、インクジェットヘッドの吐出口面をワイピングするためのワイパと、ヘッド用液体を収容する液体収容部と、を備えるインクジェット記録装置におけるインクジェットヘッドの清浄化方法において、
前記ワイパを前記液体収容部に当接させて前記ワイパにヘッド用液体を供給する供給工程と、
ヘッド用液体が供給された前記ワイパで、前記吐出口面をワイピングするワイピング工程と、
を備え、
前記液体収容部は、多孔質からなる第１の吸収体および該第１の吸収体とポアサイズが異なる多孔質からなる第２の吸収体を有し、
前記供給工程において、環境条件に応じて前記ワイパを当接させる吸収体を切り替えることを特徴とする。

本発明によれば、温度などの環境条件によらず、ワイパに必要十分な量のヘッド用液体を安定して転移させ、これによってヘッドの吐出面に必要十分な量のヘッド用液体を供給することができるようになる。これにより、効率的かつ効果的なヘッド吐出面の清浄化が可能となり、またワイピング動作の繰り返しに伴う顔料の凝集物による吐出面の削れなど、吐出面の劣化を抑制することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。

（装置の実施形態）
図１は本発明の一実施形態に係るインクジェット記録装置の主要部の模式的な斜視図である。

図示のインクジェット記録装置において、キャリッジ１００は無端ベルト５に固定され、かつガイドシャフト３に沿って移動可能になっている。無端ベルト５は一対のプーリ５０３に巻回され、一方のプーリ５０３にはキャリッジ駆動モータ（不図示）の駆動軸が連結されている。従って、キャリッジ１００は、モータの回転駆動に伴いガイドシャフト３に沿って図の左右方向に往復主走査される。キャリッジ１００上には、インクタンク２を着脱可能に保持するカートリッジ形態の記録ヘッド１が搭載されている。

図２は図１のキャリッジ１００に搭載可能な記録ヘッド１の一構成例を示す斜視図、図３は記録ヘッド１の構成要素であるヘッドユニットの一構成例を示す分解斜視図である。

本例に係る記録ヘッド１は、インクを吐出する吐出口の配列を有したヘッドユニット４００と、インクを貯蔵し、ヘッドユニット４００にインクを供給するインクタンク４１０とを有している。記録ヘッド１は、ヘッドユニット４００に設けられたインク吐出口列が記録媒体としての用紙６と対向し、かつ上記配列方向が主走査方向と異なる方向（例えば記録媒体６の搬送方向である副走査方向）に一致するようにキャリッジ１００に搭載される。インク吐出口列およびインクタンク４１０の組は、使用するインク色に対応した個数を設けることができる。図示の例では６色（例えばブラック（Ｂｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、淡シアン（ＰＣ）および淡マゼンタ（ＰＭ））に対応して６組設けられている。ここに示す記録ヘッド１では、各色独立のインクタンク４１０が用意されており、それぞれがヘッドユニット４００に対して着脱自在となっている。

ヘッドユニット４００は、図３に示すように、記録素子基板４２０、第１のプレート４３０、電気配線基板４４０、第２のプレート４５０、タンクホルダ４６０および流路形成部材４７０から構成されている。各色インクの吐出口列を有する記録素子基板４２０は、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）を材料とする第１のプレート４３０上に接着固定されており、ここには記録素子基板４２０にインクを供給するためのインク供給口４３１が形成されている。さらに、第１のプレート４３０には、開口部を有する第２のプレート４５０が接着固定されている。この第２のプレート４５０は、インクを吐出するための電気信号を印加する電気配線基板４４０と記録素子基板４２０とが電気的に接続されるように電気配線基板４４０を保持している。一方、インクタンク４１０を脱着可能に保持するタンクホルダ４６０には流路形成部材４７０が超音波溶着され、インクタンク４１０から第１のプレート４３０にわたるインク流路（不図示）を形成している。

図４は、図３に示す記録素子基板４２０において、一色についての吐出口列付近の構造を、部分的に破断して示す斜視図である。図４において、４２１はインクを吐出するために利用されるエネルギとして、通電に応じインクに膜沸騰を生じさせる熱エネルギを発生する発熱素子（ヒータ）である。また、ヒータ４２１が実装される基体４２３上には、ヘッドユニット４００の温度を検出する温度センサ４２８と、当該検出温度に応じてヘッドないしインクを保温するためのサブヒータ（不図示）と、が設けられる。４２２はインク吐出口、４２６はインク流路壁である。４２５は各ヒータに対向した状態でインク吐出口４２６が形成された吐出口プレートであり、樹脂の被膜層４２７を介して基体４２３上に配設される。また、吐出口プレート４２５の表面（記録媒体と対向する吐出面）には、所望の撥水材が設けられている。

本例においては、ヒータ４２１ないし吐出口４２２の列が２列配置され、各列間のヒータ４２１ないし吐出口４２２同士は配列方向すなわち副走査方向に配列ピッチの１／２だけずれて配置されている。ここで、１列あたり１２８個のヒータ４２１ないし吐出口４２２が６００ｄｐｉの密度で配列されることで、１色のインクあたり１２００ｄｐｉの解像度を実現している。そして、上記６色に対応した記録素子基板構成が第１のプレート４３０上に配置される。

図５（ａ）〜図５（ｇ）を用い、記録素子基板および吐出面の作成方法について説明する。

図５（ａ）および図５（ｂ）は、それぞれ、記録素子基板４２０の模式的斜視図およびそのｂ−ｂ’線の模式的断面図であり、複数のヒータ４２１がシリコン等でなる基体１上に配置されている（ヒータに通電を行うための電極等は不図示）。

図５（ｃ）は、図５（ｂ）で示した基体４２３上に、ポジ型レジストによりインク流路パターン形成材４３３を配置した図である。このインク流路パターン形成材４３３は、各吐出口へ供給するインクを一時保持するための共通液室と、この共通液室から複数に分岐し、ヒータにより膜沸騰を起こさせるインクの流路を構成するためのパターンに対応している。

図５（ｄ）は、図５（ｃ）で示したインク流路パターン形成材４３３の上にネガ型レジストからなるノズル形成材料４３４とフッ素およびシロキサン分子を含むネガ型レジストである撥水材料４３５を形成した状態を示す図である。本実施形態では、これら材料によって吐出口プレート４２５が形成されることになる。このように撥水材料４３５を用いることにより、吐出面に撥水性を持たせることが可能となる。あるいは、この工程において、ノズル形成材料に組み合わせる材料を変更することにより、吐出面を所望の表面特性に変化させることが可能である。また、吐出面に撥水性を必要としない場合には、撥水材料を用いずノズル材料のみ用いることで、撥水性を有さない吐出面の形成が可能になる。

図５（ｅ）は、図５（ｄ）の状態に対し、フォトリソグラフィ法によりインク吐出口４２２およびこれに通じるインク路を形成した状態である。さらに図５（ｆ）は、図５（ｅ）の状態に対し、吐出口形成面側等を適切に保護しながら、基体４２３の裏面側よりシリコンの異方性エッチングによりインク供給口４２４を形成した状態を示す図である。図５（ｇ）は、図５（ｆ）の状態に対し、インク流路パターン形成材４３３３を溶出させ、記録素子基板を完成させた状態を示している。そしてこのように完成した記録素子基板４２０を第１のプレート４３０上に配置し、さらに各部との接続や電気的実装等を行うことで、図２に示した構成が得られる。

再び図１を参照するに、記録媒体６は、キャリッジ１００のスキャン方向と直交する方向に間欠的に搬送される。記録媒体６は搬送方向の上流側および下流側にそれぞれ設けた一対のローラユニット（不図示）により支持され、一定の張力を付与されてインク吐出口に対する平坦性を確保した状態で搬送される。そして、キャリッジ１００の移動に伴うヘッドユニット１の吐出口の配列幅に対応した幅の記録と、記録媒体６の搬送とを交互に繰り返しながら、記録媒体６全体に対する記録が行われる。また、図示の装置には、キャリッジの主走査方向上の移動位置を検出するなどの目的でリニアエンコーダ４が設けられている。

キャリッジ１００は、記録開始時または記録中に必要に応じてホームポジションで停止する。ホームポジション付近には、キャップや、図６について後述するクリーニング装置を含むメンテナンス機構７が設置されている。キャップは昇降可能に支持されており、上昇位置では、ヘッドユニット１の吐出面をキャッピングし、非記録動作時等においてその保護を行ったり、あるいは吸引回復を行うことが可能である。記録動作時にはヘッドユニット１との干渉を避ける下降位置に設定され、また吐出面との対向によって予備吐出を受けることが可能である。

（クリーニング装置の構成）
図６は本発明に係るクリーニング装置の一例を示す模式的側面図であり、図１の矢印方向から見たものである。

ゴム等の弾性部材でなるワイパブレード９Ａおよび９Ｂがワイパホルダ１０に固定されており、ワイパホルダ１０は図の左右方向（記録ヘッド１の主走査方向と直交する、インク吐出口が配列された方向）に移動可能である。ワイパブレード９Ａおよび９Ｂは高さが異なっており、記録ヘッド１の吐出面１１との摺接時に、前者は比較的大きく屈曲して側部（腹部）が、後者は比較的小さく屈曲して先端部（エッジ部）が摺接するようになっている。

１２はワイパブレードが接触することでヘッド用液体を転移させるための液体収容部であり、タンク（容器）にヘッド用液体を収容した形態とすることができる。また、所定量のヘッド用液体を保持する一方、ワイパブレードとの接触に応じて適切な量のヘッド用液体を滲出させる吸収体を含む転移量安定化部材５０を少なくとも当該接触部位に有したものである。

クリーニング動作にあたっては、まず記録ヘッド１が図示の位置にない状態で、液体収容部１２にワイパブレードを接触させることでヘッド用液体を転移させる。そしてワイパホルダ１０および記録ヘッド１を図示の位置に設定し、ワイパホルダ１０を矢印方向に移動させる。この移動の過程で、まず比較的長いワイパブレード９Ａがまず吐出面１１に摺接し、比較的短いワイパブレード９Ｂがこれに続くことになる。

すなわち、ワイパブレード９Ａは比較的大きく屈曲してその側部（腹部）が吐出面１１に摺接し、ヘッド用液体１６を効率よく吐出面１１に転写・塗布（供給）されてゆく。吐出面１１にインク残渣１１０４があっても、ヘッド用液体１６の付与によって溶解する。この状態でワイパブレード９Ｂの先端部（エッジ）が吐出面１１に当接することで、インク残渣の溶解物を効率的に掻きとって行き、記録ヘッドのクリーニングが行われる。

なお、上記ワイピングの結果、ワイパブレード９Ｂ上にはインク残渣の溶解物が付着している。これが重力の作用に従いワイパブレードを伝って流れ落ちるようにする場合には、図示のワイパホルダ１０の位置の下方においてこれを受容する部材を設けることができる。

しかし、液体収容部１２の付近でワイパブレード９Ａおよび９Ｂに当接することで溶解物をワイパブレードから積極的に受容し、ワイパブレードを清浄な状態にする手段（スポンジやスクレイパ等）または工程を設けることが望ましい。ワイパブレード９Ａおよび９Ｂを清浄な状態としてからヘッド用液体を転移させるようにすれば、直ちに次のワイピング動作に備えることができる。

次に、本実施形態の主要部に係る転移量安定化部材５０について説明する。

ヘッド用液体は、吸収体とワイパーブレードの当接部で形成されるヘッド用液体のメニスカスの界面張力によって吸収体からワイパブレードへ転移してくる（滲み出てくる）。しかし抗力としてヘッド用液体収容部１２内の圧力損失が発生し、特に低温環境ではヘッド用液体の粘度が大きくなるため、圧力損失、すなわちヘッド用液体を液体収容部側に留めようとする動負圧が大きくなりやすく、ヘッド用液体の滲出が円滑に行われない。

そこで、液体収容部１２内の動負圧を制御する機構としての転移量安定化部材５０を設けることで、ヘッド用液体の滲出量が一定となるようにし、ヘッド用液体のワイパブレードへの転移量ひいては吐出面１１への供給量を安定化する。

図７は転移量安定化部材５０の構成例を示す平面図、図８（ａ）および（ｂ）はその動作を説明するための模式的側断面図である。本例の転移量安定化部材５０は、毛管力を異ならせた２つの吸収体５１および５２を有する板状の形態である。この部材５０は液体収容部１２に対し移動（スライド）可能に取り付けられ、図８（ａ）および（ｂ）に示すように、液体収容部１２のヘッド用液体導出口１２Ａに対し、いずれかの吸収体を選択的に位置づけ可能である。従って、ワイパブレード（図８ではワイパブレード９Ａのみが示されている）が一定の力で接触すると、導出口１２Ａに面している吸収体から、その毛管力に従った量のヘッド用液体が滲出し、転移してくる。

このように毛管力の異なる２つの吸収体を設けたのは、環境温度によらず一定量のヘッド用液体を転移させるためである。すなわち、いずれの吸収体が導出口１２に面するように切り替えを行うかの基準は、所定の環境温度となる。例えば、その所定温度を２０℃とし、２０℃未満では毛管力の小さい、すなわち滲出が生じやすい吸収体（例えば吸収体５１）が、一方２０℃以上では毛管力の大きい、すなわち滲出が生じにくい吸収体（例えば吸収体５２）が用いられるようにすることができる。ここで、標準的な使用環境は２０℃以上であることが考えられ、吸収体５２はこの標準的な使用環境下で適切な量の滲出が生じるよう毛管力が設定されたものである。一方、吸収体５１は、比較的低温（２０℃未満）の環境下でも通常使用環境と同等の滲出量が得られるように毛管力が設定されたものである。これにより、低温環境でワイパブレードへのヘッド液体の転移量が少なくることを防止し、安定した転移量ひいては吐出面への付与量を得ることが可能となる。

なお、図８（ａ）に示す転移量安定化部材５０の移動方向は単なる例示であって、２つの吸収体が図面に直交する方向に並置されるとともに、同方向へ移動が行われるようにしてもよい。また、転移量安定化部材５０が直線方向に移動（スライド）するのではなく、例えば回転することで吸収体の切り替えが行われるようにしてもよい。

また、毛管力の異なる吸収体を３つ以上設けることで、環境温度変化により細かく対応して転移量を安定化させることもできる。

さらに、図９に示すように、ポアサイズを変えることで毛管力を連続的または段階的に変えた多孔質でなる吸収体５３を設け、転移量安定化部材５０の移動量を調節できるようにすることで、環境温度変化により細かく対応して転移量を安定化させることもできる。

加えて、毛管力の異なる複数の吸収体や、毛管力を連続的に変えた吸収体を設けるのではなく、温度に応じ吸収体を適切に圧縮する機構を設け、吸収体中のポアサイズを調整することも可能である。

さらに加えて、ヘッド用液体のワイパブレードへの転移量が変化する要因として、温度条件以外のものを考慮することもできる。例えば、湿度等の条件に対してヘッド用液体の物性が変化し、これによって転移量が変化するのであれば、温度条件に代えて、もしくは温度条件とともに、その他の条件に応じた毛管力変更を行うことが可能である。

（クリーニング動作の詳細および好適条件）
図１０（ａ）〜（ｃ）および図１１を用いてクリーニング動作を説明する。
クリーニング動作にあたっては、まず記録ヘッド１をホームポジションから離れた位置で待機させた状態、またはホームポジションに移動させる前に、液体収容部１２にワイパブレードを接触させることでヘッド用液体を転移させる（図１０（ａ））。このとき、環境温度に応じて、適切な毛管力を有する吸収体または吸収体部分にワイパブレードが接触することで、必要十分な量のヘッド用液体が安定して転移する。

そしてワイパホルダ１０を図６の位置に戻し、記録ヘッドをホームポジションに設定した後、再びワイパホルダ１０を矢印方向に移動させる。この移動の過程で、まず比較的長いワイパブレード９Ａが先行して吐出面１１に摺接して行くが、このときワイパブレード９Ａに転移していたヘッド用液体１６が吐出面１１に塗布され、ここに付着していたインク残渣等と混合撹拌される。そして、ワイパホルダ１０の移動を継続することで、後続のワイパブレード９Ｂにより、ヘッド用液体とインク残留物との混合物が掻き取られる（図１０（ｂ）、図１１）。

このとき、ワイパブレード９Ａは比較的大きく屈曲してその側部（腹部）が吐出面１１に摺接し、ヘッド用液体１６を効率よく吐出面１１に転写・塗布すなわち供給してゆく。このとき、必要十分な量のヘッド用液体がワイパブレードに保持されていることから、吐出面に付与されるヘッド用液体量も必要十分なものとなる。従って、吐出面１１にインク残渣１１０４があっても、ヘッド用液体１６の付与によって効率よく溶解する。

そしてこの状態でワイパブレード９Ｂの先端部（エッジ）が吐出面１１に当接することで、インク残渣の溶解物を効率的に掻き取って行き、記録ヘッドのクリーニングが行われる（図１０（ｃ）、図１１）。このとき、ワイパーブレード９Ｂの表面特性を吐出面１１の表面張力よりも高くする（吐出面よりもインクに対する濡れ性を高くする）。これにより、インク残渣の溶解物は吐出面１１からワイパーブレード９Ｂへと移動しやすくなり、インク残渣の溶解物を吐出面より効率的に排除可能になる。

以上の構成において、ヘッド用液体転写用のワイパブレード９Ａは、インクの掻き取り能力を持たないように、侵入量（吐出面相当の位置からワイパブレード先端までの高さ）を大きくすることで比較的大きく屈曲し、腹部が吐出面と摺接するようにしている。これにより、ヘッド用液体１６がインク残渣上をすり抜けるようになる。この際、吐出面１１におけるインク残渣１１０４に多少の移動が起こっても、実質的に除去はされないようにする。

このように、ワイパブレード９Ａでヘッド用液体１６を吐出面１１に塗布し、吐出面１１に付着したインク残渣等と混合撹拌を行う際は、腹部摺接とすることが好ましい。ワイパブレード９Ａについてはこのようなワイピング条件とし、インク残渣上をヘッド用液体と共にすり抜ける構成にすることで、インク残渣に対してヘッド用液体を均一に塗布することが可能となり、インク残渣はヘッド用液体に溶け込みやすくなる。つまり、ワイパブレード９Ａの腹部摺接を行うことにより、ワイパブレード９Ａと吐出面１１との間をヘッド用液体が通過し、その際インク残渣への擦り付けが行われることでインク残渣とヘッド用液体との撹拌が生じる。これにより混合が促進され、インク残渣はヘッド用液体中にとりこまれる。

ここで、吐出面１１の表面張力＜インクの表面張力＜ヘッド用液体の表面張力の関係であることが好ましい。この条件が満たされていると、ヘッド用液体と比較して表面張力の低いインク残渣がより表面張力の高いヘッド用液体に溶け込むことになる。すなわちインク残渣単独のときよりも高い表面張力となるので、吐出面１１との表面張力差がインク残渣単独のときより大きくなる。従って、吐出面の濡れがより少なくなることにより、インク残渣混合液は吐出面上での移動が容易になる。このため、インク残渣混合液は後続のワイパーブレード９Ｂの移動に伴い、これに押されるかたちで吐出面１１より容易に排除（掻き取り）可能になる。

かかる効果は、ヘッド用液体がある程度多く塗布された状態において好ましく発揮される。具体的には、吐出面におけるインク残渣の量に対して０．１〜１００倍の範囲が好ましい。後述する実施例のプリンターを用いた結果から言えば、０．０５〜０．５ｇの塗布量が好ましい。そして本実施形態は、適切に設定された塗布量を環境温度によらずに、必要十分な量に維持できる。

また、ヘッド用液体としては、インク残渣の効果的な溶解に供し得るものであれば適宜のものを採用できる。例えばグリセリンを単独で用いるものでもよく、グリセリン水溶液を用いることもできる。

ワイパブレード９Ｂについては、吐出面１１上のインクの掻き取り性を向上するために、侵入量を調整して先端のエッジ部分が吐出面に当接するようになし、拭き残りが生じにくいようにする。このようにエッジ当接を行うことにより、ワイパブレード９Ａの塗布および混合撹拌機能とは異なり、ヘッド用液体とインク残渣の混合物の除去がスムーズに行われるのである。

以上の構成により、吐出面１１に対してヘッド用液体を確実に塗布し、インク残渣と混合撹拌することが可能であり、従って、吐出面に固着したインク残渣等を容易に取り除くことが可能となる。そしてこの効果により、多数回のワイピング動作を行った後でも、吐出面の初期の表面特性（例えば撥水性）を維持することができ、長期にわたって安定した記録性能を維持することが可能となる。さらに、本発明の効果は、色材としての顔料を分散させるために高分子ポリマーを含有するインクを用いた場合、あるいは色材として染料を含むインクを用いた場合においても、拭き残りが生じないヘッドの清浄化が可能となる。そしてこれらにより、記録性能の安定性が向上するので有効である。

なお、先行するワイパブレード９Ａにヘッド用液体の塗布および混合および撹拌機能を持たせ、後続のワイパブレード９Ｂに掻き取り機能を持たせるためには、上述のように侵入量を調整するほか、２種のワイパブレードの材質や形状を適切に変えるものでもよい。また、両機能を有効に果たし得るのであれば、ワイパブレードの数は２枚に限られることなく、単一でもよいし、また３枚以上が用いられてもよい。

また、本実施形態ではノズル配列方向に対して平行な方向（図４の左右方向）にワイピングを行うものとした。しかしその方向は適宜定め得るものであり、ノズル配列方向に対して垂直な方向にワイピングが行なわれるものでもよい。

（制御系の構成）
本発明を実施するにあたって好ましく適用できる制御系の構成および制御手順を説明する。

図１２はインクジェット記録装置の制御系の構成例を示すブロック図である。
同図において、１００５は制御部である。制御部１００５は、図１３につき後述する制御手順を実行するに際し各部を制御するＭＰＵ１０００を具える。１００１は、その制御手順に対応したプログラムやその他の固定データ等を格納したＲＯＭである。また、制御部１００５は、ＭＰＵ１０００が実行する制御手順実行時におけるワークエリアとして用いられるＲＡＭ１００２や、装置の電源オフ時にも所要の情報を保持しておくためのＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリ１００４等を有する。

制御部１０１０に対しては操作部１１０７が接続され、操作部１１０７はユーザの操作を受容するスイッチ（電源スイッチその他）や、ユーザに情報を提示するための表示部などを有する。また、制御部１０１０には、コンピュータやデジタルカメラ等のホスト装置１２００が接続される。ホスト装置１２００からは、記録指示信号（コマンド）や記録データを含む記録情報信号を受信することができる。また、ホスト装置１２００に対しては必要に応じ記録装置側のステータス情報を送出することができる。

制御部１００５には、プリンタユニット１０２３がインターフェース部１００３を介して接続されている。プリンタユニット１０２３は図１および図６に示した記録装置の各部を含む。プリンタユニット１０２３において、１０２５は記録ヘッド１を駆動するためのヘッドドライバである。１０１０はキャリッジ１００の移動（主走査）の駆動源をなすキャリッジモータ、１０２７はこれを駆動するためのモータドライバである。１０１１は記録媒体の搬送（副走査）の駆動源をなす搬送モータ、１０２８はこれを駆動するためのモータドライバである。

１０２９はメンテナンス機構であり、キャップ７、ヘッド用液体収容部１２およびワイパブレード９Ａ，９Ｂを含んでいる。１０３０はそれらメンテナンス機構１０２９の各部を駆動するための駆動部であり、キャップ７の昇降機構、転移量安定化部材５０の移動機構およびワイパホルダ１０の移動機構などを含んでいる。

１０３２は環境温度を検出するための温度センサである。その配設部位は適宜定めることができるが、ワイパブレードへのヘッド用液体の転移量を安定化する観点から、ヘッド用液体収容部１２もしくはその近傍に設けることが好ましい。

なお、図１２では本実施形態の処理に関連する主要部のみを示している。しかし実際には、各部を制御する際の基準となるキャリッジホームポジションセンサやキャッピングセンサなどのセンサ群、およびその他の所要の手段を含み得ることは勿論である。

図１９は、図１０（ａ）〜（ｃ）について説明したワイピング処理に先立って実行可能な制御手順の一例を示すフローチャートである。本手順が起動されると、まず温度センサ１０３２によって環境温度を検出する（ステップＳ１）。そして、当該温度情報に基き、ヘッド用液体を滲出させる吸収体（図７の吸収体５１または５２）、あるいは吸収体部分（図９の吸収体５３上の部分）を決定する（ステップＳ３）。そして、決定した吸収体または吸収体部分が液体収容部１２のインク導出口１２Ａに位置するよう、転移量安定化部材５０を移動させ（ステップＳ５）、上述したようなワイピング動作の実行を許可する（ステップＳ７）。

なお、以上のような吸収体の決定ないし転移量安定化部材の駆動は、ソフトウェアによる処理を併用して行われるものだけでなく、ハードウェア構成によってのみ行われるものでもよい。これは、例えば、検出温度と基準温度との比較を行うコンパレータと、その比較出力に応じた位置に変位するアクチュエータとを有する構成とすることができる。

（実施例）
以下、より具体的な実施例を挙げて本発明の効果を検証する。

表面張力
ここでまず、クリーニング性に関わる表面張力について説明する。
吐出面の表面張力（固体の表面張力）の測定にあたっては、まずＪＩＳＫ６７６８-１９７１記載の濡れ試験標準液（濡れ試薬）を綿棒により吐出面に塗布した。そして、塗布直後の状態（塗布時の綿棒の移動に伴う濡れ試薬の「尾引き」の状態）における濡れ試薬の弾き度合いを観察することにより行った。測定方法は、塗布直後に濡れ試薬が丸い液滴を形成している場合は「弾く」と判断し、直後の液滴が真円でない場合には「濡れている」と判断した。測定は表面張力の低い濡れ試薬から順番に行い、最初に「弾く」と判定されたときに適用した濡れ試薬の直前に適用した濡れ試薬の表面張力を、測定物すなわち吐出面の表面張力とした。

また、インクおよびヘッド用液体の表面張力の測定には、協和界面科学製の表面張力計「ＣＢＶＰ-Ａ３」を用いた。

以下で述べる実施例に適用した記録ヘッド吐出面、インクおよびヘッド用液体の表面張力は次のとおりである。

吐出面表面張力：Ｆγｓ＝２２ｄｙｎ／ｃｍ
インク表面張力：Ｉγｓ＝２８〜４０ｄｙｎ／ｃｍ
ヘッド用液体表面張力：Ｒγｓ＝６４ｄｙｎ／ｃｍ
ワイピング耐久試験
下記のヘッド用液体とインクとを使用し、環境温度を変えてワイピング耐久試験を行った。ここでは、実使用上の環境を想定して、プリンタを用い吐出面のクリーニング動作を記録動作と組み合わせて連続して５０００回行い、試験前後での記録状態を評価することで吐出面表面特性の変化を確認した。

評価用本体
評価に使用した本体は、キヤノン株式会社製のインクジェットプリンター「ＰＩＸＵＳ８５０ｉ」の回復系を図４のように改造したものを用いた。

評価用ヘッド
評価に使用した記録ヘッドは、吐出面がフッ素およびシロキサン分子を含むネガ型レジストである撥水材料により作られた記録ヘッドを用いた。

評価用インク
表1に示す組成のインクを記録ヘッドのカラータンク位置に装着して評価を行った。

比表面積２１０ｍ^２／ｇで、ＤＢＰ吸油量７４ｍｌ／１００ｇのカーボンブラック１０部と、酸価２００、重量平均分子量１０，０００のスチレン−アクリル酸共重合体の１０％水酸化ナトリウム中和水溶液２０部、さらにイオン交換水７０部を混合し、サンドグラインダーを用いて１時間分散させた後、遠心分離処理によって粗大粒子を除去し、ポアサイズ３．０μｍのミクロフィルター（富士フィルム製）にて加圧ろ過し、樹脂分散型顔料が含有された顔料分散液１を得た。得られた顔料分散液１の物性値は、固形分１０％であり、ｐＨ＝１０．０、平均粒子径１２０ｎｍであった。

ヘッド用液体
ヘッド用液体にはグリセリンを用いた。

ワイピング条件
下記２枚のワイパブレードを使用した。

・第１ワイパブレード（吐出面に腹部が摺接するワイパブレード９Ａに対応）
材質：ウレタン、硬度：７５°、厚み：０．５ｍｍ、幅：９ｍｍ
自由長：６ｍｍ、侵入量：１．７５ｍｍ
・第２ワイパブレード（吐出面にエッジが摺接するワイパブレード９Ｂに対応）
材質：ウレタン、硬度：７５°、厚み：０．５ｍｍ、幅：９ｍｍ
自由長：５ｍｍ、侵入量：０．６ｍｍ
評価結果
評価は、温度条件３０℃の場合（毛管力が比較的高い吸収体を使用）および１５℃（毛管力が比較的低い吸収体を使用）の場合における耐久試験前後での記録状態の変化を確認することで行った。この際、プリンタ本体内蔵のノズルチェックパターンを高品位専用紙に記録し、ドット形成位置のずれ（ヨレ）を観察した。なお、評価は次の３段階とした。
○：ノズルチェックパターンにヨレがなく、良好に印字されている（無改造のプリンタ本体に純正インクを使用した場合の記録と変わらない）。
△：ノズルチェックパターンの一部にヨレが生じている。
×：ノズルチェックパターンの全体にヨレが生じている。

この結果、実施例の組み合わせのすべてについて、ワイピング動作を連続で５０００回行った後も、全ての組み合わせにおいて、初期と同様、実使用上問題のないレベルでの記録性能を維持していた。すなわち、吐出面に付着した多数の顔料粒子や撥水性の低下を受けた不吐出やヨレといった実質的な画像劣化は確認されなかった。さらに、温度１５℃〜３０℃の範囲、および湿度１０％〜９０％の範囲で様々に環境を変化させ、ワイピング動作を連続で１０００回行ったころ、いずれの場合も劣化は確認されなかった。

また、ヘッド用液体のワイパブレードへの転移量を環境温度の変化に対して安定化させ、低温（１５℃）でも所望の転移量が得られ、高温（３０℃）では転移量が多くなり過ぎないように調整したことにより、ヘッド用液体を効率的に消費できた。すなわち、同回数のワイピング動作に対し、どの温度でもヘッド用液体の消費量をほぼ一様にすることができた。

以上説明したように、本発明の実施形態ないしは実施例に示され
た構成を用いることで、ヘッド用液体の滲出量を調節することができ、環境温度条件によらずワイパブレードないし記録ヘッドに一定量のヘッド用液体を供給することができるようになる。この結果、顔料インクを用いた場合にもヘッド吐出面の清浄化が可能になるので、インク吐出動作に悪影響を与えるような拭き残しが生じない。またその結果、吐出面１１に対するポリマーの付着や、ワイピング動作の繰り返しに伴う顔料の凝集物による吐出面の削れなど、吐出面の劣化を抑制することが可能となる。

本発明の一実施形態に係るインクジェット記録装置の主要部の模式的な斜視図である。図１のインクジェットプリンタのキャリッジに搭載可能な記録ヘッドの一構成例を示す斜視図である。図１の記録ヘッドの構成要素である記録ヘッドの一構成例を示す分解斜視図である。図３の記録ヘッドに適用される記録素子基板において、一色についての吐出口列付近の構造を、部分的に破断して示す斜視図である。（ａ）〜（ｇ）は図４の記録素子基板の製造工程の説明図である。図１の記録装置に適用されるクリーニング装置の一例を示す模式的側面図である。図６のクリーニング装置のヘッド用液体収容部における転移量安定化部材の構成例を示す平面図である。（ａ）および（ｂ）は図７の転移量安定化部材の動作を説明するための模式的側断面図である。図６のクリーニング装置のヘッド用液体収容部における転移量安定化部材の他の構成例を示す平面図である。（ａ）〜（ｃ）は図６のクリーニング装置の動作を説明するための模式図である。図６のクリーニング装置の動作を説明するための模式図である。本発明を適用可能なインクジェット記録装置の制御系の構成例を示すブロック図である。図１２の制御系構成によるワイピング処理前の制御手順の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１インクジェット記録ヘッド
９Ａ、９Ｂワイパブレード
１０ワイパホルダ
１１吐出面
１２ヘッド用液体収容部
５０ヘッド用液体転写量安定化装置
５１〜５３吸収体
１０３２温度センサ

Claims

インクジェットヘッドの吐出口面をワイピングするためのワイパと、該ワイパが当接することにより該ワイパに供給されるヘッド用液体を収容する液体収容部と、を備えるインクジェット記録装置において、
前記液体収容部は、多孔質からなる第１の吸収体および該第１の吸収体とポアサイズが異なる多孔質からなる第２の吸収体を有し、
環境条件に応じて、前記ワイパを当接させる吸収体を切り替えることを特徴とするインクジェット記録装置。
前記第２の吸収体は、前記第１の吸収体よりもポアサイズが大きいことを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
前記環境条件は使用環境の温度であることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録装置。
前記使用環境の温度が所定温度以上の場合は前記ワイパを前記第１の吸収体に当接させ、前記使用環境の温度が前記所定温度未満の場合は前記ワイパを前記第２の吸収体に当接させ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。
前記インクジェットヘッドから吐出されるインクは、色材として顔料を含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
インクジェットヘッドの吐出口面をワイピングするためのワイパと、ヘッド用液体を収容する液体収容部と、を備えるインクジェット記録装置におけるインクジェットヘッドの清浄化方法において、
前記ワイパを前記液体収容部に当接させて前記ワイパにヘッド用液体を供給する供給工程と、
ヘッド用液体が供給された前記ワイパで、前記吐出口面をワイピングするワイピング工程と、
を備え、
前記液体収容部は、多孔質からなる第１の吸収体および該第１の吸収体とポアサイズが異なる多孔質からなる第２の吸収体を有し、
前記供給工程において、環境条件に応じて前記ワイパを当接させる吸収体を切り替えることを特徴とするインクジェットヘッドの清浄化方法。