JP6582861B2 - 液体吐出ヘッド用クリーニングユニットと該クリーニングユニットを有する液体吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体吐出ヘッド又は液体吐出ユニットを備え、液体吐出ヘッドを駆動させて、液体を吐出させる液体吐出装置における液体吐出ヘッド用クリーニングユニットに関するもので、液体吐出装置には、プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、それらの少なくとも２つの機能を有する複合機等の画像形成装置における所謂インクジェット記録装置だけでなく、例えば立体造形装置、処理液塗布装置、噴射造粒装置等も該当し、更に言えば、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。

インク滴（液滴）を吐出する液体吐出ヘッド（記録ヘッドともいう）を用いた液体吐出記録方式の画像形成装置（インクジェット記録装置ともいう）は、搬送手段によって搬送される用紙（ＯＨＰシート等を含み、記録媒体、記録紙等ともいう）に対し、記録ヘッドからインク滴を吐出して、画像形成を行う。記録ヘッドを主走査方向に移動しながら液滴を吐出して画像を形成するシリアル型画像形成装置と、記録ヘッドを移動しない状態で液滴を吐出して画像を形成するライン型ヘッドを用いるライン型画像形成装置がある。

このような画像形成装置においては、記録ヘッドのノズルからインク滴を用紙に吐出して記録を行う関係上、ノズルからの溶媒の蒸発に起因するインク粘度の上昇や、インクの固化、塵埃の付着、更には気泡の混入等により吐出不良の状態となり、記録不良を起こすという問題を抱えている。

そのため、インクジェット記録装置は、記録ヘッドの性能を維持回復する維持回復機構を備えている。例えば、記録ヘッドのノズルを密封するキャップ（キャッピング手段等ともいう）を備え、装置の非稼動時には記録ヘッドのキャッピングを行って、ノズル内のインクの乾燥、増粘を抑えるようにしている。また、記録動作の前後やその最中において、記録動作に寄与しないインク滴の吐出を行ったり、記録ヘッドのノズル内のインクを強制的に吸引したりして、ノズル内で乾燥、増粘したインクを排出して、吐出性能の回復や維持を図るようにしている。記録動作に寄与しないインク滴を吐出したり、乾燥インクを強制吸引する場合、記録ヘッドのノズル面にインクが付着するので、ノズル面を払拭（ワイピング）する払拭部材（ワイパ、ワイパブレード等ともいう）を備え、ノズル面を払拭することでノズル面の清浄化やノズルメニスカスの形成を行うようになっている。

ところで、このようなワイパでノズル面をワイピングしたとき、ワイパに付着した（転移した）廃インクを除去する必要がある。これは、廃インクをワイパ表面に残したままにしておくと、次のワイピングのときに、ノズル面を清掃する性能が低下して、ノズル抜けやノズル曲がり、混色等の画像不良に繋がってしまうためである。

そこで、ワイパを常に清浄に保つために、掻き落とし部材（所謂スクレーパ）等を用いてワイパ表面に付着した廃インクを除去するワイパクリーニングが行われている。しかしながら、それまでのスクレーパによるワイパクリーニングでは、ワイパの廃インクを完全に除去できない問題があった。ワイパの側面から粘性の高い廃インクを完全除去できないだけでなく、ワイパの天面が清掃できない。

そこで、特許文献１には、ワイパの側面や天面の廃インクを除去するためワイパ天面の長手方向に沿って移動する清掃手段と、清掃手段が掻き取った廃インクを清掃手段から転写して掻き落とす掻き落とし手段とを備える構成が提案されている。また、特許文献２には、送り出しローラに巻回され順次巻取りローラに巻き取られるウェブ状のワイパクリーナの異なる面で、ワイパの側面と天面に付着した廃インクを拭き取る構成が提案されている。

しかしながら、特許文献１や特許文献２で提案されたワイパ清掃構成は、新たな機構を設けており、コストの増加と装置の大型化を伴うという問題がある。

本発明の課題は、大型化せずに記録ヘッドのノズル面を清掃するワイパ部材をきれいにすることにある。

上記課題を解決するため、本発明では、記録ヘッドのノズル面を清掃するワイパ部材と、該ワイパ部材を両側から挟み込んで前記ワイパ部材に対し相対的に移動することで前記ワイパ部材を清掃する清掃手段とを備える記録ヘッド用クリーニングユニットであって、前記清掃手段が前記ワイパ部材を押圧する第１ワイパ清掃部材と、前記ワイパ部材に付着した廃インクを除去する第２ワイパ清掃部材とを有し、前記ワイパ部材と前記第２ワイパ清掃部材の間に吸収体が配置され、前記吸収体が前記第２ワイパ清掃部材より下方に配置されており、前記第１ワイパ清掃部材が、前記ワイパ部材の先端を折り曲げることにより前記ワイパ部材の天面を前記吸収体に接触させるように構成されている。

本発明によれば、ワイパ部材が相対的に移動する際、ワイパ部材の上部がスクレーパである第２ワイパ清掃部材に接触した後にワイパ部材と第２ワイパ清掃部材の間に配置された吸収体に、第１ワイパ清掃部材によって折り曲げられたワイパ部材の天面が接触させられるので、ワイパ部材の払拭面（側面）にある廃インクが第２ワイパ清掃部材と吸収体の両方で確実に除去されるだけでなく、第１ワイパ清掃部材によって傾けられたワイパ部材の天面が吸収体に接触することで拭われ、ユニットを大型化することなく、ワイパ部材の払拭面や天面の清掃が確実に実行される。

発明の実施形態に係るインクジェット記録装置の全体構成を示す概略図である。 図１のインクジェット記録装置の要部平面図である。 維持回復機構の模式的概略構成図である。 図３の維持回復機構の要部平面図である。 図３の維持回復機構でのクリーニング動作を説明するフロー図である。 ワイパ部材から廃インクを除去する動作を説明する図であり、経時的に図６ａから図６ｄに動きが進むことを表している。 ワイパ部材とワイパクリーナの動作タイミングを示すグラフである。 ワイパクリーナの変形例を示す図である。 ワイパ部材とワイパクリーナの動作タイミングの更なるバリエーションを示すグラフである。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。図１、図２に示す本実施形態に係る液体吐出装置であるインクジェット記録装置はシリアル型インクジェット記録装置である。図２の要部平面図から分かるように、装置本体１の側板２１Ａ、２１Ｂに横架された主従のガイドロッド３１、３２でキャリッジ３３が主走査方向に摺動自在に保持され、図２の矢示方向（キャリッジ主走査方向）に移動走査する。

このキャリッジ３３には、記録ヘッド３４ａ、３４ｂ（区別しないときは「記録ヘッド３４」という）が、複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配列され、滴吐出方向を下方に向けて装着されている。記録ヘッド３４はイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色のインク滴（液滴）を吐出するための液体吐出ヘッドを備えて構成されている。

記録ヘッド３４は、それぞれ２つのノズル列を有し、記録ヘッド３４ａの一方のノズル列はブラックの液滴を、他方のノズル列はシアンの液滴を、記録ヘッド３４ｂの一方のノズル列はマゼンタの液滴を、他方のノズル列はイエローの液滴を、夫々吐出する。

また、キャリッジ３３には、記録ヘッド３４のノズル列に対応して各色のインクを供給するためのサブタンク３５ａ、３５ｂ（区別しないときは「サブタンク３５」という）が搭載されている。このサブタンク３５には、カートリッジ装填部４に着脱自在に装着される各色のインクカートリッジ１０ｙ、１０ｍ、１０ｃ、１０ｋから、各色の供給チューブ３６を介して、各色のインクが補充供給される。

一方、給紙トレイ２の用紙積載部（圧板）４１上に積載した用紙４２を給紙するための給紙部として、用紙積載部４１から用紙４２を１枚ずつ分離給送する半月状の給紙コロ４３と、給紙コロ４３に対向する分離パッド４４とが備えられている。摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド４４は給紙コロ４３側に付勢されている。

そして、この給紙部から給紙された用紙４２を記録ヘッド３４の下方側に送り込むための搬送手段として、用紙４２を案内するガイド部材４５と、カウンタローラ４６と、搬送ガイド部材４７と、先端部に加圧コロ４９を有する押さえ部材４８と、給送された用紙４２を静電吸着して記録ヘッド３４に対向する位置に搬送する搬送ベルト５１とが備えられている。

搬送ベルト５１は無端状で、搬送ローラ５２とテンションローラ５３とに掛け渡され、ベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成されている。また、この搬送ベルト５１の表面を帯電させるための帯電ローラ５６が備えられている。帯電ローラ５６は、搬送ベルト５１の表層に接触し、搬送ベルト５１に従動して回転するように配置されている。この搬送ベルト５１は、搬送ローラ５２が回転駆動されることによって図２のベルト搬送方向に周回移動する。

更に、記録ヘッド３４で記録された用紙４２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト５１から用紙４２を分離するための分離爪６１と、排紙ローラ６２と、拍車６３と、排紙ローラ６２の下方に配された排紙トレイ３とが備えられている。

また、装置本体１の背面部には両面ユニット７１が着脱自在に装着されている。両面ユニット７１は搬送ベルト５１の逆方向回転で戻される用紙４２を取り込んで反転させ、再度カウンタローラ４６と搬送ベルト５１との間に給紙する。また、この両面ユニット７１の上面は手差しトレイ７２となっている。

更に、図２に示されるように、キャリッジ３３の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド３４のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構８１が配置されている。維持回復機構８１には、記録ヘッド３４の各ノズル面をキャピングするための各キャップ部材（以下「キャップ」という）８２ａ、８２ｂ（区別しないときは「キャップ８２」という）と、ノズル面をワイピングするためのワイパ部材（ワイパブレード）８３と、増粘したインクを排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け８４と、キャリッジ３３をロックするキャリッジロック８７とが備えられている。また、維持回復機構８１の下方側には、維持回復動作によって生じる廃インク（廃液）を収容するための交換されない廃液タンク１００が、維持回復機構８１の側方側には装置本体の前面側から交換可能な廃液タンク１０１が、夫々備えられている。

また、キャリッジ３３の走査方向他方側の非印字領域には、記録中等に増粘したインクを排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行う際の液滴を受ける空吐出受け８８が配置され、この空吐出受け８８には記録ヘッド３４のノズル列方向に沿った開口部８９等が備えられている。

このように構成されたインクジェット記録装置において、記録ヘッド３４のノズルの維持回復を行う時には、キャリッジ３３をホーム位置である維持回復機構８１に対向する位置に移動して、キャップ８２によるキャッピングを行ってノズルからの吸引を行うノズル吸引、画像形成に寄与しない液滴を吐出する空吐出等の維持回復動作を行うことにより、安定した液滴吐出による画像形成を行うことができる。

次に、このインクジェット記録装置における維持回復機構８１について図３、図４を参照して説明する。この維持回復機構８１では、維持装置フレーム２１１に、キャップホルダ２１２に保持されたキャップ８２ａ、８２ｂと、ワイパホルダ２２３に保持されたワイパ部材８３と、第１ワイパ清掃部材であるワイパクリーナ８６とが夫々昇降可能（進退可能）に保持されている。

キャップ８２は、記録ヘッド３４のノズル面と対向する側に開口を有する箱型の部材である。キャップ８２は、その開口上面部に弾性部分を有し、この弾性部分をノズル面に当接し、密着させることでノズルの開口を封止（キャッピング）することができる。また、キャップ８２内にはスポンジ状の吸収部材が配設されている。そして、ワイパ部材８３と吸引用となるキャップ８２ａとの間には筒状の空吐出受け８４が配置されている。

この空吐出受け８４のワイパ部材８３側には、ワイパ部材８３に付着した廃インクを掻き取って除去する第２ワイパ清掃部材であるワイパスクレーパ８５と、これを補助する第３ワイパ清掃部材である吸収体９０とが設けられている。これらワイパスクレーパ８５と吸収体９０は、ワイパ部材８３やワイパクリーナ８６と共に、記録ヘッド３４のノズル面に対するクリーニングユニットを構成し、この記録ヘッド用クリーニングユニットは維持回復機構を構成している。ワイパクリーナ８６、ワイパスクレーパ８５、吸収体９０はワイパ部材８３に対する清掃手段を構成する。ワイパスクレーパ８５は中空部材であり、ワイパクリーナ８６によって押圧されたワイパ部材８３が押し付けられてワイパ部材８３に付着している廃インクを掻き取る掻き取り部８５ａが設けられた開口部８５ｂを有している。また、ワイパスクレーパ８５の開口部８５ｂと反対側（本例では下側）には排出口部８５ｃが設けられ、排出口部８５ｃには可撓性チューブ３００を介して吸引手段である吸引ポンプ２２０が接続されている。また多孔質材料から成る吸収体９０は、ワイパスクレーパ８５のワイパ部材８３側に取り付けられ、スクレーパ８５の掻き落とし作業で微少に残った廃インクを除去するものである。吸収体９０の下端も可撓性チューブ３００内に収まり、吸引ポンプ２２０につながっている。

記録ヘッドのノズル面をワイピングして廃インクが付着したワイパ部材８３のクリーニングを行う際、ワイパ部材８３をワイパクリーナ８６とワイパスクレーパ８５とで挟み込んで、ワイパ部材８３を相対的に移動させる。即ち、ワイパクリーナ８６でワイパ部材８３をワイパスクレーパ８５の上部の掻き取り部８５ａに押し付けた状態で、ワイパ部材８３を相対的に移動（本例では下降）させ、それによって、ワイパ部材８３に付着した廃インクをワイパスクレーパ８５内に掻き落とし、吸引ポンプ２２０によってワイパスクレーパ８５内に掻き落されたインクを廃液タンク１００に吸引排出する。

ワイパクリーナ８６は、ワイパ部材８３に当接してワイパ部材８３をワイパスクレーパ８５側に押し付ける回転可能なクリーナコロ２４１を、クリーナホルダ２４２の上端部に回転自在に装着している。クリーナホルダ２４２におけるクリーナコロ２４１のすぐ下には、ワイパ部材８３の方に突出した加圧リブ２４３が形成されている。加圧板としてのクリーナホルダ２４２は支軸２４４によってフレーム２１１に揺動自在に装着され、ワイパ部材８３に当接しない退避位置側に揺動付勢されている。クリーナホルダ２４２を揺動させるためにリンク部材２４５が設けられていて、クリーナカム２２８によってリンク部材２４５を介してクリーナコロ２４１がワイパ部材８３の側に揺動する。

また、印字領域に最も近い側のキャップ８２ａには、可撓性チューブ２１９を介して吸引ポンプ２２０が接続され、キャップ８２ａのみを吸引（回復）及び保湿用キャップとし、キャップ８２ｂは単なる保湿用キャップとしている。

一方、キャップ８２ａ、８２ｂ、ワイパ部材８３等の下方にはフレーム２１１に回転自在に支持されたカム軸２２１が配置されている。このカム軸２２１には、キャップホルダ２１２を昇降させるためのキャップカム２２２と、ワイパ部材８３を昇降させるためのワイパカム２２４と、空吐出受け８４内で空吐出される液滴がかかるコロ２２６と、ワイパクリーナ８６を揺動させるためのクリーナカム２２８と、キャリッジロック８７を昇降させるためのキャリッジロックカム２２９が夫々設けられていて、個別に作動可能であるようにカム軸２２１につながっている。

そして、吸引ポンプ２２０やカム軸２２１を回転駆動するために、維持回復用モータ２３１の回転をモータ軸２３１ａに設けられたモータギヤ２３２に、吸引ポンプ２２０のポンプ軸２２０ａに設けられたポンプギヤ２３３を噛み合わせ、更にこのポンプギヤ２３３と一体の中間ギヤ２３４に中間ギヤ２３５を介して一方向クラッチ２３７付き中間ギヤ２３６を噛み合わせ、この中間ギヤ２３６と同軸の中間ギヤ２３８に中間ギヤ２３９を介してカム軸２２１に固定されたカムギヤ２４０を噛み合わせている。なお、クラッチ２３７付き中間ギヤ２３６、２３８の回転軸である中間軸２３０はフレーム２１１にて回転可能に保持されている。

次に、このインクジェット記録装置におけるクリーニング動作について図５のフロー図、図６の動作図を参照して説明する。
まず、クリーニング動作を開始すると、ワイパ部材８３が上昇し、キャリッジ３３がワイパ部材８３に対して相対的に水平移動することで、ワイパ部材８３で記録ヘッド３４のノズル面が払拭される。その後、ワイパ部材８３は下降する。

そして、退避位置側に揺動付勢されていたワイパクリーナ８６がクリーナカム２２８によってリンク部材３４５を介して揺動されて閉じ、加圧コロであるクリーナコロ２４１をワイパ部材８３の方に押圧すると、図６ａに示されるように、ワイパ部材８３がクリーナコロ２４１とワイパスクレーパ８５の掻き落とし部８５ａとの間に挟まれる。その状態から、ワイパ部材８３の下降に伴って、ワイパ部材８３に付着した廃インクがワイパスクレーパ８５内に掻き落とされる。ワイパスクレーパ８５通過後に微少に残った廃インクは吸収体９０によって吸収され、ワイパ部材８３の側面（払拭面）の廃インクはほぼ完全に除去される。

図６ｂに示されるように、ワイパ部材８３が更に下降し、ワイパスクレーパ８５より完全に下側に位置するようになると、クリーナコロ２４１はワイパ部材８３を乗り越え、それと共に加圧リブ２４３が、更に図の左方に移動する。そして、図６ｃに示されるように、ワイパ部材８３の先端が、加圧リブ２４３により押されることで、折り曲げられ、鉛直方向から斜めに傾き、ワイパ部材８３の天面が吸収体９０に接触する。

このような図６ａ〜図６ｃの一連の流れによって、ワイパ部材８３の側面と天面にある廃インクをほぼ完全に除去することができる。そしてワイパ部材８３の下降が終了すると、クリーナカム２２８を逆転してリンク部材２４５を介してワイパクリーナ８６を揺動することによって、ワイパクリーナ８６が開き、その退避位置へ戻る（図６ｄ）。その後、吸引ポンプ２２０が駆動され、ワイパスクレーパ８５内に掻き落とされた廃インクや吸収体９０に吸収された廃インクが吸引排出される。

図７にワイパ部材とワイパクリーナの動作タイミングを示す。前述したように、ワイパ部材を下げる直前でワイパクリーナをワイパ部材側に揺動することでワイパ部材を清掃する。スクレーパ位置を過ぎてもワイパ部材は下降し、ワイパクリーナをワイパ部材側へ揺動し続ける。このときワイパ部材が加圧リブによって吸収体に斜めに接触し天面を清掃する。

図８に、ワイパクリーナ８６の変形例を示す。これは加圧リブ２４３’をクリーナコロ２４１と同じく回転可能なコロとして形成するものであり、このように回転可能なコロとすることで、ワイパ部材８３に対する加圧リブ２４３’の摺動負荷が低くなり、ワイパ部材８３の摩耗を抑えることができる。

図９に、ワイパ部材とワイパクリーナの更なる動作タイミングを示す。先の例（図７）では、ワイパ部材８３が下降する際にワイパ部材天面の清掃を行っているが、本動作では、ワイパ部材８３が上昇する際にも、クリーナカム２２８を作動させて、ワイパクリーナ８６を、退避位置からワイパ部材８３を押圧する位置へ移動させる。これによってワイパ部材８３の天面や側面が吸収体９０に接触するようになり、ワイパ部材の上昇時と下降時の両方でワイパ部材の清掃を行うことができ、清掃能力の向上を図ることができる。

本願において、「液体吐出装置」は、液体吐出ヘッド又は液体吐出ユニットを備え、液体吐出ヘッドを駆動させて、液体を吐出させる装置である。液体吐出装置には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。

この「液体吐出装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に関わる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。

「液体吐出装置」として、インクを吐出させて用紙に画像を形成する装置であるインクジェット記録装置の他、例えば、立体造形物（三次元造形物）を造形するために、紛体を層状に形成した紛体層に造形液を吐出させる立体造形装置（三次元造形装置）、用紙の表面を改質する等の目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液を、ノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置等がある。

また、「液体吐出装置」は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。

上記「液体が付着するもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するもの等を意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布等の被記録媒体、電子基板、圧電素子等の電子部品、紛体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セル等の媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。

上記「液体が付着可能なもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等、液体が一時的でも付着可能であればよい。

また、「液体」は、インク、処理液、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料、結着剤、造形液、更には、アミノ酸、たんぱく質、カルシウムを含む溶液及び分散液、飲食可能な液体又は粒子を含む溶液及び分散液、有機ＥＬ素子等の発光素子や電子回路基板作成用のレジストを含む機能性材料を含有する溶液及び分散液等も含まれる。

また、「液体吐出装置」は、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置であるが、これに限定するものではない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置等が含まれる。

３４ 記録ヘッド
８３ ワイパ部材
８５ ワイパスクレーパ
８６ ワイパクリーナ
９０ 吸収体
２４１ クリーナコロ
２４３ 加圧リブ

特許第４５７０８６５号公報 特許第５３４７６８７号公報

Claims (5)

1. 記録ヘッドのノズル面を清掃するワイパ部材と、該ワイパ部材を両側から挟み込んで前記ワイパ部材に対し相対的に移動することで前記ワイパ部材を清掃する清掃手段とを備える記録ヘッド用クリーニングユニットであって、前記清掃手段が前記ワイパ部材を押圧する第１ワイパ清掃部材と、前記ワイパ部材に付着した廃インクを除去する第２ワイパ清掃部材とを有し、
   前記ワイパ部材と前記第２ワイパ清掃部材の間に吸収体が配置され、前記吸収体は前記第２ワイパ清掃部材より下方に配置されており、
   前記第１ワイパ清掃部材は、前記ワイパ部材の先端を折り曲げることにより前記ワイパ部材の天面を前記吸収体に接触させることを特徴とするクリーニングユニット。
2. 前記第１ワイパ清掃部材が、前記ワイパ部材を押圧する先端部と該先端部の下方に設けられ、前記ワイパ部材の方に突出した加圧リブとを有し、
   前記加圧リブが前記ワイパ部材の天面を前記吸収体に接触させることを特徴とする請求項１に記載のクリーニングユニット。
3. 前記加圧リブがコロとして形成されていることを特徴とする請求項２に記載のクリーニングユニット。
4. 前記ワイパ部材の相対的な移動が前記ワイパ部材の下降と上昇の両方であり、いずれの移動においても前記加圧リブによって前記ワイパ部材の天面が前記吸収体に接触することを特徴とする請求項２又は３に記載のクリーニングユニット。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のクリーニングユニットを有する液体吐出装置。

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