JP2006007678A - 液体吐出装置の維持回復装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 キャップ部材の凹部形成部材の内壁面に撥水性を持たせるときに、当接部材と凹部形成部材とを一体成形した後に内壁面に撥水剤を塗布することは難しく、耐久性も十分でない。
【解決手段】 キャップ９２ａは、ヘッドのノズル面に当接する弾性部材からなる当接部材１９２と、当接部材１９２を保持し、ノズルから吐出又は吸引されたインクを受ける凹部１９１を形成する凹部形成部材１９３とを有し、当接部材１９２と凹部形成部材１９３とを一体成形で形成し、凹部形成部材１９３は撥水剤を含有する樹脂部材で形成して、凹部１９１の底面には、チューブ１１９が接続される排出口１９４に向かって傾斜する２つの第１傾斜面１９１ａ及び第２傾斜面１９１ｂを形成し、第１傾斜面１９１ａの水平面に対する傾斜角θと、第１傾斜面１９１ａを形成する部材とインクとの接触角の和が７０°以上になるようにした。
【選択図】 図９

Description

本発明は液体吐出装置の維持回復装置及び画像形成装置に関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、これらの複合機、プロッタ等の各種画像形成装置として、記録液の液滴を吐出する液滴吐出ヘッドを用いた記録ヘッドを含む液体吐出装置を備えるものがある。

このような画像形成装置においては、記録液を吐出する記録ヘッドの性能を維持、回復する装置が不可欠である。このヘッドの性能維持回復を行なうための維持回復装置は、一般に、記録液であるインクの自然蒸発によるノズル付近の記録液の増粘固着を防止するためにノズル面を高い密閉性を保って覆うための保湿用キャップ、ノズルから増粘した記録液を吸引して排出するための吸引用キャップ（保湿用キャップと兼用されることもある。）、ノズル面に付着した記録液を拭き取って除去するためのワイパーブレード、画像形成に寄与しない液滴を吐出する空吐出を行なうための空吐出受けなどで構成される。

このような維持回復装置におけるキャップ部材としては、一般に、ヘッドのノズル面に当接する弾性部材からなる当接部材と、ノズル面のノズルから吸引される記録液を受けるための凹部を形成した凹部形成部材とを有するものが使用されている。

そして、従来、キャップ部材としては、特許文献１に開示されているように、インク排出口に向かって緩やかな勾配で傾斜する第１の傾斜面と、第１の傾斜面からインク排出口に向かって急峻な勾配で傾斜する第２の傾斜面を有することで、インク排出口近傍に残留するインクをなくするようにしたものがある。
特許第３１０６７８３号公報

また、特許文献２に開示されているように、インク排出口に向かって連続的に縮小するテーパ状の空間部を形成し、更にインク吸引口から負圧発生手段に連結する管路にインク保持手段を施すことで、空間部のインクを排出し、管路のインクで保湿性を保つようにしたものもある
特開２００１−７１５１４号公報

さらに、キャップ内面へのインクの付着を低減することでインク吸引を容易にしようとするものとして、例えば、特許文献３に開示されているように、キャップ内面に撥水剤を塗布して撥水性を高めるようにしたものがある。
特開平６−２３８９１５号公報

また、特許文献４に開示されているように、ノズル面を覆う弾性シール部材と、密閉部を形成する剛体部材とで構成することにより気密性を向上させ、これらの部材をインクに対する接触角が９０度以上の撥水性のある部材から形成したものもある。
特開２００３−１８３９号公報

ところが、画像形成装置としてのインクジェット記録装置で使用されるインクの着色剤としては、その発色性の良さや信頼性の高さ等の点から、当初は染料インクが主流であったが、近年に至り、記録画像に耐光性や耐水性を持たせるためにカーボンブラック等の顔料を用いた顔料インクを使用する傾向にある。また、インク処方の自由度を高くする目的と、普通紙に着弾した後のにじみを防止する目的でインク粘度を高くする傾向がある。

このような高粘度の顔料インクは、温度によってインク粘度が大きく変化し、例えば、２２℃環境で粘度８ｃｐのインクは、処方により若干の違いはあるといっても、１０℃では１５ｃｐを越える粘度、３２℃では約５ｃｐの粘度になる。本発明者らの実験によると、このような流動性の低い高粘度インクをキャップ部材に吸引した場合、従来のキャップ部材ではインクを安定して排出することが困難であることが解明された。

つまり、特許文献１に記載のキャップ部材にあっては、インク排出口に向かって緩やかな勾配で傾斜する第１の傾斜面と、第１の傾斜面からインク排出口に向かって急峻な勾配で傾斜する第２の傾斜面を有することによって、インクの残留は低減するが、顔料インク、特に５ｃｐ以上の高粘度インクの場合にはインクの排出が十分でないことが確認された。特許文献２に記載のキャップ部材にあっても、顔料インク、特に５ｃｐ以上の高粘度インクの場合にはインクの排出が十分でないことが確認された。

また、特許文献３に記載のキャップ部材にあっては、キャップ内面の撥水性を高めることによりインクの吸引を容易にするが、顔料を含有するインク、特に、２５℃における粘度が５ｃｐ以上で、表面張力が４０ｍＮ／ｍ以下のインクを用いた場合には、撥水処理してもインクの濡れ性が極めて高いために、インクの排出が十分でないことが確認された。しかも、ノズル面に当接する当接部材とこの当接部材を設けた凹部形成部材とを一体成形してキャップ部材を形成する場合、当接部材が装着された凹部形成部材の凹部内面に特許文献３に記載されているように撥水剤を一様に塗布することは容易でないという課題がある。

さらに、特許文献４に記載のキャップ部材にあっては、ノズル面を覆う弾性シール部材と、密閉部を形成する剛体部材がインクに対する接触角が９０度以上の撥水性のある部材からなるが、顔料を含有するインク、特に粘度が５ｃｐ以上、表面張力が４０ｍＮ／ｍ以下のインクを用いた場合、インクに対する接触角が９０度以上になるような撥水処理が困難であるために適用できないことが確認された。

本発明は上記の課題に基づいてなされたものであり、特に簡単な構成でキャップ部材の撥水性を高めることで高粘度記録液の排出性を向上した液滴吐出装置の維持回復装置及びこの維持回復装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

以上の課題を解決するため、本発明に係る液体吐出装置の維持回復装置は、キャップ部材は、ノズル面に当接する弾性を有する当接部材と、ノズル面のノズルから吸引される記録液を受けるための凹部を形成した凹部形成部材とを有し、これらの当接部材と凹部形成部材が一体成形された部材であって、凹部形成部材は撥水剤を含有する樹脂部材で形成され、凹部の底面に設けられた排出口に向かって傾斜する少なくとも２つの傾斜面を有する構成とした。

ここで、凹部形成部材を形成する樹脂部材中の撥水剤の含有率が１０重量％を越えないことが好ましい。また、凹部形成部材の凹部の内壁部に角部は曲面に形成されていることが好ましい。

また、凹部形成部材の傾斜面の水平面に対する角度と、この傾斜面と記録液との接触角の和が７０°以上であることが好ましい。この場合、傾斜面の角度と記録液との接触角の和が９０°以上であることが好ましい。

本発明に係る画像形成装置は、記録ヘッドの性能を維持回復するための本発明に係る液体吐出装置の維持回復装置を備えている構成としたものである。ここで、記録液は、水と顔料とポリマー成分と水溶性有機溶剤を含み、前記顔料を記録液中に６重量％以上含有し、２５℃における記録液粘度が５ｃｐ以上２０ｃｐ以下、表面張力が４０ｍＮ／ｍ以下であることが好ましい。

本発明に係る液体吐出装置の維持回復装置によれば、キャップ部材は、ノズル面に当接する弾性を有する当接部材と、撥水剤を含有する樹脂部材で形成され、ノズル面のノズルから吸引される記録液を受けるための凹部を形成した凹部形成部材とを一体成形で形成して、凹部の底面に設けられた排出口に向かって傾斜する少なくとも２つの傾斜面を有する構成としたので、簡単な構成でキャップ内面の撥水性を高めることができ、キャップ部材内に吸引された記録液が傾斜面を伝って排出口に導かれやすくなり、粘度が５ｃｐ以上で表面張力が４０ｍＮ／ｍ以下の記録液を用いた場合でもキャップ部材内での記録液の残留を低減することができる。

本発明に画像形成装置によれば、本発明に係る液体吐出装置の維持回復装置を備えたので、粘度が５ｃｐ以上で表面張力が４０ｍＮ／ｍ以下の記録液を用いた高画質記録を行う場合でもキャップ部材内での記録液の残留を低減することができ、ノズル抜けなどの画像欠損を生じない。

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。本発明に係る液体吐出装置の維持回復装置を含む本発明に係る画像形成装置の一例について図１を参照して説明する。なお、図１は同画像形成装置を前方側から見た斜視説明図である。

この画像形成装置は、装置本体１と、装置本体１に装着した用紙を装填するための給紙トレイ２と、装置本体１に装着され画像が記録（形成）された用紙をストックするための排紙トレイ３とを備え、さらに、装置本体１の前面４の一端部側には、前面４から前方側に突き出し、上面５よりも低くなったカートリッジ装填部６を有し、このカートリッジ装填部６の上面に操作キーや表示器などの操作部７を配置している。カートリッジ装填部６には、液体補充手段としての液体保管用タンクであるメインタンク（以下、「インクカートリッジ」という。）１０が交換可能に装着され、また、開閉可能な前カバー８を有している。

次に、この画像形成装置の機構部について図２及び図３をも参照して説明する。なお、図２は同機構部の全体構成を説明する概略構成図、図３は同機構部の要部平面説明図である。
フレーム２１を構成する左右の側板２１Ａ、２１Ｂに横架したガイド部材であるガイドロッド３１とステー３２とでキャリッジ２３を主走査方向に摺動自在に保持し、図示しない主走査モータによって図３で矢示方向（キャリッジ走査方向：主走査方向）に移動走査する。

このキャリッジ３３には、記録液の液滴（インク滴）を吐出するための液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドからなる複数の記録ヘッド３４を複数のノズルを主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。

ここで、記録ヘッド３４は、例えば、イエロー（Ｙ）の液滴を吐出する記録ヘッド３４ｙ、マゼンタ（Ｍ）の液滴を吐出する記録ヘッド３４ｍ、シアン（Ｃ）の液滴を吐出する記録ヘッド３４ｃ、ブラック（Ｂｋ）の液滴を吐出する記録ヘッド３４ｂとで構成している。なお、「記録ヘッド３４」というときは色を区別しないものとする。なお、ヘッド構成は、これらの例に限るものではなく、１又は複数の色の液滴を吐出する１又は複数のノズル列を有する記録ヘッドを１又は複数用いて構成することもできる。

記録ヘッド３４を構成する液滴吐出ヘッドとしては、圧電素子などの圧電アクチュエータ、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰による相変化を利用するサーマルアクチュエータ、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータ、静電力を用いる静電アクチュエータなどを、液滴を吐出するためのエネルギー発生手段として備えたものなどを使用できる。

また、キャリッジ３３には、各記録ヘッド３４にそれぞれ各色の記録液を供給するための各色のサブタンク３５ｙ、３５ｍ、３５ｃ、３５ｋ（色を区別しない場合は「サブタンク３５」という。）を搭載している。このサブタンク３５には各色の記録液供給チューブ３７を介して前述した各色のインクカートリッジ１０（各色を区別する場合には、「インクカートリッジ１０ｙ、１０ｍ、１０ｃ、１０ｋ」という。）から記録液を供給するようにしている。

ここで、インクカートリッジ１０は、図３にも示すように、カートリッジ装填部６に収納され、このカートリッジ装填部６にはインクカートリッジ１０内の記録液を送液するための供給ポンプユニット２３が設けられている。また、インクカートリッジ装填部６からサブタンク３５に至るまでの記録液供給チューブ３７は這い回しの途中でフレーム２１を構成する後板２１Ｃに本体側ホルダ２５にて固定保持されている。さらに、キャリッジ３３上でも固定リブ２６にて固定されている。

一方、給紙トレイ２の用紙積載部（底板）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コロ（給紙コロ）４３及び給紙コロ４３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド４４を備え、この分離パッド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の下方側で搬送するための搬送部として、用紙４２を静電吸着して搬送するための搬送ベルト５１と、給紙部からガイド４５を介して送られる用紙４２を搬送ベルト５１との間で挟んで搬送するためのカウンタローラ５２と、略鉛直上方に送られる用紙４２を略９０°方向転換させて搬送ベルト５１上に倣わせるための搬送ガイド５３と、押さえ部材５４で搬送ベルト５１側に付勢された先端加圧コロ５５とを備えている。また、搬送ベルト５１表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ５６を備えている。

ここで、搬送ベルト５１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ５７とテンションローラ５８との間に掛け渡されて、図３のベルト搬送方向に周回するように構成している。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の回動に従動して回転するように配置され、加圧力として軸の両端に各２．５Ｎをかけている。

また、搬送ベルト５１の裏側には、記録ヘッド５４による印写領域に対応してガイド部材６１を配置している。このガイド部材６１は、上面が搬送ベルト５１を支持する２つのローラ（搬送ローラ５７とテンションローラ５８）の接線よりも記録ヘッド３４側に突出している。これにより、搬送ベルト５１は印写領域ではガイド部材６１の上面にて押し上げられてガイドされるので、高精度な平面性を維持される。

さらに、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７１と、排紙ローラ７２及び排紙コロ７３とを備え、排紙ローラ７２の下方に排紙トレイ３を備えている。ここで、排紙ローラ７２と排紙コロ７３との間から排紙トレイ３までの高さは排紙トレイ３にストックできる量を多くするためにある程度高くしている。

また、装置本体１の背面部には両面給紙ユニット８１が着脱自在に装着されている。この両面給紙ユニット８１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て再度カウンタローラ５２と搬送ベルト５１との間に給紙する。また、この両面給紙ユニット８１の上面には手差し給紙部８２を設けている。

さらに、図３に示すように、キャリッジ３３の走査方向の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、回復するための本発明に係る液体吐出装置の維持回復装置（以下「サブシステム」ともいう。）９１を配置している。

このサブシステム９１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。）９２ａ〜９２ｄ（区別しないときは「キャップ９２」という。）と、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード９３と、増粘した記録液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なうときの液滴を受ける空吐出受け９４及びこの空吐出受け９４に一体形成され、ワイパーブレード９３に付着した記録液を除去するための清掃部材であるワイパークリーナ９５と、ワイパーブレード９３のクリーニング時にワイパーブレード９３をワイパークリーナ９５側に押し付けるクリーナ手段を構成するクリーナコロ９６などを備えている。

また、図３に示すように、キャリッジ３３の走査方向の他方側の非印字領域には、記録中などに増粘した記録液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なうときの液滴を受ける空吐出受け９８を配置し、この空吐出受け９８には記録ヘッド３４のノズル列方向に沿った開口９９などを備えている

このように構成したインクジェット記録装置においては、給紙トレイ２から用紙４２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙４２はガイド４５で案内され、搬送ベルト５１とカウンタローラ５２との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド５３で案内されて先端加圧コロ５５で搬送ベルト５１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。

このとき、図示しない制御回路によって高圧電源から帯電ローラ５６に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト５１が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト５１上に用紙４２が給送されると、用紙４２が搬送ベルト５１に静電的に吸着され、搬送ベルト５１の周回移動によって用紙４２が副走査方向に搬送される。

そこで、キャリッジ３３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド３４を駆動することにより、停止している用紙４２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙４２を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙４２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙４２を排紙トレイ３に排紙する。

また、印字（記録）待機中にはキャリッジ３３はサブシステム９１側に移動されて、キャップ部材９２で記録ヘッド３４がキャッピングされて、ノズルを湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、キャップ部材９２で記録ヘッド３４をキャッピングした状態でノズルから記録液を吸引し（「ノズル吸引」又は「ヘッド吸引」という。）し、増粘した記録液や気泡を排出する回復動作を行う。また、記録開始前、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出する空吐出動作を行う。これによって、記録ヘッド３４の安定した吐出性能を維持する。

そこで、この画像形成装置における本発明に係る維持回復装置を含むサブシステム９１の構成の概要について図４ないし図６を参照して説明する。なお、図４は同システムの要部平面説明図、図５は同システムの模式的概略構成図、図６は図４の右側面説明図である。

このサブシステム９１のフレーム（維持装置フレーム）１１１には、キャップ保持機構である２つのキャップホルダ１１２Ａ、１１２Ｂと、清浄化手段としての弾性体を含むワイピング部材であるワイパーブレード９３と、キャリッジロック１１５とがそれぞれ昇降可能（上下動可能）に保持されている。また、ワイパーブレード９３とキャップホルダ１１２Ａとの間には空吐出受け９４が配置され、ワイパーブレード９３のクリーニングを行なうために、フレーム１１１の外側からワイパーブレード９３を空吐出受け９４の清掃部材であるワイパークリーナ９５側に押し付けるための清掃部材であるクリーナコロ９６を含むクリーナ手段であるワイパークリーナ１１８が揺動可能に保持されている。

キャップホルダ１１２Ａ、１１２Ｂ（区別しないときは「キャップホルダ１１２」という。）には、それぞれ、２つの記録ヘッド３４のノズル面をそれぞれキャッピングする２つのキャップ９２ａと９２ｂ、キャップ９２ｃと９２ｄを保持している。

ここで、印字領域に最も近い側のキャップホルダ１１２Ａに保持したキャップ９２ａには可撓性チューブ１１９を介して吸引手段であるチュービングポンプ（吸引ポンプ）１２０を接続し、その他のキャップ９２ｂ、９２ｃ、９２ｄはチュービングポンプ１２０を接続していない。すなわち、キャップ９２ａのみを吸引（回復）及び保湿用キャップ（以下単に「吸引用キャップ」という。）とし、その他のキャップ９２ｂ、９２ｃ、９２ｄはいずれも単なる保湿用キャップとしている。したがって、記録ヘッド３４の回復動作を行うときには、回復動作を行う記録ヘッド３４を吸引用キャップ９２ａによってキャッピング可能な位置に選択的に移動させる。

また、これらのキャップホルダ１１２Ａ、１１２Ｂの下方にはフレーム１１１に回転自在に支持したカム軸１２１を配置し、このカム軸１２１には、キャップホルダ１１２Ａ、１１２Ｂを昇降させるためのキャップカム１２２Ａ、１２２Ｂと、ワイパーブレード９３を昇降させるためのワイパーカム１２４、キャリッジロック１１５をキャリッジロックアーム１１７を介して昇降させるためのキャリッジロックカム１２５と、空吐出受け９４内で空吐出される液滴がかかる空吐出着弾部材である回転体としてのコロ１２６と、ワイパークリーナ１１８を揺動させるためのクリーナカム１２８をそれぞれ設けている。

ここで、キャップ９２はキャップカム１２２Ａ、１２２Ｂにより昇降させられる。ワイパーブレード９３はワイパーカム１２４により昇降させられ、下降時にワイパークリーナ１１８が進出して、このワイパークリーナ１１８のクリーナコロ９６と空吐出受け９４のワイパークリーナ９５とに挟まれながら下降することで、ワイパーブレード９３に付着したインクが空吐出受け９４内に掻き落とされる。

キャリッジロック１１５は図示しない圧縮バネによって上方（ロック方向）に付勢されて、キャリッジロックカム１２５で駆動されるキャリッジロックアーム１１７を介して昇降させられる。

そして、チュービングポンプ１２０及びカム軸１２１を回転駆動するために、モータ１３１の回転をモータ軸１３１ａに設けたモータギヤ１３２に、チュービングポンプ１２０のポンプ軸１２０ａに設けたポンプギヤ１３３を噛み合わせ、更にこのポンプギヤ１３３と一体の中間ギヤ１３４に中間ギヤ１３５を介して一方向クラッチ１３７付きの中間ギヤ１３６を噛み合わせ、この中間ギヤ１３６と同軸の中間ギヤ１３８に中間ギヤ１３９を介してカム軸１２１に固定したカムギヤ１４０を噛み合わせている。なお、クラッチ１３７付きの中間ギヤ１３６、１３８の回転軸である中間軸１４１はフレーム１１１にて回転可能に保持している。

また、カム軸１２１にはホームポジションを検出するためのホームポジションセンサ用カム１４２を設け、このサブシステム９１に設けた図示しないホームポジションセンサにてキャップ９２が最下端に来たときにホームポジションレバー（不図示）を作動させ、センサが開状態になってモータ１３１（ポンプ１２０以外）のホームポジションを検知する。なお、電源オン時には、キャップ９２（キャップホルダ１１２）の位置に関係なく上下（昇降）し、移動開始までは位置検出を行わず、キャップ９２のホーム位置（上昇途中）を検知した後に、定められた量を移動して最下端へ移動する。その後、キャリッジが左右に移動して位置検知後キャップ位置に戻り、記録ヘッド３４がキャッピングされる。

次に、キャップ９２の保持機構及び昇降機構（上下動機構）の詳細について図７及び図８を参照して説明する。なお、図７はキャップ保持昇降機構部の側面説明図、図８は同じく正面説明図である。
キャップ保持機構であるキャップホルダ１１２Ａは、キャップ９２ａ、キャップ９２ｂ（これらを併せて「キャップ９２Ａ」という。）を昇降可能に保持するホルダ１５１と、ホルダ１５１の底面とキャップ９２Ａの底部との間に介装されてキャップ９２Ａを上方に付勢するスプリング１５２と、ホルダ１５１を前後方向（記録ヘッド３４のノズルの並び方向）に移動可能に保持するスライダ１５３とを有している。

キャップ９２Ａは両端部に設けたガイドピン１５０ａをホルダ１５１の図示しないガイド溝に上下動可能に、底面に設けたガイド軸１５０ｂをホルダ１５１に上下動可能に挿通して、ホルダ１５１に対して上下動可能に装着している。キャップ９２Ａとキャップホルダ１５１との間に介装したスプリング１５２、１５２はキャップ９２ａ、９２ｂを上方向（キャッピング時にノズル面側に押圧する方向）に付勢している。

スライダ１５３は、前後端に設けたガイドピン１５４、１５５をフレーム１１１に形成したガイド溝１５６に摺動可能に嵌め合わせることで、スライダ１５３及びホルダ１５１及びキャップ９２Ａ全体が上下動できる構成としている。

そして、スライダ１５３の下面に設けたカムピン１５７をキャップカム１２２Ａの図示しないカム溝に嵌め合わせて、モータ１３１の回転が伝達されるカム軸１２１の回転に同動するキャップカム１２２Ａの回転によってスライダ１５３、ホルダ１５１及びキャップ９２Ａが上下動するようにしている。

さらに、吸引用キャップ９２ａにはスライダ１５３及びホルダ１５１を挿通して、キャップ９２ａの短手方向に対してキャップ中央位置の下方からチューブ１１９を這い回して接続している。

なお、キャップ９２ｃ、９２ｄ（これらを併せて「キャップ９２Ｂ」という。）をほじするキャップホルダ１１２Ｂ及びこれを上下動させる構成も上記と同様であるので説明を省略する。ただし、キャップ９２ｃ、９２ｄにはチューブ１１９は接続されない。

このように、１つの駆動源であるモータ１３１を駆動することによって１つの軸であるカム軸１２１が回転し、このカム軸１２１の回転によってカム軸１２１に固定したカム１２２Ａ、１２２Ｂが回転して、キャップ９２Ａ及びキャップ９２Ｂが上下動する構成としている。

ここで、吸引用キャップ９２ａは、図９に示すように、ヘッド３４の液滴を吐出するノズル３４ｎを形成したノズル面３４ａに当接する弾性部材からなる当接部材１９２と、この当接部材１９２を保持し、ノズルから吐出又は吸引されたインクを受ける凹部１９１を形成する凹部形成部材１９３とを有し、当接部材１９２と凹部形成部材１９３は一体成形で形成している。この当接部材１９２と凹部形成部材１９３の一体成形は、例えばリボルバータイプの射出成形機を用いて、まず、凹部形成部材１９３を射出成形した後、成型型内に凹部形成部材１９３を保持したまま回動させて、凹部形成部材１９３に当接部材１９２を射出成型して形成する。このように、当接部材１９２と凹部形成部材１９３は一体成形することにより、ノズル面３４ａにキャップ圧が十分伝わって密着性が高くなり、吸引を確実に行うことができる。

当接部材１９２は、例えば、ブチルゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム、ＥＰＤＭ、スチレン系エラストマーなどの弾性体で形成している。また、凹部形成部材１９３は、撥水剤、例えばフッ素系撥水剤を含有するＨＤＰＥ、ＰＰ，ＰＴＦＥなどの樹脂部材で形成している。

そして、凹部形成部材１９３の凹部１９１の底面には、チューブ１１９が接続される排出口１９４に向かって傾斜する２つの第１傾斜面１９１ａ及び第２傾斜面１９１ｂを形成している。この場合、第１傾斜面１９１ａの水平面に対する傾斜角θを第２傾斜面１９１ｂの水平面に対する傾斜角よりも小さくしている。そして、第１傾斜面１９１ａの水平面に対する傾斜角θと、第１傾斜面１９１ａを形成する部材（すなわち、ここでは凹部形成部材１９３）とインクとの接触角の和が７０°以上になるように、傾斜角θ及び凹部形成部材１９３の形成材料を選定している。

このように、キャップ部材９２ａの凹部形成部材１９３を、撥水剤を含有した樹脂部材で形成することにより、当接部材１９２と凹部形成部材１９３とを一体成形で形成した場合でも、凹部形成部材１９３の凹部表面である傾斜面１９１ａ、１９１ｂに簡単に撥水性を持たせることができる。つまり、当接部材１９２と凹部形成部材１９３とを一体成形してキャップ部材９２ａを成型した後、凹部形成部材１９３の傾斜面１９１ａ、１９１ｂを含む凹部表面に撥水剤を一様な厚さで塗布することが困難であり、製造工程が複雑になるとともに、耐久性の面でも長期使用による撥水層の磨耗が生じてなどの不都合がある。これに対して、凹部形成部材１９３そのものを撥水剤を含有する樹脂部材で形成することで、簡単な工程で撥水性を持たせることができるとともに、耐久性も向上する。

この場合、凹部形成部材１９３を形成する樹脂部材に含まれる撥水剤の含有率については、１０重量％を越えないことが好ましい。成型実験によると、撥水剤の含有率が１０重量％を越えると、成型時に金型からの離型性が高くなりすぎて、リボルバータイプの成形機によって製造する場合、凹部形成部材１９３を成型した状態で金型を回転させると、凹部形成部材１９３が自重で金型から落下するなどの現象が生じることが確認され、このようになると成型効率が悪くなる。これに対して、撥水剤の含有率を１０重量％以下に抑えた場合には、上述したような金型からの落下という現象は確認されなかった。

また、上述したように、キャップ部材の底部には排出口に向かって傾斜する少なくとも２つの傾斜面を設け、この傾斜面の水平面に対する角度と、この傾斜面を形成する部材と記録液との接触角の和が７０°以上である構成とすることによって、特に、水と顔料とポリマー成分と水溶性有機溶剤を含み、顔料を記録液中に６重量％以上含有し、２５℃における記録液粘度が５ｃｐ以上２０ｃｐ以下、２５℃における表面張力が４０ｍＮ／ｍ以下である記録液を用いた場合でも、キャップ部材９２ａ内に排出された記録液の残存量が低減する。

すなわち、記録液として、水と顔料とポリマー成分と水溶性有機溶剤を必須成分としてなり、顔料をインク中に６重量％以上含有し、２５℃におけるインク粘度が５ｃｐ以上２０ｃｐ以下、同じく表面張力が４０ｍＮ／ｍ以下の記録液を用いることにより、普通紙に対しても滲みにじみが少なく、濃度の高い鮮明な画像を形成することができる。

ところが、このような記録液（インク）を用いた場合には、維持回復動作の一環として吸引用キャップでノズル面をキャッピングしてノズルから吸引を行った場合、キャップ部材内で吸引口（排出口）への流動性が低下し、キャップ部材内でのインクの残存量が多くなり易い。さらに、印字中にやや乾燥することによって染料インクと比べものにならないほどインクの粘度が著しく増大し、キャップ部材内のインクが残存し易い状況となる。キャップ部材内に残存したインクは元のインクと較べて水分量が少ないため、ノズル面をキャッピングして長時間置くと、ノズルメニスカス部のインクから水分を奪うことによってノズルメニスカス部のインクが増粘し、非吐出となり易いという問題があることが新たに判明した。

そこで、上記実施形態の構成を満足するキャップ部材を用いることによって、水と顔料とポリマー成分と水溶性有機溶剤を必須成分としてなり、顔料をインク中に６重量％以上含有し、２５℃におけるインク粘度が５ｃｐ以上２０ｃｐ以下、同じく表面張力が４０ｍＮ／ｍ以下の記録液を使用した場合でも、上記の問題を解消することができる。

そして、上述したように凹部形成部材１９３を撥水剤を含む樹脂部材で形成して、傾斜面に撥水性を持たせることにより、記録液との接触角が大きくなり、キャップの傾斜面の傾斜角と記録液の接触角の和が大きくなることより、キャップ形状および記録液の種類の選択幅を広げることができる。

また、図１０の平面図で示すように、キャップ９２ａの凹部形成部材１９３は排出口１９４に向かって４辺から連続的に傾斜する傾斜面１９１ａ〜１９１ｄを形成することによって、排出口１９４に向かって連続的に開口断面積が縮小し、記録液が排出口１９４に向かって流れる形状部分を有する形状にすることで、排出口１９４から負圧によって吸引する場合（ノズル吸引する場合）に、記録液が負圧の高い方に、すなわち、排出口に向って導かれるため、一層インクの残存量を少なくすることができる。

そして、この場合、図１０に示すように、キャップ部材９２ａの角部、特に凹部形成部材１９３の角部１９２ａ〜１９２ｄは曲面形状とすることによって、高粘度インクの場合に角部に滞留することを抑制できる。つまり、凹部１９１の角部ではインク表面張力によってインクが滞留しやすくなるので、角部を曲面形状にすることによってインクの滞留を低減することができる。

以下、具体的に説明する。
まず、キャップ部材９２ａとして、当接部材１９２はスチレン系エラストマーで、凹部形成部材１９３はポリプロピレンで形成し、傾斜角θが異なる複数のキャップ部材を製作した。また、凹部形成部材１９３としてのポリプロピレンにはフッ素系撥水剤を含有させたものと、撥水剤を含有させないものを使用してそれぞれ製作した。

そして、インクジェット記録装置として実機（Ｉｐｓｉｏ５０５（商品名））に各キャップ部材を装着し、インク（記録液）として、次に述べるインクセット１、２、３を用いて印字に伴い、各キャップ部材でノズル面をキャッピングして吸引する回復動作を行った後、キャップ部材内のインク残存状態（重量）と噴射特性を調べた。

そこで、インクについて説明する。
〈顔料分散体の調製〉
（１）シアン
フタロシアニン顔料含有ポリマー微粒子分散体の調整
特開２００１−１３９８４９号公報に開示されている調整例３を追試して青色のポリマー微粒子分散体を得た。ポリマー微粒子のマイクロトラックＵＰＡで測定した平均粒子径（Ｄ５０％）は９３ｎｍであった。

（２）マゼンタ
ジメチルキナクリドン顔料含有ポリマー微粒子分散体の調整
上記（１）のフタロシアニン顔料をピグメントレッド１２２に変更したほかは上記（１）と同様にして赤紫色のポリマー微粒子分散体を得た。ポリマー微粒子のマイクロトラックＵＰＡで測定した平均粒子径（Ｄ５０％）は１２７ｎｍであった。

（３）イエロー
モノアゾ黄色顔料含有ポリマー微粒子分散体の調整
上記（１）のフタロシアニン顔料をピグメントイエロー７４に変更したほかは上記（１）と同様にして黄色のポリマー微粒子分散体を得た。ポリマー微粒子のマイクロトラックＵＰＡで測定した平均粒子径（Ｄ５０％）は７６ｎｍであった。

(４)ブラック
カーボンブラック顔料含有ポリマー微粒子分散体の調整
上記（１）のフタロシアニン顔料をカーボンブラック（デグサ社ＦＷ１００（商品名））に変更したほかは上記（１）と同様にして黒色のポリマー微粒子分散体を得た。ポリマー微粒子のマイクロトラックＵＰＡで測定した平均粒子径（Ｄ５０％）は１０４ｎｍであった。

次に、インクの調整について説明する。なお、以下のインクの処方における各成分の量（％）は重量基準である。
〈インクセット１〉
下記処方のインク組成物を作成し、ｐＨが９になるように水酸化リチウム１０％水溶液にて調整した。その後、平均孔径０．８μｍのメンブレンフィルターで濾過を行い、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック各色のインク組成物を得た。
各インクの表面張力は３０〜３４ｍＮ／ｍ、粘度は８〜９ｃｐ(２５℃)であった。

前記調製した各色顔料分散体 ８．０ｗｔ％（固形分として）
１,３−ブタンジオール ２２．５ｗｔ％
グリセロール ７．５ｗｔ％
２−ピロリドン ２．０ｗｔ％
一般式Ｒ−（ＯＣＨ_２ＣＨ_２）ｎＯＨ（Ｒは分岐しても良い炭素数６から１４の炭素鎖、ｎ：５〜２０）におけるＲ：Ｃ１２、ｎ＝９ ２．０ｗｔ％
２−エチル−１，３−ヘキサンジオール ２．０ｗｔ％
FT-110(（株）ネオス社製) ０．５ｗｔ％
プロキセルＬＶ（防腐剤） ０．２ｗｔ％
イオン交換水 残量

〈インクセット２〉
下記処方のインク組成物を作成し、ｐＨが９になるように水酸化リチウム１０％水溶液にて調整した。その後、平均孔径０．８μｍのメンブレンフィルターで濾過を行いシアン、マゼンタ、イエロー、ブラック各色インク組成物を得た。各インクの表面張力は３２〜３６ｍＮ／ｍ、粘度は２〜３ｃｐ(２５℃)であった。

前記調製した各色顔料分散体 ４．０ｗｔ％（固形分として）
ジエチレングリコール １５．０ｗｔ％
グリセロール ５．０ｗｔ％
２−ピロリドン ２．０ｗｔ％
ＥＣＴＤ−３ＮＥＸ（日光ケミカルズ製アニオン系界面活性剤） １．０ｗｔ％
２−エチル−１，３−ヘキサンジオール ２．０ｗｔ％
エマルジョン ３．０ｗｔ％
プロキセルＬＶ（防腐剤） ０．２ｗｔ％
イオン交換水 残量

〈インクセット３〉
市販染料インクとして、Ｉｐｓｉｏ ＪＥＴ３００用（リコー製）インクを用いた。このインクの表面張力は２９〜３２ｍＮ／ｍ、粘度は２．１〜２．４ｃｐであった。

ここで、前述した各キャップのタイプ、傾斜角θと、各インクセットのインクとの接触角、傾斜角θと接触角の和とを表１ないし表３に一覧表で示している。

次に、試験結果について説明する。前記実機の吸引用キャップを前記各タイプの吸引用キャップに取り替え、２０００枚／日の印字を行った。このとき、５日おき（１万枚印字）にノズルチェックパターンによる噴射状態を、吸引用キャップの重量を毎日測定し、その変化を調べた。ノズルチェックパターン印字により不吐出ノズルが合った場合は１回クリーニングを実施し、回復性を調べた。これを各インクセット１、２、３のインクを用いて行った。

インクセット１を用いた場合の結果を表４に、インクセット２を用いた場合の結果を表５に、インクセット３を用いた場合の結果を表６に、それぞれ示している。なお、各表中、インク量はキャップに付着しているインクの重量を、不吐出ノズルがなかった場合を○、不吐出ノズルが発生した場合を×、その後のクリーニングによって不吐出が回復した場合を○、回復しなかった場合を×として表している。

これらの表４ないし表６からは、キャップの傾斜角θと、傾斜面を形成する部材とインクとの接触角の和（以下、「傾斜角θと接触角の和」という。）が７０°以上であれば、５万枚印刷後においても、不吐出ノズルが生じた場合にはクリーニング（回復動作）によって回復されることが分かる。なお、表５のインクセット２を用いた場合にはキャップのタイプＮについて５万枚印刷後においても、不吐出ノズルが生じた場合にはクリーニング（回復動作）によって回復されるという結果が出ているが、インク成分などの関係から、傾斜角θと傾斜面を形成する部材とインクとの接触角の和が７０°以上であることが好ましい。

また、キャップの傾斜角θと接触角の和が７５°以上であれば、不吐出ノズルが生じないことが確認されている（表４のタイプＧと表５のタイプＧとの違いから。）。特に、傾斜角θと接触角の和が９０°であれば、吸引されたインクが傾斜面を落ちて排出口に導かれ易く、インクのキャップ内への残存量はほとんどなく、長期間にわたる印字においてもノズル抜けも発生しないことが分かる。

この場合、キャップの凹部内面に撥水処理を施すことによって、インクとの接触角が大きくなり、キャップの傾斜角とインクの接触角の和が大きくなることより、キャップ形状及びインクの種類の選択幅が増加する。

なお、本発明は、インクジェットプリンタ以外にも、ファクシミリ装置、複写装置、プリンタ／ファックス／コピア複合機などの画像形成装置にも適用することができる。また、本発明は、インク以外の液体（記録液）、例えばレジスト、医療分野におけるＤＮＡ試料を吐出させる液体吐出装置の維持回復装置にも適用することができる。

本発明に係る液体吐出装置の維持回復装置を含む画像形成装置の一例を示す前方側から見た斜視説明図である。 同画像形成装置の機構部の一例を示す概略説明図である。 同機構部の概略平面説明図である。 本発明に係る維持回復装置を含むサブシステムの要部平面説明図である。 同システムの模式的概略構成図である。 図４の右側面説明図である。 キャップ保持昇降機構部の側面説明図であ 同じく正面説明図である。 キャップ部材の断面説明図である。 同キャップ部材の断面説明図である。

符号の説明

１…装置本体
２…給紙トレイ
３…排紙トレイ
６…インクカートリッジ装填部
１０…インクカートリッジ
２１…フレーム
２３…供給ポンプユニット
３３…キャリッジ
３４…記録ヘッド
３５…サブタンク
３６…チューブ
４２…用紙
５１…搬送ベルト
９１…サブシステム
９２ａ〜９２ｄ…キャップ部材
９３…ワイパーブレード
９４…空吐出受け
９５…ワイパークリーナ
９６…クリーナコロ
１１９…吸引チューブ
１９１…凹部
１９１ａ…第１傾斜面
１９１ｂ…第２傾斜面
１９２…当接部材
１９３…凹部形成部材
１９４…排出口
１９８…撥水層

Claims (7)

1. ノズルから記録液の液滴を吐出する液滴吐出ヘッドのノズル面をキャップする吸引用キャップ部材を備えた液体吐出装置の維持回復装置において、前記キャップ部材は、前記ノズル面に当接する弾性を有する当接部材と、前記ノズル面のノズルから吸引される記録液を受けるための凹部を形成した凹部形成部材とを有し、これらの当接部材と凹部形成部材が一体成形された部材であって、前記凹部形成部材は撥水剤を含有する樹脂部材で形成され、前記凹部の底面に設けられた排出口に向かって傾斜する少なくとも２つの傾斜面を有することを特徴とする液体吐出装置の維持回復装置。
2. 請求項１に記載の液体吐出装置の維持回復装置において、前記凹部形成部材を形成する樹脂部材中の撥水剤の含有率が１０重量％を越えないこと特徴とする液体吐出装置の維持回復装置。
3. 請求項１又は２に記載の液体吐出装置の維持回復装置において、前記凹部形成部材の凹部の内壁部の角部は曲面に形成されていることを特徴とする液体吐出装置の維持回復装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の液体吐出装置の維持回復装置において、前記凹部形成部材の傾斜面の水平面に対する角度と、この傾斜面と前記記録液との接触角の和が７０°以上であることを特徴とする液体吐出装置の維持回復装置。
5. 請求項４に記載の液体吐出装置の維持回復装置において、前記傾斜面の角度と前記記録液との接触角の和が９０°以上であることを特徴とする液体吐出装置の維持回復装置。
6. ノズルから記録液を吐出する液滴吐出ヘッドを記録ヘッドに使用した画像形成装置において、前記記録ヘッドの性能を維持、回復するための請求項１ないし５のいずれかに記載の液体吐出装置の維持装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項６に記載の画像形成装置において、前記記録液は、水と顔料とポリマー成分と水溶性有機溶剤を含み、前記顔料を記録液中に６重量％以上含有し、２５℃における記録液粘度が５ｃｐ以上２０ｃｐ以下、２５℃における記録液の表面張力が４０ｍＮ/ｍ以下であることを特徴とする画像形成装置。
   

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