JP2004262035A - インクジェット記録ヘッドを保護するキャップユニット - Google Patents
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Abstract
【課題】記録ヘッドのノズル内部を確実に保湿し、物流形態における記録ヘッドのインク漏れ等に関する信頼性を高める。
【解決手段】インクジェット記録ヘッドを保護するキャップユニット２１２は、記録ヘッド（不図示）に脱着可能な爪部２１７，２１８を備えた保護キャップ２１２ａと、記録ヘッドのインク吐出口形成面に当接し、記録ヘッドのインク吐出口が形成されている領域を密閉する弾性キャップ２１２ｂと、記録ヘッドのインク吐出口形成面との間に所定の隙間をおいて配置されるように弾性キャップ２１２ｂ内に設けられた吸水樹脂２１２ｃとを有している。吸水樹脂２１２ｃの、記録ヘッドのインク吐出口形成面に対向する面は、インク吐出口形成面のインク吐出口が形成されている領域に対向する第１の面と、インク吐出口形成面のインク吐出口が形成されていない領域に対向する第２の面とを有しており、第１の面は第２の面よりも高く形成されている。
【選択図】 図７
【解決手段】インクジェット記録ヘッドを保護するキャップユニット２１２は、記録ヘッド（不図示）に脱着可能な爪部２１７，２１８を備えた保護キャップ２１２ａと、記録ヘッドのインク吐出口形成面に当接し、記録ヘッドのインク吐出口が形成されている領域を密閉する弾性キャップ２１２ｂと、記録ヘッドのインク吐出口形成面との間に所定の隙間をおいて配置されるように弾性キャップ２１２ｂ内に設けられた吸水樹脂２１２ｃとを有している。吸水樹脂２１２ｃの、記録ヘッドのインク吐出口形成面に対向する面は、インク吐出口形成面のインク吐出口が形成されている領域に対向する第１の面と、インク吐出口形成面のインク吐出口が形成されていない領域に対向する第２の面とを有しており、第１の面は第２の面よりも高く形成されている。
【選択図】 図７
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吐出口から記録液体を吐出して記録を行うインクジェット記録ヘッドを保護するキャップユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的なインクジェット記録ヘッドでは、記録に必要な量のインクが、インクを収容しているインクタンクからノズルへ安定して供給される。また、インクジェット記録ヘッドは、吐出口からインクが漏れてこないように、より詳しく言えば吐出口のインクのメニスカスが破れないように維持するために、インクタンクからノズルへのインク供給圧が負圧に調整されている。インク供給圧を負圧に調整する手段としては、インクを直接収容したインクタンクのインク導出口からインクジェット記録ヘッドの吐出口までの水頭差を利用する手段や、インクタンク内に負圧発生部材としてインク吸収体を収納する手段がある。
【０００３】
インクジェット記録ヘッドのノズルへインクを供給する方式としては、キャリッジ上にインクタンクをインクジェット記録ヘッドと一体もしくは分離可能に搭載することでノズルにインクを供給する方式や、インクジェット記録ヘッドをキャリッジ外のインクタンクとチューブを介して接続することでノズルにインクを供給する、いわゆるチューブ供給方式などがある。このうち、大量のインクを消費するインクジェット記録装置においては、インクタンクも大容量のものが必要となるが、キャリッジ上に大容量のインクタンクを備えるとインクジェット記録装置自体が大型化するため、このような記録装置では一般にチューブ供給方式が採られる。
【０００４】
このようなチューブ供給方式のインクジェット記録ヘッドでは、急激な圧力変化による吐出不良やインク漏れを発生させないように、インクタンクとの間にインクを二次的に溜めるインク溜まりやフィルタ等の緩衝部が設けられる。さらに、インク滴吐出部となるノズル、インク貯留空間、およびインク導入口をも備えている。
【０００５】
このようなインクジェット記録ヘッドでは、使用時にノズル内が乾燥した状態であると、記録ヘッドの内部にインクを供給した際にノズル内面のインクに対する濡れ性が変化することにより、濡れ性の不均一に起因する吐出不良が発生することがある。そこで、記録ヘッドの物流時にノズル内に色材を含まない透明なインク（物流インク）を収納させておくことで、記録ヘッド内（ノズル内）を湿潤状態にする方式がとられている。ここで、物流インクとして色材を含まないインクを用いるのは、インクの主成分である水分が蒸発した際に、水分中に溶解していた色材が析出してノズルを塞ぐことを防ぐためである。
【０００６】
ところで、前述のチューブ供給方式に用いられるキャリッジ上に搭載されるインクジェット記録ヘッドには、ノズルに供給するインクを貯留するインク貯留部に空気を収容する構成を採っている。しかしながら、このようにインク貯留部に空気を収容するタイプのインクジェット記録ヘッドを保管しようとする場合には、ヘッド製造後から製品出荷までの保管過程での環境変化や、記録ヘッドの出荷からユーザに渡るまでの物流過程の環境変化等でヘッド内圧が上昇すると、ノズルの吐出口あるいはインク導入口から物流インクが漏れ出るおそれがある。
【０００７】
また、このような物流インクの漏れは、物流時の姿勢によっては、さらに顕著に生じることが予想される。
【０００８】
ノズルからインクが漏れ出ないようにするために、記録ヘッドのフェイス面（インク吐出口形成面）にテープやゴム等を直接押し付けて密閉する方式も考えられる。しかしながら、前述のように空気を収容した場合には、空気の膨張による圧力増加が著しく、インクの漏れを防止する為には相当の強い圧力でフェイス面を押さえつける必要がある。しかしながら、このように強い圧力でフェイス面を押圧するとノズル部の変形等が生じるおそれがある。また、ごみ等をテープやゴム等の間に挟み込むことにより、ノズルを詰まらせたり、テープ面の接着剤がフェイス面に転写してインクの濡れ性を変化させたり、フェイス面に傷をつけたりするおそれもある。
【０００９】
これらの理由により、従来は、例えば特許文献１に開示されているように、少なくともノズル内に物流インクを収容させ、インクジェット記録ヘッドの吐出口形成面のノズルの周囲に密着してノズル領域を覆う弾性キャップと、弾性キャップの中に配置された平面形状の液体吸収部材とを備えたキャップユニットを記録ヘッドに取り付けることで、ノズル部分には非接触でありながらノズルを保護することができる物流形態が採用されていた。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００２−３２１３８７号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記で説明した従来の物流形態では、弾性キャップ内に収納した液体吸収部材の形状が平面の板状のものであることから、キャップユニットを記録ヘッドのフェイス面に取り付けた時に、液体吸収部材の表面とインクジェット記録ヘッドの吐出口との間に大きな隙間ができてしまう。このような隙間が生じていると、例えばインクジェット記録ヘッドを落下させてしまった場合や、高温下に置かれて記録ヘッド内部の空気が膨張した場合などに、ノズルから漏れ出した物流インクがそのまま大きな液滴となってフェイス面に付着する。この状態でキャップユニットを取り外すと、インクジェット記録ヘッドから、フェイス面に付着した物流インクの液滴が垂れ落ち、ユーザの手や衣服、あるいは作業台等を汚してしまう可能性があった。
【００１２】
そこで本発明は、上記のような問題に鑑み、記録ヘッドのノズル内部を確実に保湿することができるとともに、環境変化によってインクが漏れたり、キャップユニットを取り外す際に物流インクが垂れ落ちたり、記録ヘッドのフェイス面やノズル部を傷つけるようなことのない、物流形態における記録ヘッドのインク漏れ等に関する信頼性を高めることができるインクジェット記録ヘッドのキャップユニットを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のインクジェット記録ヘッドを保護するキャップユニットは、インクジェット記録ヘッドに脱着可能な係合手段を備えた保護キャップと、前記インクジェット記録ヘッドのインク吐出口形成面に当接し、前記インクジェット記録ヘッドのインク吐出口が形成されている領域を密閉する弾性キャップと、該弾性キャップが前記インク吐出口形成面に当接したときに前記インク吐出口形成面との間に所定の隙間をおいて配置されるように前記弾性キャップ内に設けられた液体吸収部材とを有する、インクジェット記録ヘッドを保護するキャップユニットにおいて、前記液体吸収部材の、前記インク吐出口形成面に対向する面は、前記インク吐出口形成面の前記インク吐出口が形成されている領域に対向する第１の面と、前記インク吐出口形成面の前記インク吐出口が形成されていない領域に対向する第２の面とを有しており、前記第１の面は前記第２の面よりも高く形成されていることを特徴とする。
【００１４】
上記本発明によるキャップユニットによれば、インク吐出口形成面のインク吐出口が形成されている領域に対向する液体吸収部材の第１の面が、インク吐出口が形成されていない領域に対向する第２の面よりも高くなっているので、キャップユニットをインクジェット記録ヘッドに取り付けた時に記録ヘッドのインク吐出口形成面と液体吸収部材との間に生じる隙間が可能な限り小さくなる。
【００１５】
そのため、インクジェット記録ヘッドにこのキャップユニットが取り付けられた物流形態において、インクジェット記録ヘッドの落下や、周囲環境（温度や気圧）の変化によって、インクジェット記録ヘッドの吐出口からインクが漏れ出た場合であっても、そのインクは記録ヘッドのインク吐出口に間近に対向する液体吸収部材によって吸収される。また、記録ヘッドの吐出口は弾性キャップによって密閉されているので、記録ヘッドの吐出口からインクが漏れ出た場合であっても、記録ヘッドの吐出口およびノズル内部は液体吸収部材に吸収されたインクの飽和水蒸気によって保湿される。
【００１６】
このように、本発明によれば、記録ヘッドのノズル内部を確実に保湿することができるとともに、使用時にユーザが記録ヘッドからキャップユニットを外したときにインクが記録ヘッドから垂れることを未然に防止することができ、物流形態における記録ヘッドのインク漏れ等に関する信頼性を高めることが可能になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
まず、本発明に係るキャップ部材が取り付けられるインクジェット記録ヘッドが用いられるインクジェット記録装置について説明する。
【００１９】
図１は、本発明に係るキャップ部材が取り付けられるインクジェット記録ヘッドが用いられるインクジェット記録装置の概略の構成を示す斜視図である。図１に示すインクジェット記録装置は、インクジェットヘッド２０１の往復移動（主走査）と、一般記録紙、特殊紙、ＯＨＰフィルム等の記録用シートＳの所定ピッチごとの搬送（副走査）とを繰り返しつつ、これらの動きと同期させながらインクジェットヘッド２０１から選択的にインクを吐出させ、記録用シートＳに付着させることで、文字や記号、画像等を形成するシリアル型のインクジェット記録装置である。
【００２０】
図１に示すように、インクジェットヘッド２０１は、２本のガイドレールに摺動自在に支持され不図示のモータ等の駆動手段によりガイドレールに沿って往復移動されるキャリッジ２０２に着脱可能に搭載されている。記録用シートＳは、搬送ローラ２０３により、インクジェットヘッド２０１のインク吐出面に対面し、かつ、インク吐出面との距離を一定に維持するように、キャリッジ２０２の移動方向と交差する方向（例えば、直交する方向である矢印Ａ方向）に搬送される。
【００２１】
インクジェットヘッド２０１は、それぞれ異なる色のインクを吐出するための複数のノズル列を有している。インクジェットヘッド２０１から吐出されるインクの色に対応して、複数の独立したメインタンク２０４が、インク供給ユニット２０５に着脱可能に装着される。インク供給ユニット２０５とインクジェットヘッド２０１とは、それぞれインクの色に対応した複数のインク供給チューブ２０６によって接続され、メインタンク２０４をインク供給ユニット２０５に装着することで、メインタンク２０４内に収納された各色のインクを、インクジェットヘッド２０１の各ノズル列に独立して供給することが可能となる。
【００２２】
インクジェットヘッド２０１の往復移動範囲内で、かつ、記録用シートＳの通過範囲外の領域である非記録領域には、回復ユニット２０７が、インクジェットヘッド２０１のインク吐出口形成面と対面するように配置されている。
【００２３】
次に、このインクジェット記録装置のインク供給系の詳細な構成について図２を参照して説明する。図２は、図１に示すインクジェット記録装置のインク供給経路を説明するための図であり、説明を簡単にするため、１色分のインク経路についてのみ示している。
【００２４】
最初に、インクジェットヘッド２０１について説明する。
【００２５】
インクジェットヘッド２０１へは、インク供給チューブ２０６の先端に設けられた液体コネクタが気密接続されるコネクタ挿入口２０１ａからインクが供給される。コネクタ挿入口２０１ａはインクジェットヘッド２０１の上部に形成されたサブタンク部２０１ｂと連通している。サブタンク部２０１ｂの重力方向下側には、並列に配列された複数のノズル２０１ｇを有するノズル部にインクを直接供給する液室２０１ｆが形成されている。サブタンク部２０１ｂと液室２０１ｆとはフィルタ２０１ｃによって区画されているが、サブタンク部２０１ｂと液室２０１ｆとの境界には開口部２０１ｄが形成された仕切部２０１ｅを有し、フィルタ２０１ｃはこの仕切部２０１ｅ上に設置されている。
【００２６】
上述の構成により、コネクタ挿入口２０１ａからインクジェットヘッド２０１に供給されたインクは、サブタンク部２０１ｂ、フィルタ２０１ｃ、液室２０１ｆを経てノズル２０１ｇに供給される。コネクタ挿入口２０１ａからノズル２０１ｇまでの間は大気に対して気密な状態に保たれている。
【００２７】
サブタンク部２０１ｂの上面には開口部が形成され、この開口部はドーム状の弾性部材２０１ｈで覆われている。この弾性部材２０１ｈで囲まれた空間（圧力調整室２０１ｉ）は、サブタンク部２０１ｂ内の圧力に応じて容積が変化し、後述するようにサブタンク部２０１ｂ内の圧力を調整する機能を有する。
【００２８】
ノズル２０１ｇは、断面幅が２０μｍ程度の筒状の構造を持ち、ノズル２０１ｇ内のインクに吐出エネルギーを与えることでインクをノズル２０１ｇから吐出させ、インクの吐出後、ノズル２０１ｇの毛管力によりノズル２０１ｇ内にインクが満たされる。ノズル２０１ｇ内のインクに吐出エネルギーを与えるために、インクジェットヘッド２０１は、ノズル２０１ｇごとにエネルギー発生手段を有する。本実施形態では、エネルギー発生手段として、ノズル２０１ｇ内のインクを加熱する発熱抵抗素子を用いており、インクジェットヘッド２０１の駆動を制御するヘッド制御部（不図示）からの指令により発熱抵抗素子を選択的に駆動し、所望のノズル２０１ｇ内のインクを膜沸騰させ、これにより生じる気泡の圧力を利用してノズル２０１ｇからインクを吐出させている。
【００２９】
ノズル２０１ｇは、インクを吐出する先端を下向きにして配列されているが、その先端を閉鎖する弁機構は設けられておらず、インクはメニスカスを形成した状態でノズル２０１ｇを満たしている。そのため、インクジェットヘッド２０１の内部、特にノズル２０１ｇ内は負圧の状態に保たれている。ただし、負圧が小さすぎると、ノズル２０１ｇの先端に異物やインクが付着した場合、インクのメニスカスが壊れてインクがノズル２０１ｇから漏れ出てしまうことがある。またこの逆に負圧が大きすぎると、吐出時にインクに与えられるエネルギーよりもノズル２０１ｇ内にインクを引き戻す力が強くなってしまい、吐出不良となってしまう。よって、ノズル２０１ｇ内における負圧は、大気圧よりも若干低い一定の範囲に保たれる。この負圧の範囲は、ノズル２０１ｇの数、断面積、発熱抵抗素子の性能等により異なる。
【００３０】
本実施形態では、インク供給ユニット２０５とインクジェットヘッド２０１とをインク供給チューブ２０６で接続しており、インク供給ユニット２０５に対するインクジェットヘッド２０１の位置を比較的に自由に設定できるので、インクジェットヘッド２０１内を負圧とするために、インクジェットヘッド２０１をインク供給ユニット２０５よりも高い位置に配置している。
【００３１】
フィルタ２０１ｃは、ノズル２０１ｇを詰まらせるような異物がサブタンク部２０１ｂから液室２０１ｆへ流出するのを防止するための、ノズル２０１ｇの断面幅よりも小さい１０μｍ以下の微細孔を有する金属メッシュで構成される。フィルタ２０１ｃは、フィルタ２０１ｃの一方の面のみにインクが接触すると各微細孔に毛管力によるインクのメニスカスが形成され、インクは容易に透過するが空気の流れは困難な性質を持っている。微細孔のサイズが小さいほどメニスカスの強度は強くなり、より空気を通しにくくなる。
【００３２】
本実施形態で用いたようなフィルタ２０１ｃでは、空気を透過させるのに必要な圧力は０．１ａｔｍ（１０．１３２５ｋＰａ）程度（実験値）である。そのため、インクジェットヘッド２０１内でのインクの移動方向に関してフィルタ２０１ｃの下流に位置する液室２０１ｆに空気が存在すると、空気は空気自身の浮力程度ではフィルタ２０１ｃを通過することができないので、液室２０１ｆ内の空気は液室２０１ｆ内に留まる。本実施形態においてはこの現象を利用しており、液室２０１ｆをインクで満たさず、液室２０１ｆ内のインクとフィルタ２０１ｃとの間に空気の層が存在し、この空気層によって液室２０１ｆ内のインクとフィルタ２０１ｃとが隔てられるように、所定の量のインクを液室２０１ｆ内に蓄えている。このように本実施形態では液室を大きくすることにより、フィルタ下に泡がたまりやすい構造にすることで、ノズルに泡が行きにくくかつ吐出により発生した泡等もフィルタ下に移動しやすい形となっている。これにより記録を不安定にする大きな要因である泡の影響を受けにくいヘッド構造となっている。
【００３３】
また、フィルタ２０１ｃ下の仕切部２０１ｅのインクはフィルタ２０１ｃと接触しており、環境温度の変化等でフィルタ２０１ｃ下の空気が膨張した場合は、このインクがフィルタ２０１ｃ上へ移動することで圧力を吸収する構造となっている。しかしながら、一定以上にフィルタ２０１ｃ下の空気が大きくなると温度変化を吸収できなくなるので、定期的に吸引を行いフィルタ２０１ｃ下の空気量を一定の範囲に保っている。
【００３４】
液室２０１ｆ内に蓄えられるインクの量は、最低限、ノズル２０１ｇをインクで満たすのに必要な量である。ノズル２０１ｇ内に液室２０１ｆからの空気が侵入すると、インク吐出後のノズル２０１ｇにインクが補充されず吐出不良を起こすため、ノズル２０１ｇ内は常にインクで満たされている必要がある。
【００３５】
フィルタ２０１ｃの上面にはサブタンク部２０１ｂ内のインクが接触しているが、このインクと接触している面積がフィルタ２０１ｃの有効面積となる。フィルタ２０１ｃによる圧力損失はフィルタ２０１ｃの有効面積に依存している。本実施形態では、フィルタ２０１ｃをインクジェットヘッド２０１の使用状態において水平となるように配置し、フィルタ２０１ｃの上面全体にインクを接触させることによりフィルタの有効面積を最大とし、圧力損失を低くしている。
【００３６】
圧力調整室２０１ｉは、内部の負圧が高まるにつれてその容積が縮小する部屋であり、圧力調整室２０１ｉが本実施形態のように弾性部材２０１ｈで構成される場合は、弾性部材２０１ｈとしてはゴム材等が好ましく用いられる。また、弾性部材２０１ｈの他に、プラスチックシートとばねとの組み合わせによって構成してもよい。このような圧力調整室２０１ｉを設けることにより、インクの吐出の安定化を図るとともに、メインタンク２０４からインクジェットヘッド２０１までのインクの供給経路での圧力損失の影響が抑えられる。そのため、キャリッジ２０２に従動させるインク供給チューブ２０６も直径の細いものを使用することができ、キャリッジ２０２の移動の負荷低減にも貢献する。
【００３７】
次に、インク供給ユニット２０５およびメインタンク２０４について説明する。
【００３８】
メインタンク２０４は、供給ユニット２０５に対して着脱可能な構成であり、その底部に、ゴム栓２０４ｂで密封されたインク供給口と、ゴム栓２０４ｃで密封された大気導入口とを有している。メインタンク２０４は、単体では気密な容器であり、インク２０９はメインタンク２０４内にそのまま収容される。
【００３９】
一方、インク供給ユニット２０５は、メインタンク２０４からインク２０９を取り出すためのインク供給針２０５ａと、メインタンク２０４内へ大気を導入させるための大気導入針２０５ｂとを有している。インク供給針２０５ａおよび大気導入針２０５ｂは共に中空の針であり、メインタンク２０４のインク供給口および大気導入口の位置に対応させて針先を上方に向けて配置されており、メインタンク２０４がインク供給ユニット２０５に装着されることで、インク供給針２０５ａおよび大気導入針２０５ｂがそれぞれゴム栓２０４ｂ，２０４ｃを貫通し、メインタンク２０４の内部に侵入する構成となっている。
【００４０】
インク供給針２０５ａは、液路２０５ｃを経て、インク供給チューブ２０６と接続される。大気導入針２０５ｂは、液路２０５ｅ、バッファ室２０５ｆ、大気連通口２０５ｇを経て大気と連通する。インク供給針２０５ａからインク供給チューブ２０６までのインク供給経路のうち最も高さの低い位置にある液路２０５ｃと、大気導入針２０５ｂから大気連通口２０５ｇまでの経路のうち最も高さの低い位置にある液路２０５ｅとは、ともに同じ高さである。
【００４１】
以上の構成により、インクジェットヘッド２０１内のインクが消費されると、その負圧により、インクが随時メインタンク２０４からインク供給ユニット２０５およびインク供給チューブ２０６を介してインクジェットヘッド２０１へ供給される。その際、メインタンク２０４から供給されたインクと同量の空気が、大気連通口２０５ｇからバッファ室２０５ｆ、大気導入針２０５ｂを経て、メインタンク２０４内に導入される。
【００４２】
また、上述したインク供給方式に用いるインクジェットヘッド２０１の外観は、例えば図３および図４に示すものとなる。図３はインクジェットヘッド２０１を斜め下側から見た外観図、図４はインクジェットヘッド２０１を斜め上側から見た外観図を示している。図３および図４は吐出口列が複数配設されたインクジェットヘッド２０１を示している。図３に示す吐出口２１０はノズル２０１ｇの開口であり、複数個の吐出口で構成した列がキャリッジ移動方向Ｂに対して平行に複数配設されている。
【００４３】
次に、インクジェットヘッドの「物流の形態」について説明する。ここでは上述したインクジェットヘッド２０１について述べるが、これに限らず、本発明は、吐出エネルギー発生素子が配されたノズルと該ノズルに繋がるインク貯留部とを有するインクジェット方式のヘッドであればどれにも適用できる。
【００４４】
図５（ａ）はインクジェットヘッド２０１の物流形態を示すヘッド縦断面図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）の状態に対してＸ−Ｘ’線に沿って見たときの断面図である。
【００４５】
本実施形態のインクジェットヘッド２０１は、６個のノズル列からそれぞれインクを吐出するもので、各ノズル２０１ｇのそれぞれについて、図１に示したメインタンク２０４およびインク供給チューブ２０６、サブタンク部２０１ｂおよび液室２０１ｆを介してインクが独立に供給されている。
【００４６】
図５に示すように、インクジェットヘッド２０１のサブタンク部２０１ｂと繋がっているコネクタ挿入口２０１ａ内部には、ジョイントゴム２１１が圧入によって挿入されている。インクジョイントゴム２１１は、インク供給チューブ２０６（図２参照）の先端に設けられた液体コネクタのジョイント針（針状の管）が挿入されるスリット２１１ａ（図９（ａ）参照）を有している。つまり、インクジェットヘッド２０１内へのインク導入部が弾性部材のスリットとなっている。これはヘッド２０１の出荷検査等の際にはヘッド２０１内にインクが入った状態でヘッド２０１を扱う必要があるからである。このとき、コネクタ挿入口２０１ａが大気に開放されているとヘッド２０１単体では負圧発生機構を持たないため、ノズル２０１ｇからインクが漏れ出すおそれがある。そのため、本実施形態のヘッド２０１では通常状態ではコネクタ挿入口２０１ａを密閉するスリットを有している。そして、ジョイント針用挿入スリットは、ジョイント針が挿入される時以外はコネクタ挿入口２０１ａを密閉している。
【００４７】
インクジェットヘッド２０１の物流時は、インクジェットヘッド２０１のノズル２０１ｇの吐出口が開口するフェイス面（図３に示した吐出口２１０の形成面）に、キャップユニット２１２が取り付けられている。
【００４８】
図６および図７は、上記のキャップユニット２１２を説明するための図であり、図６（Ａ）はインクジェットヘッド２０１のフェイス面に接合される側を示す平面図、図６（Ｂ）は同図（Ａ）中の矢印Ｂから見た側面図である。また、図７（Ｃ）は図６（Ａ）のＡ−Ａ線における断面図、図７（Ｄ）は同図（Ｃ）のＣ部拡大図である。
【００４９】
キャップユニット２１２は、ユニットの外殻を成してインクジェットヘッド２０１のフェイス面を保護する保護部材である保護キャップ２１２ａ、保護キャップ２１２ａの凹部に固定されたキャップゴム（弾性キャップ）２１２ｂ、およびキャップゴム２１２ｂの凹部に固定された吸水樹脂（液体吸収部材）２１２ｃを有している。
【００５０】
ここで、吸水樹脂２１２ｃは、キャップゴム２１２ｂに設けられている庇状の吸水樹脂押さえ部２１２ｄよりも内側の領域のほぼ全域、すなわちインクジェットヘッド２０１の吐出口形成領域に対向する領域が高くなった凸形状の構成になっている。さらに詳しく言えば、吸水樹脂２１２ｃの、ヘッド２０１のインク吐出口形成面に対向する面は、そのインク吐出口形成面のインク吐出口が形成されている領域に対向する第１の面と、インク吐出口が形成されていない領域に対向する第２の面とを有しており、第１の面は第２の面よりも高く形成されている。
【００５１】
なお、当然のことであるが、キャップゴム２１２ｂに対する吸水樹脂２１２ｃの高さは、吸水樹脂２１２ｃの凸面（第１の面）がヘッド２０１のフェイス面の吐出口には接しないような関係になっている（図７（Ｃ）参照）。この高さ関係は、キャップユニット２１２をインクジェットヘッド２０１に取り付けたときにヘッド２０１の吐出口形成面と吸水樹脂２１２ｃの凸面（第１の面）との間に形成される隙間が、０．１ｍｍ以上、０．８ｍｍ以下の範囲になるように設定されている。
【００５２】
また、吸水樹脂２１２ｃには、吸水樹脂２１２ｃの上記第２の面における、庇状の吸水樹脂押さえ２１２ｄ同士の間にちょうど位置する所に、複数の突起２１２ｅが設けられている。この突起２１２ｅの位置は、キャップユニット２１２をインクジェットヘッド２０１に取り付けたときに、ヘッド２０１のインク吐出口形成面のヒーターボード（不図示）が設けられている領域以外の領域に対向する位置でもある。この突起２１２ｅの高さは、少なくとも、前述で説明した吸水樹脂２１２ｃの中央部のほぼ全域の高くなっている凸面（第１の面）よりも高くなるように設定されている（図７（Ｄ）参照）。
【００５３】
突起２１２ｅは、例えばインクジェットヘッド２０１を落下させてしまうなどの、物流時等のヘッド２０１に起こり得る最悪の場合を想定し、そのような場合であっても、吸水樹脂２１２ｃがヘッド２０１の吐出口に当たって吐出口にダメージを与えることを未然に防ぐために設けられているものである。そのため、突起２１２ｅは、キャップユニット２１２をインクジェットヘッド２０１に取り付けたときにヘッド２０１の吐出口形成領域の周囲に対向配置されるようになっている。したがって、ヘッド２０１に衝撃が加えられた場合であっても、突起２１２ｅがヘッド２０１の吐出口に当たることはない。また、突起２１２ｅがヘッド２０１の吐出口形成面に当接した場合であっても、その当接する箇所はヒーターボード（不図示）が設けられていない領域であるので、突起２１２ｅが熱によって変性してしまうようなことはない。
【００５４】
また、突起２１２ｅの高さは、キャップユニット２１２がヘッド２０１に取り付けられているときに、通常では突起２１２ｅがヘッド２０１のフェイス面に接触しない高さになっている。具体的には、突起２１２ｅは吸水樹脂２１２ｃの凸面（第１の面）よりも０．２ｍｍ高くなっている。なお、このように突起２１２ｅを吸水樹脂２１２ｃの凸面よりも０．２ｍｍだけ高くすることで、インクジェットヘッド２０１が落下して衝撃が加えられた場合であっても吸水樹脂２１２ｃがヘッド２０１の吐出口に当たらないことが、実験等により明らかになっている。
【００５５】
キャップゴム２１２ｂの周囲には、インクジェットヘッド２０１のフェイス面の、複数の吐出口列が設けられた領域の外周部に密着させられるリブ２１２ｆが環状に形成されている。図７（Ｄ）に示されているように、リブ２１２ｆは、吸収樹脂２１２ｃの最上面を成す突起２１２ｃよりも高くなっている。そのため、キャップユニット２１２をインクジェットヘッド２０１に取り付けたとき、キャップゴム２１２ｂのリブ２１２ｆはその全周にわたってヘッド２０１のフェイス面に当接するが、キャップゴム２１２ｂの内側の吸水樹脂２１２ｃはそのフェイス面に当接しない。つまり、図５および図８に示すように、キャップ時のキャップゴム２１２ｂは、ノズル２０１ｇの吐出口には非接触の状態で、ノズル２０１ｇを密閉する密閉空間を形成する。
【００５６】
このような構成によれば、キャップゴム２１２ｂや吸水樹脂２１２ｃでノズル２０１ｇを損傷することなく、ノズル２０１ｇの保湿を行うことが可能となる。さらには、吐出口と吸水樹脂２１２ｃとの間に形成される隙間は僅かであるので、例えばヘッド２０１を落下させた場合や、ヘッド２０１を高温環境下におくことでヘッド２０１の内圧が上昇した場合に、吐出口から物流インクが漏れ出したとしても、吸水樹脂２１２ｃが漏れ出た物流インクを瞬時に吸収するため、キャップユニット２１２をヘッド２０１から取り外す際に物流インクが垂れ落ちることもない。なお、キャップユニット２１２をインクジェットヘッド２０１に取り付けたときにヘッド２０１の吐出口と吸水樹脂２１２ｃの第１の面との間に生じる隙間は、各種実験にて得られたデータを元に最適の値に決定されている。本実施形態では、その隙間は上記のように０．１ｍｍ以上、０．８ｍｍ以下に設定されている。
【００５７】
また、図６（Ｂ）に示されているように、保護キャップ２１２ａには、インクジェットヘッド２０１側に設けられた位置決め用のボス２１３（図３，図４を参照）に対する位置決めガイド２１４が設けられている。さらに、保護キャップ２１２ａには、インクジェットヘッド２０１側に設けられた引っ掛け部２１５，２１６（図３，４を参照）に対して、一旦拡げてからはめ込むことが可能な爪部２１７，２１８を有するクリップ部２１９が設けられている。
【００５８】
このように構成されたキャップユニット２１２は、インクジェットヘッド２０１に設けられた位置決め部としてのボス２１３（図３，図４）に対する位置決めを位置決めガイド２１４によって行い、インクジェットヘッド２０１に設けられた引っ掛け部２１５，２１６（図３，４を参照）にクリップ部２１９の係合手段である爪部２１７，２１８を引っ掛けて係合させることで、インクジェットヘッド２０１に対して取り付けることができる（図８参照）。また、インクジェットヘッド２０１に取り付けられているキャップユニット２１２は、クリップ部２１９の爪部２１７，２１８を、両側のクリップ部２１９を押し拡げて引っ掛け部２１５，２１６から外すことで、インクジェットヘッド２０１から取り外すことができる。
【００５９】
次に、物流時にインクジェットヘッド２０１に充填される色材を含まないインク（物流インク）の充填量について説明する。
【００６０】
本実施形態のインクジェットヘッド２０１は、図２に示したように、通常の使用状態でもフィルタ２０１ｃの下に泡が残存する構成のものである。そのため、本実施形態のインクジェットヘッド２０１は、前述したようにヘッド２０１を記録装置に装着して使用した時に生じる温度変化による泡の膨張を吸収するようにフィルタ２０１ｃ下の仕切部２０１ｅのインクがフィルタ２０１ｃ上へ移動する構造としているが、物流時においてはヘッド２０１の使用時に比べて温度変化が大きく、またヘッド２０１の放置日数が長いので、その構造のみによってはフィルタ２０１ｃ下の泡の膨張をすべて吸収することは難しい。また、フィルタ２０１ｃ上のインクが漏れ出さないような対策も必要である。
【００６１】
そこで本実施形態では、物流時にヘッド２０１のノズル内のみに物流インクを充填している。この充填量は、物流時にインクジェットヘッド２０１のノズル内の水蒸気量を飽和状態に保つことが可能な最低限のインク量である。また、その物流インクが物流時にノズルから垂れた場合であっても、上述したように、その垂れた物流インクをキャップユニット２１２の吸水樹脂２１２ｃが吸収するようになっている。物流時のインクジェットヘッド２０１は、具体的には図５および図８に示す形態となっている。
【００６２】
図５および図８に示したように、キャップユニット２１２を装着した物流形態のヘッド２０１においては、ヘッド２０１内の少なくともノズル２０１ｇ内に物流インクが存在し、フィルタ２０１ｃを挟んだ上下の空間には物流インクは存在しない。物流形態時にヘッド２０１内に充填される物流インクの量は、ヘッド２０１のノズル内の容積と、ヘッド２０１とキャップユニット２１２との間に形成される密閉空間の容積とを合わせた容積に対する飽和水蒸気量よりもやや多い量であることが望ましい。本実施形態では、物流形態時にヘッド２０１内に充填される物流インクの量は全体で１〜２ｇであり、吸水樹脂２１２ｃはそのような量の物流インクを十分に吸水できる能力を持っている。
【００６３】
ヘッド２０１内への物流インクの充填は、以下のようにして行われる。図５を参照すると、まず、通常のインクを用いて記録動作を検査する出荷検査を行った後に、物流インクをコネクタ挿入口２０１ａからヘッド２０１内へ入れることで、それまでヘッド２０１内に充填されていた通常のインクを物流インクに置換する。その後、ヘッド２０１内の物流インクをノズル２０１ｇから一定時間吸引して、ヘッド２０１内の物流インクを排出する。本実施形態のように比較的大きな液室２０１ｆを持った構造のヘッド２０１では、物流インクを一定時間吸引しても液室２０１ｆの隅部等に物流インクが残る。そのため、物流インクを一定時間吸引した後にノズル２０１ｇを下方に向けた状態でヘッド２０１を放置してしばらく経つと、液室２０１ｆの角部等に残っていた物流インクがノズル２０１ｇ内に流入し、これによりノズル２０１ｇ内に物流インクが充填される。
【００６４】
次に、物流状態時に温度変化等によりヘッド２０１の内圧が上昇した場合の動作について説明する。
【００６５】
図５に示すように、ヘッド２０１内では、フィルタ２０１ｃの上側のサブタンク部２０１ｂは前述したジョイントゴム２１１のスリット２１１ａと連通している。スリット２１１ａは通常は閉じているが、ヘッド２０１の内圧が上昇するとスリット２１１ａが開いてその圧力を外部に開放する。フィルタ２０１ｃの下の液室部２０１ｆはフィルタ２０１ｃにインクが含浸されていない場合にはサブタンク部２０１ｂと連通した状態なので、液室部２０１ｆ内の上昇圧力もスリット２１１ａから同様に開放される。しかしながら、フィルタ２０１ｃはインクに濡れやすいため、フィルタ２０１ｃにインクが含浸された状態となることも考えられる。この場合には、液室部２０１ｆとサブタンク部２０１ｂとが連通していない状態となるため、液室部２０１ｆ内で上昇した圧力はフィルタ２０１ｃおよびサブタンク部２０１ｂを介してスリット２１１ａから開放されない。そのため、液室部２０１ｆ内で上昇した圧力は、ノズル２０１ｇに充填された物流インクを押しのけて大気中に開放される。このとき、ノズル２０１ｇに充填された物流インクがノズル２０１ｇから垂れる。
【００６６】
しかしながら、本実施形態のヘッド２０１では、内圧上昇でノズル２０１ｇ内の物流インクがフェイス面から垂れた場合でも、その垂れた物流インクは吸水樹脂２１２ｃに吸収されるので、ヘッド２０１の周囲にインク漏れが発生することはなく、ヘッド２０１の電気的接続部へ悪影響を及ぼすこともない。
【００６７】
また、本実施形態ではノズル２０１ｇの周囲がキャップユニット２１２に密閉されているので、ノズル２０１ｇ内の物流インクが垂れ落ちて吸水樹脂２１２ｃに吸収されている場合でも、ノズル２０１ｇ内はそのインクの飽和水蒸気によって満たされる。勿論ではあるが、ノズル２０１ｇ内に物流インクが残っている場合には、ノズル２０１ｇ内はその物流インクによって満たされている。
【００６８】
なお、キャップユニット２１２はヘッド２０１のノズル２０１ｇの開口部（吐出口）の近傍に非接触な状態でヘッド２０１に取り付けられるので、ヘッド２０１に取り付けられたキャップユニット２１２がノズル２０１ｇを傷つけるようなこともない。
【００６９】
このように、本実施形態によれば、インクジェットヘッド２０１内に空気が存在する構造でも物流時にヘッド２０１の外へインクが漏れることのない信頼性の高いインクジェットヘッド２０１を提供することができる。
【００７０】
特に、フィルタ２０１ｃ下に空気が残りやすい構造である本実施形態のようなヘッド２０１においては、フィルタ２０１ｃとノズル２０１ｇとの間を物流インクで満たすことが難しいため、本実施形態のようなキャップユニット２１２を用いた物流形態が有効である。
【００７１】
物流時にフェイス面が密閉される形態のヘッド２０１では、通常は、ヘッド２０１のフェイス面とキャップ２１２ａの吸水樹脂２１２ｃとの間に所定の隙間を有する。それは、ヘッド２０１とキャップ２１２ａとの隙間は互いの嵌合部の公差によって定まるので、その許容公差の範囲内であればヘッド２０１のフェイス面に吸水樹脂２１２ｃが接触しないように両者の間にある程度の余裕を持たせる必要があるためである。キャップ２１２ａの設計にあたっては、この公差を考慮した上で、キャップ２１２ａとヘッド２０１のフェイス面との間のシール性を確保するキャップゴム２１２ｂの先端リブ２１２ｆの潰し量や、フェイス面と吸水樹脂２１２ｃとの隙間を決定する。
【００７２】
ヘッド２０１にキャップ２１２ａを取り付けたとき、通常はヘッド２０１のフェイス面と吸水樹脂２１２ｃは互いに触れないようにする。これは、ヘッド２０１のフェイス面は通常は撥水処理が施されているが、吸水樹脂２１２ｃがこのフェイス面に触れているとフェイス面に物流インクが常に浸された状態となり、フェイス面の撥水性の劣化を招くおそれがあるためである。また、吸水樹脂２１２ｃからの溶出物やゴミ等がフェイス面に付着することや、さらにはそれらの付着物によってフェイス面に傷が付くおそれがあるためでもある。
【００７３】
また、吸水樹脂２１２ｃをキャップゴム２１２ｂに固定するための突起２１２ｅ（図６、図７参照）がキャップゴム２１２ｂに設けられているが、この突起２１２ｅは、キャップゴム２１２ｂの先端リブ２１２ｆによるヘッドフェイス面とのシール性を阻害することがないように、先端リブ２１２ｆよりも所定の高さだけ低く設けられている必要がある。
【００７４】
また、キャップ２１２をヘッド２０１に着脱する時や、物流状態のヘッド２０１が落下した時には、キャップ２１２をヘッド２０１のフェイス面に押し付ける方向の力が加わることが考えられる。このような時には、キャップゴム２１２ｂの先端リブ２１２ｆが更に潰れ、吸水樹脂２１２ｃがヘッドフェイス面に一層近づくが、たとえそのように吸水樹脂２１２ｃがヘッドフェイス面に一層近づいた場合であっても、吸水樹脂２１２ｃがヘッドフェイス面に接触することがないようにする必要がある。
【００７５】
上記の理由により、キャップユニット２１２がヘッド２０１に取り付けられたときには、ヘッドフェイス面と吸水樹脂２１２ｃとの間に所定の隙間を常に有するようにすることが望ましい。
【００７６】
次に、ヘッド２０１に対するキャップユニット２１２の着脱動作等について説明する。
【００７７】
図９は、本実施形態におけるキャップユニット２１２とインクジェットヘッド２０１との嵌合状態を模式的に示した図である。この図においては、キャップユニット２１２とインクジェットヘッド２０１の位置関係がわかりやすいように、キャップユニット２１２の爪部２１７とインクジェットヘッド２０１の引っ掛け部２１５との係合部の断面と、キャップユニット２１２の位置決めガイド２１４とインクジェットヘッド２０１の位置決めボス２１３との係合部の断面とを一緒に示している。
【００７８】
図９（Ａ）は通常にキャップユニット２１２が装着された状態を示す図であり、キャップユニット２１２の爪部２１７とインクジェットヘッド２０１の引っ掛け部２１５が接触係合している状態を示す。キャップユニット２１２が装着された状態では、キャップゴム２１２ｂの先端リブ２１２ｆが潰れることによる反発力が働くので、通常はキャップユニット２１２の爪部２１７とインクジェットヘッド２０１の引っ掛け部２１５が接触係合する状態となる。この時、キャップユニット２１２の位置決めガイド２１４とインクジェットヘッド２０１の位置決めボス２１３との位置関係は、図に示すように微小な隙間が空いた状態となっている。
【００７９】
図９（Ｂ）はキャップユニット２１２をフェイス面に押し付ける方向の力が加わった状態を示す図であり、本実施形態ではキャップユニット２１２の位置決めガイド２１４とインクジェットヘッド２０１の位置決めボス２１３が接触係合している。これにより、キャップユニット２１２をヘッドフェイス面に押し付ける方向の力が加わった状態でも、ヘッドフェイス面とキャップユニット２１２の吸水樹脂２１２ｃが接触するのを防止している。つまり、ヘッドフェイス面に押し付ける方向の力が加わると、図に示すようにキャップ２１２の爪部２１７とインクジェットヘッド２０１の引っ掛け部２１５との接触が離れてキャップゴム先端リブ２１２ｆが更に潰れていくが、ヘッドフェイス面とキャップユニットの吸水樹脂２１２ｃが接触することなくキャップユニット２１２の位置決めガイド２１４とインクジェットヘッド２０１の位置決めボス２１３が接触する構造となっている。これにより、ヘッドフェイス面にキャップユニットの吸水樹脂２１２ｃが接触してヘッドフェイス面に傷等がつくことが防止されている。
【００８０】
さらに、図７を用いて説明した通り、キャップユニット２１２をインクジェットヘッド２０１のフェイス面に押し付ける方向の力がさらに加わった場合に、仮にヘッド２０１のフェイス面が吸水樹脂２１２ｃに接触したとしても、吸水樹脂２１２ｃにはヘッド２０１の吐出口形成領域の周囲に対向する位置に凸面よりも高い突起２１２ｅが設けられているため、突起２１２ｅがフェイス面の吐出口形成領域の周囲に当接することにより、吸水樹脂２１２ｃがヘッド２０１の吐出口に当たることはなく、吐出口にダメージを与えることは防止される。
【００８１】
図９（Ｃ）はキャップユニット２１２をインクジェットヘッド２０１に着脱している時の状態を示す図であり、前述したようにキャップユニットが一旦広げられた状態である。このとき、図示のように、クリップ部２１９によってキャップユニット２１２が拡げられキャップユニット２１２の爪部２１７とインクジェットヘッド２０１の引っ掛け部２１５の係合が外れる状態となっても、キャップユニット２１２の位置決めガイド２１４がインクジェットヘッド２０１の位置決めボス２１３に接触するように、爪部２１７の係合長さよりも位置決めガイド２１４の係合長さのほうがキャップユニットの拡がり方向に対して長くなっている。
【００８２】
上記のように本実施形態では、キャップユニット２１２の位置決めガイド２１４がヘッド２０１の位置決めボス２１３に接触することで、吸水樹脂２１２ｃがヘッドフェイス面に所定の距離よりも近づかないようになっており、キャップユニット２１２の位置決めガイド２１４がインクジェットヘッド２０１のフェイス面の保護を兼ねる構造となっている。そのため、落下等の衝撃やキャップユニット２１２の着脱時にキャップユニット２１２をヘッドフェイス面に押し付ける方向の力が加わっても、ヘッドフェイス面とキャップユニット２１２の吸水樹脂２１２ｃが接触することがない。これにより、ヘッドフェイス面とキャップユニット２１２の吸水樹脂２１２ｃは所定の隙間を常に有することが可能となり、フェイス面に傷等がつくおそれのない信頼性の高いキャップを提供することができる。
【００８３】
ところで、ヘッドフェイス面はキャップゴム２１２ｂで密閉されているのでインクジェットヘッド２０１の外へインクが漏れることはないが、環境変化や、落下等の衝撃により、ノズル２０１ｇから物流インクが染み出す可能性もある。しかしながら、本実施形態によるキャップユニット２１２は、ヘッド２０１のノズル２０１ｇの開口面（フェイス面）と吸水樹脂２１２ｃとの間に所定の隙間が形成されるように構成されており、かつ、吸水樹脂２１２ｃ内に複数の突起２１２ｅが設けられているので、ヘッドフェイス面から物流インクが染み出した場合に、最悪の場合でもその水滴が大きくなる前に突起２１２ｅを介して吸水樹脂２１２ｃに吸収されるので、キャップユニット２１２をヘッド２０１から取り外す際に物流インクが垂れることを未然に防止することが可能となる。
【００８４】
さらに、本実施形態では物流時にヘッド２０１内に充填されるインクの量が僅かであるので、物流時に物流インクでインク貯留空間が満たされた従来のインクジェットヘッドに比べて、ヘッド２０１の内圧上昇によって物流インクの漏れを起こすことがなくなり、また、物流時にヘッド２０１の姿勢が変化することで物流インクが漏れ出す心配も無くすことができる。つまり、本実施形態によれば、インクジェットヘッド２０１の物流時に環境が変化したときに生じうるインク漏れ等の問題に関して信頼性を高めることができる。
【００８５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のキャップユニットは、記録ヘッドのインク吐出口が形成されている領域を密閉する弾性キャップ内に設けられた液体吸収部材の、記録ヘッドのインク吐出口形成面に対向する面が、インク吐出口形成面のインク吐出口が形成されている領域に対向する第１の面と、インク吐出口形成面のインク吐出口が形成されていない領域に対向する第２の面とを有しており、第１の面は第２の面よりも高く形成されているので、記録ヘッドのノズル内部を確実に保湿することができるとともに、使用時にユーザが記録ヘッドからキャップユニットを外したときにインクが記録ヘッドから垂れることを未然に防止することができ、物流形態における記録ヘッドのインク漏れ等に関する信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るキャップ部材が取り付けられるインクジェット記録ヘッドが用いられるインクジェット記録装置の概略の構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示すインクジェット記録装置のインク供給経路を説明するための図である。
【図３】図２等に示したインクジェットヘッドを斜め下側から見た外観図である。
【図４】図４は図２等に示したインクジェットヘッドを斜め上側から見た外観図である。
【図５】図２等に示したインクジェットヘッドの物流形態を示す図である。
【図６】物流時にインクジェットヘッドに取り付けられるキャップユニットを説明するための図である。
【図７】物流時にインクジェットヘッドに取り付けられるキャップユニットを説明するための図である。
【図８】図６および図７に示したキャップユニットを装着したインクジェットヘッドを側面から見た部分断面図である。
【図９】インクジェットヘッドに対するキャップユニットの着脱動作等について説明するための図である。
【符号の説明】
２０１ インクジェットヘッド
２０１ａ コネクタ挿入口
２０１ｂ サブタンク部
２０１ｃ フィルタ
２０１ｄ 開口部
２０１ｅ 仕切部
２０１ｆ 液室
２０１ｇ ノズル
２０１ｈ 弾性部材
２０１ｉ 圧力調整室
２０２ キャリッジ
２０３ 搬送ローラ
２０４ メインタンク
２０４ｂ，２０４ｃ ゴム栓
２０５インク供給ユニット
２０５ａ インク供給針
２０５ｂ 大気導入針
２０５ｆ バッファ室
２０５ｇ 大気連通口
２０６ インク供給チューブ
２０７ 回復ユニット
２１０ 吐出口
２１１ ジョイントゴム
２１２ キャップユニット
２１２ａ 保護キャップ
２１２ｂ キャップゴム
２１２ｃ 吸水樹脂
２１２ｄ 吸水樹脂押さえ部
２１２ｅ 突起
２１２ｆ リブ
２１３ 保護キャップ位置決め用ボス
２１４ 位置決めガイド
２１５，２１６ 引っ掛け部
２１７，２１８ 爪部
２１９ クリップ部
Ａ シート搬送方向
Ｂ キャリッジ移動方向
Ｓ 記録用シート
【発明の属する技術分野】
本発明は、吐出口から記録液体を吐出して記録を行うインクジェット記録ヘッドを保護するキャップユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的なインクジェット記録ヘッドでは、記録に必要な量のインクが、インクを収容しているインクタンクからノズルへ安定して供給される。また、インクジェット記録ヘッドは、吐出口からインクが漏れてこないように、より詳しく言えば吐出口のインクのメニスカスが破れないように維持するために、インクタンクからノズルへのインク供給圧が負圧に調整されている。インク供給圧を負圧に調整する手段としては、インクを直接収容したインクタンクのインク導出口からインクジェット記録ヘッドの吐出口までの水頭差を利用する手段や、インクタンク内に負圧発生部材としてインク吸収体を収納する手段がある。
【０００３】
インクジェット記録ヘッドのノズルへインクを供給する方式としては、キャリッジ上にインクタンクをインクジェット記録ヘッドと一体もしくは分離可能に搭載することでノズルにインクを供給する方式や、インクジェット記録ヘッドをキャリッジ外のインクタンクとチューブを介して接続することでノズルにインクを供給する、いわゆるチューブ供給方式などがある。このうち、大量のインクを消費するインクジェット記録装置においては、インクタンクも大容量のものが必要となるが、キャリッジ上に大容量のインクタンクを備えるとインクジェット記録装置自体が大型化するため、このような記録装置では一般にチューブ供給方式が採られる。
【０００４】
このようなチューブ供給方式のインクジェット記録ヘッドでは、急激な圧力変化による吐出不良やインク漏れを発生させないように、インクタンクとの間にインクを二次的に溜めるインク溜まりやフィルタ等の緩衝部が設けられる。さらに、インク滴吐出部となるノズル、インク貯留空間、およびインク導入口をも備えている。
【０００５】
このようなインクジェット記録ヘッドでは、使用時にノズル内が乾燥した状態であると、記録ヘッドの内部にインクを供給した際にノズル内面のインクに対する濡れ性が変化することにより、濡れ性の不均一に起因する吐出不良が発生することがある。そこで、記録ヘッドの物流時にノズル内に色材を含まない透明なインク（物流インク）を収納させておくことで、記録ヘッド内（ノズル内）を湿潤状態にする方式がとられている。ここで、物流インクとして色材を含まないインクを用いるのは、インクの主成分である水分が蒸発した際に、水分中に溶解していた色材が析出してノズルを塞ぐことを防ぐためである。
【０００６】
ところで、前述のチューブ供給方式に用いられるキャリッジ上に搭載されるインクジェット記録ヘッドには、ノズルに供給するインクを貯留するインク貯留部に空気を収容する構成を採っている。しかしながら、このようにインク貯留部に空気を収容するタイプのインクジェット記録ヘッドを保管しようとする場合には、ヘッド製造後から製品出荷までの保管過程での環境変化や、記録ヘッドの出荷からユーザに渡るまでの物流過程の環境変化等でヘッド内圧が上昇すると、ノズルの吐出口あるいはインク導入口から物流インクが漏れ出るおそれがある。
【０００７】
また、このような物流インクの漏れは、物流時の姿勢によっては、さらに顕著に生じることが予想される。
【０００８】
ノズルからインクが漏れ出ないようにするために、記録ヘッドのフェイス面（インク吐出口形成面）にテープやゴム等を直接押し付けて密閉する方式も考えられる。しかしながら、前述のように空気を収容した場合には、空気の膨張による圧力増加が著しく、インクの漏れを防止する為には相当の強い圧力でフェイス面を押さえつける必要がある。しかしながら、このように強い圧力でフェイス面を押圧するとノズル部の変形等が生じるおそれがある。また、ごみ等をテープやゴム等の間に挟み込むことにより、ノズルを詰まらせたり、テープ面の接着剤がフェイス面に転写してインクの濡れ性を変化させたり、フェイス面に傷をつけたりするおそれもある。
【０００９】
これらの理由により、従来は、例えば特許文献１に開示されているように、少なくともノズル内に物流インクを収容させ、インクジェット記録ヘッドの吐出口形成面のノズルの周囲に密着してノズル領域を覆う弾性キャップと、弾性キャップの中に配置された平面形状の液体吸収部材とを備えたキャップユニットを記録ヘッドに取り付けることで、ノズル部分には非接触でありながらノズルを保護することができる物流形態が採用されていた。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００２−３２１３８７号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記で説明した従来の物流形態では、弾性キャップ内に収納した液体吸収部材の形状が平面の板状のものであることから、キャップユニットを記録ヘッドのフェイス面に取り付けた時に、液体吸収部材の表面とインクジェット記録ヘッドの吐出口との間に大きな隙間ができてしまう。このような隙間が生じていると、例えばインクジェット記録ヘッドを落下させてしまった場合や、高温下に置かれて記録ヘッド内部の空気が膨張した場合などに、ノズルから漏れ出した物流インクがそのまま大きな液滴となってフェイス面に付着する。この状態でキャップユニットを取り外すと、インクジェット記録ヘッドから、フェイス面に付着した物流インクの液滴が垂れ落ち、ユーザの手や衣服、あるいは作業台等を汚してしまう可能性があった。
【００１２】
そこで本発明は、上記のような問題に鑑み、記録ヘッドのノズル内部を確実に保湿することができるとともに、環境変化によってインクが漏れたり、キャップユニットを取り外す際に物流インクが垂れ落ちたり、記録ヘッドのフェイス面やノズル部を傷つけるようなことのない、物流形態における記録ヘッドのインク漏れ等に関する信頼性を高めることができるインクジェット記録ヘッドのキャップユニットを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のインクジェット記録ヘッドを保護するキャップユニットは、インクジェット記録ヘッドに脱着可能な係合手段を備えた保護キャップと、前記インクジェット記録ヘッドのインク吐出口形成面に当接し、前記インクジェット記録ヘッドのインク吐出口が形成されている領域を密閉する弾性キャップと、該弾性キャップが前記インク吐出口形成面に当接したときに前記インク吐出口形成面との間に所定の隙間をおいて配置されるように前記弾性キャップ内に設けられた液体吸収部材とを有する、インクジェット記録ヘッドを保護するキャップユニットにおいて、前記液体吸収部材の、前記インク吐出口形成面に対向する面は、前記インク吐出口形成面の前記インク吐出口が形成されている領域に対向する第１の面と、前記インク吐出口形成面の前記インク吐出口が形成されていない領域に対向する第２の面とを有しており、前記第１の面は前記第２の面よりも高く形成されていることを特徴とする。
【００１４】
上記本発明によるキャップユニットによれば、インク吐出口形成面のインク吐出口が形成されている領域に対向する液体吸収部材の第１の面が、インク吐出口が形成されていない領域に対向する第２の面よりも高くなっているので、キャップユニットをインクジェット記録ヘッドに取り付けた時に記録ヘッドのインク吐出口形成面と液体吸収部材との間に生じる隙間が可能な限り小さくなる。
【００１５】
そのため、インクジェット記録ヘッドにこのキャップユニットが取り付けられた物流形態において、インクジェット記録ヘッドの落下や、周囲環境（温度や気圧）の変化によって、インクジェット記録ヘッドの吐出口からインクが漏れ出た場合であっても、そのインクは記録ヘッドのインク吐出口に間近に対向する液体吸収部材によって吸収される。また、記録ヘッドの吐出口は弾性キャップによって密閉されているので、記録ヘッドの吐出口からインクが漏れ出た場合であっても、記録ヘッドの吐出口およびノズル内部は液体吸収部材に吸収されたインクの飽和水蒸気によって保湿される。
【００１６】
このように、本発明によれば、記録ヘッドのノズル内部を確実に保湿することができるとともに、使用時にユーザが記録ヘッドからキャップユニットを外したときにインクが記録ヘッドから垂れることを未然に防止することができ、物流形態における記録ヘッドのインク漏れ等に関する信頼性を高めることが可能になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
まず、本発明に係るキャップ部材が取り付けられるインクジェット記録ヘッドが用いられるインクジェット記録装置について説明する。
【００１９】
図１は、本発明に係るキャップ部材が取り付けられるインクジェット記録ヘッドが用いられるインクジェット記録装置の概略の構成を示す斜視図である。図１に示すインクジェット記録装置は、インクジェットヘッド２０１の往復移動（主走査）と、一般記録紙、特殊紙、ＯＨＰフィルム等の記録用シートＳの所定ピッチごとの搬送（副走査）とを繰り返しつつ、これらの動きと同期させながらインクジェットヘッド２０１から選択的にインクを吐出させ、記録用シートＳに付着させることで、文字や記号、画像等を形成するシリアル型のインクジェット記録装置である。
【００２０】
図１に示すように、インクジェットヘッド２０１は、２本のガイドレールに摺動自在に支持され不図示のモータ等の駆動手段によりガイドレールに沿って往復移動されるキャリッジ２０２に着脱可能に搭載されている。記録用シートＳは、搬送ローラ２０３により、インクジェットヘッド２０１のインク吐出面に対面し、かつ、インク吐出面との距離を一定に維持するように、キャリッジ２０２の移動方向と交差する方向（例えば、直交する方向である矢印Ａ方向）に搬送される。
【００２１】
インクジェットヘッド２０１は、それぞれ異なる色のインクを吐出するための複数のノズル列を有している。インクジェットヘッド２０１から吐出されるインクの色に対応して、複数の独立したメインタンク２０４が、インク供給ユニット２０５に着脱可能に装着される。インク供給ユニット２０５とインクジェットヘッド２０１とは、それぞれインクの色に対応した複数のインク供給チューブ２０６によって接続され、メインタンク２０４をインク供給ユニット２０５に装着することで、メインタンク２０４内に収納された各色のインクを、インクジェットヘッド２０１の各ノズル列に独立して供給することが可能となる。
【００２２】
インクジェットヘッド２０１の往復移動範囲内で、かつ、記録用シートＳの通過範囲外の領域である非記録領域には、回復ユニット２０７が、インクジェットヘッド２０１のインク吐出口形成面と対面するように配置されている。
【００２３】
次に、このインクジェット記録装置のインク供給系の詳細な構成について図２を参照して説明する。図２は、図１に示すインクジェット記録装置のインク供給経路を説明するための図であり、説明を簡単にするため、１色分のインク経路についてのみ示している。
【００２４】
最初に、インクジェットヘッド２０１について説明する。
【００２５】
インクジェットヘッド２０１へは、インク供給チューブ２０６の先端に設けられた液体コネクタが気密接続されるコネクタ挿入口２０１ａからインクが供給される。コネクタ挿入口２０１ａはインクジェットヘッド２０１の上部に形成されたサブタンク部２０１ｂと連通している。サブタンク部２０１ｂの重力方向下側には、並列に配列された複数のノズル２０１ｇを有するノズル部にインクを直接供給する液室２０１ｆが形成されている。サブタンク部２０１ｂと液室２０１ｆとはフィルタ２０１ｃによって区画されているが、サブタンク部２０１ｂと液室２０１ｆとの境界には開口部２０１ｄが形成された仕切部２０１ｅを有し、フィルタ２０１ｃはこの仕切部２０１ｅ上に設置されている。
【００２６】
上述の構成により、コネクタ挿入口２０１ａからインクジェットヘッド２０１に供給されたインクは、サブタンク部２０１ｂ、フィルタ２０１ｃ、液室２０１ｆを経てノズル２０１ｇに供給される。コネクタ挿入口２０１ａからノズル２０１ｇまでの間は大気に対して気密な状態に保たれている。
【００２７】
サブタンク部２０１ｂの上面には開口部が形成され、この開口部はドーム状の弾性部材２０１ｈで覆われている。この弾性部材２０１ｈで囲まれた空間（圧力調整室２０１ｉ）は、サブタンク部２０１ｂ内の圧力に応じて容積が変化し、後述するようにサブタンク部２０１ｂ内の圧力を調整する機能を有する。
【００２８】
ノズル２０１ｇは、断面幅が２０μｍ程度の筒状の構造を持ち、ノズル２０１ｇ内のインクに吐出エネルギーを与えることでインクをノズル２０１ｇから吐出させ、インクの吐出後、ノズル２０１ｇの毛管力によりノズル２０１ｇ内にインクが満たされる。ノズル２０１ｇ内のインクに吐出エネルギーを与えるために、インクジェットヘッド２０１は、ノズル２０１ｇごとにエネルギー発生手段を有する。本実施形態では、エネルギー発生手段として、ノズル２０１ｇ内のインクを加熱する発熱抵抗素子を用いており、インクジェットヘッド２０１の駆動を制御するヘッド制御部（不図示）からの指令により発熱抵抗素子を選択的に駆動し、所望のノズル２０１ｇ内のインクを膜沸騰させ、これにより生じる気泡の圧力を利用してノズル２０１ｇからインクを吐出させている。
【００２９】
ノズル２０１ｇは、インクを吐出する先端を下向きにして配列されているが、その先端を閉鎖する弁機構は設けられておらず、インクはメニスカスを形成した状態でノズル２０１ｇを満たしている。そのため、インクジェットヘッド２０１の内部、特にノズル２０１ｇ内は負圧の状態に保たれている。ただし、負圧が小さすぎると、ノズル２０１ｇの先端に異物やインクが付着した場合、インクのメニスカスが壊れてインクがノズル２０１ｇから漏れ出てしまうことがある。またこの逆に負圧が大きすぎると、吐出時にインクに与えられるエネルギーよりもノズル２０１ｇ内にインクを引き戻す力が強くなってしまい、吐出不良となってしまう。よって、ノズル２０１ｇ内における負圧は、大気圧よりも若干低い一定の範囲に保たれる。この負圧の範囲は、ノズル２０１ｇの数、断面積、発熱抵抗素子の性能等により異なる。
【００３０】
本実施形態では、インク供給ユニット２０５とインクジェットヘッド２０１とをインク供給チューブ２０６で接続しており、インク供給ユニット２０５に対するインクジェットヘッド２０１の位置を比較的に自由に設定できるので、インクジェットヘッド２０１内を負圧とするために、インクジェットヘッド２０１をインク供給ユニット２０５よりも高い位置に配置している。
【００３１】
フィルタ２０１ｃは、ノズル２０１ｇを詰まらせるような異物がサブタンク部２０１ｂから液室２０１ｆへ流出するのを防止するための、ノズル２０１ｇの断面幅よりも小さい１０μｍ以下の微細孔を有する金属メッシュで構成される。フィルタ２０１ｃは、フィルタ２０１ｃの一方の面のみにインクが接触すると各微細孔に毛管力によるインクのメニスカスが形成され、インクは容易に透過するが空気の流れは困難な性質を持っている。微細孔のサイズが小さいほどメニスカスの強度は強くなり、より空気を通しにくくなる。
【００３２】
本実施形態で用いたようなフィルタ２０１ｃでは、空気を透過させるのに必要な圧力は０．１ａｔｍ（１０．１３２５ｋＰａ）程度（実験値）である。そのため、インクジェットヘッド２０１内でのインクの移動方向に関してフィルタ２０１ｃの下流に位置する液室２０１ｆに空気が存在すると、空気は空気自身の浮力程度ではフィルタ２０１ｃを通過することができないので、液室２０１ｆ内の空気は液室２０１ｆ内に留まる。本実施形態においてはこの現象を利用しており、液室２０１ｆをインクで満たさず、液室２０１ｆ内のインクとフィルタ２０１ｃとの間に空気の層が存在し、この空気層によって液室２０１ｆ内のインクとフィルタ２０１ｃとが隔てられるように、所定の量のインクを液室２０１ｆ内に蓄えている。このように本実施形態では液室を大きくすることにより、フィルタ下に泡がたまりやすい構造にすることで、ノズルに泡が行きにくくかつ吐出により発生した泡等もフィルタ下に移動しやすい形となっている。これにより記録を不安定にする大きな要因である泡の影響を受けにくいヘッド構造となっている。
【００３３】
また、フィルタ２０１ｃ下の仕切部２０１ｅのインクはフィルタ２０１ｃと接触しており、環境温度の変化等でフィルタ２０１ｃ下の空気が膨張した場合は、このインクがフィルタ２０１ｃ上へ移動することで圧力を吸収する構造となっている。しかしながら、一定以上にフィルタ２０１ｃ下の空気が大きくなると温度変化を吸収できなくなるので、定期的に吸引を行いフィルタ２０１ｃ下の空気量を一定の範囲に保っている。
【００３４】
液室２０１ｆ内に蓄えられるインクの量は、最低限、ノズル２０１ｇをインクで満たすのに必要な量である。ノズル２０１ｇ内に液室２０１ｆからの空気が侵入すると、インク吐出後のノズル２０１ｇにインクが補充されず吐出不良を起こすため、ノズル２０１ｇ内は常にインクで満たされている必要がある。
【００３５】
フィルタ２０１ｃの上面にはサブタンク部２０１ｂ内のインクが接触しているが、このインクと接触している面積がフィルタ２０１ｃの有効面積となる。フィルタ２０１ｃによる圧力損失はフィルタ２０１ｃの有効面積に依存している。本実施形態では、フィルタ２０１ｃをインクジェットヘッド２０１の使用状態において水平となるように配置し、フィルタ２０１ｃの上面全体にインクを接触させることによりフィルタの有効面積を最大とし、圧力損失を低くしている。
【００３６】
圧力調整室２０１ｉは、内部の負圧が高まるにつれてその容積が縮小する部屋であり、圧力調整室２０１ｉが本実施形態のように弾性部材２０１ｈで構成される場合は、弾性部材２０１ｈとしてはゴム材等が好ましく用いられる。また、弾性部材２０１ｈの他に、プラスチックシートとばねとの組み合わせによって構成してもよい。このような圧力調整室２０１ｉを設けることにより、インクの吐出の安定化を図るとともに、メインタンク２０４からインクジェットヘッド２０１までのインクの供給経路での圧力損失の影響が抑えられる。そのため、キャリッジ２０２に従動させるインク供給チューブ２０６も直径の細いものを使用することができ、キャリッジ２０２の移動の負荷低減にも貢献する。
【００３７】
次に、インク供給ユニット２０５およびメインタンク２０４について説明する。
【００３８】
メインタンク２０４は、供給ユニット２０５に対して着脱可能な構成であり、その底部に、ゴム栓２０４ｂで密封されたインク供給口と、ゴム栓２０４ｃで密封された大気導入口とを有している。メインタンク２０４は、単体では気密な容器であり、インク２０９はメインタンク２０４内にそのまま収容される。
【００３９】
一方、インク供給ユニット２０５は、メインタンク２０４からインク２０９を取り出すためのインク供給針２０５ａと、メインタンク２０４内へ大気を導入させるための大気導入針２０５ｂとを有している。インク供給針２０５ａおよび大気導入針２０５ｂは共に中空の針であり、メインタンク２０４のインク供給口および大気導入口の位置に対応させて針先を上方に向けて配置されており、メインタンク２０４がインク供給ユニット２０５に装着されることで、インク供給針２０５ａおよび大気導入針２０５ｂがそれぞれゴム栓２０４ｂ，２０４ｃを貫通し、メインタンク２０４の内部に侵入する構成となっている。
【００４０】
インク供給針２０５ａは、液路２０５ｃを経て、インク供給チューブ２０６と接続される。大気導入針２０５ｂは、液路２０５ｅ、バッファ室２０５ｆ、大気連通口２０５ｇを経て大気と連通する。インク供給針２０５ａからインク供給チューブ２０６までのインク供給経路のうち最も高さの低い位置にある液路２０５ｃと、大気導入針２０５ｂから大気連通口２０５ｇまでの経路のうち最も高さの低い位置にある液路２０５ｅとは、ともに同じ高さである。
【００４１】
以上の構成により、インクジェットヘッド２０１内のインクが消費されると、その負圧により、インクが随時メインタンク２０４からインク供給ユニット２０５およびインク供給チューブ２０６を介してインクジェットヘッド２０１へ供給される。その際、メインタンク２０４から供給されたインクと同量の空気が、大気連通口２０５ｇからバッファ室２０５ｆ、大気導入針２０５ｂを経て、メインタンク２０４内に導入される。
【００４２】
また、上述したインク供給方式に用いるインクジェットヘッド２０１の外観は、例えば図３および図４に示すものとなる。図３はインクジェットヘッド２０１を斜め下側から見た外観図、図４はインクジェットヘッド２０１を斜め上側から見た外観図を示している。図３および図４は吐出口列が複数配設されたインクジェットヘッド２０１を示している。図３に示す吐出口２１０はノズル２０１ｇの開口であり、複数個の吐出口で構成した列がキャリッジ移動方向Ｂに対して平行に複数配設されている。
【００４３】
次に、インクジェットヘッドの「物流の形態」について説明する。ここでは上述したインクジェットヘッド２０１について述べるが、これに限らず、本発明は、吐出エネルギー発生素子が配されたノズルと該ノズルに繋がるインク貯留部とを有するインクジェット方式のヘッドであればどれにも適用できる。
【００４４】
図５（ａ）はインクジェットヘッド２０１の物流形態を示すヘッド縦断面図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）の状態に対してＸ−Ｘ’線に沿って見たときの断面図である。
【００４５】
本実施形態のインクジェットヘッド２０１は、６個のノズル列からそれぞれインクを吐出するもので、各ノズル２０１ｇのそれぞれについて、図１に示したメインタンク２０４およびインク供給チューブ２０６、サブタンク部２０１ｂおよび液室２０１ｆを介してインクが独立に供給されている。
【００４６】
図５に示すように、インクジェットヘッド２０１のサブタンク部２０１ｂと繋がっているコネクタ挿入口２０１ａ内部には、ジョイントゴム２１１が圧入によって挿入されている。インクジョイントゴム２１１は、インク供給チューブ２０６（図２参照）の先端に設けられた液体コネクタのジョイント針（針状の管）が挿入されるスリット２１１ａ（図９（ａ）参照）を有している。つまり、インクジェットヘッド２０１内へのインク導入部が弾性部材のスリットとなっている。これはヘッド２０１の出荷検査等の際にはヘッド２０１内にインクが入った状態でヘッド２０１を扱う必要があるからである。このとき、コネクタ挿入口２０１ａが大気に開放されているとヘッド２０１単体では負圧発生機構を持たないため、ノズル２０１ｇからインクが漏れ出すおそれがある。そのため、本実施形態のヘッド２０１では通常状態ではコネクタ挿入口２０１ａを密閉するスリットを有している。そして、ジョイント針用挿入スリットは、ジョイント針が挿入される時以外はコネクタ挿入口２０１ａを密閉している。
【００４７】
インクジェットヘッド２０１の物流時は、インクジェットヘッド２０１のノズル２０１ｇの吐出口が開口するフェイス面（図３に示した吐出口２１０の形成面）に、キャップユニット２１２が取り付けられている。
【００４８】
図６および図７は、上記のキャップユニット２１２を説明するための図であり、図６（Ａ）はインクジェットヘッド２０１のフェイス面に接合される側を示す平面図、図６（Ｂ）は同図（Ａ）中の矢印Ｂから見た側面図である。また、図７（Ｃ）は図６（Ａ）のＡ−Ａ線における断面図、図７（Ｄ）は同図（Ｃ）のＣ部拡大図である。
【００４９】
キャップユニット２１２は、ユニットの外殻を成してインクジェットヘッド２０１のフェイス面を保護する保護部材である保護キャップ２１２ａ、保護キャップ２１２ａの凹部に固定されたキャップゴム（弾性キャップ）２１２ｂ、およびキャップゴム２１２ｂの凹部に固定された吸水樹脂（液体吸収部材）２１２ｃを有している。
【００５０】
ここで、吸水樹脂２１２ｃは、キャップゴム２１２ｂに設けられている庇状の吸水樹脂押さえ部２１２ｄよりも内側の領域のほぼ全域、すなわちインクジェットヘッド２０１の吐出口形成領域に対向する領域が高くなった凸形状の構成になっている。さらに詳しく言えば、吸水樹脂２１２ｃの、ヘッド２０１のインク吐出口形成面に対向する面は、そのインク吐出口形成面のインク吐出口が形成されている領域に対向する第１の面と、インク吐出口が形成されていない領域に対向する第２の面とを有しており、第１の面は第２の面よりも高く形成されている。
【００５１】
なお、当然のことであるが、キャップゴム２１２ｂに対する吸水樹脂２１２ｃの高さは、吸水樹脂２１２ｃの凸面（第１の面）がヘッド２０１のフェイス面の吐出口には接しないような関係になっている（図７（Ｃ）参照）。この高さ関係は、キャップユニット２１２をインクジェットヘッド２０１に取り付けたときにヘッド２０１の吐出口形成面と吸水樹脂２１２ｃの凸面（第１の面）との間に形成される隙間が、０．１ｍｍ以上、０．８ｍｍ以下の範囲になるように設定されている。
【００５２】
また、吸水樹脂２１２ｃには、吸水樹脂２１２ｃの上記第２の面における、庇状の吸水樹脂押さえ２１２ｄ同士の間にちょうど位置する所に、複数の突起２１２ｅが設けられている。この突起２１２ｅの位置は、キャップユニット２１２をインクジェットヘッド２０１に取り付けたときに、ヘッド２０１のインク吐出口形成面のヒーターボード（不図示）が設けられている領域以外の領域に対向する位置でもある。この突起２１２ｅの高さは、少なくとも、前述で説明した吸水樹脂２１２ｃの中央部のほぼ全域の高くなっている凸面（第１の面）よりも高くなるように設定されている（図７（Ｄ）参照）。
【００５３】
突起２１２ｅは、例えばインクジェットヘッド２０１を落下させてしまうなどの、物流時等のヘッド２０１に起こり得る最悪の場合を想定し、そのような場合であっても、吸水樹脂２１２ｃがヘッド２０１の吐出口に当たって吐出口にダメージを与えることを未然に防ぐために設けられているものである。そのため、突起２１２ｅは、キャップユニット２１２をインクジェットヘッド２０１に取り付けたときにヘッド２０１の吐出口形成領域の周囲に対向配置されるようになっている。したがって、ヘッド２０１に衝撃が加えられた場合であっても、突起２１２ｅがヘッド２０１の吐出口に当たることはない。また、突起２１２ｅがヘッド２０１の吐出口形成面に当接した場合であっても、その当接する箇所はヒーターボード（不図示）が設けられていない領域であるので、突起２１２ｅが熱によって変性してしまうようなことはない。
【００５４】
また、突起２１２ｅの高さは、キャップユニット２１２がヘッド２０１に取り付けられているときに、通常では突起２１２ｅがヘッド２０１のフェイス面に接触しない高さになっている。具体的には、突起２１２ｅは吸水樹脂２１２ｃの凸面（第１の面）よりも０．２ｍｍ高くなっている。なお、このように突起２１２ｅを吸水樹脂２１２ｃの凸面よりも０．２ｍｍだけ高くすることで、インクジェットヘッド２０１が落下して衝撃が加えられた場合であっても吸水樹脂２１２ｃがヘッド２０１の吐出口に当たらないことが、実験等により明らかになっている。
【００５５】
キャップゴム２１２ｂの周囲には、インクジェットヘッド２０１のフェイス面の、複数の吐出口列が設けられた領域の外周部に密着させられるリブ２１２ｆが環状に形成されている。図７（Ｄ）に示されているように、リブ２１２ｆは、吸収樹脂２１２ｃの最上面を成す突起２１２ｃよりも高くなっている。そのため、キャップユニット２１２をインクジェットヘッド２０１に取り付けたとき、キャップゴム２１２ｂのリブ２１２ｆはその全周にわたってヘッド２０１のフェイス面に当接するが、キャップゴム２１２ｂの内側の吸水樹脂２１２ｃはそのフェイス面に当接しない。つまり、図５および図８に示すように、キャップ時のキャップゴム２１２ｂは、ノズル２０１ｇの吐出口には非接触の状態で、ノズル２０１ｇを密閉する密閉空間を形成する。
【００５６】
このような構成によれば、キャップゴム２１２ｂや吸水樹脂２１２ｃでノズル２０１ｇを損傷することなく、ノズル２０１ｇの保湿を行うことが可能となる。さらには、吐出口と吸水樹脂２１２ｃとの間に形成される隙間は僅かであるので、例えばヘッド２０１を落下させた場合や、ヘッド２０１を高温環境下におくことでヘッド２０１の内圧が上昇した場合に、吐出口から物流インクが漏れ出したとしても、吸水樹脂２１２ｃが漏れ出た物流インクを瞬時に吸収するため、キャップユニット２１２をヘッド２０１から取り外す際に物流インクが垂れ落ちることもない。なお、キャップユニット２１２をインクジェットヘッド２０１に取り付けたときにヘッド２０１の吐出口と吸水樹脂２１２ｃの第１の面との間に生じる隙間は、各種実験にて得られたデータを元に最適の値に決定されている。本実施形態では、その隙間は上記のように０．１ｍｍ以上、０．８ｍｍ以下に設定されている。
【００５７】
また、図６（Ｂ）に示されているように、保護キャップ２１２ａには、インクジェットヘッド２０１側に設けられた位置決め用のボス２１３（図３，図４を参照）に対する位置決めガイド２１４が設けられている。さらに、保護キャップ２１２ａには、インクジェットヘッド２０１側に設けられた引っ掛け部２１５，２１６（図３，４を参照）に対して、一旦拡げてからはめ込むことが可能な爪部２１７，２１８を有するクリップ部２１９が設けられている。
【００５８】
このように構成されたキャップユニット２１２は、インクジェットヘッド２０１に設けられた位置決め部としてのボス２１３（図３，図４）に対する位置決めを位置決めガイド２１４によって行い、インクジェットヘッド２０１に設けられた引っ掛け部２１５，２１６（図３，４を参照）にクリップ部２１９の係合手段である爪部２１７，２１８を引っ掛けて係合させることで、インクジェットヘッド２０１に対して取り付けることができる（図８参照）。また、インクジェットヘッド２０１に取り付けられているキャップユニット２１２は、クリップ部２１９の爪部２１７，２１８を、両側のクリップ部２１９を押し拡げて引っ掛け部２１５，２１６から外すことで、インクジェットヘッド２０１から取り外すことができる。
【００５９】
次に、物流時にインクジェットヘッド２０１に充填される色材を含まないインク（物流インク）の充填量について説明する。
【００６０】
本実施形態のインクジェットヘッド２０１は、図２に示したように、通常の使用状態でもフィルタ２０１ｃの下に泡が残存する構成のものである。そのため、本実施形態のインクジェットヘッド２０１は、前述したようにヘッド２０１を記録装置に装着して使用した時に生じる温度変化による泡の膨張を吸収するようにフィルタ２０１ｃ下の仕切部２０１ｅのインクがフィルタ２０１ｃ上へ移動する構造としているが、物流時においてはヘッド２０１の使用時に比べて温度変化が大きく、またヘッド２０１の放置日数が長いので、その構造のみによってはフィルタ２０１ｃ下の泡の膨張をすべて吸収することは難しい。また、フィルタ２０１ｃ上のインクが漏れ出さないような対策も必要である。
【００６１】
そこで本実施形態では、物流時にヘッド２０１のノズル内のみに物流インクを充填している。この充填量は、物流時にインクジェットヘッド２０１のノズル内の水蒸気量を飽和状態に保つことが可能な最低限のインク量である。また、その物流インクが物流時にノズルから垂れた場合であっても、上述したように、その垂れた物流インクをキャップユニット２１２の吸水樹脂２１２ｃが吸収するようになっている。物流時のインクジェットヘッド２０１は、具体的には図５および図８に示す形態となっている。
【００６２】
図５および図８に示したように、キャップユニット２１２を装着した物流形態のヘッド２０１においては、ヘッド２０１内の少なくともノズル２０１ｇ内に物流インクが存在し、フィルタ２０１ｃを挟んだ上下の空間には物流インクは存在しない。物流形態時にヘッド２０１内に充填される物流インクの量は、ヘッド２０１のノズル内の容積と、ヘッド２０１とキャップユニット２１２との間に形成される密閉空間の容積とを合わせた容積に対する飽和水蒸気量よりもやや多い量であることが望ましい。本実施形態では、物流形態時にヘッド２０１内に充填される物流インクの量は全体で１〜２ｇであり、吸水樹脂２１２ｃはそのような量の物流インクを十分に吸水できる能力を持っている。
【００６３】
ヘッド２０１内への物流インクの充填は、以下のようにして行われる。図５を参照すると、まず、通常のインクを用いて記録動作を検査する出荷検査を行った後に、物流インクをコネクタ挿入口２０１ａからヘッド２０１内へ入れることで、それまでヘッド２０１内に充填されていた通常のインクを物流インクに置換する。その後、ヘッド２０１内の物流インクをノズル２０１ｇから一定時間吸引して、ヘッド２０１内の物流インクを排出する。本実施形態のように比較的大きな液室２０１ｆを持った構造のヘッド２０１では、物流インクを一定時間吸引しても液室２０１ｆの隅部等に物流インクが残る。そのため、物流インクを一定時間吸引した後にノズル２０１ｇを下方に向けた状態でヘッド２０１を放置してしばらく経つと、液室２０１ｆの角部等に残っていた物流インクがノズル２０１ｇ内に流入し、これによりノズル２０１ｇ内に物流インクが充填される。
【００６４】
次に、物流状態時に温度変化等によりヘッド２０１の内圧が上昇した場合の動作について説明する。
【００６５】
図５に示すように、ヘッド２０１内では、フィルタ２０１ｃの上側のサブタンク部２０１ｂは前述したジョイントゴム２１１のスリット２１１ａと連通している。スリット２１１ａは通常は閉じているが、ヘッド２０１の内圧が上昇するとスリット２１１ａが開いてその圧力を外部に開放する。フィルタ２０１ｃの下の液室部２０１ｆはフィルタ２０１ｃにインクが含浸されていない場合にはサブタンク部２０１ｂと連通した状態なので、液室部２０１ｆ内の上昇圧力もスリット２１１ａから同様に開放される。しかしながら、フィルタ２０１ｃはインクに濡れやすいため、フィルタ２０１ｃにインクが含浸された状態となることも考えられる。この場合には、液室部２０１ｆとサブタンク部２０１ｂとが連通していない状態となるため、液室部２０１ｆ内で上昇した圧力はフィルタ２０１ｃおよびサブタンク部２０１ｂを介してスリット２１１ａから開放されない。そのため、液室部２０１ｆ内で上昇した圧力は、ノズル２０１ｇに充填された物流インクを押しのけて大気中に開放される。このとき、ノズル２０１ｇに充填された物流インクがノズル２０１ｇから垂れる。
【００６６】
しかしながら、本実施形態のヘッド２０１では、内圧上昇でノズル２０１ｇ内の物流インクがフェイス面から垂れた場合でも、その垂れた物流インクは吸水樹脂２１２ｃに吸収されるので、ヘッド２０１の周囲にインク漏れが発生することはなく、ヘッド２０１の電気的接続部へ悪影響を及ぼすこともない。
【００６７】
また、本実施形態ではノズル２０１ｇの周囲がキャップユニット２１２に密閉されているので、ノズル２０１ｇ内の物流インクが垂れ落ちて吸水樹脂２１２ｃに吸収されている場合でも、ノズル２０１ｇ内はそのインクの飽和水蒸気によって満たされる。勿論ではあるが、ノズル２０１ｇ内に物流インクが残っている場合には、ノズル２０１ｇ内はその物流インクによって満たされている。
【００６８】
なお、キャップユニット２１２はヘッド２０１のノズル２０１ｇの開口部（吐出口）の近傍に非接触な状態でヘッド２０１に取り付けられるので、ヘッド２０１に取り付けられたキャップユニット２１２がノズル２０１ｇを傷つけるようなこともない。
【００６９】
このように、本実施形態によれば、インクジェットヘッド２０１内に空気が存在する構造でも物流時にヘッド２０１の外へインクが漏れることのない信頼性の高いインクジェットヘッド２０１を提供することができる。
【００７０】
特に、フィルタ２０１ｃ下に空気が残りやすい構造である本実施形態のようなヘッド２０１においては、フィルタ２０１ｃとノズル２０１ｇとの間を物流インクで満たすことが難しいため、本実施形態のようなキャップユニット２１２を用いた物流形態が有効である。
【００７１】
物流時にフェイス面が密閉される形態のヘッド２０１では、通常は、ヘッド２０１のフェイス面とキャップ２１２ａの吸水樹脂２１２ｃとの間に所定の隙間を有する。それは、ヘッド２０１とキャップ２１２ａとの隙間は互いの嵌合部の公差によって定まるので、その許容公差の範囲内であればヘッド２０１のフェイス面に吸水樹脂２１２ｃが接触しないように両者の間にある程度の余裕を持たせる必要があるためである。キャップ２１２ａの設計にあたっては、この公差を考慮した上で、キャップ２１２ａとヘッド２０１のフェイス面との間のシール性を確保するキャップゴム２１２ｂの先端リブ２１２ｆの潰し量や、フェイス面と吸水樹脂２１２ｃとの隙間を決定する。
【００７２】
ヘッド２０１にキャップ２１２ａを取り付けたとき、通常はヘッド２０１のフェイス面と吸水樹脂２１２ｃは互いに触れないようにする。これは、ヘッド２０１のフェイス面は通常は撥水処理が施されているが、吸水樹脂２１２ｃがこのフェイス面に触れているとフェイス面に物流インクが常に浸された状態となり、フェイス面の撥水性の劣化を招くおそれがあるためである。また、吸水樹脂２１２ｃからの溶出物やゴミ等がフェイス面に付着することや、さらにはそれらの付着物によってフェイス面に傷が付くおそれがあるためでもある。
【００７３】
また、吸水樹脂２１２ｃをキャップゴム２１２ｂに固定するための突起２１２ｅ（図６、図７参照）がキャップゴム２１２ｂに設けられているが、この突起２１２ｅは、キャップゴム２１２ｂの先端リブ２１２ｆによるヘッドフェイス面とのシール性を阻害することがないように、先端リブ２１２ｆよりも所定の高さだけ低く設けられている必要がある。
【００７４】
また、キャップ２１２をヘッド２０１に着脱する時や、物流状態のヘッド２０１が落下した時には、キャップ２１２をヘッド２０１のフェイス面に押し付ける方向の力が加わることが考えられる。このような時には、キャップゴム２１２ｂの先端リブ２１２ｆが更に潰れ、吸水樹脂２１２ｃがヘッドフェイス面に一層近づくが、たとえそのように吸水樹脂２１２ｃがヘッドフェイス面に一層近づいた場合であっても、吸水樹脂２１２ｃがヘッドフェイス面に接触することがないようにする必要がある。
【００７５】
上記の理由により、キャップユニット２１２がヘッド２０１に取り付けられたときには、ヘッドフェイス面と吸水樹脂２１２ｃとの間に所定の隙間を常に有するようにすることが望ましい。
【００７６】
次に、ヘッド２０１に対するキャップユニット２１２の着脱動作等について説明する。
【００７７】
図９は、本実施形態におけるキャップユニット２１２とインクジェットヘッド２０１との嵌合状態を模式的に示した図である。この図においては、キャップユニット２１２とインクジェットヘッド２０１の位置関係がわかりやすいように、キャップユニット２１２の爪部２１７とインクジェットヘッド２０１の引っ掛け部２１５との係合部の断面と、キャップユニット２１２の位置決めガイド２１４とインクジェットヘッド２０１の位置決めボス２１３との係合部の断面とを一緒に示している。
【００７８】
図９（Ａ）は通常にキャップユニット２１２が装着された状態を示す図であり、キャップユニット２１２の爪部２１７とインクジェットヘッド２０１の引っ掛け部２１５が接触係合している状態を示す。キャップユニット２１２が装着された状態では、キャップゴム２１２ｂの先端リブ２１２ｆが潰れることによる反発力が働くので、通常はキャップユニット２１２の爪部２１７とインクジェットヘッド２０１の引っ掛け部２１５が接触係合する状態となる。この時、キャップユニット２１２の位置決めガイド２１４とインクジェットヘッド２０１の位置決めボス２１３との位置関係は、図に示すように微小な隙間が空いた状態となっている。
【００７９】
図９（Ｂ）はキャップユニット２１２をフェイス面に押し付ける方向の力が加わった状態を示す図であり、本実施形態ではキャップユニット２１２の位置決めガイド２１４とインクジェットヘッド２０１の位置決めボス２１３が接触係合している。これにより、キャップユニット２１２をヘッドフェイス面に押し付ける方向の力が加わった状態でも、ヘッドフェイス面とキャップユニット２１２の吸水樹脂２１２ｃが接触するのを防止している。つまり、ヘッドフェイス面に押し付ける方向の力が加わると、図に示すようにキャップ２１２の爪部２１７とインクジェットヘッド２０１の引っ掛け部２１５との接触が離れてキャップゴム先端リブ２１２ｆが更に潰れていくが、ヘッドフェイス面とキャップユニットの吸水樹脂２１２ｃが接触することなくキャップユニット２１２の位置決めガイド２１４とインクジェットヘッド２０１の位置決めボス２１３が接触する構造となっている。これにより、ヘッドフェイス面にキャップユニットの吸水樹脂２１２ｃが接触してヘッドフェイス面に傷等がつくことが防止されている。
【００８０】
さらに、図７を用いて説明した通り、キャップユニット２１２をインクジェットヘッド２０１のフェイス面に押し付ける方向の力がさらに加わった場合に、仮にヘッド２０１のフェイス面が吸水樹脂２１２ｃに接触したとしても、吸水樹脂２１２ｃにはヘッド２０１の吐出口形成領域の周囲に対向する位置に凸面よりも高い突起２１２ｅが設けられているため、突起２１２ｅがフェイス面の吐出口形成領域の周囲に当接することにより、吸水樹脂２１２ｃがヘッド２０１の吐出口に当たることはなく、吐出口にダメージを与えることは防止される。
【００８１】
図９（Ｃ）はキャップユニット２１２をインクジェットヘッド２０１に着脱している時の状態を示す図であり、前述したようにキャップユニットが一旦広げられた状態である。このとき、図示のように、クリップ部２１９によってキャップユニット２１２が拡げられキャップユニット２１２の爪部２１７とインクジェットヘッド２０１の引っ掛け部２１５の係合が外れる状態となっても、キャップユニット２１２の位置決めガイド２１４がインクジェットヘッド２０１の位置決めボス２１３に接触するように、爪部２１７の係合長さよりも位置決めガイド２１４の係合長さのほうがキャップユニットの拡がり方向に対して長くなっている。
【００８２】
上記のように本実施形態では、キャップユニット２１２の位置決めガイド２１４がヘッド２０１の位置決めボス２１３に接触することで、吸水樹脂２１２ｃがヘッドフェイス面に所定の距離よりも近づかないようになっており、キャップユニット２１２の位置決めガイド２１４がインクジェットヘッド２０１のフェイス面の保護を兼ねる構造となっている。そのため、落下等の衝撃やキャップユニット２１２の着脱時にキャップユニット２１２をヘッドフェイス面に押し付ける方向の力が加わっても、ヘッドフェイス面とキャップユニット２１２の吸水樹脂２１２ｃが接触することがない。これにより、ヘッドフェイス面とキャップユニット２１２の吸水樹脂２１２ｃは所定の隙間を常に有することが可能となり、フェイス面に傷等がつくおそれのない信頼性の高いキャップを提供することができる。
【００８３】
ところで、ヘッドフェイス面はキャップゴム２１２ｂで密閉されているのでインクジェットヘッド２０１の外へインクが漏れることはないが、環境変化や、落下等の衝撃により、ノズル２０１ｇから物流インクが染み出す可能性もある。しかしながら、本実施形態によるキャップユニット２１２は、ヘッド２０１のノズル２０１ｇの開口面（フェイス面）と吸水樹脂２１２ｃとの間に所定の隙間が形成されるように構成されており、かつ、吸水樹脂２１２ｃ内に複数の突起２１２ｅが設けられているので、ヘッドフェイス面から物流インクが染み出した場合に、最悪の場合でもその水滴が大きくなる前に突起２１２ｅを介して吸水樹脂２１２ｃに吸収されるので、キャップユニット２１２をヘッド２０１から取り外す際に物流インクが垂れることを未然に防止することが可能となる。
【００８４】
さらに、本実施形態では物流時にヘッド２０１内に充填されるインクの量が僅かであるので、物流時に物流インクでインク貯留空間が満たされた従来のインクジェットヘッドに比べて、ヘッド２０１の内圧上昇によって物流インクの漏れを起こすことがなくなり、また、物流時にヘッド２０１の姿勢が変化することで物流インクが漏れ出す心配も無くすことができる。つまり、本実施形態によれば、インクジェットヘッド２０１の物流時に環境が変化したときに生じうるインク漏れ等の問題に関して信頼性を高めることができる。
【００８５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のキャップユニットは、記録ヘッドのインク吐出口が形成されている領域を密閉する弾性キャップ内に設けられた液体吸収部材の、記録ヘッドのインク吐出口形成面に対向する面が、インク吐出口形成面のインク吐出口が形成されている領域に対向する第１の面と、インク吐出口形成面のインク吐出口が形成されていない領域に対向する第２の面とを有しており、第１の面は第２の面よりも高く形成されているので、記録ヘッドのノズル内部を確実に保湿することができるとともに、使用時にユーザが記録ヘッドからキャップユニットを外したときにインクが記録ヘッドから垂れることを未然に防止することができ、物流形態における記録ヘッドのインク漏れ等に関する信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るキャップ部材が取り付けられるインクジェット記録ヘッドが用いられるインクジェット記録装置の概略の構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示すインクジェット記録装置のインク供給経路を説明するための図である。
【図３】図２等に示したインクジェットヘッドを斜め下側から見た外観図である。
【図４】図４は図２等に示したインクジェットヘッドを斜め上側から見た外観図である。
【図５】図２等に示したインクジェットヘッドの物流形態を示す図である。
【図６】物流時にインクジェットヘッドに取り付けられるキャップユニットを説明するための図である。
【図７】物流時にインクジェットヘッドに取り付けられるキャップユニットを説明するための図である。
【図８】図６および図７に示したキャップユニットを装着したインクジェットヘッドを側面から見た部分断面図である。
【図９】インクジェットヘッドに対するキャップユニットの着脱動作等について説明するための図である。
【符号の説明】
２０１ インクジェットヘッド
２０１ａ コネクタ挿入口
２０１ｂ サブタンク部
２０１ｃ フィルタ
２０１ｄ 開口部
２０１ｅ 仕切部
２０１ｆ 液室
２０１ｇ ノズル
２０１ｈ 弾性部材
２０１ｉ 圧力調整室
２０２ キャリッジ
２０３ 搬送ローラ
２０４ メインタンク
２０４ｂ，２０４ｃ ゴム栓
２０５インク供給ユニット
２０５ａ インク供給針
２０５ｂ 大気導入針
２０５ｆ バッファ室
２０５ｇ 大気連通口
２０６ インク供給チューブ
２０７ 回復ユニット
２１０ 吐出口
２１１ ジョイントゴム
２１２ キャップユニット
２１２ａ 保護キャップ
２１２ｂ キャップゴム
２１２ｃ 吸水樹脂
２１２ｄ 吸水樹脂押さえ部
２１２ｅ 突起
２１２ｆ リブ
２１３ 保護キャップ位置決め用ボス
２１４ 位置決めガイド
２１５，２１６ 引っ掛け部
２１７，２１８ 爪部
２１９ クリップ部
Ａ シート搬送方向
Ｂ キャリッジ移動方向
Ｓ 記録用シート
Claims (1)
- インクジェット記録ヘッドに脱着可能な係合手段を備えた保護キャップと、前記インクジェット記録ヘッドのインク吐出口形成面に当接し、前記インクジェット記録ヘッドのインク吐出口が形成されている領域を密閉する弾性キャップと、該弾性キャップが前記インク吐出口形成面に当接したときに前記インク吐出口形成面との間に所定の隙間をおいて配置されるように前記弾性キャップ内に設けられた液体吸収部材とを有する、インクジェット記録ヘッドを保護するキャップユニットにおいて、
前記液体吸収部材の、前記インク吐出口形成面に対向する面は、前記インク吐出口形成面の前記インク吐出口が形成されている領域に対向する第１の面と、前記インク吐出口形成面の前記インク吐出口が形成されていない領域に対向する第２の面とを有しており、前記第１の面は前記第２の面よりも高く形成されていることを特徴とする、インクジェット記録ヘッドを保護するキャップユニット。
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- 2003-02-28 JP JP2003053525A patent/JP4298325B2/ja not_active Expired - Fee Related
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