JP2007069583A - 液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体噴射の待機状態において、液体噴射ヘッドのノズル内の液体を好適に保湿することが可能な液体噴射装置を提供する。
【解決手段】液体噴射装置としてのインクジェット式プリンタ１１は、それぞれ保湿成分を含む複数種類のインクをノズル形成面１９ａに設けられた複数のノズル列２０ａ〜２０ｈからそれぞれ噴射する記録ヘッド１９と、ノズル形成面１９ａを封止して密閉空間を形成するキャップ２４とを備えている。そして、インクジェット式プリンタ１１は、ノズル形成面１９ａをキャップ２４により封止した際に、各ノズル列２０ａ〜２０ｈから噴射される各インクの保湿成分の濃度に基づいて、１つ又は複数のノズル列毎に密閉空間を区画形成する仕切板２６をキャップ２４内に備えている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えばインクジェット式プリンタ等の液体噴射装置に関する。

従来から、ターゲットに対して液体を噴射する液体噴射装置として、インクジェット式プリンタ（以下、「プリンタ」という。）が知られている。この種のプリンタは、その記録ヘッド（液体噴射ヘッド）のノズル形成面にインク（液体）を噴射する複数のノズルが形成されており、該各ノズルには、インクが常に充填された状態になっている。このため、ノズルの開口部からは、インクの水分が蒸発し易く、水分が蒸発すると、各ノズル内のインクが増粘してドット抜け（印刷不良）が生じることがある。このような各ノズル内のインクの水分蒸発に伴う増粘を抑制するため、各インクには、通常、保湿成分が所定の濃度でそれぞれ含まれている。

また、プリンタには、インクを噴射させない非印刷状態（印刷待機状態）において、各ノズルからのインクの水分蒸発をできるだけ抑えるために、通常、記録ヘッドのノズル形成面を覆うキャップが設けられている（例えば、特許文献１参照）。すなわち、プリンタは、非印刷状態において、キャップにより各ノズルの周囲に密閉空間を形成することで、各ノズル内のインクの水分蒸発を抑制するようにしている。そして、更なるインクの水分蒸発を抑制するために、このキャップ内には、インク吸収材（液体吸収材）が配設されている。すなわち、記録ヘッドのノズル形成面がキャップにより覆われる前に、プリンタのフラッシング動作やクリーニング動作に伴って各ノズルからインクがキャップ内に吐出されることで、この吐出されたインクがインク吸収材に吸収保持されるとともに、この吸収保持されたインクの水分によりキャップによる密閉空間が保湿される。
特開２００１−１６２８１５号公報

ところで、特許文献１のプリンタでは、フラッシング動作やクリーニング動作に伴って各ノズルからキャップ内にインクが吐出されるが、それら各インクの保湿成分の濃度は、通常、インクの種類によってそれぞれ異なっている。そして、各ノズルから吐出された各インクは、キャップ内で互いに混合されることで保湿成分の濃度が平均化された混合インクとなってキャップ内のインク吸収材に吸収保持されるようになっている。このため、非印刷状態において、ノズル形成面がキャップにより覆われた状態では、インク吸収材に吸収保持された混合インクの保湿成分の濃度（平均濃度）よりも保湿成分の濃度が低いインクを吐出するノズル内のインクが、インク吸収材に吸収保持された混合インクの保湿成分により吸湿されることになる。この結果、インク吸収材に吸収保持された混合インクの保湿成分の濃度（平均濃度）よりも保湿成分の濃度が低いインクを吐出するノズル内のインクが増粘してしまい、このノズルによるドット抜けが生じるおそれがあった。

本発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、液体噴射の待機状態において、液体噴射ヘッドのノズル内の液体を好適に保湿することが可能な液体噴射装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の液体噴射装置は、それぞれ保湿成分を含む複数種類の液体をノズル形成面に設けられた複数のノズルからそれぞれ噴射する液体噴射ヘッドと、前記ノズル形成面を封止して密閉空間を形成するキャップとを備え、前記ノズル形成面を前記キャップにより封止した際に、前記各ノズルから噴射される前記各液体の保湿成分の濃度に基づいて、１つ又は複数のノズル毎に前記密閉空間を区画形成する区画手段を備えた。

この発明によれば、キャップ内に残存する液体に含まれる保湿成分の濃度が、ノズル内の液体に含まれる保湿成分の濃度以下となるように、１つ又は複数のノズル毎に密閉空間（キャップ内空間）を区画することで、キャップ内におけるそれぞれの密閉空間に残存する液体に含まれる保湿成分によって、ノズル内の液体が吸湿されるのを抑制することが可能となる。このため、ノズル形成面をキャップによって封止した液体噴射の待機状態において、液体噴射ヘッドのノズル内の液体の増粘が抑制され、該ノズル内の液体を好適に保湿することが可能となる。

本発明の液体噴射装置は、前記キャップ内に、前記ノズルから噴射された前記液体を吸収保持する液体吸収材が配置されている。
この発明によれば、キャップ内において、液体吸収材によりノズルから噴射された液体が吸収保持されるため、ノズル形成面をキャップによって封止した液体噴射の待機状態において、密閉空間を好適に保湿することが可能となる。

本発明の液体噴射装置は、前記区画手段が、前記密閉空間を区画する隔壁よりなる。
この発明によれば、隔壁により簡単な構成で密閉空間を容易に区画することが可能となる。

本発明の液体噴射装置は、前記隔壁が、前記キャップ内に設けられている。
この発明によれば、隔壁とキャップとを一体に形成することで、部品点数を増やすことなく密閉空間を区画することが可能となる。

本発明の液体噴射装置は、前記ノズル形成面が、複数のキャップにより封止される。
この発明によれば、各密閉空間同士を互いに確実に隔絶することが可能となる。

以下、本発明の液体噴射装置をインクジェット式プリンタに具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、液体噴射装置としてのインクジェット式プリンタ１１は、フレーム１２を備えており、該フレーム１２内には、プラテン１３が架設されている。プラテン１３上には、紙送りモータ１４を有する紙送り機構によりターゲットとしての記録用紙Ｐが給送されるようになっている。また、フレーム１２には、プラテン１３の長手方向と平行に、棒状のガイド部材１５が架設されている。

ガイド部材１５には、キャリッジ１６が、該ガイド部材１５の軸線方向に往復移動可能に挿通支持されている。キャリッジ１６は、フレーム１２に設けられたタイミングベルト１７を介してキャリッジモータ１８に連結されている。そして、キャリッジ１６は、キャリッジモータ１８の駆動により、ガイド部材１５に沿って往復移動されるようになっている。

図１及び図２に示すように、キャリッジ１６の下面には、液体噴射ヘッドとしての記録ヘッド１９が搭載されている。記録ヘッド１９の下面はノズル形成面１９ａになっており、該ノズル形成面１９ａには、複数のノズル２０が、複数列（本実施形態では８列）にそれぞれ配列された第１〜第８ノズル列２０ａ〜２０ｈとして順に並ぶように設けられている。キャリッジ１６における記録ヘッド１９の上側には、液体貯留手段としてのインクカートリッジ２１が着脱可能に搭載されている。

インクカートリッジ２１内には、顔料を含む複数色（本実施形態では、濃色グループのブラック、イエロー、シアン及びマゼンタの４色と、淡色グループのグレー、ライトイエロー、ライトシアン及びライトマゼンタの４色との合計８色）の液体としてのインクがそれぞれ記録ヘッド１９に供給可能に収容されている。

第１〜第４ノズル列２０ａ〜２０ｄからは、濃色グループの４色のインクがそれぞれ噴射され、第５〜第８ノズル列２０ｅ〜２０ｈからは、淡色グループの４色のインクがそれぞれ噴射されるようになっている。なお、本実施形態においては、濃色グループの４色のインクには、水分蒸発に伴う増粘現象を抑制するため、それぞれ保湿成分が５％の濃度で含有されており、淡色グループの４色のインクには、水分蒸発に伴う増粘現象を抑制するため、それぞれ保湿成分が１０％の濃度で含有されている。この場合、保湿成分としては、グリセリン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール等が用いられる。

そして、記録ヘッド１９に備えられた図示しない圧電素子の駆動により、インクカートリッジ２１から記録ヘッド１９へと各インクが供給され、該各インクが各ノズル２０からプラテン１３上に給送された記録用紙Ｐにそれぞれ噴射されて印刷が行われるようになっている。

フレーム１２内の右端部に位置する非印刷領域には、非印刷時に記録ヘッド１９のノズル形成面１９ａ（各ノズル列２０ａ〜２０ｈ）を封止するための封止手段２２と、第１チューブポンプ２３Ａと、第２チューブポンプ２３Ｂとが設けられている。封止手段２２は、キャップ２４と、該キャップ２４を上下方向に移動させるための昇降装置（図示せず）とを備えている。そして、この封止手段２２は、キャリッジ１６を非印刷領域に移動させた場合に、キャップ２４を昇降装置により上昇させることで、図２に示すように、記録ヘッド１９のノズル形成面１９ａ（各ノズル列２０ａ〜２０ｈ）をキャップ２４により封止して密閉空間（キャップ内空間）を形成するようになっている。

図２に示すように、キャップ２４は、有底四角箱状をなしており、キャップ２４内のほぼ中央には、該キャップ２４内を第１キャップ室２４ａ及び第２キャップ室２４ｂの２つに区画する区画手段としての隔壁である仕切板２６が、該キャップ２４と一体に形成されている。仕切板２６の高さは、キャップ２４の周壁と同じ高さに設定されている。キャップ２４の周壁の上面全体及び仕切板２６の上面全体には、これらの上面全体と対応するように、可撓性材料からなる枠状のシール部材２５が設けられている。

そして、キャップ２４により記録ヘッド１９のノズル形成面１９ａを封止して密閉空間を形成した状態では、第１キャップ室２４ａが第１〜第４ノズル列２０ａ〜２０ｄと対応し、第２キャップ室２４ｂが第５〜第８ノズル列２０ｅ〜２０ｈと対応するようになっている。この場合、第１キャップ室２４ａと第２キャップ室２４ｂとは、仕切板２６により完全に隔絶されるようになっている。すなわち、キャップ２４内の密閉空間は、各ノズル２０（各ノズル列２０ａ〜２０ｈ）から噴射されるインク中に含まれる保湿成分の濃度の違いに基づいて、仕切板２６により第１キャップ室２４ａと第２キャップ室２４ｂとに区画されている。

第１キャップ室２４ａにおけるキャップ２４の底壁には、該第１キャップ室２４ａ内のインクを排出する第１排出部２７が下方に向かって突設されており、第２キャップ室２４ｂにおけるキャップ２４の底壁には、該第２キャップ室２４ｂ内のインクを排出する第２排出部２８が下方に向かって突設されている。第１排出部２７内及び第２排出部２８内には、それぞれ第１排出通路２７ａ及び第２排出通路２８ａが形成されている。

第１キャップ室２４ａ内には、四角板状をなす多孔質部材からなる液体吸収材としての第１保湿インク吸収材２９が配置されており、該第１保湿インク吸収材２９は、記録ヘッド１９の第１〜第４ノズル列２０ａ〜２０ｄから噴射されたり吸引されたりしたインクを吸収保持するようになっている。そして、インクを吸収保持した第１保湿インク吸収材２９は、キャップ２４によりノズル形成面１９ａが封止された際に、第１キャップ室２４ａ内を保湿することで、第１〜第４ノズル列２０ａ〜２０ｄからのインクの蒸発を抑制するようになっている。

第２キャップ室２４ｂ内には、四角板状をなす多孔質部材からなる液体吸収材としての第２保湿インク吸収材３０が配置されており、該第２保湿インク吸収材３０は、記録ヘッド１９の第５〜第８ノズル列２０ｅ〜２０ｈから噴射されたり吸引されたりしたインクを吸収保持するようになっている。そして、インクを吸収保持した第２保湿インク吸収材３０は、キャップ２４によりノズル形成面１９ａが封止された際に、第２キャップ室２４ｂ内を保湿することで、第５〜第８ノズル列２０ｅ〜２０ｈからのインクの蒸発を抑制するようになっている。

なお、キャップ２４及び仕切板２６は、水分透過性の低い材質からなっており、第１キャップ室２４ａ内及び第２キャップ室２４ｂ内からはインク溶媒等がそれぞれそれらの外部へ蒸発しないようになっている。

第１排出部２７及び第２排出部２８には、可撓性材料よりなる第１排出チューブ３１Ａ及び第２排出チューブ３１Ｂの基端部がそれぞれ接続されている。さらに、第１排出チューブ３１Ａ及び第２排出チューブ３１Ｂの先端部は、これら第１排出チューブ３１Ａ及び第２排出チューブ３１Ｂよりも下側に位置する回収容器としての有底四角箱状をなす廃インクタンク３２内に、該廃インクタンク３２の上端開口からそれぞれ挿入されている。

第１キャップ室２４ａ内及び第２キャップ室２４ｂ内と、第１排出チューブ３１Ａ内及び第２排出チューブ３１Ｂ内とは、それぞれ第１排出通路２７ａ及び第２排出通路２８ａを介して連通している。第１排出チューブ３１Ａ及び第２排出チューブ３１Ｂの中間部には、第１キャップ室２４ａ内及び第２キャップ室２４ｂ内をそれぞれ吸引する第１チューブポンプ２３Ａ及び第２チューブポンプ２３Ｂがそれぞれ配設されている。

廃インクタンク３２内には、四角板状をなす多孔質部材からなる廃インク吸収材３３が収容されており、該廃インクタンク３２内に挿入された第１排出チューブ３１Ａ及び第２排出チューブ３１Ｂのそれぞれの先端の排出口としての第１開口部３１ａ及び第２開口部３１ｂは、廃インク吸収材３３の上面にそれぞれ接触している。

さて、記録ヘッド１９の各ノズル２０内のインクを吸引するクリーニングを行う場合には、記録ヘッド１９のノズル形成面１９ａ（各ノズル列２０ａ〜２０ｈ）をキャップ２４で封止した状態で、第１チューブポンプ２３Ａ及び第２チューブポンプ２３Ｂを駆動させる。すると、第１キャップ室２４ａ内及び第２キャップ室２４ｂ内にそれぞれ負圧が発生し、この負圧により、各ノズル２０内、第１キャップ室２４ａ内、及び第２キャップ室２４ｂ内のインクがそれぞれ第１排出チューブ３１Ａ及び第２排出チューブ３１Ｂを介して第１開口部３１ａ及び第２開口部３１ｂから廃インクタンク３２内にそれぞれ排出される。この廃インクタンク３２内に排出された排出インクは、廃インク吸収材３３内に吸収される。

また、インクジェット式プリンタ１１の印刷開始前や印刷中には、適宜各ノズル２０からキャップ２４内にインクを吐出して該各ノズル２０内のインクの増粘を解消するフラッシングが行われる。この場合、第１〜第４ノズル列２０ａ〜２０ｄから吐出される濃色グループの４色のインクは、第１キャップ室２４ａ内にそれら４色の混合インクとなって溜められ、第５〜第８ノズル列２０ｅ〜２０ｈから吐出される淡色グループの４色のインクは、第２キャップ室２４ｂ内にそれら４色の混合インクとなって溜められる。

そして、インクジェット式プリンタ１１の印刷待機中には、通常、記録ヘッド１９のノズル形成面１９ａ（各ノズル列２０ａ〜２０ｈ）がキャップ２４で封止された状態になっている。このとき、キャップ２４内は、仕切板２６により第１キャップ室２４ａと第２キャップ室２４ｂとに隔絶されている。このため、第１〜第４ノズル列２０ａ〜２０ｄ内の各インクは、第１キャップ室２４ａ内の第１保湿インク吸収材２９に吸収保持された混合インクの水分により保湿されるとともに、第５〜第８ノズル列２０ｅ〜２０ｈ内の各インクは、第２キャップ室２４ｂ内の第２保湿インク吸収材３０に吸収保持された混合インクの水分により保湿される。

また、濃色グループの第１〜第４ノズル列２０ａ〜２０ｄ内の各インク中に含まれる保湿成分の濃度は互いに同じになっているとともに、淡色グループの第５〜第８ノズル列２０ｅ〜２０ｈ内のインク中に含まれる保湿成分の濃度は互いに同じになっている。このため、第１キャップ室２４ａ内に残存するインク中の保湿成分の平均濃度は、第１〜第４ノズル列２０ａ〜２０ｄ内のインク中の保湿成分の濃度を超えることがなくなるとともに、第２キャップ室２４ｂ内に残存するインク中の保湿成分の平均濃度は、第５〜第８ノズル列２０ｅ〜２０ｈ内のインク中の保湿成分の濃度を超えることがなくなる。

したがって、第１〜第４ノズル列２０ａ〜２０ｄ内の各インク中の水分は、第１キャップ室２４ａ内に残存するインク中の保湿成分により吸湿され難くなるとともに、第５〜第８ノズル列２０ｅ〜２０ｈ内の各インク中の水分は、第２キャップ室２４ｂ内に残存するインク中の保湿成分により吸湿され難くなる。この結果、各ノズル列２０ａ〜２０ｈ内のインクは、好適に保湿されるので、その増粘が抑制されてドット抜けの発生が抑制される。

よって、インクジェット式プリンタ１１において、ドット抜けを回避するために定期的に行うタイマークリーニングの頻度を低減することができるとともに、印刷開始前に行う各ノズル列２０ａ〜２０ｈ内の増粘インクのフラッシング量を低減することができるので、インクを効果的に節約することができる。

以上、詳述した実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
（１）キャップ２４内に残存するインクに含まれる保湿成分の濃度が、ノズル２０内のインクに含まれる保湿成分の濃度よりも大きくならないように、第１〜第４ノズル列２０ａ〜２０ｄと第５〜第８ノズル列２０ｅ〜２０ｈとに対応してそれぞれ密閉空間が第１キャップ室２４ａと第２キャップ室２４ｂとに区画されている。このため、第１キャップ室２４ａ内及び第２キャップ室２４ｂ内にそれぞれ残存するインク中に含まれる保湿成分によって、第１〜第４ノズル列２０ａ〜２０ｄ内及び第５〜第８ノズル列２０ｅ〜２０ｈ内のインクがそれぞれ吸湿されるのを抑制することができる。したがって、ノズル形成面１９ａをキャップ２４によって封止したインクジェット式プリンタ１１の印刷待機状態において、記録ヘッド１９の各ノズル列２０ａ〜２０ｈ内のインクが増粘するのを抑制することができ、該各ノズル列２０ａ〜２０ｈ内のインクを好適に保湿することができる。

（２）第１キャップ室２４ａ内及び第２キャップ室２４ｂ内には、それぞれ第１保湿インク吸収材２９及び第２保湿インク吸収材３０が配置されている。このため、これら第１保湿インク吸収材２９及び第２保湿インク吸収材３０により、第１〜第４ノズル列２０ａ〜２０ｄ及び第５〜第８ノズル列２０ｅ〜２０ｈから噴射されたインクをそれぞれ吸収保持することができる。したがって、ノズル形成面１９ａをキャップ２４によって封止したインクジェット式プリンタ１１の印刷待機状態において、第１キャップ室２４ａ内及び第２キャップ室２４ｂ内を長時間好適に保湿することができる。

（３）仕切板２６がキャップ２４内に設けられているため、該キャップ２４内の密閉空間を簡単な構成で容易に第１キャップ室２４ａと第２キャップ室２４ｂとに区画することができる。

（４）仕切板２６とキャップ２４とが一体に形成されているため、部品点数を増やすことなく該キャップ２４内の密閉空間を第１キャップ室２４ａと第２キャップ室２４ｂとに区画することができる。
（変更例）
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。

・図３に示すように、キャップ４０を２つにして、これらのうち一方が第１〜第４ノズル列２０ａ〜２０ｄを封止し、他方が第５〜第８ノズル列２０ｅ〜２０ｈを封止するように構成してもよい。この場合、両キャップ４０の周壁４０ａが区画手段としての隔壁となる。このようにすれば、両キャップ４０の両密閉空間同士を互いに確実に隔絶することができる。

・上記図３の場合において、キャップ４０を３つ以上にして、該各キャップ４０により各ノズル列２０ａ〜２０ｈを、それらの内部のインク中の保湿成分の濃度の違いに基づいて、適宜封止するように構成してもよい。

・図４に示すように、キャップ２４内の仕切板２６を省略し、ノズル形成面１９ａにおける第４ノズル列２０ｄと第５ノズル列２０ｅとの間に、区画手段としての隔壁である仕切板４５を下方に突設するようにしてもよい。この場合、キャップ２４内には、液体吸収材としての弾力性を有する多孔質部材よりなる第３保湿インク吸収材４６が配置されている。さらにこの場合、キャップ２４により各ノズル列２０ａ〜２０ｈを封止した状態では、必ずしも仕切板４５の先端がキャップ２４内の底面に接触する必要はなく、第１キャップ室２４ａと第２キャップ室２４ｂとの間でインクが互いに流れ込まない程度に仕切板４５が第３保湿インク吸収材４６を押圧していればよい。

・また上記図４の場合において、仕切板４５をノズル形成面１９ａに対して一体としてもよいし、別体としてもよい。
・仕切板２６をキャップ２４と別体に構成してもよく、さらに、仕切板２６をキャップ２４に対して着脱可能に構成してもよい。

・各ノズル列２０ａ〜２０ｈ内のインク中の保湿成分の濃度の違いに基づいて、各ノズル列２０ａ〜２０ｈを１つのノズル列毎、２つのノズル列毎、３つのノズル列毎、あるいは５つのノズル列以上毎に、仕切板２６により密閉空間を複数に区画するように構成してもよい。

・第１保湿インク吸収材２９及び第２保湿インク吸収材３０のうち少なくとも一方を省略してもよい。
・第２チューブポンプ２３Ｂを省略するとともに、第２排出チューブ３１Ｂの先端を第１チューブポンプ２３Ａよりも上流側における第１排出チューブ３１Ａに連通するように接続するようにしてもよい。あるいは、これとは逆に、第１チューブポンプ２３Ａを省略するとともに、第１排出チューブ３１Ａの先端を第２チューブポンプ２３Ｂよりも上流側における第２排出チューブ３１Ｂに連通するように接続してもよい。このようにすれば、第１チューブポンプ２３Ａ及び第２チューブポンプ２３Ｂのうちのいずれか一方のみで、第１キャップ室２４ａ内及び第２キャップ室２４ｂ内の双方のインクを廃インクタンク３２内に吸引排出することができる。

・上記実施形態では、液体噴射装置をインクジェット式プリンタ１１として具体化したが、例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルタの製造や、有機ＥＬディスプレイ等の画素形成に利用される液体噴射装置であってもよい。

実施形態のインクジェット式プリンタの斜視図。 実施形態のインクジェット式プリンタの要部断面図。 変更例のインクジェット式プリンタの要部断面図。 変更例のインクジェット式プリンタの要部断面図。

符号の説明

１１…液体噴射装置としてのインクジェット式プリンタ、１９…液体噴射ヘッドとしての記録ヘッド、１９ａ…ノズル形成面、２０…ノズル、２４，４０…キャップ、２６，４５…区画手段としての隔壁である仕切板、２９…液体吸収材としての第１保湿インク吸収材、３０…液体吸収材としての第２保湿インク吸収材、４０ａ…区画手段としての隔壁である周壁、４６…液体吸収材としての第３保湿インク吸収材。

Claims (5)

1. それぞれ保湿成分を含む複数種類の液体をノズル形成面に設けられた複数のノズルからそれぞれ噴射する液体噴射ヘッドと、前記ノズル形成面を封止して密閉空間を形成するキャップとを備えた液体噴射装置において、
   前記ノズル形成面を前記キャップにより封止した際に、前記各ノズルから噴射される前記各液体の保湿成分の濃度に基づいて、１つ又は複数のノズル毎に前記密閉空間を区画形成する区画手段を備えたことを特徴とする液体噴射装置。
2. 前記キャップ内には、前記ノズルから噴射された前記液体を吸収保持する液体吸収材が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。
3. 前記区画手段は、前記密閉空間を区画する隔壁よりなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体噴射装置。
4. 前記隔壁は、前記キャップ内に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の液体噴射装置。
5. 前記ノズル形成面は、複数のキャップにより封止されることを特徴とする請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の液体噴射装置。

Images