JP2011148257A - インクジェット装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空吸引時に生じる泡を極力少なくしたインクジェットヘッドのキャッピング機構を提供する。
【解決手段】この発明は、記録ヘッドのノズル列を覆うことが可能なキャップ部１０１と、キャップ部１０１の内部に設けられたインク吸収体１０３と、キャップ部１０１が前記ノズル列をキャップした際にインク吸収体１０３と前記記録ヘッドとの間に形成される閉空間を減圧するための吸引口１０８と、該閉空間が減圧された際に前記閉空間にインク吸収体１０３を通して空気を導入するための大気開放口１０７と、を有する。インク吸収体１０３は、閉空間側の面に開口部１０４を有する。開口部１０４は、上記の閉空間から大気開放口１０７の開口へインク吸収体１０３を貫通するように加工した孔からなり、この孔は閉空間と大気開放口１０７とを直接連通している。
【選択図】 図２

Description

本発明は、インクジェット式の記録ヘッドの吐出ノズルを塞ぐキャッピング機構を備えたインクジェット装置に関する。

インクジェット式の記録ヘッドは、圧力発生室で加圧したインクをノズルからインク滴として記録用紙に吐出させて印刷を行うものである。それ故、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、さらには気泡の混入などによりノズルに目詰まりが生じると、印刷不良を起こすことがある。このためインクジェット装置は通常、非印刷時に記録ヘッドのノズルを封止するキャッピング機構を備えている。

キャッピング機構は、ノズルのインクの乾燥を防止する蓋として機能するだけでなく、ノズルに目詰まりが生じた際、キャップ部材によりノズル面を封止し、吸引ポンプからの負圧でノズルからインクを吸引し、目詰まりを解消する機能も備えている。

このような記録ヘッドの目詰まり解消のために行うインクの強制的な排出処理は、通常クリーニング操作と呼ばれ、長時間休止後の印刷再開時や、ユーザーがクリーニングを実行した際に行われる。

クリーニング時に記録ヘッドのノズルから吸引されたインクは、キャップ部材に収容されたインク吸収材に吸収される。その後、キャップに接続された大気開放口を開放した状態での吸引ポンプ動作（空吸引動作と呼ばれる、以下、空吸引と略す。）により、キャップ内へ空気が流入すると共に、キャップ外へインクは排出される。この時、吸引ポンプの始動時はキャップ内にインクが充満している状態で空気がキャップ内のインク吸収部材に流入するため、インク吸収部材上に泡が生じることがある。生じた泡がノズルに侵入すると、ノズルのメニスカスを破壊しドット抜けや混色が発生するなど、吐出状態の劣化という問題が懸念される。特に、ノズルとキャップ内のインク吸収材との距離が近いと、前述した問題が発生し易いことが分かっている。また、インク吸収材がスポンジ等の多孔質材料により形成されており、インク吸収材がインクの吸収よって序々に膨潤した場合も、前述した問題が発生し易い。

本問題の解決方法の一つが、特許文献１に開示されている。特許文献1では、インク吸収体のノズルに対向した部分に溝や窪みを設けることで、発生した泡がノズル部に接触し難くなる構成が提案されている。

特登録４２４０２３０号

特許文献１に示されるようにインク吸収体に溝や窪みを設けると、インク吸収体上に発生する泡とノズル部との距離が遠くなることで泡がノズル部に接触し難くなる。しかし泡の発生状況はインク組成等の影響が大きく、また空気が多孔質体であるインク吸収体内部を通過するため、泡立ち易いインクを使用した際に、完全に接触を防止することができない可能性がある。

本発明はこのような技術的課題に着目してなされたものであり、その目的は、空吸引時に生じる泡を極力少なくしたインクジェットヘッドのキャッピング機構を提供することである。

本発明は、インクジェット式記録ヘッドのノズル列を覆うことが可能なキャップ部と、キャップ部の内部に設けられインクを吸収する吸収体とを有するキャッピング機構を備えたインクジェット装置において、
キャッピング機構は、キャップ部がノズル列をキャップした際に吸収体と記録ヘッドとの間に形成される閉空間を減圧するための吸引口と、該閉空間が減圧された際にキャップの外部から吸収体に空気を導入するための大気開放口と、をさらに有し、
吸収体には、大気開放口と閉空間とを連通させるための孔または溝が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、空吸引時にキャップ内に空気が導入されるとき、その空気は、インク吸収体自体でなく、インク吸収体に設けられた比較的流路抵抗の小さい孔または溝を通るので、泡の発生を抑制することができる。このため、ノズル面においてインクの泡立ちが大幅に抑制され、ノズルの吐出状態の劣化を防ぐことができる。

本発明の実施例１におけるインクジェットプリンタの概念構成図。 本発明の実施例１におけるキャップ装置の概念図。 図２に示した構成のキャッピング時の状態を示す図。 本発明の実施例２におけるキャップ装置の概念図。 本発明の実施例３におけるキャップ装置の概念図。 本発明の実施例４におけるキャップ装置の概念図。

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。ここでは、インクジェットプリンタを例にして説明するが、本発明は、プリンタ、プリンタ複合機、複写機、ファクシミリ装置、現像プリント装置、各種製造装置、噴霧器などインクジェット技術を採用したインクジェット装置にも広く適用可能である。
「実施例１」
（１）インクジェット装置
図１はインクジェット装置の一例としてのインクジェットプリンタの模式的斜視図である。図１において、被記録媒体である記録シートＳは、搬送ローラ１とこれに従動するピンチローラ２との間に挟まれ、搬送ローラ１の回転により、プラテン３上に案内、支持されながら図中矢印Ａ方向に搬送される。このとき、プラテン３は、インクジェットヘッド４（インクジェット式の記録ヘッド）のインク吐出面とこれに対向する記録シートＳの表面との距離を所定の距離に維持するように記録シートＳの裏面を支持する。

複数のピンチローラ２は不図示のピンチローラホルダに回転自由に保持されている。インクジェットヘッド４は記録シートＳに向かってインクを吐出する姿勢で、不図示のモータ等の駆動手段により２本のガイドレール５，６に沿って往復移動されるキャリッジ７に着脱可能に搭載されている。このキャリッジ移動方向は記録シート搬送方向（矢印Ａ方向）と交差する方向であり、主走査方向と呼ばれる。これに対し記録シート搬送方向は副走査方向と呼ばれている。

インクジェットヘッド４は、特にインクジェット記録方式の中でも、インク吐出のために利用されるエネルギとして熱エネルギを発生する手段（例えば発熱素子）を備えている。その熱エネルギによりインクの状態変化を生起させる方式を用いることにより記録の高密度化、高精細化を達成している。なお、インクジェット方式は、発熱素子を用いた方式に限らず、ピエゾ素子を用いた方式、静電素子を用いた方式、ＭＥＭＳ素子を用いた方式等を採用したものであってもよい。

インクジェットヘッド４に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が設けられている。インクジェットヘッド４から吐出されるインクの色に対応して、複数の独立したインクタンク８が、タンク装着ユニット９に着脱交換可能に装着される。タンク装着ユニット９とインクジェットヘッド４とは、それぞれインクの色に対応した複数の液体供給チューブ１０によって接続されている。そして、各インクタンク８をタンク装着ユニット９に装着することで、各インクタンク８内に収納された色のインクを、各インク色に対応するインクジェットヘッド４の各ノズル列に独立して供給することが可能となる。

さらに、インクジェットヘッド４の往復移動範囲内で、かつ、記録シートＳの搬送時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１１が、インクジェットヘッド４のインク吐出面と対面するように配置されている。回復ユニット１１は、インクジェットヘッド４のインク吐出面をキャッピングするためのキャップ部１００を有する。さらに、回復ユニット１１は、不図示のインク吐出口面をキャッピングした状態でインクジェットヘッド４から強制的にインクを吸引するための吸引機構を含むキャッピング機構、インク吐出面の汚れを払拭するためのクリーニングブレード等を有する。

プラテン３上に搬送された記録シートＳは画像記録が実施された後、排出ローラ１２とこれに従動する回転体である拍車１３との間に案内され、排出ローラ１２の回転によりプラテン３上から排出される。

以上が本発明におけるインクジェットプリンタの構成および機能である。次に本発明の特徴であるキャップ部１００について詳細に説明する。

（２）キャップ部材構成
図２は本実施例におけるキャップ部の概略図である。図２（ａ）にキャップ部の斜視図を、(ｂ)に図２（ａ）中の破線Ａ−Ａ部分での断面図を示す。これらの図に示すようにキャップ部は、凹状のキャップ１０１と、該キャップを固定するキャップベース１０２と、該キャップの凹部内に配置されたインク吸収体１０３と、を備える。

キャップ１０１は、インク吸収体１０３を固定する固定リブ１０５と、インクジェットヘッド４のノズル部４０１が形成された面（以下、ノズル面と呼ぶ。）に対して当接されるリップ面１０６と、を持つ。

キャップベース１０２は、該ベースの内側に配置されたキャップ１０１内へ空気を導入するための大気開放口１０７と、該ベースの内側に配置されたキャップ１０１内を減圧してキャップ１０１内からインクを吸引するためのインク吸引口１０８と、を有する。

さらにキャップ１０１は、固定リブ１０５とリップ面１０６を含むゴム等の凹形状の弾性体で構成されている。さらにキャップ１０１は、本実施例では樹脂部材で構成されるキャップベース１０２に対して一体成型され、キャップベース１０２に固定されている。キャップベース１０２はさらにキャップホルダ１０９に固定されており、不図示の機構により図２（ｂ）中の矢印方向に昇降可能することができる。

インク吸収体１０３は、インクを吸収しても膨潤しない多孔質体の焼結部材によって構成され、キャップ１０１の凹部内に収納され且つ固定リブ１０５によりキャップ１０１の凹部底面に対し密着するように固定されている。キャップ１０１の凹部底面には、大気開放口１０７とインク吸引口１０８の各々の開口が離間して形成されており、大気開放口１０７は不図示のチューブ等の部材により大気連通弁へ、インク吸引口１０８は不図示のポンプ機構に接続されている。

キャップ１０１の開口縁のリップ面１０６をノズル面に当接させることでインク吸収体１０３とインクジェットヘッド４との間に閉空間が形成される。インク吸収体１０３は、その閉空間側の面に開口部１０４を有する。本実施例では開口部１０４は、上記の閉空間から大気開放口１０７の開口へインク吸収体１０３を貫通するように加工した孔からなる。したがって、この孔は閉空間と大気開放口１０７とを直接連通している。

（３）吸引動作時の空気およびインクの動き
図３はノズル面のキャッピング時の状態を示しており、図２（ｂ）と同方向の断面図である。この図に示すように、キャップ１０１がヘッド４に密接すると、リップ面１０６がノズル部４０１の周囲面に密着し、ノズル部４０１はキャップにより覆われて密閉される。この状態でポンプ機構を作動させると、キャップ１０１の内部に負圧が作用し、ノズル部４０１内から外へインクが吸引される。吸引されたインクはキャップ１０１内部のインク吸収体１０３を介してインク吸引口１０８よりキャップ１０１の外へ排出される。排出されたインクは不図示の廃インクタンクへと導かれる。

吸引動作が終わり、ポンプの駆動が停止すると、キャップ１０１内部にはインクが残存する。このときのキャップ１０１内はまだ若干の負圧の状態であるため、キャップ１０１をヘッド４より離間させると、ノズル部４０１のメニスカスを破壊する可能性がある。このためキャップ１０１をヘッド４のノズル面から離間させる前に、まだ残存しているインクをキャップ１０１外部へ排出するための空吸引が実施される。この空吸引の実施のため、大気開放口１０７に連通する大気連通弁が開放され、その後、再度ポンプが駆動される。

このとき、キャップ１０１内に残存しているインクは、インク吸収体１０３に大部分が吸収された状態になっており、上記のポンプ駆動によりインク吸収体１０３から吸い出され、キャップ１０１外部へと排出されていく。キャップ１０１内には、排出されたインクに応じた分の空気が大気開放口１０７より流入するが、流入した空気は流路抵抗の少ない孔部分（すなわち開口部１０４における孔）を通過してキャップ１０１内部へと導かれる。このため、多孔質体であるインク吸収体１０３の多孔質材内部を空気が通過する場合に比べ、泡が多量に発生し難い。結果、泡がノズル部４０１に密着することで生じる吐出状態の劣化の問題を防ぐことができる。
「実施例２」
図４（ａ）に実施例２によるキャップ部の斜視図を、（ｂ）にノズル面のキャッピング時の状態であって図４（ａ）でのＢ−Ｂ断面図を示す。図中の符号に関して、図１乃至図３と同じ構成要素には同一符号とした。

本実施例と実施例１の差異は、大気開放口１０７とノズル部４０１の位置関係である。大気開放口１０７とインク吸引口１０８はノズル部４０１のノズル列（複数のインク吐出口からなる列）の形成方向に沿った方向に離間して配設されている。上述した実施例１では大気開放口１０７がノズル部４０１と対向する位置に配置され、この位置に合せてインク吸収体の開口部１０４もノズル部４０１と対向する位置にある。これに対して本実施例では、ノズル部４０１と対向する位置の外側（ノズル部の直下でない場所）に、大気開放口１０７と、インク吸収体の開口部１０４とが設けられている。

本実施例では開口部１０４は、インク吸収体１０３の側面に対して加工された溝と、キャップ１０１の内壁とからなる。この溝の延在方向の両端は、一方が大気開放口１０７に直接接続され、他方が、ノズル面のキャッピング時にインク吸収体１０３とインクジェットヘッド４の間に形成される閉空間に接続されている。したがって、この溝は、上記の閉空間と大気開放口１０７とを直接連通するように加工され、かつノズル部４０１と対向する位置の外側にある。

このような構成によってもまた、実施例１と同様に泡の発生を抑制することができる。本実施例によれば、キャップ１０１の中へ流入した空気は、図４（ｂ）中の矢印のように、インク吸収体１０３とヘッド４のノズル面との間の隙間をノズル列に対し平行に流れるため、インクや泡がノズル内部へ押し込まれ難い。

さらに、本実施例ではノズル部４０１の直下全域にインク吸収体１０３が対向しているため、以下に示す別の効果も得ることができる。

インクジェット記録装置では前述したクリーニング動作に加え、別の吐出機能回復動作として、印刷とは関係の無いタイミングでインクを吐出させる予備吐出動作（以下、予備吐出と呼ぶ。）も実施されている。

予備吐出はクリーニング後に、ノズル部のメニスカスを回復させるために実施されたり、印刷時にインク滴の吐出が少ないノズルの目詰まりを防止するため、記録用紙上でない場所で一定周期ごとに実行されている。この予備吐出は、通常印刷領域外に設置された予備吐出口（予備吐出動作の受け口）で実施され、吐出されたインクは予備吐出口の下に設けられたスペースや、前述したクリーニング時に生じる廃インクを貯留するスペースに導かれて貯留される。

しかし、前述した予備吐出口を設けることは本体の大型化やコストアップに繋がるため、予備吐出口の代わりに、キャップをノズル部に密着しない程度まで接近させた状態で保持し、キャップ内へ予備吐出を行うことがある。吐出されたインクは前述したキャップ内のインク吸収体に吸収され、適宜吸引ポンプを駆動することでキャップ外へ排出される。このとき、キャップ内のインク吸収体とノズルとの距離が近いほど、予備吐出時に吐出されたインクは確実にキャップ内吸収体に着弾するため、吐出されたインクはミスト化し難い。すなわち、特許文献1のようにインク吸収体に溝や窪みを設けると、キャップ内で予備吐出を実施すると空中にミストとして飛散してしまい、機内を汚す原因となってしまう。

これに対して本実施例では、泡の発生そのものが抑制されているため、ノズル部４０１直下全域にインク吸収体１０３を対向させ、さらにノズル部４０１とインク吸収体１０３との距離を小さくすることが可能である。このため予備吐出動作をキャップ内に実施してもインクがミスト化し難い。このため、予備吐出口及び吐出されたインクの貯留スペースを別に設けることなく、予備吐出動作をキャップ内に実施することができ、本体の小型化やコストダウンにも効果がある。
「実施例３」
図５（ａ）に実施例３によるキャップ部の斜視図を、（ｂ）にノズル面のキャッピング時の状態であって図５（ａ）でのＣ-Ｃ断面図を示す。図中の符号に関して、図１乃至図４と同じ構成要素には同一符号とした。

本実施例と実施例２の差異は、インク吸収体１０４の、キャップ１０１の凹部底面側のみに、大気流入空間１１１を設けた点である。つまり、実施例２のようにキャップ１０１の凹部底面から反対側へ貫通したインク吸収体１０４の貫通孔（図３の開口部１０４における孔）を設けるのではない。そして、大気開放口１０７および大気流入空間１１１はノズル部４０１の直下でない場所（ノズル部に対向する位置の外側）に配置されている。大気流入空間１１１の周壁の一部はキャップ１０１の内壁である。大気流入空間１１１は、インク吸収体１０４の角部に溝を切り欠くことでキャップ１０１とインク吸収体１０４の間に形成されている。

本実施例では大気開放口１０７から大気流入空間１１１へ空気が流入した直後は、大気開放口１０７近傍にインク吸収体１０３が存在しないため泡は発生し難い。その後吸引動作が持続すると大気開放口１０７からの空気は、大気開放口１０７の直上にあるインク吸収体１０３の多孔質材内を通過するので、これによって泡が発生することがある。しかし、大気開放口１０７および大気流入空間１１１はノズル部４０１の直下にないため、図５（ｂ）に示すように発生した泡はノズル部４０１に触れ難い。このような構成でも実施例２と同様の効果を得ることができる。
「実施例４」
図６（ａ）に実施例４によるキャップ部の斜視図を、（ｂ）にノズル面のキャッピング時の状態であって図６（ａ）でのＤ−Ｄ断面図を示す。図中の符号に関して、図１乃至図５と同じ構成要素には同一符号とした。

本実施例と実施例３の差異は、大気開放口１０７の位置と、実施例１の開口部１０４をキャップ１０１の凹部底面から凹部の垂直面に沿って形成したことと、インク吸収体１０３に新たにインク流入溝１１０を設けたことである。

本実施例の大気開放口１０７はノズル部４０１の直下に位置するが、インク吸収体１０３に設けられた開口部１０４の孔形状により、ノズル部４０１の直下に位置する領域の外側で空気がノズル面とインク吸収体１０３との隙間に導かれる点である。このような構成でも実施例２，３と同様の効果を得ることができる。

また、インク流入溝１１０は、インク吸収体１０３の、開口部１０４が位置する側とは反対側の端部に設けられている。このことにより、大気がキャップ１０１内に流入した際、押されたインクは、吐出口径が小さくメニスカスのあるノズルでなく、該ノズルよりも流路抵抗の低いインク流入溝１１０へ流れ込み易い。このため、ノズル内へのインクや泡の流入をより効果的に防止することができる。このようなインク流入溝１１０は、上述した実施例１乃至３のインク吸収体に設けても問題はない。

100 キャップ部
101 キャップ
103 インク吸収体
104 インク吸収体開口部
107 大気開放口
108 インク吸引口
110 インク流入溝
111 インク流入空間
401 ノズル部

Claims (5)

1. インクジェット式の記録ヘッドのノズル列を覆うことが可能なキャップ部と、前記キャップ部の内部に設けられインクを吸収する吸収体とを有するキャッピング機構を備えたインクジェット装置において、
   前記キャッピング機構は、前記キャップ部が前記ノズル列をキャップした際に前記吸収体と前記記録ヘッドとの間に形成される閉空間を減圧するための吸引口と、該閉空間が減圧された際に前記キャップの外部から前記吸収体に空気を導入するための大気開放口と、をさらに有し、
   前記吸収体には、前記大気開放口と前記閉空間とを連通させるための孔または溝が設けられていることを特徴とするインクジェット装置。
2. 前記孔または溝は、前記大気開放口の位置から、前記吸収体の前記ノズル列と対向する部分の外側へ形成されていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット装置。
3. インクジェット式の記録ヘッドのノズル列を覆うことが可能なキャップ部と、前記キャップ部の内部に設けられインクを吸収する吸収体とを有するキャッピング機構を備えたインクジェット装置において、
   前記キャッピング機構は、前記キャップ部が前記ノズル列をキャップした際に前記吸収体と前記記録ヘッドとの間に形成される閉空間を減圧するための吸引口と、該閉空間が減圧された際に前記キャップの外部から前記吸収体に空気を導入するための大気開放口と、をさらに有し、
   前記大気開放口が、前記ノズル列と対向する位置の外側に配置されており、
   前記吸収体には、前記大気開放口に接続された孔または溝が形成され、かつ、該孔または溝が、前記閉空間に通じることなく該大気開放口の近傍に空間を形成していることを特徴とするインクジェット装置。
4. 前記大気開放口と前記吸引口は、前記ノズル列の形成方向に沿った方向に離間して、前記キャップ部に設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のインクジェット装置。
5. 前記キャップ部は、前記ノズル列が形成されたノズル面に当接される開口縁を持つ凹形状の弾性体と、該弾性体を固定するキャップベースとを含み、該弾性体の凹部内に、多孔質体からなる前記吸収体が該凹部の底面に対し密着するように配置されており、前記吸引口および前記大気開放口は前記凹部の底面に設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のインクジェット装置。

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