JPS59209876A - 液体供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 １、産業上の利用分野 本発明は液体供給装置に関し、特にインクジェットプリ
ンタに好適なインク供給装置に関するものである。

２、従来技術 従来、記録紙等の被記録物上に衝撃を加えることなく所
望の文字または図形を記録するインクジェットプリンタ
であって、記録インク噴射用ノズルのノズル開口を非使
用時にキャップロールで閉塞せしめ得るようになしたプ
リンタが知られている。こうしたインクジェットプリン
タは、これまでの衝撃型記録装置と異なり、制御した記
録用インク小滴を被記録物上に衝突せしめて所望の情報
パターンを得るものであり、コンピュータあるいはタイ
プライタ等の出力記録装置として実用化されるまでに至
っている。

このようなプリンタにおいては、ノズル（以下、ノズル
を含む単体をプリントヘッドと称し、また最終的に記録
用インクの噴射を行う部分をノズルという。）は外気に
接するインク噴出口（ノズル開口）を有している。この
場合、例えノズルか装置内に配設してあったとしても、
非記録時にそのままの状態に放置しておくことは不適当
である。

何故ならば、その放置状態では、記録操作の中断を余儀
なくさせる原因となるノズル部へのゴミ細片の付着ある
いはノズル部への気泡の発生あるいは乾燥を招くかやで
ある。

特に、ノズル開口に塵埃（微細粒子）が付着すると、噴
射したインクの一部が前記ゴミに衝突してしまい、飛行
中のインクは本来あるべき一定量を保持することが出来
なくなる。また、前記現象は、噴射インクの直進性を不
可欠とする装置において、被記録物上の予期しない場所
にドツトを形成せしめたりして記録画像を破壊してしま
うという好ましくない結果をもたらす。更に、付着した
塵埃に衝突した噴射インクはその上を伝わってプリント
ヘッド前面を汚染する。この場合、プリントヘットに複
数個のノズルが付設（例えば縦方向に７個のノズル）し
である場合には、ノズル間隔が極めて小さいので他のノ
ズルにまで悪影響を及ぼすことになる。また別の場合に
は、衝突したインクがゴミ上で固形化してしまいそれが
大きくなるとノズル開口を塞ぐような状態を生ぜしめて
しまい、もはや記録操作は不可能となる。

次に、気泡の発生とそれに基づく不都合な結果につき述
べる。ノズル開口は極めて小さいものであるが、記録用
インクは例えばエチレングリコール、水および色素を主
成分とする揮発性物質からなっているので、非記録操作
が長時間にわたると少しずつ気化し、ノズル中に空気が
導入されてしまう。

更に、環境変化、特に温度変化が起こる場合にも空気が
ノズル内に入り込む。例えば温度の低下があると、前述
の如くプリントヘッドに設けたナヤンバ内（勿論ノズル
部も含む。）のインクは収縮する。この時、プリントヘ
ッドの開口部はノズル部にのみ存在しているので、ノズ
ル内にあるインク面は前記チャンバ内側に引き戻され、
結果として空気の導入を招く。この収縮量は絶対値とし
ては小さいが、ノズルの容積は更に少ないので、前述の
如き僅かな変化でも空気が入るのである。このようにノ
ズル内部に進入した空気はインクの動きによって捉えよ
れ気泡となる。また、ノズル内のインクが気化する際、
該ノズル内に色素か取り残され固化すると、これが原因
となって次の操作時に気泡の発生を招く。更に、プリン
トヘットに急激な衝撃あるいは振動が偶発的に与えられ
ると、インクはノズルから噴出し、同様に気泡の発生を
引起こす。いずれにしても、何らかの原因で発生した気
泡が前記チャンバに達すると、前述の制御信号に基くイ
ンク小滴噴射のための容積変換に伴う運動エネルギーは
気泡を収縮することに費され、インクの噴射には寄与し
得なくなる。これが致命的な欠陥であることは説明を要
さずとも理解されるである。

上記した如き問題点を是正するために、前記プリントヘ
ッドの記録操作遂行時には該プリントヘッド先端部に設
けたノズルと距離を置き、また記録操作終了後であって
前記プリントヘッドが所定の位置に停止した後には前記
ノズルと接触してその開口を遮蔽し得る如くキャンプ手
段を配設せしめることによって、非記録時に前記ノズル
部への塵埃の何着を防１１−するとともに、環境の変化
等により起りがちなノズル部からの気泡の発生を排除せ
しめ得るようになしたインクジェットプリンタが提案さ
れている。

このプリンタに使用されるキャップ手段としては、弾性
物質からなるキャップロールが知られている。このキャ
ップロールは、非記録時にノズルの開口に押圧せしめら
れ、その弾性的な食い込みによってノズル開口を外気に
対し密に閉塞するため、上記した有利な作用効果を奏す
ることができるが、以下の諸性能を同時に有しているこ
とか必要である。

（１）、ノズル開口を充分に閉塞するために適度な弾性
を有していること。

（２）、ロール表面が親水性であること。即ち、インク
が親水性である一方、ノズルが疎水性に構成されている
ので、キャップロールが疎水性であると、ノズルから離
したときにインクがヘッド側に何着して残ってしまう。

また、キャップロールをノズルから離したときに同ロー
ル表面でインクがはじかれ、落下してしまう。

（３）、耐久性を有すること。即ち、キャップロールは
上述したノズル開口の閉塞後にノズルから離され、更に
後述する如くにクリーニング部利（例えばクリーニング
ブレード）によりキャップロール表面に付着したインク
が掻き取られる。

この際、耐クリープ性（永久変形等の歪みか生しないこ
と）及び耐摩耗性（クリーニング部材による摩耗に耐え
ること）がキャップロールに要求される。

（４）、表面が鏡面であること。上記のクリーニング時
にキャンプロール」二にインクが残らないように、キャ
ップロール表面はクリーニング性に優れていること、即
ち鏡面仕上げされていることが必要である。

本発明者は、これまでのキャップロールについて検討を
加えた結果、上記（１）〜（４）の要求性能のうち、公
知のキャップロールは特に耐久性に乏しく、かつ親水性
が不充分であることをつき止めた。例えば特開昭５４−
６８６３３号公報に開示されているポリウレタンゴム製
キャンプロールは、ポリウレタンゴム特有の耐久性のな
さに加えて、ウレタン結合部分での親水性がそれ程高く
はない。

３、発明の目的 本発明の目的は、インク等の液体の供給特性を長期に亘
って安定に維持でき、かつキャンプ部祠の要求性能をす
べて充足した装置を提供することにある。

４、発明の構成 即ち、本発明による液体供給装置は、インク等の液体を
噴射して供給する液体噴射部（例えば噴射用ノズル）と
、この液体噴射部の非使用時にその噴出口を押圧して閉
塞せしめるキャンプ部材とを有し、このキャンプ部材の
少なくとも前記液体噴射部側の表面域、若しくは表面の
内側の少なくとも近傍域がエステル系ウレタンゴムによ
って構成されていることを特徴とするものである。

５、実施例 以下、本発明を実施例について詳細に説明する。

第１図はプリンタの構成を示す斜視図であり、第２図は
その断面図を示す。

プラテン１には記録紙Ｐを巻付げる。また引張ハネ２に
よって付勢された紙押えローラ４、及び引張バネ３によ
って付勢された紙押えローラ５は人々プラテン１に圧接
し、記録紙Ｐをプラテン■に密着せしめる。プラテンｌ
はモータ等（図示せず）によって回転し、記録紙Ｐを搬
送する。

インク噴射ノズル面６ををするプリントヘッド７ば、キ
ャリジ８に載置され、キャリジ８に接続したワイヤ（図
示せず）及びモータ（図示せず）によって、キャリジ８
と嵌合するキャリジシャフト９ａ、９ｂに沿って矢印Ａ
、Ｂ方向に移動する。

インク噴射ノズル面６からは記録紙Ｐに向けてインクを
記録信号に応じて噴射し、記録紙Ｐ上に印字を行う。

紙Ｐ上に良好な印字を得るためには、インクの噴射によ
るインクの飛翔を安定して行うことが必要であるが、安
定したインクの飛翔はインク噴射ノズル面６を漬ｌ’ｔ
＋　ｃこ保持することによって得られる。このためにこ
のプリンタでは、印字動作を始動する前に、キャリジ８
をプラテン１の軸方向に設けられたギャップロール１０
の方向に移動し、インク噴射ノズル面６とキャンプロー
ル１０の外周面とを密に接触せしめる。第３図はこの状
態の断面図を示したものである。

この場合、注目すべき構成は、キャンプロール１０が回
転軸１６の周囲にＡＩ等の芯金１７を有し、この芯金の
全周にエステル系ウレタンコムからなる弾性層１８が一
体に設けられていることである。第３図の如きノズル６
の非使用状態（非記録時）では、ノズル６の先端開口（
インク噴射口）１９を閉塞するために、キャップロール
１０が第４図に拡大図示する如くに押圧せしめられる。

このとき、ロール表面層がエステル系ウレタンゴムがら
なっているために、ノズル６に対し充分に密着しながら
弾性的に食い込み、噴射口１９が完全に閉塞される。

例えば、ノズル６に対しキャップロール１ｏは３００ｇ
／　ｃｍ押圧され、この押圧時の食い込み量は０．６ｍ
ｍ程度とすることができる。

弾性層１８の構成材料であるウレタンコムば通常のもの
とは異なり、その分子内にエステル基を自。

するエステル系であるために、適度な柔かさがある上に
、適度なゴム硬度及び親水性を有しており、これがキャ
ップロールに要求される諸性能を充分に充足し得る要因
となっている。特に、ゴム硬度は弾性層１８の機械的強
度若しくは耐久性を保持するが、これは後述するポリウ
レタンの構成成分を適切に選択することによって実現可
能である。望ましいゴム硬度は、Ｊ　Ｉ　Ｓ規格（Ａ）
に基くゴム硬度が２０〜６０であり、２５〜５５がより
望ましく、３０〜５０が一層効果的である。このゴム硬
度が６０を越えるとヘッド６に列する押圧時にヘッドへ
の圧力が必要以」ニに大きくなりすぎ、また２０未満で
あると柔らかすぎて製造時に固まりにくくなる。キャン
プロール１０の製造は、予めダイカスト等で成形した芯
金１７を金型内に配し、この成形空間内にウレタンゴム
成分の組成物を注入し、硬化させればよい。この場合、
芯金１７の外周面には予め接着剤を塗布するか或いはそ
の外周面を適度に荒らしておけば、芯金１７に対する弾
性層１８の接着強度か犬となる。

また、弾性層１８の外周面は後述するクリーニング時の
クリーニング性を高めるために表面粗度１．０μｓ以下
（望ましくは鏡面）に仕上げられることがよい。これを
達成するためには、上記の成形時に、弾性層１８の外周
面に対応する位置において、表面粗さの小さい帯状金属
リングを配しおけばよい。

一方、インク噴射ノズル面６は、インクをはじく性質を
持つ面となるように処理され゛（いる。例えば水性イン
クを使用する場合は、撥水性処理をインク噴射ノズル面
６に施してよい。インク噴射ノズル面６からインクを噴
出すると、第５図のようにインク噴射ノズル面６とキャ
ップロール１０との間にインクコラムＣが形成される。

このとき溢れたインクは、吸引ポンプ（図示せず）に接
続されたパージノズル１１に流れ込む。インクコラムＣ
が形成された後、キャップロール１０を反時計（矢印）
方向に回転すると、インクコラムＣはインク噴射ノズル
面６の下側に移動しパージノズル１１に吸引されて、イ
ンク噴射ノズル面６は清浄になる。

これらの動作でパージノズル１１に吸引されきれなかっ
たインクは親水性の良いキャップロール１０の外周面に
付着し易く、付着したインクは同ロール１０の回転によ
ってその外周面に当接したポリアセタール等の合成樹脂
製ドクターブレード１２によって播き落され、掻き落さ
れたインクはパッド１３によって吸収されて、キャップ
ロール１０の外周面は清掃される。

キャンプロール１０の外周面にインク残りがあると、そ
のインクは乾燥し、固形化する。この固形化したインク
はインク噴射ノズル面６のインク噴射口１９（第４図参
照）につまったりして悪影響がある。従って、キャップ
ロール１０の外周面は常に清浄に保たれなげればならな
い。このために、ドクターブレード■２とパット１３と
からなる上記清掃装置においては、ロールカバー１４の
壁面を利用した圧縮バネ１５によって、キャップロール
１０周面に圧接する構造となっている。

とごろで、このｌ）１浄装置から明かなように、キャッ
プロール１（］の表面ｊ−１８はエステル系ウレタンコ
ムからなっているので、第５図の如くノズル６からイン
クコラムＣの残部をロール１０側へ吸着し易くなってい
る。しかも、ロール１０は適度な表面硬度と弾性を有し
ていることから、ノズル６からの離脱後においてその変
形状態から元の原形に弾性的に復帰して次のクリーニン
グが充分に行なえると共に、クリーニングプレート１２
による摩耗に充分に耐える構造となっている。

次に、」二記のキャンプロール１０の弾性層１８の構成
材料であるエステル系ウレタンゴムとしては、ポリオー
ルとポリイソシアネ−１・との反応によって合成可能な
ものが挙げられる。ここで使用Ｉ″ｉＪ能なポリオール
としては、フタル酸、アジピン酸、三量化リルイン酸、
マレイン酸などの有機二塩基酸と、エチレングリコール
、プロピレンクリコール、ブチレングリコール、ジエチ
レンクリコールなどのグリコール類、もしくは１−リメ
千ロールプロパン、ヘキサントリオール、グリセリン、
ｈリメチロールプロパン、ヘキサントリオール、クリセ
リン、トリメチロールエタン、ペンタエリスリトールな
どの多価アルコール類の中から選はれた任意の２種以上
のポリオールとカルボン酸との反応によって合成された
ポリエステルポリオール；または、Ｓ−力プロラクタム
、α−メチル−１−力プロラクタム、Ｓ−メ、チルー８
−カプロラクタム、γ−ブチロラクタム等のラクタム類
から合成されるラフ（・ン系ポリエステルポリオールが
ある。

ここでポリエステルを形成すべきカルボン酸ば、マロン
酸、マレイン酸、コハク酸、アジピン酸、グリクル酸、
ピメリン酸、セバシン酸、シュウ酸、げられる。

以上のポリエステルポリオールは、トリレンジイソシア
ネ−１〜、ヘキザメチレンジイソシアネート、メチレン
ジイソイソシアネート、メタキシリレンシイソシアネ−
１・等のイソシアネート化合物と反応せしめ、これによ
ってウレタン化したポリエーテルポリウレタン、ポリエ
ーテルポリウレタンが合成される。これらのポリウレタ
ンは通常は主として、ポリイソシアネ−１・とポリオー
ルとの反応で製造され、そして遊離イソシアネート基及
び／又はヒドロキシル基を含有するウレタン樹脂または
ウレタンプレポリマーの形でも、あるいはこれらの反応
性末端基を含有しないもの（例えばウレタンエラストマ
ーの形）であってもよい。

ポリウレタン、ウレタンプレポリマー、ウレタンエラス
ト７−の製造方法、硬化架橋方法等については公知であ
るので、その詳細な説明は省略する。

上記エステル系ウレタンゴム（ポリウレタン）は、上記
したように、活性水素を２以上有するポリオールとイソ
シアネート基を２以上有するポリイソシアネー１−とか
ら合成可能であるが、各反応成分を選択することによっ
てウレタンゴムの物性、例えば硬度、弾性を適宜法める
ことができ、またエステル部分によってゴムの親水性も
任意に制御できる。また、このウレタンゴムは、多官能
基活性水素化合物、例えば水、硫化水素、ジメチルカプ
タン、ジカルボン酸、アミノアルコール、グリコール、
ジアミン等によって架橋させると、更に機械的強度が向
上する。

また、上記したエステル系ウレタンゴムとしては、ポリ
カプロラクトンエステルとポリイソシアネートとの硬化
反応で得られるものも使用可能である。ポリカプロラク
トンエステルは、結合状態でばないが、前記ポリカプロ
ラクトンエステルを一般式〔１〕で示すとすれば、はぼ
下記の如きものと考えられる。

一般式〔１〕： Ｈ〇−云Ｘ＋せ−Ｒ−→Ｘｔｋ−ＯＨ’　　。

（式中、Ｘｌ、　　Ｘ２はカプロラクトン環の開裂残基
であって互いに同じでも異ってもよく、ｍ、ｎは正の実
数、ＲはＸｌ、Ｘ２の連結基で２価の有機基である。） 前記一般式（１）におけるカプロラクトン環開裂残基を
形成するためのカプロラクトン化合物は、３〜７員のラ
クＩ〜ン環を有し、炭素原子数が６１１１ｉ１の化合物
であってよいが、ラクトン環を構成する〜炭素原子にさ
らにメチル基またはエチル基等の低級アルキル基が結合
されたものも含まれる。斯かるカプロラクトン化合物の
具体例としては、α−カブロラクトン、β−カプロラク
トン、γ−カプロラクトン、δ−カプロラクトン、ε−
カプロラクトン、α−メチル−ε−カプロラクトン、ε
−メチル−ε−カプロラクトン、β−メチル−ε−カプ
ロラク、トンが挙げられる。

以上に説明した実施例によるエステル系ウレタンゴムか
らなるキャンプロール１８は、他のゴムからなるキャッ
プロールに比べて次の如き顕著な作用効果を有すること
が実験的に確認された。

例えば、第４図に示した如くに、各種の材質からなるキ
ャンプロールをノズルに食込ませ（食込み量は０．３ｍ
ｍ　と０．５ｍｍ　）　、Ｌかる後ロールを６０℃で２
週間放置したときのロール面に残っている凹みの深さく
永久歪みに対応）を夫々測定した。また、キャップロー
ルをブレードにより強制的に擦り、これによりロールに
摩耗が発生ずるまでの時間（耐摩耗性）を夫々測定した
。以−トのテストの結果を下記の表にまとめて示した。

この結果によれば、本発明に基くエステル系ウレタンゴ
ム製のキャップロールは耐クリープ性、耐閉耗性共に、
他のゴム製のものより大幅に向上していることか明らか
である。

なお、上記の実施例において、クリーニングブレード１
２として、−」二記したと同様のエステル系ウレタンコ
ムであって硬度が比較的大きく、親水性の充分なゴムで
構成したものを使用することができる。この場合には、
キャップロール１８の表面親水性よりもブレード■２の
表面親水性の方を大きくしておけば、ロール１８からの
残留インクのクリーニングをより良好に行なえるものと
期待される。

或いは、同様の目的で、ブレート１２を親水性の大きい
ポリヒニルアルコール等で構成してもよい。

また、クリーニングブレードに代えて、ロール１８に当
接するクリーニングロールを採用するごよもできる。

また、上記の実施例ではロール状のキャップ部材を用い
たが、勿論、他の形状のキャップ部＋Ａとしてよい。キ
ャップ部材は実質的に全体が上記のエステル系ウレタン
ゴムで構成してよい。また、キャップ部材のうぢ、少な
くとも、その表面層をエステル系ウレタンゴムで構成す
る他、表面は可撓性のある膜を保護膜として被せ、同表
面の内側の少なくとも近傍域（即ち保護膜に接した内部
ｊ腎）をエステル系ウレタンゴムで構成することもでき
る。なお、本発明は」二連のインクジェットプリンタ以
外にも、目詰りの越し易いインク等の液体供給にも適用
可能である。

６、発明の作用効果 本発明による液体供給装置は、上述した如く、液体噴出
口を押圧、閉塞するキャップ部材の少なくとも表面域、
若しくは表面の内側の少なくとも近傍域をエステル系ウ
レタンゴムで形成しているので、適度な弾性、硬度、表
面性をキャンプ部材に具備せしめ得ると共に、特にエス
テル部分の存在によりキャップ部祠の親水性を高め、液
体噴射部から不要な液体部分を効果的に除去することが
できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すものであって、第１図はイ
ンクジェットプリンタの要部斜視図、第２図は第１図の
右側面図、 第３図は非記録時のプリントヘッドとキャップロールと
の位置関係を示す断面図、 第４［ＷＩ（Ａ）は第３図における要部拡大断面図、第
４図（Ｂ）はキャップロールの縦断面図、第５図はクリ
ーニング時の第３図と同様の断面図 である。 なお、図面に示された符号において、 １−−−−プラテン ６−−−−−−ノスル（面） ７−−−−プリントヘソド １０−−−−−キャンプロール １１−−−−−パージノズル １２−・−クリーニングブレード Ｉ　Ｅｌ−−−−エステル系ウレタンゴム弾性層１９−
−−−−−インク噴出開口 である。 代理人　弁理士　逢　坂　　宏（化１名）第１０ Ａユーーー畳Ｂ 第２口 ＠３０ 第４０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ■、液体を噴射して供給する液体噴射部と、この液体噴
   射部の非使用時にその噴出口を押圧して閉塞せしめるキ
   ャンプ部材とを有し、このキャップ部材の少なくとも前
   記液体噴射部側の表面域、若しくは表面の内側の少なく
   とも近傍域がエステル系ウレタンゴムによって構成され
   ていることを特徴とする液体供給装置。