JP2007105906A - インクジェットプリントヘッド用キャップ - Google Patents

Abstract

【課題】 インクジェット記録装置の、多色一体型のインクジェット記録ヘッドを吸引する際に、インクの吐出口にキャップ内の残留した混色したインクがキャップ内吸収体からインクの吐出口に侵入してしまうという問題がある。
【解決手段】 上記の問題を解決するために、キャップ内吸収体１８がインク吐出口１９と平行に並んでいることを特徴とするような、インクジェットプリント用キャップを用いることで、各インクが流れやすくなるような構造を設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明はインクジェットプリント装置に関し、特にインクジェットプリントヘッドのインク吐出性能を回復ないしは良好に保つための回復装置の改良を図ったものである。

従来、紙、布、プラスチックシート、ＯＨＰ用シートなどのプリント媒体（以下、単に「記録紙」ともいう）に対してプリントを行うプリント装置は、種々のプリント方式、例えばワイヤードット方式、感熱方式、熱転写方式、またはインクジェット方式によるプリントヘッドを搭載可能な形態として提案されている。

そのようなプリント装置の中で、吐出口（ノズル）からインクを吐出させて記録紙上にプリントを行うインクジェットプリント方式のプリント装置（以下、インクジェットプリント装置ともいう）は低騒音なノンインパクト型のプリント方式であり、高密度かつ高速なプリント動作を行うことが可能である。

一般にインクジェットプリント装置はプリントヘッドを搭載するキャリアを駆動する手段と、記録紙を搬送する搬送手段と、これらを制御するための制御手段とを備えている。

一方、プリントヘッドの吐出口からインクを吐出するために利用されるエネルギを発生するエネルギ発生素子としては、ピエゾ素子などの電気機械変換体を用いたもの、レーザなどの電磁波を照射して発熱させ、この発熱による作用でインク滴を吐出させるもの、あるいは発熱抵抗体を有する電気熱変換体素子によって液体を加熱させるものなどがある。

その中でも熱エネルギを利用してインクを滴として吐出させる方式のインクジェットプリント方式のプリントヘッドは、吐出口を高密度に配列することができるため高解像度のプリントをすることが可能である。その中でも電気熱変換体素子をエネルギ発生素子として用いたプリントヘッドは、小型化も容易であり、かつ最近の半導体分野における技術の進歩と信頼性の向上が著しいＩＣ技術やマイクロ加工技術の長所を十分に活用して製造でき、高密度実装化が容易で製造コストも廉価なことから、有利である。

上述のように、インクジェットプリント方式は簡単な構成からなる極めて優れたプリント方式であるが、一方解決すべき問題も存在する。

問題の一つは、プリント媒体に対向するプリントヘッドの吐出口が設けられた面（以下吐出口面という）の吐出口回りの汚れである。当該汚れの原因としては主に２つほどある。１つは、プリントを行うために吐出したインクはプリント用紙に当たり、その一部が記録紙に付着せずに跳ね返ったり、インクを吐出する際にプリントに関与する主なインクの他に微小なインク滴が吐出されて雰囲気中に漂ったりすることがあるが、これらのインクが吐出口面に付着することで発生する。

もう１つは、吐出口の目詰まりの防ぐために回復動作として吐出口面にキャップを被せてノズル内のインクを吸引した後にキャップを離す処理に関連して発生するものであるが、当該処理に伴って吐出口面にインク滴が残留することである。これは、吸引動作を行うことでキャップ内にインクが充填された状態となり、その状態でキャップを吐出口面からキャップを離すと吐出口面に接触していたインクが吐出口面に残ってしまうからである。これを防ぐためには吐出口面に撥液処理を施せばよいが、それでもインク残留を完全に無くすことは難しい。そこで従来のインクジェットプリントヘッド用キャップでは、吸収体の形状を吐出口に近接して位置するようにその形状または厚みを適切に定めることで、吐出口面に付着するインク残量を低減している（例えば特許文献１参照。）。

また、吐出口からの吸引動作後にキャップを吐出口面から離した際にキャップ内に残留しているインクを抜き取るために、多孔質の樹脂や不織布でできた薄板状の吸収体をキャップ内に装着するという工夫がなされている。吸収体がないと、キャップ内インクを排除するためにキャップを開けた状態で吸引動作を行った場合、キャップ内の排出口の直近のインクのみが吸引されて回りのインクが残るからである。すなわち、吸収体を設けておけば負圧が緩やかに作用するためにキャップ内のインクが均等に吸い出されていくからである。この機構を一つのキャップを用いて複数のインク吐出口にキャッピング動作を行い、吸引動作も同時に行っている。

インクをチューブ等を用いて供給するとき、インクカートリッジから直接供給するとき、もしくは記録ヘッドのクリーニング作業などの吸引動作の際に、キャップ内は一旦負圧状態になり、その後キャップ内は大気に開放され吸引動作を終了する。吸引動作とは一定の量のインクをインク吐出口から吸引することであり、キャップ一つで複数のインク吐出口を覆っている場合は、すべてのインクの流路に同じだけの負圧をかける。
特開平１１−１３８８５５号公報

しかしながら、キャップ内に負圧がかけられ大気に開放される時に、インクの吐出口にキャップ内の残留した混色したインクがキャップ内吸収体からインクの吐出口に侵入してしまうという問題がある。なぜならば、インクの粘性・インクの流路の圧損抵抗がそれぞれのチューブ・インクカートリッジ等の流路で異なり、同じにすることは非常に困難であるからである。

そこで、上記の課題を解決するために、インクジェットプリントヘッドのインク吐出口が配置される面のキャッピングを行うために用いられるインクジェットプリント用キャップであって、前記面と対向する部位に複数吸収体を有し、前記吸収体はキャップ内に前記インク吐出口と平行に並んでいることを特徴とする。

また、インクジェットプリントヘッドのインク吐出口が配置される面のキャッピングを行うために用いられるインクジェットプリント用キャップであって、前記面と対向する部位に複数吸収体を有し、前記キャップ内に吸収体と並行に前記キャップと一体の敷居が配置されていることを特徴とするインクジェットプリントヘッドキャップ。

これらにおいて、前記吸収体は多孔質材料で形成されていることを特徴とする。
また、前記吸収体は、前記多孔質材料の密度を変化させた複数の吸収体を用いることも特徴とする。

本発明によれば、キャップ内吸収体をインクの粘性や吐出口の圧損を考慮した吸収体にすることで、キャップ内が負圧から大気圧に戻る際のインクの逆流を効果的に減らすことができ、無駄なインクの消費を削減することができる。

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。

（装置の概要）図２は本発明の一実施形態に係るインクジェットプリント装置（符号２で参照される）の全体構成例を示す概略斜視図である。キャリア２には、プリント手段を構成するプリントヘッド２１（後述するインクタンク４の裏側にあり、図２には示されていない）とインクタンク４とを有するヘッドカートリッジ５が着脱自在に搭載されている。このキャリア２はフレーム６に両端部が固定され互いに平行に配置されたガイドシャフト７とガイドレール８とによってその軸方向に摺動可能に支持されている。キャリア２は不図示のベルト駆動装置とステッピングモータ等の回転駆動源により往復駆動される。

プリント用紙Ｐは搬送ローラ９とこれに当接するピンチローラ（不図示）とによって挟持搬送される。なお、プリント機構に対しての給紙はオートシートフィーダ（ＡＳＦ）１０、上段カセット１１または下段カセット１２から行われる。

１４は回復装置であり、プリント指令の待機中や、プリント動作の前後もしくはプリント動作中の適宜のタイミングで、インクジェットプリントヘッドの性能回復ないしは良好な状態に保持するための動作（キャッピング、吸引、ワイピングなど）を行う。

なお、本例では、インク吐出を行わせる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電気熱変換体を備え、通電に応じた熱エネルギの発生により膜沸騰を伴うインクの状態変化を生起させてインク吐出を行わせる形態のものを用いている。また、プリントヘッドは、色や濃度（以下色調という）を異にするインクに対応した個数を設けることができ、あるいはプリントヘッドとしては複数の色調について一体のものであっても色調毎に各別の吐出部を持つものでもよい。さらに、吐出部としては、複数の吐出口を適宜の方向に配列したものとすることができる。

（回復装置の構成および動作）次に図３、図４を用いて回復装置１４の吸引動作について詳しく説明する。図３および図４は本例の回復装置に設けられたキャップ、キャップ内吸収体、ポンプ等の構成例および吸引動作を示す概略断面図である。

まず、図２において、インクジェットプリントヘッド３は紙面に直交する方向（主走査方向）に走査される。図３において、図２の吐出口面にインク吐出口１９が複数開口している。吐出口１９はキャップ１７でキャッピングされており、キャップ内にキャップ内吸収体１８を設置している。キャップには２種類のチューブが接続されており、一つはポンプチューブ２３でもう一つは大気開放弁チューブ２４である。

図３、図４を用いて吸引動作について説明する。吸引動作とは、まず大気開放弁を閉めポンプを用いて供給チューブ２０、インク吐出口１９、キャップ１７内を負圧にする。その際に供給チューブ２０を通してインクがインク吐出口に供給される。インク吐出口にインクを供給後、キャップ内を大気圧に戻す。図４にその際のインクの流れる方向を示す。キャップ内を大気に開放する際、インクは通常供給チューブを通って、インク吐出口を経てポンプによって吐き出される。しかし、それぞれのインクの流路はすべて同じ圧損ではないので、キャップ内のインクが逆流することがある。図４はその様子を示している。

（キャップ内吸収体）図１、図５を用いてキャップ１７およびキャップ内吸収体について説明する。図１において、１８ａ、１８ｂ、１８ｃがキャップ１７内に配置される吸収体であり、親水処理を施した多孔質の樹脂で形成されている。前者の場合はシート状の母材を切断した後に、熱を加えてプレス加工を施すことで形成することができ、後者の場合は所要の形状の型を用いた成形加工が可能である。さらにインク吐出口１９ａ、１９ｂ、１９ｃは、それぞれ流路抵抗が異なるためインクが受ける圧損も異なる。これらのインクの流路の圧損・インクの粘性の特性をあらかじめ測定し、インクの流れにくいインク吐出口の対向面には密度の低い吸収体を、インクの流れやすいインク吐出口の対向面には密度の高い吸収体を用いることでそれぞれのインク吐出口付近の負圧を安定させることが可能となる。図１（Ａ）は、インクの粘性が異なるときのキャップ内を示している。Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃがインクの粘性の違いを示している。Ｆａ＞Ｆｂ＞Ｆｃで粘性が高いとき（インクの流れにくい順番）には、吸収体１８ａ、１８ｂ、１８ｃの密度の設定を、Ｆａ＜Ｆｂ＜Ｆｃの順番で密度を低くすることでインクの流れが受ける速度を一定とすることが可能となる。図１（Ｃ）では、負圧をかけインクの吸引を行った後、大気圧にもどる瞬間のキャップ内の圧力差を示している。このとき、インクの吐出口１９にキャップ内に残留していた混色したインクが逆流する。インクの粘性が異なると、逆流スピードが異なるため、インクの粘性が高いものは吐出口に逆流する前に吸収体の抵抗で流れが止まるが、粘性の低いものは吸収体が同一のものを用いている場合は、インクの吐出口に逆流してしまう。この現象を防ぐために、吸収体の密度を変化させ図１（Ｂ）で示したインクの吸引時、同様にインクの速度を一定とする。図１ないし５では、例としてインクの流路の圧損による抵抗をしめしている。Ｆｄ、Ｆｅ、Ｆｆはそれぞれのインクの流路の圧損抵抗を示しており、Ｆｄ＜Ｆｅ＜Ｆｆで圧損抵抗が小さいことを示しており、Ｆｄには吸収体密度の高いもの、Ｆｆには吸収体密度の低いものを用いることでキャップ内のインクの速度が一定になる。図１（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）で示したインクの粘性とインクの流路の圧損抵抗を考慮し、キャップ内吸収体の密度を設定することで、キャップ内のインクの流れを一定にし、インクがインクの吐出口に逆流するのを防ぐ、もしくは最小限にすることが可能となる。図５では、それぞれの吸収体の間に３８しきいを設けることで、よりインクの流れをスムーズにさせることを目的としたキャップ内の図である。独立した吸収体内でインクが吸引動差を行うため、インクがその他のインクの吐出口に対抗する吸収体に吸い込まれるのを防ぎ、それぞれのインクが独立したスペースで吸引動作を行うことができる。これによって、混色したインクが吐出口に逆流しにくい構造となる。

キャップ吸収体の落下・インク吐出口への接触を防止するために、しきい３８を図６のような形状で用いることでそれぞれの吸収体がキャップから落下・インク吐出口への接触することを防ぐことが可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、キャップ内吸収体をインクの粘性や吐出口の圧損を考慮した吸収体の密度にすることで、キャップ内で混色したインクが逆流することを効果的に減らすことが可能となる。

本発明のキャップ内の概略構成例を示す斜視図である。 図１の装置に適用可能な回復装置の構成例を示す概略断面図である。 回復装置に設けられたキャップ、キャップ内吸収体、ポンプ等の構成例および吸引動作を示す概略断面図 回復装置に設けられたキャップ、キャップ内吸収体、ポンプ等の構成例および吸引動作を示す概略断面図 図１にしきいを設けた模式図である。 図５のしきいに落下防止用リブを設けた模式図である。

符号の説明

１ インクジェットプリント装置
２ キャリア
３ プリントヘッド
３ａ 吐出口面
３ｂ 吐出口
４ インクタンク
５ ヘッドカートリッジ
１４ 回復装置
１５ ポンプ
１６ 大気開放弁
１７ キャップ
１８ キャップ内吸収体
１９ インク吐出口
２０ 供給チューブ
２１ プリントヘッド
２２ プリントヘッドフェイス面
２３ ポンプチューブ
２４ 大気開放チューブ
３８ しきい

Claims (4)

1. インクジェットプリントヘッドのインク吐出口が配置される面のキャッピングを行うために用いられるインクジェットプリント用キャップであって、前記面と対向する部位に複数吸収体を有し、前記吸収体はキャップ内に前記インク吐出口と平行に並んでいることを特徴とするインクジェットプリントヘッド用キャップ。
2. インクジェットプリントヘッドのインク吐出口が配置される面のキャッピングを行うために用いられるインクジェットプリント用キャップであって、前記面と対向する部位に複数吸収体を有し、前記キャップ内に吸収体と並行に前記キャップと一体の敷居が配置されていることを特徴とするインクジェットプリントヘッドキャップ。
3. 前記吸収体は多孔質材料で形成されていることを特徴とする請求項１ないしは請求項２のいずれかに記載のインクジェットプリントヘッド用キャップ。
4. 前記吸収体は、前記多孔質材料の密度を変化させた複数の吸収体を用いることを特徴とする請求項３に記載のインクジェットプリントヘッド用キャップ。

Images