JP2011110797A - 液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】キャップ内に発生する負圧によって該キャップの周壁が内側に倒れることを抑制しつつ、液体噴射ヘッドに対するキャップの密着性を確保することが可能な液体噴射装置を提供する。
【解決手段】インクジェット式プリンターは、ノズル形成面１９ａに形成されたノズル２１からインクを噴射する記録ヘッド１９と、該記録ヘッド１９に対してノズル２１を囲うように当接して該記録ヘッド１９との間で密閉空間２６を形成するキャップ２４とを備える。キャップ２４は、その周壁３１における少なくとも先端部が可撓性材料によって構成され、記録ヘッド１９は、密閉空間２６の形成時にキャップ２４の周壁３１の先端部に対して周壁３１の内側から当接することによりキャップ２４の周壁３１が内側に倒れることを規制する凸部２２を有している。
【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ーなどの液体噴射装置に関する。

一般に、液体噴射ヘッドから液体を噴射させる液体噴射装置として、インクジェット式プリンター（以下、「プリンター」ともいう。）が広く知られている。このプリンターは、インク（液体）を収容するインクカートリッジから記録ヘッド（液体噴射ヘッド）にインクを供給し、そのインクを記録ヘッドのノズルから記録用紙に噴射することにより印刷を行うようになっている。

こうしたプリンターでは、インクの噴射不良を低減するために、インクを噴射するノズルを囲うようにして記録ヘッドにキャップを当接して閉空間を形成した状態で、該キャップ内を吸引ポンプにより吸引することで、ノズルから増粘したインクや気泡などを強制的に排出させる、いわゆるクリーニングが適宜行われる。

こうしたキャップは、記録ヘッドとの密着性を確保するべく、通常、周壁の先端部（キャップと当接する部分）をゴムなどの可撓性材料によって形成されているため、吸引ポンプによって閉空間を吸引する際に該閉空間に発生する負圧によって周壁の先端部が内側に弾性変形して倒れてしまうという問題があった。このため、従来は、キャップの周壁の内部に硬質の合成樹脂からなる補強リブを埋設することで、キャップの周壁の先端部が閉空間に発生する負圧によって内側に倒れることを抑制することが提案されている（例えば、特許文献１）。

特開２００１−１０５６１５号公報

ところで、特許文献１のプリンターでは、キャップの周壁の内部に補強リブを埋設しているため、キャップの周壁の先端部が内側へ倒れることを抑制できるものの、補強リブによってキャップの周壁の先端部の柔軟性が阻害されて記録ヘッドに対する密着性が低下してしまうという問題があった。

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、キャップ内に発生する負圧によって該キャップの周壁が内側に倒れることを抑制しつつ、液体噴射ヘッドに対するキャップの密着性を確保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、ノズル形成面に形成されたノズルから液体を噴射する液体噴射ヘッドと、該液体噴射ヘッドに対して前記ノズルを囲うように当接して該液体噴射ヘッドとの間で閉空間を形成するキャップとを備えた液体噴射装置であって、前記キャップは、その周壁における少なくとも先端部が可撓性材料によって構成され、前記液体噴射ヘッドは、前記閉空間の形成時に前記キャップの周壁の先端部に対して前記周壁の内側から当接することにより前記キャップの周壁が内側に倒れることを規制する規制部を有している。

通常、液体噴射ヘッドとの密着性を確保するため、キャップの周壁を可撓性材料によって構成すると、液体噴射ヘッドのクリーニングにおいて、キャップと液体噴射ヘッドとで閉空間を形成した状態で該閉空間に負圧を発生させた場合に、該負圧（大気圧との差圧）によってキャップの周壁が内側に倒れてしまう。この点、この発明によれば、キャップと液体噴射ヘッドとで閉空間を形成した状態で、該閉空間に負圧を発生させて液体噴射ヘッドのクリーニングを行っても、規制部によってキャップの周壁が内側に倒れることが規制される。すなわち、従来とは異なり、キャップの周壁の内部に補強リブを埋設しなくても、キャップの周壁が閉空間に発生した負圧によって内側に倒れることが抑制される。したがって、キャップ内に発生する負圧によって該キャップの周壁が内側に倒れることを抑制しつつ、液体噴射ヘッドに対するキャップの密着性を確保することが可能となる。

本発明の液体噴射装置において、前記規制部は、前記ノズル形成面と垂直な垂直面を有している。
この発明によれば、キャップ内に発生する負圧によってキャップの周壁の先端部が規制部の垂直面に押し付けられるため、キャップの周壁が内側に倒れる力をキャップと液体噴射ヘッドとの密着力に転換することが可能となる。

本発明の液体噴射装置において、前記規制部は、前記ノズル形成面に前記ノズルを囲うように設けられた凸部である。
この発明によれば、キャップの周壁が閉空間に発生した負圧によって内側に倒れることを簡単な構成で確実に規制することが可能となる。

本発明の液体噴射装置において、前記キャップの周壁は、内側に傾斜している。
この発明によれば、キャップの周壁を液体噴射ヘッドのノズル形成面に当接させて閉空間を形成する際に、該キャップの周壁の先端部がノズル形成面上を規制部に向かって滑動しやすくなる。このため、キャップの周壁の先端部を規制部に容易に当接させることが可能となる。

本発明の液体噴射装置において、前記キャップの周壁は、外側に膨らむように湾曲している。
この発明によれば、キャップの周壁の先端部が規制部に当接した状態でキャップ内に発生する負圧によってキャップの周壁が内側に引かれると、キャップの周壁を真っ直ぐにしようとする力が働く。このため、キャップの周壁の先端部の規制部に対する密着力を高めることが可能となる。

本発明の液体噴射装置において、前記キャップの周壁における基端部は硬質材料によって構成されている。
この発明によれば、キャップ内に負圧が発生してもキャップの周壁における基端部が内側に倒れることがないので、キャップにおける底壁と周壁の基端部とで該キャップ内に液体を収容するための所定の領域を確保でき、周壁の部分的な倒れによる大気のリークも防ぐことが可能となる。

実施形態のインクジェット式プリンターの斜視図。 同プリンターのメンテナンス機構を示す断面模式図。 実施形態において、キャップの先端部が記録ヘッドのノズル形成面に当接したときの状態を示す要部拡大断面模式図。 実施形態において、キャップの先端部が記録ヘッドの凸部の垂直面に当接したときの状態を示す要部拡大断面模式図。 変更例において、キャップの先端部が記録ヘッドの凹部の垂直面に当接したときの状態を示す要部拡大断面模式図。

以下、本発明をインクジェット式プリンターに具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明において、「前後方向」、「上下方向」及び「左右方向」をいう場合は、特に説明がない限り、図１を基準とした場合の「前後方向」、「上下方向」及び「左右方向」と一致するものとする。

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ー１１は、略矩形箱状をなすフレーム１２を備えている。フレーム１２内の下部には、その長手方向である左右方向に沿ってプラテン１３が延設されている。プラテン１３上には、フレーム１２の背面下部に設けられた紙送りモーター１４の駆動に基づき、図示しない紙送り機構により記録用紙Ｐが後方側から給送されるようになっている。

フレーム１２内におけるプラテン１３の上方には、該プラテン１３の長手方向に沿ってガイド軸１５が架設されている。ガイド軸１５には、該ガイド軸１５の軸線方向（左右方向）に沿って往復移動可能にキャリッジ１６が支持されている。すなわち、キャリッジ１６には左右方向に貫通するように支持孔１６ａが形成されており、該支持孔１６ａにガイド軸１５が挿通されることにより、キャリッジ１６がガイド軸１５によって左右方向に往復移動可能に支持されている。

フレーム１２の後壁内面におけるガイド軸１５の両端部と対応する位置には、駆動プーリー１７ａ及び従動プーリー１７ｂが回転自在に支持されている。駆動プーリー１７ａにはキャリッジ１６を往復移動させる際の駆動源となるキャリッジモーター１８の出力軸が連結されており、これら一対のプーリー１７ａ，１７ｂ間には一部がキャリッジ１６に連結された無端状のタイミングベルト１７が掛装されている。従って、キャリッジ１６は、ガイド軸１５にガイドされながら、キャリッジモーター１８の駆動力により無端状のタイミングベルト１７を介して左右方向に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の下面側には液体噴射ヘッドとしての記録ヘッド１９が設けられており、該記録ヘッド１９の下面で構成されるノズル形成面１９ａには該記録ヘッド１９に備えられた複数のノズル２１が開口している。また、ノズル形成面１９ａ上には各ノズル２１を囲うように四角枠状をなす規制部としての凸部２２が設けられている。そして、凸部２２の外周面はノズル形成面１９ａと垂直な垂直面２２ａとされている。

一方、キャリッジ１６上には記録ヘッド１９に対して液体としてのインクを供給するためのインクカートリッジ２０が着脱可能に装着されている。そして、インクカートリッジ２０内のインクは、記録ヘッド１９に備えられた圧電素子（図示略）の駆動により、インクカートリッジ２０から記録ヘッド１９へと供給され、該記録ヘッド１９の各ノズル２１からプラテン１３上に給送された記録用紙Ｐに噴射されて印刷が行われるようになっている。

なお、フレーム１２内の右端部に位置する記録用紙Ｐと対応しないホームポジション領域（非印刷領域）には、非印刷時に記録ヘッド１９のクリーニング等のメンテナンスを行うためのメンテナンス機構２３が設けられている。

次に、メンテナンス機構２３について詳述する。
図２に示すように、メンテナンス機構２３は、有底四角箱状をなすキャップ２４と、該キャップ２４を昇降するための昇降装置２５とを備えている。そして、キャリッジ１６をホームポジション領域に移動させた状態で、キャップ２４を昇降装置２５によって上昇させると、該キャップ２４が各ノズル２１を囲うように記録ヘッド１９のノズル形成面１９ａに当接して該記録ヘッド１９との間で閉空間としての密閉空間２６を形成するようになっている。

キャップ２４は底壁３０と周壁３１とを備えており、底壁３０と周壁３１の基端部３１ａとは共に硬質の合成樹脂材料（硬質材料）によって構成されている。また、周壁３１における基端部３１ａよりも先端側（上側）の部位はエラストマーなどの可撓性材料によって構成されたリップ部３１ｂとされている。図２及び図３に示すように、リップ部３１ｂは、外側が膨らむように湾曲しており、全体的に内側に傾斜している。そして、リップ部３１ｂの先端（上端）の開口部は、凸部２２全体を囲うことができる程度の大きさに設定されている。なお、リップ部３１ｂにおいて、４つのコーナー部は、他の部位に比べて肉厚が薄くなっている。

図２に示すように、キャップ２４の底壁３０における中央部からは突部３２が下方に向かって突設されており、該突部３２内にはキャップ２４内からインクを排出するための排出路３２ａが上下方向に貫通するように形成されている。突部３２には可撓性を有する排出チューブ３３の基端側（上流側）が接続され、該排出チューブ３３の他端側（下流側）は直方体状をなす廃インクタンク３４内に挿入されている。

キャップ２４と廃インクタンク３４との間における排出チューブ３３の中間部には、キャップ２４側から廃インクタンク３４側へ向かってキャップ２４内を吸引するためのチューブポンプ３５が設けられている。なお、廃インクタンク３４内には、該廃インクタンク３４内に排出されたインクを吸収して保持する廃インク吸収材３６が収容されている。

次に、記録ヘッド１９のクリーニングを行う際のメンテナンス機構２３の作用について説明する。
さて、記録ヘッド１９のクリーニングを行う場合には、まず、キャリッジ１６をホームポジション領域に移動させた状態で、キャップ２４を上昇させる。すると、図３に示すように、まず、キャップ２４のリップ部３１ｂの先端部が凸部２２を囲うように記録ヘッド１９のノズル形成面１９ａに当接する。そして、図４に示すように、さらにキャップ２４を上昇させると、リップ部３１ｂは、内側に傾斜しているため、ノズル形成面１９ａ上を内側に向かって滑りながら倒れて凸部２２の垂直面２２ａに先端部が当接する。

これにより、キャップ２４が各ノズル２１を囲うように記録ヘッド１９のノズル形成面１９ａに当接した状態（キャッピング状態）となり、キャップ２４と記録ヘッド１９のノズル形成面１９ａとで密閉空間２６が形成される。続いて、チューブポンプ３５を駆動すると、キャップ２４内（密閉空間２６）が吸引されて該キャップ２４内に負圧が発生する。この負圧の発生（キャップ２４内外の圧力差）により、リップ部３１ｂが内側に引かれるため、リップ部３１ｂの先端部が凸部２２の垂直面２２ａに押し付けられる。

加えて、リップ部３１ｂは、外側に膨らむように湾曲しているため、負圧によって内側に引かれることで、リップ部３１ｂには該リップ部３１ｂを真っ直ぐにしようとする力が働く。このため、リップ部３１ｂの先端部が凸部２２の垂直面２２ａ及びノズル形成面１９ａに強く押し付けられる。したがって、垂直面２２ａ及びノズル形成面１９ａに対するリップ部３１ｂの先端部の密着力（シール性）は、飛躍的に高まる。

さらに、このとき、リップ部３１ｂの各コーナー部は、該リップ部３１ｂにおける他の部位よりも肉薄であるため、該他の部位よりも柔軟性に富んでいる。このため、リップ部３１ｂは、各コーナー部においても、垂直面２２ａ及びノズル形成面１９ａに対するシール性が確保される。

そして、このようにキャップ２４内（密閉空間２６）の密閉性が高められた状態の下での該キャップ２４内の負圧により、各ノズル２１から増粘したインクが気泡等とともに吸引されてキャップ２４内に排出される。キャップ２４内に排出されたインクは、チューブポンプ３５により排出路３２ａ及び排出チューブ３３を介して廃インクタンク３４内に排出される。

なお、キャップ２４における底壁３０と周壁３１の基端部３１ａとは共に硬質の合成樹脂材料によって構成されているため、キャップ２４内に負圧が発生してもキャップ２４の周壁３１の基端部３１ａは内側に倒れることがない。したがって、キャップ２４における底壁３０と周壁３１の基端部３１ａとで形成されるキャップ２４内の所定領域は、各ノズル２１から排出されたインクを収容するための領域として確保される。

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と記録ヘッド１９のノズル形成面１９ａとで密閉空間２６を形成した状態で、該密閉空間２６に負圧を発生させて記録ヘッド１９のクリーニングを行っても、キャップ２４の周壁３１のリップ部３１ｂの先端部が凸部２２の垂直面２２ａに当接することによって、該リップ部３１ｂが内側に倒れることを規制することができる。すなわち、従来とは異なり、キャップ２４の周壁３１におけるリップ部３１ｂの内部に補強リブを埋設しなくても、該リップ部３１ｂが密閉空間２６に発生した負圧によって内側に倒れることを抑制することができる。したがって、キャップ２４内に発生する負圧によって該キャップ２４における周壁３１のリップ部３１ｂが内側に倒れることを抑制しつつ、記録ヘッド１９に対するキャップ２４（リップ部３１ｂ）の密着性を確保することができる。

（２）凸部２２はノズル形成面１９ａと垂直な垂直面２２ａを有しているため、キャップ２４内に発生する負圧によってキャップ２４の周壁３１におけるリップ部３１ｂの先端部が内側に倒れて凸部２２の垂直面２２ａに押し付けられる。このため、キャップ２４内の負圧によってリップ部３１ｂが内側に倒れる力をキャップ２４と記録ヘッド１９との密着力に転換することができる。したがって、キャップ２４の記録ヘッド１９に対する密着性（シール性）を高めることができる。

（３）キャップ２４の周壁３１におけるリップ部３１ｂは内側に傾斜しているため、キャップ２４を記録ヘッド１９のノズル形成面１９ａに当接させて密閉空間２６を形成する際に、該キャップ２４の周壁３１におけるリップ部３１ｂの先端部がノズル形成面１９ａ上を凸部２２に向かって滑動しやすくすることができる。この結果、キャップ２４の周壁３１におけるリップ部３１ｂの先端部を凸部２２の垂直面２２ａに容易に当接させることができる。

（４）キャップ２４の周壁３１におけるリップ部３１ｂは外側に膨らむように湾曲している。このため、リップ部３１ｂの先端部が凸部２２の垂直面２２ａに当接した状態でキャップ２４内に負圧を発生させると、該負圧によってリップ部３１ｂが内側に引かれるため、リップ部３１ｂには該リップ部３１ｂを真っ直ぐにしようとする力が働く。この結果、リップ部３１ｂの先端部が凸部２２の垂直面２２ａに強く押し付けられるので、凸部２２の垂直面２２ａに対するリップ部３１ｂの先端部の密着力を高めることができる。

（５）キャップ２４の周壁３１における基端部３１ａは硬質の合成樹脂材料によって構成されているため、キャップ２４内に負圧が発生しても該キャップ２４の周壁３１における基端部３１ａが内側に倒れないようにすることができる。したがって、キャップ２４における底壁３０と周壁３１の基端部３１ａとで該キャップ２４内に各ノズル２１から排出されたインクを収容するための所定の領域を確保することができ、周壁３１の部分的な倒れによる大気のリークも防ぐことができる。
（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５に示すように、凸部２２の代わりに凹部４０を規制部としてノズル形成面１９ａに設けるようにしてもよい。この場合、凹部４０の内側面がキャップ２４のリップ部３１ｂの先端部が当接する垂直面４０ａとして機能する。

・凸部２２の代わりにノズル形成面１９ａに対して垂直な垂直面を有する段差を規制部としてノズル形成面１９ａに設けるようにしてもよい。
・キャップ２４の周壁３１全体を可撓性材料によって構成してもよい。すなわち、キャップ２４の周壁３１全体をリップ部３１ｂとしてもよい。

・キャップ２４のリップ部３１ｂは、必ずしも内側に傾斜させる必要はない。
・キャップ２４のリップ部３１ｂは、必ずしも湾曲させる必要はない。
・凸部２２の外周面は必ずしもノズル形成面１９ａと垂直にする必要はない。

・凸部２２を円形枠状にするとともにキャップ２４を有底円形箱状にしてもよい。このようにすれば、キャップ２４及び凸部２２にコーナー部が形成されないので、凸部２２に対するキャップ２４の密着性（シール性）を向上させることができる。

・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ー１１に具体化したが、インク以外の他の液体を噴射したり吐出したりする液体噴射装置を採用してもよい。微小量の液滴を吐出させる液体噴射ヘッド等を備える各種の液体噴射装置に流用可能である。なお、液滴とは、上記液体噴射装置から吐出される液体の状態をいい、粒状、涙状、糸状に尾を引くものも含むものとする。また、ここでいう液体とは、液体噴射装置が噴射させることができるような材料であればよい。例えば、物質が液相であるときの状態のものであればよく、粘性の高い又は低い液状体、ゾル、ゲル水、その他の無機溶剤、有機溶剤、溶液、液状樹脂、液状金属（金属融液）のような流状態、また物質の一状態としての液体のみならず、顔料や金属粒子などの固形物からなる機能材料の粒子が溶媒に溶解、分散又は混合されたものなどを含む。また、液体の代表的な例としては上記実施形態で説明したようなインクや液晶等が挙げられる。ここで、インクとは一般的な水性インク及び油性インク並びにジェルインク、ホットメルトインク等の各種液体組成物を包含するものとする。液体噴射装置の具体例としては、例えば液晶ディスプレイ、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイ、面発光ディスプレイ、カラーフィルタの製造などに用いられる電極材や色材などの材料を分散又は溶解のかたちで含む液体を噴射する液体噴射装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機物を噴射する液体噴射装置、精密ピペットとして用いられ試料となる液体を噴射する液体噴射装置、捺染装置やマイクロディスペンサ等であってもよい。さらに、時計やカメラ等の精密機械にピンポイントで潤滑油を噴射する液体噴射装置、光通信素子等に用いられる微小半球レンズ（光学レンズ）などを形成するために紫外線硬化樹脂等の透明樹脂液を基板上に噴射する液体噴射装置、基板などをエッチングするために酸又はアルカリ等のエッチング液を噴射する液体噴射装置を採用してもよい。そして、これらのうちいずれか一種の液体噴射装置に本発明を適用することができる。

１１…液体噴射装置としてのインクジェット式プリンター、１９…液体噴射ヘッドとしての記録ヘッド、１９ａ…ノズル形成面、２１…ノズル、２２…規制部としての凸部、２２ａ，４０ａ…垂直面、２４…キャップ、２６…閉空間としての密閉空間、３１…周壁、３１ａ…周壁３１の基端部。

Claims (6)

1. ノズル形成面に形成されたノズルから液体を噴射する液体噴射ヘッドと、該液体噴射ヘッドに対して前記ノズルを囲うように当接して該液体噴射ヘッドとの間で閉空間を形成するキャップとを備えた液体噴射装置であって、
   前記キャップは、その周壁における少なくとも先端部が可撓性材料によって構成され、
   前記液体噴射ヘッドは、前記閉空間の形成時に前記キャップの周壁の先端部に対して前記周壁の内側から当接することにより前記キャップの周壁が内側に倒れることを規制する規制部を有していることを特徴とする液体噴射装置。
2. 前記規制部は、前記ノズル形成面と垂直な垂直面を有し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. 前記規制部は、前記ノズル形成面に前記ノズルを囲うように設けられた凸部であ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. 前記キャップの周壁は、内側に傾斜していることを特徴とする請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の液体噴射装置。
5. 前記キャップの周壁は、外側に膨らむように湾曲してい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。
6. 前記キャップの周壁における基端部は硬質材料によって構成されていることを特徴とする請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載の液体噴射装置。

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