JP2011183769A - 液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】キャップユニットが帯電することを防止し、装置内において飛散浮遊する紙粉が記録ヘッドのノズルプレートに付着し、印字不良を生じさせることのない液体噴射装置を提供する。
【解決手段】ノズル面に形成されたノズル口から被記録媒体に向けてインクを吐出する記録ヘッドと、ノズル面を封止し、内部に前記ノズル口から吐出されるインクを受容する吸収体を有するキャップ部材と、一部に接地電位に設定される金属体を含み、記録ヘッド及びキャップ部材を格納するフレームとを備える液体噴射装置であって、キャップ部材及び吸収体が導電性部材により形成され、キャップ部材又は吸収体が金属体と導電性コードにより接続される。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体噴射装置に関し、特に、被記録媒体に液体を吐出する記録ヘッド及び当該記録ヘッドを封止するキャップユニットへの帯電を防止可能な液体噴射装置に関する。

液体噴射装置の一形態であるインクジェット式プリンター（以下、単にプリンターという）は、インクタンクから供給されるインクを噴射する記録ヘッドを備え、記録ヘッドに設けられたノズルから印刷紙等の被記録媒体に対してインクを噴射することにより印刷が実行される。
このようなプリンターでは、印刷休止中等にノズル内に存在するインク中のインク溶媒の揮発によりインクが増粘することで、ノズルが目詰まりしてドット抜け等の印刷不良を招くことがある。また、長時間の印刷による連続使用によりノズルやインク内に気泡が生じ、ノズルが目詰まりしてドット抜け等の印刷不良を招くことがある。上記不具合を解消するため、プリンターには記録ヘッドのノズルのメンテナンスを行うキャップユニットが設けられる。
記録ヘッドは、リザーバーから圧力室を経てノズル開口に至る一連の液体流路が形成された流路ユニットや圧力室の容積を変動可能な圧力発生素子を有するアクチュエーターユニット等を備えたヘッドユニットと、液体流路に連通する複数のノズル開口に列設したノズル列を有する金属製のノズルプレートと、ヘッドユニット及びノズルプレートを固定する樹脂製のヘッドケースとを備える。
記録ヘッドにおけるヘッドユニット及びノズルプレートは、ノズルプレートの表面の縁を被覆してノズル開口を露出する金属製のヘッドカバーによって保護され、ヘッドケースに固定される。
上記構成からなるキャップユニットは、概略記録ヘッドの液体吐出面を覆い、ノズル側のインクの乾燥を防止する蓋体としての機能と、液体吐出面を覆って密封した状態で吸引ポンプからの負圧を印加することにより液体吐出面側のノズルからインクを強制的に吸引，排出してノズルの目詰まりを解消する吸引機能とを有している。

ところが、液体噴射装置は、樹脂と金属により構成される電子機器であるため、装置内部において静電気が生じやすく、例えば、記録紙などの被記録媒体から発生する紙粉が、帯電した記録ヘッドやキャップユニットの表面に付着してしまう。

そこで、従来においては記録ヘッドの帯電を防止する構成として、記録ヘッドのヘッドカバーを接地電位に設定し、ヘッドカバーとノズルプレートとを接触させることにより導通させ、ノズルプレートの接地電位がゼロとなるように構成したものが知られている。
具体的には、記録ヘッドを構成する導電性基板からなるノズルプレートのノズル開口から外れた表面の一部に接触領域を設ける一方、キャップユニット側に接地電位に調整される導電性接点を設け、導電性接点の先端がノズルプレートの表面に密着する封止状態のときに、導電性接点部材が接触領域に接触し、ノズルプレートと導電性接点とを導通させてノズルプレートに帯電した電荷を除去するように構成される。
さらに、キャップユニットは、記録ヘッドのノズル開口を封止可能にするため、導電性接点部材とともにノズルプレートに対して昇降を可能にする変位機構を備え、変位機構が導電性接点部材とともに昇降することにより、ノズルプレートに対して接触状態と非接触状態とに切り替え可能に構成される。

しかしながら、キャップユニットや変位機構は、樹脂を成型したものからなるため、キャップユニットは帯電したままとなり、プリンター内で飛散・浮遊する埃や紙粉がキャップユニットに付着し、記録ヘッドをメンテナンスするときに、キャップユニットから記録ヘッドに埃や紙粉が移動し、ノズルの目詰まりや印刷不良、ノズルプレートとキャップユニットとの密着不良を生じさせ、ノズルのメンテナンスが正しく実行できなくなる場合がある。

特開２００７−６２０４３号公報

本発明は、上記課題を解決するため、キャップユニットが帯電することを防止し、装置内において飛散浮遊する紙粉が記録ヘッドのノズルプレートに付着し、印字不良を生じさせることのない液体噴射装置を提供する。

本発明に係る第１の構成として、ノズル面に形成されたノズル口から被記録媒体に向けてインクを吐出する記録ヘッドと、ノズル面を封止し、内部にノズル口から吐出されるインクを受容する吸収体を有するキャップ部材と、一部に接地電位に設定される金属体を含み、記録ヘッド及びキャップ部材を格納するフレームとを備える液体噴射装置であって、キャップ部材及び吸収体が導電性部材により形成され、キャップ部材が金属体と導電性コードにより接続される構成とした。
本発明によれば、キャップ部材が接地電位に設定された金属体と導電性コードを介して接続されることにより、互いに接するキャップ部材及び吸収体が帯電することを防止できるので、静電気により埃や紙粉がキャップ部材叉は吸収体に付着することを防止できる。
本発明に係る第２の構成として、液体噴射装置がキャップ部材をノズル面に対して昇降させる変位機構を備え、変位機構が導電性部材により形成され、金属体と導電性コードにより接続される構成とした。
本発明によれば、上記第１の効果に加え、キャップ部材を昇降させる変位機構が接地電位に設定された金属体と導電性コードを介して接続されることで、変位機構の帯電を防止できる。よって、静電気により埃や紙粉がキャップ部材、吸収体及び変位機構に付着することがない。
本発明に係る第３の構成として、キャップ部材が記録ヘッド方向に延長する導電性部材を備え、導電性部材は、キャップ部材がノズル面を封止したときに当該ノズル面と接触する構成とした。
本発明によれば、上記第１及び第２の効果に加え、キャップ部材がノズル面を封止したときに、接地電位に設定されたキャップ部材に設けられた導電性部材がノズル面と接触することにより、記録ヘッドを接地電位に設定することができる。よって、静電気により埃や紙粉が記録ヘッド、キャップ部材、吸収体及び変位機構に付着することがない。

以下、発明の実施形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明される特徴の組み合わせのすべてが発明の解決手段に必須であるとは限らず、選択的に採用される構成を含むものである。

本発明の実施形態に係る液体噴射装置の模式図。 本発明の実施形態に係るノズル面の平面図。 本発明の実施形態に係るキャップユニットの動作図。 本発明の実施形態に係るキャップ本体の外観図。

以下、本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明に係る液体噴射装置としてのプリンター１内部の模式図である。
図１に示すように、プリンター１は、フレームとしてのハウジング１Ａの長手方向に延長して架設されるガイド軸２と、ガイド軸２に沿ってハウジング１Ａの長手方向（主走査方向）に移動可能なキャリッジ３と、キャリッジ３の下面に搭載される記録ヘッド４と、ハウジング１Ａの両端に互いに離間して設けられたプーリー７ａ，７ｂに掛け渡され、キャリッジ３と接続されるタイミングベルト７と、プーリー７ａを回転駆動させ、タイミングベルト７を駆動するキャリッジモーター８と、記録ヘッド４のメンテナンスを行うキャップユニット９と、記録紙Ｐを主走査方向と直角方向に搬送するプラテン１０と、操作パネル及び制御装置１１とを備える。

ハウジング１Ａは、接地電位に設定された金属部１Ｂを一部に備え、上記各部品を格納する筐体である。ハウジング１Ａには、上下方向に開閉可能な図外のカバー部材が取り付けられる。金属部１Ｂは、ハウジング１Ａの底面及び一方の側面に亘って設置されるＬ字状の板体であって、プリンター１の接地基準として設定される。
ガイド軸２は、断面円形の軸体からなり、ハウジング１Ａの両側面に架設される。キャリッジ３は、インクカートリッジを収容可能な上方開放の箱体からなり、ガイド軸２に当該箱体を貫通させて取り付けられることにより、ガイド軸２に沿って摺動自在に移動可能である。
キャリッジ３の内部には、例えばブラック，シアン，マゼンダ，イエロー等の各色を貯留する図外のインクカートリッジを個別に収容可能な収容壁が形成され、インクカートリッジが上方から装着されることによりキャリッジ３内に搭載される。キャリッジ３の下面側には記録ヘッド４が搭載される。

図２は、記録ヘッド４のノズルプレート５のノズル面４ａを示す。
記録ヘッド４は、インクを吐出するための複数のノズル１３が開設された金属製のノズルプレート５を有する。ノズルプレート５は、後述のプラテン１０により搬送される記録紙Ｐの記録面に対して略平行に対向するように配置される。ノズルプレート５の下面であるノズル面４ａには、各色毎にインクを吐出するノズル列１３Ａ〜１３Ｄが開設され、各ノズル列１３Ａ〜１３Ｄは、複数のノズル１３が記録紙搬送方向に開設されることにより構成される。

タイミングベルト７は、ハウジング１Ａの壁面に回転可能に固定されるプーリー７ａ，７ｂに掛け渡される。プーリー７ａ，７ｂは、非印字領域と非印字領域とに位置するようにガイド軸２に沿って互いに離間して配置され、キャリッジモーター８が後述の制御装置１１により回転制御されることにより、タイミングベルト７に接続されるキャリッジ３をガイド軸２に沿って主走査方向に往復移動させる。

プラテン１０は、キャリッジ３に支持された記録ヘッド４のノズル面４ａと対向する位置に配置され、印字領域の略全域に亘って延長する略平板状の基台であって、記録紙Ｐを上面に露出する複数の紙送りローラーにより下方から支持しつつ、主走査方向と直交する方向（副走査方向）に搬送する。

キャップユニット９は、非印字領域（ホーム位置）内に設けられる装置であって、キャリッジ３の移動によりホーム位置内に停止した記録ヘッド４に対してメンテナンス動作を実行する。以下、キャップユニット９の詳細について説明する。

図３（ａ），（ｂ），（ｃ）は、キャップユニット９の動作を示す。図４は、本発明に係るキャップ本体２０の概略構成図を示す。以下、図３及び図４を用いてキャップユニット９について説明する。
キャップユニット９は、同図に示すように、ノズル面４ａを封止可能する封止体２５を有するキャップ本体２０と、キャップ本体２０を下方から支持し、斜め上下方向に移動させることが可能な変位機構９０と、封止体２５がノズル面４ａに密着したときに、封止体２５とノズル面４ａとにより形成される空間に負圧を印加する吸引ポンプ２２と、吸引ポンプ２２により吸引されたインクを貯留する廃液タンク２３とにより構成される。

図３に示すように、変位機構９０は、金属体１Ｂ上に互いに対向して立設される前後一対のフレーム８１と、当該フレーム８１とリンクアーム９２を介して接続され、キャップ本体２０を下方から支持するベース部材９１と、フレーム８１とベース部材９１とに接続されベース部材９１を下降方向に附勢するバネ９６とを備えている。
フレーム８１は、主走査方向に延長する導電性の金属プレートや樹脂からなり、延長方向の略中央部に形成される突部８２と、ハウジング１Ａの一方の側面側に形成されるカム板８３とを有する。突部８２は、上方に立ち上がる先端部が円弧状に加工された突起であって、中央部に回転孔を有する。
カム板８３は、ハウジング１Ａの一方の側面に向かって斜め上方向に傾斜する基部上に形成される金属板であって、円弧状の溝８１ａが開設される。また、フレーム８１には、バネ９６の一端部が係止される。

ベース部材９１は、前記一対のフレーム８１上にリンクアーム９２を介して回転可能に支持される平面視矩形の導電性の金属や樹脂よりなる板部材である。
ベース部材９１の上面には、後述のキャップ本体２０が載置される。ベース部材９１の中央部には下方に突出する突部が設けられる。当該突部には、中央に回転孔を有し、当該回転孔と、前記フレーム８１に形成された突部８２の回転孔を介して、両端部に回転軸９２ａ；９２ｂを有するリンクアーム９２が取り付けられることより、フレーム８１とベース部材９１とが回転自在に接続される。
ベース部材９１におけるハウジング１Ａの一方の側面側にはカム板８３側に突出し、カム板８３の円弧状の溝８１ａに嵌り込む突部９１ａが突設される。また、ベース部材９１には前記フレーム８１に係止されたバネ９６の他端部が係止され、バネ９６がフレーム８１，ベース部材９１間に張設された状態となる。ベース部材９１はハウジング１Ａの一方の側面側に上方に突出する軸部９３を有する。軸部９３は、キャリッジ３の側壁に設けられた当接部８４と当接する長さを有し、キャリッジ３がホーム位置に近接したときにベース部材９１を上方に引き上げる。

以下、上記構成からなる変位機構９０によるキャップ本体２０の動作について説明する。
図３（ａ）に示す状態からキャリッジ３がホーム位置側に移動すると、図３（ｂ）に示すようにキャリッジ３の当接部８４がベース部材９１に形成された軸部９３に当接し、キャップ本体２０の水平状態を維持したまま当該キャップ本体２０を下方から支持するベース部材９１が、リンクアーム９２の回転動作に伴って、溝８１ａに案内されるように上昇を開始する。

そして、図３（ｃ）に示すようにキャリッジ３が所定のホーム位置まで到達すると、ベース部材９１上に載置されたキャップ本体２０の封止体２５がノズルプレート５に対して押し付けられた状態で当接し、ノズルプレート５に開設された複数のノズル口１３ａが封止体２５によって密封された状態で封止される。
一方で、キャリッジ３が印字領域方向に移動した場合、キャリッジ３の当接部８４と軸部９３との当接関係が解除され、ベース部材９１はバネ９６の附勢力により溝８１ａに沿って水平状態を維持したまま降下する。
即ち、変位機構９０は、キャリッジ３の動作と連動してキャップ本体２０を昇降させる機構であって、キャップ本体２０は変位機構９０によって、ノズル面４ａに対して当接，離間する。

図４に示すように、キャップ本体２０は、上方に開口する開口部２１を有し、内部にインク吸収体２６を収容する導電性の金属や、ＡＢＳ樹脂等の導電性部材からなる矩形状の躯体２０Ａと、躯体２０Ａの上面において開口部２１の周縁に形成される封止体２５と、躯体２０Ａの上面において封止体２５の側方に取着される接点８０とから構成される。なお、封止体２５は躯体２０Ａに採用される導電性部材により形成される。
開口部２１は、記録ヘッド４のノズル面４ａの大きさよりもやや小さく成型され、躯体２０Ａの底板２０ａには、四方から中央に向かうに従い漸次下降する傾斜面が形成される。
傾斜面の最も低位置には、底板２０ａを貫通する貫通孔２０ｂが開設され、貫通孔２０ｂに対応して、底板２０ａの外側には、吸引口２４が設けられる。吸引口２４には、後述の吸引ポンプ２２と接続するための吸引チューブ２７が嵌挿される（図３参照）。

躯体２０Ａの上面における開口部２１の周縁には、開口部２１を取り囲むように封止体２５が取り付けられる。封止体２５は断面山型に形成され、先端面２５ａの高さが開口部２１の４辺において面一であり、先端面２５ａがノズル面４ａと当接することにより、ノズル面４ａに形成された複数のノズル口１３ａを密閉状態に封止する。

躯体２０Ａの内部には、インク吸収体２６が収容される。インク吸収体２６は、導電性樹脂を素材として、インクを保持可能なスポンジ状の多孔体に成型された部材である。インク吸収体２６は、躯体２０Ａの内部表面と直接接して収容されている。インク吸収体２６は、後述する吸引ポンプ２２の吸引動作により複数のノズル口１３ａから排出されたインクを吸収することにより、封止体２５がノズル面４ａに当接したときに、ノズル面４ａのノズル口１３ａのインクが乾燥しないように保湿する。

躯体２０Ａの上面における封止体２５の側方には、接点８０が設けられる。接点８０は、躯体２０Ａの上面から記録ヘッド４方向に延長する導電性の金属板であり、一定の弾性力を具備するように、くの字状に屈曲して設けられる。接点８０の上端部は、封止体２５の先端面２５ａよりも高くなるように設定され、封止体２５の先端面２５ａがノズル面４ａに密着した封止状態において、接点８０がノズル面４ａの一部に形成された接触領域Ｓに当接する（図２参照）。即ち、記録ヘッド４側のノズルプレート５に帯電した静電気は接点８０を介してキャップ本体２０側に導通される。
なお、接点８０としては、上記金属製の板バネに限らず、例えば導電性ゴムや金属製のコイルスプリング等であっても良い。

また、躯体２０Ａの前側面には、ネジ孔２０ｄが形成される。
当該ネジ孔２０ｄには、ハウジング１Ａの金属部１Ｂと躯体２０Ａとを接続する導電ワイヤー７０の一端がネジ８９によりネジ止めされ、他端がハウジング１Ａの接地電位に設定された金属部１Ｂとネジ８８によりネジ止め固定される。
即ち、接地電位に設定された金属部１Ｂと、躯体２０Ａとが導電ワイヤー７０によって接続されることにより、キャップ本体２０の電位が接地電位となり、キャップ本体２０はアースされた状態となる。

キャップ本体２０の吸引口２４には、吸引ポンプ２２が接続される。吸引ポンプ２２は、ハウジング１Ａの底面に固定され、例えばチューブポンプにより構成される。吸引ポンプ２２の吸入口には、吸引チューブ２７の一端が接続され、他端がキャップ本体２０の吸引口２４に接続される。また、吸引ポンプ２２の排出口には、排出チューブ２８の一端が接続され、他端が廃液タンク２３に接続される。
即ち、キャップ本体２０の封止体２５がノズル面４ａに当接したときに、吸引ポンプ２２を作動させ、ノズル面４ａと封止体２５とにより囲まれる空間を減圧することにより、ノズル口１３ａからインクを排出させ、インク吸収体２６が飽和し、吸収しきれない余剰のインクを廃液タンク２３に貯留させる構成である。

図３に示すように、ワイパー２９は、キャップ本体２０の側方においてベース部材９１上に配置される。ワイパー２９は、ゴムやエラストマー等の弾性部材を山型に成型したもので、頂部を記録ヘッド４の移動方向と交差する方向に向けて装着することにより、記録ヘッド４の通過に伴って先端部がノズル面４ａの表面と摺接して、ノズル口１３ａを払拭する。

次に、本発明に係る接地電位の電気的経路について説明する。
プリンター１において、印字時、非印字時を問わずキャップユニット９は、接地電位に設定される。
即ち、ハウジング１Ａの金属部１Ｂに載置される変位機構９０を構成する部品及びキャップ本体２０を構成する部品は、全て導電性の金属や樹脂により成型されることから接地電位に設定され、当該変位機構９０により支持されるキャップ本体２０は、変位機構９０とキャップ本体２０に直接接触する導電ワイヤー７０により金属部１Ｂの接地電位に設定される。
よって、キャップ本体２０及び変位機構９０を含むキャップユニット９は、帯電することがないので、埃や紙粉が静電気により付着することがない。

さらに、記録ヘッド４のノズルプレート５に帯電する電荷は、ノズル面４ａの一部に形成された接触領域Ｓに接点８０が当接することにより除去される。
即ち、キャリッジ３がホーム位置に移動し、キャリッジ３の移動に連動してキャップ本体２０が上昇し、封止体２５がノズル面４ａに当接した状態において、接点８０が接触領域Ｓと接触することによりノズルプレート５に帯電する電荷が除去される。

以上説明したように、記録ヘッド４のメンテナンスを行うキャップユニット９のキャップ本体２０及び変位機構９０を導電性の樹脂や金属により構成し、接地電位であるハウジング１Ａの金属部１Ｂ上に変位機構９０が接触固定され、金属部１Ｂに導電ワイヤー７０の一端を接触させ、他端をキャップ本体２０に接触させて固定することにより、記録ヘッド４に対してメンテナンス動作を行う側を全て接地電位に設定することができる。よって、メンテナンス動作を行う側には、埃や紙粉が付着することがない。
また、接点８０をキャップ本体２０に導通状態で設けたことにより、キャリッジ３のホーム位置への移動に伴って、ノズルプレート５に溜まった静電気を除去することができる。
よって、本発明に係る液体噴射装置によれば、記録ヘッド４やキャップ本体２０及び変位機構９０の静電気が除去されることにより、記録紙から落下する紙粉や埃が記録ヘッド４やキャップ本体２０及び変位機構９０に付着、吸着されることがなく、紙粉や埃が付着することに伴う印字不良を生じさせることのない液体噴射装置を得ることができる。
なお、本例においては、キャップ本体２０と変位機構９０の材質自体を導電性部材としたが、キャップ本体２０と変位機構９０の表面を導電性のある素材、例えばアルミニウム等により被覆して、接地電位に設定可能に構成しても良い。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能である。

１ プリンター、１Ａ ハウジング、１Ｂ 金属部、２ ガイド軸、３ キャリッジ、
４ 記録ヘッド、４ａ ノズル面、５ ノズルプレート、
１３ ノズル、１３ａ ノズル口、１３Ａ〜１３Ｄ ノズル列、７０ 導電ワイヤー、
８０ 接点、８１ フレーム、８１ａ 溝、８４ 当接部、
９０ 変位機構、９１ ベース部材、９１ａ 突部、
９２ リンクアーム、９２ａ 回転軸、９３ 軸部、９６ バネ。

Claims (3)

1. ノズル面に形成されたノズル口から被記録媒体に向けてインクを吐出する記録ヘッドと、
   前記ノズル面を封止し、内部に前記ノズル口から吐出されるインクを受容する吸収体を有するキャップ部材と、
   一部に接地電位に設定される金属体を含み、前記記録ヘッド及び前記キャップ部材を格納するフレームとを備える液体噴射装置であって、
   前記キャップ部材及び前記吸収体が導電性部材により形成され、
   前記キャップ部材が前記金属体と導電性コードにより接続されることを特徴とする液体噴射装置。
2. 前記液体噴射装置が前記キャップ部材を前記ノズル面に対して昇降させる変位機構を備え、
   前記変位機構が導電性部材により形成され、前記金属体と導電性コードにより接続されることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。
3. 前記キャップ部材が前記記録ヘッド方向に延長する導電性部材を備え、
   前記導電性部材は、前記キャップ部材が前記ノズル面を封止したときに当該ノズル面と接触することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体噴射装置。