JP4200738B2

JP4200738B2 - 液体噴射装置のキャッピング操作方法

Info

Publication number: JP4200738B2
Application number: JP2002324040A
Authority: JP
Inventors: 雅昭宮本
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-11-07
Filing date: 2002-11-07
Publication date: 2008-12-24
Anticipated expiration: 2022-11-07
Also published as: JP2004155106A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体噴射装置のキャッピング操作方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液体をターゲットに噴射させる液体噴射装置として、インクジェットプリンタが広く用いられている。詳しくは、このインクジェットプリンタは、キャリッジと、同キャリッジに搭載された記録ヘッドとを備える。そして、同キャリッジを記録媒体に対して移動させながら、記録ヘッドに形成されたノズルからインクを吐出し、記録媒体に対して印刷を行うようになっている。
【０００３】
このようなインクジェットプリンタは、非印刷時において、記録ヘッドのノズルから水蒸気等のインクの溶媒が蒸発することにより、ノズルにおけるインク粘度が上昇したり、インクが固化したりしてしまうことがあった。そしてその結果、ノズルに塵埃が付着したり、インクの吐出が良好に行われなくなったりして、印刷が良好に行われなくなる現象が生じる可能性があった。
【０００４】
このため、インクジェットプリンタとしては、これらの現象を防ぐために、キャッピング手段を備えたものが数多くあった（例えば、特許文献１参照。）。詳しくは、キャッピング手段は、記録ヘッドのノズル形成面を覆うことが可能なキャップ部材を備えており、非印刷時にはこのキャップ部材によって記録ヘッドのノズル形成面を覆うキャッピング操作を行うようになっていた。そして、記録ヘッドとキャップ部材によって形成される空間（以下、キャップ内空間という）の湿度を保つようになっていた。これにより、ノズルにおけるインクの乾燥が防がれ、ノズルの性能を最適な状態に保つことが図られていた。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２００７７７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のようなキャッピング操作においては、ノズルにおけるインクの乾燥を防ぐために、キャップ部材にて記録ヘッドのノズル形成面を覆っている場合には、キャップ内空間における温度が変化し、キャップ内空間の流体が膨張又は収縮することがあった。その結果、キャップ内空間の圧力が変化し、ノズルにおけるインクの端部に表面張力によって形成されているメニスカスが破壊されてしまうおそれがあった。そして、メニスカスの破壊によって、ノズル内に気泡が侵入したり、ノズル形成面が汚されてしまったりして、印刷が良好に行われなくなる可能性があった。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、キャップ内空間の圧力変化を吸収することができるとともに、ノズルにおけるインクの乾燥を防止することができる液体噴射装置のキャッピング操作方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、液体噴射ヘッドのノズル形成面を覆うことが可能なキャップと、前記ノズル形成面と前記キャップとによって形成されるキャップ内空間を外部に連通させる流路と、前記流路途中に設けられ、前記流路内の流体に圧力差を生じさせる吸引手段とを備え、前記吸引手段を駆動させて前記キャップ内空間の前記流体を前記流路を介して前記外部に排出することによりクリーニング操作を行う液体噴射装置のキャッピング操作方法において、前記液体噴射ヘッドの前記ノズル形成面を前記キャップによって覆うキャッピング段階と、前記流路の流路断面積を、０よりも大きい範囲内で前記クリーニング操作時よりも縮小させる断面積縮小段階とを備え、前記断面積縮小段階は、前記流路の前記吸引手段よりも上流における前記流路断面積を小さくする段階であり、前記流路は、前記キャップ内空間を前記外部に対して連通可能に並列に設けられている複数のチューブによって構成され、該各チューブはバルブが設けられた第１のチューブとバルブが設けられていない第２のチューブとを備え、前記断面積縮小段階は、前記バルブを閉じて全ての前記第１のチューブを前記外部に対して非連通状態とすることにより前記流路断面積を小さくするとともに、前記第２のチューブを通じて前記キャップ内空間が大気に連通された状態を維持する段階である。
【０００９】
従って、本発明によれば、流路の流路断面積をクリーニング操作時と同じ大きさとした場合よりも、キャップ内空間が外部に連通する断面積を小さくすることができる。その結果、液体を吐出させないときに液体噴射ヘッドのノズル形成面をキャップにて覆う場合に、キャップ内空間に充満されている水蒸気等の溶媒が、外部に逃げる量を少なくすることができる。従って、液体噴射ヘッドのノズル形成面付近における湿度を高く保つことができ、液体の乾燥を防ぐことができる。
【００１０】
また、流路の流路断面積を小さくするのみで、流路を完全に閉じるわけではないので、キャップ内空間は外部に開放状態となっており、キャップ内空間に温度変化が生じても圧力変化が生じないようにすることができ、液体噴射ヘッドのノズルにおける液体のメニスカスを破壊しないようにすることができる。そして、次回液体噴射ヘッドから液体を吐出すときに、良好に吐出すことができるようになる。
【００１２】
また、流路断面積が小さくなっている絞り部分とキャップとの間の距離が短くなる。従って、流路自体が、水蒸気等の溶媒を透過させやすい材料にて形成されている場合には、この絞り部分とキャップとの間の流路から溶媒が透過してしまうが、この流路の距離が短いので、外部に透過してしまう溶媒の量を少なくすることができる。従って、キャップ内空間から外部に排出される溶媒の量をより少なくすることができ、液体噴射ヘッドのノズル形成面付近における液体の乾燥をより防ぐことができる。
【００１５】
この液体噴射装置のキャッピング操作方法において、前記第１のチューブは前記第２のチューブよりも径が大きい。
これによれば、流路断面積を小さくなる割合を大きくすることができ、流路を介して外部に排出される水蒸気等の溶媒の量を効果的に少なくすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図３に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態の液体噴射装置としてのプリンタ１１には、そのフレーム１２にプラテン１３が架設され、図示しない紙送り機構により、このプラテン１３上を紙Ｐが給送される。フレーム１２には、キャリッジ１５がガイド部材１６を介してプラテン１３の長手方向へ移動可能に支持され、キャリッジモータ１７によりタイミングベルト１８を介して往復移動される。
【００１８】
また、前記キャリッジ１５には、その下方に液体噴射ヘッドとしての記録ヘッド２０が搭載されている。記録ヘッド２０は、その下面が、ノズルが形成されるノズル形成面（図示しない）となっており、圧電素子（図示しない）の駆動により、このノズルからインク滴を吐出させる。キャリッジ１５上には、インクカートリッジ２１が着脱可能に搭載され、インクカートリッジ２１から記録ヘッド２０にインクが供給される。従って、前記キャリッジ１５がプラテン１３に沿って移動しながら、印刷データに基づいて前記圧電素子が駆動され、記録ヘッド２０から紙Ｐ上にインクが吐出されて印刷が行われる。
【００１９】
前記フレーム１２の一側部の非印刷可能領域（ホームポジション）には、ヘッドクリーニング機構２５が設けられている。図２に示すように、ヘッドクリーニング機構２５は、キャップホルダ２６と、チューブとしての第１及び第２のインク排出用チューブ２７，２８と、吸引手段としてのチューブポンプ２９とを備える。キャップホルダ２６は、図示しない公知の昇降手段により上下動可能に前記フレーム１２に取着されている。
【００２０】
キャップホルダ２６の上には、四角枠状のキャップ３０が設けられている。このキャップ３０は、その上端縁が前記記録ヘッド２０に当接して、記録ヘッド２０のノズル形成面を封止することが可能となっている。また、図２に示すように、キャップ３０は、その底部にシート状のスポンジ３１が固着されている。このスポンジ３１は、キャップ３０が記録ヘッド２０に当接した状態で、前記記録ヘッド２０のノズル吐出口と所定間隔をおいて対向し、記録ヘッド２０のノズルから吐出されるインクを受け止めるようになっている。更に、このキャップ３０には、その底面を貫通するようにして２つの排出口３２，３３が形成されている。
【００２１】
第１及び第２のインク排出用チューブ２７，２８は、それぞれ、シリコンゴム等の可撓性材料により形成され、同一の流路断面積を有している。そして、第１及び第２のインク排出用チューブ２７，２８は、それぞれ、その上流側の端部が前記キャップホルダ２６の排出口３３，３２に接続されているとともに、下流側の端部が、プリンタ１１のフレーム１２内に設けられている廃インクタンク３５内に位置している。従って、第１及び第２のインク排出用チューブ２７，２８は、キャップ３０と廃インクタンク３５との間において並列となるように設けられている。
【００２２】
チューブポンプ２９は、前記第１及び第２のインク排出用チューブ２７，２８の流路途中に設けられており、図示しない駆動手段によって駆動されることにより、チューブポンプ２９よりも上流側における第１及び第２のインク排出用チューブ２７，２８内の流体を減圧することが可能となっている。従って、キャップ３０によって記録ヘッド２０のノズル形成面を封止した状態で、チューブポンプ２９を駆動させると、記録ヘッド２０とキャップ３０とによって形成されるキャップ内空間Ｓ内が減圧され、記録ヘッド２０からインクが吸引される。そして、第１及び第２のインク排出用チューブ２７，２８を介して前記廃インクタンク３５にインクが排出されるようになっている。
【００２３】
また、第１のインク排出用チューブ２７には、前記チューブポンプ２９よりも上流の位置に、バルブ３７が設けられている。なお、バルブ３７は、任意のタイミングで第１のインク排出用チューブ２７の流路を開閉可能なものであれば、どのような形式のバルブでもよい。従って、第１のインク排出用チューブ２７は、このバルブ３７の開閉によって、内部の流体が流動可能な状態（以下、チューブ連通状態という。）又は流動不能な状態（以下、チューブ非連通状態という。）とに変化可能となっている。
【００２４】
そして、以上のように構成されているプリンタ１１は、長期間印刷が行われないような場合に、次のようなキャッピング操作を行う。まず、図３に示すように、プリンタ１１はキャッピング段階に移行し、キャリッジ１５がホームポジションに移動されるとともに、キャップホルダ２６が上昇され、記録ヘッド２０のノズル形成面がキャップ３０によって封止される。その結果、ノズル形成面とキャップ３０によってキャップ内空間Ｓが形成される。その後、プリンタ１１は断面積縮小段階に移り、第１のインク排出用チューブ２７のバルブ３７が閉じられ、第１のインク排出用チューブ２７は、チューブ非連通状態とされる。一方、第２のインク排出用チューブ２８については、バルブ等が設けられていないため、チューブ連通状態とされる。
【００２５】
そしてこのとき、チューブポンプ２９については、駆動が停止された状態となっている。従って、キャップ内空間Ｓは、前記第２のインク排出用チューブ２８のみを介して廃インクタンク３５、すなわち、外部としての大気に開放された状態となる。その結果、第１及び第２のインク排出用チューブ２７，２８の両方がチューブ連通状態となっているときに比較して、大気に開放されている流路の断面積が２分の１となっている。従って、第１及び第２のインク排出用チューブ２７，２８の両方がチューブ連通状態となっているときに比較して、キャップ内空間Ｓにおける水蒸気等のインクの溶媒が、キャップ内空間Ｓの外に排出されにくい状態となっており、記録ヘッド２０のノズルにおけるインクが乾燥されにくい状態とすることができる。
【００２６】
また、キャップ内空間Ｓにおける温度が変化し、キャップ内空間Ｓの空気等の流体が膨張又は収縮することがあっても、第２のインク排出用チューブ２８が大気に開放されていることにより、キャップ内空間Ｓにおける圧力が一定に保たれるようになる。その結果、記録ヘッド２０のノズル形成面におけるメニスカスの破壊が防がれ、印刷再開時において良好な印刷を行うことができるようになる。
【００２７】
また、プリンタ１１がクリーニング操作を行う場合には、記録ヘッド２０のノズル形成面がキャップ３０によって封止された状態で、前記バルブ３７が開かれ、第１及び第２のインク排出用チューブ２７，２８の両方がチューブ連通状態とされる。そして駆動手段によってチューブポンプ２９が駆動され、チューブポンプ２９よりも上流における第１及び第２のインク排出用チューブ２７，２８内が減圧される。その結果、キャップ内空間Ｓ内に負圧が形成され、粘度が上昇したインクや、カートリッジ交換等によって発生した記録ヘッド２０のノズル内部の気泡等が、第１及び第２のインク排出用チューブ２７，２８を介して廃インクタンク３５に排出される。
【００２８】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、長期間プリンタ１１が印刷を行わない状態となる場合におけるキャッピング操作において、記録ヘッド２０のノズル形成面をキャップ３０にて覆うとともに、バルブ３７を閉じ、第１のインク排出用チューブ２７をチューブ非連通状態とするようにした。従って、クリーニング操作時のように、第１及び第２のインク排出用チューブ２７，２８がともに連通状態となっている場合と比較して、キャップ内空間Ｓが大気に連通される流路断面積を２分の１にすることができる。その結果、キャップ内空間Ｓに充満されている水蒸気等の溶媒が、外部に逃げる量を減らすことができる。従って、記録ヘッド２０のノズル形成面付近における湿度を高く保つことができ、インクの乾燥を防ぐことができる。
【００２９】
（２）上記実施形態では、第２のインク排出用チューブ２８については、バルブ３７等を設けず、常に連通状態となるようにした。従って、長期間印刷が行われないときに、記録ヘッド２０のノズル形成面がキャップ３０にて覆われても、第２のインク排出用チューブ２８によってキャップ内空間Ｓが大気に開放されている。このため、キャップ内空間Ｓに温度変化が生じても圧力変化が生じないようにすることができる。その結果、記録ヘッド２０のノズルにおけるインクのメニスカスを破壊しないようにすることができる。そして、記録ヘッド２０からのインクの吐出を再開するときに、インクを良好に吐出すことができるようになる。
【００３０】
（３）上記実施形態によれば、第１及び第２のインク排出用チューブ２７，２８のうち、第１のインク排出用チューブ２７にのみバルブ３７を設けるようにし、バルブ３７を開閉することにより、キャップ内空間Ｓの大気に連通される流路断面積を変化させるようにした。従って、簡単な構成で全体の流路断面積を変化させることができる。
【００３１】
（４）上記実施形態によれば、バルブ３７は、第１のインク排出用チューブ２７において、チューブポンプ２９の上流側に設けるようにした。従って、バルブ３７をチューブポンプ２９の下流側に設ける場合に比較して、バルブ３７とキャップ３０との間の距離が短くなる。そして、第１のインク排出用チューブ２７が、シリコンゴム等の水蒸気等の溶媒を透過させやすい材料にて形成されている場合には、このバルブ３７よりも上流における第１のインク排出用チューブ２７自体から水蒸気等の溶媒が透過してしまう。しかし、上記実施形態においては、この距離が短いので、第１のインク排出用チューブ２７を透過して大気に排出される水蒸気等の溶媒の量を少なくすることができる。その結果、キャップ内空間Ｓから大気に排出される水蒸気等の溶媒の量を少なくすることができ、記録ヘッド２０のノズル形成面付近におけるインクの乾燥を効果的に防ぐことができる。
【００３２】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態においては、バルブ３７は、第１のインク排出用チューブ２７において、チューブポンプ２９の上流側に位置するようにした。これを、チューブポンプ２９の下流側に設けるようにしてもよい。
【００３３】
・上記実施形態においては、第１及び第２のインク排出用チューブ２７，２８に対して、１つのチューブポンプ２９を設け、このチューブポンプ２９を駆動することにより、第１及び第２のインク排出用チューブ２７，２８の両方の内部が減圧されるようにした。これを、第１及び第２のインク排出用チューブ２７，２８のそれぞれに、専用のチューブポンプを設けるようにしてもよい。そして、このような場合には、断面積縮小段階において、チューブポンプによって、第１及び第２のインク排出用チューブ２７，２８のうちのいずれかを押し潰し、流路を非連通状態とするようにして流路断面積を小さくするようにしてもよい。
【００３４】
・上記実施形態においては、第１及び第２のインク排出用チューブ２７，２８は同一の径を有するものを使用するようにしたが、異なる径のものを使用するようにしてもよい。そして、この場合には、バルブ３７の設けられている第１のインク排出用チューブ２７の方を大径チューブとし、第２のインク排出用チューブ２８よりも径が大きいものを使用するようにしてもよい。このようにすれば、第１及び第２のインク排出用チューブ２７，２８が同一径の場合に比較して、流路断面積を変化させる割合を大きくすることができ、長期間印刷を行わないときにおける水蒸気等のインク溶媒の大気への排出量を効果的に少なくすることができる。
【００３５】
・上記実施形態においては、１つのキャップ３０に対して、２本の第１及び第２のインク排出用チューブ２７，２８を設けるようにした。これを、１つのインク排出用チューブのみを設けるようにしてもよい。そして、この場合には、インク排出用チューブに、同インク排出用チューブの流路断面積を変化させることのできるバルブ等を設け、断面積縮小段階において、このバルブによってインク排出用チューブの流路断面積を小さくするようにする。このようにすれば、キャップ３０に対して複数のインク排出用チューブを設ける必要がなく、装置の構造を簡素化させることができる。
【００３６】
また、１つのキャップ３０に対して、３本以上のインク排出用チューブを設けるようにしてもよい。そして、この場合には、少なくとも１本を除く残りのインク排出用チューブにバルブを設けるようにする。
【００３７】
・上記実施形態においては、液体噴射装置として、インクを吐出するプリンタ（ファックス、コピア等を含む印刷装置）について説明したが、他の液体を噴射する液体噴射装置であってもよい。例えば、液晶ディスプレイやＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の製造などに用いられる電極材や色材などの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の試料噴射装置であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態におけるプリンタの概略斜視図。
【図２】同じく、プリンタの要部概略構成図。
【図３】同じく、プリンタの要部概略構成図。
【符号の説明】
Ｓ…キャップ内空間、１１…液体噴射装置としてのプリンタ、２０…液体噴射ヘッドとしての記録ヘッド、２７…チューブとしての第１のインク排出用チューブ、２８…チューブとしての第２のインク排出用チューブ、２９…吸引手段としてのチューブポンプ、３０…キャップ。

Claims

液体噴射ヘッドのノズル形成面を覆うことが可能なキャップと、前記ノズル形成面と前記キャップとによって形成されるキャップ内空間を外部に連通させる流路と、前記流路途中に設けられ、前記流路内の流体に圧力差を生じさせる吸引手段とを備え、前記吸引手段を駆動させて前記キャップ内空間の前記流体を前記流路を介して前記外部に排出することによりクリーニング操作を行う液体噴射装置のキャッピング操作方法において、
前記液体噴射ヘッドの前記ノズル形成面を前記キャップによって覆うキャッピング段階と、
前記流路の流路断面積を、０よりも大きい範囲内で前記クリーニング操作時よりも縮小させる断面積縮小段階とを備え、
前記断面積縮小段階は、前記流路の前記吸引手段よりも上流における前記流路断面積を小さくする段階であり、
前記流路は、前記キャップ内空間を前記外部に対して連通可能に並列に設けられている複数のチューブによって構成され、該各チューブはバルブが設けられた第１のチューブとバルブが設けられていない第２のチューブとを備え、
前記断面積縮小段階は、前記バルブを閉じて全ての前記第１のチューブを前記外部に対して非連通状態とすることにより前記流路断面積を小さくするとともに、前記第２のチューブを通じて前記キャップ内空間が大気に連通された状態を維持する段階であることを特徴とする液体噴射装置のキャッピング操作方法。
前記第１のチューブは前記第２のチューブよりも径が大きいことを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置のキャッピング操作方法。