JP4325437B2 - 液体吐出ヘッドの物流方法 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェットプリンタ等に用いる液体吐出ヘッドにおいて、その輸送時や保管時に、吐出する液体を収容した液体容器の代わりに物流容器を液体吐出ヘッドに装着し、輸送や保管を行う物流方法に係るものであり、詳しくは、液体吐出ヘッドのノズルから空気が流入することを防止する技術に関するものである。

従来より、インクジェットプリンタは、複数のノズルを直線状に配列したヘッド（液体吐出ヘッドの一種）を備えている。そして、このヘッドにインクカートリッジ（液体容器の一種）を装着し、インクカートリッジ内のインクをヘッドから吐出して印画する。すなわち、ヘッドの各ノズルから、インク吐出面に対向して配置された被記録媒体である印画紙に向けてインクを順次吐出することにより、印画紙上に略円形のドットを形成し、縦横のドットによって画像や文字を表現する。

図９は、熱エネルギーを用いてインクを吐出するサーマル方式のヘッドを示す斜視図である。
サーマル方式は、インクの吐出方式の１つであり、図９に示すように、インクを満たしたインク液室１２と、インク液室１２内に設けられた発熱抵抗体１３とを備えている。そして、この発熱抵抗体１３によってインク液室１２内のインクを急速に加熱し、発熱抵抗体１３上のインクに気泡を発生させ、気泡発生時のエネルギーにより、ノズル１８からインクを矢印のように吐出させている。

また、ヘッド構造の観点からは、ヘッドを被記録媒体の幅方向に移動させて印画を行うシリアルヘッドと、多数のヘッドを被記録媒体の幅方向に並べて配置し、印画幅分のヘッドを形成したラインヘッドとが知られている。

図１０は、インクカートリッジ４１を装着したラインヘッド１０を示す断面図である。
図１０に示すように、ラインヘッド１０は、複数のノズル１８が等間隔で形成されたノズルシート１７と、複数の発熱抵抗体１３が一方向に配列されたヘッドチップ１９とが、各インク液室１２を構成するバリア層１５を介して貼り合わされている。ここで、各ノズル１８は、各インク液室１２及び各発熱抵抗体１３と対応している。

また、ヘッドチップ１９の上方には、共通流路部材２０が配置されており、共通流路部材２０によって形成されたインクの共通流路２１は、全てのインク液室１２と連通している。そして、共通流路部材２０の中央部は、バルブ装置２２を有するインク供給管２３を介してインクカートリッジ４１と接続されている。なお、インクカートリッジ４１もバルブ装置４２を有している。

図１０に示すラインヘッド１０の場合、インクカートリッジ４１内のインクは、バルブ装置４２及びバルブ装置２２を介して共通流路２１に供給され、共通流路２１により、各インク液室１２がインクで満たされる。そして、インク液室１２内のインクが吐出されると、共通流路２１内が負圧になり、バルブ装置２２及びバルブ装置４２内の弁を押し下げる。すると、バルブ装置２２及びバルブ装置４２が開き、インクカートリッジ４１内のインクが再び共通流路２１に供給され、インクを吐出したインク液室１２がインクで満たされる。そのため、ラインヘッド１０にインクカートリッジ４１が装着されていれば、各インク液室１２は、常にインクで満たされた状態となる。

ところが、インクジェットプリンタの輸送時は、ラインヘッド１０にインクカートリッジ４１は装着されていない。また、インクジェットプリンタの保管時等においても、インクカートリッジ４１が装着されないことがある。そして、インクカートリッジ４１が装着されていない状態では、印画のための準備ができていないので、発熱抵抗体１３によってノズル１８からインクを吐出させることはない。

しかしながら、インクジェットプリンタの輸送時の振動や、保管時の温度等の環境的要因で、ノズル１８からインクが漏れ出すことがある。すると、共通流路２１内が負圧になり、インクカートリッジ４１が装着されていない状態でバルブ装置２２が開くこととなるので、空気が共通流路２１内に流入してしまう。この空気はインク中で気泡となり、その気泡がインク液室１２まで運ばれると、印画のために発熱抵抗体１３を加熱しても、インクの不吐出や不完全吐出等の吐出不良が生じ、印画品質を低下させる。

そこで、図１０に示すように、インクジェットプリンタの輸送時に、各ノズル１８からインクが漏れ出すことがなく、空気が流入しないように、ノズル１８を形成したノズルシート１７に保護シート２４を貼り付け、使用する際に、ノズルシート１７から保護シート２４を剥離し、全てのノズル１８を露出させる技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−１７０６０６号公報

しかし、上記の特許文献１の技術では、ノズルシート１７から保護シート２４を剥がす際に、保護シート２４の粘着力によって、ノズルシート１７を垂直方向に持ち上げる力が作用する。そのため、ノズルシート１７のインク吐出面が損傷する可能性がある。また、剥がした保護シート２４には粘着力が残っており、使用者の指や衣服等に貼り付くと、保護シート２４の粘着面に付着したインクで汚れることもあり得る。

ここで、保護シート２４の粘着力を弱くすることにより、上記の問題を解決することも考えられる。
ところが、粘着力を弱くすることは、インク漏れを招く可能性を大きくするので、採用できるものではない。特に、ラインヘッド１０の場合には、ノズルシート１７が大きいため、全てのノズル１８からインクが漏れ出さないように保護シート２４を貼り付けること自体が元々困難であり、その上粘着力を弱くすれば、信頼性を著しく損なう結果となる。しかも、ラインヘッド１０の保管時等に、使用者自らが全てのノズル１８を塞ぐように保護シート２４を貼り付けられるものではない。

図１１は、キャップ２５を取り付けたラインヘッド１０を示す断面図である。
図１１に示すラインヘッド１０は、図１０に示す保護シート２４に代えて、インク供給管２３をゴム製のキャップ２５で塞ぐことにより、バルブ装置２２が開いてもインク供給管２３から空気が流入することがないようにしたものである。

図１１に示すラインヘッド１０によれば、インク供給管２３からの空気の流入は防止される。
ところが、キャップ２５により、インク供給管２３から空気が入らないようにしても、ノズル１８から空気が入る。すなわち、いずれかのノズル１８からインクが漏れて共通流路２１内が負圧になった際に、インク供給管２３がキャップ２５で塞がれていれば、他のノズル１８から空気が流入するようになる。特に、ラインヘッド１０の場合には、ノズル１８の数が非常に多くなるため、インクが漏れ出すノズル１８も多くなり、空気が流入するノズル１８も多くなる。

したがって、本発明が解決しようとする課題は、液体容器が装着されていない液体吐出ヘッドの輸送時や保管時に、ノズルシートに保護シートを貼り付けることなく、液体吐出ヘッドの内部に空気が流入することを防止し、インクの不吐出や不完全吐出等の吐出不良が生じないようにすることである。

本発明は、以下の解決手段によって、上述の課題を解決する。
本発明の１つである請求項１に記載の発明は、容器収容部に装着した液体容器内の液体をノズルから吐出する液体吐出ヘッドの輸送時や保管時に、前記液体容器と交換して物流容器を前記容器収容部に装着する液体吐出ヘッドの物流方法であって、前記物流容器は、内部に保管液体を収容し、柔軟性を有する容器本体と、前記容器収容部に対する装着部とを備え、前記液体吐出ヘッドの輸送時や保管時に、前記装着部を前記容器収容部に装着するとともに、前記容器収容部から飛び出した前記容器本体を折り曲げて前記容器収容部から飛び出さないようにしておき、前記液体吐出ヘッド内が負圧になった時に、前記容器本体の内容積が変化して前記保管液体を前記液体吐出ヘッドに供給し、前記ノズルからの空気の流入を防止する液体吐出ヘッドの物流方法である。

上記の発明においては、輸送や保管といった物流時に、液体吐出ヘッドに液体容器が装着されていなくても、その代わりとして、物流容器が装着される。そのため、たとえノズルから液体が漏れ出したとしても、物流容器が装着されているので、容器収容部側から空気が流入することはない。

また、物流容器の内部には、保管液体が収容されている。そして、例えばノズルからの液体漏れによって液体吐出ヘッドの内部が負圧になった時は、物流容器内の保管液体が供給され、負圧が解消される。そのため、容器収容部側からの空気の流入だけでなく、ノズルからの空気の流入も防止することができる。

本発明の液体吐出ヘッドの物流方法によれば、液体吐出ヘッドの輸送時や保管時に、液体容器の代わりに、内部に保管液体を収容した物流容器が装着され、物流容器内の保管液体により、ノズルからの空気の流入が防止されるので、印画の際に、インクの不吐出や不完全吐出等が生じなくなり、印画不良の発生を防ぐことができる。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
本発明における液体吐出ヘッドは、下記実施形態では、Ａ４サイズ（用紙幅２１０ｍｍ）用のライン方式のインクジェットプリンタ１におけるラインヘッド１０に相当する。そして、下記実施形態において、ノズル１８から吐出する液体はインクであり、液体容器がインクカートリッジ４１で、容器収容部がカートリッジ収容部３１である。

図１は、インクジェットプリンタ１を示す斜視図である。
図１に示すように、インクジェットプリンタ１は、インクを吐出するラインヘッド１０と、ラインヘッド１０が装着されるプリンタ本体２で構成される。そして、プリンタ本体２には、被記録媒体である印画紙の給紙トレイ、排紙トレイ、搬送装置、制御回路等が備えられている。

ここで、ラインヘッド１０は、プリンタ本体２に対して矢印のように着脱可能となっている。また、インクカートリッジ４１が、このラインヘッド１０に対して着脱可能となっている。すなわち、図１に示すインクジェットプリンタ１では、ラインヘッド１０と、インクカートリッジ４１とが消耗品として取り扱われ、それぞれが容易に交換できるようになっている。

図２は、ラインヘッド１０を示す斜視図である。
図２に示すように、ラインヘッド１０は、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、及びＫ（ブラック）の４色のインクをそれぞれ収容した４つのインクカートリッジ４１を装着するために、４つのカートリッジ収容部３１を備えている。

各カートリッジ収容部３１は、各インクカートリッジ４１をそれぞれ装着できる大きさの凹形状となっており、凹形状の底面には、各カートリッジ収容部３１をそれぞれ区画する隔壁３２が設けられている。なお、４つのインクカートリッジ４１の中で、Ｋ（ブラック）のインクを収容したものは、一般的な印画におけるインクの消費量が最も多いので、インク容量が多くなっている。そのため、Ｋ（ブラック）のインクカートリッジ４１は幅広となっており、隔壁３２の間隔も、各インクカートリッジ４１の幅に対応して設けられている。

また、各カートリッジ収容部３１の底面には、各インクカートリッジ４１が装着された際に、各インクカートリッジ４１の各バルブ装置４２とそれぞれ連結されるインク供給管２３が突出している。すなわち、この４つのインク供給管２３は、各カートリッジ収容部３１の底面から突出するように形成され、インクカートリッジ４１を矢印のようにカートリッジ収容部３１に装着すると、インク供給管２３の先端部がバルブ装置４２の下部に挿入され、インク供給路が形成される。なお、インク供給管２３の下側にもバルブ装置２２が設けられている。

さらに、ラインヘッド１０には、インク吐出面を保護し、インク吐出面に付着した余分なインクを吸い取るためのクリーニングローラ３３を備え、矢印のように開閉可能なヘッドキャップ３４が備えられている。さらにまた、ラインヘッド１０を図１に示すプリンタ本体２から取り外すための把手３５も備えられている。

一方、４つのインクカートリッジ４１には、上記のように、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、及びＫ（ブラック）の４色のインクがそれぞれ収容されている。そのため、図２に示すラインヘッド１０は、印画データに応じて４色のインクを突出し、カラー画像を印画することができる。

そして、各インクカートリッジ４１は、上記のように、それぞれバルブ装置４２を備えており、インクカートリッジ４１内のインクが外部に漏れ出さないようになっている。このバルブ装置４２は、インクカートリッジ４１の底面の中央部に設けられているが、インクカートリッジ４１の底面は、バルブ装置４２が設けられた中央部が最も深くなるように形成されている。そのため、バルブ装置４２に向かってインクが集中し、インクカートリッジ４１内のインクを無駄なく消費することができる。

さらに、各インクカートリッジ４１には、それぞれのインクカートリッジ４１をカートリッジ収容部３１に装着するための挿入段部４３と、固定突起４４とが形成されている。また、４つのインクカートリッジ４１をそれぞれのインク色ごとに識別する識別凸部４５を有している。

インクカートリッジ４１の挿入段部４３は、インクカートリッジ４１の長手方向の一端側の上面に形成されており、後述するように、カートリッジ収容部３１の空間部３６に嵌まり込む。また、固定突起４４は、インクカートリッジ４１の長手方向の他端側の側面に形成されており、後述するように、カートリッジ収容部３１のラッチレバー３７と噛み合う。

インクカートリッジ４１の識別凸部４５は、インクカートリッジ４１の種類を識別するためのものであり、カートリッジ収容部３１の底面に形成された識別凹部３８に挿入されるものである。すなわち、上記のように、４つのインクカートリッジ４１には、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、及びＫ（ブラック）の４色のインクがそれぞれ収容されている。そのため、カートリッジ収容部３１に各インクカートリッジ４１を装着する際に、インクの色ごとの装着位置を間違える恐れがあり、正しい色で印画できなくなる可能性がある。

そこで、識別凸部４５は、各インクカートリッジ４１を所定の位置に間違いなく装着することができるように、カートリッジ収容部３１の識別凹部３８に合わせて、４つのインクカートリッジ４１でそれぞれ位置が異なるように設けられている。これにより、識別凸部４５が識別凹部３８に挿入されたならば、そのインクカートリッジ４１は、所定の位置に装着されていることが分かる。

次に、インクカートリッジ４１をカートリッジ収容部３１に装着する手順について説明する。
インクカートリッジ４１を装着するには、最初に、インクカートリッジ４１の挿入段部４３を挿入端として、カートリッジ収容部３１の空間部３６に斜めに嵌め込む。そして、この嵌め込まれた挿入段部４３を支点として、インクカートリッジ４１を下向きに回転させ、カートリッジ収容部３１に押し込む。

インクカートリッジ４１の押し込みにより、固定突起４４がカートリッジ収容部３１のラッチレバー３７に接触し、弾性を有するラッチレバー３７を外向きに押し広げる。さらにインクカートリッジ４１を押し込み、カートリッジ収容部３１に正しく装着された状態になると、押し広げられていたラッチレバー３７が元の状態に復帰する。すると、固定突起４４とラッチレバー３７とが噛み合うこととなり、インクカートリッジ４１の抜けが防止される。

この状態において、インクカートリッジ４１は、カートリッジ収容部３１の底面に設けられた弾性部材３９によって上向きに押し上げられる。そのため、ラッチレバー３７と固定突起４４とがしっかりと噛み合い、インクカートリッジ４１がカートリッジ収容部３１に確実に装着される。なお、インクカートリッジ４１を取り外すには、ラッチレバー３７を外向きに変位させれば良い。すると、固定突起４４がラッチレバー３７から外れ、同時に、弾性部材３９の作用により、インクカートリッジ４１がカートリッジ収容部３１から若干飛び出すようになる。

図３は、物流容器５１の第１実施形態を示す斜視図である。
図３に示すように、第１実施形態の物流容器５１は、容器本体５２と装着部５３とを備えている。ここで、容器本体５２は柔軟性を有するビニールパックであり、その内部には保管液体が収容されている。そして、容器本体５２が柔軟性を有することから、容器本体５２の内容積は、保管液体の内容量に応じて変化でき、保管液体を収容した容器本体５２の内部圧力は、常に大気圧に等しく維持される。

また、装着部５３は、物流容器５１を図２に示すラインヘッド１０のカートリッジ収容部３１に装着するためのものである。すなわち、装着部５３は、カートリッジ収容部３１のインク供給管２３を挿入することができるようになっており、各インク供給管２３に対応して装着部５３も４つある。なお、装着部５３と容器本体５２との間には、バルブ装置５４が設けられており、容器本体５２内の保管液体が漏れ出さないようになっている。

図４は、ラインヘッド１０のカートリッジ収容部３１に、第１実施形態の物流容器５１を装着する前の状態を示す斜視図である。
図４に示すように、第１実施形態の物流容器５１は、図２に示す各インクカートリッジ４１と交換して、各カートリッジ収容部３１に同時に装着することができる。

物流容器５１を装着するには、物流容器５１を矢印のようにカートリッジ収容部３１に差し込めば良い。すると、各インク供給管２３の先端部が各装着部５３にそれぞれ挿入され、容器本体５２内の保管液体の供給路が形成される。なお、容器本体５２内の保管液体は、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、及びＫ（ブラック）の４色のインクから各色素を除いたものとなっている。

図５は、ラインヘッド１０のカートリッジ収容部３１に、第１実施形態の物流容器５１を装着した後の状態を示す斜視図である。
図４に示すようにして、第１実施形態の物流容器５１をカートリッジ収容部３１に装着すると、物流容器５１がカートリッジ収容部３１から飛び出した状態となる。そのため、図５に示すように、柔軟性を有する容器本体５２を折り曲げ、カートリッジ収容部３１から飛び出さないようにしておく。すなわち、図５に示す状態がラインヘッド１０の輸送時や保管時の状態である。

図６は、第１実施形態の物流容器５１を装着したラインヘッド１０を示す一部断面図である。図６に示すラインヘッド１０において、共通流路２１はインクの色ごとに４つあるが、図６では、その中の１つのみを示している。
図６に示すように、物流容器５１が装着されると、インク供給管２３の先端部が装着部５３にそれぞれ挿入され、保管液体の供給路が形成される。すなわち、容器本体５２内の保管液体は、バルブ装置５４、インク供給管２３、及びバルブ装置２２を通って共通流路２１内に流入することができる。

図６に示すラインヘッド１０は、この状態で輸送されたり保管されたりする。そして、輸送時の振動や、保管時の温度等の環境的要因で、ノズル１８からインクが漏れ出した場合には、容器本体５２内の保管液体が共通流路２１に供給され、ノズル１８からの空気の流入が防止される。

この点に関し詳述すると、ノズル１８からインクが漏れ出すと、共通流路２１内が負圧になる。すると、バルブ装置２２が開き、インク供給管２３で連通する装着部５３内も負圧になる。そのため、バルブ装置５４も開くこととなり、容器本体５２内の保管液体が共通流路２１に供給される。そして、ノズル１８からインクが漏れ出す度に共通流路２１内が負圧になるが、その都度、容器本体５２内の保管液体が共通流路２１に供給される動作が繰り返される。

したがって、ノズル１８からインクが漏れ出しても、共通流路２１内の負圧は、容器本体５２内の保管液体が供給されることによって直ちに解消し、他のノズル１８からの空気の流入が常に防止される。その結果、図１に示すように、インクカートリッジ４１を装着したインクジェットプリンタ１の使用時に、気泡によるインクの不吐出や不完全吐出等の吐出不良が生ずることがなくなり、印画品質の低下が防止される。

ここで、容器本体５２内の保管液体が共通流路２１に供給されていることから、インクジェットプリンタ１の使用時には、保管液体を含むインクが吐出されることとなる。しかし、上記した通り、保管液体は、インクの色素を含有しないものであり、供給量も微量なので、印画の際に吐出するＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、及びＫ（ブラック）の４色のインクに実質的な影響を与えない。

このように、第１実施形態の物流容器５１は、保管液体がインクと同じ組成を持つ透明の液体なので、１つの物流容器５１で各色共通に使用することができる。そして、図４に示すように、各カートリッジ収容部３１に同時に装着することができるので、取扱いが簡単で、装着ミスを防止することができる。

図７は、物流容器５１の第２実施形態を示す斜視図である。
図７に示すように、第２実施形態における物流容器５１の容器本体５２は、図４に示す４つのカートリッジ収容部３１に対応する４つの区画を有しており、各区画ごとに装着部５３を備えている。そして、容器本体５２の４つの区画には、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、及びＫ（ブラック）の４色のインクがそれぞれ収容されている。なお、第２実施形態の物流容器５１では、図３に示す第１実施形態の物流容器５１におけるバルブ装置５４を省略している。

図８は、第２実施形態の物流容器５１を装着したラインヘッド１０を示す一部断面図である。図８に示すラインヘッド１０において、共通流路２１はインクの色ごとに４つあるが、図８では、その中の１つのみを示している。
図８に示す第２実施形態の物流容器５１によれば、ノズル１８からインクが漏れ出して共通流路２１内が負圧になった時に、容器本体５２内の４色のインクがそれぞれ共通流路２１に供給される。そのため、印画の際に吐出する４色のインクに全く影響を与えない。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、以下のような種々の変形等が可能である。すなわち、
（１）本実施形態では、液体吐出ヘッドをラインヘッド１０としたが、シリアルヘッドにも同様に適用できる。

（２）本実施形態では、液体吐出ヘッドをカラー対応のラインヘッド１０としたが、モノクロ用でも同様の効果が得られる。また、カラー対応であっても、一色一色独立した構成のものに限るものではなく、４色一体型や３色一体型にも適用できる。

（３）本実施形態では、ラインヘッド１０をプリンタ本体２に対して着脱可能としているが、両者は、一体に設けられた構成であってもよい。また、インクカートリッジ４１をラインヘッド１０に対して着脱可能としているが、両者は、一体に設けられた構成であってもよい。

本発明の液体吐出ヘッドの物流方法は、例えばインクジェットプリンタに適用して特に好適なものであるが、液体を吐出する他の液体吐出ヘッドにも広く適用することが可能である。
例えば染め物に対して染料を吐出する液体吐出ヘッドや、生体試料を検出するためのＤＮＡ含有溶液を吐出する液体吐出ヘッド等に適用することも可能である。

インクジェットプリンタを示す斜視図である。 ラインヘッドを示す斜視図である。 物流容器の第１実施形態を示す斜視図である。 ラインヘッドのカートリッジ収容部に、第１実施形態の物流容器を装着する前の状態を示す斜視図である。 ラインヘッドのカートリッジ収容部に、第１実施形態の物流容器を装着した後の状態を示す斜視図である。 第１実施形態の物流容器を装着したラインヘッドを示す一部断面図である。 物流容器の第２実施形態を示す斜視図である。 第２実施形態の物流容器を装着したラインヘッドを示す一部断面図である。 熱エネルギーを用いてインクを吐出するサーマル方式のヘッドを示す斜視図である。 インクカートリッジを装着したラインヘッドを示す断面図である。 キャップを取り付けたラインヘッドを示す断面図である。

１０ ラインヘッド（液体吐出ヘッド）
１８ ノズル
３１ カートリッジ収容部（容器収容部）
４１ インクカートリッジ（液体容器）
５１ 物流容器
５２ 容器本体
５３ 装着部

Claims (3)

1. 容器収容部に装着した液体容器内の液体をノズルから吐出する液体吐出ヘッドの輸送時や保管時に、前記液体容器と交換して物流容器を前記容器収容部に装着する液体吐出ヘッドの物流方法であって、
   前記物流容器は、
   内部に保管液体を収容し、柔軟性を有する容器本体と、
   前記容器収容部に対する装着部と
   を備え、
   前記液体吐出ヘッドの輸送時や保管時に、前記装着部を前記容器収容部に装着するとともに、前記容器収容部から飛び出した前記容器本体を折り曲げて前記容器収容部から飛び出さないようにしておき、
   前記液体吐出ヘッド内が負圧になった時に、前記容器本体の内容積が変化して前記保管液体を前記液体吐出ヘッドに供給し、前記ノズルからの空気の流入を防止する
   液体吐出ヘッドの物流方法。
2. 請求項１に記載の液体吐出ヘッドの物流方法において、
   前記容器本体は、複数の前記容器収容部に対応する複数の区画を有し、各区画ごとに、前記装着部を備え、
   前記液体吐出ヘッドの輸送時や保管時に、各前記装着部を各前記容器収容部に装着する
   液体吐出ヘッドの物流方法。
3. 請求項１に記載の液体吐出ヘッドの物流方法において、
   前記容器本体内の保管液体は、前記液体容器内の液体における色素を含有しないものである
   液体吐出ヘッドの物流方法。

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