JP4697169B2 - 液体吐出装置及びキャップ部材 - Google Patents

Description

本発明は、吐出口から液体を吐出する液体吐出ヘッドを備えた液体吐出装置、及び液体吐出ヘッドの吐出面を内壁面の一部とする閉鎖空間を形成するキャップ部材に関する。

インクを吐出する複数のノズルが形成されたインクジェットヘッドを備えており、用紙に対してインクを吐出して印刷を行うインクジェット記録装置が知られている。かかるインクジェット記録装置を長期間使用しなかった場合には、乾燥によりノズル近傍のインク（メニスカス）の粘度が増加し、目詰まり等が生じてしまう。特許文献１には、インクジェットヘッドにおける複数のノズルが配置されたインク吐出面を覆うキャップを備えたインクジェット記録装置が開示されている。該キャップは、インク吐出面に密着し、気密を保つことができるようになっている。したがって、印刷が行われていない間、該キャップでインク吐出面を覆うことによって、メニスカスの乾燥を防ぎ、ノズルの目詰まり等の発生を防止することができる。
特開２００６−２４７８４４号公報（図１３）

一般に、インクジェットヘッドのインク吐出面には、インク滴が付着しないよう、撥水膜が形成されている。一方、上述のインクジェット記録装置に備えられたキャップは、インク吐出面に密着すべく、インク吐出面との接触部分にゴム製のリップが形成されている。インク吐出面にゴム製のリップを長時間接触させると、インク吐出面におけるキャップとの接触部分にゴム成分が析出し、キャップの跡が付いてしまうことがある。このキャップ跡が付着した箇所は撥水性が低下するので、インク吐出面をワイパーで払拭した際に、当該箇所にインク滴が付着する。このようにしてインク吐出面に付着し乾燥したインクかすが、ノズルに入り込み、目詰まりが生じるという問題が生じる。

そこで、本発明の目的は、液体吐出ヘッドの吐出面の撥水性が低下するのを防ぐことができる液体吐出装置及びキャップ部材を提供することである。

本発明の液体吐出装置は、液体を吐出する複数の吐出口が所定範囲内に形成された吐出面を有する液体吐出ヘッドと、開口が基準面に形成された流路を有しており、前記流路に供給されて前記開口から押し出された封止液が、前記基準面から突出し且つ前記所定範囲を取り囲む寸法を有する環状液体壁を形成するキャップ部材と、前記キャップ部材が、前記液体吐出ヘッドに対して、前記基準面が前記吐出面から離隔していると共に前記環状液体壁が前記吐出面に接触して前記所定範囲を取り囲む近接位置、及び、前記近接位置におけるよりも前記基準面が前記吐出面から離れていると共に前記環状液体壁が前記吐出面から離隔した離隔位置の２つの相対位置のいずれかを選択的に取り得るように、前記液体吐出ヘッド及び前記キャップ部材の少なくともいずれか一方を移動させる移動機構と、前記基準面から前記環状液体壁を突出させる液体壁形成状態、及び、前記基準面から前記環状液体壁を突出させない液体壁非形成状態の２つの状態を選択的に取り得る封止液加圧機構と、前記キャップ部材が前記液体吐出ヘッドに対して前記近接位置にあるときに、前記封止液加圧機構が前記液体壁形成状態となると共に、前記キャップ部材が前記液体吐出ヘッドに対して前記離隔位置にあるときに、前記封止液加圧機構が前記液体壁非形成状態となるように、前記封止液加圧機構を制御する加圧制御手段とを備えている。

この構成によると、キャップ部材と吐出面との接触は、液体で形成された環状液体壁で行われる。したがって、吐出面へのゴム成分の析出により吐出面の撥水性が低下するのを防ぐことができる。その結果、吐出面に付着したインクかすによって吐出口が目詰まりするのを防ぐことができる。

本発明の液体吐出装置では、前記環状液体壁が前記基準面から所定高さ以上突出しているか否かを検出するセンサをさらに備えており、前記加圧制御手段が、前記センサの検出結果を利用して、前記封止液加圧機構を制御することが好ましい。この構成によると、環状液体壁の基準面から突出高さを所定高さ以上にすることができるので、環状液体壁を確実に吐出面に接触させることができる。

本発明の液体吐出装置では、前記流路内の封止液が、前記液体吐出ヘッドから吐出される液体よりも粘度が高いことが好ましい。吐出面に環状液体壁が接触することによって封止液が付着するので、吐出面には複数の吐出口が形成された所定範囲を取り囲むように封止液の土手が形成される。この構成によると、粘度が高い封止液によってかかる土手が形成されるので、パージ等によって吐出面の吐出口近傍に付着した液体が、吐出面を伝って所定範囲外に流れ出て、別の液体吐出ヘッドに付着するのを防ぐことができる。また、吐出面をワイプする際には、ワイパーによってかかる土手を形成する封止液も一緒に拭い取られるので、隣接する別の液体吐出ヘッドのワイパーに液体が付着するのを防ぐことができる。

本発明のキャップ部材は、液体を吐出する複数の吐出口が所定範囲内に形成された吐出面を有する液体吐出ヘッドと共に用いられることによって、前記吐出面を内壁面の一部とする密閉空間を形成するキャップ部材であって、開口が基準面に形成された流路を有しており、前記流路に供給されて前記開口から押し出された封止液が、前記基準面から突出し且つ前記所定範囲を取り囲む寸法を有する環状液体壁を形成する。

この構成によると、キャップ部材は、基準面から突出した環状液体壁を吐出面に接触させることによって、吐出面を内壁面の一部とする閉鎖空間を形成することができる。したがって、吐出面へのゴム成分の析出により吐出面の撥水性が低下するのを防ぐことができる。その結果、吐出面に付着したインクかすによって吐出口が目詰まりするのを防ぐことができる。

本発明のキャップ部材では、前記流路の一部として前記基準面に環状溝が形成されており、前記開口が前記環状溝の上端に位置していることが好ましい。この構成によると、環状溝内に封止液を満たし、表面張力によって封止液の液面を基準面よりも上方に突出させることによって、容易に環状液体壁を形成することができる。

本発明のキャップ部材では、前記流路の一部として、前記環状溝に連通して前記環状溝に封止液を供給する複数の封止液供給孔が形成されていることが好ましい。この構成によると、迅速に環状液体壁を形成することができる。

以下、本発明の好適な一実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の実施の形態にかかるプリンタの概略側断面図である。図２は、本発明の実施の形態にかかるプリンタの要部の概略平面図である。図３は、図２のIII−III線に沿った断面図である。

図１に示すように、プリンタ１は、４つのインクジェットヘッド２を有するカラーインクジェットプリンタである。そして、プリンタ１には、用紙トレイ１５に収容された用紙を送り出す給紙機構１１、及び給紙機構１１によって送り出された用紙を、インクジェットヘッド２の吐出面２ａと対向させつつ搬送する搬送機構１２とが設けられている。また、図２及び図３に示すように、プリンタ１には、インクジェットヘッド２に対してメンテナンスを行うためのメンテナンスユニット７０が設けられている。さらに、図１に示すように、プリンタ１には、プリンタ１の動作を制御する制御装置２０が備えられている。

給紙機構１１は、用紙トレイ１５内に収納された複数の用紙のうち、最も上方に位置する用紙を送り出すピックアップローラ１６を備えている。ピックアップローラ１６によって用紙は図１中左方から右方へ送られる。

搬送機構１２は、二つのベルトローラ６、７と、両ベルトローラ６、７間に架け渡されたエンドレスの搬送ベルト８とを備えている。図１に示すように、用紙の搬送方向（矢印Ｂ方向）の下流側、すなわち図中右方に位置するベルトローラ６は、図示しない駆動モータにより、図中時計回り（矢印Ａ方向）に回転駆動される。搬送ベルト８によって囲まれた領域内には、搬送ベルト８を内周面側から支持する略直方体形状のプラテン９が配置されている。また、給紙機構１１のすぐ下流側には、搬送ベルト８と対向する位置に押さえローラ５が配置されており、給紙機構１１から送り出された用紙を搬送ベルト８の搬送面８ａに押さえ付けている。

用紙の搬送方向に沿って搬送機構１２の下流側には、排紙部１３が設けられている。また、搬送ベルト８と排紙部１３との間には、剥離部材１４が設けられている。剥離部材１４は、搬送ベルト８の搬送面８ａに保持されている用紙を搬送面８ａから剥離して、排紙部１３へ向けて導くように構成されている。

４つのインクジェットヘッド２は、４色のインク（マゼンタ、イエロー、シアン、ブラック）に対応しており、図１及び図２に示すように、用紙の搬送方向（矢印Ｂ方向）に沿って互いに隣接された状態で、枠状のフレーム４に固定されている。つまり、このプリンタ１は、ライン式プリンタである。

フレーム４は、フレーム移動機構５１により、上下に移動可能に支持されている。フレーム移動機構５１は、図２に示すように、用紙の搬送方向（矢印Ｂ方向）に沿ってフレーム４の両側にそれぞれ配設されている。各フレーム移動機構５１は、上下移動の駆動源である駆動モータ５２と、各駆動モータ５２の軸に固定されたピニオンギア５３と、各ピニオンギア５３と噛合されたラックギア５４と、ピニオンギア５３とでラックギア５４を挟む位置に配置されたガイド５５とを含んでいる。このうち、駆動モータ５２とガイド５５とは、プリンタ１の本体フレーム１ａに固定され、ラックギア５４はフレーム４に立設されている。

この構成において、２つの駆動モータ５２を同調させて各ピニオンギア５３を正及び逆方向に回転させると、ラックギア５４が上下方向に移動する。このラックギア５４の上下動に伴ってフレーム４及び４つのインクジェットヘッド２が上下方向に移動する。

通常、フレーム４は、４つのインクジェットヘッド２が用紙に対してインクを吐出し印刷する印刷位置（図１及び図３に示す位置）に配置される。このとき、インクジェットヘッド２の吐出面２ａと搬送ベルト８の搬送面８ａとの間には、用紙搬送経路の一部となる僅かなすきまが形成される。そして、搬送ベルト８で搬送される用紙が吐出面２ａのすぐ下方側を順に通過する際に、この用紙の上面に向けてノズル１０８（図６参照）から各色のインク滴が吐出されることで、用紙上に所望のカラー画像が形成される。フレーム４は、インクジェットヘッド２の後述するメンテナンス時にだけ、フレーム移動機構５１によって移動され、印刷位置よりも上方に配置される。

各インクジェットヘッド２は、図２に示すように、用紙の搬送方向（矢印Ｂ方向）と直交する方向である主走査方向（図中左右方向）に長尺な矩形の平面形状を有している。インクジェットヘッド２は、後で詳述するように、流路ユニット１０４及びアクチュエータユニット１２１（図５及び図６参照）を含むヘッド本体３を有している。ヘッド本体３の上面には、ヘッド本体３にインクを供給するリザーバユニット１０が固定されている。なお、図３に示すようにサイドカバー１７ａ及びヘッドカバー１７ｂで構成されるカバー部材１７は、アクチュエータユニット１２１を駆動するための基板及び配線部材（図示せず）を覆っている。

ここで、図４を参照しつつ、リザーバユニット１０の構成について説明する。図４は、リザーバユニット１０の長手方向（主走査方向）に沿った断面図である。図４では説明の都合上、上下方向の縮尺を拡大し、且つ、同一線に沿った断面では通常描かれない流路をも適宜に示している。

図４に示すように、リザーバユニット１０は、主走査方向に延在する上部リザーバ形成体３１と、主走査方向に延在する３枚のプレート３６〜３８とが積層された積層構造となっている。ここで、プレート３６〜３８は、例えば、ステンレス鋼等の金属プレートとなっている。なお、互いに積層されたプレート３６〜３８によって下部リザーバ形成体３５が構成されている。

上部リザーバ形成体３１には、図４に示すように、その長手方向一端部（図中左側端部）近傍に位置しており上方の空間と連通するインク入口４１と、その長手方向中央に位置しており下方の空間と連通するインク出口４２とが形成されている。そして、上部リザーバ形成体３１の内部には、インク入口４１とインク出口４２との間を繋ぐ上部インク流路４５が形成されている。すなわち、上部インク流路４５は、上部リザーバ形成体３１の長手方向に関して中央から一方の端部までの間にのみ形成されている。

上部リザーバ形成体３１の上面には、インク入口４１を取り囲みつつ上方に向かって突出した筒状のジョイント部４１ａが形成されている。ジョイント部４１ａには、図３に示すインクタンク５７に接続されたインク供給チューブ５６の端部に繋がれた接続部材（不図示）が接続される。こうして、ジョイント部４１ａを介して上部インク流路４５にインクが供給される。なお、図３に示すように、インクタンク５７には、ポンプ５７ｂから空気が供給されることによって所定の圧力を有する空気を貯留する空気タンク５７ａが接続されている。これにより、空気タンク５７ａ内の加圧された空気をインクタンク５７に供給し、インクタンク５７内のインクを、リザーバユニット１０内に強制的に送ることが可能となっている。

また、下部リザーバ形成体３５を構成するプレート３６〜３８のうち、最上層のプレート３６には、インク出口４２を介して上部インク流路４５と連通する落込流路３６ａとなる貫通孔が形成されている。また、最下層のプレート３８には、後述するようにヘッド本体３の流路ユニット１０４に形成されたインク供給口１０６（図５参照）に連通する１０個のインク供給流路３８ａとなる貫通孔が形成されている。そして、プレート３６とプレート３８との間に位置するプレート３７には、落込流路３６ａと１０個のインク供給流路３８ａとを連通させるリザーバ３７ａとなる孔が形成されている。つまり、下部リザーバ形成体３５の内部には、これら落込流路３６ａ、リザーバ３７ａ及びインク供給路３８ａにより、上部インク流路４５内のインクをヘッド本体３の流路ユニット１０４に供給する下部インク流路４３が形成されている。

なお、最上層のプレート３６の長手方向における長さは、その他のプレート３７、３８の長手方向における長さよりも長い。したがって、プレート３６〜３８を積層し下部リザーバ形成体３５を構成した状態では、プレート３６の両端が、プレート３７、３８の両端よりも外側に突出している。このプレート３６の突出した部分には、貫通孔３６ａがそれぞれ形成されている。当該貫通孔３６ａは、図２及び図３に示すように、インクジェットヘッド２をネジ５０によってフレーム４に固定するために使用される。

上述のように、リザーバユニット１０内には、上部インク流路４５、及び下部インク流路４３というような一連のインク流路が形成されている。なお、このインク流路がインクを一時的に貯留するインクリザーバとなる。

次に、ヘッド本体３の詳細について図５及び図６を用いて説明する。図５は、図１に示すヘッド本体３の平面図である。図６は、ヘッド本体３の部分断面図である。ヘッド本体３は、図５及び図６に示すように、平面視矩形状を有する流路ユニット１０４、及び、流路ユニット１０４の上面に千鳥状に配置された４つの台形形状のアクチュエータユニット１２１を含んでいる。

流路ユニット１０４の下面、すなわち吐出面２ａにおける４つのアクチュエータユニット１２１にそれぞれ対応する部分は、多数のノズル１０８が形成されたインク吐出領域となっている。流路ユニット１０４の上面には各ノズル１０８に連通する圧力室１１０が多数形成されており、１のアクチュエータユニット１２１は多数の圧力室１１０を覆うように配置されている。

流路ユニット１０４の内部には、流路ユニット１０４の上面に形成されたインク供給口１０６に連通するマニホールド流路１０５、及びマニホールド流路１０５が分岐した副マニホールド流路１０５ａ、そして図６に示すように、副マニホールド流路１０５ａから圧力室１１０を経てノズル１０８に至る個別インク流路１０１が形成されている。これにより、リザーバユニット１０からのインクは、インク供給口１０６を介してマニホールド流路１０５に供給され、さらに各圧力室１１０に分配される。そして、アクチュエータユニット１２１により圧力室１１０に選択的に圧力が付与されると、圧力室１１０内のインクの圧力が上昇し、当該圧力室１１０に連通するノズル１０８からインクが吐出される。

流路ユニット１０４は、図６に示すように、上から、キャビティプレート１２２、ベースプレート１２３、アパーチャプレート１２４、サプライプレート１２５、マニホールドプレート１２６、１２７、１２８、カバープレート１２９及びノズルプレート１３０が積層された積層構造を有している。すなわち、ノズルプレート１３０の下面が、多数のノズル１０８が形成された吐出面２ａとなっている。各プレート１２２〜１３０は、ステンレス鋼等の金属プレートから構成されている。また、吐出面２ａには、例えばフッ素系樹脂等によって撥水膜が形成されており、インク滴が付着しにくくなっている。

これらプレート１２２〜１３０は、マニホールド流路１０５、副マニホールド流路１０５ａ、及び副マニホールド流路１０５ａの出口から、絞りとして機能するアパーチャ１１２及び圧力室１１０を経てノズル１０８に至る、図６に示すような個別インク流路１０１が多数の形成されるように、互いに位置合わせしつつ積層される。

次に、図２及び図３に戻って、メンテナンスユニット７０について説明する。プリンタ１には、メンテナンスユニット７０が、インクジェットヘッド２の長手方向（主走査方向）に関してインクジェットヘッド２と隣り合うように配置されている。

メンテナンスユニット７０は、水平移動可能な２つのトレイ７１、７５を有している。トレイ７１、７５は、主走査方向に延びた一対のガイド軸９６ａ、９６ｂの間に位置しており、トレイ７１には、ガイド軸９６ａ、９６ｂにそれぞれ係合する軸受け部材９７ａ、９７ｂが、トレイ７５には、ガイド軸９６ａ、９６ｂにそれぞれ係合する軸受け部材９８ａ、９８ｂが設けられている。これにより、メンテナンスユニット７０は、後述するメンテナンスを行う際には、インクジェットヘッド２から離れた「退避位置」（図２及び図３に示す位置）から、インクジェットヘッド２の吐出面２ａに対向する「メンテナンス位置」まで、主走査方向に沿ってインクジェットヘッド２側（図２及び図３中右側）にスライド可能となっている。

ここで、メンテナンスユニット７０のトレイ７１、７５を移動させるトレイ移動機構９１について説明する。トレイ移動機構９１は、トレイモータ９２と、トレイモータ９２に接続されたモータプーリ９３と、アイドルプーリ９４と、モータプーリ９３とアイドルプーリ９４との間に架け渡されたタイミングベルト９５とを備えている。タイミングベルト９５は、ガイド軸９６ａと平行に配設されていると共に、トレイ７１の軸受け部材９７ａが接続されている。したがって、トレイモータ９２の駆動によりモータプーリ９３を正又は逆方向に回転させ、タイミングベルト９５を走行させることで、トレイ７１が主走査方向に沿って平行移動する。なお、トレイ７５には、トレイ７１に設けられた溝部６５に係合する引掛け部材６６が設けられている。これにより、トレイ７１は、単独で又はトレイ７５と一緒にスライド可能となっている。

トレイ７１は、上方に開口したほぼ方形の箱形状を有し、トレイ７５を内包可能に構成されている。また、トレイ７１は、図３に示すように、インクジェットヘッド２とは反対側（図中左側）の側面が開放されている。これにより、トレイ７５を残してトレイ７１が単独でスライドできるようになっている。

なお、メンテナンスユニット７０がスライドする際には、４つの吐出面２ａと搬送面８ａとの間に、メンテナンスユニット７０用のスペースを確保すべく、印刷位置に配置されているフレーム４が、上方に移動される。

また、メンテナンスユニット７０のすぐ下方には、廃インク受けトレイ７８が配置されている。この廃インク受けトレイ７８は、平面視でトレイ７１を内包するサイズを有し、トレイ７１がインクジェットヘッド２側へスライドしたときでも、トレイ７１のインクジェットヘッド２と反対側（図２及び図３中左側）の辺縁部が重なる形状を有している。廃インク受けトレイ７８のインクジェットヘッド２側（図２及び図３中右側）の端部近傍には、上下方向に貫通したインク排出孔７８ａが形成されている。インク排出孔７８ａは、廃インク受けトレイ７８上に流れ込んだインクを図示しない廃インク溜めに流通させる。

トレイ７１内には、インクジェットヘッド２に近い側から順に、ワイパー７２、インク受取部材７３及びトレイ７５が配置されている。ワイパー７２及びインク受取部材７３は、トレイ７１に固定された保持部材７４に保持されている。ワイパー７２は、ゴムなどの弾性材料からなり、図２に示すように、並列した４つのインクジェットヘッド２全体の幅より若干長く、その長手方向が用紙の搬送方向（矢印Ｂ方向）に平行となるように配置されている。インク受取部材７３は、ワイパー７２と同様に、並列した４つのインクジェットヘッド２全体の幅よりも若干長い複数の薄板７３ａを有している。各薄板７３ａは、ステンレス製であり、インクを吸い取る毛管力が生じる間隔で互いに平行に配置されている。

トレイ７５内には、図２に示すように、各インクジェットヘッド２に対応して、矩形の平面形状を有した４つのキャップ部材８０が並べて設けられている。各キャップ部材８０は、その長手方向をインクジェットヘッド２の長手方向に平行とされ、用紙の搬送方向（図２中矢印Ｂ方向）にインクジェットヘッド２と同じピッチで配置されている。キャップ部材８０は、後述するキャップ動作が行われた際に、吐出面２ａと対向する位置まで移動し、吐出面２ａを内壁面の一部とする密閉空間を形成する。

なお、引掛け部材６６によってトレイ７１とトレイ７５とが連結されているときは、トレイ７１内のワイパー７２及びインク受取部材７３と、トレイ７５内のキャップ部材８０とが一緒にメンテナンス位置又は退避位置に移動する。一方、引掛け部材６６によってトレイ７１とトレイ７５とが連結されていないときは、トレイ７１内のワイパー７２及びインク受取部材７３がメンテナンス位置又は退避位置に移動する。

ここで、図７を参照しつつ、キャップ部材８０の構成についてより詳細に説明する。図７（ａ）は、キャップ部材８０の上面図であり、図７（ｂ）は、（ａ）に示すキャップ部材８０のVIIｂ−VIIｂ線に沿う断面図である。

キャップ部材８０は、本体８１及びカバー板８６を有している。本体８１は、上面である基準面８１ａに、封止液が充填される液体充填溝８２ａが形成されている。液体充填溝８２ａは、環状の溝であって、基準面８１ａに開放する開放開口８３を有している。本体８１ａ内には、液体充填溝８２ａとともに封止液体流路８２を構成する液体流路が形成されている。液体流路は、封止液が外部から供給される液体供給溝８２ｂと両溝８２ａ、８２ｂと連通する複数の供給孔８２ｃとからなる。このうち、液体供給溝８２ｂは、平面視で液体充填溝８２ａと重なり、液体充填溝８２ａよりも一回り幅広の環状溝である。また、液体供給溝８２ｂは、本体８１の下面において、カバー板８６によって塞がれた閉鎖開口８４を有している。カバー板８６は、この下面に接着されている。なお、本体８１は、樹脂射出成形によって形成される。より詳細には、まず樹脂の射出成形により液体充填溝８２ａと液体供給溝８２ｂとが形成された部材を作製し、その後ドリル又はレーザによって穿孔して供給孔８２ｃを形成する。

図７（ａ）においては、後述するキャップ動作が行われキャップ部材８０が吐出面２ａと対向する位置にある際に、吐出面２ａのインク吐出領域が対向する領域を一点破線で示している。図７（ａ）に示すように、基準面８１ａに形成された開放開口８３は、矩形の外形形状を有しており、吐出面２ａの４つのインク吐出領域が対向する領域を取り囲んでいる。

また、液体供給溝８２ｂには、キャップ部材８０の長手方向一端側（図７中左側）の側方の空間に繋がっている流入孔８５が接続されている。そして、流入孔８５は、封止液供給チューブ８７を介して、封止液が貯留されている封止液タンク８８が接続されている。封止液供給チューブ８７には、ポンプ８７ａが設けられており、封止液タンク８８内の封止液が封止液供給チューブ８７及び流入孔８５を介して、液体供給溝８２ｂに流入するように構成されている。さらに、ポンプ８７ａを駆動し液体供給溝８２ｂ内の封止液を加圧することによって、液体供給溝８２ｂ内の封止液が供給孔８２ｃを介して液体充填溝８２ａに供給されるようになっている。

ここで、封止液とは、液体充填溝８２ａ内に供給され開放開口８３から押し出されることによって、基準面８１ａよりも上方に突出した環状液体壁８９（図１１（ｂ）、（ｃ）参照）を形成する。そして、後述するキャップ動作が行われた際には、かかる環状液体壁８９と吐出面２ａとが接触し、キャップ部材８０と吐出面２ａとによって密閉空間が形成される。なお、本体８１の基準面８１ａには、例えばフッ素系樹脂等によって撥水膜が形成されており、開放開口８３から押し出された封止液が基準面８１ａ上に濡れ広がることなく、確実に環状液体壁８９を形成することができるようになっている。封止液としては、インクに近い成分の液体が用いられる。本実施の形態では、封止液は、インクから着色剤を抜き、インクよりも粘度を高めた液体が用いられる。また、封止液は、グリセリン等を含んでおり、乾燥しにくい液体であることが好ましい。

また、キャップ部材８０の基準面８１ａには、発光素子７９ａ及び受光素子７９ｂからなる光学式のセンサ７９が配設されている。発光素子７９ａ及び受光素子７９ｂは、キャップ部材８０の長手方向両端部近傍にそれぞれ配置されている。すなわち、基準面８１ａにおける発光素子７９ａ及び受光素子７９ｂの配置位置の間には、開放開口８３が形成されている。そして、発光素子７９ａは基準面８１ａと平行な方向に光線を出射し、受光素子７９ｂが基準面８１ａと所定の高さで入射する当該光線を受光するように構成されている。つまり、開放開口８３から突出する環状液体壁８９の高さが所定高さよりも低い場合には、発光素子７９ａから出射された光線を受光素子７９ｂが受光し、環状液体壁８９の高さが所定高さ以上である場合には、発光素子７９ａから出射された光線が封止液によって遮られ受光素子７９ｂで受光されない。これにより、センサ７９は、環状液体壁８９の高さが所定高さ以上であるか否かを検出できるようになっている。

ここで、制御装置２０について説明する。制御装置２０は、例えば汎用のパーソナルコンピュータによって構成されている。かかるコンピュータは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクなどのハードウェアが収納されており、ハードディスクには、プリンタ１の全体の動作を制御する為のプログラムを含む各種のソフトウェアが記憶されている。そして、これらのハードウェア及びソフトウェアが組み合わされることによって、後述の各部２２〜２８（図８参照）が構築されている。

制御装置２０の概略構成を示すブロック図である図８に示すように、制御装置２０は、ヘッド制御部２２、トレイ制御部２４、パージ制御部２６、及び加圧制御部２８を備えている。ヘッド制御部２２は、フレーム移動機構５１を制御することによって、インクジェットヘッド２が固定されたフレーム４の上下方向の位置を制御する。トレイ制御部２４は、メンテナンスユニット７０のトレイ７１とトレイ７５とを連結させる引掛け部材６６を駆動する図示しない機構、及びトレイ７１を移動させるトレイ移動機構９１を制御する。パージ制御部２６は、インクタンク５７に加圧された空気を供給し、インクをリザーバ内に強制的に送るべく、空気タンク５７ａの図示しないバルブの開閉を制御する。加圧制御部２８は、センサ７９による環状液体壁８９の高さの検出結果に基づいて、封止液タンク８８に接続される封止液供給チューブ８７に設けられたポンプ８７ａの駆動を制御し、基準面８１ａから環状液体壁８９を突出させる液体壁形成状態と、環状液体壁８９を突出させない液体壁非形成状態との２つの状態を切り換える。

次に、図９及び図１０を参照しつつ、プリンタ１で行われるメンテナンス動作について説明する。本実施の形態におけるメンテナンスとは、ノズル１０８が吐出不良などに陥ったインクジェットヘッド２を回復させる際に行う回復動作と、プリンタ１で用紙に対する印刷などが長時間行われない休止時に、吐出面２ａをキャップ部材８０で覆うキャップ動作とがある。図９は、回復動作を行う際のメンテナンスユニット７０の動きを示しており、図１０は、キャップ動作を行う際のメンテナンスユニット７０の動きを示している。

まず、回復動作を行う際には、ヘッド制御部２２の制御により、印刷位置に配置されているフレーム４を上昇させる。より詳細には、インクジェットヘッド２の吐出面２ａが、メンテナンスユニット７０のワイパー７２、インク受取部材７３、及びキャップ７６のいずれの高さレベルよりも上方となる、すなわち、メンテナンスユニット７０がメンテナンス位置に移動してきたときに、吐出面２ａが、ワイパー７２、インク受取部材７３、及びキャップ７６と接触しない位置までフレーム４を上昇させる。

次に、図９（ａ）に示すように、トレイ制御部２４の制御により、トレイ７５との連結が解除された状態でトレイ７１をメンテナンス位置に移動させる。そして、パージ制御部２６の制御により、ノズル１０８からトレイ７１内にインクを吐出してパージを行う。パージによって、ノズル１０８の詰まりやノズル１０８内のインクの増粘が解消される。トレイ７１内に吐出されたインクは、廃インク受けトレイ７８に流れ込み、インク排出孔７８ａから排出される。このとき、一部のインクは、インク滴となって吐出面２ａに残留する。

続いて、ヘッド制御部２２の制御により、インクジェットヘッド２を若干下方に移動させる。すなわち、図９（ｂ）に示すように、メンテナンス位置にあるトレイ７１が退避位置に移動する際に、ワイパー７２の先端が吐出面２ａに接触する位置であり、且つインク受取部材７３の薄板７３ａと吐出面２ａとの間に、例えば、０．５ｍｍ程度の微小なすきまが形成されるような位置まで、インクジェットヘッド２を降下させる。そして、トレイ制御部２４の制御により、メンテナンス位置にあるトレイ７１を退避位置に移動させて、ワイプを行う。このとき、吐出面２ａに付着しているインク滴のうち比較的大きなものは、インク受取部材７３の各薄板７３ａ間に毛管現象によって移動する。また、インク受取部材７３の各薄板７３ａの間に移動しないような比較的小さなインク滴は、ワイパー７２によって拭き取られる。

この後、通常は、被記録媒体に画像を形成することになるので、ヘッド制御部２２の制御によって、フレーム４が印刷位置まで下ろされる。フレーム４が印刷位置に着いたところで、駆動モータによってベルトローラ６が回転駆動される。搬送ベルト８が所定の搬送速度になるのを待って、給紙機構１１から記録用紙が搬出され、記録用紙が各インクジェットヘッド２のインク吐出面２ａの前面を通過する毎に色インクが吐出され、所望の画像が形成されることになる。

次に、キャップ動作を行う際について説明する。まず、回復動作を行う際と同様に、ヘッド制御部２２の制御により、フレーム４を上昇させる。そして、トレイ制御部２４の制御により、トレイ７５と連結された状態のトレイ７１をメンテナンス位置に移動させる。すなわち、図１０（ａ）に示すように、トレイ７５内に設けられたキャップ部材８０が、吐出面２ａと対向する位置まで移動する。このとき、図１０（ａ）における破線で囲まれた領域、すなわち基準面８１ａ近傍の拡大図である図１１（ａ）に示すように、キャップ部材８０は、基準面８１ａが吐出面２ａから離隔していると共に、液体壁非形成状態となっている。本実施の形態では、封止液が開口開口８３で重力方向に凹状のメニスカスを形成している。

続いて、ポンプ８７ａを駆動し、封止液流路８２に封止液を供給する。そして、加圧制御部２８の制御により、図１０（ｂ）及び図１０（ｂ）における破線で囲まれた領域の拡大図である図１１（ｂ）に示すように、開放開口８３から押し出され表面張力により盛り上がった封止液によって形成される環状液体壁８９の高さが所定高さになるまで、封止液を供給する。このようにして、液体壁形成状態とする。なお、上述のように、開放開口８３は、吐出面２ａにおける複数のノズル１０８が配置された４つのインク吐出領域を取り囲む寸法を有しているので、環状液体壁８９についても、４つのインク吐出領域を取り囲む寸法を有する。

その後、図１０（ｃ）及び図１０（ｃ）における破線で囲まれた領域の拡大図である図１１（ｃ）に示すように、ヘッド制御部２２の制御により、インクジェットヘッド２を若干下方に移動させ、キャップ部材８０の基準面８１ａは吐出面２ａから離隔させつつ、環状液体壁８９のみを吐出面２ａに接触させる。このとき、環状液体壁８９は、吐出面２ａにおける４つのインク吐出領域を取り囲む。これにより、吐出面２ａとキャップ部材８０とによって密閉空間が形成される。

なお、図１０（ｃ）に示すように吐出面２ａをキャップ部材８０で覆った状態で使用を中止していたプリンタ１を再び使用すべく、キャップ部材８０の環状液体壁８９と吐出面２ａとの接触を解除した際には、環状液体壁８９を形成する封止液が吐出面２ａに残存することがある。しかし、印字再開前には、使用中止期間の長さに応じて回復動作、すなわちパージ及びワイプが行われるので、かかる封止液の土手は、このときのワイプによって除去される。

以上のように、本実施の形態のプリンタ１は、メンテナンスユニット７０に備えられたキャップ部材８０に、その上面である基準面８１ａに開放開口８３が設けられた封止液流路８２が形成されている。また、封止液流路８２に封止液を供給するポンプ８７ａが備えられており、開放開口８３から封止液を押し出すことによって、基準面８１ａから突出し且つインクジェットヘッド２の吐出面２ａにおける４つのインク吐出領域を取り囲む寸法を有する環状液体壁８９を形成する液体壁形成状態と、環状液体壁８９が基準面８１ａから突出しない液体壁非形成状態とを取り得る。インクジェットヘッド２を固定しているフレーム４は、フレーム移動機構５１によって上下方向に移動可能となっている。これにより、インクジェットヘッド２は、キャップ部材８０の環状液体壁８９が吐出面２ａに接触する位置と、環状液体壁８９が吐出面２ａから離隔する位置とを選択的に取り得る。
つまり、キャップ部材８０と吐出面２ａとの接触は、従来のようにゴム製のリップではなく、封止液で形成された環状液体壁８９で行われる。したがって、吐出面２ａへのゴム成分の析出により吐出面２ａの撥水性が低下するのを防ぐことができる。その結果、吐出面２ａに付着したインクかすによってノズル１０８が目詰まりするのを防ぐことができる。

また、本実施の形態のプリンタ１は、キャップ部材８０の環状液体壁８９が基準面８１ａから所定高さ以上突出しているか否かを検出するセンサ７９を備えており、加圧制御部２８は、センサ７９の検出結果に基づいて封止液流路８２に封止液を供給するポンプ８７ａの駆動を制御する。したがって、環状液体壁８９の基準面８１ａから突出高さを所定高さ以上にすることができるので、環状液体壁８９を確実に吐出面２ａに接触させることができる。

さらに、本実施の形態のプリンタ１では、キャップ部材８０の封止液流路８２に供給される封止液は、インクジェットヘッド２から吐出されるインクよりも粘度が高い。そのため、外部から振動等の衝撃が加わっても、環状液体壁８９はその壁状態を維持することができる。さらに、環状液体壁８９を吐出面２ａから離隔したときに、封止液が吐出面２ａに残存するので、印字再開前のパージによってノズル１０８近傍に付着したインクが、吐出面２ａを伝って他所へ移動したり、別のインクジェットヘッド２に付着するのを防ぐことができる。また、吐出面２ａをワイプする際には、ワイパー７２によってかかる土手を形成する封止液も一緒に拭い取られるので、隣接する別のインクジェットヘッド２のワイパー７２にインクが付着するのを防ぐことができる。

加えて、本実施の形態のキャップ部材８０では、本体８１の基準面８１ａに液体充填溝８２ａが形成されており、開放開口８３が液体充填溝８２ａの上端に位置している。したがって、液体充填溝８２ａ内に封止液を満たし、表面張力によって封止液の液面を基準面８１ａよりも上方に突出させることによって、容易に環状液体壁８９を形成することができる。

さらに、本実施の形態のキャップ部材８０には、液体充填溝８２ａに連通して液体充填溝８２ａに封止液を供給する複数の供給孔８２ｃが形成されている。したがって、迅速に環状液体壁８９を形成することができる。

以上、本発明の好適な一実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて、様々な設計変更を行うことが可能なものである。例えば、上述の実施の形態では、インクジェットヘッド２を固定しているフレーム４が、フレーム移動機構５１によって上下方向に移動可能となっており、インクジェットヘッド２を移動させることによって、環状液体壁８９が吐出面２ａに接触する位置と、吐出面２ａから離隔する位置との２つの相対位置を選択的に取り得る場合について説明したが、これに限らず、キャップ部材８０を移動させることによって、上記２つの相対位置を取るようにしてもよい。

さらに、上述の実施の形態では、キャップ部材８０が、環状液体壁８９が基準面８１ａから所定高さ以上突出しているか否かを検出するセンサ７９を備えている場合について説明したが、センサ７９はなくてもよい。

加えて、上述の実施の形態では、封止液の粘度がインクの粘度よりも高い場合について説明したが、これに限らず、封止液の粘度はインクの粘度以下であってもよい。

また、上述の実施の形態では、本体８１は、樹脂製であったが金属製であってもよい。いずれの場合も、液体充填溝８２ａを残して、基準面８１ａには撥水膜処理が施されていることが好ましい。樹脂製の本体８１であれば、例えば、無電解ニッケルメッキ法で下地の導電性ニッケル層を形成し、その後フッ素系樹脂を含むニッケルメッキ層を電解法によって形成する。これにより、メッキ応力（内部応力）が低く剥がれ難い撥水膜が形成される。金属製の本体８１であれば、このような２層構造の撥水膜を形成してもよいし、電解法による１層構造の撥水膜を形成してもよい。いずれにしても、撥水膜によって、低粘度のインクを封止液として使用する場合でも、良好に環状液体壁８９を形成することができる。

さらに、上述の実施の形態では、液体充填溝８２ａに連通して液体充填溝８２ａに封止液を供給する複数の供給孔８２ｃが形成されている場合について説明したが、これには限定されない。例えば、供給孔８２ｃは１つであってもよい。

本発明の実施の形態にかかるプリンタの概略側断面図である。 図１に示すプリンタの要部概略平面図である。 図２のIII−III線に沿った断面図である。 図１に示すリザーバユニットの長手方向に沿った断面図である。 図１に示すヘッド本体の平面図である。 図６に示すヘッド本体の部分断面図である。 図２に示すキャップの詳細を示す図である。 図１に示す制御装置の概略構成を示すブロック図である。 図３に示すメンテナンスユニットが回復動作を行う際の動きを示す図である。 図３に示すメンテナンスユニットがキャップ動作を行う際の動きを示す図である。 （ａ）は図１０（ａ）の部分拡大図であり、（ｂ）は図１０（ｂ）の部分拡大図であり、（ｃ）は図１０（ｃ）の部分拡大図である。

符号の説明

１ プリンタ（液体吐出装置）
２ インクジェットヘッド（液体吐出ヘッド）
２ａ 吐出面
２８ 加圧制御部（加圧制御手段）
５１ フレーム移動機構（移動機構）
７９ センサ
８０ キャップ（キャップ部材）
８１ａ 基準面
８２ 封止液流路（流路）
８２ａ 液体充填溝（環状溝）
８２ｃ 供給孔（封止液供給孔）
８３ 開放開口（開口）
８７ａ ポンプ（封止液加圧機構）
８９ 環状液体壁
１０８ ノズル（吐出口）

Claims (6)

1. 液体を吐出する複数の吐出口が所定範囲内に形成された吐出面を有する液体吐出ヘッドと、
   開口が基準面に形成された流路を有しており、前記流路に供給されて前記開口から押し出された封止液が、前記基準面から突出し且つ前記所定範囲を取り囲む寸法を有する環状液体壁を形成するキャップ部材と、
   前記キャップ部材が、前記液体吐出ヘッドに対して、前記基準面が前記吐出面から離隔していると共に前記環状液体壁が前記吐出面に接触して前記所定範囲を取り囲む近接位置、及び、前記近接位置におけるよりも前記基準面が前記吐出面から離れていると共に前記環状液体壁が前記吐出面から離隔した離隔位置の２つの相対位置のいずれかを選択的に取り得るように、前記液体吐出ヘッド及び前記キャップ部材の少なくともいずれか一方を移動させる移動機構と、
   前記基準面から前記環状液体壁を突出させる液体壁形成状態、及び、前記基準面から前記環状液体壁を突出させない液体壁非形成状態の２つの状態を選択的に取り得る封止液加圧機構と、
   前記キャップ部材が前記液体吐出ヘッドに対して前記近接位置にあるときに、前記封止液加圧機構が前記液体壁形成状態となると共に、前記キャップ部材が前記液体吐出ヘッドに対して前記離隔位置にあるときに、前記封止液加圧機構が前記液体壁非形成状態となるように、前記封止液加圧機構を制御する加圧制御手段とを備えていることを特徴とする液体吐出装置。
2. 前記環状液体壁が前記基準面から所定高さ以上突出しているか否かを検出するセンサをさらに備えており、
   前記加圧制御手段が、前記センサの検出結果を利用して、前記封止液加圧機構を制御することを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 前記流路内の封止液が、前記液体吐出ヘッドから吐出される液体よりも粘度が高いことを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出装置。
4. 液体を吐出する複数の吐出口が所定範囲内に形成された吐出面を有する液体吐出ヘッドと共に用いられることによって、前記吐出面を内壁面の一部とする密閉空間を形成するキャップ部材であって、
   開口が基準面に形成された流路を有しており、前記流路に供給されて前記開口から押し出された封止液が、前記基準面から突出し且つ前記所定範囲を取り囲む寸法を有する環状液体壁を形成することを特徴とするキャップ部材。
5. 前記流路の一部として前記基準面に環状溝が形成されており、前記開口が前記環状溝の上端に位置していることを特徴とする請求項４に記載のキャップ部材。
6. 前記流路の一部として、前記環状溝に連通して前記環状溝に封止液を供給する複数の封止液供給孔が形成されていることを特徴とする請求項５に記載のキャップ部材。

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