JP2006044151A - インクジェットプリンタ - Google Patents

Abstract

【課題】 回復処理に伴ってインク受け部材に受容されたインクの排除を効率よく短時間に行えるようにする。
【解決手段】 縦割りにした細長い中空円筒形状をもつ流路形成部材２１６ａを伏せた形態にてインク受け部材２１１の底面上に配置する。また、流路形成部材２１６ａには、長手方向に沿って、流路に連通するインク吸入口２１６ｂとなる開口を複数設ける。また、これらのインク吸入口２１６ｂは、インク受け部材２１１の底面に当接する流路形成部材２１６ａの長手方向の縁部に設けた切り欠き形状とする。これにより、インク受け部材２１１からのインクの吸引効率を上げることができる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、熱エネルギの作用によるインクの発泡に伴う圧力や、ピエゾ素子の体積変化による機械的エネルギの作用に伴って発生する圧力に従ってインクを選択的に吐出するインクジェットヘッド形態のプリントヘッドを用いて文字、記号、画像等を印刷するインクジェットプリンタに関し、特にプリントヘッドの吐出口から排出されたインクを受容するキャップを具えたインクジェットプリンタに関する。

インクジェットプリンタにおいては、プリントヘッドのインク吐出性能を良好な状態にするために、インクの吐出口からインクの強制排出あるいは予備的な吐出動作を行わせることで、吐出口内方の増粘インクや吐出口の目詰まりなどの吐出不良要因を除去する回復動作が行われることが多い。また、これに伴って排出されるインクを受けるために、キャップと呼ばれる部材がプリントヘッドの吐出口形成面に対向ないし接合可能に設けられる（特許文献１等）。

図１は従来のキャップの構成および動作を説明するためのキャップ部の模式的断面図である。ここで、符号１００は、図に垂直な方向に、記録媒体の全幅以上の範囲にわたって吐出口を配列してなるラインヘッド形態のインクジェットヘッド（以下、単にヘッドとも言う）、符号２００は回復ユニットをそれぞれ示している。回復ユニット２００は、吐出口が形成されたヘッド１００の面との対向部位が開放端となっている略直方体形状の外装部２１０と、その内部に収納され、ゴム等の弾性部材でなるインク受け部材２１１と、さらにその内側にあってインク受け部材２１１の形状を保持するためのフレーム２１２とを有している。

インク受け部材２１１は、ヘッド１００から排出されるインクを受容する開放端を有し、その開放端の周縁部は外装部２１０の上端から上方に張り出して設けられ、この部分がヘッド１００の吐出口配列範囲の周囲に密着可能なキャップ部２１１ａとなっている。さらに、フレーム２１２ないしインク受け部材２１１の一端部の底面付近にはインク受け部材２１１に受容されたインクを吸引するための吸引口２１４が設けられている。

ヘッド１００の回復処理に際しては、図に示すようにヘッド１００の吐出口形成面と回復ユニット２００とを対向させてから、両者を相対的に接近させ、インク受け部材２１１のキャップ部２１１ａがヘッド１００の吐出口配列範囲の周囲に密着した状態を得る。この状態でヘッド１００の吐出口内方のインク供給系を加圧することで、インクの吐出口からインクの強制排出を行わせることができる。これにより排出されたインク１０３はインク受け部材２１１内に受容されて、その底部に貯留される。貯留されたインクは、吸引口２１４に接続された吸引ポンプ（不図示）により吸引力を作用させることで吸引口２１４から吸い出されて回収される。

特開２００４−９６８５号公報

しかしながら、上記構成においては、インク受け部材２１１の一端部に設けられた単一の吸引口２１４を介してインク受け部材２１１からインクを排出するようにしていたので、インクがインク受け部材２１１内にできるだけ残留しないようにするためには、比較的長時間の吸引ポンプの駆動を要する。従って、従来の構成では、その分を含めた回復処理に要する時間が長くなるだけでなく、インクの液位が吸引口の最上位位置から下がった状態では空気を含めた吸引動作が長く行われることになる。すると、インクが泡立ち、吸引したインクをインク回収する部材において、その大気連通口等から泡状になったインクが溢れる恐れがある。

一方、これを避けるために吸引ポンプの駆動時間を短縮すると、インク受け部材２１１からのインクの排出が不完全となり、インクの固着が生じる恐れがある。また、記録媒体の搬送異常が生じた場合にこれを除去する作業などにあって、回復ユニット２００の傾斜を伴うような場合には、インク受け部材２１１に残留していたインクが溢れることも考えられる。

よって本発明は、回復処理に伴うインク受け部材からのインクの排除を効率よく短時間に行えるようにした構成を提供することを目的とする。

そのために、本発明は、インクジェットヘッドを用いてプリントを行うインクジェットプリンタであって、
前記インクジェットヘッドのインク吐出性能を維持するための回復処理に際して前記インクジェットヘッドから排出されるインクを受容するインク受け部材と、
該インク受け部材の底面に沿って配置され、前記受容したインクを外部に排出するための管状の流路および該流路にインクを導入するための複数の開口が形成された流路形成部材と、
を具えたことを特徴とする。

本発明によれば、インク受け部材の底面に沿って流路形成部材を配置し、この流路形成部材に設けられた複数の開口からインクを吸引してインク受け部材からのインク排出を行うようにしたので、回復処理に伴ってインク受け部材に受容されたインクの排除を効率よく短時間に行うことができ、かつ空気の吸い込みによるインクの泡立ちなども防止することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。
図２（ａ）および（ｂ）は、本発明を適用可能なインクジェットプリンタの構成の一例および回復動作の概略を説明するための模式的断面図である。なお、これらの図および以下の図において、図１と同様に構成される、または同様の機能を果たす各部には対応箇所に同一の符号を付してある。

本実施形態を適用可能なインクジェットプリンタ１０は、ロール状記録媒体のシートＳを送給するための給紙装置２０を具備している。給紙装置２０は、ロール駆動装置２１および弛みセンサ２２を有し、シートＳに一定量の弛みを保持しながら、用紙ガイド３０を介してインクジェットプリンタ１０の記録領域１１０にシートＳを送給する。

１２０は、当該送給されたシートＳに対してプリントを行うべく、図に垂直な方向に、シートＳの全幅以上の範囲にわたって吐出口を配列してなるラインヘッド形態のインクジェットヘッド１００を複数設けたヘッドユニットを示している。図示の例では、ブラック、シアン、マゼンタおよびイエローの４色のインクを吐出するためのヘッド１００がシートＳの搬送方向の上流側から並置された状態で、ヘッドユニット１２０に取り付けられている。ヘッド１００としては、例えばインクを吐出するために利用されるエネルギとしてインクに膜沸騰を生じさせる熱エネルギを発生する素子を有したもの、あるいは、体積変化による機械的エネルギを作用するピエゾ素子を有したものなどを用いることができる。また、各ヘッド１００に対しては、それぞれのインクを貯留したインクタンク３５０から後述のインク系を介して各色インクが供給される。

シートＳは、これらのヘッド１００による被記録位置に関して、搬送ベルトを有した搬送部１１０により搬送され、その過程で各ヘッドから吐出される各色のインクによって記録が行われ、その後インクジェットプリンタ１０の外に排出される。

図２（ａ）および（ｂ）において、回復ユニット２００はヘッド１００に対応して複数設けられ、シートＳの搬送方向と平行に往復移動可能である。図２（ａ）に示す記録動作時には、回復ユニット２００はヘッド１００それぞれの側方の位置に設定される。

一方、記録動作時以外では、図２（ｂ）に示すように、ヘッドユニット１２０を上方にリフトし、回復ユニット２００をヘッド１００それぞれとの対向位置に水平移動させてからヘッドユニット１２０を下降させることにより、ヘッド１００の吐出口形成面のキャッピングを行うことができる。すなわち記録動作時以外は、ヘッド１００の吐出口は回復ユニット２００のキャップによって外気と遮断され、各ヘッドの吐出口内方のインクが乾燥しないように保湿される。また、キャッピング状態、もしくは回復ユニット２００トヘッド１００とが近接対向した状態で、ヘッドの吐出口内方のインク系を加圧することでインクの吐出口からインクの強制排出を行わせたり、あるいはヘッドを駆動してインク吐出動作（予備吐出）を行わせることで、ヘッドのインク吐出性能を良好な状態にするための回復処理が行われる。

図３は本実施形態で用いる回復ユニット２００の斜視図、図４はそのＩＶ−ＩＶ線断面であり、ヘッド１００との対向状態を模式的に示している。

これらの図において、本例に係る回復ユニット２００の外装部２１０は、その長手方向に沿った一側部に、ヘッド１００のインク吐出口形成面を拭うワイピング動作(例えば上記したような、ヘッド１００の上昇と回復ユニット２００の横方向移動とを伴うものとすることができる）を行うことで吐出口形成面に付着したインクや紙紛等を除去するワイピング部材２０２（図４には不図示）を保持する。また、外装部２１０には、インク受け部材２１１と、フレーム２１６と、インクガイドアセンブリ２２０とが収納されている。

フレーム２１６は、外装２１０との間で弾性部材であるインク受け部材２１１の形状を保ちながら保持するためのフレーム部分２１６ｆと、インク受け部材２１１の底面に沿って長手方向に延在するインク吸引用の流路形成部材２１６ａとが一体に形成された、例えば樹脂製の部材である。

図５は、下方からインク受け部材２１１とフレーム２１６とを示した分解斜視図、図６はフレーム底面部の一部を拡大して示す斜視図である。フレーム２１６に一体化された流路形成部材２１６ａは、縦割りにした細長い中空円筒（ハーフパイプ）を伏せた形態にてインク受け部材２１１の底面上に配置される。すなわち、流路形成部材２１６ａはその長手方向に沿った開放部がインク受け部材２１１の底面に当接し、断面半円状のインク流路を形成する。そして、その流路形成部材２１６ａは、吸引口２１４を形成するインク受け部材２１１端部のチューブ状部分２１１ｅに挿通される端部２１６ｅを有する。また、流路形成部材２１６ａには、長手方向に沿って、インク流路に連通するインク吸入口２１６ｂとなる開口が複数が設けられている。また、これらのインク吸入口２１６ｂは、インク受け部材２１１の底面に当接する流路形成部材２１６ａの長手方向の縁部に設けた切り欠き形状としている。つまり、インク受け部材２１１の底面上、長手方向に沿って延在する流路形成部材２１６ａにインク吸入口２１６ｂを複数設け、かつそれらをできる限り低い位置とすることで、インク受け部材２１１からのインクの吸引効率を上げ、かつ空気の取り込みも行われにくくしている。

再び図４を参照するに、インクガイドアセンブリ２２０は、所定の間隔をおいて複数枚並置されたインクガイド２２１と、これらを保持するリテーナ２２２と、リテーナ２２２を弾性支持するばね２２４とを有している。インクガイド２２１は、ヘッド１００の吐出口形成面に近接したときに吐出口形成面に付着しているインク滴と接触し、毛管力でこれを吸収できるよう適切な間隙をもって配置された平板状の部材であり、その表面を荒らす等により、親水性を向上している。また、付着インク１０３を上記間隙に円滑に取り込めるよう、インクガイド２２１の上縁部は鋸歯状に形成されたものとすることができる。

リテーナ２２２は、少なくとも一部の高さをインクガイド２２１の高さより大としてあり、キャッピング時にはリテーナ２２２がヘッド１００の吐出口形成面に突き当たることで、各ガイドの上縁部と吐出口形成面とが直接接触しないようにするとともに、それらの間の好ましい間隔を維持するようにしている。また、キャッピング時において、インク受け部材２１１上部のキャップ部２１１ａをヘッド１００の吐出口配列範囲の周囲に密着させる際には、リテーナ２２２はヘッド１００の吐出口形成面に押され、ばね２２４を圧縮しながら後退するので、キャッピング動作が阻害されることはない。

図７はヘッド１００、回復ユニット２００およびインクタンク３５０を含むインク系の概略を示す模式図である。

本例のインク系は、ヘッド１００とインクタンク３５０との間で循環系を構成するものであり、インクタンク３５０からヘッド１００に対してはインク供給経路３０２を介してインクが移送されるとともに、当該移送されたインクは、ヘッド１００の内部に設けた流路より各ノズル１００ａに分配される一方、ヘッド１００から戻し流路３０４を介してインクタンク３５０に還流される構成である。また、戻し経路３０４にはバルブ３０６が設けられ、戻し経路を閉じることで、インク供給系の加圧によるノズル１００ａからのインクの強制排出が可能となっている。

さらに、インク受け部材２１１の端部に設けたチューブ状部分２１１ｅとインクタンク３５０とは回収経路３２１を介して接続されている。そして、ヘッド１００の回復動作に際して、予備的な吐出動作あるいは加圧動作によって排出され、インク受け部材２１１に受容されたインクは、回収経路３２１に介挿されたポンプ３２０を駆動することで、インクタンク３５０に回収され、これを再利用することができる。

ここで、本実施形態では、インク受け部材２１１の底面上、長手方向に沿って延在する流路形成部材２１６ａにインク吸入口２１６ｂを複数設け、かつそれらをできる限り低い位置としている。従って、ポンプ３２０の駆動に伴って、インク受け部材２１１の底面の複数の位置において吸引を行うことよってインクの吸引効率を上げ、インク受け部材２１１から短時間でインクを排出することができる。すなわち、回復処理に要する時間を短縮することが可能となるだけでなく、空気の取り込みも行われにくくなるのでインクの泡立ちを低減し、インクタンク３５０の大気連通口３５０ａからの泡状インクの溢れを防止することが可能となる。

さて、上記加圧動作に伴ってノズル２０１ａからインクが押し出されると、ヘッド２０１の吐出口形成面は通常、吐出口近傍以外は撥水処理が施されているため、インクの表面張力によりインク滴２０３が吐出口形成面に形成される。加圧動作を続けることでヘッド２０１の内部流路が加圧されると、インク滴２０３が成長する。その滴下を待つことなく速やかにこれをインク受け部材２１１内に誘導するために、本実施形態では、上記加圧動作を行う際のキャッピング時に、インクガイド２２１の先端部が吐出口形成面に近接対向するようにしている。そして、インクガイド２２１の先端部がインク滴２０３に接触すると、インクガイド２２１には親水化処理が施されているので、インク滴２０３はインクガイド２２１間の間隙に引き込まれ、速やかにインク受け部材２１１の底部に向かって移動することになる。

以上の通り、本実施形態によれば、回復処理に際してヘッド２０１から排出されるインクは速やかにインク受け部材２１１に受容され、さらに効率的にインク受け部材２１１から排除されることになる。これらにより、回復処理の効率化ないし時間短縮が可能となり、かつインク受容部材２１１からの確実なインク除去および空気の取り込みが防止されるのである。

なお、以上の実施形態においては、流路形成部材２１６ａをフレーム部分２１６ｆと一体としたが、両者は別体に形成されたものでもよい。しかしインク受け部材２１１をキャップ部２１１ａを有したゴム等の弾性部材で形成する場合、その形状を保持するためのフレーム部分２１６ｆとともに樹脂により一体成形したものとすることは、部品点数の削減の観点や組み立て工程簡略化の観点からは有利である。

また、上例では流路形成部材２１６ａをハーフパイプ形状の部材とし、インク受け部材２１１の底面上でこれが伏せた状態で配置されることで断面略半円状の流路が形成されるようにしたが、流路形成部材の形態もこれに限られるものではない。例えば略「コ」字状の部材を伏せた形態として略矩形状の流路が形成されるものでもよい。また、それらのように開放された端部を持つ形態とせず、例えば中空円筒状の部材とすることもできる。しかし、インク受け部材２１１の底面直近に吸入口を配置でき、しかも単なる切り欠き部を設けることで吸入口を形成することができる点からは、開放端部を有する形態とすることが有利である。

さらに、上例では流路形成部材２１６ａをインク受け部材２１１の長手方向に沿って延在する一本の部材としたが、効率的でインク残りのない吸引が可能な構成であれば、その形状はどのようなものであってもよい。例えば２本以上の分岐流路を形成する形態としてもよい。また同様に、吸入口の配設位置や個数も適宜定め得るのは勿論である。

加えて、上例ではインク受け部材２１１にインクを迅速に誘導するための手段として、所定の間隙をもって配置した板状のインクガイドを設けたが、その他の構成を採用することもできる。

図８および図９は、それぞれ、インク誘導手段の他の例を説明するための回復ユニット２００の斜視図およびそのＸＩ−ＸＩ線断面である。この例では、上記実施形態例に対し、インクガイドアセンブリ２２０に代えて毛管力のあるインク吸収部材２３０が流路形成部材２１６ａ上に配設されている。また、流路形成部材２１６ａには、インク吸収部材２３０と接触する部位にも符号２１１ｃで示すインク吸入口が複数設けられている。上記加圧動作に伴ってヘッドの吐出口形成面に形成されたインク滴２０３は、インク吸収部材２３０との接触によって吸収される。そして、当該吸収されたインクないしはインク受け部材２１１に貯留されたインクは、ポンプ３０４（図７）の作動に伴って、複数のインク吸入口２１６ｃおよび２１６ｂから流路形成部材２１６ａを介して吸引され、インク受け部材２１１の内部から排出されることになる。

従来のキャップの構成および動作を説明するためのキャップ部の模式的断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明を適用可能なインクジェットプリンタの構成の一例および回復動作の概略を説明するための模式的断面図である。 本発明の一実施形態に係る回復ユニットの斜視図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線断面であり、ヘッドとの対向状態を模式的に示している。 図３に示した回復ユニットを構成するインク受け部材とフレーム２１６との分解斜視図である。 図５のフレーム底面部の一部を拡大して示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係るインク系の概略を示す模式図である。 回復ユニットに配置されるインク誘導手段の他の例を説明するための斜視図である。 図８のＸＩ−ＸＩ線断面であり、ヘッドとの対向状態を模式的に示している。

符号の説明

１００ インクジェットヘッド
１０１ａ ノズル
１０３ インク滴
２００ 回復ユニット
２１０ 外装部
２１１ インク受け部材
２１１ａ キャップ部
２１２，２１６ フレーム
２１６ａ 流路形成部材
２１６ｂ，２１６ｃ インク吸入口
２１６ｆ フレーム部分
２２０ インクガイドアセンブリ
２３０ インク吸収部材
３０４，３２０ ポンプ
３０６ バルブ
３５０ インクタンク

Claims (7)

1. インクジェットヘッドを用いてプリントを行うインクジェットプリンタであって、
   前記インクジェットヘッドのインク吐出性能を維持するための回復処理に際して前記インクジェットヘッドから排出されるインクを受容するインク受け部材と、
   該インク受け部材の底面に沿って配置され、前記受容したインクを外部に排出するための管状の流路および該流路にインクを導入するための複数の開口が形成された流路形成部材と、
   を具えたことを特徴とするインクジェットプリンタ。
2. 前記流路形成部材が１以上の流路を形成することを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリンタ。
3. 前記流路形成部材は軸方向に沿った開放端を有するとともに、該開放端に沿う縁部に切り欠き部が複数形成された管状部材であり、前記開放端側を前記インク受け部材の底面上に配置することで、前記流路および前記開口が形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインクジェットプリンタ。
4. 前記インク受け部材は、前記インクジェットヘッドのインク吐出口が形成された面に密着可能な周縁部をもつキャップを有した弾性材でなり、当該弾性材でなるインク受け部材の形状を保持するために内側に配置されるフレームに、前記流路形成部材が一体に形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のインクジェットプリンタ。
5. 前記回復処理に際し、前記インクジェットヘッドのインク吐出口が形成された面に近接対向して、前記面に位置するインク滴を前記インク受け部材側に誘導するための手段を具えたことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のインクジェットプリンタ。
6. 前記回復処理に際し、前記インクジェットヘッドに対するインク供給系を加圧することで前記インクジェットヘッドのインク吐出口からインクを排出させる手段を具えたことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のインクジェットプリンタ。
7. 前記流路に連通し、前記受容されたインクを前記開口および前記流路を介して吸引する手段を具え、当該吸引されたインクを、前記インクジェットヘッドに対するインクの供給源をなすインクタンクに回収するようにしたことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のインクジェットプリンタ。
   

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