JPH08216431A - キャップ用ガスケット及びそれを用いたインクジェットプリンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インクジェットプリントヘッドのキャップ操
作で使用するキャップ要素を提供する。 【解決手段】 第１の部分８２と第２の部分８４を含む
第１の壁７４と、第１の壁７４から離れた第２の壁８０
とからなり、第２の部分８４は少なくとも第１の部分８
２の一部と重なって、重複した第１の部分８２の水分に
対するバリアを提供し、第１の壁７４と第２の壁８０は
共にその間の開口部を区画するキャップ用ガスケット。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般にインクジェットプ
リントヘッドのノズルの保守に関し、特にインクジェッ
トプリントヘッドのキャップ操作で使用するキャップ要
素に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットプリントヘッドのインク
射出ノズルを、例えばプリントヘッドを使用時に定期的
にオリフィスを清掃したりプリンタを長期間使用しない
あるいはアイドル時にプリントヘッドをキャップするこ
とで保守を行う必要があることが認識されている。プリ
ントヘッドをキャップするのはプリントヘッド内のイン
クが乾燥するのを防ぐためである。又プリントヘッドを
使用する前に呼水して、プリントヘッド流路を完全にイ
ンクで満たして異物や気泡がないようにし、ノズルの適
切な機能を定期的に維持する必要がある。様々な種類の
インクジェットプリンタのプリントヘッド用の保守／呼
水ステーションが例えば米国特許第４，８５５，７６４
号、４，８５３，７１７号、４，７４６，９３８号に記
載されており、印刷中のプリントヘッドのインクリザバ
からの気体の除去については米国特許第４，６７９，０
５９号に記載されている。

【０００３】プリントヘッドを空気に長期間晒すと、毛
細管作用によりプリントヘッドノズルに保持されている
インクは乾燥し、それにより印刷動作が始まってもイン
クの流れを妨害することが分かっている。乾燥を防ぐた
め、プリントヘッドは通常、プリントヘッドの表面と実
質的に気密性をなすキャップでカバーしている。

【０００４】テイラーに対する米国特許第４，５６７，
４９４号は、インクジェットプリンタ用のノズル清掃、
呼水装置について記載している。中空の円筒型の２カッ
プ組立体に吸引管に接続するドレイン管を含み、弾性材
でできた中空カップはそれ自身内にインクを弾き飛ばす
フォームないしスポンジ状の材料の第２のカップを含ん
でいる。真空下で吸引管はプリントヘッドから及びカッ
プを通してインクを吸い上げる。

【０００５】ユーに対する米国特許第５，１１７，２４
４号は、プリントヘッドないし用紙トランスポートを移
動せずに熱インクジェットプリントヘッドをキャップす
るノズルキャップ装置を記載している。磁気材料を含む
弾力性のあるガスケットを比較的薄い柔軟性のあるブー
ツないしスリーブでプリントヘッドに取り付ける。スチ
ールバーを用紙転送ベルトの下に配置する。弾力性のあ
るガスケットはスチールバーに引き付けられてプリント
ヘッドをキャップするか、電磁石によりプリントヘッド
に引き付けられて印刷動作を行う。

【０００６】イングリッシュ他に対する米国特許第５，
１４６，２４３号は、インクジェットプリンタ用のダイ
アフラムキャップ装置を記載している。カラーインクカ
ートリッジ・サービスステーション及び黒インクカート
リッジ・サービスステーションを回転可能なキャリア上
に取り付ける。カラーインク・サービスステーションは
エチレンプロピレンジエンモノマを成型したキャップを
含んでいる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の１つの態様で
は、第１の壁と第１の壁からある距離だけ離れてその間
に開口部を区画する第２の壁を有するキャップ用ガスケ
ットを提供する。第１の壁は第１の部分と第２の部分を
含み、第２の部分は少なくとも第１の部分の少なくとも
一部をカバーし、カバーした第１の部分の水分に対する
バリアとなる。

【０００８】本発明の別の態様では、複数のインク射出
オリフィスとキャップステーションを配列した表面を含
むインクジェットプリントヘッドを有するインクジェッ
トプリンタを提供する。キャップステーションは、第１
の壁と第１の壁からある距離だけ離れてその間の開口部
を区画する第２の壁を有するキャップ用ガスケットを含
む。第１の壁は第１の部分と第２の部分を含み、第２の
部分は少なくとも第１の部分の少なくとも一部をカバー
し、カバーした第１の部分の水分に対するバリアとな
る。フレームはキャップ動作中、キャップ用ガスケット
をインクジェットプリントヘッドの表面に接触して支持
する。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は熱インクジェットプリンタ
１０の側面を図式的に示した図である。インクジェット
プリンタ１０では１つをモータ（図示せず）で駆動する
ローラ１６、１８の周りに取り付けたベルト１４を有す
る転送ベルト機構を使用する。ベルト１４は、一般的な
カセットや用紙供給装置から給紙装置（いずれも図示せ
ず）で用紙２０やトランスパレンシィなどの記録媒体を
その上に置いたときに、矢印２２の方向に移動する。更
に用紙２０は参照文字Ａで全般に示す印刷ゾーンを通過
する。用紙は印刷ゾーンＡを通過する間、用紙２０に印
刷ゾーンＡを通過するときに複数のインク滴２６を射出
する全幅プリントヘッド２４により印刷される。

【００１０】図２に示すように、全幅プリントヘッド２
４はインクジェットプリントヘッド２４の面３０に沿っ
て配列した複数のインク射出オリフィス２８を有してい
る。面３０は実質的に平らでインク射出オリフィス２８
を包囲している。記録用紙２０に情報を印刷するには、
リボンケーブル３４を通してプリントヘッド２４と接続
した制御器３２（図１を参照）で個々のインク射出オリ
フィス２８の各々からのインクの選別的な射出を制御す
る。制御器３２は、一般に流路の（図示せず）各々にあ
る抵抗器（図示せず）にリボンケーブル３４及びインク
ジェットプリントヘッド２４に取り付けた印刷回路基板
上の別の電気回路（図示せず）を通して電流パルスを個
々に当てることで生成されるエネルギーパルスを制御す
る。抵抗器が加熱することで流路のいずれかに蒸気泡が
成長すると、インクは電流パルスが停止して泡が壊れ始
めるまでインク射出オリフィス２８から膨張して出る。
この段階で、流路内のインクは壊れている泡に向かって
後退し、膨張しているインクから分離し、それによりオ
リフィスから離れる方向に移動し用紙に向かう液滴が形
成される。流路は次に毛細管作用により再充填され、そ
れはまたインクをインクサプライ３６から引き出すこと
になる。この過程は所望の情報が印刷されるまで繰り返
される。印刷後、用紙２０は印刷ゾーンＡを出てベルト
１４で印刷した用紙を積層する出口トレイ３８に転送さ
れる。

【００１１】時折、印刷中ないし印刷完了後に、全幅プ
リントヘッド２４を呼水／保守動作を通して手入れする
必要がある。呼水／保守動作はプリントヘッドを矢印４
０の方向に動かすことで始め、それによりプリントヘッ
ド２４はベルト１４から離れて移動し、印刷ゾーンＡの
外側の呼水／保守ステーション（図示せず）と一直線と
なる。

【００１２】呼水／保守ステーションに加えて、印刷ゾ
ーンＡの外にはキャップステーション４２がある。キャ
ップステーションにはフレーム部材４４とキャップ要素
４６がある。印刷動作の完了時ないし必要に応じて、矢
印４０の方向に移動できるように機械的に支持されたプ
リントヘッド２４はキャップステーション４２の正面で
止まる。プリントヘッド２４がキャップステーション４
２と一直線になると、適切な機械的支持体によりフレー
ム材４４と連結されたキャップ要素４６が全幅プリント
ヘッド２４の面３０に接触するまでキャップステーショ
ン４２を矢印５０の方向にプリントヘッド２４に向けて
移動してキャップする。又プリントヘッド２４をキャッ
プ要素４６と接触するように移動することも可能であ
る。

【００１３】図２にプリントヘッド２４の斜視図を示
す。上述したようにプリントヘッド２４はプリントヘッ
ドの正面に沿って配列した複数のインク射出オリフィス
２８を含んでいる。インク射出オリフィス２８の配列
は、それぞれ一般にシリコン基板上に形成した流路板６
０と加熱器板６２を有する複数の個々のサブユニットを
共に突き合わせて形成している。突き合わせたサブユニ
ット５８は、好適にはグラファイトないしカーボンで作
った取付け基板６４上に固定して配置する。スチールや
アルミニウムなどの金属を使用することもできる。取付
け基板６４はサブユニット５８を取り付けるための構造
的な統合性を提供し、またそれはサブユニットが作った
熱を容易に伝導して散逸するので、熱管理をも提供す
る。サブユニットの上にあるのは、個々のサブユニット
５８と密閉状態で連通するインクマニホルド６６であ
る。インクマニホルド６６はインクサプライ３６（図
１）からライン３７を通してインクを受取り、インク射
出オリフィス２８を終端とする個々の流路にインクを提
供する。インク射出オリフィス２８は、インクマニホル
ド６６から受け取ったインクを担持する個々の流路板に
あるインク流路（図示せず）と連結されている。

【００１４】印刷動作中、１つないしそれ以上のインク
射出オリフィス２８ないしノズルが詰まったり、設計通
りに機能しなくなることがある。更にインク射出オリフ
ィスは乾燥し得るインクを含むため、印刷動作を完了し
た後インク射出オリフィス２８をカバーしてインク射出
オリフィス２８の大気への露出を実質的に削減ないし防
ぐことが重要である。その結果、周知のキャップ動作で
は一般に、キャップ要素を前に移動してプリントヘッド
要素の面ないし全ページプリントバーの面と接触させて
それによりインク射出オリフィス２８をを包囲してプリ
ントヘッドノズルの周りに気密性を形成してその中に含
まれるインクが乾燥するのを防いでいる。従ってページ
幅プリントヘッドを適切にキャップするための重要な考
察には、プリントヘッドの表面３０の実質的な気密性を
形成することとフレーム材４４とプリントヘッド２４間
の気密性を提供するのに必要なキャップ力を最低に保つ
ことがある。

【００１５】走査型のプリントヘッドを有するキャリッ
ジ型プリンタは一般にプリントヘッドのノズルを囲むプ
リントヘッド表面でプリントヘッドと接触するキャップ
用ガスケットないし要素を含んでいる。走査型プリント
ヘッド用のキャップ要素は、密閉する表面積が比較的小
さいので大きなキャップ力を必要としない。例えばシリ
コンでできたキャップ要素を有するキャップステーショ
ンを有する電流走査型プリントヘッドでは、キャップ力
は一般にインチ平方当り１ポンドである。しかし同一種
類の材料を使用するならば、ページ幅プリントバーに必
要な力はプリントバーがはるかに長く、キャップ用ガス
ケットが接触しなければならない表面積ははるかに大き
いのでそれに必要なキャップ力ははるかに高い。キャリ
ッジ型走査プリンタで適切な密閉を維持するためインチ
平方当り１ポンドだけのキャップ力を必要とするシリコ
ンキャップ用ガスケットをページ幅プリントヘッドをキ
ャップするのに使用するならば、キャップに必要な力は
インチ平方当り約３５ポンドになり、それは望ましくな
い。その結果、全幅プリントバーをキャップすることに
関した大きなガスケット表面積と、ページ幅プリントバ
ーの全長に沿って密閉性を作り出すためのガスケットの
適合を確実にするためガスケットの若干の最小たわみを
達成する必要性から、シリコンや非網状のフォームなど
の高度の高いエラストマを使用することはできない。従
って、キャップ用ガスケットとページ幅プリントヘッド
の表面の間の適切な密閉を維持しつつキャップ力を最低
に削減することが望ましい。

【００１６】図３は本発明のキャップステーション４２
の一実施例を示している。キャップ要素４６は第１の壁
７０と第１の壁７０からある距離だけ離れ、その間に開
口部７４を区画する第２の壁７２を含んでいる。第１の
壁７０と第２の壁７２はキャップ要素４６の実質的に平
行な側壁である。第１の壁７０と第２の壁７２は両方と
も実質的にフレーム４４のフレーム面７６から垂直に延
長している。第１の壁７０と第２の壁７２に連結した第
１の端壁７８と第２の端壁８０は更に開口部７４を区画
して、キャップ要素４６を完成し、それによりキャップ
動作中、プリントヘッド２４を密閉する囲いをなす。

【００１７】本発明はキャップ動作のための実質的な気
密性を提供する水分を実質的に通さない順応的なキャッ
プ要素を含んでいる。キャップ要素は順応性の高いフォ
ームから所望の形状に成型し、順応性のあるフォームの
表面に形成したスキンないし材質でカバーする。スキン
は空気、水、溶剤、インクなどの異物に対するバリアと
して作用する低い水分透過率を有している。図４に示す
ように、キャップ要素４６の順応性のあるベース部分な
いし第１の部分８２は、ポリウレタン、ポリ塩化ビニー
ル、シリコン、ポリスチレン、スチレンアクリロントリ
ル、セルロースアセテート、フェノリックスなどの任意
の適切に形成した弾性的な材料から成型する。それらの
材料の各々は、閉鎖型セル非網状フォームないしシリコ
ンなどの硬度の高い材料に比較して圧縮可能なオープン
セルフォームないしソフトな網状フォームに成型され
る。本発明の実施例では、キャップ要素はウレタンフォ
ームから成型する。成型すると、ウレタンフォーム材料
は第１の部分８２の表面に一体に形成したスキンないし
第２の部分８４を形成する。

【００１８】図３、４の実施例は更に、第１の側壁７
０、第２の側壁７２、第１の端壁７８、第２の端壁８０
の終端に形成された実質的な平坦な面を区画する接触面
８６を含む。接触面８６は区画された開口部７４を囲
み、図２のプリントヘッド２４のプリントヘッドノズル
２８を囲むほど十分大きい。キャップ動作中、キャップ
ステーション４２を移動してプリントヘッド２４と接触
させて図５に示すようにキャップ要素４６とプリントヘ
ッド２４の間の実質的な気密性を形成するように十分な
力でキャップ要素４６を圧縮して接触面８６がプリント
バー２４の表面３０と接触するようにする。

【００１９】図３、４、５に示すキャップ用ガスケット
４６の圧縮を助けるため、キャップ用ガスケット４６は
複数の尾根と複数の平行なくぼみからなり、蛇腹のよう
に圧縮し隣接する尾根の間の距離を少なくする波形面を
含むように成型する。尚、キャップ用ガスケット４６は
フレーム４４のリセス８８に入り込み、それによりキャ
ップ要素４６のフレーム４４への強固な固定が為されて
いる。糊ないしエポキシでガスケットを定位置に保持す
る。一般にガスケット４６はフレーム４４に入り込みキ
ャップ要素の部分にはスキン面を含まない。それらの部
分にスキンがないことで、空気は自由に逃げ、圧縮下で
大気に通気することができるので、キャップ動作中、ガ
スケットのより大きな圧縮性がもたらされる。

【００２０】図６はキャップ要素４６を含むキャップス
テーション４２の第２の実施例を示している。この構成
では、キャップ要素４６は第１の端壁９４及び第２の端
壁９６と共に開口部９８を区画する第２の側壁９２から
離れた第１の側壁９０を含んでいる。

【００２１】更に図６の線７−７に沿った断面図を示し
た図７に示すように、キャップ要素４６の側壁と端壁の
各々は、その交差部が尾根１００で終っている角度の付
いた側部９９を有している。尾根１００は先に示した図
３、４のキャップ用ガスケットに対して、プリントバー
２４の表面３０に接触する表面積を少なくする。プリン
トバーに接触する合計表面積を制限することで、キャッ
プステーション４２とプリントバー２４の間の気密性を
作るために必要な接触力を削減することができる。図７
に更に示すように、フレーム４４内にガスケット部分に
形成した空間ないしリセス１０２を形成して、ここに説
明したガスケットその他の順応性や負荷プロフィールを
設計する際の自由度を提供することができる。

【００２２】図８はキャップ用ガスケット４６の第３の
実施例を示しており、実質的に互いに平行で、第１の端
壁１０８と第２の端壁１１０に実質的に垂直な第１の側
壁１０４と第２の側壁１０６を含む。開口部１１２は先
述の実施例の各々で説明したように側壁と端壁により区
画される。

【００２３】図９は図８の側壁と端壁の構造を更に例示
した図８の線９−９に沿った図式的な断面図である。先
述したキャップ用ガスケットと同様に、図９のキャップ
用ガスケットは先述したように低い水分透過率を有する
第２の部分１１６でカバーしたフォーム化した弾性材の
第１の部分１１４を含んでいる。しかしこの構成では、
キャップ用ガスケット４６の壁はフレーム面７６に対し
て実質的に垂直に延長している突出部材１１８を含んで
いる。接触部材１２０は突出部材１１８から延長して、
表面７６に関して角度が付けられているが、それは突出
部材に対して平行でも垂直でもない。接触部材１２０
は、キャップステーション４２とページ幅プリントバー
２４間に大きな接触力を加えたときに増大する、低い圧
縮下で比較的小さな接触表面積を含んでいる。接触面は
交差面を区画する。従ってこの構成により、広い範囲の
接触力で様々な接触面積を有する密閉性を提供すること
ができる。

【００２４】キャップ動作が完了すると、キャップステ
ーション４２をページ幅プリントヘッド２４から離し
て、それにより密閉要素を減圧する。図７、９の実施例
はキャップを外す、ないしキャップ要素をプリントヘッ
ドとの接触から取り除くときにできる吸引量を削減する
尾根を含み、従ってキャップ除去動作中にインク射出オ
リフィス２８からインクを引き出す可能性を削減してい
る。それにより印刷動作の開始中にインク射出オリフィ
ス２８のミスファイアを削減ないし防ぐことができる。
代わりに、増大する圧力を緩和するキャップステーショ
ン４２内に取り付けたバルブ構造を使用してキャップを
外す前にそのような設計にある異様な圧力を削減し、そ
れによりインクをインク射出オリフィス２８から引き出
す可能性をなくすことができる。

【００２５】要約すると、全幅インクジェットプリント
ヘッド用のキャップ要素ないしキャップ用ガスケットを
説明した。キャップ用ガスケットは実質的に気密性を提
供する低い水分透過率を有するスキンないし材料でカバ
ーした順応性のある第１の部分を含んでいる。表面に連
続したスキンを一体に形成する材料から第１の部分を成
型することも可能であるが、第２の部分をスキン部分と
して使用するガスケット作製手法も本発明の範囲内であ
る。この作製手法では、ガスケットモールドの表面はポ
リウレタン膜を含むことのできる弾性的なコーティング
などの材料で被覆する。モールドの内面の適切な弾性材
での被覆直後、フォーム材料をモールドに加えて接触ガ
スケットを完成する。この最初に説明した手法では、フ
ォーム材はそれ自身のスキンを生成するが、第２の手法
では、別の弾性層をガスケットのフォーム核に接合す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 インクジェットプリントヘッド保守用のキャ
ップ用ガスケットを組み込んだインクジェットプリンタ
の図式的な立面図である。

【図２】 全幅インクジェットプリントヘッドの斜視図
である。

【図３】 フレームとキャップ要素を有するキャップス
テーションの斜視図である。

【図４】 図３のキャップステーションの断面立面図で
ある。

【図５】 プリントヘッドと接触するキャップステーシ
ョンの図式的な側面図である。

【図６】 フレームとキャップ要素を有するキャップス
テーションの第２実施例の斜視図である。

【図７】 図６のキャップステーションの断面立面図で
ある。

【図８】 フレームとキャップ要素を有するステーショ
ンの第３の実施例の斜視図である。

【図９】 図８のキャップステーションの断面立面図で
ある。

【符号の説明】

１０ 熱インクジェットプリンタ、１４ ベルト、１
６，１８ ローラ、２０用紙、２４ 全幅プリントヘッ
ド、２６ インク滴、２８ インク射出オリフィス、３
０ 面、３２ 制御器、３４ リボンケーブル、３６
インクサプライ、３８ 出口トレイ、４２ キャップス
テーション、４４ フレーム部材、４６キャップ要素、
５８ サブユニット、６０ 流路板、６２ 加熱器板、
６４ 取付け基板、６６ インクマニホルド、７０ 第
１の壁、７２ 第２の壁、７４開口部、７６ フレーム
面、７８ 第１の端壁、８０ 第２の端壁、８２ 第１
の部分、８４ 第２の部分、８６ 接触面、９４ 第１
の端壁、９６ 第２の端壁、９８ 開口部、９９ 側
部、１００ 尾根、１０２ リセス、１０４ 第１の側
壁、１０６ 第２の側壁、１０８ 第１の端壁、１１０
第２の端壁、１１２ 開口部、１１４ 第１の部分、
１１６ 第２の部分、１１８ 突出部材、１２０ 接触
部材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の部分と第２の部分を含む第１の壁
   であって、前記第２の部分は少なくとも前記第１の部分
   の一部と重なって前記重複した第１の部分の水分に対す
   るバリアを提供するものと、 前記第１の壁から離れた第２の壁であって、前記第１の
   壁と前記第２の壁は共にその間の開口部を区画するもの
   と、からなるキャップ用ガスケット。
2. 【請求項２】 複数のインク射出オリフィスを配列した
   表面を含むインクジェットプリントヘッドと、 第１の部分と第２の部分を含む第１の壁と、前記第２の
   部分は少なくとも前記第１の部分の一部と重なって前記
   カバーした第１の部分の水分に対するバリアを提供し、
   前記第１の壁から離れた第２の壁とを含み、前記第１の
   壁と前記第２の壁は共にその間の開口部を区画するキャ
   ップ用ガスケットと、 キャップ動作中、前記キャップ用ガスケットを前記イン
   クジェットプリントヘッドの前記表面と接触させて支持
   するフレームとからなるインクジェットプリンタ。