JP2007276394A - シャッター装置及びこのシャッター装置を備えた液滴吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】非動作時のノズル内のインクの乾燥を防止することを課題とする。
【解決手段】インクジェット記録装置１１０の非動作時には、シャッター９２をスライドさせて、ノズル列２３をシャッター９２のスリット９４以外の部分で覆う。これにより、ノズル２２内のインクが外気にさらされにくくなるので、ノズル２２内のインクの水分の蒸発を防ぐことができる。したがって、ノズル２２の目詰まりが防止される。
【選択図】図４

Description

本発明は、ノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドに設けられるシャッター装置及び、このシャッター装置を備えた液滴吐出装置に関する。

記録ヘッドからインク滴を吐出して記録媒体に印字を行うインクジェット記録装置では、ノズルプレートに形成された複数のノズルからインクを噴射させ、このインクを用紙等の記録媒体に付着させて印字を行っている。

このようなインクジェット記録装置では、非動作時のインクの乾燥、増粘によって、ノズルの目詰まりが引き起こされることがある。これにより、印字時にドット抜けが発生し、印字品位が低下したり、印字が不可能になるという問題が発生する。特に、印字品位確保のため、顔料系や樹脂添加剤を含むインクを使用した場合には、メンテナンス時にインクの乾燥、増粘が顕著に発生する恐れがある。

インク増粘が進行するメカニズムは、実験的にまたシミュレーションによる解析が行われ、インク供給側からの気体透過及び、ノズル側からの大気乾燥、の両側からの進行モデルが考えられている。ヘッド構造にもよるが、ノズルは直接大気に開放され且つ多数であること、さらに吐出口でもあることからインク増粘の影響を受けやすく、ノズル側からのインク増粘の進行が支配的であり、また深刻であるとの結果が得られている。

このため、ノズルのインクを吸引するためのキャップを、インクジェット記録装置の非動作時にノズルプレートに押し当てることで、ノズル内のインクの乾燥を防止している。しかし、キャップの開口部の周囲に取り付けられたシーリング部材（例えば、Ｏリング）等をノズルプレートに押し当てているだけなので、このシーリング部材からキャップの中に空気が入り込み、ノズル内のインクの水分が蒸発してしまうことがある。

また、インク室とノズルとの間にシャッターを設けたものがある（特許文献１参照）。特許文献１の構成では、シャッターを閉めることによって、インク室内のインクが外気にさらされるのを防止できるが、ノズル内のインクは外気にさらされたままであるため、ノズル内でインクが乾燥して、ノズルの目詰まりを引き起こす恐れがある。また、微細なイジェクター内に可動機構を設けることは、インク漏れ、吐出圧力リーク等の問題が懸念され現実的でない。
特許第２７４６７０３号

本発明は上記問題を考慮し、非動作時のノズル内のインクの乾燥を防止することを課題とする。

請求項１に記載の本発明は、ノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドに用いられ、前記ノズルが複数形成されたノズルプレートにスライド可能に取付けられ、前記ノズルを露出させる開口部が形成されたシャッターと、前記シャッターをスライドさせ、前記ノズルを覆い又はノズルを露出させるスライド手段と、を有して構成されていることを特徴としている。

請求項１に記載の発明では、スライド手段によって、ノズルプレートにスライド可能に取り付けられたシャッターがスライドし、シャッターに形成された開口部がノズルの位置に至るとノズルは露出し、開口部以外の部分がノズルの位置に至るとノズルがシャッターで覆われる。

例えば、装置の動作時には、シャッターをスライドさせてノズルを露出させることで、ノズルから液滴が吐出可能とされる。また、装置の非動作時には、シャッターをスライドさせてノズルを覆うことで、ノズル内の液滴が外気にさらされにくくなる。これにより、ノズル内の液滴の水分の蒸発を防ぐことができるので、ノズル詰まりが防止される。したがって、ノズル内の乾燥した液滴を吸引するための液滴吸引手段が必要なくなるので、装置全体の構成が簡略化される。

また、シャッターはノズルプレート上をスライドするので、シャッターをスライドさせてノズルを覆う際に、ノズル内にゴミ等の異物が押し込まれることがない。

さらに、シャッターはノズルと密着するため、シャッターとノズルの間に空気層がない。このため、ノズル内のインクは乾燥しづらくなる。

請求項２に記載の本発明は、前記シャッターは、前記ノズルプレートに積層され前記ノズルを保護するザグリプレートへ、スライド可能に取付けられていることを特徴としている。

請求項２に記載の発明では、ノズルプレートには、ノズルを保護するザグリプレートが積層されており、このザグリプレートにシャッターがスライド可能に取り付けられている。

つまり、シャッターはノズルプレート上をスライドしないで、ザグリプレート上をスライドするので、シャッターをスライドさせることによって、ノズルプレートに傷が付かない。したがって、ノズルの液滴吐出口が損傷する恐れがない。

請求項３に記載の本発明は、前記シャッターは、前記ザグリプレートに磁力でスライド可能に取付けられていることを特徴としている。

請求項３に記載の発明では、磁力によって、シャッターがザグリプレートにスライド可能に取り付けられている。これにより、簡単な構成でシャッターがザグリプレートに密着した状態で取り付けられる。また、シャッターとザグリプレートは密着するので、シャッターとザグリプレートの間から、ゴミ等の異物が侵入しにくくなる。

請求項４に記載の本発明は、前記シャッターに磁石を取り付けたときは前記ザグリプレートを磁性を有するプレートとし、前記ザグリプレートに磁石を取り付けたときは前記シャッターを磁性を有するプレートとすることを特徴としている。

請求項４に記載の発明では、ザグリプレートを磁性を有するプレートとして、シャッターに磁石を取り付ける。また、シャッターを磁性を有するプレートとして、ザグリプレートに磁石を取り付ける。つまり、ザグリプレート及びシャッターの少なくとも一方を、磁性を有するプレートとして、他方のプレートに磁石を取り付けることで、シャッターはザグリプレートに、磁力によってスライド可能に取り付けられる。

請求項５に記載の本発明は、前記シャッターの開口部は、一方向に配列された前記ノズルの列を露出可能なスリットであり、前記スリットが配置されるピッチは、前記ノズルの列のピッチと同一であることを特徴としている。

請求項５に記載の発明では、一方向に配列されたノズルの列のピッチと同一のピッチで、シャッターにスリットが設けられており、このスリットから、ノズルの列が露出可能とされている。これにより、ノズルの列のピッチの半分の移動量でシャッターをスライドさせれば、ノズルを露出させたり覆ったりすることができる。

請求項６に記載の本発明は、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載のシャッター装置を備えた液滴吐出装置であって、液滴吐出中は前記シャッターの開口部から前記ノズルを露出させ、吐出終了後は前記シャッターで前記ノズルを覆うことを特徴としている。

請求項６に記載の発明では、ノズルから液滴を吐出する際には、シャッターの開口部からノズルを露出させ、ノズルから液滴を吐出可能とする。また、ノズルから液滴を吐出しないときは、シャッターによってノズルを覆い、ノズル内の液滴が空気にさらされにくくする。これにより、ノズルから液滴を吐出しない、非液滴吐出時において、ノズル内の液滴中の水分が蒸発しにくくなり、ノズル内で液滴が乾燥するのが防止される。したがって、ノズル詰まりが発生しない。

本発明は上記構成としたので、非動作時のノズル内のインクの乾燥が防止される。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、インクジェット記録装置１１０を示す概略図である。

図１に示すように、インクジェット記録装置１１０の筐体１１４内の下部には給紙トレイ１１６が備えられており、給紙トレイ１１６内に積層された用紙Ｐがピックアップローラ１１８で１枚ずつ取り出される。取り出された用紙Ｐは、所定の搬送経路１２２を構成する複数の搬送ローラ対１２０で搬送される。

給紙トレイ１１６の上方には、駆動ローラ１２４および従動ローラ１２６に張架された無端状の搬送ベルト１２８が配置されている。搬送ベルト１２８の上方には記録ヘッドアレイ１３０が配置されており、搬送ベルト１２８の平坦部分１２８Ｆに対向している。この対向した領域が、記録ヘッドアレイ１３０からインク滴が吐出される吐出領域ＳＥとなっている。搬送経路１２２を搬送された用紙Ｐは、搬送ベルト１２８で保持されてこの搬送領域ＳＥに至り、記録ヘッドアレイ１３０に対向した状態で、記録ヘッドアレイ１３０から画像情報に応じたインク滴が付着される。

記録ヘッドアレイ１３０内には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、および黒（Ｋ）の４色の夫々に対応した４つの長尺型のインクジェット記録ヘッド１０が搬送方向に沿って配置されており、フルカラーの画像が記録可能とされている。

記録ヘッドアレイ１３０の近傍（本実施形態では搬送方向の両側）には、それぞれのインクジェット記録ヘッド１０に対応した４つのメンテナンスユニット１３４が配置されている。このメンテナンスユニット１３４は、所定のメンテナンス動作（バキューム、ダミージェット、ワイピング等）を行う。

記録ヘッドアレイ１３０の上流側には、帯電ロール１３６が配置されている。帯電ロール１３６は、従動ローラ１２６との間で搬送ベルト１２８及び用紙Ｐを挟みつつ従動し、用紙Ｐを搬送ベルト１２８に押圧する押圧位置と、搬送ベルト１２８から離間した離間位置との間を移動可能とされている。押圧位置では、接地された従動ローラ１２６との間に所定の電位差が生じるため、用紙Ｐに電荷を与えて搬送ベルト１２８に静電吸着させることができる。

記録ヘッドアレイ１３０の下流側には、図示しない剥離プレートが配置されており、用紙Ｐを搬送ベルト１２８から剥離するようになっている。剥離された用紙Ｐは、排出経路１４４を構成する複数の排出ローラ対１４２で搬送され、筐体１１４の上部に設けられた排紙トレイ１４６に排出される。

給紙トレイ１１６と搬送ベルト１２８の間には、複数の反転用ローラ対１５０で構成された反転経路１５２が設けられており、片面に画像記録された用紙Ｐを反転させて搬送ベルト１２８に保持させることで、用紙Ｐの両面への画像記録を容易に行えるようになっている。

搬送ベルト１２８と排紙トレイ１４６の間には、４色の各インクをそれぞれ貯留するインクタンク１５４が設けられている。インクタンク１５４のインクは、図示しないインク供給配管によって、記録ヘッドアレイ１３０に供給される。

このようなインクジェット記録装置１１０では、４色のインクが収容された４台のインクジェット記録ヘッド１０を備えているので、用紙Ｐの搬送方向におけるヘッド幅の小型化が可能であり、小型の記録ヘッドアレイ１３０を実現することができる。

次に、インクジェット記録ヘッド１０について説明する。図２は、インクジェット記録ヘッド１０を示す概略斜視図である。

図２に示すように、インクジェット記録ヘッド１０は、記録媒体Ｐの最大幅に対応する長さに設定された図示しないヘッドバーを備えている。このヘッドバーは、インクジェット記録装置１１０（図１参照）内の図示しない支持体によって固定支持されている。

ヘッドバーには、複数のヘッドユニット１４が一列に繋ぎ合わせて設けられている。そして、各ヘッドユニット１４で、図中の矢印Ａ方向に所定のピッチで搬送される用紙Ｐに、印字する構成とされている。つまり、ヘッドユニット１４の下方を一回通過することで、インクジェット記録ヘッド１０を走査させることなく用紙Ｐの全幅を印字することが可能とされている。

ここで、ヘッドユニット１４の構成について説明する。図３には、ヘッドユニット１４の断面図が示されている。

図３に示すように、ヘッドユニット１４は、ノズルプレート３０を有しており、ノズルプレート３０の上方には、連通孔プレート３２と、ダンパ部材３４が積層されている。ダンパ部材３４の上方には、プールプレート３６、３８、４０と、連通孔プレート４２と、流路プレート４４と、連通孔プレート４６と、圧力室プレート４８と、振動板５０とが位置合わせして積層され、接着剤などの接合手段によって接合されている。

図４に示すように、ノズルプレート３０には、インク滴を吐出するノズル２２が、所定のピッチで形成され、ノズル列２３を形成している。このノズル列２３は、用紙Ｐの搬送方向に対して斜めに、所定のピッチで配列されている。これにより、用紙Ｐの搬送方向と直交する方向に沿って、高密度にインクを吐出できる。

図３に示すように、連通孔プレート３２には、ノズル２２と通じる連通孔５４が形成され、ダンパ部材３４には連通孔５６が形成されている。プールプレート３６、３８、４０には、連通孔５８、６０、６２がそれぞれ形成され、連通孔プレート４２には連通孔６４が形成されている。さらに、流路プレート４４には連通孔６６が形成され、連通孔プレート４６には連通孔６８が形成されている。これらのノズル２２、連通孔５４、５６、５８、６０、６２、６４、６６、６８はそれぞれ連通し、圧力室プレート４８に形成された圧力室７０に繋がっている。

一方、連通孔プレート３２には、ダンパ部材３４の下部に空洞部７２が形成されており、ダンパ部材３４の変形が可能となっている。プールプレート３６、３８、４０には、それぞれインクプール７４、７６、７８が形成され、これらが互いに繋がって１つの空間となっている。これらのインクプール７４、７６、７８には、図示しないインク供給孔から供給されたインクが貯留されている。また、連通孔プレート４２には、インクプール７８と連結するように供給孔８０が形成され、流路プレート４４には供給孔８０と連通するインク流路８２が形成されている。さらに、連通孔プレート４６には、供給孔８０の反対側でインク流路８２と連結するように供給孔８４が形成されている。これらのインクプール７４、７６、７８と、供給孔８０と、インク流路８２と、供給孔８４及び圧力室７０は互いに連通しており、インクプール７４、７６、７８から圧力室７０内へインクが供給される。

また、振動板５０の上部には、圧力室７０の上方に圧力発生手段としての圧電素子８６が取り付けられている。圧電素子８６には電極８７が設けられており、図示しないフレキシブル配線基板から駆動電圧が印加されるように構成されている。これらの圧電素子８６は、個々のノズル２２と連通する各圧力室７０の上方にそれぞれ設けられており、多数の圧電素子８６によって構成される圧電素子群が図２に示す素子基板１６、１８となっている。

図３及び図４に示すように、ノズルプレート３０のインク吐出面側には、ザグリプレート８８が取り付けられている。なお、図４は、ノズル列２３と後述するシャッター９２のスリット９４との位置関係を示したものであり、ノズル列２３を簡略化して表現している。

ザグリプレート８８には、ノズル２２より一回り大きい円状の開口部９０が各ノズル２２に対応して列状に形成されており、この開口部９０からノズル２２が露出している。つまり、各ノズル２２の周囲には、開口部９０が形成されたザグリプレート８８が設けられることで、段差が設けられた状態とされ、印字時に浮き上がった用紙Ｐが、ノズル２２や、ノズルプレート３０のノズル面に接触するのを防ぐ構成とされている。これにより、紙ジャム等によるノズル２２の損傷が防止される。

ザグリプレート８８の表面（インク滴が吐出される側の面）には、シャッター９２が設けられている。シャッター９２は磁性を有する部材で形成されており、図２及び図５に示すように、ヘッドユニット１４全域に渡るサイズとされた板状とされている。

シャッター９２の長手方向の一方の端部には、ソレノイド９５の可動鉄心９５Ａが取り付けられている。ソレノイド９５は図示しない制御装置に接続されており、制御装置からの信号によってソレノイド９５に通電されると、可動鉄心９５Ａが突出してシャッター９２が用紙Ｐの搬送方向と直交する方向（図の矢印Ｂ方向と反対方向）にスライドする構成とされている。

シャッター９２の長手方向の他方の端部には、薄板状の板材９６が、シャッター９２の板厚方向に対して垂直方向に延設されている。この板材９６には、コイルスプリング９８の一端が取り付けられている。コイルスプリング９８の他端は、図示しない装置本体のフレームに取り付けられており、シャッター９２は、図の矢印Ｂ方向に付勢されている。

また、シャッター９２の他方の端部近傍の側面は、フレームに設けられたプレート９７に支持されている。このような構成により、ソレノイド９５に通電されて可動鉄心９５Ａが突出すると、シャッター９２はプレート９７に支持されながら、用紙Ｐの搬送方向と直交する方向にスライドする。そして、ソレノイド９５の通電が停止されると、コイルスプリング９８の付勢力によって、図の矢印Ｂ方向にスライドする。

また、シャッター９２は、ヘッドユニット１４間の隙間に設けられた複数の磁石９３の磁力によって、ザグリプレート８８の表面に密着されている。なお、磁石９３の磁力は、ソレノイド９５の可動鉄心９５Ａが突出したとき、シャッター９２が可動鉄心９５Ａによって押し出され、また、ソレノイド９５の通電がストップされたとき、コイルスプリング９８の付勢力によって、待機位置（可動鉄心９５Ａによって押し出される前の位置）にスライド可能とされる大きさのものが用いられる。

シャッター９２には、用紙Ｐの搬送方向に沿ってスリット９４が形成されている。スリット９４は、ノズル列２３及びザグリプレート８８に形成された列状の開口部９０が露出可能なサイズとされ、ノズル列２３のピッチと同ピッチで複数形成されている。

これにより、ノズル列２３のピッチの半分の移動量でシャッター９２をスライドさせれば、ノズル２２を露出させたり覆ったりすることができる。つまり、インク吐出時等の動作時には図４（Ａ）に示すように、スリット９４をノズル列２３の位置に至るまでシャッター９２を移動させ、ノズル２２をスリット９４から露出させる。また、非動作時には図４（Ｂ）に示すように、スリット９４以外の部分がノズル列２３の位置に至るまでシャッター９２を移動させ、ノズル２２をシャッター９２で覆う。

次に、本発明の実施形態の作用について説明する。

インクジェット記録装置１１０の動作時には、用紙Ｐの搬送方向と直交する方向に、シャッター９２をノズル列２３のピッチの半分の移動量でスライドさせる。これにより、シャッター９２に形成されたスリット９４からノズル列２３を露出され、ノズル２２からインクが吐出可能となる。

また、インクジェット記録装置１１０の非動作時には、シャッター９２をノズル列２３のピッチの半分の移動量でスライドさせる。これにより、ノズル列２３はシャッター９２のスリット９４以外の部分で覆われ、ノズル２２内のインクが外気にさらされにくくなるので、ノズル２２内のインクの水分の蒸発を防ぐことができる。したがって、ノズル２２の目詰まりが防止されるので、メンテナンスユニット１３４（図１参照）を作動させてノズル２２内の乾燥したインクを吸引する必要がない。

また、シャッター９２を用紙Ｐの搬送方向と直交する方向にスライドさせることによって、ノズル列２３をシャッター９２で覆うため、ノズル２２内にゴミ等の異物が押し込まれる恐れがない。

さらに、シャッター９２はザグリプレート８８に磁力によって密着された状態で設けられるため、シャッター９２とザグリプレート８８の間から、ゴミ等の異物が侵入しにくくなると共に、シャッター９２とノズル２２の間には、ザグリプレート厚み分の微小な空間しかないため、ノズル２２内のインクは乾燥しづらくなる。

なお、本実施形態では、シャッター９２を磁性を有する部材で形成し、ヘッドユニット１４間の隙間に設けられた磁石９３の磁力によって、ザグリプレート８８にシャッター９２を密着させる構成としたが、磁石９３は必ずしもヘッドユニット１４間の隙間に設ける必要はなく、ザグリプレート８８に埋め込んでもよい。また、ザグリプレート８８を磁性を有する部材で形成し、シャッター９２側に磁石を埋め込む構成としても、ザグリプレート８８をシャッター９２を磁力によって密着させることができる。また、シャッター９２を密着させる方法としても、磁力によらず、ヘッドユニット１４間の隙間に密閉空間を作り、この中を負圧にして吸いつける構成としてもよい。

さらに、本実施形態では、メンテナンスユニット１３４を用いて、ノズル２２をワイピングする構成としたが、シャッター９２のスリット９４の開口縁にワイパーブレードやブラシを取り付けて、シャッター９２をスライドさせたときに、ワイパーブレードやブラシでノズル２２をワイピングし、ノズル２２に付着したインクを除去する構成としてもよい。

また、本実施形態では、ノズルプレート３０のインク吐出面側にザグリプレート８８を設け、このザグリプレート８８の表面にシャッター９２を配置する構成で説明したが、ザグリプレートを設けずに、ノズルプレート３０のインク吐出面側に、直にシャッター９２を配置してもよい。

本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置の概略構成図である。 インクジェット記録装置に搭載されたインクジェット記録ヘッドを示す斜視図である。 インクジェット記録ヘッドのヘッドユニットを示す部分断面図である。 ヘッドユニットのノズルプレート、ザグリプレート及びシャッターを、ノズル側から見た部分斜視図であり、（Ａ）はインク吐出時の状態が示されており、（Ｂ）は非インク吐出時の状態が示されている。 インクジェット記録ヘッドをノズル側から見た部分上面図である。

符号の説明

１０ インクジェット記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）
２２ ノズル
２３ ノズル列（ノズルの列）
３０ ノズルプレート
８８ ザグリプレート
９０ 開口部
９２ シャッター（シャッター装置）
９３ 磁石
９４ スリット（開口部）
９５ ソレノイド（シャッター装置、スライド手段）
１１０ インクジェット記録装置（液滴吐出装置）

Claims (6)

1. ノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドに用いられ、
   前記ノズルが複数形成されたノズルプレートにスライド可能に取付けられ、前記ノズルを露出させる開口部が形成されたシャッターと、
   前記シャッターをスライドさせ、前記ノズルを覆い又はノズルを露出させるスライド手段と、
   を有して構成されていることを特徴とするシャッター装置。
2. 前記シャッターは、前記ノズルプレートに積層され前記ノズルを保護するザグリプレートへ、スライド可能に取付けられていることを特徴とする請求項１に記載のシャッター装置。
3. 前記シャッターは、前記ザグリプレートに磁力でスライド可能に取付けられていることを特徴とする請求項２に記載のシャッター装置。
4. 前記シャッターに磁石を取り付けたときは前記ザグリプレートを磁性を有するプレートとし、前記ザグリプレートに磁石を取り付けたときは前記シャッターを磁性を有するプレートとすることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のシャッター装置。
5. 前記シャッターの開口部は、一方向に配列された前記ノズルの列を露出可能なスリットであり、前記スリットが配置されるピッチは、前記ノズルの列のピッチと同一であることを特徴とする請求項２〜請求項４の何れか１項に記載のシャッター装置。
6. 請求項１〜請求項５の何れか１項に記載のシャッター装置を備えた液滴吐出装置であって、液滴吐出中は前記シャッターの開口部から前記ノズルを露出させ、吐出終了後は前記シャッターで前記ノズルを覆うことを特徴とする液滴吐出装置。

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