JP2009012383A - 流体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】噴射ヘッドから流体を強制吸引する場合において流体の混合に起因する不具合を解消した、流体噴射装置を提供する。
【解決手段】複数のノズル開口１７が形成されたノズル形成面を備えるとともにノズル開口１７から流体を噴射する噴射ヘッド１３と、噴射ヘッド１３に当接した状態で強制吸引した流体を回収する流体回収部とを備える流体噴射装置である。流体回収部は、ノズル開口１７に対応して設けられて流体に対して親液性を示す親液パターン部６０を有する。
【選択図】図８

Description

本発明は、流体噴射装置に関するものである。

流体噴射装置として、記録ヘッド（噴射ヘッド）に形成されたノズルより記録媒体にインク（流体）を噴射するインクジェット式記録装置が知られている。流体噴射装置においては、乾燥等によるノズルの噴射特性の悪化を抑制するために、従来から、ノズルを囲うように記録ヘッドに当接されるキャップ部材を備えるキャッピング装置が設けられている。
また、流体噴射装置においては、ノズルの噴射特性の維持又は回復を目的として、上記キャップ部材が記録ヘッドに当接されることによって形成される閉空間を減圧し、ノズルからインクの強制吸引を行っている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−２３４１９５号公報

ところで、上記従来技術においてはインクの強制吸引時にノズル形成面上においてインクの混色が生じている。すると、インク吸引後、ノズル内部は依然として負圧状態となっているため、ノズル形成面上に付着している混色されたインクがノズル内に引き込まれてしまい、ノズル内でインクの混色が生じてしまい、ノズルから所望の色のインクを噴射できなくなる可能性がある。この場合、印字品質を回復させるために、各ノズルからインクを噴射させる、所謂フラッシング処理を行う必要があり、インクの消費量が増加してしまう。
特に記録ヘッドがラインヘッドである場合には、ノズル数が多いことから印字品位が低下してしまうおそれが増大する。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、噴射ヘッドから流体を強制吸引する場合において流体の混合に起因する不具合を解消した、流体噴射装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の流体噴射装置は、複数のノズル開口が形成されたノズル形成面を備えるとともに該ノズルから流体を噴射する噴射ヘッドと、該噴射ヘッドに当接した状態で前記流体を回収する流体回収部とを備える流体噴射装置において、前記流体回収部は、前記ノズル開口に対応して設けられて前記流体に対して親液性を示す親液パターン部を有することを特徴とする。

本発明の流体噴射装置によれば、ノズルから吸引された流体はそれぞれに対応する親液パターン部を経由して回収されるので、ノズルから吸引された流体同士が混じることが防止される。
よって、吸引処理後に流体回収部材を噴射ヘッドから離した際に負圧状態のノズル内には各ノズルに対応した流体が引き込まれるようになる。
したがって、吸引処理時に混合流体がノズル内に入り込むことがないため、印字品質を回復するためのフラッシング処理が不要となり、流体が無駄に消費されるのを防止できる。

また上記流体噴射装置においては、前記流体回収部は、前記親液パターン部間に前記流体に対して撥液性を示す撥液パターン部を有するのが好ましい。
この構成によれば、親液パターン部間に形成された撥液パターン部が流体を弾く隔壁として機能することで吸引した流体の混合を防止し良好に回収できる。

また上記流体噴射装置においては、前記流体回収部は前記流体を吸収可能とする吸収部材を有しており、該吸収部材に前記親液パターン部及び前記撥液パターン部が形成されているのが好ましい。
この構成によれば、例えばスポンジのように多孔質材からなる流体吸収部材を備えることで混合を防止するとともに流体を良好に回収することができる。

また上記流体噴射装置においては、前記親液パターン部は前記各ノズル開口にそれぞれ対応して設けられるのが好ましい。
この構成によれば、各ノズル開口間で流体の混合が生じるのを防止できるので、信頼性の高い吸引処理を行うことができる。

また上記流体噴射装置においては、前記親液パターン部は、前記ノズル開口のうち同種類の前記流体を噴射するノズル列に対応して設けられるのが好ましい。
この構成によれば、親液パターン部をノズル列毎に形成することで構造の簡略化を図ることができる。

また上記流体噴射装置においては、前記吸収部材には、該吸収部材の厚み方向における前記ノズル開口から離間した位置に前記親液パターン部間を連結させる連結部が設けられており、該連結部には前記流体を吸引する吸引口が連通しているのが好ましい。
この構成によれば、連結部に連通する１つの吸引口を介し、各ノズルから流体を吸引できるので、吸引機構の構成を簡略化できる。また、連結部はノズルから離間した位置に設けられているので、連結部で混合した流体がノズル内に引き込まれることがない。

また上記流体噴射装置においては、前記吸収部材は、前記噴射ヘッドに当接する側の面において、前記親液パターン部が前記撥液パターン部に対して凹状に形成されるのが好ましい。
この構成によれば、吸引された流体は親液パターン部によって形成される凹みに一時的に収容し、排出されるようになる。よって、撥液パターン部が隔壁として機能することで流体を親液パターン部内へ良好に流すことができ、流体回収性を向上できる。

また上記流体噴射装置においては、前記噴射ヘッドのノズル形成面に対する前記流体の接触角をθとし、前記ノズル形成面に形成された前記ノズルのピッチをＷとし、前記噴射ヘッドに前記流体回収部材が当接された際の前記親液パターン部と前記ノズル形成面との距離をｈとしたとき、ｈ ≦ Ｗ（１−ｃｏｓθ）／（２ｓｉｎθ）の関係を満たすのが好ましい。
この構成によれば、吸引によってノズルから流れ出た流体は、隣接するノズルの流体と接触することなく親液パターン部に接触させることができる。よって、吸引時に流体が混合してしまうのを確実に防止できる。

また上記流体噴射装置においては、前記噴射ヘッドは、ラインヘッドであるのが好ましい。
この構成によれば、上述したように混合流体を排出するためのフラッシング処理を無くすことができるので、ノズル数が多いラインヘッドにおいては流体の消費を抑えることができ、効果的である。

（第一実施形態）
以下、本発明に係る流体噴射装置の実施形態について、図を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。本実施形態では、本発明に係る流体噴射装置として、インクジェット式プリンタを例示する。

図１は、本実施形態のインクジェット式プリンタ（以下、インクジェットプリンタ１００という）の概略構成図、図２は、ラインヘッド周辺の要部平面図、図３は、ラインヘッドのノズル形成面を示す平面図である。
本実施形態においてインクジェットプリンタ１００は、図１及び図２に示すように、記録紙１２への記録を行う記録部１０と、記録部１０のメンテナンス処理を行うメンテナンス部１１とを備える。

（記録部）
記録部１０は、インク滴を噴射して流体噴射対象物である記録紙１２に画像形成するラインヘッド１３（噴射ヘッド）と、記録紙１２を搬送する記録紙搬送機構１４と、ラインヘッド１３に供給するインク（流体）を貯留したインク貯留部１５とを備えて構成されている。

記録紙搬送機構１４は、紙送りモータ（不図示）やこの紙送りモータによって回転駆動される紙送りローラ（プラテン）４等から構成され、記録（印字・印刷）動作に連動させて、記録紙１２をラインヘッド１３に対向するように順次送り出す。

インク貯留部１５は、プリンタ本体１６の一側に配置され、不図示のインク供給手段により後述のラインヘッド１３へインクを供給する。このインク貯留部１５は、インクジェットプリンタ１００の各色（イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ１：染料系）、黒（Ｋ２：顔料系））に対応する色のインクを貯蔵するインクタンク１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋ１，１５Ｋ２を有しており、インク供給手段を介してラインヘッド１３と連通している。

ラインヘッド１３は、インクジェットプリンタ１００が対象とする最大サイズの記録紙１２の少なくとも一辺を越える長さ（最大記録紙幅Ｐ）に亘ってノズルが多数配列されたライン型の記録ヘッドである。本実施形態においては、少なくとも各色（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ１、Ｋ２）に対応した５つの印字部５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ１，５Ｋ２を備えている。各印字部５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ１，５Ｋ２は、インク滴を噴射するためのノズル１７を多数整列配置してなるノズル列Ｌ（図３参照）をそれぞれ有しており、記録紙１２の搬送方向に沿って順に配設されている。ノズル列Ｌは、ノズル開口１７による１列のライン又はノズル開口１７による複数列のラインであって、ノズル開口１７の数やラインの数は適宜設定される。図３はノズル列Ｌの一実施例を示すものであり、ノズル開口１７による複数列のラインを示している。ライン数を増やすことにより、一度に広範囲の記録が可能になるとともに、画像の解像度も高まる。

ラインヘッド１３は、最大記録紙幅Ｐに対応する長さ方向を記録紙１２の搬送方向と直交する方向に配置され、各ノズル列Ｌのノズル開口１７からインク滴が記録紙１２に噴射されることにより記録紙１２に画像が記録される。

インク貯留部１５とラインヘッド１３とを連通するインク供給手段は、複数のインク供給流路を有しており、各インクタンク１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋ１，１５Ｋ２から各印字部５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ１，５Ｋ２へとインクが供給されるようになっている。

以下、図４を参照してラインヘッドの構成について詳述する。図４は、ラインヘッドの一部を示す断面図である。
ラインヘッド１３は、ヘッド本体１８と、振動板１９、流路基板２０、及びノズル基板２１を含む流路形成ユニット２２とを備えている。インクを噴射するノズル開口１７はノズル基板２１に形成され、ノズル基板２１の下面がノズル形成面２１Ａとされている。流路形成ユニット２２は、振動板１９、流路基板２０、及びノズル基板２１を積層し、接着剤等で接合して一体にしたものである。

ラインヘッド１３は、ヘッド本体１８の内部に形成された収容空間２３と、収容空間２３に配置された駆動ユニット２４とを備えている。駆動ユニット２４は、例えば複数の圧電素子２５と、圧電素子２５の上端を支持する固定部材２６と、駆動信号を圧電素子２５に供給する柔軟なケーブル２７とを備えている。圧電素子２５は、複数のノズル開口１７のそれぞれに対応するように設けられている。

また、ヘッド本体１８の内部に形成され、インクタンクからインク供給流路を介して供給されたインクが流れる内部流路２８と、振動板１９、流路基板２０、及びノズル基板２１を含む流路形成ユニット２２によって形成され、内部流路２８と接続された共通インク室２９と、流路形成ユニット２２によって形成され、共通インク室２９と接続されたインク供給口３０と、流路形成ユニット２２によって形成されてインク供給口３０と接続された圧力室３１とを備えている。圧力室３１は、複数のノズル開口１７に対応するように複数設けられている。複数のノズル開口１７のそれぞれは、複数の圧力室３１のそれぞれに接続されている。

ヘッド本体１８は、合成樹脂で形成されている。振動板１９は、例えばステンレス鋼等の金属製の支持板上に弾性フィルムをラミネート加工したものである。振動板１９の圧力室に対応する部分には、圧電素子２５の下端と接合される島部３２が形成されている。振動板１９の少なくとも一部は、圧電素子２５の駆動に応じて弾性変形する。振動板１９と内部流路２８の下端近傍との間にはコンプライアンス部３３が形成されている。

流路基板２０は、内部流路２８の下端とノズル開口１７とを接続する共通インク室２９、インク供給口３０、及び圧力室３１それぞれの空間を形成するための凹部を有する。本実施形態においては、流路基板２０は、シリコンを異方性エッチングすることで形成されている。

ノズル基板２１は、後述するように所定方向に所定間隔（ピッチ）で形成された複数のノズル開口１７を有する。本実施形態のノズル基板２１は、例えばステンレス鋼等の金属で形成された板状の部材である。

各インクタンクから各々のインク供給流路を介して供給されたインクは、内部流路２８の上端に流入する。内部流路２８の下端は、共通インク室２９に接続されており、インクタンクからインク供給流路を介して内部流路２８の上端に流入したインクは、内部流路２８を流れた後、共通インク室２９に供給される。共通インク室２９に供給されたインクは、インク供給口３０を介して、複数の圧力室３１のそれぞれに分配されるように供給される。

ケーブル２７を介して圧電素子２５に駆動信号が入力されると、圧電素子２５が伸縮する。これにより、振動板１９が圧力室に接近する方向及び離れる方向に変形（移動）する。これにより、圧力室３１の容積が変化し、インクを収容した圧力室３１の圧力が変動する。この圧力の変動によって、ノズル開口１７から、インクが噴射される。

このように、本実施形態の圧電素子２５（駆動素子）は、ノズル開口１７よりインクを噴射するために、入力される駆動信号に基づいて、ノズル開口１７に接続された圧力室３１（空間）の圧力を変動させる。そして、ノズル開口１７から噴射されたインクによって記録紙１２に所望の画像が形成される。

また、ラインヘッド１３は、ラインヘッド移動機構（不図示）によって上下方向に移動可能とされている。
より詳細には、ラインヘッド１３は、ラインヘッド移動機構によって、印刷位置とメンテナンス位置との間において上下方向に移動可能とされている。
なお、印刷位置とは、ラインヘッド１３のノズル開口１７から記録紙１２へインクを噴射することによって記録を行う位置であり、相対的にラインヘッド１３が上方に移動された位置である。また、メンテナンス位置とは、以下に詳説するメンテナンス部１１によってラインヘッド１３のメンテナンス処理が行われる位置である。

（メンテナンス部）
次に、メンテナンス部１１の構成について詳述する。
メンテナンス部１１は、図１に示したようにノズル開口１７の乾燥防止又はノズル開口１７近傍のインク粘度上昇を防止するキャッピング機構４０と、キャッピング機構４０に溜まったインクを強制吸引することで排出するインク排出部４１とを含めたキャッピングメンテナンス部４２（図１０参照）、インク排出部４１によって排出されたインクを回収する廃インクタンク３９等を備えている。

図５はキャッピング機構４０の概略構成を示す図であり、図５（ａ）はキャッピング機構４０の概略構成を示す斜視図であり、図５（ｂ）はキャッピング機構４０の短辺方向における断面形状を示す図である。
キャッピング機構４０は、図５に示されるように、樹脂等によってトレー形状に成型されたキャップ部材（流体回収部）４３を備えている。キャッピング機構４０はラインヘッド１３からインクを強制吸引してノズル開口１７の噴射特性を維持あるいは回復させる処理を可能としている。またキャップ部材４３の内部には、インクを吸収可能とするスポンジ状部材や多孔質部材等から構成されるインク吸収部材（吸収部材）６５が設けられている。

キャップ部材４３は、周縁部４３ａが枠状に成型されている。キャップ部材４３は、周縁部４３ａ上に形成されたシール部８０を備えている。このシール部８０は、シール部８０は、キャップ部材４３がノズル形成面２１Ａに当接した際にノズル形成領域を囲むように形成されている。

またシール部８０は、例えばエラストマーから構成される。これ以外の形成材料としては押圧時にラインヘッド１３の表面形状に倣って変形なものであれば適宜採用できる。
このようなキャップ部材４３は、周縁部４３ａ（シール部８０）がノズル形成面２１Ａと当接することによってノズル形成面２１Ａとの間に閉空間を形成可能とされている。

図６はインク吸収部材６５の構成を示す斜視図であり、図７はインク吸収部材６５の構成を示す平面図であり、図８は親液パターン部６０とノズル開口１７との位置関係を示す断面構成図である。

インク吸収部材６５は、図６に示されるようにインク吸収部材６５は、ノズル開口１７から噴射されるインクに対して親液性を示す親液パターン部６０と、ノズル開口１７から噴射されるインクに対して撥液性を示す撥液パターン６１とを有している。図７に示されるように、親液パターン部６０はノズル開口１７に対応して設けられており、各親液パターン部６０の間に上記撥液パターン部６１が配置されている。

ここで、上記親液パターン部６０は各ノズル開口１７に対応して形成してもよく、少なくとも同色のインクを噴射するノズル列毎に親液パターン部６０を形成してもよい。具体的に本実施形態では、図７に示されるように同色のインクを噴射するノズル列Ｌに対応させるように親液パターン部６０が形成されたものとなっている。すなわち、本実施形態では、ラインヘッド１３が５つのノズル列Ｌを有していることから、インク吸収部材６５は親液パターン部６０を５つ有したものとなっている。上記親液パターン部６０は、インク吸収部材６５の厚さ方向に形成されている。

親液パターン部６０はインク吸収部材６５を構成する基材（スポンジ状部材や多孔質部材）自体から構成されている。一方、撥液パターン部６１はインク吸収部材６５を構成する基材に対して、例えばフッ素コートを施すことで構成している。ここで、インクに対する撥液性及び親液性とは相対的なものであり、撥液パターン部６１とは親液パターン部６０に比べてインクの濡れ性が相対的に低い領域を意味する。したがって、フッ素コートが施された撥液パターン部６１は、上記親液パターン部６０に比べて、相対的にインクの濡れ性が低いものとなっている。

図８に示されるようにインク吸収部材６５には、このインク吸収部材６５の厚み方向（同図中Ｚ軸方向）において前記ノズル開口１７から離間した位置に前記親液パターン部６０間を連結させる連結部６３が設けられている。この連結部６３にはキャッピング機構４０に溜まったインクを強制吸引するためのキャッピングメンテナンス部４２に接続される吸引口６７が連通している。
このような構成により、キャッピングメンテナンス部４２によって吸引されたインクは連結部６３に集められた後、吸引口６７を介して外部に排出されるようになっている。

図９はメンテナンス処理時（インク吸引時）におけるキャッピング機構４０とラインヘッド１３との位置関係を示す図である。

ここで、インク吸収部材６５とノズル形成面２１Ａとの距離が離れすぎてしまうと、ノズル開口１７から吸引されたインクがインク吸収部材６５に接触する前にインク吸引時にあるノズル列Ｌのノズル開口１７からノズル形成面２１Ａ上に濡れ拡がったインクと、隣接する他のノズル列Ｌのノズル開口１７からノズル形成面２１Ａ上に濡れ拡がったインクとが交じり合うおそれがある。上述したように各ノズル列Ｌからはそれぞれ異なる色のインクが噴射されることからノズル形成面２１Ａ上でインクの混色が生じることとなる。

このようなインクの混色を防止する手段として、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１００では、図９に示されるようにラインヘッド１３のノズル形成面２１Ａに対するインクの静的接触角をθとし、ラインヘッド１３のノズル列ＬのピッチをＷとし、ラインヘッド１３にキャップ部材４３が当接された際の親液パターン部６０とノズル形成面２１Ａとの距離をｈとし、後述の式１０を規定している。

以下、この式１０について説明する。
図１０は吸引によりノズル開口１７からノズル形成面２１Ａ上にインクが引き出された状態を示し、ノズル形成面２１Ａと親液パターン部６０との距離を規定する式１０について説明するための図である。

図１０（ａ）においてインクの表面位置を極座標で表すと、下式２，３が規定できる。

ｘ＝ｒｃｏｓθa （式２）

ｙ＝ｒｓｉｎθa （式３）

ここで、θa＝９０°−θで表されることから、上記式２、３は下式４，５によって規定される。

ｘ＝ｒｓｉｎθ （式４）

ｙ＝ｒｃｏｓθ （式５）

図１０（ｂ）に示されるように、ノズル列Ｌ間ピッチをＷとすると、インク液滴の幅がＷ／２であればインクの混色が起こらない。つまり、ノズル形成面２１Ａと親液パターン部６０（インク吸収部材６５）との距離ｈは、液滴幅Ｗ／２のときの液滴高さ以下であればよい。

ここで、ｘ＝Ｗ／２を上記式４に代入し、ｒについて展開すると、下式６が得られる。

ｒ＝Ｗ／２ｓｉｎθ （式６）

また、液滴高さをＹinkとすると、下式７で規定される。

Ｙink＝ｒｃｏｓ９０°−ｒｃｏｓθ （式７）

この式７を整理すると、下式８が得られる。

Ｙink＝ｒ（１−ｃｏｓθ） （式８）

この式８に上記式６を代入すると、下式９が得られる。

Ｗ（１−ｃｏｓθ）／（２ｓｉｎθ） （式９）

この式９で示される液滴高さがノズル開口１７から親液パターン部６０（インク吸収部材６５）までのギャップとなり、このギャップ以内であればノズル形成面２１Ａにおいてインクの混色が生じないこととなる。

したがって、ノズル形成面２１Ａにおいてインクの混色が生じないための条件である式１０が規定される。

ｈ ≦ Ｗ（１−ｃｏｓθ）／（２ｓｉｎθ） （式１０）

本実施形態では、上述の式１０を満たすようにラインヘッド１３に対してキャップ部材４３を当接させるようにしている。よって、吸引により隣接するノズル列Ｌ（ノズル開口１７）からノズル形成面２１Ａ上に濡れ拡がったインク間には、図９に示したように隙間Ｓが生じたものとなる。よって、インクの吸引時にノズル形成面２１Ａ近傍でインクの混色が発生するのを防止することができる。

この構成により、キャッピングメンテナンス部４２によりノズル開口１７から強制吸引されたインクは親液パターン部６０に流れ込むようになっている。また、各親液パターン部６０間に設けられた撥液パターン部６１はインクを弾く隔壁として機能し、異なるノズル列Ｌから吸引されたインク同士が交じり合うことで混色することが防止されたものとなっている。

（インク排出部）
以下、図１１を参照してインク排出部について詳述する。図１１は、キャップ部材４３に連結された吸引ポンプの構成を示す図である。
インク排出部４１は、キャップ部材４３に接続してキャップ部材４３内に溜まったインクを排出するインク排出流路、キャップ部材４３に溜まったインクをインク排出流路内に吸引するための吸引ポンプ４９等を備えている。

キャップ部材４３の底壁には、キャップ部材４３内に溜まったインク２を排出する突出部４６が下方に向かって突設されており、その内部には排出通路４６ａが形成されている。この排出通路４６ａの一端側はキャップ部材４３を貫通しており、キャップ部材４３の内部に設けられたインク吸収部材６５の連結部６３に連通する吸引口６７を構成している。

突出部４６には、上記インク排出流路として機能する、可撓性材料等からなる排出チューブ４７の一端側が接続されており、排出チューブ４７の他端側が廃インクタンク３９内に挿入されている。
なお、廃インクタンク３９内には、多孔質部材からなる廃インク吸収材４８が収容されており、この廃インク吸収材４８により回収されたインク２が吸収されるようになっている。

キャップ部材４３と廃インクタンク３９間には、チューブポンプ式の吸引ポンプ４９が配設されている。吸引ポンプ４９は、円筒状のケース５０を有しており、このケース５０内には平面視で円形状をなすポンプホイル５１がケース５０の軸心に設けられたホイル軸５２を中心に回動可能に収容されている。そして、このケース５０内に、排出チューブ４７の中間部４７ａがケース５０の内周壁５０ａに沿うようにして収容されている。

ポンプホイル５１には、一対の外側に膨らむ円弧状をなすローラ案内溝５３，５４がホイル軸５２を挟んで対向するように形成されている。各ローラ案内溝５３，５４は、一端がポンプホイル５１の外周側に位置しており、他端がポンプホイル５１の内周側に位置している。すなわち、両ローラ案内溝５３，５４は、それらの一端から他端に向かうほど、徐々にポンプホイル５１の外周部から遠ざかるように延びている。
両ローラ案内溝５３，５４内には、押圧手段としての一対のローラ５５，５６が、それぞれ回動軸５５ａ，５６ａを介して挿通支持されている。なお、両回動軸５５ａ，５６ａは、それぞれ両ローラ案内溝５３，５４内を摺動自在になっている。

そして、ポンプホイル５１を、正方向（矢印方向）に回動させると、両ローラ５５，５６が両ローラ案内溝５３，５４の一端側（ポンプホイル５１の外周側）に移動し、排出チューブ４７の中間部４７ａを上流側から下流側へ順次押し潰しながら（押圧しながら）回動するようになっている。この回動により、吸引ポンプ４９より上流側の排出チューブ４７の内部が減圧されるようになっている。
これにより、キャップ部材４３の内部に設けられたインク吸収部材６５内に溜まったインクは、ポンプホイル５１の正方向の回動動作により、徐々に廃インクタンク３９方向へ排出されるようになっている。

また、ポンプホイル５１を逆方向（矢印方向とは反対方向）に回動させると、両ローラ５５，５６が両ローラ案内溝５３，５４の他端側（ポンプホイル５１の内周側）に移動するようになっている。この移動により、両ローラ５５，５６がそれぞれ排出チューブ４７の中間部４７ａに軽く接した状態となり、排出チューブ４７の内部の減圧状態が解消されるようになっている。なお、ポンプホイル５１は、記録紙搬送機構１４の紙送りモータによって回転駆動されるようになっている。

（メンテナンス処理）
以下、本実施形態のインクジェットプリンタ１００においてメンテナンス部１１を用いてラインヘッド１３に対するメンテナンス処理を行う場合について図１２に示すフローチャート図を参照しながら説明する。

外部から印刷データが送信されると、不図示の制御装置はドットパターンに対応した噴射データに展開してラインヘッド１３に送信する。そして、ラインヘッド１３では、受信した噴射データに基づき、記録（印字・印刷）処理、すなわち記録紙に対するインク滴の噴射を実行する（ステップＳ１）。
そして、予め設定されている時間が経過すると（ステップＳ２）、定期メンテナンス処理を開始する。

メンテナンス処理が開始すると、制御装置はキャップ部材４３がノズル形成面２１Ａに当接するまでラインヘッド１３を下降させ、ノズル形成面２１Ａにシール部８０を密着させ、ノズル形成面２１Ａとキャップ部材４３との間に空間を形成する（ステップＳ３）。

続いて、制御装置は吸引ポンプ４９を駆動することによって、ノノズル形成面２１Ａとキャップ部材４３との間に形成される空間を減圧状態とし、これによってノズル開口１７を介してラインヘッド１３の内部からインクを強制排出させる吸引動作を行う（ステップＳ４）。
この際、上述のようにキャップ部材４３とノズル形成面２１Ａとの間に形成される空間が閉空間とされているため、吸引ポンプ４９を駆動させることによって空間を良好に減圧させることができる。このため、ラインヘッド１３内のインクをノズル開口１７から良好に強制排出させることができる。

このとき、図６〜図９を参照して説明したように、キャップ部材４３の内部にはインク吸収部材６５が設けられている。このインク吸収部材６５にはラインヘッド１３のノズル列Ｌに対応し、撥液パターン６１によって囲まれてなる親液パターン部６０を備えているので、相対的に濡れ性の低い撥液パターン部６１が隔壁として機能することでノズル開口１７から吸引されたインクは親液パターン部６０内を良好に流れる。

よって、隣り合う親液パターン部６０間を流れるインク同士はインク吸収部材６５の厚み方向の下方（図６中−Ｚ軸方向）に設けられた連結部６３内で合流した後、この連結部６３に連通している吸引口６７を介して外部に排出される。よって、各ノズル列Ｌから吸引されたインクはノズル形成面２１Ａ近傍において混色が生じることがない。また上記構成によれば、連結部６３に連通する１つの吸引口６７を介して各ノズル開口１７からインクを吸引できるので吸引機構の構成が簡略化されたものとなっている。

その後、制御装置は、吸引ポンプ４９を逆駆動することによって、ノズル形成面２１Ａとキャップ部材４３との間に形成されている空間Ｋを大気開放する（ステップＳ５）。吸引ポンプ４９を逆駆動することによってノズル形成面２１Ａとキャップ部材４３との間の空間に空気が流入し、空間が大気開放される。

そして、制御装置は、ラインヘッド１３を上昇させることによって、ノズル形成面２１Ａからキャップ部材４３を離間させる（ステップＳ６）。具体的には、制御装置は、ラインヘッド１３を印刷位置まで移動させることによってノズル形成面２１Ａからキャップ部材４３を離間させる。

ここで、インク吸引後、ノズル開口１７の内部は依然として負圧状態となっている。そのため、ノズル形成面２１Ａ上に付着しているインクがノズル開口１７内に引き込まれる可能性がある。ノズル開口１７内にてインクの混色が生じると所望の色のインクを噴射できなくなる可能性がある。このような不具合を解消するためには、フラッシング処理によってノズル開口１７内に引き込まれた混色インクを排出させる必要がある。特に本実施形態のような多数のノズル開口１７を備えるラインヘッド１３では、上記フラッシング処理時に消費されるインク量が増大する可能性がある。

一方、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１００によれば、上述したインク吸収部材６５によりノズル形成面２１Ａ近傍でのインクの混色が防止されるので、ノズル開口１７内に引き込まれるインクは同色のものであるため問題がない。また、本実施形態では親液パターン部６０を同種類のインクを噴射するノズル列毎に形成することで構造の簡略化を図りつつ、しかも同じ列のノズル開口１７間でインクの引き込みが起きた場合でも噴射特性が損なわれることがない。よって、ラインヘッド１３のノズル開口１７からインクを強制吸引する際における混色に起因する不具合（インク消費量の増大）を解消できる。

（第二実施形態）
次にインクジェットプリンタの第二実施形態について説明する。本実施形態に係るインクジェットプリンタは上述の第一実施形態に対しキャップ部材４３の内部に設けられるインク吸収部材６５の形状が異なっている。そのため、以下では上記実施形態と同じ部材及び構成については同一の符号を付し、その説明を省略若しくは簡略化する。

図１３は第二実施形態に係るインク吸収部材６５の断面構成を示す図である。本実施形態に係るインク吸収部材６５は、図１３に示されるように、ラインヘッド１３に当接する側の面において、前記親液パターン部６０が前記撥液パターン部６１に対して凹状に形成されている。なお、親液パターン部６０は上記実施形態と同様にノズル列Ｌに対応するように形成されている。すなわち、インク吸収部材６５には溝部（凹み）７０が形成されたものとなっている。

本実施形態に係るように親液パターン部６０が前記撥液パターン部６１に対して凹状に形成されている場合、ノズル形成面２１Ａと親液パターン部６０とは以下の関係式を満たすことで強制吸引時にインクの混色が防止されたものとなっている。

図１４は吸引によりノズル開口１７からノズル形成面２１Ａ上にインクが引き出された状態を示す図である。
図１４に示されるようにノズル開口１７から引き出されたインク液滴の下面は溝部７０内に入り込むようになる。ここで、インク液滴の溝部７０への入り込み量をｔとし、親液パターン部６０のパターン幅をｂとし、ノズル形成面２１Ａとインク吸収部材６５の上面との距離をａとする。ここでインク吸収部材６５の上面とは撥液パターン部６１の表面に対応している。

ここで、ノズル開口１７から引き出されるインクの中心Ｃと撥液パターン部６１との接触位置とを結ぶ線分と同図中Ｙ軸（ノズル開口１７の延出方向に対応）との交差角度をδとした場合、図１４に示されるような角度関係が得られる。

このような角度関係に基づいて、下式１１が得られる。

ｓｉｎδ＝ｂｒ／２ （式１１）

この式１１をδについて展開すると、下式１２が得られる。

δ＝ｓｉｎ^−１（ｂｒ／２） （式１２）

ここで、上述した式６を式１２に代入し整理すると、下式１３が得られる。

δ＝ｓｉｎ^−１（ｂｓｉｎθ／Ｗ） （式１３）

また、図１４に基づいて下式１４を規定できる。
ｔａｎ（δ／２）＝２ｔ／ｂ （式１４）

ここで式１４をｔについて展開すると、下式１５を規定できる。

さらに式１５に上記式１２を代入し整理すると、下式１６を規定できる。

ここで、ノズル形成面２１Ａとインク吸収部材６５の上面との距離をａは、下式（１７）で規定される値以下であればよい。

ａ＝ｒ−ｔ （式１７）

この式１７に上記式６、式１６を代入し整理すると、下式（１８）により規定できる。なお、下式１８においてはｂ≦Ｗを満たしている。

本実施形態に係るインク吸収部材６５によれば、上記第一実施形態によって得られる作用効果に加えて、ノズル開口１７から噴射されたインクは溝部７０に一時的に収容するとともに親液パターン部６０から外部に確実に排出されるようになる。よって、インクが親液パターン部６０から撥液パターン部６１へと流れ込むのを良好に防止でき、インク回収性を向上できる。

（第三実施形態）
次にインクジェットプリンタの第三実施形態について説明する。本実施形態に係るインクジェットプリンタは第一、第二実施形態と異なり、キャップ部材４３がインク吸収部材６５を有しない構成となっている。なお、上記実施形態と同じ部材及び構成については同一の符号を付し、その説明を省略若しくは簡略化する。

図１５は本実施形態に係るキャップ部材１４３の概略構成を示す図である。図１５に示されるようにキャップ部材１４３は、その上面（ラインヘッド１３に当接する側の面）１４３ａに親液パターン部１６０及び撥液パターン部１６１が上記実施形態と同様にノズル列Ｌに対応して形成されている。なお、親液パターン部１６０とノズル形成面２１Ａとは図９を参照して説明した式１０に示される関係を満たすように設定されている。また、キャップ部材１４３の上面１４３ａは一方方向に向かって僅かに傾斜した構成となっており、これにより親液パターン部１６０上に吐出されたインクを一方方向に流せる構成となっている。また、キャップ部材１４３の上面１４３ａのうち、インクが流れてくる位置には不図示のインク排出口が形成されており、このインク排出口に接続される上記キャッピングメンテナンス部４２（図１１参照）によって各親液パターン部１６０上を流れてきたインクを外部に排出可能となっている。

本実施形態に係るキャップ部材１４３を用いてインクの強制吸引を行う場合、キャップ部材１４３をラインヘッド１３に当接させた後、ラインヘッド１３とキャップ部材１４３との間に形成される空間を上記キャッピングメンテナンス部４２（図１１参照）によって減圧し、インクの吸引を行う。

吸引によってノズル列Ｌから引き出されたインクは、各ノズル列Ｌに対応して設けられた親液パターン部６０に着弾する。すると、インクは親液パターン部６０上のみに濡れ拡がり、上記傾斜方向に向かって流れ出し、不図示のインク排出口を介して外部に吸引（排出）される。
このように本実施形態に係るキャップ部材１４３を用いた場合においても、上記実施形態と同様に吸引処理時にインクが混色しなく混色に起因する不具合が防止されたものとなる。

（第四実施形態）
次にインクジェットプリンタの第四実施形態について説明する。本実施形態に係るインクジェットプリンタは第三実施形態に係る構成においキャップ部材２４３の形状のみが異なっている。そのため、以下では上記第三実施形態と同じ部材及び構成については同一の符号を付し、その説明を省略若しくは簡略化する。

図１６は本実施形態に係るキャップ部材２４３の断面構成を示す図である。図１６に示されるようにキャップ部材２４３は、上記第二実施形態と同様に、親液パターン部２６０が、キャップ部材２４３のラインヘッド１３に当接する側の面において、撥液パターン部２６１に対して凹状に形成されている。すなわち、キャップ部材２４３には溝部（凹み）２７０が形成されたものとなっており、この溝部２７０内に形成される親液パターン部２６０の上面は図１４を参照して説明した式１８に示される関係を満たすように設定されており、これにより親液パターン部２６０は上記実施形態と同様に強制吸引時にインクの混色が生じるのを防止できる。

本実施形態に係るキャップ部材２４３によれば、上記第三実施形態によって得られる作用効果に加えて、ノズル開口１７から噴射されたインクは溝部２７０を流路として外部に良好に排出できる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもなく、上記各実施形態を組み合わせても良い。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態においては、ラインヘッド１３をメンテナンス部１１に対して昇降させることでメンテナンス処理を行ったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばラインヘッド１３の待機位置までメンテナンス部１１を移動させることでノズル形成面１７ａとメンテナンス部１１とを対向配置し、メンテナンス処理を行うようにしてもよい。

例えば、上記実施形態に係る説明では記録紙上に画像形成する場合について説明したが、ロール紙上に画像形成する場合にも本発明は適応可能である。図１７に示すようにロール紙Ｒに印字を行う場合、ラインヘッド１３の下側にメンテナンス部１１を配置することが難しい。このような場合、ラインヘッド１３の側方にメンテナンス部１１を配置し、メンテナンス処理時にラインヘッド１３を上昇させるとともに、ノズル形成面２１Ａを同図中矢印方向に回転させることでメンテナンス部１１に対向させてメンテナンス処理を行うようにしてもよい。

また、本発明はノズル形成面２１Ａをそれぞれ対向配置させた２つのラインヘッド１３間に記録紙を送ることで両面印刷を行うインクジェットプリンタについても適用可能である。このような場合、図１８に示すように２つのラインヘッドの側方にメンテナンス部１１をそれぞれ配置し、上述した両面印刷時と同様にメンテナンス処理時にラインヘッド１３を移動させるとともに、ノズル形成面２１Ａを同図中矢印方向に回転させることでメンテナンス部１１に対向させてメンテナンス処理を行うようにしてもよい。なお、メンテナンス部１１を１つだけ設け、メンテナンス装置を昇降させることで２つのラインヘッド１３に対しメンテナンス処理を行うようにしてもよい。

上記実施形態においては、親液パターン部６０、１６０、２６０をノズル列Ｌにそれぞれ対応させて形成した構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、図１９に示すように各ノズル開口１７にそれぞれ対応させて親液パターン部６０、１６０、２６０を形成してもよい。このようにすれば、各ノズル開口１７にてインクの混色が防止されたものとなるので、より信頼性の高い吸引処理を行うことができる。

例えば、上記実施形態においては、単一のラインヘッドを備え、当該ラインヘッドから全ての種類のインクが噴射される構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、インクの種類ごとにラインヘッドを設置する構成であっても良い。このような場合には、各ラインヘッドごとにメンテナンス部１１が設置されることとなる。
また、本発明は、ラインヘッド方式のインクジェットプリンタに限られるものではなく、シリアル方式のインクジェットプリンタに適用することも可能である。

また、上記実施形態においては、インクジェット式記録装置がインクジェット式プリンタである場合を例にして説明したが、インクジェット式プリンタに限られず、複写機及びファクシミリ等の記録装置であってもよい。

また、上記実施形態では圧電素子２５として積層型のものを用いたが、本発明はこれに限定されず、積層型以外の種類（例えば、モノモルフ、ユニモルフ、バイモルフ、ムーニー型、マルチムーニー型、シンバル型等）を用いてもよい。更に、駆動ユニット２４としては上述した圧電素子２５を用いたピエゾジェットタイプに限定されることなく、例えばサーマル方式を採用することもできる。その場合には印加時間を変化させることなどにより、流体吐出量を変化させることができる。

また、上述の各実施形態においては、流体噴射装置が、インク等の流体を噴射する流体噴射装置（流体噴射装置）である場合を例にして説明したが、本発明の流体噴射装置は、インク以外の他の流体を噴射したり吐出したりする流体噴射装置に適用することができる。流体噴射装置が噴射可能な流体は、液体、機能材料の粒子が分散又は溶解されている液状体、ジェル状の流状体、流体として流して噴射できる固体、及び粉体（トナー等）を含む。

また、流体噴射装置としては、バイオチップ製造に用いられる生体有機物を噴射する流体噴射装置、精密ピペットとして用いられ試料となる流体を噴射する流体噴射装置であってもよい。

さらに、時計やカメラ等の精密機械にピンポイントで潤滑油を噴射する流体噴射装置、光通信素子等に用いられる微小半球レンズ（光学レンズ）などを形成するために紫外線硬化樹脂等の透明樹脂液を基板上に噴射する流体噴射装置、基板などをエッチングするために酸又はアルカリ等のエッチング液を噴射する流体噴射装置、ジェルを噴射する流状体噴射装置、トナーなどの粉体を例とする固体を噴射するトナージェット式記録装置であってもよい。そして、これらのうちいずれか一種の流体噴射装置に本発明を適用することができる。

インクジェットプリンタの概略構成図である。 ラインヘッド周辺の要部平面図である。 ラインヘッドのノズル形成面を示す平面図である。 ラインヘッドの一部を示す断面図である。 キャッピング機構の概略構成を示す図である。 インク吸収部材の構成を示す斜視図である。 インク吸収部材の構成を示す平面図である。 親液パターン部とノズルとの位置関係を示す断面構成図である。 メンテナンス時のキャッピング機構とヘッドとの位置関係を示す図である。 ノズル形成面と親液パターン部との位置関係を規定する説明図である。 インク排出部の構成を示す図である。 ラインヘッドに対するメンテナンス処理のフローチャート図である。 第二実施形態に係るインク吸収部材の断面構成を示す図である。 ノズル形成面と親液パターン部との位置関係を規定する説明図である。 第三実施形態に係るキャップ部材の概略構成を示す図である。 第四実施形態に係るキャッピング部材の断面構成を示す図である。 インクジェットプリンタの変形例に係る構成を示す図である。 インクジェットプリンタの変形例に係る構成を示す図である。 インクジェットプリンタの変形例に係る構成を示す図である。

符号の説明

Ｌ…ノズル列、１３…ラインヘッド（噴射ヘッド）、１７…ノズル、１８…ヘッド本体（保持部材）、２１…ノズル基板（ノズル形成部材）、２１Ａ…ノズル形成面、４３…キャップ部材（流体回収部）、６０…親液パターン部、６１…撥液パターン部、６３…連結部、６５…インク吸収部材（吸収部材）、６７…吸引口、８０…シール部、８１…当接部、１００…インクジェットプリンタ（流体噴射装置）、１６０…親液パターン部、１６１…撥液パターン部、２６０…親液パターン部、２６１…撥液パターン部

Claims (9)

1. 複数のノズル開口が形成されたノズル形成面を備えるとともに該ノズルから流体を噴射する噴射ヘッドと、該噴射ヘッドに当接した状態で前記流体を回収する流体回収部とを備える流体噴射装置において、
   前記流体回収部は、前記ノズル開口に対応して設けられて前記流体に対して親液性を示す親液パターン部を有することを特徴とする流体噴射装置。
2. 前記流体回収部は、前記親液パターン部間に前記流体に対して撥液性を示す撥液パターン部を有することを特徴とする請求項１に記載の流体噴射装置。
3. 前記流体回収部は前記流体を吸収可能とする吸収部材を有しており、該吸収部材に前記親液パターン部及び前記撥液パターン部が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の流体噴射装置。
4. 前記親液パターン部は前記各ノズル開口にそれぞれ対応して設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の流体噴射装置。
5. 前記親液パターン部は、前記ノズル開口のうち同種類の前記流体を噴射するノズル列に対応して設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の流体噴射装置。
6. 前記吸収部材には、該吸収部材の厚み方向における前記ノズル開口から離間した位置に前記親液パターン部間を連結させる連結部が設けられており、該連結部には前記流体を吸引する吸引口が連通していることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の流体噴射装置。
7. 前記吸収部材は、前記噴射ヘッドに当接する側の面において、前記親液パターン部が前記撥液パターン部に対して凹状に形成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の流体噴射装置。
8. 前記噴射ヘッドのノズル形成面に対する前記流体の接触角をθとし、前記ノズル形成面に形成された前記ノズルのピッチをＷとし、前記噴射ヘッドに前記流体回収部材が当接された際の前記親液パターン部と前記ノズル形成面との距離をｈとしたとき、
   ｈ ≦ Ｗ（１−ｃｏｓθ）／（２ｓｉｎθ）
   の関係を満たすことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の流体噴射装置。
9. 前記噴射ヘッドは、ラインヘッドであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の流体噴射装置。

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