(57)【要約】【課題】  正常な吐出が阻害されることを抑制しながらノズルの吐出先端部の乾燥を抑制することができるキャッピング機構および該キャッピング機構を備えたインクジェットヘッド装置を提供する。【解決手段】  キャッピング機構は、インクジェットヘッド１におけるノズル２の吐出口３の乾燥を抑制するキャッピング機構であって、キャップ基台７と、キャップ基台７から立ち上がり、吐出口３を囲むようにインクジェットヘッド１に当接するキャップ弾性体４と、キャップ基台７に形成され、吐出口３から落下した廃液９を滞留させてインクジェットヘッド１、キャップ基台７およびキャップ弾性体４の間に密閉空間１０を形成するように内径が選定された排出孔８とを備える。【選択図】        図１
2006192608.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェットヘッドにおけるノズルの吐出先端部の乾燥を抑制するキャッピング機構であって、
底面部と、
前記底面部から立ち上がり、前記吐出先端部を囲むように前記インクジェットヘッドに当接する側壁部と、
前記底面部に形成され、前記吐出先端部から落下した廃液を滞留させて前記インクジェットヘッド、前記底面部および前記側壁部の間に密閉空間を形成するように内径が選定された廃液通路とを備えたキャッピング機構。
【請求項２】
前記廃液の表面張力と重力との釣り合いによって前記廃液が前記廃液通路に滞留するように該廃液通路の内径が選定された、請求項１に記載のキャッピング機構。
【請求項３】
前記廃液の表面張力、重力および前記廃液通路の入口側と出口側との圧力差によって前記廃液に加わる力の釣り合いによって前記廃液が前記廃液通路に滞留するように該廃液通路の内径が選定された、請求項１に記載のキャッピング機構。
【請求項４】
前記廃液通路の周面は該廃液通路の入口側に位置する第１部分と、前記廃液通路の出口側に位置し前記第１部分と異なる表面処理が施された第２部分とを有し、
前記第１部分は相対的に親水性が高く、前記第２部分は相対的に撥水性が高い、請求項１から請求項３のいずれかに記載のキャッピング機構。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載のキャッピング機構を備えたインクジェットヘッド装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャッピング機構およびインクジェットヘッド装置に関し、特に、ノズルの吐出先端部の乾燥を抑制するキャッピング機構および該キャッピング機構を備えたインクジェットヘッド装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットヘッドにおいて、溶媒を吐出していない状態が一定時間続くと、ヘッドのノズル先端部（ノズル先端およびその近傍のノズル内部）が乾燥して、ノズルが詰まってしまったり、埃が付着して、正常な吐出が不可能になったりする場合がある。
【０００３】
これに対し、従来から、乾燥防止のための様々なキャッピング機構が考えられている。たとえば、図９に示すように、インクジェットヘッド１０１の吐出面を、不揮発性で且つインクに対して非相溶性のシール液体を含浸させた多孔質体１３０に当接させることが行なわれている。ここで、多孔質体１３０には凹部１３１が形成されており、該凹部１３１上にノズルの吐出口１０３が位置するようにインクジェットヘッド１０１を多孔質体１３０に当接させることで、吐出口１０３上に密閉空間が形成される。
【０００４】
また図１０に示すように、吐出口１０３にシール液体が含浸されない金属や樹脂からなるブロック部材１３２を接触させると共に、その周囲を上記シール液体を含浸させた多孔質体１３０で取り巻くことも行なわれている。
【０００５】
上述した技術は、たとえば、特開２００２−１４４５９２号公報などに記載されている。
【特許文献１】特開２００２−１４４５９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のようなキャッピング機構においては、以下のような問題があった。
【０００７】
図９に示されるキャッピング機構においては、必然的に時間の経過とともに、シール液体が蒸発したり、該シール液体のシール性が劣化したりするため、液の追加ないし交換が必要になる。また、図１０に示されるキャッピング機構においては、ノズル吐出口に直接金属や樹脂が接触することで、ノズルに埃が付着するなどの影響を与える場合がある。
【０００８】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、正常な吐出が阻害されることを抑制しながらノズルの吐出先端部の乾燥を抑制することができるキャッピング機構および該キャッピング機構を備えたインクジェットヘッド装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るキャッピング機構は、インクジェットヘッドにおけるノズルの吐出先端部の乾燥を抑制するキャッピング機構であって、底面部と、底面部から立ち上がり、吐出先端部を囲むようにインクジェットヘッドに当接する側壁部と、底面部に形成され、吐出先端部から落下した廃液を滞留させてインクジェットヘッド、底面部および側壁部の間に密閉空間を形成するように内径が選定された廃液通路とを備える。
【００１０】
これにより、インクジェットヘッドにおけるノズルの吐出先端部の乾燥を抑制することができる。
【００１１】
上記キャッピング機構において、１つの局面では、好ましくは、廃液の表面張力と重力との釣り合いによって廃液が廃液通路に滞留するように該廃液通路の内径が選定される。
【００１２】
上記キャッピング機構において、他の局面では、好ましくは、廃液の表面張力、重力および廃液通路の入口側と出口側との圧力差によって廃液に加わる力の釣り合いによって廃液が廃液通路に滞留するように該廃液通路の内径が選定される。
【００１３】
上記キャッピング機構において、好ましくは、廃液通路の周面が、該廃液通路の入口側に位置する第１部分と、廃液通路の出口側に位置し第１部分と異なる表面処理が施された第２部分とを有する。ここで、第１部分は相対的に親水性が高く、第２部分は相対的に撥水性が高い。
【００１４】
これにより、廃液通路の入口側、出口側の表面張力がいずれも上方に向けて作用することになる。したがって、廃液通路の内径を比較的大きくすることができ、廃液量が多い場合にも適用可能になる。
【００１５】
本発明に係るインクジェットヘッド装置は、上述したキャッピング機構を備える。
【００１６】
これにより、インクジェットヘッドにおけるノズルの吐出先端部の乾燥が抑制されたインクジェットヘッド装置が提供される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、インクジェットヘッドにおけるノズルの吐出先端部の乾燥を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明に基づくキャッピング機構およびインクジェットヘッド装置の実施の形態について説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るキャッピング機構を示す正面断面図であり、図２は、該キャッピング機構の上面図である。なお、図１は、図２におけるI−I断面を示す。
【００２０】
図１，図２を参照して、本実施の形態に係るキャッピング機構は、インクジェットヘッド１におけるノズル２の吐出口３（吐出先端部）の乾燥を抑制するキャッピング機構であって、廃液９が流れる排出孔８（廃液通路）を有するキャップ基台７（底面部）と、キャップ基台７の溝部７Ａから立ち上がり、吐出口３を囲むようにインクジェットヘッド１に当接するキャップ弾性体４（側壁部）とを備える。ここで、排出孔８の内径は、吐出口３から落下した廃液９を流しながらその一部を滞留させてインクジェットヘッド１、キャップ基台７およびキャップ弾性体４の間に密閉空間１０を形成するように選定されている。この内径の選定方法については、後述する。なお、キャップ基台７の上面には、廃液９が排出孔８に流れ込みやすくするため、排出孔８に向かって低くなる傾斜が形成されている。
【００２１】
キャップ弾性体４およびキャップ基台７上には押さえ板５が設けられる。キャップ弾性体４および押さえ板５はボルト６によってキャップ基台７に固定される。また、キャップ弾性体４によって囲まれた領域内には、インクジェットヘッド１が押付けられることにより変形可能なワイピングプレート１１が設けられている。ワイピングプレート１１は、ボルト１５によってキャップ基台７に取付けられる。キャップ基台７は、廃液タンク２０を有する枠体２１に取付けられる。これにより、ノズル２から排出孔８内に流れ込んだ廃液９の大部分は、廃液タンク２０内に導かれる。一方で、廃液９の一部が排出孔８内に滞留する。なお、キャップ基台７と廃液タンク２０との間は、Ｏリング２２によってシールされている。
【００２２】
次に、図３〜図５を用いて、上記キャッピング機構の動作について説明する。
【００２３】
インクジェットヘッド１は、非使用時には、その使用位置から図示しないＸ，Ｙ軸移動機構の動作により、キャップ弾性体４の上方まで移動する。さらに、図示しないＺ軸移動機構により鉛直方向（図３中の下方向）に移動し、図３に示すように、インクジェットヘッド下面１Ａが、ワイピングプレート１１上に形成された突起部１２（前突起部）に接触する。さらに、インクジェットヘッド１の降下が進むにしたがって、ワイピングプレート１１が変形するとともに、インクジェットヘッド下面１Ａが突起部１３（後突起部）に接触する。インクジェットヘッド１はさらに降下し、インクジェットヘッド下面１Ａがキャップ弾性体４の上面に接触する。ここから、インクジェットヘッド１の降下をさらに進めると、図４に示すように、インクジェットヘッド下面１Ａとキャップ弾性体４との間がシールされる。
【００２４】
図４の状態において、インクジェットヘッド下面１Ａに付着していた廃液９は、ワイピングプレート１１の上面１４に押付けられる。ワイピングプレート１１の上面１４は、図５に示すように、幅方向中心から外側に向かって低くなるように傾斜しているため、廃液９は、上面１４の幅方向の両側端から図５中の矢印方向に落下する。落下した廃液９は、キャップ基台７に孔設された排出孔８を通り、廃液タンク２０に導かれる。
【００２５】
次に、排出孔８内に廃液９が滞留するメカニズムについて説明する。
【００２６】
図６は、排出孔８内に滞留した廃液９に作用する力の釣り合いを示す図である。
【００２７】
図６においては、密閉空間１０側と廃液タンク２０側（すなわち、排出孔８の入口側と出口側）の圧力が、いずれもＰ１になるように密閉する状態が想定されている。この場合、液滴（廃液９）の滞留に関しては、重力と表面張力との釣り合いを考慮すればよい。
【００２８】
一般に、管内に滞留した液に作用する重力と表面張力との釣合いの式は
２πｒγ・ｃｏｓθ＝ｍｇ＋２πｒγ・ｃｏｓα
で表される。
ここで、
γ：表面張力，ｒ：管の内半径（＝ｄ／２），ｍ：液滴の質量，θ：管内の液の上側の接触角，α：管内の液の下側の接触角，（θ<α）
である。
【００２９】
図６において、液滴の比重ρが１程度であれば、
ｍｇ＝π（ｄ／２）2Ｌｇであるから、上記釣り合い式は、
２πｒγ・ｃｏｓθ＝π（ｄ／２）2Ｌｇ＋２πｒγ・ｃｏｓα
と書き換えることができる。以上より、
ｄ＝４γ（ｃｏｓθ−ｃｏｓα）／（Ｌｇ）・・・・（１）
が導かれる。
【００３０】
ここで、接触角（θ，α）は、廃液の特性と界面の状態（撥水性，親水性）とによって決定されるが、同一の廃液および接触面の状態の条件下においても、外力や重力の影響で変化する。例えば図６においては、下向きの重力との釣り合いを取るため、α>θとなっている。
【００３１】
また、滞留液滴の厚み（Ｌ）は、上記式（１）により定まるが、排出孔径ｄおよび廃液量との関係上、一定の範囲でその上下限が定まる。ここでいう廃液量とは、上述したキャッピング機構の一連の動作１回あたりに排出される廃液９の量を意味する。
【００３２】
ｄの下限値は、廃液９が流れる状態を生じさせることができる排出孔８の径の最小値となり、ｄの上限値は、廃液量との関係上、廃液９が排出孔８を完全に、かつ、十分な厚みをもって塞ぐ状態を作り出すことができる排出孔８の径の最大値となる。
【００３３】
式（１）の関係を満たすように排出孔８の内径ｄを決定すれば、廃液タンク２０に落下する終わり頃の廃液９は、廃液タンク２０に落下せず、その表面張力により排出孔８内に滞留する。このとき密閉空間１０は、廃液９の蒸発した雰囲気で覆われた密閉状態になっている。この状態では、インクジェットヘッド１におけるノズル２の吐出口３は、絶えず廃液９（溶媒）の蒸発した雰囲気の中にあり、外気と接触することは無く、ノズル先端部は乾燥することはない。したがって、インクジェットヘッド装置において、インクジェットヘッド１の非使用時から使用時に切り替わっても、インクジェットヘッド１のノズル先端部は乾燥しておらず、即時に溶媒を吐出できる。
【００３４】
また、上記キャッピング機構においては、吐出口にシール部材が直接接触することはなく、また、時間の経過とともにシール性が低下することもない。
【００３５】
本実施の形態に係るキャッピング機構について要約すると、以下のようになる。
【００３６】
本実施の形態に係るキャッピング機構は、インクジェットヘッド１におけるノズル２の吐出口３（吐出先端部）の乾燥を抑制するキャッピング機構であって、キャップ基台７（底面部）と、キャップ基台７から立ち上がり、吐出口３を囲むようにインクジェットヘッド１に当接するキャップ弾性体４（側壁部）と、キャップ基台７に形成され、吐出口３から落下した廃液９を滞留させてインクジェットヘッド１、キャップ基台７およびキャップ弾性体４の間に密閉空間１０を形成するように内径（ｄ）が選定された排出孔８（廃液通路）とを備える。
【００３７】
また、本実施の形態においては、上述したように、廃液９がその表面張力と重力との釣り合いによって排出孔８内に滞留するように排出孔８の内径（ｄ）が選定されている。
【００３８】
（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２に係るキャッピング機構における排出孔内の滞留液滴に作用する力の釣り合いを示す図である。
【００３９】
本実施の形態に係るキャッピング機構は、実施の形態１に係るキャッピング機構の１つの変形例であって、基本的には実施の形態１に係るキャッピング機構と同様の構成を有するが、図１に示されるＯリング２２が省略されている点で実施の形態１と異なる。
【００４０】
本実施の形態においては、図７に示されるように、排出孔８の入口側の圧力Ｐ１と出口側の圧力Ｐ２とが異なることになる。この場合の釣り合い式は、
２πｒγ・ｃｏｓθ＋Ｐ２−Ｐ１＝ｍｇ＋２πｒγ・ｃｏｓα
となり、
π（ｄ／２）2Ｌｇ＝２πｒγ・（ｃｏｓθ−ｃｏｓα）＋Ｐ２−Ｐ１・・・（２）
が導かれる。
【００４１】
式（２）の関係を満たすように排出孔８の内径ｄを決定すれば、廃液タンク２０に落下する終わり頃の廃液９は、廃液タンク２０に落下せず、その表面張力により排出孔８内に滞留する。このとき密閉空間１０は、廃液９の蒸発した雰囲気で覆われた密閉状態になっている。この状態では、インクジェットヘッド１におけるノズル２の吐出口３は、絶えず廃液９（溶媒）の蒸発した雰囲気の中にあり、外気と接触することは無く、ノズル先端部は乾燥することはない。
【００４２】
本実施の形態においては、上述したように、廃液９がその表面張力、重力および排出孔８の入口側と出口側との圧力差ΔＰ（＝Ｐ２−Ｐ１）によって廃液９に加わる力の釣り合いによって排出孔８内に滞留するように排出孔８の内径（ｄ）が選定されている。
【００４３】
なお、本実施の形態において、上述した実施の形態１と同様の事項については、詳細な説明は繰り返されない。
【００４４】
（実施の形態３）
図８は、本発明の実施の形態３に係るキャッピング機構における排出孔内の滞留液滴に作用する力の釣り合いを示す図である。
【００４５】
本実施の形態に係るキャッピング機構は、実施の形態１，２に係るキャッピング機構の１つの変形例であって、基本的には実施の形態１，２に係るキャッピング機構と同様の構成を有するが、排出孔８の入口側と出口側とに位置する周面に、それぞれ異なる表面処理が施されている点で実施の形態１，２と異なる。
【００４６】
ここで、排出孔８の入口側に位置する部分には、親水処理が施され（または無処理）、出口側に位置する部分には、撥水処理が施される。このようにすることで、入口側および出口側の表面張力を、双方とも上方に向けて作用させることができる。したがって、たとえば、入口側と出口側とで圧力差が無い場合を考えると、釣り合い式は、
２πｒγ・ｃｏｓθ＋２πｒγ・ｃｏｓβ＝ｍｇ（ただし、β＝１８０°−α）
となり、
ｄ＝４γ（ｃｏｓθ＋ｃｏｓβ）／（Ｌｇ）・・・・（３）
が導かれる。
【００４７】
本実施の形態に係るキャッピング機構においては、入口側、出口側の表面張力がいずれも上方に向けて作用することになる。したがって、排出孔の内径（ｄ）を比較的大きくすることができる。つまり、式（３）により求められるｄは、式（１）により求められるｄよりも大きくなる。結果として、本実施の形態に係るキャッピング機構によれば、実施の形態１，２と同様の効果を得ながら、廃液量が多い場合に対応することができる。
【００４８】
本実施の形態に係るキャッピング機構について要約すると、以下のようになる。
【００４９】
本実施の形態に係るキャッピング機構は、実施の形態１，２に係るキャッピング機構の変形例であって、排出孔８（通路）の周面は排出孔８の入口側に位置する第１部分と、排出孔８の出口側に位置し第１部分と異なる表面処理が施された第２部分とを有する。ここで、第１部分は相対的に親水性が高く、第２部分は相対的に撥水性が高い。
【００５０】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、上述した各実施の形態の特徴部分を適宜組合わせることは、当所から予定されている。また、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施の形態１に係るキャッピング機構を示す正面断面図であり、図２におけるI−I断面を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るキャッピング機構を示す上面図である。
【図３】図１，図２に示されるキャッピング機構におけるノズルのキャッピング部を拡大して示した側断面図であり、ノズル先端がワイピングプレート上のキャップ弾性体に接触した状態を示す図である。
【図４】図１，図２に示されるキャッピング機構におけるノズルのキャッピング部を拡大して示した側断面図であり、ノズル先端がワイピングプレート上のキャップ弾性体に押し付けられた状態を示す図である。
【図５】図１，図２に示されるキャッピング機構におけるノズルのキャッピング部を拡大して示した正面断面図であり、ワイピングプレートから廃液が落下する様子を示す図である。
【図６】図１，図２に示されるキャッピング機構における排出孔内の滞留液滴に作用する力の釣り合いを示す図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係るキャッピング機構における排出孔内の滞留液滴に作用する力の釣り合いを示す図である。
【図８】本発明の実施の形態３に係るキャッピング機構における排出孔内の滞留液滴に作用する力の釣り合いを示す図である。
【図９】従来のキャッピング機構の一例を示す図である。
【図１０】従来のキャッピング機構の他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１，１０１  インクジェットヘッド、１Ａ  インクジェットヘッド下面、２  ノズル、３，１０３  吐出口、４  キャップ弾性体、５  押さえ板、６  ボルト、７  キャップ基台、７Ａ  溝部、８  排出孔、９  廃液、１０  密閉空間、１１  ワイピングプレート、１２，１３  突起部、１４  上面、１５  ボルト、２０  廃液タンク、２１  枠体、２２  Ｏリング、１３０  多孔質体、１３１  凹部、１３２  ブロック部材。
【図１】
2006192608.tif 000003
【図２】
2006192608.tif 000004
【図３】
2006192608.tif 000005
【図４】
2006192608.tif 000006
【図５】
2006192608.tif 000007
【図６】
2006192608.tif 000008
【図７】
2006192608.tif 000009
【図８】
2006192608.tif 000010
【図９】
2006192608.tif 000011
【図１０】
2006192608.tif 000012