JP2007125752A - 液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】傾斜して配置されている記録ヘッドを有する液体噴射装置の記録ヘッドのクリーニング過程において、キャップ本体を大気開放しつつキャップ本体内の液体を吸引しても、ノズルのインクメニスカスを破壊することを防止することができる液体噴射装置を提供すること。
【解決手段】クリーニング手段は、液体噴射ヘッド５のノズルを封止するためのキャップ本体と、キャップ本体２１内に配置され、液体を吸収する吸収材２２と、キャップ本体下部２１Ｌ側のキャップ本体底部２１Ａからキャップ本体２１内部に連通する液体吸引手段と、キャップ本体上部２１Ｕ側のキャップ本体底部２１Ａからキャップ本体２１内部に連通する大気開放手段と、を有し、吸収材２２は、ノズルに面しない部分であって、キャップ本体２１内において生じる気泡を集中させる気泡集中部２２Ａを有する。
【選択図】図９

Description

本発明は、傾斜して配置されている液体噴射ヘッドを有する液体噴射装置に関する。

メディアに対して液体を噴射させる液体噴射装置として、記録ヘッドからメディアに対してインク滴を噴射させて印刷を行うインクジェット式記録装置は、記録ヘッドのノズルからメディアに対して微小なインク滴を吐出させて、所望の文字や図形等の画像を記録する。

図１０は、従来のインクジェット式記録装置の一例を示す図である。図１０のインクジェット式記録装置は、ヘッド（記録ヘッド）１０５０が傾いて配置されている。Ａ３サイズ等大判の記録用紙に印刷するためには、大きな記録ヘッドが必要であるから、スペースの節約のために、このような傾斜ヘッドが必要とされる。
このヘッド１０５０のクリーニングのために、以下の構成を有する。
まず、ヘッド１０５０のノズルを封止して、インクを吸引するためのキャップ１０６０は、ヘッド１０５０のノズルプレート面を傾けた状態で封止する構造になっている。
キャップ１０６０の中には吸収材１０２５が収容されている。キャップ１０６０は、その上部に大気導入口１０８０、その下部にインク吸引口１００１を有している。このインク吸引口１００１は、吸引ポンプに対して接続されている。

一方、ノズルプレート面１０００には、複数のノズル１０２０が形成されている。各ノズル１０２０には、リザーバ１０２６を通じてインクカートリッジ（図示せず）側からインク１０７０が供給されるようになっている。
キャップ１０６０がノズル１０２０を封止した状態で、図示しない吸引ポンプが作動すると、この吸引開始とともにキャップ１０６０内の圧力が低下して、各ノズル１０２０からはキャップ１０６０内にインクが吸引される。

各ノズル１０２０からのインク吸引が終了すると、キャップ１０６０を記録ヘッドから離す前にキャップ１０６０内のインクを排出するために、大気導入口１０８０を開放し、空気を導入しつつ、キャップ１０６０内のインクを吸引する。このとき、空気とインクが混じり合って、気泡Ｐが発生する。この気泡Ｐが、ノズル１０２０のインクメニスカスを破壊する場合がある。なお、本明細書において、メニスカスと表現するときは、インクメニスカスを意味する。
これに対して、キャップ本体に直接に大気導入口を設けることにより、キャップ部材内に導入する空気の量を少なくし、しかも、大気導入口がノズルに面しないようにすることによって大気流によるメニスカス破壊を防止する技術が提案されている（例えば特許文献１）。
特開平１１−７０６７５号公報（図４等）

しかし、記録ヘッドのクリーニングの過程においてキャップ本体内に空気を導入する以上、特許文献１の技術を使用しても気泡は生じるから、ノズルのメニスカス破壊が生じる場合があるという問題がある。

そこで本発明は上記課題を解消し、傾斜して配置されている記録ヘッドを有する液体噴射装置の記録ヘッドのクリーニング過程において、キャップ本体を大気開放しつつキャップ本体内の液体を吸引しても、ノズルのインクメニスカスを破壊することを防止することができる液体噴射装置を提供することを目的としている。

上記目的は、本発明にあっては、傾斜して配置されている液体噴射ヘッドと、前記液体噴射ヘッドから液体を排出してクリーニングするクリーニング手段を有する液体噴射装置であって、前記クリーニング手段は、前記液体噴射ヘッドのノズルを封止するためのキャップ本体と、前記キャップ本体内に配置され、前記液体を吸収する吸収材と、前記キャップ本体下部側の前記キャップ本体底部から前記キャップ本体内部に連通する液体吸引手段と、前記キャップ本体上部側の前記キャップ本体底部から前記キャップ本体内部に連通する大気開放手段と、を有し、前記吸収材は、前記ノズルに面しない部分であって、前記キャップ本体内において生じる気泡を集中させる気泡集中部を有することを特徴とする液体噴射装置により、達成される。

本発明の構成によれば、前記吸収材は、前記気泡集中部を有する。
このため、前記液体噴射ヘッドのクリーニング過程において必然的に発生する気泡を前記気泡集中部に集中させることができる。
そして、前記気泡集中部は、前記ノズルに面しない部分に設けられているから、前記気泡集中部に集中した気泡が前記ノズルに達することはなく、前記ノズルのインクメニスカスを破壊することはない。
これにより、傾斜して配置されている記録ヘッドを有する液体噴射装置の記録ヘッドのクリーニング過程において、キャップ本体を大気開放しつつキャップ本体内の液体を吸引しても、ノズルのインクメニスカスを破壊することを防止することができる。

本発明では、前記気泡集中部は、前記液体吸引手段で吸引することができない気泡を集中させるように構成されていることが望ましい。
このような構成によれば、前記液体吸引手段で吸引することができる気泡は前記液体吸引手段によって吸引されて前記キャップ本体から排出されるから前記ノズルのメニスカスを破壊することはない。また、前記液体吸引手段で吸引することができない気泡は前記気泡集中部に集中し、前記ノズルに達することはないから前記ノズルのメニスカスを破壊することはない。

本発明では、前記吸収材は、前記キャップ本体上部との間に空間を設けるように配置されており、前記気泡集中部は、前記吸収材の前記キャップ本体上部側に面する部分であることが望ましい。

このような構成によれば、前記吸収材の前記キャップ本体上部側に面する部分である前記気泡集中部に気泡を集中させることによって、気泡が前記ノズルのメニスカスを破壊することを防止することができる。

本発明では、前記吸収材は、前記キャップ本体内の前記キャップ本体上部側を除く略半分の体積を占めるように配置されていることが望ましい。

このような構成によれば、前記キャップ本体上部側には前記吸収材が配置されないから、前記吸収材の表面であって、前記キャップ本体上部側の面を前記気泡集中部とすることができる。

以下、本発明の好適な実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の液体噴射装置の好ましい実施形態を示している。
図１に示す液体噴射装置１０は、たとえばいわゆるインクジェット式の大判プリンタ（Ｌａｒｇｅ−Ｆｏｒｍａｔ Ｐｒｉｎｔｅｒ）であり、インクジェット式記録装置である。液体噴射装置１０は、液体噴射装置の一例である。
この液体噴射装置１０は、本体部１、支持部２、巻取り装置３、キャリッジ４、記録ヘッド５、プラテン６、吸着用ファン７、送りローラ８，９、操作パネル１０Ａ、そして制御部１００を有している。記録ヘッド５は、液体噴射ヘッドの一例である。

本体部１の中には、キャリッジ４、プラテン６、送りローラ８，９および吸着用ファン７が収容されている。キャリッジ４は記録ヘッド５を固定している。キャリッジ４および記録ヘッド５は、水平線Ａ−Ａ線に対して傾斜角θだけ傾斜して配置されている。この傾斜角θは、たとえば６０度である。キャリッジ４は、記録ヘッド５とともに図１の紙面垂直方向、すなわち主走査方向Ｔに沿って走査が可能である。記録ヘッド５はノズルプレート６０を有していて、このノズルプレート６０のノズルプレート面６１は、プラテン６に対面している。プラテン６は、やはり傾斜角θで傾斜して配置されている。

記録紙Ｍは、ロール体１２となって、本体部１の上に着脱可能に保持されている。ロール体１２の記録紙Ｍは、送りローラ８，９の間を通りプラテン６とノズルプレート面６１の間を通りそして巻取り装置３により巻き取られるようになっている。
記録紙Ｍは、送りローラ８，９によりＥ方向に送られて巻取り装置３により巻き取られる。たとえば送りローラ８はモータ８Ａにより回転され、巻取り装置３はモータ３Ａにより回転される。

記録紙Ｍが記録ヘッド５とプラテン６の間を通過する際に、キャリッジ４が主走査方向Ｔに沿って走査することで、記録紙Ｍに対して描画もしくは印刷することができる。制御部１００は、記録ヘッド５の圧電振動子に駆動電圧を供給してノズルからの液体の液体吐出動作の制御と、モータ８Ａ，３Ａの制御を行う。また制御部１００がモータ７Ａの制御を行うことにより、吸着用ファン７が回転する。吸着用ファン７が回転することで、記録紙Ｍをプラテン６に吸着することができる。

図２は、図１に示す液体噴射装置１０を示しているが、キャリッジ４と記録ヘッド５が、主走査方向Ｔに沿って移動して、プラテン６の対面位置から外れてインク吸引装置２０に対面した状態を示している。このインク吸引装置２０によって記録ヘッド５のノズルからインクを排出してクリーニングを行う。すなわち、インク吸引装置２０は、クリーニング手段の一例である。インク吸引装置２０は、本体部１内に収容されている。このインク吸引装置２０は、記録紙Ｍの描画もしくは印刷領域外にあるホームポジションＧに配置されている。

図１と図２に示すキャリッジ４は、ガイドレール４Ａ，４Ａにより主走査方向Ｔに走査することができる。
図２に示すようにホームポジションＧにあるインク吸引装置２０は、キャッピングシステムまたはキャッピング手段とも呼ぶことができる。ホームポジションＧに位置決めされた記録ヘッド５のノズルプレート面６１は、インク吸引装置２０のキャップ本体２１に対面する。このキャップ本体２１は、キャップ本体の一例である。ノズルプレート面６１はノズル面の一例である。

図２のインク吸引装置２０は、記録ヘッド５のノズル開口のインクの乾燥を防止する機能と、吸引吸引ポンプ１９からの負圧をノズル開口に作用させてノズル開口からインクを強制的に吸引して排出させる機能を備える。この吸引ポンプ１９は、インク吸引装置２０を構成する一構成要素である。インクは液体の一例である。

図３はノズルプレート面６１の形状例等を示す図である。
図３に示すようにインク吸引装置２０の横には、ワイピング部材４００Ｗが設けられている。このワイピング部材４００Ｗは、記録ヘッド５のノズルプレート面６１の吸引を行った後に、ノズルプレート面６１に付着したインクを払拭する。
各ノズル開口列５４は、同じ種類のインクもしくは異なる種類のインクを噴射する。異なるインクの種類とは、見かけ上の色の違いにとどまらず、インクの構成成分の種類や比率が異なることを意味する。各ノズル開口列５４は、たとえば数１０から数１０００のノズル５５から構成されている。ノズル５５は、ノズルの一例である。
図３に示すように、各ノズル開口列５４は、主走査方向Ｔに沿って間隔をおいて平行に形成されておりたとえば８列形成されている。各ノズル開口列の長手方向はＵ方向である。

図４は、図１に示す液体噴射装置１０の電気的な接続例を示している。インクジェット式記録装置１０の制御部１００は、ローカルプリンタケーブルまたは通信ネットワークを介してホストコンピュータ４０のプリンタドライバ４１に接続されている。プリンタドライバ４１は、インクジェット式記録装置１０に対して印刷やクリーニング動作あるいはインク吸引動作を実行させるためのコマンドを送るソフトウェアを搭載している。

図４に示す液体噴射装置１０は、制御部１００の他に、インク吸引装置２０、インクカートリッジ５０、記録ヘッド５、キャリッジ４、モータ３Ａ，８Ａ，７Ａ，１１９Ｍを含んでいる。
なお、図２において紙面垂直方向は主走査方向Ｔであり、Ｘ方向と同じ方向である。Ｙ方向は図２において左右方向であり水平方向である。Ｚ方向は上下方向である。Ｘ方向，Ｙ方向，Ｚ方向は互いに直交している。

図５は、図２に示したインク吸引装置２０を示している。
図５に示すインク吸引装置２０は、キャップ本体２１、チューブ７２、吸引ポンプ１９、大気開放バルブ６０５および廃液タンク９９を有している。キャップ本体２１は、ノズルプレート面６１に対面しており、キャップ本体２１はノズルプレート面６１の各ノズルを封止することができるものである。

図６は、図５のインク吸引装置２０および記録ヘッド５の構造例をより詳しく説明している。
各インクカートリッジ５０は、８つのノズル開口列に対応して接続されているが、たとえば各インクカートリッジ５０は記録ヘッド５からは離れた位置に配置されている。すなわち、液体噴射装置１０はいわゆるオフキャリッジ形のインクジェットプリンタである。

図５と図６では、インク吸引装置２０のキャップ本体２１は、ノズルプレート面６１から離れた待機状態を示している。これに対して図７は、キャップ本体２１がノズルプレート面６１を封止している状態を示している。
図６に示すように、インク吸引装置２０のキャップ本体２１は、金属あるいはプラスチックにより作られており、底部２１Ａと４つの側面部２１Ｂを有している。キャップ本体２１の上部には、開口部２１Ｃが形成されている。この開口部２１Ｃの大きさは、ノズルプレート面６１の大きさよりやや小さくなっていて、図７に示すようにノズルプレート面６１の全てのノズル５５を囲うようにして封止することができる。

キャップ本体２１内には、吸収材２２が配置されている。吸収材２２は、キャップ本体２１内に吸引されたインクを吸収するための構成である。吸収材２２は、インクを吸収できる材質であれば良く、たとえば発泡プラスチックであるポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を原料としたスポンジなどを用いることができる。
吸収材２２は、キャップ本体中央部２１Ｍ及びキャップ本体下部２１Ｌ側にのみ配置されている。すなわち、吸収材２２は、キャップ本体２１内のキャップ本体上部２１Ｕ側を除く略半分の体積を有するように配置されている。これは、後述のように、記録ヘッド５のクリーニング過程において、吸引ポンプ１９で吸引することができない気泡Ｐ１を集中させるように構成されていることを意味する。
言い換えると、吸収材２２はキャップ本体上部２１Ｕとの間に空間Ｓを設けるように配置されている。このような構成によって、吸収材２２は、ノズルプレート面６１と面しない表面２２Ａと、ノズルプレート面６１に面する表面２２Ｂを有する。
吸収材２２の表面２２Ａは、後述のように、クリーニング時に発生する気泡を集中させる機能を有し、気泡集中部の一例である。

図７に示すように、キャップ本体２１は、キャップ本体下部２１Ｌ側のキャップ本体底部２１Ａからキャップ本体２１内部に連通する吸引口９２を有している。吸引口９２は、底部２１Ａの幅方向（図７における紙面垂直方向）に関してほぼ中心位置において、底部２１Ａから突出して設けられている。吸引口９２には、接続パイプ８２が接続されている。接続パイプ８２は、吸引ポンプ１９と連通するチューブ７２の一端部に対して着脱可能に接続されている。このため、吸引口９２とチューブ７２は接続パイプ８２を介して接続されている。チューブ７２は、たとえばフレキシブルなプラスチック製のチューブを用いることができる。
吸引ポンプ１９、チューブ７２及び吸引口９２は、液体吸引手段の一例である。

図７に示すように、キャップ本体２１には、キャップ本体上部２１Ｕ側のキャップ本体底部２１Ａからキャップ本体２１内部に連通する大気開放口９１が配置されている。

大気開放口９１は、大気開放バルブ６０５に接続されていて、キャップ本体２１によるノズルプレート面６１の封止解除の前に、この大気開放バルブ６０５を開けつつ吸引ポンプ１９を駆動することで、キャップ本体２１内のインクを廃排出することができる。上述の大気開放口９１及び大気開放バルブ６０５は、大気開放手段の一例である。

図６に示す操作部２５０は、キャップ本体２１を、図６に示す離した状態から図７に示すように封止した状態になるようにＪ方向に直線往復動作させるような機構部である。操作部２５０は、たとえば送りねじとモータおよびナットの組み合わせを用いることにより、キャップ本体２１を、図６に示すようにノズルプレート面６１から離したり、図７に示すようにノズルプレート面６１に対して密着させることができる。

次に、上述した液体噴射装置１０における液体吸引装置２０による吸引動作（クリーニング動作）方法の一例について、主に図８及び図９を使用して説明する。
図８は、液体噴射装置の１０の動作例を示す概略フローチャートである。
図９は、キャップ本体２１がノズルプレート面６１を封止しながら記録ヘッド５内のインクを吸引している状態の模式図である。
まず、液体噴射装置１０は、キャップ本体２１を閉鎖する（図８のステップＳＴ１）。ステップＳＴ１においては、図６に示すように、キャップ本体２１がノズルプレート面６１から離れた状態から、図７に示すようにキャップ本体２１がノズルプレート面６１に密着する。この場合に、キャップ本体２１は弾性変形可能な密着部材２９を有していることから、この密着部材２９はノズルプレート面６１の各ノズル５５を封止することができる。この時には大気開放バルブ６０５は閉じている。

続いて、液体噴射装置１０は、吸引ポンプ１９を駆動し、各ノズル５５からインクを吸引する（ステップＳＴ２）。吸引ポンプ１９を作動すると、各ノズル５５からはインクがキャップ本体２１内に吸引される。そして、吸引ポンプ１９は、チューブ７２を通じて、吸引口９２からキャップ本体２１内のインクを吸引して排出させることができる。

続いて、液体噴射装置１０は、大気開放バルブ６０５を開放する（ステップＳＴ３）。ステップＳＴ３においては、各ノズル５５からではなくて、キャップ本体２１内に残留したインクをすべて排出する。このとき、大気開放口９１から空気が導入され、その空気がキャップ本体２１内の吸収材２２の繊維間のインクや、表面２２Ａ及び２２Ｂのインクと交じり合うことによって気泡Ｐ１及びＰ２が発生する。

吸収材２２の表面２２Ａは空間Ｓが位置するキャップ本体上部２１Ｕ側に位置するから、吸収材２２における気泡は、吸収材２２の表面２２Ａに集中する。
このため、吸収材２２Ａの気泡Ｐ１は、吸収材２２のノズルプレート面６１に面する表面２２Ｂや内部に生じる気泡Ｐ２よりも多い。このように、吸収材２２の表面２２Ａは、キャップ本体内において生じる気泡を集中させる機能を有する。
表面２２Ｂや吸収材２２内部は吸引口９２に近接しているから、気泡Ｐ２は、吸引ポンプ１９による負圧によって吸引することによって、キャップ本体２１から排出することができる。ところが、表面２２Ａは、吸引口９２から比較的離間しているから、吸引ポンプ１９による負圧によっては、キャップ本体２１から気泡Ｐ１を排出することができず、表面２２Ａに残存する場合がある。
ここで、表面２２Ａに気泡Ｐ１が残存したとしても、表面２２Ａはノズルプレート面６１に面していないからノズルに接することはない。このため、気泡Ｐ１がノズル５５のインクメニスカスを破壊することはない。

続いて、液体噴射装置１０は、キャップ本体２１を開放する（ステップＳ４）。
続いて、液体噴射装置１０は、ワイピングを行う（ステップＳＴ５）。

以上で説明したように、吸収材２２は、キャップ本体上部２１Ｕ側には配置されていない。このため、吸収材２２の表面であってノズルプレート面６１に面しない表面である表面２２Ａを構成することができ、表面２２Ａに記録ヘッド３０のクリーニング過程において必然的に発生する気泡Ｐ１を集中させることができる。
そして、表面２２Ａは、ノズルプレート面６１に面しない表面に設けられているから、表面２２Ａに集中した気泡がノズルに達することはなく、ノズルのインクメニスカスを破壊することはない。
また、吸収材２２の表面２２Ｂや吸収材２２の内部に生じる気泡Ｐ２は、吸引ポンプ１９において吸引することができるから、ノズルのインクメニスカスを破壊することはない。
これにより、傾斜して配置されている記録ヘッドを有する液体噴射装置において、記録ヘッドからのインク吸引後にキャップ本体を大気開放しても、ノズルのインクメニスカスを破壊することを防止することができる。

本発明は、インクジェット式記録装置に限らず、プリンタ等の画像記録装置に用いられる記録ヘッド、液晶ディスプレイ等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド、バイオチップ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等の液体を吐出する液体噴射ヘッドを用いた液体噴射装置、精密ピペットとしての試料噴射装置等にも適用できる。

本発明は、上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。
上記実施形態の各構成は、その一部を省略したり、上記とは異なるように任意に組み合わせることができる。

本発明の液体噴射装置の好ましい実施形態であるインクジェット式記録装置を示す側面図である。 図１のインクジェット式記録装置のホームポジション側の構造を示す図である。 ノズルプレート面の形状例等を示す図である。 インクジェット式記録装置の電気的な接続例を示すブロック図である。 キャップ本体がノズルプレート面から離れた状態を示す図である。 キャップ本体などの詳しい構造例を示す図である。 キャップ本体がノズルプレート面を封止した状態を示す図である。 クリーニング動作の一例を示す概略フローチャートである。 キャップ本体がノズルプレート面を封止した状態を示す図である。 従来のキャップによる吸引動作例を示す図である。

符号の説明

５・・・記録ヘッド、１０・・・液体噴射装置、１９・・・吸引ポンプ、２０・・・インク吸引装置、２２・・・吸収材、２２Ａ，２２Ｂ・・・表面、５５・・・ノズル、６１・・・ノズルプレート面、７２・・・チューブ、８２・・・接続パイプ、９１・・・大気開放口、９２・・・吸引口、６０５・・・大気開放バルブ

Claims (4)

1. 傾斜して配置されている液体噴射ヘッドと、前記液体噴射ヘッドから液体を排出してクリーニングするクリーニング手段を有する液体噴射装置であって、
   前記クリーニング手段は、
   前記液体噴射ヘッドのノズルを封止するためのキャップ本体と、
   前記キャップ本体内に配置され、前記液体を吸収する吸収材と、
   前記キャップ本体下部側の前記キャップ本体底部から前記キャップ本体内部に連通する液体吸引手段と、
   前記キャップ本体上部側の前記キャップ本体底部から前記キャップ本体内部に連通する大気開放手段と、
   を有し、
   前記吸収材は、
   前記ノズルに面しない部分であって、前記キャップ本体内において生じる気泡を集中させる気泡集中部を有することを特徴とする液体噴射装置。
2. 前記気泡集中部は、前記液体吸引手段で吸引することができない気泡を集中させるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。
3. 前記吸収材は、前記キャップ本体上部との間に空間を設けるように配置されており、
   前記気泡集中部は、前記吸収材の前記キャップ本体上部側に面する部分であることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の液体噴射装置。
4. 前記吸収材は、前記キャップ本体内の前記キャップ本体上部側を除く略半分の体積を占めるように配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の液体噴射装置。

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