JP2010195011A - 流体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】チューブ体の振動を抑制できる流体噴射装置の提供を目的とする。
【解決手段】インクを噴射すると共に主走査方向に移動自在な記録ヘッド４と、インクを貯溜するインクカートリッジと、記録ヘッド４とインクカートリッジとの間にインクが流通するインク流路を形成すると共に記録ヘッド４に接続された他端部が記録ヘッド４に追従して移動自在な弾性チューブ１００とを有するインクジェットプリンター１であって、記録ヘッド４の移動経路に沿って設けられる永久磁石１４１と、弾性チューブ１００に貼付され永久磁石１４１と対向可能な磁性シート１１０とを有し、永久磁石１４１及び磁性シート１１０は、互いに対向する側が異なる磁極となる向きで設けられているという構成を採用する。
【選択図】図４

Description

本発明は、流体噴射装置に関する。

柔軟性エラストマ材料より形成されたチューブ体は、容易に屈曲させることができ、振動や屈曲に耐性を持つため、気体や液体等の流体を扱う分野に広く用いられている。例えば、インクジェット型の流体噴射装置の分野では、所定位置に固定されるインクカートリッジとキャリッジに搭載され移動自在な記録ヘッドとの間を繋ぐ流路を形成するものとして、上記チューブ体を用いている（例えば特許文献１参照）。

下記特許文献１には、上記チューブを接続対象に容易に接続するべく、該チューブより硬質の部材からなるコネクタをチューブの端部に一体的に備えたコネクタ付きチューブが開示されている。このコネクタは、チューブの端部を成形型に装着し、該端部の周囲に液状の樹脂材を注入し固める射出成形により、チューブの端部に形成される。

特開２００７−２２３２８７号公報

ところで、上記記録ヘッドに接続されるチューブ体は、キャリッジの移動に追従して屈曲、伸展を繰り返すものであるから、キャリッジの移動ストロークに対してある程度余裕を持たせた長さとなっている。しかし、チューブ体が長くなると、インクカートリッジと記録ヘッドとの間を繋ぐ部分が長くなるため、その部分がキャリッジの動作時において振動し易くなるという問題がある。この振動は、所謂踊りと称され、チューブ体の流路を歪ませて円滑な流体搬送を阻害する原因となっている。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、チューブ体の振動を抑制できる流体噴射装置の提供を目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、流体を噴射すると共に所定方向に移動自在な流体噴射ヘッドと、上記流体を貯溜する流体貯溜タンクと、上記流体噴射ヘッドと上記流体貯溜タンクとの間に上記流体が流通する流路を形成すると共に上記流体噴射ヘッドに接続された端部が上記流体噴射ヘッドに追従して移動自在なチューブ体とを有する流体噴射装置であって、上記流体噴射ヘッドの移動経路に沿って設けられる第１磁性体と、上記チューブ体に設けられ上記第１磁性体と対向可能な第２磁性体とを有し、上記第１磁性体及び上記第２磁性体は、互いに対向する側が異なる磁極となる向きで設けられているという構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、流体噴射ヘッドが所定方向に移動すると、流体噴射ヘッドの移動経路に沿って設けられる第１磁性体と、端部が流体噴射ヘッドに追従して移動するチューブ体に設けられた第２磁性体とが対向する。このとき、第１磁性体と第２磁性体とは、互いに対向する側が異なる磁極となる向きで設けられているため、両者の間に互いに引き合う磁力が発現する。このため、チューブ体が第１磁性体に引き付けられ、該チューブ体が自在に振り動くことが抑制される。

また、本発明においては、上記移動経路に沿って設けられる筐体部を有し、上記筐体部は、上記第１磁性体を有するという構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、流体噴射ヘッドの移動経路に沿って設けられる筐体部にチューブ体を引き付けることができる。そして、筐体部がその引き付けた部位においてチューブ体の形状を移動経路に沿った略直線的に案内することで、チューブ体の流路の歪みが抑制される。

また、本発明においては、上記チューブ体は、上記所定方向において折り返された折り返し部を有し、上記第１磁性体及び上記第２磁性体は、少なくとも上記折り返し部に対応する位置に設けられているという構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、流体噴射ヘッドに追従して屈曲した際に特に振り動き易くなるチューブ体の折り返し部を、第１磁性体に引き付けて安定させることができる。

また、本発明においては、上記第２磁性体は、上記チューブ体に一体的に埋設されているという構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、チューブ体の内部に第２磁性体が一体的に埋設されているため、両者を接着する接着剤を用いることなく組立ができ、製造の容易化を図ることができる。さらに、屈伸の繰り返しによっても両者が分離し難くなり強度が向上する。

本発明の実施形態におけるインクジェットプリンターの構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態におけるインクジェットプリンターの電気的な構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態におけるインク供給チューブの構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態におけるインクジェットプリンターの要部構成を模式的に示す平面図である。 本発明の実施形態におけるインクジェットプリンターの動作を説明する図である。 本発明の別実施形態におけるインク供給チューブの構成を示す斜視図である。

以下、本発明について、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、記録媒体である記録紙（対象物）にインクの滴を吐出（噴射）して、その記録紙に対する記録を実行するインクジェット式プリンター（以下、インクジェットプリンターと称する）を例示する。

図１は、本実施形態におけるインクジェットプリンター１の構成を示す斜視図である。図２は、本実施形態におけるインクジェットプリンター１の電気的な構成を示すブロック図である。
図１に示すように、インクジェットプリンター１は、インクにより記録紙に対する記録を実行する記録ユニット２と、記録紙を搬送する記録紙搬送機構３とを備えている。
記録ユニット２は、インクを噴射する記録ヘッド（流体噴射ヘッド）４と、記録ヘッド４を支持しながら移動可能なキャリッジ５と、記録ヘッド４及びキャリッジ５と対向する位置に配置され、インクが噴射される記録紙を支持するプラテン６とを含む。

インクジェットプリンター１は、キャリッジ５を移動するモータ等を含むキャリッジ駆動装置７と、キャリッジ５の移動を案内するキャリッジガイド部材とを備えている。
キャリッジ５は、キャリッジガイド部材に案内されながら、キャリッジ駆動装置７によって、主走査方向（所定方向）に移動する。記録紙は、記録紙搬送機構３により、記録ユニット２に対して、主走査方向と交差する副走査方向に移動する。

また、インクジェットプリンター１は、記録紙を収容する給紙カセット９を備えている。
給紙カセット９は、インクジェットプリンター１の本体の背面側に、着脱可能に設けられている。給紙カセット９は、積層された複数の記録紙を収容可能に設けられている。

記録紙搬送機構３は、給紙カセット９の記録紙を搬出するための給紙ローラと、給紙ローラを駆動するモータ等を含む給紙ローラ駆動装置１０と、記録紙の移動を案内する記録紙ガイド部材１１と、給紙ローラに対して搬送方向の下流側に配置されている搬送ローラと、搬送ローラを駆動する搬送ローラ駆動装置と、記録ユニット２に対して搬送方向の下流側に配置されている排出ローラとを有している。

給紙ローラは、給紙カセット９に積層されている複数の記録紙のうち、最も上側に配置されている記録紙をピックアップし、給紙カセット９より搬出可能に構成されている。給紙カセット９の記録紙は、記録紙ガイド部材１１に案内されながら、給紙ローラ駆動装置１０によって駆動する給紙ローラによって、搬送ローラに送られる。搬送ローラに送られた記録紙は、搬送ローラ駆動装置によって駆動する搬送ローラにより、搬送方向の下流側に配置された記録ユニット２に搬送される。

記録ユニット２のプラテン６は、記録ヘッド４及びキャリッジ５と対向する位置に配置され、記録紙の下面を支持する。記録ヘッド４及びキャリッジ５は、プラテン６の上方に配置されている。記録紙搬送機構３は、記録ユニット２による記録動作と連動して、記録紙を副走査方向に搬送する。記録ユニット２で記録された記録紙は、排出ローラを含む記録紙搬送機構３によって、インクジェットプリンター１の正面側から排出される。

また、インクジェットプリンター１は、機内の所定位置に固定される不図示のインクカートリッジ（流体貯溜タンク）と、該インクカートリッジのインクをキャリッジ５の記録ヘッド４に向けて搬送するインク供給チューブ１２（後述）とを備えている。インクカートリッジのインクは、インク供給針を介してインク供給路に供給され、そのインク供給路より、インク供給チューブ１２を介して、キャリッジ５の記録ヘッド４に供給される。
また、インクジェットプリンター１は、記録ヘッド４をメンテナンス可能なメンテナンス装置１３を備えている。

メンテナンス装置１３は、キャッピング装置１４及びワイピング装置１５を含む。ワイピング装置１５は、記録ヘッド４と対向可能なワイプ部材４４を備えている。ワイピング装置１５は、ワイプ部材４４を用いて、残留したインク等、記録ヘッド４の噴射面に付着している異物を拭き取ったり、払ったりすることができる。
メンテナンス装置１３は、キャリッジ５及び記録ヘッド４のホームポジションに配置されている。ホームポジションは、キャリッジ５の移動領域内であって、記録ユニット２による記録動作が実行される記録領域の外側の端部領域に設定されている。
電源が切断されている間、あるいは長時間に亘って記録動作が実行されない場合、キャリッジ５及び記録ヘッド４は、ホームポジションに配置される。

インクジェットプリンター１は、図２に示すように、インクジェットプリンター１全体の動作を制御する制御装置５８を備えている。この制御装置５８には、インクジェットプリンター１の動作に関する各種情報を入力する入力装置５９と、インクジェットプリンター１の動作に関する各種情報を記憶した記憶装置６０とが電気的に接続されている。さらに、制御装置５８には、記録紙搬送機構３、記録ヘッド４、キャリッジ駆動装置７、キャッピング装置１４、ワイピング装置１５が電気的に接続され、それらを統括的に制御する構成となっている。

次に、本実施形態におけるインクジェットプリンター１が備えるインク供給チューブ１２の振動を抑制する構成について図３及び図４を参照して詳しく説明する。
図３は、本発明の実施形態におけるインク供給チューブ１２の構成を示す斜視図である。図４は、本発明の実施形態におけるインクジェットプリンター１の要部構成を模式的に示す平面図である。

本実施形態のインク供給チューブ１２は、図３に示すように、長手方向に沿ったインク流路（流路）１０１を有する弾性チューブ（チューブ体）１００と、弾性チューブ１００にその長手方向に沿って貼付される磁性シート（第２磁性体）１１０とを有する２層構造となっている。

弾性チューブ１００は、長手方向に沿う互いに独立したインク流路１０１を、複数（本実施形態では４つ）有するマルチチューブ（多列チューブ）である。複数のインク流路１０１は、所定間隔を空けて並設されている。インク供給チューブ１２は、これらインク流路１０１を用い、インクカートリッジから記録ヘッド４に向けて、互いに色調の異なるインク（例えば、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ））を一括して搬送する構成となっている。

弾性チューブ１００は、インク流路１０１の並設方向に沿う一対の幅広面１０２を備える略帯形状を有する。この弾性チューブ１００は、幅広面１０２に対し交差する方向（厚さ方向）に容易に屈曲させることができる。
弾性チューブ１００は、振動や屈曲に耐性を持つ柔軟性エラストマ材料の合成樹脂等から形成される。弾性チューブ１００は、例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、オレフィン系の熱可塑性エラストマ（ＴＰＥ）、スチレン系のＴＰＥ、ポリアミド系のＴＰＥ及びウレタン系のＴＰＥ等から形成される。

磁性シート１１０は、内部に複数の永久磁石１１１が埋設された樹脂シートであり、略帯形状を有し、幅広面１０２の一方側の面（幅広面１０２ａ）に沿って設けられる。この磁性シート１１０は、弾性チューブ１００と共に変形可能な構成となっている。
永久磁石１１１は、磁性シート１１０の長手方向において所定間隔を空けて複数設けられている。これら永久磁石１１１は、外側（弾性チューブ１００と対向する側に対し逆側）が所定の磁極（Ｎ極あるいはＳ極）となる向きで設けられている。

このインク供給チューブ１２は、図４に示すようにインクジェットプリンター１に取り付けられる。
図に示すように、インク供給チューブ１２の一端部は、コネクタ１３０Ａを介してインクジェットプリンター１機内の所定位置に固定されるインクカートリッジに接続される。一方、インク供給チューブ１２の他端部（端部）は、コネクタ１３０Ｂを介して主走査方向に移動自在なキャリッジ５に搭載された記録ヘッド４に接続される。

インク供給チューブ１２は、コネクタ１３０Ａが固定される位置から主走査方向に沿って伸びると共に、所定の径を有するように折り返されて記録ヘッド４に接続される。このインク供給チューブ１２は、磁性シート１１０が配設される側が折り返し部１２０の外側に、磁性シート１１０が配設されない弾性チューブ１００の幅広面１０２ｂ側が折り返し部１２０の内側になるように取り付けられる。

インクジェットプリンター１は、記録ヘッド４の移動経路に沿って設けられるフレーム（筐体部）１４０を有する。このフレーム１４０は、上記移動経路の幅方向一方側の側部に対応する位置に設けられると共にインク供給チューブ１２の磁性シート１１０側と対向可能なガイド側面１４０ａと、ガイド側面１４０ａに沿って設けられる複数の永久磁石（第１磁性体）１４１とを有する。ガイド側面１４０ａは、コネクタ１３０Ａが設けられる側において、主走査方向に沿って略直線的に延在する平面形状を有する。

永久磁石１４１は、ガイド側面１４０ａの裏側の位置で固定され、主走査方向において所定間隔を空けて複数設けられている。これら永久磁石１４１は、インク供給チューブ１２の折り返し部１２０に対応する位置側（図４においてコネクタ１３０Ａよりも紙面右側）に設けられている。
永久磁石１４１は、ガイド側面１４０ａに向かう側（磁性シート１１０と対向する側）が永久磁石１１１と異なる磁極となる向きで設けられている。例えば、永久磁石１１１の永久磁石１４１と対向する側がＮ極となる向きで設けられているのであれば、永久磁石１４１は、それと対向する側がＳ極となる向きで設けられる。

続いて、図４と更に図５を参照して上記構成のインクジェットプリンター１の特徴的な動作について説明する。図５は、本発明の実施形態におけるインクジェットプリンター１の動作を説明する図である。
図に示すように、インク供給チューブ１２は、インクカートリッジと記録ヘッド４との間を繋ぐ流路を形成する。インク供給チューブ１２は、キャリッジ５の主走査方向に移動に追従して屈曲、伸展を繰り返すため、キャリッジ５の移動ストロークに対してある程度余裕を持たせた長さとなっている。そして、記録ヘッド４が移動するとインク供給チューブ１２の他端部は、記録ヘッド４の主走査方向の移動に追従して移動する。

記録ヘッド４が主走査方向に移動すると、記録ヘッド４の移動経路に沿って設けられる永久磁石１４１と、記録ヘッド４に追従して変形するインク供給チューブ１２に設けられた磁性シート１１０とが対向する。このとき、永久磁石１４１と磁性シート１１０に埋設された永久磁石１１１とは、互いに対向する側が異なる磁極となる向きで設けられているため、両者の間に互いに引き合う磁力が発現する。この磁力により、インク供給チューブ１２がフレーム１４０に引き付けられて磁着するため、インク供給チューブ１２が自在に振り動くことが抑制される。したがって、図５の２点差線に示すようなインク供給チューブ１２の踊りを防止でき、弾性チューブ１００のインク流路１０１を歪ませることなく円滑なインク搬送を実施できる。

また、本構成では、記録ヘッド４の移動経路に沿って設けられるフレーム１４０にインク供給チューブ１２を引き付けることができる。フレーム１４０は、その引き付けた部位にガイド側面１４０ａを有しているため、インク供給チューブ１２の形状を移動経路に沿って略直線的に案内することができ、弾性チューブ１００のインク流路１０１の歪みをより確実に抑制できる。

また、記録ヘッド４が移動すると、この移動に伴って折り返し部１２０の位置も、図４においてコネクタ１３０Ａよりも紙面右側において移動するが、本構成では、弾性チューブ１００の長手方向全体に磁性シート１１０が貼付され、且つ、永久磁石１４１が折り返し部１２０の移動経路に対応する位置に設けられるため、記録ヘッド４に追従して屈曲した際に特に振り動き易くなる折り返し部１２０を、安定させることができる。

したがって、上述した本実施形態によれば、インクを噴射すると共に主走査方向に移動自在な記録ヘッド４と、インクを貯溜するインクカートリッジと、記録ヘッド４とインクカートリッジとの間にインクが流通するインク流路１０１を形成すると共に記録ヘッド４に接続された他端部が記録ヘッド４に追従して移動自在な弾性チューブ１００とを有するインクジェットプリンター１であって、記録ヘッド４の移動経路に沿って設けられる永久磁石１４１と、弾性チューブ１００に貼付され永久磁石１４１と対向可能な磁性シート１１０とを有し、永久磁石１４１及び磁性シート１１０は、互いに対向する側が異なる磁極となる向きで設けられているという構成を採用することによって、インク供給チューブ１２が永久磁石１４１に引き付けられ、該インク供給チューブ１２が自在に振り動くことが抑制される。
したがって、本実施形態では、インク供給チューブ１２の振動を抑制し、安定したインク搬送を実施できるインクジェットプリンター１が得られる。

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態において、第１磁性体及び第２磁性体は、永久磁石を用いると説明したが、本発明は、この構成に限定されるものではない。例えば、第１磁性体及び第２磁性体は、電磁石やゴムマグネット等を用いる構成であっても良い。また、第１磁性体及び第２磁性体のいずれか一方を、他方の磁気により磁化する磁性体（鉄、ニッケル等の金属部材等）から構成しても良い。例えば、上記実施形態におけるフレーム１４０をこの金属部材から構成すれば、永久磁石１４１を用いることなく上述した作用効果が得られるため、部品点数の増加することなく、組み立て容易でコスト安となる効果が得られる。

図６は、別実施形態におけるインク供給チューブ１２の構成を示す図である。別実施形態におけるインク供給チューブ１２は、弾性チューブ１００の内部に一体的に埋設されると共に、各インク流路１０１に沿って配設されている複数の金属ワイヤ（第２磁性体）１１０Ａを有する。このインク供給チューブ１２は、例えば、金属ワイヤ１１０Ａと一体的に弾性チューブ１００を押出成形することにより製造される。
この構成によれば、弾性チューブ１００の内部に金属ワイヤ１１０Ａが一体的に埋設されているため、両者を接着する接着剤を用いることなく組立ができ、製造の容易化を図ることができる。さらに、屈伸の繰り返しによっても両者が分離し難くなり強度が向上する。なお、この構成を採用する場合、第１磁性体は、自ら磁気を発生する磁性体を用いる。

また、第１磁性体が設けられる位置は、記録ヘッド４の移動経路の一方側の側部に対応する位置に限定されるものではなく、例えば、上記移動経路の両側の側部に対応する位置にそれぞれ設ける構成であっても良い。

尚、上述の実施形態においては、本発明の流体噴射装置がインクジェットプリンター１である場合を例にして説明したが、インクジェットプリンターに限られず、複写機及びファクシミリ等の装置であってもよい。

また、上述の実施形態においては、流体噴射装置が、インク等の流体（液状体）を噴射する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、流体、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、上述の実施形態において、流体噴射装置から噴射される流体（液状体）としては、インクのみならず、特定の用途に対応する流体を適用可能である。流体噴射装置に、その特定の用途に対応する流体を噴射可能な噴射ヘッドを設け、その噴射ヘッドから特定の用途に対応する流体を噴射して、その流体を所定の物体に付着させることによって、所定のデバイスを製造可能である。例えば、本発明の流体噴射装置（液状体噴射装置）は、液晶ディスプレイ、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイ、及び面発光ディスプレイ（ＦＥＤ）の製造等に用いられる電極材、色材等の材料を所定の分散媒（溶媒）に分散（溶解）した流体（液状体）を噴射する流体噴射装置に適用可能である。

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。

１…インクジェットプリンター（流体噴射装置）、４…記録ヘッド（流体噴射ヘッド）、１２…インク供給チューブ、１００…弾性チューブ（チューブ体）、１０１…インク流路（流路）、１１０…磁性シート（第２磁性体）、１１０Ａ…金属ワイヤ（第２磁性体）、１１１…永久磁石、１２０…折り返し部、１４０…フレーム（筐体部）、１４１…永久磁石（第１磁性体）

Claims (4)

1. 流体を噴射すると共に所定方向に移動自在な流体噴射ヘッドと、前記流体を貯溜する流体貯溜タンクと、前記流体噴射ヘッドと前記流体貯溜タンクとの間に前記流体が流通する流路を形成すると共に前記流体噴射ヘッドに接続された端部が前記流体噴射ヘッドに追従して移動自在なチューブ体とを有する流体噴射装置であって、
   前記流体噴射ヘッドの移動経路に沿って設けられる第１磁性体と、
   前記チューブ体に設けられ前記第１磁性体と対向可能な第２磁性体とを有し、
   前記第１磁性体及び前記第２磁性体は、互いに対向する側が異なる磁極となる向きで設けられていることを特徴とする流体噴射装置。
2. 前記移動経路に沿って設けられる筐体部を有し、
   前記筐体部は、前記第１磁性体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. 前記チューブ体は、前記所定方向において折り返された折り返し部を有し、
   前記第１磁性体及び前記第２磁性体は、少なくとも前記折り返し部に対応する位置に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の流体噴射装置。
4. 前記第２磁性体は、前記チューブ体に一体的に埋設されてい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。

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