JP2010208199A - 流体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流体受容部に発生する泡を消すことが可能な流体噴射装置を提供する。
【解決手段】インクジェット式プリンターは、各ノズル２２からインクを噴射可能な記録ヘッド１９と、該各ノズル２２から排出されたインクを受容するキャップ２４とを備えている。そして、キャップ２４内には、電圧を印加することにより該キャップ２４内に放電する陽極３１及び陰極３２が配置されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば、インクジェット式プリンターなどの流体噴射装置に関する。

一般に、流体噴射ヘッドから流体を噴射させる流体噴射装置として、インクジェット式プリンター（以下、「プリンター」という。）が広く知られている。このプリンターは、記録ヘッド（流体噴射ヘッド）のノズルから記録用紙にインク（流体）を噴射することにより印刷を行うようになっている。こうしたプリンターでは、ノズルの目詰まりやドット抜けなどのインクの噴射不良を低減するために、記録ヘッドのクリーニングが適宜行われている。

このクリーニングは、ノズルを囲うように記録ヘッドに対してキャップ（流体受容部）を当接させた後に、記録ヘッドとキャップとで気密にされる空間（キャップ内空間）をチューブポンプにより吸引して該空間に負圧を発生させ、この発生させた負圧によりノズルから増粘したインクとともに気泡をキャップ内へ強制的に排出させるものである。

こうしたキャップ内には、通常、排出したインクの一部を吸収して保持するべく多孔質材料よりなるインク吸収材（流体吸収材）が配置されている。このため、クリーニングを行った後に上記空間を大気開放する際のキャップ内の圧力変化などにより、インク吸収材に吸収されていたインクが泡状になって該インク吸収材の上面から滲出する。この状態で、キャップにより記録ヘッドのキャッピングを行うと、このインク吸収材の上面から滲出したインクの泡がノズル開口に付着してインクメニスカスを破壊し、インクの噴射不良を招いてしまうという問題があった。そして、従来は、こうした問題を解決するため、インク吸収材におけるノズルと対向する部分に凹部を設けたプリンターが提案されている（例えば、特許文献１）。

特開平１１−３００９８１号公報

ところで、特許文献１のプリンターでは、単にインク吸収材におけるノズルと対向する部分に凹部を設けてインクの泡の収容領域を増やしただけであるので、泡の量（体積）がその収容領域のキャパシティーを超えた場合には、泡がノズル開口に付着することを回避することができない。したがって、特許文献１のプリンターでは、上記した問題の根本的な解決には至っていない。

本発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、流体受容部に発生する泡を消すことが可能な流体噴射装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の流体噴射装置は、ノズルから流体を噴射可能な流体噴射ヘッドと、該ノズルから排出された流体を受容する流体受容部とを備えた流体噴射装置であって、電圧を印加することにより前記流体受容部内に放電する電極を有する。

この発明によれば、流体受容部内に発生した流体の泡を電極の放電によって消すことが可能となる。
本発明の流体噴射装置において、前記電極は、前記流体受容部内に配置されている。

この発明によれば、流体受容部内に発生した流体の泡を電極の放電によって迅速に消すことが可能となる。
本発明の流体噴射装置において、前記流体受容部内には、前記流体を吸収する流体吸収材が配置されている。

この発明によれば、流体吸収材により流体受容部で受容した流体の一部を吸収して保持することが可能となる。
本発明の流体噴射装置において、前記電極を構成する陽極及び陰極は、前記流体受容部内において前記流体吸収材を挟んで対向するように配置されている。

この発明によれば、流体吸収材に吸収されて保持されている流体の泡を陽極及び陰極間の放電により好適に消すことが可能となる。
本発明の流体噴射装置において、前記流体受容部は、前記ノズルを囲うように前記流体噴射ヘッドに対して当接可能に構成されたキャップであり、前記電極を構成する陽極及び陰極のうち、一方を前記キャップ内に配置するとともに、他方を前記流体噴射ヘッドにおける前記キャップとの対向面に配置した。

この発明によれば、電極を構成する陽極及び陰極のうちの一方を流体噴射ヘッド側に設けることで、キャップ内を広く使うことが可能となる。

実施形態のインクジェット式プリンターを示す斜視図。 同プリンターのメンテナンスユニットを示す断面図。 変更例のプリンターのメンテナンスユニットを示す要部拡大断面図。 変更例のプリンターの廃インクタンクを示す断面図。

以下、本発明をインクジェット式プリンターに具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明において、「前後方向」、「上下方向」及び「左右方向」をいう場合は、特に説明がない限り、図１を基準とした場合の「前後方向」、「上下方向」及び「左右方向」と一致するものとする。

図１に示すように、流体噴射装置としてのインクジェット式プリンター１１は、略矩形箱状をなすフレーム１２を備えている。フレーム１２内の下部には、その長手方向である左右方向に沿ってプラテン１３が延設されている。プラテン１３上には、フレーム１２の背面下部に設けられた紙送りモーター１４の駆動に基づき、図示しない紙送り機構により記録用紙Ｐが後方側から給送されるようになっている。

フレーム１２内におけるプラテン１３の上方には、該プラテン１３の長手方向に沿ってガイド軸１５が架設されている。ガイド軸１５には、該ガイド軸１５の軸線方向（左右方向）に沿って往復移動可能にキャリッジ１６が支持されている。すなわち、キャリッジ１６には左右方向に貫通するように支持孔１６ａが形成されており、該支持孔１６ａにガイド軸１５が挿通されることにより、キャリッジ１６がガイド軸１５によって左右方向に往復移動可能に支持されている。

フレーム１２の後壁内面におけるガイド軸１５の両端部と対応する位置には、駆動プーリー１７ａ及び従動プーリー１７ｂが回転自在に支持されている。駆動プーリー１７ａにはキャリッジ１６を往復移動させる際の駆動源となるキャリッジモーター１８の出力軸が連結されており、これら一対のプーリー１７ａ，１７ｂ間には一部がキャリッジ１６に連結された無端状のタイミングベルト１７が掛装されている。従って、キャリッジ１６は、ガイド軸１５にガイドされながら、キャリッジモーター１８の駆動力により無端状のタイミングベルト１７を介して左右方向に移動可能になっている。

キャリッジ１６の下面側には流体噴射ヘッドとしての記録ヘッド１９が設けられており、該記録ヘッド１９の下面には該記録ヘッド１９に備えられた複数のノズル２２（図２参照）が開口する金属製のノズルプレート１９ａが設けられている。一方、キャリッジ１６上には記録ヘッド１９に対して流体としてのインクを供給するためのインクカートリッジ２０が着脱可能に装着されている。

そして、インクカートリッジ２０内のインクは、記録ヘッド１９に備えられた圧電素子２１（図２参照）の駆動により、インクカートリッジ２０から記録ヘッド１９へと供給され、該記録ヘッド１９の各ノズル２２（図２参照）からプラテン１３上に給送された記録用紙Ｐに噴射されて印刷が行われるようになっている。

なお、フレーム１２内の右端部に位置する記録用紙Ｐと対応しないホームポジション領域（非印刷領域）には、非印刷時に記録ヘッド１９のクリーニング等のメンテナンスを行うためのメンテナンス機構２３が設けられている。

次に、メンテナンス機構２３について詳述する。
図２に示すように、メンテナンス機構２３は、有底四角箱状をなす流体受容部としてのキャップ２４と、該キャップ２４を昇降するための昇降装置（図示略）とを備えている。そして、キャリッジ１６をホームポジション領域に移動させた状態で、キャップ２４を昇降装置（図示略）によって上昇させると、該キャップ２４が各ノズル２２を囲うように記録ヘッド１９に対して当接するようになっている。

キャップ２４内には、記録ヘッド１９の各ノズル２２から排出されたインクの一部を吸収して保持する流体吸収材としてのインク吸収材２５が収容されている。キャップ２４内において、インク吸収材２５の後面には電極を構成する板状の陽極３１が隣接するように配置される一方、インク吸収材２５の前面には電極を構成する板状の陰極３２が隣接するように配置されている。

すなわち、陽極３１及び陰極３２は、前後方向において、インク吸収材２５を挟んで対向するように配置されている。そして、電圧印加手段（図示略）によって陽極３１及び陰極３２間に所定の電圧を印加することで、陽極３１及び陰極３２間で放電が起こるようになっている。

陽極３１の上面及び陰極３２の上面はインク吸収材２５の上面と面一になっており、キャップ２４が各ノズル２２を囲うように記録ヘッド１９に対して当接した状態ではキャップ２４内においてインク吸収材２５の上面とノズルプレート１９ａとの間に若干の隙間が形成されるようになっている。

キャップ２４の底壁からは突部２６が下方に向かって突設されており、該突部２６内にはキャップ２４内からインクを排出するための排出路２６ａが上下方向に貫通するように形成されている。突部２６には可撓性を有する排出チューブ２７の基端側（上流側）が接続され、該排出チューブ２７の他端側（下流側）は直方体状をなす流体受容部としての廃インクタンク２８内に挿入されている。

キャップ２４と廃インクタンク２８との間における排出チューブ２７の中間部には、キャップ２４側から廃インクタンク２８側へ向かってキャップ２４内を吸引するためのチューブポンプ２９が設けられている。なお、廃インクタンク２８内には、該廃インクタンク２８内に排出されたインクを吸収して保持する流体吸収材としての廃インク吸収材３０が収容されている。

次に、メンテナンス機構２３の作用について説明する。
さて、記録ヘッド１９のクリーニングを行う場合には、まず、キャリッジ１６をホームポジション領域に移動させた状態で、キャップ２４を上昇させる。すると、キャップ２４が各ノズル２２を囲うように記録ヘッド１９に対して当接した状態（キャッピング状態）となる。この状態で、チューブポンプ２９を駆動すると、キャップ２４内が吸引されて該キャップ２４内に負圧が発生する。

この負圧により、各ノズル２２から増粘したインクが気泡等とともに吸引され、キャップ２４及び排出チューブ２７を介して廃インクタンク２８内に排出され、記録ヘッド１９のクリーニングが完了する。このとき、インク吸収材２５に吸収保持されているインクには、クリーニングにより多量の泡が発生している。そして、クリーニングの完了後、チューブポンプ２９によるキャップ２４内の吸引状態を解除し、キャップ２４を下降させて該キャップ２４を記録ヘッド１９から離間させる。

引き続き、陽極３１及び陰極３２間に所定の電圧を印加すると、陽極３１及び陰極３２間で放電が起こる。この放電により、インク吸収材２５に吸収されているインクの泡が消される。その後、陽極３１及び陰極３２間への電圧印加を解除する。

ここで、クリーニングの完了後、インク吸収材２５に吸収されているインクの泡を消さないと、チューブポンプ２９によるキャップ２４内の吸引状態を解除する際やキャップ２４の昇降に伴って排出チューブ２７が変形する際に、排出路２６ａからキャップ２４内に空気が吹き込まれてインク吸収材２５内のインクの泡が該インク吸収材２５の上面上に滲出する。この状態でキャップ２４による記録ヘッド１９のキャッピングを行うと、インク吸収材２５の上面上の泡が各ノズル２２の開口に付着したり、該泡が弾けたりして各ノズル２２のインクメニスカスが破壊され、各ノズル２２からのインクの噴射不良を招いてしまう。

この点、本実施形態では、クリーニングの完了後に、陽極３１及び陰極３２間の放電によりキャップ２４内（インク吸収材２５内）のインクの泡が消されるので、インクの泡によって各ノズル２２のインクメニスカスが破壊されることもない。したがって、インクの泡に起因する各ノズル２２からのインクの噴射不良が効果的に抑えられる。

以上、詳述した実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
（１）キャップ２４内には、電極を構成する陽極３１及び陰極３２がインク吸収材２５を挟んで対向するように配置されている。このため、インク吸収材２５に吸収されて保持されているインクの泡を陽極３１及び陰極３２間の放電により好適に消すことができる。

（２）キャップ２４内には、インクを吸収するインク吸収材２５が配置されているため、該インク吸収材２５によりキャップ２４内に排出されたインクの一部を吸収して保持することができる。このため、記録ヘッド１９のキャッピング時におけるキャップ２４内の空間の湿度を保つことができ、各ノズル２２開口からのインクの蒸発を抑制することができる。
（変更例）
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。

・図３に示すように、キャップ２４内に、陽極３１及び陰極３２の代わりに、上端部がインク吸収材２５の上面から突出するように前後一対の金属棒４０を陰極として立設するとともに、記録ヘッド１９におけるキャップ２４との対向面に設けられたノズルプレート１９ａを陽極として機能するように構成してもよい。このようにすれば、ノズルプレート１９ａと両金属棒４０との間にそれぞれ電圧を印加することで、ノズルプレート１９ａと両金属棒４０との間でそれぞれ放電が起こるため、該放電によりキャップ２４内のインクの泡を消すことができる。この場合、キャップ２４内に陽極を配置しなくてもよいので、キャップ２４内を広く使うことができる。また、陰極としての両金属棒４０の本数は、１本であってもよいし、３本以上であってもよい。さらに、両金属棒４０を陽極として機能させるとともに、ノズルプレート１９ａを陰極として機能させるようにしてもよい。

・図３の場合において、キャップ２４の上端開口を塞ぐための金属板状の蓋部材を設け、該蓋部材をノズルプレート１９ａの代わりに陽極として機能するように構成してもよい。

・図４に示すように、廃インクタンク２８内にも、前後方向において廃インク吸収材３０を挟んで対向するように陽極３１及び陰極３２を配置してもよい。このようにすれば、陽極３１及び陰極３２間の放電により廃インクタンク２８内に発生する廃インクの泡を消すことができるので、廃インクタンク２８から廃インクが溢れることを抑制することができる。また、この場合、廃インク吸収材３０を省略してもよい。

・陽極３１及び陰極３２は、必ずしもインク吸収材２５を挟んで対向するように配置する必要はなく、インク吸収材２５に埋没するように配置してもよい。
・インク吸収材２５は省略してもよい。

・陽極３１及び陰極３２は、常にキャップ２４内に配置する必要はなく、不使用時にはキャップ２４外に退避するように構成してもよい。すなわち、陽極３１及び陰極３２間に電圧を印加してキャップ２４内に放電する使用時には、陽極３１及び陰極３２をキャップ２４内に移動させるとともに、陽極３１及び陰極３２間に電圧を印加せずキャップ２４内に放電しない不使用時には、陽極３１及び陰極３２をキャップ２４外に移動させるための移動機構を設けてもよい。

・クリーニングの完了後、キャップ２４を記録ヘッド１９に当接させた状態で、陽極３１及び陰極３２間に電圧を印加してキャップ２４内に放電してインクの泡を消すようにしてもよい。

・キャップ２４内フラッシングによってキャップ２４内に溜まったインクを空吸引（キャップ２４を記録ヘッド１９に当接させない状態でチューブポンプ２９によりキャップ２４内を吸引）することによって廃インクタンク２８内に排出した後に、陽極３１及び陰極３２間に電圧を印加してキャップ２４内に放電してインクの泡を消すようにしてもよい。

・クリーニングの完了後以外でも、キャップ２４内にインクの泡が発生していると考えられるときにはいつでも陽極３１及び陰極３２間に電圧を印加してキャップ２４内に放電するようにしてもよい。

・陽極３１及び陰極３２は、左右方向において、インク吸収材２５を挟んで対向するように配置してもよい。
・上記実施形態では、インクジェット式プリンター１１が採用されているが、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を採用してもよい。また、微小量の液滴を吐出させる液体噴射ヘッド等を備える各種の液体噴射装置に流用可能である。この場合、液滴とは、上記液体噴射装置から吐出される液体の状態を言い、粒状、涙状、糸状に尾を引くものも含むものとする。また、ここでいう液体とは、液体噴射装置が噴射させることができるような材料であればよい。例えば、物質が液相であるときの状態のものであればよく、粘性の高い又は低い液状体、ゾル、ゲル水、その他の無機溶剤、有機溶剤、溶液、液状樹脂、液状金属（金属融液）のような流状体、また物質の一状態としての液体のみならず、顔料や金属粒子などの固形物からなる機能材料の粒子が溶媒に溶解、分散または混合されたものなどを含む。また、液体の代表的な例としては上記実施形態で説明したようなインクや液晶等が挙げられる。ここで、インクとは一般的な水性インクおよび油性インク並びにジェルインク、ホットメルトインク等の各種液体組成物を包含するものとする。液体噴射装置の具体例としては、例えば液晶ディスプレイ、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイ、面発光ディスプレイ、カラーフィルターの製造などに用いられる電極材や色材などの材料を分散または溶解のかたちで含む液体を噴射する液体噴射装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機物を噴射する液体噴射装置、精密ピペットとして用いられ試料となる液体を噴射する液体噴射装置、捺染装置やマイクロディスペンサー等であってもよい。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液体噴射装置、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液体噴射装置、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液体噴射装置を採用してもよい。そして、これらのうちいずれか一種の液体噴射装置に本発明を適用することができる。

１１…流体噴射装置としてのインクジェット式プリンター、１９…流体噴射ヘッドとしての記録ヘッド、２２…ノズル、２４…流体受容部としてのキャップ、２５…流体吸収材としてのインク吸収材、２８…流体受容部としての廃インクタンク、３０…流体吸収材としての廃インク吸収材、３１…電極を構成する陽極、３２…電極を構成する陰極。

Claims (5)

1. ノズルから流体を噴射可能な流体噴射ヘッドと、該ノズルから排出された流体を受容する流体受容部とを備えた流体噴射装置であって、
   電圧を印加することにより前記流体受容部内に放電する電極を有することを特徴とする流体噴射装置。
2. 前記電極は、前記流体受容部内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の流体噴射装置。
3. 前記流体受容部内には、前記流体を吸収する流体吸収材が配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の流体噴射装置。
4. 前記電極を構成する陽極及び陰極は、前記流体受容部内において前記流体吸収材を挟んで対向するように配置されていることを特徴とする請求項３に記載の流体噴射装置。
5. 前記流体受容部は、前記ノズルを囲うように前記流体噴射ヘッドに対して当接可能に構成されたキャップであり、
   前記電極を構成する陽極及び陰極のうち、一方を前記キャップ内に配置するとともに、他方を前記流体噴射ヘッドにおける前記キャップとの対向面に配置したことを特徴とする請求項１に記載の流体噴射装置。

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