JP2013169681A - 液滴吐出装置、及び、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加圧クリーニングが行われる状況化において、効率的にスペースを利用することができる装置構成とすること。
【解決手段】ノズルから液滴を吐出するヘッドと、前記液滴を吸引する吸引口と、を備え、前記ヘッドのノズル面は、前記吸引口に向かって水平方向から鉛直方向下方に向かって傾斜しており、前記ノズルから前記液滴を吐出して画像形成を行っているときにおいて、前記画像を形成する液滴よりも小さいミストを前記吸引口から吸引させ、前記ヘッドの内部に圧力を加え前記ノズルから液滴を放出させる加圧クリーニングを行っているときにおいて、前記ノズルから放出される液滴を前記吸引口から吸引させる、液滴吐出装置。
【選択図】図８

Description

本発明は、液滴吐出装置、及び、画像形成装置に関する。

インクなどの液体を吐出する液滴吐出装置が利用されている。このような装置では、ヘッドの内部において液体が固化し吐出が困難となることを防止するために、ヘッドの内部で液体を加圧してノズルから液体を押し出す加圧クリーニングが行われることがある。このように加圧クリーニングを行う場合では、押し出される液体を回収するための受け皿や回収機構が必要となる。
特許文献１及び特許文献２には、加圧クリーニングで押し出されたインクの所謂受け皿を設けることが示されている。また、特許文献３には、傾斜ヘッドのインクの受け皿について示されている。

特開２００３−３４１１０４号公報 特開２００９−６６８３号公報 特開平７−５２３９８号公報

しかしながら、多くのヘッドが密に配置される状況化において、このような回収機構を設けることが困難な場合がある。すなわち、加圧クリーニングを行う場合であっても、より効率的にスペースを利用することができる装置構成とすることが望ましい。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、加圧クリーニングが行われる状況化において、効率的にスペースを利用することができる装置構成とすることを目的とする。

上記目的を達成するための主たる発明は、
ノズルから液滴を吐出するヘッドと、
前記液滴を吸引する吸引口と、
を備え、
前記ヘッドのノズル面は、前記吸引口に向かって水平方向から鉛直方向下方に向かって傾斜しており、
前記ノズルから前記液滴を吐出して画像形成を行っているときにおいて、前記画像を形成する液滴よりも小さいミストを前記吸引口から吸引させ、
前記ヘッドの内部に圧力を加え前記ノズルから液滴を放出させる加圧クリーニングを行っているときにおいて、前記ノズルから放出される液滴を前記吸引口から吸引させる、
液滴吐出装置である。

本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。

本実施形態における印刷システムのブロック図である。 本実施形態におけるプリンター１の側面図である。 本実施形態におけるプリンター１の上面図である。 本実施形態におけるプリンター１の部分拡大図である。 ヘッドユニットの斜視図である。 サテライトの説明図である。 本実施形態における加圧クリーニング方法のフローチャートである。 本実施形態における加圧クリーニングの説明図である。

本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも、以下の事項が明らかとなる。すなわち、
ノズルから液滴を吐出するヘッドと、
前記液滴を吸引する吸引口と、
を備え、
前記ヘッドのノズル面は、前記吸引口に向かって水平方向から鉛直方向下方に向かって傾斜しており、
前記ノズルから前記液滴を吐出して画像形成を行っているときにおいて、前記画像を形成する液滴よりも小さいミストを前記吸引口から吸引させ、
前記ヘッドの内部に圧力を加え前記ノズルから液滴を放出させる加圧クリーニングを行っているときにおいて、前記ノズルから放出される液滴を前記吸引口から吸引させる、
液滴吐出装置である。
このようにすることで、ミストを回収する吸引口を用いて、加圧クリーニング時においてノズルから放出される液滴を吸引することができる。そのため、加圧クリーニング時においてノズルから放出される液滴を回収するための他の機構を設ける必要がなく、効率的にスペースを利用することができる。

かかる液滴吐出装置であって、前記加圧クリーニング時における前記吸引口の吸引力は、前記画像形成における前記吸引口の吸引力よりも大きいことが望ましい。
このようにすることで、ミスト回収時には液滴の軌道を変化させない程度の吸引力とすることができ、また、加圧クリーニング時のように液体が大量に放出される場合にはこれらを十分に回収することができる。

また、媒体を支持するプラテンと対向しない位置へ前記ヘッドのノズル面が位置しているときにおいて、前記吸引口からの吸引動作は停止されることが望ましい。
このようにすることで、印刷動作を行っていないときにおいて、吐出動作及び吸引動作を停止して休止モードにすることができる。

また、前記複数の液滴吐出装置のそれぞれは、ドラム形式のプラテンと対向してそれぞれ異なる角度で傾斜するように配置され、前記プラテンと対抗しない位置へ前記ヘッドのノズル面を移動させる前に、前記画像形成動作時における吸引力以上の吸引力で所定時間吸引を行わせる制御を行い、当該吸引力以上の吸引力は、前記液体吐出装置の前記ドラム形式のプラテンに対する角度に基づいてそれぞれ決められることが望ましい。
傾斜が少ない場合、すなわち、吸引口がほぼ鉛直下方に向かうときにおいては、強い吸引力により液体を吸引することができる。一方、傾斜が大きい場合、すなわち、吸引口がほぼ水平に向かうときにおいては、弱い吸引力により液体を吸引することができる。そして、液体が落下してしまうのを防止することができる。

また、前記ヘッドは、前記吸引口よりも前記プラテンから遠ざかる方向へ移動させることができることが望ましい。
このようにすることで、ヘッドを吸引口よりもセットバックさせ、吸引口の壁面に液体をつたわせることができる。そして、加圧クリーニング時においてより確実に液体を回収することができる。

また、前記液滴を硬化させるために光の照射を行う照射器を備え、
前記吸引口は、前記ヘッドのノズル面と照射器の照射面との間に配置され、前記吸引口から吸引された空気が前記照射器の裏側を通るように配置されていることが望ましい。
吸引口からは液体のみならず空気も吸引されるが、この空気の移動を利用して、照射器から発生する熱も回収することができる。

＝＝＝実施形態＝＝＝
図１は、本実施形態における印刷システムのブロック図である。図２は、本実施形態におけるプリンター１の側面図である。図３は、本実施形態におけるプリンター１の上面図である。

プリンター１は、ドラム回転ユニット１０と、給排紙ユニット２０と、移動ユニット３０と、複数のヘッドユニット４０と、検出器群５０と、コントローラー６０と、インタフェース６３と、駆動信号生成回路７０とを備える。

ドラム回転ユニット１０は、ドラム１１をコントローラー６０の制御により所望の速度で回転させるためのユニットである。ドラム回転ユニット１０は、ドラム１１と不図示のモータを含んでいる。モータの出力軸はドラム１１の回転軸１２に連結されており、コントローラー６０の制御によりモータが制御されることにより、ドラム１１の回転角速度が制御される。

ドラム１１は、その外周部に媒体Ｍを保持し、かつ、支持する。媒体Ｍを支持するドラム１１は、ドラム形式のプラテンに相当する。給排紙ユニット２０は、媒体Ｍをドラム１１に支持させること、及び、ドラム１１から媒体Ｍを排紙させるためのユニットである。給排紙ユニット２０は、媒体Ｍをドラム１１に適切な張力で保持させるための第１ローラー２１と第２ローラー２２とを備える。

媒体Ｍは搬送方向上流側に設けられたロール（不図示）から供給され、印刷された後に、断裁がなされ、印刷物を受けるための排紙トレイ（不図示）に排紙される。このようにすることによって、媒体は図２に示される搬送方向の上流側から下流側へ搬送される。

移動ユニット３０は、後述する各ヘッドユニットを印刷位置と待機位置へ移動させるための装置である。これにより、印刷時にはドラム１１に対向する位置にヘッドユニットを移動させ、印刷を行わないときには待機位置にヘッドユニットを移動することができる。

また、プリンター１は、第１ヘッドユニット４０−１と第２ヘッドユニット４０−２と第３ヘッドユニット４０−３と第４ヘッドユニット４０−４を備える。第１ヘッドユニット４０−１から第４ヘッドユニット４０−４のそれぞれは、ラインヘッドモジュール４２と吸引ユニット８０と紫外線照射ユニット９０を備える。なお、各ヘッドユニットは、液滴吐出装置に相当する。

第１ヘッドユニット４０−１のラインヘッドモジュール４２からは、例えば、イエローインクＹが吐出され、第２ヘッドユニット４０−２のラインヘッドモジュール４２からは、例えば、マゼンタインクＭが吐出される。また、第３ヘッドユニット４０−３のラインヘッドモジュール４２からは、例えば、シアンインクＣが吐出され、第４ヘッドユニット４０−４のラインヘッドモジュール４２からは、例えば、ブラックインクＫが吐出される。本実施形態では、ＵＶインク（紫外線硬化型インク）が吐出される。

各ヘッドユニットは、コントローラー６０及び各駆動信号生成回路７０に接続されている。そして、各駆動信号生成回路７０からは、ヘッドに含まれる駆動素子を駆動するための駆動信号が出力される。そして、各ヘッドユニットは、コントローラー６０からの信号に応じて駆動信号に含まれるパルスを適宜ヘッドの駆動素子に印加する。これにより、媒体Ｍが搬送されているとき、各ヘッドユニットからインクを吐出させることができる。そして、媒体Ｍの全域にカラー画像が形成される。

検出器群５０は、不図示のロータリーエンコーダーなど、プリンター１を制御するために必要な検出器を含む。例えば、ロータリーエンコーダーは、ドラム１１の回転軸付近に設けられ、ドラムの回転位置をコントローラー６０に通知可能とする。

コントローラー６０は、プリンター１の各部を制御するためのものであって、ＣＰＵ６１及びメモリ６２を備える。メモリ６２には、プリンター１を動作させるためのプログラム及びデーターが記憶されている。ＣＰＵ６１は、メモリ６２に記憶されているプログラムを実行することにより、プリンター１の各部を制御し印刷を行うことができるようになっている。

インタフェース６３は、プリンター１のコントローラー６０とコンピューター１１０を接続するために設けられたインタフェースである。

コンピューター１１０は、印刷を行う画像に応じた印刷データーをプリンタドライバを介してプリンター１に送る。印刷データーには、媒体の各画素についてインク色毎にインクを吐出するか否かを示す画素データーが含まれている。

駆動信号生成回路７０は、後述する駆動信号を生成する。駆動信号生成回路７０は、コントローラー６０から、駆動信号の波形に関するデーターを取得する。そして、この波形に関するデーターに基づいて電圧信号を生成し、これを電力増幅することにより駆動信号を生成し、各ヘッドユニットに送る。

吸引ユニット８０は、後述するインクミストを吸引する装置である。また、本実施形態では、さらに、後述する加圧クリーニング時に押し出されるインクを吸引して回収する。吸引ユニットの構成については、後述する。

紫外線照射ユニット９０は、媒体に吐出されたＵＶインクに対して紫外線を照射してＵＶインクを硬化させるための装置である。本実施形態において、紫外線照射ユニット９０は、紫外線を照射可能なＬＥＤを含む。そして、コントローラー６０からの制御により印刷中に媒体に対して紫外線を照射することができるようになっている。

図４は、本実施形態におけるプリンター１の部分拡大図である。図４には、前述の図２において「Ｐ」で示された部分が拡大して示されている。図５は、ヘッドユニットの斜視図である。前述のように、プリンター１は、第１ヘッドユニット４０−１から第４ヘッドユニット４０−４を備えているが、これらヘッドユニットの構成はほぼ同様であるので、ここでは、第１ヘッドユニット４０−１の構成について説明を行う。

第１ヘッドユニット４０−１は、ラインヘッドモジュール４２と、吸引ユニット８０と、紫外線照射ユニット９０を備える。ラインヘッドモジュール４２は、第１ヘッド４２１−１から第８ヘッド４２１−８を含む。これらは、図５に示されるように、所謂千鳥配列とされており、これにより搬送される媒体Ｍの幅方向の全面にインクを吐出することができるようになっている。

吸引ユニット８０は、吸引ノズル８１と、チャンバー８２と、圧力室８３を備える。吸引ノズル８１は、各ヘッドから吐出されるインクのインクミストを吸引するためのノズルである。また、後述するように、加圧クリーニング時において押し出されるインク滴も吸引する。

チャンバー８２は、吸引ノズル８１と圧力室８３とを接続する部位である。チャンバー８２内には、不図示のフィルターと排出管が設けられている。これにより、インクミスト及びインクが回収され排出されるようになっている。圧力室８３は、負圧を作り出すための吸引装置を含む。これにより、圧力室８３は空間的に接続されたチャンバー８２内を負圧にする。そして、チャンバー８２に接続された吸引ノズル８１からインクを吸引可能にする。

また、チャンバー８２は、その壁面の少なくとも一部が後述する紫外線照射ユニット９０に接するように設けられている。チャンバー８２内には、圧力室８３が生成する負圧により、吸引ノズル８１から圧力室８３に向かう空気の流れが形成されている。紫外線照射ユニット９０から発生した熱は、チャンバー８２に熱伝達されるが、この熱は圧力室８３に向かう空気の流れにより冷却される。

紫外線照射ユニット９０は、複数の紫外線照射ＬＥＤ９１とブラケット９２を備える。紫外線照射ＬＥＤ９１は、所定の紫外線波長成分を多く含む光を照射することによって、媒体Ｍに着弾したＵＶインクを硬化させる。ブラケット９２は、これら紫外線照射ＬＥＤ９１をチャンバー８２に取り付けるための部材である。また、ブラケット９２内部には、紫外線照射ＬＥＤ９１を制御する制御基盤も設けられている。

摺動ユニット４８は、ラインヘッドモジュール４２を吸引ユニット８０の壁面に沿うように移動させるための装置である。摺動ユニット４８は、不図示のラックアンドピニオン機構により、吸引ユニット８０に対してラインヘッドモジュール４２を移動させる。移動方向は、ドラム１１から遠ざかる方向である。図５に示されるように、吸引ユニット８０と紫外線照射ユニット９０は固定的に組み付けられている一方で、ラインヘッドモジュール４２は図５に示す方向に吸引ユニット８０に対して移動可能である。

図６は、サテライトの説明図である。吸引ユニット８０の一つの機能としてインクミストの吸引がある。インクミストは、インク吐出時において生成されるサテライトである。インクが吐出されると、意図したドットを形成するためのメインインク滴ｄｒと、ヘッドからメインインク滴ｄｒが切り離されるときにサテライトｓｔが発生する。メインインク滴ｄｒは、所望の画像を形成するために必要なインク滴である一方、サテライトｓｔは、その小ささのため、プリンター１の内部で浮遊し、想定外の場所に付着する。このとき、電子部品等に付着すれば不具合を生ずるおそれもある。

このように浮遊するサテライトを除去するために、前述のように吸引ユニット８０が設けられている。本実施形態における吸引ユニット８０は、さらに後述するように、加圧クリーニング時におけるインクを吸引できる機構となっている。以下、加圧クリーニング方法を説明するとともに、加圧クリーニング時における吸引ユニット８０の動作について説明する
図７は、本実施形態における加圧クリーニング方法のフローチャートである。
通常印刷時は、各ヘッドユニットは、ドラム１０上に移動させられており、各ヘッドからインクを吐出することによりドラムに巻き付けられた媒体Ｍ上に画像を形成する。このとき、前述のようにインクの吐出時にインクミストが発生するため、吸引ユニット８０によりインクミストが吸引される。なお、インクを吐出して印刷を行っているときにおいて、吸引ユニット８０の出力は小さく抑えられている。これは、吸引力が強いと、吐出されたインクの飛行曲がりが発生してしまい、インクが所望の位置に着弾しない結果、適切な画像が得られない場合があるからである。

図８は、本実施形態における加圧クリーニングの説明図である。図８には、第４ヘッドユニット４０−４が示されている。加圧クリーニングとは、加圧用ポンプ（不図示）によりヘッドの内部に供給されるインクを通常時よりも加圧して、インクを強制通水することによりヘッドの内部をも洗浄するクリーニング形態である。これにより、ヘッドの内部の流路に固着したインクを取り除くことができる。

このような加圧クリーニングが行われる場合、前述のようにヘッドのノズルからはインクが大量に流出される。このインクは、回収される必要がある。そこで、本実施形態では、加圧クリーニング開始前に、前述のように各ヘッドを含むラインヘッドモジュール４２を吸引ノズル８１よりもセットバックする方向に移動させる（Ｓ１０２）。さらに、吸引ユニット８０の吸引力が増大される（Ｓ１０４）。

そして、その後に加圧クリーニングが開始される（Ｓ１０６）。このようにすることによって、図８に示すように、加圧クリーニングによって押し出されたインクは、吸引ノズル８１の壁面をつたうようになる。すなわち、インクが即座に落下してしまうのを防止することができる。

また、吸引ノズル８１の壁面をつたうインクは、やがて吸引ノズル８１のノズル端に達する。前述のように圧力室８３の吸引力が増大されているので、ノズル端に達したインクはミスト状の細かい粒子でなくても十分吸引可能である。よって、インクは落下することなく、吸引ユニット８０によって吸引される。

このようにして、加圧クリーニングが完了すると、ラインヘッドモジュールが摺動され元の位置に移動される（Ｓ１０８）。すなわち、図５に示すような位置に戻される。また、吸引ユニット８０の吸引機能を停止する。そして、各ヘッドの乾燥を防止するためのキャッピングを行うために、各ヘッドユニットを待機位置（図３参照）に移動する（Ｓ１１０）。

本実施形態では、上述のように、通常の印刷時においては吸引ユニット８０によりインクミストを吸引させ、一方、加圧クリーニング時には吸引ユニット８０の出力を増大させ、加圧クリーニングによって押し出されたインクを回収する。これにより、吸引ユニット８０を２つの目的で用いることができるため、加圧クリーニングが行われる状況化において、効率的にスペースを利用することができる。

なお、ここでは、第４ヘッドユニット４０−１を例に説明を行ったが、第２ヘッドユニット４０−２から第４ヘッドユニット４０−４のような角度で配置されている各ユニットでも同様に上記実施形態を実現することができる。このとき、ヘッドユニットのドラムに対する角度に応じて、加圧クリーニング時における吸引ユニット８０の出力を変更することとしてもよい。このとき、ヘッドのノズル面の法線が鉛直下方に向く角度ほど、吸引力を増大させることができる。

また、上述の実施形態では、吸引ノズル８１が向く方向とノズル面の法線方向はほぼ一致していたが、ノズル面が吸引ノズル８１の吸引口に向かって水平方向から鉛直下方方向に向かって傾斜していれば上記のようなインクの吸引は可能である。

＝＝＝その他の実施の形態＝＝＝
上述の実施形態では、画像形成装置としてプリンター１が説明されていたが、これに限られるものではなくインク以外の他の流体（液体や、機能材料の粒子が分散されている液状体、ジェルのような流状体）を噴射したり吐出したりする液体吐出装置に具現化することもできる。例えば、カラーフィルタ製造装置、染色装置、微細加工装置、半導体製造装置、表面加工装置、三次元造形機、気体気化装置、有機ＥＬ製造装置（特に高分子ＥＬ製造装置）、ディスプレイ製造装置、成膜装置、ＤＮＡチップ製造装置などのインクジェット技術を応用した各種の装置に、上述の実施形態と同様の技術を適用してもよい。また、これらの方法や製造方法も応用範囲の範疇である。

上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは言うまでもない。

＜ヘッドについて＞
前述の実施形態では、圧電素子を用いてインクを吐出していた。しかし、液体を吐出する方式は、これに限られるものではない。例えば、熱によりノズル内に泡を発生させる方式など、他の方式を用いてもよい。

１ プリンター、
１０ ドラム回転ユニット、
２０ 給排紙ユニット２０、
３０ 移動ユニット、
４０−１ 第１ヘッドユニット、４０−２ 第２ヘッドユニット、
４０−３ 第３ヘッドユニット、４０−４ 第４ヘッドユニット、
４２ ラインヘッドモジュール、４８ 摺動ユニット、
５０ 検出器群、
６０ コントローラー、
７０ 駆動信号生成回路、
８０ 吸引ユニット、８１ 吸引ノズル、８２ チャンバー、８３ 圧力室、
９０ 紫外線照射ユニット、９１ 紫外線照射ＬＥＤ、９２ ブラケット、
１１０ コンピューター

Claims (6)

1. ノズルから液滴を吐出するヘッドと、
   前記液滴を吸引する吸引口と、
   を備え、
   前記ヘッドのノズル面は、前記吸引口に向かって水平方向から鉛直方向下方に向かって傾斜しており、
   前記ノズルから前記液滴を吐出して画像形成を行っているときにおいて、前記画像を形成する液滴よりも小さいミストを前記吸引口から吸引させ、
   前記ヘッドの内部に圧力を加え前記ノズルから液滴を放出させる加圧クリーニングを行っているときにおいて、前記ノズルから放出される液滴を前記吸引口から吸引させる、
   液滴吐出装置。
2. 前記加圧クリーニング時における前記吸引口の吸引力は、前記画像形成における前記吸引口の吸引力よりも大きい、請求項１に記載の液滴吐出装置。
3. 媒体を支持するプラテンと対向しない位置へ前記ヘッドのノズル面が位置しているときにおいて、前記吸引口からの吸引動作は停止される、請求項１又は２に記載の液滴吐出装置。
4. 請求項３に記載の液滴吐出装置を複数備え、
   前記複数の液滴吐出装置のそれぞれは、ドラム形式のプラテンと対向してそれぞれ異なる角度で傾斜するように配置され、
   前記プラテンと対抗しない位置へ前記ヘッドのノズル面を移動させる前に、前記画像形成動作時における吸引力以上の吸引力で所定時間吸引を行わせる制御を行い、当該吸引力以上の吸引力は、前記液体吐出装置の前記ドラム形式のプラテンに対する角度に基づいてそれぞれ決められる、画像形成装置。
5. 前記ヘッドは、前記吸引口よりも前記プラテンから遠ざかる方向へ移動させることができる、請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記液滴を硬化させるために光の照射を行う照射器を備え、
   前記吸引口は、前記ヘッドのノズル面と照射器の照射面との間に配置され、前記吸引口から吸引された空気が前記照射器の裏側を通るように配置されている、請求項４又は５に記載の画像形成装置。

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