JP2014030947A - 液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体の噴射に伴って生じるミストの周辺部材への付着を抑制することができる液体噴射装置を提供する。
【解決手段】プリンターは、インクを噴射する液体噴射ヘッドと、液体噴射ヘッドを保持して主走査方向Ｘに沿って往復移動するキャリッジ２６と、主走査方向Ｘと交差する奥行き方向Ｙにおいてキャリッジ２６の移動領域の奥側となる位置に配置され、主走査方向Ｘに延設される金属板からなる本体フレーム２３と、本体フレーム２３に保持される電力回路部３９と、電力回路部３９に基端側が接続されるとともに先端側がキャリッジ２６に接続され、キャリッジ２６の主走査方向Ｘに沿う移動に追従して撓み変位する可撓性ケーブル４２と、本体フレーム２３と可撓性ケーブル４２との間に介在するように配置される導電板３５と、本体フレーム２３と導電板３５との間に配置される空気層と、を備える。
【選択図】図６

Description

本発明は、液体を噴射する液体噴射ヘッドと、該液体噴射ヘッドを保持して往復移動するキャリッジとを備える液体噴射装置に関する。

従来から、液体を噴射する液体噴射ヘッドと、該液体噴射ヘッドを保持して主走査方向に沿って往復移動するキャリッジとを備える液体噴射装置として、液体の一例であるインクを用紙などのターゲットに対して噴射することで記録を行うインクジェット式プリンターがある。

こうしたプリンターにおいては、液体噴射ヘッドから規定サイズのインク滴を噴射するのに伴って、そのインク滴よりも微小なインク滴からなるミストが副次的に生じてしまう。また、こうしたプリンターには、キャリッジの移動領域に沿って張設されたエンコーダースケールと、このエンコーダースケールと対向するようにキャリッジに搭載されたエンコーダーセンサーとからなるリニアエンコーダーを備えたものがある。

このリニアエンコーダーは、キャリッジの主走査方向における位置や移動速度を把握するために設けられる。そのため、インクの噴射に伴って生じたミストがリニアエンコーダーに付着すると、キャリッジの位置などが正確に把握できなくなるなどの問題が生じる虞がある。

そのため、リニアエンコーダーの周囲からミストを排除するべく、装置内部に空気を導入するための電動ファンと、導入された空気をリニアエンコーダーに向けて送風するためのダクトとを備えたプリンターが提案されている（例えば、特許文献１）。

特開２００１−１９１６０４号公報

ところで、主走査方向に往復移動するキャリッジには、電力や制御信号を送るための信号線が上下方向に並ぶように集束された平板状の可撓性ケーブルが接続されるのが一般的である。また、こうした可撓性ケーブルは、キャリッジの往復移動に伴って撓み変位する。そのため、例えばキャリッジの往路移動に伴って可撓性ケーブルがその背面側にあるフレーム部材などに接触した場合には、キャリッジの復路移動に伴って可撓性ケーブルはフレーム部材から引き剥がされるように離間することになる。

ここで、可撓性ケーブルを被覆するカバー及びフレーム部材が樹脂で形成されている場合などには、可撓性ケーブルがフレーム部材から離間するときに、剥離帯電が生じることがある。そして、剥離帯電によって発生した電荷にミストが引き寄せられることで、リニアエンコーダーなどの周辺部材にミストが付着してしまう。

このように電荷に引き寄せられるミストを送風によって排除するためには、送風時の風量や風速を増大させる必要がある。しかし、液体噴射ヘッドの周囲にそのような強い気流を発生させると、噴射したインク滴のターゲットに対する着弾位置に影響を及ぼしてしまう虞があるため、好ましくない。

そこで、可撓性ケーブルが接触するフレーム部材を金属板によって形成することで、剥離帯電の発生を抑制することも考えられる。しかし、こうしたフレーム部材には電力回路部が固定されることが多い。そして、電力回路部への通電に伴って発生した熱によってフレーム部材の温度が上昇すると、フレーム部材に対する接触を避ける必要があるために、フレーム部材周辺におけるメンテナンス作業が困難になってしまうという課題が発生する。

なお、こうした課題は、インクジェット式プリンターに限らず、液体を噴射する液体噴射ヘッドと、該液体噴射ヘッドを保持して往復移動するキャリッジとを備える液体噴射装置においては、概ね共通したものとなっている。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、液体の噴射に伴って生じるミストの周辺部材への付着を抑制しつつ、メンテナンス作業を容易に行うことができる液体噴射装置を提供することにある。

上記課題を解決する液体噴射装置は、液体を噴射する液体噴射ヘッドと、該液体噴射ヘッドを保持して主走査方向に沿って往復移動するキャリッジと、前記主走査方向と交差する奥行き方向において前記キャリッジの移動領域の奥側となる位置に配置され、前記主走査方向に延設される金属板からなる本体フレームと、該本体フレームに保持される電力回路部と、該電力回路部に基端側が接続されるとともに先端側が前記キャリッジに接続され、前記キャリッジの前記主走査方向に沿う移動に追従して撓み変位する可撓性ケーブルと、前記本体フレームと前記可撓性ケーブルとの間に介在するように配置される電気伝導体と、前記本体フレームと前記電気伝導体との間に配置される断熱層と、を備える。

この構成によれば、本体フレームは金属板によって形成されるので、電力回路部で発生した熱を効率よく放熱することができる。また、本体フレームと電気伝導体との間には断熱層が配置されるので、電力回路部から電気伝導体への伝熱を抑制することができる。そして、このように伝熱が抑制された電気伝導体の奥側に本体フレームを配置することで、メンテナンス作業を行う場合などに、本体フレームに対する意図しない接触が発生しにくくなる。また、本体フレームと可撓性ケーブルとの間には電気伝導体が配置されるので、可撓性ケーブルはキャリッジの往復移動に伴って撓み変位するときに電気伝導体に接触する。そのため、可撓性ケーブルが樹脂によって形成されたフレーム部材等と接触及び剥離する場合と比較して、ミストを引き寄せる要因となる剥離帯電の発生が抑制される。したがって、液体の噴射に伴って生じるミストの周辺部材への付着を抑制しつつ、メンテナンス作業を容易に行うことができる。

上記液体噴射装置において、前記断熱層は、前記電気伝導体を前記本体フレームから前記奥行き方向に離間して配置することにより形成される空気層であることが好ましい。
この構成によれば、断熱層は電気伝導体を本体フレームから奥行き方向に離間して配置することにより形成される空気層であるので、簡易な構成で断熱層を構成することができる。

上記液体噴射装置において、前記電気伝導体は前記本体フレームに接続されていることが好ましい。
この構成によれば、金属板からなる本体フレームを介して電気伝導体が接地されるので、電気伝導体の帯電を抑制することができる。

上記液体噴射装置において、前記電気伝導体は、前記主走査方向において前記電力回路部から離間した位置において前記本体フレームに接続されていることが好ましい。
この構成によれば、電気伝導体は主走査方向において電力回路部から離間した位置において本体フレームに接続されているので、電力回路部から電気伝導体への伝熱を抑制することができる。

上記液体噴射装置において、前記電気伝導体は前記主走査方向に延設される板金からなることが好ましい。
この構成によれば、電力回路部で発生した熱によって加熱される本体フレームなどの部材を電気伝導体で覆蓋することができる。

一実施形態の液体噴射装置の斜視図。 給紙トレイ及び蓋部が開状態とされた液体噴射装置の斜視図。 本体ケース内の概略構成を示す断面図。 導電板の斜視図。 本体フレームに接続される導電板の斜視図。 キャリッジに追従して撓み変位する可撓性ケーブルを示す上面図。 キャリッジが往路移動した場合の斜視図。 キャリッジが復路移動した場合の斜視図。 本体フレームと導電板との間に形成される空気層を示す断面図。

以下、本発明の液体噴射装置をインクジェット式プリンター（以下、単に「プリンター」という）に具体化した一実施形態について、図を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態のプリンター１１は、略直方体形状の本体ケース１２を備えている。

本体ケース１２の一側面には、プリンター１１の各種操作を行うための操作部（例えば操作ボタン）１３が配置されている。また、本体ケース１２の一側面において操作部１３の下方には、排紙口１４が開口している。さらに、本体ケース１２において排紙口１４の下方には、伸縮式の排紙トレイ１５が収容されている。

なお、本実施形態においては、反重力方向を上方向、重力方向を下方向として、上方向及び下方向に沿う方向を上下方向Ｚとして図示する。また、本体ケース１２の長手方向を主走査方向Ｘとして図示する。さらに、本体ケース１２の排紙口１４が開口した一側面をプリンター１１の前面とする一方、その反対側の側面を後面として、この前後方向を奥行き方向Ｙとして図示する。そして、主走査方向Ｘ、奥行き方向Ｙ、上下方向Ｚは互いに交差（本実施形態においては直交）する。

本体ケース１２の上側後部には、回動式の給紙トレイ１６と、本体ケース１２内のメンテナンス等を行う場合に開閉される蓋部１７とが開閉可能に取り付けられている。給紙トレイ１６及び蓋部１７は、プリンター１１の不使用時などには図１に示す閉状態とされる。そして、給紙トレイ１６及び蓋部１７は、前端側が上方に向けて回動することで開状態とされる。

図２に示すように、給紙トレイ１６が開状態となることで、本体ケース１２の上側後部に形成された給紙口１２ａが露出する。また、蓋部１７が開状態となることで、本体ケース１２の上壁１８及びこの上壁１８に形成された開口部１９が露出する。

図３に示すように、本体ケース１２内には、ターゲットの一例である用紙Ｐを搬送するための搬送ローラー対２０，２１が収容されている。また、用紙Ｐの搬送方向となる奥行き方向Ｙにおいて搬送ローラー対２０と搬送ローラー対２１との間には、用紙Ｐを支持するための支持部材２２が配置されている。

本体ケース１２内には、用紙Ｐの搬送経路の上方となる位置に、主走査方向Ｘに延設される本体フレーム２３が設けられている。本体フレーム２３は金属板によって形成されている。本体フレーム２３は、上下の端部が屈曲されることで、上下方向Ｚに並ぶ一対のガイドレール２４，２５を形成している。

本体フレーム２３のガイドレール２４，２５には、キャリッジ２６が主走査方向Ｘに沿って往復移動可能な状態で保持されている。すなわち、本体フレーム２３は、主走査方向Ｘと交差する奥行き方向Ｙにおいてキャリッジ２６の移動領域の奥側となる位置に配置されている。

キャリッジ２６の下面側には、液体の一例としてのインクを噴射可能な液体噴射ヘッド２７が保持されている。また、キャリッジ２６の上部には、インクを収容した複数のインクカートリッジ２８が着脱可能に装着される。そして、搬送ローラー対２０，２１によって支持部材２２上に搬送された用紙Ｐに対して、インクカートリッジ２８から供給されたインクが液体噴射ヘッド２７から噴射されることで、記録（印刷）が行われる。

本体フレーム２３の前面側には、主走査方向Ｘに並ぶように対をなすプーリー２９（図３では一方のプーリー２９のみ図示）が配置されている。この対をなすプーリー２９には、無端状のタイミングベルト３０が巻き掛けられている。また、図３で図示していない他方のプーリー２９には、図示しないキャリッジモーターの駆動軸が取り付けられている。

キャリッジ２６は、その後部側がタイミングベルト３０に固定されている。そして、キャリッジモーターが正逆方向に駆動されて、タイミングベルト３０が正転及び逆転することにより、キャリッジ２６は主走査方向Ｘに往復移動する。

また、プーリー２９及びタイミングベルト３０の上方には、エンコーダースケール３１がキャリッジ２６の移動経路に沿うように張設されている。また、キャリッジ２６には、エンコーダースケール３１と対向するように配置されたエンコーダーセンサー３２が搭載されている。なお、エンコーダースケール３１とエンコーダーセンサー３２とは、キャリッジ２６の主走査方向Ｘにおける位置や移動速度を検出するためのリニアエンコーダー３３を構成する。

エンコーダースケール３１は、主走査方向Ｘに沿って一定ピッチで開口する多数のスリットを有している。一方、エンコーダーセンサー３２は、キャリッジ２６が主走査方向Ｘに沿って移動する場合に、エンコーダースケール３１に対して射光するとともにスリットを通過する光を検出する。そして、リニアエンコーダー３３は、キャリッジ２６の移動距離に比例するパルス数で、かつキャリッジ２６の移動速度に反比例する周期をもつパルス信号を出力する。

本体フレーム２３の前面側には、電気伝導体の一例としての導電板３５が取り付けられている。なお、導電板３５は、主走査方向Ｘに延設される板金によって形成されている。
図４に示すように、導電板３５には、主走査方向Ｘに並ぶように複数（本実施形態では３つ）のねじ止め部３６が設けられている。ねじ止め部３６は、切り込み部分を後方に向けて折り曲げるような態様で形成されている。また、導電板３５には、主走査方向Ｘにおいて中央に位置するねじ止め部３６と、それよりも右方に位置するねじ止め部３６との間に、導電板３５の上端側を切り欠いた切欠部３７が形成されている。

図５に示すように、導電板３５は、ねじ止め部３６が本体フレーム２３にねじ止めされることで、本体フレーム２３に接続されている。また、本体フレーム２３の主走査方向Ｘにおける中央付近には、導電板３５の切欠部３７と対応する位置に挿通孔３８が形成されている。さらに、本体フレーム２３の後面側には、挿通孔３８よりも主走査方向Ｘにおける左方側となる位置に、電力回路部３９が保持されている。

図６に示すように、電力回路部３９は、電力回路基板４０と、電力回路基板４０を本体フレーム２３に固定するための接続部材４１とを有している。また、キャリッジ２６と本体フレーム２３との間には、電力回路部３９に基端側が接続されるとともにキャリッジ２６に先端側が接続される平板状の可撓性ケーブル４２が配線されている。

本体フレーム２３の挿通孔３８には、本体フレーム２３の後面側から前面側へ引き回される可撓性ケーブル４２を保持するための保持部材４３が取り付けられている。そして、可撓性ケーブル４２は、本体フレーム２３の前面側において保持部材４３から左方向に引き回され、さらに引き回し方向が左方向から右方向に反転された先端側が、キャリッジ２６の左側面側に後方から接続されている。

可撓性ケーブル４２は、電力回路基板４０からキャリッジ２６側に向けて電力や制御信号を送るための信号線が上下方向Ｚに並ぶように集束され、樹脂からなるカバーで覆われたものである。そして、可撓性ケーブル４２は、キャリッジ２６と本体フレーム２３との間の配線空間において、キャリッジ２６の主走査方向Ｘに沿う往復移動に追従して撓み変位する。

そのため、キャリッジ２６が前側から見た場合に右側から左側に向かう場合を往路移動、同じく左側から右側に向かう場合を復路移動とすると、往路移動終了時には、図６に二点鎖線で示すとともに及び図７に実線で示すように、可撓性ケーブル４２が保持部材４３よりも左側の領域において引き回された状態となる。一方、キャリッジ２６の復路移動終了時には、図６及び図８に実線で示すように、可撓性ケーブル４２が保持部材４３よりも右側の領域まで引き延ばされた状態となる。なお、図７，図８においては、本体ケース１２内の様子を明示するために、蓋部１７の図示を省略している。

次に、以上のように構成されたプリンター１１の作用について説明する。
図７及び図８に示すように、導電板３５は本体フレーム２３と可撓性ケーブル４２との間に介在するように配置される。そのため、キャリッジ２６の主走査方向Ｘに沿う移動に追従して撓み変位する可撓性ケーブル４２は、図６に示すように導電板３５に接触する。特に、キャリッジ２６が保持部材４３よりも左側の領域において移動する場合には、可撓性ケーブル４２が導電板３５に接触する面積が大きくなる。

ここで、導電板３５がなく、撓み変位する可撓性ケーブル４２が樹脂からなる樹脂部材に接触した場合には、可撓性ケーブル４２が樹脂部材から離間する際に、剥離帯電が生じる虞がある。その点、本実施形態では、可撓性ケーブル４２が接触するのが導電板３５であるため、剥離帯電の発生が抑制される。

また、導電板３５及び本体フレーム２３は金属板からなるので、導電板３５を本体フレーム２３に対してねじ止めにて接続することで、導電板３５が本体フレーム２３を介して接地される。

なお、通電に伴って電力回路部３９の電力回路基板４０が発熱するが、この電力回路基板４０を保持する本体フレーム２３は金属板からなるので、発生した熱は表面積の大きい本体フレーム２３によって効率よく放熱される。

一方、導電板３５のねじ止め部３６を除く本体部分は、図９に示すように本体フレーム２３から奥行き方向Ｙに離間して配置されることで、本体フレーム２３との間に断熱層の一例としての空気層Ｌａを形成している。そのため、本体フレーム２３から導電板３５への伝熱は抑制される。

そして、蓋部１７を開状態として本体ケース１２の上壁１８に形成された開口部１９を露出させると、図７及び図８に示すように本体フレーム２３の前側に導電板３５が配置された状態となっている。そのため、インクカートリッジ２８の着脱や紙詰まりの解消などのメンテナンス作業を行う場合に、加熱された本体フレーム２３への接触が抑制される。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）本体フレーム２３は金属板によって形成されるので、電力回路部３９で発生した熱を効率よく放熱することができる。また、本体フレーム２３と導電板３５との間には断熱層としての空気層Ｌａが配置されるので、電力回路部３９から導電板３５への伝熱を抑制することができる。そして、このように伝熱が抑制された導電板３５の奥側に本体フレーム２３を配置することで、メンテナンス作業を行う場合などに、本体フレーム２３に対する意図しない接触が発生しにくくなる。また、本体フレーム２３と可撓性ケーブル４２との間には導電板３５が配置されるので、可撓性ケーブル４２はキャリッジ２６の往復移動に伴って撓み変位するときに導電板３５に接触する。そのため、可撓性ケーブル４２が樹脂によって形成されたフレーム部材等と接触及び剥離する場合と比較して、ミストを引き寄せる要因となる剥離帯電の発生が抑制される。したがって、液体の噴射に伴って生じるミストの周辺部材への付着を抑制しつつ、メンテナンス作業を容易に行うことができる。

（２）断熱層は導電板３５を本体フレーム２３から奥行き方向Ｙに離間して配置することにより形成される空気層Ｌａであるので、簡易な構成で断熱層を構成することができる。

（３）金属板からなる本体フレーム２３を介して導電板３５が接地されるので、導電板３５の帯電を抑制することができる。
（４）電力回路部３９で発生した熱によって加熱される本体フレーム２３などの部材を導電板３５で覆蓋することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・ねじ止め部３６は、導電板３５が本体フレーム２３にねじ止めされた場合に、主走査方向Ｘにおいて電力回路部３９から離間する位置に設けてもよい。すなわち、導電板３５は主走査方向Ｘにおいて電力回路部３９から離間した位置において本体フレーム２３に接続してもよい。この構成によれば、電力回路部３９から導電板３５への伝熱をさらに抑制することができる。

・導電板３５は必ずしも可撓性ケーブル４２と接触する必要はないので、可撓性ケーブル４２と接触するのが好ましくない部材を覆蓋するような位置に導電板３５を配置すればよい。また、電気伝導体は、必要に応じて複数設置してもよい。

・本体フレーム２３と導電板３５との間に、断熱層として樹脂層を設けてもよい。
・電気伝導体の形状は任意に変更することができる。例えば、電気導電体を金属性のワイヤーやメッシュによって構成してもよい。

・導電板３５において、ねじ止め部３６の数や位置、形状などは任意に変更することができる。
・インクカートリッジ２８は、上記実施形態のようにキャリッジ２６上に搭載される所謂オンキャリタイプのインクカートリッジであってもよいし、本体ケース１２内においてキャリッジ５６以外の所定箇所に搭載される所謂オフキャリタイプのインクカートリッジであってもよい。また、この場合には、インクカートリッジから液体噴射ヘッド２７に向けてインクを供給するためのインクチューブを結束したケーブル束を可撓性ケーブルとしてもよい。

・上記実施形態において、液体噴射装置は、インク以外の他の液体を噴射したり吐出したりする液体噴射装置であってもよい。なお、液体噴射装置から微小量の液滴となって吐出される液体の状態としては、粒状、涙状、糸状に尾を引くものも含むものとする。また、ここでいう液体は、液体噴射装置から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）のような流状体を含むものとする。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、分散又は混合されたものなども含むものとする。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及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等に用いられる電極材や色材等の材料を分散又は溶解のかたちで含む液体を噴射する液体噴射装置がある。また、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であってもよい。また、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であってもよい。

１１…液体噴射装置の一例としてのプリンター、２３…本体フレーム、２６…キャリッジ、２７…液体噴射ヘッド、３５…電気伝導体の一例としての導電板、３９…電力回路部、４２…可撓性ケーブル、Ｘ…主走査方向、Ｙ…奥行き方向、Ｌａ…断熱層の一例としての空気層。

Claims (5)

1. 液体を噴射する液体噴射ヘッドと、
   該液体噴射ヘッドを保持して主走査方向に沿って往復移動するキャリッジと、
   前記主走査方向と交差する奥行き方向において前記キャリッジの移動領域の奥側となる位置に配置され、前記主走査方向に延設される金属板からなる本体フレームと、
   該本体フレームに保持される電力回路部と、
   該電力回路部に基端側が接続されるとともに先端側が前記キャリッジに接続され、前記キャリッジの前記主走査方向に沿う移動に追従して撓み変位する可撓性ケーブルと、
   前記本体フレームと前記可撓性ケーブルとの間に介在するように配置される電気伝導体と、
   前記本体フレームと前記電気伝導体との間に配置される断熱層と、
   を備えることを特徴とする液体噴射装置。
2. 前記断熱層は、前記電気伝導体を前記本体フレームから前記奥行き方向に離間して配置することにより形成される空気層であることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。
3. 前記電気伝導体は前記本体フレームに接続されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体噴射装置。
4. 前記電気伝導体は、前記主走査方向において前記電力回路部から離間した位置において前記本体フレームに接続されていることを特徴とする請求項３に記載の液体噴射装置。
5. 前記電気伝導体は前記主走査方向に延設される板金からなることを特徴とする請求項１〜請求項４のうち何れか一項に記載の液体噴射装置。