JP2019142145A - 払拭装置、ヘッドメンテナンス装置、液体を吐出する装置 - Google Patents

Abstract

【課題】払拭対象の付着物を確実に除去する。【解決手段】液体吐出ヘッド１１１のノズル面１１１ａを払拭するウェブ４を備え、ウェブ４をノズル面１１１ａに対して払拭方向Ｙ１に相対移動してノズル面１１１ａの全域を払拭する第１払拭動作と、ウェブ４をノズル面１１１ａに対して第１方向と逆の第２方向Ｙ２に相対移動させて、第１払拭動作の払拭終了側における所定の領域となるガイド部材１１１ｂの表面とノズル面１１１ａのノズル列の手前までの領域をウェブ４で払拭する第２払拭動作とを行う。【選択図】図１０

Description

本発明は払拭装置、ヘッドメンテナンス装置、液体を吐出する装置に関する。

液体を吐出する液体吐出ヘッドを使用する場合、ノズルの状態を維持回復するため、ノズル面をキャッピングするキャップ、ノズル面を払拭清掃する払拭装置などを含む維持回復機構（メンテナンス装置）を備える。

従来、ノズル面を払拭するブレード状のワイパ部材を備え、ヘッドをワイパ部材に対して第１方向に相対移動させてノズル面払拭した後、ヘッドを第２方向に移動させてヘッドの払拭方向後端の側面をワイパ部材に接触させた後、再度、ヘッドを第１方向に移動…sてワイパ部材から離間させる装置が知られている（特許文献１）。

特開２００３−２５５９６号公報

ところで、払拭部材としてウェブなどの帯状の払拭部材を使用して払拭を行った場合、払拭終了側の部分などに廃液が堆積するという課題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、払拭対象の付着物を確実に除去することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る払拭装置は、
払拭対象を払拭する帯状の第１払拭部材と、
前記払拭対象に対する払拭動作を制御する手段と、を備え、
前記制御する手段は、
前記第１払拭部材を第１方向に相対移動させて前記払拭対象を払拭する第１払拭動作と、
前記第１払拭部材を前記払拭対象に対して前記第１方向と逆の第２方向に相対移動させて、前記第１払拭動作の払拭終了側における所定の領域を前記第１払拭部材で払拭する第２払拭動作との制御を行う手段を含む
構成とした。

本発明によれば、払拭対象の付着物を確実に除去することができる。

本発明の第１実施形態に係る払拭装置の側面説明図である。 同払拭装置の平面説明図である。 同払拭装置で払拭する液体吐出ヘッドの側面説明図である。 同液体吐出ヘッドのノズル面側から見た平面説明図である。 同払拭装置における払拭動作の制御に係る部分のブロック説明図である。 払拭制御部による第１払拭動作の制御の説明に供する側面説明図である。 同じく図６に続く側面説明図である。 同じく図７に続く側面説明図である。 払拭制御部によるワイパ清浄化動作の制御の説明に供する側面説明図である。 払拭制御部による第２払拭動作の制御の説明に供する側面説明図である。 同じく図１０に続く側面説明図である。 本発明に係る液体を吐出する装置の一例の機構部の平面説明図である。 同じく要部側面説明図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。本発明の第１実施形態について図１ないし図３を参照して説明する。図１は同実施形態に係る払拭装置の側面説明図、図２は同払拭装置の平面説明図、図３は同払拭装置で払拭する液体吐出ヘッドの側面説明図、図４は同液体吐出ヘッドのノズル面側から見た平面説明図である。

本実施形態では、払拭装置１によって払拭する払拭対象を、液体を吐出する装置の液体吐出ヘッド（以下、「ヘッド」ともいう。）１１１としている。

ヘッド１１１は、図３及び図４に示すように、液体を吐出する複数のノズル１１１ｎを配列した複数のノズル列Ｎａ〜Ｎｄが設けられたノズル面１１１ａを有している。そして、ヘッド１１１は、ノズル配列方向の両側部にはガイド部材１１１ｂ、１１１ｂを備えている。ガイド部材１１１ｂは、ノズル面１１１ａと同じ面、又は、ノズル面１１１ａと微小な段差を有するなど、ノズル面１１１ａから突き出ない状態で配置している。これらのノズル面１１１ａ及びガイド部材１１１ｂの表面が払拭対象となる。

払拭装置１は、液体を吐出する装置の装置本体に調整支持されるメインフレーム上に払拭方向に往復移動可能に保持される払拭ユニット３０を備えている。

払拭ユニット３０の側板３，３には、帯状の第１払拭部材としてのウェブ４を巻き回した繰り出し側ロール４Ａの軸心部材となる繰り出しローラ５と、繰り出し側ロール４Ａから繰り出されたウェブ４を巻き取った巻取り側ロール４Ｂの軸心部材となる巻取りローラ６とを保持している。なお、ウェブ４の送り方向は矢印Ａ方向である。

また、側板３には、案内ローラ７、８が回転可能に保持されている。これらの案内ローラ７、８の間には、ウェブ４を払拭対象であるノズル面１１１ａ又はガイド部材１１１ｂの表面に押し付ける押し付け部材９が配置されている。押し付け部材９は、払拭動作を行うときには、スプリング１０によってノズル面１１１ａ又はガイド部材１１１ｂの表面に所定の押し付け力で押し付けられる。

ウェブ４としては、吸収性を有し、少なくとも使用する液体に対して耐液性を有するとともに、毛羽立ちや発塵を生じないシート状の材料からなることが好ましく、例えば、不織布、布、フィルム、紙などが挙げられる。

巻取りローラ６には、駆動モータ１１の駆動力がギヤ列からなる伝達機構１２を介して伝達される。

案内ローラ７にはコードホイール１３を取り付け、このコードホイール１３に形成したパターンを検出する透過型フォトセンサからなるエンコーダセンサ１４を設けている。これらのコードホイール１３とエンコーダセンサ１４によってウェブ４の移動距離（送り量）を検出するエンコーダ１５を構成している。

また、ウェブ４に対して第１払拭方向（矢印Ｙ１方向）の上流側に、ブレード状の第２払拭部材であるワイパ２４が配置されている。ワイパ２４はワイパホルダ２３に保持され、ワイパホルダ２３は軸２５によって側板３に回転可能に保持されている。

ワイパホルダ２３が回動されることで、ワイパ２４は、実線図示の第１位置（ホーム位置）と、破線図示の第２位置と、仮想線図示の第３位置との間で回動される。

ここで、第１位置は、ワイパ２４によってノズル面１１１ａを払拭する位置である。第２位置は、ワイパ２４がウェブ４に接触して、ウェブ４によってワイパ２４が清浄化される位置である。第３位置は、ノズル面１１１ａ及びウェブ４に接触しない退避位置である。

これらの側板３、３に保持されるウェブ４、繰り出しローラ５、巻取りローラ６、案内ローラ７、８、押し付け部材９、ワイパ２４などは払拭ユニット（カートリッジ）３０としてユニット化し、装置本体側に着脱可能に搭載できるようにしている。

払拭ユニット３０はヘッド１１１のノズル配列方向である矢印Ｙ方向に往復移動可能に配置されている。この払拭ユニット３０の往復移動は、例えば、ラック３１及びピニオン３２と、ピニオン３２を回転させる移動モータ３３を含む移動機構、或いは、タイミングベルトとプーリを含む移動機構などで行うことができる。

また、払拭ユニット３０は、ウェブ４がノズル面１１１ａに対して進退する矢印Ｚ方向、ここでは上下方向に移動可能（昇降可能）に配置されている。払拭ユニット３０の昇降は、例えば、カム３５と、カム３５を回転させる昇降モータ３６を含む昇降機構、或いは、ラック・ピニオンを含む昇降機構などで行うことができる。このとき、払拭ユニット３０の往復移動機構は上下動に同動する。

次に、この払拭装置１における払拭動作の制御に係る部分について図５のブロック説明図を参照して説明する。

払拭制御部５０１は、払拭装置１の制御を司る手段であり、例えば、この払拭装置１を搭載する液体を吐出する装置の制御部の一部として構成することができる。

払拭制御部５０１は、モータ駆動部５０２を介して、巻取りローラ６を回転駆動する巻取りモータ６１を駆動制御する。この場合、払拭制御部５０１は、エンコーダ１５の出力パルスをカウントして、ウェブ４の巻取り量、巻戻し量を検出して、巻取りモータ６１を駆動制御する。

払拭制御部５０１は、モータ駆動部５０３を介してワイパ用モータ５１を駆動制御し、ワイパホルダ２３を回転させて、ワイパ２４の第１位置、第２位置、第３位置への回動を行う。ワイパ用モータ５１としてはステッピングモータを使用して、パルス数でワイパ２４の回動量を制御している。

払拭制御部５０１は、モータ駆動部５０５を介して、移動モータ３３、昇降モータ３６を駆動制御し、払拭ユニット３０の払拭位置への上昇、ノズル面１１１ａに対する払拭方向への相対移動を制御する。

払拭制御部５０１は、払拭ユニット３０のホーム位置を検知するユニットホーム位置センサ３７、ワイパ２４のホーム位置を検知するワイパホーム位置センサ５２の各検知結果を入力する。

次に、払拭制御部による払拭動作の制御について図６ないし図１１を参照して説明する。図６ないし図１１は同払拭動作の制御の説明に供する側面説明図である。

ヘッド１１１のノズル面１１１ａにはメンテナンス動作などによって液体（廃液）３００が付着している状態にあるものとする。

図６に示すように、払拭ユニット３０を上昇させて、ウェブ４及びワイパ２４がノズル面１１１ａを払拭可能な位置にする。そして、払拭ユニット３０を第１方向である払拭方向Ｙ１に水平移動させる。

これにより、図７に示すように、ウェブ４によってノズル面１１１ａを払拭し、後続するワイパ２４によってもノズル面１１１ａを払拭することで、ノズル面１１１ａの全域を払拭する第１払拭動作を行う。

この第１払拭動作によるノズル面１１１ａの全域の払拭を行うときの払拭完了位置は、図８に示すように、ワイパ２４がノズル面１１１ａの払拭方向Ｙ１の端部に達する位置である。この払拭完了位置では、ウェブ４は完全にノズル面１１１ａから離れた位置となる。

このとき、ワイパ２４にはノズル面１１１ａから除去した廃液３００が付着した状態となっているので、図９に示すように、ワイパ２４を第２位置に回動させてウェブ４に接触させ、ウェブ４によってワイパ２４を清浄化する。

また、ワイパ２４が第２位置に回動するときにワイパ２４に転移していた廃液３００、ワイパ２４で拭き切るときにノズル面１１１ａから払拭方向Ｙ１に食み出す廃液３００など、払拭対象の払拭終了側となる部分であるヘッド１１１の払拭方向下流側のガイド部材１１１ｂには微少の廃液３００が付着することがある。

このヘッド１１１の払拭方向下流側のガイド部材１１１ｂに付着した廃液３００を除去するため、図１０に示すように、払拭ユニット３０を第１方向である払拭方向Ｙ１と反対の第２方向Ｙ２に移動させて、ウェブ４をガイド部材１１１ｂに接触させる。

そして、図１１に示すように、払拭ユニット３０を更に第２方向Ｙ２に移動させて、ノズル列Ｎａ〜Ｎｄに達する手前まで、ノズル面１１１ａをウェブ４によって払拭する第２払拭動作を行う。つまり、第２払拭動作では、第１払拭動作の払拭終了側における所定の領域（ここでは、ガイド部材１１１ｂからノズレ列の手前までの領域）をウェブ４で払拭する。

これにより、ガイド部材１１１ｂの表面に付着している廃液３００を除去することができる。

ウェブ４による廃液の除去は、ウェブ４に液体が吸収されやすいため、ノズル面１１１ａにウェブ４が接触するだけで廃液を除去することができる。したがって、必要最小限の領域だけ（吐出領域外のみ）の払拭で十分である。

なお、このとき、ワイパ２４は第２位置又は第３位置にすることで、ノズル面１１１ａに接触することはなく、払拭への影響を与えない。また、逆方向（Ｙ２方向）への移動量を必要最小限にすることで払拭時間を短くすることができる。

上記実施形態において、第１動作でウェブ４によるノズル面１１１ａの払拭を開始する前に、ウェブ４に洗浄液を付与することができる。洗浄液の付与は、例えば押し付け部材９上に洗浄液を滴下するなどして行うことができる。これにより、廃液３００の吸収除去をより確実に行うことができる。

また、第２動作において、ウェブ４をガイド部材１１１ｂに接触させたとき、逆方向（Ｙ２方向）に移動を開始するまで、予め定めた所定時間、ウェブ４の移動を停止させることもできる。さらに、ウェブ４を複数回当接させるスタンピング動作（上下移動）を行うようにすることもできる。

また、第２動作において、ウェブ４の逆方向への払拭移動量も任意に設定することができる。

また、ガイド部材１１１ｂに付着する廃液量は微量であることから、第１動作を行う毎に第２動作を実施する必要もなく、予め定めた所定回数第１動作を行ったときに、第２動作を実施する構成とすることもできる。これにより、通常の払拭動作の時間が長くなることを抑制できる。

なお、上記実施形態では、第２払拭部材を備える例で説明しているが、第１払拭部材のみを備える構成とすることもできる。また、上記実施形態では払拭方向の両側にガイド部材１１１ｂを備える例で説明しているが、ガイド部材１１１ｂを備えない構成とすることのできる。

次に、本発明に係る液体を吐出する装置の一例について図１２及び図１３を参照して説明する。図１２は同装置の機構部の平面説明図、図１３は同じく要部側面説明図である。

この液体を吐出する装置１００は、シリアル型装置である。左右の側板１０１Ａ、１０１Ｂに架け渡した主ガイド部材１０２及び従ガイド板１０３などのガイド機構でキャリッジ１０５を主走査方向に移動可能に保持している。

キャリッジ１０５には、３つの液体吐出ユニット１１０（１１０ａ〜１１０ｃ）を搭載している。液体吐出ユニット１１０は、液体吐出手段としての液体吐出ヘッド（ヘッド）１１１と、ヘッド１１１に液体を供給するサブタンク１１２とを一体化して構成している。

装置本体側には、各色の液体を収容した複数のメインタンク（液体カートリッジ）１２０が交換可能に装着されるカートリッジホルダ１２１が配置されている。このカートリッジホルダ１２１に装着されたメインタンク１２０から送液ポンプなどによって各色の供給チューブで構成した液体経路１２３を介して各液体吐出ユニット１１０のヘッド１１１に各色の液体が供給される。

一方、シート材１３０を搬送方向に搬送するために、シート材１３０を吸着してヘッド１１１に対向して搬送する搬送手段１４０を備えている。

搬送手段１４０は、搬送ローラ１４１と、搬送ローラ１４１に加圧されて接触する加圧ローラ１４２と、ヘッド１１１に対向するプラテン部材１４３と、プラテン部材１４３の吸引孔１４３ａを介してシート材１３０を吸着する吸引機構部１３４などで構成される。なお、図では吸引孔１４３ａは部分的に図示しているが、プラテン部材１４３の全体に配置される。

また、キャリッジ１０５の主走査方向の一方側にはヘッド１１１の維持回復（メンテナンス）を行う維持回復機構１５０が配置されている。

維持回復機構１５０は、本発明に係るヘッドメンテナンス装置であり、例えばヘッド１１１のノズル面１１１ａをキャッピングするキャップ１５１と、ノズル面１１１ａを払拭する本発明に係る払拭装置１の払拭ユニット３０を備えている。払拭ユニット３０はメインフレーム２上に配置されている。

この装置１００においては、シート材１３０を搬送ローラ１４１及び加圧ローラ１４２によってプラテン部材１４３上を吸着しながら搬送方向に搬送する。

そこで、キャリッジ１０５を主走査方向に移動させながら印刷信号に応じてヘッド１１１を駆動することにより、停止しているシート材１３０に所要の色の液体を吐出して１行分を印刷し、シート材１３０を所定量搬送後、次の行の印刷を行うことを繰り返して印刷し、シート材１３０を排出する。

本願において、吐出される液体は、ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよく、特に限定されないが、常温、常圧下において、または加熱、冷却により粘度が３０ｍＰａ・ｓ以下となるものであることが好ましい。より具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、ＤＮＡ、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどであり、これらは例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、３次元造形用材料液等の用途で用いることができる。

液体を吐出するエネルギー発生源として、圧電アクチュエータ（積層型圧電素子及び薄膜型圧電素子）、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータなどを使用するものが含まれる。

「液体吐出ユニット」は、液体吐出ヘッドに機能部品、機構が一体化したものであり、液体の吐出に関連する部品の集合体が含まれる。例えば、「液体吐出ユニット」は、ヘッドタンク、キャリッジ、供給機構、維持回復機構、主走査移動機構の構成の少なくとも一つを液体吐出ヘッドと組み合わせたものなどが含まれる。

ここで、一体化とは、例えば、液体吐出ヘッドと機能部品、機構が、締結、接着、係合などで互いに固定されているもの、一方が他方に対して移動可能に保持されているものを含む。また、液体吐出ヘッドと、機能部品、機構が互いに着脱可能に構成されていても良い。

例えば、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。また、チューブなどで互いに接続されて、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。ここで、これらの液体吐出ユニットのヘッドタンクと液体吐出ヘッドとの間にフィルタを含むユニットを追加することもできる。

また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジが一体化されているものがある。

また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドを走査移動機構の一部を構成するガイド部材に移動可能に保持させて、液体吐出ヘッドと走査移動機構が一体化されているものがある。また、液体吐出ヘッドとキャリッジと主走査移動機構が一体化されているものがある。

また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドが取り付けられたキャリッジに、維持回復機構の一部であるキャップ部材を固定させて、液体吐出ヘッドとキャリッジと維持回復機構が一体化されているものがある。

また、液体吐出ユニットとして、ヘッドタンク若しくは流路部品が取付けられた液体吐出ヘッドにチューブが接続されて、液体吐出ヘッドと供給機構が一体化されているものがある。このチューブを介して、液体貯留源の液体が液体吐出ヘッドに供給される。

主走査移動機構は、ガイド部材単体も含むものとする。また、供給機構は、チューブ単体、装填部単体も含むものする。

「液体を吐出する装置」には、液体吐出ヘッド又は液体吐出ユニットを備え、液体吐出ヘッドを駆動させて液体を吐出させる装置が含まれる。液体を吐出する装置には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を 気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。

この「液体を吐出する装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。

例えば、「液体を吐出する装置」として、インクを吐出させて用紙に画像を形成する装置である画像形成装置、立体造形物（三次元造形物）を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置（三次元造形装置）がある。

また、「液体を吐出する装置」は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。

上記「液体が付着可能なもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。

上記「液体が付着可能なもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど液体が一時的でも付着可能であればよい。

また、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置があるが、これに限定するものではない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置などが含まれる。

また、「液体を吐出する装置」としては、他にも、用紙の表面を改質するなどの目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液を、ノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などがある。

なお、本願の用語における、画像形成、記録、印字、印写、印刷、造形等はいずれも同義語とする。

１ 払拭装置
４ ウェブ（第１払拭部材）
４Ａ 繰り出し側ロール
４Ｂ 巻取り側ロール
５ 繰り出しローラ
６ 巻取りローラ
９ 押し付け部材
１３ ワイパホルダ
１４ ワイパ（第２払拭部材）
２０ 洗浄液
３０ 払拭ユニット
１１１ 液体吐出ヘッド
１５０ 維持回復機構（ヘッドメンテナンス装置）

Claims (10)

1. 払拭対象を払拭するウェブ状の第１払拭部材と、
   前記払拭対象に対する払拭動作を制御する手段と、を備え、
   前記制御する手段は、
   前記第１払拭部材を第１方向に相対移動させて前記払拭対象を払拭する第１払拭動作と、
   前記第１払拭部材を前記払拭対象に対して前記第１方向と異なる第２方向に相対移動させて、前記第１払拭動作の払拭終了側における所定の領域を前記第１払拭部材で払拭する第２払拭動作との制御を行う手段を含む
   ことを特徴とする払拭装置。
2. 前記払拭対象を払拭するブレード状の第２払拭部材を備え、
   前記第２払拭部材は、前記払拭対象に接触して前記払拭対象を払拭する払拭位置と、前記払拭対象に接触しない退避位置との間で移動可能であり、
   前記第１払拭動作では前記第２払拭部材を前記払拭位置に移動させ、
   前記第２払拭動作では前記第２払拭部材を前記退避位置に移動させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の払拭装置。
3. 前記第１払拭部材に洗浄液を付与する手段を備えている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の払拭装置。
4. 前記第１払拭動作を所定回数行ったときに前記第２払拭動作を行う
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の払拭装置。
5. 前記第２払拭動作には、前記第１払拭部材を前記払拭対象に接触させて所定時間停止させる動作を含む
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の払拭装置。
6. 液体を吐出する液体吐出ヘッドのノズル面を払拭する
   ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の払拭装置。
7. 前記液体吐出ヘッドには払拭方向の端部にガイド部材が配置され、
   前記第２払拭動作では前記ガイド部を払拭する
   ことを特徴とする請求項６に記載の払拭装置。
8. 前記第２方向が、前記第１方向と逆方向である
   ことを特徴とする請求項請求項１ないし７のいずれかに記載の払拭装置。
9. 液体吐出ヘッドのメンテナンスを行うヘッドメンテナンス装置であって、
   請求項８に記載の払拭装置を備えている
   ことを特徴とするヘッドメンテナンス装置。
10. 液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
    請求項１ないし８のいずれかに記載の払拭装置、又は請求項９に記載のメンテナンス装置と、を備えている
    ことを特徴とする液体を吐出する装置。

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