JP2020189450A - キャップ、ヘッドメンテナンス装置、液体を吐出する装置 - Google Patents

キャップ、ヘッドメンテナンス装置、液体を吐出する装置 Download PDF

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Abstract

【課題】キャップ部材の清掃作業の作業性を向上する。【解決手段】吸引キャップ21は、ヘッド34のノズル面(吐出面)341に当接してキャッピングするキャップ本体301と、キャップ本体301の内部に配置されたロッド状部材302とを有し、ロッド状部材302は、軸方向と直交する断面形状において外形状が円形状であるロッド本体部321を有し、ロッド本体部321には、ロッド本体部321の両端部321a、321bであって、軸方向端面から距離a離れた位置に設けたフランジ部322を有し、フランジ部322は、軸方向と直交する断面形状において外形状を円形状としている。【選択図】図6

Description

本発明はキャップ、ヘッドメンテナンス装置、液体を吐出する装置に関する。
液体を吐出するヘッド(液体吐出ヘッドともいう。)を使用する装置では、ヘッドの吐出面(ノズル面)をキャッピングするキャップ、キャップに接続された吸引手段などを含む維持回復機構(ヘッドメンテナンス装置)を備えて、ヘッドの状態の維持、回復(メンテナンス)を行うようにしている。
従来、ヘッドのノズルを覆うキャップ部材と、キャップ部材に接続された吸引ポンプとを備え、キャップ部材の内部に、キャップ部材の内壁面との間に吸引経路を形成する面を有する吸引補助部材を配置したものが知られている(特許文献1)。
特開2018−154117号公報
ところで、特許文献1に開示されている吸引補助部材は、キャップ部材の本体(キャップ本体部)に対する方向性を有している部材である。そのため、吸引補助部材を取り外してキャップ本体を清掃するとき、吸引補助部材の方向を間違えないように取付けなければならず、清掃作業の作業性が阻害される。
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、キャップ部材の清掃作業の作業性を向上することを目的とする。
上記の課題を解決するため、本発明に係るキャップは、
液体を吐出するヘッドの吐出面をキャッピングするキャップであって、
内部にロッド状部材が配置され、
前記ロッド状部材は、軸方向と直交する方向の断面形状において、外形状が円形状又は正多角形状である
ことを特徴とするキャップ。
構成とした。
本発明によれば、キャップ部材の清掃作業の作業性を向上することができる。
本発明の第1実施形態に係る液体を吐出する装置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。 同じくヘッド構成の説明に供する平面説明図である。 同実施形態におけるヘッドメンテナンス装置の一例の模式的説明図である。 同実施形態における吸引キャップの斜視説明図である。 同吸引キャップの長手方向に沿う断面説明図である。 同吸引キャップのキャップ本体の斜視説明図である。 同キャップ本体の平面説明図である。 ロッド状部材の斜視説明図である。 同ロッド状部材の軸方向と直交する方向の断面説明図である。 同実施形態に係る吸引キャップの作用説明に供する吸引キャップの長手方向に沿う断面説明図である。 比較例1の吸引キャップの斜視説明図である。 同吸引キャップの吸引補助部材の斜視説明図である。 同実施形態における吸引キャップのロッド状部材の取り外し作用説明に供する吸引キャップの長手方向に沿う断面説明図である。 本発明の第2実施形態に係る吸引キャップの斜視説明図である。 同吸引キャップのロッド状部材の斜視説明図である。 本発明の第3実施形態に係る吸引キャップの斜視説明図である。 同吸引キャップのロッド状部材の斜視説明図である。 本発明の第4実施形態に係る吸引キャップのロッド状部材の斜視説明図である。
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は本発明に係る液体を吐出する装置の機構部の平面説明図、図2は同じく要部側面説明図、図3は同じくヘッド構成の説明に供する平面説明図である。なお、図3はヘッドを上方から透過した状態で示している。
液体を吐出する装置1000は、シリアル型印刷装置である。左右の側板10A、10Bに架け渡されるガイド部材1などのガイド部材でキャリッジ3を主走査方向に往復移動可能に保持している。そして、キャリッジ3は、主走査モータ5によって、駆動プーリ6と従動プーリ7間に架け渡したタイミングベルト8を介して主走査方向に往復移動する。
このキャリッジ3には、4つの液体吐出ユニット4を搭載している。液体吐出ユニット4は、液体を吐出するヘッド(液体吐出ヘッド)34とサブタンク35を一体化して構成している。
ヘッド34は、図3に示すように、ノズル面341に複数のノズル342を配列した2つのノズル列Na、Nbを有している。4つのヘッド34の8列のノズル列Na,Nbは、例えば、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、白(W)、透明(V)の液体を吐出するように割当てられている。
サブタンク35は、それぞれ各ヘッド34に供給する各色の液体を収容するタンク部を備えている。
そして、装置本体側には、各色の液体を収容したメインタンク50(50a〜50f)が交換可能に装着されるカートリッジホルダ51が配置されている。このカートリッジホルダ51には送液ポンプ部52が設けられ、メインタンク50から送液ポンプ部52によって各色の供給チューブ(液体供給経路ともいう。)56を介して各サブタンク35に各色の液体が供給される。
一方、シート材Pを搬送するために、シート材Pを吸着してヘッド34に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト12を備えている。この搬送ベルト12は、無端状ベルトであり、搬送ローラ13とテンションローラ14との間に掛け渡されている。なお、搬送ベルト12は静電吸着やエアー吸引でシート材Pを吸着する。
そして、搬送ベルト12は、副走査モータ16によってタイミングベルト17及びタイミングプーリ18を介して搬送ローラ13が回転駆動されることによって、副走査方向に周回移動する。
さらに、キャリッジ3の主走査方向の一方側には搬送ベルト12の側方にヘッド34の維持回復を行う維持回復機構であるヘッドメンテナンス装置20が配置されている。
ヘッドメンテナンス装置20は、例えばヘッド34のノズル面341をキャッピングする1つの保湿キャップを兼ねる本発明に係るキャップである吸引キャップ21及び3つの保湿キャップ22と、ノズル面341を払拭するワイパ23などとで構成されている。
これらの吸引キャップ21及び保湿キャップ22は共通の駆動源で駆動されて同じタイミングで、ヘッド34に対して、キャッピング位置への移動、デキャップ位置への進退移動を行う。
また、キャリッジ3の主走査方向に沿って両側板間に、所定のパターンを形成したエンコーダスケール123を張り渡し、キャリッジ3にはエンコーダスケール123のパターンを読取る透過型フォトセンサからなるエンコーダセンサ124を設けている。これらのエンコーダスケール123とエンコーダセンサ124によってキャリッジ3の移動を検知するリニアエンコーダ(主走査エンコーダ)122を構成している。
また、搬送ローラ13の軸にはコードホイール125を取り付け、このコードホイール125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126を設けている。これらのコードホイール125とエンコーダセンサ126によって搬送ベルト12の移動量及び移動位置を検出するロータリエンコーダ(副走査エンコーダ)を構成している。
このように構成した装置においては、シート材Pが搬送ベルト12上に給紙されて吸着され、搬送ベルト12の周回移動によって副走査方向に搬送される。
そこで、キャリッジ3を主走査方向に移動させながら画像信号に応じてヘッド34を駆動することにより、停止しているシート材Pに液体を吐出して1行分を記録する。そして、シート材Pを所定量搬送後、次の行の記録を行う。
記録終了信号又はシート材Pの後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、シート材Pを図示しない排紙トレイに排紙する。
次に、本実施形態におけるヘッドメンテナンス装置の一例について図4を参照して説明する。図4は同ヘッドメンテナンス装置の模式的説明図である。
ヘッドメンテナンス装置20は、維持装置フレーム211に、キャップホルダ212に保持された吸引キャップ21、保湿キャップ22と、弾性体を含むワイパ23とがそれぞれ昇降可能(進退可能)に保持されている。
吸引キャップ21には弾性部材からなるチューブ219を介して吸引手段である吸引ポンプ220を接続している。吸引ポンプ220は、吸引チューブ219に対して複数の加圧部材による加圧と移動を繰り返すことによってチューブ219に吸引力を発生させるチューブポンプを使用している。
一方、吸引キャップ21、保湿キャップ22、ワイパ23の下方にはフレーム211に回転自在に支持したカム軸221を配置している。このカム軸221には、キャップホルダ212を昇降させるためのキャップカム222、ワイパ23を昇降させるためのワイパカム224を設けている。
そして、吸引ポンプ220及びカム軸221を回転駆動するために、維持回復モータ556の回転をモータ軸231aに設けたモータギヤ232に、吸引ポンプ220のポンプ軸556aに設けたポンプギヤ233を噛み合わせている。
また、ポンプギヤ233と一体の中間ギヤ234に中間ギヤ235を介して一方向クラッチ237付きの中間ギヤ236を噛み合わせている。この中間ギヤ236と同軸の中間ギヤ238に中間ギヤ239を介してカム軸221に固定したカムギヤ240を噛み合わせている。なお、クラッチ237付きの中間ギヤ236、238の回転軸である中間軸241はフレーム211にて回転可能に保持している。
このヘッドメンテナンス装置20においては、モータ556を駆動して、ワイパカム224を介してワイパ23を上昇させる。この状態で、キャリッジ3を主走査方向に移動させることにより、ワイパ23によってヘッド34のノズル面341をワイピング(払拭)する。
また、ヘッド34のノズル面341を吸引キャップ21、保湿キャップ22で覆うときには、モータ556を回転させ、キャップカム222を介して吸引キャップ21、保湿キャップ22を上昇させてキャッピングする。
次に、本実施形態における吸引キャップについて図5ないし図10を参照して説明する。図5は同吸引キャップの斜視説明図、図6は同吸引キャップの長手方向に沿う断面説明図、図7は同吸引キャップのキャップ本体の斜視説明図、図8は同キャップ本体の平面説明図、図9はロッド状部材の斜視説明図、図10は同ロッド状部材の軸方向と直交する方向の断面説明図である。
本発明に係るキャップである吸引キャップ21は、ヘッド34のノズル面(吐出面)341に当接してキャッピングするキャップ本体301と、キャップ本体301の内部に配置されたロッド状部材302とを有している。
キャップ本体301は、ノズル面341に当接する当接部311を有し、当接部311がノズル面341に当接した状態でノズル面341とともに密閉された空間を形成するための凹部312を有している。
凹部312の底部には、吸引チューブ219が接続される吸引穴(排出口)313が設けられ、吸引穴313に向かって傾斜する2つの第1傾斜面312a及び第2傾斜面312bを形成している。第1傾斜面312aの水平面に対する傾斜角を第2傾斜面312bの水平面に対する傾斜角よりも小さくしている。
そして、キャップ本体301の凹部312内に、ロッド状部材302を配置している。
ロッド状部材302は、軸方向と直交する断面形状において外形状が円形状であるロッド本体部321を有している。ロッド本体部321は、円筒状部材(又は、円柱状部材でもよい。)としている。
ロッド本体部321は、凹部312内に配置されることで、吸引面積を制限して、キャップ21の凹部312内に吸引排出される液体(廃液)を吸引するときの流速を高め、キャップ21内に発生した泡を消泡する作用を有している。
ロッド本体部321には、ロッド本体部321の両端部321a、321bであって、軸方向端面から距離a(例えば5mm)離れた位置に設けたフランジ部322を有している。フランジ部322は、ロッド状部材302を凹部312内に配置するとき、キャップ本体301に接触する脚部となる。
フランジ部322は、軸方向と直交する断面形状において外形状を円形状としている。
次に、本実施形態に係る吸引キャップ21の作用について図11ないし図13も参照して説明する。図11は同作用説明に供する吸引キャップの長手方向に沿う断面説明図、図12は比較例1の吸引キャップの斜視説明図、図13は同吸引キャップの吸引補助部材の斜視説明図である。
メンテナンス動作では、吸引キャップ21でヘッド34のノズル面341をキャッピングして吸引ポンプ220を駆動して、ヘッド34のノズル342から液体を吸引キャップ21内に吸引排出させるノズル吸引(ヘッド吸引)を行い、ノズル吸引後、吸引キャップ21をノズル面341から離間させる。
このとき、例えば、図11(a)に示すように、吸引キャップ21の凹部312内には廃液とともに、ロッド状部材302の表面などに液体の泡400が残存する。この状態で、吸引ポンプ220を駆動してキャップ内吸引動作を行うと,図10(b)に矢印で示すような気流により、ロッド状部材302の周囲とキャップ本体301の凹部312の壁面との隙間から泡400が吸い込まれる。これにより、効率的に泡400を吸引排出することができる。
ここで、図11(c)に示すように、長期間の使用などで、吸引キャップ21の凹部312の底面(第1傾斜面312a、第2傾斜面312b)には増粘した液体(廃液)401が滞留して固着することがある。
そのため、吸引キャップ21のロッド状部材302を取り外して、キャップ本体301の凹部312の壁面などを清掃することがある。この場合、清掃後にはロッド状部材302をキャップ本体301内に戻すことになる。
ここで、図12及び図13に示す比較例1の吸引キャップ21では、キャップ本体301内に、板状部材711に脚部712を設けた吸引補助部材702を配置している。そのため、比較例1の吸引キャップ21では、吸引補助部材702を取り付ける角度は、上下面のいずれかがキャップ本体301に嵌めたときに表面となるようにしなければならない。
このとき、吸引補助部材702を間違えた角度でキャップ本体301内に配置されると、凹部312の内壁面との隙間が大きくなって泡400を確実に吸引排出できなくなるおそれが生じる。そのため、吸引補助部材702の方向(周方向)を間違えないように取付けなければならず、吸引キャップ21の清掃作業の作業性が阻害される。
これに対し、本実施形態に係るロッド状部材302は、外形状が円形のロッド本体部311及び脚部となるフランジ部322で構成しているので、キャップ本体301内に配置する(取付ける)ときに、周方向で方向性が生じない。
これにより、ロッド状部材302を容易に吸引キャップ21内に配置することができ、吸引キャップ21の清掃作業の作業性が向上する。
次に、本実施形態における吸引キャップ21のロッド状部材の取り外し作用について図14を参照して説明する。図14は同作用説明に供する吸引キャップの長手方向に沿う断面説明図である。
本実施形態におけるロッド状部材302は、ロッド本体部321の両端部321a、321bであって、ロッド本体部321の軸方向端面から距離aだけ離れた位置に脚部となるフランジ部322を設けている。
これにより、図14に示すように、例えば、ロッド本体部321の一端部321aを矢印で示すように押し下げることで、他端部321bが持ち上がるので、ロッド状部材302をキャップ本体301から取り外しやすくなる。
次に、本発明の第2実施形態について図15及び図16を参照して説明する。図15は同実施形態に係る吸引キャップの斜視説明図、図16は同吸引キャップのロッド状部材の斜視説明図である。
本実施形態では、ロッド状部材302は、軸方向と直交する断面形状において外形状が円形状であるロッド本体部321の両端部に、軸方向と直交する断面形状において外形状が多角形状(ここでは、六角形状)のフランジ部322を設けている。
ここで、フランジ部322の六角形の幅は、キャップ本体301内の短手方向の幅に合わせている。
これにより、ロッド状部材302をキャップ本体301内に組み込むとき、ロッド状部材302のフランジ部322の方向性をほぼ気にする必要がなくなる。ロッド本体部321は外形状が円形状であるので方向性を有していない。
また、このように、ロッド本体部321とフランジ部322の外形状が異なっても、ロッド状部材302を容易に吸引キャップ21内に配置することができ、吸引キャップ21の清掃作業の作業性が向上する。
次に、本発明の第3実施形態について図17及び図18を参照して説明する。図17は同実施形態に係る吸引キャップの斜視説明図、図18は同吸引キャップのロッド状部材の斜視説明図である。
本実施形態では、ロッド状部材302のロッド本体部321は、軸方向と直交する断面形状において外形状が多角形状、ここでは八角形状となる多面体柱としている。また、ロッド本体部321の両端部に、同じく、軸方向と直交する断面形状において外形状が多角形状(ここでは、八角形状)のフランジ部322を設けている。
ここで、フランジ部322の八角形の幅は、キャップ本体301内の短手方向の幅に合わせている。
これにより、ロッド状部材302をキャップ本体301内に組み込むとき、ロッド状部材302のフランジ部322の方向性をほぼ気にする必要がなくなる。
また、ロッド本体部321は外形状が八角形状(多面体である八角柱)であるので、多少の方向性は存するが、長方形状(比較例1)に比べて取付け方向の制限は少ない。また、ロッド状本体部321を八角柱とすること円形状に比べて製作が容易になる。
なお、ロッド本体部の外形状を正多角形状とする場合、正多角柱状部材に限らず、正多角筒状部材とすることもできる。
次に、本発明の第4実施形態について図19を参照して説明する。図19は同実施形態に係る吸引キャップのロッド状部材の斜視説明図である。
本実施形態では、ロッド状部材302は、ねじなど、外周面に螺旋状に形成された部材を使用している。
このように外形状を螺旋状とすることで、脚部となるフランジ部を設けないでも、キャップ本体301の内壁面とロッド状部材302の外周との間に、流路となる隙間を確保することができる。
上記各実施形態において、ロッド状部材は、ゴムなどの弾性変形可能な部材で形成することで、ロッド状部材がキャップ本体内にはめ込まれておらずに、一部が飛び出していた場合でも、ノズル面などを傷つけることを抑制できる。
また、ロッド状部材の表面に撥液処理を施してもよい。撥液処理を施すことで、残留液体を残りにくくすることができる。
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。
「液体吐出ヘッド」には、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。
「液体を吐出する装置」には、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。
3 キャリッジ
20 メンテナンス装置(維持回復機構)
21 吸引キャップ
34 ヘッド
341 ノズル面
301 キャップ本体
302 ロッド状部材
321 ロッド本体
322 フランジ部
341 ノズル面
1000 液体を吐出する装置

Claims (10)

  1. 液体を吐出するヘッドの吐出面をキャッピングするキャップであって、
    内部にロッド状部材が配置され、
    前記ロッド状部材は、軸方向と直交する方向の断面形状において、外形状が円形状又は正多角形状である
    ことを特徴とするキャップ。
  2. 前記ロッド状部材は、円筒状部材又は円柱状部材である
    ことを特徴とする請求項1に記載のキャップ。
  3. 前記ロッド状部材は、正多角筒状部材又は正多角柱状部材である
    ことを特徴とする請求項1に記載のキャップ。
  4. 前記ロッド状部材は、外周面に螺旋状の凸部を有している
    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キャップ。
  5. 前記ロッド状部材は、ロッド本体部と、前記ロッド本体部の外周に設けられ、前記キャップ本体の内壁面に接触するフランジ部と、を有し、
    前記フランジ部は、軸方向と直交する方向の断面形状において、外形状が円形状又は正多角形状である
    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キャップ。
  6. 前記ロッド状部材は、軸方向と直交する方向の断面形状において、前記ロッド本体部の外形状と前記フランジ部の外形状とが異なる
    ことを特徴とする請求項5に記載のキャップ。
  7. 前記ロッド状部材は、前記ロッド本体部の軸方向の端面から離れた位置に前記フランジ部が設けられている
    ことを特徴とする請求項5又は6に記載のキャップ。
  8. 前記ロッド状部材は、弾性変形可能な部材である
    ことを特徴とする請求項1ないし7にいずれかに記載のキャップ。
  9. 液体を吐出する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1ないし8のいずれかに記載のキャップと、
    前記キャップに接続された吸引手段と、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. 液体を吐出するヘッドと、
    請求項1ないし8のいずれかに記載のキャップ、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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