JP2022058009A - 液体吐出装置 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るプリンタ100について説明する。下記の実施形態は本発明の一例にすぎず、本発明の要旨を変更しない範囲で、本発明の実施形態を適宜変更できることは言うまでもない。また、以下の説明では、矢印の起点から終点に向かう進みが「向き」と表現され、矢印の起点と終点とを結ぶ線上の往来が「方向」と表現される。
図1において、プリンタ100は、液体吐出装置の一例であり、インクジェット方式で、単色(例えば黒)で表現された画像をシートM(図2参照)に記録する。シートMは、用紙やOHPシート等である。本実施形態では、インクジェット方式は、ピエゾインクジェット方式であるが、サーマルインクジェット方式(バブルジェット(登録商標)方式とも称される)でもよい。
図2において、プリンタ100は、筐体300内に、供給トレイ110、排出トレイ120、給送機構130、外側ガイド140、内側ガイド150、搬送ローラ対160、排出ローラ対170、プラテン180、キャリッジ190、ヘッド200、搬送機構210(図3参照)、貯留部220、蓋230、バルブユニット240(図6(B)参照)、開放部材250(図4等参照)、キャップ260(図4等参照)、およびコントローラ270(図10参照)を備える。なお、実施形態では、搬送機構210、バルブユニット240および開放部材250が第1切替機構の構成要素である。
図1において、筐体300は、概ね直方体形状であり、筐体300内の各種フレームにより支持される。筐体300の前面320には、前向きの開口330が形成されている。
供給トレイ110は、開口330を通じて筐体300内に装着される。図2において、供給トレイ110の底部111には、複数のシートMが上下方向7に積載される。底部111の後端部からは、ガイド部材112が後方且つ上方へと延出し、外側ガイド140の下端部の真下に至る。
筐体300において供給トレイ110より上方には、排出口370が形成される。排出口370からは、プリンタ100により画像が記録されたシートM(以下、「印刷物M」とも称す)が排出される。排出トレイ120は、印刷物Mを支持する。
図2において、給送機構130は、軸131、給送アーム132、給送ローラ133、および駆動伝達機構134を備える。
図2において、筐体300内には、シートMの搬送路Pが形成される。搬送路Pの入口P0は、搬送路Pの上流端部であり、ガイド部材112の延出端部の直ぐ上にある。搬送路Pは、所謂Uターンパスであり、湾曲部P1および直線部P2を有する。湾曲部P1は、入口P0から概ね上方へと延びつつ前方へと湾曲する。直線部P2は、湾曲部P1の下流端部から前方へと概ね直線的に延びて排出口370に至る。
外側ガイド140および内側ガイド150は、湾曲部P1の最外側部および最内側部をそれぞれ区画する。
搬送ローラ対160は、駆動ローラ161およびピンチローラ162を備える。駆動ローラ161およびピンチローラ162は、湾曲部P1の下流端部を挟んで上下方向7において当接し合い、湾曲部P1の下流端部に沿って左右方向9に延びる。本実施形態では、駆動ローラ161は、ピンチローラ162に上方から当接する。なお、駆動ローラ161は、ピンチローラ162に下方から当接してもよい。
図2において、排出ローラ対170は、駆動ローラ171および拍車ローラ172を備える。駆動ローラ171および拍車ローラ172は、直線部P2においてプラテン180と排出口370との間に位置で、直線部P2を挟んで上下方向7において当接し合い、直線部P2に沿って左右方向9に延びる。本実施形態では、拍車ローラ172は、駆動ローラ171に上方から当接する。なお、拍車ローラ172は、駆動ローラ171に下方から当接してもよい。
プラテン180は、前後方向8において搬送ローラ対160および排出ローラ対170の間に位置する。プラテン180は、前後左右に拡がる支持面181を有する。支持面181は、直線部P2の最下部を区画し、搬送ローラ対160から送り出されたシートMを下方から支持する。支持面181は、プラテン180から上方に突出し且つ前後方向8に細長い複数のリブの上端面の集まりである。なお、支持面181は、プラテン180における平坦な上面でもよい。
図2,図3において、プリンタ100は、筐体300内に、ガイドレール191A,191Bを備える。図2に示すように、ガイドレール191A,191Bは、支持面181より上方に位置し、フレーム(図示せず)に支持される。図3に示すように、ガイドレール191A,191Bは、上方からの平面視で支持面181を挟んで前後方向8に間隔をあけて位置し、左右方向9に延びる。
図2において、ヘッド200は、下面201、上面202、複数のノズル203およびインク流路(液体流路の一例)204を有する。複数のノズル203は、前後左右に並ぶよう下面201に形成される。なお、図2では、前後に並ぶノズル203のみが示される。各ノズル203は、下方を向く開口を吐出口として有する。ヘッド200は、キャリッジ190の移動により、支持面181より上方に離れた位置で下面201が走査方向9に移動するように、キャリッジ190に取り付けられる。これにより、下面201は、直線部P2の最上部の一部を区画する。
図3において、搬送機構210は、2個のプーリ211と、エンドレスベルト212とを含む。なお、搬送機構210は、第1切替機構の一部であり、後述の弁体242の開閉状態を切り替える。2個のプーリ211は、ガイドレール191A上で左右方向9に互いに離間する。各プーリ211は、上下方向7に沿う軸心の周方向に回転可能である。エンドレスベルト212は、2個のプーリ211に張架され、キャリッジ190に連結される。右側のプーリ211には、キャリッジ190の搬送用のモータ273(以下、「キャリッジモータ273」とも称す,図10参照)が連結される。キャリッジモータ273は、コントローラ270の制御下で回転し、動力を発生する。この動力により、右側のプーリ211が順方向または逆方向に回転する。その結果、エンドレスベルト212に連結されたヘッド200は、2個のプーリ211間で予め定められるフラッシング位置P22および当接位置P23の間で左右方向9に往復移動する。フラッシング位置P22および当接位置P23の中間には、被キャップ位置P21が予め定められている。被キャップ位置P21は、左右方向9において、プラテン180よりも右方且つフレーム301より左方に離間する位置である。被キャップ位置P21には、キャップ260が設けられている(図4参照)。ヘッド200が被キャップP21に位置するとき(図4参照)、開放部材250は、弁体242(図6(B)参照)に当接しない。フラッシング位置P22は、プラテン180から左方に離れた位置である。フラッシング位置P22にはインク受け194が設けられている。当接位置P23は、被キャップ位置P21の右方に離間する位置である。ヘッド200が当接位置P23に位置するとき(図5参照)、開放部材250は、弁体242(図6(B)参照)に当接して弁体242を開放する。
図4~図7において、貯留部220は、インクタンクであり、ヘッド200から容易に取り外すことができないように、ヘッド200の上面202に据え付けられている。即ち、本実施形態では、プリンタ100は、貯留部220およびヘッド200がキャリッジ190(図3参照)に搭載された所謂オンキャリッジ型である。また、貯留部220の全体がヘッド200よりも上方に位置する。しかし、これに限らず、貯留部220の一部が上面202より上方に位置し、残りの部分が上面202より下方に位置していてもよい。
図6(B)において、バルブユニット240は、バネ241および弁体242を有する。
図4,図5,図8に示すように、キャップ260は、プラテン180よりも右方の左右位置で、左右位置にヘッド200と概ね同じ前後位置に配置される。キャップ260は、ゴム等の弾性材料から作製されており、基部261と、リップ部262と、複数の流体連通路263と、を有する、基部261およびリップ部262は、キャップ260の本体の一例である。流体連通路263は、第2大気連通路の一部に相当する。
図9に示すように、プリンタ100は、第2切替機構280を備えている。第2切替機構280は、共通チューブ281、電動三方弁282、および個別チューブ283,284を備えている。共通チューブ281の一方端部は、流体連通路263の下端部に接続され、共通チューブ281の他方端部は、電動三方弁282の流入ポート282Aに接続される。電動三方弁282および個別チューブ283は、第2大気連通路の他の一部に相当する。
チューブポンプ290は、ロータリ式のチューブポンプ等であり、吸入ポート290Aと、排出ポート290Bと、を有する。排出ポート290Bには、廃インクチューブ291を介して廃インクタンク(図示せず)が流通可能に接続される。
次に、図7(B)を参照して、空気部の体積Vbについて説明する。空気部は、内部空間220Aにおいて各色のインクの除く部分である。空気部の体積Vbは、貯留部220の内部空間220Aにおいて、各色のインクの液面が上側指標223Uと同じ上下位置にあるときの空気部の体積である。体積Vbは、プリンタ100の設計段階における実験等で設計者により下記のように定められる。
Vb=(Po+ΔP)×ΔV/ΔP …(1)
ΔP≦Pm …(2)
Pm=4×σ×cosθ/d …(3)
図10に示すように、コントローラ270は、CPU、ROM、RAM、EEPROM、およびASICを備えており、これらは内部バスによって接続される。ROM、RAM、EEPROMはメモリの一例である。ROMには、プリンタ100の各種動作を制御するためのプログラムなどが格納されている。CPUは、プログラムをRAMやEEPROMを使いつつ実行する。
プリンタ100がスタンバイ状態のとき、ヘッド200、キャップ260、バルブユニット240は、図4に示す状態にある。このとき、ヘッド200は、ホームポジションで待機している。本実施形態では、ホームポジションは、被キャップ位置P21とする。また、被キャップ位置P21は、ヘッド200が左右方向9へ移動する際の原点位置ともする。しかし、これに限らず、ホームポジションは、例えば、左右方向9においてプラテン180とキャップ260との間の位置でもよいし、キャップ260より右方の位置であってもよい。キャップ260は、キャップ位置P31で静止し、ヘッド200の各ノズル203を被覆する。ヘッド200が被キャップ位置P21にあるとき、弁体242は、開放部材250から離間している。そのため、弁体242は、バネ241からの付勢力により、右壁221Hにおいて第1大気連通路221Kの周囲の部分を弁座として、第1大気連通路221Kを閉塞している。即ち、第1大気連通路221Kは連通状態にある。各蓋230は、注入口224A(図7(A)を参照)を閉塞している。
実施形態によれば、キャップ260がノズル203を被覆している間、第1大気連通路221Kは非連通状態にあり、流体連通路263(第2大気連通路)は連通状態にある。そのため、キャップ時にインクが第1大気連通路221Kをから貯留部220の外部に漏れにくい。
以下、上記実施形態の各種変形例について説明する。
実施形態では、流体連通路263、共通チューブ281、電動三方弁282および個別チューブ283が第2大気連通路を構成していた。しかし、これに限らず、図12(A)に示すように、キャップ260は、第2大気連通路265をさらに備えていてもよい。この場合、流体連通路263の下端部と、チューブポンプ290の吸入ポート290Aとは、個別チューブ284により接続される。また、第2大気連通路265は、基部261の上面において流体連通路263とは異なる位置から基部261の下面まで貫通する貫通孔である。但し、第2大気連通路265は、ヘッド200から吐出または排出されたインクがキャップ260の外部に漏れないように形成される。他にも、第2大気連通路265の下端部に電磁弁を設けることで、インクがキャップ260の外部に漏れないようにできる。この場合、第2大気連通路265の状態は、実施形態と同様に、連通状態および非連通状態に電磁弁により切り替えられる。
また、図12(B)に示すように、貯留部220の内部空間220Aはさらに、外壁221および隔壁222Aにより、4つの空気室220Cに区画されてもよい。この場合、各インク貯留室220Bは、個別の第1大気連通路221K(複数の第1大気連通路の一例)等を介して、貯留部220の外部と個別に連通する。また、空気室220Cの各々に対応するように、個別のバルブ収容空間220Dが、空気室220Cの右隣りに設けられる。各バルブ収容空間220Dには、バルブユニット240が設けられる。フレーム301には、4つのバルブユニット240に対応するよう、4つの開放部材250が設けられる。4つの開放部材250は、ヘッド200が被キャップ位置P21に移動する過程で、対応するバルブユニット240をほぼ同時に(即ち、一括的に)連通状態にし、ヘッド200が被キャップ位置P21から離間する過程で、対応するバルブユニット240をほぼ同時に連通状態から非連通状態に一括的に切り替える。
実施形態では、第1切替機構は、搬送機構210、バルブユニット240および開放部材250を備えていた。しかし、この構成に代えて、第1切替機構は、複数の第1大気連通路221Kに対応して設けられる電磁弁であってもよい。各電磁弁は、ソレノイドと、例えば鉄製の弁体とを備える。コントローラ270がソレノイドに電流を流すことで、弁体は、ソレノイドに吸引され、その結果、対応する第1大気連通路221Kを開放する。また、コントローラ270がソレノイドに電流を流さないことで、弁体は、ソレノイドから離間し、その結果、対応する第1大気連通路221Kを閉塞する。
貯留部220において、空気室220Cは、図13に示すように、各インク貯留室220Bより上方且つ右隣りに区画されてもよい。この場合、バルブ収容空間220Dは、空気室220Cの下端部に区画される。また、第1大気連通路221Kは、底壁221Aに形成され、底壁221Aを上下方向7に貫通する。
また、図11の各処理を、下記に代えてもよい。
実施形態において、個別チューブ284は、流体連通路263の下端部と、電動三方弁282の流入ポート282Aとを接続していた(図9参照)。本変形例では、図14に示すように、個別チューブ284は、流体連通路263の下端部と、チューブポンプ290の吸入ポート290Aとを接続する。個別チューブ284の両端部間には、共通チューブ281の外周面から内周面へと貫通する貫通孔285が形成されている。共通チューブ281は、共通チューブ281の外部から貫通孔285に被さる袋状の膨張/収縮部材286を備えている。膨張/収縮部材286の内部空間は、貫通孔285を介して共通チューブ281の内部空間と連通する。膨張/収縮部材286は、共通チューブ281よりも変形し易い材料で作製され、共通チューブ281における気圧変動に応じて膨張または収縮する。
実施形態では、昇降機構259が昇降モータ274から伝達される動力により、キャップ位置P31およびアンキャップ位置P32の間で移動していた。しかし、これに代えて、キャップ260および昇降機構259は、キャリッジ190の走査方向9への移動を利用したものでもよい。なお、この種のキャップ260および昇降機構259は公知であるため、それぞれの説明を簡素化する。
実施形態では、開放部材250は、フレーム301から突出していた(図4等参照)。しかし、これに代えて、開放部材250は、図16に示すように、弁体242から第1大気連通路221Kを通って外壁221の外部へと延出してもよい。この場合、開放部材250は、ヘッド200が被キャップ位置P21へと移動する過程でフレーム301と当接し、これによって、弁体242は第1大気連通路221Kを連通状態にする(図16(A)を参照)。また、開放部材250は、ヘッド200が被キャップ位置P21から離間することでフレーム301から離間し、これによって、弁体242は第1大気連通路221Kを非連通状態にする(図16(B)を参照)。
実施形態では、プリンタ100は液体吐出装置の例示であった。しかし、液体吐出装置は、プリンタ100に限らず複合機、複写機、またはファックスであってもよい。複合機は、プリント機能、コピー機能およびファックス送受信機能のうち、複数の機能を有する機器である。
160・・・搬送ローラ対
164・・・ロータリエンコーダ
190・・・キャリッジ
193・・・リニアエンコーダ
200・・・ヘッド
203・・・ノズル
204・・・インク流路
210・・・搬送機構
216・・・液量センサ
217・・・気象センサ
218・・・液面センサ
220・・・貯留部
220B・・・インク貯留室
221K・・・第1大気連通路
240・・・バルブユニット
250・・・開放部材
260・・・キャップ
270・・・コントローラ
275・・・タイマ
M・・・シート
P・・・搬送路
Claims (19)
- ノズルが形成されたノズル面を有するヘッドと、
液体を貯留する液体貯留室、および、上記液体貯留室と外部とを連通する第1大気連通路と、を有する貯留部と、
上記ヘッドと上記液体貯留室とを、上記液体が流通可能に接続する液体流路と、
上記第1大気連通路の状態を、外部と連通する連通状態と、外部と連通しない非連通状態とに切り替える第1切替機構と、
上記ノズル面の被覆空間を区画する本体と、上記被覆空間と外部とを連通する第2大気連通路と、を有するキャップと、
上記本体が上記ノズル面を被覆する被覆位置と、上記本体が上記ノズル面から離間する離間位置との間で、上記キャップを移動させる移動機構と、
コントローラと、を備えており、
上記コントローラは、
上記ヘッドより上記液体を吐出させる吐出処理と、
上記吐出処理の実行後、上記移動機構により、上記離間位置にある上記キャップを上記被覆位置に移動させるキャップ処理と、
上記キャップが上記被覆位置にあるときに上記第1大気連通路は非連通状態にある、液体吐出装置。 - 上記コントローラは、上記キャップが上記被覆位置にあるときに上記第1大気連通路の状態が非連通状態であるように上記第1切替機構を動作させる第1連通処理、を行う請求項1に記載の液体吐出装置。
- 上記第2大気連通路の状態を、外部と連通する連通状態と、外部と連通しない非連通状態とに切り替える第2切替機構、をさらに備え、
上記キャップが上記被覆位置にあるときに上記第2大気連通路は連通状態にある、請求項1または2に記載の液体吐出装置。 - 上記コントローラは、上記キャップが上記被覆位置にあるときに上記第2大気連通路の状態が連通状態であるように上記第2切替機構を動作させる第2連通処理、を行う請求項3に記載の液体吐出装置。
- 上記コントローラは、上記第2連通処理を上記吐出処理の終了から上記キャップ処理の実行前の間に行って、上記第2切替機構により非連通状態の上記第2大気連通路を連通状態に切り替えさせる、請求項4に記載の液体吐出装置。
- 上記第2大気連通路の状態を、外部と連通する連通状態と、外部と連通しない非連通状態とに切り替える第2切替機構、をさらに備えており、
上記キャップが上記被覆位置にあるときに上記第2大気連通路は非連通状態にある、液体吐出装置。 - 上記コントローラは、上記キャップが上記被覆位置にあるときに、上記第2大気連通路が非連通状態となるように上記第2切替機構を動作させる第2非連通処理、を行う請求項6に記載の液体吐出装置。
- 上記コントローラは、上記第2連通処理を上記吐出処理の終了から上記キャップ処理の実行前の間に行って、上記第2切替機構により非連通状態の上記第2大気連通路を連通状態に切り替えさせる、請求項7に記載の液体吐出装置。
- 上記吐出処理の実行中、上記第2大気連通路は非連通状態にある、請求項7または8に記載の液体吐出装置。
- 上記コントローラは、
上記吐出処理の実行前に、上記第2切替機構により非連通状態の上記第2大気連通路を連通状態にする第2連通処理と、
上記第2連通処理の実行後に、上記移動機構により、上記被覆位置にある上記キャップを上記離間位置に移動させる離間処理と、
上記離間処理の実行後に上記吐出処理と、を行う請求項6から9のいずれかに記載の液体吐出装置。 - 上記被覆空間と流路を通じて接続されたポンプ、をさらに備え、
上記コントローラは、
上記キャップが上記被覆位置にあるときに、上記第2切替機構により連通状態の上記第2大気連通路を非連通状態に切り替えた後に、上記ポンプの駆動により上記ノズルから液体を排出させるパージ処理、をさらに行う請求項3から10のいずれかに記載の液体吐出装置。 - 上記コントローラは、上記吐出処理の実行中に上記第1大気連通路が非連通状態になるように、上記第1切替機構を動作させる第1非連通処理を、さらに行う請求項1から11のいずれかに記載の液体吐出装置。
- 上記コントローラは、上記第2非連通処理を上記キャップ処理の実行後に行って、上記第2切替機構により連通状態の第2大気連通路を非連通状態に切り替えさせる、請求項7に記載の液体吐出装置。
- 上記貯留部は、複数の上記液体貯留室と、上記複数の液体貯留室と連通する複数の空気室、および、上記複数の空気室と外部とを連通する複数の上記第1大気連通路と、を有し、
上記第1切替機構は、上記複数の第1大気連通路の状態を一括的に、外部と連通する連通状態と、外部と連通しない非連通状態とに切り替える、請求項1から13のいずれかに記載の液体吐出装置。 - 上記貯留部は、複数の上記液体貯留室と、上記複数の液体貯留室と連通する複数の空気室、および、上記複数の空気室と外部とを連通する複数の第1大気連通路と、を有し、
上記第1切替機構は、上記複数の第1大気連通路の状態を個別的に、外部と連通する連通状態と、外部と連通しない非連通状態とに切り替える、を有する請求項1から13のいずれかに記載の液体吐出装置。 - 上記コントローラは、
上記吐出処理において、上記ヘッドより上記液体をシートに向けて吐出させ、
上記吐出処理の実行前または上記吐出処理の実行中に、上記ヘッドより上記液体を、上記第1大気連通路が連通状態で上記シートと対向しない領域で吐出させるとともに、上記第1切替機構を動作させる、請求項1から15のいずれかに記載の液体吐出装置。 - 上記コントローラは、
上記吐出処理において、上記ヘッドより上記液体をシートに向けて吐出させ、
上記吐出処理の実行前または上記吐出処理の実行中に、上記ヘッドより上記液体を、上記第1大気連通路が非連通状態で上記シートと対向しない領域に吐出させるとともに、上記第1切替機構を動作させる、請求項1から15のいずれかに記載の液体吐出装置。 - 上記第2大気連通路と連通する内部空間を区画し、上記第2大気連通路の圧力変動に応じて膨張および収縮する膨張/収縮部材、をさらに備える請求項5から17のいずれかに記載の液体吐出装置。
- 上記貯留部内が大気圧になったときに、上記ヘッドのノズルに形成されるメニスカスがブレイクしない、請求項1から18のいずれかに記載の液体吐出装置。
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