JP2024075227A - 液体を吐出する装置 - Google Patents

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Abstract

Figure 2024075227000001
【課題】印字動作を中断することなくキャップの洗浄を行うことができ、かつ洗浄機構を独立して容易に着脱することができる液体を吐出する装置を提供する。
【解決手段】被吐出媒体に液体を吐出する液体吐出ヘッド34と、液体吐出ヘッド34が搭載され、主走査方向に往復移動可能なキャリッジ33と、キャリッジ33を移動可能に支持するガイド部材31と、液体吐出ヘッド34の吐出面に当接して吐出面を密閉するキャップ部材81と、キャップ部材81に接続された吸引手段82と、キャップ部材81に洗浄液を滴下するキャップ洗浄手段10と、を備え、キャップ洗浄手段10は、洗浄液80を供給する流路13と、洗浄液80を滴下させる滴下部12と、流路13及び滴下部12を保持するホルダ部材11と、を有し、ホルダ部材11がガイド部材31に対して着脱可能に装着される液体を吐出する装置。
【選択図】図1

Description

本発明は、液体を吐出する装置に関する。
液体を吐出する装置として、例えば、用紙等の被吐出媒体にインク等の液滴を吐出する液体吐出ヘッドを備えたインクジェット記録装置が知られている。
このような液体を吐出する装置において、液体吐出ヘッドの吐出面(ノズル面)を被覆するキャップ部材を備え、印字(記録、画像形成等ともいう)の動作を行わないときにキャップ部材により吐出面を被覆し、インクの乾燥を防止したり、キャップ部材に接続されたポンプにより吸引を行うことで目詰まりを防止したりする技術が知られている。
近年、インクジェット技術の広がりとともに多様なインクが使用されるようになっている。インク種によっては、粘度が高い、溶解性が低い、速乾性に優れる等の特性を有するものや、キャップ部材に付着しやすいものがあり、キャップ部材に付着したインクが経時で固着・堆積してしまう場合がある。これに対し、キャップ部材に固着・堆積したインクを洗浄する機構が提案されている(例えば、特許文献1~4参照)。
特許文献1では、キャリッジをキャップの上を往復走査させ、装着したローラによってキャップを清掃し、キャップに付着した異物の除去を行うことが記載されている。また、特許文献2では、着色料を含む液滴を吐出するノズルを密閉して吸引する吸引キャップを備え、吸引キャップが着色料を含まない液滴を吸引することにより洗浄されることが記載されている。
特許文献3では、クリーニング処理において、空吸引処理の後にキャップ部材下流側インク経路に液体を充填する技術が記載されている。また、特許文献4では、キャップを、ノズル面を覆う位置と洗浄液槽に収容された洗浄液に浸かる洗浄位置との間で移動させる駆動機構を備える構成が記載されている。
ところで、キャップに付着したインクは、印字中にキャップが開放状態で長時間放置されることで乾燥が進行して固着しやすくなるため、印字中の任意のタイミングで洗浄できることが望ましい。
しかし、特許文献1及び2の装置では、キャップを洗浄するための洗浄液注入機構を備えたキャリッジをキャップ上に移動し、洗浄液を注入してキャップを清掃する構成のため、洗浄のために印字動作を中断しなければならないという課題がある。
一方、特許文献3及び4の装置では、液体吐出ヘッドを搭載したキャリッジとは独立したキャップ洗浄機構を備えているため、印字動作を中断することなくキャップの洗浄を行うことが可能である。
しかしながら、キャップ側に予め洗浄液供給機構を実装しておくことは、インク種によってキャップ洗浄が不要となる場合には余計なコストとなる。また、キャップ側の交換が必要となった際に、洗浄液注入機構も併せて交換する必要が生じてしまう。さらに、キャップ吸引機構と洗浄液注入機構が合体した構成は機構が複雑となり、交換時の操作が困難となるという課題がある。
そこで本発明は、印字動作を中断することなくキャップの洗浄を行うことができ、かつ洗浄機構を独立して容易に着脱することができる液体を吐出する装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の液体を吐出する装置は、被吐出媒体に液体を吐出する液体吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッドが搭載され、主走査方向に往復移動可能なキャリッジと、前記キャリッジを移動可能に支持するガイド部材と、前記液体吐出ヘッドの吐出面に当接して前記吐出面を密閉するキャップ部材と、前記キャップ部材に接続された吸引手段と、前記キャップ部材に洗浄液を滴下するキャップ洗浄手段と、を備え、前記キャップ洗浄手段は、前記洗浄液を供給する流路と、前記洗浄液を滴下させる滴下部と、前記流路及び前記滴下部を保持するホルダ部材と、を有し、前記ホルダ部材が前記ガイド部材に対して着脱可能に装着されることを特徴とする。
本発明によれば、印字動作を中断することなくキャップの洗浄を行うことができ、かつ洗浄機構を独立して容易に着脱することができる液体を吐出する装置を提供することができる。
本発明の一実施形態に係る液体を吐出する装置の要部平面図である。 本発明の一実施形態に係る液体を吐出する装置の全体構成を示す側面図である。 本発明の一実施形態に係る液体を吐出する装置の要部側面図である。 キャップ洗浄手段の一例を示す斜視図である。 キャップ洗浄手段の着脱を説明する図である。 印字動作中(A)及びキャッピング中(B)におけるキャップ洗浄手段の変位を示す説明図である。
以下、本発明に係る液体を吐出する装置について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
図1は、本発明の一実施形態に係る液体を吐出する装置の要部平面図であり、図2は、液体を吐出する装置の一例としてのシリアル型のインクジェット記録装置の全体構成を示す側面図である。
液体を吐出する装置は、筐体の一部である左右の側板21A、21Bに横架した一対のガイド部材(ガイドロッド)31a、31bを備えている。ガイドロッド31はキャリッジ33を主走査方向Dに摺動自在に保持している。
キャリッジ33は、主走査モーターにより、タイミングベルトを介して駆動される。これにより、キャリッジ33は、キャリッジ主走査方向Dに沿った移動走査を行う。
キャリッジ33には、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(K)の各色のインク滴を吐出するための液体吐出ヘッド34が設けられている。液体吐出ヘッド34は、複数のノズルからなるノズル列を主走査方向に対して直交する副走査方向に配列して形成されている。各ノズルは、インク滴吐出方向が下方となるように設けられている。
また、キャリッジ33には、液体吐出ヘッド34のノズル列に対応して各色のインクを供給するためのヘッドタンク35が設けられている。このヘッドタンク35には、各色のインクカートリッジから各色のインクが、各色の供給チューブ介して供給される。
インクジェット記録装置は、図2に示すように給紙トレイ2の用紙積載部(圧板)41上に積載された被記録媒体としての用紙42を給紙するための給紙部が設けられている。この給紙部は、用紙積載部41から用紙42を1枚ずつ分離給送する半月コロ(給紙コロ)43と、給紙コロ43に対向して設けられた、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド44とを備えている。分離パッド44は、給紙コロ43側に付勢されている。
給紙部から給紙された用紙42を、液体吐出ヘッド34の下方側に送り込むために、用紙42を案内する用紙ガイド45と、カウンタローラ46とを備えている。また、搬送ガイド部材47と、先端加圧コロ49を有する押さえ部材48とを備えている。また、給送された用紙42を静電吸着して液体吐出ヘッド34に対向する位置に搬送するための搬送ベルト51を備えている。搬送ベルト51は、無端状ベルトであり、搬送ローラ52とテンションローラ53との間に掛け渡されている。また、搬送ベルト51の表面を帯電させるための帯電ローラ56が設けられている。この帯電ローラ56は、搬送ベルト51の表層に接触し、搬送ベルト51の回動に従動して回転するように設けられている。副走査モーターによってタイミングベルトを介して搬送ローラ52が回転駆動されることで、搬送ベルト51がベルト搬送方向(副走査方向)に周回移動する。
また、液体吐出ヘッド34で記録された用紙42を排紙するための排紙部を備えている。この排紙部は、搬送ベルト51から用紙42を分離するための分離爪61と、排紙ローラ62及び排紙コロ63とを備えている。また、排紙ローラ62の下方には、排紙トレイ3が設けられている。
背面部には、両面ユニット71が着脱自在に装着されている。この両面ユニット71は、搬送ベルト51の逆方向回転で戻される用紙42を取り込んで反転させ、再度カウンタローラ46と搬送ベルト51との間に給紙する。両面ユニット71の上面は、手差しトレイ72が設けられている。
印字動作は、キャリッジ33を移動させながら画像信号に応じて液体吐出ヘッド34を駆動することにより行われる。停止している用紙42に液体吐出ヘッド34からインク滴を吐出して1行分の文字又は画像等のオブジェクトの記録を行い、用紙42を所定量搬送後、次の行のオブジェクトの記録を行う。記録終了信号を受信し又は記録領域に対する用紙42の後端の到達を検出すると印字動作が終了となり、用紙42が排紙トレイ3に排紙される。
図3は、本発明の一実施形態に係る液体を吐出する装置の要部側面図である。
図1及び図3に示すように、印字領域Rの一方側(図中右側)の非印字領域には、液体吐出ヘッド34のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構としてのキャップ部材81を備えている。
キャップ部材81は、各液体吐出ヘッド34の吐出面(ノズル面)をキャッピングして、吐出される液体としてのインクの水分蒸発を防ぐ。
また、キャップ部材81は、可撓性の廃液チューブ83を介して吸引手段としての吸引ポンプ82が接続されている。キャップ部材81が液体吐出ヘッド34の吐出面をキャッピングした状態で吸引を行い、ノズルの壁面及びノズルの吐出開口部周囲に付着している増粘のインクを取り除く。吸引した廃液は廃液タンク84に収容される。
このようにキャップ部材81は、液体吐出ヘッド34内の液体の水分蒸発を防ぐ保湿と吸引の機能を兼ねている。
なお、維持回復機構として、吸引手段が接続されていない保湿用のキャップ部材や、吐出面を払拭する部材等を備えていてもよい。
本実施形態の液体を吐出する装置は、被吐出媒体に液体を吐出する液体吐出ヘッド34と、液体吐出ヘッド34が搭載され、主走査方向に往復移動可能なキャリッジ33と、キャリッジ33を移動可能に支持するガイド部材31と、液体吐出ヘッド34の吐出面に当接して吐出面を密閉するキャップ部材81と、キャップ部材81に接続された吸引手段(吸引ポンプ)82と、キャップ部材81に洗浄液を滴下するキャップ洗浄手段10と、を備えている。
図4に、キャップ洗浄手段10の一例の斜視図を示す。
キャップ洗浄手段10は、洗浄液を供給する流路13と、洗浄液を滴下させる滴下部12と、流路13及び滴下部12を保持するホルダ部材11と、を有し、ホルダ部材11がガイド部材31に対して着脱可能に装着される。
なお、流路13の上流側には洗浄液を送液するポンプ(洗浄液ポンプ14:図1及び図3参照)及び洗浄液貯蔵部が接続され、図中矢印Fで示す方向から洗浄液が流入する。
洗浄液ポンプ14は、例えばチューブポンプである。
キャップ洗浄手段10がキャップ部材81と対向する位置にあるとき、ポンプの洗浄液は滴下部12から図中矢印Dで示す方向に滴下される。
洗浄液を送液するポンプ(洗浄液ポンプ14)は、洗浄液の滴下を停止するとき、駆動モーターが停止後に逆転動作を行うことが好ましい。
本実施形態の液体を吐出する装置において、図3に示すように、キャップ洗浄手段10はキャリッジ33と同じ矢印Dで示す主走査方向に移動可能に構成されているため、キャップ部材81と対向する位置から移動する際の振動等により滴下部12から洗浄液が漏れ落ちるおそれがある。
これに対し、駆動モーターを所定量逆転させることにより、滴下部12の洗浄液を流路13側へ戻し、滴下部12からの洗浄液の漏れを防止することができる。
図5は、キャップ洗浄手段10をガイド部材31に装着する流れを示す説明図である。
本実施形態のキャップ洗浄手段10は、図4に示した例と同様、一対のガイド部材(31a、31b)に対してそれぞれ直交する方向で係合する構造を備えている。図4及び図5に示すホルダ部材11は、ガイド部材31aとは垂直方向に係合し、ガイド部材31bとは水平方向に係合する。
まず、図5(A)に示すように、ホルダ部材11を矢印S1の方向へ動かし、ガイド部材31bをホルダ部材11で水平方向に挟持するように、ホルダ部材11の一方端側を水平方向に係合させる。
次に、図5(B)に示すように、既に係合した一端側を支点としてホルダ部材11の他端側を矢印S2の方向に回動させる。そして、図5(C)に示すように、ガイド部材31aをホルダ部材11で垂直方向に挟持するように、ホルダ部材の他端側を垂直方向に係合させる。以上のように、キャップ洗浄手段10をガイド部材31に装着することができる。
なお、上記と逆の流れ(図5(C)、図5(B)、図5(A)の順)で操作することにより、ホルダ部材11とガイド部材31との係合を解除し、キャップ洗浄手段10を容易に取り外すことができる。
このように、本実施形態の液体吐出装置では、キャップ洗浄手段10のみを着脱可能である。すなわち、キャップ部材81やキャリッジ33とともに着脱する必要がなく、キャップ洗浄手段10を独立して容易に着脱することができる。
洗浄液の供給手段がキャップ部材81やキャリッジ33と一体化した従来の構成においては、キャップ洗浄手段10のみを着脱交換することは困難であった。これに対し、本実施形態の構成では、交換作業時間の短縮、交換部品数の低減及びコスト低減につながるという効果が得られる。
図1及び図3に示したように、本実施形態の液体を吐出する装置は、キャップ洗浄手段10をキャップ部材81と対向する位置へ弾性的に付勢する付勢部材15を備えている。
付勢部材15は、一方端側がホルダ部材11に接続され、他端側が筐体21Bに固定された状態で主走査方向に伸縮可能な部材である。
付勢部材としては、例えば、コイルばね、トーションばね、板ばね等が挙げられる。
図3に示すように、キャップ洗浄手段10はガイド部材31に装着され、キャリッジ33と同じ矢印Dで示す主走査方向に移動可能となっている。キャップ洗浄手段10は、キャリッジ33による押圧等により図中右側に移動した場合であっても、付勢部材15により付勢されているため、押圧が解除されると、元のキャップ部材81と対向する位置へ戻る。
図6は、キャップ洗浄手段10の変位を説明する図であり、図6(A)は印字動作中の位置を示し、図6(B)は液体吐出ヘッド34のキャッピング中の位置を示している。
図6(A)に示すように、キャリッジ33が印字動作中で印字領域Rにあるときは、キャップ洗浄手段10はキャップ部材81と対向する位置、すなわち滴下部12がキャップ部材81の内部に洗浄液80を滴下できる位置にある。
図6(B)に示すように、キャリッジ33がキャップ部材81と液体吐出ヘッド34の吐出面とが接触する位置に移動したとき、キャップ洗浄手段10はキャリッジ33の押圧によりキャップ部材81と対向する位置から退避する。
図6(B)では、液体吐出ヘッド34aの吐出面のキャッピング中の状態を示しているが、他の3つの液体吐出ヘッド34の吐出面のキャッピングを行う場合も同様である。その場合、キャップ洗浄手段10はキャリッジ33によりさらに押圧され、図中右側へ向かって移動する。
液体吐出ヘッド34の吐出面のキャッピング後、キャリッジ33が印字領域Rへ移動すると、キャップ洗浄手段10は、動力等による駆動される機構によらず、付勢部材15の付勢力によりキャップ部材81と対向する位置に戻る。
なお、キャップ洗浄手段10は、キャリッジ33と当接する面に、衝突時の衝撃を緩衝する凸状部10aを備えていることが好ましい。
キャップ部材81に付着した液体(インク)の乾燥・堆積は、印字動作中にキャップ部材81が開放状態で長時間放置されることで進行する。しかしながら、本実施形態の液体を吐出する装置では、図6(A)に示したように、印字動作を中断することなく所望のタイミングでキャップ部材81の洗浄を行うことができるため、キャップ部材81への液体(インク)の固着を防止することができる。
特に、キャップ部材81に高頻度に洗浄液80を滴下する必要がある場合には、生産性の低下を防止する効果が大きい。
一方、吐出する液体(インク)の種類によって、キャップ部材81への洗浄液80の滴下が不要な場合は、キャップ洗浄手段10を装置から取り外しておくことも可能である。
独立して容易に着脱可能なキャップ洗浄手段10を備えることにより、部品交換時の作業効率の向上、コスト低減の効果が得られる。
なお、「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。
「液体を吐出する装置」としては、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の他、例えば、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、図形など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などを形成するもの、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、壁紙や床材などの建材、衣料用のテキスタイルなど液体が一時的でも付着可能であればよい。
また、「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、又は加熱、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、水や有機溶媒などの溶媒、染料や顔料などの着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤などの機能性付与材料、DNA、アミノ酸やたんぱく質、カルシウムなどの生体適合材料、天然色素などの可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどである。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次元造形用材料液などの用途で用いることができる。
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がある。また、原材料が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もある。
「液体吐出ヘッド」とは、ノズルから液体を吐出・噴射する機能装置である。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(積層型圧電素子又は薄膜型圧電素子)、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が用いられる。
本明細書において、「用紙」とは材質を紙に限定するものではなく、OHP、布、ガラス、基板などを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味であり、被記録媒体、記録媒体、記録紙、記録用紙などと称されるものを含む。
「インク」とは、特に限定しない限り、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体などと称されるものなど、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用い、例えば、DNA試料、レジスト、パターン材料、樹脂なども含まれる。
「画像」とは平面的なものに限らず、立体的に形成されたものに付与された画像、また立体自体を三次元的に造形して形成された像も含まれる。
また、画像形成、記録、印字、印写、印刷はいずれも同義語とする。
本発明の態様は、例えば、以下のとおりである。
<1> 被吐出媒体に液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
前記液体吐出ヘッドが搭載され、主走査方向に往復移動可能なキャリッジと、
前記キャリッジを移動可能に支持するガイド部材と、
前記液体吐出ヘッドの吐出面に当接して前記吐出面を密閉するキャップ部材と、
前記キャップ部材に接続された吸引手段と、
前記キャップ部材に洗浄液を滴下するキャップ洗浄手段と、を備え、
前記キャップ洗浄手段は、前記洗浄液を供給する流路と、前記洗浄液を滴下させる滴下部と、前記流路及び前記滴下部を保持するホルダ部材と、を有し、前記ホルダ部材が前記ガイド部材に対して着脱可能に装着されることを特徴とする液体を吐出する装置である。
<2> 前記キャップ洗浄手段を前記キャップ部材と対向する位置へ弾性的に付勢する付勢部材を備えることを特徴とする前記<1>に記載の液体を吐出する装置である。
<3> 前記付勢部材は、一方端側が前記ホルダ部材に接続され、他端側が筐体に固定された状態で主走査方向に伸縮可能な部材であることを特徴とする前記<2>に記載の液体を吐出する装置である。
<4> 前記キャップ洗浄手段は、前記キャリッジが前記キャップ部材と前記吐出面とが接触する位置に移動したとき、前記キャリッジの押圧により前記キャップ部材と対向する位置から退避することを特徴とする前記<1>から<3>のいずれかに記載の液体を吐出する装置である。
<5> 前記キャップ洗浄手段のみを着脱可能であることを特徴とする前記<1>から<4>のいずれかに記載の液体を吐出する装置である。
<6> 前記キャップ洗浄手段は、前記洗浄液を送液するポンプを備え、
前記ポンプは、前記洗浄液の滴下を停止するとき、駆動モーターが停止後に逆転動作を行うことを特徴とする前記<1>から<5>のいずれかに記載の液体を吐出する装置である。
10 キャップ洗浄手段
11 ホルダ部材
12 滴下部
13 流路
14 洗浄液ポンプ
15 付勢部材
21 筐体(側板)
31 ガイド部材
33 キャリッジ
34 液体吐出ヘッド
35 ヘッドタンク
80 洗浄液
81 キャップ部材
82 吸引手段(吸引ポンプ)
83 廃液チューブ
84 廃液タンク
R 印字領域
特開2015-217593号公報 特開2007-296779号公報 特開2020-168798号公報 特開2017-065262号公報

Claims (6)

  1. 被吐出媒体に液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
    前記液体吐出ヘッドが搭載され、主走査方向に往復移動可能なキャリッジと、
    前記キャリッジを移動可能に支持するガイド部材と、
    前記液体吐出ヘッドの吐出面に当接して前記吐出面を密閉するキャップ部材と、
    前記キャップ部材に接続された吸引手段と、
    前記キャップ部材に洗浄液を滴下するキャップ洗浄手段と、を備え、
    前記キャップ洗浄手段は、前記洗浄液を供給する流路と、前記洗浄液を滴下させる滴下部と、前記流路及び前記滴下部を保持するホルダ部材と、を有し、前記ホルダ部材が前記ガイド部材に対して着脱可能に装着されることを特徴とする液体を吐出する装置。
  2. 前記キャップ洗浄手段を前記キャップ部材と対向する位置へ弾性的に付勢する付勢部材を備えることを特徴とする請求項1に記載の液体を吐出する装置。
  3. 前記付勢部材は、一方端側が前記ホルダ部材に接続され、他端側が筐体に固定された状態で主走査方向に伸縮可能な部材であることを特徴とする請求項2に記載の液体を吐出する装置。
  4. 前記キャップ洗浄手段は、前記キャリッジが前記キャップ部材と前記吐出面とが接触する位置に移動したとき、前記キャリッジの押圧により前記キャップ部材と対向する位置から退避することを特徴とする請求項1または2に記載の液体を吐出する装置。
  5. 前記キャップ洗浄手段のみを着脱可能であることを特徴とする請求項1または2に記載の液体を吐出する装置。
  6. 前記キャップ洗浄手段は、前記洗浄液を送液するポンプを備え、
    前記ポンプは、前記洗浄液の滴下を停止するとき、駆動モーターが停止後に逆転動作を行うことを特徴とする請求項1または2に記載の液体を吐出する装置。
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