JP5601094B2 - 液体噴射装置、液体噴射装置におけるフラッシング方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えばインクジェット式プリンターなどの液体噴射装置、液体噴射装置におけるフラッシング方法に関する。

従来、液体噴射装置の一つとして、インクジェット式プリンターが広く知られている。このプリンターでは、インクカートリッジ（液体供給源）から供給されるインク（液体）を記録ヘッド（液体噴射ヘッド）に形成されたノズルからターゲットとしての記録媒体に噴射することにより印刷を施すようになっている。

こうしたプリンターの中には、例えば特許文献１に記載されるように、フラッシングに伴って噴射されたインクや、クリーニングに伴って排出されたインクを受容すると共に、ノズル形成面に当接してノズルを保湿するキャップ（受容部）を備えているものがある。

ところで、キャップ内には、吸収材が収容されているため、インクを吸収した吸収材が膨張してノズルに当接し、ノズルを汚染してしまう虞がある。そこで、特許文献１では、吸収材に凹部を設け、凹部に対してインクを噴射して吸収材とノズルとの接触を抑制していた。

特開平１１−３００９８１号公報

ところで、特許文献１のプリンターの場合は、凹部を形成した分ノズルと吸収材との距離が離れてしまう。すなわち、ノズルから噴射されたインクは、付着する位置が遠いほどインクミストが発生しやすくなるため、凹部にフラッシングを行うと、発生したインクミストによってノズル形成面が汚染されてしまう虞がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ノズル及びノズル形成面の汚染を抑制することができる液体噴射装置、液体噴射装置におけるフラッシング方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の液体噴射装置は、ノズル形成面に形成されたノズルから液体を噴射する液体噴射ヘッドと、前記ノズルから噴射された液体を受容可能な受容部と、該受容部に収容され、前記ノズルと対向可能な対向面を有すると共に、該対向面には凹部が形成された吸収材と、前記液体噴射ヘッドと前記受容部とを相対移動させる移動手段と、前記液体噴射ヘッドと前記移動手段とを制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記移動手段を制御して前記ノズルを前記吸収材の前記対向面に対向させた状態で前記液体噴射ヘッドを制御して前記ノズルから液体を噴射させてフラッシングを行うと共に、前記移動手段を制御して前記ノズルを前記吸収材の前記凹部と対向させた状態で前記液体噴射ヘッドと前記受容部とを互いに当接させる。

この構成によれば、ノズルと吸収材の対向面とが対向した状態でフラッシングを行うため、ノズルから噴射された液体は対向面に付着する。すなわち、凹部に対して液体が噴射される場合に比べて、噴射された液体をノズルから近い位置に付着させることができるため、ミストの発生を抑制することができる。さらに、液体噴射ヘッドと受容部は、ノズルと吸収材の凹部とが対向した状態で互いに当接するため、フラッシングに伴って膨張した対向面とノズルは非対向状態となる。したがって、ノズル及びノズル形成面の汚染を抑制することができる。

本発明の液体噴射装置は、前記受容部内を吸引する吸引手段をさらに備え、前記制御部は、前記液体噴射ヘッドと前記受容部とが互いに当接した状態で前記吸引手段を制御して前記受容部内を吸引する。

この構成によれば、液体噴射ヘッドと受容部が互いに当接した状態で受容部内が吸引されると、ノズルから液体が排出されると共に、排出された液体は凹部に吸収される。すなわち、吸収材が液体を吸収して膨張した場合でも、ノズルと吸収材との接触を抑制することができると共に、液体噴射ヘッドと受容部とが当接してノズルと吸収材が近づいた状態で液体が排出されるため、ミストの発生も抑制することができる。

本発明の液体噴射装置は、前記受容部と前記吸収材とを固定する固定部材をさらに備える。
この構成によれば、固定部材によって受容部と吸収材とを固定することにより、受容部と吸収材のずれを抑制することができるため、液体を吸収して膨張した吸収材の移動を抑制することができる。したがって、ノズルと吸収材との接触を抑制することができる。

本発明の液体噴射装置は、前記吸収材の前記対向面を押さえる押さえ部材をさらに備え、該押さえ部材は前記凹部に沿って設けられる。
この構成によれば、押さえ部材が凹部に沿って設けられていると共に、対向面を押さえているため、対向面と凹部とのどちらか一方が膨張した場合であっても、他方への影響を抑制することができる。

本発明の液体噴射装置におけるフラッシング方法は、ノズル形成面に形成されたノズルから液体を噴射する液体噴射ヘッドと、前記ノズルから噴射された液体を受容可能な受容部と、該受容部に収容され、前記ノズルと対向可能な対向面を有すると共に、該対向面には凹部が形成された吸収材とを備える液体噴射装置におけるフラッシング方法において、前記ノズルが前記吸収材の前記対向面と対向した状態で前記ノズルから液体を噴射してフラッシングを行うフラッシング段階と、前記ノズルが前記凹部と対向した状態で前記液体噴射ヘッドと前記受容部を当接させる当接段階とを備える。

この構成によれば、上記液体噴射装置に係る発明と同様の作用効果を奏し得る。

実施形態のプリンターの斜視図。 メンテナンスユニットを示す断面図。 キャップの平面図。 制御部のブロック図。 クリーニング時のメンテナンスユニットを示す断面図。 クリーニング時のメンテナンスユニットを示す断面図。

以下、本発明をインクジェット式プリンターに具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明において、「前後方向」、「上下方向」及び「左右方向」をいう場合は、特に説明がない限り、図１を基準とした場合の「前後方向」、「上下方向」及び「左右方向」と一致するものとする。また、この場合における「前後方向」は記録用紙の給送方向である副走査方向に相当すると共に、「上下方向」は鉛直方向に相当し、「左右方向」は記録ヘッドが搭載されたキャリッジの移動方向である主走査方向に相当する。

図１に示すように、液体噴射装置としてのインクジェット式プリンター１１は、略矩形箱状をなすフレーム１２を備えている。フレーム１２内の下部には、その長手方向である左右方向に沿って支持台１３が延設されている。支持台１３上には、フレーム１２の背面下部に設けられた紙送りモーター１４の駆動に基づき、図示しない紙送り機構により記録用紙Ｐが後方側から給送されるようになっている。

フレーム１２内における支持台１３の上方には、該支持台１３の長手方向に沿ってガイド軸１５が架設されている。ガイド軸１５には、該ガイド軸１５の軸線方向（左右方向）に沿って往復移動可能にキャリッジ１６が支持されている。すなわち、キャリッジ１６には左右方向に貫通するように支持孔１６ａが形成されており、該支持孔１６ａにガイド軸１５が挿通されることにより、キャリッジ１６はガイド軸１５に対して左右方向への往復移動可能に支持されている。

フレーム１２の後壁内面におけるガイド軸１５の両端部と対応する位置には、駆動プーリー１７ａ及び従動プーリー１７ｂが回転自在に支持されている。駆動プーリー１７ａにはキャリッジ１６を往復移動させる際の駆動源となる移動手段としてのキャリッジモーター１８の出力軸が連結されている。そして、これら一対のプーリー１７ａ，１７ｂ間には、一部がキャリッジ１６に連結された無端状のタイミングベルト１７が掛装されている。従って、キャリッジ１６は、ガイド軸１５にガイドされながら、キャリッジモーター１８の駆動力により無端状のタイミングベルト１７を介して左右方向に移動可能になっている。

キャリッジ１６の下面側には液体噴射ヘッドとしての記録ヘッド１９が設けられている。そして、記録ヘッド１９の下面となるノズル形成面１９ａには、複数のノズル２２が前後方向に沿って延びる少なくとも１列（本実施形態では２列）のノズル列を形成するように形成さられている（図２参照）。一方、キャリッジ１６上には記録ヘッド１９に対して液体としてのインクを供給するためのインクカートリッジ２０が着脱可能に装着されている。

そして、インクカートリッジ２０内のインクは、記録ヘッド１９に備えられた圧電素子（図示略）の駆動により、インクカートリッジ２０から記録ヘッド１９へと供給され、該記録ヘッド１９の各ノズル２２（図２参照）から支持台１３上に給送された記録用紙Ｐに噴射されて印刷が行われるようになっている。

なお、フレーム１２内の右端部に位置する記録用紙Ｐと対応しないホームポジション領域（非印刷領域）には、非印刷時に記録ヘッド１９のクリーニング等のメンテナンスを行うためのメンテナンス機構２３が設けられている。

次に、メンテナンス機構２３について詳述する。
図２に示すように、メンテナンス機構２３は、有底四角箱状をなす受容部としてのキャップ２４と、該キャップ２４を昇降するための昇降装置２１（図４参照）とを備えている。なお、キャップ２４内には、記録ヘッド１９の各ノズル２２から排出されたインクの一部を吸収して保持する吸収材としてのインク吸収材２５が収容されている。このインク吸収材２５は、インクを吸収すると膨張する性質を有し、インクを吸収する前の高さが、キャップ２４の側壁２４ａの高さよりも低くなるように収容されている。

また、キャップ２４の底壁２４ｂからは、排出路２６ａが上下方向に貫通するように形成された突部２６が、下方に向かって突設されている。そして、突部２６には、可撓性を有する排出チューブ２７の基端側（上流側）が接続されると共に、該排出チューブ２７の他端側（下流側）は直方体状をなす廃インクタンク２８内に挿入されている。

キャップ２４と廃インクタンク２８との間における排出チューブ２７の中間部には、キャップ２４側から廃インクタンク２８側へ向かってキャップ２４内を吸引するための吸引手段としてのチューブポンプ２９が設けられている。なお、廃インクタンク２８内には、該廃インクタンク２８内に排出されたインクを吸収して保持する廃インク吸収材３０が収容されている。

さて、図２，図３に示すように、キャップ２４に収容されたインク吸収材２５は、記録ヘッド１９に形成されたノズル２２と対向可能な対向面としての上面２５ａを有している。そして、上面２５ａには、前後方向に延びると共に、断面視で逆台形状の凹部２５ｂがノズル列と対応するように該ノズル列と同数（本実施形態では２つ）形成されている。

そして、凹部２５ｂの四隅には、インク吸収材２５をキャップ２４に固定するための固定部材としてのピン３２がインク吸収材２５を貫通するように設けられている。さらに、インク吸収材２５の上面２５ａは、各ピン３２を結ぶように凹部２５ｂに沿って設けられた押さえ部材３３によって押さえられている。

また、図４に示すように、プリンター１１は、プリンター１１の稼働状態を制御する制御部３４を備えている。制御部３４は、ユーザーによって操作部３５が操作されると、その操作による入力に基づきキャリッジモーター１８、記録ヘッド１９、昇降装置２１を制御して印刷処理、フラッシング処理及びクリーニング処理を実行する。

次に、メンテナンス機構２３の作用について説明する。
さて、操作部３５が操作されて印刷が開始されると、制御部３４は、キャリッジモーター１８を制御してキャリッジ１６を往復移動させつつ、記録ヘッド１９を制御してノズル２２からインクを噴射して記録用紙Ｐに印刷を施す。

ところで、長時間インクが噴射されないノズルでは、インクが蒸発して増粘し、目詰まりを起こしてしまう虞がある。そこで制御部３４は、印刷処理中に定期的にキャリッジ１６をホームポジション領域へ移動させると共に、全てのノズル２２からインクを噴射するフラッシング処理を実行する（フラッシング段階）。

すなわち、図２に示すように、制御部３４は、キャリッジモーター１８を制御し、ノズル２２とインク吸収材２５の上面２５ａとが上下方向で対向するフラッシング位置までキャリッジ１６を移動させると共に、記録ヘッド１９を制御してノズル２２からインク吸収材２５の上面２５ａにインクを噴射する。なお、このときキャップ２４は、記録ヘッド１９とは非接触となる下側の離間位置に位置している。しかし、インク吸収材２５の上面２５ａは、凹部２５ｂに比べてノズル２２に近い位置に位置しているため、凹部２５ｂに対してインクを噴射する場合に比べてインクミストの発生が抑制されるようになっている。

また、図示しないタイマーや操作部３５の操作に基づいてノズル２２のクリーニング処理を実行する場合には、まず制御部３４は、キャリッジモーター１８を制御し、ノズル２２と凹部２５ｂとが上下方向で対向するクリーニング位置までキャリッジ１６を移動させる。そして、制御部３４は、キャリッジ１６がクリーニング位置に位置した状態で昇降装置２１を制御し、キャップ２４を上側の当接位置に移動させる（当接段階）。すると、キャップ２４の側壁２４ａがノズル形成面１９ａに当接し、各ノズル２２を囲んだ状態（キャッピング状態）となる（図５参照）。

なお、このときフラッシングに伴って膨張したインク吸収材２５の上面２５ａがノズル形成面１９ａに接触する虞がある。しかし、この場合は、ノズル２２の位置と上面２５ａの位置が左右方向においてずれていると共に、インク吸収材２５がピン３２及び押さえ部材３３によってずれが抑制されているため、ノズル２２の汚染を抑制しつつノズル形成面１９ａに付着したインクを吸収させることができる。

さらに、この状態で、チューブポンプ２９を駆動すると、キャップ２４内が吸引されて該キャップ２４内に負圧が発生する。すると、この負圧により各ノズル２２から増粘したインクが気泡等とともに吸引され、キャップ２４及び排出チューブ２７を介して廃インクタンク２８内に排出され、記録ヘッド１９のクリーニングが完了する。なお、クリーニングに伴って排出されるインクは、フラッシングに伴って噴射されるインクよりも多いため、インク吸収材２５はフラッシング処理時に比べてクリーニング処理時の方がより膨張する（図６参照）。しかし、クリーニングでは凹部２５ｂに対してインクが排出されるため、インク吸収材２５とノズル２２との接触は抑制される。

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）ノズル２２とインク吸収材２５の上面２５ａとが対向した状態でフラッシングを行うため、ノズル２２から噴射されたインクは上面２５ａに付着する。すなわち、凹部２５ｂに対してインクが噴射される場合に比べて、噴射されたインクをノズル２２から近い位置に付着させることができるため、ミストの発生を抑制することができる。さらに、記録ヘッド１９とキャップ２４は、ノズル２２とインク吸収材２５の凹部２５ｂとが対向した状態で互いに当接するため、フラッシングに伴って膨張した上面２５ａとノズル２２は非対向状態となる。したがって、ノズル２２及びノズル形成面１９ａの汚染を抑制することができる。

（２）記録ヘッド１９とキャップ２４が互いに当接した状態でキャップ２４内が吸引されると、ノズル２２からインクが排出されると共に、排出されたインクは凹部２５ｂに吸収される。すなわち、インク吸収材２５がインクを吸収して膨張した場合でも、ノズル２２とインク吸収材２５との接触を抑制することができると共に、記録ヘッド１９とキャップ２４とが当接してノズル２２とインク吸収材２５が近づいた状態でインクが排出されるため、ミストの発生も抑制することができる。

（３）ピン３２によってキャップ２４とインク吸収材２５とを固定することにより、キャップ２４とインク吸収材２５のずれを抑制することができるため、インクを吸収して膨張したインク吸収材２５の移動を抑制することができる。したがって、インク吸収材２５とノズル２２との接触を抑制することができる。

（４）押さえ部材３３が凹部２５ｂに沿って設けられていると共に、上面２５ａを押さえているため、上面２５ａと凹部２５ｂとのどちらか一方が膨張した場合であっても、他方への影響を抑制することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態において、ピン３２及び押さえ部材３３を設けない構成としてもよい。なお、この場合であっても、例えば、キャップ２４とインク吸収材２５とを接着剤などで接着したり、キャップ２４とインク吸収材２５とに凹凸を形成して嵌合させたりするのが好ましい。

・上記実施形態において、ピン３２と押さえ部材３３のうちどちらか一方のみを設ける構成としてもよい。ピン３２の数及び設ける位置は任意に設定することができる。そして、インク吸収材２５を複数に分割すると共に、各インク吸収材２５間に隔壁（固定部材）を設けてインク吸収材２５のずれを抑制してもよい。

・上記実施形態において、チューブポンプ２９を設けずに、インクカートリッジ２０側からインクを加圧供給する加圧クリーニングとしてもよい。
・上記実施形態において、凹部２５ｂの形状は、ノズル列と対応していれば、任意に変更してもよい。また、インク吸収材２５に凸部を形成し、該凸部の上面にフラッシングを行うようにしてもよい。

・上記実施形態では、液体噴射装置をインクジェット式プリンター１１に具体化したが、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を採用してもよい。微小量の液滴を吐出させる液体噴射ヘッド等を備える各種の液体噴射装置に流用可能である。なお、液滴とは、上記液体噴射装置から吐出される液体の状態をいい、粒状、涙状、糸状に尾を引くものも含むものとする。また、ここでいう液体とは、液体噴射装置が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）のような流状態、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を含む。また、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、カラーフィルタの製造などに用いられる電極材や色材など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、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、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を採用してもよい。そして、これらのうちいずれか一種の液体噴射装置に本発明を適用することができる。

１１…プリンター（液体噴射装置）、１８…キャリッジモーター（移動手段）、１９…記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、２２…ノズル、２４…キャップ（受容部）、２５…インク吸収材（吸収材）、２５ａ…上面（対向面）、２５ｂ…凹部、２９…チューブポンプ（吸引手段）、３２…ピン（固定部材）、３３…押さえ部材、３４…制御部。

Claims (5)

1. ノズル形成面に形成されたノズルから液体を噴射する液体噴射ヘッドと、
   前記ノズルから噴射された液体を受容可能な受容部と、
   前記受容部に収容された吸収材と、
   前記液体噴射ヘッドと前記受容部とを相対移動させる移動手段と、
   前記液体噴射ヘッドと前記移動手段とを制御する制御部と
   を備え、
   前記吸収材は、前記ノズル形成面と前記受容部とを対向させた際に前記ノズル形成面と対向する対向面を有し、
   前記対向面は、第一の面と、前記対向面が前記ノズル形成面と対向した際に前記ノズル形成面からの距離が前記第一の面よりも遠い第二の面と、を有し、
   前記制御部は、前記移動手段を制御して前記ノズルを前記吸収材の前記第一の面に対向させた状態で前記液体噴射ヘッドを制御して前記ノズルから液体を噴射させてフラッシングを行い、前記移動手段を制御して前記ノズルを前記吸収材の前記第二の面と対向させた状態で前記液体噴射ヘッドと前記受容部とを互いに当接させることを特徴とする液体噴射装置。
2. 前記第一の面は、前記対向面が前記ノズル形成面と対向した際に前記対向面に設けられ前記ノズル形成面からの距離が異なる複数の面のうち、前記ノズル形成面からの距離が最も近い面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. 前記受容部と前記吸収材とを固定する固定部材をさらに備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体噴射装置。
4. 前記吸収材の前記第一の面を押さえる押さえ部材をさらに備え、
   前記押さえ部材は前記第一の面の縁に沿って設けられることを特徴とする請求項１〜請求項３のうち何れか一項に記載の液体噴射装置。
5. ノズル形成面に形成されたノズルから液体を噴射する液体噴射ヘッドと、
   前記ノズルから噴射された液体を受容可能な受容部と、
   前記受容部に収容された吸収材と、
   を備え、
   前記吸収材は、前記ノズル形成面と前記受容部とを対向させた際に前記ノズル形成面と対向する対向面を有し、
   前記対向面は、第一の面と、前記対向面が前記ノズル形成面と対向した際に前記ノズル形成面からの距離が前記第一の面よりも遠い第二の面と、を有する液体噴射装置において、
   前記ノズルが前記吸収材の前記第一の面と対向した状態で前記ノズルから液体を噴射してフラッシングを行うフラッシング段階と、
   前記ノズルが前記第二の面と対向した状態で前記液体噴射ヘッドと前記受容部を当接させる当接段階と、
   を備えることを特徴とするメンテナンス方法。

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