JP6705230B2 - 液体を吐出する装置 - Google Patents

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においては、液体吐出ヘッドのノズルの状態を維持回復するための維持回復機構を備える。この維持回復機構では、ヘッドのノズル面をキャッピングするキャップを備え、ノズルからのキャップ内に増粘液体を排出したり、ノズル面への塵埃の付着やノズル内の粘度上昇を抑制することが知られている

従来、キャップのノズル面に当接する当接部（ニップ部）を清浄化するため、ノズル面に対する当接部位を洗浄対象として、洗浄対象に向けて洗浄液用ノズルから洗浄液を放出するものが知られている（特許文献１）。

また、キャップのニップ部に吸収体を接触させて清掃するものが知られている（特許文献２）。

特開２００７−１８５７９５号公報 特開２０００−２８９２１４号公報

しかしながら、特許文献１に開示の構成にあっては、キャップの当接部にだけに洗浄液を付与することは困難であり、洗浄が不要な箇所まで洗浄液が行き渡り、その結果洗浄液で流されるインクなどの廃液がキャップ全体に付着してしまう。また、キャップ全体に散布するために洗浄液の飛散などが発生し、周辺箇所にも廃液による汚れが付着するおそれがある。

そこで、特許文献２に開示されているように吸収体をキャップのニップ部に接触させることが行われるが、吸収体で廃液を吸収することで、経時的に吸収機能が低下し、キャップ清浄化機能が低下することにな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、キャップ清浄化機能を長く維持できるようにすることを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の請求項１に係る液体を吐出する装置は、
液体を吐出するノズルを有するヘッドのノズル面をキャッピングするキャップと、
前記キャップの前記ノズル面に接触する当接部を清浄化する清浄化手段と、を備え、
前記清浄化手段は、
前記キャップの当接部に接触する吸収体と、
前記吸収体に湿潤液を供給する湿潤液供給手段と、を有し、
前記湿潤液供給手段は、
前記湿潤液を貯留する湿潤液貯留部と、
前記湿潤液貯留部から前記吸収体に前記湿潤液を供給する供給口を有する供給経路と、を有し、
前記供給口では前記湿潤液貯留部との水頭差で前記湿潤液が保持され、
前記吸収体と前記供給経路の供給口とは接触及び離間可能に配置され、
前記吸収体が前記キャップの当接部に接触するときに、前記供給経路の供給口と前記吸収体が接触する
構成とした。

本発明によれば、キャップ清浄化機能を長く維持できる。

本発明に係る液体を吐出する装置の一例を示す側面説明図である。 液体吐出ユニットの要部平面説明図である。 本発明の第１実施形態におけるキャップ清浄化機構に係る部分の側面説明図である。 同じく正面説明図である。 同じく平面説明図である。 同じく斜視説明図である。 同実施形態の作用説明に供する側面説明図である。 同じく側面説明図である。 同じく側面説明図である。 同じく正面説明図である。 制御部による清浄化動作の制御の第１例の説明に供するフロー図である。 同じく第２例の説明に供するフロー図である。 同じくタイミングチャートである。 本発明の第２実施形態におけるキャップ清浄化機構に係る部分の側面説明図である。 同じく正面説明図である。 本発明の第３実施形態におけるキャップ清浄化機構に係る部分の正面説明図である。 同じく本発明の第４実施形態におけるキャップ清浄化機構に係る部分の正面説明図である。

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。まず、本発明に係る液体を吐出する装置の一例について図１及び図２を参照して説明する。図１は同装置の概略説明図、図２は同装置の液体付与部の一例の平面説明図である。

この液体を吐出する装置は、フルライン型ヘッドを備える装置であり、装置本体１外から連続紙などの連続体１０が供給され、液体が付与された後、装置本体１外へと送り出される。そして、図示しない、ポストプロセッサにて、裁断、巻き取り、製本など、様々な処理が加えられる。

連続体１０は、装置本体１に送り込まれた後、ローラ１１〜３６、ヒータローラ４０、モータ４１、４２、４３によって搬送駆動力を与えられて搬送され、装置本体１外に送り出される。連続体１０は、ローラ２２〜２６で案内保持されて、液体付与部５に対向して搬送され、液体付与部５から吐出される液体が付与される。

液体付与部５は、例えば、図２に示すように、連続体１０の搬送方向（図では搬送方向と表記する。）上流側から、連続体１０に対して液体を吐出する第１ヘッドアレイ５１Ａ〜５１Ｄ（区別しないときは、「ヘッドアレイ５１」という。）が配置されている。

第１ヘッドアレイ５１Ａ〜５１Ｄは、それぞれ、ノズル１０４を配列したノズル列を２列有する複数のヘッド１００を千鳥状にノズル配列方向に配置して１ライン分を構成したものである。

第１ヘッドアレイ５１Ａ〜５１Ｄは、例えば、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色の液体を吐出する。なお、色の種類及び数はこれに限るものではない。

また、液体付与部５には、図２に示すように、第１ヘッドアレイ５１Ｄの搬送方向下流側に、液体吐出ヘッドである第２ヘッドアレイ５２が配置されている。第２ヘッドアレイ５２は、処理液を吐出する処理液ヘッドである。この第２ヘッドアレイ５２も、ノズル１０４を配列したノズル列を２列有する複数のヘッド１００を千鳥状にノズル配列方向に配置して１ライン分を構成したものである。

第２ヘッドアレイ５２は、オーバーコートという画像の定着性を向上させる、もしくは光沢性を向上させるなど、印刷物としての品質を向上させるための透明の液体（処理液）を吐出する。

次に、本発明の第１実施形態について図３ないし図６を参照して説明する。図３は同実施形態におけるキャップ清浄化機構に係る部分の側面説明図、図４は同じく正面説明図、図５は同じく平面説明図、図６は同じく斜視説明図である。

本実施形態では、キャップユニット２００と、清浄化手段である清浄化ユニット３００とを備えている。

キャップユニット２００は、ヘッドアレイ５１のヘッド１００のノズル面１０１をキャッピングする吸引キャップ２０１を備えている。吸引キャップ２０１でヘッド１００のノズル面１０１をキャッピングするときには当接部（以下「ニップ部」という。）２０１ａがノズル面１０１に当たって接触する。ここでは、ヘッドアレイ５１の２列のヘッド１００に対してそれぞれ吸引キャップ２０１を備えている。

吸引キャップ２０１は、キャップホルダ２０２に保持されている。吸引キャップ２０１は、排出経路部材２０３を介して吸引手段である吸引ポンプ２０４に接続され、廃液容器２０５につながっている。吸引ポンプ２０４は制御部５００によって駆動制御される。

そして、キャップユニット２００を往復移動させる手段である駆動機構部２１０を備えている。キャップユニット２００は、吸引キャップ２０１がヘッド１００に対向するキャッピング位置と、キャッピング位置から退避して清浄化ユニット３００に対向する清浄化位置との間で移動される。

駆動機構部２１０は、駆動ローラ２１１と従動ローラ２１２に掛け回したタイミングベルト２１３と、駆動ローラ２１１を回転駆動するモータ２１４とを備え、タイミングベルト２１３にキャップホルダ２０２の連結部２０２ａが連結されている。

制御部５００によってモータ２１４を駆動制御することで、キャップユニット２００をヘッドアレイ５１におけるヘッド並び方向と直交する方向（図３の矢印Ｙ方向）に往復移動させることができる。

清浄化ユニット３００は、吸引キャップ２０１のニップ部２０１ａに接触して、ニップ部２０１ａに付着している廃液を吸収除去する吸収体３０１と、吸収体３０１に洗浄液などの湿潤液４００を供給する湿潤液供給手段３２０を備えている。

吸収体３０１は吸収体ホルダ３０３に保持され、吸収体ホルダ３０３はフレーム部材３０２に相対移動可能に保持されている。

湿潤液供給手段３２０は、吸収体３０１に湿潤液４００を供給する供給口３２３を有する２本の供給経路３２２、３２２を備えている。本実施形態では、供給経路３２２、３２２は１つの供給経路３２４に合流されて、湿潤液４００を貯留した湿潤液貯留部（容器）３２５に接続されている。供給経路３２４には、供給経路３２４を開閉する開閉弁である電磁弁３２６が設けられている。

供給経路３２２は、供給口３２３を吸収体３０１側に向けて前述したフレーム部材３０２に保持されている。供給口３２３は、吸収体３０１と吸引キャップ２０１とが接触するときに吸引キャップ２０１に対向することになる位置にそれぞれ２個ずつ設けられている。

そして、清浄化ユニット３００を上下方向に移動させる駆動機構部３３０を有している。清浄化ユニット３００は、吸収体３０１が吸引キャップ２０１のニップ部２０１ａと接触し、供給口３２３が吸収体３０１と接触する清浄化位置と、吸収体３０１が吸引キャップ２０１のニップ部２０１ａから離間し、供給口３２３が吸収体３０１から離間する退避位置との間で移動される。

駆動機構部３３０は、清浄化ユニット３００のフレーム部材３０２に連結され、矢印Ｚ方向に上下動する駆動伝達手段３３１と、駆動伝達手段３３１を進退移動させるモータ３３４とを備えている。

制御部５００によってモータ３３４を駆動制御することで、清浄化ユニット３００を矢印Ｚ方向に昇降させることができる。

ここで、吸収体３０１の吸収体ホルダ３０３は、供給経路３２２を保持しているフレーム部材３０２に対して相対移動可能に保持され、吸収体３０１が吸引キャップ２０１のニップ部２０１ａから離間しているときには自重で下降した位置にある。

そして、駆動機構部３３０でフレーム部材３０２が下降され、吸収体３０１が吸引キャップ２０１のニップ部２０１ａに接触した後もフレーム部材３０２が下降されることで、ホルダ部材３０３がフレーム部材３０２に対して相対移動して、供給経路３２２の供給口３２３が吸収体３０１に接触する。

つまり、吸収体３０１と供給経路３２２の供給口３２３は相対移動することで接触及び離間可能に配置され、清浄化動作を行わない待機状態では、吸収体３０１と供給経路３２２の供給口３２３とが離間し、清浄化動作を行うときに吸収体３０１と供給経路３２２の供給口３２３とが接触する。

これにより、待機状態で、吸収体３０１に湿潤液４００が供給されて飽和状態になったり、湿潤液４００が吸収体３０１に吸収されることで揮発減少したりすることを防止できる。

また、湿潤液供給手段３２０の供給口３２３と吸収体３０１とが接触及び離間可能であることにより、接触時間を管理することで、湿潤液４００の供給量を制御することができる。

次に、本実施形態の作用について図７ないし図１０を参照して説明する。図７ないし図９は同説明に供する側面説明図、図１０は同じく正面説明図である。

吸引キャップ２０１の清浄化を行う場合には、図７に示すように、駆動機構部２１０を駆動制御して、キャップユニット２００を、矢印Ｙ１方向に、吸引キャップ２０１が清浄化ユニット３００の吸収体３０１に対向する清浄化位置まで移動させる。

そして、駆動機構部３３０を駆動制御して、図８に示すように、清浄化ユニット３００を矢印Ｚ１方向に下降させ、吸収体３０１が吸引キャップ２０１のニップ部２０１ａに接触した状態にする。

さらに、駆動機構部３３０を駆動制御して、図９及び図１０に示ように、清浄化ユニット３００を矢印Ｚ１方向に下降させ、湿潤液供給手段３２０の供給口３２３が吸収体３０１に接触した状態にする（スタンプ動作）。

これによって、吸引キャップ２０１のニップ部２０１ａに付着している廃液などが吸収体３０１に吸収されて除去され、清浄化される。

このとき、吸収体３０１には湿潤液４００が供給されているので、吸収体３０１に吸収される廃液が分散され、吸収体３０１は長期にわたって吸収機能（清浄化機能）を維持することができる。

すなわち、吸引キャップ２０１に吸収体３０１を接触させて廃液などを除去することで、洗浄液を吸引キャップ２０１に吹き付ける場合に生じる洗浄液の飛散などをなくすることができる。しかしながら、吸収体３０１で廃液などの吸収を行っていると、乾燥による固化、堆積が生じて、吸収機能が低下ないし失われる。そこで、吸引キャップ２０１に湿潤液を付与して湿潤状態にし、吸収した廃液などを分散することで、吸収体としての機能を維持できるようになる。

また、吸引キャップ２０１に吸収体３０１を接触させ、吸収体３０１に湿潤液４００の供給口３２３を接触させた状態で、吸引ポンプ２０４を駆動して吸引キャップ２０１内を吸引することで、湿潤液４００が吸収体３０１に供給されながら、吸収体３０１から吸引キャップ２０１内に吸引排出される（ポンプ吸引動作）。

これによって、吸収体３０１自体も清浄化して吸収機能を回復できるので、清浄化機能をより長く維持することができる。

なお、本実施形態では、湿潤液貯留部３２５から湿潤液供給手段３２０への供給経路を開閉する電磁弁３２６を備えて、湿潤液４００の供給（補給）を制御している。これにより、供給経路が長くなっても供給口３２３から湿潤液４００が垂れ落ちない状態で保持することができ、過剰に吸収体３０１に供給されることを防止できる。

次に、制御部による清浄化動作の制御の第１例について図１１のフロー図を参照して説明する。

この第１例は、上述したスタンプ動作のみを行う例である。

まず、電磁弁３２６を開にして湿潤液貯留部３２１から湿潤液供給手段３２０に湿潤液４００を供給可能な状態にする。

そして、駆動機構部３３０によって清浄化ユニット３００の下降を開始し、吸収体３０１が吸引キャップ２０１のニップ部２０１ａに接触し、供給口３２３が吸収体３０１に接触して吸収体３０１に湿潤液４００が供給される位置で下降を停止する。

その後、所定の停止時間が経過するまで待機する。この停止時間の間に、吸収体３０１から吸引キャップ２０１のニップ部２０１ａの廃液などが吸収体３０１に吸収されて除去され、ニップ部２０１ａが清浄化させる。

それとともに、湿潤液供給手段３２０の供給口３２３から吸収体３０１に湿潤液４００が供給される。したがって、本実施形態では、湿潤液供給手段３２０の供給口３２３と吸収体３０１とが接触している時間で、湿潤液４００の供給量を制御することができる。

そして、所定の停止時間が経過したときには、電磁弁３２６を閉じ、駆動機構部３３０によって清浄化ユニット３００の上昇を開始し、所定の位置まで上昇したときに停止する。

次に、制御部による清浄化動作の制御の第２例について図１２のフロー図及び図１３のタイミングチャートを参照して説明する。

この第２例は、上述したスタンプ動作とポンプ吸引動作を行う例である。

まず、電磁弁３２６を開にして、湿潤液貯留部３２５から湿潤液供給手段３２０に湿潤液４００を供給可能な状態にするとともに、駆動機構部３３０によって清浄化ユニット３００の下降を開始する（図１２の時点ｔ１）。

そして、吸収体３０１が吸引キャップ２０１のニップ部２０１ａに接触し、供給口３２３が吸収体３０１に接触して吸収体３０１に湿潤液４００が供給される位置で清浄化ユニット３００の下降を停止する（時点ｔ２）。

その後、所定の停止時間の経過（時点ｔ２〜ｔ３）を待機する。この停止時間の間に、吸収体３０１から吸引キャップ２０１のニップ部２０１ａの廃液などが吸収体３０１に吸収されて除去され、ニップ部２０１ａが清浄化させる。

それとともに、湿潤液供給手段３２０の供給口３２３から吸収体３０１に湿潤液４００が供給される。したがって、本実施形態では、湿潤液供給手段３２０の供給口３２３と吸収体３０１とが接触している時間で、湿潤液４００の供給量を制御することができる。

そして、所定の停止時間が経過したときには、吸引ポンプ２０４を駆動して（時点ｔ３）、吸収体３０１から吸収された廃液を湿潤液４００とともに強制的に吸引排出することで、吸収体３０１の吸収機能を回復する。

そして、所定の吸引時間が経過したときに吸引ポンプ２０４を停止し、電磁弁３２６を閉じる（時点ｔ４）。

このとき、時点ｔ４より少し前のタイミングで、駆動機構部３３０の駆動を開始し、清浄化ユニット３００の上昇を開始し、所定の位置まで上昇したときに停止する（時点ｔ５）。

次に、本発明の第２実施形態について図１４及び図１５を参照して説明する。図１４は同実施形態におけるキャップ清浄化機構に係る部分の側面説明図、図１５は同じく正面説明図である。

本実施形態では、清浄化ユニット３００が待機状態にあるときも、湿潤液供給手段３２０の供給口３２３が吸収体３０１に接触している構成としたものである。

このように構成しても、前記第１実施形態と同様な清浄化動作を行うことができる。

次に、本発明の第３実施形態について図１６を参照して説明する。図１６は同実施形態におけるキャップ清浄化機構に係る部分の正面説明図である。

本実施形態では、湿潤液貯留部３２５と湿潤液供給手段３２０の供給口３２３とは、水頭差を持たせて配置している。

したがって、前記各実施形態のように開閉弁（電磁弁）を備えない場合でも、水頭差によって供給口３２３で湿潤液４００を保持することができる。

次に、本発明の第４実施形態について図１７を参照して説明する。図１７は同実施形態におけるキャップ清浄化機構に係る部分の側面説明図である。

本実施形態では、フレーム部材３０２を矢印Ｙ方向に振動させる振動付与手段３５０を備えている。

これにより、吸収体３０１が吸引キャップ２０１のニップ部２０１ａに接触している状態で、吸収体３０１を接触方向と直交する方向に振動させて、洗浄効果を向上することができる。

なお、キャップユニット２００側を振動させる構成とすることもできる。

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。

また、「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。

５１ ヘッドアレイ
１００ 液体吐出ヘッド（ヘッド）
２００ キャップユニット
２０１ 吸引キャップ
２１０ 駆動機構部
３０１ 清浄化ユニット
３０２ 吸収体
３２０ 湿潤液供給手段
３３０ 駆動機構部
４００ 湿潤液
５００ 制御部

Claims (5)

1. 液体を吐出するノズルを有するヘッドのノズル面をキャッピングするキャップと、
   前記キャップの前記ノズル面に接触する当接部を清浄化する清浄化手段と、を備え、
   前記清浄化手段は、
   前記キャップの当接部に接触する吸収体と、
   前記吸収体に湿潤液を供給する湿潤液供給手段と、を有し、
   前記湿潤液供給手段は、
   前記湿潤液を貯留する湿潤液貯留部と、
   前記湿潤液貯留部から前記吸収体に前記湿潤液を供給する供給口を有する供給経路と、を有し、
   前記供給口では前記湿潤液貯留部との水頭差で前記湿潤液が保持され、
   前記吸収体と前記供給経路の供給口とは接触及び離間可能に配置され、
   前記吸収体が前記キャップの当接部に接触するときに、前記供給経路の供給口と前記吸収体が接触する
   ことを特徴とする液体を吐出する装置。
2. 液体を吐出するノズルを有するヘッドのノズル面をキャッピングするキャップと、
   前記キャップの前記ノズル面に接触する当接部を清浄化する清浄化手段と、を備え、
   前記清浄化手段は、
   前記キャップの当接部に接触する吸収体と、
   前記吸収体に湿潤液を供給する湿潤液供給手段と、を有し、
   前記湿潤液供給手段は、
   前記湿潤液を貯留する湿潤液貯留部と、
   前記湿潤液貯留部から前記吸収体に前記湿潤液を供給する供給口を有する供給経路と、を有し、
   前記供給口では前記湿潤液貯留部との水頭差で前記湿潤液が保持され、
   前記吸収体が前記供給経路の供給口に接触している時間で供給量を制御する
   ことを特徴とする液体を吐出する装置。
3. 前記湿潤液供給手段は、
   前記湿潤液貯留部から前記吸収体に前記湿潤液を供給する供給口を有する供給経路と、
   前記供給経路を開閉する開閉弁と、を有する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の液体を吐出する装置。
4. 前記キャップと前記吸収体を接触させた状態で、前記キャップ内を吸引する
   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液体を吐出する装置。
5. 前記キャップと前記吸収体を接触させた状態で、前記吸収体と前記キャップを接触方向と直交する方向に相対移動させる
   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液体を吐出する装置。

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