JP7534710B2

JP7534710B2 - 液体吐出装置

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Publication number: JP7534710B2
Application number: JP2020184854A
Authority: JP
Inventors: 聡志國岡
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2020-11-05
Filing date: 2020-11-05
Publication date: 2024-08-15
Anticipated expiration: 2040-11-05
Also published as: US20220134744A1; JP2022074643A; US11987053B2

Description

本発明は液体吐出装置に関する。

特許文献１は、給送された記録媒体に、印字ヘッドに形成されたノズル面から吐出されたインクによって印字を行う印字装置と、ノズル面の余分なインクを除去するワイパブレードと、ワイパブレードをクリーニングする洗浄パッド部を備えるインクジェットプリンタを開示している。

本発明の目的は、液体吐出体の脱着が容易な液体吐出装置を提供することにある。

本発明は、複数の液体吐出体を並べて固定する固定部材と、前記固定部材を脱着可能に保持する保持体とを有する液体吐出装置であって、前記液体吐出体は継手部材を介して接続した液体搬送部材をそれぞれ有し、前記固定部材を前記保持体が保持しているとき、上方の液体吐出体から下方の液体吐出体へ向かうに従い、前記液体吐出体の並び方向と交差する方向において前記継手部材を前記液体吐出体から離れた位置に設け、前記保持体は、前記固定部材に固定した複数の液体吐出体のうち最も上方にある液体吐出体と対向する部位に開閉可能なカバー部材を有し、前記カバー部材を開いた状態において、少なくとも前記最も上方にある液体吐出体に接続した継手部材が露出することを特徴とする。

本発明によれば、液体吐出体の脱着が容易な液体吐出装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る液体吐出装置の全体斜視図。本実施形態におけるキャリッジの全体斜視図。本実施形態におけるヘッド保持体の全体斜視図。本実施形態におけるヘッドの断面図。本実施形態におけるヘッド保持体の全体斜視図。本実施形態におけるヘッド保持体の要部斜視図。ヘッド取り外し時の説明図。コネクタと通信ケーブルの説明図。

本発明の実施形態を、図面を用いて以下に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る液体吐出装置の全体斜視図である。

液体吐出装置１０００は、対象物の一例である被描画物１００に対向して設置している。液体吐出装置１０００は、Ｘ軸レール１０１と、このＸ軸レール１０１と交差するＹ軸レール１０２と、Ｘ軸レール１０１およびＹ軸レール１０２と交差するＺ軸レール１０３を備える。

Ｙ軸レール１０２は、Ｘ軸レール１０１がＹ軸方向に移動可能なように、Ｘ軸レール１０１を保持する。また、Ｘ軸レール１０１は、Ｚ軸レール１０３がＸ軸方向に移動可能なように、Ｚ軸レール１０３を保持する。そして、Ｚ軸レール１０３は、キャリッジ１がＺ軸方向に移動可能なように、キャリッジ１を保持する。ここで、キャリッジ１は、液体吐出ユニットの一例である。

液体吐出装置１０００は、キャリッジ１をＺ軸レール１０３に沿ってＺ軸方向に動かす第１のＺ方向駆動部９２と、Ｚ軸レール１０３をＸ軸レール１０１に沿ってＸ軸方向に動かすＸ方向駆動部７２を備える。また、液体吐出装置１０００は、Ｘ軸レール１０１をＹ軸レール１０２に沿ってＹ軸方向に動かすＹ方向駆動部８２を備える。さらに、液体吐出装置１０００は、キャリッジ１に対してヘッド保持体７０をＺ軸方向に動かす第２のＺ方向駆動部９３を備える。ここで、ヘッド保持体７０は、保持体の一例である。

上記構成の液体吐出装置１０００は、キャリッジ１をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の方向に動かしながら、ヘッド保持体７０に設けたヘッド（図示せず）から液体の一例であるインクを吐出し、被描画物１００に描画を行う。ここで、キャリッジ１およびヘッド保持体７０のＺ軸方向への移動は、Ｚ軸方向と平行である必要はなく、少なくともＺ軸方向の成分を含んでいれば斜めの移動であってもよい。

なお、図１において被描画物１００の表面形状は平面として示しているが、被描画物１００の表面形状は、車やトラックの車体、航空機の機体などのように鉛直に近い面、もしくは曲率半径の大きい面でもよい。

次に、キャリッジ１の構成を説明する。

図２は、本実施形態におけるキャリッジの全体斜視図である。

液体吐出ユニットの一例であるキャリッジ１は、保持体の一例であるヘッド保持体７０を備えている。キャリッジ１は、図１に示した第１のＺ方向駆動部９２からの動力によりＺ軸レール１０３に沿ってＺ軸方向へ移動可能である。また、ヘッド保持体７０は、図１に示した第２のＺ方向駆動部９３からの動力によりキャリッジ１に対してＺ軸方向へ移動可能である。

また、ヘッド保持体７０は、ヘッド３００を取り付けるためのヘッド固定板７０ａを備えている。ここで、ヘッド３００は液体吐出体の一例であり、ヘッド固定板７０ａは固定部材の一例である。次に、ヘッド保持体７０の構成を詳細に説明する。

図３は、本実施形態におけるヘッド保持体の全体斜視図である。

ヘッド保持体７０は、直方体状に組み立てたフレーム７０ｃと、フレーム７０ｃに対して開閉（脱着）可能な上カバー７０ｂと、ヘッド３００を取り付けるためのヘッド固定板７０ａ等を備える。

本実施形態では、ヘッド固定板７０ａに６つのヘッド３００ａ～３００ｆを積層状に並べて設けた構成を例示している。なお、以下の説明において、これらのヘッドを総称する場合は、ヘッド３００と記す。

ヘッド３００ａ～３００ｆは、それぞれ複数のノズル３０２を備えている。なお、ヘッド３００ａ～３００ｆで用いるインクの色は、各ヘッド毎に異なる色としてもよいし、すべて同じ色としてもよい。また、ヘッド３００を構成するヘッドの数は、６つに限るものではない。６つより多くてもよく、また、６つより少なくてもよい。

ヘッド３００は、図示のように各ヘッドのノズル列が水平面（Ｘ－Ｚ面）と交差し、かつ複数のノズル３０２の配列方向をＸ軸に対して傾けた状態でヘッド固定板７０ａに固定する。これにより、ノズル３０２は、重力方向と交差する方向（Ｚ方向）にインクを吐出する。なお、上カバー７０ｂはカバー部材の一例である。

図４は、本発明の実施形態におけるヘッドの断面図である。

図３に示した各ヘッド３００ａ～３００ｆは、図４に示すようにハウジング３１０ａと、ハウジング３１０ａに接合して設けたハウジング３１０ｂとを備える。ハウジング３１０ａおよびハウジング３１０ｂは金属または樹脂からなる。両者は同じ材質で形成してもよいし、一方のハウジングを金属で形成し、他方のハウジングを樹脂で形成してもよい。また、ハウジング３１０ｂは、その上部に電気信号の通信のためのコネクタ３５０を備える。なお、以下の説明において２つのハウジングを総称する場合はハウジング３１０と記す。

ハウジング３１０ａは、インクを吐出するノズル３０２を備えたノズル板３０１を保持する。また、ハウジング３１０ａは、供給ポート３１１からのインクをノズル板３０１上を経て回収ポート３１３へ送る流路３１２を備える。

ハウジング３１０ｂは、ハウジング３１０ａの流路３１２と接続する供給ポート３１１および回収ポート３１３を備える。供給ポート３１１と回収ポート３１３との間には、流路３１２内のインクをノズル３０２から吐出するための吐出モジュール３３０を配置している。吐出モジュール３３０は、ハウジング３１０ａに設けたノズル３０２の数に対応しており、本例では１列に並べた８個のノズル３０２に対応する８個の吐出モジュール３３０を備えた構成を示している。なお、ノズル３０２および吐出モジュール３３０の数および配列は上記に限るものではない。例えば、ノズル３０２および吐出モジュール３３０の数は複数ではなく１個であってもよい。また、ノズル３０２および吐出モジュール３３０の配列は１列ではなく複数列で配置してもよい。

なお、図４において符号３１５は、ハウジング３１０ａとハウジング３１０ｂとの接合部に設けたシール部材である。本例ではシール部材としてＯリングを用いており、ハウジング３１０ａとハウジング３１０ｂとの接合部からのインク漏れを防ぐ。

上記の構成により、供給ポート３１１は、加圧した状態のインクを外部から取り込み、インクを矢印ａ１方向へ送り、インクを流路３１２に供給する。流路３１２は、供給ポート３１１からのインクを矢印ａ２方向へ送る。そして、回収ポート３１３は、ノズル３０２から吐出しなかったインクを矢印ａ３方向へ回収する。

吐出モジュール３３０は、ノズル３０２を開閉するニードル弁３３１と、ニードル弁３３１を駆動する圧電素子３３２を備える。ハウジング３１０ｂは、圧電素子３３２の上端部と対向する位置に規制部材３１４を備えている。規制部材３１４は、圧電素子３３２の上端部に当接して、圧電素子３３２の固定点を成す。

上記の構成において、圧電素子３３２を作動してニードル弁３３１を上方向へ動かした場合は、ニードル弁３３１によって閉じていたノズル３０２が開いた状態となり、ノズル３０２からインクを吐出する。また、圧電素子３３２を作動してニードル弁３３１を下方向へ動かした場合は、ニードル弁３３１の先端部がノズル３０２に当接してノズル３０２が閉じた状態となり、ノズル３０２からインクは吐出しなくなる。

図５は、本実施形態におけるヘッド保持体において、上カバー７０ｂを開いた状態の全体斜視図である。

ヘッド保持体７０において、上カバー７０ｂは、フレーム７０ｃに設けたピン７０１と係合する穴７０２と、フレーム７０ｃに設けたピン７０３と係合する穴７０４を備えている。また、上カバー７０ｂは、上カバー７０ｂとフレーム７０ｃとをネジ（図示せず）で固定するためのネジ穴７０５を備えている。ピン７０１と係合する穴７０２は丸穴であり、フレーム７０ｃに対する上カバー７０ｂの位置を決める。一方、ピン７０３と係合する穴７０４は長穴になっており、上カバー７０ｂをフレーム７０ｃに取り付けた際の誤差を吸収する。

このように、ヘッド保持体７０は、ヘッド固定板７０ａに設けたヘッド３００のうち、最も上方にあるヘッドと対向する部位に、上カバー７０ｂを開閉（脱着）可能に設けている。

また、ヘッド保持体７０において、ヘッド固定板７０ａは、フレーム７０ｃに設けたピン（図示せず）と係合する穴７０６および穴７０７を備えている。また、ヘッド固定板７０ａは、ヘッド固定板７０ａとフレーム７０ｃとをネジ７０８で固定するためのネジ穴７０９を備えている。ヘッド固定板７０ａも、上カバー７０ｂと同様、穴７０６は丸穴であり、フレーム７０ｃに対するヘッド固定板７０ａの位置を決める。一方、穴７０７は長穴になっており、ヘッド固定板７０ａをフレーム７０ｃに取り付けた際の誤差を吸収する。

このように、ヘッド保持体７０は、ヘッド固定板７０ａをフレーム７０ｃに対して脱着可能に設けている。

図６は、本実施形態におけるヘッド保持体の要部斜視図である。

図６は、ヘッド保持体７０のフレーム７０ｃから上カバー７０ｂを取り外し、さらにヘッド固定板７０ａをフレーム７０ｃに固定しているネジ７０８を外した状態を示している。なお、ここではヘッド保持体７０の内部構成を説明する関係上、フレーム７０ｃの側板を削除している。実際は、上カバー７０ｂを取り外した部分だけが露出することになる。

ヘッド固定板７０ａに装着した各ヘッド３００ａ～３００ｆは、供給ポート３１１にインクを供給するためのインク供給チューブ３１１ａ、および各ヘッドの駆動制御のための電気信号を送受信するコネクタ３５０を備えている。なお、各ヘッド３００ａ～３００ｆは、供給ポート３１１と反対側にインクを排出するための回収ポート３１３を備えており、各回収ポート３１３にも図示しないがインク回収チューブを設けている。ここで、インク供給チューブ３１１ａおよびインク回収チューブは、液体搬送部材の一例である。

各ヘッド３００ａ～３００ｆに設けたチューブ３１１ａは、ワンタッチで脱着操作が可能なカップリング３１１ｂを介して、その先のチューブ（図示せず）と接続している。そして、本発明は、図示のようにヘッド固定板７０ａに固定した複数のヘッド３００ａ～３００ｆにおいて、上方のヘッドから下方のヘッドへ向かうに従い、カップリング３１１ｂをヘッド３００から離れた位置に設けている。すなわち、積層状に並べたヘッド３００ａ～３００ｆにおいて、ヘッド３００ａよりもヘッド３００ｂの方がチューブ３１１ａの長さが長く、ヘッド３００ｂよりもヘッド３００ｃの方がチューブ３１１ａの長さが更に長い。

上述のように、本実施形態は、複数のヘッド３００ａ～３００ｆを並べて固定するヘッド固定板７０ａと、ヘッド固定板７０ａを脱着可能に保持するヘッド保持体７０とを有する液体吐出装置１０００であって、ヘッド３００ａ～３００ｆは、カップリング３１１ｂを介して接続したインク供給チューブ３１１ａをそれぞれ有し、ヘッド固定板７０ａをヘッド保持体７０が保持しているとき、上方のヘッドから下方のヘッドへ向かうに従い、ヘッドの並び方向と交差する方向においてカップリング３１１ｂをヘッド３００から離れた位置に設ける。

ここで、例えばすべてのカップリング（継手部材）をヘッドとかなり近い位置に配置しても、カップリングの脱着は可能である。しかし、上述のように上方のヘッドから下方のヘッドへ向かうに従い、カップリング３１１ｂをヘッド３００から離れた位置に設けることにより、上方のカップリングと下方のカップリングとの垂直方向における重複が低くなる。そのためカップリングを視認しやすくなり、脱着が容易になる。また、下方のカップリングと下方のヘッドとの距離を長く取っているため、ヘッド保持体７０からヘッド固定板７０ａを開いたときに、下方のカップリングをより上方へ押し出すような形となり、カップリングの脱着が容易になる。

これにより、キャリッジ１に対するヘッド３００の脱着が容易な液体吐出装置を提供することができる。

また、本実施形態において、ヘッド保持体７０は、ヘッド固定板７０ａに固定した複数のヘッド３００ａ～３００ｆのうち最も上方にあるヘッド３００ａと対向する部位に開閉可能な上カバー７０ｂを有し、上カバー７０ｂを開いた状態において、少なくとも最も上方にあるヘッド３００ａに接続したカップリング３１１ｂが露出する。

これにより、カップリング３１１ｂへのアクセスを容易にすることができる。

また、本実施形態において、カップリング３１１ｂは、ワンタッチで操作可能なカップリングとしている。

これにより、インク供給チューブ３１１ａとカップリング３１１ｂとの脱着を簡単に行うことができる。

前述のコネクタ３５０については、カップリング３１１ｂと同様に上方のヘッドから下方のヘッドへ向かうに従い、コネクタ３５０をヘッド３００から離れた位置に設けてもよい。また、ヘッド毎にコネクタ３５０の位置を変えずに、各ヘッドとも同じ位置にコネクタ３５０を設ける場合などは、通信ケーブル３５０ａ（図８参照）の長さを、上方のヘッドから下方のヘッドへ向かうに従い長くする。ここで、通信ケーブルは送信部材の一例である。

上述のように、本実施形態において、ヘッド３００は、通信ケーブル３５０ａと接続可能なコネクタ３５０を有し、ヘッド固定板７０ａをヘッド保持体７０が保持しているとき、上方のヘッドから下方のヘッドへ向かうに従い、通信ケーブル３５０ａの長さを長くする。

これにより、ヘッド保持体７０に対してヘッド固定板７０ａを開く際のヘッド固定板７０ａの動作に、通信ケーブルも追従できる。

図７は、ヘッド取り外し時の説明図である。

ヘッド３００を固定したヘッド固定板７０ａをヘッド保持体７０から取り外す場合、作業者は上カバー７０ｂの取り外しが可能な位置までヘッド保持体７０をキャリッジ１に対してＺ軸方向へ動かし、図２のような状態にする。次に、作業者はヘッド保持体７０から上カバー７０ｂおよびヘッド固定板７０ａを固定しているネジ７０８を外す。これによって作業者はヘッド３００の上方にできた開口部Ｌ１から最も上方にあるヘッド３００ａのカップリング３１１ｂを目視できるようになる。

この状態において、作業者は開口部Ｌ１からヘッド３００ａのカップリング３１１ｂにアクセスし、カップリング３１１ｂからチューブ３１１ａを外すことができる。カップリング３１１ｂはワンタッチで操作可能なカップリングであるため、アクセス位置でチューブ３１１ａからの取り外しが可能である。ヘッド３００ａからのカップリング３１１ｂの取り外しが済んだのであれば、作業者は図７（ａ）に示すように、ヘッド固定板７０ａを少しだけ引き出す。

前述のようにチューブ３１１ａの長さは、上方のヘッドから下方のヘッドへ向かうに従い長くなっており、上方のヘッドから下方のヘッドへ向かうに従いカップリング３１１ｂがヘッドから離れた位置になるように設けている。そのため、ネジ７０８を外して固定を解除すると、ヘッド固定板７０ａは、チューブ３１１ａの長さの差分（撓み分）によって回動が可能になる。

ヘッド３００ａおよびヘッド３００ｂのチューブ３１１ａからカップリング３１１ｂを外すと、作業者はヘッド固定板７０ａをさらに開くことが可能になる。そして、開口部Ｌ１には図７（ｂ）に示すように、ヘッド３００ｃおよびヘッド３００ｄのカップリング３１１ｂが露出するようになる。この状態において、作業者は開口部Ｌ１からヘッド３００ｃおよびヘッド３００ｄのカップリング３１１ｂにアクセスし、カップリング３１１ｂからチューブ３１１ａを外すことができる。

このように、ヘッド固定板７０ａを回動しながら上から順にカップリング３１１ｂを外していく。チューブ３１１ａと接続しているカップリング３１１ｂの数が少なくなるに連れ、ヘッド固定板７０ａが回動できる範囲も増えていく。

ヘッド３００ｃおよびヘッド３００ｄのチューブ３１１ａからのカップリング３１１ｂの取り外しが済んだのであれば、作業者はさらにヘッド固定板７０ａを開くことが可能になる。そして、開口部Ｌ１には図７（ｃ）に示すように、ヘッド３００ｅおよびヘッド３００ｆのカップリング３１１ｂが露出するようになる。この状態において、作業者は開口部Ｌ１からヘッド３００ｅおよびヘッド３００ｆのカップリング３１１ｂにアクセスし、カップリング３１１ｂからチューブ３１１ａを外すことができる。

同様の作業を、回収ポート３１３に接続したインク回収チューブ３１３ａおよびカップリング３１３ｂでも行う。なお、ヘッド固定板７０ａをヘッド保持体７０に取り付ける場合は、取り外す場合と逆の手順で接続すればよい。

図８は、コネクタと通信ケーブルの関係について一例を示した説明図である。

各ヘッド３００ａ～３００ｆのコネクタ３５０は、通信ケーブル３５０ａによって例えばキャリッジ１に設けた接続端子１ａに接続している。通信ケーブル３５０ａは、上方のヘッドから下方のヘッドへ向かうに従い、長くなっており、ヘッド固定板７０ａをフレーム７０ｃに固定した際は図８のように下方のヘッドほど通信ケーブル３５０ａのたるみ量が大きくなる。

これにより、図７に示したヘッド固定板７０ａの回動動作に追従しながら、通信ケーブル３５０ａについてもコネクタ３５０から取り外すことができる。

以上説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。

（態様１）
態様１は、複数の液体吐出体（ヘッド３００ａ～３００ｆ）を並べて固定する固定部材（ヘッド固定板７０ａ）と、前記固定部材を脱着可能に保持する保持体（ヘッド保持体７０）とを有する液体吐出装置（液体吐出装置１０００）であって、前記液体吐出体は継手部材（カップリング３１１ｂ、３１３ｂ）を介して接続した液体搬送部材（インク供給チューブ３１１ａ、インク回収チューブ３１３ａ）をそれぞれ有し、前記固定部材を前記保持体が保持しているとき、上方の液体吐出体から下方の液体吐出体へ向かうに従い、前記液体吐出体の並び方向と交差する方向において前記継手部材を前記液体吐出体から離れた位置に設けることを特徴とするものである。

態様１によれば、例えばキャリッジなどの液体吐出ユニットに対する液体吐出体の脱着が容易な液体吐出装置を提供することができる。

（態様２）
態様２は、態様１において、前記保持体（ヘッド保持体７０）は、前記固定部材（ヘッド固定板７０ａ）に固定した複数の液体吐出体（ヘッド３００ａ～３００ｆ）のうち最も上方にある液体吐出体（ヘッド３００ａ）と対向する部位に開閉可能なカバー部材（上カバー７０ｂ）を有し、前記カバー部材を開いた状態において、少なくとも前記最も上方にある液体吐出体に接続した継手部材（カップリング３１１ｂ、３１３ｂ）が露出することを特徴とするものである。

態様２によれば、継手部材へのアクセスを容易にすることができる。

（態様３）
態様３は、態様１または態様２において、前記継手部材（カップリング３１１ｂ、３１３ｂ）は、ワンタッチで操作可能なカップリングであることを特徴とするものである。

態様３によれば、インク供給チューブやインク回収チューブなどの液体搬送部材と継手部材との脱着を簡単に行うことができる。

（態様４）
態様４は、態様１乃至態様３のいずれかにおいて、前記液体吐出体（ヘッド３００ａ～３００ｆ）は、送信部材（通信ケーブル３５０ａ）と接続可能なコネクタ（コネクタ３５０）を有し、前記固定部材（ヘッド固定板７０ａ）を前記保持体（ヘッド保持体７０）が保持しているとき、上方の液体吐出体から下方の液体吐出体へ向かうに従い、前記送信部材の長さを長くすることを特徴とするものである。

態様４によれば、保持体に対して固定部材を開く際の固定部材の動作に、送信部材も追従できる。

１キャリッジ
７０ヘッド保持体（保持体）
７０ａヘッド固定板（固定部材）
３００ヘッド（液体吐出体）
３１１ａインク供給チューブ（液体搬送部材）
３１１ｂカップリング（継手部材）
３１３ａインク回収チューブ（液体搬送部材）
３１３ｂカップリング（継手部材）
３５０コネクタ
３５０ａ通信ケーブル（送信部材）

特開２００８－０５５７３３号公報

Claims

複数の液体吐出体を並べて固定する固定部材と、
前記固定部材を脱着可能に保持する保持体と
を有する液体吐出装置であって、
前記液体吐出体は継手部材を介して接続した液体搬送部材をそれぞれ有し、
前記固定部材を前記保持体が保持しているとき、上方の液体吐出体から下方の液体吐出体へ向かうに従い、前記液体吐出体の並び方向と交差する方向において前記継手部材を前記液体吐出体から離れた位置に設け、
前記保持体は、前記固定部材に固定した複数の液体吐出体のうち最も上方にある液体吐出体と対向する部位に開閉可能なカバー部材を有し、前記カバー部材を開いた状態において、少なくとも前記最も上方にある液体吐出体に接続した継手部材が露出することを特徴とする液体吐出装置。
前記液体吐出体は、送信部材と接続可能なコネクタを有し、前記固定部材を前記保持体が保持しているとき、上方の液体吐出体から下方の液体吐出体へ向かうに従い、前記送信部材の長さを長くすることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。