JP2011201117A - 流体噴射装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】インクをZ軸方向に噴射するノズル24が該Z軸方向と直交するY軸方向に複数並んだノズル列Lを有する記録ヘッド21と、ノズル24とZ軸方向において所定距離離間して、Y軸方向に張架されると共に、Z軸方向及びY軸方向と直交するX軸方向において所定幅でインクを受容可能なインク受容領域Dを備える断面円形で線状の吸収部材12と、ノズル列Lからインクを予備噴射させる際、Z軸方向においてノズル列Lとインク受容領域Dとを対向させ、且つ、X軸方向においてノズル列Lと吸収部材12の中心線100との位置を異ならせるフラッシング位置に、吸収部材12を移動させる移動機構と、を有するプリンターを採用する。
【選択図】図8
Description
しかしながら、この線状部材は上記移動に伴って振動することがあり、この振動がフラッシング動作の効率的な実施に悪影響を与える場合がある。
このような構成を採用することによって、本発明では、線状部材が第3の方向に所定幅の流体受容領域を備えるため、線状部材の中心線の位置をノズル列の位置と第3の方向で異ならせることができる。そうすると、線状部材が第1の方向に振動しても、その振動の頂点をノズル列に対してズラすことができるため、線状部材とノズル列とが接触することによる、メニスカスの破壊を防止することができる。
このような構成を採用することによって、本発明では、フラッシング動作の際には、流体受容位置に位置する線状部材で流体を受容することができ、印字動作の際には、線状部材を退避位置に位置させてノズルからの流体の噴射経路を確保することができる。
このような構成を採用することによって、本発明では、退避位置から流体受容位置に向けて線状部材を移動させる際に、流体受容位置よりも手前側から減速をかけることにより、流体受容位置において線状部材を急停止させる場合と比べて、第3の方向における線状部材の振動を抑制することができる。
このような構成を採用することによって、本発明では、退避位置から流体受容位置に向けて線状部材を移動させる際に、ノズル列よりも手前側から減速をかけると、その手前側から線状部材が第3の方向に振動し始める。このため、流体受容位置における中心線の位置を、第3の方向においてノズル列よりも奥側に配置すれば、上記手前側から線状部材が第3の方向に振動し始めるのと相俟って、線状部材の移動開始からフラッシング動作の開始までの時間を短縮させることができる。
このような構成を採用することによって、本発明では、線状部材が流体受容領域の所定幅内で第3の方向に振動していれば、その振動領域がノズル列を中心とする上記所定幅の領域に収まったときに流体の受容漏れが生じないタイミングでフラッシング動作を開始させることができる。
このような構成を採用することによって、本発明では、線状部材の振動の一周期以内にフラッシング動作を実施することにより、該振動に伴う流体の受容漏れを防止することができる。
本実施形態では、流体噴射装置として、インクジェットプリンター(以下、単にプリンターと称す)について例示する。
図1に示すように、プリンター1は、ヘッドユニット2と、記録紙(記録媒体)を搬送する搬送装置3と、記録紙を供給する給紙ユニット4と、ヘッドユニット2によって印字された記録紙を排出する排紙ユニット5と、ヘッドユニット2に対してメンテナンス処理を行うメンテナンス装置10と、これら各構成機器の動作を統括的に制御する不図示の制御装置と、を備えて構成されている。
排紙ユニット5は、排紙用ローラー35と、この排紙用ローラー35によって搬送された記録紙を保持する排紙トレー36と、を備えて構成されている。
図4に示すようにキャップユニット6は、ヘッドユニット2に対してメンテナンス処理を行うもので、各記録ヘッド21A〜21Eに対応する複数(本実施形態では5つ)のキャップ部61A〜61Eがユニット化されたことにより、構成されたものである。このキャップユニット6は、ヘッドユニット2の記録エリアから外れた場所に配置されている。
フラッシングユニット11は、図5に示すように、フラッシング動作時に噴射されたインク滴(流体)を吸収する吸収部材(線状部材)12と、これら吸収部材12を支持する支持機構9と、を備えて構成されている。
吸収部材12は、各ノズル24から噴射されたインク滴を吸収する線状のもので、本実施形態では1つのヘッドユニット2に対して2本設けられている。吸収部材12は、ノズル列(L(Y)、L(M)、L(C)、L(Bk))に沿ってY軸方向に延在した状態で、支持機構9によって張架されている。また、吸収部材12は、Z軸方向においてノズル面23と記録紙の搬送領域との間であって、ノズル面23と所定距離離間して配置されている。
より詳細には、繊維あるいは複合繊維から形成される繊維束が、撚り合わされるあるいは束ねられることによって吸収部材12が形成可能である。
図6は、吸収部材12の構成の一例を示す概略図であり、(a)が断面図、(b)が平面図である。これらの図に示すように、吸収部材12は、例えば、繊維から形成される繊維束12aが2本撚り合わされることによって形成される。
SUS材の金属繊維を用いた吸収部材12は、耐腐食性に優れるため多様なインクを吸収可能となると共に、樹脂と比較して磨耗性が高いため繰り返しの使用が可能となる。
綿の繊維を用いた吸収部材12は、インク吸収性に優れたものとなる。
また、吸収部材12の表面に滴下したインクは、一部が直接、吸収部材12の内部に浸透し、残りが繊維束12a間に形成される谷部12bを伝う。そして、吸収部材12の内部に浸透したインクは、吸収部材12の内部において一部が徐々に吸収部材12の延在方向に移動し吸収部材12の延在方向に分散して保持される。吸収部材12の谷部12bを伝うインクは、谷部12bを伝いながら、徐々にその一部が吸収部材12の内部に浸透し、残りが谷部12bに残存し、これによって吸収部材12の延在方向に分散して保持される。つまり、吸収部材12の表面に滴下したインクは、長期的には全てが滴下された箇所に留まるわけではなく、滴下された箇所の周囲に分散して吸収される。
また、吸収部材12のインク吸収量は、吸収部材12の繊維間に保持できるインク量と谷部12bに保持できるインク量の合計である。このため、このインク吸収量が、吸収部材12の交換頻度等を考慮して、フラッシングによって噴射されるインク量よりも十分に大きくなるように、吸収部材12の形成材料が選択される。
ただし、吸収部材12のインク保持力は、繊維間の隙間が大きくなって毛細管力が低下することで低減する。このため、繊維間の隙間については、吸収部材12におけるインク保持力が吸収部材12の移動によってインクが垂れない程度となるように、設定する必要がある。
本実施形態では、ノズル24の径を0.02mmとし、吸収部材12の径を0.5mmとして以下説明する。
支持機構9は、走行機構13および移動機構(移動装置)14を備えて構成されたもので、本実施形態では、いずれもヘッドユニット2の両側、すなわち記録ヘッド21の配列方向における一方側と他方側とに設けられている。なお、図5では、ヘッドユニット2の一部を省略し、記録ヘッド21を二つのみ示している。
走行機構13は、一方側の支持基板15Aに吸収部材12を送り出す送出部13Aを備え、他方側の支持基板15Bに吸収部材12を巻き取る巻取部13Bを備える。
送出部13Aのプーリー42は、支持基板15A側において吸収部材12に所定の張力を付与するテンションプーリーとして機能する。プーリー42は、プーリー41の回転軸を中心として揺動自在にレバー部材44によって支持されており、このレバー部材44は、引っ張りバネ45により、揺動方向一方側(テンションを付与する側)に向けて付勢を受ける構成となっている。
巻取部13Bのプーリー52は、支持基板15B側において吸収部材12に所定の張力を付与するテンションプーリーとして機能する。プーリー52は、巻取リール17の回転軸を中心として揺動自在にレバー部材54によって支持されており、このレバー部材54は、引っ張りバネ55により、揺動方向一方側(テンションを付与する側)に向けて付勢を受ける構成となっている。
巻取部13Bのプーリー51には、外周部にパルス発生用の孔57が複数形成された回転板56が一体回転可能に設けられている。回転板56の外周部の一部と対向する位置には、孔57を検出する光センサ58が設けられている。光センサ58は、プーリー51と共に一体で回転する回転板56の外周部において、孔57の検出回数をカウントすることで吸収部材12の走行長さを検出する構成となっている。
移動機構14は、支持基板15A、15Bに設けられた一対の移動機構部14A、14Bによって構成されたもので、これら移動機構部14A、14Bが同期して動作することにより、支持基板15A、15Bを、X軸方向に、同時且つ同一量、同一速度で移動させるようになっている。
上述したように吸収部材12は、インク受容領域Dを有する。退避位置とは、吸収部材12のインク受容領域Dとノズル列Lとが対向しない位置で、より詳しくは、インク受容領域Dが噴射経路101から退避した位置である。本実施形態のインク受容領域Dは、X軸方向において0.4mmに設定されているので、X軸方向において吸収部材12の中心線100の位置が噴射経路101に対して±0.2mmズレていてもインクを受容することができる。すなわち、噴射経路101を中心としてインク受容領域Dと同一の幅W(0.4mm)の領域内に中心線100が収まっていれば、吸収部材12はノズル列Lから噴射されたインクを受容することが可能となる(図7において2点鎖線で示す)。
このため、退避位置においては、噴射経路101を中心とする幅Wの領域の外に中心線100が位置する位置に吸収部材12が配置される(噴射経路101に対して−X側、+X側であってもよい)。なお、本実施形態では、噴射経路101を中心とする幅Wの領域外であって、噴射経路101に対して−X側に退避位置が設定されている。
フラッシング位置とは、吸収部材12のインク受容領域Dとノズル列Lとが対向する位置で、より詳しくは、インク受容領域Dが噴射経路101上に位置する位置である。本実施形態のフラッシング位置は、吸収部材12のインク受容領域Dとノズル列Lとが対向する位置で、且つ、X軸方向において吸収部材12の中心線100とノズル列Lの位置(噴射経路101)とを異ならせた位置に設定されている。すなわち、本実施形態のフラッシング位置は、噴射経路101を中心としてインク受容領域Dと同一の幅W(0.4mm)の領域内に中心線100が収まって、且つ、噴射経路101と中心線100とが一致しない位置に設定されている(噴射経路101に対して−X側、+X側であってもよい)。
本実施形態のフラッシング位置では、中心線100がノズル列L(噴射経路101)を挟んで退避位置に対し逆側(+X側)となるような位置に設定されている。すなわち、中心線100が、退避位置に対してノズル列L(噴射経路101)よりも離れた側に位置する。
フラッシング動作を実行する際、先ず、フラッシングユニット11は、移動機構14を駆動させ、支持基板15A、15Bの間に張架された吸収部材12をX軸方向に移動させることにより、吸収部材12を図7に示す退避位置から図8に示すフラッシング位置に移動させる。
図9に示すように、吸収部材12が退避位置からフラッシング位置へ移動し、フラッシング位置で停止すると、移動により作用する慣性力により、吸収部材12がX軸方向及びZ軸方向に所定幅で振動する。この慣性力は、移動方向(X軸方向)に強く作用するので、吸収部材12の振動領域の外縁102は、中心線100を中心とし、X軸方向に長く、Z軸方向に短い、略楕円形となる。
図10及び図11を比較すると、図10に示す停止位置の手前側で吸収部材12の移動に減速をかけた場合の方が、図11に示す停止位置で吸収部材12の移動を急停止させた場合よりも、振幅が小さくなっており、また、減衰して所定幅(例えば停止位置を中心として±0.2mm幅であるW)に達する時間も短いことが分かる。これは、急停止させた場合は、吸収部材12の移動速度の変化が大きいので、慣性力が大きく作用するためである。このため、手前側で吸収部材12の移動に減速をかけた場合の方が、停止位置までに至る時間が掛かるものの、振動の減衰時間を考慮すると、急停止させた場合よりもフラッシング動作の開始時間に関して有利となる。
また、領域Eでは所定幅Wの幅に振幅の両端が入っていない。そのため、図10における変位0の位置をノズル列の位置(噴射経路101)とした場合、フラッシングによるインクを漏らさずに受容するには100msより時間が必要となる。
フラッシング動作は記録紙と次の記録紙の間で行われるため、フラッシング動作にかかる時間によって記録紙と記録紙の間の距離が決まり、それによって所定時間内に何枚の記録紙に印刷できるかを示すスループットが決まる。スループットの向上のためには、フラッシング動作にかかる時間は短い方が良い。
ここで、フラッシング時には、ノズル列Lを構成する各ノズル24から、例えばノズル24の1つ当り72発(1発のインク重量、20ng程度)を高速で予備噴射し、増粘インクによるノズル24の目詰まり防止や、ノズル24のメニスカスの調整を行うのが一般的である。この噴射にかかる時間は約5ms程度であり、図10に示す吸収部材12の振動の半周期以内である。このため、図10に示したように所定幅Wの範囲内に常に振動の幅が入る必要はなく、位置精度の誤差等のばらつきも考慮しても振動の1.5周期が所定幅Wに入っていれば、フラッシングによるインクを漏らさずに受容できる。
そこで、本実施形態では、移動機構14が、吸収部材12の減速をX軸方向においてノズル列Lよりも手前側でかけ、フラッシング位置は、中心線100がノズル列Lを挟んで退避位置に対し逆側(奥側)の位置に位置するように設定した。これを、図12を用いて説明する。
本実施形態の吸収部材12は、上述したようにX軸方向において0.4mm幅のインク受容領域Dを有するため、図7に示すように噴射経路101を中心としてインク受容領域Dと同一の幅W(0.4mm)の領域内に中心線100の振幅の1.5周期分が収まっていれば、振動していたとしても吸収部材12はノズル列Lから噴射されたインクを漏れなく受容することが可能である。
そして、吸収部材12の減速を開始し始めてからフラッシングを開始するまでの領域が図10のEに対応する区間となり、約70msとなるので、図10に比べて30ms短縮できる。よって、図12に示すように、フラッシング位置における中心線100をノズル列Lより奥側に配置した方が、フラッシング位置における中心線100をノズル列Lと一致させて配置したのもの(例えば図10の停止位置(0mm)にノズル列Lを停止させた場合)よりも、ノズル列Lを中心とする幅Wの範囲に、吸収部材12の振幅領域が収まる時間が短くなる。
したがって、本実施形態によれば、インクを受容する部材に線状の吸収部材12を用いた場合に、フラッシング動作を効率的に実施できる。
また、移動機構14は、退避位置からフラッシング位置に向けて吸収部材12を移動させる際に、X軸方向においてフラッシング位置よりも手前側で吸収部材12の移動に減速をかけるという構成を採用することによって、退避位置からフラッシング位置に向けて吸収部材12を移動させる際に、フラッシング位置よりも手前側から減速をかけることにより、フラッシング位置において吸収部材12を急停止させる場合と比べて、X軸方向における吸収部材12の振動を抑制することができる。このため、フラッシング動作を開始するまでにかかる時間を短縮することができる。
さらに、本実施形態においては、上記減速に伴う吸収部材12の振動のX軸方向における振幅領域が、ノズル列Lを中心とする所定幅Wの領域内に収まった時に、フラッシング動作射を開始させる制御装置を有するという構成を採用することによって、吸収部材12がインク受容領域Dの所定幅内でX軸方向に振動していれば、その振動領域がノズル列Lを中心とする所定幅Wの領域に収まったときにインクの受容漏れが生じないタイミングでフラッシング動作を開始させることができる。
加えて、本実施形態においては、制御装置は、フラッシング動作の開始後、上記振動の一周期以内に、フラッシング動作を実行させるという構成を採用することによって、吸収部材12の振動の一周期以内にフラッシング動作を実施することにより、インクの受容漏れを防止することができる。
また、上述の実施形態においては、吸収部材12が常にヘッドと記録紙(媒体)との間を移動する構成について説明したが、本発明では、吸収部材12を退避させる際に、ヘッドの直下から外れた領域(例えば、ヘッドの側方)に移動させる構成を採用してもよい。
Claims (6)
- 流体を第1の方向に噴射するノズルが該第1の方向と直交する第2の方向に複数並んだノズル列を有する流体噴射ヘッドと、
前記ノズルと前記第1の方向において所定距離離間して、前記第2の方向に張架されると共に、前記第1の方向及び前記第2の方向と直交する第3の方向において所定幅で前記流体を受容可能な流体受容領域を備える断面円形の線状部材と、
前記ノズル列から前記流体を予備噴射させる際、前記第1の方向において前記ノズル列と前記流体受容領域とを対向させ、且つ、前記第3の方向において前記ノズル列と前記線状部材の中心線との位置を異ならせる流体受容位置に、前記線状部材を移動させる移動装置と、を有することを特徴とする流体噴射装置。 - 前記移動装置は、前記流体受容位置と、前記ノズル列と前記流体受容領域とが対向しない退避位置との間で、前記線状部材を前記第3の方向において移動させることを特徴とする請求項1に記載の流体噴射装置。
- 前記移動装置は、前記退避位置から前記流体受容位置に向けて前記線状部材を移動させる際に、前記第3の方向において前記流体受容位置よりも手前側で上記線状部材の移動に減速をかけることを特徴とする請求項2に記載の流体噴射装置。
- 前記流体受容位置では、前記中心線が前記ノズル列を挟んで前記退避位置に対し逆側の位置に位置し、
前記移動装置は、前記減速を前記第3の方向において前記ノズル列よりも手前側でかけることを特徴とする請求項3に記載の流体噴射装置。 - 前記減速に伴う前記線状部材の振動の前記第3の方向における振幅領域が、前記ノズル列を中心とする前記所定幅の領域内に収まった時に、前記予備噴射を開始させる制御装置を有することを特徴とする請求項4に記載の流体噴射装置。
- 前記制御装置は、前記予備噴射の開始後、前記振動の一周期以内に、前記予備噴射を実行させることを特徴とする請求項5に記載の流体噴射装置。
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