JP2016141032A - 液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】効率よくキャップ内のインクを排出できる液体噴射装置を提供すること。【解決手段】プリンター３０は、液体噴射ヘッド２０と、ノズル形成面２０ａに密接し、ノズル形成面２０ａとの間で密閉空間Ｒｃを形成するキャップ４０と、廃インクタンク４５と、液体を廃インクタンク４５に排出する第１排出口４４と、大気を取り込む導入口５２と、第１排出口４４とキャップ４０とを連通する第１流路４７に設けられ、キャップ４０から第１排出口４４に向かう方向の吸引力を作用させる駆動が可能な吸引ポンプ４８と、導入口５２とキャップ４０とを連通する第２流路５３に設けられ、密閉空間Ｒｃに大気を流入させる駆動が可能な流動ポンプ５４と、を備え、ノズル形成面２０ａとキャップ４０とが密接した状態で、吸引ポンプ４８及び流動ポンプ５４を同時に駆動させ、密閉空間Ｒｃに大気を流入させつつ液体を廃インクタンク４５に排出することを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、液体噴射装置に関する。

例えば、インクジェット式プリンター（以降、プリンターと称す）では、液体噴射ヘッドに形成されたノズルからインクを吐出することにより、媒体に画像を印刷する。当該プリンターでは、インクの吐出不良を軽減するために、液体噴射ヘッドと有底箱状のキャップとの間で密閉空間を形成し、当該密閉空間域を吸引する所謂クリーニングが実施されている（特許文献１）。

特許文献１に記載のプリンターは、キャップとノズル面とに囲われた閉空間域、キャップに連通された第１流路を吸引する吸引手段、キャップと吸引手段との間の第１流路に設けられた開閉弁、及びキャップに連通された第２流路からキャップ内に気体を流入する加圧手段などを有し、加圧手段によって閉空間域を一時的に加圧した後、吸引手段によって閉空間域を吸引して閉空間域に溜まった液体を排出するというクリーニングを実施している。

特開２０１２−１１６１４３号公報

しかしながら、吸引手段によって閉空間域を吸引することだけで液体を排出するので、例えば、吸引手段の吸引力が弱く、溶剤の蒸発等で液体の粘度が上昇した場合に、液体の排出時間（クリーニング時間）が長くなるおそれがあった。さらに、吸引手段の吸引力が弱い場合、液体がキャップ内に残留し、液体を完全に排出することが難しいという課題もあった。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例に係る液体噴射装置は、液体を噴射するノズル面を有する液体噴射ヘッドと、前記ノズル面に密接し、前記ノズル面との間で密閉空間を形成するキャップと、廃液収容体と、前記液体を前記廃液収容体に排出する第１排出口と、大気を取り込む導入口と、前記第１排出口と前記キャップとを連通する第１流路に設けられ、前記キャップから前記第１排出口に向かう方向の吸引力を作用させる駆動が可能な吸引手段と、前記導入口と前記キャップとを連通する第２流路に設けられ、前記密閉空間に前記大気を流入させる第１の駆動が可能な流動手段と、を備え、前記ノズル面と前記キャップとが密接した状態で、前記吸引手段及び前記流動手段を同時に駆動させ、前記密閉空間に前記大気を流入させつつ前記液体を前記廃液収容体に排出することを特徴とする。

本適用例によれば、流動手段によって大気を密閉空間に流入させ、密閉空間を加圧しながら吸引手段によって吸引し、密閉空間に溜まった液体を排出するので、吸引手段の吸引だけで液体を排出する場合と比べて、液体を排出する力が強くなり、液体の排出時間を短くすることができる。さらに、密閉空間に流入される大気によって液体が吸引手段の側に誘導される（移動する）ので、吸引手段の吸引だけで液体を排出する場合と比べて、液体がキャップに残留するおそれが低減し、液体がキャップから完全に排出されやすくなる。

［適用例２］上記適用例に記載の液体噴射装置は、前記流動手段と前記導入口との間の前記第２流路にフィルターを有していることが好ましい。

本適用例によれば、導入口からの異物の侵入をフィルターによって抑制することができる。

［適用例３］上記適用例に記載の液体噴射装置は、前記液体を前記廃液収容体に排出する第２排出口と、前記第２排出口と前記流動手段とを連通する第３流路と、前記導入口と前記流動手段との間の前記第２流路に設けられた第１開閉弁と、をさらに有し、前記流動手段は、前記キャップから前記第２排出口に向かう方向の吸引力を作用させる第２の駆動への切り替えが可能であり、前記第１開閉弁を閉じた状態で前記第１の駆動から前記第２の駆動に切り替え、前記液体を前記第１排出口及び前記第２排出口から前記廃液収容体に排出することが好ましい。

本適用例によれば、吸引手段による吸引力と流動手段の第２の駆動による吸引力との両方によって、密閉空間に溜まった液体を吸引して排出するので、吸引手段による吸引力だけで液体を排出する場合と比べて、液体を排出する力（吸引力）が強くなり、液体の排出時間を短くすることができる。

［適用例４］上記適用例に記載の液体噴射装置は、前記第２排出口から排出される前記液体の排出量は、前記第１排出口から排出される前記液体の排出量よりも少なく、前記廃液収容体は、前記第２排出口の下方に前記液体が到達したことを検知可能な検知部を有していることが好ましい。

本適用例によれば、第２排出口から排出される液体の排出量を、第１排出口から排出される液体の排出量よりも少なくし、廃液収容体の第２排出口の下方に液体が最も遅く到達するように設定し、検知部によって廃液収容体の第２排出口の下方に液体が到達したという情報を検知する。廃液収容体の第２排出口の下方に液体が到達したという情報は、廃液収容体が液体をこれ以上収容できないという情報（廃液収容体が満杯であるという情報）であるので、廃液収容体が満杯であるという情報を検知部から取得することができる。

実施形態に係るプリンターの概略構成を示す断面図。 キャップクリーニングの概要を説明する図。 第２のキャップクリーニング時に廃インクタンクに排出されるインクの状態を示す概略図。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。かかる実施形態は、本願の一態様を示すものであり、本発明を限定するものではなく、本願の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。なお、以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材の尺度を実際とは異ならせしめている。

図１は、実施形態に係るプリンターの概略構成を示す断面図である。
本実施形態に係るプリンター３０は、「液体噴射装置」の一例であり、液体噴射ヘッド２０等の内部に混入した気泡を排出するクリーニングを効率的に行うことができる。

図１に示すように、プリンター３０は、液体噴射ヘッド２０と、上側が開口した有底箱状をなすキャップ４０と、キャップ４０を上下方向に昇降移動させるための昇降機能とを備えている。

液体噴射ヘッド２０は、ノズル開口２１から、「液体」の一例である図中の斜線で示されたインクを噴射することで、媒体に画像を印刷する。また、液体噴射ヘッド２０のノズル開口２１が形成された面が、ノズル形成面２０ａである。ノズル形成面２０ａは「ノズル面」の一例である。

キャップ４０の周壁４０ｂの上面全体には、弾性部材からなる四角枠状のシール部材４１が取り付けられている。キャップ４０は、昇降機構の駆動に基づいて昇降することにより、液体噴射ヘッド２０のノズル形成面２０ａに対して節理する方向に変位可能となっている。

キャップ４０は、ノズル開口２１を囲うように液体噴射ヘッド２０のノズル形成面２０ａに当接することにより、液体噴射ヘッド２０との間に「密閉空間」の一例である閉空間域Ｒｃを形成する。

キャップ４０の底壁４０ａには、キャップ４０内と連通した第１連通管４２がキャップ４０の外側に向かって突設されている。第１連通管４２には、可撓性を有する第１流路チューブ４３の上流側が接続されている。そして、第１連通管４２及び第１流路チューブ４３により、閉空間域Ｒｃに連通する第１流路４７が構成されている。一方、第１流路４７の下流側端部の第１排出口４４は、インクを回収するための直方体形状をなす「廃液収容体」の一例である廃インクタンク４５内に挿入されている。廃インクタンク４５内には、インクを吸収して保持する多孔質材料からなるインク吸収材４６が収容されている。

第１流路４７における、キャップ４０と廃インクタンク４５との間には吸引ポンプ４８が設置されている。吸引ポンプ４８は矢印Ａに示す方向にインクを吸引することができる。吸引ポンプ４８は、「吸引手段」の一例である。

キャップ内の底壁４０ｂにおいて第１連通管４２から離間した位置には、キャップ４０内と連通した第２連通管５０がキャップ４０の外側に向かって突設されている。第２連通管５０には、可撓性を有する第２流路チューブ５１の上流側が接続されてキャップ４０内に連通している。一方、第２流路チューブ５１の下流側の端部は大気と連通する導入口５２となっている。そして、本実施形態では、第２連通管５０及び第２流路チューブ５１により、閉空間域Ｒｃに連通する第２流路５３が構成されている。第２流路チューブ５１における、キャップ４０と廃インクタンク４５との間には流動ポンプ５４が設置されている。流動ポンプ５４は矢印Ｂ及びＣの方向に吸引方向を切り替えることができる。つまり、流動ポンプ５４は、矢印Ｂの方向の吸引力を発生させる駆動と、矢印Ｃの方向の吸引力を発生させる駆動とが切り替え可能である。
なお、流動ポンプ５４は、「流動手段」の一例である。矢印Ｂの方向の吸引力を発生させる駆動は、「第１の駆動」の一例である。矢印Ｃの方向の吸引力を発生させる駆動は、「第２の駆動」の一例である。

流動ポンプ５４と導入口５２との間の第２流路５３には大気開放弁５５が設置されており、さらに導入口５２と大気開放弁５５との間には、フィルター５６が設置されている。フィルター５６によって、導入口５２から閉空間域Ｒｃに大気を流入させる場合に、大気中の異物を除去することができる。
なお、大気開放弁５５は、「第１開閉弁」の一例である。

さらに、流動ポンプ５４と大気開放弁５５との間の第２流路５３から分岐した第３流路チューブ５７が、第２流路５３に接続されている。第３流路チューブ５７の下流側の端部は第２排出口５８である。第２排出口５８は、廃インクタンク４５内に挿入されている。また、廃インクタンク４５は、第２排出口５８の下方に、インクが到達したことを検知可能な検知部５９を有する。第３流路チューブ５７の途中位置には、流路開閉弁６０が配置されている。
なお、第３流路チューブ５７によって形成される流路は、「第３流路」の一例である。

（ヘッドクリーニング）
次に、本実施形態で実行するヘッドクリーニングについて説明する。
ヘッドクリーニングは、流路内のインク中に混入した気泡を液体噴射ヘッド２０から排出するクリーニング作業であり、液体噴射ヘッド２０の性能を維持するために定期的に実施する。なお、ヘッドクリーニングが実行される前には、大気開放弁５５は閉状態であり、流路開閉弁６０は開状態にあり、吸引ポンプ４８及び流動ポンプ５４は停止状態にある。

ヘッドクリーニングが開始されると、昇降機構を駆動させてキャップ４０を上昇させることにより、キャップ４０のシール部材４１の先端をノズル形成面２０ａに当接させ、キャップ４０とノズル形成面２０ａとの間に閉空間域Ｒｃを形成する。

そして、吸引工程として、吸引ポンプ４８を矢印Ａの方向に吸引させ、流動ポンプ５４を矢印Ｃの方向に吸引し、閉空間域Ｒｃを負圧状態にする。吸引ポンプ４８及び流動ポンプ５４の両方で閉空間域Ｒｃを負圧状態にするので、一つのポンプのみで閉空間域Ｒｃを負圧状態にする場合よりも、閉空間域Ｒｃに大きな負圧状態を形成し、液体噴射ヘッド２０の流路内のインクをより強く吸引し、閉空間域Ｒｃにインクを排出することができる。従って、液体噴射ヘッド２０の流路内のインク中に混入した気泡をより強く排出し、流路内のインク中に気泡が残留するおそれを抑制することができる。

（キャップクリーニング）
次に、本実施形態で実行するキャップクリーニングについて説明する。
図２は、キャップクリーニングの概要を説明する図である。
キャップクリーニングは、キャップ４０内のインクを廃インクタンク４５に排出するクリーニング作業であり、ヘッドクリーニングに連動して実施される。すなわち、キャップクリーニングは、ヘッドクリーニング終了後、またはヘッドクリーニングの途中（例えば、液体噴射ヘッド２０のインク吸引中）に実施される。

図２に示すように、キャップクリーニングは、まず流動ポンプ５４の吸引方向を矢印Ｂの方向に切り替える。次に流路開閉弁６０を閉状態に切り替え、大気開放弁５５を開状態に切り替える。吸引ポンプの矢印Ａの方向の吸引と流動ポンプの方向Ｂの吸引によって、導入口５２から大気を閉空間域Ｒｃに流入させつつ、キャップ４０内のインクを第１連通管４２から廃インクタンク４５に排出する。

大気は、導入口５２（第２連通管５０）から閉空間域Ｒｃに流入し、キャップ４０内のインクを第１連通管４２に誘導するので、インクがキャップ４０内に残留しにくくなる。加えて、流動ポンプ５４の吸引で導入口５２（第２連通管５０）から閉空間域Ｒｃに大気を流入させると、大気開放弁５５側の流路（第２流路チューブ５１）に流れ込んだインクをキャップ４０内に押し戻し、インクによる大気開放弁５５側の流路（第２流路チューブ５１）の閉塞を抑制することができる。

さらに、閉空間域Ｒｃに流入する大気によってキャップ４０内のインクを第１連通管４２に誘導し、大気によって閉空間域Ｒｃを加圧しながらインクを第１連通管４２から廃インクタンク４５に排出するので、閉空間域Ｒｃを加圧しない場合と比べて、廃インクタンク４５へのインクの排出速度を大きくし、より短時間で廃インクタンク４５にインクを排出することができる。

さらに、ヘッドクリーニングにおいてインクを吸引中であっても、第２連通管５０から大気を流入させることで閉空間域Ｒｃの負圧が解消され、ヘッドクリーニングにおけるインクの吸引が停止する。詳しくは、吸引ポンプ４８だけで吸引した場合、ノズル開口２１のメニスカス耐圧以上の吸引力で吸引すると、ノズル開口２１からインクが吸引されてしまうが、流動ポンプ５４によって大気をキャップ４０内に流入させることで閉空間域Ｒｃが加圧されるため、メニスカス耐圧以上の吸引力で吸引してもノズル開口２１からインクが吸引されるおそれを低減できる。

（第２のキャップクリーニング）
図３は、第２のキャップクリーニング時に廃インクタンクに排出されるインクの状態を示す概略図である。同図において、第１流路チューブ４３及び第３流路チューブ５７の中の矢印は、排出されるインクの流動方向を示す。
第２のキャップクリーニングは、上述したキャップクリーニングに引き続き実施されるクリーニングである。

流路開閉弁６０を開状態及び大気開放弁５５を閉状態とし、流動ポンプ５４によって矢印Ｃの方向の吸引力を作用させ、キャップ４０内のインクを第３流路チューブ５７の中を流動させ、第２排出口５８から廃インクタンク４５に排出する、且つ吸引ポンプ４８によって矢印Ａの方向の吸引力を作用させ、キャップ４０内のインクを第１流路チューブ４３の中を流動させ、第１排出口４４から廃インクタンク４５に排出する。つまり、第２のキャップクリーニングでは、第１排出口４４（第１流路チューブ４３）及び第２排出口５８（第３流路チューブ５７）の両方で、キャップ４０内のインクを廃インクタンク４５に排出する。

第１排出口４４及び第２排出口５８の両方からキャップ４０内のインクを排出するので、第１排出口４４からキャップ４０内のインクを排出する場合と比べて、キャップ４０内のインクの排出時間を短くし、クリーニング時間を短くすることができる。

なお、ヘッドクリーニングが終了した後に、キャップ４０を液体噴射ヘッド２０のノズル形成面２０ａから離間させ、第２のキャップクリーニングだけを実施する構成であってもよい。つまり、ヘッドクリーニングが終了した後に、キャップ４０を液体噴射ヘッド２０のノズル形成面２０ａから離間させ、流路開閉弁６０を開状態及び大気開放弁５５を閉状態とし、流動ポンプ５４によって矢印Ｃの方向の吸引力を作用させ、キャップ４０内のインクを第３流路チューブ５７の中を流動させ、第２排出口５８から廃インクタンク４５に排出する、且つ吸引ポンプ４８によって矢印Ａの方向の吸引力を作用させ、キャップ４０内のインクを第１流路チューブ４３の中を流動させ、第１排出口４４から廃インクタンク４５に排出する構成であってもよい。

第１排出口４４から排出されるインク及び第２排出口５８から排出されるインクは、廃インクタンク４５内のインク吸収材４６に吸収され、インクはインク吸収材４６の中を図中の矢印の方向に進行（浸透）する。
第２排出口５８から排出されるインクの排出量は、第１排出口４４から排出されるインクの排出量よりも少なく、第２排出口５８の下方に最もインクが遅く到達するように設定されている。さらに、廃インクタンク４５の第２排出口５８の下方には、インクが到達したことを検知可能な検知部５９が設けられている。

かかる構成によって、インク吸収材４６の全体にインクが収容された状態、つまり廃インクタンク４５が満杯である状態を、検知部５９が検知することができる。従って、検知部５９によって、廃インクタンク４５交換の適切なタイミングを知り、インクが廃インクタンク４５から溢れだすという不具合を抑制することができる。

２０…液体噴射ヘッド、２０ａ…ノズル形成面、２１…ノズル開口、３０…プリンター、４０…キャップ、４０ａ…キャップの底壁、４０ｂ…キャップの周壁、４１…キャップのシール部材、４２…第１連通管、４３…第１流路チューブ、４４…第１排出口、４５…廃インクタンク、４６…インク吸収材、４７…第１流路、４８…吸引ポンプ、５０…第２連通管、５１…第２流路チューブ、５２…導入口、５３…第２流路、５４…流動ポンプ、５５…大気開放弁、５６…フィルター、５７…第３流路チューブ、５８…第２排出口、５９…検知部、６０…流路開放弁。

Claims (4)

1. 液体を噴射するノズル面を有する液体噴射ヘッドと、
   前記ノズル面に密接し、前記ノズル面との間で密閉空間を形成するキャップと、
   廃液収容体と、
   前記液体を前記廃液収容体に排出する第１排出口と、
   大気を取り込む導入口と、
   前記第１排出口と前記キャップとを連通する第１流路に設けられ、前記キャップから前記第１排出口に向かう方向の吸引力を作用させる駆動が可能な吸引手段と、
   前記導入口と前記キャップとを連通する第２流路に設けられ、前記密閉空間に前記大気を流入させる第１の駆動が可能な流動手段と、
   を備え、
   前記ノズル面と前記キャップとが密接した状態で、前記吸引手段及び前記流動手段を同時に駆動させ、前記密閉空間に前記大気を流入させつつ前記液体を前記廃液収容体に排出することを特徴とする液体噴射装置。
2. 前記流動手段と前記導入口との間の前記第２流路にフィルターを有していることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。
3. 前記液体を前記廃液収容体に排出する第２排出口と、
   前記第２排出口と前記流動手段とを連通する第３流路と、
   前記導入口と前記流動手段との間の前記第２流路に設けられた第１開閉弁と、
   をさらに有し、
   前記流動手段は、前記キャップから前記第２排出口に向かう方向の吸引力を作用させる第２の駆動への切り替えが可能であり、
   前記第１開閉弁を閉じた状態で前記第１の駆動から前記第２の駆動に切り替え、前記液体を前記第１排出口及び前記第２排出口から前記廃液収容体に排出することを特徴とする請求項１または２に記載の液体噴射装置。
4. 前記第２排出口から排出される前記液体の排出量は、前記第１排出口から排出される前記液体の排出量よりも少なく、
   前記廃液収容体は、前記第２排出口の下方に前記液体が到達したことを検知可能な検知部を有していることを特徴とする請求項３に記載の液体噴射装置。

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