JP5419684B2 - インクジェット吐出ヘッドおよびその装置 - Google Patents
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Description
キャップ内を負圧とする構成の場合、ヘッド面とキャップの密着性が悪いと、外気が混入し充分な吸引力が得られないという課題がある。また、メンテナンス後に、キャップ内が負圧になった状態でキャップを遊離すると、キャップ内の気圧が急激に変化し、その変化に応じてヘッドの各ノズルに充填されたインクが振動するため、その時に各ノズルから空気が巻き込まれてしまい、再び気泡がヘッド内に入ってしまうという課題がある。
しかしながら、上記液体切替機構によりインクジェットヘッドに供給する液体を切り替える構成とした場合、上記液体切替機構とインクジェットヘッドとを連通する流路内に切り替え前の液体が残留するという課題がある。他方、インクジェットヘッドは、定期的に、或いは、任意のタイミングでメンテナンスを行う必要がある。
そこで、発明者は、上記液体切替機構とインクジェットヘッドとを連通する流路を最短とし、且つ、インクジェットヘッドのメンテナンス性を損なわせないための新規な構成を創作した。
第2の発明は、第1の発明において、前記切替機構は、インクジェットヘッドと連通する第一流路、第一供給チューブと連通する第二流路、および、第二供給チューブと連通する第三流路を有する切替バルブを備えることを特徴とする。
第3の発明は、第1の発明において、前記切替機構は、インクジェットヘッドと連通する第一流路、第一供給チューブと連通する第二流路、および、第二供給チューブと連通する第三流路を有する流路ブロックと、前記流路ブロックの第一流路と第二流路とを連通する第一の位置、および前記流路ブロックの第一流路と第三流路とを連通する第二の位置を有する切替バルブと、を備えることを特徴とする
第4の発明は、第3の発明において、前記切替バルブは、前記流路ブロックの上方中央位置に連設され、前記流路ブロックに連設される前記切替バルブの側方に、第二流路と連通する第一供給チューブおよび第三流路と連通する第二供給チューブが配置されることを特徴とする。
第5の発明は、第3または4に記載の発明において、前記流路ブロックは、複数の小ブロックに分解可能であることを特徴とする。
第7の発明は、第6の発明において、前記切替機構は、インクジェットヘッドと連通する第一流路、第一供給チューブと連通する第二流路、第二供給チューブと連通する第三流路、および、第三供給チューブと連通する第四流路を有する切替バルブを備えることを特徴とする。
第8の発明は、第6の発明において、前記切替機構は、インクジェットヘッドと連通する第一流路、第一供給チューブと連通する第二流路、第二供給チューブと連通する第三流路、および、第三供給チューブと連通する第四流路を有する流路ブロックと、前記流路ブロックの第一流路と第二流路とを連通する第一の位置、前記流路ブロックの第一流路と第三流路とを連通する第二の位置、前記流路ブロックの第一流路と第四流路とを連通する第三の位置を有する切替バルブと、を備えることを特徴とする。
第9の発明は、第8の発明において、前記切替バルブは、前記流路ブロックの上方中央位置に連設され、前記流路ブロックに連設される前記切替バルブの側方に、第二流路と連通する第一供給チューブ、第三流路と連通する第二供給チューブ、および、第四流路と連通する第三供給チューブが配置されることを特徴とする。
第10の発明は、第8または9の発明において、前記流路ブロックは、複数の小ブロックに分解可能であることを特徴とする。
第11の発明は、インクジェットヘッドと、インクジェットヘッドを着脱可能に保持するヘッド保持部材と、液体材料または洗浄液をインクジェットヘッドに供給する切替機構と、前記保持部材および前記切替機構が配設されたベース部材と、を備えた液体材料塗布装置の吐出ヘッドであって、前記切替機構を、前記保持部材の近傍に設け、前記切替機構と前記インクジェットヘッドとを可撓性チューブで連通したこと、前記切替機構が液体材料を供給する可撓性チューブからなる第一供給チューブおよび洗浄液を供給する可撓性チューブからなる第二供給チューブと接続されることを特徴とするインクジェット吐出ヘッドである。
第13の発明は、第11の発明において、前記切替機構は、インクジェットヘッドと連通する第一流路、第一供給チューブと連通する第二流路、および、第二供給チューブと連通する第三流路を有する流路ブロックと、
前記流路ブロックの第一流路と第二流路とを連通する第一の位置、および前記流路ブロックの第一流路と第三流路とを連通する第二の位置を有する切替バルブと、を備えることを特徴とする。
第14の発明は、第13の発明において、前記切替バルブは、前記流路ブロックの上方中央位置に連設され、前記流路ブロックに連設される前記切替バルブの側方に、第二流路と連通する第一供給チューブおよび第三流路と連通する第二供給チューブが配置されることを特徴とする。
第15の発明は、第13または14の発明において、前記流路ブロックは、複数の小ブロックに分解可能であることを特徴とする。
第16の発明は、第1ないし15のいずれかの発明において、前記保持部材は、前記インクジェットヘッドが装着される開口部と、開口部に装着されたインクジェットヘッドを支持する支持部と、開口部に装着されたインクジェットヘッドを固定する固定部材と、を備えることを特徴とする。
第17の発明は、第1ないし16のいずれかの発明に係るインクジェット吐出ヘッドを備える液体材料塗布装置である。
1 インクジェットヘッド/2 ヘッド保持部材/3 切替バルブ/4 接触センサ/5 ベース/6 流路ブロック/7 ワーク/8 テーブル/9 キャップ/10 ノズル/11 第一供給チューブ/12 第二供給チューブ/13 第三供給チューブ/14 バルブ駆動用電力線/15 ヘッド供給用チューブ/16 信号線/21a〜21c 継手/23〜26 固定部材(ネジ)/31 第一流路/32 第二流路/33 第三流路/41 可動子/51 X方向移動機構/52 Y方向移動機構/61 流路ブロック支持体/91 当接部材/92 フレーム/93 支持部材/94 取付部材/95 貫通穴/96 継手
本発明のメンテナンス機構は、インクカートリッジ装着および交換時にインクジェットヘッドにインクを充填したり、印刷不良時にインクインクジェットヘッドの塵埃、乾燥インク、気泡等を除去するためのものである。インクジェットヘッドは、延出する円筒や平面に穿った孔等により構成されるノズルを単数または複数備える。
本発明のメンテナンス機構は、液体切替機構と、インクを貯留する第1のタンクと、低粘性液体を貯留する第2のタンクを備え、液体切替機構によりインクと低粘性液体を切り替えてメンテナンスに伴う液体の充填を行うことができる。このため、インクジェットヘッド内にインクを充填する前に、先に流動性の高い低粘性液体で充填を行い気泡の除去を行った後、インクの充填を行うことができ、これにより、インクの消費量を削減することができるだけでなく、インク充填時間を短縮することできる。
液体切替機構は、インクジェットヘッドの近傍に設けるのが好ましい。液体切替機構の入口までは両方の液が入るような構成とすることで、よりインクの消費量を抑えることができるからである。
また、前記切替機構の他の好ましい構成としては、インクジェットヘッドと連通する第一流路、液体供給路と連通する第二流路、および、加圧エア供給路と連通する第三流路を有する切替バルブを備えることが開示される。
なお、「液体供給路」には、インク、洗浄液などのあらゆる液体を送出することが可能である。
上記のいずれの構成においても、切替機構とインクジェットヘッドとを連通する流路を最短とすることが重要である。切替機構の配置は、インクジェットヘッドの上方であってもよいし、側方であってもよい。
切替機構とインクジェットヘッドとを可撓性のチューブで連通すると、切替機構の配置の自由度が高まり、インクジェットヘッドの着脱が容易となるので好ましい。
さらに、インクジェットヘッドに加圧エアを供給できる構成を設ければ、インクジェットヘッド内に残留したインクを排出してから取り外し作業を行うことが可能となる。
顔料とは、キャリア媒体に不溶であるが、小粒子の形態で分散または懸濁しており、しばしば凝集および沈澱しないように分散剤の使用により安定化されている着色剤である。そのような化合物は数多く知られており、例えば、有機顔料やカーボンブラック等の顔料を界面活性剤や分散剤を用いて微粒子化し、水等の媒体中に分散させることで着色剤として用いる顔料インクなどがある。
本発明のメンテナンス機構は、染料系または顔料系にかかわらず、適用可能である。インクの粘度は、数十cps程度の低粘度のものが主流であるが、飛翔吐出できるものであれば、数百cps程度の中粘度以上のものにも適用可能である。
なお、本発明は、プリント基板における配線パターン印刷、微小部品への潤滑剤の塗布、屋外耐光性表示材料印刷、UV硬化インク印刷等に用いる機能性インクにも適用可能である。
吐出ヘッドに装着された公知のインクジェットヘッド1は、複数のノズル10を有し、図示しない第1のタンクに貯留されるインクを吐出して印字等を行うものである。インクジェットヘッド1のメンテナンスは、ノズル10をキャップ9で覆い、キャップ9内に負圧を発生させ、吸引したインク等を廃液タンクに排出することにより行う。
ヘッド面と当接する当接部材91は硬化な弾性体であるショアA硬度40〜80度(好ましくは50〜70度)(JIS K 6253規格)のゴムで構成され、フレーム92の上面に接着またはネジ留め等で装着される。
フレーム92は、接着またはネジ留め等で固着された軟化な弾性部材(例えば、ゴムまたはバネ)で構成された支持部材93により支持される。支持部材93は、インクジェットヘッド1のノズル面の取り付け誤差(3次元的な傾き)に対して追従可能とすべく、針入度が40〜80(好ましくは50〜70度)のものがよい。支持部材93は、板状の取付部材94に固着される。フレーム92の底面部には、少なくとも一つ以上の吸引用の貫通穴95と連通部材を接続可能な継手96が配設される。
以上のように構成される本実施例のキャップ9によれば、ノズル面の傾きに影響されることなく、完全な密着性および密封性を確保することができる。
図2中、11は第一供給チューブであり、12は第二供給チューブであり、14はバルブ駆動用電力線であり、15はヘッド供給用チューブである。各チューブは、いずれも可撓性の材料で構成されている。
第一供給チューブ11からは、図示しないバルブを切り替えることにより、インクなどの液体材料または洗浄液が供給される。第二供給チューブからは加圧エアが供給される。なお、第一供給チューブ11から液体材料または加圧エアを、第二供給チューブから洗浄液または加圧エアを供給してもよい。
本実施例の吐出ヘッドは、インクジェットヘッド1と一緒にXYZ方向に移動される切替バルブ3を備える点が特徴的である。インクジェットヘッド1と切替バルブ3をユニット化して吐出ヘッドを構成する構造であるから、インクジェットヘッド1と切替バルブ3とを連通する流路(すなわち、ヘッド供給用チューブ15)を最短とすることができる。但し、ヘッド供給用チューブ15は消耗品であるため、インクジェットヘッド1と流路ブロック6の距離は作業性を損なわない程度の距離とするのが好ましい。
本実施例では、吐出ヘッドに切替バルブ3を設ける構造となっているが、インクジェットヘッド1のメンテナンス性は損なわれていない。すなわち、インクジェットヘッド1は、図5に示すように、ネジ23,24を緩めることで、ヘッド保持部材2に着脱自在である。また、可撓性の材料で構成された各チューブも継手接続されているので着脱容易であり、メンテナンスが容易な構造となっている。
なお、固定部材の配置は、本実施例のネジ23,24に限定されないことはいうまでもない。例えば、流路ブロック6とインクジェットヘッド1との距離を近づけるために、ネジ23を排除し、インクジェット1の側方および/または下方のみに固定部材を配置してもよい。
切替バルブ3は、第一流路31と第二流路32とを連通し、第三流路33とを遮断する第一の位置と、第一流路31と第二流路32とを遮断し、第三流路33とを連通する第二の位置とを有する。
耐薬品性の可撓性チューブとして、テフロン(登録商標)等の硬質な管を使用する場合には、管を曲げずに接続できるため、本実施例のように流路ブロックを用いる構成が好適である。
本実施例の吐出ヘッドは、流路ブロック6を有しない構成であることから、切替バルブ3とインクジェットヘッド1とを連通する流路は、実施例1よりも短くなっている。また、構成部品が少ないことから、コスト性およびメンテナンス性に優れている。
切替バルブ3は、第一供給チューブ11とヘッド供給チューブ15とを連通し、他との連通を遮断する第一位置、第二供給チューブ12とヘッド供給チューブ15とを連通し、他との連通を遮断する第二位置、第三供給チューブ13とヘッド供給チューブ15とを連通し、他との連通を遮断する第三位置とを有する。
本実施例においては、切替バルブ3を三方弁とする構成であるが、用途に応じて接続する供給チューブの数を適宜変更することが可能である。すなわち、切替バルブ3を、四方弁、五方弁等のタイプから選択して配設することにより、複数の液体材料の切り替えを行うことが可能である。
インクジェット記録方法についてもピエゾ式等の機械変換方式、抵抗発熱ジェット式等の気泡発生方式にかかわらず、適用することが可能である。
また、レンズ製造業界におけるレンズの着色工程での利用、大型印刷業界におけるポスターや建材加飾での利用も可能である。
Claims (17)
- インクジェットヘッドと、インクジェットヘッドを着脱可能に保持するヘッド保持部材と、液体材料を含む液体または加圧エアをインクジェットヘッドに供給する切替機構と、前記保持部材および前記切替機構が配設されたベース部材と、を備えた液体材料塗布装置の吐出ヘッドであって、
前記切替機構を、前記保持部材の近傍に設け、前記切替機構と前記インクジェットヘッドとを可撓性チューブで連通したこと、前記切替機構が液体を供給する可撓性チューブからなる第一供給チューブおよび加圧エアを供給する可撓性チューブからなる第二供給チューブと接続されることを特徴とするインクジェット吐出ヘッド。 - 前記切替機構は、インクジェットヘッドと連通する第一流路、第一供給チューブと連通する第二流路、および、第二供給チューブと連通する第三流路を有する切替バルブを備えることを特徴とする請求項1に記載のインクジェット吐出ヘッド。
- 前記切替機構は、インクジェットヘッドと連通する第一流路、第一供給チューブと連通する第二流路、および、第二供給チューブと連通する第三流路を有する流路ブロックと、
前記流路ブロックの第一流路と第二流路とを連通する第一の位置、および前記流路ブロックの第一流路と第三流路とを連通する第二の位置を有する切替バルブと、を備えることを特徴とする請求項1に記載のインクジェット吐出ヘッド。 - 前記切替バルブは、前記流路ブロックの上方中央位置に連設され、
前記流路ブロックに連設される前記切替バルブの側方に、第二流路と連通する第一供給チューブおよび第三流路と連通する第二供給チューブが配置されることを特徴とする請求項3に記載のインクジェット吐出ヘッド。 - 前記流路ブロックは、複数の小ブロックに分解可能であることを特徴とする請求項3または4に記載のインクジェット吐出ヘッド。
- インクジェットヘッドと、インクジェットヘッドを着脱可能に保持するヘッド保持部材と、液体材料、洗浄液または加圧エアをインクジェットヘッドに供給する切替機構と、前記保持部材および前記切替機構が配設されたベース部材と、を備えた液体材料塗布装置の吐出ヘッドであって、
前記切替機構を、前記保持部材の近傍に設け、前記切替機構と前記インクジェットヘッドとを可撓性チューブで連通したこと、前記切替機構が液体材料を供給する可撓性チューブからなる第一供給チューブ、洗浄液を供給する可撓性チューブからなる第二供給チューブおよび加圧エアを供給する可撓性チューブからなる第三供給チューブと接続されることを特徴とするインクジェット吐出ヘッド。 - 前記切替機構は、インクジェットヘッドと連通する第一流路、第一供給チューブと連通する第二流路、第二供給チューブと連通する第三流路、および、第三供給チューブと連通する第四流路を有する切替バルブを備えることを特徴とする請求項6に記載のインクジェット吐出ヘッド。
- 前記切替機構は、インクジェットヘッドと連通する第一流路、第一供給チューブと連通する第二流路、第二供給チューブと連通する第三流路、および、第三供給チューブと連通する第四流路を有する流路ブロックと、
前記流路ブロックの第一流路と第二流路とを連通する第一の位置、前記流路ブロックの第一流路と第三流路とを連通する第二の位置、および前記流路ブロックの第一流路と第四流路とを連通する第三の位置を有する切替バルブと、を備えることを特徴とする請求項6に記載のインクジェット吐出ヘッド。 - 前記切替バルブは、前記流路ブロックの上方中央位置に連設され、
前記流路ブロックに連設される前記切替バルブの側方に、第二流路と連通する第一供給チューブ、第三流路と連通する第二供給チューブ、および、第四流路と連通する第三供給チューブが配置されることを特徴とする請求項8に記載のインクジェット吐出ヘッド。 - 前記流路ブロックは、複数の小ブロックに分解可能であることを特徴とする請求項8または9に記載のインクジェット吐出ヘッド。
- インクジェットヘッドと、インクジェットヘッドを着脱可能に保持するヘッド保持部材と、液体材料または洗浄液をインクジェットヘッドに供給する切替機構と、前記保持部材および前記切替機構が配設されたベース部材と、を備えた液体材料塗布装置の吐出ヘッドであって、
前記切替機構を、前記保持部材の近傍に設け、前記切替機構と前記インクジェットヘッドとを可撓性チューブで連通したこと、前記切替機構が液体材料を供給する可撓性チューブからなる第一供給チューブおよび洗浄液を供給する可撓性チューブからなる第二供給チューブと接続されることを特徴とするインクジェット吐出ヘッド。 - 前記切替機構は、インクジェットヘッドと連通する第一流路、第一供給チューブと連通する第二流路、および、第二供給チューブと連通する第三流路を有する切替バルブを備えることを特徴とする請求項11に記載のインクジェット吐出ヘッド。
- 前記切替機構は、インクジェットヘッドと連通する第一流路、第一供給チューブと連通する第二流路、および、第二供給チューブと連通する第三流路を有する流路ブロックと、
前記流路ブロックの第一流路と第二流路とを連通する第一の位置、および前記流路ブロックの第一流路と第三流路とを連通する第二の位置を有する切替バルブと、を備えることを特徴とする請求項11に記載のインクジェット吐出ヘッド。 - 前記切替バルブは、前記流路ブロックの上方中央位置に連設され、
前記流路ブロックに連設される前記切替バルブの側方に、第二流路と連通する第一供給チューブおよび第三流路と連通する第二供給チューブが配置されることを特徴とする請求項13に記載のインクジェット吐出ヘッド。 - 前記流路ブロックは、複数の小ブロックに分解可能であることを特徴とする請求項13または14に記載のインクジェット吐出ヘッド。
- 前記保持部材は、前記インクジェットヘッドが装着される開口部と、開口部に装着されたインクジェットヘッドを支持する支持部と、開口部に装着されたインクジェットヘッドを固定する固定部材と、を備えることを特徴とする請求項1ないし15のいずれか一項に記載のインクジェット吐出ヘッド。
- 請求項1ないし16のいずれか一項に記載のインクジェット吐出ヘッドを備える液体材料塗布装置。
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