(57)【要約】【課題】廃液経路３０の終端において生じる詰まりを防止する。【解決手段】液体を吐出する記録ヘッド２１０と、記録ヘッド２１０を封止するキャップ５００と、キャップ５００の内部から液体を吸引する吸引ポンプ５１０と、吸引ポンプ５１０が吸引した液体を誘導する誘導管６３０と、誘導管６３０と連通し、一端を誘導管６３０の終端に結合され、他端が開放された可撓性管部６４０と誘導管６３０から可撓性管部６４０を介して可撓性管部６４０の他端から吐出される液体を蓄積する廃液貯蔵手段３００とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出する液体噴射ヘッドと、
前記液体噴射ヘッドを封止するキャップと、
前記キャップの内部から前記液体を吸引する吸引ポンプと、
前記吸引ポンプが吸引した前記液体を誘導する誘導管と、
前記誘導管と連通し、一端を前記誘導管の終端に結合され、他端が開放された可撓性管部と
前記誘導管から前記可撓性管部を介して前記可撓性管部の前記他端から吐出される前記液体を蓄積する廃液貯蔵手段と
を備える液体噴射装置。
【請求項２】
前記可撓性管部が、前記誘導管の外径と略同じ内径を有する弾性材料により形成された管部材であり、その長手方向の一部が前記誘導管の終端近傍を外側から包囲するように装着されている請求項１に記載の液体噴射装置。
【請求項３】
前記管部材において、少なくとも開放された端部の内径が、前記誘導管の内径よりも大きい請求項２に記載の液体噴射装置。
【請求項４】
前記管部材の前記誘導管を包囲する部分が、外周を締結されることにより前記誘導管に対して固定されている請求項２に記載の液体噴射装置。
【請求項５】
液体噴射ヘッドを封止するキャップと、
前記キャップの内部から前記液体を吸引する吸引ポンプと、
前記吸引ポンプが吸引した前記液体を誘導する誘導管と、
前記誘導管と連通し、一端を前記誘導管の終端に結合され、他端が開放された可撓性管部と、
前記可撓性管部を介して前記可撓性管部の前記他端から吐出される前記液体を蓄積する廃液貯蔵手段と
を備える液体廃棄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体噴射装置に関する。より詳細には、液体噴射ヘッドと、液体噴射ヘッドから液体を吸引して廃棄する手段とを備えた液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射ヘッドから液体を吐出して被記録物に付着させる液体噴射装置では、液体噴射ヘッドに形成されたノズルの状態を良好に保つために、液体噴射ヘッドから液体を吸引して清浄な状態にする手段を設ける場合がある。
【０００３】
下記特許文献１には、目詰まり解消のためにインクジェットヘッドから吸引したインクを廃棄する技術が開示されている。即ち、この文献によると、インクジェット式記録装置において、印刷動作をしていないヘッドの表面をキャッピング部材で覆ってノズルからインクを吸引することにより、乾燥等によりノズル内で粘度の高くなったインクおよび気泡を、新しいインクの流れにより除去する。この動作で吸い出されたインクは廃液として貯留部に廃棄して蓄積される。このようにして、ノズルを清浄化することが開示されている。
【特許文献１】特開２００３−０９４６９２号公報
【０００４】
ただし、上記のような装置では、ヘッドから吸引したインクを貯留部へと誘導する経路に付着したインクのために、ヘッドの清浄化動作が良好に行えなくなる場合がある。特に、上記経路の終端では、経路内部が大気に曝されるために揮発成分が蒸発して、インクが経路内に固着してしまう。このような固着したインクのために経路が狭窄し、甚だしい場合は経路を閉鎖してしまう場合さえある。このような障害の発生を低減するには、少なくとも上記経路の終端が鉛直あるいはそれに近い強い傾斜をもち、経路終端にインクがとどまらないようにすればよいことは判っている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記経路のために広い内部スペースを占有し、また、そのために装置が大型化することは一般に好ましくない。このため、廃液の経路は水平にレイアウトしなければならない場合が多い。そこで、廃液の経路を水平に配置しつつ、廃液による経路の狭窄あるいは閉塞を防止できる技術が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の第１の形態として、液体を吐出する液体噴射ヘッドと、吐出動作をしていない液体噴射ヘッドを封止するキャップと、キャップの内部から液体を吸引する吸引ポンプと、吸引ポンプが吸引した液体を誘導する誘導管と、誘導管と連通し、一端を誘導管の終端に結合され、他端が開放された可撓性管部と可撓性管部の他端から吐出される液体を蓄積する廃液貯蔵手段とを備える液体噴射装置が提供される。これにより、固化するような液体は、誘導管の終端である可撓管に付着する。可撓管は非常に容易に変形するので、固化した液体を取り除くことも容易になる。
【０００７】
また、ひとつの実施形態として、上記液体噴射装置において、管部材の少なくとも開放された端部の内径が、誘導管の内径よりも大きい。これにより、管部材の内部が固化した液体により閉塞されにくくなり、良好な液体の排出が維持される。
【０００８】
また、ひとつの実施形態として、上記液体噴射装置において、可撓性管部が、誘導管の外径と略同じ内径を有する弾性材料により形成された管部材であり、その長手方向の一部が誘導管の終端近傍を外側から包囲するように装着されている。これにより、所望の経路に液体を誘導する特定形状を有する誘導管と、液体の付着を防止しあるいは付着した液体を容易に除去できる可撓性管部と、を簡潔な構造で組み合わせて使用できる。
【０００９】
また、他の実施形態として、上記管部材において、誘導管を包囲する部分が外周を締結されることにより誘導管に対して固定されている。これにより、変形しやすい可撓性管部が誘導管からはずれることが防止される。
【００１０】
更に、本発明の第２の形態として、液体を吐出する液体噴射ヘッドと、吐出動作をしていない液体噴射ヘッドを封止するキャップと、キャップの内部から液体を吸引する吸引ポンプと、吸引ポンプが吸引した液体を誘導する誘導管と、誘導管と連通し、一端を誘導管の終端に結合され、他端が開放された可撓性管部と可撓性管部から吐出される液体を蓄積する廃液貯蔵手段とを備える液体廃棄装置が提供される。これにより、液体噴射ヘッドから液体を吸引して廃棄する動作を、常に良好に行うことができる。
【００１１】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【実施例】
【００１３】
図１は、記録装置のひとつの実施形態であるインクジェット式記録装置１０を概観する斜視図である。同図に示すように、このインクジェット式記録装置１０は、装置全体の基部となる下ケース１１０と、下ケース１１０と共に筐体を形成する上ケース１２０と、下ケース１１０の後部に装着されたペーパサポート１３０と、下ケース１１０の前面に形成された排出トレー１４０とを備えている。また、このインクジェット式記録装置１０は、下ケース１１０の内部に水平に配置されたプラテン４００と、プラテン４００の上方に配置されたキャリッジ２００とを備えている。
【００１４】
上記のようなインクジェット式記録装置１０では、ペーパサポート１３０に収容された記録用紙１５０が、図示されていない搬送部により１枚ずつプラテン４００上に送り込まれ、更に、図示されていない排出部により排出トレー１４０に送り出される。また、このインクジェット式記録装置１０では、プラテン４００の上方で、キャリッジ２００が記録用紙１５０の搬送方向と直交する方向に往復移動する。従って、キャリッジ２００の往復移動を主走査とし、記録用紙１５０の搬送を副走査として交互に行うことにより、記録用紙１５０の上面全体をキャリッジ２００で走査して、記録用紙１５０上の任意の領域で記録動作ができる。
【００１５】
図２は、図１に示したインクジェット式記録装置１０の内部機構２０を抜き出して示す斜視図である。同図に示すように、この内部機構２０は、後方に略鉛直に配置されたフレーム１００と、フレーム１００の両側端部から互いに平行に前方に向かって延在する１対の側面部１０１、１０２とによって画成される領域の略内側に形成されている。
【００１６】
この内部機構２０において、キャリッジ２００は自身を貫通するガイド軸２２０に支持されている。ガイド軸２２０は、その端部を側面部１０１および側面部１０２に支持され、フレーム１００に平行に配置されている。従って、キャリッジ２００はガイド軸２２０に沿って水平に移動できる。
【００１７】
キャリッジ２００の後方では、１対のプーリ２４２、２４４と、プーリ２４２、２４４に掛けわたされたタイミングベルト２３０がフレーム１００の前面に配置されている。一方のプーリ２４４はモータ２４６により回転駆動される。また、タイミングベルト２３０はキャリッジ２００の後部に結合されている。従って、モータ２４６を適宜動作させることによりキャリッジ２００を往復移動させることができる。
【００１８】
また、キャリッジ２００は、インクカートリッジ２５０を装荷されると共に、その下面に記録ヘッド２１０を備えている。記録ヘッド２１０は、インクを吐出するための開口を含むノズルプレート２６０を備えている。従って、インクは、キャリッジ２００から下方に向かって吐出される。
【００１９】
更に、キャリッジ２００は、テープ状の多芯ケーブル２７０を介して、フレーム１００後方の電気回路１６０に結合されている。多芯ケーブル２７０は、キャリッジ２００の移動に従って柔軟に撓むので、キャリッジ２００の往復移動を妨げることはない。
【００２０】
一方、キャリッジ２００が通過する領域の下方には、プラテン４００が配置されている。プラテン４００は、キャリッジ２００の下を通過する記録用紙１５０を下方から支持して、ノズルプレート２６０および記録用紙１５０の間隔を一定に維持する。
【００２１】
また、プラテン４００の後方には搬送ローラ３１０が配置されている。搬送ローラ３１０は、フレーム１００の後方に配置された搬送モータ３２０により駆動され、図示されていない従動ローラと共働して記録用紙１５０をプラテン４００上に送り出す。前述の通りキャリッジ２００は記録用紙１５０上を往復移動する。従って、記録用紙１５０の搬送とキャリッジ２００の往復移動を交互に行う一方、キャリッジ２００下面の記録ヘッド２１０を断続的に作動させて、記録用紙１５０上の任意の領域に対してインクを吐出させ、付着させることができる。
【００２２】
また更に、この内部機構２０は、側面部１０１側のプラテン４００側方に配置されたキャップ５００を備えている。キャップ５００は上下に移動可能で、キャリッジ２００が側面部１０１間近のホームポジションで停止したときに上昇してノズルプレート２６０の表面を封止する。キャップ５００の内部は、後述するように吸引ポンプ５１０に結合されており、キャップ５００がノズルプレート２６０表面を封止した状態で動作させることにより記録ヘッド２１０からインクを吸引できる。
【００２３】
更に、プラテン４００とキャップ５００との間には、ワイピング手段５２０が配置されている。キャップ５００から開放されたキャリッジ２００がその上方を通過するとき、ワイピング手段５２０は、ノズルプレート２６０の下面を払拭して清浄にする。
【００２４】
また、プラテン４００の下方には、後述する廃液貯蔵手段３００が配置されている。廃液貯蔵手段３００はそれ自体が液体を収容できる容器であり、更に、内部に吸収材を収容している。上記の吸引ポンプ５１０により吸引されたインクは、後述する廃液経路を経由して、最終的にこの廃液貯蔵手段３００内に吐出される。
【００２５】
ここで、キャップ５００の下面と廃液貯蔵手段３００の上端とは、略同じ高さに配置されている。このため、キャップ５００から廃液貯蔵手段３００に至る廃液の経路は、ほとんど水平に形成される。換言すれば、廃液の経路を鉛直に近づけようとすることは、その分だけ廃液貯蔵手段３００の配置を低くする必要があり、結果的に内部機構２０の高さを増加させることになる。
【００２６】
以上のように形成されたインクジェット式記録装置１０において、キャリッジ２００は、非記録動作時にキャップ５００の上方のホームポジションまで移動すると、上昇したキャップ５００により封止される。この状態で吸引ポンプ５１０を動作させると、記録ヘッド２１０からインクが吸い出される。更に、ホームポジションから通常の印刷動作領域に復帰するときに、記録ヘッド２１０の表面はワイピング手段５２０により拭われ、完全に清浄な状態で記録動作を実行できる。
【００２７】
図３は、図２に示した内部機構２０のキャップ５００に結合された廃液経路３０の構造を模式的に示す図である。図３において、図２と共通の構成要素には、同じ参照符号を付している。
【００２８】
同図に示すように、この廃液経路３０は、キャップ５００と廃液貯蔵手段３００との間に形成されている。キャップ５００は、キャリッジ２００の底面から懸架された記録ヘッド２１０に下方から密着しており、記録ヘッド２１０の表面を封止している。ただし、キャップ５００の内部は中空で、連結管６１０を介して吸引ポンプ５１０の吸引口に結合されている。
【００２９】
一方、吸引ポンプ５１０の排出口は、連結管６２０を介して誘導管６３０の一端に結合されている。ここで、連結管６２０は、シリコン管等の可撓性管材で形成され、概ね直角に屈曲されている。このため、廃液経路３０は、誘導管６３０が略水平になるように方向を変えている。更に、誘導管６３０の先端には、可撓性管部６４０が結合されている。これら一連の部材により、液体廃棄装置が形成されている。
【００３０】
図４は、上記可撓性管部６４０の結合状態を拡大して示す断面図である。同図に示すように、誘導管６３０の他端はそれ自体が廃液貯蔵手段３００の上方に位置するが、この実施形態では、更に可撓性管部６４０が結合されている。可撓性管部６４０はそれ自体が弾性材料により形成された短い管部材であり、誘導管６３０の外径と略同じ内径を有する。従って、誘導管６３０の他端端部を可撓性管部６４０の中に挿入することにより相互に連通できる。
【００３１】
ただし、単に挿入しただけでは、可撓性管部６４０内に圧力が生じたときにはずれる場合がある。そこで、可撓性管部６４０が誘導管６３０を包囲している部分で、可撓性管部６４０の外側からその外周を金属製のクランプ６５０で締結することにより、可撓性管部６４０は、誘導管６３０に対して強固に固定されている。なお、誘導管６３０の他端においても同様に、誘導管６３０に連結された連結管６２０が、その外周をクランプ６５０により締結され強固に結合されている。
【００３２】
また、図３に示した廃液経路３０において誘導管６３０は略水平に配置されるので、硬質な材料を用いて形成することが好ましい。その理由は、柔軟な可撓性材料で形成された管を水平に配置した場合に一部が撓んで、管の途中に廃液が残りやすくなるからである。
【００３３】
また、廃液経路３０の終端が固化したインクで閉塞された場合には、詳細は後述するが、吸引ポンプ５１０により発生した液圧で固化したインクが除去される。この場合、柔軟な誘導管６３０を使用すると液圧が誘導管６３０自体の変形によって削減されてしまうので、この点からも、誘導管６３０の材料は硬質であることが好ましい。
【００３４】
上記廃液経路３０において、誘導管６３０の材料は、廃液に対して化学的に安定したものであれば、任意に選択できる。具体的には、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥ（ポリエチレン）等の樹脂の他、酸化皮膜を備えたアルミニウム、ステンレス、ニッケルメッキされた鉄等の金属でもよい。
【００３５】
一方、可撓性管部６４０の材料としては、シリコン管のように、柔軟な可撓性を備えたものが好ましい。また、可撓性管部６４０は、誘導管６３０の終端近傍を肉薄化する等の方法によっても形成できる。更に、可撓性管部６４０は、径の一定な部材に限定されるわけではない。
【００３６】
図５は、可撓性管部６４５の他の実施形態を示す図である。同図に示すように、この実施形態で用いられる可撓性管部６４５は、開放端に近づくほど内径が増している。このような形状により、廃液経路３０の終端が固化したインクで閉塞されることが更に少なくなる。
【００３７】
また、廃液貯蔵手段３００は、それ自体が液体を収容できる容器であると同時に、その内部に吸収材３０１を収容している。吸収材３０１としては、ウレタン樹脂、エチレン樹脂等の発泡体、パルプの成形体等の多孔質材料を用いることができる。この種の吸収材３０１に廃液を吸収させることにより、何らかの理由でインクジェット式記録装置１０が傾いたような場合でも、廃液貯蔵手段３００内の廃液が外に流れ出ることがない。
【００３８】
以上のように形成された廃液経路３０は、一端がキャップ５００に連通し、他端が廃液貯蔵手段３００上に開口した１本の管路と考えることができる。即ち、キャップ５００の内部で記録ヘッド２１０から吸引された余剰のインクは、連結管６１０、吸引ポンプ５１０、連結管６２０、誘導管６３０および可撓性管部６４０を順次通過し、廃液貯蔵手段３００内に廃液として排出される。
【００３９】
上記の廃液経路３０においては、可撓性管部６４０の開口端が廃棄経路の終端となる。このような廃液経路３０を有する廃棄装置において、開口端が固化したインクにより閉塞された場合、次にインクの吸引が実施されると吸引ポンプ５１０の作用により廃液経路３０内の内圧が高くなる。一方、可撓性管部６４０は柔軟なので、管路内の内圧が高くなると容積が増すように変形する。このため、可撓性管部６４０の内面に付着していた固化したインクは剥がれ、内圧によって開口端から排出される。このように、廃液経路３０の終端に可撓性管部６４０を設けたことにより、固化したインクによる管路の閉塞が自動的に解消されるようになる。
【００４０】
更に、可撓性管部６４０がある程度長い場合、インクジェット式記録装置１０の動作に伴う振動により可撓性管部６４０の先端が振られるので、閉塞にまで至らない状態でも、固化したインクが固着することがなく、廃液の流れによって排除される効果もある。ただし、可撓性管部６４０が過剰に長いと、廃液経路３０の終端で垂れ下がって他の部材に触れる等の問題が生じるので、インクジェット式記録装置１０の内部構造に応じて適切な長さが決定されるべきである。
【００４１】
上記のような可撓性管部６４０を備えたインクジェット式記録装置１０と、シリコン管を装着しない通常の仕様のインクジェック式記録装置との２台のインクジェット式記録装置１０を用意し、同じ条件で動作させて廃液経路３０の状態を調べた。具体的には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製で外径が２ｍｍの誘導管６３０を備えたインクジェット式記録装置１０を２台用意した。
【００４２】
一方のインクジェット式記録装置１０に対して、外径３ｍｍ、肉厚０．５ｍｍ、長さ２０ｍｍのシリコン管を可撓性管部６４０として装着した。シリコン管の長さの半分までＰＥＴ管を挿入し、ステンレス製の帯状部材をクランプ６５０として用いてシリコン管の外周から締結した。
【００４３】
両方のインクジェット式記録装置１０においてキャップ５００を介したインクの吸引動作を実行してから気温６０℃、湿度２０％の部屋に１日放置した後、誘導管６３０または可撓性管部６４０の開口端部を観察するという操作を１サイクルとして両者を比較した。可撓性管部６４０を装着しない通常のインクジェット式記録装置１０では、５サイクル目（５日後）で、固化したインクのために開口が略半分まで狭窄し、インクの排出量が顕著に低下した。そのままの状態で更に１０サイクルの観察を続行したところ、誘導管６３０の開口は略完全に閉塞され、廃棄すべきインクの吐出量は１／１０以下まで低下した。
【００４４】
これに対して、可撓性管部６４０を装着したインクジェット式記録装置１０では、１５サイクルまで開口の狭窄は観察できなかった。また、可撓性管部６４０の内部でインクの固化が生じた場合でも、可撓性管部６４０の内部に固着することはなく、インクの吸引動作が実施されたときに管外に流出していることが確認された。
【００４５】
更に、１５サイクル以降に管内でインクの固化が生じた場合でも、前記した通常のインクジェット式記録装置１０の５サイクル目の状態を越えるような開口の狭窄は生じなかった。また、固化したインクを排出するために廃液経路３０の内圧が上昇したときも、誘導管６３０に対する連結管６２０および可撓性管部６４０の接続がはずれることはなかった。
【００４６】
なお、このインクジェット式記録装置１０では、可撓性管部６４０の２０ｍｍの全長のうち、誘導管６３０にかぶさっていない変形可能な部分の長さが１０ｍｍであった。変形可能な部分の長さがこれよりも短くなると、固化したインクが振動により振り落とされる効果が低下することがわかった。ただし、固化したインクにより可撓性管部６４０が閉塞されると、吸引ポンプ５１０により発生した内圧で排除されるので、廃液の排出機能は維持され続けた。
【００４７】
このように、液体噴射装置の廃液経路の終端に可撓性管部を設けたことにより、ここに付着して固化したインクを極めて容易に除去できるようになった。このため、液体噴射装置自体の動作による振動によってさえ固化したインクを自動的に除去できる。また、大量のインクが固化したために廃液経路の終端が閉鎖された場合ですら、可撓性管部自身が変形するので、廃液自体の圧力で固化したインクが除去される。こうして、固化したインクによる吸引不良は、いずれの場合も略自動的に解消される。
【００４８】
以上、本発明の実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加え得ることは当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００４９】
また、この発明が適用できる液体噴射装置の具体例として、液晶ディスプレイ用カラーフィルタの製造における色材噴射装置、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の製造における電極形成装置またはバイオチップ製造に使用する試料噴射ヘッド等をあげられるが、発明の対象がこれらに限定されるわけではない。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】インクジェット式記録装置１０の全体を概観する斜視図。
【図２】インクジェット式記録装置１０の内部機構２０を抜き出して示す斜視図。
【図３】内部機構２０における廃液経路３０を模式的に示す図。
【図４】誘導管６３０および可撓性管部６４０の内径の関係を示す断面図。
【図５】可撓性管部６４５の他の実施形態を示す断面図。
【符号の説明】
【００５１】
１０  インクジェット式記録装置、２０  内部機構、３０  廃液経路、１００  フレーム、１０１、１０２  側面部、１１０  下ケース、１２０  上ケース、１３０  ペーパサポート、１４０  排出トレー、１５０  記録用紙、１６０  電気回路、２００  キャリッジ、２１０  記録ヘッド、２２０  ガイド軸、２３０  タイミングベルト、２４２、２４４  プーリ、２４６  モータ、２５０  インクカートリッジ、２６０  ノズルプレート、３００  廃液貯蔵手段、３０１  吸収材、３１０  搬送ローラ、３２０  搬送モータ、４００  プラテン、５００  キャップ、５１０  吸引ポンプ、５２０  ワイピング手段、６１０、６２０  連結管、６３０  誘導管、６４０、６４５  可撓性管部、６５０  クランプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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