(57)【要約】【課題】ノズル内のインクの粘度上昇を防止しつつ、ノズル開口近傍の圧力変化によるメニスカス破壊を防止することができる液体噴射装置等を提供すること。【解決手段】液体を噴射する液体噴射ヘッド３０と、液体噴射ヘッド３０のノズル開口を封止した状態で、液体を液体経路２５を経て排出することによって液体噴射ヘッド３０をクリーニングするクリーニング手段と、液体経路２５の出口側に配置され、クリーニング手段によって排出された液体を収容する液体収容手段３３と、を有する液体噴射装置１０であって、液体経路の出口近傍には圧力がかかったときに開き、圧力がかかっていないときに閉じる弁２７が配置されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を噴射する液体噴射ヘッドと、
前記液体噴射ヘッドのノズル開口を封止した状態で、前記液体を液体経路を経て排出することによって前記液体噴射ヘッドをクリーニングするクリーニング手段と、
前記液体経路の出口側に配置され、前記クリーニング手段によって排出された前記液体を収容する液体収容手段と、
を有する液体噴射装置であって、
前記液体経路の出口近傍には圧力がかかったときに開き、圧力がかかっていないときに閉じる弁が配置されていることを特徴とする液体噴射装置。
【請求項２】
前記弁は、前記クリーニング手段によって前記液体が排出されているときに開き、前記液体が排出されていないときに閉じることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。
【請求項３】
前記弁が配置される前記液体経路の出口近傍の位置は、前記ノズル開口近傍の圧力変化によって前記ノズル開口の液体のメニスカスが破壊されることを、前記圧力変化を吸収することによって防止することができる位置として規定されることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の液体噴射装置。
【請求項４】
前記弁は、前記ノズル開口近傍の圧力変化を、前記弁を開くこと、又は、前記弁が変形することによって吸収することができるように構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の液体噴射装置。
【請求項５】
前記弁は、前記液体経路と一体に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の液体噴射装置。
【請求項６】
前記逆止弁は、電磁弁であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の液体噴射装置。
【請求項７】
前記弁は、逆止弁であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の液体噴射装置。
【請求項８】
前記弁は、前記クリーニング手段と機械的に連動しており、前記クリーニング手段の駆動中には前記弁が開き、前記クリーニング手段が駆動を停止しているときには前記弁が閉じる構成となっていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の液体噴射装置。
【請求項９】
液体を噴射する液体噴射ヘッドと、
前記液体噴射ヘッドのノズル開口を封止した状態で、前記液体を液体経路を経て排出することによって前記液体噴射ヘッドをクリーニングするクリーニング手段と、
前記液体経路の出口側に配置され、前記クリーニング手段によって排出された前記液体を収容する液体収容手段と、
を有する液体噴射装置であって、
前記液体経路中に温度センサを具備し、
前記液体経路の出口側に、前記温度センサの値に応じて開閉する弁を設けたことを特徴とする液体噴射装置。
【請求項１０】
液体を噴射する液体噴射ヘッドと、
前記液体噴射ヘッドのノズル開口を封止した状態で、前記液体を液体経路を経て排出することによって前記液体噴射ヘッドをクリーニングするクリーニング手段と、
前記液体経路の出口側に配置され、前記クリーニング手段によって排出された前記液体を収容する液体収容手段と、
を有する液体噴射装置であって、
前記液体経路中に圧力センサを具備し、
前記液体経路の出口側に、前記圧力センサの値に応じて開閉する弁を設けたことを特徴とする液体噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を噴射する液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ターゲット（記録媒体）に対して液体を噴射する液体噴射装置として、記録ヘッドから記録媒体に対してインク滴を噴射させて印刷を行うインクジェット式記録装置がある。このインクジェット式記録装置は、記録ヘッドのノズルから記録媒体に対して微小なインク滴を吐出させて、所望の文字や図形等の画像を記録する。
インクジェット式記録装置は、上記ノズルを封止してノズル内のインクの粘度が上昇することを防止したり、インクを吸引する等によって吐出不良の原因となる増粘インク等を除去するためのクリーニング機構を備えているものがある。
そして、上述のクリーニング機構は、吸引したインク（以後、廃インクと呼ぶ）を、チューブ（以後、ポンプチューブと呼ぶ）を介してインクジェット式記録装置内の廃インクタンクに収容するようになっている。
ところが、インクの溶媒がポンプチューブの壁を介して蒸発する結果として、ノズル内のインクの粘度が上昇し、吐出不良の原因になる場合がある。また、雰囲気温度の上昇によってポンプチューブ内の圧力が変動する結果として、ノズル内の圧力を変動させ、ノズル内のインクのメニスカスを破壊する場合がある。
このため、ノズル内のインクの粘度上昇を防止し、かつ、ノズル内のメニスカスを破壊しないことが要請されていた。
これに対して、ポンプチューブに溶媒の透過性が低い物質を塗布することによって、インクの溶媒の蒸発を防止する技術が提案されている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００４−３４５２５号公報（図４等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、ポンプチューブの出口からインクの溶媒が蒸発することによって、ノズル内のインクの粘度が上昇して、吐出不良の原因になる場合があるという問題があった。
【０００４】
そこで本発明は上記課題を解消し、ノズル内のインクの粘度上昇を防止しつつ、ノズル開口近傍の圧力変化によるメニスカス破壊を防止することができる液体噴射装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の目的は、本発明にあっては、液体を噴射する液体噴射ヘッドと、前記液体噴射ヘッドのノズル開口を封止した状態で、前記液体を液体経路を経て排出することによって前記液体噴射ヘッドをクリーニングするクリーニング手段と、前記液体経路の出口側に配置され、前記クリーニング手段によって排出された前記液体を収容する液体収容手段と、を有する液体噴射装置であって、前記液体経路の出口近傍には圧力がかかったときに開き、圧力がかかっていないときに閉じる弁が配置されていることを特徴とする液体噴射装置により、達成される。
【０００６】
このような構成によって、前記ノズル開口と前記弁の間は閉じた系を構成するから、前記液体が蒸発して粘度が上昇することを防止することができる。
また、前記弁は、前記液体経路の出口近傍に配置されており、圧力がかかったときに開き、圧力がかかっていないときに閉じるから、例えば、前記液体が流れてくることによる圧力によって開閉する。さらに、前記ノズル開口と前記弁の間における閉じた系における圧力変化に対応して開閉するから、ノズル開口近傍の圧力変化によるメニスカス破壊を防止することができる。
これにより、前記液体噴射装置によれば、ノズル内のインクの粘度上昇を防止しつつ、前記液体を排出することができる。
【０００７】
この場合、前記弁は、前記クリーニング手段によって前記液体が排出されているときに開き、前記液体が排出されていないときに閉じることが望ましい。
【０００８】
この場合、前記弁が配置される前記液体経路の出口近傍の位置は、前記ノズル開口近傍の圧力変化によって前記ノズル開口の液体のメニスカスが破壊されることを、前記圧力変化を吸収することによって防止することができる位置として規定されることが望ましい。
これにより、前記液体噴射装置によれば、ノズル内のインクの粘度上昇を防止しつつ、ノズル開口近傍の圧力変化によるメニスカス破壊を確実に防止することができる。
【０００９】
この場合、前記弁は、前記ノズル開口近傍の圧力変化を、前記弁を開くこと、又は、前記弁が変形することによって吸収することができるように構成されていることが望ましい。
このような構成によれば、前記ノズル開口近傍の圧力変化が発生しても、前記弁を開いたり変形させることによって、その圧力変化を吸収し、メニスカス破壊を確実に防止することができる。
【００１０】
この場合、前記弁は、前記液体経路と一体に形成されていることが望ましい。
このような構成によれば、部品点数を増加することはないから、生産性を低下させることなく、ノズル内のインクの粘度上昇を防止しつつ、ノズル内の圧力変化によるメニスカス破壊を防止することができる。
【００１１】
この場合、前記弁は、電磁弁であることが望ましい。
このような構成によれば、前記弁の開閉を確実に制御することができる。
【００１２】
この場合、前記弁は、逆止弁であることが望ましい。
このような構成によれば、前記弁の開閉を確実に行うことができる
【００１３】
この場合、前記弁は、前記クリーニング手段と機械的に連動しており、前記クリーニング手段の駆動中には前記弁が開き、前記クリーニング手段が駆動を停止しているときには前記弁が閉じる構成となっていることが望ましい。
このような構成によれば、前記弁は、前記駆動手段の駆動中には確実に開き、前記駆動手段の駆動停止中には確実に閉じることができる。
【００１４】
上述の目的は、本発明にあっては、液体を噴射する液体噴射ヘッドと、前記液体噴射ヘッドのノズル開口を封止した状態で、前記液体を液体経路を経て排出することによって前記液体噴射ヘッドをクリーニングするクリーニング手段と、前記液体経路の出口側に配置され、前記クリーニング手段によって排出された前記液体を収容する液体収容手段と、を有する液体噴射装置であって、前記液体経路中に温度センサを具備し、前記液体経路の出口側に、前記温度センサの値に応じて開閉する弁を設けたことを特徴とする液体噴射装置によって達成される。
【００１５】
このような構成によれば、例えば、前記液体経路中の温度が上昇して前記液体経路中の圧力が上昇した場合に、前記温度センサによって検出されたその温度上昇に基づいて、前記弁が開閉することができる。
これにより、ノズル内のインクの粘度上昇を防止しつつ、ノズル内の圧力変化によるメニスカス破壊を防止することができる。
【００１６】
上述の目的は、本発明にあっては、液体を噴射する液体噴射ヘッドと、前記液体噴射ヘッドのノズル開口を封止した状態で、前記液体を液体経路を経て排出することによって前記液体噴射ヘッドをクリーニングするクリーニング手段と、前記液体経路の出口側に配置され、前記クリーニング手段によって排出された前記液体を収容する液体収容手段と、を有する液体噴射装置であって、前記液体経路中に圧力センサを具備し、前記液体経路の出口側に、前記圧力センサの値に応じて開閉する弁を設けたことを特徴とする液体噴射装置によって達成される。
【００１７】
このような構成によれば、例えば、前記液体経路中の圧力が上昇した場合に、前記圧力センサによって検出されたその圧力上昇に基づいて、前記弁が開閉することができる。
これにより、ノズル内のインクの粘度上昇を防止しつつ、ノズル内の圧力変化によるメニスカス破壊を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態であるインクジェット式記録装置１０を示す概略図である。
図１に示すインクジェット式記録装置１０は、インクジェットプリンタとも呼んでいる。インクジェット式記録装置１０は、本体部１を有している。この本体部１は、ガイドレール１７、プラテン１２、キャリッジ１４、インク吸引装置２０、記録ヘッド３０を備えている。記録ヘッド３０は、液体を噴射する液体噴射ヘッドの一例であり、印刷ヘッドとも言う。
【００１９】
図１に示すインクジェット式記録装置１０は、いわゆるオンキャリッジ型の記録装置であり、キャリッジ１４の上部には、複数のインクカートリッジ２，３，４及び５が着脱可能に装着できる構成となっている。インクカートリッジ２等には、液体の一例であるインクが格納されている。インクカートリッジ２には黒のインクが格納されており、インクカートリッジ３にはシアンのインクが格納されており、インクカートリッジ４にはイエローのインクが格納されており、インクカートリッジ５にはマゼンタのインクが格納されている。
キャリッジ１４の下部には、記録ヘッド３０が設けられている。記録ヘッド３０が、用紙２９に対面するノズルプレート面３０ａには、インクを噴射（以後、吐出とも呼ぶ）するためのノズル開口が設けられている。
【００２０】
キャリッジ１４は、ベルト１５を介してモータ１６に接続されている。モータ１６が作動することによって、キャリッジ１４はガイドレール１７に沿ってプラテン１２の軸方向である主走査方向Ｔに往復走行する。記録ヘッド３０からインクを吐出しつつ、キャリッジ１４が主走査方向Ｔに往復走行することで、記録媒体の一例である用紙２９上に画像が記録される。
【００２１】
ガイドレール１７の一方の端部にはホームポジション１８が配置されている。このホームポジション１８は、キャリッジの走行経路の末端にある非印刷領域である。このホームポジション１８には、インク吸引装置２０が配置されている。このインク吸引装置２０は、キャッピングシステムもしくはキャッピング手段とも呼んでいる。図１のキャリッジ１４の記録ヘッド３０は、Ｔ１方向に沿ってホームポジション１８に移動することで、インク吸引装置２０のキャップ本体２１に対面する。そして、インク吸引装置２０は、記録ヘッド３０のノズル開口が設けられているノズルプレート面３０ａに密着する。
【００２２】
インク吸引装置２０は、記録ヘッド３０に密着した状態で、記録ヘッド３０のノズル開口のインクの乾燥を防止する機能と、吸引ポンプ１９からの負圧をノズル開口に作用させてノズル開口からインクを強制的に吸引して排出させる機能を備える。すなわち、インク吸引装置２０は、記録ヘッド３０のノズル開口を封止した状態で、後述のチューブ２５（図２参照）を経てインクを排出することによって記録ヘッド３０のクリーニングを行う。このインク吸引装置２０は、クリーニング手段の一例である。なお、上述の吸引ポンプ１９は、インク吸引装置２０の一構成要素である。このインクの吸引は、インクの排出の一例である。
この他に、インク吸引装置２０の横には、ワイパー２３が設けられている。このワイパー２３は、必要に応じて記録ヘッド３０のノズルプレート面３０ａのインクを払拭する。
なお、記録ヘッド３０のクリーニングとしては、印字動作とは関係なく、ノズル開口からインクを吐出する方法であるフラッシングもある。この場合、記録ヘッド３０がクリーニング手段の一例である。
【００２３】
上述のクリーニングには、画像を記録している最中に実施するクリーニングのほかに、基準時である例えば、直近のフラッシング時又は直近のインク吸引時からの経過時間に基づいて実施されるタイマクリーニングも含む。
インク吸引装置２０によって吸引されたインクやフラッシングによって吐出されたインクは、後述の廃インクタンク３３（図２参照）に収容される。
【００２４】
図２は、廃インクタンク３３等を示す概略図である。
図２（ａ）は、記録ヘッド３０にキャップ本体２１が密着した状態を示している。
吸引ポンプ１９が駆動すると、記録ヘッド３０内のインクがキャップ本体２１及びチューブ２５及び逆止弁２７を介して、チューブ２５の出口側に配置されている廃インクタンク３３に収容されるようになっている。そして、廃インクタンク３３に収容されたインクは、吸収材３１に吸収されるようになっている。上述のチューブ２５は液体経路の一例であり、廃インクタンク３３は液体収容手段の一例である。
チューブ２５のキャップ本体２１側をチューブ２５の入口２５ａ、チューブ２５の廃インクタンク３３側をチューブ２５の出口２５ｂと呼ぶ。
【００２５】
図２（ａ）に示すように、チューブ２５の出口２５ｂには、逆止弁２７が配置されている。逆止弁２７は、可撓性を有する材料である例えば、シリコンゴムで形成されており、図２（ｂ）に示すように、開閉部２７ｂを有する。この逆止弁２７は、弁の一例であり、逆止弁の一例でもある。この逆止弁２７は、圧力がかかったときに開き、圧力がかかっていないときに閉じるようになっている。
この圧力は、インクの流れによる圧力を含む。
また、この圧力は、インクの流れとは別に、ノズル開口と逆止弁２７との間において、インクの溶媒が蒸発するために気体の体積が増えることによる圧力も含み、本明細書において「圧力変化」と表現するときの圧力は、気体の体積増による圧力を意味する。
【００２６】
図３は、図２の逆止弁２７のＡ−Ａ線概略断面図である。
図３（ａ）に示すように、逆止弁２７の開閉部２７ｂは、矢印Ｘ側からインクが流れてくる場合に、開くようになっている。矢印Ｘ側からインクが流れてくるのは、図２（ａ）の状態で吸引ポンプ１９が駆動する場合である。
これに対して、矢印Ｘ側からインクが流れてこない限り、開閉部２７ｂは図３（ｂ）に示すように閉じた状態になっている。
このように、逆止弁２７は、吸引ポンプ１９によってインクが排出されているときに開き、インクが排出されていないときに閉じるように構成されている。
【００２７】
上述のように、逆止弁２７が配置される位置は、チューブ２５の出口２５ｂである（図２（ａ）参照）。この位置は、ノズル開口近傍の圧力変化によって記録ヘッド３０のノズル開口のインクのメニスカスが破壊されることを、圧力変化を吸収することによって防止することができる位置として規定されている。出口２５ｂは、出口近傍の位置の一例である。
【００２８】
具体的には、図２（ａ）に示すように、チューブ２５の入口２５ａから出口２５ｂまでの長さＬは、逆止弁２７の開閉部２７ｂとノズル開口までの閉じた系における圧力変化を吸収できる体積を確保することができる長さに設定されている。これにより、吸引ポンプ１９が駆動していないときに、温度上昇によってチューブ２５内のインクの溶媒が蒸発し、チューブ内の体積が大きくなって、チューブ２５内の圧力変動が生じたとしても、その圧力変動を吸収することによってノズル開口近傍の圧力変化を緩和し、ノズル開口のインクのメニスカスが破壊されることを確実に防止することができる。
なお、チューブ２５の入口２５ａから逆止弁２７までの間の体積が、逆止弁２７の開閉部２７ｂとノズル開口までの閉じた系における圧力変化を吸収できる体積である限り、本実施の形態とは異なり、逆止弁２７はチューブ２５の出口２５ｂに配置されるのではなくて、チューブ２５の先端以外の途中の位置に配置されていてもよい。
【００２９】
なお、本実施の形態とは異なり、逆止弁２７の肉厚を薄くしたり、硬度を小さくすることによって、チューブ２５内の圧力変動によって開弁したり、変形するように逆止弁２７を構成してもよい。すなわち、逆止弁２７を開くこと、又は、逆止弁２７が変形することによって、ノズル開口近傍の圧力変化を吸収することができるように逆止弁２７を構成してもよい。
【００３０】
以上の構成によって、ノズル開口と逆止弁２７の間は閉じた系を構成するから、インクが蒸発して粘度が上昇することを防止することができる。
また、逆止弁２７は、チューブ２５の出口近傍に配置されているから、ノズル開口近傍の圧力変化によるメニスカス破壊を防止することができる。
これにより、記録装置１０によれば、ノズル内のインクの粘度上昇を防止しつつ、ノズル開口近傍の圧力変化によるメニスカス破壊を防止することができる。
【００３１】
なお、本実施の形態とは異なり、逆止弁２７は、チューブ２５と一体に形成されていてもよい。
このような構成によれば、部品点数を増加することはないから、生産性を低下させることなく、ノズル内のインクの粘度上昇を防止しつつ、ノズル開口近傍の圧力変化によるメニスカス破壊を防止することができる。
【００３２】
（第１の変形例）
図４は、第１の変形例を示す概略図である。
図４の逆止弁２７Ａは電磁弁として構成されている。この電磁弁２７Ａは、吸引ポンプ１９の駆動中には開き、吸引ポンプ１９の停止中には閉じるように構成されている。電磁弁２７Ａは、弁の一例であり、電磁弁の一例でもある。
このような構成によって、逆止弁２７Ａの開閉を確実に制御することができる。
【００３３】
さらに、第１の変形例の記録装置１０に温度センサ配置し、一定の温度である例えば、摂氏４０度以上になった場合には、吸引ポンプ１９が停止中であっても逆止弁２７Ａを開くようにしてもよい。すなわち、逆止弁２７Ａを温度センサの値に応じて開閉するように構成してもよい。
これにより、逆止弁２７Ａ、チューブ２５、キャップ本体２７及び記録ヘッド３０のノズル開口面で構成される閉じた空間における圧力が増加することによって、ノズル開口のインクのメニスカスを破壊する程度になることを防止することができる。
すなわち、上述の一定の温度は、ノズル開口のインクのメニスカスを破壊する程度の圧力増加を生じる温度未満において規定されている。
【００３４】
なお、記録装置１０に温度センサを配置するのではなくて、キャップ本体２７内に圧力センサを配置し、ノズル開口のインクのメニスカスを破壊する程度の圧力増加未満において規定される一定の閾値を超えた場合に、逆止弁２７Ａを開くようにしてもよい。すなわち、逆止弁２７Ａを圧力センサの値に応じて開閉するように構成してもよい。
上述の一定の閾値は、ノズル開口のインクのメニスカスを破壊する程度の値として規定されている。
【００３５】
（第２の変形例）
図５は、第２の変形例を示す概略図である。
図５（ａ）に示すように、チューブ２５には逆止弁２７Ｂが配置されている。逆止弁２７Ｂは、弁の一例であり、逆止弁の一例でもある。
図５（ｂ）及び図５（ｃ）に示すように、逆止弁２７Ｂの開閉部２７Ｂｃは、吸引ポンプ１９の駆動停止中は、バネ３５に付勢されることによって閉じるようになっている。
また、開閉部２７Ｂｃはプーリ３７を備えており、プーリ３７はベルト３９を介して吸引ポンプ１９の駆動軸１９ａと接続されている。
吸引ポンプ１９の駆動軸１９ａが回転すると、ベルト３９は矢印Ｓ方向に回転し、プーリ３７を介して開閉部２７Ｂｃを開くようになっている。
プーリ３７とベルト３９の摩擦係数は、ベルト３９が矢印Ｓ方向に回転している場合にのみ、バネ３５の付勢力に抗して開閉部２７Ｂｃを開くことができる範囲に設定されている。
このように、逆止弁２７Ｂは、吸引ポンプ１９と機械的に連動している。
【００３６】
このような構成によれば、逆止弁２７Ｂは、吸引ポンプ１９の駆動中には確実に開き、吸引ポンプ１９の駆動停止中には確実に閉じることができる。
【００３７】
本発明は、インクジェット式記録装置としての上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。さらに、上述の各実施形態は、相互に組み合わせて構成するようにしてもよい。また、本発明は、インクジェット式記録装置に限らず、プリンタ等の画像記録装置に用いられる記録ヘッド、液晶ディスプレイ等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド、バイオチップ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等の液体を吐出する液体噴射ヘッドを用いた液体噴射装置、精密ピペットとしての試料噴射装置等にも適用できる。
【００３８】
また、上記実施形態の各構成は、その一部を省略したり、上記とは異なるように任意に組み合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】インクジェット式記録装置を示す概略図である。
【図２】廃インクタンク等を示す概略図である。
【図３】図２の逆止弁のＡ−Ａ線概略断面図である。
【図４】第１の変形例を示す概略図である。
【図５】第２の変形例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０・・・インクジェット式記録装置、２０・・・インク吸引装置、２１・・・キャップ本体、３０・・・記録ヘッド、３０ａ・・・ノズルプレート面、２７，２７Ａ，２７Ｂ・・・逆止弁
【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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