(57)【要約】【課題】通路で連通する複数の噴射ヘッドを別個にクリーニング可能とする。【解決手段】流体を噴射する噴射ノズルは、複数のノズル群にまとめられている。流体を収容した容器から各噴射ノズルに流体を供給するには、容器からの主流通路をノズル群に対応した複数の支流通路に分岐させ、各支流通路から対応するノズル群の噴射ノズルに供給する。また、各支流通路には、流体の逆流を防止する逆止弁を設けておく。こうすれば、１つのノズル群に負圧を作用させて噴射ノズルから流体を吸引した場合でも、流体供給通路で接続された他のノズル群から流体が逆流することを回避することができる。その結果、他のノズル群には何ら影響を与えることなく、所望のノズル群の噴射ノズルのみから流体を吸引することが可能となる。【選択図】図５
2009208326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内に収容された流体を複数の噴射ノズルから噴射する流体噴射装置であって、
前記容器内の流体を複数の前記噴射ノズルに供給する流体供給通路と、
複数の前記噴射ノズルを密閉状態として負圧を作用させることにより、該噴射ノズルから流体を吸引する流体吸引手段と
を備え、
複数の前記噴射ノズルは、隣接する噴射ノズルがまとめられて、複数のノズル群に区分されており、
前記流体吸引手段は、前記ノズル群毎に負圧を作用させて、該ノズル群を構成する前記噴射ノズルから流体を吸引可能な手段であり、
前記流体供給通路は、前記容器からの流体を導く主流通路が、前記ノズル群に対応する複数の支流通路に分岐した後、該支流通路から複数の前記噴射ノズルに流体を供給するとともに、各々の該支流通路には、流体の逆流を防止する逆止弁が設けられている流体噴射装置。
【請求項２】
請求項１に記載の流体噴射装置であって、
複数の前記噴射ノズルが形成された複数の噴射ヘッドを備え、
前記流体吸引手段は、前記噴射ヘッド毎に流体を吸引可能な手段であり、
前記流体供給通路は、前記容器からの流体を導く主流通路が、前記噴射ヘッドに対応する複数の支流通路に分岐した後、該支流通路から複数の前記噴射ノズルに流体を供給するとともに、各々の該支流通路には、流体の逆流を防止する逆止弁が設けられている流体噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、噴射ヘッドから媒体に向かって、適切な量の流体を適切な位置に噴射する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
噴射ヘッドに設けた小さなノズルから、印刷媒体上にインクを噴射することで、画像を印刷するプリンタ（いわゆるインクジェットプリンタ）は、今日では、画像の出力手段として広く使用されている。また、この技術を応用して、インクの代わりに、適切な成分に調製した各種の流体（例えば、機能材料の微粒子が分散された液体や、ジェルなどの半流動体など）を、基板上に噴射することで、電極や、センサ、バイオチップなど、各種の精密な部品を、簡便に製造することも提案されている。
【０００３】
インクジェットプリンタを始めとするこれらの技術では、噴射ヘッド内の流体（インクなど）から水分あるいは揮発成分が減少して粘度が増加すると、ノズルが目詰まりを起こして正常に流体（インクなど）を噴射できなくなる。そこで、このような場合は、噴射ヘッドのノズル面（ノズルが形成されている面）をキャップで覆って吸引ポンプを作動させることにより、噴射ヘッド内の増粘したインクをノズルから強制的に吸い出すクリーニングと呼ばれる動作が行われる（特許文献１）。
【０００４】
また、噴射ヘッドを複数搭載して、それら噴射ヘッドから一斉にインクを噴射することで、高速に印刷することを可能としたインクジェットプリンタも提案されている（特許文献２）。もちろん、複数の噴射ヘッドが搭載されたプリンタでもインクの増粘は発生し、従って、ノズルの目詰まりも発生するが、この場合、全ての噴射ヘッドが一斉に目詰まりするわけではなく、通常は一部の噴射ヘッドが目詰まりするに過ぎない。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１５７１０３号公報
【特許文献２】特開平１１−０９１１３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、複数の噴射ヘッドを搭載して、それら噴射ヘッドから一斉にインクなどの流体を噴射する流体噴射装置では、一部の噴射ヘッドが目詰まりした場合でも、その噴射ヘッドだけをクリーニングすることはできないという問題があった。これは、目詰まりを起こした噴射ヘッドだけクリーニングしようとして、ノズル面をキャップで覆って噴射ヘッド内の流体（インクなど）を吸引すると、内部に形成された通路を介して他の噴射ヘッド内の流体も吸い出されてしまうためである。他の噴射ヘッドでは、内部の流体が吸い出される結果、ノズルから噴射ヘッド内に空気が侵入するので、次にその噴射ヘッドから流体を噴射しようとしても、適切に噴射することはできない。このため、たとえ一部の噴射ヘッドが目詰まりを起こした場合でも、全ての噴射ヘッドでクリーニングを行わなければならず、その結果、インクなどの流体が多量に消費されてしまうという問題があった。
【０００７】
この発明は、従来の技術が有する上述した課題を解決するためになされたものであり、複数の噴射ヘッドから、インクなどの流体を一斉に噴射する流体噴射装置において、個々の噴射ヘッドを別個にクリーニングすることが可能な技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題の少なくとも一部を解決するために、本発明の流体噴射装置は次の構成を採用した。すなわち、
容器内に収容された流体を複数の噴射ノズルから噴射する流体噴射装置であって、
前記容器内の流体を複数の前記噴射ノズルに供給する流体供給通路と、
複数の前記噴射ノズルを密閉状態として負圧を作用させることにより、該噴射ノズルから流体を吸引する流体吸引手段と
を備え、
複数の前記噴射ノズルは、隣接する噴射ノズルがまとめられて、複数のノズル群に区分されており、
前記流体吸引手段は、前記ノズル群毎に負圧を作用させて、該ノズル群を構成する前記噴射ノズルから流体を吸引可能な手段であり、
前記流体供給通路は、前記容器からの流体を導く主流通路が、前記ノズル群に対応する複数の支流通路に分岐した後、該支流通路から複数の前記噴射ノズルに流体を供給するとともに、各々の該支流通路には、流体の逆流を防止する逆止弁が設けられていることを要旨とする。
【０００９】
かかる本発明の流体噴射装置においては、流体を噴射する噴射ノズルは、複数のノズル群にまとめられている。流体を収容した容器から各噴射ノズルに流体を供給する流体供給通路は、容器からの主流通路が、ノズル群に対応した複数の支流通路に分岐しており、各噴射ノズルから噴射される流体は、各支流通路に分配された後、それぞれのノズル群の噴射ノズルに供給される。そして、ノズル群毎に負圧を作用させて、そのノズル群の噴射ノズルから流体を吸引することが可能となっており、各支流通路には、流体の逆流を防止する逆止弁が設けられている。
【００１０】
こうすれば、１つのノズル群に負圧を作用させて噴射ノズルから流体を吸引した場合でも、流体供給通路で接続された他のノズル群から流体が逆流することを回避することができる。その結果、他のノズル群には何ら影響を与えることなく、所望のノズル群の噴射ノズルのみから流体を吸引することが可能となる。このため、全てのノズル群の噴射ノズルから流体を吸引する場合に較べて、流体の吸引量を大幅に抑制することが可能となる。また、一度に多量の流体を吸引する必要がないので、吸引のための機構も小さくすることが可能となる。
【００１１】
また、かかる本発明の流体噴射装置においては、複数の噴射ノズルが形成された複数の噴射ヘッドを備えることとしてもよい。容器内の液体は、まず始めに主流通路に導いて、その後、各噴射ヘッドに対応する支流通路に分配した後、それぞれの支流通路から各噴射ヘッドの噴射ノズルに供給する。そして、各々の支流通路には、流体の逆流を防止する逆止弁を設けることとしてもよい。
【００１２】
複数の噴射ヘッドを搭載した場合には、噴射ノズルから流体を吸引する動作が必要になるのは、複数の噴射ヘッドの中の一部に過ぎないことが普通である。従って、容器内の流体を各噴射ヘッドに供給する際には、主流通路を各噴射ヘッドに対応する複数の支流通路に分岐させた後、それぞれの支流通路に逆止弁を設けておけば、所望の噴射ヘッドから個別に流体を吸引することが可能となるので好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下では、上述した本願発明の内容を明確にするために、次のような順序に従って実施例を説明する。
Ａ．装置構成：
Ｂ．本実施例のクリーニング動作：
Ｃ．変形例：
【００１４】
Ａ．装置構成  ：
Ａ−１．流体噴射装置の構成  ：
図１は、いわゆるインクジェットプリンタを例に用いて本実施例の流体噴射装置の大まかな構成を示した説明図である。図示されているように、インクジェットプリンタ１０は、主走査方向に往復動しながら印刷媒体２上にインクドットを形成するキャリッジ２０と、キャリッジ２０を往復動させる駆動機構３０と、印刷媒体２の紙送りを行うためのプラテンローラ４０と、正常に印刷可能なようにメンテナンスを行うメンテナンス機構１００などから構成されている。キャリッジ２０には、インクを収容したインクカートリッジ２６や、インクカートリッジ２６が装着されるキャリッジケース２２、キャリッジケース２２の底面側（印刷媒体２に向いた側）に搭載されたヘッドアセンブリ２４などが設けられている。後述するように、ヘッドアセンブリ２４にはインクを噴射する複数の噴射ヘッドが設けられており、インクカートリッジ２６内のインクを、噴射ヘッドから正確な分量だけ印刷媒体２に噴射することによって、画像が印刷されるようになっている。
【００１５】
キャリッジ２０を往復動させる駆動機構３０は、主走査方向に延設されたガイドレール３８と、内側に複数の歯形が形成されたタイミングベルト３２と、タイミングベルト３２の歯形と噛み合う駆動プーリ３４と、駆動プーリ３４を駆動するためのステップモータ３６などから構成されている。タイミングベルト３２の一部はキャリッジケース２２に固定されており、タイミングベルト３２を駆動することによって、ガイドレール３８に沿ってキャリッジケース２２を移動させることができる。また、タイミングベルト３２と駆動プーリ３４とは歯形によって互いに噛み合っているので、ステップモータ３６で駆動プーリ３４を駆動すると、駆動量に応じて精度良くキャリッジケース２２を移動させることが可能となっている。
【００１６】
印刷媒体２の紙送りを行うプラテンローラ４０は、図示しない駆動モータやギア機構によって駆動されて、印刷媒体２を副走査方向に所定量ずつ紙送りすることが可能となっている。
【００１７】
また、メンテナンス機構１００は、印字領域外のホームポジションと呼ばれる領域に設けられており、ヘッドアセンブリ２４の底面に設けられた噴射ヘッドを払拭するワイパーブレード１３０や、ヘッドアセンブリ２４の底面側に押しつけられて噴射ヘッドとの間に密閉空間を形成するキャップ部１４０、キャップ部１４０の密閉空間に接続された吸引ポンプ１５０、更には、定期的あるいは必要に応じてヘッドアセンブリ２４から吐き出したインクを受けるフラッシング受け部１１０などから構成されている。また、フラッシング受け部１１０や吸引ポンプ１５０の下方には、廃液タンク１２０も設けられている。印刷を行わないときには、キャリッジ２０をホームポジションまで移動させて、ヘッドアセンブリ２４の底面にキャップ部１４０を押しつけることにより、ヘッドアセンブリ２４に搭載された噴射ヘッドとの間に密閉空間を形成する。後述するように噴射ヘッドには、インクを噴射するための微少な噴射ノズルが開口しているが、キャップ部１４０を押し付けて密閉空間を形成することにより、噴射ヘッド内のインクの乾きによる増粘を防止することができる。
【００１８】
もっとも、キャップ部１４０を押し付けてインクの乾きを防いだとしても、長い間には、少しずつインク内の水分や揮発成分が減少して、インクの性状が変化（特に粘度が増加）してしまう。そこで、軽微な増粘の場合には、ヘッドアセンブリ２４をフラッシング受け部１１０の位置まで移動させて、増粘したインクを噴射する動作（フラッシング動作）を行うことにより、ヘッドアセンブリ２４内のインクの性状を正常な状態に回復させる。また、フラッシング動作では回復できなかった場合や、長い期間、インクジェットプリンタ１０が使用されなかったなどの原因でインクの増粘が進んでしまった場合には、吸引ポンプ１５０を作動させて密閉空間を負圧にすることにより、ヘッドアセンブリ２４内部のインクを噴射ノズルから吸い出す動作（クリーニング動作）を行う。これらフラッシング動作やクリーニング動作によって排出されたインクは、廃液タンク１２０に溜められる。また、クリーニング動作後は、ヘッドアセンブリ２４に設けられた噴射ヘッドの表面にはインクが付着した状態となっており、このまま放置しておくと、噴射ノズルの目詰まり、あるいは印刷媒体の印刷面の汚れなどの原因になる。そこで、クリーニング動作後は、噴射ヘッドの表面に付着したインクを、ワイパーブレード１３０を用いて払拭するようになっている。
【００１９】
図２は、ヘッドアセンブリ２４の底面側の構成を示す説明図である。図示されているように、ヘッドアセンブリ２４の底面には複数の噴射ヘッド２５が設けられており、それぞれの噴射ヘッド２５には、インクを噴射する小さな噴射ノズルＮｚが等間隔で設けられている。また、これら噴射ヘッド２５は所定個数ずつ（図示した例では２個ずつ）が１組となっており、各組の噴射ノズルＮｚからは、Ｙ（イエロ）色、Ｍ（マゼンタ）色、Ｃ（シアン）色、Ｋ（黒）色のインクが噴射されるようになっている。
【００２０】
図３は、キャリッジ２０の大まかな構造を概念的に示した断面図である。前述したように、キャリッジ２０の本体部分に相当するキャリッジケース２２にはインクカートリッジ２６が搭載されており、またキャリッジ２０の底面側には、複数の噴射ヘッド２５を搭載したヘッドアセンブリ２４が設けられている。図２に示したように、本実施例のインクジェットプリンタ１０には、Ｙインク、Ｍインク、Ｃインク、Ｋインクの各インクを噴射することが可能であり、これに対応して、インクカートリッジ２６もインクの種類毎のカートリッジが搭載されている。そして、キャリッジケース２２の内部には、インクカートリッジ２６と噴射ヘッド２５とを接続するインク通路２７が形成されている。ここで、前述したように、噴射ヘッド２５はインクの種類毎に複数個（ここでは２個）ずつ設けられている。このことと対応してインク通路２７は、インクカートリッジ２６から噴射ヘッド２５に向かう途中で１つの通路が複数に分岐した後、それぞれの通路を介して噴射ヘッド２５に接続されている。また、分岐してから各噴射ヘッド２５までの通路には、インクの逆流を防ぐための逆止弁２８が設けられている。本実施例のインクジェットプリンタ１０では、このように各噴射ヘッド２５の上流側に逆止弁２８を設けることにより、噴射ヘッド２５毎にクリーニング動作を行うことが可能となっている。この点については、後ほど詳しく説明する。
【００２１】
図４は、本実施例のインクジェットプリンタ１０に搭載されているキャップ部１４０の構造を示した説明図である。図示されているように、キャップ部１４０は、硬質樹脂製あるいは金属製のプレート１４２の上面に、ゴム製のキャップシート１４４が設けられた構造となっている。そして、向かい合うヘッドアセンブリ２４の底面に噴射ヘッド２５が設けられている箇所には、凹部１４６が形成されている。このようなキャップシート１４４をヘッドアセンブリ２４の底面に押し付けることで、噴射ヘッド２５と凹部１４６との間に密閉空間が形成される。また、それぞれの凹部１４６には、吸引口１４８が開口している。それぞれの吸引口１４８は、吸引ポンプ１５０に接続されており、所望の凹部１４６だけを吸引ポンプ１５０で引いて負圧にすることが可能である。このため、ヘッドアセンブリ２４に搭載されている複数の噴射ヘッド２５の中の所望の噴射ヘッド２５にのみ、負圧を作用させることが可能となり、更に、各噴射ヘッド２５の上流側には逆止弁２８が設けられていることとも相俟って、それぞれの噴射ヘッド２５に対して個別にクリーニング動作を行うことが可能となっている。以下では、この点について詳しく説明する。
【００２２】
Ｂ．本実施例のクリーニング動作  ：
図５は、本実施例のインクジェットプリンタ１０でクリーニング動作を行う様子を、概念的に示した説明図である。尚、図２を用いて前述したように、本実施例のインクジェットプリンタ１０には、Ｃインク、Ｍインク、Ｙインク、Ｋインクの４種類のインクが搭載されており、各インクについて、インクカートリッジ２６と、２つの噴射ヘッド２５と、それらを接続するインク通路２７とが設けられている。こうした構成はインクの種類によらず同じであるため、以下では、インクの種類を特定せずに説明する。このことと対応して、図５においても、種類を特定しない１つのインクのみについて表示されている。
【００２３】
前述したように、クリーニング動作を行う場合には、キャリッジ２０をホームポジションに移動させて、キャップシート１４４を噴射ヘッド２５に押し付けた状態で、吸引ポンプ１５０を駆動して、負圧を作用させる。ここで、本実施例のインクジェットプリンタ１０では、複数の噴射ヘッド２５の中から選択した特定の噴射ヘッド２５のみに負圧を作用させることが可能となっている。
【００２４】
図５（ａ）には、紙面上で右側の噴射ヘッド２５にのみ負圧を作用させて、クリーニング動作を行っている様子が示されている。右側の噴射ヘッド２５に負圧を作用させることにより、噴射ヘッド２５内のインクが吸い出され、吸い出された分のインクが、インクカートリッジ２６からインク通路２７を通って供給される。ここで、右側の噴射ヘッド２５は、インク通路２７を介して左側の噴射ヘッド２５にも接続されているが、左側の噴射ヘッド２５の直ぐ上流側には逆止弁２８が設けられている。このため、左側の噴射ヘッド２５内のインクは、逆止弁２８を越えてインク通路２７内に逆流することができないので、右側の噴射ヘッド２５には、もっぱらインクカートリッジ２６から供給されることになる。
【００２５】
図５（ｂ）には、左側の噴射ヘッド２５の上流側に設けられた逆止弁２８の内部が示されている。また、図５（ｃ）には、右側の噴射ヘッド２５の上流側に設けられた逆止弁２８の内部が示されている。図示されているように、本実施例のインクジェットプリンタ１０に組み込まれた逆止弁２８は、小さなインク室の内部にチェックボールが設けられた構造となっている。通常の状態では、逆止弁２８の内部（インク室）はインクで満たされている。また、チェックボールはインクよりも僅かに軽く作られているので、インクに浮いた状態となっている。この状態で、上方のインクカートリッジ２６からインクが供給されると、インクの重みによってチェックボールが少し沈み、その結果、図５（ｃ）に示したように、インクが流入するようになる。これに対して、上流側が負圧になると、図５（ｂ）に示すように、チェックボールが上方に吸い付けられてインク通路２７を閉鎖する。その結果、逆止弁２８の下流側から上流側にインクが逆流することを回避することが可能となっている。
【００２６】
図６には、参考として、逆止弁２８が設けられていない状態で、右側の噴射ヘッド２５にのみ、負圧を作用させた場合が示されている。右側の噴射ヘッド２５から見れば、インクカートリッジ２６よりも、左側の噴射ヘッド２５の方が遙かに近くに存在する。従って、右側の噴射ヘッド２５からインクが吸い出されると、その分のインクが、インクカートリッジ２６からではなく、左側の噴射ヘッド２５から補充されてしまう。その結果、左側の噴射ヘッド２５では、噴射ノズルＮｚに形成されているインクの界面が破壊されたり、更には、噴射ヘッド２５内のインクが無くなって、次に印刷しようとしても印刷できなくなってしまう。
【００２７】
これに対して、本実施例のインクジェットプリンタ１０では、図５に示したように、各噴射ヘッド２５の上流側に逆止弁２８が設けられている。このため、インク通路２７で連通している噴射ヘッド２５に負圧を作用させてインクを吸引した場合でも、噴射ヘッド２５内のインクが逆流することがない。従って、クリーニング動作が必要な噴射ヘッド２５についてだけクリーニング動作を行うことができるので、クリーニング動作に伴うインクの消費量を大きく抑制することが可能となる。加えて、全ての噴射ヘッド２５から同時にインクを吸引する必要がないので、吸引能力の小さな吸引ポンプ１５０を使用することも可能となり、それだけインクジェットプリンタ１０を小形化することが可能となる。
【００２８】
Ｃ．変形例  ：
尚、上述した実施例では、１種類のインクを複数の噴射ヘッド２５から噴射するために、インク通路２７を途中で分岐させて、各噴射ヘッド２５にインクを供給するものとして説明した。しかし、インク通路２７を途中で分岐させて供給するのであれば、必ずしも複数の噴射ヘッド２５にインクを供給する必要はない。例えば、１つの噴射ヘッド２５であっても、均一にインクを供給するために、インク通路２７を途中で分岐させて、複数の箇所からインクを供給する場合がある。このような場合にも、本願発明は効果的に適用することができる。
【００２９】
図７は、変形例の噴射ヘッド２５の構成を示した説明図である。図示した例では、噴射ヘッド２５としては１つであるが、インク通路２７が途中で２つに分岐して、前側および後側の２箇所から噴射ヘッド２５にインクが供給されている。このような場合、分岐点より下流側（噴射ヘッド２５側）のインク通路２７に逆止弁２８を設けておけば、前側または後側の一方のみに負圧を作用させて、クリーニング動作を行うことが可能となる。こうすれば、１つの噴射ヘッド２５でも、目詰まりを起こしている側のみ、クリーニング動作を行うことができるので、クリーニング動作によって消費されるインク量を大幅に抑制することが可能となる。
【００３０】
以上、本実施例の印刷装置について説明したが、本発明は上記すべての実施例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】インクジェットプリンタを例に用いて本実施例の流体噴射装置の大まかな構成を示した説明図である。
【図２】ヘッドアセンブリの底面側の構成を示す説明図である。
【図３】キャリッジの大まかな構造を概念的に示した断面図である。
【図４】本実施例のインクジェットプリンタに搭載されているキャップ部の構造を示した説明図である。
【図５】一方の噴射ヘッドに負圧を作用させてクリーニング動作を行う様子を概念的に示した説明図である。
【図６】逆止弁が設けられていない状態で、一方の噴射ヘッドに負圧を作用させた場合を示した説明図である。
【図７】変形例の噴射ヘッドの構成を示した説明図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０…インクジェットプリンタ、    ２０…キャリッジ、
２４…ヘッドアセンブリ、    ２５…噴射ヘッド、    ２６…インクカートリッジ、
２７…インク通路、    ２８…逆止弁、    １００…メンテナンス機構、
１４０…キャップ部、    １４２…プレート、    １４４…キャップシート、
１４６…凹部、    １４８…吸引口、    １５０…吸引ポンプ
【図１】
2009208326.tif 000003
【図２】
2009208326.tif 000004
【図３】
2009208326.tif 000005
【図４】
2009208326.tif 000006
【図５】
2009208326.tif 000007
【図６】
2009208326.tif 000008
【図７】
2009208326.tif 000009