JP2012162012A - 液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】噴射ヘッドを移動させることなくフラッシング動作を行うことが可能であり、且
つフラッシングによって噴射した液体を確実に回収可能な技術を提供する。
【解決手段】噴射ヘッドと被噴射媒体との間に発生させた電位差によって噴射ヘッドから
噴射された液体（帯電した液体）の速度を減速させた上で、減速した液体を液体吸引手段
によって吸引する。こうすれば、フラッシング動作によって噴射した液体を回収できるの
で、被噴射媒体に液体が付着して汚れる心配がない。また、フラッシング動作によって噴
射した液体は回収できるので、フラッシング動作のために噴射ヘッドを別の位置に移動さ
せる必要がない。その結果、噴射ヘッドの移動に伴う位置ずれが起こることがないので、
同じ位置にインクを噴射することが可能である。
【選択図】図４

Description

本発明は、インクなどの液体を噴射する液体噴射装置に関する。

いわゆるインクジェットプリンターでは、印刷媒体上にインクを噴射することで画像を
印刷する。インクを噴射する位置や噴射量は極めて精度良く制御することが可能であるた
め、高画質な画像を印刷することができる。また、この技術を利用して各種の機能材料を
含んだ液体を基板上に噴射することにより、電極やセンサーなどの各種機能部品を形成す
ることも提案されている。

こうした液体噴射装置では、被噴射媒体（印刷媒体）上で噴射ヘッドを往復動（主走査
）させながら、被噴射媒体（印刷媒体）の位置を少しずつ移動（副走査）させることによ
って液体を噴射することが一般的であるが、その一方で、噴射ヘッドは移動させずに被噴
射媒体（印刷媒体）だけを少しずつ移動（副走査）させて液体を噴射する方法も提案され
ている。尚、本明細書中では、前者の噴射方式を「シリアル噴射方式」と呼び、後者の噴
射方式を「ライン噴射方式」と呼ぶこととする。

何れの噴射方式を採用した場合でも、噴射ノズル内の液体が徐々に増粘するので、定期
的に液体の噴射（フラッシング）を行うことにより、噴射ノズル内で増粘した液体を除去
する必要がある。噴射ヘッドを主走査させるシリアル噴射方式では、被噴射媒体が搬送さ
れる領域外にキャップ部材を設けておき、噴射ヘッドをここまで移動させてキャップ部材
に向かって液体を噴射することで増粘した液体を除去する。一方、ライン噴射方式の液体
噴射装置では、シリアル噴射方式と同様な方法でフラッシングを実行しようとすると、噴
射ヘッドをキャップ部材の位置から元の位置に戻す際に位置ずれが生ずることで、同じ位
置に液体を噴射することができなくなる場合がある。

そこで、噴射ヘッドの隣に吸引手段を設けておき（特許文献１）、フラッシングによっ
て噴射した液体を吸引手段で吸い込むことで、噴射ヘッドを移動させずにフラッシングを
実行することが考えられる。

特開２０００−２５５０８３号公報

しかし、フラッシング中は液体が高速で噴射されるので、噴射した液体を吸引によって
確実に回収することは困難であるという問題があった。その結果、例えば噴射した液体が
被噴射媒体に付着して、被噴射媒体を汚してしまうことあるという問題があった。

この発明は、従来の技術が有する上述した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、噴射ヘッドを移動させることなくフラッシングを行うことが可能であり
、且つフラッシングによって噴射した液体を確実に回収する技術の提供を目的とする。

上述した課題の少なくとも一部を解決するために、本発明の液体噴射装置は次の構成を
採用した。すなわち、
噴射ヘッドから被噴射媒体に向けて液体を噴射する液体噴射装置であって、
前記噴射ヘッドから噴射される前記液体を帯電させる液体帯電手段と、
前記噴射ヘッドから帯電された状態で噴射された前記液体が減速する方向の電位差を、
該噴射ヘッドと前記被噴射媒体との間に発生させる電位差発生手段と、
前記噴射ヘッドと前記被噴射媒体との間に存在する前記液体を吸引する液体吸引手段と
を備えることを要旨とする。

このような本発明の液体噴射装置においては、噴射ヘッドと被噴射媒体との間に発生さ
せた電位差によって噴射ヘッドから噴射された液体（帯電した液体）の速度を減速させた
上で、減速した液体を液体吸引手段によって吸引する。尚、液体を帯電させる場合には、
例えば液体を帯電させるための装置を用いて帯電させてもよいし、液体が通路を移動する
間に生ずる静電気によって帯電させてもよい。また、噴射ヘッドと被噴射媒体との間に電
位差を発生させる場合には、被噴射媒体側に液体と同じ極性の電圧を印加することで電位
差を発生させてもよいし、噴射ヘッド側に液体と逆極性の電圧を印加することで電位差を
発生させてもよい。

こうすれば、フラッシング動作によって噴射された液体の速度を減速させることにより
、液体に対して液体吸引手段の吸引力を十分に作用させることができるので、噴射された
液体を回収することができる。従って、フラッシング動作時に噴射された液体によって被
噴射媒体が汚れてしまうことを回避することが可能である。また、このようにフラッシン
グ動作によって噴射された液体を回収可能とすれば、噴射ヘッドは元の位置（液体を噴射
する位置）から別の位置に移動させる必要がない。その結果、噴射ヘッドの移動に伴って
噴射ヘッドの位置ずれが生ずることを防ぐことができるので、フラッシング動作の前後で
同じ位置に液体を噴射することが可能となる。

また、上述した本発明の液体噴射装置においては、噴射ヘッドに対して背面側から被噴
射媒体を支える媒体支持部と噴射ヘッドとの間に、噴射された液体の速度を減速させる方
向の電位差を発生させることとしてもよい。

噴射ヘッドと媒体支持部とは互いに対向する位置に設けられる。従って、噴射ヘッドと
媒体支持部との間に液体の速度を減速させる方向の電位差を発生させることとすれば、こ
のような電位差を容易に発生させることが可能となる。

また、上述した本発明の液体噴射装置の液体吸引手段は、噴射ヘッドから噴射された液
体を被噴射媒体が搬送される方向から吸引することとしてもよい。

被噴射媒体を搬送すると搬送方向に向かって気流が生ずるため、被噴射媒体を搬送しな
がらフラッシング動作を行った場合には、噴射ヘッドから噴射した液体が気流によって搬
送方向に移動する。従って、被噴射媒体が搬送される方向から液体を吸引することとすれ
ば、フラッシング動作によって噴射された液体を効率よく回収することが可能となる。

また、上述した本発明の液体噴射装置は、電位差発生手段によって電位差を発生させな
がら液体を噴射する第１動作状態と、電位差を発生させることなく液体を噴射する第２動
作状態とを切り換える切換制御手段を備えることとしてもよい。

このような切換制御手段を設けておけば、フラッシング動作を行う状態（すなわち第１
動作状態）と、被噴射媒体への液体の噴射を行う状態（すなわち第２動作状態）との切り
換えを迅速に行うことができる。従って、フラッシング動作後に被噴射媒体への液体の噴
射を迅速に再開することが可能となる。

ラインプリンターを例に用いて本実施例の液体噴射装置の大まかな構造を示した説明図である。 ヘッドユニットを底面側から見たときの状態を示す説明図である。 本実施例のインクの回収機構の構成を示した説明図である。 フラッシングによって噴射したインクを回収機構を用いて回収する様子を示した説明図である。 第１変形例のインクの回収機構の構成を示した説明図である。 第２変形例のインクの回収機構の構成を示した説明図である。 第３変形例のインクの回収機構を用いてフラッシングによって噴射したインクを回収する様子を示した説明図である。

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．本実施例のインクの回収機構：
Ｃ．変形例：
Ｃ−１．第１変形例：
Ｃ−２．第２変形例：
Ｃ−３．第３変形例：
Ｃ−４．第４変形例：

Ａ．装置構成 ：
図１は、ラインプリンター１を例に用いて本実施例の液体噴射装置の大まかな構造を示
した説明図である。図示されているように、本実施例のラインプリンター１は、大まかに
は箱型の外形形状をしており、上面には、各種の情報を表示するモニター２や、ユーザー
が操作するための操作パネル３などが設けられている。また、ラインプリンター１の前面
には、インクカートリッジを交換するためのカートリッジ交換扉４や、印刷用紙を装填す
るための給紙扉５が設けられており、更に、向かって右側面には、印刷された印刷用紙が
排出される排紙口６が設けられている。

ラインプリンター１の内部には、各種の機能を実行する複数のユニットあるいは部品が
搭載されている。先ず、ラインプリンター１のほぼ中央の位置には、印刷用紙にインクを
噴射するヘッドユニット３０が設けられており、ヘッドユニット３０の直ぐ下の位置には
印刷用紙を背面から支持するプラテン４０（媒体支持部）が設けられている。また、ヘッ
ドユニット３０の右下の位置にはカートリッジホルダー６０が設けられており、カートリ
ッジホルダー６０には、インクが充填されたインクカートリッジ６２が装着される。尚、
本実施例のラインプリンター１では、黒インク（Ｋインク）を使用して白黒印刷を行うラ
インプリンター１を例示しているが、ラインプリンター１は、Ｋインクの他に、シアンイ
ンク（Ｃインク）や、マゼンタインク（Ｍインク）、イエローインク（Ｙインク）など複
数のインクを用いてカラー印刷を行うプリンターであってもよい。

図１の紙面上でヘッドユニット３０の左下の位置には、印刷用紙が装填される給紙カセ
ット１０が設けられており、給紙カセット１０の右端の上面に接する位置に、給紙ローラ
ー２０が設けられている。給紙ローラー２０の奥側には給紙モーター２２が接続されてお
り、給紙モーター２２を駆動して給紙ローラー２０を回転させると、給紙カセット１０か
ら印刷用紙が一枚、ヘッドユニット３０に向かって搬送されるようになっている。尚、図
１には、印刷用紙の搬送経路が太い破線で示されている。

また、モニターパネル２や操作パネル３が設けられている部分の直ぐ下の位置には、ラ
インプリンター１の各種の動きを制御する制御ユニット１００が搭載されている。さらに
、本実施例のラインプリンター１には、図１の紙面上でヘッドユニット３０の右隣の位置
に吸引装置５０が設けられている。詳細には後述するが、本実施例のラインプリンター１
では、ヘッドユニット３０内で増粘したインクを除去する目的でヘッドユニット３０から
インクを噴射する動作（フラッシング動作）が行われた際に、噴射されたインクを吸引装
置５０によって回収するようになっている。

次に、図１を参照しながら本実施例のラインプリンター１の印刷動作を説明する。先ず
、給紙ローラー２０によって給紙カセット１０から取り出された印刷用紙は、給紙ローラ
ー２０とヘッドユニット３０との間に設けられたガイドローラー２４にガイドされながら
ヘッドユニット３０の下方（すなわちプラテン４０上）に搬送される。ヘッドユニット３
０は、印刷用紙の搬送経路上に、印刷用紙を跨ぐような状態で設けられており、ヘッドユ
ニット３０の底面側（印刷用紙に面する側）には噴射ヘッド（図２を参照）が設けられて
いる。ヘッドユニット３０には、カートリッジホルダー６０に装着されたインクカートリ
ッジ６２から図示しないインク通路を介してインクが供給されており、ヘッドユニット３
０に設けられた噴射ヘッドから印刷用紙に向かってインクが噴射される。

図２は、ヘッドユニット３０を底面側から見たときの状態を示す説明図である。図示さ
れるように、本実施例のヘッドユニット３０の底面には、細長い略矩形形状をした噴射ヘ
ッド３２が設けられており、噴射ヘッド３２には、インクを噴射する複数の噴射ノズルが
列状に設けられている。尚、噴射ノズルが設けられている噴射ヘッド３２の面を「ノズル
面」と呼ぶことがあるものとする。

このように噴射ヘッド３２が設けられたヘッドユニット３０からインクが噴射されると
、図１に示した搬送経路を通過中の印刷用紙上に画像が印刷される。こうして画像が印刷
された印刷用紙は、ヘッドユニット３０の下流側に設けられたガイドローラー２４にガイ
ドされて排紙口６からラインプリンター１の外に排出される。また、前述したように、本
実施例のラインプリンター１には、フラッシング動作によってヘッドユニット３０から噴
射されたインクを回収する目的で次のような機構が設けられている。

Ｂ．本実施例のインクの回収機構 ：
図３は、フラッシング動作によって噴射されたインクを回収する機構の構成を示した説
明図である。図３には、図１に示したラインプリンター１を正面から見たときのヘッドユ
ニット３０周辺の構成の縦断面が示されている。

本実施例のインクの回収機構は、大まかには、図３の紙面上でヘッドユニット３０の右
隣に設けられた吸引装置５０（液体吸引手段）と、プラテン４０側に設けられた機構など
から構成される。吸引装置５０は、プラテン４０に向かって開口する吸引口５２や、吸引
口５２と図示しない廃インク容器とを接続する廃インク通路や、廃インク通路上に設けら
れて、吸引口５２に印加するための負圧を発生させる負圧ポンプ５４などから構成されて
いる。尚、図３に示されているように、吸引装置５０は配線によって接地されている。

また、プラテン４０は、スイッチ７２を介して電源７０（電位差発生手段）に接続され
ている。このようなプラテン４０側の機構では、スイッチ７２をＯＮにしてプラテン４０
に電圧（本実施例ではマイナスの電圧）を印加すると、接地した吸引装置５０側にプラス
の電荷が誘起されるとともに、プラテン４０にマイナスの電荷が誘起されるようになって
いる。

図４は、フラッシング動作によって噴射されたインクを本実施例の回収機構によって回
収する様子を示した説明図である。本実施例のラインプリンター１では、印刷中は、前述
した吸引装置５０の負圧ポンプ５４を停止しておくとともに、プラテン４０と電源７０と
の間のスイッチ７２をＯＦＦにした状態（図３に示した状態）にしておき、この状態で噴
射ノズルから印刷用紙に向かってインクを噴射することで印刷用紙上に画像を印刷する。

一方、噴射ノズル内でインクの増粘が進み、フラッシング動作を行うことが必要となっ
た場合には、先ず、図４（ａ）に示されるように、負圧ポンプ５４を駆動して吸引口５２
からの吸引を開始するとともに、スイッチ７２をＯＮにしてプラテン４０にマイナスの電
圧を印加する。ここで、本実施例のラインプリンター１では、インク通路６４を通ってイ
ンクが噴射ヘッド３２まで移動する間に、静電気によってインクがマイナスの電荷に帯電
する。このため、図４（ｂ）に示されるように、プラテン４０にマイナスの電圧を印加し
た状態でフラッシング動作を行うと、電気的な反発力によってインクの速度が減速する。
こうして減速したインクに吸引口５２からの吸引力が及ぶことで吸引装置５０にインクが
吸引される。その結果、フラッシング動作で噴射された全てのインクを回収することがで
きる。また、フラッシング動作によって噴射されたインクがプラテン４０に付着すること
を防ぐことができるので、プラテン４０上に搬送されてきた印刷用紙が汚れてしまうこと
もない。さらに、フラッシング動作中は、プラテン４０と吸引装置５０との間に電位差が
発生することにより（図３を参照）、吸引装置５０がインクを吸い寄せる方向の電圧が印
加されているので、インクは電気的な引力設けて吸引装置５０に回収されるようになって
いる。

このように本実施例のラインプリンター１では、フラッシング動作によって噴射された
全てのインクを回収することができるので、フラッシング動作を実行する際にヘッドユニ
ット３０を別の位置に移動させる必要がない。その結果、ヘッドユニット３０をキャップ
部材の位置まで移動させた後にキャップ部材に向かってフラッシングを行う必要がないの
で、ヘッドユニット３０の移動に伴ってヘッドユニット３０の位置ずれが生ずることがな
い。このため、フラッシング動作の前後で同じ位置にインクを噴射することができる。

また、本実施例のインクの回収機構では、ヘッドユニット３０から見て印刷用紙の搬送
経路の下流側に吸引装置５０が配置されている。このため、例えば画像の印刷を行わない
部分の印刷用紙を搬送しながらフラッシング動作を行うこととすれば、搬送方向に生じた
気流によって、吸引装置５０の方向にインクを移動させることができる。その結果、フラ
ッシング動作によって噴射されたインクをより回収し易くすることが可能となる。

Ｃ．変形例 ：
前述した実施例には、いくつかの変形例が考えられる。以下では、これらの変形例につ
いて簡単に説明する。尚、以下に説明する変形例において、上述した実施例と同様の構成
部分については、実施例と同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

Ｃ−１．第１変形例 ：
上述した実施例では、噴射ノズルから噴射するインクは、インクがインク通路６４を通
ってヘッドユニット３０に移動する間の静電気によって帯電するものと説明した。ここで
、インクをより確実に帯電させる目的で、ラインプリンター１にインクを帯電させる機構
を設けることとしてもよい。

図５は、第１変形例のインクの回収機構の構成を示した説明図である。図示した回収機
構では、噴射ヘッド３２に至るヘッドユニット３０の内部通路の途中に、内部通路を通過
するインクをマイナスの電荷に帯電させるための帯電装置３４が設けられている。このよ
うな帯電装置３４を設けておけば、噴射ノズルから噴射するインクを確実に帯電させるこ
とができるので、プラテン４０からの電気的な反発力によって、インクの噴射速度を確実
に減速させることができる。その結果、比較的小さな吸引力でもインクを吸引することが
できるので、負圧ポンプ５４を小型化し、延いては吸引装置５０の小型化を図ることが可
能となる。

Ｃ−２．第２変形例 ：
上述した実施例および第１変形例では、吸引装置５０の負圧ポンプ５４は、フラッシン
グ動作を実行するときに駆動するものと説明した。しかし、ラインプリンター１の稼働中
（すなわち電源ＯＮの状態）は、常に負圧ポンプ５４を駆動しておくこととしてもよい。

負圧ポンプ５４の駆動を開始してから吸引装置５０によって実際にインクが吸引可能と
なるまでには、ある程度の時間が必要となる。従って、負圧ポンプ５４を常時駆動してお
くこととすれば、フラッシング動作を行う場合に、プラテン４０をマイナスの電圧に帯電
させるだけで、迅速にフラッシング動作を開始することができる。また、負圧ポンプ５４
で発生させる負圧の大きさを調整することにより、吸引装置５０の吸引力が印刷中のイン
クの噴射に影響を与えないようにしておけば、吸引によって印刷画質が低下することもな
い。

Ｃ−３．第３変形例 ：
上述した第２変形例では、ラインプリンター１の稼働中は負圧ポンプ５４を常時駆動し
ておくことにより、フラッシング動作を迅速に開始可能とするものと説明した。ここで、
負圧ポンプ５４を常時駆動する構成を採用する場合には、以下のような構成をラインプリ
ンター１に追加することとしてもよい。

図６は、第３変形例のラインプリンター１のヘッドユニット３０周辺の構成を示した説
明図である。図示した第３変形例のラインプリンター１では、図３を用いて前述したライ
ンプリンター１のプラテン４０に対して、スイッチ７６を介してプラテン４０にプラスの
電圧を印加するための電源７４が追加されている。このようなラインプリンター１では、
印刷用紙に向かってインクを噴射する場合に、スイッチ７６をＯＮにすることでプラテン
４０にプラスの電圧を印加することができる。こうすれば、噴射ノズルから噴射したイン
クを印刷用紙の方向により確実に導くことができる。従って、前述したように常時負圧ポ
ンプ５４を駆動する構成を採用した場合であっても、噴射されたインクへの影響を考慮し
て吸引装置５０の吸引力を抑制する必要がない。その結果、迅速にフラッシング動作を開
始可能としながら、十分な吸引力によって噴射したインクを回収することが可能となる。

Ｃ−４．第４変形例 ：
上述した実施例および変形例では、プラテン４０をマイナスの電圧に帯電させることに
より、フラッシング動作によって噴射されたインクの噴射速度を減速させるものと説明し
た。ここで、インクの噴射速度を減速させる構成としては、以下のような構成も考えられ
る。

図７は、第４変形例のインクの回収機構の構成を示した説明図である。図７（ａ）に示
した第４変形例のインクの回収機構では、前述したように、プラテン４０に対して電源７
０の電圧を印加する構成（図３を参照）を採用する代わりに、噴射ノズルとプラテン４０
との間で開閉可能に設けられたシャッター機構８０のシャッター部材８２に対して、電源
７０の電圧を印加する構成となっている。

このように構成されるインクの回収機構では、印刷中はシャッター部材８２をインクの
噴射経路外に退避しておき、フラッシング動作を行う場合には、図７（ｂ）に示されるよ
うに、シャッター部材８２を展開した状態でシャッター部材８２にマイナスの電荷を誘起
する。これにより、図３を用いて前述した場合と同様に、電気的な反発力によってフラッ
シング動作によって噴射されたインクの速度を減速させることができる。また、図７に示
したインクの回収機構では、フラッシング動作中はシャッター部材８２によって噴射ノズ
ルとプラテン４０との間が遮られる。従って、仮に負圧ポンプ５４が故障したり、あるい
はシャッター部材８２に電圧を印加する機構に故障が生ずるなどしてインクの回収に支障
が生じた場合でも、噴射されたインクをシャッター部材８２で受け止めることができる。
その結果、噴射されたインクによってプラテン４０が汚れることをより確実に回避するこ
とが可能となる。

以上、本願発明の実施例について説明したが、本発明は上記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。例えば、上
述した実施例および変形例では、フラッシング動作を行う際にはプラテンにマイナスの電
圧を印加するものと説明したが、プラテンに印加する電圧はインクの電荷と同じ極性の電
圧であればよく、インクの電荷がプラスの電荷であれば、プラテンに印加する電圧はプラ
スでもよい。

また、上述した実施例および変形例では、プラテン側にインクと同じ極性の電圧を印加
するものと説明したが、この他にも、例えば噴射ヘッド側にインクと逆極性の電圧を印加
するようにしてもよい。こうすれば、フラッシング動作時に噴射したインクをインクの噴
射方向とは逆方向（すなわち噴射ヘッドの方向）に引き戻すことで、インクの速度を減速
させることができる。その結果、プラテン側にインクと同じ極性の電圧を印加した場合と
同様に、吸引装置によってインクを回収し易くすることが可能となる。

１…ラインプリンター、 ３０…ヘッドユニット、 ３２…噴射ヘッド、
３４…帯電装置、 ４０…プラテン、 ５０…吸引装置、
５２…吸引口、 ５４…負圧ポンプ、 ６２…インクカートリッジ、
６４…インク通路、 ７０…電源、 ７２…スイッチ、
７４…電源、 ７６…スイッチ、 ８０…シャッター機構、
８２…シャッター部材、 １００…制御ユニット

Claims (4)

1. 噴射ヘッドから被噴射媒体に向けて液体を噴射する液体噴射装置であって、
   前記噴射ヘッドから噴射される前記液体を帯電させる液体帯電手段と、
   前記噴射ヘッドから帯電された状態で噴射された前記液体が減速する方向の電位差を、
   該噴射ヘッドと前記被噴射媒体との間に発生させる電位差発生手段と、
   前記噴射ヘッドと前記被噴射媒体との間に存在する前記液体を吸引する液体吸引手段と
   を備える液体噴射装置。
2. 請求項１に記載の液体噴射装置であって、
   前記噴射ヘッドに対して背面側から前記被噴射媒体を支える媒体支持部を備え、
   前記電位差発生手段は、前記噴射ヘッドと前記媒体支持部との間に前記電位差を発生さ
   せる手段である液体噴射装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の液体噴射装置であって、
   前記液体が噴射される位置から前記被噴射媒体を所定方向に搬送する媒体搬送手段を備
   え、
   前記液体吸引手段は、前記被噴射媒体が搬送される方向から前記液体を吸引する手段で
   ある液体噴射装置。
4. 請求項１ないし請求項３の何れか一項に記載の液体噴射装置であって、
   前記電位差発生手段を用いて前記電位差を発生させながら前記液体を噴射する第１動作
   状態と、該電位差発生手段の動作を停止して該電位差を発生させることなく前記液体を噴
   射する第２動作状態とに切り換える切換制御手段を備える液体噴射装置。

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