メンテナンス装置および液体噴射装置
【課題】装置構成の複雑化、大型化を抑えつつ、フラッシング時におけるインク滴（液滴）の跳ね返りを抑制した、メンテナンス装置および液体噴射装置を提供する。
【解決手段】液体を噴射する噴射ヘッド１１０のメンテナンス装置である。撥水性の絶縁部１２０と絶縁部１２０から露出して配置される第１電極１２１とを含み、噴射ヘッド１１０から噴射された液体を受ける液体受け面と、絶縁部１２０により覆われる第２電極１２２と、液体受け面に噴射された液体を外部に排出する排出口１１６ｂと、を有する液体受け部１１６と、第１電極１２１と第２電極１２２との間に印加する電圧を制御する制御部と、を備える。
【解決手段】液体を噴射する噴射ヘッド１１０のメンテナンス装置である。撥水性の絶縁部１２０と絶縁部１２０から露出して配置される第１電極１２１とを含み、噴射ヘッド１１０から噴射された液体を受ける液体受け面と、絶縁部１２０により覆われる第２電極１２２と、液体受け面に噴射された液体を外部に排出する排出口１１６ｂと、を有する液体受け部１１６と、第１電極１２１と第２電極１２２との間に印加する電圧を制御する制御部と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はメンテナンス装置および液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インク滴をインクジェットヘッドのノズルから記録紙（媒体）に対して噴射する液体噴射装置として、インクジェット式プリンター（以下、「プリンター」と記す。）が広く知られている。このようなプリンターにおいて、インクジェットヘッドのノズルの噴射特性を維持又は回復させるべく、フラッシング処理を行うようにしている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２８３６５８号公報
【特許文献２】特開２００４−２４３７０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記特許文献１に記載の技術においては、フラッシングボックス内に設けられた多孔質体に廃インクが堆積するのを防止するべく、洗浄液を用いて多孔質体を洗浄するため、洗浄機構が必要となり、したがって装置構成が複雑化し、大型化するといった問題があった。
また、前記特許文献２に記載の技術においては、フラッシングされたインク液の跳ね返りによって装置の機器部や記録紙等を汚損しないように、空気を吸引する機構を備えていることから、やはり装置構成が複雑化し、大型化するといった問題があった。
【０００５】
本発明は前記問題点の少なくとも１つに鑑みてなされたもので、その目的とするところは、装置構成の複雑化、大型化を抑えつつ、インクの堆積およびフラッシング時におけるインク滴（液滴）の跳ね返りを抑制した、メンテナンス装置および液体噴射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のメンテナンス装置は、液体を噴射する噴射ヘッドのメンテナンス装置であって、撥水性の絶縁部と前記絶縁部から露出して配置される第１電極とを含み、前記噴射ヘッドから噴射された前記液体を受ける液体受け面と、前記絶縁部により覆われる第２電極と、前記液体受け面に噴射された前記液体を外部に排出する排出口と、を有する液体受け部と、前記第１電極と前記第２電極との間に印加する電圧を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
このメンテナンス装置によれば、液体受け部の底部の内面に撥水性の絶縁部を設けるとともに、第１電極を絶縁部から露出して配置し、絶縁部の外面側に第２電極を設けているので、第１電極と第２電極との間に電圧を印加することにより、エレクトロウェッティングの原理によって絶縁部を撥水性から親水性に変化させることができ、また、電源をオフにして電圧の印加を停止することにより、絶縁部を再度撥水性に戻すことができる。したがって、特にフラッシング時に電源をオンにして底部（絶縁部）を親水性にしておくことにより、底部（絶縁部）上に着弾した液滴を濡れ拡がらせ、跳ね返りを抑制することができる。また、その後電源をオフにして底部（絶縁部）を撥水性に戻すことにより、排出手段によってフラッシングされた液体を排出口に容易に流すことができる。したがって、従来のように跳ね返り防止のための空気吸引機構や、廃インクの堆積を防止するための多孔質体の洗浄機構が不要になり、装置構成の複雑化、大型化を抑えることができる。
【０００８】
また、前記メンテナンス装置において、前記液体受け面は、前記液体受け部の底面に形成された前記排出口に向かって下降する傾斜面であることが好ましい。
このようにすれば、前記したように電源をオフにして底部（絶縁部）を撥水性に戻すことにより、フラッシングされた液体は傾斜面によって排出口に向かって容易に流れるようになる。
【０００９】
また、前記メンテナンス装置において、前記第１電極は、前記排出口に対してその周囲に連続的又は断続的な線状に配置されているとともに、前記排出口に遠い位置から近い位置にまで連続的に又は断続的に配置されていることが好ましい。
このようにすれば、底部上に着弾した液滴は着弾位置の近傍にある第１電極に容易に接するようになる。したがって、電源がオンになっていると液滴は第１電極によって帯電し、第２電極によって異なる極性に帯電した絶縁部に対する濡れ性が格段に高くなる。すなわち、絶縁部は前記したように親液性になる。
【００１０】
また、前記メンテナンス装置において、前記制御部は、前記第１電極および前記第２電極に対して、前記排出口に遠い側から近い側に向かって、前記電圧が印加されている状態から順次非印加状態となるように、前記電圧を制御することが好ましい。
このようにすれば、制御部によって、第１電極および第２電極に対して排出口に遠い側から近い側に向かって電圧が印加されている状態から順次非印加状態となるように、電圧制御を行うことにより、フラッシングされた液体を排出口に向けて容易に移動させることができる。すなわち、液体を排出口に向けて流すことができる。
【００１１】
本発明の液体噴射装置は、液体を噴射する噴射ヘッドと、前記のメンテナンス装置と、を備えることを特徴としている。
この液体噴射装置によれば、前記したように底部（絶縁部）上に着弾した液滴を濡れ拡がらせ、跳ね返りを抑制することができる液体受け部を有したメンテナンス装置を備えているので、従来のような空気を吸引する機構が不要になり、装置構成の複雑化、大型化を回避することができる。また、前記液体受け部が、排出手段によってフラッシングされた液体を排出口に容易に流すことができるので、従来のような多孔質体の洗浄機構が不要になり、装置構成の複雑化、大型化を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に係るプリンターの構成を示す図である。
【図２】インク供給系の構造を示す図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）はフラッシング機構の構成を示す図である。
【図４】プリンターの電気的な構成を示すブロック図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）はフラッシング動作に係る作用の説明図である。
【図６】フラッシングボックスの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、各図においては、各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせている。
【００１４】
図１は本発明の液体噴射装置の一実施形態の概略構成を示す図であり、図１中符号１００は液体噴射装置としてのインクジェット方式のプリンターである。このプリンター１００は、例えば紙、プラスチックシートなどのシート状の媒体Ｍを搬送しつつ印刷処理を行う装置である。プリンター１００は、筐体１０１と、媒体Ｍにインクを噴射するインクジェット機構１０２と、該インクジェット機構１０２にインクを供給するインク供給機構１０３と、媒体Ｍを搬送する搬送機構１０４と、インクジェット機構１０２の保全動作を行うメンテナンス機構（メンテナンス装置）１０５と、これら各機構を制御する制御装置（制御部）１０６とを備えている。
【００１５】
以下、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を適宜参照しつつ各構成要素の位置関係を説明する。本実施形態では、液体の噴射方向をＺ方向とし、ヘッドの移動方向をＹ方向とし、Ｚ方向とＹ方向とに直交する方向をＸ方向とした。
【００１６】
筐体１０１は、Ｙ方向を長手とするように形成されている。筐体１０１には、前記のインクジェット機構１０２、インク供給機構１０３、搬送機構１０４、メンテナンス機構１０５及び制御装置１０６の各部が設けられている。また、筐体１０１には、プラテン１３が設けられている。プラテン１３は、媒体Ｍを支持する支持部材であり、筐体１０１内のＸ方向中央部に配置されている。プラテン１３は、＋Ｚ方向に向けられた平坦面（図示せず）を有しており、この平坦面は、媒体Ｍを支持する支持面として用いられる。
【００１７】
搬送機構１０４は、搬送ローラーや該搬送ローラーを駆動するモーターなどを有して構成されている。この搬送機構１０４は、筐体１０１の−Ｘ側から該筐体１０１の内部に媒体Ｍを搬送し、該筐体１０１の＋Ｘ側から該筐体１０１の外部に排出する。また、搬送機構１０４は、筐体１０１の内部において、媒体Ｍがプラテン１３上を通過するように該媒体Ｍを搬送する。さらに、搬送機構１０４は、制御装置１０６によって搬送のタイミングや搬送量などが制御されるようになっている。
【００１８】
インクジェット機構１０２は、インク（液体）を噴射するヘッド（噴射ヘッド）１１０と、該ヘッド１１０を保持して移動させるヘッド移動機構１０７とを有している。ヘッド１１０は、プラテン１３上に送り出された媒体Ｍに向けてインクを噴射する。ここで、ヘッド１１０から噴射されるインクは、本実施形態では電解質を含有した導電性で水性のものである。ヘッド１１０は、インクを噴射する噴射面（ノズル形成面）１１０ａを有している。この噴射面１１０ａは、−Ｚ方向に向けられており、プラテン１３の平坦面に対向するように配置されている。
【００１９】
ヘッド移動機構１０７はキャリッジ４を有しており、該キャリッジ４には前記ヘッド１１０が固定されている。キャリッジ４は、筐体１０１の長手方向（Ｙ方向）に架けられたガイド軸８に当接されている。ヘッド１１０及びキャリッジ４は、プラテン１３の上方（＋Ｚ方向）に配置されている。
【００２０】
ヘッド移動機構１０７は、キャリッジ４の他、パルスモーター９と、該パルスモーター９によって回転駆動される駆動プーリー１０と、駆動プーリー１０とは筐体１０１の幅方向の反対側に設けられた遊転プーリー１１と、駆動プーリー１０と遊転プーリー１１との間に掛け渡されてキャリッジ４に接続されたタイミングベルト１２とを有している。
【００２１】
キャリッジ４は、タイミングベルト１２に接続されており、該タイミングベルト１２の回転に伴ってＹ方向に移動可能に設けられている。Ｙ方向へ移動する際、キャリッジ４は、ガイド軸８によって案内されるようになっている。
【００２２】
インク供給機構１０３は、ヘッド１１０にインクを供給するためのものである。インク供給機構１０３には、複数のインクカートリッジ６が収容されている。本実施形態のプリンター１００は、インクカートリッジ６がヘッド１１０とは異なる位置に収容される構成（オフキャリッジ型）である。インク供給機構１０３は、ヘッド１１０とインクカートリッジ６とを接続する供給チューブＴＢを有している。インク供給機構１０３は、該供給チューブＴＢを介してインクカートリッジ６内に貯留されるインクをヘッド１１０に供給する、不図示のポンプ機構を有している。
【００２３】
メンテナンス機構１０５は、ヘッド１１０のホームポジションに配置されている。このホームポジションは、媒体Ｍに対して印刷が行われる領域から外れた領域に設定されている。本実施形態では、プラテン１３のＹ側にホームポジションが設定されている。ホームポジションは、例えばプリンター１００の電源がオフである時や長時間に亘って記録が行われない時、あるいはメンテナス作業を行う際にヘッド１１０が待機する場所である。
【００２４】
メンテナンス機構１０５は、本発明のメンテナンス装置の一実施形態となるもので、ヘッド１１０の噴射面１１０ａを払拭するワイピング機構１１１と、該噴射面１１０ａを覆うキャッピング機構１１２と、ヘッド１１０のノズルＮＺ（図３参照）からインクを噴射するフラッシング処理を行うためのフラッシング機構１１５と、を有している。キャッピング機構１１２には、例えば吸引ポンプなどの吸引機構１１３が接続されている。この吸引機構１１３によってキャッピング機構１１２は、例えばヘッド１１０の噴射面１１０ａを覆いつつ、該噴射面１１０ａ上の空間を吸引できるようになっている。ヘッド１１０からメンテナンス機構１０５側に排出された廃インクは、例えば廃液回収機構（不図示）において回収されるようになっている。
【００２５】
また、本実施形態に係るプリンター１００は、図２に示すように、インクカートリッジ６内に設けられたインクパック６ａを加圧することで供給チューブＴＢを介してインクをヘッド１１０側に供給する供給システム３００を有している。供給システム３００は、膨縮することでインクパック６ａを加圧可能な膨縮部材３０１と、ポンプ３０２と、ポンプ３０２から送られる空気を膨縮部材３０１に搬送する搬送チューブ３０３と、を備えている。なお、ポンプ３０２は制御装置１０６に電気的に接続されており、その駆動が制御装置１０６によって制御されるようになっている。
【００２６】
ポンプ３０２は大気開放が可能な構成とされている。これによって供給システム３００は、搬送チューブ３０３を介して圧縮空気を供給したことで膨らんだ膨縮部材３０１がインクパック６ａを押圧する動作、及び大気開放によりインクパック６ａを押圧する膨縮部材３０１が縮小する動作、を繰り返すことにより、インクパック６ａから供給チューブＴＢを介してインクをヘッド１１０に効率良く圧送し、供給できるようになっている。搬送チューブ３０３にはバルブＶ１が設けられており、バルブＶ１は制御装置１０６によってその開閉動作が制御されるようになっている。
【００２７】
制御装置１０６は、インクパック６ａからヘッド１１０にインクを供給する際、前記バルブＶ１を開いた状態でポンプ３０２を駆動するようになっている。
また、制御装置１０６は、プリンター１００の電源（図示せず）に接続されている。さらに、図１に示すように制御装置１０６には、後述するようにフラッシング機構１１５におけるフラッシングボックス（液体受け部）に設けられた第１電極と第２電極との間に所定の電圧を印加するための電源の、オンオフ制御をなす制御機構１０６ａが設けられている。なお、第１電極と第２電極との間に所定の電圧を印加するための電源は、プリンター１００の電源から得るようになっている。
【００２８】
図３（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係るフラッシング機構１１５の構成を示す図である。
図３（ａ）に示すようにフラッシング機構１１５は、ヘッド１１０のノズルＮＺからフラッシングされた（噴射された）インクを受けるフラッシングボックス（液体受け部）１１６と、フラッシングボックス１１６で受けたインクを接続チューブ１１７を介して回収する廃インクタンク１１８と、を備えて構成されている。
【００２９】
フラッシングボックス１１６は、本実施形態では有底四角筒状のもので、その底部１１６ａが正四角錐状に形成されている。すなわち、このフラッシングボックス１１６の底部１１６ａは、下方に頂点を形成するように上下逆に配置された正四角錐形状の側面部によって構成されたもので、頂点部となる中心部に排出口１１６ｂを形成し。この排出口１１６ｂに連通して排出管１１６ｃを形成したものである。このような構成のもとに底部１１６ａの内面は、排出口１１６ｂに向かって下降する傾斜面となっている。ここで、この傾斜面は、本発明においてフラッシングされたインク（液体）を排出口１１６ｂに流す排出手段を構成するものである。傾斜面の傾斜角度としては、特に限定されないものの、水平面に対して２０°〜４５°程度となっているのが好ましい。
【００３０】
また、この底部１１６ａは、その要部側断面図である図３（ｂ）に示すように、その内面が絶縁層（絶縁部）１２０で覆われて形成されているとともに、その一部に第１電極１２１が露出して形成されている。第１電極１２１は、例えば底部１１６ａの平面図である図３（ｃ）に示すように、排出口１１６ｂに対してその周囲に連続した線状で正方形枠状の電極部１２１ａを配置しているとともに、該正方形枠状の電極部１２１ａを、排出口１１６ｂを中心としてこれに近い側から遠い側に（換言すれば遠い側から近い側に）、多数（複数）を断続的に配置している。これら正方形枠状の電極部１２１ａは、互いに独立して配置されており、配線（図示せず）によってそれぞれ独立して制御されるようになっている。
【００３１】
内側と外側とで隣り合う電極部１２１ａ、１２１ａ間の間隔としては、ヘッド１１０のノズルＮｚから噴射される液滴（液体）の径に近い長さとするのが好ましく、該液滴の径の数倍から数十倍程度とされる。これら電極部１２１ａは、図１に示した制御装置（制御部）１０６における制御機構１０６ａに配線を介してそれぞれ独立して接続されている。したがって、第１電極１２１は、制御機構１０６ａを介して電源に接続されている。また、これら電極部１２１ａは、後述するようにインクと直接接触することから、耐腐食性の高い金属、例えば金、白金、銀、チタン等によって形成されているのが好ましい。
【００３２】
絶縁層１２０は、絶縁性であるとともに撥水性であり、したがって通常時には、導電性で水性のインクに対して濡れ性が低く、その接触角が大きくなるようになっている。このような絶縁層としては、例えばテフロン（登録商標）等のフッ素樹脂膜や、化学蒸着法で形成されるパレリン膜等が用いられる。また、この絶縁層１２０は、図３（ｂ）、（ｃ）に示したように、底部１１６ａの内面に第１電極１２１の各電極部１２１ａを露出させた状態で、該電極部１２１ａとの間で段差を形成することなく同一面を形成するように配設されている。絶縁層１２０の厚さとしては、後述する第２電極によってその表面（内面）側が十分に帯電するような厚さとされる。
【００３３】
また、フラッシングボックス１１６の底部１１６ａには、図３（ｂ）に示すように、前記絶縁層１２０の裏面（外面）に当接して第２電極１２２が設けられている。第２電極１２２は、絶縁層１２０に当接することで該絶縁層１２０と電気的に接続し、その表面（内面）側を帯電させるためのもので、接地電極に接続されている。また、この第２電極１２２は、例えばアルミニウム等の金属からなっている。
【００３４】
このような構成のもとに第２電極１２２と前記第１電極１２１との間には、制御機構１０６ａを介して接続される電源によって所定の電圧が印加されるようになっている。なお、所定電圧としては、第１電極１２１と第２電極１２２との電位差が後述するエレクトロウェッティング現象を生じさせるのに必要な大きさとなるように設定され、例えば２２０Ｖとされる。
また、制御機構１０６ａは、本実施形態では前記第１電極１２１に対して、排出口１１６ｂに遠い位置の電極部１２１ａから近い位置の電極部１２１ａに向かって、前記電源のオンオフ制御や、電圧の強さの制御を順次行えるようになっている。
【００３５】
また、第２電極１２２の裏面（外面）側には、該第２電極１２２や第１電極１２１に接続する配線（図示せず）が配設され、さらにこれら第２電極１２２、第１電極１２１、配線を覆って絶縁性樹脂１２３が設けられている。さらに、必要に応じて絶縁性樹脂１２３の外側に、フラッシングボックス１１６の機械的強度を担う金属等の板材（図示せず）を設けてもよい。
【００３６】
また、底部１１６ａの排出口１１６ｂに連通する排出管１１６ｃも、その内面は、図３（ｂ）に示した底部１１６ａの内面と同様に、絶縁層１２０と該絶縁層１２０中に露出する第１電極１２１とを有しており、また絶縁層１２０の裏面（外面）には、該絶縁層１２０に当接して第２電極１２２が設けられている。そして、これら第１電極１２１、第２電極１２２も、前記制御機構１０６ａを介して電源に接続されている。
また、図３（ａ）に示したように排出管１１６ｃには接続チューブ１１７が外挿されており、該接続チューブ１１７の下方には廃インクタンク１１８が配設されている。
【００３７】
このような構成からなるフラッシング機構１１５は、後述するヘッド１１０のフラッシング動作の際、噴射されたインク（液体）をフラッシングボックス１１６で受け、排出口１１６ａから排出して廃インクタンク１１８に廃棄するようになっている。
【００３８】
図４は、プリンター１００の電気的な構成を示すブロック図である。プリンター１００は、プリンター１００全体の動作を制御する制御装置１０６を備えている。制御装置１０６には、プリンター１００の動作に関する各種情報を入力する入力装置ＩＰ、プリンター１００の動作に関する各種情報を記憶した記憶装置ＭＲなどが接続されており、前述した搬送機構１０４や、ヘッド移動機構１０７、メンテナンス機構１０５等が接続されている。また、制御装置１０６には制御機構１０６ａが備えられており、制御機構１０６ａは前述したようにメンテナンス機構１０５のフラッシング機構１１５を制御するようになっている。
【００３９】
次に、前記構成のプリンター１００におけるフラッシング動作を説明する。
フラッシング動作を行わせる場合、制御装置１０６は、ヘッド１１０をフラッシング位置にまで移動させ、図３（ａ）に示したようにヘッド１１０の噴射面１１０ａとフラッシング機構１１５のフラッシングボックス１１６とを対向させた状態とする。
【００４０】
そして、この位置でノズルＮＺからインクを噴射させ、フラッシングを行わせるが、このフラッシング動作に先立ち、制御機構１０６ａによって第１電極１２１と第２電極１２２との間に所定電圧を印加しておく。すると、図５（ａ）に示すようにフラッシングボックス１１６の底部１１６ａの内面側は、第１電極１２１が例えば負の電位となり、第２電極１２２がその逆の電位、すなわち正の電位となる。また、第２電極１２２が正の電位となることで、これに当接する絶縁層１２０も正の電位となる。
【００４１】
このような状態のもとで噴射されたインクは、フラッシングボックス１１６の底部１１６ａ上に着弾すると、図５（ｂ）に示すようにその一部のインク滴（液滴）Ｉは、露出した第１電極１２１に接触し、負の電位となる。すると、インク滴Ｉは、図５（ｂ）中二点鎖線で示すようにエレクトロウェッティングの原理によって絶縁層１２０上に瞬時に濡れ拡がり、したがって着弾時の衝撃が緩和されるため、その跳ね返りが抑制される。
【００４２】
ここで、エレクトロウェッティングの原理について説明する。エレクトロウェッティングとは、電極と電気的に接続されている絶縁膜によって、電極が導電性を有する液体から絶縁されている際に、電極と液体との間に電圧を印加すると、電極と液体との間に電位差が存在しない場合と比べて、絶縁膜表面と液体との間の接触角が小さくなる現象である。つまり、電極（第２電極１２２）と液体（インク滴Ｉ）との間に電圧を印加すると、電極１２２と液体Ｉとの間に電位差が存在しない場合と比べて、見かけ上、絶縁膜（絶縁層１２０）表面の撥水性が低下し、濡れ性が高くなる。
【００４３】
よって、底部１１６ａ上に着弾したインク滴Ｉが第１電極１２１と接触して負の電位になると、絶縁層１２０との間で電位差が生じ、これによって絶縁層１２０表面はその撥水性が低下し、濡れ性が高くなって親水性となる。これにより、着弾したインク滴Ｉは第１電極１２１に接触することで絶縁層１２０上に瞬時に濡れ拡がり、その跳ね返りが抑制される。なお、このようなエレクトロウェッティング現象は、第１電極１２１を正の電位にし、第２電極１２２を負の電位にしても、同様に起こる。
【００４４】
また、第１電極１２１上に直接着弾しないインク滴Ｉにあっても、例えば図５（ｃ）に示すように先に着弾して第１電極１２１と接触し、負の電位になっているインク滴に接触すると、図５（ｃ）中に二点鎖線で示すように、図５（ｂ）に示したインク滴Ｉと同様に濡れ拡がる。
【００４５】
なお、フラッシングは非常に多くのインク滴Ｉを噴射するため、インク滴Ｉどうしが互いに接触することにより、その一部のインク滴Ｉが第１電極１２１に接触することにより、全体が負の電位となり、絶縁層１２０上に濡れ拡がるようになるため、従来に比べて着弾時の跳ね返りが格段に抑えられるようになる。
【００４６】
また、本実施形態では、底部１１６ａを排出口１１６ｂに向かって下降する傾斜面となっているため、図５（ｄ）に示すように第１電極１２１の上側の絶縁層１２０上に着弾したインク滴Ｉは、傾斜面に沿って自重で流れ落ち、第１電極１２１に接触する。これにより、このインク滴Ｉも、図５（ｄ）中二点鎖線で示すように絶縁層１２０上に濡れ拡がる。
【００４７】
このようにして濡れ拡がったインク滴Ｉは、傾斜面に沿って自重で流れ落ちることにより、排出口１１６ｂに至る。そして、排出管１１６ｃ、接続チューブ１１７を経て廃インクタンク１１８に排出される。その際、このような排出動作を速めて底部１１６ａ上でのインク滴Ｉの乾燥を防止するべく、フラッシング動作終了後には、制御機構１０６ａによって第１電極１２１と第２電極１２２との間への所定電圧の印加を停止する。すると、絶縁層１２０とインク滴Ｉとの間で電位差がなくなることから、絶縁層１２０は元の撥水性に戻り、インク滴Ｉは絶縁層１２０に対する接触角が大きくなる。これにより、インク滴Ｉは底部１１６ａの傾斜面に沿ってより流れ落ち易くなり、底部１１６ａの内面上に付着し続けることなく、排出口１１６ｂから排出される。
【００４８】
また、底部１１６ａ上でのインク滴Ｉの乾燥をより確実に防止するためには、前記制御機構１０６ａにより、排出口１１６ｂに遠い側の電極部１２１ａから近い側の電極部１２１ａに向かって、電圧が印加されている状態から順次非印加状態となるように、前記電源のオンオフを制御する。このようにオンオフ制御を行うと、底部１１６ａの傾斜面の上側から下側に向けて、その内面が順次親水性から撥水性に変わることにより、インク滴Ｉが撥水性の領域（底部１１６ａの上側［排出口１１６ｂから遠い側］）から親水性の領域（底部１１６ａの下側［排出口１１６ｂに近い側］）に押し出されるようになり、より迅速にインク滴Ｉの排出がなされるようになる。
【００４９】
ここで、このように排出口１１ｂに遠い側の電極部１２１ａから近い側の電極部１２１ａに向かって、電圧が印加されている状態から順次非印加状態となるように、前記電源のオンオフを制御する制御機構１０６ａは、本実施形態では前記底部１１６ａの内面の傾斜面とともに、本発明においてフラッシングされたインク（液体）を排出口１１６ｂに流す排出手段を、構成している。
【００５０】
なお、排出管１１６ｃの内面の第１電極１２１、第２電極１２２についても、フラッシング動作時には所定電圧を印加してインク滴Ｉの濡れ性を高めて底部１１６ａ上のインク滴Ｉの排出性を高め、フラッシング動作終了時には非印加状態とすることで撥水性に戻し、排出管１１６ｃの内面からインク滴Ｉがより迅速に流れ落ちるようにする。
【００５１】
このような構成のフラッシング機構１１５を備えたメンテナンス機構（メンテナンス装置）１０５にあっては、第１電極１２１と第２電極１２２との間に電圧を印加することにより、エレクトロウェッティングの原理によって絶縁層１２０を撥水性から親水性に変化させることができ、また、電源をオフにして電圧の印加を停止することにより、絶縁層１２０を再度撥水性に戻すことができる。
【００５２】
したがって、フラッシング時に電源をオンにして絶縁層１２０を親水性にしておくことにより、絶縁層１２０（底部１１６ａ）上に着弾したインク滴Ｉを濡れ拡がらせ、着弾時の衝撃を緩和することにより、跳ね返りを抑制することができる。これにより、フラッシングされたインク滴Ｉの跳ね返りによって装置の機器部や記録紙等が汚損される不都合を解消することができ。
また、その後電源をオフにして絶縁層１２０（底部１１６ａ）を撥水性に戻すことにより、前記傾斜面や制御機構１０６ａからなる排出手段によってフラッシングされたインク滴Ｉを排出口１１６ｂに容易に流すことができる。よって、従来のように跳ね返り防止のための空気吸引機構や、廃インクの堆積を防止するための多孔質体の洗浄機構が不要になり、装置構成の複雑化、大型化を抑えることができる。
【００５３】
また、排出手段として、排出口１１６ｂに向かって下降する傾斜面を底部１１６ａの内面に形成しているので、電源をオフにして絶縁層１２０（底部１１６ａ）を撥水性に戻すことにより、フラッシングされたインク滴Ｉを傾斜面によって排出口１１６ｂに容易に流すことができる。
【００５４】
また、電極部１２１ａを、排出口１１６ｂに対してその周囲に連続的な線状に配置するとともに、排出口１１６ｂに遠い位置から近い位置にまで断続的に配置して第１電極１２１を構成しているので、底部１１６ａ上に着弾したインク滴Ｉは着弾位置の近傍にある電極部１２１ａ（第１電極１２１）に容易に接するようになる。したがって、電源がオンになるとインク滴Ｉは第１電極１２１によって帯電し、第２電極１２２によって異なる極性に帯電した絶縁層１２０に対する濡れ性が格段に高くなる。
【００５５】
また、排出手段が、前記電極部１２１ａからなる第１電極１２１に対して、排出口１１６ｂに遠い側の電極部１２１ａから近い側の電極部１２１ａに向かって、電圧が印加されている状態から順次非印加状態となるように、電源のオンオフを制御するように構成されており、したがって、排出口１１６ｂに遠い側の電極部１２１ａと第２電極１２２との間から、近い側の電極部１２１ａと第２電極１２２との間に向かって、電圧が印加されている状態から順次非印加状態となるように、電源による電圧制御がなされるようになっているので、制御機構１０６ａによって前記した電圧制御を行うことにより、フラッシングされたインク滴Ｉを排出口１１６ｂに向けて容易に移動させ、排出口１１６ｂから排出することができる。
【００５６】
また、本実施形態のプリンター（液体噴射装置）１００にあっては、前記したように絶縁層１２０（底部１１６ａ）上に着弾したインク滴Ｉを濡れ拡がらせ、跳ね返りを抑制することができるフラッシングボックス１１６を有したメンテナンス機構（メンテナンス装置）１０５を備えているので、従来のような空気を吸引する機構が不要になり、装置構成の複雑化、大型化を回避することができる。また、前記フラッシングボックス１１６が、排出手段によってフラッシングされた液体を排出口１１６ｂに容易に流すことができるので、従来のような多孔質体の洗浄機構が不要になり、装置構成の複雑化、大型化を回避することができる。
【００５７】
なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
例えば、前記実施形態では第１電極を、連続した線状で正方形枠状の電極部１２１ａによって形成したが、連続せずに破線状に断続して配置された正方形枠状の電極部によって形成してもよい。その場合には、断続して配置された個々の電極部に対し、それぞれ配線を接続することにより、連続した線状で正方形枠状に第１電極を形成した場合に比べ、インク滴の動きを細かく制御することができる。
また、電極部１２１ａの形状についても、正方形枠状でなく、円形枠状など、フラッシングボックス（液体受け部）１１６の形状に対応して種々の形状が採用可能である。
【００５８】
また、第１電極全体を、例えば図６の平面図に示すように、渦巻き状に連続して形成してもよい。このようにすれば、第１電極１２１に対する配線を一つにすることができ、構造を簡易にすることができる。
さらに、短い線状の電極部を図６に示したように渦巻き状に断続的に配置して、第１電極を形成してもよい。この場合には、各電極部毎に配線を形成することにより、インク滴を渦巻き状に流れさせることができ、フラッシングされたインク滴を排出口に向けてより良好に移動させ、排出することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１００…プリンター（液体噴射装置）、１０５…メンテナンス機構（メンテナンス装置）、１０６…制御装置（制御部）、１０６ａ…制御機構、１１０…ヘッド（噴射ヘッド）、１１５…フラシング機構、１１６…フラッシングボックス（液体受け部）、１１６ａ…底部（液体受け面）、１１６ｂ…排出口、１２０…絶縁層（絶縁部）、１２１…第１電極、１２１ａ…電極部、１２２…第２電極
【技術分野】
【０００１】
本発明はメンテナンス装置および液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インク滴をインクジェットヘッドのノズルから記録紙（媒体）に対して噴射する液体噴射装置として、インクジェット式プリンター（以下、「プリンター」と記す。）が広く知られている。このようなプリンターにおいて、インクジェットヘッドのノズルの噴射特性を維持又は回復させるべく、フラッシング処理を行うようにしている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２８３６５８号公報
【特許文献２】特開２００４−２４３７０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記特許文献１に記載の技術においては、フラッシングボックス内に設けられた多孔質体に廃インクが堆積するのを防止するべく、洗浄液を用いて多孔質体を洗浄するため、洗浄機構が必要となり、したがって装置構成が複雑化し、大型化するといった問題があった。
また、前記特許文献２に記載の技術においては、フラッシングされたインク液の跳ね返りによって装置の機器部や記録紙等を汚損しないように、空気を吸引する機構を備えていることから、やはり装置構成が複雑化し、大型化するといった問題があった。
【０００５】
本発明は前記問題点の少なくとも１つに鑑みてなされたもので、その目的とするところは、装置構成の複雑化、大型化を抑えつつ、インクの堆積およびフラッシング時におけるインク滴（液滴）の跳ね返りを抑制した、メンテナンス装置および液体噴射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のメンテナンス装置は、液体を噴射する噴射ヘッドのメンテナンス装置であって、撥水性の絶縁部と前記絶縁部から露出して配置される第１電極とを含み、前記噴射ヘッドから噴射された前記液体を受ける液体受け面と、前記絶縁部により覆われる第２電極と、前記液体受け面に噴射された前記液体を外部に排出する排出口と、を有する液体受け部と、前記第１電極と前記第２電極との間に印加する電圧を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
このメンテナンス装置によれば、液体受け部の底部の内面に撥水性の絶縁部を設けるとともに、第１電極を絶縁部から露出して配置し、絶縁部の外面側に第２電極を設けているので、第１電極と第２電極との間に電圧を印加することにより、エレクトロウェッティングの原理によって絶縁部を撥水性から親水性に変化させることができ、また、電源をオフにして電圧の印加を停止することにより、絶縁部を再度撥水性に戻すことができる。したがって、特にフラッシング時に電源をオンにして底部（絶縁部）を親水性にしておくことにより、底部（絶縁部）上に着弾した液滴を濡れ拡がらせ、跳ね返りを抑制することができる。また、その後電源をオフにして底部（絶縁部）を撥水性に戻すことにより、排出手段によってフラッシングされた液体を排出口に容易に流すことができる。したがって、従来のように跳ね返り防止のための空気吸引機構や、廃インクの堆積を防止するための多孔質体の洗浄機構が不要になり、装置構成の複雑化、大型化を抑えることができる。
【０００８】
また、前記メンテナンス装置において、前記液体受け面は、前記液体受け部の底面に形成された前記排出口に向かって下降する傾斜面であることが好ましい。
このようにすれば、前記したように電源をオフにして底部（絶縁部）を撥水性に戻すことにより、フラッシングされた液体は傾斜面によって排出口に向かって容易に流れるようになる。
【０００９】
また、前記メンテナンス装置において、前記第１電極は、前記排出口に対してその周囲に連続的又は断続的な線状に配置されているとともに、前記排出口に遠い位置から近い位置にまで連続的に又は断続的に配置されていることが好ましい。
このようにすれば、底部上に着弾した液滴は着弾位置の近傍にある第１電極に容易に接するようになる。したがって、電源がオンになっていると液滴は第１電極によって帯電し、第２電極によって異なる極性に帯電した絶縁部に対する濡れ性が格段に高くなる。すなわち、絶縁部は前記したように親液性になる。
【００１０】
また、前記メンテナンス装置において、前記制御部は、前記第１電極および前記第２電極に対して、前記排出口に遠い側から近い側に向かって、前記電圧が印加されている状態から順次非印加状態となるように、前記電圧を制御することが好ましい。
このようにすれば、制御部によって、第１電極および第２電極に対して排出口に遠い側から近い側に向かって電圧が印加されている状態から順次非印加状態となるように、電圧制御を行うことにより、フラッシングされた液体を排出口に向けて容易に移動させることができる。すなわち、液体を排出口に向けて流すことができる。
【００１１】
本発明の液体噴射装置は、液体を噴射する噴射ヘッドと、前記のメンテナンス装置と、を備えることを特徴としている。
この液体噴射装置によれば、前記したように底部（絶縁部）上に着弾した液滴を濡れ拡がらせ、跳ね返りを抑制することができる液体受け部を有したメンテナンス装置を備えているので、従来のような空気を吸引する機構が不要になり、装置構成の複雑化、大型化を回避することができる。また、前記液体受け部が、排出手段によってフラッシングされた液体を排出口に容易に流すことができるので、従来のような多孔質体の洗浄機構が不要になり、装置構成の複雑化、大型化を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に係るプリンターの構成を示す図である。
【図２】インク供給系の構造を示す図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）はフラッシング機構の構成を示す図である。
【図４】プリンターの電気的な構成を示すブロック図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）はフラッシング動作に係る作用の説明図である。
【図６】フラッシングボックスの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、各図においては、各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせている。
【００１４】
図１は本発明の液体噴射装置の一実施形態の概略構成を示す図であり、図１中符号１００は液体噴射装置としてのインクジェット方式のプリンターである。このプリンター１００は、例えば紙、プラスチックシートなどのシート状の媒体Ｍを搬送しつつ印刷処理を行う装置である。プリンター１００は、筐体１０１と、媒体Ｍにインクを噴射するインクジェット機構１０２と、該インクジェット機構１０２にインクを供給するインク供給機構１０３と、媒体Ｍを搬送する搬送機構１０４と、インクジェット機構１０２の保全動作を行うメンテナンス機構（メンテナンス装置）１０５と、これら各機構を制御する制御装置（制御部）１０６とを備えている。
【００１５】
以下、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を適宜参照しつつ各構成要素の位置関係を説明する。本実施形態では、液体の噴射方向をＺ方向とし、ヘッドの移動方向をＹ方向とし、Ｚ方向とＹ方向とに直交する方向をＸ方向とした。
【００１６】
筐体１０１は、Ｙ方向を長手とするように形成されている。筐体１０１には、前記のインクジェット機構１０２、インク供給機構１０３、搬送機構１０４、メンテナンス機構１０５及び制御装置１０６の各部が設けられている。また、筐体１０１には、プラテン１３が設けられている。プラテン１３は、媒体Ｍを支持する支持部材であり、筐体１０１内のＸ方向中央部に配置されている。プラテン１３は、＋Ｚ方向に向けられた平坦面（図示せず）を有しており、この平坦面は、媒体Ｍを支持する支持面として用いられる。
【００１７】
搬送機構１０４は、搬送ローラーや該搬送ローラーを駆動するモーターなどを有して構成されている。この搬送機構１０４は、筐体１０１の−Ｘ側から該筐体１０１の内部に媒体Ｍを搬送し、該筐体１０１の＋Ｘ側から該筐体１０１の外部に排出する。また、搬送機構１０４は、筐体１０１の内部において、媒体Ｍがプラテン１３上を通過するように該媒体Ｍを搬送する。さらに、搬送機構１０４は、制御装置１０６によって搬送のタイミングや搬送量などが制御されるようになっている。
【００１８】
インクジェット機構１０２は、インク（液体）を噴射するヘッド（噴射ヘッド）１１０と、該ヘッド１１０を保持して移動させるヘッド移動機構１０７とを有している。ヘッド１１０は、プラテン１３上に送り出された媒体Ｍに向けてインクを噴射する。ここで、ヘッド１１０から噴射されるインクは、本実施形態では電解質を含有した導電性で水性のものである。ヘッド１１０は、インクを噴射する噴射面（ノズル形成面）１１０ａを有している。この噴射面１１０ａは、−Ｚ方向に向けられており、プラテン１３の平坦面に対向するように配置されている。
【００１９】
ヘッド移動機構１０７はキャリッジ４を有しており、該キャリッジ４には前記ヘッド１１０が固定されている。キャリッジ４は、筐体１０１の長手方向（Ｙ方向）に架けられたガイド軸８に当接されている。ヘッド１１０及びキャリッジ４は、プラテン１３の上方（＋Ｚ方向）に配置されている。
【００２０】
ヘッド移動機構１０７は、キャリッジ４の他、パルスモーター９と、該パルスモーター９によって回転駆動される駆動プーリー１０と、駆動プーリー１０とは筐体１０１の幅方向の反対側に設けられた遊転プーリー１１と、駆動プーリー１０と遊転プーリー１１との間に掛け渡されてキャリッジ４に接続されたタイミングベルト１２とを有している。
【００２１】
キャリッジ４は、タイミングベルト１２に接続されており、該タイミングベルト１２の回転に伴ってＹ方向に移動可能に設けられている。Ｙ方向へ移動する際、キャリッジ４は、ガイド軸８によって案内されるようになっている。
【００２２】
インク供給機構１０３は、ヘッド１１０にインクを供給するためのものである。インク供給機構１０３には、複数のインクカートリッジ６が収容されている。本実施形態のプリンター１００は、インクカートリッジ６がヘッド１１０とは異なる位置に収容される構成（オフキャリッジ型）である。インク供給機構１０３は、ヘッド１１０とインクカートリッジ６とを接続する供給チューブＴＢを有している。インク供給機構１０３は、該供給チューブＴＢを介してインクカートリッジ６内に貯留されるインクをヘッド１１０に供給する、不図示のポンプ機構を有している。
【００２３】
メンテナンス機構１０５は、ヘッド１１０のホームポジションに配置されている。このホームポジションは、媒体Ｍに対して印刷が行われる領域から外れた領域に設定されている。本実施形態では、プラテン１３のＹ側にホームポジションが設定されている。ホームポジションは、例えばプリンター１００の電源がオフである時や長時間に亘って記録が行われない時、あるいはメンテナス作業を行う際にヘッド１１０が待機する場所である。
【００２４】
メンテナンス機構１０５は、本発明のメンテナンス装置の一実施形態となるもので、ヘッド１１０の噴射面１１０ａを払拭するワイピング機構１１１と、該噴射面１１０ａを覆うキャッピング機構１１２と、ヘッド１１０のノズルＮＺ（図３参照）からインクを噴射するフラッシング処理を行うためのフラッシング機構１１５と、を有している。キャッピング機構１１２には、例えば吸引ポンプなどの吸引機構１１３が接続されている。この吸引機構１１３によってキャッピング機構１１２は、例えばヘッド１１０の噴射面１１０ａを覆いつつ、該噴射面１１０ａ上の空間を吸引できるようになっている。ヘッド１１０からメンテナンス機構１０５側に排出された廃インクは、例えば廃液回収機構（不図示）において回収されるようになっている。
【００２５】
また、本実施形態に係るプリンター１００は、図２に示すように、インクカートリッジ６内に設けられたインクパック６ａを加圧することで供給チューブＴＢを介してインクをヘッド１１０側に供給する供給システム３００を有している。供給システム３００は、膨縮することでインクパック６ａを加圧可能な膨縮部材３０１と、ポンプ３０２と、ポンプ３０２から送られる空気を膨縮部材３０１に搬送する搬送チューブ３０３と、を備えている。なお、ポンプ３０２は制御装置１０６に電気的に接続されており、その駆動が制御装置１０６によって制御されるようになっている。
【００２６】
ポンプ３０２は大気開放が可能な構成とされている。これによって供給システム３００は、搬送チューブ３０３を介して圧縮空気を供給したことで膨らんだ膨縮部材３０１がインクパック６ａを押圧する動作、及び大気開放によりインクパック６ａを押圧する膨縮部材３０１が縮小する動作、を繰り返すことにより、インクパック６ａから供給チューブＴＢを介してインクをヘッド１１０に効率良く圧送し、供給できるようになっている。搬送チューブ３０３にはバルブＶ１が設けられており、バルブＶ１は制御装置１０６によってその開閉動作が制御されるようになっている。
【００２７】
制御装置１０６は、インクパック６ａからヘッド１１０にインクを供給する際、前記バルブＶ１を開いた状態でポンプ３０２を駆動するようになっている。
また、制御装置１０６は、プリンター１００の電源（図示せず）に接続されている。さらに、図１に示すように制御装置１０６には、後述するようにフラッシング機構１１５におけるフラッシングボックス（液体受け部）に設けられた第１電極と第２電極との間に所定の電圧を印加するための電源の、オンオフ制御をなす制御機構１０６ａが設けられている。なお、第１電極と第２電極との間に所定の電圧を印加するための電源は、プリンター１００の電源から得るようになっている。
【００２８】
図３（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係るフラッシング機構１１５の構成を示す図である。
図３（ａ）に示すようにフラッシング機構１１５は、ヘッド１１０のノズルＮＺからフラッシングされた（噴射された）インクを受けるフラッシングボックス（液体受け部）１１６と、フラッシングボックス１１６で受けたインクを接続チューブ１１７を介して回収する廃インクタンク１１８と、を備えて構成されている。
【００２９】
フラッシングボックス１１６は、本実施形態では有底四角筒状のもので、その底部１１６ａが正四角錐状に形成されている。すなわち、このフラッシングボックス１１６の底部１１６ａは、下方に頂点を形成するように上下逆に配置された正四角錐形状の側面部によって構成されたもので、頂点部となる中心部に排出口１１６ｂを形成し。この排出口１１６ｂに連通して排出管１１６ｃを形成したものである。このような構成のもとに底部１１６ａの内面は、排出口１１６ｂに向かって下降する傾斜面となっている。ここで、この傾斜面は、本発明においてフラッシングされたインク（液体）を排出口１１６ｂに流す排出手段を構成するものである。傾斜面の傾斜角度としては、特に限定されないものの、水平面に対して２０°〜４５°程度となっているのが好ましい。
【００３０】
また、この底部１１６ａは、その要部側断面図である図３（ｂ）に示すように、その内面が絶縁層（絶縁部）１２０で覆われて形成されているとともに、その一部に第１電極１２１が露出して形成されている。第１電極１２１は、例えば底部１１６ａの平面図である図３（ｃ）に示すように、排出口１１６ｂに対してその周囲に連続した線状で正方形枠状の電極部１２１ａを配置しているとともに、該正方形枠状の電極部１２１ａを、排出口１１６ｂを中心としてこれに近い側から遠い側に（換言すれば遠い側から近い側に）、多数（複数）を断続的に配置している。これら正方形枠状の電極部１２１ａは、互いに独立して配置されており、配線（図示せず）によってそれぞれ独立して制御されるようになっている。
【００３１】
内側と外側とで隣り合う電極部１２１ａ、１２１ａ間の間隔としては、ヘッド１１０のノズルＮｚから噴射される液滴（液体）の径に近い長さとするのが好ましく、該液滴の径の数倍から数十倍程度とされる。これら電極部１２１ａは、図１に示した制御装置（制御部）１０６における制御機構１０６ａに配線を介してそれぞれ独立して接続されている。したがって、第１電極１２１は、制御機構１０６ａを介して電源に接続されている。また、これら電極部１２１ａは、後述するようにインクと直接接触することから、耐腐食性の高い金属、例えば金、白金、銀、チタン等によって形成されているのが好ましい。
【００３２】
絶縁層１２０は、絶縁性であるとともに撥水性であり、したがって通常時には、導電性で水性のインクに対して濡れ性が低く、その接触角が大きくなるようになっている。このような絶縁層としては、例えばテフロン（登録商標）等のフッ素樹脂膜や、化学蒸着法で形成されるパレリン膜等が用いられる。また、この絶縁層１２０は、図３（ｂ）、（ｃ）に示したように、底部１１６ａの内面に第１電極１２１の各電極部１２１ａを露出させた状態で、該電極部１２１ａとの間で段差を形成することなく同一面を形成するように配設されている。絶縁層１２０の厚さとしては、後述する第２電極によってその表面（内面）側が十分に帯電するような厚さとされる。
【００３３】
また、フラッシングボックス１１６の底部１１６ａには、図３（ｂ）に示すように、前記絶縁層１２０の裏面（外面）に当接して第２電極１２２が設けられている。第２電極１２２は、絶縁層１２０に当接することで該絶縁層１２０と電気的に接続し、その表面（内面）側を帯電させるためのもので、接地電極に接続されている。また、この第２電極１２２は、例えばアルミニウム等の金属からなっている。
【００３４】
このような構成のもとに第２電極１２２と前記第１電極１２１との間には、制御機構１０６ａを介して接続される電源によって所定の電圧が印加されるようになっている。なお、所定電圧としては、第１電極１２１と第２電極１２２との電位差が後述するエレクトロウェッティング現象を生じさせるのに必要な大きさとなるように設定され、例えば２２０Ｖとされる。
また、制御機構１０６ａは、本実施形態では前記第１電極１２１に対して、排出口１１６ｂに遠い位置の電極部１２１ａから近い位置の電極部１２１ａに向かって、前記電源のオンオフ制御や、電圧の強さの制御を順次行えるようになっている。
【００３５】
また、第２電極１２２の裏面（外面）側には、該第２電極１２２や第１電極１２１に接続する配線（図示せず）が配設され、さらにこれら第２電極１２２、第１電極１２１、配線を覆って絶縁性樹脂１２３が設けられている。さらに、必要に応じて絶縁性樹脂１２３の外側に、フラッシングボックス１１６の機械的強度を担う金属等の板材（図示せず）を設けてもよい。
【００３６】
また、底部１１６ａの排出口１１６ｂに連通する排出管１１６ｃも、その内面は、図３（ｂ）に示した底部１１６ａの内面と同様に、絶縁層１２０と該絶縁層１２０中に露出する第１電極１２１とを有しており、また絶縁層１２０の裏面（外面）には、該絶縁層１２０に当接して第２電極１２２が設けられている。そして、これら第１電極１２１、第２電極１２２も、前記制御機構１０６ａを介して電源に接続されている。
また、図３（ａ）に示したように排出管１１６ｃには接続チューブ１１７が外挿されており、該接続チューブ１１７の下方には廃インクタンク１１８が配設されている。
【００３７】
このような構成からなるフラッシング機構１１５は、後述するヘッド１１０のフラッシング動作の際、噴射されたインク（液体）をフラッシングボックス１１６で受け、排出口１１６ａから排出して廃インクタンク１１８に廃棄するようになっている。
【００３８】
図４は、プリンター１００の電気的な構成を示すブロック図である。プリンター１００は、プリンター１００全体の動作を制御する制御装置１０６を備えている。制御装置１０６には、プリンター１００の動作に関する各種情報を入力する入力装置ＩＰ、プリンター１００の動作に関する各種情報を記憶した記憶装置ＭＲなどが接続されており、前述した搬送機構１０４や、ヘッド移動機構１０７、メンテナンス機構１０５等が接続されている。また、制御装置１０６には制御機構１０６ａが備えられており、制御機構１０６ａは前述したようにメンテナンス機構１０５のフラッシング機構１１５を制御するようになっている。
【００３９】
次に、前記構成のプリンター１００におけるフラッシング動作を説明する。
フラッシング動作を行わせる場合、制御装置１０６は、ヘッド１１０をフラッシング位置にまで移動させ、図３（ａ）に示したようにヘッド１１０の噴射面１１０ａとフラッシング機構１１５のフラッシングボックス１１６とを対向させた状態とする。
【００４０】
そして、この位置でノズルＮＺからインクを噴射させ、フラッシングを行わせるが、このフラッシング動作に先立ち、制御機構１０６ａによって第１電極１２１と第２電極１２２との間に所定電圧を印加しておく。すると、図５（ａ）に示すようにフラッシングボックス１１６の底部１１６ａの内面側は、第１電極１２１が例えば負の電位となり、第２電極１２２がその逆の電位、すなわち正の電位となる。また、第２電極１２２が正の電位となることで、これに当接する絶縁層１２０も正の電位となる。
【００４１】
このような状態のもとで噴射されたインクは、フラッシングボックス１１６の底部１１６ａ上に着弾すると、図５（ｂ）に示すようにその一部のインク滴（液滴）Ｉは、露出した第１電極１２１に接触し、負の電位となる。すると、インク滴Ｉは、図５（ｂ）中二点鎖線で示すようにエレクトロウェッティングの原理によって絶縁層１２０上に瞬時に濡れ拡がり、したがって着弾時の衝撃が緩和されるため、その跳ね返りが抑制される。
【００４２】
ここで、エレクトロウェッティングの原理について説明する。エレクトロウェッティングとは、電極と電気的に接続されている絶縁膜によって、電極が導電性を有する液体から絶縁されている際に、電極と液体との間に電圧を印加すると、電極と液体との間に電位差が存在しない場合と比べて、絶縁膜表面と液体との間の接触角が小さくなる現象である。つまり、電極（第２電極１２２）と液体（インク滴Ｉ）との間に電圧を印加すると、電極１２２と液体Ｉとの間に電位差が存在しない場合と比べて、見かけ上、絶縁膜（絶縁層１２０）表面の撥水性が低下し、濡れ性が高くなる。
【００４３】
よって、底部１１６ａ上に着弾したインク滴Ｉが第１電極１２１と接触して負の電位になると、絶縁層１２０との間で電位差が生じ、これによって絶縁層１２０表面はその撥水性が低下し、濡れ性が高くなって親水性となる。これにより、着弾したインク滴Ｉは第１電極１２１に接触することで絶縁層１２０上に瞬時に濡れ拡がり、その跳ね返りが抑制される。なお、このようなエレクトロウェッティング現象は、第１電極１２１を正の電位にし、第２電極１２２を負の電位にしても、同様に起こる。
【００４４】
また、第１電極１２１上に直接着弾しないインク滴Ｉにあっても、例えば図５（ｃ）に示すように先に着弾して第１電極１２１と接触し、負の電位になっているインク滴に接触すると、図５（ｃ）中に二点鎖線で示すように、図５（ｂ）に示したインク滴Ｉと同様に濡れ拡がる。
【００４５】
なお、フラッシングは非常に多くのインク滴Ｉを噴射するため、インク滴Ｉどうしが互いに接触することにより、その一部のインク滴Ｉが第１電極１２１に接触することにより、全体が負の電位となり、絶縁層１２０上に濡れ拡がるようになるため、従来に比べて着弾時の跳ね返りが格段に抑えられるようになる。
【００４６】
また、本実施形態では、底部１１６ａを排出口１１６ｂに向かって下降する傾斜面となっているため、図５（ｄ）に示すように第１電極１２１の上側の絶縁層１２０上に着弾したインク滴Ｉは、傾斜面に沿って自重で流れ落ち、第１電極１２１に接触する。これにより、このインク滴Ｉも、図５（ｄ）中二点鎖線で示すように絶縁層１２０上に濡れ拡がる。
【００４７】
このようにして濡れ拡がったインク滴Ｉは、傾斜面に沿って自重で流れ落ちることにより、排出口１１６ｂに至る。そして、排出管１１６ｃ、接続チューブ１１７を経て廃インクタンク１１８に排出される。その際、このような排出動作を速めて底部１１６ａ上でのインク滴Ｉの乾燥を防止するべく、フラッシング動作終了後には、制御機構１０６ａによって第１電極１２１と第２電極１２２との間への所定電圧の印加を停止する。すると、絶縁層１２０とインク滴Ｉとの間で電位差がなくなることから、絶縁層１２０は元の撥水性に戻り、インク滴Ｉは絶縁層１２０に対する接触角が大きくなる。これにより、インク滴Ｉは底部１１６ａの傾斜面に沿ってより流れ落ち易くなり、底部１１６ａの内面上に付着し続けることなく、排出口１１６ｂから排出される。
【００４８】
また、底部１１６ａ上でのインク滴Ｉの乾燥をより確実に防止するためには、前記制御機構１０６ａにより、排出口１１６ｂに遠い側の電極部１２１ａから近い側の電極部１２１ａに向かって、電圧が印加されている状態から順次非印加状態となるように、前記電源のオンオフを制御する。このようにオンオフ制御を行うと、底部１１６ａの傾斜面の上側から下側に向けて、その内面が順次親水性から撥水性に変わることにより、インク滴Ｉが撥水性の領域（底部１１６ａの上側［排出口１１６ｂから遠い側］）から親水性の領域（底部１１６ａの下側［排出口１１６ｂに近い側］）に押し出されるようになり、より迅速にインク滴Ｉの排出がなされるようになる。
【００４９】
ここで、このように排出口１１ｂに遠い側の電極部１２１ａから近い側の電極部１２１ａに向かって、電圧が印加されている状態から順次非印加状態となるように、前記電源のオンオフを制御する制御機構１０６ａは、本実施形態では前記底部１１６ａの内面の傾斜面とともに、本発明においてフラッシングされたインク（液体）を排出口１１６ｂに流す排出手段を、構成している。
【００５０】
なお、排出管１１６ｃの内面の第１電極１２１、第２電極１２２についても、フラッシング動作時には所定電圧を印加してインク滴Ｉの濡れ性を高めて底部１１６ａ上のインク滴Ｉの排出性を高め、フラッシング動作終了時には非印加状態とすることで撥水性に戻し、排出管１１６ｃの内面からインク滴Ｉがより迅速に流れ落ちるようにする。
【００５１】
このような構成のフラッシング機構１１５を備えたメンテナンス機構（メンテナンス装置）１０５にあっては、第１電極１２１と第２電極１２２との間に電圧を印加することにより、エレクトロウェッティングの原理によって絶縁層１２０を撥水性から親水性に変化させることができ、また、電源をオフにして電圧の印加を停止することにより、絶縁層１２０を再度撥水性に戻すことができる。
【００５２】
したがって、フラッシング時に電源をオンにして絶縁層１２０を親水性にしておくことにより、絶縁層１２０（底部１１６ａ）上に着弾したインク滴Ｉを濡れ拡がらせ、着弾時の衝撃を緩和することにより、跳ね返りを抑制することができる。これにより、フラッシングされたインク滴Ｉの跳ね返りによって装置の機器部や記録紙等が汚損される不都合を解消することができ。
また、その後電源をオフにして絶縁層１２０（底部１１６ａ）を撥水性に戻すことにより、前記傾斜面や制御機構１０６ａからなる排出手段によってフラッシングされたインク滴Ｉを排出口１１６ｂに容易に流すことができる。よって、従来のように跳ね返り防止のための空気吸引機構や、廃インクの堆積を防止するための多孔質体の洗浄機構が不要になり、装置構成の複雑化、大型化を抑えることができる。
【００５３】
また、排出手段として、排出口１１６ｂに向かって下降する傾斜面を底部１１６ａの内面に形成しているので、電源をオフにして絶縁層１２０（底部１１６ａ）を撥水性に戻すことにより、フラッシングされたインク滴Ｉを傾斜面によって排出口１１６ｂに容易に流すことができる。
【００５４】
また、電極部１２１ａを、排出口１１６ｂに対してその周囲に連続的な線状に配置するとともに、排出口１１６ｂに遠い位置から近い位置にまで断続的に配置して第１電極１２１を構成しているので、底部１１６ａ上に着弾したインク滴Ｉは着弾位置の近傍にある電極部１２１ａ（第１電極１２１）に容易に接するようになる。したがって、電源がオンになるとインク滴Ｉは第１電極１２１によって帯電し、第２電極１２２によって異なる極性に帯電した絶縁層１２０に対する濡れ性が格段に高くなる。
【００５５】
また、排出手段が、前記電極部１２１ａからなる第１電極１２１に対して、排出口１１６ｂに遠い側の電極部１２１ａから近い側の電極部１２１ａに向かって、電圧が印加されている状態から順次非印加状態となるように、電源のオンオフを制御するように構成されており、したがって、排出口１１６ｂに遠い側の電極部１２１ａと第２電極１２２との間から、近い側の電極部１２１ａと第２電極１２２との間に向かって、電圧が印加されている状態から順次非印加状態となるように、電源による電圧制御がなされるようになっているので、制御機構１０６ａによって前記した電圧制御を行うことにより、フラッシングされたインク滴Ｉを排出口１１６ｂに向けて容易に移動させ、排出口１１６ｂから排出することができる。
【００５６】
また、本実施形態のプリンター（液体噴射装置）１００にあっては、前記したように絶縁層１２０（底部１１６ａ）上に着弾したインク滴Ｉを濡れ拡がらせ、跳ね返りを抑制することができるフラッシングボックス１１６を有したメンテナンス機構（メンテナンス装置）１０５を備えているので、従来のような空気を吸引する機構が不要になり、装置構成の複雑化、大型化を回避することができる。また、前記フラッシングボックス１１６が、排出手段によってフラッシングされた液体を排出口１１６ｂに容易に流すことができるので、従来のような多孔質体の洗浄機構が不要になり、装置構成の複雑化、大型化を回避することができる。
【００５７】
なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
例えば、前記実施形態では第１電極を、連続した線状で正方形枠状の電極部１２１ａによって形成したが、連続せずに破線状に断続して配置された正方形枠状の電極部によって形成してもよい。その場合には、断続して配置された個々の電極部に対し、それぞれ配線を接続することにより、連続した線状で正方形枠状に第１電極を形成した場合に比べ、インク滴の動きを細かく制御することができる。
また、電極部１２１ａの形状についても、正方形枠状でなく、円形枠状など、フラッシングボックス（液体受け部）１１６の形状に対応して種々の形状が採用可能である。
【００５８】
また、第１電極全体を、例えば図６の平面図に示すように、渦巻き状に連続して形成してもよい。このようにすれば、第１電極１２１に対する配線を一つにすることができ、構造を簡易にすることができる。
さらに、短い線状の電極部を図６に示したように渦巻き状に断続的に配置して、第１電極を形成してもよい。この場合には、各電極部毎に配線を形成することにより、インク滴を渦巻き状に流れさせることができ、フラッシングされたインク滴を排出口に向けてより良好に移動させ、排出することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１００…プリンター（液体噴射装置）、１０５…メンテナンス機構（メンテナンス装置）、１０６…制御装置（制御部）、１０６ａ…制御機構、１１０…ヘッド（噴射ヘッド）、１１５…フラシング機構、１１６…フラッシングボックス（液体受け部）、１１６ａ…底部（液体受け面）、１１６ｂ…排出口、１２０…絶縁層（絶縁部）、１２１…第１電極、１２１ａ…電極部、１２２…第２電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を噴射する噴射ヘッドのメンテナンス装置であって、
撥水性の絶縁部と前記絶縁部から露出して配置される第１電極とを含み、前記噴射ヘッドから噴射された前記液体を受ける液体受け面と、前記絶縁部により覆われる第２電極と、前記液体受け面に噴射された前記液体を外部に排出する排出口と、を有する液体受け部と、
前記第１電極と前記第２電極との間に印加する電圧を制御する制御部と、
を備えることを特徴とするメンテナンス装置。
【請求項２】
前記液体受け面は、前記液体受け部の底面に形成された前記排出口に向かって下降する傾斜面であることを特徴とする請求項１に記載のメンテナンス装置。
【請求項３】
前記第１電極は、前記排出口に対してその周囲に連続的又は断続的な線状に配置されているとともに、前記排出口に遠い位置から近い位置にまで連続的に又は断続的に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のメンテナンス装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第１電極および前記第２電極に対して、前記排出口に遠い側から近い側に向かって、前記電圧が印加されている状態から順次非印加状態となるように、前記電圧を制御することを特徴とする請求項３記載のメンテナンス装置。
【請求項５】
液体を噴射する噴射ヘッドと、
請求項１〜４のいずれか一項に記載のメンテナンス装置と、
を備えることを特徴とする液体噴射装置。
【請求項１】
液体を噴射する噴射ヘッドのメンテナンス装置であって、
撥水性の絶縁部と前記絶縁部から露出して配置される第１電極とを含み、前記噴射ヘッドから噴射された前記液体を受ける液体受け面と、前記絶縁部により覆われる第２電極と、前記液体受け面に噴射された前記液体を外部に排出する排出口と、を有する液体受け部と、
前記第１電極と前記第２電極との間に印加する電圧を制御する制御部と、
を備えることを特徴とするメンテナンス装置。
【請求項２】
前記液体受け面は、前記液体受け部の底面に形成された前記排出口に向かって下降する傾斜面であることを特徴とする請求項１に記載のメンテナンス装置。
【請求項３】
前記第１電極は、前記排出口に対してその周囲に連続的又は断続的な線状に配置されているとともに、前記排出口に遠い位置から近い位置にまで連続的に又は断続的に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のメンテナンス装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第１電極および前記第２電極に対して、前記排出口に遠い側から近い側に向かって、前記電圧が印加されている状態から順次非印加状態となるように、前記電圧を制御することを特徴とする請求項３記載のメンテナンス装置。
【請求項５】
液体を噴射する噴射ヘッドと、
請求項１〜４のいずれか一項に記載のメンテナンス装置と、
を備えることを特徴とする液体噴射装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１９６８８３（Ｐ２０１２−１９６８８３Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６２５３４（Ｐ２０１１−６２５３４）
【出願日】平成２３年３月２２日（２０１１．３．２２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２２日（２０１１．３．２２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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