特許 7196605 液体を吐出する装置、吐出ユニット、染色装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-19

(45)【発行日】2022-12-27

(54)【発明の名称】液体を吐出する装置、吐出ユニット、染色装置

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/01 20060101AFI20221220BHJP

【ＦＩ】

B41J2/01 303

B41J2/01 301

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2018248200

(22)【出願日】2018-12-28

(65)【公開番号】P2020104497

(43)【公開日】2020-07-09

【審査請求日】2021-09-16

(73)【特許権者】

【識別番号】000006747

【氏名又は名称】株式会社リコー

(74)【代理人】

【識別番号】230100631

【弁護士】

【氏名又は名称】稲元 富保

(72)【発明者】

【氏名】砂押 雅之

【審査官】亀田 宏之

(56)【参考文献】

【文献】特開平０６－０９１８９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－３３７４１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００４／００８１５０２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００４－０１７３１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－０９０４９３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ４１Ｊ ２／０１－２／２１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体を吐出するヘッドを搭載したキャリッジと、
前記キャリッジを移動可能に保持するガイド軸と、
前記キャリッジを移動させる駆動機構と、を備え、
前記キャリッジには前記ガイド軸に移動可能に嵌め合わされる１又は複数の軸受け部を有し、
前記駆動機構には、クランク部材を有し、
前記キャリッジと前記クランク部材との連結部は、前記ガイド軸の軸心と直交する方向では前記ガイド軸の軸心上にあり、前記ガイド軸の軸心方向では前記軸受け部の両端間、又は、２つの前記軸受け部の間に配置されており、
前記キャリッジと固定部との間に弾性部材が配置され、
前記弾性部材は、前記ガイド軸の軸心に対して斜め下方に向けて前記キャリッジを引っ張るように配置されている
ことを特徴とする液体を吐出する装置。

【請求項2】

前記キャリッジと前記駆動機構との連結部は、２つの前記軸受け部の間の中央部に配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の液体を吐出する装置。

【請求項3】

前記弾性部材と前記キャリッジの連結部は、前記ヘッドに前記液体を供給する供給部材との接続部から離間している
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の液体を吐出する装置。

【請求項4】

前記キャリッジは、前記ヘッドをノズル面の面内方向に回動可能に保持し、
前記ガイド軸の軸心に対する前記ヘッドの交差角度を調整する調整手段を有し、
前記調整手段は、
操作部材と、
前記操作部材で変位され、前記操作部材の変位量よりも少ない変位量で前記ヘッドを回動させる伝達手段と、を含む
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の液体を吐出する装置。

【請求項5】

液体を吐出するヘッドを搭載したキャリッジと、
前記キャリッジを移動可能に保持するガイド軸と、
前記キャリッジを移動させる駆動機構と、を備え、
前記キャリッジには前記ガイド軸に移動可能に嵌め合わされる１又は複数の軸受け部を有し、
前記駆動機構には、クランク部材を有し、
前記キャリッジと前記クランク部材との連結部は、前記ガイド軸の軸心と直交する方向では前記ガイド軸の軸心上にあり、前記ガイド軸の軸心方向では前記軸受け部の両端間、又は、２つの前記軸受け部の間に配置されており、
前記キャリッジと固定部との間に弾性部材が配置され、
前記弾性部材は、前記ガイド軸の軸心に対して斜め下方に向けて前記キャリッジを引っ張るように配置されている
ことを特徴とする吐出ユニット。

【請求項6】

液体を吐出するヘッドを搭載したキャリッジと、
前記キャリッジを移動可能に保持するガイド軸と、
前記キャリッジを移動させる駆動機構と、を備え、
前記キャリッジには前記ガイド軸に移動可能に嵌め合わされる１又は複数の軸受け部を有し、
前記駆動機構には、クランク部材を有し、
前記キャリッジと前記クランク部材との連結部は、前記ガイド軸の軸心と直交する方向では前記ガイド軸の軸心上にあり、前記ガイド軸の軸心方向では前記軸受け部の両端間、又は、２つの前記軸受け部の間に配置されており、
前記キャリッジと固定部との間に弾性部材が配置され、
前記弾性部材は、前記ガイド軸の軸心に対して斜め下方に向けて前記キャリッジを引っ張るように配置されている
ことを特徴とする染色装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は液体を吐出する装置、吐出ユニット、染色装置に関する。

【背景技術】

【0002】

液体を吐出するヘッドを使用して装置において、ヘッドを往復移動するキャリッジに搭載して、ヘッドの維持回復を行うホーム位置とヘッドから液体を吐出させる吐出位置などとの間で往復移動させるものがある。

【0003】

従来、キャリッジを案内するガイドシャフトと、キャリッジに設けられてガイドシャフトと接触する軸受け部とを備え、キャリッジを移動させる駆動力を与えるタイミングベルトを軸受け部の上方でキャリッジと連結するものが知られている（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００２－３３７４１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、例えば、糸などの線状部材に対し液体を吐出して付与する場合、線状部材に液体を着弾させるためには、ヘッドのノズル列と線状部材とを高精度の位置決めしなければならない。

【0006】

そのため、ヘッドをホーム位置から線状部材に液体を吐出する吐出位置に移動させたときのヘッドの姿勢変化を抑制しなければならないという課題がある。

【0007】

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、ヘッドを移動させたときの姿勢変化を抑制することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の課題を解決するため、本発明に係る液体を吐出する装置は、
液体を吐出するヘッドを搭載したキャリッジと、
前記キャリッジを移動可能に保持するガイド軸と、
前記キャリッジを移動させる駆動機構と、を備え、
前記キャリッジには前記ガイド軸に移動可能に嵌め合わされる１又は複数の軸受け部を有し、
前記駆動機構には、クランク部材を有し、
前記キャリッジと前記クランク部材との連結部は、前記ガイド軸の軸心と直交する方向では前記ガイド軸の軸心上にあり、前記ガイド軸の軸心方向では前記軸受け部の両端間、又は、２つの前記軸受け部の間に配置されており、
前記キャリッジと固定部との間に弾性部材が配置され、
前記弾性部材は、前記ガイド軸の軸心に対して斜め下方に向けて前記キャリッジを引っ張るように配置されている
構成とした。

【0009】

本発明によれば、ヘッドを移動させたときの姿勢変化を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明に係る液体を吐出する装置の一例の概略説明図である。

【図2】同装置の液体付与部の説明図である。

【図3】同液体付与部のヘッド列を下方から見た説明図である。

【図4】本発明の第１実施形態に係る液体付与部の１つのヘッドに関わる部分の斜視説明図である。

【図5】同じく要部平面説明図である。

【図6】同じく要部底面説明図である。

【図7】同じく正面説明図である。

【図8】本実施形態のキャリッジ位置ずれの測定結果の一例を示す説明図である。

【図9】比較例のキャリッジ位置ずれの測定結果の一例を示す説明図である。

【図10】本発明の第２実施形態の説明に供するキャリッジを底面側から見た説明図である。

【図11】本発明の第３実施形態の説明に供する正面説明図である。

【図12】本発明に係る染色装置の一例の概略説明図である。

【0011】

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず、本発明に係る液体を吐出する装置の一例について図１ないし図３を参照して説明する。図１は同装置の概略説明図、図２は同装置の液体付与部の説明図、図３は同液体付与部のヘッド列を下方から見た説明図である。

【0012】

液体を吐出する装置１００は、インライン型刺繍装置であり、液体を付与する付与対象である線状部材としての糸１０１が巻回された供給リール１０２と、液体付与部１０３と、定着部１０４と、後処理部１０５と、刺繍ヘッド１０６とを備えている。

【0013】

供給リール１０２から引き出された糸１０１は、ローラ１０８、１０９で案内され、刺繍ヘッド１０６まで連続して這い回されている。

【0014】

液体付与部１０３は、吐出ユニットであり、供給リール１０２から引き出されて搬送される糸１０１に所要の色の液体を吐出して付与する複数のヘッド１（１ａ～１ｄ）と、各ヘッド１の維持回復を行う複数の維持機構である個別維持ユニット２（２ａ～２ｄ）とを備えている。ヘッド１ａ～１ｄは、例えば、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の色の液体を吐出する。

【0015】

ここで、ヘッド１は、図３に示すように、液体を吐出する複数のノズル１１を配列したノズル列１０が形成されたノズル面１２を有する。各ヘッド１は、ノズル列方向（ノズル１１の配列方向）が糸１０１の搬送方向（移動方向）になるように配置される。

【0016】

定着部１０４は、液体付与部１０３から吐出された液体が付与された糸１０１に対する定着処理（乾燥処理）を行う。定着部１０４は、例えば赤外線照射手段、温風吹き付け手段などの加熱手段を備え、糸１０１を加熱して乾燥する。

【0017】

後処理部１０５は、例えば、糸１０１を清掃する清掃手段、糸１０１の張力を調整する張力調整手段、糸１０１の移動量を検出する送り量検出手段、糸１０１の表面に潤滑剤を付与する潤滑剤付与手段などを含む。

【0018】

刺繍ヘッド１０６は、糸１０１によって例えば布上にパターンを刺繍する。

【0019】

なお、本実施形態では、液体を吐出する装置が刺繍装置である例で説明しているが、これに限るものではなく、本発明は、糸などの線状部材を使用する装置、例えば織機、ミシン等の装置にも適用することができる。また、刺繍装置等の後工程がある装置だけでなく、後述するように、本発明は、糸などに染色して巻き取る染色装置などにも適用できる。

【0020】

また、「糸」とは、ガラス繊維糸、ウール糸、綿糸、合成糸、金属糸、ウール、綿、ポリマー、または金属の混合糸、ヤーン、フィラメント、あるいは液体を付与可能な線状部材（連続基材）であり、組紐、平紐なども含む。

【0021】

次に、本発明の第１実施形態について図４ないし図７を参照して説明する。図４は同実施形態に係る液体付与部の１つのヘッドに関わる部分の斜視説明図、図５は同じく要部平面説明図、図６は同じく要部底面説明図、図７は同じく正面説明図である。

【0022】

ヘッド１は、矢印Ｘ方向に往復移動可能なキャリッジ２０１に搭載され、個別維持ユニット２のキャップ２１によるキャッピングを行うホーム位置と、糸１０１に液体を吐出する吐出位置（染色位置）との間で移動される。なお、個別維持ユニット２にはキャップ２１とともにノズル面を払拭するワイパ部材２２なども備えられ、またキャップ２１は吸引手段に接続されている。

【0023】

本実施形態では、キャリッジ２０１は、主ガイド軸２０２と、従ガイド部材２０３とで往復移動可能に保持されている。なお、従ガイド部材２０３は軸部材で示しているが、ステーなどでもよい。

【0024】

キャリッジ２０１には主ガイド軸２０２に移動可能に嵌め合わされる２つの軸受け部２０４（２０４Ａ、２０４Ｂ）を有している。２つの軸受け部２０４Ａ、２０４Ｂは主ガイド軸２０２の軸心方向で離間して配置されている。なお、１つの軸受け部を備える構成とすることもできる。

【0025】

キャリッジ２０１には従ガイド部材２０３を上下から挟む突起部２０５を備えている。なお、従ガイド部材２０３に移動可能に嵌め合わされる軸受け部を設ける構成とすることもできる。

【0026】

そして、このキャリッジ２０１を往復移動させる駆動機構２１０を備えている。駆動機構２１０は、モータ２１１と、モータ２１１で移動される駆動力伝達部材であるクランク部材２１２とを有している。

【0027】

クランク部材２１２の後端部は、モータ軸２１２ａに連結されたアーム２１３に対して回動可能に取付けられている。クランク部材２１２の先端部は、キャリッジ２０１に支軸部２１５で回動可能に連結されている。この支軸部２１５がキャリッジ２０１と駆動機構２１０との連結部となる。

【0028】

ここで、キャリッジ２０１と駆動機構２１０のクランク部材２１２との連結部（支軸部２１５）は、図４及び図７に示すように、主ガイド軸２０２の軸心と直交する方向では主ガイド軸２０２の軸心２０２ａ上にあり、主ガイド軸２０２の軸心方向においては２つの軸受け部２０４Ａと２０４Ｂとの間に配置されている。本実施形態では、主ガイド軸２０２の軸心と直交する方向を鉛直方向（Ｚ方向））とし、軸心２０２ａを通過する鉛直線２０２ｂ上にあり、主ガイド軸２０２の軸心方向においては２つの軸受け部２０４Ａと２０４Ｂとの間に配置されている構成としている。なお、１つの軸受け部を備える場合には、当該軸受け部の両端間に配置する。また、主ガイド軸２０２の軸心と直交する方向は鉛直方向に限るものではない。

【0029】

本実施形態では、キャリッジ２０１と駆動機構２１０のクランク部材２１２との連結部は、２つの軸受け部２０４Ａと２０４Ｂとの間の中央部に配置されている。

【0030】

このように構成したので、駆動機構２１０のモータ２１１を駆動することによって、クランク部材２１２を介してキャリッジ２０１が主ガイド軸２０２及び従ガイド部材２０３に沿って往復移動する。

【0031】

そして、ヘッド１の維持回復を行うため、キャリッジ２０１はキャップ２１でヘッド１がキャッピングされるホーム位置と糸１０１を染色（捺染）する吐出位置との間の移動と停止が繰り返されることになる。

【0032】

このとき、主ガイド軸２０２の軸心２０２ａの鉛直方向上で、２つの軸受け部２０４Ａ、２０４Ｂの間にクランク部材２１２とキャリッジ２０１との連結部（支軸部２１５）を配置している。

【0033】

これにより、キャリッジ２０１に対してホーム位置から吐出位置に移動させる力が加わったとき、ヘッド１の姿勢（ノズル列１０の姿勢）を変化させるモーメントが抑制され、軸受け部２０４と主ガイド軸２０２のクリアランスを狭めることなく、負荷変動に起因するヘッド１の姿勢変化が抑制される。

【0034】

したがって、ヘッド１のノズル列１０と糸１０１とを高精度に位置合わせすることができ、吐出液体を糸１０１に確実に着弾させることができる。

【0035】

つまり、液体を吐出するヘッド１を使用して刺繍糸などの糸１０１に直接染色する場合は、細い糸１０１に確実に液体を着弾させるために、ノズル列１０と糸１０１のアライメントが非常に重要になる。

【0036】

しかしながら、ヘッド１をメンテナンス位置（ホーム位置）から染色位置（吐出位置）に移動させるとき、キャリッジ２０１の軸受け部２０４と主ガイド軸２０２との間のクリアランスなどにより、停止時おけるキャリッジ２０１の姿勢変化に伴うヘッド１の姿勢変化が起こりやすい。

【0037】

ヘッド１の姿勢変化が生じると、ノズル１１が糸１０１からずれて、糸１０１に着弾しない液滴が発生しやすくなり、糸１０１が所望の濃度まで染色できなくなる。糸１０１に着弾しない色の液滴が生じると、色再現性も低下することになる。

【0038】

そこで、上述したように、キャリッジ２０１と駆動機構２１０との連結部を、主ガイド軸２０２の軸心２０２ａと直交する方向では主ガイド軸２０２の軸心２０２ａ上に、軸心方向では２つの軸受け部２０４Ａと２０４Ｂとの間に配置することで、吐出位置に移動したときのヘッド１の姿勢変化を抑制している。

【0039】

これにより、ヘッド１のノズル列１０と糸１０１との位置ずれが低減して、より高い精度で糸１１０に液滴を着弾させることができ、効率的な染色と高い色再現を得ることができる。

【0040】

次に、キャリッジ２０１に対して与圧を付与する構成について図８及び図９も参照して説明する。図８は本実施形態のキャリッジ位置ずれの測定結果の一例を示す説明図、図９は比較例のキャリッジ位置ずれの測定結果の一例を示す説明図である。

【0041】

キャリッジ２０１と固定部との間には、弾性部材である引張りコイルバネ２２０を配置している。引張りコイルバネ２２０は、主ガイド軸２０２から見て、ヘッド１に液体を供給する供給チューブ２３０の接続部から離間した位置で、キャリッジ２０１に連結している。

【0042】

この引張りコイルバネ２２０によってキャリッジ２０１を吐出位置からホーム位置に向かう方向に引っ張ることで、クランク部材２１２とキャリッジ２０１の連結部などの機構のガタ、及び供給チューブ２３０の負荷変動による姿勢変化を抑制することができる。

【0043】

また、引張りコイルバネ２２０は、主ガイド軸２０２の軸心２０２ａに対して斜め下方（図４及び図７に示す矢印Ａ方向）に向けてキャリッジ２０１を引っ張るように配置されている。

【0044】

これにより、キャリッジ２０１の突起部２０５が従ガイド部材２０３に対して上方から押し付けられ、突起部２０５と従ガイド部材２０３との接触が確実になる。

【0045】

また、ホーム位置から吐出位置にキャリッジ２０１を移動させるときのクランク部材２１２から伝わる力と引張りコイルバネ２２０の力の方向が一致することで、軸受け部２０４と主ガイド軸２０２とのクリアランスに起因するキャリッジ２０１の姿勢ばらつきが抑制される。

【0046】

本実施形態において、キャリッジ２０１の複数回の停止を行ったときの目標位置に対する実際の停止位置のずれ量を測定した結果を図８に示している。一方、引張りコイルバネ２２０を設けない比較例について、同様に、キャリッジ２０１の複数回の停止を行ったときの目標位置に対する実際の停止位置のずれ量を測定した結果を図９に示している。

【0047】

この測定結果より、引張りコイルバネ２２０を設けることで、キャリッジ２０１の停止位置ずれが低減して、姿勢変化を抑制できることが分かる。

【0048】

次に、本発明の第２実施形態について図１０を参照して説明する。図１０は同実施形態の説明に供するキャリッジを底面側から見た説明図である。

【0049】

ヘッド１はヘッドホルダ１５１に取付けられ、ヘッドホルダ１５１をキャリッジ２０１に保持している。ヘッドホルダ１５１は、１つの角部が支軸２５１にて回動可能にキャリッジ２０１に保持されていることで、ヘッド１はノズル面１２の面内方向に回動可能にキャリッジ２０１に保持されている。

【0050】

そして、主ガイド軸２０２の軸心２０２ａに対するヘッド１のノズル列１０の交差角度を調整する調整手段２５２を備えている。

【0051】

調整手段２５２は、キャリッジ２０１側に設けられ、矢印方向に進退する操作部材としての調整ネジ２５３と、調整ネジ２５３で変位され、調整ネジ２５３の変位量よりも少ない変位量でヘッド１を回動させる伝達手段としてのレバー２５４とを有している。

【0052】

レバー２５４は、支軸２５５にてキャリッジ２０１に回転可能に支持され、ヘッドホルダ１５１の当接部１５１ａに当接する湾曲形状の凸部２５４ａを有している。

【0053】

この調整手段２５２の調整ネジ２５３を回転操作することで、調整ネジ２５３によってレバー２５４が押されて回転し、レバー２５４の凸部２５４ａがヘッドホルダ１５１の当接部１５１ａを押すことで、ヘッドホルダ１５１が支軸２５１を支点として回動し、ヘッド１が回動する。

【0054】

このとき、調整ネジ２５３の変位をレバー２５４の回転量に変換することで、調整ネジ２５３の変位量を低減してヘッドホルダ１５１に伝達することができ、より精度の高い調整を行うことができる。

【0055】

これにより、ヘッド１のノズル列１０を糸１０１に倣う方向に調整することができ、高い精度で糸１０１に液体を着弾させることができ、色再現性が向上する。

【0056】

次に、本発明の第３実施形態について図１１を参照して説明する。図１１は同実施形態の説明に供する正面説明図である。

【0057】

前述したように、液体付与部１０３においては、４つのヘッド１を糸１０１の搬送方向に沿ってノズル配列方向に並べている。したがって、ヘッド１を搭載した４つのキャリッジ２０１（２０１ａ～２０１ｄ）を糸１０１の搬送方向に沿って配置することになる。

【0058】

一方、糸１０１の搬送方向において、キャリッジ２０１の両側部に、主ガイド軸２０２を嵌め合わせる軸受け部２０４と従ガイド部材２０３と係合する突起部２０５を配置している。このとき、軸受け部２０４と突起部２０５とは、高さ方向で離間して配置している。

【0059】

これにより、複数のキャリッジ２０１を糸１０１の搬送方向に並べるとき、隣り合うキャリッジ２０１の一方の軸受け部２０４と他方の突起部２０５とが干渉しない状態で並べることができるので、複数のキャリッジ２０１の配列長さを短くすることができる。

【0060】

次に、本発明に係る染色装置の一例について図１２を参照して説明する。図１２は同染色装置の概略説明図である。

【0061】

この染色装置１０００は、前記液体を吐出する装置１００における刺繍ヘッド１０６を、染色後の糸１０１を巻き取る巻取りリール１０７したものである。

【0062】

この染色装置１０００は、供給リール１０２から糸１０１を供給して、液体付与部１０３から所要の色の液体を吐出付与して、糸１０１を目的色に染色して、染色した糸１０１を巻取りリール１０７に巻き取る。

【0063】

本願において、吐出される液体は、ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよく、特に限定されない。より具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、ＤＮＡ、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどである。

【符号の説明】

【0064】

１、１ａ～１ｄ ヘッド
２、２ａ～２ｄ 個別維持ユニット
２１ キャップ
１００ 液体を吐出する装置
１０１ 糸（付与対象、線状部材）
１０３ 液体付与部
２０１ キャリッジ
２０２ 主ガイド軸
２０３ 従ガイド部材
２０４、２０４Ａ、２０４Ｂ 軸受け部
２１０ 駆動機構
２１２ クランク部材
２１５ 支軸部（連結部）
２５２ 調整手段

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】