JP2004330638A

JP2004330638A - 記録装置

Info

Publication number: JP2004330638A
Application number: JP2003130227A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Hirooka; 信行廣岡; Yoshihiko Ono; 吉彦小野
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2003-05-08
Filing date: 2003-05-08
Publication date: 2004-11-25

Abstract

【課題】インク液滴吐出直後に発生する微小液滴の回収を行うことで、インクミストの発生をなくすことを課題とする。
【解決手段】ノズル１６からインク液滴が吐出される際に、インク液滴の一部が微小液滴となるので、ノズル面１７と記録紙２２の間に設置した吸引口４２で、ノズル面１７と記録紙２２の間の空気を吸引する。これによって、ノズル１６からインク液滴が吐出された直後に発生する微小液滴が全て吸引装置４０によって回収される。従って、インクミストとなる微小液滴が、ノズル１６からインク液滴が吐出された直後に回収されるので、インクミストの発生をなくすことができる。また、この吸引口４２をノズル面１７と記録紙２２の間に設置して、この間の空気を吸い込むことで微小液滴を回収するので、小さい吸引力で微小液滴を回収することができ、吸引装置４０全体を小型にできる。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録ヘッドから記録媒体へインクを吐出して記録を行う記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、オフィスにおけるカラー文書の普及はめざましく、そのための様々な出力機器が提案されている。特に、小型化が可能で低価格なインクジェット記録装置が様々な出力機器に使用されている。
【０００３】
インクジェット記録装置で用いられる記録ヘッドは、エネルギ発生手段と、エネルギ発生手段で発生したエネルギをインク吐出力に変換するエネルギ変換手段と、インク吐出力によってインク滴を吐出するインク吐出口と、インク吐出口に連通してインクを供給するインク供給路とから構成される。エネルギ発生手段としては、ピエゾ素子等の電気機械変換体を用いた手段や発熱抵抗体を有する電気熱変換素子によってインクを加熱して気泡を発生させ、この気泡の生成によってインク滴を吐出させる手段等がある。
【０００４】
また、記録ヘッドが記録媒体の搬送方向と直交する方向に往復移動するキャリッジに搭載され、記録媒体の所定ピッチごとの搬送とキャリッジの往復移動とを交互に繰り返しながら、記録媒体に画像を記録するシリアル型のものと、記録媒体の幅とほぼ等しい長さを有する記録ヘッドを用い、記録媒体の搬送とともに記録媒体に画像を記録するライン型のものとが採用されている。
【０００５】
しかし、これらのインクジェット記録装置では、記録ヘッドのノズルからインク液滴を吐出して、記録媒体に画像を記録する際、このインク液滴の一部が微小液滴となり、記録装置内を浮遊してインクミストとなる。このインクミストが記録装置内の様々な部分に付着して、良好な画像が記録されない原因の一つとなる。
【０００６】
また、プラテンや搬送ローラ等にインクミストが付着して蓄積すると、記録媒体の搬送がスムーズに行われなくなり、ジャム、斜行、しわ及び波打ち等の搬送不良を引き起こす原因となる。さらに、インクミストがキャリッジの摺動する軸や軸受等の可動部近辺に付着蓄積すると、可動部分の摩擦が大きくなり、可動部分の動作に影響を与えてしまう。
【０００７】
ここで、インクミストを除去する目的で、記録ヘッド、キャリッジ、プラテンなど記録装置付近に空気流を発生させるためのファンを設置し、インク液滴の吐出時に送風して記録ヘッド近傍に気流を発生させる構成が開示されている（特許文献１参照）。しかし、これはインクミストを吹き飛ばすだけで、インクミストを回収するものではない。従って、吹き飛ばされたインクミストがノズル近傍又は意図していない場所に付着してしまう。
【０００８】
また、キャリッジの後方に吸引口を設置してインクミストを回収する方法が開示されている（特許文献２参照）。しかし、この方法は、キャリッジの移動によって発生する気流でインクジェット記録装置内に飛散したインクミストを回収するもので、全てのインクミストを回収しきれない。
【０００９】
【特許文献１】
特許第２７５６３４１号（第４項、第１図）
【特許文献２】
特開２００２−３０７７２５号公報（第５項、第２図）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事実を考慮し、インク液滴吐出直後に発生する微小液滴の回収を行うことで、インクミストの発生をなくすことを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明の記録装置は、インクジェット記録ヘッドのノズル面に形成されたノズルからインク液滴を吐出して記録媒体に画像を記録する記録装置において、吸引口がインクジェット記録ヘッドの走査方向に沿って延設され、前記吸引口から前記ノズル面と前記記録媒体の間の空気を吸引して、前記ノズルから吐出されたインク液滴から発生する微小液滴を回収する回収手段と、を有することを特徴としている。
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、インクジェット記録ヘッドの走査方向に沿って延設された回収手段の吸引口でノズルと記録媒体の間の空気を吸引し、ノズルから吐出されたインク液滴から発生する微小液滴が回収される。
【００１３】
ここで詳細に説明すると、ノズルからインク液滴が吐出される際に、インク液滴の一部が微小液滴となるので、ノズル面と記録媒体の間に設置した吸引口でノズル面と記録媒体の間の空気を吸引する。これによって、ノズルからインク液滴が吐出された直後に発生する微小液滴が全て回収手段によって回収される。従って、インクミストとなる微小液滴が、ノズルからインク液滴が吐出された直後に回収されるので、インクミストの発生をなくすことができる。
【００１４】
また、この吸引口をノズル面と記録媒体の間に設置して、この間の空気を吸い込むことで微小液滴を回収するので、小さい吸引力で微小液滴を回収することができ、回収手段を構成する装置を小型にできる。
【００１５】
請求項２に記載の本発明の記録装置は、前記吸引口は、ダクトに形成された複数の長孔であることを特徴としている。
【００１６】
請求項２に記載の発明によれば、複数の長孔で吸引口が形成されているので、スリット状の吸引口と比べて、吸引口の吸引力をインクジェット記録ヘッドの走査方向に渡って平均化できる。従って、インクジェット記録ヘッドがどの走査位置にあっても安定した吸引力で微小液滴を吸引できる。
【００１７】
請求項３に記載の本発明の記録装置は、前記吸引口は、前記インクジェット記録ヘッドの走査範囲の外側まで延設されていることを特徴としている。
【００１８】
請求項３に記載の発明によれば、吸引口がインクジェット記録ヘッドの走査範囲の外側まで延設されているので、インクジェット記録ヘッドが走査範囲の端部にある場合でも、確実に微小液滴を回収できる。
【００１９】
請求項４に記載の本発明の記録装置は、前記インクジェット記録ヘッドの移動に伴って、吸引力を発生する前記吸引口を変化させることを特徴としている。
【００２０】
請求項４に記載の発明によれば、吸引力を発生させる吸引口をインクジェット記録ヘッドの移動に伴って変えることで、常時全ての吸引口から吸引するときと比較して、電力の節電になりランニングコスト削減に繋がる。
【００２１】
請求項５に記載の本発明の記録装置は、前記回収手段の吸引量を、前記インクジェット記録ヘッドの移動速度に比例させて増加させることを特徴としている。
【００２２】
請求項５に記載の発明によれば、インクジェット記録ヘッドの移動速度によって発生する微小液滴の量が増大する。このとき、ノズルの移動速度に比例させて回収手段の吸引量を大きくすることで、ノズルから吐出された微小液滴が確実に回収される。
【００２３】
請求項６に記載の本発明の記録装置は、前記回収手段の吸引量は、４ｍ／ｓより低速で飛翔するインク液滴を回収するように設定されていることを特徴としている。
【００２４】
請求項６に記載の発明によれば、主滴となるインク液滴は４ｍ／ｓ以上の速度で飛翔する。従って、４ｍ／ｓより低速のインク液滴がインクミストとなって記録装置内を飛翔することになるので、このインク液滴を回収することによって記録装置内のインクミストの発生を防ぐことができる。
【００２５】
請求項７に記載の本発明の記録装置は、前記回収手段の吸引量は、直径１０μｍより小さいインク液滴を回収するように設定されていることを特徴としている。
【００２６】
請求項７に記載の発明によれば、ノズルから吐出されるインク液滴で、直径が直径１０μｍのものは主滴となって記録媒体に着弾して画像を形成する。そこで、直径１０μｍより小さいものがインクミストとなって記録装置内を飛翔するので、これを回収することによって記録装置内にインクミストを発生することを防止できる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施形態に係る記録装置について説明する。
【００２８】
図１には、本発明の実施形態に係るインクジェット記録ヘッド１２が搭載されたインクジェットプリンタ１０が示されている。
【００２９】
インクジェット記録ヘッド１２はノズル１６（図２参照）を有しており、記録用紙２２と対向するようにキャリッジ１４上に搭載されている。このキャリッジ１４は、主走査機構２９によって主走査方向（矢印Ａ、Ｂで示す）に移動される。これにより、インクジェット記録ヘッド１２は、副走査機構３１によって副走査方向（矢印Ｃで示す）へ搬送される記録用紙２２へ、画像情報に応じてインク滴を吐出することにより、記録用紙２２の全面に画像の記録を行う。
【００３０】
また、図２に示すように、インクジェット記録ヘッド１２には、インク液滴が吐出されるノズル１６が形成されており、ノズル１６からインク液滴を吐出して、記録紙２２に記録が行われる。ここでは、記録媒体として記録紙２２を用いたが、これに限らずフィルムやＯＨＰシートなどであってもよい。また、記録紙２２は、ロール状でも短冊状のものでもよく、制限はない。
【００３１】
ノズル１６からインク液滴を吐出すると、インク液滴の一部は微小液滴Ｎとなり、この微小液滴Ｎがインクジェット記録ヘッド１２と記録紙２２との間を飛翔してインクミストとなる。このとき、後述する吸引装置４０で、インクミストとなる前の状態の微小液滴Ｎ、すなわちノズル１６から吐出された直後の微小液滴Ｎを吸引する。これによって、インクミストの発生を防止できる。
【００３２】
ここで、吸引装置４０について説明する。
【００３３】
図１に示すように、インクジェットプリンタ１０には、記録紙２２が搬送される上流側に、回収手段としての吸引装置４０が設置されている。吸引装置４０はキャリッジ１４の走査方向に沿って長い箱状のダクト４１を備え、ダクト４１の長手方向の長さはキャリッジ１４の走査範囲よりも大きくされている。すなわち、ダクト４１は印字できる最大記録紙幅以上の長さを有しており、キャリッジ１４が走査範囲の端部にあるときでも、ノズル１６から吐出される微小液滴が確実に回収できるようになっている。
【００３４】
また、ダクト４１の立面には、長手方向に渡って複数の長孔状の吸引口４２が形成されている。吸引口４２は、図２に示すように、ノズル面１７と記録紙２２の間に位置し、ノズル面１７と記録紙２２の間の空気を吸引しながら、ノズル１６から吐出された微小液滴Ｎを吸引するようになっている。
【００３５】
なお、本実施形態では、吸引口４２を長孔状としたが、吸引口４２の形状は特に限定されるものではなく、円状、矩形状、三角形状であってもよい。また、必ずしも本実施形態のように、ダクト４１には複数の吸引口４２を形成する必要はなく、ダクト４１の長手方向に渡って、スリット状の吸引口を形成してもよいが、吸引口の吸引力が平均化されるという点から、複数の吸引口が形成されたダクト４１を使用する方が好ましい。
【００３６】
一方、図１及び図３に示すように、ダクト４１の両側には通風路４４Ａ、４４Ｂが接続されており、通風路４４Ａ、４４Ｂの下流側は、インクジェットプリンタ１０のフレーム１１の外壁に設けられた排気口４５Ａ、４５Ｂにそれぞれ接続されている。排気口４５Ａ、４５Ｂにはそれぞれファン４６Ａ、４６Ｂが設けられており、ファン４６Ａ、４６Ｂを駆動させることで、通風路４４Ａ、４４Ｂ内が負圧となり、吸引口４２に吸引力が発生する。また、排気口４５Ａ、４５Ｂにはフィルター４８が取付けられており、吸引口４２から吸引した空気に含まれる微小液滴を、このフィルター４８でトラップする。なお、本実施形態ではファン４６Ａ、４６Ｂをフレーム１１の外壁に設置したが、フレーム１１の内側に設けてもよい。
【００３７】
なお、本実施形態においては、吸引装置４０で使用するファンの個数を２つとしたが、ファンの数は特に規定されるものではない。例えば、使用するファンの数は１つでもよく、また、ファンの数を３つとしてもよい。
【００３８】
次に、吸引装置４０で回収するインク液滴の、回収基準について説明する。
【００３９】
図４及び図５には、ノズル１６から吐出されたインク液滴の、吐出方向の飛翔距離と飛翔速度を粒子画像流速測定法（ＰａｒｔｉｃｌｅＩｍａｇｅＶｅｌｏｃｉｍｅｔｒｙ、以降ＰＩＶと呼ぶ）装置で測定したものが示されている。
【００４０】
図４に示すように、微小液滴の量が少ないとき、主滴の飛翔速度は４ｍ／ｓ以上であることがわかる。また、図５に示すように、微小液滴の量が多いとき、主滴の飛翔速度は８ｍ／ｓ以上であり、それ以下のものは微小液滴であることがわかる。
【００４１】
従って、飛翔スピードが４ｍ／ｓ以下の微小液滴を吸引するように吸引量を設定することで、主滴に影響を与えずにインクミストになる前の微小液滴を回収できる。
【００４２】
図６及び図７には、ノズル１６から吐出されたインク液滴の、吐出方向の飛翔距離と粒径をＰＩＶ装置で測定したものが示されている。
【００４３】
図６に示すように、微小液滴の量が少ないとき、主滴及び小液滴となる粒径は１０μｍ以上のものであることがわかる。また、図７に示すように、微小液滴の量が多いとき、主滴の粒径が２５μｍ以上となることがわかる。
【００４４】
従って、粒径が１０μｍより小さい微小液滴を吸引するように吸引量を設定することで、主滴に影響を与えずにインクミストになる前の微小液滴が回収できる。
【００４５】
次に、本発明の第１の実施形態の作用について説明する。
【００４６】
ノズル１６からインク液滴が吐出される際に、吐出されたインク液滴の一部は微小液滴となる。この微小液滴がインクミストとなり、キャリッジ１４の移動によって発生する気流でインクジェット記録装置１０内に飛散する。
【００４７】
一方、図１及び図２に示すように、ノズル面１７と記録紙２２の間には吸引装置４０のダクト４１が設置されている。ダクト４１には吸引口４２が形成されており、この吸引口４２でノズル面１７と記録紙２２の間の空気を吸引することで、微小液滴が回収される。
【００４８】
このように、インクミストとなる微小液滴が、ノズル１６からインク液滴が吐出された直後にダクト４０の吸引口４２によって回収されるので、インクミストの発生をなくすことができ、また、小さい吸引力で微小液滴を回収することができ、吸引装置４０全体を小型にできる。
【００４９】
なお、本実施形態では、吸引装置４０の吸引量を一定としたが、キャリッジ１４の走査速度が速くなると発生する微小液滴の量が増えることに合わせて、ダクト４１の吸引量を増加させてもよい。
【００５０】
例えば、キャリッジ１４の位置は駆動制御信号に基づいて制御装置１９（図２参照）で演算されて、この演算値に基づいてファン４６Ａ、４６Ｂの回転数が制御され、吸引量が調整される。これによって、確実に微小液滴がダクト４１に回収される。
【００５１】
次に、第２の実施形態に係る記録装置について説明する。なお、第１の実施形態と共通する部分についての説明は割愛する。
【００５２】
図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示すように、吸引装置５０はダクト４１を有し、ダクト４１の内部は中央部分で仕切板５４によって、空間部５２Ａ、空間部５２Ｂに二分されている。これによって、図８（Ａ）に示すように、ファン４６Ａを駆動させると、通風路４４Ａ内及び空間部５２Ａが負圧になって、空間部５２Ａに対応する吸引口４２に吸引力が発生する。また、図８（Ｂ）に示すように、ファン４６Ｂを駆動させると、通風路４４Ｂ内及び空間部５２Ｂが負圧になって、空間部５２Ｂに対応する吸引口４２に吸引力が発生する。
【００５３】
次に、第２の実施形態の作用について説明する。
【００５４】
図８（Ａ）に示すように、インクジェット記録ヘッド１２が搭載されたキャリッジ１４が矢印方向に、キャリッジ１４の走査経路上の一方の端部から中央部まで移動するときは、ファン４６Ａを駆動させる。ファン４６Ａを駆動させると、通風路４４Ａ内及びダクト４１の空間部５２Ａが負圧となって、ダクト４１の一方の端部から中央部までの範囲に形成された吸引口４２に吸引力が発生する。これらの吸引口４２で、キャリッジ１４が走査経路上の一方の端部から中央部までの範囲を移動するときに発生する微小液滴が回収される。
【００５５】
図８（Ｂ）に示すように、キャリッジ１４が走査経路上の中央部を過ぎるとき、ファン４６Ａの駆動を停止させ、それと同時にファン４６Ｂの駆動を開始する。ファン４６Ｂを駆動させると、通風路４４Ｂ内及びダクト４１の空間部５２Ｂが負圧となって、ダクト４１の他方の端部から中央部までの範囲に形成された吸引口４２に吸引力が発生する。これらの吸引口４２で、キャリッジ１４が走査経路上の中央部から他方の端部までの範囲を移動するときに発生する微小液滴が回収される。
【００５６】
このように、駆動制御信号に基づいてキャリッジ１４の走査位置を算出し、駆動するファンを切り替えることで、移動しているキャリッジ１４の近傍に位置しない吸引口４２、つまり吸引力を発生させる必要がない吸引口４２では、吸引を行わないようにできる。従って、両方のファン４６Ａ、４６Ｂを常時駆動させて、全ての吸引口４２でノズル面１７と記録紙２２の間の空気を吸引する場合と比べて、電力の節約になり、ランニングコストの削減に繋がる。
【００５７】
なお、本実施形態では、吸引装置５０のダクト４１の内部に仕切を設置して２つに分割したが、複数の仕切を用いてダクト４１の内部を３つ以上に分割してもよい。その場合には、ダクト４１の内部に形成された空間部に、それぞれファンを取付け、キャリッジ１４の移動に伴って駆動させるファンを切り替えることによって、吸引する吸引口４２を適宜切り替えることができる。
【００５８】
このように、吸引する吸引口４２の切り替えを細かく行うことによって、吸引する必要のない位置にある吸引口に対応するファンを休止させるので、ファンの数を増やすほど節電効果が得られる。
【００５９】
また、本実施形態においては、インクジェット方式のインクジェットプリンタについて説明したが、インクジェット方式においてはサーマルインクジェット方式、ピエゾ式インクジェット、連続流型インクジェット、静電吸引型インクジェット等、方式に限定されない。
【００６０】
さらに、使用するインクも水性インク、油性インク、常温で固形のいわゆるソリッドインク、溶剤インク等いずれも適用可能である。インク中の色材も顔料・染料を問わない。
【００６１】
また、本実施形態においては、吸引装置４０のダクト４１は記録紙２２の副走査方向（搬送方向）の上流側に設置したが、このダクト４１は記録紙２２の副走査方向の下流側に設置しても良い。
【００６２】
さらに、本発明の吸引装置４０は、キャリッジ１４が往復移動するタイプのものに限らず、一方の移動しか印字を行わないタイプの記録装置の場合にも用いることができる。
【００６３】
また、本実施形態では、記録紙２２の所定のピッチの搬送と、キャリッジ１４の往復移動が交互に繰り返されながら、記録紙２２に画像を記録するシリアル型のインクジェットプリンタ１０を例にとって説明した。しかし、本発明の吸引装置４０は、シリアル型のみに適用されるものではなく、記録紙の幅とほぼ等しい長さを有する固定されたインクジェット記録ヘッドを用いて、記録紙が搬送されることによって画像が形成される、ライン型のインクジェットプリンタに採用することもできる。
【００６４】
【発明の効果】
本発明は上記構成としたので、インク液滴吐出直後に発生する微小液滴の回収を行うことで、インクミストの発生をなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドを搭載するインクジェットプリンタを示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る記録ヘッドからインク液滴が吐出される状態を、走査方向に対して直交する方向から模式的に表した図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る吸引装置を模式的に表した上面図である。
【図４】微小液滴の量が少ないときのインク液滴の吐出方向の飛翔距離と飛翔速度を示したグラフである。
【図５】微小液滴の量が多いときのインク液滴の吐出方向の飛翔距離と飛翔速度を示したグラフである。
【図６】微小液滴の量が少ないときのインク液滴の吐出方向の飛翔距離と粒径を示したグラフである。
【図７】微小液滴の量が多いときのインク液滴の吐出方向の飛翔距離と粒径を示したグラフである。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る吸引装置で、微小液滴を吸引する状態を模式的に表した上面図である。
【符号の説明】
１０インクジェットプリンタ（記録装置）
１２インクジェット記録ヘッド
１４キャリッジ
１６ノズル
１７ノズル面
２２記録紙（記録媒体）
４０吸引装置（回収手段）
４１ダクト（回収手段）
４２吸引口（回収手段）
４４Ａ通風路（回収手段）
４４Ｂ通風路（回収手段）
４６Ａファン（回収手段）
４６Ｂファン（回収手段）
５０吸引装置（回収手段）

Claims

インクジェット記録ヘッドのノズル面に形成されたノズルからインク液滴を吐出して記録媒体に画像を記録する記録装置において、
吸引口がインクジェット記録ヘッドの走査方向に沿って延設され、前記吸引口から前記ノズル面と前記記録媒体の間の空気を吸引して、前記ノズルから吐出されたインク液滴から発生する微小液滴を回収する回収手段と、を有することを特徴とする記録装置。
前記吸引口は、ダクトに形成された複数の長孔であることを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
前記吸引口は、前記インクジェット記録ヘッドの走査範囲の外側まで延設されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の記録装置。
前記インクジェット記録ヘッドの移動に伴って、吸引力を発生する前記吸引口を変えることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の記録装置。
前記回収手段の吸引量を、前記インクジェット記録ヘッドの移動速度に比例させて増加させることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の記録装置。
前記回収手段の吸引量は、４ｍ／ｓより低速で飛翔するインク液滴を回収するように設定されていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の記録装置。
前記回収手段の吸引量は、直径１０μｍより小さいインク液滴を回収するように設定されていることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の記録装置。