JP2010201874A - 流体噴射装置及び流体噴射装置制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 画質を向上させる。
【解決手段】 流体を噴射するノズル３２と、流体が着弾する媒体Ｓを所定の搬送方向に所定の搬送速度で搬送する搬送部２０と、ノズル３２が噴射した流体の一部であって媒体Ｓに着弾せずに浮遊するミストを、所定の搬送方向に搬送速度よりも遅い速度で移動させるようにミストを含む空気を吸引するミスト吸引部４０と、を備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、流体噴射装置及び流体噴射装置制御方法に関する。

従来より、流体を噴射するノズルと、流体が着弾する媒体を所定の搬送方向に所定の搬送速度で搬送する搬送部と、ノズルが噴射した流体の一部であって媒体に着弾せずに浮遊するミストを含む空気を吸引するミスト吸引部と、を備える流体噴射装置がある（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００７−１６０６０７号公報

流体を噴射する際にミストが発生すると、その分量だけ流体が有効利用されないこととなる。
本発明はかかる従来の課題に鑑みて成されたもので、流体を有効利用することを目的とする。

前記課題を解決するための主たる発明は、流体を噴射するノズルと、前記流体が着弾する媒体を所定の搬送方向に所定の搬送速度で搬送する搬送部と、前記ノズルが噴射した前記流体の一部であって前記媒体に着弾せずに浮遊するミストを、前記所定の搬送方向に前記所定の搬送速度よりも遅い速度で移動させるように前記ミストを含む空気を吸引するミスト吸引部と、を備えることを特徴とする流体噴射装置である。
本発明の他の特徴は、本明細書、及び添付図面の記載により、明らかにする。

プリンター１の全体構成を概略的に示すブロック図である。 プリンター１の内部構成を示す模式図である。 ノズル列を有するヘッドユニット３０を示す模式図である。 ミスト吸引ユニット４０に誘導するミスト誘導部４２の構成を示す概略図である。 ノズル３２からインクが噴射され、ミスト群６１とインク主滴６２が形成された状態を示す概念図である。 インク主滴６２が用紙Ｓに着弾してドット６３を形成した状態を示す概念図である。 流体噴射装置を用いたドラム式プリンター２の構成を示す断面図である。

本明細書の記載、及び添付図面の記載により、少なくとも次のことが明らかとなる。

即ち、流体を噴射するノズルと、前記流体が着弾する媒体を所定の搬送方向に所定の搬送速度で搬送する搬送部と、前記ノズルが噴射した前記流体の一部であって前記媒体に着弾せずに浮遊するミストを、前記所定の搬送方向に前記所定の搬送速度よりも遅い速度で移動させるように前記ミストを含む空気を吸引するミスト吸引部と、を備えることを特徴とする流体噴射装置であること。
このような流体噴射装置よれば、流体を有効利用することができる。

また、流体を噴射するノズルと、前記流体が着弾する媒体を所定の搬送方向に所定の搬送速度で搬送する搬送部と、前記ノズルが噴射した前記流体の一部であって前記媒体に着弾せずに浮遊するミストを含む空気を吸引するミスト吸引部と、を備える流体噴射装置を準備することと、前記ミストを前記所定の搬送方向に前記搬送速度よりも遅い速度で移動させるように、前記ミスト吸引部を制御すること、を特徴とする流体噴射装置制御方法であること。
このような流体噴射装置制御方法によれば、流体を有効利用することができる。

＝＝＝第１の実施形態＝＝＝
＜＜インクジェットプリンターの構成＞＞
以下の第１の実施形態では、本願発明の流体噴射装置を用いたインクジェットプリンター１（以下、単に「プリンター１」と呼ぶ）の構成について、図１〜図４を用いて説明する。図１は、プリンター１の全体構成を概略的に示すブロック図である。図２は、プリンター１の内部構成を示す模式図である。図３は、ノズル列を有するヘッドユニット３０を示す模式図である。図４は、ミスト吸引ユニット４０に誘導するミスト誘導部４２の構成を示す概略図である。

外部装置であるコンピューター１１０から印刷データを受信したプリンター１は、コントローラー１０により、各ユニット（紙搬送ユニット２０、ヘッドユニット３０、ミスト吸引ユニット４０）を制御し、媒体である用紙Ｓに画像を形成する。

コントローラー１０は、プリンター１の制御を行うための制御ユニットである。インターフェース１１は、外部装置であるコンピューター１１０とプリンター１との間でデータの送受信を行うためのものである。ＣＰＵ１２は、プリンター１全体の制御を行うための演算処理装置である。メモリ１３は、ＣＰＵ１２のプログラムを格納する領域や作業領域等を確保するためのものである。ＣＰＵ１２は、メモリ１３に格納されているプログラムに従ったユニット制御回路１４により各ユニットを制御する。

紙搬送ユニット２０は、用紙Ｓを印刷可能な位置に送り込み、印刷時には搬送方向に所定の搬送量で用紙Ｓを搬送させる媒体搬送機構である。この紙搬送ユニット２０は、図２に示すように、給紙ローラ２１と、搬送ローラ２２、２３と、搬送ベルト２４とを有する。

給紙ローラ２１は、回転することにより、給紙トレイ２５に積層された用紙Ｓを搬送ベルト２４上に給紙するためのローラである。搬送ローラ２２、２３は、回転することにより、輪状の搬送ベルト２４を図２に示す矢印の方向に回転させる。搬送ベルト２４は、回転することにより、用紙Ｓを支持面２４ａにて支持しながら搬送方向に搬送する。搬送ローラ２２、２３及び搬送ベルト２４によって搬送された用紙Ｓは、排紙トレイ２６上に排出される。

ヘッドユニット３０は、搬送中の用紙Ｓに対して流体であるインクを所定の時間間隔ｔ_ｎ［ｓ］で噴射することにより、用紙Ｓにドットを形成する。ヘッドユニット３０は、対向する搬送ベルト２４に支持された用紙Ｓにインクを噴射する流体噴射ヘッド（以下、単にヘッド３１と呼ぶ）を有する。このヘッド３１には、図３に示すように、インクを噴射する複数のノズル３２が一列に配列されている。

各ノズル３２には、インクが入った圧力室（不図示）と、圧力室の容量を変化させてインクを噴射させるための駆動素子（ピエゾ素子）が設けられている。なお、ノズル列３３の配列方向の幅は、用紙Ｓの配列方向の長さ（すなわち、用紙幅）よりも大きい。このため、ヘッド３１による１回のインク噴射によって、用紙Ｓの幅全域にわたってドットが形成される。

ミスト吸引ユニット４０は、紙搬送ユニット２０の搬送方向下流側に配置され、ノズル３２が噴射したインクの一部であって用紙Ｓに着弾せずに浮遊するミスト状となったインク（以下、単に「ミスト」と呼ぶ）を含む空気を吸引する。具体的には、ミスト吸引ユニット４０は、内蔵するファン４３を回転させることで空気を吸引する。

ミスト吸引ユニット４０は、ミストを吸引する吸引口４４と、ミストを吸引口４４に誘導する第１ミスト誘導部４１及び第２ミスト誘導部４２とを備える。図４に示すように、第１ミスト誘導部４１は、ミスト吸引ユニット４０の備える吸引口４４のノズル３２に近い側の端からヘッドユニット３０のある方へ屈曲しつつ用紙Ｓに向かって伸びる板状の部材である。また、第２ミスト誘導部４２は、ミスト吸引ユニット４０の備える吸引口４４のノズル３２に遠い側の端からヘッドユニット３０のある方へ屈曲しつつ用紙Ｓに向かって用紙Ｓ上の空気を掬い取るように伸びる板状の部材である。

給気ユニット５０は、ヘッドユニット３０とミスト吸引ユニット４０の間に設けられ、用紙Ｓ上に空気を供給する。給気ユニット５０は、上下面が開口し内部が空洞の直方体部材や、ヘッドユニット３０とミスト吸引ユニット４０の間の間隙であってもよい。給気ユニット５０が供給する空気は、ミストを含む空気とともにミスト吸引ユニット４０において吸引される。

＜＜ミストの吸引について＞＞
まず、ミストについて説明する。
図５Ａは、ノズル３２からインクが噴射され、ミスト群６１とインク主滴６２が形成された状態を示す概念図である。また、図５Ｂは、インク主滴６２が用紙Ｓに着弾してドット６３を形成した状態を示す概念図である。

図５Ａに示すように、インクがノズル３２から噴射されると、インクの大半は１つの滴（以下、単に「インク主滴６２」と呼ぶ）を形成しつつ用紙Ｓに向かって飛行経路ＦＲを飛行する。そして、図５Ｂに示すように、インク主滴６２は、用紙Ｓに着弾して用紙Ｓ上にドット６３を形成する。しかし、インクの一部は、ノズル３２がインクを噴射した際にインク主滴６２から分離しミスト状の多数の極小滴（以下、単に「ミスト」と呼ぶ）となる。また、インク主滴６２が用紙Ｓに向かって飛行する際にも、インクの一部はインク主滴６２から分離してミストとなる。そして、これらのミストは、ヘッドユニット３０と用紙Ｓとの間の空間において浮遊する。

さて、ある噴射において生成されたミストが、その噴射以降の噴射のインク主滴６２と衝突し合体できるように、ミスト吸引ユニット４０は、ミストを含む空気を吸引する。すなわち、ミストを含む空気の移動速度ｖ_ｍ［ｍ／ｓ］が搬送速度ｖ_ｔ［ｍ／ｓ］よりも遅くなるように、ミスト吸引ユニット４０は、式（１）を満たすようにファン４３の回転を調整する。具体的には、様々な回転数に設定することで式（１）を満たすファン４３の回転数を求める。

以上の通り、本実施形態によれば、プリンター１において、噴射の際にミストとなったインクを有効活用することができる。すなわち、ミストとなったインクは、ミスト吸引ユニット４０に吸引された上で廃棄されていた。しかし、本実施形態によれば、ミストを後発のインク主滴に衝突合体させることで、ミストとなったインクをインク主滴とともに用紙Ｓ上にドットを形成するのに用いることができる。

一方で、本実施形態によれば、ミスト吸引ユニット４０がインク主滴６２と衝突合体しなかったミストを吸引することで、有効利用できなかったミストが用紙Ｓに付着するのを防止できる。

＝＝＝その他の実施の形態＝＝＝
また、上記実施形態では、流体噴射装置の一例としてインクを噴射して画像を形成するプリンター１について説明したが、この限りではなく、インク以外の他の流体（液体、機能材料の粒子が分散されている液状体、ジェルのような液状体、微細な粉の集合体である粉体を含む）を噴射する流体噴射装置に具体化することもできる。

例えば、液晶ディスプレイ、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイ及び面発光ディスプレイの製造等に用いられる電極材や色材等の材料を分散又は溶解のかたちで含む流体を噴射する流体噴射装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機物を噴射する流体噴射装置、精密ピペットとして用いられる試料となる流体を噴射する流体噴射装置であってもよい。さらに、時計やカメラ等の精密機械にピンポイントで潤滑油を噴射する流体噴射装置、光通信素子等に用いられる微小半球レンズ（光学レンズ）等を形成するために紫外線硬化樹脂等の透明樹脂液を基板上に噴射する流体噴射装置、基板等をエッチングするために酸又はアルカリ等のエッチング液を噴射する流体噴射装置、ジェルを噴射する流体噴射装置であってもよい。そして、これらのうち何れか一種の流体噴射装置に本発明を適用することができる。

上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは言うまでもない。特に、以下に述べる実施形態であっても、本発明に含まれるものである。

＜ヘッドユニットについて＞
第１実施形態では、圧電素子を用いてインクを噴射するヘッド３１を用いていた。しかし、流体を噴射する方式は、これに限られるものではない。例えば、熱によりノズル内に泡を発生させる方式など、他の方式を用いてもよい。

＜搬送ユニットについて＞
第１実施形態の紙搬送ユニット２０は、平面方向に搬送する方式のものであったが、これに限られず、ドラム式等他の方式のものでもよい。
図６は、本願発明の流体噴射装置を用いたドラム式プリンター２の構成を示す断面図である。同図に示すように、ドラム式プリンター２は、回転ドラム２８、ヘッドユニット３０、ミスト吸引ユニット４０、給気ユニット５０を備える。
回転ドラム２７は、その周面２８に用紙Ｓを保持した状態で、回転軸２９を中心に回転する回転体である。回転軸２９は、対面して直立した一対のフレーム（不図示）によって回転可能に支持されており、駆動モータ（不図示）からの駆動力が伝達されると回転する。これにより、回転ドラム２７が回転軸２９を中心にして、図６中、矢印で示す方向（図６では、記号Ｒで示す）に一定の角速度で回転する。
なお、ヘッドユニット３０、ミスト吸引ユニット４０、給気ユニット５０は、基本的に第１実施形態と同様の構成である。

＜インクについて＞
インクには、紫外線硬化型インクを用いてもよい。この場合、流体噴射装置は、紫外線硬化型インクが付着している媒体に紫外線を照射する紫外線照射ユニット（不図示）を備える。紫外線照射ユニットは、ヘッドユニット３０、ミスト吸引ユニット４０及び給気ユニット５０よりも搬送方向下流側に配置される。

１ プリンター
２ ドラム式プリンター
１０ コントローラー
１１ インターフェース
１２ ＣＰＵ
１３ メモリ
１４ ユニット制御回路
２０ 紙搬送ユニット（搬送部）
２１ 給紙ローラ
２２ 搬送ローラ
２３ 搬送ローラ
２４ 搬送ベルト
２５ 給紙トレイ
２６ 排紙トレイ
２７ 回転ドラム
２８ 周面
２９ 回転軸
３０ ヘッドユニット
３１ ヘッド
３２ ノズル
３３ ノズル列
４０ ミスト吸引ユニット（ミスト吸引部）
４１ 第１ミスト誘導部
４２ 第２ミスト誘導部
４３ ファン
４４ 吸引口
５０ 給気ユニット（給気部）
６１ ミスト群
６２ インク主滴
６３ ドット
１１０ コンピューター

Claims (2)

1. 流体を噴射するノズルと、
   前記流体が着弾する媒体を所定の搬送方向に所定の搬送速度で搬送する搬送部と、
   前記ノズルが噴射した前記流体の一部であって前記媒体に着弾せずに浮遊するミストを、前記所定の搬送方向に前記所定の搬送速度よりも遅い速度で移動させるように前記ミストを含む空気を吸引するミスト吸引部と、
   を備えることを特徴とする流体噴射装置。
2. 流体を噴射するノズルと、前記流体が着弾する媒体を所定の搬送方向に所定の搬送速度で搬送する搬送部と、前記ノズルが噴射した前記流体の一部であって前記媒体に着弾せずに浮遊するミストを含む空気を吸引するミスト吸引部と、を備える流体噴射装置を準備することと、
   前記ミストを前記所定の搬送方向に前記搬送速度よりも遅い速度で移動させるように、前記ミスト吸引部を制御すること、
   を特徴とする流体噴射装置制御方法。