JP2010201875A - 流体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ミストを効率的に回収することで、画質を向上させる。
【解決手段】 流体を噴射するノズル３１と、流体が着弾する媒体Ｓを保持する保持領域を周面２８に有し、周面２８をノズル３１に対向させながら回転する回転体２０と、回転体２０の下半分の何れかの位置に対向するように設けられ、ノズル３１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６１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保持する保持領域を周面に有し、周面を前記ノズルに対向させながら回転する回転体と、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２００７−１３０７９０号公報

流体噴射装置内で浮遊するミストが、ノズルから噴射され媒体に着弾する前のインク滴に衝突すると、画質が損なわれるおそれがある。
本発明はかかる従来の課題に鑑みて成されたもので、画質を向上させ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保持する保持領域を周面に有し、前記周面を前記ノズルに対向させながら回転する回転体と、前記回転体の下半分の何れかの位置に対向するように設けられ、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。

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保持する保持領域を周面に有し、前記周面を前記ノズルに対向させながら回転する回転体と、前記回転体の下半分の何れかの位置に対向するように設けられ、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、噴射によって生成されたミストが媒体に付着するのを防止し、もって画質を向上させることができる。すなわち、ミスト吸引部が回転体の下半分の何れかの位置に対向するように設けられているので、ミスト吸引部はミストの重力による落下を利用しつつミストを効率よく吸引することができる。

かかる流体噴射装置であって、前記ノズルは、前記回転体の下半分の何れかの位置に対向するように設けられること。
このような流体噴射装置によれば、ミストは重力によって落下することにより媒体から離れる方向に移動することから、媒体に付着することを防止できる。

かかる流体噴射装置であって、前記ノズルを有するヘッドと、前記ミスト吸引部と前記ヘッドとの間に設けられ、空気を供給する給気部と、を備えること。
このような流体噴射装置によれば、搬送部が媒体を搬送する際に生じる空気の流れと相まって、ミスト吸引部がミストを効率的に吸引することができる。

かかる流体噴射装置であって、前記ミスト吸引部から見て前記ノズルの反対側であって前記回転体の何れかの位置に対向するように設けられ、前記媒体に着弾した前記流体に向かって紫外線を照射して、着弾した前記流体を硬化させる照射部を備えること。
このような流体噴射装置によれば、ミスト吸引部によってミストが吸引されるので、ミストが照射部に付着しにくくなる。これにより、照射部は安定して媒体に着弾した液体を硬化させることができる。

かかる流体噴射装置であって、前記照射部は、前記回転体の上半分の何れかの位置に対向するように設けられること。
このような流体噴射装置によれば、ミストは重力により落下するので、ミストが回転体の上半分側に設けられた照射部に付着しにくくなる。これにより、照射部は更に安定して媒体に着弾した液体を硬化させることができる。

かかる流体噴射装置であって、前記回転体は、前記媒体を所定の速度で搬送し、前記ミスト吸引部は、前記ミストを前記搬送速度よりも速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こと。
このような流体噴射装置によれば、噴射によって生成されたミストが媒体に付着するのを防止し、もって画質を向上させることができる。

かかる流体噴射装置であって、ノズルから流体を噴射し、前記流体が着弾する媒体を保持する保持領域を周面に有する回転体を、前記周面を前記ノズルに対向させながら回転し、前記回転体の下半分の何れかの位置に対向するように設けられたミスト吸引部が、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ことを特徴とする流体噴射方法であること。
このような流体噴射装置よれば、噴射によって生成されたミストが媒体に付着するのを防止し、もって画質を向上させることができる。すなわち、ミスト吸引部が回転体の下半分の何れかの位置に対向するように設けられているので、ミスト吸引部はミストの重力による落下を利用しつつミストを効率よく吸引することができる。

＝＝＝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ドラム式プリンター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（回転ドラム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。

回転ドラム２０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２０は、回転軸２９を中心にして矢印Ｒで示す方向に一定の角速度で回転し、用紙Ｓを矢印Ｔで示す方向に搬送する。

ヘッドユニット３０は、回転ドラム２０の下半分の何れかの位置に対向する位置に配置され、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。

また、インクとして、紫外線が照射されることによって硬化する紫外線硬化型インクが用いられる。ここで、紫外線硬化型インクは、ビヒクル、光重合開始剤及び顔料（色材の一例）の混合物に、消泡剤、重合禁止剤等の補助剤を添加して調合される。なお、ビヒクルは、光重合硬化性を有するオリゴマー、モノマー等（紫外線硬化型樹脂に相当する）を、反応性希釈剤により粘度を調整して調合される。また、インクとしては、水性インクと油性インクの両方を含むものとする。

ミスト吸引ユニット４０は、回転ドラム２０の下半分の何れかの位置に対向する位置に配置される。そして、ミスト吸引ユニット４０は、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。

照射ユニット７０は、光源７２を有し、紫外線硬化型インクが付着している用紙Ｓに紫外線を照射してインクを硬化させる。照射ユニット７０は、ミスト吸引ユニット４０から見てノズル３２の反対側であって、回転ドラム２０の上半分の何れかの位置に対向するような位置に配置される。すなわち、プリンター１の動作は、まずヘッドユニット３０のノズル３２がインクを噴射して用紙Ｓにドット６３を形成し、その後に照射ユニット７０がドット６３に紫外線を照射してドット６３を硬化させる、というフローになる。

光源７２は、例えばメタルハライドランプが用いられ、光源７２の幅（用紙Ｓの幅方向の長さ）は、ヘッド３１のノズル列の配列方向の幅とほぼ同じである。

＜＜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６１」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６１となる。そして、これらのミスト６１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。

この浮遊するミスト６１は、重力により自然落下する。したがって、ミスト６１は、回転ドラム２０の下半分に対向する位置にあるときは、回転ドラム２０の周面２８に保持された用紙Ｓから離れる方向（下方向）に移動し、回転ドラム２０の上半分側に移動することはほとんどない。

さて、ミスト６１が用紙Ｓに付着するのを防止すべく、ミスト吸引ユニット４０は、ミスト６１を含む空気を吸引する。ここで、ミスト６１を含む空気の移動速度ｖ_ｍ［ｍ／ｓ］が搬送速度ｖ_ｔ［ｍ／ｓ］よりも速くなるように、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、噴射によって生成されたミスト６１が用紙Ｓに付着するのを防止することができ、もって、画質を向上させることができる。

ミスト１は、重力により下方に移動する。一方で、ミスト吸引ユニット４０が回転ドラム２０の下半分に対向する位置にあり、上方から下方に移動するものを吸引しやすい方向に吸引口４４が設けられている。したがって、ミスト６１は、ミスト吸引ユニット４０の近傍にあるときは、重力とミスト吸引ユニット４０の吸引力とが相まって、ミスト吸引ユニット４０に効率よく吸引される。

また、ヘッドユニット３０は、回転ドラム２０の下半分の何れかの位置に対向する位置にある。したがって、ミスト６１は重力によって落下することにより用紙Ｓから離れる方向に移動することから、ミスト６１が用紙Ｓに付着することを防止できる。

また、照射ユニット７０は、ミスト吸引ユニット４０が吸引できなかったミスト６１があっても、そのミスト６１が重力によって落下することから回転ドラム２０の上半分側に移動することはなく、ミスト６１が照射ユニット７０に付着するのを防止できる。すなわち、ミスト６１による汚れがない照射ユニット７０は、用紙Ｓに形成されたドットに紫外線を十分に照射してドットを十分に硬化させることができる。

また、ミスト吸引ユニット４０をノズル３２から見て搬送方向下流側に配置することで、ミスト吸引ユニット４０は効率よくミスト６１を移動させることができる。すなわち、搬送ユニット４０によって用紙Ｓが搬送される際には、用紙Ｓとの摩擦により、用紙Ｓ上の空気は搬送方向に流れる。この空気の流れとミスト吸引ユニット４０の吸引とが相まって、ミスト６１を効率よくミスト吸引ユニット４０の方向へ移動させることができる。

また、ヘッドユニット３０とミスト吸引ユニット４０との間に給気ユニット５０を設けることによって、給気部が空気を供給することによりミスト吸引ユニット４０はスムーズにミスト６１を吸引することができる。すなわち、ミスト吸引ユニット４０が大量の空気を吸引するとヘッドユニット３０と用紙Ｓの間の空気の流れが速くなり、ノズル３２が噴射するインク主滴６２の飛行経路ＦＲがミスト吸引ユニット４０の方向に曲がってしまうおそれがあるが、給気ユニット５０から空気を供給することでインク主滴６２の飛行経路ＦＲへの悪影響を防止することができる。

＝＝＝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。

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 回転ドラム（回転体）
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
６２ インク主滴
６３ ドット
７０ 照射ユニット（照射部）
７２ 光源
１１０ コンピューター

Claims (7)

1. 流体を噴射するノズルと、
   前記流体が着弾する媒体を保持する保持領域を周面に有し、前記周面を前記ノズルに対向させながら回転する回転体と、
   前記回転体の下半分の何れかの位置に対向するように設けられ、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、
   を備えることを特徴とする流体噴射装置。
2. 請求項１に記載の流体噴射装置であって、
   前記ノズルは、前記回転体の下半分の何れかの位置に対向するように設けられることを特徴とする流体噴射装置。
3. 請求項１又は２に記載の流体噴射装置であって、
   前記ノズルを有するヘッドと、
   前記ミスト吸引部と前記ヘッドとの間に設けられ、空気を供給する給気部と、
   を備えることを特徴とする流体噴射装置。
4. 請求項１〜３の何れかに記載の流体噴射装置であって、
   前記ミスト吸引部から見て前記ノズルの反対側であって前記回転体の何れかの位置に対向するように設けられ、前記媒体に着弾した前記流体に向かって紫外線を照射して、着弾した前記流体を硬化させる照射部を備えることを特徴とする流体噴射装置。
5. 請求項４に記載の流体噴射装置であって、
   前記照射部は、前記回転体の上半分の何れかの位置に対向するように設けられることを特徴とする流体噴射装置。
6. 請求項１〜５の何れかに記載の流体噴射装置であって、
   前記回転体は、前記媒体を所定の速度で搬送し、
   前記ミスト吸引部は、前記ミストを前記搬送速度よりも速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ことを特徴とする流体噴射装置。
7. ノズルから流体を噴射し、
   前記流体が着弾する媒体を保持する保持領域を周面に有する回転体を、前記周面を前記ノズルに対向させながら回転し、
   前記回転体の下半分の何れかの位置に対向するように設けられたミスト吸引部が、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、
   ことを特徴とする流体噴射方法。