JP2013180541A

JP2013180541A - ミスト捕集装置および液体吐出装置

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Publication number: JP2013180541A
Application number: JP2012047696A
Authority: JP
Inventors: Norihiro Masuda; 規宏増田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2012-03-05
Filing date: 2012-03-05
Publication date: 2013-09-12
Anticipated expiration: 2032-03-05
Also published as: JP5884558B2

Abstract

【課題】液滴化した液体の滴下を防止する。
【解決手段】吐出ヘッドにおいてノズルから液体を吐出することにより生じる前記液体のミストを捕集するミスト捕集装置であって、前記ノズルから所定距離以内に形成された吸引口を下端とし、当該吸引口から吸引された空気の流路を形成する吸引容器と、前記吸引容器において前記吸引口から上方に向かう気流を生じさせる吸引装置と、前記吸引容器の流路を構成する壁面上において上下方向の線状に形成され、前記壁面上における他の領域よりも前記液体の液滴が保持されやすい誘導線と、を備えるミスト捕集装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、ノズルから液体を吐出することにより生じる液体のミストを捕集するミスト捕集装置および液体吐出装置に関する。

回収装置内にミストを吸引するプリンターが知られている（特許文献１、参照。）。特許文献１において、回収装置内に吸引されたミストはフィルターにおいて捕集される。

特開２０１１−６２９８２号公報

しかしながら、特許文献１では、回収装置内にて液滴化したインクが回収装置外に漏れ、印刷用紙上に滴下するという問題があった。
本発明の目的は、前記課題にかんがみてなされたもので、液滴化した液体の滴下を防止する技術の提供を目的とする。

前記課題を解決するために本発明のミスト捕集装置は、ノズルから所定距離以内に形成された吸引口を下端とし、当該吸引口から吸引された空気の流路を形成する吸引容器を備える。吸引装置は、吸引容器において吸引口から上方に向かう気流を生じさせる。これにより、ノズルにて発生した液体のミストを含む空気を吸引口から吸引し、当該空気を上方へと誘導できる。誘導線は、吸引容器の流路を構成する壁面上において上下方向の線状に形成される。誘導線は、壁面上における他の領域よりも液体が保持されやすい。

前記の構成において、誘導線上の限られた領域において液体の液滴を保持させることができ、誘導線上において液滴を凝集させることができる。液滴は、気流の方向における液滴の投影面積に対応した空気抵抗を受け、当該空気抵抗によって上方に向かって移動する。誘導線は壁面上における他の領域よりも液滴が保持されやすいため、液滴は誘導線上を移動する。誘導線は上下方向の線状であるため、誘導線上において液滴を上方に誘導できる。従って、吸引容器の下端に形成された吸引口から上方へと液体を移動させることができ、吸引口から液体が滴下することが防止できる。

具体的に、誘導線は、平面状の壁面上に形成された線状の溝であってもよい。溝においては、平面状の他の領域よりも液滴との接触面積を大きくすることができる。従って、誘導線を溝とすることにより、壁面上における他の領域よりも誘導線において液体を保持しやすくできる。

さらに、誘導線は、壁面上における他の領域よりも液体の濡れ性を良好とする表面処理がなされた線であってもよい。例えば、誘導線を液体の濡れ性が良好な材料を線状に塗布してもよい。さらに、液体の濡れ性を良好とするように壁面の表面粗さを調整してもよい。

さらに、誘導線は、壁面上において下方に向けて分岐する枝形線状に形成されてもよい。上方に向けて誘導線が合流するため、液滴が誘導線上を上方へ移動するにつれて当該液滴を凝集させることができる。

さらに、本発明のように、ミストを捕集する手法は、方法としても適用可能である。また、以上のような装置、方法は、単独の装置として実現される場合もあれば、複合的な機能を有する装置に組み込まれてもよい。

プリンターのブロック図である。（２Ａ）は吸引容器の断面模式図、（２Ｂ）は吸引部の壁面を示す図、（２Ｃ）は吸引部の底面図である。（３Ａ），（３Ｂ）は誘導線上に液滴が形成される様子を示す模式図である。（４Ａ）は変形例１の吸引部の底面図、（４Ｂ）は変形例２の吸引部の壁面を示す図である。

ここでは、下記の順序に従って本発明の実施の形態について説明する。
（１）プリンターの構成：
（２）変形例：

（１）プリンターの構成：
図１は本発明の一実施形態にかかるミスト捕集装置を含む液体吐出装置としてのプリンター１の構成を示すブロック図である。プリンター１は、供給部１０と印刷部１１と回収部１２と吐出ヘッド１３とを備える。供給部１０は、供給リール１０ａと張力調整部１０ｂとを備える。供給リール１０ａの巻き芯にロール紙Ｍが巻き付けられており、供給リール１０ａが巻き芯の中心軸まわりに回転することによりロール紙Ｍを繰り出す。張力調整部１０ｂは、供給リール１０ａと印刷部１１との間においてロール紙Ｍに所定の張力を作用させるように付勢されたローラーを備える。

印刷部１１は、ドラム１１ａと導入ローラー１１ｂと導出ローラー１１ｃとを備える。ドラム１１ａは、円柱状または楕円柱状に形成されており、中心軸Ｘまわりに回転する。導入ローラー１１ｂは、供給部１０から供給されたロール紙Ｍを、ドラム１１ａに対して側面の接線方向に導入するローラーである。導出ローラー１１ｃは、ドラム１１ａの側面上に保持されたロール紙Ｍを、ドラム１１ａの側面の接線方向に導出するローラーである。ドラム１１ａが紙面反時計回りに回転することにより、ロール紙Ｍをドラム１１ａの側面上に保持するとともに、ロール紙Ｍを供給部１０から回収部１２へと搬送することができる。

回収部１２は、回収リール１２ａと張力調整部１２ｂとを備える。回収リール１２ａの巻き芯にロール紙Ｍが巻き付けられており、回収リール１２ａが巻き芯の中心軸まわりに回転することによりロール紙Ｍを巻き取る。張力調整部１２ｂは、回収リール１２ａと印刷部１１との間においてロール紙Ｍに所定の張力を作用させるように付勢されたローラーを備える。

吐出ヘッド１３は液体としてのインクの種類ごとに備えられており、本実施形態ではＣ（シアン）Ｍ（マゼンタ）Ｙ（イエロー）Ｋ（ブラック）のそれぞれについて吐出ヘッド１３が備えられている。吐出ヘッド１３のそれぞれは、互いに同様の構成を有し、ドラム１１ａの中心軸Ｘに関して回転対称となるように備えられている。吐出ヘッド１３は、それぞれドラム１１ａの側面上に保持されたロール紙Ｍに対向するノズル面１３ａを備えており、当該ノズル面１３ａの面内において複数のノズルが配列している。複数のノズルからドラム１１ａの側面上に保持されたロール紙Ｍに向かってインクが吐出される。４個の吐出ヘッド１３のそれぞれにおけるインクの吐出方向はドラム１１ａの中心軸Ｘに向かう方向である。

図１に示すように、プリンター１は、インクのミストを捕集するミスト捕集装置の構成として吸引容器２２と捕集容器２３と吸引ファン２４とを備える。吸引容器２２は、吐出ヘッド１３のそれぞれに対応して備えられており、それぞれ吐出ヘッド１３に対して隣接している。吸引容器２２は、吐出ヘッド１３の垂直壁面１３ｂ（ノズル面１３ａに直交する壁面）に対して隣接する。すなわち、吐出ヘッド１３（Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋ）の垂直壁面１３ｂに対して吸引容器２２は紙面反時計回り方向から隣接する。つまり、吸引容器２２は、吐出ヘッド１３の垂直壁面１３ｂに対してロール紙Ｍの搬送方向下流側から隣接する。

吸引装置としての吸引ファン２４が駆動することにより捕集容器２３内の空気が吸引される。複数の吸引容器２２は、導出部２２ｃを介して１個の捕集容器２３と連通しており、各吸引容器２２内の空気が捕集容器２３に集められる。捕集容器２３の内部には捕集壁２３ａ（破線）が形成されており、捕集容器２３の空気に含まれるインクのミストが捕集壁２３ａに衝突することにより、インクのミストを液滴化させる。捕集容器２３の鉛直方向下部には、貯留部２３ｂが備えられており、液滴化したインクが貯留部２３ｂへと流下し、当該貯留部２３ｂにて貯留される。例えば、貯留部２３ｂは捕集容器２３の本体から取り外すことができ、捕集容器２３から取り外すことにより貯留部２３ｂの交換や洗浄をすることができる。

図２Ａは、吸引容器２２をドラム１１ａの中心軸Ｘの直交方向に切断した断面模式図である。吸引容器２２は、吸引部２２ａと本体部２２ｂと導出部２２ｃとを備える。吸引部２２ａの下端には吸引口２２ａ１が形成され、吸引部２２ａの上端にて吸引部２２ａと本体部２２ｂとが連通する。吸引部２２ａは、吐出ヘッド１３の垂直壁面１３ｂに隣接しており、吸引口２２ａ１は吐出ヘッド１３のノズル面１３ａから所定距離以内に形成されている。すなわち、吸引口２２ａ１とノズル面１３ａとの距離は、ノズル面１３ａ上のノズルからインク滴を吐出する際に生じるインクのミストが吸引可能な距離とされる。吸引部２２ａは、垂直壁面１３ｂに沿った高さ方向に一様な形状を有しており、吸引部２２ａの流路の形状は上端から下端の吸引口２２ａ１に至るまで一様な矩形状となっている。

本体部２２ｂは、吸引部２２ａの上端にて吸引部２２ａと連通する。本体部２２ｂは、吐出ヘッド１３のノズル面１３ａと平行な上面と底面とを有する。本体部２２ｂの底面は、吸引部２２ａと直交する。図１に示すように、吐出ヘッド１３の垂直壁面１３ｂのうち、下方を向く面に対して吸引容器２２を隣接させている。これにより、垂直壁面１３ｂに対して直交する本体部２２ｂの底面は、垂直壁面１３ｂに隣接する吸引部２２ａから離れるほど位置が低くなるように傾斜する。本体部２２ｂの上面における吐出ヘッド１３の反対側の端部において、本体部２２ｂと導出部２２ｃとが連通する。

上述したように導出部２２ｃは、捕集容器２３と連通するとともに、吸引ファン２４が駆動することにより捕集容器２３内の空気が吸引される。従って、吸引ファン２４が駆動することにより、吸引容器２２内の空気が導出部２２ｃを介して外部に吸引され、吸引容器２２内の空気の圧力が低下する。すると、吸引口２２ａ１を介してノズル付近におけるミストを含む空気が吸引容器２２内部へと吸引される。ミストを含む空気は吸引部２２ａにおいて吸引口２２ａ１から上方に向かって流れる。なお、図２Ａにおいて、空気が吸引される方向を太線矢印で示す。ミストを含む空気は本体部２２ｂにおいて吐出ヘッド１３から離れる方向に流れ、導出部２２ｃへと至る。

図２Ｂは、吸引部２２ａの壁面（一部）を内側から見て示す図である。同図に示すように、吸引部２２ａの壁面には複数の誘導線Ｌが形成されている。複数の誘導線Ｌは、それぞれが上下方向の直線状に形成され、互いに一定の間隔を隔てて配置されている。

図２Ｃは、吸引部２２ａの下端面（一部）を下方（図２ＡのＹ矢視）から見て示す底面図である。同図に示すように、複数の誘導線Ｌは、それぞれ断面半円状の溝である。すなわち、吸引部２２ａの壁面上における他の領域の面の位置から窪んだ形状となっている。なお、誘導線Ｌは、平面状の吸引部２２ａの内壁面に対して、針の先端を当て、当該針を上下方向に移動させることにより形成された傷であってもよい。また、誘導線Ｌは、吸引部２２ａの内壁面のうち誘導線Ｌを除く領域をマスクするエッチングマスクを用いたエッチングにより形成された溝であってもよい。

図３Ａ，３Ｂは、誘導線Ｌにインクのミストが付着して液滴となる様子を示す模式図である。インクのミストは空気とともに吸引部２２ａを通過し、導出部２２ｃを介して捕集容器２３まで到達することが望ましい。しかし、吸引部２２ａに吸引されたインクのミストの一部が吸引部２２ａの壁面に衝突して、吸引部２２ａの壁面上に付着することは避けられない。図３Ａに示すように、インクの液滴は表面張力によって球形を保とうとするため、半円状に窪んだ誘導線Ｌ上に付着したインクの液滴の方が、平面状の他の領域上に付着したインクの液滴よりも、吸引部２２ａの壁面に対して大きい接触面積で接触することとなる。従って、誘導線Ｌ上の方が、他の領域上よりもインクの液滴を保持しやすくなる。吸引部２２ａの壁面上に付着したインクの液滴に、インクのミストがさらに衝突すると、インクのミストが液滴に吸収され、液滴が成長していく。

誘導線Ｌ上の方が、他の領域上よりもインクの液滴を保持しやすいため、インクの液滴が成長していく過程において、液滴は誘導線Ｌ上に保持されることとなる。例えば、図３Ａの左側のインクの液滴が成長した場合、液滴の一部が誘導線Ｌ上に接触し、誘導線Ｌ側へと引き込まれることとなる。また、誘導線Ｌ上の液滴と、他の領域上の液滴とが接触する場合には、他の領域上の液滴が誘導線Ｌ上の液滴へと引き込まれることとなる。このように、誘導線Ｌ上の限られた領域にてインクの液滴を保持することができるため、インクの液滴の凝集を促進できる。そして、誘導線Ｌ上にて凝集したインクの液滴の投影面積に対応する空気抵抗により、下方から上方へ向かう気流によって液滴を上方へと移動させることができる。誘導線Ｌ上は他の領域よりもインクを保持しやすいため、上下方向の線状に形成された誘導線Ｌに沿ってインクの液滴を上方へと迅速に誘導できる。これにより、インクのミストが吸引部２２ａの内壁面の全領域において微小体積のまま留まり、例えば印刷終了後において吸引ファン２４が駆動を停止させた際に、ロール紙Ｍ上に滴下することが防止できる。

誘導線Ｌに沿って吸引部２２ａの上端に到達したインクの液滴は、本体部２２ｂに進入し、本体部２２ｂの底面上に保持される。図１に示すようにプリンター１に取り付けた状態において、吐出ヘッド１３（Ｙ，Ｋ）に対応して備えられた吸引容器２２の本体部２２ｂの底面は、吸引部２２ａと交差する部分から離れるほど位置が低くなる。従って、本体部２２ｂに到達したインクの液滴を吸引部２２ａから離れるように本体部２２ｂの底面上を誘導できる。従って、本体部２２ｂから吸引部２２ａにインクが逆流し、インクが吸引部２２ａからロール紙上に滴下することが防止できる。一方、吐出ヘッド１３（Ｃ，Ｍ）に対応して備えられた吸引容器２２の本体部２２ｂの底面は、吸引部２２ａと交差する部分から離れるほど位置が高くなるが、例えば本体部２２ｂにインクを吸収するスポンジ等を備えさせることにより、本体部２２ｂから吸引部２２ａにインクが逆流し、インクが吸引部２２ａからロール紙上に滴下することが防止できる。

（３）変形例：
図４Ａは、変形例１にかかる吸引部２２ａの下端面（一部）を下方（図２ＡのＹ矢視）から見て示す底面図である。本実施形態においては、誘導線Ｌを溝とするのではなく、吸引部２２ａの内壁面上にインクの濡れ性が良好な材料の層を塗布することにより、誘導線Ｌとしている。例えば、水性インクを使用し、吸引部２２ａをアルミニウム等の金属で形成する場合、当該金属よりもインクの濡れ性が良好な材料として、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ジグリコールアルキルカーボネート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂等が挙げられる。むろん、誘導線Ｌは吸引部２２ａの壁面上の他の領域よりも濡れ性が良好であればよく、吸引部２２ａの壁面上の他の領域に対して撥水処理を行ってもよい。さらに、吸引部２２ａの壁面に研磨やエッチング等の表面処理を行って表面を粗くすることにより、インクの濡れ性が良好な誘導線Ｌを形成してもよい。

図４Ｂは、変形例２にかかる吸引部２２ａの内壁面（一部）を示す図である。同図に示すように、誘導線Ｌは、下方に向けて分岐する枝形線状に形成される。なお、誘導線Ｌは溝であってもよいし、インクの濡れ性が良好な材料を塗布することにより形成されてもよい。このように、誘導線Ｌを枝形線状とすることにより、上方にインクの液滴が移動するにつれてインクの液滴を凝集させることができる。また、誘導線Ｌの下端は、吸引部２２ａの下端よりも上方にて終了している。従って、誘導線Ｌの液滴が、吸引ファン２４が駆動を停止させた際に、誘導線Ｌからそのまま滴下することが防止できる。

前記実施形態ではプリンター１がインクを吐出させる例を示したが、インク以外の液体を吐出させてもよい。さらに、液体は、ピエゾ素子の機械変化による加圧によって吐出されてもよいし、気泡の発生による加圧によって吐出されてもよい。さらに、被記録媒体は、印刷用紙に限らず、布や樹脂製のフィルム等であってもよい。また、被記録媒体はドラムの側面上に保持されるものに限らず、平面上のプラテン上に保持されてもよい。さらに、吐出ヘッドは複数備えられなくてもよく、単一の吐出ヘッドに対して単一または複数の吸引容器を備えさせてもよい。

１…プリンター、１０…供給部、１０ａ…供給リール、１０ｂ…張力調整部、１１…印刷部、１１ａ…ドラム、１１ｂ…導入ローラー、１１ｃ…導出ローラー、１２…回収部、１２ａ…回収リール、１２ｂ…張力調整部、１３…吐出ヘッド、１３ａ…ノズル面、１３ｂ…垂直壁面、２２…吸引容器、２２ａ…吸引部、２２ａ１…吸引口、２２ｂ…本体部、２２ｃ…導出部、２３…捕集容器、２３ａ…捕集壁、２３ｂ…貯留部、２４…吸引ファン、Ｍ…ロール紙、Ｘ…中心軸。

Claims

ノズルから液体を吐出することにより生じる前記液体のミストを捕集するミスト捕集装置であって、
前記ノズルから所定距離以内に形成された吸引口を下端とし、当該吸引口から吸引された空気の流路を形成する吸引容器と、
前記吸引容器において前記吸引口から上方に向かう気流を生じさせる吸引装置と、
前記吸引容器の流路を構成する壁面上において上下方向の線状に形成され、前記壁面上における他の領域よりも前記液体の液滴が保持されやすい誘導線と、
を備えるミスト捕集装置。
前記誘導線は、前記壁面上に形成された線状の溝である、
請求項１に記載のミスト捕集装置。
前記誘導線は、前記壁面上における他の領域よりも前記液体の濡れ性を良好とする表面処理がなされた線である、
請求項１または請求項２のいずれかに記載のミスト捕集装置。
前記誘導線は、前記壁面上において下方に向けて分岐する枝形線状に形成される、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のミスト捕集装置。
ノズルから液体を吐出する吐出ヘッドと、
前記ノズルから所定距離以内に形成された吸引口を下端とし、当該吸引口から吸引された空気の流路を形成する吸引容器と、
前記吸引容器において前記吸引口から上方に向かう気流を生じさせる吸引装置と、
前記吸引容器の流路を構成する壁面上において上下方向の線状に形成され、前記壁面上における他の領域よりも前記液体の液滴が保持されやすい誘導線と、
を備える液体吐出装置。