JP2016175402A - 液体吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液体吐出装置において、液体吐出手段と記録媒体との間に発生したミストを効率的に除去することを可能にする。【解決手段】液体吐出手段１１と記録媒体との相対的な移動における、液体吐出手段からみた記録媒体の移動方向（Ｅ方向）において、液体吐出手段より下流側に、領域Ｓに存在する空気をミスト１２と共に吸引する吸込み孔７を備える。また、移動方向において吸込み孔７よりも下流側に、記録媒体に向けて空気を噴出することにより吸い込み孔の下流側に気体の渦Ｖを発生させる吹出し孔を備える。ここで、記記録媒体に対して直交する方向における前記渦の最大渦核半径をγ（ｍｍ）、前記渦発生手段と記録媒体の間の距離をｈ（ｍｍ）、とするとき、γ≧１／３ｈの関係を満足するようにする。【選択図】図５

Description

本発明は、液体吐出手段による液体の吐出を行うと共に、記録媒体と液体吐出手段との間に発生するミストを除去可能とする液体吐出装置に関する。

記録媒体に対して液体を吐出して記録を行なう液体吐出装置では、液体吐出時において記録媒体への画像形成に寄与する液滴としての主滴以外に、記録媒体に着弾せずに記録ヘッドと気記録媒体との間に浮遊するミストと呼ばれる微小な液滴が発生する。このミストは、液体吐出装置本体の内部に生じる気流によって、記録媒体や記録ヘッドなどをはじめとする、記録装置本体内の様々な部分に付着する。特に記録ヘッドにおいて、インクを吐出するための吐出口が形成された面（吐出口面）にミストが大量に付着すると、それらのミストが合体して大きな液滴となり、これが吐出口を塞いで吐出口に吐出不良を発生させることがある。この場合、記録ヘッドの吐出性能は大幅に低下し、記録画像の品位を低下させる要因となる。また、ピンチローラなどの記録媒体に直接接触する部分にミストが付着すると、そのインクが記録媒体に付着して画像品位を低下させることとなる。

このようなミストによる問題を解消すべく、記録ヘッドと記録媒体との間に浮遊するミストを吸込み孔から吸い込むことが行われている。しかし、吸込み孔のみを用いて空気を吸込むように液体吐出装置を構成した場合には、吸込み孔へ向かう気流が発生するため、その気流に影響されて吐出口から吐出された主滴の着弾位置にずれが生じてしまう。

そこで、特開２０１０−１３７４８３号公報およびＵＳ ２００６２３８５６１号明細書には、液体吐出装置において記録ヘッドと記録媒体との間で、空気の吹出しと吸込みを行うことによって気流と共にミストを除去することが開示されている。

特開２０１０−１３７４８３号公報 ＵＳ ２００６０２３８５６１号明細書

しかしながら、特許文献１に開示の装置では、空気の吸込みおよび吹出しにより多くの気流が発生した場合には、記録ヘッドから吐出された液滴の着弾位置が気流の影響を受けて適正な着弾位置からずれてしまい、画像品位が損なわれることがある。また逆に、空気の吸込み量および吹出し量が少ない場合には、十分にミストを除去できず、ミストによる汚損を発生させることがある。

また、特許文献２に開示の装置では、隣接する記録ヘッドの間に設けた吸込み孔と吹出し孔とを併用してミストを除去することにより、画像を乱す気流の発生を抑制することが開示されている。しかし、特許文献２に開示の技術にあっても、空気の吸込み量、吹出し量がある一定の範囲内にあるときは、ミストを除去できず、ミストの付着による各部の汚損が十分に解消されない。

このように、最適な吸込み動作と吹出し動作の双方を行いつつミストの除去を行うようにした従来の液体吐出装置にあっては、実機やシミュレーションによる試行錯誤が必要であり、明確な指標等は見つかっていない。

本発明は、液体吐出手段と記録媒体との間に発生したミストを効率的に除去することが可能な液体吐出装置の提供を目的とする。

本発明は、液体を吐出する吐出口を有する液体吐出手段と、該液体吐出手段に対して所定の間隔を介して配置した記録媒体とを相対的に移動させる移動手段と、を備えた液体吐出装置であって、前記相対的な移動における、前記液体吐出手段からみた前記記録媒体の移動方向において、前記液体吐出手段より下流側に配置され、前記液体吐出手段と前記記録媒体との間の領域に存在する空気をミストと共に吸引する吸込み孔と、前記移動方向において前記吸込み孔よりも下流側に配置され、前記記録媒体に向けて空気を噴出することにより前記吸込み孔の下流側に気体の渦を発生させる吹出し孔と、を備え、前記記録媒体に対して直交する方向における前記渦の最大渦核半径をγ（ｍｍ）、前記吹出し孔と記録媒体の間の距離をｈ（ｍｍ）、とするとき、

の関係を満足することを特徴とする。

本願発明によれば、液体吐出手段と記録媒体との間に発生したミストを効率的に除去することができ、液体吐出装置や記録媒体のミストによる汚損を低減することが可能となる。

第１実施形態における液体吐出装置の要部の構成を模式的に示す斜視図である。 図１（ａ）に示す記録ヘッドおよびミスト除去ヘッドのＩＩ−ＩＩ線断面を模式的に示す図である。 第１実施形態における制御系の概略構成を示すブロック図である。 第１実施形態において発生するミストの流れと渦を示す模式図である。 第１実施形態における要部の構成およびミストの挙動を示す模式図である。 吸込み孔と吹出し孔との間の距離と、空気の吸込みおよび吹出し速度を変化させた場合におけるミストの挙動を示す模式図である。 第２実施形態における吹出し孔と吸込み孔の向きを示す模式図である。 第３実施形態における記録ヘッドの構成を模式的に示す底面図であり、吐出口、空気の吸込み孔、および吹出し孔を示している。 第４実施形態の第１〜第３例を示す模式図である。 第４実施形態の第４例および第５例を示す模式図である。 第５実施形態の要部を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。

（第１実施形態）
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、第１実施形態における液体吐出装置の要部の構成を模式的に示す斜視図であり、（ａ）は本発明の実施形態に適用する液体吐出装置の構成の要部の構成を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は同図（ａ）に示した液体吐出手段（記録ヘッド）およびミスト除去ヘッドの構成および配置を示す斜視図である。図２は図１に示した記録ヘッドおよびミスト除去ヘッドの構成および配置を模式的に示す縦断側面図である。

図１および図２において、本実施形態の液体吐出装置１は、記録媒体Ｐの移動方向（Ｅ方向）と直交する平面方向（Ｆ方向）に延在する長尺な複数の記録ヘッド１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｂｋを並設してなるフルラインタイプのインクジェット記録装置である。ここで、１１Ｙは、イエローインクを吐出する液体吐出ヘッドとしての記録ヘッド、１１Ｍはマゼンタインクを吐出する記録ヘッド、１１Ｃはシアンインクを吐出する記録ヘッド、１１Ｂｋはブラックインクを吐出する記録ヘッドを示している。各記録ヘッドは、供給されるインクの種類が異なることを除き、略同一の構成を有するものとなっており、以下の説明において、これらの記録ヘッドを特に区別する必要がない場合には、これらをまとめて記録ヘッド１１と記述する。各記録ヘッド１１は、イエローインク、マゼンタインク、シアンインク、ブラックインクを貯留した４つのインクタンク（図示せず）にそれぞれ接続されている。

複数の記録ヘッド１１は、記録媒体Ｐを搬送する搬送手段（移動手段）に設けられた無端の搬送ベルト３０の上面部と対向するように、記録媒体Ｐと記録ヘッド１１Ｓとが相対的に移動する方向に沿って所定間隔を介して配列されている。本実施形態では、記録動作中、記録ヘッド１１Ｓは定位置に保持され、搬送ベルト３０によって記録媒体Ｐが搬送される。このため、記録媒体Ｐと記録ヘッド１１とが相対的に移動する方向は、搬送ベルト３０によって記録媒体Ｐが搬送される方向（搬送方向（Ｅ方向））となる。各記録ヘッド１１において、搬送ベルト３０の上面部３０ａと対向する面（図２において下面）には、液体を吐出する複数の吐出口が配列されたヘッドチップ９が、記録ヘッドの長手方向（Ｆ方向）に沿って千鳥状に配置されている。各ヘッドチップ９には、複数の吐出口に連通する圧力室、液路、インクタンクのインクが供給される共通液室、および前記圧力室に供給されるインクを吐出口から吐出させるための吐出エネルギーを発する吐出エネルギー発生素子が設けられている。本実施形態では、吐出エネルギー発生素子として、電気エネルギーを熱エネルギーに変換する発熱抵抗素子（ヒータ）を用いている。ヒータは、駆動回路１４０（図３参照）を介して制御部１５０に電気的に接続され、制御部１５０（図３参照）から送られるオン／オフ信号（吐出／不吐出信号）に応じて駆動、停止が制御される。ヒータは、駆動時において熱エネルギーを発生させ、その熱エネルギーによって圧力室内のインクに気泡を発生させ、そのときの圧力変動によってインクを吐出口から吐出させる。

記録媒体Ｐの搬送方向（Ｅ方向）における、各記録ヘッド１１からみた下流側には、ミスト除去ヘッド（ミスト除去手段）１４が設けられている。本実施形態では４つの記録ヘッド１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｂｋそれぞれの吐出口列の下流側に配置されている。従って全体的には、記録媒体Ｐの搬送方向（Ｅ方向）において、記録ヘッド１１とミスト除去ヘッド１４とが、図１（ａ）に示すように、順次配置された構成を採る。各ミスト除去ヘッド１４は、搬送ベルト３０の上面部３０ａに対し、Ｇ方向（図２において上下方向）に所定の距離間隔を介して配置されている。各ミスト除去ヘッド１４において、搬送ベルト３０の上面部３０ａと対向する面（底面）には、吸込み孔７と吹出し孔８が形成されている。吸い込み孔７は、記録媒体Ｐの搬送方向における、各液体吐出ヘッド１１からみた下流側に配置されている。また、吹出し孔８は、記録媒体Ｐの搬送方向において、吸込み孔７よりも下流側に配置され、吹き出し孔８から記録媒体Ｐに向けて空気を噴出することにより吸込み孔７の下流側に、気体の渦を発生させる。

吸込み孔７は、記録ヘッド１１と記録媒体Ｐとの領域Ｓに存在する空気を、吸込み孔７から吸い込ませる吸引ポンプに接続され、吹出し孔８は、この吹出し孔８から領域Ｓへと空気を吹き出させる吹出しポンプ（送気手段）に接続されている。なお、吸込み孔７と吸引ポンプとにより、吸引手段が構成され、吹出し孔８と吹出しポンプとにより気体の渦を発生させる渦発生手段が構成されている。

本実施形態における吸込み孔７および吹出し孔８は、記録ヘッド１１において、図１Ｂに示すように、各ヘッドチップ９の吐出口が配列されている方向（幅方向（Ｆ方向））に沿って延在する長孔形状をなしている。吸込み孔７および吹出し孔８の長手方向における長さ、すなわち記録媒体Ｐの搬送方向（Ｅ方向）と直交する方向（Ｆ方向）の長さはｍ１となっている。吸込み孔７および吹出し孔８の長手方向の長さｍ１は、記録ヘッド１１の吐出口が配列されている長さｍ２よりも長く（ｍ１＞ｍ２）なっている。また、吸込み孔７および吹出し孔８の形成範囲は、幅方向（Ｆ方向）において、吐出口の配列範囲を包含している。

記録媒体Ｐを搬送する搬送ベルト３０は、駆動ローラ３１と従動ローラ３２とに掛け渡されている。駆動ローラ３１は、搬送モータ１１１（図３参照）に連動し、搬送モータ１１１の駆動によって駆動ローラ３１が一定方向に回転し、これによって搬送ベルト３０はＥ方向に移動する。この搬送ベルト３０の移動に伴い、搬送ベルト３０の上面部３０ａに保持された記録媒体ＰもＥ方向へと搬送される。なお、搬送モータ１１１と搬送ベルト３０とにより、本発明における搬送手段が構成されている。また、記録媒体Ｐは、図外の保持手段によって搬送ベルト３０の上面部３０ａに保持されるように構成されている。保持手段としては、現在、種々のものが提案・実施されている。例えば、搬送ベルトの上面部を帯電させて記録媒体を静電吸着させる手段、あるいは通気性を有する搬送ベルトの下方から記録媒体を吸引し、搬送ベルトの上面部に記録媒体を保持させる手段などが知られている。また、本実施形態では、搬送手段として搬送ベルトを用いた例を示したが、本発明は、搬送ベルト以外の他の搬送手段を用いた液体吐出装置にも適用可能である。例えば、記録ヘッドに対向する平板状のプラテンに記録媒体を支持させ、記録媒体に接触する搬送ローラの回転によって記録媒体を搬送するよう構成することも可能である。

図３は、本実施形態における制御系の概略構成を示す図である。図３において、制御部１５０は、液体吐出装置１の全体的な制御を司る制御手段として機能するものであり、インターフェース１２５を介してホストコンピュータ２００に接続されている。制御部１５０は、ＣＰＵ１５１、ＲＯＭ１５２、およびＲＡＭ１５３などを備える。ＣＰＵ１５１は、ＲＯＭ１５２に格納されているプログラムに従い、種々の演算、判断、制御などの処理を行い、液体吐出装置１の各部の制御を行う。ＲＡＭ１５３は、入力操作部１２４などから入力されたデータを一時的に格納すると共に、ＣＰＵ１５１の演算処理におけるワークエリアとしても機能する。

制御部１５０には、各記録ヘッド１１を駆動する駆動回路１４０が接続されると共に、インクジェット記録装置１の各種モータの駆動回路が接続されている。例えば、制御部１５０には、搬送ベルト３０の駆動源として作用する搬送モータ１１１が駆動回路４１を解して接続されている。さらに、制御部１５０には、吸込み孔７に接続される吸引ポンプを駆動する吸引ポンプモータ１１３、吹出し孔８に接続される吹出しポンプを駆動する吹出しポンプモータ１１５などの駆動回路１４３、１４５が接続されている。

以上の構成を有する液体吐出装置１において、搬送モータ１１１の駆動により駆動ローラ３１が回転すると、これに伴って記録媒体Ｐは搬送方向（Ｅ方向）に搬送される。そして、記録媒体Ｐが搬送されている間に、記録ヘッド１１Ｙ〜１１Ｂｋのそれぞれの吐出口から記録データに応じて液滴（インク滴）が吐出され、カラー画像が記録される。また、記録動作時に記録ヘッド１１の吐出口からは、画像形成に寄与する主滴だけでなく、画像の形成に寄与しない微小な液滴（ミスト）が発生し、これが記録媒体に着弾せずに領域Ｓで浮遊する。このミスト１２は記録ヘッド１１の吐出口が形成されている面（吐出口面）や記録媒体などをはじめ、種々の部分に付着して、記録ヘッド１１の吐出性能の低下や、記録媒体および記録装置の汚損などを発生させる。このため、インクジェット記録装置では、記録ヘッド１１と記録媒体Ｐとの間に発生するミストを除去することが必要となる。

図４は、記録ヘッド１１と記録媒体Ｐとの間に生じる気流およびミストの挙動を示す模式図である。図４（ａ）に示すように吐出口列より生じたミスト１２は、記録媒体Ｐの搬送動作によって生じる搬送方向（図１ＡのＥ方向）への気流により、搬送方向下流側へと移送される。また、図４（ｂ）は、記録ヘッド１１の下流側において、ミスト除去ヘッド１４の吹出し孔８から記録媒体Ｐに向けて気流を吹き出した状態を模式的に示す図である。吹出し孔８から吹き出された気流は、記録媒体Ｐに当たって上方へと流動し、渦を形成する。この空気の噴出しが適切に行われると、ミスト１２の下流側への漏れは防止できる。但し、ミスト１２は、吐出口の配列方向（図４（ａ）ないし（ｄ）の紙面と直交する方向（図１（ｂ）に示すＦ方向））へ送られる。従って、記録ヘッド１１において、搬送方向に対する左右位置に吸込み孔を設け、この吸込み孔から空気を吸引するようにすれば、吐出口の配列方向に流れて来たミストを除去することが可能になる。しかしながらこの場合には、ミスト１２が吸込み孔に達するまでのミストの飛翔距離が長くなるため、記録ヘッド１１やミスト除去ヘッド１４に付着してしまうことが多い。

また、図４（ｃ）は、ミストの除去を、吸込み孔７のみを用いて行う場合を示す模式図である。この場合、記録媒体Ｐの移動に伴って発生する気流により移送されるミスト１２を除去しなければならず、強い吸込み力で空気を吸い込むことが必要になる。このため、記録ヘッド１１から吐出された主滴２０が、吸込み孔７へ向かう気流の影響を受けてしまい、記録媒体Ｐにおける着弾位置にずれが生じ、画像品位の低下を招くおそれがある。

本実施形態では、記録ヘッド１１から吐出された主滴２０に対する着弾位置に影響を及ぼすことなく効率的なミスト除去を実現するため、図４（ｄ）に示すように、吹出し孔８からの空気の吹出しと、吸込み孔７からの空気の吸込みとを同時に行うようになっている。これによれば、吹出し孔８から吹き出された空気によって発生する気流が、ミスト１２の搬送方向下流側への移動を阻止する。そして、記録媒体Ｐの近傍で浮遊するミスト１２は、吹出し孔８から吹き出された空気によって巻き上げられた後、吸込み孔７に吸い込まれるため、記録媒体Ｐへのミスト１２の付着も軽減される。さらに、以下に説明するように、各パラメータを設定することにより、吹出し孔８から吹き出された空気によって形成される気流の大部分を、吸込み孔７に吸い込ませることが可能になり、気流と共に殆どのミストを吸込み孔７に吸い込ませることが可能になる。このため、記録ヘッド１１やその周辺部分の汚損、および記録媒体Ｐの汚損を大幅に低減することができる。

図５は、吹出し孔８による空気の吹き出しと、吸込み孔７による空気の吸い込みとを同時に行うことによってミスト１２を除去する場合に、効率的にミスト１２を吸収することが可能になる気流発生状態を模式的に示す図である。本発明者等は、吸込み孔７と吹出し孔８との間隔Ｌ、および吸込み量と吹出し量とによってミストの除去効率が変化することを確認した。そこで、吸込み孔７と吹出し孔８との間隔、吹出す空気の流量、記録媒体Ｐと記録ヘッド１１との間隔等をパラメータとするシミュレーションを行った。その結果、ミストを効率的に除去することが可能になる特徴的な気流の流動形態を見出した。

図５に示すように、空気の吸込みと吹出しとを同時に行うことにより、図５に示すように吸込み孔７と吹出し孔８との間には渦Ｖが発生する。ここで、この渦Ｖについて説明する。吸込み孔７と吹出し孔８との間に生じる渦Ｖはランキン渦と呼ばれる。ランキン渦Ｖは中心部分の強制渦領域Ｖ１とその外側の自由渦領域Ｖ２とから形成され、強制渦領域Ｖ１は直線的な速度分布を持つため、その領域を比較的容易に特定することができる。強制渦領域Ｖ１の半径γは渦核半径と呼ばれる。本実施形態において、吸い込み孔７と吹出し孔８の間に生じる渦Ｖの形状は非対称となる。ここで、記録媒体Ｐに対して渦Ｖの中心から垂直方向の２つの渦核半径γの最大値を、最大渦核半径と定義する。なお、記録ヘッド１１と記録媒体Ｐの間に生じる渦Ｖは可視化計測により測定可能であり、当業者であればその測定は容易である。発明者等は、主にシミュレーションを行い、効率的にミストを除去できる条件として以下の４点を見出した。

［条件１］
最大渦核半径γが記録媒体Ｐとミスト除去ヘッド１４の間の距離ｈ（ｍｍ）の１／３以上であること。

［条件２］
式（１）が満たされる範囲において吸込み、吹出し気流の速度ｖ（ｍ／ｓ）、吹出し孔７と吸込み孔８との間の最短距離（図５中Ｌ（ｍｍ））が以下の式（２）の関係を満足すること。

［条件３］
効率の良いミスト除去が可能となる渦Ｖが生成されるためにはＬがｈの３倍以内であることが好ましいこと。

［条件４］
吸込み、吹出し気流の速度ｖが１０ｍ／ｓ以下であれば周囲の気流を乱さずにミストを除去できること。

これらの関係式について図６を用いて説明する。図６（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）の縦軸は、吸込みと吹出しの空気の速度ｖ［ｍ／ｓ］、横軸はミスト除去ヘッド１４における吹出し孔８と吸込み孔７の間の最短距離Ｌ［ｍｍ］をそれぞれ示す。様々な条件を設定して記録媒体Ｐと、記録ヘッド１１もしくはミスト除去ヘッド１４との間の空気の流動形態のシミュレーションを行い、ミスト除去の可否を判定した。その中で最も本実施形態における特徴を表す、気流の流動形態の相図を図６（ａ）ないし（ｅ）に示す。

図６（ａ）ないし（ｅ）で示すシミュレーションの条件として、空気の吹出しと吸込みを同一速度とし、記録媒体Ｐとミスト除去ヘッド１４との間の距離ｈを１．２５ｍｍとし、吸込み孔７および吹出し孔８の幅を０．５ｍｍとし、記録媒体速度を０．６３５ｍ／ｓとした。

空気の吸込み速度、および吹出し速度の上限は、ミスト除去ヘッド１４もしくは記録ヘッド１１と、記録媒体Ｐとの間に生じる気流の乱れが大きくならない範囲とした。気流の乱れが大きい場合には、記録ヘッド１１もしくはミスト除去ヘッド１４に対してミスト１２が付着したり、ミスト除去ヘッド１４におけるミスト１２の除去が不十分になったりするためである。本実施形態の範囲において、特に空気の吹出し速度が２０ｍ／ｓを超える場合には、記録ヘッド１１と記録媒体Ｐとの間に生じる気流の乱れは大きくなり、ミスト除去は困難になる。このため、本実施形態では、吹出し速度を２０ｍ／ｓ以下とした例を示している。記録媒体Ｐとミスト除去ヘッド１４との間の距離ｈは１．０〜２．０ｍｍの間であり、図４（ａ）ないし（ｄ）の流動形態を確認している。

次に、吹出し孔８と吸込み孔７との間の距離Ｌについて説明する。ミスト１２の除去を確実に行うためには、ミスト除去ヘッド１４と記録媒体Ｐとの間に生じる渦Ｖが安定して存在することが必要である。この渦Ｖが安定して存在するためには、Ｌ／ｈ、すなわち渦Ｖが存在する領域Ｓのアスペクト比が重要となる。アスペクト比が大きいと渦Ｖは安定して存在できず、いくつもの渦に分裂したり、不安定な渦になったりする場合がある。そのため、本実施形態では、アスペクト比は８程度以下、すなわち、吹出し孔８と吸込み孔７の距離を１０ｍｍ以下とした。さらに、記録媒体の搬送速度が２．０ｍ／ｓの場合においても、図６（ａ）ないし（ｅ）とほぼ同等な流動形態を確認している。

式（１）を用いて表される相図上の領域について図６（ａ）を用いて示す。式（１）で表される領域は領域Ｂである。領域Ａは吸込み孔７と吹出し孔８の距離Ｌが短いために、両孔間に生じる渦は式（１）を満たさない領域となっている。また、領域Ｃは、吹出しの速度が２ｍ／ｓ以下の領域である。この吹出し速度が２ｍ／ｓ以下の場合には、記録媒体Ｐの移動に伴うコックリング（撓み）の影響により、ミスト除去ヘッド１４と記録媒体Ｐとの間の気体の流れが不安定になる場合があるため、ミスト１２の除去を安定して行えない可能性がある。さらに領域Ｃにおいては、記録媒体Ｐ側への気流の到達距離が短いため、吸込み孔７と吹出し孔８の間に式（１）の関係を満足する渦が発生しないことがある。

次に、より好ましくミスト除去が行われる条件について図６（ｂ）を用いて説明する。領域Ｂと領域Ｄは式（２）により分離することができる。すなわち、領域Ｄは吹出し速度が速くなるために流れが非定常となる。流れの非定常性が大きくなると、吹出し孔８と吸込み孔７との間に生じる渦Ｖが安定せず、それによりミスト１２の一部が除去できなくなる場合がある。すなわち、式（１）、（２）が適用される図６（ｂ）における領域Ｂの範囲内でミストの除去を行うことが好ましい。

図６（ｃ）は、図６（ａ）において式（１）で表される領域Ｂに対し、式（３）を適用した場合を示している。ここでは、図６（ｂ）において示した領域Ｂは、図６（ｃ）では、領域ＢとＢ’とに分割される。領域Ｂ’は記録ヘッド１１にミスト１２の一部が付着する可能性を有する領域である。すなわち、式（１）および式（３）が適応される範囲内でミストの除去が行われることが望ましい。

図６（ｄ）は、図６（ｂ）において式（１）で表される領域Ｂに対し、式（４）を適用した場合を示している。図６Ｂにおいて示した領域Ｂは、図６Ｄに示す領域ＢとＢ”に分割される。領域Ｂ”はミストの一部が除去されずに記録ヘッド１１の下流側へ流出してしまう可能性を有する領域である。従って、式（１）および式（４）が適応される範囲内でミストの除去が行われることが望ましい。

図６（ｅ）は、図６（ａ）において式（１）で表される領域Ｂに対して、式（３）および式（４）を適用した場合を示している。図６（ａ）における領域Ｂは、領域Ｂと領域Ｂ’、Ｂ“、Ｄ、Ｅに分割される。Ｂ’は記録ヘッド１１にミストの一部が付着する可能性を有する領域である。領域Ｂ”はミストの一部が除去されずに記録ヘッド１１の下流側へ流出してしまう可能性を有する領域である。領域Ｅは記録ヘッド１１にミスト１２の一部が付着する可能性がある、もしくはミストの一部が除去されずに記録ヘッド１１の下流側へ流出してしまう領域である。従って、式（１）に対して式（３）、（４）を適用した範囲内でミストの除去が行われることが望ましい。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を説明する。第１実施形態では、図７Ａに示すように、ミスト除去ヘッド１４の吸込み孔７における気流の方向ｄ１とヘッド面１４ａとのなす角度θ1と、吹出し孔８における気流の方向ｄ２とヘッド面１４ａとのなす角度θ２とが同一角度（９０度）である場合を示した。これに対し第２実施形態では、図７Ｂないし７Ｄに示すように、ヘッド面１４ａと吸込み孔７における気流の方向ｄ１とのなす角度θ１と、ヘッド面１４ａと吹出し孔８の気流の方向ｄ２とのなす角度θ２とが互いに異なる角度に設定されたものとなっている。

図７（ｂ）ないし（ｄ）に示すように、ミスト除去ヘッド１４において、吸込み孔７および吹出し孔８は、ヘッド面１４ａに対して様々な方向と角度をもって設定することができる。また、吸込み孔７における気流の速度は、吹出し孔８における気流の速度と同一である必要はない。さらに吸込み孔７と吹出し孔８の間は平坦な面である必要はなく凹面または凸面であってもよい。ミスト除去ヘッド１４における空気の吹出しおよび吸込みが、いかなる方向、角度、および流速で行われたとしても、式（１）が成立すればミスト除去は可能である。より確実にミスト除去を行うためには、式（１）に加えて、式（２）および式（３）が成立する範囲内でミスト１２の除去が行われることが望ましい。

（第３実施形態）
次に本発明の第３実施形態を図８を参照しつつ説明する。なお、図８（ａ）は本実施形態の記録ヘッド１１の構成を模式的に示す底面図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＶＩＩＩＢ−ＶＩＩＩＢ‘線断面図である。上記第１、第２実施形態では、複数の記録ヘッド（１１Ｙ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｂｋ）を設け、それら複数の記録ヘッドそれぞれの下流側に、吹込み孔７および吹出し孔８を有するミスト除去ヘッド１４を、記録ヘッド１１とは独立に設けた構成となっている。これに対し、この第３実施形態においては、単一の記録ヘッド１１内に図８（ａ）に示すように、異なる色のインクを吐出するための複数の吐出口列１０５Ａが形成されている。各吐出口列１０５Ａの下流側には、吹出し孔８と吸込み孔７とが平行して形成されている。

また図８（ｂ）に示すように、記録ヘッド１１は液体を吐出する吐出エネルギー発生素子としてヒータ１０２が形成された基板１０１と、液体を吐出するための吐出口１０５と、該吐出口１０５に連通する発泡室１０６が形成された吐出口形成部材１０４とを備える。さらに、記録ヘッド１１は、基板１０１に形成された液体供給口１０３に連通する液体供給路１０８を有する支持部材１０７を備える。このように、本実施形態における記録ヘッドでは、ヒータ１０２の熱によって液体を加熱、発泡させて液体を吐出する構成を採る。しかし、本発明は、ピエゾなどの電気機械変換素子を用いて液体を吐出させる構成を採る液体吐出ヘッドにも適用可能である。

この第３の実施形態のように、記録ヘッド１１と一体にミスト除去用の吸込み孔７および吹出し孔８を形成することにより、記録媒体搬送方向（Ｅ方向）における記録ヘッド１１の全体的な寸法を減少させることが可能になる。また、各吐出口列１０５Ａから発生したミストを、より吐出口列に近い位置で除去することが可能となる。このため、記録ヘッド内にてミストが発生した直後、すなわちミストが拡散する前に、速やかにミストを除去することが可能になり、ミストによる汚損をより効果的に低減することが可能になる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態として、図９（ａ）ないし（ｃ）、並びに図１０（ａ）および（ｂ）に基いて説明する。この第４実施形態では、上記第１ないし第３実施形態における液体吐出装置１における吸込み孔７における吸気、および吹出し孔８における空気の吹出しを実行させるための吸気手段および送気手段の構成例を示す。

図９（ａ）は、ミスト除去ヘッド１４の吸込み孔７に、空気を吸引するための吸引ポンプ１２１を連結し、吹出し孔８に吹出しポンプ（送気手段）１２３を連結した例（第１例）を示したものである。なお、この場合、吸込み孔７と吸引ポンプ１２１の間、および、吹出しポンプ１２３の上流側には、塵埃を除去するためのフィルタ１２２，１２４を設けることが望ましい。

また、図９（ｂ）は、吸込み孔７における吸気と、吹出し孔８における空気の噴出しとを、単一のポンプ１２５を用いて行うようにした例（第２例）を示している。すなわち、この第２例では、ポンプ１２５の吸引口に、塵埃除去用のフィルタ１２６を介して吸込み孔７を連結すると共に、同一のポンプ１２５の送気口に、吹出し孔８が連結されている。前述の式（１）の関係を満足する、吸込み孔７における空気の吸引流量と、吹出し孔８における空気の吹出し流量は、略同程度の流量である。従ってポンプ１２５の送気口から排出された空気を、吹出し孔８から吹出させる空気として利用することもできる。
図９（ｃ）は、記録媒体の搬送方向に沿って配置した複数（図では３個）の記録ヘッド１１を互いに平行して配置し、かつ各記録ヘッドの側方にミスト除去ヘッド１４を配置した液体吐出装置において、吸引ポンプ１２１と吹出しポンプ１２３を連結した例(第３例)を示している。この第３例においても、第１例と同様に、各ミスト除去ヘッド１４の吸込み孔７に、空気を吸引するための吸引ポンプ１２１を連結し、吹出し孔８に吹出しポンプ（送気手段）１２３を連結している。

また、図１０（ａ）に示す第４例のように、複数のミスト除去ヘッド１４のそれぞれの吸込み孔７を、単一の吸引ポンプ１２１の吸引口にフィルタ１２２を介して連結すると共に、単一の吹出しポンプ１２３の送気口に各吹出し孔８を連結することも可能である。この場合、吹き出しポンプ１２３の下流側にフィルタ１２４を設ける。
さらに、図１０（ｂ）に示す第５例のように、各吸込み孔７に接続される吸引ポンプ１２１による吸気量、および吹出しポンプ１２３による吹出し量を、液位吐出ヘッドの吐出液滴発数に応じて、制御部１５０により制御することも可能である。

（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態を説明する。この第５実施形態は、図１１に示すように、ミストを吸込み孔７から吸引する気流を発生させる吸気手段と、吹出し孔８から空気を送気する送気手段を、それぞれプラズマアクチュエータ１３１と１３２を用いて構成したものである。プラズマアクチュエータ１３１と１３２は、ミスト除去ヘッド１４の吸込み孔７、吹出し孔８のそれぞれの内面に設けられている。プラズマアクチュエータ１３１，１３２は、誘電体１３４を一対の電極１３５、１３６で挟むと共に、交流電源としての高周波発生装置１３７から出力された交流電圧を電極１３５、１３６の間に印加するよう構成されている。これによれば、吸い込み孔７および吹出し孔８に対して一定向の気流を発生させことが可能になる。

このように、第５実施形態では、一方のプラズマアクチュエータ１３１によって、吸込み孔７の内面に沿って内方へと空気を流動させ、他方のプラズマアクチュエータ１３２によって、吹出し孔８の内面に沿って空気を吹き出させるように構成されている。なお、吸込み孔７および吹出し孔８のそれぞれの内周面に沿って誘電体を円筒状に配置し、その誘電体の内外両周面に沿って複数の電極を配置するようにすることも可能である。

このプラズマアクチュエータ１３２、１３３を用いることにより、狭いスペースにおいても気流を発生させることが可能となる。さらに、この第５実施形態によれば、ポンプ等の大型な機械装置が不要となり、液体吐出装置１を小型に構成することができる。また、プラズマアクチュエータ１３１、１３２による空気の流量は、電極に印加する電圧値、および周波数を制御することにより、容易に調整することが可能になる。

１ 液体吐出装置
７ 吸込み孔
８ 吹出し孔
１１ 記録ヘッド（液体吐出手段）
３０ 搬送ベルト
１１１ 搬送モータ
１１３ 吸引ポンプ（吸引手段）
１２３ 吹出しポンプ（送気手段）
１２５ ポンプ
１３１ プラズマアクチュエータ（吸気手段）
１３２ プラズマアクチュエータ（送気手段）
１３４ 誘電体
１３５，１３６ 電極
１３７ 高周波発生装置（交流電源）
Ｐ 記録媒体
Ｖ 渦
γ 渦の最大渦核半径
ｈ 渦発生手段と記録媒体の間の距離

Claims (12)

1. 液体を吐出する吐出口を有する液体吐出手段と、該液体吐出手段に対して所定の間隔を介して配置した記録媒体とを相対的に移動させる移動手段と、を備えた液体吐出装置であって、
   前記相対的な移動における、少なくとも１つの前記液体吐出手段からみた前記記録媒体の移動方向において、前記液体吐出手段より下流側に配置され、前記液体吐出手段と前記記録媒体との間の領域に存在する空気をミストと共に吸引する吸込み孔と、
   前記移動方向において前記吸込み孔よりも下流側に配置され、前記記録媒体に向けて空気を噴出することにより前記吸込み孔の下流側に気体の渦を発生させる吹出し孔と、を備え、
   前記記録媒体に対して直交する方向における前記渦の最大渦核半径をγ（ｍｍ）、
   前記吹出し孔と記録媒体の間の距離をｈ（ｍｍ）、とするとき、
   

   

   の関係を満足することを特徴とする液体吐出装置。
2. 前記吸込み孔からの空気の吸引により発生する気流、および前記吹出し孔からの空気の吹出しにより生じる気流の速度が２０（ｍ／ｓ以下）であり、
   前記吸込み孔と前記吹出し孔との間の最短距離は１０（ｍｍ）以下である、請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 前記吸込み孔と前記吹出し孔の間の距離をＬ（ｍｍ）、前記吹出し孔からの空気の噴出により生じる気流の速度ｖ（ｍ／ｓ）とするとき
   

   

   の関係を満足する、請求項１または２に記載の液体吐出装置。
4. 前記吹出し孔と記録媒体の間の前記距離ｈ（ｍｍ）と
   前記吸込み孔と前記吹出し孔の間の前記距離Ｌ（ｍｍ）は、
   

   

   の関係を満足する、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
5. 前記速度ｖは、
   

   

   の関係を満足する、請求項３に記載の液体吐出装置。
6. 前記吸込み孔から空気を吸引させる吸気手段と、前記吹出し孔から空気を吹き出させる送気手段と、を備えることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
7. 前記吸気手段と、前記送気手段の少なくとも一方は、ポンプによって構成されている、請求項６に記載の液体吐出装置。
8. 複数の前記液体吐出手段が、前記移動方向に沿って配置され、
   前記複数の液体吐出手段それぞれの下流側には、前記吸込み孔と、前記吹出し孔とが順次配置され、
   前記複数の液体吐出手段それぞれの下流に設けられた複数の吸込み孔は、単一のポンプに連結され、
   前記吹出し孔の下流に設けられた複数の吹出し孔は、単一のポンプに連結されている、請求項７に記載の液体吐出装置。
9. 前記複数の吸込み孔は、単一のポンプの吸引口に、前記複数の吹出し孔は前記単一のポンプの送気口にそれぞれ連結されている、請求項８に記載の液体吐出装置。
10. 前記吐出口と、前記吸込み孔と、吹出し孔と、は同一の基板に配置されている、請求項６ないし９のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
11. 前記吸気手段と、前記送気手段の少なくとも一方は、プラズマアクチュエータによって構成されている、請求項６ないし１０のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
12. 前記プラズマアクチュエータは、誘電体の一方の面と他方の面とにそれぞれ設けられた電極と、前記電極の間に交流電圧を印加する交流電源と、を備えている、請求項１１に記載の液体吐出装置。

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