JP2016221742A - 液体を吐出する装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体を吐出する装置において発生するインクミストを効率よく回収する。【解決手段】記録媒体に液体を吐出する液体吐出手段と、液体吐出手段を搭載して主走査方向に移動する主走査移動手段と、装置本体内の空気を吸引する吸引手段と、を備え、吸引手段により装置本体内の空気が吸引される吸引口が、液体吐出手段により液体が吐出される吐出口の近傍に設けられ、主走査移動手段に、該主走査移動手段の移動に伴って発生する風を装置本体内へ送る送風手段を備え、送風手段は、吸引口に隣接した送風口を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、液体を吐出する装置に関する。

オンデマンド型のインクジェット（以下「ＩＪ」と言う。）記録技術には、インク滴を吐出する方式として、ピエゾ方式とサーマル方式がある。ピエゾ方式は、インクを充填した液室の壁の一部に振動板を設け、圧電アクチュエータ（ピエゾ）により振動板を変位させ液室内の体積を変化させて圧力を高めインクを吐出する方式である。サーマル方式は、液室内に通電によって発熱する発熱体を設け、発熱体の発熱により生じる気泡によって液室内の圧力を高め、インクを吐出する方式である。

近年、ＩＪ記録技術は、家庭用の小型プリンタだけでなく、大判のポスターや看板などの画像形成にも広く用いられてきている。また近年、画像形成速度の高速化の要求に対応して、多ノズル化や駆動周波数の高周波数化が進んでいる。ＩＪ記録技術においては、元来、インク吐出の際に画像形成に寄与しないインクミストが発生する問題があり、高速化と共にインクミストの問題がより顕著になってきている。

インクミストは装置内に拡散して装置の駆動系を制御するセンサ等に付着して故障の原因となる。また、装置内に収容されている用紙にインクミストが付着すると、印刷品質に影響が出てしまう。
そこで、従来から、インクミスト対策として、例えば特許文献１のように気流を使ってインクミストを機内に拡散しないようにしたり、特許文献２のように電界でミストを誘導したりしている。

また、ミスト回収効率を上げる目的で、ヘッド近傍にミスト吸引口を備えてノズルで発生した直後のミストを回収する技術が特許文献３に開示されている。さらに、ヘッド走査に伴って発生する気流を利用して隣接ヘッドへのミスト付着を防止する技術が特許文献４に開示されている

ところが、例えば特許文献１や特許文献２のようなインクミスト制御技術では、例えば往復走査により画像形成を行うＩＪ装置においては、装置内に発生する気流の流れが複雑なため、ミストを制御することが困難である。

また、例えば特許文献３のようなミストを回収する技術では、例えばヘッドと用紙との間の距離が広い場合やヘッドの走査速度が速い場合には十分な回収効率を得ることができない。また、特許文献４は、そもそもミスト回収に関する技術ではなく、装置内が汚れるという問題を根本的に解決するものではない。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであって、インクジェット装置のような液体を吐出する装置において発生する液体ミストを効率よく回収することを目的とする。

上述した目的を達成するため、本発明における液体を吐出する装置は、記録媒体に液体を吐出する液体吐出手段と、液体吐出手段を搭載して主走査方向に移動する主走査移動手段と、装置本体内の空気を吸引する吸引手段と、を備え、吸引手段により装置本体内の空気が吸引される吸引口が、液体吐出手段により液体が吐出される吐出口の近傍に設けられ、主走査移動手段に、該主走査移動手段の移動に伴って発生する風を装置本体内へ送る送風手段を備え、送風手段は、吸引口に隣接した送風口を有することを特徴とする。

本発明によれば、液体を吐出する装置において発生する液体ミストを効率よく回収することが可能となる。

本発明の実施形態における液体を吐出する装置を示す概略図である。 本発明の実施形態における液体を吐出する装置の液体吐出ヘッドを示す概略図である。 図１（ａ）の矢印Ａ方向から見た液体吐出ヘッドのノズル面側を示す概略図である。 図１（ｃ）のＢ−Ｂ断面図である。 図４の円Ｆで囲む部分の拡大図（送風ダクトを除く）において、液体ミストが吸気ダクトに吸気される状態を示す模式図である。 図４の円Ｆで囲む部分の拡大図（送風ダクトを除く）において、液体ミストが吸気ダクトに吸気されない状態を示す模式図である。 図４の円Ｆで囲む部分の拡大図（送風ダクトを含む）をおいて、液体ミストが吸気ダクトに吸気される状態を示す模式図である。 本実施形態における送風ダクトの変形例１を示す概略図である。 本実施形態における送風ダクトの変形例２を示す概略図である。 本実施形態における送風ダクトの変形例３を示す概略図である。 本実施形態における送風ダクトの変形例４を示す概略図である。

本発明の実施形態の液体を吐出する装置に関し以下図面を用いて説明するが、本発明の趣旨を越えない限り、何ら本実施形態に限定されるものではない。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化乃至省略する。また、以下に記載する実施形態は本発明の最良の形態であって、本発明に係る特許請求の範囲を限定するものではない。

本発明の実施形態における液体を吐出する装置の概略構成について図１を参照して説明する。図１（ａ）は本実施形態における液体を吐出する装置としてのＩＪプリンタ内部の正面概要図を示している。図１（ｂ）、図１（ｃ）はそれぞれ側方、上方から見たＩＪプリンタ内部の主要構成を説明するための図である。このＩＪプリンタは、液体としてインクを吐出して記録媒体としての用紙８に画像を形成する。

装置本体１００の内部の本体フレーム３０には左右の側板１２３Ｌ、１２３Ｒが立てて設けられている。側板１２３Ｌ、１２３Ｒに横架したガイド部材であるガイドロッド１２２と、本体フレーム３０に配置された後フレーム１２８に取り付けられたガイドレール１２４とで、主走査移動手段であるキャリッジ１２０を主走査方向（ガイドロッド長手方向）に摺動自在に保持している。そして、キャリッジ１２０はモータとタイミングベルトなどの走査機構によってガイドロッド１２２の長手方向（主走査方向）に移動走査される。

キャリッジ１２０には、例えば、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の液体を吐出する１又は複数の液体吐出手段としての液体吐出ヘッド１（以下、「ヘッド１」という。）が搭載されている。ヘッド１は、複数の液体吐出口（ノズル）を主走査方向と交叉する方向に配列し、液体吐出方向を下方に向けて装着している。

ここで、ヘッド１は、図２に示すように発熱体基板２と液室形成部材３から構成され、発熱体基板２に形成された供給路を介して共通流路７及び液室（個別流路）６に順次供給される液体を吐出する。ヘッド１は、発熱体４の駆動による液体の膜沸騰により吐出圧を得るサーマル方式のものであり、液室６内の吐出エネルギー作用部（発熱体部）への液体の流れ方向とノズル５の開口中心軸とを直角となしたサイドシューター方式の構成のものである。

なお、液体吐出ヘッドとしては、圧電素子を用いて振動板を変形させ、また、静電力で振動板を変形させて吐出圧を得るものなど様々な方式があり、いずれの方式のものも本実施形態に係る装置に適用することができる。

キャリッジ１２０の下方では画像が形成される用紙８が主走査方向と直交する副走査方向に搬送される。図１（ｂ）に示すように、用紙８は、搬送ローラ１２５と押えコロ１２６で挟持されて画像形成領域に向けて搬送され、印写ガイド部１２９に送られる。

そして、主走査方向へのキャリッジ１２０の走査とヘッド１からの液体吐出とを画像データに基づいて適切なタイミングで同調させ、用紙８に１バンド分（走査幅分）の画像を形成する。１バンド分の画像形成が完了した後、副走査方向に用紙８を所定量送り、前述と同様の記録動作を行う。

これらの動作を繰り返し行い、１ページ分の画像形成を行う。

一方、ヘッド１の上部には吐出する液体を一時的に貯留するための液体収容室が形成されたヘッドタンク１０１が一体的に接続される。ここで「一体的」とは、ヘッド１とヘッドタンク１０１がチューブ、管等で接続されることも含んでおり、どちらも一緒にキャリッジ１２０に搭載されているという意味である。

装置本体１００には、液体カートリッジ７６が着脱自在に装着される。液体カートリッジ７６に貯留されている液体は、送液ポンプによって液体供給チューブ１６を介してヘッドタンク１０１に液体が送液される。

また、主走査方向で画像形成領域の範囲外には、ヘッド１のメンテナンスや印刷待機中などに動作する維持回復装置３１が配置されている。

維持回復装置３１は、ヘッド１のノズルから液体を吸引したり、待機中などにノズル面を覆ってノズルを保湿、保護するキャップ３２を備えている。キャップ３２には、吸引ポンプ、廃液チューブ３３が接続されており、ヘッド１から液体を吸引してノズルの目詰まりを回復できるようになっている。また、このノズルから吸引を行った後、ノズル面に付着した液体を払拭してノズルにメニスカスを形成するワイパー部材も備えられる。

装置本体１００の底部には媒体である用紙８を収容する媒体収容手段である給紙カセット１１０が着脱可能に装着される。給紙カセット１１０が装置本体１００にセットされると、最上部の紙が適正な力で給紙ローラ１１９に押し当てられるようになっている。用紙８は１枚ずつ送り出され、搬送ガイド１１７で案内されて印写ガイド部１２９に搬送される。画像形成後、用紙８は排紙コロ１２７で支持され、排紙ガイド１１８に案内されて排紙口１１５から装置外部に排出され、伸縮自在の排紙トレー１１６に積載される。

また、図１（ｂ）、図１（ｃ）に示すように、装置本体１００の内部における上部、ここでは、給紙カセット１１０の装着方向に対向する壁面の上部には、装置本体１００の内部の空気を吸引する吸引手段である吸引ファン５０が取り付けられている。吸引ファン５０を回転駆動することにより、装置本体１００の内部の空気を外部に排出する向きの気流が発生する。

吸引ファン５０の上流側には、フィルタ５１、ダクト５４、ミスト吸引チューブ５５、流路接続部材５７を介して吸引口であるミスト吸引ダクト５６が接続されている。ヘッド１からの液体吐出によって生じるミストは、気流によって、ミスト吸引ダクト５６、流路接続部材５７、ミスト吸引チューブ５５、ダクト５４を介してフィルタ５１に誘導されて捕集され、装置本体１００の内部での拡散が低減される。

なお、本実施形態においては、吸引手段として吸引ファン５０を備えているが、これに限定されずエアーポンプ等であってもよい。この場合、ダクト５４はなくてもよい。

ミスト吸引ダクト５６は、キャリッジ１２０の主走査方向の両側面に備えられており、ヘッド１のノズル面と同一の高さで印写ガイド部１２９に対向して開口している。ミスト吸引ダクト５６は、ヘッド１のノズル近傍に設けられている。

また、ミスト吸引ダクト５６の両側面にはミスト吸引ダクト５６と同様にノズル面側にノズルに隣接した送風口を有する送風手段である送風ダクト４０が備えられる。送風ダクト４０は図１（ａ）に示すように略Ｌ字状の管路で、ノズル面側の開口とヘッド１を挟んで主走査方向の反対側の側面に装置本体１００の内部の空気を吸気する吸気口を有する。送風ダクト４０は、キャリッジの移動に伴って発生する風、つまり気流を装置本体１００の内部、本実施形態ではミスト吸引ダクト５６の吸引口近傍へ送る送風手段である。

図１（ａ）の矢印Ａで示す向きから見たヘッド１の投影図を図３に示す。ミスト吸引ダクト５６の開口及び送風ダクト４０の一端、つまりヘッド１のノズル近傍に設けられた開口である送風口４０ａは略矩形状で、ヘッド１の記録幅よりも長く開口している。また、送風口４０ａはミスト吸引ダクト５６に隣接している。他方、送風ダクト４０の他端、つまりヘッド１の主走査方向側に設けられた吸気口４０ｂは、ヘッド１の移動に伴って発生する風を装置本体１００の内部に送り込むため、キャリッジ１２０の移動方向側に開口している。

なお、本実施形態における送風手段は、上述の通り送風ダクトとして説明されているが、これに限定されず、主走査移動手段の移動に伴って発生する風を装置本体内へ送る機能を果たす構成であれば、例えば、キャリッジの移動に伴って風を発生させるように制御された送風エアポンプを備える構成等であってもよい。

次に本実施形態における液体を吐出する装置の作用、効果について図４〜図７を参照して説明する。図４は図１（ｂ）におけるＢＢ断面であり、ヘッド１が矢印Ｃ方向に移動しながら液体を吐出して用紙８に画像を形成している時の画像形成部を模式的に示すものである。

印字の際、ノズルからは用紙８に着弾して画像形成に寄与する主滴ｄの他に、主滴ｄより吐出速度が小さく用紙に着弾しない液体ミストＭが発生する。液体ミストＭは、空気抵抗を受けて急速に吐出時の速度を失い、ヘッド１と用紙８の間の空間の気流に流されて移動する。

液体ミストＭの挙動について図５〜図７を参照して説明する。図５は、図４上の円Ｆで示す部分の液体ミストＭを回収する回収部近傍の拡大模式図である。ここでは、送風ダクト４０の効果の説明のため、便宜上図５、図６において送風ダクト４０を省略している。

図５〜図７において、ヘッド１は矢印Ｃ方向に移動しているので、ヘッド１の下部には矢印Ｄで示す気流が形成され、液体ミストＭは矢印Ｄ方向に流れる（図５（ａ）参照）。本実施形態においては、ヘッド１に隣接してミスト吸引ダクト５６が備えられているので、ヘッド１で発生した液体ミストＭが随時ミスト吸引ダクト５６の開口部の直下に移動するため（図５（ｂ）参照）、液体ミストＭを吸引することができる（図５（ｃ）参照）。

他方、図６に示すように、ヘッド１が高速で移動する場合には、矢印Ｄ方向の気流の速度も大きくなる（図６（ａ）参照）。このため、液体ミストＭとミスト吸引ダクト５６との相対速度が大きくなり、液体ミストＭにミスト吸引ダクト５６からの吸引力が作用しても（図６（ｂ）参照）、ミスト吸引ダクト５６内に到達する前に液体ミストＭの近傍からミスト吸引ダクト５６の開口部が通過してしまい（図６（ｃ）参照）、液体ミストＭがミスト吸引ダクト５６から吸引されない現象が発生する。

上述のように本実施形態においては、ミスト吸引ダクト５６の開口に隣接して送風口４０ａを備えている。送風ダクト４０は図４に示すようにＬ字状の管路で、ヘッド１の移動方向前方側に吸気口４０ｂを有している。

ヘッド１を走査すると、走査方向前方側の圧力が高くなるため、送風ダクト４０内に矢印Ｅで示す気流が形成され、気流が装置本体１００の内の画像形成面に送られる（図７（ａ）参照）。この気流は、ヘッド１下部の液体ミストＭが浮遊する空間においては送風ダクト４０からミスト吸引ダクト５６へ向かう側の気流として作用する。このため、ヘッド１の移動によって形成される矢印Ｄ方向の気流の流速を抑制する（図７（ｂ）参照）。

したがって、前述の図６と同様にヘッド１が高速で移動する場合においても、ミスト吸引ダクト５６の開口の下側を液体ミストＭが通過する時間が長くなるため、液体ミストＭを吸引することができる（図７（ｃ）参照）。

なお、ヘッド１の走査が速いほど送風ダクト４０から送出する気流の流速を大きくすることが好ましい。本実施形態においては送風ダクト４０をＬ字状の管路としてキャリッジ１２０に搭載し、送風ダクト４０への空気の取り入れ口である吸気口４０ｂを走査方向前面に設けて走査に連動して装置本体１００の内部の空気を取り込むようにしている。このため、走査速度に対応して自動的に送風ダクト４０の気流の流速を調節することができる。

以上、本実施形態においては、画像形成時にヘッド１から発生する液体ミストＭを吸引手段で吸引する液体を吐出する装置において、移動するヘッド１の近傍に備えられたミスト吸引ダクト５６に隣接してヘッド１の移動方向後方にヘッド１の移動に伴って発生する風を出す送風ダクト４０を備えた。これにより、液体ミストＭがミスト吸引ダクト５６近傍を流れる時間を長くすることができ、液体ミストＭを効率よく吸引することができ、長期にわたり良好な画像品質を維持することができる。

[変形例１]
次に、本実施形態における変形例１に係る送風ダクト４０ｃについて図８を参照して説明する。図８は、図４の円Ｆで囲まれたダクト開口部に対応した説明図である。変形例１においては、送風ダクト４０ｃは、ミスト吸引ダクト５６の吸引口に隣接した開口に近くなるほど、送風ダクト４０ｃ内を流れる気流の流路の断面積が減少する形状としている。言い換えれば、送風ダクト４０ｃの開口部を開口に近づくにしたがって流れに直角な断面での断面積を小さくした、窄まり管形状としている。

このような窄まり管形状とすることで、送風ダクト４０ｃから流出する気流の流速を大きくすることができるので、ミスト吸引効率を向上することができ、長期にわたり良好な画像品質を維持することができる。

[変形例２]
次に、本実施形態における変形例２に係る送風ダクト４０ｄについて図９を参照して説明する。変形例２においては、送風ダクト４０ｄは、ミスト吸引ダクト５６の吸引口に隣接した開口であって、その吸引口から遠い側に該吸引口への気流を規制する規制手段としての壁部材４１を備えている。

壁部材４１により、送風ダクト４０ｄの外側からミスト吸引ダクト５６に吸引される空気が少なくなり矢印Ｇで示す気流が弱まる。このため、液体ミストＭの吸引に寄与する矢印Ｈの気流が相対的に強くなり、吸引効率を向上することができ、長期にわたり良好な画像品質を維持することができる。

[変形例３]
次に、本実施形態における変形例３に係る送風ダクト４０ｅについて図１０を参照して説明する。変形例３においては、送風ダクト４０ｅは、ミスト吸引ダクト５６の吸引口に隣接した開口への流路４２が、その開口から送られる風の送風方向をミスト吸引ダクト５６の吸引口の方向に向くように曲げられて形成されている。変形例３によれば、送風ダクト４０からの気流がミスト吸引ダクト５６の吸引口に向けられる。

変形例３によれば、図４の矢印Ｄに示した液体ミストＭを移動させる気流を弱めてミスト吸引ダクト５６の吸引口近傍での液体ミストＭの移動時間を長くすることができるため、吸引効率を向上することができ、長期にわたり良好な画像品質を維持することができる。

[変形例４]
次に、本実施形態における変形例４に係る送風ダクト４０ｆについて図１１を参照して説明する。図１１は、図３同様に液体ミストＭの吸引に関わる要部をノズル面側から見た模式図である。変形例４においては、送風ダクト４０ｆは、ミスト吸引ダクト５６の吸引口に隣接した開口が吸引口を覆う略Ｕ字状に形成され、ミスト吸引ダクト５６の長手方向の端部の外側までを覆う形態としている。

変形例４によれば、ヘッド１で発生した液体ミストＭが矢印Ｉ方向に流れた場合にも、送風ダクト４０ｆから供給される風によって逆向きに押し返して液体ミストＭをミスト吸引ダクト５６方向に誘導することができるため、さらに吸引効率を向上することができ、長期にわたり良好な画像品質を維持することができる。

１ ヘッド
５ ノズル
８ 用紙
４０ 送風ダクト
４０ａ 送風口
４０ｂ 吸気口
４１ 壁部材
４２ 流路
５０ 吸気ファン
５１ フィルタ
５４ ダクト
５５ ミスト吸引チューブ
５６ ミスト吸引ダクト
５７ 流路接続部材
７６ 液体カートリッジ
１１０ 用紙カセット
１２０ キャリッジ
Ｍ 液体ミスト

特開２００６−２４０１３９号公報 特開２０１１−０２５７０９号公報 特開２０００−２５５０８３号公報 特開平０２−２５２５６４号公報

Claims (7)

1. 記録媒体に液体を吐出する液体吐出手段と、
   前記液体吐出手段を搭載して主走査方向に移動する主走査移動手段と、
   装置本体内の空気を吸引する吸引手段と、を備え、
   前記吸引手段により装置本体内の空気が吸引される吸引口が、前記液体吐出手段により液体が吐出される吐出口の近傍に設けられ、
   前記主走査移動手段に、該主走査移動手段の移動に伴って発生する風を装置本体内へ送る送風手段を備え、
   前記送風手段は、前記吸引口に隣接した送風口を有する
   ことを特徴とする液体を吐出する装置。
2. 前記送風手段は、前記主走査移動手段の移動方向側に吸気口を有することを特徴とする請求項１記載の液体を吐出する装置。
3. 前記送風手段は、略Ｌ字状のダクトであることを特徴とする請求項１又は２記載の液体を吐出する装置。
4. 前記ダクトは、前記送風口に近いほど流路の断面積が減少する形状であることを特徴とする請求項３記載の液体を吐出する装置。
5. 前記ダクトの前記送風口の前記吸引口から遠い側に前記吸引口への気流を規制する規制手段を備えることを特徴とする請求項３又は４記載の液体を吐出する装置。
6. 前記ダクトの前記送風口への流路が、該送風口から送られる風の送風方向を前記吸引口の方向に向くように曲げられて形成されていることを特徴とする請求項３から５の何れか１項に記載の液体を吐出する装置。
7. 前記ダクトの前記送風口が前記吸引口を囲む平面視略Ｕ字状に形成されていることを特徴とする請求項３から６の何れか１項に記載の液体を吐出する装置。