JP6065386B2 - ミスト捕集装置 - Google Patents

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フィルターに付着したり、回収装置内に溜まることにより、回収装置への吸引力が低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、液滴化した液体によってミストの捕集が妨げられること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、吸引容器と捕集容器と吸引装置とを備える。吸引容器は、吸引部と筒部と導出部とを備える。吸引部には、吐出ヘッドにおける複数のノズルの配列方向の長さが、配列方向の直交方向の幅よりも長い細長形状の開口である吸引口が形成される。筒部は、吸引部と連通し、長さ方向が配列方向と平行となる中空筒状とされる。導出部は、筒部の鉛直方向下端に形成された排出口を介して、筒部の内部と連通する。そして、吸引装置は吸引容器の導出部と連通する吸引容器から捕集容器へと流れる気流を生じさせ、捕集容器はミストを液滴化して捕集する。

前記の構成において、複数のノズルにて液体を吐出することにより生じた液体のミストを含む空気を、吸引口を介して吸引部に吸引できる。吸引部に吸引されたミストを含む空気は筒部に導入され、当該筒部にて流動する。ミストを含む空気が筒部にて流動して筒部の壁面に衝突すると、ミストが液滴化し、液滴化した液体が重力により鉛直方向下方に流下する。ミストが液滴化するとは、壁面に付着したミストが凝集して、所定体積以上となることを意味する。排出口は筒部の鉛直方向下端に形成されるため、ミストを含む空気とともに、筒部内にて鉛直方向下方に流下した液体を排出口から導出部に導出できる。ミストを含む空気とともに導出部に導出された液体は捕集容器へと導入されるため、捕集容器は、空気中のミストとともに、筒部にて液滴化した液体も捕集できる。従って、捕集容器に至るまでに液滴化した液体によってミストの捕集が妨げられることが防止できる。

筒部から液滴化した液体を排出する排出口は、筒部を長さ方向の端から閉じる蓋部における鉛直方向下端に形成されてもよい。これにより、捕集容器と筒部とを接続する導出部を、筒部の長さ方向の外側に引き回すことができる。従って、ノズルの配列方向が互いに平行となるように複数の吐出ヘッドが配列する場合でも、筒部の長さ方向（ノズルの配列方向）の外側に導出部を引き回すことができ、吐出ヘッドと干渉することなく導出部を形成できる。なお、排出口を筒部の長さ方向の端の蓋部に形成する場合、筒部における長さ方向において排出口からの吸引力が不均一となり得る。しかしながら、筒部の体積を大きくすることにより、長さ方向における吸引力の不均一さを抑制できる。なお、排出口は、筒部を長さ方向の両端に備えられてもよいし、一端のみに備えられてもよい。

さらに、蓋部は、筒部の長さ方向の端面に沿って排出口が回転移動するように形成されてもよい。これにより、ミスト捕集装置に対する筒部の取り付け角度が変化しても、排出口を筒部の鉛直方向下端に位置させることができる。従って、ミスト捕集装置に対する筒部の取り付け角度ごとに、蓋部を用意しなくても済む。なお、筒部を円筒状とし、筒部の長さ方向の端面および蓋部を円形状とすれば、排出口の位置を連続的に調整できる。筒部を正Ｎ角柱状（Ｎは３以上の整数）とし、筒部の長さ方向の端面および蓋部を正Ｎ角形状とすれば、排出口の位置をＮ段階に調整できる。

さらに、吸引部における気流の方向が、筒部の長さ方向に直交する断面の接線方向となるように吸引部と筒部とを連通させてもよい。これにより、吸引部からの空気を筒部の壁面に沿って導入することができ、筒部の壁面に沿って気流の方向を緩やかに変化させることができる。従って、筒部の内部における圧力損失を抑制できる。なお、筒部の壁面に沿って空気が流れることにより、筒部の壁面にてミストが液滴化しやすくなるが、壁面にて生成した液滴を、排出口を介して捕集容器にて捕集できる。

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。具体的に、互いに異なる角度で備えられ複数の吐出ヘッドを有する液滴吐出装置に適用してもよい。この場合、互いに異なる角度で備えられる複数の吐出ヘッドに対応して備えられる複数の吸引容器のそれぞれにおいて、筒部の鉛直方向下端に排出口が形成されるようにすればよい。すなわち、吸引容器ごとに排出口の位置を調整すればよい。

プリンターのブロック図である。 吸引容器の斜視図である。

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）ミスト捕集装置の構成：
（３）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（太い破線）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。吐出ヘッド１３のそれぞれにおける中心軸Ｘに対する吐出方向θは、３０°ずつ異なっている。

（２）ミスト捕集装置の構成：
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プリンター１は、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）のそれぞれに対して下方から隣接する。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、それぞれ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２は、Ｙインクの吐出ヘッド１３（Ｙ）に対応して備えられた吸引容器２２を示す斜視図である。吸引容器２２は、吸引部２２ａと中空状部材２２ｂと導出部２２ｃとを備える。中空状部材２２ｂは筒部に相当する。本実施形態において、各吐出ヘッド１３のノズル面１３ａにおいて２列のノズル列（太い破線）が設けられており、当該ノズル列におけるノズルの配列方向はドラム１１ａの中心軸Ｘと平行となる。なお、ノズル列の長さをＡと表記する。吸引部２２ａは、ノズル面１３ａと平行に切断した場合の断面が一定の矩形状となる中空状に形成されており、内部空間のノズルの配列方向の長さＢがノズル列の長さＡよりも長い。また、吸引部２２ａの内部空間のノズルの配列方向の直交方向の長さＣは、ノズル列の方向の長さＢよりも小さく、吸引部２２ａの内部空間はノズル列の方向に長い細長形状となっている。吸引部２２ａの上端と下端とにおいて、それぞれノズルの配列方向に長い細長形状の開口が形成されており、下端の開口が吸引口２２ａ１を構成する。吸引部２２ａの内部空間において、下端の吸引口２２ａ１から上端に向かって空気が流れる。吸引部２２ａの内部空間における気流の方向は、吐出ヘッド１３におけるインクの吐出方向の反対方向となる。なお、空気の流れを太線の矢印で模式的に示す。

中空状部材２２ｂは、中心軸Ｙがノズルの配列方向と平行な円筒状に形成されている。吸引部２２ａの内部空間における気流の方向が、中空状部材２２ｂの側面の接線方向と一致するように、吸引部２２ａの上端と中空状部材２２ｂとが接続されている。従って、吸引部２２ａの上端の開口を介して、中空状部材２２ｂの側面の接線方向に空気が導入される。

中空状部材２２ｂは、本体部２２ｂ１と２個の蓋部２２ｂ２，２２ｂ３とによって構成される。本体部２２ｂ１と蓋部２２ｂ２，２２ｂ３とはそれぞれ別部材であり、プリンター１の組み立て時に互いに接着される。本体部２２ｂ１は、長さ方向の両端が開口した開放管である。蓋部２２ｂ２，２２ｂ３のそれぞれは、中空状部材２２ｂの長さ方向の直交断面とほぼ同形状の円形状に形成されており、外周部ｅが所定高さだけ中空状部材２２ｂの長さ方向に立ち上がっている。蓋部２２ｂ２，２２ｂ３の外周部ｅの内径は本体部２２ｂ１の外径と同じ大きさに形成されている。本体部２２ｂ１の長さ方向の両端が蓋部２２ｂ２，２２ｂ３の外周部ｅの内側に嵌り込み、本体部２２ｂ１に対して蓋部２２ｂ２，２２ｂ３が回転可能な状態で取り付けられる。一方の蓋部２２ｂ２には外周部ｅに内接するように円形状の排出口２２ｄが形成されており、本体部２２ｂ１に対して蓋部２２ｂ２が回転することにより、排出口２２ｄが本体部２２ｂ１の長さ方向の端面に沿って円周方向に移動する。

図１に示すように、ドラム１１ａの中心軸Ｘに対するインクの吐出方向θは、３０°ずつ異なり、吐出方向θに平行な垂直壁面１３ｂに対する中空状部材２２ｂの設置方向が吐出ヘッド１３ごとに異なる。しかし、垂直壁面１３ｂの角度に拘わらず、中空状部材２２ｂの鉛直方向下端に排出口２２ｄが位置するように蓋部２２ｂ２が回転した状態で、本体部２２ｂ１に対して蓋部２２ｂ２が固定される。なお、本体部２２ｂ１と蓋部２２ｂ２，２２ｂ３とは、接着剤や溶接やねじ止め等によって固定できる。さらに、本体部２２ｂ１と蓋部２２ｂ２，２２ｂ３との間に気密性を確保するためのパッキン等を介在させてもよい。本体部２２ｂ１と蓋部２２ｂ２，２２ｂ３の材料は特に限定されないが、インクが光硬化性である場合には遮光材料を用いるのが望ましい。

図２においてＹインクの吐出ヘッド１３（Ｙ）に対応して備えられる中空状部材２２ｂの排出口２２ｄ（Ｙ）を破線で示すとともに、Ｃインクの吐出ヘッド１３（Ｋ）に対応して備えられる中空状部材２２ｂの排出口２２ｄ（Ｋ）を二点鎖線で示す。図２に示すように、吐出方向θが３０°だけ異なる吐出ヘッド１３（Ｙ），１３（Ｋ）に備えられる排出口２２ｄ（Ｙ），２２ｄ（Ｋ）を対比すると、中空状部材２２ｂの中心軸Ｙから見た排出口２２ｄ（Ｙ），２２ｄ（Ｋ）の配置方向が３０°だけ異なることとなる。

導出部２２ｃは、断面円形状のチューブであり、図１に示すように各吸引容器２２（排出口２２ｄ）のそれぞれと捕集容器２３とを連通させる。本実施形態において、導出部２２ｃは、各吸引容器２２の排出口２２ｄと連通する４本の支線が合流して、捕集容器２３と連通する。

以上説明した本実施形態の構成において、複数のノズルにてインクを吐出することにより生じた液体のミストを含む空気を吸引口２２ａ１から吸引部２２ａに吸引できる。吸引部２２ａに吸引されたミストを含む空気は中空状部材２２ｂに導入され、当該中空状部材２２ｂにて流動する。ミストを含む空気が中空状部材２２ｂにて流動して中空状部材２２ｂの壁面に衝突すると、ミストが液滴化し、液滴化したインクが重力により鉛直方向下方に流下する。排出口２２ｄは中空状部材２２ｂの鉛直方向下端に形成されるため、ミストを含む空気とともに、中空状部材２２ｂ内にて鉛直方向下方に流下したインクを排出口２２ｄから導出部２２ｃに導出できる。ミストを含む空気とともに導出部２２ｃに導出されたインクは捕集容器２３へと導入されるため、捕集容器２３は、空気中のミストとともに、中空状部材２２ｂにて液滴化したインクも捕集できる。従って、捕集容器２３に至るまでに液滴化したインクによってミストの捕集が妨げられることが防止できる。

中空状部材２２ｂから液滴化したインクを排出する排出口２２ｄは、中空状部材２２ｂを長さ方向の端から閉じる蓋部２２ｂ２における鉛直方向下端に形成される。これにより、捕集容器２３と中空状部材２２ｂとを接続する導出部２２ｃを、中空状部材２２ｂの長さ方向の外側に引き回すことができる。従って、ノズルの配列方向が互いに平行となるように複数の吐出ヘッド１３が配列する場合でも、中空状部材２２ｂの長さ方向（ノズルの配列方向）の外側に導出部２２ｃを引き回すことができ、吐出ヘッド１３と干渉することなく導出部２２ｃを形成できる。なお、排出口２２ｄを中空状部材２２ｂの長さ方向の端の蓋部２２ｂ２に形成する場合、中空状部材２２ｂにおける長さ方向において排出口２２ｄからの吸引力が不均一となり得る。しかしながら、中空状部材２２ｂの体積を大きくすることにより、長さ方向における吸引力の不均一さを抑制できる。

さらに、蓋部２２ｂ２は、中空状部材２２ｂの長さ方向の端面に沿って排出口２２ｄが回転移動するように形成されている。これにより、プリンター１に対する中空状部材２２ｂの取り付け角度が変化しても、排出口２２ｄを中空状部材２２ｂの鉛直方向下端に位置させることができる。従って、プリンター１に対する中空状部材２２ｂの取り付け角度ごとに、蓋部２２ｂ２を用意しなくても済む。本実施形態では、プリンター１に対する中空状部材２２ｂの取り付け角度がインクの種類ごとに異なるが、インクの種類に拘わらず中空状部材２２ｂの部材（本体部２２ｂ１，蓋部２２ｂ２，２２ｂ３）を共通化できる。

さらに、吸引部２２ａにおける気流の方向が、中空状部材２２ｂの長さ方向に直交する断面、すなわち側面の接線方向となるように吸引部２２ａと中空状部材２２ｂとが連通している。これにより、吸引部２２ａからの空気を中空状部材２２ｂの側面に沿って導入することができ、中空状部材２２ｂの壁面に沿って気流の方向を緩やかに変化させることができる。従って、中空状部材２２ｂの内部における圧力損失を抑制できる。なお、中空状部材２２ｂの側面に沿って空気が流れることにより、中空状部材２２ｂの側面にてミストが液滴化しやすくなるが、側面にて生成したインク滴を、排出口２２ｄを介して捕集容器２３にて捕集できる。

中空状部材２２ｂを円柱状とすることにより、液滴化したインク滴を中空状部材２２ｂの側面に沿って鉛直方向下端へとスムーズに流動させることができる。また、中空状部材２２ｂを円柱状とすることにより、本体部２２ｂ１に対する蓋部２２ｂ２の回転角を連続的に調整することができ、本体部２２ｂ１と蓋部２２ｂ２とを多様な機種のプリンター１に流用できる。

（３）変形例：
前記実施形態では、中空状部材２２ｂを円柱状としたが、中空状部材２２ｂを正多角柱状としてもよい。なお、液滴化したインク滴を中空状部材２２ｂの側面に沿って鉛直方向下端へとスムーズに流動させるためには、中空状部材２２ｂの断面の内角は大きいほど望ましい。具体的に、中空状部材２２ｂを正多角柱状に形成する場合には、内角が鈍角となるように正五角柱以上の多角柱とするのが望ましい。また、排出口２２ｄは、中空状部材２２ｂの長さ方向の両端に備えられてもよい。

前記実施形態ではプリンター１がインク滴を吐出させる例を示したが、インク滴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、平面状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…中空状部材、２２ｂ１…本体部、２２ｂ２，２２ｂ３…蓋部、２２ｃ…導出部、２２ｄ…排出口、２３…捕集容器、２３ａ…捕集壁、２３ｂ…貯留部、２４…吸引ファン、Ｍ…ロール紙。

Claims (2)

1. 吐出ヘッドにおける複数の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、
   前記複数のノズルの配列方向の長さが、前記配列方向の直交方向の幅よりも長い細長形状の開口である吸引口が形成された吸引部と、
   前記吸引部と連通し、長さ方向が前記配列方向と平行となる中空筒状の筒部と、
   前記筒部の鉛直方向下端に形成された排出口を介して、前記筒部の内部と連通する導出部と、を備える吸引容器と、
   前記導出部と連通し、前記ミストを液滴化して捕集する捕集容器と、
   前記吸引容器から前記捕集容器へと流れる気流を生じさせる吸引装置と、
   を備え、
   前記排出口は、前記筒部を長さ方向の端から閉じる蓋部における鉛直方向下端に形成され、
   前記蓋部は、前記筒部の長さ方向の端面に沿って前記排出口が回転移動するように形成され、
   前記排出口が前記筒部の鉛直方向下端に位置する状態で、前記蓋部が固定されるミスト捕集装置。
2. 前記吸引部における気流の方向が、前記筒部の長さ方向に直交する断面の外周の接線方向となるように前記吸引部と前記筒部とが連通する、
   請求項１に記載のミスト捕集装置。

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