JP6632190B2 - 液体吐出装置および液体吐出方法 - Google Patents
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Description
(第1の実施形態)
図1は、本実施形態における液体吐出装置としてのインクジェット記録装置の概略構成図である。本例の記録装置は、いわゆるフルラインタイプの商業用印刷機を構成する記録装置である。この記録装置は、インク等の液体を吐出する液体吐出ヘッド(記録ヘッド)11として、記録媒体(媒体)13の記録領域の幅方向の全域に渡って延在する長尺な液体吐出ヘッド(ラインヘッド)を用いる。本例の場合は、イエローインクを吐出用の液体吐出ヘッド11Y,マゼンタインク吐出用の液体吐出ヘッド11M,シアンインク吐出用の液体吐出ヘッド11C,およびブラックインク吐出用の液体吐出ヘッド11Bkのそれぞれが液体吐出ヘッド11として備えられている。記録媒体13は、搬送ベルトや搬送ローラなどを用いた搬送機構20によって矢印Y方向に搬送される。液体吐出ヘッド11には、インクを吐出可能なノズルが複数形成されており、これらのノズルは、矢印Yの搬送方向と交差(本例の場合は、直交)する方向に延在するノズル列を形成するように配列されている。ノズルは、電気熱変換素子(ヒータ)やピエゾ素子などの吐出エネルギー発生素子を用いて、インクを吐出する構成となっている。電気熱変換素子を用いた場合には、その発熱によってインクを発泡させ、その発泡エネルギーを利用して、ノズル先端の吐出口からインクを吐出することができる。
(1)吹出し孔7と吸込み孔8との間の距離Lは、下式(1)のように、液体吐出ヘッド11と記録媒体13との間の距離hとほぼ等しいこと。
L≒h ・・・ 式(1)
(2)吹出し孔7からの単位時間当たりの気体の吹出し量q1は、下式(2)のように、吸込み孔8からの気体の単位時間当たりの吸込み量q2以上である。
q1≧q2 ・・・ 式(2)
吹出し孔7における開口部の近傍部分の傾き方向および傾きの角度と、吸込み孔8における開口部の近傍部分の傾きの方向および傾きの角度は、図6(a)から(d)のように、様々に設定することができる。すなわち、吐出口が形成される液体吐出ヘッド11の吐出口形成面と平行な気体の吹出し吸込み機構14の面に対して、吹出し孔7からの気体の吹出し方向、および吸込み孔8からの気体の吸込み方向を様々な角度に設定することができる。さらに、吹出し孔7からの気体の吹出し速度と、吸込み孔8からの気体の吸込み速度と、は同一である必要はなく、上式(2)の条件を満たすことが好ましい。また、吹出し孔7と吸込み孔8との間の部分は平面である必要はなく、その部分は凹状または凸状であってもよい。より確実にミスト12を回収するために、上式(1),(2)が成立する範囲内においては、気体の吹出しと吸込みを行うことが望ましい。
本実施形態においては、図7(a),(b)のように、気体の吹出し吸込み機構14と対向する記録媒体13の下側(裏面側)に、電極18を設置した。上述したように、吹出し孔7からの気体の吹出しと、吸込み孔8からの気体の吸込みと、により、ミスト12の大部分を記録媒体13に付着させることができる。しかし、吹出し量q1、吸込み量q2、距離L(図5参照)、および距離h(図5参照)などの条件によっては、ミスト12が矢印Yの搬送方向の下流側へ流出するおそれがある。図7(a),(b)のように、吹出し吸込み機構14と対向する記録媒体13の裏面側に電極18を設置することにより、そのようなミスト12の流出を抑制することができる。
本実施形態においては、図8(a),図8(b)のように、1つの液体吐出ヘッド11内に、複数のノズル列L(本例の場合は、6つのノズル列L1からL6)と、それらのノズル列L毎に対応する気体の吹出し孔7と吸込み孔8が形成されている。これらのノズル列L、吹出し孔7、および吸込み孔8は、1つのヘッドチップに形成してもよい。それぞれのノズル列Lは、異なるインクを吐出するものであってもよく、同じインクを吐出するものであってもよい。ノズル列Lには、インクを吐出可能な複数のノズルが配列されており、それらのノズルは、電気熱変換素子(ヒータ)やピエゾ素子などの吐出エネルギー発生素子を用いて、ノズル先端の吐出口4からインクを吐出する構成となっている。本例の場合は、図8(b)のように、吐出エネルギー発生素子として電気熱変換素子1が用いられている。その電気熱変換素子1の発熱によって、供給路5から供給室6を通して発泡室17内に供給されたインクを発泡させることにより、その発泡エネルギーを利用して吐出口4からインクを吐出することができる。液体吐出ヘッド11は、電気熱変換素子1が形成される素子基板2と、供給室6および発泡室17が形成されるオリフィス基板3と、供給路5が形成される支持部材10と、を含む。
図9(a),(b)および図10(a),(b)は、吹出し孔7および吸込み孔8に接続される吹き出し部15および吸込み部16(図2(b)参照)の異なる構成例の説明図である。
本実施形態においては、図11のように、吹出し孔7からの気体の吹出、および吸込み孔8からの気体の吸込みのために、誘電体と交流電圧源を含むプラズマアクチュエータを用いる。吹出し孔7に備わる誘電体51を挟む電極52,53に交流電源54から交流電圧を掛けることにより、吹出し孔7から吹き出る気流が生じる。また、吸込み孔8に備わる誘電体55を挟む電極56,57に交流電源58から交流電圧を掛けることにより、吸込み孔8に吸込まれる気流が生じる。このようなプラズマアクチュエータを用いることにより、狭いスペースにおいても気流を生じることができ、ポンプ等の大きな機械装置が不要となり、記録装置全体の小型化を図ることが可能となる。
本発明は、液体を吐出可能な液体吐出ヘッドを用いて、種々の媒体(シートなどを含む)に対して、種々の処理(記録、加工、塗布、照射、読取、検査など)を施す液体吐出装置(インクジェット装置)に対しても適用可能である。その媒体(記録媒体を含む)は、紙、プラスチック、フィルム、織物、金属、フレキシブル基板等、材質は問わず、インクを含む液体が付与される種々の媒体を含む。
Claims (13)
- 複数のノズルから液体を吐出可能な液体吐出ヘッドと媒体との相対移動を伴って、前記媒体に液体を吐出する液体吐出装置において、
前記媒体と対向する開口から前記媒体上に向かって気体を吹出す吹出し孔を備え、前記液体吐出ヘッドと共に前記媒体に対して相対移動する吹出し手段と、
前記媒体上の気体を吸込む吸込み孔を備え、前記液体吐出ヘッドと共に前記媒体に対して相対移動する吸込み手段と、
を備え、
前記液体吐出ヘッドを基準としたときの前記媒体の移動方向の上流側から下流側に向かって、前記ノズル、前記吹出し孔、および前記吸込み孔が順次位置し、
前記複数のノズルは、前記相対移動の方向と交差する交差方向に延在するノズル列を形成し、
前記交差方向における前記吹出し孔および前記吸込み孔の幅は、前記交差方向における前記ノズル列の幅よりも大きく、
前記吹出し孔からの気体の単位時間当たり吹出し量は、前記吸込み孔からの気体の単位時間当たりの吸込み量よりも多いことを特徴とする液体吐出装置。 - 前記吹出し孔からの気体の吹出し速度は、5m/秒以下であることを特徴とする請求項1に記載の液体吐出装置。
- 前記媒体の下側に位置し、かつ前記媒体の移動方向において前記吹出し孔と前記吸込み孔との間に位置して、電圧が印加される電極を備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の液体吐出装置。
- 前記電極に印加する電圧は40V以下であることを特徴とする請求項3に記載の液体吐出装置。
- 前記電極に印加する電圧は4V以下であることを特徴とする請求項3に記載の液体吐出装置。
- 前記電極は、正電極と負電極を含むことを特徴とする請求項3に記載の液体吐出装置。
- 前記正電極と前記負電極に印加する電圧は、+40Vと−40Vとの間の範囲であることを特徴とする請求項6に記載の液体吐出装置。
- 前記正電極と前記負電極に印加する電圧は、+4Vと−4Vとの間の範囲であることを特徴とする請求項6に記載の液体吐出装置。
- 前記吹出し手段と前記吸込み手段の少なくとも一方は、交流電源と誘電体を含むプラズマアクチュエータによって気体の流れを生じさせることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の液体吐出装置。
- 複数のノズルから液体を吐出可能な液体吐出ヘッドと媒体との相対移動を伴って、前記媒体に液体を吐出する液体吐出方法であって、
前記液体吐出ヘッドと共に前記媒体に対して相対移動する、前記媒体と対向する開口から前記媒体に向かって気体を吹出す吹出し孔を備える吹出し手段、および前記媒体上の気体を吸込む吸込み孔を備える吸込み手段を用意する工程と、
前記ノズルから前記媒体に向けて液体を吐出すると共に、前記吹出し孔から気体を吹出し、前記吸込み孔から、前記吹出し孔から吹出された気体を含む前記媒体上の気体を吸込む工程と、
を含み、
前記複数のノズルは、前記相対移動の方向と交差する交差方向に延在するノズル列を形成し、
前記交差方向における前記吹出し孔および前記吸込み孔の幅は、前記交差方向における前記ノズル列の幅よりも大きく、
前記吹出し孔からの気体の単位時間当たり吹出し量は、前記吸込み孔からの気体の単位時間当たりの吸込み量よりも多く、
前記ノズルから吐出される液体は、主滴とミストとを含み、前記ミストの少なくとも一部は、前記吹出し孔から吹出された気体と共に前記媒体に向かって移動して前記媒体上に付着することを特徴とする液体吐出方法。 - 前記媒体に対して垂直方向から見て、前記ミストは、前記相対移動の方向に関して前記液体吐出ヘッドと前記吸込み手段との間の前記媒体上に付着することを特徴とする請求項10に記載の液体吐出方法。
- 前記相対移動の方向に関して、前記液体吐出ヘッド、前記吹出し手段、および前記吸込み手段は、この順に配されていることを特徴とする請求項10または11に記載の液体吐出方法。
- 前記吹出し孔からの気体の吹出し速度は、5m/秒以下であることを特徴とする請求項10から12のいずれか1項に記載の液体吐出方法。
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