JP6930321B2 - 液体吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、ライン式のヘッドと、ヘッドの吐出空間に気流を生成する気流生成機構とを備えた液体吐出装置に関する。

液体吐出装置において、記録媒体の搬送に伴う気流（以下、「搬送流」という。）と液体の吐出に伴う気流（以下、「吐出流」という。）との衝突により、吐出空間の気流が乱れ、液体の着弾精度が悪化する問題がある。この問題を防止するため、ヘッドに形成されたガス吹き出し口からガスを吹き出すこと等により、吐出空間に気流を供給し、吐出空間の気流を安定化する技術が知られている（特許文献１参照）。

特開２０１６−１５９５５７号公報

ライン式ヘッドの吐出空間よりも搬送方向の上流において、ライン式ヘッドの吐出面の長手方向に部分的に、遮断部を設ける場合（例えば、長手方向に互いに離隔した複数の搬送ローラを設ける場合）がある。この場合、遮断部によって、搬送流が長手方向に部分的に遮断される。ここで、「搬送流が遮断される」とは、搬送流が弱められることを含む。搬送流は、吐出空間に到達しても、遮断部の影響を残している。即ち、吐出空間において、搬送流の強度は、長手方向に一様ではなく、遮断部の配置形態に応じたムラがある。特許文献１では、このような搬送流の強度ムラについて考慮されていない。このような強度ムラのある搬送流が吐出空間に到達した場合に、吐出空間に単に気流を供給するだけでは、吐出空間において、搬送流の強度を長手方向に一様にするのに不十分である。

本発明の目的は、吐出面の長手方向に強度ムラのある搬送流が吐出空間に到達した場合にも、吐出空間において、搬送流の強度を長手方向に一様にすることができる液体吐出装置を提供することにある。

本発明に係る液体吐出装置は、液体吐出口が形成されかつ長手方向に長尺な吐出面を有するライン式のヘッドと、前記吐出面と平行でかつ前記長手方向と直交する搬送方向に沿って、前記吐出面と対向する吐出空間に向けて記録媒体を搬送する搬送機構と、気体の供給及び回収の少なくとも一方を行うことにより前記吐出空間に気流を生成する気流生成機構と、前記吐出空間よりも前記搬送方向の上流において前記長手方向に部分的に設けられ、記録媒体の搬送に伴う搬送流が遮断される遮断部と、を備え、前記気流生成機構は、前記吐出空間のうち前記長手方向において前記遮断部と重複しない非重複部分に対し、前記吐出空間のうち前記長手方向において前記遮断部と重複する重複部分に対して生成する気流よりも大きな強度の気流を生成することを特徴とする。

吐出空間のうち、重複部分には、遮断部によって弱められた搬送流（比較的強度の小さい搬送流）が流れ込むのに対し、非重複部分には、遮断部によって弱められない搬送流（比較的強度の大きい搬送流）が流れ込む。そこで、非重複部分に対し、より大きな強度の気流を生成することで、搬送流の強度を長手方向に揃えることができる。これにより、長手方向に強度ムラのある搬送流が吐出空間に到達した場合にも、吐出空間において、搬送流の強度を長手方向に一様にすることができる。

前記気流生成機構は、前記液体吐出口よりも前記搬送方向の上流からの気体の供給及び前記液体吐出口よりも前記搬送方向の上流での気体の回収の少なくとも一方を行うことにより、前記吐出空間に気流を生成してよい。この場合、気流生成機構により生成された気流が、液体吐出口に到達する前の搬送流に直接作用し、液体吐出口に到達する前に、搬送流の強度ムラを低減することができる。

前記吐出面に、気体噴出口が形成されており、前記気流生成機構は、前記気体噴出口から気体を噴出させることにより、前記吐出空間に気流を生成してよい。この場合、ヘッドとは別に、気体噴出口が形成された部材を設ける場合に比べ、液体吐出装置の小型化を実現することができる。

前記気体噴出口は、前記吐出面において、前記非重複部分に対応する部分に、前記重複部分に対応する部分よりも、高密度に形成されてよい。この場合、比較的簡単な構成によって、吐出空間において搬送流の強度を長手方向に一様にすることができる。

前記吐出空間は、前記長手方向の長さが互いに異なる複数の前記非重複部分であって、第１非重複部分と前記第１非重複部分よりも前記長手方向の長さが長い第２非重複部分とを含む複数の前記非重複部分を有し、前記気流生成機構は、前記第１非重複部分に対し、前記第２非重複部分に対して生成する気流よりも大きな強度の気流を生成してよい。長手方向の長さが比較的短い第１非重複部分には、長手方向の長さが比較的長い第２非重複部分に対して流れ込む搬送流よりも、強度の大きい搬送流が流れ込む。そこで、第１非重複部分に対し、より大きな強度の気流を生成することで、搬送流の強度を長手方向に揃えることができる。

前記遮断部は、前記搬送機構を構成しかつ前記長手方向に互いに離隔した複数の搬送ローラを含んでよい。この場合、吐出空間よりも搬送方向の上流に、長手方向に長尺な１つの搬送ローラを設ける場合に比べ、搬送ローラの軽量化、搬送ローラの寸法精度の向上及び搬送精度の向上を実現することができる。

本発明によれば、吐出面の長手方向に強度ムラのある搬送流が吐出空間に到達した場合にも、吐出空間において、搬送流の強度を長手方向に一様にすることができる。

本発明の第１実施形態に係るプリンタの概略的な平面図である。 本発明の第１実施形態に係るプリンタの電気的構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態に係るプリンタのヘッドの、図１に示すＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿った、部分断面図である。 本発明の第２実施形態に係るプリンタのヘッドの、図３に対応する部分断面図である。

＜第１実施形態＞
先ず、本発明の第１実施形態に係るプリンタ１００の全体構成について説明する。

プリンタ１００は、図１に示すように、ヘッド１、搬送機構３、プラテン４及び制御部５を備えている。

ヘッド１は、ライン式のカラーヘッドである。ヘッド１は、プリンタ１００の所定位置に固定されている。ヘッド１の下面は、吐出面１ａであり、複数のインク吐出口１ｎが形成されている。複数のインク吐出口１ｎは、用紙９の搬送方向と直交する方向（走査方向）に並び、吐出口列を構成している。ヘッド１は、走査方向を長手方向とし、用紙９の全幅を吐出面１ａでカバーする。印刷（即ち、用紙９への画像の記録）に際して、インク吐出口１ｎから、用紙９の搬送に合わせてインクが吐出される。搬送方向は、吐出面１ａと平行な方向である。

なお、図１には、１つの吐出口列が吐出面１ａに示されているが、実際には、吐出面１ａには複数（例えば、ヘッド１が４色のインクを吐出する場合は、４つ）の吐出口列が形成されている。複数の吐出口列は、搬送方向に並んでいる。

搬送機構３は、ヘッド１よりも搬送方向の上流にある上流ローラ３ａと、ヘッド１よりも搬送方向の下流にある下流ローラ３ｂとを有する。上流ローラ３ａ及び下流ローラ３ｂは、それぞれ、用紙９を上下に挟持する一対のローラを含む。上流ローラ３ａ及び下流ローラ３ｂは、搬送モータ３ｍの駆動により回転する。このとき、用紙９は、搬送方向に沿って、吐出空間（吐出面１ａと対向し、吐出面１ａとプラテン４とで画定される空間）Ｖに向けて搬送される。

上流ローラ３ａは、搬送ローラの軽量化、搬送ローラの寸法精度の向上及び搬送精度の向上の観点から、４つの搬送ローラ３ａｙで構成されている。４つの搬送ローラ３ａｙは、１つの回転軸３ａｘを共有し、長手方向に互いに離隔している。搬送ローラ３ａｙの下方には、搬送モータ３ｍに接続された１つの駆動ローラ（図示略）が配置されている。用紙９が搬送されるとき、駆動ローラは、搬送モータ３ｍの駆動により回転しながら、用紙９の下面に当接している。このとき、４つの搬送ローラ３ａｙは、駆動ローラの回転に伴い回転しながら、用紙９の上面に当接し、用紙９の浮き上がりを押さえる。

プラテン４は、ヘッド１と共に、搬送方向において２つのローラ３ａ，３ｂに挟まれている。プラテン４は、平板部材であり、吐出面１ａと対向して配置され、ローラ３ａ，３ｂの間で搬送される用紙９を下から支える。プラテン４と吐出面１ａとの間には、用紙９への印刷に適した隙間（吐出空間Ｖ）が形成されている。

制御部５は、図２に示すように、ヘッド１を駆動するためのヘッドドライバ１ｄ、搬送機構３を駆動するための搬送モータ３ｍ、及び、後述の気流生成機構２を構成するポンプ２ｐのそれぞれと、電気的に接続されている。制御部５は、ＰＣ等の外部装置から入力された記録指令（画像データを含む。）に基づいて、ヘッドドライバ１ｄ、搬送モータ３ｍ及びポンプ２ｐを制御する。

搬送モータ３ｍが駆動されると、２つのローラ３ａ，３ｂが回転する。用紙９は、プラテン４に支持されながら、吐出空間Ｖを搬送方向に横切る。用紙９の搬送に同期して、ヘッドドライバ１ｄが駆動される。プラテン４に支持された用紙９には、画像データに基づいて、インクがインク吐出口１ｎから吐出される。

次いで、気流生成機構２について、具体的に説明する。

気流生成機構２は、複数の気体噴出口２ｘ、ポンプ２ｐ及びフィルタ２ｆを有する（図３参照）。

複数の気体噴出口２ｘは、吐出面１ａに形成されている。複数の気体噴出口２ｘは、図１に示すように、吐出口列に沿って並び、１つの噴出口列を構成している。噴出口列は、インク吐出口１ｎよりも搬送方向の上流に配置されている。

ポンプ２ｐは、一端が複数の気体噴出口２ｘと連通し、他端がフィルタ２ｆを介して大気と連通している。ポンプ２ｐが駆動されると、フィルタ２ｆを通った気体（大気）が、ポンプ２ｐに吸引され、気体噴出口２ｘから吐出空間Ｖに噴出される（図３参照）。印刷の際、当該気体は、搬送流（用紙９の搬送に伴う気流）と衝突する。

印刷の際、吐出空間Ｖよりも搬送方向の上流では、４つの搬送ローラ３ａｙが用紙９の上面に当接している。４つの搬送ローラ３ａｙは、吐出空間Ｖよりも搬送方向の上流において、長手方向に部分的に設けられている。搬送流は、４つの搬送ローラ３ａｙの用紙９との当接部分で、一旦遮断される。即ち、４つの搬送ローラ３ａｙは、本発明の「遮断部」に該当する。

図１には、用紙９上の搬送流の、遮断部（４つの搬送ローラ３ａｙ）との関わり具合が示されている。用紙９を上から見たとき、搬送方向において４つの搬送ローラ３ａｙとヘッド１との間で、長手方向に搬送流の強度ムラが生じている。ここで、吐出空間Ｖを、長手方向において搬送ローラ３ａｙと重複する重複部分Ｖｘと、長手方向において搬送ローラ３ａｙと重複しない非重複部分Ｖｙとに区分できる。

本実施形態では、４つの搬送ローラ３ａｙのうち、中央の２つの搬送ローラ３ａｙの隙間はＬ２であり、両端の２つの搬送ローラ３ａｙの隙間はＬ１（＜Ｌ２）である。即ち、非重複部分Ｖｙのうち、Ｌ２の隙間に対応する領域（第２非重複部分Ｖｙ２）の方が、Ｌ１の隙間に対応する領域（第１非重複部分Ｖｙ１）よりも、長手方向の長さが長い。

気体噴出口２ｘは、吐出面１ａにおいて、非重複部分Ｖｙに対応する部分に、重複部分Ｖｘに対応する部分よりも、高密度に形成されている。また、第１非重複部分Ｖｙ１に対応する部分に、第２非重複部分Ｖｙ２に対応する部分よりも、気体噴出口２ｘが高密度に形成されている。各気体噴出口２ｘからは、同じ強度の気流が噴出される。

つまり、気流生成機構２は、非重複部分Ｖｙに対し、重複部分Ｖｘに対して生成する気流よりも、大きな強度の気流を生成し、かつ、第１非重複部分Ｖｙ１に対し、第２非重複部分Ｖｙ２に対して生成する気流よりも、大きな強度の気流を生成する。これにより、吐出空間Ｖ（特に、吐出口列の搬送方向上流近傍）において、搬送流の強度が、長手方向に全体的に弱められると共に、長手方向に揃うことになる。

以上に述べたように、本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。

吐出空間Ｖよりも搬送方向の上流では、４つの搬送ローラ３ａｙの配置形態に対応して、長手方向に搬送流の強度ムラがある（図１参照）。吐出空間Ｖのうち、重複部分Ｖｘには、重複部分Ｖｘよりも搬送方向の上流に搬送ローラ３ａｙが有るため、弱められた搬送流が流れ込む。一方、非重複部分Ｖｙには、非重複部分Ｖｙよりも搬送方向の上流に搬送ローラ３ａｙが無いため、弱められない搬送流が流れ込む。そこで、非重複部分Ｖｙに対し、より大きな強度の気流を生成する。これにより、長手方向に強度ムラのある搬送流が吐出空間Ｖに到達した場合にも、吐出空間Ｖにおいて搬送流の強度を長手方向に一様にすることができる。

＜第２実施形態＞
続いて、図４を参照し、本発明の第２実施形態に係るプリンタについて説明する。

本実施形態のプリンタは、気流生成機構の構成が第１実施形態と異なり、それ以外は第１実施形態と同様である。具体的には、第１実施形態で、気流生成機構２は、複数の気体噴出口２ｘ、ポンプ２ｐ及びフィルタ２ｆを有する。これに対し、第２実施形態で、気流生成機構２は、複数の気体噴出口２ｘ、ポンプ２ｐ及びフィルタ２ｆ１，２ｆ２に加え、２つの切替弁２ｖ１、２ｖ２及び水タンク２ｗを有する（図４参照）。

水タンク２ｗは、上部空間に湿潤状態の気体を貯留し、下部空間に加湿液（湿潤状態の気体の基となる液体。本実施形態では、水）が貯留されている。水タンク２ｗの下部空間には、常に所定量の加湿液が貯留されている。

水タンク２ｗの上部空間は、連通路２ｒ１を介して、気体噴出口２ｘと連通している。連通路２ｒ１には、切替弁２ｖ２及びポンプ２ｐが配置されている。水タンク２ｗの上部空間は、さらに、連通路２ｒ２を介して、大気と連通している。連通路２ｒ２は、連通路２ｒ１における切替弁２ｖ２とポンプ２ｐとの間の位置から分岐した通路である。

水タンク２ｗの下部空間は、連通路２ｒ３を介して、大気と連通している。連通路２ｒ３には、逆止弁（図示略）が配置されている。

連通路２ｒ２，２ｒ３にはそれぞれフィルタ２ｆ１，２ｆ２が設けられており、常に清浄な気体（大気）が気体噴出口２ｘから噴出される。

気流生成機構２は、吐出頻度（インク吐出口１ｎからの単位時間当たりの吐出回数）に応じて、２つの切替弁２ｖ１、２ｖ２の開閉を切り替える。吐出頻度が閾値未満の場合は、インク吐出口１ｎの乾燥が懸念される。そこで、ポンプ２ｐを、大気から切り離し、水タンク２ｗと連通させる。吐出頻度が閾値以上の場合は、ポンプ２ｐを、水タンク２ｗから切り離し、大気と連通させる。気体噴出口２ｘからは、前者の場合は湿潤状態の気体が噴出され、後者の場合は大気（自然の気体）が噴出される。

本実施形態において、用紙９は枚葉紙である。この場合、１枚の用紙９に対する印刷が完了する毎に、吐出頻度の算出、及び、吐出頻度と閾値との比較が行われる。吐出頻度の算出は、画像データに基づいて行われる。

用紙９がロール紙の場合は、画像データに基づいて、ロール紙における搬送方向の所定長さに対応する印刷領域毎に、吐出頻度の算出が行われる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。

・遮断部は、搬送ローラに限定されず、搬送ガイド、ジャム防止プレート等であってもよい。
・気体噴出口は、長手方向に均等に配置されてもよい。この場合、各気体噴出口に対応するポンプの出力の調整や、各気体噴出口と連通する流路の抵抗の調整等により、各気体噴出口から噴出される気体による気流の強度を異ならせればよい。これにより、非重複部分に対し、重複部分に対して生成する気流よりも、大きな強度の気流を生成することが可能である。
・気体噴出口は、非重複部分の長手方向全長に亘って形成されてもよい。
・気体噴出口は、吐出面に形成されることに限定されない。例えば、ヘッドの吐出面以外の部分に、気体噴出口を形成してよい。或いは、ヘッドとは別に、気体噴出口が形成された部材を設けてもよい。例えば、ヘッドとは別の１つの管部材が、吐出面１ａよりも搬送方向の上流に、吐出面１ａに隣接して配置されてよい。当該管部材は、下端に気体噴出口が形成され、ポンプ２ｐと連通している。
・気体噴出口は、任意の方向に気体を噴出してよく、例えば吐出面に対して直交せず交差する方向に気体を噴出してよい。
・気流生成機構は、重複部分に対して気流を生成しなくてもよい。例えば、重複部分に気体噴出口を設けず、非重複部分に気体噴出口を設けてよい。この場合、非重複部分に到達した搬送流は、重複部分に到達した搬送流と略同等まで、弱められてよい。
・気流生成機構は、液体吐出口よりも搬送方向の下流で、気体の供給及び回収の少なくとも一方を行ってもよい。例えば、気流生成機構は、液体吐出口よりも搬送方向の上流で気体の供給を行い、液体吐出口よりも搬送方向の下流で気体の回収を行ってよい。
・気流生成機構は、気体の供給及び回収の両方を行ってもよく、又は、気体の回収のみを行ってもよい。前者の場合、ポンプ２ｐの回転方向を切り替えればよい。特に、気体を回収するときは、フィルタ２ｆ；２ｆ１，２ｆ２の長寿命化の観点から、フィルタ２ｆ；２ｆ１，２ｆ２を介さずに気体を大気に放出してよい。
・気流生成機構が供給又は回収する気体の種類は、特に限定されない。また、気体は、乾燥状態であってもよいし、湿潤状態であってもよい。
・第２実施形態では、水タンク２ｗの下部空間が、大気と連通している。しかしながら、例えば、インク吐出口１ｎよりも搬送方向の下流に複数の気体回収口を設け、水タンク２ｗの下部空間を当該複数の気体回収口と連通させてもよい。複数の気体回収口は、吐出空間Ｖから、気体（当該変形例では、湿潤状態の気体の一部）を回収する。これにより、インク吐出口１ｎの加湿を効果的に行うことができる。さらに、上記の構成において、画像データの入力に対する待ち時間が所定時間に達した場合、制御部５が、吐出面１ａのキャッピングを行い、吐出空間Ｖの加湿を行ってよい。吐出面１ａのキャッピングは、インク吐出口１ｎ、気体噴出口２ｘ及び気体回収口をキャップ（図示略）により封止する動作をいう。吐出空間Ｖの加湿は、気体噴出口２ｘから湿潤状態の気体を噴出させ、吐出空間Ｖに湿潤状態の気体を供給する動作をいう。湿潤状態の気体は、所定時間供給される。これにより、吐出面１ａの長期保存の準備が整う。
・液体吐出口から吐出される液体は、インクに限定されず、任意の液体（例えば、インク中の成分を凝集又は析出させる処理液等）であってよい。
・本発明は、プリンタに限定されず、ファクシミリ、コピー機、複合機等にも適用可能である。

１ ヘッド
１ａ 吐出面
１ｎ インク吐出口（液体吐出口）
２ 気流生成機構
２ｘ 気体噴出口
３ 搬送機構
３ａｙ 搬送ローラ（遮断部）
９ 用紙（記録媒体）
１００ プリンタ（液体吐出装置）
Ｖ 吐出空間
Ｖｘ 重複部分
Ｖｙ 非重複部分
Ｖｙ１ 第１非重複部分
Ｖｙ２ 第２非重複部分

Claims (6)

1. 液体吐出口が形成されかつ長手方向に長尺な吐出面を有するライン式のヘッドと、
   前記吐出面と平行でかつ前記長手方向と直交する搬送方向に沿って、前記吐出面と対向する吐出空間に向けて記録媒体を搬送する搬送機構と、
   気体の供給及び回収の少なくとも一方を行うことにより前記吐出空間に気流を生成する気流生成機構と、
   前記吐出空間よりも前記搬送方向の上流において前記長手方向に部分的に設けられ、記録媒体の搬送に伴う搬送流が遮断される遮断部と、を備え、
   前記気流生成機構は、前記吐出空間のうち前記長手方向において前記遮断部と重複しない非重複部分に対し、前記吐出空間のうち前記長手方向において前記遮断部と重複する重複部分に対して生成する気流よりも大きな強度の気流を生成することを特徴とする液体吐出装置。
2. 前記気流生成機構は、前記液体吐出口よりも前記搬送方向の上流からの気体の供給及び前記液体吐出口よりも前記搬送方向の上流での気体の回収の少なくとも一方を行うことにより、前記吐出空間に気流を生成することを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 前記吐出面に、気体噴出口が形成されており、
   前記気流生成機構は、前記気体噴出口から気体を噴出させることにより、前記吐出空間に気流を生成することを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出装置。
4. 前記気体噴出口は、前記吐出面において、前記非重複部分に対応する部分に、前記重複部分に対応する部分よりも、高密度に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の液体吐出装置。
5. 前記吐出空間は、前記長手方向の長さが互いに異なる複数の前記非重複部分であって、第１非重複部分と前記第１非重複部分よりも前記長手方向の長さが長い第２非重複部分とを含む複数の前記非重複部分を有し、
   前記気流生成機構は、前記第１非重複部分に対し、前記第２非重複部分に対して生成する気流よりも大きな強度の気流を生成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
6. 前記遮断部は、前記搬送機構を構成しかつ前記長手方向に互いに離隔した複数の搬送ローラを含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の液体吐出装置。

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