WO2010097939A1 - インクジェットプリンタ、インクジェットヘッド、及び印刷方法 - Google Patents

インクジェットプリンタ、インクジェットヘッド、及び印刷方法 Download PDF

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air flow
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ink
medium
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勝 大西
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Mimaki Engineering Co Ltd
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
    • B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/02—Air-assisted ejection

Definitions

  • the present invention relates to an ink jet printer, an ink jet head, and a printing method.
  • ink jet printers that perform printing by ejecting ink droplets from nozzles have been widely used.
  • it has been desired to further reduce the size of ink droplets in response to the increasing demand for printing accuracy of inkjet printers.
  • distance space between the inkjet head and the medium depending on the application.
  • the kinetic energy of the flying droplet is proportional to its mass. Further, the mass of the droplet is proportional to the cube of its radius r (r 3 ).
  • the radius of the droplet is, for example, a radius when the shape of the droplet is approximated to a sphere.
  • the air resistance received by the flying droplet in the air has a component proportional to the radius r and a component proportional to the square of the radius r (r 2 ). Therefore, the air resistance in the entire, and be proportional to a value between r ⁇ r 2.
  • the influence of the air resistance becomes more prominent when the droplet size is reduced.
  • An object of this invention is to provide the inkjet printer, inkjet head, and printing method which can solve said subject.
  • Patent Document 1 relating to a bump forming apparatus that discharges molten solder from a nozzle while introducing an inert gas was discovered.
  • Patent Document 2 relating to an ink jet recording apparatus using an air flow and an electrostatic force has been discovered.
  • the configuration described in these patent documents is a configuration for solving a problem completely different from the present invention.
  • the configuration is also different from the present invention.
  • An inkjet printer including an inkjet head that ejects ink droplets toward a medium, wherein the inkjet head heads the medium along the ink droplets ejected from the nozzles and nozzles that eject the ink droplets onto the medium.
  • An air flow blowing portion that blows out the air flow, and the air flow blowing portion includes a main air flow outlet that blows out a main air flow that is an air flow toward the medium along the ink droplets ejected from the nozzles, and an ink sandwiching the main air flow therebetween.
  • a secondary air outlet that blows out a secondary air stream that is an air flow toward the medium along the droplets.
  • the main airflow is directed to the medium while in direct contact with the ink droplets, for example.
  • the auxiliary airflow is directed to the medium along the ink droplet at a position where the distance from the ink droplet is larger than the distance from the ink droplet to the main airflow.
  • the ink droplets are caused to fly in the airflow from the nozzle toward the medium. For this reason, the relative velocity of the ink droplets with respect to the surrounding air is smaller than when no airflow is generated. As a result, the influence of air resistance on the ink droplet is also reduced.
  • the subairflow along the main airflow is further blown out, so that the main airflow can be maintained in a laminar flow and the main airflow can be stabilized.
  • the speed of the main airflow can be further increased. Therefore, if constituted in this way, the influence of the air resistance which an ink drop receives can be suppressed appropriately.
  • the inkjet head may eject ink droplets having a size (capacity) of 1 pl or less (for example, 0.1 to 1 pl) from a nozzle.
  • the distance (gap length) between the inkjet head and the medium is large, printing can be performed appropriately. Therefore, with this configuration, for example, the distance (gap length) between the inkjet head and the medium can be increased. Thereby, for example, an ink jet printer having a large gap length can be appropriately provided.
  • the gap length may be 10 mm or more (for example, 10 to 100 mm).
  • the gap length may be 100 mm or more, for example.
  • the nozzle is formed on a nozzle surface that is a surface facing the medium in the inkjet head, the main airflow outlet is formed at a position adjacent to the nozzle on the nozzle surface, and the sub-airflow outlet is the nozzle The surface is formed at a position adjacent to the nozzle across the main air outlet. If comprised in this way, a main airflow and a substream can be blown out appropriately, for example.
  • the inkjet head has a plurality of nozzles arranged in a row as a nozzle row on the nozzle surface, and the main air outlet is an area adjacent to both sides of the nozzle row on the nozzle surface, and the nozzle row Provided in the first region extending along the direction, blows out a slit-shaped main airflow across the nozzle row from the first region, and the auxiliary airflow outlet is adjacent to both sides of the first region on the nozzle surface It is provided in the second region extending along the row direction of the nozzle row, and blows out a slit-like sub-air flow toward the medium along the main air flow from the second region.
  • the printing speed is improved by simultaneously ejecting ink droplets from a plurality of nozzles.
  • the cost may be significantly increased.
  • the main airflow and the subairflow are appropriately generated in common for a plurality of nozzles in the nozzle row without causing a significant increase in cost or a decrease in printing resolution. Can be made.
  • this makes it possible to more appropriately suppress the influence of air resistance that the ink droplet receives.
  • the auxiliary airflow outlet blows out an auxiliary airflow whose speed is 0.3 to 1.2 times that of the main airflow. If comprised in this way, a main airflow can be appropriately supported by a subairflow, for example.
  • the speed of the secondary airflow is preferably 0.8 to 1.2 times that of the main airflow.
  • the velocity of the main airflow and the velocity of the auxiliary airflow are, for example, initial velocities of the respective airflows.
  • the initial velocity of the main airflow is, for example, the velocity of the main airflow immediately after being blown out from the main airflow outlet.
  • the initial velocity of the auxiliary airflow is, for example, the velocity of the auxiliary airflow immediately after being blown out from the auxiliary airflow outlet.
  • the speed of the sub airflow is substantially the same as or slightly smaller than the main airflow.
  • the main airflow and the auxiliary airflow are decelerated before reaching the medium.
  • the subairflow which flows outside is easier to decelerate than the main airflow. For this reason, even if the speed of the auxiliary airflow is slightly higher at the initial speed stage, it is reversed or close to a constant speed when it reaches the medium. Therefore, if the speed of the auxiliary airflow is set as described above, the effect of using the auxiliary airflow can be further enhanced.
  • the more preferable relationship between the velocities of the main airflow and the auxiliary airflow varies depending on, for example, the position where each is provided and the distance from the nozzle. Therefore, for example, the relationship between the speeds of the main airflow and the auxiliary airflow is preferably adjusted as appropriate according to the configuration of the inkjet head, for example, from the above range.
  • the airflow blowing unit may have a plurality of auxiliary airflow outlets whose positions from the main airflow outlet differ from one main airflow outlet.
  • the auxiliary airflow outlet closer to the main airflow outlet blows out the auxiliary flow at a speed closer to the main airflow.
  • the ink jet head ejects ink droplets from the nozzles at an initial velocity at which the velocity of the ink droplets upon landing on the medium is larger than the velocity of the main airflow when reaching the medium.
  • the speed of the ink droplet with respect to the main airflow is zero at the time of landing on the medium, for example, when the airflow is disturbed, the ink droplet landing accuracy may be easily affected.
  • the relative velocity of the ink droplets in the direction toward the medium can be maintained positive even at the time of landing.
  • ink droplets can be landed with higher accuracy.
  • the velocity v1 is in the range of 1.1 to 5 times the velocity v2, for example It is preferable that
  • the speed v1 may be set to 1.1 v2 or less. In this case, the speed v1 can be set to a wider range of speeds, for example.
  • the speed v1 may be a speed in the range of 0.5 to 5 times the speed v2, for example.
  • the speed v1 is more preferably a speed in the range of 0.8 to 5 times the speed v2, for example.
  • the ink jet printer further includes an ink storage unit that stores ink before being ejected from the nozzles, and a pressure adjustment unit that adjusts the pressure of the atmosphere of the ink storage unit.
  • the pressure of the atmosphere of the ink reservoir is adjusted by transmitting the pressure of the main air current blown from the outlet to the ink reservoir.
  • the pressure on the inner side of the ink jet head can be appropriately adjusted according to the pressure of the air flow. Therefore, if comprised in this way, the pressure which arises between the inside of an inkjet head and the exterior can be maintained appropriately at a fixed pressure, for example. Thereby, for example, air can be prevented from being mixed into the ink jet head from the nozzle. In addition, for example, leakage of ink from the nozzle to the outside of the inkjet head can be appropriately prevented.
  • the ink reservoir is, for example, a region on the ink supply side inside the ink jet head or an intermediate tank provided in the middle of the ink supply path to the ink jet head.
  • the pressure adjustment unit is, for example, a pipe connected to the ink storage unit. This pipe is, for example, a pipe branched from a blower that generates an airflow (main airflow) to an airflow outlet.
  • An inkjet head that ejects ink droplets toward a medium, including a nozzle that ejects ink droplets onto the medium, and an airflow blowing unit that blows out an airflow toward the medium along the ink droplets ejected from the nozzles
  • the airflow blowing unit has a main airflow outlet that blows out a main airflow that is an airflow toward the medium along the ink droplets ejected from the nozzle, and an airflow that goes toward the medium along the ink droplets with the main airflow interposed therebetween And an auxiliary air outlet for blowing out the auxiliary air flow. If comprised in this way, the effect similar to the structure 1 can be acquired, for example.
  • (Configuration 8) A printing method for performing printing by an ink jet method by ejecting ink droplets toward a medium.
  • the ink droplets are ejected from a nozzle to a medium, and the medium is ejected along the ink droplets ejected from the nozzle.
  • the air flow toward the medium is blown from the air flow blowing unit, and the air flow toward the medium is a main air flow that is the air flow toward the medium along the ink droplets ejected from the nozzles, and the medium along the ink droplets with the main air flow interposed therebetween.
  • a sub-air flow that is an air flow toward In this way for example, the same effect as that of Configuration 1 can be obtained.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of an inkjet printer 10 according to an embodiment of the present invention. It is a figure which models and shows the mode of the ink droplet discharged from the nozzle of an inkjet head.
  • FIG. 2A shows an example of a state in which printing is performed under conditions where ink droplets reach the medium 50.
  • FIG. 2B shows an example of a state when the gap length Lg is further increased.
  • 2 is a diagram illustrating an example of a more detailed configuration of the inkjet head 12.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a first example of a more detailed configuration of the inkjet head 12.
  • FIG. FIG. 4A is a cross-sectional view of the inkjet head 12.
  • FIG. 4B is a view of the inkjet head 12 as viewed from the lower surface (nozzle surface) side.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a second example of a more detailed configuration of the inkjet head 12.
  • FIG. 5A is a cross-sectional view of the inkjet head 12.
  • FIG. 5B is a diagram of the inkjet head 12 as viewed from the lower surface (nozzle surface) side.
  • FIG. 1 shows an example of the configuration of an inkjet printer 10 according to an embodiment of the present invention.
  • the inkjet printer 10 is a printing apparatus that performs printing on the medium 50 by an inkjet method, and includes an inkjet head 12, an ink bottle 14, an ink intermediate tank 16, a blower 18, an airflow supply pipe 20, and an airflow branch pipe 22.
  • the inkjet printer 10 is a printing apparatus that performs printing in a multi-pass method, and causes the inkjet head 12 to perform a scanning operation that moves while ejecting ink droplets. Therefore, although not shown, the inkjet printer 10 further includes, for example, a head drive mechanism that moves the inkjet head 12, a transport mechanism that transports the medium 50, and the like.
  • the inkjet head 12 is a print head having a nozzle 104 that ejects ink droplets.
  • the inkjet head 12 has a plurality of nozzles 104 arranged in a row as a nozzle row 106 on a nozzle surface that is a surface facing the medium 50.
  • an air flow blowing unit 120 is provided around the nozzle row 106. The air flow blowing unit 120 blows an air flow toward the medium 50 along the ink droplets ejected from the nozzle 104.
  • the ink jet head 12 assists the flight of ink droplets by this air flow. The configuration for blowing out the airflow and the effects thereof will be described in more detail later.
  • the ink bottle 14 is a bottle that stores ink used in the inkjet printer 10.
  • the ink intermediate tank 16 is a tank that stores ink in the middle of an ink path connecting the ink bottle 14 and the inkjet head 12.
  • the ink intermediate tank 16 stores the ink supplied from the ink bottle 14 and supplies the ink to the inkjet head 12 as the printing operation proceeds.
  • the ink intermediate tank 16 functions as an ink storage unit that stores ink before being ejected from the nozzles 104.
  • an ink supply side region or the ink bottle 14 in the ink jet head 12 may function as an ink storage unit.
  • the inkjet printer 10 performs printing using each color ink of YMCK ink.
  • the inkjet printer 10 may perform printing by further using ink other than YMCK ink.
  • the ink jet printer 10 includes an ink supply configuration such as the ink bottle 14 and the ink intermediate tank 16 for each ink color.
  • the blower 18 is an airflow generation device that generates an airflow, and supplies the generated airflow to the inkjet head 12 via the airflow supply pipe 20. As a result, the blower 18 causes the inkjet head 12 to blow an air stream from the air stream blowing unit 120.
  • the airflow supply pipe 20 is a pipe that connects the blower 18 and the inkjet head 12, and supplies the airflow generated by the blower 18 to the inkjet head 12.
  • the airflow branch pipe 22 is a pipe branched from the airflow supply pipe 20, and is connected to the ink intermediate tank 16 to connect the blower 18 and the ink intermediate tank 16.
  • the airflow branching pipe 22 transmits the pressure of the airflow blown by the airflow blowing unit 120 in the inkjet head 12 to the ink intermediate tank 16 that is an ink storage unit.
  • the airflow branch pipe 22 functions as a pressure adjusting unit that adjusts the pressure of the atmosphere of the ink storage unit.
  • the pressure of the airflow becomes a positive pressure in the vicinity of the nozzle 104, and the backflow of the airflow from the nozzle 104 to the inside of the inkjet head 12 is likely to occur.
  • the pressure on the inner side of the inkjet head 12 can be appropriately adjusted according to, for example, the pressure of the airflow. Therefore, the pressure generated between the inside and the outside of the inkjet head 12 can be appropriately maintained at a constant pressure. Thereby, for example, air can be prevented from being mixed into the inkjet head 12 from the nozzle 104. Further, for example, leakage of ink from the nozzle 104 to the outside of the inkjet head 12 can be appropriately prevented.
  • the pressure generated between the inside and the outside of the inkjet head 12 can be appropriately maintained at a constant pressure.
  • FIG. 2 and FIG. 3 are diagrams for explaining an example of a configuration for blowing out an air flow and an effect thereof.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a state of ink droplets ejected from the nozzles of the inkjet head, and illustrates how ink droplets fly when no airflow is blown out.
  • FIG. 2A shows an example of a state in which printing is performed under conditions where ink droplets reach the medium 50.
  • Ink droplets ejected from the nozzles of the inkjet head fly toward the medium 50 while receiving air resistance. If the gap length Lg, which is the distance between the inkjet head and the medium 50, is small with respect to the influence of air resistance, the ink droplets land on the medium 50 as shown in FIG.
  • ink When ink is ejected by the inkjet method, droplets smaller than the main droplets called satellites are generated in addition to the main droplets (main droplets) of a preset size according to the required landing accuracy based on the printing accuracy. Often to do. And since this satellite has a small mass and small kinetic energy, it is more susceptible to air resistance than the main droplet. Therefore, the satellite decelerates faster than the main droplet, and cannot easily reach the medium 50 and is easily misted.
  • the misted ink adheres to the inside of the print or the medium 50, and there is a possibility that the in-machine dirt or the quality deterioration of the medium 50 may occur. Therefore, it is preferable to consider the mist formation of satellites in order to perform printing appropriately with an inkjet printer.
  • FIG. 2B shows an example of a state where the gap length Lg is further increased.
  • the gap length Lg is increased, as shown in the figure, the influence of the air resistance received before reaching the medium 50 is increased, and the main droplet of the ink droplet is also misted. As a result, ink droplets do not reach the medium 50, and printing cannot be performed appropriately.
  • the gap length Lg needs to be a size that allows the main droplet of the ink droplet to reach the medium 50 at the maximum.
  • the gap length Lg needs to be about 2 to 4 mm or less, for example.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a more detailed configuration of the inkjet head 12, and illustrates a configuration in the vicinity of the nozzle 104 in a cross section of the inkjet head 12 taken along a plane parallel to the ink droplet ejection direction.
  • This cross section is a cross section perpendicular to the row direction of the nozzle row 106.
  • the nozzle 104 is formed on a nozzle surface that is a surface facing the medium 50 in the inkjet head 12.
  • the air flow blowing unit 120 includes a main air flow blowing port 108 and a sub air flow blowing port 110 as air flow blowing ports around the nozzle 104.
  • the main airflow outlet 108 is a blowout port formed at a position adjacent to the nozzle row 106 on the nozzle surface, and blows out a main airflow that is an airflow toward the medium 50 along the ink droplets ejected from the nozzle 104. As a result, the main air flow outlet 108 blows out an air flow that directly assists the flight of the ink droplets.
  • the sub airflow outlet 110 is an air outlet formed at a position adjacent to the nozzle row 106 across the main airflow outlet 108 on the nozzle surface, and heads toward the medium 50 along the ink droplet with the main airflow interposed therebetween. Blows a secondary air stream that is an air stream.
  • the sub-airflow is, for example, an airflow directed toward the medium 50 along the ink droplet at a position where the distance from the ink droplet is larger than the distance from the ink droplet to the main airflow, and flows along the main airflow.
  • the auxiliary airflow outlet 110 for example, blows out the auxiliary airflow along the main airflow to guide the main airflow further while keeping the main airflow in a laminar flow. As a result, the auxiliary airflow outlet 110 blows out an airflow that indirectly assists the flight of ink droplets via the main airflow.
  • the auxiliary air flow outlet 110 blows out an air flow whose velocity toward the medium 50 is substantially the same as or slightly smaller than the main air flow as the auxiliary air flow. If comprised in this way, a main airflow can be made into a laminar flow more appropriately, for example.
  • the speed of the auxiliary airflow is, for example, 0.3 to 1.2 times, more preferably 0.8 to 1.2 times the speed of the main airflow. If comprised in this way, a main airflow can be supported more appropriately with a substream, for example. Thereby, the main airflow can be more appropriately laminarized.
  • the air outlet 120 is located at a position from the main air outlet 108 with respect to one main air outlet 108.
  • a plurality of different auxiliary air outlets 110 are provided.
  • the auxiliary airflow outlet 110 closer to the main airflow outlet 108 blows out the auxiliary flow at a speed closer to the main airflow. If comprised in this way, a main airflow can be made into a laminar flow more appropriately.
  • the main air flow outlet 108 blows out a slit-shaped air flow whose longitudinal direction is parallel to the nozzle row 106, as shown as an enlarged 3D view in the drawing.
  • the auxiliary air outlet 110 blows out a slit-like air flow parallel to the main air flow.
  • the airflow blowing unit 120 forms a slit-shaped airflow so as to cover the nozzle row 106 in the same direction as the ink droplet ejection direction.
  • the velocity of the main airflow may be a velocity that does not become laminar but becomes turbulent in a single state where there is no auxiliary airflow.
  • Each of the main airflow outlet 108 and the auxiliary airflow outlet 110 is connected to the blower 18 (see FIG. 1) by, for example, an airflow supply pipe 20 corresponding thereto.
  • the airflow branching pipe 22 (see FIG. 1) functioning as a pressure adjusting unit is branched from, for example, the airflow supply pipe 20 corresponding to the main airflow outlet 108, and the pressure of the main airflow blown out by the main airflow outlet 108 is set to the middle of the ink. By transmitting to the tank 16, the pressure of the atmosphere in the ink intermediate tank 16 is adjusted.
  • ink droplets are ejected in an inkjet printer.
  • columnar ink ink columns
  • the ink accumulated at the tip of the ink column becomes an ink droplet and is separated from the ink column, whereby the ink droplet directed toward the medium 50 is ejected.
  • the ejected ink droplets move toward the medium 50 at an initial speed corresponding to the ejection pressure.
  • the ejected ink droplet moves toward the medium 50 while receiving air resistance.
  • the influence of the air resistance is large, the ink droplet becomes mist during the movement toward the medium 50 and cannot reach the medium 50 appropriately.
  • the ink droplet size is small or the gap length is large, it is difficult to appropriately reach the ink droplet to the medium 50.
  • ink droplets are caused to fly in the airflow from the nozzle 104 toward the medium 50.
  • the relative velocity of the ink droplets with respect to the surrounding air is smaller than when no airflow is generated.
  • the ink droplet receives an air resistance according to the relative velocity with respect to the surrounding air. Therefore, the influence of the air resistance at the same speed received by the ink droplets moving in the main airflow is smaller than that in the case where the main airflow is not blown out.
  • the ink droplet can appropriately reach the medium 50 even when the size of the ink droplet is small or the gap length is large.
  • the size of the main droplet of the ink droplet may be 1 pl or less (for example, 0.1 to 1 pl).
  • the gap length may be 10 mm or more (for example, 10 to 100 mm).
  • the gap length may be 100 mm or more, for example.
  • mist formation can be appropriately prevented by suppressing the influence of air resistance.
  • by assisting with airflow even a small satellite can easily reach the medium 50. Therefore, according to this example, the problem caused by the mist formation of the satellite can be prevented appropriately.
  • a two-step airflow that is, a main airflow and a subairflow
  • the subairflow is allowed to flow outside the main airflow.
  • An air flow can be formed.
  • ink droplets can be landed with higher accuracy.
  • the speed of the main airflow can be further increased.
  • the influence of the air resistance that the ink droplet receives can be reduced more appropriately.
  • the inkjet head 12 ejects ink droplets from the nozzle 104 at, for example, an initial velocity v10 in which the velocity v1 of the ink droplet upon landing on the medium 50 is larger than the velocity v2 of the main airflow around it. .
  • the speed of the ink droplet of the initial velocity v10 that has entered the main airflow is accelerated to a velocity obtained by adding the velocity of the main airflow to the initial velocity v10.
  • the speed v1 is, for example, the speed at the timing when the ink droplet lands.
  • This ink droplet is, for example, an ink droplet having the size of a main droplet.
  • the velocity v2 is, for example, the velocity of the main airflow when reaching the medium 50. In this case, the air flow blowing unit 120 blows out the main air flow at an initial speed corresponding thereto.
  • the speed v1 is preferably in the range of 0.8 to 5 times the speed v2, for example.
  • the kinetic energy of the ink droplets can be appropriately maintained by maintaining the relative velocity of the ink droplets in the direction toward the medium 50 at the landing point, for example. This also makes it possible, for example, to make fine ink droplets fly farther with high landing accuracy.
  • the speed of the ink droplet changes until reaching the medium 50 due to the magnitude relationship between the speed of the ink droplet and the velocity of the main airflow, the influence of the air resistance received in the main airflow, and the like. If the velocity of the ink droplet is larger than the velocity of the main airflow, the ink droplet is considered to decelerate in the main airflow. In addition, when the velocity of the ink droplet is larger than the velocity of the main airflow, the ink droplet is considered to accelerate.
  • the speed v1 may be set to 1.1 v2 or less. In this case, the speed v1 can be set to a wider range of speeds, for example.
  • the speed v1 may be a speed in the range of 0.5 to 5 times the speed v2, for example.
  • the speed v1 is more preferably a speed in the range of 0.8 to 5 times the speed v2, for example.
  • FIG. 4 shows a first example of a more detailed configuration of the inkjet head 12.
  • FIG. 4A is a cross-sectional view of the inkjet head 12.
  • FIG. 4B is a view of the inkjet head 12 as viewed from the lower surface (nozzle surface) side.
  • the ink jet head 12 has a configuration in which a single color ink jet head that discharges each of a plurality of colors to be used is formed as one unit.
  • the inkjet head 12 includes, for example, a monochrome inkjet head that discharges each color of YMCK ink.
  • the ink jet head 12 may further include, for example, a single color ink jet head that ejects a special color ink in addition to each color of the YMCK ink.
  • a single color ink jet head that discharges a specific ink, such as one of YMCK inks or a special color ink, may be configured as described below.
  • Each monochromatic inkjet head has a nozzle plate 102 in which nozzle rows 106 are formed.
  • Each single-color inkjet head includes an air flow outlet 120, a main air flow inlet 112, and a sub air flow inlet 114 for each head.
  • the air flow outlet 120 includes a slit-shaped main air outlet 108 and a sub air outlet 110 that wrap around the nozzle row 3.
  • the main airflow outlet 108 is provided in the first region 202 adjacent to the nozzle row 106, and blows out a slit-shaped main airflow that sandwiches the nozzle row 106 from the first region 202.
  • the first region 202 is, for example, a region adjacent to both sides of the nozzle row 106 on the nozzle surface, and extends along the row direction of the nozzle row 106.
  • the auxiliary air outlet 110 is provided in the second area 204 adjacent to the first area 202, and blows out a slit-like auxiliary air flow toward the medium 50 from the second area 204 along the main air flow.
  • the second region 204 is, for example, a region adjacent to both sides of the first region 202 on the nozzle surface, and extends along the row direction of the nozzle row 106.
  • the main airflow inlet 112 is an inlet for air blown out as a main airflow.
  • the auxiliary air flow inlet 114 is an inlet for air that is blown out as an auxiliary air flow.
  • the main airflow inlet 112 and the auxiliary airflow inlet 114 are connected to the blower 18 via the airflow supply pipe 20, and the pressure corresponding to the airflow blown out by the main airflow outlet 108 and the auxiliary airflow outlet 110. , Respectively, from the blower 18.
  • the main airflow inlet 112 and the auxiliary airflow inlet 114 are provided in common for the nozzle rows 106 of the respective colors in one place of the inkjet head 12 as described later with reference to FIG. May be.
  • the structure which forms an airway is a structure which can be separated from the main body of the inkjet head 12, for example. If comprised in this way, it will be easy to perform cleaning of the stain
  • the number of airflow inlets, the structure of the airway on the nozzle surface, and the like can be changed as appropriate as long as the purpose is to blow out airflows of the same strength and strength to each nozzle row 106 as much as possible.
  • the airway is partitioned by a partition wall in the direction of the airflow, so that the mechanical strength is increased and the airflow is more easily laminarized.
  • the airflow blowing unit 120 generates, for example, a slit-shaped airflow that sandwiches the plurality of nozzle rows 106 from a region that sandwiches the plurality of adjacent nozzle rows 106.
  • FIG. 5 shows a second example of a more detailed configuration of the inkjet head 12.
  • FIG. 5A is a cross-sectional view of the inkjet head 12.
  • FIG. 5B is a diagram of the inkjet head 12 as viewed from the lower surface (nozzle surface) side.
  • the inkjet head 12 of this example may be the same as that of the inkjet head 12 demonstrated using FIG.
  • the inkjet head 12 has a configuration in which the nozzle row 106 of the nozzle 104 that discharges each of a plurality of colors to be used is integrally provided.
  • the inkjet head 12 includes a nozzle plate 102 on which a plurality of nozzle rows 106 corresponding to the respective colors are formed.
  • Each of the plurality of nozzle arrays 106 corresponds to, for example, each color of YMCK ink.
  • the inkjet head 12 has a main air flow inlet 112 and a sub air flow inlet 114 that are common to the air blowing portions 120 corresponding to the nozzle rows 106 for the respective colors. For this reason, the airflow blowing sections 120 corresponding to the nozzle rows 106 of the respective colors blow out air introduced from one main airflow inlet 112 and the auxiliary airflow inlet 114, respectively.
  • the inkjet head 12 may have the separate main airflow inlet 112 and the subairflow inlet 114 for every airflow blowing part 120 corresponding to the nozzle row 106 of each color, for example.
  • the auxiliary air outlet 110 is constituted by a plurality of holes arranged in the second region 204 as illustrated. If comprised in this way, a substream can be blown out appropriately from a wide range.
  • the configuration of the auxiliary air outlet 110 may be the same as that of the auxiliary air outlet 110 in the inkjet head 12 described with reference to FIG. 4, for example. 4 may be the same as the sub-airflow outlet 110 in FIG.
  • a main airflow and a subairflow that assist the flight of ink droplets can be appropriately generated.
  • the influence of the air resistance received by the ink droplet can be appropriately suppressed.
  • the present invention can be suitably used for, for example, an ink jet printer.

Landscapes

  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
  • Ink Jet (AREA)

Abstract

（課題）インクジェットヘッドのノズルから吐出されるインク滴が受ける空気抵抗の影響を、適切に抑える。 （解決手段）インクジェットプリンタであって、インクジェットヘッド（１２）は、ノズル（１０４）と、気流吹出部（１２０）とを有し、気流吹出部（１２０）は、ノズル（１０４）から吐出されるインク滴に沿って媒体（５０）へ向かう気流である主気流を吹き出す主気流吹出口（１０８）と、主気流を間に挟んでインク滴に沿って媒体（５０）へ向かう気流である副気流を吹き出す副気流吹出口（１１０）とを有する。

Description

インクジェットプリンタ、インクジェットヘッド、及び印刷方法
　本発明は、インクジェットプリンタ、インクジェットヘッド、及び印刷方法に関する。
　従来、ノズルからインク滴を吐出することで印刷を行うインクジェットプリンタが広く用いられている。また、近年、例えば、インクジェットプリンタの印刷精度に対する要求の高まりに応じて、インク滴のサイズをより微細化することが望まれている。また、例えば、インクジェットプリンタの用途の広がりにより、用途によっては、インクジェットヘッドと媒体との間の距離（ギャップ長）を大きくすることが求められる場合も生じてる。
　ここで、飛翔する液滴の運動エネルギーは、その質量に比例する。また、液滴の質量は、その半径ｒの３乗（ｒ３）に比例する。液滴の半径とは、例えば、液滴の形状を球形近似した場合の半径である。
　これに対し、飛翔する液滴が空気中で受ける空気抵抗には、半径ｒに比例する成分と、半径ｒの２乗（ｒ２）に比例する成分がある。そのため、全体での空気抵抗は、ｒ～ｒ２の間の値に比例することとなる。そして、このような運動エネルギーと空気抵抗との関係により、空気中を液滴が飛翔する場合、液滴のサイズが小さくなると、空気抵抗の影響がより顕著となる。
　そのため、例えばインク滴のサイズを適切に微細化するためには、空気抵抗の影響を十分に抑えることが必要になる。また、例えばギャップ長を大きくしようとする場合も、インク滴が空気抵抗を受ける時間が長くなるため、空気抵抗の影響を十分に抑えることが必要になる。
　これに対し、本願の発明者は、先ず、飛翔するインク滴の周囲に気流を発生させ、インクの飛翔をアシストすることを考えた。そして、鋭意研究を行うことにより、更に、単に気流を発生させるだけでは適切に飛翔をアシストできない場合があることを見出した。例えば、空気抵抗の影響をより低減するために気流の速度を大きくすると、気流に乱れが生じ、インク滴の飛翔を適切にアシストできない場合があることを見出した。そのため、より適切な方法により、空気抵抗の影響を抑えることが望まれる。本発明は、上記の課題を解決できるインクジェットプリンタ、インクジェットヘッド、及び印刷方法を提供することを目的とする。
　尚、本発明に関連する先行技術を調査したところ、不活性ガスを導入しつつノズルから溶融半田を吐出するバンプ形成装置に関する特許文献１を発見した。また、空気流と静電力を利用したインクジェット記録装置に関する特許文献２を発見した。しかし、これらの特許文献に記載された構成は、本願発明とは全く異なる課題を解決するための構成である。また、構成も、本願発明と異なっている。
特開２０００－２９４５９１号公報 特開平８－２３８７６６号公報
　上記の課題を解決するために、本発明は、以下の構成を有する。
　（構成１）インク滴を媒体へ向けて吐出するインクジェットヘッドを備えるインクジェットプリンタであって、インクジェットヘッドは、媒体へインク滴を吐出するノズルと、ノズルから吐出されたインク滴に沿って媒体へ向かう気流を吹き出す気流吹出部とを有し、気流吹出部は、ノズルから吐出されるインク滴に沿って媒体へ向かう気流である主気流を吹き出す主気流吹出口と、主気流を間に挟んでインク滴に沿って媒体へ向かう気流である副気流を吹き出す副気流吹出口とを有する。
　主気流は、例えば、インク滴と直接に接しつつ、媒体へ向かう。副気流は、例えば、インク滴から主気流までの距離よりもインク滴からの距離が大きな位置において、インク滴に沿って媒体へ向かう。
　副気流吹出口は、例えば、主気流に沿った副気流を吹き出すことにより、主気流を支え、主気流が拡がることや、主気流の減速を抑える。また、副気流吹出口は、このような副気流を吹き出すことにより、例えば、主気流を層流に保つ。主気流の速度は、副気流がない単独の状態では層流にならず、乱流になる速度であってよい。主気流吹出口及び副気流吹出口のそれぞれは、例えば、配管により、ブロワーと連結されており、ブロワーが発生する気流をそれぞれ吹き出す。
　このように構成した場合、例えば、ノズルから媒体へ向かう気流の中でインク滴を飛翔させることとなる。そのため、周囲の空気に対するインク滴の相対速度は、気流を発生させない場合と比べて小さくなる。そして、その結果、インク滴が受ける空気抵抗の影響も小さくなる。
　また、この場合、インク滴に沿って流れる主気流の他に、主気流に沿った副気流を更に吹き出すことにより、例えば主気流を層流に保ち、主気流を安定化させることができる。また、例えば、主気流が層流になりやすい構成とすることにより、主気流の速度をより高めることも可能になる。そのため、このように構成すれば、インク滴が受ける空気抵抗の影響を適切に抑えることができる。
　更には、空気抵抗の影響を抑えることにより、例えばインク滴を微細化した場合にも、媒体へインク滴を適切に到達させることが可能になる。そのため、例えばインク滴を適切に微細化することが可能になる。インクジェットヘッドは、ノズルから、例えばサイズ（容量）が１ｐｌ以下（例えば０．１～１ｐｌ）のインク滴を吐出してよい。
　また、空気抵抗の影響を抑えることにより、ミスト化せずにインクが飛翔する飛翔距離を増大させることができる。これにより、例えばインクジェットヘッドと媒体との間の距離（ギャップ長）が大きい場合にも、適切に印刷を行うことができる。そのため、このように構成すれば、例えば、インクジェットヘッドと媒体との間の距離（ギャップ長）を大きくすることも可能になる。また、これにより、例えば、ギャップ長の大きなインクジェットプリンタを適切に提供できる。
　例えば、インク滴のサイズ（容量）が３ｐｌ程度（例えば２．５～３．５ｐｌ）である場合、ギャップ長は、例えば１０ｍｍ以上（例えば１０～１００ｍｍ）とすることが考えられる。ギャップ長は、例えば１００ｍｍ以上であってもよい。
　（構成２）ノズルは、インクジェットヘッドにおいて媒体と対向する面であるノズル面に形成されており、主気流吹出口は、ノズル面においてノズルと隣接する位置に形成され、副気流吹出口は、ノズル面において主気流吹出口を挟んでノズルと隣接する位置に形成される。このように構成すれば、例えば、主気流及び副気流を適切に吹き出すことができる。
　（構成３）インクジェットヘッドは、ノズル面に、ノズル列として列状に並ぶ複数のノズルを有し、主気流吹出口は、ノズル面においてノズル列の両隣に隣接する領域であり、ノズル列の列方向に沿って延伸する第１領域に設けられており、第１領域から、ノズル列を挟むスリット状の主気流を吹き出し、副気流吹出口は、ノズル面において第１領域の両隣に隣接する領域であり、ノズル列の列方向に沿って延伸する第２領域に設けられており、主気流に沿って媒体に向かうスリット状の副気流を、第２領域から吹き出す。
　インクジェットプリンタにおいては、例えば、複数のノズルから同時にインク滴を吐出することにより、印刷速度を向上させる。しかし、例えばインク滴に沿った気流を発生させようとする場合に、個々のノズル毎に個別の気流を発生させようとすると、コストの大幅の上昇を招くおそれがある。また、ノズルの間隔が大きくなり、高い解像度での印刷が難しくなるおそれもある。
　これに対し、このように構成すれば、例えば、コストの大幅な上昇や印刷解像度の低下を起こすことなく、ノズル列中の複数のノズルに対して共通に、主気流及び副気流を適切に発生させることができる。また、これにより、インク滴が受ける空気抵抗の影響を、より適切に抑えることができる。
　（構成４）副気流吹出口は、速度が主気流の０．３～１．２倍の副気流を吹き出す。このように構成すれば、例えば、副気流により、主気流を適切に支えることができる。副気流の速度は、好ましくは、主気流の０．８～１．２倍である。
　ここで、構成４において、主気流の速度、及び副気流の速度とは、例えば、それぞれの気流の初速度である。主気流の初速度とは、例えば、主気流吹出口から吹き出された直後における主気流の速度である。副気流の初速度とは、例えば、副気流吹出口から吹き出された直後における副気流の速度である。
　副気流は、存在するのみでも、主気流を支える効果を生じる。しかし、主気流をより適切に支えるためには、副気流の速度を、主気流とほぼ同じか、主気流よりも若干小さくすることが好ましい。また、主気流及び副気流は、媒体に達するまでの間に減速する。そして、より外側を流れる副気流の方が、主気流よりも減速しやすい。そのため、初速度の段階で副気流の速度の方が若干速くても、媒体への到達時点では、逆転したり、等速に近くなる。従って、副気流の速度を上記のように設定すれば、副気流を用いることの効果をより高めることができる。
　尚、主気流及び副気流の速度のより好ましい関係は、例えば、それぞれが設けられる位置や、ノズルからの距離によって変わる。そのため、例えば、主気流及び副気流の速度の関係については、例えば、上記の範囲から、インクジェットヘッドの構成に応じて適宜調整することが好ましい。
　また、気流吹出部は、一の主気流吹出口に対して、その主気流吹出口からの位置が異なる複数の副気流吹出口を有してもよい。この場合、例えば、少なくとも主気流に最も近い副気流吹出口から吹き出される副気流の速度を、上記のように設定することが好ましい。また、この場合、主気流吹出口により近い副気流吹出口は、主気流により近い速度の副記流を吹き出すことが好ましい。また、主気流吹出口からより遠い外側の副気流吹出口程、より低速の副気流を吹き出すことが好ましい。このように構成すれば、例えば、副気流により主気流をより適切に支えることができる。また、これにより、主気流をより適切に層流にできる。
　（構成５）インクジェットヘッドは、媒体への着弾時のインク滴の速度が、媒体への到達時点での主気流の速度よりも大きくなる初速度で、ノズルからインク滴を吐出する。
　媒体への着弾時点において、主気流に対するインク滴の速度が０になっていると、例えば気流に乱れが生じた場合等に、インク滴の着弾精度に影響が生じやすくなるおそれもある。これに対し、このように構成すれば、媒体へ向かう方向へのインク滴の相対速度を、着弾時点においても正に維持することができる。また、これにより、例えば、より高い精度でインク滴を着弾させることができる。
　従って、このように構成すれば、インク滴が受ける空気抵抗の影響を、より適切に抑えることができる。尚、媒体にインク滴が着弾するタイミングにおけるインク滴の速度をｖ１、その周囲における主気流の速度（流速）をｖ２とした場合、速度ｖ１は、例えば速度ｖ２の１．１～５倍の範囲であることが好ましい。
　また、例えば着弾時点での気流の乱れの影響が小さい場合等には、速度ｖ１を、１．１ｖ２以下にすることも考えられる。この場合、速度ｖ１は、例えば、より広い範囲の速度に設定可能である。速度ｖ１は、例えば、速度ｖ２の０．５～５倍の範囲の速度であってもよい。また、速度ｖ１は、例えば、速度ｖ２の０．８～５倍の範囲の速度とすることがより好ましい。
　（構成６）インクジェットプリンタは、ノズルから吐出される前のインクを貯留するインク貯留部と、インク貯留部の雰囲気の圧力を調整する圧力調整部とを更に有し、圧力調整部は、主気流吹出口による主気流の吹き出しの圧力をインク貯留部へ伝えることにより、インク貯留部の雰囲気の圧力を調整する。
　気流を発生させる効果を適切に発揮させるためには、気流の速度を高めることが必要な場合がある。例えば、層流を安定して形成するには、気流（主気流）の速度を高くする必要がある。そして、このような場合、気流の圧力は、ノズル近辺において正圧となる。また、その結果、ノズルからインクジェットヘッド内部への気流の逆流が生じやすくなる。
　これに対し、このように構成した場合、例えば、気流の吹き出しの圧力に応じて、インクジェットヘッドの内部の側の圧力を適切に調整できる。そのため、このように構成すれば、例えば、インクジェットヘッドの内部と外部との間で生じる圧力を、一定の圧力に適切に維持できる。また、これにより、例えば、ノズルからインクジェットヘッド内部への空気の混入を防止できる。また、例えば、ノズルからインクジェットヘッド外部へのインクの漏れ等も、適切に防止できる。
　尚、インク貯留部は、例えば、インクジェットヘッド内部におけるインク供給側の領域、又は、インクジェットヘッドへのインク供給経路の途中に設けられる中間タンク等である。また、圧力調整部は、例えば、インク貯留部に連結される配管である。この配管は、例えば、気流（主気流）を発生させるブロワーから気流の吹出口までの配管を分岐した配管である。
　このように構成した場合、例えば、ブロワーの圧力が変動しても、ノズルを介して接続されるインクジェットヘッドの内部と外部との間で、圧力の変動はキャンセルされる。そのため、このように構成すれば、例えば、インクジェットヘッド内部と外部との間で生じる圧力を、一定の圧力に適切に維持できる。
　（構成７）インク滴を媒体へ向けて吐出するインクジェットヘッドであって、媒体へインク滴を吐出するノズルと、ノズルから吐出されたインク滴に沿って媒体へ向かう気流を吹き出す気流吹出部とを有し、気流吹出部は、ノズルから吐出されるインク滴に沿って媒体へ向かう気流である主気流を吹き出す主気流吹出口と、主気流を間に挟んでインク滴に沿って媒体へ向かう気流である副気流を吹き出す副気流吹出口とを有する。このように構成すれば、例えば、構成１と同様の効果を得ることができる。
　（構成８）インク滴を媒体へ向けて吐出することにより、インクジェット方式で印刷を行う印刷方法であって、ノズルから、媒体へインク滴を吐出し、ノズルから吐出されたインク滴に沿って媒体へ向かう気流を、気流吹出部から吹き出し、媒体へ向かう気流として、ノズルから吐出されるインク滴に沿って媒体へ向かう気流である主気流と、主気流を間に挟んでインク滴に沿って媒体へ向かう気流である副気流とを吹き出す。このようにすれば、例えば、構成１と同様の効果を得ることができる。
　本発明によれば、例えば、インクジェットヘッドのノズルから吐出されるインク滴が受ける空気抵抗の影響を、適切に抑えることができる。
本発明の一実施形態に係るインクジェットプリンタ１０の構成の一例を示す図である。 インクジェットヘッドのノズルから吐出されるインク滴の様子をモデル化して示す図である。図２（ａ）は、インク滴が媒体５０に到達する条件の下で印刷を行う場合の様子の一例を示す。図２（ｂ）は、ギャップ長Ｌｇをより大きくした場合の様子の一例を示す。 インクジェットヘッド１２のより詳細な構成の一例を示す図である。 インクジェットヘッド１２のより詳細な構成の第１の例を示す図である。図４（ａ）は、インクジェットヘッド１２の横断面図である。図４（ｂ）は、インクジェットヘッド１２を下面（ノズル面）側から見た図である。 インクジェットヘッド１２のより詳細な構成の第２の例を示す図である。図５（ａ）は、インクジェットヘッド１２の横断面図である。図５（ｂ）は、インクジェットヘッド１２を下面（ノズル面）側から見た図である。
　以下、本発明に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るインクジェットプリンタ１０の構成の一例を示す。インクジェットプリンタ１０は、インクジェット方式で媒体５０に対して印刷を行う印刷装置であり、インクジェットヘッド１２、インクボトル１４、インク中間タンク１６、ブロワー１８、気流供給配管２０、及び気流分岐配管２２を備える。
　また、本例において、インクジェットプリンタ１０は、マルチパス方式で印刷を行う印刷装置であり、インク滴を吐出しながら移動するスキャン動作をインクジェットヘッド１２に行わせる。そのため、図示は省略したが、インクジェットプリンタ１０は、例えば、インクジェットヘッド１２を移動させるヘッド駆動機構や、媒体５０を搬送する搬送機構等を更に備える。
　インクジェットヘッド１２は、インク滴を吐出するノズル１０４を有する印刷ヘッドである。本例において、インクジェットヘッド１２は、媒体５０と対向する面であるノズル面に、ノズル列１０６として列状に並ぶ複数のノズル１０４を有する。また、ノズル列１０６の周囲に、気流吹出部１２０を有する。気流吹出部１２０は、ノズル１０４から吐出されたインク滴に沿って媒体５０へ向かう気流を吹き出す。この気流により、本例において、インクジェットヘッド１２は、インク滴の飛翔をアシストする。気流を吹き出す構成や、その効果等については、後に更に詳しく説明する。
　インクボトル１４は、インクジェットプリンタ１０で使用されるインクを貯留するボトルである。また、インク中間タンク１６は、インクボトル１４とインクジェットヘッド１２とを繋ぐインク経路の途中においてインクを貯留するタンクである。インク中間タンク１６は、インクボトル１４から供給されるインクを貯留し、印刷動作の進行に応じて、インクジェットヘッド１２へ、インクを供給する。また、本例において、インク中間タンク１６は、ノズル１０４から吐出される前のインクを貯留するインク貯留部として機能する。尚、本発明の変形例においては、インクジェットヘッド１２の内部におけるインク供給側の領域又はインクボトル１４等が、インク貯留部として機能してもよい。
　また、本例において、インクジェットプリンタ１０は、ＹＭＣＫインクの各色のインクを用いて印刷を行う。インクジェットプリンタ１０は、ＹＭＣＫインク以外のインクを更に用いて印刷を行ってもよい。また、インクジェットプリンタ１０は、インクボトル１４やインク中間タンク１６等のインク供給用の構成を、インクの色毎に備える。
　ブロワー１８は、気流を発生させる気流発生装置であり、発生した気流を、気流供給配管２０を介して、インクジェットヘッド１２へ供給する。これにより、ブロワー１８は、インクジェットヘッド１２に、気流吹出部１２０から、気流を吹き出させる。
　気流供給配管２０は、ブロワー１８とインクジェットヘッド１２とを繋ぐ配管であり、ブロワー１８が発生する気流を、インクジェットヘッド１２へ供給する。気流分岐配管２２は、気流供給配管２０を分岐した配管であり、インク中間タンク１６に連結されることにより、ブロワー１８とインク中間タンク１６とを繋ぐ。
　この構成により、気流分岐配管２２は、インクジェットヘッド１２における気流吹出部１２０による気流の吹き出しの圧力を、インク貯留部であるインク中間タンク１６へ伝える。これにより、気流分岐配管２２は、インク貯留部の雰囲気の圧力を調整する圧力調整部として機能する。
　ここで、気流を発生させる効果を適切に発揮させるためには、気流の速度を高めることが必要な場合がある。そして、このような場合、ノズル１０４の近辺において気流の圧力が正圧となり、ノズル１０４からインクジェットヘッド１２の内部への気流の逆流が生じやすくなる。
　これに対し、本例によれば、例えば、気流の吹き出しの圧力に応じて、インクジェットヘッド１２の内部の側の圧力を適切に調整できる。そのため、インクジェットヘッド１２の内部と外部との間で生じる圧力を、一定の圧力に適切に維持できる。また、これにより、例えば、ノズル１０４からインクジェットヘッド１２の内部への空気の混入を防止できる。また、例えば、ノズル１０４からインクジェットヘッド１２外部へのインクの漏れ等も、適切に防止できる。
　更には、本例においては、例えば、ブロワー１８の圧力が変動しても、ノズル１０４を介して接続されるインクジェットヘッド１２の内部と外部との間で、圧力の変動はキャンセルされる。そのため、本例によれば、例えば、インクジェットヘッド１２の内部と外部との間で生じる圧力を、一定の圧力に適切に維持できる。
　図２及び図３は、気流を吹き出す構成、及びその効果の一例について説明する図である。図２は、インクジェットヘッドのノズルから吐出されるインク滴の様子をモデル化して示す図であり、気流を吹き出さない場合のインク滴の飛翔の様子を示す。
　図２（ａ）は、インク滴が媒体５０に到達する条件の下で印刷を行う場合の様子の一例を示す。インクジェットヘッドのノズルから吐出されたインク滴は、空気抵抗を受けつつ、媒体５０に向かって飛翔する。そして、空気抵抗の影響に対し、インクジェットヘッドと媒体５０との間の距離であるギャップ長Ｌｇが小さければ、インク滴は、図２（ａ）に示すように、媒体５０に着弾する。
　尚、インクジェット方式でインクを吐出する場合、印刷精度に基づく必要な着弾精度に応じて予め設定されたサイズのメインの液滴（主滴）以外に、サテライトと呼ばれる主滴より小さな液滴が発生することが多い。そして、このサテライトは、質量が小さく、運動エネルギーが小さいために、主滴よりも、空気抵抗の影響を受けやすい。そのため、サテライトは、主滴より早く減速し、媒体５０に到着できずにミスト化しやすい。
　そして、サテライトがミスト化した場合、ミスト化したインクがプリント内や媒体５０に付着し、機内汚れや媒体５０の品質劣化が生じるおそれがある。そのため、インクジェットプリンタで適切に印刷を行うためには、サテライトのミスト化にも考慮することが好ましい。
　図２（ｂ）は、ギャップ長Ｌｇをより大きくした場合の様子の一例を示す。ギャップ長Ｌｇを大きくすると、図示したように、媒体５０に到達するまでに受ける空気抵抗の影響がより大きくなり、インク滴の主滴もミスト化することとなる。そして、その結果、媒体５０にインク滴が到達しないこととなり、適切に印刷を行うことができなくなる。
　そのため、ギャップ長Ｌｇの大きさは、最大でも、インク滴の主滴が媒体５０へ到達し得る大きさにする必要がある。気流によるアシスト等を行わない従来の構成のインクジェットプリンタにおいて、例えば液滴のサイズが３ｐｌ程度のＹＭＣＫインクを用いる場合、ギャップ長Ｌｇは、例えば、２～４ｍｍ程度以下にする必要がある。
　図３は、インクジェットヘッド１２のより詳細な構成の一例を示す図であり、インク滴の吐出方向と平行な平面によるインクジェットヘッド１２の断面におけるノズル１０４の近傍の構成を示す。この断面は、ノズル列１０６の列方向に対して垂直な断面である。
本例において、ノズル１０４は、インクジェットヘッド１２において媒体５０と対向する面であるノズル面に形成されている。また、気流吹出部１２０は、ノズル１０４の周囲に、気流の吹出口として、主気流吹出口１０８及び副気流吹出口１１０を有する。
　主気流吹出口１０８は、ノズル面においてノズル列１０６と隣接する位置に形成される吹き出し口であり、ノズル１０４から吐出されるインク滴に沿って媒体５０へ向かう気流である主気流を吹き出す。これにより、主気流吹出口１０８は、インク滴の飛翔を直接アシストする気流を吹き出す。
　副気流吹出口１１０は、ノズル面において主気流吹出口１０８を挟んでノズル列１０６と隣接する位置に形成される吹出口であり、主気流を間に挟んでインク滴に沿って媒体５０へ向かう気流である副気流を吹き出す。この副気流は、例えば、インク滴から主気流までの距離よりもインク滴からの距離が大きな位置においてインク滴に沿って媒体５０へ向かう気流であり、主気流に沿って流れることにより、主気流の流れを制御する。副気流吹出口１１０は、例えば、主気流に沿った副気流を吹き出すことにより、主気流を層流に保ちつつ、主気流をより遠くへ誘導する。これにより、副気流吹出口１１０は、主気流を介して間接的にインク滴の飛翔をアシストする気流を吹き出す。
　また、本例において、副気流吹出口１１０は、媒体５０へ向かう速度が主気流とほぼ同じか、若干小さな気流を、副気流として吹き出す。このように構成すれば、例えば、主気流をより適切に層流にできる。副気流の速度は、例えば、主気流の速度の０．３～１．２倍、より好ましくは、０．８～１．２倍である。このように構成すれば、例えば、副気流により主気流をより適切に支えることができる。また、これにより、主気流をより適切に層流にできる。
　また、本例においては、層流の主気流をより適切に遠くへ誘導するために、気流吹出部１２０は、一の主気流吹出口１０８に対して、その主気流吹出口１０８からの位置が異なる複数の副気流吹出口１１０を有する。この場合、主気流吹出口１０８により近い副気流吹出口１１０は、主気流により近い速度の副記流を吹き出すことが好ましい。このように構成すれば、より適切に主気流を層流にできる。
　尚、本例において、主気流吹出口１０８は、図中に３Ｄ拡大図として示したように、長手方向がノズル列１０６と平行なスリット状の気流を吹き出す。また、副気流吹出口１１０は、主気流と平行なスリット状の気流を吹き出す。これにより、気流吹出部１２０は、インク滴の吐出方向と同じ方向に、ノズル列１０６をカバーできるようスリット状の気流を形成する。
　また、主気流の速度は、副気流がない単独の状態では層流にならず、乱流になる速度であってよい。主気流吹出口１０８及び副気流吹出口１１０のそれぞれは、例えば、それぞれに対応する気流供給配管２０により、ブロワー１８（図１参照）と連結される。圧力調整部として機能する気流分岐配管２２（図１参照）は、例えば、主気流吹出口１０８に対応する気流供給配管２０から分岐され、主気流吹出口１０８による主気流の吹き出しの圧力をインク中間タンク１６へ伝えることにより、インク中間タンク１６の雰囲気の圧力を調整する。
　ここで、インクジェットプリンタにおいてインク滴が吐出される様子について説明する。インクジェットプリンタにおけるインク滴の吐出時においては、図に示したように、インクジェットヘッド１２の内部から外部へ向かう吐出の圧力に応じて、先ず、ノズル１０４から伸びる柱状のインク（インク柱）が形成される。そして、インク柱の先端部分に溜まったインクがインク滴となってインク柱から分離することにより、媒体５０に向かうインク滴が吐出される。そして吐出されたインク滴は、吐出の圧力に応じた初速度で、媒体５０へ向かって移動する。
　その後、吐出されたインク滴は、空気抵抗を受けつつ、媒体５０に向かって移動する。しかし、空気抵抗の影響が大きい場合、インク滴は、媒体５０に向かう移動中にミスト化し、媒体５０に適切に到達できないこととなる。特に、インク滴のサイズが小さい場合や、ギャップ長が大きい場合には、インク滴を媒体５０へ適切に到達させることが困難になる。
　また、インク滴の吐出においては、図２（ａ）に関連して説明したように、主滴の他に、主滴よりも小さな大小のサテライトが生じる場合がある。そして、これらのサテライトは、主滴よりもミスト化しやすいため、機内汚れや媒体５０の品質劣化の原因となりやすい。
　これに対し、本例においては、ノズル１０４から媒体５０へ向かう気流の中でインク滴を飛翔させることとなる。そのため、周囲の空気に対するインク滴の相対速度は、気流を発生させない場合と比べて小さくなる。そして、媒体５０へ向かう移動中において、インク滴は、周囲の空気に対する相対速度に応じて、空気抵抗を受ける。そのため、主気流の中を移動するインク滴が受ける同一速度における空気抵抗の影響は、主気流を吹き出さない場合と比べて小さくなる。
　そのため、本例によれば、インク滴のサイズが小さい場合や、ギャップ長が大きい場合にも、インク滴を媒体５０に適切に到達させることができる。インク滴の主滴のサイズは、例えば１ｐｌ以下（例えば０．１～１ｐｌ）とすることが考えられる。また、例えば、インク滴のサイズが３ｐｌ程度（例えば２．５～３．５ｐｌ）である場合、ギャップ長は、例えば１０ｍｍ以上（例えば１０～１００ｍｍ）とすることが考えられる。ギャップ長は、例えば１００ｍｍ以上であってもよい。
　また、本例によれば、例えばサテライトが発生した場合にも、空気抵抗の影響を抑えることにより、ミスト化を適切に防ぐことができる。また、気流によるアシストを行うことにより、小さなサテライトであっても、媒体５０へより到達しやすくなる。そのため、本例によれば、更に、サテライトのミスト化によって生じる問題を適切に防ぐことができる。
　また、本例によれば、更に、主気流及び副気流の２段階の気流を発生させ、主気流の外に副気流を流すことにより、インク滴に近い領域に、より安定な層流の主気流を形成できる。これにより、例えば、より高い精度でインク滴を着弾させることができる。また、主気流が層流になりやすい構成とすることにより、主気流の速度をより高めることも可能になる。これにより、例えば、インク滴が受ける空気抵抗の影響をより適切に低減できる。
　以上のように、本例によれば、インク滴が受ける空気抵抗の影響を適切に防ぐことができる。また、これにより、例えば、インク滴のサイズが小さい場合や、ギャップ長が大きい場合にも、高精細な印刷を適切に行うことが可能になる。
　続いて、本例におけるインク滴及び気流の速度について説明する。本例において、インクジェットヘッド１２は、例えば、媒体５０への着弾時のインク滴の速度ｖ１が、その周囲における主気流の速度ｖ２よりも大きくなる初速度ｖ１０で、ノズル１０４からインク滴を吐出する。主気流に入った初速度ｖ１０のインク滴の速度は、初速度ｖ１０に主気流の速度を加えた速度へと加速される。
　速度ｖ１は、例えば、インク滴が着弾するタイミングにおける速度である。このインク滴は、例えば、主滴のサイズのインク滴である。また、速度ｖ２は、例えば、媒体５０への到達時点での主気流の速度である。この場合、気流吹出部１２０は、これに対応する初速度で、主気流を吹き出す。速度ｖ１は、例えば、速度ｖ２の０．８～５倍の範囲であることが好ましい。
　ここで、速度ｖ１＝速度ｖ２の場合、両者の相対速度がゼロになり、空気抵抗の影響はなくなる。そのため、この場合にも、インク滴は媒体５０に到達する。しかし、この場合、着弾のタイミングでインク滴が主気流の影響を受け、気流と共に流されやすくなる。尚、確実に着弾位置を決定するには、ｖ１－ｖ２＞０の条件が必要である。
　また、主気流は、媒体５０に到達すると、媒体５０の表面に沿って、インク滴から離れる方向へ流れる。そのため、媒体５０の近辺では、気流の乱れが生じやすくなるおそれがある。そして、速度ｖ１＝速度ｖ２であると、このような気流の乱れが生じた場合等に、インク滴の着弾位置が不正確になり、着弾精度に影響が生じやすくなる。
　これに対し、本例によれば、例えば、着弾時点においても、媒体５０へ向かう方向へのインク滴の相対速度を正に維持することで、インク滴の運動エネルギーを適切に維持できる。また、これにより、例えば、微小なインク滴を高い着弾精度でより遠距離に飛翔させることが可能になる。
　尚、媒体５０へ到達するまでの間、インク滴の速度は、インク滴の速度と主気流の速度の大小関係や、主気流の中で受ける空気抵抗の影響等により、変化する。主気流の速度よりもインク滴の速度の方が大きい場合、主気流中において、インク滴は減速すると考えられる。また、主気流の速度よりもインク滴の速度の方が大きい場合、インク滴は加速すると考えられる。
　また、例えば着弾時点での気流の乱れの影響が小さい場合等には、速度ｖ１を、１．１ｖ２以下にすることも考えられる。この場合、速度ｖ１は、例えば、より広い範囲の速度に設定可能である。速度ｖ１は、例えば、速度ｖ２の０．５～５倍の範囲の速度であってもよい。また、速度ｖ１は、例えば、速度ｖ２の０．８～５倍の範囲の速度とすることがより好ましい。
　図４は、インクジェットヘッド１２のより詳細な構成の第１の例を示す。図４（ａ）は、インクジェットヘッド１２の横断面図である。図４（ｂ）は、インクジェットヘッド１２を下面（ノズル面）側から見た図である。
　本例において、インクジェットヘッド１２は、使用する複数の色のそれぞれを吐出する単色用のインクジェットヘッドを１つのユニット化した構成を有している。この場合、インクジェットヘッド１２は、例えば、ＹＭＣＫインクの各色のインクをそれぞれ吐出する単色用のインクジェットヘッドを有する。
　尚、インクジェットヘッド１２は、ＹＭＣＫインクの各色以外に、例えば特色用のインクを吐出する単色用のインクジェットヘッドを更に有してもよい。また、例えばＹＭＣＫインクのいずれか、又は特色のインク等の、特定のインクを吐出する単色用のインクジェットヘッドのみを、以下に説明する構成とすることも考えられる。
　それぞれの単色用インクジェットヘッドは、ノズル列１０６が形成されたノズルプレート１０２を有する。また、それぞれの単色用インクジェットヘッドは、ヘッド毎に、気流吹出部１２０と、主気流導入口１１２及び副気流導入口１１４とを有する。また、気流吹出部１２０は、ノズル列３を包み込むようなスリット状の主気流吹出口１０８及び副気流吹出口１１０を有する。
　主気流吹出口１０８は、ノズル列１０６と隣接する第１領域２０２に設けられており、第１領域２０２から、ノズル列１０６を挟むスリット状の主気流を吹き出す。本例において、第１領域２０２は、例えば、ノズル面においてノズル列１０６の両隣に隣接する領域であり、ノズル列１０６の列方向に沿って延伸する。
　また、副気流吹出口１１０は、第１領域２０２と隣接する第２領域２０４に設けられており、主気流に沿って媒体５０に向かうスリット状の副気流を、第２領域２０４から吹き出す。本例において、第２領域２０４は、例えば、ノズル面において第１領域２０２の両隣に隣接する領域であり、ノズル列１０６の列方向に沿って延伸する。
　主気流導入口１１２は、主気流として吹き出す空気の導入口である。また、副気流導入口１１４は、副気流として吹き出す空気の導入口である。本例において、主気流導入口１１２及び副気流導入口１１４は、気流供給配管２０を介してブロワー１８と接続されており、主気流吹出口１０８及び副気流吹出口１１０が吹き出す気流に応じた圧力の空気を、ブロワー１８からそれぞれ受け取る。尚、主気流導入口１１２及び副気流導入口１１４は、例えば、後に図５を用いて説明する構成のように、インクジェットヘッド１２の１か所に、各色のノズル列１０６に対して共通に設けられてもよい。
　本例によれば、例えば、インク滴の飛翔をアシストする主気流及び副気流を、適切に発生させることができる。また、これにより、インク滴が受ける空気抵抗の影響を適切に抑えることができる。
　更には、例えば、ノズル列１０６単位に気流を発生させることにより、ノズル１０４毎に個別の気流を発生する場合等と比べ、印刷解像度を高解像度化しやすくなる。また、気流吹出部１２０を設けることによるコストの大幅な上昇を防ぐこともできる。また、例えば、インクジェット本体部分について、従来の製造技術をそのまま使用して製造することも可能である。これにより、コストの上昇を更に適切に抑えることができる。
　尚、気流吹出部１２０において、気道を形成する構造体は、例えば、インクジェットヘッド１２の本体から分離できる構造とすることが好ましい。このように構成すれば、例えば、インクの汚れ等の清掃を行いやすくできる。
　また、それぞれのノズル列１０６に対してできるだけ均一かつ同じ強さの気流を噴き出す目的に沿う限り、気流の入口の数や、ノズル面における気道の構造等は、適宜変更可能である。例えば、気道を気流の方向に隔壁で仕切ることにより、機械的な強度を図りつつ、より気流を層流化しやすい構成とすること等が考えられる。
　また、以上においては、発明の説明を容易にするために、各色毎に１列のノズル列１０６を配置した場合を図示及び説明した。しかし、例えば、各色毎に、２列又は３列以上のノズル列１０６を配置することも考えられる。このように構成すれば、例えば、印刷の高速化や高解像度化が可能になる。この場合、気流吹出部１２０は、例えば、隣接して並ぶ複数のノズル列１０６を挟む領域から、複数のノズル列１０６を挟むスリット状の気流を発生する。
　図５は、インクジェットヘッド１２のより詳細な構成の第２の例を示す。図５（ａ）は、インクジェットヘッド１２の横断面図である。図５（ｂ）は、インクジェットヘッド１２を下面（ノズル面）側から見た図である。尚、以下に説明する点を除き、本例のインクジェットヘッド１２は、図４を用いて説明したインクジェットヘッド１２と同一又は同様であってよい。
　本例において、インクジェットヘッド１２は、使用する複数の色のそれぞれを吐出するノズル１０４のノズル列１０６が一体的に設けられた構成を有する。この場合、インクジェットヘッド１２は、それぞれが各色に対応する複数のノズル列１０６が形成されたノズルプレート１０２を有する。また、複数のノズル列１０６のそれぞれは、例えば、ＹＭＣＫインクの各色に対応する。
　また、本例において、インクジェットヘッド１２は、それぞれが各色用のノズル列１０６に対応する気流吹出部１２０に対して共通の主気流導入口１１２及び副気流導入口１１４を有する。そのため、各色のノズル列１０６に対応する気流吹出部１２０は、それぞれ一か所の主気流導入口１１２及び副気流導入口１１４から導入される空気を吹き出す。尚、インクジェットヘッド１２は、例えば、各色のノズル列１０６に対応する気流吹出部１２０毎に、個別の主気流導入口１１２及び副気流導入口１１４を有してもよい。
　また、本例において、副気流吹出口１１０は、図示にように、第２領域２０４に並ぶ複数の穴により構成される。このように構成すれば、広い範囲から適切に副気流を吹き出すことができる。尚、副気流吹出口１１０の構成は、例えば図４を用いて説明したインクジェットヘッド１２における副気流吹出口１１０と同様であってもよい。また、図４の構成における副気流吹出口１１０も、図５における副気流吹出口１１０と同様であってもよい。
　本例においても、例えば、インク滴の飛翔をアシストする主気流及び副気流を、適切に発生させることができる。また、これにより、例えばインク流を加速して飛翔距離を伸ばしても、インク滴が受ける空気抵抗の影響を適切に抑えることができる。
　以上、本発明を実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。
　本発明は、例えばインクジェットプリンタに好適に利用できる。
符号の説明
１０・・・インクジェットプリンタ、１２・・・インクジェットヘッド、１４・・・インクボトル、１６・・・インク中間タンク（インク貯留部）、１８・・・ブロワー、２０・・・気流供給配管、２２・・・気流分岐配管（圧力調整部）、５０・・・媒体、１０２・・・ノズルプレート、１０４・・・ノズル、１０６・・・ノズル列、１０８・・・主気流吹出口、１１０・・・副気流吹出口、１１２・・・主気流導入口、１１４・・・副気流導入口、１２０・・・気流吹出部、２０２・・・第１領域、２０４・・・第２領域

Claims (8)

  1. 　インク滴を媒体へ向けて吐出するインクジェットヘッドを備えるインクジェットプリンタであって、
    　前記インクジェットヘッドは、
    　前記媒体へインク滴を吐出するノズルと、
    　前記ノズルから吐出された前記インク滴に沿って前記媒体へ向かう気流を吹き出す気流吹出部と
    を有し、
    　前記気流吹出部は、
    　前記ノズルから吐出される前記インク滴に沿って前記媒体へ向かう気流である主気流を吹き出す主気流吹出口と、
    　前記主気流を間に挟んで前記インク滴に沿って前記媒体へ向かう気流である副気流を吹き出す副気流吹出口と
    を有することを特徴とするインクジェットプリンタ。
  2. 　前記ノズルは、前記インクジェットヘッドにおいて前記媒体と対向する面であるノズル面に形成されており、
    　前記主気流吹出口は、前記ノズル面において前記ノズルと隣接する位置に形成され、
    　前記副気流吹出口は、前記ノズル面において前記主気流吹出口を挟んで前記ノズルと隣接する位置に形成されることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリンタ。
  3. 　前記インクジェットヘッドは、前記ノズル面に、ノズル列として列状に並ぶ複数の前記ノズルを有し、
    　前記主気流吹出口は、前記ノズル面において前記ノズル列の両隣に隣接する領域であり、前記ノズル列の列方向に沿って延伸する第１領域に設けられており、前記第１領域から、前記ノズル列を挟むスリット状の前記主気流を吹き出し、
    　前記副気流吹出口は、前記ノズル面において前記第１領域の両隣に隣接する領域であり、前記ノズル列の列方向に沿って延伸する第２領域に設けられており、前記主気流に沿って前記媒体に向かうスリット状の前記副気流を、前記第２領域から吹き出すことを特徴とする請求項２に記載のインクジェットプリンタ。
  4. 　前記副気流吹出口は、速度が前記主気流の０．３～１．２倍の前記副気流を吹き出すことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のインクジェットプリンタ。
  5. 　前記インクジェットヘッドは、前記媒体への着弾時の前記インク滴の速度が、前記媒体への到達時点での前記主気流の速度よりも大きくなる初速度で、前記ノズルから前記インク滴を吐出することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のインクジェットプリンタ。
  6. 　前記インクジェットプリンタは、
    　前記ノズルから吐出される前のインクを貯留するインク貯留部と、
    　前記インク貯留部の雰囲気の圧力を調整する圧力調整部と
    を更に有し、
    　前記圧力調整部は、前記主気流吹出口による前記主気流の吹き出しの圧力を前記インク貯留部へ伝えることにより、前記インク貯留部の雰囲気の圧力を調整することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のインクジェットプリンタ。
  7. 　インク滴を媒体へ向けて吐出するインクジェットヘッドであって、
    　前記媒体へインク滴を吐出するノズルと、
    　前記ノズルから吐出された前記インク滴に沿って前記媒体へ向かう気流を吹き出す気流吹出部と
    を有し、
    　前記気流吹出部は、
    　前記ノズルから吐出される前記インク滴に沿って前記媒体へ向かう気流である主気流を吹き出す主気流吹出口と、
    　前記主気流を間に挟んで前記インク滴に沿って前記媒体へ向かう気流である副気流を吹き出す副気流吹出口と
    を有することを特徴とするインクジェットヘッド。
  8. 　インク滴を媒体へ向けて吐出することにより、インクジェット方式で印刷を行う印刷方法であって、
    　ノズルから、前記媒体へインク滴を吐出し、
    　前記ノズルから吐出された前記インク滴に沿って前記媒体へ向かう気流を、気流吹出部から吹き出し、
    　前記媒体へ向かう気流として、
    　前記ノズルから吐出される前記インク滴に沿って前記媒体へ向かう気流である主気流と、
    　前記主気流を間に挟んで前記インク滴に沿って前記媒体へ向かう気流である副気流と
    を吹き出すことを特徴とする印刷方法。
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