JP2004330599A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】付加的なデバイスの追加をせず、小型かつ単純な構造で効果的にインクミストの回収を行なうインクジェット記録装置を提供する。
【解決手段】キャリッジ１０は箱型をしており、図示しないシャフトに保持され、印字動作が行なわれる際には用紙と一定の間隔を保ちながら矢印方向に往復移動する。キャリッジ１０が往復移動する際に先頭または後端となる面には空気取り入れ口１２が設けられ、キャリッジ１０の往復移動に伴って発生する走行風圧（ラム圧）によって空気取り入れ口１２から空気を吸入する。空気取り入れ口１２はそのまま排気ダクト１４に繋がり、吸入した空気は排気口１６から排気される。排気ダクト１４はインク吐出面２４方向へ延設されている負圧ダクト２０と連結部１８で連結され、負圧ダクト２０はインク吐出面２４に設けられたミスト吸入口２２に連結されている。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、インクジェット記録装置においては記録ヘッドからインク滴を噴射する際，主滴を呼ばれる比較的大きなインク滴と，サテライトと呼ばれる小滴に分離することが知られている。さらにサテライトより微小な小滴（インクミスト）が形成されることがある。
【０００３】
サテライトのうちサイズが小さく，速度が遅いものは記録ヘッドから紙に到達するまでに周囲の気流の影響を受けやすく，主滴が記録紙に到達しドットが形成された場所から離れた場所に付着するため，画像の汚れとなる。または紙に到達せず，記録装置内を浮遊して記録装置内部を汚染する場合もある。
【０００４】
またサテライトよりさらに微小なミストは記録面には到達せず，用紙近傍を浮遊したのち機内や記録紙の余白等を汚染する。
【０００５】
そこで印字中にファンにより，強制的に気流を発生させて，浮遊しているサテライトの一部やミストをフィルタ等に回収する構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
だが上記の方法では気流を発生させるファンを設置するスペースが必要になり，記録装置の大型化を招く．またファンによる消費電力増や騒音の問題も発生する．特に小型化，低消費電力，静粛性を特徴とするインクジェットプリンタにとっては大きな問題となる。
【０００７】
あるいはファン等の駆動部分を新たに追加することなく，ミストを回収する装置が開示されている（例えば、特許文献２参照）。これは記録ヘッドを搭載し，走査するキャリッジに，ミスト回収手段を設け，しかもミストの回収にキャリッジの走査によって生じる気流を利用しようとするものである。さらに効果的に回収するための整流版を設置することも開示されている。
【０００８】
しかしながら，特許文献２に開示された装置では整流板に気流がぶつかり、整流版周囲の気流が乱れてしまう結果、ミストがさらに飛散することを考慮した構成になっていない。またミストが記録ヘッドのごく近接した領域に存在し，この記録ヘッド近傍の気流がキャリッジ走査方向と反対方向に生じることを前提として構成されている。
【０００９】
だが、キャリッジが走査された時の記録ヘッド周辺の気流の流れ，及びミストの発生，浮遊状況の詳細な観察を発明者が行なった結果から以下のことが判明した。
【００１０】
すなわち，紙に到達しないミストは，記録ヘッドのごく近接した場所ではなく，ミストの大きさ，キャリッジの走査速度によって，記録ヘッドから一定距離離れた場所から主滴の軌跡を離脱し，浮遊をはじめる。キャリッジの走査によって生じる気流は，記録紙に近接した，主滴が到達する領域ではキャリッジの走査方向と逆方向に生じるが，キャリッジ走査方向下流側で記録ヘッドに向かって舞い上がりが生じ，記録ヘッド吐出面にごく近接した領域では，キャリッジ走査方向と同じ方向に向かう。
【００１１】
これらの観察結果から、記録ヘッド近傍のミストを回収するためにはキャリッジ走査方向下流側で記録ヘッドに向かって舞い上がるミストを何らかの方法で吸引することが最も効果的であるという知見を得るに至った。すなわち、記録ヘッド吐出面近傍の気流を漫然と導入する特許文献２の構造では所望の効果が得られない。従って、積極的に記録ヘッド吐出面近傍の気流を吸入する構造が必要となる。
【００１２】
また，近年インクジェット記録装置の高速印字化が進み，インク滴を繰り返し吐出する周波数（印字周波数）の増加が進んでいるが，この場合，さらにミストの発生量が増加する可能性がある。また記録ヘッドの信頼向上により記録ヘッドの長寿命化が進み、記録ヘッドの寿命までに噴射できるインク滴数も増加してきており，結果として発生するミストの総量が増加する。この場合ミストを回収するための集積板の集積能力を改善する必要があるが，通常，ミスト回収能力を改善するにはミストと接する集積板の表面積を増加させるのが効果的である。しかし特許文献２で開示されている構造ではミストを集積する集積板はキャリッジ内部に付設されているため，キャリッジの大型化を招く。
【００１３】
【特許文献１】
特開平１１−１３８７７９号公報（図３、第４頁〜第８頁）
【特許文献２】
特開２０００−２６３８１４号公報（図４、第４頁〜第６頁）
【００１４】
【発明が解決すべき課題】
本発明は上記事実を考慮し、付加的なデバイスの追加をせず、小型かつ単純な構造で効果的にインクミストの回収を行なうインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【発明を解決する手段】
請求項１に記載のインクジェット記録装置は、記録紙にインク滴を噴射し画像を形成するノズルを複数有する記録ヘッドと、前記記録ヘッドを保持し移動させるためのキャリッジと、を有するインクジェット記録装置であって、前記キャリッジに設けられ、キャリッジの移動方向に開口した空気取り入れ口と、前記空気取り入れ口から取り入れた空気を排気する排気ダクトと、前記排気ダクトの途中に接続され前記排気ダクトを流れる気流に吸い上げられる方向に空気を流す負圧ダクトと、前記負圧ダクトの空気取り入れ口に形成されインクミストを吸引回収するミスト回収口を備えたことを特徴とする。
【００１６】
上記構成の発明では、キャリッジの移動に伴い発生する気流を、キャリッジに設けた空気取り入れ口から導入し、排気ダクトから排気する際に発生する負圧を利用して、ミスト回収口からインクミストを吸引、回収することができる。このため、単純にキャリッジまたは記録ヘッドにミスト回収口を設けた構造に比較して効率よくミストの回収が可能であり、吸気ファンなどの付加デバイスを設けずに単純でコンパクトな構造とすることができる。
【００１７】
請求項２に記載のインクジェット記録装置は、回収したインクミストを集積する１個または複数のインクミスト集積手段を排気ダクトに交換可能に設けたことを特徴とする。
【００１８】
上記構成の発明では、インクミスト集積手段を交換可能に設けたことで、回収したインクミストが再度機械内部に飛散しないように集積し、かつ集積手段がインクミストで飽和状態となっても交換することで常に集積可能とできる。
【００１９】
請求項３に記載のインクジェット記録装置は、印字したピクセル数を数えるカウント手段と、前記カウント手段からの累積ピクセル数により、前記ミスト集積手段の交換時期を告知する告知手段とを設けたことを特徴とする。
【００２０】
上記構成の発明では、印字したピクセル数をカウントすることで、累積ピクセル数から吐出したインク量、ひいては発生したインクミスト量が算出できるのでミスト集積手段に回収されたミストの累積量を算出し、ミスト集積手段が飽和状態となる前に交換時期を予測、ユーザーに告知できる。
【００２１】
請求項４に記載のインクジェット記録装置は、ミスト集積手段に、前記ミスト集積手段の交換時期を告知する表示手段を設けたことを特徴とする。
【００２２】
上記構成の発明では、ミスト集積手段自体に交換時期を告知する表示手段を設けたことで、付加デバイスなしにミスト集積手段の交換時期をユーザーに告知できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１及び図２には、本発明の第１実施形態に係るインクジェット記録装置のキャリッジが示されている。
【００２４】
図１に示すようにキャリッジ１０は箱型をしており、図示しないシャフトに保持され、印字動作が行なわれる際には用紙と一定の間隔を保ちながら矢印方向に往復移動する。
【００２５】
キャリッジ１０が往復移動する際に先頭または後端となる面には空気取り入れ口１２が設けられ、キャリッジ１０の往復移動に伴って発生する走行風圧（ラム圧）によって空気取り入れ口１２から空気を吸入する。
【００２６】
空気取り入れ口１２はそのまま排気ダクト１４に繋がり、吸入した空気は排気口１６から排気される。
【００２７】
排気ダクト１４はインク吐出面２４方向へ延設されている負圧ダクト２０と連結部１８で連結され、負圧ダクト２０はインク吐出面２４に設けられたミスト吸入口２２に連結されている。
【００２８】
以上の内部構造は回転対称構造をなしており、キャリッジ１０が往復移動する際に、どちらの面が先頭側になっても等しく作動するように２組の空気取り入れ口１２、排気ダクト１４、排気口１６、連結部１８、負圧ダクト２０、ミスト吸入口２２が設けられている。
【００２９】
図２の３面図に示すようにキャリッジ１０の中央部に設けられた間隙にはインク色数の記録ヘッド２８が設けられている。記録ヘッド２８は往復移動するキャリッジ１０に保持され、ノズル面２８Ａからインク滴を吐出し用紙に画像を形成する。
【００３０】
キャリッジ１０の天面には排気口１６をカバーする形でフィルタ２６が着脱可能に設けられており、ミスト吸入口２２から負圧ダクト２０を通って吸入されたインクミストが排気口１６から漏出しないようにトラップして回収する。
【００３１】
図３には、本発明の第１実施形態に係るインクジェット記録装置のキャリッジの動作原理が示されている。
【００３２】
図３に示すように、キャリッジ１０が斜線矢印の方向（図面右）へ移動すると空気取り入れ口１２には風圧で白矢印のように排気ダクト１４へ空気が流入し、排気口１６へと抜ける。
【００３３】
このとき、排気ダクト１４を流れる気流（白矢印）によって連結部１８近傍は負圧となるため、負圧ダクト２０内部もまた負圧となり、ミスト吸入口２２から空気を吸引する方向に圧力が働く。
【００３４】
一方、印字動作によってキャリッジ１０が斜線矢印方向に移動すると同時に記録ヘッド２８のノズル面２８Ａからはインク滴が吐出され画像を形成している。この際にインクミストが発生し、用紙面３０とインク吐出面２４の間を黒矢印のように浮遊する。
【００３５】
ミスト吸入口２２はインク吐出面２４に開口しているので、負圧ダクト２０の負圧によりインク吐出面２４近傍を漂っているインクミストはミスト吸入口２２から黒矢印のように吸引され、そのまま負圧ダクト２０へと運ばれる。
【００３６】
負圧ダクト２０は連結部１８で排気ダクト１４と合流するので、吸引されたインクミストもまた排気ダクト１４を通り排気口１６へ向かう。
【００３７】
そのまま排気口１６からインクミストが排出されると機械内部を汚染するので、排気口１６に設けたフィルタ２６にてインクミストだけをトラップし、回収する。
【００３８】
フィルタ２６は、インクミストをトラップし回収する度に、内部に廃インクが蓄積していくので、一定量のインクミストを回収したのちに交換することで処理能力の低下を防ぐことができる。
【００３９】
フィルタ２６はホルダ３２に保持され、交換の際にはホルダ３２ごと交換することで、交換作業時に周囲をインクで汚染する恐れがない。
【００４０】
通常、発生するミストの総量は，噴射したインク滴の数に依存する。フィルタ２６に，記録ヘッド２８の寿命までに発生するミストの総量を集積する能力がない場合，記録ヘッド２８の寿命までにフィルタ２６を交換する必要がある。そこで、噴射したインク滴数（印字したピクセル数）をカウントする手段を持ち，一定のカウント値に達すると，ユーザに交換を促す情報を発生する手段を有し，メッセージをインクジェット記録装置本体のディスプレイや，インクジェット記録装置につながったＰＣ等に表示させるようにすればフィルタ２６の交換忘れ、ひいてはインクミストによる機械内部および用紙表面の汚染を防ぐことができる。
【００４１】
またフィルタ２６自体を、白などのインクによる汚染を目視確認し易い色の素材で形成することで、ユーザーがフィルタ２６の交換時期を色で確認できる構成としてもよい。あるいは上記２種類の方法を同時に用いてもよい。
【００４２】
図４、図５、図６及び図７には、本発明の第１実施形態に係るインクジェット記録装置のキャリッジの動作原理の根拠となるデータが示されている。
【００４３】
図４及び図５に、印字動作中にキャリッジ１０が移動した際のノズル面２８Ａと用紙面３０の間の気流を観察した結果を示す。
【００４４】
図４において，キャリッジ１０（＝記録ヘッド２８）は斜線矢印の方向へ０．５ｍ／ｓの速度で移動している。インク滴３６が噴射されるノズル面２８Ａから用紙面３０までの距離は１．５ｍｍである。
【００４５】
図中、白矢印は気流の動きの概略を示したものである．図４はキャリッジ１０（＝記録ヘッド２８）が矢印の方向へ０．５ｍ／ｓの速度で，図５は１ｍ／ｓの速度で移動している。
【００４６】
このように，キャリッジ１０の移動により，用紙面３０近傍では上流から下流へ（図中では右から左へ）気流が発生しているが，途中からノズル面２８Ａの方向へと上昇し，ノズル面２８Ａの近傍では上流方向へ（図中では左から右へ）の流れに変わっている。
【００４７】
図６及び図７に、印字動作中にキャリッジ１０が移動した際のノズル面２８Ａと用紙面３０の間のインクミストを観察した結果を示す。
【００４８】
キャリッジ１０が印字動作中に移動するときのインク滴３６の噴射状態，及びミスト３８の浮遊状態を、小粒子の浮遊状態を観察するためのＰＩＶ（Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｉｍａｇｅ Ｖｅｌｏｃｉｍｅｔｒｙ）を用いて観察した結果が図６及び図７であり、図６ではキャリッジ１０（記録ヘッド２８）は斜線矢印の方向へ０．５ｍ／ｓの速度で移動している。
【００４９】
インク滴３６が噴射されるノズル面２８Ａから用紙面３０までの距離は１．５ｍｍであり，インクジェット印字装置では標準的な距離である。インク滴３６の主滴群は紙に到達しているが，ノズル面と記録紙の中間位置から，キャリッジ移動方向の下流側から上流側に向けてミスト３８が浮遊している。ミストはノズル面２８Ａのすぐ近傍には浮遊しておらず、用紙面３０近傍を漂っている。
【００５０】
図７はキャリッジ１０の移動速度が１ｍ／ｓの場合である。インクミスト３８は図６と同様にノズル面２８Ａと用紙面３０の略中間位置から，キャリッジ１０の移動方向の下流側から上流側（図中右から左）に向けて浮遊しているが，浮遊している位置は，図６（０．５ｍ／ｓ）に比較して用紙面３０からノズル面２８Ａに近づいている。
【００５１】
以上のことから、インクミストはノズル面２８Ａと用紙面３０の間の気流に乗って用紙面３０近傍では記録ヘッド２８（＝キャリッジ１０）と反対の方向に流れ、ノズル面２８Ａ近傍では記録ヘッド２８（＝キャリッジ１０）と同じ方向に流れることがわかる。
【００５２】
すなわち、記録ヘッド２８の移動速度によって気流の発生する高さが変化するが、気流の方向に変化はなく、いずれもノズル面２８Ａ近傍では記録ヘッド２８（＝キャリッジ１０）と同じ方向に流れるので、ノズル面２８Ａ（インク吐出面２４）にミスト吸入口２２を設けたとしても、キャリッジ１０と気流（インクミスト３８）が同方向に移動しているため、インクミスト３８を効率的に回収することはできない。
【００５３】
本発明ではインク吐出面２４にミスト吸入口２２を設け、さらにミスト吸入口２２に負圧をかけることで積極的にインクミスト３８を吸入し，回収することができる。
【００５４】
またミスト吸入口２２をインク吐出面２４の後端側に設けたことで、図４および図５に示した気流に乗ってインク吐出面２４に接近するインクミスト３８を効率的に回収することができる。
【００５５】
さらに、キャリッジ１０の移動方向両側に空気取り入れ口１２を設け、キャリッジ１０が往復移動する際に、どちらの面が先頭側になっても等しく作動するように２組の空気取り入れ口１２、排気ダクト１４、排気口１６、連結部１８、負圧ダクト２０、ミスト吸入口２２が設けられている。これにより往復印字動作の際にも往路、復路でキャリッジ１０によるインクミスト３８の回収が行なわれる。
【００５６】
【発明の効果】
本発明は上記構成としたので、付加的なデバイスの追加をせず、小型かつ単純な構造で効果的にインクミストの回収を行なうインクジェット記録装置とすることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１形態に係るキャリッジを示す斜視図である。
【図２】本発明の第１形態に係るキャリッジ及び記録ヘッドを示す平面図である。
【図３】本発明の第１形態に係るキャリッジの動作説明図である。
【図４】本発明の第１形態に係る記録ヘッドと用紙間の気流を示す側面図である。
【図５】本発明の第１形態に係る記録ヘッドと用紙間の気流を示す側面図である。
【図６】本発明の第１形態に係る記録ヘッドと用紙間のミスト分布を示す側面図である。
【図７】本発明の第１形態に係る記録ヘッドと用紙間のミスト分布を示す側面図である。
【符号の説明】
１０ キャリッジ
１２ 空気取り入れ口
１４ 排気ダクト
１６ 排気口
１８ 連結部
２０ 負圧ダクト
２２ ミスト吸入口
２４ インク吐出面
２６ フィルタ
２８ 記録ヘッド

Claims (4)

1. 記録紙にインク滴を噴射し画像を形成するノズルを複数有する記録ヘッドと、
   前記記録ヘッドを保持し移動させるためのキャリッジと、を有するインクジェット記録装置であって、
   前記キャリッジに設けられ、キャリッジの移動方向に開口した空気取り入れ口と、
   前記空気取り入れ口から取り入れた空気を排気する排気ダクトと、
   前記排気ダクトの途中に接続され前記排気ダクトを流れる気流に吸い上げられる方向に空気を流す負圧ダクトと、
   前記負圧ダクトの空気取り入れ口に形成されインクミストを吸引回収するミスト回収口を備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 回収したインクミストを集積する１個または複数のインクミスト集積手段を前記排気ダクトに交換可能に設けたことを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
3. 印字したピクセル数を数えるカウント手段と、
   前記カウント手段からの累積ピクセル数により、前記ミスト集積手段の交換時期を告知する告知手段とを設けたことを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記ミスト集積手段に、前記ミスト集積手段の交換時期を告知する表示手段を設けたことを特徴とする請求項２または請求項３に記載のインクジェット記録装置。

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