JP5503656B2 - インクジェットプリンタ、及び印刷方法 - Google Patents

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Description

本発明は、インクジェットプリンタ、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。インクジェットプリンタは、媒体と非接触で印刷を行えるという特長を有しており、様々な用途への応用が検討されている。
特開２０００−２９４５９１号公報 特開平８−２３８７６６号公報 特開平１０−１６８７６５号公報
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、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）を大きくすることが求められる場合も生じている。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。
しかし、高解像度化によりインクの液滴サイズが小さくなると、空気抵抗の影響により、速度の減速が急激におこることとなる。そのため、従来の構成のインクジェットプリンタにおいては、大きなギャップ長を空けて印刷をしようとすると、インク滴の着弾位置が不正確になる問題が生じる。そのため、例えば、高解像度印刷を行うために数ｐｌ程度の微小液滴のインク滴を用いる場合、安定してプリントできるギャップ長は、２〜４ｍｍ以下に限られる。
このために、従来、インクジェットプリンタの特長である非接触プリントの特長を十分に発揮できない場合があった。例えば、布地のような毛羽立ちのある媒体に印刷を行おうとする場合、毛羽が邪魔にならないようにギャップ長を大きくしようとしても、十分なギャップ長を空けて印刷を行うインクジェットプリンタの実現は困難であった。そのため、従来、飛翔中の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望まれていた。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、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。
また、インクジェットヘッド側より対向する布帛へとエアーを吐出することにより、布帛表面の毛羽を倒す捺染用プリンタに関する特許文献３を更に発見した。しかし、この構成は、毛羽を倒すことによりギャップ長を小さくして印刷を行うものである。そのため、この構成も、本発明と課題及び構成が全く異なっている。
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、鋭意研究の中で、このような気流を発生する場合、媒体の表面に気流が達すると、気流に乱れが生じ、インク滴の着弾精度に影響が生じる場合があることを見出した。そして、この課題に着目して更に鋭意研究を行い、このような気流を用いることでより適切な印刷を行い得る本発明の構成を見出した。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）被印刷面から裏面へ空気が通過する通気性の媒体に対して印刷を行うインクジェットプリンタであって、媒体へ向けてインク滴を吐出しながら移動するインクジェットヘッドと、媒体の裏面の側に設けられる部材であり、媒体の裏面と対向して開口する空洞部を有する裏面側部材とを備え、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、少なくとも一部がインク滴の飛翔経路に対して、前記インクジェットヘッドの移動方向の両側を通る気流であり、インク滴と共に媒体へ向かう整流化された気流を吹き出す、前記ノズルの近傍に形成された気流吹出部と、媒体に対向するノズル面において気流吹出部を挟んでノズルと隣接する位置に形成され、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整流化された副気流を吹き出す、副気流吹出口と、を有し、裏面側部材は、媒体の被印刷面から裏面へ抜ける気流を空洞部に受ける。裏面側部材は、例えば、媒体を挟んでインクジェットと対向する位置に設けられる。
少なくとも一部がインク滴の飛翔経路を通る気流とは、例えば、一定の広がりを有する気流のうちの一部が、実質的にインク滴の飛翔経路を通ることである。実質的にインク滴の飛翔経路を通るとは、例えば、インク滴の飛翔をアシストするために十分な流量の空気が、ノズルから媒体へ至るインク滴の経路を通過することである。インク滴の飛翔をアシストとは、例えば、媒体へ向かって飛翔中にインク滴が受ける空気抵抗の影響を低減することである。
このように構成した場合、媒体に達した気流は、例えば、そのまま進んで媒体を通過し、裏面側部材の空洞部へ抜ける。そのため、このように構成すれば、例えば、媒体に達した気流が乱れることを適切に防ぐことができる。また、これにより、例えば、通気性の媒体に適した方法により、媒体へ向かう飛翔中にインク滴が受ける空気抵抗の影響を適切に低減できる。
更には、これにより、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。これにより、例えば、気流を発生させない場合と比べ、高解像度の印刷をより適切に行うことが可能となる。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もできる。そのため、例えば、ギャップ長を大きくすることも可能になる。
また、媒体に達した気流が乱流化しにくい構成とすることにより、例えば、速度の大きな気流を適切に発生できる。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抑えることができる。また、乾燥により媒体に定着するインクを用いる場合には、例えば、媒体を気流が抜ける構成とすることにより、インクが乾燥しやすくなるという効果を得ることもできる。
尚、インクジェットプリンタは、例えば、１５０ＤＰＩ以上の解像度で印刷を行う。インクジェットヘッドは、例えば、媒体と対向する面であるノズル面に、ノズル列として列状に並ぶ複数のノズルを有する。ノズル列は、例えば、ノズル列方向へ１００個以上のノズルが並ぶ列である。また、気流発生部は、ノズル列の両隣の領域から、長手方向がノズル列に沿ったスリット状の気流を発生する。
例えば、単一ノズルや、ノズル数の少なくかつピッチの粗いインクジェットヘッドを用いる場合、ノズルの周囲から気流を発生させれば、インクの飛翔を適切にアシストできるとも考えられる。しかし、高解像度での印刷を行うためには、通常、数百を超す数のノズルが列状に並んだノズル列を有するインクジェットヘッドが用いられる。また、これらのノズルは、例えば１５０ＤＰＩ程度を超える高解像度に対応する狭いピッチで並ぶ。そして、このような場合、ノズルの周囲で単に気流を発生しても、インクの飛翔を適切にアシストできないおそれがある。
これに対し、このように構成すれば、高解像度の印刷を行うのに適したノズル列を用いた構成において、インク滴の飛翔をアシストする気流を適切に発生できる。また、例えば、ノズル列単位で気流を発生することにより、１個のノズル単位で気流を発生させる構成を用いる場合と比べ、気流を発生する構成を低コストで実現できる。
また、気流吹出部は、気流として、例えば、ノズルからの距離に応じて複数段階に分かれた気流を発生してもよい。例えば、気流吹出部は、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してもよい。副気流吹出口から吹き出す副気流は、例えば、インク滴から気流吹出部から吹き出す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気流であり、気流吹出部から吹き出す気流に沿って流れることにより、当該気流の流れを制御する。副気流吹出口は、例えば、気流吹出部から吹き出す気流に沿った副気流を吹き出すことにより、気流吹出部から吹き出す気流を層流に保ちつつ、当該気流をより遠くへ誘導する。これにより、副気流吹出口は、気流吹出部から吹き出す気流を介して間接的にインク滴の飛翔をアシストする副気流を吹き出す。
（構成２）裏面側部材の空洞部内の空気を吸引することにより、媒体の裏面に負圧を発生させる吸気ポンプを更に備える。
このように構成すれば、例えば、より適切に、気流に媒体を通過させることができる。また、これにより、媒体に達した気流が乱れることをより適切に防ぐことができる。
また、このように構成した場合、媒体の裏面側が負圧となるため、例えばインクが媒体の内部へ入りやすくなるという効果も得ることができる。そのため、例えば、布地等の布帛等を媒体として用い、幟旗，スカーフ等の、印刷されたデザインが裏面側からも視認される製品を製造する場合等に、裏面側までインクが抜けた印刷をより適切に行うことができる。これにより、例えば、商品価値が高い製品を製造し、より市場ニーズに合った印刷の成果物を得ることが可能となる。
尚、吸気ポンプは、媒体の裏面側のうち、インク滴が到達する位置、又はその近傍の領域に対し、選択的に負圧を発生させてもよい。例えば、媒体の幅方向へ走査するインクジェットヘッドを用いて印刷を行う場合、媒体の幅方向に分割された空洞部を有する裏面側部材を用いることが考えられる。この場合、吸気ポンプは、例えば、媒体の幅方向におけるインクジェットヘッドの位置に応じて、インクジェットヘッドと対向する位置の空洞部内の空気を吸引する。
（構成３）裏面側部材は、気流を通す複数の孔を有する板状の多孔板を更に有し、多孔板は、空洞部内において、媒体の裏面と対向して設けられる。このように構成すれば、例えば、より均一な負圧を適切に発生できる。多孔板は、例えば、媒体の裏面との間に隙間を空けて設けられることが好ましい。
（構成４）被印刷面から裏面へ空気が通過する通気性の媒体に対してインクジェット方式で印刷を行う印刷方法であって、インクジェットヘッドを移動させながらノズルから前記媒体へインク滴を吐出し、少なくとも一部がインク滴の飛翔経路に対して、前記インクジェットヘッドの移動方向の両側を通る気流であり、インク滴と共に媒体へ向かう整流化された気流を前記ノズルの近傍から吹き出し、媒体の裏面の側に設けられる部材であり、媒体の裏面と対向して開口する空洞部を有する裏面側部材により、媒体の被印刷面から裏面へ抜ける気流を空洞部に受け、前記インクジェットヘッドは、前記媒体に対向するノズル面において、前記ノズルの近傍に形成されている気流吹出部であって前記整流化された気流を吹き出す気流吹出部を挟んで前記ノズルと隣接する位置に形成され、前記気流を間に挟んでインク滴に沿って前記媒体へ向かう気流である整流化された副気流を吹き出す、副気流吹出口を更に備える。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、通気性の媒体に適した方法により、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。また、これにより、例えば、高解像度の印刷や、ギャップ長を大きくしての印刷等を適切に行うことができる。
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１２及び裏面側部材１４の詳細な構成の第１の例を示す断面図である。図２（ａ）は、ノズル列と直交する平面によるインクジェットヘッド１２及び裏面側部材１４の断面図である。図２（ｂ）は、インクジェットヘッド１２及び裏面側部材１４のＡ−Ａ断面図である。 インクジェットヘッド１２及び裏面側部材１４の上面図である。 気流を発生しない場合のインク滴の飛翔について説明する図である。図４（ａ）は、ヘッド静止状態でインク滴を吐出する場合の様子の一例を示す図である。図４（ｂ）は、インクジェットヘッド１２を移動させつつインク滴を吐出する場合の様子の一例である。 本例の構成におけるインク滴の飛翔について説明する図である。図５（ａ）は、常にインクジェットヘッド１２の位置を原点にしてインク滴の軌跡を観測した結果をモデル化して示す。図５（ｂ）は、吐出された直後のインク滴が受ける気流の影響を説明する図である。 インクジェットヘッド１２及び裏面側部材１４の詳細な構成の第２の例を示す断面図である。図６（ａ）は、ノズル列と直交する平面によるインクジェットヘッド１２及び裏面側部材１４の断面図である。図６（ｂ）は、インクジェットヘッド１２及び裏面側部材１４のＡ−Ａ断面図である。 インクジェットヘッド１２及び裏面側部材１４の上面図である。
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、引っ張りローラ２０、バックテンションローラ１８、及び負圧発生機構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。インクジェットプリンタ１０は、例えばテクスタイル用の印刷装置であってよい。
また、本例において、インクジェットプリンタ１０は、被印刷面から裏面へ空気が通過する通気性の媒体に対して印刷を行う。このような媒体５０としては、例えば、布地等の繊維状媒体を好適に用いることができる。媒体５０は、被印刷面に毛羽を有する媒体であってよい。
また、媒体５０は、空気を通す孔が多数形成された多孔質媒体であってよい。例えば、媒体５０は、被印刷面から裏面へインクが抜ける孔が形成されたメッシュ状媒体等であってよい。この場合、媒体５０は、例えば、被印刷面に毛羽を有さない媒体であってよい。また、本例において、媒体５０は、ロール状に巻かれた媒体ロール５２として、インクジェットプリンタ１０に設置される。
尚、以下の各図において、各要素は、説明の便宜上、サイズ、配置、数量等を適宜変更して図示している。また、図示した構成以外に、インクジェットプリンタ１０は、媒体５０の搬送や印刷に必要な各種の構成を更に備えてよい。
インクジェットヘッド１２は、媒体５０へ向けてインク滴を吐出する印刷ヘッドであり、媒体５０と対向する面であるノズル面に、ノズル列として列状に並ぶ複数のノズルを有する。また、本例において、インクジェットヘッド１２は、整流化された気流を発生する整流発生機構である気流吹出部を更に有しており、インク滴に沿って媒体５０へ向かう気流を吹き出す。インクジェットヘッド１２の構成については、後に更に詳しく説明する。
引っ張りローラ２０及びバックテンションローラ１８は、媒体ロール５２から媒体５０を繰り出して搬送するための構成である。引っ張りローラ２０は、媒体５０の搬送方向においてインクジェットヘッド１２よりも下流側に設けられ、回転により搬送方向の下流側へ媒体５０を引っ張ることにより、媒体ロール５２から媒体５０を繰り出す。また、バックテンションローラ１８は、媒体５０の搬送方向においてインクジェットヘッド１２よりも上流側に設けられ、引っ張りローラ２０が媒体５０を引っ張る方向と反対側へ媒体５０を引っ張ることにより、媒体５０に張力（バックテンション）を与える。
これにより、引っ張りローラ２０及びバックテンションローラ１８は、例えば、媒体５０へインク滴が着弾した後、乾燥するまでの時間、両ローラ以外に接触しない状態で媒体５０を支持しつつ、媒体５０を搬送する。このように構成すれば、例えば、媒体５０の裏汚れを適切に防ぐことができる。
負圧発生機構２２は、媒体５０の裏面側に負圧を発生させる構成であり、裏面側部材１４及び吸気ポンプ１６を有する。裏面側部材１４は、媒体５０の裏面と対向して開口する空洞部を有する部材であり、媒体５０の裏面側において媒体５０を挟んでインクジェットヘッド１２と対向する位置に設けられることにより、媒体５０の被印刷面から裏面へ抜ける気流を空洞部に受ける。また、吸気ポンプ１６は、裏面側部材１４の空洞部内の空気を吸引することにより、媒体５０の裏面に負圧を発生させる。これにより、負圧発生機構２２は、インクジェットヘッド１２が発生する気流の一部又は全てを吸引する。尚、吸気ポンプ１６としては、例えばブロワー等の吸気作用のあるポンプを好適に使用できる。また、裏面側部材１４の構成についても、後に更に詳しく説明する。
ここで、上記においては、説明の便宜上、インクジェットヘッド１２の個数が１個の場合について説明した。しかし、インクジェットプリンタ１０は、複数のインクジェットヘッド１２を備えてもよい。例えば、インクジェットプリンタ１０は、フルカラー印刷用の複数のインクジェットヘッド１２や、白、クリア色等の特色用のインクジェットヘッド１２を備えてもよい。これらのインクジェットヘッドは、上記及び以下で説明するインクジェットヘッド１２と同一又は同様の構成を有してよい。
また、インクジェットプリンタ１０において用いるインクとしては、例えば、ソルベントインク、水性顔料インク、水性染料インク、ＵＶインク等、インクジェットヘッド１２で吐出可能なインクであれば、使用可能である。このうち、乾燥により媒体に定着するインクを用いる場合には、例えば、媒体５０を気流が抜ける構成により、インクが乾燥しやすくなるという効果も生じる。
図２及び図３は、インクジェットヘッド１２及び裏面側部材１４の詳細な構成の第１の例を示す。図２は、インクジェットヘッド１２及び裏面側部材１４の断面図を示す。図２（ａ）は、ノズル列と直交する平面によるインクジェットヘッド１２及び裏面側部材１４の断面図である。図２（ｂ）は、インクジェットヘッド１２及び裏面側部材１４のＡ−Ａ断面図であり、図２（ａ）に一点鎖線Ａ−Ａで示した平面によるインクジェットヘッド１２及び裏面側部材１４の断面を示す。図３は、インクジェットヘッド１２及び裏面側部材１４の上面図である。
先ず、インクジェットヘッド１２の構成について説明する。本例において、インクジェットヘッド１２は、ノズルプレート１０２、及び気流吹出部１２０を有する。ノズルプレート１０２は、複数のノズル１０４が並ぶノズル列１０６が形成される板状部材である。本例において、ノズル列１０６は、例えば、ノズル列方向へ１００個以上のノズル１０４が並ぶ列である。また、本例において、インクジェットプリンタ１０は、１５０ＤＰＩ以上の解像度で印刷を行う印刷装置であり、ノズル列１０６には、この解像度に対応するピッチで、複数のノズル１０４が並ぶ。
気流吹出部１２０は、整流化された気流を発生する整流発生機構であり、媒体５０へ向けて、インク滴の飛翔をアシストする気流を吹き出す。本例において、気流吹出部１２０は、主気流吹出口１０８、副気流吹出口１１０、複数の空気導入路１１２、及びエアバッファ１１４を有する。
主気流吹出口１０８及び副気流吹出口１１０は、インク滴の飛翔をアシストする気流の吹出口である。主気流吹出口１０８は、ノズル列１０６の近傍に形成される吹出口であり、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。この主気流は、少なくとも一部がインク滴の飛翔経路を通る気流の一例であり、例えば、インク滴と共に媒体５０へ向かう。また、本例において、主気流吹出口１０８は、主気流として、ノズル列１０６の両隣の領域から、長手方向がノズル列１０６に沿ったスリット状の気流を発生する。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。
尚、主気流の速度（流速）は、インク滴の吐出速度と同程度とすることが好ましい。但し、主気流の速度は、使用する媒体５０の素材や、維持したいギャップ長、印刷速度等に応じて適宜最適化することが好ましく、特定の値に限定されるものではない。
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。
尚、副気流は、例えば、主気流に沿って流れることにより、主気流が広がることや、主気流の減速を抑える。副気流吹出口１１０は、このような副気流を吹き出すことにより、例えば、主気流を支え、整流化された層流に保つ。そのため、本例によれば、例えば、安定した主気流を適切に発生させることができる。これにより、インクの飛翔を適切にアシストできる。また、例えば、安定した主気流を発生し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より適切に抑えることができる。
また、副気流を発生させることは、例えば、インクジェットヘッド１２の移動速度の速い場合や、より遠くへインク滴を到達させようとする場合に特に有効となる。そのため、インクジェットヘッド１２の移動速度が小さい場合や、ギャップ長が短い場合等には、副気流を発生させず、主気流のみを発生させてもよい。
複数の空気導入路１１２は、主気流吹出口１０８及び副気流吹出口１１０へ空気を送る導入路である。本例において、インクジェットヘッド１２は、ノズル列の両側に、仕切り壁により細分化された複数の空気導入路１１２をそれぞれ有する。
複数の空気導入路１１２は、エアバッファ１１４と主気流吹出口１０８及び副気流吹出口１１０との間において、ノズル列１０６を挟むように並べて設けられており、エアバッファ１１４から供給される空気を、主気流吹出口１０８及び副気流吹出口１１０へ送る。また、それぞれの空気導入路１１２は、細分化された経路に空気を流すことにより、インク滴の吐出方向とほぼ一致した方向へ向け、主気流吹出口１０８へ向かう空気を整流化する。これにより、複数の空気導入路１１２は、インク滴を包むように媒体５０へ向かい、かつ、ノズル列１０６をカバーするスリット状の主気流を形成し、主気流吹出口１０８へ送る。
尚、複数の空気導入路１１２のそれぞれは、同じ形の経路に細分化されることにより、等価な空気抵抗特性を有している。また、ノズル列１０６の両側の空気導入路１１２から導入される空気は、図２（ａ）に示すように、ノズル列１０６を略中心として合流し、ノズル１０４から吐出されるインク滴の飛翔方向と同じ方向である図の下方向へ、主気流吹出口１０８から、主気流として吹き出される。また、導入される空気の一部は、副気流吹出口１１０から、副気流として吹き出される。
また、ノズル列方向において複数の空気導入路１１２が並ぶ幅は、ノズル列１０６の幅よりも大きくすることが好ましい。このように構成すれば、例えば、ノズル列１０６の幅よりも大きな幅で整流化された主気流を適切に発生させることができる。また、これにより、ノズル列１０６の両端において整流の乱れが生じることを適切に防ぐことができる。
エアバッファ１１４は、複数の空気導入路１１２のそれぞれよりも大きな空気コンダクタンスを有しており、複数の空気導入路１１２の上流側に設けられ、例えばインクジェットヘッド１２の外部に設けられたブロワーが発生する有圧の空気を、吸気口から取り込み、複数の空気導入路１１２へ供給する。これにより、エアバッファ１１４は、空気導入路１１２へ送られる空気の圧力を安定化する。
このような構成により、本例においては、等価な空気抵抗特性を有する複数の空気導入路１１２へ、十分大きい空気コンダクタンスを持つエアバッファ１１４から、有圧の空気が供給される。また、それぞれの空気導入路１１２は、エアバッファ１１４を介して導入される空気を、主気流吹出口１０８及び副気流吹出口１１０へそれぞれ導く。
本例によれば、例えば、整流化された主気流を適切に発生できる。また、これにより、インク滴の飛翔を適切にアシストできる。尚、気流吹出部１２０の構造は、例えば使用するインクジェットヘッド１２の構造に応じて、適宜変更可能である。気流吹出部１２０の構成としては、例えば、インク滴の飛翔方向に略一致する方向へ気流を発生する様々な構成を使用することが考えられる。例えば、上記のような仕切り構造を有する空気導入路１１２は、整流を得やすくする構成の一例である。複数の空気導入路１１２としては、図示した構成と異なる構成により細分化された経路を用いてもよい。
また、気流吹出部１２０の構成については、インクジェットヘッド１２の本体部分と一体化された構造とする場合について説明した。しかし、これらの構成は、インクジェットヘッド１２の本体部分から分離できる構造とすることがより好ましい。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、以上においては、説明を容易にするため、ノズル列１０６において一列にのみノズル１０４を配置した場合を図示及び説明した。しかし、ノズル列１０６は、例えば高速化や高解像度化等の目的のために、２列又は３列以上の複数列のノズル１０４を有してもよい。
また、インクジェットヘッド１２の構成としては、１色分の構成について、整流化機構である空気導入路１１２等を設けた構成を示した。同様の構成は、４色や６色、８色等の複数の色のヘッドが一体的に形成されたインクジェットヘッドにも適用できる。
続いて、裏面側部材１４の構成について説明する。本例において、裏面側部材１４は、空洞部２０２、排気口２０６、及び多孔板２０４を有する。空洞部２０２は、媒体５０の裏面と対向しており、媒体５０を通過する気流を受ける。排気口２０６は、吸気ポンプ１６と接続されており、吸気ポンプ１６により吸引されることにより、空洞部２０２内の空気を排気する。
多孔板２０４は、気流を通す複数の孔を有する板状体であり、空洞部２０２内において、媒体５０の裏面と隙間を空けて対向して設けられる。多孔板２０４を設けることにより、媒体５０の裏面に生じる負圧を適切に調整できる。また、生じる負圧の大きさを適切に均一化できる。尚、本例において、多孔板２０４の孔は、丸孔である。孔の形状は、発生させる負圧の大きさ、吸気ポンプ１６の吸引力、又は負圧の均一性の改良等に目的に応じ、適宜変更可能である。
本例によれば、例えば、インクジェットヘッド１２が発生した気流に、媒体５０を適切に通過させることができる。これにより、例えば、媒体５０に達した気流が乱れることを適切に防ぐことができる。また、気流が乱流化しにくい構成とすることにより、例えば、必要に応じて、速度の大きな気流を適切に発生できる。そのため、本例によれば、インク滴の飛翔をアシストする気流を適切に発生させることができる。また、これにより、飛翔中の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。
尚、負圧の発生手段の負荷を軽減するためには、例えば、印刷を行う幅を分割し、空気弁や複数のブロワーの制御により、印刷を行う場所、又はその近傍にのみに負圧を発生させてもよい。この場合、裏面側部材１４は、例えば、媒体５０の幅方向に分割された空洞部２０２を有する。また、吸気ポンプ１６は、例えば、インクジェットヘッド１２の位置に応じて、インクジェットヘッド１２と対向する位置の空洞部２０２内の空気を吸引する。これにより、吸気ポンプ１６は、媒体５０の裏面側のうち、インク滴が到達する位置、又はその近傍の領域に対し、選択的に負圧を発生させる。
また、本例のように媒体５０の裏面側に負圧を発生した場合、媒体５０は、裏面側部材１４の側への力を受ける。そのため、この力により、媒体５０が裏面側部材１４の空洞部２０２に引き込まれるようにも思われる。しかし、本例において、インクジェットプリンタ１０は、バックテンションローラ１８及び引っ張りローラ２０により、媒体５０にバックテンションＦｂを与え、送りローラである引っ張りローラ２０までの間で、媒体５０を浮かせて搬送している。そのため、負圧により媒体５０が裏面側部材１４に引き込まれることを適切に防ぐことができる。
図４及び図５は、気流を発生させる効果について更に詳しく説明する図である。図４は、気流を発生しない場合のインク滴の飛翔について説明する図である。図４（ａ）は、インクジェットヘッド１２を静止させた状態でインク滴を吐出する場合の様子の一例を示す図であり、インクジェットヘッド１２の下（引力）方向に媒体５０を設置し、無風状態で印刷を行う場合の様子をモデル化して示す。
図示した例では、主滴６２が、小さなサテライト６４ａと大きなサテライト６４ｂとを伴った形でインクジェットヘッド１２から吐出された場合を考えている。主滴６２は、例えば印刷の解像度に応じたサイズを有するインク滴である。ヘッド静止状態において、サテライト６４ａ、６４ｂは、主滴６２の後ろから進むために、空気抵抗の影響が軽減される。そのため、サテライト６４ａ、６４ｂは、主滴６２に追いつき一体化するか、一体化しない場合でも、偏向する力が働かないため、速度がほぼゼロにならない限り、図示したように、主滴６２と同じ位置に着弾する。
しかし、スキャン動作によりインクジェットヘッド１２の移動中にインク滴を吐出する場合や、無風状態ではない通常の雰囲気中で印刷を行う場合、サテライトが生じることが問題となる場合がある。図４（ｂ）は、インクジェットヘッド１２を移動させつつインク滴を吐出する場合の様子の一例であり、速度Ｖで移動するインクジェットヘッド１２の移動に同期させて、常にインクジェットヘッド１２の位置を原点にしてインク滴の軌跡を観測した結果をモデル化して示す。
この方法で観測を行った場合、仮に、インク滴の速度が空気抵抗により減速せず、かつ、横方向の気流による影響がインク滴のサイズに依存しないとすれば、主滴６２及びサテライト６４ａ、６４ｂは、同じ軌跡をたどり、真直ぐに下方の媒体５０へと落ちる。
しかし、実際のインク滴の飛翔においては、上記の仮定と異なり、インク滴のサイズが小さいほど、空気抵抗の影響は大きく異なる。また、上記の方法で観測を行った場合、速度Ｖでのインクジェットヘッド１２の移動に対応して、インク滴は、インクジェットヘッド１２の移動方向と逆方向へ横方向に流れる速度Ｖの気流の影響を受けることとなる。
その結果、図から分かるように、空気抵抗の影響を強く受ける小さなサテライト６４ａは、横気流に流されて、例えば、ノズル１０４により近い位置ａにおいてミスト化する。また、より遠い位置ｂでは、大きなサテライト６４ｂもミスト化し、媒体５０に到達するのは主滴６２のみとなる。また、例えば媒体５０を更に離せば、位置ｃよりも遠い位置において、主滴６２もミスト化することとなる。
このことから、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は、空気抵抗の影響が大きくなり、媒体５０に着弾する前にミスト化等が生じ、適切に印刷を行えない場合があることが分かる。また、ミスト化が生じると、例えばインクジェットプリンタ１０の機内の汚れ等が生じ、メンテナンスの原因等にもなる。
これに対し、本例においては、インク滴の飛翔をアシストする気流を発生することにより、空気抵抗の影響を抑える。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であっても、適切に印刷を行うことが可能となる。
図５は、本例の構成におけるインク滴の飛翔について説明する図である。図５（ａ）は、常にインクジェットヘッド１２の位置を原点にしてインク滴の軌跡を観測した結果をモデル化して示す。図５（ｂ）は、吐出された直後のインク滴が受ける気流の影響を説明する図である。
本例においては、主気流吹出口１０８から吹き出される主気流によりインク滴の飛翔をアシストすることにより、媒体５０へ向かう方向へのインク滴の速度成分が増加する。そのため、例えば、気流を発生しない場合には位置ａまでしか到達しないサイズの小さなサテライト６４ａであっても、より遠い位置ｂまで到達できるようになる。この場合、例えばギャップ長を小さくし、位置ｂよりも上に媒体５０を配置すれば、小さいサテライト６４ａに対しても、ミスト化を適切に防ぐことができる。
また、気流を発生しない場合には位置ｂまでしか到達しないサイズの大きなサテライト６４ｂの場合、主滴６２と同様に、媒体５０に到達することとなる。また、気流のアシストにより飛翔速度が増加するため、主滴６２についても、着弾位置がより正確に、中心に近くなる。
尚、インクジェットヘッド１２の移動に同期しない実空間において、吐出された直後の吐出初期のインク滴は、例えば、図５（ｂ）に示すように、インクジェットヘッド１２の移動による慣性力と、気流の影響を合成した斜め方向の力を受ける。より具体的には、例えば、吐出直後において、インク滴は、インクジェットヘッド１２の移動方向へ、インクジェットヘッド１２の移動速度Ｖに応じた慣性力を受ける。また、整流された主気流により、媒体５０へ向かう方向へ、主気流の初速度である整流速度Ｖ１に応じた力を受ける。その結果、インク滴は、インクジェットヘッド１２の移動速度Ｖと整流速度Ｖ１とを合成したベクトルが向く斜め方向へ、そのベクトルの大きさの合成速度Ｖｍに応じた力を受け、斜め方向へ進みながら媒体５０へ向かう。
以上のように、本例によれば、ミスト化を抑え、より遠くの媒体へ、より高い精度でインク滴を到達させることが可能となる。また、これにより、インク滴（主滴）のサイズを小さくして高解像度の印刷を行う場合や、ギャップ長を大きくする場合にも、適切に印刷を行うことができる。
インク滴（主滴）のサイズ（容量）は、例えば１ｐｌ以下（例えば０．１〜１ｐｌ）であってよい。また、例えば、インク滴（主滴）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。
また、本例においては、負圧発生機構２２を設けることにより、気流によるインク滴のアシストをより適切に行うことが可能となる。例えば、媒体５０へ向かう気流を単に発生するだけでは、媒体５０の表面（被印刷面）に気流が達した時点で、例えば図中に矢印４０８で示したように、媒体５０の表面に沿って気流の方向が変わり、例えば後から更に流入する気流との間で、乱流化が生じるおそれがある。そして、このような乱流化が生じると、インク滴の飛翔を乱し、インク滴を媒体５０に高い精度で着弾させることが困難になるおそれがある。また、その結果、高い解像度で高画質な印刷を行うことが困難になるおそれがある。
これに対し、本例においては、布地等の通気性の媒体５０を用い、かつ、負圧発生機構２２により媒体５０の裏面側に負圧を発生させる。これにより、媒体５０の表面に達した気流の少なくとも一部、もしくは大部分は、インク滴を媒体５０の表面に残し、矢印４１０で示したように、真直ぐに媒体を通過する。また、媒体５０を通過した気流は、裏面側の負圧発生機構２２へ吸入される。
そのため、本例によれば、例えば、整流発生機構である気流吹出部１２０（図２参照）と負圧発生機構２２を組み合わせて用いることにより、媒体５０の被印刷面側で気流が乱流化することを適切に抑えつつ、インク滴の飛翔をアシストする気流を適切に発生できる。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おいても、高い解像度で高精細画像の印刷を行うことが可能となる。また、ミストの発生を抑えることにより、例えば、印刷の動作の安定化や、装置の汚れを防ぐことも可能となる。
また、本例においては、ギャップ長を大きくして高い解像度での印刷が可能となるため、様々な素材の媒体５０を用いることができる。例えば、媒体５０として、以上においても説明したように、布地のような、被印刷面に毛羽を有する媒体を用いることができる。この場合、インクジェットヘッド１２は、例えば、毛羽が立った状態でも毛羽と接触しない位置から、インク滴を吐出する。このように構成すれば、例えば、毛羽の影響を抑え、適切に印刷を行うことができる。
また、媒体５０として、被印刷面に毛羽を有する媒体以外にも、例えば、メッシュ状媒体等を用いることも考えられる。この媒体５０は、例えば屋外広告等の大型の印刷物に用いられる大型の媒体であってよい。この場合、例えばギャップ長を大きくして印刷を行うことにより、媒体のたるみ等により被印刷面に凹凸が生じた場合にも、高解像度の印刷を適切に行うことができる。また、これにより、たるみ等が生じやすい大型の媒体５０に対しても、高い精度の印刷を容易かつ適切に行うことが可能となる。
更には、本例においては、媒体５０の裏面側が負圧となるため、例えばインクが媒体５０の内部へ入りやすくなるという効果も得ることができる。そのため、例えば、幟旗，スカーフ等の、印刷されたデザインが裏面側からも視認される製品を製造する場合等に、裏面側までインクが抜けた印刷をより適切に行うことができる。これにより、例えば、商品価値が高い製品を製造し、より市場ニーズに合った印刷の成果物を得ることが可能となる。
図６及び図７は、インクジェットヘッド１２及び裏面側部材１４の詳細な構成の第２の例を示す。図６は、インクジェットヘッド１２及び裏面側部材１４の断面図を示す。図６（ａ）は、ノズル列と直交する平面によるインクジェットヘッド１２及び裏面側部材１４の断面図である。図６（ｂ）は、インクジェットヘッド１２及び裏面側部材１４のＡ−Ａ断面図であり、図６（ａ）に一点鎖線Ａ−Ａで示した平面によるインクジェットヘッド１２及び裏面側部材１４の断面を示す。図７は、インクジェットヘッド１２及び裏面側部材１４の上面図である。
尚、本例において、インクジェットヘッド１２は、図２及び図３に示したインクジェットヘッド１２と同一又は同様である。その他の構成についても、以下に説明する点を除き、図２及び図３と同じ符号を付した構成は、図２及び図３における構成と同一又は同様である。
本例において、裏面側部材１４は、落下防止ネット２４を更に有する。裏面側部材１４は、負圧により媒体５０が裏面側部材１４中に引き込まれることを防ぐための構成であり、例えばステンレス、ポリエチレン、又は各種プラスチック等で形成される。
また、本例において、落下防止ネット２４は、媒体５０の直下に設けられ、常時最小面積で媒体５０と接する。落下防止ネット２４は、例えば媒体５０の裏面との間にスペースを空けた位置に設けられてもよい。この場合、落下防止ネット２４は、媒体５０が引き込まれかけた場合にのみ、媒体５０と接触する。また、落下防止ネット２４としては、図示した線状のネットの他、縦方向の線と横方向の線とが交差する格子網状のネットを用いることもできる。また、更なる変形例においては、媒体５０の落下防止策として、裏面側部材１４は、落下防止ネット２４に代えて、例えば棒状の落下防止部材を有してもよい。
本例によれば、媒体５０の落下をより確実に防ぐことにより、例えば、媒体５０の裏面側に、より強い負圧を発生させることが可能となる。また、これにより、気流の乱流化をより適切に防ぐことができる。
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、特許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。
１０ インクジェットプリンタ
１２ インクジェットヘッド
１４ 裏面側部材
１６ 吸気ポンプ
１８ バックテンションローラ
２０ 引っ張りローラ
２２ 負圧発生機構
２４ 落下防止ネット
５０ 媒体
５２ 媒体ロール
６２ 主滴
６４ａ、６４ｂ サテライト
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 空気導入路
１１４ エアバッファ
１２０ 気流吹出部
２０２ 空洞部
２０４ 多孔板
２０６ 排気口
４０８ 矢印
４１０ 矢印

Claims (4)

  1. 被印刷面から裏面へ空気が通過する通気性の媒体に対して印刷を行うインクジェットプリンタであって、
    前記媒体へ向けてインク滴を吐出しながら移動するインクジェットヘッドと、
    前記媒体の前記裏面の側に設けられる部材であり、前記媒体の前記裏面と対向して開口する空洞部を有する裏面側部材と
    を備え、
    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、
    少なくとも一部が前記インク滴の飛翔経路に対して、前記インクジェットヘッドの移動方向の両側を通る気流であり、前記インク滴と共に前記媒体へ向かう整流化された気流を吹き出す、前記ノズルの近傍に形成された気流吹出部と、
    前記媒体に対向するノズル面において前記気流吹出部を挟んで前記ノズルと隣接する位置に形成され、前記気流を間に挟んでインク滴に沿って前記媒体へ向かう気流である整流化された副気流を吹き出す、副気流吹出口と、
    を有し、
    前記裏面側部材は、前記媒体の前記被印刷面から前記裏面へ抜ける前記気流を前記空洞部に受けることを特徴とするインクジェットプリンタ。
  2. 前記裏面側部材の前記空洞部内の空気を吸引することにより、前記媒体の前記裏面に負圧を発生させる吸気ポンプを更に備え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. 前記裏面側部材は、前記気流を通す複数の孔を有する板状の多孔板を更に有し、
    前記多孔板は、前記空洞部内において、前記媒体の裏面と対向して設けられる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. 被印刷面から裏面へ空気が通過する通気性の媒体に対してインクジェット方式で印刷を行う印刷方法であって、
    インクジェットヘッドを移動させながらノズルから前記媒体へインク滴を吐出し、
    少なくとも一部が前記インク滴の飛翔経路に対して、前記インクジェットヘッドの移動方向の両側を通る気流であり、前記インク滴と共に前記媒体へ向かう整流化された気流を前記ノズルの近傍から吹き出し、
    前記媒体の前記裏面の側に設けられる部材であり、前記媒体の前記裏面と対向して開口する空洞部を有する裏面側部材により、前記媒体の前記被印刷面から前記裏面へ抜ける前記気流を前記空洞部に受け、
    前記インクジェットヘッドは、
    前記媒体に対向するノズル面において、前記ノズルの近傍に形成されている気流吹出部であって前記整流化された気流を吹き出す気流吹出部を挟んで前記ノズルと隣接する位置に形成され、前記気流を間に挟んでインク滴に沿って前記媒体へ向かう気流である整流化された副気流を吹き出す、副気流吹出口を更に備えることを特徴とする印刷方法。
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