JP5729452B2

JP5729452B2 - 液体吐出装置

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Publication number: JP5729452B2
Application number: JP2013235709A
Authority: JP
Inventors: 昭寛戸谷
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2013-11-14
Filing date: 2013-11-14
Publication date: 2015-06-03
Anticipated expiration: 2033-02-27
Also published as: JP2014162230A

Description

本発明は、液体吐出装置に関する。

インクを媒体に吐出することにより画像形成を行うインクジェットプリンターが実用化されている。また、近年では、ヘッドがプリンターに対して実質的に固定されている所謂ライン型インクジェットプリンターが開発されている。このようなライン型インクジェットプリンターでは高速印刷が可能であるが、いかにインクを乾燥させるかが問題となる。

特許文献１には、インクジェットヘッドの近傍に加熱手段を有するプリンターにおいて結露対策を行うことが開示されている。

特開２００５−１９９４３４号公報

インクを乾燥させる手法として熱を利用することが考えられる。しかしながら、熱を用いてインクを乾燥させる場合において、インクを吐出するヘッドも加熱されてしまうことがある。ヘッドが加熱されると、ヘッド内でのインクの硬化も促進されるため、ノズル詰まり等の問題を生ずる。よって、媒体に吐出される液体の乾燥を促進しつつも、ヘッドの信頼性を損ないにくい液体吐出装置が望まれる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、媒体に吐出される液体の乾燥を促進しつつもヘッドの信頼性を損ないにくい液体吐出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための主たる発明は、
媒体を支持するための支持部と、
前記支持部上に搬送された前記媒体に液体を吐出するためのヘッドと、
前記媒体に着弾した前記液体を乾燥するための乾燥部と、を備え、
加熱エリアと非加熱エリアとを有し、前記乾燥部は前記加熱エリア内に配置され、前記支持部及び前記ヘッドが前記非加熱エリアに配置されることを特徴とする液体吐出装置である。

本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。

本実施形態におけるインクジェットプリンター１の概略側面図である。本実施形態におけるインクジェットプリンター１の概略平面図である。乾燥装置５１の説明図である。冷却装置６３の説明図である。

本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも、以下の事項が明らかとなる。すなわち、
媒体を支持するための支持部と、
前記支持部上に搬送された前記媒体に液体を吐出するためのヘッドと、
前記媒体に着弾した前記液体を乾燥するための乾燥部と、を備え、
加熱エリアと非加熱エリアとを有し、前記乾燥部は前記加熱エリア内に配置され、前記支持部及び前記ヘッドが前記非加熱エリアに配置されることを特徴とする液体吐出装置である。

このようにすることで、乾燥部が加熱エリア内に配置される一方、支持部とヘッドが非加熱エリアに配置されるので、乾燥部による熱が支持部とヘッドに伝達しにくい。よって、媒体に吐出される液体の乾燥を促進しつつも支持部と支持部に近いヘッドは加熱されにくいので、ヘッドのノズル詰まり等を抑制して、ヘッドの信頼性を損ないにくい液体吐出装置を提供することができる。

かかる液体吐出装置であって、前記支持部が、外周面に前記媒体を巻き掛けて搬送する第１ローラーを含み、前記ヘッドが、前記第１ローラーの外周面に対向する位置に配置され、前記媒体の搬送経路における前記乾燥部の上流側において前記液体が吐出された媒体を巻き掛ける第２ローラーと、前記媒体の搬送経路における前記乾燥部の下流側において前記液体が吐出された媒体を巻き掛ける第３ローラーと、を含み、少なくとも前記第３ローラーが前記加熱エリア内に配置されることが望ましい。

このようにすることで、第３ローラーが加熱エリア内に配置されるので、乾燥部を出た媒体が加熱エリア内においてその進路を変更することができる。そして、進路を変更された媒体が非加熱エリアに入ることができる。このような構成としているので、加熱エリアと非加熱エリアとを適切に分けることができる。

また、少なくとも前記第３ローラーと前記第１ローラーとの間において断熱材を有することが望ましい。
このようにすることで、加熱エリアと非加熱エリアとを断熱材で分けることができる。そして、加熱エリアの熱が非加熱エリアに伝達されにくいようにすることができる。

また、少なくとも前記第３ローラーと前記第１ローラーとの間を搬送される媒体に対して冷却を行う冷却部を有することが望ましい。
このようにすることで、第３ローラーと第１ローラー間で媒体を冷却して、第３ローラーが設けられる加熱エリアの熱を非加熱エリアにもたらしにくくすることができる。

また、前記第２ローラーと前記第３ローラーと前記ヘッドと前記冷却部は、それぞれ複数組設けられ、前記媒体には、複数種類の液体が吐出されることが望ましい。
このようにすることで、媒体が加熱エリアと非加熱エリアを複数回通る構成とすることができる。このような構成であっても、加熱エリアと非加熱エリアが適切に分けられているので、ヘッドのノズル詰まり等を抑制して、ヘッドの信頼性を損ないにくい液体吐出装置を提供することができる。

また、前記複数の第２ローラー及び前記複数の第３ローラーが前記第１ローラーに対して軸の角度がずらして設けられることにより、前記媒体が前記第１ローラーの軸方向について複数回巻き掛けられることが望ましい。
このようにすることで、媒体が複数回加熱エリアと非加熱エリアを通る構成とすることができる。

また、前記乾燥部は、前記支持部を挟んで前記ヘッドに対向する位置に設けられることが望ましい。
このようにすることで、熱を発する乾燥部をヘッドから遠ざけた構成とすることができる。

また、前記媒体は、前記液体が吐出される前の前記媒体が巻かれた繰り出しロールから引き出され、前記液体が吐出された後に巻き取りロールに巻き取られることが望ましい。
このようにすることで、繰り出しロールから媒体を連続的に供給し、巻き取りロールで連続的に媒体を回収することができる。

＝＝＝実施形態＝＝＝
図１は、本実施形態におけるインクジェットプリンター１の概略側面図である。図２は、本実施形態におけるインクジェットプリンター１の概略平面図である。以下、これらの図を参照しつつ、本実施形態におけるインクジェットプリンター１の構成について説明する。なお、図１及び図２には、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸が説明の便宜上示されている。そして、Ｚ軸方向は、インクジェットプリンター１における上下方向を表し、Ｘ軸とＹ軸は平面方向を表すものとする。

インクジェットプリンター１（液体吐出装置に相当）は、回転ドラム１０（支持部、第１ローラーに相当）と、繰り出しロール２１と、巻き取りロール２２を備える。また、インクジェットプリンター１は、複数の入り口ローラー３１（第２ローラーに相当）と、複数の出口ローラー３２（第３ローラーに相当）を備える。さらに、インクジェットプリンター１は、複数の乾燥装置５１（乾燥部に相当）と、複数の第１冷却装置６１と、複数の第２冷却装置６２（冷却部に相当）と、断熱材６３を備える。

本実施形態におけるインクジェットプリンター１における回転ドラム１０は、その外周面に媒体Ｍを巻き掛けて、その回転とともに媒体Ｍの搬送を行う。回転ドラム１０は、Ｙ軸方向に軸心方向が一致し、かつ、Ｙ軸方向に長い回転ドラムである。

繰り出しロール２１は、回転ドラム１０に媒体Ｍの一つの例として用紙を供給する。また、巻き取りロール２２は、印刷が完了した用紙を回収する。

また、本実施形態におけるインクジェットプリンター１は３種類のインクを吐出可能とする。そのため、３つの印刷ユニットを有する。１つの印刷ユニットは、入り口ローラー３１と、出口ローラー３２と、ヘッド４０と、乾燥装置５１と、第１冷却装置６１と、第２冷却装置と、断熱材６３を備える。

図２において、第１の印刷ユニットに対応する各要素については、ハイフン「−」の後に「１」の番号が付され、第２の印刷ユニットに対応する各要素については、ハイフン「−」の後に「２」の番号が付され、第３の印刷ユニットに対応する各要素については、ハイフン「−」の後に「３」の番号が付されている。なお、各要素において共通する説明の場合には、特段ハイフン「−」及びその後の番号を付さないで説明を行うものとする。

ヘッド４０は、回転ドラム１０の上部であって、後述する媒体Ｍの進路上に配置される。ただし、回転ドラム１０の外周面に対向する位置であって、媒体Ｍにインクを吐出できる位置であれば、その配置は上部に限られない。

入り口ローラー３１は、回転ドラム１０の下方向かつ、Ｘ軸方向についてプラス方向側に設けられる。そして、媒体Ｍの搬送経路における後述する乾燥装置５１の上流においてインクが吐出された媒体Ｍを巻き掛け、その進路を変える役割を果たす。また出口ローラー３２は、回転ドラム１０の下方向かつ、Ｘ軸方向についてマイナス方向側に設けられる。そして、媒体Ｍの搬送経路における乾燥装置５１の下流において媒体Ｍを巻き掛け、その進路を変える役割を果たす。

これら入り口ローラー３１の軸心と出口ローラー３２の軸心は、それぞれ、回転ドラム１０の軸心とは一致せず、Ｘ軸に対して所定の角度α（図２）を有している。そして、出口ローラー３２は入り口ローラー３１よりもＹ軸方向プラス側にずれて配置されている。また、乾燥装置５１は、回転ドラム１０の下部であって、かつ、入り口ローラー３１と出口ローラー３２との間に設けられる。そして、これらの間を進行する媒体Ｍにおけるインクを乾燥させる。

また、回転ドラム１０と乾燥装置５１との間には、断熱材６３が設けられる。また、第１冷却装置６１が、回転ドラム１０中心軸の下方向かつ入り口ローラー３１の上方向であって、回転ドラム１０よりもＸ軸方向についてプラス方向側に設けられる。そして、第１冷却装置６１は、回転ドラム１０と入り口ローラー３１との間を進行する媒体Ｍを冷却する。

また、第２冷却装置６２が、回転ドラム１０中心軸の下方向かつ出口ローラー３２の上方向であって、回転ドラム１０よりもＸ軸方向についてマイナス方向側に設けられる。そして、第２冷却装置６２は、回転ドラム１０と出口ローラー３２との間を進行する媒体Ｍを冷却する。

図２に示されるように、１つの印刷ユニットは、Ｘ軸に対して斜めに設けられている。そして、これらは、Ｙ軸方向に複数（ここでは３組）並べられる。

このように構成されたインクジェットプリンター１において、繰り出しロール２１から供給された媒体Ｍは、最初に、ヘッド４０−１下部分の回転ドラム１０上部に巻き掛けられる。そして、ヘッド４０−１から吐出されたインクが媒体Ｍに吐出される。その後、媒体Ｍは入り口ローラー３１−１に巻き掛けられる。前述のように入り口ローラー３１−１は、所定の角度αを有しているので、Ｘ軸方向に進行していた媒体Ｍは、図２に示されるように進行方向が変えられる。

その後、媒体Ｍは、乾燥装置５１−１を通る。これにより、媒体Ｍに着弾したインクが乾燥させられる。次に、媒体Ｍは、出口ローラー３２−１に巻き掛けられる。出口ローラー３２−１も前述のように所定の角度αを有しており、巻き掛けられた媒体Ｍの進行方向はＸ軸方向に一致するように変えられる。

その後、媒体Ｍは、上記とほぼ同様の搬送過程により、第２印刷ユニットと第３印刷ユニットによる印刷が行われる。本実施形態では３つの印刷ユニットを有するため、３種類のインクによる印刷が行われ、これらの印刷完了後において、媒体Ｍは、巻き取りロール２２に巻き取られる。

上記媒体Ｍの搬送において、回転ドラム１０に巻き掛けられる媒体Ｍは、回転ドラム１０の外周に対して滑らずに搬送される。すなわち、回転ドラム１０の外周速度が媒体Ｍの搬送速度とほぼ一致していることになる。

図３は、乾燥装置５１の説明図である。乾燥装置５１は、熱風吹きつけ部５１ａと、熱風回収部５１ｂからなり、熱風吹きつけ部５１ａは、熱風送風部５１１と、ノズルボックス５１２を備える。なお、図３において破線で示す矢印は、熱風の経路である。

熱風吹きつけ部５１ａは、媒体Ｍに対して熱風を吹き付けることにより、媒体Ｍに着弾したインクの乾燥を促進する。熱風吹きつけ部５１ａでは、熱源及び送風装置を備える熱風送風部５１１により熱風が生成される。熱風吹きつけ部５１ａはノズルボックス５１２に連結される。ノズルボックス５１２は、媒体Ｍに向かう向きに複数の孔（ノズル）が設けられており、このノズルから熱風を吹き付ける構造となっている。

熱風回収部５１ｂは、排気装置を含み、熱風吹きつけ部５１ａ周辺の空気を回収し、これをインクジェットプリンター１の外部に排気する。これにより、熱風吹きつけ部５１ａによって排出された熱を排気することができる。このようにして、乾燥装置５１が配置される加熱エリア５０内にのみ熱をとどめ、非加熱エリア６０にその熱が及ばないようにすることができる。

図４は、第２冷却装置６２の説明図である。前述の第１冷却装置６１は第２冷却装置６２と同様の構成であるので、ここでは第２冷却装置６２を例に説明を行う。第２冷却装置６２は、ダクト６２４と、その内部にフィルター６２２と、冷却ファン６２３を備える。なお、図４において破線で示す矢印は、空気の経路である。

ダクト６２４の一端側の外気取り入れ口６２１はフィルター６２２が取り付けられる。また、ダクト６２４の他端側に冷却ファン６２３が複数取り付けられる。冷却ファン６２３は、媒体Ｍに対して空気を送風できる方向に取り付けられており、これにより、外気取り入れ口６２１から取り入れられた空気が媒体Ｍに対して吹き付けられる。そして、前述の乾燥装置５１によって暖められた媒体Ｍの温度を低下させる。

このような構成のインクジェットプリンター１において、各要素の配置により、加熱エリア５０と非加熱エリア５１の区分けがなされている。具体的には、加熱エリア５０には、入り口ローラー３１と出口ローラー３２と乾燥装置５１が配置される。一方、非加熱エリア６０には、回転ドラム１０と、ヘッド４０と、第１冷却装置６１と、第２冷却装置６２と、断熱材６３が配置される。

このようにすることで、乾燥装置５１が加熱エリア５０内に配置される一方、回転ドラム１０とヘッド４０が非加熱エリア６０に配置されるので、乾燥装置５１による熱が回転ドラム１０とヘッド４０に伝達されにくい。よって、媒体Ｍに吐出されるインクの乾燥を乾燥装置５１によって促進しつつも、回転ドラム１０とこの回転ドラム１０に近いヘッド４０は加熱されにくいことになる。そのため、ヘッド４０のノズル詰まり等を抑制して、ヘッドの信頼性を損ないにくいインクジェットプリンター１を提供することができる。また、このように、加熱エリア５０と非加熱エリア６０が適切に分離されているので、ヘッド４０において結露を生じにくいという利点もある。

また、上記インクジェットプリンター１によれば、出口ローラー３２が加熱エリア５０内に配置されるので、乾燥装置５１を出た後に媒体Ｍが加熱エリア５０内においてその進路を変更することができる。そして、進路を変更された媒体Ｍが非加熱エリア６０に入ることができる。このような構成としているので、加熱エリア５０と非加熱エリア６０とを適切に分離することができる。

また、上記インクジェットプリンター１によれば、少なくとも出口ローラー３２と回転ドラム１０との間において、断熱材６３を有する。このようにすることで、加熱エリア５０の熱が非加熱エリア６０に伝達されにくくすることができる。

また、上記インクジェットプリンター１によれば、出口ローラー３２と回転ドラム１０との間を搬送される媒体Ｍに対して冷却を行う第２冷却装置６２を有する。このようにすることで、出口ローラー３２と回転ドラム１０との間で媒体Ｍを冷却して、出口ローラー３２が設けられる加熱エリア５０の熱を非加熱エリア６０にもたらしにくくすることができる。

また、上記インクジェットプリンター１によれば、入り口ローラー３１と出口ローラー３２とヘッドと第２冷却装置６２は、それぞれ複数組設けられ、媒体Ｍには、複数種類のインクが吐出される。このようにすることで、媒体Ｍが複数回加熱エリア５０と非加熱エリア６０を通る構成とすることができる。そして、このような構成であっても、加熱エリア５０と非加熱エリア６０が適切に分けられているので、ヘッド４０のノズル詰まり等を抑制して、ヘッド４０の信頼性を損ないにくいインクジェットプリンター１を提供することができる。

また、上記インクジェットプリンター１によれば、複数の入り口ローラー３１と複数の出口ローラー３２が回転ドラム１０に対して軸の角度がずらして設けられており、媒体Ｍが回転ドラム１０の軸方向について複数回巻き掛けられる構成となっている。このようにすることで、媒体Ｍが複数回加熱エリア５０と非加熱エリア６０を通る構成とすることができる。

また、上記インクジェットプリンター１によれば、乾燥装置５１が、回転ドラム１０を挟んでヘッド４０に対向する位置に設けられている。このようにすることで、熱を発する乾燥装置５１をヘッド４０から遠ざけた構成とすることができる。

また、上記インクジェットプリンター１によれば、媒体Ｍは、インクが吐出される前の媒体Ｍが巻かれた繰り出しロール２１から引き出され、インクが吐出された後に巻き取られる巻き取りロール２２に巻き取られることが望ましい。このようにすることで、繰り出しロール２１から媒体Ｍを連続的に供給し、連続的な印刷を行うことができる。

＝＝＝その他の実施の形態＝＝＝

上述の実施形態では、液体吐出装置としてインクジェットプリンター１が説明されていたが、これに限られるものではなくインク以外の他の流体（液体や、機能材料の粒子が分散されている液状体、ジェルのような流状体）を噴射したり吐出したりする液体吐出装置に具現化することもできる。例えば、カラーフィルタ製造装置、染色装置、微細加工装置、半導体製造装置、表面加工装置、三次元造形機、気体気化装置、有機ＥＬ製造装置（特に高分子ＥＬ製造装置）、ディスプレイ製造装置、成膜装置、ＤＮＡチップ製造装置などのインクジェット技術を応用した各種の装置に、上述の実施形態と同様の技術を適用してもよい。また、これらの方法や製造方法も応用範囲の範疇である。

＜ヘッドについて＞
前述の実施形態では、圧電素子を用いてインクを吐出することができる。しかし、液体を吐出する方式は、これに限られるものではない。例えば、熱によりノズル内に泡を発生させる方式など、他の方式を用いてもよい。

上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは言うまでもない。

１インクジェットプリンター、１０回転ドラム（支持部、第１ローラーに相当）、２１繰り出しロール、２２巻き取りロール、３１入口ローラー（第２ローラーに相当）、３２出口ローラー（第３ローラーに相当）、５０加熱エリア、５１乾燥装置、５１ａ熱風吹きつけ部、５１ｂ熱風回収部、５１１加熱送風部、５１２ノズルボックス、６０非加熱エリア、６１第１冷却装置、６２第２冷却装置、６２１外気取り入れ口、６２２フィルター、６２３冷却ファン、６２４ダクト、６３断熱材、Ｍ媒体。

Claims

外周面に媒体を巻き掛ける第１ローラーと、
前記第１ローラーに巻き掛けられた前記媒体に向けて液体を吐出するヘッドと、
前記媒体の搬送方向において前記第１ローラーより下流に位置し、前記媒体を加熱する乾燥部と、
前記媒体の搬送方向において前記乾燥部より下流に位置し、前記媒体を冷却する冷却部と、
を有し、
前記媒体は前記乾燥部による熱の影響を受ける加熱エリアと、前記乾燥部の熱の影響を前記加熱エリアよりは受けにくい非加熱エリアと、を通過するように構成されており、前記非加熱エリアに前記ヘッドが配置されることを特徴とする液体吐出装置。
前記媒体の搬送方向において前記第１ローラーより下流に位置し、前記媒体を巻き掛ける第２ローラーを有し、
前記乾燥部は前記第２ローラーに巻き掛けられた前記媒体に向けて配置されることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
前記液体が吐出される前の状態の前記媒体を巻き掛ける繰り出しロールと、
前記液体が吐出された後の状態の前記媒体を巻き取る巻き取りロールと、
を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体吐出装置。