JP2004202803A

JP2004202803A - Liquid drop ejector and recorder using liquid drop ejector

Info

Publication number: JP2004202803A
Application number: JP2002373503A
Authority: JP
Inventors: Kaihei Itsushiki; 海平一色
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-12-25
Filing date: 2002-12-25
Publication date: 2004-07-22

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To protect the interior of an apparatus and a sheet against contamination by capturing liquid mist generated together with a liquid drop quickly thereby reducing liquid mist floating in the apparatus. <P>SOLUTION: At the opposite outer ends in the main scanning direction arranged with ink ejection opening arrays 34Y, 34M, 34C and 34B of respective colors, suction holes 35a and 35b are formed contiguously to the ink ejection opening arrays 34Y and 34B, and liquid mist adsorbents 31a and 31b are contained in the space of the suction holes 35a and 35b. On the further outside of the suction holes 35a and 35b, baffle plates 50a and 50b are formed along the suction holes 35a and 35b. When an inkjet head 11 moves in the direction of an arrow A and ejects ink, air around the suction hole 35a is compressed by the baffle plate 50a to generate upward air flow in an adsorbent 31. The ink mist is sucked into the suction hole 35a along with the air flow and adsorbed immediately to the adsorbent 31 and removed. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液滴吐出装置及び該液滴吐出装置を用いた記録装置に関し、さらに詳しくは、記録媒体上に液滴を飛翔させ記録を行うインクジェット記録装置、ＤＮＡチップ製造装置、カラーフィルタ製造装置等に用いられ、液滴吐出時に発生する液ミストを除去することができる液滴吐出装置及び該液滴吐出装置を用いた記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
少量の液を移送するマイクロポンプを使用した液滴吐出装置の例として、インクジェット記録装置、レジスト塗布装置、ＤＮＡチップ製造装置、カラーフィルタ製造装置等が知られている。以下、従来の液滴吐出装置について、インクジェット記録装置を例にして説明する。
今日、一般的に用いられているインクジェット記録方式のインク吐出方法には、インク滴を吐出するために用いられる吐出エネルギー発生素子として電気熱変換素子を利用する方法と、圧電素子を利用する方法があり、いずれも電気的な信号によってインク滴の吐出を制御することが可能である。
【０００３】
電気熱変換素子を用いるインク滴吐出方法の原理は、電気熱変換素子に電気信号を与えることにより、電気熱変換素子近傍のインクを瞬時に沸騰させ、そのときのインクの相変化により生じる急激な気泡の成長によってインク滴を高速に吐出させるものである。一方、圧電素子を用いるインク滴の吐出方法の原理は、圧電素子に電気信号を与えることにより、圧電素子を変位させ、この変位時の圧力によってインク滴を吐出させるものである。
【０００４】
今日では、より高品位印字を達成するため、数ｐｌといったインク滴の小液滴化とそれに伴う吐出装置の高密度化が著しい。ところが、これらの記録装置では、小液滴化、高密度化に伴い、印字時に記録媒体に付着せず、雰囲気中に浮遊するインクミストが多く発生し、それが記録装置内部に飛散する。発生したインクミストは、記録装置内部のあらゆる所に付着し汚損する。その結果、記録媒体搬送系の汚れが直接記録媒体を汚すことで、画質を低下させるばかりか、電気部品への付着によるショート等の電気的トラブルや、摺動部等メカ部品への付着による機能劣化等の可能性がある。
【０００５】
このため、記録装置本体には専用のファンとフィルタが設けられ、記録装置内の空気循環でインクミストの除去を行っているものもある。例えば、特許文献１に開示されたような、送風機を用いたインクミスト除去方法では、その風圧によって微小なインクミストが拡散してしまい、かえってインクミストの捕集効果を減ずることになる可能性がある。
また、特許文献２に開示されたような、インクジェットヘッドの動きによって発生する気流で、インクミストが記録装置内部に拡散することを防止する方法も提案されているが、インクジェットヘッド全体を気流確保のための筐体に納めなくてはならず、装置が大げさなものとなってしまう可能性がある。
【０００６】
また一方で、特許文献３、４に開示されるような、記録ヘッド下の気流を一定に保つような工夫は、今日の微細化したインク滴、インクミストに対しては、過大な気流発生によるインク滴着弾位置のずれを引き起こし、印字品質を劣化させる原因になる等の可能性がある。
これに対し、特許文献５に開示されたものは、インクジェットヘッドのインク吐出口近くにインク吸入口を設けることで、効率よくインクミストを吸入しようとしているが、吸引ポンプを使用しているため、インク吐出ノズル部の気流を増速させてしまう可能性がある。
【０００７】
図９は、特許文献５に開示された従来のインク吐出ヘッドを用いたインクジェット記録装置を破断して示す斜視図である。
従来のインクジェット方式の液滴吐出装置を用いたインクジェットプリンタは、ケーシング８内に長手方向に沿って設けられた記録媒体としての用紙２８を矢印Ｃ方向（副走査方向）に間欠的に搬送する搬送装置３０と、記録部１０を用紙２８の搬送方向に直交する矢印Ｓ方向（主走査方向）に往復移動させる記録部移動駆動部６とを備えている。ケーシング８には、送風ファン４８とフィルタ４９が設けられており、ケーシング内部の空気を外部へ導くようになっている。
【０００８】
搬送装置３０は、一対のローラユニット２２ａ，２２ｂと、一対のローラユニット２４ａ，２４ｂと、これらのローラユニットを駆動させる駆動部２０とを備えている。これにより、用紙２８が矢印Ｃ方向にそれぞれのローラユニットにより狭持されて間欠送りで搬送される。
記録部移動駆動部６は、所定の間隔をもって対向配置される回転軸に配されるプーリ２６ａ，２６ｂに巻掛けられるベルト１６と、ローラユニット２２ａ，２２ｂに平行に配置され記録部１０のキャリッジ部材１０ａの移動を平行に案内するガイドシャフト１４と、キャリッジ部材１０ａに連結されるベルト１６を順方向及び逆方向に駆動するモータ１８とを備えている。モータ１８が作動状態とされ、ベルト１６が矢印Ｓ方向に回転されるとき、キャリッジ部材１０ａが同方向に所定の移動量だけ移動され、また、モータ１８が作動状態とされてベルト１６が失印Ｓ方向とは反対の方向に所定の移動量だけ移動される。
【０００９】
さらに、記録部移動駆動部６の一端部には、キャリッジ部材１０ａのポームポジションとなる位置に、記録部１０の吐出回復処理を行うための回復ユニット２６が記録部１０のインク吐出口配列に対向して設けられている。記録部１０は図示しないフルカラー記録用の各色用に４個のインクジェットヘッドが設けられ、また各インクジェットヘッドにそれぞれ各色用のインクを供給するインクタンク１２（１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｂ）が着脱自在に備えられている。
【００１０】
図１０は、従来のインクジェットヘッドの要部を示す斜視図、図１１は、同じく平断面図、図１２は、図１１のＸ−Ｘ断面図である。
インクジェットヘッド１１は、インクタンクからのインク供給路としてのサブインクタンク４０に固定される。図１２に示す駆動基板３２と、駆動基板３２上に固定されるインク吐出口形成面部としてのオリフィスプレート部材３４と、駆動基板３２にフレキ３８によって電気的に接続される電極プレート部材３６とを備えている。フルカラー記録用のインクジェットヘッドの場合、サブインクタンク４０、駆動基板３２、オリフィスプレート部材３４、電極プレート部材３６等は、各色用に４組のヘッドが隣接して備えられる。また、インクジェットヘッド１１は、例えば画素ピッチが４２.３５（μｍ）、１秒当たり最大８０００画素の記録を行う場合、主走査方向の走査速度は、３３８.８（ｍｍ／ｓ）とされる。電極プレート部材３６には、インクジェットヘッド１１が記録部１０に装着されるとき、記録部１０の電極部にそれぞれ電気的に接続される複数の電極部３６ａが配列されている。
【００１１】
オリフィスプレート部材３４には、図１０における矢印Ａ，Ｂ方向、すなわち主走査方向に直交する方向に沿って、ｎ個のインク吐出口３４ａｉ（ｉ＝１〜ｎ）、及び３４ｂｉ（ｉ＝１〜ｎ）が、それぞれ所定の間隔をもって２列平行に設けられている。また、インク吐出口３４ａｉとインク吐出口３４ｂｉとは、互いに対向する２つのインク吐出口間の中央に、例えば８４.７／２（μｍ）ずれて配置される。すなわち、インク吐出口３４ａｉとインク吐出口３４ｂｉが互いに千鳥状に配置されている。各インク吐出口３４ａｉ，３４ｂｉの形状は、例えば走査方向に沿う短辺（２０μｍ）及び長辺（２１μｍ）を有する長方形、楕円形とされる。もちろん円形であっても良い。
【００１２】
各色のインク吐出口列３４Ｙ，３４Ｍ，３４Ｃ，３４Ｂが並んだ主走査方向の端部には、スリット状の開口部をもつ吸入孔３５ａ，３５ｂが設けられ、吸入孔３５ａ，３５ｂ内部の空間にはインクを吸収する吸着体３１ａ，３１ｂが収納され、どちらの吸入孔も流路３７と連通している。また、流路３７はチューブを介して吸引ポンプ等の負圧発生装置及びインクトラップに接続されている。
【００１３】
駆動基板３２は、例えばシリコンから形成され、図１１、図１２に示されるように、各色毎にサブインクタンク４０の内側にテーパ状に開口する開口部としてのインク供給口３２ａが、オリフィスプレート部材３４におけるｎ個のインク吐出口３４ａｉとｎ個のインク吐出口３４ｂｉとの間に対応した位置に、インク吐出口３４ａｉの配列に沿って伸びて設けられている。インク供給口３２ａは、例えば、異方性のエッチングにより形成される。また、駆動基板３２におけるオリフィスプレート部材３４が固定される表面全体には、例えば窒化珪素（ＳｉＮ）で作られた保護膜３２ｆが形成されている。保護膜３２ｆは、例えば、厚さ０.６μｍに形成されている。
【００１４】
駆動基板３２における保護膜３２ｆにより覆われる表面には、図１２に示されるように、ヒータ部３２ａｉ及び３２ｂｉ（ｉ＝１〜ｎ）が所定のピッチ間隔、例えば８４.７μｍ間隔でオリフィスプレート部材３４におけるｎ個のインク吐出口３４ａｉ及び３４ｂｉ（ｉ＝１〜ｎ）に対向した位置に、それぞれ配されている。また、オリフィスプレート部材３４のインク吐出口３４ａｉ，３４ｂｉと保護膜３２ｆとの間には、インク供給口３２ａを通じて供給されるインクをそれぞれ各ヒータ部３２ａｉ及び３２ｂｉに導くインク分岐供給路４２ａｉ及び４２ｂｉ（ｉ＝１〜ｎ）がインク供給口３２ａを挟んで対称的に対向してオリフィスプレート部材３４と一体に形成されて設けられている。
【００１５】
従来のインクジェットヘッドにおいては、用紙２８上に画像を形成するための吐出を行う際、インクジェットヘッド１１と用紙２８の間の空間では、インク滴とは別にインクミストが発生し、またインクジェットヘッド１１の移動とともに、ミストを含む新たな空間が作られていく。ミスト発生の原因としては、インク滴の用紙２８からのはね返りによるものと、インク滴と同時に吐出されるが用紙２８に到達しない微細なインク滴が考えられる。
【００１６】
図１０に示す従来のインクジェットヘッドにおいては、インク滴吐出時に吸引ポンプ等の負圧発生手段を使用して吸入孔３５ａ，３５ｂから周囲の空気を吸引し、インクミストを空気とともに吸入孔３５ａ，３５ｂへ吸引し、インクミストを吸入孔内部の吸着体３１ａ，３１ｂ、及び流路３７、チューブを経てインクトラップに捕捉するものである。これにより、発生したインクミスは直ちに吸引され、ケーシング内に浮遊するインクミストは減少するものであるが、吸引ポンプ等の負圧発生手段を使用しているため、インク吐出部の気流を増速させ、インク滴の着弾点を不安定にする可能性があるといった問題がある。
【００１７】
【特許文献１】
特開２０００−２３８２９０号公報
【特許文献２】
特開平１０―１５１７３１号公報
【特許文献３】
特開平７−２５００７号公報
【特許文献４】
特開２００１−１３８５４８号公報
【特許文献５】
特開２０００−２５５０８３号公報
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記した実情に鑑みてなされたもので、液滴吐出装置の液滴吐出時に、液滴とともに発生し雰囲気中に浮遊した液ミストをいち早くトラップすることで、装置内部に浮遊する液ミストを減少し、装置内部が汚損されるのを防止し、液滴が吐出される媒体を汚損することがない液滴吐出装置及び該液滴吐出装置を用いた記録装置を提供することを目的とする。
また、簡単な構成のミスト捕集機構によって、液ミストを高い捕集率で捕集することができ、メンテナンスが容易な液滴吐出装置及び該液滴吐出装置を低コストで提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を達成するため、液滴吐出装置及びインクジェット記録装置を、以下のように構成したことを特徴とするものである。
請求項１の発明は、液供給路と、該液供給路に連通する複数の液室と、該液室内の液を液滴として吐出するためのエネルギーを発生する複数の吐出エネルギー発生素子と、前記液滴を吐出する複数の液滴吐出口を有する液滴吐出装置において、前記複数の液滴吐出口の近傍に液ミストを吸入する吸入孔を設け、該吸入孔に前記液ミストを吸着する吸着体を充填するとともに、前記液ミストを前記吸入孔に導入する導入部材を設けることを特徴とする。
【００２０】
請求項２の発明は、請求項１記載の液滴吐出装置において、前記導入部材は、前記吸入孔の近傍に設けられたじゃま板であることを特徴とする。
【００２１】
請求項３の発明は、請求項２記載の液滴吐出装置において、前記じゃま板は、被液滴吐出媒体に対し主走査方向に移動する前記液滴吐出装置の移動方向上流側に設けられることを特徴とする。
【００２２】
請求項４の発明は、請求項２記載の液滴吐出装置において、前記じゃま板は、被液滴吐出媒体が副走査方向に移動する前記液滴吐出装置の移動方向下流側に設けられることを特徴とする。
【００２３】
請求項５の発明は、請求項１記載の液滴吐出装置において、前記導入部材は、前記吐出エネルギー発生素子と兼用し、該吐出エネルギー発生素子が発生する熱を前記吸入孔の周囲及び前記吸着体に伝達し、該吸着体内に上昇気流を発生させることを特徴とする。
【００２４】
請求項６の発明は、請求項１乃至５記載の液滴吐出装置において、前記吸着体内を流動する液ミストの流速は、１ｍ／秒以下、０.０１ｍ／秒以上であることを特徴とする。
【００２５】
請求項７の発明は、請求項１乃至６記載の液滴吐出装置において、前記吸入孔は、前記複数の液滴吐出口の列状の並びと平行なスリット状に形成され、前記吸入孔の中央部の幅は端部の幅より広いことを特徴とする。
【００２６】
請求項８の発明は、請求項１乃至６記載の液滴吐出装置において、前記吸入孔は、前記複数列の液滴吐出口の列状の並びと平行な複数のスリット状に形成され、前記吸入孔の中央部は端部より列数が多いことを特徴とする。
【００２７】
請求項９の発明は、請求項１乃至８記載の液滴吐出装置において、前記複数の液滴吐出口の列は吐出液種毎に複数設けられるとともに、吐出液種毎に前記吸入孔及び前記じゃま板が設けられ、液ミスト同士の混合を起こさないことを特徴とする。
【００２８】
請求項１０の発明は、請求項１乃至９記載の液滴吐出装置において、前記吸着体は、前記吸入孔の液ミスト流入側から流出側に順に密度が粗から密に連続的または段階的に配列されていることを特徴とする。
【００２９】
請求項１１の発明は、請求項１乃至１０記載の液滴吐出装置において、前記吸着体は、ＭＥＰＡフィルタまたはＨＥＰＡフィルタ、あるいはその組み合わせからなることを特徴とする。
【００３０】
請求項１２の発明は、請求項１乃至５記載の液滴吐出装置において、前記吐出エネルギー発生素子は、電気熱変換体であることを特徴とする。
【００３１】
請求項１３の発明は、請求項１乃至４記載の液滴吐出装置において、吐出エネルギー発生素子は、電気機械変換体であることを特徴とする。
【００３２】
請求項１４の発明は、請求項１乃至１３いずれかに記載の液滴吐出装置を用いた記録装置であることを特徴とする。
【００３３】
本発明は、前記した構成に基づき、液滴吐出時に雰囲気中に浮遊した液ミストをいち早くトラップすることが可能となり、装置内部を浮遊する液ミストを減らし、装置内部が汚されるのを防止して、液ミストによる汚れの影響のない高品位な液滴吐出装置及び該液滴吐出装置を用いた記録装置を実現することができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図８に示す実施例のインクジェット記録装置に基づいて説明する。
（実施例１）
図１は、本発明を適用した実施例１のサーマル方式の液滴吐出装置を用いたインクジェットヘッドの主要部を示す斜視図である。
図２は、同じくインクジェットヘッドの主要部を示す断面図で、図１１のＸ−Ｘ断面図に相当する図である。なお、図１はフルカラーのインクジェットヘッドを示しているが、図２においては任意の１色のインクジェットヘッドについて示している。また、サーマル式のインクジェットヘッド１１の主要部は、図１０〜図１２に示す従来のインクジェットヘッドと同様であるので、共通する部分については一部の説明を省略する。
実施例１のインクジェットヘッド１１は、タンクからのインク供給路としてのサブインクタンク４０に固定され、駆動基板３２と、駆動基板３２上に固定されるインク吐出口形成面部としてのオリフィスプレート部材３４と、駆動基板３２にフレキ３８によって電気的に接続される電極プレート部材３６とを備えている。
【００３５】
オリフィスプレート部材３４には、主走査方向に直交する方向に沿って、ｎ個のインク吐出口３４ａｉ及び３４ｂｉ（ｉ＝１〜ｎ）が、それぞれ所定の間隔をもって２列平行に設けられている（なお、図２は図１１のＸ−Ｘ断面図に相当するため、インク吐出口３４ｂｉについては図示されていない）。また、インク吐出口３４ａｉ，３４ｂｉは、互いに列方向に、例えば、８４.７／２（μｍ）ずれて配置される。すなわち、インク吐出口３４ａｉ，３４ｂｉが互いに千鳥状に配置されている。各インク吐出口３４ａｉ，３４ｂｉの形状は、例えば、走査方向に沿う短辺（２０μｍ）および長辺（２１μｍ）を有する長方形、楕円形とされる。もちろん円形であっても良い。
【００３６】
図１において、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）のインク吐出口列３４Ｙ，３４Ｍ，３４Ｃ，３４Ｂが並んだ主走査方向の両外方端には、インク吐出口列３４Ｙ，３４Ｂに隣接して平行であって、略同様の長さのスリット状の開口部を有する吸入孔３５ａ，３５ｂが形成されている。吸入孔３５ａ，３５ｂ内部の空間には液ミストを吸着する吸着体３１ａ，３１ｂが収納されている。
また、吸入孔３５ａ，３５ｂのさらに外方には、吸入孔３５ａ，３５ｂに平行で吸入孔３５ａ，３５ｂを十分に覆う長さのじゃま板５０ａ，５０ｂが形成されている。
【００３７】
図２に示す単色のインクジェットヘッド１１においては、矢印Ａ方向においてのみインク滴を吐出して記録を行うので、インクジェットヘッド１１の移動方向上流側にのみ吸入孔３５とじゃま板５０が設けられている。
インクジェットヘッド１１が主走査方向の矢印Ａ方向に移動し、用紙２８上にインクを吐出して記録を行うとき、吸入孔３５の近傍であって、移動方向の上流側にじゃま板５０が形成されているので、じゃま板５０の吸入孔３５側の周囲の空気が圧縮される。したがって、吸入孔３５の用紙２８側（インク吐出口側）と吸入孔３５の上側との間に圧力差が生じ、吸入孔３５に収納された吸着体３１内に空気の流れが発生する。
このとき、吸入孔３５から周囲の空気が吸引されることになり、インクジェットヘッド１１と用紙２８の間の空間に発生したインク滴とは別のインクミストも空気流にしたがって吸引され、吸入孔３５内部の吸収体３１に、インクミストのほとんどが直ちに吸着除去されて、ケーシング８内に浮遊するインクミストは大きく減少するとともに、他色との混色を防止できる。
【００３８】
図３は、フルカラー記録装置のインクジェットヘッドに設けられた吸入孔がインクミストを吸引する様子を示す図である。
図３（Ａ）に示すように、インクジェットヘッド１１が矢印Ａ方向（主走査方向）に移動する場合、じゃま板５０は吸入孔３５に対しインクジェットヘッド１１の移動方向の上流側となる位置に設置されている。また、インクジェットヘッドが記録装置本体に固定され、用紙２８が矢印Ｃ方向（副走査方向）に移動するライン型のインクジェット記録装置の場合、じゃま板５０は吸入孔３５に対し用紙２８の移動方向の下流側となる位置に設置される。
また、図３（Ｂ）は、シャトル型と呼ばれ、インクジェットヘッドが主走査方向の往復方向移動時に液を吐出するインクジェットヘッドに関するもので、インクジェットヘッド１１が矢印Ａ方向及び矢印Ｂ方向に移動する際は、インクジェットヘッド１１に往復動用のそれぞれのじゃま板５０ａ及び５０ｂを設ける。これにより、インクジェットヘッド１１が矢印Ａ方向に移動する際は、じゃま板５０ａによってインクミストを吸入孔３５ａに吸入し、矢印Ｂ方向に移動する際は、じゃま板５０ｂによってインクミストを吸入孔３５ｂに吸入することになる。
【００３９】
一般に、用紙２８とインクジェットヘッド１１とが干渉することは好ましくなく、インクジェットヘッドの用紙との対向面を船底形状にした例が多いが、このような形状では、ヘッドと用紙の相対的な移動によって発生した気流が、液吐出口（ノズル）と用紙の最も狭い部分に向かって圧縮されることになり、この狭いギャップでの気流の流速が大きくなってしまう。このため、微小な液滴は気流の影響を受け、ミストの多発、着弾位置のずれによる品質の劣化を引き起こす。
これをさけるために、気流整流体を液吐出ノズル面と用紙との間に入る長さで設置しておくことで、ノズル面近傍の気流の乱れを防ぐことができる。最も単純には、板状の突起物を設けることで効果が出るが、用紙との対抗端を丸めることで、用紙と干渉した際の装置ダメージを小さくすることも可能である。
【００４０】
（実施例２）
図４は、実施例２のサーマル方式の液滴吐出装置を用いたインクジェットヘッドの主要部を示す断面図である。
サーマル方式のインクジェットヘッドでは、そのヒータが発する熱がヘッド自体に蓄積してゆくため、吐出特性の変化やヒータ自体の劣化等様々な影響が発生する。そのため、熱伝導性の良い基板上にヘッドを形成し、放熱効果を上げるようにしている。本発明では、そのヒータが発する熱を利用し、多孔質部材からなる吸着体３１自体を加熱する（ヘッドは冷却される）。インクジェットヘッドの発する熱を矢印Ｈ方向に伝達して吸入孔３５の周囲及び吸着体３１それ自体を加熱することによって、ミストの吸着体３１に矢印に示すような上昇気流を発生させ、ミストの捕集効果をあげている。さらに、捕集されたミストは暖められ吸着しやすくすることで、たれ落ち等の影響も防止できる。
図には示してないが、ライン型と呼ばれるような大型の直線状インクジェットヘッドを用いる場合は、インクジェットヘッドから発する熱を、記録装置本体に固定されるフィルタ４９部まで、ヒートパイプのような熱伝導性の高い部材で廃熱を運び放熱させることで、冷却性の向上に加えてフィルタ４９でのミスト捕集効果を高めることも可能である。
【００４１】
図５は、実施例３及び４のインクジェットヘッドの液吐出口列、吸入孔、じゃま板の配置を示す図、及び従来のインクジェットヘッドによるインクミストの発生分布を示す図である。
（実施例３）
図５（Ａ）は、本発明の実施例３のインクジェットヘッドの部分を液吐出口側からみた底面図である。スリット状の吸入孔３５の形状が中央部で幅広く、両端部で狭くなっている。図５（Ｃ）は、ミスト吸収機構を備えていない従来のインクジェットヘッドの液吐出口側からみた図である。図５（Ａ）と図５（Ｃ）を比較することで理解されるように、インクジェットヘッド１１と用紙２８の間で発生する気流の影響でインクジェットヘッド中央付近でミストが巻き込まれてミストの密度が上昇していることがわかる。したがって、この中央付近の吸入口幅を図５（Ａ）に示すように広くすることで、液ミストの捕集効果が向上する。
【００４２】
（実施例４）
図５（Ｂ）は、実施例４のインクジェットヘッドの部分を液吐出口側からみた底面図である。
実施例４のインクジェットヘッド１１で、図５（Ａ）に示す実施例３のインクジェットヘッドと異なるのは、吸入孔３５を１本のスリットで形成するのに代えて、複数本スリットで構成する点である。この場合でも実施例３で述べたインクジェットヘッドと組み合わせることでさらなる効果がある。各色のヘッド列間にも吸入孔３５及びじゃま板５０を設けることで、インクの混色を防ぎ、印字品質を向上することができる。この場合は、ライン型インクジェット記録装置との組み合わせや、定着液を使うような反応性液を使う場合ではさらなる効果がある。
【００４３】
（実施例５）
図６は、本発明の実施例５の液滴吐出装置に用いる液ミストの吸着体を示す図である。
液ミストを吸引する吸入孔３５には複数の吸着体が充填されるが、吸入孔３５の流入側で吸着体３１の密度が粗く、流出側にいく程吸着体の密度が密になっている。このような構成にすることで、吸着体内部の気流の流速を損ねることなく、液ミストを捕集できる。吸着体３１の密度が粗であると、ミストの捕集効果が低く、ミストがそのまま筐体内あるいは、装置外へ流出してしまう。また密であると、吸入口近傍でミストが多量に捕集され、詰まりやすくなり吸着体の寿命が短くなる。
【００４４】
図６（Ａ）は、ＩＥＳ（Institute of Environmental Sciences）規格に規定されるＨＥＰＡ（High Efficiency Particulate Air）フィルタ、ＭＥＰＡ（Middle Efficiency Particulate Air）フィルタを組み合わせて吸着体３１とした例で、吸入側からプレフィルタ３１ａ₁、ＭＥＰＡフィルタ３１ａ₂、ＨＥＰＡフィルタ３１ａ₃の順に収納され、順に吸着体の密度が大となっている。
図６（Ｂ）は、グラスウール、フッ素樹脂ウール等の不織布フィルタからなり、吸入側に粗フィルタ３１ｂ₁を配置し、密フィルタ３１ｂ₂まで順次連続的あるいは段階的に密度を変化させて配置されている。
図６（Ｃ）は、発泡樹脂を用いたスポンジ状吸着体３１ｃを利用した例である。多孔質体として、活性炭等との組み合わせでも同様の効果が得られる。
図６（Ｄ）は、開口サイズの異なる微細なハニカムメッシュを組み合わせて吸着体とした例である。ここでは３層の例３１ｄ₁，３１ｄ₂，３１ｄ₃の積層状となっているが、より多層としても良いことは言うまでもない。また、金属材料を用いることでヘッドの放熱効果も向上する。これらは単独で使用する必要はなく、各構成の組み合わせであっても効果が変わることはない。
【００４５】
（実施例６）
実施例６のインクジェットヘッドにおいては、ミストの吸着体３１を通過する気流の速度を１ｍ／秒以下、０.０１ｍ／秒以上としている。１ｍ／秒以下の流速は、極微小なミストを高い捕捉率で捕集するために必要な流速である。今日のような微細な液滴を噴射する吐出装置においては、そのミストは粒径が１μｍを下回るような微細なミストとなり、これを捕集するためには、高性能な捕集装置が必要となる。
【００４６】
図７は、ミスト吸着体がミストを捕集する態様を示す図である。
吸着体３１がミストＭを捕集するメカニズムは、図７（Ａ）に示すような、ミストの慣性による接触吸着、図７（Ｂ）に示すような、ミストが拡散することでの接触吸着、図７（Ｃ）に示すような、ミストの衝突による接触吸着があるが、粒径の小さいミストではその捕集メカニズムは拡散によるものが主となり、粒径の大きいものは慣性によるものが主となる。したがって、微細なミストＭを吸着させるには拡散による捕集を効率よく行う必要があるので、吸着層を流れる気流の流速が重要となる。
【００４７】
図８は、ミストの粒子径と透過率の関係を示す図である。
粒子径１μｍ程度のミストの捕集率を９９.９％以上とするためには、１ｍ／秒以下の流速でなくてはならない。より高清浄度が求められるようなクリーンルームや病院のような環境では、さらに遅い０.５ｍ／秒以下の流速とすることが望ましい。ここで、流速は低いほど捕集率は高くなるが、一方ミストを含んだ空気の流量は少なくなるから、全体としてミストの捕集量が最も大きくなるような流速となるように流速の下限値を決定しなければならないが、一般的な濾材の場合０.０１ｍ／秒以下の流速では吸着効率が悪くなったり、吸入孔の開口面積を大きくしなければならなくなったりするので好ましくない。
【００４８】
【発明の効果】
以上の記載から明らかなように、本発明によれば次のような効果を奏する。
（１）複数の液滴吐出口の近傍に液ミストを吸入する吸入孔を設け、吸入孔に液ミストを吸着する吸着体を充填するとともに、液ミストを吸入孔に導入する液ミスト導入部材を設けるので、液滴吐出時に雰囲気中に浮遊した液ミストをいち早くトラップすることが可能となり、装置内部を浮遊する液ミストを減らし、装置内部が汚されるのを防止して、液ミストによる汚れの影響のない高品質な液滴吐出装置を実現することができる。
【００４９】
（２）液ミストを吸入孔に導入する手段として、吸入ポンプ等の負圧発生手段を用いず、じゃま板による空気圧縮を利用するので、構造が簡単で動作が確実であるとともに、長期にわたって保守が容易な液滴吐出装置及び記録装置を低コストで実現することができる。
【００５０】
（３）液ミストを吸入孔に導入する手段として、吸入ポンプ等の負圧発生手段を用いず、液滴を吐出するために用いられるエネルギー発生手段が発生する熱を利用するので、構造が簡単で動作が確実であるとともに、長期にわたって保守が容易な液滴吐出装置及び記録装置を低コストで実現することができる。
【００５１】
（４）液ミストの導入部材により前記吸入孔に導入される液ミストの流速は、１ｍ／秒以下、０.０１ｍ／秒以上であるので、粒径が１μｍを下回るような微細なミストを９９.９％以上の高い捕捉率で捕集することができるとともに、０.０１ｍ／秒以上の流速であるため、一般的な濾材の場合においても吸着効率が悪くなることがない。
【００５２】
（５）スリット状の吸入孔は、中央部の幅が端部の幅よりも広い、または中央部のスリット数が端部のスリット数より多いので、液滴吐出装置が液滴を吐出する際に付随的に発生する液ミストの発生分布と合致し、液ミストをスムーズに導入することができ、液ミストの捕集効果が向上する。
【００５３】
（６）複数の液種を吐出する液滴吐出ヘッドが隣接して設置されている液滴吐出装置において、吸入孔及びじゃま板は、吐出液種毎につまり液滴吐出ヘッド毎に設けられているので、液ミスト同士の混合を起こさず、反応性の液ミストでも捕集した液ミストを容易に処理することができる。
【００５４】
（７）液ミストを吸着する吸着体は、吸入孔のミスト流入側から流出側に順に密度が粗から密に無段階または段階的に配列されているので、吸着体内部の気流の流速を減殺することなくミストを捕集することができ、またミストの詰まりを防止することができ、吸着体の寿命を延ばすことができる。
また、吸着体としてＭＥＰＡフィルタやＨＥＰＡフィルタを使用することにより、１μｍを下回る極めて微細な粒径のミストを高い捕集率で捕集することができる。
【００５５】
（８）液滴吐出装置の構成要素である電気熱変換体（抵抗体素子）や電気機械変換体（ピエゾ素子）は、半導体形成技術を流用して作成することができ、小型高密度の液滴吐出装置を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１のサーマル方式の液滴吐出装置を用いたインクジェットヘッドの主要部を示す斜視図である。
【図２】インクジェットヘッドの主要部を示す断面図である。
【図３】インクジェットヘッドに設けられた吸引孔がインクミストを吸引する様子を示す図である。
【図４】実施例２のサーマル方式の液滴吐出装置を用いたインクジェットヘッドの主要部を示す断面図である。
【図５】実施例３，４の液滴吐出装置の液吐出口列、吸入孔、じゃま板の配置を示す図、及び従来のインクジェットヘッドによるインクミストの発生分布を示す図である。
【図６】実施例５の液滴吐出装置を用いる液ミストの吸着体を示す図である。
【図７】ミスト吸着体がミストを捕集する態様を示す図である。
【図８】ミストの粒子径と透過率の関係を示す図である。
【図９】従来のインク吐出ヘッドを用いたインクジェット記録装置を破断して示す斜視図である。
【図１０】従来のインクジェットヘッドの要部を示す斜視図である。
【図１１】従来のインクジェットヘッドの要部を示す平断面図である。
【図１２】従来のインクジェットヘッドの要部を示す縦断面図である。
【符号の説明】
６…記録部移動駆動部、８…ケーシング、１０…記録部、１０ａ…キャリッジ部材、１１…インクジェットヘッド、１２…インクタンク、１４…ガイドシャフト、１６…ベルト、１８…モータ、２２ａ，２２ｂ…ローラユニット、２４ａ，２４ｂ…ローラユニット、２６…回復ユニット、２６ａ，２６ｂ…プーリ、２８…用紙、３０…搬送装置、３１…吸着体、３２…駆動基板、３２ａ…インク供給口、３２ａｉ，３２ｂｉ…ヒータ部、３２ｆ…保護膜、３４…オリフィスプレート部材、３４ａｉ，３４ｂｉ…インク吐出口、３４Ｙ，３４Ｍ，３４Ｃ，３４Ｂ…インク吐出口列、３４ａｉ，３４ｂｉ…インク吐出口、３５，３５ａ，３５ｂ…吸入孔、３６…電極プレート部材、３６ａ…電極部、３７…流路、３８…フレキ、４０…サブインクタンク、４２ａｉ，４２ｂｉ…インク分岐供給路、８…送風ファン、４９…フィルタ、５０，５０ａ，５０ｂ…じゃま板。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a droplet discharge device and a recording device using the droplet discharge device, and more particularly, to an ink jet recording device that performs recording by flying droplets on a recording medium, a DNA chip manufacturing device, and a color filter manufacturing device. The present invention relates to a droplet discharge device that can be used for removing liquid mist generated at the time of discharging a droplet, and a recording device using the droplet discharge device.
[0002]
[Prior art]
As an example of a droplet discharge device using a micropump for transferring a small amount of liquid, an ink jet recording device, a resist coating device, a DNA chip manufacturing device, a color filter manufacturing device, and the like are known. Hereinafter, a conventional droplet discharge device will be described using an ink jet recording device as an example.
2. Description of the Related Art In general, ink jet recording methods for ink jet recording that are used today include a method using an electrothermal transducer as a discharge energy generating element used for discharging ink droplets and a method using a piezoelectric element. In any case, the ejection of ink droplets can be controlled by an electric signal.
[0003]
The principle of the ink droplet ejection method using the electrothermal conversion element is that, by giving an electric signal to the electrothermal conversion element, the ink near the electrothermal conversion element is instantaneously boiled, and a sudden change caused by a phase change of the ink at that time occurs. Ink droplets are ejected at high speed by the growth of bubbles. On the other hand, the principle of the method of ejecting ink droplets using a piezoelectric element is to apply an electric signal to the piezoelectric element to displace the piezoelectric element and eject the ink droplet by the pressure at the time of this displacement.
[0004]
Nowadays, in order to achieve higher quality printing, the size of ink droplets, such as several pl, has been remarkably reduced, and the density of ejection devices has been significantly increased. However, with these recording apparatuses, as ink droplets are made smaller and higher in density, a large amount of ink mist that does not adhere to the recording medium during printing and floats in the atmosphere is generated and scatters inside the recording apparatus. The generated ink mist adheres and contaminates everywhere in the recording apparatus. As a result, contamination of the recording medium transport system directly contaminates the recording medium, which not only deteriorates image quality, but also causes electrical trouble such as short-circuit due to adhesion to electric components, and functions due to adhesion to sliding parts and other mechanical parts. There is a possibility of deterioration.
[0005]
For this reason, a recording apparatus main body is provided with a dedicated fan and a filter, and some of them remove ink mist by air circulation in the recording apparatus. For example, in the ink mist removal method using a blower as disclosed in Patent Document 1, the fine pressure of the ink mist may be diffused by the wind pressure, which may reduce the effect of collecting the ink mist. is there.
Also, a method has been proposed for preventing the ink mist from diffusing into the inside of the printing apparatus due to the air flow generated by the movement of the ink jet head, as disclosed in Patent Document 2. And the device may be exaggerated.
[0006]
On the other hand, as disclosed in Patent Literatures 3 and 4, a device for maintaining a constant airflow under a print head is not suitable for today's fine ink droplets and ink mist due to excessive airflow. There is a possibility that the displacement of the ink droplet landing position may be caused to cause a deterioration in print quality.
On the other hand, the one disclosed in Patent Document 5 attempts to efficiently suck the ink mist by providing an ink suction port near the ink discharge port of the ink jet head, but uses a suction pump, There is a possibility that the airflow of the ink discharge nozzle portion is increased.
[0007]
FIG. 9 is a cutaway perspective view of an ink jet recording apparatus using a conventional ink ejection head disclosed in Patent Document 5.
An ink jet printer using a conventional ink jet type droplet discharge device conveys paper 28 as a recording medium provided in the casing 8 along the longitudinal direction intermittently in the direction of arrow C (sub-scanning direction). The recording apparatus includes a device 30 and a recording unit movement driving unit 6 that reciprocates the recording unit 10 in an arrow S direction (main scanning direction) orthogonal to the sheet conveyance direction. The casing 8 is provided with a blower fan 48 and a filter 49 to guide air inside the casing to the outside.
[0008]
The transport device 30 includes a pair of roller units 22a and 22b, a pair of roller units 24a and 24b, and a drive unit 20 that drives these roller units. As a result, the sheet 28 is nipped by the respective roller units in the direction of arrow C and conveyed intermittently.
The recording unit moving drive unit 6 includes a belt 16 that is wound around pulleys 26a and 26b that are arranged on rotating shafts that are arranged to face each other at a predetermined interval, and a carriage member of the recording unit 10 that is arranged in parallel with the roller units 22a and 22b. A guide shaft 14 for guiding the movement of the carriage 10a in parallel and a motor 18 for driving a belt 16 connected to the carriage member 10a in forward and reverse directions are provided. When the motor 18 is activated and the belt 16 is rotated in the direction of the arrow S, the carriage member 10a is moved by a predetermined amount in the same direction, and the motor 18 is activated and the belt 16 loses its mark. It is moved by a predetermined amount in the direction opposite to the S direction.
[0009]
Further, at one end of the recording unit moving drive unit 6, a recovery unit 26 for performing an ejection recovery process of the recording unit 10 is provided at a position to be a poem position of the carriage member 10 a so as to face the ink ejection port arrangement of the recording unit 10. It is provided. The recording unit 10 is provided with four ink jet heads for each color (not shown) for full color recording, and ink tanks 12 (12Y, 12M, 12C, 12B) for supplying ink for each color to each ink jet head are detachable. It is prepared for.
[0010]
10 is a perspective view showing a main part of a conventional ink jet head, FIG. 11 is a plan sectional view thereof, and FIG. 12 is a sectional view taken along line XX of FIG.
The ink jet head 11 is fixed to a sub ink tank 40 as an ink supply path from the ink tank. A drive substrate 32 shown in FIG. 12, an orifice plate member 34 as an ink discharge port forming surface portion fixed on the drive substrate 32, and an electrode plate member 36 electrically connected to the drive substrate 32 by a flexure 38 are provided. ing. In the case of an ink jet head for full-color recording, four sets of heads for each color are provided adjacently to the sub ink tank 40, the drive substrate 32, the orifice plate member 34, the electrode plate member 36, and the like. For example, when the inkjet head 11 performs recording at a pixel pitch of 42.35 (μm) and a maximum of 8000 pixels per second, the scanning speed in the main scanning direction is 338.8 (mm / s). When the inkjet head 11 is mounted on the recording unit 10, a plurality of electrode units 36 a that are electrically connected to the electrode units of the recording unit 10 are arranged on the electrode plate member 36.
[0011]
The orifice plate member 34 has n ink discharge ports 34ai (i = 1 to n) and 34bi (i = 1 to 1) along the directions of arrows A and B in FIG. 10, that is, the direction orthogonal to the main scanning direction. n) are provided in two rows in parallel at predetermined intervals. Further, the ink ejection port 34ai and the ink ejection port 34bi are arranged, for example, 84.7 / 2 (μm) shifted from the center between the two ink ejection ports facing each other. That is, the ink ejection ports 34ai and the ink ejection ports 34bi are arranged in a zigzag manner. The shape of each of the ink ejection ports 34ai and 34bi is, for example, a rectangle or an ellipse having a short side (20 μm) and a long side (21 μm) along the scanning direction. Of course, it may be circular.
[0012]
At the ends in the main scanning direction where the ink ejection opening arrays 34Y, 34M, 34C, 34B of the respective colors are arranged, suction holes 35a, 35b having slit-shaped openings are provided, and a space inside the suction holes 35a, 35b is provided. The suction members 31a and 31b for absorbing ink are stored, and both suction holes communicate with the flow path 37. The flow path 37 is connected to a negative pressure generator such as a suction pump and an ink trap via a tube.
[0013]
The drive substrate 32 is formed of, for example, silicon, and as shown in FIGS. 11 and 12, an ink supply port 32a as an opening that opens in a tapered shape inside the sub ink tank 40 for each color has an orifice plate member. In a position corresponding to between the n ink ejection ports 34ai and the n ink ejection ports 34bi in 34, they are provided extending along the arrangement of the ink ejection ports 34ai. The ink supply port 32a is formed by, for example, anisotropic etching. A protective film 32f made of, for example, silicon nitride (SiN) is formed on the entire surface of the drive substrate 32 to which the orifice plate member 34 is fixed. The protective film 32f is formed to a thickness of, for example, 0.6 μm.
[0014]
As shown in FIG. 12, heater sections 32ai and 32bi (i = 1 to n) are provided at predetermined pitch intervals, for example, at an interval of 84.7 μm, on the surface of drive substrate 32 covered with protective film 32f. Are arranged at positions facing the n ink ejection ports 34ai and 34bi (i = 1 to n). Further, between the ink discharge ports 34ai and 34bi of the orifice plate member 34 and the protective film 32f, ink branch supply paths 42ai and 42bi () for guiding ink supplied through the ink supply ports 32a to the heaters 32ai and 32bi, respectively. i = 1 to n) are symmetrically opposed to each other across the ink supply port 32a and are formed integrally with the orifice plate member 34.
[0015]
In the conventional inkjet head, when performing ejection for forming an image on the paper 28, ink mist is generated separately from ink droplets in a space between the inkjet head 11 and the paper 28, A new space including a mist is created with the movement. The mist may be caused by the rebound of ink droplets from the paper 28 or by fine ink droplets ejected at the same time as the ink droplets but not reaching the paper 28.
[0016]
In the conventional ink jet head shown in FIG. 10, the surrounding air is sucked from the suction holes 35a and 35b by using a negative pressure generating means such as a suction pump when the ink droplets are ejected, and the ink mist is sucked together with the air into the suction holes 35a and 35b. The ink mist is trapped in the ink trap through the adsorbents 31a and 31b inside the suction hole, the flow path 37, and the tube. As a result, the ink mist generated is immediately sucked, and the ink mist floating in the casing is reduced.However, since a negative pressure generating means such as a suction pump is used, the airflow of the ink ejection unit is increased. However, there is a problem that the landing point of the ink droplet may be unstable.
[0017]
[Patent Document 1]
JP 2000-238290 A
[Patent Document 2]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-151731
[Patent Document 3]
JP-A-7-25007
[Patent Document 4]
JP 2001-138548 A
[Patent Document 5]
JP-A-2000-255083
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and when a droplet is discharged by a droplet discharge device, a liquid mist generated together with the droplet and floating in the atmosphere is quickly trapped, so that the liquid floating inside the device can be trapped. An object of the present invention is to provide a droplet discharge device that reduces mist, prevents contamination of the inside of the device, and does not pollute a medium from which droplets are discharged, and a recording device using the droplet discharge device. And
It is another object of the present invention to provide a droplet discharge device that can collect liquid mist at a high collection rate by a mist collection mechanism having a simple configuration and that is easy to maintain, and that the droplet discharge device is provided at low cost. And
[0019]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, in order to achieve the above object, a droplet discharge device and an ink jet recording device are configured as follows.
The invention according to claim 1 is a liquid supply path, a plurality of liquid chambers communicating with the liquid supply path, a plurality of discharge energy generating elements for generating energy for discharging liquid in the liquid chamber as droplets, In a droplet discharge device having a plurality of droplet discharge ports for discharging the droplet, a suction hole for sucking a liquid mist is provided near the plurality of droplet discharge ports, and the liquid mist is sucked to the suction hole. An introduction member for filling the adsorbent and introducing the liquid mist into the suction hole is provided.
[0020]
According to a second aspect of the present invention, in the droplet discharge device according to the first aspect, the introduction member is a baffle provided near the suction hole.
[0021]
According to a third aspect of the present invention, in the droplet discharge device according to the second aspect, the baffle plate is provided on the upstream side in the movement direction of the droplet discharge device that moves in the main scanning direction with respect to the droplet discharge medium. It is characterized by.
[0022]
According to a fourth aspect of the present invention, in the droplet discharge device according to the second aspect, the baffle plate is provided on the downstream side in the moving direction of the droplet discharging device in which the droplet discharge medium moves in the sub-scanning direction. Features.
[0023]
According to a fifth aspect of the present invention, in the droplet discharge device according to the first aspect, the introduction member also serves as the discharge energy generating element, and transfers the heat generated by the discharge energy generating element around the suction hole and the suction. It is transmitted to the body and generates an updraft in the adsorbent.
[0024]
According to a sixth aspect of the present invention, in the droplet discharge device according to any one of the first to fifth aspects, a flow rate of the liquid mist flowing through the adsorbent is 1 m / sec or less and 0.01 m / sec or more. .
[0025]
According to a seventh aspect of the present invention, in the droplet discharge device according to any one of the first to sixth aspects, the suction hole is formed in a slit shape parallel to a row of the plurality of droplet discharge ports. The width of the central portion is wider than the width of the end portion.
[0026]
According to an eighth aspect of the present invention, in the droplet discharge device according to any one of the first to sixth aspects, the suction hole is formed in a plurality of slits parallel to a row of the plurality of rows of the droplet discharge ports. The central part of the suction hole is characterized by having more rows than the end part.
[0027]
According to a ninth aspect of the present invention, in the droplet discharge device according to any one of the first to eighth aspects, a plurality of rows of the plurality of droplet discharge ports are provided for each discharge liquid type, and the suction holes and the rows are provided for each discharge liquid type. A baffle plate is provided to prevent mixing of the liquid mist.
[0028]
According to a tenth aspect of the present invention, in the droplet discharge device according to any one of the first to ninth aspects, the adsorbent is continuously or stepwise densely and densely in order from the liquid mist inflow side to the outflow side of the suction hole. It is characterized by being arranged.
[0029]
According to an eleventh aspect of the present invention, in the droplet discharge device according to any one of the first to tenth aspects, the adsorbent includes a MEPA filter, a HEPA filter, or a combination thereof.
[0030]
According to a twelfth aspect of the present invention, in the droplet discharge device according to any one of the first to fifth aspects, the discharge energy generating element is an electrothermal transducer.
[0031]
According to a thirteenth aspect, in the droplet discharge device according to any one of the first to fourth aspects, the discharge energy generating element is an electromechanical transducer.
[0032]
According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided a recording apparatus using the droplet discharge device according to any one of the first to thirteenth aspects.
[0033]
According to the present invention, it is possible to quickly trap liquid mist floating in the atmosphere at the time of discharging droplets, reduce liquid mist floating inside the device, and prevent the inside of the device from being contaminated, based on the configuration described above. In addition, it is possible to realize a high-quality droplet discharge device free from the influence of contamination by liquid mist and a recording device using the droplet discharge device.
[0034]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on the ink jet recording apparatus of the embodiment shown in FIGS.
(Example 1)
FIG. 1 is a perspective view showing a main part of an ink jet head using a thermal type droplet discharging apparatus according to a first embodiment to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a main part of the ink-jet head, which corresponds to a cross-sectional view taken along line XX of FIG. Although FIG. 1 shows a full-color inkjet head, FIG. 2 shows an inkjet head of any one color. The main parts of the thermal type ink jet head 11 are the same as those of the conventional ink jet head shown in FIGS. 10 to 12, and a description of the common parts will be partially omitted.
The ink jet head 11 according to the first embodiment is fixed to a sub ink tank 40 as an ink supply path from the tank, and includes a drive substrate 32, and an orifice plate member 34 as an ink discharge port forming surface fixed on the drive substrate 32. And an electrode plate member 36 that is electrically connected to the drive substrate 32 by a flex 38.
[0035]
In the orifice plate member 34, n ink ejection ports 34ai and 34bi (i = 1 to n) are provided in parallel with each other at predetermined intervals in two rows along a direction orthogonal to the main scanning direction ( In addition, since FIG. 2 corresponds to the XX cross-sectional view of FIG. 11, the ink discharge ports 34bi are not shown). The ink ejection ports 34ai and 34bi are arranged to be shifted from each other in the column direction, for example, by 84.7 / 2 (μm). That is, the ink ejection ports 34ai and 34bi are arranged in a zigzag manner. The shape of each of the ink ejection ports 34ai and 34bi is, for example, a rectangle or an ellipse having a short side (20 μm) and a long side (21 μm) along the scanning direction. Of course, it may be circular.
[0036]
In FIG. 1, ink is provided at both outer ends in the main scanning direction in which yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (B) ink ejection opening arrays 34Y, 34M, 34C, and 34B are arranged. Suction holes 35a and 35b are formed adjacent to and parallel to the discharge port arrays 34Y and 34B and have slit-shaped openings of substantially the same length. Adsorbents 31a and 31b that adsorb the liquid mist are accommodated in the spaces inside the suction holes 35a and 35b.
Further, outside the suction holes 35a and 35b, baffle plates 50a and 50b are formed parallel to the suction holes 35a and 35b and long enough to cover the suction holes 35a and 35b.
[0037]
In the single-color ink jet head 11 shown in FIG. 2, recording is performed by ejecting ink droplets only in the direction of arrow A. Therefore, the suction hole 35 and the baffle plate 50 are provided only on the upstream side in the moving direction of the ink jet head 11. .
When the inkjet head 11 moves in the direction of arrow A in the main scanning direction and performs recording by discharging ink on the paper 28, a baffle plate 50 is formed near the suction hole 35 and upstream in the moving direction. Therefore, the air around the suction hole 35 side of the baffle plate 50 is compressed. Therefore, a pressure difference is generated between the paper 28 side (ink discharge port side) of the suction hole 35 and the upper side of the suction hole 35, and an air flow is generated in the adsorbent 31 housed in the suction hole 35.
At this time, ambient air is sucked from the suction hole 35, and ink mist different from ink droplets generated in the space between the ink jet head 11 and the paper 28 is also sucked in accordance with the air flow. Most of the ink mist is immediately absorbed and removed by the internal absorber 31, so that the amount of the ink mist floating in the casing 8 is greatly reduced and color mixing with other colors can be prevented.
[0038]
FIG. 3 is a diagram illustrating a state in which a suction hole provided in an inkjet head of a full-color recording apparatus sucks ink mist.
As shown in FIG. 3A, when the ink jet head 11 moves in the direction of arrow A (main scanning direction), the baffle plate 50 is installed at a position upstream of the suction hole 35 in the moving direction of the ink jet head 11. Have been. In the case of a line type ink jet recording apparatus in which the ink jet head is fixed to the main body of the recording apparatus and the paper 28 moves in the direction of arrow C (sub-scanning direction), the baffle plate 50 moves the suction hole 35 in the moving direction of the paper 28. It is installed at a position on the downstream side.
FIG. 3B relates to an ink jet head called a shuttle type, which discharges liquid when the ink jet head moves in a reciprocating direction in the main scanning direction. The ink jet head 11 moves in the directions of arrows A and B. In this case, the ink jet head 11 is provided with respective baffles 50a and 50b for reciprocating motion. Thus, when the ink jet head 11 moves in the direction of arrow A, the ink mist is sucked into the suction hole 35a by the baffle plate 50a, and when the ink jet head 11 moves in the direction of arrow B, the ink mist flows into the suction hole 35b by the baffle plate 50b. Will be inhaled.
[0039]
In general, it is not preferable that the paper 28 and the ink jet head 11 interfere with each other, and in many cases, the surface of the ink jet head facing the paper is formed in a ship bottom shape. The generated airflow is compressed toward the liquid discharge port (nozzle) and the narrowest portion of the sheet, and the flow velocity of the airflow in the narrow gap increases. For this reason, the minute droplets are affected by the air flow, causing frequent occurrence of mist and a deterioration in quality due to a shift in the landing position.
In order to avoid this, by installing the airflow rectifier so as to have a length between the liquid discharge nozzle surface and the paper, it is possible to prevent turbulence in the airflow near the nozzle surface. In the simplest case, the effect is obtained by providing a plate-shaped projection. However, by rounding the end facing the sheet, it is also possible to reduce the damage to the apparatus when the sheet interferes with the sheet.
[0040]
(Example 2)
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a main part of an ink jet head using the thermal droplet discharge device of the second embodiment.
In a thermal inkjet head, since the heat generated by the heater accumulates in the head itself, various effects such as a change in ejection characteristics and deterioration of the heater itself occur. For this reason, a head is formed on a substrate having good thermal conductivity so as to enhance the heat radiation effect. In the present invention, the heat generated by the heater is used to heat the adsorbent 31 itself made of a porous member (the head is cooled). The heat generated by the ink jet head is transmitted in the direction of arrow H to heat the area around the suction hole 35 and the adsorbent 31 itself, thereby generating a rising airflow as shown by the arrow in the mist adsorbent 31 to capture the mist. The collection effect is raised. Furthermore, the collected mist is heated and easily adsorbed, so that the influence of dripping can be prevented.
Although not shown in the figure, when a large linear ink jet head called a line type is used, heat generated from the ink jet head is transferred to a filter 49 fixed to the main body of the recording apparatus by a heat pipe. By transporting and radiating the waste heat with a highly conductive member, it is possible to enhance the mist collection effect of the filter 49 in addition to the improvement of the cooling performance.
[0041]
FIG. 5 is a diagram showing the arrangement of the liquid ejection port arrays, suction holes, and baffles of the inkjet heads of Examples 3 and 4, and a diagram showing the distribution of ink mist generated by the conventional inkjet head.
(Example 3)
FIG. 5A is a bottom view of the portion of the inkjet head according to the third embodiment of the present invention as viewed from the liquid ejection port side. The shape of the slit-shaped suction hole 35 is wide at the center and narrow at both ends. FIG. 5C is a view of the conventional ink jet head without the mist absorbing mechanism as viewed from the liquid ejection port side. As can be understood by comparing FIGS. 5A and 5C, the mist is caught near the center of the inkjet head due to the effect of the air current generated between the inkjet head 11 and the paper 28, and the density of the mist is increased. Is increasing. Therefore, by increasing the width of the suction port near the center as shown in FIG. 5 (A), the effect of collecting liquid mist is improved.
[0042]
(Example 4)
FIG. 5B is a bottom view of the portion of the inkjet head of the fourth embodiment as viewed from the liquid ejection port side.
The ink jet head 11 of the fourth embodiment differs from the ink jet head of the third embodiment shown in FIG. 5A in that the suction hole 35 is formed by a plurality of slits instead of being formed by one slit. It is. Even in this case, a further effect can be obtained by combining with the ink jet head described in the third embodiment. By providing the suction hole 35 and the baffle plate 50 also between the head rows of each color, it is possible to prevent color mixing of ink and improve print quality. In this case, a further effect is obtained when a reactive liquid such as a combination with a line type ink jet recording apparatus or a fixing liquid is used.
[0043]
(Example 5)
FIG. 6 is a diagram illustrating a liquid mist adsorbent used in the droplet discharge device according to the fifth embodiment of the present invention.
The suction hole 35 for sucking the liquid mist is filled with a plurality of adsorbents. The density of the adsorbent 31 is coarse on the inflow side of the suction hole 35, and the density of the adsorbent becomes dense toward the outflow side. . With such a configuration, the liquid mist can be collected without impairing the flow velocity of the airflow inside the adsorbent. If the density of the adsorbent 31 is low, the mist trapping effect is low, and the mist flows out into the housing or outside the apparatus as it is. In addition, when the density is high, a large amount of mist is collected near the suction port, and the mist is easily clogged, and the life of the adsorbent is shortened.
[0044]
FIG. 6A shows an example in which an adsorbent 31 is formed by combining a HEPA (High Efficiency Particulate Air) filter and a MEPA (Middle Efficiency Particulate Air) filter defined by the IES (Institute of Environmental Sciences) standard. Pre-filter 31a ₁ , MEPA filter 31a _Two , HEPA filter 31a _Three , And the density of the adsorbents increases in order.
FIG. 6B shows a nonwoven fabric filter made of glass wool, fluororesin wool, or the like, and a coarse filter 31b on the suction side. ₁ And the dense filter 31b _Two , The density is changed continuously or stepwise.
FIG. 6C shows an example in which a sponge-like adsorbent 31c using a foamed resin is used. Similar effects can be obtained by combining the porous body with activated carbon or the like.
FIG. 6D shows an example in which fine honeycomb meshes having different opening sizes are combined to form an adsorbent. Here is an example of three layers 31d ₁ , 31d _Two , 31d _Three However, it goes without saying that a multilayer structure may be used. In addition, the use of a metal material improves the heat radiation effect of the head. These do not need to be used alone, and the effect does not change even if a combination of the components is used.
[0045]
(Example 6)
In the ink jet head according to the sixth embodiment, the speed of the airflow passing through the adsorbent 31 of the mist is set to 1 m / sec or less and 0.01 m / sec or more. The flow rate of 1 m / sec or less is a flow rate necessary for collecting a very small mist at a high capture rate. In today's discharge devices that eject fine droplets, the mist is a fine mist having a particle diameter of less than 1 μm, and a high-performance collection device is required to collect the mist. Become.
[0046]
FIG. 7 is a diagram illustrating an aspect in which the mist adsorbent collects mist.
The mechanism by which the adsorbent 31 collects the mist M includes contact adsorption by mist inertia as shown in FIG. 7A, contact adsorption by diffusion of the mist as shown in FIG. As shown in FIG. 7C, there is contact adsorption due to mist collision. However, in the case of mist having a small particle size, the trapping mechanism is mainly based on diffusion, and the one having a large particle size is mainly based on inertia. Become. Therefore, in order to adsorb the fine mist M, it is necessary to efficiently collect the mist M by diffusion. Therefore, the flow velocity of the airflow flowing through the adsorption layer is important.
[0047]
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the particle size of the mist and the transmittance.
In order to set the collection rate of mist having a particle diameter of about 1 μm to 99.9% or more, the flow rate must be 1 m / sec or less. In an environment such as a clean room or a hospital where a higher degree of cleanliness is required, it is desirable to set the flow velocity to 0.5 m / sec or less. Here, the lower the flow velocity, the higher the trapping rate, but the flow rate of the air containing the mist decreases, so the lower limit of the flow velocity is such that the total amount of mist trapped is the largest. However, in the case of a general filter medium, a flow rate of 0.01 m / sec or less is not preferable because the adsorption efficiency is deteriorated and the opening area of the suction hole must be increased.
[0048]
【The invention's effect】
As apparent from the above description, the present invention has the following effects.
(1) A suction port for sucking a liquid mist is provided in the vicinity of the plurality of droplet discharge ports, and a liquid mist introducing member for introducing the liquid mist into the suction port while filling the suction hole with an adsorbent for adsorbing the liquid mist. The liquid mist floating in the atmosphere can be quickly trapped when droplets are ejected, reducing the amount of liquid mist floating inside the device, preventing the inside of the device from being contaminated, and the effect of contamination by the liquid mist. And a high-quality droplet discharge device without any problem can be realized.
[0049]
(2) As a means for introducing the liquid mist into the suction hole, air compression by a baffle plate is used without using a negative pressure generating means such as a suction pump, so the structure is simple, operation is reliable, and maintenance is performed for a long time. It is possible to realize a droplet discharge device and a recording device that can be easily manufactured at low cost.
[0050]
(3) As a means for introducing the liquid mist into the suction hole, the heat generated by the energy generating means used for discharging the droplets is utilized without using a negative pressure generating means such as a suction pump, so that the structure is simple. Therefore, it is possible to realize a low-cost liquid ejecting apparatus and a recording apparatus which are reliable in operation and easy to maintain for a long time.
[0051]
(4) Since the flow rate of the liquid mist introduced into the suction hole by the liquid mist introducing member is 1 m / sec or less and 0.01 m / sec or more, the fine mist having a particle diameter of less than 1 μm is removed. Since it can be collected at a high capture rate of at least 0.9% and has a flow rate of at least 0.01 m / sec, the adsorption efficiency does not deteriorate even in the case of a general filter medium.
[0052]
(5) Since the slit-shaped suction hole has a larger width at the center than at the end or a larger number of slits at the center than at the end, the droplet discharge device discharges droplets. The distribution of the liquid mist generated in accordance with the liquid mist can be matched, the liquid mist can be smoothly introduced, and the effect of collecting the liquid mist is improved.
[0053]
(6) In the droplet discharge device in which the droplet discharge heads that discharge a plurality of liquid types are installed adjacent to each other, the suction holes and the baffle plates are provided for each discharge liquid type, that is, for each droplet discharge head. Therefore, the liquid mist does not mix with each other, and even the reactive liquid mist can easily treat the collected liquid mist.
[0054]
(7) Since the adsorbents that adsorb the liquid mist are arranged from the mist inflow side to the outflow side of the suction hole in order from coarse to dense in a stepless or stepwise manner, the flow velocity of the air flow inside the adsorbent is reduced. The mist can be collected without clogging, clogging of the mist can be prevented, and the life of the adsorbent can be extended.
Further, by using a MEPA filter or a HEPA filter as the adsorbent, mist having an extremely fine particle size of less than 1 μm can be collected at a high collection rate.
[0055]
(8) Electrothermal transducers (resistor elements) and electromechanical transducers (piezoelements), which are components of the droplet discharge device, can be made by utilizing semiconductor forming technology, and can be made of a small, high-density liquid. It is possible to obtain a droplet discharge device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view illustrating a main part of an ink jet head using a thermal type droplet discharging apparatus according to a first embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a main part of the inkjet head.
FIG. 3 is a diagram illustrating a state in which a suction hole provided in an inkjet head sucks ink mist.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a main part of an inkjet head using a thermal-type droplet discharge device according to a second embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing the arrangement of liquid ejection port arrays, suction holes, and baffles of the droplet ejection devices of Examples 3 and 4, and a diagram showing the distribution of ink mist generated by a conventional inkjet head.
FIG. 6 is a diagram illustrating a liquid mist adsorbent using the droplet discharge device according to the fifth embodiment.
FIG. 7 is a view showing a mode in which a mist adsorbent collects mist.
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the particle size of mist and transmittance.
FIG. 9 is a cutaway perspective view showing an ink jet recording apparatus using a conventional ink ejection head.
FIG. 10 is a perspective view showing a main part of a conventional inkjet head.
FIG. 11 is a plan cross-sectional view illustrating a main part of a conventional inkjet head.
FIG. 12 is a longitudinal sectional view showing a main part of a conventional ink jet head.
[Explanation of symbols]
Reference numeral 6: recording section moving drive section, 8: casing, 10: recording section, 10a: carriage member, 11: ink jet head, 12: ink tank, 14: guide shaft, 16: belt, 18: motor, 22a, 22b: roller Unit, 24a, 24b: Roller unit, 26: Recovery unit, 26a, 26b: Pulley, 28: Paper, 30: Conveying device, 31: Adsorbent, 32: Driving board, 32a: Ink supply port, 32ai, 32bi: Heater Part, 32f: protective film, 34: orifice plate member, 34ai, 34bi: ink ejection port, 34Y, 34M, 34C, 34B: ink ejection port array, 34ai, 34bi: ink ejection port, 35, 35a, 35b: suction hole , 36 ... electrode plate member, 36a ... electrode part, 37 ... flow path, 38 ... flexible, 40 ... sub ink Link, 42ai, 42Bi ... ink branching supply passage, 8 ... blowing fan, 49 ... Filter, 50, 50a, 50b ... baffles.

Claims

A liquid supply path, a plurality of liquid chambers communicating with the liquid supply path, a plurality of discharge energy generating elements for generating energy for discharging the liquid in the liquid chamber as droplets, and a plurality of discharge liquid droplets In a droplet discharge device having a droplet discharge port, a suction hole for sucking liquid mist is provided in the vicinity of the plurality of droplet discharge ports, and the suction hole is filled with an adsorbent for absorbing the liquid mist, A droplet discharge device, further comprising an introduction member for introducing the liquid mist into the suction hole.

The droplet discharge device according to claim 1, wherein the introduction member is a baffle provided near the suction hole.

3. The droplet discharge device according to claim 2, wherein the baffle plate is provided on an upstream side in a movement direction of the droplet discharge device that moves in a main scanning direction with respect to the droplet discharge medium.

The droplet discharge device according to claim 2, wherein the baffle plate is provided on a downstream side in a moving direction of the droplet discharge device in which the droplet discharge medium moves in a sub-scanning direction.

The introduction member also serves as the discharge energy generating element, and transfers heat generated by the discharge energy generating element to the periphery of the suction hole and to the adsorbent to generate an upward airflow in the adsorbent. The droplet discharge device according to claim 1, wherein

The droplet discharge device according to any one of claims 1 to 5, wherein a flow rate of the liquid mist flowing in the adsorbent is 1 m / sec or less and 0.01 m / sec or more.

4. The suction hole according to claim 1, wherein a width of a central portion of the suction hole is larger than a width of an end portion of the suction hole. 6. The droplet discharge device according to any one of 6.

The suction hole is formed in a plurality of rows of slits parallel to the row arrangement of the plurality of droplet discharge ports, and the center of the suction hole has a larger number of rows than an end. 7. The droplet discharge device according to any one of 1 to 6.

A plurality of rows of the plurality of droplet discharge ports are provided for each type of discharge liquid, and the suction holes and the baffle plate are provided for each type of discharge liquid, so that mixing of liquid mist does not occur. Item 10. The droplet discharge device according to any one of Items 1 to 8.

The liquid according to any one of claims 1 to 9, wherein the adsorbents are arranged continuously or stepwise from coarse to dense in order from the liquid mist inflow side to the outflow side of the suction hole. Drop ejection device.

11. The droplet discharge device according to claim 1, wherein the adsorbent is formed of a MEPA filter, a HEPA filter, or a combination thereof.

6. The droplet discharge device according to claim 1, wherein the discharge energy generating element is an electrothermal converter.

5. The droplet discharge device according to claim 1, wherein the discharge energy generating element is an electromechanical transducer.

A recording apparatus using the droplet discharge device according to claim 1.