JP2000238281A - インクジェット印刷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インクジェットヘッド内での気泡発生を抑制
又は気泡の排出を促進し、インクドットの乱れやかすれ
を起こさないインクジェット印刷装置を得る。 【解決手段】 任意の被印刷物１１にインクジェットヘ
ッド１２にてインク２を噴出させて任意のメッセージを
印刷するインクジェット印刷装置において、インクジェ
ットヘッド１２にインク２を送るインクタンク１内にイ
ンク２を設定温度に加熱する加熱手段５と、インクチュ
ーブ６の途中に圧送中のインク２を冷却する冷却手段８
と、インクジェットヘッド１２を振動させる振動手段１
９と、加熱手段５および冷却手段８の作動を制御しイン
クジェットヘッド１２にてインク２を噴出させて任意の
メッセージを印刷させるよう制御するとともに振動手段
１９を任意の時間に振動させるよう制御するコントロー
ラ１４とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はインクジェットヘッ
ド内での気泡発生を抑制又は気泡の排出を促進したイン
クジェット印刷装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のインクジェット印刷装置は、イン
ク通路とつながるインクジェットにオリフィスが設けら
れており、インク通路に面して圧力発生面を有するピエ
ゾ結晶素子を配し、インク通路に周期的に増減する圧力
によってインクをオリフィスからしずくとなって射出さ
れるものにおいて、このインク通路に導入されたインク
中に空気が溶解している場合には、上記圧力増減サイク
ル中の減圧時に、この溶解している空気がこのインク通
路内のインク中で小さい気泡となり、インクへの減圧が
繰り返し行われることによって気泡が成長し、インクジ
ェット印刷装置の機能を低下させるので、例えば、特公
平８−１８４３４号公報に示すごとく、気体透過性、イ
ンク不透過性を有する障壁手段により壁部を形成されて
いる脱泡通路と、その反対側に形成した気体充満手段
と、インクジェットのオリフィスに隣接した領域と脱泡
通路との間に配された閉ループ通路と、閉ループ通路に
おいてインクを循環させるためのヒータ手段と、脱泡通
路内のホットメルトインク中に溶解している気体を障壁
手段を通して除去するのに十分な引き下げられた気体圧
力を気体充満手段に供給する脱泡器を設けたものがあ
る。

【０００３】他の従来例として、被印刷物に対抗するよ
うに複数のノズルよりなる４個のノズル集合体や、各ノ
ズルと連通するバッファタンクとしての補助タンク等で
構成され、ノズル集合体は縦方向に整列配置されている
複数のインク流路からなり、各インク流路には先端のノ
ズルからインクを噴射するための電歪振動子であるピエ
ゾ素子が配設されているインクジェットヘッドに対し、
不使用時に各ノズルを被覆してノズル内のインクの乾燥
を防止したり、ノズル内に形成された気泡や、ノズル内
に詰まった異物を除去するために使用されるキャップ装
置と、気泡検出装置を備えており、気泡の発生を検出し
たときは印字を中断させ、キャップ装置にて各ノズル集
合体に気密に圧接して被覆し、加圧手段や吸引手段を駆
動して、各ノズルからインクやインクジェットヘッド内
の気泡等を流出させるインクジェットヘッドの回復方法
において、例えば、特許第２７１７０３７号公報に示す
ごとく、インクジェットヘッドのインク流路内に発生し
た気泡がインク内に所定時間以内に拡散する大きさの場
合には、気泡検出後少なくともその気泡のインク内への
拡散時間だけ印字動作を中断して、前記気泡をインク内
へ拡散させて消滅させるものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしこの従来の前者
の構成では、脱泡器そのものがインクジェット印刷装置
自体より複雑な構成であるので、装置全体が大きくな
り、製造に際して部品数、加工工数とも多くかかるとと
もに、設置するのに広い場所が必要となり設置しにく
く、使い勝手も悪い等という問題が有った。また、後者
の構成でも、インクジェットヘッドにキャップ装置を着
脱せねばならぬので、装置全体が大きくなったと同じ
く、製造に際して部品数、加工工数とも多くかかるし、
メンテナンスも大変であり、使い勝手も悪い等という問
題が有った。また、他のインクジェット印刷装置とし
て、タンク内で予圧されたインクをインクジェットヘッ
ドの電磁開閉弁で開閉してノズルから噴射するものにお
いて、印刷の作動直前に印刷時の最小開弁時間よりも短
時間通電して電磁開閉弁を瞬時開弁してインクジェット
ヘッドの動作不良を防止する方法があるが、インクの溶
存空気から発生する気泡に対しては効果が無かった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明はインクの溶存空気を減らすことによりイ
ンクジェットヘッド内での気泡発生を抑制又はインクジ
ェットヘッドに振動を加え気泡の排出を促進したものと
する。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明は上記の課題を解決するた
めに、任意の被印刷物にインクジェットヘッドにてイン
クを噴出させて任意のメッセージを印刷するインクジェ
ット印刷装置において、インクジェットヘッドにインク
を送るインクタンク内にインクを設定温度に加熱する加
熱手段を設け、インクタンク内のインクを加熱すると、
加温され高い温度となったインクは溶解しきれなくなっ
た多量の溶存空気をインクタンク上方の空間に放出する
ので、温度上昇により溶存空気が少なくなったインクは
インクチューブを通過して、インクジェットヘッドへ供
給され、その間自然冷却により温度低下をし空気が溶解
可能となるが、その間空気には接することなくインクチ
ューブの中を通るので、新たに空気を溶かし込むことは
なく、インクジェットヘッド内を通過する際に、温度低
下よりは少ない温度上昇をし僅かではあるが溶存空気が
放出されることになるが、温度低下による空気溶解余裕
の方がやや多く、空気は分離せず、気泡発生が抑制され
る。

【０００７】また、インクジェットヘッドにインクを送
るインクチューブの途中に冷却手段を設け、インクチュ
ーブ内でインクを冷却すると、温度低下により空気が溶
解可能となるが、その間空気には接することなくインク
チューブの中を通るので、新たに空気を溶かし込むこと
はなく、インクジェットヘッド内を通過する際に、温度
低下よりは少ない温度上昇をし僅かではあるが溶存空気
が放出されることになるが、温度低下による空気溶解余
裕の方が大であり、空気は分離せず、気泡発生が防止さ
れる。

【０００８】更に、インクタンク内にインクを設定温度
に加熱する加熱手段と、インクチューブの途中に冷却手
段との両方を設けると、加温され高い温度となったイン
クは溶解しきれなくなった多量の溶存空気をインクタン
ク上方の空間に放出するので、温度上昇により溶存空気
が少なくなったインクは、インクチューブの途中で冷却
され大幅な温度低下により多くの空気が溶解可能となる
が、その間空気には接することなくインクチューブの中
を通るので、新たに空気を溶かし込むことはなく、イン
クジェットヘッド内を通過する際に、温度低下よりは大
幅に少ない温度上昇をし僅かではあるが溶存空気が放出
されることになるが、温度低下による空気溶解余裕の方
がはるかに大であり、空気は分離せず、気泡発生が防止
される。

【０００９】また、インクジェットヘッドを振動させる
振動手段と、インクジェットヘッドにてインクを噴出さ
せて任意のメッセージを印刷させるよう制御するととも
に振動手段を任意の時間に振動させるよう制御するコン
トローラ設けると、振動手段を駆動しインクジェットヘ
ッドを振動させ、インクジェットヘッド内の接続部の段
差等に溜る気泡の排出を促進する作用をする。

【００１０】更に、インクジェットヘッドにインクを送
るインクタンク内にインクを設定温度に加熱する加熱手
段と、インクジェットヘッドにインクを送るインクチュ
ーブの途中に圧送中のインクを冷却する冷却手段と、イ
ンクジェットヘッドを振動させる振動手段と、加熱手段
および冷却手段の作動を制御しインクジェットヘッドに
てインクを噴出させて任意のメッセージを印刷させるよ
う制御するとともに振動手段を任意の時間に振動させる
よう制御するコントローラ設けたものは、自動的に加熱
手段によるインクタンク内でのインクの溶存空気を減少
させ、冷却手段によるインクチューブ内での温度低下に
よる空気溶解余裕を付与するとともに、事前に設定した
タイミングに従い、運転開始前とか、運転中常時とか、
インクドット噴出不具合時等に振動手段を駆動しインク
ジェットヘッドを振動させ、インクジェットヘッド内の
接続部の段差等に溜る気泡の排出を促進する作用をす
る。

【００１１】

【実施例】以下本発明の一実施例を図１〜図５により説
明する。図１は本発明の一実施例を施したインクジェッ
ト印刷装置の構成図であり、図２は同インクジェット印
刷装置のインクジェットヘッドの主要部を示す断面図で
あり、図３は同インクジェット印刷装置のインクタンク
内インクを加温した場合の溶存空気の分離状況説明図で
あり、図４は同インクジェット印刷装置のインクチュー
ブ内インクを冷却した場合の溶存空気の分離状況説明図
であり、図５は同インクジェット印刷装置のインクタン
ク内インクを加温しインクチューブ内インクを冷却した
場合の溶存空気の分離状況説明図である。

【００１２】図１、図２において、インクジェット印刷
装置は印刷用のインク２を貯蔵するインクタンク１と、
エアー供給手段３からの空気を所定圧力に調整してイン
ク２上面の空間に印加する加圧調圧器４と、インクタン
ク１内に備えられインク２を設定温度に加熱する加熱手
段５と、下端をインク２内に没され加圧および加熱され
たインク２を圧送するインクチューブ６と、インクチュ
ーブ６の途中に設けてあり圧送中のインク２を濾過する
インクフィルター７と、続けて途中に設けてあり圧送中
のインク２を冷却する冷却手段８と、このインクチュー
ブ６の中を通り濾過および冷却されて圧送されてきたイ
ンク２をインクドット９としてコンベア１０上を所定の
速度で次々に移動する被印刷物１１へ噴出させ任意のメ
ッセージを印刷するインクジェットヘッド１２と、この
インクジェットヘッド１２を振動させる振動手段１９
と、操作手段と制御手段を備え前記加熱手段５や冷却手
段８や振動手段１９を制御するとともに被印刷物１１の
位置等を検出するセンサー１３からの出力を受けインク
ジェットヘッド１２の制御をするコントローラ１４等で
構成されている。

【００１３】前記インクジェットヘッド１２はインクチ
ューブ６の中を通り濾過および冷却されて圧送されてき
たインク２を一時溜めるチャンバー１５と、このチャン
バー１５から送られるインク２を開閉する電磁弁１６
と、この電磁弁１６を開として送られるインク２をチュ
ーブ１７を介し受け先端に設けたオリフィス１８−１か
らインクドット９として噴出させるノズル１８とで構成
されている。前記電磁弁１６はコイル１６−１、継鉄１
６−２、鉄心１６−３、戻しバネ１６−４、可動弁１６
−５、インク入口１６−６およびインク出口１６−７を
有する貯溜室１６−８とで構成されている。また、ノズ
ル１８内には空気溜りとなり得るオリフィス１８−１部
分の段差１８−２やチューブ１７との接続部の段差１８
−３が存在する。なお、電磁弁１６とノズル１８は用途
に応じて例えば１６組とか８組とか任意の複数組のセッ
トとしている。

【００１４】次に本実施例の動作について説明する。印
刷用のインク２はインクタンク１に貯蔵されている。コ
ントローラ１４にて制御内容や印刷内容を設定し、運転
操作を行うと、設定に従い、先ず、インクタンク１内に
備えられている加熱手段５でインク２を加熱し設定温度
迄上昇させ、後述のごとくインク２の溶存空気量が減少
しインク２上面の空間に空気を放出する。次に、インク
タンク１からインクジェットヘッド１２へインク２を送
るために、エアー供給手段３からの空気を所定圧力に加
圧調圧器４で調整してインク２上面の空間に供給する
と、加圧および加熱されたインク２はインクチューブ６
の下端から送り出され、インクチューブ６の途中に設け
てあるインクフィルター７にて濾過され、続けて途中に
設けてある冷却手段８にて冷却され、インクジェットヘ
ッド１２に到達する。

【００１５】このインクチューブ６の中を通り濾過およ
び冷却されて圧送されてきたインク２はチャンバー１５
で一時溜められるが、コントローラ１４からの制御信号
により電磁弁１６のコイル１６−１に通電され鉄心１６
−３が動作し、戻しバネ１６−４に逆らって可動弁１６
−５が開となり、インク入口１６−６から貯溜室１６−
８に入り、インク出口１６−７からチューブ１７を介し
ノズル１８に圧送され、オリフィス１８−１からインク
ドット９として噴出される。前記センサー１３はコンベ
ア１０上の被印刷物１１の位置を検出しコントローラ１
４へ出力する。コントローラ１４はこの出力を受け設定
した印刷パターンとなるよう電磁弁１６を開閉し、ノズ
ル１８のオリフィス１８−１からインクドット９を、コ
ンベア１０上を所定の速度で移動する被印刷物１１へ噴
出させ印刷する。

【００１６】インク２の溶存空気量が多い場合気泡を発
生することがあるが、このインク２の噴出時に、ノズル
１８内のオリフィス１８−１部分の段差１８−２やチュ
ーブ１７との接続部の段差１８−３に空気溜りが存在す
るので発生した気泡が溜ることがあるので、コントロー
ラ１４は事前に設定したタイミングに従い、例えば運転
開始前とか、運転中常時とか、インクドット９噴出不具
合時に、振動手段１９を駆動しインクジェットヘッド１
２を振動させると、オリフィス１８−１部分の段差１８
−２やチューブ１７との接続部の段差１８−３に溜る気
泡の排出を促進することが出来るので、ノズル１８のオ
リフィス１８−１からインクドット９を噴出する際のイ
ンクドット９の乱れやかすれを防ぐ効果がある。また、
コントローラ１４は時前に設定することにより前記加熱
手段５や冷却手段８を制御し、以下示すごとく、気泡の
発生を抑制したり防止することが出来るので、インクド
ット９の乱れやかすれを防ぐ効果がある。

【００１７】図３はインクタンク１内のインク２を加熱
手段５にて加温した場合の溶存空気の分離状況の説明図
であり、加温されΔｔ１℃上昇したインク２は高い温度
になり溶解しきれなくなったΔＶ１％の溶存空気をイン
ク２上面の空間に放出する。そこで加熱され溶存空気が
少なくなったインク２はインクチューブ６の下端から送
り出され、インクチューブ６の途中に設けてあるインク
フィルター７にて濾過され、冷却を停止している冷却手
段８（又は冷却手段８を設けていないインクチューブ
６）を通過して、インクジェットヘッド１２へ供給され
るが、その間自然冷却によりΔｔ２℃と大幅の温度低下
をし、ΔＶ２％の空気が溶解可能となるが、その間空気
には接することなくインクチューブ６の中を通るので、
新たに空気を溶かし込むことはなく、インクジェットヘ
ッド１２内でチャンバー１５や、電磁弁１６や、ノズル
１８内を通過する際に、Δｔ３℃の温度上昇し、僅かで
はあるがΔＶ３％の溶存空気が放出されることになる
が、ΔＶ２％の余裕の方がやや多く、ΔＶ２％−ΔＶ３
％＞０ となるので、空気は分離せず、気泡発生が抑制
される。

【００１８】図４はインクタンク１内では加熱手段５に
て加温せぬが（又は加熱手段５を設けていない）、イン
クチューブ１内のインク２を冷却手段８にて冷却した場
合の溶存空気の分離状況の説明図であり、インクフィル
ター７にて濾過されたインク２は、インクチューブ１内
で冷却手段８により冷却され、Δｔ２℃の温度低下を
し、ΔＶ２％の空気が溶解可能となるが、その間空気に
は接することなくインクチューブ６の中を通るので、新
たに空気を溶かし込むことはなく、インクジェットヘッ
ド１２内でチャンバー１５や、電磁弁１６や、ノズル１
８内を通過する際に、Δｔ３℃の温度上昇し、僅かでは
あるがΔＶ３％の溶存空気が放出されることになるが、
ΔＶ２％の余裕が十分あり、余裕を持って、ΔＶ２％−
ΔＶ３％＞０ となるので、空気は分離せず、気泡発生
が防止される。

【００１９】図５はインクタンク１内のインク２を加熱
手段５にて加温し、更にインクチューブ６内のインク２
を冷却手段８にて冷却した場合の溶存空気の分離状況の
説明図であり、加温されΔｔ１℃上昇したインク２は溶
解しきれなくなったΔＶ１％の溶存空気をインク２上面
の空間に放出する。そこで加熱され溶存空気が少なくな
ったインク２はインクチューブ６の下端から送り出さ
れ、インクチューブ６の途中に設けてあるインクフィル
ター７にて濾過され、更に冷却手段８にて冷却されΔｔ
２℃の温度低下をし、ΔＶ２％の空気が溶解可能となる
が、その間空気には接することなくインクチューブ６の
中を通るので、新たに空気を溶かし込むことはなく、イ
ンクジェットヘッド１２内でチャンバー１５や、電磁弁
１６や、ノズル１８内を通過する際に、Δｔ３℃の温度
上昇し、僅かではあるがΔＶ３％の溶存空気が放出され
ることになるが、ΔＶ２％の余裕が十分あり、余裕を持
って、ΔＶ２％−ΔＶ３％＞０ となるので、空気は分
離せず、気泡発生が防止される。

【００２０】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のでなく、インクタンク１内の加熱手段５はコントロー
ラ１４と接続されていず手動で加熱しても良く、冷却手
段８もコントローラ１４と接続されていず別途氷等で冷
却しても良く、また、振動手段１９もコントローラ１４
と接続されていず手動で振動させるものでも良く、更
に、加熱手段５か、冷却手段８か、振動手段１９のいず
れか単独でも、気泡発生を抑制又は気泡の排出を促進
し、インクドットの乱れやかすれを防ぐ効果がある。

【００２１】

【発明の効果】本発明は、インクジェットヘッドにイン
クを送るインクタンク内にインクを設定温度に加熱する
加熱手段を設け、インクタンク内のインクを加熱するも
のとしたから、加温され高い温度となったインクは温度
上昇により溶存空気が少なくなり、インクチューブを通
過してインクジェットヘッドへ供給される間に自然冷却
により温度低下をし空気の溶解余裕が生じるので、イン
クジェットヘッド内を通過する際に空気は分離せず、気
泡発生が抑制され、インクドットの乱れやかすれを防ぐ
効果がある。

【００２２】また、インクジェットヘッドにインクを送
るインクチューブの途中に冷却手段を設け、インクチュ
ーブ内でインクを冷却するようにしたものは、冷却され
たインクは温度低下により空気の溶解余裕が大となるの
で、インクジェットヘッド内を通過する際に空気は分離
せず、気泡発生が防止され、インクドットの乱れやかす
れを防ぐ効果が増す。

【００２３】更に、インクタンク内にインクを設定温度
に加熱する加熱手段と、インクチューブの途中に冷却手
段との両方を設けたものは、加温され高い温度となった
インクは温度上昇により溶存空気が少なくなり、冷却さ
れたインクは温度低下により空気の溶解余裕が大となる
ので、インクジェットヘッド内を通過する際に空気は分
離せず、気泡発生が防止され、インクドットの乱れやか
すれを防ぐ効果が大となる。

【００２４】また、インクジェットヘッドを振動させる
振動手段と、インクジェットヘッドにてインクを噴出さ
せて任意のメッセージを印刷させるよう制御するととも
に振動手段を任意の時間に振動させるよう制御するコン
トローラ設けたものは、振動手段を駆動しインクジェッ
トヘッドを振動させるので、インクジェットヘッド内の
接続部の段差等に溜る気泡の排出を促進し、インクドッ
トの乱れやかすれを防ぐ効果がある。

【００２５】更に、インクジェットヘッドにインクを送
るインクタンク内にインクを設定温度に加熱する加熱手
段と、インクジェットヘッドにインクを送るインクチュ
ーブの途中に圧送中のインクを冷却する冷却手段と、イ
ンクジェットヘッドを振動させる振動手段と、加熱手段
および冷却手段の作動を制御するとともに振動手段を任
意の時間に振動させるよう制御するコントローラ設けた
ものは、自動的に加熱手段によるインクタンク内でのイ
ンクの溶存空気を減少させ、冷却手段によるインクチュ
ーブ内での温度低下による空気溶解余裕を付与するとと
もに、事前に設定したタイミングに従い、運転開始前と
か、運転中常時とか、インクドット噴出不具合時等に振
動手段を駆動しインクジェットヘッドを振動させ、イン
クジェットヘッド内の接続部の段差等に溜る気泡の排出
を促進するので、インクドットの乱れやかすれを起こさ
ない効果的なインクジェット印刷装置が提供出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すインクジェット印刷装
置の構成図である。

【図２】同インクジェット印刷装置のインクジェットヘ
ッドの主要部を示す断面図である。

【図３】同インクジェット印刷装置のインクタンク内イ
ンクを加温した場合の溶存空気の分離状況説明図であ
る。

【図４】同インクジェット印刷装置のインクチューブ内
インクを冷却した場合の溶存空気の分離状況説明図であ
る。

【図５】同インクジェット印刷装置のインクタンク内イ
ンクを加温しインクチューブ内インクを冷却した場合の
溶存空気の分離状況説明図である。

【符号の説明】

１ インクタンク ２ インク ５ 加熱手段 ６ インクチューブ ８ 冷却手段 １２ インクジェットヘッド １４ コントローラ １９ 振動手段

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 任意の被印刷物にインクジェットヘッド
   にてインクを噴出させて任意のメッセージを印刷するイ
   ンクジェット印刷装置において、前記インクジェットヘ
   ッド（１２）にインク（２）を送るインクタンク（１）
   内にインク（２）を設定温度に加熱する加熱手段（５）
   を設けたことを特徴とするインクジェット印刷装置。
2. 【請求項２】 任意の被印刷物にインクジェットヘッド
   にてインクを噴出させて任意のメッセージを印刷するイ
   ンクジェット印刷装置において、前記インクジェットヘ
   ッド（１２）にインク（２）を送るインクチューブ
   （６）の途中に搬送中のインク（２）を冷却する冷却手
   段８を設けたことを特徴とするインクジェット印刷装
   置。
3. 【請求項３】 前記インクジェットヘッド（１２）にイ
   ンク（２）を送るインクチューブ（６）の途中に搬送中
   のインク（２）を冷却する冷却手段８を設けた請求項１
   記載のインクジェット印刷装置。
4. 【請求項４】 任意の被印刷物にインクジェットヘッド
   にてインクを噴出させて任意のメッセージを印刷するイ
   ンクジェット印刷装置において、前記インクジェットヘ
   ッド（１２）を振動させる振動手段（１９）と、インク
   ジェットヘッド（１２）にてインク（２）を噴出させて
   任意のメッセージを印刷させるよう制御するとともに振
   動手段（１９）を任意の時間に振動させるよう制御する
   コントローラ（１４）設けたことを特徴とするインクジ
   ェット印刷装置。
5. 【請求項５】 前記インクジェットヘッド（１２）を振
   動させる振動手段（１９）と、前記加熱手段（５）およ
   び冷却手段（８）の作動を制御し、インクジェットヘッ
   ド（１２）にてインク（２）を噴出させて任意のメッセ
   ージを印刷させるよう制御するとともに振動手段（１
   ９）を任意の時間に振動させるよう制御するコントロー
   ラ（１４）設けた請求項３記載のインクジェット印刷装
   置。