JP2004181829A - 積層チューブおよびこれを備えるインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光硬化型インクを変質および硬化すること無く連続して送液可能な、耐インク性と、遮光性および柔軟性とを備える光硬化型インクの送液チューブを提供する。
【解決手段】インクジェット記録装置のインク送液チューブを、光硬化型インクと接触する内層に耐インク性材料を使用し、外層に遮光性の材料を用いて積層構造に形成することにより、溶剤や油分が主ｗｔ％の光硬化性インクを変質および硬化させること無く送液できる。また、硬質材からなる耐インク性部材を薄層に形成し、外層に柔軟性を有する遮光性の材料を用いて、積層構造とすることによりチューブの可撓性が保てる。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノズルより光硬化型インク滴を噴射して記録媒体に文字や図形等の記録を行うインクジェット記録装置の印字ヘッドに接続しているインク送液管としてのチューブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液体や各種インクの送液管、或いは流路手段として可撓性チューブがよく用いられている。これらチューブを介して記録ヘッドにインクを供給し、ノズルからインクを吐出することにより記録媒体に文字や図形を記録するインクジェット記録装置のインクとしては、水性インク、油性インク、溶剤インクおよび紫外線等を照射すると硬化する光硬化型インク等が使用されている。これらの各種インクにおいて、用いられる主溶媒の材質の違いから、それぞれに適した材質の送液管が選定されている。
【０００３】
また、耐インク性の内層と、透湿性、空気透過率を考慮した３層、或いは２層のインク供給チューブが示されている（例えば、特許文献１参照。）。さらに、耐インク性、空気透過率を考慮した廃インクが通る、キャップに連通するチューブが示されている（例えば、特許文献２参照。）。さらに、内層に耐燃料透過性を有するフッ素系樹脂等を使用して、外層を柔軟性、難燃性、耐寒性、耐油性及び耐候性を考慮した燃料供給用のフィラーホースとしての積層チューブが示されている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平２―１１１５５５号公報
【特許文献２】
特開平２―１７５１５８号公報
【特許文献３】
特開平１１―１５１７６８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、主として紫外線を照射することで硬化する非水系のインク（以下、光硬化型インクと称する）を供給する送液管として、金属パイプ、フッ素樹脂チューブ等が用いられるが、小型化と安価が要求されるインクジェット記録装置に対して、成形性と柔軟性が無く加工・組立性が劣るため不適である。また、薄肉のフッ素樹脂チューブ用いると成形形態が保たれず湾曲させた際に、チューブの折れが発生し易くインク流障害となり不適である。蛇腹状にすることで湾曲性は改善されるが、蛇腹の折り目部に気泡等の異物が滞留するためインクの送液チューブに不適である。
【０００６】
また、特許文献１、２に示されている積層チューブは水性インクを対象としており、空気透過率や透湿性を重視している。光硬化型インクは溶媒の有機溶剤や油分が多く、耐インク性も異なる。なによりも、外光（主に、紫外線）によって硬化するので遮光性が重要であり、両者ともこれらの条件（耐インク性、遮光性）を満たしておらず、光硬化型インクの送液チューブとして不適である。さらに、特許文献３に示されるフィラーホースとしての積層チューブは、例えば、特許文献１に示されるような可動的に配管されるインク供給チューブや小型化が望まれる記録装置における狭空間での配管、或いはチューブ外表部から内径中心方向（剪断方向）に繰返して圧縮応力を印加するチューブポンプ用チューブとしては不適である。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、光硬化型インクの変質および硬化すること無く連続して送液可能な、耐インク性と、遮光性と柔軟性とを備える光硬化型インクの送液管としての積層チューブを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の積層チューブは、インクジェット記録装置の印字ヘッドに接続されて、光硬化型インクを供給する送液管として用いられ、インクと接する内層に耐インク特性の材料を使用し、その外層に遮光性の材料を使用して積層構造に形成されている。さらに、その内層にフッ素系樹脂を使用し、外層に黒色のゴム材料を使用し、前述の内層を耐インク性の硬質材料（例えば、フッ素系樹脂等）を用いて薄層に形成し、前述の外層用部材に柔軟性の優れた材料（例えば、ゴム材）を用いて積層構造に形成したことを特徴とする。
【０００９】
本発明の構成のインクジェット記録装置は、ノズルから光硬化型インクを吐出する印字ヘッドとインク貯留部との間を接続する送液管として、上述の積層構造のチューブを用いて、インクと接触するチューブの内層を耐インク性の硬質材料を使用して薄層に形成し、外光と接する外層に柔軟性を有する遮光性の材料を使用して積層構造としたことを特徴とする。
【００１０】
したがって、インクと接するチューブの内層を耐インク性材料としてフッ素系樹脂を用い、外層を遮光性材料で形成したことにより、溶媒として有機溶剤や油成分からなる光硬化型インクに光が照射されず、インクの硬化が進行すること無く送液することができる。さらに、硬質の耐インク性部材を薄層に形成した内層と、柔軟性に優れた遮光性の材料により形成する外層とを積層構造にすることで、チューブの可撓性が適度に保てる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、インクジェット記録装置を示す概略断面図である。このインクジェット記録装置１に使用するインク２は、紫外線を照射することにより硬化する特性を有する紫外線硬化型インクである（以下、光硬化型インクと称する）。
【００１２】
光硬化型インク２としては、例えば、色材として顔料もしくは染料等を１〜３ｗｔ％、環状構造を有するラジカル重合系のアクリルモノマーを５０〜７０ｗｔ％、ラジカル重合系の脂肪族ウレタンアクリレート系オリゴマーを１０〜２０ｗｔ％、３官能のアクリレート系オリゴマーを１０〜２０ｗｔ％、ラジカル系光重合開始剤を３〜５ｗｔ％、有機高分子分散在を０．５〜３ｗｔ％、混合したものを使用している。
【００１３】
本実施の形態のインクジェット記録装置１は、装置内下方に配置した記録媒体３を収納した給紙部４と、この給紙部４から給送された前記記録媒体３を給送する給送手段５と、この給送手段５から給送される記録媒体３を搬送する媒体搬送手段６とを設けている。
【００１４】
また、装置内中央部に配置し前記媒体搬送手段６で搬送された記録媒体３に、光硬化型インク２を吐出させるカラーインクジェット記録ヘッド機構（以下、記録ヘッド機構と称する）７と、この記録ヘッド機構７により記録媒体３に着弾した光硬化型インク２に紫外線を照射してプレ硬化させるプレ硬化手段としての第１紫外線照射装置８と、この第１紫外線照射装置８によりプレ硬化した光硬化型インク２に対してさらに紫外線を照射して本硬化させる本硬化手段としての第２紫外線照射装置１９と、この第２紫外線照射装置１９により本硬化した記録媒体３を排出する排出部２０とを設けている。
【００１５】
上述の給送手段５は、給紙部４に収納された記録媒体３を分離ローラ１１により最上位から１枚ずつ分離し、２対の給紙ローラ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄで媒体搬送手段６へと給送するようになっている。この媒体搬送手段６は、ステッピングモータ１３により駆動する駆動ローラ１４と従動ローラ１５とに媒体搬送ベルト６ａを掛け渡して搬送路を形成している。搬送ベルト６ａの内側には、テンションローラ１７を複数設け、搬送ベルト６ａの弛みをとるとともに所定の張力を維持するようになっている。
【００１６】
また、記録媒体３を従動ローラ１５と搬送ローラ１８とで挟み込み媒体搬送ベルト６ａに吸着させた状態で図中矢印Ａ方向に搬送し、上述の記録ヘッド機構７の対向位置を通過させ、さらに、排出部２０を構成する排出ローラ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄによって排出紙収容部２０ｆに排出するようになっている。
【００１７】
また、上述の記録ヘッド機構７は、媒体搬送ベルト６ａの上方に配置され、記録媒体３の搬送方向の上流側から下流側へ向かって順に、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色の光硬化型インク２をそれぞれ収納する印字ヘッド（７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ）を備えている。この印字ヘッド（７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ）は、記録媒体３の搬送方向と交差する方向に、記録媒体３の幅全体を充分にカバーできる幅に亙って多数の微細な液体吐出口、すなわち、ノズル９を配列したライン型ヘッドであり、各色の光硬化型インク２をノズル９から吐出するようになっている。これらの、各印字ヘッド（７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ）はノズルから各色の光硬化インク２を吐出させるのに、例えば、ピエゾ素子等の電気機械変換体からなる圧力発生手段を使用している。
【００１８】
上述の第１紫外線照射装置８は、各印字ヘッド（７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ）に近接の下流側にそれぞれ媒体搬送手段６に対向して設置され、記録媒体３の幅全体に紫外線を照射して各色の光硬化型インク２をプレ硬化できるようになっている。これらの第１紫外線照射装置８は、例えば、高圧水銀灯あるいはエキシマランプ等の紫外線（ＵＶ）ランプを設け、この紫外線ランプにより紫外線を照射するようになっている。
【００１９】
さらに、この第１紫外線照射装置８が光硬化型インクをプレ硬化するための紫外線照射量は、各印字ヘッド（７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ）から記録媒体３上に吐出されたドットが隣り合った場合、例えば、印字ヘッド７ａからのドットと印字ヘッド７ｂからのドットが隣り合った場合にドット同士が混ざり合わない程度に増粘させる光量に調整されている。各色のインクにより紫外線の積算光量と重合度（インクの固まり具合）は異なるので、例えば、本実施形態では重合度４０〜６０％程度になるように、第１紫外線照射装置８がプレ硬化するための紫外線照射量は、積算光量が５０ｍＪ／ｃｍ２程度になるように調整されている。
【００２０】
上述の、第２紫外線照射装置１９は、媒体搬送ベルト６ａの下流側の最後端、すなわち、ブラックの印字ヘッド７ｄの下流側に設置された第１紫外線照射装置８のさらに下流側に設置され、記録媒体３の幅全体に紫外線を照射して各色の光硬化型インク２を本硬化できるようになっている。この、第２紫外線照射装置１９もインクをプレ硬化させるための第１紫外線照射装置８と同様に、例えば、高圧水銀灯あるいはエキシマランプ等の紫外線（ＵＶ）ランプを設け、この紫外線ランプにより紫外線を照射するようになっている。
【００２１】
図２は、前述の記録ヘッド機構７におけるインク供給機構を示した模式図である。図２に示すように、各色の印字ヘッド（７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ）は、各色のインク圧力室７２と連通された多数のノズル９を有する複数の印字ヘッドユニット７１から構成されている。さらに、各色のインクタンク３５を別置きする構成としたので、複数の印字ヘッドユニット７１を接続・結合して一体的に形成できる。本実施の形態では、技術的、コスト的な優位性を担保するために、４個の印字ヘッドユニット７１の接続体として形成されている。上述のヘッド機構７を構成する各色の印字ヘッド（７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ）には、それぞれインク供給管３１およびインク戻し管３３を介して各色用のインクタンク３５に接続されている。
【００２２】
これらのインク供給管３１には、プッシュ型の送りポンプ３２が接続されており、インク戻し管３３にはプル型の戻しポンプ３４がそれぞれに接続されている。したがって、両ポンプ（３２，３４）を同時駆動することにより、各色の光硬化型インク２が、各色のインクタンク３５と各色の印字ヘッド（７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ）との間を循環供給可能に構成されている。
【００２３】
図３は、図２のＡ―Ａ断面図で示される本発明の実施の形態に係る積層構造の積層チューブ３０の構成を示している。各色の光硬化型インク２のインク供給管３１とインク戻し管３３に用いられる、この積層チューブ３０は、インクと接触するチューブの内層を耐インク性の優れたフッ素系樹脂を用いて薄層に形成し、外光と接する外層に柔軟性の優れたウレタンゴム材料（黒色）を使用して積層構造に形成している。
【００２４】
図３に示すように、内層３０ａは，硬質材料であるフッ素樹脂（ＰＶＤＦ）を肉厚０．１ｍｍに成形し、外層３０ｂに厚さ１ｍｍの黒色のウレタンゴム（硬度２０〜７５度、ＪＩＳＡ）を用いて積層構造に形成している。この積層チューブ３０は、所定の柔軟性確保されて、チューブの可撓性が保たれるので、湾曲部の折れ曲りによるインク流障害が無なり、狭空間での配管引き回しが容易に行える。また、インクジェットヘッド部（例えば、キャリア）が可動式のシリアルプリンタ（例えば、特許文献１参照。）においても好適に使用できる。チューブの可撓性を保つためには、内層のフッ素樹脂の肉厚ｔを、０．０５≦ｔ＜１．０の範囲とすれば、外層には遮光性の高い柔軟性の優れた材料を選定することにより種々の組合せが可能である。
【００２５】
次に、表１に示す（１）〜（４）の異なるサンプルのチューブの光硬化型インクに対する有効性を確認するために行った試験について説明する。特性を比較するためにサンプルとして、（１）汎用の半透明パーフロロゴムチューブと、（２）黒色ウレタンゴムチューブと、（３）内層（ＰＶＤＦ、ｔ＝０．１ｍｍ）／外層（半透明ウレタンゴム製）の積層チューブと、（４）本発明に係る積層チューブで、内層（ＰＶＤＦ、ｔ＝０．１ｍｍ）／外層（黒色ウレタンゴム製）の積層チューブとを用いた。これらのチューブを所定の長さに切断し、重量を計測してから所定量の同一の光硬化型インクを充填し、両端を金属製のクリップで閉じてから蛍光灯下に１週間放置する。紫外線連続暴露後における、チューブ内面に残留物の有無、チューブの膨潤（重量変化）の有無、インク特性（粘度、表面張力）変化の有無を調査した。
【００２６】
その試験結果を表１に示している。
【００２７】
【表１】

【００２８】
表１に示したようにのように、（１）半透明パーフロロゴムチューブは、紫外線の連続暴露によるインクの硬化が発生し、チューブに内面に付着物があった。しかしながら、チューブの膨潤とインク特性の変化（以下、インクの変質と称する）が無かった。（２）黒色ウレタンゴムチューブは、チューブ内面に付着物は無いが、チューブの膨潤とインクの変質が発生していた。（３）内層・ＰＶＤＦ／外層・半透明ウレタンゴム製積層チューブは、紫外線の連続暴露によるインクの硬化が発生しチューブの内面に付着が発生していた。本発明に係る積層チューブ、（４）内層・ＰＶＤＦ／外層・黒色ウレタンゴム製積層チューブは、チューブ内面に付着物が無く、チューブの膨潤とインクの変質も無かった。
【００２９】
したがって、本発明に係る構成の上記（４）内層・ＰＶＤＦ／外層・黒色ウレタンゴム製積層チューブからなる積層チューブ３０は、上述の結果から明らかなように、光硬化型インクの送液管、或いは流路管に適している。つまり、インク送り管３１、インク戻し管３３として使用する送液チューブに適している。さらに、上述の結果にあるように、チューブの膨潤とインクの変質が無かった（１）パーフロロゴムチューブの材料であるパーフロロゴム材は、積層チューブ３０の内層用の部材に適している。唯、フッ素系樹脂のコスト価に比し高価という難点がある。
【００３０】
ところで、耐光硬化型インク性の材料をコスト価を考慮し選定すると、フッ素系樹脂のように比較的硬度の高い材料となる。そこで、内層に用いる硬質の耐インク性材料を薄層に形成し、外層に柔軟性を有する遮光性の材料を使用して積層構造とし、柔軟性を確保することでチューブの可撓性が保てる。これにより、光硬化型インクの送液管、或いは流路管としての用途が拡大される。また、外層の有色（黒色）ゴム材質の硬度や弾性を調整することで、繰返し圧縮応力に対する耐久性の向上が図れる。また、例えば、キャリアが可動式のシリアルプリンタ（例えば、特許文献１参照。）においても好適に使用できる。
【００３１】
なお、本実施の形態のインクジェット記録装置１、および本発明に係る積層チューブ３０による光硬化型インク２の循環型インク供給の実施形態は、本発明を特定するものでは無い。
【発明の効果】
本発明によれば、光硬化型インクの送液チューブを、インクと接触する内層に耐インク性の材料を使用し、外層に遮光性の材料を用いて積層構造にすることにより、溶剤や油分が主ｗｔ％の光硬化型インクの変質およびインクの硬化を発生させること無く送液できる。また、硬質材からなる耐インク性部材を薄層に形成し、外層に柔軟性を有する遮光性の材料を用いて積層構造とすることにより、チューブの可撓性が保てる。したがって、光硬化型インクの流路用チューブとしての用途の拡大が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるインクジェット記録装置の機構部を示す概略図。
【図２】同インクジェット記録装置の記録ヘッド機構のインク循環を示す概略図。
【図３】本発明の実施の形態に係る積層チューブを示す図２のＡ―Ａ断面図。
【符号の説明】
１ ・・インクジェット記録装置
２ ・・光硬化型インク
７ ・・記録ヘッド機構
７１ ・・印字ヘッドユニット
９ ・・ノズル
８，１９・・第１、第２紫外線照射装置
３０ ・・積層チューブ
３０ａ ・・内層
３０ｂ ・・外層

Claims (6)

1. インクジェット記録装置の印字ヘッドに接続されて、光硬化型インクを供給する送液管として用いられるチューブにおいて、
   インクと接する内層に耐インク特性の材料を使用し、外層に遮光性の材料を使用して積層構造に形成したことを特徴とする積層チューブ。
2. 前記内層にフッ素系樹脂を使用したことを特徴とする請求項１記載の積層チューブ。
3. 前記内層にパーフロロゴムを使用したことを特徴とする請求項１記載の積層チューブ。
4. 前記外層に黒色のゴム材料を使用したことを特徴とする請求項１記載の積層チューブ。
5. 前記チューブの内層を耐インク性の硬質材料を用いて薄層に形成し、前記チューブの外層に柔軟性を有する遮光性の材料を用いて積層構造に形成したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の積層チューブ。
6. ノズルより光硬化型インク滴を吐出する印字ヘッドとインク貯留部との間を接続し、前記インク貯留部から供給するインク送液管としてチューブを用いてなるインクジェット記録装置において、
   前記チューブを、前記インクと接する内層に耐インク特性の硬質材料を使用して薄層に形成し、外光と接する外層に柔軟性を有する遮光性の材料を使用して、積層構造としたことを特徴とするインクジェット記録装置。

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