JP2004322411A

JP2004322411A - 画像記録装置及び画像記録方法

Info

Publication number: JP2004322411A
Application number: JP2003118506A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Wakasugi; 靖浩若杉; Satoshi Makado; 智真角
Original assignee: Konica Minolta Medical and Graphic Inc
Current assignee: Konica Minolta Medical and Graphic Inc
Priority date: 2003-04-23
Filing date: 2003-04-23
Publication date: 2004-11-18

Abstract

【課題】インクの粘性を一定化することにより記録画像の画質を安定化することができる画像記録装置及び画像記録方法を提供する。
【解決手段】インクタンクと記録ヘッド４，４…と供給管の各内部にインク流路を形成し、インク流路の少なくとも一部の近傍に温水を循環させる温水流路１２，４２，５２，６２を設けるとともに、インク流路内の少なくとも２箇所以上にインク流路内のインクの温度を検知する温度センサ３６ａ，３６ｂを設けて、温度センサ３６ａ，３６ｂによって検知された温度の温度差に応じて温水流路１２，４２，５２，６２内に循環させる温水の温度又は温水の流量の少なくともいずれか一方を制御する制御部３０を設けた。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像記録装置及び画像記録方法に係り、特に、インクジェット方式によって画像記録を行う画像記録装置及び画像記録方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、インクジェット方式による画像記録装置は、インクタンクからインク供給管を介して記録ヘッドにインクを供給し、供給されたインクをピエゾ素子等の圧電素子に電圧を印加することにより記録ヘッドに設けられたノズルから記録媒体に対して吐出させるものであり、記録媒体にインクを浸透若しくは定着させながら記録ヘッドを記録媒体上で移動させることにより、記録媒体上に順次画像が記録されるものである。
【０００３】
しかし、インクは低温では粘性が高く、高温では粘性が低いというように温度等の条件によって粘性が変動する特性を有しているため、温度等の条件により、画像記録動作が影響を受け、画質が安定しないとの問題が生じうる。特に画像記録に高粘性インクを用いた場合、記録媒体にインクが滲まず、様々な種類の記録媒体に対して高精彩な画像記録を行うことができるという利点がある一方で、温度等の条件によってインクの粘性が変動することによる画像記録への影響は一般的なインクを用いる場合以上に問題となり得る。
【０００４】
例えば、高粘性インクを高粘度のまま吐出するとインク流路の内部で圧力損失が増大し、記録ヘッドへのインクの供給を円滑に行うことができなくなる。また、圧力損失が所定値以上になるとノズル欠等が起き、インク吐出により記録媒体上に形成される液滴径の大きさにばらつきが生じることとなる。さらに、特にインク吐出力の弱い記録ヘッドが用いられた場合には、吐出されるインク滴の吐出速度が変動して、記録ヘッドの移動と記録媒体へのインク滴の着弾とのタイミングにずれを生じ、高精細な記録画像を得ることができなくなる。
【０００５】
そこで、安定した画像記録を行うためには、インクタンク、インク供給管及び記録ヘッド等を加熱することによって高粘性インクを低粘性化し、圧力損失を減少して記録ヘッドへのインクの供給を安定化させることが考えられている。このような高粘性インクを低粘性化させる手段として、従来、インクを硬化させる光源から発せられる熱を利用して記録ヘッド等を加熱し、インクを低粘性化することが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−２９２８８７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、インクを硬化させるための光源から発せられる熱を記録ヘッド等の加熱に利用する場合には外気の状態等によって加熱の度合いが左右され、温度の制御を正確に行うことができない。そのため、インクの温度が一定せずインクの粘性を確実に均一化することが困難となり、記録画像の画質が不安定になるとの問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は以上のような課題を解決すべくなされたものであり、画像記録を行う際に、インクの粘性を均一化して安定的に高画質の記録画像を行うことができる画像記録装置及び画像記録方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、一面にインクを吐出するノズルを形成してなる記録ヘッドと、前記インクを貯留するインクタンクとを供給管を介して接続し、前記インクタンクと前記記録ヘッドと前記供給管の各内部にインク流路を形成し、前記インク流路を介して送られたインクを前記ノズルから記録媒体に吐出させることにより前記記録媒体に画像を記録する画像記録装置において、
前記インク流路の少なくとも一部の近傍に液体を循環させる液体流路を設けて、前記液体流路内の液体を加熱する加熱装置及び液体を前記液体流路内に循環させるための循環ポンプを備えるとともに、前記インク流路内の少なくとも２箇所以上に前記インク流路内のインクの温度を検知する温度センサを設けて、前記温度センサによって検知された温度の温度差に応じて前記液体流路内に循環させる液体の温度又は液体の流量の少なくともいずれか一方を制御する制御部を設けたことを特徴としている。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、インクタンク、記録ヘッド、及びこれらを接続するインク供給管の内部に形成されたインク流路の少なくとも一部の近傍に加熱した液体を循環させることによりインクを加熱することができるので、ヒータ等によってインクを直接加熱する場合に比べ、インクを均一に加熱することが可能となる。特に記録ヘッドに設けられたインク流路の近傍に加熱した液体を循環させて加熱を行った場合には、インク吐出時においてインクを吐出に適した粘度になるように確実に温度調節を行うことができ、安定的に高精細な画像記録を行うことができる。
【００１１】
また、インク流路内の複数箇所に温度センサを設けてインク流路内を流れるインクの温度を検知して、検知された温度の温度差に応じて液体流路内に循環させる液体の温度又は流量を制御するので、インク流路内のインクの温度が常に均一になるように温度調節を行うことができ、高精細な画像記録を安定して行うことが可能となる。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の画像記録装置において、前記液体流路と前記インク流路との間に熱伝導性の高い材料で形成された仕切り部材を設け、液体流路及びインク流路は熱伝導性の低い材料で形成された外側部材によって覆ったことを特徴としている。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、液体流路に加熱した液体を通すことによりインクを加熱することができるので、インクを吐出に適した粘度になるように加熱することができ、安定的に高精細な画像記録が可能となる。
【００１４】
また、加熱された液体が循環される液体流路とインク流路との間に熱伝導性の高い材料で形成された仕切り部材を設けているので、インク流路を直接加熱した場合に比べてインク流路内の温度分布が経時変化し難く、温度管理が容易となるように設計することができる。また、外側部材がインクを保温する熱伝導性の低い材料で構成されているので、加熱されたインクが、周りの影響を受け難く、インク流路内の温度管理が容易になるとともに、インクの加熱等にかかる電力を削減することができる。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の画像記録装置において、前記インクは、紫外線が照射されることで硬化する紫外線硬化インクであることを特徴としている。
【００１６】
請求項３記載の発明によれば、紫外線硬化インクを用いた場合においても、インクを吐出に適した粘度になるように加熱することにより、安定的に高精細な画像記録を行うことができる。
【００１７】
また、紫外線硬化インクを用いて画像記録を行った場合、インク吐出後に紫外線を照射することによりインクが硬化するので、長期間にわたって記録画像の画質を維持することができる。さらに、紫外線硬化インクを画像記録に用いることにより、記録媒体が紙などのインク吸収性のよい記録媒体である場合のみならず、インク吸収性の低い記録媒体、あるいはインク吸収性のない記録媒体であっても高精細な画像記録を行うことができる。
【００１８】
請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の画像記録装置において、前記インクは、温度の上昇に伴って低粘性化する高粘性インクであることを特徴としている。
【００１９】
請求項４記載の発明によれば、高粘性インクを用いて画像記録を行う場合でもインクを吐出に適した温度に加熱することにより、安定したインク吐出を行わせることができ、高精細な画像記録を行うことが可能となる。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の画像記録装置において、前記液体流路内に循環させる液体は、水であることを特徴としている。
【００２１】
請求項５に記載の発明によれば、液体流路内に循環させる液体は、水であるため、加熱及び循環が容易であり、液体流路内の温度をインクを吐出に適した温度に加熱するために必要な温度になるように適宜調節することができる。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の画像記録装置において、前記液体流路内に循環させる液体は、防腐剤を含むことを特徴としている。
【００２３】
請求項６に記載の発明によれば、液体流路内に循環させる液体を取り替える回数を少なくすることができ、メンテナンス面での手間を省くことが可能である。
【００２４】
請求項７記載の発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載の画像記録装置を用いて、前記温度センサの検知したインクの温度差に応じてインク流路の近傍に循環させる液体の温度又は流量の少なくともいずれか一方を制御することによりインクを加熱し、記録媒体に吐出させて前記記録媒体に画像を記録することを特徴としている。
【００２５】
請求項７に記載の発明によれば、インク流路の周囲を囲むように加熱した液体を循環させる液体流路を設けるので、インクを吐出に適した粘度になるように加熱することができ、高精細な画像記録ができる。また、インク流路内の２箇所以上に温度センサを設けて各インク流路内のインクの温度差を検知することによって液体流路内に循環させる液体の流量等を制御するので、インク流路内のインク温度を均一に保つことができ、安定した画像記録を行うことが可能となる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
まず、図１に示すように、本実施形態において、画像記録装置１はシリアルプリント方式による画像記録装置１であり、この画像記録装置１は、主走査方向Ａに延在する棒状のキャリッジレール２を有している。このキャリッジレール２には、キャリッジ３がキャリッジレール２に沿って往復動自在に支持されており、このキャリッジ３は、キャリッジ駆動機構３２（図９参照）によって主走査方向Ａに沿って往復駆動されるようになっている。
【００２７】
キャリッジ３には、図１及び図２に示すように、本実施形態における画像記録装置１で使用される各色（イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）。）に対応した４つの記録ヘッド４，４…が設けられている。
【００２８】
図３に示すように、各記録ヘッド４，４…は、主走査方向Ａに直交する副走査方向Ｂに沿って長く形成され記録媒体Ｐに対向する面に開口を有する外側部材としての箱型の外壁１１を備えており、外壁１１の内側には外壁１１同様記録媒体Ｐに対向する面に開口を有する仕切り部材としての内壁１０が外壁１１と所定の間隙をおいて形成されている。なお、この内壁１０は熱伝導性の高い材料で形成されており、外壁１１は内壁１０よりも熱伝導性の低い断熱性のある材料で形成されている。
【００２９】
内壁１０の下端部には記録媒体Ｐに対してインクを吐出する複数のノズル５，５…を備えてなるノズル板１３が内壁１０の開口部を覆うように設けられており、ノズル板１３の記録媒体Ｐに対向する面には記録媒体Ｐに対してインクを吐出する各ノズル５，５…のインク吐出口６，６…が形成されている。ノズル板１３には例えばピエゾ素子等の圧電素子８が各ノズル５，５…の周囲に設けられている。また、記録ヘッド４，４…の一側面であって圧電素子８が設けられている側には、圧電素子８に接続され圧電素子８の動作を制御する圧電素子駆動回路３４（図９参照）を備える基板９が下側の一部を記録ヘッド４，４…の側面に接するように設けられており、圧電素子駆動回路２９が制御されることにより圧電素子８に電圧が印加されると圧電素子８が変形してノズル５，５…を圧縮し、インク吐出口６，６…からインクが吐出されるようになっている。内壁１０とノズル板１３とによって囲まれた内側は、記録ヘッド４，４…の内部に導入されたインクをノズル５，５…に対応するように複数に分岐させて導きインク流路を構成するマニフォールド部７とされている。また、マニフォールド部７の一端であってノズル５，５…の形成されているノズル板１３の近傍には、記録ヘッド４，４…内のインク流路を流れるインクの温度を検知する温度センサ３６ａが内壁１０に接するように設置されている。
【００３０】
また、前記内壁１０と外壁１１との間には、温水を循環させる液体流路としての温水流路１２が形成されている。温水流路１２は、循環ポンプ１５を備える循環用管１６を介して加熱装置としてのヒータ３５により内部の水を加熱し貯留する温水槽１４と接続されている。各記録ヘッド４，４…に設けられた温水流路１２は循環用管１６を介して互いに接続されており、温水槽１４から送られた温水は循環用管１６を介して各記録ヘッド４，４…に設けられた温水流路１２内を循環するようになっている。
【００３１】
前記各記録ヘッド４，４…には、サブタンク供給管１７，１７…を介して各色のサブタンク１８，１８…が連通されている。
【００３２】
図４に示すように、サブタンク供給管１７，１７…は、中央にインクを通すインク流路を形成する仕切り部材としての内側配管４０を有しており、内側配管４０の外側には内側配管４０を形成する材料より熱伝導性の低い断熱性の材料によって形成される外側部材としての外側配管４１が設けられており、内側配管４０と外側配管４１との間には内部に温水を通す液体流路としてのほぼ円筒状の温水流路４２が内側配管４０の長手方向に対してほぼ並行に均等な間隔をあけて複数設けられている。温水流路４２は、循環ポンプ１５を備える前記循環用管１６を介して前記温水槽１４と接続されている。各サブタンク供給管１７，１７…に設けられた温水流路４２は循環用管１６を介して互いに接続されており、温水槽１４から送られた温水は循環用管１６を介して各サブタンク供給管１７，１７…に設けられた温水流路４２内を循環するようになっている。また、内側配管４０の内部に形成されたインク流路内には、インク流路を流れるインクの温度を検知する温度センサ３６ｂが内側配管４０の内側面に接するように設けられている。
【００３３】
次に、図５に示すように、サブタンク１８，１８…は箱型に形成されており、サブタンク１８，１８…の内部には各記録ヘッド４，４…に対応する各色のインクが貯留されている。インクに接するサブタンク１８，１８…の内側面は、熱伝導性の高い材料で形成される仕切り部材としての内壁５０となっており、内壁５０の外側には内壁５０を形成する材料より熱伝導性の低い材料で形成される外側部材としての外壁５１が所定の間隙をあけて内壁５０を囲むように設けられている。内壁５０と外壁５１との間には内部に温水を通す液体流路としての温水流路５２が形成されている。温水流路５２は、循環ポンプ１５を備える前記循環用管１６を介して前記温水槽１４と接続されている。また、各サブタンク１８，１８…に設けられた温水流路５２は循環用管１６を介して互いに接続されており、温水槽１４から送られた温水は循環用管１６を介して各サブタンク１８，１８…に設けられた温水流路５２内を循環するようになっている。また、サブタンク１８，１８…の上側面には、内壁５０及び外壁５１を貫通するように設けられた大気連通口１９が設けられており、インク吐出時におけるサブタンク１８，１８…内部の圧力の変動を防止するようになっている。
【００３４】
サブタンク１８，１８…は、メインタンク供給管２０，２０…を介してメインタンク２１に接続されている。
【００３５】
メインタンク供給管２０，２０…は、各メインタンク２１，２１…と対応するサブタンク１８，１８…及び記録ヘッド４，４…をそれぞれ連通させることにより、メインタンク２１，２１…から記録ヘッド４，４…へのインクの供給を各色毎に可能としている。なお、メインタンク供給管２０，２０…は、記録ヘッド４，４…を搭載したキャリッジ３の移動に対応可能なように、可撓性を有する材料により形成されている。また、各々のメインタンク供給管２０，２０…には、メインタンク供給管２０，２０…内部の圧力を変更し、メインタンク２１，２１…から記録ヘッド４，４…へとインクを供給する圧送ポンプ２２，２２…が設けられている。
【００３６】
図６に示すように、メインタンク供給管２０，２０…は前記サブタンク供給管１７，１７…と同様の構造を有しており、中央にインクを通すインク流路を形成する仕切り部材としての内側配管６０を有し、内側配管６０の外側には内側配管６０を構成する材料より熱伝導性の低い断熱性の材料によって形成される外側部材としての外側配管６１が設けられている。また、内側配管６０と外側配管６１との間には内部に温水を通す液体流路としてのほぼ円筒状の温水流路６２が内側配管６０の長手方向に対してほぼ並行に均等な間隔をあけて複数設けられている。温水流路６２は、循環ポンプ１５を備える前記循環用管１６を介して前記温水槽１４と接続されている。また、各メインタンク供給管２０，２０…に設けられた温水流路６２は循環用管１６を介して互いに接続されており、温水槽１４から送られた温水は循環用管１６を介して各メインタンク供給管２０，２０…に設けられた温水流路６２内を循環するようになっている。
【００３７】
なお、記録へッド４，４…の内壁１０並びにサブタンク１８，１８…の内壁５０、及びサブタンク供給管１７，１７…の内側配管４０並びにメインタンク供給管２０，２０…の内側配管６０を形成する材料は、記録へッド４，４…の外壁１１並びにサブタンク１８，１８…の外壁５１、及びサブタンク供給管１７，１７…の外側配管４１並びにメインタンク供給管２０，２０…の外側配管６１を形成する材料よりも熱伝導性の高い材料であって、その熱伝導率が０．２ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・℃以上であるものが望ましく、このような材料としては、例えば銅、アルミニウム、ステンレス（ＳＵＳ）等が挙げられる。他方、記録へッド４，４…の外壁１１並びにサブタンク１８，１８…の外壁５１、及びサブタンク供給管１７，１７…の外側配管４１並びにメインタンク供給管２０，２０…の外側配管６１を形成する材料は、記録へッド４，４…の内壁１０並びにサブタンク１８，１８…の内壁５０、及びサブタンク供給管１７，１７…の内側配管４０並びにメインタンク供給管２０，２０…の内側配管６０を形成する材料よりも熱伝導性の低い材料であって耐熱温度が１００℃以上の例えばシリコン等が適している。なお、記録へッド４，４…の外壁１１並びにサブタンク１８，１８…の外壁５１、及びサブタンク供給管１７，１７…の外側配管４１並びにメインタンク供給管２０，２０…の外側配管６１の耐熱温度は２００℃以上であることがより好ましい。
【００３８】
キャリッジ３の移動可能範囲の中央部分には、記録動作時に記録媒体Ｐを非記録面側から支持するプラテン２３が設けられている。画像記録装置１は、記録媒体Ｐを主走査方向Ａと直交する副走査方向Ｂに搬送するための記録媒体搬送機構３３（図９参照）が設けられており、画像記録時には記録媒体Ｐはプラテン２３上に支持されつつ副走査方向Ｂに搬送されるようになっている。また、キャリッジ３の移動可能範囲であってプラテン２３の設けられている領域の外側一端には、記録ヘッド４，４…のノズル５，５…メンテナンスを行うメンテナンスユニット２４が設けられている。メンテナンスユニット２４には、ノズル５，５…を覆って密閉した状態でノズル５，５…からインクを吸引する吸引キャップ２５，２５と、この吸引キャップ２５，２５によるインクの吸引が行われた後に、ノズル５，５…に残るインクを拭き取るブレード２６とが設けられている。
【００３９】
また、キャリッジ５の移動範囲の他の一端部であってプラテン７を挟んで前記メンテナンスユニット２４の設けられている領域と反対の位置には、保湿ユニット２７が設けられている。保湿ユニット２７には記録ヘッド４，４…に対応する数の保湿キャップ２８，２８…が備えられており、画像記録動作等を行わないときには記録ヘッド４，４…のノズル５，５…を保湿キャップ２８，２８…に当接させることによって記録ヘッド４，４…のノズル５，５…を乾燥等から保護するようになっている。
【００４０】
また、キャリッジ３の両側であって記録ヘッド４，４の近傍には、ノズル吐出口６，６…から吐出されたインクに紫外線を照射する紫外線照射装置２９，２９が設けられている。
【００４１】
ここで、高粘性インクとしては３０℃での粘度が２０〜３０００ｍＰａ・ｓの液体であることが好ましい。より好ましくは２０〜１０００ｍＰａ・ｓであり、更に好ましくは２５〜５００ｍＰａ・ｓである。２０ｍＰａ・ｓ以下の低粘度の場合には、記録媒体上でインクの滲みを生じるため記録画像が劣化し、明瞭な画像記録を行うことができない。他方、３０００ｍＰａ・ｓ以上の粘度の高粘度の場合には画質の平滑性が失われる。したがって、最も画質が安定するのはインクが２５〜５００ｍＰａ・ｓの粘度を有する場合であるからである。さらに、６０℃での粘度が３〜３０ｍＰａ・ｓの液体であることが好ましい。３ｍＰａ・ｓ未満の場合には高速吐出をする場合に着弾の正確性を維持することができず画像記録に不具合を生じるおそれがあり、また、３０ｍＰａ・ｓを越える場合には吐出性が劣化してしまうおそれがあるためである。また、特にピエゾ素子等の圧電素子を動作させることにより記録ヘッド４，４…のノズル５，５…から吐出される場合、高精細な画像形成を可能とするためにはインクの粘度が３〜３０ｍＰａ・ｓの液体であることが好ましい。また、高粘性インクの中でも特に光を照射することによって硬化する光硬化性のインクを用いる場合には、光照射によってインクを硬化させ、記録媒体Ｐ上に定着させるので、乾燥及び定着時間を短縮することができるため好ましい。このような光硬化性インクとしては、例えばＷＯ９９／２９７８７号に記載のラジカル重合系インクや特開２００２−３１７１３９号に記載のカチオン重合系インク、特開２００２−１８７９１８号に記載の水系の紫外線硬化性インク等を用いることができる。このうち、水や溶剤を含まない紫外線硬化性インクは揮発させる必要がなくまた記録媒体Ｐに吸収させることなく定着させることができるため、種々の記録媒体Ｐに対する画像記録に適用が可能であり、特に好ましい。中でも、カチオン重合系インクは、酸素による重合阻害がないことから小液滴化して吐出させることが可能であり、高画質な画像記録を行うのに適しており、特に好ましい。
【００４２】
次に、図９を参照しつつ本実施形態における制御構成について説明する。
本実施形態において、画像記録装置１には、図９に示すように、キャリッジ駆動機構３２、記録媒体搬送機構３３、圧電素子駆動回路３４、紫外線照射装置２９，２９を制御する制御部３０が設けられている。
【００４３】
制御部３０は、種々の演算処理を行うＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）３７と、各種プログラム及び各種データを格納するＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）３８と、ＣＰＵが取得した情報を展開する作業領域及び記憶領域を有するＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）３９を備えており、温度センサ３６ａ，３６ｂによって検知された各インク流路内を流れるインクの温度情報は電気信号としてＣＰＵ３７に送られるようになっている。ＣＰＵ３７は、温度センサ３６ａ，３６ｂからの信号を受け取るとＲＯＭ３８に格納されている温度制御プログラムを読み出してＲＡＭ３９内の図示しない作業領域内に展開し、温度センサ３６ａによって検知された記録ヘッド４，４…内のインク流路を流れるインクの温度と温度センサ３６ｂによって検知されたサブタンク供給管１７，１７…内のインク流路を流れるインクの温度との温度差から温水流路１２，４２，５２，６２内に循環させる温水の流量を決定するようになっている。流量を決定すると、ＣＰＵ３７は、決定した流量の温水を温水流路１２，４２，５２，６２内に循環させるように循環ポンプ１５を動作させるようになっている。各インク流路内を流れるインクの温度差による循環させる温水の流量制御としては、例えば、表１に示すように、ＣＰＵ３７は、インクの温度差が０〜±１℃である場合には５０ｃｃ／分の流量の温水を、温度差が１〜±２℃である場合には１００ｃｃ／分の流量の温水を、また、温度差が±２℃以上である場合には５０ｃｃ／分の流量の温水をそれぞれ温水流路１２，４２，５２，６２内に循環させるように循環ポンプ１５を動作させるようになっている。
【表１】

【００４４】
また、温度センサ３６ａ，３６ｂの検知結果からインク流路内のインクの温度が低下し、温水流路１２，４２，５２，６２に循環させる温水の温度を上昇させる必要があるとＣＰＵ３７が判断した場合には、ＣＰＵ３７はヒータ３５を動作させて温水槽１４内の温水を加熱させた上で、循環ポンプ１５を動作させ、温水を温水流路１２，４２，５２，６２内に循環させるようになっている。
【００４５】
また、ＣＰＵ３７は、キャリッジ３を主走査方向Ａに往復移動させるとともに、キャリッジ３の動作に合わせて記録媒体Ｐの搬送と停止とを繰り返し、記録媒体Ｐを間欠的に副走査方向Ｂに搬送させるように、キャリッジ駆動機構３２及び記録媒体搬送機構３３の動作を制御するようになっている。
【００４６】
また、ＣＰＵ３７は、紫外線照射装置２９，２９から紫外線を発生させるように紫外線照射装置２９，２９を制御するようになっている。
【００４７】
さらに、ＣＰＵ３７には、画像記録条件等を入力する入力部３１が接続されており、ＣＰＵ３７は、入力部３１から入力された所定の画像信号に基づいて所要の圧電素子８に電圧を印加させるように圧電素子駆動回路３４を制御するようになっている。
【００４８】
次に、本実施形態の作用について説明する。
まず、本実施形態において、画像記録時及びヘッドメンテナンス動作時以外のときには記録ヘッド４，４…を搭載したキャリッジ３は保湿ユニット２７の上に待機しており、この保湿ユニット２７に設けられた保湿キャップ２８，２８…によって記録ヘッド４，４…のノズル５，５…が覆われることにより、ノズル５，５…部分を保護している。
【００４９】
入力部３１から記録動作を行うように信号が入力されると、記録ヘッド４，４…内に形成されたインク流路を流れるインクの温度が温度センサ３６ａによって検知され、また、サブタンク供給管１７，１７…内に形成されたインク流路内を流れるインクの温度が温度センサ３６ｂによって検知される。各温度センサ３６ａ，３６ｂが検知した検知結果は電気信号としてＣＰＵ３７に送られ、ＣＰＵ３７によって取得される。ＣＰＵ３７は、ＲＯＭ３８に格納されている温度制御プログラムを読み出してＲＡＭ３９内の図示しない作業領域内に展開し、温度センサ３６ａによって検知された記録ヘッド４，４…内のインク流路を流れるインクの温度と温度センサ３６ｂによって検知されたサブタンク供給管１７，１７…内のインク流路を流れるインクの温度との温度差とあらかじめ記憶されている閾値とを比較する。その結果、ＣＰＵ３７は温水流路１２，４２，５２，６２内に循環させる温水の流量を決定し、循環ポンプ１５を動作させて必要な流量の温水を温水流路１２，４２，５２，６２内に循環させる。
【００５０】
また、温度センサ３６ａ，３６ｂの検知結果からインク流路内のインクの温度が低下しており、ＣＰＵ３７が温水流路１２，４２，５２，６２に循環させる温水の温度を上昇させる必要があると判断した場合には、ＣＰＵ３７はヒータ３５を動作させて温水槽１４内の温水を加熱させた上で、循環ポンプ１５を動作させ、温水を温水流路１２，４２，５２，６２内に循環させる。
【００５１】
各温水流路１２，４２，５２，６２内に所定流量の温水が循環されることにより温水流路１２，４２，５２，６２内の温度が上昇すると、熱伝導性の高い材料で形成された記録へッド４，４…の内壁１０並びにサブタンク１８，１８…の内壁５０、及びサブタンク供給管１７，１７…の内側配管４０並びにメインタンク供給管２０，２０…の内側配管６０を介してインク流路内のインクが加熱され、さらに、断熱性の高い記録へッド４，４…の外壁１１並びにサブタンク１８，１８…の外壁５１、及びサブタンク供給管１７，１７…の外側配管４１並びにメインタンク供給管２０，２０…の外側配管６１によってインク流路内のインクが保温される。これによって、インク流路内のインクは吐出に適した温度に保たれるようになっている。また、温度センサ３６ａ，３６ｂによる検知結果からインク流路内を流れるインクの温度がインク吐出に適した温度に保たれていると判断される場合には、ＣＰＵ３７は、ヒータ３５をオフとするか、または加熱設定温度を下げることにより、温度が下がるように制御する。
【００５２】
なお、ヒータ３５は、インク流路内を流れるインクの温度がインク吐出に適した所定の温度であるか否かに関わらず通常ＯＮとなっているベースヒータとインクの温度が所定の温度であるか否かによってＯＮ／ＯＦＦの切り替えを行う温度制御ヒータとの２種類を設け、これらのヒータを組合わせて用いることによって温水流路内を循環させる温水の温度を調節できるようにしてもよい。
【００５３】
記録へッド４，４…の温水流路１２並びにサブタンク１８，１８…の温水流路５２、及びサブタンク供給管１７，１７…の温水流路４２並びにメインタンク供給管２０，２０…の温水流路６２といった各温水流路に温水が循環することにより十分にインクが加熱されると、ＣＰＵ３７はキャリッジ駆動機構３２を制御して記録ヘッド４，４…をプラテン２３の上方に移動させる。その際、ＣＰＵ３７が保湿ユニット２７を下降させることにより、保湿キャップ２８，２８…が記録ヘッド４，４…から外される。
【００５４】
キャリッジ３が所定の位置に到達すると、ＣＰＵ３７はキャリッジ駆動機構３２を駆動させることにより記録ヘッド４，４…が主走査方向Ａに沿って往復移動させる。この際、記録媒体搬送機構３３により記録媒体Ｐを副走査方向Ｂに搬送させながら、入力部３１からの入力情報及び所定の画像情報に基づいて所要の圧電素子８に電圧を印加して圧電素子８を変形させることにより記録ヘッド４，４…のノズル５，５…を圧迫しインク吐出口６，６…から所要の色のインクを吐出させる。次にＣＰＵ３７は紫外線照射装置２９，２９を制御して記録媒体Ｐ上に吐出されたインクに紫外線を照射させる。これにより記録媒体Ｐ上でインクが硬化、定着し、記録媒体Ｐに画像が記録される。なお、画像記録時においても、常にインク流路を流れるインクの温度が温度センサ３６ａ，３６ｂによって検知され、検知された温度情報は信号としてＣＰＵ３７に送られる。ＣＰＵ３７は、送られた信号からインク流路内を流れるインクの温度が画像記録を行うのに適した温度まで上昇していないと判断する場合には、循環ポンプ１５を動作させることにより温水槽１４から温水を各温水流路内に循環させる。なお、インクの温度が低く温水流路１２，４２，５２，６２に循環させる温水の温度を上昇させる必要があるとＣＰＵ３７が判断した場合には、ＣＰＵ３７はヒータ３５を動作させて温水槽１４内の温水を加熱させた上で、循環ポンプ１５を動作させ、温水を温水流路１２，４２，５２，６２内に循環させる。
【００５５】
次に、記録ヘッド４，４…のメンテナンス時には、ＣＰＵ３７はキャリッジ駆動機構３２を制御して記録ヘッド４，４…をキャリッジレール２に沿ってメンテナンスユニット２４の上方に移動させ、吸引キャップ２５，２５により記録ヘッド４，４…のノズル５，５…が覆われるようにしてノズル５，５…内のインクを吸引させ、ブレード２６によりノズル５，５…を拭き取らせる等のメンテナンス動作を行わせる。
【００５６】
本実施形態においては、メインタンク２１から記録ヘッド４，４…のノズル５，５…に至るインク流路全体について温水を循環させる温水流路１２，４２，５２，６２による加熱が行われるので、ヒータ等により直接インクを加熱する場合と異なりインクを均一に加熱し、所定の温度に保ったまま吐出されることができる。したがって、高粘性のインクを用いて画像記録を行った場合でも安定的に高精細な画像を記録することができる。
【００５７】
なお、本実施形態においては、メインタンク２１から記録ヘッド４，４…のノズル５，５…に至るインク流路全体について温水による加熱が行うものとしたが、例えば、記録ヘッド４，４…にのみ温水流路を設ける等、インク流路の一部のみについて温水による加熱を行うようにしてもよい。また、本実施形態においては、メインタンク２１については温水による加熱を行わないものとしたが、メインタンク２１についても温水流路を設けてインクの加熱を行うようにしてもよい。
【００５８】
また、本実施形態においては、温度センサ３６ａ，３６ｂを記録ヘッド４，４…のノズル板１３近傍のインク流路と、サブタンク供給管１７，１７…の内側配管４０の内側に形成されたインク流路とに設けて記録ヘッド４，４…からインクを吐出するインク吐出口近くのインクの温度と記録ヘッド４，４…に流入するインクの温度とを検知するものとしたが、温度センサ３６ａ，３６ｂを設ける位置はこれに限られず、記録ヘッド４，４…内部に形成されたインク流路とメインタンク供給管２０，２０…内部に形成されたインク流路とに設置してもよい。また、温度センサ３６を設置する箇所は２箇所以上であればよく、例えば、記録ヘッド４，４…、サブタンク１８、サブタンク供給管１７，１７…、メインタンク供給管２０，２０…の内部に形成されたインク流路にそれぞれ温度センサ３６を設けるものとしてもよい。
【００５９】
また、本実施形態においては、複数の温度センサ３６ａ，３６ｂによって検出された各インク流路内のインク温度の温度差によって温水流路１２，４２，５２，６２内に循環させる温水の流量を制御するものとしたが、制御の対象はこれに限られず、各インク流路内のインクの温度差によって温水流路１２，４２，５２，６２内に循環させる温水の温度を制御するようにしてもよいし、温水の流量と温度の両方を制御するようにしてもよい。
【００６０】
また、本実施形態においては、インクを加熱する手段としてインク流路の近傍に温水を循環させる温水流路１２，４２，５２，６２を設けるものとしたが、インク流路の近傍に循環させる液体は温水に限られず、加熱し循環させることが可能な液体であればオイル等であってもよい。
【００６１】
また、本実施形態においては、記録ヘッド４，４…の内壁１０及びサブタンク１８，１８…の内壁５０と記録ヘッド４，４…の外壁１１及びサブタンク１８，１８…の外壁５１との間隙全体に記録ヘッド４，４…の温水流路１２及びサブタンク１８，１８…の温水流路５２を設けるものとしたが、例えば、温水を通す管を記録ヘッド４，４…の内壁１０及びサブタンク１８，１８…の内壁５０に沿って記録媒体Ｐに対して並行となるように複数本環状に巻き掛けるようにしてもよい。また、本実施形態においては、サブタンク供給管１７，１７…の熱伝導性の高い材料によって形成される内側配管４０と断熱材料からなる外側配管４１との間に内側配管４０の外側に接するようにほぼ円筒状の温水流路４２を複数設けるものとしたが、温水流路の形状はこれに限られず、例えば図７に示すように内側配管４０の外周を取り囲むように温水流路４２を設けるようにしてもよい。また、図８に示すようにサブタンク供給管１７，１７…及びメインタンク供給管２０，２０…の中央部分に温水流路４２を設け、温水流路４２の周囲に熱伝導性の高い内側配管４０を設けるとともにこの外側に外側配管４１を設け、内側配管４０と外側配管４１との間にインクを通す管を複数設けるものとしてもよい。なお、このような構成は、メインタンク供給管２０，２０…についても同様に適用することができる。
【００６２】
また、本実施形態においては温水槽１４内の水を加熱する装置としてヒータ３５を用いたが、加熱装置はこれに限られず、水を加熱することにできるものであれば他の手段でもよい。また、ヒータ３５を温水槽１４の外であって記録ヘッド４，４…の温水流路１２、サブタンク供給管１７，１７…の温水流路４２、サブタンク１８，１８…の温水流路５２、及びメインタンク供給管２０，２０…の温水流路６２といった各温水流路のいずれかに接する位置に設けて温水流路１２，４２，５２，６２内を循環する温水を加熱できるようにしてもよい。
【００６３】
また、本実施形態においては、記録ヘッド４，４…の温水流路１２、サブタンク供給管１７，１７…の温水流路４２、サブタンク１８，１８…の温水流路５２、及びメインタンク供給管２０，２０…の温水流路６２といったすべての温水流路を循環用管１６を介して一括して一つの温水槽１４と接続し、この温水槽１４に設置された加熱装置としてのヒータ３５によって所定の温度を保つように加熱するものとしたが、各記録ヘッド４，４…の温水流路１２、各サブタンク供給管１７，１７…の温水流路４２、各サブタンク１８，１８…の温水流路５２、及び各メインタンク供給管２０，２０…の温水流路６２といったそれぞれの温水流路ごとに循環用管及び温水槽を設けて温水を循環させるようにしてもよい。また、各色のインクに対応した記録ヘッド４，４…、サブタンク供給管１７，１７…、サブタンク１８，１８…、メインタンク供給管２０，２０…の温水流路ごとに循環用管及び温水槽を設けて温水を循環させるようにしてもよい。
【００６４】
【発明の効果】
請求項１に記載された発明によれば、インクタンク、記録ヘッド、及びこれらを接続するインク供給管の内部に形成されたインク流路の近傍に加熱した液体を循環させることによりインクを加熱することができるので、インクを吐出に適した粘度になるように温度調節を行うことができ、安定的に高精細な画像記録を行うことができる。特に記録ヘッドに設けられたインク流路の近傍に加熱した液体を循環させて加熱を行った場合には、インク吐出時においてインクを吐出に適した粘度になるように確実に温度調節を行うことができ、安定的なインク吐出及び高精細な画像記録を行うことが可能となる。また、加熱した液体をインク流路の近傍に循環させることによってインクを間接的に加熱するので、インク流路内の温度をほぼ均一にすることができる。その結果、インク流路内のインクの粘度をインク吐出に最適な粘度にほぼ均一化することができ、安定したインク吐出を行うことができるため、記録画像の画質の安定化を実現することができるという効果がある。
【００６５】
また、インク流路内の複数箇所に温度センサを設けてインク流路内を流れるインクの温度を検知して、検知された温度の温度差に応じて液体流路内に循環させる液体の温度又は流量を制御するので、インク流路内のインクの温度を正確に調節することができる。このため、インク流路内のインク温度を常にインク吐出に適した温度に均一に保つことができ、高精細な画像記録を安定して行うことができるという効果がある。
【００６６】
請求項２に記載された発明によれば、液体流路に加熱した液体を通すことによりインクを加熱することができるので、インクを吐出に適した粘度になるように加熱することができ、安定的に高精細な画像記録を行うことができるという効果がある。
【００６７】
また、加熱された液体が循環される液体流路とインク流路との間に熱伝導性の高い材料で形成された仕切り部材を設けているので、インク流路を直接加熱した場合に比べてインク流路内のインクをほぼ均一に加熱することができ、インク流路内の温度分布が経時変化し難いため、温度管理が容易となるように設計することができる。また、外側部材がインクを保温する熱伝導性の低い材料で構成されているので、加熱されたインクが、周りの影響を受け難く、インク流路内の温度管理が容易になるとともに、効率的にインクを加熱することができ、インクの加熱等にかかる電力を削減することができるという効果がある。
【００６８】
請求項３に記載された発明によれば、インクには、紫外線が照射されることで硬化する紫外線硬化インクが含まれているので、紫外線硬化インクを用いた場合においても、インクを吐出に適した粘度になるように加熱することにより、安定的に高精細な画像記録を行うことができる。
【００６９】
また、紫外線硬化インクを用いて画像記録を行った場合、インク吐出後に紫外線を照射することによりインクが硬化するので、長期間にわたって記録画像の画質を維持することができる。さらに、紫外線硬化インクを画像記録に用いることにより、記録媒体が紙などのインク吸収性のよい記録媒体である場合のみならず、インク吸収性の低い記録媒体、あるいはインク吸収性のない記録媒体であっても高精細な画像記録を行うことができる。
【００７０】
請求項４に記載された発明によれば、高粘性インクを用いて画像記録を行う場合でもインクを吐出に適した温度に加熱することにより、安定したインク吐出を行わせることができ、高精細な画像記録を行うことが可能となるという効果がある。
【００７１】
請求項５に記載の発明によれば、インク流路の近傍に循環させる液体は、水であるため、加熱及び循環を容易に行うことができる。したがって、簡易かつ迅速にインク流路の近傍の温度をインクを吐出に適した温度に加熱するために必要な温度になるよう調節することができるという効果がある。
【００７２】
請求項６に記載の発明によれば、インク流路の近傍に循環させる液体に防腐剤を入れることにより液体を取り替える回数を少なくすることができ、メンテナンス面での手間を省くことができるという効果がある。
【００７３】
請求項７に記載された発明によれば、インク流路の近傍に加熱した液体を循環させるので、高粘性のインクを吐出に適した粘度になるように加熱することができ、高精細な画像記録が可能となる。また、インク流路内の２箇所以上に温度センサを設けて各インク流路内のインクの温度差を検知することによって液体流路内に循環させる液体の流量等を制御するので、インク流路内のインク温度を均一に保つことができ、安定した画像記録を行うことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る画像記録装置の要部斜視図である。
【図２】本実施の形態に係る画像記録装置における記録ヘッド、サブタンク及びインクタンクを示す要部斜視図である。
【図３】本実施の形態に係る画像記録装置における記録ヘッドを示す要部断面図である。
【図４】図４（ａ）は、本実施の形態に係る画像記録装置におけるサブタンク供給管の水平方向の断面図である。図４（ｂ）は、本実施の形態に係る画像記録装置におけるサブタンク供給管の垂直方向の断面図である。
【図５】図５（ａ）は、本実施の形態に係る画像記録装置におけるサブタンクの水平方向の断面図である。図５（ｂ）は、本実施の形態に係る画像記録装置におけるサブタンクの垂直方向の断面図である。
【図６】図６（ａ）は、本実施の形態に係る画像記録装置におけるメインタンク供給管の水平方向の断面図である。図６（ｂ）は、本実施の形態に係る画像記録装置におけるメインタンク供給管の垂直方向の断面図である。
【図７】本実施の形態に係る画像記録装置におけるサブタンク供給管の一変形例の水平方向の断面図である。
【図８】本実施の形態に係る画像記録装置におけるサブタンク供給管の一変形例の水平方向の断面図である。
【図９】本実施の形態に係る制御構成の概略を示した要部ブロック図である。
【符号の説明】
１画像記録装置
４記録ヘッド
５ノズル
１０内壁
１１外壁
１２温水流路
１４温水槽
１５循環ポンプ
１６循環用管
１７サブタンク供給管
１８サブタンク
２０メインタンク供給管
２１メインタンク
３０制御部
３５ヒータ
３６ａ，ｂ温度センサ
４０内側配管
４１外側配管
４２温水流路
Ｐ記録媒体

Claims

一面にインクを吐出するノズルを形成してなる記録ヘッドと、前記インクを貯留するインクタンクとを供給管を介して接続し、前記インクタンクと前記記録ヘッドと前記供給管の各内部にインク流路を形成し、前記インク流路を介して送られたインクを前記ノズルから記録媒体に吐出させることにより前記記録媒体に画像を記録する画像記録装置において、
前記インク流路の少なくとも一部の近傍に液体を循環させる液体流路を設けて、前記液体流路内の液体を加熱する加熱装置及び液体を前記液体流路内に循環させるための循環ポンプを備えるとともに、前記インク流路内の少なくとも２箇所以上に前記インク流路内のインクの温度を検知する温度センサを設けて、前記温度センサによって検知された温度の温度差に応じて前記液体流路内に循環させる液体の温度又は液体の流量の少なくともいずれか一方を制御する制御部を設けたことを特徴とする画像記録装置。
前記液体流路と前記インク流路との間に熱伝導性の高い材料で形成された仕切り部材を設け、液体流路及びインク流路は熱伝導性の低い材料で形成された外側部材によって覆ったことを特徴とする請求項１に記載の画像記録装置。
前記インクは、紫外線が照射されることで硬化する紫外線硬化インクであることを特徴する請求項１又は２に記載の画像記録装置。
前記インクは、温度の上昇に伴って低粘性化する高粘性インクであることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の画像記録装置。
前記液体流路内に循環させる液体は、水であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の画像記録装置。
前記液体流路内に循環させる液体は、防腐剤を含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の画像記録装置。
請求項１から６のいずれか一項に記載の画像記録装置を用いて、前記温度センサの検知したインクの温度差に応じてインク流路の近傍に循環させる液体の温度又は流量の少なくともいずれか一方を制御することによりインクを加熱し、記録媒体に吐出させて前記記録媒体に画像を記録することを特徴とする画像記録方法。