JP2005074726A - 液体供給装置及びインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な装置構成により、タンク内の液体に含まれる水分の蒸発を防止することができる液体供給装置、及び、この液体供給装置を適用することにより、インクの増粘を防止して、画像形成時にインクの吐出不良を生じさせることなく良好な画像を得ることができるインクジェット記録装置を提供する。
【解決手段】インク１４を貯留するタンク１５を備え、タンク１４内に、インク１４よりも密度が小さく、インク１４に対する溶解度が５％以内である保湿液１８により、インク１４の表面を覆う保湿層１５を形成した液体供給装置を、インクジェット記録装置に適用した。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体供給装置及びインクジェット記録装置に係り、特に、タンクに貯留した液体の蒸発を防止する液体供給装置、及び、この液体供給装置を適用したインクジェット記録装置に関する。

一般に様々な分野において、液体を貯留するタンクから液体を供給する液体供給装置が用いられている。このような液体供給装置を適用したものとして、例えば、液体としてインクをタンクに貯留し、インクを吐出するノズルを形成してなる記録ヘッドを設け、タンクから記録ヘッドへインクを供給して、供給されたインクを記録ヘッドから記録媒体に対して吐出し、硬化させて画像を形成するインクジェット記録装置が知られている。

このようなインクジェット記録装置を用いて商品や商品の包装に画像記録を行う分野では、近年、商品や商品の包装に、樹脂や金属などのインク吸収性のない材料を記録媒体として用い、この記録媒体に対してインクを定着させるために、光硬化性インクを用い、このインクを記録媒体に吐出した後、例えば、紫外線などの光を照射してインクを硬化定着させることがおこなわれている。

紫外線硬化型インクは、重合性モノマーや光重合開始剤等として、ラジカル重合化合物を含むラジカル重合系インクと、カチオン重合性化合物を含むカチオン重合系インクとに大別される。そのうち、カチオン重合系インクは、重合反応が空気中の酸素によって阻害されることがほとんどないため、画像を記録する際に紫外線の照射により良好に硬化することから注目されている。

ところが、カチオン重合系インクでは、インク中の水、アミン類が重合禁止剤として働いているため、インクが一定時間空気に触れて水が蒸発してしまうと、重合が促進しインクが増粘して、画像記録時にインクの吐出不良が生じて画質が低下するおそれがある。特に、上記液体供給装置を適用したインクジェット記録装置では、画像の記録によりインクが消費されるのに伴って、タンク内に貯留されているインクが、順次記録ヘッドに対して供給され、タンク内の空気の体積が増加するため、タンクに残留するインクの水分が蒸発しやすい状態にある。

このようにタンク内のインクが、タンク内で空気に触れインクに含まれる水分が蒸発してしまうことを防止した液体供給装置としては、例えば、インクを収納する第１タンクと、この第１タンク及び大気に連通した第２タンクと、第２タンク内に収納された高粘性流体とを備え、第１タンクに収納されたインクが消費された量だけ、第２タンク内に収納された高粘性流体が第１タンク内に流れ込み、空気が第２タンク内に入り込んでいくようにした液体供給装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平７−６０９７６号公報

しかしながら、従来の液体供給装置では、インクを収容する第１タンクと高粘性流体を収容する第２タンクとが設けられているため、装置構成が複雑になるという問題があった。また、第１タンクに収納されたインクが消費された量だけ、第２タンク内に収納された高粘性流体を第１タンク内に流入させるため、インクと高粘性流体との間に相溶性がある場合には、高粘性流体を第１タンク内に流入させた際に、インクに高粘性流体が溶解してしまい、所期の効果が得られないおそれがある。

そこで、本発明は、簡易な装置構成により、タンク内の液体に含まれる水分の蒸発を防止することができる液体供給装置、及び、この液体供給装置を適用することにより、インクの増粘を防止して、画像記録時にインクの吐出不良を生じさせることなく良好な画像を得ることができるインクジェット記録装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明による液体供給装置は、液体を貯留するタンクを備えた液体供給装置において、前記タンク内に、前記液体よりも密度が小さく、前記液体に対する溶解度が５％以内である保湿液により、前記液体の表面を覆う保湿層を形成したことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、保湿液は、液体よりも密度が小さく、液体に対する溶解度が５％以内であることから、タンク内に液体の表面を覆う保湿層が形成されるため、タンク内に空気が存在する場合であっても、液体がタンク内で空気に触れることがない。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の液体供給装置において、前記タンクからの前記液体の供給を調整する供給調整装置と前記供給調整装置を制御する制御部とを設けるとともに、前記液体の残量を検知する残量検知装置を設け、前記制御部は、前記残量検知装置により前記液体の残量が所定量となったことが検知されると前記液体の供給を停止するように前記供給調整装置を制御することを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、液体の表面はタンク内において、保湿層に覆われているため、液体は空気に触れることなくタンクから供給される上、残量検知装置により液体の残量が所定量となったことが検知されると、制御部により供給調整装置が作動して液体の供給が停止されるため、保湿液がタンク内から流出することがない。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の液体供給装置において、前記液体は、インクであることを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、保湿液は、インクよりも密度が小さく、液体に対する溶解度が５％以内であることから、タンク内にインクの表面を覆う保湿層が形成されるため、タンク内に空気が存在する場合であっても、インクがタンク内で空気に触れることがない。

また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の液体供給装置において、前記インクは、紫外線を照射することにより硬化するカチオン重合系のインクであることを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、保湿液は、カチオン重合系紫外線硬化型インクよりも密度が小さく、液体に対する溶解度が５％以内であることから、タンク内にカチオン重合系紫外線硬化型インクの表面を覆う保湿層が形成されるため、タンク内に空気が存在する場合であっても、カチオン重合系紫外線硬化型インクがタンク内で空気に触れることがない。

請求項５に記載の発明によるインクジェット記録装置は、請求項３又は請求項４に記載の液体供給装置を備え、前記タンクから供給された前記インクを吐出するノズルを形成してなる記録ヘッドを設け、前記記録ヘッドから記録媒体に対して前記インクを吐出し、硬化させて画像を形成することを特徴とする。

請求項５に記載の発明によれば、インクの表面は保湿層により覆われており、インクはタンク内で空気に触れることがないことから、記録ヘッドから吐出されタンク内から記録ヘッドに対してインクが供給されて、タンク内の空気の体積が増加しても、タンク内のインクに含まれる水分の蒸発を防止することができるため、インクの増粘が防止される。

請求項１に記載の発明によれば、液体の表面は保湿層により覆われており、液体がタンク内で空気に触れることはないため、液体が消費されることによりタンク内から液体が供給され、タンク内の空気の体積が増加しても、タンク内の液体に含まれる水分の蒸発を防止することができる。

請求項２に記載の発明によれば、液体の表面は保湿層により覆われており、液体がタンク内で空気に触れることはないため、タンク内から液体が供給され、タンク内の空気の体積が増加しても、タンク内の液体に含まれる水分の蒸発を防止することができる上、液体の残量が所定量になると液体の供給が停止され、保湿液がタンク内から流出することがないため、液体の供給に支障をきたすことを防止することができる。

請求項３に記載の発明によれば、インクの表面は保湿層により覆われており、インクがタンク内で空気に触れることはないため、インクが消費されることによりタンク内からインクが供給され、タンク内の空気の体積が増加しても、タンク内のインクに含まれる水分の蒸発を防止することができる。

請求項４に記載の発明によれば、カチオン重合系紫外線硬化型インクの表面は保湿層により覆われており、このインクがタンク内で空気に触れることはないため、インクが消費されることによりタンク内からインクが供給され、タンク内の空気の体積が増加しても、タンク内のカチオン重合系紫外線硬化型インクに含まれる水分の蒸発を防止することができる。

請求項５に記載の発明によれば、インクはタンク内で空気に触れることがないことから、タンク内から記録ヘッドに対してインクが供給されて、タンク内の空気の体積が増加しても、タンク内のインクに含まれる水分の蒸発を防止することができるため、インクの増粘を防止することができ、この結果、画像形成時にインクの吐出不良を生じさせることなく良好な画像を得ることができる。

以下、本発明の実施形態を図１及び図２を参照して説明する。

図１は、本発明に係る液体供給装置を適用したインクジェット記録装置の実施の一形態を示したもので、シリアルヘッド方式のインクジェット記録装置１である。インクジェット記録装置１は、図１に示すように、ガイドレール２を有しており、このガイドレール２には、キャリッジ３が支持されている。このキャリッジ３は、キャリッジ駆動機構４（図２参照）によって走査方向Ｘをガイドレール２に沿って往復移動するようになっている。

キャリッジ４には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のインク１４を記録媒体５に対して吐出するノズル（図示しない）が設けられた記録ヘッド６が搭載されている。

なお、本実施の形態で使用するインク１４は、紫外線を照射することにより硬化する紫外線硬化型のインク１４である。紫外線硬化型のインク１４は、重合性化合物として、ラジカル重合性化合物を含むラジカル重合系インク１４とカチオン重合性化合物を含むカチオン重合系インク１４とに大別されるが、その両系のインク１４が本実施形態に用いられるインク１４としてそれぞれ適用可能であり、ラジカル重合系インク１４とカチオン重合系インク１４とを複合させたハイブリッド型インク１４を本実施形態に用いられるインク１４として適用してもよい。しかしながら、酸素による重合反応の阻害作用が少ない又は無いカチオン重合系インク１４のほうが機能性、汎用性に優れるため、特に、カチオン重合系インク１４を用いることが好ましい。

また、記録媒体５としては、普通紙、再生紙、光沢紙等の各種紙、各種布地、各種不織布、樹脂、金属、ガラス等の材質からなる記録媒体５が適用可能である。特に、本実施形態で用いられる記録媒体５としては、所謂軟包装に用いられる透明又は不透明な非吸収性の樹脂製フィルムを適用することができる。

また、キャリッジ３内であって、これら記録ヘッド６の走査方向Ｘにおける両側部には、光源（図示しない）を有し、ノズルから記録媒体５に吐出されたインク１４に対して、紫外線を照射する紫外線照射装置７が設けられている。なお、光源としては、水銀ランプ、メタルハライドランプ、エキシマーランプ、紫外線レーザー又はＬＥＤ（Light Emitting Diode）等が適用可能である。なお、ここで使用する光は紫外線以外に、電子線、Ｘ線、赤外線等であっても良い。

また、インクジェット記録装置１には、走査方向Ｘと直交する搬送方向Ｙに記録媒体５を搬送する複数の搬送ローラ８を配置した搬送機構９（図２参照）が設けられている。搬送機構９は、画像記録時において、キャリッジ３の動作に合わせて、記録媒体５の搬送と停止とを繰り返して記録媒体５を間欠的に搬送するようになっている。

キャリッジ３の移動可能範囲の中央部分は、記録媒体５に記録を行う記録領域とされており、この記録領域には、平板状の部材で構成され、記録媒体５を非記録面から支持するプラテン１０が設けられている。

キャリッジ３の背面側であって、記録ヘッド６４よりも下方位置には、インク１４を一時的に貯留する中間タンク１１が設けられており、この中間タンク１１は、連通管１２を介して記録ヘッド６に設けられた液室に連通されている。また、中間タンク１１には、中間タンク１１から記録ヘッド６に対してインク１４を供給するために中間タンク１１の内部の負圧を調整する負圧ポンプ１３が接続されている。

中間タンク１１の背面側上方には、インク１４を貯留するタンク１５が設けられており、このタンク１５は、インク供給管１６を介して中間タンク１１に連通されている。インク供給管１６には、空気の流れを形成してタンク１５から中間タンク１１に対するインク１４の供給を調整する供給調整装置であるポンプ１７が設けられている。

タンク１５の内部には、インク１４が貯留されているとともに、このインク１４よりも密度が小さく、インク１４に対する溶解度が５％以内である保湿液１８が充填されており、この保湿液１８により、インク１４の表面を覆いインク１４に含まれる水分の蒸発を防止する保湿層１９が形成されている。なお、カチオン重合系紫外線硬化型インク１４に対する保湿液１８としては、例えば、水が適用可能である。

タンク１５には、インク１４の残量を検知する残量検知装置２０が設けられている。残量検知装置２０としては、例えば、発光素子と受光素子とを有し、インク１４の屈折率と保湿液１８の屈折率との相違により、インク１４と保湿液１８との境界面を検知することにより、インク１４の残量を検知するセンサが適用される。

図２は、本実施形態における画像記録装置１を制御するための制御装置を示したものであり、この制御装置は、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭからなり（いずれも図示しない）、ＲＯＭに記録された処理プログラムをＲＡＭに展開してＣＰＵによりこの処理プログラムを実行する制御部２１を有している。

この制御部２１は、前述の処理プログラムに従い、ポンプ１７、キャリッジ駆動機構４、搬送機構９、記録ヘッド６、及び紫外線照射装置７等の動作状況等のステータスに基づいて、各部材の動作を制御するようになっている。

特に、インクジェット記録装置１では、制御部２１には、残量検知装置２０が接続されており、制御部２１は、残量検知装置２０によりインク１４の残量が所定量となったことが検知されると、ポンプ１７による空気流の形成動作を停止するようにポンプ１７を制御するようになっている。

次に、本実施形態の作用について説明する。

インクジェット記録装置１に画像情報が送られると、制御部２１により搬送機構９が作動して、記録媒体５が搬送方向Ｙに搬送される。記録媒体５がキャリッジ３の下方へ搬送されると、制御部２１によりキャリッジ駆動機構４が作動してキャリッジ３が走査方向Ｘに往復移動するとともに、所定の画像情報に基づいて記録ヘッド６のノズルから所定の色のインク１４が吐出される。吐出されたインク１４は順次記録媒体５に着弾する。そして、キャリッジ３の移動に伴って、記録媒体５に着弾したインク１４に対して、紫外線照射装置７より紫外線が順次照射され、インク１４が記録媒体５上で硬化する。この間、搬送機構９が作動して記録媒体５が搬送方向Ｙに搬送されることにより、画像が記録媒体５に記録される。

ここで、記録ヘッド６からのインク１４の吐出に伴って、記録ヘッド６に対しては中間タンク１１からインク１４が供給され、中間タンク１１に対してはタンク１５からインク１４が供給される。タンク１５内のインク１４が中間タンク１１へ供給されると、タンク１５内の空気の体積が増加するが、インク１４の表面は保湿層１９により覆われており、インク１４が空気に触れることはないため、インク１４に含まれる水分の蒸発が防止される。

また、残量検知装置２０により液体の残量が所定量となったことが検知されると、制御部２１によりポンプ１７が作動して空気流の形成動作が停止されるため、保湿液１８がタンク１５内から中間タンク１１、記録ヘッド６に対して流出することがない。

以上より、本実施形態に係るインクジェット記録装置１によれば、インク１４はタンク１５内で空気に触れることがないことから、タンク１５内から記録ヘッド６に対してインク１４が供給されて、タンク１５内の空気の体積が増加しても、タンク１５内のインク１４に含まれる水分の蒸発を防止することができるため、インク１４の増粘が防止され、この結果、画像形成時にインク１４の吐出不良を生じさせることなく良好な画像を得ることができる。
なお、インク１４の残量が所定量になるとインク１４の供給が停止され、保湿液１８がタンク１５内から記録ヘッド６に対して流出することがないため、タンク１５内にインク１４とともに保湿液１８が充填されていても、画像を記録する上で支障をきたすことはない。

なお、本実施形態では、液体供給装置を、インク１４を貯留するタンク１５に適用したが、インク１４を一時的に貯留する中間タンク１１に適用するようにしてもよい。

また、本実施形態では、供給調整装置としてポンプ１７を用いたが、これに限定するものではなく、例えば、インク供給管１６のタンク１５近傍に、開閉弁を設けるようにしてもよい。

また、本実施形態では、シリアルヘッド方式の記録ヘッド６を用いるようにしたが、記録媒体５の全幅にわたって記録媒体５の上方に設けられており、搬送されてくる記録媒体５に対してインク１４を吐出することにより画像を形成するラインヘッド方式の記録ヘッド６を用いるようにしてもよい。

さらに、本実施形態では、本発明による液体供給装置をインクジェット記録装置１に適用したが、適用例はこれに限定されるものではなく、例えば、印刷用の版を装着する版胴と、インクを周面に付着させるインクローラと、このインクローラの周面に付着したインクを順次転移させて印刷用の版に対してインクを塗布する複数のローラとを有し、版に塗布されたインクを記録媒体に転写して画像を形成する印刷機に適用するようにしてもよい。この場合、インクを貯留するタンクの下部に、インクローラの周面に当接してインクを供給する供給部を設けるとともに、タンク内に、インクよりも密度が小さく、インクに対する溶解度が５％以内である保湿液を充填して、インクの表面を覆う保湿層を形成させるようにするとよい。

本発明による液体供給装置を適用したインクジェット記録装置の一実施形態の構成を示す図である。 本実施形態の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ インクジェット記録装置
５ 記録媒体
６ 記録ヘッド
１１ 中間タンク
１４ インク
１５ タンク
１７ ポンプ（供給調整装置）
１８ 保湿液
１９ 保湿層
２０ 残量検知装置
２１ 制御部

Claims (5)

1. 液体を貯留するタンクを備えた液体供給装置において、前記タンク内に、前記液体よりも密度が小さく、前記液体に対する溶解度が５％以内である保湿液により、前記液体の表面を覆う保湿層を形成したことを特徴とする液体供給装置。
2. 前記タンクからの前記液体の供給を調整する供給調整装置と前記供給調整装置を制御する制御部とを設けるとともに、前記液体の残量を検知する残量検知装置を設け、前記制御部は、前記残量検知装置により前記液体の残量が所定量となったことが検知されると前記液体の供給を停止するように前記供給調整装置を制御することを特徴とする請求項１に記載の液体供給装置。
3. 前記液体は、インクであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体供給装置。
4. 前記インクは、紫外線を照射することにより硬化するカチオン重合型のインクであることを特徴とする請求項３に記載の液体供給装置。
5. 請求項３又は請求項４に記載の液体供給装置を備え、前記タンクから供給された前記インクを吐出するノズルを形成してなる記録ヘッドを設け、前記記録ヘッドから記録媒体に対して前記インクを吐出し、硬化させて画像を形成することを特徴とするインクジェット記録装置。

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