JP2006181819A - インクジェットプリンタ - Google Patents

Abstract

【課題】確実かつ安全にインクの温度調整を行うことができ、これにより良好なインク吐出を行うことができ、解像度の高い良好な画像形成を確実に行うことができるインクジェットプリンタとする。
【解決手段】インクジェットプリンタ１において、インクノズル１１からインクを吐出するためにインクを送り出すインクチャネル１５と、インクチャネルに隣接し所定温度のエアを導入してインクチャネル内のインクの温度調整を行うエアチャネル２５とを備える記録ヘッド１０と、エアチャネルに所定温度のエアを送り込むエア供給装置３０とを備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、インクジェットプリンタに係り、特にはインクの温度を調整して吐出するインクジェットプリンタに関する。

一般に、インクジェットプリンタは、印刷時の騒音が比較的小さく、印字の品質が良好であるため、数多く使用されている。前記インクジェットプリンタにおいて、ＵＶインク等の高粘度のインクを使用する場合には、インクを加熱する等によりインクを低粘度化して記録ヘッドから吐出する必要がある。

そこで、従来、記録ヘッドのインクノズル近傍に発熱体を設けたり（例えば、特許文献１参照）、記録ヘッド全体を外部から加熱したりしてインクを加熱して、インクを低粘度化するものが提案されている。
特開平９−１６４６８６号公報

しかしながら、前記したようなものでは、充分にインクを低粘度化することができない場合があった。これは、発熱体を設ける範囲が小さ過ぎたり、発熱体を設ける位置がインクのある位置から遠かったりして、充分にインクを加熱することができないためである。
また、発熱体として電熱線等を用いると、その熱でインク以外のものを必要以上に加熱してしまう場合があり、例えばインクチャネルを駆動させるためのＦＰＣ（フレキシブルプリント回路）等を破損させてしまう可能性があった。

ここで、インクジェットプリンタの記録ヘッドにおいて、インクチャネルとインクチャネルの間に隣接して実際にはインクを送り出さないエアチャネル（ダミーチャネルともいう。）を設けるタイプのものがある。従来、このエアチャネルは単に空洞となっているのみのものであったが、本発明者はこのエアチャネルに注目し、エアチャネルを用いてインクの温度調整を行うことを見出し、本発明に至った。

そこで、本発明の課題は、確実かつ安全にインクの温度調整を行うことができ、これにより良好なインク吐出を行うことができ、解像度の高い良好な画像形成を確実に行うことができるインクジェットプリンタを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、インクジェットプリンタにおいて、
インクノズルからインクを吐出するためにインクを送り出すインクチャネルと、前記インクチャネルに隣接し所定温度のエアを導入してインクチャネル内のインクの温度調整を行うエアチャネルとを備える記録ヘッドと、
前記エアチャネルに所定温度のエアを送り込むエア供給装置と、
を備えることを特徴としている。

このように請求項１に記載の発明によれば、インクジェットプリンタが、インクノズルからインクを吐出するためにインクを送り出すインクチャネルと、インクチャネルに隣接し所定温度のエアを導入してインクチャネル内のインクの温度調整を行うエアチャネルとを備える記録ヘッドと、エアチャネルに所定温度のエアを送り込むエア供給装置とを備えるため、従来より直接的な位置でインクチャネル内のインクを温めたり冷やしたりすることができ、確実にインクの温度調整を行うことができる。また、所定温度のエアによりインクの温度調整を行うため、電熱線等を用いてインクの温度調整を行うものよりも安全にインクの温度調整を行うことができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のインクジェットプリンタにおいて、
インクの温度を測定するサーミスタと、
前記サーミスタで測定したインクの温度に基づき前記エア供給装置から前記エアチャネルに送り込むエアの温度設定を行う制御部と、
を備えることを特徴としている。

このように請求項２に記載の発明によれば、インクの温度を測定するサーミスタと、サーミスタで測定したインクの温度に基づきエア供給装置からエアチャネルに送り込むエアの温度設定を行う制御部とを備えるため、より確実にインクの温度調整を行うことができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のインクジェットプリンタにおいて、
前記エア供給装置からのエアを一旦取り入れて前記エアチャネルに送り込むエアタンクを備え、
前記エアタンクが、インクを前記インクチャネルに送り込むマニホールドに隣接していることを特徴としている。

このように請求項３に記載の発明によれば、エア供給装置からのエアを一旦取り入れてエアチャネルに送り込むエアタンクを備え、当該エアタンクが、インクをインクチャネルに送り込むマニホールドに隣接しているため、マニホールド内のインクも温めたり冷やしたりすることができ、さらに確実にインクの温度調整を行うことができる。

本発明によれば、確実かつ安全にインクの温度調整を行うことができるため、弱出射や速度バラツキの少ない良好なインク吐出を行うことができ、解像度の高い良好な画像形成を確実に行うことができる。

以下、図面を参照しながら本発明に係るインクジェットプリンタの実施形態について説明する。ただし、本発明は図示例のものに限定されるものではない。

図１は本発明の一実施形態におけるインクジェットプリンタの概略構成を示す図であり、図２は本実施形態のインクジェットプリンタにおける記録ヘッドの概略構成を示す斜視図である。また、図３は本実施形態におけるインクチャネル付近の概略構成を示す断面図であり、図４は本実施形態におけるエアチャネル付近の概略構成を示す断面図である。さらに、図５は本実施形態におけるインクジェットプリンタの主要な制御構成を示す制御ブロック図である。

図１に示すように、インクジェットプリンタ１は、シリアル方式のインクジェットプリンタであり、記録媒体９９の記録面の裏側の非記録面を支持する平板状のプラテン２を有している。前記プラテン２の前後には記録媒体搬送機構３の搬送ローラ３ａ，３ｂがそれぞれ配設されている。前記搬送ローラ３ａ，３ｂは搬送ベルト３ｃで結合され、プラテン２の前後で軸心回りの所定方向にそれぞれ回転するようになっており、各搬送ローラ３ａ，３ｂの回転に伴い記録媒体９９は搬送方向Ａに沿って搬送されるようになっている。

プラテン２の上方には、記録媒体９９の記録面に画像を記録する画像記録部４が配設されている。画像記録部４は、搬送方向Ａと直交する方向（以下「走査方向Ｂ」という。）に延在するガイド部材５を有しており、ガイド部材５にはキャリッジ６が支持されている。キャリッジ６は、キャリッジ駆動機構６ａ（図５に図示）の駆動により、ガイド部材５にガイドされた状態で走査方向Ｂに沿って往復移動自在とされている。

キャリッジ６には、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）の各プロセスカラーのインクを記録媒体９９の記録面に向けてそれぞれ吐出する４つの記録ヘッド１０，１０，１０，１０が搭載されており、４つの記録ヘッド１０，１０，１０，１０は同時にキャリッジ６の往復移動によって移動可能とされている。
また、各記録ヘッド１０における記録媒体９９の記録面に対向する側には、図２に示すように、インクを液滴として吐出する複数のインクノズル１１がそれぞれ配設されている。複数のインクノズル１１は記録ヘッド１０毎に記録媒体９９の搬送方向Ａに沿って配列されてそれぞれノズル列１０ａを構成しており、前記インクノズル１１の吐出口を有する記録ヘッド１０における記録媒体９９の記録面に対向する面がノズル面１０ｂとなっている。

記録ヘッド１０は、いわゆる剪断モード型のインクジェットヘッドであり、記録媒体９９に対してインクを吐出するインクノズル１１が形成されたノズルプレート１２を備えている。ノズルプレート１２は、金属や樹脂、具体的には、ステンレス、ポリイミド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン等から形成されている。

前記ノズルプレート１２には、基板上層１３ａと基板下層１３ｂとを接合して形成された圧電性基板１３が固着されている。
この圧電性基板１３は、所定の長さを有し平行に並べられた複数の凹形状のチャネル（溝部）を有しており、チャネルとしては、インクノズル１１から記録媒体９９にインクを吐出するためにインクを送り出すインクチャネル１５と、後述するエア供給装置３０から供給されたエアを導入してインクチャネル１５内のインクの温度調整を行うエアチャネル２５とを交互に備えている。前記インクチャネル１５とエアチャネル２５は、円盤状の砥石（ダイシングブレード）等の公知の切削機を用いて、所定ピッチで切削又は研削することにより凹形状に形成されている。さらに、インクチャネル１５の内部には金属電極（図示省略）が、スパッタリング法、真空蒸着法、電解めっき法、無電解めっき法等により形成され、図３に示すように、所定部位に固定されたＦＰＣ（フレキシブルプリント回路）１６と連続している。
ＦＰＣ１６は、図示しない導線及び異方性導電フィルムを介して前記金属電極と電気的に接続されている。ＦＰＣ１６は駆動制御基板（図示省略）に設けられており、金属電極に電圧を印加するようになっている。

圧電性基板１３は、有機材料や非金属材料など、電界を加えることにより変形を生じる公知の圧電性材料から形成されている。ここで、有機材料としては、ポリフッ化ビニリデン等の有機ポリマーや、有機ポリマーと無機物とのハイブリッド材料等が挙げられる。非金属材料としては、成形や焼成等の工程を経て形成されるものと、成形及び焼成を必要としないで形成されるものとがある。
このうち、成形や焼成等の工程を経て形成されるものとしては、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）のセラミックスが好ましいが、ＢａＴｉＯ₃、ＺｎＯ、ＬｉＮｂＯ₃、ＬｉＴａＯ₃等のセラミックスを用いてもよい。ＰＺＴとしては、ＰＺＴ（ＰｂＺｒＯ₃−ＰｂＴｉＯ₃）と、第三成分添加ＰＺＴとがある。添加する第三成分としてはＭｇ、Ｎｂ、Ｍｎ、Ｓｂ、Ｃｏ等がある。
また、成形及び焼成を必要としないで形成されるものとしては、例えばゾル−ゲル法や、積層基板コーティング法等で形成されるものがある。
以下、本実施形態においては、圧電性基板１３はＰＺＴ（ＰｂＺｒＯ₃−ＰｂＴｉＯ₃）のセラミックスから形成されていることとして説明する。

圧電性基板１３の上面には、カバープレート１７が配設されている。
カバープレート１７は、インクチャネル１５を閉塞することにより、インクチャネル１５との間に、前記インクノズル１１にインクを供給するインク流路を形成するようになっている。また、カバープレート１７にはマニホールド１８が固定されており、当該マニホールド１８とインクチャネルを連通するインク供給口１９が形成されている。
そして、図示しないインクタンクからインク供給管を通ってこのマニホールド１８に供給されたインクが、インク供給口１９を介してインクチャネル１５に供給されるようになっている。
なお、カバープレート１７は、有機材料からなることとしても良いが、アルミナや窒化アルミニウム、ジルコニア、シリコン、窒化シリコン、シリコンカーバイド、石英、ＰＺＴ等からなることとしても良い。

エアチャネル２５は、前記インクチャネル１５に隣接して設けられており、図４に示すように、エア供給装置３０（図５に図示）からエア供給管２６を介して送られてきた所定温度のエアを導入するようになっている。このようにインクチャネル１５に隣接するエアチャネル２５の温度を加熱又は冷却することで、エアチャネル２５の熱がチャネルの壁を介してインクチャネル１５に伝わるため、より直接的にインクチャネル１５内のインクの温度調整を行うことができる。また、インクの加熱に電熱線等を用いないため、安全にインクの温度調整を行うことができる。

本実施形態では、エア供給管２６とエアチャネル２５の間にエアタンク２７が設けられており、当該エアタンク２７がエア供給管２６のエアを一旦取り入れ、その後、エア供給口２８からエアチャネル２５にエアを送り込むようになっている。前記エアタンク２７は、インクチャネル１５やエアチャネル２５、マニホールド１８に接するような位置（これらの真上の位置）に配設されており、これによりマニホールド１８内のインクの加熱及び冷却も行うことができるようになっている。また、エアチャネル２５に導入されたエアは、インクノズル１１と同様のノズル列１０ａに設けられたエアノズル２１から外部に排出されるようになっている。

なお、エアノズル２１は前記したようにインクノズル２１と同じノズル列１０ａに設けられる場合に限らず、他のインクジェットプリンタの他の構成部品に不具合を生じさせない適宜の場所に設ければ良い。通常、エアノズル２１から排出されるエアの勢いは弱いため、図４のように記録媒体９９の方向にエアを排出しても問題はないが、その程度のエアによる風の影響も考慮する必要がある場合等には、例えば、エアチャネル２５の側面（図４の下方）にエアノズル２１ａを設ける場合が考えられる。

さらに、本実施形態では、エアタンク２７内にエアの温度を測定するサーミスタ４０を備えており、また、このサーミスタ４０で測定されたエアの温度により、インクチャネル１５内のインクの温度を推定する制御部５０（図５に図示）を備えている。この制御部５０は、前記サーミスタ４０から送られてきたインクの温度（エアの温度から推定したインクの温度）に基づき、エア供給装置３０からエアチャネル２５に送り込まれるエアの温度を調整するようになっている。

次に、図５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、インクジェットプリンタ１には、図５に示すように、各駆動部を制御する制御部５０が設けられている。前記制御部５０は、ＣＰＵ５１、ＲＡＭ５２、ＲＯＭ５３等で構成されており、当該制御部５０はインターフェイス（図示省略）を介して、記録媒体搬送機構３、記録ヘッド１０、キャリッジ駆動機構６ａ、記録媒体９９の種類等の画像記録時における指示が入力される入力部５５、エアタンク２７内のエアの温度を測定する（これによりインクチャネル１５内のインクの温度を制御部５０が推定する）サーミスタ４０、エアタンク２７を介してエアチャネル２５に所定温度のエアを送り込むエア供給装置３０等と電気的に接続されている。なお、制御部５０には、これら以外にもインクジェットプリンタ１の各駆動部などが接続されている。

制御部５０は、キャリッジ６を走査方向Ｂに往復移動させるとともに、キャリッジ６の動作に合わせて記録媒体９９の搬送と停止とを繰り返し、記録媒体９９を間欠的に搬送方向Ａに搬送させるように、キャリッジ駆動機構６ａ及び記録媒体搬送機構３の動作を制御するようになっている。

また、制御部５０には、画像情報を入力するホストコンピュータやスキャナ、画像記録条件を入力するキーボード等からなる入力部５５及び記録ヘッド１０が接続されており、制御部５０は、入力部５５から入力された所定の信号に基づいて記録ヘッド１０を動作させ、記録媒体９９上にインクを吐出させて所定の画像を記録させるようになっている。

さらに、本実施形態のインクジェットプリンタ１では、制御部５０は、予め、サーミスタ２７で測定される温度と、エア供給装置３０から送り出されるエアの温度と、当該エアの温度に応じて変化するインクチャネル１５内のインクの温度との関係をＲＯＭ５３に記憶しており、サーミスタ４０から送られるエアタンク２７内のエアの温度に応じて、エア供給装置３０に対して送り出すエアの温度を指示するように制御している。

次に、本実施形態におけるインクジェットプリンタ１の動作を説明する。
まず、作業者が記録媒体９９をインクジェットプリンタ１にセッティングし、インクジェットプリンタ１の電源をオン状態とする。そして、インクジェットプリンタ１の制御部５０に対して、入力部５５から画像情報が送られると共に各種画像記録条件の設定情報が送られると、制御部５０は、画像の記録を開始させる。
インクジェットプリンタ１の動作中においては、一方で、各搬送ローラ３ａ，３ｂが作動して回転し、記録媒体９９が、プラテン２により非記録面を支持された状態で後方から前方へと搬送方向Ａに沿って搬送される。他方では、キャリッジ６が作動して記録媒体９９の直上を走査方向Ｂに沿って往復移動し、キャリッジ６に搭載されている４つの記録ヘッド１０，１０，１０，１０もキャリッジ６の往復移動によって移動する。

そしてキャリッジ６の移動中において、４つの記録ヘッド１０，１０，１０，１０が各インクノズル１１から記録媒体９９の記録面に向かってインクを微細な液滴としてそれぞれ吐出することにより、記録媒体９９の記録面にはＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色のインクが着弾する。

このとき、サーミスタ４０によって記録ヘッド１０のエアタンク２７のエアの温度が、プリント動作開示時又は適宜の時間毎に測定され、測定された温度情報が制御部５０に送信される。エアの温度を受信した制御部５０は、この温度に基づきインクチャネル１５内のインクの温度を推定し、当該インク温度に応じたエア供給装置３０からのエアの温度を設定して、エア供給装置３０に指示を出すようになっている。

エア供給装置３０は、制御部５０からの指示を受けると、指示された温度のエアを送り出し、当該エアはエア供給管２６を通ってエアタンク２７に取り入れられる。エアタンク２７に入ったエアは、その後エアタンク２７からエア供給口２８を介してエアチャネル２５に送り込まれ、エアノズル２１から外部に排出される。そして、エアがエアタンク２７に入り、エアチャネル２５に送り込まれてエアノズル２１から排出されるまでの間にインクチャネル１５やマニホールド１８内のインクを加熱したり冷却したりしてインクの温度調整を行うのである。

以降、インクジェットプリンタ１が前記の各動作を繰り返し、各プロセスカラーの複数のドットからなる所望の画像が記録媒体９９の記録面に順次記録される。

以上のように、本実施形態のインクジェットプリンタ１によれば、インクノズルからインクを吐出するためにインクを送り出すインクチャネルと、インクチャネルに隣接し所定温度のエアを導入してインクチャネル内のインクの温度調整を行うエアチャネルとを備える記録ヘッドと、エアチャネルに所定温度のエアを送り込むエア供給装置とを備えるため、従来より直接的な位置でインクチャネル内のインクを温めたり冷やしたりすることができ、確実にインクの温度調整を行うことができる。また、所定温度のエアによりインクの温度調整を行うため、電熱線等を用いてインクの温度調整を行うものよりも安全にインクの温度調整を行うことができる。

また、本実施形態では、インクの温度を測定するサーミスタと、サーミスタで測定したインクの温度に基づきエア供給装置からエアチャネルに送り込むエアの温度設定を行う制御部とを備えるため、より確実にインクの温度調整を行うことができる。

さらに、本実施形態では、エア供給装置からのエアを一旦取り入れてエアチャネルに送り込むエアタンクを備え、当該エアタンクが、インクをインクチャネルに送り込むマニホールドに隣接しているため、マニホールド内のインクも温めたり冷やしたりすることができ、さらに確実にインクの温度調整を行うことができる。

これらの結果、弱出射や速度バラツキの少ない良好なインク吐出を行うことができ、解像度の高い良好な画像形成を確実に行うことができる。例えば、高粘度のインクであっても適正な粘度に確実に低粘度化することができ、良好なインク吐出を行うことができる。

なお、本発明は、前記実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。

例えば、本実施形態では、インクジェットプリンタとしてシリアル方式のインクジェットプリンタを用いたが、本発明はこれに限るものではなく、インクジェットプリンタとしてライン方式のインクジェットプリンタを用いても良い。そして、当該ラインプリンタに本発明の構成を適用することで、高い効果を得ることができる。

また、本発明は、ＵＶインク等の活性エネルギー線硬化性インクを使用するインクジェットプリンタに適用可能であることは勿論である。この場合は、図１のインクジェットプリンタに対して、光照射装置等のインク硬化装置を搭載する必要がある。

本発明の一実施形態におけるインクジェットプリンタの概略構成を示す図である。 本実施形態における記録ヘッドの概略構成を示す斜視図である。 本実施形態におけるインクチャネル付近の概略構成を示す断面図である。 本実施形態におけるエアチャネル付近の概略構成を示す断面図である。 本実施形態におけるインクジェットプリンタの主要な制御構成を示す制御ブロック図である。

符号の説明

１ インクジェットプリンタ
２ プラテン
３ 記録媒体搬送機構
４ 画像形成部
６ キャリッジ
１０ 記録ヘッド
１０ａ ノズル列
１０ｂ ノズル面
１１ インクノズル
１５ インクチャネル
１６ ＦＰＣ
１８ マニホールド
２１ エアノズル
２５ エアチャネル
２７ エアタンク
３０ エア供給装置
４０ サーミスタ
５０ 制御部
９９ 記録媒体
Ａ 記録媒体の搬送方向
Ｂ キャリッジの走査方向

Claims (3)

1. インクノズルからインクを吐出するためにインクを送り出すインクチャネルと、前記インクチャネルに隣接し所定温度のエアを導入してインクチャネル内のインクの温度調整を行うエアチャネルとを備える記録ヘッドと、
   前記エアチャネルに所定温度のエアを送り込むエア供給装置と、
   を備えることを特徴とするインクジェットプリンタ。
2. インクの温度を測定するサーミスタと、
   前記サーミスタで測定したインクの温度に基づき前記エア供給装置から前記エアチャネルに送り込むエアの温度設定を行う制御部と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリンタ。
3. 前記エア供給装置からのエアを一旦取り入れて前記エアチャネルに送り込むエアタンクを備え、
   前記エアタンクが、インクを前記インクチャネルに送り込むマニホールドに隣接していることを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェットプリンタ。

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