JP2007105929A - 記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リサイクルシステムを有するインクジェット記録装置において、リサイクルされたインク中で予想されるカビの発生を抑制し、フィルタやヘッドの目詰まりを防止し、インクの循環を正常に保つことにより、印字物の不良や空吐出による記録ヘッドの破壊を防ぐ。
【解決手段】回復動作時に記録ヘッドから排出されたインクを回収して一時的に貯蔵するサブタンクの内部或いは記録ヘッド回復系のキャップ機構内に紫外線照射ランプを具え、必要に応じて滅菌する。
【選択図】図５

Description

本発明は、インクジェット記録装置に関するものである。

インクジェット記録方法は、記録ヘッドからインクの微小液滴を吐出し、記録媒体に付着させることで画像や文字などの記録画像を作り出すものであり、記録装置のコンパクト化、高速化およびカラー化が容易で高精細な画像が得られる。また、ノンインパクト方式であるため稼動時の騒音が少なく、オンデマンドであるためランニングコストが安い等の利点を有している記録方式であるため、近年需要が高まっている。

インクジェット記録方式では、インクを吐出する記録ヘッドに設けられた微細なノズルから微小なインク滴を吐出させて記録を行うため、そのノズルに塵やゴミが詰まったり、塵と同時に進入したカビの胞子や細菌がインク供給路やヘッド内で繁殖するなどの理由でインクが吐出されず、記録画像はインクの不吐出による白筋が発生し、記録画像の品位が低下することがあった。

また、記録ヘッドは、インクジェット記録装置の普及に伴い、その印字性能の向上、特に高解像度化及び高速印字が求められてきた。その結果、記録ヘッドのノズル数は、増加する傾向にあり、ますますインクが吐出されないノズルの確率が増加し、大きな問題となっていた。
一方、インクは、各種水溶性染料や水溶性高分子樹脂を用いて顔料粒子を微細分散した水性顔料と水や有機溶媒との混合液が使用されている。こうしたインクは、色材、水やその他様々な溶剤を含有するため、使用環境によっては、カビが発生する可能性がある。そこで、通常インクの中に、防腐剤・防カビ剤を添加し、カビの発生を抑制しているが、耐性の強いカビや、原生種のカビを抑制するには防カビ剤だけでは限界がある。
また、インクは、記録ヘッドの高性能化に伴い、微小オリフィスや微細流路で安定して流動できるように、非常にクリーンで安定した特性のインクが要求されるようになってきた。しかし、クリーンで安定したインクを製造しても、回復動作によっては、ノズルから排出したインクを再利用するリサイクルシステムを有する記録装置では、回復機構内（キャップなど）で空気と接触したインクにカビ胞子が進入し、回収したインク内でカビの発生が予想される。例えば、記録ヘッドのノズル周辺や、ノズルの吐出口をクリーニングするための回復装置近傍などに残留したインクが長期にわたって付着した状態を放置すると、付着したインクに細菌やカビが発生し、その状態で使用すると細菌やカビによるノズルでインク詰まりが生じ、インクの吐出に影響を与える。一方、リサイクルインクとして使用する前に、フィルタを通すことで、ある程度のカビ胞子を除去することは可能だが、通常の1μm〜2μmフィルタを通り抜けるカビ胞子もあるため、フィルタをつけてもヘッド内に容易に進入する。カビ胞子が一つでもインク内に進入すると、胞子は発芽し、数10〜数100μmの長さの菌糸になる。そのため、インクをリサイクルするにつれてフィルタに菌糸が堆積し、記録ヘッドへのインク供給がスムーズに行われず、白スジなどの印字不良を引き起こす。
これまで、インク中に防腐・防カビ剤などが添加されていたが、耐性の強いカビなどには強い防腐剤・防カビ剤が必要であった。しかし、化学合成系の防腐剤、防カビ剤は皮膚刺激、感作性、あるいは人体に対する毒性を有していることが知られており、使用量、使用範囲には厳しい制限が設けられている。このことから最近では、化学系の防腐剤や殺菌剤を使用せずに殺菌効果を高める開発が進められている。例えば、特開平10-230610では、装置内部で付着したインクが除去されにくい回復装置周辺、ノズル周辺等のインク接触面に抗菌剤または防カビ剤を含有する撥水層を形成することで、毒性がある防腐・防カビ剤の添加を回避し、カビの発生を防止している。しかし、この場合全てのインクがこの撥水層に接触するとは限らず、殺菌されるインクに限りがあると考えられる。また、特開2001-79550では、殺菌処理に、ポーラスグラファイト電極を用いて、直流電圧をかけ、殺菌処理をしているが、特定のインク処方に限った殺菌方法である。

特開平10-230610

特開2001-79550

したがって、本発明は、リサイクルシステムを有するインクジェット記録装置において、製品の高性能化及び長寿命化に対し、リサイクルされたインク中で予想されるカビの発生を抑制し、フィルタやヘッドの目詰まりを防止し、インクの循環を正常に保つことにより、印字物の不良や空吐出による記録ヘッドの破壊を防ぐことができるインクジェット記録装置を提案することにある。

上記目的は以下の本発明によって達成される。すなわち、本発明のインクジェット記録装置は、インクを吐出して記録媒体に付着させて画像を形成するための複数のノズルを有する記録ヘッドと、該記録ヘッドを回復させるための回復手段と、一時的に前記インクを貯蔵するインク貯蔵部と、前記インク貯蔵部から前記記録ヘッドへインクを供給するためのインク供給路と該記録ヘッドから吐出および排出されたインクを回収して前記の一時的なインク貯蔵部に回収するリサイクル手段と、を有するインクジェット記録装置において、前記インクを殺菌するための紫外線照射装置を具備することを特徴とする。

さらに、紫外線照射装置は、リサイクルされたインクが回収される一時的なインク貯蔵部に具備され、リサイクルされたインクに紫外線を照射することでカビや細菌を殺菌することを特徴とする。さらに、回復装置近傍に紫外線照射装置や発熱装置を具備し、回復シーケンスに回復装置の加熱動作や紫外線照射動作を設けることを特徴とする。

本発明は、インクジェット記録方法で用いられ、リサイクルされたインクが回収される一時的なインク貯蔵部近傍に、カビや細菌の殺菌効果を有する紫外線照射装置や熱発生装置を設けることで、印字物の不良や空吐出による記録ヘッドの破壊を防ぐことができる。

インクジェット記録部は、荷電量制御型、スプレイ方法を利用したコンティニュアス型、あるいは熱エネルギーを利用したサーマルインクジェット方法、ピエゾ振動板を利用したピエゾ方式などいずれの方式でも適用できる。この際、記録ヘッドは記録幅を有するフルマルチヘッドを用いても、いくつかのヘッドを記録幅方向に並べてもよいが、より高速性を実現するのであれば、固定式のラインヘッドを用いることが好ましい。

本発明は、インクジェット記録装置内に260nm付近の短波長の殺菌効果を示す紫外線照射装置を具備し、一時的なインク貯蔵部に回収されたリサイクルインクに紫外線を照射することで、リサイクル中に混入したカビやその胞子の成育を抑制する。カビや胞子の生育を抑制することで、カビの繁殖を防ぎ、ノズルでのインクによる目詰まりが起こらず、インクの吐出を安定化させることが可能になる。

紫外線照射波長は、細菌のDNAの吸収スペクトルとされる260nm付近の短波長が好ましい。本発明に用いられる液体組成物は、色材、水によって構成されるが、これ以外に界面活性剤、酸化防止剤、防腐剤、その他の物性調節のための溶剤を添加することができる。界面活性剤は、記録媒体への浸透性アップ、吐出デバイス部材とのヌレ性、流動特性、分散安定性に対する補助剤などの目的で添加される。インクに使用される色材としては、顔料、染料、あるいはその混合であってもよいが、耐光性、耐水性の面においては顔料であることが好ましい。顔料は特に限定されず、無機顔料及び有機顔料のいずれも使用することができる。使用するインクに含有される色材の量は、重量比で1〜20％、好ましくは、２〜１２％の範囲で用いることが好ましい。

本発明のインクジェット記録装置において、給紙から画像形成、用紙スタックまでのプロセスについて図1を用いて説明する。

記録装置１０１は、印字の指令を受けると、給紙部１０６に積載された用紙Ｐを分離機構１０７で１枚毎ピック〜分離し、記録装置１０１本体に用紙を図矢印方向に繰り出す。

その後用紙Ｐは搬送部１０８により、ほぼ定速度で搬送され、予め図の位置から下部搬送路近傍に移動して待機する記録ヘッド１０２Ｋ〜１０２Ｙを通過した時点で、画像データに基づき該当色のインク色が選択的に吐出されカラー画像が記録され、排紙部スタッカ１０９に排出される。

尚記録部１０２の各記録ヘッドの１０２Ｋ：ブラック、１０２Ｃ：シアン、１０２ＬＣ：淡シアン、１０２Ｍ：マゼンタ、１０２ＬＭ：淡マゼンタ、そして１０２Ｙ：イエローの各インク色に夫々対応する。

着脱自在なインクカートリッジ１０３からサブタンク１０４を経由して記録ヘッド１０２Ｋ〜１０２Ｙに各色のインクが供給される。従ってインクカートリッジ１０３、及びサブタンク１０４も各インク色毎に独立して保有する。

１１０は操作パネルで記録装置１０１の状態表示の他簡易な動作指示するためのキーを具える。

インク供給方法に関して、先ずインクカートリッジ１０３からサブタンク１０４への移送を図２にて説明する。

記録装置１０１内でインク供給動作に入るとそれまで閉じられていた供給弁２０３を開き、続いてポンプ２０４が作動しインクカートリッジ１０３内部のインク２０１はフィルタ２０２〜供給弁２０３〜ポンプ２０４の経路でサブタンク１０４へ移送される。
２０５はインクの満タンとエンプティを検知する残量検知センサで、インク供給時は満タンを検知する迄供給を続けるが、所定時間経っても満タンとならなければ、インク：空であると判断できるので、インクカートリッジ１０３の交換要求を出す。

記録ヘッドがキャッピングされた待機中の状態を図３にて説明する。

原則的に、モータ等全てのアクチュエータ類は非動作状態ではあるが、図の通り滅菌を目的として、サブタンク１０４内部に具えた紫外線照射ランプ３０１、及び攪拌用ブレード２０７は動作する場合もある。

図４には記録動作中におけるインク経路のイメージを示す。

記録ヘッド１０２はキャップ機構１０５を外れ用紙Ｐにノズル４０５が近接した位置でインクを吐出し記録動作する。内部の負圧が助長され、記録に使用した量に相当するインクがサブタンク１０４からフィルタ４０２、４０３を介して記録ヘッド１０２の共通液室４０４へ補充される。大気連通口２０６はこの間開いている。

図５は記録ヘッド１０２の各吐出ノズル４０５を健全な状態に維持、回復させる回復動作時の状態を示す。

記録ヘッド１０２は回復動作時はキャップ機構１０５でキャップされている状態を維持する。

予めリサイクル弁５０５を開きポンプ２０４を作動しておき、キャップ機構１０５内部のインク溜り部５０２に滞留するインクを排出口５０３〜フィルタ５０４〜リサイクル弁５０５〜ポンプ２０４の経路でサブタンク１０４に戻すべくインクリサイクル動作を開始しておき、ほぼ同時に本発明に関わる紫外線照射ランプ３０１をＯＮ、更にサブタンク内部の攪拌用ブレード２０７も動作する。

その後回復弁４０１を閉じ、そして加圧ポンプ５０１を作動するとサブタンク１０４内部のインクがフィルタ４０３を介して記録ヘッドの共通液室４０４に送られるが、回復弁４０１が閉じているので、内部は急速に加圧されて各ノズル４０５から比較的多量のインクが強制的に押し出され、ノズルは健全な状態に回復する。インク溜り５０２に一時的に溜まろうとするが、ポンプ２０４によるリサイクル動作が既に開始しているので、押し出されたインクは素早くサブタンクに回収される.。

図６は本発明による記録装置１０１の電気的なブロック図である。

記録装置１０１のＣＰＵ６０２はホストコンピュ−タ６００からインタフェースコントローラ６０１を介して画像データを受信し、ＣＰＵ６０２の指示によってメモリコントローラ６０６を介してイメ−ジメモリ６０７に一時的に展開、記憶させる。

予め決められたサイズの画像データの展開が終了するとＣＰＵ６０２は入出力ポ−ト６１２を介して搬送モータ６１６、給紙モータ等（不図示）を駆動、更にヘッドＵ／Ｄ（ＵＰ／ＤＯＷＮ）モータ６１４、キャッピングモータ６１５を相互に動作させ記録ヘッド１０２（１０２Ｋ〜１０２Ｙ）を記録位置に移動し、記録動作をスタ−トさせる。

用紙Ｐの先端を検知する先端検知センサ６０８出力にて用紙先端を検知した後、用紙が各記録ヘッドの下を搬送されたタイミングで、ＣＰＵ６０２はイメ−ジメモリ６０７の読み出しを開始し、記録ヘッド制御回路６３０を介し各記録ヘッド（３１０）に順次記録データを転送し、用紙（記録媒体）Ｐにカラ−記録する。

これら一連の動作はプログラムＲＯＭ６０３に記憶されたプログラムに基づき、ＣＰＵ６０２が実行する。

ＣＰＵ６０２は又実行の際に必要とする作業用メモリとしてワ−クＲＡＭ６０４を利用する。

インク残量センサ２０５Ｋ〜２０５Ｙは前述の通りの機能で、インク色毎に独立にもつセンサである。これらの出力は信号変換回路６１０、ＡＤコンバータ６１１を介してＣＰＵ６０２で読み出しできる。

６２０は装置内部の温湿度センサで、出力はＡＤコンバータ６２１で読み出しできる。

ＵＶ照射ランプ３０１Ｋ〜３０１Ｙは各インク色に対応したサブタンク１０４内に夫々独立に具えているので、インク色毎に制御可能である。

ポンプモータ６１７は前述のポンプ２０４、５０１を動かすためのモータである。ポンプモータ６１７はインク色毎に独立にもっても良い。

インク攪拌モータ６１８はサブタンク内の攪拌ブレード２０７を駆動するモータである。

ＥＥＰＲＯＭ６０５記録ヘッド１０２（１０２Ｋ〜１０２Ｙ）相互の微小記録位置を電気的に調整する為の調整値等、装置固有の設定値を記憶する不揮発性のメモリである。

オペレーションパネル１２２上のキー操作の読み込み、表示器（ＬＣＤ）への表示データの出力はＣＰＵ６０２が入出力ポート９１２を介して行なう。

図７に本実施例によるＣＰＵ６０２が実行する動作フローを示す。

前述（図５にて）のような記録ヘッド１０２内部の加圧回復が必要と判断したなら（７０１-Yes）、CPU６０２は先ずインク攪拌モータ６１８をＯＮしてサブタンク１０４内部のインクを攪拌開始する（７０２）。次にリサイクルポンプ２０４をＯＮ（７０３）、引き続いてＵＶ照射ランプをＯＮする（７０４）。以上の動作は全てのインク色同時でも良いし、必要なインク色毎選択的に動作させても良い。

その後記録ヘッド１０２をキャッピング位置に移動したら（７０５）、回復弁４０１を閉じて（７０６）、加圧ポンプ５０１をＯＮする（７０７）。所定時間（ｔ1）動作を継続したら記録ヘッドは健全な状態に回復したと判断し（７０８-Yes）、加圧ポンプ５０１をＯＦＦ（７０９）、回復弁４０１も開く（７１０）。

更に所定時間（ｔ2）経過したらＣＰＵ６０２はサブタンク１０４内部の滅菌が完了したと判断し（７１１-Yes）、ＵＶ照射ランプをＯＦＦ（７１２）、続いてリサイクルポンプ２０４、及びインク攪拌モータ６１８もＯＦＦする（７１３、７１４）。

以上一連のシーケンスによれば、画質に影響を与えるようなインク経路へのカビ胞子の混入、成長等を未然に防ぐことが出来、記録装置１０１の信頼性を向上できる。

図８に本実施例によるＣＰＵ６０２が実行する動作フローを示す。

前述（図５にて）のような記録ヘッド１０２内部の加圧回復が必要と判断したなら（８０１-Yes）、実施例１と同様、リサイクルポンプ２０４をＯＮ（８０２）、その後記録ヘッド１０２をキャッピング位置に移動したら（８０３）、回復弁４０１を閉じて（８０４）、加圧ポンプ５０１をＯＮする（８０５）。所定時間（ｔ1）動作を継続したら記録ヘッドは健全な状態に回復したと判断し（８０６-Yes）、加圧ポンプ５０１をＯＦＦ（８０７）、回復弁４０１も開く（８０８）。

上記８０２〜８０８のステップと並行して本実施例では、記録装置１０１が具える複数のインク色の内のある1つ、例えばブラック（K）を最初に選択し（８１０）、ＵＶ照射ランプ３０１による紫外線照射の動作モードを設定する（８１１）。

紫外線照射の動作モードとしては図９に示す如く、例えば攪拌ブレード２０７によるサブタンク１０４内部のインク攪拌を伴うもの、前回の攪拌からの経過時間に関連して攪拌するかしないかを判断するもの、或いは紫外線照射、インク攪拌共にしないモード等が考えられる。

これらは使用するインクの組成により決定すべきである。更に周囲温度、湿度条件を加味して照射時間に補正を加えることによってより好ましい効果を得るであろう。又、紫外線照射、インク攪拌をするか、しないかの判定材料としては、例えば色素がカーボンブラックか、有機顔料か、或いは水溶性の染料、油溶性染料等によって、動作モードを選択することになるので、モード数は少なく共記録装置１０１が具えるインク色数と同じだけ必要になることもある。

こうして全てのインク色の動作モード設定が済み（８１２-Yes）、そして所定時間（ｔ2）実行し全ての動作モードの実行を完了したなら（８１３-Yes）、全色の動作モードを解除し（８１４）、最後にリサイクルポンプ２０４をＯＦＦして（８０９）、記録ヘッド１０２の健全性回復動作、及びインクのリフレッシュ動作は終了する。

以上本実施例によれば、インク色毎に適正な動作モードを設定、実行することによって、画質に影響を与えるようなインク経路へのカビ胞子の混入、成長等を未然に防ぐことが出来、記録装置１０１の信頼性を一層向上できる。

図１０は本実施例による記録ヘッド１０２の各吐出ノズル４０５を健全な状態に維持、回復させる回復動作時の状態を示す。

記録ヘッド１０２は回復動作時はキャップ機構１０５でキャップされている状態を維持する。キャップ機構１０５内には紫外線照射ランプ１００１を具える。

リサイクル弁５０５を開きポンプ２０４を作動しておき、キャップ機構１０５内部のインク溜り部５０２に滞留するインクを排出口５０３〜フィルタ５０４〜リサイクル弁５０５〜ポンプ２０４の経路でサブタンク１０４に戻すべくインクリサイクル動作を開始しておき、ほぼ同時にキャップ機構１０５内の紫外線照射ランプ１００１及びサブタンク１０４内部の紫外線照射ランプ３０１をＯＮ、更にサブタンク内部の攪拌用ブレード２０７も動作する。

その後回復弁４０１を閉じ、そして加圧ポンプ５０１を作動するとサブタンク１０４内部のインクがフィルタ４０３を介して記録ヘッドの共通液室４０４に送られるが、回復弁４０１が閉じているので、内部は急速に加圧されて各ノズル４０５から比較的多量のインクが強制的に押し出され、ノズルは健全な状態に回復する。インク溜り５０２に一時的に溜まろうとするが、ポンプ２０４によるリサイクル動作が既に開始しているので、押し出されたインクは素早くサブタンクに回収される。

本実施例によれば、サブタンク１０４内部とキャップ機構１０５内双方に紫外線照射ランプを設けることによって、画質に影響を与えるようなインク経路へのカビ胞子の混入、成長等を短時間でより確実に防ぐことが出来、記録装置１０１の信頼性を一層向上できる。

図１１は本実施例による記録ヘッド１０２の各吐出ノズル４０５を健全な状態に維持、回復させる回復動作時の状態を示す。

前述の実施例３に加えてサブタンク１０４から記録ヘッド１０２へのインク供給部近傍に紫外線照射ランプ１１０１を更に加えると図の回復動作中にはポンプ５０１によって加圧されるインクに対してより効果的な滅菌ができる。

本実施例による紫外線ランプ１１０１は又記録ヘッド１０２が記録動作中においても点灯制御することにより緩やかに動くインクに対して効果的に滅菌
可能となる。

本発明は比較的大容量のインクタンクを具え、高速高画質のカラー記録可能なラインプリンタ等の記録装置に利用可能である。

本発明による記録装置の概略断面図である。 インクカートリッジからサブタンクへのインク供給を示す図である。 待機中のインク経路の一つの状態を示す図である。 記録動作中のインク経路の状態を示す図である。 記録ヘッドの回復、及びインクのリフレッシュ動作を示す図である。 本発明による記録装置の電気的なブロック図である。 記録ヘッドの回復、及びインクのリフレッシュ動作フローである。 第２実施例によるインクのリフレッシュ動作フローである。 第２実施例によるインクのリフレッシュ動作モードの図である。 第３実施例によるインク経路の概略を示す図である。 第４実施例によるインク経路の概略を示す図である。

符号の説明

１０１ 記録装置
１０２Ｋ 記録ヘッド（ブラック）
１０２Ｃ 記録ヘッド（シアン）
１０２ＬＣ 記録ヘッド（淡シアン）
１０２Ｍ 記録ヘッド（マゼンタ）
１０２ＬＭ 記録ヘッド（淡マゼンタ）
１０２Ｙ 記録ヘッド（イエロー）
１０３ インクカートリッジ
１０４ サブタンク

２０１ インク
２０４ ポンプ
２０５ インク残量センサ
２０６ 大気連通口
２０７ インク攪拌ブレード

３０１ 紫外線（ＵＶ）照射ランプ

４０１ 回復弁
４０４ 共通液室
４０５ インク吐出ノズル

５０１ 加圧ポンプ
５０２ インク溜まり

６００ ホストコンピュータ（ＰＣ）
６０２ ＣＰＵ
６０３ プログラムＲＯＭ
６１８ インク攪拌モータ
６２０ 温湿度センサ

１００１ 紫外線（ＵＶ）照射ランプ

１１０１ 紫外線（ＵＶ）照射ランプ

Claims (9)

1. インクを吐出して画像記録する記録ヘッド、前記記録ヘッドを健全な状態に回復する回復手段、前記インクを貯蔵する第１のインクタンク、
   前記第１のインクタンクと前記記録ヘッド間に具える第２のインクタンク、
   及び前記回復手段に排出されたインクを前記第１又は第2のインクタンクに回収するインクリサイクル手段を具えた記録装置において、
   前記第２のインクタンクに紫外線照射手段を更に具えることを特徴とする記録装置。
2. 前記回復手段動作時に、前記紫外線照射手段を作動するように制御する紫外線照射制御手段を有することを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
3. 前記第２のインクタンクにインク攪拌手段を更に具えることを特徴とする請求項1又は2に記載の記録装置。
4. 前記紫外線照射制御手段は前記紫外線照射手段を作動する時、前記インク攪拌手段を作動するように制御することを特徴とする請求項3に記載の記録装置。
5. 前記紫外線照射手段の照射波長が、260nm付近の短波長を含むことを特徴とする請求項1〜4に記載の記録装置。
6. インクを吐出して画像記録する複数の記録ヘッド、前記記録ヘッドを健全な状態に回復する複数の回復手段、
   前記インクを貯蔵する複数の第１のインクタンク、
   及び前記第１のインクタンクと前記記録ヘッド間に夫々具える複数の第２のインクタンクを具えた記録装置において、
   前記第２のインクタンクに紫外線照射手段を更に具えることを特徴とする記録装置。
7. 前記紫外線照射手段の動作モードを複数有し、前記第2のインクタンク毎に夫々選択する動作モード選択手段を更に具えることを、
   特徴とする請求項6に記載の記録装置。
8. 前記紫外線照射手段を前記回復手段内に具えることを特徴とする請求項１乃至７に記載の記録装置。
9. 前記紫外線照射手段を前記記録ヘッドへのインク供給部に具えたことを特徴とする請求項１乃至８に記載の記録装置。
   
   

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