JP2007276393A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安定したインク供給性能のインクジェット記録装置の提供。
【解決手段】 インクタンク１０に貯留されるインクを記録媒体Ｐに向けて吐出する記録ヘッド８と、インクタンク１０から記録ヘッド８にインクを供給するインク供給管１１，１４，１７と、ダンパ１５に備えられインクの異物を除去するフィルタ２２と、フィルタ２２の近傍でインクを加温する加温機構２３と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、インクジェット記録装置に係り、特に、高粘度のインクを用いるインクジェット記録装置に関する。

一般に、様々な記録媒体に対して印刷を行うことのできる手段として、インクジェット記録装置が知られている。インクジェット記録装置は、例えばピエゾ素子やヒータ等を用いて、記録ヘッドのノズルからインクを微小な液滴として紙等の記録媒体に向けて吐出し、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画像記録を行うものであり、製版工程を必要としないため需要に応じた印刷が可能であるという長所がある。特に、近年は、紫外線等の光によって硬化する光硬化型インクを用いたインクジェット記録装置が知られており、これによれば、記録媒体上に着弾したインクに光を照射することでインクを硬化させ記録媒体上に定着させることができるため、透明又は半透明の樹脂フィルム等、インク吸収性のない記録媒体に対しても簡易に印刷を行うことが可能である。

このようなインクジェット記録装置においては、インクに混入したゴミやインク自身の析出物又はインク中の気泡などによってインク流路が塞がれることを防止する必要がある。また、インク中の異物が記録ヘッドのノズル側へ入り込むと、目詰まりを生じ吐出不良を引き起こすことがある。そこで、インク流路には、インク中の異物や気泡を除去するためのフィルタが設けられている。そして、効率的な気泡除去の為に、吐出回復動作時に前記フィルタに密着する弁を設ける技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。このようなインクジェット記録装置によれば、吐出回復動作によりインク流速が増した時に弁がフィルタに密着して一部を覆うことにより、フィルタの前後に所定値以上の圧力差を生じさせて効率良く気泡を除去することができるようになっている。
特開平６−６４１８３号公報

しかしながら、インク流路にフィルタを設ける場合、インクの粘度が増加するほどフィルタ近傍での配管抵抗が高くなってしまい、インク送液性能が低下して高精細な画像記録ができないという問題があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、安定してインクを供給することのできるインクジェット記録装置の提供を目的とするものである。

前記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、インクジェット記録装置において、
インクタンクに貯留されるインクを記録媒体に向けて吐出する記録ヘッドと、
前記インクタンクから前記記録ヘッドに前記インクを供給するインク供給管と、
前記インク供給管に備えられ前記インクの異物を除去するフィルタと、
前記フィルタの近傍で前記インクを加温する加温機構と、
を備えることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、インクタンクから記録ヘッドにインクを供給するインク供給管にフィルタが備えられ、フィルタ近傍のインクは加温機構により加温されているので、インクは粘度を低下されてフィルタを通過する。

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記録装置において、
周囲の環境温度が１５℃以下の場合に前記加温機構を作動させる制御部を備えることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、周囲の環境温度が１５℃以下の場合、加温機構が作動してフィルタを加温することにより、フィルタ近傍でインクは粘度を低下される。

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記録装置において、
前記インク供給管の途中で前記インクを一時的に貯留するダンパを備え、前記フィルタは前記ダンパの内部に備えられていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、インク供給管の途中にインクを一時的に貯留するダンパを備えることにより、インク供給の圧力変動が吸収される。また、ダンパの内部にフィルタを備えるので、ダンパとフィルタとを別々に分けて設ける必要がない。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載のインクジェット記録装置において、
前記インクは３０℃における粘度が１０〜５００ｍＰａ・ｓであり、前記加温機構は前記インクを３０〜１５０℃に加温し、前記記録ヘッドは１ドットが２〜２０ｐｌとなるように吐出することを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、３０℃における粘度が１０〜５００ｍＰａ・ｓの高粘度インクを使用し、３０〜１５０℃に加温して粘度が良好な状態とし、１ドットが２〜２０ｐｌの小液滴となるように吐出して高精細な画像記録が行われる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載のインクジェット記録装置において、
前記インクは、カチオン重合系紫外線硬化型インクであることを特徴とする。

請求項５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が吐出され、着弾したインク液滴は紫外線を照射されて硬化することにより、画像記録が行われる、

請求項１に記載の発明によれば、フィルタ近傍でインクの粘度を低下させ、インクがフィルタを通過する抵抗を小さくすることができ、配管抵抗を低くすることができる。従って、安定してインクを供給することができ、高精細な画像記録が可能である。

請求項２に記載の発明によれば、周囲の環境温度が１５℃以下と低い場合でも、フィルタ近傍のインク粘度を低下させて配管抵抗を低くすることができる。従って、環境温度が低いことによる配管抵抗の増加を防止して安定なインク供給を行う事が可能である。

請求項３に記載の発明によれば、ダンパとフィルタとを別々に分けて設ける必要がないので、装置自体の大型化を回避することが可能である。また、インク供給管にフィルタを備える場合、フィルタの面積はインク供給管の断面積に制限されるが、ダンパの内部にフィルタを備える場合、フィルタの面積を大きく確保することができ、異物除去を効率良く行う事が可能である。

請求項４に記載の発明によれば、高粘度インクを良好な粘度で小液滴となるように吐出するので、インク吸収性のない記録媒体に着弾してからの流動などを防止して高精細な画像記録を行う事が可能である。

請求項５に記載の発明のよれば、カチオン重合系紫外線硬化型インクを、安定したインク供給性能で吐出させて画像記録を行うので、インク吸収性のない記録媒体に対しても高精細な画像記録が可能である。

以下に、本発明に係るインクジェット記録装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。ただし、発明の範囲を図示例に限定するものではない。

まず、図１に示すように、本実施形態において、インクジェット記録装置１はシリアル方式による画像記録を行うものであり、平板状に形成され記録媒体Ｐを非記録面側から支持するプラテン２が設けられている。プラテン２の上流側には、記録媒体Ｐをプラテン２と略同じ高さに案内する第１搬送ローラ３が備えられている。プラテン２の下流側には、記録媒体Ｐを搬送方向Ｘに搬送する第２搬送ローラ４が備えられている。第１搬送ローラ３及び第２搬送ローラ４は搬送機構５（図４参照）に接続されており、画像記録の際には所定速度で回転されるようになっている。

プラテン２の上方には、搬送方向Ｘに直交する主走査方向に延在する棒状のガイドレール６が設けられている。ガイドレール６には、図示しない駆動機構により主走査方向に往復移動するキャリッジ７が支持されている。

キャリッジ７には、画像記録に使用される各色（例えば、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ））に対応した複数の記録ヘッド８…が搭載されている。記録ヘッド８の記録媒体Ｐに対向する面には、各色のインクを吐出する複数のノズル（図示せず）が配設されている。記録ヘッド８のインク吐出方式に特に制限はないが、例えば、記録ヘッド８のノズルには、電圧を印加することによって変形する圧電素子としてのピエゾ素子（図示せず）が付設されており、ピエゾ素子の変形によりノズル内のインク流路が圧縮されてインク液滴が吐出されるようになっている。インクジェット記録装置１で使用されるインクは例示したものに限定されず、例えば、ライトイエロー（ＬＹ）、ライトマゼンタ（ＬＭ）、ライトシアン（ＬＣ）等のライトインクを使用することも可能である。この場合には、各色に対応した記録ヘッド８がキャリッジ７に搭載される。

また、キャリッジ７の記録ヘッド８…の両側方には、搬送方向Ｘにおける長さ寸法が記録ヘッド８より長くなるように形成された一対の紫外線照射装置９，９が、配設されている。紫外線照射装置９には、記録媒体Ｐに向けて紫外線を照射する図示しない紫外線光源が備えられている。紫外線光源としては、例えば、高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、半導体レーザー、冷陰極管、エキシマーランプ、又はＬＥＤ（Light Emitting Diode）等を適用することが可能である。

プラテン２の側方には、各色のインクを貯留するインクタンク１０…が備えられている。インクタンク１０には、内周が各色のインク流路となる第1インク供給管１１が接続されている。第1インク供給管１１の他端には、各色のインクを一時的に貯留するサブタンク１２が接続されている。また、第1インク供給管１１には、インクタンク１０からサブタンク１２に対するインクの流入を制限する供給弁１３が開閉自在に備えられている。

サブタンク１２には、可撓性を有する材料で形成され内周が各色のインク流路となる第２インク供給管１４が接続されている。第２インク供給管１４の他端には、キャリッジ７に搭載されて各色のインクを一時的に貯留するダンパ１５が接続されている。また、第２インク供給管１４には、インクを各ダンパ１５に送液する圧力を付与する送液ポンプ１６が備えられている。

ダンパ１５には、内周が各色のインク流路となる第３インク供給管１７が接続されている。第３インク供給管１７の他端には、対応する記録ヘッド８が接続されており、ノズル部分にインクを直接又は間接に供給するようになっている。本実施形態においては、第１インク供給管１１、サブタンク１２、第２インク供給管１４、ダンパ１５及び第３インク供給管１７を介して、インクタンク１０から記録ヘッド８にインクを供給するようになっている。

図２に示すように、ダンパ１５は内部が空洞となる略直方体形状に形成されており、内部をインクが送液されるようになっている。ダンパ１５の正面には開口１８が形成されている。図３に示すように、開口１８には可撓性を有し弾性変形するダンパ膜１９が備えられている。ダンパ膜１９は従来より用いられている公知のものであり、インクに対する耐性を備えている。ダンパ膜１９には、ダンパ膜１９の変動を検知してインク残量や異常吐出を検出するセンサ（図示省略）等を備えることとしても良い。

ダンパ１５の上面の後部には、第２インク供給管１４を連結するインク流入口２０が設けられている。ダンパ１５の下面の前部には、第３インク供給管１７を連結するインク流出口２１が設けられている。また、ダンパ１５の内部であって前後方向における略中心位置には、インク内の異物を除去するフィルタ２２が備えられている。フィルタ２２はダンパ１５の空洞の正面視形状と一致するように形成されており、かつ、ダンパ膜１９と略平行になるように備えられている。

ダンパ１５の背面には、フィルタ２２の近傍のインクを加温する加温機構２３が、フィルタ２２と略平行に備えられている。加温機構２３には後述する制御部２４が接続されており、制御部２４からのオン／オフ信号に基づいて加温機構２３自身が加熱してインクを間接的に加温するようになっている。加温機構２３の正面視形状は少なくともフィルタ２２の正面視形状より大きくなるように形成されており、フィルタ２２の近傍のインクを効率良く加温するようになっている。加温機構２３によるインクの加温方法に特に制限は無く、本実施形態においては間接的に加温することとしたが、加温機構２３に耐インク性を備えさせ、ダンパ１５の内部に加温機構２３を配してインクを直接加温するものとしても良い。

第３インク供給管１７には、送液されるインクの温度及び周囲の環境温度を測定する温度測定機構２５が備えられている。温度測定機構２５には後述する制御部２４が接続されており、測定結果を出力するようになっている。温度測定機構２５としては、送液されるインク温度を測定するものと、周囲の環境温度を測定するものとを別々の機構として分けて備えることとしても良い。環境温度を測定するものの取り付け位置に特に制限はないが、インク温度を測定するものの取り付け位置は吐出される際の粘度を正確に調整するために記録ヘッド８のノズルに近い方が好ましい。

ここで、本実施形態に用いられるインクは、光としての紫外線が照射されることにより硬化する性質を具備する紫外線硬化型インクであり、主成分として、少なくとも重合性化合物（公知の重合性化合物を含む。）と、光開始剤と、色材とを含むものである。紫外線硬化型インクとしては、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が挙げられる。カチオン重合性化合物としては、例えばオキセタン化合物、エポキシ化合物、ビニルエーテル化合物等が挙げられる。また、紫外線硬化型インクとしては、ラジカル重合系インクとカチオン重合系インクとを複合させたハイブリッド型インクも挙げられる。
本発明には種々のインクを制限無く適用可能であるが、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の方が機能性、汎用性に優れるため好ましい。

また、本実施形態に用いられるインクは、３０℃における粘度が１０〜５００ｍＰａ・ｓの高粘度のインクである。インクの粘度は加温されることにより低下するため、インクを吐出させる前にインクの温度を３０℃〜１５０℃に加温して良好な粘度としておくことが好ましい。

また、本実施形態に用いられる記録媒体Ｐとしては、特に制限は無く、普通紙、再生紙、光沢紙等の各種紙、各種布地、各種不織布等の他、樹脂、金属、ガラス等のインク吸収性のないものも適用可能である。また、本実施形態に用いられる記録媒体Ｐの形態はロール状のものであるが、環状の搬送ベルトの外周面に載置されて搬送されるカットシート状、板状の形態のものにも適用可能である。

次に、本実施形態に係るインクジェット記録装置１の制御構成について説明する。
図４に示すように、インクジェット記録装置１には、搬送機構５、キャリッジ７、記録ヘッド８、紫外線照射装置９、供給弁１３、送液ポンプ１６、加温機構２３及び温度測定機構２５等に電気的に接続されるとともにこれらを制御する制御部２４が設けられている。制御部２４は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ（いずれも図示せず）からなり、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ものである。

制御部２４は、画像記録の際には、搬送機構５により第1搬送ローラ３及び第２搬送ローラ４を所定速度で回転させて記録媒体Ｐを間欠搬送させるように制御している。また、制御部２４は、記録媒体Ｐの間欠搬送に合わせて、キャリッジ７をガイドレール６に沿って往復移動させるように制御している。

制御部２４は、キャリッジ７の移動及び記録する画像情報に基づいて、記録ヘッド８からインクを吐出させるとともに紫外線照射装置９に紫外線光源を点灯させるように制御している。記録ヘッド８からのインク吐出は、高精細な画像記録を行うために１ドットが２〜２０ｐｌの微小な液滴とされている。また、制御部２４は記録ヘッド８からのインク吐出量に応じて供給弁１３を開放し又は送液ポンプ１６を作動させるように制御している。

制御部２４は、インク送液の際には、加温機構２３によりフィルタ２２近傍のインクを加温させるとともに、温度測定機構２５によりインク温度及び環境温度を測定させるように制御している。温度測定機構２５の測定結果は制御部２４に出力され、制御部２４は環境温度が１５℃以下又はインク温度が３０℃以下と判断すると加温機構２３を作動させるようになっている。また、制御部２４はインク温度が１５０℃以上と判断すると加温機構２３の作動を停止させるようになっている。

次に、本実施形態における作用について説明する。
まず、温度測定機構２５がインク温度及び環境温度を測定し、制御部２４は環境温度が１５℃以下又はインク温度が３０℃以下と判断すると加温機構２３を作動させる。

続いて、搬送機構５が第1搬送ローラ３及び第２搬送ローラ４を回転させ、記録媒体Ｐを間欠搬送させる。記録媒体Ｐの画像記録開始位置がキャリッジ７の下方に搬送されると、キャリッジ７はガイドレール６に沿って往復移動する。

キャリッジ７が往復移動すると、記録ヘッド８は記録する画像情報に基づいてピエゾ素子に電圧を印加する。ピエゾ素子は電圧の印加により変形し、ノズル内のインク流路を圧縮する。ノズル内のインク流路が圧縮されると、ノズルからインク液滴が吐出されるとともに、第３インク供給管１７を介してダンパ１５からインクが引き込まれる。

インクが第３インク供給管１７を通過する際、温度測定機構２５はインク温度を測定する。測定結果は制御部２４に出力され、制御部２４はインク温度が１５０℃を超えていると判断すると加温機構２３によるインクの加温を停止させる。

記録ヘッド８がインク吐出を行うと、制御部２４は送液ポンプ１６を作動させ、サブタンク１２から第２インク供給管１４及びインク流入口２０を介してダンパ１５にインクを供給させる。ダンパ１５に供給されたインクは、加温機構２３により加温されつつフィルタ２２を通過する。この際、インクは加温により粘度を低下されてフィルタ２２を容易に通過し、一方、インクに含まれる異物や気泡はフィルタ２２を通過しない。フィルタ２２を通過して異物等を除去されたインクは、インク流出口２１を介して第３インク供給管１７により記録ヘッド８のノズル部分に供給される。また、インクの送液に伴ってダンパ１５の内部では圧力の変動が生じるが、ダンパ膜１９が弾性変形することにより圧力変動は吸収される。

記録ヘッド８がインク吐出を続けることによりサブタンク１２に貯留されるインクの量が少なくなると、制御部２４は供給弁１３を開放させ、インクタンク１０から第1インク供給管１１を介してサブタンク１２にインクを供給させる。

記録ヘッド８から吐出されて記録媒体Ｐに着弾したインク液滴は、キャリッジ７の往復移動により紫外線照射装置９に対向する。紫外線照射装置９は紫外線光源を点灯させてインク液滴に紫外線を照射し、インク液滴は硬化されて記録媒体Ｐに定着する。

このようにキャリッジ７の往復移動に伴って画像記録を行わせると、搬送機構５は記録媒体Ｐを再び間欠搬送し、画像記録が完了するまでこのような操作が継続される。

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、フィルタ２２の近傍でインクの粘度を低下させ、インクがフィルタ２２を通過する抵抗を小さくすることができ、配管抵抗を低くすることができる。従って、インクジェット記録装置１のインク供給性能を安定化することができ、高精細な画像記録が可能である。

また、ダンパ１５の内部にフィルタ２２を備えることにより、これらを別々に分けて設ける必要がなく、装置自体の大型化を回避することが可能である。また、インク供給管にフィルタ２２を備える必要が無いので、インク供給系の径寸法を大きくすることなく異物除去機能を実現させることが可能である。

また、フィルタ２２の面積をダンパ１５の断面面積を略同等にまで大きくすることができ、異物除去を効率良く行う事が可能である。フィルタ２２の面積を大きくすることにより、フィルタ２２の交換を頻繁に行う必要がなくなるとともに、フィルタ２２に除去した異物などが堆積して配管抵抗を高くすることを回避することが可能である。

また、フィルタ２２より大きな加温機構２３を用いることにより、フィルタ２２近傍のインクを効率良くかつ確実に加温させることが可能である。また、加温機構２３をダンパ１５の背面に備え、ダンパ１５の後側からインクを加温するので、インクの粘度を低下させてからフィルタ２２を抵抗が小さくなるように通過させることが可能である。

なお、本実施形態においてはインク温度を３０〜１５０℃となるように加温機構２３を作動させることとしたが、目標温度を設定し加温機構２３のオン／オフにより温度調整を行うこととしても良い。

本発明に係るインクジェット記録装置の要部構成図である。 本実施形態におけるダンパの正面図である。 本実施形態におけるダンパの縦断面図である。 本発明に係るインクジェット記録装置の制御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 搬送機構
８ 記録ヘッド
９ 紫外線照射装置
１０ インクタンク
１１ 第１インク供給管
１２ サブタンク
１４ 第２インク供給管
１５ ダンパ
１７ 第３インク供給管
２２ フィルタ
２３ 加温機構
２４ 制御部
２５ 温度測定機構
Ｐ 記録媒体
Ｘ 搬送方向

Claims (5)

1. インクタンクに貯留されるインクを記録媒体に向けて吐出する記録ヘッドと、
   前記インクタンクから前記記録ヘッドに前記インクを供給するインク供給管と、
   前記インク供給管に備えられ前記インクの異物を除去するフィルタと、
   前記フィルタの近傍で前記インクを加温する加温機構と、
   を備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 周囲の環境温度が１５℃以下の場合に前記加温機構を作動させる制御部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記録装置。
3. 前記インク供給管の途中で前記インクを一時的に貯留するダンパを備え、前記フィルタは前記ダンパの内部に備えられ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記録装置。
4. 前記インクは３０℃における粘度が１０〜５００ｍＰａ・ｓであり、前記加温機構は前記インクを３０〜１５０℃に加温し、前記記録ヘッドは１ドットが２〜２０ｐｌとなるように吐出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のインクジェット記録装置。
5. 前記インクは、カチオン重合系紫外線硬化型インクであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のインクジェット記録装置。

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