JP2008137198A - インクジェットプリンタ - Google Patents

Abstract

【課題】大きな改造を要することなく、容易に粘度を調整できるインクジェットプリンタを提供する。
【解決手段】ノズル５２から噴射したインク粒子のうち印字に使用されないインク粒子をガター５３により捕獲するプリントヘッド１と、プリントヘッド１にインク液を供給するインク液供給部と、ガター５３により捕獲されたインク液をインク液供給部に戻すインク液回収部と、インク液の粘度を検出する粘度検出手段と、インク液の粘度を所定値に調整する粘度調整手段と備えたインクジェットプリンタにおいて、インク液回収部は、粘度検出手段により検出されたインク液の粘度が所定値より低下した場合にインク液を加温する加温手段７２を含んでいる構成にしてある。
【選択図】図３

Description

本発明は、インクジェットプリンタに係り、更に詳しくは連続式のインクジェットプリンタに使用されるインク液の粘度調整に関するものである。

従来のインクジェットプリンタは、インク液供給部から供給されたインク液をノズルから噴射し、噴射されたインク粒子のうち印字に使用されるインク粒子を偏向させて所定の画像を印字するとともに、印字に使用されないインク粒子をガターにより捕獲し、ガターにより捕獲したインク液をインク液供給部に戻し、再度印字に利用するようになっている。

このようなインクジェットプリンタで、適切な印字を行うにはインク液の粘度を一定に保つ必要がある。

そこで、下記特許文献１には、プリントヘッド内にヒーターを設置し、常にインク液を加温して粘度を一定に保つよう制御するとともに、粘度が低くなりすぎたとき加温するのを止め、粘度を上昇させる技術が開示されている。

特開平０７−１３７２９４号公報

上記特許文献１に記載の粘度調整方法では、粘度制御は可能であるが、プリントヘッド内に、ノズルを加温するヒーター、及び、インク液の温度を検出するセンサを設ける必要があり、また、ヒーターの加温を制御する制御部も要する。よって、プリントヘッドの構造が複雑となるとともに、プリントヘッド自体が大きくなってしまうという問題があった。

本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであって、大きな改造を要することなく、容易に粘度を調整できるインクジェットプリンタの提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るインクジェットプリンタは、ノズルから噴射したインク粒子のうち印字に使用されるインク粒子を偏向させて所定の画像を印字するとともに、印字に使用されないインク粒子をガターにより捕獲するプリントヘッドと、該プリントヘッドにインク液を供給するインク液供給部と、プリントヘッドのガターにより捕獲されたインク液をインク液供給部に戻すインク液回収部と、インク液供給部におけるインク液の粘度を検出する粘度検出手段と、粘度検出手段により検出されたインク液の粘度に応じてインク液供給部のインク液の粘度を所定値に調整する粘度調整手段と備えたインクジェットプリンタにおいて、前記インク液回収部は、粘度検出手段により検出されたインク液の粘度が所定値より低下した場合にインク液を加温する加温手段を含んでいる構成にしてある。

また、前記構成において、加温手段として、ぺルチェモジュールの放熱側面を用いたものである。

そして、前記した各構成において、インク液が流通する熱交換器をペルチェモジュールの放熱側面に熱伝達可能に付設したものである。

本発明に係るインクジェットプリンタによれば、インク液の粘度が所定値より低下したときは加温手段によってインク液を加温するので、溶剤の揮発を促進してインク液の粘度を高めることができる。よって、速やかにインクの粘度を調整することができる。

また、加温手段にぺルチェモジュールの放熱面側を用いた場合は、簡素な構成により粘度の調整制御を行うことができる。その上、ぺルチェモジュールは従来から印字に使用する溶剤の回収のために既にインクジェットプリンタに配備されていることがあるので、その場合は新たに加温手段を組み込むといったことが不要でコストを低く抑えることができる。

そして、インク液が流通する熱交換器をペルチェモジュールの放熱側面に熱伝達可能に付設した場合は、インク液を短時間のうちに効率よく加温することができ、速やかに粘度を調整することができる。

本発明の最良の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本実施形態に係るインクジェットプリンタの構成概略図である。同図において、インクジェットプリンタは、プリントヘッド１と、インク液供給部４と、インク液回収部３と、粘度検出手段２と、粘度調整手段６とを備えている。

プリントヘッド１は、インク液を噴射する直径５０μｍ〜６０μｍのノズル５２と、ノズル５２から噴射されたインク粒子のうち印字に使用されないインク粒子を捕獲するガター５３を備えている。

インク液供給部４はプリントヘッド１に供給するインク液を貯留するメインタンク１０と、メインタンク１０とプリントヘッド１との間の配管６５に設けられたポンプ６１、フィルター６２、レギュレータ６３及び圧力センサ６４を備えている。

メインタンク１０は、後述する補充用のインクタンク３０からバルブ部８を介して供給されるインクと、溶剤タンク４０からバルブ部８を介して供給される溶剤とを混合し、粘度が調整されたインク液を貯留している。このメインタンク１０には貯留するインク液の液面を検出する液面センサ１１を備えている。また、レギュレータ６３はプリントヘッド１へ供給されるインク液の圧力を所定圧に調整している。

粘度検出手段２はメインタンク１０の上方に設けられ、このメインタンク１０内のインク液の粘度を毛細管式粘度測定法により検出する。粘度検出手段２は、メインタンク１０からバルブ部８を介して供給されるインク液を貯留するザーンカップタンク２０を備えている。ザーンカップタンク２０の下部には貫通孔２３が形成され、この貫通孔２３に毛細管２２が接続され、ザーンカップタンク２０内のインク液をメインタンク１０へ落下させている。また、ザーンカップタンク２０内には、インク液の液面を上下２点で検出する液面センサ２１を備えている。

インク液回収部３は、ポンプ７１と、冷却手段７３と、補充用のインクタンク３０と、ガター５３とインクタンク３０を接続する配管６６とを備えている。インクタンク３０は、プリントヘッド１のガター５３において捕獲され、ポンプ７１により送られてきたインク液を一旦貯留するとともに、インクジェットプリンタを流れるインク液が不足した時に補充されるインク原液を貯留する。

冷却手段７３は、インク液から揮発した溶剤を冷却することで液化させて回収し、再度印字に利用するために設けられている。これにより、環境への負荷の低減、溶剤消費量を抑えることによるコスト削減などの効果をもたらしている。

図２に示すように、冷却手段７３としてはぺルチェモジュール７６を用いている。冷却手段７３は、ぺルチェモジュール７６と、ぺルチェモジュール７６の放熱側面に設けられ放熱効率を向上させるフィン７５と、フィン７５に空気を送るファン７４とを備えている。また、ペルチェモジュール７６の吸熱側面にはインク液が流通する熱交換器７７を熱伝達可能に付設している。

ぺルチェモジュール７６は直流電流の流れる方向を正逆入れ替えることにより素子の同一面で冷却または加熱を選択することができる。このことを利用し、本実施形態では、冷却装置７３としてのぺルチェモジュール７６を加温手段７２としても利用する。即ち、ぺルチェモジュール７６の冷却側面であった部位を直流電流の流れる方向を正逆入れ替えることにより放熱側面として利用するものである。

図３はプリントヘッド１、加温手段７２(冷却手段７３)及び補充用のインクタンク３０の部分構成図である。同図において、加温手段７２は、ぺルチェモジュール７６を冷却手段７３として使用した場合の各構成部品をそのまま加温手段７２として利用している。即ち、加温手段７２は、冷却手段７３の場合と電流方向を逆にしたぺルチェモジュール７６と、ぺルチェモジュール７６の吸熱効率を向上させるフィン７５と、フィン７５に空気を送るファン７４とを備えている。また、ペルチェモジュール７６の放熱側面にはインク液が流通する熱交換器７７を熱伝達可能に付設している。

更に、加温手段７２にはぺルチェモジュール７６の放熱又は吸熱を制御する制御部９を備えている。制御部９は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）９２と、メモリ９３と、ぺルチェモジュール７６の直流電流の流れる方向を切り替えるとともに流れる電流の量を調整しインク液の加温を制御する電流制御手段９１とを備えている。

粘度調整手段６はバルブ部８により構成されている。バルブ部８は、インクタンク３０又は溶剤タンク４０と、メインタンク１０とを接続する流路を形成するとともに、メインタンク１０のインク液を粘度検出手段２に供給する流路を形成している。バルブ部８はバルブ８０〜８３、配管８５〜９１及びポンプ８４により構成される。このうちバルブ８３は三方バルブであり、この三方バルブ８３により配管８８側と配管８９側とを切り替えることができる。

溶剤タンク４０はメチルエチルケトン、酢酸エチル、エタノール、メタノール等の揮発性の高い溶剤を貯留している。インクタンク３０、溶剤タンク４０及びメインタンク１０はいずれも開口部９５に接続され、大気に開放されている。

次に、動作について説明する。メインタンク１０に貯留するインク液はポンプ６１によりフィルター６２、レギュレータ６３、圧力センサ６４を経た後プリントヘッド１へ送られ、ノズル５２から直径約１００μｍのインク粒子となって毎秒約７０，０００個が噴射される。連続式のインクジェットプリンタでは速乾性のインク液を使用するので、ノズル５２においてインク液が固化しないよう連続的にインク液が噴射されている。このインク粒子のうち印字に使用されるインク粒子は偏向され所定の画像を印字面（図示しない）に印字する。印字に使用されないインク粒子はガター５３に捕獲され、ポンプ７１によって冷却手段７３に送られた後、補充用のインクタンク３０に送られる。

インクタンク３０に流入したインク液は、バルブ部８を通ってメインタンク１０へ戻され、再度印字に利用される。補充用のインクタンク３０に貯留するインク液はインクジェットプリンタの稼動により徐々に減少していくので、作業者によって未使用のインク原液が補充される。また、同様に作業者によって溶剤タンク４０に溶剤が補充される。

適切な印字を行うためにはインク液の粘度を一定に保つ必要があるので、定期的（例えば５分毎）にインク液の粘度を検出し、検出されたデータに応じてインク液又は溶剤を補充し、粘度を一定に保っている。

粘度を検出する際は、バルブ８２を開放し、三方バルブ８３を配管８８側とする。これにより、メインタンク１０内のインク液が配管８７、バルブ８２、配管９０、ポンプ８４、配管９１、三方バルブ８３、配管８８を通ってザーンカップタンク２０へ送られる。ザーンカップタンク２０内の液面センサ２１の上側のセンサが液面を検出すると、バルブ８２を閉止し三方バルブ８３を切り替え、インク液の供給を止める。

ザーンカップタンク２０に貯留するインク液は毛細管２２を通ってメインタンク１０に徐々に落下するが、インク液の落下速度はインク液の粘度が高い方が遅くなる。よって、液面センサ２１のうち上側のセンサがインク液の液面を検出した後、下側のセンサがその液面を検出するまでの時間を計測することでインク液の粘度を検出することができる。

粘度検出手段２で検出されたインク液の粘度に応じて、メインタンク１０の液面が低下したことを液面センサ１１が検出した際にインク液あるいは溶剤のいずれかが補充される。

インク液の粘度が予め設定した適正粘度とされる所定値より高い場合、即ち、粘度検出手段２の液面センサ２１の上側と下側のセンサの液面検出時間の差が、例えば３０秒といった予め入力した値より長い場合には、粘度を低下させるために溶剤を補充する。その際は、バルブ８１を開放し、三方バルブ８３を配管８９側にし、溶剤タンク４０から配管８６、バルブ８１、配管９０、ポンプ８４、配管９１、三方バルブ８３、配管８９を通ってメインタンク１０へ溶剤を補充する。

これに対し、インク液の粘度が予め設定した適正粘度値と等しい場合又は適正粘度値より低い場合、即ち、粘度検出手段２の液面センサ２１の上側と下側のセンサの液面検出時間の差が、例えば３０秒といった予め入力した値と等しいか又は予め入力した値より短い場合には、補充用のインクタンク３０からインク液を補充する。その際は、バルブ８０を開放し、三方バルブ８３を配管８９側にし、補充用のインクタンク３０から配管８５、バルブ８０、配管９０、ポンプ８４、配管９１、三方バルブ８３、配管８９を通ってメインタンク１０へインク液を補充する。

このようにインク液の粘度が所定値より高くなった場合にはインク液に比較して粘度の低い溶剤を補充することでインク液の粘度を容易に低下させることができる。しかし、インク液の粘度が所定値より低い場合にはインク液を補充しても補充用のインクタンク３０内のインク液の粘度はメインタンク１０の粘度と略同等なので、短時間のうちに粘度を上昇させることができない

ここで、インク液の粘度が上昇するのは、ガター５３においてインク粒子を捕獲する際、インク粒子と共に空気を吸い込み、この空気とインク液とが混じり合うことによりインク液中の溶剤が揮発し、揮発した溶剤が開口部９５から大気中に放出されるためである。また、インクタンク３０、溶剤タンク４０及びメインタンク１０はいずれも開口部９５に接続され大気に開放されているために溶剤が徐々に揮発するためであると考えられる。更に、インク液がノズル５２から噴射される際にも溶剤が揮発すると考えられ同様にインク液の粘度を高める。このほか、インクジェットプリンタを使用する際の周囲温度が、早朝や夕刻では日中に比較して低くなりやすく粘度が上昇しやすい。これらが原因でインク液の粘度が上昇した場合には上述のように溶剤を補充して容易にインク液の粘度を低下させることができる。

これに対し、インク液の粘度が低下するのは、インクジェットプリンタを使用する際に周囲温度が急激に上昇した場合、例えば、その日の天候が原因で気温が急上昇した際や、暖房を運転開始した時等には周囲温度が上昇し、これに伴ってインク液の粘度が低下する。しかし、上述のように、インク粘度が適正値より低い場合は早急に粘度を上昇させることは困難であった。そこで、本実施形態に係るインクジェットプリンタでは加温手段７２によって、インク液を加温する。

即ち、制御部９のＣＰＵ９２が粘度検出手段２で測定されメモリ９３に記憶された粘度測定データと、予め設定された適正な粘度値を読み出し、両者を比較する。測定粘度データが所定値と等しい又は高い場合には、即ち、液面センサ２１の上下のセンサの液面検出時間の差が予め入力した値と等しいか又は予め入力した値より短くなった場合には、ぺルチェモジュール７６の熱交換器７７に接する面を吸熱側面とするよう電流制御手段９１において電流方向を制御する。これにより、インク液は冷却され揮発した溶剤が回収される。また、測定粘度データが適正粘度値より低い場合には、ぺルチェモジュール７６の熱交換器７７に接する面を放熱側面とするよう電流方向を切り替えインク液を加温する。

以上より、インク液の粘度が予め入力された粘度の適正値より低いときは加温手段７２においてインク液を加温するので、溶剤の揮発が促進され、揮発した溶剤が開口部９５から大気中に放出される。よって、速やかにインク液の粘度を上昇させることができる。また、インク液の溶剤の消費量を抑えるため、溶剤が揮発しにくくなるよう径の小さい配管を使用し、加温しない場合には溶剤が揮発するのに長時間かかる構造であっても、本実施形態では加温手段７２を設けたので、溶剤を短時間で容易に揮発させることができる。

また、プリントヘッド１にヒーターやセンサ、制御部などを備えなくても容易に粘度を調整することができ、プリントヘッド１の構造を複雑にするといったことがない。

また、加温手段７２にぺルチェモジュール７６を用いたので、ぺルチェモジュール７６は従来から印字に使用する溶剤の回収のために既にインクジェットプリンタに備えているものであるので、新たに加温手段７２を組み込むといったことが不要でコストを低く抑えることができる。

更に、ぺルチェモジュール７６の放熱とインク液とを熱交換する熱交換器７７を設け、ぺルチェモジュール７６の放熱によってインク液を加温するので、インク液を短時間のうちに効率よく加温することができ、速やかに粘度を上昇させることができる。

尚、上記の実施形態では、加温手段７２としてぺルチェモジュール７６を用いたが、本発明にかかるインクジェットプリンタはこれに限定されず、ヒーターなどぺルチェモジュール以外の加温手段を用いてもよい。従来のインクジェットプリンタは、プリントヘッド１内にヒーター及びセンサを設置し、このヒーターによって常に温めインク液の粘度を一定に保ったが、本発明では、粘度が低下したときのみ、プリントヘッド以外に設けた加温手段により加温すればよい。

また、粘度検出手段２として、毛細管式粘度測定方法により検出したが、これに限定されず、回転式、落球式、振動式、超音波式などの粘度測定法により検出してもよい。

また、加温手段７２はプリントヘッド１と補充用のインクタンク３０との間に設けたが、これに限定されず、他の流路やインクタンクの側壁等に設けてもよい。

また、ぺルチェモジュール７６の放熱側面（吸熱側面）に熱交換器７７を設け、ぺルチェモジュール７６の電流の流れる方向を切り替えることによって熱交換器７７と接触する面の放熱又は吸熱を変更したが、これに限定されるものでなく、例えば、図４に示すように、ぺルチェモジュール７６ａの放熱面及び吸熱面の両面の外方に熱交換器７７ａ，７７ｂを設け、ぺルチェモジュール７６ａの電流の流れる方向を切り替ることなく固定し、いずれの熱交換器７７ａ又は７７ｂにインク液を流通させるのかを切り替える三方バルブ９６を設けた構造の加温手段７２ａとしてもよい。この場合、上記実施形態における制御部９の電流制御手段９１に替えて、粘度検出手段により検出されたインク液の粘度に応じて三方バルブ９６を切り替える三方バルブ制御回路９７を設けることとする。

本発明の一実施形態に係るインクジェットプリンタの構成概略図である。 前記インクジェットプリンタの加温手段の構成図である。 前記インクジェットプリンタの部分構成図である。 本発明の他の実施形態にかかるインクジェットプリンタの部分構成図である。

符号の説明

１ プリントヘッド
２ 粘度検出手段
３ インク液回収部
４ インク液供給部
６ 粘度調整手段
９，９ａ 制御部
５２ ノズル
５３ ガター
７２ 加温手段
７６ ぺルチェモジュール

Claims (3)

1. ノズルから噴射したインク粒子のうち印字に使用されるインク粒子を偏向させて所定の画像を印字するとともに、印字に使用されないインク粒子をガターにより捕獲するプリントヘッドと、該プリントヘッドにインク液を供給するインク液供給部と、プリントヘッドのガターにより捕獲されたインク液をインク液供給部に戻すインク液回収部と、インク液供給部におけるインク液の粘度を検出する粘度検出手段と、粘度検出手段により検出されたインク液の粘度に応じてインク液供給部のインク液の粘度を所定値に調整する粘度調整手段と備えたインクジェットプリンタにおいて、前記粘度調整手段は、粘度検出手段により検出されたインク液の粘度が所定値より低下した場合にインク液を加温する加温手段を含んでいることを特徴とするインクジェットプリンタ。
2. 加温手段として、ペルチェモジュールの放熱側面を用いた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. インク液が流通する熱交換器をペルチェモジュールの放熱側面に熱伝達可能に付設したことを特徴とする請求項２に記載のインクジェットプリンタ。

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