JP2013075399A

JP2013075399A - インクジェット記録装置

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Publication number: JP2013075399A
Application number: JP2011216007A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Arima; 崇博有馬; Akira Miyao; 明宮尾
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2011-09-30
Publication date: 2013-04-25
Anticipated expiration: 2031-09-30
Also published as: CN103029432B; CN103029432A; EP2574473A1; US20130083124A1; EP2574473B1; US8672449B2; JP5743832B2

Abstract

【課題】インクミストが排気経路内に堆積、および、機外への排出を低減することが可能となるインクジェット記録装置を提供する。
【解決手段】インク容器１８と、インクの濃度を調整する為にインク容器に溶剤を供給するための溶剤を収容する溶剤容器２０と、インクをインク粒子として吐出して被印字物に印字を行うノズル８と、印字に使用しないインク粒子を回収するためのガター１４と、インク粒子をインク容器に回収するためのインク回収流路と、回収された気体を溶剤容器より本体外へ排出する第二排気流路と、を備えるインクジェット記録装置において、インク容器と溶剤容器は第一排気流路で連結されており、インク容器の排気及びインクミストは第一排気流路を通じて溶剤容器に供給されるようになっており、溶剤容器には第一排気流路により供給されたインクミストを除去するインクミスト除去手段が備えられている。
【選択図】図４

Description

本発明は、ノズルよりインクを噴出することで印字を行うインクジェット記録装置に関する。

いわゆるコンティニュアス方式のインクジェット記録装置においては、ノズルよりインクを噴出させ、印字に用いるインク粒子にのみ帯電電極で帯電させ、帯電されたインク粒子を偏向電極で飛翔方向を偏向させて印字を行い、印字に用いないインク粒子はガターに吸引されて回収され、再度印字に用いるものである。ガターにおいては、インク粒子を吸引して回収する際に周囲の空気も同時に吸引する。吸引された空気は、インク容器内に送られ続けるため、インク容器内から機外へ排出する構成をとっている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−１７２９３２号公報

特許文献１においては、ガターからインクと空気を吸引してインク容器内に回収するための回収経路内で、インクミストが発生し、インクミストは回収経路からインク容器内の空気中に漂うこととなる。インク容器内の空気はインクジェット記録装置本体に備えられた排気口からインクジェット記録装置本体外へ排出される構成をとっており、インク容器内のインクミストがインクジェット記録装置外へ排気される経路内で集結してインク液となり、排気口からインクがこぼれ出て、周囲を汚す可能性があった。

また、ガターにおいては、回収経路に設置されたポンプを用いて、インクと共に空気が吸引されインク容器内部へ圧送されている。その後、インクはインク容器下部へ貯留されて、空気はインク容器上部へ漂うことになる。しかし、インク容器上部の空気は、継続的に新たな空気がガターからインク容器に送られ続けるために、インク容器に設置された排気経路を通り機外へ排気される構成をとっている。

ここで、前記空気の流量は８０〜２００[ｍｌ／ｍｉｎ]程度が必要である。ガターから吸い込む空気の流量が少なくなると、ガター内のインク流れが悪くなり、ガター先端からインクがあふれ出す可能性がある。（逆に、ガターから吸い込む空気の流量が多くなると、回収経路内でインク中の溶剤成分がより多く揮発してしまい、揮発した分の溶剤が排気されるためにランニングコストを悪化させる要因となっている。）
つまり、特許文献１の排気経路中にインクミストが昼決してインクとなって堆積して排気経路を狭くすることで、排気経路から排出できる空気の流量を低下させることに繋がり、そのことが原因で、ガターから新たなインクおよび空気を吸い込み難くなるために（ガターから吸い込む空気の流量が低下するために）、ガターからインクが溢れ出し周囲を汚す恐れがあった。

本発明の目的は、回収経路内で発生したインクミストの機外排出、および、経路内に堆積することを防止することにある。

上記課題を解決するため、例えば、本体に収納されているインクを貯留するためのインク容器と、前記インク容器内のインクの濃度を調整する為に前記インク容器に溶剤を供給するための溶剤を収容する溶剤容器と、インク供給流路を介して前記インク容器から供給されるインクをインク粒子として吐出して被印字物に印字を行うノズルと、前記ノズルより吐出したインク粒子のうち、印字に使用しないインク粒子を回収するためのガターと、前記ガターで回収したインク粒子を前記インク容器に回収するためのインク回収流路と、前記インク回収流路を介して前記インク粒子とともに回収された気体を前記溶剤容器より前記本体外へ排出する第二排気流路と、を備えるインクジェット記録装置において、前記インク容器と前記インク容器は第一排気流路で連結されており、前記インク容器の排気及びインクミストは第一排気流路を通じて前記溶剤容器に供給されるようになっており、前記溶剤容器には前記第一排気流路により供給されたインクミストを除去するインクミスト除去手段が備えるという構成をとる。

本発明によれば、排気経路を気体と共に流れるインクミストが、排気経路内に堆積することを低減できる。

また、本発明によれば、インクミストが機外へ排出することによるインクジェット記録装置周辺のインクによる汚染を低減することができる。

インクジェット記録装置の本体および印字ヘッドの斜視図である。インクジェット記録装置の基本動作を示す斜視図である。インクジェット記録装置の使用状態を示す斜視図である。本発明の実施例１のインクジェット記録装置の経路構成図である。インク回収経路の拡大図である。排気経路（ミスト除去前）の拡大図である。排気経路（ミスト除去後）の拡大図である。本発明の一実施例を示すミスト除去機能を有する溶剤容器の縦断面図である。本発明の一実施例を示すミスト除去機能を有する溶剤容器の横断面図である。本発明の一実施例を示すミスト除去機能を有する溶剤容器の液面が下がった状態を示す縦断面図である。本発明の一実施例を示すインクジェット記録装置における溶剤容器内の排気ガス吐き出し口の断面図である。本発明の一実施例を示す溶剤容器内の溶剤量、および、インク濃度変変化を示す図である。

以下において、本実施例につき図面を用いて詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

（装置外観の構成）
図１はインクジェット記録装置１００を示す斜視図である。インクジェット記録装置１００には、外部には操作表示部３が備えられた本体１と印字ヘッド２が備えられており、本体１と印字ヘッド２は導管４で接続されている。
（装置の動作原理）
ここでインクジェット記録装置１００の動作原理について説明する。図２に示すように、インク容器１８内のインク７Ａはポンプ２５に吸引、加圧されてインク柱７Ｂとなってノズル８から吐出される。ノズル８には、電歪素子９が備えられており、インクに所定の周波数で振動を加えてノズル８から吐出されるインク柱７Ｂを粒子化するようになっている。これにより生成されるインク粒子７Ｃの数は，電歪素子９に印加する励振電圧の周波数により決定され、その周波数と同数となる。インク粒子７Ｃは、印字情報に対応した大きさの電圧を帯電電極１１にて印加することで電荷を与えられるようになっている。帯電電極１１で帯電させられたインク粒子７Ｃは、偏向電極１２間の電界中を飛翔している間、帯電量に比例した力を受けて偏向し、印字対象物１３へ向かって飛翔して着弾する。その際、インク粒子７Ｃは帯電量に応じて偏向方向の着弾位置は変化し、さらに偏向方向と直行する方向に生産ラインが印字対象物１３を移動させることで、偏向方向と直行した方向にも粒子を着弾させることが可能となり、複数の着弾粒子によって文字を構成し印字を行う。

印字に使用されなかったインク粒子７Ｃは偏向電極１２間を直線的に飛翔して、ガター１４により捕捉された後に経路を経由して、主インク容器１８に回収される。

（装置の使用形態）
次に、インクジェット記録装置１００の実際の使用状態の一例を図３に示す。インクジェット記録装置１００は、例えば、食品や飲料などが生産される工場内の生産ラインに据え付けられ、本体１は使用者が操作できる位置に設置され、印字ヘッド２はベルトコンベア１５などの生産ライン上を給送される印字対象物１３に近接できる位置に設置される。

ベルトコンベア１５などの生産ライン上には給送速度に係わらず同じ幅で印字するために、給送速度に応じた信号をインクジェット記録装置１００に出力するエンコーダ１６や、印字対象物１３を検出してインクジェット記録装置１００に印字を指示する信号を出力する印字センサ１７が設置されていて、それぞれは本体１内の図示しない制御部に接続されている。エンコーダ１６や印字センサ１７からの信号に応じて制御部がノズル８から吐出されるインク粒子７Ｃへの帯電量や帯電タイミングを制御し、印字対象物１３が印字ヘッド２近傍を通過する間に帯電、偏向されたインク粒子７Ｃを印字対象物１３へ付着させて印字を行うようになっている。

（実施例の経路構成）
図４は、インクジェット記録装置１００の全体的な経路構成を示す説明図である。本体１には、循環するインクを保持する主インク容器１８が備えられており、主インク容器１８には、主インク容器１８内の液体が内部に保持されるのに適正な量である基準液面レベルに達しているか否かを検知する後述する液面センサ５２が備えられている（不図示）。主インク容器１８には、インクを循環させるための経路１０１を介してインクの粘度を計測するための落下式粘度計である粘度計測器２１に接続されている。

粘度計測器２１は経路１０２を介して経路の開閉を行う電磁弁２２に接続されており、電磁弁２２は経路１０３を介してインクや溶剤の吸引、圧送に供されるポンプ２５に接続されている。そして、ポンプ２５は経路１０４を介してインク中に混入している異物を除去するフィルタ２８に接続されている。

フィルタ２８は、経路１０５を介してポンプ２５から圧送されたインクを印字するために適正な圧力に調整する減圧弁３０に接続されており、減圧弁３０は、経路１０６を介してインクの圧力を検出するための圧力センサ３１に接続されている。

圧力センサ３１は、導管４内をとおる経路１０７を介して印字ヘッド２内に備えられたインクを吐出する吐出口を供えたノズル８に接続されている。

ノズル８のインク吐出方向には、ノズル８から吐出されたインク粒子１０に印字する文字情報に応じた電荷量を粒子に帯電させる帯電電極１１が配置されている。帯電電極１１により帯電させられたインク粒子７Ｃの飛翔方向には、帯電されたインク粒子１０を偏向させる電界を発生させる偏向電極１２が配置されている。

偏向電極１２のインク飛翔方向側には、印字に使用されないために帯電、偏向されずに直線的に飛翔するインク粒子７Ｃを捕捉するガター１４が配置されている。ガター１４は、導管４内をとおる経路１０８を介して本体１内に配置されているインク中に混入している異物を除去するフィルタ２９と接続されており、フィルタ２９は、経路１０９を介してガター１４により補足されたインク粒子７Ｃを吸引するポンプ２６と接続されている。そして、ポンプ２６は、経路１１０を介して吸引したインク粒子７Ｃを主インク容器１８に回収する。

また、本体１には、ノズル８で生じるインクによる汚染の解消及びインクの濃度を調整するための溶剤５３を収容する溶剤容器２０が備えられており、溶剤容器２０は、経路１１１を介して溶剤の吸引、圧送を行うポンプ２７に接続されている。また、ポンプ２７は、経路１１２を介して経路の開閉を行う電磁弁２４に接続されており、電磁弁２４は、経路１１３を介して主インク容器１８に接続されている。

さらに、本体１には、補充用のインクを保持する補助インク容器１９が備えられており、補助インク容器１９は、経路１２０を介して経路の開閉を行う電磁弁２３に接続されている。そして、電磁弁２３は経路１２１を介して経路１０３に接続されている。

（排気経路）
図４に示すように、ガター１４は、インク粒子７Ｃを吸引して回収する際に周囲の空気も同時に吸引しており、吸引された空気は、主インク容器１８内に送られ、主インク容器１８内から経路４０を介して本体１外へ排出される。

本体１には、排気口３２が設けられており、排気口３２は経路４５を介して溶剤容器２０の気体部４４と接続されており、インク中の揮発した溶剤成分が経路４５を介して、本体１の外部に排気される。主インク容器１８の気体部８０ｃは、経路４１を介して溶剤容器２０のガス吐出口６０と接続されており、ガス吐出口６０は溶剤５３液中に配置されている。

（本発明の溶剤容器の説明）
図８は本発明の一実施例における溶剤容器２０の縦断面図を示し、図９の図８におけるＡ−Ａ断面図を示す。

本実施例に係る溶剤容器２０は、溶剤５３を保持する液蓄積部５０と、液蓄積部５０の上側に設けた上蓋５１とを備えている。ここで、液蓄積部５０と上蓋５１とは、例えば熱板溶着、またはネジにより固定されている。

上蓋５１は、溶剤５３の液面５３ａが一定量以下に下がった場合に検知する液面センサ５２と、経路１１１と接続されたパイプ（溶剤供給用）１１１ａと、経路４１に接続されたパイプ（排気ＩＮ用）４１ａと、経路４６に接続されたパイプ（排気ＯＵＴ用）４５ａとを備えている。パイプ（溶剤供給用）１１１ａは、先端が溶剤５３内に浸かるように構成されている。パイプ（排気ＯＵＴ用）４５ａについては、先端が液面５３ａの上部にあり、排気８１ｃと接触するように備えられている。

パイプ（排気ＩＮ用）４１ａは、先端にガス吐出口６０に接続されている。ガス吐出口６０は、溶剤５３に浸かるように備えられており、溶剤５３中へ排気（気泡）８１ｄを排出するようになっている。

液蓄積部５０には、仕切り壁５０ａが備えられている。仕切り壁５０ａを設けることで排気（気泡）８１ｄが、液面センサ５２の液面５３ａ検出へ影響を及ぼすことを防止することができる。ここで、図９に示すように仕切り壁５０ａは、液蓄積部５０を構成する壁面のうちの一面との間に隙間５０ｂが形成されており、隙間５０ｂを溶剤５３が流れるようになっている。

図１０は溶剤容器２０内の液面５３ａが下がった状態を示しており、液面センサ５２により液面５３ａが下がったことを検出し、溶剤５３補給を指示するために警報を出す。この状態でもガス吐出口６０は液面５３ａの下部にあり、溶剤５３に浸かった状態となる。上蓋５１は、溶剤５３を補充するための注ぎ口５６と、ごみが溶剤容器２０内に混入することを防止するために注ぎ口５６に配置されたフィルタ５５と、溶剤５３を補充する際に開閉可能なキャップ５４とを備えている。

（ガス吐出口６０の説明）
ガス吐出口６０の構成について図１１を用いて説明する。ガス吐出口６０においては、パイプ（排気ＩＮ用）４１ａと接続されたボディ６２と、ボディ６２の下部に設けられたベース６１と、ボディ６２の上部に備え付けられた多孔質部品６３と、多孔質部品６３を固定するために設けられたリング６４及びナット６５と、を備えて構成されている。

図１１中の矢印は、排気８１ａの流れを示している。排気８１ａは、インクミスト８２ａと共に流れており、多孔質部品６３を通過する時に、少なくともインクミスト８２ａの一部が溶剤５３中に溶け込むようになっている。また、排気８１ａについては、多孔質部品６３を通過する時に、排気（気泡）８１ｄとなる。排気（気泡）８１ｄは、溶剤５３内を上昇し、排気（溶剤容器上部）８１ｃと合流する。
（溶剤のインク濃度）
溶剤容器２０の溶剤５３は、インクミスト８２ａが溶け込むことによりインク濃度が上昇する。図１２は本発明の一実施例を示す溶剤容器内の溶剤量、および、インク濃度変化を示す図である。

図に示す記号はそれぞれ、「Ｔ０＝運転０時間」、「Ｔ１〜Ｔ３＝溶剤補充時間」、「Ｃ０＝インク濃度０％」、「Ｃ１＝補充直前の溶剤５３のインク濃度」、「Ｃ２＝補充直後の溶剤５３のインク濃度」、「Ｖ０＝溶剤５３の量０ｍｌ」、「Ｖ１＝補充直前の溶剤５３の量」、「Ｃ２＝補充直後の溶剤５３の量」となっている。ここで、溶剤５３のインク濃度は一定以上濃くならないことが確認できる。例えば、インク噴出時での溶剤５３の減少量（揮散量）が５ｍｌ、Ｖ１＝１０００ｍｌだとすると、最大のインク濃度Ｃ１＝０．０１％程度となる。この溶剤５３のインク濃度は、装置に影響しないレベルである。
（排気経路でのインクミスト、及び発明の効果）
図５はインク回収経路の断面図を示している。経路１０８〜１１０では、インク７ｄとエア８０ｂが共に流れることでインクミスト８２ａが発生している。次に、図６は経路（排気用）４１の断面図を示している。経路４１では、排気８１と共にインクミスト８２ａが流れている。最後に、図７は経路（排気用）４５の断面図を示している。経路４５は、経路４１と比べてインクミスト８１ｃ量が減少している。

本発明によれば、装置外にインクミスト８１ｃを排出することを低減できるため、装置周辺を清潔に保つことが可能となる、インクジェット記録装置を使用することが出来る。

１…本体、２…印字ヘッド部、３…操作表示部、４…導管、７Ａ…インク（主インク容器１８内）、７Ｂ…インク柱、７Ｃ…インク粒子、７Ｄ…インク（回収経路１０８〜１１０内）、８…ノズル、９…電歪素子、１１…帯電電極、１２…偏向電極、１３…印字対象物、１４…ガター、１５…ベルトコンベア、１６…エンコーダ、１７…印字センサ、１８…主インク容器、１９…補助インク容器、２０…溶剤容器、２１…粘度測定器、２２…電磁弁、２３…電磁弁、２４…電磁弁、２５…ポンプ（インク供給用）、２６…ポンプ（インク回収用）、２７…ポンプ（溶剤補充用）、２８…フィルタ（供給用）、２９…フィルタ（回収用）、３０…減圧弁、３１…圧力計、３２…排気口、４０〜４５…経路（排気用）、４１ａ…パイプ（排気ＩＮ用）、４５ａ…パイプ（排気ＯＵＴ用）、５０…液蓄積部、５０ａ…仕切り壁、５０ｂ…隙間、５１…上蓋、５２…液面センサ、５３…溶剤、５４…キャップ、５５…フィルタ、５６…注ぎ口、６０…ガス吐出口、６１…ベース、６２…ボディ、６３…多孔質部品、６４…リング、６５…ナット、８０ａ…エア（ガターから吸引）、８０ｂ…エア（回収経路内）、８０ｃ…気体部（メイン容器内上部）、８１ａ…排気（経路４１内）、８１ｂ…排気（経路４５内）、８１ｃ…排気（溶剤容器内上部）、８１ｄ…排気（気泡）、８２ａ…インクミスト、８２ｂ…インクミスト（溶剤中）、１００…インクジェット記録装置、１０１〜１０７…経路（インク供給用）、１０８〜１１０…経路（インク回収用）、１１１〜１１３…経路（溶剤補給用）、１１１ａ…パイプ（溶剤供給用）、１２０、１２１…経路（インク補給用）、
１３０…経路（排気用）

Claims

本体に収納されているインクを貯留するためのインク容器と、
前記インク容器内のインクの濃度を調整する為に前記インク容器に溶剤を供給するための溶剤を収容する溶剤容器と、
インク供給流路を介して前記インク容器から供給されるインクをインク粒子として吐出して被印字物に印字を行うノズルと、
前記ノズルより吐出したインク粒子のうち、印字に使用しないインク粒子を回収するためのガターと、
前記ガターで回収したインク粒子を前記インク容器に回収するためのインク回収流路と、
前記インク回収流路を介して前記インク粒子とともに回収された気体を前記溶剤容器より前記本体外へ排出する第二排気流路と、を備えるインクジェット記録装置において、
前記インク容器と前記溶剤容器は第一排気流路で連結されており、前記インク容器の排気及びインクミストは第一排気流路を通じて前記溶剤容器に供給されるようになっており、前記溶剤容器には前記第一排気流路により供給されたインクミストを除去するインクミスト除去手段が備えられていることを特徴とするインクジェット記録装置。
前記インクミスト除去手段は前記第一排気流路の一端に備えられており、溶剤中を通過させることによりインクミストを除去す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。
前記第一排気流路の一端は前記溶剤容器に接続さ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。
前記インクミスト除去手段に用いる前記液は、メチルエチルケトン系の溶剤であることを特徴とする
請求項１又は請求項２に記載のインクジェット記録装置。