JP2013136179A - 液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヘッドを大型化させることなくヘッドに供給されるインクの温度を安定させることができる液体噴射装置を提供する。
【解決手段】液体を噴射する液体噴射ヘッド３１に液体を供給する複数の流路１１と、複数の流路１１ａ，１１ｂ，１１ｃを加温する第１の熱源２５と、第１の熱源２５と液体噴射ヘッド３１との間において複数の流路１１ａ，１１ｂ，１１ｃを加温する第２の熱源２６とを備えた液体噴射装置に関する。
【選択図】図３

Description

本発明は、液体噴射装置に関するものである。

記録媒体に液体を噴射して画像や文字等を記録する記録装置の一つとして、インクジェット式プリンターが知られている。このインクジェット式プリンターにおいて、例えば、比較的粘度が高いインクを塗布する場合、良好なインク噴射特性を得るためにインクの粘度管理が重要となる。そこで、ヘッド内のインクを温調する温調部を設けた技術がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−１０３２０７号公報

しかしながら、上述のようなインクを加温するための温調部を設ける場合、通常はノズルに近い部分を温調することが望ましいが、ヘッドのノズル近傍には温調部を設けるスペースが無く、温調部のサイズに合わせてヘッドが大型化してしまう。また、ヘッド内部に温調部を設ける場合、インク流路ごとに温調部を設ける必要があり、同様にヘッドが大型化してしまう。一方でノズルから離れた部分に温調部を設けた場合、ノズル部に供給されるまでに温度が低下してしまう。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、ヘッドを大型化させることなくヘッドに供給されるインクの温度を安定させることができる、液体噴射装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の液体噴射装置は、液体を噴射する液体噴射ヘッドに前記液体を供給する複数の流路と、前記複数の流路に対して１つの熱源で加温する第１の熱源と、前記第１の熱源と前記液体噴射ヘッドとの間において前記複数の流路を保温する第２の熱源と、を備えることを特徴とする。

本発明の液体噴射装置によれば、液体噴射ヘッドに供給される液体がノズルから離れた第１の熱源で加温され、ノズルに近い第２の熱源によって保温されるので、液体の温度管理が良好に行われることで安定した温度の液体を液体噴射ヘッドに供給することができる。よって、液体噴射ヘッドは、液体の温度が安定しているので、良好な液体噴射特性を得ることができる。また、第１の熱源は１つであり、複数の流路を同時に加温するので、加温装置を流路の各々に設ける必要が無いので装置構成が大型化するのを防止できる。

また、上記液体噴射装置においては、前記第２の熱源は、ヒーターと、該ヒーターの熱を前記複数の流路に送る１つのファンと、を備えるのが好ましい。
この構成によれば、ヒーターの熱を１つのファンにより複数の流路に均等に供給することができ、液体噴射ヘッドに供給される液体の温度管理を良好に行うことができる。また、ノズルに近い側では加温しにくいのに対し、ファンでヒーターの熱を送ることで、ヘッドを大型化せずに熱を送ることができる。さらに、ファンでヒーターの熱を送るのは熱効率が良くないが、本願では第１の熱源で加温した温度を、第２の熱源では保温するため、液体の温度を下げることなく大型化しない構成とすることができる。

また、上記液体噴射装置においては、前記第１の熱源が加温する前記複数の流路は、複数の溝が設けられた板状部材と、該板状部材の前記溝が設けられた側の面を封止する封止部材と、から構成されるのが好ましい。
この構成によれば、溝を設けた板状部材を封止部材で封止するといった簡便な構成により複数の流路を加温する構成を実現できる。
また、上記液体噴射装置においては、前記板状部材および前記封止部材は１つであるのが好ましい。
この構成によれば、部品の数を少なくできるとともに、１つの板状部材に熱を加えやすくなる。

また、上記液体噴射装置においては、前記第１の熱源は、前記板状部材に接して設けられたヒーターであるのが好ましい。
この構成によれば、ヒーターが板状部材を直接加温することで複数の溝から構成された流路内の液体を簡便且つ確実に加温できる。

また、上記液体噴射装置においては、前記第２の熱源が保温する前記複数の流路は、前記液体噴射ヘッドに供給する前記液体を一時的に貯留可能な液体貯留部を含むのが好ましい。
この構成によれば、温度低下が生じやすい液体貯留部が第２の熱源によって加温されるので、液体噴射ヘッドに供給される液体をより安定させることができる。
また、上記液体噴射装置においては、複数の前記液体貯留部の間に前記ファンの風が通ることが望ましい。
この構成によれば、液体貯留部は液体を貯留しているために他の流路部より拡幅しており、液体貯留部の間をファンの風が通ることで温風の当たる面積が大きくなり、効率的に保温できる。

また、上記液体噴射装置においては、前記液体噴射ヘッドが噴射する前記液体は、紫外線硬化性を有するのが好ましい。
この構成によれば、一般に粘度が高く温度による粘度管理が必要である紫外線硬化性の液体であっても良好な液体噴射特性を得ることができる。

本発明の実施形態に係るプリンターを示す斜視図である。 プリンターの概略構成を示す断面図である。 プリンターのインク供給経路を概念的に示す図。 第２流路部及び第１の熱源に係る構成を示す図である。 第２の熱源と圧力調整部との位置関係を示す図である。 変形例に係る第２の熱源の構成を示す図である。

以下、本発明に係る記録装置の各実施形態について、図を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
本実施形態では、本発明に係る液体噴射装置として、インクジェット式プリンター（以下、単にプリンター１と称する）を例示する。

図１は、本実施形態に係るプリンター１の外観を示す斜視図である。図２は、プリンター１の概略構成を示す断面図である。

プリンター（記録装置）１は、比較的大型のメディアＭを扱うラージフォーマットプリンター（ＬＦＰ）である。メディアＭは、例えば６４インチ（Ｉｎｃｈ）程度の幅を有する帯状の媒体であり、例えば塩化ビニル系フィルムや紙などから形成されている。

プリンター１は、ロール・ツー・ロール方式でメディアＭを搬送する搬送部２と、メディアＭに対して液体としてのインク（例えば紫外線硬化型インク）を噴射して画像や文字等を記録する記録部３と、メディアＭ上に噴射されたインクに紫外線を照射して硬化させる処理部４とを有する。これら各構成部は、本体フレーム５に支持されている。

搬送部２は、ロール状に回巻されたメディアＭを送り出す巻出部２１と、送り出されたメディアＭをロール状に巻き取る巻取部２２と、巻出部２１，巻取部２２の間の搬送経路においてメディアＭを保持して搬送力を与える搬送ローラー対２３と、を有する。巻出部２１、巻取部２２、搬送ローラー対２３は、不図示のモーター及び減速機により駆動される。

記録部３は、搬送ローラー対２３の下流側の搬送経路においてメディアＭに対してインクを噴射するインクジェットヘッド３１と、インクジェットヘッド３１を搭載して幅方向に往復移動自在なキャリッジ３２と、を有する。インクジェットヘッド３１は、複数のノズルＮＺを備え（図３参照）、メディアＭとの関係で選択されて紫外線照射を必要とする紫外線硬化型インクを噴射可能な構成となっている。インクジェットヘッド３１は、複数色（本実施形態では５色）のインクを噴射可能であり、各色のインクを噴射する５列のノズル列を有している。

紫外線硬化型のインクは樹脂材料、硬化剤としての光重合開始剤、溶媒または分散媒を主材料とする。この主材料に顔料または染料等の色素や、親液性または撥液性等の表面改質材料等の機能性材料を添加することにより固有の機能を有する機能液を形成することができる。本実施形態では、例えば、シアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの顔料を添加している。インクの樹脂材料は樹脂膜を形成する材料である。樹脂材料としては、常温で液状であり、重合させることによりポリマーとなる材料であれば特に限定されない。さらに、粘性の小さい樹脂材料が好ましく、オリゴマーの形態であるのが好ましい。モノマーの形態であればさらに好ましい。光重合開始剤はポリマーの架橋性基に作用して架橋反応を進行させる添加剤であり、例えば、光重合開始剤としてベンジルジメチルケタール等を用いることができる。溶媒または分散媒は樹脂材料の粘度を調整するものである。

メディア支持部１０は、メディアＭの搬送経路の一部を構成するものであり、巻出部２１，２２の間において、メディアＭを上方に凸となるように湾曲させて支持する構成となっている。

処理部４は、記録部３が設けられた位置よりも搬送方向下流側でメディアＭに紫外線を照射する紫外線照射部４３を有する。
紫外線照射部４３は、紫外線を照射する発光部４３ａと反射板４３ｂとを有する。

発光部４３ａは、多数のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）素子が配列して設置されている。このＬＥＤ素子は、電力の供給を受けて紫外線の光である紫外光を発光する素子である。反射板４３ｂは、発光部４３ａから射出される紫外線を反射させて当該紫外線をメディアＭの記録面に向けて集中して照射するためのものである。

ところで、本実施形態に係るプリンター１は、高粘度の紫外線硬化型インクを噴射するものである。このように粘度の高いインクをインクジェットヘッド３１から噴射するためには、加温して粘度を低下させる必要がある。インクの加温とは、インクの温度を一定温度まで上昇させることを意味する。

本実施形態においては、インクジェットヘッド３１に供給されるインクを加温することで所定温度に調整し、インクの粘度を安定させることでインクジェットヘッド３１から精度良く噴射できるようにしている。具体的に、本実施形態では、インクの温度を例えば３５℃に加温し、インクの温度が３０℃よりも高いうちにインクジェットヘッド３１から噴射されるようにしている。

図３は本実施形態に係るプリンター１のインク供給経路を概念的に示す図である。
図３に示されるように、インクカートリッジ５０に貯留された紫外線硬化型のインクは、複数（本実施形態では５個）のインク流路１１を介してキャリッジ３２（記録部３）に搭載されるインクジェットヘッド３１へと供給される。インクカートリッジ５０はインクジェットヘッド３１から吐出されるインク色に対応して複数（本実施形態では５個）設けられている。

インク流路１１は、第１流路部１１ａと、第２流路部１１ｂと、第３流路部１１ｃと、を含む。第１流路部１１ａは可撓性を有する複数のチューブ１２から構成され、各々の一端側がインクカートリッジ５０に接続されている。第２流路部１１ｂは第１の熱源２５により加温され、第３流路部１１ｃは第２の熱源２６により加温されている。

プリンター１においては、上記第１の熱源２５及び第２の熱源２６がキャリッジ３２内に密閉状態で設けられている。これにより、第１の熱源２５及び第２の熱源２６の熱がインク流路１１（第２流路部１１ｂ及び第３流路部１１ｃ）に効率的に伝わるようにしている。なお、キャリッジ３２内の雰囲気を循環することでインク流路１１の加温効率を向上させるようにしても構わない。

第２流路部１１ｂは第１の熱源２５により内部を流れるインクが加温される平板流路１３から構成されるものである。第３流路部１１ｃは平板流路１３とインクジェットヘッド３１との間に設けられる圧力調整部３０によって構成されるものである。

圧力調整部３０は、例えばポリプロピレン等の樹脂製材料を用いて形成されている。圧力調整部３０には、弾性シートで区画されることで外部の圧力に応じて容積が変動するインク室を有している。この弾性シートは、インク室を収縮させる方向と膨張させる方向とに変形可能である。そして、弾性シートの変形によるダンパ機能によって、インクの圧力変動が吸収される。すなわち、弾性シートの作用によって圧力調整部が圧力ダンパとして機能する。したがって、インクは、圧力調整部３０内で圧力変動が吸収された状態でインクジェットヘッド３１側に供給されるようになっている。すなわち、圧力調整部は、他の流路１１ａや１１ｂより拡幅していて、インクジェットヘッド３１に供給するインクを一時的に貯留可能な液体貯留部を構成している。

図４は第２流路部１１ｂ及び第１の熱源２５に係る構成を示す図であり、図４（ａ）は第２流路部１１ｂの周辺構成の図４（ｂ）におけるＡ−Ａ線矢視の断面図であり、図４（ｂ）は平板流路１３を構成する金属板の平面構成を示す図である。

平板流路１３は、図４（ａ）に示す１つの金属板１４に形成された複数（本実施形態では５本）の溝１４ａから構成される。金属板１４としては熱伝導性が高いものが好ましく、本実施形態ではステンレスを用いている。金属板１４に形成された溝１４ａは一端側に設けられた接続部１４ｂを介して、上記第１流路部１１ａを構成する複数のチューブ１２にそれぞれ接続されている。また、溝１４ａの他端側は不図示の領域において第３流路部１１ｃを構成する複数（本実施形態では５個）の圧力調整部３０に連通している。

図４（ａ）に示されるように、平板流路１３は複数の溝１４ａが形成された金属板１４と、該溝１４ａが形成された側の面を封止する封止板（封止部材）１５と、該封止板１５の金属板１４と反対側に設けられた固定板１６と、を備えている。金属板１４と固定板１６とは、封止板１５を挟持した状態で不図示の領域で螺子によって締結されている。すなわち、溝１４ａは封止板１５によってシールされた状態となっており、封止板１５及び溝１４ａによって第２流路部１１ｂが構成されている。

第１の熱源２５は平板流路１３に接して貼着されたヒーター２５ａから構成されている。ヒーター２５ａとしては、例えば抵抗加熱方式の配線が埋め込まれたフィルム材から構成される。具体的にヒーター２５ａは金属板１４に直接貼り付けられている。ヒーター２５ａの金属板１４と反対面側には断熱材１７が貼り付けられている。これにより、ヒーター２５ａの熱が金属板１４側に効率的に伝わるようになっている。

このように金属板１４に形成した溝１４ａによって第１流路部１１ａが構成され、金属板１４がヒーター２５ａで直接加温されるので、第１流路部１１ａ（溝１４ａ）内のインクを効率的に加温することができる。よって、複数の溝１４ａから構成された複数のインク流路２０を同一の熱源（第１の熱源２５）で効率的に加温することができる。

ところで、インクカートリッジ５０からインクジェットヘッド３１に供給される紫外線硬化型のインクは上述のように温度によって粘度が変化するため、インクの温度管理が重要とされている。一方、圧力調整部３０は、その構造上、インクが一時的に貯留されるため、圧力調整部３０内でインクの温度が低下してしまい、粘度が増加したインクがノズルＮＺから良好に吐出されない、いわゆる吐出不良が発生する可能性がある。

これに対して本実施形態では、第１の熱源２５とインクジェットヘッド３１との間において第３流路部１１ｃを構成する圧力調整部３０内のインクを保温可能な第２の熱源を備えている。これにより、圧力調整部３０内に一時的貯留されるインクを保温できるようになっている。よって、圧力調整部３０からインクジェットヘッド３１側に送られるインクは、その粘度が所定状態に保たれるため、圧力調整部３０内のインク流路を滞りなく流れることでインクジェットヘッド３１に良好に供給されることとなる。

第２の熱源２６は、一つのヒーター２６ａと、該ヒーター２６ａで温められた空気を圧力調整部３０（第３流路部１１ｃ）側に供給する一つのファン２６ｂとを有する。

図５は第２の熱源２６と圧力調整部３０との位置関係を示す図である。
図５に示されるように、本実施形態に係るプリンター１は、インクカートリッジ５０に収容されたインク色ごとに圧力調整部３０を５つ備えている。５つの圧力調整部３０は、それぞれ隙間を開けた状態でインクジェットヘッド３１に取り付けられている。第２の熱源２６は、ヒーター２６ａで加温した空気をファン２６ｂが圧力調整部３０側に供給する。

本実施形態では、ファン２６ｂの吹き出し方向と平行となるように圧力調整部３０を配置し、且つ隣接する圧力調整部３０間に隙間を設けているので、１つのファン２６ｂによる温風を圧力調整部３０の間を通ることで効率的に当てることができる。例えば、図５において、圧力調整部３０間に隙間がない場合、温風を受ける圧力調整部３０の面積は小さくなり、保温されにくくなる。圧力調整部３０の間を温風が通ることで、温風が当たる面積が大きくなり、これにより、圧力調整部３０内のインクを効率的に加温し、所定温度（３５℃）に保持することができる。

以上のように構成されたプリンター１では、印字開始のジョブ指令が入力されると次のように動作する。
まず、上記ジョブ指令が入力されると、第１の熱源２５（ヒーター２５ａ）及び第２の熱源２６（ヒーター２６ａ、ファン２６ｂ）を駆動させ、インク流路１１（第２流路部１１ｂ、第３流路部１１ｃ）内のインクを加温する。

本実施形態では、上述のようにインク流路１１の上流側を第１の熱源２５、インク流路１１の下流側を第２の熱源２６で加温する２段加温方式を採用しているため、インクジェットヘッド３１に供給されるインクの温度を安定させることができる。

そして、インク流路１１内のインクの温度が所定温度に保持された状態となると、メディアＭをメディア支持部１０の印字領域まで搬送し、記録部３のインクジェットヘッド３１がメディアＭに印字処理を開始する。インクジェットヘッド３１は、キャリッジ３２に搭載された状態で、メディアＭの幅方向を往復しながら印字処理を行う。

処理部４の発光部４３ａは、インクが噴射されたメディアＭに対して紫外線を照射する。本実施形態で用いたインクは、上述のように紫外線硬化型であって紫外線により重合が開始する光重合開始剤を含んでいるため、表面が直ちに固化または硬化される。これにより、インクが硬化されメディアＭに定着する。このように本実施形態では、メディアＭにインク滴を噴射した直後に紫外線を照射して硬化させるので、インク滴の滲みが抑制されて滲みの少ない高品質の印刷処理を行うことができる。

以上のように、本実施形態に係るプリンター１によれば、インクジェットヘッド３１に供給されるインクが第１の熱源２５及び第２の熱源２６によって２段階で加温されるので、インクの温度管理が良好に行われることで安定した温度のインクをインクジェットヘッド３１に供給することができる。

よって、インクジェットヘッド３１はインクの温度が安定しているので、良好なインク噴射特性を得ることができる。また、第１の熱源２５及び第２の熱源２６はそれぞれ複数のインク流路１１を同時に加温するので、インク流路１１のそれぞれに加温装置を設ける必要が無いことからプリンター１の装置構成が大型化するのを防止できる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。例えば、上記実施形態では、インク流路１１を構成する一部である第３流路部１１ｃとして圧力調整部３０を備えたプリンター１を例示したが、圧力調整部３０に代えてインクジェットヘッド３１から噴射するインクを一時的に貯留するサブタンクやバッファ等を備えたプリンター１にも本発明は適用可能である。

このようなサブタンクやバッファ等は、インク流路が他の部分に対して拡大されている拡幅部であることからインクの温度が低下しやすいことから第２の熱源２６で加温することでインクの温度調整を良好に行うことができる。

また、上記実施形態では、圧力調整部３０を加温する第２の熱源２６としてヒーター２６ａとファン２６ｂとを備えたものを例示したが、本発明はこれに限定されない。

図６は変形例に係る第２の熱源１２６の構成を示す図である。
図６に示される第２の熱源１２６は、インクジェットヘッド３１に設けられた５つのサブタンク１５０と一体に形成された金属板１２６ｂと、該金属板１２６ｂに貼着されたヒーター１２６ａとから構成されている。なお、サブタンク１５０は第３流路部１１ｃを構成するものであり、第２の熱源１２６により内部のインクが加温される。サブタンク１５０には、第１流路部１１ａ（平板流路１３）において第１の熱源２５によって加温されたインクが供給されている。

この構成によれば、ヒーター１２６ａを駆動することで金属板１２６ｂを介して複数のサブタンク１５０内のインクを同時に加温することができ、インクの温度管理を良好に行うことができる。

本願の実施形態において、５つの流路に対してヒーター２５ａ、ヒーター２６ｂ、ファン２６ａを１つとしたが、これに限られない。複数の流路に対して１つの熱源であればよい。例えば、２つの流路に対しての熱源と、３つの流路に対しての熱源としてもよい。
また、本実施形態においては、記録装置がプリンター１である場合を例にして説明したが、これに限らない。複写機及びファクシミリ等の装置であってもよい。

また、液体噴射装置としては、インク以外の他の流体を噴射したり吐出したりする記録装置を採用してもよい。本発明は、例えば微小量の液滴を吐出させる記録ヘッド等を備える各種の記録装置に流用可能である。なお、液滴とは、上記記録装置から吐出される液体の状態をいい、粒状、涙状、糸状に尾を引くものも含むものとする。また、ここでいう液体とは、記録装置が噴射させることができるような材料であればよい。例えば、物質が液相であるときの状態のものであればよく、粘性の高い又は低い液状体、ゾル、ゲル水、その他の無機溶剤、有機溶剤、溶液、液状樹脂、液状金属（金属融液）のような流状態、また物質の一状態としての液体のみならず、顔料や金属粒子などの固形物からなる機能材料の粒子が溶媒に溶解、分散又は混合されたものなどを含む。また、液体の代表的な例としては上記実施形態で説明したようなインク（紫外線硬化型インク）が挙げられる。また、メディアＭとしては、紙や塩化ビニル系フィルム等のプラスチックフィルム以外に、薄く熱伸びする機能紙、基板や金属板などを包含するものとする。また、メディアＭは、帯状に限らず、予め切断された記録媒体であってもよい。

１ プリンター（液体噴射装置）、１１ インク流路、１４ 金属板、１４ａ 溝、１５ 封止板（封止部材）、２５ 第１の熱源、２６ 第２の熱源、２６ａ ヒーター、２６ｂ ファン、３０ 圧力調整部（液体貯留部）、３１ インクジェットヘッド

Claims (8)

1. 液体を噴射する液体噴射ヘッドに前記液体を供給する複数の流路と、
   前記複数の流路に対して１つの熱源で加温する第１の熱源と、
   前記第１の熱源と前記液体噴射ヘッドとの間において前記複数の流路を保温する第２の熱源と、
   を備えることを特徴とする液体噴射装置。
2. 前記第２の熱源は、ヒーターと、該ヒーターの熱を前記複数の流路に送る１つのファンと、を備えることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。
3. 前記第１の熱源が加温する前記複数の流路は、複数の溝が設けられた板状部材と、該板状部材の前記溝が設けられた側の面を封止する封止部材と、から構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体噴射装置。
4. 前記板状部材および前記封止部材は１つであることを特徴とする請求項３に記載の液体噴射装置。
5. 前記第１の熱源は、前記板状部材に接して設けられたヒーターであることを特徴とする請求項４に記載の液体噴射装置。
6. 前記第２の熱源が保温する前記複数の流路は、前記液体噴射ヘッドに供給する前記液体を一時的に貯留可能な液体貯留部を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の液体噴射装置。
7. 複数の前記液体貯留部の間に前記ファンの風が通ることを特徴とする請求項６に記載の液体噴射装置。
8. 前記液体噴射ヘッドが噴射する前記液体は、紫外線硬化性を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の液体噴射装置。

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