JP2014113799A - 液滴吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インクの撹拌処理を短時間で実施可能な液滴吐出装置を提供する。
【解決手段】インクを貯留するインクタンクと、前記インクを吐出するヘッドと、前記インクタンクから前記ヘッドに前記インクを供給するインク供給路と、前記インク供給路において重力方向に高低差が形成されるように前記インク供給路を変形させる変形部と、を備えた。
【選択図】図３

Description

本発明は、液滴吐出装置に関する。

従来、流路内においてインクに含まれる成分の沈降を解消するための技術が知られている。例えば、特許文献１には、水平方向にインクを移送する流路管にポンプが接続され、当該ポンプを駆動させることにより流路管内の吐出液を循環させる流路ユニットが知られている。

特開２０１２−１５２９７２号公報

しかしながら、上記流路ユニットを、例えば、産業用の印刷装置に適用した場合、水平方向に配置される流路管が比較的長くなってしまうため、流路管内のインクを循環して沈降回復するには長時間を要してしまう、という課題があった。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例に係る液滴吐出装置は、インクを貯留するインクタンクと、前記インクを吐出するヘッドと、前記インクタンクから前記ヘッドに前記インクを供給するインク供給路と、前記インク供給路において重力方向に高低差が形成されるように前記インク供給路を変形させる変形部と、を備えたことを特徴とする。

本適用例によれば、変形部によって、インク供給路が変形して高低差が形成される。そして、インク中に含まれる沈降成分が高い所から低い所に移動する。これにより、インクが撹拌され、インク供給路内で生じた沈降を解消することができる。また、インク供給路内におけるインクに含まれる成分の沈降が生じる前にインク流路を変形させることにより、インク供給路内での沈降を防止することができる。

［適用例２］上記適用例に係る液滴吐出装置の前記変形部は、前記インク供給路を重力方向に押し下げする押し下げ手段を含むことを特徴とする。

本適用例によれば、インク供給路が押し下げられて高低差が形成される。これにより、沈降を解消することができる。

［適用例３］上記適用例に係る液滴吐出装置の前記変形部は、ソレノイドであり、複数の前記ソレノイドが前記インク供給路に添って配置されたことを特徴とする。

本適用例によれば、インク供給路に添って配置された複数のソレノイドを駆動させることにより、容易にインク供給路の高低差を作り出すことができる。

［適用例４］また上記適用例に記載の液滴吐出装置の隣接する前記ソレノイドのうち、一方の前記ソレノイドを押し上げ、他方の前記ソレノイドを押し下げることを特徴とする。

本適用例によれば、インク供給路において高低差を均一に形成することができる。

［適用例５］また上記適用例に記載の液滴吐出装置では、前記インク供給路に接続されるバイパス流路を備え、前記インク供給路と前記バイパス流路との閉流路において前記インクを循環させることを特徴とする。

本適用例によれば、インク供給路とバイパス流路においてインクが循環されるので、撹拌回復効果が向上し、さらに、沈降解消時間を短縮することができる。

第１実施形態に係る液滴吐出装置の構成を示すブロック図。 第１実施形態に係る変形ユニットの構成を示す概略図。 第１実施形態に係る液滴吐出装置の動作方法を示す模式図。 第２実施形態に係る液滴吐出装置の構成を示すブロック図。 第２実施形態に係る変形ユニット周辺の構成を示す概略図。 第２実施形態に係る液滴吐出装置の動作方法を示す模式図。 第１変形例に係る変形ユニットの構成を示す概略図。 第２変形例に係る変形ユニットの構成を示す概略図。 第３変形例に係る変形ユニットの構成を示す概略図。

以下、本発明の第１及び第２実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各部材等を認識可能な程度の大きさにするため、各部材等の尺度を実際とは異ならせて示している。

（第１実施形態）
まず、第１実施形態に係る液滴吐出装置の構成について説明する。液滴吐出装置は、インクを貯留するインクタンクと、インクを吐出するヘッドと、インクタンクからヘッドにインクを供給するインク供給路と、インク供給路において重力方向に高低差が形成されるようにインク供給路を変形させる変形部を備えたものである。以下、具体的に説明する。

図１は、本実施形態に係る液滴吐出装置の構成を示すブロック図である。また、図２は、本実施形態に係る変形ユニットの構成を示す概略図である。液滴吐出装置１は、例えば、インクジェットプリンターであり、インクを後述するヘッドから吐出して印刷媒体上に印刷を行うものである。図１及び図２に示すように、液滴吐出装置１は、給送ユニット１０、搬送ユニット２０、ヘッドユニット３０、キャリッジユニット４０、インク補給ユニット５０、変形部としての変形ユニット８０、コントローラー６０、及び検出器群７０を備えている。

給送ユニット１０は、不図示のロール状の印刷媒体を後述する搬送ユニット２０に給送するものである。搬送ユニット２０は、給送ユニット１０から送られた印刷媒体を、予め設定された搬送経路に沿って搬送するものである。

ヘッドユニット３０は、搬送経路上に搬送された印刷媒体の所定の部位に画像を形成するものである。ヘッドユニット３０は、ヘッド３１を備え、供給されたインクを印刷媒体に吐出して画像を形成する。キャリッジユニット４０は、ヘッド３１を保持し、所定の方向に移動させるものである。このように、ヘッド３１を保持し所定の方向に移動させることにより、印刷媒体の平面方向に画像を形成することができる。

インク補給ユニット５０は、ヘッド３１にインクを供給するためのユニットである。インク補給ユニット５０はインクカートリッジ５１と、インクの通り道となるインク供給路５２を備える。なお、本実施形態では、インク供給路５２にはチューブが用いられている。

変形ユニット８０は、重力方向に高低差が形成されるようにインク供給路５２を変形させるものである。変形ユニット８０の詳細な説明は後述する。

コントローラー６０は、液滴吐出装置１の制御を行うための制御ユニットである。コントローラー６０は、インターフェイス部６１と、ＣＰＵ６２と、メモリー６３と、ユニット制御回路６４と、を有している。インターフェイス部６１は、外部装置であるコンピューター１１０と液滴吐出装置１全体の制御を行うための演算処理装置である。メモリー６３は、ＣＰＵ６２のプログラムを格納する領域や作業領域等を確保するためのものである。ＣＰＵ６２は、メモリー６３に格納されているプログラムに従ったユニット制御回路６４により各ユニットを制御する。

検出器群７０は、液滴吐出装置１内の状況を監視するものである。これにより、印刷媒体の先端などを検出し、蛇行修正等の印刷媒体の正確な搬送制御が行われる。

本実施形態の液滴吐出装置１では、カラーインク（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）の他に白インクを使用している。白インクは、例えば、透明な印刷媒体に印刷を行うときに、カラー画像の背景色（白色）を印刷するためのインクである。そして、背景を白色にすることによって、カラー画像を見やすくすることができる。なお、白インクは、色材として白色顔料（沈降性物質）を含有する。白色顔料としては、例えば、金属酸化物、硫酸バリウム、炭酸カルシウム等が挙げられる。金属酸化物としては、例えば、二酸化チタン、酸化亜鉛、シリカ、アルミナ、酸化マグネシウム等が挙げられる。これらの中でも、白色度に優れているという観点から、二酸化チタンが好ましい。

白インクは、長時間放置されると、白インクに含まれる白色顔料が沈降しやすいという性質を有する沈降性インクである。ここで、沈降性インクとは、吸光度が２４時間以内に９５％以下になるものをいう。そして、インク供給路５２が水平または略水平な方向に延びて配置される場合、インク供給路５２内に収容されるインクは長時間放置されることにより白色顔料の沈降が生じ、インク供給路５２内において鉛直方向の上側と下側とでインクに濃度差が生じてしまう。特に、インクが白インクのような顔料インクの場合には、その沈降による濃度差が顕著に現れる。そして、このような沈降後のインクを用いて画像を印刷すると、時間の経過に伴って、当初の画像と異なる濃度の画像へと次第に変化することになるため、画質の低下を招くおそれがある。

次に、変形部としての変形ユニットの構成について説明する。図２に示すように、変形ユニット８０は、インク供給路５２を重力方向に押し下げする押し下げ手段を含むものである。さらに詳細には、本実施形態にかかる変形ユニット８０は、図２に示すように、ソレノイド８１を含み、複数のソレノイド８１がインク供給路５２に添って配置されている。本実施形態のソレノイド８１は、プランジャー８２を備え、プランジャー８２が直線往復運動する機構部材である。そして、ソレノイド８１は、インク供給路５２の長さに応じて、複数配列されている。

次に、変形部としての変形ユニットの動作方法について説明する。図３は、変形ユニットの動作方法を示す模式図である。本実施形態では、隣接して配置されたソレノイド８１ａ，８１ｂのうち、一方のソレノイド８１ａ（８１ｂ）を押し上げ、他方のソレノイド８１ｂ（８１ａ）を押し下げるように動作させる。具体的には、図３（ａ）に示すように、複数のソレノイド８１ａとソレノイド８１ｂとがインク供給路５２に添って交互に配置されている。そして、コントローラー６０の駆動信号に基づき、第１タイミングでソレノイド８１ａを駆動させる。このとき、ソレノイド８１ｂは駆動させない。これにより、図３（ａ）に示すように、駆動されたソレノイド８１ａは鉛直方向の上方に伸び、インク供給路５２の一部が上方に押し上げられる。一方、ソレノイド８１ｂは、駆動しないので、インク供給路５２は初期の位置で保持される。これにより、インク供給路５２は、重力方向に高低差が形成されるように変形される。この際、インク供給路５２のうち高い位置から低い位置に向けて沈降性物質が移動する。

次いで、コントローラー６０の駆動信号に基づき、第１タイミングから所定時間が経過した第２タイミングにおいてソレノイド８１ａを押し下げるとともに、ソレノイド８１ｂを押し上げる。これにより、図３（ｂ）に示すように、ソレノイド８１ａは鉛直方向の上方から下方に移動し、これ伴い、ソレノイド８１ａに対応するインク供給路５２の一部が上方から下方に押し上がる。一方、ソレノイド８１ｂは鉛直方向の上方に伸び、インク供給路５２の一部が上方に押し上げられる。これにより、インク供給路５２は、重力方向に高低差が形成されるように変形される。この際、インク供給路５２のうち高い位置から低い位置に向けて沈降性物質が移動する。

以降、図３（ａ），（ｂ）に示すように、ソレノイド８１ａとソレノイド８１ｂとを交互に上下移動させる。なお、ソレノイド８１ａとソレノイド８１ｂの駆動は、所定の回数、または、所定時間等適宜設定することができる。そして、ソレノイド８１ａとソレノイド８１ｂとを交互に上下移動させることにより、インク供給路５２内の沈降性物質が移動することにより撹拌される。

以上、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。

ソレノイド８１ａ，８１ｂを交互に駆動させることにより、インク供給路５２に対して容易に高低差を作ることができる。これにより、インク供給路５２内の沈降性物質の移動が起こり、攪拌される。そのため、インク供給路５２の沈降を素早く解消することができる。また、インク供給路５２内でインクに含まれる白色の沈降が生じる前にソレノイド８１ａ，８１ｂを駆動させることによって、事前にインク供給路５２内における沈降性物質の沈降を防止することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態にかかる液滴吐出装置の構成について説明する。図４は、本実施形態に係る液滴吐出装置の構成を示すブロック図である。本実施形態にかかる液滴吐出装置１ａは、上記第１実施形態にかかる液滴吐出装置１の構成に加え、さらに、循環ユニット９０が設けられている。以下、具体的に説明する。なお、第１実施形態に係る構成については説明を省略する。

循環ユニット９０は、インク供給路５２を含む流路において、インクを循環させるものである。図５は、本実施形態に係る変形ユニット及び循環ユニットの構成を示す概略図である。変形ユニット８０は、ソレノイド８１を含み、複数のソレノイド８１がインク供給路５２に添って配置されている。本実施形態のソレノイド８１は、プランジャー８２を備え、プランジャー８２が直線往復運動する機構部材である。そして、ソレノイド８１は、インク供給路５２の長さに応じて、複数配列されている。

循環ユニット９０は、インク供給路５２に接続されたバイパス流路９１を備え、インク供給路５２とバイパス流路９１との閉流路においてインクを循環させる構成を有している。本実施形態の循環ユニット９０のバイパス流路９１は、ソレノイド８１が配列された領域の一方端周辺に設けられた電磁弁９３ａとソレノイド８１が配列された領域の他方端周辺に設けられた電磁弁９３ｂとに接続されている。そして、バイパス流路９１の途中にポンプ９２が備えられている。

各電磁弁９３ａ，９３ｂは、コントローラー６０の駆動信号に基づき、開閉制御される。例えば、各電磁弁９３ａ，９３ｂを開弁させた場合には、インクカートリッジ５１から供給されるインクは、インク供給路５２を通じてヘッド３１に供給される。一方、各電磁弁９３ａ，９３ｂを閉弁させた場合には、インクカートリッジ５１から供給されるインクは、インク供給路５２とバイパス流路９１に供給される。すなわち、インク供給路５２とバイパス流路９１とによって閉じられた閉流路が形成される。そして、閉流路においてポンプ９２を駆動させることにより、一定方向にインクが流動する。これにより閉流路においてインクを循環させ、インクを撹拌させることができる。なお、本実施形態では、循環ユニット９０において電磁弁９３ａ，９３ｂを用いたが、例えば、モーター等で駆動させる電動弁であってもよい。

次に、変形部としての変形ユニットの動作方法について説明する。図６は、変形ユニットの動作方法を示す模式図である。本実施形態では、まず、インク供給路５２とバイパス流路９１とによる閉流路を形成する。具体的には、電磁弁９３ｂを閉じ、インクカートリッジ（図示せず）からインク供給路５２を介して流動するインクをバイパス流路９１に導入する。そして、ポンプ９２を駆動させ、インクを電磁弁９３ａ側に流動する。流動されたインクが電磁弁９３ａに到達した後、電磁弁９３ａを閉じ、インクカートリッジ５１と電磁弁９３ａとの間におけるインク流動を停止させる。これにより、インク供給路５２とバイパス流路９１とによる閉流路が形成される。そして、ポンプ９２の駆動により、閉流路内においてインクが一方方向に流動する。これにより、インクが撹拌される。

さらに、本実施形態では、隣接して配置されたソレノイド８１ａ，８１ｂのうち、一方のソレノイド８１ａ（８１ｂ）を押し上げ、他方のソレノイド８１ｂ（８１ａ）を押し下げるように動作させる。具体的には、図６（ａ）に示すように、複数のソレノイド８１ａとソレノイド８１ｂとがインク供給路５２に添って交互に配置されている。そして、コントローラー６０の駆動信号に基づき、第１タイミングでソレノイド８１ａを駆動させるとともに、ソレノイド８１ｂは駆動させない。これにより、図６（ａ）に示すように、駆動されたソレノイド８１ａは鉛直方向の上方に伸び、インク供給路５２の一部が上方に押し上げられる。一方、ソレノイド８１ｂは、駆動しないので、インク供給路５２は初期の位置で保持される。これにより、インク供給路５２は、重力方向に高低差が形成されるように変形される。この際、インク供給路５２のうち高い位置から低い位置に向けて沈降性物質が移動する。

次いで、コントローラー６０の駆動信号に基づき、第１タイミングから所定時間が経過した第２タイミングにおいてソレノイド８１ａを押し下げるとともに、ソレノイド８１ｂを押し上げる。これにより、図６（ｂ）に示すように、ソレノイド８１ａは鉛直方向の上方から下方に移動し、これ伴い、ソレノイド８１ａに対応するインク供給路５２の一部が上方から下方に押し上がる。一方、ソレノイド８１ｂは鉛直方向の上方に伸び、インク供給路５２の一部が上方に押し上げられる。これにより、インク供給路５２は、重力方向に高低差が形成されるように変形される。この際、インク供給路５２のうち高い位置から低い位置に向けて沈降性物質が移動する。

以降、図６（ａ），（ｂ）に示すように、閉流路においてポンプ９２を駆動させながら、ソレノイド８１ａとソレノイド８１ｂとを交互に上下移動させる。なお、ソレノイド８１ａとソレノイド８１ｂの駆動は、所定の回数、または、所定時間等適宜設定することができる。そして、ソレノイド８１ａとソレノイド８１ｂとを交互に上下移動させることにより、インク供給路５２内の沈降性物質が移動することにより撹拌される。

以上、本実施形態によれば、第１実施形態の効果に加え、以下の効果を得ることができる。

インク供給路５２とバイパス流路９１とによって閉流路が形成され、ポンプ９２の駆動によって、閉流路内のインクが流動する。その際、さらに、ソレノイド８１ａ，８１ｂを交互に駆動させることにより、顔料が沈降したインクの沈降回復処理を迅速に行うことができる。なお、バイパス流路９１が水平方向に配置される部位を含む場合、図示しないが、当該部位についてもインク供給路５２と同様にソレノイド８１ａ，８１ｂを駆動させることができ、バイパス流路９１内に顔料が沈降したインクの沈降回復処理に有効である。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。

（変形例１）上記第１及び第２実施形態では、複数のソレノイド８１ａとソレノイド８１ｂとがインク供給路５２に添って交互に配置され、ソレノイド８１ａとソレノイド８１ｂとを交互に駆動させたが、この構成に限定されない。例えば、複数のソレノイド８１ａ，８１ｂの配置を変え、さらに、駆動方法も変えてよい。図７は、変形例１にかかる変形ユニットの構成を示す概略図である。図７（ａ）に示すように、ソレノイド８１ａとソレノイド８１ｂとがそれぞれインク供給路５２を介して対向するように配置されている。また、ソレノイド８０ｂは、互いに隣接する２つのソレノイド８０ａの間に対応する位置に配置されている。そして、ソレノイド８１ａ，８１ｂを同時期に駆動させる。すると、図７（ｂ）に示すように、インク供給路５２に対して高低差が形成される。このようにしても、インク供給路５２内の沈降性物質の移動が起こるので、インクを攪拌することができる。

（変形例２）上記第１及び第２実施形態では、ソレノイド８１ａ，８１ｂとインク供給路５２とを直接接触させた構成としたが、これに限定されない。例えば、ソレノイド８１ａ，８１ｂとインク供給路５２との間に所定の大きさに区切られた板部材８５を配置してもよい。図８は、変形例２にかかる変形ユニットの構成を示す概略図である。図８（ａ）に示すように、インク供給路５２とソレノイド８１との間には板部材８５が配置されている。そして、当該板部材８５は、隣接するソレノイド８１の間隔とほぼ同じ間隔で配置されている。本実施形態では、ソレノイド８１のプランジャー８２に対応する位置で隣接する板部材８５が分割されている。

そして、このように構成された変形ユニット８０は、まず、第１タイミングでソレノイド８１ａを駆動させる。このとき、ソレノイド８１ｂは駆動させない。これにより、図８（ｂ）に示すように、駆動されたソレノイド８１ａは鉛直方向の上方に伸びる。そして、ソレノイド８１ａのプランジャー８２が板部材８５を押し上げる。そして、板部材８５に沿ってインク供給路５２の一部が上方に押し上げられる。一方、ソレノイド８１ｂは、駆動しないので、インク供給路５２は初期の位置で保持される。これにより、インク供給路５２は、重力方向に高低差が形成されるように変形される。この際、インク供給路５２のうち高い位置から低い位置に向けて沈降性物質が移動する。

次いで、第１タイミングから所定時間が経過した第２タイミングにおいてソレノイド８１ａを押し下げるとともに、ソレノイド８１ｂを押し上げる。これにより、図８（ｃ）に示すように、ソレノイド８１ａは鉛直方向の上方から下方に移動し、これ伴い、ソレノイド８１ａに対応するインク供給路５２の一部が上方から下方に押し上がる。一方、ソレノイド８１ｂは鉛直方向の上方に伸びる。そして、ソレノイド８１ｂのプランジャー８２が板部材８５を押し上げる。そして、板部材８５に沿ってインク供給路５２の一部が上方に押し上げられる。これにより、インク供給路５２は、重力方向に高低差が形成されるように変形される。この際、インク供給路５２のうち高い位置から低い位置に向けて沈降性物質が移動する。このようすれば、容易かつ確実にインク供給路５２に対して高低差を形成することができる。

（変形例３）上記第１及び第２実施形態では、変形ユニット８０として直動移動によりインク供給路５２を変形させるソレノイド８１（８１ａ，８１ｂ）を適用したが、これに限定されない。インク供給路５２を変形させる変形ユニットとして、揺動回転するロータリーアクチュエーターを用いてもよい。図９は、変形例３にかかる変形ユニットの構成を示す概略図である。図９（ａ）に示すように、インク供給路５２に沿って複数のロータリーアクチュエーター８６ａ，８６ｂが配置されている。ロータリーアクチュエーター８６ａ，８６ｂは、略半球形状を有しており、それぞれのロータリーアクチュエーター８６ａ，８６ｂには、回転軸８７を備えている。そして、コントローラー６０からの駆動信号に基づいて、回転軸８７を中心に回転可能に構成されている。そして、図９（ｂ）に示すように、第１タイミングでロータリーアクチュエーター８６ａを駆動させる。このとき、ロータリーアクチュエーター８６ｂは駆動させない。これにより、図９（ｂ）に示すように、駆動されたロータリーアクチュエーター８６ａが回転軸８７を中心に回転する。これにより、インク供給路５２の一部が上方に押し上げられる。一方、ロータリーアクチュエーター８６ｂは、駆動しないので、インク供給路５２は初期の位置で保持される。これにより、インク供給路５２は、重力方向に高低差が形成されるように変形される。この際、インク供給路５２のうち高い位置から低い位置に向けて沈降性物質が移動する。

次いで、コントローラー６０の駆動信号に基づき、第１タイミングから所定時間が経過した第２タイミングにおいてロータリーアクチュエーター８６ａを初期位置の方向に駆動させるとともに、ロータリーアクチュエーター８６ｂを駆動させる。これにより、図９（ｃ）に示すように、駆動されたロータリーアクチュエーター８６ｂが回転軸８７を中心で回転する。これにより、インク供給路５２の一部が上方に押し上げられる。一方、ロータリーアクチュエーター８６ａは、初期の位置に戻る。これにより、インク供給路５２は、重力方向に高低差が形成されるように変形される。この際、インク供給路５２のうち高い位置から低い位置に向けて沈降性物質が移動する。このようにしても、上記実施形態同様に、容易にインク供給路５２を変形させ、インクを撹拌させることができる。

１，１ａ…液滴吐出装置、１０…給送ユニット、２０…搬送ユニット、３０…ヘッドユニット、３１…ヘッド、４０…キャリッジユニット、５０…インク補給ユニット、５１…インクカートリッジ、５２…インク供給路、６０…コントローラー、７０…検出器群、８０…変形部としての変形ユニット、８０ａ，８０ｂ…ソレノイド、８２…プランジャー、８５…板部材、８６ａ，８６ｂ…ロータリーアクチュエーター、８７…回転軸、９０…循環ユニット、９１…バイパス流路、９２…ポンプ、９３ａ，９３ｂ…電磁弁。

Claims (5)

1. インクを貯留するインクタンクと、
   前記インクを吐出するヘッドと、
   前記インクタンクから前記ヘッドに前記インクを供給するインク供給路と、
   前記インク供給路において重力方向に高低差が形成されるように前記インク供給路を変形させる変形部と、を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
2. 請求項１に記載の液滴吐出装置において、
   前記変形部は、
   前記インク供給路を重力方向に押し下げする押し下げ手段を含むことを特徴とする液滴吐出装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の液滴吐出装置において、
   前記変形部は、ソレノイドを含み、
   複数の前記ソレノイドが前記インク供給路に添って配置されたことを特徴とする液滴吐出装置。
4. 請求項３に記載の液滴吐出装置において、
   隣接する前記ソレノイドのうち、一方の前記ソレノイドを押し上げ、他方の前記ソレノイドを押し下げることを特徴とする液滴吐出装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の液滴吐出装置において、
   前記インク供給路に接続されるバイパス流路を備え、
   前記インク供給路と前記バイパス流路との閉流路において前記インクを循環させることを特徴とする液滴吐出装置。

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