JP4976225B2 - 画像記録装置 - Google Patents

Description

この発明は、記録媒体とインクジェットヘッドとを相対移動させることにより、記録媒体上に画像を記録する画像記録装置に関する。

このような画像記録装置においては、ＵＶ（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）インクが使用されている。ＵＶインクは、紫外線硬化型インクとも呼称される、例えば、顔料やＵＶ硬化型樹脂、あるいは、硬化促進剤等が含有されたインクである。このＵＶインクは、記録媒体に吐出された直後にＵＶランプから紫外線を照射されることにより硬化する。このため、このようなＵＶインクを使用することにより、普通の紙だけではなく、インクを吸収しない樹脂製フィルム等に対しても、適正な印刷を実行することが可能となる。

ところで、このようなＵＶインクのうち、白インクや金属粒子含有インク等は、顔料がインク内の鉛直下方に集まる沈降という現象を生じる。このような沈降が生じた場合には、配管内壁への顔料の付着による配管内径の減少とこれに伴うインク流量の減少、配管の詰まり、インクジェットヘッドにおける吐出不良等を生じるおそれがある。

このため、特許文献１に記載のインクジェット記録装置においては、循環用配管内のインクをポンプを利用して循環させることにより、沈降を防止するようにしている。
特開２００６−３２７０４８号公報

一般にＵＶインクに含有されるＵＶ硬化型樹脂は、腐食性が高い。このため、上述した特許文献１に記載の構成を採用した場合には、耐腐食性がある高価なポンプを使用する必要があり、装置全体の価格が高くなるという問題が生ずる。

この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、ポンプを使用することなく、簡易な構成でインクを循環させて、沈降の発生を防止することが可能な画像記録装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、記録媒体とインクジェットヘッドとを相対移動させることにより、記録媒体上に画像を記録する画像記録装置であって、インクジェットヘッドと、インクを貯留するインク貯留部と、前記インクジェットヘッドに連結され、前記インクジェットヘッドから吐出するインクを一時的に貯留するサブタンクと、前記インク貯留部と前記サブタンクとを連結するインク圧送経路と、前記インク圧送経路に配設された第１開閉弁と、前記インクジェットヘッドまたは前記サブタンクと前記インク貯留部とを連結するインク循環経路と、前記インク循環経路に配設された第２開閉弁と、前記インク貯留部に貯留されたインクを加圧および減圧可能な圧力調整機構と、前記第１開閉弁を開放し、前記第２開閉弁を閉止した状態で前記圧力調整機構により前記インク貯留部に貯留されたインクを加圧するとともに、前記第１開閉弁を閉止し、前記第２開閉弁を開放した状態で前記圧力調整機構により前記インク貯留部に貯留されたインクを減圧する制御部とを備えたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記サブタンクを減圧する減圧手段を備える。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記圧力調整機構は、前記インク貯留部に貯留されたインクを加圧する圧送ポンプと、前記インク貯留部に貯留されたインクを減圧する排気ポンプとを含む。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記インク貯留部を囲うチャンバーをさらに備え、前記圧送ポンプは前記チャンバー内の雰囲気を加圧し、前記排気ポンプは前記チャンバー内の雰囲気を排気する。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の発明において、インクは顔料とＵＶ硬化型樹脂とを含む。

請求項１に記載の発明によれば、ポンプを使用することなく、簡易な構成でインクを循環させて、沈降の発生を防止することが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、画像の記録をしていない状態において、インクの落下を防止し、画像の記録状体を適切に維持することが可能となる。

請求項３および請求項４に記載の発明においては、インク貯留部に貯留されたインクを適切に加圧および減圧することで、インクの循環が可能となる。

請求項５に記載の発明によれば、ＵＶインクにおける顔料の沈下を適切に防止することが可能となる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１はこの発明を適用した画像記録装置の斜視図である。

この画像記録装置は、記録媒体Ｐ上にＵＶインクの画像を記録するためのものであり、本体２１と、記録媒体Ｐを載置した状態で本体２１上をＸ方向に往復移動するテーブル２２と、テーブル２２のＸ方向の位置を測定するためのリニアエンコーダ２３と、本体２１上に配置された副軸フレーム２４と、インクジェットヘッド１０とＵＶランプ１１とを備え、副軸フレーム２４上を往復移動する記録ヘッド１２と、記録ヘッド１２のＹ方向の位置を測定するためのリニアエンコーダ２５とを備える。

インクジェットヘッド１０は、イエローのＵＶインクを吐出するためのイエロー用のインクジェットヘッド１０Ｙと、マゼンタのＵＶインクを吐出するためのマゼンタ用のインクジェットヘッド１０Ｍと、シアンのＵＶインクを吐出するためのシアン用のインクジェットヘッド１０Ｍと、ブラックのＵＶインクを吐出するためのブラック用のインクジェットヘッド１０Ｋとから構成される。

この画像記録装置により画像を記録するときには、そこに記録媒体Ｐを載置したテーブル２２をＸ方向に移動させながら、インクジェットヘッド１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋからインクを吐出させる。インクジェットヘッド１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋから吐出され記録媒体Ｐ上に塗布されたインクは、ＵＶランプ１１から紫外線の照射を受けることにより定着される。テーブル２２がＸ方向にそのストロークエンドまで移動すれば、テーブル２２を逆方向に移動させる。また、記録ヘッド１２をＹ方向に微小距離移動させる。

このように、この画像記録装置においては、記録媒体Ｐをテーブル２２とともに主走査方向（図１におけるＸ方向）に往復移動させるとともに、記録ヘッド１２を副走査方向（図１におけるＹ方向）に間欠移動させることにより、記録媒体Ｐに画像を記録する。

次に、この発明の特徴部分であるインク供給機構について説明する。図２および図３は、インク供給機構の概要図である。

このインク供給機構は、インクを貯留するインク貯留部３１と、インクジェットヘッド１０に連結され当該インクジェットヘッド１０から吐出するインクを一時的に貯留するサブタンク３２と、このサブタンク３２を一定の圧力に減圧するための減圧管路４４と、サブタンク３２内のインク量を検出するためのセンサ３３と、インク貯留部３１とサブタンク３２とを連結するインク圧送経路４１と、このインク圧送経路４１に配設された第１開閉弁３５およびフィルター３６と、サブタンク３２とインクジェットヘッド１０とを連結する連通路４３と、この連通路４３とインク貯留部３１とを連結するインク循環経路４２と、このインク循環経路４２に配設された第２開閉弁３４とを備える。

インク貯留部３１は、蓋部材５１と、図示しない昇降駆動手段により昇降するテーブル５２と、これらの蓋部材５１とテーブル５２との間に配設された環状のパッキング５３とからなるチャンバー内に配置されている。

チャンバーを構成する蓋部材５１には、圧力調整管路４５が接続されている。この圧力調整管路４５は、圧送ポンプ３７が配設された圧送管路４６と、排気ポンプ３８が配設された排気管路４７とに接続されている。圧送ポンプ３７が駆動されたときには、チャンバー内の雰囲気は加圧され、これに伴ってインク貯留部３１に貯留されたインクが加圧される。一方、排気ポンプ３８が駆動されたときには、チャンバー内の雰囲気は減圧され、これに伴ってインク貯留部３１に貯留されたインクが減圧される。

図３は、上述した画像記録装置の主要な電気的構成を示すブロック図である。

この画像記録装置は、装置の制御に必要な動作プログラムが格納されたＲＯＭ６１と、制御時にデータ等が一時的にストアされるＲＡＭ６２と、論理演算を実行するＣＰＵ６３とから成る制御部６０を備える。この制御部６０は、上述したインクジェットヘッド１０、第１開閉弁３５、第２開閉弁３４、圧送ポンプ３７、排気ポンプ３８と連結されている。また、この制御部６０は、画像記録装置の各部を駆動するためのドライバー６５とも接続されている。この画像記録装置は、制御部６０により制御され、後述する各種の動作を実行する。

以上のような構成を有する画像記録装置においては、通常の画像の記録時は、第１開閉弁３５および第２開閉弁３４は閉止状態となっている。この状態において、上述したように、そこに記録媒体Ｐを載置したテーブル２２をＸ方向に移動させながら、インクジェットヘッド１０内に配設されたピエゾ素子の作用により、インクジェットヘッド１０からインクを吐出させる。

なお、サブタンク３２内は、図示しない減圧機構に接続された減圧管路４４の作用により、常時、一定の圧力に減圧されている。このため、画像を記録しない状態においても、インクジェットヘッド１０におけるインクの吐出部からのインクの落下を防止するとともに、インクの吐出部におけるメニスカスを凹状とすることにより、インクの切れをより良好なものとすることが可能となる。

インクを消費し、センサ３３がサブタンク３２内のインク量が一定以下となったことを検出すれば、第２開閉弁３４を閉止するとともに、第１開閉弁３５を開放する。そして、この状態において、圧送ポンプ３７を駆動してチャンバー内を加圧することにより、インク貯留部３１内のインクを加圧する。これにより、インク貯留部３１内のインクは、インク圧送経路４１を介してサブタンク３２内に圧送される。センサ３３がサブタンク３２内のインク量が一定以上となったことを検出すれば、圧送ポンプ３７の駆動を停止するとともに、第１開閉弁３５と第２開閉弁３４とを閉止する。

なお、画像の記録を継続して実行した場合において、インク貯留部３１内のインクが消費された場合には、図３に示すように、図示しない昇降駆動手段によりテーブル５２を下降させる。そして、空となったインク貯留部３１を、インクをが貯留されたインク貯留部３１と交換した後、図２に示すように、図示しない昇降駆動手段によりテーブル５２を上昇させる。

このように、蓋部材５１と、図示しない昇降駆動手段により昇降するテーブル５２と、これらの蓋部材５１とテーブル５２との間に配設された環状のパッキング５３とからなるチャンバー内にインク貯留部３１を配置する構成を採用した場合には、インク貯留部３１として任意の形状のものを使用することが可能となることから、一般的に市販されているインク貯留部を使用することが可能となる。

画像の記録を行っていないときには、インクを循環させることにより、沈降を防止する沈降防止動作を実行する。この沈降防止動作は、一定の時間間隔で実行される。

この沈降防止動作を実行するときには、第２開閉弁３４を開放するとともに、第１開閉弁３５を閉止する。そして、この状態において、排気ポンプ３８を駆動してチャンバー内を減圧することにより、インク貯留部３１内のインクを減圧する。これにより、サブタンク３２内のインクは、インク循環経路４２を介してインク貯留部３１内に吸引される。

この状態において、センサ３３がサブタンク３２内のインク量が一定以下となったことを検出すれば、第２開閉弁３４を閉止するとともに、第１開閉弁３５を開放する。そして、この状態において、圧送ポンプ３７を駆動してチャンバー内を加圧することにより、インク貯留部３１内のインクを加圧する。これにより、インク貯留部３１内のインクは、インク圧送経路４１を介してサブタンク３２内に圧送される。

そして、センサ３３がサブタンク３２内のインク量が一定以上となったことを検出すれば、再度、第２開閉弁３４を開放するとともに、第１開閉弁３５を閉止する。そして、この状態において、排気ポンプ３８を駆動してチャンバー内を減圧することにより、インク貯留部３１内のインクを減圧する。これにより、サブタンク３２内のインクは、インク循環経路４２を介してインク貯留部３１内に吸引される。

このような動作を、複数回繰り返すことにより、インクが循環され、沈降が防止される。

なお、このような構成を有する画像記録装置においては、インク貯留部３１内のインクの脱気動作を実行することも可能となる。すなわち、インクの脱気動作を実行するときには、第１開閉弁３５と第２開閉弁３４とを閉止した状態で、排気ポンプ３８を駆動してチャンバー内を減圧することにより、インク貯留部３１内のインクを減圧する。この状態で一定の時間が経過することにより、インク貯留部３１内のインクの脱気を実行することが可能となる。

なお、上述した実施形態においては、インク循環経路４２をサブタンク３２とインクジェットヘッド１０とを連結する連通路４３に連結されることにより、このインク循環経路４２を連通路４３を介してインクジェットヘッド１０およびサブタンク３２と連結させている。しかしながら、インク循環経路４２をインクジェットヘッド１０またはサブタンク３２のいずれか一方と連結させるようにしてもよい。

この発明を適用した画像記録装置の斜視図である。 インク供給機構の概要図である。 インク供給機構の概要図である。 画像記録装置の主要な電気的構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０ インクジェットヘッド
１１ ＵＶランプ
１２ 記録ヘッド
２２ テーブル
２４ 副軸フレーム
３１ インク貯留部
３２ サブタンク
３３ センサ
３４ 第２開閉弁
３５ 第１開閉弁
３６ フィルター
３７ 圧送ポンプ
３８ 排気ポンプ
４１ 圧送経路
４２ 循環経路
４３ 連通路
４４ 減圧管路
４５ 圧力調整管路
４６ 圧送管路
４７ 排気管路
５１ 蓋部材
５２ テーブル
５３ パッキング
６０ 制御部
Ｐ 記録媒体

Claims (5)

1. 記録媒体とインクジェットヘッドとを相対移動させることにより、記録媒体上に画像を記録する画像記録装置であって、
   インクジェットヘッドと、
   インクを貯留するインク貯留部と、
   前記インクジェットヘッドに連結され、前記インクジェットヘッドから吐出するインクを一時的に貯留するサブタンクと、
   前記インク貯留部と前記サブタンクとを連結するインク圧送経路と、
   前記インク圧送経路に配設された第１開閉弁と、
   前記インクジェットヘッドまたは前記サブタンクと前記インク貯留部とを連結するインク循環経路と、
   前記インク循環経路に配設された第２開閉弁と、
   前記インク貯留部に貯留されたインクを加圧および減圧可能な圧力調整機構と、
   前記第１開閉弁を開放し、前記第２開閉弁を閉止した状態で前記圧力調整機構により前記インク貯留部に貯留されたインクを加圧するとともに、前記第１開閉弁を閉止し、前記第２開閉弁を開放した状態で前記圧力調整機構により前記インク貯留部に貯留されたインクを減圧する制御部と、
   を備えたことを特徴とする画像記録装置。
2. 請求項１に記載の画像記録装置において、
   前記サブタンクを減圧する減圧手段を備える画像記録装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の画像記録装置において、
   前記圧力調整機構は、前記インク貯留部に貯留されたインクを加圧する圧送ポンプと、前記インク貯留部に貯留されたインクを減圧する排気ポンプとを含む画像記録装置。
4. 請求項３に記載の画像記録装置において、
   前記インク貯留部を囲うチャンバーをさらに備え、
   前記圧送ポンプは前記チャンバー内の雰囲気を加圧し、前記排気ポンプは前記チャンバー内の雰囲気を排気する画像記録装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の画像記録装置において、
   インクは顔料とＵＶ硬化型樹脂とを含むＵＶインクである画像記録装置。