JP5644529B2 - 流路構成部材および流路構成部材を備える画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、液滴吐出型の画像形成装置に備えられた吐出液の流路を構成する流路構成部材およびその流路構成部材を備える画像形成装置に関する。

従来、インク液中に含まれる粒子がインクの流路内で沈降することを防止するために様々な工夫がなされている。特許文献１には、鉛直方向の高さが局所的に高い部分と低い部分とが交互に繰り返されるような流路を設けてインク液中の顔料を拡散させ、流路内での濃度差（顔料の偏り）を緩和することが記載されている。

特開２０１０−１５８８６８号公報

特許文献１に記載されているような流路を採用した場合、直管形状の場合よりも広いスペースを必要とする。その結果それらを収容する筐体の大きさに影響しコスト増につながる。
本発明は、省スペースで、沈降物が滞留しにくい流路構成部材を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の流路構成部材は、活性光線が照射されることにより硬化する性質を有する液滴を吐出する画像形成装置に備えられた吐出液の流路を構成する流路構成部材であって、活性光線に対する遮光性を有し、水平方向に吐出液を移送する流路の鉛直方向における底部を少なくとも構成する底部部材と、遮光性を有し、底部部材と接合して鉛直方向において底部部材よりも流路の上側の部分を構成する上部部材と、を備えている。そして、吐出液の移送方向と直交する方向かつ水平方向における流路の幅の最大値は、鉛直方向における流路の高さの最大値より大きく、吐出液の移送方向と直交する流路の断面を鉛直方向に関して高さが二等分となるように二分した場合における下部領域の断面積は、上部領域の断面積よりも広い。

沈降物は、重力にしたがって流路の底部に沈降する。下部領域の断面積が上部領域の断面積より大きい断面形状であると、断面積が広い下部領域の方が液体は抵抗を受けにくく流れやすい。したがって下部領域の方が上部領域よりも流速は速くなる。その結果、底部に沈降している沈降物を滞留しにくくすることができる。また、流路の断面形状が幅の最大値が高さの最大値よりも長い形状であって、下部領域の断面積が上部領域の断面積より広い形状であると、所定濃度よりも沈降物の濃度が濃い高濃度領域が流路の底部付近の広く浅い領域において分布する。一方、幅の最大値が高さの最大値より短い場合は、所定濃度よりも沈降物の濃度が濃い高濃度領域が流路の底部付近の狭く深い領域において分布する。したがって前者の方が後者よりも、所定濃度よりも沈降物の濃度が薄く沈降物の滞留を生じさせ難い程度の流速で流れている低濃度領域と、所定濃度よりも沈降物の濃度が濃く沈降物の滞留が生じ得る高濃度領域との界面が広い。その結果、低濃度領域におけるインクの流れによって、高濃度領域にて滞留しようとする沈降物を巻き上げることができ、高濃度領域における沈降物の滞留を防止できる。

さらに、本発明においては、吐出液の移送方向と直交する方向かつ水平方向における流路の幅の最小値よりも鉛直方向における流路の高さの最大値の方が大きくてもよい。
吐出液の移送方向に直交する断面積が同じであれば、断面の外周の長さが長いほど全体的にインクは流れにくく流速が低下しやすい。流路の幅の最小値より高さの最大値が大きいことで、流路の幅の最小値よりも高さの最大値が小さい場合と比較して、断面の外周の長さを短くして流速を落ちにくくすることができる。その結果、沈降物を滞留しにくくすることができる。

さらに、本発明においては、底部部材の吐出液に面する面の吐出液に対する摩擦抵抗は、上部部材の吐出液に面する面の吐出液に対する摩擦抵抗よりも小さくてもよい。
底部部材の吐出液に面する面の摩擦抵抗を上部部材の吐出液に面する面より小さくすることで、下部領域の流速を低下しにくくすることができる。その結果沈降物を滞留しにくくすることができる。上部部材の吐出液に面する面の摩擦抵抗が底部部材より大きくなるように上部部材の面に表面処理がされていてもよいし、底部部材の吐出液に面する面の摩擦抵抗が上部部材より小さくなるように底部部材に表面処理がなされていてもよい。

さらに、底部部材は平坦な板状の部材からなってもよい。
全体が平坦な板状（シートやフィルムと呼ばれるような部材も含む）であることにより、底部部材の成型が容易である。また、上述のような表面処理を底部部材の吐出液に面する面に施す場合、当該面が平坦であると、湾曲している場合よりも低コストで摩擦抵抗を低減するような加工を施すことができる。

さらに、上部部材と底部部材とは、樹脂からなっていてもよい。
この場合、溶着により上部部材と底部部材とを容易に接合することができる。例えばポリプロピレンを上部部材と底部部材とに採用した場合、上部部材と底部部材との溶着が可能である。
また本発明は、上述したような流路構成部材を備えた、液滴吐出型の画像形成装置の発明としても成立する。

第一実施形態にかかる模式図。 （２Ａ）および（２Ｂ）は第一実施形態にかかる流路構成部材の断面図。 （３Ａ）および（３Ｂ）は他の実施形態にかかる流路構成部材の断面図。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら説明する。尚、各図において対応する構成要素には同一の符号が付され、重複する説明は省略される。

１．第一実施形態
図１は液滴吐出型の画像形成装置としてのインクジェットプリンター１の発明に関連する要部を示す、鉛直方向の上方から見た模式図である。インクジェットプリンター１は、印刷ヘッド１０、インクタンク１１、ポンプＰ、上流側主流路１２・上流側分岐流路１３・下流側分岐流路１４・下流側主流路１５を構成する流路構成部材１６を備えている。本実施形態において流路構成部材１６はインク（吐出液）を移送するための管であり、流路はインクで満たされている。ポンプＰはインクタンク１１の外側に設けられ、インクタンク１１からインクを吸引し上流側主流路１２にインクを流通させる。上流側主流路１２から分岐している上流側分岐流路１３は印刷ヘッド１０内のインク室と連通しインク室はインクタンク１１から供給されたインクが満たされる。インク室にはノズルごとに図示しないピエゾ素子が備えられている。ピエゾ素子に駆動電圧パルスが印加されるとピエゾ素子が機械的に変形し、インク室に満たされたインクが加減圧されノズルからインク滴が吐出される。インク室は下流側分岐流路１４にも連通しており、下流側分岐流路１４は下流側主流路１５に合流する。インク室内の吐出されなかったインクは下流側分岐流路１４・下流側主流路１５を経て再びインクタンク１１に回収される。すなわち本実施形態においては、流路内においてインクに含まれる成分が沈降することを防止するために、インクが循環するように流路が構成されている。流路構成部材１６には、インクの移送方向が水平方向となるように設置されている部分が存在する。

図２Ｂは、流路構成部材１６のうち、インクの移送方向が水平方向となるように設置されている部分の一部を示す断面図であって、インクの移送方向に直交する断面図である。図２Ａは図２Ｂにおける２Ａ−２Ａ線における断面図である。例えば上流側分岐流路１３は、印刷ヘッド１０において水平方向に複数配置された各インク室と接続するために細分化され（不図示）、細分化された流路を接続する流路を構成する流路構成部材１６は水平方向に設置されうる。細分化された流路内で沈降物が滞留すると流路が詰まりやすい。上流側分岐流路１３が詰まってしまうとノズルからインクを吐出できなくなるので、上流側分岐流路１３において流路が詰まらないようにすることは重要である（下流側の流路が仮に詰まってしまったとしてもインクを吐出することはできる）。本実施形態では図２は上流側分岐流路１３を構成する流路構成部材１６の水平方向に設置された部分の断面図であるとして以降の説明を行う。流路構成部材１６は、上流側分岐流路１３の鉛直方向の上側を構成する上部部材１６ａと、上流側分岐流路１３の鉛直方向の下側（底部）を構成する底部部材１６ｂとで構成されている。上部部材１６ａと底部部材１６ｂとは溶着あるいは図示しない接着層を介して接着されており、一つの流路を構成する管として機能する。

本実施形態において流路１３のインクの移送方向に直交する断面は、鉛直方向上側の上辺が下側の下辺より短い台形の形状である。底部部材１６ｂは台形の下辺に対応する面を構成しており、平坦なフィルム状の形態をしている。上部部材１６ａは台形の他の３辺に対応する面を構成するために屈曲した形に成型されている。このように、流路の断面が台形、すなわち、鉛直方向の高さを二等分した場合の上部面積が下部面積よりも狭い形状の場合、断面積が広い下部領域の方が上部領域の方よりも管の内壁からの摩擦抵抗の影響を受けにくいため、インクが流れやすい。インク液中に分散している顔料などの成分は、重力にしたがって下方に沈降する傾向にあるが、前述したように流路の下部領域においては上部領域と比較して流速が速いために沈降物を滞留させにくくすることが可能である。

また、流路１３の断面において水平方向の幅の最大値Ｗｍａｘ（台形の下辺）は鉛直方向の高さの最大値Ｈｍａｘ（台形の高さ）よりも大きい。流路の断面形状が水平方向の長さが鉛直方向の長さよりも長い所謂横長の形状であって、前述したように下部領域が上部領域より水平方向に広い形状であると、所定濃度よりも沈降物の濃度が濃い高濃度領域が流路１３の底部付近の広く浅い領域において分布する。一方、Ｗｍａｘ＜Ｈｍａｘの場合は、所定濃度よりも沈降物の濃度が濃い高濃度領域が流路１３の底部付近の狭く深い領域において分布する。したがって前者の方が後者よりも、所定濃度よりも沈降物の濃度が薄く沈降物の滞留を生じさせ難い程度の流速で流れている低濃度領域と、所定濃度よりも沈降物の濃度が濃く沈降物の滞留が生じ得る高濃度領域との界面が広い。その結果、低濃度領域におけるインクの流れによって、高濃度領域にて滞留しようとする沈降物を巻き上げることができ、高濃度領域における沈降物の滞留を防止できる。

また、流路１３の断面において水平方向の幅の最小値Ｗｍｉｎ（台形の上辺）は高さの最大値Ｈｍａｘよりも小さい。これにより、流路１３の断面が極端に扁平となることが防止でき、断面の外周の長さを抑制できる。ここで、断面積が同じである場合、外周の長さが長い断面であるほど、流路１３の内壁面に対するインクの接触面積が増大し、全体的にインクは流れにくく流速が低下しやすい。Ｗｍｉｎ＜Ｈｍａｘとすることで、Ｗｍｉｎ＞Ｈｍａｘの場合よりも断面の外周の長さを短くして流速が落ちにくいようにすることができる。その結果、沈降物を滞留しにくくすることができる。

なお、本実施形態におけるインクは、紫外光などの活性光線を照射されると硬化する性質を有している。そのため上部部材１６ａおよび底部部材１６ｂには遮光性を有する樹脂からなる材料（例えば着色ポリプロピレン）が採用される。上部部材１６ａと底部部材１６ｂとが樹脂で構成されていることにより、上部部材１６ａと底部部材１６ｂとを溶着により容易に接合することができる。また、底部部材１６ｂの流路１３に面する面のインク液に対する摩擦抵抗が、上部部材１６ａの流路１３に面する面のインク滴に対する摩擦抵抗よりも小さくなるような表面処理（例えば研磨、コーティング等）がなされている。その結果、流路の下部領域においては上部領域と比較して、さらにインク液が流れやすくなるため、沈降物を下部領域にさらに滞留しにくくすることができる。なお、底部部材１６ｂは全体が平坦な形状であるので、成型が容易である。また、湾曲面に対して前述のような表面処理を施す場合よりも容易であり、低コストで実施することができる。
なお、インクタンク１１やポンプＰには、紫外光に対する遮光性を有する材料として例えばステンレスなどの金属材料が採用される。また、上流側分岐流路１３を構成する流路構成部材１６以外の流路を構成する部材においても、前述の遮光性を有する樹脂や金属が採用される。

２．他の実施形態
尚、本発明の技術的範囲は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上記実施形態では、上流側分岐流路１３を例に説明したが、水平方向にインクを移送するように設置されている流路であればどこに用いられても良い。

また、上部部材１６ａと底部部材１６ｂとで構成される流路構成部材１６は、管と管とを連結するための継手として用いられてもよい。
また、図３Ａに示すように、上部部材１６ａの断面が、Ｗｍａｘ＞Ｈｍａｘとなる鉛直方向上向きに丸みを帯びた凸となるように湾曲した形状であってもよい。さらに、底部部材１６ａは平坦な板状の部材であることに限らず、例えば図３Ｂに示すように底部部材１６ｂが鉛直方向の下向きに丸みを帯びた凸形状となるように湾曲していてもよい。
なお、上部部材１６ａや底部部材１６ｂに樹脂以外の材料（例えばステンレスなどの金属材料）を採用してもよい。

１：インクジェットプリンター、１０：印刷ヘッド、１１：インクタンク、１２：上流側主流路、１３：上流側分岐流路、１４：下流側分岐流路、１５：下流側主流路、１６：流路構成部材、１６ａ：上部部材、１６ｂ：底部部材、Ｐ：ポンプ

Claims (5)

1. 活性光線が照射されることにより硬化する性質を有する液滴を吐出する画像形成装置に備えられた吐出液の流路を構成する流路構成部材であって、
   前記活性光線に対する遮光性を有し、水平方向に前記吐出液を移送する前記流路の鉛直方向における底部を少なくとも構成する底部部材と、
   前記遮光性を有し、前記底部部材と接合して前記鉛直方向において前記底部部材よりも前記流路の上側の部分を構成する上部部材と、を備え、
   前記吐出液の移送方向と直交する方向かつ前記水平方向における前記流路の幅の最大値は、前記鉛直方向における前記流路の高さの最大値より大きく、
   前記吐出液の移送方向と直交する前記流路の断面を前記鉛直方向に関して高さが二等分となるように二分した場合における下部領域の断面積は、上部領域の断面積よりも広く、
   前記底部部材の前記吐出液に面する面の前記吐出液に対する摩擦抵抗は、前記上部部材の前記吐出液に面する面の前記吐出液に対する摩擦抵抗よりも小さい、
   流路構成部材。
2. 前記吐出液の移送方向と直交する方向かつ前記水平方向における前記流路の幅の最小値よりも前記鉛直方向における前記流路の高さの最大値の方が大きい、
   請求項１に記載の流路構成部材。
3. 前記底部部材は、平坦な板状の部材からなる、
   請求項２に記載の流路構成部材。
4. 前記上部部材と前記底部部材とは、樹脂からなる、
   請求項１〜請求項３のいずれかに記載の流路構成部材。
5. 請求項１〜請求項４のいずれかに記載の流路構成部材を備える画像形成装置。

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