JP5786063B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

Description

本発明はインクジェット記録装置に関する。

インクジェット記録装置はインクを粒子にして、印字物に付着させて文字を形成する装置である。そのうち、コンテイニュアス型インクジェット記録装置は、インク粒子を帯電するために、導電性を有する必要がある。インクは樹脂、溶媒、添加剤、色材から構成されるが、インクに導電性を付与する方法として、溶媒に溶解する塩を用いることがある（以下、「導電剤」という）。

ここで、調色用ベースレジンに関する技術については、例えば特許文献１に開示されている。一方、インクジェット記録装置においては、顧客ニーズより各種カラーインクの要求がある。カラーインクに用いる色材には、染料、顔料がある。顔料インクの場合、顔料をインク中に分散させるため、分散剤または樹脂を用いることがある。分散剤とは、顔料に吸着させることにより、顔料同志の凝集を防ぐ目的で配合されるが、分散剤の多くは界面活性剤である。界面活性剤は親水基と疎水基を有する物質であり、親水性の顔料表面に親水基が吸着することにより、顔料表面が疎水性となり疎水性の溶媒中に均質に分散させることができる。
溶媒がMEK等の極性溶媒の場合、分散を容易にさせるため、極性基を付加することがある。また、染料を用いた場合、溶解性、耐光性から、含金錯塩染料を使用した場合、染料自体が極性基を有することがある。
色材に顔料を用いた場合、顔料を溶液上で安定に分散させるため、分散剤の電位を導電剤が中和するため、分散を阻害しないような導電剤を選定していた。

また、色材に染料を用いた場合、前記導電剤はインク中でイオンになるため、前記、染料の極性基にイオンが吸着し、色材あるいは導電剤の溶解性が低下し、析出にいたることがあるため、染料ごとに、安定な導電剤を選定していた。

特開平０７−４１７２７号公報

したがって、カラーインクを各種製造するためには、カラーインクに用いる色材と導電剤の組み合わせを評価する必要があった。また、カラーインクのニーズより、製品別に色分けするなど、現地で各種要求される場合、インクジェット記録装置を各種インク毎に準備する必要がある。さらに、カラーインクの需要は黒などの標準色に比べ、少ないため少量生産対応が必要である。
本発明の目的は多品種かつ少量のインクジェット記録装置用のカラーインクを効率よく製造することにある。

本発明のその他の目的は顧客要求時に直ちにカラーインクを使用できることを提案することにある。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、インクが吐出されるノズルと、前記ノズルから吐出されて印字に使用されるインクが帯電される帯電電極と、前記帯電電極で帯電されたインクが偏向される偏向電極と、印字に使用されないインクが回収されるガターと、を備えるインクジェット記録装置であって、前記ノズルへのインク供給経路に接続され、ベースインクを収容するベースインク容器と、前記ベースインク容器に接続され、調色剤を収容する調色剤容器と、前記ベースインク容器と前記調色剤容器との接続経路中に設けられたポンプと、前記ベースインク容器内の液体を攪拌する攪拌装置と、制御装置と、を有することし、前記制御装置で前記ポンプを駆動し、前記調色剤容器の調色剤を前記ベースインク容器に供給し、前記攪拌装置でベースインク及び調色剤を攪拌して混合し、混合されたベースインク容器内のインクをノズルへ供給して印字することを特徴とする。

ベースインク１種に対し、着色剤を複数そろえることで、カラーインクを少量多品種製造することが出来る。
さらに、ベースインクと着色剤を別体でそろえておくことにより、顧客要求時に直ちにカラーインクを供給することが出来る。

本発明になるインクジェット記録装置の機能ブロック図である。 図1に示したインクジェット記録装置の主制御装置を構成するマイクロコンピュータが実行する制御処理のフローチャートである。

以下に、本発明の実施の形態を説明する。

以下、本発明の実施形態を説明する。
インクジェット記録装置の調色用のベースインクに用いる樹脂は保存性の点から熱可塑性樹脂であれば、特に指定されるものではないが、塗膜物性の点から塩ビ系、アクリル系樹脂等の高極性樹脂が望ましい。また、相手基材への密着性、インクの粒子化安定性の点から、これらの樹脂に酢酸ビニル、スチレンなどを共重合させてもよい。分子量は概ね、8000〜45000程度が望ましい。これは、8000以下であると塗膜の強度が低下し、45000以上ではインク粒子が安定して作成することが困難であるためである。

酸価は色材に顔料用いる場合は80〜200（KOHｍｇ/ｇ）が望ましい。酸価が80以下であれば、分散安定性が損なわれ、200以上であると塗膜物性が低下するためである。色材に染料を用いる場合はこの限りではない。
溶剤は上記樹脂を溶解できれば特に指定されるものではないが、速乾性、溶解性のよいケトン系が好ましい。
本ベースインクには印字の平滑性、転写性改善のため、添加剤を用いることが出来る。
添加剤にはシリコーン系、フッ素系などが好ましい。
導電剤は有機塩、無機塩を使用することが出来るが、塗膜性能の点から有機塩が好ましい。有機塩で溶媒に溶解するものであれば使用できるが、アンモニウム塩、ホスホニウム塩が導電性、溶解性の点で好ましい。
調色剤に用いる染料は上記樹脂と相溶性のある溶剤を用いることが望ましい。色材は染料、顔料を用いることが出来るが、染料の方が混合時の溶解安定性の点から容易に製造できる。用いる染料としては上記樹脂と相溶性がある染料であれば、限定されるものではないが、耐光性の点からクロム錯塩染料が好ましい。たとえば、黒系であれば、ソルベントブラック27,ソルベントブラック29、黄色系であれば、ソルベントイエロー79,ソルベントイエロー81が使用できる。
色材に顔料を用いる場合は、酸化チタン、有機顔料、カーボンブラックなどを使用できるが、インクジェット記録装置用インクの場合２次粒子径で150〜50０ｎｍであることが望ましい。１５０μｍ以下であると分散安定性が困難になり、500ｎｍ以上であると沈降速度、ノズル詰りの発生頻度が高くなる。
本発明のベースインク、調色剤は上記物質を混合、攪拌し、ろ過することにより製造される。
ベースインクと調色剤を別々に製造し、保管する。顧客は目的とするカラーと濃度を要求する。製造所ではベースインクと調色剤を要求に応じ調合する。調合液をろ過し、容器に充填し出荷する。製造所はカラーインクを個別に在庫することなく、多品種のカラーインクの品揃えをすることができる。

次に、顧客における使用方法をについて説明する。
ベースインクと調色剤は別々の容器に充填される。ベースインクの容器には調色剤を入れるスペースを開けておく。スペースは調色剤投入量最大値としておくことにより、入れすぎなどの作業ミスを防ぐ。ベースインクのスペースに調色剤を投入し混合する。調色剤は見本に従い、要求濃度に応じ量を調節することができる。

次に、調色時の混合の手間を省くため、本発明の自動化手段を提供する。

図１は本発明になるインクジェット記録装置の機能ブロック図である。ノズル1はポンプ9より加圧され、調圧弁8により調圧されたインクを噴出することにより形成したインク柱2の先端部分を分離させて、インク粒子3を発生して印字物4にむけて飛行させる。帯電電極5はインク柱2の先端部分が分離して、インク粒子3を発生する領域を包囲するように設置し、帯電電圧を印加してインク柱2の先端部分を帯電する。インク柱2の先端部分の帯電量は帯電電圧に比例した値となる。帯電したインク柱2の先端部分が分離して形成されたインク粒子3はインク柱2の状態での帯電量を保持したインク粒子3となり、結局、インク粒子3は帯電電圧に比例した電荷量に帯電されることになる。偏向電極6はインク粒子3の飛行路をはさんで対抗するように設置し、偏向電源から偏向電極6に印加することによって飛行路に偏向電界を作用させる。この偏向電界中を飛行するインク粒子3は帯電量に応じて偏向する。ガター7は帯電されずに無偏向で直進するインク粒子3の飛行路を遮るように位置させて設置し、印字に使用しないインク粒子3を捕獲し回収する。

インク容器11は前記ベースインクを入れる容器であり、前記調色剤と混合される。混合器18はインク容器11に設置される。調色剤容器10は調色剤を入れる容器である。操作パネル17は表示装置として機能するドットマトリクス表示型の液晶表示パネルとその表面に重合した入力装置として機能する透明なタッチ入力スイッチを備えたタッチ入力表示パネルである。主制御装置14を構成するマイクロコンピュータ19はCPU15とメモリ16を備え、操作パネル17の液晶表示パネルに制御処理メニューを表示し、タッチ入力スイッチから入力された指示に従って各種の制御処理を実行するとともに制御処理結果を液晶パネルに表示する。
図2はマイクロコンピュータ19が実行する制御処理のフローチャートである。この制御処理はメモリに格納された制御処理プログラムにしたがって実行する。
ステップ100において、電源が投入され、メニュー画面からインク混合画面を選択し、ステップ101において、操作パネル17のタッチ入力により濃度値を選択し、混合開始を実行する。次に、ステップ102において、CPU15は濃度値からあらかじめメモリ16に記憶されたポンプ駆動時間を呼び出す。CPU15は前記ステップ3で呼び出された時間の間、ポンプ駆動装置をONする。ポンプ9aは駆動され、調色剤容器10の調色剤が一定量投入される。そして、ステップ103において、CPU15は一定時間、混合器駆動装置13を駆動する。混合器18はインク容器11を攪拌する。一定時間経過後、ＣＰＵ15は混合器駆動装置13をOFFする。

以上のように本実施の形態にかかる発明によれば、多品種かつ少量のインクジェット記録装置用のカラーインクを効率よく製造することができる。

１…ノズル、２…インク柱、３…インク粒子、４…印字物、５…帯電電極、６…偏向電極、７…ガター、８…調圧弁、９…ポンプ、１０…調色剤容器、１１…インク容器、１２…ポンプ駆動装置、１３…混合器駆動装置、１４…主制御装置、１５…ＣＰＵ、１６…メモリ、１７…操作パネル、１８…混合器

Claims (5)

1. インクが吐出されるノズルと、
   前記ノズルから吐出されて印字に使用されるインクが帯電される帯電電極と、
   前記帯電電極で帯電されたインクが偏向される偏向電極と、
   印字に使用されないインクが回収されるガターと、を備えるインクジェット記録装置であって、
   前記ノズルへのインク供給経路に接続され、ベースインクを収容するベースインク容器と、
   前記ベースインク容器に接続され、調色剤を収容する調色剤容器と、
   前記ベースインク容器と前記調色剤容器との接続経路中に設けられたポンプと、
   前記ベースインク容器内の液体を攪拌する攪拌装置と、
   制御装置と、を有することし、
   前記制御装置で前記ポンプを駆動し、前記調色剤容器の調色剤を前記ベースインク容器に供給し、前記攪拌装置でベースインク及び調色剤を攪拌して混合し、混合されたベースインク容器内のインクをノズルへ供給して印字することを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 請求項１に記載のインクジェット記録装置であって、
   入力装置を有し、
   前記入力装置で入力されたインク濃度情報に基づき、前記ポンプ及び前記攪拌装置が所定時間動作して、前記ベースインク容器内でインクが混合されることを特徴とするインクジェット記録装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のインクジェット記録装置であって、
   前記ベースインクは、樹脂、色材、溶媒から成り、前記樹脂は熱可塑性樹脂であるとともに高極性樹脂であり、前記溶媒はケトン系であり、前記色材はクロム錯塩染料であることを特徴とするインクジェット記録装置。
4. 請求項１または請求項２に記載のインクジェット記録装置であって、
   前記ベースインクは、樹脂、色材、溶媒から成り、前記樹脂は熱可塑性樹脂であるとともに高極性樹脂であり、前記溶媒はケトン系であり、前記色材は酸化チタン、有機顔料またはカーボンブラックの少なくとも１つであることを特徴とするインクジェット記録装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置であって、
   前記ベースインクには、シリコーン系又はフッ素系の添加剤が含有されていることを特徴とするインクジェット記録装置。

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