JP5975039B2 - インクジェット記録装置及びインクジェット記録装置におけるインク供給方法 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェット記録装置及びインクジェット記録装置におけるインク供給方法に関する。

液状のインクを吐出するインクジェット記録装置のヘッド部は、インクを吐出するための動作により発熱する。ヘッド部が熱を持ちすぎると、インクの吐出不良を生じる場合がある他、ヘッド部自体の故障の原因となる場合がある。このため、インクジェット記録装置は、ヘッド部に供給されるインクによりヘッド部を冷却している（例えば、特許文献１）。即ち、ヘッド部内を通過して吐出されるインクによりヘッド部の熱が吸収されることにより、ヘッド部が冷却されるのである。

特開２００２−４６２７５号公報

ところで、ヘッド部から吐出されて記録媒体上に着弾したインクは、滲みを生じさせる場合がある。滲みの有無や滲みの大きさは、記録媒体の種類によるが、いずれの記録媒体を用いるにせよ、滲みを低減させる手段として、インクの粘度を高くする方法が知られている。しかしながら、インクの粘度が高すぎると、インクの粘度の高さ故にヘッド部からインクを吐出させることが難しくなる。そこで、所定の温度、例えば、６０℃〜７０℃、よりも低い場合に粘度が高いゲル状となり、所定温度以上に加熱されると相転移により粘度が著しく低下した液状となる性質を有するインクを用いる方法がある。当該インクを用いることにより、所定温度以上の状態で液滴としてヘッド部から吐出されたインクの液滴は記録媒体上に着弾後に記録媒体や周囲の空気等に熱を奪われて冷却されてゲル状となり、滲みを生じさせずに記録媒体上に定着する。

ここで、このようなインクを用いる場合、ヘッド部に供給される時点でインクは液状となるまで加熱されている必要がある。温度が低くゲル状であるインクを従来のインクジェット記録装置のヘッド部に供給しようとした場合、ヘッド部の吐出口に至るまでの微細な経路上をインクが上手く移動することができないためである。
しかしながら、このような液状となるために所定温度以上に加熱される必要があるインクを用いると、ヘッド部に供給されるインクが既に加熱されているため、前述したようなヘッド部の冷却を行うことができないという問題が生じる。このため、ヘッド部を冷却するための別の方法が必要となる。
一方、吐出される直前のインクを液状とするためにはインクを加熱しなければならないが、単にインクを加熱する方法はエネルギー効率が悪く、望ましくない。
これらの事情から、熱を有するヘッド部をインクの相転移のための熱源として利用することで、ヘッド部の冷却とインクの加熱とを両立することが望ましいが、従来のインクジェット記録装置は、ヘッド部を冷却するための冷却系と、インクを加熱するための加熱系とを個別に設けなければならず、エネルギー効率が悪かった。

本発明の課題は、ヘッド部の冷却とインクの加熱のためのエネルギー効率がより良いインクジェット記録装置及びインクジェット記録装置におけるインク供給方法を提供することである。

上記の課題を解決するために、本発明のインクジェット記録装置は、インク貯留部と、前記インク貯留部から供給されるインクをヘッド部に供給するインク供給機構と、前記インクの温度を制御する制御部とを備えるインクジェット記録装置であって、前記インク供給機構は、前記インク貯留部から供給されるインクが通過するよう設けられ、前記ヘッド部に生じた熱をインク流路部内のインクに移動させるよう、前記ヘッド部と直接又は間接的に接触して設けられたインク流路部と、前記インク流路部を通過した前記インクを加熱する第１加熱部と、前記第１加熱部により加熱された前記インクを前記ヘッド部に供給する供給部と、を備え、前記インクは、第１温度未満でゲル化する相転移を生じるインクであり、前記インク貯留部から供給されたインクを前記第１温度未満で前記インク流路部を通過させ、前記第１加熱部により前記インク流路部を通過したインクを加熱するよう構成することを特徴とする。
また、本発明において、前記インク流路部又は当該インク流路部のインク温度を検知する検知手段と、前記検知手段により検知される温度に応じて、前記インク流路部内のインクを加熱する第２加熱部を有する構成としても良い。
また、上記の課題を解決するために、本発明のインクジェット記録装置は、インク貯留部と、前記インク貯留部から供給されるインクをヘッド部に供給するインク供給機構と、前記インクの温度を制御する制御部とを備えるインクジェット記録装置であって、前記インク供給機構は、前記インク貯留部から供給されるインクが通過するよう設けられ、前記ヘッド部に生じた熱をインク流路部内のインクに移動させるよう、前記ヘッド部と直接又は間接的に接触して設けられたインク流路部と、前記インク流路部を通過した前記インクを加熱する第１加熱部と、前記第１加熱部により加熱された前記インクを前記ヘッド部に供給する供給部と、を備え、
前記インク流路部又は当該インク流路部のインク温度を検知する検知手段と、前記検知手段により検知される温度に応じて、前記インク流路部内のインクを加熱する第２加熱部を有することを特徴とする。
また、本発明において、前記インクは、第１温度未満でゲル化する相転移を生じるインクであり、前記検知手段で検知される前記インク流路部の温度又はインク温度が前記第１温度より低い第２温度未満である事を検知した場合に、前記第２加熱部により加熱する構成としても良い。
また、本発明において、前記制御部は、前記第２加熱部を、前記インク流路部の温度又はインク温度が前記第１温度未満前記第２温度以上となるように加熱制御する構成としても良い。

また、本発明において、前記インク流路部は、前記ヘッド部を記録装置本体に固定するヘッド固定部材と一体に設けられ、前記ヘッド部と、前記ヘッド固定部材を介して接触して設けられる構成としても良い。

また、本発明において前記インク流路部は、前記ヘッド部と直接接触して設けられる構成としても良い。

また、本発明において、前記インク流路部と前記ヘッド固定部材とは、熱伝導率が１００Ｗ／ｍｋ以上の熱伝導性材料で構成されている構成としても良い。

また、上記課題の解決のために、本発明のインク供給方法は、インク貯留部から供給されるインクが、ヘッド部に生じた熱をインク流路部内のインクに移動させるようヘッド部と直接又は間接的に接触して設けられたインク流路部を通過して、ヘッド部の内部に供給され、前記ヘッド部に供給された前記インクを吐出するインクジェット記録装置におけるインク供給方法であって、前記インク流路部を通過した前記インクを前記ヘッド部へ供給する前に加熱する加熱工程と、前記ヘッド部内に加熱された前記インクを供給する供給工程と、を有し、
前記インクは、第１温度未満でゲル化する相転移を生じるインクを用い、前記インク貯留部及び前記インク流路部内のインク温度が第１温度未満となるように設定する工程を有し、前記加熱工程は、前記インク流路部を通過した前記インクを前記ヘッド部へ供給する前に前記第１温度以上に加熱し、前記供給工程は、前記第１温度以上で前記ヘッド部内に前記インクを供給することを特徴とする。

また、本発明において、前記インク流路部内のインク温度が前記第１温度より低い第２温度未満である場合には、前記インク流路部内のインクを加熱する工程を有する構成としても良い。

本発明によれば、ヘッド部の冷却とインクの加熱のためのエネルギー効率をより良くすることができる。

インクジェット記録装置の全体を示した斜視図である。 インクジェット記録装置のブロック図である。 ヘッド部及びヘッド部の周囲の構成の一例を示す斜視図である。 図３に示す構成の上面図である。 図３に示す構成をインク供給口側から見た場合の図である。 インク供給口を左側として見た場合の図３に示す構成の側面図である。

本発明の実施形態たるインクジェット記録装置１について図１から図６に基づいて説明を行う。
図１はインクジェット記録装置１の全体を示した斜視図である。図２は、インクジェット記録装置１のブロック図である。

インクジェット記録装置１は、記録媒体を水平方向に沿って搬送する搬送装置２と、搬送される記録媒体に上方からインクを吐出する複数のヘッド部３を搭載するキャリッジ４と、キャリッジ４を記録媒体の搬送方向に直交する水平方向に沿って搬送する主走査装置５と、キャリッジ４に搭載された各ヘッド部３のノズルの保湿を行うノズル保湿部６と、キャリッジ４に搭載された各ヘッド部３のメンテナンスを行うメンテナンス部７と、これら各構成を制御する制御部８と、全体を支持するフレーム１００を主として備えている。
なお、以下の説明では、水平方向であって記録媒体の搬送方向に沿った方向をＹ軸方向、水平方向であってキャリッジ４の搬送方向に沿った方向をＸ軸方向又は主走査方向、鉛直上下方向をＺ軸方向というものとする。

搬送装置２は、駆動ローラ２１及び従動ローラ（図示略）と、駆動モータ２２と、搬送ベルト２３と、を備えている。
駆動ローラ２１及び従動ローラは、回転自在に軸支されており、駆動ローラ２１は、Ｘ軸方向に延在するように配置されている。駆動モータ２２は、駆動ローラ２１を回転駆動するための駆動源であり、駆動ローラ２１の一端側に取り付けられている。
搬送ベルト２３は、無端状に形成され、駆動ローラ２１と従動ローラとの間に架け渡されている。搬送ベルト２３は、駆動ローラ２１が回転すると駆動ローラ２１と従動ローラとの間を周回してその上面に載置された記録媒体をＹ軸方向に沿った搬送方向Ｆに向かって搬送し、駆動ローラ２１の回転が停止すると、両ローラ間での周回を停止し、記録媒体の搬送を停止する。
駆動モータ２２は、制御部８の制御に従って、ヘッド部３がＸ軸方向に沿った片道一回分の走査が終了すると、駆動ローラ２１を所定量だけ回転させて記録媒体を搬送方向に所定距離だけ搬送させて停止させ、ヘッド部３がＸ軸方向の反対方向への走査を開始して終了すると、駆動ローラ２１を再度所定量だけ回転させて記録媒体を搬送方向Ｆに所定距離だけ搬送させて停止させることを繰り返し、記録媒体をいわゆる間欠搬送する。
なお、記録媒体としては、紙や布帛のほか、樹脂フィルムや金属類等を用いることが可能である。

図１に示すように、フレーム１００は、Ｘ軸方向に沿って延在する矩形の本体部１０１と、本体部１０１におけるＸ軸方向一端部を支持する第一の土台部１０３と、本体部１０１におけるＸ軸方向他端部を支持する第二の土台部１０２とから主に構成されている。
第一の土台部１０３は、その内部にメンテナンス部７を格納保持しつつ本体部１０１の一端部を下方から支持している。また、第二の土台部１０２は、その内部にノズル保湿部６を格納保持しつつ本体部１０１の他端部を下方から支持している。
本体部１０１は、後述する主走査装置５の一対のキャリッジレール５１，５１をＸ軸方向に向けた状態で内側に格納保持しており、キャリッジ４は本体部１０１の内部でＸ軸方向に沿って搬送される。
また、第一の土台部１０３と第二の土台部１０２は、前述した搬送装置２を挟んでＸ軸方向の両側に配置され、本体部１０１は搬送装置２の上方に架設されている。これにより、搬送装置２による記録媒体の搬送方向に直交する方向でキャリッジ４を搬送しつつ当該キャリッジ４に搭載された各ヘッド部３からインクを吐出して画像形成を行うことを可能としている。

主走査装置５は、フレーム１００の本体部１０１の内部において、Ｘ軸方向に沿って延在するように支持された棒状の一対のキャリッジレール５１、５１を備えている。これら一対のキャリッジレール５１、５１は、搬送装置２の搬送ベルト２３の上方を跨ぐように設けられている。そして、キャリッジレール５１、５１には、箱状のキャリッジ４がＸ軸方向に沿って往復移動可能に支持されている。

キャリッジ４は上部が開放された箱状の形状を有する筐体であり、Ｘ−Ｙ平面に沿う底板に設けられたヘッド固定部材４ａに対して複数のヘッド部３が搭載される。キャリッジ４は、図１に示すように、Ｙ軸方向における両側面の上部においてＹ軸方向両側に向かって腕部が延出されており、当該各腕部がそれぞれリニアガイドを介してキャリッジレール５１、５１の上部に載置されており、これによってキャリッジレール５１、５１上をＸ軸方向に沿って滑動可能となっている。
また、キャリッジレール５１、５１とキャリッジ４の腕部の間にはリニアモータが装備されている。即ち、各キャリッジレール５１、５１にはリニアモータの固定子が装備され、キャリッジ４の各腕部には可動子が装備されており、固定子側のコイルの電流制御によりキャリッジ４はＸ軸方向に沿った搬送動作が付与される。

ノズル保湿部６は、搬送装置２から外れて、キャリッジレール５１、５１の他端部側に設けられている。即ち、非記録動作時に、キャリッジ４がキャリッジレール５１、５１の他端部のノズル保湿部６との対向位置まで移動し、かかる状態で各ヘッド部３のノズルの保湿を行う。
即ち、このノズル保湿部６は、各ノズルに密着して、各ノズル内部を保湿液の貯蔵部に接続した状態とするためのものであり、主に、保湿液の貯蔵部とその昇降機構とにより構成されている。

メンテナンス部７は、非記録動作時に各ヘッド部３のメンテナンスを行う。メンテナンス部７は、搬送装置２から外れて、キャリッジレール５１、５１の一端部側に設けられている。即ち、キャリッジ４がキャリッジレール５１、５１の一端部のメンテナンス部７との対向位置まで移動した状態でメンテナンスが実施される。
このメンテナンス部７は、各ヘッド部３のノズルの下面の汚れを拭き取る清掃装置と、メンテナンス対象となるヘッド部３によるインクの吐出を行う際の受け皿となるインクトレー（図示略）とを備えている。
上記清掃装置は、主に、ノズルに摺接するＸ軸方向に沿った回転軸回りに回転可能な清掃ローラと、当該清掃ローラをＹ軸方向に沿って搬送するローラ搬送機構とにより構成されている、清掃ローラは、キャリッジ４に搭載された九色のヘッド群の内の三色分のヘッド群の拭き取りが可能となるように、Ｘ軸方向における幅が設定されており、一往復半の移動動作により全てのヘッド部３の清掃を実施する。そして、これにより、インクの固化によるノズルの目詰まりを防止する。
また、メンテナンス時のインクトレーに対するインクの吐出は、インク供給装置のインク供給圧をもって行われ、これによりヘッド部３内のインク流路の詰まりなどを解消することができる。

制御部８は、ＣＰＵ８１、ＲＡＭ８２、ＲＯＭ８３等を備え、ＣＰＵ８１がＲＯＭ８３等に記憶された各種のプログラムやデータ等を読み出して処理することにより、インクジェット記録装置１の動作に係る各種処理を行う。

次に、キャリッジ４内に設けられるヘッド部３に係る説明を行う。
図３は、ヘッド部３及びヘッド部３の周囲の構成の一例を示す斜視図である。図４は、図３に示す構成の上面図である。図５は、図３に示す構成をインク供給口４２ａ側から見た場合の図である。図６は、インク供給口４２ａを左側として見た場合の図３に示す構成の側面図である。
本実施形態のヘッド部３は、例えば、ヘッド固定部材４ａに固定されることによりヘッド列を形成している。ヘッド固定部材４ａは、ヘッド部３の下端側の形状に応じて設けられた複数の孔を有する。ヘッド部３は、ヘッド固定部材４ａの孔に嵌め込まれることによりヘッド固定部材４ａに対して立設するように固定される。
また、図３〜図６に示すように、複数のヘッド部３はそれぞれ、長手方向がＹ方向に沿うよう設けられている。図示しないが、ヘッド部３はそれぞれ、少なくとも長手方向に沿って設けられた複数のノズルを有する。ヘッド部３は、長手方向に沿って設けられた複数のノズルの列を長手方向に直交する方向に複数列有していてもよい。

また、図３〜図６に示すように、ヘッド部３は、Ｙ方向に沿って複数配置される。また、複数のヘッド部３は、Ｘ方向について千鳥状に配置される。以下の記載において、Ｙ方向に沿って配置された複数のヘッド部３を「ヘッド列」と記載する。

次に、ヘッド列に含まれる複数のヘッド部３にインクＩを供給するインク供給機構４１について説明する。
インク供給機構４１は、例えば、インク流路部４２、インク導入チューブ４３、インクタンク４４、インク供給チューブ４５等を有する。
インク流路部４２は、図３〜図６に示すように、Ｙ方向に沿ってヘッド列どうしの間を通るように設けられている。インク導入チューブ４３は、インク流路部４２の一端側（図３に示す右側）からＺ方向に沿って立設するよう設けられている。インクタンク４４は、インク流路部４２及びインク流路部４２を挟んで設けられた２つのヘッド列の上方に設けられており、インク導入チューブ４３の上端と接続されている。インク供給チューブ４５は、インクタンク４４とヘッド部３とを接続するようにＺ方向に沿って設けられている。インク供給チューブ４５は、複数のヘッド部３のそれぞれに対して個別に設けられる。

インク流路部４２、インク導入チューブ４３及びインク供給チューブ４５は、それぞれ円筒状の部材であり、円筒の内側にインクＩを流すインク流路として機能する。また、インク流路部４２とインク導入チューブ４３の内側の空洞は、インク流路部４２の一端側におけるインク流路部４２とインク導入チューブ４３との接続部を介して連続するよう設けられている。
また、インクタンク４４は、箱状の部材であり、当該箱状の内側にインクＩを備蓄可能に設けられている。インクタンク４４は、その底面にインク導入チューブ４３及びインク供給チューブ４５内の空洞と連続するための孔が設けられており、当該孔を介してインク導入チューブ４３から流れるインクＩを備蓄し、インク供給チューブ４５にインクＩを流す。

インク流路部４２は、他端側（図３に示す左側）にインク供給口４２ａを有する。インク流路部４２は、インク供給口４２ａを介して図示しないインクカートリッジやポンプ等と接続されている。インクカートリッジは、図３〜図６に示すインク供給機構４１に供給されるインクＩを備蓄する。ポンプは、インクカートリッジに備蓄されたインクＩをインク流路部４２に供給する。即ち、インク流路部４２は、ポンプの動作によりインクカートリッジから送り出されたインクＩを他端側から一端側に向かう方向に流すこととなる。
インク流路部４２の他端側へ流されたインクＩは、インク導入チューブ４３を介してインクタンク４４に供給される。インクタンク４４に供給され、備蓄されたインクＩは、制御部８０による各ヘッド部３の動作制御に応じてインク供給チューブ４５を介して各ヘッド部３に供給される。各ヘッド部３は、制御部８による動作制御に応じてノズルから記録媒体上へインクＩを吐出する。

なお、図３、図５、図６では、便宜上、インクタンク４４内のインクＩのみを図示しているが、ヘッド部３にインクが供給されるに際し、インク流路部４２、インク供給チューブ４５及びインク導入チューブ４３の内側もインクＩで満たされる。また、図４は、便宜上インクＩの図示が省略されている。

また、インク流路部４２には、インク流路部ヒーター４２ｂが設けられている。インク流路部ヒーター４２ｂは、例えば、内部に電熱線等を有し、通電により発熱するヒーターとしての機能を有する。インク流路部ヒーター４２ｂは、インク流路部４２の一端側と他端側との間のインク流路に沿ってインク流路部４２に当接するよう設けられる。本実施形態では、図３〜図６に示すように、インク流路部ヒーター４２ｂは、Ｙ方向に沿うインク流路部４２の上部に当接するよう設けられる。

また、インク流路部４２には、温度センサー４２ｃが設けられている。
温度センサー４２ｃは、インク流路部４２の温度を検知する。具体的には、温度センサー４２ｃは、例えば、サーミスター等の電気抵抗値の変化を利用した抵抗温度計であり、インク流路部４２の一端側であって、インク流路部４２とインク流路部ヒーター４２ｂとの間に介在するよう設けられる。
なお、本態様では温度センサー４２ｃはインク流路部４２の温度を測定する構成を示しており、当該測定温度に基づいて後述するようにインク流路部４２内のインクの温度を制御している。しかしながら温度測定は必ずしもインク流路部自体の温度を測定する構成には限られず、熱電対を直接流路部内に入れる事で内部を通過するインクの温度自体を測定する構成であっても良い。

また、インクタンク４４には、インクタンクヒーター４４ａが設けられている。インクタンクヒーター４４ａは、例えば、内部に電熱線等を有し、通電により発熱するヒーターとしての機能を有する。インクタンクヒーター４４ａは、発熱によりインクタンク４４内に備蓄されたインクを加熱する。本実施形態では、図３〜図６に示すように、インクタンクヒーター４４ａは、箱状のインクタンク４４の底面と、Ｙ方向に沿う長手方向の両側面と、に当接して設けられる。

また、インクタンク４４には、フロートセンサー４４ｂが設けられている。また、インクタンク４４は、バルブ４４ｃを通して、図示されていない背圧制御ユニットに接続されている。
フロートセンサー４４ｂは、インクタンク４４に備蓄されるインクＩよりも密度の低い浮体を有し、インクＩに浮かぶことでインクタンク４４に備蓄されたインクＩの量を検知するセンサーである。
背圧制御ユニットは、インクタンク４４を起点として、インクタンク４４からインク供給チューブ４５を介してヘッド部３のノズルに連続するインクの流路に負圧をかける機能を有する。当該負圧により、インク供給チューブ４５を介してヘッド部３のノズル付近のインクに負圧をかけ、ノズルからインクが滴り落ちることを防止する。具体的には、例えば、インクタンク４４に備蓄されたインクＩの液面の高さがヘッド部３のノズルに対して約２０［ｃｍ］だった場合、背圧制御ユニットは、インクタンク４４に約２５［ｃｍ］の負圧をかける。

また、インク供給機構４１には、インクの流路の開閉を行うための機構が設けられてもよい。例えば、インクタンク４４とインク供給チューブ４５等との間に電磁弁が設けられてもよい。この場合、電磁弁は、制御部８により開閉を制御される。

なお、図２では、便宜上、一つのヘッド固定部材４ａに係る構成を図示するに留めているが、本実施形態のキャリッジ４は、その内側に複数のヘッド固定部材４ａを有する。そして、各ヘッド固定部材４ａに、複数のヘッド部３、ヘッド部３に供給されるインクの色に応じたインクタンク４４を備えるインク供給機構４１等が設けられる。ここで、複数のヘッド固定部材４ａのそれぞれに設けられたインク供給機構４１のインクタンク４４内のインクＩは、インクタンク４４ごとに違う色であってもよいし、一部又は全部のインクタンク４４で共通の色であってもよい。

次に、インクＩの性質について説明する。
本実施形態で用いられるインクであるインクＩは、相転移を生じるインクである。インクＩは、所定温度未満である場合に粘性の高いゲル状となり、所定温度以上である場合に粘性の低いゾル状となる。なおゲル状になる場合の所定温度と、ゾル状になる場合の所定温度とは同じ温度ではない、つまり相転移温度にヒステリシスを有するインクである。
インクＩは、例えば、温度によってゲル状又は固体状と、ゾル状又は液状とに相変化し、６０℃以上１００℃未満に相転移点を有するインクである。つまり、例えば７０℃でゾル状となり、これを冷却して６０℃でゲル状となるようなインクの事を指す。なお、インクＩが相転移を生じる所定温度は、インクに添加されるゲル化剤の種類、ゲル化剤の添加量、活性光線硬化型モノマーの種類を変えることで調整可能である。

より具体的には、インクＩは、エネルギー線（活性光線）が照射されることで硬化する活性光線硬化型インクである。この活性光線硬化型インクは、ゲル化剤を所定の割合（例えば、１質量％以上１０質量％未満）含有しており、温度により可逆的にゾルゲル相転移することを特徴とする。ここで、ゾルゲル相転移とは、高温では流動性を持つ溶液状態であるが、ゲル化温度以下に冷却することで液全体がゲル化し流動性を失った状態に変化し、逆に低温で流動性を失った状態であるが、ゾル化温度以上に加熱することで、流動性を持つ液体状態に戻る現象を指す。

また、ゲル化とは、ラメラ構造、非共有結合や水素結合により形成される高分子網目、物理的な凝集状態によって形成される高分子網目、微粒子の凝集構造などの相互作用、析出した微結晶の相互作用などにより、物質が独立した運動を失って集合した構造を指しており、急激な粘度上昇や弾性増加を伴って固化した、または半固化した、または増粘した状態のことを指す。
また、ゾル化とは前記ゲル化により形成された相互作用が解消されて、流動性を持つ液体状態に変化した状態の事を指す。

また、ゾル化温度とは、ゲル化したインクＩを加温していく際に、ゾル化により流動性が発現する温度であり、ゲル化温度とは、ゾル状態にあるインクＩを冷却していく際に、ゲル化して流動性が低下する際の温度を指す。つまり、ゾル化温度及びゲル化温度は相転移温度であり、所定温度を境とする。当該所定温度を第１温度とした場合、ゾル化温度は第１温度以上であり、ゲル化温度は第１温度未満であるといえる。
なお、インクの相転移温度は、例えば、各種レオメータ（例えばコーンプレートを使用したストレス制御型レオメータ、ＰｈｙｓｉｃａＭＣＲシリーズ、Ａｎｔｏｎ Ｐａａｒ社製）を用いて、ゾル状態にある高温のインクを低剪断速度で温度変化をさせながら得られる粘度曲線、動的粘弾性の温度変化を測定することで得られる粘弾性曲線から測定される。

前記ゾルゲル相転移する活性光線硬化型インクは、高温では液体状態であるため、ヘッド部３による吐出が可能となる。この高温状態の活性光線硬化型インクを用いて記録すると、インク滴が記録媒体に着弾した後、温度差により自然冷却されることで速やかにインクが固化し、インクの滲みを防止することができる。
以下の説明において、インクＩは、７０℃が相転移温度となるよう調整されているものとするが、あくまで一例であってこれに限られるものではない。

次に、インクの供給機構により流されるインクＩの温度変化について説明する。
インクＩは、インク貯留部であるインクカートリッジにおいて、相転移温度未満で備蓄されている。具体的には、インクカートリッジは、例えば、備蓄されたインクＩをインクジェット記録装置１が存する空間の室温とほぼ同じ温度、例えば、２０℃前後に維持するよう設けられている。

インク流路部４２は、相転移温度未満のインクＩを通過させると共にヘッド部３に生じた熱の一部をインクＩに移動させる。
具体的には、例えば、図３〜図６に示すように、インク流路部４２は、ヘッド部３が固定される部材であるヘッド固定部材４ａと一体に設けられており、ヘッド固定部材４ａを介してヘッド部３と接触している。より具体的には、インク流路部４２は、ヘッド固定部材４ａのＸ−Ｚ平面の断面形状において上方に突出した凸部内に設けられたＹ方向に沿う孔によりインクＩを通過させるヘッド固定部材４ａの一部分として設けられている。
インク流路部４２は、熱伝導によりヘッド部３に生じた熱の一部をヘッド部３からヘッド固定部材４ａを介してインク流路部４２を通過するインクＩに移動させる。ここで、インク流路部４２及びヘッド固定部材４ａは、金属等、熱伝導率が１００Ｗ／ｍｋ以上のものが好ましく、アルミ合金（１００〜２００Ｗ／ｍｋ）が特に好ましい。なおここではヘッド固定部材を介してインク流路部とヘッド部とを接触させているが、ヘッド部を直接インク流路部に接触させる構成であっても良い。
インクＩは、インク流路部４２を通過することにより、ヘッド部３等からの熱を伝達されて温度が上昇する。例えば、他端側のインク供給口４２ａから供給された室温とほぼ同じ温度のインクＩは、インク流路部４２を通過することにより、約４５℃まで上昇して一端側に到達する。
ここで、インク流路部４２は、第１温度未満のインクＩを通過させると共にヘッド部３と接触してヘッド部３に生じた熱の一部をインクＩに移動させる流路部として機能する。

一端側に到達したインクＩは、インク導入チューブ４３を通過してインクタンク４４内に備蓄される。ここで、インクＩは、インクタンク４４に設けられたインクタンクヒーター４４ａの動作により相転移温度以上になるまで加熱される。例えば、インクＩは、インクタンク４４において約８０℃まで加熱される。
ここで、インクタンクヒーター４４ａは、インク流路部４２を通過したインクＩを第１温度以上に加熱する第１加熱部として機能する。

インクタンク４４内で相転移温度以上に加熱されたインクＩは、インク供給チューブ４５を介してヘッド部３に供給され、ヘッド部３の動作に応じて吐出される。ヘッド部３から吐出されたインクＩの液滴は、記録媒体上に着弾後に記録媒体や周囲の空気等に熱を奪われて相転移温度未満まで冷却されてゲル状となり、滲みを生じさせずに記録媒体上に定着する。
ここで、インク供給チューブ４５は、インクタンクヒーター４４ａにより加熱されたインクＩをヘッド部３に供給する供給部として機能する。

次に、制御部８による画像形成に係る処理、特にヘッド部３に対するインクＩの供給に係る処理について説明する。
インクジェット記録装置１の電源がＯＮにされると、制御部８は、インクジェット記録装置の各部を動作させてスタンバイ状態で待機させる。ここで、制御部８は、インクタンク４４に備蓄されたインクＩが相転移温度以上、例えば、約８０℃となるようインクタンクヒーター４４ａを動作させる。

外部の機器等から印刷ジョブが入力されると、制御部８は、入力された印刷ジョブに応じて、主走査装置、搬送装置、ヘッド部３等の各部の動作を制御して記録媒体に画像を形成する。ここで、制御部８は、印刷ジョブに含まれる画像データに応じたドットを形成するためのインクＩの液滴の吐出をヘッド部３に行わせる。これにより、インクタンク４４から供給されたインクＩがヘッド部３のノズルから吐出される。このとき、ヘッド部３の駆動ＩＣ等、ヘッド部３の各部が駆動に伴って発熱する。

ヘッド部３から吐出されたインクＩの量に応じて、インクＩがインクタンク４４からヘッド部３に逐次供給される。ここでヘッド部３に供給されるインクＩは、相転移温度以上に加熱されているので、粘性の低いゾル状となっており、インク供給チューブ４５を介してスムースにヘッド部３に供給される。

ヘッド部３に対するインクの供給に伴い、インクタンク４４内のインクＩの液面が下降すると、フロートセンサー４４ｂの位置が下降することによりインクタンク４４内のインクＩの減少が検知される。インクタンク４４内のインクＩの減少が検知されると、制御部は、ポンプを動作させてインクカートリッジからインク供給機構４１へインクＩを供給する。これにより、インクカートリッジから供給されたインクＩが、インク流路部４２の他端側から一端側に向かってインク流路部４２内を通過する。ここで、インクカートリッジからインク供給口４２ａを介してインク流路部４２に流されるインクＩの温度は室温とほぼ同じ温度であり、相転移温度未満である。一方、インク流路部４２が一体となっているヘッド固定部材４ａには、ヘッド部３の動作に伴いヘッド部３に生じた熱が伝達されている。このため、インク流路部４２を通過するインクＩに、ヘッド固定部材４ａ及びインク流路部４２を介してヘッド部３に生じた熱の一部が伝達され、インク流路部４２を通過するインクＩが温められる。インク流路部４２を通過する過程で、インクＩは、例えば、約４５℃まで温められる。

ここで、ヘッド部３は、その動作の状況によって、インクＩの温度を約４５℃まで上昇させるほどの熱を生じないことがある。
また、ヘッド固定部材４ａは、ヘッド部３から伝達される熱量の大小や周囲の気温等によって温度が変化する。係る温度変化により、ヘッド固定部材４ａの体積が変化する。ヘッド固定部材４ａの体積の変化は、ヘッド固定部材４ａに固定されたヘッド部３の位置や複数のヘッド部３どうしの間隔に変化を生じさせることにより、ヘッド部３から吐出されるインクの着弾位置、ひいては、記録媒体上に形成される画像の画質に影響を及ぼす。これらの理由から、インクジェット記録装置１の画質を安定したものとするに際し、ヘッド固定部材４ａの温度は一定に保たれることがより望ましい。

また、相転移温度に達しない範囲であっても、インクは一般的により高温であるほど粘度が低下し、流路内を流れやすくなる傾向を示すことから、インク流路部４２を通過するインクＩに伝達される熱量が少なすぎると、インク流路部４２内のインクＩの流動性が低下する可能性がある。このことから、インクジェット記録装置１の画像形成に係るサイクルを安定させるに際し、ヘッド固定部材４ａ及びインク流路部４２からインク流路部４２内のインクＩに伝達される熱量は一定に保たれることがより望ましい。

そこで、本実施形態では、制御部８が、インク流路部４２の温度に応じてインク流路部ヒーター４２ｂの動作を制御することによりインク流路部４２内を通過するインクＩの温度及びインク流路部４２（ヘッド固定部材４ａ）の温度を一定に保つ。
具体的には、制御部８は、所定時間ごとに温度センサー４２ｃにより検知されたインク流路部４２の温度を取得する。温度センサー４２ｃにより検知されたインク流路部４２の温度が、要加熱温度より低かった場合、制御部８は、インク流路部ヒーター４２ｂを動作させてインク流路部４２及びヘッド固定部材４ａを加熱する。ここで、要加熱温度は、相転移温度より低い所定の温度である。本実施形態では、要加熱温度は、例えば、４５℃であるが、あくまで一例であってこれに限られるものではない。
一方、温度センサー４２ｃにより検知されたインク流路部４２の温度が、要加熱温度以上であった場合、制御部８は、インク流路部ヒーター４２ｂを動作させない。即ち、制御部８は、温度センサー４２ｃにより検知された温度に応じて、検知される温度が、第２温度以上であって、かつ、第１温度未満となるようインク流路部ヒーター４２ｂの動作を制御する。
制御部８によるインク流路部ヒーター４２ｂの動作制御により、インク流路部４２内を流れるインクＩの温度は、インク流路部４２の一端側に到達した時点で約４５℃となる。
ここで、温度センサー４２ｃは、インク流路部４２の温度を検知する検知部として機能する。
また、インク流路部ヒーター４２ｂは、インク流路部４２が第１温度より低い第２温度未満である場合に、インク流路部４２を加熱する第２加熱部として機能する。

インク流路部４２の一端側に到達したインクＩは、インク導入チューブ４３内を通ってインクタンク４４内に入る。インクタンク４４内に入ったインクＩは、インクタンクヒーター４４ａにより加熱されて約８０℃となる。
制御部８は、インクジェット記録装置１の動作中、上記のインクＩの吐出及び供給サイクルを維持する。

なお、インク流路部ヒーター４２ｂやインクタンクヒーター４４ａは、その加熱性能が、上記の実施形態における説明の具体値に対応するものが用いられている。

以上、本実施形態のインクジェット記録装置１によれば、相転移温度未満のインクＩを通過させると共にヘッド部３に生じた熱の一部をインクＩに移動させるインク流路部４２を備えるので、インク流路部４２を通過するインクＩによりヘッド部３の熱を奪うことでヘッド部３の冷却を行うと共に、ヘッド部３の熱を利用してインクＩを加熱することができ、ヘッド部の冷却とインクの加熱のためのエネルギー効率をより良くすることができる。
また、インク流路部４２を通過したインクＩを相転移温度以上に加熱するインクタンクヒーター４４ａと、インクタンクヒーター４４ａにより加熱されたインクＩをヘッド部３に供給するインク供給チューブ４５と、を備えるので、インク流路部４２を通過して加熱されたインクＩを相転移温度以上に加熱したうえでヘッド部３に供給することができ、インクの流動性を高めた状態でヘッド部３にインクＩを供給することができる。

また、インク流路部４２は、ヘッド部３が固定されるヘッド固定部材４ａと一体に設けられているので、ヘッド部３からインク流路部４２への熱伝導性をより高めることができ、ヘッド部の冷却とインクの加熱のためのエネルギー効率をより良くすることができる。

また、インク流路部４２が、相転移温度より低い要加熱温度未満である場合に、インク流路部４２を加熱するインク流路部ヒーター４２ｂを備えるので、要加熱温度を基準としてインク流路部４２の通過を完了した段階でのインクＩの温度をより安定させることができ、インク供給機構４１の系を熱的により安定させることができる。
また、相転移温度に達しない範囲内であっても、インクは一般的により高温であるほど粘度が低下し、流路内を流れやすくなる傾向を示すことから、インク流路部ヒーター４２ｂによりインク流路部４２を加熱することでインク流路部４２を通過するインクＩを温めることにより、インク流路部４２内のインクＩの流動性をより高めることができる。インクは、ヘッド部３に供給される際に十分に粘度が低下する温度に加熱されていればよい。

また、インク流路部４２の温度を検知する温度センサー４２ｃと、温度センサー４２ｃにより検知された温度が要加熱温度未満であった場合にインク流路部ヒーター４２ｂにインク流路部４２を加熱させる制御部８と、を備えるので、要加熱温度を基準として制御部８による制御下でインク流路部４２の温度を一定に保つことができ、インク供給機構４１の系を熱的により安定させることができる。
また、制御部８は、温度センサー４２ｃにより検知される温度が、要加熱温度以上であって、かつ、相転移温度未満となるようインク流路部ヒーター４２ｂによる加熱を制御するので、要加熱温度を基準として制御部８による制御下でインク流路部４２の温度を一定に保つことができ、インク供給機構４１の系を熱的により安定させることができる。また、インク流路部４２の温度を一定に保つことができることから、ヘッド固定部材４ａ等のヘッド部３の周囲とインク流路部４２との間で熱を伝達する部材の温度を一定に保つことができる。これにより、ヘッド固定部材４ａの体積が一定に保たれ、ヘッド固定部材４ａに固定されたヘッド部３の位置や複数のヘッド部３どうしの間隔を一定に保つことができることから、インクジェット記録装置１の画質をより安定したものとすることができる。

また、インクＩは、相転移温度以上に加熱されることにより相転移により粘性が低下し、記録媒体上に着弾することで相転移温度未満に冷却されて相転移により粘性が上昇するインクであるので、相転移温度以上に加熱することによりインクの流動性を高めることができる利点と相転移温度未満に冷却されることにより記録媒体上で滲みを生じさせずにインクを定着させることができる利点の両方を活用して画像形成を行うことができ、温度に応じて相転移を生じるインクをヘッド部の冷却とインクの加熱のためのエネルギー効率がより良いインクジェット記録装置で利用することができる。

なお、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。
例えば、上記の実施形態におけるインクＩは、温度により相転移を生じるインクであるが、一例であってこれに限られるものではない。本発明は、温度が高いほど流動性が上がり、温度が低いほど流動性が下がる性質を有するインクを採用することができる。

また、上記の実施形態における相転移温度や要加熱温度の設定等の各種の数値はインクＩの性質やインク供給機構４１の構成等、各種の要素に応じて適宜変更することができる。

また、インク供給機構４１の具体的な構造や各種の部材の配置はあくまで一例であり、これに限られるものではない。
例えば、インク流路部４２とヘッド固定部材４ａとは一体でなくとも良い。またヘッド部３とインク流路部４２とがヘッド固定部材４ａ以外の別部材を一つ又は複数介して接触するような構成や、インク流路部４２を一体に設けたヘッド固定部材４ａに、ヘッド部が別部材を介して間接的に接触する構成でも良い。つまり、係る構成でもインク流路部４２がヘッド部３と直接又は間接的に接触するよう設けられていればよい。勿論インク流路部４２とそれを一体に設けるヘッド固定部材４ａとの間の熱伝導は十分に確保される必要があるから、例えば、インク流路部４２とヘッド固定部材４ａとの間の熱伝導が良好に行われるようインク流路部４２とヘッド固定部材４ａとを直接接触させることや、ヒートパイプ等、熱伝導性の高い部材（熱伝導率１００Ｗ／ｍｋ以上の部材）を介してインク流路部４２とヘッド固定部材４ａとを間接的に接触させること等が行われることが望ましい。
また、各種の部材の形状や配置はあくまで一例であってこれに限られるものではなく、適宜変更することができる。

また、制御部８によるインク流路部ヒーター４２ｂの動作制御は、温度センサー４２ｃによる温度の検知によらずともよい。例えば、制御部８は、ヘッド部３の動作の状況に応じてヘッド部３に生じた熱量を特定し、特定された熱量に応じてインク流路部ヒーター４２ｂの動作を制御してもよい。この場合、制御部８は、例えば、ヘッド部３の動作頻度や動作タイミングからの経過時間等に基づいてヘッド部３の動作の状況を判定する。また、制御部８は、例えば、ヘッド部３の動作頻度や動作タイミングからの経過時間に基づいて、所定の演算やデータの参照等によりヘッド部３に生じた熱量を特定する。

また、上記の実施形態では、複数のヘッド部３の列のＹ軸方向に隣接するヘッド部３どうしが千鳥状の配置となっているが、一例であってこれに限られるものではない。例えば、Ｙ軸方向に隣接するヘッド部３どうしがＹ軸方向に沿う一直線上に設けられていてもよい。
また、Ｙ方向に沿って設けられるヘッド部３の数は一でも複数でもよいし、Ｙ方向に沿うヘッド部３の列の数は一でも複数でもよい。

本発明は、記録媒体上にインクを吐出して画像形成を行う分野において利用することができる。

１ インクジェット記録装置
３ ヘッド部
４ キャリッジ
４ａ ヘッド固定部材
４１ インク供給機構
４２ インク流路部
４２ｂ インク流路部ヒーター（第２加熱部）
４２ｃ 温度センサー（検知手段）
４３ インク導入チューブ
４４ インクタンク
４４ａ インクタンクヒーター（第１加熱部）
４５ インク供給チューブ（供給部）
８ 制御部
Ｉ インク

Claims (10)

1. インク貯留部と、前記インク貯留部から供給されるインクをヘッド部に供給するインク供給機構と、前記インクの温度を制御する制御部とを備えるインクジェット記録装置であって、
   前記インク供給機構は、
   前記インク貯留部から供給されるインクが通過するよう設けられ、前記ヘッド部に生じた熱をインク流路部内のインクに移動させるよう、前記ヘッド部と直接又は間接的に接触して設けられたインク流路部と、
   前記インク流路部を通過した前記インクを加熱する第１加熱部と、
   前記第１加熱部により加熱された前記インクを前記ヘッド部に供給する供給部と、
   を備え、
   前記インクは、第１温度未満でゲル化する相転移を生じるインクであり、前記インク貯留部から供給されたインクを前記第１温度未満で前記インク流路部を通過させ、前記第１加熱部により前記インク流路部を通過したインクを加熱するよう構成する
   ことを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記インク流路部又は当該インク流路部のインク温度を検知する検知手段と、前記検知手段により検知される温度に応じて、前記インク流路部内のインクを加熱する第２加熱部を有する請求項１記載のインクジェット記録装置。
3. インク貯留部と、前記インク貯留部から供給されるインクをヘッド部に供給するインク供給機構と、前記インクの温度を制御する制御部とを備えるインクジェット記録装置であって、
   前記インク供給機構は、
   前記インク貯留部から供給されるインクが通過するよう設けられ、前記ヘッド部に生じた熱をインク流路部内のインクに移動させるよう、前記ヘッド部と直接又は間接的に接触して設けられたインク流路部と、
   前記インク流路部を通過した前記インクを加熱する第１加熱部と、
   前記第１加熱部により加熱された前記インクを前記ヘッド部に供給する供給部と、
   を備え、
   前記インク流路部又は当該インク流路部のインク温度を検知する検知手段と、前記検知手段により検知される温度に応じて、前記インク流路部内のインクを加熱する第２加熱部を有する
   ことを特徴とするインクジェット記録装置。
4. 前記インクは、第１温度未満でゲル化する相転移を生じるインクであり、
   前記検知手段で検知される前記インク流路部の温度又はインク温度が前記第１温度より低い第２温度未満である事を検知した場合に、前記第２加熱部により加熱する請求項２又は３記載のインクジェット記録装置。
5. 前記制御部は、前記第２加熱部を、前記インク流路部の温度又はインク温度が前記第１温度未満前記第２温度以上となるように加熱制御する請求項４記載のインクジェット記録装置。
6. 前記インク流路部は、前記ヘッド部を記録装置本体に固定するヘッド固定部材と一体に設けられ、前記ヘッド部と、前記ヘッド固定部材を介して接触して設けられる請求項１〜５のいずれか一つに記載のインクジェット記録装置。
7. 前記インク流路部は、前記ヘッド部と直接接触して設けられる請求項１〜５の何れか一つに記載のインクジェット記録装置。
8. 前記インク流路部と前記ヘッド固定部材とは、熱伝導率が１００Ｗ／ｍｋ以上の熱伝導性材料で構成されている請求項６記載のインクジェット記録装置。
9. インク貯留部から供給されるインクが、ヘッド部に生じた熱をインク流路部内のインクに移動させるようヘッド部と直接又は間接的に接触して設けられたインク流路部を通過して、ヘッド部の内部に供給され、前記ヘッド部に供給された前記インクを吐出するインクジェット記録装置におけるインク供給方法であって、
   前記インク流路部を通過した前記インクを前記ヘッド部へ供給する前に加熱する加熱工程と、
   前記ヘッド部内に加熱された前記インクを供給する供給工程と、
   を有し、
   前記インクは、第１温度未満でゲル化する相転移を生じるインクを用い、
   前記インク貯留部及び前記インク流路部内のインク温度が第１温度未満となるように設定する工程を有し、
   前記加熱工程は、前記インク流路部を通過した前記インクを前記ヘッド部へ供給する前に前記第１温度以上に加熱し、
   前記供給工程は、前記第１温度以上で前記ヘッド部内に前記インクを供給する、
   ことを特徴とするインク供給方法。
10. 前記インク流路部内のインク温度が前記第１温度より低い第２温度未満である場合には、前記インク流路部内のインクを加熱する工程を有する請求項９記載のインク供給方法。

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