JP6715684B2 - 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係り、特にインク容器内のインクの撹拌を行うインク粒子を連続的に噴出するインクジェット記録装置に関する。

コンティニュアス方式のインクジェット記録装置は、インク容器からポンプでインクを吸い上げ、インクフィルタ、インク圧力の調整を行う調圧弁を経てノズルにインクを供給し、ノズルから噴出するインクに振動を与えてインク粒子を発生させ、そのインク粒子に帯電・偏向させることにより、記録媒体上へインク粒子を到達させて記録を行う。またノズルからのインク噴出は連続的に行い、記録に使用しないインク粒子は、ガター部より回収しポンプの力でインクの入った容器に戻され、再びノズルに供給するといった循環する機構となっている。

記録媒体の表面が黒色など濃い色に印字する場合、汎用的に使用されている染料系インクでは記録媒体の表面と同系色で印字した文字が読めないため、明るい色の白色や黄色などの顔料系インクで印字したり、補色の関係の色を用いたりして印字している。

顔料系インクはインクを貯える容器内に長時間放置すると、インクの成分の一つである色素が沈降してしまう問題がある。色素を沈降させたままノズルへインクを供給し回収する循環を行うと、循環経路内で目詰まりを起こしてしまう。また、記録媒体上に印字をする色合いにむらが生じ、記録した文字が文字として認識し難くなるというトラブルが発生してしまう。このような顔料系インクを使用するインクジェット記録装置には、トラブルを防ぐために容器内のインクを撹拌する機構が必要となる。

本技術分野の背景技術として、特許文献１（特開２０１５−７１２６３号公報）があり、この特許文献１には、「インク容器及び撹拌装置」を備えるインクジェット記録装置と、「インク容器内に磁性体の撹拌子を配置し、インク容器の下部にスターラとモータを配置し、前記撹拌子の回転速度を制御すること」を特徴とするインクジェット記録装置が開示されている。この文献では、図５にてインク容器内の撹拌子とインク容器下部のモータが同速度で回転するような構造概略を図示しているが、具体的なスターラ構造については開示されていない。

特開２０１５−７１２６３号公報

顔料インク用のインクジェット記録装置では、容器内インクの撹拌にスターラを用いており、容器内の撹拌子を回転させることで、インクを巻き上げながら撹拌させるような方法をとっている。このような、顔料インク用のインクジェット記録装置では、一定期間インクを撹拌せずに放置すると、インク容器内でインク内の顔料成分が容器底部に沈降し、撹拌子の正常な動作を妨げてしまう場合がある。そのために、撹拌子をより大きな回転トルクで回転可能なスターラ機構が望ましい。

本発明の目的は、より大きな回転トルクでインク容器内の撹拌子を回転させるスターラ機構を有したインクジェット記録装置を提供することにある。

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、印字対象物に印字をするためのインクを収容するインク容器と、前記インク容器に接続され、インクを吐出するノズルと、前記ノズルから吐出されて印字に使用されるインクを帯電する帯電電極と、前記帯電電極で帯電されたインクを偏向する偏向電極と、印字に使用されないインクを回収するガターと、前記インク容器に収容されたインクを攪拌する攪拌機構と、を備えたインクジェット記録装置において、前記撹拌機構は、固定軸と、前記固定軸を中心に回転する回転体とを備え、前記インク容器の下部に設置されることを特徴とするインクジェット記録装置である。

本発明によれば、より大きな回転トルクでインク容器内の撹拌子を回転させるスターラー機能を有したインクジェット記録装置を提供することができる。

本発明のインクジェット記録装置の外観斜視図を示す。 インクジェット記録装置の使用状態を示す斜視図である。 インクジェット記録装置の動作原理を示す概略図である。 インクジェット記録装置の本体内部構造の断面図を示す。 インクジェット記録装置のインク容器の縦断面図を示す。 本発明のスターラの全体構成を示す縦断面図を示す。 図６（ａ）の部分拡大図を示す。 本発明のスターラ部の分解斜視図を示す。 図８（ａ）の部分拡大図を示す。 本発明の回転体の分解取り外し縦断面図を示す。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
＜装置外観の構成＞
図１は、本発明のインクジェット記録装置の外観斜視図を示す。
図１において、１はインクジェット記録装置本体、２は印字ヘッド、３は操作表示部、４は導管である。インクジェット記録装置は、インクジェット記録装置本体１に操作表示部３を備え、外部に印字ヘッド２を備え、インクジェット記録装置本体１と印字ヘッド２は導管４にて接続されている。
＜装置の使用形態＞
次に、このインクジェット記録装置の使用状態について図２を用いて説明する。図２において、１はインクジェット記録装置本体、２は印字ヘッド、４は導管、１３は数字や文字を印字される被印字物、１５は被印字物を搬送するベルトコンベア、１６はベルトコンベア１５の搬送距離を計測するロータリエンコーダ、１７は印字センサである。

インクジェット記録装置は、例えば、食品や飲料などが生産される工場内の生産ラインに据え付けられ、本体１は使用者が操作できる位置に設置され、印字ヘッド２はベルトコンベア１５などの生産ライン上を給送される印字対象物１３に近接できる位置に設置される。ベルトコンベア１５などの生産ライン上には給送速度に係わらず同じ幅で印字するために、給送速度に応じた信号をインクジェット記録装置に出力するエンコーダ１６や、印字対象物１３を検出してインクジェット記録装置に印字を指示する信号を出力する印字センサ１７が設置されていて、それぞれは本体１内の図示しない制御部に接続されている。エンコーダ１６や印字センサ１７からの信号に応じて制御部がノズル８から吐出されるインク粒子７Ｃへの帯電量や帯電タイミングを制御し、印字対象物１３が印字ヘッド２近傍を通過する間に帯電、偏向されたインク粒子７Ｃを印字対象物１３へ付着させて印字を行うようになっている。
＜装置の動作原理＞
次に、インクジェット記録装置の動作原理について図３を用いて説明する。
図３において、１８はインク容器、７Ａはインク、２４はインクを加圧し、送り出すポンプ、９は電圧を印加すると所定の周波数で振動する電歪素子、８はインクを吐出するノズル、７Ｂはインク柱である。１１はインク粒子に帯電させる帯電電極、７Ｃはインク粒子で、１２は偏向電極、１３は印字される被印字物、１４は印字しないインク粒子を回収するガターである。

インク容器１８内のインク７Ａはポンプ２４に吸引、加圧されてインク柱７Ｂとなってノズル８から吐出される。ノズル８には、電歪素子９が備えられており、インクに所定の周波数で振動を加えてノズル８から吐出されるインク柱７Ｂを粒子化するようになっている。これにより生成されるインク粒子７Ｃの数は，電歪素子９に印加する励振電圧の周波数により決定され、その周波数と同数となる。インク粒子７Ｃは、印字情報に対応した大きさの電圧を帯電電極１１にて印加することで電荷を与えられるようになっている。

帯電電極１１で帯電させられたインク粒子７Ｃは、偏向電極１２間の電界中を飛翔する。偏向電界は、５〜６ｋＶの高電圧が印加された高圧電極と設置されたグランド電極との間に形成されており、帯電したインク粒子７Ｃは、その帯電量に比例した力を受けて偏向し、印字対象物１３へ向かって飛翔して着弾する。その際、インク粒子７Ｃは帯電量に応じて偏向方向の着弾位置は変化し、さらに偏向方向と直交する方向に生産ラインが印字対象物１３を移動させることで、偏向方向と直交した方向にも粒子を着弾させることが可能となり、複数の着弾粒子によって文字を構成し印字を行う。印字に使用されなかったインク粒子７Ｃは偏向電極１２間を直線的に飛翔して、ガター１４により捕捉された後に経路を経由して、主インク容器１８に回収される。
＜本体の構成＞
次に、インクジェット記録装置本体１の構成について図４を用いて説明する。
図４は、インクジェット記録装置本体の縦断面図を示し、インクジェット記録装置本体１の上部には制御回路３００、制御回路に電流を供給する電源３１０等の電気系部品が配置され、上部前面にはデータを入力可能な表示パネル３が設置されている。また、本体１の下部の前側には、ノズルに供給するインクを貯めた主インク容器１８と補助インク容器１９（不図示）が容器ベース６１０の上に固定されている。ここで補助インク容器は、主インク容器と同じ構成をし、インクの撹拌を実行しているため説明は省略する。そして、容器ベース６１０の下には、インクを撹拌するためのスターラ５２Ａと、スターラ５２Ａを稼動させるためのモータ５４Ａが設置されている。

さらに、本体１の下部の後側には、流路ボード６２０、電磁弁３４〜３７、ポンプ２４〜２５、等の循環系制御部品等が納められ、本体１の背面には導管４を介して印字ヘッド２と接続している。導管４の長さは一般的に４〜６ｍである。導管４内には、インクが流入、流出する管や各電極を印加する高圧電源ライン及び制御ラインが配置されている。

また、インクジェット記録装置本体１の下部の前面の扉６００を開くことで、主インク容器１８、補助インク容器１９を本体１より取り出せるようになっており、インクや溶剤の補充や廃棄等のメンテナンスが容易にできる構成になっている。
＜インク容器の構成＞
次に、実施例１にかかるインク容器の構造について、図５を用いて説明する。
主インク容器１８に使用されるインク容器について、図５は実施例１におけるインク容器の説明図で、図５（ａ）はインク容器の平面図、図５（ｂ）は縦断面図を示している。

図５において、４１はインク容器、７Ａは顔料系インク、４１Ａはインク容器底面、５１は撹拌子、５２はスターラ、５３は回転体、５４はモータ、６１０は容器ベースである。

インク容器４１は、円形の底面４１Ａを有し、底面４１Ａの上部に撹拌子５１を備え、インク容器４１内部には顔料系インク７Ａが収容されている。また、インク容器４１は、容器ベース６１０の上部に設置され、容器ベース６１０は、下部にスターラ５２を設置されている。また、インク容器４１内の顔料インク７Ａは、スターラ５２により撹拌されるようになっている。スターラ５２は、磁性体からなる回転体５３、回転体５３を回転させるモータ５４を有し、モータ５４とモータ５４に接続された回転体５３は装置本体内部に配置されている。そして、インク容器４１は回転体５３の上に撹拌子５１が配置されるようにして、容器ベース６１０の上に備え付けられている。インク容器４１において、顔料系インク７Ａを収容したまま静置させておくと、顔料系インク７Ａの顔料成分は沈降し、容器の中央付近では底面４１Ａに堆積する。

次に、インク容器４１における撹拌動作について説明する。実施例1におけるスターラ５２には磁性体により構成される回転体５３が備えられており、モータ５４を駆動することにより回転体５３が回転する。磁性体には永久磁石などを用いる。この磁石の磁界を受け、磁石で形成された撹拌子５１も連動して回転し、インクに対流が生じ、インク容器内の顔料系インク７Ａが撹拌される。
＜スターラの構成＞
次に、本発明に係るスターラ５２の構成について、図６〜図１０を用いて説明する。図において、図６は本発明のスターラ５２の全体構成の縦断面図を示し、図７は図６（ａ）部の部分拡大図を示す。また、図８は本発明のスターラ５２の分解斜視図を示し、図９は図８（ａ）部の部分拡大図を示す。そして、図１０は本発明の回転体の取り外し状態を示す。

図６及び図８において、図５で説明したように容器ベース６１０の上部にインク容器４１が設置されており、インク容器４１はインク容器底面４１Ａに撹拌子５１を保持している。また、容器ベース６１０の下部には撹拌子５１を回転させるためのスターラ５２が備え付けられている。

スターラ５２は、容器ベース６１０の下部に固定されたスターラベース７４と、スターラベース７４にねじＣ７６で組み付けられたＳ固定台７５と、Ｓ固定台７５にねじＤ７７で組み付けられてスターラベース７４の上部に棒状に伸びた固定軸７１と、回転軸７１を中心に撹拌子５１と同速度で回転するように備え付けられた回転体５３とを備えている。

回転体５３は、中心の穴に軸受６４が圧入されており外周に歯車を形成したＳ歯車６３と、Ｓ歯車６３にねじＡ６５で組み付けられており磁性体の材料で製作されたヨーク６１と、ヨーク６１の上部に対角に２個配置された磁石６２とを備えた構成となっている。ヨーク６１は、中心に回転軸７１を通すための穴６１Ａと、磁石６２が組み付けやすいように中心穴６１Ａと対角に深さが浅い座ぐり６１Ｂとを形成している。磁石６２は浅い座ぐり６１Ｂから上部のインク容器４１に向かって凸となっており、ヨーク６１と磁石６２とを組み合わせて、容器底部４１Ａに配置された撹拌子５１との間に最適な磁場を形成することが可能となっている。

また、回転軸７１の上端部にはねじが形成されており、軸受７１の内輪を固定するためのＳカラー７２と、Ｓカラー７２を固定するためのナット７３が組み付けられている。これにより、Ｓ歯車６３は、軸受６４を介して固定軸７１に組み付けられているため、固定軸７１を中心としてスムーズに回転することが可能となっている。

また、回転体５３は、磁石６２が脱落することを防止するために、ヨーク６１にはねじＢ６７によりＳカバー６６が組み付けられている。

次に本実施例によるＳ歯車６３の駆動機構について説明する。スターラベース７４には、ねじＥ７８を用いてＳモータ５４が組み付けられている。Ｓモータ５４は中心軸上にＳモータ歯車５４Ａを形成している。Ｓモータ歯車５４Ａは、Ｓ歯車６３と噛み合うように設置されており、Ｓモータ歯車５４ＡとＳ歯車６３の中心軸は、Ｓ固定台７５の位置決め形状により軸精度を高めるようにしており、歯車の噛み合いによる歯車の摩耗や騒音を防止するようにしている。また、Ｓモータ歯車５４Ａの回転によるＳ歯車６３への負荷荷重については、Ｓ歯車６３の中心に組み付けられた軸受６４を噛み合わせの延長線上の中心付近に設置することで、なるべく軸受６４で負荷荷重を受け流すことが可能となるような部品配置とした。これにより、Ｓ歯車６３及び軸受６４の部品寿命を長くすることが可能となった。

また、本実施例に使用しているモータ５４は、回転速度や回転方向を変更制御することが出来る。撹拌しない状態での放置期間が長くなり、インク容器底面４１Ａに顔料成分が堆積してきた場合、撹拌子５１にも顔料成分が堆積しているため、スターラ５２の回転体５３が回転したとしても、磁力によって撹拌子５１が追従し難くなってしまう場合がある。そのような場合、回転体５３の回転速度を遅くしたり、回転方向を定期的に変更したりすることで、撹拌子５１の周囲に堆積した顔料成分に衝撃を与えて移動させ、インク容器底部４１Ａを撹拌子５１が回転し易い状態にすることが出来る。このようにすることで、撹拌子５１は回転体５３に追随して稼働するようになり、スムーズにインク容器４１内部のインクを撹拌することが可能となる。

また、図１０に示したように固定軸７１からＳナット７３とＳカラー７２を取り外すことで、回転体５３を取り外すことが出来る。これにより、もしＳ歯車６３などが故障した場合には、簡単に回転体５３を交換することが出来るようになっている。

また、回転体５３の回転運動による遠心力で磁石６２の位置がずれたり、外れたりする事を防止するために、ヨーク６１の上部に磁石６２の少なくとも一部を覆うようにＳカバー６６を、ねじＢ６７を用いて組み付けた構成としても良い。

本実施例では、歯車６３と噛み合わせる第二の歯車５４Ａをモータ５４による駆動することを記載しているが、他の動力（例えば風力など）を用いて回転するような構成としても良い。

このような構成により、磁石６２と撹拌子５１をより近付けることが可能となったため、より強い磁場を形成することが出来るようになり、より安定して撹拌することを可能にしたスターラ５２を備えたインクジェット記録装置を提供することが出来る。

また、歯車６３を直接駆動するのではなく第二の歯車５４Ａを介して駆動させることにより、例えば歯車６３の大きさを変えることでスターラ５２駆動のための動力の回転数や回転トルクをある程度の範囲で調整することが可能となったため、部品選定が容易になり、生産性の向上したインクジェット記録装置を提供することが出来る。

１‥インクジェット記録装置本体、２‥印字ヘッド、３‥操作表示部、４‥導管、７Ａ‥顔料系インク、７Ｂ‥インク柱、７Ｃ‥インク粒子、８‥ノズル、９‥電歪素子、１１‥帯電電極、１２‥偏向電極、１３‥被印字物、１４‥ガター、１５‥ベルトコンベア、１６‥ロータリエンコーダ、１７‥印字センサ、１８…主インク容器、１９…補助インク容器、２４…ポンプ（供給用）、２５…ポンプ（回収用）、３４〜３７…電磁弁、４１…インク容器、４１Ａ‥インク容器底面、５１…撹拌子、５２…スターラ、５３…回転体、５４…Ｓモータ、５４Ａ…Ｓモータ歯車、６１…ヨーク、６２…磁石、６３…Ｓ歯車、６４…軸受、６５…ねじＡ、６６…Ｓカバー、６７…ねじＢ、７１…固定軸、７２…Ｓカラー、７３…Ｓナット、７４…スターラベース、７５…Ｓ固定台、７６…ネジＣ、７７…ねじＤ、７８…ねじＥ、３００‥制御回路、３１０‥電源、６００‥扉、６１０‥容器ベース、６２０…流路ボード

Claims (9)

1. 印字対象物に印字をするためのインクを収容するインク容器と、
   前記インク容器に接続され、インクを吐出するノズルと、
   前記ノズルから吐出されて印字に使用されるインクを帯電する帯電電極と、
   前記帯電電極で帯電されたインクを偏向する偏向電極と、
   印字に使用されないインクを回収するガターと、
   前記インク容器に収容されたインク撹拌する撹拌機構と、
   を備えたインクジェット記録装置において、
   前記撹拌機構は、固定軸と、前記固定軸を中心に回転する回転体と、前記回転体を回転させるためのモータと、を備え、前記インク容器の下部に設置され、
   前記モータは、モータ回転軸が前記回転体の回転中心と異なる位置で、かつ、前記回転体よりも下側に位置するように配置され、
   前記回転体の下部に、前記固定軸と中心軸がほぼ同じとなる第一の歯車を形成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記載のインクジェット記録装置において、
   前記回転体に形成された前記第一の歯車と噛み合うように配置された第二の歯車を備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
3. 請求項２記載のインクジェット記録装置において、
   前記第二の歯車は前記モータの回転駆動に連動して動くことを特徴とするインクジェット記録装置。
4. 請求項２記載のインクジェット記録装置において、
   前記第二の歯車は前記モータの駆動軸と一体となって回転す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記載のインクジェット記録装置において、
   前記回転体は固定軸から分離可能であることを特徴とするインクジェット記録装置。
6. 請求項１記載のインクジェット記録装置において、
   前記回転体は、回転方向を変更制御することが可能であることを特徴とするインクジェット記録装置。
7. 請求項６記載のインクジェット記録装置において、
   前記回転方向は、モータの回転方向切替により変更することを特徴としたインクジェット記録装置。
8. 請求項１記載のインクジェット記録装置において、
   前記回転体は、前記固定軸との接触部に軸受を備えていることを特徴とするインクジェット記録装置。
9. 請求項２記載のインクジェット記録装置において、
   前記回転体は、前記第一の歯車と前記第二の歯車の噛み合わせの延長上に配置された軸受を備えることを特徴とするインクジェット記録装置。

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