JP6921656B2 - 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。

一般的なインクジェット記録装置は、連続的に噴出された顔料インクを粒子に変化させ、文字作成に必要な粒子に帯電及び偏向を行い、印字に使用しない粒子には帯電及び偏向を行わずに回収する。このようなインクジェット記録装置では、ノズル本体より噴出された顔料インク粒子の均一性が、印字品質に大きな影響を受ける。

この印字品質の安定を図るために、インクボトル内に撹拌子を投入し、インクボトルの下部にはスターラを設け、一定の時間ごとにインクを撹拌することでインク濃度を一定に制御している。

このようなインクジェット記録装置は、例えば、特許文献１に記載されている。特許文献１では、インクボトル及び撹拌装置を備えるインクジェット記録装置において、インクボトル内に磁性体の撹拌子を配置し、インクボトルの下部にスターラとモータを配置して撹拌子の回転速度を制御している。

特開２０１５−７１２６３号公報

特許文献１の顔料インク用のインクジェット記録装置では、インクボトル内のインクの撹拌にスターラを用いて、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放置すると、インクボトル内でインクに含まれる顔料成分が容器底部に沈降してしまう。容器底部に沈降した顔料成分は、撹拌子の正常な動作を妨げる場合がある。

撹拌子の動作不良は、インクに含まれる顔料成分の混合にも影響を及ぼし、その混合が不十分であればインクの濃度が安定しない。このため、所定の印字品質を維持するのに必要なインク粒子の均一性が乱れる恐れがある。

特許文献１には、インクボトルの底部にインクに含まれる顔料成分が沈降してしまうという課題、及びインクボトルの底部に沈降したインクに含まれる顔料成分を効率良く撹拌させるための技術手段については言及されていない。

本発明の目的は、インクジェット記録装置において、インクボトル内のインクを効率良く撹拌させることにある。

本発明の一態様のインクジェット記録装置は、インクを充填しておくインクボトルと、前記インクボトルに充填された前記インクをインク粒子として噴出する印字ヘッドとを有し、前記インクボトルの内壁に配置された複数の撹拌補助板と、前記インクボトルの内部底面に配置された回転可能な撹拌子とを有する。

本発明の一態様によれば、インクジェット記録装置において、インクボトル内のインクを効率良く撹拌させることができる。

インクジェット記録装置の全体構成を示す外観図である。 インクジェット記録装置の全体概略図である。 スターラの構成及び動作を示す図である。 関連技術の主インクボトルの構成を示す図である。 関連技術の主インクボトルの構成を示す図である。 実施例１の主インクボトルの構成を示す図である。 実施例１の主インクボトルの構成を示す図である。 関連技術の主インクボトルのインク液流を示す図である。 実施例１の主インクボトルのインク液流を示す図である。 実施例１の補助インクボトルの構成を示す図である。 実施例１の補助インクボトルの構成を示す図である。 実施例２の主インクボトルの構成及びインク液流を示す図である。 実施例３の主インクボトルの構成を示す図である。

以下、実施形態について図面を参照して説明する。

インクジェット記録装置本体のインクボトルは、顔料系インクを収容したまま静置させておくと顔料インクに含まれる顔料成分が沈降し、ボトルの底面の中央付近に堆積する。この他に、配管経路内やノズルで生じる目詰まりが発生しやすく安定した印字品質を提供できない。インクを撹拌すれば回復は可能であるが、インク濃度が安定するまでの時間掛かる。また、十分にインクが撹拌されていない場合、印字の際に生じる色むらなどのトラブルになる。

インク粒子の均一性を保持するために、インクボトルの底部に沈降したインクに含まれる顔料成分を上方向から撹拌器を用いて撹拌する方法が考えられるが、この方法は撹拌効率が悪い。

実施形態は、インク、特に顔料インクを用いたときに、インクボトル内のインクを効率よく撹拌できるインクジェット記録装置を提供する。具体的には、実施形態では、例えば、図９に示すように、主インクボトル６の内壁に配置された複数の撹拌補助板４６と、主インクボトル６の内部底面に配置された回転可能な撹拌子４０とを有し、撹拌子４０が回転することによりインクボトル４１内に充填されたインク７を対流させ、撹拌補助板４６は対流したインク７をインクボトル４１内に撹拌させる。

実施形態によれば、インクジェット記録装置において、インクボトルの底部に沈降したインクに含まれる顔料成分を効率良く撹拌させることができる。

まず、図１、図２を参照して、実施例１のインクジェット記録装置の全体構成について説明する。

図１に示すように、インクジェット記録装置は、制御部２と循環部３を内部に収納した本体部１と、印字するために必要なインク粒子１５を生成する印字ヘッド部５とを有する。本体部１と印字ヘッド部５は、ケーブル４で接続されている。

図２を参照すると、循環部３の主インクボトル６には顔料成分を含むインク７を充填しておく。主インクボトル６、インク供給弁８、インク供給ポンプ９、インクフィルター１１、インク圧力を調整するインク調圧弁１２、ヒータユニット１３、ノズル本体１４はインク供給管１０で連通接続されている。ノズル本体１４より噴出されたインク粒子１５を回収するためのガター１８、インク回収弁１９、インク回収ポンプ２０、主インクボトル６はインク回収管２１で連通接続されている。

また、ノズル本体１４から顔料インク７を循環させるために、インク循環弁２２、インク循環ポンプ２３、主インクボトル６はインク循環管２４で連通接続されている。

補充インクボトル２５には、補充用のインク２６が充填されており、インク補充弁２７、インク供給ポンプ１１は、インク補充管２８で連通接続されている。補充インクボトル２５は、文字や画像の形成に費やされた分量の補充用の顔料成分を含むインク２６を主インクボトル６に補充する。

補力液タンク２９には、補力液３０が充填されており、補力液補充弁３１、補力ポンプ３２、主インクボトル６は補力液補充管３３で連通接続され、揮発した分量の補力液３０を主インクボトル６に補充する。

印字ヘッド部５は、インク粒子を噴出するノズル本体１４と、噴出されたインク粒子１５に文字や図形等の文字信号を帯電させる帯電電極１６と、帯電されたインク粒子１５を偏向させるための偏向電極１７と、文字や図形等の形状に供されないインク粒子を捕集して回収するガター１８とを有する。ガター１８に捕まえたインク粒子１５は、再利用するために主インクボトル６に戻される。

主インクボトル６と補充インクボトル２５の下には、インク７、２６を撹拌するためのスターラ３４が配置されている。

図３を参照して、インク７、２６を撹拌するためのスターラ３４の構成について説明する。ここで、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は正面断面図である。

図３（ａ）、（ｂ）に示すように、インク７、２６を撹拌するスターラ３４は、主インクボトル６と補充インクボトル２５の下に配置されている。主インクボトル６と補充インクボトル２５の内部の底面には、磁性体の撹拌子４０ａ、４０ｂがそれぞれ配置されている。図３（ｂ）に示すように、スターラ３４には、磁性体の回転部材１００ａ、１００ｂと、モータ１０１ａ、１０１ｂが内蔵されている。

次に、図３を参照して、スターラ３４によるインク７、２６の撹拌の動作について説明する。

スターラ３４に内蔵された磁性体の回転部材１００ａ、１００ｂは、モータ１０１ａ、１０１ｂを駆動させることで回転し、回転部材１００ａ、１００ｂに配置した磁性体が図３の矢印の方向に回転する。磁性体には永久磁石を用い、この磁石の磁界を受け、磁石で形成された磁性体の撹拌子４０ａ、４０ｂが回転する。これにより、主インクボトル６又は補充インクボトル２５内に充填されたインク７又はインク２６に対流が生じて撹拌される。

図４、図５を参照して、関連技術のインクジェット記録装置について説明する。

図４は、関連技術の主インクボトル６の構成を示す図であり、（ａ）は主インクボトル６の上面図であり、（ｂ）は主インクボトル６の正面図である。また、図５は、関連技術の主インクボトル６の構成を示す図であり、（ａ）は主インクボトル６の正面断面図であり、（ｂ）は主インクボトル６の（イ）断面図である。

図４、図５に示すように、主インクボトル６は円形となっており、内部の底面にはインク７を撹拌させるために撹拌子４０が配置されている。主インクボトル６の上部には、配管ブロック３５が配置されている。配管ブロック３５には、インク液面高さを検出する液面検知センサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄと、インクや溶剤を供給、回収又は補充するためのパイプ３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、３９ｄと、排気管３８が設置されている。

液面検知センサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄとパイプ３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、３９ｄは、インク液面や液中に接触または浸漬している。配管ブロック３５の下側にはシール材４５が介在して液漏れを防止する。主インクボトル６と配管ブロック３５は、ボトルキャップ３６を締めることで接続される。

図６、図７を参照して、実施例１のインクジェット記録装置について説明する。

図６は、実施例１の主インクボトル６の構成を示す図であり、（ａ）は主インクボトル６の上面図であり、（ｂ）は主インクボトル６の正面図である。また、図７は、実施例１の主インクボトル６の構成を示す図であり、（ａ）は主インクボトル６の正面断面図であり、（ｂ）は主インクボトル６の（イ）断面図である。

図６、図７に示すように、主インクボトル６は円形となっており、内部の底面には撹拌子４０が配置されている。主インクボトル６の上部には配管ブロック４４が配置されている。配管ブロック４４はインクや溶剤を補充するためのパイプ４３ｃとパイプ４３ｄの２つと、排気管３８が設置されている。配管ブロック４４の下側にはシール部材４５が介在し、主インクボトル６と配管ブロック４４はボトルキャップ３６を締めることで接続される。

主インクボトル６の内壁部に、三角形の撹拌補助板４６を主インクボトル６のボ底面から５〜１０ｍｍ程度だけ離して直角に設置する。設置した三角形の撹拌補助板４６の対面には、逆三角形の位置になるように撹拌補助板４１を主インクボトル６の底面から５〜１０ｍｍ程度がけ離して直角に設置する。三角形の撹拌補助板４１は、取り外し可能な構成であり、必要に応じて複数枚設置することが可能である。

また、主インクボトル６の外壁には、液面検知センサ４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄと、インクを供給や回収させるためのパイプ４３ａ、４３ｂを取り付ける構造とし、取り付ける部位にはシール部材４５を介在させ、又はシリコーン（図示せず）を塗布することで液漏れを防止する。

液面検知センサ４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２とパイプ４３ａ、４３ｂの先端は、主インクボトル６の内側に１〜３ｍｍ程度出ており、インク７を撹拌したときのインク液流に影響を与えない構造を有する。主インクボトル６において、インク７を収容したまま静置させておくとインク７に含まれる顔料成分が沈降し、主インクボトル６の底面の中央付近に堆積する。

図８を参照して、図４、図５に示す関連技術の主インクボトル６を用いてインク７を撹拌させたインク液流について説明する。ここで、（ａ）は主インクボトル６の上面断面図であり、（ｂ）は主インクボトル６の正面断面図である。

図８（ｂ）に示すように、主インクボトル６の下に、スターラ３４が設置されている。主インクボトル６内のインク７は、スターラ３４により撹拌されるようになっている。図８に記載された矢印は、インク液流を表しており、主インクボトル６の撹拌されたインク７は、撹拌子４０による回転により渦状にインクが循環されている。

主インクボトル６の内部には、複数の液面検知センサ３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄと、複数にパイプ３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、３９ｄが配置されているため、インク７の循環の障害になる。このため、撹拌子４０の回転速度を高めなくてはならず撹拌の効率が悪い。また、関連技術では、上下方向の撹拌ができていない。

次に、図９を参照して、図６、図７に示す実施例１の主インクボトル６を用いてインク７を撹拌させたインク液流について説明する。ここで、（ａ）は主インクボトル６の上面断面図であり、（ｂ）は主インクボトル６の正面断面図である。

図９に記載された矢印や波線はインク液流を表し、主インクボトル６により撹拌されたインク７は内壁に設置された複数の撹拌補助板４６によりインク７の循環する方向に変化を与えることでインク液流が乱流化される。

これにより、全方向の撹拌ができるようなり撹拌効率が向上する。また、液面センサやパイプをインク７に接触する部位を少なくするように配置したことで、インク７の流れがスムーズになり撹拌効率がさらに向上する。

図１０、図１１を参照して、実施例１の補充インクボトル２５について説明する。ここで、図１０（ａ）は上面図であり、図１０（ｂ）は正面図であり、図１１は正面断面図である。

補充インクボトル２５は、文字や画像の形成に費やされた分量のインク２６を主インクボトル６に補充するために配置されている。補充インクボトル２５の円形の底面に、撹拌子４０が配置されている。補充インクボトル２５の上部に、インクブロック５０が配置されている。インクブロック５０の上側は、インク２６を補充するためのインク投入口５１が配置され、インク投入口５１はボトルキャップ５２により開閉ができる構造である。

また、インクブロック５０の下側にはシール材４５が介在し、インクブロック５０と補充インクボトル２５の接続は４本のネジで固定されている。補充インクボトル２５に設置する三角形の撹拌補助板５３の構成は、図７に示した形状と同じであり、また設置の仕様も同じである。

補充インクボトル２５の外壁には、液面検知センサ４８ａ、４８ｂとパイプ４９を取り付ける構造とし、他の配置や構成は、図７に示す主インクボトル６と同様とする。このような構成にすることで、補充インクボトル２５のインク２６の撹拌効率が向上され、主インクボトル６にインク２６を補充した時に印字に使用されるインク７を混合させる時間を短縮することができる。

実施例１によれば、インクジェット記録装置において、効率良く主インクボトル６のインク７又は補充インクボトル２５のインク２６を撹拌させることができる。

図１２を参照して、実施例２のインクジェット記録装置について説明する。ここで、（ａ）は上面断面図であり、（ｂ）は正面断面図である。

図１２に示すように、主インクボトル６の内壁に配置する複数の三角形の撹拌補助板５５の配置を主インクボトル６の底面に対して、４５度を傾けて設置する。

図１２に示した矢印や波線はインク液流を表す。主インクボトル６による撹拌されたインク７は、４５度だけ傾けて設置された複数の撹拌補助板５５により、インク７の対流する方向に変化はないが、インク液流が受け流されやすくなる。

これにより、関連技術の主インクボトル６を用いたインクの撹拌より撹拌効率が向上される。また、撹拌効率が向上することでインクを撹拌する時間が短縮され、モータを駆動させる電力の省力化が図れる。

尚、図１２では、主インクボトル６に適用した例を示したが、補充インクボトル２５に適用しても良い。

図１３を参照して、実施例３のインクジェット記録装置について説明する。ここで、（ａ）は主インクボトル６の断面図であり、（ｂ）〜（ｄ）は撹拌補助板の上面図及び正面図である。

図１３に示すように、主インクボトル６の内壁に配置させる撹拌補助板５７、５８、５９の形状はそれぞれ異なっている。撹拌補助板５７は、図１３（ｂ）に示すように、先端部に３０°の角度が付けられている。撹拌補助板５８は、図１３（ｃ）に示すように、先端部に７０°の角度が付けられている。撹拌補助板５９は、図１３（ｄ）に示すように、先端丸型の形状を有する。

撹拌補助板５７、５８は、先端部に角度を付けることでインク液流に変化を与えることがでる。撹拌補助板５９のような先端丸型の形状でも同様な効果ある。図１３に示す撹拌補助板５７、５８、５９を組み合わせることで、さらに複雑なインク液流の変化によりインク７を撹拌する効率や時間の短縮が図れる。このような構成においても、容易にインク７の撹拌によるインク液流を制御することが可能である。尚、図１３では、主インクボトル６を例にとり説明したが、補充インクボトル２５にも適用可能である。

以上説明した通り、実施例によれば、インクに含まれる顔料成分が沈降し、インクボトルの底面の中央付近に堆積していても、インクを粒子化するために必要なインク濃度を、インクボトルの内壁の配置された複数の撹拌補助板によるインクの撹拌により、安価な構成で安定した印字品質を保った印字が可能になる。

また、関連技術においては横方向のみのインクの撹拌しかできなかったが、実施例によれば全方向のインクの撹拌ができるようになり、インクの撹拌効率が格段に向上する。

１…本体部
２…制御部
３…循環部
４…ヘッドケーブル
５…印字ヘッド部
６…主インクボトル
７…インク
１４…ノズル本体
１５…インク粒子
１６…帯電電極
１７…偏向電極
１８…ガター
２５…補充インクボトル
２６…補充用のインク
３４…スターラ
４０…撹拌子
４２…液面検知センサ
４３、４９…パイプ
４６、５３、５５、５７、５８、５９…撹拌補助板
４８…液面検知センサ
４９…パイプ
１００…回転部材
１０１…モータ

Claims (10)

1. インクを充填しておくインクボトルと、前記インクボトルに充填された前記インクをインク粒子として噴出する印字ヘッドとを有するインクジェット記録装置であって、
   前記インクボトルの内壁に配置された複数の撹拌補助板と、
   前記インクボトルの内部底面に配置された回転可能な撹拌子と、
   を有し、
   前記複数の撹拌補助板は、上下位置が逆になるように前記インクボトルの内壁の対面にそれぞれ配置されており、
   前記撹拌補助板は、三角形状の断面を有することを特徴するインクジェット記録装置。
2. 前記撹拌子が回転することにより、前記インクボトル内に充填された前記インクを対流させ、
   前記撹拌補助板は、前記対流したインクを前記インクボトル内に撹拌させることを特徴する請求項１に記載のインクジェット記録装置。
3. 前記インクボトルの外部底面に配置され、磁性体の回転部材とモータが内蔵されたスターラを更に有し、
   前記撹拌子は、磁性体で構成され、
   前記モータは、前記磁性体の回転部材を回転させることにより前記磁性体の撹拌子を回転させることを特徴する請求項１に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記印字ヘッドは、
   前記インク粒子を噴出するノズル本体と、
   噴出された前記インク粒子を帯電させる帯電電極と、
   帯電された前記インク粒子を偏向させる偏向電極と、
   前記ノズル本体より噴出された前記インク粒子を回収するガターと、
   を有することを特徴する請求項１に記載のインクジェット記録装置。
5. 前記インクボトルは、前記インクとして顔料インクを充填しておき、
   前記撹拌補助板は、前記インクボトルの内部底面に堆積した前記顔料インクに含まれる顔料成分を撹拌させることを特徴する請求項１に記載のインクジェット記録装置。
6. 前記インクボトルは、前記ガターが回収した前記インク粒子を回収して再利用する主インクボトルであることを特徴する請求項４に記載のインクジェット記録装置。
7. 前記主インクボトルに新たにインクを補充するための補充用インクボトルを更に有することを特徴する請求項６に記載のインクジェット記録装置。
8. 前記撹拌補助板は、前記インクボトルの内部底面から所定距離だけ離れて配置されていることを特徴する請求項１に記載のインクジェット記録装置。
9. 前記インクボトルの外壁部に、前記インクボトル内に充填された前記インクの液面高さを検出する液面検知センサと、前記インクの供給、回収又は補充を行うパイプの少なくとも一つを配置したことを特徴とした請求項１に記載のインクジェット記録装置。
10. インクを充填しておくインクボトルと、前記インクボトルに充填された前記インクをインク粒子として噴出する印字ヘッドとを有するインクジェット記録装置であって、
    前記インクボトルの内壁に配置された複数の撹拌補助板と、
    前記インクボトルの内部底面に配置された回転可能な撹拌子と、
    を有し、
    前記複数の撹拌補助板は、それぞれ先端部の形状が異なることを特徴するインクジェット記録装置。

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