JP7192556B2 - 記録装置及び記録装置のメンテナンス方法 - Google Patents

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Description

本発明は、例えばインクジェット式プリンターなどの記録装置及び記録装置のメンテナンス方法に関する。
特許文献1には、記録装置の一例として、インクを吐出する吐出ヘッドと、インク流路の途中に、インクから空気を除去するための脱気モジュールとを備えるインクジェットプリンターが記載されている。そして、かかる場合には、真空ポンプが当該脱気モジュールに接続され、当該真空ポンプが脱気モジュール内を負圧にする役割を果たしていた。
特開2005-59476号公報
こうした記録装置においては、脱気モジュール内の真空度(負圧度)は、真空ポンプの仕様(能力)に基づいた真空度となっており、真空度の制御は行っていなかった。そのため、インク中の溶存気体量に起因して、吐出ヘッドからの吐出が不安定になることがある。
上記課題を解決する記録装置は、記録媒体にインクを吐出して記録可能に設けられる吐出ヘッドと、液体貯留部に貯留される前記インクを前記吐出ヘッドに供給可能に該液体貯留部と該吐出ヘッドとを接続するインク流路と、前記インク流路に交換可能に設けられ、前記インクを前記吐出ヘッドに向かって送出するように構成される送りポンプと、前記インク流路に設けられる脱気モジュールと、前記脱気モジュールの真空度を調整可能な真空度調整機構と、前記真空度調整機構を制御して、実行される動作状況に対応させて前記脱気モジュールの真空度を調整する制御部と、を備える。
上記課題を解決する記録装置のメンテナンス方法は、記録媒体にインクを吐出して記録可能に設けられる吐出ヘッドと、前記インクを前記吐出ヘッドに供給可能に該吐出ヘッドと接続されるインク流路と、前記インク流路に交換可能に設けられ、前記インクを前記吐出ヘッドに向かって流動するように構成される送りポンプと、前記インク流路に設けられる脱気モジュールと、を備える記録装置のメンテナンス方法であって、前記吐出ヘッドに前記インクを充填する場合の該脱気モジュールの真空度が、該吐出ヘッドが前記インクを吐出しないで待機している場合の前記脱気モジュールの真空度より高くなるように調整する。
記録装置の一実施形態を示すブロック図。 記録装置が備えるインク供給ユニットの一例を示す図。 送りポンプの一例としてのギアポンプの構成を示す断面模式図。 脱気モジュールの真空度とインク中の溶存酸素量との関係を表した図。 脱気モジュールの真空度調整処理の一例を示すフローチャート。 真空度と上限値及び下限値の第1設定条件を示す図。 真空度と上限値及び下限値の第2設定条件を示す図。 真空度と上限値及び下限値の第3設定条件を示す図。 真空度と上限値及び下限値の第4設定条件を示す図。
以下、記録装置の実施形態について、図を参照して説明する。本実施形態のインクジェット記録装置は、インクの一例である紫外線硬化型インクを吐出することによって記録用紙などの被記録媒体上に文字、写真などの画像を形成する記録装置である。
〔インクジェット記録装置の構成〕
本実施形態のインクジェット記録装置は、紫外線硬化型インクを吐出する吐出ヘッドと、前記紫外線硬化型インクを前記ヘッドに供給するインク流路と、前記インク流路に、前記紫外線硬化型インクを流通させる送りポンプと、を備える。ここで、「インク流路」とは、インクジェット記録装置において、インクを流通させるための流路をいう。インク流路としては、例えば、インクを貯留するインク収容容器からインクジェット式記録ヘッドにインクを供給するためのインク供給路や、インクジェット式記録ヘッド内においてインクをノズル開口部まで流通させるための流路、下記インク循環路等が挙げられる。
図1に、本実施形態のインクジェット記録装置(以下、「プリンター」ともいう。)の構成の一例を示すブロック図を示す。コンピューター130は、プリンター1に画像を形成させるため、当該画像に応じた印刷データをプリンター1に出力する。プリンター1は、記録媒体としての被記録媒体上に画像を形成する記録装置であり、外部装置であるコンピューター130と通信可能に接続されている。
プリンター1は、インク供給ユニット10、搬送ユニット20、ヘッドユニット30、照射ユニット40、検出器群110、メモリー123、インターフェイス121、及びコントローラー120を有する。コンピューター130から印刷データを受信したプリンター1は、コントローラー120によって各ユニットを制御して、印刷データに従い、被記録媒体上に画像を記録する。プリンター1内の状況は検出器群110によって監視されており、検出器群110は、検出結果をコントローラー120に出力する。コントローラー120は、検出器群110から出力された検出結果に基づいて、各ユニットを制御する。コントローラー120は、インターフェイス121を介して入力した印刷データをメモリー123に記憶し、CPU122とユニット制御回路124とを有する。メモリー123には、各ユニットを制御するための制御情報も記憶されている。
インクジェット記録装置はラインプリンターであってもよい。ラインプリンターの場合、インク組成物の供給量が多いことから送りポンプの耐久性が特に問題となるため、本実施形態のインクジェット記録装置が特に有用となる。
図2に、本実施形態のインクジェット記録装置が備えるインク供給ユニットの一例を示す。インク供給ユニット10は、インクジェット記録装置のうち、インクカートリッジ50と吐出ヘッド60との間に位置するものである。インク供給ユニット10は、インクカートリッジ50を装着するホルダー52と、インク流路51(好ましくは、インク循環路80を含むインク流路51)と、インク流路51を開閉するバルブ53と、サブタンク70と、インクカートリッジ50内のインクをサブタンク70に供給する供給ポンプ54と、サブタンク70に供給されるインクを濾過するフィルター55と、送りポンプ82と、加温装置90と、脱気装置100と、フィルターユニット81と、ダンパーユニット84と、吐出ヘッド60と、を備える。吐出ヘッド60は前述のヘッドユニット30に属するものでもある。
〔サブタンク〕
本実施形態のインクジェット記録装置は、インク流路51において、インクを貯留するための液体貯留部としてのサブタンク(例えば、図2に示すサブタンク70)を備えることが好ましい。サブタンク70は、インクカートリッジ50からインクが供給されるようにインク流路51と接続されており、記録時には内部空間が大気開放されており、貯留するインクに大気が加える圧力が、吐出ヘッド60のノズルが開口するノズル面における大気圧より低く、かつノズルに形成される気液界面(メニスカス)が壊れない圧力(例えば大気圧より低い-1000Pa~-3500Pa、実施形態では-1900Pa)になるように液面を調整されていてもよい。そして、記録動作によりサブタンク内のインクが消費された場合は供給ポンプ54を駆動してインクカートリッジ50からインクを補給して、貯留するインクに大気が加える圧力を調整してもよい。また、サブタンク70は、内部空間を加圧可能に加圧ポンプ56と接続されており、貯留するインクに加える圧力をノズルの気液界面が壊れる大気圧より高い正圧に調整して、ノズルからインクを強制的に排出させるクリーニングを行ってもよい。なお、サブタンク70には、サブタンク70に貯留されるインクの液量を検出する液量センサー71が配置される。また、本実施形態のインクジェット記録装置は、吐出ヘッド60のノズル面を被覆可能なキャップ61が設けられる。
〔送りポンプ〕
本実施形態のインクジェット記録装置は、インク流路において、インクを流通させる送りポンプ(例えば、図2に示す送りポンプ82)を備えることが好ましい。また、送りポンプ82は、インク流路51におけるサブタンク70と加温装置90との間となる位置に、交換可能に備えることがより好ましい。送りポンプ82としては、図2に示すような、ポンプ室821と、ポンプ室821のサブタンク70側に位置し、ポンプ室821に向かうインクの流れは許容しサブタンク70に向かうインクの流れは規制する一方向弁823を備える吸引側流路と、ポンプ室821の吐出ヘッド60側に位置し、吐出ヘッド60に向かうインクの流れは許容しポンプ室821に向かうインクの流れは規制する一方向弁824を備える吐出側流路と、を含み、可撓壁としての可撓部材で形成されるダイアフラム822をポンプ室の容積が増大する方向に変形させる吸引動作と、ポンプ室の容積が縮小する方向に変形させる吐出動作の繰り返しにより送液する容積式ポンプに分類されるダイアフラムポンプを採用してもよい。また、ダイアフラムポンプは吸引側流路、ポンプ室821、吐出側流路を2つ備え、吸引動作および吐出動作を含む繰り返し動作の位相を180度ずらすことにより送液の脈動(圧力変動)を低減させる2相タイプを採用してもよく、一方向弁823および一方向弁824としてダックビル弁を採用してもよい。送りポンプ82の姿勢は気泡の排出性を考慮して、図2における重力方向に延びる吸引側流路が、ダイアフラムが側面となる姿勢のポンプ室821の重力方向の中心より下方に接続され、重力方向に延びる吐出側流路が、ポンプ室821の重力方向の中心より上方に接続されていてもよい。尚、ダイアフラム822は、耐インク性の観点からEPDM(エチレンプロピレンジエンゴム)で形成されてもよく、EPDMのポンプ室の内面となる側となる表面にフッ素樹脂(ポリテトラフルオロエチレン)層を設けてもよい。
送りポンプとしては、インク流路の一部を構成する可撓性を有するポンプ室としてのチューブをローラーで変形させることにより送液する容積式ポンプに分類されるチューブポンプを採用してもよいし、図3に示すギアポンプ24を採用してもよい。また、ダイアフラムポンプ、チューブポンプ、ギアポンプを供給ポンプ54として採用してもよい。尚、チューブポンプを採用する場合、チューブの材質はオレフィン系材料(例えば株式会社三ツ星社製、製品名トランスマスター「TM-15」等)で構成されることが好ましい。
ギアポンプ24は、ケース38と、駆動軸39と、駆動軸39と一体回転する駆動ギア46と、従動軸41と、従動軸41と一体回転する従動ギア42とを備えている。すなわち、駆動ギア46及び従動ギア42は、軸としての駆動軸39及び従動軸41を中心として回転する回転体として機能する。図3では、駆動軸39と従動軸41は、互いに平行な態様で設けられている。そして、駆動ギア46と従動ギア42は、それぞれ回転可能な1対のはすば歯車であって、互いに噛合した状態でポンプ室43(流体室)内に収容されている。なお、ポンプ室43には、インク循環路80が接続される吸引口44と吐出口45とが形成されている。駆動軸39、駆動ギア46、従動軸41、従動ギア42が図3に矢印で示す正方向D1に回転すると、ギアポンプ24は、駆動ギア46と従動ギア42の回転運動に伴って吸引口44からインクを吸引すると共に、ポンプ室43内においてインクを流動させつつ吐出口45からインクを吐出する。
なお、ギアポンプ24は、インクと接触しかつ部材が他の部材と係合する係合部(ミゾ)を有する部材である駆動ギア46の少なくとも係合部の表面に非金属製の材料を含むことが好ましく、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート及びセラミックからなる群より選ばれる少なくとも1つを含むことが好ましい。セラミックとしては、金属酸化物、金属炭化物、金属窒化物、金属ホウ化物などの1つ以上が好ましい。これらにより、インクジェット記録装置の耐久性がより向上する。耐久性が向上する原因は、これらの材料は、部材にインクが接触した際のインク成分による部材の膨潤が少ないことや、これらの材料に含まれる不純物が少ないため、不純物に起因してインクに含まれる成分から異物が生成することが少なく、膨潤や異物によって部材の係合に不具合が発生して回転に支障が生じるようなことが少ないため、と推測するが原因はこれに限られるものではない。ケース38の少なくともインクと接触する表面も上記の材料とすることができるが、気体透過性(酸素透過性)を有する材料(ポリアセタール、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリカーボネート、シリコーンゴムなど)によって形成してもよく。これにより、ギアポンプ24内でインク組成物が固着することをより抑制でき、インクジェット記録装置の耐久性がより向上する。
送りポンプによるインクの送液量は、10g/分以上が好ましく、50g/分以上がより好ましく、70g/分以上がさらに好ましく、100g/分以上が特に好ましく、200g/分以上が一層好ましい。また、インクの送液量は、400g/分以下が好ましく、300g/分以下がより好ましい。送液量が上記の範囲である場合、印刷に必要なインク量をヘッドに供給することで印刷速度を確保しつつ、送りポンプの耐久性が確保できる点で好ましい。また、インクが循環する循環路を有する場合、インクの溶存酸素、温度が所定の範囲内に保たれやすくなる。そのため、インクの送液量が上記範囲であることにより、インクをより安定的に供給でき、インクの溶存酸素量や温度がより安定し、さらに送りポンプの耐久性もより向上する。
〔加温装置〕
本実施形態のインクジェット記録装置は、インク流路に、インクを加温するための加温装置(例えば、図2に示す加温装置90)を備えることが好ましい。加温装置を備える場合、インクの温度が高いことにより増粘物がインク組成物中に発生しやすい傾向がある。増粘物が発生すると例えば送りポンプとしての採用されるギアポンプが固着しやすくなる。そのため、加温装置を備える場合には本実施形態に係るインクジェット記録装置が特に有用である。加温温度は35~70℃が好ましい。
加温装置90は、インク流路中に設けるものであれば特に制限されないが、図2において、インク循環路80に設けられ、より具体的にはインク循環路80を構成するインク流路51の途中、即ち送りポンプ82と脱気モジュール102との間となる位置に設けられている。こうすることで、加温装置で加温される前のインクが送りポンプに流入することで送りポンプの耐久性を一層よくすることができる。加温装置90は、インクを加温するものである。この加温装置により、吐出されるインクの吐出温度、吐出粘度を制御することができる。吐出温度としては、28~50℃が好ましく、28~45℃がより好ましく、28~40℃がさらに好ましい。吐出粘度としては、15mPa・S以下が好ましく、5~15mPa・Sがより好ましい。
加温装置90としては、特に限定されないが、例えば、温水タンク91の温水を温水循環ポンプ92により温調モジュール94と温水タンク91との間で循環させつつ、温調モジュール94によりインク循環路80のインクを加温するものが挙げられる。温水タンク91のヒーター93は、循環するインクの温度を目標温度に調整するものである。
〔脱気装置〕
本実施形態のインクジェット記録装置は、インク流路に、脱気装置をさらに有することが好ましい。脱気装置は、インクを脱気するものである。脱気装置100は、インク流路中に設けるものであれば特に制限されないが、インク循環路80に設けられ、より具体的にはインク循環路80を構成するインク流路51の途中、即ち温調モジュール94とフィルターユニット81との間となる位置に設けることができる。脱気装置100により脱気されたインクは吐出ヘッド60に供給される。脱気装置100は、インクが供給される方向であって、吐出ヘッド60より上流側となる加温装置90(より具体的には、インク循環路80の温調モジュール94)とフィルターユニット81との間となる位置に設けられていることが好ましい。これにより脱気装置100が加温装置90の下流に位置することにより、インクの温度が高い状態で脱気されることとなり、脱気効率をより高くすることができる。脱気モジュール102は、インクが流入する脱気室(図示せず)と、インクなどの液体を通さない分離膜を介して当該脱気室に接する減圧室(図示せず)と、を備える。真空度調整機構としての減圧ポンプ101は上記減圧室を減圧するものである。上記減圧室が減圧されると、インク循環路80内のインクの溶存空気量が減少して気泡が除去される。このようにして、脱気装置100はインク循環路80内のインクを脱気することができる。また、脱気モジュール102と減圧ポンプ101との間には、検出器群110としての圧力センサー1101が設けられており、制御部としてのコントローラー120が、圧力センサー1101で検出される圧力値に基づいて、真空度調整機構としての減圧ポンプ101を制御して、脱気モジュール102の真空度を調整する。減圧脱気装置から流出されるインクの溶存酸素量は、脱気装置に流入されるインクの溶存酸素量を100%として、5%以内の範囲で低下する傾向にあるが、インクが循環することにより、印刷中、インク循環路80中のインクの溶存酸素量(濃度)が安定する。脱気装置100は、インクが供給される方向であって、送りポンプより下流側であり、かつ、吐出ヘッド60より上流側に設けられていることが好ましい。脱気装置により脱気される前のインクを送りポンプに流入させることで、送りポンプの耐久性を一層よくすることができる。
脱気装置としては、特に限定されないが、例えば、インクを送りつつ脱気を行う分離膜を備えたものが挙げられる。
〔フィルターユニット〕
本実施形態のインクジェット記録装置は、インク流路にインク中の異物を濾過するフィルターユニット(例えば、図2に示すフィルターユニット81)を備えることが好ましい。具体的には、フィルターユニット81は、インク流路51における脱気モジュール102とダンパーユニット84との間となる位置に、交換可能に設けられている。フィルターユニット81は、フィルター813と、フィルター813で区画されるサブタンク70側となる上流側フィルター室811と、吐出ヘッド60側となる下流側フィルター室812と、により構成され、上流側フィルター室811が下流側フィルター室812より重力方向上方となる姿勢でインク流路51の吐出ヘッド60のノズル面より上方となる位置に着脱可能に設けられている。図2のように吐出ヘッド60にヘッドフィルター83を設ける場合、フィルター813の濾過粒度はヘッドフィルター83の濾過粒度(例えば10μm~20μm)より小さく(例えば5μm)設定されており、フィルター面積も大きく設定されていることが好ましい。
〔ダンパーユニット〕
本実施形態のインクジェット記録装置は、インク流路にインクの圧力変動を低減するダンパーユニット(例えば、図2に示すダンパーユニット84)を備えることが好ましい。具体的には、ダンパーユニット84は、インク流路51におけるフィルターユニット81と吐出ヘッド60との間であって、フィルターユニット81より重力方向下方でかつ吐出ヘッド60のノズル面より上方となる位置に、交換可能に設けられている。ダンパーユニット84のダンパー室(不図示)は、環状の内壁(ダンパー室の厚み方向となり約10mm)を間に挟んで対向する一対の可撓膜(EPDMで形成され直径約Φ35mm、厚さ約1mm)で形成され、可撓膜に対面する方向が水平方向となる姿勢で配置されている。可撓膜をEPDM(エチレンプロピレンジエンゴム)で形成することにより、実施形態のように紫外線硬化型インクを使用する場合も適度な膨潤を維持でき、ダンパー特性を損なわないことから可撓膜として好ましい。
〔インク循環路〕
インク流路は、インク循環路をさらに有し、インクジェット記録装置は、該インク循環路に脱気装置と、送りポンプとを備えることが好ましい。インク流路は、少なくとも一部にインク循環路を有することが好ましい。図2において、インク流路51はインク循環路80の一部を構成し、インク循環路80は、サブタンク70及び吐出ヘッド60に通じており、サブタンク70からインクが供給されて、当該インクを吐出ヘッド60に供給するものとすることができる。このように、インク循環路80によりインクを循環させることで、加温装置90で加温したインクの温度を一定にしたり、脱気効率をより高くしたり、インクを常に流動させて、インクに含まれる成分の沈降を防止したりすることができる。
インク循環路80におけるインクの溶存酸素量は、インクカートリッジ50に収容されていたインクの溶存酸素量、及び、脱気装置100で脱気される脱気能力、具体的には脱気モジュール102の真空度(減圧度)を調整する真空度調整機構としての減圧ポンプ101の能力によって決まる。インクの消費に伴いサブタンク70から順次、インク循環路80に未脱気のインクが補充され、また、インクカートリッジ50からインク循環路80に送液される過程、及び循環中に、外部から酸素がインクに溶け込むことによりインクの溶存酸素量が若干上昇する。よって、インク循環路80の一部を構成するインク流路51における送りポンプ82と吐出ヘッド60との間となる位置に、脱気装置100を設け、制御部としてのコントローラー120が、真空度調整機構としての減圧ポンプ101を制御して、インク循環路80中の送りポンプ82に流入するインクの溶存酸素量が所定の範囲となるように脱気モジュール102の真空度を調整することにより、溶存酸素量が所定の範囲の上限値以下のインクを吐出ヘッド60に供給することができる。よって、吐出ヘッド60に異物としての気泡を供給したり、気泡が吐出ヘッド60内に滞留することを低減でき、吐出ヘッド60からのインクの吐出安定性を向上できる。また、制御部としてのコントローラー120が、実行される吐出ヘッド60およびインク流路51のいずれかにインクを充填するインク充填動作、吐出ヘッド60からインクを被記録媒体に吐出して記録を行う記録動作、吐出ヘッド60およびインク流路51のいずれかをクリーニングするクリーニング動作、吐出ヘッド60からインクを吐出しないで待機している待機状態等の動作状況に対応させて脱気モジュール102の真空度を調整できるので、例えば実行される動作状況に要求されるインク循環路80中のインクの溶存酸素量の濃度範囲の下限値が高い場合には、脱気モジュール102の真空度を低く調整して、インクの溶存酸素量の濃度が低い状態が続くことに起因するインクからの異物の発生を抑制し、送りポンプの動作不良やヘッドからの吐出が不安定になることを低減できる。
〔インク〕
本実施形態で用いるインクとしての紫外線硬化型インクジェット記録用インクは、重合禁止剤を含有し、必要に応じて以下に列記する各成分も含むことができる。紫外線硬化型インクジェット記録用インクは、上記インクジェット記録装置において、インク流路を流通して、ヘッドに供給され、該ヘッドより吐出されるものである。
〔重合禁止剤〕
本実施形態で用いるインクは、重合禁止剤としてヒンダードアミン化合物を含む。一般的に、紫外線硬化型インク中の溶存酸素量が低いほど、酸素によるインクの重合(暗反応)抑制の効果が得られにくい。また、p-メトキシフェノール(MEHQ)等の重合禁止剤は、溶存酸素が少ないと重合禁止剤として働かない。そのため、特に送りポンプとしてギアポンプを採用する場合、ギアポンプ内でインク組成物が固着する傾向にある。ところが、ヒンダードアミン化合物は酸素が少なくても重合禁止剤として働くため、溶存酸素量が少ない場合でもギアポンプ内でインク組成物が固着することを抑制することができる。
ヒンダードアミン化合物としては、例えば、以下に限定されないが、例えば、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-N-オキシル骨格を有する化合物、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン骨格を有する化合物、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-N-アルキル骨格を有する化合物、及び2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-N-アシル骨格を有する化合物などが挙げられる。このようなヒンダードアミン化合物を用いることにより、インクジェット記録装置は耐久性により優れる。
ヒンダードアミン化合物の市販品として、アデカスタブ LA-7RD(2,2,6,6-テトラメチル-4-ヒドロキシピペリジン-1-オキシル)(ADEKA社製商品名)、IRGASTAB UV 10(4,4’-[1,10-ジオキソ-1,10-デカンジイル)ビス(オキシ)]ビス[2,2,6,6-テトラメチル]-1-ピペリジニルオキシ)(CAS.2516-92-9)、TINUVIN 123(4-ヒドロキシ-2,2,6,6,-テトラメチルピペリジン-N-オキシル)(以上、BASF社製商品名)、FA-711HM、FA-712HM(2,2,6,6-テトラメチルピペリジニルメタクリレート、日立化成工業社(Hitachi Chemical Company, Ltd.)製商品名)、TINUVIN 111FDL、TINUVIN 144、TINUVIN 152、TINUVIN 292、TINUVIN 765、TINUVIN 770DF、TINUVIN 5100、SANOL LS-2626、CHIMASSORB 119FL、CHIMASSORB 2020 FDL、CHIMASSORB 944 FDL、TINUVIN 622 LD(以上、BASF社製商品名)、LA-52、LA-57、LA-62、LA-63P、LA-68LD、LA-77Y、LA-77G、LA-81、LA-82(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジルメタクリレート)、LA-87(以上、ADEKA社製商品名)が挙げられる。
なお、上記の市販品のうち、LA-82は2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-N-メチル骨格を有する化合物であり、アデカスタブLA-7RD、IRGASTAB UV 10は2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-N-オキシル骨格を有する化合物である。上記の中でも、優れた硬化性を維持しつつインクの保存安定性、耐久性を一層優れたものとすることができるため、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-N-オキシル骨格を有する化合物が好ましい。
上記の2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-N-オキシル骨格を有する化合物の具体例として、以下に限定されないが、2,2,6,6-テトラメチル-4-ヒドロキシピペリジン-1-オキシル、4,4’-[1,10-ジオキソ-1,10-デカンジイル)ビス(オキシ)]ビス[2,2,6,6-テトラメチル]-1-ピペリジニルオキシ、4-ヒドロキシ-2,2,6,6,-テトラメチルピペリジン-N-オキシル、ビス(1-オキシル-2,2,6,6-テトラメチルピペリジニ-4-イル)セバケート、デカン二酸ビス(2,2,6,6-テトラメチル-1-(オクチルオキシ)-4-ピペリジニル)エステルが挙げられる。
ヒンダードアミン化合物は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
ヒンダードアミン化合物の含有量は、インク組成物の総質量(100質量%)に対し、0.05~0.5質量%が好ましく、0.05~0.4質量%がより好ましく、0.05~0.2質量%がさらに好ましく0.06~0.2質量%が特に好ましい。含有量が0.05質量%以上であることにより、ギアポンプ内でインク組成物が固着することをより抑制することができ、耐久性により優れる。また、含有量が0.5質量%以下であることにより、溶解性により優れる。
(その他の重合禁止剤)
本実施形態のインク組成物は、重合禁止剤としてヒンダードアミン化合物以外のものをさらに含んでもよい。その他の重合禁止剤として、以下に限定されないが、例えば、p-メトキシフェノール(ヒドロキノンモノメチルエーテル:MEHQ)、ヒドロキノン、クレゾール、t-ブチルカテコール、3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシトルエン、2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-t-ブチルフェノール)、2,2’-メチレンビス(4-エチル-6-ブチルフェノール)、及び4,4’-チオビス(3-メチル-6-t-ブチルフェノール)が挙げられる。
その他の重合禁止剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。その他の重合禁止剤の含有量は、他の成分の含有量との関係で決まり、特に制限されない。
〔溶存酸素量〕
本実施形態において送りポンプを含むインク流路中に流入するインクは、溶存酸素量が2~20ppmであることが好ましく、5~20ppmであることがより好ましく、10~20ppmであることがさらに好ましい。溶存酸素量が上記範囲であることにより、インク流路中にインク組成物が異物として析出したり、送りポンプ内でインク組成物が固着することをより抑制することができ、インクジェット記録装置は耐久性により優れる。なお、本明細書における溶存酸素量は、従来公知の方法により測定することができるが、後述の実施例において実施した実験における測定方法により得られた値を採用するものとする。溶存酸素量を所定の値とする脱気処理としては、特に限定されないが、例えば、減圧脱気などの脱気装置を用いる方法や、不活性ガスのバブリングが挙げられる。なお、送りポンプに流入されるインク組成物の溶存酸素量は、実施例に記載の方法により求めることができる。
〔光重合開始剤〕
本実施形態のインクは、光重合開始剤を含むことができる。光重合開始剤は、紫外線の照射による光重合によって、被記録媒体の表面に存在するインクを硬化させて印字を形成するために用いられる。本実施形態に係るインクジェット記録装置は、放射線のなかでも紫外線(UV)を用いることにより、安全性に優れ、且つ光源のコストを抑えることができるものとなる。光重合開始剤としては、光(紫外線)のエネルギーによって、ラジカルやカチオンなどの活性種を生成し、重合性化合物の重合を開始させるものであれば制限はなく、光ラジカル重合開始剤や光カチオン重合開始剤を使用することができる。このなかでも、光ラジカル重合開始剤を使用することが好ましい。光ラジカル重合開始剤を用いると、酸素が少ない場合に重合が進行しやすい傾向にある。そのため、送りポンプのうち酸素が欠乏状態になりやすいギアポンプ内においてインクが増粘する傾向にあり、本実施形態の紫外線硬化型インクジェット記録装置が特に有用となる。
上記の光ラジカル重合開始剤としては、特に限定されないが、例えば、芳香族ケトン類、アシルフォスフィンオキサイド化合物、チオキサントン化合物、芳香族オニウム塩化合物、有機過酸化物、チオ化合物(チオフェニル基含有化合物など)、α-アミノアルキルフェノン化合物、ヘキサアリールビイミダゾール化合物、ケトオキシムエステル化合物、ボレート化合物、アジニウム化合物、メタロセン化合物、活性エステル化合物、炭素ハロゲン結合を有する化合物、及びアルキルアミン化合物が挙げられる。
このなかでも、アシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤(アシルフォスフィンオキサイド化合物)及びチオキサントン系光重合開始剤(チオキサントン化合物)が好ましく、アシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤がより好ましい。アシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤及びチオキサントン系光重合開始剤、特にアシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤を用いることにより、UV-LEDによる硬化プロセスにより優れ、インクの硬化性が一層優れる。また、これらの光ラジカル重合開始剤を用いると、送りポンプ内においてインク組成物が更に増粘する傾向や、インクの溶存酸素量が高い場合に吐出安定性が悪化しやすい傾向にあるためにインクの溶存酸素量を低くする必要があることから耐久性の点で不利であり、本実施形態の紫外線硬化型インクジェット記録装置が特に有用となる。
アシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤としては、特に限定されないが、具体的には、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルフォスフィンオキサイド、2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニル-フォスフィンオキサイド、及びビス-(2,6-ジメトキシベンゾイル)-2,4,4-トリメチルペンチルフォスフィンオキサイド等が挙げられる。
アシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤の市販品としては、特に限定されないが、例えば、IRGACURE 819(ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルフォスフィンオキサイド)、DAROCUR TPO(2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニル-フォスフィンオキサイド)等が挙げられる。
アシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤の含有量は、インクの総質量(100質量%)に対し、2~15質量%が好ましく、5~13質量%がより好ましく、7~13質量%がさらに好ましい。含有量が2質量%以上であると、インクの硬化性に一層優れる傾向にある。また、含有量が13質量%以下であると、吐出安定性がより向上する傾向にある。
また、チオキサントン系光重合開始剤としては、特に限定されないが、具体的には、チオキサントン、ジエチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、及びクロロチオキサントンからなる群より選ばれた1種以上を含むことが好ましい。なお、特に限定されないが、ジエチルチオキサントンとしては2,4-ジエチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントンとしては2-イソプロピルチオキサントン、クロロチオキサントンとしては2クロロチオキサントンが好ましい。このようなチオキサントン系光重合開始剤を含むインクであれば、硬化性、保存安定性、及び吐出安定性により優れる傾向にある。このなかでも、ジエチルチオキサントンを含むチオキサントン系光重合開始剤が好ましい。ジエチルチオキサントンを含むことにより、幅広い領域の紫外光(UV光)をより効率良く活性種に変換できる傾向にある。
チオキサントン系光重合開始剤の市販品としては、特に限定されないが、具体的には、Speedcure DETX(2,4-ジエチルチオキサントン)、Speedcure ITX(2-イソプロピルチオキサントン)(以上、Lambson社製)、KAYACURE DETX-S(2,4-ジエチルチオキサントン)(日本化薬社(Nippon Kayaku Co., Ltd.)製)等が挙げられる。
チオキサントン系光重合開始剤の含有量は、インクの総質量(100質量%)に対し、0.5~4質量%が好ましく、1~4質量%がより好ましい。含有量が0.5質量%以上であると、インクの硬化性に一層優れる傾向にある。また、含有量が4質量%以下であると、吐出安定性により優れる。
その他の光ラジカル重合開始剤としては、特に限定されないが、例えば、アセトフェノン、アセトフェノンベンジルケタール、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2,2-ジメトキシ-2-フェニルアセトフェノン、キサントン、フルオレノン、ベンズアルデヒド、フルオレン、アントラキノン、トリフェニルアミン、カルバゾール、3-メチルアセトフェノン、4-クロロベンゾフェノン、4,4’-ジメトキシベンゾフェノン、4,4’-ジアミノベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ベンゾインプロピルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、1-(4-イソプロピルフェニル)-2-ヒドロキシ-2-メチルプロパン-1-オン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン、及び2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルホリノ-プロパン-1-オンが挙げられる。
光ラジカル重合開始剤の市販品としては、特に限定されないが、例えば、IRGACURE 651(2,2-ジメトキシ-1,2-ジフェニルエタン-1-オン)、IRGACURE 184(1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン)、DAROCUR 1173(2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニル-プロパン-1-オン)、IRGACURE 2959(1-[4-(2-ヒドロキシエトキシ)-フェニル]-2-ヒドロキシ-2-メチル-1-プロパン-1-オン)、IRGACURE 127(2-ヒドロキシ-1-{4-[4-(2-ヒドロキシ-2-メチル-プロピオニル)-ベンジル]フェニル}-2-メチル-プロパン-1-オン}、IRGACURE 907(2-メチル-1-(4-メチルチオフェニル)-2-モルフォリノプロパン-1-オン)、IRGACURE 369(2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルフォリノフェニル)-ブタノン-1)、IRGACURE 379(2-(ジメチルアミノ)-2-[(4-メチルフェニル)メチル]-1-[4-(4-モルホリニル)フェニル]-1-ブタノン)、IRGACURE 784(ビス(η5-2,4-シクロペンタジエン-1-イル)-ビス(2,6-ジフルオロ-3-(1H-ピロール-1-イル)-フェニル)チタニウム)、IRGACURE OXE 01(1.2-オクタンジオン,1-[4-(フェニルチオ)-,2-(O-ベンゾイルオキシム)])、IRGACURE OXE 02(エタノン,1-[9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル]-,1-(O-アセチルオキシム))、IRGACURE 754(オキシフェニル酢酸、2-[2-オキソ-2-フェニルアセトキシエトキシ]エチルエステルとオキシフェニル酢酸、2-(2-ヒドロキシエトキシ)エチルエステルの混合物)(以上、BASF社製)、Speedcure TPO(以上、Lambson社製)、Lucirin TPO、LR8893、LR8970(以上、BASF社製)、及びユベクリルP36(UCB社製)などが挙げられる。
カチオン重合開始剤としては、特に限定されないが、具体的には、スルホニウム塩、ヨードニウム塩等が挙げられる。カチオン重合開始剤の市販品としては、特に限定されないが、具体的には、Irgacure250、Irgacure270等が挙げられる。
上記光重合開始剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
その他の光重合開始剤の含有量は、インクの総質量(100質量%)に対し、5~20質量%が好ましい。含有量が当該範囲内であると、紫外線硬化速度を十分に発揮させ、かつ、光重合開始剤の溶け残りや光重合開始剤に由来する着色を避けることができる。
〔重合性化合物〕
インクは重合性化合物を含んでもよい。重合性化合物は、単独で、又は光重合開始剤の作用により、光照射時に重合されて、印刷されたインクを硬化させることができる。重合性化合物としては、特に限定されないが、具体的には、従来公知の、単官能、2官能、及び3官能以上の多官能のモノマー及びオリゴマーが使用可能である。重合性化合物は1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。以下これら重合性化合物について例示する。
単官能、2官能、及び3官能以上の多官能のモノマーとしては、特に限定されないが、例えば、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸及びマレイン酸等の不飽和カルボン酸;該不飽和カルボン酸の塩;前記不飽和カルボン酸のエステル、ウレタン、アミド及び無水物;アクリロニトリル、スチレン、種々の不飽和ポリエステル、不飽和ポリエーテル、不飽和ポリアミド、並びに不飽和ウレタンが挙げられる。また、単官能、2官能、及び3官能以上の多官能のオリゴマーとしては、例えば、直鎖アクリルオリゴマー等の上記のモノマーから形成されるオリゴマー、エポキシ(メタ)アクリレート、オキセタン(メタ)アクリレート、脂肪族ウレタン(メタ)アクリレート、芳香族ウレタン(メタ)アクリレート及びポリエステル(メタ)アクリレートが挙げられる。
また、他の単官能モノマーや多官能モノマーとして、N-ビニル化合物を含んでいてもよい。N-ビニル化合物としては、特に限定されないが、例えば、N-ビニルフォルムアミド、N-ビニルカルバゾール、N-ビニルアセトアミド、N-ビニルピロリドン、N-ビニルカプロラクタム、及びアクリロイルモルホリン、並びにそれらの誘導体などが挙げられる。
重合性化合物のうち、(メタ)アクリル酸のエステル、即ち(メタ)アクリレートが好ましい。
単官能(メタ)アクリレートとしては、特に限定されないが、例えば、イソアミル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、イソミリスチル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル-ジグリコール(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシプロピレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、ラクトン変性可とう性(メタ)アクリレート、t-ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、及びジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレートが挙げられる。これらの中でも、フェノキシエチル(メタ)アクリレートが好ましい。
単官能(メタ)アクリレートの含有量は、インクの総質量(100質量%)に対して、30~85質量%であることが好ましく、40~75質量%であることがより好ましい。上記好ましい範囲とすることにより、硬化性、開始剤溶解性、保存安定性、吐出安定性により優れる傾向にある。
単官能(メタ)アクリレートとしては、ビニルエーテル基を含有するものも挙げられる。このような単官能(メタ)アクリレートとしては、特に限定されないが、例えば、(メタ)アクリル酸2-ビニロキシエチル、(メタ)アクリル酸3-ビニロキシプロピル、(メタ)アクリル酸1-メチル-2-ビニロキシエチル、(メタ)アクリル酸2-ビニロキシプロピル、(メタ)アクリル酸4-ビニロキシブチル、(メタ)アクリル酸1-メチル-3-ビニロキシプロピル、(メタ)アクリル酸1-ビニロキシメチルプロピル、(メタ)アクリル酸2-メチル-3-ビニロキシプロピル、(メタ)アクリル酸1,1-ジメチル-2-ビニロキシエチル、(メタ)アクリル酸3-ビニロキシブチル、(メタ)アクリル酸1-メチル-2-ビニロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2-ビニロキシブチル、(メタ)アクリル酸4-ビニロキシシクロヘキシル、(メタ)アクリル酸6-ビニロキシヘキシル、(メタ)アクリル酸4-ビニロキシメチルシクロヘキシルメチル、(メタ)アクリル酸3-ビニロキシメチルシクロヘキシルメチル、(メタ)アクリル酸2-ビニロキシメチルシクロヘキシルメチル、(メタ)アクリル酸p-ビニロキシメチルフェニルメチル、(メタ)アクリル酸m-ビニロキシメチルフェニルメチル、(メタ)アクリル酸o-ビニロキシメチルフェニルメチル、(メタ)アクリル酸2-(ビニロキシエトキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2-(ビニロキシイソプロポキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2-(ビニロキシエトキシ)プロピル、(メタ)アクリル酸2-(ビニロキシエトキシ)イソプロピル、(メタ)アクリル酸2-(ビニロキシイソプロポキシ)プロピル、(メタ)アクリル酸2-(ビニロキシイソプロポキシ)イソプロピル、(メタ)アクリル酸2-(ビニロキシエトキシエトキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2-(ビニロキシエトキシイソプロポキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2-(ビニロキシイソプロポキシエトキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2-(ビニロキシイソプロポキシイソプロポキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2-(ビニロキシエトキシエトキシ)プロピル、(メタ)アクリル酸2-(ビニロキシエトキシイソプロポキシ)プロピル、(メタ)アクリル酸2-(ビニロキシイソプロポキシエトキシ)プロピル、(メタ)アクリル酸2-(ビニロキシイソプロポキシイソプロポキシ)プロピル、(メタ)アクリル酸2-(ビニロキシエトキシエトキシ)イソプロピル、(メタ)アクリル酸2-(ビニロキシエトキシイソプロポキシ)イソプロピル、(メタ)アクリル酸2-(ビニロキシイソプロポキシエトキシ)イソプロピル、(メタ)アクリル酸2-(ビニロキシイソプロポキシイソプロポキシ)イソプロピル、(メタ)アクリル酸2-(ビニロキシエトキシエトキシエトキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2-(ビニロキシエトキシエトキシエトキシエトキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2-(イソプロペノキシエトキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2-(イソプロペノキシエトキシエトキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2-(イソプロペノキシエトキシエトキシエトキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2-(イソプロペノキシエトキシエトキシエトキシエトキシ)エチル、(メタ)アクリル酸ポリエチレングリコールモノビニルエーテル、及び(メタ)アクリル酸ポリプロピレングリコールモノビニルエーテル、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、イソボニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレートが挙げられる。これらのなかでも、(メタ)アクリル酸2-(ビニロキシエトキシ)エチル、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、イソボニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、が好ましい。
これらの中でも、インクをより低粘度化でき、引火点が高く、かつ、インクの硬化性に優れるため、(メタ)アクリル酸2-(ビニロキシエトキシ)エチル、即ち、アクリル酸2-(ビニロキシエトキシ)エチル及びメタクリル酸2-(ビニロキシエトキシ)エチルのうち少なくともいずれかが好ましく、アクリル酸2-(ビニロキシエトキシ)エチルがより好ましい。アクリル酸2-(ビニロキシエトキシ)エチル及びメタクリル酸2-(ビニロキシエトキシ)エチルは、何れも単純な構造であって分子量が小さいため、インクを顕著に低粘度化することができる。(メタ)アクリル酸2-(ビニロキシエトキシ)エチルとしては、(メタ)アクリル酸2-(2-ビニロキシエトキシ)エチル及び(メタ)アクリル酸2-(1-ビニロキシエトキシ)エチルが挙げられ、アクリル酸2-(ビニロキシエトキシ)エチルとしては、アクリル酸2-(2-ビニロキシエトキシ)エチル及びアクリル酸2-(1-ビニロキシエトキシ)エチルが挙げられる。なお、アクリル酸2-(ビニロキシエトキシ)エチルの方が、メタクリル酸2-(ビニロキシエトキシ)エチルに比べて硬化性の面で優れている。
上記ビニルエーテル基含有(メタ)アクリル酸エステル類、特に(メタ)アクリル酸2-(ビニロキシエトキシ)エチルの含有量は、インクの総質量(100質量%)に対して、10~70質量%が好ましく、30~50質量%がより好ましい。含有量が10質量%以上であると、インクを低粘度化でき、かつ、インクの硬化性を一層優れたものとすることができる。一方で、含有量が70質量%以下であると、インクの保存安定性を優れた状態に維持することができる。
上記(メタ)アクリレートのうち、2官能(メタ)アクリレートとしては、例えば、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9-ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ジメチロール-トリシクロデカンジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAのEO(エチレンオキサイド)付加物ジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAのPO(プロピレンオキサイド)付加物ジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ポリテトラメチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、及びペンタエリスリトール骨格若しくはジペンタエリスリトール骨格を有する3官能以上の(メタ)アクリレートが挙げられる。これらの中でも、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレートが好ましい。そのうち、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトール骨格若しくはジペンタエリスリトール骨格を有する3官能以上の(メタ)アクリレートが好ましい。インク組成物が、多官能(メタ)アクリレートを単官能(メタ)アクリレートに加えて含むことがより好ましい。
2官能以上の多官能(メタ)アクリレートの含有量は、インクの総質量(100質量%)に対して、5~60質量%であることが好ましく、15~60質量%であることがより好ましく、20~50質量%であることがさらに好ましい。上記好ましい範囲とすることにより、硬化性、保存安定性、吐出安定性により優れる傾向にある。
上記(メタ)アクリレートのうち、3官能以上の多官能(メタ)アクリレートとしては、例えば、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、EO変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、グリセリンプロポキシトリ(メタ)アクリレート、カウプロラクトン変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールエトキシテトラ(メタ)アクリレート、及びカプロラクタム変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートが挙げられる。インクが3官能以上の多官能(メタ)アクリレートを含むと、インクの硬化性の点で好ましく、その含有量は、インクの総質量(100質量%)に対して、5~40質量%が好ましく、5~30質量%がより好ましく、5~20質量%がさらに好ましい。多官能(メタ)アクリレートの官能基数の上限としては限られるものではないが、6官能以下が、インクの低粘度の点で好ましい。
これらの中でも、重合性化合物は単官能(メタ)アクリレートを含むことが好ましい。この場合、インクが低粘度となり、光重合開始剤その他の添加剤の溶解性に優れ、かつ、インクジェット記録時の吐出安定性が得られやすい。さらに塗膜の強靭性、耐熱性、及び耐薬品性が増すため、単官能(メタ)アクリレート及び2官能(メタ)アクリレートを併用することがより好ましく、中でもフェノキシエチル(メタ)アクリレート及びジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレートを併用することがさらに好ましい。
上記重合性化合物の含有量は、インクの総質量(100質量%)に対し、5~95質量%が好ましく、15~90質量%がより好ましい。重合性化合物の含有量が上記範囲内であると、粘度及び臭気をより低下させることができるとともに、光重合開始剤の溶解性及び反応性を更に優れたものとすることができる。
〔色材〕
インクは、色材をさらに含んでもよい。色材は、顔料及び染料のうち少なくとも一方を用いることができる。
(顔料)
色材として顔料を用いることにより、インクの耐光性を向上させることができる。顔料は、無機顔料及び有機顔料のいずれも使用することができる。
無機顔料としては、ファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、チャネルブラック等のカーボンブラック(C.I.ピグメントブラック7)類、酸化鉄、酸化チタンを使用することができる。
有機顔料としては、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、アゾレーキ、キレートアゾ顔料等のアゾ顔料、フタロシアニン顔料、ペリレン及びペリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサン顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフタロン顔料等の多環式顔料、染料キレート(例えば、塩基性染料型キレート、酸性染料型キレート等)、染色レーキ(塩基性染料型レーキ、酸性染料型レーキ)、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラック、昼光蛍光顔料が挙げられる。
更に詳しく言えば、ブラックインクに使用されるカーボンブラックとしては、No.2300、No.900、MCF88、No.33、No.40、No.45、No.52、MA7、MA8、MA100、No.2200B等(以上、三菱化学社(Mitsubishi Chemical Corporation)製)、Raven 5750、Raven 5250、Raven 5000、Raven 3500、Raven 1255、Raven 700等(以上、コロンビアカーボン(Carbon Columbia)社製)、Rega1 400R、Rega1 330R、Rega1 660R、Mogul L、Monarch 700、Monarch 800、Monarch 880、Monarch 900、Monarch 1000、Monarch 1100、Monarch 1300、Monarch 1400等(キャボット社(CABOT JAPAN K.K.)製)、Color Black FW1、Color Black FW2、Color Black FW2V、Color Black FW18、Color Black FW200、Color B1ack S150、Color Black S160、Color Black S170、Printex 35、Printex U、Printex V、Printex 140U、Special Black 6、Special Black 5、Special Black 4A、Special Black 4(以上、デグッサ(Degussa)社製)が挙げられる。
ホワイトインクに使用される顔料としては、C.I.ピグメントホワイト 6、18、21が挙げられる。
イエローインクに使用される顔料としては、C.I.ピグメントイエロー 1、2、3、4、5、6、7、10、11、12、13、14、16、17、24、34、35、37、53、55、65、73、74、75、81、83、93、94、95、97、98、99、108、109、110、113、114、117、120、124、128、129、133、138、139、147、151、153、154、167、172、180が挙げられる。
マゼンタインクに使用される顔料としては、C.I.ピグメントレッド 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、14、15、16、17、18、19、21、22、23、30、31、32、37、38、40、41、42、48(Ca)、48(Mn)、57(Ca)、57:1、88、112、114、122、123、144、146、149、150、166、168、170、171、175、176、177、178、179、184、185、187、202、209、219、224、245、又はC.I.ピグメントヴァイオレット 19、23、32、33、36、38、43、50が挙げられる。
シアンインクに使用される顔料としては、C.I.ピグメントブルー 1、2、3、15、15:1、15:2、15:3、15:34、15:4、16、18、22、25、60、65、66、C.I.バットブルー 4、60が挙げられる。
また、マゼンタ、シアン、及びイエロー以外の顔料としては、例えば、C.I.ピグメント グリーン 7,10、C.I.ピグメントブラウン 3,5,25,26、C.I.ピグメントオレンジ 1,2,5,7,13,14,15,16,24,34,36,38,40,43,63が挙げられる。
上記顔料は1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
上記の顔料を使用する場合、その平均粒子径は300nm以下が好ましく、50~200nmがより好ましい。平均粒子径が上記の範囲内にあると、インクにおける吐出安定性や分散安定性などの信頼性に一層優れるとともに、優れた画質の画像を形成することができる。ここで、本明細書における平均粒子径は、動的光散乱法により測定される。
(染料)
色材として染料を用いることができる。染料としては、特に限定されることなく、酸性染料、直接染料、反応性染料、及び塩基性染料が使用可能である。前記染料として、例えば、C.I.アシッドイエロー 17,23,42,44,79,142、C.I.アシッドレッド 52,80,82,249,254,289、C.I.アシッドブルー 9,45,249、C.I.アシッドブラック 1,2,24,94、C.I.フードブラック 1,2、C.I.ダイレクトイエロー 1,12,24,33,50,55,58,86,132,142,144,173、C.I.ダイレクトレッド 1,4,9,80,81,225,227、C.I.ダイレクトブルー 1,2,15,71,86,87,98,165,199,202、C.I.ダイレクドブラック 19,38,51,71,154,168,171,195、C.I.リアクティブレッド 14,32,55,79,249、C.I.リアクティブブラック 3,4,35が挙げられる。
上記染料は1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
色材の含有量は、優れた隠蔽性及び色再現性が得られるため、インクの総質量(100質量%)に対して、1~20質量%が好ましい。
〔分散剤〕
インクが顔料を含む場合、顔料分散性をより良好なものとするため、分散剤をさらに含んでもよい。分散剤として、特に限定されないが、例えば、高分子分散剤などの顔料分散液を調製するのに慣用されている分散剤が挙げられる。その具体例として、ポリオキシアルキレンポリアルキレンポリアミン、ビニル系ポリマー及びコポリマー、アクリル系ポリマー及びコポリマー、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリウレタン、アミノ系ポリマー、含珪素ポリマー、含硫黄ポリマー、含フッ素ポリマー、及びエポキシ樹脂のうち一種以上を主成分とするものが挙げられる。高分子分散剤の市販品として、味の素ファインテクノ社製のアジスパーシリーズ、アベシア(Avecia)社やノベオン(Noveon)社から入手可能なソルスパーズシリーズ(Solsperse 36000等)、BYKChemie社製のディスパービックシリーズ、楠本化成社製のディスパロンシリーズが挙げられる。
〔その他の添加剤〕
インクは、上記に挙げた添加剤以外の添加剤(成分)を含んでもよい。このような成分としては、特に制限されないが、例えば従来公知の、スリップ剤(界面活性剤)、重合促進剤、浸透促進剤、及び湿潤剤(保湿剤)、並びにその他の添加剤があり得る。上記のその他の添加剤として、例えば従来公知の、定着剤、防黴剤、防腐剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、キレート剤、pH調整剤、及び増粘剤が挙げられる。
[インクの調製]
インクは、染料、及び必要に応じてその他の添加成分を均一に混合し、フィルターで不溶解物を除去することにより調製することができる。調整方法としては、特に制限されず、公知の方法を用いることができる。
<脱気モジュールの真空度調整について>
次に、記録装置としてのプリンター1をメンテナンスするメンテナンス方法の一例である脱気モジュールの真空度調整について説明する。この脱気モジュールの真空度調整は、後述する脱気モジュールの真空度(絶対圧)とインク中の溶存酸素量との関係およびインク中の溶存酸素量と吐出安定性との関係に関する〔評価試験〕の実験結果に基づき、待機状態を含む上述の動作が実行される場合に、インク循環路80中のインクの溶存酸素量が、実行される動作状況に要求される濃度範囲となるように、制御部としてのコントローラー120が、圧力センサー1101で検出される圧力値に基づいて、真空度調整機構としての減圧ポンプ101を制御して、脱気モジュール102の真空度を調整するものである。
〔脱気モジュールの真空度(絶対圧)とインク中の溶存酸素量との関係〕
図4は脱気モジュール102の真空度(絶対圧)とインク中の溶存酸素量との関係を表した図であり、実験結果に基づくものである。なお、以下の説明では、便宜上、真空度(絶対圧)の数値が小さい場合を真空度が高い、真空度(絶対圧)の数値が大きい場合を真空度が低いという。
脱気モジュール102内の真空度が高ければ高いほど、当然のことながら、インクからより多くの空気が除去されることとなる。そして、空気中には一定の割合で酸素が含まれていることから、より多くの空気が除去されるほど、インク内の溶存酸素量が減少する。すなわち、真空度が高ければ高いほど、溶存酸素量は減少することとなる。よって、インク中の溶存酸素量を所定の範囲に調整する場合、予め実験等により求められた脱気モジュール102の真空度(絶対圧)とインク中の溶存酸素量との関係に基づいて、脱気モジュール102内の真空度が、溶存酸素量の所定の範囲の上限値に対応する脱気モジュール102内の真空度の低い側となる上限値と、溶存酸素量の所定の範囲の下限値に対応する脱気モジュール102内の真空度の高い側となる下限値との間となるように、減圧ポンプ101の駆動を制御すればよい。
具体的な脱気モジュールの真空度調整を図5に基づいて説明する。脱気モジュールの真空度調整を実行する制御部(コントローラー120)は、ステップS1において、実行される動作時に要求されるインク中の溶存酸素量に対応する真空度の上限値と下限値を予め実験結果から求めておいた値に設定する。例えば、図6に示す第1設定条件(真空度の上限値と下限値の設定)が使用されるとき、実行される動作がインク充填動作である場合、制御部は、ステップS2において、圧力センサー1101で検出される圧力値(脱気モジュール102の真空度)が下限値(25kPa)より低いかどうか監視する。ステップS2において真空度が下限値より高い場合は引き続き真空度を監視し、真空度が下限値より低い場合は、ステップS3に移行する。ステップS3において、インク充填動作が実行されている場合はステップS4に移行して減圧ポンプ101を駆動する。ステップS3において、インク充填動作が中止または終了している場合は、インク充填動作に対応する真空度調整を終了し、他の動作状況に対応する真空度調整を行うことになる。ステップS5において、制御部は減圧ポンプ101を駆動しながら圧力センサー1101で検出される圧力値(脱気モジュール102の真空度)が上限値(5kPa)に到達したかどうか監視し、上限値(5kPa)に到達した場合はステップS6に移行し、減圧ポンプ101の駆動を停止する。その後、ステップS2に移行して、圧力センサー1101で検出される圧力値(脱気モジュール102の真空度)が下限値(25kPa)より低いかどうか監視する。そして、インク充填動作が実行されている間はステップS2からステップS6までのステップを繰り返す。ステップS5において、制御部は減圧ポンプ101を駆動しながら圧力センサー1101で検出される圧力値(脱気モジュール102の真空度)が上限値(5kPa)に到達していない場合は、再度ステップS5に戻る。
図6に示す第1設定条件では、インク充填動作、ヘッドクリーニング動作、記録動作が実行される場合の脱気モジュール102の真空度は、インク中の溶存酸素量が3ppm~10ppmとなるように、減圧ポンプ101の能力最大値となる上限値(絶対値で5kPa)から、吐出ヘッドからの吐出安定性が維持できる真空度の下限値(絶対値で75kPa)より低い下限値(絶対値で25kPa)に調整されるので、インク流路や吐出ヘッド内に空気が残留し、吐出ヘッドからの吐出が不安定になることを低減できる。また、待機状態における脱気モジュール102の真空度は、インク中の溶存酸素量が16ppm~20ppmとなるように、減圧ポンプ101の能力最大値より低い上限値(絶対値で65kPa)から、ヘッドからの吐出安定性が維持できる真空度の下限値(絶対値で75kPa)の間に調整されるので、従来技術のように脱気モジュールの真空度が調整されずに高い状態で維持される場合と比較して、インク中に異物が析出することが低減でき、脱気モジュールインク流路や吐出ヘッド内に空気が残留し、吐出ヘッドからの吐出が不安定になることを低減できる。吐出ヘッド内の空気をインクに置換するような場合には脱気モジュールの真空度を吐出ヘッドがインクを吐出しないで待機している場合より高く調整するので、インク中の溶存酸素量の濃度が低い状態が続くことに起因するインクからの異物の発生を抑制し、送りポンプの動作不良やヘッドからの吐出が不安定になることを低減できる。
尚、圧力センサー1101が相対圧力計である場合、以下のようにして、脱気モジュール102の真空度を調整することが好ましい。
例えば、オペレーターが、コンピューター130またはプリンター1の入力パネル(不図示)からプリンター1の設置場所における大気圧を入力可能にしておき、調整されるべき真空度(例えば絶対圧で25kPa)から入力された大気圧(例えば101kPa)を差し引いた値を調整されるべき真空度(この場合相対圧で-76kPa)とし、圧力センサー1101で検出される相対圧が調整されるべき真空度(相対圧)となるように、減圧ポンプ101の駆動制御を行う。
また、例えば、予め減圧ポンプ101の最大能力で脱気モジュール102の減圧を行った場合の到達絶対圧(例えば5kPa)を把握しておき、プリンター1の設置場所(例えば大気圧が95kPa)において、減圧ポンプ101の最大能力で脱気モジュール102の減圧を行ったときに圧力センサー1101で検出される相対圧を最大到達相対圧(この場合-90kPa)とした場合、調整されるべき真空度(例えば絶対圧で25kPa)と到達絶対圧(5kPa)との差分(20kPa)を、最大到達相対圧(-90kPa)に加算した値を調整されるべき真空度(この場合相対圧で-70kPa)とし、圧力センサー1101で検出される相対圧が調整されるべき真空度(相対圧)となるように、減圧ポンプ101の駆動制御を行う。
<その他の変更例>
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・図5に基づいて説明した脱気モジュールの真空度調整において、ステップS1で使用する(真空度の上限値と下限値の設定)として図7に記載の第2設定条件を採用してもよい。この場合、インク充填動作、クリーニング動作が実行される場合の脱気モジュール102の真空度が、インク中の溶存酸素量が3ppm~10ppmとなるように、減圧ポンプ101の能力最大値となる上限値(絶対値で5kPa)から、ヘッドからの吐出安定性が維持できる真空度の下限値(絶対値で75kPa)より低い下限値(絶対値で25kPa)に調整されるので、インク流路やヘッド内に空気が残留し、ヘッドからの吐出が不安定になることを低減できる。また、記録動作が実行される場合の脱気モジュール102の真空度は、インク中の溶存酸素量が11ppm~20ppmとなるように、インク充填動作、クリーニング動作が実行される真空度の下限値より低い上限値(絶対値で26kPa)から、吐出ヘッドからの吐出安定性が維持できる真空度の下限値(絶対値で75kPa)の間に調整され、待機状態における脱気モジュール102の真空度は、インク中の溶存酸素量が16ppm~20ppmとなるように、記録動作時の真空度の上限値より低い上限値(絶対値で65kPa)から、吐出ヘッドからの吐出安定性が維持できる真空度の下限値(絶対値で75kPa)の間に調整されるので、インク中の溶存酸素量の濃度が低い状態が続くことに起因するインクからの異物の発生を抑制し、送りポンプの動作不良やヘッドからの吐出が不安定になることを低減できる。
・図5に基づいて説明した脱気モジュールの真空度調整において、ステップS1で使用する(真空度の上限値と下限値の設定)として図8に記載の第3設定条件を採用してもよい。この場合、インク充填動作、クリーニング動作が実行される場合の脱気モジュール102の真空度は、インク中の溶存酸素量が3ppm~10ppmとなるように、減圧ポンプ101の能力最大値となる上限値(絶対値で5kPa)から、ヘッドからの吐出安定性が維持できる真空度の下限値(絶対値で75kPa)より低い下限値(絶対値で25kPa)に調整されるので、インク流路やヘッド内に空気が残留し、ヘッドからの吐出が不安定になることを低減できる。また、記録動作が実行される場合の脱気モジュール102の真空度は、インク中の溶存酸素量が6ppm~20ppmとなるように、インク充填動作、クリーニング動作が実行される場合の真空度の上限値と下限値との間となる上限値(絶対値で15kPa)から、吐出ヘッドからの吐出安定性が維持できる真空度の下限値(絶対値で75kPa)の間に調整され、待機状態における脱気モジュール102の真空度は、インク中の溶存酸素量が16ppm~20ppmとなるように、記録動作時の真空度の上限値と下限値との間となる上限値(絶対値で65kPa)から、吐出ヘッドからの吐出安定性が維持できる真空度の下限値(絶対値で75kPa)の間に調整されるので、インク中の溶存酸素量の濃度が低い状態が続くことに起因するインクからの異物の発生を抑制し、送りポンプの動作不良やヘッドからの吐出が不安定になることを低減できる。
・図5に基づいて説明した脱気モジュールの真空度調整において、ステップS1で使用する(真空度の上限値と下限値の設定)として図9に記載の第4設定条件を採用してもよい。この場合、インク充填動作が実行される場合の脱気モジュール102の真空度は、インク中の溶存酸素量が3ppm~10ppmとなるように、減圧ポンプ101の能力最大値となる上限値(絶対値で5kPa)から、ヘッドからの吐出安定性が維持できる真空度の下限値(絶対値で75kPa)より低い下限値(絶対値で25kPa)に調整されるので、インク流路やヘッド内に空気が残留し、吐出ヘッドからの吐出が不安定になることを低減できる。また、クリーニング動作、記録動作が実行される場合および待機状態における脱気モジュール102の真空度は、インク中の溶存酸素量が11ppm~20ppmとなるように、インク充填動作が実行される場合の真空度の上限値より低い上限値(絶対値で26kPa)から、吐出ヘッドからの吐出安定性が維持できる真空度の下限値(絶対値で75kPa)の間に調整されるので、インク中の溶存酸素量の濃度が低い状態が続くことに起因するインクからの異物の発生を抑制し、送りポンプの動作不良やヘッドからの吐出が不安定になることを低減できる。
・図4のように、脱気モジュールの真空度(絶対圧)とインク中の溶存酸素量との関係はインクの温度によって異なる。このような場合、加温装置90で調整されるインクの温度によって、インク中の溶存酸素量に対応する真空度の上限値と下限値を補正してもよい。
・吐出ヘッド60からインクを吐出しない待機状態であっても、印刷データがある記録準備状態のような場合は、脱気モジュール102の真空度の上限値と下限値の設定を、実行される動作が記録動作である場合と同じにして真空度調整を行うことが好ましい。
・吐出ヘッド60からインクを吐出しない待機状態であっても、電源OFF状態から電源ON状態になった直後の初期化動作が実行されているような場合は、脱気モジュール102の真空度の上限値と下限値の設定を、実行される動作がインク充填動作である場合と同じにして真空度調整を行ってもよい。
・ダンパーユニット84は、インク流路51における送りポンプ82と温調モジュール94との間となる位置に配置してもよいし、温調モジュール94と脱気モジュール102との間となる位置に配置してもよい。
・ダンパーユニット84としてアキュムレーターを使用してもよい。
・送りポンプは、ポンプ室が1つのダイアフラムポンプやポンプ室を3つ備える3相のダイアフラムポンプでもよい。
・加温装置90を備えなくてもよい。
・減圧ポンプ101を備えず、外部に設けられた負圧発生装置で脱気モジュール102を減圧してもよい。この場合、負圧発生装置と脱気モジュール102とを空気流路で接続し、空気流路に真空度調整機構としての開閉弁を設け、開閉弁の開閉により脱気モジュール102の真空度を調整してもよい。
・インクは紫外線硬化型インクでなくてもよく、例えば水性顔料インクでもよい。そして、予め実験等により求められた脱気モジュール102の真空度(絶対圧)とインク中の溶存窒素量(溶存空気量)との関係に基づいて、脱気モジュール102が、調整されるべき溶存窒素量(溶存空気量)に対応する真空度(絶対圧)となるように、減圧ポンプ101の駆動を制御することによって、吐出ヘッド60に異物としての気泡を供給したり、気泡が吐出ヘッド60内に滞留することを低減してもよい。
<評価試験の説明>
以下、本発明の実施形態を実施例によって具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
下記の実施例及び比較例において使用した原料は、以下の通りである。
〔色材〕
・C.I.ピグメントブラック7(Microlith Black C-K〔商品名〕、BASF社製、下記表では「ブラック顔料」と略記した。)
〔分散剤〕
・Solsperse 36000(Noveon社製商品名)
〔重合性化合物〕
・VEEA(アクリル酸2-(2-ビニロキシエトキシ)エチル、日本触媒社製商品名)
・PEA(フェノキシエチルアクリレート、大阪有機化学社(OSAKA ORGANIC CHEMICAL INDUSTRY LTD.)製商品名ビスコート#192)
・DPGDA(ジプロピレングリコールジアクリレート、サートマー社製商品名SR508)
〔ヒンダードアミン化合物(重合禁止剤)〕
・アデカスタブ LA-82(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジルメタクリレート、ADEKA社製商品名、下記表では「LA-82」と略記した。)
・アデカスタブ LA-7RD(2,2,6,6-テトラメチル-4-ヒドロキシピペリジン-1-オキシル、ADEKA社製商品名、下記表では「LA-7RD」と略記した。)
・TINUVIN144(ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)[[3,5-ビス(1,1-ジメチルエチル)-4-ヒドロキシフェニル]メチル]ブチルマロネート、BASF社製商品名)
〔重合禁止剤〕
・MEHQ(p-メトキシフェノール、東京化成工業社製)
〔光重合開始剤〕
(アシルフォスフィンオキサイド系化合物)
・IRGACURE 819(BASF社製商品名、固形分100%)
・DAROCUR TPO(BASF社製商品名、固形分100%)
(アセトフェノン系化合物)
・IRGACURE 369(BASF社製商品名、固形分100%)
[インクジェット記録装置]
インクジェットプリンター Surepress L‐4033A(セイコーエプソン社(Seiko Epson Corporation)製)を改造したもの(以下、改造機という。)を用いた。改造部分は、図2のように、供給ポンプ、インク循環路、インク循環路中に送りポンプ、加温装置、脱気装置、フィルターユニットを備えた点、ラインヘッドの被記録媒体搬送方向の下流側に光源を配置し、紫外線硬化型インクを使用した1パス印刷を可能とした点、ダンパーユニットを実験仕様に応じて追加した点、及び送りポンプの仕様を実験仕様に応じて変更した点である。以下説明する。
ダイアフラムポンプは、NF60(KNF社製ダイアフラムポンプ商品名)を用い、図2に示す送りポンプ82の位置に設置した。
ギアポンプは、AK55F-S12C(アシスト社製商品名)を用い、図3に示す駆動ギア46を表1及び表2中の材料(PPS(ポリフェニレンサルファイド)またはセラミック(炭化珪素及び窒化珪素混合物)により構成されたものに取り換え、図2に示す送りポンプ82の位置に設置した。
脱気装置は、図2に示す脱気モジュール102を備えるものとした。また、加温装置は、温水タンクの温水を温水循環ポンプにより温調モジュールと温水タンクとの間で循環させつつ、温調モジュールによりインク循環路のインクを加温するものとした。
なお、インク循環路におけるインクの溶存酸素量は、以下のようにして調整した。カートリッジに収容するインクとして、調整した各インクに対して、表1及び表2の各例に示す溶存酸素量となるよう、減圧ポンプの脱気時間を調整して減圧脱気をおこなったものを用意し、カートリッジに収容した。各例のカートリッジからインクを、図2のインク流路51を経由しインク循環路80に充填した。送りポンプ82のインク流量を210g/分とした。温調モジュール94を作動させてインクを加温した。脱気モジュール102を作動させ、インクの溶存酸素量の自然上昇分を相殺し安定化させるよう、インクに脱気をおこなった。こうして、インクの温度、溶存酸素量が安定するようインクを30分循環させた。インクの温度は各例とも40℃であり、溶存酸素量は表1及び表2の各例の値であった。インクの温度はヘッドのノズル面の温度を測定しインク温度とした。インクの溶存酸素量は送りポンプ82に流入する直前のインク循環路80からインクを採取し測定した。
[実施例1~13、比較例1~9]
〔紫外線硬化型インクジェット記録用インクの作製〕
表1及び表2に記載の成分を、表1及び表2に記載の組成(単位は質量%)となるように添加し、これを撹拌機により撹拌することにより、紫外線硬化型インクジェット記録用インクを調製した。
〔溶存酸素量の測定〕
送りポンプ82に流入する直前のインク循環路80から採取したインクの溶存酸素量を、ガスクロマトグラフィー Agilent 6890(アジレント・テクノロジー社製)を用いて測定し、溶存酸素量が表1及び表2の値になっていることを確認した。キャリアガスとしてはヘリウム(He)ガスを使用した。インクの溶存酸素量は所定の体積のインク(液体)中に溶存する酸素(気体)の体積をppmで示したものである。
Figure 0007192556000001
Figure 0007192556000002
〔耐久性試験〕
インク流量210g/分で、改造機を用いて、各実施例及び各比較例のインクの送液を行なった。ギアポンプでは、ギアがロックし、流通させることができなくなるまでの時間、ダイアフラムポンプでは、ダイアフラムが破損し、流通させることができなくなるまでの時間を測定し、以下の評価基準により耐久性を評価した。なお、ロックしたギアポンプを分解して観察したところ、インクに由来すると思われる増粘物がギアの周囲に付着していた。また、流通中、ギアの係合部が発熱していることが観察された。
(評価基準)
A:2000時間より長い
B:500時間より長く2000時間以下
C:24時間より長く500時間以下
D:24時間以下
〔吐出安定性試験〕
改造機を用いて、各実施例及び各比較例のインク組成物を、ヘッド1個(ノズル数600個)から吐出周波数10kHzで連続的に吐出させた。1分間の吐出ごとに不吐出ノズルの有無の検査を行い、不吐出ノズルが発見された時点の吐出時間の累積時間を連続吐出可能な時間として測定した。その時間に基づいて、以下の評価基準により吐出安定性を評価した。
(評価基準)
A:60分間超過
B:20分間超過60分間以下
C:10分間超過20分間以下
D:0分間超過10分間以下
〔吐出量安定性試験〕
改造機を用いて、各実施例及び各比較例のインクを、被記録媒体を搬送させながら、1つのノズルから被記録媒体(PET T50A PLシン リンテック)へ10分間連続的に吐出させ、ヘッドより搬送方向下流側に配置した光源(LED)から紫外線を照射し、被記録媒体に付着したインクを硬化させてドットを形成した。形成されたドットの列のドット径を測定し、平均ドット径に対する最大ドット径と最小ドット径との差の比を算出した。その比に基づいて、下記評価基準により吐出量安定性を評価した。
(評価基準)
A:5%以下
B:5%超過
ダイアフラムポンプを用いた比較例7、8、9(ダンパーユニット無し)は脈動の影響で、吐出量安定性が劣悪であり、ドット径が大きいものと小さいものが周期的に表れていた。ダイアフラムポンプを用いた実施例12、13(ダンパーユニット有り)および比較例4(ダンパーユニット有り)を含む他のポンプはドット径の差が小さく周期的な変化は見られなかった。
〔硬化性試験〕
バーコーターを用いて、各実施例及び各比較例のインクをPETフィルム(PET50A PLシン〔商品名〕、リンテック社製)上に塗布し、硬化後の厚さが10μmとなるインク塗膜を作製した。その後、照射強度が1,100mW/cm2であり且つ波長が395nmである紫外線を照射して、上記塗膜を硬化させた。硬化した塗膜(硬化膜)を、綿棒を用いて100g加重で10回擦り、傷が付かなくなる時点の硬化エネルギー(照射エネルギー)を求めた。
なお、照射エネルギー[mJ/cm2]は、光源から照射される被照射表面における照射強度[mW/cm2]を測定し、これと照射継続時間[s]との積から求めた。照射強度の測定は、紫外線強度計UM-10、受光部UM-400(いずれもコニカミノルタセンシング社(KONICA MINOLTA SENSING, INC.)製)を用いて行った。下記評価基準により硬化性を評価した。
(評価基準)
A:200mJ/cm2以下
B:200mJ/cm2超過
比較例1と比較例2の比較により、インク組成物が、アシルフォスフィンオキサイド系開始剤を含むと、インク組成物の硬化性に優れていたが、これらが気泡核となって気泡の発生を誘発し吐出安定性が悪化し、溶存酸素量が多い場合の吐出安定性が低下する傾向があったと推測した。このため、吐出安定性を良くするために溶存酸素量を低くする必要があり、その場合、本発明が特に有用であることがわかった。
また、比較例1と比較例3の比較により、インクが顔料を含むと、顔料が気泡核となって気泡の発生を誘発し、溶存酸素量が多い場合の吐出安定性が低下する場合があると推測した。着色に用いるためにインクに顔料を含む場合、吐出安定性をよくするために溶存酸素量を低くすることが必要であり、その場合、本発明が特に有用であることがわかった。
以上より、本発明の紫外線硬化型インクジェット記録装置であれば、耐久性及び吐出量安定性に優れ、さらに硬化性、吐出安定性にも優れることが分かった。これに対して、比較例3、5、6は、ヒンダードアミン化合物を含まないため、送りポンプ内でインクが固着してしまい耐久性が悪かった。また、比較例7~9ではダンパーユニットを設けない状態でダイアフラムポンプを用いたため、脈動の影響により、吐出量安定性が劣悪であり、ドット径が大きいものと小さいものとが周期的に表れていた。
また、本発明に用いるインクは、ヒンダードアミン化合物を含有することにより、紫外線硬化型インクジェット記録装置の耐久性を向上させることができることが示された。さらに、ヒンダードアミン化合物を0.05~0.5質量%含有し、又はヒンダードアミン化合物が2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-N-オキシル骨格を有する化合物を含むことにより、紫外線硬化型インクジェット記録装置の耐久性をより向上できることが示された。
また、ギアポンプのギアの材料として、ポリフェニレンサルファイド、セラミックの少なくとも何れかを含む場合、特に耐久性が優れたが、これらの材料は本実施形態で用いたインクに接触した際の膨潤が他の材料と比べて少ないことが観察され、膨潤によりギア同士が接触するようなことがなかったと推測する。
さらに、比較例2において、インクのDPGDA 34.8質量%に変えて、ペンタエリスリトールテトラアクリレート(新中村化学社製)10質量%及びDPGDA 24.8質量%としたこと以外は、比較例2と同様にして評価を行ったところ、耐久性がB、吐出安定性がA、硬化性がA、吐出量安定性がAであった。インクが3官能以上の多官能(メタ)アクリレートを含む場合、インクの硬化性の点で一層優れるものの、耐久性が低下する傾向があり、本発明が特に有用であることがわかった。
さらに、ギアポンプのインク流量を40g/分としたこと以外は実施例1と同様にして評価を行ったところ、インクの温度や溶存酸素量が安定しない傾向が見られた。また、ギアポンプのインク流量を500g/分としたこと以外は実施例1と同様にして評価を行ったところ、耐久性がBに低下した。
以下に、上述した実施形態及び変更例から把握される技術的思想及びその作用効果を記載する。
記録装置は、記録媒体にインクを吐出して記録可能に設けられる吐出ヘッドと、液体貯留部に貯留される前記インクを前記吐出ヘッドに供給可能に該液体貯留部と該吐出ヘッドとを接続するインク流路と、前記インク流路に交換可能に設けられ、前記インクを前記吐出ヘッドに向かって送出するように構成される送りポンプと、前記インク流路に設けられる脱気モジュールと、前記脱気モジュールの真空度を調整可能な真空度調整機構と、前記真空度調整機構を制御して、実行される動作状況に対応させて前記脱気モジュールの真空度を調整する制御部と、を備える。
この構成によれば、真空度が高い状態で維持される脱気モジュールを使用する場合と比較して、動作状況によって真空度を低く調整することができるので、インク中の溶存気体量に起因するインクからの異物の発生を抑制し、吐出ヘッドからの吐出が不安定になることを低減できる。
記録装置において、前記制御部は、前記吐出ヘッドに前記インクを充填する場合の前記真空度が、該吐出ヘッドが前記インクを吐出しないで待機している場合の前記真空度より高くなるように前記脱気モジュールの真空度を調整してもよい。
この構成によれば、インク流路や吐出ヘッド内の空気をインクに置換するような場合には脱気モジュールの真空度を吐出ヘッドがインクを吐出しないで待機している場合より高く調整するので、インク流路や吐出ヘッド内に空気が残留することに起因してインク充填動作後の吐出ヘッドからの吐出が不安定になることを低減できる。
記録装置において、前記制御部は、前記吐出ヘッドが前記インクを吐出しないで待機している場合の前記真空度の上限値(真空度が高い側)が、前記吐出ヘッドが前記記録媒体に記録する場合の前記真空度の上限値(真空度が高い側)より低くなるように前記脱気モジュールの真空度を調整してもよい。
この構成によれば、吐出ヘッドからの吐出が行われない場合には脱気モジュールの真空度の下限値を記録媒体に記録する場合より低く調整するので、インクからの異物の発生を抑制し、吐出ヘッドからの吐出が不安定になることを低減できる。
記録装置において、前記吐出ヘッドに供給される前記インクを前記液体貯留部に還流可能に該吐出ヘッドと該液体貯留部とを接続するインク循環路と、前記インク流路に交換可能に設けられるフィルターユニットと、を備え、前記インク流路において、前記脱気モジュールは前記送りポンプと前記吐出ヘッドとの間となる位置に設けられており、前記フィルターユニットは該脱気モジュールと該吐出ヘッドとの間となる位置に設けられていてもよい。
この構成によれば、脱気モジュールにより溶存酸素量を調整されたインクを吐出ヘッドに供給でき、かつインクから発生する異物や空気が吐出ヘッドに供給されることを低減できる。さらにインクが紫外線硬化型インク、送りポンプがギアポンプである場合、ギアポンプの位置におけるインクの溶存酸素量は吐出ヘッドの位置におけるインクの溶存酸素量より高くなるため、送りポンプの動作不良を低減できる配置として好適に採用できる。
記録装置において、前記送りポンプは前記インク流路の一部を構成し、少なくとも一部が可撓部材で形成されるポンプ室の容積を変化させて前記インクを送出する容積式ポンプであり、前記インク流路における前記送りポンプと前記吐出ヘッドとの間となる位置に、該インク流路の一部を構成し、その壁の一部が可撓膜で形成されるダンパーユニットを備えてもよい。
この構成によれば、送りポンプがギアポンプのような軸摺動部がないので、インクが紫外線硬化型インクである場合も、送りポンプの動作不良を低減できる。
記録装置において、前記インクは重合禁止剤を含有する紫外線硬化型インクであり、前記制御部は、前記吐出ヘッドに前記インクを充填する場合の前記紫外線硬化型インク中の溶存酸素量が10ppm以下になるように前記脱気モジュールの真空度を調整し、前記記録媒体に記録する場合の前記紫外線硬化型インク中の溶存酸素量が10ppmより高く20ppm以下になるように該脱気モジュールの真空度を調整してもよい。
この構成によれば、インクが紫外線硬化型インクである場合の脱気モジュールの真空度の調整方法として好適に採用できる。
記録装置のメンテナンス方法は、記録媒体にインクを吐出して記録可能に設けられる吐出ヘッドと、前記インクを前記吐出ヘッドに供給可能に該吐出ヘッドと接続されるインク流路と、前記インク流路に交換可能に設けられ、前記インクを前記吐出ヘッドに向かって流動するように構成される送りポンプと、前記インク流路に設けられる脱気モジュールと、を備える記録装置のメンテナンス方法であって、前記吐出ヘッドに前記インクを充填する場合の該脱気モジュールの真空度が、該吐出ヘッドが前記インクを吐出しないで待機している場合の前記脱気モジュールの真空度より高くなるように調整する。
この方法によれば、インク流路や吐出ヘッド内の空気をインクに置換するような場合には脱気モジュールの真空度を吐出ヘッドがインクを吐出しないで待機している場合より高く調整するので、インク流路や吐出ヘッド内に空気が残留し、インク充填動作後の吐出ヘッドからの吐出が不安定になることを低減できる。
1…プリンター、10…インク供給ユニット、20…搬送ユニット、24…ギアポンプ、30…ヘッドユニット、38…ケース、39…駆動軸、40…照射ユニット、41…従動軸、42…従動ギア、43…ポンプ室、44…吸引口、45…吐出口、46…駆動ギア、50…インクカートリッジ、51…インク流路、52…ホルダー、53…バルブ、54…供給ポンプ、55…フィルター、56…加圧ポンプ、60…吐出ヘッド、61…キャップ、70…サブタンク、71…液量センサー、80…インク循環路、81…フィルターユニット、82…送りポンプ、83…ヘッドフィルター、84…ダンパーユニット、90…加温装置、91…温水タンク、92…温水循環ポンプ、93…ヒーター、94…温調モジュール、100…脱気装置、101…減圧ポンプ、102…脱気モジュール、110…検出器群、120…コントローラー、121…インターフェイス部、122…CPU、123…メモリー、124…ユニット制御回路、130…コンピューター。

Claims (8)

  1. 記録媒体にインクを吐出して記録可能に設けられる吐出ヘッドと、
    液体貯留部に貯留される前記インクを前記吐出ヘッドに供給可能に該液体貯留部と該吐
    出ヘッドとを接続するインク流路と、
    記インクを前記吐出ヘッドに向かって送出するように構成される送りポンプと、
    前記インク流路に設けられる脱気モジュールと、
    前記脱気モジュールの真空度を調整可能な真空度調整機構と、
    前記真空度調整機構を制御して、実行される動作状況に対応させて前記脱気モジュール
    の真空度を調整する制御部と、を備え
    前記インクは重合禁止剤を含有する紫外線硬化型インクであり、
    前記制御部は、前記吐出ヘッドに前記インクを充填する場合の前記紫外線硬化型インク
    中の溶存酸素量が10ppm以下になるように前記脱気モジュールの真空度を調整し、前
    記記録媒体に記録する場合の前記紫外線硬化型インク中の溶存酸素量が10ppmより高
    く20ppm以下になるように該脱気モジュールの真空度を調整することを特徴とする記
    録装置。
  2. 前記制御部は、前記吐出ヘッドに前記インクを充填する場合の前記真空度が、該吐出ヘ
    ッドが前記インクを吐出しないで待機している場合の前記真空度より高くなるように前記
    脱気モジュールの真空度を調整することを特徴とする請求項1に記載の記録装置。
  3. 記録媒体にインクを吐出して記録可能に設けられる吐出ヘッドと、
    液体貯留部に貯留される前記インクを前記吐出ヘッドに供給可能に該液体貯留部と該吐
    出ヘッドとを接続するインク流路と、
    前記インクを前記吐出ヘッドに向かって送出するように構成される送りポンプと、
    前記インク流路に設けられる脱気モジュールと、
    前記脱気モジュールの真空度を調整可能な真空度調整機構と、
    前記真空度調整機構を制御して、実行される動作状況に対応させて前記脱気モジュール
    の真空度を調整する制御部と、を備え、
    前記制御部は、前記吐出ヘッドに前記インクを充填する場合の前記真空度が、該吐出ヘ
    ッドが前記インクを吐出しないで待機している場合の前記真空度より高くなるように前記
    脱気モジュールの真空度を調整することを特徴とする記録装置。
  4. 前記インクは重合禁止剤を含有する紫外線硬化型インクであり、
    前記制御部は、前記吐出ヘッドに前記インクを充填する場合の前記紫外線硬化型インク
    中の溶存酸素量が10ppm以下になるように前記脱気モジュールの真空度を調整し、前
    記記録媒体に記録する場合の前記紫外線硬化型インク中の溶存酸素量が10ppmより高
    く20ppm以下になるように該脱気モジュールの真空度を調整することを特徴とする請
    求項3に記載の記録装置。
  5. 前記制御部は、前記吐出ヘッドが前記インクを吐出しないで待機している場合の前記真
    空度の上限値が、前記吐出ヘッドが前記記録媒体に記録する場合の前記真空度の上限値よ
    り低くなるように前記脱気モジュールの真空度を調整することを特徴とする請求項1から
    請求項4のいずれか一項に記載の記録装置。
  6. 前記吐出ヘッドに供給される前記インクを前記液体貯留部に還流可能に該吐出ヘッドと
    該液体貯留部とを接続するインク循環路と、
    前記インク流路に交換可能に設けられるフィルターユニットと、
    を備え、
    前記インク流路において、前記脱気モジュールは前記送りポンプと前記吐出ヘッドとの
    間となる位置に設けられており、前記フィルターユニットは該脱気モジュールと該吐出ヘ
    ッドとの間となる位置に設けられていることを特徴とする請求項1から請求項のいずれ
    か一項に記載の記録装置。
  7. 前記送りポンプは前記インク流路の一部を構成し、少なくとも一部が可撓部材で形成さ
    れるポンプ室の容積を変化させて前記インクを送出する容積式ポンプであり、
    前記インク流路における前記送りポンプと前記吐出ヘッドとの間となる位置に、該イン
    ク流路の一部を構成し、その壁の一部が可撓膜で形成されるダンパーユニットを備えるこ
    とを特徴とする請求項1から請求項のいずれか一項に記載の記録装置。
  8. 記録媒体にインクを吐出して記録可能に設けられる吐出ヘッドと、
    前記インクを前記吐出ヘッドに供給可能に該吐出ヘッドと接続されるインク流路と、
    前記インク流路に交換可能に設けられ、前記インクを前記吐出ヘッドに向かって流動す
    るように構成される送りポンプと、
    前記インク流路に設けられる脱気モジュールと、
    を備える記録装置のメンテナンス方法であって、
    前記吐出ヘッドに前記インクを充填する場合の該脱気モジュールの真空度が、該吐出ヘ
    ッドが前記インクを吐出しないで待機している場合の前記脱気モジュールの真空度より高
    くなるように調整することを特徴とする記録装置のメンテナンス方法。
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