JP6663682B2 - 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。

本技術分野の背景技術として、特許文献１（特開平１０−２６４４１０号公報）があり、この特許文献１に記載された、いわゆるコンティニュアス方式のインクジェット記録装置においては、本体部にはインク容器とインク供給ポンプ、インク回収ポンプとを備えており、印字ヘッド部にはノズルと、ガターとを備えている。

そして、本体と印字ヘッドはケーブルで接続されている。インクジェット記録装置は生産ラインで用いられるため、ケーブルの長さは一般的に２〜６［ｍ］程度に設定されている。

インク容器内のインクは、インク供給ポンプによって吸引され、ノズルへ加圧供給される。ノズルへ加圧供給されたインクは、印字ヘッド内の圧電素子の作動により規則的なインク粒子となってノズルから噴出される。

一方、帯電電極で荷電されなかったインク粒子は偏向電極で偏向されず直進してガターに受け取られ、インク回収ポンプの吸引力によりインク回収経路内を通り、インク容器に戻って再利用するといった循環する機構となっている。

特開平１０−２６４４１０号公報

インクジェット記録装置では、環境温度が高い場合や、内部温度上昇の影響でポンプ周辺の温度が高くなるとポンプの能力が低下する。

本願の目的は、部品点数が少なく簡単な構成で、ポンプ周辺の空気を入れ替えることを可能にしたポンプユニットを用い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の構成を採用する。

本願のインクジェット記録装置は、印字対象物に印字をするためのインクが収容されるインク容器と、前記インク容器に接続され、加圧供給された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、前記ガターから回収されたインクをインク容器に吸引回収するための回収ポンプと、前記回収ポンプを駆動するためのモーターと、を備えるインクジェット記録装置において、前記モーターの中心軸に羽根車を備える。
である。

本発明によれば、部品点数が少なく簡単な構成で、ポンプ周辺の空気を入れ替えることを可能にしたポンプユニットを用いたインクジェット記録装置を提供することができる。

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経路構成図を示す。 インクジェット記録装置の本体内部構造の縦断面図である。 本発明の構成を示す本体内部構造の横断面図である。 本発明のポンプ構成を示す図である。

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、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、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３００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４００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４００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、５〜６［ｋＶ］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。
＜装置の経路構成＞
次に、インクジェット記録装置の経路構成について、図４を用いて説明する。図４は、インクジェット記録装置４００の全体の経路構成を示す図である。

インクジェット記録装置４００は、本体１と印字ヘッド２と、本体１と印字ヘッド２を接続している導管４で構成されている。

まず、本実施例のインクジェット記録装置４００のインク供給経路について説明する。本体１には、循環するインク７Ａを保持する主インク容器１８が備えられており、主インク容器１８には、主インク容器１８内の液体が内部に保持されるのに適正な量である基準液面レベルに達しているか否かを検知する液面センサ４６が備えられている。

主インク容器１８は、主インク容器１８内のインク７Ａの粘度を把握するために、経路２０１を介して粘度測定器４３に接続されている。粘度測定器４３は経路２０２を介して経路の開閉を行う電磁弁（供給用）３４に接続されており、電磁弁（供給用）３４は経路２０３及び２０４を介してインク７Ａを吸引、圧送するために使用されるポンプ（供給用）２４に接続されている。そして、ポンプ（供給用）２４は経路２０５を介してインク７Ａ中に混入している異物を除去するフィルタ（供給用）２８に接続されている。

フィルタ（供給用）２８は、経路２０６を介してポンプ（供給用）２４から圧送されたインク７Ａを印字するために適正な圧力に調整する減圧弁３３に接続されており、減圧弁３３は経路２０７を介してノズルに供給されるインク７Ａの圧力を測定する圧力計３１が備えられている。圧力計３１は、導管４内を通る経路２０８を介して印字ヘッド２内に備えられたノズル８と接続されている。

ノズル８は、インク７Ａを吐出する吐出口を備えている。ノズル８吐出口の直進方向には、印字に使用されないために帯電、偏向されずに直進的に飛翔するインク粒子７Ｃを捕捉するためのガター１４が配置されている。

次に、図４においてインクジェット記録装置４００のインク回収経路について説明する。ガター１４は、導管４内を通る経路２１２を介して本体１内に配置されているインク中に混入している異物を除去するフィルタ（回収用）３０と接続されており、フィルタ（回収用）３０は、経路２１３を介して経路の開閉を行う電磁弁（回収用）３５に接続されている。

電磁弁（回収用）３５は経路２１４を介してガター１４により捕捉されたインク粒子７Ｃを吸引するポンプ（回収用）２５と接続されている。ポンプ（回収用）２５は、経路２１５を介して主インク容器１８と接続されている。また、主インク容器１８は、排気経路２１７と接続されていて、排気経路２１７は本体１外部と連通した構成をとっている。

次に、図４において、インク補給経路について説明する。本体１には、補充用のインクを保持する補助インク容器２０が備えられており、補助インク容器２０は、経路２２１を介して経路の開閉を行う電磁弁３６に接続されている。そして、電磁弁３６は経路２２２を介して、インク供給経路２０４と接続された合流経路２２３に接続されている。

次に、図４のインクジェット記録装置４００の溶剤補給経路について説明する。本体１には、溶剤補給用の溶剤を保持する溶剤容器１９が備えられており、溶剤容器１９は、経路２３１を介して溶剤を吸引、圧送するために使用されるポンプ（溶剤用）２７に接続されている。ポンプ（溶剤用）２７は、経路２３２を介して流路の開閉を行うために電磁弁（溶剤用）３８に接続されており、電磁弁（溶剤用）３８は、経路２３３を介して主インク容器１８と接続されている。
＜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５を用いて説明する。
図５は、インクジェット記録装置の縦断面図を示し、本体１の外側は金属板の本体ボディ６００で構成され、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、上部前面には操作表示部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補助インク容器２０と、ノズルに供給する溶剤を貯めた溶剤容器１９、等が納められている。

さらに、本体１の下部の後側には、流路ボード６２１、電磁弁３４〜３８、ポンプユニット５１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４〜６［ｍ］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、本体１の下部前面の扉６１０を開くことで、インク容器２０、溶剤容器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。
＜実施例の構成概要＞
次に、本発明の実施例に係るインクジェット記録装置４００の実施の形態を図６を用いて説明する。図６は、図５の本体１をＭ−Ｍにて切断した断面図である。

本体１は、外壁を構成する本体ボディ６００と、本体ボディ６００の左側面に外気を吸い込むための吸気口５６と、ファン５２とが備えられている。また、ファン５２の外側には、本体１内部に外部の埃などの進入を防ぐための吸気フィルタ５３と、吸気カバー５４とを備え、更にファン５２の内側には、金網５５を備えて構成されている。

また、本体１は、本体ボディ６００の背面に空気を排出するための排気口５８と、外部の埃などの進入を防ぐための排気フィルタ５９と、排気カバー６０とを備えている。吸気口５６から排気口５８までの風の流れのイメージを風の流れ３０１で示した。

本体１は、内部後方にインク循環系の構成部品を搭載した流路ボード６２１と、ポンプユニット５１とを備えている。

次に、ポンプユニット５１の構成について図７を用いて説明する。図７は、図６のポンプユニット５１の部分拡大図である。ポンプユニット５１は、ポンプ（供給用）２４と、ポンプ（回収用）２５と、ポンプ（供給用）２７と、３種のポンプを備えており、それぞれが独立した流路構成となっている。また、ポンプユニット５１は、流路ボード６２１に備えられたポンプハウジング７１と、ポンプユニット５１の左側にモーター７２と、モーター軸７３と、モーター７２の回転をポンプ動力に変換するためのモーター歯車７５と、モーター軸７３と一体になって回転し風を発生させるための羽根車Ａ７４とを備え、構成されている。また更に、ポンプユニット５１は、ポンプハウジング７１の左右両端に駆動軸受８２と８３を備えており、駆動軸受８２と８３を介してポンプ駆動軸８１を固定している。

ポンプ駆動軸８１は、モーター歯車７５とかみ合わさっている駆動歯車を備えている。そのため、モーター７２の回転をポンプ駆動軸８１の回転トルクに変換することができる。また、ポンプ駆動軸８１は、各ポンプ２４〜２６それぞれに偏心カム８６ａ〜ｃと、ポンプ軸受８７ａ〜ｃとを備えている。各ポンプ２４〜２６はダイヤフラムポンプであり、偏心カムによる往復動作で流れを引き起こすことができる。ポンプ駆動軸８１は、羽根車Ｂ８９を備えており、ポンプ駆動軸８１を回転させることでポンプハウジング７１内部に風を起こすことができる。

羽根車Ｂ８９により起きるポンプハウジング７１内部の風の流れのイメージを、図６に３０２で示した。
＜実施例の制御＞
次に本発明のモーター７２の制御方法について説明する。

本発明のインクジェット記録装置４００は、ポンプユニット５１の設置場所と同じエリアに温度センサ（不図示）を備えている。モーター７２の制御部は、温度センサの温度を確認し、モーター７２の回転数を制御することができる。例えば、温度センサの測定温度が３０℃未満であれば、モーター７２は１０００ｒｐｍで回転させる。そして、温度センサの測定温度が３０℃以上４０℃未満であれば、モーター７２は１５００ｒｐｍで回転させる。更に、温度センサの測定温度が４０℃以上であれば、モーター７２は２０００ｒｐｍで回転させる。低温時にはモーターの回転数を落とすことで消費電力を減らすことができる。また、高温時にはモーターの回転数を高くすることで、羽根車７４と羽根車Ｂ８９による内部温度低減効果を高めることができ、また更に、モーター７２の回転数を高めることで高温時のポンプ２４〜２６の能力を高めることができる。
＜本発明の効果＞
このように本発明によれば、ポンプ駆動用モーター軸またはポンプ駆動軸に羽根車を設置することでポンプ周辺の空気を入れ替えることが可能となり、ポンプユニット５１内部の空気の停滞が無くなるため、内部温度上昇の影響でポンプユニット５１内部が高温となることを低減できる。そのため、インク回収能力が低下してガター１４からインクが溢れてしまうことを防止したインクジェット記録装置を提供することができる。＜別の形態＞
また、本実施形態では各ポンプ２４〜２６はダイヤフラムポンプ方式であったが、例えばギヤポンプ（歯車ポンプ）方式のような別方式のポンプも用いても良い。
ギヤポンプを用いる場合には、液を圧送するために用いる歯車と一体に駆動する駆動軸に羽根車を設置するか、もしくはモーターの回転と一体に動く駆動部に羽根車を設置することで、同様の効果（ポンプ周囲の内部温度上昇を低減効果）を得ることができる。

１…本体部、２…印字ヘッド部、３…操作表示部、４…導管、７Ａ…インク（主インク容器１８内）、７Ｂ…インク柱、７Ｃ…インク粒子、７Ｄ…微少電荷を帯びたインク粒子、７Ｅ…回収経路のインク、７Ｆ…溢れたインク、８…ノズル、９…電歪素子、１１…帯電電極、１２…偏向電極、１２Ａ…グランド電極、１２Ｂ…プラス電極、１３…印字対象物、１４…ガター、１４Ｂ…ガター、１５…ベルトコンベア、１６…エンコーダ、１７…印字センサ、１８…主インク容器、１９…溶剤容器、２０…補助インク容器、２１…気体、２４…ポンプ（供給用）、２５…ポンプ（回収用）、２６…ポンプ（溶剤用）、２８…フィルタ（供給用）、２９…フィルタ（回収用）、３０…フィルタ（溶剤用）、３１…圧力計、３３…減圧弁、３４…電磁弁（供給用）、３５…電磁弁（回収用）、３６…電磁弁（補給用）、３８…電磁弁（溶剤用）、４３…粘度測定器、５１…ポンプユニット、５２…ファン、５３…吸気フィルタ、５４…吸気カバー、５５…金網、５６…吸気口、５８…排気口、５９…排気フィルタ、６０…排気カバー、７１…ポンプハウジング、７２…モーター、７３…モーター軸、７４…羽根車Ａ、７５…モーター歯車、８１…ポンプ駆動軸、８２…駆動軸受、８３…駆動軸受、８４…駆動歯車、８６ａ〜ｃ…偏心カム、８７ａ〜ｃ…ポンプ軸受、８９…羽根車Ｂ、２０１〜２０８…経路（インク供給用）、２１２〜２１５…経路（インク回収用）、２１７…経路（排気用）、２２１〜２２２…経路（インク補給用）、２２３…合流経路、２３１〜２３３…経路（溶剤補給用）、３０１…風の流れ、３０２…風の流れ、４００…インクジェット記録装置、６００…本体ボディ、６１０…扉、６２１…流路ボード、

Claims (5)

1. 印字対象物に印字をするためのインクが収容されるインク容器と、
   前記インク容器に接続され、加圧供給された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、
   前記ガターから回収されたインクをインク容器に吸引回収するための回収ポンプと、
   前記回収ポンプを駆動するためのモーターと、を備えるインクジェット記録装置において、
   前記モーターの中心軸に羽根車を備え、
   前記回収ポンプと同じエリアに温度センサ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。
2. 請求項１記載のインクジェット記録装置であって、
   前記モータの制御部は、温度によって前記モーターの回転数を制御す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であって、
   前記モータの制御部は、温度が高くなるにつれ、前記モーターの回転数を高くなるように制御す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記載のインクジェット記録装置であって、
   前記回収ポンプは、前記モーターと連動して回転する駆動軸と前記駆動軸に備えられた羽根車とを有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であって、
   さらに、前記モータの歯車とかみ合わさる駆動歯車を備えるポンプ駆動軸に羽根車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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