(57)【要約】【課題】  顔料等の沈降性物質を含む液体をインクを使用するインクジェットプリンタにおける前記沈降性物質の濃度差を均一化することが可能なインクジェットプリンタを提供する。【解決手段】  印字ヘッドを搭載したキャリッジを主走査方向に往復移動し、印字媒体を主走査方向に対して鉛直方向に移動させて画像を印字媒体に記録するインクジェットプリンタにおいて、前記キャリッジの往復移動と共に移動可能な少なくとも１個の撹拌球(4-1,4-2)を内蔵した撹拌手段(4)を備え、前記撹拌球が前記キャリッジの移動に伴って移動して、沈殿性物質を含むインクを撹拌することを特徴とするインクジェットプリンタ。 【選択図】   図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
印字ヘッドを搭載したキャリッジを主走査方向に往復移動し、印字媒体を主走査方向に対して鉛直方向に移動させて画像を印字媒体に記録するインクジェットプリンタにおいて、
前記キャリッジの往復移動と共に移動可能な少なくとも１個の撹拌球を内蔵した撹拌手段を備え、
前記撹拌球が前記キャリッジの移動に伴って移動して、沈殿性物質を含むインクを撹拌することを特徴とするインクジェットプリンタ。
【請求項２】
前記撹拌手段は、インクタンクと印字ヘッドとの間に設けられたサブタンクであって、前記キャリッジに前記撹拌球が移動可能に搭載されていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項３】
前記撹拌手段は、前記キャリッジに搭載されるインクカートリッジ内に内蔵される移動可能な撹拌球で構成されていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項４】
前記インクは、溶媒と顔料の比重差が１以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項５】
前記撹拌球は、比重が２．５g/cm３以上の材質であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項６】
前記撹拌球は、ガラス又はジルコニアであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項７】
前記液体の顔料として酸化チタンを含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のインクジェットプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インク撹拌手段を前記キャリッジに設置することによって、沈殿によって濃度の低下したインクを印字ヘッドに供給することを軽減したインクジェットプリンタに関する。
【背景技術】
【０００２】
図４は従来のインク供給機構を搭載したインクジェット印字装置であって、該インクジェットプリンタの印字機構（インクタンクと印字ヘッド及びインク供給チューブとの配置関係）としては以下の構成が知られている。（特許文献１参照）
図４において、インクジェット印字装置１は、印字機構内部に設けられ、かつ印字ヘッド（図示せず）を搭載したキャリッジ１１上に設けられた、ダイヤフラムからなる圧力調整部１２、印字機構外部に設けられた圧力調整部１３、圧力調整部１３及びインク供給チューブ１４並びに圧力調整部１２を介してキャリッジ１１に搭載した印字ヘッドに供給するインクを貯蔵するインクタンク１５、印字ヘッド及び圧力調整部１２が搭載されたキャリッジ１１をキャリッジガイド１６に沿って駆動させるキャリッジ駆動ベルト１７、キャリッジ駆動ベルト１７を駆動するキャリッジ駆動用モータ１８、印字用紙を印字位置に搬送するための印字用紙搬送ガイド部１９を含んで構成されている。
【０００３】
キャリッジ駆動用モータ１８が上位装置（図示せず）からの制御信号によって駆動してキャリッジ駆動ベルト１７が駆動することにより、印字ヘッド及び圧力調整部１２を搭載したキャリッジ１１がキャリッジガイド１６に沿って所定の印字位置に往復移動して印字用紙搬送ガイド部１９から搬送された印字用紙上に印字が行なわれる。
【０００４】
その際、キャリッジ１１に搭載した圧力調整部１２に連結されたインク供給チューブ１４は移動するキャリッジ１１に伴って柔軟に屈曲する。圧力調整部１２，１３の大きさには違いがあり、キャリッジ１１に設けられた圧力調整部１２は軽量で小さく構成しており、圧力調整部１３は大きくて圧力変動の抑制効果を最大限にとれるような構成になっている。
【０００５】
近年では、屋外向け印刷において、染料インクより耐久性が優れている顔料インクを用いることが主流となっている。例えば、上記図４に示す従来の印字装置（インクジェットプリンタ）では、顔料等の色材を含んだインクが収容されているインクタンクから印字ヘッドまでインクを供給するために、供給チューブ（細管）を経由して、両者が結ばれているが、この両者の間隔をなるべく短く結ぶように、供給チューブは平坦に伸ばした状態で配置されるのが普通であった。
また、インクジェットプリンタは、連続的に使用されないで、数日若しくはそれ以上の休止期間を経て間歇的に使用されることがあるが、間隔があいてしまった場合には、インクジェットプリンタに使用される顔料インク（例えば、白色系インク）が沈降してしまい印刷濃度の不均一化や吐出不良、ノズル詰まりなどを生じる問題がある。特に白色系インクの顔料として使用される酸化チタンなどの無機顔料の場合においては、インクが流動していない期間（休止期間）に沈降しやすいという問題があった。
【０００６】
このような後者の問題、即ち、この白インクや金属光沢などの特色インクの場合、色材成分の粒子が重く沈降しやすい分散型のインクとなるのが一般的である。特にこのような分散型のインクであると、インクジェット装置が数時間稼動しない場合、インクジェット装置内に装着されたインク供給カートリッジ内で沈殿が顕在化して、吐出不良が発生する可能性を防止するものとして以下のものが知られている。（特許文献２参照）
「（１）活性エネルギーの照射により硬化するインクを貯留するインクカートリッジであって、貯留されているインク内部にその貯留インク攪拌部材を備えるインクカートリッジ。
（２）前記貯留インク攪拌部材が磁性回転子である（１）に記載のインクカートリッジ。
（３）活性エネルギーの照射により硬化するインクをインクジェットにより記録媒体上で 画像形成する活性エネルギー硬化型インクジェット記録装置であって、前記インクを前記記録媒体上に吐出するインクジェットヘッドを有する画像記録部と、貯留されたインク内部に攪拌部材を備えるインクカートリッジが着脱自在で、このインクカートリッジ装着時に前記インクジェットヘッドへ前記インクを供給するカートリッジ装着部と、前記カートリッジ装着時に前記攪拌部材に対応する前記インクジェット記録装置側に配置され、前記攪拌部材を所定タイミングで稼動できる攪拌部材駆動部とを備える活性エネルギー硬化型インクジェット記録装置。」
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−８００８８
【特許文献２】特開２００６−３２６９２９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献２に記載のものは、カートリッジ内におけるインク（白インクや金属光沢インク）の沈殿を撹拌するものであって、インクタンク（カートリッジ）と印字ヘッドとの間に配置されたインク供給管内で沈殿した沈殿物に対する配慮は何等なされてはいないのが実情であった。
また、特許文献２に記載のものでは、インク撹拌装置として、磁性回転子よりなる撹拌部材駆動部を必要とする等、撹拌装置が複雑で大がかりになるという問題があった。
【０００９】
この顔料として使用される酸化チタンなどの無機顔料の沈殿の影響を、媒体へのプリント結果からみると、意図した顔料濃度ではない、薄い濃度の白色度の低下したプリントが所定時間続くことになるので、印刷状態としては好ましくない。
この白色度の低下は、プリントの初期に９．２％に達し好ましくない状態であった。
【００１０】
本発明の課題（目的）は、顔料等の沈降性物質を含む液体をインクを使用するインクジェットプリンタにおける前記沈降性物質の濃度差を均一化することが可能なインクジェットプリンタに関する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するため、本発明のインクジェットプリンタは、印字ヘッドを搭載したキャリッジを主走査方向に往復移動し、印字媒体を主走査方向に対して鉛直方向に移動させて画像を印字媒体に記録するインクジェットプリンタにおいて、前記キャリッジの往復移動と共に移動可能な少なくとも１個の撹拌球を内蔵した撹拌手段を備え、前記撹拌球が前記キャリッジの移動に伴って移動して、沈殿性物質を含むインクを撹拌することを特徴とする。
【００１２】
また、前記撹拌手段は、インクタンクと印字ヘッドとの間に設けられたサブタンクであって、前記キャリッジに前記撹拌球が移動可能に搭載されていることを特徴とする。
また、前記撹拌手段は、前記キャリッジに搭載されるインクカートリッジ内に内蔵される移動可能な撹拌球で構成されていることを特徴とする。
また、前記インクは、溶媒と顔料の比重差が１以上であることを特徴とする。
【００１３】
また、前記撹拌球は、比重が２．５g/cm３以上の材質であることを特徴とする。
また、前記撹拌球は、ガラス又はジルコニアであることを特徴とする。
また、前記液体の顔料として酸化チタンを含むことを特徴とする。
【００１４】
なお、本発明における沈降性物質を含むインクとは、一般的な顔料インクに比べて、溶媒と顔料との比重差が大きい液体（インク）を示す。具体的には、分散溶媒（水は比重１、有機溶剤は１以下）に対して、一般的な顔料であるカーボンブラックや有機顔料の比重は１〜１．３程度であるが、酸化チタンは３．７〜４．２であり、溶媒と顔料の比重差が１以上の液体（インク）のことをしめす。
また、本発明では酸化チタンに限らず、亜鉛、鉛、バリウム、チタン、アンチモン等の酸化物、硫酸塩、炭酸塩などの白色系顔料や、アルミ及びアルミ合金などのメタリック系顔料（一例として特開2008-174712）も使用できる。
なお、本願のインクは水系インクを例として説明しているが、紫外線硬化型インクにも適用できる。また、沈降性物質を含むものであれば、媒体は、水でも、溶剤でも、重合性モノマーでも良い。
【００１５】
本発明のインクにおいて、本発明の白色顔料として含む場合、本発明の粒子の含有量（固形分）は、インク組成物の全質量に対して、好ましくは５〜２０質量％であり、より好ましくは８〜１５質量％である。白色粒子の含有量（固形分）が２０質量％を超えると、インクジェット式記録ヘッドの目詰まりなど信頼性を損なうことがある。一方、５質量％未満であると、白色度が不足する傾向にある。そして分散性向上のため、上記着色剤の粒径を、好ましくは２．０μｍ以下、さらに好ましくは、０．２μｍ以下とする。
【００１６】
本発明のインク組成物は、本発明の顔料を定着させる樹脂を含む。係る樹脂としては、アクリル系樹脂（例えば、アルマテックス（三井化学社製））、ウレタン系樹脂（例えば、ＷＢＲ−０２２Ｕ（大成ファインケミカル社製））が挙げられる。
これらの定着樹脂の含有量は、インク組成物の全質量に対して、好ましくは０．５〜１０質量％であり、より好ましくは０．５〜３．０質量％である。
【００１７】
本発明のインク組成物は、アルカンジオールおよびグリコールエーテルから選択される少なくとも１種を含有することが好ましい。アルカンジオールやグリコールエーテルは、記録媒体などの被記録面への濡れ性を高めてインクの浸透性を高めることができる。
【００１８】
アルカンジオールとしては、１，２−ブタンジオール、１，２−ペンタンジオール、１，２−ヘキサンジオール、１，２−ヘプタンジオール、１，２−オクタンジオールなどの炭素数が４〜８の１，２−アルカンジオールであることが好ましい。この中でも炭素数が６〜８の１，２−ヘキサンジオール、１，２−ヘプタンジオール、１，２−オクタンジオールは、記録媒体への浸透性が特に高いため、より好ましい。
【００１９】
グリコールエーテルとしては、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテルなどの多価アルコールの低級アルキルエーテルを挙げることができる。この中でも、トリエチレングリコールモノブチルエーテルを用いると良好な記録品質を得ることができる。
【００２０】
これらのアルカンジオールおよびグリコールエーテルから選択される少なくとも１種の含有量は、インク組成物の全質量に対して、好ましくは１〜２０質量％であり、より好ましくは１〜１０質量％である。
【００２１】
また、本発明のインク組成物は、アセチレングリコール系界面活性剤またはポリシロキサン系界面活性剤を含有することが好ましい。アセチレングリコール系界面活性剤またはポリシロキサン系界面活性剤は、記録媒体などの被記録面への濡れ性を高めてインクの浸透性を高めることができる。
【００２２】
アセチレングリコール系界面活性剤としては、例えば、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオール、３，６−ジメチル−４−オクチン−３，６−ジオール、３，５−ジメチル−１−ヘキシン−３オール、２，４−ジメチル−５−ヘキシン−３−オールなどが挙げられる。また、アセチレングリコール系界面活性剤は、市販品を利用することもでき、例えば、オルフィンＥ１０１０、ＳＴＧ、Ｙ（以上、日信化学社製）、サーフィノール１０４、８２、４６５、４８５、ＴＧ（以上、Ａｉｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  ａｎｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ  Ｉｎｃ．製）が挙げられる。
【００２３】
ポリシロキサン系界面活性剤としては、市販品を利用することができ、例えば、ＢＹＫ−３４７、ＢＹＫ−３４８（ビックケミー・ジャパン社製）などが挙げられる。
【００２４】
さらに、本発明のインク組成物は、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、両性界面活性剤などのその他の界面活性剤を含有することもできる。
【００２５】
上記界面活性剤の含有量は、インク組成物の全質量に対して、好ましくは０．０１〜５質量％であり、より好ましくは０．１〜０．５質量％である。
【００２６】
本発明のインク組成物は、多価アルコールを含有することが好ましい。多価アルコールは、本発明のインク組成物をインクジェット式記録装置に適用した場合に、インクの乾燥を抑制し、インクジェット式記録ヘッド部分におけるインクの目詰まりを防止することができる。
【００２７】
多価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、１，２，６−ヘキサントリオール、チオグリコール、ヘキシレングリコール、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパンなどが挙げられる。
【００２８】
上記多価アルコールの含有量は、インク組成物の全質量に対して、好ましくは０．１〜３．０質量％であり、より好ましくは０．５〜２０質量％である。
【００２９】
本発明のインク組成物は、溶媒として水を含有する。水は、イオン交換水、限外ろ過水、逆浸透水、蒸留水などの純水または超純水を用いることが好ましい。特に、これらの水を紫外線照射または過酸化水素添加などにより滅菌処理した水は、長期間に亘りカビやバクテリアの発生を抑制することができるので好ましい。
【００３０】
さらに、本発明のインク組成物は、必要に応じて、水溶性ロジンなどの定着剤、安息香酸ナトリウムなどの防黴剤・防腐剤、アロハネート類などの酸化防止剤・紫外線吸収剤、キレート剤、酸素吸収剤などの添加剤を含有させることができる。これらの添加剤は、１種単独で用いることもできるし、もちろん２種以上組み合わせて用いることもできる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、上記の課題を解決するため、本発明のインクジェットプリンタは、キャリッジの往復移動によって、キャリッジに搭載された撹拌手段の撹拌球が作用してインクを撹拌するので、長い休止期間後における沈降した顔料が均一に混合されて、白色インクの場合には媒体への印字結果における白色度の低下を少なくすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明のインク供給機構を搭載したインクジェット印字装置であって、該インクジェットプリンタの印字機構（キャリッジに搭載された印字ヘッドとインク撹拌手段（サブタンク）との関係）を示す外観図である。
【図２】本発明の撹拌手段（撹拌容器）４の詳細な例を示す図である。
【図３】本発明で、インクジェットプリンタの休止期間後の印字時における撹拌効果（白色度の低下防止）を説明するための表である。
【図４】従来のインク供給機構を搭載したインクジェット印字装置におけるインクタンクとヘッド及びインク供給チューブとの配置関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１は本発明のインク供給機構を搭載したインクジェット印字装置であって、該インクジェットプリンタの印字機構（キャリッジに搭載された印字ヘッドとインク撹拌手段（サブタンク）との関係）を示す外観図である。
図１において、インクジェット印字装置１は、印字機構内部に設けられ、かつ印字ヘッド（図示せず）を搭載したキャリッジ１１、インク供給チューブ１４を介してキャリッジ１１に搭載した印字ヘッドに供給するインクを貯蔵するインクタンク１５、印字ヘッドが搭載されたキャリッジ１１をキャリッジガイド１６に沿って駆動させるキャリッジ駆動ベルト１７、キャリッジ駆動ベルト１７を駆動するキャリッジ駆動用モータ１８、印字用紙を印字位置に搬送するための印字用紙搬送ガイド部１９を含んで構成されている。
【００３４】
キャリッジ駆動用モータ１８が上位装置（図示せず）からの制御信号によって駆動してキャリッジ駆動ベルト１７が駆動することにより、印字ヘッドを搭載したキャリッジ１１がキャリッジガイド１６に沿って所定の印字位置に往復移動して印字用紙搬送ガイド部１９から搬送された印字用紙上に印字が行なわれる。
【００３５】
図１において、キャリッジ１１には、本発明の特徴部分であるインク撹拌手段（サブタンク）４がキャリッジ１１の往復移動方向に沿って設置（固定）されている。
インク撹拌手段４は、例えば、１例として、インク供給路に入力及び出力口が接続された横方向に長い容器（サブタンク）であって、キャリッジ１１に固定された容器内部には移動可能な撹拌球を１乃至複数個内蔵している。
撹拌手段のサブタンク内のインクは、キャリッジの往復移動に伴って内蔵された撹拌球が移動することによって、インクが撹拌されてインク濃度が均一化される。
【００３６】
次に、図１の撹拌手段（サブタンク）４の詳細な例を図２を用いて説明する。
図２において、４は図示しないインクタンクと印字ヘッド２を結ぶインク供給管１４の印字ヘッド側近傍に配置されたサブタンク（撹拌手段）であって、当該サブタンク内には、撹拌球4-1，4-2が２個（必ずしも２個である必要はない）移動可能に内蔵されている。
撹拌球は、インクの沈殿物がサブタンク下部に蓄積するので、サブタンクの底部に沿って異動するのが望ましい。
【００３７】
図３の表は、本発明のインク撹拌手段（撹拌容器）を搭載したことによる撹拌効果を説明するための表である。
【００３８】
図３の表では、インクに沈降の激しい酸化チタン顔料を使用し、１０日間休止後に、透明メディアに印刷して、印刷物のL*値（白色度）を測定している。
図３の表の測定条件は下記のとおりである。
使用プリンタ  EPSON  PX-G930
使用メディア：KOKUYO  OHPフィルム  インクジェットプリンタ用
インク組成：
二酸化チタン（平均粒径200nm）                        10質量％
分散剤（スチレン-アクリル酸共重合体）                 2質量％
1,2-ヘキサンジオール                                  5質量％
グリセリン                                           10質量％
トリエタノールアミン                                0.9質量％
BYK-348（ビックケミー・ジャパン株式会社）           0.5質量％
超純水                                                   残分
計  100質量％
【００３９】
評価方法
プリンタでインクを透明メディアにDuty100%でベタ印刷を行ない、2時間以上の乾燥後、測色器（Spectrolino（GretagMacbeth社製））で測色する。測色方法は印刷物の下に、EPSON PM-A700でEPSON写真用紙＜クリスピア＞に黒ベタ印刷を行なった黒色用紙を敷いて行なった。その測色で得られたL*の値を白色度の値として規定して、そのL*値を基準の値とする。その後、プリンタを未使用のまま放置してインクの顔料を沈降させ、１０日間後に同様に印刷、測色を行なった。そして、印刷物のインク消費量毎にL*値の低下率を求め、評価した。
その評価結果によれば、
【００４０】
表１に示す如く、従来のサブタンク（撹拌手段）なし（即ち、撹拌球なし）の場合は、白色度の最大低下率は９．２％まで低下しているのに対して、本願のキャリッジに撹拌球を内蔵したサブタンクを搭載した場合では、図示の如く、白色度の最大低下率は１．３％〜８．４％になっている。
【００４１】
次に、本願のキャリッジに撹拌球を内蔵したサブタンクを搭載した場合における撹拌球の材料（比重）に応じて白色度の最大低下率が変化していることを以下に詳述する。
【００４２】
先ず、撹拌球の比重が１．４ｇ/cm３のＰＯＭ（ポリアセタール）の場合は、白色度の最大低下率は８．４％であった。
また、撹拌球の比重が２．１ｇ/cm３のテフロン（登録商標）の場合は、白色度の最大低下率は６．６％であった。
【００４３】
また、撹拌球の比重が２．５ｇ/cm３のガラスの場合は、白色度の最大低下率は１．３％であった。
また、撹拌球の比重が６ｇ/cm３のジルコニアの場合は、白色度の最大低下率は３％であった。
【００４４】
このことから、撹拌球の比重が２．５ｇ/cm３以上の重い撹拌球であると、サブタンクの底に沈殿した沈降性物質を掻き出す作用により撹拌効果がより高まっていることが理解できる。
また、撹拌球の比重が６ｇ/cm３のジルコニアの場合は、白色度の最大低下率はガラスの場合に比較して３％となって、撹拌効果が若干薄れ、比重が大きければ一律に良いとはいえない傾向であることが理解できる。
【００４５】
上記の説明では、撹拌手段として、インクタンクと印字ヘッドとの間に設けられたサブタンク内で沈殿性物質を撹拌するものとして説明しているが、キャリッジに直接インクカートリッジが装着されるタイプのインクジェットプリンタでは、サブタンクを設けずに、インクカートリッジ内に撹拌球を少なくとも１個以上内蔵するようにしても良い。
【００４６】
上記の説明では、顔料インクを用いるインクジェットプリンタの例で説明をしているが、本願発明は、必ずしも沈降性物質としては、インクの顔料である必要はなく、沈降性物質を含む液体を管を介して間歇的に供給する液体供給システムであれば、他の用途にも適用できることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００４７】
１：インクタンク
２：ヘッド（印字ヘッド）
３，７，１４：インク供給管（細管）
3a,7a：沈降性物質（顔料）
４：撹拌手段（サブタンク）
4-1，4-2：撹拌球
【図１】
2010184424.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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