(57)【要約】      （修正有）【課題】インクタンクとインクジェットヘッドを接続しているインクパイプ内で金属インクに分散されている粒子の沈降を防止することを提供する。【解決手段】インクジェット記録装置１は、第１のインクタンク１１と、インクジェットヘッド１０と、第１のインクパイプ１４と、攪拌部材１８とを備える。第１のインクタンク１１は、金属インクを貯留している。インクジェットヘッド１０は、第１のインクタンク１１から送り出された金属インクの供給を受けるとともに金属インクを吐出する。第１のインクパイプ１４は、第１のインクタンク１１とインクジェットヘッド１０とを接続している。攪拌部材１８は、インクパイプの所定の部位に設けられ、インクパイプの金属インクを撹拌する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属インクを貯留している第１のインクタンクと、
この第１のインクタンクから送り出された金属インクの供給を受けるとともに金属インクを吐出するインクジェットヘッドと、
前記第１のインクタンクと前記インクジェットヘッドとを接続している第１のインクパイプと、
この第1のインクパイプの所定の部位に設けられ、前記インクパイプの金属インクを撹拌させるための攪拌部材と、
を備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
前記撹拌部材は、磁性を有する部材で構成されているとともに、磁性部材の表面を金属インクに反応しない樹脂で被膜していることを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置。
【請求項３】
前記インクジェットヘッドから流れ出た金属インクを貯留する第２のインクタンクと、
前記インクジェットヘッドと前記第２のインクタンクとを接続し、前記第１のインクパイプとは異なる第２のインクパイプとを備えたことを特徴とする請求項１または２記載のインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、インクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット方式の記録装置では、インクが貯留されているインクタンクとインクを吐出するインクジェットヘッドの間にインク供給路であるインクパイプを設けている。近年、回路基板の配線および電極などの素子をインクジェット方式の印刷によって形成させる技術が行われるようになってきている。回路基板の配線および電極などの素子の形成のためのインクジェット方式の印刷に用いられるインクは、金属ナノ粒子が分散されている金属インクである。金属インクの中には顔料等の金属粒子が含まれており所定の比重がある。
【０００３】
しかしながら、金属インクに分散されている粒子は比重が大きいため、インクタンクとインクジェットヘッドの間のインクパイプ内で沈降しやすい問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９―１２５６５５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の実施形態が解決しようとする課題は、インクタンクとインクジェットヘッドを接続しているインクパイプ内で金属インクに分散されている粒子の沈降を防止できるインクジェット記録装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態によれば、インクジェット記録装置は、第１のインクタンクと、インクジェットヘッドと、第１のインクパイプと、攪拌部材とを備える。第１のインクタンクは、金属インクを貯留している。インクジェットヘッドは、第１のインクタンクから送り出された金属インクの供給を受けるとともに金属インクを吐出する。第１のインクパイプは、第１のインクタンクとインクジェットヘッドとを接続している。攪拌部材は、インクパイプの所定の部位に設けられ、インクパイプの金属インクを撹拌する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１の実施形態に係るインクジェット記録装置の概念的な構成を示す図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る金属インクの流れる方向と直交方向から見た攪拌部材の詳細の概念図である。
【図３】図３は、第１の実施形態に係る金属インクの流れる方向と平行方向から見た攪拌部材の詳細の概念図である。
【図４】図４は、第２の実施形態に係るインクジェット記録装置の概念的な構成を示す図である。
【図５】図５は、第２の実施形態に係る第１の攪拌部材の詳細の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１乃至図３を用いて、第１の実施形態に係るインクジェット記録装置を説明する。
(第１の実施形態)
第１図は、インクジェット記録装置の概念的な構成を示す図である。金属インクを吐出するインクジェットヘッド１０と、金属インクを貯留している第１のインクタンク１１と、インクジェットヘッド１０から送り出された金属インクを貯留する第２のインクタンク１２と、第１のインクタンク１１等へ金属インクを供給する第３のインクタンク１３が備えられている。第３のインクタンク１３をメインインクタンク、第１のインクタンク１１および第２のインクタンク１２をサブタンクと称しでもよい。
【０００９】
インクジェット記録装置１は、インクジェットヘッド１０と第１のインクタンク１１とを接続し、第１のインクタンク１１の金属インクをインクジェットヘッド１０に導く第１のインクパイプ１４と、インクジェットヘッド１０と第２のインクタンク１２とを接続し、インクジェットヘッド１０から送り出された金属インクを第２のインクタンク１２へ導く第２のインクパイプ１５を備えている。また、インクジェット記録装置１は、第１のインクタンク１１と第２のインクタンク１２とを接続し、第２のインクタンク１２に貯留されている金属インクを第１のインクタンク１１に導く第３のインクパイプ１６を備えている。第１のインクタンク１１と第１のインクパイプ１４と、インクジェットヘッド１０と、第２のインクパイプ１５と第２のインクタンク１２および第３のインクパイプ１６によってインク循環系をなしている。このとき、第１のインクタンク１１の位置を基準とし、上流側下流側を定義する。
【００１０】
第１のインクパイプ１４の所定の部位に、金属インクの沈降を防止するための第１の攪拌部材(攪拌器) １８が設けられている。また、第２のインクパイプ１５の所定の部位に、金属インクの沈降を防止するための第２の攪拌部材１９が設けられている。第１の攪拌部材１８の内部に第１のインクパイプ１４の一部が包含されているものとして説明をする。第１の攪拌部材１８および第２の攪拌部材１９はこの実施の形態においては同一として後で詳述するが、異なる構造であってもよい。
【００１１】
また、インクジェット記録装置１は、第３のインクタンク１３と第３のインクパイプ１６とを接続し、第３のインクタンクの金属インクを第３のインクパイプ１６を介して第１のインクタンク１１に金属インクを供給するための第４のインクパイプ１７を備えている。第１乃至第４のインクパイプ１４乃至１７は、樹脂やゴム等から構成されている軟質材であっても、プラスチック等から構成されている硬質材であってもよく、インク供給路としての機能を有していればよい。
【００１２】
第３のインクパイプ１６の所定の部位に、第３のインクパイプ１６と第４のインクパイプ１７とを結合する結合器２０を備えている。また、第３のインクパイプ１６の所定の部位に、第２のインクタンク１２から第３のインクパイプ１６を介して第１のインクタンク１ １で金属インクを供給する金属インク循環ポンプ２１とフィルタ２２が設けられている。第３のインクパイプ１６は、上流側から結合器２０、金属インク循環ポンプ２１、フィルタ２２の順番で配置されている。
【００１３】
第４のインクパイプ１７の所定の部位に、第３のインクタンク１３から第４のインクパイプ１７を介して金属インクを供給するメインインク供給ポンプ２３が備えている。インクジェット記録装置１には、第１のインクタンク１１の内部圧力を測定するための第１の圧力計２４が備えられている。第１のインクタンク１１と第１の圧力計２４を接続する第５のインクパイプ２５が設けられ、この第５のインクパイプ２５の所定の部位に第１のバルブ２６が設けられている。第１のバルブ２６は開閉可能な弁を有しており、開放させることにより、大気と連通し、第１のインクタンク１１の圧力が調整できるようになっている。インクジェット記録装置１には、第２のインクタンク１２の内部圧力を測定するための第２の圧力計２７が備えられている。第２のインクタンク１２と第２の圧力計２７を接続する第６のインクパイプ２８が設けられ、この第６のインクパイプ２８の所定の部位に第２のバルブ２９が設けられている。第２のパルプ２９は開閉可能な弁を有しており、開放させることにより、大気と連通し第２のインクタンク１２の圧力が調整できるようになっている。 第５のインクパイプ２５および第６のインクパイプ２８は、第１のインクタンク１１および第２のインクタンク１２の圧力計測の観点から、プラスチック等の硬質材から構成されていることが望ましい。
【００１４】
また、インクジェット供給袋置１は、インクジェットヘッド１０、第１の攪拌部材１８、第２の攪拌部材１９、金属インク循環ポンプ２１、メインインク供給ポンプ２３、第１の圧力計２４、第１のバルブ２６および第２のバルブ２９と接続し制御する制御部３０を有している。制御部３０は、インクジェットヘッド１０に図示しない所定のノズル孔からインクを吐出させるための駆動指示をする。制御部３０は、第１の攪拌部材１８を駆動させるように駆動指示をする。制御部３０は、第２の攪拌部材１９を駆動させるように駆動指示をする。制御部３０は、金属インク循環ポンプ２１に第２のインクタンク１２に蓄えられている金属インクを第１のインクタンク１１に移すために駆動指示をする。制御部３０は、メインインク供給ポンプ２３に蓄えられている金属インクを第３のインクパイプ１６を介して第１のインクタンク１１に移すために駆動指示をする。制御部３０は、第１の圧力計２４からの圧力情報を取得し、第１のバルブ２６を調整して第１のインクタンク１１の圧力を所定の圧力になるように駆動指示をする。制御部３０は、第２の圧力計２７からの圧力情報を取得し、第２のバルブ２９を調整して第２のインクタンク１２の圧力を所定の圧力になるように駆動指示をする。
【００１５】
第１のインクタンク１１に蓄えられている金属インクは、所定の圧力(例えば、第１のインクタンク１１の水面と図示しないインクジェットヘッド１０のノズル孔との大気圧差)に基づいて、第１のインクパイプ１４に供給され、第１の攪拌部材１８を通り、インクジェットヘッド１０の端部から金属インクが供給される。インクジェットヘッド１０は、図示しない多数のノズル孔を有し、そのノズル孔から金属インクを吐出する。インクジェット１０の所定のノズル孔から吐出されなかった金属インクは、インクジェットヘッド１０の供給時と異なる端部から第２のインクパイプ１５に供給され、第２の攪拌部材１９を通り、第２のインクタンク１２に供給される。また、第２のインクタンク１２に蓄えられた金属インクは、金属インク循環ポンプ２１の駆動により、第３のインクパイプ１６を介して第１のインクタンク１１に供給される。
【００１６】
次に、図２および図３を用いて第１の実施形態における第１の攪拌部材１８の詳細な説明を行う。尚、第１の実施形態において、第２の攪拌部材１９も同一構造であるので説明を省略する。また、第２の攪拌部材１９に関連する第２のインクパイプ１５の構造も同様であるので、詳細の説明は省略する。図２は、第１の実施形態に係る金属インクの流れる方向と直交方向から見た第１の攪拌部材１８の詳細の概念図である。第１の攪拌部材１８は、第１のインクパイプ１４の内部に備えられているとともに第１のインクパイプ１４の中心線と同一線上に回転軸を有する第１のプロペラ（回転子）１８ａが備えられている。第１のプロペラ１８ａの回転軸は第１のインクパイプ１４の内部に支持され回転出来るようになっている。第１のプロペラ１８ａは磁性を有している部材で出来ており、表面は金属インクと反応しないように樹脂で被膜されている。第１のプロペラ１８ａは、偶数枚の同一形状で同一の大きさの羽根を有している。第１のインクパイプ１４は、第１のプロペラ１８ａを内在している部分の径が他の部分より大きくなっている。第１のプロペラ１８ａの回転軸からプロペラ先端までの長さより、第１のインクパイプ１４の径の方が大きく構成されている。この差は、金属インクに含まれている最大粒子の直径よりも広いことが望ましい。このため、金属インクに含まれている最大粒子が、第１のプロペラ１８ａと第１のインクパイプ１４の内壁の間を通り、インクジェットヘッド１０へ供給されることが出来る。また、第１のインクパイプ１４の内径は第１のプロペラ１８ａの外形より僅かに小さいことが言える。第１の実施形態においては、第１のプロペラ１８ａが配置されている近傍の部分のみ第１のインクパイプ１４の内径を大きくしているがこれに限定されない。むしろ、金属インクの流れの抵抗を考慮すれば、第１のプロペラ１８ａの前後で内径を変化させない方が望ましい。
【００１７】
次に、図３を用いて説明を続ける。図３は、第１の実施形態に係る金属インクの流れる方向と平行方向から見た攪拌部材１８の詳細の概念図である。第１のプロペラ１８ａは、第１のインクパイプ１４の内部に収納されている。第１のプロペラ１８ａはそれぞれが９０度の角度離れている４枚の磁力を有する羽根を備えており、羽根の先端の磁力が交互にS極N極になる構造になっている。 また、攪拌装置１８は、第１のインクパイプ１４の外側で、第１のプロペラ１８ａの先端と向き合う位置に第１のプロペラ１８ａの羽根と同数の磁石１８ｂを均等に離した位置に備えている。各磁石１８ｂの磁極は交互にS極N極になるように配置されている。このため、第１のプロペラ１８ａの磁極と磁石１８ｂの磁極の同局同士が向き合うと反発する作用が起こり、第１のプロペラ１８ａが回転する。この回転により、第１のインクパイプ１４内の金属インクが攪拌される。金属インクは、平均粒子径８乃至７nmである金属ナノ粒子である銀粒子が分散媒に分散されたハリマ化成製の金属インクを使用した。分散媒はテトラデカンであり、インクの中における銀粒子の含有量は約５５重量%である。金属インクを第１のインクパイプ１４を介してインクジェットヘッド１０に供給する過程で、攪拌部材１８によって回転によって攪拌させていので、金属成分である銀粒子の沈降が抑制されている。またインクジェットヘッド１０へ銀粒子が分散されたまま供給される利点を有する。金属インクは銀粒子を含有した例で説明をしたが、これに限定されず(例えば、金、銅、アルミニューム粒子、または銀−銅複合系粒子など)、銀粒子と異なる金属粒子を含有している金属インクであってもよい。また、銀粒子等の金属粒子は顔料の成分であってもよい。
【００１８】
第１の実施形態として、偶数枚の羽根を有するプロペラの例で説明をしたが、攪拌部材はこれに限定をされない。例えば、第１の金属パイプ１４内を流れる金属インクの流れとは直交する方向に対して、メッシュ状の部材を設け、このメッシュ状の部材を金属インクの流れる方向と平行方向に移動可能な駆動源を設けて往復移動させて第１のインクパイプ１４内の金属インクを攪拌させるようにしてもよい。このときのメッシュの粗さは、金属インクの最大粒子の直径よりも広い間隔(隙間)を有しでもよい。また、メッシュの粗さが金属インクの最大粒子の直径よりも狭い間隔(隙間)であるならば、メッシュの外形と第１のインクパイプ１４の内径との間隔が、金属インクの最大粒子の直径よりも広い間隔であればよい。すなわち、金属インクに含まれている最大粒子が、第１の攪拌部材１８を通過してインクジェットヘッド１０に流れていく構造であればよい。また、第１のインクパイプ１４の内外形は円形で、あっても矩形であってもよい。
【００１９】
第１の攪拌部材１８の配置場所は、第１のインクパイプ１４の中央よりインクジェットヘッド１０側に設けられていることが望ましい。インクジェットヘッド１０側に近接していればいるほど、金属インクが攪拌された状態でインクジェットヘッド１０に届くので金属粒子の沈降を防ぐことが出来る。逆に第２の攪拌装置１９は、インクジェットヘッド１０の近傍に配置させても均等に撹拌のされた金属インクをインクジェットヘッド１０に送ることにはならないので、第２のインクパイプ１５の中央よりインクジェットヘッド１０側に配置する必要はない。すなわち、第１の攪拌部材１８と第２の攪拌部材１９は、インクジェットヘッド１０に対して対象の位置に配置させる必要はない。
【００２０】
金属インクを攪拌させると、金属インク中に含まれている空気が気泡として発生することが確認されている。第１の攪拌部材１８によって攪拌され発生した気泡は金属インクとともにインクジェットヘッド１０に送り込まれる。しかし、インクジェットヘッド１０に送り込まれた気泡は、インクジェットヘッド１０から第２のインクパイプ１５に送り出されることが出来るので、仮に気泡が第１の撹狩部材１８によって発生しでも、金属インクとともにインクジェットヘッド１０のノズル孔から吐出することはきわめて低い。また、循環系内に異物が混入した場合も同様である。
【００２１】
第１のインクパイプ１４および第２のインクパイプ１５の所定の部位に設けられている第１の攪拌部材１８および第２の攪拌部材１９として、第１のポンプおよび第２のポンプに置き換えても、インクの供給の流れの作用により、第１のインクパイプ１４および第２のインクパイプ１５内の金属インクの攪拌が起こり効果を期待することができる。しかし、攪拌を主目的とする攪拌部材をポンプとは別に設けた場合のほうが、攪拌効果が大きく有用である。また、第１および第２の攪拌部材とは別に第１のポンプおよび第２のポンプを両側に設けることなく片方側だけに設けてもよい。
【００２２】
第１の実施形態において、第１の攪拌装置１８を永久磁石同士の例で説明をしたがこれに限定されない。磁石１８ｂに対して三相巻線を施した鉄心を配置し、巻線に三相交流を通電しプロペラを回転させる構造にしても良い。
【００２３】
次に第２の実施形態について説明をする。
(第２の実施形態)
次に図４および図５を用いて第２の実施形態の説明を行う。図４は第２の実施形態に係るインクジェット記録装置の概念的な構成を示す図である。第１の実施形態と同様な部分は、第１の実施形態の符号に５０を加えた符号で示すのみで説明を省略する。
【００２４】
第１のインクパイプ６４は、複数の折れ曲がり部分を有しており、その一つの折れ曲がり部分に第１の攪拌部材６８を配置している。第２の攪拌部材は配置されていないが、第１の実施形態と同様に第２のインクパイプ６５の所定の部位にプロペラ型の第２の攪拌部材を設けても良い。第１の攪拌部材６８と同様な構造を配置させてもよい。図５は、第２の実施形態に係る第１の攪拌部材６８の詳細の概念図である。第１の攪拌部材６８は、回転軸６８ａと、回転軸６８ａの周辺に配置されている羽根を連続的に備えた複数周するオーガスクリュー６８ｂと、回転軸６８ ａに直結し回転軸６８ａを回転させるオーガスクリューモータ６８ｃと、第１のインクパイプ６４からの金属インク漏れを防ぐ回転軸シール６８ｄを備えている。回転軸６８ａは、第１のインクパイプ６４が水平方向に延伸している部位で水平方向に延伸している。カーガスクリュー６８ｂは４周分の連続羽根を有する構造を図示しているが、４周分に限定をしなくてもよい。連続羽根の先端と第１のインクパイプ６４の内機との問は、ほぼ隙聞を有してなく且つインクの最大粒子の直径より広い間隔を有しているのが望ましい。すなわちオーガスクリュー６８ｂと第１のインクパイプ６４との内側直径がほぼ同じで、僅かに第１のインクパイプ６４の内径の方が大きいのが望ましい。
【００２５】
第１のインクパイプ６４の一つの折れ曲がり部分に第１の攪拌部材６８を設けたので、オーガスクリューモータ６８ｃと転軸６８ｂとを一直線の構造にすることが出来ている。
【００２６】
実施形態においては、インク循環系の構造を用いて説明をしたが、これに限定されずインク非循環系の構造で実現をさせても良い。
【００２７】
本実施形態によれば、攪拌部材によって金属インクを撹拌（分散）させるので、金属インクに含まれている金属ナノ粒子の沈降を抑制することが出来る。
【００２８】
上記した実施形態は一例を示すもので、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他の様々な形で実施することができる。そのため、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。特許請求の範囲によって示す技術的事項の解釈は明細書本文になんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する全ての変形、様々な改良、代替および改質は、すべて本発明の範囲内のものである。
【符号の説明】
【００２９】
１…インクジェット記録装置、１０…インクジェットヘッド、１１…第1のインクタンク、１２…第２のインクタンク、１４…第1のインクパイプ、１８…撹拌部材、３０…制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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