(57)【要約】      （修正有）【課題】短時間で効率的に交換することができ、作業者の手や周囲をインクで汚染するリスクを低減したフィルタを搭載したインクジェット記録装置を提供する。【解決手段】インクジェット記録装置において、インクまたは溶剤が流れる経路上に配され、フィルタの１次側および２次側に連通する配管接続口と、フィルタケース１５０を収納する収納孔９１が設けられた流路ブロック９０と、フィルタのエレメントを保持し流路ブロックと配管接続なく着脱可能なフィルタケースと、フィルタケースを前記流路ブロックに固定する固定手段１６０とを備える。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧インクをノズルより噴出し、前記ノズルを一定周期で振動させることによりインクを一定周期で粒子化し、印字される文字情報に基づいて粒子化の周期に同期した帯電電圧を帯電電極に与えることにより粒子化されたインク粒子のうち印字されるドットに対応するインク粒子に電荷を付与し、電荷を付与されたインク粒子が直流電圧を偏向電極に与えることで形成した偏向電界中で偏向し、印字されないドットに対応するインク粒子が帯電されずにガターに回収され、被印字物が帯電インク粒子の偏向方向とほぼ垂直に相対移動させることにより被印字物上に印字を行うインクジェット記録装置において、
インクまたは溶剤が流れる経路上に配され、フィルタの１次側および２次側に連通する配管接続口と、フィルタケースを収納する収納孔が設けられた流路ブロックと、フィルタのエレメントを保持し流路ブロックと配管接続なく着脱可能なフィルタケースと、フィルタケースを前記流路ブロックに固定する固定手段と、を有することを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
前記フィルタエレメントは円板状であり中央部にフィルタリングを目的としない流路となる貫通孔を有し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記録装置。
【請求項３】
前記フィルタエレメントは前記フィルタケースに収納され、外部との密閉性を得るための弾性体により前記フィルタケースから脱落しないよう保持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記録装置。
【請求項４】
前記流路ブロックに一体的に設けられた前記フィルタケースを収納する収納孔の開口部が上方を向い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記録装置。
【請求項５】
前記フィルタケースには前記流路ブロックからの着脱時に掴み代となる凸状の突起があることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
【請求項６】
前記フィルタは前記ガターから回収されたインクを吸引、回収する経路上に配されたことを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
【請求項７】
前記フィルタは前記溶剤が収容されている溶剤容器から前記ノズル間の溶剤補給経路上に配された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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット記録装置のインク、溶剤循環経路内の異物を除去するフィルタの構造に特徴を有するインクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置は直径４０μm〜１００μmのノズルからインクを噴出し、粒子化して印字を行う。前記口径のノズルが異物により詰まってしまうと、ノズルから正常にインクが噴出できなくなり印字の継続ができなくなる。それを防止するためにインクジェット記録装置のインクや溶剤が循環する経路には複数のフィルタが設置されている。
【０００３】
ノズルにインクを供給する経路に設置されるインクメインフィルタ、溶剤を供給する経路に設置される溶剤フィルタ、ノズルから噴出され印字しなかったインク粒子を回収する回収経路に設置される回収フィルタなどが代表的なフィルタである。
フィルタは使用される時間に応じて徐々に目詰まりし、液体の流れを阻害するようになるので定期的な交換が必要となる。
【０００４】
フィルタには設置性や交換作業性を考慮した様々な形態がある。液体が流入する１次側と流出する２次側がフィルタを内蔵するハウジングに配管接続されるタイプ、１次側または２次側の一方がハウジングに配管接続され他方が複数部品を搭載した内部に流路を有するマニホールドに直接接続されるタイプ、１次側および２次側ともにマニホールドに直接接続されるタイプなどがある。
【０００５】
フィルタを交換する際の作業は、フィルタが内蔵されたハウジングごと交換するケースと、ハウジングを分解して内部のフィルタのみを交換するケースがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１４６０２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
インクジェット記録装置は連続的に大量生産される製造物にその生産ラインにおいて印字する装置などで、装置の稼動を停止して行うフィルタ交換作業は生産ラインにとってはダウンタイムとなり、フィルタ交換に時間が掛かるほど生産効率の低下に繋がる。
【０００８】
また、インクジェット記録装置は食品、飲料品、薬品、化粧品など衛生面での管理が重要な生産ラインで使用されるケースが多いため、フィルタ交換作業において、インクジェット記録装置の内部や周辺の設備、床などをインクで汚染したり、作業者の手をインクで汚染したり、周辺にインクの臭いを拡散させたりすることを課題とされてきた。
【０００９】
具体的には、フィルタを内蔵するハウジングから接続された配管を外した時に、配管端部あるいはハウジングの配管接続口からインクがこぼれるケース、内蔵されたフィルタを外すためにハウジングを分解した時に分解部分からインクがこぼれるケース、分解したハウジングからフィルタを外す作業時にインクが作業者の手に付着するケースなどが多い。
【００１０】
本発明の目的は、短時間で効率的に交換することができるフィルタを搭載したインクジェット記録装置を提供することにある。
【００１１】
また、本発明の他の目的は、作業者の手や周囲をインクで汚染するリスクを低減したフィルタを搭載したインクジェット記録装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、例えば、  加圧インクをノズルより噴出し、前記ノズルを一定周期で振動させることによりインクを一定周期で粒子化し、印字される文字情報に基づいて粒子化の周期に同期した帯電電圧を帯電電極に与えることにより粒子化されたインク粒子のうち印字されるドットに対応するインク粒子に電荷を付与し、電荷を付与されたインク粒子が直流電圧を偏向電極に与えることで形成した偏向電界中で偏向し、印字されないドットに対応するインク粒子が帯電されずにガターに回収され、被印字物が帯電インク粒子の偏向方向とほぼ垂直に相対移動させることにより被印字物上に印字を行うインクジェット記録装置において、インクまたは溶剤が流れる経路上に配され、フィルタの１次側および２次側に連通する配管接続口と、フィルタケースを収納する収納孔が設けられた流路ブロックと、フィルタのエレメントを保持し流路ブロックと配管接続なく着脱可能なフィルタケースと、フィルタケースを前記流路ブロックに固定する固定手段と、を有するという構成をとる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明よれば、より短時間で効率的に交換することができるインクジェット記録装置を提供することができる。
【００１４】
また、本発明によれば、作業者の手や周囲をインクで汚染することなく交換することができるフィルタを搭載したインクジェット記録装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】インクジェット記録装置の本体および印字ヘッドの斜視図である。
【図２】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。
【図３】本発明の一実施例を示すインクジェット記録装置の経路構成図である。
【図４】インクジェット記録装置の基本動作を示す斜視図である。
【図５】インクジェット記録装置の機能ブロック図である。
【図６】本発明の一実施例を示すインクジェット記録装置のフィルタ構造の正面図である。
【図７】本発明の一実施例を示すインクジェット記録装置のフィルタ構造の分解斜視図である。
【図８】本発明の一実施例を示すインクジェット記録装置のフィルタ構造の分解斜視図である。
【図９】本発明の一実施例を示すインクジェット記録装置の流路ブロック単体断面図である。
【図１０】本発明の一実施例を示すインクジェット記録装置のフィルタ構造部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１６】
以下において、本実施例につき図示例を用いて説明を行う。なお、本発明は図示例に限定されるものではない。
【００１７】
図１は本発明の本実施例にかかるインクジェット記録装１００を示す全体図である。インクジェット記録装置１００には、外部には操作表示部３が備えられた本体１と印字ヘッド２が備えられており、本体１と印字ヘッド２は導管４で接続されている。
【００１８】
図２はインクジェット記録装置１００の実使用状態の一例を示すものである。インクジェット記録装置１００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５などの生産ライン上を搬送される印字対象物６に近接できる位置に設置される。
【００１９】
ベルトコンベア５などの生産ライン上には搬送速度に係わらず同じ幅で印字するために、搬送速度に応じた信号をインクジェット記録装置１００に出力するエンコーダ７や、印字対象物６を検出してインクジェット記録装置１００に印字を指示する信号を出力する印字センサ８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２００に接続されている。
【００２０】
エンコーダ７や印字センサ８からの信号に応じて制御部２００がノズル９から吐出されるインク粒子１０への帯電量や帯電タイミングを制御し、印字対象物６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１０を印字対象物６へ付着させて印字を行うようになっている。
【００２１】
図３は、インクジェット記録装置１００の全体的な経路構成を示す図である。本体１には、循環するインクを保持する主インク容器２０が備えられており、主インク容器２０には、主インク容器２０内の液体が内部に保持されるのに適正な量であることを意味す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２１が備えられている。主インク容器２０には経路１０１が接続されていて電磁弁２２により開閉される。通常は経路１０１を通して供給ポンプ２３がインクを吸引するが、インクの粘度を計測するための落下式粘度計である粘度計測器２４を配置したバイパス経路１０２を設けて、インク粘度測定を実施する時のみ供給ポンプ２３は前記経路１０２からインクを吸引し、測定対象であるインクをリフレッシュさせる。
【００２２】
粘度計測器２４は経路１０２を介して経路の開閉を行う電磁弁２５に接続されており、電磁弁２５の２次側は経路１０１を介してインクの吸引、圧送に供されるポンプ２３に接続されている。そして、ポンプ２３は経路１０３を介してダイヤフラム２６を介してインク圧力により溶剤を加圧するためのインク室２７に接続されている。供給ポンプ２３により加圧されたインクの圧力がダイヤフラム２６を介して溶剤室６２内の溶剤を加圧することで印字ヘッド２に溶剤を供給することができる。そしてインク室２７は経路１０４を介してインク中に混入している異物を除去するインクフィルタ２８に接続されている。
【００２３】
インクフィルタ２８は、経路１０５を介してポンプ２３から圧送されたインクを印字するために適正な圧力に調整する減圧弁２９に接続されており、減圧弁２９は導管４内をとおるインク供給経路１０６を介して印字ヘッド２内に備えられた３ポート電磁弁３０の１次側に接続されている。３ポート電磁弁３０の２次側は経路１０７を介してインクを吐出する吐出口を供えたノズル９に接続されている。３ポート電磁弁３０は１次側に２ポート、２次側に１ポートを有し、２次側ポートと連通する１次側ポートを選択的に切り替える構造となっており、インク供給経路１０６がノーマルクローズのポートへ、溶剤供給経路１２１がノーマルオープンのポートへ接続されている。
【００２４】
３ポート電磁弁３０の２次側経路１０７にはノズル９手前で分岐する吸引流路１１２が接続されている。吸引流路１１２は導管４内を通りインクの圧力を測定する圧力計４０を経由して電磁弁４１に接続される。電磁弁４１の２次側は回収ポンプ５０に接続され、吸引経路１１２を使用してインクの充填やノズル９の噴出口が詰まった際に吸引動作を行う。
【００２５】
ノズル９のインク吐出方向には、ノズル９から吐出されたインク粒子１０に印字する文字情報に応じた電荷量を粒子に帯電させる帯電電極１１が配置されている。帯電電極１１により帯電させられたインク粒子１０の飛翔方向には、帯電されたインク粒子１０を偏向させる電界を発生させる偏向電極１２が配置されている。
【００２６】
偏向電極１２のインク飛翔方向側には、印字に使用されない帯電、偏向されずに直線的に飛翔するインク粒子１０を捕捉するガター１４が配置されている。
【００２７】
ガター１４は、導管４内をとおる回収経路１０８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回収フィルタ５１と接続されており、回収フィルタ５１は、経路１０９を介して回収経路を開閉する電磁弁１５に接続され、経路１１０を介してガター１４により補足されたインク粒子１０を吸引する回収ポンプ５０と接続されている。そして、回収ポンプ５０は、経路１１１を介して吸引したインクを主インク容器２０に送るようになっている。
【００２８】
また、本体１には、停止時に行うノズル９の洗浄及びインクの粘度を調整するための溶剤を保持する溶剤容器６０が備えられており、溶剤容器６０は、溶剤経路の異物を除去する溶剤フィルタ６１が配置された経路１２０を介し溶剤の逆流を防止するチェックバルブ６２を経由して溶剤の吸引、圧送を行う溶剤室６３に接続されている。溶剤室６３は経路１２１を介して電磁弁６４に接続され、電磁弁６４の２次側は導管４内を通る溶剤供給経路１２２を介して３ポート電磁弁の１次側ポートに接続されている。また、溶剤容器６０から溶剤が吸引される経路１２０は、経路１２３を介して電磁弁６５に接続されており、電磁弁６５は、経路１２４を介して回収ポンプ５０に接続されている。
【００２９】
さらに、本体１には、補充用のインクを保持する補助インク容器８０が備えられており、補助インク容器８０は、経路１３０を介して経路の開閉を行う電磁弁８１に接続されている。そして、電磁弁８１は経路１３１を介して供給ポンプ２３に接続されている。
【００３０】
ここで、インクジェット記録装置１００の動作原理について説明する。なお、図４に示すインクジェット記録装置１００は、図１に示すインクジェット記録装置１００と同一のものであるが、動作原理を説明するのに必要な部分のみを挙げて説明するものとする。
【００３１】
図４に示すように、インク容器２０内のインクはポンプ２３に吸引、加圧されてインク柱１７となってノズル９から吐出される。ノズル９には、電歪素子１８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９から吐出されるインク柱１７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１０の数は，電歪素子１８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１０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１０は、偏向電極１２間の電界中を飛翔している間、帯電量に比例した力を受けて偏向し、印字対象物６へ向かって飛翔して着弾する。その際、インク粒子１０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行する方向に生産ラインが印字対象物６を移動させることで、偏向方向と直行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することとなる。
【００３２】
印字に使用しなかったインク粒子１０は偏向電極１２間を直線的に飛翔して、ガター１４により補足された後に回収経路１０８を経由して、主インク容器２０に回収されるようになっている。
【００３３】
次に、図５にインクジェット記録装置１００の機能ブロック図を示す。インクジェット記録装置１００には、例えばＭＰＵを備える制御部２００が備えられており、制御部２００はバスライン２０１を介して、操作表示部３、ノズル９、帯電電極１１、偏向電極１２、エンコーダ７、印字センサ８、粘度測定器１５、電磁弁２２、２５、４１、６３、６４、８１、ポンプ２３，５０、３ポート電磁弁３０、液面センサ３８、圧力計４０及び記録部２０２等の各部を制御するようになっている。
【００３４】
記録部２０２には、インクジェット記録装置１００を制御するためのプログラムが格納されており、制御部２００はかかるプログラムに基づいてインクジェット記録装置１００を構成する各部位を制御するようになっている。
【００３５】
以下において、本実施例にかかる発明の作用について説明する。
【００３６】
図６では流路ブロック９０上面に回収フィルタ５１と溶剤フィルタ６１が一体的に接続され正面には減圧弁２９が一体的に接続されている状態を示している。回収フィルタ５１と溶剤フィルタ６１の構造は同一であるため以降の説明は回収フィルタ５１のみで行う。
【００３７】
図７に示すように流路ブロック９０の上面には上面から凸上に突出した部分にフィルタケース１５０を収容する収容孔９１を内側に、固定ナット１６０が勘合するネジ９２を外周側に有している。
【００３８】
フィルタケース１５０は前記収容孔の内周よりもやや小さい外周であり収容孔９１に収納される。フィルタケース１５０は固定ナット１６０により流路ブロック９０に押し付けられて固定されるが、固定ナット１６０を外すことにより流路ブロック９０から上方に着脱自在になる。フィルタケース１５０には掴み代１５１を一体的に設けることで、インク接液部に手が触れることなく掴み代１５１を掴んで容易に取り扱うことができる。
【００３９】
フィルタケース１５０は図８に示すように孔１５２を有しており、そこには保持部材１７０とフィルタ１８０、およびＯリング１９０が収納される。
【００４０】
保持部材１７０は中央に貫通孔１７１と突起部１７２と、円周状の溝１７３と溝１７３の底面から反対面への４つの貫通孔１７４を有している。溝１７３の内外側の面１７５、１７６は同一平面であり、フィルタ１８０と当接する。外径は組立性を考慮してフィルタケース１５０の孔１５２に対してクリアランスが小さく収まるようになっているが、圧入としても問題ない。
【００４１】
フィルタ１８０は金属メッシュのフラット状のフィルタであり濾過精度は７５μmである。外周はフィルタケース１５０の孔１５２に対してクリアランスが小さく収まるようになっている。中央部に貫通孔１８１があり、貫通孔１８１には保持部材１７０の突起部１７２が貫通する。
【００４２】
Ｏリング１９０は流路ブロック９０とフィルタケース１５０間の密閉性を与えるためだけでなく、フィルタケース１５０に保持部材とフィルタを保持させる役割も兼ねている。Ｏリング１９０単独状態での外周寸法はフィルタケース１５０の孔１５２の円周よりも数％大きくする。これによりＯリング１９０収納時にＯリング１９０が外側に広がろうとする弾性力により前記収納部材が保持できるようになる。
【００４３】
図９に示すように、流路ブロック９０の収容孔９１内側にはテーパ状となりＯリング１９０と当接するシール面９３と、平坦部９４と、平坦部からの凸部９５と、凸部９５中心部に設けられて保持部材１７０の突起部１７２を収容可能で1次側の外部接続配管継手９６に繋がる第１の流路孔９７と、前記平坦部９４に設けられた２次側の外部接続配管継手９８に繋がる第２の流路孔９９がある。
【００４４】
図９及び図１０により液体の流れの1例を説明する。液体は1次側の外部接続配管継手９６から流路ブロック９０に流入し、第１の流路孔９７を通って上昇し、保持部材の貫通孔１７１を通り、フィルタケース１５０と保持部材１７０間に設けられた円筒状の流路１９５を経由し、４つの貫通孔１７４を通った先の溝１７３からフィルタ１８０の上面（１次側）に達して、異物を除去されながらフィルタ１８０を通過する。このときフィルタ１８０の外周側にはＯリング１９０が密接しており、内周側は保持部材１７０の内側面１７５と流路ブロック９０の凸部９５先端面の両面がフィルタ１８０に当接するようになっているため液体は必ずフィルタ１８０を通過して２次側へ向かうようになっている。フィルタ１８０通過後は第２の流路孔９９を経由して2次側の外部接続配管継手９８へと至る。
【００４５】
次に図７及び図８を用いて、フィルタの交換手順を説明する。流路ブロック９０に固定された固定ナット１６０を手で緩めて外し、固定が外れたフィルタケース１５０の掴み代１５１を手で掴んで上方へ引き抜いて流路ブロック９０の収容孔９１から取り外す。このときフィルタケース１５０には、図８に示すようにフィルタ１８０と保持部材１７０およびＯリング１９０が保持されていてフィルタケース１５０と一緒に流路ブロック収容孔９１から取り外されることとなる。
【００４６】
この状態において、流路ブロック収容孔９１の開口部が上方を向いているため、開口部から液体が溢れることはない。
【００４７】
次に新しいフィルタケース１５０を流路ブロック収容孔９１に収容する。このときフィルタケース１５０にはフィルタ１８０と保持部材１７０およびＯリング１９０が保持されていてフィルタケース１５０と一緒に流路ブロック９０に装着されることとなる。
【００４８】
最後に外した固定ナット１６０を手で締め付けることでフィルタケース１５０を流路ブロック９０に固定する。このとき流路ブロック９０とフィルタケース１５０間でＯリング１９０が圧縮されることでシール性を確保する。
【００４９】
本実施例ではフィルタの１次側および２次側と記載したが、液体の流れ方向は任意であり、外部接続配管はどちらが1次側でも2次側にもなることができる。
【００５０】
以上のような構成をとることにより、フィルタ交換作業による生産ラインのダウンタイムを短縮し、生産効率を高めることができるようになる。
【００５１】
また、フィルタ交換作業において、配管接続を外したり、フィルタを収容するハウジングを分解したりする必要がなくなるため、インクジェット記録装置の内部や周辺の設備、床などをインクで汚染したり、作業者の手をインクで汚染したりするリスクを大幅に低減することができるようになる。
更には、短時間で交換でき、インクによる周囲の汚染が少なくなることから、周辺環境へのインク臭の拡散が低減できることにも繋がる。
【符号の説明】
【００５２】
１…本体部、２…印字ヘッド部、３…操作表示部、４…導管、５…ベルトコンベア、６…印字対象物、７…エンコーダ、８…印字センサ、９…ノズル、１０…インク粒子、１１…帯電電極、１２…偏向電極、１４…ガター、１５…電磁弁、１７…インク柱、１８…電歪素子、２０…主インク容器、２１…液面検出センサ、２２…電磁弁、２３…ポンプ（インク供給用）、２４…粘度測定器、２５…電磁弁、２０…溶剤容器、２１…粘度測定器、２２…電磁弁、２３…電磁弁、２４…電磁弁、２５…ポンプ（インク供給用）、２６…ダイヤフラム、２７…インク室、２８…フィルタ（供給用）、２９…減圧弁、３０…３ポート電磁弁、４０…圧力計、４１…電磁弁、５０…ポンプ（インク回収用）、５１…フィルタ（回収用）、６０…溶剤容器、６１…溶剤フィルタ、６２…チェックバルブ、６３…溶剤室、６４…電磁弁、６５…電磁弁、７０…電磁弁、８０…インク容器（補充用）、８１…電磁弁、１００・・・インクジェット記録装置、１０１〜１１２…経路、１２０〜１２４…経路、１３０〜１３１…経路、２００・・・制御部、２０１・・・バスライン、２０２・・・記録部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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