(57)【要約】【課題】インクジェットプリンタのインクタンク内のインクの増粘に起因した記録画像の低下を、容易に且つ効果的に防止する。【解決手段】  記録媒体Ｐに対しインク８を吐出するノズルが設けられた記録ヘッド６と、前記記録ヘッド６に供給されるインク８を貯留するインクタンク１０とを備えるインクジェットプリンタ１において、前記インクタンク１０の内部を加圧する加圧手段１７を備える。【選択図】  図１
2005066918.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体に対しインクを吐出するノズルが設けられた記録ヘッドと、前記記録ヘッドに供給されるインクを貯留するインクタンクとを備えるインクジェットプリンタにおいて、
前記インクタンクの内部を加圧する加圧手段を備えることを特徴とするインクジェットプリンタ。
【請求項２】
前記加圧手段に外気の気温情報を送って圧力制御するために、外気の気温、湿度及び気圧を計測するための気温、湿度及び気圧の各計測手段を備え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】
前記インクは、カチオン重合性化合物を含むカチオン重合系の光硬化型インクであることを特徴とする請求項１又は２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、インクジェットプリンタに係り、特にインクタンク内のインクの増粘に起因した記録画像の低下を効果的に防止することができるインクジェットプリンタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インクジェットプリンタとして、インクを収納するインクタンクから供給路を介して記録ヘッドにインクを供給し、供給されたインクを記録媒体上に吐出し着弾させることで画像形成を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このようなインクジェットプリンタでは、インク中の水が蒸発することによりインク粘度が増加すると、インク吐出不良に繋がり、記録画像の品質低下を引き起こすおそれがある。こうした事態を防止するために、記録ヘッドに連結したインク室（サブインクタンク）を、インク室に連通し多孔体を収容したバッファ室で覆うタイプのインクジェット記録装置が提案されている（特許文献２参照）。これは、外気とインク室との間にバッファ室を介在させ、バッファ室をインク室と連通して水蒸気が飽和した状態にすることで、湿度勾配によりインク室内に外気が侵入することを防止するものである。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１４５７８９号公報
【特許文献２】特許第３２３１１６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、インク室をバッファ室で覆う方法では、バッファ室内とインク室内における飽和状態の水蒸気は、もともとインク中の水が蒸発したものであるから、結果的にはインクの粘度増加（即ち増粘）を避けることができないという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、インクタンク内のインクの増粘に起因した記録画像の低下を効果的に防止することができるインクジェットプリンタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述の問題を解決するために、請求項１に記載のインクジェットプリンタは、記録媒体に対しインクを吐出するノズルが設けられた記録ヘッドと、前記記録ヘッドに供給されるインクを貯留するインクタンクとを備えるインクジェットプリンタにおいて、前記インクタンクの内部を加圧する加圧手段を備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、インクタンクの内部を加圧する加圧手段を備えるため、インクタンク内を加圧して、インクタンクの内部空間における水蒸気の分圧を飽和水蒸気圧まで高めることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のインクジェットプリンタにおいて、前記加圧手段に外気の気温情報を送って圧力制御するために、外気の気温、湿度及び気圧を計測するための気温、湿度及び気圧の各計測手段を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、外気の気温、湿度及び気圧を計測するための気温、湿度及び気圧の各計測手段を備えるため、計測された外気の気温、湿度及び気圧からインクタンク内を加圧すべき最適な圧力値を算出することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のインクジェットプリンタにおいて、前記インクは、カチオン重合性化合物を含むカチオン重合系の光硬化型インクであることを特徴とする。
請求項３に記載の発明によれば、カチオン重合性化合物を含むカチオン重合系の光硬化型インクは水が重合禁止剤として作用するため、インク中の水の蒸発を有効に防止すれば、重合反応が空気中の酸素による阻害を受け難いというカチオン重合系インクの有効性を発揮することができる。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、インクタンク内を加圧して、インクタンクの内部空間における水蒸気の分圧を飽和水蒸気圧まで高めることができるため、インク中の水の蒸発を防止することができ、インクの増粘に起因した記録画像の低下を効果的に防止することができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、計測された外気の気温、湿度及び気圧からインクタンク内を加圧すべき最適な圧力値を算出することができるため、インクタンクの内部空間における水蒸気の分圧を飽和水蒸気圧まで正確に高めることができ、インク中の水の蒸発を的確に防止することができ。更に、インクの増粘に起因した記録画像の低下を効果的に防止することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、重合反応が空気中の酸素による阻害を受け難いというカチオン重合系インクの特性を発揮できるため、本発明のインクジェットプリンタのように、記録ヘッドから吐出され記録媒体に着弾したインクが空気に触れ易い装置では、その硬化速度の速さが生かされ、明瞭な記録画像が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明のインクジェットプリンタに係る実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は、本実施形態のインクジェットプリンタを説明するための概略図であり、インクジェットプリンタ１を、便宜上、画像記録部１ａとインク供給部１ｂとに分けて説明する。
【００１７】
画像記録部１ａには、画像が記録される記録媒体Ｐを裏面側から支持する平板状のプラテン２が配設されており、このプラテン２の記録媒体Ｐの進行方向上流側および下流側には、記録媒体Ｐを図中矢印Ｙ方向に搬送する搬送ローラ３ａ、３ｂがそれぞれ配設されている。記録媒体Ｐの搬送方向下流側に位置する搬送ローラ３ｂの上方には、棒状のキャリッジレール４が配置されており、このキャリッジレール４には、キャリッジレール４に沿って主走査方向（図１における紙面垂直方向）に往復移動自在とされたキャリッジ５が支持されている。
【００１８】
このキャリッジ５には、プラテン２に支持された記録媒体Ｐに対して、インクを吐出する複数のノズル（図示しない）が設けられた記録ヘッド６が搭載されており、この記録ヘッド６は、例えば、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のインクに対応して４つ又は８つ設けられている。また、ノズルから吐出されるインクの量は、１ドットあたり２〜２０ｐｌ（ピコリットル）となるよう調整されれば好ましい。インクの吐出量が１ドット当たり２ｐｌ未満であると、形成される画像の濃度が低くなり、吐出量が１ドット当たり２０ｐｌを超えると、高精細記録が困難になる可能性が高くなる。
【００１９】
記録ヘッド６には、インクジェットプリンタ１の稼動時に記録ヘッド６内のインクを常時加熱するためのヒータ等を備えた加熱手段（図示しない）が、記録ヘッド６に接触又は内蔵された状態に設けられている。この加熱手段により、インクを３０℃以上１５０℃以下になるよう加熱すれば、インクが低粘度化され、前記の量のインクの吐出が安定的に行われるため好ましい。また、そのため、記録画像の画質が安定化する。逆に、インクの加熱温度が３０℃未満であっても１５０℃を超えた場合も、どちらの場合も吐出が困難になる。
【００２０】
本実施形態では、キャリッジ５には、さらに、記録媒体Ｐに着弾したインクに光を照射して硬化し定着させるための光照射手段（図示しない）が取り付けられている。光照射手段には、光源が内蔵され、光源としては水銀ランプ、メタルハライドランプ、エキシマーランプ、紫外線レーザー又はＬＥＤ（Light  Emitting  Diode）等が適用可能である。また、ここで使用する光はそれ以外に、電子線、Ｘ線、赤外線等であっても良い。
【００２１】
ここで、本実施形態で使用されるインクについて説明する。インクとしては、光硬化型インクが好ましく用いられ、特に、比較的扱いが容易で硬化速度が速い等の理由で紫外線硬化型インクが好ましく用いられる。
【００２２】
紫外線硬化型インクは、重合性モノマーや光重合開始剤等として、ラジカル重合化合物を含むラジカル重合系インクと、カチオン重合性化合物を含むカチオン重合系インクとに大別される。そのうち、ラジカル重合系インクには、ラジカル重合反応が空気中の酸素によって阻害され易いという問題がある。
【００２３】
その点、カチオン重合系インクは酸素による阻害を受け難い。このようなカチオン重合系インクとラジカル重合系インクの違いは、紫外線硬化型インクのみならず、一般に光硬化型インクに見られる傾向である。そのため、本発明のインクジェットプリンタ１のように、記録ヘッド６から吐出され記録媒体Ｐに着弾したインクが空気に触れ易い装置では、酸素による重合反応の阻害が少ない又は無いカチオン重合系の光硬化型インクのほうが機能性・汎用性に優れる。このように、本発明では、特に、カチオン重合化合物を含むカチオン重合系の光硬化型インクを用いるのが好ましい。
【００２４】
しかし、その反面、カチオン重合系インクでは、インク中の水が重合禁止剤として働いているため、水が蒸発してしまうと重合が促進する。そのため、インクの保存性が悪くなったりインクが増粘し易いという問題がある。インクの増粘に起因した記録画像の低下を防止するためには、特にカチオン重合系インクではインク中の水を蒸発させない工夫が必要となる。
【００２５】
次に、インク供給部１ｂについて説明する。前述したキャリッジ５には、インク供給管７を介して記録ヘッド６に供給するインク８を貯留するためのサブインクタンク９が搭載されている。サブインクタンク９には、インクタンク１０からインク８を供給する連通管１１の一端側が開口している。連通管１１には、インク８を供給するためのポンプ１２が設けられている。連通管１１の他端側には、インクタンク１０が連結されている。
【００２６】
インクタンク１０には、インク８の上部空間１３に開口するように吸気口１４が設けられており、吸気口１４にはインクタンク１０を密閉するための開閉弁１５が設けられている。また、連通管１１のインクタンク１０近傍の部分にも、開閉弁１６が設けられている。更に、インクタンク１０には、内部の圧力を監視するための圧力計（図示しない）が取り付けられている。
【００２７】
インクタンク１０の上部には、インクタンク１０内部を加圧するための加圧ポンプ等の加圧手段１７が取り付けられている。加圧手段１７には、加圧手段１７がインクタンク１０を圧力制御するために必要なデータを演算して加圧すべき圧力値を加圧手段１７に送る制御装置１８が接続されている。制御装置１８には、気温、湿度及び気圧を計測する各センサ等からなる気温計測手段１９、湿度計測手段２０及び気圧計測手段２１がそれぞれ接続されており、制御装置１８に外気の気温、湿度及び気圧の各情報を送る。また、制御装置１８には、前記連通管１１のポンプ１２や、インクタンク１０に取り付けられた圧力計や前記開閉弁１５、１６も接続されており、圧力計からインクタンク１０内部の圧力計測値のデータが送られてインクタンク１０の圧力管理を行うとともに、ポンプ１２には制御装置１８から作動指令が送られ、開閉弁１５、１６にはそれぞれ開閉信号が送られる。
【００２８】
ここで、制御装置１８においてインクタンク１０内を加圧すべき圧力値を算出する方法について説明する。本発明では、インクタンク１０内の圧力を、上部空間１３に入った外気に含まれる水蒸気の分圧がインク８の温度（これは外気温に等しくなる）における飽和水蒸気圧に等しくなるまで加圧して、インク８中の水の蒸発を防止する。そのため、算出に必要となるデータは、外気温（Ｔ）、その温度における飽和水蒸気圧（ｐ0）、インクタンク１０に取り込まれる外気の気圧（Ｐ1）及び外気に含まれる水蒸気の分圧（ｐ1）である。
【００２９】
先ず、インクタンク１０内の圧力（Ｐ）を上げていった場合、水蒸気の分圧が飽和水蒸気圧に達して水蒸気が結露するまでは、インクタンク１０内の圧力（Ｐ）に対する水蒸気の分圧の割合は変化しない。従って、水蒸気の分圧が飽和水蒸気圧（ｐ0）に達した時点でのインクタンク１０内の圧力（Ｐ）は、次式より求められる。
ｐ0／Ｐ＝ｐ1／Ｐ1      （１）
その際、飽和水蒸気圧（ｐ0）は気温（Ｔ）が決まると一義的に決まる値であり、ゾンタークの式（ＪＩＳ  Ｚ８８０６2001参照）から求められる。気温（Ｔ）は気温計測手段１９により計測される。外気の気圧（Ｐ1）は気圧計測手段２１によって計測される。また、外気中の水蒸気の分圧は、湿度計測手段２０により計測された外気の湿度から求められる。即ち、湿度は気温（Ｔ）における飽和水蒸気圧に対する実際の水蒸気圧の割合（ｐ1／ｐ0）であり、湿度計測手段２０で計測された湿度と前記の飽和水蒸気圧（ｐ0）から、外気に含まれる実際の水蒸気圧（ｐ1）が求められる。
【００３０】
次に、本発明のインクジェットプリンタの作用について説明する。
【００３１】
インクタンク１０は、最初にインク供給部１ｂに取り付けられる際にはインク８で満たされている。そして、画像記録等のために記録ヘッド６のノズルからインク８が吐出されると、サブインクタンク９内のインク８が減る。すると、制御装置１８から開閉弁１５、１５に開信号が送られて各開閉弁１５、１６が開き、ポンプ１２には作動指令が発せられてポンプ１２が作動し、インク８が連通管１１を介してインクタンク１０からサブインクタンク９に供給される。そのため、インクタンク１０内のインク８の液面が下がり、吸気口１４から外気がインクタンク１０の上部空間１３に入る。
【００３２】
そして、制御装置１８から開閉弁１５、１６に閉信号が送られて、開閉弁１５、１６が閉じる。制御装置１８から加圧手段１７に前述した算出方法により算出された加圧すべき圧力値（Ｐ）のデータが送られて、インクタンク１０内が加圧手段１７によりその圧力値になるまで加圧される。そして、インクタンク１０の上部空間１３における水蒸気圧を飽和水蒸気圧（ｐ0）にする。なお、その間、インクタンク１０内部の圧力は圧力計によって監視される。
【００３３】
インク８を更にインクタンク１０からサブインクタンク９に送る場合には、加圧手段１７による加圧状態を一旦常圧状態に戻し、開閉弁１５、１６を開けてポンプ１２を作動させる。その際、吸気口１４からインクタンク１０内に新たに外気が取り込まれるから、前記のようにして再びインクタンク１０内を加圧して、インクタンク１０の上部空間１３における水蒸気圧を飽和水蒸気圧（ｐ0）にする。
【００３４】
以上のように、本発明のインクジェットプリンタ１によれば、画像記録等によりインクタンク１０内のインク８の液面が下がって上部空間１３に外気が取り込まれても、的確にインクタンク１０内が加圧手段１７により加圧され、上部空間１３の水蒸気圧が飽和水蒸気圧になるから、インク８中の水がそれ以上蒸発することがない。
【００３５】
このように、本発明によれば、インクタンク１０内のインク８中の水の蒸発を効果的に防止することができる。また、そのため、インクタンク１０内のインク８の増粘に起因した記録画像の低下を効果的に防止することができる。
【００３６】
なお、本実施形態では、飽和水蒸気圧（ｐ0）をゾンタークの式から計算する場合を示したが、その代わりに、各温度（Ｔ）における飽和水蒸気圧（ｐ0）をデータベース化して、そのデータベースにアクセスするよう構成することも可能である。
【００３７】
また、インクタンク１０内に湿度計測手段を設け、インクタンク１０内の湿度を直接的に計測し、インクタンク１０内の湿度が１００％になるまでインクタンク１０内を加圧するよう構成することも可能である。
【００３８】
更に、本実施形態では、インクジェットプリンタ１の画像記録部１ａがシリアル型である場合を示したが、ライン型でも同様に説明される。また、本実施形態では、１つのインクタンク１０に対して１つの加圧手段１７を設ける場合を示したが、複数のインクタンク１０を１つの加圧手段１７で加圧するよう構成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は、本実施形態のインクジェットプリンタを説明するための概略図である。
【符号の説明】
【００４０】
１    インクジェットプリンタ
６    記録ヘッド
８    インク
１０  インクタンク
１７  加圧手段
１９  温度計測手段
２０  湿度計測手段
２１  気圧計測手段
Ｐ    記録媒体
【図１】
2005066918.tif 000003