JP2016175220A - 印刷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】循環復路におけるインク吐出ヘッドへのインクの逆流に伴うインク吐出ヘッドへの異物の流入を、抑制することができる印刷装置を提供する。【解決手段】ＵＶインクを吐出するインク吐出ヘッド１２と、ＵＶインクを貯留するサブタンク２５と、サブタンク２５からインク吐出ヘッド１２へ供給されるＵＶインクが流れる循環往路３６、およびインク吐出ヘッド１２からサブタンク２５へ戻るＵＶインクが流れる循環復路３７、を有するインク循環流路２８と、循環復路３７に設けられ、循環復路３７を開閉可能な逆止弁３３とを備え、ＵＶインクが循環復路３７を順方向に流れる際は、逆止弁３３によって循環復路３７は開放されており、ＵＶインクが循環復路３７を逆方向に流れる際は、逆止弁３３によって循環復路３７は閉塞されている。【選択図】図２

Description

本発明は、インク吐出ヘッドを含んで構成されたインク循環流路を備えた印刷装置に関するものである。

従来、インクを吐出するヘッドユニットと、インクを貯留するサブタンクと、サブタンクからヘッドユニットへ供給されるインクが流れる循環往路と、ヘッドユニットからサブタンクへ戻るインクが流れる循環復路と、を有するインク循環流路と、循環往路に設けられたフィルターと、を備えたプリンターが知られている。このプリンターでは、フィルターによってインクをろ過することで、インク中の異物がヘッドユニットの各ヘッドに流入することを防止している（特許文献１参照）。

特開２０１３−２４０９８０号公報

本発明者は、以下の課題を見出した。
インク吐出ヘッドを含んで構成されたインク循環流路を備えた印刷装置において、インク吐出ヘッドの交換のために循環復路をインク貯留部から取り外した際や、インク吐出ヘッドのクリーニングの際などに、循環復路においてインク吐出ヘッドへインクが逆流する場合がある。循環復路におけるインク吐出ヘッドへのインクの逆流に伴って、インク中に含まれる異物がインク吐出ヘッドに流入するおそれがある。

本発明は、循環復路におけるインク吐出ヘッドへのインクの逆流に伴うインク吐出ヘッドへの異物の流入を抑制することができる印刷装置を提供することを課題としている。

本発明の印刷装置は、インクを吐出するインク吐出ヘッドと、インクを貯留するインク貯留部と、インク貯留部からインク吐出ヘッドへ供給されるインクが流れる循環往路、およびインク吐出ヘッドからインク貯留部へ戻るインクが流れる循環復路、を有するインク循環流路と、循環復路に設けられ、循環復路を開閉可能な開閉部と、を備え、インクが循環復路を順方向に流れる際は、流入阻止部によって循環復路は開放されており、インクが循環復路を逆方向に流れる際は、流入阻止部によって循環復路は閉塞されていることを特徴とする。

この構成によれば、インクが循環復路を逆方向に流れる際に、開閉部によって、インク吐出ヘッドへのインクの流入が阻止される。これにより、逆流するインクに含まれる異物がインク吐出ヘッドに流入することが抑制される。したがって、印刷装置は、循環復路におけるインク吐出ヘッドへのインクの逆流に伴うインク吐出ヘッドへの異物の流入を、抑制することができる。

この場合、開閉部は、逆止弁を有することが好ましい。

本構成によれば、インクが循環復路を順方向に流れる際に、逆止弁が循環復路を開放し、インクが循環復路を逆方向に流れる際に、逆止弁が循環復路を閉塞する。このため、開閉部としての信頼性を高めることができる。

この場合、複数のインク吐出ヘッドを備え、循環復路は、それぞれの一方の端部がそれぞれ対応するインク吐出ヘッドに連なった複数の枝路と、各枝路の他方の端部側で複数の枝路が合流した幹路と、を含み、幹路に、開閉部が設けられていることが好ましい。

この構成によれば、各枝路に開閉部を設けずとも、循環復路における複数のインク吐出ヘッドへのインクの逆流に伴って、複数のインク吐出ヘッドへ異物が流入することが抑制される。このため、本構成によれば、各枝路に開閉部を設ける場合に比べ、開閉部の個数を削減することができる。

この場合、複数のインク吐出ヘッドと、複数の開閉部と、を備え、循環復路は、それぞれの一方の端部がそれぞれ対応するインク吐出ヘッドに連なった複数の枝路、を含み、各枝路に、開閉部が設けられていることが好ましい。

この構成によれば、複数の枝路が合流した幹路に開閉部を設ける場合に比べ、循環復路におけるインク吐出ヘッドへのインクの逆流に伴うインク吐出ヘッドへの異物の流入を、より確実に抑制することができる。

この場合、循環往路に設けられ、インクをろ過するフィルター、をさらに備えたことが好ましい。

この構成によれば、循環往路においてインク吐出ヘッドに流れるインクに含まれる異物が、フィルターに補足される。このため、循環往路においてインク吐出ヘッドに流れるインクに含まれる異物がインク吐出ヘッドに流入することが抑制される。

この場合、インク吐出ヘッドとインク貯留部との水頭差と、循環復路におけるインクの圧力損失と、に基づいて、インク吐出ヘッドの内部のインクに所定の範囲内の背圧が付与されることが好ましい。

本構成によれば、循環復路におけるインクの圧力損失が低減される。そのため、ヘッド背圧を所定の範囲内に収めるために、インク吐出ヘッドに対する負圧の水頭差を大きくする必要がない。したがって、インク循環流路においてインクの循環が停止した場合にも、ヘッド背圧が大きく低下することが抑制される。このため、本構成によれば、インク循環流路においてインクの循環が停止した場合にも、インク吐出ヘッドのノズルから気泡が入りこんでしまうことを抑制することができる。

この場合、インク循環流路に設けられ、インクをインク循環流路内で循環させる循環ポンプ、をさらに備えたことが好ましい。

本発明の一実施形態に係る印刷装置の概略構成図である。 図１に示した印刷装置が備えるインク供給部を示す配管系統図である。 変形例に係るインク供給部を示す配管系統図である。

以下、添付の図面を参照して、本発明の一実施形態に係る印刷装置１について説明する。

図１を参照して、印刷装置１の全体構成について説明する。印刷装置１は、セットされた印刷媒体１００に対して、紫外線硬化型インク（以下「ＵＶインク」という。）を吐出することにより印刷を行う。印刷媒体１００は、帯状の連続紙である。なお、印刷媒体１００の材質としては、特に限定されるものではなく、紙系、フィルム系など、種々のものが用いられる。

印刷装置１は、送り部２と、インク吐出部３と、照射部４とを備えている。また、印刷装置１は、図１では図示省略したが、インク吐出部３にＵＶインクを供給するインク供給部５（図２参照）を備えている。

送り部２は、ロール・ツー・ロール方式で、印刷媒体１００を送る。送り部２は、繰出しリール６と、巻取りリール７と、回転ドラム８と、複数のローラー９とを備えている。繰出しリール６から繰り出された印刷媒体１００は、回転ドラム８および複数のローラー９を経て、巻取りリール７に巻き取られる。回転ドラム８は、図示しない支持機構により回転可能に支持された円筒形状のドラムである。回転ドラム８は、回転ドラム８の周面に沿って印刷媒体１００が送られると、周面と印刷媒体１００との間の摩擦力により、従動回転する。回転ドラム８は、インク吐出部３に対するプラテンとして機能する。

インク吐出部３は、複数のヘッドユニット１１を備えている。複数のヘッドユニット１１は、回転ドラム８の周面に沿って並び設けられている。複数のヘッドユニット１１は、複数種類（例えばＣＭＹＫの４色）のＵＶインクと一対一に対応している。各ヘッドユニット１１は、インクジェット方式でＵＶインクを吐出するインク吐出ヘッド１２（図２参照）を複数備えている。ヘッドユニット１１は、回転ドラム８の周面に支持された印刷媒体１００に対して、ＵＶインクを吐出する。これにより、印刷媒体１００上にカラー画像が形成される。

照射部４は、複数の仮硬化用照射器１３と、本硬化用照射器１４とを備えている。複数の仮硬化用照射器１３は、回転ドラム８の周面に沿って、複数のヘッドユニット１１と１つずつ交互に並ぶようにして設けられている。仮硬化用照射器１３は、対応するヘッドユニット１１に対して、印刷媒体１００の送り経路下流側に設けられている。仮硬化用照射器１３は、ＵＶインクが吐出された印刷媒体１００に対して、紫外線を照射する。これにより、印刷媒体１００に着弾した直後のＵＶインクが仮硬化し、ドットの拡がりや混色が抑制される。本硬化用照射器１４は、送り経路の最下流側に設けられた仮硬化用照射器１３よりも、さらに下流側に設けられている。本硬化用照射器１４は、ＵＶインクの吐出および仮硬化が行われた印刷媒体１００に対し、仮硬化用照射器１３よりも大きい積算光量の紫外線を照射する。これにより、印刷媒体１００に着弾したＵＶインクが、完全に硬化し、印刷媒体１００に定着する。
なお、仮硬化用照射器１３および本硬化用照射器１４には、例えば、紫外線を照射するＬＥＤ（Light Emitting Diode）ランプ、高圧水銀ランプなどを用いることができる。

図２を参照して、インク供給部５について説明する。インク供給部５は、インクカートリッジ２１と、供給流路２２と、開閉弁２３と、供給ポンプ２４と、サブタンク２５と、液位センサー２６と、加減圧部２７と、インク循環流路２８と、往路フィルター３０と、加熱部３１と、脱気部３２と、逆止弁３３とを備えている。

インクカートリッジ２１には、ＵＶインクが収容されている。インクカートリッジ２１は、ホルダー３４に装着される。供給流路２２の上流端は、ホルダー３４に装着されたインクカートリッジ２１に差し込まれ、供給流路２２の下流端は、サブタンク２５に差し込まれている。供給流路２２には、上流側から順に、開閉弁２３および供給ポンプ２４が設けられている。開閉弁２３は、供給流路２２を開閉する。開閉弁２３としては、例えば、電磁操作弁を用いることができる。供給ポンプ２４は、インクカートリッジ２１に収容されたＵＶインクを、供給流路２２を介してサブタンク２５へ送液する。

サブタンク２５は、インクカートリッジ２１から送液されたＵＶインクを、一時的に貯留する。サブタンク２５は、開放式のものである。液位センサー２６は、サブタンク２５内のＵＶインクの液位が、第１液位Ｌ１以上であるか否かを検出すると共に、第１液位Ｌ１より高い第２液位Ｌ２以上であるか否かを検出する。液位センサー２６により、サブタンク２５内のＵＶインクの液位が、第１液位Ｌ１未満であることが検出されると、インクカートリッジ２１からサブタンク２５にＵＶインクが供給される。液位センサー２６により、サブタンク２５内のＵＶインクの液位が、第２液位Ｌ２以上であることが検出されると、インクカートリッジ２１からサブタンク２５へのＵＶインクの供給が停止する。これにより、サブタンク２５の液位が、第１液位Ｌ１と第２液位Ｌ２との間に維持される。したがって、インク吐出ヘッド１２のノズル面と、サブタンク２５の液面との水頭差ΔＨは、所定の範囲内に維持される。これにより、インク吐出ヘッド１２の内部のＵＶインクの背圧（以下「ヘッド背圧」という。）が所定の範囲内（例えば、−４００Ｐａ以上３０００Ｐａ以下）に維持され、インク吐出ヘッド１２のノズルにおいて良好なメニスカスが形成される。

加減圧部２７は、エアー流路３５を介して、サブタンク２５内に空気を供給またはサブタンク２５内の空気を排出することにより、サブタンク２５内を加圧または減圧する。加減圧部２７は、例えば、ＵＶインクのインク循環流路２８への初期充填時や、インク吐出ヘッド１２のクリーニング時などに、サブタンク２５を加圧する。

インク循環流路２８は、サブタンク２５からインク吐出ヘッド１２を経てサブタンク２５に戻るＵＶインクの流路である。インク循環流路２８は、循環往路３６と、循環復路３７とを備えている。

循環往路３６には、サブタンク２５からインク吐出ヘッド１２へ供給されるＵＶインクが流れる。循環往路３６は、往路側幹路３６ａと、往路側幹路３６ａから分岐した複数の往路側枝路３６ｂとを備えている。往路側幹路３６ａの上流端は、サブタンク２５に差し込まれている。往路側幹路３６ａには、上流側から順に、循環ポンプ２９と、往路フィルター３０と、加熱部３１と、脱気部３２とが設けられている。往路側枝路３６ｂは、１つのインク吐出ヘッド１２に対して１つ設けられている。往路側枝路３６ｂの下流端は、インク吐出ヘッド１２に接続されている。

循環復路３７には、インク吐出ヘッド１２からサブタンク２５に戻るＵＶインクが流れる。つまり、サブタンク２５から循環往路３６を介してインク吐出ヘッド１２に供給されたＵＶインクのうち、インク吐出ヘッド１２から吐出されなかったＵＶインクが、循環復路３７を介してサブタンク２５に戻る。循環復路３７は、複数の復路側枝路３７ｂと、複数の復路側枝路３７ｂがその下流側で合流した復路側幹路３７ａとを備えている。復路側枝路３７ｂは、１つのインク吐出ヘッド１２に対して１つ設けられている。復路側枝路３７ｂの上流端は、インク吐出ヘッド１２に接続されている。復路側幹路３７ａの下流端は、サブタンク２５に差し込まれている。復路側幹路３７ａには、逆止弁３３が設けられている。

循環ポンプ２９は、サブタンク２５に貯留されたＵＶインクを、インク吐出ヘッド１２側に向けて送る。このため、循環ポンプ２９が稼動すると、インク循環流路２８内をＵＶインクが循環する。循環ポンプ２９としては、脈動を抑制でき、経時的な流量変動が少ないことから、ギアポンプを好適に用いることができる。

往路フィルター３０は、循環往路３６を流れるＵＶインクをろ過することにより、ＵＶインク中の異物を取り除く。この異物は、例えば、ギアポンプである循環ポンプ２９で発生した摩擦熱によるＵＶインクの重合物や、供給流路２２の上流端がインクカートリッジ２１に差し込まれる際に混入した塵埃、気泡等である。なお、インク吐出ヘッド１２の流入側にも、ＵＶインクをろ過するヘッドフィルター３８が設けられているが、循環往路３６に往路フィルター３０を設けることで、交換困難なヘッドフィルター３８を長持ちさせることができる。

加熱部３１は、インク循環流路２８を流れるＵＶインクを、所定の温度（例えば３５〜４０℃）に加熱する。この所定の温度とは、インク吐出ヘッド１２に供給されるＵＶインクが、インク吐出ヘッド１２からの吐出に適した粘度となる温度である。印刷装置１は、印刷装置１の立上げ時には、所定の温度よりも低温のＵＶインクを加熱部３１により所定の温度に加熱してから、印刷動作を開始する。

加熱部３１は、ヒーター付きの温水タンク４１と、温水循環流路４２と、温水ポンプ４３と、熱交換器４４とを備えている。温水タンク４１は、所定の温度範囲に調整された温水を貯留する。温水循環流路４２は、温水タンク４１から熱交換器４４を経て温水タンク４１に戻る流路である。温水ポンプ４３は、温水を温水循環流路４２内で循環させる。熱交換器４４は、温水循環流路４２を流れる温水と、インク循環流路２８を流れるＵＶインクとの間で、熱交換を行う。

脱気部３２は、インク循環流路２８を流れるＵＶインクを脱気する。これにより、気泡を含んだＵＶインクがインク吐出ヘッド１２に供給されることが防止される。脱気部３２は、脱気モジュール４５と、負圧ポンプ４６とを備えている。脱気モジュール４５は、例えば複数本の中空糸膜を備えたものである。負圧ポンプ４６は、中空糸膜の外側を減圧する。これにより、中空糸膜内を流れるＵＶインクが脱気される。

ところで、循環復路３７において、ＵＶインクがインク吐出ヘッド１２側に逆流する場合がある。例えば、一部のインク吐出ヘッド１２を交換するために、循環復路３７をサブタンク２５から取り外す場合や、加減圧部２７によりサブタンク２５を加圧しながら、循環ポンプ２９によりインク循環流路２８内でＵＶインクを循環させることで、インク吐出ヘッド１２をクリーニングする際に、循環ポンプ２９が故障等により停止した場合である。これらの場合において、上述したように、循環復路３７を流れるＵＶインクに異物が含まれていると、循環復路３７におけるインク吐出ヘッド１２側へのＵＶインクの逆流に伴って、ＵＶインク中に含まれる異物が、インク吐出ヘッド１２に流入するおそれがある。

このような循環復路３７におけるインク吐出ヘッド１２側へのＵＶインクの逆流に伴うインク吐出ヘッド１２への異物の流入を防止するために、本実施形態の印刷装置１では、循環復路３７の復路側幹路３７ａに逆止弁３３が設けられている。この逆止弁３３は、循環復路３７においてインク吐出ヘッド１２側からサブタンク２５側（順方向）にＵＶインクが流れることを許容し、サブタンク２５側からインク吐出ヘッド１２側（逆方向）にＵＶインクが逆流することを阻止する。つまり、逆止弁３３は、循環復路３７において順方向へＵＶインクが流れるときに、循環復路３７を開放し、循環復路３７において逆方向へＵＶインクが流れるときに、循環復路３７を閉塞する。このため、逆流するＵＶインクに含まれる異物がインク吐出ヘッド１２に流入することが抑制される。したがって、本実施形態の印刷装置１によれば、循環復路３７におけるインク吐出ヘッド１２側へのＵＶインクの逆流に伴うインク吐出ヘッド１２への異物の流入を、抑制することができる。逆止弁３３としては、スイング式、リフト式、ディスク式など公知のものを適宜用いることができる。

逆止弁３３は、圧力損失が非常に小さく（例えば２００Ｐａ程度）、逆止弁３３による圧力損失がヘッド背圧に与える影響は小さい。そのため、ヘッド背圧を所定の範囲内に収めるために、インク吐出ヘッド１２に対する負圧の水頭差ΔＨを大きくする必要がない。このため、サブタンク２５のレイアウト上の制限を低減できる。しかも、インク循環流路２８においてＵＶインクの循環が停止した場合にも、ヘッド背圧が大きく低下することが抑制される。このため、本実施形態の印刷装置１によれば、インク循環流路２８においてＵＶインクの循環が停止した場合にも、インク吐出ヘッド１２のノズルから気泡が入りこんでしまうことを抑制することができる。また、逆止弁３３は、ほとんど交換する必要がないため、コスト上、有利である。

逆止弁３３が復路側幹路３７ａに設けられているため、各復路側枝路３７ｂに逆止弁３３を設けずとも、循環復路３７における複数のインク吐出ヘッド１２側へのＵＶインクの逆流に伴って、複数のインク吐出ヘッド１２へ異物が流入することが抑制される。このため、本実施形態の印刷装置１によれば、各復路側枝路３７ｂに逆止弁３３を設ける場合に比べ、逆止弁３３の個数を削減することができる。

なお、サブタンク２５は、「インク貯留部」の一例である。逆止弁３３は、「開閉部」の一例である。
また、循環復路３７におけるインク吐出ヘッド１２側へのＵＶインクの逆流に伴うインク吐出ヘッド１２への異物の流入を防止するために、循環復路３７に逆止弁３３を設ける代わりに、循環往路３６に往路フィルター３０を設けたのと同様に、循環復路３７にもフィルターを設けることが考えられる。しかしながら、フィルターは、ある程度使い続けると、新しいものと交換する必要があるため、コストが嵩んでしまう。また、上記の水頭差ΔＨと、循環復路３７におけるＵＶインクの圧力損失とに基づいて、ヘッド背圧が付与されるが、循環復路３７にフィルターを設けた場合には、循環復路３７におけるＵＶインクの圧力損失が、例えば１０ｋＰａほど増大する。そのため、ヘッド背圧を所定の範囲内に収めるためには、圧力損失が増大した分、インク吐出ヘッド１２に対する負圧の水頭差ΔＨを大きくしなければならない。つまり、インク吐出ヘッド１２に対して、サブタンク２５をより下方に設けなければならない。このため、サブタンク２５のレイアウトが制限される。しかも、この場合、印刷装置１の稼動停止時などに、インク循環流路２８においてＵＶインクの循環が停止すると、水頭差ΔＨと圧力損失のうち、大きくなった負圧の水頭差ΔＨだけがヘッド背圧に効くことになるため、ヘッド背圧が大きく低下する。このため、インク吐出ヘッド１２のノズルから気泡が入りこんでしまうおそれがある。このため、循環復路３７におけるインク吐出ヘッド１２側へのＵＶインクの逆流に伴うインク吐出ヘッド１２への異物の流入を防止するためには、循環復路３７にフィルターを設けるよりも、逆止弁３３を設ける方が好ましい。
本発明は上記した実施形態に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成を採用可能であることは言うまでもない。例えば、本実施形態は、以下のような形態に変更することができる。

図３に示すように、復路側幹路３７ａに逆止弁３３を設ける代わりに、各復路側枝路３７ｂに逆止弁３３を設けてもよい。この場合、復路側幹路３７ａに逆止弁３３を設ける場合に比べ、循環復路３７におけるインク吐出ヘッド１２側へのＵＶインクの逆流に伴うインク吐出ヘッド１２への異物の流入を、より確実に抑制することができる。もちろん、復路側幹路３７ａと復路側枝路３７ｂとのそれぞれに、逆止弁３３を設けてもよい。

循環復路３７に設けられる開閉部は、逆止弁３３に限定されるものではなく、例えば、循環復路３７においてサブタンク２５へＵＶインクが流れるときに循環復路３７を開放し、循環復路３７においてインク吐出ヘッド１２へＵＶインクが流れるときに循環復路３７を閉塞する電磁操作弁または手動操作弁を用いることができる。なお、開閉部として逆止弁３３を用いた場合には、電気的な制御によって、またはオペレーターの操作によって、循環復路３７を開閉させる必要がなく、開閉部としての信頼性を高めることができる。

印刷装置１に用いられるインクは、ＵＶインクに限定されるものではなく、例えば、水性インク、油性インク、溶剤インク、昇華型インクであってもよい。

１ ：印刷装置
１２ ：インク吐出ヘッド
２５ ：サブタンク
２８ ：インク循環流路
３３ ：逆止弁
３６ ：循環往路
３７ ：循環復路

Claims (7)

1. インクを吐出するインク吐出ヘッドと、
   前記インクを貯留するインク貯留部と、
   前記インク貯留部から前記インク吐出ヘッドへ供給される前記インクが流れる循環往路、および前記インク吐出ヘッドから前記インク貯留部へ戻る前記インクが流れる循環復路、を有するインク循環流路と、
   前記循環復路に設けられ、前記循環復路を開閉可能な開閉部と、
   を備え、
   前記インクが前記循環復路を順方向に流れる際は、前記開閉部によって前記循環復路は開放されており、前記インクが前記循環復路を逆方向に流れる際は、前記開閉部によって前記循環復路は閉塞されていることを特徴とする印刷装置。
2. 前記開閉部は、逆止弁を有することを特徴とする請求項１に記載の印刷装置。
3. 複数の前記インク吐出ヘッドを備え、
   前記循環復路は、それぞれの一方の端部がそれぞれ対応する前記インク吐出ヘッドに連なった複数の枝路と、各枝路の他方の端部側で複数の前記枝路が合流した幹路と、を含み、
   前記幹路に、前記開閉部が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の印刷装置。
4. 複数の前記インク吐出ヘッドと、
   複数の前記開閉部と、を備え、
   前記循環復路は、それぞれの一方の端部がそれぞれ対応する前記インク吐出ヘッドに連なった複数の枝路、を含み、
   各枝路に、前記開閉部が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の印刷装置。
5. 前記循環往路に設けられ、前記インクをろ過するフィルター、をさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の印刷装置。
6. 前記インク吐出ヘッドと前記インク貯留部との水頭差と、前記循環復路における前記インクの圧力損失と、に基づいて、前記インク吐出ヘッドの内部の前記インクに所定の範囲内の背圧が付与されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の印刷装置。
7. 前記インク循環流路に設けられ、前記インクを前記インク循環流路内で循環させる循環ポンプ、をさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の印刷装置。

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