特許 5940005 インクジェット記録装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5940005

(24)【登録日】2016年5月27日

(45)【発行日】2016年6月29日

(54)【発明の名称】インクジェット記録装置

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/18 20060101AFI20160616BHJP

   B41J 2/19 20060101ALI20160616BHJP

   B41J 2/01 20060101ALI20160616BHJP

【ＦＩ】

   B41J2/18

   B41J2/19

   B41J2/01 301

【請求項の数】5

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2013-46084(P2013-46084)

(22)【出願日】2013年3月8日

(65)【公開番号】特開2014-172266(P2014-172266A)

(43)【公開日】2014年9月22日

【審査請求日】2015年2月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】502129933

【氏名又は名称】株式会社日立産機システム

(74)【代理人】

【識別番号】100100310

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 学

(74)【代理人】

【識別番号】100098660

【弁理士】

【氏名又は名称】戸田 裕二

(74)【代理人】

【識別番号】100091720

【弁理士】

【氏名又は名称】岩崎 重美

(72)【発明者】

【氏名】岡野 守

(72)【発明者】

【氏名】井上 智博

(72)【発明者】

【氏名】有馬 崇博

(72)【発明者】

【氏名】猪狩 光雄

【審査官】 小澤 尚由

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１２／１１１０３９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−１５３０５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２６６７２４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ４１Ｊ ２／０１−２／２１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

インクを収容するインク容器と、
インクを噴出して被印刷物に印刷を行うノズルと、
前記インク容器から前記ノズルにインク供給流路を介してインクを供給する供給ポンプと、
前記ノズルより噴出され、前記印刷に使用されなかったインクを空気と共に吸引するガターと、
前記ノズルと前記ガターを収容する記録ヘッドと、
前記ガターで吸引されたインクを空気と共にインク回収流路を介して前記インク容器へ送り回収する第１回収ポンプと、
前記インク容器にインク溶剤が混合され回収された空気を、当該インク容器から排気ガスとして排気する排気流路と、
前記排気流路内で排気ガス中のインク溶剤が液化した液化インク溶剤を毛細管現象により保持することで、排気ガスと分離する気液分離器と、
前記気液分離器で分離された液化インク溶剤をインク分離回収流路を介して前記インク容器に送り回収する第２回収ポンプと
前記気液分離器から排気が排出される後段に液滴滴下防止手段と
を備え、
前記気液分離器は前記記録ヘッド内に設置され、前記液滴滴下防止手段は前記気液分離器から排気が排出される排気口を覆うように固定されていることを特徴とするインクジェット記録装置。

【請求項2】

請求項１に記載のインクジェット記録装置であって、
前記気液分離器は、
前記排気流路に接続される筒型の気液相流入管と、
前記インク分離回収流路に接続される筒型の気液相流出管と、
前記排気ガスを排出する排気口と、
内部の空洞部を有し、当該空洞部内に、外部の一方向から前記気液相流入管及び前記気液相流出管が並列に挿通されるケース部材Ａと、当該一方向と対向する面に前記排気口を有するケース部材Ｂとを備え、
前記ケース部材Ｂは、前記排気口が存在する部位の前記気液相流出管の開口端と対向する端面に、当該開口端との間で予め定められた間隔Ｌ２の段差部が形成され、当該ケース部材Ａの内壁と前記気液相流出管の外周との間に予め定められた間隔Ｌ１の隙間が形成されていることを特徴とするインクジェット記録装置。

【請求項3】

請求項１に記載のインクジェット記録装置であって、
前記気液分離器は、
前記排気流路に接続される筒型の気液相流入管と、
前記インク分離回収流路に接続される筒型の気液相流出管と、
前記排気ガスを排出する筒型の排気管と、
内部の空洞部を有し、当該空洞部内に、外部の一方向から前記気液相流入管及び前記気液相流出管が並列に挿通されるケース部材Ａと、当該一方向と対向する他方向から前記排気管が挿通されるケース部材Ｂとを備え、
前記ケース部材Ｂは、前記排気管が存在する部位の前記気液相流出管の開口端と対向する端面に、当該開口端との間で予め定められた間隔Ｌ２の段差部が形成され、当該ケース部材Ａの内壁と前記気液相流出管の外周との間に予め定められた間隔Ｌ１の隙間が形成されていることを特徴とするインクジェット記録装置。

【請求項4】

請求項３に記載のインクジェット記録装置であって、
前記液滴滴下防止手段は、前記記録ヘッドのカバーに設けられており、複数の開口穴を有するとともに、前記気液分離器の排気管が前記液滴滴下防止手段の開口部の一つに挿入されて設置されていることを特徴とするインクジェット記録装置。

【請求項5】

請求項１に記載のインクジェット記録装置であって、
前記気液分離器は、
前記排気流路に接続される筒型の気液相流入管と、
前記インク分離回収流路に接続される筒型の気液相流出管と、
前記排気ガスを排出する排気口と、
内部の空洞部を有し、当該空洞部内に、外部の一方向から前記気液相流入管及び前記気液相流出管が並列に挿通されるケース部材Ａと、当該一方向と対向する面に前記排気口を有するケース部材Ｂとを備え、
前記ケース部材Ｂは、前記気液相流出管の開口端と対向する面に突起部を有し、前記突起部の中央に排気口が形成され、当該ケース部材Ａの内壁と前記気液相流出管の外周との間に予め定められた間隔Ｌ１の隙間が形成されていることを特徴とする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、ノズルより連続的にインクを噴出し、被印刷物に印刷を行う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として、ノズルから連続的にインクを噴出し、この噴出された飛翔途中のインク粒子を帯電させ、更にその帯電インク粒子を電界により偏向させて印刷するコンティニアス方式のものがある。この方式のインクジェット記録装置は、金属缶やプラスチック表面に数字や記号を印刷する用途等に幅広く普及している。

【0003】

この種の従来技術として、特許文献１に記載のインクジェット記録装置がある。このインクジェット記録装置は、本体と、記録ヘッドと、本体及び記録ヘッドを連結する導管とを備えて構成されている。本体には、インクを貯蔵するインク容器と、インク容器から記録ヘッドにインクを供給する供給ポンプと、記録ヘッドからインク容器にインクを回収する回収ポンプと、記録装置の動作を制御する制御部とが備わっている。

【0004】

記録ヘッドは、本体から供給されるインクをインク粒子として噴出するノズルと、インク粒子を帯電させる帯電電極と、帯電したインクを静電界によって偏向させる偏向電極と、使用されなかったインクを捕集するガターとを備えて構成されている。本体と記録ヘッドを連結する導管の中には、インクが流れるチューブと、記録ヘッドに電気信号を伝送する電気配線とが挿通されている。

【0005】

このようなコンティニアス方式のインクジェット記録装置では、高速に印刷を行うためにインク溶剤に、メチルエチルケトン、エタノール等の揮発性の高い溶剤が使用される。また、回収ポンプによりインクを回収する際に、ガターからはインクと共に周囲の空気も吸引される。この吸引された空気はインク容器内に送り続けられるため、インク容器内から排出する必要がある。

【0006】

しかし、インクと同時に吸引された空気には揮発した溶剤が含まれるので、ガターから吸引した空気をインクジェット記録装置の外へ排出すると、インク溶剤も排出されることになる。インク溶剤が排出されるとインク濃度が濃くなるので、揮発した分量の溶剤を溶剤容器から補充する必要がある。その補充量は、インク容器内のインク濃度を測定することによって決定される。

【0007】

このように、ガターから吸引した空気をインクジェット記録装置の外へ排出すると、環境に負荷を与えるとともに、ランニングコストの増大につながっている。

【0008】

そこで、インクジェット記録装置の外部へ排出されるインク溶剤が揮散することを抑制するために、特許文献２には、インク容器から排出される空気をガターへ送出する排気ラインを有するインクジェット記録装置が開示されている。このインクジェット記録装置では、排気ガスがガターに送られるので、排気ガスがインクジェット記録装置内で循環することになり、インク溶剤の揮散量を減少させることができる。但し、インク容器が存在する本体内は、回路基板が発する熱により記録ヘッド内よりも１０〜２０℃程度高温になる。このため、排気ガスがガターに搬送される間に、排気ガスの温度が下がり溶剤が液化することがある。

【0009】

このため、液体を排気ガスから分離する必要性が生じるが、その分離技術として、特許文献３に記載された気液分離装置のように、重力で落下した液体成分を回収するものがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特開２００９−１７２９３２号公報

【特許文献2】特開昭６０−１１３６４号公報

【特許文献3】特開２００３−４３４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

上述したように、特許文献２のインクジェット記録装置を用いると、排気ガスがガターに搬送される間に、排気ガスの温度が下がりインク溶剤が液化することがある。即ち、インク溶剤は高温になるほど飽和蒸気圧が上昇するので、インクジェット記録装置の使用環境が高温になる程、その高温時から僅かな温度低下があってもインク溶剤が凝縮して液化する。ガター付近で液化したインク溶剤が周囲にこぼれ出ると、記録ヘッド内を汚す恐れがある。また、液化した溶剤が印刷に用いられるインク粒子に衝突すると、印刷品質に悪影響を及ぼす恐れがある。

【0012】

このため、排気ガス中で液化した溶剤を除去する必要がある。そこで特許文献３の気液分離装置により、液体が混合する気体から液体成分を分離する。しかし、その気液分離装置は、重力で落下した液体成分を回収する構成となっているので、気液分離装置の設置方向が変わると気体と液体が分離できなくなるという問題がある。

【0013】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、排気流路内で液化したインク溶剤を排気ガスと適正に分離することができ、分離後の排気ガスを記録ヘッド内に戻した際に記憶ヘッド内を汚さないようにすることができ、この機能を低ランニングコストで実現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を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0014】

上記課題を解決するために、本発明は、インクを収容するインク容器と、インクを噴出して被印刷物に印刷を行うノズルと、インク容器からノズルにインク供給流路を介してインクを供給する供給ポンプと、ノズルより噴出され、印刷に使用されなかったインクを空気と共に吸引するガターと、ガターで吸引されたインクを空気と共にインク回収流路を介してインク容器へ送り回収する第１回収ポンプと、インク容器にインク溶剤が混合され回収された空気を、当該インク容器から排気ガスとして排気する排気流路と、排気流路内で排気ガス中のインク溶剤が液化した液化インク溶剤を毛細管現象により保持することで、気体のみの排気ガスと分離する気液分離器と、気液分離器で分離された液化インク溶剤をインク分離回収流路を介してインク容器に送り回収する第２回収ポンプとを備えてインクジェット記録装置を構成した。

【0015】

また、インクジェット記録装置を高温環境下で使用した場合に、排気ガス中のインク溶
剤の液化量が多くなり、気液分離器で分離できずに微量の溶剤が記録ヘッド内に滴下する
ことがあったとしても、溶剤の滴下を防止する液滴滴下防止手段を気液分離器の排気口の
後段に備えるようにインクジェット記録装置を構成し、気液分離器は記録ヘッド内に設置され、液滴滴下防止手段は気液分離器から排気が排出される排気口を覆うように固定されているように構成した。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、排気流路内で液化したインク溶剤を排気ガスと適正に分離することができ、分離後の排気ガスを記録ヘッド内に戻した際に記憶ヘッド内を汚さないようにすることができ、この機能を低ランニングコストで実現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。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置の構成図である。

【図2】図1に示すインクジェット記録装置の基本構成を示す斜視図である。

【図3】排気流路の長手方向の一部断面図である。

【図4】インクミスト混合器の構成図である。

【図5(a)】本発明の実施形態に係る第一の気液分離器の外観斜視図、

【図5(b)】図５(ａ)のＡ１−Ａ１断面図である。

【図6(a)】図５(ｂ)のＡ２−Ａ２断面図、

【図6(b)】図５（ｂ）のＡ３−Ａ３断面図である。

【図7】気液分離器の気液分離構造を説明するための一部断面図である。

【図8】気液分離器における気液相流出管の外周面とケース部材の内壁との間の隙間の間隔Ｌ１と、液体の保持力との関係を示す説明図である。

【図9】記録ヘッドの外観を示す斜視図である。

【図10(a)】記録ヘッドへの気液分離器２２の配設状態を示す斜視図である。

【図10(b)】ヘッドカバーを設置した状態を示す図である。

【図11(a)】図１０（ａ）とは異なる記録ヘッドへの気液分離器２２の配設状態を示す斜視図、

【図11(b)】ヘッドカバーを設置した状態を示す図である。

【図12】図１１の記録ヘッドへの気液分離器２２の配設状態におけるヘッドカバーの形状を示す斜視図である。

【図13】制御部の制御要素との接続構成を示すブロック図である。

【図14】制御部の構成を示すブロック図である。

【図15】本実施形態のインクジェット記録装置の制御部によるインクジェット記録動作の制御を説明するためのフローチャートである。

【図16】本発明の実施形態に係る気液分離器の後段に設置する液滴滴下防止手段を示す図である。

【図17(a)】本発明の実施形態に係る第二の気液分離器の外観図、

【図17(b)】図１７(ａ）のＡ１−Ａ１断面図である。

【図18(a)】本発明の実施形態に係る気液分離器の第二の構成におけるヘッドカバーに設置する液滴滴下防止手段を示す図、

【図18(b)】図１８(ａ）のＢ１−Ｂ１断面図、

【図18(c)】図１８(ａ）のＢ２−Ｂ２断面図である。

【図19】本発明の実施形態に係る気液分離器の第三の構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
＜実施形態の構成＞
図１は本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置１００の構成を示す図である。

【0019】

図1に示すようにインクジェット記録装置１００は、本体１と、記録ヘッド２と、これらを接続する導管１７とを備えて構成されている。

【0020】

本体１は、インク容器３と、供給ポンプ５と、回収ポンプ（第１及び第２回収ポンプ）１０，１１と、電磁弁１２，１３，１６と、各々配管やパイプ及びチューブ等により形成される流路であるインク供給流路４、インク回収流路９、清掃用流路１４、排気流路１５、インク分離回収流路１８、及びバイパス流路１９と、溶剤容器２３、溶剤流路２４、補給ポンプ２５とを備えて構成されている。

【0021】

記録ヘッド２は、ノズル６と、ガター８と、インクミスト混合器２１と、気液分離器２２と、上記のインク供給流路４、インク回収流路９、清掃用流路１４、排気流路１５、インク分離回収流路１８、及びバイパス流路１９とを備えて構成されている。

【0022】

導管１７は、本体１と記録ヘッド２と接続する配管であり、内部には上記のインク供給流路４、インク回収流路９、清掃用流路１４、排気流路１５、インク分離回収流路１８、及びバイパス流路１９と、図示せぬ電気配線とが収容されている。但し、導管１７は、図1では短く表現されているが、インクジェット記録装置１００の実機では、約４ｍと長い蛇腹状の配管である。
＜実施形態の基本構成及び基本動作＞
このような構成要素を有するインクジェット記録装置１００の基本構成及び基本動作について図２を参照して説明する。図２は、図1に示すインクジェット記録装置１００の基本構成を示す斜視図である。

【0023】

インク容器３はインク３ａを収容するものであり、インク供給流路４により供給ポンプ５を介してノズル６に接続されている。供給ポンプ５は、インク容器３内のインク３ａをインク供給流路４内で圧送しながらノズル６へ供給する。但し、インク供給流路４は、図示せぬインク圧力を調節する調圧弁、供給インクの圧力を表示する圧力計、インク中の異物を捕らえるフィルタ等を備えて構成されている。

【0024】

ノズル６は圧電素子４８を備え、圧電素子４８に電源４２から高周波数の正弦波を印加することにより、ノズル６の終端において凹状に窪んだオリフィス（図示せず）からインクを噴出させる。この噴出したインクは飛翔中に粒子７に分裂し、コ字状の帯電電極４３へ出力される。帯電電極４３には、記録信号源４３ａが接続されており、記録信号源４３ａから帯電電極４３に記録信号電圧が印加されることにより、ノズル６からの噴出粒子７を帯電させ、この帯電したインク粒子７を、上部偏向電極４４と下部偏向電極４５との間へ出力する。

【0025】

上部偏向電極４４は高電圧源４４ａと接続されており、下部偏向電極４５は接地されているので、上部偏向電極４４と下部偏向電極４５との間に静電界が形成されている。従って、上部偏向電極４４及び下部偏向電極４５間の静電界中を、帯電したインク粒子７が通過する際に、インク粒子７自体が有する帯電量に応じて偏向され、この偏向されたインク粒子７が記録媒体４６上に付着し、画像や文字を印刷する。なお、図２ではインク粒子７の噴出方向が水平方向であるが、インク粒子７を鉛直方向に噴出して印刷することもできる。

【0026】

ところで、静電界中を通過する間に偏向されなかったインク粒子７は、回収口（図示せず）を有するガター８で空気と共に回収される。即ち、ガター８は、回収ポンプ（第１回収ポンプ）１０が途中に接続されたインク回収流路９でインク容器３内に導かれており、回収ポンプ１０の吸引力によりガター８からインク粒子７が空気と共に吸引され、インク容器３内へ回収される。この回収されたインク粒子７は再利用される。

【0027】

また、インク回収流路９内では、インク粒子７と空気とが混在して搬送されるが、インク粒子７の溶剤（インク溶剤）は揮発性が高いので、一部のインク溶剤は搬送中に揮発して空気と一体に混合する。また、インク粒子７と空気とが混在して搬送されている場合、インク回収流路９内で霧状のインクミストが発生する。更には、インク容器３内におけるインク回収流路９の出口では、インク粒子７がインク容器３内に空気と共に吹き出すので、ここでもインクミストが発生する。また、回収ポンプ１０で吸引された空気はインク容器３内に送り続けられるため、インク容器３内から排出する必要がある。
＜実施形態の特徴構成＞
本実施形態では、図１において、インク容器３に溜まった空気が、矢印Ｙ１で示すように排気流路１５を通り、後述するインクミスト混合器２１を介して、気体と液体とを分離する気液分離器２２に送出され、ここで空気中に含まれる液体と気体とが分離され、矢印Ｙ２で示すように気体のみの排気ガスが排出される。この排気ガスはガター８で吸気される。その気液分離器２２の排気ガスの排出口は、ガター８が排気ガスを効率良く吸い込み可能なように、ガター８の回収口に向けて配置されている。また、気液分離器２２の矢印Ｙ３で示す液体の排出側は、インク分離回収流路１８を介してインク容器３へ導入されている。インク分離回収流路１８の途中には電磁弁１３及び回収ポンプ（第２回収ポンプ）１１がこの順で介挿されて配設されている。

【0028】

ノズル６の終端に設けられたオリフィスは、清掃用流路１４を介してインク分離回収流路１８の回収ポンプ１１の入力側に接続され、この接続部分とオリフィスとの間には電磁弁１２が介挿されて配設されている。更に、インク容器３から導出した排気流路１５の途中には、枝分かれ状態に、電磁弁１６を介してバイパス流路１９が接続されている。バイパス流路１９は、インクジェット記録装置１００の外部へ排気ガスを排出する。

【0029】

このような構成では、インク粒子７が空気と混在し、ガター８を介して回収ポンプ１０で吸引されている状態において、インク容器３内に送り続けられる混在空気が、排気流路１５を介して気液分離器２２で液体と気体の排気ガスに分離され、この排気ガスがガター８へ戻される。これにより、インクジェット記録装置１００の外部へのインク溶剤の揮散量（又は漏れる量）を減少させることができ、この作用により、環境負荷を小さくすることが可能となっている。それでもインク溶剤の揮散量はゼロとはならないので、図示しないインク濃度計によるインク容器３内のインク濃度測定結果に基づき、不足分のインク溶剤が補給ポンプ２５によって溶剤容器２３から溶剤流路２４を経由してインク容器３に補充される。

【0030】

ところで、インク容器３が配置された本体１内は、図示せぬ回路基板が発する熱により、記録ヘッド２内よりも１０〜２０℃程度高温になるので、本体１にて排気流路１５を通る排気ガスが、記録ヘッド２内においてガター８へ搬送される前に冷却され、排気ガスと混合したインク溶剤が液化することがある。この液化が生じた場合、液化インク溶剤を気液分離器２２で分離し、これをインク容器３に戻すようになっている。これにより、インクジェット記録装置１００の外部へのインク溶剤の揮散量を減少させることが可能となっている。

【0031】

但し、排気ガスは、一般に排気ガスが通過する流路が長いほど冷却され、揮発したインク溶剤が液化し易くなって回収し易くなる。そこで、本実施形態では、排気ガスを排出する気液分離器２２を、インク容器３から最も離れたガター８の近くに配置して、インク容器３から気液分離器２２までの間の排気流路１５を長くしている。

【0032】

また、ノズル６に目詰まりが発生した際に、電磁弁１３を閉状態、電磁弁１２を開状態とした後の回収ポンプ１１の吸引動作により、清掃用流路１４を介してノズル６のオリフィスから目詰まり物を吸引してインク容器３に回収するようになっている。この際、インクジェット記録装置１００のオペレータが、オリフィスに溶剤を供給しながら回収動作を行うと、オリフィスの目詰まりがより解消し易い構造となっている。

【0033】

ところで、上述したように、インク容器３が配置された本体１内は記録ヘッド２内よりも１０〜２０℃程度高温になるので、本体１内の排気ガスの温度はインク容器３内の温度とほぼ等しくなる。また、本体１内の排気流路１５内の排気ガスは、空気、揮発したインク溶剤及びインクミストの三者が混合した状態（混合排気ガス又は気液混合物とも言う）となっている。この混合排気ガスをそのままの状態で記録ヘッド２内に戻せば、インクジェット記録装置１００の外部へ揮発したインク溶剤が排出され難くなるので、外部へのインク溶剤の揮散量を低減させることができる。

【0034】

しかし、排気流路１５は、導管１７内においては温度が低下するので、図３に符号７２で示すように、インク溶剤の一部が液化（液化インク溶剤７２）する。図３は排気流路１５の長手方向の一部断面図である。液化インク溶剤７２をこのままの状態で記録ヘッド２内に戻すと、記録ヘッド２の内部を汚染したり、液化インク溶剤７２が、飛翔中のインク粒子７に接触して印刷品質を低下させたりする。また、排気流路１５内にはインクミスト７１も混在するので、インクミスト７１を除去せずに記録ヘッド２内に戻しても、記録ヘッド２内を汚染してしまう。

【0035】

但し、排気流路１５内では、インクミスト７１は排気ガスとともに移動し、その速度は１．５〜２．０ｍ／ｓ程度である。液化インク溶剤７２は、排気流路１５内壁に沿って進み、その移動速度は排気流路１５の設置方向に応じて変わるが、インクミスト７１の移動速度と比較して約１／１０〜１／３０である。液化インク溶剤７２の溶剤量は、インク容器３の温度に依存して、約１〜１０ｇ／ｈの範囲となる（インク容器３の温度：０〜５０℃）。

【0036】

そこで、本実施形態では、インクミスト混合器２１によりインクミスト７１を取り除き、気液分離器２２により液化インク溶剤７２を排気ガスから分離するようにした。
＜インクミスト混合器２１の構成＞
まず、インクミスト７１を取り除く方法として、一般的に、排気流路１５の途中にインク溶剤に侵されることのないステンレスフィルタを設けることが考えられる。しかし、板状のステンレスフィルタの場合、高速で飛ぶインクミスト７１は、フィルタの目に引っかかっても、後から来る空気流で吹き飛ばされるので、目の細かさに依らず、除去することは困難である。

【0037】

そこで、排気流路１５には、少量ではあるが液化インク溶剤７２が流れているので、この液化インク溶剤７２にインクミスト７１を混合できれば、排気ガス中のインクミスト７１を取り除くことができることに着目し、インクミスト混合器２１を構成した。

【0038】

図４はインクミスト混合器２１の構成を示す図である。インクミスト混合器２１は、液体を含浸する円盤型の保液部３１と、保液部３１に円面同士で接合され、保液部３１から発生する微細物を捕獲する円盤型のフィルタ３２とを備える。更に、その接合された保液部３１及びフィルタ３２を、頂部が開口した円錐型容器３５ａ，３５ｂで両側から挟み込んで収容するケース３５を備えて構成されている。更には、ケース３５の一方の円錐型容器３５ａの開口を、円筒状接続部３３でインク容器３側の排気流路１５に接続し、他方の円錐型容器３５ｂの開口を、円筒状接続部３４で気液分離器２２側の排気流路１５に接続して構成されている。

【0039】

保液部３１は、インク溶剤には溶けないＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）やステンレスなどを糸状に編んだシートで構成されており、通気性が良く、且つシート内に液を保持する性質を有する。

【0040】

また、インクミスト混合器２１は、排気ガス中のインク溶剤が液化し易い位置、つまり、気液分離器２２における排気ガス流入口（図１の矢印Ｙ１側）の直前に設置すると好適である。気液混合物中のインクミスト７１は、排気流路１５内での液化インク溶剤７２で濡れた保液部３１を通過する際に、液化インク溶剤７２と混合される。また、保液部３１には、排気流路１５を介して連続的に液化インク溶剤７２が補給されるので、インクミスト７１が固着することはない。
＜気液分離器２２の構成＞
次に、排気ガスから液化インク溶剤７２を分離する気液分離器２２について説明する。

【0041】

図５は気液分離器２２の構成を示し、（ａ）は気液分離器２２の外観斜視図、（ｂ）は（ａ）の気液分離器２２を長手方向に沿って切断した場合のＡ１−Ａ１断面図である。図６（ａ）は図５（ｂ）のＡ２−Ａ２断面図、（ｂ）は図５（ｂ）のＡ３−Ａ３断面図である。

【0042】

図５に示すように、気液分離器２２は、断面円形の筒型の気液相流入管５１及び気液相流出管５２が、円柱状のケース部材５５の２つの挿通穴に嵌入され、このケース部材５５の他端側の凹部に凸部が嵌合された円柱状のケース部材５４の中央部には、断面円形の排気口５３が存在する。

【0043】

気液相流入管５１は、図１に示す排気流路１５に接合され、当該排気流路１５内の排気ガスにインクミスト７１及び液化インク溶剤７２が混合された気液混合物が、矢印Ｙ１で示す方向に流入される。気液相流出管５２は、図１に示すインク分離回収流路１８に接合され、気液分離器２２で分離された液化インク溶剤７２が矢印Ｙ３で示す方向に流出される。排気口５３においては、気液分離器２２で分離された気体のみの排気ガスが、矢印Ｙ２で示すように記録ヘッド２内に排出される。

【0044】

ケース部材５４，５５は、双方が矢印Ｙ１〜Ｙ３で示す気液流動方向に結合されることにより、空洞のチャンバー部（空洞部）５６が形成されている。このチャンバー部５６を含む破線枠Ｆ１で囲む部分の拡大図を図７に示す。図７は気液分離器２２の気液分離構造を説明するための一部断面図である。

【0045】

図７に示すように気液相流出管５２の外周面とケース部材５５の内壁との間には、間隔Ｌ１の隙間５７が形成されている。ケース部材５４における気液相流出管５２の流入口が当接する端面には、円形状に窪んだ段差部５８が形成されている。段差部５８は、図６（ｂ）に示すように、ケース部材５４におけるケース部材５５の凹部と嵌合された凸部の円形状端面に、円形状に窪んで形成されている。更に詳細には、ケース部材５４の中心に存在する排気口５３に対して同心円状に円形に窪ませて形成されている。この段差部５８は、排気ガス通路の側面から見ると、図７にＬ２で示す間隔を有する。段差部５８により、矢印Ｙ３ａで示すように、気液相流出管５２内の流路５２Ａへ気液混合物中の液化インク溶剤７２が排出し易くなっている。

【0046】

チャンバー部５６は、図７に示すように気液流動方向に間隔Ｌ３の長さを有し、気液相流入管５１から矢印Ｙ１（図５（ｂ）参照）で示すように気液混合物が流入する。この気液混合物内の液体成分は、毛細管現象により段差部５８を通って隙間５７に保持される。このように液体成分が保持されるため排気口５３には液体が近づかない。隙間５７は、図７及び図６（ａ）に示すように気液相流出管５２の外周面とケース部材５５の内周面（内壁）との間隔Ｌ１で形成されている。その間隔Ｌ１が狭いほど、隙間５７内への液体の保持力が大きくなるので、間隔Ｌ１を狭くすれば気液分離器２２の設置姿勢に拘らず、気液分離が可能となる。

【0047】

つまり、気液相流出管５２から矢印Ｙ３で示すように気液分離器２２に流入した気液混合物内の液化インク溶剤７２は、矢印Ｙ３ａで示すように段差部５８を通って間隔Ｌ１の隙間５７に保持されながら気液相流出管５２へ送出され、インク容器３へ回収される。

【0048】

その隙間５７の間隔Ｌ１と保持力との関係について、図８を参照して説明する。図８は、気液分離器２２における気液相流出管５２の外周面とケース部材５５の内壁との間の隙間５７の間隔Ｌ１と、液体の保持力との関係を説明するための図である。

【0049】

液体９１の内部に間隔ｄを隔てて立てられた２枚の平板９２の間には、毛細管現象によって高さｈまで液体９１が上昇している。このとき、液体９１の表面張力をΓ、液体９１の平板９２への接触角をβ、液体９１の密度をρ、重力加速度をｇとすると、高さｈは次式（１）で表わされる。

【0050】

ｈ＝２Γｃｏｓβ／ｄρｇ …（１）
例えば、液体９１がメチルエチルケトンの場合、ｄ＝０．５ｍｍのとき、ｈ＝５ｍｍ程度となる。このことから、図７の間隔Ｌ１が０．５ｍｍのとき、間隔Ｌ３は５ｍｍ以下に設定すれば良い。これは実験から導き出された数値である。

【0051】

本実施形態では、気液相流出管５２は円筒形であって平板ではないので、液体が保持される部分の間隔Ｌ１が広い部分が生じる。この部分では液体の保持力が弱まるが、間隔Ｌ３を３ｍｍ程度に設定すると、気液分離器２２の設置姿勢に拘らず気液分離が可能となることが実験で確かめられている。なお、間隔Ｌ２は、間隔Ｌ１と同等以下に設定することで気液分離の性能は安定するようになっている。
＜気液分離器２２の設置方法＞
図９は記録ヘッド２の外観を示す斜視図である。図９に示すように、記録ヘッド２は、本体１（図１参照）に接続された導管１７に接続されており、台座６１の上にヘッドカバー６２ａとスリット６３を有するヘッドカバー６２ｂが取り付けられている。

【0052】

図１０は記録ヘッド２内への気液分離器に設置方法を示しており、図１０（ａ）は図９で説明した記録ヘッド２からヘッドカバー６２ａと６２ｂを外した状態を示している。図１０（ａ）に示すように台座６１の平面上には、排気流路１５及びインク分離回収流路１８が接続された気液分離器２２が気液流動方向に沿って配設されている。この気液分離器２２と併設してインク供給流路４が接続されたノズル６が配設され、このノズル６の先端側に、帯電電極４３、上部偏向電極４４及び下部偏向電極４５の対、ガター８が、この順で配設されている。

【0053】

したがって、ノズル６から噴射され、帯電電極４３、上部偏向電極４４及び下部偏向電極４５を通過したインク粒子７は、スリット６３から放出されて、図２に示したように記録媒体４６上に印刷が行われるようになっている。

【0054】

図１と図５を用いて説明したように、インク容器からの排気が排気流路１５を通ってくる間にインク溶剤の一部が液化し、その液化溶剤が気液分離器２２で分離してインク分離回収流路１８を経てインク容器に戻る。液化溶剤が分離された排気は排気口５３から排出される。しかし、高温環境（例えば４５℃）でインクジェット記録装置を使用すると、排気中のインク溶剤量が多くなり、排気流路を通ってくる間に液化するインク溶剤量も多くなるので、排気口５３から排気とともにインク溶剤が滴下する場合がある。記録ヘッド２を下向きに設置する場合（カバー６２ｂのスリット６３が下向きになる場合）には、記録ヘッド２の台座６１上に存在する偏向電極４４にインク溶剤があたる可能性がある。偏向電極４４には高電圧が印加されているので、インク溶剤があたると所定の電圧が印加されなくなり、インク液滴の偏向量が小さくなり印字状態が劣化する。そのため、排気口５３からインク溶剤の滴下を防止する必要がある。図１０（ｂ）に示すように、ヘッドカバー６２ａに開口穴９１を開け、さらに図１２に示すように開口穴の後段に液滴滴下防止手段９２を設置する。液滴滴下防止手段９２は、ヘッドカバー６２ａにネジ止め、溶接、接着などによって接合する。液滴滴下防止手段９２の設置によって、排気の流れに乱れが発生するが、排気は記録ヘッド２内のガター８から回収されてインク容器に導かれる。インク溶剤は液滴滴下防止手段９２に滴下するが、単位時間あたりの滴下量が微量であるのでやがて揮発してガターから回収される。

【0055】

以上のように、気液分離器２２に液滴滴下防止手段９２を設置することにより、記録ヘッド２内の偏向電極４４にインク溶剤があたることがないので、安定して印字を行うことができる。

【0056】

次に、気液分離器の排気口５３から記録ヘッド内への溶剤滴下を防止する別の方法について説明する。

【0057】

図１６は気液分離器の後段に液滴滴下防止手段を接続する方法を示す図である。液滴滴下防止手段１１０は気液分離器２２の排気口５３側にネジ１１１ａ、１１１ｂで固定されている。液滴滴下防止手段１１０には通気口１１２ａ、１１２ｂが設けられており、記録ヘッド２を下向きに設置する場合に液滴が滴下しない位置になっている。以上の構成にすることにより、インクジェット記録装置の運転中は、気液分離器２２の排気口５３からの排気が通気口１１２ａ、１１２ｂより排出される。排出された排気は記録ヘッド２内のガター８から回収されてインク容器に導かれる。

【0058】

次に、気液分離器２２から記録ヘッド内への溶剤滴下を防止するさらに別の構成を説明する。
＜実施例２＞
図１７は図５とは異なる構成の気液分離器２２の構成を示し、（ａ）は気液分離器２２の外観斜視図、（ｂ）は（ａ）の気液分離器２２を長手方向に沿って切断した場合のＡ１−Ａ１断面図である。図１７に示した例では、円筒状の排気管５９が円柱状のケース部材５５の挿通穴に嵌入されている。インクジェット記録装置の運転時には、気液分離器２２からの排気は排気管５９から排出される。

【0059】

図１１（ａ）は図１７に示した気液分離器２２を記録ヘッドの台座６１上に配置する構成図であり、図９で説明した記録ヘッド２からヘッドカバー６２ａと６２ｂを外した状態を示している。図１１（ｂ）は図１１（ａ）の状態にヘッドカバー６２ａを設置した場合である。図１１（ｂ）に示すように、気液分離器２２はヘッドカバー６２ａの外側に設置される。

【0060】

図１８は図１７に示した気液分離器２２を用いる際に使用するヘッドカバー６２ｂの構成を示し、（ａ）はヘッドカバー６２ｂの外観斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ１−Ｂ１断面図、（ｃ）はＢ２−Ｂ２断面図である。

【0061】

気液分離器２２の排気管５９の先端部は、図１８（ｃ）に示すようにヘッドカバー６２ｂの内部に設置した液滴滴下防止手段７２の開口部７１ａに挿入される。気液分離器２２の排気管５９から排出される排気は、開口部７１ｂ、７１ｃ、７１ｄから記録ヘッド内に入り、ガターから回収されてインク容器に導かれる。排気管５９から滴下するインク溶剤は液滴滴下防止手段７２の内部で乾燥してやがて揮発する。以上の構成によって、溶剤液滴は記録ヘッド内に滴下することがない。

【0062】

次に、気液分離器２２から記録ヘッド内への溶剤滴下を防止するさらに別の構成を説明する。
＜実施例３＞
図１９は図５の構造とは異なる気液分離器２２を示している。外観は同一であるが、円柱状のケース部材５４の中央部に突起部６０を有している。高温環境（例えば４５℃）でインクジェット記録装置を使用すると、排気中のインク溶剤量が多くなり、排気流路を通ってくる間に液化するインク溶剤も多くなる。液化溶剤は段差部５８で濡れ広がって気液相流出管５２から吸引・回収されるが、インク溶剤が多い場合には排気とともに排気口５３に進行するインク溶剤が発生するようになる。突起部６０を設けることにより、排気口へのインク溶剤の進行を防止することができる。そのため、排気口５３からのインク溶剤の滴下を防止することができる。

【0063】

なお、図１９に示す気液分離器２２の排気口５３の先に、図１６に示す液滴滴下防止手段１１０を接続してもよい。また、図１７に示す気液分離器２２のケース部材５４の中央部に突起部６０を設けてもよい。

【0064】

次に、インクジェット記録装置の制御方法について説明する。

【0065】

インクジェット記録装置１００は、図１３に示す制御部１０１を備えている。図１３は制御部の制御要素との接続構成を示すブロック図である。制御部１０１は、バス１０２により、ノズル６、帯電電極４３、上部偏向電極４４及び下部偏向電極４５、電磁弁１２，１３，１６、記録ヘッド２の温度センサ２ｂ、インク容器３の温度センサ３ｂ、供給ポンプ５、回収ポンプ１０，１１の各要素に接続されており、これら要素を制御する。

【0066】

図１４は制御部の構成を示すブロック図である。即ち、制御部１０１は、図１４に示すように、ＣＰＵ(Central Processing Unit)１０１ａ、ＲＯＭ(Read Only Memory)１０１ｂ、ＲＡＭ(Random Access Memory)１０１ｃ、記憶装置(HDD：Hard Disk Drive等)１０１ｄを備え、これら１０１ａ〜１０１ｄがバス１０２に接続された一般的な構成となっており、例えばＲＯＭ１０１ｂに書き込まれたプログラム１０１ｆをＣＰＵ１０１ａが実行して、上述又は後述の各種制御を実現するように構成されている。
＜実施形態の動作＞
以上のようなインクジェット記録装置１００の印刷運転の制御は、制御部１０１で次の通りに実行される。

【0067】

図１５はインクジェット記録装置１００の制御部１０１によるインクジェット記録動作の制御を説明するためのフローチャートである。

【0068】

まず、図１に示すインクジェット記録装置１００において、印刷運転が開始されると、ステップＳ１において、ノズル６に目詰まりが生じているか否かが判断される。この結果、目詰まりが生じていると判断された場合、ステップＳ２において、電磁弁１３が閉、電磁弁１２が開とされ、ステップＳ３において、回収ポンプ１１の吸引力でノズル６の目詰まり物が清掃用流路１４に吸引され、インク容器３へ回収される。この回収後、ステップＳ１の判断に戻る。

【0069】

一方、目詰まりが生じていないと判断された場合、ステップＳ４において、電磁弁１２が閉、電磁弁１３が開とされ、ステップＳ５において、印刷動作が実行される。即ち、インク容器３内のインク３ａがインク供給流路４を介して供給ポンプ５で圧送されながらノズル６へ供給される。この供給によりノズル６のオリフィスからインクが噴出され、飛翔中に図２に示す粒子７に分裂して帯電電極４３で帯電され、インク粒子７となる。このインク粒子７は、上部偏向電極４４及び下部偏向電極４５間の静電界中を通過する際に偏向され、記録媒体４６上に付着し、文字や画像が印刷される。

【0070】

このような印刷動作中には、ステップＳ６において、図１に示すインク回収流路９を介した回収ポンプ１０の吸引力によりガター８からインク粒子７が空気と共に吸引され、インク容器３へ回収される。

【0071】

ここで、ステップＳ７において、インク容器３の温度から記録ヘッド２の温度を減算した温度差が予め定められた値（所定値）Ｔ１よりも小さいか否かが判断される。これはインク容器３に配備された温度センサ３ｂの検出温度から、記録ヘッド２に配備された温度センサ２ｂの検出温度が減算され、この減算結果である温度差が所定値Ｔ１よりも小さいか否かが比較されて判断される。この結果、小さいと判断された場合、ステップＳ８において、電磁弁１６が開とされて、インク容器３から排気流路１５を介して排出される排気ガスがバイパス流路１９を介して外部へ排出される。

【0072】

同時に、ステップＳ９において、電磁弁１３も閉鎖されて排気流路１５内に残留した液化インク溶剤７２が気液分離器２２に侵入することが防止される。この電磁弁１３の閉鎖後は、ステップＳ７に戻って上記判断が行われる。

【0073】

ところで、上記のように温度差が所定値Ｔ１よりも小さいと判断されるケースは、インクジェット記録装置１００が運転開始してから、十分時間が経過していない場合である。この場合、本体１内の温度がまだ上昇していないので、インク容器３と記録ヘッド２との温度差が小さく、排気流路１５内においてインク容器３から記録ヘッド２へ移動する混合排気ガスから液化するインク溶剤量は少ない。

【0074】

このように液化するインク溶剤量が少ない場合、インクミスト混合器２１の保液部３１が十分に濡れないので、インクミスト７１が保液部３１に固着する恐れがある。そこで、上記のように温度差が所定値Ｔ１よりも小さいと判断された場合は、ステップＳ８のように電磁弁１６を開放して排気ガスをバイパス流路１９に送り、排気ガスがインクミスト混合器２１へ流れないように制御する。同時に、ステップＳ９のように、電磁弁１３も閉鎖して排気流路１５内に残留した液化インク溶剤７２が気液分離器２２に侵入することを防止している。

【0075】

一方、ステップＳ７において、温度差が所定値Ｔ１以上と判断されたとする。これはインクジェット記録装置１００が運転開始から数時間経過する等して本体１内の温度が上昇した際に、温度差が所定値Ｔ１以上と判断される。

【0076】

この場合、ステップＳ１０において、電磁弁１３が開、電磁弁１６が閉とされる。これによって、ステップＳ１１において、インク容器３から排気流路１５を介して排出される混合排気ガス（気液混合物）がインクミスト混合器２１及び気液分離器２２へ送出される。この送出により、まず、インクミスト混合器２１により気液混合物からインクミスト７１（図３参照）が除去される。次に、そのインクミスト７１の除去後の気液混合物が、気液分離器２２で液化インク溶剤７２（図３参照）と気体のみの排気ガスとに分離される。ステップＳ１２において、分離された排気ガスはガター８へ戻され、液化インク溶剤７２は、インク分離回収流路１８を介して回収ポンプ１１で吸引され、インク容器３へ回収される。
＜実施形態の効果＞
このように本実施形態のインクジェット記録装置１００によれば、インク容器３からの供給インクがノズル６より噴出され、被印刷物に印刷が行われる際に、印刷に使用されなかったインク粒子７を空気と共にガター８で吸引し、これらをインク容器３に回収する。この際、インク溶剤と共に回収された空気をインク容器３から排気ガスとして排気流路１５を介して排気する。この時、排気流路１５内で液化した液化インク溶剤を、気液分離器２２で毛細管現象により保持して気体のみの排気ガスと分離し、分離された液化インク溶剤をインク容器３に回収するようにした。

【0077】

気液分離器２２は、排気流路１５に接続される筒型の気液相流入管５１と、インク分離回収流路１８に接続される筒型の気液相流出管５２と、気体のみの排気ガスを排出する円型の排気口５３と、内部のチャンバー部５６を有し、当該チャンバー部５６内に、外部の一方向から気液相流入管５１及び気液相流出管５２が並列に挿通され、当該一方向と対向する他方向から排気口５３が存在するケース部材５４，５５とを備えて構成されている。ケース部材５４は、排気口５３が存在する部位の気液相流出管５２の開口端と対向する端面に、当該開口端との間で予め定められた間隔Ｌ２の段差部５８が形成され、ケース部材５５の内壁と気液相流出管５２の外周との間に予め定められた間隔Ｌ１の隙間５７が形成されている。

【0078】

従って、気液分離器２２により、排気流路１５内で液化したインク溶剤を気体のみの排気ガスと適正に分離することができる。従来では、気体と液体との分離の際に、重力で落下した液体成分を回収していたので、気液分離器の設置方向が変わると気体と液体が分離できなくなっていた。しかし、本実施形態の気液分離器２２では毛細管現象により液体成分を保持して気体と分離するので、気液分離器２２の設置方向が変わっても適正に分離することができる。

【0079】

ところが、インクジェット記録装置を使用する環境温度が高くなった場合、排気中のインク溶剤量が多くなり、排気流路を通ってくる間に液化するインク溶剤量も多くなるので、排気口５３から排気とともにインク溶剤が滴下する場合があり、記録ヘッド内の電極にあたる恐れがあった。そこで、気液分離器２２の排気口の後段に液滴滴下防止手段９２を設置することにより、記録ヘッド２内の偏向電極４４にインク溶剤があたることがないので、安定して印字を行うことができる。

【0080】

また、気液分離器２２の排気部が穴状ではなく筒状（配管）の場合であっても、配管の先に液滴滴下防止手段が接続する構成のヘッドカバーを設けることによっても、上記と同様に記録ヘッド２内の偏向電極４４にインク溶剤があたることがないので、安定して印字を行うことができる。

【0081】

また、気液分離器２２の内部に突起部６０を設けることにより、排気口へのインク溶剤の進行を防止することができる。そのため、排気口５３からのインク溶剤の滴下を防止でき、偏向電極４４にインク溶剤があたることがないので、安定して印字を行うことができる。

【0082】

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

【0083】

また、上記の各構成、機能、処理部（制御部）、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウエアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ(Solid State Drive)等の記録装置、又は、ＩＣ(Integrated Circuit)カード、ＳＤ(Secure Digital memory)カード、ＤＶＤ(Digital Versatile Disc)等の記録媒体に置くことができる。

【0084】

また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

【符号の説明】

【0085】

３ インク容器
３ａ インク
４ インク供給流路
５ 供給ポンプ
６ ノズル
８ ガター
９ インク回収流路
１０，１１ 回収ポンプ（第１回収ポンプ，第２回収ポンプ）
１２，１３，１６ 電磁弁
１５ 排気流路
１８ インク分離回収流路
２１ インクミスト混合器
２２ 気液分離器
５１ 気液相流入管
５２ 気液相流出管
５３ 排気口
５４，５５ ケース部材
５６ チャンバー部
５９ 排気管
７２ 液化インク溶剤
１００，１００Ａ インクジェット記録装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5(a)】

【図5(b)】

【図6(a)】

【図6(b)】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10(a)】

【図10(b)】

【図11(a)】

【図11(b)】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17(a)】

【図17(b)】

【図18(a)】

【図18(b)】

【図18(c)】

【図19】