JP2005059476A - インク供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヘッド部におけるインクの吐出不良を防止し、脱気効率の良いインク供給装置を提供する。
【解決手段】インク供給装置１００は、インクが蓄えられたメインタンク１０と、インクを搬送するインク供給チューブ２０と、インクを一時的に保持するサブタンク３０と、インクを吹き付けるインクジェットヘッド４０と、インク内の気体を脱気する脱気装置５０と、インクの流れ方向を切替える流路切替弁６０と、インクを送り出すポンプ７０と、インクの出入を調整する開閉弁８０などとを備え、インク供給チューブ２０は、メインタンク１０からサブタンク３０へインクを搬送する第１インク供給チューブ２１と、サブタンク３０からインクジェットヘッド４０へインクを搬送する第２インク供給チューブ２２と、サブタンク３０より下流のインクを第１インク供給チューブ２１に設けられている脱気装置５０の手前に戻すための第３インク供給チューブ２３などとを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、インクの微細な粒子を記録媒体に吹き付けることにより印刷を行なうインクジェット印刷機などに好適に利用できるインク供給装置に関するものである。

従来の技術として、インクを常温以上に加熱し、インクの脱気を行う脱気装置を備え、外部から脱気インクの補給を不要とするインクジェット式記録装置が知られている（例えば、特許文献１）。

また、インクの吐出不良を招くインク内の気泡や溶存気体を、循環経路を用いて脱気するインクジェット記録装置が知られている（例えば、特許文献２）。

しかし、特許文献１の方法によると、インクの供給経路が一方通行なので、一度脱気装置を通過したインクを再度脱気することは、不可能であった。

一方、特許文献２の方法においては、循環経路を採用しており、インクが蓄えられたメインタンクや一時的にインクを保持するサブタンクにインクを戻して脱気を行っているが、サブタンクにインクを戻すと、メインタンクにもインクが戻ってしまう構造になっているため、結果として、循環させるインク量が多く、容量が大きい脱気装置を設置する必要があり、装置コストが高く、また、メインタンクで空気が溶融する可能性があり、脱気効率が悪かった。

また、インクジェット式のヘッド部とサブタンクとの間に脱気装置が配置されているため、ヘッド部の圧力調整を行う場合に、脱気装置で圧力が損失してしまい、圧力伝達がうまくいかず、インクが正しく流れないといった問題が生じてしまっていた。

さらに、長時間放置した場合に、サブタンク内で再び空気が溶融し、脱気の効果が得られず、吐出不良が発生してしまう可能性があった。

特開平１１−４８４９３号公報 特開平１１−４２７９５号公報

本発明の課題は、ヘッド部におけるインクの吐出不良を防止し、脱気効率の良いインク供給装置を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施例に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。すなわち、請求項１の発明は、インクが蓄えられたメインタンク（１０）と、前記メインタンク（１０）からインクを搬送する第１流路（２１）と、前記第１流路（２１）からのインクを一時的に保持し、そのインクの圧力を調整するサブタンク（３０）と、前記サブタンク（３０）からインクを搬送する第２流路（２２）と、前記第２流路（２２）からのインクを吐出するヘッド部（４０）と、前記メインタンク（１０）から前記ヘッド部（４０）までの経路の一部に設けられた脱気装置（５０）と、を備えたインク供給装置であって、前記サブタンク（３０）より下流のインクを前記サブタンク（３０）に戻すためのリターン流路（２３）が設けられていること、を特徴とするインク供給装置である。

請求項２の発明は、請求項１に記載されたインク供給装置において、前記リターン流路（２３）は、前記ヘッド部（４０）のインク吐出口の手前からインクを戻すこと、を特徴とするインク供給装置である。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載されたインク供給装置において、前記脱気装置（５０）は、前記リターン流路（２３）を含めたインクの循環経路の一部に設けられていること、を特徴とするインク供給装置である。

請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載されたインク供給装置において、前記脱気装置（５０）は、前記リターン流路（２３）及び／又は前記第１流路（２１）に設けられていること、を特徴とするインク供給装置である。

請求項５の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載されたインク供給装置において、前記脱気装置（５０）は、前記第１流路（２１）に設けられており、前記リターン流路（２３）は、前記脱気装置（５０）の手前にインクを戻すこと、を特徴とするインク供給装置である。

本発明によれば、（１）サブタンクより下流のインクをサブタンクに戻すためのリターン流路を設けたので、脱気のために循環させるインクの量を最小限に抑えられ、脱気効率が向上し、（２）ヘッド部のインク吐出口の手前からインクを戻すようにリターン流路を設けたので、脱気効率がより向上し、（３）リターン流路を含めたインクの循環経路の一部に脱気装置を設けたので、脱気効率がさらに向上し、（４）インクの循環経路におけるリターン流路及び／又は第１流路に、脱気装置を設けたので（第２流路に脱気装置を設けていないので）、サブタンクからヘッド部までの圧力の損失を防止し、ヘッド部のインクの吐出不良を防止することができ、（５）脱気装置を第１流路に設け、脱気装置の手前にインクを戻したので、メインタンクからのインクも、リターン流路からのインクも効率よく脱気できる、という効果がある。

本発明は、インクを吐出して、記録媒体にインクを塗布し、画像を形成するプリンタ用のインク供給装置であり、吐出不良を未然に防ぐという目的を、インクに混入されている泡や溶融している気体を除去する脱気装置をインク供給系に設置し、かつ、インクが長時間供給されない場合に、インクを循環させる経路を形成することにより実現した。

以下、図面等を参照して、本発明の実施例について、さらに詳しく説明する。

図１は、本発明によるインク供給装置の実施例１を模式的に示す図であり、図２は、図１におけるサブタンクをより詳細に示した図である。
実施例１によるインク供給装置１００は、メインタンク１０と、インク供給チューブ２０と、サブタンク３０と、インクジェットヘッド４０と、脱気装置５０と、流路切替弁６０と、ポンプ７０と、開閉弁８０などとを備える。

メインタンク１０は、ステンレスや樹脂などの加圧容器であり、空気を圧縮する装置であるコンプレッサ１１と、調整器であるレギュレータ１２などとを備え、圧縮空気によりインクを送り出す機能を有し、インクが蓄えられている。コンプレッサ１１からの圧縮空気の調整は、レギュレータ１２を用いて行っており、サブタンク３０に流れるインクの流量を調節している。サブタンク３０にインクを流す場合は、サブタンク３０内に取りつけた液面検出センサ３１の計測値を考慮して行う。

インク供給チューブ２０は、メインタンク１０からサブタンク３０へインクを搬送する第１インク供給チューブ２１と、サブタンク３０からインクジェットヘッド４０へインクを搬送する第２インク供給チューブ２２と、サブタンク３０より下流のインクをメインタンク１０には戻さずに、第１インク供給チューブ２１に設けられている脱気装置５０の手前に戻すための第３インク供給チューブ２３（リターン流路）などとを有しており、材質は、樹脂などの軟質なものである。

また、第１インク供給チューブ２１には、メインタンク１０からサブタンク３０の方向へ、第１流路切替弁６１，脱気装置５０，開閉弁８０が順に設置されており、第２インク供給チューブ２２には、サブタンク３０からインクジェットヘッド４０の方向へ、開閉弁８０，第２流路切替弁６２が順に設置されており、第３インク供給チューブ２３には、ポンプ７０が設置されている。

サブタンク３０は、図２に示すように、インクの液面の高さを計測する液面検出センサ３１と、ゴミなどの混入物を防止するフィルタ３２と、水頭高さ調整のためのジャッキ３３などとを備えており、第１インク供給チューブ２１からのインクを一時的に保持し、インクジェットヘッド４０へ搬送するインクの圧力を調整し、その圧力を一定に保つ役割を有している。また、サブタンク３０は、メインタンク１０より容量が小さく、ステンレスや樹脂などのインクに浸されない硬質材料を使用しており、供給インクの圧力調整は、ジャッキ３３を用いてサブタンク３０を上下させることで行う。さらに、サブタンク３０は、内部の空気量の調節を行うために、上面に小さな孔があいており、その孔をフィルタ３２で覆っている。

インクジェットヘッド４０は、微細なインクの粒子を記録媒体に吹き付けることにより印刷を行なうインクジェットプリンタのヘッド部分である。なお、ここでのインクジェットプリンタとは、パターニング装置分野や大量使用を前提とした産業用のインクジェットプリンタ、吐出安定性が望まれるカラーフィルタ、有機ＥＬへの微細パターニング分野などに用いるプリンタである。

脱気装置５０は、インクに溶け込んでいる気体を除去する装置であり、気体透過性を有する中空糸の中にインクを通し、中空糸の外部より真空ポンプにて真空引きを行う方法を採用している。

流路切替弁６０は、第１流路切替弁６１と、第２流路切替弁６２とを有しており、それぞれインクの流れる方向を切替える３方弁である。

ポンプ７０は、チューブをしごくことでインクを送り出すチューブポンプである。

開閉弁８０は、その開閉により、メインタンク１０からのインクの供給量を制御する弁であり、サブタンク３０の出入口付近に設置されており、メインタンク１０からサブタンク３０にインクを搬送する場合に、インクジェットヘッド４０へのインク供給圧力を変動させないための弁である。

次に、実施例１によるインクの流れについて説明する。
インクをヘッド部から吐出させて印刷を行う場合は、まず、第１流路切替弁６１をインクがメインタンク１０からサブタンク３０へ流れる方向に、かつ、第２流路切替弁６２をインクがサブタンク３０からインクジェットヘッド４０へ流れる方向に切替える。

ついで、液面検出センサ３１を用いて、サブタンク３０内におけるインクの液面の高さを計測することで、サブタンク３０内のインクの残量を換算し、インクの残量が少ない場合には、メインタンク１０のコンプレッサ１１とレギュレータ１２とを作動させて、サブタンク３０にインクを搬送する。なお、インクをメインタンク１０からサブタンク３０に搬送するときは、圧力変動によるインクジェットヘッド４０からのインクの漏れを避けるために、第２インク供給チューブ２２取り付けられた開閉弁８０を閉じた後に行う。

最後に、サブタンク３０のインクが、第２インク供給チューブ２２を介して、インクジェットヘッド４０に搬送され、記録媒体に吐出される。

一方、インクを脱気させる場合は、まず、第１流路切替弁６１をインクが第３インクチューブ２３から脱気装置５０へ流れる方向に、かつ、第２流路切替弁６２をインクがサブタンク３０から第３インク供給チューブ２３へ流れる方向に切替える。これにより、サブタンク３０，第２流路切替弁６２，第３インク供給チューブ２３，第１流路切替弁６１，脱気装置５０の順で循環させ、再びサブタンク３０に戻す循環経路が形成される。
ついで、ポンプ７０を作動させて、循環経路内のインクを循環させることにより、脱気装置５０にてインクが脱気される。

このように、実施例１によれば、メインタンク１０にはインクを戻さずに、サブタンク３０のみにインクを戻す循環経路を形成したので、必要最小限のインク循環で脱気が可能となり、脱気装置５０の容量を必要最小限にすることができ、しかも、小型の脱気装置を用いても、確実に脱気が行えるようになった。

また、インクジェット４０の使用を長時間停止した場合、循環経路のない従来のタイプでは、インクジェットヘッド４０から脱気装置５０の間にあったインクを吐出し、脱気したインクを満たした後に、使用を開始する必要があったが、循環経路を用いてインクを循環し、脱気可能にしたことで、インクを無駄にすることが無くなった。

さらに、脱気装置５０を循環経路上の第１インク供給チューブ２１に設けた（第２インク供給チューブ２２に設けていない）ので、サブタンク３０からのインクをインクジェットヘッド４０が吐出する場合に、圧力の損失がなくなり、インクジェットヘッド４０におけるインクの吐出不良を防止することができた。

さらにまた、第１インク供給チューブ２１に設けられた脱気装置５０の手前にインクを戻したので、メインタンク１０からのインクも、第３インク供給チューブ２３からのインクも同じ場所で脱気可能となり、作業効率が向上した。

図３は、本発明によるインク供給装置の実施例２を模式的に示す図である。
なお、前述した実施例１と同様な機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾に統一した符号を付して、重複する説明や図面を適宜省略する。
実施例２のインク供給装置における、実施例１のインク供給装置１００と異なる点は、第２流路切替弁６２Ａが、インクジェットヘッド４０の内部に設けられ、インクジェットヘッド４０のインク吐出口の手前からインクを戻すように、第３インク供給チューブ２３Ａが配置されている点である。

このように、実施例２によれば、インクを循環させて脱気を行う場合に、実施例１では循環させることができない、インクジェットヘッド４０から第２流路切替弁６２までの間のインクも循環させることができたので、インクの脱気効率が向上した。

（変形例）
以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
（１） 図４は、図２に示すサブタンクの一変形例を模式的に示す図である。上述した各実施例では、サブタンク３０は、硬質材料を使用する例で説明したが、例えば、図４に示すように、レトルトパックのような袋状のパック（軟質容器）を用いてもよい。この場合の供給インクの圧力調整は、パックの高さを調整することで行い、サブタンク３０Ａ内のインクの残量は、パックの厚みを計測し、インクの残量を換算するインク残量検出センサ３１Ａを用いて行い、インク量の増減は、袋の膨らみにより調節する。このようにすれば、空気の混入をより防止することができるので、インクの脱気状態を長時間保持でき、循環経路にインクを頻繁に流さなくてよくなるので、作業効率が向上する。

（２） 図５は、図２に示すサブタンクの他の変形例を模式的に示す図である。上述した各実施例では、サブタンク３０の圧力調整は、ジャッキ３３を上下させる例で説明したが、例えば、図５に示すように、真空発生機３４Ｂと真空レギュレータ３５Ｂなどとを備え、真空引き方式を用いたサブタンク３０Ｂとしてもよい。このようにすれば、ジャッキ３３のスペースをなくすことができ、また、ジャッキ３３を上下させなくて済むので、作業が簡易化し、空気の混入も、より防止することができる。

（３） 上述した各実施例では、脱気装置５０は、循環経路上の第１インク供給チューブ２１に設置されている例で説明したが、循環経路上であれば、第２インク供給チューブ２２や第３インク供給チューブ２３に設置してもよく、メインタンク１０からインクジェットヘッド４０までの経路上に設置してあってもよい。また、脱気装置５０は、真空引きにより、インク内の気体を除去する方法で説明したが、超音波源をインクと接触させ、インク内の気体を除去する方法でもよい。

（４） 上述した各実施例では、サブタンク３０より下流のインクを第１インク供給チューブ２１に戻す例で説明したが、サブタンク３０に直接戻してもよい。

（５） 上述した各実施例では、インク供給チューブ２０は、樹脂などの軟質なもので説明したが、ステンレスなどの硬質なものでもよい。

本発明によるインク供給装置の実施例１を模式的に示す図である。 図１におけるサブタンクをより詳細に示した図である。 本発明によるインク供給装置の実施例２を模式的に示す図である。 図２に示すサブタンクの一変形例を模式的に示す図である。 図２に示すサブタンクの他の変形例を模式的に示す図である。

符号の説明

１０ メインタンク
１１ コンプレッサ
１２ レギュレータ
２０ インク供給チューブ
２１ 第１インク供給チューブ
２２ 第２インク供給チューブ
２３ 第３インク供給チューブ
３０ サブタンク
３１ 液面検出センサ
３２ フィルタ
３３ ジャッキ
４０ インクジェットヘッド
５０ 脱気装置
６０ 流路切替弁
６１ 第１流路切替弁
６２ 第２流路切替弁
７０ ポンプ
８０ 開閉弁
１００ インク供給装置

Claims (5)

1. インクが蓄えられたメインタンクと、
   前記メインタンクからインクを搬送する第１流路と、
   前記第１流路からのインクを一時的に保持し、そのインクの圧力を調整するサブタンクと、
   前記サブタンクからインクを搬送する第２流路と、
   前記第２流路からのインクを吐出するヘッド部と、
   前記メインタンクから前記ヘッド部までの経路の一部に設けられた脱気装置と、
   を備えたインク供給装置であって、
   前記サブタンクより下流のインクを前記サブタンクに戻すためのリターン流路が設けられていること、
   を特徴とするインク供給装置。
2. 請求項１に記載されたインク供給装置において、
   前記リターン流路は、前記ヘッド部のインク吐出口の手前からインクを戻すこと、
   を特徴とするインク供給装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載されたインク供給装置において、
   前記脱気装置は、前記リターン流路を含めたインクの循環経路の一部に設けられていること、
   を特徴とするインク供給装置。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載されたインク供給装置において、
   前記脱気装置は、前記リターン流路及び／又は前記第１流路に設けられていること、
   を特徴とするインク供給装置。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載されたインク供給装置において、
   前記脱気装置は、前記第１流路に設けられており、
   前記リターン流路は、前記脱気装置の手前にインクを戻すこと、
   を特徴とするインク供給装置。
   

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