JP2008200914A - インクジェット記録装置およびインク供給方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 インクジェット記録装置再稼動時にインクジェットヘッドの吐出不良を起こすことなく、また、無駄なインク消費を行わずにインクジェットヘッドの吐出が出来るインクジェット記録装置およびインク供給方法を提供する。
【解決手段】 インクを収容するメインタンク１０と、インクを吐出することにより被記録媒体に印刷を行なうインクジェットヘッド４０と、メインタンク１０からインクジェットヘッド４０にインクを搬送するインク供給路と、インク供給路中に設けられたインクを一時的に保持するサブタンク２０と、前記インク供給路中に設けられた前記インク内の気体を取り除くための脱気装置３０と、脱気装置３０とインクジェットヘッド４０の間のインク供給路を遮断するインク供給路遮断手段とを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、記録媒体に液滴を吐出するインクジェットプリンタなどに好適に利用できるインクジェット記録装置およびインク供給方法に関する。

図３に示すように、従来の一般的なインクジェット記録装置は、所望の体積のインク滴 を被記録媒体に対して吐出するインクジェットヘッド４０に、交換もしくは補充可能なインクを供給するインクタンク１０をインク供給路８０を介して接続する構成になっている。

インクジェット記録装置は、インク供給タンクからインクの供給を受けるインクジェットヘッドを記録用紙の紙巾方向に往復動させて印刷する関係上、大量の印刷を行う記録装置にあっては、インク供給タンクを筐体に設置し、インク供給路を介してインクジェットヘッドにインクを供給する手法が採られている。

インクジェットヘッドを駆動するに当たり、その安定動作を確保する為には、インクジェットヘッドの吐出ノズル面に印加される圧力をある範囲内に制御する事が必要である。この圧力について、ノズルからのインクの吐出に係わらない意図せぬ流出とぼた落ちを避ける為に、インクの吐出を妨げないように負の値である負圧が一定以下となるような圧力の適正範囲が、インクジェットヘッドによって決まっている。

小容量のインクタンクの場合には、そのインクジェット印字装置内での高さをインクジェットヘッドの高さに対して相対的にある位置に配置する事により、この圧力制御を行う事ができる。しかしその場合は、インクタンク内のインク量が最大の場合と空に近くなった場合とで、インクジェットヘッドに加わる圧力は変動する。

この圧力変動範囲がインクジェットヘッドの安定駆動の為の適正範囲を超える場合には、図３に示したように、更にこのインクタンクとインクジェットヘッドとを接続するインク供給路の途中にサブタンク２０を設けて、その内部に一旦インクを溜めて、そこからインクジェットヘッドにインクを供給する構成が採用されている。

このような構成では、サブタンクの中のインクの水位をインク量監視センサーで計測し、水位が下がってインクジェットヘッドに印加される圧力がその適正範囲の下限を下回る前にインクタンクからインクをサブタンクに汲み上げ、インクジェットヘッドに印加される圧力をその適正範囲の上限を上回らない範囲内で制御する。

ところで、インクジェットヘッドは、圧力発生室のインクを加圧して液滴を発生させる関係上、インクに気泡が含まれていると、インクの加圧力が低下して液滴の吐出性能も低下するため、インクジェットヘッドに溶存空気を含まないインクを供給する必要がある。このため、工場で十分に脱気されたインクをカートリッジや、パウチに収容し、遮気容器に梱包したものが商品として提供されており、脱気効果を維持できるようにインク供給路はガスバリア性の高い可撓性のチューブが採用されている。

ところが、大判の記録媒体を用いてポスター等を印刷するインクジェット記録装置にあっては、印刷時に大量のインクを消費するため、インク供給路内に脱気系を組み込むことにより気泡の含有した非脱気のインクでも供給できるよう、インク供給タンクが外部からインクの注入が可能なタンクとして構成され、このインク供給タンクのインクを外部から負圧の作用を受ける中空繊維束からなる脱気装置を介して前記インクジェットヘッドに供給する手段が提案されている（例えば特許文献１、２）。
特開平１１−４８４９１ 特開２００６−２３９８５９

上述のようなインクジェット記録装置において、装置停止状態の場合、通常はインクの粘度上昇を防ぐため脱気装置に負圧作用を及ぼす真空ポンプは作動させない。この場合時間経過とともに脱気装置内のインクに空気が再溶解し、更にはインク供給路内乃至はインクジェットヘッド内のインクにも空気の再溶解が進む。この状態で再度装置を稼動させると、脱気効果のないインクによりインクジェットヘッドの吐出不良を起こす問題があった。また、装置再稼動時に真空ポンプを作動し、脱気装置とインクジェットヘッドの間のインクを強制的に排出する必要があり、インクコストがかかってしまうという問題も生じる。

そこで本発明は、装置再稼動時にもインクジェットヘッドの吐出不良を起こすことなく、また、無駄なインク消費を行わずにインクジェットヘッドの吐出が出来るインクジェット記録装置およびインク供給方法を提供することである。

上記課題を解決する本発明の第１の態様は、インクを収容するメインタンクと、前記インクを吐出することにより被記録媒体に印刷を行なうインクジェットヘッドと、前記メインタンクから前記インクジェットヘッドにインクを搬送するインク供給路と、前記インク供給路中に設けられた前記インクを一時的に保持するサブタンクと、前記インク供給路中に設けられた前記インク内の気体を取り除くための脱気装置と、前記脱気装置と前記インクジェットヘッドの間の前記インク供給路を遮断するインク供給路遮断手段と、前記被記録媒体を搬送する搬送手段とを有するインクジェット記録装置にある。

本発明の第２の態様は、前記脱気装置が、前記メインタンクと前記サブタンクの間の前記インク供給路中に設置されていることを特徴とする第１の態様に記載のインクジェット記録装置にある。

本発明の第３の態様は、前記インク供給路遮断手段が、チューブポンプであることを特徴とする第１の態様または第２の態様に記載のインクジェット記録装置にある。

本発明の第４の態様は、前記インク脱気装置が、前記サブタンクと前記インクジェットヘッドの間の前記インク供給路中に設置されていることを特徴とする第１の態様から第３の態様に記載のインクジェット記録装置にある。

本発明の第５の態様は、前記インク供給路遮断手段が、前記インクジェットヘッドを加圧するために設けられた開閉弁であることを特徴とする第１の態様から第４の態様に記載のインクジェット記録装置にある。

本発明の第６の態様は、前記脱気装置が外部から真空引きする真空引き手段により脱気される中空繊維束を有する脱気装置であることを特徴とする第１の態様から第５の態様に記載のインクジェット記録装置にある。

本発明の第７の態様は、前記インク供給路遮断手段と前記真空引き手段とを制御する制御手段を有することを特徴とする第１の態様から第６の態様に記載のインクジェット記録装置にある。

本発明の第８の態様は、インクを収容するメインタンクと、前記インクを吐出することにより被記録媒体に印刷を行なうインクジェットヘッドと、前記メインタンクから前記インクジェットヘッドにインクを搬送するインク供給路と、前記インク供給路中に設けられた前記インクを一時的に保持するサブタンクと、前記インク供給路中に設けられた前記インク内の気体を取り除くための脱気装置と、前記脱気装置と前記インクジェットヘッドの間の前記インク供給路を遮断するインク供給路遮断手段と、前記被記録媒体を搬送する搬送手段とを有するインクジェット記録装置におけるインク供給方法であって、前記インクジェット記録装置が停止した後再稼動する場合、前記インク供給路遮断手段と前記インク脱気装置とを制御する制御手段が、前記インク脱気装置を動作させた後に前記インク供給路遮断手段を開放させるインク供給方法にある。

上述のように本発明では、脱気装置とインクジェットヘッドの間にインクを遮断する手段を設置したため、装置停止状態に空気の再溶解がインクジェットヘッドまで到達することなく、装置再稼動時にインクジェットヘッドの安定性を確保し、さらに、従来より少量のインク消費でインクジェットヘッドの吐出安定性を確保することが出来るという効果がある。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

＜第一の実施の形態＞
図１は本発明によるインクジェット記録装置の第一の実施の形態を表したブロック図である。

インク供給装置は、メインタンク１０と、インク供給路８０と、サブタンク２０と、脱気装置３０と、インクジェットヘッド４０と、ポンプ６１〜６３などとを備える。インク供給路８０は図１において一点鎖線で囲われた部分である。

メインタンク１０は、インクが蓄えられている容器であり、材質はステンレスなどの金属や樹脂など特に制限されない。

インク供給路８０は、メインタンク１０からサブタンク２０までインクを搬送する供給路である第１インク供給路８１と、サブタンク２０からインクジェットヘッド４０までインクを搬送する供給路である第２インク供給路８２を有している。第１インク供給路８１、第２インク供給路８２はそれぞれ図中の点線で囲われた部分である。そして、インク供給路８０において、メインタンク１０に近い方が上流側、インクジェットヘッド４０に近い側が下流側となる。

また第１インク供給路８１には、メインタンク１０とサブタンク２０の間に、上流側から脱気装置３０、第１インク供給路ポンプ６１、とが設置されている。第２インク供給路８２には、サブタンク２０とインクジェットヘッド４０との間に、第２インク供給路ポンプ６２、第２インク供給ポンプ６２と並行して配置されたインクの供給路を遮断するための手段である開閉弁５５、とが設置されている。また、第２インク供給ポンプ６２は開閉弁５５が閉じている場合に第２インク供給路ポンプ６２側をインクが通るように分岐され配置されている。開閉弁５５はインクの供給路を遮断するための手段なので、代わりに、栓やシャッターなどを用いることも可能である。

さらに、第１インク供給路ポンプ６１と真空ポンプ６５の動作を制御することが可能な制御基板７０が設置されている。

サブタンク２０は、袋状のパックを備えてあり、脱気されたインクを保持する。またサブタンク２０は、サブタンク２０内のインクを一定量に保つように制御する機構を備えたインク量保持装置２１も備えている。そして、サブタンク２０内のインクが減少すると、第１インク供給路ポンプ６１によりメインタンク１０からインクを汲み上げる。

図４は脱気装置の一例の断面図である。脱気装置３０は、図４に示すように、中空繊維糸９０と、ゴム製のＯリング９１と、排気口９２と、真空ポンプ６５を有し、構成されている。入り口側流路９５から出口側流路９６へ図中の矢印で示す方向にインクが流れる。そして、気体透過性を有する中空繊維糸９０の中にインクを通し、排気口９２から真空ポンプ６５により真空引きし、インク中に溶存する空気などの気体を除去する。図４では、脱気装置３０の中空繊維糸９０の一端側から他端側にインクを通すように構成したが、本発明の構成はこれに限定されるものではない。真空層９３とインク層９４はＯリング９１により仕切られている。そして、真空層９３とインク層９４からインクや気体が漏れ出さないように支持体９７によってＯリング９１は固定される。通常、脱気装置３０は、インクジェットヘッド４０の吐出中、充填中にかかわらず真空ポンプ６５により真空引きされているが、装置停止時には、真空ポンプ６５も停止し、脱気装置３０は大気開放状態である。

インクジェットヘッド４０は、記録媒体にインクを吐出することにより印刷を行うインクジェットプリンタのヘッドである。ここでいうインクジェットプリンタは、パターニング分野や、大量印刷を行う産業用インクジェットプリンタ、カラーフィルタ、有機ＥＬのパターニングなどに用いられるプリンタを含んでいる。インクジェットヘッド４０の充填方法は後で詳細に説明する。

第１インク供給路ポンプ６１、第２インク供給路ポンプ６２、吸引ポンプ６３は、ポンプであり、本実施の形態ではチューブをしごくことでインクを搬送するチューブポンプであり、インク搬送時以外はインク供給路８０を遮断している。

次に、インクの流れと充填方法について説明する。インクジェットヘッド４０でインクを吐出する場合には、第２インク供給路８２の開閉弁５５を開放させることでインクジェットヘッド４０からインクが吐出される。インクジェットヘッド４０へインクを充填、又はクリーニングする場合、第２インク供給路８２の開閉弁５５を閉じ、第２インク供給路ポンプ６２を作動させ加圧で行う方法と、吸引キャップ７５を介して吸引ポンプ６３を作動させ吸引で行う方法がある。このとき、インク吐出または充填によりサブタンク２０の容量が減少すると、インク量保持装置２１により第１インク供給路ポンプ６１が作動しメインタンク１０よりサブタンク２０へインクが供給され、サブタンク２０は常に一定インク量を保つ。

上述の吐出充填の場合は、インクジェット記録装置稼動時であり、脱気装置３０は真空ポンプ６５により真空引きされているため、インク中に溶存する空気は除去され、脱気効果の得られたインクがインクジェットヘッド４０に充填される。インクジェット記録装置を停止する場合には真空ポンプ６５も停止させるため、時間が経つに連れて脱気装置３０内のインクに空気が再溶解を起こす。しかし、脱気装置３０とインクジェットヘッド４０の間にチュービングポンプである第１インク供給路ポンプ６１が設置されインク供給路８１を遮断しているため、脱気装置３０で空気が再溶解したインクは第１インク供給路ポンプ６１で遮断され、インクジェットヘッド４０までのインクは脱気効果を失わない。このため、インクジェット記録装置再稼動時にも、インクジェットヘッド４０の吐出を良好に行うことが出来る。

さらに、インクジェット記録装置再稼動時に、制御基板７０により真空ポンプ６５を作動させた後にインクジェットヘッド４０の吐出または充填を行うことにより、サブタンク２０のインク量保持装置２１が作動し、第１インク供給路ポンプ６１を通って、脱気装置３０で脱気効果の得られたインクを下流のインクジェットヘッド４０に流すことが出来る。

この方法により、インクジェット記録装置再稼動時でも脱気効果の得られたインクをインクジェットヘッド４０に充填することができるため、インクジェットヘッド４０の吐出安定性を確保し、さらに、従来より少量のインク消費でインクジェットヘッド４０の吐出安定性を確保することができる。

＜第二の実施の形態＞
図２は本発明によるインク供給装置の第二の実施の形態を表したブロック図である。
なお、前述した第一の実施の形態と同様の機能を果たすものについては、同一の符号を付して、重複する説明は適宜省略する。

第二の実施の形態のインクジェット記録装置における、第一の実施の形態との異なる点は、第１インク供給路８１には、第１インク供給路ポンプ６１のみで、第２インク供給路８２中のサブタンク２０とインクジェットヘッド４０の間に脱気装置３０と、第２インク供給路ポンプ６２、第２インク供給ポンプ６２と並行して配置されたインクの供給路を遮断するための手段である開閉弁５５、とが設置されており、第２インク供給ポンプ６２は開閉弁５５が閉じている場合に第２インク供給路ポンプ６２側をインクが通るように分岐され配置されている点である。

この構成では、インクジェット記録装置の停止時に、第２インク供給路ポンプ６２と開閉弁５５を閉じることでインク供給路８２を遮断する。さらに、第一の実施の形態と同様に、インクジェット記録装置再稼動時に、制御基板７０により真空ポンプ６５を作動させた後に、インクジェットヘッド４０の吐出を行う場合と吸引により充填を行う場合は開閉弁５５を開放し、脱気装置３０で脱気効果の得られたインクが下流のインクジェットヘッド４０に流れる。また、インクジェットヘッド４０に加圧充填を行う時には、開放弁５５を閉じたまま第２インク供給路ポンプ６２を作動させ、加圧により行う。このとき、サブタンク２０のインク量保持装置２１が作動し、第２インク供給路ポンプ６２を通って、脱気装置３０で脱気効果の得られたインクが下流のインクジェットヘッド４０に流すことが出来る。

このような第二の実施の形態では、脱気装置３０がインクジェットヘッド４０の近傍に配置されているため、より脱気効果の得られたインクがインクジェットヘッド４０に充填されるため、吐出安定性がさらに増す利点がある。

図５は、インクジェット記録装置の概略斜視図である。

本実施形態のインクジェット記録装置１は、色毎に設けられたインクジェットヘッド部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、を走査するインクジェット記録装置である。インクジェット記録装置１には、インクジェットヘッド部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄを搭載するキャリッジ７と、フレキシブルチューブからなるインク供給管６と、そのインク供給管６を介してインクジェットヘッド部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄの各々にインクを供給するメインインクタンク１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄも具備する。インク供給管６はインク供給路の一部でもある。

キャリッジ７は、一対のガイドレール３ａ、３ｂ上に軸方向に移動自在に搭載されている。以降、この軸方向の移動を主走査方向という。ガイドレール３ａ、３ｂの一端側には駆動モータ４が設けられており、この駆動モータ４による駆動力によってタイミングベルト５を動かし、さらにタイミングベルト５に接続されたキャリッジ７を移動させる。キャリッジ７には、移動位置を高精度に把握するために、例えば、図示しない光学式リニアエンコーダ等が設けられている。

さらに、キャリッジ７の搬送方向と直交する方向の両端部側には、ガイドレール３ａ、３ｂに沿ってそれぞれ一対の搬送ローラ２ａ，２ｂが設けられている。これらの搬送ローラ２ａ、２ｂは、キャリッジ７の搬送方向と直交する方向に、被記録媒体Ｓを搬送するものである。以下、被記録媒体Ｓが搬送される方向を副走査方向を呼ぶ。

そして、これら搬送ローラ２ａ、２ｂによって被記録媒体Ｓを送りつつキャリッジ７をその送り方向とは直交方向に走査することにより、インクジェットヘッド部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄによって被記録媒体Ｓ上にインクを吐出して文字及び画像等が記録される。

なお、本実施形態のインクジェットヘッド部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄは、単色のインクを吐出するものであり、それぞれ黒色（Ｂ）、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の４色に対応して４つ並設されてキャリッジ７に搭載されている。また、インクジェットヘッド部には脱気装置、インクジェットヘッド、インク供給路の一部が搭載されている。

また、メインインクタンク１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄは、各インクジェットヘッド部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄに対応して色毎に４つ設けられている。このようなメインインクタンク１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄは、好ましくは、キャリッジ７の主走査方向の移動や、被記録媒体Ｓの移動の邪魔にならない位置で、且つインクジェットヘッド部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ内に負圧を与えるように、インクジェットヘッド部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄのインクを噴出するノズル開口よりも所定量低い位置に設けられている。

このようなインクジェット記録装置１によって、被記録媒体Ｓを副走査方向に移動すると共にインクジェットヘッド部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄを主走査方向に移動することにより、被記録媒体Ｓの全面に印刷することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、勿論このような構成に限定されるものではない。

本発明に係るインク供給装置の第一の実施の形態を表したブロック図である。 本発明によるインク供給装置の第二の実施の形態を表したブロック図である。 従来のインク供給装置のブロック図である。 脱気装置の一例の断面図である。 インクジェット記録装置の概略斜視図である。

符号の説明

１０ メインタンク
２０ サブタンク
３０ 脱気装置
４０ インクジェットヘッド
５５ 開閉弁
６１ 第１インク供給路ポンプ
６２ 第２インク供給路ポンプ
６３ 吸引ポンプ
６５ 真空ポンプ
７０ 制御基板
７５ 吸引キャップ
８０ インク供給路
８１ 第１インク供給路
８２ 第２インク供給路
９０ 中空繊維糸
９１ Ｏリング
９２ 排気口
９３ 真空層
９４ インク層

Claims (8)

1. インクを収容するメインタンクと、
   前記インクを吐出することにより被記録媒体に印刷を行なうインクジェットヘッドと、
   前記メインタンクから前記インクジェットヘッドにインクを搬送するインク供給路と、
   前記インク供給路中に設けられた前記インクを一時的に保持するサブタンクと、
   前記インク供給路中に設けられた前記インク内の気体を取り除くための脱気装置と、
   前記脱気装置と前記インクジェットヘッドの間の前記インク供給路を遮断するインク供給路遮断手段と、
   前記被記録媒体を搬送する搬送手段とを有するインクジェット記録装置。
2. 前記脱気装置が、前記メインタンクと前記サブタンクの間の前記インク供給路中に設置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。
3. 前記インク供給路遮断手段が、チューブポンプであることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記インク脱気装置が、前記サブタンクと前記インクジェットヘッドの間の前記インク供給路中に設置されていることを特徴とする請求項１から請求項３に記載のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
5. 前記インク供給路遮断手段が、前記インクジェットヘッドを加圧するために設けられた開閉弁であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
6. 前記脱気装置が外部から真空引きする真空引き手段により脱気される中空繊維束を有する脱気装置であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
7. 前記インク供給路遮断手段と前記真空引き手段とを制御する制御手段を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
8. インクを収容するメインタンクと、前記インクを吐出することにより被記録媒体に印刷を行なうインクジェットヘッドと、前記メインタンクから前記インクジェットヘッドにインクを搬送するインク供給路と、前記インク供給路中に設けられた前記インクを一時的に保持するサブタンクと、前記インク供給路中に設けられた前記インク内の気体を取り除くための脱気装置と、前記脱気装置と前記インクジェットヘッドの間の前記インク供給路を遮断するインク供給路遮断手段と、前記被記録媒体を搬送する搬送手段とを有するインクジェット記録装置におけるインク供給方法であって、
   前記インクジェット記録装置が停止した後再稼動する場合、前記インク供給路遮断手段と前記インク脱気装置とを制御する制御手段が、前記インク脱気装置を動作させた後に前記インク供給路遮断手段を開放することを特徴とするインク供給方法。

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