JP2003127435A

JP2003127435A - インクジェットプリンタ

Info

Publication number: JP2003127435A
Application number: JP2001331215A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kagami; 孝各務; Toshitaka Ogawa; 俊孝小川; Satoru Hida; 悟飛田
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2001-10-29
Filing date: 2001-10-29
Publication date: 2003-05-08

Abstract

(57)【要約】【課題】パージ動作によって回収されたインクを再利
用できるようにプリンタ内で処理し、インクを再利用す
るインクジェットプリンタを提供する事でランニングコ
ストを低減して経済効果を高め、インク補充などのメン
テナンス回数が少ないプリンタを提供する事である。【解決手段】インク滴を吐出するノズルを有する印刷
ヘッドと、該印刷ヘッドにインクを供給するインクボト
ルと、前記印刷ヘッドの保全を目的としたキャップ機構
と、インクを吸引するパージ機構と、前記印刷ヘッド表
面を清掃するワイパーブレードとを有するインクジェッ
トプリンタにおいて、前記キャップ機構を介して前記
印刷ヘッドから排出されるインクを濾過する濾過手段
と、前記印刷ヘッドから排出された回収インクの粘度調
整を行なう粘度調整手段と、前記印刷ヘッドから排出さ
れた回収インクの脱泡処理を行なう脱泡手段を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットプ
リンタに関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットプリンタは、低価格で写
真高画質を出力できる点で、レーザープリンタ、熱転写
プリンタなどの他のプリンタに対して優位であり、パ
ーソナルユースのみならず、ビジネスユースにまで需要
がある。

【０００３】まず、従来のインクジェットプリンタの概
略を説明する。図２に従来のインクジェットプリンタの
一例の概略図を示す。なお、図の一部は説明の為に断面
で示してある。

【０００４】１は印刷ヘッド、２はキャップ、３はイン
ク吸引ポンプ、７はインク回収ボトル、１１は回収イン
ク、１５はインクレベルセンサ、１６はインク、１７は
インクボトル、１８はメディアである。

【０００５】印刷ヘッド１は図示していないインクを吐
出するノズル及びインクを吐出させる圧力を発生する素
子を多数有している。この素子の駆動を制御する事によ
って、メディア１８へインクを吐出させ画像、文字等を
形成する。吐出させるインクはインクボトル１７に蓄え
られており、チューブなどを通過して印刷ヘッド１へと
搬送される。印刷及び後述するパージ動作などの保全動
作を行なえばインクボトル１７内のインク１６は減って
いくので、インクボトル１７内のインク量をインクボト
ルセンサ１５で常に監視して、インク無し直前に印刷動
作を停止させて、インク無しによる印刷不良を防いでい
る。

【０００６】インクジェットプリンタは長期間使用しな
いと、インクの水分が蒸発して前述した印刷ヘッド１の
ノズルからインクの乾燥が進んでいく。インクが乾燥す
れば粘度が上昇するので、通常インクを吐出させる圧力
ではインクが吐出できなくなる為に印刷不良を起こす。
そこで、ノズル内でのインク乾燥防止の為に、印刷動作
時以外ではキャップ２を印刷ヘッド１へ押しつけて密閉
し、水分の蒸発を極力抑えるようとしているが、キャッ
プ２内にも容積があるので、キャップ２内の蒸気が飽和
するまでノズルから水分は蒸発する為にその効果は完全
ではない。その為、定期的にパージ動作を行なってい
る。パージ動作とは、印刷ヘッド１へキャップ２を押し
つけて密着させ、インク吸引ポンプ３で強制的にインク
をノズルから排出させる事である。この動作を行なう事
によって、前述した粘度の上がったインクをノズルから
取り除く。また、パージ動作はインクの初期充填を行な
う際にも実施される。パージ動作を行なった後は印刷ヘ
ッド１の表面が汚れる為、図示しないワイパーで印刷ヘ
ッド表面を拭きとり、清掃を行なう。パージ動作によっ
て、強制的に排出させたインクはインク回収ボトル７に
回収される。インク回収ボトル７の代わりにフェルト等
の水分を吸収し易い材質を使用してインクを吸収させ、
更に大気にさらす事で蒸発させてしまう構成も特に家庭
用の小型インクジェットプリンタでは多くとられてい
る。

【０００７】パージ動作によって強制的にノズルから排
出されたインクは通常は再利用せずに捨てられてしま
う。その大きな理由は、（１）異物の混入、（２）イン
ク成分の変化（インクの粘度上昇など）、インクへの気
泡の溶け込み等があげられる。

【０００８】（１）インクへの異物の混入は、印刷ヘッ
ド１の表面には紙紛などのゴミが多く付着しており、こ
れらのゴミも回収インク１１には混入している。これを
再利用すると、印刷ヘッド１に存在するノズルは数十μ
m程度の径である為、ノズル詰まりを起こし、インク不
吐出の原因となり、結果として印刷不良となってしま
う。

【０００９】（２）インク成分の変化は、インク成分の
内、蒸発し易い成分、例えば水や溶剤などはグリセリン
などよりも先に蒸発してしまい、回収インク１１は粘度
等のインク成分が大きく低下してしまう。インク成分が
変化したものを再利用すると、インク不吐出やインク吐
出速度の変化によってインクのメディア１８への着弾位
置がずれる現象が発生して印刷不良となってしまう。

【００１０】（３）インクへの気泡の溶け込みは、イン
ク回収ボトル７や回収インク１１が通過する経路の構成
によっても変わってくるが、インクが大気に触れる時間
が長くなる為、インクに気泡が溶け込んでくる。

【００１１】インクに気泡が十分に溶け込んだものを再
利用すると、前述したようにノズル径はとても小さく、
また、印刷ヘッド１のインク経路は複雑な為、気泡が印
刷ヘッド１内に溜まってしまう。一度印刷ヘッド１内に
気泡が溜まると、張り付いたような状態となってしま
い、気泡が抜けなくなる。しかし、この気泡が存在する
事によって、インクをノズルから吐出させる圧力が気泡
の伸縮性によって吸収されてしまい、インク不吐出、イ
ンク吐出速度の減少といった現象を引き起こし、印刷不
良となってしまう。

【００１２】一般的な家庭で使用されるインクジェット
プリンタはシリアル方式であり、ノズル数も少ないが故
にパージ動作によるインク消費量はそれほど多くない
為、上述したようにパージ動作によって使用されたイン
クは廃棄もしくは大気への乾燥といった手段をとるが、
高速印刷を目的としたライン方式では、ノズル数がシリ
アル方式の数十倍にもなる。従って、パージ動作によっ
て使用されるインク量も比例的に増大し、ランニングコ
ストが上がってしまう。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、パー
ジ動作によって回収されたインクは再利用できずに捨て
られる事がほとんどである。しかし、ライン方式などノ
ズル数の多いインクジェットプリンタではパージ動作に
よって回収されるインク量は多量であり、ランニングコ
ストが大きく上がってしまう結果となり不経済である。
また、インクカートリッジ交換、インク補給などによっ
て印刷が中断してしまい印刷時間が余計にかかってしま
い、インクカートリッジ交換、インク補給などの作業回
数も増大してしまう。

【００１４】本発明の目的とするところは、パージ動作
によって回収されたインクを再利用できるようにプリン
タ内で処理し、インクを再利用するインクジェットプリ
ンタを提供する事でランニングコストを低減して経済効
果を高め、インク補充などのメンテナンス回数が少ない
プリンタを提供する事である。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、インク滴を吐出するノズルを有する印刷ヘ
ッドと、該印刷ヘッドにインクを供給するインクボトル
と、前記印刷ヘッドの保全を目的としたキャップ機構
と、インクを吸引するパージ機構と、前記印刷ヘッド表
面を清掃するワイパーブレードとを有するインクジェッ
トプリンタにおいて、前記キャップ機構を介して前記
印刷ヘッドから排出されるインクを濾過する濾過手段
と、前記印刷ヘッドから排出された回収インクの粘度調
整を行なう粘度調整手段と、前記印刷ヘッドから排出さ
れた回収インクの脱泡処理を行なう脱泡手段を備えた事
が第一の特徴である。更に本発明は、前記キャップ機構
を介して前記印刷ヘッドから排出された回収インクの一
時保留機構と該回収インクの強制濾過手段を有した事が
第二の特徴である。更に本発明は、前記キャップ機構を
介して前記印刷ヘッドからインクを排出させるパージ動
作を行なう直前に、前記印刷ヘッドのノズルが存在する
面をワイピング部材によって汚れを拭き落とすワイピン
グ動作及び前記ノズルからインクを用紙上でない場所に
吐出して廃棄するリフレッシュ動作を実施する事が第三
の特徴である。更に本発明は、未使用インクのインク無
しを検出してから前記回収インクを使用する事が第四の
特徴である。更に本発明は、前記回収インクは、未使用
のインクに少しずつ混合させながら使用する事が第五の
特徴である。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１に本発明によるインクジェッ
トプリンタの実施例を示す。図の一部は説明上、断面表
示してある。１は印刷ヘッド、２はキャップ、３はイン
ク吸引ポンプ、４はフィルタ、５は弁（キャップ側）、
６は弁（補給ボトル側）、７はインク回収ボトル、８は
補給ボトル、９は補給液、１０は質量計、１１は回収イ
ンク、１２は減圧ポンプ、１３は弁（インクボトル
側）、１４はインク搬送用ポンプ、１５はインクレベル
センサ、１６はインク、１７はインクボトル、１８はメ
ディア、１９は補給用ポンプである。

【００１７】まず、各部位毎に説明する。印刷ヘッド１
はインクを吐出させるノズル及び圧力を発生する素子が
多数存在しており、圧力を発生する素子を制御する事で
インクをメディア１８へ吐出させて画像、文書等を形成
させるものである。キャップ２はインク充填や印刷ヘッ
ド保全の為にパージ動作を実施する時及びインク乾燥防
止の為のキャッピングを行なう場合に用いる。フィルタ
４はインク内に混入したゴミを濾過するものである。補
給液９は回収インク１１を元のインク１６の成分に極力
戻す為に回収インク１１へ混合させる液体である。これ
は補給する液体の種類によって複数存在して良い。ま
だ、補給液は液体でなく固体でも良いが、回収インクに
混合する事を考慮すると、液体のほうが有利である。

【００１８】質量計１０は回収インク１１の量を測定し
て、補給液９の混合量を決定する為に使用する。回収イ
ンク１１は、インク充填や印刷ヘッド保全の為に使用さ
れ、印刷には使用されなかったインクの事である。減圧
ポンプ１２は、回収インク１１内に溶け込んだ気泡を真
空脱泡する為に、回収ボトル７内を減圧するものであ
る。インクレベルセンサ１５はインクボトル内のインク
量を監視して、インク無しの警告や再利用インクの搬送
量を調整するものである。インクボトルは図ではインク
ボトル１７の一部を大気開放させて水頭差でインクを保
持する構成となっているが、後述する脱泡処理をより有
効にする為にインクを袋状の容器に詰め、供給経路以外
は外気との接触をさせない事実上密閉状態とする方法も
ある。メディア１８は通常は用紙であるが、布やアルミ
板など、インクジェットプリンタで印刷できる媒体を指
す。

【００１９】ここで、インク再利用について説明する。
パージ動作によって回収された回収インク１１がインク
ボトル内に入っている未使用のインク１６と違う点は、
（１）異物混入、（２）インク成分の変化、（３）イン
クへの気泡の溶け込みである。（１）の異物混入につい
てはインク吸引ポンプ３でインクを強制的に吸引した後
のインクを、インク濾過用のフィルタ４を通す事によっ
て対応する。（２）のインク成分の変化は主にインク粘
度の増加であるが、主に蒸発する成分は水分、溶剤など
とわかっている為、その成分が減少したと仮定して、そ
の分を補給すれば初期状態のインク成分に近づける事が
できる。（３）のインクへの気泡の溶け込みは大気にさ
らされる事で起こり、そのままでは印刷ヘッド１内に気
泡を入れてしまうとインク吐出に悪影響を及ぼすので、
脱泡処理する必要がある。その為、後述する動作を行な
って、インクの濾過、粘度の調整、脱泡を実施して未使
用のインク１６に極力近づける。

【００２０】次に本発明によるインク再利用の動作につ
いて説明する。以下説明は図３に示す動作フローチャー
トに記載した番号（F1〜F23）を使用している。通常プ
リンタを動作させるには、パソコンなどから印刷命令を
送る（F1）。それによって、プリンタを駆動させて印刷
物を出力させる（F2）。なお、インクジェットプリンタ
は印刷を連続して行なうと、ノズル付近の汚れやインク
の粘度増加などが起こる為、わざとインクをメディア１
８以外の特定の場所で吐出させて粘度増加したインクを
取り除くリフレッシュ動作や、ノズルの詰まりを解消さ
せる為に、強制的にポンプでインクを吸い出すパージ動
作、ノズルが存在するオリフィス面の汚れをゴムワイパ
ーなどで清掃するワイピング動作などがあるが、図3の
フローチャートではその動作説明は省略する。

【００２１】印刷及びパージ動作など保全動作を行なえ
ば、インクを消費する為、いずれインク無しとなる。イ
ンクボトル１７にインクレベルセンサ15を装着して、イ
ンクボトル１７内のインク量を監視しておく事で、イン
クレベルセンサ１５がEmptyを検知した場合（F3）、区
切りの良いところまで印刷を行なった後、印刷を止める
（F4）。

【００２２】インク回収ボトル７内にどれだけ回収イン
ク１１が残っているかを調べる為に、質量計１０で回収
インク１１の量を測定する（F5）。この時の回収インク
１１量に合わせて、補給用ポンプ１９を駆動する時間t1
を決定して（補給液９の供給量を決定して）、弁６を開
放して（F6）、補給ボトル８から補給液９を補給用ポン
プ１９でt1時間だけ、インク回収ボトルへ搬送する（F
7）（F8）（F9）。その後、弁６、弁５、弁３を閉じ
て、インク回収ボトル７を密閉する（F10）（F11）（F1
2)。そして、減圧ポンプ１２を駆動して、インク回収ボ
トル７内の気圧を下げて、回収インク１１にとけ込んだ
気泡を液内から追い出す真空脱泡処理を所定時間t2（真
空脱泡時間はインク種類やインク量によって適当な時
間）だけ行なう（F13）（F14）（F15）。

【００２３】脱泡処理後、弁５を開放して減圧したイン
ク回収ボトル７を大気圧に戻し（F16）、その後、弁３
を開放してから（F17）インク搬送用ポンプ１４を駆動
させて（F19）、インクボトル１７へとインクを戻す。
この時、インクボトル１７からインクがあふれないよう
にインクレベルセンサ１５を利用してインクレベルセン
サ１５がFullを検知したら（F21）、インク搬送用ポン
プ１４を停止させて（F22）印刷を再開させる（F23）。
しかし、この処理したインクがインクボトル１７の容量
よりも少ない場合、上記した方法ではいつまでたっても
インクレベルセンサ１５はFullを検知しない為、印刷が
再開できない。その為、弁３を開放した後にt3を計測し
始めて、t3が所定時間たってもインクレベルセンサ１５
がFullにならない場合でも、インク搬送用ポンプ１４を
停止して印刷を再開できるようにする。また、この再利
用作業を行なった後に、すぐにインクレベルセンサ１５
がEmptyを検知する場合には、インクカートリッジ交換
あるいはインク補充などを操作者に促す信号を出すよう
にすると、より効率が良くなる。また、インクの成分調
整は複数回行なうと、未使用品にインクと比較して、粘
度など成分差が累積して大きく変わってしまう可能性が
ある為、インクボトル交換時からインク成分調整を行な
う回数を限定すると良い。その場合はインク回収ボトル
７内の回収インク１１は廃棄して、インク１６を未使用
品にかえる。以上説明した動作を実施する事によって、
インクを再利用させる事ができる。

【００２４】なお、フローチャートにおける補給用ポン
プ駆動時間t1及び真空脱泡処理時間t2は、事前に実験を
行なってどの程度の値にすれば、回収インク１１を未使
用のインク１６に成分を近づける事ができるか調査して
おき、データとしてＰＣ、プリンタ本体などに蓄えてお
く必要がある。

【００２５】また、フィルタ４の濾過精度を高める必要
がある場合、フィルタ４の濾過精度を高める必要がある
が、フィルタ４の濾過精度を高める事によって流体抵抗
は大きくなる為、インクの流れは悪くなり、吸引パージ
に時間がかかってしまう。その場合は、図４に示すよう
に、補助吸引ポンプＡ１と補助ボトルＡ２をフィルタ４
前に設置する。このような構成をとる事によって、通常
のパージ動作は補助ポンプＡ１を駆動する事によって行
ない、このパージ動作によって排出されたインクは補助
ボトルＡ２に一度回収される。印刷を再開した後は、キ
ャップ２が印刷ヘッド１から開放されている状態なの
で、時間をかけて吸引ポンプ５を駆動して補助ボトルＡ
２内のインクを濾過する事ができる。このようにする事
でパージ動作によって印刷動作を停止する時間を短縮す
る事ができ、印刷効率を高める事が可能である。

【００２６】従来のようにパージ動作に使用したインク
を廃棄した場合は、キャップ２やインク回収ボトル７は
プリンタの使用している色数にかかわらず１つで問題な
かったが、本発明のようにインクを再利用する場合、混
色を防ぐ為、当然色数分用意する必要がある。しかし、
印刷ヘッド１のノズルが存在しているオリフィス面はイ
ンクの跳ね返りなどで違う色のインクがノズル付近に付
着している可能性がある。その為、パージ動作を行なう
場合には、まずワイピング動作を行ない、印刷ヘッド１
のオリフィス面を清掃してからにすると、インク再利用
による新旧インクの混合によるインクの色合い変化を抑
える事ができる。更に、上述した動作において、ワイピ
ング動作を実施した後、インクを用紙上ではない場所で
インクを数発吐出させて廃棄するいわゆるリフレッシュ
動作を行なうと良い。

【００２７】また本発明は、回収インク１１に対して脱
泡処理を行なっているが、脱泡処理による効果をより効
果的にするには、インク経路はノズル部などを除いて密
閉形である必要がある。その為に、本発明のインクボト
ル１７は大気への開放孔を持たない、インクを袋詰にし
た密閉系にするとより効果的である。また、未使用イン
クを使用する場合も、インクボトル１７ごと交換できる
ようにしたほうが良い。なぜなら、インクだけ補充する
と、インクが外気に触れる可能性が高いからである。

【００２８】インクボトル１７の交換を行なうとインク
ボトル１７とインク供給部との間に気泡が入り込む事が
ある為、パージ動作を行なって気泡を除去する必要があ
る。しかし、このパージ動作は時間がかかる。また、印
刷の途中で印刷を停止させると、印刷再開後に印刷ムラ
が発生する可能性がある。その為、未使用のインク１６
が無くなり、インクレベルセンサ１５がインク無しを検
出した場合、印刷を続けられるだけの処理した回収イン
ク１１をインクボトル１７に戻す事で印刷を続行して、
区切りの良いところでインクボトル１７の交換をできる
ようにすれば印刷を途中で止める必要がなくなる。

【００２９】またパージ動作を行なった直後のインクを
上記したようにフィルタ４で異物を濾過、減圧ポンプ１
２で真空脱泡してすぐにインクボトル１７へ戻す方式を
とれば、回収インク１１はほとんど外気にさらされてい
ない為、蒸発する量が少なく成分変化が少なく、補給液
９を使用しなくて良いという点である。インク補充は印
刷中でなく、パージ動作時、ワイピング動作時、リフレ
ッシュ動作時など印刷動作時以外に少しずつ行なう事に
より、インク補充による圧力変化がインク吐出に与える
影響はなく、補給液９を使用しない事により、補給液９
分だけでなく、装置自体も補給ボトル８などが省略でき
ランニングコストが更に低減できる。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、印刷ヘッドの保全に使
用した印刷に寄与していないインクを回収して再びイン
クの性能を回復させ再利用する事ができる為、経済的で
ランニングコスト低減になり、更にインク補充などのメ
ンテナンス回数が少ないプリンタを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるインクジェットプリンタの実施
例を示す図である。

【図２】従来のインクジェットプリンタの一例を示す
図である。

【図３】本発明の動作を示すフローチャート図であ
る。

【図４】本発明によるインクジェットプリンタの他の
実施例を示す図。

【符号の説明】

１は印刷ヘッド、２はキャップ、４はフィルタ、７はイ
ンク回収ボトル、１０は質量計、１２は減圧ポンプ、１
７はインクボトルである。

フロントページの続きＦターム(参考） 2C056 EA14 EA15 EA16 EA19 EA20 EA24 EA25 EA27 EA29 EB20 EB50 EC04 EC08 EC17 EC18 EC19 EC21 EC23 EC24 EC26 EC32 EC41 EC43 EC49 EC54 EC64 JA01 JA13 JA16 JB04 JC04 JC06 JC13 JC20 JC21 JC23 KB08 KB26 KB37 KC02 KC16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インク滴を吐出するノズルを有する印刷ヘ
ッドと、該印刷ヘッドにインクを供給するインクボトル
と、前記印刷ヘッドの保全を目的としたキャップ機構
と、インクを吸引するパージ機構と、前記印刷ヘッド表
面を清掃するワイパーブレードとを有するインクジェッ
トプリンタにおいて、前記キャップ機構を介して前記
印刷ヘッドから排出されるインクを濾過する濾過手段
と、前記印刷ヘッドから排出された回収インクの粘度調
整を行なう粘度調整手段と、前記印刷ヘッドから排出さ
れた回収インクの脱泡処理を行なう脱泡手段とを備えた
インクジェットプリンタ。
【請求項２】前記キャップ機構を介して前記印刷ヘッド
から排出された回収インクの一時保留機構と該回収イン
クの強制濾過手段を有する請求項１記載のインクジェッ
トプリンタ。
【請求項３】前記キャップ機構を介して前記印刷ヘッド
からインクを排出させるパージ動作を行なう直前に、前
記印刷ヘッドのノズルが存在する面をワイピング部材に
よって汚れを拭き落とすワイピング動作及び前記ノズル
からインクを用紙上でない場所に吐出して廃棄するリフ
レッシュ動作を実施する事を特徴とした請求項１記載の
インクジェットプリンタ。
【請求項４】未使用インクのインク無しを検出してか
ら、前記回収インクを使用する事を特徴とした請求項
１、２または３に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項５】前記回収インクは、未使用のインクに少し
ずつ混合させながら使用する事を特徴とした請求項１、
２または３に記載のインクジェットプリンタ。