JP2007216442A - インク供給方法並びにインク供給装置及びインクジェット方式画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】気泡の混入していないインクをサブタンクに供給できるインク供給方法を提供する。
【解決手段】回収弁３２と供給弁５２を閉じて循環弁４８を開く。続いて、インク循環路４６にインクが流れるように流路切換弁３６を切り換えて、吸引ポンプ２０を駆動させる。これにより、メインタンク１４の底部のインクは第２インク供給路３８、第１インク供給路３４、インク循環路４６の順に循環して、第２インク供給路３８と第１インク供給路３４に、気泡を含むインクが存在していたとしても、上記のインクの循環によって、気泡を含むインクはメインタンク１４に戻されて、インク中の気泡はメインタンク１４の上部に移動する。この循環を適宜の時間（実験等により予め決めておいてもよい）行う。
【選択図】図６

Description

本発明は、インクが貯蔵されたメインタンクからサブタンクにインクを供給して、このサブタンクから記録ヘッドにインクを供給するインク供給方法並びにインク供給装置及びインクジェット方式画像形成装置に関する。

記録媒体に画像を形成する記録装置として、インクジェット方式画像形成装置（インクジェット記録装置）が知られている。このインクジェット記録装置は、印字手段（記録ヘッド、印字ヘッド）から記録媒体にインクを吐出して記録（画像形成）を行うものである。印字記録方式としては、記録ヘッドが固定して移動しないタイプと、所定の主走査方向に走査するキャリッジに搭載されて移動するタイプの方式が知られている。インクジェット記録装置では、高速・高画質といった記録が可能で、カラー化が進む現代において、記録媒体に画像を容易に記録できる。近年では、更なる高速・高画質化が進み、高精細な画像を記録できるインクジェット記録装置が要求されている。さらに、高耐候性、耐水性等が課題となっており、あらゆるメディアに対応したインクの開発が現在行われている。

インクジェット記録装置には、インクを吐出する記録ヘッドにインクタンク内のインクを供給する為のインク供給装置が組み込まれている。特に、産業用のインクジェット記録装置は、大量印刷を可能にするために大容量のメインタンクを備えている。このメインタンクから記録ヘッドへのインク供給はメインタンクからインクを吸い上げ、この吸い上げられたインクは、記録ヘッドの近傍に備えられたサブタンクに一旦供給される。

サブタンク内のインク液面は、記録ヘッドに対して一定の水頭差を維持できるように検知されて制御されており、これにより、記録ヘッドから安定してインクが吐出される。サブタンクから記録ヘッドにインクを供給する際は、サブタンク内のインクを記録ヘッドに送る加圧ポンプを使用する。

インクジェット方式画像形成装置には、通常、記録ヘッドを常に安定した状態で使用できるように、記録ヘッドからのインク吐出状態を初期の吐出状態に回復させる回復機構が設けられている。回復機構では、記録ヘッドのノズルからインクを排出し、排出されたインクは吸引ポンプによって回収される。回収されたインクは、リサイクルされて給送ポンプによりサブタンクに戻される。このように廃インクを出さないインクのリサイクル機構を備えた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１参照）。
特開２００２−１６６５７２号公報

しかし、記録ヘッドからインクを排出するときにはインクに空気が入り込み（混入し）、リサイクルインクが流れるインク流路は、気泡が混入したインクで充満されることがある。このように気泡が混入したインクが充満した状態でサブタンクにインクを給送した場合、サブタンク内のインクに気泡が混入する。インクに気泡が混入した場合、正しいインク液面が検知されなかったり、気泡を含んだインクが記録ヘッドに給送されてインク吐出が不安定になったりして印字品質を損なうことがある。

本発明は、上記事情に鑑み、気泡の混入していないインクをサブタンクに供給できるインク供給方法並びにインク供給装置及びインクジェット方式画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明のインク供給方法は、インクが貯蔵されたメインタンクからサブタンクにインクを供給して、このサブタンクから記録ヘッドにインクを供給するインク供給方法において、
（１）前記メインタンクから前記サブタンクにインクを供給するに先立って、前記メインタンクの底部からインクを吸い上げて前記サブタンクの手前を経由して再び前記メインタンクにインクを循環させるインク循環動作を実行することを特徴とするものである。

ここで、
（２）記録ヘッドからインクを排出してメインタンクに戻すリサイクル動作に同期して、前記インク循環動作を実行してもよい。

さらに、
（３）記録ヘッドからインクを排出してメインタンクに戻すリサイクル動作を実行し、続けて、前記インク循環動作を実行し、続けて、前記メインタンクから前記サブタンクにインクを供給してもよい。

また、上記目的を達成するための本発明のインク供給装置は、
（４）インクが貯蔵されたメインタンクからサブタンクにインクを供給するインク供給路と、
（５）このインク供給路から分岐してメインタンクにインクを循環させるインク循環路と、
（６）この分岐点に取り付けられた切換弁と、
（７）前記メインタンクの底部からインクを吸い上げて前記前記インク循環路を経由して再び前記メインタンクにインクを循環させるインク循環動作を実行するように前記切換弁を制御する制御器とを備えたことを特徴とするものである。

ここで、
（８）記録ヘッドからインクを排出してメインタンクに戻すリサイクル動作に同期して、前記インク循環動作を実行するように前記切換弁を制御してもよい。

また、上記目的を達成するための本発明のインクジェット方式画像形成装置は、
（９）上記したインク供給方法を実行する、前記記録ヘッドから記録媒体にインクを吐出して画像を形成することを特徴とするものである。

また、
（１０）上記したインク供給装置を備え、記録ヘッドから記録媒体にインクを吐出して画像を形成することを特徴とするものである。

本発明によれば、メインタンクの底部からインクを吸い上げて再びメインタンクまでインクを循環させるので、循環されるインクが通るインク流路に気泡が存在していても、この気泡はインクと共にメインタンクに移動する（流される）。メインタンクに移動した気泡はメインタンク内で上昇して上部に移動するので、メインタンクの底部から吸い上げられるインクには気泡は含まれない。このようなインクの循環を一定時間繰り返すことにより、インク流路内のインクには気泡が存在しないこととなる。この時点で、メインタンクからインク流路を経由してサブタンクにインクを供給することにより、気泡の無いインクがサブタンクに供給される。従って、サブタンクから記録ヘッドには、気泡の無い（混入していない）インクが供給されて、記録ヘッドからは気泡の無いインクが吐出されるので、高画質の画像を記録媒体に形成できる。

本発明は、例えばダンボールのような記録媒体にインクを吐出して画像を形成するインクジェット記録装置に実現された。

図１を参照して、本発明の一例であるインクジェット記録装置の概略構造を説明する。

図１は、本発明の一例であるインクジェット記録装置の概略構造を示す模式図である。

インクジェット記録装置１０には、記録ヘッド１２が着脱自在に装着されている。また、インクジェット記録装置１０には、インクが貯蔵されたメインタンク１４も着脱自在に装着されている。さらに、インクジェット記録装置１０には、メインタンク１４から供給されたインクを記録ヘッド１２に供給するサブタンク１６や、記録ヘッド１２の回復を行う回復機構ユニット１８が備えられている。図１には、１色のメインタンク１４から対応する１つの記録ヘッド１２にインクを供給する１つのインク供給装置の構成を示しているが、カラー画像を形成するカラー記録装置のように複数のインク種類に対応した複数のメインタンク１４及び複数の記録ヘッド１２を有する場合には、図１に示すインク供給装置と同様な複数のインク供給装置が並列的に配置されている。

インクジェット記録装置１０では、印字に必要なインクは、メインタンク１４からインク給送用の吸引ポンプ２０によってサブタンク１６に供給され、サブタンク１６に一旦貯蔵される。サブタンク１６内には電極で構成された周知のインク液面センサ（図示せず）が設置されており、このインク液面センサでサブタンク１６内のインクの液面状態及びインクの有無が検出される。メインタンク１４内のインクは、サブタンク１６に供給されて、サブタンク１６から記録ヘッド１２に供給される。記録ヘッド１２に供給されたインクはそのノズルから記録媒体に吐出されて画像を形成する。

記録媒体に画像を形成する場合、記録ヘッド１２からインクを吐出するときは、シート状の記録媒体（もしくはロール状に巻かれた記録媒体）が搬送方向に搬送され、画像情報に基づいてインクを吐出する。これにより搬送方向へと徐々に画像が形成されることとなる。なお、記録ヘッド１２のタイプとしては、固定して動かないタイプと所定の主走査方向に走査するキャリッジに搭載されて移動するタイプの２種類が知られている。

インクの移送（給送、供給）は、加圧ポンプ２２及び給送用の吸引ポンプ２０の２つのポンプによって行われる。後述するようにサブタンク１６へのインク供給、メインタンク１４からメインタンク１４までのインク循環、加圧ポンプ２２を駆動させる回復、回復機構ユニット１８に排出されたインクを回収する回収などの際には、一方向弁から構成された開閉弁が各インク流路に取り付けられているので一方向にインクが給送される。記録ヘッド１２の吐出口から排出されたインクは回復機構ユニット１８によって回収される。この回復機構ユニット１８と吸引ポンプ２０は、回収されるインクが流れるインク回収路３０で接続されている。このインク回収路３０には開閉自在な回収弁３２が配置されている。吸引ポンプ２０には、第１インク供給路３４の一端が接続されている。この第１インク供給路３４の他端は、流路を切り換える流路切換弁３６に接続されている。

インク回収路３０のうち吸引ポンプ２０と回収弁３２の間の部分からは、第２インク供給路３８が分岐している。第２インク供給路３８の一端は上記の分岐点に接続されており、他端はメインタンク１４の底部に位置している。従って、吸引ポンプ２０を駆動することによりメインタンク１４の底部に存在するインクが第２インク供給路３８を通って吸い上げられることとなる。この第２インク供給路３８には、インクに含まれる塵埃を除去するためのフィルタ４０が取り付けられている。このフィルタ４０によって、サブタンク１６内にフィルタリングされた（濾過された）インクを送り込む（供給する）ことができる。また、第２インク供給路３８のうちフィルタ４０とメインタンク１４の液面との間の部分には、開閉自在な供給弁４２が取り付けられている。

上述したように流路切換弁３６には第１インク供給路３４の他端が接続されているが、流路切換弁３６には第３インク供給路４４とインク循環路４６の一端も接続されている。第３インク供給路４４には、流路切換弁３６からサブタンク１６までを流れるインクが通る。また、第３インク供給路４４には、開閉自在な供給弁５２が取り付けられている。インク循環路４６には、流路切換弁３６からメインタンク１４までを流れるインクが通る。即ち、メインタンク１４からサブタンク１６までのインク流路とメインタンク１４からメインタンクまでのインク循環路の分岐点に第１インク供給路３４が配置されている。

インク循環路４６の他端（流路切換弁３６に接続された部分とは反対側の部分）は、メインタンク１４の中に位置している。また、インク循環路４６のうち流路切換弁３６の近くの部分には、逆流防止用の一方向弁の循環弁４８が取り付けられている。従って、第１インク供給路３４を通って流路切換弁３６を通過したインクは全てメインタンク１４に流れて行く。流路切換弁３６は制御器５０によって制御されて、メインタンク１４からサブタンク１６にインクが供給される流路と、メインタンク１４からメインタンク１４までインクが循環される流路を選択的に切り換えられる。また、制御器５０は、循環弁４８及び供給弁５２のいずれか一方が（選択的に）開となるようにこれらを制御する。供給弁５２が閉（第３インク供給路４４が遮断）で循環弁４８が開（インク循環路４６が開放）のときは、吸引ポンプ２０を駆動してメインタンク１４の底部から吸い上げられたインクは、第１インク供給路３４を通ってインク循環路４６に流れるように流路切換弁３６は制御器５０によって制御される（切り換えられる）。この逆に、供給弁５２が開（第３インク供給路４４が開放）で循環弁４８が閉（インク循環路４６が遮断）のときは、吸引ポンプ２０を駆動してメインタンク１４の底部から吸い上げられたインクは、第１インク供給路３４を通って第３インク供給路４４に流れるように流路切換弁３６は制御器５０によって制御される（切り換えられる）。このように、制御器５０によって流路切換弁３６、循環弁４８、及び供給弁５２を制御することにより、インク循環（メインタンク１４からメインタンク１４にインクを循環させること）とインク供給（メインタンク１４からサブタンク１６にインクを供給すること）のいずれかが選択されるように構成されている。

図２と図３を参照して、記録ヘッドから記録媒体にインクを吐出して記録を行う記録モードについて説明する。

図２は、記録モードのときのインクの流れを示す模式図であり、インクの流れは太線と矢印で示されている。図３は、記録モードのときの各弁や各ポンプの動きの手順を示すフロー図である。

図３のフローは、インクジェット記録装置１０で画像が形成されるモード（記録モード）になったときに起動する。記録モードでは、記録ヘッド１２からインクが吐出されるので、記録ヘッド１２内のインクは逐次消費される。この消費されたインクの補充は、記録ヘッド１２のノズルで発生する毛細管現象による吸引力によって自動的に行われる。このインク補充は、サブタンク１６、インク回復路５４、記録ヘッド１２の順にインクが通るインク流路と、サブタンク１６、インクリフィル路５６、記録ヘッド１２の順にインクが通るインク流路との２つのインク流路により自動的に行われる。また、サブタンク１６から記録ヘッド１２にインクを補充する際、インクに含まれる塵埃を除去するために２つの流にはフィルタ５８が取り付けられている。また、インクリフィル路５６には開閉自在な回復弁６０が取り付けられている。なお、記録ヘッド１２とサブタンク１６にはノズル面でインクをメニスカスで保てるほどの水頭差が成立しており、充填時、印字時などすべての状態が水頭差による負圧で成り立っている。

記録モードになったときは、図３に示すように、供給弁４２が開き（Ｓ３０１）、続いて、回収弁３２を閉じて（Ｓ３０２）、第３インク供給路４４にインクが流れるように流路切換弁３６を切り換える（Ｓ３０３）。続いて、供給弁５２を開くと共に循環弁４８を閉じる（Ｓ３０４）。続いて、吸引ポンプ２０が駆動される（Ｓ３０５）。以上の操作によってメインタンク１４からサブタンク１６にインクが供給されることとなる。

図４と図５を参照して、記録ヘッド１２の回復・回収モードを説明する。

図４は、回復・回収モードのときのインクの流れを示す模式図であり、インクの流れは太線と矢印で示されている。図５は、回復・回収モードのときの各弁や各ポンプの動きの手順を示すフロー図である。

回復・回収モードにおける動作順序の一例を説明する。先ず、回収弁３２を開放状態にし（Ｓ５０１）、循環弁４８を開放状態、その他の弁（供給弁４２など）を密閉状態とする（Ｓ５０２）。続いて、インク循環路４６にインクが流れるように流路切換弁３６を切り換える（Ｓ５０３）。この状態で加圧ポンプ２２及び吸引ポンプ２０を駆動させる（Ｓ５０４）。これにより、サブタンク１６内のインクが加圧ポンプ２２を通して、インク回復路５４を通過し、記録ヘッド１２へ供給される。記録ヘッド１２に供給されたインクは、回復弁６０の開閉状態に応じて記録ヘッド１２のインク吐出口から排出されるかサブタンク１６にもどされる。回復弁６０が閉のときは、記録ヘッド１２のインク吐出口からインクは排出される。回復弁６０が開のときは、インクリフィル路５６と回復弁６０を通ってインクは再びサブタンク１６に戻される。記録ヘッド１２のインク吐出口から排出されたインクは、回復機構ユニット１８で回収される。回収されたインクは、吸引ポンプ２０の駆動（Ｓ５０４）によってインク回収路３０を通って第１インク供給路３４に至る。流路切換弁３６によってインク循環路４６が開放になっているので、インクは第１インク供給路３４からインク循環路４６を通過し、メインタンク１４に回収（リサイクル）される。回収されたインクは、リサイクルインクとして再びインク供給として使用される。なお、上記した回復・回収モードと後述する気泡除去モードとを同期して（同時に）行ってもよい。

図６と図７を参照して、回収したインクを含むメインタンク１４内のインクで次の印字動作を行う前に第１インク供給路３４と第２インク供給路３８を気泡のないインクで充填する気泡除去モードを説明する。

図６は、気泡除去モードのときのインクの流れを示す模式図であり、インクの流れは太線と矢印で示されている。図７は、気泡除去モードのときの各弁や各ポンプの動きの手順を示すフロー図である。

先ず、回収弁３２と供給弁５２を閉じる（Ｓ７０１）。続いて、循環弁４８を開く（Ｓ７０２）。続いて、インク循環路４６にインクが流れるように流路切換弁３６を切り換える（Ｓ７０３）。続いて、吸引ポンプ２０を駆動させる（Ｓ７０４）。これにより、メインタンク１４の底部のインク（気泡の無いインク）は第２インク供給路３８、第１インク供給路３４、インク循環路４６の順に循環して、第２インク供給路３８と第１インク供給路３４に、気泡を含むインクが存在していたとしても、上記のインクの循環によって、気泡を含むインクはメインタンク１４に戻されて、インク中の気泡はメインタンク１４の上部に移動する。この循環を適宜の時間（実験等により予め決めておいてもよい）行うことにより、第２インク供給路３８と第１インク供給路３４は気泡の無いインクが充満する。その後に、上述した記録モードに切り換えて印字を開始する。これにより、記録ヘッド１２からは、気泡を含まないインクが吐出されるので、高画質の画像が形成されることとなる。

本発明の一例であるインクジェット記録装置の概略構造を示す模式図である。 記録モードのときのインクの流れを示す模式図であり、インクの流れは太線と矢印で示されている。 記録モードのときの各弁や各ポンプの動きの手順を示すフロー図である。 回復・回収モードのときのインクの流れを示す模式図であり、インクの流れは太線と矢印で示されている。 回復・回収モードのときの各弁や各ポンプの動きの手順を示すフロー図である。 気泡除去モードのときのインクの流れを示す模式図であり、インクの流れは太線と矢印で示されている。 気泡除去モードのときの各弁や各ポンプの動きの手順を示すフロー図である。

符号の説明

１０ インクジェット記録装置
１２ 記録ヘッド
１４ メインタンク
１６ サブタンク
１８ 回復機構ユニット
３４ 第１インク供給路
３６ 流路切換弁
３８ 第２インク供給路
４４ 第３インク供給路

Claims (7)

1. インクが貯蔵されたメインタンクからサブタンクにインクを供給して、このサブタンクから記録ヘッドにインクを供給するインク供給方法において、
   前記メインタンクから前記サブタンクにインクを供給するに先立って、前記メインタンクの底部からインクを吸い上げて前記サブタンクの手前を経由して再び前記メインタンクにインクを循環させるインク循環動作を実行することを特徴とするインク供給方法。
2. 記録ヘッドからインクを排出してメインタンクに戻すリサイクル動作に同期して、前記インク循環動作を実行することを特徴とする請求項１に記載のインク供給方法。
3. 記録ヘッドからインクを排出してメインタンクに戻すリサイクル動作を実行し、続けて、前記インク循環動作を実行し、続けて、前記メインタンクから前記サブタンクにインクを供給することを特徴とする請求項１に記載のインク供給方法。
4. インクが貯蔵されたメインタンクからサブタンクにインクを供給するインク供給路と、
   このインク供給路から分岐してメインタンクにインクを循環させるインク循環路と、
   この分岐点に取り付けられた切換弁と、
   前記メインタンクの底部からインクを吸い上げて前記前記インク循環路を経由して再び前記メインタンクにインクを循環させるインク循環動作を実行するように前記切換弁を制御する制御器とを備えたことを特徴とするインク供給装置。
5. 記録ヘッドからインクを排出してメインタンクに戻すリサイクル動作に同期して、前記インク循環動作を実行するように前記切換弁を制御することを特徴とする請求項４に記載のインク供給装置。
6. 請求項１から３までのうちのいずれかのインク供給方法を実行する、前記記録ヘッドから記録媒体にインクを吐出して画像を形成することを特徴とするインクジェット方式画像形成装置。
7. 請求項４又は５に記載されたインク供給装置を備え、記録ヘッドから記録媒体にインクを吐出して画像を形成することを特徴とするインクジェット方式画像形成装置。

Images