JP2008049582A - インク供給装置およびインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 インクジェットヘッドの充填性を高め、また少量のインク消費でインクジェットヘッドにインクを充填することができるインク供給装置を提供する。
【解決手段】 インクが蓄えられたメインタンクと、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、前記インク内の空気を取り除く脱気装置と、前記脱気装置を含むインク供給路を負圧にする負圧手段と、を有し脱気装置を一旦負圧にした後にインクを供給するインク供給装置。
【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供給装置およびインクジェット記録装置に関する。

従来より、複数のノズルからインクを吐出させるインクジェットヘッドを用いて被記録媒体に文字や画像を記録するインクジェット記録装置が知られている。かかるインクジェット記録装置は、インクジェットヘッドが搭載されたキャリッジを被記録媒体に対して主走査方向に移動させながらインクジェットヘッドのノズルからインクを吐出して所定領域にドットのパターンを印刷し、一回の主走査が終わると被記録媒体を副走査方向に所定量移動させ、これらの動作を繰り返すことによって所望の全ての領域の印刷を行うものである。

このようなインクジェット記録装置は家庭・オフィス向けに低価格・高画質のカラープリンタが製品化されており、その生産台数は年々増加している。

また従来より、インクの脱気を行う目的として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プリンタが知られている（たとえば、特許文献１）。
特開平１１−４８４９１

しかし、特許文献１の方法によると、脱気装置にインクが満たされていない状態でインクジェットヘッドにインクを充填する場合、充填中に脱気装置から細かい気泡が発生する。この気泡はインクジェットヘッドにインクが達するまでにインクに再溶解、または、気泡がインクジェットヘッドに充填され、脱気の効果が得られずインクジェットヘッドに対するインクの充填性が悪くなってしまう。また、このような脱気不十分なインクは、インクジェットヘッドからのインク吐出の安定性を妨げてしまうという問題もある。また、このような脱気効果が得られていないインクをすべて排出しようとすると大量のインクを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、インクジェットヘッドに対するインクの充填性を高め、また少量のインク消費でインクジェットヘッドにインクを充填することができるインク供給装置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内に溶け込んでいるの空気などの気体を取り除くための脱気装置と、
前記脱気装置を含むインク供給路を負圧にする負圧手段と、を有するインク供給装置にある。

本発明の第２の態様は、前記脱気装置と前記メインタンクの間のインク供給路中に設けたインクの流れを遮断することができるインク供給路遮断機構であるインク供給路遮断手段と、前記インクジェットヘッドにインクを供給する吸引手段とを備え、前記負圧手段は少なくとも前記インク供給路遮断手段と前記吸引手段を含む構成であることを特徴とする第１の態様に記載のインク供給装置にある。

本発明の第３の態様は、前記インク供給路遮断手段が、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２の態様に記載のインク供給装置にある。

本発明の第４の態様は、前記吸引手段が、前記インクジェットヘッドを吸引する吸引ポンプであることを特徴とする第２の態様から第３の態様のいずれか一に記載のインク供給装置にある。

本発明の第５の態様は、前記吸引手段が前記インクジェットヘッドと前記脱気装置の間に設置されていることを特徴とする第２の態様から第４の態様のいずれか一に記載のインク供給装置にある。

本発明の第６の態様は、前記インク供給路中に、前記インクを一時的に保持するサブタンクを設けたことを特徴とする第１の態様から第５の態様５のいずれか一に記載のインク供給装置にある。

本発明の第７の態様は、前記サブタンクが、前記脱気装置と前記メインタンクの間に設けられていることを特徴とする第六の態様に記載のインク供給装置にある。

本発明の第８の態様は、前記サブタンクが、前記脱気装置と前記インクジェットヘッドの間に設けられていることを特徴とする第六の態様に記載のインク供給装置にある。

本発明の第９の態様は、前記脱気装置が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８の態様のいずれか一に記載のインク供給装置にある。

本発明の第１０の態様は、第１の態様から第９態様いずれか一に記載のインク供給装置と、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。

上述のように本発明では、脱気装置内を一旦負圧状態にすることで、すばやく均一に脱気装置にインクを充填することが出来るため、インクジェットヘッドに対するインクの充填性が向上し、少量のインク消費でインクジェットヘッドに対してインクを充填することができ、インクは脱気された状態であるの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。

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において点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はそれぞれ図中の一点鎖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の間に第１インク供給路ポンプ６１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インク供給路ポンプ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、脱気装置３０、とが設置されている。また、第２インク供給路ポンプ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。

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２は脱気装置の一例の断面図である。脱気装置３０は、図２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２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。

インクジェットヘッド４０は、記録媒体にインクを吐出す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る。

次に、インクの充填方法について説明する。

まず、インクの流れと従来の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からインクが吐出する。このとき、インク吐出によりサブタンク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。

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、キャップ７０を介して吸引ポンプ６３でインクを吸引する方法と、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を作動させ加圧する方法がある。どちらの場合も、脱気装置３０にインクが満たされていない場合、上記の充填方法では、インクが脱気装置３０内の各中空繊維糸９０を通る流速が微妙に異なるため、脱気装置３０から細かい気泡が発生する。この気泡の一部は、脱気装置３０からインクジェットヘッド４０まで搬送される間に、インク中に再溶解または気泡がインクジェットヘッド４０に充填される。この脱気装置３０による脱気の効果が得られていないインクまたは気泡を、インクジェットヘッド４０に充填することで充填性が悪くなるという問題を生じることとなる。さらに、脱気されたインクがインクジェットヘッドに到達するまでインクジェットヘッドへインクの充填を行わなければならず、大量のインクを廃出しなければならない。

そこで、脱気装置３０にインクが満たされていない場合には、開閉弁５５を閉じた状態で、吸引ポンプ６３を用いてインクの吸引を行う。そうすることにより、インクジェットヘッド４０、脱気装置３０、第２インク供給路８２が負圧状態になり、脱気装置３０内の圧力が負圧で一定になる。その後、開閉弁５５を開けることにより、インクを脱気装置３０にすばやく均一に充填することが出来る。

このとき、開閉弁５５の開放が１回ではすぐに負圧状態が解けるので、装置の配管長さや流路抵抗などを考慮して数回行う。その後、上述の従来の吸引、又は加圧によりインクジェットヘッド４０にインクの充填を行う。

この方法により、脱気装置３０から発生する気泡を極力低減できるため、脱気効果の得られていないインクをインクジェットヘッド４０に充填することが少なくなり、充填性が向上し、また、インクの排出量も少なくすることができる。

また、第一の実施の形態ではサブタンク２０より下流に脱気装置３０が設置してあるが、前記脱気装置３０をメインタンク１０とサブタンク２０の間に設置してもよい。このような供給装置では、脱気装置３０の圧力損失が、インクジェットヘッド４０に影響しないため安定吐出が可能である利点がある。

＜第二の実施の形態＞
図３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供給装置における、第一の実施の形態との異なる点は、インクジェットヘッド４０を吸引する吸引ポンプが無く、加圧のみでインク充填するインク供給装置であり、第２インク供給路８２中の脱気装置３０とインクジェットヘッド４０の間に、第３インク供給路８３が流路切替弁５０を介して接続されており、第３インク供給路８３には、第３インク供給路ポンプ６４が設置されている点である。

ここで、流路切替弁５０は第２インク供給路８２と第３インク供給路８３との交点に設置されており、それぞれのインクの流れる方向を変換する三方弁であり、第３インク供給路ポンプ６４はチューブポンプやダイヤフラムポンプなど特に制限されない。

この構成では、第一の実施の形態と同様の負圧状態を作るために、脱気装置３０にインクが満たされていない場合、インクが第２インク供給路８２から第３インク供給路８３方向に流れるように流路切替弁５０を切替えたのち、開閉弁５５を閉じ、第３インク供給路ポンプ６４で吸引を行う。そうすることにより、実施例１で説明したような負圧状態になり、開閉弁５５を開けたときに脱気装置３０内にインクが均一に充填される。またこの方法の場合も第一の実施の形態同様、開閉弁５５の開閉を数回行い、脱気装置３０へインクの充填を完了させる。その後、流路切替弁５０を第３インク供給路８３から第２インク供給路８２方向へ切替えた後、開閉弁５５を閉じ、第２インク供給路ポンプ６２で加圧を行いインクジェットヘッド４０の充填を行う。

このように第二の実施の形態では、インクジェットヘッド４０の充填を加圧により行う構成であるため、装置の構成が簡略化できる利点がある。また、インクジェットヘッド４０自体を負圧状態にすることがないため、真空状態にすることで起こる可能性のある不具合を無くすことが出来る利点もある。

図４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。インクジェットヘッド部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄには、インクジェットヘッド、インク供給路、脱気装置、これらを制御する制御基板などが配置されている。

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。 脱気装置の一例の断面図である。 本発明に係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。 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
５０ 流路切替弁
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
６４ 第３インク供給路ポンプ
６５ 真空ポンプ
７０ 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
８３ 第３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 (10)

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内の気体を取り除くための脱気装置と、
   前記脱気装置を負圧にする負圧手段と、
   を有するインク供給装置。
2. 前記脱気装置と前記メインタンクの間のインク供給路中に設けたインク供給路遮断手段と、
   前記インクジェットヘッドにインクを供給する吸引手段と、を備え、
   前記負圧手段は少なくとも前記インク供給路遮断手段と前記吸引手段とを含むことを特徴とする請求項１に記載のインク供給装置。
3. 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２に記載のインク供給装置。
4. 前記吸引手段が、前記インクジェットヘッドを吸引する吸引ポンプであることを特徴とする請求項２から請求項３のいずれか１項に記載のインク供給装置。
5. 前記吸引手段が、前記インクジェットヘッドと前記脱気装置の間に設置されていることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか１項に記載のインク供給装置。
6. 前記インク供給路中に、前記インクを一時的に保持するサブタンクを設けたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のインク供給装置。
7. 前記サブタンクが、前記脱気装置と前記メインタンクの間に設けられていることを特徴とする請求項６に記載のインク供給装置。
8. 前記サブタンクが、前記脱気装置と前記インクジェットヘッドの間に設けられていることを特徴とする請求項６に記載のインク供給装置。
9. 前記脱気装置が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８のいずれか１項に記載のインク供給装置。
10. 請求項１から９のいずれか１項記載のインク供給装置と、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。

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