JP2012166363A - インクジェットプリンタ - Google Patents

Abstract

【課題】インクタンク内に存在する泡の量を減少させることのできるインクジェットプリンタが求められている。
【解決手段】インクジェットプリンタ１は、インクを貯留するインクタンク２と、このインクタンク２から供給されるインクを被印刷物Ｐの表面に向けて噴射するプリントヘッド３と、プリントヘッド３から噴射されたインクのうち印刷に使用されないインクＫｒを回収しインクタンク２に戻すインク回収手段４とを有していて、インク回収手段４は、インクタンク２のインク回収方向上流側に配備された前受けタンク４４と、前受けタンク４４へ回収される時のインクの泡立ちを低減させる泡立ち防止手段５と、前受けタンク４４の底部とインクタンク２の底部とを連通する連結管１２と、加熱により前受けタンク４４内の消泡を行なう加熱消泡手段９０または９０Ａとを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、インクの泡の発生を押さえ、泡による前受けタンクからインクタンクへのインクの溢れ出しや、泡の巻き込みによる不具合を防止し、前受けタンクの吸排気口からインクが溢れ出すことのないインクジェットプリンタに関する。

一般に大別すると、インクジェットプリンタは、連続的にインクの液滴を吐出し、帯電およびその電荷量に応じてインク飛行方向を偏向させて印字を行うコンティニュアス方式と、必要な位置に必要なときだけインク液滴を吐出するＤＯＤ（ドロップ・オン・デマンド）方式とに分類される。
これらのインクジェットプリンタにおいては、プリンタの吐出特性に応じた粘度や表面張力等の物性値に適宜調製されたインクが使用されている。そして、インクに要求される種々の特性のなかでも、インクを流動させたときの泡の発生は、インク回収時の回収不良や吐出の不安定性を招き、吸排気口からインクが溢れ出すなど、好ましくない特性となっている。

特に、コンティニュアス方式のプリンタにおいて、ガターからインクを回収する過程で減圧にてインクの回収を行う際には、インクとともに空気をも吸引して多量の泡を発生させるため、インクが発泡性を持っている（または消泡性を持っていない）ことは大きな問題となる。
従って、泡を発生しやすい原料を用いてインクを調製する場合、あるいは仕上がった処方が泡を多量に発生するような場合は、泡の発生を抑えるためにシリコン系消泡剤等の消泡成分が添加されることが多い。

特許文献１には、このようなコンティニュアス方式のプリンタに使用される発泡性の少ないインクについて記載されている。これらは、使用する材料によって発泡性を少なくする試みである。
また、特許文献２には、ＤＯＤ方式のインクジェットプリンタにおける排出液の発泡の対応について消泡剤の使用と消泡手段が記載されている。しかしながら、ＤＯＤ方式におけるメンテナンス用のインク排出に伴うものであるため、対象とするインク量は少なく、断続的なインク回収となっている。すなわち、ほぼ連続的にインクを回収するコンティニュアス方式のインクジェットプリンタにおけるインク回収とは、あまりにも回収形態が異なる。前記したような消泡剤の使用は泡の発生を顕著に抑えることができるため、対応策として好ましい方法ではあるが、インクの用途においては、印字後の消泡剤の影響によるはじきや、ピンホール発生による印字の不適正が問題になることがある。また、使用用途によっては消泡剤自体の使用が制限される分野もある。更に、水性のインクにおいては、一般的に使用される消泡剤であるシリコン樹脂のエマルジョンが、温度変化や経時において安定な分散性をなくして消泡性を失ったり、あるいはエマルジョンの破壊によりインク容器や送液の配管の一部に付着、堆積する等の発生を生じることがある。

そこで、泡の発生しやすいインクを用いた場合でも、泡の発生による回収タンクからのインクの溢れ出しや、吐出不良をなくすための技術が必要とされる。このような泡の発生を低減させる方式のインクジェットプリンタとしては、特許文献３に開示されたものが知られている。図５に示すように、文献３開示のインクジェットプリンタ１００は、プリントヘッド３のノズル３１のノズルプレート３３から噴射されたインクＫｄのうち、印刷に供されるものは偏向飛行して被印刷物Ｐ５０の表面に噴射される。一方、噴射されたインクＫｄのうち、印字に無関係な、飛行軌道の修正を受けないインク滴Ｋｄは、インク回収手段４０のガター４１で収受され回収ポンプ８０の駆動により回収管４２から吸引回収される。このインク回収手段４０で回収されたインクは、気体供給装置７０によって空気が供給されることにより加圧されるとともに、霧噴出口６２からインクタンク２内に霧状に噴出される。このようにして、インクタンク２に戻されたインクＫｒは、ポンプ９の駆動により、必要に応じて溶剤タンク８からの溶剤とともにメインタンク１０に移送されて粘度調整され、更にポンプ１１の駆動によりフィルタなどを経てプリントヘッド３に送られて再利用される。このインクジェットプリンタ９１によれば、回収されてインクタンク２に戻されるインクに気体供給装置７０からの空気の圧力が加えられ、インクおよび空気が霧噴出口６２からインクタンク２内に噴射されることによって霧状にされる。これにより、インクタンク２内に泡があったとしても霧滴により消泡されるようになっている。

特開２００３−２３８８４９号公報 特開２００９−１６０８９６号公報 特開２００１−２９３８８６号公報

ところで、泡発生が非常に多いインクをコンティニュアス方式のインクジェットプリンタに使用する場合は、以下のような問題が懸念される。すなわち、インクタンク内で発生した泡はインクの液面上方に存在するので、この泡の影響によりインクの液体部分の残量検知が困難になることが多々ある。そして、インク残量の検知が不正確なままであると、インクの液体部分がなくなっても、泡の存在によってインク残量が誤表示されてしまうことがある。これにより、インク残量の表示が不正確になるため、インクの供給が不足した場合であるにも拘わらず、インクの供給不足警告が発せられないという事態を生じるおそれがある。あるいは、通常、インクの液体部分の上方にのみ存在する泡部分は、インクの液体部分の量が十分であればメインタンクにまで混入しない。しかしながら、インクタンクにおいてインクの液体部分が底をつくと、泡部分も巻き込まれてメインタンクまで移動してしまうことがある。すなわち、折角、泡の発生を抑制したにも拘わらず、泡をメインタンクまで到達させて、吐出の不安定やインク粘度の検知不良、あるいは関連する弁開閉の検知異常を誘発させるという問題を生じさせる。また、インクタンクには、インクの流出入によるタンク内圧の変動を抑制する空気抜きの目的で、外部と連通する給排気口が形成されているが、その給排気口から接続管路を通ってインクが溢れ出すという問題も生じさせる。一方で、インクジェットプリンタにて印字する用途は多種多様になっており、インクにも種々の特長ある特性が求められるようになっている。そして、使用されるインクは、材料の制約や特性の制約から、必ずしも発泡性の少ないインクばかりとは限らない。そこで、発泡性があっても安定な動作を行なえるようなインクジェットプリンタが嘱望されている。

本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであって、回収されてインクタンクに戻されたインクが泡立って漏れ出てしまうことのないインクジェットプリンタの提供を目的とする。また、インク回収時の泡立ちを低減させるとともに、インクタンクにおけるインク残量検知が泡に妨害されないようにし、インク残量検知の不正確さや、インク残量検知の不正確に起因するメインタンクへの泡の混入を防止することを目的とする。そして、メインタンクへの泡の混入を防ぐことで、安定した印字を継続させるものである。更には、インクの供給不足による無印字を含む印字トラブルを未然に防ぐことを目的とする。加えて、インクタンク内に存在する泡の量を減少させることを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係るインクジェットプリンタは、インクを貯留するインクタンクと、このインクタンクから供給されるインクを被印刷物の表面に向けて噴射するプリントヘッドと、このプリントヘッドから噴射されたインクのうち印刷に使用されないインクを回収し前記インクタンクに戻すインク回収手段とを有していて、このインク回収手段は、インクタンクのインク回収方向上流側に配備された前受けタンクと、この前受けタンクへ回収される時のインクの泡立ちを低減させる泡立ち防止手段と、前受けタンクの底部と前記インクタンクの底部とを連通する連結管と、加熱により前受けタンク内の消泡を行なう加熱消泡手段と、を備えているものである。

また、前記構成において、泡立ち防止手段は、回収したインクを前受けタンクの内周壁面ないしインク液面に向けて霧状に噴出させる霧噴出機構を備えていて、この霧噴出機構は、インク噴出角度がインク液面に対し０度を超え９０度以下となるように配置されているものである。

そして、請求項２における霧噴出機構は、回収したインクに気体を供給して加圧する気体供給装置と、前受けタンク内のインク液面上方位置に配備されて回収インクおよび気体供給装置からの気体を霧状に噴出する噴射ノズルと、前受けタンク内の気体を抜き出すために前受けタンクに形成された気体抜出し口と、この気体抜出し口と気体供給装置の気体吸込み側とを連通する吸込み側管路と、を備えているものである。

また、請求項１〜３における加熱消泡手段が、噴射ノズルの噴出方向上流側に配備されて噴射ノズルに流入する回収インクおよび気体を加熱するノズル入側ヒータで構成されているものである。

更に、請求項１〜３における加熱消泡手段が、前受けタンク内のインク液面上方位置に配備されたタンク内ヒータで構成されているものである。

本発明に係るインクジェットプリンタによれば、インクタンクのインク回収方向上流側の前受けタンクと、この前受けタンクへのインクの泡立ちを低減させる泡立ち防止手段とを備えているので、前受けタンクで泡立ち防止手段により回収インクの泡立ちを低減化することができる。そして、前受けタンクの底部とインクタンクの底部とを連通する連結管とを備えているので、前受けタンクの底部に溜まった回収インクの液体部分のみを、タンク底面から連結管を通してインクタンクに流入させることができる。従って、泡をインクタンクに流入させることがない。ひいては、このインクがプリントヘッドで再利用されるから、安定した印字を継続させることができ、インクの供給不足による無印字を含む印字トラブルを未然に防ぐこともできる。特に、加熱により前受けタンク内の消泡を行なう加熱消泡手段を備えているので、泡立ち防止手段による泡立ち低減化作用に加えて、加熱消泡手段による破泡作用も奏することができる。従って、前受けタンク内に存在する泡の量を大幅に減少させることができる。

また、泡立ち防止手段を構成する霧噴出機構が、インク噴出角度がインク液面に対し０度を超え９０度以下となるように配置されているものでは、インクの液面上方に在る泡にインクの霧滴を確実に当てて、泡を効率よく消泡することができる。

そして、霧噴出機構が、気体供給装置と、噴射ノズルと、前受けタンクの気体抜出し口と、吸込み側管路とを備えているものでは、気体供給装置により気体が回収インクに混入されて圧力が更に高められるので、噴射ノズルから確実にインクの霧滴を噴出することができる。また、前受けタンク内の気体を循環使用するので、外気を導入した場合のように排気処理手段を設ける必要がなく、気体抜出し口および吸込み側管路という簡素な構成により気体供給を行なうことができる。

また、噴射ノズルの噴出方向上流側にノズル入側ヒータが配備されているものでは、噴射直前の気体および回収インクを加熱することで気体が大きく膨張するため、回収インクが霧状に噴出しやすくなることから泡になりにくく、且つ、泡を拡大破裂させる効果も高くなる。また、前受けタンク内の空気温度を変化させることで、前受けタンク内に存在する泡表面の表面張力バランスを崩して一層泡を破裂させやすくすることができ、高い消泡効果を得ることができる。

更に、前受けタンク内のインク液面上方位置にタンク内ヒータが配備されているものでは、タンク内ヒータに接触する泡自体を直接加熱することで、泡の拡張力がその表面張力に打ち勝ち、または乾燥により破裂させる消泡作用をもたらす。また、タンク内ヒータ周辺の温度が上がることで、ヒータ近傍に存在する泡表面の表面張力バランスを崩して一層泡を破裂させやすくすることができ、高い消泡効果を得ることができる。

従って、本発明のインクジェットプリンタでは、消泡成分を含有しないインクを使用しても、上記構成により、前受けタンク内の泡を低減化することができ、インクタンクひいてはプリンタヘッドに泡を含むインクを供給することがなく、インクを含んだ泡が前受けタンクの吸排気口から溢れ出すといったことを防止できる。

本発明の一実施形態に係るインクジェットプリンタを示す概略構成図である。 前記インクジェットプリンタの前受けタンクの側断面図である。 図２におけるＡ−Ａ線矢視で示した一部断面を含む前受けタンクおよびインクタンクの正面図である。 前記前受けタンクをインクタンクとして用いた比較例となるインクジェットプリンタの部分構成を示す概略構成図である。 従来のインクジェットプリンタを示す概略構成図である。

以下、本発明に係るインクジェットプリンタの実施の形態を図面に基づいて説明する。尚、以下に述べる実施形態は本発明を具体化した一例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものでない。図１は本発明の一実施形態に係るインクジェットプリンタを示す概略構成図、図２は前記インクジェットプリンタの前受けタンクの側断面図、図３は図２におけるＡ−Ａ線矢視で示した一部断面を含む前記前受けタンクおよびインクタンクの正面図である。
各図において、この実施形態に係るインクジェットプリンタ１は、インクを貯留するインクタンク２と、インクタンク２からメインタンク１０を経て供給されるインクを被印刷物Ｐ（例えば鶏卵）の表面に向けて噴射するプリントヘッド３と、プリントヘッド３から噴射されたインクのうち印刷に使用されないインク滴Ｋｄを回収してインクインク２に戻すためのインク回収手段４とを備えている。

前記のインク回収手段４は、プリントヘッド３の前部に配備されたガター４１と、一端がガター４１に接続された回収管４２と、回収管４２の途中に配備された例えばダイヤフラム駆動式の回収ポンプ４３と、回収管４２が接続されてインクタンク２のインク回収方向上流側に配備された前受けタンク４４と、前受けタンク４４へ回収される時のインクの泡立ちを低減させる泡立ち防止手段５と、前受けタンク４４とインクタンク２のそれぞれの底面を連通する連結管１２と、前受けタンク４４内のインク液面ｋ１の上方位置に配備されたタンク内ヒータ９０とから構成されている。タンク内ヒータ９０は、例えば棒状カートリッジヒータ（例えば容量２０Ｗ）で具現化される。このタンク内ヒータ９０には、電源装置および制御装置（いずれも図示省略）とつながる給電用配線９１が接続されており、タンク内ヒータ９０の表面温度は例えば４０℃程度に制御される。

前記のプリントヘッド３は、ノズル３１と、ピエゾ振動子３２と、ノズルプレート３３と、帯電電極３４と、検知電極３５と、偏向電極３６とを備えた、コンティニュアス方式のプリントヘッドである。このプリントヘッド３では、ノズル３１のノズルプレート３３から噴射されたインクが、帯電電極３４で帯電されて液滴状になり、偏向電極３６により、印字に必要なインク滴Ｋｄのみが帯電電荷量に応じて偏向され被印刷物Ｐの表面に向けて吐出される。一方、印字に無関係なインク滴Ｋｄは、そのまま直進してインク回収用のガター４１に飛び込み吸引により回収される。

前記の前受けタンク４４は、上面に形成されたインク供給口部２８と装着口部４６がキャップ２９と係止用蓋４７により蓋止される密閉容器として構成されている。装着口部４６はその開口軸心が水平方向に対し角度θぶん傾かせて形成されている。インク供給口部２８はインク補充用でありキャップ２９によって開閉自在に封止される。円盤状の係止用蓋４７はその中心部に噴射ノズル６１が貫通して取り付けられている。係止用蓋４７には、気体抜出し口７１を有するジョイント７３が貫通して取り付けられている。このジョイント７３は吸込み側管路７２を介して回収ポンプ４３の吸込み側の回収管４２に接続されている。この係止用蓋４７は装着口部４６に螺止される。前受けタンク４４の底面の一部は下向きに陥没した深底部４５となっており、深底部４５の下底面４４Ｃと残りの上底面４４Ｂとから成る２段底となっている。下底面４４Ｃには、連通口５０を有するジョイント口金４９が貫通して取り付けられている。

前記のインクタンク２は、部品共用の観点から、前受けタンク４４と同じ形状、構造の本体容器が使用される。すなわち、本体容器上面に、キャップ２９と係止用蓋４７で蓋止されるインク供給口部２８と装着口部４６（いずれも図示省略）が形成されている。また、インクタンク２の底面も下底面２Ｃと上底面２Ｂとから成る２段底になっている。下底面２Ｃには、連通口５２を有するジョイント口金５１が貫通して取り付けられている。既述した連結管１２はジョイント口金４９とジョイント口金５１とに接続されている。係止用蓋４７（図示省略）には供給管１３が貫通して設けられており、供給管１３の一端は上底面２Ｂの直上位置で開口している。そして、前受けタンク４４とインクタンク２はプリンタケーシング４８の上面内側に横並びに取り付けられており、それぞれの下底面２Ｃ，４４Ｃがほぼ同じ高さ位置Ｈ２となるように配置されている。

前記した供給管１３の他端開口１４は粘度調整器３０付きのメインタンク１０内に開口している。供給管１３の途中には、開閉弁２２とポンプ９が配備されている。ポンプ９の吸込み側には、溶剤Ｓを収容した溶剤タンク８からの供給管２１が連結され、供給管２１に開閉弁２３が設けられている。メインタンク１０に収容されたインクＫは液面センサー５５により液面高さが検出される。そして、メインタンク１０の下部とプリントヘッド３のノズル３１とは供給管１５で連結されている。供給管１５には、インクＫをプリントヘッド３に送るポンプ１１、ストレーナ１６、および、プリントヘッド３に供給するインクの量を調節するレギュレータ１７が配備されている。また、前受けタンク４４、インクタンク２、溶剤タンク８のそれぞれの上部には、外部と連通する吸排気用配管５７が接続されている。

上記の泡立ち防止手段５は回収時のインクを泡立たせないようにして前受けタンク４４に戻すものであるが、本実施形態において具体的には、回収したインクを前受けタンク４４の内周壁面４４Ａないしインク液面ｋ１に向けて霧状に噴出させる霧噴出機構６を備えることにより構成されている。この霧噴出機構６は、回収ポンプ４３と、回収ポンプ４３吐出側の回収管４２と、前受けタンク４４内でインクＫｒの液面ｋ１の上方位置に設けられた噴射ノズル６１と、回収したインクに気体を供給して加圧する気体供給装置７とを備えている。

気体供給装置７は、前受けタンク４４内の気体（大部分が空気）を抜き出すための気体抜出し口７１を有するジョイント７３と、気体抜出し口７１と気体供給装置７の気体吸込み側とを連通する吸込み側管路７２と、ポンプ吸込み側の回収管４２と、回収ポンプ４３とから構成される。気体供給装置７により、回収したインクに加圧エアーを供給するようになっている。このように気体供給装置７が、回収されたインクにエアーを圧入することにより、回収インクを前受けタンク４４に霧状に噴出させるようになっている。

そして、噴射ノズル６１は、ガター４１から回収されたインク滴Ｋｄと気体供給装置７からの気体（ほとんどが空気）を霧状の霧滴Ｋｆにして前受けタンク４４内に噴出するようになっている。噴射ノズル６１は、その軸心Ｃとインク液面ｋ１（＝水平線Ｂの方向）との間のインク噴出角度θが例えば４５度となる配置で前受けタンク４４の係止用蓋４７に取り付けられている。このインク噴出角度θは０度を超え９０度以下であれば特に限定されない。インク噴出角度θが０度の場合は、液面Ｋ１の上方にある泡Ｗを多量に消泡できないことから、消泡量が泡発生量に追いつかず４４内に泡Ｗが充満してしまう。また、霧噴出機構６の霧噴出口６２は、前受けタンク４４内に近づくほど内径が細くなるように形成され、これにより回収されたインクが前受けタンク４４内に霧状に噴出されるようになっている。

そして、インクタンク２には、収容されたインクＫｒの液面ｋ２の液面高さＨを検出する液面センサー１８が設けられている。この液面センサー１８は、インクＫｒに浮くフロート１９により液面高さＨを検出するように構成されており、フロート１９の上下作動範囲Ｒが前受けタンク４４の下底面４４Ｃよりも上方位置となるように配置されている。すなわち、液面センサー１８は、前受けタンク４４中の液体部分のインクの液面高さが、上方の残留泡を連結管１２に吸い込ませないような、下底面４４ｃから十分な高さ位置、例えば下底面４４ｃから１〜２ｃｍ上の高さ位置に配置される。この１〜２ｃｍの高さ位置は、インクタンク２の液面センサー１８のフロート１９で液面高さを検出するために必要な揺動角度を確保するための高さである。

更に、インクジェットプリンタ１は制御装置２０を備えており、制御装置２０はＣＰＵ２５を中心構成とされ、メモリ２６およびタイマ２７を有している。制御装置２０のデータ入力側には、液面センサー１８からの信号線が接続されている。制御装置２０のデータ出力側には、インクタンク２内のインク不足に係る警報を発する警報装置２４への信号線が接続されている。メモリ２６には、インクタンク２中のインクＫｒの下限液面高さ値である所定液面高さＨ１値と、印刷動作停止のための所定時間Ｔが、予め設定入力され格納されている。

上記のように構成されたインクジェットプリンタ１の作用を次に説明する。
インクジェットプリンタ１において、プリントヘッド３のノズル３１から吐出されたインクＫｄは被印刷物Ｐの表面に噴射される。一方、ノズルプレート３３から噴射されたインクＫｄのうち、印字に無関係な、偏向を受けないインク滴Ｋｄは、ガター４１に吸い込まれて回収される。このガター４１に回収されたインクは、回収管４２を通り回収ポンプ４３により前受けタンク４４へ送られる。同時に回収ポンプ４３によって吸込み側管路７２からの気体も供給されることによりインクが加圧される。このように加圧されたインクおよび気体が、噴射ノズル６１において絞られている霧噴出口６２により霧状の霧滴Ｋｆにされて前受けタンク４４内に噴出される。このようにして、前受けタンク４４に戻されたインクＫｒのうち、泡Ｗを含まない液体部分のインクＫｒのみが連通管１２を通ってインクタンク２に流入する。そして、ポンプ９の駆動によりインクタンク２からメインタンク１０に移送されたのち、ポンプ１１の駆動によりストレーナ１６およびレギュレータ１７を経てプリンタヘッド３に送られ使用される。因みに、ガター４１からの回収インク量は例えば５ｍＬ／分であり、回収ポンプ４３から吐出される空気量は例えば５Ｌ／分である。

そうして、液面センサー１８により検出されたインクタンク２内のインクＫｒの液面高さＨ値が所定液面高さＨ１値を下回ったとき、制御装置２０のＣＰＵ２５は、警報装置２４に指令信号を出力して警報を発報させ、タイマ２７を起動して計時を開始させる。そして、計時された時間が警報発報から所定時間Ｔ経過してもインクタンク２の液面高さＨ値が所定液面高さＨ１値以上にならないとき、印刷動作を停止させる指令信号をプリントヘッド３、回収ポンプ４３、ポンプ９，１１、開閉弁２２，２３などに出力する。これにより、インクジェットプリンタ１が停止されるので、インクの供給不足による無印字を含む印字トラブルを未然に防ぐことができる。

従って、上記した構成のインクジェットプリンタ１によれば、回収されて前受けタンク４４に戻されるインクに、気体供給装置７の回収ポンプ４３によって圧力が加えられるとともに、噴射ノズル６１における霧噴出口６２の絞り構造によりインクに加えられる圧力が更に高められる。これにより、回収インクを前受けタンク４４内に向けて確実に霧状の霧滴Ｋｆにして噴出することができる。

その結果、消泡性を有するインクを使用しない場合も含め、すなわちあらゆるインクを使用した場合であっても、回収インクが前受けタンク４４に戻される時に、前受けタンク４４内の泡を消すことができる。従って、泡が堆積して前受けタンク４４から泡が漏れ出すといった不具合を防ぐことができる。

また、霧噴出機構６の噴射ノズル６１は、インク噴出角度θが水平面Ｂに対し４５度に配置されているので、インクＫｒの液面上方に在る泡Ｗにインクの霧滴Ｋｆを確実に当てて泡Ｗを効率よく消泡することができる。そして、前受けタンク４４内の気体を循環使用するので、気体抜出し口７１および吸込み側管路７２という簡素な構成により気体供給を行なうことができる。前記した気体抜出し口７１は噴出ノズル６１の直上位置に設けられているので、噴射ノズル６１から噴出されたインクの霧滴Ｋｆにより泡Ｗが消された空間から気体が抜き出されて気体供給装置７の回収ポンプ４３に吸引されるので、泡の液体分を吸引しないから気体の量が相対的に多くなって加圧力が高くなり、よりいっそう確実にインクの霧滴を発生させて泡を消すことができる。

特に、このインクジェットプリンタ１では、前受けタンク４４内のインク液面ｋ１の上方位置（この例ではキャップ２９）にタンク内ヒータ９０が配備されているので、タンク内ヒータ９０と接触する泡Ｗ自体を直接加熱することができる。これにより、泡Ｗの拡張力がその表面張力に打ち勝ち、または、乾燥により破裂させる消泡作用をもたらす。また、タンク内ヒータ９０の周辺温度が上がるので、タンク内ヒータ９０の近傍に存在する泡Ｗ表面の表面張力バランスを崩すことができる。その結果、一層泡Ｗを破裂させやすくすることができ、高い消泡効果を持つものとなる。すなわち、タンク内ヒータ９０が、加熱により前受けタンク４４内の泡Ｗの消泡を行なう加熱消泡手段の一例を構成している。ひいては、前受けタンク４４内の泡Ｗが気体抜出し口７１や吸排気用配管５７のタンク開口に届かないから、これらの口を経て泡Ｗが前受けタンク４４から溢れ出すことを防止できる。

また、インクタンク２の下底面２Ｃと前受けタンク４４の下底面４４Ｃとを連通する連結管１２を備えているので、前受けタンク４４の底部４４Ｃに溜まった回収インクＫｒの液体部分のみを、タンク底面から連結管１２を通してインクタンク２に流入させることができる。従って、泡Ｗをインクタンク２に流入させることがない。そして、これらの下底面２Ｃ，４４Ｃは同じ高さ位置Ｈ１となるように配置されているので、前受けタンク４４内のインクの液体部分の量の多少に拘わらず、前受けタンク４４内のインクＫｒを連結管１２からインクタンク２へ流入させることができる。

このように、前受けタンク４４の次にインクタンク２を経由させることで、メインタンク１０への泡の混入を防止することができる。従来は泡の発生によりインク供給の検知時点の不安定を招いていたが、インクの供給警告の確実な検知が可能となる。尚、インクタンク２を省略して、前受けタンク４４にフロートセンサーを設ける方法も、泡の混入やインク供給の不足による警告が可能であるが、インクの液体部分が不足した場合、インクタンク２の緩衝作用がないため、警報を発するとほぼ同時にプリンタの稼働を停止する必要がある。警告が発せられてから、必ずしもプリンタの管理担当者が瞬時にインクの供給ができるとは限らない。従って、供給対応に余裕をもたさないと、稼働中のプリンタの印字を猶予なく停止させてしまい、印字ラインの稼働率を下げてしまう。あるいは、逆に余裕を持たせ過ぎプリンタ停止を遅らせ過ぎると、メインタンク１０に泡を混入させることになる。このような緩衝作用をインクタンク２は有しているのである。

本発明のインクジェットプリンタは、発泡性のインクであっても使用することができる。この発泡性のインクとしては、消泡剤の使用をしないもので、特に水性のインクにおいては、消泡剤のエマルション状態の不安定性を有することのないインクとして使用できる。従って、温度変化におけるエマルションの破壊等のない分散安定性が確保される。このような消泡成分を含有しないインクは、空気が吹き込まれた際に、発泡前の液面高さの５倍以上の高さに泡が成長するインクである。このインク２００ｍＬを１Ｌの円筒容器に入れて空気を吹き込むと、インクの泡が円筒容器から溢れ出る。このような発泡性を有するインク材料としては、水性のインクにおいて、多量の色素分や多糖類が例示される。そして、これらを多量に溶解させるようなインクにおいて発泡性が顕著となる。このようなインクは、鉄クロロフィリンナトリウムを２．０重量％以上、印字後の濃度をさらに濃くするために、好ましくは４％以上含有するインクである。

本発明は、前記の発泡性を制御するプリンタと鉄クロロフィリンナトリウムを２．０重量％以上含有するインクジェットインクが、消泡成分を含まない材料で構成されたものであり、このインクを用いて、例えば食品または食品包装である被印刷物Ｐの表面に好適にマーキング印刷を行なうことができる。
また、発泡性のあるインクジェットインクとして、鉄クロロフィリンナトリウム２〜６重量％、プロピレングリコール１０〜２５重量％、糊料０．０１〜１重量％、水 残部からなるインクであり、使用される湖料がヒドロキシプロピルセルロース、アルギン酸ナトリウム等の天然物からの誘導体となっている食品添加物ないし食品素材とより構成したインクであることより、卵の卵殻へのマーキングに適するものとなる。

本発明では、消泡成分を含まないインクにおいても、プリンタにおける発泡によるインクのあふれ出しや吐出の不安定に対応できる。泡の発生については、通常のインクタンクに相当する容器を仮定したときに、インク中に空気をバブリングさせる方法において、インク量の液面高さにおいて５倍以上の泡の成長をするようなインクにおいても対応できるものである。前記インクにおいては、鉄クロロフィリンナトリウムの含有量を増加させることで発泡性が顕著となり、鉄クロロフィリンナトリウムの含有量として３．５重量％を超えると、泡の高さがインクの液面高さの５倍以上をはるかに超え、インクのあふれ出しに至る場合が多い。

そして、消泡剤を用いることによって発生すると推定されるプリンタ内での配管への消泡剤の一部残留、プリンタ内温度変化によって生ずる消泡剤のエマルションの状態変化、さらには破壊、そして、それに伴う、ノズルからの微妙な不均一吐出、インクのドット形成時の切れ等の微妙な変化を、前記のインクは消泡剤を用いないことにより対応できる。また、印字後のドット形成、はじき等を、上記のようにしてマーキングすることにより、発泡性が高いにも拘わらずインクの泡によるあふれ、インク残量検知の不安定さの解消、それにともなう泡の混入による印字不良の防止、インクの供給不足による無印字発生の防止が可能となる。

上記インクジェットプリンタ１に、下記する実施例１〜実施例５の処方のインクを使用して、印字の安定性を確認した。実施例１〜実施例５の処方により調製したインクは、鉄クロロフィリンナトリウム２〜６重量％と、プロピレングリコール１０〜２５重量％と、糊料（例えばヒドロキシプロピルセルロースまたはアルギン酸ナトリウム）０．０１〜１重量％と、残量の水とを含んで成るインクであり、消泡成分は含んでいない。これらに対し、消泡成分としてシリコン系消泡剤を０．２重量％含有するインクを比較例１，２として調製した。これらの実施例および比較例のインクの使用したときのインクジェットプリンタ１の状態と各インクの物性を、下記の表１に示す。表中で「バブリングの泡高さ」は、１Ｌの円筒容器に試料インク２００ｍＬを入れて空気を吹き込み、空気吹き込み前の液面高さに対する泡の高さを測定したものである。

表１に示した結果から明らかなように、この実施形態のインクジェットプリンタ１に用いた実施例１〜５のインクは、バブリングの泡高さが５倍以上であるにも拘わらず、インクジェットプリンタ１において、前受けタンク４４からインクタンク２への泡の巻き込みはなかった。また、５００時間運転後のプリンタ配管部やフィルタ部での異物付着は観察されず、常温使用時のガターの汚れも見られなかった。
これに対し、インクジェットプリンタ１に用いた比較例１，２のインクは、バブリングの泡高さが１．５倍以下であるが、プリンタ配管部やフィルタ部に消泡剤に起因したシリコンの付着が見られた。また、ガターにも微量ではあるが汚れが付着していた。但し、前受けタンク４４からインクタンク２への泡の巻き込みはなかった。

インクジェットプリンタ１の前受けタンク４４が泡立ち防止手段５を備えているが、インクタンク２の液面センサー１８を省略した場合でも、実施例１〜５のインクおよび比較例１，２のインクのいずれも前受けタンク４４からインクタンク２への泡の漏れは生じていない。
一方で、泡立ち防止手段５を全く備えていない場合、実施例１〜５のインクは前受けタンク４４からインクタンク２への泡の洩れが発生したが、比較例１，２のインクでは前受けタンク４４からインクタンク２への泡の洩れはなかった。

因みに、図４に示したインクジェットプリンタ１ａのように、既述のインクジェットプリンタ１から液面センサー１８付きのインクタンク２を省略した構成を採った場合（溶剤タンク８は記載を省略）を考える。この場合、前受けタンク４４に十分な量のインクＫｒが収容されているときは、前受けタンク４４からメインタンク１０への泡Ｗの移動は比較的少なくプリンタ稼動に問題はない。但し、前受けタンク４４内は、多量の泡Ｗ，Ｗ，Ｗ，・・・の存在があってインク供給口部２８を開けても、インクＫｒの液量を確認できない状態となっている。そのために、インク補給の適切なタイミングを逸することがあった。そうして、図４に示した状態のように、前受けタンク４４内のインクＫｒの量が少なくなってきたときは、前受けタンク４４内の泡Ｗが供給管１３を通ってメインタンク１０のインクＫ中に大量に移送されてしまい、メインタンク１０内が泡Ｗだらけになり、この泡Ｗがプリントヘッド３に供給されて印刷不良を引き起こすというおそれがある。

尚、本発明に係るインクジェットプリンタは、前記のような構成に限定されるものではなく、以下のような構成であってもよい。タンク内ヒータ９０に替えて、図１および図２中に２点鎖線で示したように、例えば噴射ノズル６１の噴出方向上流側に隣接した直前位置の回収管４２に取り付けられたノズル入側ヒータ９０Ａであっても構わない。このノズル入側ヒータ９０Ａは、回収管４２の周囲を囲むように取り付けられた筒状カートリッジヒータ（例えば容量２０Ｗ）で具現化され、ノズル入側ヒータ９０Ａの表面温度は、インク性能を劣化させない温度例えば４０℃程度に制御される。このインクジェットプリンタにおいては、噴射ノズル６１の噴出方向上流側にノズル入側ヒータ９０Ａが配備されているので、噴射直前の気体および回収インクを加熱することで気体を大きく膨張させて噴出圧を高めることができる。それにより、回収インクが霧状に噴出しやすくなることから、泡Ｗになりにくく、且つ、泡Ｗを拡大破裂させる効果も高められる。また、前受けタンク４４内の空気温度を変化させることで、前受けタンク４４内に存在する泡Ｗ表面の表面張力バランスを崩して一層泡Ｗを破裂させやすくすることができ、高い消泡効果を持たせることができる。すなわち、ノズル入側ヒータ９０Ａは、加熱により前受けタンク４４内の泡Ｗの消泡を行なう加熱消泡手段の別例を構成する。無論、ノズル入側ヒータ９０Ａと、既述したタンク内ヒータ９０の双方を同時に併用しても構わない。

また、霧噴出機構６は、前記のように、気体供給装置７、および噴射ノズル６１の霧噴出口６２の全てを備えて構成されているものに限定されず、気体供給装置７、または噴射ノズル６１の霧噴出口６２のどちらか一方を備えている構成であってもよい。

また、インクタンク２中のインクの液面高さを検出する液面センサーとして、上記では、フロート１９により液面高さを検出する方式のものを例示したが、それ以外に、例えば電流により液面を検出する方式や、光により液面を検出する方式のものなどを適宜選定して用いることができる。但し、上記したフロート式の液面センサー１８を用いることが、液面高さを確実に反映して検出できる点で好ましい。これは、電流検出方式による電極でのインクの電気分解や電着の発生に起因するインクの劣化や凝集の発生、あるいは光検出方式によるインクタンク壁面の汚れ等に起因するインク面の確認不良などの問題を生じるおそれがないためである。

１ インクジェットプリンタ
２ インクタンク
２Ｃ 下底面
３ プリントヘッド
４ インク回収手段
５ 泡立ち防止手段
６ 霧噴出機構
７ 気体供給装置
１２ 連結管
４２ 回収管
４３ 回収ポンプ
４４ 前受けタンク
４４Ａ 内周壁面
４４Ｃ 下底面
４７ 係止用蓋
６１ 噴射ノズル
６２ 霧噴出口
７１ 気体抜出し口
７２ 吸込み側管路
９０ タンク内ヒータ（加熱消泡手段）
９０Ａ ノズル入側ヒータ（加熱消泡手段）
Ｃ 軸心
Ｋ インク
Ｋｒ 回収されたインク
Ｋｄ インク滴
ｋ１ 液面
Ｂ 水平線
Ｐ 被印刷物
Ｗ 泡
θ 角度

Claims (5)

1. インクを貯留するインクタンクと、このインクタンクから供給されるインクを被印刷物の表面に向けて噴射するプリントヘッドと、このプリントヘッドから噴射されたインクのうち印刷に使用されないインクを回収し前記インクタンクに戻すインク回収手段とを有していて、このインク回収手段は、インクタンクのインク回収方向上流側に配備された前受けタンクと、この前受けタンクへ回収される時のインクの泡立ちを低減させる泡立ち防止手段と、前受けタンクの底部と前記インクタンクの底部とを連通する連結管と、加熱により前受けタンク内の消泡を行なう加熱消泡手段を備えていることを特徴とするインクジェットプリンタ。
2. 泡立ち防止手段は、回収したインクを前受けタンクの内周壁面ないしインク液面に向けて霧状に噴出させる霧噴出機構を備えていて、前記霧噴出機構は、インク噴出角度がインク液面に対し０度を超え９０度以下となるように配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プリンタ。
3. 霧噴出機構は、回収したインクに気体を供給して加圧する気体供給装置と、前受けタンク内のインク液面上方位置に配備されて回収インクおよび気体供給装置からの気体を霧状に噴出する噴射ノズルと、前受けタンク内の気体を抜き出すために前受けタンクに形成された気体抜出し口と、この気体抜出し口と気体供給装置の気体吸込み側とを連通する吸込み側管路と、を備えていることを特徴とする請求項２に記載のインクジェットプリンタ。
4. 加熱消泡手段が、噴射ノズルの噴出方向上流側に配備されて噴射ノズルに流入する回収インクおよび気体を加熱するノズル入側ヒータで構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のインクジェットプリンタ。
5. 加熱消泡手段が、前受けタンク内のインク液面上方位置に配備されたタンク内ヒータで構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のインクジェットプリンタ。

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