JP2015182307A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】均一の濃度のインクをインクジェットヘッドから適正に吐出することができるインクジェット記録装置を提供することである。
【解決手段】実施形態のインクジェット記録装置は、インクジェットヘッドと、タンクと、配管と、循環装置と、流動状態変化装置とを持つ。インクジェットヘッドは、ノズルを有する。ノズルは、インクを吐出する。タンクは、インクを貯留する。配管は、インクジェットヘッドとタンクとを接続して、インクの循環流路を形成する。循環装置は、循環流路でインクを循環させる。流動状態変化装置は、配管内のインクの流動状態を変化させる。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、インクジェット記録装置に関する。

従来、インクのタンクとインクジェットヘッドの圧力室との間でインクを循環させるインクジェット記録装置がある。このインクジェット記録装置は、インクジェットヘッドのノズルから適正な圧力でインクを吐出するために、インクを一定の流れで循環させる。しかしながら、インクの顔料の比重および粒径によっては、顔料が流路内で堆積する虞がある。このインクジェット記録装置は、顔料が流路内で堆積すると、均一の濃度のインクをノズルから吐出することができない虞がある。

特許第５０８５２４９号公報

本発明が解決しようとする課題は、均一の濃度のインクをインクジェットヘッドから適正に吐出することができるインクジェット記録装置を提供することである。

実施形態のインクジェット記録装置は、インクジェットヘッドと、タンクと、配管と、循環装置と、流動状態変化装置とを持つ。インクジェットヘッドは、ノズルを有する。ノズルは、インクを吐出する。タンクは、インクを貯留する。配管は、インクジェットヘッドとタンクとを接続して、インクの循環流路を形成する。循環装置は、循環流路でインクを循環させる。流動状態変化装置は、配管内のインクの流動状態を変化させる。

実施形態のインクジェット記録装置の構成を示す図。 実施形態のインクジェット記録装置のインクジェットヘッドの構成を示す図。 実施形態のインクジェット記録装置の流動状態変化装置の動作の一例を示す図。 実施形態のインクジェット記録装置の動作を示すフローチャート。 実施形態の変形例のインクジェット記録装置の流動状態変化装置の動作の一例を示す図。

以下、実施形態のインクジェット記録装置を、図面を参照して説明する。

実施形態のインクジェット記録装置１０は、図１に示すように、インクジェットヘッド１１、第１タンク１２、および第２タンク１３を備えている。インクジェット記録装置１０は、第１〜第３配管１４〜１６を備えている。インクジェットヘッド１１、第１タンク１２、および第２タンク１３は、第１〜第３配管１４〜１６によって接続されている。インクジェットヘッド１１、第１タンク１２、第２タンク１３、および第１〜第３配管１４〜１６は、インクの循環流路１７を形成している。インクジェット記録装置１０は、循環ポンプ１８、供給タンク１９、第４配管２０、および供給ポンプ２１を備えている。

インクは、例えば、顔料の大きさが所定値以上であるアルミニウム顔料などを有する金属インクである。インクは、例えば、比重が所定値以上である銅、銀、および金などの金属を有する金属インクであってもよい。インクは、例えば、比重が所定値以上である酸化チタンまたはセラミックの顔料を有する白インクまたはセラミックインクであってもよい。これらのインクは、循環流路１７内で静止している状態または循環流路１７内の流動状態が一定の状態において顔料が循環流路１７内で徐々に沈降、および堆積し易い。

インクジェットヘッド１１は、いわゆる循環型のインクジェットヘッドであり、インクの供給口３１および排出口３２を備えている。インクジェットヘッド１１は、図２に示すように、圧力室３３、オリフィスプレート３４、ノズル３５、およびアクチュエータ３６を備えている。
供給口３１および排出口３２は、インクジェットヘッド１１の内部の循環路１１ａを介して、圧力室３３に接続する。供給口３１は、インクジェットヘッド１１の外部から圧力室３３の内部にインクを供給する。排出口３２は、圧力室３３の内部からインクジェットヘッド１１の外部にインクを排出する。
圧力室３３は、インクジェットヘッド１１の内部の循環路１１ａよりも狭い形状を有している。圧力室３３は、内壁の一部にオリフィスプレート３４を備えている。オリフィスプレート３４は、圧力室３３内のインクを吐出するノズル３５を備えている。圧力室３３は、ノズル３５に対向する内壁の一部にアクチュエータ３６を備えている。アクチュエータ３６は、圧力室３３内のインクに圧力を付与して、インクをノズル３５から吐出する。

例えば、アクチュエータ３６は、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）などの圧電セラミックスによる圧電素子によって圧力室３３を直接的または間接的に変形させる。例えば、アクチュエータ３６は、静電気によって圧力室３３を直接的または間接的に変形させてもよい。例えば、アクチュエータ３６は、インクに直接的に作用する静電気によって、インクをノズル３５から吐出してもよい。例えば、アクチュエータ３６は、インク内に気泡を発生させるために、インクを加熱するヒータ（図示略）を備えてもよい。このアクチュエータ３６は、インク内に発生した気泡によって、圧力室３３内のインクに圧力を付与する。

第１タンク１２は、循環流路１７におけるインクジェットヘッド１１の上流側においてインクを貯留する。第１タンク１２は、インクの第１流入口１２ａおよび第１流出口１２ｂを備えている。第２タンク１３は、循環流路１７におけるインクジェットヘッド１１の下流側においてインクを貯留する。第２タンク１３は、インクの第２流入口１３ａおよび第２流出口１３ｂを備えている。第１配管１４は、第１タンク１２の第１流出口１２ｂとインクジェットヘッド１１の供給口３１とを接続する。第２配管１５は、インクジェットヘッド１１の排出口３２と第２タンク１３の第２流入口１３ａとを接続する。第３配管１６は、第２タンク１３の第２流出口１３ｂと第１タンク１２の第１流入口１２ａとを接続する。

循環ポンプ１８は、第３配管１６に配置されている。循環ポンプ１８は、第３配管１６内においてインクを送る方向を切り替える。循環ポンプ１８は、インクを循環流路１７内で循環させるために、第３配管１６においてインクを第２タンク１３から第１タンク１２に送る。循環ポンプ１８は、インクジェットヘッド１１に到る循環流路１７内の圧力を増大させるために、インクを第２タンク１３から第１タンク１２に送る。循環ポンプ１８は、インクジェットヘッド１１に到る循環流路１７内の圧力を低下させるために、インクを第１タンク１２から第２タンク１３に送る。

供給タンク１９は、循環流路１７の外部においてインクを貯留する。供給タンク１９は、インクの第３流入口１９ａおよび第３流出口１９ｂを備えている。第２タンク１３は、インクの第４流入口１３ｃを備えている。第４配管２０は、供給タンク１９の第３流出口１９ｂと第２タンク１３の第４流入口１３ｃとを接続する。供給ポンプ２１は、第４配管２０に配置されている。供給ポンプ２１は、第４配管２０内においてインクを送る方向を切り替える。供給ポンプ２１は、インクを供給タンク１９から第２タンク１３に供給するために、第４配管２０においてインクを供給タンク１９から第２タンク１３に送る。供給ポンプ２１は、インクを第２タンク１３または第４配管２０から供給タンク１９に戻すために、インクを供給タンク１９に送る。

インクジェット記録装置１０は、第１圧力配管４１、第１開閉弁４２、および第１圧力センサ４３を備えている。第１圧力配管４１は、第１タンク１２に接続する。第１開閉弁４２は、第１圧力配管４１に配置されている。第１開閉弁４２は、第１タンク１２の内部を、大気に対して密閉または大気に開放する。第１圧力センサ４３は、第１タンク１２の内部の圧力を検出する。インクジェット記録装置１０は、第１タンク１２の内部でインクを撹拌するマグネチックスターラーなどの撹拌装置（図示略）を備えている。

インクジェット記録装置１０は、第２圧力配管４４、第２開閉弁４５、および第２圧力センサ４６を備えている。第２圧力配管４４は、第２タンク１３に接続する。第２開閉弁４５は、第２圧力配管４４に配置されている。第２開閉弁４５は、第２タンク１３の内部を、大気に対して密閉または大気に開放する。第２圧力センサ４６は、第２タンク１３の内部の圧力を検出する。インクジェット記録装置１０は、第２タンク１３の内部でインクを撹拌するマグネチックスターラーなどの撹拌装置（図示略）を備えている。

インクジェット記録装置１０は、供給タンク１９の内部でインクを撹拌するマグネチックスターラーなどの撹拌装置（図示略）を備えている。
インクジェット記録装置１０は、第１タンク１２、第２タンク１３、および供給タンク１９の少なくとも何れか１つが交換されるように構成されている。

インクジェット記録装置１０は、流動状態変化装置５１および制御装置５２を備えている。
流動状態変化装置５１は、第１配管１４に配置されている。流動状態変化装置５１は、循環流路１７においてインクジェットヘッド１１に対して上流側の位置でインクの流動状態を変化させる。流動状態変化装置５１は、第１配管１４およびインクジェットヘッド１１内に堆積する顔料を押し流すために、インクの流動状態を変化させる。例えば、流動状態変化装置５１は、インクの流量を繰り返し変動させることによって、インクに脈動を発生させる。流動状態変化装置５１は、図３に示すように、第１配管１４を径方向の両側から挟み込む第１および第２部材５１ａ，５１ｂと、駆動機構５１ｃと、を備えている。第１配管１４は、少なくとも第１および第２部材５１ａ，５１ｂに接触する部位が弾性変形する。駆動機構５１ｃは、第１配管１４の径方向に第１および第２部材５１ａ，５１ｂの各々を駆動する。第１および第２部材５１ａ，５１ｂの各々は、駆動機構５１ｃの駆動力によって第１配管１４の径方向に変位する。第１および第２部材５１ａ，５１ｂは、第１配管１４を径方向の両側から繰り返し押し潰すように変形させる。

制御装置５２は、インクジェット記録装置１０を統括して制御する。
制御装置５２は、アクチュエータ３６、循環ポンプ１８、供給ポンプ２１、第１開閉弁４２、第２開閉弁４５、および流動状態変化装置５１を制御する。例えば、制御装置５２は、インクジェットヘッド１１のノズル３５からインクを吐出するためにアクチュエータ３６を駆動する。例えば、制御装置５２は、循環流路１７内でインクを循環させるために循環ポンプ１８を駆動する。例えば、制御装置５２は、インクを供給タンク１９から第２タンク１３に供給するために供給ポンプ２１を駆動する。例えば、制御装置５２は、圧力室３３の圧力を規定圧（大気圧よりも低い圧力など）に設定するために循環ポンプ１８および供給ポンプ２１を駆動する。例えば、制御装置５２は、循環流路１７内を大気から密閉するために第１開閉弁４２および第２開閉弁４５を閉にする。例えば、制御装置５２は、第１圧力センサ４３が検出する第１タンク１２の内部の圧力を取得する。例えば、制御装置５２は、第１タンク１２の内部の圧力を制御するために、第１開閉弁４２を開閉する。例えば、制御装置５２は、第２圧力センサ４６が検出する第２タンク１３の内部の圧力を取得する。例えば、制御装置５２は、第２タンク１３の内部の圧力を制御するために、第２開閉弁４５を開閉する。

制御装置５２は、第１配管１４内のインクの流動状態を変化させるために流動状態変化装置５１を制御する。制御装置５２は、インクが循環流路１７内を流れているときに、流動状態変化装置５１によってインクの流動状態を変化させる。制御装置５２は、インクジェットヘッド１１のノズル３５がインクを吐出していないときに、流動状態変化装置５１によってインクの流動状態を変化させる。制御装置５２は、インクジェットヘッド１１のノズル３５が記録用にインクを吐出しているときに、流動状態変化装置５１によってインクの流動状態が変化することを禁止する。

制御装置５２は、予め記憶している流動状態変化装置５１の制御プログラムを用いて流動状態変化装置５１の駆動を制御する。例えば、制御装置５２は、規定の振動数および振幅の波形（正弦波など）によってインクの流量が変化するように、流動状態変化装置５１を駆動する。例えば、制御装置５２は、インクジェット記録装置１０の始動時において、先ず、所定時間に亘って第１駆動状態で流動状態変化装置５１を駆動する。次に、制御装置５２は、所定時間の経過後に、第１駆動状態よりも抑制した第２駆動状態で流動状態変化装置５１を駆動する。第１駆動状態は、例えば、インクの流動状態を変化させる度合い、および頻度のうち少なくとも何れか１つが、第２駆動状態に比べてより高い。

制御装置５２は、第１配管１４内におけるインクの流動状態の変化に応じて不適切な事象が生じないように、循環ポンプ１８および供給ポンプ２１を制御する。例えば、制御装置５２は、インクジェットヘッド１１のノズル３５から気泡の巻き込みが生じないように、循環ポンプ１８および供給ポンプ２１を制御する。例えば、制御装置５２は、インクジェットヘッド１１のノズル３５からインクの押し出しが生じないように、循環ポンプ１８および供給ポンプ２１を制御する。

以下、実施形態のインクジェット記録装置１０の始動時の動作について説明する。
先ず、制御装置５２は、図４に示すように、第２タンク１３の内部を大気に開放するために第２開閉弁４５を開にする（ＡＣＴ１）。
次に、制御装置５２は、インクを供給タンク１９から第４配管２０を介して第２タンク１３に供給するために供給ポンプ２１を駆動する（ＡＣＴ２）。
次に、制御装置５２は、第１タンク１２の内部を大気に開放するために第１開閉弁４２を開にする（ＡＣＴ３）。
次に、制御装置５２は、インクを第２タンク１３から第３配管１６を介して第１タンク１２に供給するために循環ポンプ１８を駆動する（ＡＣＴ４）。
次に、制御装置５２は、第１タンク１２および第２タンク１３に規定量のインクを供給するために循環ポンプ１８および供給ポンプ２１の駆動を制御する（ＡＣＴ５）。
次に、制御装置５２は、第１タンク１２および第２タンク１３の各々の内部を密閉するために第１開閉弁４２および第２開閉弁４５を閉にする（ＡＣＴ６）。

次に、制御装置５２は、第１タンク１２の内部の圧力を増大させるために循環ポンプ１８の駆動を制御する（ＡＣＴ７）。制御装置５２は、第１配管１４および第２配管１５において規定の流動状態でインクを流動させるために、循環ポンプ１８および供給ポンプ２１の駆動を制御する。制御装置５２は、インクを第１タンク１２から第１配管１４を介してインクジェットヘッド１１に流動させる。制御装置５２は、インクをインクジェットヘッド１１から第２配管１５を介して第２タンク１３に流動させる。制御装置５２は、インクを循環流路１７内に充填して、インクを循環流路１７内で循環させる。制御装置５２は、圧力室３３の圧力を規定圧（大気圧よりも低い圧力など）に設定する。

次に、制御装置５２は、圧力室３３の圧力が規定圧（大気圧よりも低い圧力など）である否かを判定する（ＡＣＴ８）。
この判定結果が「ＮＯ」の場合（ＡＣＴ８：ＮＯ）には、制御装置５２は、ＡＣＴ８の判定処理を繰り返し実行する。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合（ＡＣＴ８：ＹＥＳ）には、制御装置５２は、処理をＡＣＴ９に進める。
次に、制御装置５２は、圧力室３３の圧力を規定圧に維持するために、循環ポンプ１８の駆動を継続し、供給ポンプ２１の駆動を停止する（ＡＣＴ９）。
次に、制御装置５２は、予め記憶している流動状態変化装置５１の制御プログラムを用いて流動状態変化装置５１の駆動を制御する（ＡＣＴ１０）。
以上により制御装置５２は、始動時の動作を終了する。

以上説明した実施形態によれば、インクの流動状態を変化させる流動状態変化装置５１を持つことにより、循環流路１７内で沈降または堆積した顔料を押し流すことができる。これによりインクジェット記録装置１０は、均一の濃度のインクをインクジェットヘッド１１に供給することができる。インクジェット記録装置１０は、均一の濃度のインクをインクジェットヘッド１１のノズル３５から適正に吐出することができる。
さらに、インクジェットヘッド１１の上流側に位置する流動状態変化装置５１を持つことにより、圧力室３３に供給するインクの濃度を効率良く均一化することができる。
さらに、第１配管１４を変形させる流動状態変化装置５１を持つことにより、複雑な装置を必要とせずに、インクの流量を容易に繰り返し変動させることができる。
さらに、ノズル３５がインクを吐出していないときにインクの流動状態を変化させる流動状態変化装置５１を持つことにより、インクの不安定な吐出を防ぐことができる。これによりインクジェット記録装置１０は、ノズル３５から吐出するインクによって均一な記録を行なうことができる。
さらに、インクが第１配管１４内を流れているときにインクの流動状態を変化させる流動状態変化装置５１を持つことにより、インクの濃度を的確に均一化することができる。

以下、変形例について説明する。
上述した実施形態の変形例のインクジェット記録装置１０は、図５に示すように、第１の変形例の流動状態変化装置６１を備えている。
この変形例の流動状態変化装置６１は、第１配管１４を径方向の両側から挟み込む回転体６１ａおよび支持部材６１ｂと、モータ６１ｃと、を備えている。第１配管１４は、少なくとも回転体６１ａおよび支持部材６１ｂに接触する部位が弾性変形する。モータ６１ｃは、回転体６１ａを回転軸Ｏ周りに回転駆動する。回転体６１ａは、外周面６１Ａ上において外方に突出する複数の突出部６１ｄを備えている。回転体６１ａは、回転軸Ｏ周りの回転によって、複数の突出部６１ｄの何れかを断続的に第１配管１４に接触させる。複数の突出部６１ｄの各々は、第１配管１４を径方向で支持部材６１ｂに向かい押し潰すように変形させる。
以上説明した変形例によれば、流動状態変化装置６１は単純な構成でインクの流動状態を変化させることができる。

以下に他の変形例について説明する。
上述した実施形態の他の変形例のインクジェット記録装置１０は、流動状態変化装置５１の代わりに、第１配管１４を開閉する流動状態変化装置を備えてもよい。この流動状態変化装置は、例えば、第１配管１４に配置された開閉弁などである。この開閉弁は、インクの流量を繰り返し変動させるために、第１配管１４の開閉を断続的に繰り返す。
上述した実施形態の他の変形例のインクジェット記録装置１０は、流動状態変化装置５１の代わりに、第１配管１４を断続的に屈曲させる流動状態変化装置を備えてもよい。この流動状態変化装置は、インクの流量を繰り返し変動させるために、第１配管１４を断続的に繰り返し屈曲させる。
上述した実施形態の他の変形例のインクジェット記録装置１０は、流動状態変化装置５１の代わりに、インクに振動または乱流を発生させる流動状態変化装置を備えてもよい。

上述した実施形態の他の変形例のインクジェット記録装置１０は、第１圧力配管４１および第２圧力配管４４の各々に圧力を調整するためのポンプを備えてもよい。このポンプは、例えば、インクジェット記録装置１０の停止時などにおいて、圧力室３３の圧力を規定圧（大気圧よりも低い圧力など）に維持する。

上述した実施形態の他の変形例のインクジェット記録装置１０は、供給タンク１９を、第２タンク１３の代わりに第１タンク１２に接続してもよい。
上述した実施形態の他の変形例のインクジェット記録装置１０は、流動状態変化装置５１を、第１配管１４の代わりに他の配管（例えば第２配管１５など）に備えてもよい。

上述した実施形態の他の変形例のインクジェット記録装置１０において、制御装置５２は、ソフトウェア機能部、またはＬＳＩなどのハードウェア機能部であってもよい。制御装置５２は、上述した制御装置５２の機能全体または一部を実現するためのプログラムを実行する処理装置（ＣＰＵなど）を備えてもよい。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、流動状態変化装置５１を持つことにより、循環流路１７内で沈降または堆積した顔料を押し流すことができる。これによりインクジェット記録装置１０は、均一の濃度のインクをインクジェットヘッド１１に供給することができる。インクジェット記録装置１０は、均一の濃度のインクをインクジェットヘッド１１のノズル３５から適正に吐出することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０…インクジェット記録装置、１１…インクジェットヘッド、１２…第１タンク、１３…第２タンク、１４…第１配管、１５…第２配管、１６…第３配管、１７…循環流路、１８…循環ポンプ、１９…供給タンク、２０…第４配管、２１…供給ポンプ、５１…流動状態変化装置、５２…制御装置

Claims (5)

1. インクを吐出するノズルを有するインクジェットヘッドと、
   前記インクを貯留するタンクと、
   前記インクジェットヘッドと前記タンクとを接続して、前記インクの循環流路を形成する配管と、
   前記循環流路で前記インクを循環させる循環装置と、
   前記配管内の前記インクの流動状態を変化させる流動状態変化装置と、
   を備える、
   インクジェット記録装置。
2. 前記流動状態変化装置は、前記循環流路において前記インクジェットヘッドに対して上流側の位置で前記インクの流動状態を変化させる、
   請求項１に記載のインクジェット記録装置。
3. 前記流動状態変化装置は、前記インクの流動状態を変化させるために前記配管を変形させる、
   請求項１または請求項２に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記流動状態変化装置は、前記ノズルが前記インクを吐出していないときに前記インクの流動状態を変化させる、
   請求項１から請求項３の何れか１つに記載のインクジェット記録装置。
5. 前記流動状態変化装置は、前記インクが前記配管内を流れているときに前記インクの流動状態を変化させる、
   請求項１から請求項４の何れか１つに記載のインクジェット記録装置。

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