JP2016175186A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インクの循環と装置の小型化を実現できるインクジェット記録装置を提供する。【解決手段】 第一タンク５０と、インクジェットヘッド３１と、前記第一タンク５０と前記インクジェットヘッド３１の間にあって前記インクジェットヘッド３１にインクを供給する第二タンク６０と、前記インクジェットヘッド３１から前記第一タンク５０に前記インクを回収する回収流路５２とを備えるインクジェット記録装置において、前記回収流路５２の間には、第三タンク７０を備え、前記第一タンク５０は、内部空間における圧力を加圧と大気圧に調整する機構を有し、前記第二タンク６０は、内部空間における圧力を加圧と負圧に調整する機構を有し、前記第三タンク７０は、内部空間における圧力を負圧に調整する機構を有し、前期第三タンク７０の液面が前記第一タンク５０の液面に対して鉛直方向上側となるように調整されているインクジェット記録装置。【選択図】図２

Description

本発明は、インクジェット記録装置に関する。

インクジェットに関する技術が提案されている。例えば、特許文献１には、インクジェット記録装置が開示されている。このインクジェット記録装置は、ラインヘッドと、インクタンクと、インク温度調整装置と、第１のポンプと、第２のポンプと、制御手段を備える。インクタンクは、ラインヘッドに供給されるインクを貯留している。インク温度調整装置は、インクタンクからラインヘッドへのインク供給路の途中に配置される。第１のポンプと第２のポンプは、ラインヘッドからインクタンクへのインク回収路の途中に配置される。制御手段は、第１のポンプと第２のポンプをコントロールする。制御手段からの信号によって第１のポンプと第２のポンプが駆動すると、インクタンクからインクが供給され、インク温度調整装置をインクが通過する。インク温度調整装置を通過するインクは所定の温度に調整されて、ラインヘッドへ供給される。ラインヘッド内部のインク流路を経て排出されたインクは、第１のポンプ又は第２のポンプを経て、インクタンクへ回収される。

特許文献２には、圧力室と連通する上流ポート及び下流ポートを有するインクジェットヘッドと、上流ポートを介してインクジェットヘッドと連通し、インクを貯留可能な上流側タンクと、下流ポートを介してインクジェットヘッドと連通し、インクを貯留可能な下流側タンクと、下流側タンクから上流側タンクへインクを戻す循環ポンプと、を連通して構成される循環系を備え、少なくとも下流側タンク液面を大気圧に開閉可能な開放弁を持ち、開放弁を閉じて循環ポンプを駆動し、下流側タンク液面を負圧にするとともに帰還流路を介して下流側タンクから上流側タンクへインクを戻してインクを循環させるインク供給機構が開示されている。

特開２０１３−１０７３８９号公報 特開２００８−１６２２６２号公報

インクジェット記録装置の中には、インクの乾燥防止、染料や顔料等のインクの色材成分の沈降防止等を目的として、例えば、特許文献１や特許文献２のように、インクを循環させる機構を有しているものがある。しかしながら、インクを循環させる機構を設計しようとした場合、インクを循環させない時と比べ、装置の部品点数が多くなってしまい、インクジェット記録装置が大型化、高額化してしまうということがある。このような問題に対して、発明者は、インクの循環について検討をおこなった。

本発明は、インクの循環と装置の小型化を実現できるインクジェット記録装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面は、所定の色のインクを貯留する第一タンクと、前記インクを吐出するインクジェットヘッドと、前記第一タンクと前記インクジェットヘッドの間にあって前記インクジェットヘッドにインクを供給する第二タンクと、前記第一タンクと第二タンクとを繋ぎ、前記第一タンクから前記第二タンクに前記インクを供給する供給流路と、前記インクジェットヘッドと前記第一タンクとを繋ぎ、前記インクジェットヘッドから前記第一タンクに前記インクを回収する回収流路と、前記第二タンクと前記インクジェットヘッドを載せ置くキャリッジと、を備えるインクジェット記録装置において、前記回収流路の間には、前記第一タンクに回収される前記インクを貯留する第三タンクを備え、前記第一タンクは、内部空間における圧力を加圧と大気圧に調整する機構を有し、前記第二タンクは、内部空間における圧力を加圧と負圧に調整する機構を有し、前記第三タンクは、内部空間における圧力を負圧に調整する機構を有し、前記第三タンクの液面が前記第一タンクの液面に対して鉛直方向上側となるように調整されているインクジェット記録装置である。

本発明の他の側面は、前記インクジェットヘッドと前記第三タンクとの間に開閉弁を有し、及び／又は、前記第一タンクと前記第二タンクとの間に開閉弁を備えるインクジェット記録装置である。また、前記第三タンクに液面検知機構を備えるインクジェット記録装置である。さらに、前記第三タンクと前記第一タンク間の前記回収流路に、前記第一タンクから第三タンクへのインクの逆流を防止する逆流防止機構を備えるインクジェット記録装置である。

本発明によれば、インクの循環と装置の小型化を実現できるインクジェット記録装置を得ることができる。

インクジェット記録装置の概略構成を示す斜視図である。 第一タンクとインクジェットヘッド間のインク循環の概略構成図である。

本発明を実施するための実施形態について、図面を用いて説明する。本発明は、以下に記載の構成に限定されるものではなく、同一の技術的思想において種々の構成を採用することができる。例えば、以下に示す構成の一部は、省略し又は他の構成等に置換してもよい。また、他の構成を含むようにしてもよい。

インクジェット記録装置１０について、図１を参照して説明する。インクジェット記録装置１０では、記録媒体１１が搬送され、記録媒体１１の記録面１２に画像が記録される。インクジェット記録装置１０では、各種の記録媒体１１を対象として画像が記録される。記録媒体１１としては、例えば、布帛又は建築用資材が例示される。本実施形態では、記録媒体１１が長尺状の布帛である場合を例に説明する。また、画像の記録に用いられるインク色は、ブラック、マゼンタ、イエロー及びシアンの４色とする。インク色は、これら以外の色であってもよい。インク色数は、３色以下又は５色以上としてもよい。図１で搬送方向の下流側に図示された記録媒体１１の部分に付した網点模様は、記録媒体１１に記録された画像に対応する。

インクジェット記録装置１０は、図１に示すように、搬送部２０と、記録部３０と、移動部４０と、第一タンク５０Ｋ，５０Ｍ，５０Ｙ，５０Ｃと、供給流路５１Ｋ，５１Ｍ，５１Ｙ，５１Ｃと、回収流路５２Ｋ，５２Ｍ，５２Ｙ，５２Ｃを備える。

搬送部２０は、記録媒体１１を、記録媒体１１の長手方向に沿って搬送する。搬送部２０によって搬送される記録媒体１１は、記録部３０を通過する。本実施形態では、搬送部２０によって記録媒体１１が搬送される方向を「搬送方向」という。搬送方向は、記録媒体１１の長手方向に沿った方向であって、記録媒体１１の短手方向に直交する方向である。記録媒体１１の短手方向は、記録媒体１１の幅方向であって、後述するように記録部３０が移動部４０により往復移動される方向（主走査方向）に一致する。本実施形態では、搬送方向及びこれと反対方向を、記録媒体１１の長手方向に準じ「長手方向」という。なお、搬送方向及びこれと反対方向は、前述した主走査方向に対して「副走査方向」と称されることもある。搬送方向及びこれと反対方向のそれぞれに直交する方向を、記録媒体１１の短手方向に準じ「短手方向」という。

記録部３０は、インクジェットヘッド３１Ｋ，３１Ｍ，３１Ｙ，３１Ｃと、キャリッジ３２を備える。インクジェットヘッド３１Ｋは、ブラックインクを吐出し、ブラックインクにより画像を記録するインクジェットヘッドである。インクジェットヘッド３１Ｍは、マゼンタインクを吐出し、マゼンタインクにより画像を記録するインクジェットヘッドである。インクジェットヘッド３１Ｙは、イエローインクを吐出し、イエローインクにより画像を記録するインクジェットヘッドである。インクジェットヘッド３１Ｃは、シアンインクを吐出し、シアンインクにより画像を記録するインクジェットヘッドである。インクジェットヘッド３１Ｋ，３１Ｍ，３１Ｙ，３１Ｃは、同様の構成を有する。本実施形態では、インクジェットヘッド３１Ｋ，３１Ｍ，３１Ｙ，３１Ｃを区別せず、又は、これらを総称する場合、「インクジェットヘッド３１」という。

キャリッジ３２には、インクジェットヘッド３１Ｋ，３１Ｍ，３１Ｙ，３１Ｃが所定の位置に位置決めされた状態でそれぞれ搭載される。インクジェットヘッド３１Ｋ，３１Ｍ，３１Ｙ，３１Ｃは、短手方向に隣り合った状態でキャリッジ３２に搭載される。各色用のインクジェットヘッド３１の配列順序は、図１とは異なる順序としてもよい。これらの配列順序は、諸条件を考慮して適宜決定される。

移動部４０は、記録部３０を短手方向に往復移動させる。移動部４０は、２個のプーリ４１，４２と、タイミングベルト４３を含む。２個のプーリ４１，４２は、搬送部２０を基準として、短手方向の両側にそれぞれ設けられる。例えば、プーリ４１にはモータ（不図示）が連結され、プーリ４２は、回転自在に支持される。プーリ４１は、モータの回転に伴い回転する。タイミングベルト４３は、張力が作用した状態でプーリ４１，４２に架け渡される。タイミングベルト４３には、キャリッジ３２に固定された支持部４４を介して記録部３０が取り付けられる。

インクジェット記録装置１０で画像が記録される場合、プーリ４１に連結されたモータが時計回りと反時計回りに往復して回転する。そして、モータの回転に伴い、プーリ４１が左右両側に往復して回転する。図１でプーリ４１の内側に示す「弧状の矢印」は、プーリ４１の回転方向を示す。モータが所定の方向に回転することでプーリ４１が左回転すると、タイミングベルト４３も左回転する。プーリ４２は、左回転するタイミングベルト４３に従動して回転する。これに伴い、記録部３０は、短手方向の第二側から第一側に移動する。記録部３０が短手方向の第一側の移動端に到達すると、モータの回転方向は反転し、プーリ４１は、右回転する。プーリ４１が右回転すると、タイミングベルト４３も右回転する。プーリ４２は、右回転するタイミングベルト４３に従動して回転する。これに伴い、記録部３０は、短手方向の第一側から第二側に移動する。記録部３０が短手方向の第二側の移動端に到達すると、モータの回転方向は再度反転し、プーリ４１は、再度左回転する。移動部４０による記録部３０の短手方向への往復移動は、画像の記録が終了するまで繰り返される。

第一タンク５０Ｋは、ブラックインクを貯留するメインタンクである。供給流路５１Ｋは、第一タンク５０Ｋとインクジェットヘッド３１Ｋを繋ぐ。回収流路５２Ｋは、インクジェットヘッド３１Ｋと第一タンク５０Ｋを繋ぐ。ブラックインクは、第一タンク５０Ｋから流出し、供給流路５１Ｋを流れて、インクジェットヘッド３１Ｋに供給される。また、インクジェットヘッド３１Ｋに供給されたブラックインクの一部は、回収流路５２Ｋを流れて、第一タンク５０Ｋに回収される。第一タンク５０Ｍは、マゼンタインクを貯留するメインタンクである。供給流路５１Ｍは、第一タンク５０Ｍとインクジェットヘッド３１Ｍを繋ぐ。回収流路５２Ｍは、インクジェットヘッド３１Ｍと第一タンク５０Ｍを繋ぐ。マゼンタインクは、第一タンク５０Ｍから流出し、供給流路５１Ｍを流れて、インクジェットヘッド３１Ｍに供給される。また、インクジェットヘッド３１Ｍに供給されたマゼンタインクの一部は、回収流路５２Ｍを流れて、第一タンク５０Ｍに回収される。

第一タンク５０Ｙは、イエローインクを貯留するメインタンクである。供給流路５１Ｙは、第一タンク５０Ｙとインクジェットヘッド３１Ｙを繋ぐ。回収流路５２Ｙは、インクジェットヘッド３１Ｙと第一タンク５０Ｙを繋ぐ。イエローインクは、第一タンク５０Ｙから流出し、供給流路５１Ｙを流れて、インクジェットヘッド３１Ｙに供給される。また、インクジェットヘッド３１Ｙに供給されたイエローインクの一部は、回収流路５２Ｙを流れて、第一タンク５０Ｙに回収される。第一タンク５０Ｃは、シアンインクを貯留するメインタンクである。供給流路５１Ｃは、第一タンク５０Ｃとインクジェットヘッド３１Ｃを繋ぐ。回収流路５２Ｃは、インクジェットヘッド３１Ｃと第一タンク５０Ｃを繋ぐ。シアンインクは、第一タンク５０Ｃから流出し、供給流路５１Ｃを流れて、インクジェットヘッド３１Ｃに供給される。また、インクジェットヘッド３１Ｃに供給されたシアンインクの一部は、回収流路５２Ｃを流れて、第一タンク５０Ｃに回収される。

図１では、供給流路５１Ｋ，５１Ｍ，５１Ｙ，５１Ｃ及び回収流路５２Ｋ，５２Ｍ，５２Ｙ，５２Ｃの図示を簡略化している。供給流路５１Ｋ，５１Ｍ，５１Ｙ，５１Ｃ及び回収流路５２Ｋ，５２Ｍ，５２Ｙ，５２Ｃは、記録部３０の短手方向への往復移動に対応可能な状態で設けられる。本実施形態では、第一タンク５０Ｋ，５０Ｍ，５０Ｙ，５０Ｃを区別せず、又は、これらを総称する場合、「第一タンク５０」という。供給流路５１Ｋ，５１Ｍ，５１Ｙ，５１Ｃを区別せず、又は、これらを総称する場合、「供給流路５１」という。回収流路５２Ｋ，５２Ｍ，５２Ｙ，５２Ｃを区別せず、又は、これらを総称する場合、「回収流路５２」という。各色用の供給流路５１は、インクジェットヘッド３１を形成する複数のヘッドユニットのそれぞれにインクを分配する構成を含むようにしてもよい。各色用の回収流路５２は、インクジェットヘッド３１を形成する複数のヘッドユニットのそれぞれからのインクを合流させる構成を含むようにしてもよい。

図２は、第一タンク５０とインクジェットヘッド３１間のインク循環の概略構成図である。インクジェット記録装置１０は、図２に示すような構成を、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各色分だけ備える。従って、以下では、インク色を限定することなく説明する。

第一タンク５０には供給流路５１を介して第二タンク６０が接続され、第二タンク６０には供給流路５１を介してインクジェットヘッド３１が接続されている。第二タンク６０は、インクジェットヘッド３１が搭載されるキャリッジ３２上に設けられる。

インクジェットヘッド３１には回収流路５２を介して第三タンク７０が接続され、第三タンク７０には回収流路５２を介して第一タンク５０が接続されている。第三タンク７０は、インクジェットヘッド３１が搭載されるキャリッジ３２上ではない別の位置にあり、第三タンク７０のインクタンクの液面が第一タンク５０のインクタンクの液面に対して鉛直方向上側となるように設けられる。

第一タンク５０は加圧と大気圧に調整可能な容器となっている。加圧するために、加圧ポンプＰ１から内部空間に加圧空気が供給されて第一タンク５０の内部空間における圧力は正圧（大気圧よりも高い圧力）に設定できるようになっている。一方、第一タンク５０には大気を導入可能な開閉弁Ｖ３があり大気圧にも調整可能である。第一タンク５０から第二タンク６０へのインク供給動作は、加圧ポンプＰ１から供給される加圧空気により制御される。また、第一タンク５０内のインク残量が少なくなった場合には、開閉弁Ｖ３を操作して第一タンク５０内を大気解放状態として、図示せぬ補給管よりインクを補給する。

第二タンク６０は密閉容器となっており、第二タンク６０の内部空間における圧力制御は、加圧ポンプＰ２、真空ポンプＰ３及び切換部８０を制御することで行われる。加圧ポンプＰ２と真空ポンプＰ３は、切換部８０を介して第二タンク６０に連通するように接続されており、加圧ポンプＰ２との連通時では第二タンク６０の内部空間圧力を正圧に制御し、真空ポンプＰ３との連通時では第二タンク６０の内部空間圧力を負圧（大気圧よりも低い圧力）に制御している。

第二タンク６０の内部空間圧力は、インクジェット記録装置１０においてインク循環を行っているときには、通常、負圧に制御されており、インクジェットヘッド３１のヘッドメンテナンスを行うときなどには、適宜、正圧に制御される。

第三タンク７０は密閉容器となっており、真空ポンプＰ４により第三タンク７０の内部空間における圧力は負圧に設定されている。

上記では、インクジェットヘッド３１に第三タンク７０が回収流路５２を介して接続されたものを基本構造として説明したが、インクの回収を効率よく行うために次のような構成としてもよい。インクジェットヘッド３１と第三タンク７０を接続する回収流路５２の間に、流路の開閉を制御する開閉弁Ｖ２を設けてもよい。その結果、例えば、第二タンク６０のインクが少なくなってきた時には開閉弁Ｖ２を閉め、一時的にインクの循環を停止し、そして、第二タンク６０のインクが上限値になると開閉弁Ｖ２を開き、インクの循環を再開する、といったことが可能となる。さらに、第一タンク５０と第二タンク６０の間の供給流路５１に、流路の開閉を制御する開閉弁Ｖ１を設けてもよい。その結果、開閉弁Ｖ１と開閉弁Ｖ２を閉じることでより確実に第三タンク７０から第一タンク５０にインクを回収させることが可能となる。第三タンク７０には液面検知機構１００を取り付けてもよい。その結果、第三タンク７０が上限値となった場合により確実に液量を把握しインク循環の作業を行える。また、第三タンク７０から第一タンク５０までの回収流路５２の間には、逆止弁９０が設けられてもよい。その結果、第一タンク５０から第三タンク７０へのインクの逆流を防止することが可能となる。

インクジェット記録装置１０を以上説明したような構成とすることにより、インクに直接接触する送液ポンプを用いずとも、インクとは直接接触しない加圧ポンプや真空ポンプによる気体の制御によりインク循環を行うことができる。一般的には、加圧ポンプや真空ポンプは送液ポンプより小型で、安価であり、装置の小型化やコストダウンに貢献することができる。

なお、この例では、１色単位の構成を例に説明したが、加圧ポンプや真空ポンプは色毎に個別に備える必要はなく、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの４色で共有とすることもできる。その場合には、電磁弁やレギュレータ等を色毎に設けて個別に制御できるようにすればよい。これによれば、加圧ポンプや真空ポンプの数をさらに少なくすることが可能となり、より装置の小型化やコストダウンに貢献することができる。

＜変形例＞
本実施形態は次のようにすることもできる。

（１）上記では、インクジェット記録装置１０として、シリアル型インクジェット記録装置を例に説明した。インクジェット記録装置は、ライン型インクジェット記録装置であってもよい。

（２）上記では、画像の記録に用いるインクの色として、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックを例に説明した。これとは異なる色のインクを用いてもよい。例えば、これら４色に加え、又は、何れかの色に代えて、イエロー、マゼンタ、シアンの各色の淡色系であるライトイエロー、ライトマゼンタ、ライトシアン、及び／又は、クリアを用いてもよい。この場合、インクジェット記録装置１０は、追加又は代替される色のインクに対応した上記同様の構成を備える。

（３）上記では、インクジェットヘッド３１が搭載されるキャリッジ３２上の供給流路５１側（インクがインクジェットヘッド３１に入る直前の位置）に第二タンク６０を１つ設けたものを例に説明したが、インクジェットヘッド３１が搭載されるキャリッジ３２上の回収流路５２側（インクがインクジェットヘッド３１から出た直後の位置）に第二タンク６０と同様な構成の第四タンクを設け、インクジェットヘッド３１の供給流路５１側とインクジェットヘッド３１の回収流路５２側でインクタンクが１つずつ設けられたものとしてもよい。この場合、インクジェットヘッド３１のノズル面のメニスカスの微調整がよりし易くなり、インクの吐出精度をより向上させることができる。なお、加圧ポンプＰ２、真空ポンプＰ３及び切換部８０を第四タンクに接続することで、加圧ポンプＰ２、真空ポンプＰ３及び切換部８０は第二タンク６０と共用とすることができる。

１０ インクジェット記録装置
１１ 記録媒体
１２ 記録面
２０ 搬送部
３０ 記録部
３１，３１Ｋ，３１Ｍ，３１Ｙ，３１Ｃ インクジェットヘッド
３２ キャリッジ
４０ 移動部
４１，４２ プーリ
４３ タイミングベルト
４４ 支持部
５０，５０Ｋ，５０Ｍ，５０Ｙ，５０Ｃ 第一タンク
５１，５１Ｋ，５１Ｍ，５１Ｙ，５１Ｃ 供給流路
５２，５２Ｋ，５２Ｍ，５２Ｙ，５２Ｃ 回収流路
６０ 第二タンク
７０ 第三タンク
８０ 切換部
９０ 逆止弁
１００ 液面検知機構
Ｐ１,Ｐ２ 加圧ポンプ
Ｐ３,Ｐ４ 真空ポンプ
Ｖ１,Ｖ２,Ｖ３ 開閉弁

Claims (4)

1. 所定の色のインクを貯留する第一タンクと、
   前記インクを吐出するインクジェットヘッドと、
   前記第一タンクと前記インクジェットヘッドの間にあって前記インクジェットヘッドにインクを供給する第二タンクと、
   前記第一タンクと第二タンクとを繋ぎ、前記第一タンクから前記第二タンクに前記インクを供給する供給流路と、
   前記インクジェットヘッドと前記第一タンクとを繋ぎ、前記インクジェットヘッドから前記第一タンクに前記インクを回収する回収流路と、
   前記第二タンクと前記インクジェットヘッドを載せ置くキャリッジと、を備えるインクジェット記録装置において、
   前記回収流路の間には、前記第一タンクに回収される前記インクを貯留する第三タンクを備え、
   前記第一タンクは、内部空間における圧力を加圧と大気圧に調整する機構を有し、
   前記第二タンクは、内部空間における圧力を加圧と負圧に調整する機構を有し、
   前記第三タンクは、内部空間における圧力を負圧に調整する機構を有し、
   前記第三タンクの液面が前記第一タンクの液面に対して鉛直方向上側となるように調整されていることを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記インクジェットヘッドと前記第三タンクとの間に開閉弁を有し、及び／又は、
   前記第一タンクと前記第二タンクとの間に開閉弁を有することを特徴とする請求項１のインクジェット記録装置。
3. 前記第三タンクに液面検知機構を有することを特徴とする請求項１〜２に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記第三タンクと前記第一タンク間の前記回収流路に、前記第一タンクから第三タンクへのインクの逆流を防止する逆流防止機構を備えることを特徴とする請求項１〜３に記載のインクジェット記録装置。