JP2018103413A - インク供給システムおよびインクジェットプリンタ - Google Patents

Abstract

【課題】気泡トラップ内へのインクの沈降を抑制できるインク供給システムを提案する。【解決手段】本発明に係るインク供給システム３０は、インクタンク３４と、インクが循環される循環流路４２と、導入流路４０と、インクを吐出するインクヘッド３２と、循環流路４２においてインクを循環させる送液ポンプ４６、４８と、循環流路４２内に含まれる空気を捕獲する気泡トラップ７０と、気泡トラップ７０に接触して設けられ気泡トラップ７０に振動を与える振動発生機構８０とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、インク供給システムおよびインクジェットプリンタに関する。

従来から、インクを吐出するインクヘッドを備えた印刷装置が知られている。インクヘッドには、インクが貯留されたインクタンクが接続されており、インクタンク内のインクがインクヘッドに供給される。

ところで、インクが顔料を含む顔料インクなどの場合、インクを動かすことなく放置しておくと、顔料がインク内に沈降したり、インクが増粘したりする。顔料がインク内に沈降したりインクが増粘したりすると、色ムラや吐出不良等の印刷品質の低下に繋がりやすい。そこで、インク供給システム内に循環流路を形成し、上記循環流路でインクを循環させることによってインクを攪拌する技術が知られている。

ところで、上記のようなインクの循環を行うと、インクヘッドから空気が吸い込まれ、インク流路内に混入してしまうことがある。インク流路内に空気が混入するとインクヘッドでのインクの吐出不良などの不具合に繋がる虞がある。そこで、上記のような循環流路でインクを循環させるインク供給システムにおいては、空気を捕獲する気泡トラップを循環流路に設けることが一般的である。気泡トラップは、インクの循環中に上記循環流路に混入している空気を捕獲し、吐出不良に繋がる循環流路内の空気を排除する。特許文献１には、気泡除去手段を備えたインク供給系を有するインクジェット記録装置が開示されている。

特開２００４−２１６７９７号公報

しかしながら、循環流路に気泡トラップを備えることで、問題も発生し得る。その一つに、気泡トラップ内にインクの顔料等が沈降しやすいことが挙げられる。気泡トラップ内のインクを、インクの循環だけで攪拌し、インク成分の沈降を抑制するのは困難である。

本発明は係る点に鑑みてなされたものであり、その目的は、気泡トラップ内をより効果的に攪拌できるインク供給システムを提案することである。また、そのようなインク供給システムを備えたインクジェットプリンタを提案することである。

本発明に係るインク供給システムは、インクが貯留されるインクタンクと、前記インクを吐出するインクヘッドと、一端が前記インクタンクに接続された導入流路と、一端が前記導入流路の前記インクタンク側と逆側の端部に接続され他端が前記インクヘッドに接続された供給流路と、一端が前記インクヘッドに接続され他端が前記導入流路と前記供給流路との接続部に接続された帰還流路と、前記供給流路および前記帰還流路によって構成される循環流路に設けられ前記循環流路において前記インクを循環させる送液ポンプと、前記循環流路に設けられ前記循環流路内に含まれる空気を捕獲する気泡トラップと、前記気泡トラップに接触して設けられ前記気泡トラップに振動を与える振動発生機構と、を備える。

前記インク供給システムによれば、気泡トラップに接触して設けられた振動発生機構が気泡トラップに振動を与える。気泡トラップに付加される上記振動により、気泡トラップ内のインクの攪拌が促進され、気泡トラップ内のインクをより効果的に攪拌することができる。それにより、気泡トラップ内でのインク成分の沈降を抑制できる。

第１実施形態に係るプリンタの正面図である。 インク供給システムを示す模式図である。 気泡トラップの斜視図である。 第１実施形態に係るプリンタのブロック図である。 第１実施形態に係る気泡トラップ付近の縦断面図である。 振動子を備えた振動発生機構が設けられた実施形態において、気泡トラップ付近を示す縦断面図である。 第２実施形態に係る気泡トラップ付近の縦断面図である。 第３実施形態に係る気泡トラップ付近の縦断面図である。 第３実施形態に係る気泡トラップ付近の縦断面図であって、押圧機構が気泡トラップを押圧している状態を表す図である。 エアシリンダを備えた押圧機構が設けられた実施形態において、気泡トラップ付近を示す縦断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明に係るインク供給システム、および、インク供給システムを備えたインクジェットプリンタの実施形態について説明する。なお、ここで説明される実施形態は、当然ながら特に本発明を限定することを意図したものではない。また、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付し、重複する説明は適宜省略または簡略化する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るインクジェットプリンタ（以下、プリンタという。）１０の正面図である。プリンタ１０は、インクジェット式のプリンタである。以下の説明において、図面中の符号Ｆ、Ｒｒ、Ｌ、Ｒ、Ｕ、Ｄは、プリンタ１０を正面から見たときの前、後、左、右、上、下をそれぞれ意味する。ただし、上記方向は説明の便宜上定めた方向に過ぎず、プリンタ１０の設置態様を何ら限定するものではない。

図１に示すように、プリンタ１０は、記録媒体５に対して印刷を行うものである。本実施形態では、記録媒体５はロール状の記録紙であり、いわゆる、ロール紙である。しかしながら、記録媒体５は、ロール状の記録紙に限定されない。例えば、記録媒体５は、樹脂製のシートであってもよい。また、記録媒体５は、可撓性を有するシートに限らず、ガラスの基板などの材質が硬い媒体であってもよい。本実施形態では、記録媒体５を形成する材料は特に限定されない。

本実施形態に係るプリンタ１０は、プリンタ本体１２と、プリンタ本体１２に固定されたガイドレール２２とを備えている。ガイドレール２２は左右方向に延びており、ガイドレール２２にはキャリッジ２４が係合している。キャリッジ２４は、ガイドレール２２に沿って左右に摺動可能である。キャリッジ２４には、無端状のベルト２６が固定されている。図示は省略するが、ガイドレール２２の左端側および右端側には、それぞれローラが設けられ、これらローラのうちいずれか一方には、キャリッジモータ２４ａ（図４参照）が接続されている。キャリッジモータ２４ａに接続された一方のローラは、キャリッジモータ２４ａによって回転する。ガイドレール２２の両端側にそれぞれ設けられたローラには、ベルト２６が巻き掛けられている。キャリッジモータ２４ａが駆動して、上記ローラが回転することでベルト２６が走行すると、キャリッジ２４が左右方向に移動する。このように、キャリッジ２４はガイドレール２２に沿って左右方向に移動可能に構成されている。

プリンタ本体１２には、記録媒体５が載置されるプラテン１４が設けられている。プラテン１４は、記録媒体５に対して印刷を行う際、記録媒体５を支持する部材である。プラテン１４には、上下一対のグリッドローラ（図示せず）およびピンチローラ（図示せず）が設けられている。このグリッドローラには、フィードモータ１４ａ（図４参照）が連結されている。上記グリッドローラは、フィードモータ１４ａによって回転駆動される。記録媒体５が上記グリッドローラと上記ピンチローラとの間に挟まれた状態で、上記グリッドローラが回転することで、記録媒体５は前後方向に搬送される。

本実施形態に係るプリンタ１０は、複数のインク供給システムを有している。図２は、インク供給システム３０とキャッピングシステム６０とを示す模式図である。インク供給システム３０は、インクタンク３４からインクヘッド３２に向かってインクを供給するシステムである。また、インク供給システム３０は、インクヘッド３２に供給されたインクを循環させるシステムである。インク供給システム３０は、１つのインクヘッド３２（図１参照）ごとに設けられている。１つのインク供給システム３０は、１つのインクタンク３４を有している。本実施形態においては、インクヘッド３２の数は「８」であるため、インク供給システム３０の数は「８」である。ただし、インクヘッド３２の数、および、インク供給システム３０の数は特に限定されない。なお、複数のインク供給システム３０は、それぞれ同じ構成をしている。そのため、以下では、１つのインク供給システム３０の構成について詳述する。

図２に示すように、本実施形態に係るインク供給システム３０は、インクヘッド３２と、インクタンク３４と、導入流路４０と、供給流路４２ｓと、帰還流路４２ｒと、供給ポンプ４６と、帰還ポンプ４８と、供給側ダンパ５０と、帰還側ダンパ５２と、導入バルブ５４と、循環バルブ５６と、気泡トラップ７０と、振動発生機構８０とを備えている。以下の説明においては、適宜、インクヘッド３２にインクが流入する側を供給側と称し、インクヘッド３２からインクが流出する側を帰還側と称することとする。また、供給流路４２ｓと帰還流路４２ｒとで構成される環状の流路を適宜、循環流路４２と称する。

図１に示すように、インクヘッド３２は、キャリッジ２４に搭載されている。インクヘッド３２は、キャリッジ２４を介してガイドレール２２に沿って左右方向に移動可能である。インクヘッド３２は、プラテン１４に載置された記録媒体５にインクを吐出する。インクヘッド３２の底面には、インクを吐出するノズルが形成されている。インクヘッド３２は、上記ノズルと、ノズルに接続されインクが貯留される圧力室と、圧力室を収縮／拡張させる吐出機構を備えている。上記吐出機構は、例えば、圧電素子などである。ノズルは、圧力室の底面に設けられた微小な穴である。圧電素子は、電圧が印加されると変形する素子であって、圧力室の外側に接触して取り付けられている。圧電素子の変位によって圧力室は収縮／拡張され、圧力室が収縮／拡張されることによってノズルからインクが吐出され、また、圧力室にインクが充填される。

インクタンク３４は、インクを貯留する部材である。インクタンク３４は、プリンタ本体１２に着脱自在に設けられている。詳しくは、図１に示すように、プリンタ本体１２には、インクタンク収容部３６が設けられており、複数のインクタンク３４は、インクタンク収容部３６に収容されている。ただし、インクタンク３４の配置位置は特に限定されず、例えば、キャリッジ２４に着脱自在に設けられていてもよい。１つのインクタンク３４に貯留されているインクは、例えば、シアンインク、マゼンタインク、イエローインク、ライトシアンインク、ライトマゼンタインク、および、ブラックインクなどのプロセスカラーインクと、ホワイトインク、メタリックインク、および、クリアインクなどの特色インクのうち何れかのインクである。上記インクのうち、例えば、ホワイトインク、メタリックインクなどは、インク内に顔料を含み、放置しておくと顔料の沈降が起きやすいインクである。

導入流路４０は、インクタンク３４内に貯留されたインクを供給流路４２ｓに供給するための流路である。そこで、導入流路４０は、一端がインクタンク３４に接続され、他端が供給流路４２ｓに接続されている。導入流路４０の途中には導入バルブ５４が設けられている。導入バルブ５４は、導入流路４０を開放／閉鎖するバルブである。

循環流路４２は、インクがその中を循環する環状の流路であって、供給流路４２ｓと帰還流路４２ｒとで構成されている。供給流路４２ｓは、一端が接続部ＣＰにおいて導入流路４０と接続され、他端がインクヘッド３２と接続されている。供給流路４２ｓは、インクヘッド３２にインクを供給する流路である。図２に示す矢印の方向が、インクの流れ方向である。供給流路４２ｓを流れるインクの流れは、図２の矢印方向に一方通行であるので、供給流路４２ｓにおける部材の配置をインクの流れに沿って上流側または下流側と称することとすると、供給流路４２ｓにおいて接続部ＣＰのすぐ下流には供給ポンプ４６が配置されている。次いで、供給側ダンパ５０、さらにインクヘッド３２が設けられている。つまり、供給流路４２ｓには、上流側から順に供給ポンプ４６および供給側ダンパ５０が設けられている。一方、インクヘッド３２の帰還側には、帰還流路４２ｒが接続されている。帰還流路４２ｒは、上流側がインクヘッド３２に接続され、下流側が導入流路４０と供給流路４２ｓとの接続部ＣＰに接続されている。つまり、接続部ＣＰでは、導入流路４０、供給流路４２ｓ、および帰還流路４２ｒが分岐している。帰還流路４２ｒには、上流側から順に帰還側ダンパ５２、帰還ポンプ４８、気泡トラップ７０、および循環バルブ５６が設けられている。供給流路４２ｓおよび帰還流路４２ｒとからなる循環流路４２を一方通行で流れるインクの流れは、供給ポンプ４６および帰還ポンプ４８によって作り出されている。循環バルブ５６は、循環流路４２を開放または閉鎖するバルブである。循環バルブ５６が開放されているとき、循環流路４２はインクを循環させる流路として機能する。一方、循環バルブ５６が閉鎖されているとき、循環流路４２は導入流路４０との接続部ＣＰからインクヘッド３２を通過し気泡トラップ７０に向かう、片道の流路を形成する。

導入流路４０、供給流路４２ｓおよび帰還流路４２ｒの種類や材質は限定されないが、導入流路４０、供給流路４２ｓおよび帰還流路４２ｒは、例えば、可撓性を有するチューブである。

供給ポンプ４６および帰還ポンプ４８は、インクを送給するための部材である。供給ポンプ４６は、インクヘッド３２に向かってインクを供給するためのポンプであり、インクヘッド３２に流すインクの流量を調整する。帰還ポンプ４８は、インクヘッド３２からインクを回収するためのポンプであり、インクヘッド３２から流出するインクの流量を調整する。供給ポンプ４６によってインクの供給流量が調整されることで、供給側のインク圧力が調整される。帰還ポンプ４８によってインクの帰還流量が調節されることで、帰還側のインク圧力が調整される。供給側および帰還側のインク圧力が調整されることで、インクヘッド３２内のインクの圧力が調整される。供給ポンプ４６、帰還ポンプ４８の種類は特に限定されず、例えば、チューブポンプ、ダイヤフラムポンプ等である。

供給側ダンパ５０および帰還側ダンパ５２は、キャリッジ２４に搭載されている。供給側ダンパ５０および帰還側ダンパ５２は、インクの圧力変動を緩和してインクヘッド３２のインク吐出動作を安定させるとともに、インクヘッド３２内のインクの圧力を所望の圧力に調整するための部材である。供給側ダンパ５０は、供給側ダンパ５０に流入するインクの圧力を検出する。供給ポンプ４６の駆動は、供給側ダンパ５０による圧力の検出結果に基づいて制御される。帰還側ダンパ５２は、帰還側ダンパ５２に流入するインクの圧力を検出する。帰還ポンプ４８の駆動は、帰還側ダンパ５２による流量の検出結果に基づいて制御される。

供給側ダンパ５０の内部には、インクが貯留されるインク貯留室と、インク貯留室内のインクの圧力を測定する供給側圧力センサ５０ａが備えられている。供給ポンプ４６が駆動し、インクを供給側ダンパ５０に供給し続けることで、インク貯留室内のインク圧が所定の圧力以上に上昇すると、供給側圧力センサ５０ａは、制御装置１００（図４参照）内の循環制御部１０４（図４参照）に信号を送信する。循環制御部１０４は、供給側圧力センサ５０ａからの信号を受けて、送液量を減少させるように供給ポンプ４６の駆動を制御する。逆に、供給側ダンパ５０において、貯留室内のインクの圧力が所定の圧力を下回ると、制御装置１００は、供給ポンプ４６のインクの流量を増加させるように、供給ポンプ４６の駆動を制御する。上記のようにして、供給側のインクの圧力は、所望の圧力に保持される。帰還側ダンパ５２においても同様に、帰還側圧力センサ５２ａが帰還側ダンパ５２内のインクの圧力を測定し、循環制御部１０４が帰還ポンプ４８の駆動を制御することによって、帰還側のインクの圧力が制御される。インクヘッド３２内のインクの圧力は、上記のようにして調整された供給側のインク圧および帰還側のインク圧によって間接的に調整される。

なお、本実施形態に係る供給側ダンパ５０および帰還側ダンパ５２は圧力センサを備え、圧力センサでインクの圧力を測定しているが、インクの圧力の代わりに、インク貯留室内のインク貯留量で代替してもよい。上記インク貯留量で代替するシステムの場合、供給側ダンパ５０および帰還側ダンパ５２は、典型的には、インク貯留室の一面に伸縮する膜を備える。そして、センサは、インク貯留室内に貯留されているインクの量に応じて変化する膜の伸縮量を測定する。その場合のセンサは、例えば、位置検出用のフォトセンサ等である。

気泡トラップ７０は、循環流路４２において帰還ポンプ４８の下流に設けられている。気泡トラップ７０は、インク内に含まれる空気を捕獲する装置である。本実施形態において、気泡トラップ７０は、気液分離器である。図３に、気泡トラップ７０の斜視図を示す。図３に示されるように、気泡トラップ７０は、流入口７０ａと、空気貯留室７０ｂと、流出口７０ｃと、排出口７０ｄとを備えている。流入口７０ａは、循環するインクが気泡トラップ７０内に入るための入口である。流出口７０ｃはインクの出口であり、流入口７０ａと流出口７０ｃとの間に空気貯留室７０ｂが設けられている。循環中、インクは空気貯留室７０ｂの下部を流れている。空気貯留室７０ｂにおいて、インクの液面Ｈよりも上方は、空気を貯留する空間となっている。空気は循環流路４２内において上方に集まるため、循環流路４２内に含まれていた空気は、インクが空気貯留室７０ｂの下部を流れる間に、空気貯留室７０ｂの上部へと抜ける。こうして気泡トラップ７０は、循環流路４２内に含まれる空気を捕獲する。空気貯留室７０ｂの上部には排出口７０ｄが設けられている。排出口７０ｄは、流入口７０ａおよび流出口７０ｃよりも上方に配置されている。排出口７０ｄは、貯留しておいた空気を外部に放出するための出口である。排出口７０ｄの先には、排出流路４４（図２参照）が接続され、排出流路４４の途中には排出バルブ５８が設けられている。排出バルブ５８は、上記排出流路４４を開放／閉鎖するバルブである。排出流路４４は、排出バルブ５８のさらに先で、廃液タンク６８に接続されている。排出流路４４を構成する部材の材料や種類もまた限定されないが、排出流路４４もまた、例えば、チューブである。

振動発生機構８０は、気泡トラップ７０に接触して設けられ、気泡トラップ７０に振動を与える部材である。振動発生機構８０の詳細については後述する。

本実施形態に係るプリンタ１０は、図２に示されるように、キャッピングシステム６０を備えている。キャッピングシステム６０は、キャップ６２と、キャップ移動機構６４と、吸引ポンプ６６とを備える。キャップ６２および吸引ポンプ６６は、ガイドレール２２（図１参照）の右端部に位置するホームポジション（図示省略）に配置されている。ホームポジションとは、印刷待機時、すなわち、印刷が行われていない時に、インクヘッド３２が待機する位置のことである。キャップ６２は、インクヘッド３２のノズル３２ａに付着したインクが硬化して、ノズル３２ａが詰まることを抑制するものである。キャップ６２は、印刷待機時において、インクヘッド３２のノズル３２ａを覆うようにインクヘッド３２に装着される。キャップ移動機構６４は、キャップ６２に接続されている。キャップ移動機構６４は、ホームポジションにおいて、インクヘッド３２のノズル面に向かってキャップ６２を上下移動させる機構である。このキャップ移動機構６４の構成は特に限定されないが、例えば、駆動モータを備えている。キャップ移動機構６４は、上記駆動モータを駆動することによって、キャップ６２を上下移動させる。

吸引ポンプ６６は、インクヘッド３２にキャップ６２が装着されている状態において、インクヘッド３２内のインクを吸引する部材である。上記吸引も、インクヘッド３２のノズル３２ａの詰まりを予防するための作業である。吸引ポンプ６６の吸引口は、キャップ６２に接続されている。吸引ポンプ６６の排出口は、廃液タンク６８と接続されている。吸引ポンプ６６によって吸引されたインクは、廃液タンク６８に廃棄される。

図４は、本実施形態に係るプリンタ１０のブロック図である。図４に示すように、本実施形態に係るプリンタ１０は、制御装置１００を備えている。制御装置１００の構成は特に限定されない。例えば、制御装置１００は、コンピュータであり、中央演算処理装置（以下、ＣＰＵという。）と、ＣＰＵが実行するプログラムなどが格納されたＲＯＭと、ＲＡＭなどを備えていてもよい。

本実施形態に係る制御装置１００は、印刷制御部１０２と、循環制御部１０４と、排出制御部１０６と、キャッピング制御部１０８と、モード選択部１１０とを備えている。制御装置１００の上記各部は、ソフトウェアによって構成されていてもよいし、ハードウェアによって構成されていてもよい。また、制御装置１００の各部は、プロセッサによって行われるものであってもよいし、回路に組み込まれるものであってもよい。

印刷制御部１０２は、印刷に関わる制御を行う部材である。印刷制御部１０２は、キャリッジモータ２４ａ、フィードモータ１４ａ、およびインクヘッド３２内の圧電素子に接続され、それらの動作を制御する。

循環制御部１０４は、循環流路４２内におけるインクの循環に関わる制御を行う部材である。循環制御部１０４は、供給ポンプ４６および帰還ポンプ４８と接続され、供給ポンプ４６および帰還ポンプ４８の駆動を制御する。上記駆動制御は、循環制御部１０４に入力される供給側圧力センサ５０ａおよび帰還側圧力センサ５２ａの信号に基づいて行われる。循環制御部１０４は、供給側圧力センサ５０ａおよび帰還側圧力センサ５２ａと接続されている。供給側ダンパ５０および帰還側ダンパ５２の説明において説明されたように、循環制御部１０４は、供給側ダンパ５０内のインク圧、および帰還側ダンパ５２内のインク圧をそれぞれ所定の圧力に保つように、供給ポンプ４６、帰還ポンプ４８の駆動をそれぞれ制御する。循環制御部１０４はまた、振動発生機構８０に接続され、振動発生機構８０の動作を制御する。

排出制御部１０６は、循環流路４２内のインクを排出する動作を制御する部材である。排出制御部１０６は、供給ポンプ４６、帰還ポンプ４８、導入バルブ５４、循環バルブ５６、および排出バルブ５８と接続され、インク排出時には、それらの動作を制御する。

キャッピング制御部１０８は、キャッピングシステム６０の動作を制御する部材である。キャッピング制御部１０８は、キャップ移動機構６４および吸引ポンプ６６と接続され、キャッピング時およびインク吸引時には、それらの動作を制御する。

モード選択部１１０は、通常モード、排出モード、および吸引モードを選択する部材である。各モードについては後述する。

本実施形態に係るプリンタ１０は、通常モードにおいては、印刷待機状態または印刷状態に置かれている。印刷待機状態では、キャッピング制御部１０８は、キャップ移動機構６４を制御して、インクヘッド３２に対してキャップ６２を装着させている。また、循環制御部１０４は、供給ポンプ４６および帰還ポンプ４８を制御して、循環流路４２内で常時インクを循環させている。上記循環は、顔料を含んだインクにおいて、顔料がインク内で沈降するのを防止するためである。同時に、循環制御部１０４は、供給側のインク圧および帰還側のインク圧を所定の圧力に制御することによって、インクヘッド３２内のインクの圧力を所定の圧力範囲に制御している。待機状態におけるインクヘッド３２内のインク圧は、インクが吐出可能であって、かつ、ノズル３２ａからインクが垂れない圧力に制御されている。上記圧力は、例えば、ゲージ圧で−１ｋＰａ程度である。

印刷を行う際には、キャップ６２はインクヘッド３２から離反され、インクヘッド３２は、キャリッジモータ２４ａの駆動によって、ホームポジションからプラテン１４上に移動される。インクヘッド３２は、プラテン１４上に載置されている記録媒体５にインクを吐出しながら、キャリッジ２４とともに、左右方向に走査される。このとき、各ノズル３２ａの吐出タイミング、およびキャリッジ２４の走査が連動して制御され、左右方向における印刷を行う。その後、フィードモータ１４ａに連結されたグリッドローラによって記録媒体５が前方にフィードされ、次の位置での印刷が行われる。印刷制御部１０２は、印刷時、上記のような制御を行う。

排出モードでは、インク供給システム３０は、循環流路４２内のインクを排出する動作を行う。排出モードにおいて、排出制御部１０６は、循環バルブ５６を閉鎖させる。また、導入バルブ５４および排出バルブ５８を開放させる。これらバルブの開放および閉鎖により、インクタンク３４から導入流路４０および供給流路４２ｓを通って供給ポンプ４６、供給側ダンパ５０、インクヘッド３２に向かい、さらに帰還流路４２ｒを通って帰還側ダンパ５２、帰還ポンプ４８、および気泡トラップ７０を経由して、排出流路４４、廃液タンク６８に至る流路が形成される。さらに、排出制御部１０６は、供給ポンプ４６および帰還ポンプ４８を駆動させて、循環流路４２内のインクを排出バルブ５８に向かって送液する。そこで、排出モードにおいて送出されたインクは、廃液タンク６８に廃棄される。上記排出モードによるインクの排出は、インクの交換やプリンタ１０を移動させる場合などに実施される。

吸引モードでは、キャッピングシステム６０は、キャップ６２を介してインクヘッド３２からインクを吸引する動作を行う。キャッピング制御部１０８は、吸引時、キャッピングシステム６０の各部を制御して、吸引作業を行わせる。

ところで、本実施形態に係るインク供給システムのように循環流路においてインクを循環させるシステムにおいては、インクヘッドから空気が吸引され、循環流路内に混入してしまう虞がある。そこで、インクを循環させるシステムにおいては、循環流路に循環流路中の空気を捕獲する気泡トラップを設けるのが一般的である。本実施形態に係るインク供給システム３０においても、循環流路４２中に気泡トラップ７０が設けられている。しかしながら、インク供給システム３０が気泡トラップ７０を備えることで、問題も発生し得る。その一つに、気泡トラップ７０内にはインクの顔料等が沈降しやすいことが挙げられる。気泡トラップ７０は、流入口７０ａ、流出口７０ｃよりも上下に長く、またインクの流れ方向に垂直な断面積が大きいので、インクの成分が沈降しやすい。気泡トラップ７０内のインクを、インクの循環だけで攪拌し、インク成分の沈降を抑制するのは困難である。

そこで、本実施形態に係るインク供給システム３０は、気泡トラップ７０に接触して設けられ気泡トラップ７０に振動を与える振動発生機構８０を備える。振動発生機構８０を備えたインク供給システム３０によれば、気泡トラップ７０に接触して設けられた振動発生機構８０が気泡トラップ７０に振動を与える。気泡トラップ７０に付加される上記振動により、気泡トラップ７０内のインクの攪拌が促進され、気泡トラップ７０内のインクをより効果的に攪拌することができる。それにより、気泡トラップ７０内でのインク成分の沈降を抑制できる。

図５は、本実施形態に係る気泡トラップ７０付近の縦断面図である。図５の左は、プリンタ１０の後方Ｒｒを、図５の右はプリンタ１０の前方Ｆと一致している。本実施形態において、振動発生機構８０は、気泡トラップ７０の底部７０ｅに接触して設けられている。本実施形態に係る振動発生機構８０は、振動モータ８２である。振動モータ８２は、モータによって回転するシャフト８２ａと、シャフト８２ａに偏芯して取り付けられた分銅８２ｂとを備えている。振動モータ８２においては、分銅８２ｂがシャフト８２ａの回転軸に対して偏芯しているために、シャフト８２ａの回転によって振動が発生する。

振動モータ８２は、例えば、インクが循環流路４２において循環されているとき常に駆動されるように制御される。ただし、振動モータ８２の駆動制御は上記の制御に限られない。振動モータ８２は循環制御部１０４に接続され、循環制御部１０４によって制御されている。

気泡トラップ７０内において、顔料等のインク成分は、重力の作用によって空気貯留室７０ｂの底部７０ｅに沈降しようとする。そこで、本実施形態においては、振動モータ８２は、底部７０ｅに接触して設けられている。振動モータ８２が底部７０ｅに接触して設けられることで、最もインク成分が沈降しやすい底部７０ｅに直接振動を加えることができる。勿論、振動モータ８２が気泡トラップ７０に接触する場所は、空気貯留室７０ｂの底部７０ｅに限られるわけではなく、例えば、空気貯留室７０ｂの下部全体を覆うように接触してもよい。その場合には、空気貯留室７０ｂ内のインク全体に対して振動を与えることができる。

あるいは、振動モータ８２は、気泡トラップ７０の背面７０ｆに接触して設けられてもよい。振動モータ８２が気泡トラップ７０の背面７０ｆに接触して設けられることで、気泡トラップ７０は、上下に揺すられるように振動する。それにより、沈降しようとしているインク成分をインク内で浮き上がらせて攪拌することができる。

上記のように、本実施形態に係るインク供給システム３０によれば、気泡トラップ７０内にインクの成分が沈降するのを抑制することができる。振動モータ８２の適切な配置や振動周期などは、供給ポンプ４６および帰還ポンプ４８の送液量や、気泡トラップ７０の大きさ、形状等によって適宜設定すべきである。

（第１実施形態の変形例）
振動発生機構８０は、振動モータ８２以外の部材であってもよい。例えば、振動発生機構８０は、圧電素子の変位によって振動する振動子を備えた部材であってもよい。図６は、振動子８４を備える振動発生機構８０が設けられた実施形態において、気泡トラップ７０付近を示す断面図である。振動子８４は、圧電素子８４ａを内蔵し、圧電素子８４ａに所望の周波数の交流電圧を印加することで自身を振動させる部材である。振動子８４は、典型的には、超音波振動子であるが、超音波振動子でなくてもよい。振動子８４によっても、気泡トラップ７０に振動を与えることができる。

なお、振動発生機構８０は、振動を発生させる部材だけでなく、振動を伝播する部材も含む。例えば、振動発生機構８０は、振動モータと、振動モータおよび気泡トラップ７０に連結された連結部材で構成されていてもよい。上記機構でも、連結部材を介して振動モータの振動を気泡トラップ７０に与えることができる。また、当然ながら、振動発生機構８０は、振動モータや振動子以外の部材を備えた機構でも構わない。

（第２実施形態）
第２実施形態は、気泡トラップに振動を与える方法が第１実施形態とは異なる実施形態である。第２実施形態に係るプリンタ１０は、それ以外の機構において第１実施形態に係るプリンタ１０と共通する。そこで、第２実施形態の説明においては、第１実施形態と同じ部材には同じ符号を用いるものとし、また、第１実施形態の説明と重複する説明は、省略または簡略化することとする。なお、後述する第３実施形態においても同様である。

本実施形態に係るインク供給システム３０においては、循環流路４２に設けられ循環流路４２においてインクを循環させる送液ポンプが振動発生機構を兼ねている。上記送液ポンプは、モータ駆動のポンプであり、気泡トラップ７０は、送液ポンプに接触するように設けられている。上記「送液ポンプ」は、供給ポンプ４６および帰還ポンプ４８である。つまり、供給ポンプ４６および帰還ポンプ４８のうち、少なくとも気泡トラップ７０に接触している方の送液ポンプは、モータ駆動のポンプである。

図７は、本実施形態に係る気泡トラップ７０付近の縦断面図である。図７においても、左がプリンタ１０の後方Ｒｒ、右がプリンタ１０の前方Ｆである。図７に示されるように、気泡トラップ７０は、帰還ポンプ４８の筐体の側面４８ａに接触して配置されている。気泡トラップ７０は、背面７０ｆで帰還ポンプ４８の筐体の側面４８ａに接している。本実施形態に係るインク供給システム３０においては、帰還ポンプ４８はモータで駆動されるポンプ、より詳しくは、例えば、ダイヤフラムポンプである。ダイヤフラムポンプは、液をモータで送出中には薄板状の弁が液圧に押されて開くことで流路を開放し、液の送出を停止すると、下流側の液圧で弁が閉じる構造のポンプである。ダイヤフラムポンプは、モータを搭載している。

帰還ポンプ４８は、インクを送出する際、モータを駆動させる。その際、帰還ポンプ４８は、モータの回転によって振動する。気泡トラップ７０は、帰還ポンプ４８の筐体の側面４８ａに接触して取り付けられているので、帰還ポンプ４８の振動が伝播し振動する。その振動によって気泡トラップ７０のインクが攪拌され、気泡トラップ７０内部へのインク成分の沈降が抑制される。

帰還ポンプ４８がダイヤフラムポンプ等のモータ駆動のポンプであり、気泡トラップ７０を帰還ポンプ４８に接触させて配置することにより、振動発生機構を別に備えなくとも、気泡トラップ７０に振動を与えることができる。別の振動発生機構を備えないことで、制御もより単純である。モータ駆動のポンプが選択される理由は、モータ駆動のポンプが駆動中に振動するからである。つまり、帰還ポンプ４８は振動するポンプであれば足りる。

なお、本実施形態では、気泡トラップ７０に振動を与えるポンプは帰還ポンプ４８であったが、勿論、供給ポンプ４６であってもよい。また、供給ポンプ４６および帰還ポンプ４８の配置によっては、供給ポンプ４６および帰還ポンプ４８の両者であってもよい。

（第３実施形態）
第３実施形態に係るインク供給システム３０は、内容積が可変な気泡トラップ７０を備えたインク供給システムである。より詳しくは、気泡トラップ７０は、空気貯留室７０ｂの内容積を変化させることができる構成を備える。

図８は、本実施形態に係る気泡トラップ７０付近の縦断面図である。図８においても、左がプリンタ１０の後方Ｒｒ、右がプリンタ１０の前方Ｆである。本実施形態に係る気泡トラップ７０にあっては、空気貯留室７０ｂは、内容積を変化可能に構成されている。空気貯留室７０ｂの内容積を変化させる部材は、袋状部７０ｇである。空気貯留室７０ｂは、気泡トラップの背面７０ｆと、インクの流入口７０ａおよび流出口７０ｃが備えられた底部７０ｅ付近と、排出口７０ｄ付近を除き、袋状部７０ｇから成っている。袋状部７０ｇを膨らませたり潰したりすることで、空気貯留室７０ｂの内容積を変化させることができる。

袋状部７０ｇは、例えば、薄いゴム、樹脂、金属等の可撓性の部材である。袋状部７０ｇを備えた空気貯留室７０ｂは、全体として、パウチ状の形状を備えている。袋状部７０ｇは、外力や内圧によって張られ、または弛み、空気貯留室７０ｂの内容積を変化させる。

また、本実施形態に係るインク供給システム３０は、空気貯留室７０ｂの内容積を減少させる方向に空気貯留室７０ｂを押圧する押圧機構７２を備えている。押圧機構７２は、例えば、空気貯留室７０ｂを弾性材の復元力によって押圧する機構を備えた押圧機構である。本実施形態では、上記弾性材はスプリング７２ｂである。

図８に示されるように、押圧機構７２は、気泡トラップ７０の前方Ｆ側に、気泡トラップ７０の袋状部７０ｇと対面するように配置されている。押圧機構７２は、押板７２ａと、スプリング７２ｂと、ガイドロッド７２ｃと、ソレノイド７２ｄと、ストッパ７２ｅとを備えている。図８は、ソレノイド７２ｄがＯＦＦのときの状態を表す図である。図８に示す状態において、押板７２ａは、袋状部７０ｇと離間している。押板７２ａは、ソレノイド７２ｄがＯＮのときに袋状部７０ｇに当接し、押圧する部材である。押板７２ａは、例えば、平板状の形状をしている。押板７２ａの材質は、例えば、鉄などの金属である。押板７２ａは、平面を鉛直にして（立てて）配置されている。押板７２ａには、４本のガイドロッド７２ｃ（図示は２本）が水平に挿入されている。即ち、押板７２ａは４本のガイドロッド７２ｃに水平方向に摺動可能に係合している。ガイドロッド７２ｃは、丸棒状の部材である。図示は省略するが、ガイドロッド７２ｃの両端は、プリンタ１０の筐体内に固定されている。押板７２ａの四隅近くには、ガイドロッド７２ｃと滑らかに摺動させるために、例えば、ブッシュが設けられ、押板７２ａは、当該ブッシュで４本のガイドロッド７２ｃに係合している。４本のガイドロッド７２ｃには、さらにストッパ７２ｅが水平方向に摺動自在に係合している。ストッパ７２ｅもまた平板状の部材である。即ち、ストッパ７２ｅは、押板７２ａと平行に、ガイドロッド７２ｃに係合している。ストッパ７２ｅも、例えば、ブッシュを備え、当該ブッシュでストッパ７２ｅに係合している。また、本実施形態にあっては、ストッパ７２ｅは、ガイドロッド７２ｃの外側に張り出している。ストッパ７２ｅのガイドロッド７２ｃよりも張り出した部分の後方Ｒｒ側には、ソレノイド７２ｄが、当該張り出し部分と対面して配置されている。ソレノイド７２ｄは、通電すると磁性を帯びる電磁石を備えており、通電時にはストッパ７２ｅを自身の方、即ち、後方Ｒｒ方向に引きつける。そこで、ストッパ７２ｅは、電磁石に引き寄せられる磁性体（例えば鉄）からなる部分を備えている。そして、ガイドロッド７２ｃの押板７２ａとストッパ７２ｅとの間には、それぞれ１個ずつ計４個（図示は２個）のスプリング７２ｂが挿入されている。スプリング７２ｂは、両端が押板７２ａおよびストッパ７２ｅに固定されている。従って、押板７２ａとストッパ７２ｅとは、スプリング７２ｂを介して一体をなしている。

気泡トラップ７０が循環流路４２中の空気を捕獲している間、ソレノイド７２ｄはＯＦＦしている。つまり、押板７２ａは、気泡トラップ７０の袋状部７０ｇから離間している。

空気貯留室７０ｂに空気が貯留されている状態において、袋状部７０ｇは、貯留されている空気の量に対応する大きさで膨張している。このとき、排出口７０ｄの先に接続されている排出バルブ５８は閉じている。空気貯留室７０ｂに空気が貯まり続け、空気貯留室７０ｂの体積が一定の体積を超えると、排出バルブ５８が開放され、空気貯留室７０ｂに貯留されていた空気が外部に放出される。空気貯留室７０ｂの体積が一定の体積を超えたかどうかは、図示されない位置検出センサ等によって袋状部７０ｇの位置を検出することで判断される。しかしながら、排出バルブ５８の開放／閉鎖の制御は上記のような制御に限定されるものではなく、例えば、インクの循環が一定時間続けば排出バルブ５８が開放されるように制御されてもよい。

ところで、前述したように、本実施形態に係るプリンタ１０においてインク交換等を行う場合には、プリンタ１０は排出モードに入る。排出モードは、循環流路４２中のインクを気泡トラップ７０経由で排出するモードである。排出モードにおいては、排出バルブ５８が開放され、循環バルブ５６が閉鎖される。その状態において供給ポンプ４６および帰還ポンプ４８が送液を行うことによって、気泡トラップ７０の排出口７０ｄからインクが排出される。しかし、このとき、従来の気泡トラップでは、気泡トラップ内のインクが全て排出されず、一部気泡トラップ内に残ってしまうという問題が発生していた。

そこで、本実施形態に係る気泡トラップ７０は、空気貯留室７０ｂの内容積を変化可能に構成されている。排出モードにおいて、可撓性を有する袋状部７０ｇを、例えば、背面７０ｆにほぼ密着する程度まで収縮させれば、空気貯留室７０ｂの容積は減少する。空気貯留室７０ｂの内容積を減少させることにより、排出モードにおいて気泡トラップ７０内に残留するインクの量を減少させることができる。

本実施形態に係るインク供給システム３０は、空気貯留室７０ｂの内容積を減少させる方向に空気貯留室７０ｂを押圧する押圧機構７２を備えている。排出モード時、押圧機構７２は、空気貯留室７０ｂを押圧することで空気貯留室７０ｂの容積を減少させる。それにより、排出モードにおいて気泡トラップ７０内に残留するインクの量を減少させることができる。

図９は、図８と同様に気泡トラップ７０付近の縦断面図であって、押圧機構７２が気泡トラップ７０を押圧している状態を表す図である。図９が示す状態は、排出モード時における状態である。排出モード時、ソレノイド７２ｄはＯＮになっている。ソレノイド７２ｄがＯＮすると、ストッパ７２ｅは、ソレノイド７２ｄに引き寄せられ、ガイドロッド７２ｃに沿って後方Ｒｒに水平移動する。ストッパ７２ｅの移動距離は、ソレノイド７２ｄに衝突するまでである。ストッパ７２ｅがソレノイド７２ｄに接触しているとき、押板７２ａは気泡トラップ７０の袋状部７０ｇに接触している。袋状部７０ｇに接触することで、押板７２ａは袋状部７０ｇによって前方Ｆ方向に押され、それによってスプリング７２ｂが収縮している。逆に、袋状部７０ｇは、スプリング７２ｂを押し縮めた距離に相当する復元力で、スプリング７２ｂによって後方Ｒｒ方向に押圧されている。上記押圧によって袋状部７０ｇが潰れると、その分だけ押板７２ａは後方Ｒｒに移動する。押板７２ａの移動に伴ってスプリング７２ｂは長くなり、その分だけ復元力が減少する。このように、押圧機構７２は、空気貯留室７０ｂの内容積が小さくなるのに従って押圧力を弱めながら、気泡トラップ７０の空気貯留室７０ｂを押圧する。

上記のように押圧機構７２が気泡トラップ７０の袋状部７０ｇを押圧することで、空気貯留室７０ｂの容積はより小さくなり、気泡トラップ７０内に残留するインクの量もより減少する。さらに、弾性材の復元力によって気泡トラップ７０を押圧する押圧機構７２によれば、押板７２ａが袋状部７０ｇと接触する際、スプリング７２ｂが当接の衝撃を吸収する。それにより、押板７２ａが袋状部７０ｇに衝撃的に接触することを避けられる。

本実施形態に係る押圧機構７２は、スプリング７２ｂの長さが自然長に回復したことを検知するスイッチを備えていてもよい。上記スイッチによれば、気泡トラップ７０への押圧が終了したことを把握できる。気泡トラップ７０への押圧の終了は、排出モード終了のフラグにすることができる。上記スイッチは、例えば、リミットスイッチ等であり、スプリング７２ｂの長さが自然長のときに、押板７２ａと接触するように配置される。

以上、いくつかの実施形態について説明した。しかしながら、本発明に係るインク供給システム、および、本発明に係るインク供給システムを備えたインクジェットプリンタは、上述した実施形態に限られるものではない。

例えば、本発明に係る押圧機構は、弾性材の復元力によって押圧する機構の代わりに、駆動力を発生させるアクチュエータを備えた押圧機構であってもよい。駆動力を発生させるアクチュエータは、例えば、モータ駆動のアクチュエータである。上記駆動力は、モータによるものには限られず、例えば、エアシリンダや電磁石等によるものであってもよい。図１０は、エアシリンダを備えた押圧機構７４を示す縦断面図である。図１０においても、左がプリンタ１０の後方Ｒｒであり、上がプリンタ１０の上方Ｕである。図１０に示された実施形態では、押板７４ａはエアシリンダ７４ｂのロッド７４ｃの先端（後方Ｒｒ側の端部）に固定され、エアシリンダ７４ｂは、後端（前方Ｆ側の端部）が固定部材７４ｄに固定されている。その状態でエアシリンダ７４ｂのロッド７４ｃは、左右方向に伸縮する。ロッド７４ｃが後方Ｒｒに向かって伸びるとき、押板７４ａは、気泡トラップ７０の袋状部７０ｇを押圧する。上記のように、駆動力を発生させるアクチュエータによっても、押圧機構は、空気貯留室を押圧することができる。

押圧機構は、第３実施形態におけるガイドロッド７２ｃおよびソレノイド７２ｄのような移動に関する部材を備えなくてもよい。即ち、気泡トラップには常時押圧力が付加されていてもよい。上記実施形態の方が、第３実施形態よりも機構、制御ともにシンプルである。また、空気貯留室に接触する部材である押板も平板状であるとは限らず、例えば、略半球状やローラ状であってもよい。

本発明に係るインク供給システムは、押圧機構を備えなくてもよい。押圧機構の代わりに、例えば、排出流路に排出ポンプを設ければ、排出ポンプの吸引によって袋状部の内部が負圧になって袋状部が潰れ、空気貯留室内の残留インクの量を減少させることができる。

また、本発明に係る気泡トラップにおいて、空気貯留室の内容積を可変にする機構は袋状部のような可撓性の容器に限られず、例えば、蛇腹等であってもよい。気泡トラップにおいて内容積を可変にする機構は、限定されない。

循環流路における部材の配置も、これまでに説明された実施形態に係るものに限定されない。例えば、気泡トラップは、インクヘッドよりも上流側に設けられていてもよい。循環流路におけるその他の部材の配置も本発明の趣旨を逸脱しない限りで適宜変更することができ、新たなバルブなど部材の追加も適宜可能である。

また、上述したいくつかの実施形態においては、インクを吐出させる方式は、圧電素子の変位によって圧力室の体積を変化させる方式、いわゆるピエゾ駆動式であった。しかしながら、本発明に係るインク供給システムは、例えば、二値偏向方式または連続偏向方式などの各種の連続方式、および、サーマル方式などの各種のオンデマンド方式によって実施されてもよい。本発明に係るインク供給システムのインク吐出方式は、限定されない。

第３実施形態に係るインク供給システムは、内容積を可変な気泡トラップを備えるインク供給システムとして、振動発生機構の存在と切り離して実施されてもよい。つまり、本発明に係るインク供給システムは、内容積を可変な気泡トラップを備え、振動発生機構を備えなくてもよい。同様に、気泡トラップがモータ駆動のポンプに接触していなくてもよい。内容積を可変な気泡トラップは、振動発生機構と独立に存在可能である。

なお、これまでの説明において本発明に係るインク供給システムは、インクジェットプリンタに搭載されていたが、本発明に係るインク供給システムは、インクジェットプリンタに搭載されるものに限られない。本発明に係るインク供給システムは、インクを吐出する装置全般に適用できる。例えばそれは、着色用のカラーインクを吐出する、粉末硬化タイプの三次元造形装置などである。

５ 記録媒体
１０ プリンタ（インクジェットプリンタ）
３０ インク供給システム
３２ インクヘッド
３４ インクタンク
４０ 導入流路
４２ 循環流路
４２ｓ 供給流路
４２ｒ 帰還流路
４４ 排出流路
４６ 供給ポンプ（送液ポンプ）
４８ 帰還ポンプ（送液ポンプ）
５０ 供給側ダンパ
５２ 帰還側ダンパ
７０ 気泡トラップ
７０ｂ 空気貯留室
７０ｇ 袋状部
７２ 押圧機構
７２ａ 押板
７２ｂ スプリング
７４ エアシリンダ
８０ 振動発生機構
８２ 振動モータ
８４ 振動子
１００ 制御装置

Claims (10)

1. インクが貯留されるインクタンクと、
   前記インクを吐出するインクヘッドと、
   一端が前記インクタンクに接続された導入流路と、
   一端が前記導入流路の前記インクタンク側と逆側の端部に接続され、他端が前記インクヘッドに接続された供給流路と、
   一端が前記インクヘッドに接続され、他端が前記導入流路と前記供給流路との接続部に接続された帰還流路と、
   前記供給流路および前記帰還流路によって構成される循環流路に設けられ、前記循環流路において前記インクを循環させる送液ポンプと、
   前記循環流路に設けられ、前記循環流路内に含まれる空気を捕獲する気泡トラップと、
   前記気泡トラップに接触して設けられ、前記気泡トラップに振動を与える振動発生機構と、
   を備えたインク供給システム。
2. 前記振動発生機構は、振動モータを備えている、
   請求項１に記載のインク供給システム。
3. 前記振動発生機構は、圧電素子を有する振動子を備えている、
   請求項１に記載のインク供給システム。
4. インクが貯留されるインクタンクと、
   前記インクを吐出するインクヘッドと、
   一端が前記インクタンクに接続された導入流路と、
   一端が前記導入流路の前記インクタンク側と逆側の端部に接続され、他端が前記インクヘッドに接続された供給流路と、
   一端が前記インクヘッドに接続され、他端が前記導入流路と前記供給流路との接続部に接続された帰還流路と、
   前記供給流路および前記帰還流路によって構成される循環流路に設けられ、前記循環流路において前記インクを循環させる送液ポンプと、
   前記循環流路に設けられ、前記循環流路内に含まれる空気を捕獲する気泡トラップと、
   を備え、
   前記送液ポンプは、モータ駆動のポンプであり、
   前記気泡トラップは、前記送液ポンプに接触するように設けられている、
   インク供給システム。
5. 前記気泡トラップは、捕獲した前記空気を貯留する空気貯留室と、前記空気貯留室と接続され前記空気を外部に逃がす排出口とを備え、
   前記空気貯留室は、内容積を変化可能に構成されている、
   請求項１〜４のいずれか一つに記載のインク供給システム。
6. 前記空気貯留室は、可撓性を有する容器を備えている、
   請求項５に記載のインク供給システム。
7. 前記空気貯留室の内容積を減少させる方向に前記空気貯留室を押圧する押圧機構を備えた、
   請求項５または６に記載のインク供給システム。
8. 前記押圧機構は、駆動力を発生させるアクチュエータを備えている、
   請求項７に記載のインク供給システム。
9. 前記押圧機構は、前記空気貯留室を弾性材の復元力によって押圧する機構を備えている、
   請求項７に記載のインク供給システム。
10. 請求項１〜９のいずれか一つに記載のインク供給システムを備えた、
    インクジェットプリンタ。
    

Images