JP2021003810A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インクジェット記録装置の停止時に、インク回収ポンプとガターを結ぶインク回収経路に配置されているインク回収経路用電磁弁の弁部がインクによって固着しないインクジェット記録装置を提供する。【解決手段】ガター１０７とインク回収経路用電磁弁２０７の間に、インクと空気を分離して貯留するインク分離チャンバ２０８を設け、インク分離チャンバ２０８内の空気を吸引してインク容器１０１に送る空気回収ポンプ２０１を備えた空気回収経路２１８と、インク分離チャンバ２０８内のインクをインク回収ポンプ２０２にインク回収経路用電磁弁２０７を介して送るインク回収経路２１７を備えた。インク分離チャンバのインクと空気は、空気回収経路とインク回収経路によって別々に回収されるので、インク回収経路に設けられたインク回収経路用電磁弁内には空気が侵入せず、インク回収経路用電磁弁の弁部の固着を抑制できる。【選択図】図２

Description

本発明はインクジェット記録装置に係り、特に連続噴射式荷電制御型のインクジェット記録装置に関するものである。

一般的な連続噴射式荷電制御型のインクジェット記録装置は、本体にインクを貯留するインク容器を設けており、そのインク容器のインクをインク供給ポンプによって印字ヘッドへ供給している。印字ヘッドに供給されたインクは、インクノズルから連続的に噴出され、インク液滴化される。インク液滴のうち、印字に使用するインク液滴には、帯電・偏向処理を行い所望の印字媒体の印字位置へ飛翔させ、印字に使用しないインク液滴には、帯電・偏向処理を行わず、ガターで捕集してインク回収ポンプによりインク容器へ戻す構成とされている。

インクジェット記録装置の稼働中は、インクは常にインク供給ポンプによって循環されている。ここで使用されるインクは、染料と樹脂を溶媒で溶かしたものであり、印字されたインクが障害物と接触して消えたり、他に転写することがないように速乾性を必要とされ、このため揮発性の高い有機溶剤が使用されている。

そして、インクジェット記録装置を停止させる時は、インクノズル内にインクを残したままでは、揮発性の高いインクが乾燥、固着して微細なインクノズル噴出孔を詰まらせる。このため、インクの供給を止めた後にインクの溶媒を噴出させ、インクノズル噴出孔を自動洗浄する仕組みとなっている。またインク回収系に関しては、インクノズル噴出孔の自動洗浄後もインク回収ポンプを作動させ、インク回収系のインクをインク容器に戻した後にインク回収ポンプを停止している。

このような、インクジェット記録装置においては、構造が複雑なインク回収ポンプを使用する場合、インク回収ポンプの内部の残留インクを全て回収することはできない。一方、ガターの開口部からインク回収ポンプまでのインク回収経路は、外気と連通しているため、停止中にインクの溶媒である有機溶剤が揮発して外気に放出される。したがって、インクに含まれる樹脂成分がインク回収ポンプ内で乾燥、固着する現象が発生する。インク回収ポンプが固着してしまうと、次の起動時に所定のポンプ性能が得られず、インク回収機能を果たせないという問題が発生する。

このような問題を対策するため、例えば特開２００７−３１３８０６号公報(特許文献１)に記載されたインクジェット記録装置が提案されている。特許文献１には、印字ヘッド内のガターとインク回収ポンプを結ぶインク回収経路の間に、このインク回収経路を閉止する閉止機構(例えば、電磁弁)を設けることが示されている。閉止機構を設けることにより、インク回収ポンプは外気と遮断されてインクの溶媒の揮発を抑制できるため、停止中にインク回収ポンプ内に残留したインクが乾燥、固着せず、インク回収ポンプの機能が損なわれることがなくなる。

特開２００７−３１３８０６号公報

ところで、特許文献１においては、上述したようにガターとインク回収ポンプの間に閉止機構である電磁弁(以下、インク回収経路用電磁弁と表記する)が設けられている。そして、インクジェット記録装置の稼働中においては、インク回収ポンプによって、ガターからはインク液滴と同時に空気が吸入されるため、インク回収経路用電磁弁の内部でインクと空気が同時に存在することになる。

その状態でインクジェット記録装置を停止した場合、インク回収経路用電磁弁の内部のインクに含まれる有機溶剤が空気中に揮発するため、インク回収経路用電磁弁の弁部と弁座部が固着する現象が生じる。そして、再びインクジェット記録装置を稼働すると、インク回収経路用電磁弁の弁部が固着したインクによって開放されず、インク回収機能が喪失される恐れがある。

本発明の目的は、インクジェット記録装置の停止時に、少なくともインク回収ポンプとガターを結ぶインク回収経路に配置されているインク回収経路用閉止機構の弁部がインクによって固着しない新規なインクジェット記録装置を提供することにある。

本発明の特徴は、ガターとインク回収経路に配置されているインク回収経路用閉止機構の間に、インクと空気を分離して貯留するインク分離チャンバを設け、インク分離チャンバ内の空気を吸引してインク容器に送る空気回収ポンプを備えた空気回収経路と、インク分離チャンバ内のインクをインク回収経路に配置されているインク回収経路用閉止機構を介してインク回収ポンプに送るインク回収経路を備えた、ところにある。

本発明によれば、インク分離チャンバによって分離されたインクと空気は、空気回収経路とインク回収経路によって別々に回収されるので、インク回収経路に設けられたインク回収経路用閉止機構には空気が侵入しないため、インク回収経路用閉止機構の弁部の固着を抑制することができる。

インクジェット記録装置の動作を説明する概略図である。 本発明の第１の実施形態になるインク循環系の概略構成図である。 第１の実施形態における印字モードでのインクの循環を示した説明図である。 第１の実施形態における粘度測定モードでのインクの循環を示した説明図である。 第１の実施形態における立ち下げモードでのインクの循環を示した説明図である。 本発明の第２の実施形態で使用するインク回収ポンプの概略の構成図である。 本発明の第２の実施形態になるインク循環系の概略構成図である。 第２の実施形態における印字モードでのインクの循環を示した説明図である。 第２の実施形態における立ち下げモードでのインクの循環を示した説明図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。

先ず、本発明が適用されるインクジェット記録装置の構成と動作について図１を用いて簡単に説明する。

図１において、インク容器１０１に貯留されているインク液１０９は、インク供給ポンプ１０２で加圧されてインクノズル１０３に送り出される。インクノズル１０３には電圧を印加すると所定の周波数で振動する圧電素子１０４が設けられており、インクノズル１０３からインクはインク柱１１０となって噴射される。

噴射されたインク柱１１０はインク液滴となり、帯電電極１０５でインク液滴が帯電される。帯電されたインク液滴１１１は、偏向電極１０６で偏向されて被印字物１０８に着滴される。帯電されないインク液滴１１２は、印字に使用されないのでガター１０７によって捕集、回収される。

上述の通り、インクノズル１０３には、圧電素子１０４が備えられており、インクに所定の周波数で振動を加えてインクノズル１０３から吐出されるインク柱１１０を液滴化する。これにより生成されるインク液滴の数は，圧電素子１０４に印加する励振電圧の周波数により決定され、その周波数と同数となる。

インク液滴は、印字情報に対応した大きさの電圧を帯電電極１０５にて印加することで電荷を与えられる。帯電電極１０５で帯電させられたインク液滴１１１は、偏向電極１０６間の電界中を飛翔している間、帯電量に比例した力を受けて偏向し、印字対象物１０８へ向かって飛翔して着滴する。

その際、インク液滴１１１は帯電量に応じて偏向方向の着滴位置は変化し、更に偏向方向と直行する方向に生産ラインが印字対象物１０８を移動させることで、偏向方向と直行した方向にもインク液滴１１１を着滴させることが可能となり、複数の着滴されたインク液滴１１１によって文字を構成して印字を行うことができる。

一方、印字に使用されなかったインク液滴１１２は、偏向電極１０６間を直線状に飛翔して、ガター１０７により捕集された後にインク回収経路１１３を経由して、インク容器１０１に回収される。尚、インク回収経路１１３にはインク回収ポンプ１１４が配置されており、ガター１０７に捕集されたインク液滴１１２を空気と共に吸い込んでインク容器１０１に回収している。

ところで、図示はしていないが、ガター１０７とインク回収ポンプ１１４の間のインク回収経路１１３には、インク回収経路用閉止機構としてインク回収経路用電磁弁が設けられている。そして、上述したようにインクジェット記録装置の稼働中においては、インク回収ポンプ１１４によって、ガター１０７からインク液滴と同時に空気が吸入されるため、インク回収経路用電磁弁の内部でインクと空気が同時に存在することになる。

その状態でインクジェット記録装置を停止した場合、インク回収経路用電磁弁の内部のインクに含まれる有機溶剤がガター１０７を介して空気中に揮発するため、インク回収経路用電磁弁の弁部と弁座部が固着する現象が生じる。そして、再びインクジェット記録装置を稼働すると、インク回収経路用電磁弁の弁部が固着したインクによって開放されず、インク回収機能が喪失される恐れがある。

このような課題に対して、本発明の第１の実施形態においては、インクジェット記録装置の停止時に、少なくともインク回収ポンプとガターを結ぶインク回収経路に配置されているインク回収経路用電磁弁の弁部がインクによって固着しないインクジェット記録装置を提案するものである。

そして第１の実施形態においては、ガターとインク回収経路用電磁弁の間に、インクと空気を分離して貯留できるインク分離チャンバを設け、インク分離チャンバ内の空気を吸引してインク容器に送る空気回収ポンプを備えた空気回収経路と、インク分離チャンバ内のインクをインク回収経路用電磁弁を介してインク回収ポンプに送るインク回収経路を備えた構成としている。

この構成によれば、インク分離チャンバのインクと空気は、空気回収経路とインク回収経路によって別々に回収されるので、インク回収経路に設けられたインク回収経路用電磁弁内には空気が侵入しないため、インク回収経路用電磁弁の弁部の固着を抑制することができる。

以下、図２〜図５に基づいて第１の実施形態になるインク循環系の構成と動作を説明する。尚、図２はインク循環系の構成を示し、図３はインクジェット記録装置の「印字モード」でのインクの流れを示し、図４はインクジェット記録装置の「粘度測定モード」でのインクの流れを示し、図５はインクジェット記録装置の「立ち下げモード」でのインクの流れを示している。

尚、図２〜図５に示す第１の実施形態において使用される電磁弁は、常閉型の電磁弁であり、電圧が印加されていない状態では弁部と弁座が閉じられ、電圧が印加されている状態では弁部と弁座が開かれる形式のものである。

図２において、インク容器１０１とインクノズル１０３の間は、インク供給経路２１５によって流体的に接続されており、その途中にインク供給経路用電磁弁２０３とインク供給ポンプ１０２が設けられている。また、インク容器１０１の上部空間(インク液１０９が存在していない空間)には、インク容器１０１で発生した有機溶剤の空気を外部に排出する排気路２１４が設けられている。

また、ガター１０７とインク容器１０１の間は、第１インク回収経路２１６、及び第２インク回収経路２１７によって接続されており、これらによってガター１０７とインク容器１０１が流体的に接続されている。

ガター１０７に接続された第１インク回収経路２１６の途中にはフィルタ２１２が設けられており、ガター１０７からの空気やインク液滴に含まれた塵埃等を濾過している。また、第２インク回収経路２１７の途中には、回収されたインクが流れる方向に沿った順番で、インク回収経路用電磁弁２０７とインク回収ポンプ２０２(図１で示すインク回収ポンプ１１４に相当する)が設けられている。インク容器１０１側の第２インク回収経路２１７の出口開口は、インク容器１０１の上部空間(インク液１０９が存在していない空間)に接続されている。

そして、第１インク回収経路２１６と第２インク回収経路２１７の間には、インク分離チャンバ２０８が設けられており、インク分離チャンバ２０８の上部空間(回収された回収インク２１１が存在しない空間)には、第１インク回収経路２１６が接続されている。また、インク分離チャンバ２０８の下部空間(回収された回収インク２１１が存在する空間)には、第２インク回収経路２１７が接続されている。尚、インク分離チャンバ２８側の第２インク回収経路２１７の入口開口は、インク分離チャンバ２８の重力方向の底面壁に開口されている。

インク分離チャンバ２０８には、印字モード液面センサ２０９と立ち下げモード液面センサ２１０が設けられており、夫々の液面センサ２０９、２１０は回収されたインクの液面を制御するのに使用される。すなわち、印字モードでは印字モード液面センサ２０９によって印字モード液面に制御され、立ち下げモードでは立ち下げモード液面センサ２１０によって立ち下げモード液面に制御される。ここで、印字モード液面の液位の方が、立ち下げモード液面の液位より低く設定されている。

インク容器１０１のインク液１０９が貯留されている空間と、インク液１０９が存在しない空間はインク液が循環するインク粘度測定経路２１９によって接続されており、その途中にインクが流れる方向に沿った順番に、粘度計２１３、粘度測定経路用電磁弁２０４、粘度測定ポンプ２０１が設けられている。

インク分離チャンバ２０８の回収されたインクが存在しない上部空間と、粘度測定ポンプ２０１の吸入側、つまり粘度測定経路用電磁弁２０４と粘度測定ポンプ２０１の間のインク粘度測定経路２１９とは、空気回収経路２１８によって接続されている。インク分離チャンバ２０８側の空気回収経路２１８の入口開口は、インク分離チャンバ２８の印字モード液面の液位と立ち下げモード液面の液位の間の側面壁に開口されている。

ここで粘度測定ポンプ２０１は、インク液１０９の粘度を測定する時に使用され、またインク分離チャンバ２０８の空気を回収する時に使用される。尚、インク分離チャンバ２０８の空気を回収する場合、粘度測定ポンプ２０１とは別の空気回収ポンプを専用に設けることもできる。

空気回収経路２１８の途中には、空気回収経路用電磁弁２０６が設けられており、また、粘度測定ポンプ２０１と空気回収経路用電磁弁２０６の間の空気回収経路２１８には減圧経路２２０が接続されている。減圧経路２２０はインクノズル１０３とインク供給ポンプ１０２の間のインク供給経路２１から分岐され、途中に減圧経路用電磁弁２０５が設けられている。

尚、後述する粘度測定モードを省略する場合は、インク粘度測定経路２１９、粘度計２１３、粘度測定経路用電磁弁２０４、粘度測定ポンプ２０１を省略することができる。この場合は、空気回収経路２１８は、空気回収ポンプを介してインク容器１０１の上部空間に接続すれば良い。

ここで、本実施形態では、インク供給経路用電磁弁２０３、粘度測定経路用電磁弁２０４、減圧経路用電磁弁２０５、空気回収経路用電磁弁２０６、及びインク回収経路用電磁弁２０７と、インク供給ポンプ１０２、インク回収ポンプ２０２、及び粘度測定ポンプ２０１等の「電磁弁系」、及び「ポンプ系」の配置位置は、後述する立ち下げモードでの立ち下げモード液面センサ２１０によって設定される立ち下げモード液面の液位に対して、重力方向で下側に位置するように決められている。

また、インク供給経路用電磁弁２０３、粘度測定経路用電磁弁２０４、減圧経路用電磁弁２０５、空気回収経路用電磁弁２０６、インク回収経路用電磁弁２０７、インク供給ポンプ１０２、インク回収ポンプ２０２、及び粘度測定ポンプ２０１等の電気部品の制御は、制御装置２２１から出力される制御信号に基づいて制御される。更に、インク分離チャンバ２０８のインク液２１１の液位を制御するために、印字モード液面センサ２０９と立ち下げモード液面センサ２１０の液位信号が入力されている。

以上のような構成を備えた本実施形態になるインク循環系の動作を、動作モードに分けて説明する。

≪印字モード≫
図３は印字モードの状態を示しており、矢印はそれぞれインク液(回収されるインク液滴を含む)と回収される空気の流れを示している。印字を行う場合は制御装置２２１によって、インク供給経路用電磁弁２０３、空気回収経路用電磁弁２０６、及びインク回収経路用電磁弁２０７に通電し、夫々の弁部を開放状態にする。そして、印字モードにおいては、インク供給ポンプ１０２を用いて、インク容器１０１に貯留されたインク液１０９がインク供給経路２１５を介してインクノズル１０３に供給される。そして、図１で示したピエゾ素子１０４の振動により、インクノズル１０３からインク液滴が吐出される。

印字に使われるインク液滴１１１は、被印字物１０８に着滴され、印字に使わないインク液滴１１２は、インク回収ポンプ２０２、及び粘度測定ポンプ２０１によって、空気と共にガター１０７から捕集、回収される。回収されたインク液滴と空気は、第１インク回収経路２１６を通ってインク分離チャンバ２０８に集められ、集められたインク液滴１１２は、インク分離チャンバ２０８に一定量貯留されてインク液２１１となる。

インク分離チャンバ２０８に貯留されるインク液２１１の液位は、印字モード液面センサ２０９を使用して、制御装置２２１によるフィードバック制御によってインク回収ポンプ２０２の動作を制御することで一定に維持される。

インク分離チャンバ２０８では、空気はインク分離チャンバ２０８の上部空間に分離され、インク液２１１はインク分離チャンバ２０８下部空間に分離される。インク分離チャンバ２０８内の空気は、粘度測定ポンプ２０１によって、空気回収経路２１８を通ってインク容器１０１に回収される。回収された空気は、インク容器１０１から排気路２１４を通して、インクジェット記録装置の外部に排出される。

一方、インク分離チャンバ２０８内のインク液２１１は、インク回収ポンプ２０２によって、第２インク回収経路２１７を通ってインク容器１０１に回収される。この時、印字モード液面センサ２０９によって、インク分離チャンバ２０８内に一定の液面高さが保持されるように、インク回収ポンプ２０２の動作を制御してやれば良い。例えば、インク分離チャンバ２０８のインク液面高さが、印字モード液面センサ２０９で設定された液面高さより高い場合は、インク回収ポンプ２０２の回収量を多くし、印字モード液面センサ２０９で設定された液面高さより低い場合は、インク回収ポンプ２０２の回収量を少なくすれば良い。

印字モードでのインク液２１１の液面高さは、インク分離チャンバ２０８に接続された第２インク回収経路２１７の入口開口よりも高い位置で、しかも空気回収経路２１８の入口開口よりも低い位置に設定されている。インク回収経路用電磁弁２０７とインク回収ポンプ２０２は、印字モードでのインク液２１１の液面高さより低く位置に配置されているので、この印字モードでの液面高さ制御により、インク回収経路用電磁弁２０７とインク回収ポンプ２０２の内部は、常にインクで満たされた状態となる。

≪粘度測定モード≫
図４は粘度測定モードの状態を示しており、矢印はそれぞれインク液(回収されるインク液滴を含む)と回収される空気の流れを示している。尚、粘度測定モードは、印字モードを実行している中での特殊なモードである。つまり、印字中にインクの品質を維持するため、例えば１回／３０分毎に粘度計２１３によって、インク液の粘度測定を行う場合がある。

粘度測定を行なう場合においては、制御装置２２１によって先ず粘度測定ポンプ２０１を停止すると共に、次に、粘度測定経路用電磁弁２０４に通電して開放状態とし、更に空気回収経路用電磁弁２０６への通電を止めて閉止状態にする。その後、粘度測定ポンプ２０１を起動させて、インク容器１０１内のインク液１０９を粘度計２１３に送って粘度測定を行い、測定が完了したインク液は、粘度測定ポンプ２０１によって再びインク容器１０１に戻される。

この粘度測定を実行している間は、インク回収ポンプ２０２は印字モード液面センサ２０９によって測定された液面高さ制御を停止し、通常能力の範囲内で駆動させることで、ガター１０７からインク液滴の吸引を継続する。このようにインク回収ポンプ２０２を駆動するのは、粘度測定を実行すると粘度測定ポンプ２０１の作動によって、インク容器１０１内のインク液が減少して印字動作に悪影響を生じる恐れがあるからである。

このため、これを補うようにインク回収ポンプ２０２によって、インク分離チャンバ２０８内のインク液を回収している。この場合、インク分離チャンバ２０８のインクは貯留されないでインク容器１０１に回収されている。図４の矢印の向きは、インク回収ポンプ２０２が駆動を開始した後にインクが循環する向きを示している。

粘度計２１３による粘度測定が終了すると粘度測定ポンプ２０１が停止される。次に、粘度測定経路用電磁弁２０４を閉止状態とすると同時に、空気回収経路用電磁弁２０６を通電させ開放状態とする。その後、粘度測定ポンプ２０１を再び起動させる。この時、インク回収ポンプ２０２、及びインク回収経路用電磁弁２０７は、印字モード液面センサ２０９による液面高さ制御を実行する状態へ移行する。これにより、図３に示すように、再びインク分離チャンバ２０８内のインク液２１１の液面が、印字モード液面センサ２０９の位置に保持された状態で印字が継続される。

ここで、粘度測定モードを省略することができる場合は、インク粘度測定経路２１９、粘度計２１３、粘度測定経路用電磁弁２０４、粘度測定ポンプ２０１を省略することができる。

≪立ち下げモード≫
図５は立ち下げモードの状態を示しており、矢印はそれぞれインク液の流れを示している。印字モードが終了してインクジェット記録装置を停止させる際、停止ボタンを操作すると立ち下げモードを実行する。

そして、インクジェット記録装置の立ち下げを行う場合は、制御装置２２１によって減圧経路用電磁弁２０５に通電して弁を開放状態にする。これにより、インク供給経路２１５に接続されているインク供給ポンプ１０２とインクノズル１０３の間のインク供給経路２１５の減圧を行う。この時、減圧経路用電磁弁２０５は、減圧終了後も開放状態とされている。

次に、制御装置２２１によってインク供給経路用電磁弁２０３、空気回収経路用電磁弁２０６、及びインク回収経路用電磁弁２０７を開放状態とする。その後、インク供給ポンプ１０２、及びインク回収ポンプ２０２を駆動させると、インク供給経路用電磁弁２０３、減圧経路用電磁弁２０５、空気回収経路用電磁弁２０６、及びインク回収経路用電磁弁２０７が開放されているので、図５の矢印で示す方向に沿ってインクが循環される。ここで、インク分離チャンバ２０８のインク液２１１の液面は、立ち下げモード液面センサ２１０によって立ち下げモード液面の液位に制御される。

この場合は、インク供給ポンプ１０２から減圧経路用電磁弁２０５、空気回収経路用電磁弁２０６を介してインク分離チャンバ２０８にインク液が供給される。一方、インク回収ポンプ２０２によって、インク分離チャンバ２０８からインク液がインク回収経路用電磁弁２０７を通り、インク容器１０２に回収される。したがって、インク供給ポンプ１０２のインク供給量と、インク回収ポンプ２０２のインク回収量を調整すれば、インク分離チャンバ２０８のインク液２１１の液面は、立ち下げモード液面センサ２１０によって立ち下げモード液面に制御される。尚、インク液２１１の液位は、立ち下げモード液面の高さ以上にすることも可能である。

この時、上述したようにインク分離チャンバ２０８側の空気回収経路２１８の入口開口は、立ち下げモード液面の液位より低く決められており、これによってインク供給経路用電磁弁２０３、減圧経路用電磁弁２０５、空気回収経路用電磁弁２０６、及びインク回収経路用電磁弁２０７と、インク供給ポンプ１０２、インク回収ポンプ２０２の内部流路をインク液で満たすことができる。ここで、上述したように、インク供給経路用電磁弁２０３、減圧経路用電磁弁２０５、空気回収経路用電磁弁２０６、及びインク回収経路用電磁弁２０７と、インク供給ポンプ１０２、インク回収ポンプ２０２は、立ち下げモード液面の液位より、重力方向で下側に配置されている。

尚、粘度測定モードを実行する場合は、必要となる粘度計２１３、粘度測定経路用電磁弁２０４、粘度測定ポンプ２０１においても、内部流路をインク液で満たすことができる。

そして、立ち下げモード液面センサ２１０によって、インク分離チャンバ２０８の液面が立ち下げモード液面の高さになると、制御装置２２１は、インクジェット記録装置の電源をシャットダウンして、インクジェット記録装置を停止することになる。

電源がシャットダウンされると、インク供給経路用電磁弁２０３、減圧経路用電磁弁２０５、空気回収経路用電磁弁２０６、インク回収経路用電磁弁２０７、及び粘度測定経路用電磁弁２０４は閉弁状態とされると共に、インク供給ポンプ１０２、インク回収ポンプ２０２、及び粘度測定ポンプ(＝空気回収ポンプ)も停止状態とされる。

このように、「電磁弁系」、及び「ポンプ系」の内部流路は空気を含まないインク液によって満たされているので、インク液に含まれる有機溶剤が揮発する恐れを抑制でき、結果的に「電磁弁系」、及び「ポンプ系」の内部流路に存在する可動部分の固着現象を抑制できる。また、インクジェット記録装置を長期に亘って停止する時は、ガターに揮発防止キャップを装着して大気と連通しない構成とすることで、インク分離チャンバのインク液の有機溶剤の揮発を防止することができる。

次に本発明の第２の実施形態を説明する。第１の実施形態ではインク回収経路用閉止機構として電磁弁を使用しているが、第２の実施形態では電磁弁の代わりにインク回収ポンプに設けたチェック弁をインク回収経路用閉止機構として適用したものである。

以下、図６〜図９に基づいて第２の実施形態になるインク循環系の構成と動作を説明する。尚、第２の実施形態は、インク回収ポンプ、インク回収経路用電磁弁の構成が異なるのみで、これ以外の構成は第１の実施形態と同一であるので、重複する説明は省略する。

図６はインク回収ポンプの構成を示し、図７はインク循環系の構成を示し、図８はインクジェット記録装置の「印字モード」でのインクの流れを示し、図９はインクジェット記録装置の「立ち下げモード」でのインクの流れを示している。尚、インクジェット記録装置の「粘度測定モード」でのインクの流れは省略している。

まず、インク回収経路用電磁弁２０７の機能をインク回収ポンプ２０２に持たせた構成について説明する。本実施形態ではインク回収ポンプ２０２としてダイヤフラム式ポンプを使用している。

インク回収ポンプ２０２は、プランジャ６０１に取り付けたダイヤフラム６０２と、インク分離チャンバ２０８に接続された入口側流路６０３、及びインク容器１０１に接続された出口側流路６０６と、入口側流路６０３に設けられたチェックボール６０４、及びこのチェックボール６０４を閉じ側に付勢するバイアススプリング６０５と、出口側流路６０６に設けられたチェックボール６０７、及びこのチェックボール６０７を閉じ側に付勢するバイアススプリング６０８とから構成されている。

そして、プランジャ６０１、ダイヤフラム６０２が図面で左右方向に移動することによってポンプ作用が行われる。プランジャ６０１、ダイヤフラム６０２が左側に動くと吸入行程が実行され、この時チェックボール６０４が開かれ、インク分離チャンバ２０８からインク液が吸入される。一方、プランジャ６０１、ダイヤフラム６０２が右側に動くと吐出行程が実行され、この時チェックボール６０７が開かれ、ポンプ内のインク液がインク容器１０１に吐出される。

ここで、チェックボール６０４、及びチェックボール６０７と、バイアススプリング６０５、及びバイアススプリング６０８が、閉止機構として機能する常閉型の開閉弁を構成している。

したがって、インク回収ポンプ２０２が停止されている状態では、チェックボール６０４、６０７、及びバイアススプリング６０５、６０８によってインク回収経路２１７が閉止されることになる。このため、インク分離チャンバ２０８から送られてきたインク液の維持が可能となる。尚、このインク液には空気は混入されていない。

図７は第２の実施形態のインク循環系の構成を示している。図７は、図２に示すインク循環系と実質的に同じ構成であり、異なっているのは、第２インク回収経路２１７の構成である。したがって、以下では第２インク回収経路２１７について説明する。

第２インク回収通路２１７には、図６に示すインク回収ポンプ２０２が配置されており、吸入側はインク分離チャンバ２０８に接続され、吐出側はインク容器１０１に接続されている。第１の実施形態で用いられていたインク回収通路用電磁弁２０７は廃止され、その代わりにインク回収ポンプ２０２に、チェックボール６０４、及びチェックボール６０７と、バイアススプリング６０５、及びバイアススプリング６０８からなる閉止機構が設けられている。

以上のような構成を備えた本実施形態になるインク循環系の動作を、動作モードに分けて説明する。

≪印字モード≫
図８は印字モードの状態を示しており、矢印はそれぞれインク液(回収されるインク液滴を含む)と回収される空気の流れを示している。印字を行なう場合は制御装置２２１によって、インク供給経路用電磁弁２０３、及び空気回収経路用電磁弁２０６に通電し、夫々の弁部を開放状態にする。印字モードにおいては、インク供給ポンプ１０２を用いて、インク容器１０１に貯留されたインク液１０９がインク供給経路２１５を介してインクノズル１０３に供給される。そして、図１で示したピエゾ素子１０４の振動により、インクノズル１０３からインク液滴が吐出される。

印字に使われるインク液滴１１１は、被印字物１０８に着滴され、印字に使わないインク液滴１１２は、インク回収ポンプ２０２、及び粘度測定ポンプ２０１によって、空気と共にガター１０７から捕集、回収される。回収されたインク液滴と空気は、第１インク回収経路２１６を通ってインク分離チャンバ２０８に集められ、集められたインク液滴１１２は、インク分離チャンバ２０８に一定量貯留されてインク液２１１となる。

インク分離チャンバ２０８では、空気はインク分離チャンバ２０８の上部空間に分離され、インク液２１１はインク分離チャンバ２０８下部空間に分離される。インク分離チャンバ２０８内の空気は、粘度測定ポンプ２０１によって、空気回収経路２１８を通ってインク容器１０１に回収される。回収された空気は、インク容器１０１から排気路２１４を通して、インクジェット記録装置の外部に排出される。

一方、インク分離チャンバ２０８内のインク液２１１は、インク回収ポンプ２０２によって、第２インク回収経路２１７を通ってインク容器１０１に回収される。インクポンプ２０２は、図６に示す通り、プランジャ６０１、ダイヤフラム６０２が左側に動くと吸入行程が実行され、この時チェックボール６０４が開かれ、インク分離チャンバ２０８からインク液が吸入される。一方、プランジャ６０１、ダイヤフラム６０２が右側に動くと吐出行程が実行され、この時チェックボール６０７が開かれ、ポンプ内のインク液がインク容器１０１に吐出される。

この時、印字モード液面センサ２０９によって、インク分離チャンバ２０８内に一定の液面高さが保持されるように、インク回収ポンプ２０２の動作を制御してやれば良い。例えば、インク分離チャンバ２０８のインク液面高さが、印字モード液面センサ２０９で設定された液面高さより高い場合は、インク回収ポンプ２０２の回収量を多くし、印字モード液面センサ２０９で設定された液面高さより低い場合は、インク回収ポンプ２０２の回収量を少なくすれば良い。

印字モードでのインク液２１１の液面高さは、インク分離チャンバ２０８に接続された第２インク回収経路２１７の入口開口よりも高い位置で、しかも空気回収経路２１８の入口開口よりも低い位置に設定されている。インク回収ポンプ２０２は、印字モードでのインク液２１１の液面高さより低い位置に配置されているので、この印字モードでの液面高さ制御により、インク回収ポンプ２０２の内部は、常にインクで満たされた状態となる。

≪粘度測定モード≫
粘度測定モードは、第１の実施形態と同様であるので、説明は省略する。

≪立ち下げモード≫
図９は立ち下げモードの状態を示しており、矢印はそれぞれインク液の流れを示している。印字モードが終了してインクジェット記録装置を停止させる際、停止ボタンを操作すると立ち下げモードを実行する。

そして、インクジェット記録装置の立ち下げを行う場合は、制御装置に２２１によって先ず減圧経路用電磁弁２０５に通電して弁を開放状態にする。これにより、インク供給経路２１５に接続されているインク供給ポンプ１０２とインクノズル１０３の間のインク供給経路２１５の減圧を行う。この時、減圧経路用電磁弁２０５は、減圧終了後も開放状態とされている。

次に、インク供給経路用電磁弁２０３、及び空気回収経路用電磁弁２０６を開放状態とする。その後、インク供給ポンプ１０２、及びインク回収ポンプ２０２を駆動させると、インク供給経路用電磁弁２０３、減圧経路用電磁弁２０５、及び空気回収経路用電磁弁２０６が開放されているので、図９の矢印で示す方向に沿ってインクが循環される。ここで、インク分離チャンバ２０８のインク液２１１の液面は、立ち下げモード液面センサ２１０によって立ち下げモード液面に制御される。

この場合は、インク供給ポンプ１０２から減圧経路用電磁弁２０５、空気回収経路用電磁弁２０６を介してインク分離チャンバ２０８にインク液が供給される。一方、インク回収ポンプ２０２によって、インク分離チャンバ２０８からインク液がインク容器１０２に回収される。したがって、インク供給ポンプ１０２のインク供給量と、インク回収ポンプ２０２のインク回収量を調整すれば、インク分離チャンバ２０８のインク液２１１の液面は、立ち下げモード液面センサ２１０によって立ち下げモード液面に制御される。

この時、上述したようにインク分離チャンバ２０８側の空気回収経路２１８の入口開口は、立ち下げモード液面の液位より低く決められており、これによってインク供給経路用電磁弁２０３、減圧経路用電磁弁２０５、及び空気回収経路用電磁弁２０６、と、インク供給ポンプ１０２、インク回収ポンプ２０２の内部流路をインク液で満たすことができる。ここで、上述したように、インク供給経路用電磁弁２０３、減圧経路用電磁弁２０５、及び空気回収経路用電磁弁２０６と、インク供給ポンプ１０２、インク回収ポンプ２０２は、立ち下げモード液面の液位より、重力方向で下側に配置されている。

この場合も、立ち下げモード液面センサ２１０によって、インク分離チャンバ２０８の液面が立ち下げモード液面の高さになると、制御装置２２１は、インクジェット記録装置の電源をシャットダウンして、インクジェット記録装置を停止することになる。

電源がシャットダウンされると、インク供給経路用電磁弁２０３、減圧経路用電磁弁２０５、空気回収経路用電磁弁２０６、及び粘度測定経路用電磁弁２０４は閉弁状態とされると共に、インク供給ポンプ１０２、インク回収ポンプ２０２、及び粘度測定ポンプ(＝空気回収ポンプ)も停止状態とされる。

このように、「電磁弁系」、及び「ポンプ系」の内部流路は空気を含まないインク液によって満たされているので、インク液に含まれる有機溶剤が揮発する恐れを抑制でき、結果的に「電磁弁系」、及び「ポンプ系」の内流路に存在する可動部分の固着現象を抑制できる。また、インク回収経路用電磁弁を省略することができ、製品コストを下げることができる。

更に、インクジェット記録装置を長期に亘って停止する時は、ガター１０７に揮発防止キャップを装着して大気と連通しない構成とすることで、インク分離チャンバのインク液の有機溶剤の揮発を防止することができる。
以上述べた通り、本発明においては、ガターとインク回収経路に配置されているインク回収経路用閉止機構の間に、インクと空気を分離して貯留できるインク分離チャンバを設け、インク分離チャンバ内の空気を吸引してインク容器に送る空気回収ポンプを備えた空気回収経路と、インク分離チャンバ内のインクをインク回収ポンプにインク回収経路に配置されているインク回収経路用閉止機構を介して送るインク回収経路を備えた構成としている。

これによって、インク分離チャンバによって分離されたインクと空気は、空気回収経路とインク回収経路によって別々に回収されるので、インク回収経路に設けられたインク回収経路用閉止機構には空気が侵入しないため、インク回収経路用閉止機構の弁部の固着を抑制することができる。

尚、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１０１…インク容器、１０２…インク供給ポンプ、１０３…インクノズル、１０５…帯電電極、１０６…偏向電極、１０７…ガター、１０８…被印字物、２０１…粘度測定ポンプ、２０２…インク回収ポンプ、２０３…インク回収経路用電磁弁、２０４…粘度測定経路用電磁弁、２０５…減圧経路用電磁弁、２０６…空気回収経路用電磁弁、２０７…インク回収経路用電磁弁、２０８…インク分離チャンバ、２０９…印字モード液面センサ、２１０…立ち下げモード液面センサ、２１５…インク供給経路、２１６…第１インク回収経路、２１７…第２インク回収経路、２１８…空気回収経路、２１９…粘度測定経路、２２０…減圧経路、２２１…制御装置。

Claims (13)

1. インク液をインク液滴として噴出するインクノズルと、インク液滴を帯電させる帯電電極と、帯電したインク液滴に偏向をかける偏向電極と、印字に使われなかったインク液滴を捕集するガターとを備える印字ヘッドと、
   インク液を貯留するインク容器から前記インクノズルへインク液を供給するインク供給ポンプを備えたインク供給経路と、
   前記ガターで捕集されたインク液滴を回収する第１インク回収経路と、回収されたインクを前記インク容器に送る第２インク回収経路とからなるインク回収経路と、
   前記第１インク回収経路と前記第２インク回収経路とが接続され、回収されたインクと空気を分離して貯留するインク分離チャンバと、
   前記インク分離チャンバ内の空気を吸引して前記インク容器に送る空気回収ポンプを備えた空気回収経路と、
   前記第２インク回収経路に設けられ、回収されたインクを前記インク容器へ送るインク回収ポンプ、及び前記インク回収ポンプと前記インク分離チャンバの間に配置されたインク回収経路用閉止機構とを備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 請求項１に記載のインクジェット記録装置であって、
   前記インク分離チャンバと前記インク回収ポンプの間に設けられた前記インク回収経路用閉止機構は、インク回収経路用電磁弁であることを特徴とインクジェット記録装置。
3. 請求項１に記載のインクジェット記録装置であって、
   前記インク分離チャンバと前記インク回収ポンプの間に設けられた前記インク回収経路用閉止機構は、前記インク回収ポンプの入口側流路と出口側流路に設けられた開閉弁であることを特徴とインクジェット記録装置。
4. 請求項２に記載のインクジェット記録装置であって、
   前記インク供給ポンプ、前記空気回収ポンプ、前記インク回収ポンプ、及び前記インク回収経路用電磁弁は、前記インク分離チャンバに貯留されたインク液の液面より重力方向で下側に位置することを特徴とするインクジェット記録装置。
5. 請求項３に記載のインクジェット記録装置であって、
   前記インク供給ポンプ、前記空気回収ポンプ、及び前記インク回収ポンプは、前記インク分離チャンバに貯留されたインク液の液面より重力方向で下側に位置することを特徴とするインクジェット記録装置。
6. 請求項４に記載のインクジェット記録装置であって、
   前記インク分離チャンバと前記空気回収ポンプの間の前記空気回収経路には、空気回収経路用電磁弁が設けられていることを特徴とインクジェット記録装置。
7. 請求項６に記載のインクジェット記録装置であって、
   前記空気回収経路用電磁弁と前記空気回収ポンプの間の前記空気回収経路と、前記インク供給ポンプと前記インクノズルの間の前記インク供給経路は、減圧経路で接続されており、前記減圧経路には減圧経路用電磁弁が設けられていることを特徴とインクジェット記録装置。
8. 請求項７に記載のインクジェット記録装置であって、
   前記インク容器と前記インク供給ポンプの間の前記インク供給経路には、インク供給経路用電磁弁が設けられていることを特徴とインクジェット記録装置。
9. 請求項８に記載のインクジェット記録装置であって、
   前記インク供給ポンプ、前記インク回収ポンプ、前記空気回収ポンプ、前記インク供給経路用電磁弁、前記減圧経路用電磁弁、前記空気回収経路用電磁弁、及び前記インク回収経路用電磁弁は、前記インク分離チャンバに貯留されたインク液の液面より重力方向で下側に位置することを特徴とするインクジェット記録装置。
10. 請求項２乃至請求項９のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置であって、
    前記インク容器には、前記インク容器のインク液を循環させるインク粘度測定経路が接続され、前記インク粘度測定経路にはインク液の粘度を測定する粘度計と、前記粘度計にインク液を供給する粘度測定ポンプとが設けられており、
    前記空気回収経路は、前記空気回収ポンプとしての機能を備えた前記粘度測定ポンプに接続されていることを特徴とするインクジェット記録装置。
11. 請求項１０に記載のインクジェット記録装置であって、
    前記粘度計と前記粘度測定ポンプの間の前記インク粘度測定経路には、インク粘度測定経路用電磁弁が設けられていることを特徴とするインクジェット記録装置。
12. 請求項９に記載のインクジェット記録装置であって、
    前記印字ヘッドによる印字を行なう印字モードにおいては、前記インク供給経路用電磁弁、前記空気回収経路用電磁弁、及び前記インク回収経路用電磁弁を開弁状態とすると共に、前記インク供給ポンプ、前記インク回収ポンプ、及び前記空気回収ポンプを駆動状態とし、
    前記印字ヘッドによる印字を停止する立ち下げモードにおいては、前記インク供給経路用電磁弁、前記減圧経路用電磁弁、前記空気回収経路用電磁弁、及び前記インク回収経路用電磁弁を開弁状態とすると共に、前記インク供給ポンプ、前記インク回収ポンプを駆動状態とすることを特徴とするインクジェット記録装置。
13. 請求項１２に記載のインクジェット記録装置であって、
    前記インク分離チャンバには、前記空気回収経路の前記インク分離チャンバの接続位置に対して、重力方向で下側に印字モード液面センサが設けられ、重力方向で上側に立ち下げモード液面センサが設けられ、
    前記印字モードにおいては、前記インク回収ポンプによって前記インク分離チャンバのインク液が印字モード液面センサによって決まる液位に制御され、
    前記立ち下げモードにおいては、前記インク供給ポンプと前記インク回収ポンプによって前記インク分離チャンバのインク液が前記立ち下げモード液面センサによって決まる液位に制御されることを特徴とするインクジェット記録装置。

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