JP3137031U - インクジェットプリンタ - Google Patents

Abstract

【課題】インクタンク内のインクに混入している気泡を効率良く除去するとともに、インク経路内の脱泡状態を容易に維持することができ、消費電力を低減させる。
【解決手段】インクボトル１のインクが供給口７から供給され、供給されたインクを一時貯留した後に排出口８からインクヘッド３に向けて排出するインクタンク２を備えるインクジェットプリンタにおいて、インクタンク２の上部にインクタンク２内を大気に開放させるための大気開放口９ａが設けられるとともに、インクタンク２の外側底面における供給口７の近くに超音波振動子１０が設けられ、この超音波振動子１０をインク供給時ごとに駆動する。
【選択図】図１

Description

本考案は、インクヘッドからインクを吐出して記録媒体に画像などを記録するインクジェットプリンタに関する。

例えば、インクボトルが輸送中に振動したり、インクボトルをユーザーが振るなどしてインクボトルのインク中に気泡が発生することがあるが、気泡が存在するインクボトルをインクジェットプリンタに用いた場合、インク経路内に気泡が混入するため、特に発熱体により発生させた気泡の成長力を利用してインクを吐出するサーマル式のインクジェットプリンタなどでは、インクが正しく吐出されずにドット抜けや着弾位置ズレなどが発生し、印刷品質が低下する。

そのため、気泡除去に関する様々な技術が考えられており、例えば、下記特許文献１に開示されるインクジェット記録装置には、インク循環経路中に設けられたインク圧送手段を駆動してインク循環経路内の気泡をインクと共に循環排出するときに、気泡を記録ヘッド外に排出する手段が設けられている。その構成は、図４に示すように、記録ヘッド１０１に、インクを吐出するノズル１０２に直接連通する第１の共通液室１０３ａと、第１の共通液室１０３ａに連通路１０４を介して連通する第２の共通液室１０３ｂとが設けられており、インク供給パイプ１０５ａ内に混入した気泡をインクと共に矢線Ａ方向に加圧圧送したときに、気泡１０６は連通路を通って第１の共通液室１０３ａに入り込むよりも第２の共通液室１０３ｂを通過する方が抵抗が小さいことから、第２の共通液室１０３ｂを矢線Ｃ方向に通過してインク供給パイプ１０５ｂ内に循環排出されるようになる。

また、下記特許文献２に開示されるインクジェット記録装置は、図５に示すように、印字ヘッド２０１にインクを供給するために該印字ヘッド２０１に接続配置されたリザーブタンク２０２の側壁面下部に圧電素子からなる超音波振動源２０３が設けられ、リザーブタンク２０２内においてインク中から含有気体が脱気されるものである。
特開平８−２３８７７２号公報 特開２０００−３０１７３３号公報

しかしながら、上記特許文献１のインクジェット記録装置では、記録ヘッド１０１にて一旦除去された気泡１０６がインク供給パイプ１０５ｂを通じて再びインク循環経路内に戻ってしまうため、インク排出時に気泡除去を繰り返し行う必要があった。さらに、インク供給パイプ１０５ａ（１０５ｂ）内の気泡をインクと共に加圧循環させるには、インクポンプによるインク循環流量を大きくしなければならないため、電力コストが嵩むという問題もあった。

また、上記特許文献２のインクジェット記録装置においても、リザーブタンク２０２に大気開放口がないため、脱気してもリザーブタンク２０２内に空気が溜まり、この空気がリザーブタンク２０２から排出される際にインクに混入してしまう問題があった。そのために超音波振動を常に行わなければならず、圧電素子２０３の消費電力も高くなる。さらに、圧電素子２０３を常時駆動することによって素子２０３が発熱し、その熱がインクにも伝わってインク温度も上昇するため、インク用の冷却装置を設けたり、印刷を一時中断して温度が下がるのを待つ必要があった。

そこで本考案は、インクタンク内のインクに混入している気泡を効率良く除去するとともに、気泡除去後に格別な動力を要することなくインク経路内の脱泡状態を維持することができ、この結果、消費電力を低減させるインクジェットプリンタを提供することを目的としている。

次に、上記の課題を解決するための手段を、実施の形態に対応する図面を参照して説明する。
本考案の請求項１記載のインクジェットプリンタは、インクボトル１のインクが供給口７から供給され、供給された該インクを一時貯留した後に排出口８からインクヘッド３に向けて排出するインクタンク２（２ａ）を備えるインクジェットプリンタにおいて、
前記インクタンク２（２ａ）の上部に該インクタンク２（２ａ）内を大気に開放させるための大気開放口９ａが設けられるとともに、前記インクタンク２（２ａ）の外側底面に超音波発生手段１０が設けられていることを特徴としている。

請求項２記載のインクジェットプリンタは、前記インクタンク２（２ａ）内に設けられた前記供給口７と前記排出口８の位置は、共に前記インクタンク２（２ａ）内のインク液面から該インクタンク２（２ａ）の底面までの距離の半分より底面側であることを特徴としている。

請求項３記載のインクジェットプリンタは、前記排出口８の位置は、前記供給口７より前記底面側であることを特徴としている。

請求項４記載のインクジェットプリンタは、前記排出口８は、前記供給口７より大径に形成されていることを特徴としている。

請求項５記載のインクジェットプリンタは、前記インクタンク２（２ａ）内の前記供給口７と前記排出口８の間に障壁１４が設けられていることを特徴としている。

請求項６記載のインクジェットプリンタは、前記超音波発生手段１０は、前記供給口７の近くに設けられていることを特徴としている。

請求項７記載のインクジェットプリンタは、前記インクタンク２（２ａ）へのインク供給時ごとに前記超音波発生手段１０を駆動することを特徴としている。

請求項８記載のインクジェットプリンタは、前記インクタンク２ａの下流側に別のインクタンク２ｂが接続され、該別のインクタンク２ｂが前記インクヘッド３から吐出されなかったインクを一時貯留した後に前記インクタンク２ａにインクを供給するインク循環経路を備えることを特徴としている。

本考案による請求項１記載のインクジェットプリンタによれば、超音波発生手段を用いてインクタンク内のインクを振動させることにより該インクに混入している気泡が除去される。このとき、除去された気泡は、大気開放口からインクタンク外に排出（大気排出）されて再びインクに混入することがなくなり、気泡除去後に格別な動力を要することなくインク経路内の脱泡状態を維持できるようになる。また、超音波発生手段がインクタンクの外側底面に設けられているため、インクタンクの下部の気泡に対しても振動を与えることが可能となり、気泡を確実に除去できるようになる。

請求項２記載のインクジェットプリンタによれば、供給口と排出口が気泡の少ないインクタンクの低位置にある一方、気泡はインクタンクの上部から大気排出されるため、気泡が排出口からインク経路内に混入する確率は低くなる。

請求項３記載のインクジェットプリンタによれば、排出口が供給口より低位置にあることにより、供給口からインクと共に入ってきた気泡が排出口からインク経路内に混入することを抑えることができる。

請求項４記載のインクジェットプリンタによれば、排出口における流速は遅くなり、排出口付近にある気泡が排出口からインク経路内に混入することを抑えることができる。

請求項５記載のインクジェットプリンタによれば、インクタンク内において供給口側と排出口側が隔離されるため、排出口側には気泡除去されたインクが存在することになる。これにより、気泡がインク経路内に混入することを抑えることができる。

請求項６記載のインクジェットプリンタによれば、超音波発生手段が供給口の近くにあるため、効率良く気泡除去できるようになる。

請求項７記載のインクジェットプリンタによれば、超音波発生手段を常時駆動することによるインクの加熱を防ぐとともに、消費電力を低減することもできる。

請求項８記載のインクジェットプリンタによれば、インク循環方式のインクジェットプリンタのインク循環経路内を脱泡状態に維持できるようになる。

以下、本考案を各実施の形態ごとに図面を参照して具体的に説明する。
図１は本考案による第１の実施の形態のインクジェットプリンタの流路構成を示す説明図である。

第１の実施の形態
図１において、１は交換可能なインクボトル、２はインクボトルから供給されたインクを一時貯留するインクタンク、３はインクタンクから供給されたインクを吐出して例えば印刷用紙などの記録媒体に画像を記録するインクヘッドである。

図１に示すように、インクボトル１の上部には、内部を大気開放するための大気開放口４ａを備えた大気開放チューブ４が設けられている。また、インクボトル１の下部には、インクタンク２にインクを供給するためのインク流路５ａが設けられている。このインク流路５ａの途中には該流路５ａを開閉するインク供給弁６が設けられている。

インクタンク２は、略密閉構造となっており、前記インクボトル１に前記インク流路５ａを介して流路接続されるとともに、インクヘッド３にはインク流路５ｂを介して流路接続されている。さらに、インクタンク２内に設けられているインク流路５ａの供給口７と、インク流路５ｂの排出口８は、共にインクタンク２内のインク液面の設定高さの上限値から底面までの距離Ｈの半分より底面側（つまり１／２Ｈ以下）に位置している。

また、インクタンク２の上部には、前記インクボトル１と同様に、内部を大気開放するための大気開放口９ａを備えた大気開放チューブ９が設けられている。さらに、インクタンク２の外側底面における前記供給口７の近くには、例えば圧電素子などからなる超音波発生手段（超音波振動子１０）が設けられている。なお、インクタンク２には、該タンク内のインク残量を液面の高さで検知するための液面センサ１１が配設されている。

上述したインク供給弁６、超音波振動子１０及び液面センサ１１は、図示しない制御部に接続されている。制御部では、液面センサ１１で検出された液面信号と、予め設定された設定値（設定高さ）とを常時比較し、インクタンク２内のインク液面が設定高さ（下限高さ）を下回ったときに供給弁６を開いてインクボトル１のインクをインクタンク２内に供給し、そして、インクタンク２内のインク液面が設定高さ（上限高さ）に達すると供給弁を閉じて供給停止する。

さらに、制御部は、供給弁６を開くと同時に超音波振動子１０を所定の周期及び振幅で駆動し、供給弁６が閉じると所定時間後に超音波振動子１０を駆動停止する。

これらの制御によって、インクボトル１からインクタンク２内にインクが供給されている間はインクタンク２内は超音波加振され、この振動により、供給されたインクに混入している気泡はインク液面上に分離されて大気開放口９ａから大気排出される。なお、インク供給停止から超音波振動子１０が停止するまでの時間遅れは、気泡除去までに要する最小限の時間に設定されており、その時間は一定としてもよいし、可変とすることもできる。いずれにしても、インク供給にあわせて超音波振動子１０が駆動し、これにより、気泡は大気開放口９ａから大気排出されることでインクに気泡が再混入しなくなり、インク中は脱泡状態に保たれ、超音波振動子１０を常時駆動する必要もなくなる。

以上により、インクタンク内のインクは脱泡状態となり、このインクが排出口からインク流路５ｂを通じてインクヘッド３に供給されるため、インク経路内を脱泡状態にすることができる。

なお、図１に示す流路構成では、インクタンク２内のインク液面とインクヘッド３の図示しない吐出口のインク吐出面の高さの差（水頭差）によりインクヘッド３に負圧を発生させて吐出口からのインク漏れを防止している。

図２は本考案による第２の実施の形態のインクジェットプリンタの流路構成を示す説明図である。なお、以下で説明する実施の形態において、図１と比較した場合に同様の機能を有する部分については同一の符号を付し、その説明を省略する。

第２の実施の形態
この実施の形態は、インクヘッド３の吐出口でインクが固まらないようにインクを絶えず循環させるインク循環方式のインクジェットプリンタである。

図２に示すように、インクタンクは、第１のインクタンク２ａと、第２のインクタンク２ｂとからなる。二つのインクタンク２ａ，２ｂの間はインク流路１２によって流路接続され、インク流路１２の途中にはインクポンプ１３が設けられている。そして、上流側の第１のインクタンク２ａがインクボトル１からのインクをインクヘッド３に供給し、下流側の第２のインクタンク２ｂがインクヘッド３から吐出されなかったインクを一時貯留した後にインク流路１２を通じて第１のインクタンク２ａに供給することでインク循環経路を形成している。なお、インクヘッド３と第２のインクタンク２ｂとはインク流路５ｃによって流路接続されている。また、第２のインクタンク２ｂの上部にも第１のインクタンク２ａと同様に（ここでは上述した第１の実施の形態と同様であるため説明は省略しているが）大気開放口９ａを備えた大気開放チューブ９が設けられるとともに、第２のインクタンク２ｂ内のインク残量を液面高さで検知するための液面センサ１１が配設されている。

また、図２に示す流路構成では、第１のインクタンク２ａ内のインク液面とインクヘッド３の図示しないインク吐出面の高さの差（水頭差）によりインクヘッド３に負圧を発生させるとともに、インク吐出面と第２のインクタンク２ｂ内のインク液面の水頭差により第２のインクタンク２ｂにも負圧を発生させており、二つのインクタンク２ａ，２ｂの間の圧力差によってインクを循環させている。

上述した第１及び第２の実施の形態によれば、超音波振動子１０を駆動してインクタンク２（２ａ）内のインクを振動させることにより、該インクに混入している気泡は分離し、大気開放口９ａから大気排出されて再びインクに混入することがなくなるため、インク経路（インク循環経路）内の脱泡状態を維持できるようになる。また、超音波振動子１０がインクタンク２（２ａ）の外側底面に設けられているため、インクタンク２（２ａ）の下部の気泡に対しても振動を与えて確実に除去できるようになる。

また、インクタンク２（２ａ）内において、供給口７と排出口８が気泡の少ないインクタンク２（２ａ）の低位置にある一方、気泡はインクタンク２の上部から大気排出されるため、気泡が排出口８からインク経路（インク循環経路）内に混入する確率は低くなる。

さらに、超音波振動子１０が供給口７の近くにあることで、供給されたインクがインクタンク２（２ａ）内の全体に広がる前に気泡除去されるため、効率良く気泡除去できるようになる。

また、超音波振動子１０の駆動を制御することで、超音波振動子１０を常時駆動することによるインクの加熱を防ぐとともに、消費電力を低減することもできる。

次に、図３を参照して本考案による各実施の形態の変形例を説明する。なお、図３ではインクタンク内の構成の他は図示省略しているが、他の構成は第１又は第２の実施の形態と同じである。

図３（ａ）〜（ｃ）における共通事項として、前記超音波振動子１０がインクタンク２（２ａ）の外側底面における供給口７の近くに設けられ、これにより、超音波振動子１０に振動範囲を供給口７側に偏在させ、インクボトル１（図１，２参照）からインクが供給されるとこの位置で気泡除去を行い、排出口８まで気泡を含んだインクが行き渡らないようにしている。

図３（ａ）に示す構成は、インクタンク２（２ａ）内において、インク流路５ｂの排出口８が、インク流路５ａの供給口７よりタンク２（２ａ）底面側に位置している（Ｌ１＜Ｌ２）。この差によって、インクに混入している気泡は排出口８より上方にて分離されるとともに、大気排出されるため、排出口８から気泡がインク流路５ｂ内に混入することを抑えることができる。

また、図３（ｂ）に示す構成は、供給口７に対して排出口８が大径に形成されている（Ｄ１＜Ｄ２）。この差によって、供給口７におけるインク供給の流速に比べて排出口８におけるインク排出の流速は遅くなり、排出口８付近にある気泡がインク流路５ｂ内に混入することを抑えることができる。

さらに、図３（ｃ）に示す構成は、供給口７と排出口８の間に障壁１４が設けられ、インクタンク２（２ａ）内が供給口７側と排出口８側に隔離されている。これにより、排出口８側には気泡除去されたインクだけが存在することになり、気泡がインク流路５ｂ内に混入することを抑えることができる。

なお、図３（ａ）〜（ｃ）にそれぞれ示した構成を二つ以上組み合わせた構成としてもよい。こうすることで、気泡が排出口８からインク流路内５ｂに混入する確率は大幅に低減する。

本考案による第１の実施の形態のインクジェットプリンタの流路構成を示す説明図である。 同第２の実施の形態のインクジェットプリンタの流路構成を示す説明図である。 （ａ）〜（ｃ）各実施の形態の変形例を示す説明図である。 従来のインクジェット記録装置（気泡除去機能を有する）の記録ヘッドを示す説明図である。 従来のインクジェット記録装置（気泡除去機能を有する）のリザーブタンクを示す説明図である。

符号の説明

１…インクボトル
２（２ａ）…インクタンク（第１のインクタンク）
２ｂ…別のインクタンク（第２のインクタンク）
７…供給口
８…排出口
９ａ…大気開放口
１０…超音波発生手段としての超音波振動子
１４…障壁

Claims (8)

1. インクボトルのインクが供給口から供給され、供給された該インクを一時貯留した後に排出口からインクヘッドに向けて排出するインクタンクを備えるインクジェットプリンタにおいて、
   前記インクタンクの上部に該インクタンク内を大気に開放させるための大気開放口が設けられるとともに、前記インクタンクの外側底面に超音波発生手段が設けられていることを特徴とするインクジェットプリンタ。
2. 前記インクタンク内に設けられた前記供給口と前記排出口の位置は、共に前記インクタンク内のインク液面から該インクタンクの底面までの距離の半分より底面側であることを特徴とする請求項１記載のインクジェットプリンタ。
3. 前記排出口の位置は、前記供給口の位置より前記底面側であることを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェットプリンタ。
4. 前記排出口は、前記供給口より大径に形成されていることを特徴とする請求項１又は２又は３記載のインクジェットプリンタ。
5. 前記インクタンク内の前記供給口と前記排出口の間に障壁が設けられていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載のインクジェットプリンタ。
6. 前記超音波発生手段は、前記供給口の近くに設けられていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１つに記載のインクジェットプリンタ。
7. 前記インクタンクへのインク供給時ごとに前記超音波発生手段を駆動することを特徴とする請求項１〜６の何れか１つに記載のインクジェットプリンタ。
8. 前記インクタンクの下流側に別のインクタンクが接続され、該別のインクタンクが前記インクヘッドから吐出されなかったインクを一時貯留した後に前記インクタンクにインクを供給するインク循環経路を備えることを特徴とする請求項１〜７の何れか１つに記載のインクジェットプリンタ。

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