JP4665496B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

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本発明は、ノズルからインク滴を吐出して記録媒体に記録を行うインクジェット記録装置に関するものである。
インクジェット記録装置において、記録ヘッド内部に気泡や異物が混入することは、不吐出などの不具合の原因になっている。容易に視認できる大きさの気泡や異物は、インク流路や記録ヘッドのノズルを塞ぐ不具合を発生させる。また、インク内に含まれる視認できないほどの小さな溶存気体は、圧電素子の駆動により引き起こされる高周波のキャビテーションで記録ヘッド内部にて発泡し、吐出特性の変動やノズル詰まりなどの不具合を発生させる。
そこで、従来のインクジェット記録装置においては、インク供給路に異物等を除去するためのフィルタ装置を配置し、フィルタ装置の上流側には空気を捕集する空気捕集器を設けて、捕集した空気を空気抜き装置から除去することを施したものがある（例えば、特許文献１参照）。また、三方切り替え弁でインク供給路から分岐する流路を設けてインクを導出することによりインク供給経路内の気泡や異物を除去するようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。また、フィルタ室内に渦巻き状の流れを発生させてフィルタ室全体にインクの大きな流れを生じさせることでフィルタの周縁部やフィルタ室の内部壁面に付着している気泡を剥離させるようにフィルタ全面を使用した構成のものがある（例えば、特許文献３参照）。
特開昭５１−８８２２４号公報（第４頁、図１）
特開昭６２−１０９６４７号公報（第７頁、図４）
特開平９−１０９４０９号公報（第４頁、図３）
従来のインクジェット記録装置においては、次のような技術的課題があった。
i）フィルタユニット部のフィルタに滞留する気泡は、フィルタの有効面積を小さくしてインク流量を確保できなくするため、インクの供給不足が生じて印刷品質が劣化する。
ii）フィルタユニット部の気泡排出構成部が複雑かつ大型化するため、高コストである。
iii）ヘッドの吐出を安定した状態に維持するため、気泡をノズルから排出する必要があるが、微細なノズルからインクを流出させるため、ノズルの流体抵抗によりインク流出速度が低下して気泡排出能力が小さい。
本発明は、このような従来の技術的課題に鑑みてなされたものであり、 インク経路内に配置された異物除去用フィルタユニット内の気泡の排出を容易にしかも効果的に行なうことで、記録ヘッド内への気泡の流入を防止し、常に安定した装置状態を確保した信頼性の高いインクジェット記録装置を提供することにある。
本発明は、インクを吐出する記録ヘッドと、該記録ヘッドへインクを供給するインクタンクと、該インクタンクと前記記録ヘッドとの間に設けられ、インク内の異物を除去するフィルタを備えたフィルタユニットとから構成されるインクジェット記録装置において、その上部に気泡回収部が設けられている第１インク室と、上部フィルタ及び側部フィルタを介して前記第１のインク室と分けられている第２インク室よりなるフィルタユニットと、各インク室に滞留した気泡を排出する気泡排出手段と、気泡の排出を促す吸引手段と、前記気泡排出手段に連通し、排出された気泡を回収するバッファボトルとを備え、前記第２インク室と前記気泡排出手段との間には第２気泡排出流路が設けられ、前記第１インク室には前記気泡回収部を介して前記第２の気泡排出流路に繋がる第１気泡排出流路が設けられ、前記気泡排出手段は気泡排出時のみに開放可能な逆流防止構造を有し、
前記逆流防止構造は、前記気泡排出手段に設けられた天井穴と、該天井穴を開閉する天井穴封止材と、該天井穴封止材を上下動させるスプリング及びボールを具備し、前記天井穴封止材を押し付けることによって前記バッファボトルへの経路が開放され、押し付けを解除すると前記バッファボトルへの経路が封止されることを特徴とする。
さらに、前記第２気泡排出流路の開口部と前記上部フィルタとの間には空隙が設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、フィルタユニット部に滞留した気泡の排出を簡単な構成でしかも効果的に行なえるため、装置コスト及びランニングコストを低減することができ、さらに、記録ヘッドの吐出信頼性を確保したインクジェット記録装置を提供することが可能となる。
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
まず、インクジェット記録装置の全体構成の一形態について図１を参照して説明する。
インクジェット記録装置の記録システムは、大別するとノズルよりインク滴を吐出する記録ヘッド１と、記録ヘッド１へインクを供給するインク供給系で構成される。インク供給系の構成部品であるインクタンクは一般的にメインインクタンク２とサブインクタンク３を備えている。記録ヘッド１との水頭差ｈを一定に保つために固定されたサブインクタンク３と、サブインクタンク３内のインクレベルを図示していないセンサにより検出して、必要時メインインクタンク２からインクを補給するようにしている。メインインクタンク２はサブインクタンク３より水頭差が高い位置に設置し、水頭差による加圧でメインインクタンク２からサブインクタンク３にインクを補給する。このとき電磁弁１１と電磁弁１２を駆動制御する。電磁弁１１を開いた状態で電磁弁１２を閉じないと、メインインクタンク２と記録ヘッド１の水頭差が大きい状態のため、記録ヘッド１からインクが漏れ出してしまう。これを防止するため、サブインクタンク３へのインク補給時は電磁弁１１を開、電磁弁１２を閉として制御する。このような２種のインクタンクの構成からインクの補充はメインインクタンク２を交換することで、簡単に行うことができる。
次に、フィルタユニットの構成を図２を参照して説明する。
インクタンク２、３と記録ヘッド１との間のインク流路内に設置されたフィルタユニット４は、内部のインク室がフィルタ５を介して第１インク室６と第２インク室７の２箇所の部屋に分けられている。インク室７と気泡排出部１０の間には、第２気泡排出流路９が設けられている。さらに、インク室６からは気泡排出流路９に繋がる第１気泡排出流路８が設けられている。
次に、気泡除去時の動作を図１と図２を参照して説明する。
インク流路１３から流れてきた気泡は、インク室６内に入り込み浮力によって上昇してインク室６上部に滞留する。また、インク流路１４から流れてきた気泡もインク室７内に入り込み浮力によってインク室７上部に滞留する。インク室６及びインク室７に滞留している気泡は、負圧エアーポンプ２０を動作させて負圧エアーポンプ２０から開閉弁２２間を負圧状態とし、開閉弁２２を開放させることで気泡排出流路８および気泡排出流路９を通して気泡排出部１０から排出され、バッファボトル２１から廃棄される。その際、図１の開閉弁３０を閉じることによって、気泡除去作業時における記録ヘッド１のメニスカス破れの発生が防止される。
また、上記の様に気泡除去作業時に２つのインク室内の気泡を同時に排出することができる構造になっていることから、各インク室毎に個別に気泡除去機構を有する場合と比較して部品点数を減らすことが可能である。さらに気泡除去作業時に気泡と共に排出するインクを低減することができることからメンテナンスによるインク消費量の低減が可能である。
次に、他の実施例を図３を参照して説明する。
インク流路内に設置されたフィルタユニット４は、内部のインク室が上部フィルタ４０及び側部フィルタ４１を介して第１インク室６と第２インク室７とに分けられている。インク室６の上部には気泡回収室６０が設けられている。また、インク室７と気泡排出部１０の間には第２気泡排出流路９が設けられている。さらに、インク室６からは、気泡排出流路９に繋がる第１気泡排出流路８が設けられている。気泡排出部１０には天井穴５０、スプリング５１、ボール５２、天井穴封止材５３が備えられている。なお、天井穴５０の穴部にはOリングなどの部材を設置し、気泡除去作業時に天井穴封止材５３を押し付ける際にはバッファボトル２１へ繋がる経路のみが開放され、押付を解除した際にはバッファボトル２１へ繋がる経路が封止される逆流防止構造となっており、天井封止材の押付動作時には外部へ連通しない構成となっている。
インク流路１３から流れてきた気泡は、インク室６内に入り込み、浮力で上昇してインク室６上部に滞留する。一方、インク流路１４から流れてきた気泡は、インク室内７に入り込み、浮力によってインク室７上部に滞留する。インク室６及びインク室７に滞留している気泡を除去するには、気泡排出部１０の天井穴封止材５３を押し付けることでバッファボトルへ繋がる経路を開放し、その際に負圧エアーポンプ２０を動作させることで気泡排出部１０から気泡を排出し、バッファボトル２１から廃棄する。その際、開閉弁３０を閉じて記録ヘッド１のメニスカスが破れないようにする。
したがって、上記のように気泡除去作業時に２つのインク室内の気泡を同時に排出することができる構造になっていることから、各インク室毎に個別に気泡除去機構を有する場合と比較して部品点数を減らすことが可能である。さらに気泡除去作業時に気泡と共に排出するインクを低減することができることからメンテナンスによるインク消費量を低減が可能である。
本発明によるインクジェット記録装置のインク供給系の一形態を示した説明図である。 本発明の一実施例を示した説明図である。 本発明の他の実施例を示した説明図である。
符号の説明
１ 記録ヘッド
１ａ、１ｂ ポート
２ メインインクタンク
３ サブインクタンク
４ フィルタユニット
５ フィルタ
６ インク室
７ インク室
８ 気泡排出流路
９ 気泡排出流路
１０ 気泡排出部
１１ 電磁弁
１２ 電磁弁
１３ インク流路
１４ インク流路
２０ 負圧エアーポンプ
２１ バッファボトル
２２ 開閉弁
３０ 開閉弁
４０ 上部フィルタ
４１ 側部フィルタ
５０ 天井穴
５１ スプリング
５２ ボール
５３ 天井穴封止材
６０ 気泡回収室

Claims (2)

  1. インクを吐出する記録ヘッドと、該記録ヘッドへインクを供給するインクタンクと、該インクタンクと前記記録ヘッドとの間に設けられ、インク内の異物を除去するフィルタを備えたフィルタユニットとから構成されるインクジェット記録装置において、
    その上部に気泡回収部が設けられている第１インク室と、上部フィルタ及び側部フィルタを介して前記第１のインク室と分けられている第２インク室よりなるフィルタユニットと、各インク室に滞留した気泡を排出する気泡排出手段と、気泡の排出を促す吸引手段と、前記気泡排出手段に連通し、排出された気泡を回収するバッファボトルとを備え、前記第２インク室と前記気泡排出手段との間には第２気泡排出流路が設けられ、前記第１インク室には前記気泡回収部を介して前記第２の気泡排出流路に繋がる第１気泡排出流路が設けられ、前記気泡排出手段は気泡排出時のみに開放可能な逆流防止構造を有し、
    該逆流防止構造は、前記気泡排出手段に設けられた天井穴と、該天井穴を開閉する天井穴封止材と、該天井穴封止材を上下動させるスプリング及びボールを具備し、前記天井穴封止材を押し付けることによって前記バッファボトルへの経路が開放され、押し付けを解除すると前記バッファボトルへの経路が封止されることを特徴とするインクジェット記録装置。
  2. 前記第２気泡排出流路の開口部と前記上部フィルタとの間には空隙が設けられていることを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置。
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