JP4784129B2 - インクジェット印刷装置 - Google Patents

Description

本発明はインクジェットプリンタにおけるヘッドにインクを供給する装置を有するインクジェット印刷装置に関するものである。

インクジェット印刷機では、インク中の溶存気体、インク充填（初めてインクを充填する場合やインク種交換の場合等）、インクジェットヘッド交換、チューブ等のインク供給部材からの透過などにより、その供給経路に気泡ができる原因がいくつかある。しかし、それらは避けられないものとなっている。これらの気泡がインクジェットヘッド内にはいった状態でインクを吐出させると、不吐出等の吐出不良を引き起こしてしまう。
例えば、インク供給系に入った空気はインクジェットヘッドの適切な負圧制御ができなくなるだけでなく、吐出圧力が空気に吸収されて排圧が確保できないし、インクジェットヘッドの共通液室に空気が入った場合は、吐出ドロップレットが形成されず、不吐出やスプラッシュ現象等になる。
そのため、インク供給経路の気泡を取除くことはインクジェット印刷においては非常に重要であり、その方法が提案されてきた。

例えば、インク供給経路中の気泡の溜まり易い最上部に気泡抜きの分岐管を配置し、気泡の量を検出し、分岐管から自動的に気泡を抜く提案がされている。（特許文献１参照）
この方法であれば、従来の手作業による気泡抜きにくらべて作業性が向上するため、インク充填、ヘッド交換作業時に混入した気泡を抜くのが容易になる。
また、インク中の溶存気体、配管部材からの透過気体が気泡となって分岐管に溜まったものを抜くことができる。
特開２００５−４０６７０号公報

気泡溜まりに気泡を導き抜くことは、装置使用初期では吐出安定性を向上させる目的を達成できる。しかし、気泡溜まりの気泡に触れたインクの劣化は多少なりとも進行し、固形化した異物に変質してしまう。このような異物がインクジェットヘッドに入り込んでしまうとメンテナンス（ノズル回復処理）をしても不吐出が解消せず、ヘッド交換に至ってしまうことがある。また、気泡に触れた分岐管のバルブもインクの変質物が固着し、動作不良を引き起こしてしまう。
また、インク中の溶存気体や配管部材からの透過気体はある程度大きな気泡となるまでは、配管部材壁面に付着したままとなり、浮力により気泡溜まりに導くことが困難である。
したがって、インク供給経路内は脱気されたインクで満たされていることが好ましい。
また、気泡溜まりから気泡を抜く場合には、気泡とともに必ずインクも排出するため、そのインク排出経路が必要になり、装置が複雑になってしまう。
そこで本発明は、上記事情に鑑み、インクが変質することなく気泡を除去し、インクジェットヘッドに気泡およびインクの変質による異物が達しないようにすることを課題とし、インクジェットヘッドから不吐出率が上昇しない吐出が行えるようにすることを目的とする。

請求項１に記載の発明は、
インクの循環経路と、該循環経路に設けられたインクの分配器と、該分配器に設けられた複数のインクジェットヘッドと、該循環経路に設けられた脱気手段とを有するインクジェット印刷装置において、
前記分配器は、インクが送り込まれる分配器入口部と、インクが送り出される分配器出口部を有しており、
前記分配器の内部上面は、前記分配器入口部から前記分配器出口部へ向かうにつれて高さが高くなるテーパー形状をしており、
前記分配器と前記インクジェットヘッドとの間にはバルブが設けられており、
前記脱気手段には前記分配器出口部から送り出されたインクが送り込まれ、かつ、前記脱気手段は、前記循環経路、前記分配器、前記インクジェットヘッドのなかで最も高い位置にあり、前記インクが通過する中空糸膜と減圧手段とを備えることを特徴とするインクジェット印刷装置である。

請求項２に記載の発明は、
前記循環経路には、前記分配器出口部からの前記インクを前記脱気手段側へ向けて送り出す循環手段と、前記インクの流れを一方向にする整流手段と、該循環手段と該整流手段との間にある気泡抜き用の分岐管とを有することを特徴とする請求項１に記載のインクジェット印刷装置である。

請求項３に記載の発明は、
前記循環手段には、インク流量を変えられる制御手段を備えていることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット印刷装置である。

本発明により、インクが変質することなく気泡を除去し、インクジェットヘッドに気泡およびインクの変質による異物が達しないようにすることができ、インクジェットヘッドの不吐出率が上昇しない吐出が行えるようになる。

このため、安定した吐出を持続することで装置の稼働率が上昇し、生産効率向上を図ることができる。

さらに、気泡混入による不吐出の吐出回復のためのメンテナンスを少なくすることができるため、メンテナンスで消費するインク消費量がすくなくてすむため、経済的である。

以下、図面を参照し、本発明を詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係るインクジェットヘッド用インク供給装置を有する印刷装置の全体図であり、メインインクタンク１、一次フィルタ４、一次脱気ユニット６、サブタンク７とからなる一次供給部と、それ以降の二次供給部とで構成されている。
一次供給部と二次供給部は流れ止め防止機能付き継手１３で接続されている。

メインインクタンク１には、インク出口部３と大気連通口２が備えられ、メインインクタンク内のインクは送液ポンプ５によって一次脱気ユニット６へ送られ、インク中の溶存気体を除去され、サブタンク７に送られる。

サブタンク７にはインク入口部９、インク出口部１０、大気連通口８（図示しない電磁バルブ付き）、圧縮空気挿入口１１（図示しない電磁バルブ付き）、液面センサー（図示なし）が備わっている。
インクは圧縮空気挿入口１１を閉じて、大気連通口８を開放し、液面センサーの予め設定された位置まで送液ポンプ５により送られる。ここで、液面センサーの予め設定された位置とは、すべてのインク経路がインクで満たされた状態でインクジェットヘッドノズル面に吐出が良好な水頭差を与える高さである。

二次供給部はインクを一つ以上のインクジェットヘッド２９に分配供給する分配器と脱気手段を配した循環経路で構成されている。

一次供給部からのインクはインク供給系最上位位置にある二次脱気ユニット２０（脱気手段）に送られる。二次脱気ユニット２０は、脱気部がインク入口部と出口部より高く配置されている。これにより、浮力で上昇してきた気泡および後述の循環ポンプ１５による循環により送られてきた気泡を除去することができる。
また、２次脱気ユニット２０は、筐体のなかに（図示しない）中空糸膜が配置されており、中空糸膜のなかをインクが通る。筐体は、いわゆる真空引きにより減圧されており、中空糸膜を通過するインク中の気体を取り除く。（例：大日本インキ社製 ＰＦシリーズ等）

図２は、分配器内を示す断面図である。
分配器は二次脱気ユニット２０の下流に配置され、二次脱気ユニット２０によって脱気されたインク３２が分配器２８に供給される。また、分配器２８とインクジェットヘッド２９の間には、バルブ３３が備わっていて、インク充填時およびヘッド交換時に閉じてインクの流出を防止する。
さらに、分配器内部上面は入口部から出口部に向かうにつれて高さが高くなるテーパー形状３１となっている。これによって、インク充填やヘッド交換時に混入したインクジェットヘッド配管内および分配器内の気泡を出口側に導くことができる。

分配器内のインク３２は分配器出口部下流の循環ポンプ１５によって吸い出される。循環ポンプ１５は吐出中も動作できるよう吐出に影響しない程度の低脈動である必要がある。
また、インク充填時およびヘッド交換時に経路内に混入する気泡を迅速に二次脱気ユニット２０へ送り込むために、吐出中よりも大きな流量で気泡が送れるようポンプ流量が可変できるようになっている。さらに、大流量運転と停止を交互にすることで、微小気泡に衝撃を与え、壁面に付着している微小な気泡を壁面から引き離し、二次脱気ユニット２０へ送り込むとこができる。

循環ポンプ下流には、エア抜き分岐管１７がそなわっており、インク充填時大気と連通させ、分岐管にインクが至るまでの空気を排出することができる。インク３２がエア抜き分岐管に至った後は循環経路と連通させる。

一次供給部と二次供給部の循環経路の合流１９直前の循環経路側には、逆支弁１８を備えている。
これによって、一次供給部からのインクが二次脱気ユニット２０を経ないで分配器２８およびインクジェットヘッド２９に流れ込まないようにすることができる。

以下に、インク充填とインク充填時の二次供給部の気泡抜きの手順を示す。

メインインクタンク内のインクは送液ポンプ５によって一次脱気ユニット６へ送られ、インク中の溶存気体を除去され、サブタンク７に送られる。
サブタンク７は、圧縮空気挿入口１１を閉じて、大気連通口８を開放し、液面センサーがインクジェットヘッドノズル面との水頭差が設定位置になるまでインクを供給する。

次に、インクジェットヘッド上部のバルブ３３をすべて閉じ、エア抜き分岐管１７を大気と連通させる。

この状態で、サブタンク７の圧縮空気挿入口１１を開き、サブタンク内を加圧する。これによってインクがサブタンク７から押し出され、エア抜き分岐管１７までの二次供給部がインクで満たされる。ここまでインクが満たされたら、エア抜き分岐管１７を循環経路と連通させる。

次に、インクジェットヘッド上部のバルブ３３をすべて開く。これにより、インクジェットヘッド上部配管内の空気は分配器内２８に浮上し、分配器内のテーパー３１に沿って分配器出口部１４に導かれる。この状態において二次供給部には各所に気泡が存在する。

二次供給部の気泡を除去するために、すべてのインクジェットヘッド上部バルブ３３を閉じ、循環ポンプ１５を大流量運転し二次脱気ユニット２０にインクとともに気泡を送り込む。これにより気泡を除去することができる。

気泡が除去できたところで、循環ポンプ１５の流量を吐出中の流量切り換え、インクジェットヘッド上部バルブ３３を開く。
上記手順により、インク充填と二次供給部の気泡抜きをすることができる。

以下に、ヘッド交換時の二次供給部の気泡抜きの手順を示す。

インクジェットヘッド２９着脱時に分配器内のインクが流出しないよう交換するインクジェットヘッド上部のバルブ３３を閉じて、インクジェットヘッド２９を交換する。交換後、バルブ３３を分配器２８と連通させるとインクジェットヘッド内部および接続配管内の空気が気泡となって分配器２８へ浮上し、分配器内のテーパー３１に沿って分配器出口部１４に導かれる。

この気泡を除去するために、すべてのインクジェットヘッド上部バルブ３３を閉じ、循環ポンプ１５を大流量運転し二次脱気ユニット２０にインクとともに気泡を送り込む。これにより気泡を除去することができる。

気泡が除去できたところで、循環ポンプ１５の流量を吐出中の流量切り換え、インクジェットヘッド上部バルブ３３を開く。
上記手順により、ヘッド交換時の二次供給部の気泡抜きをすることができる。

また、インク中の溶存気体や配管部材からの透過などによる微小気泡が配管内壁に付着して二次供給部内を浮力で浮上できない場合がある。
こうした場合の気泡抜きの手順を以下に示す。

すべてのインクジェットヘッド上部バルブ３３を閉じて、循環ポンプ１５で大流量運転と停止を交互におこなう。これにより、微小気泡に衝撃を与え、壁面から引き離し、二次脱気ユニット２０へ送り込むとこができる

気泡が除去できたところで、循環ポンプ１５の流量を吐出中の流量切り換え、インクジェットヘッド上部バルブ３３を開く。
上記手順により、二次供給部配管内に付着する微小気泡を除去することができる。

上記の方法によって、気泡溜まりがなく二次供給部をインクで満たすことができる。

以上の説明は、すばやく気泡を抜く場合に有効である。しかし、本発明では、二次脱気ユニット２０により、混入した気泡を自動的に排出するので、数十分〜２時間程度（脱気ユニットの性能にもよる）放置するだけで、特別な操作をしなくとも気泡を抜くことができる。

図１は、本発明の実施の形態に係るインクジェットヘッド用インク供給装置の全体図で ある。 図２は、本発明の分配器内を示す断面図である。

符号の説明

１…メインインクタンク
２…大気連通口
３…インク出口部
４…一次フィルタ
５…送液ポンプ
６…一次脱気ユニット
７…サブタンク
８…大気連通口
９…インク入口部
１０…インク出口部
１１…圧縮空気挿入口
１２…二次フィルタ
１３…流れ止め防止機能付き継手
１４…分配器出口部
１５…循環ポンプ
１６…エア抜き大気連通口
１７…エア抜き分岐管
１８…逆止弁
１９…インク合流部
２０…二次脱気ユニット
２１…分配器入口部
２８…分配器
２９…インクジェットヘッド
３０…基材搬送テーブル
３１…テーパー部
３２…インク
３３…バルブ

Claims (3)

1. インクの循環経路と、該循環経路に設けられたインクの分配器と、該分配器に設けられた複数のインクジェットヘッドと、該循環経路に設けられた脱気手段とを有するインクジェット印刷装置において、
   前記分配器は、インクが送り込まれる分配器入口部と、インクが送り出される分配器出口部を有しており、
   前記分配器の内部上面は、前記分配器入口部から前記分配器出口部へ向かうにつれて高さが高くなるテーパー形状をしており、
   前記分配器と前記インクジェットヘッドとの間にはバルブが設けられており、
   前記脱気手段には前記分配器出口部から送り出されたインクが送り込まれ、かつ、前記脱気手段は、前記循環経路、前記分配器、前記インクジェットヘッドのなかで最も高い位置にあり、前記インクが通過する中空糸膜と減圧手段とを備えることを特徴とするインクジェット印刷装置。
2. 前記循環経路には、前記分配器出口部からの前記インクを前記脱気手段側へ向けて送り出す循環手段と、前記インクの流れを一方向にする整流手段と、該循環手段と該整流手段との間にある気泡抜き用の分岐管とを有することを特徴とする請求項１に記載のインクジェット印刷装置。
3. 前記循環手段には、インク流量を変えられる制御手段を備えていることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット印刷装置。
   

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