JP5371678B2 - 液体循環システム及びインクジェットプリンタ - Google Patents

Description

本発明は、液体が吐出されるインクジェットプリンタなどの液体吐出装置に搭載される液体循環システム及びインクジェットプリンタに関する。

従来、液体を吐出する液体吐出装置として、インクを吐出するインクジェットプリンタや、食用オイルや接着剤などの高粘度液体を吐出する工業用液体塗布装置などが知られている。このような液体吐出装置には、液体を吐出する液体吐出ヘッドと、この液体吐出ヘッドに液体を供給する液体貯留容器とが設けられており、液体貯留容器から液体吐出ヘッドに液体が供給されることで、液体吐出ヘッドから液体が吐出される。

そして、インクジェットプリンタでは、メタリックインク、パールインク、白インクなど、顔料などの微粒子が含まれたインクが用いられている。このようなインクに含まれる微粒子は、溶剤と比べて比重が大きく、例えば、金属や鉱石などにより構成されている。このため、インクを暫く放置しておくと、微粒子の沈降や沈殿が発生するため、微粒子を拡散させる手段が必要になる。

そこで、特許文献１，２では、インクタンクからインクジェットヘッドにインクを供給する供給路に、供給路とインクタンクとを連結する循環路と、循環路に取り付けられたポンプとを設けておき、このポンプを駆動させることで、供給路内における微粒子の沈降や沈殿を抑制している。更に、特許文献１，２では、インクタンクに回転子を配置し、この回転子を回転させることで、インクタンクに貯留されたインクを攪拌して微粒子の沈降や沈殿を抑制している。

特開２００９−０１８５８７号公報 特開２００３−０７２１０４号公報

しかしながら、特許文献１，２に記載された技術では、インクタンクとインクジェットヘッドとを連結する循環路にポンプを新たに取り付けなければならないため、構成が複雑になり、しかも、インクジェットヘッド内までインクが循環されないため、インク流路における微粒子を適切に分散させることができないという問題があった。

また、工業用液体塗布装置では、食用オイルや接着剤などの粘度の高い液体が用いられている。このように粘度の高い液体は、流路抵抗により液滴量が不均一、又は液滴の不吐出となるため、一旦移動が停止すると再度移動させるためには所定の時間が必要になる。このため、工業用液体塗布装置を起動してから実稼動状態（液体の温度、循環が均一となる状態）に移るまでに時間がかかるという問題があった。

そこで、本発明は、流路内で液体が停滞するのを抑制して液体を適切に循環させることができる液体循環システム及びインクジェットプリンタを提供することを目的とする。

本発明に係る液体循環システムは、液体が吐出される液体吐出装置に搭載される液体循環システムであって、液体が吐出される複数のノズルと、各ノズルと連通される共通流路と、が形成された液体吐出ヘッドと、液体吐出ヘッドに供給する液体が貯留される液体貯留容器と、液体貯留容器から共通流路の一方端部に液体を供給する第１の流路と、共通流路の他方端部から液体貯留容器に液体を還元する第２の流路と、液体貯留容器から第１の流路に液体が供給される供給口と、第２の流路から液体貯留容器に液体が還元される還元口との間において、液体貯留容器に貯留されている液体に差圧を発生させる差圧発生部と、を有することを特徴とする。

本発明に係る液体循環システムによれば、第１の流路により液体貯留容器から液体吐出ヘッドにおける共通流路の一方端部に液体が供給され、第２の流路によりこの共通流路の他方端部から液体貯留容器に液体が還元されるため、液体貯留容器から液体吐出ヘッドに供給される液体は、液体貯留容器、第１の流路、共通流路及び第２の流路を通る液体の流路内を循環することができる。そして、差圧発生部により、液体貯留容器から第１の流路に液体が供給される供給口と第２の流路から液体貯留容器に液体が還元される還元口との間に差圧を発生させることで、液体貯留容器、第１の流路、共通流路及び第２の流路を通る液体の流路内に液体を循環させることができる。このように、差圧発生部により液体貯留容器内に差圧を発生させることで、微粒子が含まれた液体を用いる場合でも、微粒子の拡散を行うことができるため、別途ポンプを配置するなどの複雑な構成を採用することなく、微粒子の沈降や沈殿を抑制することができる。また、高粘度の液体を用いる場合でも、液体の移動を停止させることなく移動させ続けることができる。しかも、共通流路内も液体を循環させることで、共通流路内における微粒子の沈降や沈殿を抑制することができるため、例えば、液体吐出装置を稼動させる際に液体吐出ヘッドの各ノズルに滞留した液体のみを排出することで、液体の流路内における微粒子の偏りを抑制することができる。これにより、フラッシングにより無駄に排出される液体量を削減できるため、液体吐出装置のランニングコストを大幅に低減することができる。

この場合、上記差圧発生部は、液体貯留容器に配置された回転子と、回転子を回転させる回転駆動部と、を備えることが好ましい。このように、液体貯留容器に回転子を配置し、回転駆動部でこの回転子を回転させることで、液体貯留容器の中心部と内壁付近との間や液体貯留容器の上下間などに差圧を発生させることができる。これにより、例えば、液体貯留容器から第１の流路に液体が供給される供給口を液体貯留容器の内壁付近や下部に配置し、第２の流路から液体貯留容器に液体が還元される還元口を液体貯留容器の中心部や上部に配置することで、容易に、供給口と還元口との間に差圧を発生させることができる。しかも、回転子が液体貯留容器内を回転することで、液体貯留容器に貯留されている液体も攪拌されるため、微粒子の拡散をより好適に行うことができる。

本発明に係るインクジェットプリンタは、上記の何れかの液体循環システムが搭載されたことを特徴とする。

本発明に係るインクジェットプリンタによれば、上記の液体循環システムを搭載することで、液体貯留容器であるインクタンク内に差圧が発生するため、微粒子が含まれたインクを用いる場合でも、微粒子の拡散を行うことができるため、別途ポンプを配置するなどの複雑な構成を採用することなく、微粒子の沈降や沈殿を抑制することができる。しかも、共通流路内もインクが循環するため、共通流路内における微粒子の沈降や沈殿を抑制することができ、インクジェットプリンタを稼動させる際は、液体吐出ヘッドの各ノズルに滞留したインクのみを排出することで、インク流路内における微粒子の偏りを抑制することができる。これにより、フラッシングにより無駄に排出されるインク量を削減できるため、インクジェットプリンタのランニングコストを大幅に低減することができる。

本発明によれば、流路内で液体が停滞するのを抑制して液体を適切に循環させることができる。

実施形態に係るインク循環システムの斜視図である。 図１に示すインクタンクの透視図である。 インク循環システムの循環経路を示す模式図である。 インペラを示す斜視図であり、（ａ）は平板状の羽根を用いたインペラ、（ｂ）は湾曲上の羽根を用いたインペラを示している。 インクタンク内の圧力状態を説明するための図であり、（ａ）はインクタンクの上面図、（ｂ）はインクタンクの正面図である。 インク循環システムにおけるインク流路の一例を示す斜視図である。 インク循環システムの処理動作を示すシーケンス図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る液体循環システムの好適な実施形態について詳細に説明する。本実施形態は、本発明に係る液体循環システムを、液体吐出装置であるインクジェットプリンタに搭載されるインク循環システムに適用したものである。なお、同一又は相当部分には同一符号を付すこととする。

本実施形態に係るインク循環システムは、インクジェットプリンタに搭載されるものであって、インクジェットプリンタのインク流路においてインクを循環させるものである。そして、このインク循環システムで循環されるインクは、メタリックインク、パールインク、白インクなど、溶剤に、顔料などの微粒子が含まれたものを用いる。

図１は、実施形態に係るインク循環システムの斜視図であり、図２は、図１に示すインクタンクの透視図であり、図３は、インク循環システムの循環経路を示す模式図である。図１〜図３に示すように、インク循環システム１は、インクジェットヘッド２と、インクタンク３と、供給流路４と、還元流路５と、ダンパ６と、差圧発生装置７と、を備えている。

インクジェットヘッド２は、インク液滴を吐出するものである。このため、インクジェットヘッド２には、多数のノズル１１と、全てのノズル１１に連通される共通インク流路１２と、が形成されている。

共通インク流路１２は、インクタンク３からインクジェットヘッド２に供給されたインクが流れる流路である。共通インク流路１２は、インクジェットヘッド２に形成される全てのノズル１１に連通されている。このため、共通インク流路１２は、インクタンク３からインクジェットヘッド２に供給されたインクを、各ノズル１１に分配供給するものである。なお、共通インク流路１２は、一つのインクジェットヘッド２に１本のみ形成されている。そして、共通インク流路１２の一端には、インクタンク３から供給されたインクを共通インク流路１２に導入するインレット１２ａが形成されており、共通インク流路１２の他端には、共通インク流路１２に供給されたインクを排出してインクタンク３に還元するアウトレット１２ｂが形成されている。このインレット１２ａ及びアウトレット１２ｂは、共通インク流路１２の両端に形成されている。このため、インレット１２ａから導入されたインクは、共通インク流路１２の一端から他端まで流れて、アウトレット１２ｂから排出される。

各ノズル１１は、共通インク流路１２から供給されたインクを、所定量のインク液滴として吐出するものである。各ノズル１１は、微小な管状に形成されている。また、各ノズル１１には、部分的に径が大きくなって膨らんだチャンバ１１ａが形成されている。このチャンバ１１ａには、チャンバ１１ａ内を加圧する図示しない圧電素子が取り付けられている。そして、この圧電素子を駆動してチャンバ１１ａ内を加圧することで、チャンバ１１ａから所定量のインクが押し出されて、各ノズル１１の先端から所定の大きさのインク液滴が吐出される。なお、各ノズル１１から吐出されるインク液滴の形状や飛行軌跡の最適化を図るために、各ノズル１１に供給されたインクは、インクタンク３に対するインクジェットヘッド２の水頭値や、インクタンク３の負圧制御などの調整により、所定形状のメニスカスに形成されている。

このように構成されるインクジェットヘッド２は、走査方向に移動可能に取り付けられた図示しないキャリッジに搭載されている。そして、インクジェットヘッド２は、キャリッジの走査方向への移動時にインク液滴を吐出することで、図示しないプラテンに設置された記録用メディアに画像等を印刷する。なお、インクジェットヘッド２が走査方向に移動しながらインク液滴を吐出して記録用メディアに画像等を印刷することをスキャンという。

インクタンク３は、インクジェットヘッド２に供給するインクを貯留するタンクである。インクタンク３は、略円筒状に形成されており、インクジェットヘッド２に対して所定の水頭値となる高さに配置されている。また、インクタンク３には、図示しないポンプなどの負圧制御装置が連結されている。そして、インクジェットヘッド２とインクタンク３との水頭値に対応して、負圧制御装置によりインクタンク３内を負圧制御することで、インクジェットヘッド２の各ノズルに供給されたインクを所定形状のメニスカスに形成させている。

このインクタンク３には、インクタンク３内を上部領域Ａと下部領域Ｂとに分割する仕切板１３が設けられている。

仕切板１３は、インクタンク３の内壁面に密着された薄い円板状に形成されている。そして、仕切板１３には、中央を貫通する一つの中央開口１３ａと、周縁部を貫通する複数の周縁開口１３ｂとが形成されている。

中央開口１３ａは、仕切板１３の中央に形成された円形の開口である。中央開口１３ａの開口径は、周縁開口１３ｂよりも大きい寸法となっており、インクタンク３に貯留されたインクは、中央開口１３ａを通って、仕切板１３で仕切られるインクタンク３の上下を自由に行き来することができるようになっている。

周縁開口１３ｂは、仕切板１３の周縁部において、仕切板１３の中心点から所定半径の円周上に形成された円形の開口である。各周縁開口１３ｂは、各周縁開口１３ｂの開口径は、中央開口１３ａよりも小さい寸法となっており、インクタンク３に貯留されたインクが、周縁開口１３ｂを通って、仕切板１３で仕切られるインクタンク３の上下を静かに行き来することができるようになっている。

供給流路４は、インクタンク３とインクジェットヘッド２とに接続されて、インクタンク３からインクジェットヘッド２にインクを供給するための流路である。供給流路４は、細長い管状部材（チューブ）で構成されている。

供給流路４の一方端部は、インクタンク３の下端部に接続されており、その先端の供給口４ａが、インクタンク３内に開放されている。このため、インクタンク３と供給流路４とが連通されている。そして、インクタンク３に貯留されたインクは、供給口４ａを通って供給流路４に供給される。なお、供給流路４の一方端部は、インクタンク３を貫通させてインクタンク３の内部まで突出させてもよい。その場合、供給口４ａが、インクタンク３の内壁付近や下部に配置されることが好ましい。

供給流路４の他方端部は、インクジェットヘッド２に接続されており、その先端が、共通インク流路１２のインレット１２ａに接続されている。このため、供給流路４と共通インク流路１２とが連通されている。そして、供給流路４を流れるインクは、インレット１２ａを通って共通インク流路１２に供給される。

また、供給口４ａには、凝固したインクやゴミなどの不純物を除去するトラップフィルタ１４が取り付けられている。すなわち、インクタンク３と供給流路４とは、トラップフィルタ１４を介して連通されている。このため、供給流路４には、不純物が除去されたインクがインクタンク３から供給され、このインクがインクジェットヘッド２の共通インク流路１２に供給される。

還元流路５は、インクジェットヘッド２とインクタンク３とに接続されて、インクジェットヘッド２からインクタンク３にインクを還元するための流路である。還元流路５は、細長い管状部材（チューブ）で構成されている。

還元流路５の一方端部は、インクジェットヘッド２に接続されており、その先端が、共通インク流路１２のアウトレット１２ｂに接続されている。このため、還元流路５と共通インク流路１２とが連通されている。そして、共通インク流路１２を流れるインクは、アウトレット１２ｂを通って還元流路５に排出される。
インクが排出される。

還元流路５の他方端部は、インクタンク３の上部においてインクタンク３の周壁を貫通して接続されている。そして、還元流路５の他方端部は、インクタンク３の中心軸付近まで延在しており、その先端の還元口５ａが、インクタンク３内で開放されている。このため、インクタンク３と還元流路５とが連通されている。そして、還元流路５を流れるインクは、還元口５ａを通ってインクタンク３に排出される。なお、還元流路５の他方端部は、インクタンク３の中心軸付近まで突出させなくてもよい。その場合、還元口５ａが、供給流路４の供給口４ａよりも上側、又は、中心軸側に配置されることが好ましい。

ダンパ６は、スキャンにより発生するインクの圧力変動を緩和するものである。スキャンを行うと、キャリッジの移動に伴いインクジェットヘッド２内のインクに慣性力が働くため、キャリッジの移動速度や移動方向の切り替え時などにおいて、インクジェットヘッド２内のインクに圧力変動が発生する。そこで、このダンパ６によりインクジェットヘッド２内のインクの圧力変動を緩和することで、インクジェットヘッド２から吐出されるインク液滴の形状性や飛行軌跡の安定性を図るものである。なお、このダンパ６は、供給流路４と還元流路５とに取り付けられており、インクジェットヘッド２に対するインクの出入りにおいて、インクの圧力変動を緩和している。

差圧発生装置７は、インクタンク３に貯留されているインクに差圧を発生させて、インクタンク３、供給流路４、インクジェットヘッド２の共通インク流路１２及び還元流路５を通るインク流路内でインクを循環させるものである。なお、差圧発生装置７により、ダンパ６などの、インク流路に介在される他の装置内もインク流路となってインクが循環されるが、説明の都合上、これらの他の装置の説明を省略する。

この差圧発生装置７は、インクタンク３の内側であって仕切板１３の下方に配置されるインペラ（羽根車）２１と、インクタンク３の外側に配置される駆動装置２２と、を備えている。

図４は、インペラを示す斜視図であり、（ａ）は平板状の羽根を用いたインペラ、（ｂ）は湾曲上の羽根を用いたインペラを示している。図４に示すように、インペラ２１は、回転円板２１ａと、羽根部２１ｂとにより構成される。

回転円板２１ａは、カップリング磁石（マグネット）が組み込まれており、駆動装置２２により回転される円板状の部材である。回転円板２１ａは、インクタンク３の底部付近において、インクタンク３の底部と平行に配置されている。

羽根部２１ｂは、回転円板２１ａの回転に伴いインクタンク３に貯留されているインクを回転させるものである。羽根部２１ｂは、回転円板２１ａの上面に立設されている。羽根部２１ｂの形状は、インクタンク３に貯留されているインクを回転させることができれば如何なる形状であってもよく、例えば、図４（ａ）に示すように、平板状の複数の羽根を放射状に配置したものや、図４（ｂ）に示すように、湾曲状の複数の羽根を放射状に配置したものがある。なお、羽根部２１ｂの各羽根は、回転円板２１ａの回転軸回りにインクが回転するように、回転円板２１ａの中心軸から放射状に配置されている。

駆動装置２２は、回転駆動する駆動モータ２２ａと、駆動モータ２２ａにより回転される回転円板２２ｂとにより構成されている。

駆動モータ２２ａは、回転円板２２ｂを回転させる駆動源である。駆動モータ２２ａは、図示しない電源から電力の供給を受けて駆動軸を回転させものであり、その駆動軸がインクタンク３の軸方向に延びる方向に配置されている。そして、この駆動モータ２２ａの駆動軸の先端に、回転円板２２ｂが連結されている。

回転円板２２ｂは、カップリング磁石（マグネット）が組み込まれており、インペラ２１の回転円板２１ａを回転させるものである。このため、回転円板２２ｂは、駆動モータ２２ａの駆動軸に連結されることにより、インクタンク３の底部付近において、インクタンク３の底部と平行に配置されている。

このように構成されるインク循環システム１において、差圧発生装置７の駆動モータ２２ａにより回転円板２２ｂが回転されると、回転円板２２ｂの回転が回転円板２１ａに伝達して、インクタンク３内に配置されたインペラ２１が回転する。すると、インペラ２１の回転により、インクタンク３内のインクが攪拌され、更に、インクタンク３内のインクが羽根部２１ｂにより半径方向外側に向けて押し出されながら、インペラ２１の回転軸回りに回転する。そして、このインクの回転により遠心力が働き、インクタンク３内のインクは更に半径方向外側に向けて押し出される。その結果、インクタンク３内の圧力分布が変化して、インクタンク３内で差圧が発生する。

図５は、インクタンク内の圧力状態を説明するための図であり、（ａ）はインクタンクの上面図、（ｂ）はインクタンクの正面図である。図５（ａ）（ｂ）に示すように、インペラ２１が回転すると、インクタンク３内のインクが、回転による遠心力により半径方向外側に向けて押し出されるため、半径方向外側に向かうに従い圧力が高くなり、半径方向内側に向かうに従い圧力が低くなる。また、回転するインペラ２１により半径方向外側に押し出されたインクは、仕切板１３の周縁開口１３ｂを通って上方に逃がされるため、インクタンク３の内壁付近では、鉛直方向上側に向かうに従い圧力が低くなり、鉛直方向下側に向かうに従い圧力が高くなる。そして、周縁開口１３ｂから上方に逃がされたインクは、圧力が低くなっているインクタンク３の中央部に流れて行くとともに、仕切板１３の中央開口１３ａから仕切板１３で仕切られたインクタンク３の下方に引き込まれて、再度、インペラ２１の回転により半径方向外側に向けて押し出される。

なお、仕切板１３の周縁開口１３ｂは小径であるため、この周縁開口１３ｂを通って下部領域Ｂから上部領域Ａに入り込むインク量が少なく、インペラ２１の回転により生じたるインクの回転力が大幅に低減されて上部領域Ａに伝達される。このため、上部領域Ａではインクの回転に伴う遠心力が小さくなり、インク液面の高低差が大きくならない。

このとき、供給流路４の供給口４ａは、静圧に対して正圧となり圧力が高くなっているのに対し、還元流路５の還元口５ａは、静圧に対して負圧と圧力が低くなっているため、供給口４ａと還元口５ａとの間に所定の差圧が発生する。このため、この差圧により、インクタンク３内のインクが供給口４ａから供給流路４に押し出されるとともに、還元流路５を流れるインクが還元口５ａからインクタンク３内に吸引される。そして、供給口４ａを通ってインクタンク３から供給流路４に押し出されたインクは、インレット１２ａから共通インク流路１２に導入され、共通インク流路１２を流れた後にアウトレット１２ｂから還元流路５に排出され、還元口５ａからインクタンク３に吸引される。このようにして、インクが、インクタンク３、供給流路４、共通インク流路１２及び還元流路５を通るインク流路を循環する。なお、供給口４ａには、トラップフィルタ１４により不純物が除去されたインクが、供給流路４に押し出される。

次に、差圧発生装置７により発生される供給口４ａと還元口５ａとの間の差圧について説明する。

差圧発生装置７は、インク流路にインクを循環させてインクの溶剤に含まれる微粒子を拡散させるために、差圧を発生させる。このため、差圧発生装置７により発生する差圧は、この微粒子が拡散する程度にインクが循環する値とする必要がある。

そして、上述したように、インクタンク３の負圧制御により、インクジェットヘッド２の各ノズル１１に所定形状のメニスカスを形成させている。このため、差圧発生装置７により発生する差圧は、メニスカスの形状維持耐力の範囲内の値とするのが好ましい。

また、インク流路を流れるインクに対して様々な圧力損失が発生するため、差圧発生装置７により発生する差圧を設定するに際して、これらの圧力損失についても考慮する必要がある。

図６は、インク循環システムにおけるインク流路の一例を示す斜視図である。なお、図６では、便宜上、供給流路４と還元流路５の形状を変更している。インクジェットヘッド２の共通インク流路１２の内径は、供給流路４や還元流路５などの管状部材の内径よりも小さい寸法となっている。図６の場合の寸法を例示すると、供給流路４及び還元流路５の寸法は、内径がφ３ｍｍ、長さが２００ｍｍとなっており、共通インク流路１２の寸法は、幅（Ｗ）が３６ｍｍ、高さ（Ｈ）が３．５ｍｍ、奥行き（Ｄ）が０．３ｍｍとなっている。なお、Ｗ，Ｈ，Ｄは、図に示すＷ，Ｈ，Ｄの矢印方向の寸法を示している。このため、供給流路４から共通インク流路１２にインクが供給される際に圧力損失が発生し、更に、共通インク流路１２をインクが流れる際にも圧力損失が発生する。しかも、インクの粘度が高くなるほど、インク流路を流れる際に発生するインクの圧力損失が大きくなる。そこで、差圧発生装置７は、これらの圧力損失に抗して、微粒子が拡散する程度にインクがインク流路を循環するように、差圧発生装置７により発生させる差圧の値を設定することが好ましい。

なお、差圧発生装置７により発生する差圧は、インペラ２１の回転数やインペラ２１の羽根部２１ｂの形状を変えることで、適宜最適な値となるように可変制御することができる。

次に、図７を参照して、インク循環システム１を用いたインクの循環制御方法について説明する。図７は、インク循環システムの処理動作を示すシーケンス図である。

図７に示すように、運転停止状態からインクジェットプリンタを起動する際は、まず、駆動モータ２２ａを駆動して駆動軸を高速回転させる（ステップＳ１）。すると、インクタンク３内のインペラ２１が高速回転して、インクタンク３内のインクが勢いよく攪拌されながら半径方向外側に押し出される。これにより、インクタンク３内において、供給口４ａと還元口５ａとの間に大きな差圧が発生する。このとき、駆動モータ２２ａの駆動によりインペラ２１を、例えば２０００ｒｐｍ程度に高速回転させると、供給口４ａと還元口５ａとの間には、例えば２００〜２００Ｐａ程度の差圧が発生する。これにより、インクタンク３内でインクが勢いよく攪拌されてインクの溶剤に含まれる微粒子が拡散され、更に、このインクタンク３のインクが、インクタンク３、供給流路４、共通インク流路１２及び還元流路５を通るインク流路を勢いよく循環し、インクの溶剤に含まれる微粒子が拡散される。

その後、この状態で駆動モータ２２ａを一定時間駆動すると、駆動モータ２２ａの駆動量を減らして駆動モータ２２ａの駆動軸を低速回転させる（ステップＳ２）。すると、インクタンク３内のインペラ２１が低速回転して、インクタンク３内のインクがステップＳ１よりも緩やかに攪拌されながら半径方向外側に押し出される。これにより、インクタンク３内において、供給口４ａと還元口５ａとの間にステップＳ２よりも小さい差圧が発生する。このとき、駆動モータ２２ａの駆動によりインペラ２１を、例えば１００ｒｐｍ程度に低速回転させると、供給口４ａと還元口５ａとの間には、例えば１００〜２００Ｐａ程度の差圧が発生する。これにより、インクタンク３内でインクが緩やかに攪拌されてインクの溶剤に含まれる微粒子が拡散され、更に、このインクタンク３のインクが、インクタンク３、供給流路４、共通インク流路１２及び還元流路５を通るインク流路を緩やかに循環し、インクの溶剤に含まれる微粒子を拡散しながら、インクジェットプリンタを稼動させることができる。

また、インクジェットヘッド２にインクを充填する際は、上記と同様に、まず、駆動モータ２２ａを駆動して駆動軸を高速回転させる（ステップＳ１）。これにより、インクタンク３のインクが、インクタンク３、供給流路４、共通インク流路１２及び還元流路５を通るインク流路を勢いよく循環し、インクジェットヘッド２の共通インク流路１２から各ノズル１１にインクが分配供給されるとともに、流路内に混入した気泡も排出される。その後、この状態で駆動モータ２２ａを一定時間駆動すると、駆動モータ２２ａの駆動量を減らして駆動モータ２２ａの駆動軸を低速回転させる（ステップＳ２）。これにより、インクの溶剤に含まれる微粒子を拡散しながら、インクジェットプリンタを稼動させることができる。

また、ノズル１１にインクなどが詰まって所謂ノズル抜けが発生した場合や、インク流路内に気泡が混入した場合は、上記と同様に、まず、駆動モータ２２ａを駆動して駆動軸を高速回転させる（ステップＳ１）。これにより、インクタンク３のインクが、インクタンク３、供給流路４、共通インク流路１２及び還元流路５を通るインク流路を勢いよく循環し、ノズル１１に詰まったインクなどが排出され、インク流路内に混入した気泡が排出（パージ）される。そして、この状態で駆動モータ２２ａを一定時間駆動した後、駆動モータ２２ａの駆動量を減らして駆動モータ２２ａの駆動軸を低速回転させる（ステップＳ２）。これにより、インクの溶剤に含まれる微粒子を拡散しながら、インクジェットプリンタを稼動させることができる。

以上説明したように、本実施形態に係るインク循環システム１によれば、供給流路４によりインクタンク３からインクジェットヘッド２における共通インク流路１２のインレット１２ａにインクが供給され、還元流路５によりこの共通インク流路１２のアウトレット１２ｂからインクタンク３にインクが還元されるため、インクタンク３からインクジェットヘッド２に供給されるインクは、インクタンク３、供給流路４、共通インク流路１２及び還元流路５を通るインク流路内を循環することができる。そして、差圧発生装置７により、供給口４ａと還元口５ａとの間に差圧を発生させることで、インクタンク３、供給流路４、共通インク流路１２及び還元流路５を通るインク流路内にインクを循環させることができる。このように、差圧発生装置７によりインクタンク３内に差圧を発生させることで、微粒子が含まれたインクを用いる場合でも、微粒子の拡散を行うことができるため、別途ポンプを配置するなどの複雑な構成を採用することなく、微粒子の沈降や沈殿を抑制することができる。しかも、共通インク流路１２内もインクを循環させることで、共通インク流路１２内における微粒子の沈降や沈殿を抑制することができるため、インクジェットプリンタを稼動させる際にインクジェットヘッド２の各ノズルに滞留したインクのみを排出することで、インク流路内における微粒子の偏りを抑制することができる。これにより、フラッシングにより無駄に排出されるインク量を削減できるため、インクジェットプリンタのランニングコストを大幅に低減することができる。

また、インクタンク３にインペラ２１を配置し、駆動装置２２でこのインペラ２１を回転させることで、インクタンク３の中心軸付近と内壁付近との間やインクタンク３の上下間などに差圧を発生させることができる。これにより、供給口４ａをインクタンク３における下部領域Ｂの内壁付近に配置し、還元口５ａをインクタンク３における上部領域Ａの中心軸付近に配置することで、容易に、供給口４ａと還元口５ａとの間に差圧を発生させることができる。しかも、インペラ２１がインクタンク３内を回転することで、インクタンク３に貯留されているインクも攪拌されるため、微粒子の拡散をより好適に行うことができる。

更に、インクタンク３に仕切板１３を設けることで、インクタンク３が上部領域Ａと下部領域Ｂとに分割されるとともに、中央開口１３ａ及び周縁開口１３ｂを介して上部領域Ａと下部領域Ｂとが連通される。そして、インペラ２１が回転すると、下部領域Ｂにおいてインクが回転するが、この下部領域Ｂにおけるインクの回転力は、仕切板１３により緩和されて上部領域Ａに伝達される。このため、インペラ２１の回転が高速になっても、インクタンク３の中心軸付近の液位が極端に低下して還元口５ａやインペラ２１がインクから露出するのを抑制することができる。これにより、還元口５ａからのインクの滴下やインペラ２１の回転による気泡の発生が抑制され、インク内への気泡の混入を抑制することができる。

この場合、インクタンク３に中央開口１３ａ及び周縁開口１３ｂを設けることで、インペラ２１が配置される下部領域Ｂだけでなく、上部領域Ａにおいてもインクを循環させることができるので、インクタンク３の全領域において、微粒子の拡散を行うことができる。

そして、インク循環システム１を稼動させる際、始めにインペラ２１を高速回転させた後、インペラ２１を低速回転させることで、効果的に微粒子を拡散させてこの微粒子の沈降や沈殿を抑制することができるため電気使用量の低減によりランニングコストを低減することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、差圧発生部の一例として、インペラ２１と駆動装置２２を備えた差圧発生装置７を採用して説明したが、インクタンク３内において、供給口４ａと還元口５ａとの間に所定の差圧を発生させることができるものであれば、如何なるものを採用してもよい。

また、上記実施形態では、供給口４ａをインクタンク３における下部領域Ｂの内壁付近に配置し、還元口５ａをインクタンク３における上部領域Ａの中心軸付近に配置するものとして説明したが、これらは、インクタンク３内において差圧が発生する位置であれば、如何なる位置に配置してもよく、例えば、双方とも下部領域Ｂに配置してもよく、双方ともインクタンク３の内壁付近に配置してもよい。

また、上記実施形態では、インクタンク３に仕切板１３を設けるものとして説明したが、インク液面の変動が問題にならない程度の差圧しか発生させない場合は、仕切板１３を設けなくてもよい。

そして、上記実施形態では、本発明の一例としてインクジェットプリンタに搭載されるインク循環システムについて説明したが、本発明を、食用オイルや接着剤などの高粘度液体を吐出する工業用などの液体吐出装置に搭載される液体循環システムに適用してもよい。このような液体循環システムに適用することで、高粘度液体の移動を停止させることなく移動させ続けることができるため、工業用液体塗布装置を起動してから迅速に実稼動状態に移ることができる。

１…インク循環システム（液体循環システム）、２…インクジェットヘッド（液体吐出ヘッド）、３…インクタンク（液体貯留容器）、４…供給流路（第１の流路）、４ａ…供給口、５…還元流路（第２の流路）、５ａ…還元口、６…ダンパ、７…差圧発生装置、１１…ノズル、１１ａ…チャンバ、１２…共通インク流路（共通流路）、１２ａ…インレット（共通流路の一方端部）、１２ｂ…アウトレット（共通流路の他方端部）、１３…仕切板、１３ａ…中央開口、１３ｂ…周縁開口、１４…トラップフィルタ、２１…インペラ（回転子）、２１ａ…回転円板、２１ｂ…羽根部、２２…駆動装置（回転駆動部）、２２ａ…駆動モータ、２２ｂ…回転円板、Ａ…上部領域、Ｂ…下部領域。

Claims (3)

1. 液体が吐出される液体吐出装置に搭載される液体循環システムであって、
   液体が吐出される複数のノズルと、前記各ノズルと連通される共通流路と、が形成された液体吐出ヘッドと、
   前記液体吐出ヘッドに供給する液体が貯留される液体貯留容器と、
   前記液体貯留容器から前記共通流路の一方端部に液体を供給する第１の流路と、
   前記共通流路の他方端部から前記液体貯留容器に液体を還元する第２の流路と、
   前記液体貯留容器から前記第１の流路に液体が供給される供給口と、前記第２の流路から前記液体貯留容器に液体が還元される還元口との間において、前記液体貯留容器に貯留されている液体に差圧を発生させる差圧発生部と、を有し、
   前記差圧発生部は、回転子を備え、
   前記液体貯留容器は、中央開口及び周縁開口を有する仕切板によって２つの領域に分割されており、当該２つの領域のうち、一方の領域に前記還元口が配置され、他方の領域に前記供給口及び前記回転子が配置されていることを特徴とする液体循環システム。
2. 前記差圧発生部は、
   前記回転子を回転させる回転駆動部を備えることを特徴とする請求項１に記載の液体循環システム。
3. 請求項１又は２に記載の液体循環システムが搭載されたことを特徴とするインクジェッ
   トプリンタ。

Images