JP5523221B2 - インクジェット記録装置の加圧パージ装置 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェット記録装置の加圧パージ装置に関するものである。

従来、インクジェット記録装置においては、記録ヘッドのノズルの目詰まり等の不具合の予防あるいは回復をするためのメンテナンス機能は欠くことができないものである。
従来、このメンテナンス機能の一つとして、記録ヘッドからインクを押し出す加圧パージと、記録ヘッドからインクを吸い出す吸引パージとが一般的に知られている。

ところで、従来、複数のノズルヘッド（記録ヘッド）を有し、複数のノズルヘッド（記録ヘッド）からインクを吸い出す吸引パージ機能を有するインクジェット記録装置が知られている（特許文献１参照）。

また、従来、多数のインク吐出チャンネルからインクを押し出す加圧パージ機能を有する以下のような構造のインクジェット記録装置が知られている。
すなわち、このインクジェット記録装置は、多数のインク吐出チャンネルを複数の群（ヘッドユニット）に分割し、各群（各ヘッドユニット）ごとにインク供給源（インクタンク）からのインクをインク吐出チャンネルに分配する複数のマニホールドを設け、インクの吐出不良が発生したチャンネルが含まれる群（ヘッドユニット）に対応する弁のみを開放してポンプにより、インクを加圧供給するものである。
それにより、気泡や増粘したインクを強制排出し、回復動作のために無駄に消費されるインクの量を少なくし、また正常に吐出していたインク吐出チャンネルが気泡によって閉鎖するということを少なくし、回復動作を効率よく短時間で行う（特許文献２参照）。

また、従来、複数の個別ヘッド１５１からインクを押し出す加圧パージ機能を有する以下のような構造（図３参照）のインクジェット記録装置が知られている。
すなわち、記録時、インクは中間タンク１３１から供給弁１３３、共通流路１３４、分配器１４１、個別ヘッド供給路１４５を介して個別ヘッド１５１の吐出により自給される。
中間タンク１３１への補給は、膨らみ検知センサ１３２により補給が必要と判断したときにインクタンク１１１から補給流路１２１を通って送液ポンプ１２２により送液され、補給弁１２３、中間タンク１３１へ所定量送液補給される。
共通流路１３４の途中に設けられた分配器１４１は記録ヘッド１５０を構成する個別ヘッド１５１に供給するインクの流路抵抗を均一化するために設けられ、短時間供給源の役割を果たす。
記録ヘッド１５０の回復時、分配器１４１上部に配されている大気連通遮断弁１４３を開放して送液ポンプ１２２を逆転させて、インク流路の一部である分配器１４１に僅かに空気を吸い込み、大気連通遮断弁１４３を閉鎖する。
その後、インクは、送液ポンプ１２２を正転させることにより送液され、中間タンク１３１をバイパスする補給弁１２５、加圧流路１２４を経由して、個別ヘッド弁１４６により選択された個別ヘッド１５１のノズルより押出される。
個別ヘッド１５１のノズルからのインクの垂れが納まった後、メンテナンス台１６０に配されているワイパーブレード１６１によりノズル面がワイピングされる。
分配器１４１の上部からは空気抜き弁１４４を有する空気抜き流路１７１が配管されており、インク初期導入時およびインク供給路に空気が混入したときにこの流路から空気を排出する（特許文献３参照）。

特開２００５−３１３３８４号公報 特開２００２−２２５３０２号公報 特開２００７−２４５６１５号公報

しかし、上記特許文献１（特開２００５−３１３３８４号公報）に開示のインクジェット記録装置においては、分配タンクから各ノズルヘッド（記録ヘッド）に各インク分配チューブを介してインクを供給する構成になっている。
そして、各インク分配チューブには開閉弁を備えていないため（すなわち分配タンクと各ノズルヘッド（記録ヘッド）は各インク分配チューブで直接接続されているため）、各ノズルヘッド（記録ヘッド）単位でパージ動作を行うことができない、という問題点がある。

また、上記特許文献２（特開２００２−２２５３０２号公報）に開示のインクジェット記録装置においては、各弁の開閉動作により、各ヘッドユニット単位で加圧パージ動作を行うことが可能であるが、加圧パージ動作時にインクをポンプで圧送するため、脈動によるインクチューブの急激な圧力変化により各弁などのジョイント部からインク漏れを起こす不都合が生じる、という問題点がある。

また、上記特許文献３（特開２００７−２４５６１５号公報）に開示のインクジェット記録装置においては、各個別ヘッド弁１４６の開閉動作により、各個別ヘッド１５１単位で加圧パージ動作を行うことが可能であるが、加圧パージ動作時にインクを吸い込んだ空気と共に送液ポンプ１２２で圧送するため、脈動による個別ヘッド供給路１４５の急激な圧力変化により各個別ヘッド弁１４６などのジョイント部からインク漏れを起こす不都合が生じる、という問題点がある。

本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものである。
すなわち、本発明は、複数の記録ヘッドの内の指示された記録ヘッドのみを対象に加圧パージが可能で、加圧パージ時のインク漏れを防止できるインクジェット記録装置の加圧パージ装置を提供することを課題とするものである。

請求項１に記載の発明は、背圧タンクと、分配タンクと、複数のインク開閉電磁弁と、複数の記録ヘッドとを備え、前記分配タンクはインク供給路を介して前記背圧タンクに接続され、前記複数のインク開閉電磁弁は前記分配タンクに取り付けられると共に分配供給管を介して前記複数の記録ヘッドに接続されているインクジェット記録装置の加圧パージ装置であって、前記分配タンクは、枠体とパッキンを挟んで蓋体とプレートが取り付けられ、枠体内の空間にインクが充填されるようになっており、前記複数のインク開閉電磁弁は前記分配タンクに直接取り付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の加圧パージ装置に存する。

請求項２に記載の発明は、前記背圧タンクの上方内部にエア通路を介して接続されると共に圧縮エア供給路に接続され、且つ大気に連通するエアーフィルタに接続されるエア切換用３ポート電磁弁が備えられていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置の加圧パージ装置に存する。
請求項３に記載の発明は、前記エア切換用３ポート電磁弁が、記録時には前記背圧タンクの内部が大気に開放するように切り換えられ、加圧パージ時には圧縮エアが前記背圧タンクの内部上方に供給されるように切り換えられることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録装置の加圧パージ装置に存する。
請求項4に記載の発明は、前記背圧タンク内には、収納されるインクの液面の略全面に接触して浮かぶフロートが内蔵されており、前記圧縮エアにより前記背圧タンク内のインクの液面が前記フロートを介して加圧され、加圧されたインクが所定の記録ヘッドに供給されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置の加圧パージ装置に存する。
請求項５に記載の発明は、前記分配タンクの枠体の上部には枠体内の空気を抜くためのエア抜き具が接続されている請求項１〜４のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置の加圧パージ装置に存する。

請求項１に記載の発明によれば、各インク開閉電磁弁は分配タンクに直接取り付けられているので、加圧パージ時に各インク開閉電磁弁周辺からのインク漏れがない。

請求項２に記載の発明によれば、圧縮エアによりインクが加圧され、指示された記録ヘッドに対応するインク開閉電磁弁のみが開放されて、指示された記録ヘッドのみを対象に加圧パージが可能である。

図１は、実施形態に係るインクジェット記録装置の加圧パージ装置のインク供給系を模式的に示す説明図である。 図２は、分配タンクを示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）の左側面図である。 図３は、従来の加圧パージ機能を有するインクジェット記録装置の説明図である。

以下に、本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置の加圧パージ装置について図１，２を参照しながら詳細に説明する。

図１に示すように、本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置の加圧パージ装置は、ヘッドボックス１１と、背圧タンク２１と、メインタンク３１、エア切換用３ポート電磁弁６１と、圧縮エア供給路６２と、エア通路６３と、圧縮エア供給路６２を通じてエア切換用３ポート電磁弁６１へ圧縮エアを供給する圧縮エア供給源６５と、を備えている。

ヘッドボックス１１内には、図２に示すように、分配タンク１２と、分配タンク１２に直接取り付けられた複数（５個）のインク開閉電磁弁１３と、複数（５個）の記録ヘッド１４と、複数（５個）の分配供給管１５が収容されており、各インク開閉電磁弁１３と各記録ヘッド１４は各分配供給管１５で連結されている。
なお、各インク開閉電磁弁１３には各分配供給管１５を差し込むための各分配供給管差し込み部１３ａが取り付けられている。

インクジェット記録装置にはピエゾ素子等の電気機械変換体が用いられ、図示しない制御装置によりこのピエゾ素子等の電気機械変換体が駆動され、各記録ヘッド１４からインク滴が吐出され、図示しない用紙等の被記録体に記録される。

図２に示すように、分配タンク１２は、枠体１２ａとパッキン１２ｇを挟んで透明な蓋体１２ｂとプレート１２ｃが取り付けられ、枠体１２ａ内の空間１２ｄにインクが充填されるようになっている。
また、後述するインク供給路２４の一端部は分配タンク１２の枠体１２ａの上部に取り付けられたインク供給路接続体１２ｅ（図２参照）に接続されている。
また、分配タンク１２の枠体１２ａの上部には枠体１２ａ内の空気を抜くためのエア抜き具１２ｆが接続されている。

図１に示すように、背圧タンク２１内には、この中に収納されるインクの液面の略全面に接触して浮かぶフロート２２が内蔵されている。
また、この背圧タンク２１にはフロート２２を介してインクの液面高さを検出する液面検出器２３が設けてある。
また、背圧タンク２１の底部と分配タンク１２を接続するインク供給路２４が設けられている。

背圧タンク２１の上方には、外部から圧縮エアが供給される圧縮エア供給路６２と、この圧縮エア供給路６２が接続されるエア切換用３ポート電磁弁６１と、このエア切換用３ポート電磁弁６１に接続されるエアーフィルタ６４が配置されており、エア切換用３ポート電磁弁６１はエア通路６３を介して背圧タンク２１の上方内部と連通している。

エア切換用３ポート電磁弁６１は、後述するように、記録ヘッド１４による記録時と、加圧パージ時により切り換えて使用するものである。

メインタンク３１の上部にはメインタンク供給ポンプ３９によりインクが供給されるようになっており、また、メインタンク３１の上部はエアーフィルタ３８を介して大気に連通している。
また、背圧タンク２１の底部とメインタンク３１の底部は、インク補給路３２を介して接続されている。
また、背圧タンク２１とメインタンク３１とを接続するインク補給路３２には、背圧タンク２１内のインクの消費量に応じてメインタンク３１からインクを補給するインク補給ポンプ３３とインク補給電磁弁３４と補給インクフィルタ３５と脱気モジュール３６が介装されている。
なお、脱気モジュール３６には脱気コントローラ３７が接続されている。

また、背圧タンク２１の底部とメインタンク３１の上部は、インク戻り路４１により接続されており、このインク戻り路４１の途中には背圧タンク戻り電磁弁４２と背圧タンク戻りポンプ４３が設けられている。

また、複数の記録ヘッド１４の下方には複数の記録ヘッド１４と対向する位置に受け皿５１が配置され、この受け皿５１に接続される廃液タンク５２と、この廃液タンク５２に接続される廃液回収部５３が設けられている。

記録時には、図示しない制御装置の操作により、エア切換用３ポート電磁弁６１は大気に開放される位置に切り換えられており、したがって、背圧タンク２１はエアーフィルタ６４を介して大気に連通し、圧縮エアの供給は停止している。

そして、上記したインク補給ポンプ３３とインク補給電磁弁３４の作動が、液面検出器２３の検出値により図示しない制御装置によって制御されるようになっている。

すなわち、背圧タンク２１内のインクがインク供給路２４、分配タンク１２、インク開閉電磁弁１３、及び分配供給管１５を介して記録ヘッド１４へ供給されて、背圧タンク２１内のインクの液面が低下したとき、このときの液面低下を検出した液面検出器２３からの信号によりインク補給電磁弁３４が開くと共にインク補給ポンプ３３が作動してメインタンク３１から背圧タンク２１へインクが補給される。
そして、このインク補給量が所定量となり、背圧タンク２１内のインク液面が所定の位置になったときに、これを検出する液面検出器２３からの信号によりインク補給ポンプ３３が停止されると共にインク補給電磁弁３４が閉じられるようになっていて、背圧タンク２１内のインク液面は常時所定の高さに維持されるようになっている。

したがって、背圧タンク２１内のインク液面と記録ヘッド１４のヘッド面との高さ方向の位置関係は一定であり、一定の位置水頭Ｈが保たれることになる。

次に、加圧パージ時の作用について以下に説明する。
記録時には背圧タンク２１の内部が大気に開放するように切り換えられているエア切換用３ポート電磁弁６１を、加圧パージ時には圧縮エアが背圧タンク２１の内部上方に供給されるように、図示しない制御装置の操作により切り換える。
なお、この切り換え操作により、エア切換用３ポート電磁弁６１の大気への開放は遮断されている。
そうすると、背圧タンク２１の内部上方に供給された圧縮エアにより背圧タンク２１内のインクの液面がフロート２２を介して加圧される。
そして、吐出不良の記録ヘッド１４を、図示しない制御装置でのスイッチにより指示することで、その指示された記録ヘッド１４に対応するインク開閉電磁弁１３のみが開放される。
すると、その指示された記録ヘッド１４のみに加圧されたインクが供給され、ノズル孔から気泡や増粘したインクが受け皿５１に排出される。
そして、受け皿５１に排出された廃インクは廃液タンク５２に回収され、廃液回収部５３に集められる。

本発明の実施の形態に係るインクジェット記録装置の加圧パージ装置によれば、次のような効果を有する。

圧縮エアによりインクが加圧され、指示された記録ヘッド１４に対応するインク開閉電磁弁１３のみが開放されて、指示された記録ヘッド１４のみを対象に加圧パージが可能である。
このときの加圧は、圧縮エアによるため、ポンプによる加圧のような脈動がなく、配管ジョイント部からのインク漏れを少なくできる。
また、各インク開閉電磁弁１３は分配タンク１２に直接取り付けられているので、加圧パージ時に各インク開閉電磁弁１３周辺からのインク漏れがない。

以上、本発明を説明してきたが、本発明は、実施の形態に限定されることなく、その目的に添ったものであれば、種々の変形例が可能である。
例えば、エア切換用３ポート電磁弁が接続されている圧縮エア供給路は、例えば工場に設置した共通のエアータンクも含むものである。
またエア切換用３ポート電磁弁は、必ず電磁式である必要はなく切り替え操作ができるものであれば、採用可能である。
またピエゾ素子等の電気機械変換体が用いられるピエゾインクジェット方式のインクジェット記録装置以外にもサーマルインクジェット方式のインクジェット記録装置にも利用可能であることは云うまでもない。

本発明は、複数の記録ヘッドの内の指示された記録ヘッドのみを対象に加圧パージが可能で、加圧パージ時のインク漏れを防止できるインクジェット記録装置の加圧パージ装置を提供するものであるが、その原理を適用する限り、記録媒体にインクジェット方式で記録する装置として種々のものに広く利用することができる。

１１・・・ヘッドボックス
１２・・・分配タンク
１２ａ・・・枠体
１２ｂ・・・蓋体
１２ｃ・・・プレート
１２ｄ・・・空間
１２ｅ・・・インク供給路接続体
１２ｆ・・・エア抜き具
１２ｇ・・・パッキン
１３・・・インク開閉電磁弁
１３ａ・・・分配供給管差し込み部
１４・・・記録ヘッド
１５・・・分配供給管
２１・・・背圧タンク
２２・・・フロート
２３・・・液面検出器
２４・・・インク供給路
３１・・・メインタンク
３２・・・インク補給路
３３・・・インク補給ポンプ
３４・・・インク補給電磁弁
３５・・・補給インクフィルタ
３６・・・脱気モジュール
３７・・・脱気コントローラ
３８・・・エアーフィルタ
３９・・・メインタンク供給ポンプ
４１・・・インク戻り路
４２・・・背圧タンク戻り電磁弁
４３・・・背圧タンク戻りポンプ
５１・・・受け皿
５２・・・廃液タンク
５３・・・廃液回収部
６１・・・エア切換用３ポート電磁弁
６２・・・圧縮エア供給路
６３・・・エア通路
６４・・・エアーフィルタ
６５・・・圧縮エア供給源
Ｈ・・・位置水頭

Claims (5)

1. 背圧タンクと、分配タンクと、複数のインク開閉電磁弁と、複数の記録ヘッドとを備え、前記分配タンクはインク供給路を介して前記背圧タンクに接続され、前記複数のインク開閉電磁弁は前記分配タンクに取り付けられると共に分配供給管を介して前記複数の記録ヘッドに接続されているインクジェット記録装置の加圧パージ装置であって、
   前記分配タンクは、枠体とパッキンを挟んで蓋体とプレートが取り付けられ、枠体内の空間にインクが充填されるようになっており、
   前記複数のインク開閉電磁弁は前記分配タンクに直接取り付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の加圧パージ装置。
2. 前記背圧タンクの上方内部にエア通路を介して接続されると共に圧縮エア供給路に接続され、且つ大気に連通するエアーフィルタに接続されるエア切換用３ポート電磁弁が備えられていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置の加圧パージ装置。
3. 前記エア切換用３ポート電磁弁が、記録時には前記背圧タンクの内部が大気に開放するように切り換えられ、加圧パージ時には圧縮エアが前記背圧タンクの内部上方に供給されるように切り換えられることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録装置の加圧パージ装置。
4. 前記背圧タンク内には、収納されるインクの液面の略全面に接触して浮かぶフロートが内蔵されており、
   圧縮エアにより前記背圧タンク内のインクの液面が前記フロートを介して加圧され、加圧されたインクが所定の記録ヘッドに供給されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置の加圧パージ装置。
5. 前記分配タンクの枠体の上部には枠体内の空気を抜くためのエア抜き具が接続されている請求項１〜４のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置の加圧パージ装置。

Images