JP5733402B2 - インクタンク、及び該インクタンクを用いたインク撹拌方法 - Google Patents

Description

本発明は、インクヘッドのノズルからインクを吐出して印刷するインク吐出装置で用いるインクタンク、及び該インクタンクを用いたインク撹拌方法に関する。

インクヘッドのノズルからインクを吐出して印刷するインク吐出装置は、インクの粒子成分（顔料、金属粒子等）が、インクタンクの内部にて沈降、凝集、堆積、沈殿等（以下、沈降等）するおそれがあり、インクタンク内の粒子成分の濃度が低下するおそれがあった。

そこで、特許文献１では、インクタンクの底部にインクを撹拌するためのマグネチックスターラー回転子を設け、インクタンク内のインクをマグネチックスターラー回転子の回転により撹拌することが可能なインクジェット記録装置用インクタンクが開示されている。特許文献１に開示してあるインクジェット記録装置用インクタンクでは、底部に滞留しやすいインクの粒子成分が沈降等することを防止することが可能となる。

また、特許文献２では、超音波発振器から発生した超音波により詰まり防止用超音波振動子を振動させ、インク供給路にインクが詰まることを防止することができるインクジェット式印刷機が開示されている。特許文献２に開示してあるインクジェット式印刷機では、スターラー回転子のような構造物をインクタンクの底部に設ける必要がなく、インクヘッドの目詰まりを防止することができる。

特開昭６０−１１０４５８号公報 実開昭５８−０６６９５１号公報

特許文献１に開示してあるインクジェット記録装置用インクタンクでは、マグネチックスターラー回転子の破損片等がインクに混入し、インクヘッドの目詰まりの原因になりやすいという問題点があった。また、特にインクが強磁性体である場合、マグネチックスターラー回転子にインクが付着しやすく、インクを使い切ることが困難になるという問題点もあった。

そして、マグネチックスターラー回転子の駆動源は、回転するマグネチックスターラー回転子の直下に設ける必要があるので、インクタンクの設計の自由度が損なわれる。すなわち、インクを使い切るためにはインクタンクの底部からインクを供給することが効率的である。しかし、特許文献１では底部に滞留しやすいインクの粒子成分の沈降等を防止するために、インクタンクの底部にインクの粒子成分を効率良く撹拌するマグネチックスターラー回転子を配置し、その直下に駆動源を設けてあるので、インクをインクタンクの底部から供給することができないという問題点もあった。

特許文献２では、スターラー回転子のような構造物をインクタンクの底部に設ける必要がないので、インクタンクの底部からインクを供給することが可能である。しかし、インクタンク内のインクに超音波による振動が直接伝播し、インクヘッドでの吐出不良の原因となりやすいという問題点があった。また、超音波振動の周波数によっては駆動ノイズが発生するおそれがあり、印刷精度が劣化するおそれもあった。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、インクの粒子成分が沈降等するおそれが少なく、インクを使い切ることができるインクタンク及び該インクタンクを用いたインク撹拌方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明に係るインクタンクは、インクヘッドへ供給するインクを貯留するインクタンクにおいて、筒体と、該筒体の一部として連結されているチューブと、該チューブ内のインクを送り出す循環部と、前記筒体の下部に設けてあり、前記インクヘッドへインクを供給する供給口とを備え、前記チューブを介して内部のインクを循環させることを特徴とする。

上記構成では、インクヘッドへ供給するインクを貯留するインクタンクにおいて、筒体と、該筒体の一部として連結されているチューブと、該チューブ内のインクを送り出す循環部と、筒体の下部に設けてあり、インクヘッドへインクを供給する供給口とを備えている。チューブを介してインクタンク内のインクを循環させることにより、インクの粒子成分が、インクタンクの下部にて沈降等するおそれが少なく、インクタンクのインクを使い切ることが可能となる。また、超音波等の振動によらず、チューブを介して押し出しながらインクを循環させるので、インクヘッドへ振動が伝わることがなく、インクヘッドにおける吐出不良を回避することができ、駆動ノイズの影響も受けにくい。

また、本発明に係るインクタンクは、前記チューブは、一方の端部が他方の端部よりも下方に位置しており、前記循環部は、前記チューブ内のインクを前記一方の端部から前記他方の端部へと移動させることが好ましい。

上記構成では、チューブは、一方の端部が他方の端部よりも下方に位置しており、循環部は、チューブ内のインクを一方の端部から他方の端部へと移動させる。これにより、チューブ内を下方に位置する一方の端部から上方に位置する他方の端部へとインクを送り出すことができ、インクタンク内のインクを下方から上方へと効果的に撹拌することができる。

また、本発明に係るインクタンクは、前記筒体の上部の空気を吸引する吸引口を備えることが好ましい。

上記構成では、筒体の上部の空気を吸引する吸引口を備えるので、筒体の上部が負圧状態となり、インクヘッドへのインクの供給を停止することができ、インクタンクの下部におけるインクの粒子成分の沈降等が解消するまでインクタンク内のインクを連続的に循環させることができる。

また、本発明に係るインクタンクは、前記筒体は、円環状に形成されており、前記チューブが円環の一部として一方の端部と他方の端部とを連結していることが好ましい。

上記構成では、筒体が円環状に形成されており、チューブが円環（筒体）の一部として一方の端部と他方の端部とを連結しているので、チューブを介してインクタンク内のインクを確実に循環させることができ、インクの粒子成分が、インクタンクの下部にて沈降等するおそれがより少なく、インクタンクのインクを使い切ることが可能となる。

次に、上記目的を達成するために本発明に係るインク撹拌方法は、上記構成のいずれか１つのインクタンクを用いて、該インクタンク内に貯留されているインクを撹拌することを特徴とする。

上記構成では、筒体（円柱体）と、該筒体の一部として連結されている（円柱体の上部と下部とを連結する）チューブと、該チューブ内のインクを送り出す循環部と、筒体（円柱体）の下部に設けてあり、インクヘッドへインクを供給する供給口とを備えたインクタンクを用いている。チューブを介してインクタンク内のインクを循環させることにより、インクの粒子成分が、インクタンクの下部にて沈降等するおそれが少なく、インクタンクのインクを使い切ることが可能となる。

上記構成によれば、筒体と、該筒体の一部として連結されているチューブと、該チューブ内のインクを送り出す循環部と、筒体の下部に設けてあり、インクヘッドへインクを供給する供給口とを備えている。チューブを介してインクタンク内のインクを循環させることにより、インクの粒子成分が、インクタンクの下部にて沈降等するおそれが少なく、インクタンクのインクを使い切ることが可能となる。

本発明の実施の形態に係るインクタンクを含むインク吐出装置の概略構成を示す模式図である。 本発明の実施の形態に係るインクタンクの構成例を示す模式図である。 本発明の実施の形態に係るインクタンクのチューブポンプの構成を示す模式図である。 本発明の実施の形態に係るインクタンクが、略「ロの字」状の筒体として形成されている場合の構成例を示す模式図である。 本発明の実施の形態に係るインクタンクの他の構成例を示す模式図である。 本発明の実施の形態に係るインクタンクが、円筒状の筒体として形成されている場合の構成例を示す模式図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るインクタンクを含むインク吐出装置の概略構成を示す模式図である。図１に示すインク吐出装置１は、インクヘッド２、インクタンク３、真空ポンプ３５、圧縮空気供給源３６、制御装置３７を備えている。インクヘッド２は、インク２０を吐出する複数のノズル２１の開口部２２を一面に形成してあり、圧電素子等によりノズル２１内のインク２０を押出すことで、ノズル２１の開口部２２からインク２０を吐出する。圧電素子等は、制御装置３７により駆動制御される。インクヘッド２のサイズは、例えば、長さが略１２０ｍｍ、幅が略１０ｍｍ、高さが略１００ｍｍである。ノズル２１の数は、インク２０を吐出して印刷する対象物（被印刷物）により異なり数十本〜数百本程度であり、ノズル２１のピッチは広くて１ｍｍ程度である。なお、ノズル２１の開口部２２の配列は、一列であっても、複数列であっても良い。また、複数のノズル２１の開口部２２の全てが連続して配列されている必要はない。

インクタンク３は、インクヘッド２へ供給するインク２０を貯留する。インク吐出装置１で使用するインク２０は、例えば、顔料系インク、金属粒子（電極材料であるＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｎｉ）、又は導電性粒子を含むインクであり、液体中に粒子成分（顔料、金属粒子等）が分散している。なお、インク２０は、金属粒子等に加えてセラミック、樹脂等を含んでいても良い。また、インク２０の粘度は、４０ｍＰａ・ｓ以下の低粘度が好ましく、特に１０ｍＰａ・ｓ〜２５ｍＰａ・ｓの粘度が好ましい。インクタンク３の容量は、例えば５０ｍｌである。

図２は、本発明の実施の形態に係るインクタンク３の構成例を示す模式図である。図２に示すように、インクタンク３は、筒体５、チューブ４、チューブポンプ（循環部）６を備えている。また、筒体５の下部には、インク２０をインクヘッド２へ供給する流路の入口となる供給口７が設けられている。筒体５は円環状に形成されており、インクヘッド２への流路近傍から開閉弁３３、３４への流路近傍へ矢印で示すインク２０の流れる方向に略４分の１の部分だけが切断されている。インク２０が内部を通過することが可能なチューブ４は、切断された部分に筒体５の一部として連結されている。インクヘッド２への流路近傍の筒体５とチューブ４との連結部を一方の端部４２とし、開閉弁３３、３４への流路近傍の筒体５とチューブ４との連結部を他方の端部４１とし、一方の端部４２が他方の端部４１よりも下方に位置している。この場合、インク２０の循環経路の長さはインクタンク３の円環長とほぼ等しくなる。また、循環経路を円環状にした場合、インク２０の粒子成分の滞留を抑制することもできる。

筒体５は、ポリプロピレン、ＳＵＳ、ガラス等で形成されている。また、チューブ４は、シリコン系のチューブであり、外部からの押圧力に応じて変形する材質のチューブであれば特に限定されるものではない。本実施の形態では、チューブ４の内径を例えば３ｍｍとする。

チューブ４の中途には、チューブ４内のインク２０を送り出す循環部として、チューブポンプ６を備えている。チューブポンプ６の動作は制御装置３７により制御される。図３は、本発明の実施の形態に係るインクタンク３のチューブポンプ６の構成例を示す模式図である。

チューブポンプ６は、内周が略円形である筐体６３の内周に沿って、弾性を有するチューブ４を配置し、インク２０の流れる方向と同じ方向に回転するロータ６１の、互いに対向する位置に設けてある一対のローラ６２でチューブ４を押圧する。ロータ６１の回転により一対のローラ６２をチューブ４に沿って接するように移動させ、チューブ４を押圧することでチューブ４内のインク２０を送り出す。図３の例では、ロータ６１が時計回りに回転しているので、インク２０はチューブ４の一方の端部４２から吸引され、他方の端部４１へと送り出される。

一対のローラ６２が通過した後は、チューブ４の押圧されて変形した部分は復元力により元の形状へ戻り、体積が元に戻る。チューブ４の体積が元に戻ることでインク２０が連続して一方の端部４２から吸引される。

チューブポンプ６は、弁を用いていないので、インク２０のように粘性を有する液体を移送するのに適しており、唯一の消耗品であるチューブ４のみを交換すれば良いという高いメンテナンス性を有している。もちろん、図３に示す構成のチューブポンプ６に限定されるものではなく、変形することが可能なチューブ４の外側からチューブ４を押圧してインク２０を循環させることができるアクチュエータを循環部として備えれば足りる。

本実施の形態のように、インク２０の循環経路を筒体５及びチューブ４により閉じたループ状に形成し、変形することが可能なチューブ４の外側からチューブ４を押圧してインク２０を循環させる構成であれば、インク２０内にてコンタミネーションが生じる可能性も少ない。

図１に戻って、インクタンク３の筒体５の上部には、筒体５の上部の空気を吸引してインクタンク３の内部に負圧状態（１〜３ｋＰａ）を生成するための真空経路３１と、圧縮空気（圧縮ガス）を供給するためのガス供給経路３２とが接続されている。定常的にノズル２１からインク２０が垂れ落ちないように、密閉されたインクタンク３の筒体５の上部に、インクタンク３の筒体５の上部の空気を吸引する吸引口３０を備え、吸引口３０から筒体５の上部の空気を吸引することにより筒体５の上部が負圧状態となる。負圧状態となることによりインクヘッド２へのインク２０の供給を停止することができ、インクタンク３の下部におけるインク２０の粒子成分の沈降等が解消するまで、インクタンク３内のインク２０を連続的に循環させることができる。

一方、印刷時にノズル２１から吐出する量よりも多量にインク２０を排出させる場合（パージ時）、真空経路３１に設けてある負圧用の開閉弁３３を閉じ、ガス供給経路３２に設けてある圧縮空気用の開閉弁３４を開くことで、インクタンク３内に圧縮空気を供給する。インクタンク３内に圧縮空気を供給することにより、インクタンク３内のインク２０をノズル２１の開口部２２から押出し、印刷時にノズル２１から吐出する量よりも多量にインク２０を排出することができる（パージ動作）。なお、負圧用の開閉弁３３は、圧力調整弁を介して真空ポンプ３５に接続してある。また、圧縮空気用の開閉弁３４は、圧力調整弁を介して圧縮空気供給源３６に接続してある。さらに、負圧用の開閉弁３３及び圧縮空気用の開閉弁３４の開閉は、制御装置３７で制御している。

インクヘッド２の下方には、被印刷物７３を載置したステージ７２を配置してある。被印刷物７３は、ステージ７２に吸着され、ステージ７２に対して移動しないように固定されている。ステージ７２は、三軸方向に移動することが可能であり、インクヘッド２のノズル２１から吐出するインク２０の位置に合わせて、載置された被印刷物７３を移動する。なお、ステージ７２の移動は、制御装置３７で制御している。

本実施の形態に係るインクタンク３を用いたインク２０の撹拌方法について、図１に基づいて説明する。まず、ガス供給経路３２に設けてある圧縮空気用の開閉弁３４を閉じて、真空経路３１に設けてある負圧用の開閉弁３３を開き、筒体５の上部の空気を吸引して筒体５の上部を負圧状態にする。この状態でチューブポンプ６を起動させ、チューブ４を押圧することによりチューブ４内のインク２０を一方の端部４２から他方の端部４１へと送り出す。

チューブ４内のインク２０を一方の端部４２から他方の端部４１へと送り出すことにより、インクタンク３内には時計回りの循環が生じ、インクタンク３内のインク２０を撹拌することができ、インク２０の粒子成分の沈降等を抑制することができる。インクタンク３には角部がないので、万一、インク２０の粒子成分が沈降等した場合であっても、インク２０の粒子成分の滞留を抑制することができる。

インク２０の粒子成分の沈降等が解消した状態で、ガス供給経路３２に設けてある圧縮空気用の開閉弁３４を開いて、真空経路３１に設けてある負圧用の開閉弁３３を適度に閉じ、インクタンク３内に貯留されているインク２０をインクヘッド２へ供給する。つまり、筒体５の上部の空気を吸引する程度を開閉弁３３の開き具合で調整することにより、印刷に必要な分量のインク２０をインクヘッド２へ供給することができる。

このように、インクタンク３は、チューブ４を介して内部のインク２０を循環させることができるので、インク２０の粒子成分が、インクタンク３の下部にて沈降等するおそれが少なく、インクタンク３のインク２０を使い切ることが可能となる。また、インク２０を循環させるための別経路を設ける必要がないので、インク２０の循環経路が短くなる。さらに、インク２０の循環経路を閉じたループ状に形成し、チューブ４の外側からチューブ４を押圧してインク２０を循環させているので、インク２０内にてコンタミネーションが生じる可能性も少ない。

また、一方の端部４２が他方の端部４１よりも下方に位置しており、チューブポンプ６はチューブ４内のインク２０を下方から上方へと送り出す。したがって、円環状のインクタンク３内に循環を生じさせることができ、インクタンク３内のインク２０を効果的に撹拌することができる。

もちろん、筒体５の形状は、図１及び図２に示す円環状に限定されるものではなく、例えば略「ロの字」状であっても良い。図４は、本発明の実施の形態に係るインクタンク３が、略「ロの字」状の筒体５として形成されている場合の構成例を示す模式図である。図４に示すように、筒体５は略「ロの字」状に形成されており、インクヘッド２への流路近傍から開閉弁３３、３４への流路近傍へと矢印で示すインク２０の流れる方向に略４分の１の部分だけが切断されている。インク２０が内部を通過することが可能なチューブ４は、切断された部分に筒体５の一部として連結されている。インクヘッド２への流路近傍の筒体５とチューブ４との連結部を一方の端部４２とし、開閉弁３３、３４への流路近傍の筒体５とチューブ４との連結部を他方の端部４１とし、一方の端部４２が他方の端部４１よりも下方に位置している。

チューブ４の中途には、チューブ４内のインク２０を送り出す循環部として、チューブポンプ６を備えている。チューブポンプ６の動作は制御装置３７により制御される。図１及び図２と同様、チューブ４内のインク２０を一方の端部４２から他方の端部４１へと送り出すことにより、インクタンク３内には時計回りの循環が生じ、インクタンク３内のインク２０を撹拌することができ、インク２０の粒子成分の沈降等を抑制することができる。

また、例えば筒体５の代わりに円柱体５を備える構成であっても良い。図５は、本発明の実施の形態に係るインクタンク３の他の構成例を示す模式図である。図５に示すように、インクタンク３は、筒体の代わりに円柱体５、チューブ４、チューブポンプ（循環部）６を備えている。チューブ４は、円柱体５の上部と下部とを連結している。円柱体５の下部とチューブ４との連結部を一方の端部４２とし、円柱体５の上部とチューブ４との連結部を他方の端部４１としている。

チューブ４の中途には、チューブ４内のインク２０を送り出す循環部として、チューブポンプ６を備えている。チューブポンプ６の動作は制御装置３７により制御される。図１、図２及び図４と同様、チューブ４内のインク２０を一方の端部４２から他方の端部４１へと送り出すことにより、インクタンク３内のインク２０に対流が生じ、インクタンク３内のインク２０を撹拌することができ、インク２０の粒子成分の沈降等を抑制することができる。

さらに、例えば筒体５の形状が円筒状であっても良い。図６は、本発明の実施の形態に係るインクタンク３が、円筒状の筒体５として形成されている場合の構成例を示す模式図である。図６に示すように、筒体５は円筒状に形成されており、筒体５の略４分の１の部分だけが中心軸に沿って切り取られている。インク２０が内部を通過することが可能なチューブ４は、切り取られた部分の下方に筒体５の一部として連結されている。図６に示すように切り取られた部分の右側の筒体５とチューブ４との連結部を一方の端部４２とし、切り取られた部分の左側の筒体５とチューブ４との連結部を他方の端部４１としている。

チューブ４の中途には、チューブ４内のインク２０を送り出す循環部として、チューブポンプ６を備えている。チューブポンプ６の動作は制御装置３７により制御される。図１、図２、図４及び図５と同様、チューブ４内のインク２０を一方の端部４２から他方の端部４１へと送り出すことにより、インクタンク３の下方にてインクタンク３内のインク２０に対流が生じ、インクタンク３内のインク２０を撹拌することができ、インク２０の粒子成分の沈降等を抑制することができる。

チューブ４を筒体５の一部として連結するのは、切り取られた部分の下方に限定されるものではなく、上方であっても良いし、１本のチューブ４で連結することに限定されるものでもなく、複数のチューブ４で連結しても良い。インクタンク３内のインク２０を撹拌することができれば良いからである。インクタンク３の下部へのインク２０の粒子成分の沈降等に対する抑制効果を高めたい場合は下方にて、インクタンク３内のインク２０に対流を効果的に生じさせたい場合は上方にて、チューブ４をそれぞれ連結することが好ましい。

以上のように、本実施の形態によれば、チューブ４を介してインクタンク３内のインク２０を循環させることにより、インク２０の粒子成分が、インクタンク３の下部にて沈降等するおそれが少なく、インクタンク３のインク２０を使い切ることが可能となる。また、インク２０の循環経路を閉じたループ状に形成し、チューブ４の外側からチューブ４を押圧してインク２０を循環させているので、インク２０内にてコンタミネーションが生じる可能性も少ない。

その他、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内であれば多種の変形、置換等が可能であることは言うまでもない。例えばインクタンク３内にインク２０の濃度を検出する濃度センサを取り付け、インク２０の粒子成分の沈降等が解消するまで、すなわち濃度が一定となるまでインク２０を連続的に循環させるようにしても良い。

また、複数のインクタンク３を並列に連結しておき、インク２０の粒子成分の沈降等が解消したインクタンク３から順次インクヘッド２への流路と連結することができるようにしても良い。このようにすることで、インク２０の粒子成分の沈降等が解消するまで印刷ジョブを待機させる必要がなく、使用できる状態のインクタンク３からインク２０の供給を受けることができるので、常時印刷することが可能となる。

１ インク吐出装置
２ インクヘッド
３ インクタンク
４ チューブ
５ 筒体、円柱体
６ チューブポンプ（循環部）
７ 供給口
２０ インク
２１ ノズル
２２ 開口部
３０ 吸引口
３１ 真空経路
３２ ガス供給経路
３３、３４ 開閉弁
３５ 真空ポンプ
３６ 圧縮空気供給源
３７ 制御装置
４１ 他方の端部
４２ 一方の端部
７２ ステージ
７３ 被印刷物

Claims (5)

1. インクヘッドへ供給するインクを貯留するインクタンクにおいて、
   筒体と、
   該筒体の一部として連結されているチューブと、
   該チューブ内のインクを送り出す循環部と、
   前記筒体の下部に設けてあり、前記インクヘッドへインクを供給する供給口と
   を備え、
   前記チューブを介して内部のインクを循環させることを特徴とするインクタンク。
2. 前記チューブは、一方の端部が他方の端部よりも下方に位置しており、
   前記循環部は、前記チューブ内のインクを前記一方の端部から前記他方の端部へと移動させることを特徴とする請求項１に記載のインクタンク。
3. 前記筒体の上部の空気を吸引する吸引口を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のインクタンク。
4. 前記筒体は、円環状に形成されており、前記チューブが円環の一部として一方の端部と他方の端部とを連結していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のインクタンク。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載のインクタンクを用いて、該インクタンク内に貯留されているインクを撹拌することを特徴とするインク撹拌方法。

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