JP6429160B2 - インクジェットプリンタ - Google Patents

Description

本願は、インクジェットプリンタに関する。

近年、インクジェットプリンタが普及の一途を辿っている。インクジェットプリンタには、インクの供給経路を保守するための各種機能を備えたものがある（例えば、特許文献１−３を参照）。

特開２０１０−２６４６７８号公報 特開２００５−５９４７６号公報 特開２００７−２１６４４２号公報

インクジェットプリンタの内部にあるインクの供給経路は、通常、インクで満たされている。よって、例えば、インクの供給経路の部品が劣化等により交換される場合、経路内のインクは抜き取られる。

ところで、インクジェットプリンタには、例えば、メインタンクから補給されるインクをインクヘッドへ至る経路の途中で一時的に蓄えるサブタンク等のインクタンクを予め備えたものがある。このようなインクタンクを備えたインクジェットプリンタには、インクタンク内のインクを脱気するための循環経路があり、ポンプ、脱気モジュール、フィルタ等の機器が備わる。そこで、インクを抜き取りたい場合、例えば、インクの循環経路に備わっているポンプを逆転させてインクを経路内から抜き取ることが考えられる。

しかし、インクタンクが、例えば、インクに混ざっている気泡がタンク内のインクに溶け込みにくいよう、タンク内の上部からインクを流入させる構造を採用している場合、ポンプを逆転させてインクタンク内のインクを抜き取ることは難しい。

また、インクの補給経路は、通常、補給に便利なポンプの吸込み側に設けられる。この場合、ポンプの吸込み側の循環経路には、ポンプの吸込み側をインクタンクと補給経路との間で切り替える三方弁が設けられることになる。ところが、三方弁は、１つの経路を２つある他の経路の何れかへ繋ぐものであり、構造上、２つある他の経路同士を繋ぐことはできない。よって、ポンプの吸込み側に設けられる三方弁は、ポンプを介さずにインクタンクを補給経路へ直接繋ぐ経路を形成することができない。したがって、インクタンクのインクを補給経路へ流してインクタンクのインクを抜き取ることもできない。

そこで、本願は、供給経路内のインクを容易に抜き取り可能なインクジェットプリンタを開示する。

本願は、次のようなインクジェットプリンタを開示する。すなわち、本願は、インクジェットプリンタであって、インクジェットプリンタに補給されるインクを、インクの補給経路からインクジェットプリンタのインクヘッドへ至る経路の途中で一時的に蓄えるインクタンクと、インクタンク内の下部からポンプで吸い込んだインクを、脱気手段を通してからインクタンク内の上部へ返送する循環経路と、インクタンク内の下部からポンプへ繋がる経路を形成する循環経路の一部に設けられ、ポンプの吸込み側をインクタンク内の下部から補給経路へ切り替え可能な三方弁と、インクタンクのインクを脱気する場合には、三方弁でポンプの吸込み側をインクタンク内へ繋いだ第１状態でポンプを正転させ、インクタンクへインクを補給する場合には、三方弁でポンプの吸込み側を補給経路へ繋いだ第２状態でポンプを正転させる制御装置と、を備え、制御装置は、インクタンクのインクを抜く場合、第１状態でポンプを正転させる第１工程と、第２状態でポンプを逆転させる第２工程とを交互に繰り返す。

上記のインクジェットプリンタであれば、供給経路内のインクを容易に抜き取り可能である。

図１は、実施形態に係るインクジェットプリンタを示した図である。 図２は、インクの供給経路の構成を示した第１の状態図である。 図３は、インクの供給経路の構成を示した第２の状態図である。 図４は、実施形態に係るインクジェットプリンタの制御装置が実行するインク回収の処理フローを示した図である。 図５は、ステップＳ１０１の処理が実行されている間のインクの流れを示した図である。 図６は、ステップＳ１０２の処理が実行されている間のインクの流れを示した図である。 図７は、サブタンク内における脱気モジュールからのインクの流入経路の変形例を示した図である。 図８は、一般的な三方弁における流体の流れを示した図である。 図９は、三方弁では実現不能なインクの流れを示した図である。 図１０は、変形例に係るインクジェットプリンタを示した図である。 図１１は、変形例に係るインクジェットプリンタにおいて制御装置が実行するインク回収の処理フローを示した図である。

以下、実施形態について説明する。以下に示す実施形態は、単なる例示であり、本開示の技術的範囲を以下の態様に限定するものではない。

図１は、実施形態に係るインクジェットプリンタを示した図である。本実施形態に係るインクジェットプリンタ１は、インクジェット方式のプリンタであり、サブタンク２（本願でいう「インクタンク」の一例である）、電磁弁３、循環経路４、インク用ポンプ５、ろ過フィルタ６、脱気モジュール７、真空ポンプ８、インクヘッド９、制御装置１０を備える。また、インクジェットプリンタ１は、図示しない紙送り機構、その他の各種駆動機構やセンサ類を備える。

サブタンク２は、インクジェットプリンタ１の補給経路１１に接続されたメインタンク１２から補給されるインクを、補給経路１１からインクヘッド９へ至る経路の途中で一時的に蓄えるインクタンクである。サブタンク２は、インクヘッド９に供給されるインクの圧力が規定の範囲内となるよう、インクヘッド９に対して適当な高低差となる位置に配置される。

電磁弁３は、電磁コイルの励磁状態に応じて経路を切り替え可能な三方弁であり、インク用ポンプ５の吸込み側をサブタンク２とメインタンク１２の何れかへ繋ぐ。電磁弁３は、制御装置１０から送られる制御信号に従って作動する。

インク用ポンプ５は、インクを加圧して送り出すことが可能な流体ポンプである。インク用ポンプ５は、インクを何れの方向へも吐出可能な各種ポンプを適用可能である。インクを何れの方向へも吐出可能なポンプとしては、例えば、電動のチュービングポンプを挙げることができる。インク用ポンプ５は、駆動モータが正転すると、吸込み側である電磁弁３側のインクを吸い込み、吐出側であるろ過フィルタ６側へ吐出する。また、インク用ポンプ５は、駆動モータが逆転すると、吐出側であるろ過フィルタ６側のインクを吸い込み、吸込み側である電磁弁３側へ吐出する。

ろ過フィルタ６は、インクに混入している異物を除去するフィルタである。脱気モジュール７は、インクを脱気する。脱気モジュール７は、インク成分の透過不能な中空糸膜でモジュール内が区画されており、インクが流通しない方の区画（以下、「真空室」という）が真空ポンプ８で負圧に調整されることにより、他方の区画（以下、「インク室」という）を流通するインクに含まれる空気等のガス成分を除去する。

循環経路４は、サブタンク２内の下部から電磁弁３、インク用ポンプ５、ろ過フィルタ６、脱気モジュール７を経由して再びサブタンク２内の上部へ至るインクの循環経路である。循環経路４の途中には逆止弁が設置されていない。よって、循環経路４は、サブタンク２内の下部から電磁弁３、インク用ポンプ５、ろ過フィルタ６、脱気モジュール７を経由して再びサブタンク２内へ至る順に従ってインクを流すこともできるし、サブタンク２内の上部から脱気モジュール７、ろ過フィルタ６、インク用ポンプ５、電磁弁３を経由して再びサブタンク２内へ至る順に従ってインクを流すこともできる。

インクヘッド９は、インクを吐出するノズル、ノズルから吐出させるインクを加圧する微細なインク室等を備える。インクヘッド９は、インク室で加圧されたインクをノズルから下方の印刷用紙へ吐出する。

制御装置１０は、インクジェットプリンタ１に備わっている駆動装置類を制御する。制御装置１０は、インクジェットプリンタ１に備わっている駆動装置類を電子的に制御可能なあらゆる制御器を適用できる。インクジェットプリンタ１に備わっている駆動装置類を電子的に制御可能なあらゆる制御器としては、例えば、コンピュータプログラムを実行して各種の数値制御を行うマイクロコンピュータ、その他の各種制御器を適用できる。制御装置１０は、少なくとも電磁弁３およびインク用ポンプ５を制御可能である。

メインタンク１２は、インクジェットプリンタ１に着脱自在な交換式のインクタンクである。なお、インクジェットプリンタ１は、着脱自在な交換式のインクタンクをメインタンク１２として用いたものに限定されない。インクジェットプリンタ１は、着脱不能な非交換式のインクタンクをメインタンク１２として用いたものであってもよい。着脱不能な非交換式のインクタンクがメインタンク１２として用いられる場合、メインタンク１２へのインクの補充は、補充用のインクが充填された各種の詰め替え用容器から行われる。

本実施形態のインクジェットプリンタ１では、通常、次のような動作が行われる。

図２は、インクの供給経路の構成を示した第１の状態図である。制御装置１０は、サブタンク２のインクを脱気する場合、電磁弁３の状態を調整し、インク用ポンプ５の吸込み側をサブタンク２内の下部へ繋ぐ（図２の符号Ａと符号Ｃとを繋ぐ）。インク用ポンプ５の吸込み側が電磁弁３によってサブタンク２内の下部へ繋がれた経路構成の状態を、以下、第１状態という。制御装置１０は、経路構成を第１状態にした後、インク用ポンプ５を正転させる。経路構成が第１状態でインク用ポンプ５が正転されると、真空室が真空ポンプ８によって真空引きされた脱気モジュール７のインク室をインクが通過する過程で、インク中に含まれるガスが除去され、インクが脱気される。

図３は、インクの供給経路の構成を示した第２の状態図である。制御装置１０は、サブタンク２のインクを補給する場合、電磁弁３の状態を調整し、インク用ポンプ５の吸込み側をメインタンク１２へ繋ぐ（図２の符号Ｂと符号Ｃとを繋ぐ）。インク用ポンプ５の吸込み側が電磁弁３によってメインタンク１２へ繋がれた経路構成の状態を、以下、第２状態という。制御装置１０は、経路構成を第２状態にした後、インク用ポンプ５を正転させる。経路構成が第２状態でインク用ポンプ５が正転されると、メインタンク１２内のインクがインク用ポンプ５に吸引されてサブタンク２へ流れる。経路構成が第２状態の場合、インク用ポンプ５は、サブタンク２内のインクの液位に応じて発停し、サブタンク２内のインクの液位を所定の範囲に保つ。

以下、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１の制御装置１０が実行するインク回収処理について説明する。

図４は、実施形態に係るインクジェットプリンタ１の制御装置１０が実行するインク回収の処理フローを示した図である。インクジェットプリンタ１の管理者がインク回収の処理の実行を選択すると、制御装置１０は、以下のような処理を実行する。

すなわち、制御装置１０は、インク用ポンプ５の吸込み側をサブタンク２内へ繋いだ第１状態でインク用ポンプ５を一定時間正転させる（Ｓ１０１）。ステップＳ１０１におけるインク用ポンプ５の正転時間は、タイマーで予め設定された時間である。ステップＳ１０１におけるインク用ポンプ５の正転時間は、ろ過フィルタ６や脱気モジュール７を含む循環経路４内の容積、インク用ポンプ５の容量等に基づいて適宜設定される時間である。ステップＳ１０１におけるインク用ポンプ５の正転時間は、循環経路４内からインクが抜けている状態でインク用ポンプ５が正転を開始しても、インク用ポンプ５に吸い込まれたサブタンク２内のインクによって循環経路４が満たされる時間が好ましく、例えば、数秒程度の時間である。

図５は、ステップＳ１０１の処理が実行されている間のインクの流れを示した図である。例えば、循環経路４内からインクが抜けている状態でインク用ポンプ５が正転を開始すると、インク用ポンプ５に吸い込まれたサブタンク２内のインクによって循環経路４が満たされる。

制御装置１０は、ステップＳ１０１の処理を実行した後、インク用ポンプ５の吸込み側をメインタンク１２へ繋いだ第２状態にしてインク用ポンプ５を一定時間逆転させる（Ｓ１０２）。ステップＳ１０２におけるインク用ポンプ５の逆転時間は、タイマーで予め設定された時間である。ステップＳ１０２におけるインク用ポンプ５の逆転時間は、ろ過フィルタ６や脱気モジュール７を含む循環経路４内の容積、インク用ポンプ５の容量、補給経路１１の容量に応じて適宜設定される時間である。ステップＳ１０２におけるインク用ポンプ５の逆転時間は、循環経路４内に満たされていたインクの多くがメインタンク１２へ抜ける程度の時間が好ましく、例えば、数秒程度の時間である。

図６は、ステップＳ１０２の処理が実行されている間のインクの流れを示した図である。ステップＳ１０１の処理の実行によって循環経路４内に満たされたインクは、ステップＳ１０２におけるインク用ポンプ５の逆転により、メインタンク１２へ送られる。循環経路４内に満たされていたインクがメインタンク１２へ送られると、循環経路４の少なくとも一部は、インクが抜けた状態になる。

なお、制御装置１０は、ステップＳ１０１およびステップＳ１０２の処理を、タイマーの設定時間に従って実行している。しかし、上記実施形態は、このような形態に限定されるものではない。例えば、循環経路４の適宜の箇所にインクの有無を検知するセンサが設けられており、制御装置１０は、ステップＳ１０１において正転するインク用ポンプ５を停止するタイミング、及び、ステップＳ１０２において逆転するインク用ポンプ５を停止するタイミングを、センサの検出状態に基づいて決定してもよい。

制御装置１０は、ステップＳ１０２の処理を実行した後、インク回収の処理フローを終了するか否かの判定処理を実行する（Ｓ１０３）。制御装置１０は、ステップＳ１０３の処理で否定判定を行った場合、ステップＳ１０１以降の処理を再び実行する。また、制御装置１０は、ステップＳ１０３の処理で肯定判定を行った場合、ステップＳ１０１からステップＳ１０３までの一連の処理を終了する。

ステップＳ１０３の判定処理に用いられる判定条件としては、各種のものが挙げられる。制御装置１０は、例えば、ステップＳ１０１とステップＳ１０２の処理の実行回数が、予め設定された規定の回数に達した場合、ステップＳ１０３で肯定判定を行うようにしてもよい。また、制御装置１０は、例えば、サブタンク２の液位が測定限界を下回ってからのステップＳ１０１とステップＳ１０２の処理の実行回数が、予め設定された規定の回数に達した場合、ステップＳ１０３で肯定判定を行うようにしてもよい。また、制御装置１０は、循環経路４の適宜の箇所に設けられたセンサがインクを検知しなくなった場合にステップＳ１０３で肯定判定を行うようにしてもよい。

上記ステップＳ１０１からステップＳ１０３までの一連の処理が実行されることにより、インクジェットプリンタ１のインクの経路を満たしていたインクが自動的に抜き取られる。

図７は、サブタンク２内における脱気モジュール７からのインクの流入経路の変形例を示した図である。上記実施形態のインクジェットプリンタ１のような、補給されるインクをインクヘッドへ至る経路の途中で一時的に蓄えるインクタンクを備えたインクジェットプリンタにおいて、インクの経路内のインクを抜き取り可能にしたい場合、例えば、サブタンク２内における脱気モジュール７からのインクの流入経路の先端をサブタンク２内の下部に配置しておき、インクを抜き取りたい場合は逆転するインク用ポンプ５でサブタンク２内のインクを直接抜き取ることが考えられる。しかし、サブタンク２内において、脱気モジュール７からのインクの流入経路の先端がサブタンク２内の下部に配置されていると、インク用ポンプ５からサブタンク２へ送られるインクに気泡が含まれていた場合に、サブタンク２内のインクが泡立ってしまう。サブタンク２内のインクが泡立つと、サブタンク２からインクヘッド９へ流れるインクに気泡が混入し、インクヘッド９が故障する可能性が生ずる。したがって、サブタンク２では、インクに混ざっている気泡がサブタンク２内のインクに溶け込みにくいよう、サブタンク２内の上部からインクが流入する構造を採用することが求められ、脱気モジュール７からのインクの流入経路の先端をサブタンク２内の下部に配置することは難しい。

図８は、一般的な三方弁における流体の流れを示した図である。また、図９は、三方弁では実現不能なインクの流れを示した図である。インクの補給経路１１は、上記実施形態のインクジェットプリンタ１のように、通常、補給に便利なインク用ポンプ５の吸込み側に設けられる。よって、上記実施形態のインクジェットプリンタ１の循環経路４のような、インクが循環する経路を備えるプリンタの場合、インク用ポンプ５の吸込み側の循環経路４には、インク用ポンプ５の吸込み側をサブタンク２と補給経路１１との間で切り替える三方弁３が設けられる。ところが、三方弁３は、図８（Ａ）に示すように１つの経路を２つある他の経路の何れかへ繋ぐものであり、図８（Ｂ）に示すように２つある他の経路同士を繋ぐことはできない。よって、ポンプの吸込み側に設けられる三方弁３は、インク用サブタンク２を補給経路１１へ直接繋ぐ経路を形成することができない。したがって、図９に示すように、サブタンク２のインクを補給経路１１へ流してインクを抜き取ることもできない。

一方、上記実施形態のインクジェットプリンタ１であれば、上記ステップＳ１０１とステップＳ１０２の処理とが繰り返されることにより、ろ過フィルタ６や脱気モジュール７を含めた循環経路４内の容積を利用したインクの移送が行われ、サブタンク２や循環経路４にあるインクがメインタンク１２へ自動的に抜き取られる。よって、例えば、循環経路４の部品交換等の各種メンテナンスを極めて容易に行うことができる。

図１０は、変形例に係るインクジェットプリンタを示した図である。本変形例に係るインクジェットプリンタ１Ａは、実施形態に係るインクジェットプリンタ１に、サブタンク２に繋がるパージ用ポンプ１３を加えたものである。よって、実施形態に係るインクジェットプリンタ１と同様の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

パージ用ポンプ１３は、空気を圧縮するポンプであり、吐出側がサブタンク２内の上部と繋がっている。パージ用ポンプ１３は、サブタンク２内の気相部へ高圧空気を送り込んでサブタンク２内のインクを加圧する。パージ用ポンプ１３は、基本的にインクヘッド９におけるインクのノズル詰まりを防止する目的で設置されるポンプである。本変形例では、このパージ用ポンプ１３をインクの抜き取りに用いる。

図１１は、本変形例に係るインクジェットプリンタ１Ａにおいて制御装置１０が実行するインク回収の処理フローを示した図である。インクジェットプリンタ１Ａの管理者がインク回収の処理の実行を選択すると、制御装置１０は、以下のような処理を実行する。なお、上記実施形態に係るインクジェットプリンタ１において制御装置１０が実行するインク回収の処理フローの処理内容と同様の処理については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

制御装置１０は、ステップＳ１０１の処理を実行した後、インク用ポンプ５の吸込み側をメインタンク１２へ繋いだ第２状態にしてパージ用ポンプ１３を始動させると共に、インク用ポンプ５を逆転させる（Ｓ１０２Ａ）。そして、制御装置１０は、一定時間経過後、パージ用ポンプ１３とインク用ポンプ５を停止する（Ｓ１０２Ｂ）。

制御装置１０は、ステップＳ１０２Ｂの処理を実行した後、上述したステップＳ１０２の処理の終了後と同様、ステップＳ１０３の処理を実行する。

本変形例に係るインクジェットプリンタ１Ａであれば、ステップＳ１０２Ａの処理でインク用ポンプ５が逆転し、循環経路４内のインクがメインタンク１２へ送られる際、インクがパージ用ポンプ１３の圧縮空気でサブタンク２側からメインタンク１２側へ向けて加圧されるので、インクの抜き取りが効果的に行われる。このため、インク回収にかかる時間を、実施形態に係るインクジェットプリンタ１よりも短縮化することができる。

１，１Ａ・・インクジェットプリンタ：２・・サブタンク：３・・電磁弁：４・・循環経路：５・・インク用ポンプ：６・・ろ過フィルタ：７・・脱気モジュール：８・・真空ポンプ：９・・インクヘッド：１０・・制御装置：１１・・補給経路：１２・・メインタンク：１３・・パージ用ポンプ

Claims (4)

1. インクジェットプリンタに補給されるインクを、前記インクの補給経路から前記インクジェットプリンタのインクヘッドへ至る経路の途中で一時的に蓄えるインクタンクと、
   前記インクタンク内の下部からポンプで吸い込んだインクを、脱気手段を通してから前記インクタンク内の上部へ返送する循環経路と、
   前記インクタンク内の下部から前記ポンプへ繋がる経路を形成する前記循環経路の一部に設けられ、前記ポンプの吸込み側を前記インクタンク内の下部から前記補給経路へ切り替え可能な三方弁と、
   前記インクタンクのインクを脱気する場合には、前記三方弁で前記ポンプの吸込み側を前記インクタンク内へ繋いだ第１状態で前記ポンプを正転させ、前記インクタンクへインクを補給する場合には、前記三方弁で前記ポンプの吸込み側を前記補給経路へ繋いだ第２状態で前記ポンプを正転させる制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、前記インクタンクのインクを抜く場合、前記第１状態で前記ポンプを正転させる第１工程と、前記第２状態で前記ポンプを逆転させる第２工程とを交互に繰り返す、
   インクジェットプリンタ。
2. 前記補給経路は、前記インクジェットプリンタに補給するインクを蓄えたメインタンクに繋がっている、
   請求項１に記載のインクジェットプリンタ。
3. 前記制御装置は、前記第１工程と前記第２工程を、予め設定された時間で各々実行する、
   請求項１または２に記載のインクジェットプリンタ。
4. 前記インクタンク内を加圧する加圧ポンプを更に備え、
   前記制御装置は、前記第２工程の実行中、前記加圧ポンプを更に作動させる、
   請求項１から３の何れか一項に記載のインクジェットプリンタ。

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