JPH02286249A - インクジェットプリンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はインクジェットプリンタに関し、特に、ノズル
から吐出されるインク内に気泡が自まれないようにした
インクジェットプリンタに関する。

従来の技術 インクジェットプリンタにおいては、ポンプで加圧され
たインクをノズルから吐出させ、表面張力等によって粒
子化されたインクのうち、画像データに応じた所定のも
のを記録紙に付着させるようにしている。このタイプの
プリンタによって、カラー画像を形成するには、イエロ
ー、マゼンタ、及びシアンの色のインクを吐出すべく、
３つのノズルを用いるか、或いはこれにブラックのイン
クを吐出するノズルを付加することになる。インクを所
定の圧力にまで加圧するためのポンプとしては、実開昭
６１−１１１７４６号公報に示されるように、シリンダ
内に往復動自在となったビストンを用いることがあり、
このポンプ内に送り込まれたインク内に気泡が発生して
いると、インクを吐出するためにこれを所定の圧力まで
加圧する際の妨げとなるのみならず、印字用のインク粒
子の形成状態が不安定となり、高品質の画像が再現され
なくなる。

気泡が発生する原因としては、インクタンク内に収容さ
れたインクをポンプで吸引する際にインクが負圧となる
ので、インクを案内するチューブの表面や接続部等から
外部の空気がインク内に入り込む場合があるからであり
、更には、インクの圧力や温度が変化することから、イ
ンク内にもともと溶解していたガスが次第に気泡となる
場合があるからである。このような原因によって、イン
クタンクとインクポンプとの間のインク供給路の部分で
相対的に多量の気泡が発生する可能性があるので、前記
公報に示されたインクポンプにあっては、インクポンプ
のシリンダ室端部に空気溜め部を形成し、インク内の気
泡をそこに溜めるようにしている。溜まった空気はプリ
ンタのメインテナンス時に空気抜き用部材を取り外して
除去するようにしている。

発明が解決しようとする課題 この公報に示されたポンプにあっては、空気を除去する
操作を人手によっており、作業性が良好でないという問
題点がある。

人手によらないで気泡を除去する技術としては、特開昭
６３−１１２１５４号公報に示されるものがある。この
技術はノズルとインクタンクとの間に排出チュ−ブを設
け、この排出チューブにこの中の流路を開閉する排出バ
ルブを設けるようにしており、印字動作が開始される前
に、所定の時間だけ、排出チューブを通してインクをイ
ンクタンクに戻すようにしている。この技術にあっては
、排出バルブを有する排出チューブを必要とすることか
ら、装置が複雑かつ大掛りとなるのみならず、バルブの
内部構造が複雑となって、この内部に気泡が引掛って溜
まってしまうことがある。

気泡を除去する技術としては、更に特開昭６１−２３３
５４９号公報に示されるものがある。この技術は、ノズ
ルに形成されたインク液室とインク溜まりとの間に循環
流路を接続するようにし、印字動作を行なう前に、比較
的吐出量の大きい回収ポンプの作動によって、ノズルか
ら循環流路を介してインクをインク溜まりに流すように
している。この場合にも、複雑な流路を必要とするので
、前述した従来技術と同様な問題点がある。

本発明は上記従来技術の問題点に鑑みてなされたもので
あり、インクタンク内のインクをノズルにまで案内する
ためのインクチューブを、気泡除去の際のインク案内流
路としても利用することにより、簡単な構造で自動的に
インク内の気泡を除去し得るようにすることを目的とす
る。

課題を解決するための手段 上記目的を達成するための本発明は、インクタンクから
インクをインクチューブを通してインクポンプへ供給し
、ノズルから記録部に向けてインク粒子を吐出して、所
定のインク粒子を前記記録部に付着させるようにしたイ
ンク、ジェットプリンタにおいて、前記インクポンプは
インクの吸引動作に使用されるインクチューブと連通ず
る吸入ポートと、インクの吐出動作に使用されるノズル
と連通ずる吐出ポートを備え、前記吸入ポートを前記吐
出ポートより高くし、更に前記インクポンプのインク溜
め部の上部位置に設け、前記インクチューブにこの中の
流路を開閉する弁を備え、気泡除去動作時には、前記弁
を開いた状態のもとで前記インクポンプを吐出動作させ
、前記インクポンプ内のインクを前記インクタンク内に
向けて逆流させる制御手段を有するインクジェットプリ
ンタである。

作用 インク溜め部内にはインクポンプを作動させることによ
ってインクが供給されることになる。このインクをイン
クノズルから噴射させて記録部に画像を形成する場合に
は、インクポンプを駆動させて吐出ポートからインクノ
ズルにインク案内し、ここからインクを吐出させる。一
方、インク内の気泡除去動作を行なわせるには、インク
ポンプとインクタンクとを吸入ポートを介して連通させ
た状態で、インク溜め部内のインクをインクチューブを
介してインクタンクに向けて逆流させる。このとき、吸
入ポートは吐出ポートよりも高くしてインク溜め部の上
部に設けられていることから、この中で気泡は引掛るこ
となく、確実に逆流移動することになる。

実施例 以下、図示する本発明の実施例に基いて本発明の詳細な
説明する。

第１図は本発明の一実施例に係るインクジェットプリン
タのインク吐出系の概略構造を示す図であり、記録紙１
０を支持するためのプラテンドラム１１に隣接してこれ
に向けてインクを吐出するためのノズル１２が装着され
ている。画像形成時には、ドラム１１を回転させた状態
で、ノズル１２をドラム１１の回転中心軸に平行に移動
させることになる。ノズル１２とドラム１１との間には
、偏向電極によって偏向電場が形成されており、静電誘
導によって画像信号に対応して帯電されたインク粒子と
帯電されないインク粒子とが形成され、例えば帯電され
ないインク粒子は記録紙１０にまで飛翔し、帯電された
インク粒子は偏向電場内で偏向させて回収されるように
なっている。

このようなプリンタを用いて、カラー画像を形成する場
合には、それぞれ色彩が相違したインクを吐出するノズ
ルをドラム１１の回転中心軸に沿う方向に３つないし４
つ装着することになる。

ノズル１２にはこれにインクを供給するために、インク
ポンプ１３が接続され、このポンプ１３を介してノズル
１２はインクチューブ１４によりインクタンク１５に接
続されている。インクチューブ１４には、このチューブ
１４内の流路を開閉するための電磁弁１６と、チューブ
１４内を流れるインク内のゴミ等を除去するためのフィ
ルター１７とが組付けられている。ポンプ１３内で加圧
されたインクの圧力を検出するためにポンプ１３には圧
力センサー１８が備えられ、この圧力センサー等の故障
によって異常圧が生じた場合に作動する安全スイッチ１
９がポンプ１３に設けられている。

第１図に示されたインクポンプ１３の詳細な構造を示す
と第２図の通りである。

ポンプ本体をなすシリンダ２０のシリンダ室２１内には
軸方向に往復動自在にピストン２２が装着されている。

図示実施例にあっては、シリンダ２０はこれの一端部が
上側となるように上下方向を向いて図示しないプリンタ
本体に取付けられており、シリンダ室２１の一端部に形
成されたインクｌ留め部２３はインクポンプ１３つまり
シリンダ２０の上端部に位置し、上端面は円錐形となっ
ている。シリンダ２０の上端面に開口部を有する吸入ポ
ート２４がインク溜め部２３の円錐形の最上部の中心部
に連通し、シリンダ２０の側面に開口部をａする吐出ポ
ート２５がインク溜め部２３に連通している。吸入ポー
ト２４がインク溜め部２３に連通ずる位置は、前記吐出
ポート２５が連通ずる位置よりも上側となっている。

インク溜め部２３内にインクを吸入するには、電磁弁１
６を開いた状態でピストン２２を後退させてインク溜め
部２３の容積を広げる吸引動作を行なわせることになり
、この中のインクをプリントの際に記録紙１０に向けて
インク粒子として噴射するには、電磁弁１６を閉じた状
態でインク溜め部２３内の容積を狭める吐出動作を行な
う。また、所定枚数のプリント終了後、或いはインク溜
め部２３内に気泡が発生した時には、これを除去すべく
、インクポンプ１３を吐出動作させてインクチューブ１
４を介してインクタンク１５に向けてインクを逆流させ
る。

１−述したように、吸入ポート２４の開口部を吐出ポー
ト２５の開口部よりも上側に位置させ、しかもインク溜
め部２３の上端面を円錐形状としたので、インク内に含
まれる気泡除去を行なうべく、インクを逆流させる際に
、インクはノズル１２に向かうことなく、確実にタンク
タンク１５に向けて逆流することになる。

シリンダ２０は上部２０ａと下部２０ｂとの２つの部分
から描成されており、上部２０ａの下端部に形成された
段部に、ピストン２２とシリンダ２０との間をシールす
るためのＯリング２６が組込まれている。尚、前記実施
例にあっては、インクポンプ１３を上下方向に設置し、
インク溜め部２３がインクポンプ１３の１上部に位置す
るようにしているが、インクポンプ１３を吸入ポート２
５と吐出ポート２４の相対高さ位置の差が大きくなるよ
うに（第２図中時計回り方向に成度）傾斜させて設置す
るようにして、気泡を含むインクを確実に逆流し得るよ
うにしても良い。

第３図はインクポンプ１３内に形成されるインク溜め部
２３の他の実施例を示す図であり、この場合には、イン
ク溜め部２３の上端面は（１シ坦となっており、吸入ポ
ート２４はインク溜め部２４の側面に開口している。こ
の場合にも吸入ポート２４は吐出ポート２５よりも」二
方に位置しているので、気泡を含むインクを逆流する際
には確実にインクをインクタンク１５に向けて吐出させ
ることが可能となる。このように、吸入ポート２４の開
口部は、吐出ポート２５の開口部と同一位置か、これよ
りも上方に位置させることが望ましい。

ピストン２２を軸方向に往復動するために、ピストン２
２の下端には送りねじ３０が固定され、この送りねじ３
０はシリンダ２０の下端に固着されたナツト３１にねじ
結合されている。シリンダ２０の下方にはこれと同心状
態となった中空の伝達軸３２が軸受２９によって図示し
ないプリンタ本体に装着されている。この伝達軸３２内
に形成された六角形の孔に、外周面が六角形となった六
角スライダ３３が軸方向に摺動自在に嵌合しており、こ
のスライダ３３には前記送りねじ３０の下端部が締結さ
れている。伝達軸３２に一体に設けられた歯車３４には
、モータ３５の主軸に固定された歯車３６がアイドル歯
車３７を介して噛合っている。したがって、モータ３５
を駆動すると、伝達軸３２、六角スライダ３３を介して
送りねじ３０が回転する。この送りねじ３０はこれがナ
ツト３１にねじ結合されていることから、送りねじ３０
の回転に伴なって軸方向に移動し、この軸方向移動がピ
ストン２２に伝達される。送りねじ３０が軸方向に移動
すると、゛六角スライダ３３が伝達軸３２内で軸方向に
摺動することになる。

第４図は第１図に示された電磁弁１６の詳細を示す図で
あり、電磁弁本体４０にはインクタンク１５に接続され
るタンク側ポート４１と、ポンプ１３に接続されるポン
プ側ポート４２とが形成され、これらは軸孔４３を介し
て連通ずるようになっている。これらのポート４１．４
２により形成される流路を開閉すべく、電磁弁本体４０
内には、ばね４４により流路を開く方向に付勢された二
ドル弁４５が作動自在に装着され、このニードル弁４５
はソレノイド４６によって流路を閉じる方向に作動する
ことになる。このニードル弁４５の耐圧は６０ｋｇ／ｃ
Ｊ程度に設定されている。第４図に示すように、タンク
側ポート４１の軸孔４３に対する開口部の位置は、ポン
プ側ポート４２の同様の開口部の位置よりも上側に形成
されているので、インク内の気泡はインクポンプ１３側
には流れに＜＜、インクタンク１５側には流れ易くなっ
ている。

第５図（Ａ）は記録紙１０に画像を形成する際における
インクポンプ１３を駆動するためのモータ３５の作動タ
イミングと、電磁弁１６の作動タイミングとを示すタイ
ムチャートを示す図である。

ピストン２２が所定のストローク後退してインク溜め部
２３内に、１枚の記録紙１０のプリントに充分な量のイ
ンクが収容された状態で、モータ３５を正転させてピス
トン２２を前進させることによってプリントを行なう。

このときには、電磁弁１６は閉じており、インクタンク
１５ヘインクを送り始めるときには、電磁弁１６を閉じ
た状態として所定の圧力まで加圧した後に、電磁弁１６
を開く。１枚のプリントが完了した後には、モータ３５
を逆転させてインクタンク１５内のインクをインク溜め
部２３内に吸い込ませる。このときには、電磁弁１６は
開くことになり、ノズル１２の内径が１０μｍ程度で極
めて細くなっており、流路の圧損がインクチューブ１４
に比して極めて大きくなっているので、吸引動作の際に
はノズル１２内にこれの先端開口部から外気が流入する
ことはない。このタイムチャートには、記録紙２枚分の
作動が示されている。

第５図（Ｂ）は気泡除去動作の作動タイミングを示すタ
イムチャートであり、モータ３５を正転させてインクポ
ンプを吐出動作させてインク溜め部２３内のインクをイ
ンクタンク側に戻す動作と、モータ３５を逆転させてイ
ンクを吸引する動作とを複数回繰り返す。モータ３５を
逆転させた当初は、電磁弁を閉じており、所定時間が経
過してから電磁弁を開くようにしている。これにより、
急激にインクが流れ出すことから、気泡が動き易くなる
。また、インクを吸引する場合には、図示するようにイ
ンクを逆流させる場合よりも遅くピストン２２を駆動す
る。第５図（Ｂ）には２回分の吐出動作と吸引動作とが
示されているが、この実施例では３回これを行なうよう
にしている。

Ｉ−述した手順での本発明のインクジェットプリンタの
作動を制御させる制御回路を示すと第６図の通りであり
、プリント動作を開始させるプリントスイッチ５０と、
圧力センサー１８と、ピストン位置検出センサー５１と
からの信号は、それぞれマイクロコンピュータＣＰＵ５
２に送られ、このＣＰＵ５２からは、電磁弁１６、モー
タ３５、インクジェット変調機構５３、及び記録紙搬送
機構５４にそれぞれ制御信号が送られるようになってい
る。

第７図〜第９図は本発明のインクジェットプリンタの作
動手順を示すフローチャートであり、本発明のインクジ
ェットプリンタが起動状態に設定されると、まずステッ
プ６０で初期膜、定がなされる。この初期設定のステッ
プにおいては、前回の気泡動作がなされてからプリント
された記録紙の枚数の値Ｎと、気泡除去動作を繰り返し
て行なうべき回数の値Ｍとが設定されることになる。初
期設定がなされると、まずステップ６１で示す気泡除去
処理のサブルーチンが実行され、ステップ６２でプリン
トスイッチ６２のオンが判断されると、ステップ６３で
示すプリント処理サブルーチンが実行されることになる
。

ステップ６３で示されたプリント処理サブルーチンの詳
細を示すと第８図の通りである。プリント動作は第５図
（Ａ）に示した手順でなされることになり、インクポン
プ１３のモータ３５を正転させたときに、インク溜め部
２３内のインクの圧力が基準の圧力値にならない場合に
は、ステップ６８でエラー処理が行なわれて図示しない
表示器にエラー表示等がなされる。１枚の記録紙に対す
るプリント操作が完了して、再度インクがインク溜め部
２３内に吸引されたことを、ステップ７５で判断したら
、予め連続的にプリント操作がなされるべく設定された
枚数値Ｎから１をステップ７６で減算する。

第９図は第７図に示された気泡除去処理のサブルーチン
を示す図であり、前記Ｎの値がゼロとなっていないとス
テップ８０で判断されれば、直ちに次の記録紙に対する
プリント処理が実行される。

このＭＮがゼロとなっていれば、気泡除去動作の繰り返
し数Ｍがステップ８１で設定される。図示実施例では、
この数Ｍを３と設定するようにしているが、この数は任
意の数に設定することが可能である。ステップ９１で設
定された回数Ｍの気泡除去動作がなされたことを判断し
たら、ステップ９２で連続プリント枚数Ｎを設定する。

この場合には１００枚に設定するようにしている。

第１０図は本発明の他の実施例に係るインクジェットプ
リンタを示す図であり、前記実施例の第１図に相当する
部分が示され、第１図に示された部材と共通する部材に
は同一の符号が付されている。

この実施例では電磁弁１６とインクタンク１５との間の
インクチューブ１４の部分に気泡収集器１０１を設ける
ようにしている。第１図に示された構造の場合、インク
ポンプ１３からインクタンク１５が離れていると、ピス
トン２２の１回の前進ストロークによる吐出量では気泡
の混ざったインクがインクタンク１５まで届かない場合
があるが、この第１０図に示す構造にすれば、インクタ
ンク１５がインクポンプ１３から比較的遠（に離れてい
ても、気泡の混ざったインクを前進ストローク１回で充
分に気泡収集器１０１にまで送ることが可能となる。

第１１図は更に本発明の他の実施例に係るインクジエツ
トプリンタを示す図であり、この場合もインクタンク１
５とインクポンプ１３とがかなり離れていても、前述し
た気泡収集器を用いることなく、インク内の気泡の除去
を行ない得るようにしている。

この場合には前述した電磁弁１６に代えて三方向電磁弁
１０２が用いられている。この三方向電磁弁１０２は、
インクポンプ１３に連なった連通ポート１０３と、イン
ク供給用チューブ１４ａが接続された供給用ポート１０
４と、気泡除去用チューブ１４ｂが接続された逆流用ポ
ー）１０５とを白゛している。この三方向電磁弁１０２
には、弁部材１０６が組込まれており、連通ポート１０
３を供給用ポート１０４と逆流用ポート１０５との何れ
かに連通させる２つの位置と、これらの連通を阻止させ
る位置との３位置に、三方向電磁弁１０２は作動するよ
うになっている。この場合には、プリント動作を行なう
べく、インク溜め部２３の容積を狭めるときには、弁部
材１０６はポートを阻止させる位置となる。インク溜め
部２３内にインクを供給する際には、連通ポート１０３
と供給用ポート１０４とを連通させる位置に弁部材１０
６を操作する。インク内の気泡を除去すべく、インク溜
め部２３内のインクをインクタンク側に戻す場合には、
連通ポート１０３と逆流用ポート１０５とを連通させる
位置に弁部材１０６を操作する。

図示実施例にあっては、例えば１００枚程度のプリント
操作が終了する毎に気泡除去動作を行なわせるようにし
ているが、インク溜め部２３内に気泡が発生しているか
否かを検知すべく、インクポンプ１３に圧力センサーや
光センサー等を組付けるようにしても良い。

また、印字方式としては、上述した電化制御方式以外に
、電界制御方式やオンデマンド方式を用いることが可能
である。

発明の効果 以上のように、本発明にあっては、インクタンク内のイ
ンクをインクポンプを介してインクノズルに案内するた
めのインクチューブをそのまま利用して、インクポンプ
のインク溜め部内の気泡を除去するようにしたので、イ
ンクジェットプリンタのインク吐出系の流路の構造が簡
単となり、インク内に含まれているインクの流れを円滑
化させることが可能となり、確実に気泡の除去を自動化
することができる。これにより、本発明のインクジェッ
トプリンタの印字品質を向上させることが可能となった
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るインクジェットプリン
タのインク吐出系を示す概略図、第２図は第１図に示さ
れたインクポンプを示す断面図、第３図はインクポンプ
内のインク溜め部の他の実施例を示す断面図、第４図は
第１図に示された電磁弁を示す断面図、第５図（Ａ）は
プリトン動作時のインクポンプモータと電磁弁の作動タ
イミングを示すタイムチャート、第５図（Ｂ）気泡除去
動作時の作動タイミングを示すタイムチャート、第６図
は本発明のインクジェットプリンタの作動を制御する制
御回路を示すブロック図、第７図は本発明のインクジェ
ットプリンタの作動状態を示すメインフローチャート、
第８図は第７図におけるプリント処理サブルーチンを示
すフローチャート、第９図は第７図における気泡除去処
理サブルーチンを示すフローチャート、第１０図は本発
明の他の実施例に係るインクジェットプリンタのインク
吐出系を示す概略図、第１１図は本発明の更に他の実施
例に係るインクジェットプリンタのインク吐出系を示す
概略図である。 １０・・・記録紙、１１・・・プラテンドラム（記録部
）、１２・・・インクノズル、１３・・・インクポンプ
、１４・・・インクチューブ、１５・・・インクタンク
、１６・・・電磁弁、２３・・・インク溜め部、５０・
・・ＣＰＵ　（制御手段）１０２・・・三方向電磁弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 インクタンクからインクをインクチューブを通してイン
   クポンプへ供給し、ノズルから記録部に向けてインク粒
   子を吐出して、所定のインク粒子を前記記録部に付着さ
   せるようにしたインクジェットプリンタにおいて、 前記インクポンプはインクの吸引動作に使用されるイン
   クチューブと連通する吸入ポートと、インクの吐出動作
   に使用されるノズルと連通する吐出ポートを備え、前記
   吸入ポートを前記吐出ポートより高くし、更に前記イン
   クポンプのインク溜め部の上部位置に設け、 前記インクチューブにこの中の流路を開閉する弁を備え
   、 気泡除去動作時には、前記弁を開いた状態のもとで前記
   インクポンプを吐出動作させ、前記インクポンプ内のイ
   ンクを前記インクタンク内に向けて逆流させる制御手段
   を有するインクジェットプリンタ。