JP2008149523A - インクジェット記録装置およびインク脱気方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インクジェット記録用インクの脱気方法において、脱気レベルの低下したインクを無駄にせず、効率的で信頼性の高いインクジェット記録用インクをインクジェットヘッドに供給することを目的とする。
【解決手段】 印字されずにインク供給路１２に残った脱気レベルの低下したインクを脱気可能な位置へ逆送させるインク逆送手段を備え、この脱気レベルの低下したインクを再度脱気装置２により脱気を行うことにより、安定したインク吐出が可能なインクをインクジェットヘッドに提供可能なジェットヘッドを有するインクジェット記録装置を提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、インクジェットヘッドより液滴を吐出してイメージを被記録媒体に記録するインクジェット記録装置および、インクの脱気装置に関するものである。

図４に示すように、従来の一般的なインクジェット記録装置は、所望の体積のインク滴を被記録媒体に対して吐出するインクジェットヘッド３に、交換もしくは補充可能なインクを供給するインクタンク１をインク供給路１２を介して接続する構成になっている。

インクジェット記録装置は、インク供給タンクからインクの供給を受けるインクジェットヘッドを記録用紙の紙巾方向に往復動させて印刷する関係上、大量の印刷を行う記録装置にあっては、インク供給タンクを筐体に設置し、インク供給路を介してインクジェットヘッドにインクを供給する手法が採られている。ところで、インクジェット記録装置は、圧力発生室のインクを加圧して液滴を発生させる関係上、インクに気泡が含まれていると、インクの加圧力が低下して液滴の吐出性能も低下するため、インクジェットヘッドに溶存空気を含まないインクを供給する必要がある。このため、工場で十分に脱気されたインクをカートリッジや、パウチに収容し、遮気容器に梱包したものが商品として提供されている。

ところが、大判の記録媒体を用いてポスター等を印刷するインクジェット記録装置にあっては、印刷時に大量のインクを消費するため、インク供給路内に脱気系を組み込むことにより気泡の含有した非脱気のインクでも供給できるよう、インク供給タンクが外部からインクの注入が可能なタンクとして構成され、このインク供給タンクのインクを外部から負圧の作用を受ける中空繊維束からなる脱気手段を介して前記インクジェットヘッドに供給するものがある。

インクジェットヘッドを駆動するに当たり、その安定動作を確保する為には、インクジェットヘッドの吐出ノズル面に印加される水圧をある範囲内に制御する事が必要である。この水圧について、ノズルからのインクの吐出に係わらない意図せぬ流出とぼた落ちを避ける為に、インクの吐出を妨げないように負の値である負圧が一定以下となるような水圧の適正範囲が、インクジェットヘッドによって決まっている。

小容量のインクタンクの場合には、そのインクジェット印字装置内での高さをインクジェットヘッドの高さに対して相対的にある位置に配置する事により、この水圧制御を行う事ができる。しかしその場合は、インクタンク内のインク量が最大の場合と空に近くなった場合とで、インクジェットヘッドに加わる水圧は変動する。

この圧力変動範囲がインクジェットヘッドの安定駆動の為の適正範囲を超える場合には、図４に示したように、更にこのインクタンクとインクジェットヘッドとを接続するインク供給路の途中にサブタンク９を設けて、その内部に一旦インクを溜めて、そこからインクジェットヘッドにインクを供給する構成が採用されている。

このような構成では、サブタンクの中のインクの水位をインク量監視センサーで計測し、水位が下がってインクジェットヘッドに印加される水圧がその適正範囲の下限を下回る前にインクタンクからインクをサブタンクに汲み上げ、インクジェットヘッドに印加される水圧をその適正範囲の上限を上回らない範囲内で制御する。

その為に、インクタンクとサブタンクの間にインク汲み上げ用の汲み上げポンプ７ａを配置するが、この汲み上げポンプには、発生圧力、流量、流速などの制御が容易でしかも構成が簡単である、チューブポンプが用いられる事が多い。

印刷装置自体が大型の場合、インク供給路長は長くなり、また供給路径も大きくなる。そのため脱気装置からインクジェットヘッドまでの供給路には多量のインクが通液することになる。脱気装置を通過し、供給路内もしくはインクジェットヘッド内部にあるインクは時間経過とともに脱気レベルは低下し、吐出が困難になることがわかっている。そのため、従来は脱気レベルの高いインクがインクジェットヘッド内部に至るまで送液し供給路内に残存し脱気レベルが低下したインクを強制的に排出していたが、多量のインクを廃棄することになり無駄が大きかった。

上記のような脱気レベルの低下によって引き起こされる印字不良を発生させず、さらにインクの廃棄を減少させることを目的として、インクジェットヘッドに脱気装置を隣接させ、脱気直後のインクを供給する手段が提案されている（例えば特許文献１）。

同様に、脱気レベルが低下しないようガス透過性の低いインク容器を用い、真空容器内で脱気してインクジェットヘッドへ供給する手段が提案されている（例えば特許文献２）。
特開2006-239859 特開2006-231809

上記のように供給路内もしくはインクジェットヘッド内部にあるインクは、時間経過とともに脱気レベルが低下し、吐出が困難になる。このため、脱気レベルの高いインクがインクジェットヘッド内部に至るまで送液して、脱気レベルが低下したインクを強制的に排出していたが、この方式では多量のインクを廃棄することになり、インクの無駄が多い。例えば、脱気装置をヘッドに隣接させる場合（例えば特許文献１）、インクジェットヘッドが大型になり、インクジェット記録装置への取り付け面積もそれに伴い増大する。さらに、製作の複雑化などの問題点がある。非常に複雑なインク供給系であって、新たな脱気装置を設置する必要のある方式（例えば特許文献２）では、従来用いられてきたインク供給系は適用できない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは脱気レベルの低下したインクであっても廃棄することなく、特別な機構を導入することなく再利用することが可能なインクジェット記録装置を提供することである。

本発明のインクジェット記録装置は、被記録媒体にインクを吐出するインクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドにインクを供給するインク供給タンクと、前記インクジェットヘッドと前記インク供給タンクをつなぐインク供給路と、前記インク供給路内に設けられた脱気装置と、脱気後の前記インクを前記脱気装置により再度脱気可能な位置までインクを逆送させるインク逆送手段をもつものである。

これにより、脱気レベルの低下したインクであっても廃棄することなく再度利用することができる。

また、前記インク逆送手段は、前記インク供給タンクと前記インクジェットヘッド間に設置され、かつ脱気後の前記インクを逆送可能な送液用装置であるものである。

これにより、インク送液用装置と逆送用装置との兼用が可能である。

また、前記インク逆送手段は、前記インク供給タンクの高さ位置を変化させるインク供給タンク位置調整装置である。

これにより、前記インク送液用装置に対し、逆送用シーケンスを与える必要がなく、また同時に前記インク供給タンクの位置変化により水頭値が変化し、インクの供給乃至逆送が可能となる。

また、前記インク逆送手段は、前記インク供給タンク内部を負圧もしくは加圧する圧力可変装置である。

これにより、前記インク送液用装置に対し、逆送用シーケンスを与える必要がなく、また同時に前記インク供給タンク内の圧力変化により、インクの供給乃至逆送が可能となる。

また、本発明のインクジェット記録装置は、前記インク供給タンクと前記インクジェットヘッド間に前記インク供給タンクの水頭値を管理する水頭値管理装置を備えたものである。

これにより、前記インク供給タンク内のインク量の変化に関らず水頭値を一定に保ち、安定した液滴の吐出を可能にする。

また、本発明のインクジェット記録装置は、前記インク逆送手段と前記インクジェットヘッドとの間の前記インク供給路にインク及び気体の流れを停止することができる少なくとも一個の止弁を有するものである。

これにより、任意のタイミングでインク及び空気による圧力の停止が可能となり、前記脱気装置内部のインクの脱気レベルが低下しても脱気レベルの低下したインクの拡散を防止することができる。

本発明のインク脱気方法は、インク供給路内に設けられた脱気装置により脱気された前記インクを、インク逆送手段により前記インク供給路を前記脱気装置より前記インク供給タンク側まで逆送させ、再度脱気装置により脱気する方法である。

これにより、新たな経路を設ける必要なく脱気レベルの低下したインクを脱気し、効率的に供給することができる。

本発明は、脱気レベルの低下したインクを脱気を施せる位置まで逆送させ、再び脱気を施すことができ、脱気レベルを上げることにより、再度使用可能にすることができる。これにより、従来は廃棄されていた脱気レベルの低下したインクを利用できることとなり、インクコストが大幅に低減される効果を有する。

実施例１を図１に基づいて説明する。図１は、インクジェットヘッド３は一つしか記載されていないが、このインクジェットヘッド３は複数で構成することも可能である。まず基本的な構成を以下に記述する。

本インクジェット記録装置は、インクを貯留するインクタンク１と脱気装置２とサブタンク９とインクジェットヘッド３がインク供給路１２で接続された構成である。インクはインクタンク１からインク供給路１２を通り脱気装置２で脱気を行う。

脱気装置２は、真空ライン４ 、真空ポンプ５により構成されている。この脱気装置２は、例えば、中空糸フィルター方式を用いたものや、密閉容器にインクを入れ気相部を真空にして脱気する方式のもの、またそれに超音波等を付加し脱気効率を上げる方式のものがある。中空糸フィルター方式は、インクが気体透過性のある膜からなる多数のチューブを通過する時に、チューブの外側の真空ラインを真空にすることによって脱気されるので、非常に脱気効率が高い特徴がある。真空ポンプ５は、水が入っても性能が落ちないドライポンプが望ましいが、油回転真空ポンプを用いる場合は、ポンプのオイルに水が混入しポンプ性能が低下するので、ポンプの入り口に水分を吸着するための、冷媒を用いたトラップを取り付ける事が望ましい。

次に、サブタンク９にはインク量をモニターできるインク量監視センサーが取り付けられている。これはインクタンク１のインク表面水位を示す水頭値がヘッドに対して高すぎる場合、もしくは低すぎる場合においては正常な吐出が行えないためである。前記インク量監視センサーはサブタンク９に内蔵され、サブタンク内のインク量位置をＯＮ・ＯＦＦ信号として検出するものである。

そこで印字等によるインクの減少を自己検知し水頭値を所定の位置に制御できるよう、制御部１３が送液ポンプ７aを駆動させることにより水頭値を制御する。例えば、制御部１３はインク量監視センサーの値を読み込み、その値が水頭値が規定値より低い場合は、制御部１３はチュービングポンプ7ａを駆動し常に規定量になるよう制御する。

また、インク供給路内に止弁８aや止弁８ｂなどを設けることによってインク及び空気の流れを止めることができる。これにより、メンテナンスなどで脱気装置の電源を落とし、放置する場合などでも脱気レベルの低下したインクの拡散を防ぐことができる。

また、インクを送液するための送液ポンプ７ａ、７bにはチュービングポンプを使用する。このため、インク供給路はそこに流れているものが、インク、気体に関らず、一般的には密閉状態となる。

本実施例では、前記送液ポンプ７ｂに対してバイパス路６を設けることにより前記送液ポンプ７ｂの停止による流負荷を逃してインクジェットヘッド３にインクを供給することができる。前記バイパス路６に止弁８ｂを設けることにより、制御部は前記送液ポンプ７ｂの状態に関らずサブタンク９とインクジェットヘッド３とを通液できる自由状態にさせ、送液を正常に行うことを可能とする。ここで、インク供給路が閉鎖状態とならない送液手段の場合はバイパス路を設ける必要は無い。

次にインクの供給について記述する。上記の通り構成された本構成例１において、インクは脱気レベルを上げたインクをインクジェットヘッド３に提供するために送液ポンプ７aにより送液される。その後、当該インクは脱気装置２において脱気され、そのままサブタンク９に充填される。サブタンク９の水頭値が規定値の状態であるときは、制御部は送液ポンプ７ｂを稼動させてインクジェットヘッド３にインクを供給する。これによりインクジェットヘッド３にインクを充填させることができる。上記以外の他の充填方法として、インクジェットヘッド３に吸引治具を取り付けて行う吸引充填などの方法とすることもできる。

上記のような手段で充填されたインクは脱気装置２を通過した後に前記経路をたどるために、長期間放置すると脱気レベルが低下し、インクジェットヘッド３は正常な吐出が行えなくなる。

上記の問題解決のため、充填のために用いられていた送液手段である前記送液ポンプ７a及び送液ポンプ７ｂへの制御部１３からの信号を反転させ、前記送液方向に対して逆送させる。これにより、脱気後のインクをサブタンク９に充填したときとは逆の経路をたどらせて、再度脱気を行える位置まで戻すことができる。

つまりインクジェットヘッド３内及びインク供給路内に存在する脱気レベルの下がったインクをインク供給タンク１側へ送液するため、制御部の指示により、前記止弁８ｂを閉じ、送液ポンプ７a及び７ｂを前記メインタンク側へ送液させる。

ここで制御部は、脱気装置２導入部から供給タンク間に戻されたインクを送液ポンプ７aにより送液させ、前記インクは脱気装置２に供給されそのままサブタンク９に充填される。その際、サブタンク９の水頭値が規定値の状態を示したら、制御部は送液ポンプ７ｂを稼動させ、インクジェットヘッド３にインクを供給させる。このように新たに脱気を施すことによりインクを無駄にせず、インクジェットヘッド３からの正常な吐出を行えるようにする。

以下、本発明の第２の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、インクジェットヘッド３は一つしか記載されていないが、このインクジェットヘッド３は複数で構成することも可能である。

図２は、本発明のインクジェット記録装置のインク供給に係る基本的な構成について模式的に示す構成図であり、使用する器具は実施例１に準ずるため、前述したものについては省略する。

この第２の実施形態ではインク供給タンク１もしくはインクジェットヘッドの高さ位置を可変できるインク供給タンク位置調整装置１０を配置する。このインク供給タンク位置調整装置１０により、インクジェットヘッドに対する相対的な供給タンク１の水頭値を変化させることによりインクを送液させる。具体的には、制御部１３は、インク供給タンク位置調整装置１０により、インク供給タンク１を上げ、水頭値を上げる。

ここで、送液ポンプ７aに対してバイパス路を設け、実施例１における送液ポンプ７ｂ及び止弁８ｂと同様な効果を与える。これによりインクはバイパス路を通り、脱気装置２において脱気され、そのままサブタンク９に充填される。制御部は、サブタンク９の水頭値が規定値の状態で送液ポンプ７ｂを稼動させ、インクジェットヘッド３にインクを供給し、充填する。

ここで、サブタンクまでの充填手法としては前記インク供給タンク１に加圧装置を設置し（インク逆送手段）、インク供給タンク１内部を加圧するなどの手法を用いてインクを送液させることも可能である。

このような形態においても前記インクジェットヘッド３に供給されたインクは放置しておくと脱気レベルが低下し、正常な吐出が行えなくなる。そこで、このインクの脱気レベルをあげるため、このインクを脱気の行える位置まで送液させる。例えばインクジェットヘッドに対して相対的に供給タンクの水頭値を下げるもしくは供給タンク内部を負圧にすることにより、インクは供給タンク側へと移動する。これにより、このインクを再度脱気することができ、脱気レベルの高いインクを供給させることを可能とする。

次に本発明の第３の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、インクジェットヘッド３は一つしか記載されていないが、このインクジェットヘッド３は複数で構成することも可能である。

図３は、本発明のインクジェット記録装置のインク供給に係る基本的な構成について模式的に示す構成図であり、使用する器具は実施例１及び実施例２に準ずるため、前述したものについては省略する。

この第３の実施形態では密閉されたインク供給タンク１内部の圧力を可変できる圧力可変装置１４をインク供給タンク１に配置する。この圧力可変装置１４（インク逆送手段）によりインクを流路に送り出し、送液させる。本実施例でのこの圧力変化装置１４はピストン形状であり、ピストンを引くと内圧が下がり、押すと内圧が下がるものである。同様な作用を生むものとして、例えばポンプ装置などを用いることも可能である。また圧力可変装置１４が作動中のみインク供給タンクを大気と密閉された状態にすることが望ましい。

制御部１３は、圧力可変装置１４によって、インク供給タンク１内部の圧力を高め、流路にインクを送り出す。ここで、送液ポンプ７aに対してバイパス路を設ける。このバイパス路は実施例１における送液ポンプ７ｂ及び止弁８ｂと同様な効果を有するため、インクはバイパス路を通り、脱気装置２において脱気され、そのままサブタンク９に充填される。サブタンク９の水頭値が規定値の状態で、制御部は送液ポンプ７ｂを稼動させてインクジェットヘッド３にインクを供給させるように稼動させることにより、インクジェットヘッド３にインクを充填させる。

このような形態においても前記インクジェットヘッド３に供給されたインクは放置しておくと脱気レベルが低下し、正常な吐出が行えなくなる。そこで脱気レベルをあげるため、圧力可変装置１１を用いてインク供給タンク内部を負圧にすることにより、インクは供給タンク側へと移動し、脱気の行える位置まで送液させ、再び前記充填手段を行い脱気レベルの高いインクを供給させることを可能とする。

本発明の第１の実施例に係るインクジェット記録装置のインク供給に係る基本的な構成について模式的に示す図である。 本発明の第２ の実施例に係るインクジェット記録装置のインク供給に係る基本的な構成について模式的に示す図である。 本発明の第３ の実施例に係るインクジェット記録装置のインク供給に係る基本的な構成について模式的に示す図である。 従来のインクジェット記録装置のインク供給に係る基本的な構成を示す図である。

符号の説明

１ インク供給タンク
２ 脱気装置
３ インクジェットヘッド
４ 真空ライン
５ 真空ポンプ
６ バイパス路
７a、７ｂ 送液ポンプ
８ａ、８ｂ、８ｃ 止弁
９ サブタンク
１０ インク供給タンク位置調整装置
１１ 信号線
１２ インク供給路
１３ 制御部
１４ 圧力可変装置

Claims (7)

1. 被記録媒体にインクを吐出するインクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドにインクを供給するインク供給タンクと、前記インクジェットヘッドと前記インク供給タンクをつなぐインク供給路と、前記インク供給路内に設けられた脱気装置と、脱気後の前記インクを前記脱気装置により再度脱気可能な位置までインクを逆送させるインク逆送手段をもつことを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記インク逆送手段は、前記インク供給タンクと前記インクジェットヘッド間に設置され、かつ脱気後の前記インクを逆送可能な送液用装置であ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。
3. 前記インク逆送手段は、前記インク供給タンクの高さ位置を変化させるインク供給タンク位置調整装置であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記インク逆送手段は、前記インク供給タンク内部を負圧にする圧力可変装置であることを特徴とする請求項１から請求項３に記載のインクジェット記録装置。
5. 前記インク供給タンクと前記インクジェットヘッド間に前記インク供給タンクの水頭値を管理する水頭値管理装置を備えた請求項１から請求項に記載のインクジェット記録装置。
6. 前記インク逆送手段と前記インクジェットヘッドとの間の前記インク供給路にインク及び気体の流れを停止することができる少なくとも一個の止弁を有する請求項１から請求項５に記載のインクジェット記録装置。
7. インク供給路内に設けられた脱気装置により脱気された前記インクを、インク逆送手段により前記インク供給路を前記脱気装置より前記インク供給タンク側まで逆送させ、再度脱気装置により脱気することを特徴とするインク脱気方法。

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