JP3630886B2

JP3630886B2 - Ink supply apparatus and ink jet printing apparatus using the apparatus

Info

Publication number: JP3630886B2
Application number: JP30471496A
Authority: JP
Inventors: 克宏渡邊
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-11-15
Filing date: 1996-11-15
Publication date: 2005-03-23
Anticipated expiration: 2016-11-15
Also published as: JPH10146988A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インク供給装置および該装置を用いるインクジェットプリント装置に関し、特にプリント媒体に対してインクドットを形成することにより画像形成を行うインクジェット方式によるプリント装置およびインク供給装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェットプリント方式は、単色またはカラープリントに対応して用意された複数色のインクを、紙，布，不織布，ＯＨＰ用等のプラスチックフィルムなど種々のプリント媒体上に吐出することによって画像を形成するプリント方法である。この方式を採用したインクジェットプリント装置としては、プリント手段（インクジェットヘッド。以下プリントヘッドともいう）およびそのインク供給手段たるインクタンクを搭載してプリント媒体に対し所定方向に主走査されるキャリッジと、プリント媒体を主走査方向とは異なる方向に搬送（副走査）する搬送手段と、これらを制御するための制御手段とを具備し、プリントヘッドを主走査方向にシリアルスキャンさせながらプリントヘッドに設けられた複数のインク吐出口からインクを吐出させ、一方でシリアルスキャン後に所定量（例えば吐出口配列範囲に対応した１回のシリアルスキャンでのプリント幅）搬送することによってプリント媒体上に順次プリントを行ってゆくものがある。このようなインクジェットプリント方式では、プリント信号に応じてインクを直接プリント媒体上に吐出してプリントを行う所謂ドロップオンデマンド方式が採用され、これは容易で廉価な記録（プリント）方式を提供するものとして広く採用されている。
【０００３】
ところで、上述のようなインクジェットプリント装置では、キャリッジ上のプリントヘッドの傍らに、これと一体もしくは別体にインクタンクをカートリッジとして有し、そのインク残量が無くなったときには新しいカートリッジと交換することによりインク補充を行う形態のもの（カートリッジ交換方式）が最も一般的に広く知られている。
【０００４】
しかしながら、インクジェットプリント装置を印刷や捺染等の産業用目的で使用する場合など、極めて高いプリントデューティが要求される場合には、インク消費量が非常に大きいのでカートリッジ交換方式を用いてインク補充を行っていたのでは作業が煩雑であり、かつカートリッジを交換する間装置を停止させなければならないことから作業効率やスループットも低下することになる。これを避けるためにはカートリッジを大形化し、インク収容量を大とすることも考えられるが、これに伴ってカートリッジを搭載するキャリッジ自体を大形化する必要も生じ得るし、結果として寸法および重量の増したカートリッジないしキャリッジに応じた装置内空間の確保や、キャリッジ駆動手段の大形化および制御手段の複雑化を招き、ひいては装置全体の大形化や製造費用の増大をもたらすことになる。
【０００５】
一方、装置本体の外部に比較的容量の大きな固定の液室を設け、この液室からチューブまたはパイプ等をプリントヘッドまで配管して液の供給を行うようにした装置も知られている。この方式はプリント装置を停止させることなく液室にインクを補充することも可能となるので、上記カートリッジ交換方式が持つ問題点を克服することができる。
【０００６】
この方式を採用したインクジェットプリント装置では、液室からプリントヘッドへの送液を毛細管現象を利用しているのが一般的である。また、液室の液面の高さとプリントヘッドのインク吐出部の高さとの相対的位置関係が、吐出部に形成されるメニスカスの形状に大きな影響を与えるが、このメニスカスの形状はプリント品位を均一かつ安定に保つ上で極めて重要である。従って、インク供給源たる液室の液面高さの変動を極力抑制することが良好なプリント品位を安定して得る上で重要となる。そこで、そのような比較的大容量の液室とは別に、インク供給経路の中間に他の液室（送液用液室）を設け、プリントヘッドへの直接のインク供給はこの送液用液室より行い、上記大容量の液室からは送液用液室へと随時インク補充を行うようにして送液用液室内の液面高さの変動を小さくするようにした構成を採る装置も知られるようになった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる装置には次のような解決すべき課題がある。
【０００８】
比較的大容量である大容量液室から送液用液室へとインクを補充する手段としては、両液室を連通するインク供給経路の途中にポンプ機構を設け、このポンプ機構が大容量液室からインクを汲み上げて送液用液室へと送出する方式が一般的である。また、ポンプ機構を作動させるタイミングの制御方式としては、送液用液室内の液面の所定範囲の最高位点および最低位点を検知するセンサを設け、このセンサの出力に応じてポンプ機構の発停を制御するものが一般的である。すなわち、送液用液室内の液面が低下し最低位点に到ると、センサによりこれを検知してポンプ機構を作動させることにより送液用液室へのインク補充を開始し、液面が上昇して最高位点に到達するとセンサの検出信号に応じてポンプ機構の作動を停止させるような制御である。
【０００９】
しかしこの方式には次のような二つの問題点がある。
【００１０】
一つは、ポンプ機構を停止させる際に、ポンプ停止信号の発信が即座に送液動作の停止につながらないと言う応答性の問題である。例えばポンプ機構として定圧型ポンプを採用した場合には、ポンプ駆動信号を消勢または電源を遮断しても、ポンプ機構は自身の持つ慣性によって暫くの間送液動作を続行する。一方、ポンプ機構として定量型ポンプを採用した場合には、定量型ポンプ特有の間欠動作を緩和する目的でアキュームレータ等の圧力緩衝部品が供給経路途中に設けられるが、ポンプ自体は停止してもアキュームレータが圧力源となって所定量のインクを送液用液室に過剰に供給してしまう。また、定量型ポンプであっても定圧型ポンプと同様、自身の持つ慣性によって駆動信号消勢後も暫くの間送液を続けるタイプのものも少なくない。これらのような送液停止の応答の遅れが生じると、送液用液室に過剰なインクが供給されるために液面が一定となり難くなる。また過剰インクが送出されてきても送液用液室からの溢れが生じることのないようその容量を本来的な必要量以上に大としなければならず、結果的に装置全体の寸法が大となったり、製造コストが増大するという問題も派生する。
【００１１】
二つには、送液用液室内の液面の高さをセンサで検知する方式では、当該センサが故障または動作不良となった場合にポンプ機構の制御を適切に行うことができなくなり、特に最高位点への到達が検知できなくなるとポンプ機構の作動続行によって送液用液室からのインク溢れが生じて大量のインクが浪費される虞れがあり、さらには作業効率を低下させることにもなるのみならず、環境面からも好ましいことではない。かかる問題は、特に上述したような産業目的で使用される装置の場合に顕著となる。
【００１２】
そこで、送液用液室内の液面が最高位点を越えないように、当該最高位点において送液用液室をドレイン管により大容量液室と連絡し、最高位点を越えるような過剰なインクの供給があったときに当該過剰インクを大容量液室へと重力により還流させるようにする方式も採用されてはいる。しかしながら、大容量液室はインク溶剤の蒸発を防ぐ目的で密閉されているのが通常であり、ドレイン管を介してインクが還流しようとする際大容量液室の内圧が高まって還流が円滑に行われなくなり、その結果として送液用液室内の液面の上昇を防ぎ得なくなり、甚だしい場合には溢れすら生じさせてしまう恐れもある。
【００１３】
そこで内径を大としたドレイン管を採用し、当該ドレイン管を介して過剰インクを大容量液室に還流させる一方で、大容量液室内の空気をそのドレイン管を介して逆に送液用液室に逃がすようにすれば過剰インクの還流を阻害する恐れはなくなるものの、耐インク性を考慮した材料で形成されるドレイン管は一般に原材料費および加工費が高価であることから、内径の大なるものを採用することは装置構成価格の点から不利である。また特に、カラープリントを行うために複数色のインクを用意し、複数のインク色に対応して複数の大容量液室および送液用液室を備える装置では、一層その問題が大きくなるし、配管が複雑化するために装置が大形化するという問題を招くことになる。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は以上の問題を解決すべき課題として捉えてなされたもので、そのために本発明インク供給装置は、プリント媒体に対してインクを吐出することによりプリントを行うインクジェットヘッドに対して供給されるインクを貯留する第１液室と、該第１液室に対して補充するインクを貯留する第２液室と、前記第１および第２液室間を連通するとともに、前記第２液室から前記第１液室へインクを補充するために用いられるポンプ機構を有するインク供給経路と、該インク供給経路とは独立して設けられ、前記第１液室に過剰に供給された量のインクを前記第１液室から前記第２液室に戻すため、前記第１液室との接続部が最高位、前記第２液室との接続部が最低位となるように前記第１液室と前記第２液室とを連結するインク戻し経路と、前記インク供給経路および前記インク戻し経路とは独立して設けられ、前記第１および第２液室間を連通し、少なくとも前記インク戻し経路を介してインクが戻される際に、前記インク戻し経路を移動する空気量に相当する量の空気を前記第２液室から前記第１液室へ送り返す空気連通経路と、を具える。
【００１６】
ここで、前記第２液室は前記第１液室より容量が大であり、前記第１液室内の液面高さと前記インクジェットヘッドの高さとの差を所定範囲に保つべく前記インク補充が行われるものとすることができる。
【００１８】
加えて、以上の形態において、前記第１および第２液室の内一方のみに大気連通孔を有し、他方は前記空気連通経路および前記一方の液室に設けられた前記大気連通孔を介して大気と連通するようにすることができる。
【００１９】
また、本発明は、インクを吐出するインクジェットヘッドを用いてプリント媒体に対しプリントを行うインクジェットプリント装置において、上記いずれかの形態のインク供給装置と、前記プリントに際し前記インクジェットヘッドと前記プリント媒体とを相対的に移動させる移動手段と、を具える。
【００２１】
ここで、前記インクジェットヘッドは色調を異にするインクに対応して複数用いられ、前記インク供給装置は当該複数のインクジェットヘッドに対応して複数設けられるものとすることができる。
【００２２】
さらに、前記インクジェットヘッドは、前記インクを吐出するためのエネルギとしてインクに膜沸騰を生じさせる熱エネルギを発生する発熱素子を有するものとすることができる。
【００２３】
加えて、以上のプリント装置は、前記プリント媒体として布帛を用いる捺染装置の形態とすることができる。
【００２４】
なお、本明細書において「プリント」、「記録」とは、文字，図形等有意の情報を形成する場合のみならず、有意無意を問わず、また人間が視覚で知覚しうるように顕在化したものであるか否かを問わず、プリント媒体上に液体を付与することによって広く画像，模様，パターン等を形成する、または媒体の加工を行う場合も言うものとする。
【００２５】
また、「プリント媒体」とは、一般的な記録装置で用いられている紙のみならず、広く布，プラスチックフィルム，金属板等、ヘッドによって吐出されるインクを受容可能なものも言うものとする。
【００２６】
さらに「インク」とは、上記「プリント」の定義と同様広く解釈されるべきもので、プリント媒体上に付与されることによって画像，模様，パターン等の形成、またはプリント媒体の加工に供されうる液体を言うものとする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。
【００２８】
（第１例）
図１は本発明に係るインクジェットプリント装置の構成の一例を示す斜視図である。ここで１はプリント装置本体を示し、当該プリント装置は大略、インクジェットヘッド（プリントヘッド）にインクを供給する供給装置たるインク供給部１００、プリント動作に際しインクジェットヘッドを所定方向に移動させる主走査手段を含むプリンタ部２００、およびプリント媒体である布を搬送するための副走査手段である布搬送部３００により構成されている。
【００２９】
本例におけるプリント媒体である布３０１は、ロール状態のまま布供給ローラ３０２にセットされ、ここから引き出される布３０１は各部ガイドローラ３０３および３０４により案内されながらプリンタ部２００の下側を通過し、ガイドローラ３０５および３０６により適度の張力を与えられた後、布巻き取りローラ３０７に到達して巻き取られる。
【００３０】
布搬送部３００の上方にはプリンタフレーム２０１が配置されており、このプリンタフレーム２０１には、布３０１の搬送方向（Ｂ方向）と直交する方向（Ａ方向）に、２本のガイドレール２０２および２０３が互いに平行に支持固定されている。２本のガイドレール２０２および２０３には、その延在方向（Ａ方向）に移動可能にキャリッジ２０４が支持されており、このキャリッジ２０４上には例えば１６本のプリントヘッド（代表として２０５ａおよび２０５ｂのみを図示してある）が布３０１と対向する部位に取り付けられている。なお、これら本例のプリントヘッドは、プリント媒体と対向する部位に、主走査方向と異なる方向に複数のインク吐出口を具備し、インクを吐出するためのエネルギとしてインクに膜沸騰を生じさせる熱エネルギを発生する発熱素子を有する形態のものを用いている。
【００３１】
主走査手段の構成要素であるキャリッジ２０４は不図示の駆動源から適宜の伝動機構を介して動力の伝達を受け、これに伴ってガイドレール２０２および２０３に案内されながらＡ方向に移動を開始し、その移動の過程で画像情報等に応じて供給されるインク吐出命令によりプリントヘッド２０５ａ，２０５ｂ等がインク吐出動作を行い、移動終了時には布３０１上のプリントヘッド対向部位に、吐出されたインクによる１行分のプリントが行われる。この後、布３０１が不図示の駆動源および布送りベルトなどの搬送機構によりＢ方向へ所定量だけ搬送されると共に、キャリッジ２０４はプリント動作開始位置に復帰する。そして再びキャリッジを移動させつつプリントヘッド２０５ａ，２０５ｂ等に吐出命令に応じてインク吐出動作を行わせ、次行のプリントを実行する。而してかかる一連の動作を繰り返すことにより、布３０１上には連続的なプリントが行われることになる。
【００３２】
なお、プリントヘッド２０５ａ，２０５ｂをはじめ１６本のプリントヘッドにはインクチューブ群２０６が接続されており、吐出動作等を繰り返す度に消費された分のインクが当該インクチューブ群２０６を介して供給部１００から供給されるようになっている。
【００３３】
図２は本例の主要部たる供給部の詳細な構成例を示す斜視図である。なお本例プリント装置では図１に示したようにカラープリントを行うために、本来は複数色のインクに対応して複数のインク室を具備しているが、図では説明を分かり易くするために１色分の構成のみを示している。すなわち実際には、他の色に関しても同様の構成が図の供給部１００のフレーム１０１内に並置される。
【００３４】
供給部フレーム１０１の底部には車輪１０２が設けられており、これによって供給部１００を適切に移動させることが可能となっている。また、フレーム１０１の内部には大容量の液室１２１およびポンプ機構１６１を搭載したサブフレーム１１１が収納されており、このサブフレーム１１１の底部にも車輪１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ等が設けられ、ポンプ機構１６１のメンテナンス時等においてフレーム１０１からサブフレーム１１１を容易に引き出せる構成となっている。
【００３５】
第２の液室たる大容量の液室１２１にはインク補給口１２１ａが設けられ、これを介して随時インク補給を行うことが可能である。また液室１２１の下部にはインクチューブ１７１の一端が接続されており、その他端はポンプ機構１６１の吸込側に接続されている。さらにポンプ機構１６１の吐出側にはインクチューブ１５１の一端が接続されており、その他端は第１の液室たる送液用液室１３１に接続されている。従って、ポンプ機構１６１を駆動すると、液室１２１内のインクがインクチューブ１７１を介して吸い込まれ、インクチューブ１５１を介して送液用液室１３１内へと送出されることになる。
【００３６】
一方、送液用液室１３１の所定の部位にはインク戻し経路としてのドレイン管１４１の一端が接続されており、その他端は液室１２１に接続されている。従って、送液用液室１３１内の液面がドレイン管１４１の接続位置まで到達すると、余分のインクはドレイン管１４１を介して溢出し、液室１２１に還流する。なお、本例の構成ではインクはドレイン管１４１内を重力の作用によって流れ落ちるので、その流れが円滑に行われるようにするためにも、またドレイン管１４１内にインク溜まりが生じないようにするためにも、ドレイン管１４１は送液用液室１３１との接続部位を最高位とし、液室１２１に向かって高さを漸減するようになし、液室１２１との接続部位が最低位となるようにするのが望ましい。
【００３７】
１８１は本例の特に要部をなす空気連通管であり、一端が大容量の液室１２１に、他端が送液用液室１３１に接続されている。また、１３１ａは送液用液室１３１の上部に設けた大気連通孔である。
【００３８】
図３〜図５は図１および図２に示した装置の特にインク供給系を模式的に示す図であり、これら図を用いて当該供給系に接続される主要な構成要素の機能および動作を説明する。
【００３９】
プリントヘッド２０５ａと送液用液室１３１内の液面との相対的な鉛直方向距離（相対高さ。図３において符号Ｈで示す）は、プリントヘッド２０５ａのインク吐出口２５０に形成されるインクメニスカスの形状に大きな影響を与えるので、変動を極力小さくするのが望ましい。大気連通孔１３１ａはプリントヘッド２０５ａと送液用液室１３１内の液面との相対高さを適切な水頭差として効果あらしめるものである。
【００４０】
また、送液用液室１３１からプリントヘッド２０５ａへのインクの供給は、インク供給チューブ１９１内の毛細管現象によって行われるが、本例装置で用いているプリントヘッド２０５ａは多数の吐出口２５０を配列してなるものであるため、プリントヘッド２０５ａの一部位（例えば吐出口配列範囲の片側の部分）にのみ供給チューブを接続したのでは十分な量のインクを速やかに供給することができない虞がある。そこで本例では供給チューブ１９１を複数本（図示の例では符号１９１ａおよび１９１ｂで示す２本）に分岐し、プリントヘッド２０５ａの複数の部位（図示の例では吐出口配列範囲の両側の部分）に接続して送液を行っている。
【００４１】
また、大容量の液室１２１の内部はドレイン管１４１および空気連通管１８１を介して送液用液室１３１に連通しており、送液用液室１３１に設けられた大気連通孔１３１ａを通してのみ大気と連通されている。従って、液室１２１からのインク溶剤の蒸発は最小限に抑えられ、濃度等インクの品質を長く均一に保持することができる。
【００４２】
図４は大容量の液室１２１から送液用液室１３１へとインクを補充する際のインクおよび空気の流れを示したものである。図において模式的に示した最低位液面センサ５０１によって送液用液室１３１内の液面の低下が検知され、検知信号Ｄが生成されると、当該検知信号Ｄに応じポンプ機構１６１が駆動される。ポンプ機構１６１はインクチューブ１７１を介して液室１２１からインクを吸い上げ、インクチューブ１５１を介して送液用液室１３１に送出する。この際、液室１２１の内部は吸い出された量だけインクの容量が減少してその分負圧状態となるが、ドレインチューブ１４１や空気連通管１８１を介して送液用液室１３１内の空気が流入するので、液室１２１内の圧力変化は一瞬にして解消され、これを無視できるものとなる。
【００４３】
一方、送液用液室１３１の内部では、新たに送り込まれてきた量だけインク容量が増加するが、その増分に対応する量の空気が液室１２１に流出するので、送液用液室１３１内の圧力変動も一瞬に解消される。
【００４４】
すなわち、ポンプ機構１６１を駆動している際にも、大容量の液室１２１、送液用液室１３１、ドレイン管１４１、インクチューブ１５１、ポンプ機構１６１、インクチューブ１７１および空気連通管１８１内のインクおよび空気の容積の総和に変化はなく、従って大気連通孔１３１ａを介しての空気の出入りが実質的に生じないために、インクの蒸発を極力抑制することができる。
【００４５】
図５は送液用液室１３１内の液面が最上点に到達し、ドレイン管１４１を介してインクが大容量の液室に還流するときの状態を示す。本例においては、製造コストを低減化する目的で、また配管を簡便にして装置の寸法を小さくする目的で、ドレイン管１４１として内径寸法のそれほど大きくないものを用いている。このため、インクがドレイン管１４１を通過する際には、図に示すように、自身の表面張力によって管内を塞ぎながら一塊となって落下しようとし、その結果当該落下しようとするインクがドレイン管１４１内に予め存在していた空気を一気に液室１２１内へと押し込む作用をする。
【００４６】
従って、液室１２１の内部では、ポンプ機構１６１によって汲み出されたインクの容積と、ドレイン管１４１を介して流入してくるインクおよび空気の和の容積とが一致せず、液室１２１内の圧力が高まってドレイン管１４１を落下しようとするインクの動きを阻害する要因となりうる。
【００４７】
しかし本例では、大容量の液室１２１と送液用液室１３１とは空気連通管１８１を介して連通しているので、ドレイン管１４１内に存在していた空気が上記インク落下に伴って液室１２１に押し込まれる際に、その空気量に相当する量の空気が液室１２１から空気連通管１８１を介して送液用液室１３１に送り返されるので、液室１２１内の圧力変動を最小限に抑えることができる。また、同様に送液用液室１３１内の圧力変動も最小に抑えることができるので、大気連通孔１３１ａを通しての空気の出入りも最小限に抑制することができ、その結果としてインクの蒸発量も極力小さくすることができることになる。
【００４８】
（第２例）
図６は、本発明の実施形態の第２例に係るインク供給系を模式的に示す図である。上述の第１例では、大気連通孔を第１の液室たる送液用液室１３１に設けたが、本例は大気連通孔（１２１ａ）を第２の液室たる大容量の液室１２１に設けてある。
【００４９】
他の構成は上述第１例と同様であって、送液用液室１３１および大容量液室１２１も空気連通管１８１を介して接続されており、従ってプリントヘッド２０５ａの吐出口付近に形成されるインクメニスカスの形状を安定保持することや、ドレイン管１４１内をインクが円滑に移動すること、またその際に送液用液室１３１および大容量液室１２１内に生じる圧力変動を最小限にすること等についても上述第１例と同様の効果を得ることができる。
【００５０】
而して本例構成が第１例に比してさらに有利な点は、次の通りである。すなわち、印刷や捺染等の産業用に供されるプリント装置では第２の液室たる大容量の液室１２１の容積が第１の液室たる送液用液室１３１の容積よりはるかに大である場合が多く、従って、一般に大容量液室内のインクは、その容積に対する空気に触れている部分の面積の割合が、送液用液室内のインクのそれと比べて小さい。その結果、大気連通孔を本例の如く大容量液室側に設ける方が、インクの蒸発ないしは送液用液室に対するインク補充動作の観点から有利であると考えられるのである。
【００５１】
（その他）
次に、以上のような装置を用いたインクジェット捺染記録の工程全体を説明する。上述のインクジェット記録装置を用いて、インクジェット印捺工程を経た後、布帛を乾燥（自然乾燥を含む）させる。そして、引き続き布帛繊維上の染料を拡散させ、かつ繊維への染料を反応定着させる工程を施す。この工程により、充分な発色性と染料の固着による堅牢性を得ることができる。
【００５２】
この拡散、反応定着工程は従来公知の方法でよく、例えば、スチーミング法が挙げられる。なお、この場合、印捺工程の前に、予め布帛にアルカリ処理を施してもよい。
【００５３】
その後、後処理工程において、未反応の染料の除去および前処理に用いた物質の除去が行われる。最後に、欠陥補正、アイロン仕上げ等の整理仕上げ工程を経て記録が完成する。
【００５４】
特に、インクジェット捺染用布帛としては、
（１）インクを十分な濃度に発色させ得ること、
（２）インクの染着率が高いこと、
（３）インクが布帛上で速やかに乾燥すること、
（４）布帛上での不規則なインクの滲みの発生が少ないこと、
（５）装置内での搬送性に優れていること、
等の性能が要求される。これらの要求性能を満足させるために、本発明において、必要に応じて布帛に対し、あらかじめ前処理を施しておくことができる。例えば、特開昭６２−５３４９２号公報においてはインク受容層を有する布帛類が開示され、また、特公平３−４６５８９号公報においては還元防止剤やアルカリ性物質を含有させた布帛の提案がなされている。このような前処理の例としては、布帛に、アルカリ性物質、水溶性高分子、合成高分子、水溶性金属塩、尿素およびチオ尿素から選ばれる物質を含有させる処理を挙げることができる。
【００５５】
アルカリ性物質としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の水酸化アルカリ金属、モノ，ジ，トリエタノールアミン等のアミン類、炭酸ナトリウム，炭酸カリウム，重炭酸ナトリウム等の炭酸もしくは重炭酸アルカリ金属塩等が挙げられる。さらに酢酸カルシウム、酢酸バリウム等の有機酸金属塩やアンモニアおよびアンモニア化合物等がある。また、スチーミングおよび乾熱下でアルカリ物質となるトリクロロ酢酸ナトリウム等も用い得る。特に好ましいアルカリ性物質としては、反応性染料の染色に用いられる炭酸ナトリウムおよび重炭酸ナトリウムがある。
【００５６】
水溶性高分子としては、トウモロコシ，小麦等のデンプン物質、カルボキシメチルセルロース，メチルセルロース，ヒドロキシエチルセルロース等のセルロース系物質、アルギン酸ナトリウム，アラビアゴム，ローカスイトビーンガム，トラガントガム，グアガム，タマリンド種子等の多糖類、ゼラチン，カゼイン等の蛋白質物質、タンニン系物質，リグニン系物質等の天然水溶性高分子が挙げられる。
【００５７】
また、合成高分子としては、例えば、ポリビニルアルコール系化合物，ポリエチレンオキサイド系化合物，アクリル酸系水溶性高分子，無水マレイン酸系水溶性高分子等が挙げられる。これらの中でも多糖類系高分子やセルロース系高分子が好ましい。
【００５８】
水溶性金属塩としては、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属のハロゲン化物のように、典型的なイオン結晶を作るものであって、ｐＨ４〜１０である化合物が挙げられる。かかる化合物の代表的な例としては、例えば、アルカリ金属では、ＮａＣｌ，Ｎａ_２ＳＯ_４，ＫＣｌおよびＣＨ_３ＣＯＯＮａ等が挙げられ、また、アルカリ土類金属としては、ＣａＣｌ_２およびＭｇＣｌ_２等が挙げられる。中でもＮａ，ＫおよびＣａの塩類が好ましい。
【００５９】
前処理において上記物質等を布帛に含有させる方法は、特に制限されないが、通常行われる浸漬法、パッド法、コーティング法、スプレー法などを挙げることができる。
【００６０】
さらに、インクジェット捺染用布帛に付与される捺染インクは、布帛上に付与した状態では単に付着しているに過ぎないので、引き続き繊維への染料等インク中の色素の定着工程を施すのが好ましい。このような定着工程は、従来公知の方法でよく、例えば、スチーミング法、ＨＴスチーミング法、サーモフィックス法、あらかじめアルカリ処理した布帛を用いない場合は、アルカリパッドスチーム法、アルカリブロッチスチーム法、アルカリショック法、アルカリコールドフィックス法等が挙げられる。また、定着工程は、染料によって反応過程を含むものと含まないものとがあり、後者の例としては繊維に含浸させて物理的に離脱しないようなものがある。また、インクとしては所要の色素を有するものであれば適宜のものを用いることができ、染料に限られず顔料を含むものでもよい。
【００６１】
さらに未反応の染料の除去および前処理に用いた物質の除去は、上記反応定着工程の後に従来公知の方法に準じ、洗浄により行うことができる。なお、この洗浄の際に従来のフィックス処理を併用することが好ましい。
【００６２】
以上述べた後処理工程が施されたプリント物は、その後所望の大きさに切り離され、切り離された片は、縫着，接着，溶着等、最終的な加工品を得るための工程が施され、ワンピース，ドレス，ネクタイ，水着等の衣類や布団カバー，ソファカバー，ハンカチ，カーテン等が得られる。布帛を縫製等により加工して衣類やその他の日用品とする方法は、従来より公知の技術である。
【００６３】
なお、プリント用媒体としては、布帛，壁布，刺しゅうに用いられる糸、壁紙、紙、ＯＨＰ用フィルム、アルマイト等の板状物その他インクジェット技術を用いて所定の液体を付与可能な種々のものが挙げられ、布帛とは、素材，織り方，編み方を問わず、あらゆる織物，不織布およびその他の布地を含む。
【００６４】
本発明のようなインクジェットプリント方式を採用する場合には、その中でも、インク吐出を行わせるために利用されるエネルギとして熱エネルギを発生する手段を備え、前記熱エネルギによりインクの状態変化を生起させる方式、すなわちキヤノン株式会社が提唱するバブルジェット方式のプリントヘッド、プリント装置を用いることで優れた効果をもたらすものである。かかる方式によればプリントの高密度化，高精細化が達成できるからである。
【００６５】
その代表的な構成や原理については、例えば、米国特許第４７２３１２９号明細書，同第４７４０７９６号明細書に開示されている基本的な原理を用いて行うものが好ましい。この方式は所謂オンデマンド型，コンティニュアス型のいずれにも適用可能であるが、特に、オンデマンド型の場合には、液体（インク）が保持されているシートや液路に対応して配置されている電気熱変換体に、プリント情報に対応していて核沸騰を越える急速な温度上昇を与える少なくとも１つの駆動信号を印加することによって、電気熱変換体に熱エネルギを発生せしめ、プリントヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせて、結果的にこの駆動信号に一対一で対応した液体（インク）内の気泡を形成できるので有効である。この気泡の成長，収縮により吐出用開口を介して液体（インク）を吐出させて、少なくとも１つの滴を形成する。この駆動信号をパルス形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が行われるので、特に応答性に優れた液体（インク）の吐出が達成でき、より好ましい。このパルス形状の駆動信号としては、米国特許第４４６３３５９号明細書，同第４３４５２６２号明細書に記載されているようなものが適している。なお、上記熱作用面の温度上昇率に関する発明の米国特許第４３１３１２４号明細書に記載されている条件を採用すると、さらに優れたプリントを行うことができる。
【００６６】
プリントヘッドの構成としては、上述の各明細書に開示されているような吐出口，液路，電気熱変換体の組合せ構成（直線状液流路または直角液流路）の他に熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成を開示する米国特許第４５５８３３３号明細書，米国特許第４４５９６００号明細書を用いた構成も本発明に含まれるものである。加えて、複数の電気熱変換体に対して、共通するスリットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開示する特開昭５９−１２３６７０号公報や熱エネルギの圧力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開示する特開昭５９−１３８４６１号公報に基いた構成としても本発明の効果は有効である。すなわち、プリントヘッドの形態がどのようなものであっても、本発明によればプリントを確実に効率よく行うことができるようになるからである。
【００６７】
加えて、プリントヘッドは、プリント装置の形態に対応して構成できるのは勿論であり、所謂ラインプリンタ形態のものに対してはプリント媒体の幅に対応した範囲にわたって吐出口を配列したものとすればよい。また、上例のようなシリアルタイプのプリントヘッドとしては、装置本体に固定されたプリントヘッド、あるいは装置本体に装着されることで装置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給が可能になる交換自在のチップタイプのプリントヘッド、あるいはプリントヘッド自体に一体的にインクタンクが設けられたカートリッジタイプのプリントヘッドを用いた場合にも本発明は有効である。
【００６８】
また、本発明のプリント装置の構成として、プリントヘッドの吐出回復手段、予備的な補助手段等を付加することは本発明の効果を一層安定できるので、好ましいものである。これらを具体的に挙げれば、プリントヘッドに対してのキャッピング手段、クリーニング手段、加圧或は吸引手段、電気熱変換体或はこれとは別の加熱素子或はこれらの組み合わせを用いて加熱を行う予備加熱手段、プリントとは別の吐出を行なう予備吐出手段を挙げることができる。
【００６９】
さらに加えて、以上説明した本発明実施例においては、インクを液体として説明しているが、室温やそれ以下で固化するインクであって、室温で軟化もしくは液化するものを用いてもよく、あるいはインクジェット方式ではインク自体を３０℃以上７０℃以下の範囲内で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあるように温度制御するものが一般的であるから、使用プリント信号付与時にインクが液状をなすものを用いてもよい。加えて、熱エネルギによる昇温を、インクの固形状態から液体状態への状態変化のエネルギとして使用せしめることで積極的に防止するため、またはインクの蒸発を防止するため、放置状態で固化し加熱によって液化するインクを用いてもよい。いずれにしても熱エネルギのプリント信号に応じた付与によってインクが液化し、液状インクが吐出されるものや、プリント用媒体に到達する時点ではすでに固化し始めるもの等のような、熱エネルギの付与によって初めて液化する性質のインクを使用する場合も本発明は適用可能である。このような場合のインクは、特開昭５４−５６８４７号公報あるいは特開昭６０−７１２６０号公報に記載されるような、多孔質シート凹部または貫通孔に液状又は固形物として保持された状態で、電気熱変換体に対して対向するような形態としてもよい。本発明においては、上述した各インクに対して最も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行するものである。
【００７０】
さらに加えて、本発明の形態としては、コンピュータ等の情報処理機器の画像出力端末として用いられるものの他、リーダ等と組合せた複写装置の形態を採るもの等であってもよい。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、第１および第２の液室双方の空気室部分を連通させるようにしたので、後者から前者へのインク補充動作時や前者から後者へのインク還流動作時に生じる両液室内の圧力変動を互いに相殺することができる。そのため、インク補充時の第２の液室から第１の液室へのインク供給や、第１の液室に過補充された量のインクの第２の液室への還流を円滑に行うことができる。また、第１の液室からのインク溢れの危険を未然に防止することにより、安全で効率のよいプリント動作を行うことが可能となる。また、上記還流が円滑に行われることから、当該還流経路の配管として径の小なるものを選択することができ、装置の低価格化および小型化に資することができる。さらに、両液室双方の空気室部分を連通させて両液室内の圧力変動を相殺し合う構成としたことは、プリントヘッドと第１の液室との適切な水頭差を定めるべく設けられる大気連通孔を介しての補充・還流動作時の空気の出入りを極力小さくすることを可能とし、従ってインク蒸発量を最小限に抑えることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るインクジェットプリント装置の構成の一例を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態の第１例に係り、図１の装置の主要部たる供給部の詳細な構成例を示す斜視図である。
【図３】図１に示した装置のインク供給系を模式的に示す図である。
【図４】図３の供給系による大容量の液室から送液用液室へとインクを補充する際のインクおよび空気の流れを示した模式図である。
【図５】図３の供給系による送液用液室から大容量の液室へとインクを還流する際のインクおよび空気の流れを示した模式図である。
【図６】本発明の実施形態の第２例に係るインク供給系を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１００インク供給部
１２１大容量液室（第２の液室）
１３１送液用液室（第１の液室）
１３１ａ大気連通孔
１４１ドレイン管
１５１，１７１インクチューブ
１６１ポンプ機構
１８１空気連通管
２００プリンタ部
２０５プリントヘッド
３００布搬送部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ink supply apparatus and an ink jet printing apparatus using the apparatus, and more particularly to an ink jet printing apparatus and an ink supply apparatus for forming an image by forming ink dots on a print medium.
[0002]
[Prior art]
Inkjet printing is a print that forms an image by ejecting a single color or multiple colors of ink prepared for color printing onto various print media such as paper, cloth, non-woven fabric, and plastic films for OHP. Is the method. As an ink jet printing apparatus adopting this method, a printing means (ink jet head; hereinafter also referred to as a print head) and an ink tank serving as the ink supply means are mounted, a carriage that is main-scanned in a predetermined direction with respect to a print medium, A conveyance unit that conveys (sub-scans) the medium in a direction different from the main scanning direction and a control unit for controlling the medium are provided in the print head while serially scanning the print head in the main scanning direction. Ink is ejected from a plurality of ink ejection ports, and on the other hand, after serial scanning, a predetermined amount (for example, printing width in one serial scan corresponding to the ejection port array range) is conveyed to sequentially print on the print medium. There is something to go. In such an inkjet printing method, a so-called drop-on-demand method is employed in which printing is performed by ejecting ink directly onto a print medium in accordance with a print signal, which provides an easy and inexpensive recording (printing) method. Widely adopted as
[0003]
By the way, in the ink jet printing apparatus as described above, an ink tank is provided as a cartridge integrally with or separately from the print head on the carriage, and when the remaining ink amount is exhausted, it is replaced with a new cartridge. An ink replenishing type (cartridge replacement method) is most widely known.
[0004]
However, when an extremely high print duty is required, such as when the inkjet printing apparatus is used for industrial purposes such as printing and textile printing, the ink consumption is very large. However, the work is complicated, and the apparatus must be stopped while the cartridge is exchanged, so that work efficiency and throughput are also lowered. In order to avoid this, it is conceivable to increase the cartridge size and increase the ink storage capacity. However, the carriage itself for mounting the cartridge may need to be increased in size. Ensuring space in the apparatus corresponding to the cartridge or carriage that has increased in weight, increasing the size of the carriage drive means, and complicating the control means, leading to an increase in the size of the entire apparatus and an increase in manufacturing costs. .
[0005]
On the other hand, there is also known an apparatus in which a fixed liquid chamber having a relatively large capacity is provided outside the apparatus main body, and a liquid is supplied by piping a tube or a pipe from the liquid chamber to a print head. This method makes it possible to replenish ink in the liquid chamber without stopping the printing apparatus, so that the problem of the cartridge replacement method can be overcome.
[0006]
In an inkjet printing apparatus employing this method, it is common to use a capillary phenomenon for feeding liquid from a liquid chamber to a print head. In addition, the relative positional relationship between the height of the liquid level in the liquid chamber and the height of the ink discharge portion of the print head has a significant effect on the shape of the meniscus formed on the discharge portion. It is extremely important to keep it uniform and stable. Therefore, it is important to suppress fluctuations in the liquid level of the liquid chamber as an ink supply source as much as possible in order to stably obtain good print quality. Therefore, in addition to such a relatively large-capacity liquid chamber, another liquid chamber (liquid feeding liquid chamber) is provided in the middle of the ink supply path, and the direct ink supply to the print head is performed by this liquid feeding liquid. There is also an apparatus that is configured to reduce the fluctuation of the liquid surface height in the liquid feeding liquid chamber by performing ink replenishment as needed from the large volume liquid chamber to the liquid feeding liquid chamber. Became known.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, this apparatus has the following problems to be solved.
[0008]
As a means for replenishing ink from the large-capacity liquid chamber having a relatively large capacity to the liquid-feeding liquid chamber, a pump mechanism is provided in the middle of the ink supply path that communicates the two liquid chambers. In general, the ink is pumped from the chamber and sent to the liquid feeding chamber. Further, as a timing control method for operating the pump mechanism, a sensor for detecting the highest and lowest points of a predetermined range of the liquid level in the liquid feeding liquid chamber is provided, and the pump mechanism is controlled according to the output of this sensor. The one that controls start and stop is common. That is, when the liquid level in the liquid feeding liquid chamber decreases and reaches the lowest point, the sensor detects this and activates the pump mechanism to start refilling the liquid feeding liquid chamber. When the pressure rises and reaches the highest point, the control is such that the operation of the pump mechanism is stopped according to the detection signal of the sensor.
[0009]
However, this method has the following two problems.
[0010]
One is a response problem that when the pump mechanism is stopped, the pump stop signal is not immediately transmitted to stop the liquid feeding operation. For example, when a constant pressure pump is employed as the pump mechanism, the pump mechanism continues the liquid feeding operation for a while due to its own inertia even if the pump drive signal is turned off or the power supply is shut off. On the other hand, when a quantitative pump is used as the pump mechanism, a pressure buffering part such as an accumulator is provided in the supply path for the purpose of relaxing the intermittent operation peculiar to the quantitative pump. Becomes a pressure source and excessively supplies a predetermined amount of ink to the liquid feeding chamber. In addition, there are many types of metering pumps that, like the constant pressure pumps, continue to feed liquids for a while after the drive signal is deactivated due to their own inertia. When such a delay in response to liquid supply stop occurs, excessive liquid is supplied to the liquid supply liquid chamber, so that the liquid level becomes difficult to be constant. In addition, even if excess ink is delivered, the capacity must be larger than the necessary amount so that overflow from the liquid delivery chamber does not occur, resulting in a large overall device size. And the problem of increased manufacturing costs also arises.
[0011]
Secondly, in the method in which the height of the liquid level in the liquid feeding chamber is detected by a sensor, the pump mechanism cannot be properly controlled when the sensor fails or malfunctions. If the arrival at the highest point cannot be detected, the pump mechanism may continue to operate, resulting in ink overflow from the liquid-feeding liquid chamber, and a large amount of ink may be wasted. It is not preferable from an environmental point of view. Such a problem becomes prominent particularly in the case of an apparatus used for industrial purposes as described above.
[0012]
Therefore, in order to prevent the liquid level in the liquid feeding liquid chamber from exceeding the highest point, the liquid feeding liquid chamber is communicated with the large-capacity liquid chamber by the drain pipe at the highest point, and an excessive amount exceeding the highest point is reached. A system is also adopted in which when excess ink is supplied, the excess ink is refluxed to the large volume liquid chamber by gravity. However, the large-capacity liquid chamber is usually sealed for the purpose of preventing evaporation of the ink solvent, and when the ink attempts to recirculate through the drain tube, the internal pressure of the large-capacity liquid chamber increases and the recirculation is smoothly performed. As a result, it is impossible to prevent the rise of the liquid level in the liquid-feeding liquid chamber, and in a severe case, there is a possibility of even overflowing.
[0013]
Therefore, a drain pipe having a large inner diameter is adopted, and excess ink is refluxed to the large volume liquid chamber through the drain pipe, while the liquid in the large volume liquid chamber is reversely fed through the drain pipe. If it is allowed to escape to the chamber, there is no risk of hindering the reflux of excess ink, but the drain tube formed of a material that takes ink resistance into consideration generally has a high raw material cost and processing cost, so the inner diameter increases. Adopting one is disadvantageous from the viewpoint of the equipment configuration price. In particular, in an apparatus that prepares a plurality of color inks for color printing and includes a plurality of large-capacity liquid chambers and liquid-feeding liquid chambers corresponding to a plurality of ink colors, the problem becomes even greater. Since piping becomes complicated, the problem that an apparatus will enlarge will be caused.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made in view of the above problems as problems to be solved. For this purpose, the ink supply device of the present invention is supplied to an inkjet head that performs printing by discharging ink onto a print medium. A first liquid chamber for storing ink, a second liquid chamber for storing ink to be replenished to the first liquid chamber, and communication between the first and second liquid chambers. As well as Used to replenish ink from the second liquid chamber to the first liquid chamber With pump mechanism An ink supply path and the ink supply path are provided independently of each other, and an excessive amount of ink supplied to the first liquid chamber is transferred from the first liquid chamber to the second liquid chamber. In order to return, the first liquid chamber and the second liquid chamber are connected so that the connecting portion with the first liquid chamber is at the highest level and the connecting portion with the second liquid chamber is at the lowest level. An ink return path, the ink supply path, and the ink return path are provided independently, and are between the first and second liquid chambers. When the ink is returned through at least the ink return path, air corresponding to the amount of air moving through the ink return path is sent back from the second liquid chamber to the first liquid chamber. An air communication path.
[0016]
here, The second liquid chamber has a larger capacity than the first liquid chamber, and the ink replenishment is performed so as to keep the difference between the liquid level height in the first liquid chamber and the height of the inkjet head within a predetermined range. can do.
[0018]
In addition, in the above embodiment, only one of the first and second liquid chambers has an air communication hole, and the other is connected to the air communication path and the air communication hole provided in the one liquid chamber. To communicate with the atmosphere.
[0019]
According to another aspect of the present invention, there is provided an ink jet printing apparatus that performs printing on a print medium using an ink jet head that discharges ink. The ink supply apparatus according to any one of the above aspects, and the ink jet head and the print medium at the time of printing. Moving means for relatively moving.
[0021]
here, A plurality of ink jet heads may be used corresponding to inks having different color tones, and a plurality of ink supply devices may be provided corresponding to the plurality of ink jet heads.
[0022]
Further, the ink jet head may include a heating element that generates thermal energy that causes film boiling in the ink as energy for ejecting the ink.
[0023]
In addition, the above printing apparatus can be in the form of a textile printing apparatus that uses a fabric as the print medium.
[0024]
In this specification, “print” and “record” are not only used to form significant information such as characters and figures, but also manifested so that humans can perceive them visually, regardless of significance. Regardless of whether or not it is an object, it is also possible to form a wide range of images, patterns, patterns, etc. by applying a liquid on the print medium, or to process the medium.
[0025]
In addition, “print medium” refers not only to paper used in general recording apparatuses but also to materials that can accept ink ejected by the head, such as cloth, plastic film, metal plate, and the like. .
[0026]
Furthermore, “ink” should be interpreted widely as the definition of “print” above, and can be used for forming an image, a pattern, a pattern, etc. or processing the print medium by being applied on the print medium. Say liquid.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0028]
(First example)
FIG. 1 is a perspective view showing an example of the configuration of an inkjet printing apparatus according to the present invention. Reference numeral 1 denotes a printing apparatus main body. The printing apparatus generally includes an ink supply unit 100 serving as a supply apparatus for supplying ink to an inkjet head (print head), and main scanning means for moving the inkjet head in a predetermined direction during a printing operation. The printer unit 200 includes a cloth transport unit 300 that is a sub-scanning unit for transporting a cloth that is a print medium.
[0029]
The cloth 301 which is a print medium in this example is set on the cloth supply roller 302 in a roll state, and the cloth 301 pulled out from here passes under the printer unit 200 while being guided by the respective guide rollers 303 and 304. After appropriate tension is applied by the guide rollers 305 and 306, the cloth reaches the cloth take-up roller 307 and is taken up.
[0030]
A printer frame 201 is disposed above the cloth conveyance unit 300. The printer frame 201 includes two guide rails 202 in a direction (A direction) orthogonal to the conveyance direction (B direction) of the cloth 301. 203 are supported and fixed in parallel to each other. A carriage 204 is supported on the two guide rails 202 and 203 so as to be movable in the extending direction (A direction). For example, 16 print heads (typically only 205a and 205b are provided on the carriage 204. Is attached to a portion facing the cloth 301. These print heads in this example have a plurality of ink discharge ports in a direction opposite to the main scanning direction at a portion facing the print medium, and heat that causes film boiling in the ink as energy for discharging the ink. The thing of the form which has the heat generating element which generate | occur | produces energy is used.
[0031]
The carriage 204, which is a component of the main scanning means, receives power from a drive source (not shown) via an appropriate transmission mechanism, and starts moving in the direction A while being guided by the guide rails 202 and 203. The print heads 205a, 205b, etc. perform an ink discharge operation in accordance with the ink discharge command supplied in accordance with the image information in the course of the movement. One line is printed. Thereafter, the cloth 301 is transported by a predetermined amount in the B direction by a transport mechanism such as a driving source (not shown) and a cloth feed belt, and the carriage 204 returns to the print operation start position. Then, while moving the carriage again, the print heads 205a, 205b, etc. are caused to perform an ink ejection operation in accordance with the ejection command, and the next line is printed. Thus, continuous printing is performed on the cloth 301 by repeating such a series of operations.
[0032]
An ink tube group 206 is connected to the 16 print heads including the print heads 205 a and 205 b, and the amount of ink consumed each time the ejection operation is repeated is supplied through the ink tube group 206. 100 is supplied.
[0033]
FIG. 2 is a perspective view showing a detailed configuration example of a supply unit as a main part of the present example. In order to perform color printing as shown in FIG. 1, the printing apparatus of the present example originally has a plurality of ink chambers corresponding to a plurality of colors of ink. Only the configuration for one color is shown. In other words, the same configuration is actually juxtaposed in the frame 101 of the supply unit 100 in the figure for other colors.
[0034]
A wheel 102 is provided at the bottom of the supply unit frame 101, whereby the supply unit 100 can be appropriately moved. The frame 101 houses a sub-frame 111 on which a large-capacity liquid chamber 121 and a pump mechanism 161 are mounted. Wheels 111a, 111b, 111c and the like are also provided at the bottom of the sub-frame 111, and the pump The sub-frame 111 can be easily pulled out from the frame 101 during maintenance of the mechanism 161 or the like.
[0035]
The large capacity liquid chamber 121 as the second liquid chamber is provided with an ink replenishing port 121a through which ink can be replenished at any time. One end of the ink tube 171 is connected to the lower part of the liquid chamber 121, and the other end is connected to the suction side of the pump mechanism 161. Further, one end of the ink tube 151 is connected to the discharge side of the pump mechanism 161, and the other end is connected to a liquid feeding liquid chamber 131 which is a first liquid chamber. Accordingly, when the pump mechanism 161 is driven, the ink in the liquid chamber 121 is sucked through the ink tube 171 and is sent out into the liquid feeding liquid chamber 131 through the ink tube 151.
[0036]
On the other hand, one end of a drain pipe 141 serving as an ink return path is connected to a predetermined portion of the liquid feeding liquid chamber 131, and the other end is connected to the liquid chamber 121. Therefore, when the liquid level in the liquid feeding liquid chamber 131 reaches the connection position of the drain pipe 141, excess ink overflows through the drain pipe 141 and returns to the liquid chamber 121. In the configuration of this example, the ink flows down in the drain pipe 141 due to the action of gravity. Therefore, in order to make the flow smooth, and in order to prevent an ink pool in the drain pipe 141. In addition, the drain pipe 141 has the highest connection part with the liquid feeding liquid chamber 131 and gradually decreases in height toward the liquid chamber 121 so that the connection part with the liquid chamber 121 becomes the lowest. It is desirable to make it.
[0037]
Reference numeral 181 denotes an air communication pipe that forms a particularly important part of the present example, one end of which is connected to the large-capacity liquid chamber 121 and the other end is connected to the liquid feeding liquid chamber 131. 131 a is an air communication hole provided in the upper part of the liquid feeding chamber 131.
[0038]
3 to 5 are diagrams schematically showing particularly an ink supply system of the apparatus shown in FIGS. 1 and 2, and the functions and operations of main components connected to the supply system are shown using these drawings. explain.
[0039]
The relative vertical distance (relative height, indicated by symbol H in FIG. 3) between the print head 205a and the liquid level in the liquid-feeding liquid chamber 131 is the ink formed at the ink ejection port 250 of the print head 205a. Since it greatly affects the shape of the meniscus, it is desirable to minimize fluctuations. The air communication hole 131a effectively displays the relative height between the print head 205a and the liquid level in the liquid feeding chamber 131 as an appropriate water head difference.
[0040]
Ink supply from the liquid supply chamber 131 to the print head 205a is performed by capillarity in the ink supply tube 191, but the print head 205a used in this example apparatus has a large number of ejection ports 250 arranged. Therefore, if a supply tube is connected to only one part of the print head 205a (for example, a part on one side of the ejection port array range), there is a possibility that a sufficient amount of ink cannot be supplied promptly. . Therefore, in this example, the supply tube 191 is branched into a plurality (two in the example shown by reference numerals 191a and 191b), and is supplied to a plurality of portions of the print head 205a (parts on both sides of the discharge port arrangement range in the example shown). Connected and pumped.
[0041]
Further, the inside of the large-capacity liquid chamber 121 communicates with the liquid feeding liquid chamber 131 via the drain pipe 141 and the air communication pipe 181, and only through the air communication hole 131 a provided in the liquid feeding liquid chamber 131. It is in communication with the atmosphere. Therefore, the evaporation of the ink solvent from the liquid chamber 121 can be minimized, and the ink quality such as the density can be kept long and uniform.
[0042]
FIG. 4 shows the flow of ink and air when ink is replenished from the large-capacity liquid chamber 121 to the liquid-feeding liquid chamber 131. When the lower liquid level sensor 501 schematically shown in the drawing detects a decrease in the liquid level in the liquid feeding liquid chamber 131 and the detection signal D is generated, the pump mechanism 161 is driven according to the detection signal D. Is done. The pump mechanism 161 sucks ink from the liquid chamber 121 through the ink tube 171 and sends it out to the liquid feeding liquid chamber 131 through the ink tube 151. At this time, the inside of the liquid chamber 121 is reduced in the amount of ink by the sucked amount and is in a negative pressure state by that amount. However, the liquid chamber 121 is in the liquid feeding chamber 131 via the drain tube 141 and the air communication pipe 181. Since air flows in, the pressure change in the liquid chamber 121 is eliminated in an instant, and this can be ignored.
[0043]
On the other hand, the ink capacity is increased by the amount newly fed inside the liquid feeding liquid chamber 131, but an amount of air corresponding to the increment flows out into the liquid chamber 121, so the liquid feeding liquid chamber 131. The pressure fluctuation inside is also eliminated instantly.
[0044]
That is, even when the pump mechanism 161 is being driven, the large-capacity liquid chamber 121, the liquid feeding liquid chamber 131, the drain pipe 141, the ink tube 151, the pump mechanism 161, the ink tube 171, and the air communication pipe 181 There is no change in the sum of the volumes of ink and air, and therefore air does not substantially enter and exit through the air communication hole 131a, so that ink evaporation can be suppressed as much as possible.
[0045]
FIG. 5 shows a state in which the liquid level in the liquid feeding liquid chamber 131 reaches the uppermost point, and the ink returns to the large-capacity liquid chamber via the drain pipe 141. In this example, the drain pipe 141 having a small inner diameter is used for the purpose of reducing the manufacturing cost and for the purpose of simplifying the piping and reducing the size of the apparatus. For this reason, when the ink passes through the drain tube 141, as shown in the drawing, the ink tries to fall in a lump while closing the inside of the tube by its surface tension, and as a result, the ink to be dropped falls into the drain tube 141. The air which has existed in the inside is pushed into the liquid chamber 121 at once.
[0046]
Therefore, inside the liquid chamber 121, the volume of ink pumped out by the pump mechanism 161 and the sum volume of ink and air flowing in via the drain pipe 141 do not coincide with each other. This may increase the pressure and hinder the movement of the ink that attempts to drop the drain tube 141.
[0047]
However, in this example, since the large-capacity liquid chamber 121 and the liquid-feeding liquid chamber 131 communicate with each other via the air communication pipe 181, the air existing in the drain pipe 141 is accompanied by the ink dropping. When being pushed into the liquid chamber 121, an amount of air corresponding to the amount of air is sent back from the liquid chamber 121 to the liquid-feeding liquid chamber 131 via the air communication pipe 181, thereby minimizing the pressure fluctuation in the liquid chamber 121. To the limit. Similarly, since the pressure fluctuation in the liquid feeding liquid chamber 131 can be suppressed to the minimum, the inflow and outflow of air through the air communication hole 131a can be suppressed to the minimum, and as a result, the amount of ink evaporated is also reduced. It can be made as small as possible.
[0048]
(Second example)
FIG. 6 is a diagram schematically showing an ink supply system according to the second example of the embodiment of the present invention. In the first example described above, the atmosphere communication hole is provided in the liquid feeding liquid chamber 131 serving as the first liquid chamber. However, in this example, the large capacity liquid chamber 121 serving as the second liquid chamber has the atmosphere communication hole 121a. Is provided.
[0049]
The other configuration is the same as that of the first example described above, and the liquid feeding liquid chamber 131 and the large-capacity liquid chamber 121 are also connected via the air communication pipe 181 and are therefore formed near the discharge port of the print head 205a. The shape of the ink meniscus to be held stably, the ink moving smoothly in the drain pipe 141, and the pressure fluctuation generated in the liquid feeding liquid chamber 131 and the large capacity liquid chamber 121 at that time are minimized. The same effects as those of the first example can be obtained with respect to the above.
[0050]
Thus, the configuration of this example is more advantageous than the first example as follows. That is, in a printing apparatus provided for industrial use such as printing and textile printing, the volume of the large-capacity liquid chamber 121 as the second liquid chamber is much larger than the volume of the liquid-feeding liquid chamber 131 as the first liquid chamber. In many cases, therefore, the ratio of the area of the portion in contact with the air to the volume of the ink in the large-volume liquid chamber is generally smaller than that of the ink in the liquid-feeding liquid chamber. As a result, it is considered that providing the air communication hole on the large-capacity liquid chamber side as in this example is advantageous from the viewpoint of ink evaporation or ink replenishment operation for the liquid feeding liquid chamber.
[0051]
(Other)
Next, the entire process of ink jet textile printing using the above apparatus will be described. Using the above-described ink jet recording apparatus, after the ink jet printing process, the fabric is dried (including natural drying). Subsequently, a step of diffusing the dye on the fabric fiber and reacting and fixing the dye to the fiber is performed. By this step, sufficient color development and fastness due to fixing of the dye can be obtained.
[0052]
This diffusion and reaction fixing step may be a conventionally known method, for example, a steaming method. In this case, the fabric may be subjected to alkali treatment in advance before the printing process.
[0053]
Thereafter, in the post-treatment process, removal of unreacted dye and removal of substances used for the pretreatment are performed. Finally, the recording is completed through a finishing process such as defect correction and ironing.
[0054]
In particular, as an inkjet textile fabric,
(1) The ink can be developed to a sufficient density.
(2) High dyeing rate of ink,
(3) The ink is quickly dried on the fabric,
(4) The occurrence of irregular ink bleeding on the fabric is small,
(5) Excellent transportability in the apparatus,
Etc. are required. In order to satisfy these required performances, in the present invention, the fabric can be pretreated as necessary. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-53492 discloses fabrics having an ink receiving layer, and Japanese Patent Publication No. 3-46589 proposes a fabric containing a reduction inhibitor and an alkaline substance. Yes. As an example of such a pretreatment, there can be mentioned a treatment in which a cloth contains a substance selected from an alkaline substance, a water-soluble polymer, a synthetic polymer, a water-soluble metal salt, urea and thiourea.
[0055]
Examples of the alkaline substance include alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide and potassium hydroxide, amines such as mono, di, and triethanolamine, and carbonic acid or alkali metal bicarbonates such as sodium carbonate, potassium carbonate, and sodium bicarbonate. Examples include salts. Furthermore, there are organic acid metal salts such as calcium acetate and barium acetate, ammonia and ammonia compounds. Further, sodium trichloroacetate or the like that becomes an alkaline substance under steaming and dry heat may be used. Particularly preferred alkaline substances are sodium carbonate and sodium bicarbonate used for dyeing reactive dyes.
[0056]
Examples of water-soluble polymers include starch substances such as corn and wheat, cellulose substances such as carboxymethylcellulose, methylcellulose, and hydroxyethylcellulose, polysaccharides such as sodium alginate, gum arabic, locust bean gum, tragacanth gum, guar gum, tamarind seeds, Natural water-soluble polymers such as protein substances such as gelatin and casein, tannin substances and lignin substances can be mentioned.
[0057]
Examples of synthetic polymers include polyvinyl alcohol compounds, polyethylene oxide compounds, acrylic acid water-soluble polymers, maleic anhydride water-soluble polymers, and the like. Of these, polysaccharide polymers and cellulose polymers are preferred.
[0058]
Examples of the water-soluble metal salt include compounds that form typical ionic crystals and have a pH of 4 to 10, such as alkali metal and alkaline earth metal halides. Representative examples of such compounds include, for example, alkali metal, NaCl, Na ₂ SO ₄ , KCl and CH ₃ COONa and the like can be mentioned, and alkaline earth metals include CaCl ₂ And MgCl ₂ Etc. Of these, salts of Na, K and Ca are preferred.
[0059]
The method for incorporating the above-mentioned substances into the fabric in the pretreatment is not particularly limited, and examples thereof include a usual dipping method, pad method, coating method, spray method and the like.
[0060]
Further, since the printing ink applied to the ink-jet textile fabric is simply attached in the state of being applied on the fabric, it is preferable to subsequently perform a fixing step of the pigment in the ink such as a dye on the fiber. Such a fixing step may be a conventionally known method, for example, a steaming method, an HT steaming method, a thermofix method, or an alkali pad steam method, an alkali blotch steam method, when a fabric subjected to alkali treatment in advance is not used. Examples include the alkali shock method and the alkali cold fix method. In addition, the fixing step includes those that include a reaction process depending on the dye and those that do not include a reaction process. Examples of the latter include those in which fibers are impregnated and not physically separated. Any suitable ink can be used as long as it has a required pigment, and the ink is not limited to a dye but may contain a pigment.
[0061]
Furthermore, the removal of the unreacted dye and the substance used for the pretreatment can be carried out by washing according to a conventionally known method after the reaction fixing step. In addition, it is preferable to use a conventional fixing process in combination with this cleaning.
[0062]
The printed matter that has been subjected to the post-processing steps described above is then cut into a desired size, and the cut pieces are subjected to steps for obtaining final processed products such as sewing, bonding, and welding. , Clothes such as dresses, dresses, ties, swimsuits, duvet covers, sofa covers, handkerchiefs, curtains, etc. are obtained. A method of processing a fabric by sewing or the like to obtain clothing or other daily necessities is a conventionally known technique.
[0063]
In addition, as a printing medium, various materials capable of applying a predetermined liquid using inkjet technology such as fabric, wall cloth, thread used for embroidery, wallpaper, paper, OHP film, alumite, and the like. Examples of the fabric include all woven fabrics, non-woven fabrics and other fabrics regardless of materials, weaving methods, and knitting methods.
[0064]
In the case of adopting the ink jet printing method as in the present invention, among them, a means for generating thermal energy as energy used for performing ink ejection is provided, and the state change of the ink is caused by the thermal energy. The use of the method, that is, the bubble jet type print head and the printing apparatus proposed by Canon Inc. brings about an excellent effect. This is because according to such a method, high density and high definition of the print can be achieved.
[0065]
As for the typical configuration and principle, for example, those performed using the basic principle disclosed in US Pat. Nos. 4,723,129 and 4,740,796 are preferable. This method can be applied to both the so-called on-demand type and the continuous type. In particular, in the case of the on-demand type, it is arranged corresponding to the sheet or liquid path holding the liquid (ink). Applying at least one drive signal corresponding to the print information and providing a rapid temperature rise exceeding nucleate boiling to the electrothermal transducer to generate thermal energy in the electrothermal transducer, This is effective because film boiling occurs on the heat acting surface of the liquid and, as a result, bubbles in the liquid (ink) corresponding to the drive signal on a one-to-one basis can be formed. By the growth and contraction of the bubbles, liquid (ink) is ejected through the ejection opening to form at least one droplet. It is more preferable that the drive signal has a pulse shape, since the bubble growth and contraction is performed immediately and appropriately, and thus it is possible to achieve discharge of a liquid (ink) having particularly excellent responsiveness. As this pulse-shaped drive signal, those described in US Pat. Nos. 4,463,359 and 4,345,262 are suitable. If the conditions described in US Pat. No. 4,313,124 of the invention relating to the temperature rise rate of the heat acting surface are employed, further excellent printing can be performed.
[0066]
As for the configuration of the print head, in addition to the combination configuration (straight liquid channel or right-angle liquid channel) of the discharge port, the liquid channel, and the electrothermal transducer as disclosed in each of the above-mentioned specifications, the heat acting part The configurations using US Pat. No. 4,558,333 and US Pat. No. 4,459,600, which disclose the configuration in which the lens is disposed in the bending region, are also included in the present invention. In addition, for a plurality of electrothermal transducers, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 59-123670 that discloses a configuration in which a common slit is used as a discharge portion of the electrothermal transducer or an aperture that absorbs pressure waves of thermal energy is provided. The effect of the present invention is also effective as a configuration based on Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-138461 which discloses a configuration corresponding to the discharge unit. That is, whatever the form of the print head is, according to the present invention, printing can be performed reliably and efficiently.
[0067]
In addition, the print head can of course be configured corresponding to the form of the printing apparatus. For the so-called line printer form, the discharge ports are arranged over the range corresponding to the width of the print medium. That's fine. In addition, as a serial type print head as in the above example, a print head fixed to the apparatus main body, or an electric connection with the apparatus main body and ink supply from the apparatus main body can be performed by mounting the apparatus on the apparatus main body. The present invention is also effective when a replaceable chip-type print head that can be used or a cartridge-type print head in which an ink tank is provided integrally with the print head itself is used.
[0068]
In addition, it is preferable to add a print head discharge recovery means, preliminary auxiliary means, and the like as the configuration of the printing apparatus of the present invention, since the effects of the present invention can be further stabilized. Specific examples include capping means for the print head, cleaning means, pressurization or suction means, electrothermal converter, a heating element different from this, or a combination thereof, and heating. Examples thereof include a preliminary heating unit for performing the discharge and a preliminary discharge unit for performing discharge different from the printing.
[0069]
In addition, in the embodiments of the present invention described above, the ink is described as a liquid. However, ink that is solidified at room temperature or lower and that softens or liquefies at room temperature may be used. In the ink jet system, the temperature of the ink itself is generally adjusted within a range of 30 ° C. or higher and 70 ° C. or lower to control the temperature of the ink so that the viscosity is within the stable discharge range. A liquid material may be used. In addition, it is solidified and heated in an untreated state in order to actively prevent the temperature rise caused by thermal energy from being used as the energy for changing the state of the ink from the solid state to the liquid state, or to prevent the ink from evaporating. You may use the ink which liquefies by. In any case, application of thermal energy, such as ink that is liquefied by application of thermal energy according to the print signal and liquid ink is ejected, or that already starts to solidify when reaching the printing medium. The present invention can also be applied to the case where ink having the property of being liquefied for the first time is used. The ink in such a case is in a state of being held as a liquid or a solid in a porous sheet recess or through-hole as described in JP-A-54-56847 or JP-A-60-71260. Alternatively, the electrothermal converter may be opposed to the electrothermal converter. In the present invention, the most effective one for each of the above-described inks is to execute the above-described film boiling method.
[0070]
In addition, as an embodiment of the present invention, in addition to an image output terminal of an information processing device such as a computer, a copy apparatus combined with a reader or the like may be used.
[0071]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the air chamber portions of both the first and second liquid chambers are communicated, ink recirculation operation from the latter to the former or ink return from the former to the latter Pressure fluctuations in both liquid chambers that occur during operation can be canceled out. Therefore, the ink supply from the second liquid chamber to the first liquid chamber at the time of ink replenishment, and the return of the amount of ink oversupplied to the first liquid chamber to the second liquid chamber can be performed smoothly. Can do. Further, by preventing the risk of ink overflow from the first liquid chamber, a safe and efficient printing operation can be performed. In addition, since the reflux is smoothly performed, a pipe having a small diameter can be selected as the piping of the reflux path, which can contribute to a reduction in cost and size of the apparatus. Further, the configuration in which the air chamber portions of both the liquid chambers communicate with each other to cancel out the pressure fluctuations in both the liquid chambers is an atmosphere provided to determine an appropriate water head difference between the print head and the first liquid chamber. It is possible to minimize the flow of air during the replenishment / reflux operation through the communication hole, and hence the amount of ink evaporation can be minimized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an example of the configuration of an inkjet printing apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a detailed configuration example of a supply unit as a main part of the apparatus of FIG. 1 according to a first example of an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram schematically showing an ink supply system of the apparatus shown in FIG. 1;
4 is a schematic diagram showing the flow of ink and air when ink is replenished from a large-capacity liquid chamber to a liquid-feeding liquid chamber by the supply system of FIG. 3;
5 is a schematic diagram showing the flow of ink and air when the ink is refluxed from the liquid feeding liquid chamber to the large-capacity liquid chamber by the supply system of FIG. 3;
FIG. 6 is a diagram schematically illustrating an ink supply system according to a second example of an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
100 Ink supply unit
121 Large-capacity liquid chamber (second liquid chamber)
131 Liquid chamber for liquid feeding (first liquid chamber)
131a Air communication hole
141 Drain tube
151,171 ink tube
161 Pump mechanism
181 Air communication pipe
200 Printer section
205 print head
300 Cloth transport section

Claims

プリント媒体に対してインクを吐出することによりプリントを行うインクジェットヘッドに対して供給されるインクを貯留する第１液室と、
該第１液室に対して補充するインクを貯留する第２液室と、
前記第１および第２液室間を連通するとともに、前記第２液室から前記第１液室へインクを補充するために用いられるポンプ機構を有するインク供給経路と、
該インク供給経路とは独立して設けられ、前記第１液室に過剰に供給された量のインクを前記第１液室から前記第２液室に戻すため、前記第１液室との接続部が最高位、前記第２液室との接続部が最低位となるように前記第１液室と前記第２液室とを連結するインク戻し経路と、
前記インク供給経路および前記インク戻し経路とは独立して設けられ、前記第１および第２液室間を連通し、少なくとも前記インク戻し経路を介してインクが戻される際に、前記インク戻し経路を移動する空気量に相当する量の空気を前記第２液室から前記第１液室へ送り返す空気連通経路と、
を具えたことを特徴とするインク供給装置。A first liquid chamber for storing ink supplied to an inkjet head that performs printing by discharging ink to the print medium;
A second liquid chamber for storing ink to be replenished to the first liquid chamber;
While communication between the first and second liquid chambers, and the ink supply path having a pump mechanism used to replenish ink from the second liquid chamber to the first fluid chamber,
Connection with the first liquid chamber is provided independently of the ink supply path, and returns an excessive amount of ink supplied to the first liquid chamber from the first liquid chamber to the second liquid chamber. An ink return path for connecting the first liquid chamber and the second liquid chamber so that the portion is at the highest level and the connection portion with the second liquid chamber is at the lowest level ;
The ink supply path and the ink return path are provided independently of each other , communicate between the first and second liquid chambers , and at least when the ink is returned through the ink return path, An air communication path for returning an amount of air corresponding to the amount of moving air from the second liquid chamber to the first liquid chamber ;
An ink supply device comprising:

前記第２液室は前記第１液室より容量が大であり、前記第１液室内の液面高さと前記インクジェットヘッドの高さとの差を所定範囲に保つべく前記インク補充が行われることを特徴とする請求項１に記載のインク供給装置。The second liquid chamber has a larger capacity than the first liquid chamber, and the ink replenishment is performed in order to keep the difference between the liquid level in the first liquid chamber and the height of the inkjet head within a predetermined range. The ink supply device according to claim 1 , wherein:

前記第１および第２液室の内一方のみに大気連通孔を有し、他方は前記空気連通経路および前記一方の液室に設けられた前記大気連通孔を介して大気と連通することを特徴とする請求項１または２に記載のインク供給装置。Only one of the first and second liquid chambers has an air communication hole, and the other communicates with the atmosphere through the air communication path and the air communication hole provided in the one liquid chamber. The ink supply device according to claim 1 or 2 .

インクを吐出するインクジェットヘッドを用いてプリント媒体に対しプリントを行うインクジェットプリント装置において、
請求項１ないし３のいずれかに記載のインク供給装置と、
前記プリントに際し前記インクジェットヘッドと前記プリント媒体とを相対的に移動させる移動手段と、
を具えたことを特徴とするインクジェットプリント装置。In an inkjet printing apparatus that prints on a print medium using an inkjet head that ejects ink,
An ink supply device according to any one of claims 1 to 3 ,
Moving means for relatively moving the inkjet head and the print medium during the printing;
An ink jet printing apparatus comprising:

前記インクジェットヘッドは色調を異にするインクに対応して複数用いられ、前記インク供給装置は当該複数のインクジェットヘッドに対応して複数設けられることを特徴とする請求項４に記載のインクジェットプリント装置。5. The inkjet printing apparatus according to claim 4 , wherein a plurality of the inkjet heads are used corresponding to inks having different colors, and a plurality of the ink supply devices are provided corresponding to the plurality of inkjet heads.

前記インクジェットヘッドは、前記インクを吐出するためのエネルギとしてインクに膜沸騰を生じさせる熱エネルギを発生する発熱素子を有することを特徴とする請求項４または５に記載のインクジェットプリント装置。The ink jet printing apparatus according to claim 4 , wherein the ink jet head includes a heating element that generates thermal energy that causes film boiling in the ink as energy for ejecting the ink.

前記プリント媒体として布帛を用いることを特徴とする請求項５または６に記載のインクジェットプリント装置。The inkjet printing apparatus according to claim 5 or 6 , wherein a fabric is used as the print medium.