JP3630886B2

JP3630886B2 - 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

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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

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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。