JP5918164B2 - 液体吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体吐出装置に係り、特に、液体の吐出部と貯留部とを循環する循環流路を備える液体吐出装置に関する。

近年、印刷業界では、小部数印刷の需要が高まっている。オフセット印刷では、版を作成する必要があるため、小部数印刷を行う際には、時間およびコストの面で問題となっていた。そのため、シングルパス方式のインクジェット記録が好適に用いられている。

しかしながら、シングルパス方式では、吐出しないノズルまたは吐出曲りを起こしたノズルが存在すると、抜けた部分にスジが目立ちやすいという欠点を有している。スジを引き起こす要因として、ヘッド内に気泡が混入している（溶存酸素量の上昇）ことが大きな原因となっている。気泡を除去するため循環路中に脱気モジュールを設けることで、脱気モジュールにより循環中はインク中の溶存酸素量を低レベルに保っている。しかしながら、印字により脱気済みのインクが消費されると脱気されていないインクが補充され、脱気されていないインクがヘッド内に供給されることで、溶存酸素量の高いインクが吐出され、印字品質の劣化につながっていた。

通常、バッファタンク内のインクは、バッファタンク、脱気モジュール、吐出ヘッドを循環し、溶存酸素量を１０％程度に保っている。印字時は、吐出ヘッドからインクが排出されるため、バッファタンク内のインクが減少し、メインタンクから新たなインクが補充されるが、補充されるインクは脱気されておらず、溶存酸素量が８０％程度であるインクが補充される。バッファタンク内でインクが十分拡散されず、吐出ヘッドに供給されると、溶存酸素量の高いインクが吐出されるため、印字品質の劣化につながっていた。

印字中のインクの溶存酸素量を抑えるため、特許文献１においては、メインタンクからサブタンクにインクを供給し、サブタンクから印字ヘッドにインクを供給するインク供給装置において、サブタンク内をインクが蛇行して流れるように、仕切壁を設けることで、サブタンク内のインクを撹拌する構成としている。また、特許文献２においては、インクタンクと印字ヘッドとの間に設けられたサブタンクに撹拌手段を設け、サブタンク内のインクを撹拌することが記載されている。

特開平１１−１９８３９３号公報 特開２０１０−１８４４２４号公報

しかしながら、特許文献１に記載されているインク供給装置は、インクがサブタンクの供給口から回収口へ蛇行しながら流れているのみであるので、時間による通常の拡散効果のみであり、顕著な撹拌効果を得ることはできていなかった。また、特許文献２に記載されているインクジェットプリンタは、撹拌手段をサブタンク内に入れることで、大きな撹拌が可能であるが、サブタンク内に撹拌手段を入れることは困難であり、撹拌手段を機器に搭載しなければならないため、装置の大型化、高額化につながっていた。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、外部からの撹拌手段を設けることなく、バッファタンク（サブタンク）内の拡散効果を向上させる液体吐出装置を提供することを目的とする。

本発明は前記目的を達成するために、液体を液滴として吐出する吐出口が形成された吐出ヘッドと、吐出ヘッドに対して、供給流路および回収流路を介して接続され、供給流路を通して吐出ヘッドに供給、および、回収流路を通して吐出ヘッドから回収する液体が収容されるバッファタンクと、供給流路側に設けられた液体を脱気する脱気モジュールと、補充流路を介して接続され、補充流路を通してバッファタンクに供給する液体が貯留されるメインタンクと、を備え、供給流路はバッファタンクの側面に接続されており、補充流路はバッファタンクの側面を貫通し、バッファタンク内に補充流路の出口を有し、補充流路から送液される液体が、補充流路の出口に対向するバッファタンクの内壁面に衝突する時に速度を有する液体吐出装置を提供する。

本発明によれば、補充流路がバッファタンクの側面を貫通し、補充流路の出口がバッファタンク内にあり、補充流路から送液される液体が、バッファタンクの内壁面に衝突する速度を有して送液されるので、液体がバッファタンクの側面に衝突し、補充流路の出口がバッファタンクの側面にあるときより大きく広がることができる。したがって、バッファタンク内に収容されている吐出ヘッドとの循環により十分脱気された液体と、メインタンクからの未脱気の液体とを、バッファタンク内で拡散することができるので、バッファタンク内の液体の溶存酸素量を均一にすることができ、メインタンクから補充された局所的に溶存酸素量の高い液体が供給流路を通過し、吐出ヘッドから吐出されることを防止することができる。なお、本発明において、「バッファタンクの内壁面」とは、バッファタンクの側面と底面のことをいう。

本発明の他の態様に係る液体吐出装置は、回収流路が補充流路に接続し、回収流路の液体が補充流路を通り、バッファタンクに回収されることが好ましい。

本発明の他の態様に係る液体吐出装置によれば、吐出ヘッドからバッファタンクに液体が戻る回収流路を、メインタンクからバッファタンクへ液体を供給する補充流路に接続しているので、バッファタンクへの液体の送液を１つの流路とすることができ、装置を簡略化することができる。

本発明の他の態様に係る液体吐出装置は、液体の衝突する内壁面が、バッファタンクの側面であることが好ましい。

本発明の他の態様に係る液体吐出装置によれば、液体をバッファタンクの側面に衝突させることで、拡散効果を向上させることができる。

本発明の他の態様に係る液体吐出装置は、メインタンクからバッファタンクへの液体の補充速度が、バッファタンクから吐出ヘッドを通りバッファタンクへ戻る液体の循環速度より速いことが好ましい。

本発明の他の態様に係る液体吐出装置によれば、メインタンクからバッファタンクへの液体の補充速度を、吐出ヘッドとの循環速度より速くすることで、メインタンクからバッファタンクに供給する際の液体の拡散効果を増加することができる。

本発明の他の態様に係る液体吐出装置は、バッファタンクにおける供給流路と補充流路の位置が、高さ方向に異なることが好ましい。

本発明の他の態様に係る液体吐出装置によれば、供給流路と補充流路の位置を高さ方向に異ならせることで、供給流路と補充流路の位置を離すことができるので、液体の拡散効果を増加することができる。

本発明の他の態様に係る液体吐出装置は、メインタンク内の液体とバッファタンク内の液体とに温度差を有し、メインタンク内の液体の温度が高い場合は、供給流路を補充流路より上に配置し、バッファタンク内の液体の温度が高い場合は、補充流路を供給流路より上に配置することが好ましい。

本発明の他の態様に係る液体吐出装置によれば、メインタンク内の液体とバッファタンク内の液体とで、液体の温度が高い方の流路をバッファタンク内で低い位置に設けることで、温度により対流を促すことができるので、液体の拡散効果を増加させることができる。

本発明の他の態様に係る液体吐出装置は、供給流路と補充流路はバッファタンクの同じ側面に設けられており、水平方向において離れて配置されていることが好ましい。

本発明の他の態様に係る液体吐出装置によれば、供給流路と補充流路を水平方向において離れて配置することで、補充流路から供給流路への液体の移動時間を増やすことができるので、拡散効果を増加させることができる。

本発明の他の態様に係る液体吐出装置は、吐出ヘッドからバッファタンクに液体を送液するドレイン流路を備え、ドレイン流路が、バッファタンクの側面の補充流路と供給流路の間の補充流路側に配置されていることが好ましい。

本発明の他の態様に係る液体吐出装置によれば、ドレイン流路を補充流路と供給流路の間で補充流路側に設けることで、供給流路との距離を離すことができるので、移動による拡散効果を向上させることができる。
せることができる。

本発明の他の態様に係る液体吐出装置は、バッファタンク内の液体の量を検知し、液体の量を下回るとメインタンクから液体が補充される液面センサを備え、ドレイン流路は、液面センサの位置より下で、上限がバッファタンク内の液体につかる位置に設けられていることが好ましい。

本発明の他の態様に係る液体吐出装置によれば、ドレイン流路の高さを液面センサで検知される液面よりも下の位置に配置し、上限をバッファタンク内の液体につかる位置とすることで、液体に空気が混入することを防止することができる。また、液体の液面の近くとすることにより、泡を抜け易くすることができる。

本発明の液体吐出装置によれば、メインタンクからバッファタンクへの液体の補充時にバッファタンク内の液体の拡散を行うことができ、バッファタンク内の液体の溶存酸素量を均一にすることができる。したがって、メインタンクからの溶存酸素量の高い液体が局所的に存在することを防止することができるので、溶存酸素量の高い液体で吐出ヘッドから吐出されることを防止することができる。

インクジェット記録装置の全体構成図である。 循環型インク供給装置の概略構成を示すブロック図である。 図２に示す循環型インク供給装置を簡略化した概略図である。 第１実施形態にかかるバッファタンクの流路構造を示す側面図（ａ）、および、平面図（ｂ）である。 第２実施形態にかかるバッファタンクの流路構造を示す側面図である。 インクジェット記録装置の制御系のブロック図である。

以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について説明する。

≪インクジェット記録装置の全体構成≫
まず、本発明の液体吐出装置が適用されるインクジェット記録装置について説明する。
図１は本発明に係るインクジェット記録装置の全体構成を示した構成図である。なお、以下では、液体吐出装置から吐出される機能性液の一例として、インクを用いた例で説明するが、本発明はこれに限定されず、インクの他に、樹脂液、液晶、微粒子など機能性材料を分散媒に分散させたものなど、各種の液体、或いは液状体を用いることができる。

このインクジェット記録装置１００は、描画部１１６の圧胴（描画ドラム１７０）に保持された記録媒体１２４（便宜上「用紙」と呼ぶ場合がある。）にインクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙから複数色のインクを打滴して所望のカラー画像を形成する圧胴直描方式のインクジェット記録装置であり、インクの打滴前に記録媒体１２４上に処理液（ここでは凝集処理液）を付与し、処理液とインク液を反応させて記録媒体１２４上に画像形成を行う２液反応（凝集）方式が適用されたオンデマンドタイプの画像形成装置である。

図示のように、インクジェット記録装置１００は、主として、給紙部１１２、処理液付与部１１４、描画部１１６、乾燥部１１８、定着部１２０、及び排紙部１２２を備えて構成される。

（給紙部）
給紙部１１２は、記録媒体１２４を処理液付与部１１４に供給する機構であり、当該給紙部１１２には、枚葉紙である記録媒体１２４が積層されている。給紙部１１２には、給紙トレイ１５０が設けられ、この給紙トレイ１５０から記録媒体１２４が１枚ずつ処理液付与部１１４に給紙される。

本例のインクジェット記録装置１００では、記録媒体１２４として、紙種や大きさ（用紙サイズ）の異なる複数種類の記録媒体１２４を使用することができる。給紙部１１２において各種の記録媒体をそれぞれ区別して集積する複数の用紙トレイ（不図示）を備え、これら複数の用紙トレイの中から給紙トレイ１５０に送る用紙を自動で切り換える態様も可能であるし、必要に応じてオペレータが用紙トレイを選択し、若しくは交換する態様も可能である。なお、本例では、記録媒体１２４として、枚葉紙（カット紙）を用いるが、連続用紙（ロール紙）から必要なサイズに切断して給紙する構成も可能である。

（処理液付与部）
処理液付与部１１４は、記録媒体１２４の記録面に処理液を付与する機構である。処理液は、描画部１１６で付与されるインク中の色材（本例では顔料）を凝集させる色材凝集剤を含んでおり、この処理液とインクとが接触することによって、インクは色材と溶媒との分離が促進される。

図１に示すように、処理液付与部１１４は、給紙胴１５２、処理液ドラム１５４、及び塗布装置１５６を備えている。処理液ドラム１５４は、記録媒体１２４を保持し、回転搬送させるドラムである。処理液ドラム１５４は、その外周面に爪形状の保持手段（グリッパー）１５５を備え、この保持手段１５５の爪と処理液ドラム１５４の周面の間に記録媒体１２４を挟み込むことによって記録媒体１２４の先端を保持できるようになっている。処理液ドラム１５４は、その外周面に吸着穴を設けるとともに、吸着穴から吸引を行う吸引手段を接続してもよい。これにより記録媒体１２４を処理液ドラム１５４の周面に密着保持することができる。

処理液ドラム１５４の外側には、その周面に対向して塗布装置１５６が設けられる。塗布装置１５６は、処理液が貯留された塗布皿と、この塗布皿の処理液に一部が浸漬されたアニッロクスローラ（計量ローラ）と、アニッロクスローラと処理液ドラム１５４上の記録媒体１２４に圧接されて計量後の処理液を記録媒体１２４に転移するゴムローラ(塗布ローラ)とで構成される。この塗布装置１５６によれば、処理液を計量しながら記録媒体１２４に塗布することができる。

処理液付与部１１４で処理液が付与された記録媒体１２４は、処理液ドラム１５４から中間搬送部１２６を介して描画部１１６の描画ドラム１７０へ受け渡される。

（描画部）
描画部１１６は、描画ドラム（第２の搬送体）１７０、用紙抑えローラ１７４、及びインクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙを備えている。描画ドラム１７０は、処理液ドラム１５４と同様に、その外周面に爪形状の保持手段（グリッパー）１７１を備える。描画ドラム１７０に固定された記録媒体１２４は、記録面が外側を向くようにして搬送され、この記録面にインクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙからインクが付与される。

インクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙはそれぞれ、記録媒体１２４における画像形成領域の最大幅に対応する長さを有するフルライン型のインクジェット方式の記録ヘッド（インクジェットヘッド）とすることが好ましい。インク吐出面には、画像形成領域の全幅にわたってインク吐出用のノズルが複数配列されたノズル列が形成されている。各インクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙは、記録媒体１２４の搬送方向（描画ドラム１７０の回転方向）と直交する方向に延在するように設置される。描画ドラム１７０上に密着保持された記録媒体１２４の記録面に向かって各インクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙから、対応する色インクの液滴が吐出されることにより、処理液付与部１１４で予め記録面に付与された処理液にインクが接触し、インク中に分散する色材（顔料）が凝集され、色材凝集体が形成される。これにより、記録媒体１２４上での色材流れなどが防止され、記録媒体１２４の記録面に画像が形成される。

なお、本例では、ＣＭＹＫの標準色（４色）の構成を例示したが、インク色や色数の組合せについては本実施形態に限定されず、必要に応じて淡インク、濃インク、特別色インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタなどのライト系インクを吐出するインクジェットヘッドを追加する構成も可能であり、各色ヘッドの配置順序も特に限定はない。

描画部１１６で画像が形成された記録媒体１２４は、描画ドラム１７０から中間搬送部１２８を介して乾燥部１１８の乾燥ドラム１７６へ受け渡される。

（乾燥部）
乾燥部１１８は、色材凝集作用により分離された溶媒に含まれる水分を乾燥させる機構であり、図１に示すように、乾燥ドラム１７６、及び溶媒乾燥装置１７８を備えている。

乾燥ドラム１７６は、処理液ドラム１５４と同様に、その外周面に爪形状の保持手段（グリッパー）１７７を備え、この保持手段１７７によって記録媒体１２４の先端を保持できるようになっている。

溶媒乾燥装置１７８は、乾燥ドラム１７６の外周面に対向する位置に配置され、複数のＩＲヒータ１８２と、各ＩＲヒータ１８２の間にそれぞれ配置された温風噴出しノズル１８０とで構成される。

各温風噴出しノズル１８０から記録媒体１２４に向けて吹き付けられる温風の温度と風量、各ＩＲヒータ１８２の温度を適宜調節することにより、様々な乾燥条件を実現することができる。

また、乾燥ドラム１７６の表面温度は５０℃以上に設定されている。記録媒体１２４の裏面から加熱を行うことによって乾燥が促進され、定着時における画像破壊を防止することができる。なお、乾燥ドラム１７６の表面温度の上限については、特に限定されるものではないが、乾燥ドラム１７６の表面に付着したインクをクリーニングするなどのメンテナンス作業の安全性（高温による火傷防止）の観点から７５度以下（より好ましくは６０℃以下）に設定されることが好ましい。

乾燥ドラム１７６の外周面に、記録媒体１２４の記録面が外側を向くように（即ち、記録媒体１２４の記録面が凸側となるように湾曲させた状態で）保持し、回転搬送しながら乾燥することで、記録媒体１２４のシワや浮きの発生を防止でき、これらに起因する乾燥ムラを確実に防止することができる。

乾燥部１１８で乾燥処理が行われた記録媒体１２４は、乾燥ドラム１７６から中間搬送部１３０を介して定着部１２０の定着ドラム１８４へ受け渡される。

（定着部）
定着部１２０は、定着ドラム１８４、ハロゲンヒータ１８６、定着ローラ１８８、及びインラインセンサ１９０で構成される。定着ドラム１８４は、処理液ドラム１５４と同様に、その外周面に爪形状の保持手段（グリッパー）１８５を備え、この保持手段１８５によって記録媒体１２４の先端を保持できるようになっている。

定着ドラム１８４の回転により、記録媒体１２４は記録面が外側を向くようにして搬送され、この記録面に対して、ハロゲンヒータ１８６による予備加熱と、定着ローラ１８８による定着処理と、インラインセンサ１９０による検査が行われる。

ハロゲンヒータ１８６は、所定の温度（例えば、１８０℃）に制御される。これにより、記録媒体１２４の予備加熱が行われる。

定着ローラ１８８は、乾燥させたインクを加熱加圧することによってインク中の自己分散性熱可塑性樹脂微粒子を溶着し、インクを皮膜化させるためのローラ部材であり、記録媒体１２４を加熱加圧するように構成される。具体的には、定着ローラ１８８は、定着ドラム１８４に対して圧接するように配置されており、定着ドラム１８４との間でニップローラを構成するようになっている。これにより、記録媒体１２４は、定着ローラ１８８と定着ドラム１８４との間に挟まれ、所定のニップ圧（例えば、０．１５ＭＰａ）でニップされ、定着処理が行われる。

また、定着ローラ１８８は、熱伝導性の良いアルミなどの金属パイプ内にハロゲンランプを組み込んだ加熱ローラによって構成され、所定の温度（たとえば６０〜８０℃）に制御される。この加熱ローラで記録媒体１２４を加熱することによって、インクに含まれる熱可塑性樹脂微粒子のＴｇ温度（ガラス転移点温度）以上の熱エネルギーが付与され、熱可塑性樹脂微粒子が溶融される。これにより、記録媒体１２４の凹凸に押し込み定着が行われるとともに、画像表面の凹凸がレベリングされ、光沢性が得られる。

なお、図１の実施形態では、定着ローラ１８８を１つだけ設けた構成となっているが、画像層厚みや熱可塑性樹脂微粒子のＴｇ特性に応じて、複数段設けた構成でもよい。

一方、インラインセンサ１９０は、記録媒体１２４に定着された画像について、チェックパターンや水分量、表面温度、光沢度などを計測するための計測手段であり、ＣＣＤラインセンサなどが適用される。

上記の如く構成された定着部１２０によれば、乾燥部１１８で形成された薄層の画像層内の熱可塑性樹脂微粒子が定着ローラ１８８によって加熱加圧されて溶融されるので、記録媒体１２４に固定定着させることができる。また、定着ドラム１８４の表面温度を５０℃以上に設定することで、定着ドラム１８４の外周面に保持された記録媒体１２４を裏面から加熱することによって乾燥が促進され、定着時における画像破壊を防止することができるとともに、画像温度の昇温効果によって画像強度を高めることができる。

また、インク中にＵＶ硬化性モノマーを含有させた場合は、乾燥部で水分を充分に揮発させた後に、ＵＶ照射ランプを備えた定着部で、画像にＵＶを照射することで、ＵＶ硬化性モノマーを硬化重合させ、画像強度を向上させることができる。

（排紙部）
図１に示すように、定着部１２０に続いて排紙部１２２が設けられている。排紙部１２２は、排出トレイ１９２を備えており、この排出トレイ１９２と定着部１２０の定着ドラム１８４との間に、これらに対接するように渡し胴１９４、搬送ベルト１９６、張架ローラ１９８が設けられている。記録媒体１２４は、渡し胴１９４により搬送ベルト１９６に送られ、排出トレイ１９２に排出される。

また、図には示されていないが、本例のインクジェット記録装置１００には、上記構成の他、各インクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙにインクを供給するインク貯蔵／装填部、処理液付与部１１４に対して処理液を供給する手段を備えるとともに、各インクジェットヘッド１７２Ｍ，１７２Ｋ，１７２Ｃ，１７２Ｙのクリーニング（ノズル面のワイピング、パージ、ノズル吸引等）を行うヘッドメンテナンス部や、用紙搬送路上における記録媒体１２４の位置を検出する位置検出センサ、装置各部の温度を検出する温度センサなどを備えている。

≪インクジェットヘッドの循環系の説明≫
次にインクジェット記録装置の循環系の説明をする。図２は、循環型のインク供給装置の概略を示すブロック図である。また、図３は、図２に示すインクの循環流路を簡略化して示すブロック図である。

（全体構成）
図２に示すインク供給装置２００は、供給流路２１２と回収流路３１２とを有する。供給流路２１２には供給サブタンク２１８が設けられるとともに、回収流路３１２には回収サブタンク３１８が設けられている。供給サブタンク２１８は、供給ポンプ２２０及び所定のインク流路を介してバッファタンク２５２と連通され、回収サブタンク３１８は回収ポンプ３２０及び所定のインク流路を介してバッファタンク２５２と連通される。

図２に示すヘッド２５０は、ｎ個のヘッドモジュール２５１‐１，２５１‐２，…，２５１‐ｎがつなぎ合わせられた構造を有するヘッドであり、ヘッドモジュール２５１のそれぞれが供給バルブ２１４‐１，２１４‐２，…，２１４‐ｎを介して供給流路２１２と連通されるとともに、回収バルブ３１４‐１，３１４‐２，…，３１４‐ｎを介して回収流路３１２と連通される。

供給側マニホールド２５４及び回収側マニホールド３５４は、供給流路２１２及び回収流路３１２とヘッド２５０との間に設けられるインクの一時貯留部である。供給側マニホールド２５４と回収側マニホールド３５４とは、第１のバイパス流路３９０，第２のバイパス流路３９２により連通され、バイパス流路３９０，３９２はそれぞれ、第１のバイパス流路バルブ３９４，第２のバイパス流路バルブ３９６が設けられている。

供給ポンプ２２０及び回収ポンプ３２０はチューブポンプが適用される。供給ポンプ２２０は、バッファタンク２５２からヘッド２５０へインクを供給する供給流路２１２の圧力（送液量）を制御し、回収ポンプ３２０はヘッド２５０からバッファタンク２５２へインクを回収する（循環させる）回収流路３１２の圧力（送液量）を制御する。供給ポンプ２２０と回収ポンプ３２０は同一の性能（容量）を有するポンプを適用することができる。

供給ポンプ２２０及び回収ポンプ３２０は、ヘッド２５０が動作を停止している期間（すなわち、インクが安定して流れている期間）は、一方向にのみ回転し、ヘッド２５０が吐出動作をしている期間に内部圧力が減少すると、供給ポンプ２２０は回転速度を増加させるとともに、回収ポンプ３２０は逆転してヘッド２５０の内部圧力を上昇させる。

供給サブタンク２１８は、可撓性を有する弾性膜によって液室と気室に区画される構造を有する。液室へインクが流入すると、流入したインクの体積に応じて弾性膜が気室側へ変形する。一方、液室から流出するインクの体積は変動しないので、供給流路２１２に圧力変動が生じたとしても、供給サブタンク２１８の作用によって当該圧力変動が抑制される。すなわち、供給サブタンク２１８は、ヘッド２５０の内圧変動や、供給ポンプ２２０の動作による脈流による供給流路２１２の内部圧力の変動を抑制する圧力調整機能を有している。また、液室は、ドレイン流路２２８及びドレインバルブ２３０を介してバッファタンク２５２と連通している。ドレイン流路２２８は、供給サブタンク２１８の液室からインクを強制的に排出される際の流路であり、ドレインバルブ２３０が開かれると、液室内のインクが所定の流路を介してバッファタンク２５２へ送られる。なお、回収サブタンク３１８も、供給サブタンク２１８と同様の構成である。

図２に示すインク供給装置２００は、バッファタンク２５２と供給ポンプ２２０との間に脱気モジュール３６０及びインクの逆流を防止するための一方向弁３６２が設けられるとともに、供給ポンプ２２０と供給サブタンク２１８の間には、フィルタ３６４及び熱交換器（冷却加熱装置）３６６が設けられている。バッファタンク２５２から送り出されたインクは脱気モジュール３６０によって脱気処理が施され、フィルタ３６４によって気泡や異物が除去され、熱交換器３６６による温度調整処理が施された後に供給サブタンク２１８へ送られる。

また、脱気モジュール３６０と回収ポンプ３２０との間には、インクの逆流防止のための一方向弁３７０が設けられるとともに、フィルタ３７２が設けられ、バッファタンク２５２から回収サブタンク３１８へインクが送られる場合にも、所定の脱気処理及びフィルタ処理が施される。

さらに、インク供給装置２００は、安全弁（リリーフバルブ）３７４，３７６が設けられており、供給ポンプ２２０及び回収ポンプ３２０に異常が発生して供給流路２１２及び回収流路３１２の内部圧力が所定値よりも上昇した場合には、安全弁３７４，３７６が動作して供給流路２１２及び回収流路３１２の内部圧力を降下させる。また、供給ポンプ２２０及び回収ポンプ３２０を逆転動作させたときにインクの逆流を防止するための一方向弁３７８、３８０が設けられている。

図２に示すメインタンク２５６は、バッファタンク２５２へ供給されるインクが貯留されている。バッファタンク２５２内のインク量が減少すると、補充ポンプ３８２を動作させてメインタンク２５６内のインクが補充流路３９８を介してバッファタンク２５２へ送られる。メインタンク２５６は、内部にフィルタ２８４が設けられている。バッファタンク２５２内には、液面センサ（不図示）が設けられており、バッファタンク２５２内のインクが液面センサを下回るとメインタンク２５６からバッファタンク２５２へインクが供給される。なお、図２、図３に示す循環型のインク供給装置２００においては、補充流路３９８が回収流路３１２に接続しており、メインタンク２５６からの補充されるインクが補充流路３９８、回収流路３１２を通り、バッファタンク２５２に補充される態様を示している。したがって、図２、図３においては、バッファタンク２５２に送液されるインクは、メインタンク２５６からの補充インク、ヘッド２５０からの循環インクとも回収流路３１２から送液される。ただし、本発明においてはこれに限定されず、回収流路３１２と補充流路３９８をそれぞれ別々の流路とし、バッファタンク２５２にインクを供給することもできる。

（循環の説明）
かかる構成を有するインク供給装置２００は、供給ポンプ２２０と回収ポンプ３２０とを動作させて、供給側マニホールド２５４と回収側マニホールド３５４との間に差圧を設けてインクを循環させる。例えば、供給バルブ２１４及び回収バルブ３１４を開いた状態で、供給ポンプ２２０を正転動作させて供給側マニホールド２５４に負圧を発生させ、一方、回収ポンプ３２０を逆転動作させて回収側マニホールド３５４に供給側より低い負圧を発生させると、供給側マニホールド２５４からヘッド２５０を介して回収側マニホールド３５４へインクを流し、さらに回収流路３１２、回収サブタンク３１８等を介してインクを循環させることができる。

インクを循環させるときは、第２のバイパス流路３９２に設けられた第２のバイパス流路バルブ３９６を開き、供給側マニホールド２５４と回収側マニホールド３５４とを第２のバイパス流路３９２を介して連通させるとよい。なお、バイパス流路３９０，３９２が加圧時における圧力損失が発生しない直径を有するものであれば、いずれか一方を備えていればよい。

≪バッファタンク内の流路構成≫
＜第１実施形態＞
次にバッファタンク２５２内の流路構造について説明する。図４（ａ）は、バッファタンク２５２の側面図、図４（ｂ）は、バッファタンク２５２の平面図である。

バッファタンク２５２には、バッファタンク２５２からヘッド２５０にインクを供給する供給流路２１２、ヘッド２５０からバッファタンク２５２にインクを回収する回収流路３１２、供給サブタンク２１８および回収サブタンク３１８の液室に接続され、液室からインクを強制的に排出するドレイン流路２２８が接続されている。また、回収流路３１２は、メインタンク２５６からインクを補充する補充流路３９８と接続されており、メインタンク２５６からのインクは、補充流路３９８、回収流路３１２を介してバッファタンク２５２にインクが補充される。

図４に示すように、バッファタンク２５２に接続される供給流路２１２、回収流路３１２、ドレイン流路２２８の接続位置は、バッファタンク２５２の側面に設けられている。それぞれの流路において、供給流路２１２、および、ドレイン流路２２８は、バッファタンク２５２の側面に接続されているが、回収流路３１２は、バッファタンク２５２の側面を貫通し、バッファタンク２５２内に回収流路３１２の出口が設けられている。回収流路３１２の出口は、少なくともバッファタンク２５２内に設けられており、回収流路３１２が貫通するバッファタンク２５２の側面の対向する面に近い位置まで伸びていることが好ましい。回収流路３１２の出口をバッファタンク２５２内の側面に近い位置とすることで、メインタンク２５６から補充されたインクが補充流路３９８および回収流路３１２を通過し、バッファタンク２５２に補充される際、インクがバッファタンク２５２の側面に衝突することで、補充されたインクを大きく広げることができる。したがって、補充されたインクがバッファタンク２５２内全体に拡散させることができるので、局所的に溶存酸素量の多い部分を抑制することができ、バッファタンク２５２内に貯留されていた溶存酸素量の低いインクと撹拌し混合することで、バッファタンク２５２内のインクを全体として溶存酸素量の増加が抑制された、溶存酸素量の低いインクとすることができる。

回収流路３１２のバッファタンク２５２内での流路長は、上述したように、回収流路３１２が、バッファタンク２５２の側面を貫通し、少なくとも回収流路３１２の出口が、バッファタンク２５２内に位置する。また、回収流路３１２からのインクの流速が、バッファタンク２５２内のインクの側面に達する前に０にならない位置まで、バッファタンク２５２内の回収流路３１２を長くする。メインタンク２５６からのインクを補充する際、バッファタンク２５２内の側面に衝突させることで、バッファタンク２５２内のインクの撹拌を容易に行うことができる。

また、回収流路３１２を延長したときのバッファタンク２５２内の側面から他方の側面までの長さをＡとしたとき、回収流路３１２の長さが、（Ａ／２）以上であることが好ましく、より好ましくは（２Ａ／３）以上であることが好ましい。また、回収流路３１２の長さの上限は、回収流路３１２とバッファタンク２５２の側面との距離が近くなり、十分なインクの流量を得ることができれば、特に限定されない。

また、バッファタンク２５２内への回収流路からのインクの流速は、メインタンク２５６からのインクの補充時のみ、流速を大きくすることもできる。補充時のみインクの流速を大きくすることで、バッファタンク２５２内に補充されるインクがバッファタンク２５２の側面に衝突した際の拡散効果を増加させることができる。メインタンク２５６からの補充時のインクの流量は、インク循環量よりも大きい流量とする。補充時のインクの流量をインク循環量よりも大きくすることで、供給流路２１２の径が一定であるため、流速も速めることができ、インクの拡散効果を増加させることができる。補充時のインクの流量の上限は、バッファタンク２５２内のインクの液面を検知している液面センサ（不図示）の反応速度より速く補充インクが供給されて、インクがバッファタンク２５２からオーバーフローしない範囲で決定することができる。

なお、補充流路３９８と回収流路３１２を別々の流路としてバッファタンク２５２と接続する場合は、補充流路３９８とバッファタンク２５２との接続を上述した位置関係とする。補充流路３９８から補充されるインクは、未脱気の溶存酸素量の高いインクが供給されるため、バッファタンク２５２内で十分拡散を行う必要がある。

＜第２実施形態＞
図５は、第２実施形態にかかるバッファタンク２５２の側面図である。第２実施形態にかかるバッファタンクは、回収流路３１２と供給流路２１２のバッファタンク２５２との接続位置を上下方向において、離して設けられている点が第１実施形態と異なっている。なお、図示は省略するが、回収流路３１２の出口は、第１実施形態に示すように、バッファタンク２５２内の中に流路が入るように設けられている。

図５に示すように、回収流路３１２と供給流路２１２を上下方向に離して配置することにより、高さ方向における拡散も行うことができるので、より拡散効果を高めることができる。回収流路３１２および供給流路２１２の上下方向の配置は、どちらを上にするかは限定されず、上下方向に回収流路３１２と供給流路２１２の出口の位置を離すことで、高さ方向の拡散、および、移動時間がのびることで、インクの拡散効果を増加させることができる。ただし、メインタンク２５６中のインク（補充インク）とバッファタンク２５２内のインク（循環インク）とに温度差がある場合、インクの温度が低い流路が上になるように回収流路３１２および供給流路２１２を配置することが好ましい。例えば、補充インクが循環インクより温度が低い場合は、回収流路３１２を供給流路２１２より上に配置することで、温度による対流を促すことで、より拡散効果を向上させることができる。なお、図５においては、回収流路３１２が上、供給流路２１２が下となる構成が記載されているが、これに限定されず、回収流路３１２と供給流路２１２を反対の構成とすることもできる。

それぞれの流路の位置の上限は、上側になる流路は、バッファタンク２５２内のインクが減った場合においても流路の出口がインクにつかっている状態を維持できることが好ましい。また、下限の位置は、装置の構成上、下げることが可能な位置まで下げることが好ましい。

また、回収流路３１２と供給流路２１２のバッファタンク２５２の接続位置は、横方向においても可能な限り離すことが好ましい。横方向においても回収流路３１２と供給流路２１２の位置を離すことにより、移動時間がのびるため、インクの拡散効果を向上させることができる。

また、ドレイン流路２２８とバッファタンク２５２との接続位置についても、脱気度維持の観点から特定することが好ましい。ドレイン流路２２８の上下方向の位置は、バッファタンク２５２内のインクが減った場合においても、液につかる程度まで上方に設けることが好ましい。上方に設けることで、インク内の泡を抜け易くすることができる。また、バッファタンク２５２内の液面センサによりメインタンク２５６からのインクの供給が開始する液面より下に設けることで、気泡の混入を防止することができる。

また、ドレイン流路２２８の左右位置においては、供給流路２１２と可能な限り離すことが好ましい。ドレイン流路２２８からバッファタンク２５２に送液されるインクは、供給流路２１２、脱気モジュール３６０を通り、脱気されているため、溶存酸素量の低いインクである。供給流路２１２とドレイン流路２２８の位置を離すことにより、移動時間をのばすことができるので、ドレイン流路２２８から送液されたインクとバッファタンク２５２内のインクとの拡散効果を向上させることができる。ただし、回収流路３１２と供給流路２１２との位置を最も離したいため、ドレイン流路２２８は、回収流路３１２と供給流路２１２の間とすることが好ましく、回収流路３１２の横に配置することが好ましい。

バッファタンク２５２の側面の回収流路３１２、供給流路２１２、ドレイン流路２２８は、バッファタンク２５２の側面を上下方向、左右方向に４分割したとき、供給流路２１２を右下の領域に配置した場合、回収流路３１２およびドレイン流路２２８は左上の領域に配置することが好ましい。このように、供給流路２１２と、回収流路３１２およびドレイン流路２２８の位置を離すことにより、移動時間を増やすことができるので、拡散効果を向上させることができる。

本発明を実施する具体例としては、例えば、サイズが、横５０ｍｍ、奥行き１９０ｍｍ、高さ９０ｍｍのバッファタンク２５２に対し、インクの粘性が４．５ｍＰａ・ｓ、回収流路３１２からの補充流速が１３ｍｌ／ｓでインクを送液し、回収流路３１２の出口をバッファタンク３１２内に設けることで行うことができる。

≪制御系≫
図６は、本実施の形態のインクジェット記録装置１００の制御系の概略構成を示すブロック図である。

同図に示すように、インクジェット記録装置１００は、システムコントローラ４００、通信部４０２、画像メモリ４０４、搬送制御部４１０、給紙制御部４１２、処理液付与制御部４１４、描画制御部４１６、乾燥制御部４１８、定着制御部４２０、排紙制御部４２２、供給制御部４２４、操作部４３０、表示部４３２等が備えられる。

システムコントローラ４００は、インクジェット記録装置１００の各部を統括制御する制御手段として機能するとともに、各種演算処理を行う演算手段として機能する。このシステムコントローラ４００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えており、所定の制御プログラムに従って動作する。ＲＯＭには、このシステムコントローラ４００が、実行する制御プログラム、及び、制御に必要な各種データが格納される。

通信部４０２は、所要の通信インターフェースを備え、その通信インターフェースと接続されたホストコンピュータとの間でデータの送受信を行う。

画像メモリ４０４は、画像データを含む各種データの一時記憶手段として機能し、システムコントローラ４００を通じてデータの読み書きが行われる。通信部４０２を介してホストコンピュータから取り込まれた画像データは、この画像メモリ４０４に格納される。

搬送制御部４１０は、インクジェット記録装置１００における記録媒体の搬送系を制御する。すなわち、処理液付与部１１４における給紙胴１５２、処理液ドラム１５４、描画部１１６における描画ドラム１７０、乾燥部１１８における乾燥ドラム１７６、定着部１２０におる定着ドラム１８４の駆動、中間搬送部１２６、１２８、１３０の駆動を制御する。

搬送制御部４１０は、システムコントローラ４００からの指令に応じて、搬送系を制御し、給紙部１１２から排紙部１２２まで滞りなく記録媒体１２４が搬送されるように制御する。

給紙制御部４１２は、システムコントローラ４００からの指令に応じて給紙部１１２を制御し、記録媒体１２４が、重なることなく１枚ずつ順に給紙されるように制御する。

処理液付与制御部４１４は、システムコントローラ４００からの指令に応じて処理液付与部１１４を制御する。具体的には、処理液ドラム（圧道）１５４によって搬送される記録媒体に処理液が塗布されるように、塗布装置１５６の駆動を制御する。

描画制御部４１６は、システムコントローラ４００からの指令に応じて描画部１１６を制御する。具体的には、描画ドラム１７０によって搬送される記録媒体に所定の画像が記録されるように、インクジェットヘッド１７２Ｍ、１７２Ｋ、１７２Ｃ、１７２Ｙの駆動を制御する。

供給制御部４２４は、供給ポンプ２２０、回収ポンプ３２０の駆動を制御し、バッファタンク２５２からインクジェットヘッド１７２Ｍ、１７２Ｋ、１７２Ｃ、１７２Ｙ（２５０）へのインクの供給、バッファタンク２５２へインクの回収を行う。また、バッファタンク２５２内のインクの脱気を行う際に、供給流路２１２、回収流路３１２を通りインクの循環を行う。

また、バッファタンク２５２内に設けられた液面センサ２５８に基づいて、補充ポンプ３８２の制御を行う。バッファタンク２５２内のインクの液面が設定された下限値以下になると補充ポンプ３８２を駆動させ、メインタンク２５６からインクの補充を行う。また、バッファタンク２５２内のインクの液面が設定された上限値になると、補充ポンプ３８２の駆動を停止し、インクの補充を中断する。

補充ポンプ３８２の駆動を制御することで、メインタンク２５６からバッファタンク２５２に補充されるインクが、バッファタンク２５２の側面に流速を持って衝突するように流量、流速を調整する。

また、補充ポンプ３８２、および、回収ポンプ３２０の駆動を制御し、メインタンク２５６からバッファタンク２５２へのインクの補充速度を、ヘッド２５０からバッファタンク２５２への回収速度より速くする。

乾燥制御部４１８は、システムコントローラ４００からの指令に応じて乾燥部１１８を制御する。具体的には、乾燥ドラム１７６によって搬送される記録媒体１２４に、ＩＲヒータ１８２、温風噴出しノズル１８０により乾燥が行われるように溶媒乾燥装置１７８の駆動を制御する。

定着制御部４２０は、システムコントローラ４００からの指令に応じて定着部１２０を制御する。具体的には、定着ドラム１８４によって搬送される記録媒体に加熱加圧が行われるように、ハロゲンヒータ１８６、定着ローラ１８８の駆動を制御する。また、定着された画像が読み取られるように、インラインセンサ１９０の動作を制御する。

排紙制御部４２２は、システムコントローラ４００からの指令に応じて排紙部１２２を制御する。具体的には、渡し胴１９４、搬送ベルト１９６、張架ローラ１９８などの駆動を制御して、排出トレイ１９２に記録媒体１２４がスタックされるように制御する。

操作部４３０は、所要の操作手段（たとえば、操作ボタンやキーボード、タッチパネル等）を備え、その操作手段から入力された操作情報をシステムコントローラ４００に出力する。システムコントローラ４００は、この操作部４３０から入力された操作情報に応じて各種処理を実行する。

表示部４３２は、所要の表示装置（たとえば、ＬＣＤパネル等）を備え、システムコントローラ４００からの指令に応じて所要の情報を表示装置に表示させる。

上記のように、記録媒体１２４に記録する画像データは、ホストコンピュータから通信部４０２を介してインクジェット記録装置１００に取り込まれる。取り込まれた画像データは、画像メモリ４０４に格納される。

システムコントローラ４００は、この画像メモリ４０４に格納された画像データに所要の信号処理を施してドットデータを生成する。そして、生成したドットデータに従って描画部１１６の各インクジェットヘッド１７２Ｍ、１７２Ｋ、１７２Ｃ、１７２Ｙの駆動を制御し、その画像データが表す画像を用紙に記録する。

ドットデータは、一般に画像データに対して色変換処理、ハーフトーン処理を行って生成される。色変換処理は、ｓＲＧＢなどで表現された画像データ（たとえば、ＲＧＢ８ビットの画像データ）をインクジェット記録装置１００で使用するインクの各色のインク量データに変換する処理である（本例では、Ｍ、Ｋ、Ｃ、Ｙの各色のインク量データに変換する。）。ハーフトーン処理は、色変換処理により生成された各色のインク量データに対して誤差拡散等の処理で各色のドットデータに変換する処理である。

システムコントローラ４００は、画像データに対して色変換処理、ハーフトーン処理を行って各色のドットデータを生成する。そして、生成した各色のドットデータに従って、対応するインクジェットヘッドの駆動を制御することにより、画像データが表す画像を用紙に記録する。

１００…インクジェット記録装置、１１２…給紙部、１１４…処理液付与部、１１６…描画部、１１８…乾燥部、１２０…定着部、１２２…排紙部、１２４…記録媒体、２００…インク供給装置、２１２…供給流路、２２０…供給ポンプ、２２８…ドレイン流路、２５０…ヘッド、２５２…バッファタンク、２５６…メインタンク、３１２…回収流路、３２０…回収ポンプ、３６０…脱気モジュール、３８２…補充ポンプ、３９８…補充流路、４００…システムコントローラ

Claims (9)

1. 液体を液滴として吐出する吐出口が形成された吐出ヘッドと、
   前記吐出ヘッドに対して、供給流路および回収流路を介して接続され、前記供給流路を通して前記吐出ヘッドに供給、および、前記回収流路を通して前記吐出ヘッドから回収する前記液体が収容されるバッファタンクと、
   前記供給流路側に設けられた前記液体を脱気する脱気モジュールと、
   補充流路を介して接続され、前記補充流路を通して前記バッファタンクに供給する前記液体が貯留されるメインタンクと、を備え、
   前記供給流路は前記バッファタンクの側面に接続されており、
   前記補充流路は前記バッファタンクの側面を貫通し、前記バッファタンク内に前記補充流路の出口を有し、
   前記補充流路から送液される前記液体が、前記補充流路の出口に対向する前記バッファタンクの内壁面に衝突する時に速度を有する液体吐出装置。
2. 前記回収流路が前記補充流路に接続し、
   前記回収流路の前記液体が前記補充流路を通り、前記バッファタンクに回収される請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 前記液体の衝突する前記内壁面が、前記バッファタンクの側面である請求項１又は２に記載の液体吐出装置。
4. 前記メインタンクから前記バッファタンクへの前記液体の補充速度が、前記バッファタンクから前記吐出ヘッドを通り前記バッファタンクへ戻る前記液体の循環速度より速い請求項１から３のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
5. 前記バッファタンクにおける前記供給流路と前記補充流路の位置が、高さ方向に異なる請求項１から４のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
6. 前記メインタンク内の液体と前記バッファタンク内の液体とに温度差を有し、前記メインタンク内の前記液体の温度が高い場合は、前記供給流路を前記補充流路より上に配置し、前記バッファタンク内の前記液体の温度が高い場合は、前記補充流路を前記供給流路より上に配置する請求項５に記載の液体吐出装置。
7. 前記供給流路と前記補充流路は前記バッファタンクの同じ側面に設けられており、水平方向において離れて配置されている請求項１から６のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
8. 前記吐出ヘッドから前記バッファタンクに前記液体を送液するドレイン流路を備え、
   前記ドレイン流路が、前記バッファタンクの側面の前記補充流路と前記供給流路の間の前記補充流路側に配置されている請求項１から７のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
9. 前記バッファタンク内の前記液体の量を検知し、前記液体の量を下回ると前記メインタンクから前記液体が補充される液面センサを備え、
   前記ドレイン流路は、前記液面センサの位置より下で、上限が前記バッファタンク内の液体につかる位置に設けられている請求項８に記載の液体吐出装置。

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