インクジェットプリンター及びそのインク循環制御方法
【課題】インクの循環初期から循環安定状態までの間に、ノズルからインクが垂れたり、空気を吸い込む等の不具合を起こすことなく、インクを循環供給できるインクジェットプリンター及びそのインク循環制御方法を提供する。
【解決手段】上流インクタンク及び下流インクタンクに対し、そのインク温度を徐々に上昇させるインク温度調節部を設け、循環路に充填されたインクを室温状態のまま予定時間循環させると共に、予定時間経過後に、インクを循環させながら上流インクタンク及び下流インクタンクのインク温度を予め設定した温度まで徐々に上昇させるように構成したインクジェットプリンター。
【解決手段】上流インクタンク及び下流インクタンクに対し、そのインク温度を徐々に上昇させるインク温度調節部を設け、循環路に充填されたインクを室温状態のまま予定時間循環させると共に、予定時間経過後に、インクを循環させながら上流インクタンク及び下流インクタンクのインク温度を予め設定した温度まで徐々に上昇させるように構成したインクジェットプリンター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、循環路にインクを流し、インクジェットヘッドのノズルから前記インクを吐出可能なインクジェットプリンター及びそのインク循環制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、インクジェットヘッドを介してインクを循環させながら、そのインクジェットヘッドのノズルからインクを吐出することが可能なインクジェットヘッド及びインク循環機構を有するインクジェットプリンターが知られている。このようなインクジェットプリンターでは、上流側、及び下流側のインクタンク、及びインクジェットヘッド（印字ヘッドとも呼ぶ）を備え、これら上流側、及び下流側のインクタンクと印字ヘッドとの間でインクを循環させて印字ヘッドのノズルからインクを吐出させて印字し、記録するようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このようなインクジェットプリンターにおいて、高粘度インクを吐出する場合は、予めインク温度を上げ（インク粘度を下げ）、ヘッドにインクを供給する必要がある（低粘度インクの場合は温度を下げる）。すなわち、一般的にＵＶインクや機能性インクは常温での粘度が高いために、インクジェットヘッドの使用粘度域よりも大きく、そのままではインクを吐出することが難しいからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３１３８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、インク温度を上げておく場合、インクの循環初期からインク循環が安定するまでには循環経路内でインクの温度(粘度)が大きく変化する。この際に、ノズルからインクが垂れたり、空気を吸い込む等の不具合を引き起こすという問題点があった。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、インクの循環初期から循環安定状態までの間に、ノズルからインクが垂れたり、空気を吸い込む等の不具合を起こすことなく、インクを循環供給できるインクジェットプリンター及びそのインク循環制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施の形態によるインクジェットプリンターは、上流インクタンクからインクジェットヘッドを経て下流インクタンクに通じ、この下流インクタンクから前記上流インクタンクに通じる循環路にインクを流し、前記インクジェットヘッドのノズルから前記インクを吐出可能なインクジェットプリンターであって、前記上流インクタンク及び下流インクタンクにおけるインク温度を計測するインク温度計測手段と、前記上流インクタンク及び下流インクタンクのインク温度を徐々に上昇させるインク温度調節部と、前記循環路に充填されたインクを室温状態のまま予定時間循環させる循環制御手段と、前記予定時間経過後に、前記インクを循環させながら前記インク温度調節部を動作させ、前記上流インクタンク及び下流インクタンクのインク温度を予め設定した温度まで上昇させるインク温度制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の他の実施の形態によるインクジェットプリンターでは、前記上流インクタンク及び下流インクタンク、並びにインクジェットヘッド内におけるインク温度を計測するインク温度計測手段と、前記上流インクタンク及び下流インクタンクのインク温度を徐々に上昇させるインク温度調節部と、前記循環路の、上流インクタンクからインクジェットヘッドまでの上流側の管路部材、及びインクジェットヘッドから下流インクタンクまでの下流側の管路部材の、それぞれ最もインクジェットヘッド寄りの部分に設置された加熱部と、前記循環路に充填されたインクを室温状態のまま予定時間循環させる循環制御手段と、前記予定時間経過後に、前記インクを循環させながら前記インク温度調節部により前記上流インクタンク及び下流インクタンクのインク温度を予め設定した温度まで上昇させるインク温度制御手段と、前記上流インクタンク及び下流インクタンクのインク温度が所定温度に達すると、前記加熱部を動作させインクジェットヘッド内温度を所定温度に上昇させる加熱部制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の一実施の形態によるインクジェットプリンターのインク循環制御方法は、上流インクタンクからインクジェットヘッドを経て下流インクタンクに通じ、この下流インクタンクから前記上流インクタンクに通じる循環路にインクを流し、前記インクジェットヘッドのノズルから前記インクを吐出可能なインクジェットプリンターのインク循環制御方法であって、前記循環路に充填されたインクを室温状態のまま予定時間循環させ、前記予定時間経過後に、前記インクを循環させながら前記上流インクタンク及び下流インクタンクに設けたインク温度調節部によりインク温度を予め設定した温度まで徐々に上昇させる
ことを特徴とする。
【００１０】
さらに、本発明の他の実施の形態によるインクジェットプリンターのインク循環制御方法では、前記循環路に充填されたインクを室温状態のまま予定時間循環させ、前記予定時間経過後に、前記インクを循環させながら前記上流インクタンク及び下流インクタンクに設けたインク温度調節部により、インク温度を予め設定した温度まで徐々に上昇させ、前記上流インクタンク及び下流インクタンクのインク温度が所定温度に達すると、前記循環路の、上流インクタンクからインクジェットヘッドまでの上流側の管路部材、及びインクジェットヘッドから下流インクタンクまでの下流側の管路部材の、それぞれ最もインクジェットヘッド寄りの部分に設置された加熱部によりインクジェットヘッド内温度を所定温度に上昇させることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施の形態に係るインクジェットプリンターのインク循環部を表す構成図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係るインクジェットプリンターの制御装置部分を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係るプリンターのインク循環部を電気回路に模擬して表す回路図である。
【図４】本発明の他の実施の形態に係るインクジェットプリンターのインク循環部を表す構成図である。
【図５】本発明の他の実施の形態に係るインクジェットプリンターの制御装置部分を示すブロック図である。
【図６】本発明の他の実施の形態に係るインクジェットプリンターのインクジェットヘッド部分におけるインク温度の変化を説明するグラフである。
【図７】本発明の他の実施の形態に係るインクジェットプリンターの動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１３】
図１は、この実施の形態におけるインクジェットヘッド１１を備えたプリンターのインクジェット装置部分を示している。インクジェットヘッド１１は、詳細な構成の図示は省略したが、特開２００９−２０２７５号公報で説明されているような構成であり、インクを循環させる複数の流路を有し、これら各流路の内面に薄膜状の駆動電極がそれぞれ設けられ、かつこれら流路に対応してインク吐出口（以下、ノズルと呼ぶ）が設けられている。そして、この駆動電極に電界をかけることによりノズルからインク滴を吐出させるものである。
【００１４】
インクジェットヘッド１１に対しては、上流インクタンク１２と下流インクタンク１３とが管路部材１４，１５を介して連結されている。下流インクタンク１３は管路部材１６を介して循環ポンプ１７の吸い込み側に連結し、この循環ポンプ１７の吐出側は管路部材１８、フィルター１９、管路部材２０を順次介して上流インクタンク１２と連結している。上述した管路部材１４，１５は、インクジェットヘッド１１の前述した流路と連通しており、この流路とともにインクの循環路を構成する。したがって、インクジェットヘッド１１は、流路の内面に設けられた薄膜状の駆動電極を動作させることにより、流路毎に対応して設けられたノズルから循環路に流れるインクを吐出させる。
【００１５】
インク循環路を構成する管路部材１６には、インク供給ポンプ２２を有する管路部材２３が連結され、この管路部材２３によりインク供給タンク２４に通じている。このインク供給ポンプ２２は、正転によりインク供給タンク２４内のインクをインク循環路へ供給し、逆転によりインク循環路からインクをインク供給タンク２４へ戻すようになっている。
【００１６】
また、上流インクタンク１２及び下流インクタンク１３に対しては、圧力計２５が設けられており、これらにより計測された圧力信号はインク供給ポンプ２２を制御して、上流インクタンク１２及び下流インクタンク１３の圧力を調整する。
【００１７】
さらに、上流インクタンク１２及び下流インクタンク１３に対しては、そのインク温度を徐々に上昇させるインク温度調節部２６が設けられている。このインク温度調節部２６は、容器内に液体を収容した所謂ウォータバス構造であり、この液体内に上流インクタンク１２及び下流インクタンク１３を浸漬させている。そして、この液体を、図示しない電気ヒータなどで加熱し、この液体を介して上流インクタンク１２及び下流インクタンク１３内のインクを加熱する。すなわち、このインク温度調節部２６は、沸騰した高温の液体を容器内に注入してインクタンク１２，１３を加熱するのではなく、容器内の液体を常温から加熱することにより、この液体の温度上昇に伴って、インクタンク１２、１３を加熱する。したがって、インクタンク１２、１３内のインク温度を徐々に上昇させることができる。
【００１８】
また、上流インクタンク１２及び下流インクタンク１３と、上流側管路部材１４及び下流側管路部材１５のインクジェットヘッド近くには、それぞれ温度計測手段として熱電対２７，２８，２９，３０が設けられている。また、インクジェットヘッド１１内にも上流側及び下流側に温度計測手段としてサーミスタ３１，３２が設けられている。これら温度検出手段２７〜３２は、循環路の上流側管路部材１４、下流側管路部材１５、及びインクジェットヘッド１１内に流れるインクの温度を検出する。
【００１９】
これら温度計測手段２７〜３２、及び前述した圧力計２５は、図２で示すようにコンピュータなどによる制御装置３５と接続されており、これらの検出信号は制御装置３５に入力される。また、この制御装置３５は、図１で示した循環ポンプ１７及び供給ポンプ２２、インク温度調節部２６とも接続しており、前述した圧力検出信号や温度検出信号に基づき、これら機器を制御する。
【００２０】
すなわち、制御装置３５は、循環制御手段３５ａとインク温度制御手段３５ｂとを有する。循環制御手段３５ａは、前述した循環路に充填されたインクを、循環ポンプ１７により室温状態のまま予定時間循環させる。インク温度制御手段３５ｂは、上述した予定時間経過後に、インクを循環させながらインク温度調節部２６を動作させ、上流インクタンク１２及び下流インクタンク１３内のインク温度を予め設定した温度まで徐々に上昇させる。
【００２１】
上述した循環路において、上流インクタンク１２と下流インクタンク１３との圧力差が一定の場合、上流インクタンク１３からインクジェットヘッド１１、下流インクタンク１３までの経路における流量と流路抵抗の積の和は、上流インクタンク１２と下流インクタンク１３が持つエネルギー差に等しい。ここで、上流インクタンク１２が持つエネルギーをＰｕ、下流インクタンク１３が持つエネルギーをＰｄ、上流側における管路部材１４の流路抵抗をＲｕ、同じく上流側におけるインクジェットヘッド１１内の流路抵抗ｒｕ、下流側における管路部材１４の流路抵抗をＲｄ、同じく下流側におけるインクジェットヘッド１１内の流路抵抗ｒｄとした場合、これらは図３のように電気回路図を用いて模式的に表すことができる。この図３の電気回路の各要素と図１で示した各部との対応関係を表すと以下のとおりとなる。
【００２２】
電位差 ： Ｖ［Ｖ］ エネルギー差 ： ΔＰ［Ｐａ］
電流 ： Ｉ［Ａ］ 流量 ： Ｑ［ｍ３／ｓ］
抵抗 ： Ｒ［Ｖ／Ｉ］ 流路抵抗 ： Ｒ［Ｐａ・ｓ／ｍ３］
この循環路内の関係は、電気回路におけるオームの法則に対応して次式のように表される。
【００２３】
ΔＰ＝Ｐｕ−Ｐｄ
ΔＰ＝（Ｒｕ＋ｒｕ）Ｑ＋（Ｒｄ＋ｒｄ）Ｑ
このとき、上流側と下流側でのエネルギー損失が次式（１）のように等しいときは、インクジェットヘッド１１のノズル圧力は適正な所定圧（若干の負圧）となる。
【００２４】
（Ｒｕ＋ｒｕ）Ｑ＝（Ｒｄ＋ｒｄ）Ｑ ・・・ （１）
しかし、インク循環路内部での温度変化によって流路抵抗が変化する場合は、一般的に次式のように上流側と下流側でのエネルギー損失は等しくならない。
【００２５】
（Ｒｕ＋ｒｕ）Ｑ≠（Ｒｄ＋ｒｄ）Ｑ
このような問題を解決するためには、流路抵抗Ｒｕ及びＲｄを可変抵抗のように変化させる事によって式（１）が成立するように制御すればよい。すなわち、流路抵抗比がＲｕ：Ｒｄ＝１：１となるように制御すればよい。
【００２６】
ここで、流路抵抗Ｒｕ及びＲｄは次のようにして求められる。
円管の流路抵抗Ｒは次の基本式（２）により求められる。
【数１】
【００２７】
つまり、円管の直径ｄ［ｍ］、円管の長さＬ［ｍ］、円管を流れる流体（インク）の粘度μ［Ｐａ・ｓｅｃ］から上述の式（２）から求められる。従って、単位長さ当りの流路抵抗は下式（３）で表される。
【数２】
粘度μが温度依存性を示す場合、温度Ｔとは次式（４）の関係となる。
μ＝μ（Ｔ） ・・・ （４）
さらに、この温度が円管の長さＬを用いて表現できる場合次式（５）の関係となる。
μ＝μ（Ｔ（Ｌ）） ・・・ （５）
そこで、粘度の温度依存性を、アレニウス型を仮定して、次式（６）のように表現する。
【数３】
【００２８】
なお、α、βはインクの物性による。
また、温度Ｔが円管の長さＬに比例すると仮定して次式（７）とする。
Ｔ＝ａＬ＋ｂ ・・・ （７）
これらの関係を、式（３）に代入すると次式（８）となる。
【数４】
【００２９】
上式（８）について積分を実行すると次式（９）となる。
【数５】
【００３０】
上記関数は初等積分では難しいので、区分求積法を用いて次式（１０）により求める。
【数６】
【００３１】
さらに、管路部材として、異なる円管を接続させた場合は、各円管の流路抵抗をＲｊ（ｊ＝１，２，・・・，Ｎ）として、次式（１１）により各流路抵抗の和を求める。
【数７】
但し、添え字ｊは各円管の種類を示し、添え字ｉは円管を分割して考えたうちの一部分を示す。
【００３２】
上述の関係から、流路抵抗比Ｒｕ：Ｒｄがほぼ１：１となるよう制御するには、式（２）から、上流側及び下流側管路１４，１５である円管の長さＬ、円管の直径ｄを変えない場合、上流・下流のインク循環経路内のインク粘度（μ）の変化、つまり式（６）で示すように、インク循環経路内の温度Ｔの変化がなるべくなだらかになるようにすると良い。
【００３３】
そこで、図１に示すようなインク循環路を構成することとする。まず、インク供給ポンプ２２を駆動させインク供給タンク２４より、フィルター１９を介し、上流インクタンク１２にインクを充填する。その後、ヘッド１１にインクを充填し、さらに下流インクタンク１３へインクを充填する。このようにして循環路にインクを充填した後、循環ポンプ１７を駆動させ、この循環路内でインクを室温循環させる。このとき、フィルター１９により、インク中の異物除去及びインク内の気泡除去を行う。
【００３４】
この循環初期から循環安定（ヘッド１１の温度が必要域に到達する）までは以下に示す順序での制御を行う。このような制御が、インク循環路内の温度変化をなだらかにできるため、最も良い。
【００３５】
すなわち、前述のように循環ポンプ１７を駆動し、ａ．室温でインク循環をしばらく行う（約５分）。その後、ｂ．上流側インクタンク１２と下流側インクタンク１３とを、ウォータバス構造のインク温度調節部２６により徐々に加熱する。この場合、ウォータバス構造のインク温度調節部２６の容器内の液体を図示しない加熱ヒータにより加熱することで、インクタンク１２，１３内のインク温度を徐々に上昇させる。この制御により、インク温度(熱電対２７，３０の検出温度)はヘッド温度（サーミスタ３１，３２の検出温度）とほぼ等しくなる。
【００３６】
なお、制御の詳細条件は、熱電対２７〜３０及びサーミスタ３１，３２の温度特性を調査することにより求められる。
【００３７】
以下、図２により全体的な制御動作を説明する。図２において、装置電源オン信号が制御装置３５に入力されると、制御装置３５は供給ポンプ２２を動作させ、インク供給タンク２４からインク循環路へインクを供給する。一定時間経過後、インク循環路内にインクが充填されると、インク供給ポンプ２２は信号を制御装置に送る。制御装置３５はインク供給ポンプ２２を停止させる。
【００３８】
次に、制御装置３５は循環ポンプ１７を動作させる。一定時間（約５分程度）経過後、インク温度調節部２６を動作させ、インクタンク１２，１３内のインク温度を徐々に上昇させる。このとき、制御装置３５はサーミスタ３１，３２及び熱電対２７，３０の検出温度に応じて、インク温度調節部２６の制御を行う。また、制御装置３５は圧力計２５の検出値に応じて、供給ポンプ２２を制御し、インク循環路を前述した圧力関係に保つ。
【００３９】
これらの制御により、循環初期から循環安定までにおけるインクの循環経路内での温度Ｔの変化を小さくすることができる。その結果、ノズルからインクが垂れたり、空気を吸い込む等の不具合を防止できる。
【００４０】
次に、本発明の他の実施の形態を説明する。この実施の形態は、図４で示すように、循環路の、上流インクタンク１２からインクジェットヘッド１１までの上流側の管路部材１４、及びインクジェットヘッド１１から下流インクタンク１３までの下流側の管路部材１５に、チューブヒータによる加熱部４１，４２がそれぞれ設けられ、これらに流れるインクを加熱する。これら加熱部４１，４２は、上流側管路部材１４及び下流側管路部材１５の、最もインクジェットヘッド１１寄りの部分に設置されている。
【００４１】
この加熱部４１，４２は、図５で示すように制御装置３５に接続されており、制御装置３５に設けられた加熱部制御手段３５ｃにより温度制御される。加熱部制御手段３５ｃは、上流インクタンク１２及び下流インクタンク１３のインク温度が所定温度に達すると、加熱部４１，４２を動作させ、インクジェットヘッド１１内温度を所定温度に上昇させる。すなわち、この加熱部制御手段３５ｃは、前記インクジェットヘッド１１内のインク温度が、上流インクタンク及び下流インクタンク内のインク温度と略等しくなるように加熱部４１，４２を制御する。
【００４２】
他の構成は図１及び図２と同じである。この実施の形態は、インク温度調節部２６を備えたインクタンク１２，１３をインクジェットヘッド１１の近傍に配置できず、上流側及び下流側の管路部材１４，１５が長くなり、管路部材１４，１５内のインク温度が放熱により変化してしまう場合、もしくはインクタンク１２，１３内のインク温度とヘッド１１との温度差が非常に大きくなってしまう場合、に対処する構成である。
【００４３】
この実施の形態では、上述のような構成においても、流路抵抗比Ｒｕ：Ｒｄがほぼ１：１となるように、上流側及び下流側管路１４，１５である円管の長さＬ、円管の直径ｄを同じにすると共に、上流・下流のインク循環経路内のインク粘度（μ）の変化、つまり、インク循環経路内の温度Ｔの変化がなるべくなだらかになるように、インクジェットヘッド１１近傍にチューブヒータによるインク温度調節部４１，４２を追加したインク循環系の構成とする。
【００４４】
この他の、上流インクタンク１２、下流インクタンク１３、ウォータバス構造のインク温度調節部２６、インク供給タンク２４、供給ポンプ２２、循環ポンプ１７、フィルター１９、圧力計２５、温度計測手段（熱電対２７，２８，２９，３０、サーミスタ３１，３２）は、図１と同様に備えられている。
【００４５】
ここで、例えば、高粘度インクを吐出する場合、あらかじめインク温度を上げて（インク粘度を下げて）インクをヘッド１１に供給する必要がある。ただし、インク温度は上げすぎるとインク特性が壊れてしまう（乾燥、顔料凝集や沈降、分散の不安定など）ので、インク温度はインク特性が壊れない範囲を上限とする。この場合、ウォータバス構造の温度調節部２６により、上流インクタンク１２及び下流側インクタンク１３内のインクを十分加熱し循環するが、チューブヒータによる加熱部４１，４２を使用せずにインク循環を行うと、循環初期における印字ヘッド１１の上流側サーミスタ３１と下流側サーミスタ３２との温度差が大きくなり、ヘッド１１のノズルからインクが垂れるという問題が発生する。また、このとき上流インクタンク１２のインク温度（熱電対２７）〜印字ヘッド１１の上流インク温度（熱電対２８）〜印字ヘッド１１の上流サーミスタ３１間も温度差が大きくなる。また、印字ヘッド１１を必要域の温度にするには、上流インクタンク１２の温度（熱電対２７）、つまりインク温度を非常に高くしなくてはならなくなり、前述のように、インク特性を壊してしまう問題も発生する。
【００４６】
そこで、図４に示したようなインク循環路を構成することとする。高粘度インクを循環する場合であっても、循環初期から循環安定（ヘッド温度が必要域に到達する）までは以下に示す順序で制御を行い、インク循環経路内の温度変化をなだらかにする。
【００４７】
すなわち、循環ポンプ１７を駆動し、ａ．室温でインク循環をしばらく（約５分）行う、その後、ｂ．上流側インクタンク１２と下流側インクタンク１３をウォータバス構造のインク温度調節部２６により徐々に加熱する。このとき、インク調節部２６の上限温度は、前述のようにインク特性を壊さない範囲とする。その後すぐ、ｃ．上流側、下流側のチューブヒータによる加熱器４１，４２を駆動し、チューブ内のインクを加熱する。
【００４８】
図６に上述した循環初期から循環安定までのサーミスタ３１，３２の温度例を示す。ここでは、上述したｂ．での、インク温度調節部２６によるインク加熱開始からの温度特性を示しており、上述のａ．における室温でのインク循環中の温度特性は省略している。すなわち、図６中、b点でインク温度調節部２６により加熱を開始し、ｃ点で加熱部４１，４２による加熱を行う。これらの操作後、サーミスタ３１，３２の差が小さくなり循環安定（ヘッド温度が必要域に到達する）となる。
【００４９】
以下、図５及び図７のフローチャートを用いて全体的な動作の説明を行う。装置電源オン信号が制御装置３５に入力されると（動作７０１）、制御装置３５は供給ポンプ２２を動作させる（動作７０２）。一定時間経過後、インク循環路内にインクが充填されると、インク供給ポンプ２２は信号を制御装置３５に送り、制御装置３５はインク供給ポンプ２２を停止させる。
【００５０】
次に、制御装置３５は、その循環制御手段３５ａにより循環ポンプ１７を動作させる（動作７０３）、インクを室温循環（動作７０４）させる。予め設定した時間（５分程度）経過後、インク温度調節部２６をインク温度制御手段３５ｂにより動作させ（動作７０５）、インク温度を徐々に上昇させる。その過程で、インク温度が所定温度に達したか確認し（動作７０６）、加熱部制御手段３５ｃにより加熱部４１，４２を動作させる（動作７０７）。このとき制御装置３５は、サーミスタ３１，３２、熱電対２７，２８，２９，３０の計測温度に応じて、インク温度調節部２６及び加熱部４１，４２の制御を行う。また、制御装置３５は圧力計２５の検出値に応じて、供給ポンプ２２を制御し、インク循環路を前述した圧力関係に保つ。
【００５１】
これらの制御により、循環初期から循環安定まではインクの循環路内での温度変化を小さくすることができる。その結果、ノズルからインクが垂れたり、空気を吸い込む等の不具合を防できる。
【００５２】
このように、上述した各実施の形態では、インクを循環させつつインクジェットヘッド１１のノズルからインクを吐出する循環式インクジェットヘッドの循環初期から循環安定状態までの間に、ノズルからインクが垂れたり、空気を吸い込む等の不具合を発生させることなく、インクを循環供給することができる。
【００５３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５４】
１１・・・インクジェットヘッド
１２・・・上流インクタンク
１３・・・下流インクタンク
１４・・・上流側の管路部材
１５・・・下流側の管路部材
２６・・・インク温度調節部
２７〜３２・・・温度計測手段
３５・・・制御装置
３５ａ…循環制御手段
３５ｂ…インク温度制御手段
３５ｃ…加熱部制御手段
４１，４２・・・加熱部
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、循環路にインクを流し、インクジェットヘッドのノズルから前記インクを吐出可能なインクジェットプリンター及びそのインク循環制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、インクジェットヘッドを介してインクを循環させながら、そのインクジェットヘッドのノズルからインクを吐出することが可能なインクジェットヘッド及びインク循環機構を有するインクジェットプリンターが知られている。このようなインクジェットプリンターでは、上流側、及び下流側のインクタンク、及びインクジェットヘッド（印字ヘッドとも呼ぶ）を備え、これら上流側、及び下流側のインクタンクと印字ヘッドとの間でインクを循環させて印字ヘッドのノズルからインクを吐出させて印字し、記録するようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このようなインクジェットプリンターにおいて、高粘度インクを吐出する場合は、予めインク温度を上げ（インク粘度を下げ）、ヘッドにインクを供給する必要がある（低粘度インクの場合は温度を下げる）。すなわち、一般的にＵＶインクや機能性インクは常温での粘度が高いために、インクジェットヘッドの使用粘度域よりも大きく、そのままではインクを吐出することが難しいからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３１３８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、インク温度を上げておく場合、インクの循環初期からインク循環が安定するまでには循環経路内でインクの温度(粘度)が大きく変化する。この際に、ノズルからインクが垂れたり、空気を吸い込む等の不具合を引き起こすという問題点があった。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、インクの循環初期から循環安定状態までの間に、ノズルからインクが垂れたり、空気を吸い込む等の不具合を起こすことなく、インクを循環供給できるインクジェットプリンター及びそのインク循環制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施の形態によるインクジェットプリンターは、上流インクタンクからインクジェットヘッドを経て下流インクタンクに通じ、この下流インクタンクから前記上流インクタンクに通じる循環路にインクを流し、前記インクジェットヘッドのノズルから前記インクを吐出可能なインクジェットプリンターであって、前記上流インクタンク及び下流インクタンクにおけるインク温度を計測するインク温度計測手段と、前記上流インクタンク及び下流インクタンクのインク温度を徐々に上昇させるインク温度調節部と、前記循環路に充填されたインクを室温状態のまま予定時間循環させる循環制御手段と、前記予定時間経過後に、前記インクを循環させながら前記インク温度調節部を動作させ、前記上流インクタンク及び下流インクタンクのインク温度を予め設定した温度まで上昇させるインク温度制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の他の実施の形態によるインクジェットプリンターでは、前記上流インクタンク及び下流インクタンク、並びにインクジェットヘッド内におけるインク温度を計測するインク温度計測手段と、前記上流インクタンク及び下流インクタンクのインク温度を徐々に上昇させるインク温度調節部と、前記循環路の、上流インクタンクからインクジェットヘッドまでの上流側の管路部材、及びインクジェットヘッドから下流インクタンクまでの下流側の管路部材の、それぞれ最もインクジェットヘッド寄りの部分に設置された加熱部と、前記循環路に充填されたインクを室温状態のまま予定時間循環させる循環制御手段と、前記予定時間経過後に、前記インクを循環させながら前記インク温度調節部により前記上流インクタンク及び下流インクタンクのインク温度を予め設定した温度まで上昇させるインク温度制御手段と、前記上流インクタンク及び下流インクタンクのインク温度が所定温度に達すると、前記加熱部を動作させインクジェットヘッド内温度を所定温度に上昇させる加熱部制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の一実施の形態によるインクジェットプリンターのインク循環制御方法は、上流インクタンクからインクジェットヘッドを経て下流インクタンクに通じ、この下流インクタンクから前記上流インクタンクに通じる循環路にインクを流し、前記インクジェットヘッドのノズルから前記インクを吐出可能なインクジェットプリンターのインク循環制御方法であって、前記循環路に充填されたインクを室温状態のまま予定時間循環させ、前記予定時間経過後に、前記インクを循環させながら前記上流インクタンク及び下流インクタンクに設けたインク温度調節部によりインク温度を予め設定した温度まで徐々に上昇させる
ことを特徴とする。
【００１０】
さらに、本発明の他の実施の形態によるインクジェットプリンターのインク循環制御方法では、前記循環路に充填されたインクを室温状態のまま予定時間循環させ、前記予定時間経過後に、前記インクを循環させながら前記上流インクタンク及び下流インクタンクに設けたインク温度調節部により、インク温度を予め設定した温度まで徐々に上昇させ、前記上流インクタンク及び下流インクタンクのインク温度が所定温度に達すると、前記循環路の、上流インクタンクからインクジェットヘッドまでの上流側の管路部材、及びインクジェットヘッドから下流インクタンクまでの下流側の管路部材の、それぞれ最もインクジェットヘッド寄りの部分に設置された加熱部によりインクジェットヘッド内温度を所定温度に上昇させることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施の形態に係るインクジェットプリンターのインク循環部を表す構成図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係るインクジェットプリンターの制御装置部分を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係るプリンターのインク循環部を電気回路に模擬して表す回路図である。
【図４】本発明の他の実施の形態に係るインクジェットプリンターのインク循環部を表す構成図である。
【図５】本発明の他の実施の形態に係るインクジェットプリンターの制御装置部分を示すブロック図である。
【図６】本発明の他の実施の形態に係るインクジェットプリンターのインクジェットヘッド部分におけるインク温度の変化を説明するグラフである。
【図７】本発明の他の実施の形態に係るインクジェットプリンターの動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１３】
図１は、この実施の形態におけるインクジェットヘッド１１を備えたプリンターのインクジェット装置部分を示している。インクジェットヘッド１１は、詳細な構成の図示は省略したが、特開２００９−２０２７５号公報で説明されているような構成であり、インクを循環させる複数の流路を有し、これら各流路の内面に薄膜状の駆動電極がそれぞれ設けられ、かつこれら流路に対応してインク吐出口（以下、ノズルと呼ぶ）が設けられている。そして、この駆動電極に電界をかけることによりノズルからインク滴を吐出させるものである。
【００１４】
インクジェットヘッド１１に対しては、上流インクタンク１２と下流インクタンク１３とが管路部材１４，１５を介して連結されている。下流インクタンク１３は管路部材１６を介して循環ポンプ１７の吸い込み側に連結し、この循環ポンプ１７の吐出側は管路部材１８、フィルター１９、管路部材２０を順次介して上流インクタンク１２と連結している。上述した管路部材１４，１５は、インクジェットヘッド１１の前述した流路と連通しており、この流路とともにインクの循環路を構成する。したがって、インクジェットヘッド１１は、流路の内面に設けられた薄膜状の駆動電極を動作させることにより、流路毎に対応して設けられたノズルから循環路に流れるインクを吐出させる。
【００１５】
インク循環路を構成する管路部材１６には、インク供給ポンプ２２を有する管路部材２３が連結され、この管路部材２３によりインク供給タンク２４に通じている。このインク供給ポンプ２２は、正転によりインク供給タンク２４内のインクをインク循環路へ供給し、逆転によりインク循環路からインクをインク供給タンク２４へ戻すようになっている。
【００１６】
また、上流インクタンク１２及び下流インクタンク１３に対しては、圧力計２５が設けられており、これらにより計測された圧力信号はインク供給ポンプ２２を制御して、上流インクタンク１２及び下流インクタンク１３の圧力を調整する。
【００１７】
さらに、上流インクタンク１２及び下流インクタンク１３に対しては、そのインク温度を徐々に上昇させるインク温度調節部２６が設けられている。このインク温度調節部２６は、容器内に液体を収容した所謂ウォータバス構造であり、この液体内に上流インクタンク１２及び下流インクタンク１３を浸漬させている。そして、この液体を、図示しない電気ヒータなどで加熱し、この液体を介して上流インクタンク１２及び下流インクタンク１３内のインクを加熱する。すなわち、このインク温度調節部２６は、沸騰した高温の液体を容器内に注入してインクタンク１２，１３を加熱するのではなく、容器内の液体を常温から加熱することにより、この液体の温度上昇に伴って、インクタンク１２、１３を加熱する。したがって、インクタンク１２、１３内のインク温度を徐々に上昇させることができる。
【００１８】
また、上流インクタンク１２及び下流インクタンク１３と、上流側管路部材１４及び下流側管路部材１５のインクジェットヘッド近くには、それぞれ温度計測手段として熱電対２７，２８，２９，３０が設けられている。また、インクジェットヘッド１１内にも上流側及び下流側に温度計測手段としてサーミスタ３１，３２が設けられている。これら温度検出手段２７〜３２は、循環路の上流側管路部材１４、下流側管路部材１５、及びインクジェットヘッド１１内に流れるインクの温度を検出する。
【００１９】
これら温度計測手段２７〜３２、及び前述した圧力計２５は、図２で示すようにコンピュータなどによる制御装置３５と接続されており、これらの検出信号は制御装置３５に入力される。また、この制御装置３５は、図１で示した循環ポンプ１７及び供給ポンプ２２、インク温度調節部２６とも接続しており、前述した圧力検出信号や温度検出信号に基づき、これら機器を制御する。
【００２０】
すなわち、制御装置３５は、循環制御手段３５ａとインク温度制御手段３５ｂとを有する。循環制御手段３５ａは、前述した循環路に充填されたインクを、循環ポンプ１７により室温状態のまま予定時間循環させる。インク温度制御手段３５ｂは、上述した予定時間経過後に、インクを循環させながらインク温度調節部２６を動作させ、上流インクタンク１２及び下流インクタンク１３内のインク温度を予め設定した温度まで徐々に上昇させる。
【００２１】
上述した循環路において、上流インクタンク１２と下流インクタンク１３との圧力差が一定の場合、上流インクタンク１３からインクジェットヘッド１１、下流インクタンク１３までの経路における流量と流路抵抗の積の和は、上流インクタンク１２と下流インクタンク１３が持つエネルギー差に等しい。ここで、上流インクタンク１２が持つエネルギーをＰｕ、下流インクタンク１３が持つエネルギーをＰｄ、上流側における管路部材１４の流路抵抗をＲｕ、同じく上流側におけるインクジェットヘッド１１内の流路抵抗ｒｕ、下流側における管路部材１４の流路抵抗をＲｄ、同じく下流側におけるインクジェットヘッド１１内の流路抵抗ｒｄとした場合、これらは図３のように電気回路図を用いて模式的に表すことができる。この図３の電気回路の各要素と図１で示した各部との対応関係を表すと以下のとおりとなる。
【００２２】
電位差 ： Ｖ［Ｖ］ エネルギー差 ： ΔＰ［Ｐａ］
電流 ： Ｉ［Ａ］ 流量 ： Ｑ［ｍ３／ｓ］
抵抗 ： Ｒ［Ｖ／Ｉ］ 流路抵抗 ： Ｒ［Ｐａ・ｓ／ｍ３］
この循環路内の関係は、電気回路におけるオームの法則に対応して次式のように表される。
【００２３】
ΔＰ＝Ｐｕ−Ｐｄ
ΔＰ＝（Ｒｕ＋ｒｕ）Ｑ＋（Ｒｄ＋ｒｄ）Ｑ
このとき、上流側と下流側でのエネルギー損失が次式（１）のように等しいときは、インクジェットヘッド１１のノズル圧力は適正な所定圧（若干の負圧）となる。
【００２４】
（Ｒｕ＋ｒｕ）Ｑ＝（Ｒｄ＋ｒｄ）Ｑ ・・・ （１）
しかし、インク循環路内部での温度変化によって流路抵抗が変化する場合は、一般的に次式のように上流側と下流側でのエネルギー損失は等しくならない。
【００２５】
（Ｒｕ＋ｒｕ）Ｑ≠（Ｒｄ＋ｒｄ）Ｑ
このような問題を解決するためには、流路抵抗Ｒｕ及びＲｄを可変抵抗のように変化させる事によって式（１）が成立するように制御すればよい。すなわち、流路抵抗比がＲｕ：Ｒｄ＝１：１となるように制御すればよい。
【００２６】
ここで、流路抵抗Ｒｕ及びＲｄは次のようにして求められる。
円管の流路抵抗Ｒは次の基本式（２）により求められる。
【数１】
【００２７】
つまり、円管の直径ｄ［ｍ］、円管の長さＬ［ｍ］、円管を流れる流体（インク）の粘度μ［Ｐａ・ｓｅｃ］から上述の式（２）から求められる。従って、単位長さ当りの流路抵抗は下式（３）で表される。
【数２】
粘度μが温度依存性を示す場合、温度Ｔとは次式（４）の関係となる。
μ＝μ（Ｔ） ・・・ （４）
さらに、この温度が円管の長さＬを用いて表現できる場合次式（５）の関係となる。
μ＝μ（Ｔ（Ｌ）） ・・・ （５）
そこで、粘度の温度依存性を、アレニウス型を仮定して、次式（６）のように表現する。
【数３】
【００２８】
なお、α、βはインクの物性による。
また、温度Ｔが円管の長さＬに比例すると仮定して次式（７）とする。
Ｔ＝ａＬ＋ｂ ・・・ （７）
これらの関係を、式（３）に代入すると次式（８）となる。
【数４】
【００２９】
上式（８）について積分を実行すると次式（９）となる。
【数５】
【００３０】
上記関数は初等積分では難しいので、区分求積法を用いて次式（１０）により求める。
【数６】
【００３１】
さらに、管路部材として、異なる円管を接続させた場合は、各円管の流路抵抗をＲｊ（ｊ＝１，２，・・・，Ｎ）として、次式（１１）により各流路抵抗の和を求める。
【数７】
但し、添え字ｊは各円管の種類を示し、添え字ｉは円管を分割して考えたうちの一部分を示す。
【００３２】
上述の関係から、流路抵抗比Ｒｕ：Ｒｄがほぼ１：１となるよう制御するには、式（２）から、上流側及び下流側管路１４，１５である円管の長さＬ、円管の直径ｄを変えない場合、上流・下流のインク循環経路内のインク粘度（μ）の変化、つまり式（６）で示すように、インク循環経路内の温度Ｔの変化がなるべくなだらかになるようにすると良い。
【００３３】
そこで、図１に示すようなインク循環路を構成することとする。まず、インク供給ポンプ２２を駆動させインク供給タンク２４より、フィルター１９を介し、上流インクタンク１２にインクを充填する。その後、ヘッド１１にインクを充填し、さらに下流インクタンク１３へインクを充填する。このようにして循環路にインクを充填した後、循環ポンプ１７を駆動させ、この循環路内でインクを室温循環させる。このとき、フィルター１９により、インク中の異物除去及びインク内の気泡除去を行う。
【００３４】
この循環初期から循環安定（ヘッド１１の温度が必要域に到達する）までは以下に示す順序での制御を行う。このような制御が、インク循環路内の温度変化をなだらかにできるため、最も良い。
【００３５】
すなわち、前述のように循環ポンプ１７を駆動し、ａ．室温でインク循環をしばらく行う（約５分）。その後、ｂ．上流側インクタンク１２と下流側インクタンク１３とを、ウォータバス構造のインク温度調節部２６により徐々に加熱する。この場合、ウォータバス構造のインク温度調節部２６の容器内の液体を図示しない加熱ヒータにより加熱することで、インクタンク１２，１３内のインク温度を徐々に上昇させる。この制御により、インク温度(熱電対２７，３０の検出温度)はヘッド温度（サーミスタ３１，３２の検出温度）とほぼ等しくなる。
【００３６】
なお、制御の詳細条件は、熱電対２７〜３０及びサーミスタ３１，３２の温度特性を調査することにより求められる。
【００３７】
以下、図２により全体的な制御動作を説明する。図２において、装置電源オン信号が制御装置３５に入力されると、制御装置３５は供給ポンプ２２を動作させ、インク供給タンク２４からインク循環路へインクを供給する。一定時間経過後、インク循環路内にインクが充填されると、インク供給ポンプ２２は信号を制御装置に送る。制御装置３５はインク供給ポンプ２２を停止させる。
【００３８】
次に、制御装置３５は循環ポンプ１７を動作させる。一定時間（約５分程度）経過後、インク温度調節部２６を動作させ、インクタンク１２，１３内のインク温度を徐々に上昇させる。このとき、制御装置３５はサーミスタ３１，３２及び熱電対２７，３０の検出温度に応じて、インク温度調節部２６の制御を行う。また、制御装置３５は圧力計２５の検出値に応じて、供給ポンプ２２を制御し、インク循環路を前述した圧力関係に保つ。
【００３９】
これらの制御により、循環初期から循環安定までにおけるインクの循環経路内での温度Ｔの変化を小さくすることができる。その結果、ノズルからインクが垂れたり、空気を吸い込む等の不具合を防止できる。
【００４０】
次に、本発明の他の実施の形態を説明する。この実施の形態は、図４で示すように、循環路の、上流インクタンク１２からインクジェットヘッド１１までの上流側の管路部材１４、及びインクジェットヘッド１１から下流インクタンク１３までの下流側の管路部材１５に、チューブヒータによる加熱部４１，４２がそれぞれ設けられ、これらに流れるインクを加熱する。これら加熱部４１，４２は、上流側管路部材１４及び下流側管路部材１５の、最もインクジェットヘッド１１寄りの部分に設置されている。
【００４１】
この加熱部４１，４２は、図５で示すように制御装置３５に接続されており、制御装置３５に設けられた加熱部制御手段３５ｃにより温度制御される。加熱部制御手段３５ｃは、上流インクタンク１２及び下流インクタンク１３のインク温度が所定温度に達すると、加熱部４１，４２を動作させ、インクジェットヘッド１１内温度を所定温度に上昇させる。すなわち、この加熱部制御手段３５ｃは、前記インクジェットヘッド１１内のインク温度が、上流インクタンク及び下流インクタンク内のインク温度と略等しくなるように加熱部４１，４２を制御する。
【００４２】
他の構成は図１及び図２と同じである。この実施の形態は、インク温度調節部２６を備えたインクタンク１２，１３をインクジェットヘッド１１の近傍に配置できず、上流側及び下流側の管路部材１４，１５が長くなり、管路部材１４，１５内のインク温度が放熱により変化してしまう場合、もしくはインクタンク１２，１３内のインク温度とヘッド１１との温度差が非常に大きくなってしまう場合、に対処する構成である。
【００４３】
この実施の形態では、上述のような構成においても、流路抵抗比Ｒｕ：Ｒｄがほぼ１：１となるように、上流側及び下流側管路１４，１５である円管の長さＬ、円管の直径ｄを同じにすると共に、上流・下流のインク循環経路内のインク粘度（μ）の変化、つまり、インク循環経路内の温度Ｔの変化がなるべくなだらかになるように、インクジェットヘッド１１近傍にチューブヒータによるインク温度調節部４１，４２を追加したインク循環系の構成とする。
【００４４】
この他の、上流インクタンク１２、下流インクタンク１３、ウォータバス構造のインク温度調節部２６、インク供給タンク２４、供給ポンプ２２、循環ポンプ１７、フィルター１９、圧力計２５、温度計測手段（熱電対２７，２８，２９，３０、サーミスタ３１，３２）は、図１と同様に備えられている。
【００４５】
ここで、例えば、高粘度インクを吐出する場合、あらかじめインク温度を上げて（インク粘度を下げて）インクをヘッド１１に供給する必要がある。ただし、インク温度は上げすぎるとインク特性が壊れてしまう（乾燥、顔料凝集や沈降、分散の不安定など）ので、インク温度はインク特性が壊れない範囲を上限とする。この場合、ウォータバス構造の温度調節部２６により、上流インクタンク１２及び下流側インクタンク１３内のインクを十分加熱し循環するが、チューブヒータによる加熱部４１，４２を使用せずにインク循環を行うと、循環初期における印字ヘッド１１の上流側サーミスタ３１と下流側サーミスタ３２との温度差が大きくなり、ヘッド１１のノズルからインクが垂れるという問題が発生する。また、このとき上流インクタンク１２のインク温度（熱電対２７）〜印字ヘッド１１の上流インク温度（熱電対２８）〜印字ヘッド１１の上流サーミスタ３１間も温度差が大きくなる。また、印字ヘッド１１を必要域の温度にするには、上流インクタンク１２の温度（熱電対２７）、つまりインク温度を非常に高くしなくてはならなくなり、前述のように、インク特性を壊してしまう問題も発生する。
【００４６】
そこで、図４に示したようなインク循環路を構成することとする。高粘度インクを循環する場合であっても、循環初期から循環安定（ヘッド温度が必要域に到達する）までは以下に示す順序で制御を行い、インク循環経路内の温度変化をなだらかにする。
【００４７】
すなわち、循環ポンプ１７を駆動し、ａ．室温でインク循環をしばらく（約５分）行う、その後、ｂ．上流側インクタンク１２と下流側インクタンク１３をウォータバス構造のインク温度調節部２６により徐々に加熱する。このとき、インク調節部２６の上限温度は、前述のようにインク特性を壊さない範囲とする。その後すぐ、ｃ．上流側、下流側のチューブヒータによる加熱器４１，４２を駆動し、チューブ内のインクを加熱する。
【００４８】
図６に上述した循環初期から循環安定までのサーミスタ３１，３２の温度例を示す。ここでは、上述したｂ．での、インク温度調節部２６によるインク加熱開始からの温度特性を示しており、上述のａ．における室温でのインク循環中の温度特性は省略している。すなわち、図６中、b点でインク温度調節部２６により加熱を開始し、ｃ点で加熱部４１，４２による加熱を行う。これらの操作後、サーミスタ３１，３２の差が小さくなり循環安定（ヘッド温度が必要域に到達する）となる。
【００４９】
以下、図５及び図７のフローチャートを用いて全体的な動作の説明を行う。装置電源オン信号が制御装置３５に入力されると（動作７０１）、制御装置３５は供給ポンプ２２を動作させる（動作７０２）。一定時間経過後、インク循環路内にインクが充填されると、インク供給ポンプ２２は信号を制御装置３５に送り、制御装置３５はインク供給ポンプ２２を停止させる。
【００５０】
次に、制御装置３５は、その循環制御手段３５ａにより循環ポンプ１７を動作させる（動作７０３）、インクを室温循環（動作７０４）させる。予め設定した時間（５分程度）経過後、インク温度調節部２６をインク温度制御手段３５ｂにより動作させ（動作７０５）、インク温度を徐々に上昇させる。その過程で、インク温度が所定温度に達したか確認し（動作７０６）、加熱部制御手段３５ｃにより加熱部４１，４２を動作させる（動作７０７）。このとき制御装置３５は、サーミスタ３１，３２、熱電対２７，２８，２９，３０の計測温度に応じて、インク温度調節部２６及び加熱部４１，４２の制御を行う。また、制御装置３５は圧力計２５の検出値に応じて、供給ポンプ２２を制御し、インク循環路を前述した圧力関係に保つ。
【００５１】
これらの制御により、循環初期から循環安定まではインクの循環路内での温度変化を小さくすることができる。その結果、ノズルからインクが垂れたり、空気を吸い込む等の不具合を防できる。
【００５２】
このように、上述した各実施の形態では、インクを循環させつつインクジェットヘッド１１のノズルからインクを吐出する循環式インクジェットヘッドの循環初期から循環安定状態までの間に、ノズルからインクが垂れたり、空気を吸い込む等の不具合を発生させることなく、インクを循環供給することができる。
【００５３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５４】
１１・・・インクジェットヘッド
１２・・・上流インクタンク
１３・・・下流インクタンク
１４・・・上流側の管路部材
１５・・・下流側の管路部材
２６・・・インク温度調節部
２７〜３２・・・温度計測手段
３５・・・制御装置
３５ａ…循環制御手段
３５ｂ…インク温度制御手段
３５ｃ…加熱部制御手段
４１，４２・・・加熱部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上流インクタンクからインクジェットヘッドを経て下流インクタンクに通じ、この下流インクタンクから前記上流インクタンクに通じる循環路にインクを流し、前記インクジェットヘッドのノズルから前記インクを吐出可能なインクジェットプリンターであって、
前記上流インクタンク及び下流インクタンクにおけるインク温度を計測するインク温度計測手段と、
前記上流インクタンク及び下流インクタンクのインク温度を徐々に上昇させるインク温度調節部と、
前記循環路に充填されたインクを室温状態のまま予定時間循環させる循環制御手段と、
前記予定時間経過後に、前記インクを循環させながら前記インク温度調節部を動作させ、前記上流インクタンク及び下流インクタンクのインク温度を予め設定した温度まで上昇させるインク温度制御手段と、
を備えたことを特徴とするインクジェットプリンター。
【請求項２】
上流インクタンクからインクジェットヘッドを経て下流インクタンクに通じ、この下流インクタンクから前記上流インクタンクに通じる循環路にインクを流し、前記インクジェットヘッドのノズルから前記インクを吐出可能なインクジェットプリンターであって、
前記上流インクタンク及び下流インクタンク、並びにインクジェットヘッド内におけるインク温度を計測するインク温度計測手段と、
前記上流インクタンク及び下流インクタンクのインク温度を徐々に上昇させるインク温度調節部と、
前記循環路の、上流インクタンクからインクジェットヘッドまでの上流側の管路部材、及びインクジェットヘッドから下流インクタンクまでの下流側の管路部材の、それぞれ最もインクジェットヘッド寄りの部分に設置された加熱部と、
前記循環路に充填されたインクを室温状態のまま予定時間循環させる循環制御手段と、
前記予定時間経過後に、前記インクを循環させながら前記インク温度調節部により前記上流インクタンク及び下流インクタンクのインク温度を予め設定した温度まで上昇させるインク温度制御手段と、
前記上流インクタンク及び下流インクタンクのインク温度が所定温度に達すると、前記加熱部を動作させインクジェットヘッド内温度を所定温度に上昇させる加熱部制御手段と、
を備えたことを特徴とするインクジェットプリンター。
【請求項３】
前記インク温度調節部は、液体内に前記上流インクタンク及び下流インクタンクを浸漬させたウォータバス構造であり、前記液体を加熱し、この液体を介して前記上流インクタンク及び下流インクタンク内のインクを加熱することで、このインク温度を徐々に上昇させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のインクジェットプリンター。
【請求項４】
前記加熱部は、前記上流側、及び下流側の管路部材に設置されたチューブヒータであることを特徴とする請求項２に記載のインクジェットプリンター。
【請求項５】
前記インク温度制御手段は、前記上流インクタンク及び下流インクタンクのインク温度を、インク特性を壊さない範囲で予め設定した温度まで上昇させることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のインクジェットプリンター。
【請求項６】
前記加熱部制御手段は、前記インクジェットヘッド内のインク温度が、上流インクタンク及び下流インクタンク内のインク温度と略等しくなるように前記加熱部を制御することを特徴とする請求項２又は請求項４に記載のインクジェットプリンター。
【請求項７】
上流インクタンクからインクジェットヘッドを経て下流インクタンクに通じ、この下流インクタンクから前記上流インクタンクに通じる循環路にインクを流し、前記インクジェットヘッドのノズルから前記インクを吐出可能なインクジェットプリンターのインク循環制御方法であって、
前記循環路に充填されたインクを室温状態のまま予定時間循環させ、
前記予定時間経過後に、前記インクを循環させながら前記上流インクタンク及び下流インクタンクに設けたインク温度調節部によりインク温度を予め設定した温度まで徐々に上昇させる
ことを特徴とするインクジェットプリンターのインク循環制御方法。
【請求項８】
上流インクタンクからインクジェットヘッドを経て下流インクタンクに通じ、この下流インクタンクから前記上流インクタンクに通じる循環路にインクを流し、前記インクジェットヘッドのノズルから前記インクを吐出可能なインクジェットプリンターのインク循環制御方法であって、
前記循環路に充填されたインクを室温状態のまま予定時間循環させ、
前記予定時間経過後に、前記インクを循環させながら前記上流インクタンク及び下流インクタンクに設けたインク温度調節部により、インク温度を予め設定した温度まで徐々に上昇させ、
前記上流インクタンク及び下流インクタンクのインク温度が所定温度に達すると、前記前記循環路の、上流インクタンクからインクジェットヘッドまでの上流側の管路部材、及びインクジェットヘッドから下流インクタンクまでの下流側の管路部材の、それぞれ最もインクジェットヘッド寄りの部分に設置された加熱部によりインクジェットヘッド内温度を所定温度に上昇させる
ことを特徴とするインクジェットプリンターのインク循環制御方法。
【請求項９】
前記上流インクタンク及び下流インクタンクのインク温度を、インク特性を壊さない範囲で予め設定した温度まで徐々に上昇させることを特徴とする請求項７に記載のインクジェットプリンターのインク循環制御方法。
【請求項１０】
前記インクジェットヘッド内のインク温度が、温度上流インクタンク及び下流インクタンク内のインク温度と略等しくなるように前記加熱部を制御することを特徴とする請求項８に記載のインクジェットプリンターのインク循環制御方法。
【請求項１】
上流インクタンクからインクジェットヘッドを経て下流インクタンクに通じ、この下流インクタンクから前記上流インクタンクに通じる循環路にインクを流し、前記インクジェットヘッドのノズルから前記インクを吐出可能なインクジェットプリンターであって、
前記上流インクタンク及び下流インクタンクにおけるインク温度を計測するインク温度計測手段と、
前記上流インクタンク及び下流インクタンクのインク温度を徐々に上昇させるインク温度調節部と、
前記循環路に充填されたインクを室温状態のまま予定時間循環させる循環制御手段と、
前記予定時間経過後に、前記インクを循環させながら前記インク温度調節部を動作させ、前記上流インクタンク及び下流インクタンクのインク温度を予め設定した温度まで上昇させるインク温度制御手段と、
を備えたことを特徴とするインクジェットプリンター。
【請求項２】
上流インクタンクからインクジェットヘッドを経て下流インクタンクに通じ、この下流インクタンクから前記上流インクタンクに通じる循環路にインクを流し、前記インクジェットヘッドのノズルから前記インクを吐出可能なインクジェットプリンターであって、
前記上流インクタンク及び下流インクタンク、並びにインクジェットヘッド内におけるインク温度を計測するインク温度計測手段と、
前記上流インクタンク及び下流インクタンクのインク温度を徐々に上昇させるインク温度調節部と、
前記循環路の、上流インクタンクからインクジェットヘッドまでの上流側の管路部材、及びインクジェットヘッドから下流インクタンクまでの下流側の管路部材の、それぞれ最もインクジェットヘッド寄りの部分に設置された加熱部と、
前記循環路に充填されたインクを室温状態のまま予定時間循環させる循環制御手段と、
前記予定時間経過後に、前記インクを循環させながら前記インク温度調節部により前記上流インクタンク及び下流インクタンクのインク温度を予め設定した温度まで上昇させるインク温度制御手段と、
前記上流インクタンク及び下流インクタンクのインク温度が所定温度に達すると、前記加熱部を動作させインクジェットヘッド内温度を所定温度に上昇させる加熱部制御手段と、
を備えたことを特徴とするインクジェットプリンター。
【請求項３】
前記インク温度調節部は、液体内に前記上流インクタンク及び下流インクタンクを浸漬させたウォータバス構造であり、前記液体を加熱し、この液体を介して前記上流インクタンク及び下流インクタンク内のインクを加熱することで、このインク温度を徐々に上昇させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のインクジェットプリンター。
【請求項４】
前記加熱部は、前記上流側、及び下流側の管路部材に設置されたチューブヒータであることを特徴とする請求項２に記載のインクジェットプリンター。
【請求項５】
前記インク温度制御手段は、前記上流インクタンク及び下流インクタンクのインク温度を、インク特性を壊さない範囲で予め設定した温度まで上昇させることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のインクジェットプリンター。
【請求項６】
前記加熱部制御手段は、前記インクジェットヘッド内のインク温度が、上流インクタンク及び下流インクタンク内のインク温度と略等しくなるように前記加熱部を制御することを特徴とする請求項２又は請求項４に記載のインクジェットプリンター。
【請求項７】
上流インクタンクからインクジェットヘッドを経て下流インクタンクに通じ、この下流インクタンクから前記上流インクタンクに通じる循環路にインクを流し、前記インクジェットヘッドのノズルから前記インクを吐出可能なインクジェットプリンターのインク循環制御方法であって、
前記循環路に充填されたインクを室温状態のまま予定時間循環させ、
前記予定時間経過後に、前記インクを循環させながら前記上流インクタンク及び下流インクタンクに設けたインク温度調節部によりインク温度を予め設定した温度まで徐々に上昇させる
ことを特徴とするインクジェットプリンターのインク循環制御方法。
【請求項８】
上流インクタンクからインクジェットヘッドを経て下流インクタンクに通じ、この下流インクタンクから前記上流インクタンクに通じる循環路にインクを流し、前記インクジェットヘッドのノズルから前記インクを吐出可能なインクジェットプリンターのインク循環制御方法であって、
前記循環路に充填されたインクを室温状態のまま予定時間循環させ、
前記予定時間経過後に、前記インクを循環させながら前記上流インクタンク及び下流インクタンクに設けたインク温度調節部により、インク温度を予め設定した温度まで徐々に上昇させ、
前記上流インクタンク及び下流インクタンクのインク温度が所定温度に達すると、前記前記循環路の、上流インクタンクからインクジェットヘッドまでの上流側の管路部材、及びインクジェットヘッドから下流インクタンクまでの下流側の管路部材の、それぞれ最もインクジェットヘッド寄りの部分に設置された加熱部によりインクジェットヘッド内温度を所定温度に上昇させる
ことを特徴とするインクジェットプリンターのインク循環制御方法。
【請求項９】
前記上流インクタンク及び下流インクタンクのインク温度を、インク特性を壊さない範囲で予め設定した温度まで徐々に上昇させることを特徴とする請求項７に記載のインクジェットプリンターのインク循環制御方法。
【請求項１０】
前記インクジェットヘッド内のインク温度が、温度上流インクタンク及び下流インクタンク内のインク温度と略等しくなるように前記加熱部を制御することを特徴とする請求項８に記載のインクジェットプリンターのインク循環制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−５６４７８（Ｐ２０１３−５６４７８Ａ）
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９６２５４（Ｐ２０１１−１９６２５４）
【出願日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【出願人】（０００００３５６２）東芝テック株式会社 (5,631)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【出願人】（０００００３５６２）東芝テック株式会社 (5,631)
【Ｆターム（参考）】
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