インクジェット印刷装置
【課題】本発明の課題は、大容量のインクタンクを搭載し、インクジェットヘッドと大容量のインクタンクを一体にして可動、印字できるインクジェット印刷装置を提供することである。
【解決手段】インク液滴を重力方向に噴出するノズルを複数個有するインクジェットヘッドとインクジェットヘッドの上部に配置され、大容量のインクを供給するためのインクタンクと、インクタンクとインクジェットヘッドとのインク供給路に配置されたインク室と、インク室に連通し、インクジェットヘッドのノズルに、印字に適した負圧を付与するためのインク室負圧保持手段を備えた。
【解決手段】インク液滴を重力方向に噴出するノズルを複数個有するインクジェットヘッドとインクジェットヘッドの上部に配置され、大容量のインクを供給するためのインクタンクと、インクタンクとインクジェットヘッドとのインク供給路に配置されたインク室と、インク室に連通し、インクジェットヘッドのノズルに、印字に適した負圧を付与するためのインク室負圧保持手段を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインクジェット印刷装置に係り、特にインクタンク搭載型ヘッドを有するインクジェット印刷装置及びその装置のインク供給方法並びにインク脱気方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、インクタンク搭載型のヘッドとして、ノズルを水平に配置した水平噴射タイプのものがよく知られているが、この水平噴射タイプのノズルではインクが重力方向に曲がり、用紙に着地したあとのインクが垂れる等の問題があるため、ヘッドを下向きにしたインクジェットプリンタが開発されている。
【０００３】
ヘッドを下に向け、ヘッドの上方にインクタンクを配置する場合には、インクジェットヘッドのノズルに適当な負圧を付与するために、インクタンク部を負圧に保持する必要がある。このため、インクタンク内を袋状に形成し、袋の中に板ばね等を仕込んで負圧を作り出す方法、或いはインクタンク内部に連続気孔形のスポンジを詰め込んで負圧を作り出す方法が既に提案されている。
【０００４】
しかしながらこれらの方法では、インクの消費量に応じて常に適正な負圧をインクジェットヘッドのノズルに付与することが困難であり、又、産業用の大容量のインクタンクを搭載する構造には不向きである。
【０００５】
なお、以下説明する本発明に関連する技術として、特許文献１には、インク交換時に印刷を停止させないでインクタンクを交換する技術が開示されている。また特許文献２には、メインタンクのインク残量が少なくなったときに、残量値が上限値に達していないサブタンクに強制的にインク供給を制御する技術が開示されている。また特許文献３には、気体透過性のある膜を介してインクと対向する空間を大気圧以下に減圧することによりインク中の溶存空気を除去する方法が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１１３７１６号公報
【特許文献２】特開２００２−１２０３７４号公報
【特許文献３】特開２００３−３４１０８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述の点に鑑み、インクの消費量及びインク室のインク水位に応じて常にインクジェットヘッドのノズルに適正な負圧を形成させることにより、インクジェットヘッドの上部に大容量のインクを貯溜するインクタンクを搭載し、インクジェットヘッドと大容量のインクタンクを一体にして可動し、印字することができるインクジェット印刷装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために本発明は、インク液滴を重力方向に噴出するノズルを複数個有するインクジェットヘッドと、該インクジェットヘッドの上部に配置され、大容量のインクを貯溜するインクタンクと、該インクタンクと前記インクジェットヘッドとの間のインク供給路に小容量のインクを貯溜するインク室を備え、該インク室に形成される空気溜り部の負圧を調整するインク室負圧調整手段を設けたことに一つの特徴がある。
【０００９】
本発明の他の特徴は、インクタンクを袋状の脱気インク袋として装着し、この脱気インク袋を重力方向に取付けた後、横に倒すことによりインクタンクを構成することにある。
【００１０】
本発明の他の特徴は、前記小容量のインクを貯溜するインク室として第１のインク室と第２のインク室を設け、該第１及び第２のインク室のそれぞれに形成される空気溜り部の負圧を調整するインク室負圧調整手段を設けたことにある。
【００１１】
本発明の他の特徴は、前記第１のインク室から前記インクジェットヘッドにインクを供給している間に、大容量インクタンクより第２のインク室にインクを充填し、第１のインク室のインク水位が所定レベルより低下したときに第２のインク室からインクジェットヘッドにインクを供給するようにしたインクの供給方法にある。
【００１２】
本発明の他の特徴は、前記インク室に形成された空気溜り部に連通する真空ポンプと圧力低減用の圧力調整器とを備え、インクジェットヘッドが非印字状態にあるときに、該インク室を高真空状態に保持して該インク室内のインクを脱気する脱気方法にある。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、インクタンクとインクジェットヘッドのインク供給路間にインク室を備え、そのインク室のインク水位に応じて常にノズルに付与される負圧を適正に保持する手段を有するので、インクジェットヘッドのノズルを下向に設けて、インク液滴を重力方向に噴出するような構造とし、なお且つ大容量のインクタンクを搭載したインクジェット装置を提供することが可能となる。
【実施例１】
【００１４】
図１は本発明の第１の実施例を示すインクジェット印刷装置の概略構成図である。
【００１５】
図１において、サポートガイド１３の下端にインク液滴を重力方向に噴出するノズル（図示せず）を複数個有するインクジェットヘッド１１、上部にインクタンク８１、中央部にインク室３１が取付けられている。インクタンク８１とインク室３１間にはインクタンク側インク管路４０が取付けられ、インク室３１へのインク供給が可能となっている。インク管路４０の途中にはインクの補給を調節できるようインク路開閉用電磁弁３２が取付けられている。また、インクタンク８１には２個のインクセンサ８２及び８３が取付けられており、タンク８１内のインク８５の量を検出することでできるように構成されている。
【００１６】
インク室３１とヘッド１１間にはヘッド側インク管路３９が配設され、ヘッドの手前にインク内の異物除去のためのフィルタユニット１２が設けられている。また、インク管路３９の途中にはヘッド１１へのインク供給を調節するためのインク路開閉用電磁弁３３が取付けられている。
【００１７】
インク室３１は第１インク分室３４と第２インク分室３５の２つの室を有する。この第１インク分室３４と第２インク分室３５は下方の開放口により連通している。また、第１インク分室３４の上部がインク管路４０と連通し、第２インク分室３５の下部がヘッド側インク管路３９と連通している。ヘッド側インク管路３９は第１インク分室３４に連通していても機能上は問題ないが、ヘッド１１から気泡が逆流して第１インク分室３４に入った場合、第１インク分室３４の上部に溜った気泡が、インク供給の妨げになることが予想されるため、第２インク分室３５側に連通する方がよい。
【００１８】
第２インク分室３５には２個のインクセンサ３６、３７がそれぞれヘッド１１の下面からｈａ、ｈｂの高さ位置に取付けられている。３８は第２インク分室３５の上部の空気溜りである。この空気溜り３８は、チューブ７５によりエアバッファ７２と連通し、更に真空ポンプ７１と連通している。また真空ポンプ７１は空気排出用電磁弁７６と接続されている。一方、チューブ７５の途中で分岐して圧力を調整するための圧力調整器７４と該圧力調整器までの管路を開閉するための電磁弁７３が取付けられている。
【００１９】
次に、上記インクジェットヘッド１１のノズル（図示せず）に、印字に好適な負圧を形成するための圧力調整方法について説明する。
【００２０】
インクジェットヘッドのノズルを下向きに設けてインク液滴を重力方向に噴出する構造の場合は、静的な状態（電気信号が印加されないとき）において、ノズルからインクが垂れ落ちないように、インクの重力方向に加わる圧力と平衡する負圧をノズルに付与する必要がある。このノズル内のインクが表面張力によって、凹状又は凸状になる現象をメニスカス（ｍｅｎｉｓｃｕｓ）と称している。
【００２１】
通常、印字に好適なメニスカスを形成するには、インクジェットヘッドのノズル面より、インクを供給するインク室のインク水位が１０ｍｍ〜３０ｍｍ程度下方に配置されていることが望ましい。しかしながら上述の第１の実施例の場合、インク分室３５のインク水位は、インクジェットヘッド１１のノズル面より逆にｈだけ上方に配置されているため、ノズルに適当な負圧を形成するために真空ポンプ７１を設け、空気溜り部３８の圧力を適正な負圧に調整している。
【００２２】
空気溜り部３８に負圧を形成するためには、まずインク室３１の上下の電磁弁３２、３３を閉じることによって、インク８５がインクタンク８１からインク室３１、及びインク室３１からヘッド１１に流れ込まないようにした後、真空ポンプ７１を駆動して、真空ポンプ７１に繋がるエアー系の電磁弁７３、７６を開放する。これによりインク室３１内の第２インク分室３５の上部の空気溜り部３８が負圧になる。本実施例では、真空ポンプ７１の吸引能力を考慮して圧力調整器７４の調整を行い、空気溜り３８部の吸引圧を設定している。図７は、真空ポンプ７１の圧力−流量特性の一例を示す。圧力調整は、エアバッファ７２にマノメータを取付け、圧力調整器７４の開口量を調整することにより行う。
【００２３】
前述のように、ノズルに適正なメニスカスを形成するためには、ノズルに付与する負圧を−１０ｍｍ〜−３０ｍｍＨ２Ｏ（＝−１００Ｐａ〜−３００Ｐａ）とすればよいから、空気溜り部３８の負圧をＰ、インクの比重をρ、ノズルの面に対するインクの水位をｈとした時、
Ｐ＝−ρ・ｈ−Ｘ・・・（１）
とし、Ｘ＝１００〜３００ＰａとなるようにＰを制御すればよい。
【００２４】
このように空気溜り部３８の圧力調整をするためには、センサ３６、３７の高さｈａ、ｈｂに対して次式（２）、（３）が成立するように設定すればよい。
【００２５】
Ｐ＝−ρ・ｈａ−１００・・・（２）
Ｐ＝−ρ．ｈｂ−３００・・・（３）
但し、これは圧力調整方法の一例であって、この他にも種々の制御の方法が考えられる。また上記の圧力調整は初回時に一度、圧力調整器７４で設定すれば印刷動作時に圧力の自動調整を行わないで済むため、調整作業は極めて容易である。
【００２６】
次に、本実施例装置のインク補給の動作を図８を用いて説明する。
【００２７】
インクタンク８１からインク室３１にインク８５を補給するためには、インクタンク８１側の電磁弁３２を開にし、ヘッド１１にインクを供給する側の電磁弁３３を閉にする。また、第２インク分室３５の空気溜り部３８は負圧のまま保持しておく方が良いので、電磁弁７３、７６は開とし、真空ポンプ７１はオンにしておく。インクタンク８１のインク８５はインクタンク８１上面と第２インク分室３５の水位差により容易にインク室３１に流れ込む。
【００２８】
インクタンクの水位が低下し、下部のインクセンサ８３の位置より下になった場合、インクタンク８１へのインク補給を行う必要がある。インク補給は、大容量インク容器（図示せず）からインクタンク８１の上部に注ぎ込むことで容易にインク注入が可能である。
【００２９】
ついで、ヘッド１１の移動動作について説明する。
【００３０】
本実施例では、ヘッド１１とインクタンク８１が一体的に構成されているためサポートガイド１３を上下、水平方向に移動させ、メディア（図示せず）の上まで移動させる。図８に示すように、ヘッド１１の移動中にはインク室３１の上下の電磁弁３２、３３を閉じ、インクがインクタンク８１からインク室３１、及びインク室３１からヘッド１１に流れ込まないようにし、真空ポンプ７１をオンし、真空ポンプ７１につながるエアー系の電磁弁７３、７６を開放する。これによりインク室３１内の第２インク分室３５上部の空気溜り部３８が負圧になる。本実施例による構造では、ヘッド１１の移動時は、インクタンク８１内のインクが揺れても電磁弁３２及び３３を閉にしているため、ヘッド１１のメニスカスの破壊は起きない。
【００３１】
次に、印刷動作について説明する。
【００３２】
サポートガイド１３をメディア位置上部（図示せず）まで移動させ、インクタンク８１側の電磁弁３２を閉にし、ヘッド１１にインクを供給する側の電磁弁３３を開にする。また、第２インク分室３５の空気溜り部３８を負圧のまま保持するため、電磁弁７３、７６は開とし、真空ポンプ７１はオンにしておく。第２インク分室３５の空気溜り部３８の水位ｈは、ｈａ＞ｈ＞ｈｂに保持されているため電磁弁３３が急に開放されてもノズルからインク漏れを起こすことなく常時安定したメニスカスを形成できる。
【００３３】
印刷を継続し、第２インク分室３５の空気溜り部３８の水位ｈが下部のインクセンサ３７位置であるｈｂまで低下すると、インク補給の信号が発生する。このときには、前述のインク補給の動作に戻り、第２インク分室３５の空気溜り部３８の水位ｈが、ｈ＝ｈａになるまで、インク補給を継続する。インク補給中はヘッド側の電磁弁３３を閉じているため印刷は中断する。ただし、インク補給の場所は選ばないため、メディア上でインク補給を行い、インク補給が完了すれば継続して印字を実行することができる。
【００３４】
印刷が終了し、次のメディア待ちの場合は、図８の短時間停止中状態になる。各電磁弁３２、３３、７３の状態は印刷中と変わらず、真空ポンプ７１もオンのままである。ヘッドは待機位置（例えば、ヘッドのキャッピング位置（図示せず））に移動することも可能である。
【００３５】
次に、長期停止中の場合について説明する。
【００３６】
ヘッド１１が印字されないで長時間放置された場合（例えば、１０分以上短時間停止状態におかれた場合）、ヘッド１１をヘッドのキャッピング位置に移動させ、インク室３１の上下の電磁弁３２、３３、及び圧力調整器７４の手前にある電磁弁７３の３個の電磁弁を閉にする。すると、真空ポンプはオンのままのため第２インク分室３５の真空度は高くなる。図７に示すように、流量が殆どゼロになるとポンプはほぼ最高真空度まで上がる。本実施例では−５０ｋＰａ近くまで上げられる。ほぼ真空度が上がったところで、真空ポンプの空気排出用電磁弁７６を閉じて直ちに真空ポンプ７６をオフすれば第２インク分室３５の空気溜り部３８が高真空状態で保持されることとなり、第１インク分室３４、第２インク分室３５内のインクを脱気することが可能となる。ここで、チューブ７５は空気透過性が低く高真空でも潰れないようなナイロン樹脂チューブ、或いは内部は耐薬品性の高いチューブとし、外皮にナイロンを用いた２層チューブが好適である。
【００３７】
図１において真空ポンプ７１の右側に空気排出用電磁弁７６を取付けたが、真空ポンプの停止時の密閉性が十分確保できているならば電磁弁７６はなくても良い。また、真空ポンプの代わりに吸引ポンプを用い、停止時の密閉性が極めて悪い場合、電磁弁７６はポンプの左側に設置すると良い。
【００３８】
上記のように第１の実施例によれば、大容量インクタンクとインクジェットヘッドのインク供給路にインク室を設け、インク室の空気溜り部の圧力を適当な負圧に保持する手段を設けたので、インク室のインク水位の変動にかかわらず、常にノズルに適正な負圧を形成することが可能となり、従って、大容量タンクを搭載したインクジェット印刷装置を提供することができる。
【実施例２】
【００３９】
次に本発明印刷装置の第２の実施例を図２、図３、図４−１、図４−２、図４−３を用いて説明する。
【００４０】
本実施例は、インクタンク８１の代わりに袋状の容器を用いてこれにインクを充填する構造を有する。この場合の利点は、インク補充をする時に袋状インクタンクを交換するだけでよいため、ゴミや異物がインク経路内に入ることがないことである。また、密封容器とすることができるため脱気したインクを用いることができるという利点もある。
【００４１】
図２は袋状インクタンク９１を取付けた図、図３は袋状インクタンク９１を取付けた後、横に寝かせた図、図４は袋状インクタンク９１と取付け部材９２の構造を示した図であり、図１と同じ構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４２】
図２において、袋状インクタンク９１を上方より取付け部材９２に差し込む。インクタンク９１側の電磁弁３２とインクタンク取付け部材９２の間は、可撓性のホース９３で接続する。材質としては、耐インク性の高いプラスチックホースや、蛇腹状のステンレスパイプが用いられる。ついで、図３に示すように袋状インクタンク９１を横向きに倒す。袋状インクタンク９１を固定するには横方向に延在するサポートガイド１３から固定用アーム（図示せず）を伸ばし、インクタンク９１の胴体を保持すれば良い。
【００４３】
図４−１は、袋状インクタンク９１の取付け部材９２側の構造を示したものである。袋状インクタンク９１は、口部１０１の内部にスライドロッド１０２が挿入されており、該スライドロッド１０２の先端にはタンク内のインク漏れ防止用のＯ−リング１０３が取付けられている。なお、スライドロッド１０２はばね（図示せず）により下向きに押されており、上記Ｏ−リング１０３によりインク漏れを防止している。また口部１０１の内部には別のＯ−リング１０４が挿嵌されている。
【００４４】
図４−２は、インクタンクの取付け部材９２の構造を示したものである。サポートガイド１３の一部に支柱１１５を立て、取付け部材９２の外枠１１６を支点１１４で回動自由に支持している。フレーム１１３の内径はインクタンクの口部１０１外径より僅かに大きくなっている。また、フレーム１１３の内部には側面にインク流入口１１２を有する挿入ピン１１１が取付けられ、インク流入口１１２は可撓性のホース９３に連通している。
【００４５】
図４−３は、袋状インクタンク９１を取付け部材９２に装着した状態を示したものである。挿入ピン１１１の側面は袋状インクタンクの口部１０１の内部に挿嵌されたＯ−リング１０４でシールされ、且つインクタンク９１内のインクの漏れを防止していたスライドロッド１０２が挿入ピン１１１の端部に押されて上方に移動するため、インクはインク流入口１１２に流入され、ホース９３を介してインク室３１に供給可能となる。
【００４６】
袋状インクタンク９１には、図１のようなインクセンサ８２、８３を取付けるのは困難である。そこで本実施例では、インク補給中に所定時間経過しても第２インク分室３５の上部インクセンサ３６の位置までインク水位が上昇しなかったときをインクタンク交換時期とする。インクタンク９１を交換する時には、２個の電磁弁３２、３３を閉じ、インクタンク９１の固定用アームを外し、インクタンク９１を立て、更にインクタンク９１を取付け部材９２から外す。以下、逆の手順で新しいインクタンク９１を取付ける。新しいインクタンク９１が取付けられた後は、インク補給を再開し印刷を再実行することができる。
【００４７】
第２の実施例によれば、インクタンクを袋状の脱気インク袋として装着可能にしたのでインク補充が容易となり、且つインク経路内を気泡の停留のない状態に維持できるためインク吐出が容易となる。また、脱気インク袋を重力方向に取付けた後、横に倒すことによりインクタンクの取付け時の高さを極力低く抑えることができる。
【実施例３】
【００４８】
次に本発明印刷装置の第３の実施例を図５、図９を用いて説明する。
【００４９】
本実施例はインクタンク８１とヘッド１１間に２個のインク室３１ａ、３１ｂを設け、一方のインク室を印字に使用している時には他方のインク室はインクを所定位置まで満たして待機させ、一方のインク室のインクがなくなった時には他方のインク室を開いて印字を継続させるものである。
【００５０】
図５において、サポートガイド１３の下端にインク液滴を重力方向に噴出するノズルを複数個有するインクジェットヘッド１１、上部にインクタンク８１、中央部に２個のインク室、即ち第１インク室３１ａ、第２インク室Ｂ３１ｂが取付けられている。インクタンク８１と第１インク室３１ａ及び第２インク室３１ｂとはインクタンク側インク管路４０ａ、４０ｂにより連通され、２個のインク室、３１ａ、３１ｂへのインク供給が可能となっている。インク管路４０ａの途中にはインクの補給を調節するインク路開閉用電磁弁３２ａが取付けられている。また、インク管路４０ｂの途中にはインク路開閉用電磁弁３２ｂが取付けられている。
【００５１】
第１インク室３１ａとヘッド１１間にはヘッド側インク管路３９ａが配設され、同様に第２インク室３１ｂとヘッド１１間にはヘッド側インク管路３９ｂが配設され、フィルタユニット１２の手前で２本のインク管路３９ａと３９ｂが１本に統合されている。また、インク管路３９ａの途中にはヘッド１１へのインク供給を中断できるよう、インク路開閉用電磁弁３３ａが取付けられている。同様にインク管路３９ｂの途中にはインク路開閉用電磁弁３３ｂが取付けられている。
【００５２】
２個のインク室３１ａ、３１ｂの上部には空気溜り３８ａ、３８ｂが形成されている。これらの空気溜り３８ａ、３８ｂは、１個の真空ポンプ７１と空気排出用電磁弁７６にチューブ７５により連通されている。真空ポンプ７１と空気溜り３８の間にはエアバッファ７２が取付けられている。また、チューブ７５の途中に分岐して圧力を調整するための圧力調整器７４と該圧力調整器までの管路を開閉するための電磁弁７３が取付けられている。
【００５３】
次に、図９を用いてインク補給の動作について説明する。インク室２個のうち第１インク室３１ａにインク供給する場合を例に説明する。
【００５４】
インクタンク８１から第１インク室３１ａにインク８５を補給するためには、インクタンク側の電磁弁３２ａを開にし、ヘッド１１にインクを供給する側の電磁弁３３ａを閉にする。第２インク室３１ｂ側の２個の電磁弁３２ｂ、３３ｂはインク供給しないので閉とする。また、インク室の空気溜り部３８ａ、３８ｂは負圧のまま保持しておく方が良いので電磁弁７３、７６は開とし、真空ポンプ７１はオンにしておく。インクタンク８１のインク８５はインクタンク上面と第１インク室３１ａの第１インク分室３５ａの水位差により容易に第１インク室３１ａに流れ込む。
【００５５】
インクタンク８１の水位が低下し、下部インクセンサ８３位置より下になった場合、インクタンク８１へのインク補給を行う必要がある。インク補給は、大容量インク容器（図示せず）からインクタンク８１の上部に注ぎ込むことで容易にインク注入が可能である。このときには、電磁弁３２ａ、３３ａ、３２ｂ、３３ｂは全て閉とする。
【００５６】
ついで、ヘッドの移動について説明する。
【００５７】
図９に示すように、ヘッド移動中には２個のインク室３１ａ、３１ｂの上下の電磁弁３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂを閉じ、インクがインクタンク８１からインク室３１ａ、３１ｂ、及びインク室３１ａ、３１ｂからヘッド１１に流れ込まないようにし、真空ポンプ７１をオンし、真空ポンプ７１に繋がるエアー系の電磁弁７３、７６を開放する。これによりインク室３１ａ、３１ｂ内の第１インク分室３５ａ、３５ｂ上部の空気溜り部３８ａ、３８ｂが負圧に保持される。
【００５８】
次に、印刷動作について説明する。まず、第１インク室３１ａを用いて印刷する場合を例にとって説明する。
【００５９】
サポートガイド１３をメディア位置上部（図示せず）まで移動させ、インクタンク８１側の電磁弁３２ａを閉にし、ヘッドにインクを供給する側の電磁弁３３ａを開にする。第２インク室３１ｂ側の２個の電磁弁３２ｂ、３３ｂは閉にしておく。また、第１インク分室３５ａ、３５ｂの空気溜り部３８ａ、３８ｂを負圧のまま保持するため、電磁弁７３、７６は開とし、真空ポンプ７１はオンにしておく。インクは第１インク室３１ａからヘッドに供給されているため印刷を実行することができる。
【００６０】
印刷を継続すると、第１インク室３１ａの第１インク分室３５ａの空気溜り部３８ａの水位ｈが下部インクセンサ３７ａの位置ｈｂに低下し、インク補給の信号が発生する。このときに第１インク室３１ａにインク供給をする前に、ヘッド１１にインク供給するインク室を第１インク室３１ａから第２インク室３１ｂに瞬時に切り替える。切り替え方法は電磁弁３３ａを閉にすると共に電磁弁３３ｂを開にすることにより行われる。
【００６１】
このあと、前述のインク補給の動作に戻り、第１インク室３１ａの第１インク分室３５ａの空気溜り部３８ａの水位ｈが、ｈ＝ｈａになるまで、インク補給を継続する。この様に第１インク室３１ａのインクがなくなったら第２インク室３１ｂ内のインクを使用し、その間に第１インク室３１ａにインクを充填することでインクタンク８１のインクがなくなるまで連続して印刷を実行できる。また、印刷メディアの始端、終端を検出するセンサ（図示せず）を用いて、メディアの終端になったら使用するインク室を切り替えることにより、メディア印刷の途中でインク室の切り替えを行うことによる印刷ミスを防止できる。
【００６２】
本実施例は、このインク供給系を使用することにより一度に数千部の印刷を行うような産業用の印刷装置として利用可能である。
【００６３】
印刷が終了し、次のメディア待ちの場合は、図９の短時間停止中状態になる。各電磁弁の状態は印刷中と変わらず、真空ポンプ７１もオンのままである。ヘッド１１は待機位置、例えば、ヘッドのキャッピング位置（図示せず）に移動することも可能である。
【００６４】
次に、長期停止中の場合について説明する。
【００６５】
ヘッド１１が印字されないで長時間放置におかれた場合（例えば、１０分以上短時間停止状態におかれた場合）、ヘッド１１をヘッドのキャッピング位置に移動させ、２個のインク室３１ａ、３１ｂの上下の電磁弁３２ａ、３３ａ、３２ｂ、３３ｂ、及び圧力調整器７４の手前にある電磁弁７３の５個の電磁弁を閉にする。すると、真空ポンプ７１はオンのままのため第１インク分室３８ａ、３８ｂの真空度は高くなる。図７に示すように、流量が殆どゼロになるとポンプ７１はほぼ最高真空度まで上がる。本実施例では−５０ｋＰａ近くまで上げられる。ほぼ真空度が上がったところで、真空ポンプ７１の空気排出用電磁弁７６を閉じて直ちに真空ポンプ７１をオフにすれば第１インク室３１ａの第１インク分室３５ａの空気溜り部３８ａ及び第２インク室３１ｂの第１インク分室３５ｂの空気溜り部３８ｂが高真空状態で保持されることとなり、第１インク室３１ａ及び第２インク室３１ｂ内のインクを脱気することが可能となる。
【００６６】
本実施例では、インク室を２個の場合で説明したが、インク供給の都合上インク室を３個以上設ける場合も１個のインク室を待機用にし、残りをヘッドへのインク供給に使用することでほとんど同じ動作で構成できる。また、インク室の数によらずインク室のインクセンサ位置が同じであれば、空気溜り部の負圧条件は同じであり、１個の真空ポンプと圧力調整器で負圧設定が可能である。
【実施例４】
【００６７】
次に本発明装置の第４の実施例を図６を用いて説明する。
【００６８】
本実施例は、実施例３のインクタンク８１の代わりに袋状の容器９１にインクを充填した場合である。図は袋状インクタンク９１を取付け部材９２に取付けた後、横に寝かせたものである。
この場合の利点は、インクを補充する時に袋状インクタンクを交換するだけでよいため、ゴミ、異物がインク経路内に入ることがないことである。また、密封容器とすることができるため脱気したインクを用いてインクタンクがほぼ空になるまで連続印刷を行うことができるという利点もある。
【００６９】
第３〜第４の実施例によれば、インクタンクとインクジェットヘッドのインク供給路間にインクジェットヘッドのメニスカスを印字に適した負圧に保持するインク室を２個併設し、それぞれのインク室を負圧保持手段に接続する構成としたので、インクタンク内のインクを使い切るまで連続して印字することが可能になる。
【００７０】
また、1個のインク室からインクジェットヘッドにインクを供給中に、他のインク室にインクを充填し所定圧力で保持し、第1のインク室のインク水位が所定位置より低下したときに、第２のインク室よりインクジェットヘッドにインクを供給するため、ヘッドに連続的にインクを供給することが可能になる。
【００７１】
また、第１〜第４の実施例によれば、インク室が１インク分室と第２インク分室に区画され、インクタンクと第２インク分室間のインクを開閉するための電磁弁と、第１インク分室とインクジェットヘッドのインクを開閉するための電磁弁と、第１インク分室のインク量を検知するための２個のインク残量センサと、第１インク分室の上部に空気溜り部を有し、空気溜り部に連通する真空ポンプと圧力低減用の圧力調整器と該圧力調整器の管路を開閉する電磁弁とを備えているため、空気溜り部の内圧を任意の圧力に設定することが可能である。
【００７２】
また、インクジェットヘッドが非印字状態の時には、インク室の第２インク分室、第１インク分室を高真空状態に保持して該インク室内のインクを脱気することができるため印字再開時にはヘッドに脱気されたインクを供給することができ、微小エアーの残存によるノズル不吐出を大幅に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明に係るインクジェット印刷装置の第１の実施例を示す概略構成図。
【図２】本発明に係るインクジェット印刷装置の第２の実施例を示す概略構成図。
【図３】図２の袋状インクタンクを倒した状態を示す説明図。
【図４−１】袋状インクタンクと取付け部材の取付け状態を説明するための説明図。
【図４−２】袋状インクタンクと取付け部材の取付け状態を説明するための説明図。
【図４−３】袋状インクタンクと取付け部材の取付け状態を説明するための説明図。
【図５】本発明に係るインクジェット印刷装置の第３の実施例を示す概略構成図。
【図６】本発明に係るインクジェット印刷装置の第４の実施例を示す概略構成図。
【図７】真空ポンプの圧力−流量特性図。
【図８】本発明に係るインクジェット印刷装置の動作を説明するための説明図である。
【図９】本発明に係るインクジェット印刷装置の動作を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００７４】
１１：インクジェットヘッド、１３：ヘッドのサポートガイド、３１：インク室、３２、３３：電磁弁、３４：第１インク室、３５：第２インク室、３６、３７：インクセンサ、３８：インクｂ室の空気溜り、７１：真空ポンプ、７３：電磁弁、７４：圧力調整器、７５：チューブ、７６：電磁弁、８１：インクタンク
【技術分野】
【０００１】
本発明はインクジェット印刷装置に係り、特にインクタンク搭載型ヘッドを有するインクジェット印刷装置及びその装置のインク供給方法並びにインク脱気方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、インクタンク搭載型のヘッドとして、ノズルを水平に配置した水平噴射タイプのものがよく知られているが、この水平噴射タイプのノズルではインクが重力方向に曲がり、用紙に着地したあとのインクが垂れる等の問題があるため、ヘッドを下向きにしたインクジェットプリンタが開発されている。
【０００３】
ヘッドを下に向け、ヘッドの上方にインクタンクを配置する場合には、インクジェットヘッドのノズルに適当な負圧を付与するために、インクタンク部を負圧に保持する必要がある。このため、インクタンク内を袋状に形成し、袋の中に板ばね等を仕込んで負圧を作り出す方法、或いはインクタンク内部に連続気孔形のスポンジを詰め込んで負圧を作り出す方法が既に提案されている。
【０００４】
しかしながらこれらの方法では、インクの消費量に応じて常に適正な負圧をインクジェットヘッドのノズルに付与することが困難であり、又、産業用の大容量のインクタンクを搭載する構造には不向きである。
【０００５】
なお、以下説明する本発明に関連する技術として、特許文献１には、インク交換時に印刷を停止させないでインクタンクを交換する技術が開示されている。また特許文献２には、メインタンクのインク残量が少なくなったときに、残量値が上限値に達していないサブタンクに強制的にインク供給を制御する技術が開示されている。また特許文献３には、気体透過性のある膜を介してインクと対向する空間を大気圧以下に減圧することによりインク中の溶存空気を除去する方法が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１１３７１６号公報
【特許文献２】特開２００２−１２０３７４号公報
【特許文献３】特開２００３−３４１０８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述の点に鑑み、インクの消費量及びインク室のインク水位に応じて常にインクジェットヘッドのノズルに適正な負圧を形成させることにより、インクジェットヘッドの上部に大容量のインクを貯溜するインクタンクを搭載し、インクジェットヘッドと大容量のインクタンクを一体にして可動し、印字することができるインクジェット印刷装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために本発明は、インク液滴を重力方向に噴出するノズルを複数個有するインクジェットヘッドと、該インクジェットヘッドの上部に配置され、大容量のインクを貯溜するインクタンクと、該インクタンクと前記インクジェットヘッドとの間のインク供給路に小容量のインクを貯溜するインク室を備え、該インク室に形成される空気溜り部の負圧を調整するインク室負圧調整手段を設けたことに一つの特徴がある。
【０００９】
本発明の他の特徴は、インクタンクを袋状の脱気インク袋として装着し、この脱気インク袋を重力方向に取付けた後、横に倒すことによりインクタンクを構成することにある。
【００１０】
本発明の他の特徴は、前記小容量のインクを貯溜するインク室として第１のインク室と第２のインク室を設け、該第１及び第２のインク室のそれぞれに形成される空気溜り部の負圧を調整するインク室負圧調整手段を設けたことにある。
【００１１】
本発明の他の特徴は、前記第１のインク室から前記インクジェットヘッドにインクを供給している間に、大容量インクタンクより第２のインク室にインクを充填し、第１のインク室のインク水位が所定レベルより低下したときに第２のインク室からインクジェットヘッドにインクを供給するようにしたインクの供給方法にある。
【００１２】
本発明の他の特徴は、前記インク室に形成された空気溜り部に連通する真空ポンプと圧力低減用の圧力調整器とを備え、インクジェットヘッドが非印字状態にあるときに、該インク室を高真空状態に保持して該インク室内のインクを脱気する脱気方法にある。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、インクタンクとインクジェットヘッドのインク供給路間にインク室を備え、そのインク室のインク水位に応じて常にノズルに付与される負圧を適正に保持する手段を有するので、インクジェットヘッドのノズルを下向に設けて、インク液滴を重力方向に噴出するような構造とし、なお且つ大容量のインクタンクを搭載したインクジェット装置を提供することが可能となる。
【実施例１】
【００１４】
図１は本発明の第１の実施例を示すインクジェット印刷装置の概略構成図である。
【００１５】
図１において、サポートガイド１３の下端にインク液滴を重力方向に噴出するノズル（図示せず）を複数個有するインクジェットヘッド１１、上部にインクタンク８１、中央部にインク室３１が取付けられている。インクタンク８１とインク室３１間にはインクタンク側インク管路４０が取付けられ、インク室３１へのインク供給が可能となっている。インク管路４０の途中にはインクの補給を調節できるようインク路開閉用電磁弁３２が取付けられている。また、インクタンク８１には２個のインクセンサ８２及び８３が取付けられており、タンク８１内のインク８５の量を検出することでできるように構成されている。
【００１６】
インク室３１とヘッド１１間にはヘッド側インク管路３９が配設され、ヘッドの手前にインク内の異物除去のためのフィルタユニット１２が設けられている。また、インク管路３９の途中にはヘッド１１へのインク供給を調節するためのインク路開閉用電磁弁３３が取付けられている。
【００１７】
インク室３１は第１インク分室３４と第２インク分室３５の２つの室を有する。この第１インク分室３４と第２インク分室３５は下方の開放口により連通している。また、第１インク分室３４の上部がインク管路４０と連通し、第２インク分室３５の下部がヘッド側インク管路３９と連通している。ヘッド側インク管路３９は第１インク分室３４に連通していても機能上は問題ないが、ヘッド１１から気泡が逆流して第１インク分室３４に入った場合、第１インク分室３４の上部に溜った気泡が、インク供給の妨げになることが予想されるため、第２インク分室３５側に連通する方がよい。
【００１８】
第２インク分室３５には２個のインクセンサ３６、３７がそれぞれヘッド１１の下面からｈａ、ｈｂの高さ位置に取付けられている。３８は第２インク分室３５の上部の空気溜りである。この空気溜り３８は、チューブ７５によりエアバッファ７２と連通し、更に真空ポンプ７１と連通している。また真空ポンプ７１は空気排出用電磁弁７６と接続されている。一方、チューブ７５の途中で分岐して圧力を調整するための圧力調整器７４と該圧力調整器までの管路を開閉するための電磁弁７３が取付けられている。
【００１９】
次に、上記インクジェットヘッド１１のノズル（図示せず）に、印字に好適な負圧を形成するための圧力調整方法について説明する。
【００２０】
インクジェットヘッドのノズルを下向きに設けてインク液滴を重力方向に噴出する構造の場合は、静的な状態（電気信号が印加されないとき）において、ノズルからインクが垂れ落ちないように、インクの重力方向に加わる圧力と平衡する負圧をノズルに付与する必要がある。このノズル内のインクが表面張力によって、凹状又は凸状になる現象をメニスカス（ｍｅｎｉｓｃｕｓ）と称している。
【００２１】
通常、印字に好適なメニスカスを形成するには、インクジェットヘッドのノズル面より、インクを供給するインク室のインク水位が１０ｍｍ〜３０ｍｍ程度下方に配置されていることが望ましい。しかしながら上述の第１の実施例の場合、インク分室３５のインク水位は、インクジェットヘッド１１のノズル面より逆にｈだけ上方に配置されているため、ノズルに適当な負圧を形成するために真空ポンプ７１を設け、空気溜り部３８の圧力を適正な負圧に調整している。
【００２２】
空気溜り部３８に負圧を形成するためには、まずインク室３１の上下の電磁弁３２、３３を閉じることによって、インク８５がインクタンク８１からインク室３１、及びインク室３１からヘッド１１に流れ込まないようにした後、真空ポンプ７１を駆動して、真空ポンプ７１に繋がるエアー系の電磁弁７３、７６を開放する。これによりインク室３１内の第２インク分室３５の上部の空気溜り部３８が負圧になる。本実施例では、真空ポンプ７１の吸引能力を考慮して圧力調整器７４の調整を行い、空気溜り３８部の吸引圧を設定している。図７は、真空ポンプ７１の圧力−流量特性の一例を示す。圧力調整は、エアバッファ７２にマノメータを取付け、圧力調整器７４の開口量を調整することにより行う。
【００２３】
前述のように、ノズルに適正なメニスカスを形成するためには、ノズルに付与する負圧を−１０ｍｍ〜−３０ｍｍＨ２Ｏ（＝−１００Ｐａ〜−３００Ｐａ）とすればよいから、空気溜り部３８の負圧をＰ、インクの比重をρ、ノズルの面に対するインクの水位をｈとした時、
Ｐ＝−ρ・ｈ−Ｘ・・・（１）
とし、Ｘ＝１００〜３００ＰａとなるようにＰを制御すればよい。
【００２４】
このように空気溜り部３８の圧力調整をするためには、センサ３６、３７の高さｈａ、ｈｂに対して次式（２）、（３）が成立するように設定すればよい。
【００２５】
Ｐ＝−ρ・ｈａ−１００・・・（２）
Ｐ＝−ρ．ｈｂ−３００・・・（３）
但し、これは圧力調整方法の一例であって、この他にも種々の制御の方法が考えられる。また上記の圧力調整は初回時に一度、圧力調整器７４で設定すれば印刷動作時に圧力の自動調整を行わないで済むため、調整作業は極めて容易である。
【００２６】
次に、本実施例装置のインク補給の動作を図８を用いて説明する。
【００２７】
インクタンク８１からインク室３１にインク８５を補給するためには、インクタンク８１側の電磁弁３２を開にし、ヘッド１１にインクを供給する側の電磁弁３３を閉にする。また、第２インク分室３５の空気溜り部３８は負圧のまま保持しておく方が良いので、電磁弁７３、７６は開とし、真空ポンプ７１はオンにしておく。インクタンク８１のインク８５はインクタンク８１上面と第２インク分室３５の水位差により容易にインク室３１に流れ込む。
【００２８】
インクタンクの水位が低下し、下部のインクセンサ８３の位置より下になった場合、インクタンク８１へのインク補給を行う必要がある。インク補給は、大容量インク容器（図示せず）からインクタンク８１の上部に注ぎ込むことで容易にインク注入が可能である。
【００２９】
ついで、ヘッド１１の移動動作について説明する。
【００３０】
本実施例では、ヘッド１１とインクタンク８１が一体的に構成されているためサポートガイド１３を上下、水平方向に移動させ、メディア（図示せず）の上まで移動させる。図８に示すように、ヘッド１１の移動中にはインク室３１の上下の電磁弁３２、３３を閉じ、インクがインクタンク８１からインク室３１、及びインク室３１からヘッド１１に流れ込まないようにし、真空ポンプ７１をオンし、真空ポンプ７１につながるエアー系の電磁弁７３、７６を開放する。これによりインク室３１内の第２インク分室３５上部の空気溜り部３８が負圧になる。本実施例による構造では、ヘッド１１の移動時は、インクタンク８１内のインクが揺れても電磁弁３２及び３３を閉にしているため、ヘッド１１のメニスカスの破壊は起きない。
【００３１】
次に、印刷動作について説明する。
【００３２】
サポートガイド１３をメディア位置上部（図示せず）まで移動させ、インクタンク８１側の電磁弁３２を閉にし、ヘッド１１にインクを供給する側の電磁弁３３を開にする。また、第２インク分室３５の空気溜り部３８を負圧のまま保持するため、電磁弁７３、７６は開とし、真空ポンプ７１はオンにしておく。第２インク分室３５の空気溜り部３８の水位ｈは、ｈａ＞ｈ＞ｈｂに保持されているため電磁弁３３が急に開放されてもノズルからインク漏れを起こすことなく常時安定したメニスカスを形成できる。
【００３３】
印刷を継続し、第２インク分室３５の空気溜り部３８の水位ｈが下部のインクセンサ３７位置であるｈｂまで低下すると、インク補給の信号が発生する。このときには、前述のインク補給の動作に戻り、第２インク分室３５の空気溜り部３８の水位ｈが、ｈ＝ｈａになるまで、インク補給を継続する。インク補給中はヘッド側の電磁弁３３を閉じているため印刷は中断する。ただし、インク補給の場所は選ばないため、メディア上でインク補給を行い、インク補給が完了すれば継続して印字を実行することができる。
【００３４】
印刷が終了し、次のメディア待ちの場合は、図８の短時間停止中状態になる。各電磁弁３２、３３、７３の状態は印刷中と変わらず、真空ポンプ７１もオンのままである。ヘッドは待機位置（例えば、ヘッドのキャッピング位置（図示せず））に移動することも可能である。
【００３５】
次に、長期停止中の場合について説明する。
【００３６】
ヘッド１１が印字されないで長時間放置された場合（例えば、１０分以上短時間停止状態におかれた場合）、ヘッド１１をヘッドのキャッピング位置に移動させ、インク室３１の上下の電磁弁３２、３３、及び圧力調整器７４の手前にある電磁弁７３の３個の電磁弁を閉にする。すると、真空ポンプはオンのままのため第２インク分室３５の真空度は高くなる。図７に示すように、流量が殆どゼロになるとポンプはほぼ最高真空度まで上がる。本実施例では−５０ｋＰａ近くまで上げられる。ほぼ真空度が上がったところで、真空ポンプの空気排出用電磁弁７６を閉じて直ちに真空ポンプ７６をオフすれば第２インク分室３５の空気溜り部３８が高真空状態で保持されることとなり、第１インク分室３４、第２インク分室３５内のインクを脱気することが可能となる。ここで、チューブ７５は空気透過性が低く高真空でも潰れないようなナイロン樹脂チューブ、或いは内部は耐薬品性の高いチューブとし、外皮にナイロンを用いた２層チューブが好適である。
【００３７】
図１において真空ポンプ７１の右側に空気排出用電磁弁７６を取付けたが、真空ポンプの停止時の密閉性が十分確保できているならば電磁弁７６はなくても良い。また、真空ポンプの代わりに吸引ポンプを用い、停止時の密閉性が極めて悪い場合、電磁弁７６はポンプの左側に設置すると良い。
【００３８】
上記のように第１の実施例によれば、大容量インクタンクとインクジェットヘッドのインク供給路にインク室を設け、インク室の空気溜り部の圧力を適当な負圧に保持する手段を設けたので、インク室のインク水位の変動にかかわらず、常にノズルに適正な負圧を形成することが可能となり、従って、大容量タンクを搭載したインクジェット印刷装置を提供することができる。
【実施例２】
【００３９】
次に本発明印刷装置の第２の実施例を図２、図３、図４−１、図４−２、図４−３を用いて説明する。
【００４０】
本実施例は、インクタンク８１の代わりに袋状の容器を用いてこれにインクを充填する構造を有する。この場合の利点は、インク補充をする時に袋状インクタンクを交換するだけでよいため、ゴミや異物がインク経路内に入ることがないことである。また、密封容器とすることができるため脱気したインクを用いることができるという利点もある。
【００４１】
図２は袋状インクタンク９１を取付けた図、図３は袋状インクタンク９１を取付けた後、横に寝かせた図、図４は袋状インクタンク９１と取付け部材９２の構造を示した図であり、図１と同じ構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４２】
図２において、袋状インクタンク９１を上方より取付け部材９２に差し込む。インクタンク９１側の電磁弁３２とインクタンク取付け部材９２の間は、可撓性のホース９３で接続する。材質としては、耐インク性の高いプラスチックホースや、蛇腹状のステンレスパイプが用いられる。ついで、図３に示すように袋状インクタンク９１を横向きに倒す。袋状インクタンク９１を固定するには横方向に延在するサポートガイド１３から固定用アーム（図示せず）を伸ばし、インクタンク９１の胴体を保持すれば良い。
【００４３】
図４−１は、袋状インクタンク９１の取付け部材９２側の構造を示したものである。袋状インクタンク９１は、口部１０１の内部にスライドロッド１０２が挿入されており、該スライドロッド１０２の先端にはタンク内のインク漏れ防止用のＯ−リング１０３が取付けられている。なお、スライドロッド１０２はばね（図示せず）により下向きに押されており、上記Ｏ−リング１０３によりインク漏れを防止している。また口部１０１の内部には別のＯ−リング１０４が挿嵌されている。
【００４４】
図４−２は、インクタンクの取付け部材９２の構造を示したものである。サポートガイド１３の一部に支柱１１５を立て、取付け部材９２の外枠１１６を支点１１４で回動自由に支持している。フレーム１１３の内径はインクタンクの口部１０１外径より僅かに大きくなっている。また、フレーム１１３の内部には側面にインク流入口１１２を有する挿入ピン１１１が取付けられ、インク流入口１１２は可撓性のホース９３に連通している。
【００４５】
図４−３は、袋状インクタンク９１を取付け部材９２に装着した状態を示したものである。挿入ピン１１１の側面は袋状インクタンクの口部１０１の内部に挿嵌されたＯ−リング１０４でシールされ、且つインクタンク９１内のインクの漏れを防止していたスライドロッド１０２が挿入ピン１１１の端部に押されて上方に移動するため、インクはインク流入口１１２に流入され、ホース９３を介してインク室３１に供給可能となる。
【００４６】
袋状インクタンク９１には、図１のようなインクセンサ８２、８３を取付けるのは困難である。そこで本実施例では、インク補給中に所定時間経過しても第２インク分室３５の上部インクセンサ３６の位置までインク水位が上昇しなかったときをインクタンク交換時期とする。インクタンク９１を交換する時には、２個の電磁弁３２、３３を閉じ、インクタンク９１の固定用アームを外し、インクタンク９１を立て、更にインクタンク９１を取付け部材９２から外す。以下、逆の手順で新しいインクタンク９１を取付ける。新しいインクタンク９１が取付けられた後は、インク補給を再開し印刷を再実行することができる。
【００４７】
第２の実施例によれば、インクタンクを袋状の脱気インク袋として装着可能にしたのでインク補充が容易となり、且つインク経路内を気泡の停留のない状態に維持できるためインク吐出が容易となる。また、脱気インク袋を重力方向に取付けた後、横に倒すことによりインクタンクの取付け時の高さを極力低く抑えることができる。
【実施例３】
【００４８】
次に本発明印刷装置の第３の実施例を図５、図９を用いて説明する。
【００４９】
本実施例はインクタンク８１とヘッド１１間に２個のインク室３１ａ、３１ｂを設け、一方のインク室を印字に使用している時には他方のインク室はインクを所定位置まで満たして待機させ、一方のインク室のインクがなくなった時には他方のインク室を開いて印字を継続させるものである。
【００５０】
図５において、サポートガイド１３の下端にインク液滴を重力方向に噴出するノズルを複数個有するインクジェットヘッド１１、上部にインクタンク８１、中央部に２個のインク室、即ち第１インク室３１ａ、第２インク室Ｂ３１ｂが取付けられている。インクタンク８１と第１インク室３１ａ及び第２インク室３１ｂとはインクタンク側インク管路４０ａ、４０ｂにより連通され、２個のインク室、３１ａ、３１ｂへのインク供給が可能となっている。インク管路４０ａの途中にはインクの補給を調節するインク路開閉用電磁弁３２ａが取付けられている。また、インク管路４０ｂの途中にはインク路開閉用電磁弁３２ｂが取付けられている。
【００５１】
第１インク室３１ａとヘッド１１間にはヘッド側インク管路３９ａが配設され、同様に第２インク室３１ｂとヘッド１１間にはヘッド側インク管路３９ｂが配設され、フィルタユニット１２の手前で２本のインク管路３９ａと３９ｂが１本に統合されている。また、インク管路３９ａの途中にはヘッド１１へのインク供給を中断できるよう、インク路開閉用電磁弁３３ａが取付けられている。同様にインク管路３９ｂの途中にはインク路開閉用電磁弁３３ｂが取付けられている。
【００５２】
２個のインク室３１ａ、３１ｂの上部には空気溜り３８ａ、３８ｂが形成されている。これらの空気溜り３８ａ、３８ｂは、１個の真空ポンプ７１と空気排出用電磁弁７６にチューブ７５により連通されている。真空ポンプ７１と空気溜り３８の間にはエアバッファ７２が取付けられている。また、チューブ７５の途中に分岐して圧力を調整するための圧力調整器７４と該圧力調整器までの管路を開閉するための電磁弁７３が取付けられている。
【００５３】
次に、図９を用いてインク補給の動作について説明する。インク室２個のうち第１インク室３１ａにインク供給する場合を例に説明する。
【００５４】
インクタンク８１から第１インク室３１ａにインク８５を補給するためには、インクタンク側の電磁弁３２ａを開にし、ヘッド１１にインクを供給する側の電磁弁３３ａを閉にする。第２インク室３１ｂ側の２個の電磁弁３２ｂ、３３ｂはインク供給しないので閉とする。また、インク室の空気溜り部３８ａ、３８ｂは負圧のまま保持しておく方が良いので電磁弁７３、７６は開とし、真空ポンプ７１はオンにしておく。インクタンク８１のインク８５はインクタンク上面と第１インク室３１ａの第１インク分室３５ａの水位差により容易に第１インク室３１ａに流れ込む。
【００５５】
インクタンク８１の水位が低下し、下部インクセンサ８３位置より下になった場合、インクタンク８１へのインク補給を行う必要がある。インク補給は、大容量インク容器（図示せず）からインクタンク８１の上部に注ぎ込むことで容易にインク注入が可能である。このときには、電磁弁３２ａ、３３ａ、３２ｂ、３３ｂは全て閉とする。
【００５６】
ついで、ヘッドの移動について説明する。
【００５７】
図９に示すように、ヘッド移動中には２個のインク室３１ａ、３１ｂの上下の電磁弁３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂを閉じ、インクがインクタンク８１からインク室３１ａ、３１ｂ、及びインク室３１ａ、３１ｂからヘッド１１に流れ込まないようにし、真空ポンプ７１をオンし、真空ポンプ７１に繋がるエアー系の電磁弁７３、７６を開放する。これによりインク室３１ａ、３１ｂ内の第１インク分室３５ａ、３５ｂ上部の空気溜り部３８ａ、３８ｂが負圧に保持される。
【００５８】
次に、印刷動作について説明する。まず、第１インク室３１ａを用いて印刷する場合を例にとって説明する。
【００５９】
サポートガイド１３をメディア位置上部（図示せず）まで移動させ、インクタンク８１側の電磁弁３２ａを閉にし、ヘッドにインクを供給する側の電磁弁３３ａを開にする。第２インク室３１ｂ側の２個の電磁弁３２ｂ、３３ｂは閉にしておく。また、第１インク分室３５ａ、３５ｂの空気溜り部３８ａ、３８ｂを負圧のまま保持するため、電磁弁７３、７６は開とし、真空ポンプ７１はオンにしておく。インクは第１インク室３１ａからヘッドに供給されているため印刷を実行することができる。
【００６０】
印刷を継続すると、第１インク室３１ａの第１インク分室３５ａの空気溜り部３８ａの水位ｈが下部インクセンサ３７ａの位置ｈｂに低下し、インク補給の信号が発生する。このときに第１インク室３１ａにインク供給をする前に、ヘッド１１にインク供給するインク室を第１インク室３１ａから第２インク室３１ｂに瞬時に切り替える。切り替え方法は電磁弁３３ａを閉にすると共に電磁弁３３ｂを開にすることにより行われる。
【００６１】
このあと、前述のインク補給の動作に戻り、第１インク室３１ａの第１インク分室３５ａの空気溜り部３８ａの水位ｈが、ｈ＝ｈａになるまで、インク補給を継続する。この様に第１インク室３１ａのインクがなくなったら第２インク室３１ｂ内のインクを使用し、その間に第１インク室３１ａにインクを充填することでインクタンク８１のインクがなくなるまで連続して印刷を実行できる。また、印刷メディアの始端、終端を検出するセンサ（図示せず）を用いて、メディアの終端になったら使用するインク室を切り替えることにより、メディア印刷の途中でインク室の切り替えを行うことによる印刷ミスを防止できる。
【００６２】
本実施例は、このインク供給系を使用することにより一度に数千部の印刷を行うような産業用の印刷装置として利用可能である。
【００６３】
印刷が終了し、次のメディア待ちの場合は、図９の短時間停止中状態になる。各電磁弁の状態は印刷中と変わらず、真空ポンプ７１もオンのままである。ヘッド１１は待機位置、例えば、ヘッドのキャッピング位置（図示せず）に移動することも可能である。
【００６４】
次に、長期停止中の場合について説明する。
【００６５】
ヘッド１１が印字されないで長時間放置におかれた場合（例えば、１０分以上短時間停止状態におかれた場合）、ヘッド１１をヘッドのキャッピング位置に移動させ、２個のインク室３１ａ、３１ｂの上下の電磁弁３２ａ、３３ａ、３２ｂ、３３ｂ、及び圧力調整器７４の手前にある電磁弁７３の５個の電磁弁を閉にする。すると、真空ポンプ７１はオンのままのため第１インク分室３８ａ、３８ｂの真空度は高くなる。図７に示すように、流量が殆どゼロになるとポンプ７１はほぼ最高真空度まで上がる。本実施例では−５０ｋＰａ近くまで上げられる。ほぼ真空度が上がったところで、真空ポンプ７１の空気排出用電磁弁７６を閉じて直ちに真空ポンプ７１をオフにすれば第１インク室３１ａの第１インク分室３５ａの空気溜り部３８ａ及び第２インク室３１ｂの第１インク分室３５ｂの空気溜り部３８ｂが高真空状態で保持されることとなり、第１インク室３１ａ及び第２インク室３１ｂ内のインクを脱気することが可能となる。
【００６６】
本実施例では、インク室を２個の場合で説明したが、インク供給の都合上インク室を３個以上設ける場合も１個のインク室を待機用にし、残りをヘッドへのインク供給に使用することでほとんど同じ動作で構成できる。また、インク室の数によらずインク室のインクセンサ位置が同じであれば、空気溜り部の負圧条件は同じであり、１個の真空ポンプと圧力調整器で負圧設定が可能である。
【実施例４】
【００６７】
次に本発明装置の第４の実施例を図６を用いて説明する。
【００６８】
本実施例は、実施例３のインクタンク８１の代わりに袋状の容器９１にインクを充填した場合である。図は袋状インクタンク９１を取付け部材９２に取付けた後、横に寝かせたものである。
この場合の利点は、インクを補充する時に袋状インクタンクを交換するだけでよいため、ゴミ、異物がインク経路内に入ることがないことである。また、密封容器とすることができるため脱気したインクを用いてインクタンクがほぼ空になるまで連続印刷を行うことができるという利点もある。
【００６９】
第３〜第４の実施例によれば、インクタンクとインクジェットヘッドのインク供給路間にインクジェットヘッドのメニスカスを印字に適した負圧に保持するインク室を２個併設し、それぞれのインク室を負圧保持手段に接続する構成としたので、インクタンク内のインクを使い切るまで連続して印字することが可能になる。
【００７０】
また、1個のインク室からインクジェットヘッドにインクを供給中に、他のインク室にインクを充填し所定圧力で保持し、第1のインク室のインク水位が所定位置より低下したときに、第２のインク室よりインクジェットヘッドにインクを供給するため、ヘッドに連続的にインクを供給することが可能になる。
【００７１】
また、第１〜第４の実施例によれば、インク室が１インク分室と第２インク分室に区画され、インクタンクと第２インク分室間のインクを開閉するための電磁弁と、第１インク分室とインクジェットヘッドのインクを開閉するための電磁弁と、第１インク分室のインク量を検知するための２個のインク残量センサと、第１インク分室の上部に空気溜り部を有し、空気溜り部に連通する真空ポンプと圧力低減用の圧力調整器と該圧力調整器の管路を開閉する電磁弁とを備えているため、空気溜り部の内圧を任意の圧力に設定することが可能である。
【００７２】
また、インクジェットヘッドが非印字状態の時には、インク室の第２インク分室、第１インク分室を高真空状態に保持して該インク室内のインクを脱気することができるため印字再開時にはヘッドに脱気されたインクを供給することができ、微小エアーの残存によるノズル不吐出を大幅に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明に係るインクジェット印刷装置の第１の実施例を示す概略構成図。
【図２】本発明に係るインクジェット印刷装置の第２の実施例を示す概略構成図。
【図３】図２の袋状インクタンクを倒した状態を示す説明図。
【図４−１】袋状インクタンクと取付け部材の取付け状態を説明するための説明図。
【図４−２】袋状インクタンクと取付け部材の取付け状態を説明するための説明図。
【図４−３】袋状インクタンクと取付け部材の取付け状態を説明するための説明図。
【図５】本発明に係るインクジェット印刷装置の第３の実施例を示す概略構成図。
【図６】本発明に係るインクジェット印刷装置の第４の実施例を示す概略構成図。
【図７】真空ポンプの圧力−流量特性図。
【図８】本発明に係るインクジェット印刷装置の動作を説明するための説明図である。
【図９】本発明に係るインクジェット印刷装置の動作を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００７４】
１１：インクジェットヘッド、１３：ヘッドのサポートガイド、３１：インク室、３２、３３：電磁弁、３４：第１インク室、３５：第２インク室、３６、３７：インクセンサ、３８：インクｂ室の空気溜り、７１：真空ポンプ、７３：電磁弁、７４：圧力調整器、７５：チューブ、７６：電磁弁、８１：インクタンク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク液滴を重力方向に噴出するノズルを複数個有するインクジェットヘッドと、該インクジェットヘッドの上部に配置され、大容量のインクを貯溜するインクタンクと、該インクタンクと前記インクジェットヘッドとの間のインク供給路に設けられた、前記インクタンクに対して小容量のインクを貯溜するためのインク室と、該インク室に連結され、前記インクジェットヘッドのノズルに付与される負圧を調整するインク室負圧調整手段とを備え、前記インクジェットヘッドと前記大容量のインクタンクを一体にして可動し、印字することを特徴とするインクジェット印刷装置。
【請求項２】
請求項１において、前記インクタンクを、袋状の着脱可能な脱気インク袋としたことを特徴とするインクジェット印刷装置。
【請求項３】
請求項２において、前記脱気インク袋は口部を重力方向に向けて取付けた後、横に倒すことにより装着されることを特徴とするインクジェット印刷装置。
【請求項４】
インク液滴を重力方向に噴出するノズルを複数個有するインクジェットヘッドと、該インクジェットヘッドの上部に配置され、大容量のインクを貯溜するインクタンクと、該インクタンクと前記インクジェットヘッドとのインク供給路に設けられ、それぞれ小容量のインクを貯溜する第１のインク室と第２のインク室と、該第１及び第２のインク室に連結され、前記インクジェットヘッドのノズルに付与される負圧を調整するインク室負圧調整手段とを備え、前記インクジェットヘッドと前記大容量のインクタンクを一体にして可動し、印字することを特徴とするインクジェット印刷装置。
【請求項５】
インク液滴を重力方向に噴出するノズルを複数個有するインクジェットヘッドと、該インクジェットヘッドの上部に配置された大容量のインクを貯溜するインクタンクと、該インクタンクと前記インクジェットヘッドとのインク供給路に設けられ、それぞれ小容量のインクを貯溜する第１のインク室と第２のインク室と、第１及び第２のインク室に連結され、前記インクジェットヘッドのノズルに付与される負圧を調整するインク室負圧調整手段を有するインクジェット印刷装置のインク供給方法であって、第１のインク室から前記インクジェットヘッドにインクを供給している間に大容量インクタンクより第２のインク室にインクを充填し、第１のインク室のインク水位が所定レベルより低下したときに第２のインク室からインクジェットヘッドにインクを供給するインク供給方法。
【請求項６】
請求項１において、前記インク室は第１インク分室と第２インク分室とよりなり、前記インクタンクから第２インク分室間に供給されるインクの供給路を開閉するための電磁弁と、第１インク分室から前記インクジェットヘッドに供給されるインクの供給路を開閉するための電磁弁と、第１インク分室のインク量を検知するためのインク残量センサと、第１インク分室の上部に空気溜り部を有し、該空気溜り部に連通する真空ポンプと圧力低減用の圧力調整器とを備えたことを特徴とするインクジェット印刷装置。
【請求項７】
請求項４において、前記第１及び第２のインク室はそれぞれ第１インク分室と第２インク分室を有し、前記インクタンクから第１及び第２のインク室の第２インク分室に供給されるインクの供給路を開閉するための電磁弁と、前記第１及び第２のインク室の第１インク分室からインクジェットヘッドに供給されるインクの供給路を開閉するための電磁弁と、前記第１及び第２のインク室の第１インク分室のインク量を検知するためのインク残量センサと、第１及び第２のインク室の第１インク分室の上部に空気溜り部を有し、各空気溜り部に連通する真空ポンプと該真空ポンプの圧力低減用の圧力調整器とを備えたことを特徴とするインクジェット印刷装置。
【請求項８】
請求項６又は７において、前記第１インク分室上部の空気溜り部の圧力をＰ、インクの比重をρ、インクジェットヘッドのノズル面から第１インク分室のインクの表面レベルまでの高さをＨとした時、
Ｐ＝−ρ・Ｈ−Ｘ（Ｐａ）
とし、Ｘが１００〜３００の範囲となるように圧力を調整することを特徴とするインクジェット印刷装置。
【請求項９】
請求項６又は７において、インクジェットヘッドが非印字状態の時には、前記第１及び第２のインク室を高真空状態に保持して該インク室内のインクを脱気することを特徴とするインクジェット印刷装置。
【請求項１０】
インク液滴を噴出するノズルを複数個有するインクジェットヘッドと、該インクジェットヘッドの上部に配置され、大容量のインクを貯溜するインクタンクと、該インクタンクとインクジェットヘッドのインク供給路間に設けられ、小容量のインクを貯溜するためのインク室と、該インク室の一部に形成される空気溜り部と、該空気溜り部に連通する真空ポンプと圧力低減用の圧力調整器とを備えたインクジェット印刷装置のインク脱気方法であって、前記インクジェットヘッドが非印字状態にあるときに、前記インク室を高真空状態に保持して、該インク室内のインクを脱気することを特徴とするインク脱気方法。
【請求項１】
インク液滴を重力方向に噴出するノズルを複数個有するインクジェットヘッドと、該インクジェットヘッドの上部に配置され、大容量のインクを貯溜するインクタンクと、該インクタンクと前記インクジェットヘッドとの間のインク供給路に設けられた、前記インクタンクに対して小容量のインクを貯溜するためのインク室と、該インク室に連結され、前記インクジェットヘッドのノズルに付与される負圧を調整するインク室負圧調整手段とを備え、前記インクジェットヘッドと前記大容量のインクタンクを一体にして可動し、印字することを特徴とするインクジェット印刷装置。
【請求項２】
請求項１において、前記インクタンクを、袋状の着脱可能な脱気インク袋としたことを特徴とするインクジェット印刷装置。
【請求項３】
請求項２において、前記脱気インク袋は口部を重力方向に向けて取付けた後、横に倒すことにより装着されることを特徴とするインクジェット印刷装置。
【請求項４】
インク液滴を重力方向に噴出するノズルを複数個有するインクジェットヘッドと、該インクジェットヘッドの上部に配置され、大容量のインクを貯溜するインクタンクと、該インクタンクと前記インクジェットヘッドとのインク供給路に設けられ、それぞれ小容量のインクを貯溜する第１のインク室と第２のインク室と、該第１及び第２のインク室に連結され、前記インクジェットヘッドのノズルに付与される負圧を調整するインク室負圧調整手段とを備え、前記インクジェットヘッドと前記大容量のインクタンクを一体にして可動し、印字することを特徴とするインクジェット印刷装置。
【請求項５】
インク液滴を重力方向に噴出するノズルを複数個有するインクジェットヘッドと、該インクジェットヘッドの上部に配置された大容量のインクを貯溜するインクタンクと、該インクタンクと前記インクジェットヘッドとのインク供給路に設けられ、それぞれ小容量のインクを貯溜する第１のインク室と第２のインク室と、第１及び第２のインク室に連結され、前記インクジェットヘッドのノズルに付与される負圧を調整するインク室負圧調整手段を有するインクジェット印刷装置のインク供給方法であって、第１のインク室から前記インクジェットヘッドにインクを供給している間に大容量インクタンクより第２のインク室にインクを充填し、第１のインク室のインク水位が所定レベルより低下したときに第２のインク室からインクジェットヘッドにインクを供給するインク供給方法。
【請求項６】
請求項１において、前記インク室は第１インク分室と第２インク分室とよりなり、前記インクタンクから第２インク分室間に供給されるインクの供給路を開閉するための電磁弁と、第１インク分室から前記インクジェットヘッドに供給されるインクの供給路を開閉するための電磁弁と、第１インク分室のインク量を検知するためのインク残量センサと、第１インク分室の上部に空気溜り部を有し、該空気溜り部に連通する真空ポンプと圧力低減用の圧力調整器とを備えたことを特徴とするインクジェット印刷装置。
【請求項７】
請求項４において、前記第１及び第２のインク室はそれぞれ第１インク分室と第２インク分室を有し、前記インクタンクから第１及び第２のインク室の第２インク分室に供給されるインクの供給路を開閉するための電磁弁と、前記第１及び第２のインク室の第１インク分室からインクジェットヘッドに供給されるインクの供給路を開閉するための電磁弁と、前記第１及び第２のインク室の第１インク分室のインク量を検知するためのインク残量センサと、第１及び第２のインク室の第１インク分室の上部に空気溜り部を有し、各空気溜り部に連通する真空ポンプと該真空ポンプの圧力低減用の圧力調整器とを備えたことを特徴とするインクジェット印刷装置。
【請求項８】
請求項６又は７において、前記第１インク分室上部の空気溜り部の圧力をＰ、インクの比重をρ、インクジェットヘッドのノズル面から第１インク分室のインクの表面レベルまでの高さをＨとした時、
Ｐ＝−ρ・Ｈ−Ｘ（Ｐａ）
とし、Ｘが１００〜３００の範囲となるように圧力を調整することを特徴とするインクジェット印刷装置。
【請求項９】
請求項６又は７において、インクジェットヘッドが非印字状態の時には、前記第１及び第２のインク室を高真空状態に保持して該インク室内のインクを脱気することを特徴とするインクジェット印刷装置。
【請求項１０】
インク液滴を噴出するノズルを複数個有するインクジェットヘッドと、該インクジェットヘッドの上部に配置され、大容量のインクを貯溜するインクタンクと、該インクタンクとインクジェットヘッドのインク供給路間に設けられ、小容量のインクを貯溜するためのインク室と、該インク室の一部に形成される空気溜り部と、該空気溜り部に連通する真空ポンプと圧力低減用の圧力調整器とを備えたインクジェット印刷装置のインク脱気方法であって、前記インクジェットヘッドが非印字状態にあるときに、前記インク室を高真空状態に保持して、該インク室内のインクを脱気することを特徴とするインク脱気方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４−１】
【図４−２】
【図４−３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４−１】
【図４−２】
【図４−３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−４４０１５（Ｐ２００６−４４０１５Ａ）
【公開日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２２７３８７（Ｐ２００４−２２７３８７）
【出願日】平成１６年８月４日（２００４．８．４）
【出願人】（３０２０５７１９９）リコープリンティングシステムズ株式会社 (1,130)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月４日（２００４．８．４）
【出願人】（３０２０５７１９９）リコープリンティングシステムズ株式会社 (1,130)
【Ｆターム（参考）】
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