循環式インクジェット装置
【課題】種々のインクを、高精度かつ安定的に吐出可能な循環式インクジェット装置を提供すること。
【解決手段】循環式インクジェット装置は、インクの入口と、前記インクの出口と、前記インクを微少量ずつ吐出し可能なノズル部と、を有するインクジェットヘッド（７）と、前記入口に前記インクを送り込む圧力を発生する第１ポンプ（２）と、前記出口から前記インクを引き出す圧力を発生する第２ポンプ（３）と、前記第１ポンプ、前記インクジェットヘッド、および、前記第２ポンプをこの順に通って前記インクが循環する経路を形成する流路部（１２）と、前記入口に送り込まれる前記インクの圧力を測定する第１圧力センサ（４）と、前記出口から引き出される前記インクの圧力を測定する第２圧力センサ（５）と、を備える。
【解決手段】循環式インクジェット装置は、インクの入口と、前記インクの出口と、前記インクを微少量ずつ吐出し可能なノズル部と、を有するインクジェットヘッド（７）と、前記入口に前記インクを送り込む圧力を発生する第１ポンプ（２）と、前記出口から前記インクを引き出す圧力を発生する第２ポンプ（３）と、前記第１ポンプ、前記インクジェットヘッド、および、前記第２ポンプをこの順に通って前記インクが循環する経路を形成する流路部（１２）と、前記入口に送り込まれる前記インクの圧力を測定する第１圧力センサ（４）と、前記出口から引き出される前記インクの圧力を測定する第２圧力センサ（５）と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここに開示された技術は、インク循環型のインクジェットヘッドを用いて微小液滴を吐出する機能を有する循環式インクジェット装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
可撓性を有し、インク入口およびインク出口を少なくとも有する第１のインク袋と、可撓性を有し、インク入口およびインク出口を少なくとも有する第２のインク袋と、インク供給口およびインク排出口を備えるインクジェットヘッドと、インクの移送手段である送液ポンプとを有し、インク入口とインク出口とが送液ポンプを介して連結されており、インク出口と、インクジェットヘッドが有するインク供給口とが連結され、インク入口と、インク排出口とが連結されていることによって、第１のインク袋、インクジェットヘッド、第２のインク袋、送液ポンプの順でインクを循環可能な第１のインク流路が形成されているインクジェット装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−７８４７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
インクジェットヘッドで、インクを高精度に吐出するためには、インクを吐出するために設けられたノズル穴におけるインクの液面の形状（「メニスカス」とも言う）を適正に保持することが非常に重要である。そのためには、インクジェットヘッド内の圧力を高精度に制御することが必要である。
【０００５】
さらに、固形成分を含むインクを用いる場合、インクを停滞させると、固形成分の凝集や沈降などが生じてしまう。この場合、インクを常に一定流速で循環させておくことが好ましいが、この場合、インクジェットヘッド内に大きな圧力変動を引き起こす要因になる。
【０００６】
そのような外乱に対しても、インクジェットヘッド内の圧力を高精度に制御することが重要である。
【０００７】
ここに開示された技術は、凝集や沈降が懸念される固形成分を含むインクをはじめとする各種物性を有するインクを、高精度かつ安定的に吐出可能な循環式インクジェット装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的は、
インクの入口と、前記インクの出口と、前記インクを微少量ずつ吐出し可能なノズル部と、を有するインクジェットヘッドと、
前記入口に前記インクを送り込む圧力を発生する第１ポンプと、
前記出口から前記インクを引き出す圧力を発生する第２ポンプと、
前記第１ポンプ、前記インクジェットヘッド、および、前記第２ポンプをこの順に通って前記インクが循環する経路を形成する流路部と、
前記入口に送り込まれる前記インクの圧力を測定する第１圧力センサと、
前記出口から引き出される前記インクの圧力を測定する第２圧力センサと、
を備える循環式インクジェット装置によって達成される。
【発明の効果】
【０００９】
種々のインクを、高精度かつ安定的に吐出可能な循環式インクジェット装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態の循環式インクジェット装置の全体構成を説明するための図
【図２】第１ポンプ２および第２ポンプ３の構成を説明するための図
【図３】インペラ２１を説明するための図
【図４】ケーシング２２を説明するための図
【図５】第２実施形態のインペラの構成図
【図６】第３実施形態の循環式インクジェット装置の構成図
【図７】変形例の循環式インクジェット装置の構成図
【図８】第４実施形態の循環式インクジェット装置の構成図
【図９】第５実施形態の循環式インクジェット装置の構成図
【図１０】第５実施形態の変形例に係る循環式インクジェット装置の構成図
【図１１】第６実施形態の循環式インクジェット装置の構成図
【図１２】第７実施形態の循環式インクジェット装置の構成図
【図１３】第８実施形態の循環式インクジェット装置の構成図
【図１４】第３インクタンク９１および第４インクタンク９２を説明するための図
【図１５】第９実施形態の循環式インクジェット装置の構成図
【図１６】第９実施形態の変形例に係る循環式インクジェット装置の構成図
【図１７】第１０実施形態の循環式インクジェット装置の構成図
【図１８】第１０実施形態の変形例に係る循環式インクジェット装置の構成図
【図１９】第１１実施形態の循環式インクジェット装置の構成図
【図２０】第１２実施形態の循環式インクジェット装置の構成図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら、本発明にかかる実施形態について説明する。
【００１２】
〔実施形態１〕
以下に、第１実施形態における循環式インクジェット装置について説明する。
【００１３】
＜循環式インクジェット装置の構成＞
図１は第１実施形態の循環式インクジェット装置の全体構成を説明するための図である。
【００１４】
循環式インクジェット装置１は、インクジェットヘッド７、インクタンク８、第１ポンプ２、第２ポンプ３、チューブ１２、第１圧力センサ４、第２圧力センサ５、および、ポンプ制御システム６とを備える。
【００１５】
（インクジェットヘッド）
インクジェットヘッド７は、インク入口とインク出口、インクを微少量ずつ吐出し可能なノズル部、および内部にインク入口からインク出口へのインクの流路を有する。インクジェットヘッド７は、ピエゾ素子に電圧を加え歪ませ、そのピエゾ素子で構成したインク室に発生する圧力波を利用してインクを押し出す。そして、ノズル部は、インクジェットヘッド７内のインクを微少量ずつ吐出する。
【００１６】
（インクタンク）
インクタンク８は、攪拌装置９、液面センサ１０および温度センサ１１を備えている。インクタンク８は、インクの貯蔵や攪拌およびインク温度の調整等を行う。インクタンク８から第１ポンプ２にインクが引き出され、第２ポンプ３からインクタンク８にインクが送り込まれる。
【００１７】
攪拌装置９はインクを攪拌する。これにより、インク中に含まれる固形成分の沈降や凝集を防ぐ。
【００１８】
また、液面センサ１０はインクタンク８の液面を管理する。これにより、インクタンク８内の水頭圧を一定に保ち、圧力変動を抑制する。
【００１９】
さらに、温度センサ１１とインクタンク８の外部に設置された温度調節器により、インクタンク８内のインク温度が一定に保たれる。これにより、インクの流速の変化による圧力変動を抑制する。
【００２０】
（ポンプ）
インクジェットヘッド７内の圧力制御は、第１ポンプ２および第２ポンプ３により行われる。第１ポンプ２および第２ポンプ３は、たとえば、遠心渦巻きポンプであり、インペラ２１の回転によってインクに遠心力を与えることでインクを圧送することが可能である。遠心渦巻きポンプは、インペラ２１の高速回転によって、インクが圧送されるという動作原理であるため、液体の圧送時の脈流がほとんどないという特性を有している。
【００２１】
第１ポンプは、インク入口にインクを送り込む圧力を発生する。第１ポンプ２が作り出す吐出力により、インクジェットヘッド７のインク入口側の圧力が制御される。さらに、第２ポンプは、インク出口からインクを引き出す圧力を発生する。第２ポンプ３が作り出す吸込力によって、インクジェットヘッド７のインク出口側の圧力が制御される。これにより、インクジェットヘッド７内の圧力変動を制御することができ、より高精度なメニスカスコントロールが可能となる。
【００２２】
第１ポンプ２および第２ポンプ３の詳細な構成については、後述する。
【００２３】
（循環システム）
チューブ１２は、第１ポンプ２、インクジェットヘッド７、第２ポンプ３、および、インクタンク８をこの順に通ってインクが循環する経路を形成する。
【００２４】
（圧力センサ）
第１圧力センサ４は、第１ポンプ２とインクジェットヘッド７の間に設置される。第２圧力センサ５は、第２ポンプ３とインクジェットヘッド７の間に設置する。第１圧力センサ４は、第１ポンプ２からインクジェットヘッド７に送り込まれるインクの圧力を測定する。第２圧力センサ５は、インクジェットヘッド７から第２ポンプ３に引き出されるインクの圧力を測定する。第１圧力センサ４をインクジェットヘッド７のインク入口側に、第２圧力センサ５をインクジェットヘッド７のインク出口側に設置することで、高精度な圧力検出が可能となる。
【００２５】
（ポンプ制御システム）
ポンプ制御システム６は、第１圧力センサ４による測定結果および第２圧力センサ５による測定結果に基づき、第１ポンプ２および第２ポンプ３の動作を制御する。具体的には、ポンプ制御システム６は、第１圧力センサ４による測定結果および第２圧力センサ５による測定結果に基づき、第１ポンプ２および第２ポンプ３の回転数を制御する。
【００２６】
より具体的には、第１ポンプ２および第２ポンプ３のインペラ２１の回転数を、インクジェットヘッド７内部のインク圧力が設定値をキープするように、個々に制御する。
【００２７】
したがって、インク流速やインクジェットヘッド７の駆動条件の変化による圧力変動の影響を受けることなく、安定したインクジェットヘッド７内の圧力（メニスカス）コントロールが可能となる。
【００２８】
＜ポンプの構成＞
図２は第１ポンプ２および第２ポンプ３の構成を説明するための図である。本実施形態では、第１ポンプ２および第２ポンプ３は同じ構成である。なお、第１ポンプ２および第２ポンプ３は、異なる構成としてもよい。
【００２９】
第１ポンプ２および第２ポンプ３は、永久磁石２５を備えたインペラ２１と、インク入口であるインク吸入口４１と、インク出口であるインク吐出口２４と、気泡抜き口２３とを備える。第１ポンプ２および第２ポンプ３は、さらに、インペラ２１を回転可能に収容するケーシング２２と、ケーシング２２の外側に配置され、非接触状態でインペラ２１に回転力を付与する駆動部（たとえば、モータ）２７と駆動羽根２８からなる。
【００３０】
（インペラ）
図３はインペラ２１を説明するための図である。インペラ２１の回転によってインクに遠心力が与えられ、インクが圧送される。
【００３１】
インクに含まれる固形成分がケーシング２２の内部で詰まりにくいように、インペラ２１は、オープンタイプの羽根が好ましい。
【００３２】
さらに、インペラ２１は、底部３１の外径が羽根部の外径よりも小さい。これにより、インペラ２１の回転数を大きくしても、回転時に発生するインペラ２１の浮上力を抑制することができる。そして、脱調するまでの回転数を大きくすることができるため、流量や揚程を大きくすることができる。なお、脱調とは、インペラ２１に回転力を付与する駆動部（モータ）２７の回転トルクがインペラ２１の永久磁石２５に伝達できなくなる状態をいう。
【００３３】
インペラ２１の材質は、ポリエーテルエーテルケトンである。これにより、耐溶剤性と耐摩耗性を備えることができる。
【００３４】
（ケーシング）
図４はケーシング２２を説明するための図である。ケーシング２２は、インク吸入口４１とインク吐出口２４および気泡抜き口２３を備えている。インク吸入口４１は、気泡抜き口２３の近傍に、ポンプの外部からインペラ２１の回転中心を含む領域まで貫通するように設置されている。気泡抜き口２３は、インペラ２１の回転中心を含む領域からポンプの外部まで貫通する通気口である。ケーシング２２の底部には、ボール２６が設置されている。
【００３５】
インペラ２１が回転すると、インク吸入口４１からインクが流入し、インク吐出口２４からインクが流出する。
【００３６】
ポンプ内に気泡が混入した場合、気泡抜き口２３から気泡吸引装置１３により、気泡が抜かれる。これにより、ポンプ性能を回復させる。ポンプ内に気泡が混入した場合でも、ポンプ性能の低下を防ぐことができる。気泡吸引装置１３は、ポンプまたは圧力調整機能を備えた装置である。なお、第１ポンプ２は、気泡抜き口２３が設けられていない構成であってもよい。
【００３７】
インペラ２１の回転支持は、ケーシング２２の底部に設置したボール２６で行われる。シャフト支持タイプのポンプよりも、インクに含まれる固形成分が詰まり難い。さらに、インペラ２１回転中に、磁気吸引力を越えない、適度な浮上力を与えることで、回転支持部の耐摩耗性を向上させることができる。
【００３８】
ケーシング２２の材質は、フッ素樹脂またはポリエーテルエーテルケトンである。これにより、耐溶剤性を備え、さらに、インクタンク８内で温調されたインク温度の低下を抑制することができる。
【００３９】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態を説明する。図５に、第２実施形態２のインペラの構成を示す。
【００４０】
第２実施形態は、第１実施形態の変形例であり、その基本的構成は第１実施形態と同様である。したがって、以下に、第１実施形態とは異なる部分を主に説明し、共通する部分の説明を省略する。
【００４１】
本実施形態では、インペラ２１は、底部３１に複数の穴５１を有している。インペラ２１の回転数を大きくしても、回転時に発生するインペラ２１の浮上力を抑制することができる。これにより、脱調するまでの回転数を大きくすることができるため、流量や揚程を大きくすることができる。
【００４２】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態を説明する。図６に、第３実施形態の循環式インクジェット装置の構成を示す。
【００４３】
第３実施形態は、第１実施形態の変形例であり、その基本的構成は第１実施形態と同様である。したがって、以下に、第１実施形態とは異なる部分を主に説明し、共通する部分の説明を省略する。
【００４４】
循環式インクジェット装置は、第１インクタンク６１、第２インクタンク６２およびタンク間循環用ポンプ６３を備えている。第１インクタンク６１から第１ポンプ２にインクが引き出され、第２ポンプ３から第２インクタンク６２にインクが送り込まれる。タンク間循環用ポンプ６３により、第２インクタンクから第１インクタンクにインクが送り込まれる。
【００４５】
タンク間循環用ポンプ６３には、ダイヤフラムポンプを用いているが、遠心渦巻きポンプやチューブポンプであってもよい。
【００４６】
また、図７に示すように、複数のインクジェットヘッド７ａ〜７ｃを備えたものであってもよい。この場合、搭載するインクジェットヘッド７の個数に合わせて、第１ポンプ２ａ〜２ｃ、第２ポンプ３ａ〜３ｃ、第１圧力センサ４ａ〜４ｃ、第２圧力センサ５ａ〜５ｃおよびポンプ制御システム６ａ〜６ｃを備える。
【００４７】
〔第４実施形態〕
次に、本発明の第４実施形態を説明する。図８に、第４実施形態の循環式インクジェット装置の構成を示す。第４実施形態は、第３実施形態の変形例であり、その基本的構成は第３実施形態と同様である。したがって、以下に、第３実施形態とは異なる部分を主に説明し、共通する部分の説明を省略する。
【００４８】
本実施形態の循環式インクジェット装置は、第1インクタンク６１と、第２インクタンク６２と、タンク間循環用ポンプ６３とを備える。
【００４９】
第１インクタンク６１は、第１ポンプ２によりインクジェットヘッド７の入口に送り込まれるインクを貯蔵している。また、第２インクタンク６２は、第２ポンプ３によりインクジェットヘッド７の出口から引き出されるインクを貯蔵している。タンク間循環用ポンプ６３は、第２インクタンク６２内のインクを第1インクタンク６１に送り込む圧力を発生させるポンプである。
【００５０】
本実施形態の循環式インクジェット装置では、第１インクタンク６１と第２インクタンク６２間に水頭差Ｈが設けられている。水頭差とは、第１インクタンク６１におけるインクの液面レベルと第２インクタンク６２におけるインクの液面レベルの鉛直方向の高さの差（図８中にて符号Ｈを付す矢印にて示す。）である。言い換えると、第1インクタンク内に貯蔵されたインクの液面が、第２インクタンク６２内に貯蔵されたインクの液面よりも鉛直方向において高い位置になるように、第1インクタンク６１および第２インクタンク６２が配置されている。これにより、インクジェットヘッド７内に差圧が発生し、インク循環を補助するので、第１ポンプ２および第２ポンプ３のポンプ容量を小さくすることができる。
【００５１】
また、第１インクタンク６１および第２インクタンク６２のいずれか一方、あるいは両方を密閉しても良い。タンク間循環用ポンプ６３により、密閉した第１インクタンク６１内を正圧、あるいは、第２インクタンク６２内を負圧にすることで、インク循環を補助することができる。
【００５２】
〔第５実施形態〕
次に、本発明の第５実施形態を説明する。図９に、第５実施形態の循環式インクジェット装置の構成を示す。第５実施形態は、第３実施形態の変形例であり、その基本的構成は第３実施形態と同様である。したがって、以下に、第３実施形態とは異なる部分を主に説明し、共通する部分の説明を省略する。
【００５３】
循環式インクジェット装置は、第１インクタンク６１、第２インクタンク６２、第１圧力調整装置７１、第２圧力調整装置７２、および、インクタンク内圧力制御システム７３を備えている。第１圧力調整装置７１は、第１インクタンク６１内の圧力を調整する装置である。第２圧力調整装置７２は、第２インクタンク６２内の圧力を調整する装置である。第１圧力調整装置７１により圧力調整された第１インクタンク６１から第１ポンプ２にインクが送り込まれ、第２ポンプ３から第２圧力調整装置７２により圧力調整された第２インクタンク６２にインクが引き出される。本実施形態では、インクタンク内圧力制御システム７３によって、第1インクタンク６１内の圧力が第２インクタンク６２内の圧力よりも高くなるよう制御されている。具体的には、第１インクタンク６１内は正圧に、第２インクタンク６２内は負圧に制御されている。
【００５４】
第１圧力調整装置７１を備えた第１インクタンク６１、および、第２圧力調整装置７２を備えた第２インクタンク６２を設置することにより、固形成分を含む高粘度インクを一定流量速で循環させる場合でも、第１ポンプ２および第２ポンプ３のポンプ容量を小さくすることができる。また、インクジェットヘッド近傍に、大容量の第１ポンプ２および第２ポンプ３を設置するスペースがない場合に有利である。
【００５５】
インクジェットヘッド７内の圧力制御は、第１ポンプ２および第２ポンプ３で行うため、第１圧力調整装置７１および第２圧力調整装置７２は、固形成分の凝集や沈降が起こらない循環流量を得るための、圧力調整を行えば良い。
【００５６】
また、第１圧力調整装置７１を備えた第１インクタンク６１、および、第２圧力調整装置７２を備えた第２インクタンク６２をインクジェットヘッド７から５０ｃｍ以上離れて設置することにより、インク攪拌によって、第１インクタンク６１および第２インクタンク６２内に発生する液面変動が、インクジェットヘッド７内の圧力変動に与える影響を抑制することができる。
【００５７】
さらに、第１圧力調整装置７１を備えた第１インクタンク６１と第２圧力調整装置７２を備えた第２インクタンク６２を近づけて設置することで、タンク間循環用ポンプ６３のポンプ容量を小さくできるので、インクジェットヘッド７内の圧力変動を抑制することができる。
【００５８】
なお、第１圧力調整装置７１を備えた第１インクタンク６１、および、第２圧力調整装置７２を備えた第２インクタンク６２の液面変動が小さい場合は、インクタンク内圧力制御システム７３の設置を省略しても良い。
【００５９】
また、図１０に示すように、複数のインクジェットヘッド７ａ〜７ｃを備えたものであってもよい。この場合、搭載するインクジェットヘッド７の個数に合わせて、第１ポンプ２ａ〜２ｃ、第２ポンプ３ａ〜３ｃ、第１圧力センサ４ａ〜４ｃ、第２圧力センサ５ａ〜５ｃおよびポンプ制御システム６ａ〜６ｃを備える。
【００６０】
〔第６実施形態〕
次に、本発明の第６実施形態を説明する。図１１に、第６実施形態の循環式インクジェット装置の構成を示す。第６実施形態は、第５実施形態の変形例であり、その基本的構成は第５実施形態と同様である。したがって、以下に、第５実施形態とは異なる部分を主に説明し、共通する部分の説明を省略する。
【００６１】
循環式インクジェット装置は、複数のインクジェットヘッド７ａ〜７ｄを備えている。第１ポンプ２からインクジェットヘッド７ａ〜７ｄにインクが送り込まれ、インクジェットヘッド７ａ〜７ｄから第２ポンプ３にインクが引き出される。インクをインクジェットヘッド７ａ〜７ｄに均一に分流することで、インクジェットヘッド７ａ〜７ｄのいずれかに、第１圧力センサ４、第２圧力センサ５およびポンプ制御システム６を備える構成にできる。これにより、第１ポンプ２、第２ポンプ３、第１圧力センサ４および第２圧力センサ５の搭載数を、インクジェットヘッド７の個数よりも少なくすることができる。
【００６２】
また、第１圧力調整装置７１を備えた第１インクタンク６１、および、第２圧力調整装置７２を備えた第２インクタンク６２を設置しているので、複数のインクジェットヘッド７ａ〜７ｄにインクを循環させる場合でも、第１ポンプ２および第２ポンプ３のポンプ容量を小さくすることができる。
【００６３】
均一に分流するためには、第１ポンプ２からインクジェットヘッド７ａ〜７ｄ、およびインクジェットヘッド７ａ〜７ｄから第２ポンプ３までの配管長が同じであることが望ましいが、メニスカス圧力のマージンを保持できる範囲内で、配管長が異なっても良い。
【００６４】
なお、１組の第１ポンプ２および第２ポンプ３に対して、搭載できるインクジェットヘッド７の個数は、インク中の固形成分の凝集や沈降が起こらず、且つ、インク循環時およびインクジェットヘッド７の駆動時（インク吐出時）にヘッド圧力の変動が起こらないような循環流量が得られる範囲で、自由に選択することができる。また、インクジェットヘッド７を多数並べて、ラインヘッドにする場合は、第１ポンプ２および第２ポンプ３の組数を増やして設置すれば良い。
【００６５】
〔第７実施形態〕
次に、本発明の第７実施形態を説明する。図１２に、第７実施形態の循環式インクジェット装置の構成を示す。第７実施形態は、第５実施形態の変形例であり、その基本的構成は第５実施形態と同様である。したがって、以下に、第５実施形態とは異なる部分を主に説明し、共通する部分の説明を省略する。
【００６６】
循環式インクジェット装置は、複数のインクジェットヘッド７ａ〜７ｃ、第１ポンプ２ａ〜２ｃ、第２ポンプ３ａ〜３ｃ、第１圧力センサ４ａ〜４ｃ、第２圧力センサ５ａ〜５ｃ、ポンプ制御システム６ａ〜６ｃ、インク供給管８１ａ〜８１ｃ、および、インク回収管８２ａ〜８２ｃを備える。インク供給管８１ａ〜８１ｃは、第１インクタンク６１に設置されている。インク回収管８２ａ〜８２ｃは、第２インクタンク６２に設置されている。
【００６７】
１つのインク供給管８１から第１ポンプ２ａ〜２ｃに分流させ、また、第２ポンプ３ａ〜３ｃから１つのインク回収管に合流させると、固形成分を含む高粘度のインクを循環する場合などは、圧力損失が大きくなる。インク供給管８１ａ〜８１ｃ、および、インク回収管８２ａ〜８２ｃを設置することで、圧力損失を低減することができる。
【００６８】
〔第８実施形態〕
次に、本発明の第８実施形態を説明する。図１３に、第８実施形態の循環式インクジェット装置の構成を示す。
【００６９】
第８実施形態は、第３実施形態の変形例であり、その基本的構成は第３実施形態と同様である。したがって、以下に、第３実施形態とは異なる部分を主に説明し、共通する部分の説明を省略する。
【００７０】
本実施形態の循環式インクジェット装置は、第３インクタンク９１と、第４インクタンク９２と、第２圧力調整装置７２とを備える。
【００７１】
第３インクタンク９１は、第１ポンプ２を備え、第１ポンプ２によりインクジェットヘッド７の入口に送り込まれるインクを貯蔵している。また、第４インクタンク９２は、第２ポンプ３を備え、インクジェットヘッド７の出口から引き出されるインクを貯蔵している。第２圧力調整装置７２は、インクジェットヘッド７の出口から第４インクタンク９２にインクを引き出す圧力を発生させる装置である。
【００７２】
第３インクタンク９１から第１ポンプ２にインクが引き出され、第１ポンプ２からインクジェットヘッド７の入口にインクが送り込まれる。また、インクジェットヘッド７の出口から、第２圧力調整装置７２により圧力調整された第４インクタンク９２にインクが引き出される。さらに、第４インクタンク９２から第２ポンプ３にインクが引き出され、第２ポンプ３から第３インクタンク９１にインクが送り込まれる。
【００７３】
図１４は、第３インクタンク９１および第４インクタンク９２の構成を説明するための図である。本実施形態では、第３インクタンク９１および第４インクタンク９２は同じ構成である。なお、第３インクタンク９１および第４インクタンク９２は、異なる構成としてもよい。
【００７４】
第１ポンプ２および第２ポンプ３は、第３インクタンク９１および第４インクタンク９２の外側に配置された、駆動部（たとえば、モータ）２７と駆動羽根２８によって、非接触状態でインペラ２１に回転力を付与される。インペラ２１の回転によってインクに遠心力が与えられ、インク吸入口４１および気泡抜き口２３からインクが流入し、インク吐出口２４からインクが流出する。
【００７５】
インク吸入口４１および気泡抜き口２３は、常に第３インクタンク９１および第４インクタンク９２内のインク中にあるので、ポンプ内に気泡が混入することがなく、ポンプ性能の低下を防ぐことができる。
【００７６】
また、第１ポンプ２および第２ポンプ３のインペラ２１の回転により、第３インクタンク９１および第４インクタンク９２内のインクを攪拌することができる。
【００７７】
〔第９実施形態〕
次に、本発明の第９実施形態を説明する。図１５に、第９実施形態の循環式インクジェット装置の構成を示す。
【００７８】
第９実施形態は、第８実施形態の変形例であり、その基本的構成は第８実施形態と同様である。したがって、以下に、第８実施形態とは異なる部分を主に説明し、共通する部分の説明を省略する。
【００７９】
本実施形態の循環式インクジェット装置は、第２インクタンク６２およびタンク間循環用ポンプ６３を備える。
【００８０】
第２インクタンク６２は、第２ポンプ３により第４インクタンク９２から引き出されるインクを貯蔵している。タンク間循環用ポンプ６３は、第２インクタンク６２内のインクを第３インクタンク９１に送り込む圧力を発生させるポンプである。
【００８１】
第３インクタンク９１から第１ポンプ２にインクが引き出され、第１ポンプ２からインクジェットヘッド７のインク入口にインクが送り込まれる。インクジェットヘッド７のインク出口から、第２圧力調整装置７２により圧力調整された第４インクタンク９２にインクが引き出される。さらに、第４インクタンク９２から第２ポンプ３にインクが引き出され、第２ポンプ３から第２インクタンク６２にインクが送り込まれる。タンク間循環用ポンプ６３により、第２インクタンク６２から第３インクタンク９１にインクが送り込まれる。
【００８２】
第２インクタンク６２を設置することで、第２ポンプ３からインクを送り込むための配管長を短くすることができる。さらに、タンク間循環用ポンプ６３を設置することで、インク循環を補助することができるので、第２ポンプ３の容量を小さくすることができる。
【００８３】
また、図１６に示すように、複数のインクジェットヘッド７ａ〜７ｃを備えたものであってもよい。この場合、搭載するインクジェットヘッド７の個数に合わせて、第１ポンプ２ａ〜２ｃ、第２ポンプ３ａ〜３ｃ、第１圧力センサ４ａ〜４ｃ、第２圧力センサ５ａ〜５ｃおよびポンプ制御システム６ａ〜６ｃを備える。
【００８４】
〔第１０実施形態〕
次に、本発明の第１０実施形態を説明する。図１７に、第１０実施形態の循環式インクジェット装置の構成を示す。
【００８５】
第１０実施形態は、第９実施形態の変形例であり、その基本的構成は第９実施形態と同様である。したがって、以下に、第９実施形態とは異なる部分を主に説明し、共通する部分の説明を省略する。
【００８６】
本実施形態の循環式インクジェット装置は、第２圧力調整装置７２ａ、７２ｂ、および、インクタンク内圧力制御システム７３を備える。
【００８７】
第２圧力調整装置７２ａは、第４インクタンク９２内の圧力を調整する装置である。第２圧力調整装置７２ｂは、第２インクタンク６２内の圧力を調整する装置である。本実施形態では、第４インクタンク９２および第２インクタンク６２内の圧力は、ともに負圧に制御されている。さらに、インクタンク内圧力制御システム７３によって、第４インクタンク９２内の圧力が第２インクタンク６２内の圧力よりも高くなるように制御されている。
【００８８】
第３インクタンク９１から第１ポンプ２にインクが引き出され、第１ポンプ２からインクジェットヘッド７のインク入口にインクが送り込まれる。インクジェットヘッド７のインク出口から、第２圧力調整装置７２ａにより圧力調整された第４インクタンク９２にインクが引き出される。さらに、第４インクタンク９２から第２ポンプ３にインクが引き出され、第２ポンプ３から第２圧力調整装置７２ｂにより圧力調整された第２インクタンク６２にインクが送り込まれる。タンク間循環用ポンプ６３により、第２インクタンク６２から第３インクタンク９１にインクが送り込まれる。
【００８９】
第２圧力調整装置７２ｂにより、第２インクタンク６２内を負圧にすることで、インク循環を補助することができるので、第２ポンプ３の容量を小さくすることができる。
【００９０】
また、本実施形態の循環式インクジェット装置は、図１８に示すように、複数のインクジェットヘッド７ａ〜７ｃを備えたものであってもよい。この場合、循環式インクジェット装置は、搭載するインクジェットヘッド７の個数に合わせて、第１ポンプ２ａ〜２ｃ、第２ポンプ３ａ〜３ｃ、第１圧力センサ４ａ〜４ｃ、第２圧力センサ５ａ〜５ｃおよびポンプ制御システム６ａ〜６ｃを備える。
【００９１】
〔第１１実施形態〕
次に、本発明の第１１実施形態を説明する。図１９に、第１１実施形態の循環式インクジェット装置の構成を示す。
【００９２】
第１１実施形態は、第１０実施形態の変形例であり、その基本的構成は第１０実施形態と同様である。したがって、以下に、第１０実施形態とは異なる部分を主に説明し、共通する部分の説明を省略する。
【００９３】
本実施形態の循環式インクジェット装置は、第１インクタンク６１および第１圧力調整装置７１を備える。
【００９４】
第１インクタンク６１は、タンク間循環ポンプ６３により第２インクタンク６２から引き出されるインクを貯蔵している。第１圧力調整装置７１は、第１インクタンク６１から第３インクタンク９１にインクを送り込む圧力を発生させる装置である。本実施形態では、インクタンク内圧力制御システム７３によって、第１インクタンク６１内の圧力が第２インクタンク６２内の圧力よりも高くなるよう制御されている。具体的には、第１インクタンク６１内は正圧に、第２インクタンク６２内は負圧に制御されている。
【００９５】
第１圧力調整装置７１により圧力調整された第１インクタンク６１から第３インクタンク９１にインクが送り込まれる。第３インクタンク９１から第１ポンプ２にインクが引き出され、第１ポンプ２からインクジェットヘッド７のインク入口にインクが送り込まれる。インクジェットヘッド７のインク出口から、第２圧力調整装置７２ａにより圧力調整された第４インクタンク９２にインクが引き出される。さらに、第４インクタンク９２から第２ポンプ３にインクが引き出され、第２ポンプ３から第２圧力調整装置７２ｂにより圧力調整された第２インクタンク６２にインクが送り込まれる。タンク間循環用ポンプ６３により、第２インクタンク６２から第１インクタンク６１にインクが送り込まれる。
【００９６】
第１圧力調整装置７１により、第１インクタンク６１内を正圧にすることで、インク循環を補助することができる。
【００９７】
〔第１２実施形態〕
次に、本発明の第１２実施形態を説明する。図２０に、第１２実施形態の循環式インクジェット装置の構成を示す。第１２実施形態は、第１１実施形態の変形例であり、その基本的構成は第１１実施形態と同様である。したがって、以下に、第１１実施形態とは異なる部分を主に説明し、共通する部分の説明を省略する。
【００９８】
循環式インクジェット装置は、複数のインクジェットヘッド７ａ〜７ｄを備えている。
【００９９】
第３インクタンク９１から第１ポンプ２にインクが引き出され、第１ポンプ２からインクジェットヘッド７ａ〜７ｄの入口にインクが送り込まれる。また、インクジェットヘッド７ａ〜７ｄの出口から、第２圧力調整装置７２により圧力調整された第４インクタンク９２にインクが引き出される。さらに、第４インクタンク９２から第２ポンプ３にインクが引き出され、第２ポンプ３から第２インクタンク６２にインクが送り込まれる。
【０１００】
インクをインクジェットヘッド７ａ〜７ｄに均一に分流することで、インクジェットヘッド７ａ〜７ｄのいずれかに、第１圧力センサ４、第２圧力センサ５およびポンプ制御システム６を備える構成にできる。これにより、第１ポンプ２、第２ポンプ３、第１圧力センサ４および第２圧力センサ５の搭載数を、インクジェットヘッド７の個数よりも少なくすることができる。
【０１０１】
均一に分流するためには、第１ポンプ２からインクジェットヘッド７ａ〜７ｄ、およびインクジェットヘッド７ａ〜７ｄから第４インクタンク９２までの配管長が同じであることが望ましいが、メニスカス圧力のマージンを保持できる範囲内で、配管長が異なっても良い。
【０１０２】
なお、１組の第１ポンプ２および第２ポンプ３に対して、搭載できるインクジェットヘッド７の個数は、インク中の固形成分の凝集や沈降が起こらず、且つ、インク循環時およびインクジェットヘッド７の駆動時（インク吐出時）にヘッド圧力の変動が起こらないような循環流量が得られる範囲で、自由に選択することができる。また、インクジェットヘッド７を多数並べて、ラインヘッドにする場合は、第１ポンプ２および第２ポンプ３の組数を増やして設置すれば良い。
【０１０３】
〔その他の実施形態〕
第１〜第１１実施形態では、インペラ２１の材質はポリエーテルエーテルケトンであり、ケーシング２２の材質はフッ素樹脂またはポリエーテルエーテルケトンであったが、耐溶剤性および耐摩耗性を備えた樹脂、ステンレス鋼やアルミなどの金属、アルミナなどのセラミックであっても良い。特に、金属やセラミックは、樹脂と比較して熱伝導率が大きいので、第１ポンプ２および第２ポンプ３が、それぞれ第３インクタンク９１および第４インクタンク９２内の、温調されたインク中にある場合は、ポンプ内のインク温度の低下を抑制できる効果がある。
【０１０４】
〔実施形態の特徴〕
上記実施形態において特徴的な部分を以下に列記する。なお、上記実施形態に含まれる発明は、以下に限定されるものではない。なお、各構成の後ろに括弧で記載したものは、特徴の理解を助けるために記載した、各構成の具体例である。各構成はこれらの具体例に限定されるものではない。また、各特徴について記載された効果を得るためは、記載された特徴以外の構成は変形または削除されてもよい。
【０１０５】
［Ｆ１］
循環式インクジェット装置は、
インクの入口（インク入口、インク吸入口４１）と、前記インクの出口（インク出口、インク吐出口２４）と、前記インクを微少量ずつ吐出し可能なノズル部と、を有するインクジェットヘッド（７）と、
前記入口に前記インクを送り込む圧力を発生する第１ポンプ（２）と、
前記出口から前記インクを引き出す圧力を発生する第２ポンプ（３）と、
前記第１ポンプ、前記インクジェットヘッド、および、前記第２ポンプをこの順に通って前記インクが循環する経路を形成する流路部（チューブ１２）と、
前記入口に送り込まれる前記インクの圧力を測定する第１圧力センサ（４）と、
前記出口から引き出される前記インクの圧力を測定する第２圧力センサ（５）と、を備える。
【０１０６】
これにより、種々のインクを、高精度かつ安定的に吐出可能な循環式インクジェット装置を提供することができる。
【０１０７】
［Ｆ２］
Ｆ１に記載の循環式インクジェット装置であって、
前記第１圧力センサによる測定結果および前記第２圧力センサによる測定結果に基づき、前記第１ポンプおよび前記第２ポンプの動作を制御する制御部（ポンプ制御システム６）をさらに備える。
【０１０８】
これにより、Ｆ１の効果をより大きくすることができる。
【０１０９】
［Ｆ３］
循環式インクジェット装置であって、
インクの入口（インク入口、インク吸入口４１）と、前記インクの出口（インク出口、インク吐出口２４）と、前記インクを微少量ずつ吐出し可能なノズル部と、を有するインクジェットヘッド（７）と、
前記入口に前記インクを送り込む圧力を発生するポンプ（第１ポンプ２）と、
前記インクジェットヘッドおよび前記ポンプを通って前記インクが循環する流路を形成する流路部（チューブ１２）と、を備え、
前記ポンプは、前記インクの中で回転可能な遠心式のインペラ（２１）と、前記インペラと非接触状態で前記インクの外から前記インペラに回転力を付与する駆動部（２７）と、を備える。
【０１１０】
これにより、インクの脈動を抑制しつつ、インクに含まれる固形成分が詰まるのを抑制できる。
【０１１１】
［Ｆ４］
Ｆ３に記載の循環式インクジェット装置であって、前記インペラ（２１）は、底部（３１）の外径が羽根部の外径よりも小さい。これにより、回転時に発生するインペラの浮上力を抑制することができる。
【０１１２】
［Ｆ５］
Ｆ３に記載の循環式インクジェット装置であって、前記インペラ（２１）は、底部（３１）に複数の貫通穴（穴５１）をさらに有する。これにより、回転時に発生するインペラの浮上力を抑制することができる。
【０１１３】
［Ｆ６］
Ｆ３に記載の循環式インクジェット装置であって、前記ポンプは、前記インペラの回転中心を含む領域から前記ポンプの外部まで貫通する通気口（気泡抜き口２３）をさらに有する。これにより、ポンプ内に気泡が混入して、ポンプ性能が低下するのを抑制することができる。
【０１１４】
［Ｆ７］
Ｆ６に記載の循環式インクジェット装置であって、前記気泡抜き口は、前記通気口を通って前記ポンプの外部まで気泡を吸引する気泡吸引装置（１３）をさらに有する。これにより、Ｆ６の効果をさらに大きくすることができる。
【０１１５】
［Ｆ８］
Ｆ１に記載の循環式インクジェット装置であって、
前記第１ポンプにより前記インクジェットヘッドの入口に送り込まれるインクを貯蔵する第１インクタンク（６１）と、
前記第２ポンプにより前記インクジェットヘッドの出口から引き出されるインクを貯蔵する第２インクタンク（６２）と、をさらに備え、
前記第１インクタンクは、当該第１インクタンクに貯蔵されたインクの液面が前記第２インクタンクに貯蔵されたインクの液面よりも鉛直方向において高い位置になるよう配置されている。これにより、インクジェットヘッド７内に差圧が発生し、インク循環を補助するので、第１ポンプ２および第２ポンプ３のポンプ容量を小さくすることができる。
【０１１６】
［Ｆ９］
Ｆ１に記載の循環式インクジェット装置であって、
前記第１ポンプにより前記インクジェットヘッドの入り口に送り込まれるインクを貯蔵する第１インクタンクと、
前記第２ポンプにより前記インクジェットヘッドの出口から引き出されるインクを貯蔵する第２インクタンクと、
前記第１インクタンク内の圧力を調整する第１圧力調整部（第１圧力調整装置７１）と、
前記第２インクタンク内の圧力を調整する第２圧力調整部（第２圧力調整装置７２）と、
前記第１インクタンク内の圧力が前記第２インクタンク内の圧力よりも高くなるよう前記第１および第２圧力調整部を制御する圧力制御部（インクタンク内圧力制御システム７３）と、をさらに備える。
【０１１７】
これにより、固形成分を含む高粘度インクを一定流速で循環させる場合でも、第１ポンプ２および第２ポンプ３のポンプ容量を小さくすることができる。また、インクジェットヘッド近傍に、大容量の第１ポンプ２および第２ポンプ３を設置するスペースがない場合に有利である。
【０１１８】
［Ｆ１０］
Ｆ９に記載の循環式インクジェット装置であって、前記圧力制御部は、前記第１インクタンク内の圧力を正圧に、前記第２インクタンク内の圧力を負圧になるよう前記第１および第２圧力調整部を制御する。これにより、Ｆ９の効果をさらに高めることができる。
【０１１９】
［Ｆ１１］
Ｆ１に記載の循環式インクジェット装置であって、
前記第１ポンプ（２）を備え、前記第１ポンプ（２）により前記インクジェットヘッド（７）の入口に送り込まれるインクを貯蔵する第３インクタンク（９１）と、
前記第２ポンプ（３）を備え、前記第２圧力調整部（７２）により前記インクジェットヘッド（７）の出口から引き出されるインクを貯蔵する第４インクタンク（９２）と、をさらに備える。
これにより、第１ポンプ（２）および第２ポンプ（３）のインク吸入口（４１）および気泡抜き口（２３）は、常に第３インクタンク（９１）および第４インクタンク（９２）内のインク中にあるので、ポンプ内に気泡が混入することがなく、ポンプ性能の低下を防ぐことができる。また、第１ポンプ（２）および第２ポンプ（３）のインペラ（２１の）回転により、第３インクタンク（９１）および第４インクタンク（９２）内のインクを攪拌することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２０】
ここに開示された循環式インクジェット装置は、各種の印刷に利用可能である。特に、固形成分が含まれるインクを用いた印刷に利用可能である。
【符号の説明】
【０１２１】
１ 循環式インクジェット装置
２ 第１ポンプ
３ 第２ポンプ
４ 第１圧力センサ
５ 第２圧力センサ
６ ポンプ制御システム
７ インクジェットヘッド
８ インクタンク
９ 攪拌装置
１０ 液面センサ
１１ 温度センサ
１２ チューブ
１３ 気泡吸引装置
２１ インペラ
２２ ケーシング
２３ 気泡抜き口
２４ インク吐出口
２５ 永久磁石
２６ ボール
２７ 駆動部（モータ）
２８ 円板
３１ 底部
４１ インク吸入口
５１ 穴
６１ 第１インクタンク
６２ 第２インクタンク
６３ タンク間循環用ポンプ
７１ 第１圧力調整装置
７２ 第２圧力調整装置
７３ インクタンク内圧力制御システム
８１ インク供給管
８２ インク回収管
９１ 第３インクタンク
９２ 第４インクタンク
【技術分野】
【０００１】
ここに開示された技術は、インク循環型のインクジェットヘッドを用いて微小液滴を吐出する機能を有する循環式インクジェット装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
可撓性を有し、インク入口およびインク出口を少なくとも有する第１のインク袋と、可撓性を有し、インク入口およびインク出口を少なくとも有する第２のインク袋と、インク供給口およびインク排出口を備えるインクジェットヘッドと、インクの移送手段である送液ポンプとを有し、インク入口とインク出口とが送液ポンプを介して連結されており、インク出口と、インクジェットヘッドが有するインク供給口とが連結され、インク入口と、インク排出口とが連結されていることによって、第１のインク袋、インクジェットヘッド、第２のインク袋、送液ポンプの順でインクを循環可能な第１のインク流路が形成されているインクジェット装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−７８４７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
インクジェットヘッドで、インクを高精度に吐出するためには、インクを吐出するために設けられたノズル穴におけるインクの液面の形状（「メニスカス」とも言う）を適正に保持することが非常に重要である。そのためには、インクジェットヘッド内の圧力を高精度に制御することが必要である。
【０００５】
さらに、固形成分を含むインクを用いる場合、インクを停滞させると、固形成分の凝集や沈降などが生じてしまう。この場合、インクを常に一定流速で循環させておくことが好ましいが、この場合、インクジェットヘッド内に大きな圧力変動を引き起こす要因になる。
【０００６】
そのような外乱に対しても、インクジェットヘッド内の圧力を高精度に制御することが重要である。
【０００７】
ここに開示された技術は、凝集や沈降が懸念される固形成分を含むインクをはじめとする各種物性を有するインクを、高精度かつ安定的に吐出可能な循環式インクジェット装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的は、
インクの入口と、前記インクの出口と、前記インクを微少量ずつ吐出し可能なノズル部と、を有するインクジェットヘッドと、
前記入口に前記インクを送り込む圧力を発生する第１ポンプと、
前記出口から前記インクを引き出す圧力を発生する第２ポンプと、
前記第１ポンプ、前記インクジェットヘッド、および、前記第２ポンプをこの順に通って前記インクが循環する経路を形成する流路部と、
前記入口に送り込まれる前記インクの圧力を測定する第１圧力センサと、
前記出口から引き出される前記インクの圧力を測定する第２圧力センサと、
を備える循環式インクジェット装置によって達成される。
【発明の効果】
【０００９】
種々のインクを、高精度かつ安定的に吐出可能な循環式インクジェット装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態の循環式インクジェット装置の全体構成を説明するための図
【図２】第１ポンプ２および第２ポンプ３の構成を説明するための図
【図３】インペラ２１を説明するための図
【図４】ケーシング２２を説明するための図
【図５】第２実施形態のインペラの構成図
【図６】第３実施形態の循環式インクジェット装置の構成図
【図７】変形例の循環式インクジェット装置の構成図
【図８】第４実施形態の循環式インクジェット装置の構成図
【図９】第５実施形態の循環式インクジェット装置の構成図
【図１０】第５実施形態の変形例に係る循環式インクジェット装置の構成図
【図１１】第６実施形態の循環式インクジェット装置の構成図
【図１２】第７実施形態の循環式インクジェット装置の構成図
【図１３】第８実施形態の循環式インクジェット装置の構成図
【図１４】第３インクタンク９１および第４インクタンク９２を説明するための図
【図１５】第９実施形態の循環式インクジェット装置の構成図
【図１６】第９実施形態の変形例に係る循環式インクジェット装置の構成図
【図１７】第１０実施形態の循環式インクジェット装置の構成図
【図１８】第１０実施形態の変形例に係る循環式インクジェット装置の構成図
【図１９】第１１実施形態の循環式インクジェット装置の構成図
【図２０】第１２実施形態の循環式インクジェット装置の構成図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら、本発明にかかる実施形態について説明する。
【００１２】
〔実施形態１〕
以下に、第１実施形態における循環式インクジェット装置について説明する。
【００１３】
＜循環式インクジェット装置の構成＞
図１は第１実施形態の循環式インクジェット装置の全体構成を説明するための図である。
【００１４】
循環式インクジェット装置１は、インクジェットヘッド７、インクタンク８、第１ポンプ２、第２ポンプ３、チューブ１２、第１圧力センサ４、第２圧力センサ５、および、ポンプ制御システム６とを備える。
【００１５】
（インクジェットヘッド）
インクジェットヘッド７は、インク入口とインク出口、インクを微少量ずつ吐出し可能なノズル部、および内部にインク入口からインク出口へのインクの流路を有する。インクジェットヘッド７は、ピエゾ素子に電圧を加え歪ませ、そのピエゾ素子で構成したインク室に発生する圧力波を利用してインクを押し出す。そして、ノズル部は、インクジェットヘッド７内のインクを微少量ずつ吐出する。
【００１６】
（インクタンク）
インクタンク８は、攪拌装置９、液面センサ１０および温度センサ１１を備えている。インクタンク８は、インクの貯蔵や攪拌およびインク温度の調整等を行う。インクタンク８から第１ポンプ２にインクが引き出され、第２ポンプ３からインクタンク８にインクが送り込まれる。
【００１７】
攪拌装置９はインクを攪拌する。これにより、インク中に含まれる固形成分の沈降や凝集を防ぐ。
【００１８】
また、液面センサ１０はインクタンク８の液面を管理する。これにより、インクタンク８内の水頭圧を一定に保ち、圧力変動を抑制する。
【００１９】
さらに、温度センサ１１とインクタンク８の外部に設置された温度調節器により、インクタンク８内のインク温度が一定に保たれる。これにより、インクの流速の変化による圧力変動を抑制する。
【００２０】
（ポンプ）
インクジェットヘッド７内の圧力制御は、第１ポンプ２および第２ポンプ３により行われる。第１ポンプ２および第２ポンプ３は、たとえば、遠心渦巻きポンプであり、インペラ２１の回転によってインクに遠心力を与えることでインクを圧送することが可能である。遠心渦巻きポンプは、インペラ２１の高速回転によって、インクが圧送されるという動作原理であるため、液体の圧送時の脈流がほとんどないという特性を有している。
【００２１】
第１ポンプは、インク入口にインクを送り込む圧力を発生する。第１ポンプ２が作り出す吐出力により、インクジェットヘッド７のインク入口側の圧力が制御される。さらに、第２ポンプは、インク出口からインクを引き出す圧力を発生する。第２ポンプ３が作り出す吸込力によって、インクジェットヘッド７のインク出口側の圧力が制御される。これにより、インクジェットヘッド７内の圧力変動を制御することができ、より高精度なメニスカスコントロールが可能となる。
【００２２】
第１ポンプ２および第２ポンプ３の詳細な構成については、後述する。
【００２３】
（循環システム）
チューブ１２は、第１ポンプ２、インクジェットヘッド７、第２ポンプ３、および、インクタンク８をこの順に通ってインクが循環する経路を形成する。
【００２４】
（圧力センサ）
第１圧力センサ４は、第１ポンプ２とインクジェットヘッド７の間に設置される。第２圧力センサ５は、第２ポンプ３とインクジェットヘッド７の間に設置する。第１圧力センサ４は、第１ポンプ２からインクジェットヘッド７に送り込まれるインクの圧力を測定する。第２圧力センサ５は、インクジェットヘッド７から第２ポンプ３に引き出されるインクの圧力を測定する。第１圧力センサ４をインクジェットヘッド７のインク入口側に、第２圧力センサ５をインクジェットヘッド７のインク出口側に設置することで、高精度な圧力検出が可能となる。
【００２５】
（ポンプ制御システム）
ポンプ制御システム６は、第１圧力センサ４による測定結果および第２圧力センサ５による測定結果に基づき、第１ポンプ２および第２ポンプ３の動作を制御する。具体的には、ポンプ制御システム６は、第１圧力センサ４による測定結果および第２圧力センサ５による測定結果に基づき、第１ポンプ２および第２ポンプ３の回転数を制御する。
【００２６】
より具体的には、第１ポンプ２および第２ポンプ３のインペラ２１の回転数を、インクジェットヘッド７内部のインク圧力が設定値をキープするように、個々に制御する。
【００２７】
したがって、インク流速やインクジェットヘッド７の駆動条件の変化による圧力変動の影響を受けることなく、安定したインクジェットヘッド７内の圧力（メニスカス）コントロールが可能となる。
【００２８】
＜ポンプの構成＞
図２は第１ポンプ２および第２ポンプ３の構成を説明するための図である。本実施形態では、第１ポンプ２および第２ポンプ３は同じ構成である。なお、第１ポンプ２および第２ポンプ３は、異なる構成としてもよい。
【００２９】
第１ポンプ２および第２ポンプ３は、永久磁石２５を備えたインペラ２１と、インク入口であるインク吸入口４１と、インク出口であるインク吐出口２４と、気泡抜き口２３とを備える。第１ポンプ２および第２ポンプ３は、さらに、インペラ２１を回転可能に収容するケーシング２２と、ケーシング２２の外側に配置され、非接触状態でインペラ２１に回転力を付与する駆動部（たとえば、モータ）２７と駆動羽根２８からなる。
【００３０】
（インペラ）
図３はインペラ２１を説明するための図である。インペラ２１の回転によってインクに遠心力が与えられ、インクが圧送される。
【００３１】
インクに含まれる固形成分がケーシング２２の内部で詰まりにくいように、インペラ２１は、オープンタイプの羽根が好ましい。
【００３２】
さらに、インペラ２１は、底部３１の外径が羽根部の外径よりも小さい。これにより、インペラ２１の回転数を大きくしても、回転時に発生するインペラ２１の浮上力を抑制することができる。そして、脱調するまでの回転数を大きくすることができるため、流量や揚程を大きくすることができる。なお、脱調とは、インペラ２１に回転力を付与する駆動部（モータ）２７の回転トルクがインペラ２１の永久磁石２５に伝達できなくなる状態をいう。
【００３３】
インペラ２１の材質は、ポリエーテルエーテルケトンである。これにより、耐溶剤性と耐摩耗性を備えることができる。
【００３４】
（ケーシング）
図４はケーシング２２を説明するための図である。ケーシング２２は、インク吸入口４１とインク吐出口２４および気泡抜き口２３を備えている。インク吸入口４１は、気泡抜き口２３の近傍に、ポンプの外部からインペラ２１の回転中心を含む領域まで貫通するように設置されている。気泡抜き口２３は、インペラ２１の回転中心を含む領域からポンプの外部まで貫通する通気口である。ケーシング２２の底部には、ボール２６が設置されている。
【００３５】
インペラ２１が回転すると、インク吸入口４１からインクが流入し、インク吐出口２４からインクが流出する。
【００３６】
ポンプ内に気泡が混入した場合、気泡抜き口２３から気泡吸引装置１３により、気泡が抜かれる。これにより、ポンプ性能を回復させる。ポンプ内に気泡が混入した場合でも、ポンプ性能の低下を防ぐことができる。気泡吸引装置１３は、ポンプまたは圧力調整機能を備えた装置である。なお、第１ポンプ２は、気泡抜き口２３が設けられていない構成であってもよい。
【００３７】
インペラ２１の回転支持は、ケーシング２２の底部に設置したボール２６で行われる。シャフト支持タイプのポンプよりも、インクに含まれる固形成分が詰まり難い。さらに、インペラ２１回転中に、磁気吸引力を越えない、適度な浮上力を与えることで、回転支持部の耐摩耗性を向上させることができる。
【００３８】
ケーシング２２の材質は、フッ素樹脂またはポリエーテルエーテルケトンである。これにより、耐溶剤性を備え、さらに、インクタンク８内で温調されたインク温度の低下を抑制することができる。
【００３９】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態を説明する。図５に、第２実施形態２のインペラの構成を示す。
【００４０】
第２実施形態は、第１実施形態の変形例であり、その基本的構成は第１実施形態と同様である。したがって、以下に、第１実施形態とは異なる部分を主に説明し、共通する部分の説明を省略する。
【００４１】
本実施形態では、インペラ２１は、底部３１に複数の穴５１を有している。インペラ２１の回転数を大きくしても、回転時に発生するインペラ２１の浮上力を抑制することができる。これにより、脱調するまでの回転数を大きくすることができるため、流量や揚程を大きくすることができる。
【００４２】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態を説明する。図６に、第３実施形態の循環式インクジェット装置の構成を示す。
【００４３】
第３実施形態は、第１実施形態の変形例であり、その基本的構成は第１実施形態と同様である。したがって、以下に、第１実施形態とは異なる部分を主に説明し、共通する部分の説明を省略する。
【００４４】
循環式インクジェット装置は、第１インクタンク６１、第２インクタンク６２およびタンク間循環用ポンプ６３を備えている。第１インクタンク６１から第１ポンプ２にインクが引き出され、第２ポンプ３から第２インクタンク６２にインクが送り込まれる。タンク間循環用ポンプ６３により、第２インクタンクから第１インクタンクにインクが送り込まれる。
【００４５】
タンク間循環用ポンプ６３には、ダイヤフラムポンプを用いているが、遠心渦巻きポンプやチューブポンプであってもよい。
【００４６】
また、図７に示すように、複数のインクジェットヘッド７ａ〜７ｃを備えたものであってもよい。この場合、搭載するインクジェットヘッド７の個数に合わせて、第１ポンプ２ａ〜２ｃ、第２ポンプ３ａ〜３ｃ、第１圧力センサ４ａ〜４ｃ、第２圧力センサ５ａ〜５ｃおよびポンプ制御システム６ａ〜６ｃを備える。
【００４７】
〔第４実施形態〕
次に、本発明の第４実施形態を説明する。図８に、第４実施形態の循環式インクジェット装置の構成を示す。第４実施形態は、第３実施形態の変形例であり、その基本的構成は第３実施形態と同様である。したがって、以下に、第３実施形態とは異なる部分を主に説明し、共通する部分の説明を省略する。
【００４８】
本実施形態の循環式インクジェット装置は、第1インクタンク６１と、第２インクタンク６２と、タンク間循環用ポンプ６３とを備える。
【００４９】
第１インクタンク６１は、第１ポンプ２によりインクジェットヘッド７の入口に送り込まれるインクを貯蔵している。また、第２インクタンク６２は、第２ポンプ３によりインクジェットヘッド７の出口から引き出されるインクを貯蔵している。タンク間循環用ポンプ６３は、第２インクタンク６２内のインクを第1インクタンク６１に送り込む圧力を発生させるポンプである。
【００５０】
本実施形態の循環式インクジェット装置では、第１インクタンク６１と第２インクタンク６２間に水頭差Ｈが設けられている。水頭差とは、第１インクタンク６１におけるインクの液面レベルと第２インクタンク６２におけるインクの液面レベルの鉛直方向の高さの差（図８中にて符号Ｈを付す矢印にて示す。）である。言い換えると、第1インクタンク内に貯蔵されたインクの液面が、第２インクタンク６２内に貯蔵されたインクの液面よりも鉛直方向において高い位置になるように、第1インクタンク６１および第２インクタンク６２が配置されている。これにより、インクジェットヘッド７内に差圧が発生し、インク循環を補助するので、第１ポンプ２および第２ポンプ３のポンプ容量を小さくすることができる。
【００５１】
また、第１インクタンク６１および第２インクタンク６２のいずれか一方、あるいは両方を密閉しても良い。タンク間循環用ポンプ６３により、密閉した第１インクタンク６１内を正圧、あるいは、第２インクタンク６２内を負圧にすることで、インク循環を補助することができる。
【００５２】
〔第５実施形態〕
次に、本発明の第５実施形態を説明する。図９に、第５実施形態の循環式インクジェット装置の構成を示す。第５実施形態は、第３実施形態の変形例であり、その基本的構成は第３実施形態と同様である。したがって、以下に、第３実施形態とは異なる部分を主に説明し、共通する部分の説明を省略する。
【００５３】
循環式インクジェット装置は、第１インクタンク６１、第２インクタンク６２、第１圧力調整装置７１、第２圧力調整装置７２、および、インクタンク内圧力制御システム７３を備えている。第１圧力調整装置７１は、第１インクタンク６１内の圧力を調整する装置である。第２圧力調整装置７２は、第２インクタンク６２内の圧力を調整する装置である。第１圧力調整装置７１により圧力調整された第１インクタンク６１から第１ポンプ２にインクが送り込まれ、第２ポンプ３から第２圧力調整装置７２により圧力調整された第２インクタンク６２にインクが引き出される。本実施形態では、インクタンク内圧力制御システム７３によって、第1インクタンク６１内の圧力が第２インクタンク６２内の圧力よりも高くなるよう制御されている。具体的には、第１インクタンク６１内は正圧に、第２インクタンク６２内は負圧に制御されている。
【００５４】
第１圧力調整装置７１を備えた第１インクタンク６１、および、第２圧力調整装置７２を備えた第２インクタンク６２を設置することにより、固形成分を含む高粘度インクを一定流量速で循環させる場合でも、第１ポンプ２および第２ポンプ３のポンプ容量を小さくすることができる。また、インクジェットヘッド近傍に、大容量の第１ポンプ２および第２ポンプ３を設置するスペースがない場合に有利である。
【００５５】
インクジェットヘッド７内の圧力制御は、第１ポンプ２および第２ポンプ３で行うため、第１圧力調整装置７１および第２圧力調整装置７２は、固形成分の凝集や沈降が起こらない循環流量を得るための、圧力調整を行えば良い。
【００５６】
また、第１圧力調整装置７１を備えた第１インクタンク６１、および、第２圧力調整装置７２を備えた第２インクタンク６２をインクジェットヘッド７から５０ｃｍ以上離れて設置することにより、インク攪拌によって、第１インクタンク６１および第２インクタンク６２内に発生する液面変動が、インクジェットヘッド７内の圧力変動に与える影響を抑制することができる。
【００５７】
さらに、第１圧力調整装置７１を備えた第１インクタンク６１と第２圧力調整装置７２を備えた第２インクタンク６２を近づけて設置することで、タンク間循環用ポンプ６３のポンプ容量を小さくできるので、インクジェットヘッド７内の圧力変動を抑制することができる。
【００５８】
なお、第１圧力調整装置７１を備えた第１インクタンク６１、および、第２圧力調整装置７２を備えた第２インクタンク６２の液面変動が小さい場合は、インクタンク内圧力制御システム７３の設置を省略しても良い。
【００５９】
また、図１０に示すように、複数のインクジェットヘッド７ａ〜７ｃを備えたものであってもよい。この場合、搭載するインクジェットヘッド７の個数に合わせて、第１ポンプ２ａ〜２ｃ、第２ポンプ３ａ〜３ｃ、第１圧力センサ４ａ〜４ｃ、第２圧力センサ５ａ〜５ｃおよびポンプ制御システム６ａ〜６ｃを備える。
【００６０】
〔第６実施形態〕
次に、本発明の第６実施形態を説明する。図１１に、第６実施形態の循環式インクジェット装置の構成を示す。第６実施形態は、第５実施形態の変形例であり、その基本的構成は第５実施形態と同様である。したがって、以下に、第５実施形態とは異なる部分を主に説明し、共通する部分の説明を省略する。
【００６１】
循環式インクジェット装置は、複数のインクジェットヘッド７ａ〜７ｄを備えている。第１ポンプ２からインクジェットヘッド７ａ〜７ｄにインクが送り込まれ、インクジェットヘッド７ａ〜７ｄから第２ポンプ３にインクが引き出される。インクをインクジェットヘッド７ａ〜７ｄに均一に分流することで、インクジェットヘッド７ａ〜７ｄのいずれかに、第１圧力センサ４、第２圧力センサ５およびポンプ制御システム６を備える構成にできる。これにより、第１ポンプ２、第２ポンプ３、第１圧力センサ４および第２圧力センサ５の搭載数を、インクジェットヘッド７の個数よりも少なくすることができる。
【００６２】
また、第１圧力調整装置７１を備えた第１インクタンク６１、および、第２圧力調整装置７２を備えた第２インクタンク６２を設置しているので、複数のインクジェットヘッド７ａ〜７ｄにインクを循環させる場合でも、第１ポンプ２および第２ポンプ３のポンプ容量を小さくすることができる。
【００６３】
均一に分流するためには、第１ポンプ２からインクジェットヘッド７ａ〜７ｄ、およびインクジェットヘッド７ａ〜７ｄから第２ポンプ３までの配管長が同じであることが望ましいが、メニスカス圧力のマージンを保持できる範囲内で、配管長が異なっても良い。
【００６４】
なお、１組の第１ポンプ２および第２ポンプ３に対して、搭載できるインクジェットヘッド７の個数は、インク中の固形成分の凝集や沈降が起こらず、且つ、インク循環時およびインクジェットヘッド７の駆動時（インク吐出時）にヘッド圧力の変動が起こらないような循環流量が得られる範囲で、自由に選択することができる。また、インクジェットヘッド７を多数並べて、ラインヘッドにする場合は、第１ポンプ２および第２ポンプ３の組数を増やして設置すれば良い。
【００６５】
〔第７実施形態〕
次に、本発明の第７実施形態を説明する。図１２に、第７実施形態の循環式インクジェット装置の構成を示す。第７実施形態は、第５実施形態の変形例であり、その基本的構成は第５実施形態と同様である。したがって、以下に、第５実施形態とは異なる部分を主に説明し、共通する部分の説明を省略する。
【００６６】
循環式インクジェット装置は、複数のインクジェットヘッド７ａ〜７ｃ、第１ポンプ２ａ〜２ｃ、第２ポンプ３ａ〜３ｃ、第１圧力センサ４ａ〜４ｃ、第２圧力センサ５ａ〜５ｃ、ポンプ制御システム６ａ〜６ｃ、インク供給管８１ａ〜８１ｃ、および、インク回収管８２ａ〜８２ｃを備える。インク供給管８１ａ〜８１ｃは、第１インクタンク６１に設置されている。インク回収管８２ａ〜８２ｃは、第２インクタンク６２に設置されている。
【００６７】
１つのインク供給管８１から第１ポンプ２ａ〜２ｃに分流させ、また、第２ポンプ３ａ〜３ｃから１つのインク回収管に合流させると、固形成分を含む高粘度のインクを循環する場合などは、圧力損失が大きくなる。インク供給管８１ａ〜８１ｃ、および、インク回収管８２ａ〜８２ｃを設置することで、圧力損失を低減することができる。
【００６８】
〔第８実施形態〕
次に、本発明の第８実施形態を説明する。図１３に、第８実施形態の循環式インクジェット装置の構成を示す。
【００６９】
第８実施形態は、第３実施形態の変形例であり、その基本的構成は第３実施形態と同様である。したがって、以下に、第３実施形態とは異なる部分を主に説明し、共通する部分の説明を省略する。
【００７０】
本実施形態の循環式インクジェット装置は、第３インクタンク９１と、第４インクタンク９２と、第２圧力調整装置７２とを備える。
【００７１】
第３インクタンク９１は、第１ポンプ２を備え、第１ポンプ２によりインクジェットヘッド７の入口に送り込まれるインクを貯蔵している。また、第４インクタンク９２は、第２ポンプ３を備え、インクジェットヘッド７の出口から引き出されるインクを貯蔵している。第２圧力調整装置７２は、インクジェットヘッド７の出口から第４インクタンク９２にインクを引き出す圧力を発生させる装置である。
【００７２】
第３インクタンク９１から第１ポンプ２にインクが引き出され、第１ポンプ２からインクジェットヘッド７の入口にインクが送り込まれる。また、インクジェットヘッド７の出口から、第２圧力調整装置７２により圧力調整された第４インクタンク９２にインクが引き出される。さらに、第４インクタンク９２から第２ポンプ３にインクが引き出され、第２ポンプ３から第３インクタンク９１にインクが送り込まれる。
【００７３】
図１４は、第３インクタンク９１および第４インクタンク９２の構成を説明するための図である。本実施形態では、第３インクタンク９１および第４インクタンク９２は同じ構成である。なお、第３インクタンク９１および第４インクタンク９２は、異なる構成としてもよい。
【００７４】
第１ポンプ２および第２ポンプ３は、第３インクタンク９１および第４インクタンク９２の外側に配置された、駆動部（たとえば、モータ）２７と駆動羽根２８によって、非接触状態でインペラ２１に回転力を付与される。インペラ２１の回転によってインクに遠心力が与えられ、インク吸入口４１および気泡抜き口２３からインクが流入し、インク吐出口２４からインクが流出する。
【００７５】
インク吸入口４１および気泡抜き口２３は、常に第３インクタンク９１および第４インクタンク９２内のインク中にあるので、ポンプ内に気泡が混入することがなく、ポンプ性能の低下を防ぐことができる。
【００７６】
また、第１ポンプ２および第２ポンプ３のインペラ２１の回転により、第３インクタンク９１および第４インクタンク９２内のインクを攪拌することができる。
【００７７】
〔第９実施形態〕
次に、本発明の第９実施形態を説明する。図１５に、第９実施形態の循環式インクジェット装置の構成を示す。
【００７８】
第９実施形態は、第８実施形態の変形例であり、その基本的構成は第８実施形態と同様である。したがって、以下に、第８実施形態とは異なる部分を主に説明し、共通する部分の説明を省略する。
【００７９】
本実施形態の循環式インクジェット装置は、第２インクタンク６２およびタンク間循環用ポンプ６３を備える。
【００８０】
第２インクタンク６２は、第２ポンプ３により第４インクタンク９２から引き出されるインクを貯蔵している。タンク間循環用ポンプ６３は、第２インクタンク６２内のインクを第３インクタンク９１に送り込む圧力を発生させるポンプである。
【００８１】
第３インクタンク９１から第１ポンプ２にインクが引き出され、第１ポンプ２からインクジェットヘッド７のインク入口にインクが送り込まれる。インクジェットヘッド７のインク出口から、第２圧力調整装置７２により圧力調整された第４インクタンク９２にインクが引き出される。さらに、第４インクタンク９２から第２ポンプ３にインクが引き出され、第２ポンプ３から第２インクタンク６２にインクが送り込まれる。タンク間循環用ポンプ６３により、第２インクタンク６２から第３インクタンク９１にインクが送り込まれる。
【００８２】
第２インクタンク６２を設置することで、第２ポンプ３からインクを送り込むための配管長を短くすることができる。さらに、タンク間循環用ポンプ６３を設置することで、インク循環を補助することができるので、第２ポンプ３の容量を小さくすることができる。
【００８３】
また、図１６に示すように、複数のインクジェットヘッド７ａ〜７ｃを備えたものであってもよい。この場合、搭載するインクジェットヘッド７の個数に合わせて、第１ポンプ２ａ〜２ｃ、第２ポンプ３ａ〜３ｃ、第１圧力センサ４ａ〜４ｃ、第２圧力センサ５ａ〜５ｃおよびポンプ制御システム６ａ〜６ｃを備える。
【００８４】
〔第１０実施形態〕
次に、本発明の第１０実施形態を説明する。図１７に、第１０実施形態の循環式インクジェット装置の構成を示す。
【００８５】
第１０実施形態は、第９実施形態の変形例であり、その基本的構成は第９実施形態と同様である。したがって、以下に、第９実施形態とは異なる部分を主に説明し、共通する部分の説明を省略する。
【００８６】
本実施形態の循環式インクジェット装置は、第２圧力調整装置７２ａ、７２ｂ、および、インクタンク内圧力制御システム７３を備える。
【００８７】
第２圧力調整装置７２ａは、第４インクタンク９２内の圧力を調整する装置である。第２圧力調整装置７２ｂは、第２インクタンク６２内の圧力を調整する装置である。本実施形態では、第４インクタンク９２および第２インクタンク６２内の圧力は、ともに負圧に制御されている。さらに、インクタンク内圧力制御システム７３によって、第４インクタンク９２内の圧力が第２インクタンク６２内の圧力よりも高くなるように制御されている。
【００８８】
第３インクタンク９１から第１ポンプ２にインクが引き出され、第１ポンプ２からインクジェットヘッド７のインク入口にインクが送り込まれる。インクジェットヘッド７のインク出口から、第２圧力調整装置７２ａにより圧力調整された第４インクタンク９２にインクが引き出される。さらに、第４インクタンク９２から第２ポンプ３にインクが引き出され、第２ポンプ３から第２圧力調整装置７２ｂにより圧力調整された第２インクタンク６２にインクが送り込まれる。タンク間循環用ポンプ６３により、第２インクタンク６２から第３インクタンク９１にインクが送り込まれる。
【００８９】
第２圧力調整装置７２ｂにより、第２インクタンク６２内を負圧にすることで、インク循環を補助することができるので、第２ポンプ３の容量を小さくすることができる。
【００９０】
また、本実施形態の循環式インクジェット装置は、図１８に示すように、複数のインクジェットヘッド７ａ〜７ｃを備えたものであってもよい。この場合、循環式インクジェット装置は、搭載するインクジェットヘッド７の個数に合わせて、第１ポンプ２ａ〜２ｃ、第２ポンプ３ａ〜３ｃ、第１圧力センサ４ａ〜４ｃ、第２圧力センサ５ａ〜５ｃおよびポンプ制御システム６ａ〜６ｃを備える。
【００９１】
〔第１１実施形態〕
次に、本発明の第１１実施形態を説明する。図１９に、第１１実施形態の循環式インクジェット装置の構成を示す。
【００９２】
第１１実施形態は、第１０実施形態の変形例であり、その基本的構成は第１０実施形態と同様である。したがって、以下に、第１０実施形態とは異なる部分を主に説明し、共通する部分の説明を省略する。
【００９３】
本実施形態の循環式インクジェット装置は、第１インクタンク６１および第１圧力調整装置７１を備える。
【００９４】
第１インクタンク６１は、タンク間循環ポンプ６３により第２インクタンク６２から引き出されるインクを貯蔵している。第１圧力調整装置７１は、第１インクタンク６１から第３インクタンク９１にインクを送り込む圧力を発生させる装置である。本実施形態では、インクタンク内圧力制御システム７３によって、第１インクタンク６１内の圧力が第２インクタンク６２内の圧力よりも高くなるよう制御されている。具体的には、第１インクタンク６１内は正圧に、第２インクタンク６２内は負圧に制御されている。
【００９５】
第１圧力調整装置７１により圧力調整された第１インクタンク６１から第３インクタンク９１にインクが送り込まれる。第３インクタンク９１から第１ポンプ２にインクが引き出され、第１ポンプ２からインクジェットヘッド７のインク入口にインクが送り込まれる。インクジェットヘッド７のインク出口から、第２圧力調整装置７２ａにより圧力調整された第４インクタンク９２にインクが引き出される。さらに、第４インクタンク９２から第２ポンプ３にインクが引き出され、第２ポンプ３から第２圧力調整装置７２ｂにより圧力調整された第２インクタンク６２にインクが送り込まれる。タンク間循環用ポンプ６３により、第２インクタンク６２から第１インクタンク６１にインクが送り込まれる。
【００９６】
第１圧力調整装置７１により、第１インクタンク６１内を正圧にすることで、インク循環を補助することができる。
【００９７】
〔第１２実施形態〕
次に、本発明の第１２実施形態を説明する。図２０に、第１２実施形態の循環式インクジェット装置の構成を示す。第１２実施形態は、第１１実施形態の変形例であり、その基本的構成は第１１実施形態と同様である。したがって、以下に、第１１実施形態とは異なる部分を主に説明し、共通する部分の説明を省略する。
【００９８】
循環式インクジェット装置は、複数のインクジェットヘッド７ａ〜７ｄを備えている。
【００９９】
第３インクタンク９１から第１ポンプ２にインクが引き出され、第１ポンプ２からインクジェットヘッド７ａ〜７ｄの入口にインクが送り込まれる。また、インクジェットヘッド７ａ〜７ｄの出口から、第２圧力調整装置７２により圧力調整された第４インクタンク９２にインクが引き出される。さらに、第４インクタンク９２から第２ポンプ３にインクが引き出され、第２ポンプ３から第２インクタンク６２にインクが送り込まれる。
【０１００】
インクをインクジェットヘッド７ａ〜７ｄに均一に分流することで、インクジェットヘッド７ａ〜７ｄのいずれかに、第１圧力センサ４、第２圧力センサ５およびポンプ制御システム６を備える構成にできる。これにより、第１ポンプ２、第２ポンプ３、第１圧力センサ４および第２圧力センサ５の搭載数を、インクジェットヘッド７の個数よりも少なくすることができる。
【０１０１】
均一に分流するためには、第１ポンプ２からインクジェットヘッド７ａ〜７ｄ、およびインクジェットヘッド７ａ〜７ｄから第４インクタンク９２までの配管長が同じであることが望ましいが、メニスカス圧力のマージンを保持できる範囲内で、配管長が異なっても良い。
【０１０２】
なお、１組の第１ポンプ２および第２ポンプ３に対して、搭載できるインクジェットヘッド７の個数は、インク中の固形成分の凝集や沈降が起こらず、且つ、インク循環時およびインクジェットヘッド７の駆動時（インク吐出時）にヘッド圧力の変動が起こらないような循環流量が得られる範囲で、自由に選択することができる。また、インクジェットヘッド７を多数並べて、ラインヘッドにする場合は、第１ポンプ２および第２ポンプ３の組数を増やして設置すれば良い。
【０１０３】
〔その他の実施形態〕
第１〜第１１実施形態では、インペラ２１の材質はポリエーテルエーテルケトンであり、ケーシング２２の材質はフッ素樹脂またはポリエーテルエーテルケトンであったが、耐溶剤性および耐摩耗性を備えた樹脂、ステンレス鋼やアルミなどの金属、アルミナなどのセラミックであっても良い。特に、金属やセラミックは、樹脂と比較して熱伝導率が大きいので、第１ポンプ２および第２ポンプ３が、それぞれ第３インクタンク９１および第４インクタンク９２内の、温調されたインク中にある場合は、ポンプ内のインク温度の低下を抑制できる効果がある。
【０１０４】
〔実施形態の特徴〕
上記実施形態において特徴的な部分を以下に列記する。なお、上記実施形態に含まれる発明は、以下に限定されるものではない。なお、各構成の後ろに括弧で記載したものは、特徴の理解を助けるために記載した、各構成の具体例である。各構成はこれらの具体例に限定されるものではない。また、各特徴について記載された効果を得るためは、記載された特徴以外の構成は変形または削除されてもよい。
【０１０５】
［Ｆ１］
循環式インクジェット装置は、
インクの入口（インク入口、インク吸入口４１）と、前記インクの出口（インク出口、インク吐出口２４）と、前記インクを微少量ずつ吐出し可能なノズル部と、を有するインクジェットヘッド（７）と、
前記入口に前記インクを送り込む圧力を発生する第１ポンプ（２）と、
前記出口から前記インクを引き出す圧力を発生する第２ポンプ（３）と、
前記第１ポンプ、前記インクジェットヘッド、および、前記第２ポンプをこの順に通って前記インクが循環する経路を形成する流路部（チューブ１２）と、
前記入口に送り込まれる前記インクの圧力を測定する第１圧力センサ（４）と、
前記出口から引き出される前記インクの圧力を測定する第２圧力センサ（５）と、を備える。
【０１０６】
これにより、種々のインクを、高精度かつ安定的に吐出可能な循環式インクジェット装置を提供することができる。
【０１０７】
［Ｆ２］
Ｆ１に記載の循環式インクジェット装置であって、
前記第１圧力センサによる測定結果および前記第２圧力センサによる測定結果に基づき、前記第１ポンプおよび前記第２ポンプの動作を制御する制御部（ポンプ制御システム６）をさらに備える。
【０１０８】
これにより、Ｆ１の効果をより大きくすることができる。
【０１０９】
［Ｆ３］
循環式インクジェット装置であって、
インクの入口（インク入口、インク吸入口４１）と、前記インクの出口（インク出口、インク吐出口２４）と、前記インクを微少量ずつ吐出し可能なノズル部と、を有するインクジェットヘッド（７）と、
前記入口に前記インクを送り込む圧力を発生するポンプ（第１ポンプ２）と、
前記インクジェットヘッドおよび前記ポンプを通って前記インクが循環する流路を形成する流路部（チューブ１２）と、を備え、
前記ポンプは、前記インクの中で回転可能な遠心式のインペラ（２１）と、前記インペラと非接触状態で前記インクの外から前記インペラに回転力を付与する駆動部（２７）と、を備える。
【０１１０】
これにより、インクの脈動を抑制しつつ、インクに含まれる固形成分が詰まるのを抑制できる。
【０１１１】
［Ｆ４］
Ｆ３に記載の循環式インクジェット装置であって、前記インペラ（２１）は、底部（３１）の外径が羽根部の外径よりも小さい。これにより、回転時に発生するインペラの浮上力を抑制することができる。
【０１１２】
［Ｆ５］
Ｆ３に記載の循環式インクジェット装置であって、前記インペラ（２１）は、底部（３１）に複数の貫通穴（穴５１）をさらに有する。これにより、回転時に発生するインペラの浮上力を抑制することができる。
【０１１３】
［Ｆ６］
Ｆ３に記載の循環式インクジェット装置であって、前記ポンプは、前記インペラの回転中心を含む領域から前記ポンプの外部まで貫通する通気口（気泡抜き口２３）をさらに有する。これにより、ポンプ内に気泡が混入して、ポンプ性能が低下するのを抑制することができる。
【０１１４】
［Ｆ７］
Ｆ６に記載の循環式インクジェット装置であって、前記気泡抜き口は、前記通気口を通って前記ポンプの外部まで気泡を吸引する気泡吸引装置（１３）をさらに有する。これにより、Ｆ６の効果をさらに大きくすることができる。
【０１１５】
［Ｆ８］
Ｆ１に記載の循環式インクジェット装置であって、
前記第１ポンプにより前記インクジェットヘッドの入口に送り込まれるインクを貯蔵する第１インクタンク（６１）と、
前記第２ポンプにより前記インクジェットヘッドの出口から引き出されるインクを貯蔵する第２インクタンク（６２）と、をさらに備え、
前記第１インクタンクは、当該第１インクタンクに貯蔵されたインクの液面が前記第２インクタンクに貯蔵されたインクの液面よりも鉛直方向において高い位置になるよう配置されている。これにより、インクジェットヘッド７内に差圧が発生し、インク循環を補助するので、第１ポンプ２および第２ポンプ３のポンプ容量を小さくすることができる。
【０１１６】
［Ｆ９］
Ｆ１に記載の循環式インクジェット装置であって、
前記第１ポンプにより前記インクジェットヘッドの入り口に送り込まれるインクを貯蔵する第１インクタンクと、
前記第２ポンプにより前記インクジェットヘッドの出口から引き出されるインクを貯蔵する第２インクタンクと、
前記第１インクタンク内の圧力を調整する第１圧力調整部（第１圧力調整装置７１）と、
前記第２インクタンク内の圧力を調整する第２圧力調整部（第２圧力調整装置７２）と、
前記第１インクタンク内の圧力が前記第２インクタンク内の圧力よりも高くなるよう前記第１および第２圧力調整部を制御する圧力制御部（インクタンク内圧力制御システム７３）と、をさらに備える。
【０１１７】
これにより、固形成分を含む高粘度インクを一定流速で循環させる場合でも、第１ポンプ２および第２ポンプ３のポンプ容量を小さくすることができる。また、インクジェットヘッド近傍に、大容量の第１ポンプ２および第２ポンプ３を設置するスペースがない場合に有利である。
【０１１８】
［Ｆ１０］
Ｆ９に記載の循環式インクジェット装置であって、前記圧力制御部は、前記第１インクタンク内の圧力を正圧に、前記第２インクタンク内の圧力を負圧になるよう前記第１および第２圧力調整部を制御する。これにより、Ｆ９の効果をさらに高めることができる。
【０１１９】
［Ｆ１１］
Ｆ１に記載の循環式インクジェット装置であって、
前記第１ポンプ（２）を備え、前記第１ポンプ（２）により前記インクジェットヘッド（７）の入口に送り込まれるインクを貯蔵する第３インクタンク（９１）と、
前記第２ポンプ（３）を備え、前記第２圧力調整部（７２）により前記インクジェットヘッド（７）の出口から引き出されるインクを貯蔵する第４インクタンク（９２）と、をさらに備える。
これにより、第１ポンプ（２）および第２ポンプ（３）のインク吸入口（４１）および気泡抜き口（２３）は、常に第３インクタンク（９１）および第４インクタンク（９２）内のインク中にあるので、ポンプ内に気泡が混入することがなく、ポンプ性能の低下を防ぐことができる。また、第１ポンプ（２）および第２ポンプ（３）のインペラ（２１の）回転により、第３インクタンク（９１）および第４インクタンク（９２）内のインクを攪拌することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２０】
ここに開示された循環式インクジェット装置は、各種の印刷に利用可能である。特に、固形成分が含まれるインクを用いた印刷に利用可能である。
【符号の説明】
【０１２１】
１ 循環式インクジェット装置
２ 第１ポンプ
３ 第２ポンプ
４ 第１圧力センサ
５ 第２圧力センサ
６ ポンプ制御システム
７ インクジェットヘッド
８ インクタンク
９ 攪拌装置
１０ 液面センサ
１１ 温度センサ
１２ チューブ
１３ 気泡吸引装置
２１ インペラ
２２ ケーシング
２３ 気泡抜き口
２４ インク吐出口
２５ 永久磁石
２６ ボール
２７ 駆動部（モータ）
２８ 円板
３１ 底部
４１ インク吸入口
５１ 穴
６１ 第１インクタンク
６２ 第２インクタンク
６３ タンク間循環用ポンプ
７１ 第１圧力調整装置
７２ 第２圧力調整装置
７３ インクタンク内圧力制御システム
８１ インク供給管
８２ インク回収管
９１ 第３インクタンク
９２ 第４インクタンク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクの入口と、前記インクの出口と、前記インクを微少量ずつ吐出し可能なノズル部と、を有するインクジェットヘッドと、
前記入口に前記インクを送り込む圧力を発生する第１ポンプと、
前記出口から前記インクを引き出す圧力を発生する第２ポンプと、
前記第１ポンプ、前記インクジェットヘッド、および、前記第２ポンプをこの順に通って前記インクが循環する経路を形成する流路部と、
前記入口に送り込まれる前記インクの圧力を測定する第１圧力センサと、
前記出口から引き出される前記インクの圧力を測定する第２圧力センサと、
を備える循環式インクジェット装置。
【請求項２】
前記第１圧力センサによる測定結果および前記第２圧力センサによる測定結果に基づき、前記第１ポンプおよび前記第２ポンプの動作を制御する制御部をさらに備える、
請求項１に記載の循環式インクジェット装置。
【請求項３】
インクの入口と、前記インクの出口と、前記インクを微少量ずつ吐出し可能なノズル部と、を有するインクジェットヘッドと、
前記入口に前記インクを送り込む圧力を発生するポンプと、
前記インクジェットヘッドおよび前記ポンプを通って前記インクが循環する流路を形成する流路部と、を備え、
前記ポンプは、前記インクの中で回転可能な遠心式のインペラと、前記インペラと非接触状態で前記インクの外から前記インペラに回転力を付与する駆動部と、
を備える循環式インクジェット装置。
【請求項４】
前記インペラは、底部の外径が羽根部の外径よりも小さい、
請求項３に記載の循環式インクジェット装置。
【請求項５】
前記インペラは、底部に複数の貫通穴をさらに有する
請求項３に記載の循環式インクジェット装置。
【請求項６】
前記ポンプは、前記インペラの回転中心を含む領域から前記ポンプの外部まで貫通する通気口をさらに有する、
請求項３に記載の循環式インクジェット装置。
【請求項７】
前記気泡抜き口は、前記通気口を通って前記ポンプの外部まで気泡を吸引する気泡吸引装置をさらに有する、
請求項６に記載の循環式インクジェット装置。
【請求項８】
前記第１ポンプにより前記インクジェットヘッドの入口に送り込まれるインクを貯蔵する第１インクタンクと、
前記第２ポンプにより前記インクジェットヘッドの出口から引き出されるインクを貯蔵する第２インクタンクと、をさらに備え、
前記第１インクタンクは、当該第１インクタンクに貯蔵されたインクの液面が前記第２インクタンクに貯蔵されたインクの液面よりも鉛直方向において高い位置になるよう配置されている、
請求項１に記載の循環式インクジェット装置。
【請求項９】
前記第１ポンプにより前記インクジェットヘッドの入り口に送り込まれるインクを貯蔵する第１インクタンクと、
前記第２ポンプにより前記インクジェットヘッドの出口から引き出されるインクを貯蔵する第２インクタンクと、
前記第１インクタンク内の圧力を調整する第１圧力調整部と、
前記第２インクタンク内の圧力を調整する第２圧力調整部と、
前記第１インクタンク内の圧力が前記第２インクタンク内の圧力よりも高くなるよう前記第１および第２圧力調整部を制御する圧力制御部と、をさらに備える
請求項１に記載の循環式インクジェット装置。
【請求項１０】
前記圧力制御部は、
前記第１インクタンク内の圧力を正圧に、前記第２インクタンク内の圧力を負圧になるよう前記第１および第２圧力調整部を制御する、
請求項９に記載の循環式インクジェット装置。
【請求項１１】
前記第１ポンプを備え、前記第１ポンプにより前記インクジェットヘッドの入口に送り込まれるインクを貯蔵する第３インクタンクと、
前記第２ポンプを備え、前記第２圧力調整部により前記インクジェットヘッドの出口から引き出されるインクを貯蔵する第４インクタンクと、をさらに備えた、
請求項１に記載の循環式インクジェット装置。
【請求項１】
インクの入口と、前記インクの出口と、前記インクを微少量ずつ吐出し可能なノズル部と、を有するインクジェットヘッドと、
前記入口に前記インクを送り込む圧力を発生する第１ポンプと、
前記出口から前記インクを引き出す圧力を発生する第２ポンプと、
前記第１ポンプ、前記インクジェットヘッド、および、前記第２ポンプをこの順に通って前記インクが循環する経路を形成する流路部と、
前記入口に送り込まれる前記インクの圧力を測定する第１圧力センサと、
前記出口から引き出される前記インクの圧力を測定する第２圧力センサと、
を備える循環式インクジェット装置。
【請求項２】
前記第１圧力センサによる測定結果および前記第２圧力センサによる測定結果に基づき、前記第１ポンプおよび前記第２ポンプの動作を制御する制御部をさらに備える、
請求項１に記載の循環式インクジェット装置。
【請求項３】
インクの入口と、前記インクの出口と、前記インクを微少量ずつ吐出し可能なノズル部と、を有するインクジェットヘッドと、
前記入口に前記インクを送り込む圧力を発生するポンプと、
前記インクジェットヘッドおよび前記ポンプを通って前記インクが循環する流路を形成する流路部と、を備え、
前記ポンプは、前記インクの中で回転可能な遠心式のインペラと、前記インペラと非接触状態で前記インクの外から前記インペラに回転力を付与する駆動部と、
を備える循環式インクジェット装置。
【請求項４】
前記インペラは、底部の外径が羽根部の外径よりも小さい、
請求項３に記載の循環式インクジェット装置。
【請求項５】
前記インペラは、底部に複数の貫通穴をさらに有する
請求項３に記載の循環式インクジェット装置。
【請求項６】
前記ポンプは、前記インペラの回転中心を含む領域から前記ポンプの外部まで貫通する通気口をさらに有する、
請求項３に記載の循環式インクジェット装置。
【請求項７】
前記気泡抜き口は、前記通気口を通って前記ポンプの外部まで気泡を吸引する気泡吸引装置をさらに有する、
請求項６に記載の循環式インクジェット装置。
【請求項８】
前記第１ポンプにより前記インクジェットヘッドの入口に送り込まれるインクを貯蔵する第１インクタンクと、
前記第２ポンプにより前記インクジェットヘッドの出口から引き出されるインクを貯蔵する第２インクタンクと、をさらに備え、
前記第１インクタンクは、当該第１インクタンクに貯蔵されたインクの液面が前記第２インクタンクに貯蔵されたインクの液面よりも鉛直方向において高い位置になるよう配置されている、
請求項１に記載の循環式インクジェット装置。
【請求項９】
前記第１ポンプにより前記インクジェットヘッドの入り口に送り込まれるインクを貯蔵する第１インクタンクと、
前記第２ポンプにより前記インクジェットヘッドの出口から引き出されるインクを貯蔵する第２インクタンクと、
前記第１インクタンク内の圧力を調整する第１圧力調整部と、
前記第２インクタンク内の圧力を調整する第２圧力調整部と、
前記第１インクタンク内の圧力が前記第２インクタンク内の圧力よりも高くなるよう前記第１および第２圧力調整部を制御する圧力制御部と、をさらに備える
請求項１に記載の循環式インクジェット装置。
【請求項１０】
前記圧力制御部は、
前記第１インクタンク内の圧力を正圧に、前記第２インクタンク内の圧力を負圧になるよう前記第１および第２圧力調整部を制御する、
請求項９に記載の循環式インクジェット装置。
【請求項１１】
前記第１ポンプを備え、前記第１ポンプにより前記インクジェットヘッドの入口に送り込まれるインクを貯蔵する第３インクタンクと、
前記第２ポンプを備え、前記第２圧力調整部により前記インクジェットヘッドの出口から引き出されるインクを貯蔵する第４インクタンクと、をさらに備えた、
請求項１に記載の循環式インクジェット装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１２−９６５２４（Ｐ２０１２−９６５２４Ａ）
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６９２２８（Ｐ２０１１−６９２２８）
【出願日】平成２３年３月２８日（２０１１．３．２８）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２８日（２０１１．３．２８）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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