(57)【要約】【課題】インクジェットヘッドのキャビティ内をいつでも気泡のできにくい状態にする。【解決手段】０．０１〜０．１μｍ程度の微細な孔を持つ気体透過膜１６を、外径０．１〜０．５ｍｍ程度のチューブ状にし、それを複数本束ねて端部を結束し、その結束された端部に自己封止弁１７を取付けて脱気ユニット１５を構成する。この脱気ユニット１５を、例えばインクジェットヘッド３４の共通インク部１４内に配設し、外部から自己封止弁１７に脱気キャップ１０を接続し、脱気キャップ１０の内部をチューブポンプ４で吸引すると、チューブ状気体透過膜１６の内部が負圧となり、インク中に溶解する気体がチューブ状気体透過膜１６の内部に吸引されて排出される。インク中の気体溶解量が減少するとキャビティ１３内の気泡も小さくなって、最終的には消滅する。【選択図】      図４
2006224312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェットヘッドに貯留されたインクを、当該インクジェットヘッドに形成されたノズルから吐出出力するインクジェットプリンタにおいて、気体透過膜を介して、前記インク中に溶解している気体を排出する脱気ユニットを、インクジェットヘッド内に設けたことを特徴とするインクジェットプリンタ。
【請求項２】
メインタンク又はインクカートリッジからサブタンクを経てインクジェットヘッドにインクを供給し、当該インクジェットヘッドに形成されたノズルからインクを吐出出力するインクジェットプリンタにおいて、気体透過膜を介して、前記インク中に溶解している気体を排出する脱気ユニットを、前記サブタンク内に設けたことを特徴とするインクジェットプリンタ。
【請求項３】
インクカートリッジからインクジェットヘッドにインクを供給し、当該インクジェットヘッドに形成されたノズルからインクを吐出出力するインクジェットプリンタにおいて、気体透過膜を介して、前記インク中に溶解している気体を排出する脱気ユニットを、前記インクカートリッジ内に設けたことを特徴とするインクジェットプリンタ。
【請求項４】
前記脱気ユニットは、微細なチューブ状の気体透過膜を複数本束ねて構成されると共にチューブ状気体透過膜の少なくとも何れか一方の端部に、吸引ポンプが接続される自己封止弁を備えて構成されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項５】
前記脱気ユニットの気体透過膜に形成されている空孔の平均径を、顔料インク中の顔料の平均粒径より小さく設定したことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項６】
インクジェットヘッドに供給するインクが充填されたインクカートリッジにおいて、気体透過膜を介して、前記インク中に溶解している気体を排出する脱気ユニットを内部に設けたことを特徴とするインクジェットプリンタ用インクカートリッジ。
【請求項７】
前記脱気ユニットは、微細なチューブ状の気体透過膜を複数本束ねて構成されると共にチューブ状気体透過膜の少なくとも何れか一方の端部に、吸引ポンプが接続される自己封止弁を備えて構成されることを特徴とする請求項６に記載のインクジェットプリンタ用インクカートリッジ。
【請求項８】
前記脱気ユニットの気体透過膜に形成されている空孔の平均径を、顔料インク中の顔料の平均粒径より小さく設定したことを特徴とする請求項６又は７に記載のインクジェットプリンタ用インクカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば複数色の液体インクの微粒子（ドット）を印刷用紙（記録材）上に吐出出力して所定の文字や画像を描画するようにしたインクジェットプリンタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
このようなインクジェットプリンタは、一般に安価で且つ高品質のカラー印刷物が容易に得られることから、パーソナルコンピュータやデジタルカメラなどの普及に伴い、オフィスのみならず一般ユーザにも広く普及してきている。
このようなインクジェットプリンタは、一般に、インクカートリッジとインクジェットヘッド（一般にインクジェットヘッドという）とが一体的に備えられたキャリッジなどと称される移動体が印刷媒体（記録紙）上をその紙送り方向の左右に往復しながらアクチュエータを駆動することにより、そのインクジェットヘッドに形成されているノズルから液体インクの微粒子を吐出（噴射）することで、記録紙上に微小なインクドットを出力して所定の文字や画像を描画して所望の印刷物を作成するようになっている。そして、このキャリッジに黒色（ブラック）を含めた４色（イエロー、マゼンタ、シアン）のインクカートリッジと各色毎のインクジェットヘッドを備えることで、モノクロ印刷のみならず、各色を組み合わせたフルカラー印刷も容易に行えるようになっている（更に、これらの各色に、ライトシアンやライトマゼンタなどを加えた６色や７色、或いは８色のものも実用化されている）。
【０００３】
ところで、この種のインクジェットプリンタでは、インクジェットヘッドのキャビティ（インク貯留部）内に気泡が存在していると、アクチュエータを駆動しても気泡が潰れるだけで、インクジェットヘッドのノズルからインク滴を吐出できないことがある。インク滴の吐出不良を、一般に「ドット抜け」と呼んでいる。この気泡は、例えばもともとインク中に溶解している気体が集まって形成されることもある。そこで、以下に挙げる特許文献１では、インク中に溶解する気体の量を予め減少させておいてからインクカートリッジに充填することが提案されており、脱気（インク中に溶解している気体を除去するという意味）用中空糸膜を用いてインク中に溶解する気体の量を２９５０ｐｐｂ以下にすることができるとしている。
【特許文献１】特開平１１−２０９６７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記特許文献１に記載される従来技術では、新しいインクカートリッジを使用し始めた直後は気泡が発生しにくいものの、インクカートリッジ自体やインクジェットヘッドとインクカートリッジとの結合部、或いはインクカートリッジとインクジェットヘッドとを結合するチューブなどから経時的に気体（空気）が透過してインク中に溶解するため、次第に気泡発生防止効果が低減する。特に、インクジェットプリンタを個人で使用する場合には使用頻度が比較的少ないため、インクカートリッジを装填してから１ヶ月〜１年位経過した後に使用する場合も多く、そのような場合にはインク中に溶解している気体の量が増大し、気泡が発生し易くなってしまう。また、インク中に溶解する気体の量は温度にも依存するため、インクジェットプリンタが保管される温度によっても差が生じる。
【０００５】
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、いつでもインクジェットヘッドのキャビティ内に気泡が生じにくいインクジェットプリンタ及びインクジェットプリンタ用インクカートリッジを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
［発明１］上記課題を解決するために、発明１のインクジェットプリンタは、インクジェットヘッドに貯留されたインクを、当該インクジェットヘッドに形成されたノズルから吐出出力するインクジェットプリンタにおいて、気体透過膜を介して、前記インク中に溶解している気体を排出する脱気ユニットを、インクジェットヘッド内に設けたことを特徴とするものである。
【０００７】
この発明に言うインクジェットヘッドとは、例えばインクジェットプリンタに用いられるインク出力用ノズルが形成されたインク滴出力部を示し、周知の静電方式、ピエゾ方式、膜沸騰インクジェット方式などにより、微粒子のインク滴を記録用紙に吐出して微小な丸いインクドットを形成するものの総称として扱う。
この発明１に係るインクジェットプリンタによれば、気体透過膜を介して、インク中に溶解している気体を排出する脱気ユニットを、インクジェットヘッド内に設けたことにより、その脱気ユニットからインク中に溶解している気体を排出すれば、いつでもインクジェットヘッドのキャビティ内を気泡の生じにくい状態にすることができる。
【０００８】
［発明２］発明２のインクジェットプリンタは、メインタンク又はインクカートリッジからサブタンクを経てインクジェットヘッドにインクを供給し、当該インクジェットヘッドに形成されたノズルからインクを吐出出力するインクジェットプリンタにおいて、気体透過膜を介して、前記インク中に溶解している気体を排出する脱気ユニットを、前記サブタンク内に設けたことを特徴とするものである。
【０００９】
この発明２に係るインクジェットプリンタによれば、メインタンク又はインクカートリッジからサブタンクを経てインクジェットヘッドにインクを供給し、当該インクジェットヘッドに形成されたノズルからインクを吐出出力する場合に、気体透過膜を介して、インク中に溶解している気体を排出する脱気ユニットを、サブタンク内に設けたことにより、その脱気ユニットからインク中に溶解している気体を排出すれば、脱気されたインクが供給されるインクジェットヘッドのキャビティ内をいつでも気泡の生じにくい状態にすることができる。
【００１０】
［発明３］発明３のインクジェットプリンタは、インクカートリッジからインクジェットヘッドにインクを供給し、当該インクジェットヘッドに形成されたノズルからインクを吐出出力するインクジェットプリンタにおいて、気体透過膜を介して、前記インク中に溶解している気体を排出する脱気ユニットを、前記インクカートリッジ内に設けたことを特徴とするものである。
【００１１】
この発明３に係るインクジェットプリンタによれば、インクカートリッジからインクジェットヘッドにインクを供給し、当該インクジェットヘッドに形成されたノズルからインクを吐出出力する場合に、気体透過膜を介して、インク中に溶解している気体を排出する脱気ユニットを、インクカートリッジ内に設けたことにより、その脱気ユニットからインク中に溶解している気体を排出すれば、脱気されたインクが供給されるインクジェットヘッドのキャビティ内をいつでも気泡の生じにくい状態にすることができる。
【００１２】
［発明４］発明４のインクジェットプリンタは、前記発明１乃至３の何れかのインクジェットプリンタにおいて、前記脱気ユニットは、微細なチューブ状の気体透過膜を複数本束ねて構成されると共にチューブ状気体透過膜の少なくとも何れか一方の端部に、吸引ポンプが接続される自己封止弁を備えて構成されることを特徴とするものである。
この発明４に係るインクジェットプリンタによれば、微細なチューブ状の気体透過膜を複数本束ね、それらのチューブ状気体透過膜の少なくとも何れか一方の端部に、吸引ポンプが接続される自己封止弁を備えて脱気ユニットを構成したことにより、脱気ユニットを吸引ポンプに接続してチューブ状気体透過膜の内部を負圧にすることにより、いつでもインク中に溶解する気体を容易に排出することが可能となる。
【００１３】
［発明５］発明５のインクジェットプリンタは、前記発明１乃至４の何れかのインクジェットプリンタにおいて、前記脱気ユニットの気体透過膜に形成されている空孔の平均径を、顔料インク中の顔料の平均粒径より小さく設定したことを特徴とするものである。
この発明５に係るインクジェットプリンタによれば、脱気ユニットの気体透過膜に形成されている空孔の平均径を、顔料インク中の顔料の平均粒径より小さく設定したことにより、例えば脱気ユニットを吸引ポンプに接続してチューブ状気体透過膜の内部を負圧にしても、顔料インク中の顔料が吸引されてしまうことがない。
【００１４】
［発明６］発明６のインクジェットプリンタ用インクカートリッジは、インクジェットヘッドに供給するインクが充填されたインクカートリッジにおいて、気体透過膜を介して、前記インク中に溶解している気体を排出する脱気ユニットを内部に設けたことを特徴とするものである。
この発明６のインクジェットプリンタ用インクカートリッジによれば、気体透過膜を介して、前記インク中に溶解している気体を排出する脱気ユニットを内部に設けたことにより、その脱気ユニットからインク中に溶解している気体を排出すれば、脱気されたインクが供給されるインクジェットヘッドのキャビティ内をいつでも気泡の生じにくい状態にすることができる。
【００１５】
［発明７］発明７のインクジェットプリンタ用インクカートリッジは、前記発明６のインクジェットプリンタ用インクカートリッジにおいて、前記脱気ユニットは、微細なチューブ状の気体透過膜を複数本束ねて構成されると共にチューブ状気体透過膜の少なくとも何れか一方の端部に、吸引ポンプが接続される自己封止弁を備えて構成されることを特徴とするものである。
【００１６】
この発明７に係るインクジェットプリンタ用インクカートリッジによれば、微細なチューブ状の気体透過膜を複数本束ね、それらのチューブ状気体透過膜の少なくとも何れか一方の端部に、吸引ポンプが接続される自己封止弁を備えて脱気ユニットを構成したことにより、脱気ユニットを吸引ポンプに接続してチューブ状気体透過膜の内部を負圧にすることにより、いつでもインク中に溶解する気体を容易に排出することが可能となる。
【００１７】
［発明８］発明８のインクジェットプリンタ用インクカートリッジは、前記発明６又は７の何れかのインクジェットプリンタ用インクカートリッジにおいて、前記脱気ユニットの気体透過膜に形成されている空孔の平均径を、顔料インク中の顔料の平均粒径より小さく設定したことを特徴とするものである。
この発明８に係るインクジェットプリンタ用インクカートリッジによれば、脱気ユニットの気体透過膜に形成されている空孔の平均径を、顔料インク中の顔料の平均粒径より小さく設定したことにより、例えば脱気ユニットを吸引ポンプに接続してチューブ状気体透過膜の内部を負圧にしても、顔料インク中の顔料が吸引されてしまうことがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明のインクジェットプリンタの第１実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態のインクジェットプリンタ２とそれを駆動するためのホストコンピュータ１とを表している。ホストコンピュータ１は、パーソナルコンピュータを始め、あらゆるコンピュータシステムが適用可能である。インクジェットプリンタ２内には、自身を駆動するためのデバイスドライバが構築されており、このデバイスドライバを、適宜アプリケーションソフトウエアによって駆動することで、インクジェットプリンタ２を駆動する、つまり印刷を行う。
【００１９】
図２には、インクジェットプリンタ２の概略構成を示す。本実施形態のインクジェットプリンタ２は、インクカートリッジとインクジェットヘッドとが一体的に備えられたキャリッジ２１を記録紙２２の幅方向、図の左右方向に往復移動し且つ当該記録紙２２を長手方向、図の上下方向に紙送りしながら、インクジェットヘッドのノズルから液体インクの微粒子（インク滴）を吐出して記録紙２２上に微小なインクドットを形成出力することで、記録紙２２上に所定の文字や画像を描画して所望の印刷物を作成する、所謂マルチパス型インクジェットプリンタである。なお、キャリッジ２１の往復移動方向を主走査方向、記録紙２２の紙送り方向を副走査方向とも言う。
【００２０】
図２の符号２２は、キャリッジ２１を主走査方向に往復移動させるアクチュエータとしてのモータ、符号２３は、モータ２２の駆動力を伝達するための駆動プーリ、符号２４は、記録紙２２を挟んで駆動プーリ２３の反対側に配置された従動プーリ、符号２５は、駆動プーリ２３と従動プーリ２４とに巻回され且つキャリッジ２１に連結された歯付きベルト、符号２６は、主走査方向に往復移動するキャリッジ２１のガイド、符号２７は、キャリッジ２１の主走査方向に沿って配設されたリニアスケール、符号２８は、リニアスケール２７を読み取って現在のキャリッジ２１の位置を検出するエンコーダ、符号２９は、キャリッジ２１と本体とを連結するケーブルである。また、符号３は、キャリッジ２１に搭載されるインクジェットヘッドのノズルをクリーニングするキャップ、符号３０は、ノズルのメニスカスを整えるためにノズルをなでるワイパ、符号１０は、インクジェットヘッド内のキャビティのインク中の溶解気体を排出するための脱気キャップである。キャリッジ２１は、図１の制御部がモータの回転状態を制御することによって、加速・一定速度・減速・反転・加速・一定速度・減速・反転して主走査方向に往復移動され、インクジェットヘッドの印字アクチュエータを制御することによって、キャリッジ２１が一定速度で移動しているときに記録紙上にインクドットを出力する。
【００２１】
インクジェットヘッドには、例えばブラック（Ｋ）インクを専用に吐出するノズル、同じくイエロー（Ｙ）インクを専用に吐出するノズル、同じくマゼンタ（Ｍ）インクを専用に吐出するノズル、同じくシアン（Ｃ）インクを専用に吐出するノズルを主走査方向に並べて配設し、前記デバイスドライバからの指令信号に従って、インクジェットヘッドの各ノズルから液体インクを吐出出力しながら、キャリッジ２１を主走査方向に移動し且つ記録紙２２を紙送り方向に移動することで、記録紙２２上に例えばカラー画像データを印刷することが可能となる。
【００２２】
インクジェットヘッドの各ノズルからインクを吐出出力する方法としては、静電方式、ピエゾ方式、膜沸騰インクジェット方式などがある。静電方式は、アクチュエータである静電ギャップに駆動信号を与えると、キャビティ内の振動板が変位してキャビティ内に圧力変化を生じ、その圧力変化によってインク滴がノズルから吐出出力されるというものである。ピエゾ方式は、アクチュエータであるピエゾ素子に駆動信号を与えると、キャビティ内の振動板が変位してキャビティ内に圧力変化を生じ、その圧力変化によってインク滴がノズルから吐出出力されるというものである。膜沸騰インクジェット方式は、キャビティ内に微小ヒータがあり、瞬間的に３００℃以上に加熱されてインクが膜沸騰状態となって気泡が生成し、その圧力変化によってインク滴がノズルから吐出出力されるというものである。本発明は、何れのインク出力方法も適用可能である。
【００２３】
また、必要に応じて、インクジェットヘッドのノズルの浄化、所謂クリーニングを行う。クリーニングは、まず、図のキャップ３の位置までキャリッジ２１が移動し、キャップ３を上昇してインクジェットヘッドのノズル面に密着させ、その状態でキャップ３内をチューブポンプで負圧にすることにより、インクジェットヘッドのノズルからインクを吸引し、吸引が終了したらキャップ３を下降する。次いで、ワイパ３０が上昇してインクジェットヘッドのノズル面をなで、ノズル面に付着したインクを拭い去ってノズルのメニスカスを整える。このワイピングによって、複数のインクが混ざり合うので、フラッシング（記録以外の目的でインク滴を吐出すること）によって混ざり合ったインクを排出する。この一連の動作をクリーニングといい、ノズルからインク滴を安定して吐出するためには欠かせない。
【００２４】
図１に戻って、前記デバイスドライバは、ソフトウエアによって構成される。このデバイスドライバを作動させるためにインクジェットプリンタ２の制御部３１内には、演算処理装置としてのコンピュータシステムが内装されている。従って、制御部３１は、各種制御や演算処理を担う中央演算処理装置であるＣＰＵ３２と、主記憶装置を構成するＲＡＭや読み出し専用の記憶装置であるＲＯＭ等のメモリ３３を備えている。デバイスドライバは、キャリッジ２１に搭載されたインクジェットヘッド３４を駆動するためのインクジェットヘッドドライバ３５、前記キャリッジ２１の主走査方向への往復移動用モータ２２を駆動するためのキャリッジドライバ３６、エンコーダ２８で検出されたリニアスケール２７の値からキャリッジ２１の位置を検出するキャリッジ位置検出回路３７、記録紙２２の副走査方向への紙送り用モータ３８を駆動するための紙送りドライバ３９、キャップ３によるクリーニング時に使用されるクリーニングモータ４０を駆動するためのクリーニングドライバ４１、脱気キャップ１０による脱気時に使用される脱気キャップモータ４４を駆動するための脱気キャップモータドライバ４２、後述するバルブ１１を駆動するためのバルブドライバ４３などを備えて構成される。そして、制御部３１は、インターフェース４２を介してホストコンピュータ１に接続されており、操作パネル４３の操作状態及びホストコンピュータ１で演算処理されるアプリケーションソフトウエアの指令に従って印刷を行う。なお、前記デバイスドライバを駆動するためのアプリケーションソフトウエアも、インクジェットプリンタ内に設けられているプリンタ制御部内で実行するようにしてもよいし、全く個別のコンピュータシステム内で実行するようにしてもよい。また、デバイスドライバ、アプリケーションソフトウエアと同等の機能をハードウエアによって構成してもよい。
【００２５】
図３には、ワイパ３０によるワイピングの様子を示す。ワイパ３０は、弾性変形可能な適度な柔らかさを持つゴムでできており、保持部材５１に保持されている。保持部材５１は、図示しない昇降装置に取付けられており、インクジェットヘッド３４をワイピングする場合には、昇降装置で保持部材５１ごとワイパ３０を上昇し、インクジェットヘッド３４でワイパ３０を弾性変形させながら当該インクジェットヘッド３４を図３の矢印方向に移動する。その際、ワイパ３０の上端部がインクジェットヘッド３４の下面、即ちノズル面１２をなで、ノズル面１２に付着しているインクや浮遊していたゴミ・紙粉などを拭い去る。これにより、ノズルのメニスカスが整う。
【００２６】
図４には、本実施形態のインクジェットヘッド３４を２例示す。図４ａは積層圧電素子を用いたインクジェットヘッドの例、図４ｂは単層圧電素子を用いたインクジェットヘッドの例である。図４ａの積層圧電素子は、単層の圧電素子７１を複数積層し、それを支持体７３で支持している。何れも、インクジェットヘッド３４の上端部には振動板７２が設けられ、その上方に、積層された又は単層の圧電素子７１が配設されている。インクジェットヘッド３４の下面に相当するノズル面１２には複数のノズル５が開設され、各ノズル５に連通するキャビティ（インク貯留部）１３は共通インク部１４に連通しており、共通インク部１４には、メインタンクやインクカートリッジから直接又はサブタンクを介してインクが供給される。従って、駆動回路７４から駆動信号が積層された又は単層の圧電素子７１に入力されると、夫々の圧電素子７１が撓み、それが振動板７２の振動になって、先にキャビティ１３の容積を拡大してインクを引き込み、次いでキャビティ１３の容積を縮小してインク滴を吐出する。
【００２７】
本実施形態では、インクジェットヘッド３４の共通インク部１４内に、インク中に溶解する気体を排出するための脱気ユニット１５が内装されている。この脱気ユニット１５は、図５に示すように、チューブ状の気体透過膜１６を複数本束ねて構成されている。更に、本実施形態では、図６ａに示すように、束ねた複数本のチューブ状気体透過膜１６の一方の端部をエポキシ系樹脂等のキャップ７５で閉塞し、他方の端部をエポキシ系樹脂等の結束部材７６で結束してチューブ状気体透過膜１６を密着させると共に自己封止弁１７を取付け、この自己封止弁１７を介して、後述する脱気キャップ１０に接続可能としている。脱気キャップ１０は、後述するチューブポンプにバルブ１１を介して接続されており、チューブポンプで脱気キャップ１０内部を吸引することにより各チューブ状気体透過膜１６の内部を負圧にすることができる。なお、脱気ユニット１５の両端部を脱気キャップ１０に接続する場合には、図６ｂに示すように、複数本、束ねたチューブ状気体透過膜１６の両端部を結束部材７６で結束すると共にその両端部に自己封止弁１７を取付ければよい。また、エポキシ系樹脂等を用いてチューブ状気体透過膜１６を結束する際には、膜の内側に樹脂が付着しないように注意する必要がある。また、チューブ状気体透過膜１６の両端部以外は、特に密着している必要はない。
【００２８】
本実施形態のチューブ状気体透過膜１６の外形は０．１〜０．５ｍｍ、膜厚は数十μｍである。気体透過膜の形態としては、チューブ状に限らず、例えば平面フィルム状でもよい。気体透過膜としては、ポリ４メチルペンテン１等のポリオレフィン系の膜で、膜の表面にスキン層と呼ばれる比較的緻密な膜があり、中は気体が透過する微細孔よりも大きな孔が多数形成されたポーラスな構造になっていて、気体透過膜の強度を保持している。スキン層は１μｍ以下と極めて薄く、気体が透過できる微細な孔が多数存在する。微細な孔の外径は、顔料系インクの顔料の平均粒径０．１〜０．５μｍより小さいことが望ましく、実際の孔の外径も０．０１〜０．１μｍ程度である。気体透過膜の材質は、熱可塑性ポリウレタンなどでもよい。また、気体透過膜の構造も、表面にスキン層を持つものの他に、比較的粗い孔を持つポーラスな膜で、微細な孔が多数ある、１μｍ未満の極めて薄い膜をサンドイッチ構造にしたものもある。チューブ状気体透過膜の本数は、インクの量やインクに溶解している気体の量に応じて選択すればよく、インクの量やインクに溶解している気体の量が多くなればチューブ状気体透過膜の本数も多くする。
【００２９】
従って、チューブ状気体透過膜の外側にインクが存在している状態で、その内側を負圧にすると、図７に示すように、インク中の気体飽和溶解量が小さくなるので、溶解していた気体は気体透過膜を経由して気圧の低いチューブの内側に移動し、そのままチューブポンプで吸引される。これは、理想気体の法則にほぼ従う程度の低い圧力範囲で、気体が液体に僅かに溶解する場合、一定温度の下で気体の圧力を変えると、気体の溶解度はその圧力に比例する、というヘンリーの法則に基づいている。参考として、下記表１に、空気、窒素、酸素、二酸化炭素の水に対する溶解度を示した。
【００３０】
【表１】
2006224312.tif 000003
【００３１】
図８にはチューブポンプ４に接続されたキャップ３及び脱気キャップ１０の状態を示す。キャップ３の筐体５３は、図示しない昇降装置によって、図の矢印方向、つまり上下方向に昇降する。筐体５３の底部はチューブポンプ４のチューブ５６に、バルブ６３を介して接続されている。また、脱気キャップ１０は、図示しない移動装置によって、図の矢印方向、つまり左右方向に移動する。脱気キャップ１０はバルブ１１を介してチューブポンプ４のチューブ５６に接続されている。チューブポンプ４は、比較的簡易な構造で負圧を発生させることができる。チューブポンプ４では、回転するローラ５５が、その周囲に配設されている可撓性チューブ５６を押しつぶして内部の流体を移動させることで負圧を発生する。キャップ３内に溜まったインクはチューブポンプ４によって吸引され、廃インクタンク５２に蓄えられる。
【００３２】
キャップ３の筐体５３の周壁上端部には、インクジェットヘッド３４のノズル面に気密に密着するシール部材６が取付けられている。シール部材６としては、適度な弾性があり、インクに接触しても劣化しにくい材料が適しており、例えばシリコンゴム、フッ素系ゴムなどが挙げられる。インクジェットヘッド３４のノズル５の直下には、樹脂又は金属製のインク受け部材７が設けられている。このインク受け部材７は、チューブポンプ４でキャップ３内を負圧にしたとき、ノズル５から吸引によって吐出するインク滴ｉが当たるものであり、そのインクが当たるインク受け面は、インクの吐出方向に対して傾斜している。また、インク受け部材７の下方には、インク吸収部材９が設けられている。このインク吸収部材９は、前記インク受け部材７のインク受け面８に当たってから滴下するインクを吸収するためのものである。インク吸収部材９には、インク溶媒を吸収し易い材料で、しかもインクを吸収し易くするように多孔質材料が適しており、例えば水系インクの場合にはポリビニルアルコール系の材料が挙げられる。
【００３３】
一方、移動装置によって左右に移動される脱気キャップ１０は、脱気ユニット１５の結束側端部に接続されるので、チューブポンプ４との間に介装されているバルブ１１を開状態としてチューブポンプ４を駆動すると、脱気キャップ１０内が吸引され、脱気ユニット１５の結束側端部に接続されている各チューブ状気体透過膜１６の内部が負圧になる。チューブ状気体透過膜１６の内部が負圧になると、前述のようにインクに溶解する気体がチューブ状気体透過膜１６の内部に吸引され、それがチューブポンプ３を介して排出される。
【００３４】
また、インクジェットヘッド３４内に脱気ユニット１５を設けた場合には、単にインク中に溶解する気体を排出するのみならず、振動や衝撃によってノズル５からキャビティ１３内に気泡を巻き込んだときに、その気泡を除去することも可能である。例えば、本実施形態のように共通インク部１４内に脱気ユニット１５を設けた場合であっても、インク中に溶解している気体が減少すれば、キャビティ１３内の気泡も徐々に小さくなり、最終的には気泡をなくして除去することもできる。通常、キャビティ１３内に気泡が生じた場合には、前述したクリーニングによってインクごと、気泡を排出する。従って、本実施形態の脱気ユニット１５によれば、インクの無駄を回避することが可能となる。
【００３５】
このように本実施形態のインクジェットプリンタによれば、気体透過膜１６を介して、インク中に溶解している気体を排出する脱気ユニット１５を、インクジェットヘッド３４内に設けたことにより、その脱気ユニット１５からインク中に溶解している気体を排出すれば、いつでもインクジェットヘッド３４のキャビティ１３内を気泡の生じにくい状態にすることができる。
【００３６】
また、微細なチューブ状の気体透過膜１６を複数本束ね、それらのチューブ状気体透過膜１６の一方の端部に、チューブポンプ３が接続される自己封止弁１７を備えて脱気ユニット１５を構成したことにより、脱気ユニット１５をチューブポンプ３に接続してチューブ状気体透過膜１６の内部を負圧にすることにより、いつでもインク中に溶解する気体を容易に排出することが可能となる。
【００３７】
また、脱気ユニット１５の気体透過膜１６に形成されている空孔の平均径を、顔料インク中の顔料の平均粒径より小さく設定したことにより、脱気ユニット１５を吸引ポンプに接続してチューブ状気体透過膜１６の内部を負圧にしても、顔料インク中の顔料が吸引されてしまうことがない。
なお、前述のクリーニングとインクの脱気とは同時に行う必要はない。インク脱気のタイミングとしては、インクジェットプリンタが印刷していないとき、１つの印刷が終了したとき、電源をオフにする前、或いは気泡の発生によりドット抜けが発生し、インク脱気の要求があったとき、等が適している。
【００３８】
次に、本発明のインクジェットプリンタの第２実施形態について図９を用いて説明する。この実施形態は、フィルタ１９を備えたサブタンク１８に脱気ユニット１５を配設したものである。従って、インクは、メインタンク又はインクカートリッジからサブタンク１８に供給され、その後、インク供給路６２を介してインクジェットヘッド３４の共通インク部１４に供給され、更にキャビティ１３からノズル５に供給される。本実施形態では、前述したチューブ状気体透過膜１６を複数本束ねた脱気ユニット１５をサブタンク１８のフィルタ１９の近傍に配設した。脱気キャップは、前記第１実施形態と同じ位置にあり、脱気キャップにはチューブポンプが接続されている。
【００３９】
本実施形態のインクジェットプリンタでは、サブタンク１８内のインク中に溶解する気体を脱気ユニット１５から排出することができるので、脱気されたインクをキャビティ１３に供給することにより、インクジェットヘッド３４のキャビティ１３内をいつでも気泡の生じにくい状態にすることができる。また、本実施形態のインクジェットには、以下のような効果もある。即ち、インクカートリッジを交換する際に、カートリッジの装着がうまくできずに脱着を繰り返すと、インクに空気が混入してしまうことがまれにある。その場合に、インク充填のためにチューブポンプを作動させると、混入した空気はサブタンク１８のフィルタ１９に捕捉されて滞留する（空気の気泡がフィルタの目よりも小さい場合には、インクジェットヘッド３４内に移動する）。このようになると、チューブポンプでインクを吸引しても、フィルタ１９に捕捉された気泡はなかなか排出されない。このような場合に、脱気ユニット１５からインク中に溶解している気体を排出するとインク中の気体の溶解量が減少し、それに伴ってフィルタ１９に捕捉されている気泡も徐々に小さくなり、最終的には気泡をなくして除去することもできる。
【００４０】
次に、本発明のインクジェットプリンタの第３実施形態について図１０を用いて説明する。この実施形態は、ＹＭＣＫの各色のインクカートリッジ２０に脱気ユニット１５を配設したものであり、図１０ａは平面図、図１０ｂは正面図である。図中の符号６４はインク供給口、符号６５は供給弁、符号６６はインク袋である。本実施形態では、前述したチューブ状気体透過膜１６を複数本束ねた脱気ユニット１５をＹＭＣＫ各色のインクカートリッジ２０内に配設した。脱気キャップは、前記第１実施形態と同じ位置にあり、脱気キャップにはチューブポンプが接続されている。
【００４１】
マルチパス型インクジェットプリンタでは、インクカートリッジ２０をインクジェットヘッド３４に直接装着するものが多く、キャリッジ２１を往復しながらインク滴を吐出して印刷を行う。この往復移動時、キャリッジ２１が加速・減速されるとインクに加速度が作用し、インクがそれによって移動する。すると、このインク移動に伴い、インクジェットヘッド３４内を通じてノズル５のメニスカスが不安定になってしまい、インク滴の吐出を不安定化させることになる。そこで、図示しないダンパ（減衰器）をインクカートリッジ２０内に設けることによって、加速度によるインクの移動を抑制している。ダンパは、シリコンゴムのような弾性体からなり、バネとのバランスによって加速度を吸収する構造になっている。
【００４２】
インクカートリッジ２０内では、インク袋６６内にインクが充填されており、図示しないフィルタを通じてインクがダンパ内に入り、供給弁６５からインク供給口６４を経由してインクジェットヘッド３４の共通インク部１４に供給される。インクカートリッジ２０はインクジェットヘッド３４より上方に配置されるため、インクジェットヘッド３４のノズル面１２からインクが垂れ落ちないように、インクカートリッジ２０内の圧力を大気圧よりやや小さく維持する。
【００４３】
この実施形態のインクジェットプリンタによれば、気体透過膜１６を介して、インク中に溶解している気体を排出する脱気ユニット１５を、インクカートリッジ２０内に設けたことにより、その脱気ユニット１５からインク中に溶解している気体を排出すれば、脱気されたインクが供給されるインクジェットヘッド３４のキャビティ１３内をいつでも気泡の生じにくい状態にすることができる。また、本実施形態のインクジェットプリンタには、以下のような効果もある。即ち、インクジェットプリンタに振動や衝撃が加わると、ノズルから気泡を巻き込むことがある。例えば、印字していないときや印字を終了して電源をオフにする前に、インクカートリッジ２０内の脱気ユニット１５を作動させてインク中に溶解している気体を排出・減少させるとインク中の気体の溶解量が減少し、それに伴ってノズル５から巻き込まれた気泡も徐々に小さくなり、最終的には気泡をなくして除去することもできる。
【００４４】
次に、本発明のインクジェットプリンタの第４実施形態について図１１を用いて説明する。この実施形態は、複数のインクジェットヘッド３４を千鳥状に配列したラインヘッド型インクジェットプリンタを対象としており、図１１ａは平面図、図１１ｂは正面図、図１１ｃは底面図である。各インクジェットヘッド３４には、夫々、独立したサブタンク１８が設けられ、メインタンク又はインクカートリッジからサブタンク１８にインクが供給され、それがインクジェットヘッド３４の共通インク部に供給される。この実施形態では、夫々のサブタンク１８内に、前述したチューブ状気体透過膜１６を複数本束ねた脱気ユニット１５を配設した。脱気キャップ１０は、脱気ユニット１５の自己封止弁１７に対向した位置に夫々配設し、それらを、第１実施形態と同様に、バルブ１１を介してチューブポンプのチューブ６６に接続した。従って、この実施形態では、各インクジェットヘッド３４に対応するサブタンク１８から、夫々、独立してインクに溶解する気体の排出を行うことができる。なお、サブタンク１８を共通化し、サブタンク１８内に設けた脱気ユニット１５から常時インク脱気を行うことにより、インクに溶解する気体を可及的に少なくする方法もある。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明のインクジェットプリンタの第１実施形態を示す印刷システム構成図である。
【図２】図１のインクジェットプリンタの概略構成図である。
【図３】図２のインクジェットプリンタに設けられたワイパの説明図である。
【図４】図２のインクジェットプリンタに設けられたインクジェットヘッドの構成図である。
【図５】図４のインクジェットヘッドに設けられた脱気ユニットのチューブ状気体透過膜の説明図である。
【図６】図５の脱気ユニットの構成図である。
【図７】気体透過膜の作用の説明図である。
【図８】図４のインクジェットヘッドにキャップ及び脱気ユニットを接続した状態の説明図である。
【図９】本発明のインクジェットプリンタの第２実施形態を示すインクジェットヘッド及びサブタンクの構成図である。
【図１０】本発明のインクジェットプリンタの第３実施形態を示すインクカートリッジの構成図である。
【図１１】本発明のインクジェットプリンタの第４実施形態を示すインクジェットヘッド及びサブタンク及び脱気キャップの構成図である。
【符号の説明】
【００４６】
１はホストコンピュータ、２はインクジェットプリンタ、３はキャップ、４はチューブポンプ、５はノズル、１０は脱気キャップ、１１はバルブ、２１はノズル面、１３はキャビティ、１４は共通インク部、１５は脱気ユニット、１６はチューブ状気体透過膜、１７は自己封止弁、１８はサブタンク、１９はフィルタ、２０はインクカートリッジ、３４はインクジェットヘッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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