(57)【要約】【課題】構成が簡単であって、且つ、制御が簡素化できるインク循環装置を提供すること。【解決手段】実施形態のインク循環装置は、メインタンクと、ポンプと、上流タンクと下流タンクと、を備える。ポンプは、インクジェットヘッド内を通過するインク量とインクジェットヘッドから吐出されるインク量の合算よりも供給するインク量が大きく設定される。上流タンクは、前記インクの液面が前記インクジェットヘッドのノズル面よりも高い位置になる第１上流液室、第２上流液室、第３上流液室、これら上流液室と共通して連続する上流空気室、前記第１上流液室に設けられる上流供給口を有し、前記ポンプ及び前記インクジェットに接続される。下流タンクは、前記インクジェットヘッドに接続され、前記インクの液面が前記ノズル面よりも低い位置になる液室を有する。前記上流供給口は、前記第１上流液室の液面よりも下方に配置される。【選択図】      図１
2018158557.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを貯留するメインタンクと、
インクジェットヘッド内を通過するインク量とインクジェットヘッドから吐出されるインク量の合算よりも供給するインク量が大きく設定され、前記メインタンクに貯留された前記インクを二次側に供給するポンプと、
前記インクの液面が前記インクジェットヘッドのノズル面よりも高い位置になる第１上流液室、前記第１上流液室と隣接して設けられる第２上流液室、前記第２上流液室と隣接して設けられる第３上流液室、前記第１上流液室乃至前記第３上流液室と共通して連続する上流空気室、前記第１上流液室に設けられ、前記ポンプに接続される上流供給口、前記第２上流液室に設けられ、前記インクジェットヘッドに接続される上流吐出口、及び、前記第３上流液室に設けられ、前記メインタンクに接続される上流ドレン口を有し、前記ポンプ及び前記インクジェットヘッドに接続される上流タンクと、
前記インクジェットヘッドに接続され、前記インクの液面が前記ノズル面よりも低い位置になる液室を有する下流タンクと、を備え、
前記上流供給口は、前記第１上流液室の液面よりも下方に配置される、インク循環装置。
【請求項２】
前記上流供給口は、前記第１上流液室の側方の下端に配置される、請求項１に記載のインク循環装置。
【請求項３】
前記上流タンクは、前記前記第１上流液室及び前記第２上流液室を仕切る上流仕切板を有する、請求項１に記載のインク循環装置。
【請求項４】
前記下流タンクは、前記インクの液面が前記ノズル面よりも低い位置になる第１下流液室、前記第１下流液室に隣接して設けられる第２下流液室、前記第１下流液室及び前記第２下流液室と共通して連続する下流空気室、前記第１下流液室に設けられ、前記インクジェットヘッドに接続される下流供給口、及び、前記第２下流液室に設けられ、前記メインタンクに接続される下流ドレン口を有する、請求項１に記載のインク循環装置。
【請求項５】
前記下流タンクは、前記第１下流液室及び前記第２下流液室を仕切る仕切板を有し、
前記下流供給口は、前記第１下流液室の側方の下端に配置される、請求項４に記載のインク循環装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、インク循環装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、循環型のインクジェットヘッドにインクを供給し、そしてインクを循環する装置として、インク循環装置が知られている。このインク循環装置は、インクを貯留するメインタンク、インクジェットヘッドの上流及び下流に配置される二つのタンク、二つのタンクの液面を検出するセンサ、及び、インクを循環させるためのポンプを備える。
【０００３】
インク循環装置は、センサによって検出された液面に基づいてポンプを制御することで、二つのタンクの液面を調整する。インク循環装置は、タンクからインクをインク循環装置に供給するためのポンプ、及び、インクの循環を行うためのポンプの二つが必要である。インク循環装置は、複数のセンサやポンプを要することから、構成が複雑となり、そして、制御が煩雑となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００８−５１３２４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、構成が簡単であって、且つ、制御が簡素化できるインク循環装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態のインク循環装置は、メインタンクと、ポンプと、上流タンクと下流タンクと、を備える。メインタンクは、インクを貯留する。ポンプは、インクジェットヘッド内を通過するインク量とインクジェットヘッドから吐出されるインク量の合算よりも供給するインク量が大きく設定され、前記メインタンクに貯留された前記インクを二次側に供給する。上流タンクは、前記インクの液面が前記インクジェットヘッドのノズル面よりも高い位置になる第１上流液室、前記第１上流液室と隣接して設けられる第２上流液室、前記第２上流液室と隣接して設けられる第３上流液室、前記第１上流液室乃至前記第３上流液室と共通して連続する上流空気室、前記第１上流液室に配置され、前記ポンプに接続される上流供給口、前記第２上流液室に配置され、前記インクジェットヘッドに接続される上流吐出口、及び、前記第３上流液室に配置され、前記メインタンクに接続される上流ドレン口を有し、前記ポンプ及び前記インクジェットヘッドに接続される。下流タンクは、前記インクジェットヘッドに接続され、前記インクの液面が前記ノズル面よりも低い位置になる液室を有する。前記上流供給口は、前記第１上流液室の液面よりも下方に配置される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施形態に係るインク循環装置の構成を模式的に示す説明図。
【図２】同インク循環装置に用いられる上流タンクの構成を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施形態に係るインク循環装置１の構成を、図１及び図２を用いて説明する。  
図１は実施形態に係るインク循環装置１の構成を模式的に示す説明図、図２はインク循環装置１に用いられる上流タンク１４の構成を模式的に示す説明図である。なお、図１及び図２中、インク２００の流れ及び空気３００の流れを矢印で示す。
【０００９】
図１に示すように、インク循環装置１は、メインタンク１１と、ポンプ１２と、フィルタ１３と、上流タンク１４と、下流タンク１５と、を備えている。インク循環装置１は、上流タンク１４と下流タンク１５の間にインクジェットヘッド１００が配置される。インク循環装置１は、メインタンク１１、ポンプ１２、フィルタ１３、上流タンク１４、下流タンク１５及びインクジェットヘッド１００を流体的に接続し、循環回路を構成する配管部材、例えば、チューブ１６を含む。
【００１０】
インクジェットヘッド１００及びインク循環装置１は、上流タンク１４、下流タンク１５及びインクジェットヘッド１００の高さ方向の位置関係が所定の位置に設定される。インクジェットヘッド１００のノズル面１００ａと、上流タンク１４及び下流タンク１５のそれぞれの液面の水頭差により、インクジェットヘッド１００内を通過するインク量が決まるためである。また、静的な位置関係により、ノズル面１００ａにおけるインクの面圧、即ちメニスカスが決まるためである。
【００１１】
具体的には、インク循環装置１は、メインタンク１１の液面よりも上方に下流タンク１５の液面が配置され、下流タンク１５の液面よりも上方にインクジェットヘッド１００の後述するノズル面１００ａが配置され、ノズル面１００ａよりも上方に上流タンク１４が配置される。また、インク循環装置１は、上流タンク１４の液面及び下流タンク１５の液面の水頭差によって、インクジェットヘッド１００から吐出されなかったインク２００を自然落下によって下流タンク１５に回収する。
【００１２】
インクジェットヘッド１００は、ノズル面１００ａに複数のノズルを備えている。インクジェットヘッド１００は、高さ方向の位置により、ノズル面１００ａのノズルにおけるインク２００のメニスカスが所定の形状となるように調整される。
【００１３】
メインタンク１１は、インク２００を貯留する。
【００１４】
ポンプ１２は、チューブ１６を介して、吸い込み側、即ち一次側がメインタンク１１に接続される。ポンプ１２は、メインタンク１１のインク２００を、ポンプ１２の二次側に吐出する。ポンプ１２は、二次側に供給するインク量がインクジェットヘッド１００を通過するインク量とインクジェットヘッド１００から吐出されるインク量の合算よりも大きくなる能力に設定される。
【００１５】
フィルタ１３は、一次側がチューブ１６を介してポンプ１２に接続される。
【００１６】
上流タンク１４は、３つの液室を有するとともに、各液室の上部で共通して連続する、大気に開放された空間を有する。上流タンク１４は、一つの液室の下部に、ポンプ１２に接続されるチューブ１６が接続され、この液室に隣接する他の二つのうち一つの液室の下部にインクジェットヘッド１００に接続されるチューブ１６が、この液室に隣接する残りの液室の下部にメインタンク１１に接続されるチューブ１６が、それぞれ接続さる。
【００１７】
具体例として、図２に示すように、上流タンク１４は、直方体状のタンク本体２１と、タンク本体２１を一方向に並ぶ３つの液室１４ａ、１４ｂ、１４ｃに仕切る二つの上流仕切板２２と、を備えている。二つの上流仕切板２２は、例えば、同形状に構成される。二つの上流仕切板２２は、タンク本体２１の内部空間の高さよりも高さ方向で低く構成される。
【００１８】
タンク本体２１は、例えば、フィルタ１３の二次側に接続されたチューブ１６が接続される上流供給口２１ａを側壁の下端に有する。タンク本体２１は、二つの上流仕切板２２により仕切られる、上流供給口２１ａが配置される液室１４ａとは他の２つの液室１４ｂ、１４ｃに対応する位置の底壁に、それぞれ上流吐出口２１ｂ及び上流ドレン口２１ｃを有する。また、タンク本体２１は、上流仕切板２２よりも上方の側壁又は上壁に、大気と連続する開口２１ｄを有する。
【００１９】
二つの上流仕切板２２は、タンク本体２１内に配置される。二つの上流仕切板２２は、タンク本体２１内の空間を仕切ることで、タンク本体２１内に第１上流液室１４ａ、第２上流液室１４ｂ、第３上流液室１４ｃ、及び、これら液室１４ａ、１４ｂ、１４ｃと連続する上流空気室１４ｄ構成する。
【００２０】
第１上流液室１４ａは、タンク本体２１及び一方の上流仕切板２２により構成される。第１上流液室１４ａは、側方の下端が上流供給口２１ａと連続する。第２上流液室１４ｂは、タンク本体２１及び二つの上流仕切板２２により構成される。第２上流液室１４ｂは、底部が上流吐出口２１ｂと連続する。第３上流液室１４ｃは、タンク本体２１及び他方の上流仕切板２２により構成される。第３上流液室１４ｃは、底部が上流ドレン口２１ｃと連続する。上流空気室１４ｄは、開口２１ｄを介して外部空間と連続する。
【００２１】
下流タンク１５は、直方体状のタンク本体３１と、タンク本体３１を一方向に並ぶ２つの液室１５ａ、１５ｂに仕切る一つの下流仕切板３２と、を備えている。
【００２２】
タンク本体３１は、例えば、インクジェットヘッド１００の二次側に接続されたチューブ１６が接続される下流供給口３１ａを側壁の下端に有する。タンク本体３１は、下流供給口３１ａが配置される液室１５ａとは他の液室１５ｂに対応する位置の底壁に下流ドレン口３１ｂを有する。また、タンク本体３１は、下流仕切板３２よりも上方の側壁又は上壁に、大気と連続する開口３１ｃを有する。下流仕切板３２は、タンク本体３１の内部空間の高さよりも高さ方向で低く構成される。
【００２３】
下流仕切板３２は、タンク本体３１内に配置され、タンク本体３１内の空間を二つに仕切ることで、タンク本体３１内に第１下流液室１５ａ及び第２下流液室１５ｂ及びこれら液室１５ａ、１５ｂと連続する下流空気室１５ｃを構成する。
【００２４】
第１下流液室１５ａは、タンク本体３１及び下流仕切板３２により構成される。第１下流液室１５ａは、側方の下端が下流供給口３１ａと連続する。第２下流液室１５ｂは、タンク本体３１及び下流仕切板３２により構成される。第２下流液室１５ｂは、タンク本体３１及び下流仕切板３２により構成される。第２下流液室１５ｂは、底部が下流ドレン口３１ｂと連続する。下流空気室１５ｃは、開口３１ｃを介して外部空間と連続する。
【００２５】
上流タンク１４及びインクジェットヘッド１００を接続するチューブ１６及びインクジェットヘッド１００及び下流タンク１５を接続するチューブ１６は、好ましくは、同一長さ及び同一径に構成されている。これは、インクジェットヘッド１００が水頭圧の差により通過するインク量が決まるため、流量が変わった場合でも、チューブ１６による圧力損失が無視できるためである。
【００２６】
次に、このように構成されたインクジェットヘッド１００に用いられるインク循環装置１によるインク２００の循環について図１及び図２説明する。  
ポンプ１２は、駆動の指令があると、メインタンク１１に貯留されたインク２００をポンプ１２の二次側に吐出する。ポンプ１２から吐出された、フィルタ１３を通過して不純物を除去されたインク２００は、チューブ１６を介してタンク本体２１の上流供給口２１ａから第１上流液室１４ａに移動する。
【００２７】
第１上流液室１４ａに移動したインク２００は、第１上流液室１４ａを下方から上方に移動する。第１上流液室１４ａの上方へ移動したインク２００は、第１上流液室１４ａ及び第２上流液室１４ｂを構成する上流仕切板２２を超えて第２上流液室１４ｂに移動する。また、第２上流液室１４ｂに移動したインク２００は、第２上流液室１４ｂ及び第３上流液室１４ｃを構成する上流仕切板２２を超えて、第３上流液室１４ｃに移動する。
【００２８】
第２上流液室１４ｂに移動したインク２００の一部は、上流吐出口２１ｂ及びチューブ１６を介して、インクジェットヘッド１００に移動する。第２上流液室１４ｂに移動したインク２００の他は、第３上流液室１４ｃに移動し、第３上流液室１４ｃから、上流ドレン口２１ｃ及びチューブ１６を介して、ドレンとして機能するメインタンク１１に移動する。
【００２９】
即ち、ポンプ１２は、第１上流液室１４ａ及び第２上流液室１４ｂの容積を超えた流量のインク２００を供給し、第１上流液室１４ａ及び第２上流液室１４ｂは常にオーバーフロー状態となる。
【００３０】
また、第１上流液室１４ａから第２上流液室１４ｂに移動するインク２００は、下方から上方へ移動する流れとなる。また、インク２００に含まれる空気３００は、インク２００と一緒に上方へ移動し、第１上流液室１４ａのインク２００の液面から上流空気室１４ｄに移動する。即ち、空気３００をインク２００から除去するトラップとして、上流供給口２１ａ、第１上流液室１４ａ及び上流空気室１４ｄが機能する。
【００３１】
インクジェットヘッド１００へ移動したインク２００は、一部がノズル面１００ａのノズルから吐出される。また、ノズルから吐出されなかったインク２００は、インクジェットヘッド１００の二次側に接続されたチューブ１６を介して下流タンク１５に移動する。下流タンク１５に移動したインク２００は、タンク本体３１の下流供給口３１ａから第１下流液室１５ａに移動する。
【００３２】
第１下流液室１５ａに移動したインク２００は、第１下流液室１５ａを下方から上方に移動する。第１下流液室１５ａの上方へ移動したインク２００は、第１下流液室１５ａ及び第２下流液室１５ｂを構成する下流仕切板３２を超えて第２下流液室１５ｂに移動する。
【００３３】
第２下流液室１５ｂに移動したインク２００は、下流ドレン口３１ｂ及びチューブ１６を介して、ドレンとして機能するメインタンク１１に移動する。また、第１下流液室１５ａから第２下流液室１５ｂに移動するインク２００は、下方から上方へ移動する流れとなることから、インク２００に含まれる空気３００は下流空気室１５ｃに移動する。即ち、空気３００をインク２００から除去するトラップとして、下流供給口３１ａ、第１下流液室１５ａ及び下流空気室１５ｃが機能する。
【００３４】
上流タンク１４及び下流タンク１５からメインタンク１１に移動したインク２００は、再びポンプ１２に吸い込まれ、ポンプ１２から吐出される。このように、インク循環装置１は、インク２００を循環させて、インクジェットヘッド１００にインク２００を供給する。
【００３５】
このように構成されたインク循環装置１によれば、上流タンク１４及び下流タンク１５は、第１液室１４ａ、１５ａにおいて、下方から上方へインク２００を流すことで、空気室１４ｄ、１５ｃでインク２００に含まれる空気３００をトラップできる。このため、上流タンク１４の二次側に位置するインクジェットヘッド１００に供給されるインク２００に空気３００である気泡が含むことを防止できる。また、上流タンク１４及び下流タンク１５のドレン口２１ｃ、３１ｂから排出され、メインタンク１１に戻るインク２００に空気３００が含むことを防止できる。
【００３６】
このため、インク循環装置１は、インクジェットヘッド１００へインク２００を安定して供給できる。具体的には、インクジェットヘッド１００のノズルからインク２００を吐出するときに、気泡によってインク２００の吐出不良が生じることを防止できる。このため、インク循環装置１は、インク循環装置１及びインクジェットヘッド１００を搭載したプリンタによってプリントした印刷物の品質を向上し、かすれ等の印刷不良が生じることが防止できる。インク循環装置１は、インクジェットヘッド１００及びプリンタの信頼性を向上することができる。
【００３７】
また、インク２００に顔料等が沈降しやすいインク２００を用いた場合であっても、上流タンク１４の底壁側から上方に向かってインク２００が移動する。インク循環装置１は、上流タンク１４の第１上流液室１４ａの下方に、顔料などが沈降し、顔料が堆積することを防止できる。
【００３８】
また、上流タンク１４及び下流タンク１５で空気３００をトラップできるため、インク循環装置１は、メインタンク１１に戻るインク２００に空気３００が含まれることを防止できる。
特に、下流タンク１５に移動するインク２００は、インクジェットヘッド１００を通過する。インクジェットヘッド１００の駆動により、ノズルから空気が吸い込まれ、インク２００に空気３００が侵入した場合でも、下流タンク１５で、インク２００に含まれた空気３００をトラップできる。このため、使用を繰り返すことで、インク２００内の空気３００の含有量が増えることを防止でき、インクジェットヘッド１００の安定したインク２００の吐出が可能となる。
【００３９】
また、インク循環装置１は、上流タンク１４及び下流タンク１５で空気をトラップすることで、一つのポンプ１２で、循環するインク量及びノズル面１００ａにおけるインク２００の圧力を規定することができる。このため、インク循環装置１は、部品点数が少なく、簡単な構成でよい。また、インク循環装置１は、インクジェットヘッド１００へ供給するインク量とインクジェットヘッド１００から吐出されるインク量の合算よりも二次側へ供給するインク量が大きく設定されたポンプ１２を用いる構成である。このため、インク循環装置１は、一つのポンプ１２を制御するだけでよく、制御を簡素化できる。
【００４０】
上述したように、実施形態に係るインク循環装置１によれば、構成が簡単であって、且つ、制御が簡素化できる。
【００４１】
なお、インク循環装置１は、上記構成に限定されない。例えば、上述した例では、上流タンク１４及び下流タンク１５は、空気をトラップする機能を有する構成を説明したが、これに限定されない。例えば、インクジェットヘッド１００に供給するインク２００を貯留する上流タンク１４のみが空気をトラップする機能を有する構成であってもよい。ただし、インク循環装置１は、上流タンク１４及び下流タンク１５の双方が空気をトラップする機能を有する構成が好ましい。
【００４２】
また、上述した上流タンク１４及び下流タンク１５の供給口２１ａ、３１ａは、第１液室１４ａ、１５ａの側方の下端に配置される構成を説明したが、これに限定されない。供給口２１ａ、３１ａは、第１液室１４ａ、１５ａの底側下端に配置されていてもよく、側方の下端よりも上方に配置されていてもよい。即ち、供給口２１ａ、３１ａから第１液室１４ａ、１５ａの液面まで、重力方向で上方に延びるインク２００の流路が構成され、そして、液面の上方に大気と連続する空気室１４ｄ、１５ｃが配置されている構成であれば、供給口２１ａ、３１ａの位置は適宜設定可能である。ただし、上流タンク１４及び下流タンク１５のインク２００中の空気３００をトラップする機能を考慮すると、供給口２１ａ、３１ａから第１液室１４ａ、１５ａの液面までの重力方向の長さが長いことが好ましい。
【００４３】
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、その他の様々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。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、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】
【００４４】
１…インク循環装置、１１…メインタンク、１２…ポンプ、１３…フィルタ、１４…上流タンク、１４ａ…第１上流液室、１４ｂ…第２上流液室、１４ｃ…第３上流液室、１４ｄ…上流空気室、１５…下流タンク、１５ａ…第１下流液室、１５ｂ…第２下流液室、１５ｃ…下流空気室、１６…チューブ、２１…タンク本体、２１ａ…上流供給口、２１ｂ…上流吐出口、２１ｃ…上流ドレン口、２１ｄ…開口、２２…上流仕切板、３１…タンク本体、３１ａ…下流供給口、３１ｂ…下流ドレン口、３１ｃ…開口、３２…下流仕切板、１００…インクジェットヘッド、１００ａ…ノズル面、２００…インク、３００…空気。
【図１】
2018158557.tif 000003
【図２】
2018158557.tif 000004