(57)【要約】【課題】記録媒体に精度よく画像を形成する。【解決手段】本実施形態に係るインク供給装置は、インクジェットヘッドへ供給されるインクが蓄えられる第１インクタンクと、インクジェットヘッドと第１インクタンクとの間で、インクを循環させるポンプと、インクジェットヘッドと第１インクタンクとの間に配置され、インクが貯えられる第１バッファタンクと、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェットヘッドへ供給されるインクが蓄えられる第１インクタンクと、
前記インクジェットヘッドと前記第１インクタンクとの間で、前記インクを循環させるポンプと、
前記インクジェットヘッドと前記第１インクタンクとの間に配置され、前記インクが貯えられる第１バッファタンクと、
を備えるインク供給装置。
【請求項２】
前記第１バッファタンクは、前記第１インクタンクと前記インクジェットヘッドとの間に配置されている請求項１に記載のインク供給装置。
【請求項３】
前記第１インクタンクから前記インクジェットヘッドへ流入してから、前記インクジェットヘッドから流出する前記インクが蓄えられる第２インクタンクを備える請求項１又は２に記載のインク供給装置。
【請求項４】
前記インクジェットヘッドと前記第２インクタンクとの間に配置され、前記インクが蓄えられる第２バッファタンクを備える請求項３に記載のインク供給装置。
【請求項５】
インクジェットヘッドと、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のインク供給装置と、
を備えるインクジェット装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、インク供給装置及びインクジェット装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体インクを紙などの記録媒体に吹き付けることにより印刷を行うインクジェットプリンタでは、印刷が行われない待機時間が長期化すると、インクジェットヘッドに設けられたノズル内のインクが乾燥する。ノズル内のインクが乾燥すると、インクの粘度が高くなったりインクが固形化し、ノズルの目詰まりが発生する。
【０００３】
そこで、インクジェットヘッドでのインクの乾燥を防止するための技術が種々提案されている。従来の装置では、インクジェットヘッドとインクタンクとの間でインクを循環させるための循環系が形成されている。このため、インクジェットヘッド内部で長時間インクが滞留することがなく、インクジェットヘッドでのインクの乾燥を防止することができる。
【０００４】
この種の循環系について、インクジェットヘッド内部の圧力を一定に維持する技術がある。
【０００５】
しかしながら、インクジェットヘッドから吐出されるインクの量が増加したり、１回あたりの吐出量が比較的大きいインクジェットヘッドを使用する場合には、インクジェットヘッド内部の圧力が急峻に低下することがある。このような場合には、インクジェットヘッド内部の圧力が変動したり、圧力が低下してから復帰するまでに時間がかかってしまうため、記録媒体に形成される画像に印字抜けが発生することが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−３１３８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、記録媒体に精度よく画像を形成することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本実施形態に係るインク供給装置は、インクジェットヘッドへ供給されるインクが蓄えられる第１インクタンクと、インクジェットヘッドと第１インクタンクとの間で、インクを循環させるポンプと、インクジェットヘッドと第１インクタンクとの間に配置され、インクが貯えられる第１バッファタンクと、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係るインクジェット装置のブロック図である。
【図２】タンクユニットの断面図である。
【図３】タンクユニットの展開斜視図である。
【図４】インクジェットヘッドにおけるインクの圧力変化を示す図である。
【図５】インクジェットヘッドにおけるインクの圧力変化を示す図である。
【図６】インクジェットヘッドにおけるインクの圧力変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本実施形態を、図面を用いて説明する。図１は、本実施形態に係るインクジェット装置１を模式的に示す図である。
【００１１】
図１に示されるように、インクジェット装置１は、インクジェットヘッド２０と、インクジェットヘッド２０にインク７０を供給するインク供給装置１０を備えるモノクロのインクジェット装置である。
【００１２】
インクジェットヘッド２０は、ピエゾ素子を用いてインク７０を射出するピエゾ方式のインクジェットヘッドである。インクジェットヘッド２０は、複数のノズルと、それぞれのノズルにインク７０を循環させるための流路を有している。インクジェットヘッド２０については、特開２００９−２０２４７５号公報に、構造や製造方法が詳細に開示されている。
【００１３】
インク供給装置１０は、第１のインクタンクである上流側タンク１１、第２のインクタンクである下流側タンク１２、調整タンク１３、第１のバッファタンクであるバッファタンク１４及び第２のバッファタンクであるバッファタンク１５の５つのインクタンクと、循環ポンプＰ１、圧力調整ポンプＰ２の２つのポンプと、演算器５１、制御装置５２、及びポンプ駆動装置５３からなる制御系とを有している。
【００１４】
上流側タンク１１と下流側タンク１２は、管路ＰＬ１によって接続されている。またバッファタンク１４は、管路ＰＬ２を介して上流側タンク１１と接続され、管路ＰＬ３を介してインクジェットヘッド２０と接続されている。バッファタンク１５は、管路ＰＬ５を介して下流側タンク１２と接続され、管路ＰＬ４を介してインクジェットヘッド２０と接続されている。
【００１５】
上流側タンク１１と下流側タンク１２は、大きさ及び形状が相互に等しく、インクジェットヘッド２０に供給されるインク７０が貯留されている。上流側タンク１１及び下流側タンク１２は、インク供給装置１０が載置される床面からの高さが等しくなるように支持されている。上流側タンク１１と下流側タンク１２の内部は、外気に対して負圧になるように圧力が制御される。
【００１６】
バッファタンク１４，１５は、大きさ及び形状が相互に等しく、上流側タンク１１及び下流側タンク１２よりも容量が小さい。例えば、バッファタンク１４，１５の容量は、２５ｍｌ乃至１００ｍｌ程度である。バッファタンク１４，１５には、容量の半分程度のインク７０が入っている。
【００１７】
図２は、バッファタンク１４，１５を構成するタンクユニット１００の断面を示す図である。図３は、タンクユニット１００の展開斜視図である。図２に示されるように、２つのバッファタンク１４，１５は、１つのタンクユニット１００として形成されている。タンクユニット１００は、インク７０が蓄えられるタンク本体１０１と、タンク本体１０１に取り付けられる蓋１０２を有している。
【００１８】
図３に示されるように、タンク本体１０１は、上方が開放された直方体状の部材である。タンク本体１０１には、２つの空間１４０，１５０が形成され、空間１４０がバッファタンク１４として機能し、空間１５０がバッファタンク１５として機能する。
【００１９】
タンク本体１０１には、タンク本体１０１の上面の外縁に沿って外側へ突出するフランジ部１０１ａが形成されている。また、図２に示されるように、タンク本体１０１には、空間１４０に通じる通路が形成された突出部１０４，１０５と、空間１５０に通じる通路が形成された突出部１０６，１０７と、が形成されている。
【００２０】
突出部１０５，１０７は、タンク本体１０１の下面に形成されている。突出部１０５，１０７には、インクジェットヘッド２０へ延びる管路ＰＬ３，ＰＬ４がそれぞれ接続されている。
【００２１】
突出部１０４，１０６は、タンク本体１０１の側面に形成されている。突出部１０４には、上流側タンク１１へ延びる管路ＰＬ２が接続されている。また、突出部１０６には、下流側タンク１２へ延びる管路ＰＬ５が接続されている。
【００２２】
図３に示されるように、蓋１０２は、長方形板状の部材である。蓋１０２は、タンク本体１０１の上面に配置され、例えばボルトやネジなどによって、タンク本体１０１のフランジ部１０１ａに固定される。蓋１０２によって、タンク本体１０１に形成された２つの空間１４０，１５０が密閉されている。
【００２３】
図２に示されるように、タンクユニット１００の空間１４０，１５０には、インク７０が蓄えられており、インク７０の液面は、突出部１０４，１０６よりも高いところに位置した状態になっている。
【００２４】
インクジェット装置１では、上述した上流側タンク１１、下流側タンク１２、バッファタンク１４，１５、及び管路ＰＬ１〜ＰＬ５によって、循環経路Ｃ１が形成されている。管路ＰＬ３，ＰＬ４は、他の管路ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ５等と比べて短く、約１５ｃｍ程度である。一方、管路ＰＬ２，ＰＬ５は、約６５ｃｍ程度である。上流側タンク１１及び下流側タンク１２に比べて、バッファタンク１４，１５は、インクジェットヘッド２０対して近接して配置されている。
【００２５】
図１に戻り、管路ＰＬ３，ＰＬ４には、圧力センサ３１，３２がそれぞれ設けられている。圧力センサ３１，３２は、例えば、ダイアフラムを利用したセンサである。圧力センサ３１，３２は、管路ＰＬ３，ＰＬ４を流れるインクの圧力を計測し、計測結果に応じた信号ＳＰ１，ＳＰ２を演算器５１へ出力する。
【００２６】
循環経路Ｃ１でのインク７０の循環は、管路ＰＬ１に設けられた循環ポンプＰ１によって行われる。循環ポンプＰ１は、ポンプ駆動装置５３によって駆動され、循環ポンプＰ１が駆動されると、循環経路Ｃ１のインク７０は、上流側タンク１１、バッファタンク１４、インクジェットヘッド２０、バッファタンク１５、下流側タンク１２の順番に循環する。また、循環経路Ｃ１では、インク７０が循環することにより、インク７０に含まれるパーティクルや気泡などが、管路ＰＬ１に設けられたフィルタＦＬによって取り除かれる。
【００２７】
調整タンク１３は、循環経路Ｃ１を循環するインク７０の量を調整するためのタンクである。調整タンク１３は、管路ＰＬ１から分岐した管路ＰＬ６によって、循環経路Ｃ１に接続されている。
【００２８】
調整タンク１３から循環経路Ｃ１へのインク７０の供給と、循環経路Ｃ１から調整タンク１３へのインク７０の供給は、管路ＰＬ４に設けられた圧力調整ポンプＰ２によって行われる。圧力調整ポンプＰ２は、ポンプ駆動装置５３によって駆動され、圧力調整ポンプＰ２が正転すると、調整タンク１３から循環経路Ｃ１へインク７０が送り出される。また、圧力調整ポンプＰ２が逆転すると、循環経路Ｃ１から調整タンク１３へインク７０が送り出される。
【００２９】
圧力調整ポンプＰ２によって、調整タンク１３から循環経路Ｃ１へインク７０が送り出されると、管路ＰＬ３，ＰＬ４を流れるインクの圧力が上昇する。また、圧力調整ポンプＰ２によって、循環経路Ｃ１から調整タンク１３へインク７０が送り出されると、管路ＰＬ３，ＰＬ４を流れるインクの圧力が低下する。したがって、圧力センサ３１，３２から出力される信号に基づいて圧力調整ポンプＰ２を運転して、管路ＰＬ３，ＰＬ４を流れるインクの圧力を制御することにより、インクジェットヘッド２０のインクの圧力を調整することができる。
【００３０】
ポンプ駆動装置５３は、制御装置５２の指示に基づいて、上述した循環ポンプＰ１、圧力調整ポンプＰ２を駆動する。これによって、循環経路Ｃ１でのインク７０の循環、上流側タンク１１と下流側タンク１２の圧力調整が実現する。
【００３１】
演算器５１は、圧力センサ３１からの信号ＳＰ１に示される管路ＰＬ３を流れるインクの圧力ＴＰ１と、圧力センサ３２からの信号ＳＰ２に示される管路ＰＬ４を流れるインクの圧力ＴＰ２から、インクジェットヘッド２０のノズルにおけるインク７０の圧力ＰＮを演算する。圧力ＰＮの演算には以下の式（１）が一例として用いられる。
【００３２】
ＰＮ＝（ＴＰ１＋ＴＰ２）／２…（１）
【００３３】
演算器５１は、上記式（１）に基づいてノズルの圧力ＰＮを算出すると、圧力ＰＮの値に応じた信号ＳＰＮを、制御装置５２へ出力する。
【００３４】
制御装置５２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＣＰＵの作業領域となる主記憶部、ＣＰＵに実行されるプログラムを記憶する補助記憶部を有している。制御装置５２は、ポンプ駆動装置５３を介して、循環ポンプＰ１を駆動して、循環経路Ｃ１にインク７０を循環させる。また、制御装置５２は、演算器５１から出力される信号ＳＰＮに基づいて、適宜圧力調整ポンプＰ２を用いた圧力調整制御を行う。
【００３５】
圧力調整制御は、インクジェットヘッド２０のノズルに形成されるインクのメニスカスを最適な状態に維持するための制御である。圧力調整制御では、制御装置５２は、インクジェットヘッド２０のノズルの圧力ＰＮが、−１．７ｋＰａ程度になるように制御を行う。
【００３６】
圧力調整制御では、制御装置５２は、演算器５１からの信号ＳＰＮに示されるノズルの圧力ＰＮと、閾値Ｐｔｈ１とを比較する。そして、ノズルの圧力ＰＮが閾値Ｐｔｈ１以上である場合には、制御装置５２は、圧力調整ポンプＰ２を逆転させて、循環経路Ｃ１から調整タンク１３へ、インク７０を送り出す。これにより、ノズルの圧力ＰＮが、閾値Ｐｔｈ１以下になるまで低下する。本実施形態では、閾値Ｐｔｈ１の値は、−１．７ｋＰａから−１．６ｋＰａ程度とすることが考えられる。
【００３７】
また、制御装置５２は、演算器５１からの信号ＳＰＮに示されるノズルの圧力ＰＮと、閾値Ｐｔｈ２とを比較する。そして、ノズルの圧力ＰＮが閾値Ｐｔｈ２以下である場合には、制御装置５２は、圧力調整ポンプＰ２を正転させて、調整タンク１３から循環経路Ｃ１へインク７０を送り出す。これにより、ノズルの圧力ＰＮが、閾値Ｐｔｈ２以上になるまで上昇する。本実施形態では、閾値Ｐｔｈ１の値は、−１．７ｋＰａから−１．８ｋＰａ程度とすることが考えられる。上述の圧力調整制御により、インクジェットヘッド２０におけるインク７０の圧力ＰＮは、一定に維持される。
【００３８】
しかしながら、上述の圧力調整制御を行ったとしても、インクジェットヘッド２０からインク７０が吐出されたときに、インクジェットヘッド２０の内部圧力が一時的に低下してしまうことがある。通常、インクジェットヘッド２０での圧力低下は、インクジェットヘッド２０に比べて容量が大きい上流側タンク１１及び下流側タンク１２の作用によって、ある程度の時間が経過する間に解消される。
【００３９】
本実施形態に係るインクジェット装置１は、上流側タンク１１及び下流側タンク１２とは別に、２つのバッファタンク１４，１５を有している。したがって、上流側タンク１１及び下流側タンク１２だけを備える従来のインクジェット装置と比べて、インクジェットヘッド２０での圧力低下を短時間に解消することができる。
【００４０】
また、２つのバッファタンク１４，１５は、上流側タンク１１及び下流側タンク１２よりも、インクジェットヘッド２０に近い位置に設けられている。したがって、従来のインクジェット装置よりも応答性よく、インクジェットヘッド２０での圧力低下を解消することができる。
【００４１】
図４乃至図６は、インクジェットヘッド２０におけるインク７０の圧力変化を示す図である。各図に示されるグラフは、演算器５１によって算出された圧力ＰＮを示す。時刻ｔ１は、インクジェットヘッド２０からインク７０の吐出が始まった時刻であり、時刻ｔ２は、インク７０の吐出が終了した時刻である。
【００４２】
図４に示されるように、バッファタンク１４，１５を持たないインクジェット装置では、インク７０の吐出が始まった時刻ｔ１直後に、約１．４３ｋＰａ程度インク７０の圧力が低下する。
【００４３】
一例として図５に示されるように、容量が２５ｍｌのバッファタンク１４，１５を有するインクジェット装置１では、インク７０の吐出が始まった時刻ｔ１直後に、インク７０の圧力が０．２２ｋＰａ程度低下するにとどまる。また、一例として図６に示されるように、容量が１００ｍｌのバッファタンク１４，１５を有するインクジェット装置１では、インク７０の吐出が始まった時刻ｔ１直後に、インク７０の圧力が０．１６ｋＰａ程度低下するにとどまる。
【００４４】
以上の結果から、本実施形態に係るインクジェット装置１では、上流側タンク１１及び下流側タンク１２とは別に設けられた２つのバッファタンク１４，１５によって、インクジェットヘッド２０の内部圧力の低下が抑制されることがわかる。したがって、インクジェット装置１は、上流側タンク１１及び下流側タンク１２だけを備える従来のインクジェット装置と比べて、インクジェットヘッド２０での圧力低下を短時間に解消することができる。
【００４５】
本実施形態では、バッファタンク１４，１５が１つのタンクユニット１００として構成されている。したがって、インクジェット装置１を小型化するとともに、装置構成を簡素化することができる。
【００４６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態によって限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、インクジェット装置１が、２つのバッファタンク１４，１５を有している場合について説明した。これに限らず、インクジェット装置１は、２つのバッファタンク１４，１５のうちの一方だけを備えていてもよい。この場合は、インクジェット装置１は、インクジェットヘッド２０の上流側にあるバッファタンク１４を備えるのが好ましい。
【００４７】
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しうるものであり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、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】
【００４８】
１  インクジェット装置
１０  インク供給装置
１１  上流側タンク（第１のインクタンク）
１２  下流側タンク（第２のインクタンク）
１３  調整タンク
１４  バッファタンク（第１のバッファタンク）
１５  バッファタンク（第２のバッファタンク）
２０  インクジェットヘッド
【図１】
2019031098.tif 000003
【図２】
2019031098.tif 000004
【図３】
2019031098.tif 000005
【図４】
2019031098.tif 000006
【図５】
2019031098.tif 000007
【図６】
2019031098.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成30年10月25日(2018.10.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記課題を解決するため、本実施形態に係るインク供給装置は、第１インクタンクと、循環ポンプと、第１バッファタンクと、第２インクタンクと、第２バッファタンクと、第１圧力センサと、第２圧力センサと、制御部と、を備える。第１インクタンクには、インクジェットヘッドへ供給されるインクが蓄えられる。循環ポンプは、インクジェットヘッドと第１インクタンクとの間で、インクを循環させる。第１バッファタンクは、インクジェットヘッドと第１インクタンクとの間で、第１インクタンクの下流側に直接に接続され、第１バッファタンクには、インクが蓄えられる。第２インクタンクには、第１インクタンクからインクジェットヘッドへ流入した後に、インクジェットヘッドから流出するインクが蓄えられる。第２バッファタンクには、インクジェットヘッドと第２インクタンクとの間に接続され、インクが蓄えられる。第１圧力センサは、第１バッファタンクとインクジェットヘッドとを接続する第１流路を流れるインクの圧力を計測し、計測の結果に応じた信号を出力する。第２圧力センサは、第２バッファタンクとインクジェットヘッドとを接続する第２流路を流れるインクの圧力を計測し、計測の結果に応じた信号を出力する。制御部は、第１圧力センサと第２圧力センサとにより出力された信号に基づき、インクジェットヘッドのインクの圧力を制御する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェットヘッドへ供給されるインクが蓄えられる第１インクタンクと、
前記インクジェットヘッドと前記第１インクタンクとの間で、前記インクを循環させる循環ポンプと、
前記インクジェットヘッドと前記第１インクタンクとの間で、前記第１インクタンクの下流側に直接に接続され、前記インクが蓄えられる第１バッファタンクと、
前記第１インクタンクから前記インクジェットヘッドへ流入した後に、前記インクジェットヘッドから流出する前記インクが蓄えられる第２インクタンクと、
前記インクジェットヘッドと前記第２インクタンクとの間に接続され、前記インクが蓄えられる第２バッファタンクと、
前記第１バッファタンクと前記インクジェットヘッドとを接続する第１流路を流れる前記インクの圧力を計測し、計測の結果に応じた信号を出力する第１圧力センサと、
前記第２バッファタンクと前記インクジェットヘッドとを接続する第２流路を流れる前記インクの圧力を計測し、計測の結果に応じた信号を出力する第２圧力センサと、
前記第１圧力センサと前記第２圧力センサとにより出力された前記信号に基づき、前記インクジェットヘッドの前記インクの圧力を制御する制御部と、
を備えるインク供給装置。
【請求項２】
前記インクの量を調整する調整タンクと、
前記第１インクタンクへの前記インクの供給及び前記調整タンクへの前記インクの供給を行う圧力調整ポンプと、をさらに備える
請求項１記載のインク供給装置。
【請求項３】
前記制御部の指示に基づき、前記循環ポンプ及び前記圧力調整ポンプを駆動するポンプ駆動装置をさらに備え、
前記ポンプ駆動装置による前記循環ポンプ及び前記前記圧力調整ポンプの駆動により、前記インクジェットの前記インクの圧力が調整される請求項２記載のインク供給装置。
【請求項４】
インクジェットヘッドと、
前記インクジェットヘッドに供給されるインクが蓄えられる第１インクタンクと、
前記インクジェットヘッドと前記第１インクタンクとの間で、前記インクを循環させる循環ポンプと、
前記インクジェットヘッドと前記第１インクタンクとの間で、前記第１インクタンクの下流側に直接に接続され、前記インクが蓄えられる第１バッファタンクと、
前記第１インクタンクから前記インクジェットヘッドへ流入した後に、前記インクジェットヘッドから流出する前記インクが蓄えられる第２インクタンクと、
前記インクジェットヘッドと前記第２インクタンクとの間に接続され、前記インクが蓄えられる第２バッファタンクと、
前記第１バッファタンクと前記インクジェットヘッドとを接続する第１流路を流れる前記インクの圧力を計測し、計測の結果に応じた信号を出力する第１圧力センサと、
前記第２バッファタンクと前記インクジェットヘッドとを接続する第２流路を流れる前記インクの圧力を計測し、計測の結果に応じた信号を出力する第２圧力センサと、
前記第１圧力センサと前記第２圧力センサとにより出力された前記信号に基づき、前記インクの圧力を制御する制御部と、
を備えるインクジェット装置。