(57)【要約】【課題】印字ヘッドに搭載したポンプのメンテナンス性の向上と、吸引力が小さい場合でも、ガターからのインクの回収が問題なくできること。【解決手段】ガター，印字ヘッド内に設けたヘッド内回収ポンプ，本体内に設けた本体内回収ポンプ，インク容器の順番に直列接続した。印字ヘッドの回収ポンプは、電気信号により変形するダイアフラムと、そのダイアフラムを一つの壁面として構成するチャンバと、チャンバにガターからのインクを流入する入口流路と、本体の回収ポンプにチャンバのインクを排出する出口流路を持ち、ノズル，帯電電極，偏向電極，ガターを支持固定して搭載する基板の裏面側に配置され、回収ポンプのダイアフラムと流路を独立して着脱できるようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを溜めたインク容器と、前記容器からインクを吸引してノズルに供給するための循環系制御部品とを備えた本体と、前記本体から圧送されたインクを粒子として噴出するノズルと、噴出したインク粒子を帯電させる帯電電極と、帯電したインク粒子を偏向させる偏向電極と、噴出したインクのうち印字に用いられないインクを捕集するガターとを備えた印字ヘッドとから成るインクジェット記録装置において、
前記ガターで捕集したインクを前記インク容器に回収するためのインク回収経路の前記印字ヘッド内にヘッド内回収ポンプを設けると共に、前記本体内のインク回収経路にも本体内回収ポンプを配置することを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
請求項１において、前記ガター，ヘッド内回収ポンプ，本体内回収ポンプ，インク容器は順番に直列接続され、ガターからヘッド内回収ポンプまでの接続距離は、ヘッド内回収ポンプから本体内回収ポンプまでの接続距離よりも短いことを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記ヘッド内回収ポンプは、駆動部に供給した電気信号により変形するダイアフラムと、そのダイアフラムを一つの壁面として構成するインク室と、前記インク室にガターからのインクを流入する入口流路と、前記本体内回収ポンプにインク室のインクを排出する出口流路を有することを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項４】
請求項３において、前記ヘッド内回収ポンプは、ノズル，帯電電極，偏向電極，ガターを支持固定して搭載する基板の裏面側に配置され、前記ヘッド内回収ポンプに形成されたダイアフラムを基板側に配置することを特徴とするインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクを吐出して印字を行うインクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の産業用インクジェット記録装置として、特許文献１に開示の記録装置がある。特許文献１には、記録ヘッドによるインクの噴出を休止する際に、ハウジング内の噴射ノズルを、まず溶剤タンクから供給される溶剤により洗浄し、次いで、エアポンプの動作により吸い込まれ、エアフィルタの通過により塵埃を除去された清浄な空気を、ハウジングの内部に供給し、この状態で噴射ノズルの内部へ吸気を行わせて、この噴射ノズルの内部をハウジング内の清浄な空気により満たす構成としたものである。なお、このインクジェット記録装置では、印字ヘッドのガターで取り込んだインクをインクジェット記録装置本体に配置した回収ポンプを用いて本体のインク容器へ回収していた。
【０００３】
【特許文献１】特開平２０００−２０３０５０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、上記従来例のインクジェット記録装置では、ガターが大気に開放されているため、インクと共に空気が同時に吸引回収され、ガターと回収ポンプを結ぶチューブ内では気液二相の流れとなる。使用するインクが、揮発性の高い溶媒（例えばメチルエチルケトン，アセトン等）を主成分としている場合、インク容器に戻る回収経路を構成するチューブ内で溶媒が空気層に蒸発し、回収するインクが劣化する問題があった。そのため回収時の溶剤の蒸発量は、ガターで取り込む空気量に伴って増加するため、回収ポンプの吸引力を小さくすることが有効である。しかしながら、生産ライン上で用いる場合、本体と印字ヘッドとを連結するチューブの長さは、一般的に２〜４ｍ程度必要であり、チューブ内のインクの圧力損失を考慮する必要があるため、回収ポンプの吸引力の低減にも限界があった。
【０００５】
そのため、本発明の目的は、印字ヘッドの小型化を図ると共に、回収するインクの劣化を防止すると共に、インク回収率の向上を図ったインクジェット記録装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、インクを溜めたインク容器と、インク容器から印字ヘッドにインクを供給する供給ポンプと、インクの流れを制御する電磁弁等のメカ部を納めた本体と、本体から圧送されたインクを粒子として噴出するノズルと、噴出したインク粒子を帯電させる帯電電極と、帯電したインク粒子を偏向させる偏向電極と、噴出したインクのうち印字に用いられなかったインクを受けるガターとを内部に納めた印字ヘッドで構成されるインクジェット記録装置において、ガターからインク容器にインクを回収する回収ポンプを印字ヘッド側と本体側にそれぞれ配置するようにした。
【０００７】
さらに、ガターと、印字ヘッドのヘッド内回収ポンプと、本体内回収ポンプと、インク容器の順番に直列接続し、ガターからヘッド内回収ポンプまでの接続距離は、ヘッド内回収ポンプから本体内回収ポンプまでの接続距離よりも短くなるように配置した。
【０００８】
さらに、ヘッド内回収ポンプは、電気信号により変形するダイアフラムと、そのダイアフラムを一つの壁面として構成するチャンバプレートと、チャンバプレート部にガターからのインクを流入する入口流路と、本体内回収ポンプにチャンバプレート部のインクを排出する出口流路を持たせた。そしてさらに、ヘッド内回収ポンプは、ノズル，帯電電極，偏向電極，ガターを支持固定して搭載する印字ヘッド内に設けた基板の裏面側に配置され、ヘッド内回収ポンプのダイアフラム側を基板側に配置するようにした。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、回収したインクからのインク溶媒の揮散量を低減することができる。また、ヘッド内回収ポンプのダイアフラム側を基板に固定することにより、ヘッド内回収ポンプのメンテナンスが容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施例について図面に従って説明する。まず図４にインクジェット記録装置の本体概観を示す。
【００１１】
本発明のインクジェット記録装置は図４に示すように、制御系や循環系を収納した本体６００と、インク粒子を噴出する印字ヘッド６１０と、本体６００と印字ヘッド６１０を結ぶケーブル６２０とから構成されている。さらに、本体６００には、ユーザが印字内容や印字仕様等の入力、及び制御内容や装置運転状況等の表示が可能なタッチパネル式液晶パネル６３０が備えてある。印字ヘッド６１０の内部には、インクを噴出し粒子を作成するノズルや、インク粒子を帯電・偏向するための電極類が納められおり、ステンレス製のカバー１２で覆われている。印字ヘッド６１０先端にはインク粒子が通過可能な開口部
６４０が設けてある。本実施例の印字ヘッド６１０は、２００mm×４０mm×４０mm程度の大きさである。
【００１２】
本体６００の下部には開閉可能な蓋６７０が設けてあり、ここから内部メンテナンスを行う。ケーブル６２０には、本体６００と印字ヘッド６１０の間でインクを送ったり、戻したりするためのチューブと、本体６００と印字ヘッド６１０の間で信号のやり取りや給電するための電気信号配線を内包している。本実施例でのインクジェット記録装置では、一般的にケーブル６２０の長さが２〜４ｍである。
【００１３】
次に本体６００の内部構成について図５を用いて説明する。本体６００内上部には制御回路６４５等の電気系部品が配置されている。本体内下部で図の右側空間６８０には、電磁弁６５０やポンプユニット６５５等の循環系制御部品が配置されており、本体下部で図の左側空間６６０（蓋６７０側）には、ノズルに供給するインクを貯めたインク容器１が納められている。本実施例では、ポンプユニット６５５には、ダイアフラム式ポンプを使用しているが、自吸能力のあるポンプであればどのような方式のポンプでも良い。蓋670は、開閉可能で、インク容器や溶剤容器，蓋６７０側に引き出せるようになっており、インクと溶剤の補給，廃棄等のメンテナンスが容易にできる。なお、ポンプユニット６５５には供給ポンプ２と本体内回収ポンプ１４が収納されている。
【００１４】
次に、インク循環経路について図２を用いて説明する。インクを溜めておくインク容器１から印字ヘッド６１０内に設けてあるノズル６までの間に、インクを供給する供給経路２１（インク供給チューブ）が設けてある。この供給経路２１には、インクを圧送する供給ポンプ２と、流路の開閉を行う電磁弁３３と、インク圧力を調節する調圧弁３と、供給インクの圧力を表示する圧力計４とが本体６００側に設けてあり、印字ヘッド６１０側にフィルタ５が設けてある。印字ヘッド６１０内にはフィルタ５とノズル６の他、ノズル６から噴射されたインク粒子を帯電する帯電電極７と、帯電されたインク粒子の飛翔方向の向きを制御するための上部偏向電極９及び下部偏向電極１０と、印字に使用されなかったインクを回収するためのガター１１と、ガター１１からインク容器１までの間を接続するインク回収経路２２にはヘッド内回収ポンプ２００とが設けてある。印字ヘッド６１０内に設けてある帯電電極７には、記録信号源（図示せず）からの電気信号線が接続されている。この帯電電極７に記録信号電圧を印加することによって、ノズル６より規則的に噴射されるインク粒子８を帯電する。上部偏向電極９には高電圧源（図示せず）が接続され、下部偏向電極１０は接地されている。そのため、記録信号電圧を印加すると上部偏向電極９と下部偏向電極１０との間に静電界が形成され、帯電電極７において帯電したインク粒子８はその帯電量に応じて偏向され、印字が行われる。インク回収経路２２には、ヘッド内回収ポンプ２００に加え、本体６００内にも本体内回収ポンプ１４が設けてある。帯電電極７で帯電されずに、記録に関与しないインク粒子８はガター１１により回収され、ヘッド内回収ポンプ２００と本体内回収ポンプ１４によりインク容器１へ送られる。
【００１５】
次に、印字ヘッド６１０の構成について図１を用いて説明する。印字ヘッド内部は、基板１００によって上下に区分されている。基板１００の上部側には、フィルタ５，ノズル６，帯電電極７，上部及び下部偏向電極９，１０，ガター１１が固定されている。基板
１００の下部側には、インク回収経路２２を構成する樹脂製チューブとヘッド内回収ポンプ２００とが固定されている。
【００１６】
次に、印字ヘッド６１０に搭載したヘッド内回収ポンプ２００の構造について図３を用いて説明する。ヘッド内回収ポンプ２００は、基板１００の一部を用いて形成されている。すなわち、基板１００とポンプカバー２３０の間に流路プレート２１０とチャンバプレート２２０とが設けられインク流路が形成されている。また、基板１００側の流路プレート２１０にイン側逆止弁２１２とアウト側逆止弁２１３とが設けてある。さらに、流路プレート２１０と基板１００側の間に設けたダイアフラム２０５との間にシール部材２０７が設けてある。
【００１７】
ヘッド内回収ポンプ２００は、ガター１１に接続したインク回収経路２２を経てイン側ポート２２１に吸い込んだインクを、流路プレート２１０とチャンバプレート２２０で構成するイン側流路２２５に導入する。イン側流路２２５のインクは流路プレート２１０に設けられた流路２１１を、イン側逆止弁２１２を上下させることで開閉して、流路プレート２１０とダイアフラム２０５によって形成されたインク室２０８へ流入させる。インク室２０８のインクは、流路プレート２１０に設けた流路２１４を、アウト側逆止弁２１３を上下させることで開閉して流路プレート２１０とチャンバプレート２２０で構成するアウト側流路２２６へ排出する。アウト側流路２２６からはアウト側ポート２２４にインクを流し、そこに接続されているインク回収経路２２を介して本体６００の本体内回収ポンプ１４側に排出する。
【００１８】
なお、イン側逆止弁２１２，アウト側逆止弁２１３の上下は、ダイアフラム２０５を上下に変形させることで開閉するものである。
【００１９】
さらに、ヘッド内回収ポンプ２００の取り付け構造について、図６から図１０を用いて詳細に説明する。図６は、ヘッド内回収ポンプ２００を取り付ける基板１００の一部を示している。特に、図６は基板１００の段付部２０２にダイアフラム２０５を取り付けた状態を示したものである。基板１００には図３に示すようにダイアフラム２０５を支持する段付部２０２が設けてある。さらに、ダイアフラム２０５の支持部の後部にダイアフラム２０５が上下に振動できるように凹部（空間）が形成されている。さらに、ダイアフラム２０５の空間側面（インク室の反対側の面）には、ダイアフラム２０５を駆動するための駆動部として圧電素子２０９が設けてある。また、基板１００には、ダイアフラム２０５を駆動する圧電素子２０９に給電するリード線２０６を通す溝２０１が設けてある。また、基板１００には、ポンプカバー２３０を基板１００に固定するための固定用雌ネジ203が４箇所、流路プレート２１０を基板１００に固定するための固定用雌ネジ２０４が２箇所設けてある。ダイアフラム２０５は段付部２０２と流路プレート２１０により挟んで固定する構成としてある。
【００２０】
図７は、基板１００の上に流路プレート２１０を取り付けた状態を示した図である。流路プレート２１０は、雄ネジ２１５と、基板１００の雌ネジ２０４を用い基板１００に固定されている。流路プレート２１０の４隅には、基板１００の雌ネジを覆わないように、切り取り部２１９が施されている。流路プレート２１０の上面（見えている部分）には、イン側逆止弁２１２の足の部分と、アウト側逆止弁２１３の弁部，イン側ポート２２１，アウト側ポート２２４，イン側逆止弁２１２で開閉される４つの流路２１１がある。また、アウト側逆止弁２１３の裏側には、流路２１４が流路２１１と同様に４つ設けられている。本実施例では、流路２１１は、４つ穴であるが、少なくとも１つ穴あれば問題はない。この流路プレート２１０と基板１００の段付部２０２でダイアフラム２０５を挟んで支持する構成としてある。また、流路イン側ポート２２１とアウト側ポート２２４の部分は、流路プレート２１０と流路プレート２１０ａとでヘッド内回収ポンプ２００の外側に連通する流路を形成している。
【００２１】
図８は、流路プレート２１０の上に楕円形状のチャンバプレート２２０を置いた状態を示したものである。チャンバプレート２２０は、イン側逆止弁２１２，アウト側逆止弁
２１３，イン側ポート２２１，アウト側ポート２２４を覆っている。図９は、チャンバプレート２２０を流路プレート２１０側から見た図である。チャンバプレート２２０は、楕円形状で、中央に仕切り２２２がある。仕切られた空間がイン側流路２２５とアウト側流路２２６を形成するように、チャンバプレート２２０の仕切り２２２がアウト側逆止弁
２１３とイン側逆止弁２１２の間に位置するように流路プレート２１０に配置されている。図１０は、ポンプカバー２３０をチャンバプレート２２０上に取り付けた状態である。ポンプカバー２３０は、雄ネジ２３１と、基板１００の雌ネジ２０３を用いて基板１００に固定されている。このポンプカバー２３０でチャンバプレート２２０を流路プレート
２１０に挟み込んで固定している。ポンプカバー２３０はステンレス製で、内部のヘッド内回収ポンプ２００の内部を保護する。以上のようにヘッド内回収ポンプ２００を構成することで、ポンプカバー２３０を取り外せば、ダイアフラム２０５を基板から取り外すことなく、チャンバプレート２２０のみを取り外すことが可能となるため、イン側及びアウト側逆止弁２１２，２１３の固着，目詰まり時の洗浄が容易に行える。
【００２２】
ここで、ヘッド内回収ポンプ２００の動作について説明する。ヘッド内回収ポンプ200は、ダイアフラム式ポンプである。ポンプの姿勢変化に吸引性能が影響を受けないようにするため、イン側逆止弁２１２，アウト側逆止弁２１３には、ゴム製の弾性体で形成されたアンブレラ逆止弁を用いている。イン側逆止弁２１２及びアウト側逆止弁２１３は、ダイアフラム２０５が動作していないときは流路プレート２１０に密着している。ダイアフラム２０５が、インク室２０８の体積を大きくするよう基板方向に移動するとインク室
２０８は負圧となる。そのため、イン側逆止弁２１２のインク室側が変形し、流路２１１とインク室２０８が連通する。これにより、イン側流路２２５のインク及びその先のガター１１までのインクを吸引する。逆にアウト側逆止弁２１３はインク室２０８の負圧に吸引され流路プレート２１０と密着するため、流路２１４が塞がれ、インク室２０８の負圧がアウト側流路２２６に伝わらない。次にダイアフラム２０５が、インク室２０８の体積を小さくするよう逆止弁方向に移動するとインク室２０８は正圧を生じ、イン側逆止弁
２１２のインク室側を流路プレート２１０側に押し上げ、流路プレート２１０とイン側逆止弁２１２が密着し、流路２１１を塞ぐ。逆にアウト側逆止弁２１３のアウト側流路226側が変形し、流路２１４とインク室２０８が連通することで、インク室２０８のインクをアウト側流路２２６に排出する。逆にイン側逆止弁２１２はインク室２０８の正圧に押され流路プレート２１０と密着するため、流路２１１が塞がれ、インク室２０８の正圧がイン側流路２２５に伝わらない。
【００２３】
ヘッド内回収ポンプ２００は印字ヘッド６１０内にあり、ガター１１から約２００mmの長さの樹脂製チューブでイン側ポート２２１に接続されている。アウト側ポート２２４は、本体６００にある本体内回収ポンプ１４と約４ｍの樹脂製チューブで接続されている。本実施例では、ヘッド内回収ポンプ２００は、ガター１１から約２００mmの距離をインク吸引できれば良いので、空気流量で５０〜１００ｍｌ／分の吸引力を持つようにした。また本体６００側の本体内回収ポンプ１４は、ヘッド内回収ポンプ２００からの距離４ｍをインク吸引する必要があるので、空気流量で１５０〜２００ｍｌ／分の吸引能力を持つようにした。
【００２４】
以上のようにヘッド内回収ポンプ２００が動作しているので、アウト側流路２２６から逆流することなく効率良くイン側流路２２５からガター１１で捕集したインクを吸引し、イン側流路２２５に逆流することなく効率良くインクをアウト側流路２２６に排出することができる。また排出したインクは、本体内回収ポンプ１４により印字ヘッド６１０から本体６００側に吸引されるので、ヘッド内回収ポンプ２００の送液能力が小さくても問題なく、インクを回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明のインクジェット記録装置に用いる印字ヘッドの構成図である。
【図２】本発明のインクジェット記録装置のインク循環経路図である。
【図３】本発明の印字ヘッドに搭載したヘッド内回収ポンプの断面図である。
【図４】本発明に関するインクジェット記録装置の概観図である。
【図５】本発明に関するインクジェット記録装置の本体内部構造の概観図である。
【図６】本発明の印字ヘッドに搭載したヘッド内回収ポンプの一部分を示す図である。
【図７】本発明の印字ヘッドに搭載したヘッド内回収ポンプの一部分を示す図である。
【図８】本発明の印字ヘッドに搭載したヘッド内回収ポンプの一部分を示す図である。
【図９】本発明の印字ヘッドに搭載したヘッド内回収ポンプのチャンバプレートである。
【図１０】本発明の印字ヘッドに搭載したヘッド内回収ポンプのポンプカバーの取り付け図である。
【符号の説明】
【００２６】
１…インク容器、２…供給ポンプ、５…フィルタ、６…ノズル、７…帯電電極、８…インク粒子、１１…ガター、１４…本体内回収ポンプ、２００…ヘッド内回収ポンプ。
【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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