(57)【要約】【課題】インク供給路内の顔料の沈降を防止でき、インクジェットヘッド内でのインクの温度制御が確実にでき、さらに、圧力室のインクの負圧制御が容易にできる。【解決手段】インクを収容したインクタンク１，２と、ノズルを有する圧力室６を設け、記録時に圧力室のインクをノズルから吐出させるとともに共通インク室７にあるインクを圧力室に補充するインクジェットヘッド５と、インクタンクのインクを、インクジェットヘッドを経由させずに循環ポンプ９の動作によって循環させる流路抵抗が小さい第１のインク供給路８と、この第１のインク供給路の途中からインクの一部を分流して取り込み、インクジェットヘッドの共通インク室を経由して循環させる流路抵抗が大きい第２のインク供給路１０を備えている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを収容したインクタンクと、
ノズルを有する圧力室を設け、記録時に前記圧力室のインクを前記ノズルから吐出させるとともに共通インク室にあるインクを前記圧力室に補充するインクジェットヘッドと、
前記インクタンクのインクを、前記インクジェットヘッドを経由させずに循環させる流路抵抗が小さい第１のインク供給路と、
この第１のインク供給路の途中からインクの一部を取り込み、前記インクジェットヘッドの共通インク室を経由して循環させる流路抵抗が大きい第２のインク供給路を備えた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記載のインクジェット記録装置において、
前記第１のインク供給路は、前記第２のインク供給路へのインク分流部の下流側に、インク流量を調節する第１の流量調節弁を設けた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２記載のインクジェット記録装置において、
前記第２のインク供給路は、途中にインク流量を調節する第２の流量調節弁を設けた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１又は２記載のインクジェット記録装置において、
前記第２のインク供給路は、途中に、前記インクジェットヘッドの圧力室内のインクに加わる負圧を一定に調節する圧力調節機構を設けたことを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１記載のインクジェット記録装置において、
前記第２のインク供給路は、途中に、循環するインクの温度を所定温度に制御する温度制御部を設けたことを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項６】
ノズルを有する圧力室を設け、記録時に前記圧力室のインクを前記ノズルから吐出させるとともに共通インク室にあるインクを前記圧力室に補充するインクジェットヘッドを備えたインクジェット記録装置において、
インクタンクのインクを、前記インクジェットヘッドを経由させずに流路抵抗が小さい第１のインク供給路を介して循環させ、
前記第１のインク供給路の途中からインクの一部を流路抵抗が大きい第２のインク供給路に取り込んで前記インクジェットヘッドの共通インク室を経由して循環させ、
前記第１のインク供給路によるインクの循環によりインクの攪拌を行うことを特徴とするインクジェット記録装置のインク供給方法。
【請求項７】
請求項６記載のインクジェット記録装置のインク供給方法において、
前記第１のインク供給路に流れるインク流量を抑制して前記第２のインク供給路に分流するインク流量を調節することを特徴とするインクジェット記録装置のインク供給方法。
【請求項８】
請求項６又は７記載のインクジェット記録装置のインク供給方法において、
前記第２のインク供給路に流れるインク流量を制御して前記インクジェットヘッドの圧力室内のインクに加わる負圧を一定に調節することを特徴とするインクジェット記録装置のインク供給方法。
【請求項９】
請求項６乃至８のいずれか１記載のインクジェット記録装置のインク供給方法において、
前記第２のインク供給路に流れるインク流量を制御して前記インクジェットヘッドのノズルからインクを強制的に吐出させてノズルの洗浄を行うことを特徴とするインクジェット記録装置のインク供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクを循環させつつインクジェットヘッドのノズルからインクを吐出するインクジェット記録装置及びその記録装置のインク供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インクジェット記録装置は、ノズルを有する圧力室を設けたインクジェットヘッドの圧力室内のインクを加圧することにより、インクをノズルからインク滴として吐出させ、そのインク滴を記録媒体に付着させて画像記録を行うヘッド部と、前記インクジェットヘッドにインクタンクからインクを供給するインク供給系で構成されている。  
このようなインクジェット記録装置において使用されているインクとしては、水性系、油性系、溶剤系、ＵＶ系のものがある。そして、用いられる色材も顔料と染料がある。
【０００３】
また、最近では記録媒体として、紙などのインク吸収媒体からプラスチックや金属などのインク非吸収媒体まで使用されるようになっている。非吸収媒体の記録に使用されるインクは、溶剤系、ＵＶ系のインクとなる。そして、インクの色は、通常は、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色であるが、電子部品実装基板の印刷などには白インクが使用されるようになっている。
【０００４】
白インクは、顔料として酸化チタンを用い、通常のシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックのインクに比べて顔料の粒径が大きく、比重も大きい。また、インクによる隠蔽率を高めようとするため、酸化チタンがインク内に多く混入されており、沈殿し易くなっている。このため、インクタンク内、インク供給路内、ヘッド内でインクがある時間静置されると、顔料の沈降が起きる。
【０００５】
このような顔料の沈降を防止するには、例えば、インクタンク内のインクについてはマグネットスターラー等を使用して攪拌することで対処でき、また、ヘッド内のインクについてはヘッド内に定期的に圧力を加えて圧力室内のインクをノズルから排出させることで対処できる。しかし、インク供給路内のインクを攪拌することは困難である。
【０００６】
このため、インクジェットヘッドを経由しないインク循環路を形成してインクを常に循環させることでインクが沈降するのを防止するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−２４６８５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
インクを循環させて顔料の沈降を防止するには、インク流量が多く、流速が早い方がよい。一方、インクの吐出を安定的に継続するにはインクの粘度を所定の範囲に保持する必要があり、通常は、ヘッドに温度制御部を設け、ヘッド内のインクの温度を所定温度範囲になるように制御している。
【０００８】
しかし、インクを循環させるとインクの温度は環境温度の影響を受け易くなる。このため、多い流量、早い流速で循環しているインクを記録時にインクジェットヘッドにそのまま供給したのでは、ヘッドの温度制御部でインク温度を所定温度範囲に制御することは難しくなり、例えば、インクタンクにおいてインク温度を所定温度範囲に制御することを行うことになり、エネルギー消費が多大になるという問題が生じる。また、インクジェットヘッド内に早い流速でインクが流れることで圧力室内のインクが循環するインクに引っ張られ、このため、負圧の制御が困難なるという問題が生じる。
【０００９】
そこで、本発明は、インク供給路内の顔料の沈降を防止でき、また、インクジェットヘッド内でのインクの温度制御が確実にできてエネルギー消費を抑制でき、さらに、インクジェットヘッドの圧力室のインクの負圧制御が容易にできるインクジェット記録装置およびその記録装置のインク供給方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、インクを収容したインクタンクと、ノズルを有する圧力室を設け、記録時に圧力室のインクをノズルから吐出させるとともに共通インク室にあるインクを圧力室に補充するインクジェットヘッドと、インクタンクのインクを、インクジェットヘッドを経由させずに循環させる流路抵抗が小さい第１のインク供給路と、この第１のインク供給路の途中からインクの一部を取り込み、インクジェットヘッドの共通インク室を経由して循環させる流路抵抗が大きい第２のインク供給路を備えたインクジェット記録装置にある。
【００１１】
また、本発明は、ノズルを有する圧力室を設け、記録時に圧力室のインクをノズルから吐出させるとともに共通インク室にあるインクを圧力室に補充するインクジェットヘッドを備えたインクジェット記録装置において、インクタンクのインクを、インクジェットヘッドを経由させずに流路抵抗が小さい第１のインク供給路を介して循環させ、第１のインク供給路の途中からインクの一部を流路抵抗が大きい第２のインク供給路に取り込んでインクジェットヘッドの共通インク室を経由して循環させ、第１のインク供給路によるインクの循環によりインクの攪拌を行うインク供給方法にある。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、インク供給路内の顔料の沈降を防止でき、また、インクジェットヘッド内でのインクの温度制御が確実にできてエネルギー消費を抑制でき、さらに、インクジェットヘッドの圧力室のインクの負圧制御が容易にできるインクジェット記録装置およびその記録装置のインク供給方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００１４】
（第１の実施の形態）
図１に示すように、インクを収容したメインタンク１を設け、このメインタンク１からインクタンクとして機能するサブタンク２にインク補給路３を連通し、このインク補給路３の途中に送液ポンプ４を設けている。なお、インクとしては、例えば酸化チタンの顔料を多く含む白インクを使用している。
【００１５】
前記メインタンク１内のインクはサブタンク２内のインク量が所定量以下になると、前記送液ポンプ４の駆動によりインク補給路３を介して送り込まれるようになっている。なお、前記サブタンク２におけるインク量が所定量以下になった否かの検出は、例えば、サブタンク２の重量を重量センサで検出することで検出することができる。また、重量センサ以外でも、液面センサを使用してインクの液面から検出することもできる。
【００１６】
図中５は、ノズルを有する圧力室６を多数ライン状に設けたインクジェットヘッドで、このインクジェットヘッド５は、記録時に前記各圧力室６のインクを圧電素子の変形動作で加圧してノズルから吐出させるとともに共通インク室７にあるインクを圧力室６に補充するようになっている。なお、インクジェットヘッドとしては、インクを圧電素子により加圧してノズルから吐出させるタイプのものに限定されず、インクを加熱して吐出させるサーマルインクジェット方式のものであっても良い。
【００１７】
前記サブタンク２には、このサブタンク２のインクを、前記インクジェットヘッド５を経由させずに循環させる流路抵抗が小さい第１のインク供給路８を取り付けている。前記第１のインク供給路８は流路径を大きくして流路抵抗を小さくしている。なお、流路抵抗を小さくする方法としては、その他、流路を形成する材質として流路抵抗の小さい材質のものを使用する方法もある。
【００１８】
前記第１のインク供給路８の上流側に循環ポンプ９を設けている。前記循環ポンプ９の動作によって第１のインク供給路８の一端から前記サブタンク２内のインクが吸い上げられ、この第１のインク供給路８を多い流量、早い流速でインクが流れ、他端から前記サブタンク２内に戻されることで循環するようになっている。
【００１９】
前記第１のインク供給路８に配置した循環ポンプ９よりも下流の部位と、前記インクジェットヘッド５の共通インク室７の一端側とを流路抵抗が大きい第２のインク供給路１０の一部１０ａを連通している。前記第２のインク供給路１０の一部１０ａは、第１のインク供給路８に流れるインクの一部を分流して前記インクジェットヘッド５の共通インク室７に供給するようになっている。
【００２０】
前記インクジェットヘッド５の共通インク室７の他端側と、前記第１のインク供給路８における前記第２のインク供給路１０の一部１０ａの連通部よりもさらに下流の部位とを前記第２のインク供給路１０の残りの一部１０ｂを連通している。前記第２のインク供給路１０の残りの一部１０ｂは、前記共通インク室７を通過したインクを前記第１のインク供給路８へ戻すようになっている。
【００２１】
前記インクジェットヘッド５の周囲及び前記第２のインク供給路１０の一部１０ａのヘッド接続部近傍には温度制御部を構成する発熱体１１，１２が取り付けられ、この各発熱体１１，１２を発熱制御することで前記ヘッド５内のインクの温度が常に所定温度範囲に入るように制御している。前記第２のインク供給路１０は流路径を小さくして流路抵抗を大きくしている。なお、流路抵抗を大きくする方法としては、その他、流路を形成する材質として流路抵抗の大きい材質のものを使用する方法もある。
【００２２】
前記第１のインク供給路８における、前記第２のインク供給路１０の一部１０ａとの連通部と残りの一部１０ｂとの連通部の間に、この第１のインク供給路８に流れるインクの流量を調節する第１の流量調節電磁弁１３を配置している。また、前記第２のインク供給路１０の残りの一部１０ｂに、この第２のインク供給路１０に流れるインクの流量を調節いる第２の流量調節電磁弁１４を配置している。  
前記サブタンク２は、例えば、マグネットスターラー１５を使用してタンク底部に配置した棒状の鉄部材１６を回転させることで内部のインクを攪拌するようになっている。
【００２３】
このような構成においては、サブタンク２内のインクはマグネットスターラー１５により棒状の鉄部材１６を回転することで攪拌され、インク内の顔料の沈降が防止される。また、循環ポンプ９が動作することでサブタンク２のインクは第１のインク供給路８により循環される。インクジェットヘッド５に対してインクを供給する前においては第１の流量調節電磁弁１３は全開あるいは全開に近い状態にあり、インクは流量抵抗の小さい第１のインク供給路８を介して多い流量、早い流速で流れ循環する。従って、第１のインク供給路８においてはインク内の顔料が沈降するようなことは生じない。
【００２４】
インクジェットヘッド５に対してインクを供給するときには第１の流量調節電磁弁１３を全開に対して、例えば、７０％や８０％のように絞り込む。また、第２の流量調節電磁弁１４を一時的に閉じる。これにより、第１のインク供給路８から第２のインク供給路１０の一部１０ａにインクが分流され、その分流されたインクがインクジェットヘッド５の共通インク室７に供給される。そして、第２の流量調節電磁弁１４が閉じられているので、共通インク室７のインクは各圧力室６に送込まれ、ノズルから漏れ出るようになる。こうして圧力室６及びノズルの清浄が行われる。
【００２５】
続いて、第２の流量調節電磁弁１４が開放され、これにより、共通インク室７のインクは第２のインク供給路１０の残りの一部１０ｂを経由して第１のインク供給路８に戻されるようになる。こうして、第１のインク供給路８を循環しているインクの一部が、第２のインク供給路１０の一部１０ａ→インクジェットヘッド５の共通インク室７→第２のインク供給路１０の残りの一部１０ｂの経路で循環するようになる。このとき、第２の流量調節電磁弁１４を調整することでインクジェットヘッド５の圧力室６内のインクに加わる負圧を一定に制御してインクがノズルから漏れ出ないようにする。
【００２６】
こうしてインクジェットヘッド５は記録動作に待機することになる。また、インクジェットヘッド５内のインクは発熱体１１，１２による温度制御によって所定温度範囲に入るように制御され、インクの粘度が略一定に保たれる。記録時には、インクジェットヘッド５は印刷データによって各圧力室６において圧電素子が変形動作してインクに圧力が加わり、ノズルからインク滴が吐出される。そして、各圧力室６において消費されたインクは共通インク室７から補充される。
【００２７】
このように、サブタンク２内においてはマグネットスターラー１５により棒状の鉄部材１６が回転されてインクが攪拌されるので、インク内の顔料の沈降が防止される。また、インクが循環する第１のインク供給路８においては、インクは大きな流量で、しかも早い流速で流れるので、攪拌状態と同じような状態となり、インク内の顔料の沈降が防止される。
【００２８】
そして、インクジェットヘッド５に供給されるインクは流路抵抗が大きい第２のインク供給路１０の一部１０ａ、インクジェットヘッド５の共通インク室７及び第２のインク供給路１０の残りの一部１０ｂを経由して流れるので、少ない流量で、しかも遅い流速で流れるようになる。このため、発熱体１１，１２のみでインクジェットヘッド内のインクの温度管理ができる。すなわち、発熱体１１，１２の温度を制御することでインクジェットヘッド内のインクの温度が所定温度範囲に入るように制御できる。
【００２９】
これにより、インクの粘度を常に所定の範囲に保持することができ、安定したインク吐出ができる。また、インクジェットヘッド内のインクの温度のみを管理すればよく、例えば、サブタンク２内のインクの温度を管理する場合に比べて発熱体によるエネルギー消費量を充分に抑制することができる。また、共通インク室７に流れるインクは流量が少なく、速度も遅いので、第２の流量調節電磁弁１４を調節することで圧力室６内のインクの負圧を容易に一定に制御することができる。
【００３０】
また、第２のインク供給路１０のインクについては、第１の流量調節電磁弁１３を絞り込み、第２の流量調節電磁弁１４を閉じれば、第２のインク供給路１０の一部１０ａ及びインクジェットヘッド５を経由してノズルからインクを排出でき、また、第２の流量調節電磁弁１４を全開にすれば第２のインク供給路１０の一部１０ａ、インクジェットヘッド５及び第２のインク供給路１０の残りの一部１０ｂを経由してインクを循環し、しかも、第１の流量調節電磁弁１３の絞り度合いによって流速をある程度高めることができるので、インク内の顔料の沈降を極力防止することが可能になる。
【００３１】
また、第２のインク供給路１０及びインクジェットヘッド５内の容積はそれ程多くないので、別途洗浄液を使用して定期的に洗浄することもできる。
【００３２】
（第２の実施の形態）
なお、前述した実施の形態と同一の部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。  
図２に示すように、流路抵抗が大きい第２のインク供給路として第２のインク供給路１０１を使用している。その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００３３】
前記第２のインク供給路１０１は、その一部１０１ａについては第１の実施の形態の一部１０ａと同じである。異なる点は、前記第２のインク供給路１０１の残りの一部１０１ｂで、この残りの一部１０１ｂを第１のインク供給路８に連通させずに、サブタンク２に直接連通させている。
【００３４】
このような構成においては、第２のインク供給路１０１に流れるインクの流量を常に一定になるように制御すればインクジェットヘッド５の各圧力室６内のインクの負圧を一定に制御することができる。これにより、インクジェットヘッド５のノズルからのインク吐出を安定させることができる。
【００３５】
なお、その他の構成は第１の実施の形態と同様であるので、この実施の形態においても、前述した第１の実施の形態と同様の作用効果が得られるものである。
【００３６】
（第３の実施の形態）
なお、前述した実施の形態と同一の部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。  
図３に示すように、流路抵抗が大きい第２のインク供給路として第２のインク供給路１０２を使用している。また、第２のインク供給路１０２に配置した電磁弁は供給路を開閉するのみの開閉電磁弁１４１になっている。
【００３７】
前記第２のインク供給路１０２は、その一部１０２ａについては第１の実施の形態の一部１０ａと同じである。前記第２のインク供給路１０２の残りの一部は、２つの供給路１０２ｂ1、１０２ｂ2に分離され、前記供給路１０２ｂ1の途中に前記開閉電磁弁１４１を配置し、前記供給路１０２ｂ2の途中に循環ポンプ１７を配置している。
【００３８】
前記供給路１０２ｂ1は、一端をインクジェットヘッド５の共通インク室７に連通し、他端を密閉タンクからなる圧力調節機構１８に連通している。前記供給路１０２ｂ2は、一端を前記圧力調節機構１８に連通し、他端をサブタンク２に連通している。前記圧力調節機構１８のタンク内圧力を圧力計１９で測定し、その測定値に応じて前記循環ポンプ１７を制御し循環させるインク量を制御するようになっている。
【００３９】
前記圧力調節機構１８においてもタンク内のインクを、マグネットスターラー２０を使用して棒状の鉄部材２１を回転させることで攪拌するようになっている。なお、その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００４０】
このような構成においては、第１のインク供給路８から分流し、第２のインク供給路１０２及びインクジェットヘッド５内を流れるインクの流量は、インクジェットヘッド５の各圧力室６内のインクの負圧が一定になるように圧力調節機構１８によって自動的に制御される。
【００４１】
すなわち、第２のインク供給路１０２ｂ１およびインクジェットヘッド５内を流れるインクの流量が増加すると、圧力調節機構１８のタンク内圧力が高まるので、圧力計１９がそれを測定し、循環ポンプ１７の動作をアップさせ、圧力調節機構１８のタンク内圧力を低下させる。逆に、第２のインク供給路１０２ｂ１およびインクジェットヘッド５内を流れるインクの流量が減少すると、圧力調節機構１８のタンク内圧力が低下するので、圧力計１９がそれを測定し、循環ポンプ１７の動作を抑制させ、圧力調節機構１８のタンク内圧力を増加させる。
【００４２】
こうして、第２のインク供給路１０２ｂ１及びインクジェットヘッド５内を流れるインクの流量が変化しても、圧力調節機構１８のタンク内圧力が常に一定になるように制御され、インクジェットヘッド５の各圧力室６内のインクの負圧は略一定に保持される。これにより、インクジェットヘッド５のノズルからのインク吐出を安定させることができる。  
なお、その他の構成は第１の実施の形態と同様であるので、この実施の形態においても、前述した第１の実施の形態と同様の作用効果が得られるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るインクジェット記録装置の概略構成図。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係るインクジェット記録装置の概略構成図。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係るインクジェット記録装置の概略構成図。
【符号の説明】
【００４４】
２…サブタンク、５…インクジェットヘッド、６…圧力室、７…共通インク室、８…第１のインク供給路、９…循環ポンプ、１０…第２のインク供給路、１１，１２…発熱体、１３…第１の流量調節電磁弁、１４…第２の流量調節電磁弁。
【図１】
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【図２】
2008055646.tif 000004
【図３】
2008055646.tif 000005