(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出して印字するインクヘッドと、
前記インクヘッドにインクを供給する上流タンクと、
前記インクヘッドから吐出されなかったインクが排出される下流タンクと、を備え、
前記インクヘッドと前記上流タンクと前記下流タンクの間を流路接続してインクを循環するためのインク循環経路を形成しているインクジェットプリンタにおいて、
前記インク循環経路を循環するインクの温度を常時検知する温度検知手段と、
前記インク循環経路中に設けられ、前記温度検知手段により検知した前記循環インクの温度が規定温度となるように該循環インクの温度を変更する温度変更手段と、
前記上流タンク及び／又は前記下流タンクに設けられ、前記温度変更手段による前記循環インクの温度変更に応じて該循環インクの量を少なくするインク循環量変更手段と、
を具備することを特徴とするインクジェットプリンタ。
【請求項２】
前記インク循環量変更手段は、前記上流タンク及び／又は前記下流タンク内を回転することで二区画に分割する仕切り板と、該仕切り板を回転させる軸部と、を備え、
前記仕切り板を所定角度回転させて前記上流タンク及び／又は前記下流タンク内を通過する前記循環インクの量を変更することを特徴とする請求項１記載のインクジェットプリンタ。
【請求項３】
前記温度変更手段は加熱手段を備え、
前記加熱手段が前記循環インクを加熱するときに、前記インク循環量変更手段によって前記循環インクの量を少なくすることを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェットプリンタ。
【請求項４】
前記温度検知手段により検知した前記循環インクの温度が規定温度に達した後に、前記インク循環量変更手段は前記循環インクの量を元に戻すことを特徴とする請求項３記載のインクジェットプリンタ。
【請求項５】
前記温度変更手段は冷却手段を備え、
前記冷却手段が前記循環インクを冷却するときに、前記インク循環量変更手段によって前記循環インクの量を少なくすることを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載のインクジェットプリンタ。
【請求項６】
前記温度検知手段により検知した前記循環インクの温度が規定温度に達した後に、前記インク循環量変更手段は前記循環インクの量を元に戻すことを特徴とする請求項５記載のインクジェットプリンタ。
【請求項７】
前記インク循環経路のインク循環を停止する直前において、前記温度検知手段により検知した前記循環インクの温度が規定温度以上の場合には、前記インク循環量変更手段は前記循環インクの量を少なくし、規定温度以下になるまで前記インク循環経路のインク循環を一定時間継続することを特徴とする請求項１〜６の何れか１つに記載のインクジェットプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクヘッドから循環インクを吐出して印字するインク循環式のインクジェットプリンタに係り、循環インクの量を可変することで該循環インクの温度を規定温度にするために要する時間を短縮する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、インクヘッドのノズルからインクを吐出して印刷用紙などの記録媒体に印字するインクジェットプリンタには、インクの冷却やインク流路内のゴミを取り除くために、印字状態のときにインクを絶えず循環しているインク循環式のものがある。
【０００３】
インク循環式のインクジェットプリンタは、インクが循環するためのインク循環経路を備えており、インク循環経路中にはインクヘッドを介してその上流側と下流側にインクタンクが設けられている。また、インクタンク間にはインクを循環するために圧力を加えるポンプが設けられている。
【０００４】
また、インク循環式のインクジェットプリンタには、印字状態のときにインク循環経路を循環するインク（循環インク）の温度が印字に適した温度（規定温度）にあるか否かを常時検知している温度センサが設けられている。このとき、循環インクの温度が規定温度以下であるとインク粘度が上がりインク吐出不良が発生してしまう。逆に、循環インクの温度が規定温度以上であるとインク粘度が下がりノズルからの吐出量が増大し、印字画質が変化してしまう。
【０００５】
そのため、インクジェットプリンタを長時間使用しなかった場合などでインクの温度が低温のときには、印字可能状態にするためにインクを一定時間循環しながらインク循環経路中に設けられた加熱手段によって循環インクの温度を上昇させる必要がある（ウォームアップ）。また、長時間の連続印字などで循環インクが高温のときには、インク循環経路中に設けられた冷却手段によって循環インクの温度を下降させなければならない。
【０００６】
さらに、インク循環式のインクジェットプリンタに使用するインクヘッドをインク循環構造とすることでインクヘッドを冷却することができる。
【０００７】
例えば下記特許文献１に開示されるようなインク循環構造のインクヘッドは、その内部のインク供給口とインク排出口の間に圧電素子からなる複数の隔壁で区画された複数の個別流路が設けられている。そして、インク供給口から供給されたインクは個別流路を流れ、その大半は個別流路中に設けられたノズルから吐出されるが、吐出されなかったインクはインク排出口から排出され、上述したインク循環経路を循環し、再びインクヘッドへと供給される。このインクヘッドによれば、長時間の連続印字により加熱したインクヘッドをインクヘッド内の循環インクが冷却するため、連続印字時間の延長が可能となる。
【特許文献１】特開２００６−８８５７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、上述したようなインク循環式のインクジェットプリンタがウォームアップ時などに循環インクの温度を規定温度まで上昇させるためには、循環インクの量が多いほど時間がかかるという問題がある。例えば、循環インクの量が１．０［Ｌ］、インク比熱が３．０［Ｊ／ｇ＊Ｋ］、１．０［ｇ／ｃｍ3 ］である場合、循環インクの熱容量が１５００［Ｊ／Ｋ］となり、出力２００ワットのヒータを使用しても５℃上昇させるために５〜６分の時間が必要となる。また、温度上昇にかかる時間を短縮するためにヒータの出力を上げると、消費電力が大きくなってしまう。
【０００９】
また、上記特許文献１に開示されるようなインク循環構造のインクヘッドを使用することでインクヘッドの温度上昇は抑えられるが、インクヘッドの熱によって温度上昇したインクがインク循環経路を循環するため、循環インクの温度が上昇してしまう。なお、循環インクの温度を規定温度まで下降させるためには、温度を上昇させるときと同様に時間が必要となる。
【００１０】
そこで本発明は、上記状況に鑑みてなされたものであり、インク循環経路の循環インクの温度に応じて、この循環インクの量を可変することで循環インクの温度を規定温度にするために要する時間を短縮したインクジェットプリンタを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
次に、上記の課題を解決するための手段を、実施の形態に対応する図面を参照して説明する。
本発明の請求項１記載のインクジェットプリンタは、インクを吐出して印字するインクヘッド２と、
前記インクヘッド２にインクを供給する上流タンク３と、
前記インクヘッド２から吐出されなかったインクが排出される下流タンク４と、を備え、
前記インクヘッド２と前記上流タンク３と前記下流タンク４の間を流路接続してインクを循環するためのインク循環経路を形成しているインクジェットプリンタにおいて、
前記インク循環経路を循環するインクの温度を常時検知する温度検知手段と、
前記インク循環経路中に設けられ、前記温度検知手段により検知した前記循環インクの温度が規定温度となるように該循環インクの温度を変更する温度変更手段２０と、
前記上流タンク３及び／又は前記下流タンク４に設けられ、前記温度変更手段２０による前記循環インクの温度変更に応じて該循環インクの量を少なくするインク循環量変更手段３０と、
を具備することを特徴としている。
【００１２】
このような構成によれば、インク循環経路の循環インクが規定温度以上又は以下のときに、温度変更手段２０が規定温度になるように循環インクの温度変更（上昇又は下降）を開始する。これに応じて、インク循環量変更手段３０が循環インクの量を少なくすることで温度変更手段２０による効率的な温度変更が可能となる。
【００１３】
請求項２記載のインクジェットプリンタは、前記インク循環量変更手段３０は、前記上流タンク３及び／又は前記下流タンク４内を回転することで二区画に分割する仕切り板３１と、該仕切り板３１を回転させる軸部３２と、を備え、
前記仕切り板３１を所定角度回転させて前記上流タンク３及び／又は前記下流タンク４内を通過する前記循環インクの量を変更することを特徴としている。
【００１４】
このような構成によれば、上流タンク３及び下流タンク４のうちの少なくとも一方の内部を仕切り板３１によって二区画に分割することで、タンク３（４）内の循環インクの占有容積を可変し、タンク３（４）内を通過する循環インクの量を変更する。つまり、タンクタンク３（４）内の一方の区画はインク循環経路に含まれるが、他方の区画はインク循環経路から除外され、除外された区画に滞留しているインクは一時的に循環インクに含まれなくなる。
【００１５】
請求項３記載のインクジェットプリンタは、前記温度変更手段２０は加熱手段２０ａを備え、
前記加熱手段２０ａが前記循環インクを加熱するときに、前記インク循環量変更手段３０によって前記循環インクの量を少なくすることを特徴としている。
【００１６】
このような構成によれば、加熱手段２０ａが加熱する循環インクの量が少ないため、規定温度以下（低温）の循環インクの温度を可及的速やかに規定温度にすることができる。
【００１７】
請求項４記載のインクジェットプリンタは、前記温度検知手段により検知した前記循環インクの温度が規定温度に達した後に、前記インク循環量変更手段３０は前記循環インクの量を元に戻すことを特徴としている。
【００１８】
このような構成によれば、規定温度に達した後の循環インクの温度変化率を少なくすることができる。
【００１９】
請求項５記載のインクジェットプリンタは、前記温度変更手段２０は冷却手段２０ｂを備え、
前記冷却手段２０ｂが前記循環インクを冷却するときに、前記インク循環量変更手段３０によって前記循環インクの量を少なくすることを特徴としている。
【００２０】
このような構成によれば、冷却手段２０ｂが冷却する循環インクの量が少ないため、規定温度以上（高温）の循環インクの温度を可及的速やかに規定温度にすることができる。
【００２１】
請求項６記載のインクジェットプリンタは、前記温度検知手段により検知した前記循環インクの温度が規定温度に達した後に、前記インク循環量変更手段３０は前記循環インクの量を元に戻すことを特徴としている。
【００２２】
このような構成によれば、上記同様に規定温度に達した後の循環インクの温度変化率を少なくすることができる。
【００２３】
請求項７記載のインクジェットプリンタは、前記インク循環経路のインク循環を停止する直前において、前記温度検知手段により検知した前記循環インクの温度が規定温度以上の場合には、前記インク循環量変更手段３０は前記循環インクの量を少なくし、規定温度以下になるまで前記インク循環経路のインク循環を一定時間継続することを特徴としている。
【００２４】
このような構成によれば、インク循環量変更手段３０によって循環インクの量が少なくなることで、循環インクの温度は下降し易くなる。そして、インク循環停止の前に循環インクの温度を下げておくことで、インク循環停止中のインクの変質を抑えることが可能となる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によるインクジェットプリンタによれば、インク循環経路の循環インクが規定温度以上又は以下のときに、温度変更手段が規定温度になるように循環インクの温度変更（上昇又は下降）を開始する。これに応じて、インク循環量変更手段が循環インクの量を少なくすることで温度変更手段による効率的な温度変更が可能となる。この結果、循環インクの温度を規定温度にするために要する時間を短縮することができ、消費電力を低減することができる。
【００２６】
また、上流タンク及び下流タンクのうちの少なくとも一方の内部を二区画に分割してタンク内の循環インクの占有容積を可変し、タンク内を通過する循環インクの量を変更することで、例えば、循環インクの量を減少させた場合には温度変更にかかる時間が短縮するようになり、循環インクの量を再び増大させた場合には温度保持時間が延長するようになる。
【００２７】
さらに、加熱手段によって循環インクを加熱するときに循環インクの量を少なくすることにより、規定温度以下（低温）の循環インクの温度を可及的速やかに規定温度にすることができる。この結果、上記効果と同様に、循環インクの温度を規定温度にするために要する時間を短縮することができる。
【００２８】
また、冷却手段によって循環インクを冷却するときに循環インクの量を少なくすることにより、規定温度以上（高温）の循環インクの温度を可及的速やかに規定温度にすることができる。この結果、上記効果と同様に、循環インクの温度を規定温度にするために要する時間を短縮することができる。
【００２９】
さらに、循環インクの温度が規定温度に達した後に循環インクの量を元に戻すことにより、規定温度に達した後の循環インクの温度変化率を少なくすることができる。
【００３０】
また、インク循環量変更手段によって循環インクの量が少なくなることで、循環インクの温度は下降し易くなる。そして、インク循環を停止する前に循環インクの温度を下げておくことで、インク循環停止中のインクの変質を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して具体的に説明する。
図１は本発明によるインクジェットプリンタの一実施の形態の流路構成を示す説明図、図２（ａ）〜（ｃ）は同実施の形態が備えるインク循環量変更手段による循環インクの量の変更過程を示す説明図である。
【００３２】
この実施の形態のインクジェットプリンタは、インクヘッドの特にノズル付近でインクが固まらないように印字中にインクを絶えず循環しているインク循環式のインクジェットプリンタである。
図１において、１は交換可能なインクカートリッジ、２はインクを吐出して印刷用紙などの記録媒体に画像を印字するインクヘッド、３は上流タンク、４は下流タンクであり、これらの間はインク流路５ａ〜５ｄによって流路接続されている。また、この流路構成では、インクカートリッジ１からのインクは、まず最初に下流タンク４に供給され、次に下流タンク４から上流タンク３に供給され、次に上流タンク３からインクヘッド２に供給され、インクヘッド２から下流タンク４に排出され、下流タンク４から再び上流タンク３に供給されるようになる。さらに、インクヘッド２、上流タンク３、下流タンク４の間でインクを循環するためのインク循環経路を形成している。
【００３３】
図１に示すように、インクカートリッジ１の上部には大気開放チューブ６ａが設けられている。大気開放チューブ６ａはエアフィルタ７を介して大気に通じ、インクカートリッジ１内を大気開放している。また、インクカートリッジ１の下部にはインク流路５ａが設けられている。インク流路５ａは下流タンク４に通じており、インクカートリッジ１と下流タンク４の間を流路接続している。このインク流路５ａの途中にはインク供給時に開放制御するためのインク供給弁（電磁弁）８が設けられている。
【００３４】
インクヘッド２は、本実施の形態では複数（４つ）設けられている。各インクヘッド２はインク分配器９によって並列に接続されている。さらに、インク分配器９にはインク流路５ｂ，５ｃが設けられ、各インク流路５ｂ，５ｃは上流タンク３と下流タンク４に通じ、インク分配器９と上流タンク３、インク分配器９と下流タンク４をそれぞれ流路接続している。上流タンク３から供給されたインクはインク分配器９で各インクヘッド２に分配供給され、また、各インクヘッド２内はインク循環構造となっており、各インクヘッド２から吐出されなかったインクはインク分配器９から下流タンク４へと排出される。
【００３５】
上流タンク３の上部には大気開放チューブ６ｂが設けられている。大気開放チューブ６ｂはエアフィルタ７を介して大気に通じ、タンク３内を大気開放している。大気開放チューブ６ｂの途中には開閉制御するための電磁弁１０が設けられている。さらに、上流タンク３にはタンク３内のインク液面の高さを検知するための液面センサ１１が設けられている。また、上流タンク３内には、図示しない温度検知手段としてのサーミスタ（温度センサ）が設けられている。温度センサが検知した循環インクの温度（検知信号）は図示しない制御手段へと出力される。なお、温度センサはインクヘッドに設けられていてもよい。さらに、上流タンク３内には、後述するインク循環量変更手段が設けられている。
【００３６】
なお、図１の流路構成では、上流タンク３は、インク循環時には大気開放チューブ６ｂの電磁弁１０を開いて大気開放しており、上流タンク３内のインク液面とインクヘッド２の図示しないノズル面の高さの差（水頭差）によりインクヘッド２にインクを供給することができる。
【００３７】
下流タンク４の上部には大気開放チューブ６ｃが設けられている。大気開放チューブ６ｃはエアフィルタ７を介して大気に通じ、タンク４内を大気開放している。大気開放チューブ６ｃの途中には開閉制御するための電磁弁１２が設けられている。また、下流タンク４にはタンク４内のインク液面の高さを検知するための液面センサ１３が設けられている。
【００３８】
上流タンク３と下流タンク４の間はインク流路５ｄによって流路接続されており、このインク流路５ｄの途中にはポンプＰが設けられている。なお、図１の流路構成では、下流タンク４は、インク循環時には大気開放チューブ６ｃの電磁弁１２を閉じてタンク４内を密閉しており、ポンプＰが負圧を発生することでインク循環を可能にしている。なお、図１の流路構成では、上流タンク３を大気開放し、下流タンク４を密閉してポンプＰにより負圧を発生させることでインク循環経路にインクを循環しているが、インク循環はこれに限らず、例えば両方のタンク３，４を大気開放して各タンク３，４のインク液面とインクヘッド２のノズル面の水頭差によるインク循環なども可能であり、各電磁弁１０，１２を開閉して適宜選択することができる。
【００３９】
また、インク流路５ｄの途中には、循環インクの温度を変更する温度変更手段２０が設けられている。温度変更手段２０は、加熱手段としてのヒータ２０ａと、冷却手段としての冷却ファン２０ｂとを備え、循環インクの温度が規定温度（１５〜４０℃）以上又は以下のときに循環インクを加熱又は冷却して循環インクの温度を規定温度に保持するものである。
【００４０】
さらに、上流タンク３及び／又は下流タンク４（本実施の形態では、大気開放された上流タンク３）内に設けられている前述したインク循環量変更手段３０は、循環インクの量を変更するものである。図２に示すように、インク循環量変更手段３０は、略矩形の仕切り板３１と、この仕切り板３１を回転させる軸部３２とを備えている。仕切り板３１には、例えばプラスチックなどのように熱伝導率が低く、熱容量が小さい材質のものが採用されている。また、仕切り板３１を中空構造とすることで更に熱伝導率を低くすることができる。軸部３２は図示しない駆動手段（モータなど）に接続されている。駆動手段は前記制御手段により温度センサからの検知信号に応じて駆動制御されている。なお、上流タンク３は大気開放しているため、タンク３内で仕切り板３１が回転してもインク循環経路内の圧力が変化することはない。
【００４１】
ここから、図２を参照して循環インクの温度に応じて循環インクの量を変更する過程を説明する。
【００４２】
図２（ａ）に示すように、循環インクの量を通常量にしたい場合には、インク循環量変更手段３０の仕切り板３１は、上流タンク３の供給口からタンク３内に流れ込んでくる循環インクの流れ方向に沿って配置されている。このとき、上流タンク３内の循環インクは、仕切り板３１の一端部とタンク３の内壁との間を通過してタンク３の排出口からインク流路５ｂ（図１参照）に排出されるようになる。
【００４３】
次に、図２（ｂ）に示すように、循環インクの量を通常量よりやや少なく（通常量の約３／４に）したい場合には、インク循環量変更手段３０の仕切り板３１は、上流タンク３の供給口からタンク３内に流れ込んでくる循環インクに対して斜めになるように回転して配置されている。このとき、上流タンク３内には循環インクの大半が仕切り板３１に遮られて図中右側の区画に流れ込み、タンク３の排出口からインク流路５ｂに排出されるようになる。また、残りの循環インクは、仕切り板３１の一端部とタンク３の内壁の隙間から図中左側の区画に流れ込む。そして、この循環インクは左側区画でほとんど滞留し、僅かに仕切り板３１の他端部とタンク３の内壁の隙間から流れ出して右側区画の循環インクと合流し、排出口からインク流路５ｂに排出されるようになる。
【００４４】
次に、図２（ｃ）に示すように、循環インクの量を通常量の約半分にしたい場合、インク循環量変更手段３０の仕切り板３１は、上流タンク３の供給口からタンク３内に流れ込んでくる循環インクを遮るように回転して配置されている。このとき、上流タンク３内には循環インクが図中右側の区画にだけ流れ込み、タンク３の排出口からインク流路５ｂに排出されるようになる。なお、上流タンク３の図中左側の区画にはインクが滞留しており、この左側区画のインクは循環インクに含まれなくなる。
【００４５】
以上説明した過程によって、上流タンク３内でインク循環量変更手段３０の仕切り板３１を回転して循環インク量を変更することができる。なお、循環インクの量を通常量に復帰させるときには、上記過程を逆から行えばよい。また、図２では、循環インクを段階的に少なくする過程を説明したが、例えば、図２（ａ）から（ｃ）又は（ｃ）から（ａ）の状態へ直ちに移行するようにしてもよい。
【００４６】
上述した実施の形態において、例えばウォームアップ時に低温のインクを規定温度になるように温度上昇させるときには、インク循環経路のインク循環を開始するとともに、ヒータ２０ａによって循環インクの加熱を開始する。これに応じて、インク循環量変更手段３０によって循環インクの量を少なくする。そして、温度センサが循環インクの温度が規定温度に達したことを検知したらヒータ２０ａによる加熱を終了する（ウォームアップ完了）。その後、インク循環量変更手段３０が循環インクの量を通常量に戻す。
【００４７】
また、長時間の連続印字などで高温になった循環インクを規定温度になるように温度下降させるときには、冷却ファン２０ｂによって循環インクの冷却を開始し、これに応じて、インク循環量変更手段３０によって循環インクの量を少なくする。そして、温度センサが循環インクの温度が規定温度に達したことを検知したら冷却ファン２０ｂによる冷却を終了する（冷却完了）。その後、インク循環量変更手段３０が循環インクの量を通常量に戻す。
【００４８】
さらに、インク循環経路のインク循環を停止する直前において、温度センサが循環インクの温度が規定温度以上であることを検知した場合には、インク循環量変更手段３０によって循環インクの量を少なくし、この状態のままインク循環を一定時間継続して循環インクの温度を下げる。これにより、インク循環停止中のインクの変質を抑えることができる。
【００４９】
上述した実施の形態によれば、インク循環経路の循環インクが規定温度（１５〜４０℃）以上又は以下のときに、温度変更手段２０（ヒータ２０ａ又は冷却ファン２０ｂ）が規定温度になるように循環インクの温度変更（上昇又は下降）を開始する。これに応じて、インク循環量変更手段３０が循環インクの量を少なくすることで温度変更手段２０による効率的な温度変更が可能となる。この結果、循環インクの温度を規定温度にするために要する時間を短縮することができ、消費電力を低減することができる。
【００５０】
また、ヒータ２０ａによって循環インクを加熱するときに循環インクの量を少なくすることにより、規定温度（１５℃）以下の循環インクの温度を可及的速やかに規定温度にすることができる。この結果、循環インクの温度上昇するために要する時間を短縮することができる。
【００５１】
さらに、冷却ファン２０ｂによって循環インクを冷却するときに循環インクの量を少なくすることにより、規定温度（４０℃）以上の循環インクの温度を可及的速やかに規定温度にすることができる。この結果、循環インクの温度下降するために要する時間を短縮することができる。
【００５２】
また、循環インクの温度が規定温度（１５〜４０℃）に達した後に循環インクの量を元に戻すことにより、規定温度に達した後の循環インクの温度変化率を少なくすることができる。
【００５３】
なお、上述した実施の形態では、上流タンク３に温度センサ及びインク循環量変更手段３０が設けられた構成としているが、これらが下流タンク４にも設けられた構成としてもよい。これにより、下流タンク４内を大気開放した流路構成であっても循環インクの量を変更可能となる。また、上流タンク３及び下流タンク４にインク循環量変更手段３０が設けられることで、少なくできる循環インクの量は上述した実施の形態の２倍となり、上述した実施の形態よりも更に効率的な温度変更が可能となり、循環インクの温度を規定温度にするための時間をより短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明によるインクジェットプリンタの一実施の形態の流路構成を示す説明図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）同実施の形態が備えるインク循環量変更手段による循環インクの量の変更過程を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５５】
２…インクヘッド
３…上流タンク
４…下流タンク
２０…温度変更手段
２０ａ…加熱手段（ヒータ）
２０ｂ…冷却手段（冷却ファン）
３０…インク循環量変更手段
３１…仕切り板
３２…軸部
【図１】
0005220436.tif 000002
【図２】
0005220436.tif 000003