JP2000301733A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 省スペースで、かつインク中の溶存気体が十
分に脱気されることにより、インクの吐出安定性が高
く、インクを効率的に供給することができるインクジェ
ット記録装置を提供する 【解決手段】 印字ヘッドに接続配置されたリザーブタ
ンクの側壁面下部または底面の一部に、圧電素子からな
る超音波振動源が付設され、リザーブタンク内において
インクの含有気体が脱気される。リザーブタンクは、メ
インタンクと、加圧ポンプ、開閉弁を備えたインク流路
とともに、インク供給循環システムを構成し、メインタ
ンクには、その上面の一部は大気に連通している。リザ
ーブタンク内の、超音波振動源と印字ヘッドとの間に備
えられた衝立の下端部とリザーブタンク底面との間の隙
間がインク流路を形成する。リザーブタンクの底部外面
には、超音波振動源と印字ヘッドとの間を繋ぐ振動伝達
棒が付設されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、脱気されたインク
を用いて印刷を行うインクジェット記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録装置のうち、バブル
ジェット方式であるサーマルインクジェット記録装置を
例に挙げる。

【０００３】サーマルインクジェット記録装置の動作原
理は、インクをヒーターで瞬間的に加熱し、ヒーター近
傍のインクが気化したときの膨張圧力によりインクを液
滴の形で吐出させることにより画像を形成する。ヒータ
ーの加熱によりインクが気化し、それが膨張して発生し
た気泡は、加熱終了とともに小さくなる。吐出した液滴
分のインク容量が減少するが、吐出口にはインク表面の
メニスカスが形成され塞がれているのでインク液内に負
圧が生じ、供給路から新しいインクが補充される。以上
が基本的な動作原理である。

【０００４】ところが、インク中に溶存気体が多く存在
すると、ヒーターが瞬間的に加熱する時の温度や圧力の
変化によってインク中に溶けていた溶存気体が気泡とな
り、これがインクとヒーターの間に入ると、ヒーターの
加熱により生じた吐出圧力を吸収してしまい、吐出力不
足で吐出不良を引き起こす。さらにこの気泡が大きい場
合、インク供給路を直接塞いでしまい吐出後のインクの
供給を妨げるのでこれも不吐出の原因となる。これらの
現象は印字ヘッドが高い温度に曝されるサーマルインク
ジェット記録装置では顕著に現れる。

【０００５】また、溶存気体はインク組成物と反応し
て、インクの長期間の保存に問題を起こすこともある。

【０００６】このように多くの弊害を引き起こす気泡の
元になる溶存気体をインク中から取り除くためのさまざ
まな脱気方法が今まで数多く提案されている。

【０００７】従来のインク脱気方法としては、インクに
酸素吸収剤を加えることにより溶存酸素を取り除く技術
が、特開昭５３−６１４１２号公報に記載されている。
また、インク組成物を加熱した上で真空脱気する技術
が、特開昭５９−６５６６４号公報に記載されている。
これらの脱気方法の場合、インク組成物の生成時に高い
真空度などが必要で製造コストが高くなり、また広いス
ペースが必要となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上のような従来技術
の欠点に鑑み、本発明は、省スペースで、加熱型のイン
クジェット記録装置であるサーマルインクジェット記録
装置において、インク中の溶存気体が十分に脱気される
ことにより、インクの吐出安定性を満足することがで
き、インクを効率的に供給することができるインクジェ
ット記録装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は前述の目的を達
成するために提案されたもので、溶存気体の脱気を圧電
素子などの超音波振動源を有する脱気装置を用いること
を特徴とし、これにより省スペース、低電力、低騒音、
低コスト化を図るとともに、脱気したインクを定期的に
循環させることにより安定したインクを印字ヘッドに供
給することができるものである。したがって、インクジ
ェット記録装置内で脱気を行うことも可能で、しかもイ
ンクジェット記録装置が動作する度に脱気、循環を行う
ので、インクの長期保存が可能になり、長期間インクジ
ェット記録装置を使用しない場合でも、吐出安定性を維
持することができる。

【００１０】さらに、超音波振動源を印字ヘッドの上流
側に取り付けることにより脱気した直後のインクを印字
ヘッドへ供給することができ、脱気したインクに循環経
路の途中で再び気体が溶解することを防ぐことができ
る。

【００１１】上述の印字ヘッド上流部に超音波振動源を
取り付ける一例として印字ヘッドを含むリザーブタンク
内に超音波振動源を取り付ける場合、印字ヘッドと超音
波振動源の間に、底の一部分にだけ流路が空いている衝
立を取り付けることにより、さらに効果的な脱気を行う
ことができる。この衝立はリザーブタンク内のインク最
高水位よりも高くなっているので衝立の流路以外からイ
ンクが流れ込むことなく、印字ヘッドへ供給されるイン
クは必ず超音波振動源を通過するように設計されてい
る。また衝立に空いているインク流路を底部に空けるこ
とにより、脱気された気泡が水流に引き寄せられて印字
ヘッドへ吸い込まれないような構成となっている。

【００１２】これらの手段を使うことにより溶存気体が
原因で引き起こされた吐出不良を改善することができ
る。

【００１３】さらに、超音波振動源を印字ヘッド近傍に
取り付けることにより、画像の撚れの原因の一つである
数ｋＨｚの吐出周波数から引き起こされる吐出口のイン
クメニスカス振動を、吐出周波数よりも細かな数百ｋＨ
ｚの超音波振動を印字ヘッドに伝達することによりメニ
スカス振動を打ち消して撚れを軽減することができる。
超音波振動源と印字ヘッド間に振動を伝達するものを設
置すれば振動をより良く伝えることができ、この効果は
さらに高くなる。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００１５】図１は、本発明のインクジェット記録装置
の一実施形態例の、側壁面に超音波振動源を備えたリザ
ーブタンクの概略断面図、図２は、図１のリザーブタン
クとその他の諸設備とから構成されるインク供給循環シ
ステムを示す概略断面図、図３は、図１のリザーブタン
クにおけるインクの貯蔵レベルをモデル化して示し、
（ａ）は、受け入れ開始時、（ｂ）は、標準貯蔵状態、
（ｃ）は、貯蔵量が増大し、図２の開閉弁７を開き、イ
ンク復流路によりインクを戻しつつある状態を示す図、
図９は、本実施形態例のインクジェット記録装置の斜視
図である。

【００１６】図１は、本実施形態例であって、請求項３
に記載のものである。

【００１７】超音波振動源１０は導線１１により超音波
発信源に繋がれている。印字ヘッド３にはフィルター９
が取り付けられており、脱気で発生した気泡や不純物の
進入を防ぐ。このフィルター９は不純物を濾す機能を果
たせば材質は限定されない。この例のようにリザーブタ
ンク４内に超音波振動源１０を取り付けることにより、
脱気したインクを細くて気泡が引っかかりやすい構造に
なっているインク流路を通すことなく、脱気直後のイン
クを供給することができる。

【００１８】図２は、本発明のインクジェット記録装置
における超音波脱気装置と循環系インク供給システムの
結合状態を概略系統図で示したものである。

【００１９】図中の加圧ポンプ１は、メインタンク８に
溜まっているインクをリザーブタンク４へ強制的に送り
出す。印字ヘッド３は、この中に組み込まれているヒー
ターを加熱することによりインクを吐出させ画像を形成
する。この印字ヘッド３内は吐出口までのインク流路が
極めて狭く抵抗が強いので、印字ヘッド３を収納してい
るリザーブタンク４は、インク往流路５、復流路６へ通
じている以外の点では気密が保たれている。開閉弁７
は、インク復流路６の開閉を行う。例えば、これを開け
ておくとリザーブタンク４と大気を連通口２を通して繋
げることができる。

【００２０】図３（ａ），（ｂ），（ｃ）を用いてこの
系でインクの循環する様子を説明する。リザーブタンク
４は、図３（ａ）に示すように初め空になっている。こ
こにメインタンク８のインクが加圧ポンプ１により供給
される。印字ヘッド３は流路抵抗が大いのでインクが漏
れることはなく、リザーブタンク４に供給されるインク
は徐々に溜まっていく。初めからリザーブタンク４内に
混入していた空気は、図２の開閉弁７を開けておくこと
により、復流路６を通して大気中に逃がす。リザーブタ
ンク４に溜まるインクの水位が復流路６よりも高くなる
と、空気は逃げ場がなくなるので、図３（ｂ）に示すよ
うに、リザーブタンク４の上部に溜まっていき、徐々に
圧縮されていく。加圧ポンプ１は強制的にインクを供給
し続けるので、空気の圧縮率がある程度以上になると、
入ってきた量だけインク自体が追い出され、図３に示す
ように、復流路６を通してメインタンク８に戻される。
ただし、インクが流路６から追い出されるときの、イン
ク水位は復流路６の高さで変わってくる。

【００２１】印字中は図２の開閉弁７を閉じることによ
り、リザーブタンク４内の気密が保たれ、印字ヘッド３
からインクが吐出されるとリザーブタンク４内は負圧状
態になる。加圧ポンプ１は作動時以外では自然にインク
を通す構造になっているので、リザーブタンク４内の負
圧に引き寄せられてインクがメインタンク８からインク
の吐出量だけ供給される。ところがこの印字中に、もと
もとインクに気泡が含んでいたり、経路途中で気泡を運
んでくるとリザーブタンク４内に溜まっている気体の量
が増加し、インク水位が下がってくる。この様なときに
は、上記のように開閉弁７を開けて加圧ポンプを作動し
インクを循環させることにより、インク水位を元に戻す
ことができる。

【００２２】以上の動作により、ある一定量のインクを
常にリザーブタンク４内に貯えることができる。

【００２３】図９には、以上説明したリザーブタンク４
を備えたインクジェット記録装置例を斜視図にて示した
ものである。本方式については、既に普及されているも
のであるので、説明は省略する。いずれにしても、本装
置は、インクに溶存している気体を安価かつ省スペース
で脱気することができる利点を有するものである。

【００２４】なお、図９は、第２ないし第６の実施形態
例のインクジェット記録装置の斜視図でもある。したが
って、以下の各実施形態例において、図９の説明は、省
略する。

【００２５】次に、第２の実施形態例について説明す
る。

【００２６】図４は、第２の実施形態例であって、第１
の実施形態例に衝立が付設された概略断面図である。こ
の構造は、請求項４に記載のものである。衝立を取り付
けることにより、さらに脱気効果を高めることができ
る。衝立１２は超音波振動源１０と印字ヘッド３の間を
仕切っており、リザーブタンク４の底部にだけ僅かな隙
間が開いている。この衝立１２はインクの循環過程にお
ける最高水位よりも高くなっており、インクは衝立１２
とリザーブタンク４の底部との隙間を必ず通過するよう
になっている。印字中はインク補給のため印字ヘッド３
へ向かってインクが引き寄せられて行くが、このような
衝立の構造にすることによって脱気によって発生した気
泡がインクと同様印字ヘッド３に引き寄せられてフィル
ター１３に付着することを防止することができる。また
リザーブタンク内のインクは衝立１２によって底部以外
では完全に分けられているので、超音波振動源側はサブ
タンクのような状態になっている。そのため、少量のイ
ンクだけを時間をかけて安定した効率のよい脱気を行う
ことができる。なお脱気により発生した気泡は、インク
中を浮上しリザーブタンク４の上部に溜まっていくが上
記の循環系によりリザーブタンク４から排除される。

【００２７】印字画像の撚れの原因の一つとして、吐出
周波数が共鳴することによるノズル表面のメニスカス振
動が挙げられる。吐出時の理想的なインク表面の状態
は、負圧が掛かっている凹のメニスカスであるが、吐出
周波数の振動によりこの状態が崩れ、不規則なメニスカ
スのときにインクを吐出すると画像の撚れなどを引き起
こす。

【００２８】次に、第３の実施形態例について説明す
る。

【００２９】図５は、第３の実施形態例であって、
（ａ）は、第１の実施形態例に振動伝達棒が付設された
概略断面図、（ｂ）は、（ａ）の下面図である。

【００３０】本実施形態例は、請求項５に記載の一部で
ある。超音波振動源１０と印字ヘッド３との間を直接繋
ぐ振動伝達棒１３が付設されている。材質は振動をよく
伝えるものであれば特に言及しないが、リザーブタンク
４の材質よりも剛性が高いほうがよい。図５（ｂ）はリ
ザーブタンク４を下から見た図である。超音波振動源１
０の振動が均一に印字ヘッド３内のノズル列１４に伝わ
るように伝達棒１３は２本の並列になっており、またリ
ザーブタンク４を囲むような構造をしている。次に、第
４の実施形態例について説明する。

【００３１】図６は、第４の実施形態例であって、第１
の実施形態例に衝立および振動伝達棒が付設された概略
断面図である。図６は、請求項５の一部記載のものであ
る。本実施形態例は、第２の実施形態例において述べた
衝立ての効能を第３の実施形態例に付加したものであ
る。

【００３２】次に、第５の実施形態例について説明す
る。

【００３３】図７は、第５の実施形態例であって、
（ａ）は、底面に超音波振動源を備え、該底面に振動伝
達棒が付設されたリザーブタンクの概略断面図、（ｂ）
は、（ａ）の下面図である。

【００３４】図７には、請求項８に記載のものが示され
ている。これは、メニスカス振動に対する一層の効果を
狙ったものである。超音波振動源２０を印字ヘッド３近
傍に取り付けることにより、脱気時の振動が印字ヘッド
３に伝達し吐出周波数の共鳴を減少させるのである。数
１０ｋＨｚの吐出周波数に対し、超音波振動源は数百ｋ
Ｈｚで振動するので、全体的にメニスカス振動の振幅を
小さくし、結果的に画像の撚れを軽減することになる。

【００３５】図７（ａ），（ｂ）に示す振動伝達棒２３
は、第３、第４の実施形態例（図５、図６）の振動伝達
棒１３よりも短いが、超音波振動源２０と印字ヘッド３
を直接繋いでいる。材質は振動をよく伝えるものであれ
ば特に言及しないが、リザーブタンク４の材質よりも剛
性が高いほうがよい。図７（ｂ）はリザーブタンク４を
下から見た図である。超音波振動源２０の振動が均一に
印字ヘッド３内のノズル列１４に伝わるように伝達棒２
３は２本の並列になっており、またリザーブタンク４を
囲むような構造をしている。

【００３６】次に、第６の実施形態例について説明す
る。

【００３７】図８は、第６の実施形態例であって、第５
の実施形態例に衝立が付設された概略断面図である。図
８は、請求項９記載のものである。本実施形態例は、第
２の実施形態例において述べた衝立ての効能を第５の実
施形態例に付加したものである。なお、本実施形態例の
場合の衝立１２の位置は、図８の場合よりも下流側、例
えば、超音波振動源２０のやや下流側に設定されること
も考えられる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、上記のよ
うな超音波脱気のための種々の装置と循環系インク供給
システムの組み合わせにより、インク中の溶存気体を安
価かつ省スペースで脱気することができ、加熱型インク
ジェット記録装置における吐出安定性と、長期保存安定
性を満足することができ、さらに超音波振動源の振動を
印字ヘッドへ伝えることで、出力画像の撚れを減少する
ことができるインクジェット記録装置を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクジェット記録装置の一実施形態
例の、側壁面に超音波振動源を備えたリザーブタンクの
概略断面図である。

【図２】図１のリザーブタンクとその他の諸設備とから
構成されるインク供給循環システムを示す概略断面図で
ある。

【図３】図１のリザーブタンクにおけるインクの貯蔵レ
ベルをモデル化して示し、（ａ）は、受け入れ開始時、
（ｂ）は、標準貯蔵状態、（ｃ）は、貯蔵量が増大し、
図２の開閉弁７を開き、インク復流路によりインクを戻
しつつある状態を示す図である。

【図４】第２の実施形態例であって、第１の実施形態例
に衝立が付設された概略断面図である。

【図５】第３の実施形態例であって、（ａ）は、第１の
実施形態例に振動伝達棒が付設された概略断面図、
（ｂ）は、（ａ）の下面図である。

【図６】第４の実施形態例であって、第１の実施形態例
に衝立および振動伝達棒が付設された概略断面図であ
る。

【図７】第５の実施形態例であって、（ａ）は、底面に
超音波振動源を備え、該底面に振動伝達棒が付設された
リザーブタンクの概略断面図、（ｂ）は、（ａ）の下面
図である。

【図８】第６の実施形態例であって、第５の実施形態例
に衝立が付設された概略断面図である。

【図９】第１ないし第６の実施形態例のインクジェット
記録装置の斜視図である。

【符号の説明】

１ 加圧ポンプ ２ 大気連通口 ３ 印字ヘッド ４ リザーブタンク ５ インク流路 ６ インク流路 ７ 開閉弁 ８ メインタンク ９ フィルター １０ 超音波振動源 １１ 導線 １２ 衝立 １３ 振動伝達棒 １４ ノズル列 ２０ 超音波振動源（底外面） ２３ 振動伝達棒（短長） １００ インクジェット記録装置 １１６ キャリッジ １１７ 駆動モータ １１８ 駆動ベルト １１９Ａ，１１９Ｂ ガイドシャフト １２０ インクジェットヘッドカートリッジ １２２ クリーニング用モータ １２３ 伝導機構 １２４ プラテン １２６ ヘッド回復装置 １２６Ａ キャップ部 １３０ ブレード １３０Ａ ブレード保護部材

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクジェット記録装置において、イン
   クを印字ヘッドへ供給するため該印字ヘッドに接続配置
   されたリザーブタンクは、該リザーブタンクの側壁面下
   部の一部に、圧電素子からなる超音波振動源が付設され
   ており、これにより該リザーブタンク内においてインク
   中から含有気体が脱気されることを特徴とするインクジ
   ェット記録装置。
2. 【請求項２】 前記超音波振動源が付設されたリザーブ
   タンクは、メインタンクと、加圧ポンプを備えたインク
   往流路と、開閉弁を備えたインク復流路とともに、イン
   ク供給循環システムを構成しており、かつ、前記メイン
   タンクには、その上面の一部に大気連通管が付設されて
   いる、請求項１記載のインクジェット記録装置。
3. 【請求項３】 前記リザーブタンクにおける超音波振動
   源の付設位置は、印字ヘッドから見て上流側の側壁面に
   ある、請求項２記載のインクジェット記録装置。
4. 【請求項４】 リザーブタンク内の、超音波振動源と印
   字ヘッドとの間には、衝立が備えられ、該衝立の下端部
   と前記リザーブタンク底面との間に設けられた隙間がイ
   ンク流路を形成している、請求項１ないし３記載のイン
   クジェット記録装置。
5. 【請求項５】 リザーブタンクの底部外面には、超音波
   振動源と印字ヘッドとの間を繋ぐ振動伝達棒が付設され
   た、請求項３まは４記載のインクジェット記録装置。
6. 【請求項６】 インクジェット記録装置において、イン
   クを印字ヘッドへ供給するため該印字ヘッドに接続配置
   されたリザーブタンクは、該リザーブタンクの底面の一
   部に、圧電素子からなる超音波振動源が付設され、該リ
   ザーブタンクの底部外面には、前記超音波振動源と前記
   印字ヘッドとの間を繋ぐ振動伝達棒が付設されており、
   これらにより該リザーブタンク内においてインク中から
   含有気体が脱気されることを特徴とするインクジェット
   記録装置。
7. 【請求項７】 前記超音波振動源及び前記振動伝達棒が
   付設されたリザーブタンクは、メインタンクと、加圧ポ
   ンプを備えたインク往流路と、開閉弁を備えたインク復
   流路とともに、インク供給循環システムを構成してお
   り、かつ、前記メインタンクは、その上面の一部に大気
   連通管が付設されている、請求項６記載のインクジェッ
   ト記録装置。
8. 【請求項８】 前記リザーブタンクにおける超音波振動
   源の付設位置は、印字ヘッドから見て上流側の近傍にあ
   る、請求項６または７記載のインクジェット記録装置。
9. 【請求項９】 リザーブタンク内の、上流側の側壁面と
   前記超音波振動源との中間には、衝立が備えられ、該衝
   立の下端部に設けられた隙間がインク流路を形成してい
   る、請求項８記載のインクジェット記録装置。