JPH04501987A - 特にインクジェットプリンター用の顔料系インクを加圧するためのインク回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 特にインクジェットプリンター用の顔料系インクを加圧するためのインク回路 本発明はインクジェットプリンター用の顔料系インクを加圧するためのインク回 路に関するものである。

マーキング法では、例えば支持体の色が濃い等の場合に、インクを不透明な白に する効果のある酸化チタン粒子等の顔料を多量に含むインクを使用することがあ る。

このようなインクを従来の機械で使用すると多くの問題が生じる。すなわち、イ ンクの粒の連続ジェットを用いるインクジェットプリンターでは、端部に噴射ノ ズルを有する“モジュレータ”とよばれる組立体にインクを加圧して供給しなけ ればならず、また、プリントで使用しなかったインク粒を回収タンクに戻して、 プリンターへ再循環させる必要である。この形式の印刷の品質はノズルを通るイ ンクジェットの速度と密接な関係がある。この速度は、ノズル孔の上流側の圧力 変動と、一般に揮発性の高いインク用溶剤が蒸発することに起因するインク粘度 の変動によって変化する。

インクを加圧し且つ未使用のインク粒を回収する装置の第１の形式の装置ではポ ンプが使われる。この形式の装置は本出願人のフランス国特許第２．３５３，４ ４１号に記載されている。この装置で顔料を含むインクを用いると、顔料によっ てポンプを急速に劣化して、信頼性が低下するという欠点がある。しかも、この ポンプの圧力が周期的に変化するため、プリントの質が落ちる原因となる。

加圧ガスタンクを用いた装置もあるが、この装置では回収タンクから主タンクへ 移送する段階でインク粒を回収する緩衝タンクを使用する必要がある。この装置 の例はフランス国特許第２、４０５．８１９号に記載されている。顔料は重力で タンクの底に堆積する傾向があるため、このような多数のタンクを使用するのは 、顔料を含有するインクを循環する場合には適していない。

また、加圧ガスタンク、特に圧縮空気タンクを使用するため、それを駆動するた めの機械に別のエネルギー源が必要となる。

これらの問題点の他に、前記のインク粘度の問題がある。この問題を解決するた めに本出願人が前記フランス国特許第２．３５３．４４１号において開示した粘 度計は、較正済みのリリーフ弁を介して１つのタンクから他のタンクにインクが 重力によって流れる際にタンクが充填される時間を測定するような構成になって いる。

本発明の目的は、このフランス国特許第２．３５３．４４１号に記載の粘度測定 方法を利用することによって公知のポンプまたは加圧ガスタンクを用いた場合の 上記問題点を解決することにある。

本発明の主要なインク回路は、加圧下にある第１の回路とこの第１の回路とは独 立した減圧下にある第２の回路とで構成され、第１の回路と第２の回路とは決し て接触することはない。また、このインク回路には、顔料が沈澱するのを防止す るためにインクを攪拌する手段が設けられている。

本発明はインクジェットプリンター用のインク回路、特に不透明な白い顔料を多 量に含むインクが使用可能なインクジェットプリンター用のインク回路を提供す る。このインク回路は、プリンタヘッドへインクを供給するためのインク貯蔵タ ンク（６）を加圧する手段と、プリント時に使用されなかったインク粒が回収さ れる回収タンク（２）を減圧する手段と、粘度測定手段（２８）を備えた移送タ ンクすなわち粘土測定装置（２７）と、インクの粘度変動に応じてインクおよび 溶剤を補充するための上記回収タンク（２）に各々接続されたインクタンク（１ ）および溶剤タンク（２０）とを有している。本発明の特徴は、上記移送タンク （２７）が電磁弁（２３）を介してインク貯蔵タンク（６）へ向うインク回路（ ４５）と電磁弁（２１）を介して回収タンク（２）の底部へ向うインク回路（４ ４）の２つのインク回路に接続されており、しかも、分路回路（４３）を介して 空気の主加圧回路（４０）に接続され、且つ、電磁弁（２２）を介して回収タン ク（２）および移送タンク（２７）間の圧力をバランスさせる空気回路（４６） に接続されていて、移送タンク（２７）がインク粘度の測定機能とインク移送タ ンクの２つの機能を果たしていることを特徴としている。

本発明は、添付図面を参照した以下の説明からより明瞭になるであろう。

図１は本発明のインク補給回路中で使用される各手段を示す概念図である。

図２は図１のインク補給回路の一つの構成要素の詳細図である。

各図面では同じ要素には同じ参照番号を付けである。

既に述べたように、本発明は、インク中に顔料が存在することによって生じる諸 問題点を無くすように、インクジェットプリンタのヘッドへインクを供給するこ とができる顔料含有インクの循環回路に関するものである。すなわち、本発明の 回路設計および各手段の組合せを用いることによって、インクシェアドプリンタ の良好な機能を達成するのに必要な下記の３つの基本条件が満足される： （１）インクジェットの流量を確保するのに必要な圧力にインクりを加圧するこ と、 （２）プリントに使用しなかったインク粒を回収すること。

（３）良好な品質のインクを最適粘度に維持し且つ貯蔵器内のインクの高さを一 定にする。

これらの機能の他に、本発明のインク循環回路では、第４の機能として、タンク の底に顔料が沈澱するのを防止するためにインクを常に撹拌する機能を有するこ とができる。

図１に示すように、インクのジェット噴射を確実にするためのインクの加圧は圧 縮空気で加圧されたインク貯蔵タンク６で行われる。この圧縮空気は、圧縮器７ の第１ヘツド９により、第１の加圧回路で作られる。すなわち、空気は、消音器 に接続されたフィルタ８を通った後、圧力ヘッドとも呼ばれる第１ヘツド９の内 部に配置されたスポンジフィルタで構成された第２のフィルタを通る。このヘッ ドの空気の流量は大気圧で例えば１、．６ｍ’／時であるが、この値に限定され るものではない。圧力ヘッド９の出口の空気の圧力は弁ｌＯによって例えば４． ２バールに維持される。この弁ＩＯは回路の最大使用圧力を規定する。管路４０ 中を通る空気は次いでレギュレータ　（調圧器）１１を通る。

このレギュレータ１１は、プリントヘッドへインクを供給するインク貯蔵タンク ６を加圧する前の空気の圧力を正確に調節する。

プリントヘッド自体は当業者には公知であり、図示していない。

矢印ｆ、はインクがインク貯蔵タンク６からプリントヘッドへ向かって出ること を示している。

レギュレータ１１の圧力は、調節手段１１１によって調節される。

この調節手段１１１は例えばネジとハンドルとを組合せて構成することができる 。この圧力は加圧管路４０に設けた３路分岐器に取付けた圧力計１２で制御され る。

加圧空気はインク貯蔵タンク６の上部から入る。インク貯蔵タンク６の上部はシ リンダで構成され、その内部には下記２つの機能を有するフロートが滑動自在に 収容されている：（１）第１の機能は加圧空気ａとインクｅとを分離して、イン ク内に空気が入るのを最小にすることである。

（２）第２の機能は高位置および低位置用の２つの近接検出器１４ｈと１４ｂを 用いてインク貯蔵タンク６中のインクの高さを検出することである。

このインク貯蔵タンク６は、プリンタヘッド中に必要な量のインクを常に補給で きるだけの量のインクを収容するのに十分な容量を有していなければならない。

このプリンタヘッドの作動中は、使用されなかったインキが図示していない溝（ ｇｏｕｔｔ　１ｅｒｅ）に回収される。この機構はプリンタヘッドの一部分であ り、それ自体は公知のものである。回収されたインキは、矢印ｆ、に示すように 、回収管路４１に配置された回収タンク２中に集められる。そのために、回収タ ンク２は、真空ポンプの役目をする圧縮器７の第２ヘツド１５で構成される第２ の負圧回路によって減圧されている。この第２ヘツドすなわち負圧ヘッド１５は 圧力へラド９と同じものであり、その流量／圧力特性も同じである。回収タンク ２中の許容負圧限界値は、管路４２上の安全弁１６によって設定される。第２へ ラド１５の出口には消音器１７に接続されたフィルタが備えられている。

負圧は矢印ｆ、で表されている。

従って、加圧手段と負圧手段は、管路４０を有する第１回路と管路４２を有する 第２回路とによって各々独立に構成され、しかも、単一の圧縮器７の２つのヘッ ド９と１５に接続され、圧縮器７はプリンタヘッドへインク貯蔵タンク６の加圧 と、回収タンク２の減圧を行う機能を有し、２つの管路４０と４２はインクが循 環する管路と完全に独立しているということは理解できよう。

以上、本発明による共通の圧縮器７の２つのへラド９．１５に接続された加圧回 路４０と負圧回路４２と、インク回収回路４１とを説明した。以下では、インク の品質を維持し且つインク貯蔵タンク６中の高さを維持する手段について説明す る。

インクは揮発性が強いため、その粘度を調節し、補正するためには、インクまた は溶剤を常に添加する必要がある。そのために溶剤タンク２０とインクタンク１ とが備えられている。これらのタンクはフィルタ５０ｓ、５０ｅと電磁弁１８ｓ 、１８ｅとを介して管路５０ｓ、、５０ｅにより、回収タンク２の上部に接続さ れている。溶剤タンク２０とインクタンク１は大気圧下にある。インクタンク１ は２つの電磁弁２４．２５を介して圧縮空気の管路（加圧回路）４０に接続され ている。さらに、このインクタンク１は電磁弁２４を介して、管路４７により移 送タンク２７（中継タンクまたは粘度測定タンク）に接続されている。インクの 粘度の測定は、例えば本出願人による前記フランス国特許第２．３５３．４４１ 号に記載の粘度計で行われる。この粘度測定は、回収タンク２から来たインクが インク貯蔵タンク６へ送られる前に移送タンク２７中で行われる。移送タンク２ ７は電気弁２１を介して導管４４により回収タンク２の底部に接続され、また、 電気弁２３を介して導管４５によりインク貯蔵タンク６の底部に接続されている 。移送タンク２７内の圧力は、電磁弁２２を介して回収タンク２の頂上に接続さ れた管路４６と電磁弁２４と２５との間の管路４３に接続された管路４３の圧力 に依存する。

インクタンク１、回収タンク２、移送タンク２７にはインクの高さを検出するた めのレベル検出手段２８ｅ、２８ａ、２８が設けられている。これらのレベル検 出手段は、インクタンク１の場合にはインクの最低レベルｖ１回収タンク２の場 合には低レベルＶ　Ｉ、中レベルＶ　２％高レしルＶ、の３つのレベル、移送タ ンク２７の場合には２つのレベル■、とＶ、に対応するレベルに各々漬けられた 電極である。レベルＶ、とＶ、の差は以下で説明する粘度測定を行うためのパラ メータの１つである。

移送タンク２７に備えられたレベル検出手段２８は、３つの浸漬電極によって構 成され、その内の２つは同一の低レベルＶ４にあり、残りの１つの電極は■４よ り高いＶ、の位置にある。

インクタンクｌに備えられたレベル測定手段２８ｅはレベルＶを測定する２つの 電極によって構成されている。

回収タンク２に備えられたレベル測定手段２８ａは３つのレベル■１、Ｖ２、■ 、を測定する４つの浸漬電極によって構成されている。

電気弁２１．２２が開いている時には、移送タンク２７内の圧力は回収タンク２ 内の圧力と平衡しており、インクは較正済みのリリーフ弁２６を介して管路４４ 中を流れ、移送タンク２７中へ入る。

この時に、レベルがＶ４からＶ５になるまでの時間を測定し、この時間が所定の 時間以上である場合には、インクの粘度が高過ぎるので溶剤を補給する。逆に、 この時間が所定の時間に等しいか、それより短い場合には、インクの粘度が低い 、すなわち、良好であるので、何もしなくてよい。溶剤は自然に蒸発するので、 粘度は自然に高くなる。従って、検出手段２８、電磁弁２１．２２および溶剤補 給用の電磁弁１８ｓの間を自動制御する。電磁弁１８ｓが開くと、溶剤は管路５ １ｓを介して減圧下にある回収タンク２の方に吸引される。新しいインクを回収 タンク２へ導入する必要がある場合も同様であり、電磁弁１８ｅを開いて、イン クを管路５１ｅを介して減圧下にある回収タンク２の方に吸引する。

移送タンク２７中で高レベルＶ、が検出された時には、電磁弁２３と２５が開き 、電磁弁２１．２４．２２が閉じる。その結果、移送タンク２７は管路４３を介 して圧縮空気源と接続される。移送タンク２７中のインクは加圧され、電磁弁２ ３、リリーフ弁７０およびフィルタ７１を介してインク貯蔵タンク６へ押される 。インク貯蔵タンク６中へ入ったインクの体積に対応する量の空気が圧力調節器 １１によって放出される。空気がインク貯蔵タンク６へ送られることがないよう にするために、移送タンク中には常に緩衝用のインクの体積（移送タンク中の低 レベルＶ４以下の体積）を維持して、移送タンク２７の低レベルが検出された時 に、電磁弁２３．２５を閉じる時間を残しておく。

移送タンク２７中のインクがインク貯蔵タンク６へ輸送された後の移送タンク２ ７中には加圧空気が入っている。この加圧空気は、電磁弁２１．２２を開いて貯 蔵タンク２内の負圧を瞬間的に加えると、急激に圧力降下して消す。この場合、 プリンタヘッドから来る使用されなかったインクの回収が妨害される。従って、 インクの輸送後に、電磁弁２１．２２．２３．２５は閉じたままにして電磁弁２ ４を数秒間開いて、大気圧下にある新しいインクの主タンク１内の空気を減圧す る。次に、電磁弁２４を閉じ、電磁弁２１と２２を開いて、移送タンク２７に再 度充填する。

溶剤タンク２０と、インクタンク１と、回収タンク２とには排出孔１００が設け られている。プリンタが停止すると、インク貯蔵タンク６中のインクは全て回収 タンク２中に集められる。これは、後述するように、インクを混合するためであ る。そのためには、電磁弁２３．２１を開き、インク貯蔵タンク６の内部の圧力 作用でインクを回収タンク２内へ送る。貯蔵タンク２で低レベルが検出された時 に、電磁弁２３を閉じ、電磁弁２５を開いて移送タンク２７から回収タンク２ヘ インクを排出させる。すなわち、移送タンク２７内に加わる圧力によってインク は減圧下の回収タンク２の方へ押される。移送タンク２７で低レベルが検出され た時には圧縮器を停止し、電磁弁２５と２４を開いて、インク回路の空気を解放 して、この回路が加圧下にならないようにする。この時プリンタは停止する。プ リンタを始動する時には、圧縮器を始動できないので、数秒間、電気弁２４と２ ５を開いて、圧縮器７の圧力ヘッド９を大気圧にする。

本発明の別の特徴は、インクを常に撹拌する手段が備えられている点にある。す なわち、使用期間とは無関係にインクの均質性を良好に維持するためには、イン クを常に撹拌していることが必要である。そのために、インクタンク１および回 収タンク２内のインクを撹拌する。何れのタンクの撹拌手段も同じであり、ポリ テトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）またはポリプロピレンで被覆した磁気棒３ を用い。この磁気棒３を、ステップモータ５によって回転駆動される回転プレー ト１４４上に配置した２つの磁石４　（図２を参照）で駆動する。このステップ モータにはプリンタを電源に接続している限り電力供給される。

その回転速度はインクの均質性を良好に維持し、溶剤がほとんど蒸発しないよう に最適化される。ステップモータの利点は丈夫で、保守なしに長時間作動し、引 火の危険がないことにある。

回転プレート１４４は金属プレートで構成され、その上に図２に示すように２つ の永久磁石が貼り付けられている。図２はタンクの特別な形状を示している。す なわち、タンクを円錐台形Ｐにすることによって、回転プレート１４４上での磁 気棒３の位置を正確に決定することができる。

数日間プリンタを電源に接続しない場合は、タンクの底にインクが沈澱するのを 避けることができない。従って、プリンターを始動する時には、モータ５の回転 速度を大幅に減少させて、磁気棒３／回転プレートの組立体が磁気接続しなくな るのを防止する。

プリンタを休止する時には回路中のインクを全てタンク１と２のみに貯蔵する。

ＦＩ６．２ 国際調査報告 ｍｍｋＰｃＴ／ＦＲ９０１００６９６ 国際調査報告 ＦＲ９０００６９６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．プリンタヘッドヘインクを供給するためのインク貯蔵タンク（６）を加圧す る手段と、プリント時に使用されなかったインク粒が回収される回収タンク（２ ）を減圧する手段と、粘度測定手段（２８）を備えた移送タンク（２７）と、イ ンクの粘度変動に応じてインクおよび溶剤を補充するための上記回収タンク（２ ）に各々接続されたインクタンク（１）および溶剤タンク（２０）とを有する不 透明な白い顔料を多量に含むインクが使用可能なインクジェットプリンター用の インク回路において、上記移送タンク（２７）は、電磁弁（２３）を介してイン ク貯蔵タンク（６）へ向うインク回路（４５）と電磁弁（２１）を介して回収タ ンク（２）の底部へ向うインク回路（４４）の２つのインク回路に接続されてお り、移送タンク（２７）はさらに分路回路（４３）を介して空気の主加圧回路（ ４０）に接続され且つ電磁弁（２２）を介して回収タンク（２）および移送タン ク（２７）間の圧力をバランスさせる空気回路（４６）に接続されていて、移送 タンク（２７）がインク粘度の測定機能およびインク移送タンクの２つの機能を 果たしていることを特徴とするインク回路。 ２．主加圧回路（４０）を含む第１回路で構成された加圧手段と、管路（４２） を有する第２回路で構成された負圧手段とを各々独立して有し、これらの加圧手 段および負圧手段は単一の圧縮器（７）の２つのヘッド（９）および（１５）に 接続されていて、プリンタヘッドヘインクを供給するインク貯蔵タンク（６）の 加圧と回収タンク（２）の減圧がこの単一の圧縮器（７）で行われ、主加圧回路 （４０）と上記管路（４２）がインクの循環回路からも完全に分離している請求 項１に記載のインク回路。 ３．主加圧回路（４０）が圧力調節器（１１）と圧力測定手段（１２）とを有す る請求項１または２に記載のインク回路。 ４．粘度計の機能をする移送タンク（２７）の頂部とインクタンク（１）とが電 気弁２４を介してバイパス（４７）によって連通されている請求項１〜３のいず れか一項に記載のインク回路。 ５．電磁弁（１８ｅ）を介してインクを循環するインクタンク（１）と回収タン ク（２）との間を連結する管路（５１ｅ）と、未使用のインクを回収タンク（２ ）へ循環する管路（４１）と、較正済みのリリーフ弁（２６）および電磁弁（２ ２）を介して回収タンク（２）と移送タンク（２７）との間でインクを循環する 管路（４４）と、電磁弁（２３）を介して粘度計の機能をする移送タンク（２７ ）のインク貯蔵タンク（６）との間を連結すると導管（４５）とを有する請求項 １〜４のいずれか一項に記載のインク回路。 ６．溶剤タンク（２０）が大気圧下にあり、この溶剤タンク（２０）が管路（５ １ｓ）を介して回収タンク（２）に接続されている請求項１〜５のいずれか一項 に記載のインク回路。 ７．各タンク（３，２，２７，６）の各々にインクのレベルを測定する手段（２ ８，２８ｅ，２８ａ，１３）が設けられている請求項１〜６のいずれか一項に記 載のインク回路。 ８．移送タンク（２７）に設けられたレベルの測定手段（２８）が３つの浸漬電 極によって構成されており、その２つの電極は同一の低レベル（Ｖ４）にあり、 残りの１つの電極はＶ４より高いレベル（Ｖ５）にある請求項７に記載のインク 回路。 ９．インクタンク（１）に設けられたレベルの測定手段（２８ｅ）が、レベル（ Ｖ）を測定する２つの電極によって構成されている請求項７に記載のインク回路 。 １０．回収タンク（２）に設けられたレベルの測定手段（２８ｒ）が、３つのレ ベル（Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３）を測定する４つの浸漬電極によって構成されているこ とを特徴と請求項７に記載のインク回路。 １１．インク貯蔵タンク（６）に設けたレベルの測定手段が、近接検出器により レベルを検出する機能と空気（ａ）とインク（ｅ）とを分離する機能を有するフ ロート（１３）で構成されている請求項７に記載のインク回路。 １２．インクタンク（１）と回収タンク（２）が各タンク内部のインクの撹拌手 段を備えている請求項１〜１１のいずれか一項に記載のインク回路。 １３．上記撹拌手段が、ステップモータ（５）によって回転駆動される回転プレ ート（１４４）上に配置された磁石（４）と共働する磁気棒（３）によって構成 されている請求項１２に記載のインク回路。 １４．回収タンク（２）が、磁気棒（３）を心出しするのに適した円錐台形の形 状をしている請求項１３に記載のインク回路。