特開 2024-172308 インクジェット印刷装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024172308

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】インクジェット印刷装置

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/175 20060101AFI20241205BHJP

   B41J 2/18 20060101ALI20241205BHJP

   B41J 2/01 20060101ALI20241205BHJP

   B41J 2/195 20060101ALI20241205BHJP

【ＦＩ】

B41J2/175

B41J2/18

B41J2/01 401

B41J2/195

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023089934

(22)【出願日】2023-05-31

(71)【出願人】

【識別番号】000250502

【氏名又は名称】理想科学工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100111235

【弁理士】

【氏名又は名称】原 裕子

(74)【代理人】

【識別番号】100170575

【弁理士】

【氏名又は名称】森 太士

(72)【発明者】

【氏名】矢森 雄大

【テーマコード（参考）】

2C056

【Ｆターム（参考）】

2C056EA28

2C056EB15

2C056EB30

2C056EC15

2C056EC29

2C056EC32

2C056EC40

2C056HA15

2C056KB11

2C056KB16

(57)【要約】

【課題】インクジェット印刷装置１の印刷環境温度に左右されることなく、急速にインク供給経路のインクを冷却する。
【解決手段】インクカートリッジに充填されたインクをインク補給経路を介して負圧タンク１５９に貯留し、負圧タンク１５９からインクジェットヘッドに供給し、インクジェットヘッドがインクを吐出し、吐出に用いられなかった余剰のインクをインク回収経路１５６を介して負圧タンク１５９に回収するインクジェット印刷装置１であって、負圧タンク１５９からインクジェットヘッドに供給されるインクの温度を検出するインク温度センサ１６１４と、インク補給経路１５３上であって、インクカートリッジから供給されるインクを冷却する冷却部と、インク温度センサ１６１４により検出されたインクの温度に応じて、冷却部によるインク冷却を制御する制御部１０とを備える。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

インクカートリッジに充填されたインクをインク補給経路を介してインクタンクに貯留し、前記インクタンクからインクジェットヘッドに供給し、インクジェットヘッドがインクを吐出し、吐出に用いられなかった余剰のインクをインク回収経路を介して前記インクタンクに回収するインクジェット印刷装置であって、
前記インクタンクから前記インクジェットヘッドに供給されるインクの温度を検出する温度検出部と、
前記インク補給経路上であって、前記インクカートリッジから供給されるインクを冷却する冷却部と、
前記温度検出部により検出されたインクの温度に応じて、前記冷却部によるインク冷却を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とするインクジェット印刷装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、印刷環境温度に左右されることなく、急速にインクを冷却するインクジェット印刷装置に関する。

【背景技術】

【0002】

印字ヘッドからインクを吐出して印刷を行なうインクジェット印刷装置では、インクがピエゾ素子により加温されインク温度が上昇し過ぎる場合がある。

【0003】

引用文献１には、インク循環経路に冷却ファンなどの放熱部材を設け、インク冷却するインクジェットプリンタが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１―２４５７３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上述の特許文献１に記載のインクジェットプリンタでは、高温環境下で高印字率ジョブなどを印刷する際にインクの冷却が間に合わず、画像形成装置の適正インク温度を超えてしまい、印刷停止を余儀なくされることがあった。または、印字率やドロップ率を下げることで印刷を継続させ、印字品質を低下させてしまうという問題があった。

【0006】

この冷却手段だとインク冷却が間に合わない理由としては、以下の（１）～（３）がある。
（１）インク循環機構内のインク冷却機構部以外の部分では、印刷環境の温度影響を受ける。
（２）インク温度変化を感知してから熱エネルギーを与える必要がありインク温度変化に時間を要する。
（３）補給されるカートリッジ内のインク温度がインク経路内のインク温度に影響する。

【0007】

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、印刷環境温度に左右されることなく、急速にインクタンク内のインクを冷却するインクジェット印刷装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するため、本発明に係るインクジェット印刷装置の第１の特徴は、
インクカートリッジに充填されたインクをインク補給経路を介してインクタンクに貯留し、前記インクタンクからインクジェットヘッドに供給し、インクジェットヘッドがインクを吐出し、吐出に用いられなかった余剰のインクをインク回収経路を介して前記インクタンクに回収するインクジェット印刷装置であって、
前記インクタンクから前記インクジェットヘッドに供給されるインクの温度を検出する温度検出部と、
前記インク補給経路上であって、前記インクカートリッジから供給されるインクを冷却する冷却部と、
前記温度検出部により検出されたインクの温度に応じて、前記冷却部によるインク冷却を制御する制御部と、を備えたことにある。

【発明の効果】

【0009】

本発明に係るインクジェット印刷装置の第１の特徴によれば、インクジェット印刷装置の印刷環境温度に左右されることなく、急速にインク供給経路のインクを冷却することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施例１に係るインクジェット印刷装置の全体構成を模式的に示した図である。

【図2】本発明の実施例１に係るインクジェット印刷装置の動作手順を示すフローチャートである。

【図3】本発明の実施例２に係るインクジェット印刷装置の全体構成を模式的に示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。各図面を通じて同一若しくは同等の部位や構成要素には、同一若しくは同等の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。

【0012】

また、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置等を例示するものであって、この発明の技術的思想は、各構成部品の配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

【0013】

＜実施例１＞
本発明の実施例１では、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（ブラック）のインクをインク循環経路内で循環するとともに、インク循環経路に接続されたインクジェットヘッドからインクを吐出することにより印刷を行うインクジェット印刷装置を例に挙げて説明する。

【0014】

図１は、本発明の実施例１に係るインクジェット印刷装置１の全体構成を模式的に示した図である。なお、ここでは、Ｃ（シアン）のインクのインク循環経路を代表して説明するが、他の色のインク循環経路についても同様の構成を有する。

【0015】

図１に示すように、本発明の実施例１に係るインクジェット印刷装置１では、加圧タンク１５８と、インクを吐出するインクジェットヘッド１１０の上流側に設けたインクバス１２３とが、インク供給経路１５５を介して接続されている。インク供給経路１５５上に、温度調節器１６１が設けられている。温度調節器１６１は冷却ファン１６１１とヒータ１６１２とを有している。冷却ファン１６１１によりインクは冷却され、ヒータ１６１２によりインクは加温される。温度調節器１６１により冷却または加温されたインクは、インク温度センサ１６１４により温度が検出される。

【0016】

加圧タンク１５８には、空気連通経路１７１が接続されており、この空気連通経路１７１を介して、加圧タンク１５８の上部の空気層と接続された加圧共通空気室１７２が設けられている。

【0017】

加圧共通空気室１７２には、大気開放管１７５が接続され、この大気開放管１７５には大気開放弁１７４１が備わっており、この大気開放弁１７４１を開放することにより加圧共通空気室１７２の気室内を大気開放する。また、大気開放弁１７４１を閉止することで加圧共通空気室１７２を密閉することもできる。また、大気開放管１７５には圧力調整弁１７４２が備わっており、圧力センサ１７２ａにより測定された加圧共通空気室１７２内の圧力に基づいて圧力調整弁１７４２により加圧共通空気室１７２内の圧力を調整することができる。さらに、加圧共通空気室１７２には、加圧共通空気室１７２内に空気を送り込むポンプ１７３が設けられている。

【0018】

このように、加圧共通空気室１７２には、大気開放弁１７４１と圧力調整弁１７４２とポンプ１７３とが設けられているので、加圧共通空気室１７２内の空気圧を調整することができ、この加圧共通空気室１７２と連通された加圧タンク１５８上部の空気層の圧力を調整することができる。

【0019】

また、大気開放管１７５には、大気開放管１７５に空気中のゴミが入り込まないようにするエアフィルタ１７６と、下部に負圧タンク１５９からオーバーフローして大気開放管１７５に流入したインクを回収するオ－バーフローパン１７７とが設けられている。

【0020】

一方、インクジェットヘッド１１０のインクバス１２３で回収したインクを貯蔵する負圧タンク１５９と、ポンプ１６０と、加圧タンク１５８とは、インク回収経路１５６を介して接続されている。

【0021】

これにより、インクジェットヘッド１１０がインクを吐出し、吐出に用いられなかった余剰のインクをインクバス１２３で回収し、インクバス１２３で回収したインクはインク回収経路１５６を介して負圧タンク１５９に貯留され、負圧タンク１５９に貯留されたインクは、ポンプ１６０が起動することにより加圧タンク１５８側へ送出される。

【0022】

負圧タンク１５９は、インクを充填したインクカートリッジ１５１とインク補給経路１５３を介して接続されている。インク補給弁１５２が開放することにより、インクカートリッジ１５１内に貯留されたフレッシュなインクがインク補給経路１５３を介して負圧タンク１５９に供給される。

【0023】

インク補給経路１５３は、インク補給弁１５２の下流側で、第１インク補給経路１５３ａと、第２インク補給経路１５３ｂとに分岐している。

【0024】

第１インク補給弁１５３１は、第１インク補給経路１５３ａ上に設けられており、第１インク補給弁１５３１を介して負圧タンク１５９に補給されるインクの流量を調整する。第２インク補給弁１５３２は、第２インク補給経路１５３ｂ上に設けられており、第２インク補給弁１５３２を介して負圧タンク１５９に補給されるインクの流量を調整する。

【0025】

第１インク補給経路１５３ａにおける第１インク補給弁１５３１の上流側には、冷却サブタンク１５３３が設けられており、第１インク補給弁１５３１を介して負圧タンク１５９に補給されるインクを冷却する。

【0026】

このように、第１インク補給弁１５３１および第２インク補給弁１５３２により負圧タンク１５９に補給されるインクの流量を調整することにより、負圧タンク１５９に貯留するインクの温度を調整することができる。第１インク補給弁１５３１と、第２インク補給弁１５３２と、冷却サブタンク１５３３とを冷却部という。

【0027】

なお、負圧タンク１５９が大気圧に保たれている時には、負圧タンク１５９とインクジェットヘッド１１０のノズルとの水頭差によってノズルにメニスカスが生じるような適切圧力となるように、負圧タンク１５９の高さ位置が定められている。

【0028】

また、負圧タンク１５９の空気層と連通された負圧共通気室１０１が備えられている。負圧共通気室１０１には、大気開放管１７５が接続され、この大気開放管１７５には大気開放弁１０４が備わっている。この大気開放弁１０４を開放することにより、負圧共通気室１０１の気室内を大気開放し、また、大気開放弁１０４を閉止することで負圧共通気室１０１内を密閉することもできる。また、大気開放管１７５には圧力調整弁１０５が備わっており、圧力センサ１０１ａにより測定された負圧共通気室１０１内の圧力に基づいて圧力調整弁１０５により負圧共通気室１０１内の圧力を調整することができる。

【0029】

制御部１０は、インクジェット印刷装置１内の全ての機能部の動作を制御するもので、特に、インク温度センサ１６１４により検出されたインクの温度に応じて、冷却部によるインク冷却を制御する。具体的には、制御部１０は、インク温度センサ１６１４により検出されたインクの温度が適正インク温度となるように、負圧タンク１５９に補給されるインクの流量を調整するため第１インク補給弁１５３１および第２インク補給弁１５３２を制御する。
（実施例１のインクジェット印刷装置１の動作）
次に、本発明の実施例１に係るインクジェット印刷装置１の動作について説明する。

【0030】

図２は、本発明の実施例１に係るインクジェット印刷装置１の動作手順を示すフローチャートである。

【0031】

実施例１のインクジェット印刷装置１は、ステップＳ１０１において、制御部１０は、インク温度センサ１６１４により検出されたインク供給経路１５５内のインクの温度を取得する。

【0032】

ステップＳ１０３において、制御部１０は、インクカートリッジ１５１に貯留されたインクの残量に基づいてインクの補給が可能か否かを判定する。

【0033】

インクの補給が不可である場合（ステップＳ１０３；ＮＯ）、ステップＳ１０５において、制御部１０は、インク供給経路１５５内の温度調節器１６１のみでインク供給経路１５５内のインク温度を制御する。

【0034】

一方、インクの補給が可能である場合（ステップＳ１０３；ＹＥＳ）、ステップＳ１０７において、制御部１０は、インク供給経路１５５内のインクの温度が印字適正温度から＋Ｔ１℃以上乖離しているか否かを判定する。

【0035】

インク供給経路１５５内のインクの温度が印字適正温度から＋Ｔ１℃以上乖離している場合（ステップＳ１０７；ＹＥＳ）、ステップＳ１０９において、制御部１０は、冷却済みインクのみ補給させる。具体的には、制御部１０は、第１インク補給弁１５３１を全開とすると共に、第２インク補給弁１５３２を全閉とすることにより、冷却サブタンク１５３３により冷却されたインクを負圧タンク１５９に補給する。これにより、急速にインク供給経路１５５のインクを冷却することができる。

【0036】

インク供給経路１５５内のインクの温度が印字適正温度からの乖離した温度が＋Ｔ１℃未満である場合（ステップＳ１０７；ＮＯ）、ステップＳ１１１において、制御部１０は、インク供給経路１５５内のインクの温度が印字適正温度から－Ｔ１℃以上乖離しているか否かを判定する。

【0037】

インク供給経路１５５内のインクの温度が印字適正温度から－Ｔ１℃以上乖離している場合（ステップＳ１１１；ＹＥＳ）、ステップＳ１１３において、制御部１０は、加温済みインクのみ補給させる。具体的には、制御部１０は、第１インク補給弁１５３１を全閉とすると共に、第２インク補給弁１５３２を全開とすることにより、冷却サブタンク１５３３により連脚されることなくインクカートリッジ１５１に貯留されたインクを負圧タンク１５９に補給する。

【0038】

インク供給経路１５５内のインクの温度が印字適正温度からの乖離した温度が－Ｔ１℃未満である場合（ステップＳ１１１；ＮＯ）、ステップＳ１１５において、制御部１０は、冷却済みインクと加温済みインクを組み合わせて適正インク温度となるようにインク補給弁を開放させる。具体的には、制御部１０は、インク温度センサ１６１４により検出されたインクの温度が適正インク温度となるように、負圧タンク１５９に補給されるインクの流量を調整するため第１インク補給弁１５３１および第２インク補給弁１５３２を制御する。

【0039】

以上のように、本発明の実施例１のインクジェット印刷装置１によれば、制御部１０が、インク温度センサ１６１４により検出されたインクの温度に応じて、冷却サブタンク１５３３を含む冷却部によるインク冷却を制御する。冷却サブタンク１５３３に一定温度のインクを保持しておくことは熱エネルギーを保持していることになる。そのため、例えば印刷環境の変化による急激な温度変化などが生じた場合でも保持していた熱エネルギーを利用して、インク供給経路の温度を一定に保つこと（インク温度を安定させること）が可能である。例えば、インク温度上昇を検知してから冷却部を稼働させた場合、上昇したインク温度を冷却させるには、一定量の熱エネルギーが必要となるが、あらかじめ熱エネルギーを装置内（冷却サブタンク１５３３内）に用意しておくことで、短い時間でインクを冷却することが可能となる。これにより、インクジェット印刷装置１の印刷環境温度に左右されることなく、急速にインク供給経路のインクを冷却することができる。

【0040】

＜実施例２＞
本発明の実施例１では、インク補給経路１５３がインク補給弁１５２の下流側で、第１インク補給経路１５３ａと第２インク補給経路１５３ｂとに分岐し、第１インク補給経路１５３ａ上に冷却サブタンク１５３３を設けたインクジェット印刷装置１を例に挙げて説明したがこれに限らない。

【0041】

本発明の実施例２では、第１インク補給経路１５３ａ上に冷却サブタンク１５３３を設けると共に、第２インク補給経路１５３ｂ上に加温サブタンクを設けたインクジェット印刷装置を例に挙げて説明する。

【0042】

本発明の実施例２でも、実施例１と同様に、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（ブラック）のインクをインク循環経路内で循環するとともに、インク循環経路に接続されたインクジェットヘッドからインクを吐出することにより印刷を行うインクジェット印刷装置を例に挙げて説明する。

【0043】

図３は、本発明の実施例１に係るインクジェット印刷装置１の全体構成を模式的に示した図である。図３に示した構成のうち、図１に示した構成と同一の符号が付された構成については、同一構成として説明を省略する。

【0044】

図３に示すように、本発明の実施例２に係るインクジェット印刷装置１では、インク補給経路１５３は、インク補給弁１５２の下流側で、第１インク補給経路１５３ａと、第２インク補給経路１５３ｂとに分岐している。

【0045】

第１インク補給弁１５３１は、第１インク補給経路１５３ａ上に設けられており、第１インク補給弁１５３１を介して負圧タンク１５９に補給されるインクの流量を調整する。第２インク補給弁１５３２は、第２インク補給経路１５３ｂ上に設けられており、第２インク補給弁１５３２を介して負圧タンク１５９に補給されるインクの流量を調整する。

【0046】

第１インク補給経路１５３ａにおける第１インク補給弁１５３１の上流側には、冷却サブタンク１５３３が設けられており、第１インク補給弁１５３１を介して負圧タンク１５９に補給されるインクを冷却する。

【0047】

第２インク補給経路１５３ｂにおける第２インク補給弁１５３２の上流側には、加温サブタンク１５３４が設けられており、第２インク補給弁１５３２を介して負圧タンク１５９に補給されるインクを加温する。

【0048】

冷却サブタンク１５３３と加温サブタンク１５３４との間には、ペルチェ素子１５３５が設けられている。ペルチェ素子１５３５は、通電すると、冷却サブタンク１５３３側に「冷却」、加温サブタンク１５３４側に「発熱」といった現象が起こるように設けられている。すなわち、低温側（冷却サブタンク１５３３側）で吸熱し、高温側（加温サブタンク１５３４側）で放熱する温度差による熱の移動現象（ヒートポンプ）を用いている。通電量を変更することにより、温度調節も可能である。なお、電気の流れる方向を変えれば、冷却と発熱を逆にすることも可能である。 この働きを「ペルチェ効果」といい、冷却と加熱の温度制御を簡単に行える仕組みとなっている。

【0049】

このように、第１インク補給経路１５３ａに冷却サブタンク１５３３を設け、第２インク補給経路１５３ｂに加温サブタンク１５３４を設け、第１インク補給弁１５３１および第２インク補給弁１５３２により負圧タンク１５９に補給されるインクの流量を調整することにより、負圧タンク１５９に貯留するインクの温度を調整することができる。これにより、インクジェット印刷装置１の印刷環境温度に左右されることなく、より急速にインク供給経路のインクを冷却または加温して適正温度にすることができる。

【0050】

（付記）
本出願は、以下の発明を開示する。

【0051】

（付記１）
インクカートリッジに充填されたインクをインク補給経路を介してインクタンクに貯留し、前記インクタンクからインクジェットヘッドに供給し、インクジェットヘッドがインクを吐出し、吐出に用いられなかった余剰のインクをインク回収経路を介して前記インクタンクに回収するインクジェット印刷装置であって、
前記インクタンクから前記インクジェットヘッドに供給されるインクの温度を検出する温度検出部と、
前記インク補給経路上であって、前記インクカートリッジから供給されるインクを冷却する冷却部と、
前記温度検出部により検出されたインクの温度に応じて、前記冷却部によるインク冷却を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とするインクジェット印刷装置。

【0052】

これにより、温度検出部により検出されたインクの温度に応じて、冷却部によるインク冷却を制御するので、冷却部に一定温度のインクを保持しておくことは熱エネルギーを保持していることになる。そのため、例えば印刷環境の変化による急激な温度変化などが生じた場合でも保持していた熱エネルギーを利用して、短い時間でインクを冷却することが可能となる。これにより、インクジェット印刷装置１の印刷環境温度に左右されることなく、急速にインク供給経路のインクを冷却することができる。

【符号の説明】

【0053】

１ インクジェット印刷装置
１０ 制御部
１０１ 負圧共通気室
１０１ａ 圧力センサ
１０４ 大気開放弁
１０５ 圧力調整弁
１１０ インクジェットヘッド
１２３ インクバス
１５１ インクカートリッジ
１５２ インク補給弁
１５３ インク補給経路
１５３ａ 第１インク補給経路
１５３ｂ 第２インク補給経路
１５５ インク供給経路
１５６ インク回収経路
１５８ 加圧タンク
１５９ 負圧タンク
１６０ ポンプ
１６１ 温度調節器
１７１ 空気連通経路
１７２ 加圧共通空気室
１７２ａ 圧力センサ
１７３ ポンプ
１７５ 大気開放管
１７６ エアフィルタ
１７７ オ－バーフローパン
１５３１ 第１インク補給弁
１５３２ 第２インク補給弁
１５３３ 冷却サブタンク
１５３４ 加温サブタンク
１５３５ ペルチェ素子
１６１１ 冷却ファン
１６１２ ヒータ
１６１４ インク温度センサ
１７４１ 大気開放弁
１７４２ 圧力調整弁

【図1】

【図2】

【図3】