JP2006312291A - 液滴吐出ユニット、及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 インクジェット記録ヘッドがインク滴を吐出している際に、各サブユニット間でのインクに作用する負圧の差異を抑制し、各サブユニット間でのインク滴の吐出性能の差異を抑制する。
【解決手段】 インクジェット記録ヘッドユニット32では、紙幅未満の短尺のサブユニット50が用紙幅方向へ複数配列されている。サブユニット50はバイパス流路62によって互いに連通されており、各サブユニット50間でのインクの消費量に差異がある場合でも、各サブユニット50間でのインク量の差異が抑制され、各サブユニット50間でのインクに作用する負圧の差異が抑制されている。
【選択図】 図6
【解決手段】 インクジェット記録ヘッドユニット32では、紙幅未満の短尺のサブユニット50が用紙幅方向へ複数配列されている。サブユニット50はバイパス流路62によって互いに連通されており、各サブユニット50間でのインクの消費量に差異がある場合でも、各サブユニット50間でのインク量の差異が抑制され、各サブユニット50間でのインクに作用する負圧の差異が抑制されている。
【選択図】 図6
Description
本発明は、液滴をノズルから記録媒体へ吐出する液滴吐出ユニット、及びこの液滴吐出ユニットを備える画像形成装置に関する。
ノズルから記録媒体へインク滴を吐出するインクジェット記録ヘッドユニット等の液滴吐出ユニットとして、メインタンクに貯留された液体がリザーブタンクに供給されて一旦貯留されてから液滴吐出ヘッドへ供給される方式のものがある。この方式の液滴吐出ユニットでは、リザーブタンク内の液面をノズルよりも低くすることで、液滴吐出ユニット内に充填された液体に背圧(負圧)を発生させている。(例えば、特許文献1乃至3参照)。
ところで、記録領域が記録媒体の幅(搬送方向と直交する方向の長さ)以上の長尺の液滴吐出ユニットとして、記録領域が記録媒体の幅未満の短尺の液滴吐出サブユニットが記録媒体の幅方向へ複数配列された方式のものがある。この方式の液滴吐出ユニットでは、各液滴吐出サブユニット毎に、各液滴吐出サブユニットに充填された液体に負圧を発生させる機構を備える必要がある。
しかしながら、各液滴吐出サブユニットが個別に負圧発生機構を備えることにより、各液滴吐出サブユニットにおける液体の消費量に依存して、各液滴吐出サブユニット間で液体に作用する背圧が異なったり、また、製造誤差に起因して発生背圧が異なったりする。このように、ユニット毎の背圧が異なることにより、各ユニットから吐出される液滴の吐出性能(滴径、滴速)に差が生じてしまう。これによって、画質の劣化を招いていた。
特開2004−160907号公報
特開平9−183235号公報
特開平9−201982号公報
本発明は上記事実を考慮してなされたものであり、液滴吐出ユニットが液滴を吐出している際に、各液滴吐出サブユニット間で発生するの背圧の差異を抑制し、各液滴吐出サブユニット間での液滴の吐出性能の差異を抑制することを目的とする。
請求項1に記載の液滴吐出ユニットは、液体供給路から液体を供給されてノズルから液滴を吐出する複数の液滴吐出サブユニットと、各液滴吐出サブユニット毎に設けられ、各液滴吐出サブユニットに充填された液体に負圧を発生させる複数の負圧発生手段と、を備える液滴吐出ユニットであって、複数の前記液滴吐出サブユニットを互いに連通させるバイパス流路を有することを特徴とする。
請求項1に記載の液滴吐出ユニットでは、複数の液滴吐出サブユニットが備えられており、各液滴吐出サブユニットは、各々、液体供給路から液体を供給されて、ノズルから液滴を吐出する。また、各液滴吐出ユニット毎に設けられた複数の負圧発生手段によって、各液滴吐出サブユニットに充填された液体に負圧が発生されている。
ここで、複数の液滴吐出サブユニットは互いにバイパス流路によって連通されている。このため、各液滴吐出サブユニット間で液体の消費量に差異が生じた場合、液体の消費量が少ない液滴吐出サブユニットから液体の消費量が多い液滴吐出サブユニットへ液体が流れ込んで、各液滴吐出サブユニット間での液量の差異が抑制される。これによって、各液滴吐出サブユニット間での液体に作用する負圧の差異が抑制され、各液滴吐出サブユニット間での液滴の吐出性能の差異が抑制される。
請求項2に記載の液滴吐出ユニットは、請求項1に記載の液滴吐出ユニットであって、前記バイパス流路を開閉する開閉弁と、前記ノズルから前記液滴吐出サブユニット外へ液体を吸引する吸引動作時に、前記開閉弁に前記バイパス流路を閉塞させる制御手段と、を有することを特徴とする。
請求項2に記載の液滴吐出ユニットでは、ノズルから液滴吐出サブユニット外へ液体を吸引する吸引動作時に、制御手段が開閉弁にバイパス流路を閉塞させる。このため、各液滴吐出サブユニット毎に上記吸引動作を行う場合に、吸引動作を行わない他の液滴吐出サブユニットに吸引圧が作用することがないので、吸引動作を行わない他の液滴吐出サブユニット内での気泡の発生を抑制できる。
請求項3に記載の液滴吐出ユニットは、請求項1に記載の液滴吐出ユニットであって、前記開閉弁が、複数本の前記バイパス流路をまとめて開閉することを特徴とする。
請求項3に記載の液滴吐出ユニットでは、開閉弁によって複数本のバイパス流路をまとめて開閉することで、開閉弁の個数を低減している。
請求項4に記載の液滴吐出ユニットは、請求項3に記載の液滴吐出ユニットであって、前記バイパス流路が可撓性材料で形成され、前記開閉弁が、複数本の前記バイパス流路を圧縮して閉塞し、又は展開する圧縮展開手段であることを特徴とする。
請求項4に記載の液滴吐出ユニットでは、可撓性材料で形成された複数本のバイパス流路が、圧縮展開手段によって圧縮されて閉塞され、又は展開される。これによって、複数本のバイパス流路がまとめて開閉される。
請求項5に記載の液滴吐出ユニットは、請求項1乃至4の何れか1項に記載の液滴吐出ユニットであって、前記バイパス流路が、各液滴吐出サブユニットに接続された複数本の支流と、複数本の前記支流が接続された本流と、で構成されたことを特徴とする。
請求項5に記載の液滴吐出ユニットでは、各バイパス流路に接続された支流が本流に接続されている。即ち、1ヶの液滴吐出サブユニットが他の全ての液滴吐出サブユニットと連通されている。このため、各液滴吐出サブユニット間で液体の消費量に差異が生じた場合には、液体の消費量が多い液滴吐出サブユニットには、他の全ての液滴吐出サブユニットから液体が流れ込み、全ての液滴吐出サブユニット内の液量が均一化される。従って、各液滴吐出サブユニット間での液体に作用する負圧の差異をさらに抑制でき、各液滴吐出サブユニット間での液滴の吐出性能の差異をさらに抑制できる。
請求項6に記載の液滴吐出ユニットは、請求項1乃至5の何れか1項に記載の液滴吐出ユニットであって、各液滴吐出サブユニット毎に設けられ、前記液体供給路から各液滴吐出サブユニットへの液体の流れのみを許容する一方向弁を有することを特徴とする。
請求項6に記載の液滴吐出ユニットでは、各液滴吐出サブユニット毎に設けられた一方向弁によって、液体流路から各液滴吐出サブユニットへの液体の流れのみが許容されている。このため、各液滴吐出サブユニット毎に上記吸引動作を行う場合に、液体供給路によって接続された吸引動作を行わない他の液滴吐出サブユニットに吸引圧が作用することがないので、吸引動作を行わない他の液滴吐出サブユニット内での気泡の発生を抑制できる。
請求項7に記載の画像形成装置は、請求項1乃至6の何れか1項に記載の液滴吐出ユニットと、記録媒体を前記液滴吐出ユニットに対向させて前記記録媒体と前記液滴吐出ユニットとを相対的に所定方向へ移動させる搬送手段と、を有することを特徴とする。
請求項7に記載の画像形成装置では、各液滴吐出サブユニット間での液体に作用する負圧の差異を抑制できるので、各液滴吐出サブユニット間での液滴の吐出性能の差異を抑制でき、画質を向上できる。
本発明は上記構成にしたので、液滴吐出ユニットが液滴を吐出している際に、各液滴吐出サブユニット間での液体に作用する負圧の差異を抑制でき、各液滴吐出サブユニット間での液滴の吐出性能の差異を抑制できる。
以下、図面を参照して本発明の第1実施形態について説明する。
図1には、本実施形態のインクジェット記録装置12が示されている。インクジェット記録装置12の筐体14内の下部には給紙トレイ16が備えられており、給紙トレイ16内に積層された用紙Pをピックアップロール18で1枚ずつ取り出すことができる。取り出された用紙Pは、所定の搬送経路22を構成する複数の搬送ローラ対20で搬送される。
給紙トレイ16の上方には、駆動ロール24及び従動ロール26に張架された無端状の搬送ベルト28が配置されている。搬送ベルト28の上方には記録ヘッドアレイ30が配置されており、搬送ベルト28の平坦部分28Fに対向している。この対向した領域が、記録ヘッドアレイ30からインク滴が吐出される吐出領域SEとなっている。搬送経路22を搬送された用紙Pは、搬送ベルト28で保持されてこの吐出領域SEに至り、記録ヘッドアレイ30に対向した状態で、記録ヘッドアレイ30から画像情報に応じたインク滴が付着される。
記録ヘッドアレイ30は、本実施形態では、有効な記録領域が用紙Pの幅(搬送方向と直交する方向の長さ)以上とされた長尺状とされ、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、サイアン(S)、及びブラック(K)の4色それぞれに対応した4つのインクジェット記録ヘッドユニット(以下、ヘッドユニットという)32が搬送方向に沿って配置されており、フルカラーの画像を記録可能になっている。
各ヘッドユニット32は、図示しない記録ヘッド制御手段によって制御される。記録ヘッド制御手段は、たとえば、画像情報に応じてインク滴の吐出タイミングや使用するインク吐出口(ノズル)を決め、駆動信号をヘッドユニット32に送る構成である。
また、記録ヘッドアレイ30は、搬送方向と直交する方向に不動とされていてもよいが、必要に応じて移動するように構成しておくと、マルチパスによる画像記録で、より解像度の高い画像を記録したり、ヘッドユニット32の不具合を記録結果に反映させないようにしたりできる。
記録ヘッドアレイ30の両側には、それぞれのヘッドユニット32に対応した4つのメンテナンスユニット34が配置されている。図2に示すように、ヘッドユニット32に対してメンテナンスを行う場合に、記録ヘッドアレイ30が上方へ移動し、搬送ベルト28との間に構成された間隙にメンテナンスユニット34が移動して入り込む。そして、ノズル面32N(図3参照)に対向した状態で、所定のメンテナンス動作(吸引、ワイピング、キャッピング等)を行う。
図3に示すように、記録ヘッドアレイ30の上流側には、電源38が接続された帯電ロール36が配置されている。帯電ロール36は、従動ロール26との間で搬送ベルト28及び用紙Pを挟みつつ従動し、用紙Pを搬送ベルト28に押圧する押圧位置と、搬送ベルト28から離間した離間位置との間を移動可能とされている。押圧位置では、接地された従動ロール26との間に所定の電位差が生じるため、用紙Pに電荷を与えて搬送ベルト28に静電吸着させることができる。
記録ヘッドアレイ30の下流側には、剥離プレート40が配置されており、用紙Pを搬送ベルト28から剥離させる。剥離された用紙Pは、剥離プレート40の下流側で排出経路44を構成する複数の排出ローラ対42で搬送され、筐体14の上部に設けられた排紙トレイ46に排出される。
ここで、ヘッドユニット32の構成について説明する。なお、ここでは、1個のヘッドユニット32のみを図示して説明するが、全てのヘッドユニット32が同様の構成である。
[第1実施形態]
図4、図5に示すように、ヘッドユニット32は、複数のノズル52が用紙Pの幅方向(搬送方向と直交する方向)へ沿って配列されたインクジェット記録ヘッドサブユニット(以下、サブユニットという)50が、用紙Pの幅方向に沿って複数(本実施形態では、4ヶ)配列されて構成されている。このサブユニット50は、用紙Pの幅方向に沿って延出する支持板53の一面及び他面に交互に取付けられて、千鳥状の配列となっている。
[第1実施形態]
図4、図5に示すように、ヘッドユニット32は、複数のノズル52が用紙Pの幅方向(搬送方向と直交する方向)へ沿って配列されたインクジェット記録ヘッドサブユニット(以下、サブユニットという)50が、用紙Pの幅方向に沿って複数(本実施形態では、4ヶ)配列されて構成されている。このサブユニット50は、用紙Pの幅方向に沿って延出する支持板53の一面及び他面に交互に取付けられて、千鳥状の配列となっている。
サブユニット50は、ノズルプレート、流路プレート、振動板(共に、図示省略)等が積層されてインク流路や圧力室が形成されたインク吐出部50Aと、このインク吐出部50Aの上に取付けられ、インク吐出部50Aのインク流路に連通されたインク供給部50Bとで構成されている。インク吐出部50Aの振動板には、圧電素子が各圧力室に対応して接合されている。
また、支持板53の上部には、用紙Pの幅方向へ延出したインク供給路58が取付けられている。このインク供給路58は、インクタンク54(図1参照)に接続されている。また、インク供給路58から4本のインク供給路支流60A〜Dが分岐しており、このインク流路支流60A〜Dは、インク供給路58の下部から下方へ延出し、各サブユニット50のインク供給部58の上部に接続されている。即ち、インクは、図6(A)に示すように、インクタンク54から送られて共通のインク供給路58を流れ、そして、各インク供給路支流60A〜Dに分かれて各サブユニット50のインク供給部50Bに流入する。
また、図4乃至図6に示すように、各インク流路支流60A〜Dには、負圧発生手段としての差圧弁64が配設されている。この差圧弁64は、ダイヤフラム弁やフロート弁等で、各サブユニット50内に一定範囲の負圧(背圧)を発生させている。また、この差圧弁64は、一方向弁(逆支弁)としての機能も有しており、各インク供給路支流60A〜Dから各サブユニット50へのインクの流れのみを許容する。
また、各バイパス流路62には開閉弁66が配設されている。この開閉弁66は、制御部68によって制御されており、印字時などの通常時には各バイパス流路を開放し、メンテナンス時には各バイパス流路を閉塞する。
このような構成において、印字時には、図6(B)に示すように、他のサブユニット50よりもインクの吐出量が多いサブユニット50がある場合、このサブユニット50には、インクが、インク供給路58と、隣設されたインクの吐出量が少ないサブユニット50から流入する。
即ち、各サブユニット50間でインクの消費量に差異が生じた場合、インクの消費量が少ないサブユニット50からインクの消費量が多いサブユニット50へインクが流れ込んで、各サブユニット50間でのインク量の差異が抑制される。これによって、図7のグラフに示すように、従来(図中鎖線のグラフ)と比して、各サブユニット50間でのインクに作用する負圧の差異が抑制され、各サブユニット50間でのインクの吐出性能の差異が抑制される。従って、画質を向上できる。
また、メンテナンス動作時には、各バイパス流路62の開閉弁66が閉塞するので、図6(C)に示すように、各サブユニット50毎に吸引動作を行った場合でも、各インク流路支流60A〜Dでは、差圧弁64が。各サブユニット50からインク供給路58へのインクの流れを塞き止め、また、各バイパス流路62では、開閉弁66が、吸引動作が行われていないサブユニット50から吸引動作を行っているサブユニット50へのインクの流れを塞き止める。
これによって、サブユニット50内がノズル52に形成されているメニスカス(インク液面)を破壊するほどの負圧になることを防止でき、ノズル52から空気が吸い込まれてサブユニット50内に気泡が発生することを防止できる。
[第2実施形態]
次に、ヘッドユニットの第2実施形態について説明する。なお、第1実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。
[第2実施形態]
次に、ヘッドユニットの第2実施形態について説明する。なお、第1実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。
図8に示すように、ヘッドユニット70では、隣合うサブユニット50を互いに連通する各バイパス流路72が可撓性のチューブとなっており、各バイパス流路72の長さが、サブユニット50が配列されている方向の一側から他側へかけて次第に長くなっている。また、複数本のバイパス流路62は、1箇所に束ねられている。
また、ヘッドユニット70には、圧縮展開機構74が設けられている。圧縮展開機構74は、複数本のバイパス流路72を間に置いて互いに対向したロール対76と、ロール対76を圧接させ又は離間させる接離機構78を備える。図8(A)に示すように、接離機構78によってロール対76が圧接されると、複数本のバイパス流路72は、ロール対76によって圧縮されて閉塞される。また、図8(B)に示すように、接離機構78によってロール対76が離間されると、複数本のバイパス流路72は、展開状態(圧縮状態を開放された状態)になり、インクが流通可能となる。
なお、複数本のバイパス流路をまとめて閉塞する機構は、本実施形態に限られない。例えば、図9に示す開閉弁100のように、略平行に配列された複数本のバイパス流路102を途中で分断し管継手104で接続し、この管継手104を回転又は上下動させることで、複数本のバイパス流路102をまとめて閉塞又は開放することが可能である。
[第3実施形態]
次に、ヘッドユニットの第3実施形態について説明する。なお、第1、第2実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。
[第3実施形態]
次に、ヘッドユニットの第3実施形態について説明する。なお、第1、第2実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。
図10に示すように、ヘッドユニット80では、サブユニット50を互いに連通させるバイパス流路82が、バイパス流路本流82Zと、バイパス流路本流82Zから分岐して各サブユニット50に接続されるバイパス流路支流82A〜Dで構成されている。即ち、1ヶのサブユニット50がバイパス流路82によって他の全てのサブユニット50と連通されている。
このため、各サブユニット50間でインクの消費量に差異が生じた場合には、インクの消費量が多いサブユニット50には、他の全てのサブユニット50からインクが流れ込み、全てのサブユニット50内のインク量が均一化される。従って、第1、第2実施形態と比して、各サブユニット50間でのインクに作用する負圧の差異をさらに抑制でき、各サブユニット50間でのインク滴の吐出性能の差異をさらに抑制できる。
なお、第1乃至第3実施形態では、インクジェット記録装置を例に取って本発明を説明したが、本発明の液滴吐出ユニットは、インクジェット記録ヘッドユニットに限らず、高分子フィルムやガラス上に着色インクを吐出して行うディスプレイ用のカラーフィルターの作製、溶融状態のハンダを基板上に吐出して行う部品実装用のバンプの形成、有機EL溶液を基板上に吐出させて行うELディスプレイパネルの形成、溶融状態のハンダを基板上に吐出して行う電気実装用のバンプの形成など、様々な工業的用途を対象とした液滴吐出ユニット一般に対して、適用可能である。
また、本発明の液滴吐出ユニット及び画像形成装置において画像記録の対象となる「記録媒体」には、液滴吐出ユニットが液滴を吐出する対象物であれば広く含まれる。したがって、記録媒体には、記録用紙やOHPシートなどが含まれるのはもちろんであるが、これら以外にも、たとえば、配線パターン等が形成される基板などが含まれる。
また、第1乃至第3実施形態では、各サブユニット50内のインクに負圧を発生させる機構として差圧弁62を用いたが、インク供給路58と各サブユニット50との間に一端インクを貯留するリザーブタンクを設け、このリザーブタンク内のインクレベルを各サブユニット50のノズルよりも低くすることで、各サブユニット50内のインクに負圧を発生させる機構や、多孔体の毛細管力による負圧の発生機構等の機構も適用可能である。
また、第1乃至第3実施形態では、インク供給路58から各インク流路支流60A〜Dへのインクの流れのみを許容する一方向弁として差圧弁62を用いたが、逆止弁等の他の一方向弁も適用可能である。
さらに、第1乃至第3実施形態では、長尺状(有効な記録領域が用紙Pの幅以上とされた)記録ヘッドアレイを例に取って本発明を説明したが、これに限らず、短尺状の記録ヘッドアレイにも本発明を適用可能である。
12 インクジェット記録装置(画像形成装置)
28 搬送ベルト(搬送手段)
32 インクジェット記録ヘッドユニット(液滴吐出ユニット)
50 インクジェット記録ヘッドサブユニット(液滴吐出サブユニット)
52 ノズル
62 バイパス流路
64 差圧弁(負圧発生手段、一方向弁)
66 開閉弁
68 制御部(制御手段)
70 ヘッドユニット(液滴吐出ユニット)
72 バイパス流路
74 圧縮展開機構(開閉弁)
80 ヘッドユニット(液滴吐出ユニット)
82 バイパス流路
82A〜D バイパス流路支流(支流)
82Z バイパス流路本流(本流)
100 開閉弁
102 バイパス流路
P 用紙(記録媒体)
28 搬送ベルト(搬送手段)
32 インクジェット記録ヘッドユニット(液滴吐出ユニット)
50 インクジェット記録ヘッドサブユニット(液滴吐出サブユニット)
52 ノズル
62 バイパス流路
64 差圧弁(負圧発生手段、一方向弁)
66 開閉弁
68 制御部(制御手段)
70 ヘッドユニット(液滴吐出ユニット)
72 バイパス流路
74 圧縮展開機構(開閉弁)
80 ヘッドユニット(液滴吐出ユニット)
82 バイパス流路
82A〜D バイパス流路支流(支流)
82Z バイパス流路本流(本流)
100 開閉弁
102 バイパス流路
P 用紙(記録媒体)
Claims (7)
- 液体供給路から液体を供給されてノズルから液滴を吐出する複数の液滴吐出サブユニットと、
各液滴吐出サブユニット毎に設けられ、各液滴吐出サブユニットに充填された液体に負圧を発生させる複数の負圧発生手段と、を備える液滴吐出ユニットであって、
複数の前記液滴吐出サブユニットを互いに連通させるバイパス流路を有することを特徴とする液滴吐出ユニット。 - 前記バイパス流路を開閉する開閉弁と、
前記ノズルから前記液滴吐出サブユニット外へ液体を吸引する吸引動作時に、前記開閉弁に前記バイパス流路を閉塞させる制御手段と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の液滴吐出ユニット。 - 前記開閉弁が、複数本の前記バイパス流路をまとめて開閉することを特徴とする請求項1に記載の液滴吐出ユニット。
- 前記バイパス流路が可撓性材料で形成され、
前記開閉弁が、複数本の前記バイパス流路を圧縮して閉塞し、又は展開する圧縮展開手段であることを特徴とする請求項3に記載の液滴吐出ユニット。 - 前記バイパス流路が、
各液滴吐出サブユニットに接続された複数本の支流と、
複数本の前記支流が接続された本流と、
で構成されたことを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の液滴吐出ユニット。 - 各液滴吐出サブユニット毎に設けられ、前記液体供給路から各液滴吐出サブユニットへの液体の流れのみを許容する一方向弁を有することを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の液滴吐出ユニット。
- 請求項1乃至6の何れか1項に記載の液滴吐出ユニットと、
記録媒体を前記液滴吐出ユニットに対向させて前記記録媒体と前記液滴吐出ユニットとを相対的に所定方向へ移動させる搬送手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005136506A JP2006312291A (ja) | 2005-05-09 | 2005-05-09 | 液滴吐出ユニット、及び画像形成装置 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009132035A (ja) * | 2007-11-30 | 2009-06-18 | Brother Ind Ltd | 液滴噴射装置 |
US10343397B2 (en) | 2015-10-28 | 2019-07-09 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Printer cartridge with multiple fluid chambers in fluid communication |
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2005
- 2005-05-09 JP JP2005136506A patent/JP2006312291A/ja active Pending
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