JP4487999B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェット記録装置に関する。

インクジェット記録装置において、インク供給源として大容量のインクカートリッジを用い、そのインクカートリッジから可撓性のチューブを介してインクジェットヘッドにインクを供給する形式のものが知られている。

このようなものにおいては、所定期間記録動作を行わないでいると、チューブの内面に気泡が発生し、この気泡がインクジェットヘッド内に流入すると、インクの噴射不良を生じる。これを解消するため、特開平１１−１９８３９３号公報に記載されるように、インクカートリッジとインクジェットヘッドの間にサブタンクを設けたものがある。サブタンク内には複数の仕切り板を配置し、各仕切り板の下部に開口を互いにずらせて形成しておき、インクが水平面内において蛇行して流れることにより、インク中の気泡が浮上して分離されるようにしている。

また、インクジェットヘッドをキャリッジに搭載し、移動しながら記録動作を行うものでは、キャリッジの移動や停止にともなうインクの慣性により、インクジェットヘッド内のインク圧力が変動し、噴射動作に影響を与える。これを解消するために、特開平３−１０４６５３号公報に記載されているように、キャリッジ上にタンクを置き、タンク内に所定量の空気を溜めておいたり、タンクの側壁を可撓性フィルムで構成し、インクの圧力変動を緩衝するものがある。タンク上部の空気は、インクジェットヘッドの機能回復のための吸引動作によって、同時に吸引して排出するようにしている。
特開平１１−１９８３９３号公報 特開平３−１０４６５３号公報

上記特開平１１−１９８３９３号公報に記載の構成は、インクが水平面内において蛇行して流れることにより、流路の長さと流動時間の長さを大きくして、気泡を自然に浮上させるようにしているため、サブタンクの容量を大きくする必要があり、気泡の分離が効率的でなかった。さらに、その公報に記載の構成では、サブタンクとインクジェットヘッドとをチューブで接続しているから、そのチューブ内での気泡発生が避けられず、短期間にインクの噴射に支障をきたす可能性がある。また、サブタンク内に異なる開口を持つ複数の仕切り板を挿入するため、構造が複雑になる問題もあった。

また、特開昭平３−１０４６５３号公報に記載の構成は、タンク内で気泡を自然に浮上させるようにしているだけであるから、インク噴射動作にともなって気泡がインクジェットヘッドに引き込まれる可能性か大きかった。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、インクジェットヘッドに供給されるインク中の気泡を少なくし、また、気泡を容易に除去することができるようにするものである。

この目的を達成するために、請求項１記載のインクジェット記録装置は、インク供給源から管路を介して供給されたインクを供給口からタンクに貯留し、そのタンクから排出口を経てインクジェットヘッドの複数の噴射チャンネルにインクを供給するインクジェット記録装置において、前記タンクを前記インクジェットヘッドの上に固定し、前記タンクの底壁に、前記インクジェットヘッドに対し上方から連通する排出口を設けるとともにその排出口にフィルタを設け、前記タンクの、前記底壁と上方に間隔をおいて対向する天井壁にエア抜き口を設け、そのエア抜き口を外部に接続する通路を前記インクジェットヘッドの噴射動作中は閉塞した状態とし、前記フィルタ及び前記排出口と、前記エア抜き口とが対向して配置されていることを特徴とする。

請求項１の構成において、請求項２に記載のように、前記タンクには、前記天井壁側に前記底壁よりも突出する段部が設けられ、その段部に前記排出口が開口し、前記フィルタが前記排出口を覆って配置されている構成とすることができる。

請求項２の構成において、請求項３に記載のように、前記インクジェットヘッドの各噴射チャンネルに接続したインク噴射口を密閉し、そのインク噴射口からインクを吸引する吸引手段を備える構成とすることができる。

また、請求項１から３のいずれかの構成において、請求項４に記載のように、前記タンクには、前記天井壁から前記底壁近傍へ向け垂下する中空筒状壁を有しており、前記中空筒状壁の前記底壁側の端部には、前記供給口が開口している構成とすることができる。

さらに請求項１から４のいずれかの構成において、請求項５に記載のように、前記供給口は、水平方向と直交する方向における前記タンクの中央部分に位置し、前記排出口は、前記水平方向において前記供給口に対してずれて位置している構成とすることができる。

請求項１に記載の構成により、タンク内のインクは、インクジェットヘッドでインクの噴射によって消費された量を補給するべくタンクの排出口へ向けて流れる。この際、インク中から浮上した気泡は、タンクの天井壁に集められ、エア抜き口から排除することができる。また、排出口に設けたフィルタで気泡や異物を捕捉でき、インクジェットヘッドへ供給するインク中の気泡を少なくすることができ、長期にわたって良好なインクの噴射状態を保つことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面にしたがって説明する。図１はインクジェット記録装置におけるインク流路の概略構成を示す。インク供給源としての大容量のインクカートリッジ１０は、可撓性のチューブ１１を介してサブタンク１２に接続され、インクカートリッジ１０内のインクはポンプ１３によってサブタンク１２に供給される。サブタンク１２の上部はチューブ１５を介して大気に連通している。サブタンク１２内のインクは可撓性のチューブ１４を介してバッファタンク２０に供給され、バッファタンク２０内のインクはマニホールド３０を介してインクジェットヘッド４０の複数のインク噴射チャンネルに分配される。バッファタンク２０の天井壁にはエア抜きのための可撓性のチューブ５０が接続され、ポンプ５１によってエアが排出される。

インクジェットヘッド４０のインク噴射動作中を含む通常時には、ポンプ５１はチューブ５０内の通路を閉塞して、バッファタンク２０内を密閉した状態にし、インクジェットヘッド４０とサブタンク１２との高さの差により、インクジェットヘッド４０に作用するインク圧力を負圧に維持している。

公知のようにインクジェットヘッド４０にインクを充填したり噴射機能回復のためにインクを吸引する吸引手段６０は、吸引キャップ６１とポンプ６２とからなり、吸引キャップ６１がインクジェットヘッド４０と密着する位置と離隔する位置とに図示しない公知の駆動手段により移動する。

インクジェットヘッド４０は、図示しない記録媒体と、吸引キャップ６１とに選択的に対向するようにそれらと相対移動可能に設けられている。具体的にはインクジェットヘッド４０は、図示しない公知のキャリッジに搭載され、記録媒体に対向する位置と、吸引キャップ６１に対向する位置とに移動可能に設けられている。

ポンプ１３、５１および吸引手段６０は、公知のＣＰＵなどからなる制御手段７０により制御される。

インクジェットヘッド４０は、図３から明らかなように基板４１の両側に、複数の噴射チャンネル４４（図２）をそれぞれ有する２個のアクチュエータ基板４２、４３を接着した構造で、下面に、その各チャンネル４４に接続した噴射口４５（図２）を２列開口している。各アクチュエータ基板４２、４３の上面には、それぞれマニホールド３０、３０が接続されている。各マニホールド３０、３０は、図２に示すように各アクチュエータ基板の複数の噴射チャンネル４４にわたって延びる通路を有しており、一端の導入管３３から導入したインクを各噴射チャンネル４４に分配する。マニホールド３０、３０の各導入管３３は、基板４１の長手方向（図２の左右方向）の両端に離れて位置する。噴射チャンネル４４内のインクを噴射する構成は、公知のように噴射チャンネルの側壁を圧電材料で構成して側壁の変形により、インクを噴射するものが好適であるが、ヒータによりインクを沸騰させて噴射する等、他の原理のものでも使用することができる。このように基板４１の両側に、アクチュエータ基板４２、４３およびマニホールド３０、３０を配置した構成は、特開平９−６６６０４号公報に記載された構成と同様のものである。

インクジェットヘッド４０、マニホールド３０、３０からなるユニットは、取付板３５に接着固定され、インクジェットヘッド４０の噴射口４５が位置する下面を除く周囲をカバー３６で覆われている。マニホールド３０、３０の各導入管３３は取付板３５の開口を貫通して上方に突出している。アクチュエータ基板４２、４３の圧電材料に電圧を印加する給電部材３７は、取付板３５の側方から外部に導き出される。

バッファタンク２０は、天井壁と側壁からなる第１のケース２１と、第１のケースの開放下面を密閉状態に覆って接着固定されバッファタンクの底壁をなす第２のケース２２とからなる。両ケースとも合成樹脂材料の射出成形によって製作される。第１のケース２１の天井壁には、内部にインク供給路２３ａを形成する中空筒状壁２３が内部に垂下しかつ外部にも突出して形成されている。第２のケース２２の底壁には排出口２４、２４がマニホールド３０、３０の各導入管３３に対応して形成されている。排出口２４、２４は、バッファタンク２０の内底面よりも上方に突出した段部２５に形成され、その排出口を覆うフィルタ２６、２６が段部２５の上面に固着されている。

中空筒状壁２３と排出口２４、２４との間には、第２のケース２２の底壁から一体に立ち上がった第１の壁２７が形成され、またその第１の壁２７と排出口２４、２４との間には、第１のケース２１の天井壁から一体に垂下した第２の壁２８が形成されている。第１の壁２７の上端は第１のケース２１の天井壁と間隔をおいて位置し、第２の壁の下端は第２のケース２２の底壁と間隔をおいて位置する。第１および第２の壁２７、２８は、相互に一部が水平方向に間隔を置いて対向する高さに延び、図４、５から明らかなように、排出口２４、２４をそれぞれ囲むようにほぼ半円弧状をなしている。第１および第２の壁２７、２８の両端は、第１のケース２１の側壁と間隔をあけている。

さらに、第２のケース２２の底壁には、２個の第１の壁２７、２７間にその壁と共同して中空筒状壁２３を囲む第３の壁２９が一体に立ち上がって形成されている。第３の壁２９の上端は、第１の壁２７の上端よりも十分に低く位置し、中空筒状壁２３の下端すなわち供給口２３ｂよりも上方に位置する。

また、バッファタンク２０内の第２の壁２８よりも排出口２４側の部屋の天井壁には、エア抜き口５２が形成され、そのエア抜き口５２にはエア抜き用のチューブ５０が接続されている。エア抜き口５２は、２個の排出口２４に対応する位置にそれぞれ設けても差し支えないが、本実施の形態では、一方の排出口２４に対応する位置にのみ設けている。

第１のケース２１の天井壁には、側壁の内側に沿って環状の凹溝８０が形成されている。この凹溝８０は第１のケース２１を合成樹脂により射出成形した際、側壁が内側にたわむ現象を防ぐためのものであるが、本実施の形態では、これを気泡の排出にも利用するため、図５に示すように、エア抜き口５２と凹溝８０とを連通する１個または複数の凹溝８１が天井壁に形成されている。また、エア抜き口５２が存在しない側の部屋の天井壁には、第２の壁２８の円弧の中心に向かって１個または複数の凹溝８２が形成されている。

バッファタンク２０は、取付板３５にネジ８５等の固定手段により固定される。その際、排出口２４は、マニホールド３０の導入管３３と直接対向して接続される。排出口２４と導入管３３との間には、二重の円筒部をもつシールゴム８６が介挿され、排出口２４と導入管３３との相対位置が多少ずれてもシールゴム８６内側の円筒部の変形によってシール状態を保つようにしている。

上記のように構成された装置において、バッファタンク２０およびインクジェットヘッド４０にインクを充填するには、まず制御手段７０の制御の下に、吸引キャップ６１でインクジェットヘッド４０の全噴射口４５を密閉し、エア抜き用のポンプ５１を駆動する。これによって、第２の壁２８の下流側の部屋が減圧され、サブタンク１２からのインクが第３の壁２９、第１の壁２７、第２の壁２８を超えてバッファタンク２０全体にインクが効率よく導入される。バッファタンク２０内の上部に所定量の空間を残すように、インクの液面高さは、図示しないセンサあるいはポンプ５２の駆動時間によって制御される。排出口２４の上方に十分インクが溜められた後、制御手段７０の制御の下に吸引手段の吸引ポンプ６２を駆動すると、バッファタンク２０内のインクが排出口２４からインクジェットヘッドの全噴射チャンネル４４に充填される。この結果、バッファタンク２０内で気泡が少なくなったインクがインクジェットヘッドに供給され、噴射チャンネル４４に気泡が進入することが少なくなる。

インクジェットヘッド４０のインク噴射動作中を含む通常時には、ポンプ５１はチューブ５０内の通路を閉塞して、バッファタンク２０内を密閉した状態にしている。それによって、インクジェットヘッド４０とサブタンク１２との高さの差により、インクジェットヘッド４０に作用するインク圧力を負圧に維持している。インクジェットヘッド４０でインクが噴射されると、その消費された量を補給するべくサブタンク１２からバッファタンク２０内へインクが供給される。この際、供給口２４ｂが第３の壁２９の内側のインク中に開口していることで、供給されたインクがインク液面に上方から衝突する場合のように、空気を巻き込むことがない。さらに第３の壁２９および第１の壁２７の存在によって、インクが気泡を含んだまま横方向に流れることなく、第３の壁２９および第１の壁２７に沿って上昇した後、第１の壁２７と第２の壁２８の間を下降し、第２の壁２８と排出口２４との間の部屋に溜められ、排出口２４からインクジェットヘッドに供給される。したがって、インクが上昇する際および下降するために方向変換する際に、気泡が効率よく分離され、第２の壁２８よりも上流側の部屋の天井部に沿って多くの気泡が溜められる。第１および第２の壁２７、２８と側壁との間の隙間からも一部のインクは流れるが、その流路は長くかつ湾曲しているため、インクが流れる間に気泡が浮上して分離される。また、第２の壁２８に沿ってインクが下降することで、溜められた気泡が排出口２４に向け流れにくくなり、さらに、フィルタ２６によってインク中の気泡や異物を捕捉し、インクジェットヘッド４０に供給されるインク中の気泡を十分に少なくすることができ、長期にわたって良好なインクの噴射状態を保つことができる。

また仮に第３の壁２９が第１の壁２７と同程度に高いと、第３の壁２９内および第３の壁２９と第１の壁２７との間にインクが停滞して濃度に変化が生じ、噴射動作に影響をあたえることがあるが、第３の壁２９が第１の壁２７よりも低いことで、インクの停滞を防止することができる。

周期的あるいは任意の時期に、インクジェットヘッドの噴射口４５を吸引キャップ６１で密閉した状態にして、エア抜き用の吸引ポンプ５１を所定時間駆動することにより、バッファタンク２０の上部に滞留した気泡をエア抜き口５２から排除することができる。第１および第２の壁２７、２８が側壁と接続していないから、バッファタンク２０内全体の上部に溜まった気泡を効果的に排除することができる。さらに、この際、チューブ１４内に発生した気泡もインクとともに導入されるから、上記のようにインクから気泡を分離して排除することができる。

仮に、バッファタンク２０内にインクがほぼ天井壁に接するまで充填された状態にあったり、バッファタンク２０が傾斜して置かれエア抜き口５２付近でインクがほぼ天井壁に接する状態にあると、エア抜き用のポンプ５１の駆動によって、多量のインクを排出してしまうおそれがあるが、天井壁の全周にわたって設けた凹溝８０が凹溝８１によってエア抜き口５２に連通していることによって、バッファタンク２０内の天井壁全域にわたって気泡が優先的に取り除かれ、インクを無駄に排出してしまうことが少なくなる。また、エア抜き口５２が存在しない側の部屋の第２の壁２８の円弧の中心付近に気泡が溜まっている場合、その気泡を、凹溝８２から環状の凹溝８２、凹溝８１を経て排除することができる。その結果、インクジェットヘッドへ供給するインクに気泡が再び混入するのを少なくすることができる。エア抜き用の吸引ポンプ５１によって気泡とともに排出されたインクは、図示しない廃インク溜に捨てられるが、サブタンク１２に戻すようにしてもよい。

また、バッファタンク２０にインクがほとんどない状態で長期間放置されると、異物や高粘度のインクが底部に沈殿したり、顔料インクの場合には顔料が底部に沈殿する。この状態で、吸引手段６０で吸引動作をおこなうと、フィルタ２６が目詰まりすることがあるが、底部から立ち上がった段部２５に排出口２４を開口していることで、それを解決し、長期にわたって良好なインクの噴射状態を保つことができる。

バッファタンク２０は、第１のケース２１と第２のケース２２とを組み立てるだけで完成することができ、少ない部品点数で簡単な構成とすることができる。バッファタンクの側壁は、第１のケース２１と第２のケース２２のいずれに設けても良いが、第２のケース２２にフィルタ２６を固着するため、上記実施の形態のものが好ましい。

バッファタンク２０はインクジェットヘッド４０とともにキャリッジに搭載されているから、バッファタンク２０内に所定量の空気を残しておくことで、キャリッジの移動にともなうインクの圧力変動を緩衝することができる。

なお、請求項１，８および９の第１の壁は、上記実施の形態における第１の壁２７または第３の壁２９のいずれであってもよく、またはその双方であってもよい。

インクジェット記録装置のインク流路の概略構成図である。 図１のインクジェットヘッド、マニホールド、バッファタンク部分の縦断面図である。 図２のＡ−Ａ線において断面にした斜視図である。 図２のＢ−Ｂ線断面図である。 バッファタンクの分解斜視図である。

２０ バッファタンク
２１ 第１のケース
２２ 第２のケース
２３ｂ 供給口
２４ 排出口
２６ フィルタ
２７ 第１の壁
２８ 第２の壁
２９ 第３の壁
３０ マニホールド
４０ インクジェットヘッド
５２ エア抜き口
６０ 吸引手段

Claims (5)

1. インク供給源から管路を介して供給されたインクを供給口からタンクに貯留し、そのタンクから排出口を経てインクジェットヘッドの複数の噴射チャンネルにインクを供給するインクジェット記録装置において、
   前記タンクを前記インクジェットヘッドの上に固定し、前記タンクの底壁に、前記インクジェットヘッドに対し上方から連通する排出口を設けるとともにその排出口にフィルタを設け、
   前記タンクの、前記底壁と上方に間隔をおいて対向する天井壁にエア抜き口を設け、そのエア抜き口を外部に接続する通路を前記インクジェットヘッドの噴射動作中は閉塞した状態とし、
   前記フィルタ及び前記排出口と、前記エア抜き口とが対向して配置されていることを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 請求項１において、前記タンクには、前記天井壁側に前記底壁よりも突出する段部が設けられ、その段部に前記排出口が開口し、前記フィルタが前記排出口を覆って配置されていることを特徴とするインクジェット記録装置。
3. 請求項２において、前記インクジェットヘッドの各噴射チャンネルに接続したインク噴射口を密閉し、そのインク噴射口からインクを吸引する吸引手段を備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
4. 請求項１から３のいずれかにおいて、前記タンクには、前記天井壁から前記底壁近傍へ向け垂下する中空筒状壁を有しており、
   前記中空筒状壁の前記底壁側の端部には、前記供給口が開口していることを特徴とするインクジェット記録装置。
5. 請求項１から４のいずれかにおいて、前記供給口は、水平方向と直交する方向における前記タンクの中央部分に位置し、前記排出口は、前記水平方向において前記供給口に対してずれて位置していることを特徴とするインクジェット記録装置。
   

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