JP2005305708A - インクジェット記録装置及びそのインク供給方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 インクノズルの界面状態を適正な状態に保って、インクジェット記録装置による高速高品質印刷を可能とする。
【解決手段】 インクの流路である貫通孔１３１ａが、インクジェットヘッド１１が動作の待機状態にある場合には、バネ１３２の弾性力により磁性体ボール１３３が貫通孔出口拡径部１３１ｂに押圧されて閉じられており、インクジェットヘッド１１が印字状態にある間は、電磁コイル１３４が通電ＯＮ状態とされて発生する磁界により磁性体ボール１３３が拡径部１３１ｂに押圧されて閉じられており、インクジェットヘッド１１が印字状態態から非印字状態となる際には、電磁コイル１３４が通電ＯＦＦ状態とされて、ダンパ室１２の容積が縮少した状態から元の状態に戻る際のダンパ室圧力変化によりバネ１３２が縮められて磁性体ボール１３３が拡径部１３１ｂから離隔されて開かれる、電磁弁１３を備える。
【選択図】 図３

Description

本発明は、インクジェット記録装置に関するものである。

インクジェットヘッド（又はインクジェット記録ヘッド）の成形技術及びインクの吐出制御技術の向上により、微小のインク滴を自由に制御して、高品質の印刷を極めて高速に行うことができるようになってきている。インクジェット記録方式のプリンタにおいては、各インクノズルの界面状態が、安定した印刷を行う上で極めて重要であり、各インクノズルには印刷の実行時に好適な状態のメニスカスが形成されている必要がある。このため、インクジェットヘッドにインクを導くための流路内の圧力状態を一定に保たなければならない。インクタンクに収容されているインクは、可撓性のあるチューブを介してインクジェットヘッドに到達する。インクジェットヘッドを備えた印刷ヘッドユニットは、印刷制御命令に従って、キャリッジ上で移動制御されながら印刷を実行するので、この際、該移動によってインクを供給する上記チューブの撓みの形状、すなわち曲率が変化し、これがインクジェットヘッド内のインクの圧力状態を不安定にして、インクノズルの好適な状態のメニスカスを破壊する危険性がある。

これを回避するために、圧力ダンパ（又はダンパ室）をインクジェットヘッドの手前に挿入したものがある。圧力ダンパは、収縮自在、すなわちその容積が可変のインク貯めを備えており、上記チューブを介して供給されるインクを一旦ここに貯めることによって、インクジェットヘッド内のインク圧力を一定に保つように作用している（例えば、特許文献１）。
特開２００１−２７７５３７号公報

しかしながら、近年要求されている印刷高速化の要求に応じてキャリッジの移動速度はより速くなっている。このためインクノズルの界面状態は不安定な状態となり、高印刷品質を確保するためには、圧力緩衝能力の高い圧力ダンパが必要とされる。しかし、圧力緩衝能力の高い圧力ダンパは形状が大きくなるため、小型化の要求に逆行することになる。
本発明は上記課題を解決することを目的としてなされたもので、圧力ダンパを大型化することなく、インクノズルの界面状態を適正な状態に保って、高速かつ高品質印刷が可能なインクジェット記録装置及びそのインク供給方法を提案するものである。

本発明のインクジェット記録装置は、インクを蓄えるインクタンクと、所定の方向に移動可能なキャリッジに保持されたインク吐出用インクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドに接続され前記インクジェットヘッド内のインクに加わる圧力変動を吸収する収縮自在のダンパ室と、前記ダンパ室に接続され前記ダンパ室へ供給するインクの流路を開閉する電磁弁と、前記インクタンクと前記電磁弁とをつなぐ可撓性チューブとを備え、前記インクジェットヘッドが印字状態にある間は、前記電磁弁が前記インクの流路を閉じている、ものである。

これにより、印字状態においては、インクジェットヘッドがキャリッジと共に移動している間でも可撓性チューブの圧力変動がダンパ室に伝わらず、インクジェットヘッド内のインク圧がほぼ一定に保たれて高速高品質印刷が可能となる。また、圧力変動の吸収に際して、ダンパ室に依存する程度が少なくなるため、ダンパ室を大きくする必要がなく記録装置の小型化も達成できる。

また、前記電磁弁は、インクの流路となる貫通孔を有したボール保持体と、前記保持体の貫通孔出口に対して嵌合可能に弾性体で支持された磁性体ボールと、前記保持体に巻き付けられた電磁コイルとを備え、前記貫通孔は、（１）前記インクジェットヘッドが動作の待機状態にある場合には、前記弾性体の弾性力により前記ボールが前記貫通孔出口に押圧されて閉じられており、（２）前記インクジェットヘッドが印字状態にある間は、前記電磁コイルが通電ＯＮ状態とされて発生する磁界により前記ボールが前記貫通孔出口に押圧されて閉じられており、（３）前記インクジェットヘッドが前記印字状態から非印字状態に変わる際には、前記電磁コイルが通電ＯＦＦ状態とされて、前記ダンパ室の容積が縮少した状態から元の状態に戻る際のダンパ室圧力変化により前記弾性体が縮められて前記ボールが前記貫通孔出口から離隔されて開かれるものである。

これによれば、ボール保持体と磁性体ボールが当接した状態で電磁コイルに通電を行っているので、使用する電気エネルギーを少なくできる。また、通電によってダンパ室へ与える圧力変動もない。さらに、記録装置の電源ＯＦＦ時であっても、弾性体により磁性体ボールがボール保持体の貫通孔出口に押圧されているので、インクがインクタンク側から不用意にダンパ室側へ流出することもない。なお、前記貫通孔出口側を拡径させると磁性体ボールがより嵌合し易くなる。

また、前記記インクジェットヘッド、前記ダンパ室及び前記電磁弁を前記キャリッジに保持することが好ましい。これにより、インクジェットヘッドに極めて近い位置でインク圧力の変動が回避されることになるため、インク吐出部（又はインクノズル）の界面状態をより適正な状態に保つことが可能となる。

本発明のインクジェット記録装置のインク供給方法は、インクを蓄えるインクタンクと、所定の方向に移動可能なキャリッジに保持されたインク吐出用インクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドに接続され前記インクジェットヘッド内のインクに加わる圧力変動を吸収する収縮自在のダンパ室と、前記ダンパ室に接続され前記ダンパ室へ供給するインクの流路を開閉する電磁弁と、前記インクタンクと前記電磁弁とをつなぐ可撓性チューブとを備え、前記電磁弁は、インクの流路となる貫通孔を有したボール保持体と、前記保持体の貫通孔出口に対して嵌合可能に弾性体で支持された磁性体ボールと、前記保持体に巻き付けられた電磁コイルとを備え、前記インクジェットヘッドが動作の待機状態にある場合には、前記弾性体の弾性力により前記ボールを前記貫通孔出口に押圧させて前記貫通孔を閉じ、前記インクジェットヘッドが印字状態にある間は、前記電磁コイルを通電ＯＮ状態として発生する磁界により前記ボールを前記貫通孔出口に押圧させて前記貫通孔を閉じ、前記インクジェットヘッドが前記印字状態から非印字状態に変わる際に、前記電磁コイルを通電ＯＦＦとし、前記ダンパ室の容積が縮少した状態から元の状態に戻る際のダンパ室圧力変化を利用して前記弾性体を縮めて前記ボールを前記貫通孔出口から離隔させて前記貫通孔を開く、ようにするものである。

この方法によれば、印字状態においては、可撓性チューブの圧力変動をダンパ室にほとんど伝えることなく、インクジェットヘッド内のインク圧をほぼ一定に保つことができる。従って、インク吐出部のインク界面状態が適正な状態に保たれて、高速かつ高品質印刷が可能となる。しかもこの場合は、ダンパ室に依存する程度が少なくなるため、ダンパ室を大きくする必要はない。さらに、記録装置の電源ＯＦＦ時であっても、弾性体により磁性体ボールがボール保持体の貫通孔出口に押圧されているので、インクが不用意にダンパ室側へ流出することもない。

以下、本発明の好ましい実施形態を図面とともに説明する。図１は本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置の外観図、図２は図１のインクジェット記録装置のインク供給系の概略構成図、図３は図２のインク供給系の部分構造及びその作用を説明するための図である。

本実施形態のインクジェット記録装置は、インクの吐出機構及び吐出口（又はインクノズル）を備えてインクを吐出する作用を果たすインクジェットヘッド１１と、インクジェットヘッド１１に接続されインクジェットヘッド１１内のインクに加わる圧力変動を吸収する収縮自在のダンパ室１２と、ダンパ室１２に接続されダンパ室１２へ供給するインクの流路を開閉する電磁弁１３とが、キャリッジ１０に保持されている。キャリッジ１０は予め定められた方向、この装置の場合にはその左右方向（矢印Ａ方向）に移動可能とされている。また、インクジェットヘッド１１や電磁弁１２には、パワーや制御信号の供給ラインとしてのフレキシブルケーブル２０が接続されている。さらに、電磁弁１３とインクを貯蔵してあるインクタンク（又はインクカートリッジ）３５との間は、可撓性チューブ３０により連通されている。フレキシブルケーブル２０や可撓性チューブ３０はキャリッジ１０と共に動いて伸びたり撓んだりできるように構成されている。
なお、上記インクタンク３５、キャリッジ１０を移動させるための駆動源としてのモータ４０、印刷動作を制御する制御回路（図示せず）、及び印字紙５０の送り機構等は、符号１に示すインクジェット記録装置本体部に装備されている。

ここで、インクジェットヘッド１１、ダンパ室１２、電磁弁１３は、図２に示すように、一体的に構成されて、キャリッジ１０に保持されている。すなわち、電磁弁１３の出口にダンパ室１２の入口が接続され、ダンパ室１２の出口にインクジェットヘッド１１のインク供給口が接続された状態で、それらがキャリッジ１０に保持されている。なお、ダンパ室１２及び電磁弁１３は、インクジェットヘッド１１を保持しているキャリッジ１０とは別体の保持具に固定してもよいが、その場合でもダンパ室１２及び電磁弁１３はその目的に照らして、できるだけインクジェットヘッド１１の近傍に配置するのが好ましい。また、インクタンク３５、チューブ３０、電磁弁１３、ダンパ室１２、インクジェットヘッド１１を含むインク供給系には、インクを吸引するポンプ等も含まれてよい。

図３は図２のインク供給系の詳細構造及び作用説明図である。なお、インクタンク３５から電磁弁１３の手前までの部分は従来と同じ構成でよいため図示を省略している。
電磁弁１３は、インクの流路となる貫通孔１３１ａを有しその貫通孔１３１ａの出口側を拡径したボール保持体１３１と、ボール保持体１３１の貫通孔出口拡径部１３１ｂの径周囲に密着状態（又は嵌合状態）に弾性体としてのバネ１３２で支持された磁性体ボール１３３と、ボール保持体１３１の貫通孔周囲に巻き付けられた電磁コイル１３４とを備える。なお、バネ１３２は貫通孔１３１ａの出口に対向する電磁弁ケース１３５の内壁面と磁性体ボール１３３との間に介在されている。

貫通孔１３１ａは、インクジェットヘッド１１が動作の待機状態にある場合には、バネ１３２の弾性力により磁性体ボール１３３が貫通孔出口拡径部１３１ｂに押圧されて閉じられた状態となっている。動作の待機状態とは、例えば、記録装置の電源ＯＦＦの状態である。この状態は図３（Ａ）に示されている。
貫通孔１３１ａはまた、インクジェットヘッド１１が印字状態にある間は、電磁コイル１３４が通電ＯＮ状態とされて発生する磁界により磁性体ボール１３３が貫通孔出口拡径部１３１ｂに押圧されて閉じられた状態となっている。インクジェットヘッド１１が印字状態にある間とは、例えば、インクジェットヘッド１１が印字のために印字領域の右端から左端まで移動する間とすることができる。この状態は図３（Ｂ）に示されている。
さらに、インクジェットヘッド１１が上記印字状態から非印字状態に変わる際には、電磁コイル１３４が通電ＯＦＦ状態とされ、磁性体ボール１３３に磁力が作用しない状態とされる。また、インクジェットヘッド１１が上記印字状態から非印字状態に変わる際には、ダンパ室１２を構成するダンパ１２１がインクジェットヘッド１１へのインク供給時の撓んだ位置から元の位置に戻る。すなわち、ダンパ室１２の容積が縮少した状態から元の状態に戻る。この場合のダンパ室１２内の圧力変化により、バネ１３２が縮められて磁性体ボール１３３が貫通孔出口拡径部１３１ｂから離隔されるため、貫通孔１３１ａが開かれた状態となる。これにより、インクがインクタンク３５側からダンパ室１２へ流入する。これがインク供給状態であり、この状態は図３（Ｃ）に示されている。なお、インクジェットヘッド１１の非印字状態とは、例えば、印字領域の右端まで行ったインクジェットヘッド１１が左端へ戻るまでの状態等、インクジェットヘッド１１が印字に直接関係していない状態である。

以上の態様のインク供給系を備えたインクジェット記録装置を、上記の態様に制御することにより、印字状態においてはキャリッジ移動中であっても可撓性チューブ３０の圧力変動がダンパ室１２に伝わらなくなる。これにより、インクジェットヘッド１１内のインク圧が一定に保たれかつインクノズルの好適なメニスカスが保たれて、高速かつ高品質の印刷が可能となる。また、圧力変動の吸収に関してダンパ室１２に依存する程度が少なくなるため、ダンパ室１２又はダンパ１２１を大きくする必要はなく、インクジェット記録装置の小型化も達成できる。さらに、記録装置の電源ＯＦＦ時であっても、バネ１３２により磁性体ボール１３３がボール保持体１３１の貫通孔出口拡径部１３１ｂに押圧されてインク流路を閉じているので、インクがダンパ室１２側へ不用意に流出することもない。
以上に加えて、電磁弁１３の制御とインク吸引のポンプシーケンスとの組合せによるチョーククリーニングにより、インクジェットヘッド１１のインク充填性を向上させることも可能となる。

なお、本発明におけるインクジェットヘッドのインク吐出方式（又はインク吐出機構）は、特別の方式のものに限定されるものではなく、サーマル方式、圧電方式、静電方式等様々な方式のものが利用できる。
また、本発明において、可撓性チューブ３０から、電磁弁１３及びダンパ室１２を経てインクジェットヘッド１１までのインク供給系を除いては、インクジェット記録装置において既に知られている任意の構成を採用してよい。
さらに、このインクジェット記録装置では、インクを吐出することを前提に話を進めてきたが、インクに代えて、回路パターン形成用金属含有液体、発光素子形成用発光性物質含有液体、あるいは検査試薬液等を吐出させてもよい。

本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置の外観図である。 図１のインクジェット記録装置のインク供給系の概略構成図である。 図２のインク供給系の部分構造及びその作用を説明するための図である。

符号の説明

１…インクジェット記録装置本体部、１０…キャリッジ、１１…インクジェットヘッド、１２…ダンパ室、１３…電磁弁、２０…フレキシブルケーブル、３０…可撓性チューブ、４０…モータ、５０…印字紙、１２１…ダンパ、１３１…ボール保持体、１３１ａ…貫通孔、１３１ｂ…貫通孔出口拡径部、１３２…バネ、１３３…磁性体ボール、１３４…電磁コイル、１３５…電磁弁ケース。

Claims (5)

1. インクを蓄えるインクタンクと、所定の方向に移動可能なキャリッジに保持されたインク吐出用インクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドに接続され前記インクジェットヘッド内のインクに加わる圧力変動を吸収する収縮自在のダンパ室と、前記ダンパ室に接続され前記ダンパ室へ供給するインクの流路を開閉する電磁弁と、前記インクタンクと前記電磁弁とをつなぐ可撓性チューブとを備え、
   前記インクジェットヘッドが印字状態にある間は、前記電磁弁が前記インクの流路を閉じている、ことを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記電磁弁は、インクの流路となる貫通孔を有したボール保持体と、前記保持体の貫通孔出口に対して嵌合可能に弾性体で支持された磁性体ボールと、前記保持体に巻き付けられた電磁コイルとを備え、前記貫通孔は、
   前記インクジェットヘッドが動作の待機状態にある場合には、前記弾性体の弾性力により前記ボールが前記貫通孔出口に押圧されて閉じられており、
   前記インクジェットヘッドが印字状態にある間は、前記電磁コイルが通電ＯＮ状態とされて発生する磁界により前記ボールが前記貫通孔出口に押圧されて閉じられており、
   前記インクジェットヘッドが前記印字状態から非印字状態に変わる際に、前記電磁コイルが通電ＯＦＦ状態とされて、前記ダンパ室の容積が縮少した状態から元の状態に戻る際のダンパ室圧力変化により前記弾性体が縮められて前記ボールが前記貫通孔出口から離隔されて開かれるものである、
   ことを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置。
3. 前記貫通孔の出口側を拡径した、ことを特徴とする請求項２記載のインクジェット記録装置。
4. 前記インクジェットヘッド、前記ダンパ室及び前記電磁弁を前記キャリッジに保持した、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
5. インクを蓄えるインクタンクと、所定の方向に移動可能なキャリッジに保持されたインク吐出用インクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドに接続され前記インクジェットヘッド内のインクに加わる圧力変動を吸収する収縮自在のダンパ室と、前記ダンパ室に接続され前記ダンパ室へ供給するインクの流路を開閉する電磁弁と、前記インクタンクと前記電磁弁とをつなぐ可撓性チューブとを備え、
   前記電磁弁は、インクの流路となる貫通孔を有したボール保持体と、前記保持体の貫通孔出口に対して嵌合可能に弾性体で支持された磁性体ボールと、前記保持体に巻き付けられた電磁コイルとを備え、
   前記インクジェットヘッドが動作の待機状態にある場合には、前記弾性体の弾性力により前記ボールを前記貫通孔出口に押圧させて前記貫通孔を閉じ、
   前記インクジェットヘッドが印字状態にある間は、前記電磁コイルを通電ＯＮ状態として発生する磁界により前記ボールを前記貫通孔出口に押圧させて前記貫通孔を閉じ、
   前記インクジェットヘッドが前記印字状態から非印字状態に変わる際に、前記電磁コイルを通電ＯＦＦとし、前記ダンパ室の容積が縮少した状態から元の状態に戻る際のダンパ室圧力変化を利用して前記弾性体を縮めて前記ボールを前記貫通孔出口から離隔させて前記貫通孔を開く、
   ことを特徴とするインクジェット記録装置のインク供給方法。
   
   
   
   

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