JP2006021383A - インクジェットプリンタ - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成によってインクの圧力損失を低下させ、高粘度インクを用いる場合でも安定した画像記録を行うことのできるインクジェットプリンタを提供する。
【解決手段】インクを貯留するメインタンク１１と、インクを吐出する記録ヘッド７と、メインタンク１１から記録ヘッド７にインクを供給するインク供給管９ａとを備え、インク供給管９ａの途中にインクを一時的に貯留するダンパー１２を設け、メインタンク１１とダンパー１２との間にダンパー１２に対してインクを送液する送液ポンプ２３を設けるとともに、ダンパー１２内のインク残量を検知する膜面検知センサ１９と、膜面検知センサ１９がダンパー１２内のインク残量が所定量以下であると検知したときにメインタンク１１のインクをダンパー１２に対して送液するように送液ポンプ２３を制御する制御部２５とを設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、インクジェットプリンタに係り、特に、高粘度のインクを用いて画像記録を行うインクジェットプリンタに関するものである。

一般に、様々な記録媒体に対して印刷を行うことのできる手段として、インクジェットプリンタが知られている。インクジェットプリンタは、例えばピエゾ素子やヒータ等を用いて、記録ヘッドのノズルからインクを微小な液滴として紙等の記録媒体に向けて吐出し、記録媒体にインクを浸透若しくは定着させながら記録ヘッドを記録媒体上で移動させることにより記録媒体上に画像記録を行うものであり、製版工程を必要としないため需要に応じた印刷が可能であるという長所がある。特に、近年は、紫外線等の光によって硬化する光硬化型インクを用いたインクジェットプリンタが知られており、これによれば、記録媒体上に着弾したインクに光を照射することでインクを硬化させ記録媒体上に定着させることができるため、透明又は半透明の樹脂フィルム等、インク吸収性のない記録媒体に対しても簡易に印刷を行うことが可能である。

このようなインクジェットプリンタにおいて画像記録を行うために高粘度のインクを使用する場合には、インク供給管内の摩擦抵抗により圧力損失が生じる。このため、記録ヘッドのノズルから連続してインクを吐出させるような場合に、記録ヘッドの吐出力のみでは十分にインクをノズルまで引いてくることができず、インクの吐出不良を生じることがある。圧力損失によるインクの吐出不良を防止する手段としては、インク供給管の径を大きくしたり、インク供給管の長さを短くすることによってインク供給管内の摩擦抵抗を少なくする手段や、記録ヘッドにインクを供給するサブタンクを設けてサブタンクから記録ヘッドまでの距離を短くし、さらに、インクの背圧を管理する背圧管理用のポンプを設けること等によって圧力損失による影響を少なくする手段等が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許２９３４０１６号公報

しかしながら、使用するインクが高粘度インクである場合、圧力損失を画像記録に影響しない程度まで小さくするためには、インク供給管の径を７ｍｍ以上とすることが望ましく、また、例えば、インク供給管の長さは１ｍ以下であることが望ましい。しかし、インク供給管の径又は長さをこのようにすることは、インクジェットプリンタの設計上実現が困難であるという問題がある。

また、サブタンクを記録ヘッドの近傍に配置したり背圧管理用のポンプを配置したりする場合にはインクジェットプリンタの装置構成が複雑化する。特に、サブタンクを記録ヘッドの直前に配置するためには記録ヘッドの数に対応する数のサブタンクをキャリッジ上に搭載する必要があり、キャリッジの大型化、重量化を招き、結果として装置全体が大型化、重量化してしまう。さらに、このような大型のキャリッジを駆動させるためにはキャリッジの駆動系統を強化する必要も生じ、装置コストが上昇するという問題があった。

そこで、本発明は以上のような課題を解決すべくなされたものであり、簡易な構成によってインクの圧力損失を低減させ、安定した画像記録を行うことのできるインクジェットプリンタを提供することを目的とするものである。

このような問題を解決するため、請求項１に記載されている発明は、インクを貯留するインクタンクと、インクを吐出する記録ヘッドと、前記インクタンクから前記記録ヘッドにインクを供給するインク供給管とを備え、
前記インク供給管の途中にインクを一時的に貯留するダンパーを設け、前記インクタンクと前記ダンパーとの間に前記ダンパーに対してインクを送液する送液ポンプを設けるとともに、
前記ダンパー内のインク残量を検知する残量検知手段と、前記残量検知手段が前記ダンパー内のインク残量が所定量以下であると検知したときに前記インクタンク内のインクを前記ダンパーに対して送液するように前記送液ポンプを制御する制御部とを設けたことを特徴としている。

このような構成を有する請求項１に記載の発明は、インク供給管の途中に設けられたダンパーのインク残量を残量検知手段によって検知し、インク残量が所定量以下である場合には、制御部が送液ポンプを制御することによりインクタンク内のインクをダンパーに対して送液するようになっている。

請求項２に記載されている発明は、請求項１に記載のインクジェットプリンタにおいて、前記ダンパーは、インクを貯留するインク室を備え、前記インク室の少なくとも一面に可撓性を有するダンパー膜を設けるとともに、前記ダンパー膜を所定の初期位置に保持する弾性部材を設けたことを特徴としている。

このような構成を有する請求項２に記載の発明は、ダンパー内のインク室の一面に設けられたダンパー膜が撓むことによりインクの流入、流出に伴うインクの圧力変動を吸収するようになっており、また、弾性部材によってダンパー膜を所定の初期位置に保持してインク室内を負圧状態に保つようになっている。

請求項３に記載されている発明は、請求項１又は請求項２に記載のインクジェットプリンタにおいて、前記残量検知手段は前記ダンパー膜の位置を検知するフォトセンサ又は前記ダンパーから流出するインクの圧力を検知する圧力センサであることを特徴としている。

このような構成を有する請求項３に記載の発明は、ダンパー内に所定量のインクが残留しているか否かをフォトセンサ又は圧力センサによって検知するようになっている。

請求項４に記載されている発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載のインクジェットプリンタにおいて、前記記録ヘッドは、３０℃における粘度が１０〜５００ｍＰａ・ｓの液体であるインクを加熱手段により３０〜１５０℃に加熱して、１ドットが２〜２０ｐｌの小液滴となるように吐出させることを特徴としている。

このような構成を有する請求項４に記載の発明は、３０℃における粘度が１０〜５００ｍＰａ・ｓである高粘度のインクを用いて画像記録を行うようになっている。

さらに、請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載のインクジェットプリンタにおいて、前記インクは、光を照射することによって硬化する光硬化型インクであり、前記記録ヘッドよりも前記記録媒体の搬送方向下流側に前記記録媒体上に着弾したインクに対して光を照射する光照射装置を備えたことを特徴としている。

このように、請求項５に記載の発明は、記録ヘッドから吐出されたインクに光を照射することによってインクを硬化させ記録媒体上に定着させるようになっている。

次に、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のインクジェットプリンタにおいて、前記インクは、紫外線を照射することによって硬化する紫外線硬化型インクであり、前記光照射装置から照射される光のうち少なくとも一部は紫外線であることを特徴としている。

請求項６に記載の発明では、記録ヘッドから吐出されたインクに紫外線を照射することによってインクを硬化させ記録媒体上に定着させるようになっている。

次に、請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載のインクジェットプリンタにおいて、前記インクは、高粘度のインクであって、カチオン重合系紫外線硬化インクであることを特徴としている。

したがって、請求項７に記載の発明では、粘度が高いインクであって、特に、モノマーを主成分とするカチオン重合系の紫外線硬化インクを用いて画像記録を行うようになっている。

また、請求項８に記載の発明は、請求項１から７のいずれか一項に記載のインクジェットプリンタにおいて、前記記録媒体は、インク吸収性のないものであることを特徴としている。

請求項８に記載の発明は、樹脂等のインク吸収性のない記録媒体に対して画像記録を行うようになっている。

請求項１に記載された発明によれば、記録ヘッドの直前に設けたダンパー内に常に一定量のインクが貯留されており、画像記録に必要なインクは適宜ダンパーから記録ヘッドに供給されるようになっているため、圧力損失による影響を最小限度にとどめることができる。このため、高粘度インクを用いて画像記録を行う場合でも記録ヘッドの吐出力のみによってインクを記録ヘッドのノズルまで導き、吐出させることができるので、背圧管理用のポンプ等を設けなくても安定したインク吐出を行うことができるという効果を奏する。

請求項２に記載された発明によれば、ダンパーのインク室の一部を可撓性を有するダンパー膜で形成することにより、インクの流入、流出に伴うインクの圧力変動をダンパーによって吸収することができる。また、ダンパー膜を弾性部材によって所定の初期位置に保持するようになっているので、ダンパー内のインクが減少してきたときにはダンパーの内側に撓もうとするダンパー膜を弾性部材が押し戻すことにより、ダンパー内に一定の負圧状態を維持することができるようになっている。このため、インクの流入、流出に関わらず記録ヘッドから安定してインクを吐出しうるとともに、画像記録時以外に記録ヘッドからインクが漏出するのを防止することができるという効果を奏する。

請求項３に記載された発明によれば、ダンパー内に所定量のインクが残留しているか否かをフォトセンサ又は圧力センサという簡易な構成で検知することができる。このため、ダンパーの構成を複雑化、大型化することなくダンパー内のインク残量を把握でき、装置の小型化、軽量化に資するという効果を奏する。

次に、請求項４に記載された発明によれば、３０℃における粘度が１０〜５００ｍＰａ・ｓである高粘度のインクを用いるので、インク吸収性のない記録媒体Ｐに対しても記録媒体Ｐ上でのインクの流動等を生じることなく高画質な画像記録を行うこと可能であり、また、このような高粘度のインクを用いる場合でも、インクの圧力損失を少なくして円滑にインクを吐出させることができるという効果を奏する。

また、インクを３０〜１５０℃に加熱して記録ヘッドから吐出するので、ノズルからのインク吐出を良好な状態に保ちながら画像記録を行うことができ、さらに、インクを１ドットが２〜２０ｐｌの小液滴となるようにして吐出するため、高粘度インクであっても高品質の画像を得ることができる。そして、このような場合でも、インクの圧力損失を少なくして円滑にインクを吐出させることができるという効果を奏する。

請求項５に記載された発明によれば、インクに対して紫外線を照射することによってインクを硬化させるので、樹脂フィルム等のインク吸収性の乏しい記録媒体に対しても画像を形成することが可能であるが、このような場合でも、インクの圧力損失を少なくして円滑にインクを吐出させることができるという効果を奏する。

請求項６に記載された発明によれば、インクに対して紫外線を照射することによってインクを硬化させるので、樹脂フィルム等のインク吸収性の乏しい記録媒体に対しても画像を形成することが可能であるが、このような場合でも、インクの圧力損失を少なくして円滑にインクを吐出させることができるという効果を奏する。

さらに、請求項７に記載された発明によれば、高粘度のインクであって、特に、モノマーを主成分とするカチオン系の紫外線硬化インクを用いた場合でも、インクの圧力損失を少なくして円滑にインクを吐出させることができるという効果を奏する。

また、請求項８に記載された発明によれば、樹脂等のインク吸収性のない記録媒体に画像記録する場合にもインクが記録媒体上において流動することを防止するため高粘度のインクを用いることが行われるが、このような場合でも、インクの圧力損失を少なくして円滑にインクを吐出させることができるという効果を奏する。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明に係るインクジェットプリンタの第一実施形態について説明する。

まず、図１に示すように、本実施形態において、インクジェットプリンタ１はシリアルプリント方式によるインクジェットプリンタ１であり、このインクジェットプリンタ１には、平板状に形成され記録媒体Ｐを非記録面から支持するプラテン２が設けられている。プラテン２の上流側及び下流側にはそれぞれ記録媒体Ｐをプラテン２とほぼ同じ高さに維持しつつ搬送する搬送ローラ３，４が回転自在に設けられており、記録媒体Ｐは、記録媒体搬送機構２９（図３参照）により搬送ローラ３，４が回転することによってプラテン２の上面に沿って所定の搬送方向Ｘに搬送されるようになっている。

プラテン２の上方には、記録媒体Ｐの搬送方向Ｘに直交する主走査方向に延在する棒状のガイドレール５が設けられている。このガイドレール５にはキャリッジ６が支持されており、このキャリッジ６は、キャリッジ駆動機構２８（図３参照）によりガイドレール５に沿って主走査方向に往復移動するようになっている。

キャリッジ６には、本実施形態におけるインクジェットプリンタ１で使用される各色（例えば、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）。）に対応した記録ヘッド７が搭載されている。記録ヘッド７の記録媒体Ｐに対向する面にはインクを吐出するノズル（図示せず）が複数設けられている。各記録ヘッド７のノズルには、例えば、電圧を印加することによって変形する圧電素子としてのピエゾ素子（図示せず）が付設されており、ピエゾ素子に駆動電圧を印加することによってピエゾ素子を変形させ、これによりインク流路を圧縮してノズルからインクを吐出させるようになっている。また、インク流路にはヒータ（図示せず）が配設されており、インクが吐出される前にインクを加熱するようになっている。なお、高精細な画像記録を可能とするためには、インクは１ドットが２〜２０ｐｌの微小な液滴として吐出されることが望ましい。また、インクジェットプリンタ１で使用されるインクは例示したものに限定されず、例えば、ライトイエロー（ＬＹ）、ライトマゼンタ（ＬＭ）、ライトシアン（ＬＣ）等の色を使用することもできる。この場合には、各色に対応した記録ヘッド７がキャリッジ６に搭載される。

本実施形態に用いられるインクは、光としての紫外線が照射されることにより硬化する性質を具備する光硬化型インクであり、主成分として、少なくとも重合性化合物（公知の重合性化合物を含む。）と、光開始剤と、色材とを含むものである。上記光硬化型インクは、重合性化合物としてラジカル重合性化合物を含むラジカル重合系インクとカチオン重合性化合物を含むカチオン重合系インクとに大別されるが、この両系のインクが本実施形態に用いられるインクとしてそれぞれ適用可能である。また、ラジカル重合系インクとカチオン重合系インクとを複合させたハイブリッド型インクを本実施形態に用いられるインクとして適用してもよい。しかしながら、酸素による重合反応の阻害作用が少ない又は無いカチオン重合系インクの方が機能性、汎用性に優れるため、特に、カチオン重合系インクを用いることが好ましい。カチオン重合系インクは、少なくともオキセタン化合物，エポキシ化合物，ビニルエーテル化合物等のカチオン重合性化合物と、光カチオン開始剤と、色材とを含む混合物である。

なお、本実施形態に用いられるインクは、３０℃における粘度が１０〜５００ｍＰａ・ｓの高粘度のインクである。インクの粘度はインクを加熱することによって低下するため、高粘度のインクを円滑に吐出させるとともに微小な液滴として吐出させる場合でも記録媒体上に正確に着弾させ高精細な画像記録を可能とするためには、インクを吐出する前にヒータによってインクの温度を３０℃〜１５０℃に加熱しておくことが望ましい。

また、キャリッジ６の内部であって、キャリッジ６の側壁と記録ヘッド７との間には、記録ヘッド７の記録媒体搬送方向Ｘに対する長さとほぼ等しい長さ寸法の紫外線照射装置８が記録ヘッド７の長手方向に延在して配設されている。紫外線照射装置８には、図示しない紫外線光源が設けられている。なお、紫外線光源としては、例えば高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、半導体レーザー、冷陰極管、エキシマーランプ、又はＬＥＤ（Light Emitting Diode）等を適用することが可能である。なお、紫外線照射装置８を設ける位置はこれに限定されず、例えば、各記録ヘッド７の間にそれぞれ紫外線照射装置８を設けるようにしてもよい。

これら各記録ヘッド７には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のインクを一時的に貯留するサブタンク１０が、それぞれ可撓性を有する材料で形成されたインク供給管９ａを介して連結されている。また、各サブタンク１０はそれぞれインク供給管９ｂを介してメインタンク１１と連結されており、各メインタンク１１内のインクは、インク供給管９ｂによってサブタンク１０に供給され、一旦サブタンク１０内に貯留された後、各記録ヘッド７に供給されるようになっている。なお、サブタンク１０は記録ヘッド７よりも図１における下方位置に設けられている。サブタンク１０の位置を記録ヘッド７よりも低くすることにより記録ヘッド７内のインクを負圧状態に保ち、画像記録時以外にインクが漏出しないようになっている。

サブタンク１０には、内部に貯留されているインクの量を検知するサブタンクセンサ２７が設けられている。サブタンクセンサ２７は、例えば、サブタンク１０に貯留されているインクの液面を検知するようになっており、インクの液面が所定の高さ以上であるか否かによってサブタンク１０内のインク量が所定量以上であるか否かを把握できるようになっている。なお、サブタンクセンサ２７はサブタンク１０内のインク量を検知しうるものであればここに例示した構成のものに限定されず、例えば、重量センサ等を用いるものとしてもよい。

また、インク供給管９ａの途中であってサブタンク１０と記録ヘッド７との間には、記録ヘッド７に近接して、図２に示すように、内部にインクを貯留するインク室１３を供えるダンパー１２が設けられている。このように、ダンパー１２を記録ヘッド７に近接して配置することにより、インクを吐出する際にはダンパー１２内に貯留されているインクを記録ヘッド７に供給すれば足りるため、インク供給管９ａ，９ｂの中をインクが流動する際に生ずる圧力損失のインク吐出への影響を最小限度に抑えることができる。これにより、画像記録に高粘度のインクを用いる場合でも圧力損失によるインクの吐出不良の発生を防止することができる。

図１及び図２におけるダンパー１２の上部一端にはインク室１３にインクを流入させるインク流入口１４が設けられており、ダンパー１２の下部一端にはインク室１３からインクを流出させるインク流出口１５が設けられている。インク流入口１４及びインク流出口１５には、それぞれインク供給管９ａが接続されており、サブタンクから送られたインクはインク供給管９ａを介してインク流入口１４からインク室１３内に流入し、インク室１３に流入したインクは、インク供給管９ａを介してインク流出口１５から記録ヘッド７に送られるようになっている。

インク室１３の一側面には開口部１６が形成されており、開口部１６にはダンパー膜１７が張設されている。ダンパー膜１７は、例えば、ポリエチレンフィルム等の可撓性を有するフィルムからなり、例えば、開口部１６に熱溶着されることにより、開口部を密閉するようになっている。なお、ダンパー膜１７を構成する可撓性を有するフィルムの材料はここに例示したものに限定されないが、画像記録に使用されるインクによっては腐食性を有するものもあるため、少なくともインクに直接接触する部分についてはインク室１３内部に貯留されるインクによってダンパー膜１７が劣化することのないよう耐腐食性を備える材料を用いることが望ましい。

インク室１３の内部であって開口部１６に対向する壁面には、弾性部材としてのコイルバネ１８が、一端をダンパー膜１７に接するように設けられている。コイルバネ１８は、ダンパー１２のインク室１３にインクが流入した際に所定の初期位置にダンパー膜１７を支持するようになっている。

ここで、初期位置とは、ダンパー１２に流入したインクが自重により記録ヘッド７に向けて流出しようとする力とコイルバネ１８がダンパー膜１７の膜面の位置を保持しようとする力とが釣り合って一定の負圧発生状態を維持することのできる位置をいう。ダンパー１２のインク室１３内にインクが流入すると、ダンパー膜１７がインクによって押圧されて外側に撓む。逆に、記録ヘッド７からインクが吐出されることによりインク室１３内のインクが減少すると、これに伴ってダンパー膜１７は次第に内側に撓もうとする。このとき、コイルバネ１８はダンパー膜１７によって押し縮められ、これにより当初の長さに戻ろうとする反発力を生ずる。そして、ダンパー膜１７はコイルバネ１８の反発力によって初期位置まで押し戻され、ダンパー膜１７が内側に撓もうとする力と釣り合って、インク室１３内は負圧状態となるようになっている。インク室１３内が負圧状態に保たれることにより、画像記録時以外に記録ヘッド７のノズルからインクが漏出することを防止することができる。なお、本実施形態においては、ダンパー膜１７を支持する弾性部材としてコイルバネ１８を用いるものとしたが、弾性部材はダンパー膜１７を支持し得る伸縮性のある部材であればよく、コイルバネ１８に限定されない。したがって、例えば、板バネ等の各種バネや伸縮性のある樹脂等の部材を用いてもよい。

ダンパー１２の外側であってダンパー膜１７の設けられている近傍には、ダンパー１２のインク室１３内に貯留されているインクの残量を検知する残量検知手段として、ダンパー膜１７の膜面の位置を検知する膜面検知センサ１９が設けられている。膜面検知センサ１９には、ダンパー膜１７が最も外側に撓んだときの位置と最も内側に撓んだときの位置との差に値する長さよりも長い長さ寸法に形成されたロッド２０が、先端部をダンパー膜１７に接するように設けられている。ロッド２０は、例えば、シリンダ等のアクチュエータによりダンパー膜１７に対して進退自在となっており、ダンパー膜１７の撓みに伴って突出又は後退し、常にロッド２０の先端部がダンパー膜１７に接触するようになっている。また、膜面検知センサ１９は、例えば、赤外線などの光を発する発光素子を内蔵する発光器２１と発光器２１から発せられた光を感知する受光素子を内蔵する受光器２２とを備えており、発光器２１と受光器２２とは、前記ロッド２０を挟んで発光器２１の発光面（図示せず）と受光器２２の受光面（図示せず）とが互いに対向するようにそれぞれ配置されている。

ダンパー１２にインクが流入するとダンパー膜１７が外側に押圧され、ダンパー膜１７に接しているロッド２０も押圧される。ロッド２０が押圧されて膜面検知センサ１９内部の発光器２１及び受光器２２の設けられている位置より奥まで押し込まれている状態のときには、発光器２１から照射された光がロッド２０によって遮られて受光器２２によって受光されない。他方、ダンパー１２内のインクが減少すると、ダンパー膜１７がダンパー１２の内側に撓み、これに伴ってロッド２０が突出する。ロッド２０の後端部が発光器２１と受光器２２の設けられている位置より前に突出した状態のときには、受光器２１は発光器２２から照射された光を受光する。これによって、ロッド２０の後端部が所定の位置よりも前にあることを検知することができ、ロッド２０の先端部が接触しているダンパー膜１７の膜面の位置が所定の位置よりも内側に撓んでいるか否かを把握することができるようになっている。

インク室１３内のインクが減少すると、これに伴ってダンパー膜１７がインク室１３の内側に向かって撓みを生ずる。記録ヘッド７のノズルからインクが漏出しないためには一定の負圧がかかっていることが必要であるが、ダンパー膜１７が内側に撓むと、コイルバネ１８が反発力によってダンパー膜１７を初期位置に押し戻そうとし、これによってダンパー１２のインク室１３内及びダンパー１２から記録ヘッド７までのインク供給管９ａ内には負圧状態が発生する。他方で、ノズルから適切にインクを吐出させるためには、ダンパー１２内及びダンパー１２と記録ヘッド７との間のインク供給管９ａ内に貯留されているインクの重さによって記録ヘッド７のノズルに対して所定の圧力がかかっていることが必要とされる。そして、ダンパー１２内に一定以上のインクが貯留されている場合には、ノズルに対する適度の圧力を確保することができ、記録ヘッド７の吐出力によってインクの吐出を円滑に行うことができるが、ダンパー１２及び記録ヘッド７までのインク供給管９ａ内に発生した負圧が一定限度以上になると、記録ヘッド７によるインクの吐出力のみではインクを適切に吐出させることができない状態となる。例えば、一般に記録ヘッド７がインクを吐出することのできる吐出力は−３００Ｐａ程度であり、これ以上の負圧がかかると適切にノズルからインクを吐出することができなくなり、吐出不良を引き起こす原因となる。そこで、ノズルに対する適度の圧力を一定に保つため、膜面検知センサ１９によってダンパー膜１７の膜面位置を検知することにより、ダンパー１２内のインク残量が一定に保たれているか否かを適宜検知できるようになっている。

インク供給管９ａの途中であってダンパー１２とサブタンク１０との間には、ダンパー１２にインクを送液する送液ポンプ２３が設けられており、ダンパー１２内のインク量が一定量以下になったと判断される場合には、サブタンク１０内に貯留されているインクを強制的に送液するようになっている。なお、送液ポンプ２３としては、ダイヤフラム式ポンプ、ギア式ポンプ等各種のポンプを適用することが可能である。

また、インク供給管９ｂの途中には、メインタンク１１からサブタンク１０に対するインクの流入を制限するための供給弁２４が設けられている。供給弁２４は、例えば、ソレノイドとダイヤフラム（いずれも図示せず）とを備える電磁弁であり、ソレノイドの開閉によってダイヤフラム内に液体が流入又は流出することによって弁の開閉が行われるものである。なお、インクの流入、流出を制限するための機構はこれに限定されず、他の構造を有する各種の弁又はその他の各種機構を用いることが可能である。

また、本実施形態に用いられる記録媒体Ｐとしては、普通紙、再生紙、光沢紙等の各種紙、各種布地、各種不織布等の他、樹脂、金属、ガラス等のインク吸収性のないもの等、種々の材質からなる記録媒体Ｐが適用可能である。また、記録媒体Ｐの形態としては、ロール状、カットシート状、板状等の各種形態が適用可能である。

次に、図３を参照しつつ、本実施形態におけるインクジェットプリンタ１の制御構成について説明する。

インクジェットプリンタ１は、インクジェットプリンタ１の各部を制御する制御部２５を備えており、制御部２５には、インクジェットプリンタ１に対して電力を供給する電源２６が接続されている。

また、制御部２５には、膜面検知センサ１９からダンパー膜１７の膜面がどの程度ダンパー１２のインク室１３の内側に撓んでいるかを検知した検知結果が電気信号として送られるようになっている。制御部２５はこの検知結果に基づいてダンパー１２のインク室１３内にインクが残留しているか否かを判断し、インク室１３内にインクが残留していないと判断するときは、送液ポンプ２３を動作させてサブタンク１０内のインクをダンパー１２に供給するようになっている。

なお、膜面検知センサ１９によるダンパー膜１７の膜面の検知は、キャリッジ６が定速で移動している画像記録時に行うようになっている。キャリッジ６は、プラテン２上を往復移動しながら画像記録を行っているときには安定した画像記録を行うために一定の移動速度で移動している。しかし、画像記録時以外は、高精度の制御を行う必要がないためにキャリッジ６の移動速度を加速させたり、キャリッジ６の移動方向を転換するために減速させたりするため、キャリッジ６の移動速度が一定しない。また、記録ヘッド７のクリーニング動作を行う際には、インクの強制吸引や空吐出を行うためにインク室１２内のインク量の急激な変動が生ずる。したがって、キャリッジ６が定速で移動している画像記録時以外にダンパー膜１７の膜面の検知を行っても正確な値を得ることが期待できないためである。なお、膜面の検知自体を画像記録時にのみ行うようにしてもよいし、膜面の検知自体は常に又は所定間隔ごとに行うようにし、制御部２５が、検知結果のうち画像記録時に検知されたもののみに基づいてインク室１３内にインクが残留しているか否かの判断を行うようにしてもよい。

制御部２５は、膜面検知センサ１９から送られる信号に基づいてダンパー１２のインク室１３内にインクがないと判断すると、制御部２５は、適宜、送液ポンプ２３を動作させて、インク室１３に貯留可能な適量のインクをサブタンク１０からダンパー１２のインク室１３に送液し、ダンパー１２のインク室１３に貯留されるインク量を一定に保つようになっている。

また、制御部２５にはサブタンクセンサ２７から各サブタンク１０内のインク量についての検知結果が電気信号として送られるようになっている。制御部２５はこの検知結果からサブタンク１０内のインク残量が所定量以下であると判断するときは、供給弁２４を動作させて所定の時間だけ供給弁２４を開放し、各メインタンク１１内のインクをそれぞれ対応するサブタンク１０に供給するようになっている。なお、供給弁２４を開放する時間は、例えば、１０秒、２０秒等、予め設定されており、設定された時間だけ供給弁２４を開放する。なお、供給弁２４を開放する時間は、インクの種類等によってそれぞれ設定されていてもよい。

さらに、制御部２５は、キャリッジ駆動機構２８を制御してキャリッジ６を主走査方向に往復移動させるとともに、キャリッジ６の動作に合わせて記録媒体Ｐの搬送と停止とを繰り返し、記録媒体Ｐを間欠的に搬送方向Ｘに搬送させるように、記録媒体搬送機構２９を制御して搬送ローラ３，４を動作させるようになっている。

また、制御部２５は、記録ヘッド７を動作させて記録ヘッド７のインク流路内のインクを３０℃〜１５０℃程度に加熱するとともに、インクを１ドットが２〜２０ｐｌの微小な液滴として記録媒体Ｐ上に吐出させ所定の画像を形成させるようになっている。さらに、制御部２５は、記録媒体Ｐに着弾したインクに対して紫外線光源から紫外線を照射させるように紫外線照射装置８を制御するようになっている。

次に、本実施形態における作用について説明する。

インクジェットプリンタ１の電源２６がＯＮとなると、電源２６からインクジェットプリンタ１の各部に対して給電が行われ、記録ヘッド７を搭載したキャリッジ６がプラテン２の上方に移動する。

キャリッジ６が所定の位置に到達すると、搬送ローラ３，４によって記録媒体Ｐが搬送方向Ｘに搬送され、同時にキャリッジ６が主走査方向に沿って往復移動する。この際、記録ヘッド７のピエゾ素子に所定の電圧が印加されることによりインク流路が圧縮され、この吐出力によりダンパー１２のインク室１３内のインクが記録ヘッド７のインク流路内に引き込まれ、ノズルから所定の画像情報に基づいて所要の色のインクが吐出される。さらに、吐出されたインクに紫外線照射装置８から紫外線が照射され、これにより記録媒体Ｐに所定の画像が記録される。

記録ヘッド７からインクが吐出されると、順次ダンパー１２のインク室１３内に貯留されているインクが記録ヘッド７に供給され、インク室１３内のインクが減少する。インク室１３内のインクが減少するとこれに伴ってダンパー膜１７がインク室１３の内側に向かって撓みを生ずる。ダンパー膜１７が内側に撓むと、コイルバネ１８が反発力によってダンパー膜１７を初期位置に押し戻そうとし、これによってダンパー１２のインク室１３内及びダンパー１２から記録ヘッド７までのインク供給管９ａ内は負圧状態となっていく。ダンパー膜１７の膜面位置は随時膜面検知センサ１９によって検知され、検知結果は制御部２５に送られる。

ダンパー膜１７がコイルバネ１８に抗して所定の位置よりも内側まで撓んでいることが検知されると、インク室１３内に貯留可能な量のインクが送液ポンプ２３によってサブタンク１０から送られる。インクが適切に送られると、インク室１３内に流入したインクの圧力によりダンパー膜１７が外側に押圧され、これに伴い膜面検知センサ１９のロッド２０がダンパー膜１７に押圧されて膜面検知センサ１９の本体内部に押し込まれ、これによってダンパー膜１７の位置の変化が把握される。

また、サブタンク１０内のインクの残量は残量検知センサ１９によって検知され、サブタンク１０内のインク量が所定量よりも減少している場合には、随時供給弁２４が開放されて必要量のインクがメインタンク１１からインク供給管９ｂを介してサブタンク１０に対して供給される。これにより、サブタンク１０には常に一定量のインクが貯留されている状態となっている。

以上より、本実施形態によれば、ダンパー１２を記録ヘッド７の近傍に設けるとともにダンパー１２のインク室内に常に一定量のインクが貯留されるようになっているので、記録ヘッド７はダンパー１２から順次インクの供給を受けることができ、記録ヘッド７に供給されるインクのインク供給管９ａ内における圧力損失の影響を最小限度に抑えることができる。このため、高粘度インクを用いて画像記録を行う場合でも記録ヘッド７の吐出力によってインクを記録ヘッド７のノズルまで導き、吐出させることができる。

また、本実施形態においては、ダンパー１２に可撓性を有する材料によって形成されたダンパー膜１７を設け、このダンパー膜１７をコイルバネ１８によって初期位置に保つようになっているので、ダンパー１２内に負圧状態を発生させ、これにより記録ヘッド７のノズルからインクが漏出することを防止することができる。

なお、本実施形態においては、ダンパー１２のほかにサブタンク１０を設ける構成とし、メインタンク１１内のインクは一旦サブタンク１０に供給された後にダンパー１２に供給されるものとしたが、図４に示すように、サブタンク１０を設けず、メインタンク１１のインクをダンパー１２に直接供給するような構成としてもよい。この場合には、メインタンク１１とサブタンク１０との間の供給弁２４も必要でなくなり、装置構成が簡易となる。サブタンク１０は、一般に、記録ヘッド７及びインク供給管９ａ内が一定の負圧状態に保たれるように管理し、画像記録時以外に記録ヘッド７からインクが漏出することを防止する役割を負っているものであるが、本実施形態においてはダンパー１２のダンパー膜１７とコイルバネ１８によって記録ヘッド７及びインク供給管９ａ内の負圧状態を維持するようになっている。このため、サブタンク１０を設けない構成としてもインクが記録ヘッド７のノズルから漏出することがない。

また、本発明にかかるインクジェットプリンタ１を適用可能なインクジェットプリンタ１としては、オンデマンド方式でもコンティニュアス方式のいずれの記録ヘッド７を用いるものでも構わない。また、吐出方式としては、例えば、電気−機械変換方式（例えば、シングルキャビティー型、ダブルキャビティー型、ベンダー型、ピストン型、シェアーモード型、シェアードウォール型等）、電気−熱変換方式（例えば、サーマルインクジェット型、バブルジェット（登録商標）型等）、静電吸引方式（例えば、電界制御型、スリットジェット型等）及び放電方式（例えば、スパークジェット型等）等のうち、いずれの吐出方式の記録ヘッド７を用いるものでも構わない。

また、本実施形態では、紫外線を照射することにより硬化するインクを用いて画像記録を行うものとしたが、インクは必ずしもこれには限定されず、例えば、紫外線、電子線、Ｘ線、可視光線、赤外線等の電磁波といった紫外線以外の光を照射することにより硬化するインクであってもよい。この場合、インクには、紫外線以外の光で重合して硬化する重合性化合物と、紫外線以外の光で重合性化合物同士の重合反応を開始させる光開始剤とが適用される。また、紫外線以外の光で硬化する光硬化型のインクを用いる場合は、紫外線光源に代えて、その光を照射する光源を適用する。また、光を照射することなく硬化定着するインクを用いてもよい。この場合には紫外線照射装置を設けることが不要となる。

さらに、本実施形態においてインクジェットプリンタ１は、キャリッジ６に搭載された記録ヘッド７を主走査方向に往復移動させるとともに、記録媒体Ｐを搬送方向Ｘに搬送させながら、記録ヘッド７からインクを吐出させて、画像を形成するシリアルヘッド方式のインクジェットプリンタ１としたが、本発明に係るインクジェットプリンタ１としては、プリンタ本体に固定された記録ヘッドからインクを吐出させるとともに記録媒体を搬送させて画像を形成するラインヘッド方式のインクジェットプリンタであってもよい。

その他、本発明が上記実施の形態に限らず適宜変更可能であるのは勿論である。

次に、図５を参照しつつ、本発明に係る記録ヘッドの第二実施形態について説明する。なお、第二実施形態はダンパー内のインク量を検知する残量検知手段の構成のみ第一の実施形態と異なるものであるため、以下においては、特に残量検知手段の構成につき説明する。

本実施形態において、インクジェットプリンタ３１は、インクを吐出する記録ヘッド３２と、記録ヘッド３２にインクを供給するメインタンク３５と、メインタンク３５から送られるインクを一時的に貯留するサブタンク３４とを備えている。記録ヘッド３２とサブタンク３４との間、及びサブタンク３４とメインタンク３５との間はインク供給管３３ａ，３３ｂによって接続されており、記録ヘッド３２に順次インクが供給されるようになっている。

また、インク供給管３２ａの途中であってサブタンク３４と記録ヘッド３２との間であって、記録ヘッド３２の近傍には、第一実施形態同様、内部にインクを貯留するインク室（図示せず）を供えるダンパー３６が設けられている。

ダンパー３６のインク室の一側面には図示しない開口部が形成されており、開口部にはポリエチレンフィルム等の可撓性を有するフィルムからなるダンパー膜（図示せず）が張設されている。ダンパー膜はインクがダンパー３６に流入するとインクによって押圧され外側に撓み、逆に、インクが記録ヘッドに向かって流出することによってダンパー３６内のインク量が減少すると、これに伴って内側に撓むようになっている。

また、インク室の内部であって開口部に対向する壁面には、弾性部材としてのコイルバネ（図示せず）が、一端をダンパー膜に接するように設けられている。コイルバネは、第一実施形態と同様、ダンパー３６のインク室にインクが流入した際に所定の初期位置にダンパー膜１１を支持するようになっている。

インク供給管３３ａの途中であってダンパー３６から記録ヘッド３２までの間には、ダンパー内のインク残量を検知する残量検知手段としてダンパー３６から流出するインクの圧力の変動を検知する圧力センサ３７が設けられている。

圧力センサ３７とは、例えば、シリコン基板の上にブリッジ回路を形成し、半導体の結晶に張力や圧縮が加わると電気抵抗が変化することを利用して、圧力により変化する抵抗値を電気信号に変換して取り出すものであり、例えば、セラミックス製の圧電素子、ポリ弗化ビニリデンのような高分子系の圧電材料、ニオブ酸リチウムのような単結晶圧電材料、磁歪フェライトのような電気変換可能な圧力磁気を発生する磁歪素子、ストレインゲージのような歪みを電気変換する圧電材料等を用いて電気抵抗の変化を検知することにより圧力の変化を把握できるようになっている。

ダンパー３６内にインクが十分にあるときはインクが記録ヘッド３２に向かって流出しようとする押圧力が強く、ダンパー３６と記録ヘッド３２との間のインク供給管３３ａにかかる圧力は大きくなる。これに対して、ダンパー３６内のインク残量が少なくなると、インクが記録ヘッド３２に向かって流出しようとする押圧力が弱くなり、ダンパー３６と記録ヘッドとの間のインク供給管３３ａにかかる圧力は小さくなる。したがって、予めダンパー３６内のインク量とインク供給管３３ａにかかる圧力との関係を測定し、設定しておくことにより、圧力センサ３７によって検知された値がどの程度であるときにダンパー３６内のインクの残量がなくなっているかを判断することができるようになっている。

ダンパー３６とサブタンク３４との間にはインクを送液するための送液ポンプ３８が設けられており、ダンパー３６内のインク量が一定量以下になったと判断される場合には、サブタンク３４内に貯留されているインクを強制的に送液するようになっている。

また、インク供給管３３ｂの途中には、メインタンク３５からサブタンク３４に対するインクの流入を制限するための供給弁３９が設けられている。

また、本実施形態におけるインクジェットプリンタ３１は、第一実施形態とほぼ等しい制御部（図示せず）を備えており、制御部は、圧力センサ３７、送液ポンプ３８、供給弁３９を動作させるようになっている。また、キャリッジ６を駆動させるとともに、所定の画像信号に基づいて記録ヘッド３２からインクを吐出させ所望の画像を形成するようになっている。

なお、その他の構成は、第一実施形態のものと同様であるので、同一個所には同一符号を付してその説明を省略する。

次に、本実施形態の作用について説明する。

所定の画像信号に基づいて画像記録動作を行われ、記録ヘッド３２からインクが吐出されると、順次ダンパー３６のインク室内に貯留されているインクが記録ヘッド３２に供給される。これに伴って、インク室内のインクが減少するとダンパー膜がインク室の内側に向かって撓みを生ずる。ダンパー膜が内側に撓むと、コイルバネが反発力によってダンパー膜を初期位置に押し戻そうとし、これによってダンパー３６のインク室内及びダンパー３６から記録ヘッド３２までのインク供給管３３ａ内は負圧となっていく。

ダンパー３６と記録ヘッド３２との間のインク供給管３３ａにかかる圧力の変化は圧力センサによって検知され、インク供給管３３ａにかかる圧力が一定の圧力以下になった場合にはダンパー３６内のインク量が所定量以下であると判断されて、インク室内に貯留可能な量のインクが送液ポンプ３８によってサブタンク３４から送られる。インクが適切に送られると、ダンパー３６と記録ヘッドとの間のインク供給管３３ａにかかる圧力は大きくなり、この圧力の変化は圧力センサ３７によって検知される。なお、制御部は、予め設定された量のインクが送液されたときに送液ポンプ３８による送液を停止させるようにしてもよいし、インク供給管３３ａにかかる圧力が一定以上になったことを圧力センサ３７が検知したときに送液ポンプ３８による送液を停止させるようにしてもよい。

また、本実施形態においては、ダンパー３６を記録ヘッド３２の近傍に設けるとともにダンパー３６のインク室内に常に一定量のインクが貯留されるようになっているので、記録ヘッド３２はダンパー３６から順次インクの供給を受けることができ、記録ヘッド３２に供給されるインクのインク供給管３３ａ内における圧力損失の影響を最小限度に抑えることができる。このため、高粘度インクを用いて画像記録を行う場合でも記録ヘッド３２の吐出力によってインクを記録ヘッド３２に導き、吐出させることができる。

また、本実施形態においては、ダンパー３６に可撓性を有する材料によって形成されたダンパー膜を設け、このダンパー膜をコイルバネによって初期位置に保つようになっているので、ダンパー３６内に負圧状態を発生させ、これにより記録ヘッド３２のノズルからインクが漏出することを防止することができる。

なお、本発明が本実施の形態に限られないことは、第一の実施形態と同様である。

本発明に係るインクジェットプリンタの第一実施形態の要部を模式的に示す側面図である。 図２（ａ）は、本発明に係るインクジェットプリンタのダンパー部分の側断面図である。図２（ｂ）は、本発明に係るインクジェットプリンタのダンパー部分の正面図である。 本発明に係るインクジェットプリンタの第一実施形態の制御構成の概略を示した要部ブロック図である。 本発明に係るインクジェットプリンタの第一実施形態の一変形例を示す側面図である。 本発明に係るインクジェットプリンタの第二実施形態の要部を模式的に示す側面図である。

符号の説明

１ インクジェットプリンタ
７ 記録ヘッド
９ａ，９ｂ インク供給管
１２ ダンパー
１３ インク室
１７ ダンパー膜
１８ コイルバネ
１９ 膜面検知センサ
２０ ロッド
２１ 発光器
２２ 受光器
２３ 送液ポンプ
３７ 圧力センサ
Ｐ 記録媒体
Ｘ 搬送方向

Claims (8)

1. インクを貯留するインクタンクと、インクを吐出する記録ヘッドと、前記インクタンクから前記記録ヘッドにインクを供給するインク供給管とを備え、
   前記インク供給管の途中にインクを一時的に貯留するダンパーを設け、前記インクタンクと前記ダンパーとの間に前記ダンパーに対してインクを送液する送液ポンプを設けるとともに、
   前記ダンパー内のインク残量を検知する残量検知手段と、前記残量検知手段が前記ダンパー内のインク残量が所定量以下であると検知したときに前記インクタンク内のインクを前記ダンパーに対して送液するように前記送液ポンプを制御する制御部とを設けたことを特徴とするインクジェットプリンタ。
2. 前記ダンパーは、インクを貯留するインク室を備え、前記インク室の少なくとも一面に可撓性を有するダンパー膜を設けるとともに、前記ダンパー膜を所定の初期位置に保持する弾性部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリンタ。
3. 前記残量検知手段は前記ダンパー膜の位置を検知するフォトセンサ又は前記ダンパーから流出するインクの圧力を検知する圧力センサであることを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェットプリンタ。
4. 前記記録ヘッドは、３０℃における粘度が１０〜５００ｍＰａ・ｓの液体であるインクを加熱手段により３０〜１５０℃に加熱して、１ドットが２〜２０ｐｌの小液滴となるように吐出させることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のインクジェットプリンタ。
5. 前記インクは、光を照射することによって硬化する光硬化型インクであり、前記記録ヘッドよりも前記記録媒体の搬送方向下流側に前記記録媒体上に着弾したインクに対して光を照射する光照射装置を備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のインクジェットプリンタ。
6. 前記インクは、紫外線を照射することによって硬化する紫外線硬化型インクであり、前記光照射装置から照射される光のうち少なくとも一部は紫外線であることを特徴とする請求項５に記載のインクジェットプリンタ。
7. 前記インクは、高粘度のインクであって、カチオン重合系紫外線硬化インクであることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のインクジェットプリンタ。
8. 前記記録媒体は、インク吸収性のないものであることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のインクジェットプリンタ。

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