JP2006027166A - Image formation device and ink cartridge - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インクジェットによる画像形成装置及びインクカートリッジに関する。 The present invention relates to an inkjet image forming apparatus and an ink cartridge.
インクジェットによる画像形成装置において、記録部(画像形成部)のヘッドは、吐出口からインクを重力により漏れ出ないようにすべく、インクの毛管力により吐出口にメニスカスを形成し保持している。そのため、メニスカスが壊れた場合には、吐出口内が負圧であるとインクが漏れ出しにくいという特徴がある。また、吐出性において、安定して吐出するには一定範囲の負圧が必要である。
従って、その負圧を一定に保つ必要があるが、負圧には、ヘッドがインクを吐出しインクタンク内のインクが消費されることで、水頭が低くなり負圧が大きくなる変動要因がある。
In an ink jet image forming apparatus, a head of a recording unit (image forming unit) forms and holds a meniscus at a discharge port by the capillary force of the ink so that ink does not leak from the discharge port due to gravity. Therefore, when the meniscus is broken, there is a feature that ink is difficult to leak out if the inside of the discharge port is a negative pressure. Further, in terms of dischargeability, a certain range of negative pressure is required for stable discharge.
Therefore, it is necessary to keep the negative pressure constant. However, the negative pressure has a variation factor that the head is ejected and the ink in the ink tank is consumed, so that the water head is lowered and the negative pressure is increased. .
このような問題に対し、特許文献1には、インクタンクを上下動させ、ヘッドとの水頭圧を変えることによって、負圧調整を行う方式を用いた画像形成装置に関する技術が開示されている。これによれば、どのような特性のインクを使用しても正常なインク吐出を得ることが可能である。
To deal with such a problem,
また、特許文献2には、多孔質部材の毛管力を利用した方式のインクジェットプリンタに関する技術が開示されている。これによれば、第1及び第2のインク吸収体の各当接箇所が乾燥した場合に、各当接箇所にインクを強制的に充填して、乾燥状態から確実に回復させることが可能である。
上記に示した従来技術においては、インクタンクやヘッドにインクを供給する流路を駆動機構に設置し、モーターなどの動力源により駆動させる構成であった。この構成は大がかりな構成であるため、以下に示す問題があった。
(イ)装置の構成が複雑で、しかも電気的な制御を行うために、ソフトウェアや電気回路、更には、それらを動作させるための電力が必要である。
近年においては、電気機器によるエネルギーの消費は重要視すべき課題であり、装置の省電力化によって、この課題を解決しなければならない。特に、インクジェット方式の装置は小型化が進んでいるが、半導体(MPU、メモリ等)の動作による発熱を放熱する機構が十分でない場合が多かった。そのため、放熱ファンなどの放熱機構を確保するために、あるいは、装置内部に熱が籠もってしまうのを避けるために、必要以上に装置を大きく設計する必要があった。
The prior art described above has a configuration in which a flow path for supplying ink to an ink tank or a head is installed in a drive mechanism and driven by a power source such as a motor. Since this configuration is a large configuration, there are the following problems.
(A) The configuration of the apparatus is complicated, and in order to perform electrical control, software, an electric circuit, and electric power for operating them are required.
In recent years, the consumption of energy by electrical equipment is an important issue, and this issue must be solved by reducing the power consumption of the apparatus. In particular, although the ink jet apparatus has been miniaturized, a mechanism for radiating heat generated by the operation of a semiconductor (MPU, memory, etc.) is often insufficient. Therefore, in order to secure a heat dissipation mechanism such as a heat radiating fan, or to prevent heat from being trapped inside the apparatus, it is necessary to design the apparatus larger than necessary.
(ロ)また、カラープリンタ装置において、各色のインクタンクに対して負圧調整機構を個別に備えていないことにより、印刷品質にムラが生じていた。
特に、近年のカラープリンタ装置は、元の画像に対する再現性が高く要求されている。しかしながら、各色のインクタンクに対して従来の負圧調整機構(各色インクタンクに対するモーター等の動力源、等)を備えると、装置が大がかりなものとなってしまうという問題があった。そのため、できる限り単純な機構を採用することにより、コストの増加を抑える必要がある。
(B) Further, in the color printer apparatus, since the negative pressure adjusting mechanism is not individually provided for the ink tanks of the respective colors, the print quality is uneven.
In particular, recent color printer apparatuses are required to have high reproducibility with respect to original images. However, if a conventional negative pressure adjusting mechanism (a power source such as a motor for each color ink tank) is provided for each color ink tank, there is a problem that the apparatus becomes large. Therefore, it is necessary to suppress an increase in cost by adopting a mechanism as simple as possible.
本発明は上記事情を鑑みてなされたものであり、電気的な動力源を必要としない負圧調整機構により、装置の簡素化、省電力化、低価格化を図る、インクジェットによる画像形成装置及びインクカートリッジを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an inkjet image forming apparatus that simplifies the apparatus, saves power, and reduces the cost by a negative pressure adjustment mechanism that does not require an electric power source. An object is to provide an ink cartridge.
前記課題を解決するために、請求項1記載の発明は、インクジェットによる画像形成装置であって、下方向へインクを吐出するように配置された吐出口を有し、前記吐出口よりインクを吐出するインクヘッドと、前記インクヘッドにインクを供給するインク供給用貯蔵部と、を有し、前記インク供給用貯蔵部内のインク液面に変動が生じると、弾性体の付勢により前記インク供給用貯蔵部の位置を変化させ、該インク液面と前記吐出口との距離を一定に保つ負圧調整機構を有することを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
請求項2記載の発明は、前記インク供給用貯蔵部は、インクカートリッジと分離しているインクタンクであることを特徴とする。
The invention according to
請求項3記載の発明は、前記インク供給用貯蔵部は、インクカートリッジを兼ねていることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, the ink supply storage unit also serves as an ink cartridge.
請求項4記載の発明は、複数色のインクを用いて画像形成を行う画像形成装置であって、前記複数色のインクの各々に対して前記負圧調整機構を有することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus for forming an image using a plurality of color inks, wherein the negative pressure adjusting mechanism is provided for each of the plurality of color inks.
請求項5記載の発明は、前記負圧調整機構は、前記インク供給用貯蔵部の外壁部に弾性体が設けられていることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, the negative pressure adjusting mechanism is characterized in that an elastic body is provided on an outer wall portion of the ink supply storage portion.
請求項6記載の発明は、外壁部に位置の調整を行う弾性体を設けたことを特徴とする。 The invention described in claim 6 is characterized in that an elastic body for adjusting the position is provided on the outer wall portion.
本発明によれば、以下の説明から明らかなように、電気的な動力源を必要としない負圧調整機構により負圧を一定に保っているので、装置の簡素化、省電力化、低価格化を図ることが可能となる。 According to the present invention, as will be apparent from the following description, the negative pressure is kept constant by the negative pressure adjusting mechanism that does not require an electric power source, so that the device can be simplified, power-saving, and low cost. Can be achieved.
以下に、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
図1は、本発明の実施形態であるインクジェット方式により画像形成を行う画像形成装置の斜視図である。
インクジェット記録装置20において、搬送機構3によって記録媒体4(例えば、用紙)が搬送され、キャリッジ1が往復動作(走査)することにより、該キャリッジに搭載されたインクヘッド5からのインクを記録媒体4に吐出し、画像を形成する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a perspective view of an image forming apparatus that forms an image by an ink jet system according to an embodiment of the present invention.
In the ink
図2は、インクジェット方式により画像形成を行う画像形成装置における負圧調整機構の概略を示した図である。
カートリッジホルダ(図示しない)に設置されたカートリッジ2内のインクは、インク流路9aを経由して、インク供給用貯蔵部であるインクタンク6に流れていく。また、インクタンク6内のインクは、インク流路9bを経由して、キャリッジ1に流れていき、該キャリッジに搭載されたインクヘッド5の吐出口5aからインクを吐出する。
ここで、インクタンク6内部のインクが消費されると、インクタンク全体の質量変化(軽くなる)により、弾性体(スプリング7a)の付勢により、台10上のインクタンク6が上がり、水頭差Hが一定になるように保つ。
逆に、カートリッジ2からインクがインクタンク6に補充されると、インクタンク6全体の質量変化(重くなる)により、インクタンク6が下がり、水頭差Hが一定になるように保つ。
FIG. 2 is a diagram showing an outline of a negative pressure adjusting mechanism in an image forming apparatus that forms an image by an inkjet method.
The ink in the
Here, when the ink in the ink tank 6 is consumed, the ink tank 6 on the table 10 is raised by the urging of the elastic body (spring 7a) due to the mass change (lightening) of the entire ink tank, and the water head difference Keep H constant.
Conversely, when ink is replenished from the
また、図2では、インクタンクとインクカートリッジとが分離した構成において、本発明を適用しているが、インクカートリッジ内部のインク貯蔵部からキャリッジ1にインクが直接供給される例もある。この場合は、台10上にインクカートリッジを載せればよい。
In FIG. 2, the present invention is applied in a configuration in which the ink tank and the ink cartridge are separated. However, there is an example in which ink is directly supplied to the
なお、上記に示した負圧調整機構は、カラー画像形成装置の場合には、各色のインクタンク毎に適用することも可能である。
(1)各色のインク消耗の度合いが同じである場合には、1つの負圧調整機構で十分である。
一方で、各色インクの消耗の度合いが異なる場合、
(2)例えば、黒色インクと、その他の各色インクが異なる場合には、黒色インク用の負圧調整機構と、その他各色用の負圧調整機構を設ければよい。
(3)例えば、全ての色のインク消耗度合いが異なる場合には、各色に対して負圧調整機構を設ければよい。
In the case of a color image forming apparatus, the negative pressure adjusting mechanism described above can also be applied to each color ink tank.
(1) When the degree of ink consumption of each color is the same, one negative pressure adjustment mechanism is sufficient.
On the other hand, when the degree of consumption of each color ink is different,
(2) For example, when black ink and other color inks are different, a negative pressure adjusting mechanism for black ink and a negative pressure adjusting mechanism for other colors may be provided.
(3) For example, when the ink consumption levels of all colors are different, a negative pressure adjustment mechanism may be provided for each color.
図3は、インクジェット方式により画像形成を行う画像形成装置におけるインクタンクのインク消費量と負圧との関係を示した図である。
図の実線で示したものが、インクタンクの負圧とインク消費量との関係を示したものであり、インク消費量に伴う「圧力変動曲線」と呼ばれるものである。
図3の「吐出可能範囲」について説明する。
図2において、吐出口5の近傍のインク水滴が、該インク水滴に作用する重力によってインク漏れを起こさないようにするためには、該重力に逆らう上向きの力(負圧)が該インク水滴に作用する必要がある。その負圧の値の下限(絶対値の下限)は、該インクの質量密度や吐出口5の大きさ、等に依存するが、概ね、−10〜−20mmAq程度である。
また、インク水滴の重力に対して、負圧が大きすぎると、インクを吐出することができなくなる。その上限(絶対値の上限)は、前記下限と同様に、該インクの質量密度や吐出口5の大きさ、等に依存するが、概ね、−110〜−120mmAq程度である。
すなわち、負圧が、図3に示す前記下限及び上限の範囲内である場合に、インクを吐出することが可能である。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the ink consumption of the ink tank and the negative pressure in the image forming apparatus that performs image formation by the ink jet method.
The solid line in the figure shows the relationship between the negative pressure of the ink tank and the ink consumption, and is called a “pressure fluctuation curve” accompanying the ink consumption.
The “dischargeable range” in FIG. 3 will be described.
In FIG. 2, an upward force (negative pressure) against the gravity is applied to the ink droplets so that the ink droplets in the vicinity of the ejection port 5 do not cause ink leakage due to the gravity acting on the ink droplets. Need to work. The lower limit of the negative pressure value (the lower limit of the absolute value) depends on the mass density of the ink, the size of the ejection port 5, and the like, but is generally about -10 to -20 mmAq.
Also, if the negative pressure is too large with respect to the gravity of the ink water droplets, ink cannot be ejected. The upper limit (the upper limit of the absolute value) depends on the mass density of the ink, the size of the ejection port 5 and the like, as in the case of the lower limit, but is generally about −110 to −120 mmAq.
That is, ink can be ejected when the negative pressure is within the lower and upper limits shown in FIG.
次に、図3の「圧力変動曲線」について、説明する。
(1)圧力変動曲線の左側部分(右肩下がりの部分)
インクタンク6に十分なインクが入っている状態で、インクが消費されると、インクタンク6の水面が下がり、水頭差Hは大きくなる。なお、水頭差Hと負圧との関係は比例関係にある。この段階では、インクタンクに入っているインクの量が十分に多いため、弾性体であるスプリング7は、ある程度のインクが消費されるまで(所定の負圧になるまで)、縮んだ状態である。
Next, the “pressure fluctuation curve” in FIG. 3 will be described.
(1) The left part of the pressure fluctuation curve
When ink is consumed in a state where there is sufficient ink in the ink tank 6, the water surface of the ink tank 6 falls and the water head difference H increases. The relationship between the water head difference H and the negative pressure is proportional. At this stage, since the amount of ink contained in the ink tank is sufficiently large, the spring 7 which is an elastic body is in a contracted state until a certain amount of ink is consumed (until a predetermined negative pressure is reached). .
(2)圧力変動曲線の中央部分(横ばいの部分:水頭差一定範囲)
インクタンク6内部のインクがある程度消費され、インクタンク6全体が軽くなると、弾性体(スプリング7a)の復元力により付勢される、すなわち、インクタンク6は、上方向に動くが、インクタンク6全体の重力と弾性体の復元力とが釣り合うような弾性体を用いることにより、インク消費量の増加に伴う負圧の変化が起きないようにしている。
なお、本実施例では、この負圧を、前記吐出可能範囲内の値(例えば、−100mmAq)に設定している。
また、実際の動作においては、図3に示す水頭差一定範囲内(負圧一定範囲内)において動作するのが好ましく、本実施例でも、常に負圧が一定になるようにインクタンク6内部のインク量を調整している。
(2) Central part of the pressure fluctuation curve (flat part: constant head differential range)
When the ink in the ink tank 6 is consumed to some extent and the entire ink tank 6 becomes light, it is biased by the restoring force of the elastic body (spring 7a), that is, the ink tank 6 moves upward, but the ink tank 6 By using an elastic body in which the overall gravity and the restoring force of the elastic body are balanced, a change in negative pressure accompanying an increase in ink consumption is prevented.
In this embodiment, the negative pressure is set to a value within the dischargeable range (for example, −100 mmAq).
Further, in actual operation, it is preferable to operate within a fixed head differential range (within a constant negative pressure range) shown in FIG. 3, and also in this embodiment, the internal pressure of the ink tank 6 is always constant so that the negative pressure is constant. The ink amount is adjusted.
(3)圧力変動曲線の右側部分(右肩下がりの部分)
さらに、インクタンク6内部のインクが消費されると、スプリング7は縮んだ状態から完全に復元される(自然長の状態になる)ことにより、あるいは、スプリング7の付勢を制限するストッパーにより、インクタンク6は上方向へ移動せず、水頭差Hのみが大きくなる。すなわち、負圧が大きくなる。
(3) The right part of the pressure fluctuation curve
Further, when the ink in the ink tank 6 is consumed, the spring 7 is completely restored from the contracted state (becomes a natural length state) or by a stopper that restricts the bias of the spring 7. The ink tank 6 does not move upward, and only the water head difference H increases. That is, the negative pressure increases.
なお、上記に示した実施の形態は、本発明の好適な実施形態の一例である。しかしながら、本発明の実施形態はこれらに限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、様々な変形が可能である。以下に、変形実施例を示す。 The embodiment described above is an example of a preferred embodiment of the present invention. However, the embodiments of the present invention are not limited to these, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. In the following, a modified embodiment is shown.
(変形例)
図4を用いて、本発明の変形実施例を説明する。
図2で示したのと同様に、カートリッジ2内のインクは、インク流路9aを経由して、インク供給用貯蔵部であるインクタンク6に流れていく。また、インクタンク6内のインクは、インク流路9bを経由して、キャリッジ1に流れていき、該キャリッジに搭載されたインクヘッド5の吐出口5aからインクを吐出する。
ここで、インクタンク6内部のインクが消費されると、インクタンク全体の質量変化(軽くなる)により、インクタンク6の外壁部に設けられた弾性体(樹脂板バネ7b)の付勢によりインクタンク6全体が上がり、水頭差Hが一定になるように保つ。
逆に、カートリッジ2からインクがインクタンク6に補充されると、インクタンク6全体の質量変化(重くなる)によりインクタンク6が下がり、水頭差Hが一定になるように保つ。
(Modification)
A modified embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the same manner as shown in FIG. 2, the ink in the
Here, when the ink in the ink tank 6 is consumed, the ink is biased by the elastic body (
Conversely, when ink is replenished from the
また、前記弾性体(樹脂板バネ7b)は、前記変形例の如くインクタンク6の外壁部に設けるだけでなく、インク供給用貯蔵部を備えるインクカートリッジの外壁部に設けてもよい。
Further, the elastic body (
1 キャリッジ
2 インクカートリッジ
3 搬送機構
4 記録媒体(用紙等)
5 インクヘッド
5a 吐出口
6 インクタンク
7a スプリング
7b 樹脂板バネ
8 キャップ
9a,9b インク流路
10 台
20 インクジェット記録装置
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF SYMBOLS 5
Claims (6)
下方向へインクを吐出するように配置された吐出口を有し、前記吐出口よりインクを吐出するインクヘッドと、
前記インクヘッドにインクを供給するインク供給用貯蔵部と、を有し、
前記インク供給用貯蔵部内のインク液面に変動が生じると、弾性体の付勢により前記インク供給用貯蔵部の位置を変化させ、該インク液面と前記吐出口との距離を一定に保つ負圧調整機構を有することを特徴とする画像形成装置。 An image forming apparatus using inkjet,
An ink head having a discharge port arranged to discharge ink in a downward direction and discharging ink from the discharge port;
An ink supply storage for supplying ink to the ink head,
When the ink liquid level in the ink supply storage unit changes, the position of the ink supply storage unit is changed by the urging of the elastic body, and the distance between the ink liquid level and the discharge port is kept constant. An image forming apparatus having a pressure adjusting mechanism.
前記複数色のインクの各々に対して前記負圧調整機構を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の画像形成装置。 An image forming apparatus that forms an image using a plurality of colors of ink,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the negative pressure adjusting mechanism is provided for each of the plurality of colors of ink.
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JP2004211536A JP2006027166A (en) | 2004-07-20 | 2004-07-20 | Image formation device and ink cartridge |
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