JP2006205554A - Inkjet recorder - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インク液滴を噴出するノズルを複数個有するプリントヘッドと、前記プリントヘッドと連通しインクを密閉する密閉手段とを有するインクジェット記録装置に関するものである。 The present invention relates to an ink jet recording apparatus having a print head having a plurality of nozzles for ejecting ink droplets, and a sealing means that communicates with the print head and seals ink.
従来のインクジェット記録装置について、図6を用いて説明する。従来のインクジェット記録装置は、インク液滴を噴出するノズルを複数個有するプリントヘッド1と、インクを貯留しプリントヘッド1と連通したインクタンク11と、インクタンク11を密閉する密閉剛体容器4と、密閉剛体容器4内の圧力を検知する圧力センサ5と、密閉剛体容器4内の空気を吸引する空気吸引ポンプ6と、インクタンクのインクレベルを検知するインクレベルセンサ8aと、プリントヘッド1とインクタンク11間の経路を開閉する電磁弁10aと、密閉剛体容器4の空気の出入り口となる大気開放孔15とで構成されていた(例えば、特許文献1参照)。ここで、空気吸引ポンプ6は、インクレベルセンサ8aによりインクタンク11のインクレベルに応じた負圧値になるまで駆動を続け、負圧値は圧力センサ5により検知されていた。
A conventional ink jet recording apparatus will be described with reference to FIG. A conventional inkjet recording apparatus includes a print head 1 having a plurality of nozzles that eject ink droplets, an
また、図7に示すように、密閉剛体容器4内の負圧力によって開閉する圧力調整弁16を配設したものもあった(例えば、特許文献2参照)。この場合も、上記したように、空気吸引ポンプ6は、インクレベルセンサ8aにより、インクタンク11のインクレベルに応じた負圧値になるまで駆動を続け、負圧値は圧力センサ5により検知されていた。
Further, as shown in FIG. 7, there is also one in which a
また、空気吸引経路に、圧力計と、若干外部から空気吸引経路に空気が流入するような速度制御弁とを設け、空気吸引経路内の負圧が増大すると、速度制御弁から外部の空気を流入させ、空気吸引経路内の負圧を一定に保持する構成であった(例えば、特許文献3参照)。 In addition, a pressure gauge and a speed control valve that allows air to slightly enter the air suction path from the outside are provided in the air suction path, and when the negative pressure in the air suction path increases, external air is drawn from the speed control valve. It was the structure which made it flow in and hold | maintains the negative pressure in an air suction path | route constant (for example, refer patent document 3).
また、メインタンクとプリントヘッド間にサブタンクを設けることにより、メインタンク交換時はサブタンクのインクで印刷を行い、印刷を停止させないで連続印刷を可能にしたものもあった(例えば、特許文献4参照)。 In addition, by providing a sub-tank between the main tank and the print head, there is one that performs printing with the ink in the sub-tank when replacing the main tank, and enables continuous printing without stopping printing (for example, see Patent Document 4). ).
さらに、メインタンクがサブタンクよりも低い位置にあるため、メインタンクのインクをポンプでサブタンクに充填するものであった(例えば、特許文献3参照)。 Further, since the main tank is located at a position lower than the sub tank, the ink in the main tank is filled into the sub tank with a pump (see, for example, Patent Document 3).
図6に示した従来のインクジェット記録装置においては、大気開放孔15により、密閉剛体容器4内の負圧を保持することができず、インクが垂れたり漏れたりしないようにするためには、空気吸引ポンプ6を常時駆動させなければならなかった。印刷やインクのパージ等によるインク消費量が多い場合は、大気開放孔15をこれに比例して大きくしなければならないため、負圧の保持は一層困難となり、空気吸引ポンプ6の駆動量が増し、空気吸引ポンプ6の早期劣化を引き起こしていた。
In the conventional ink jet recording apparatus shown in FIG. 6, the
また、図7に示した従来のインクジェット記録装置においては、プリントヘッド1のメニスカスを、印刷に適した状態とするための密閉剛体容器4内の負圧力は微小であるにもかかわらず、圧力調整弁16の滑動が難しいため、開閉動作による圧力変化量が大きくなっていた。また、この不具合は、インクの消費量が多い場合は、圧力調整弁16の開口径を大きくしなければならないため、より顕著に現れていた。
In the conventional ink jet recording apparatus shown in FIG. 7, the pressure adjustment is performed even though the negative pressure in the sealed rigid container 4 for making the meniscus of the print head 1 suitable for printing is very small. Since the
さらに、若干外部から空気吸引経路に空気が流入するような速度制御弁を設けて空気吸引経路内の負圧を保持する構成では、インクの消費量に高精度に比例して空気を補充する微調整ができず、また、インクの消費量が多いときには、補充できる容量が小さいため対応できなかった。 Furthermore, in a configuration in which a speed control valve is provided so that air slightly flows from the outside into the air suction path to maintain the negative pressure in the air suction path, the air replenishment is performed in proportion to the ink consumption with high accuracy. When the ink cannot be adjusted and the amount of ink consumed is large, the capacity that can be replenished is too small to cope.
また、サブタンクを設ける構成では、サブタンク内のインク残量が所定量より少なくなると、メインタンクから直接インク補給を行っていたため、インクがフルの状態からエンプティの状態になるまでには裕度があり、負圧の安定性を損なっていた。 Further, in the configuration in which the sub tank is provided, when the ink remaining amount in the sub tank is less than the predetermined amount, the ink is directly supplied from the main tank, so there is a margin for the ink to change from the full state to the empty state. The stability of negative pressure was impaired.
本発明は、インク液滴を噴出するノズルを複数個有するプリントヘッドと連通し、インクを密閉する密閉手段と、該密閉手段内の圧力を検知する圧力検知手段と、前記密閉手段内の空気を吸引する空気吸引手段と、前記インクのレベルを検知するインクレベル検知手段とを有するインクジェット記録装置において、前記密閉手段に、空気を補充する空気補充ポンプと、前記インクを補充するインク補充手段とを配設したことを特徴とする。 The present invention communicates with a print head having a plurality of nozzles for ejecting ink droplets to seal ink, pressure detecting means for detecting pressure in the sealing means, and air in the sealing means. In an ink jet recording apparatus having an air suction means for sucking and an ink level detection means for detecting the ink level, an air replenishing pump for replenishing air to the sealing means and an ink replenishing means for replenishing the ink. It is characterized by being arranged.
また、前記空気補充ポンプが、ロータリーポンプからなることを特徴とする。 Further, the air replenishing pump is a rotary pump.
また、前記空気補充ポンプが、0.15ml単位で空気を補充する手段を有し、かつ60ml/minの流量を得られる容量を有することを特徴とする。 Further, the air replenishing pump has means for replenishing air in units of 0.15 ml, and has a capacity capable of obtaining a flow rate of 60 ml / min.
また、前記空気補充ポンプを、前記圧力検知手段の出力に基づき制御することを特徴とする。 The air replenishing pump is controlled based on the output of the pressure detecting means.
また、前記インク補充手段を、前記インクレベル検知手段の出力に基づき制御することを特徴とする。 Further, the ink replenishing means is controlled based on the output of the ink level detecting means.
本発明によれば、密閉手段内の負圧力を高精度に調整し、プリントヘッドのメニスカスを、印刷に最適な状態に維持することができる。 According to the present invention, the negative pressure in the sealing means can be adjusted with high accuracy, and the meniscus of the print head can be maintained in an optimum state for printing.
また、空気吸引手段さらには空気補充ポンプの駆動量を低減させ、装置の長寿命化を図ることができる。 Further, the driving amount of the air suction means and the air replenishment pump can be reduced, and the life of the apparatus can be extended.
以下、図面を参照して本発明の実施例について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明にかかるインクジェット記録装置の構成例を示す。図1において、プリントヘッド1は、インク液滴を噴出するノズルを複数個備えている。また、プリントヘッド1と連通し、インクが貯留されたメインタンク2と、メインタンク2とプリントヘッド1のインク供給路間にサブタンク3とが配設されている。サブタンク3は、密閉手段である密閉剛体容器4により密閉され大気の出入りを閉ざしている。また、密閉剛体容器4には、密閉剛体容器4内の空間の圧力を検知する圧力検知手段である圧力センサ5と、密閉剛体容器4内の空気を吸引する空気吸引手段である空気吸引ポンプ6と、密閉剛体容器4内に空気を補充する空気補充ポンプ7とが接続されている。さらに、サブタンク3のインクレベル検知手段であるインクレベルセンサ8aと、消費分のインクをサブタンク3に補充する、インク補充ポンプ9と、メインタンク2のインクレベル検知手段であるインクレベルセンサ8b、プリントヘッド1とサブタンク3との経路を開閉する電磁弁10aとで構成されている。
FIG. 1 shows a configuration example of an ink jet recording apparatus according to the present invention. In FIG. 1, the print head 1 includes a plurality of nozzles that eject ink droplets. A
プリントヘッド1のメニスカスが、印刷に適した負圧の状態になるように、空気吸引ポンプ6または空気補充ポンプ7の駆動を制御することにより、密閉剛体容器4内の圧力を調整する。これによりに、常に安定したメニスカスが形成される。
The pressure in the sealed rigid container 4 is adjusted by controlling the drive of the
メインタンク2とサブタンク3には、インクを大気から遮断し、空気の透過を防止するガスバリア性と、負圧を作りやすくするための可とう性を有するタンクを用いることが望ましい。
As the
電磁弁10aは、所定の圧力を受けたときのみ開き、装置の電源を切った時には、閉じることにより、負圧制御しなくてもプリントヘッド1からのインクの垂れや空気の浸入を防止できる。
The
インクの消費により、密閉剛体容器4内の負圧が高くなり、サブタンク3の圧力水頭とプリントヘッド1の圧力水頭の水頭差が小さくなった場合は、インクレベルを一定に保つために、インク補充ポンプ9を介してメインタンク2からサブタンク3にインクを補充する。また、サブタンク3のインク量は、インクレベルセンサ8aによりインク補充ポンプ9を駆動して制御する。
When the negative pressure in the sealed rigid container 4 is increased due to the consumption of ink and the head difference between the pressure head of the sub tank 3 and the pressure head of the print head 1 is reduced, the ink is replenished to keep the ink level constant. Ink is replenished from the
また、サブタンク3内のインク量が少なくなると、密閉剛体容器4内の圧力が低くなるため、空気補充ポンプ7を駆動し、必要以上に低くなるのを防止する。一方、インクがサブタンク3内に供給されると、密閉剛体容器4内の圧力は高くなるので、この圧力を緩和するために空気吸引ポンプを駆動する。
Further, when the amount of ink in the sub-tank 3 is reduced, the pressure in the sealed rigid container 4 is lowered, so that the
空気吸引ポンプ6および空気補充ポンプ7を駆動して、圧力センサ5により密閉剛体容器4内の圧力を制御し最適化する。つまり、インクの消費による圧力変動を、空気補充ポンプ7およびインク補充ポンプ9を使用することで、容量に制約されず、かつ高精度に制御できた。
The
空気吸引ポンプ6、空気補充ポンプ7およびインク補充ポンプ9は、それぞれ駆動量を可変かつ経路を封止可能な構造とすることが望ましい。つまり、空気吸引ポンプ6と空気補充ポンプ7は、密閉剛体容器4内の空気と外部の大気とを直接導通させず、チューブ14を介して常に圧力を調整する。また、インク補給ポンプ9は、メインタンク2とサブタンク3を直接導通させず、チューブ14を介して常にインクを補充することが望ましい。
The
上記実施例を達成するポンプとしては、弁構造が無く、大容量でかつ高精度な制御が可能であるロータリーポンプが特に好ましい。ロータリーポンプは、図5に示すように、ローター12と、ローター12に沿って湾曲形成されたガイド13と、ローター12とガイド13との間に挿通されたチューブ14と4個のローラー12aとからなる。ローター12は、矢印方向に回転することにより、弾性のあるチューブ14の一点をローラー12aで押し潰し、ローラー12aをそのまま移動させてチューブ14内部の流体(ここでは、空気もしくはインク)を矢印方向に搬送する。ローラー12aが移動した後、押し潰された箇所は、チューブ14の復元力によって元の形状に戻る。その際にチューブ14内部には真空が発生するので、次の流体を吸引することができる。ロータリーポンプはこの動作を連続的に行うことで、吸引・搬送というポンプ機能を実現したものである。密閉剛体容器4内の空気と外部の大気とを直接導通させずに、吸引または補充が可能であるため特に望ましい。インク補給ポンプとして使用する際は、インク耐性があるチューブを選択する。容量を大きくする場合は、ローラー12aが2個のものを選択することもできる。例えば、(株)ウエルコ製の高性能チューブポンプWPX−1、ギヤードモータM(回転数35〜150min−1)、チューブサイズ3.2(内径3.2×外径6.4mm)を使用することができる。
As a pump that achieves the above embodiment, a rotary pump that does not have a valve structure and that can be controlled with high capacity and high accuracy is particularly preferable. As shown in FIG. 5, the rotary pump includes a
インク吐出量30pl、ノズル数192個、プリントヘッド数20個、駆動周波数30kHzおよび印刷密度25%の条件で印刷を行った場合は、下式に示す空気量を補充する場合が生じる。 When printing is performed under the conditions of an ink discharge amount of 30 pl, 192 nozzles, 20 print heads, a drive frequency of 30 kHz, and a print density of 25%, the air amount shown in the following formula may be replenished.
また、プリントヘッド1のメニスカスに作用する圧力変動を低減するためには、密閉剛体容器4内の体積変化を低減する必要がある。空気補充ポンプ7は、より微小量の空気を補充できることが望ましい。上記ポンプは、ローター12、1回転当たりで0.6mlの流量があるため、回転数を35min−1とした場合は、21ml/min.となる。さらにローラー12aが4個あるポンプを使用すると、制御可能な最少量は0.6/4=0.15(ml)となるため、0.15ml単位で空気を補充できる。
In order to reduce the pressure fluctuation acting on the meniscus of the print head 1, it is necessary to reduce the volume change in the sealed rigid container 4. It is desirable that the
サブタンク3内のインク量200ml、密閉剛体容器4の容量を900mlとした場合、密閉剛体容器4内に0.15ml空気を補充したときの圧力変動は、次式からおよそ22Paである。これは印字を行うに際し、許容できる圧力変動の範囲である±100Pa以内であるため好ましい。 When the ink amount in the sub tank 3 is 200 ml and the capacity of the sealed rigid container 4 is 900 ml, the pressure fluctuation when the air is filled in the sealed rigid container 4 is approximately 22 Pa from the following equation. This is preferable because it is within ± 100 Pa, which is an allowable pressure fluctuation range when performing printing.
また、圧力センサ5の分解能は10Paであった。 Further, the resolution of the pressure sensor 5 was 10 Pa.
上記のように、空気補充ポンプ7は、0.15ml単位で空気を補充できる手段を有し、かつ60ml/minの流量を得られる容量を有するものが好ましい。
As described above, the
また、密閉剛体容器4内の空気層は、脈動を緩和するのに十分な容積を有することが望ましい。また、インク補給ポンプ9の補充量は、プリントヘッド1のメニスカスが、印刷に最適な負圧を保つことができる最大量とするとよい。さらに、インク補充の際の脈動伝達を防ぐために、メインタンク2からサブタンク3へインクを補給する向きと、サブタンク3からプリントヘッド1へインクを供給する向きを相反する構成にするとよい。
Moreover, it is desirable that the air layer in the sealed rigid container 4 has a sufficient volume to alleviate pulsation. Further, the replenishment amount of the
メインタンク2のインクレベルは、インクレベルセンサ8bにより検知する。メインタンク2のインクがエンプティになったらメインタンク2を交換する。メインタンク2の交換時には、インク補給ポンプ9を封止し、サブタンク3のインクのみで印刷を行う。インクレベルセンサ8aを複数配置してインクレベルに応じた負圧とし、プリントヘッド1のメニスカスを常に安定にすることが好ましい。
The ink level of the
上記の実施形態では、サブタンク3にガスバリア性と可とう性を有する袋を用いて、インクを空気から遮断する構成としたが、図2に示すように、インクを密閉剛体容器4に直接保持する構成としても、上記実施例と同等の効果が得られる。ただし、プリントヘッド1を高周波駆動した時に、インクの溶存空気が気泡となってプリントヘッド1内に滞留することにより不吐出が発生する場合があるので、インクは空気を遮断する構成とすることがより望ましい。この不吐出を軽減するために、あらかじめ脱泡または脱気したインクを使用する場合は、図1のようにサブタンク3を設けた構成とした方が、インクを空気から遮断できるため望ましい。 In the above embodiment, a bag having gas barrier properties and flexibility is used for the sub tank 3 to block the ink from the air. However, as shown in FIG. 2, the ink is directly held in the sealed rigid container 4. Even in the configuration, the same effect as in the above embodiment can be obtained. However, when the print head 1 is driven at a high frequency, there may be a case where non-ejection occurs due to the dissolved air in the ink becoming bubbles and staying in the print head 1, so that the ink may be configured to block air. More desirable. In order to reduce this non-ejection, when using defoamed or deaerated ink in advance, it is desirable to provide the sub-tank 3 as shown in FIG. 1 because the ink can be shielded from the air.
また、上記の実施形態では、インクレベルが一定になるようにインクを補充する構成としたが、図3に示すように、メインタンク2を取り外し、インクレベルを段階分けすることにより、インクレベルに応じた圧力設定を行う構成としても、上記実施形態と同等の効果が得られる。ただし、メインタンク2から常時インクを補充し、インクレベルを一定に制御するサブタンク3を配置した構成の方が、常に印刷時のインクを確保することができ、連続印刷が可能であり、かつ、サブタンク3を小容量にすることができるという点で優れているため、メインタンク2を設け、サブタンク3のインクレベルを一定に制御することがより望ましい。
Further, in the above embodiment, the ink is replenished so that the ink level becomes constant. However, as shown in FIG. 3, the
上記した実施形態では、メインタンク2を交換することによりインクを補給する構成としたが、サブタンク3の交換またはサブタンク3と密閉剛体容器4を一体として交換した場合でも上記実施形態と同等の効果が得られる。ただし、サブタンク3の交換またはサブタンク3と密閉剛体容器4一体としての交換よりも、メインタンク2を交換する方が容易であるため、メインタンク2を交換することが望ましい。
In the above-described embodiment, the ink is replenished by replacing the
また、上記した実施形態では、インクレベルセンサ8aによりインクを補充する構成としたが、圧力センサ5によりインクを補充する構成としても上記実施形態と同等の効果が得られる。ただし、圧力センサ5によるセンシングよりも、インクレベルセンサ8aを用いたインク補充の方が、水頭差を正確に保つことができ、プリントヘッド1のメニスカスを適正な負圧に調整することができるため、インクレベルセンサ8aを配設することが望ましい。
In the above-described embodiment, the ink is replenished by the
さらに、上記した実施形態では、インク補給ポンプ9を経路封止可能な構成としたが、図4に示すように、電磁弁10bと経路封止可能でないインク補給ポンプ9を組み合わせる構成としても上記実施形態と同等の効果が得られる。ただし、より簡素化するためには、電磁弁10bを取り除き、封止可能なインク補給ポンプ9を配設することが望ましい。
Further, in the above-described embodiment, the
本発明によれば、大気開放孔15や圧力調整弁ではなく、空気補充ポンプ7を配設することで空気吸引ポンプ6の駆動量を低減できるため、装置が長寿命化した。また、密閉剛体容器4内の負圧を高精度に制御できるため、プリントヘッド1のメニスカスを印刷に最適な状態に安定して保つことが容易になった。
According to the present invention, since the driving amount of the
さらに、インク補充ポンプ9を配設することで、空気補充ポンプ7の駆動量を低減できるため、装置がより長寿命化した。また、常にインク量を検知し、インク消費分のインクを補充することにより、プリントヘッド1のメニスカスを印刷に最適な状態に安定して保つことが容易になった。
Furthermore, since the
また、本発明によれば、インクの大気への開放部が、インク液滴を噴出するプリントヘッド1のノズルのみであるため,インクと空気との接触を防止できる。このため、あらかじめ使用するインクを脱泡または脱気した場合に特に有効である。 Further, according to the present invention, the only part of the ink that is open to the atmosphere is the nozzle of the print head 1 that ejects ink droplets, so that contact between the ink and air can be prevented. For this reason, it is particularly effective when the ink used in advance is degassed or degassed.
1 プリントヘッド
2 メインタンク
3 サブタンク
4 密閉剛体容器
5 圧力センサ
6 空気吸引ポンプ
7 空気補充ポンプ
8a インクレベルセンサ
8b インクレベルセンサ
9 インク補充ポンプ
10a 電磁弁
10b 電磁弁
11 インクタンク
15 大気開放孔
16 圧力調整弁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
2. The ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein the ink replenishing means is controlled based on an output of the ink level detecting means.
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