JP2007090785A - インクジェット記録装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 高粘度インクの温度制御を精度良く行い、インク粘度を安定化するとともに、発熱部品からの発熱対策も兼ね備えたインクジェット記録装置を提供する。
【解決手段】 メインタンク20は、第1の供給路22及び第2の供給路23を介してサブタンク21と連通している。メインタンク20には圧送ポンプ24が付設されており、圧送ポンプ24内には供給路切換手段25が設けられている。第1の供給路22は発熱部品26に接触するように配置され、第2の供給路23は近傍に発熱部品26が存在しないように配置されている。サブタンク21内にはヒータ27及び温度センサ28が付設されており、制御部11は、温度センサ28の検知結果に基づいて供給路切換手段25に制御信号を送信し、第1の供給路22又は第2の供給路23のいずれかを選択するとともに、ヒータ27のON/OFF制御を行う。
【選択図】 図2

Description

本発明は、用紙等の記録媒体にインクを吐出することによって記録を行うインクジェット記録装置に関し、特に、インクとして高粘度インクを用いるインクジェット記録装置に関する。
従来のインクジェット記録装置の構成を図7に示す。ここでは、インクジェット記録装置の一例としてカラー印刷を行うカラーインクジェットプリンタを示している。インクジェット記録装置1には、印字幅方向(図のX方向)に掛け渡されたガイド軸2に沿って往復移動可能なキャリッジ3が設けられている。キャリッジ3の移動は、図示しないキャリッジ用のモータを駆動し、モータの駆動力を伝達するプーリー4に掛けられた無端ベルト5を回転することによって行われる。キャリッジ3には、記録用のインクタンク6と、インクタンク6の下側に、インクの吐出口を下向きに向けたインクジェットヘッド7が搭載されている。
インクタンク6は、複数の色の記録材(インク)をインクジェットヘッド7から吐出できるように、複数の色のインクタンクが備えられており、本実施形態においては、ブラックのインクタンク6a、イエローのインクタンク6b、シアンのインクタンク6c、マゼンタのインクタンク6dが搭載されている。そして、各インクタンク6a〜6dは、キャリッジ3に対して着脱可能に設けられている。
インクジェットヘッド7は、インクタンク6の種類に対応して、各インクタンク6a〜6dの下側に配置され、ブラックのインクを吐出するブラック用ヘッド7a、イエローのインクを吐出するイエロー用ヘッド7b、シアンのインクを吐出するシアン用ヘッド7c、マゼンタのインクを吐出するマゼンタ用ヘッド7dで構成される。そして、各インクジェットヘッド7は着脱可能に設けられている。なお、インクタンク6とインクジェットヘッド7とは、一体的に構成しても良いし、インクタンク6とインクジェットヘッド7を分離可能に構成して、インクが無くなった時にインクタンク6だけを交換するようにしても構わない。
インクジェットヘッド7a〜7dのインクの吐出方式としては、例えば、図示しないピエゾ素子を用いてインクを押し出すピエゾ方式と、発熱体によって気泡を発生させ、圧力をかけてインクを吐出するサーマルインクジェット方式が挙げられる。
インクジェット記録装置1には、紙やプラスチックフィルム等の記録媒体の搬送行う搬送ローラ8が設けられており、記録媒体は、搬送ローラ8によって印字幅方向Xと直交する方向Yに搬送される。また、フレキシブルケーブル9は、図示しない本体背面に取り付けられた制御基板と、キャリッジ3上に搭載されたインクジェットヘッド7との間で電気信号を授受する。
このようなインクジェット記録装置においては、記録材として温度上昇に伴って低粘度化する高粘度インクを用いると、印刷された画像が滲みにくく、明瞭な印刷が行えるという利点がある。しかし、高粘度インクをそのままインクジェットヘッドから吐出すると、供給路内での流路抵抗により圧力損失が増大し、インクが正常に吐出されないなどの不具合が生じて画像品質が低下してしまう。
上記のような問題点を解決するため、従来はインク供給系をヒータ等の加熱手段を用いて加熱し、高粘度インクを低粘度化させることで、圧力損失を減少させてインクジェットヘッドへのインク供給を安定化させていた。しかしながら、例えばインクタンク内のインクを加熱した場合、インクタンクからインクジェットヘッドまでの供給路、或いはインクジェットヘッド内において流通又は滞留している間にインク温度が変化し、インク粘度も不均一となるおそれがあった。
そこで、高粘度インクの温度制御を正確に行う方法が提案されており、例えば特許文献1には、インクタンクをインクの供給源となるメインタンクと、インクジェットヘッドに供給する手前で一旦収納するサブタンクとに分け、サブタンクとインク供給路を熱伝導性の低い材質(断熱材)で構成するとともに、サブタンク及びインク供給路内に加熱手段を備えたインクジェットプリンタが提案されている。しかしながら、特許文献1で提案される装置は、加熱手段により電力が消費されるため、装置のランニングコストが高くなる。
一方、特に高速のインクジェット記録装置においては、インクジェットヘッドやキャリッジ、或いはインクを圧送する圧送ポンプ等を駆動するモータや電源回路等の発熱部品からの放熱が問題となる。発熱部品を冷却する方法としては、例えば冷却ファンを用いた冷却が考えられるが、別途冷却ファンを設けるため、部品点数や消費電力が多くなりコストアップの原因となる。また、ユーザにとって冷却ファンの風切り音が不快に感じられるという問題点もあった。
特開2003−220715号公報
本発明は、上記問題点に鑑み、高粘度インクの温度制御を精度良く行い、インク粘度を安定化するとともに、発熱部品からの発熱対策も兼ね備えたインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明は、温度上昇に伴って低粘度化する高粘度インクを吐出するインクジェットヘッドと、高粘度インクを収納するメインタンクと、前記インクジェットヘッドに供給されるインクを一時的に収納するサブタンクとから成るインクタンクと、前記サブタンク及び前記メインタンクを連結するインク供給路と、該インク供給路を介して前記メインタンクから前記サブタンクへ高粘度インクを圧送する圧送ポンプと、
前記サブタンク内のインクを加熱する加熱手段と、前記サブタンク内のインク温度を検知する温度センサと、を備えたインクジェット記録装置において、前記インク供給路は、前記インクタンク近傍の発熱部品から受ける熱の影響が異なる複数の供給路から成り、前記インク供給路を切り換える供給路切換手段と、該供給路切換手段及び前記加熱手段の駆動を制御する制御手段とが設けられており、前記制御手段は、前記温度センサの検知結果に応じて前記インク供給路の切り換え及び前記加熱手段のON/OFFを制御することを特徴としている。
また、本発明は、上記構成のインクジェット記録装置において、前記インク供給路は、少なくとも一部が前記発熱部品に接触するように配置される第1の供給路と、前記発熱部品から熱の影響を受けないように配置される第2の供給路とから成り、前記制御手段は、前記温度センサの検知温度が設定温度範囲内である場合は前記加熱手段をOFF状態にして前記第1の供給路を使用し、検知温度が設定温度範囲以下である場合は前記加熱手段をON状態にして前記第1の供給路を使用し、検知温度が設定温度範囲以上である場合は前記加熱手段をOFF状態にして前記第2の供給路を使用することを特徴としている。
また、本発明は、上記構成のインクジェット記録装置において、前記第1の供給路は、少なくとも前記発熱部品に接触する部分が金属であることを特徴としている。
本発明の第1の構成によれば、サブタンク内のインク温度に応じて複数のインク供給路を切り換えて使用することにより、高粘度インクを低粘度化する際の温度制御を容易且つ正確に行うことができ、安定したインク粘度を維持できる。また、サブタンク内の加熱手段の使用が必要最低限に抑えられ、さらに別途冷却ファン等を設けることなく発熱部品を冷却可能となるため、装置の消費電力が減少するとともに冷却ファン等を設けるスペースも不要となる。
また、本発明の第2の構成によれば、上記第1の構成のインクジェット記録装置において、サブタンク内のインク温度が設定温度範囲内である場合は第1の供給路を使用し、発熱部品からの熱を利用して高粘度インクの低粘度化を行うと同時に第1の供給路内のインクを発熱部品の冷却に利用し、インク温度が設定温度範囲以下になると発熱部品からの放熱とサブタンク内の加熱手段とを用いてインクを十分に低粘度化する。一方、発熱部品からの放熱によりインク温度が設定温度範囲以上となった場合は第2の供給路に切り換えてインク粘度を調整することができる。
また、本発明の第3の構成によれば、上記第2の構成のインクジェット記録装置において、第1の供給路の少なくとも発熱部品に接触する部分を金属とすることにより、接触部分の熱伝導率が高くなり、第1の供給路内を流通するインクと発熱部品との熱交換効率を高めることができる。
以下に本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明のインクジェット記録装置1の構成を示すブロック図である。従来例の図7と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。インクジェット記録装置1には制御部11が備えられており、制御部11には、インターフェース12、ROM13、RAM14、エンコーダ15、モータ制御回路16、及びインクジェットヘッド制御回路19等が接続されている。
インターフェース12は、例えば、図示しないパソコン等のホスト装置とデータの送受信を行う。そして、制御部11は、インターフェース12を介して受信された印刷データに基づいて各種制御回路に制御信号を出力する。
ROM13は、インクジェットヘッド7を駆動させて印刷を行う際の印刷プログラムや、後述するインク供給路の切り換えやインクの加熱を行う際の制御プログラム等を記憶している。RAM14は、制御部11がインターフェース12を介して受信した印刷データを所定の領域に格納する。
エンコーダ15は、搬送ローラ8に接続されており、搬送ローラ8の回転軸の回転変位量に応じてパルス列を出力する。制御部11は、エンコーダ15からの送信されるパルス数をカウントすることで回転量が算出し、記録媒体の送り量(記録媒体の位置)を把握する。そして、制御部11は、エンコーダ15からの信号に基づいて、モータ制御回路16及びインクジェットヘッド制御回路19に制御信号を出力する。
モータ制御回路16は、制御部11からの出力信号により記録媒体搬送用モータ17とキャリッジ移動用モータ18を駆動する。記録媒体搬送用モータ17は駆動して、搬送ローラ8の回転を行い、記録媒体を用紙幅方向Xと垂直な方向Y(図7参照)へと搬送する。また、キャリッジ移動用モータ18は駆動して、キャリッジ3をガイド軸2(図7参照)に沿って往復運動させる。
インクジェットヘッド制御回路19は、制御部11からの出力信号に基づいて、印刷データをインクジェットヘッド7へ転送し、転送された印刷データに基づいてインクジェットヘッド7からのインクの吐出を制御する。かかる制御と、記録媒体搬送用モータ17によって駆動する搬送ローラ8による記録媒体の搬送の制御と、キャリッジ移動用モータ18によるキャリッジ3のガイド軸2に沿った往復運動の制御とにより、記録媒体への印刷処理が行われる。
インクタンク6は、高粘度インクを収納するメインタンク20と、キャリッジ3に搭載されるサブタンク21とから構成され、メインタンク20内の高粘度インクは図示しないインク供給路及び圧送ポンプ(後述)を用いてサブタンク21に供給され、一時的に収納される。そして、制御部11からの出力信号に基づいてインクジェットヘッド7より記録媒体上に吐出される。
図2は、本発明のインクジェット記録装置1のインク供給機構(図1の領域S)の構成を示す模式図である。図1と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。メインタンク20とサブタンク21は、第1の供給路22と第2の供給路23から成る2本のインク供給路を介して連通されている。メインタンク20には圧送ポンプ24が付設されており、圧送ポンプ24内には、第1の供給路22と第2の供給路23の切り換えを行う供給路切換手段25が設けられている。
第1の供給路22は、少なくとも一部がキャリッジ3やインクジェットヘッド7、或いは圧送ポンプ24等を駆動するモータや電源回路等の発熱部品26に接触するように配置されている。第1の供給路22と発熱部品26との接触面は、例えば金属等の熱伝導率の高い部材で構成されており、第1の供給路22内のインクと発熱部品26との間で熱交換が可能となっている。一方、第2の供給路23は近傍に発熱部品26が存在しないように配置されている。供給路切換手段25は、制御部11からの制御信号に基づいて第1の供給路22又は第2の供給路23のいずれかを選択し、圧送ポンプ24は選択された供給路を用いてサブタンク21内にインクを供給する。
サブタンク21内にはメインタンク20から供給されたインクを加熱するヒータ27が設けられており、さらにサブタンク21内のインク温度を検知する温度センサ28が付設されている。サブタンク21とインクジェットヘッド7とはインク供給管29により連通されている。
図3は、サブタンクの構成の詳細を示す断面図である。メインタンク20(図2参照)からサブタンク21内へインクを供給する第1及び第2の供給路22、23と、サブタンク21からインクジェットヘッド7(図2参照)へインクを供給するためのインク供給管29がサブタンク21の内部から外部に突設されている。サブタンク21内にはヒータ27が配置され、サブタンク21に収納されたインク31を均一に加熱できるようになっている。サブタンク21の底面には温度センサ28が検知面を内部に向けて設けられている。サブタンク21の周囲は断熱材30で覆われており、内部に収納されたインク31が周囲の熱の影響を受けないように構成されている。
本発明においては、サブタンク21内のインク温度に基づいてメインタンク20からインクを供給する際のインク供給路を選択するとともに、必要に応じてサブタンク21内のインクを加熱する制御を行うことを特徴とするものである。即ち、サブタンク21内のインク温度が設定温度範囲内である場合は第1の供給路22を使用し、発熱部品26からの熱を利用して高粘度インクの低粘度化を行うと同時に、第1の供給路22内のインクを発熱部品26の冷却に利用する。
また、インク温度が設定温度範囲以下であり、発熱部品26からの放熱のみでは高粘度インクを十分に低粘度化できない場合は、サブタンク21内のヒータ27を用いてインクを加熱する。一方、発熱部品26からの放熱によりインク温度が設定温度以上となった場合は第2の供給路23を使用してインクの供給を行う。
これにより、高粘度インクを低粘度化する際の温度制御を容易且つ正確に行うことができ、安定したインク粘度を維持できる。また、ヒータ27の使用が必要最低限に抑えられ、さらに別途冷却ファン等を設けることなく発熱部品を冷却可能となるため、装置の消費電力を低減するとともに省スペース化も可能となる。なお、第1の供給路22は必ずしも発熱部品26に接触している必要はないが、インクと発熱部品26との熱交換効率を高めるためには少なくとも一部を接触させておくことが好ましい。また、第2の供給路23は、図2のように発熱部品26からの距離を遠ざけて熱の影響を遮断しても良いし、発熱部品26との間に断熱材を介在させても良い。
次に、本発明のインク供給機構の制御について具体的に説明する。図4は、本発明のインクジェット記録装置の状態遷移を表す模式図である。いま、温度センサ28により検知されたサブタンク21内のインク温度Tが設定温度A℃からB℃(A>B)の範囲にあるとき、第1の供給路22を使用し、ヒータ27をOFF(標準状態)とすることにより、発熱部品26からの熱を利用して最適なインク粘度が維持されている。
この標準状態から、装置の連続運転や環境温度変化によりインク温度TがA℃以上になると、制御部11は供給路切換手段25に制御信号を送信し、第1の供給路22から第2の供給路23に切り換える。即ち、第2の供給路23を使用し、ヒータ27をOFF(状態1)とすることにより、発熱部品26からの熱の影響を遮断してインク粘度の低下を抑制する。
一方、標準状態から環境温度変化によりインク温度TがB℃以下になると、制御部11はヒータ27に制御信号を送信し、ヒータ27をONにする。即ち、第1の供給路22を使用し、ヒータ27をON(状態2)とすることにより、発熱部品26からの熱に加えてヒータ27の熱を用いてインク温度を上昇させ、インク粘度の上昇を抑制する。
図5は、本発明のインクジェット記録装置の動作を示すフローチャートである。図1乃至図4を参照しながら、図5のステップに従い画像形成プロセスについて説明する。なお、ここでは図4において標準状態と状態1との間を遷移する設定温度Aを60℃、標準状態と状態2との間を遷移する設定温度Bを30℃とする。
先ず、ユーザにより画像形成が開始されると(ステップS1)、温度センサ28によりサブタンク21内のインク温度Tが検知される(ステップS2)。そして、インク温度Tが60℃以上であるか否かが判断される(ステップS3)。インク温度Tが60℃以上である場合は、状態1に遷移する必要があるため、次に第2の供給路23が選択されているか否かが判断される(ステップS4)。第2の供給路23が選択されていない場合は、制御部11から供給路切換手段25へ制御信号が送信され、第1の供給路22から第2の供給路23へ切り換えを行う(ステップS5)。一方、ステップS4において既に第2の供給路23が選択されている場合はそのまま次のステップへ進む。
次に、ヒータ27がOFF状態であるか否かが判断され(ステップS6)、ON状態である場合は、制御部11からヒータ27へ制御信号が送信され、ヒータ27をOFFにする(ステップS7)。一方、ステップS7において既にヒータ27がOFF状態である場合はそのまま次のステップへ進む。
ステップS3においてインク温度Tが60℃よりも低い場合は、標準状態又は状態2に遷移する必要があるため、次に第1の供給路22が選択されているか否かが判断される(ステップS8)。第1の供給路22が選択されていない場合は、制御部11から供給路切換手段25へ制御信号が送信され、第2の供給路23から第1の供給路22へ切り換えを行う(ステップS9)。一方、ステップS8において既に第1の供給路22が選択されている場合はそのまま次のステップへ進む。
次に、インク温度Tが30℃以下であるか否かが判断される(ステップS10)。インク温度Tが30℃以下である場合は、状態2に遷移する必要があるため、ヒータ27がOFF状態であるか否かが判断され(ステップS11)、OFF状態である場合は、制御部11からヒータ27へ制御信号が送信され、ヒータ27をONにする(ステップS12)。一方、ステップS11において既にヒータ27がON状態である場合はそのまま次のステップへ進む。
ステップS10においてインク温度Tが30℃よりも高い場合は、標準状態に遷移する必要があるため、ヒータ27がOFF状態であるか否かが判断され(ステップS13)、ON状態である場合は、制御部11からヒータ27へ制御信号が送信され、ヒータ27をOFFにする(ステップS14)。一方、ステップS13において既にヒータ27がOFF状態である場合はそのまま次のステップへ進む。
そして、圧送ポンプ24によりメインタンク20から第1の供給路22若しくは第2の供給路23を通ってサブタンク21内へインクが供給される(ステップS15)。さらに、インターフェース12を介して受信された印刷データに基づいてインクジェットヘッド7よりインクが吐出され(ステップS16)、記録媒体上の所定箇所に画像が形成される。最後に画像形成処理が終了したか否かが判断され(ステップS17)、処理が継続している場合はステップS2に戻って同様の手順を繰り返す(ステップS2〜S16)。
なお、ここでは設定温度A、Bを、標準状態と状態1或いは状態2との間の遷移の基準値として用いているが、例えば図6に示すように、3つの温度A、B、C(A>B>C、例えばA=60℃、B=45℃、C=30℃)を設定し、設定温度A以上のとき標準状態から状態1へ、設定温度B以下のとき状態1から標準状態へ遷移し、設定温度C以下のとき標準状態から状態2へ、設定温度B以上のとき状態2から標準状態へ遷移するような制御としても良い。
その他、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態においては、第1の供給路22と第2の供給路23の2本のインク供給路を切り換えてインク粘度を調整する構成としたが、発熱部品26から受ける熱の影響が異なる3本以上の供給路を設け、供給路切換手段25によりそのうちの1本をインク温度に応じて選択するような構成としても良い。
また、図1ではユーザからの入力をパソコン等の外部からインターフェース12を介して入力する構成としているが、これに限らず、インクジェット記録装置1に設けられた操作パネル等を用いて入力する構成としても構わない。また、本発明はカラーインクジェットプリンタに限らず、モノクロインクジェットプリンタにも適用できるのはもちろんである。
本発明は、温度上昇に伴って低粘度化する高粘度インクを吐出するインクジェットヘッドと、高粘度インクを収納するメインタンクと、インクジェットヘッドに供給されるインクを一時的に収納するサブタンクとから成るインクタンクと、サブタンク及びメインタンクを連結するインク供給路と、該インク供給路を介してメインタンクからサブタンクへ高粘度インクを圧送する圧送ポンプと、サブタンク内のインクを加熱する加熱手段と、サブタンク内のインク温度を検知する温度センサと、を備えたインクジェット記録装置において、インク供給路は、インクタンク近傍の発熱部品から受ける熱の影響が異なる複数の供給路から成り、インク供給路を切り換える供給路切換手段と、該供給路切換手段及び加熱手段の駆動を制御する制御手段とが設けられており、制御手段は、温度センサの検知結果に応じてインク供給路の切り換え及び加熱手段のON/OFFを制御する。
これにより、高粘度インクを低粘度化する際の温度制御をメインタンクからサブタンクへのインク供給路の切り換えにより容易且つ正確に行うことができ、安定したインク粘度を維持できるインクジェット記録装置を提供する。また、発熱部品からの放熱を利用することでサブタンク内のインクを加熱するヒータ等の使用が必要最低限に抑えられ、さらにインク供給路を介して発熱部品からインクへ放熱されるため、別途冷却ファン等を設けることなく発熱部品を冷却可能となり、装置の低ランニングコスト化、省スペース化にも貢献する。
また、インク供給路を、発熱部品に接触するように配置される第1の供給路と、発熱部品から熱の影響を受けないように配置される第2の供給路とで構成したので、温度制御及び装置の構成が一層簡単なものとなる。さらに、第1の供給路と発熱部品との接触部分を金属で構成しておけば、第1の供給路内のインクと発熱部品との熱交換をより効率良く行うことができる。
は、本実施形態のインクジェット記録装置の構成を示すブロック図である。 は、本発明のインクジェット記録装置のインク供給機構の構成を示す模式図である。 は、本発明のインクジェット記録装置に用いられるサブタンクの構成の詳細を示す断面図である。 は、本発明のインクジェット記録装置の状態遷移を表す模式図である。 は、本実施形態のインクジェット記録装置の動作を示すフローチャートである。 は、本発明のインクジェット記録装置の状態遷移の他の例を表す模式図である。 は、従来のインクジェット記録装置の構成を示す概略斜視図である。
符号の説明
1 インクジェット記録装置
3 キャリッジ
6 インクタンク
7 インクジェットヘッド
11 制御部(制御手段)
20 メインタンク
21 サブタンク
22 第1の供給路
23 第2の供給路
24 圧送ポンプ
25 供給路切換手段
26 発熱部品
27 ヒータ(加熱手段)
28 温度センサ

Claims (3)

  1. 温度上昇に伴って低粘度化する高粘度インクを吐出するインクジェットヘッドと、
    高粘度インクを収納するメインタンクと、前記インクジェットヘッドに供給されるインクを一時的に収納するサブタンクとから成るインクタンクと、
    前記サブタンク及び前記メインタンクを連結するインク供給路と、
    該インク供給路を介して前記メインタンクから前記サブタンクへ高粘度インクを圧送する圧送ポンプと、
    前記サブタンク内のインクを加熱する加熱手段と、
    前記サブタンク内のインク温度を検知する温度センサと、を備えたインクジェット記録装置において、
    前記インク供給路は、前記インクタンク近傍の発熱部品から受ける熱の影響が異なる複数の供給路から成り、前記インク供給路を切り換える供給路切換手段と、該供給路切換手段及び前記加熱手段の駆動を制御する制御手段とが設けられており、前記制御手段は、前記温度センサの検知結果に応じて前記インク供給路の切り換え及び前記加熱手段のON/OFFを制御することを特徴とするインクジェット記録装置。
  2. 前記インク供給路は、少なくとも一部が前記発熱部品に接触するように配置される第1の供給路と、前記発熱部品から熱の影響を受けないように配置される第2の供給路とから成り、前記制御手段は、前記温度センサの検知温度が設定温度範囲内である場合は前記加熱手段をOFF状態にして前記第1の供給路を使用し、検知温度が設定温度範囲以下である場合は前記加熱手段をON状態にして前記第1の供給路を使用し、検知温度が設定温度範囲以上である場合は前記加熱手段をOFF状態にして前記第2の供給路を使用することを特徴とする請求項1に記載のインクジェット記録装置。
  3. 前記第1の供給路は、少なくとも前記発熱部品に接触する部分が金属であることを特徴とする請求項2に記載のインクジェット記録装置。
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