JP2007130821A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 記録ヘッドに供給されるインクの脱気性能を向上させる。また、キャリッジの往復動作によるインクの圧力変動による印字不良を低減する。
【解決手段】 メインタンクから送液手段によりインク供給チューブを介してインクを供給される記録ヘッドをキャリッジに搭載し、前記メインタンクから前記記録ヘッドに至る供給系の間に脱気装置を介在し、前記キャリッジを往復移動させながら印字信号に対応して前記記録ヘッドからインクを吐出して被記録材に記録するインクジェット式記録装置において、前記脱気装置内のインクに面したインク通路において一方を大気に開放した可撓性部材を備え、且つ前記脱気装置が前記キャリッジに搭載されている構造とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、記録ヘッドよりインク滴を吐出してイメージを被記録媒体に記録するインクジェット記録装置の、インク供給源であるメインタンクからサブタンクおよび記録ヘッドに至るまでのインク供給系に関するものである。

図３に示すようなシリアルプリンティング方式のインクジェット記録装置は、少なくとも、図示しない副走査方向に被記録媒体を搬送する搬送手段と、キャリッジ２に搭載され、副走査方向に直行する主走査方向に往復運動する記録ヘッド１を具備し、印刷データに基づいて記録ヘッド１より所望のタイミングでインク滴を吐出して被記録媒体表面に着滴させることにより画像形成を行う構成となっている。

特に、比較的大きな被記録媒体に対して大きな画像形成を行う大型のインクジェット記録装置においては、大量のインクを消費するため、インク供給源として大容量のメインタンク５をインクジェット記録装置本体側に備え、更にこのメインタンク５と記録ヘッド１とを接続するインク供給路７の途中にサブタンク９を設けて記録ヘッド１にインクを供給する構成が採用されている。

インクの供給源となるメインタンク５は、装置内の所定の位置に設けられたメインタンク収納部６に装着可能な構造となっている。このメインタンク５には、インクの注入過程で十分に脱気したインクを貯留できる遮気容器５ａが内装されており、本例においては、遮気容器５ａは可撓性材料で形成したガゼットタイプの袋状インクパックとなっており、可撓性材料の一層にアルミ箔層を設けることにより十分な品質のガスバリア性を確保している。

また、遮気容器５ａのインク供給路との結合端にはゴム材質のセプタム（図示せず）が設けられており、本体メインタンク収納部６に設けられた針６ａの挿入結合によって遮気容器５ａに貯留した脱気インクの脱気率を低下させることなく、メインタンク収納部６に着脱可能に構成されている。このメインタンク収納部６に設けられた針６ａは、可撓性チューブからなるインク供給路７に接続され、インク供給路７の片端が、サブタンク９のインク流入口から可撓性チューブで延長された終端部に設けられた結合部材（図示せず）に接続されている。なお、前記インク供給路７の途中にはメインタンク５に貯留している脱気したインクをサブタンク９へ汲み上げる吸引ポンプ８が配置されている。

また、主走査方向の非印字領域外に記録ヘッド１の洗浄等を行なうサービスステーションが設けられており、このサービスステーションには、記録ヘッド１のノズル形成面を封止するキャッピング部３が配設されている。このキャッピング部３には、吸引ポンプ４により負圧を印加することができ、また更にキャッピング部３の負圧状態を開放可能なように大気開放弁も設けられている。このように構成することにより、記録ヘッド１内に堆積したゴミ等の除去（クリーニング動作）、及び装置内へのインクの初期充填動作が実行可能となっている。

前述のインク供給源としては、工場において十分に脱気されたインクをカートリッジもしくはインク袋に収容し、空気を遮蔽する容器に梱包したものが一般的である。これは、加圧してインク滴を吐出させる際にインクに空気が溶け込んでいると吐出性能を低下させるためである。ところが大判の記録媒体を用いてポスター等を印刷する用途においては、大量のインクを消費するためカートリッジの交換が頻繁に行われる必要がある。インクカートリッジ交換の際には、通常インクジェットヘッドへの再充填作業が必要となり、さらに大量のインクが消費されてしまう。そこで、特開平１１−４８４９１号公報に示されるように、脱気装置をインク供給系のメインタンクとサブタンクの間に介在させることで、脱気のされていないインクをメインタンクに継ぎ足していくことが可能となる。また、インクカートリッジの交換も不必要であるため再充填作業の必要がなくなり、インクの消費を抑えることができる。
特開平１１−４８４９１号公報

近年インクジェット記録装置の印字幅は大きくなる傾向にあり、従ってサブタンクから記録ヘッドまでのインク供給チューブは長くなる傾向にある。一般に、サブタンクから記録ヘッドへ至るインク供給チューブは、キャリッジの往復運動に追従するために半径２０ｍｍから１００ｍｍ程度の移動する折り返し部を持つ。そのため、インク供給チューブは適度な柔軟性を有する必要がある。しかしながら、一般に柔軟性の高いチューブではガスバリア性が悪い傾向にあり、また、ガスバリア性を良くしようとすると硬いインク供給チューブを選択しなければならない。よって、適度な柔軟性を持つインク供給チューブを使用した場合、脱気装置を用いてサブタンクのインクを脱気インクとしても、サブタンクから記録ヘッドに至るインク供給チューブのガスバリア性能から脱気が不十分になる恐れがある。

また、キャリッジと共に移動するインク供給チューブが長くなることにより、キャリッジの往復運動によって発生するインクの圧力波の強さも大きくなる。インクの圧力波は記録ヘッドにインクを介して伝達され、インク吐出に影響を与える。圧力波が極端に大きいと、場合によってはノズル抜けなどの印字不良を引き起こすことになる。

そこで、上記の課題を解決するために本発明では、インクを貯留するメインタンクと、
被記録媒体に対して往復移動を行なうキャリッジと、キャリッジに搭載されメインタンクからインク供給路を介してインクを供給されて印字信号に応じて被記録媒体に対してインクを吐出する記録ヘッドと、キャリッジに搭載されインク供給路間に介在し、可撓性部材を介して大気と連通したインクバッファ部を有する脱気装置とからなるインクジェット記録装置を構成する。

前記構造をとることにより、脱気装置から記録ヘッドに至るインク供給チューブを短くすることで、記録ヘッドに流入するインクの脱気性能の低下を抑える。加えて、キャリッジの往復運動によって発生する圧力波を減衰し、記録ヘッドの吐出性能を安定させる。また、キャリッジ上で脱気を行うことにより、サブタンクからキャリッジに至るインク供給チューブの選択の幅が広がる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明のインクジェット記録装置のインク供給に係る基本的な構成について模式的に示す構成図である。図１において、キャリッジ２は、記録ヘッド１および脱気装置２０を搭載し、記録ヘッド１下部に配した図示しない被記録媒体上を被記録媒体の搬送方向と直交する主走査方向に往復動作可能に支持されている。

脱気装置２０は、減圧のための空気吸引口およびインクの出入り口があり、空気吸引口は真空ポンプ２１に接続され、インク出入り口の一方は記録ヘッド１に、もう一方はサブタンク９に接続されている。脱気装置２０から記録ヘッド１に至るインク供給チューブ１０はガスバリア性が高く、長さが短いほうが望ましい。また、脱気装置２０からサブタンク９に至るインク供給チューブ１０は、ガスバリア性に関わらず適切な柔軟性を持ったチューブを選択することができる。脱気装置２０の詳細については、後に説明する。

サブタンク９には可撓性インク袋が内装されており、サブタンク９のインク流出口から可撓性チューブで延長された終端部に設けられた結合部材には、可撓性チューブからなるインク供給チューブ１０の一端が接続され、インク供給チューブ１０の他端が脱気装置２０を経由して記録ヘッド１に接続されている。本形態においては、サブタンク９は、インク流出入口近傍に設けられた結合部材とインク供給チューブ７、１０を着脱することにより、容易に本体所定個所に配置されたサブタンクホルダ（図示せず）にサブタンク９を装着したり取り外したりすることが可能な構成となっている。

インクの供給源となるメインタンク５は、インク貯留部が大気に開放されており、インク量が減った場合などに新たなインクを継ぎ足せるような構造となっている。このメインタンク５からは、可撓性チューブからなるインク供給チューブ７が連通しており、インク供給チューブ７の片端が、サブタンク９のインク流入口から可撓性チューブで延長された終端部に設けられた結合部材（図示せず）に接続されている。なお、前記インク供給チューブ７の途中にはメインタンク５に貯留しているインクをサブタンク９へ汲み上げる吸引ポンプ８が配置されている。

図２は、本発明における脱気装置２０の模式図を示したものである。脱気装置２０はインク流入口２６とインク流出口２７の途中のインク通路に中空糸繊維束２２を用いた脱気機能を備えている。同時に、インク流入口２６とインク流出口２７の途中のインク通路にインクバッファ部２８を備え、インクバッファ部２８の壁面の一部には大気に通じる開放部があり、その開放部を可撓性部材２３で覆っている。また、この可撓性部材２３を大気と反対側から（脱気装置２０の内部から）弾性部材２４によって支持している。メインタンク９から記録ヘッド１までインクで満たされているとき、可撓性部材２３はサブタンク９の水頭値により負圧を受け、弾性部材２４は負圧と平衡状態となるまで変形する。

脱気装置２０内の中空糸繊維束２２は、中空糸状の気体透過膜の束からなり、その中をインクが通過する構造となっている。中空糸の外側は、空気吸引口２５から真空ポンプ２１に連通して真空状態になっており、気体透過膜を通して溶存気体が除去される。記録ヘッドを駆動することでインク流出口２７から脱気されたインクが引かれ、同時に非脱気インクがインク流入口２６から供給され、中空糸繊維束２２において脱気が行われるため、記録ヘッド１には常に脱気されたインクが供給される。

脱気装置２０においてインクバッファ部２８はインク流入口２６と中空糸繊維束２２の間に設置され、一面を弾性部材２４によって支持された可撓性部材２３によって構成されている。キャリッジ２が往復動作を行うと、キャリッジ２と共に移動するインク供給チューブ１０内のインクの慣性により圧力波が発生する。圧力波はインク流入口２６を通じてインクバッファ部２８に達し、可撓性部材２３および弾性部材２４を変形させることで大幅に減衰される。このようにインクバッファ部２８を中空糸繊維束２２よりもインク供給路の上流側に設けることにより、ガスバリア性の弱い（又は無い）可撓性部材２３を用いた場合でも、脱気性能を損ねることが無い。また、本発明の脱気装置２０のように中空糸繊維束２２とインクバッファ部２８を隣接して設けることにより、装置の小型化を図ることが出来る。圧力波の減衰性能は、インク通路の流路抵抗と弾性部材２４の弾性係数などにより変化する。ここで、中空糸繊維束２２は内径数十μｍ程度の中空糸から成るため、流路抵抗が大きくなる。一般に流路抵抗が大きくなると減衰の時定数は増加するため、前記のような構成をとることで短い周期での圧力変動成分の軽減効果をさらに向上させることができる。なお、可撓性部材２３および弾性部材２４の機能を併せ持つような、弾性膜を用いることで部品数の少ない構成をとることも可能である。

本図の形態は、印刷１色に対応した一つの記録ヘッド１および脱気装置２０を含む構成について説明したが、インクジェット記録装置として多色印刷・同色多記録ヘッド構成の場合は、例えば複数のメインタンク５と複数のサブタンク９をそれぞれ同数個設け、それらを１対１で対応するように構成して記録ヘッド１までのインク供給路とすればよく、本実施形態の主旨に沿うものであれば、他の実施形態を排除するものではない。

本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置のインク供給に係る基本的な構成について模式的に示す図 本発明に係る脱気装置の模式図 従来のインクジェット記録装置のインク供給に係る基本的な構成について模式的に示す図

符号の説明

１ 記録ヘッド（記録手段）
２ キャリッジ
５ メインタンク
７ インク供給チューブ（インク供給路）
９ サブタンク
１０ インク供給チューブ（インク供給路）
２０ 脱気装置
２１ 真空ポンプ
２２ 中空糸繊維束
２３ 可撓性部材
２４ 弾性部材
２５ 空気吸引口
２６ インク流入口
２７ インク流出口
２８ インクバッファ部

Claims (3)

1. インクを貯留するメインタンクと、
   被記録媒体に対して往復移動を行なうキャリッジと、
   前記キャリッジに搭載され、前記メインタンクからインク供給路を介してインクを供給され、印字信号に応じて被記録媒体に対してインクを吐出する記録ヘッドと、
   前記キャリッジに搭載され、前記インク供給路間に介在し、可撓性部材を介して大気と連通したインクバッファ部を有する脱気装置と、からなるインクジェット記録装置。
2. 前記脱気装置が外部から負圧の作用を受ける中空糸維束からな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. 前記可撓性部材を弾性部材によって支持す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。

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