JP2007160618A - Image recorder - Google Patents

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JP2007160618A
JP2007160618A JP2005357832A JP2005357832A JP2007160618A JP 2007160618 A JP2007160618 A JP 2007160618A JP 2005357832 A JP2005357832 A JP 2005357832A JP 2005357832 A JP2005357832 A JP 2005357832A JP 2007160618 A JP2007160618 A JP 2007160618A
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Kunihiko Matsuzawa
邦彦 松沢
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To restrict a hydraulic head difference in a main scanning range of a head to be within an allowable range. <P>SOLUTION: An ink tank (accurately, an atmospheric air opening section at the side of a tank) to be normally disposed to a light or left end is placed on a roughly central section in the main scanning range. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、ロール紙やロールフィルムなどを使用するインクジェット記録装置、例えばプリンターやファクシミリ、複写機などの画像記録装置に関する。   The present invention relates to an ink jet recording apparatus using roll paper, roll film, or the like, for example, an image recording apparatus such as a printer, a facsimile machine, or a copying machine.

画像記録装置においては、記録ヘッドに供給するためのインクを収容するインクタンクを有し、該インクタンクからチューブを介して記録ヘッドにインクを供給するものがあった。   Some image recording apparatuses have an ink tank for storing ink to be supplied to the recording head, and supply ink from the ink tank to the recording head through a tube.

従来例としては、例えば特許文献1と特許文献2と特許文献3をあげることが出来る。
特開2003−326732号公報 特開2001−38920号公報 特開2001−80088号公報
For example, Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3 can be cited as conventional examples.
JP 2003-326732 A JP 2001-38920 A Japanese Patent Laid-Open No. 2001-80088

インクジェットプリンターの場合、ヘッドとインクタンク(より正確にはインク吐出ノズル面とタンク側の大気開放面)間の水頭差がある規定範囲内にあるように維持することが重要である。しかしプリンターの適用紙サイズを拡大しようとする場合、装置が同じ角度で傾いても水頭差に大きく影響を与えることになり、装置の設置時に水平出し作業が必要となったり、設置場所が規制されることになる可能性がある。   In the case of an ink jet printer, it is important to maintain a water head difference between a head and an ink tank (more precisely, an ink discharge nozzle surface and an air release surface on the tank side) within a specified range. However, when trying to increase the applicable paper size of the printer, even if the device tilts at the same angle, it will greatly affect the water head difference, and leveling work is required when installing the device, and the installation location is regulated. There is a possibility of becoming.

本発明は、その傾きに対し水頭差に与える影響を減少させるような装置を提供することを目的とする。   It is an object of the present invention to provide an apparatus that reduces the effect on the head difference with respect to the inclination.

上記目的を達成するための本発明の構成は、
主走査方向に走査する記録ヘッドからインクを吐出して記録を行う画像記録装置において、
前記記録ヘッドに供給されるインクを収容するインクタンクを前記主走査方向の略中央に相当する位置に配置したことを特徴とする画像記録装置である。
The configuration of the present invention for achieving the above object is as follows.
In an image recording apparatus that performs recording by discharging ink from a recording head that scans in the main scanning direction,
An image recording apparatus, wherein an ink tank for storing ink to be supplied to the recording head is disposed at a position corresponding to substantially the center in the main scanning direction.

本発明によれば、メインタンク側の大気開放部をヘッド主走査範囲の約中央部に配置することで、装置傾きなどによる水頭差への影響を約半分にすることが出来るので、設置場所の水平に対する傾き許容値が増す、あるいは設置時装置の水平出し作業が不要になるなどのメリットがある。   According to the present invention, since the air release part on the main tank side is arranged at about the center part of the head main scanning range, the influence on the water head difference due to the inclination of the apparatus can be halved. There are advantages such as an increase in the allowable inclination with respect to the horizontal, or the need for leveling the device during installation.

図1は装置概略を示す斜視図である。   FIG. 1 is a perspective view showing an outline of the apparatus.

図1に示すインクジェット記録装置は、記録ヘッド201の往復移動(主走査)と、一般記録紙、特殊紙、OHPフィルム等の記録用シートSあるいはロールの所定ピッチごとの搬送(副走査)とを繰り返しつつ、これらの動きと同期させながら記録ヘッド201から選択的にインクを吐出させ、記録用シートSに付着させることで、文字や記号、画像等を形成するシリアル型の記録装置である。
図1において、記録ヘッド201は、2本のガイドレールに摺動自在に支持され不図示のモータ等の駆動手段によりガイドレールに沿って往復移動されるキャリッジ202に着脱可能に搭載されている。記録用シートSは、搬送ローラ203により、記録ヘッド201のインク吐出面に対面し、かつ、インク吐出面との距離を一定に維持するように、キャリッジ202の移動方向と交差する方向(例えば、直交する方向である矢印A方向)に搬送される。
The ink jet recording apparatus shown in FIG. 1 performs reciprocation (main scanning) of the recording head 201 and conveyance (sub scanning) of recording sheets S or rolls such as general recording paper, special paper, and OHP film at a predetermined pitch. This is a serial type recording apparatus that forms characters, symbols, images, and the like by repeatedly ejecting ink from the recording head 201 and attaching it to the recording sheet S while synchronizing with these movements.
In FIG. 1, a recording head 201 is detachably mounted on a carriage 202 that is slidably supported by two guide rails and is reciprocated along the guide rails by driving means such as a motor (not shown). The recording sheet S is opposed to the ink ejection surface of the recording head 201 by the conveying roller 203 and intersects the moving direction of the carriage 202 so as to maintain a constant distance from the ink ejection surface (for example, It is conveyed in the direction of arrow A, which is a direction orthogonal to each other.

記録ヘッド201は、それぞれ異なる色のインクを吐出するための複数のノズル列を有する。記録ヘッド201から吐出されるインクの色に対応して、複数の独立したメインタンク204が、インク供給ユニット205に着脱可能に装着される。インク供給ユニット205と記録ヘッド201とは、それぞれインクの色に対応した複数のインク供給チューブ206によって接続され、メインタンク204をインク供給ユニット205に装着することで、メインタンク204内に収納された各色のインクを、記録ヘッド201の各ノズル列に独立して供給することが可能となる。ここで重要なのは、メインタンクをヘッド主走査範囲のほぼ中央部に配置していることである。その理由は後述する。   The recording head 201 has a plurality of nozzle rows for ejecting inks of different colors. A plurality of independent main tanks 204 are detachably attached to the ink supply unit 205 corresponding to the color of ink ejected from the recording head 201. The ink supply unit 205 and the recording head 201 are connected to each other by a plurality of ink supply tubes 206 corresponding to the colors of the ink, and the main tank 204 is mounted on the ink supply unit 205 so that the ink is stored in the main tank 204. Each color ink can be independently supplied to each nozzle row of the recording head 201. What is important here is that the main tank is arranged at substantially the center of the head main scanning range. The reason will be described later.

記録ヘッド201の往復移動範囲内で、かつ、記録用シートSの通過範囲外の領域である非記録領域には、回復ユニット207が、記録ヘッド201のインク吐出面と対面するように配置されている。   A recovery unit 207 is disposed so as to face the ink ejection surface of the recording head 201 in a non-recording area that is within the reciprocal movement range of the recording head 201 and outside the passing range of the recording sheet S. Yes.

次に、このインクジェット記録装置のインク供給系の詳細な構成について図2を参照して説明する。図2は、図1に示すインクジェット記録装置のインク供給経路を説明するための図であり、説明を簡単にするため、1色分の経路についてのみ示している。   Next, the detailed configuration of the ink supply system of the ink jet recording apparatus will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram for explaining the ink supply path of the ink jet recording apparatus shown in FIG. 1, and only the path for one color is shown for ease of explanation.

まず、記録ヘッド201について説明する。   First, the recording head 201 will be described.

記録ヘッド201へは、インク供給チューブ206の先端に設けられた液体コネクタが気密接続されるコネクタ挿入口201aからインクが供給される。コネクタ挿入口201aは記録ヘッド201の上部に形成されたサブタンク部201bと連通している。サブタンク部201bの下には、並列に配列された複数のノズル201gを有するノズル部にインクを直接供給する液室201fが形成されている。サブタンク部201bと液室201fとはフィルタ201cによって区画されているが、サブタンク部201bと液室201fとの境界には開口部201dが形成された仕切部201eを有し、フィルタ201cはこの仕切部201e上に設置されている。   Ink is supplied to the recording head 201 from a connector insertion opening 201a to which a liquid connector provided at the tip of the ink supply tube 206 is airtightly connected. The connector insertion port 201a communicates with a sub tank 201b formed at the top of the recording head 201. A liquid chamber 201f that directly supplies ink to a nozzle portion having a plurality of nozzles 201g arranged in parallel is formed under the sub tank portion 201b. The sub-tank portion 201b and the liquid chamber 201f are partitioned by the filter 201c. The boundary between the sub-tank portion 201b and the liquid chamber 201f has a partition portion 201e in which an opening 201d is formed. It is installed on 201e.

上述の構成により、コネクタ挿入口201aから記録ヘッド201に供給されたインクは、サブタンク部201b、フィルタ201c、液室201fを経てノズル201gに供給される。コネクタ挿入口201aからノズル201gまでの間は大気に対して気密な状態に保たれている。   With the above-described configuration, the ink supplied from the connector insertion port 201a to the recording head 201 is supplied to the nozzle 201g through the sub tank 201b, the filter 201c, and the liquid chamber 201f. The space from the connector insertion port 201a to the nozzle 201g is kept airtight with respect to the atmosphere.

サブタンク部201bの上面には開口部が形成され、この開口部はドーム状の弾性部材201hで覆われている。この弾性部材201hで囲まれた空間(圧力調整室201i)は、サブタンク部201b内の圧力に応じて容積が変化し、後述するようにサブタンク部201b内の圧力を調整する機能を有する。   An opening is formed on the upper surface of the sub tank 201b, and this opening is covered with a dome-shaped elastic member 201h. The space (pressure adjusting chamber 201i) surrounded by the elastic member 201h has a function of adjusting the pressure in the sub tank 201b as described later, with the volume changing according to the pressure in the sub tank 201b.

ノズル201gは、断面幅が20μm程度の筒状の構造を持ち、ノズル201g内のインクに吐出エネルギーを与えることでインクをノズル201gから吐出させ、インクの吐出後、ノズル201gの毛管力によりノズル201g内にインクが満たされる。通常は、この吐出を20[kHz]以上のサイクルで繰り返し、微細で高速な画像形成を行っている。ノズル201g内のインクに吐出エネルギーを与えるために、記録ヘッド201は、ノズル201gごとにエネルギー発生手段を有する。本実施形態では、エネルギー発生手段として、ノズル201g内のインクを加熱する発熱抵抗素子を用いており、記録ヘッド201の駆動を制御するヘッド制御部(不図示)からの指令により発熱抵抗素子を選択的に駆動し、所望のノズル201g内のインクを膜沸騰させ、これにより生じる気泡の圧力を利用してノズル201gからインクを吐出させている。   The nozzle 201g has a cylindrical structure with a cross-sectional width of about 20 μm, and discharges ink from the nozzle 201g by applying discharge energy to the ink in the nozzle 201g. After the ink is discharged, the nozzle 201g is driven by the capillary force of the nozzle 201g. The ink is filled inside. Usually, this discharge is repeated at a cycle of 20 [kHz] or more, and fine and high-speed image formation is performed. In order to give ejection energy to the ink in the nozzle 201g, the recording head 201 has energy generating means for each nozzle 201g. In this embodiment, a heating resistor element that heats the ink in the nozzle 201g is used as the energy generating means, and the heating resistor element is selected by a command from a head control unit (not shown) that controls the driving of the recording head 201. The ink in the desired nozzle 201g is boiled, and ink is ejected from the nozzle 201g using the pressure of the bubbles generated thereby.

ノズル201gは、インクを吐出する先端を下向きにして配列されているが、その先端を閉鎖する弁機構は設けられておらず、インクはメニスカスを形成した状態でノズル201gを満たしている。そのため、記録ヘッド201の内部、特にノズル201g内は負圧の状態に保たれている。ただし、負圧が小さすぎると、ノズル201gの先端に異物やインクが付着した場合、インクのメニスカスが崩れてインクがノズル201gから漏れ出てしまうことがある。またこの逆に負圧が大きすぎると、吐出時にインクに与えられるエネルギーよりもノズル201g内にインクを引き戻す力が強くなってしまい、吐出不良となってしまう。よって、ノズル201g内における負圧は、大気圧よりも若干低い一定の範囲に保たれる。この負圧の範囲は、ノズル201gの数、断面積、発熱抵抗素子の性能等により異なるが、本発明者らの実験結果によれば、約−0.4[kPa]〜約−2[kPa](ただし、インクの比重≒水の比重とする)の範囲が好ましい。
本実施形態では、インク供給ユニット205と記録ヘッド201とをインク供給チューブ206で接続しており、インク供給ユニット205に対する記録ヘッド201の位置を比較的に自由に設定できるので、記録ヘッド201内を負圧とするために、記録ヘッド201をインク供給ユニット205よりも高い位置に配置している。この高さについて詳しくは後述する。
The nozzle 201g is arranged with the tip for discharging ink facing downward, but no valve mechanism for closing the tip is provided, and the ink fills the nozzle 201g in a state where a meniscus is formed. For this reason, the inside of the recording head 201, particularly the inside of the nozzle 201g, is kept in a negative pressure state. However, if the negative pressure is too small, if foreign matter or ink adheres to the tip of the nozzle 201g, the ink meniscus may collapse and the ink may leak out of the nozzle 201g. On the other hand, if the negative pressure is too large, the force that pulls the ink back into the nozzle 201g becomes stronger than the energy given to the ink during ejection, resulting in ejection failure. Therefore, the negative pressure in the nozzle 201g is kept in a certain range slightly lower than the atmospheric pressure. The range of the negative pressure varies depending on the number of nozzles 201g, the cross-sectional area, the performance of the heating resistance element, and the like, but according to the experimental results of the present inventors, the range is about −0.4 [kPa] to about −2 [kPa]. ] (However, the specific gravity of ink≈the specific gravity of water) is preferable.
In this embodiment, the ink supply unit 205 and the recording head 201 are connected by the ink supply tube 206, and the position of the recording head 201 with respect to the ink supply unit 205 can be set relatively freely. In order to obtain a negative pressure, the recording head 201 is arranged at a position higher than the ink supply unit 205. Details of this height will be described later.

本実施形態で用いたようなフィルタ201cでは、空気を透過させるのに必要な圧力は10.1[kPa]程度(実験値)である。そのため、記録ヘッド1内でのインクの移動方向に関してフィルタ201cの下流に位置する液室201fに空気が存在すると、空気は空気自身の浮力程度ではフィルタ201cを通過することができないので、液室201f内の空気は液室201f内に留まる。本実施形態においてはこの現象を利用しており、液室201fをインクで満たさず、液室201f内のインクとフィルタ201cとの間に空気の層が存在するように、一定量のインクを液室201f内に蓄えている。   In the filter 201c as used in the present embodiment, the pressure required to transmit air is about 10.1 [kPa] (experimental value). Therefore, if air exists in the liquid chamber 201f located downstream of the filter 201c with respect to the ink moving direction in the recording head 1, the air cannot pass through the filter 201c with the buoyancy of the air itself. The air inside remains in the liquid chamber 201f. In the present embodiment, this phenomenon is utilized, and the liquid chamber 201f is not filled with ink, and a fixed amount of ink is applied so that an air layer exists between the ink in the liquid chamber 201f and the filter 201c. It is stored in the chamber 201f.

液室201f内に蓄えられるインクの量は、最低限、ノズル201gをインクで満たすのに必要な量である。ノズル201g内に液室201fからの空気が侵入すると、インク吐出後のノズル201gにインクが補充されず吐出不良をおこすため、ノズル201g内は常にインクで満たされている必要がある。   The amount of ink stored in the liquid chamber 201f is at least the amount necessary to fill the nozzle 201g with ink. If air from the liquid chamber 201f enters the nozzle 201g, the nozzle 201g after ink ejection is not replenished with ink, resulting in ejection failure. Therefore, the nozzle 201g must always be filled with ink.

圧力調整室201iは、内部の負圧が高まるにつれてその容積が縮小する部屋であり、圧力調整室201iが本実施形態のように弾性部材201hで構成される場合は、弾性部材201hとしてはゴム材等が好ましく用いられる。また、弾性部材201hの他に、プラスチックシートとばねとの組み合わせによって構成してもよい。圧力調整室201iの容積は、この記録ヘッド201が使用される環境温度やサブタンク部201bの容積等に応じて設定される。   The pressure adjustment chamber 201i is a chamber whose volume decreases as the internal negative pressure increases. When the pressure adjustment chamber 201i is configured by the elastic member 201h as in the present embodiment, the elastic member 201h is a rubber material. Etc. are preferably used. Moreover, you may comprise by the combination of a plastic sheet | seat and a spring other than the elastic member 201h. The volume of the pressure adjusting chamber 201i is set according to the environmental temperature in which the recording head 201 is used, the volume of the sub tank 201b, and the like.

次に、インク供給ユニット205およびメインタンク204について説明する。   Next, the ink supply unit 205 and the main tank 204 will be described.

メインタンク204は、供給ユニット205に対して着脱可能な構成であり、その底部に、ゴム栓204bで密封されたインク供給口と、ゴム栓204cで密封された大気導入口とを有する。メインタンク204は、単体では気密な容器であり、インク209はメインタンク204内にそのまま収容される。   The main tank 204 is detachable from the supply unit 205, and has an ink supply port sealed with a rubber plug 204b and an air introduction port sealed with a rubber plug 204c at the bottom. The main tank 204 is an airtight container by itself, and the ink 209 is stored in the main tank 204 as it is.

一方、インク供給ユニット205は、メインタンク204からインク209を取り出すためのインク供給針205aと、メインタンク204内へ大気を導入させるための大気導入針205bとを有する。インク供給針205aおよび大気導入針205bはともに導電性の中空針であり、メインタンク204のインク供給口および大気導入口の位置に対応させて針先を上方に向けて配置されており、メインタンク204がインク供給ユニット205に装着されることで、インク供給針205aおよび大気導入針205bがそれぞれゴム栓204b、204cを貫通し、メインタンク204の内部に侵入する構成となっている。すなわち、インク供給針205a側の流路と、大気導入針205b側の流路とは、メインタンク204がインク供給ユニット205に装着されることで1本の流路として連通し、非装着で、分断される構成となっている。   On the other hand, the ink supply unit 205 includes an ink supply needle 205 a for taking out the ink 209 from the main tank 204 and an air introduction needle 205 b for introducing the atmosphere into the main tank 204. The ink supply needle 205a and the air introduction needle 205b are both conductive hollow needles, and are arranged with the needle tips facing upward corresponding to the positions of the ink supply port and the air introduction port of the main tank 204. By attaching 204 to the ink supply unit 205, the ink supply needle 205a and the air introduction needle 205b penetrate the rubber plugs 204b and 204c, respectively, and enter the inside of the main tank 204. That is, the flow path on the ink supply needle 205a side and the flow path on the air introduction needle 205b side communicate with each other as a single flow path when the main tank 204 is mounted on the ink supply unit 205, and are not mounted. The structure is divided.

インク供給針205aは、液路205c、遮断弁210、および液路205dという経路を経て、インク供給チューブ206と接続される。大気導入針205bは、液路205e、バッファ室205f、大気連通口205gを経て大気と連通する。インク供給針205aからインク供給チューブ206までのインク供給経路のうち最も高さの低い位置にある液路205cと、大気導入針205bから大気連通口205gまでの経路のうち最も高さの低い位置にある液路205eとは、ともに同じ高さである。インク供給針205aおよび大気導入針205bは、本実施形態では、インクの流動抵抗を抑えるため、内径が1.6[mm]の太いものを使用し、また、針穴についても直径を1〜1.5[mm]とした。   The ink supply needle 205a is connected to the ink supply tube 206 through a path of a liquid path 205c, a shutoff valve 210, and a liquid path 205d. The atmosphere introduction needle 205b communicates with the atmosphere via the liquid path 205e, the buffer chamber 205f, and the atmosphere communication port 205g. The liquid path 205c at the lowest position in the ink supply path from the ink supply needle 205a to the ink supply tube 206 and the lowest position in the path from the atmosphere introduction needle 205b to the atmosphere communication port 205g. Both of the liquid passages 205e have the same height. In this embodiment, the ink supply needle 205a and the air introduction needle 205b are thick ones having an inner diameter of 1.6 [mm] in order to suppress the flow resistance of the ink. 0.5 [mm].

また、大気連通口205gからのインク漏れを防止するために、バッファ室205fは、大気導入針205bの上部開口205iよりも高い位置を通る液路205jを介して大気連通口205gに連通している。例えば、誤って記録ヘッド201を取り付けずにインクの入ったメインタンク204を装着し、遮断弁210を開いてしまった場合、インク供給針205aよりメインタンク204内に空気が導入される。この場合、インク供給針205aの先端が大気圧となるため、大気連通口205gが上部開口205iよりも低い位置にあるとインクは低い方へと流れ漏れだしてしまう。このような問題を回避するため、上述したように、バッファ室205fは、上部開口205iよりも高い位置を通る液路205jを介してから大気連通口205gに連通させている。なお、例えば、図3、あるいは図4に示すように、大気連通口205gを上部開口205iよりも高い位置に設ける構成でも同様の効果を得ることができる。   In order to prevent ink leakage from the atmosphere communication port 205g, the buffer chamber 205f communicates with the atmosphere communication port 205g via a liquid path 205j passing through a position higher than the upper opening 205i of the atmosphere introduction needle 205b. . For example, when the main tank 204 containing ink is attached by mistake without attaching the recording head 201 and the shutoff valve 210 is opened, air is introduced into the main tank 204 from the ink supply needle 205a. In this case, since the tip of the ink supply needle 205a is at atmospheric pressure, if the atmosphere communication port 205g is at a position lower than the upper opening 205i, ink flows and leaks to the lower side. In order to avoid such a problem, as described above, the buffer chamber 205f is communicated with the atmosphere communication port 205g through the liquid passage 205j passing through a position higher than the upper opening 205i. For example, as shown in FIG. 3 or FIG. 4, the same effect can be obtained with a configuration in which the atmosphere communication port 205g is provided at a position higher than the upper opening 205i.

遮断弁210は、ゴム材からなるダイアフラム210aを有し、このダイアフラム210aを変位させることにより2つの液路205c、205d間の開閉を行う。ダイアフラム210aの上面には、押圧ばね210cを内部に保持する筒状のばねホルダ210bが取り付けられており、この押圧ばね210cによりダイアフラム210aを押し潰すことにより、液路205c、205d間が遮断される。ばねホルダ210bは、後述する回復ユニット207のリンク207eにより動作されるレバー210dが係合するフランジを有する。レバー210dを動作させて、押圧ばね210cのばね力に抗してばねホルダ210bを持ち上げることで、液路205c、205d間が連通する。遮断弁210は、記録ヘッド201がインクを吐出している状態では開かれ、待機中および休止中は閉じられ、後述するインク充填動作時には、回復ユニット207とタイミングを合わせて開閉される。   The shut-off valve 210 has a diaphragm 210a made of a rubber material, and opens and closes the two liquid paths 205c and 205d by displacing the diaphragm 210a. A cylindrical spring holder 210b that holds a pressing spring 210c is attached to the upper surface of the diaphragm 210a. The diaphragms 210a are crushed by the pressing spring 210c, whereby the liquid paths 205c and 205d are blocked. . The spring holder 210b has a flange with which a lever 210d operated by a link 207e of the recovery unit 207 described later is engaged. By operating the lever 210d and lifting the spring holder 210b against the spring force of the pressing spring 210c, the liquid paths 205c and 205d communicate with each other. The shut-off valve 210 is opened when the recording head 201 is ejecting ink, is closed during standby and resting, and is opened and closed in synchronization with the recovery unit 207 during an ink filling operation described later.

上述したインク供給ユニット205の構成は、レバー210dを除き、メインタンク204ごと、すなわちインクの色ごとに設けられている。レバー210dは全ての色に共通のものであり、全ての色についての遮断弁210を同時に開閉させる。   The configuration of the ink supply unit 205 described above is provided for each main tank 204, that is, for each ink color, except for the lever 210d. The lever 210d is common to all colors, and simultaneously opens and closes the shut-off valves 210 for all colors.

以上の構成により、記録ヘッド201内のインクが消費されると、その負圧により、インクが随時メインタンク204からインク供給ユニット205およびインク供給チューブ206を介して記録ヘッド201へ供給される。その際、メインタンク204から供給されたインクと同量の空気が、大気連通口205gからバッファ室205f、大気導入針205bを経て、メインタンク204内に導入される。   With the above configuration, when ink in the recording head 201 is consumed, the negative pressure causes ink to be supplied from the main tank 204 to the recording head 201 via the ink supply unit 205 and the ink supply tube 206 as needed. At that time, the same amount of air as the ink supplied from the main tank 204 is introduced into the main tank 204 from the atmosphere communication port 205g through the buffer chamber 205f and the atmosphere introduction needle 205b.

バッファ室205fは、メインタンク204内の空気の膨張によりメインタンク204から流出したインクを一時的に保持する目的の空間であり、大気導入針205bの下端はバッファ室205fの底部に位置している。インクジェット記録装置の待機中または休止中に環境温度が上昇する等、メインタンク204内の空気が膨張した場合は、遮断弁210は閉じられているため、メインタンク204内のインクが大気導入針205bから液路205eを経てバッファ室205fへ流出する。逆に、環境温度が低下する等、メインタンク204内の空気が収縮した場合は、バッファ室205f内に流出していたインクはメインタンク204へ戻る。また、バッファ室205fにインクが存在している状態で記録ヘッド201からインクを吐出させると、まず、バッファ室205f内のインクがメインタンク204へ戻り、バッファ室205f内のインクがなくなった後、メインタンク204内に空気が導入される。   The buffer chamber 205f is a target space for temporarily holding ink that has flowed out of the main tank 204 due to the expansion of air in the main tank 204, and the lower end of the air introduction needle 205b is located at the bottom of the buffer chamber 205f. . When the air in the main tank 204 expands, such as when the environmental temperature rises while the inkjet recording apparatus is waiting or paused, the shutoff valve 210 is closed, so that the ink in the main tank 204 is transferred to the air introduction needle 205b. Then flows out through the liquid path 205e to the buffer chamber 205f. Conversely, when the air in the main tank 204 contracts, such as when the environmental temperature decreases, the ink that has flowed into the buffer chamber 205f returns to the main tank 204. Further, when ink is ejected from the recording head 201 in a state where ink is present in the buffer chamber 205f, first, the ink in the buffer chamber 205f returns to the main tank 204, and after the ink in the buffer chamber 205f runs out, Air is introduced into the main tank 204.

ここで、メインタンク204の基本水頭と、メインタンク204内に空気が導入される際のインク供給ユニット205の液路内での空気およびインクの挙動について、図3を用いて説明する。   Here, the basic head of the main tank 204 and the behavior of air and ink in the liquid path of the ink supply unit 205 when air is introduced into the main tank 204 will be described with reference to FIG.

図3(a)に、メインタンク204から記録ヘッド201(図2参照)へインクを供給可能な通常の状態を示す。この状態では、メインタンク204内は、バッファ室205fを除いて気密状態であるためインクタンク205内は負圧に保たれ、インクの先端209aは、液路205eの途中に留まっている。インクの先端209aの圧力は、大気と接しているため大気圧(=101.3[kPa])である。インクの先端209aが位置する液路205eとインク供給チューブ206(図2参照)に連通する液路205cとは同じ高さであり、両液路205c、205e間はインクのみで連通されているので、液路205cの圧力も大気圧となる。これはインクの先端209aと液路205cとの高さの関係で決まるものであり、メインタンク204内のインク209の量には影響されない。   FIG. 3A shows a normal state in which ink can be supplied from the main tank 204 to the recording head 201 (see FIG. 2). In this state, the main tank 204 is airtight except for the buffer chamber 205f, so the ink tank 205 is kept at a negative pressure, and the ink front end 209a remains in the middle of the liquid path 205e. The pressure at the leading end 209a of the ink is atmospheric pressure (= 101.3 [kPa]) because it is in contact with the atmosphere. The liquid path 205e where the ink tip 209a is located and the liquid path 205c communicating with the ink supply tube 206 (see FIG. 2) have the same height, and the two liquid paths 205c and 205e communicate with each other only with ink. The pressure in the liquid path 205c is also atmospheric pressure. This is determined by the relationship between the height of the ink tip 209a and the liquid path 205c, and is not affected by the amount of ink 209 in the main tank 204.

メインタンク204内のインクが消費されると、図3(b)に示すように、インクの先端209aは徐々に大気導入針205bへ向かって移動し、大気導入針205bの直下に達した時点で、図3(c)に示すように、気泡となって大気導入針205b内を浮上し、メインタンク204内に導入される。これと入れ替えに、メインタンク204内のインクが大気導入針205b内に侵入し、インクの先端209aは図3(a)に示した元の状態に戻る。   When the ink in the main tank 204 is consumed, as shown in FIG. 3B, the tip 209a of the ink gradually moves toward the air introduction needle 205b and reaches the position just below the air introduction needle 205b. As shown in FIG. 3 (c), the air bubbles become air bubbles and rise inside the air introduction needle 205 b and are introduced into the main tank 204. In exchange for this, the ink in the main tank 204 enters the atmosphere introduction needle 205b, and the leading end 209a of the ink returns to the original state shown in FIG.

図3(d)に、バッファ室205f内にインクが溜まった状態を示す。この場合、インクの先端209aはバッファ室205fの高さ方向中間の、液路205cよりもh1[mm]だけ高い位置に位置しており、液路205cの圧力が−9.8h1[Pa]となっている。   FIG. 3D shows a state where ink is accumulated in the buffer chamber 205f. In this case, the leading end 209a of the ink is located at a position h1 [mm] higher than the liquid path 205c in the middle of the buffer chamber 205f in the height direction, and the pressure of the liquid path 205c is −9.8 h1 [Pa]. It has become.

以上より、本実施形態において、ノズル201g(図2参照)にかかる水頭差による圧力は、図4に示すように流路205cからサブタンク部201b内のインク上面209bまでの高さをh2[mm]、フィルタ201cからサブタンク部201b内のインク上面209bまでの高さをh3[mm]、ノズル201gの下端から液室201f内のインク上面209cまでの高さをh4[mm]とすると、ノズル201g下端での負圧Pnは、通常の状態では、Pn≒−9.8(h2−h3−h4)[Pa]となり、バッファ室205fにインクが溜まった状態では、Pn≒−9.8(h2−h1−h3−h4)[Pa]となる。Pnの値は、前述した負圧の範囲(−0.4[kPa]〜−2[kPa])の範囲に収まるように設定される。   As described above, in the present embodiment, the pressure due to the water head difference applied to the nozzle 201g (see FIG. 2) indicates that the height from the flow path 205c to the ink upper surface 209b in the sub tank 201b is h2 [mm] as shown in FIG. If the height from the filter 201c to the ink upper surface 209b in the sub tank 201b is h3 [mm] and the height from the lower end of the nozzle 201g to the ink upper surface 209c in the liquid chamber 201f is h4 [mm], the lower end of the nozzle 201g In the normal state, the negative pressure Pn at Pn is Pn≈−9.8 (h2−h3−h4) [Pa], and in a state where ink is accumulated in the buffer chamber 205f, Pn≈−9.8 (h2− h1-h3-h4) [Pa]. The value of Pn is set so as to be within the above-described negative pressure range (−0.4 [kPa] to −2 [kPa]).

再び図2を参照すると、インク供給針205aと大気連通針205bとにはインクの電気抵抗を測定する回路205hが接続されており、メインタンク204内のインクの有無を検出可能となっている。この回路205hは、メインタンク204内にインクが存在している状態では、メインタンク204内のインクを介して回路205hに電流が流れるため電気的クローズを検出し、インクが存在しない、またはメインタンク204が装着されていない状態では電気的オープンを検出する。検出電流は微弱であるため、インク供給針205aと大気導入針205bとの絶縁は重要であり、本実施形態では、インク供給針205aから記録ヘッド201までの経路と、大気連通針205bから大気連通口205gまでの経路とを完全に独立させ、メインタンク204内のインクのみの電気抵抗を測定可能なように配慮している。   Referring to FIG. 2 again, the ink supply needle 205a and the atmosphere communication needle 205b are connected to a circuit 205h for measuring the electrical resistance of the ink, so that the presence or absence of ink in the main tank 204 can be detected. This circuit 205h detects an electrical close because an electric current flows through the circuit 205h through the ink in the main tank 204 in a state where ink is present in the main tank 204, and no ink exists or the main tank 204 An electrical open is detected when 204 is not attached. Since the detection current is weak, insulation between the ink supply needle 205a and the atmosphere introduction needle 205b is important. In this embodiment, the path from the ink supply needle 205a to the recording head 201 and the atmosphere communication needle 205b to the atmosphere communication are important. Consideration is made so that the electrical resistance of only the ink in the main tank 204 can be measured by making the path to the mouth 205g completely independent.

次に、回復ユニット207について説明する。   Next, the recovery unit 207 will be described.

回復ユニット207は、ノズル201gからのインクや空気の吸引と、遮断弁210の開閉を行うものであり、記録ヘッド201のインク吐出面(ノズル201gが開口した面)をキャッピングする吸引キャップ207aと、遮断面210のレバー210dを動作させるリンク207eとを有する。   The recovery unit 207 sucks ink and air from the nozzle 201g and opens and closes the shut-off valve 210, and a suction cap 207a for capping the ink discharge surface (the surface on which the nozzle 201g is opened) of the recording head 201; And a link 207e for operating the lever 210d of the blocking surface 210.

吸引キャップ207aは、少なくともインク吐出面と接触する部分がゴム等の弾性部材で構成され、インク吐出面を密閉する位置と記録ヘッド201から退避した位置との間を移動可能に設けられている。吸引キャップ207aには、中間部位にチューブポンプ式の吸引ポンプ207cを有するチューブが接続されており、ポンプモータ207dによって吸引ポンプ207cを駆動することで、連続吸引が可能である。また、ポンプモータ207dの回転量に応じて吸引量を変えることが可能である。本実施形態では、40.5[kPa]まで減圧可能な吸引ポンプ207cを用いている。   The suction cap 207a is formed of an elastic member such as rubber at least in contact with the ink ejection surface, and is provided so as to be movable between a position where the ink ejection surface is sealed and a position where the ink ejection surface is retracted. A tube having a tube pump type suction pump 207c is connected to the suction cap 207a, and continuous suction is possible by driving the suction pump 207c by a pump motor 207d. Further, the suction amount can be changed according to the rotation amount of the pump motor 207d. In the present embodiment, the suction pump 207c capable of reducing pressure to 40.5 [kPa] is used.

カム207bは吸引キャップ207aを動作させるものであり、カム制御モータ207gにより、リンク207eを動作させるカム207fと同期して回転される。カム207bのa〜cの位置がそれぞれ吸引キャップ201gと接触するタイミングは、カム207fのa〜cの位置がそれぞれリンク207eと接触するタイミングと一致している。aの位置では、カム207bは吸引キャップ201gを記録ヘッド201のインク吐出面から離間させ、カム207fはリンク207eを押しつけてレバー210dを押し上げ、遮断弁210を開かせる。bの位置では、カム207bは吸引キャップ201gをインク吐出面に密着させ、カム207fはリンク207eを引き戻して遮断弁を閉じさせる。cの位置では、カム207bは吸引キャップ207aをインク吐出面に密着させ、カム207fはリンク207eを押しつけて遮断弁210を開かせる。   The cam 207b operates the suction cap 207a, and is rotated in synchronization with the cam 207f that operates the link 207e by the cam control motor 207g. The timings at which the positions a to c of the cam 207b come into contact with the suction cap 201g coincide with the timing at which the positions a to c of the cam 207f come into contact with the link 207e, respectively. At the position a, the cam 207b moves the suction cap 201g away from the ink ejection surface of the recording head 201, and the cam 207f pushes the link 207e to push up the lever 210d to open the shut-off valve 210. At the position b, the cam 207b brings the suction cap 201g into close contact with the ink discharge surface, and the cam 207f pulls back the link 207e to close the shut-off valve. At the position c, the cam 207b brings the suction cap 207a into close contact with the ink discharge surface, and the cam 207f presses the link 207e to open the shut-off valve 210.

記録動作の際は、カム207b、207fをaの位置とし、ノズル201gからのインクの吐出、およびメインタンク204から記録ヘッド201へのインクの供給を可能とする。待機中および休止中を含む非動作時は、カム207b、207fをbの位置とし、ノズル201gの乾燥を防止するとともに、記録ヘッド201からのインクの流出を防止する(特に装置自身の移動時は、装置が傾けられてインクが流出する場合もある)。カム207b、207fのcの位置は、以下に説明する、記録ヘッド201へのインク充填動作時に用いられる。   During the recording operation, the cams 207b and 207f are set to the position a, so that ink can be ejected from the nozzle 201g and ink can be supplied from the main tank 204 to the recording head 201. During non-operation including standby and rest, the cams 207b and 207f are set to the position b to prevent the nozzle 201g from drying and to prevent ink from flowing out of the recording head 201 (particularly when the apparatus itself is moving). In some cases, the device is tilted and ink flows out). The position of c of the cams 207b and 207f is used during the ink filling operation to the recording head 201 described below.

さて、本発明の特徴はメインタンクの配置に有りその詳細は以下の通りである。図5にその特徴を模式的に表している。一般的な装置の場合(A)、タンクを装置の左右いずれかの端部に配置している。ところがその場合、例えば装置の設置面が傾いていると、規定水頭差がHaとしたときに、キャリッジ往復動によりHb,Hcだけ変化してしまう。結局プリンター動作中の水頭差はHa+Hc〜Ha+Hbの範囲をふれることになる。一方、メインタンクを主走査範囲のほぼ中央部に配置すれば(B)、その水頭差はキャリッジ往復動によりHd,Heの変化となるがHeはほぼ−Hdと等しいので結局Ha+Hd〜Ha−Hdとなる。   The feature of the present invention resides in the arrangement of the main tank, and details thereof are as follows. FIG. 5 schematically shows the characteristics. In the case of a general apparatus (A), the tank is disposed at either the left or right end of the apparatus. However, in that case, for example, if the installation surface of the device is inclined, when the specified head difference is Ha, the amount of change is Hb and Hc due to the reciprocating movement of the carriage. In the end, the water head difference during printer operation falls within the range of Ha + Hc to Ha + Hb. On the other hand, if the main tank is arranged at the center of the main scanning range (B), the water head difference changes Hd and He due to the carriage reciprocation, but since He is almost equal to -Hd, Ha + Hd to Ha-Hd It becomes.

装置が同じ量だけ傾いた場合、水頭差の変化量HdはHbに対して約半分となるため、結果としてメインタンクを中央に配置したプリンターは端部に配置したプリンターに対し2倍程度装置傾きが許容されることになる。   When the device is tilted by the same amount, the change Hd of the head difference is about half that of Hb. As a result, the printer with the main tank placed in the center is tilted twice as much as the printer placed at the end. Will be allowed.

これは、1mを超えるメディアサイズを対象とするような大判インクジェットプリンターにおいて特に有効である。幅広化につれて長尺部品の精度もより厳しい方向にしなければならない、あるいは設置面もより広範囲の平面性を求めなければならないなどといった通常と相反する条件が求められる中で、その許容値を緩めることが出来ることは、技術上やコスト上、非常に有利に働く。   This is particularly effective in large-format inkjet printers that target media sizes exceeding 1 m. As the width increases, the accuracy of long parts must be in a more severe direction, or the installation surface must require a wider range of flatness. What can be done is very advantageous in terms of technology and cost.

ここで、これまでメインタンクの配置で説明してきたが、正確に言えばタンク側の大気開放部を主走査範囲の約中央部に配置できればメインタンク自体は別の位置に配置しても本発明の効果を損なうことはない。   Here, the main tank has been described so far. To be precise, the main tank itself may be disposed at a different position as long as the atmosphere-released portion on the tank side can be disposed at the center of the main scanning range. There is no loss of effect.

以上のように、メインタンク側の大気開放部をヘッド主走査範囲の約中央部に配置することで、装置傾きなどによる水頭差への影響を約半分にすることが出来るので、設置場所の水平に対する傾き許容値が増す、あるいは設置時装置の水平出し作業が不要になるなどのメリットがある。   As described above, the air release part on the main tank side is arranged at the center of the head main scanning range, so that the influence on the head difference due to the inclination of the device can be halved. There are merits such as an increase in the allowable value of inclination with respect to the angle or the need for leveling the device during installation.

また部品精度を緩めることが可能になり、コストダウンなどにつながる。   Moreover, it becomes possible to loosen part accuracy, leading to cost reduction.

装置概略を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an apparatus outline. インクジェット記録装置のインク供給系の詳細な構成を示す図。FIG. 3 is a diagram illustrating a detailed configuration of an ink supply system of the ink jet recording apparatus. 大気連通口の配置例を示す図。The figure which shows the example of arrangement | positioning of an air communication opening. 大気連通口の配置例を示す図。The figure which shows the example of arrangement | positioning of an air communication opening. メインタンクの配置を示す図。The figure which shows arrangement | positioning of the main tank.

符号の説明Explanation of symbols

201 記録ヘッド
202 キャリッジ
203 搬送ローラ
204 メインタンク
205 インク供給ユニット
205g 大気連通口
206 供給チューブ
207 回復ユニット
201 Recording Head 202 Carriage 203 Conveying Roller 204 Main Tank 205 Ink Supply Unit 205g Air Communication Port 206 Supply Tube 207 Recovery Unit

Claims (1)

主走査方向に走査する記録ヘッドからインクを吐出して記録を行う画像記録装置において、
前記記録ヘッドに供給されるインクを収容するインクタンクを前記主走査方向の略中央に相当する位置に配置したことを特徴とする画像記録装置。
In an image recording apparatus that performs recording by discharging ink from a recording head that scans in the main scanning direction,
An image recording apparatus, wherein an ink tank for storing ink to be supplied to the recording head is disposed at a position corresponding to substantially the center in the main scanning direction.
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