JP2009018505A - インク吐出装置、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成でインク漏れが発生せずひいては良好な画像記録を実現する。
【解決手段】Ｙ，Ｃ．Ｍ，Ｂｋのインクを貯溜したインクカートリッジ１３０Ｙ、１３０Ｍ，１３０Ｃ，１３０Ｂｋと、各色のインクを吐出ヘッドから吐出させて記録媒体上に記録を行なうヘッド部１５０と、インクカートリッジ１３０Ｙ、１３０Ｍ，１３０Ｃ，１３０Ｂｋから前記インクヘッドへ各色のインクの送液を行なう各色インク用の６連チューブ１７０とを備えたインク吐出装置において、６連チューブ１７０のうち特定のインク吐出ヘッドに連通するチューブにインクの流体抵抗値を大きくする固定部１８０を配置する。
【選択図】図１

Description

本発明はインク吐出装置及び画像形成装置に係り、特に複数色のインクを貯溜したインクカートリッジと、複数色のインクをそれぞれのノズルから吐出させて記録媒体上に記録を行なうインクジェット記録ヘッドと、インクカートリッジから前記インクヘッドへ各色のインクの送液を行なう各色用のチューブとを備えたインク吐出装置及び画像記録装置に関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ等の各種画像記録装置として用いられるインクジェット記録装置は、インク滴を吐出する液滴吐出ヘッドであるインクジェット記録ヘッドを用いて画像を記録（形成、印刷）するものである。

図３は従来のインクジェット記録装置の構成を示す概略平面図である。インクジェット記録装置３００は、プリンタ本体３１０の右側手前側にイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインクを内蔵した４つのインクカートリッジ３３０Ｙ、３３０Ｍ，３３０Ｃ，３３０Ｂｋを備えたインク供給ユニット３２０が配置されている。インク供給ユニット３２０はピストンポンプ４００（図５参照）を内蔵しており、各色のインクカートリッジ３３０Ｙ、３３０Ｍ，３３０Ｃ，３３０Ｂｋからのインクは、インクジェット記録ヘッド３５０に移送される構成となっている。

インクジェット記録ヘッド３５０は、インクジェット記録ヘッド３５０を移送するキャリッジ３６０に配置されている。そしてこの例では、インクジェット記録ヘッド３５０は、６つの吐出ヘッド３５０Ｍ−１，３５０Ｙ−１，３５０Ｃ，３５０Ｂｋ，３５０Ｙ−２，３５０Ｍ−２が並設して構成されている。即ち、イエロー（Ｙ）及びマゼンタ（Ｍ）のインクは２つの吐出ヘッド３５０Ｍ−１、３５０Ｙ−１、３５０Ｙ−２，３５０Ｍ−２から記録媒体に吐出されるようにしている。

そして、前記インク供給ユニット３２０のインクカートリッジ３３０Ｙ、３３０Ｍ，３３０Ｃ，３３０Ｂｋと、吐出ヘッド３５０Ｍ−１，３５０Ｙ−１，３５０Ｃ，３５０Ｂｋ，３５０Ｙ−２，３５０Ｍ−２との間には６本の液送チューブを併設した６連チューブ３７０が接続されている。この６連チューブ３７０は、２本のイエロー用チューブ、２本のマゼンタ用チューブ、１本のシアン用チューブ、１本のブラック用チューブから構成されている。６連チューブ３７０はインク供給ユニット３２０から取り出され固定部３８０で固定され、その先でプリンタ本体３１０の前側をプリンタ本体３１０の正面左側に向かって配置され、所定位置で屈曲されてプリンタ本体３１０の後側をプリンタ本体３１０の正面右側に向かって配管され、ホームポジションに待機しているキャリッジ３６０の後側へ配管されている。そして、６連チューブ３７０は、キャリッジ後ろ側からキャリッジ３６０の右側に配置され、キャリッジ３６０の前側で各吐出ヘッド３５０Ｍ−１、３５０Ｙ−１、３５０Ｙ−２，３５０Ｍ−２に接続されている。

同様の構成を備える画像記録装置が特許文献１に記載されている。この画像記録装置は複数のノズルを有する記録ヘッド、インクタンク、ポンプ、記録ヘッドの共通液室とポンプを接続する第１、第２供給路、インク排出口とインクタンクを連通する還流路を有している。
特開２００６−０６８９０４号公報

ところで、上述のような構成の画像記録装置あっては印字中に吐出ヘッドからインクが漏れ、記録媒体に垂れることがある。発明者らの観察によると、インクの漏れが発生している吐出ヘッドには場所の依存性があることが判明した。即ちインクが漏れる吐出ヘッドはキャリッジの右側に配置されているものに多く発生している。発明者らは、このことを踏まえて原因解析を進めた結果、キャリッジ駆動時におけるチューブ内におけるインク内圧の変動がその原因であることを見出した。この圧力変動のメカニズムを以下に説明する。

このメカニズムを上述したインクジェット記録装置を例として説明する。図４は画像記録装置におけるインク漏れの原因を説明するための画像形成装置の平面図、図５はインクの漏れ状態を説明するためのピストンポンプの断面図である。図４に示すように、印字開始時にキャリッジ３６０がプリンタ本体３１０内を左側に向け移動を開始すると、プリンタ本体３１０の奥側に配置された６連チューブ３７０の奥側部分３７０ａも同時に左に移動を開始する。ここで、６連チューブ３７０が移動すると、６連チューブ３７０内部のインクに慣性力が働き、６連チューブ３７０のインク供給ユニット３２０側部分３７０ｃが負圧状態になる。しかし、この発生した圧力に対して、ピストンポンプ４００の内部に配置されたシールバルブ４１０の許容圧力が小さいために、インクカートリッジからポンプが駆動されていない状態であるにもかかわらずインクを吐出ヘッドに供給する現象が発生していることが分かった。即ち、図５（ａ）に示す斜線部Ｃの圧力が上述した負圧状態になり、その負圧が一定以上となると、シートバルブ４１０が図５（ａ）に示した閉状態から、図５（ｂ）に示した開状態になってしまい、インクが流れることとなるのである。

また、キャリッジ右側に配置された吐出ヘッドに漏れが発生した理由は、図４に示したインク供給ユニット３２０の接続側部分３７０ｂにおいて、キャリッジ３６０の右から左側に整列している各吐出ヘッド３５０Ｍ−１、３５０Ｙ−１、３５０Ｙ−２，３５０Ｍ−２の接続個所までの６連チューブ３７０の長さが関係する。即ち、キャリッジ３６０が加速度αで移動すると、６連チューブ３７０の奥側部分３７０ａではインクには慣性力ＦＡが作用し、同様に、接続側部分３７０ｂのインクには前記奥側部分３７０ａと逆の慣性力ＦＢが発生する。このとき、接続側部分３７０ｂの長さ寸法が大きいと、６連チューブ３７０内部の圧力（ポンプ側負圧力）が相殺され低減されるのである。このため、接続側部分３７０ｂに相当するチューブの長さが短い吐出ヘッド３５０Ｙ−１，３５０Ｍ−１に接続されているチューブ内のインクに作用する慣性力は小さく、吐出ヘッド３５０Ｙ−１，３５０Ｍ−１に高い圧力が作用し、インクの漏れが発生する。

発明者らは前記インクジェット記録装置３００において６連チューブ３７０内の圧力の測定を行なった。以下に６連チューブ３７０内のインクの圧力変動について説明する。図６は６連チューブ内の圧力測定の状態を示すインクジェット記録装置の平面図である。この測定では、インク供給ユニット３２０のインク排出側付近のチューブに圧力センサＳをＴ字配管３９０を介して配置し、印字中におけるインクの圧力を実測した。なお、圧力を測定したチューブは、吐出ヘッド１５０Ｍ−１に連通するチューブである。

図７は６連チューブ内のインクの圧力とキャリッジの速度とを示す図である。図７から、キャリッジ駆動の加速しているときに最大圧力が発生し、キャリッジが等速移動しているときには圧力が減衰することが分かる。

本発明は、以上の問題点に鑑みなされたものであって、簡単な構成でインク漏れが発生せずひいては良好な画像を記録することができる画像記録装置を提供することを課題とする。

請求項１の発明は、複数色のインクを貯溜したインクカートリッジと、複数色のインクをそれぞれのノズルから吐出させて記録媒体上に記録を行なうインクジェット記録ヘッドと、インクカートリッジから前記インクヘッドへ各色のインクの送液を行なう各色インク用の液送チューブとを備えたインク吐出装置において、所定のインクジェット記録ヘッドへインクを移送する液送チューブの流体抵抗値を他のインクジェット記録ヘッドにインクを移送する液送チューブの液体抵抗値と異なる値としたことを特徴とするインク吐出装置である。

請求項２の発明は、請求項１記載のインク吐出装置において、液送チューブのうち所定のインクジェット記録ヘッドに接続される液送チューブには、流体抵抗を変更する流体抵抗可変バルブを備えることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１記載のインク吐出装置において、複数色の液送チューブの内容積をそれぞれ所定の値に設定したことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項３記載のインク吐出装置において、前記各色用液送チューブの内径は、所定値の液送抵抗の設定を行なうために所定の寸法に設定されていることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれか記載のインク吐出装置を備えることを特徴とする画像記録装置である。

本発明に係るインク吐出装置及び画像形成装置によれば、所定のインクジェット記録ヘッドへインクを移送する液送チューブの流体抵抗値を他のインクジェット記録ヘッドにインクを移送する液送チューブの液体抵抗値と異なる値としたから、キャリッジの移送により発生する送液チューブ内のインクの慣性力によるインク漏れを防止することができ、ひいては印刷品質を向上させることができるという効果を有する。

以下本発明を実施するための最良の形態としての実施例を図面に基づいて説明する。

以下本発明の実施例に係る画像記録装置としてのインクジェット記録装置について説明する。図１は実施例に係るインクジェット記録装置の構成を示す平面図である。本例に係るインクジェット記録装置１００は、上述した従来のインクジェット記録装置と同様の構成を備える。即ち、プリンタ本体１１０の右側手前側にイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインクを内蔵した４つのインクカートリッジ１３０Ｙ、１３０Ｍ，１３０Ｃ，１３０Ｂｋを備えたインク供給ユニット１２０が配置されている。インク供給ユニット１２０はピストンポンプ２００（図２参照）を内蔵しており、各色のインクカートリッジ１３０Ｙ、１３０Ｍ，１３０Ｃ，１３０Ｂｋからのインクは、ヘッド部１５０に移送される構成となっている。

ヘッド部１５０は、ヘッド部１５０を移送するキャリッジ１６０に配置されている。そしてこの例では、ヘッド部１５０は、６つのインクジェット記録ヘッドである吐出ヘッド１５０Ｍ−１，１５０Ｙ−１，１５０Ｃ，１５０Ｂｋ，１５０Ｙ−１，１５０Ｍ−２を並設して構成されている。即ち、イエロー（Ｙ）及びマゼンタ（Ｍ）のインクは２つの吐出ヘッド１５０Ｍ−１、１５０Ｙ−１、１５０Ｙ−２，１５０Ｍ−２から記録媒体に吐出されるようにしている。

そして、前記インク供給ユニット１２０のインクカートリッジ１３０Ｙ、１３０Ｍ，
１３０Ｃ，１３０Ｂｋと、吐出ヘッド１５０Ｍ−１，１５０Ｙ−１，１５０Ｃ，１５０Ｂｋ，１５０Ｙ−２，１５０Ｍ−２との間には６本の液送チューブを併設した６連チューブ１７０が接続されている。この６連チューブ１７０は、２本のイエロー用チューブ、２本のマゼンタ用チューブ、１本のシアン用チューブ、１本のブラック用チューブから構成されている。６連チューブ１７０はインク供給ユニット１２０から取り出され固定部１８０で固定され、その先でプリンタ本体１１０の前側をプリンタ本体１１０の正面左側に向かって配置され、所定位置で屈曲されてプリンタ本体１１０の後側を正面右側に向かって配管され、ホームポジションに待機しているキャリッジ１６０の後側へ配管されている。そして、６連チューブ１７０は、キャリッジ後ろ側からキャリッジ１６０の右側に配置され、キャリッジ１６０の前側で各吐出ヘッド１５０Ｍ−１、１５０Ｙ−１、１５０Ｃ，１５０Ｂｋ，１５０Ｙ−２，１５０Ｍ−２に接続されている。

本例では、キャリッジ１６０の駆動時に６連チューブ１７０内の圧力伝搬をインクカートリッジ１３０Ｙ、１３０Ｍ，１３０Ｃ，１３０Ｂｋに伝えないようにするため、６連チューブ１７０のうち、漏れの発生しやすい吐出ヘッド１５０Ｙ−１及び吐出ヘッド１５０Ｍ−１へのチューブに弁装置１９０を設け、ピストンポンプ２００への影響を回避する。これにより、吐出ヘッド１５０Ｙ−１及び吐出ヘッド１５０Ｍ−１への液送チューブの流体抵抗値は他の液送チューブの液体抵抗値より大きくすることができる。

ここで、弁装置１９０は、選択的に開閉をすることができ、図示していない制御装置で印字中は閉状態とする。なお、弁装置１９０は、開閉動作を行なうものとして説明したが、弁装置１９０は完全に閉状態とならずインクの流体抵抗を増すように開口面積を小さくするように構成してもよい。

また、本例では、ピストンポンプ２００に配置したシールバルブ２１０のシール性能を向上することが好ましい。図２は実施例に係る画像記録装置に使用されるピストンポンプを示す断面図である。本例に係るピストンポンプ２００は、シールバルブ２１０を配置して吸引室２２０と加圧室２３０との間の連通管２４０を開閉している。本例では、シールバルブ２１０の静止状態でシール性を上げるため、シールバルブ２１０を付勢するバネ部材２５０の荷重値を大きくしている。これにより、シールバルブ２１０のシール性を向上させることができ、チューブ内が負圧になったとしても、インクのチューブ側への移動が防止され、吐出ヘッドからのインク漏れを防止することが。ここで、バネ部材２５０の荷重値を大きくすると、ピストンポンプ２００の駆動時における吸引室２２０と加圧室２３０との連通管としての機能に影響がでて送液量が低減されてしまおそれや、ピストンポンプ２００の耐久性も低下するおそれがあるが、これらは前記弁装置１９０を配置することにより解消される。

次に本発明に係る画像記録装置の第２の実施例について説明する。本例では、６連チューブ１７０のうち、インク漏れが発生しやすい吐出ヘッド１５０Ｙ−１及び吐出ヘッド１５０Ｍ−１にインクを送出するチューブの内径を小さくし、チューブ内のインク容積を小さくしてインクの質量を軽減する。これにより、これにより、吐出ヘッド１５０Ｙ−１及び吐出ヘッド１５０Ｍ−１への液送チューブの流体抵抗値は他の液送チューブの液体抵抗値より大きくすることができる。従って、本実施例によれば、キャリッジの駆動による加速度により発生する６連チューブ１７０内に存在するインクの慣性力の影響を小さくして、キャリッジの移動によるインクの慣性力による漏れを防止することができる。

実施例に係るインクジェット記録装置の構成を示す平面図である。 実施例に係る画像記録装置に使用されるピストンポンプを示す断面図である。 従来のインクジェット記録装置の構成を示す概略平面図である。 画像記録装置におけるインク漏れの原因を説明するための画像形成装置の平面図である。 インクの漏れ状態を説明するためのピストンポンプの断面図である。 ６連チューブ内の圧力測定の状態を示すインクジェット記録装置の平面図である。 ６連チューブ内のインクの圧力とキャリッジの速度とを示す図である。

符号の説明

１００ インクジェット記録装置
１１０ プリンタ本体
１２０ インク供給ユニット
１３０Ｙ、１３０Ｍ，１３０Ｃ，１３０Ｂｋ インクカートリッジ
１５０ ヘッド部
１５０Ｙ−１，１５０Ｙ−２，１５０Ｍ−１，１５０Ｍ−２，１５０Ｃ，１５０Ｂｋ 吐出ヘッド（インクジェット記録ヘッド）
１６０ キャリッジ
１７０ ６連チューブ
１８０ 固定部
１９０ 弁装置
２００ ピストンポンプ
２１０ シールバルブ
２２０ 吸引室
２３０ 加圧室
２４０ 連通管
２５０ バネ部材

Claims (5)

1. 複数色のインクを貯溜したインクカートリッジと、複数色のインクをそれぞれのノズルから吐出させて記録媒体上に記録を行なうインクジェット記録ヘッドと、インクカートリッジから前記インクヘッドへ各色のインクの送液を行なう各色インク用の液送チューブとを備えたインク吐出装置において、
   所定のインクジェット記録ヘッドへインクを移送する液送チューブの流体抵抗値を他のインクジェット記録ヘッドにインクを移送する液送チューブの液体抵抗値と異なる値としたことを特徴とするインク吐出装置。
2. 液送チューブのうち所定のインクジェット記録ヘッドに接続される液送チューブには、流体抵抗を変更する流体抵抗可変バルブを備えることを特徴とする請求項１記載のインク吐出装置。
3. 複数色の液送チューブの内容積をそれぞれ所定の値に設定したことを特徴とする請求項１記載のインク吐出装置。
4. 前記各色用液送チューブの内径は、所定値の液送抵抗の設定を行なうために所定の寸法に設定されていることを特徴とする請求項３記載のインク吐出装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか記載のインク吐出装置を備えることを特徴とする画像記録装置。