JP2009045944A - インクジェット式記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】沈降した顔料等の撹拌動作と記録紙への印刷動作が区分されて、印刷中に不要な振動が記録ヘッドに伝達されず、安定したインク滴吐出がえられるインクジェット式記録装置を提供する。
【解決手段】インクカートリッジ１のインク室１１，１６，１７，２３内に移動可能な状態の撹拌移動体８０を備え、上記撹拌移動体８０は、インクカートリッジ１に撹拌動作を付与したときには上記インク室内で撹拌移動を行い、インクカートリッジ１が印刷動作を行うときには上記インク室内の所定の箇所に停止しているように構成されている。したがって、沈降した顔料等の撹拌動作と記録紙への印刷動作が区分されて、印刷中に不要な振動が記録ヘッド７３に伝達されず、安定したインク滴吐出がえられる。
【選択図】図８

Description

本発明は、インクカートリッジから供給されたインクをインク滴として吐出する記録ヘッドを備えたインクジェット式記録装置に関するものである。

一般に、インクジェット記録装置に用いられるインクとしては、溶媒中に顔料等の分散粒子を均一に分散させて混合したものが用いられることがある。このようなインクは、長期間にわたって印刷が行われず、インク貯蔵部内においてインクが循環しない状態で置かれていると、溶媒と分散粒子との比重差で分散粒子が沈降する性質がある。

このような分散粒子の沈降に対し、濃度を一定に維持するために撹拌装置を設けることが検討されてきた。例えば、特開平４−１６９２６９号公報には、沈降粒子の再分散の手法として、インク液中にボール・ビーズを入れこのボール・ビーズの液中移動で再分散を図ること、インクカートリッジ内をマグネットスターラーで撹拌すること、超音波振動を利用すること等が開示されている。

ところが、上記ボール・ビーズの場合であると、再分散を行う時期と印刷動作を行う時期との関連性に着眼されていないために、インク滴の吐出安定性が低下するという問題がある。このような現象は、ボール・ビーズの液中移動によりボール・ビーズがインクカートリッジの内面に衝突し、その衝撃で記録ヘッドが振動し、そのために吐出安定性が低下することにある。さらに、上記マグネットスターラーや超音波振動の方式は、そのための構造が複雑になり、しかも動作制御が高精度のもとで行われなければならない。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、インクカートリッジやそのキャリッジの構造を複雑化・大型化することなく、良好なインク吐出がえられるインクジェット式記録装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のインクジェット式記録装置は、印刷信号に対応してインク滴を吐出する記録ヘッドと、上記記録ヘッドに供給されるインクを貯留するインクカートリッジと、上記インクカートリッジを搭載するとともに上記記録ヘッドが取付けられているキャリッジと、上記インクカートリッジのインク室内に移動可能な状態で配置されるとともに上記インクを撹拌する撹拌移動体とを備え、上記撹拌移動体は、上記インクカートリッジに対してインクの撹拌動作を付与したときにはインク室内で撹拌移動を行い、上記記録ヘッドからインク滴を吐出して印刷動作を行うときには上記インク室内の所定箇所に停止しているように構成されていることを要旨とする。

すなわち、上記インクジェット式記録装置は、上記インクカートリッジのインク室内に移動可能な状態で配置されるとともに上記インクを撹拌する撹拌移動体とを備え、上記撹拌移動体は、上記インクカートリッジに対してインクの撹拌動作を付与したときにはインク室内で撹拌移動を行い、上記記録ヘッドからインク滴を吐出して印刷動作を行うときには上記インク室内の所定箇所に停止しているように構成されている。つまり、インクの顔料等が沈降して撹拌をするべき状態にあるときには上記撹拌を行い、上記印刷動作の状態にあるときには撹拌動作を行わないのである。

したがって、撹拌動作と印刷動作が区分されて、撹拌に起因する不要な振動が印刷中に記録ヘッドへ伝達されるようなことがなく、均一に顔料等が分散したインク滴が印刷媒体上に吐出されて、良好な印字品質がえられる。

本発明のインクジェット式記録装置において、上記撹拌動作を、記録装置の電源投入時、インクカートリッジ交換時、印刷動作時間内の一定時間経過時等において行う場合には、インクの顔料等が沈降したと見込まれる時期に撹拌動作が行われることから、印刷動作前にはほぼ確実に再分散処理が図られて、均一分散がなされたインク滴が吐出される。例えば、ブラックのインクカートリッジのインクばかりが消費されて他の色のインクカートリッジのインクが消費されない場合には、印刷動作時間が一定時間経過すると、後者のインクカートリッジ内に顔料等の沈降現象が発生しやすいので、そのような事態に備えて上記のような時間経過時に撹拌動作を行うのである。

本発明のインクジェット式記録装置において、上記撹拌移動体は磁性材料を用いて構成され、上記インクカートリッジが印刷動作を行うときにはインクカートリッジの外部から撹拌移動体に作用する磁石の吸引力により撹拌移動体がインク室内の所定箇所に停止している場合には、インクカートリッジの外部から磁性材料製の撹拌移動体に磁気吸引力が作用することから、撹拌移動体は磁気吸引力の作用する方向の所定位置に停止し、印刷動作中には撹拌移動体のインク室内における固定化が図られる。また、撹拌移動体にはインクカートリッジの外部から吸引力が作用するので、インクカートリッジ内部に特別な構造を配置する必要がなく、インクカートリッジの構造の簡素化にとって有利である。さらに、磁気吸引力を作用させる方向の選定が高い自由度のもとでなされるので、撹拌移動体をインク室の所定箇所に停止させることが行いやすくなる。

本発明のインクジェット式記録装置において、上記磁石が電磁石である場合には、励磁電流の断続で撹拌移動体の撹拌移動の許容と拘束とが自由に設定できることから、撹拌動作と印刷動作の区分が簡単にかつ明確に行うことができる。

本発明のインクジェット式記録装置において、上記電磁石が上記キャリッジの１部に取付けられている場合には、インクカートリッジの外部からインク室内の撹拌移動体に磁気吸引力を作用させることが簡単に実施できる。特に、上記キャリッジには、電磁石が数多くの箇所に自由に取付けられるので、撹拌移動体をインク室内に停止させる箇所が選定しやすくなる。

本発明のインクジェット式記録装置において、上記撹拌動作が上記印刷動作と同じ動作である場合には、両動作を特別に異ならせる必要がなく、両動作の制御が簡単に行える。

本発明のインクジェット式記録装置において、上記磁石が永久磁石である場合には、上記永久磁石を撹拌移動体から離隔した位置に停止させておくことにより、撹拌移動体に対する磁気吸引力が低下し、インク室内での撹拌移動体の移動が許容されて撹拌動作がなされる。また、永久磁石を撹拌移動体に接近させて停止させ、撹拌移動体への磁気吸引力を強めることにより、撹拌移動体は所定箇所に固定されて、印刷動作がなしうる状態となる。

本発明のインクジェット式記録装置において、上記インク室の底部に、上記インクカートリッジにインクの撹拌動作を付与したときには上記撹拌移動体がインク室内で撹拌移動を行い、上記記録ヘッドからインク滴を吐出して印刷動作を行うときには上記撹拌移動体がインク室内の所定箇所に停止する保持手段を設けた場合には、撹拌動作時には上記保持手段から撹拌移動体が離脱して撹拌移動を行い、印刷動作時には上記保持手段に撹拌移動体が拘束されて撹拌動作が停止されることから、撹拌動作と印刷動作の区分が簡単にかつ明確に行うことができる。
また、上記保持手段はインク室の底部に配置されているので、インク室の底部に沈降している顔料等を撹拌させるのに好都合である。

本発明のインクジェット式記録装置において、上記撹拌動作が上記印刷動作と異なった撹拌動作用の動作態様である場合には、撹拌動作に最も適した動作態様（撹拌挙動）を選定できるので、インク中の顔料等が十分に再分散された状態がえられる。

本発明のインクジェット式記録装置において、上記撹拌移動体が転動性のある形状物とされている場合には、撹拌移動体は転動によって自由にその位置が変えられることから、インク液中における撹拌移動体の移動が促進されて、正常な撹拌動作がなされる。

本発明のインクジェット式記録装置において、上記インク室は複数設けられ、各インク室に上記撹拌移動体が配置されている場合には、各インク室毎に十分な撹拌がなされるので、各インク室間の顔料等に分散性のばらつきがなく、記録ヘッドから吐出されるインク滴のインク性状が良好なものとなる。印刷動作中にはインクは、例えば、インクカートリッジの第１インク室から第２インク室・・・のように順次各インク室を経由して記録ヘッドに供給されるので、上記の各インク室における撹拌は、インクカートリッジ全体のインク性状を均質なものとする点で重要である。

本発明のインクジェット式記録装置において、上記撹拌移動体が上記インクカートリッジの外部からインク室内に進入している撹拌部材である場合には、上記撹拌部材に揺動やすりこ木運動のような挙動を行わせることにより、良好な撹拌がえられる。

本発明のインクジェット式記録装置において、上記撹拌移動体が磁性材料製の球体である場合には、球体の転動によって自由にその位置が変えられることから、インク液中における撹拌移動体の移動が促進されて、正常な撹拌動作がなされる。さらに、磁性材料製の球体であるから、磁気吸引力が球体に作用すると、球体は磁気吸引の方向に簡単に転動するので、球体の停止位置を正確に確定することができる。

本発明のインクジェット式記録装置において、上記インクが溶媒中に分散粒子を分散させた分散型インクである場合には、上述の撹拌移動体の各種の挙動により、良好な再分散がえられる。

つぎに、本発明の実施の形態を詳しく説明する。

図１は、本発明が適用されるインクジェット式記録装置の周辺構造の一例を示す図である。この装置は、インクカートリッジ（以下「カートリッジ」という）１が搭載されるとともに、記録ヘッド７３が取り付けられたキャリッジ７５を備えている。

上記キャリッジ７５は、タイミングベルト７７を介してステッピングモータ７９に接続され、ガイドバー７８に案内されて記録紙７６の紙幅方向（主走査方向）に往復移動するようになっている。上記キャリッジ７５は、上部に開放する箱型を呈し、記録紙７６と対向する面（この例では下面）に、記録ヘッド７３のノズル面が露呈するよう取り付けられるとともに、カートリッジ１が搭載されるようになっている。

そして、上記記録ヘッド７３にカートリッジ１からインクが供給され、キャリッジ７５を移動させながら記録紙７６上面にインク滴を吐出させて記録紙７６に画像や文字をドットマトリックスにより印刷するようになっている。

図２および図３は、上記カートリッジ１を示す分解斜視図である。このカートリッジ１は、一方の面（図２における右側面）が開口した扁平な矩形状の容器本体２と、上記開口を封止する蓋体３とを備えている。上記容器本体２および蓋体３は、いずれも合成樹脂から形成されている。

図４は、上記容器本体２を開口側から見た状態を示す。上記容器本体２の挿入方向の先端面（この例では下面）には、インク供給口４が形成され、図４における左右の側面にはそれぞれ係止部材５，６が容器本体２と一体的に形成されている。上記インク供給口４にはインク供給針の挿通により開弁する弁体（図示せず）が収容されている。なお、図２および図３において、２Ｂはインク供給口４側の係止部材５の下部に設けられた記憶手段（図示せず）を収容する凹部である。

上記容器本体２の内部は、略水平方向でインク供給口４の側に若干下り傾斜となるように延びる壁１０により上下に２分割されている。上記壁１０より下側の領域は、インクが収容される第１インク室１１に形成されている。

上記壁１０より上側の領域は、壁１０を含む枠状部１４により容器本体２の内壁面と略一定の隙間を持たせて区画されている。上記枠状部１４と容器本体２の内壁面との間に形成された隙間と、上記枠状部１４のバルブ収容室８側に設けられた壁１２とにより、通孔６７を介して第１インク室１１を大気と連通させる大気連通路１３，１３’が形成されている。上記壁１２と容器本体２の外周壁とに蓋体３が融着されて大気連通路１３’が形成されている。

上記枠状部１４の内部は、底部にインクが流通する連通口１５Ａが形成された縦方向に延びる壁１５により左右に分割されている。そして、上記壁１５で分割された図示の右側に位置する領域は、第１インク室１１のインクを吸い上げて一時貯留する第２インク室１６に形成されている。また、図示の左側に位置する領域は、膜弁５２やバネ５０等から構成される差圧弁が収容される第３インク室１７に形成されている。

上記第１インク室１１の第２インク室１６に対応する領域には、第２インク室１６と容器本体２の底面部２Ａ近傍との間を接続して第１インク室１１のインクを第２インク室１６に導入する連通流路１８が形成されている。上記連通流路１８の下部には、周囲が壁１９で囲まれた矩形の領域が形成され、上記壁１９には、その下部と上面とにそれぞれ連通口１９Ａ，１９Ｂが形成されている。

上記連通流路１８は、容器本体２の表面（以下、容器本体２の開口側と反対側の面を「容器本体２の表面」という）に溝状の凹部１８Ａを形成し、この凹部１８Ａを遮気性のフィルム（図示せず）で封止することにより形成されている。

そして、上記連通流路１８は、その上部が連通口４７を介して第２インク室１６と連通し、下部の壁１９で囲まれた矩形の領域内に開口部（図示せず）が形成されて第１インク室１１と連通している。これにより、第１インク室１１とバッファ室と連通流路１８を介して連通され、第１インク室１１のインクが第２インク室１６に導入されうるようになっている。

また、容器本体２の底面部２Ａには、その連通流路１８に対向する箇所に、第１インク室１１にインクを注入する際に用いられるインク注入口２０が形成されている。さらに、上記インク注入口２０の近傍には、インク注入の際に空気を排出する空気排出口２１が形成されている。

上記第３インク室１７には、枠状部１４の上面１４Ａとの間で所定間隔を隔てて横方向に延びる壁２２が形成されている。また、上記第３インク室１７は、上記壁２２に連続したほぼ円弧状を呈する壁２４によって区画され、上記壁２４に囲まれた部分が、差圧弁収容室３３とフィルタ収容室３４が形成される領域になっている。

さらに、上記ほぼ円弧状の壁２４で囲まれた領域と対向する領域の、厚み方向の表面側に差圧弁収容室３３を形成するとともに、開口側にフィルタ収容室３４を形成するよう壁２５により厚み方向に２分割されている。上記フィルタ収容室３４の内部には、フィルタ５５が溶着されてフィルタ５５を固定する筒形のフィルタ取付部３１が形成されている。上記壁２５には、フィルタ５５を通過したインクを差圧弁収容室３３に導くインク流通口２５Ａが設けられている。

上記略円弧状の壁２４の下部には、壁１０との間に連通口２６Ａを備えた区画壁２６が形成され、この壁２６より下流側（図４における左側）が第４インク室２３に形成されている。また、上記略円弧状の壁２４と枠状部１４との間には下部に連通口２７Ａを備えて縦方向に延びる区画壁２７が設けられ、インク流路２８Ａが形成されている。

また、上記壁２７の上端部に連続するとともに、ほぼ円弧状の壁２４および壁２２に接続されるよう形成された円弧状の壁３０が形成されている。そして、上記円弧状の壁３０に囲まれた領域が、インク流通空間９に形成されている。

そして、上記インク流通空間９を形成している円弧状の壁３０にまたがって、大円と小円を連結した形状の貫通穴２９が形成されている。そして、上記貫通穴２９の大円側がインク流路２８Ａの上部に連通し、貫通穴２９の小円側が、ほぼ円弧状の壁２４の先端部に設けられた連通口２４Ａを介してフィルタ収容室３４の上部に連通している。これにより、上記貫通穴２９を介してインク流路２８Ａとフィルタ収容室３４とが連通している。

そして、第２インク室１６から連通口１５Ａ，２６Ａ，２７Ａを通過してインク流路２８Ａに流入したインクは、インク流通空間９を通過して貫通穴２９の大円側に流れ込む。ついで、貫通穴２９に流入したインクは、貫通穴２９の小円側から連通口２４Ａを介してフィルタ収容室３４に流れ込むようになっている。

一方、上記差圧弁収容室３３の下部とインク供給口４とは、表面側に形成された溝状の凹部３５と、この凹部３５を覆う遮気性フィルム（図示せず）とからなる流路により連通されている。これにより、フィルタ収容室３４に流入したインクは、フィルタ５５でろ過されてインク流通口２５Ａを通過し、差圧弁収容室３３を通って凹部３５で形成される流路からインク供給口４に流れるようになっている。

一方、容器本体２の表面には、なるべく流路抵抗が高くなるよう蛇行する細溝３６と、上記細溝３６に連通し、差圧弁収容室３３および細溝３６の周囲を囲む幅広の溝３７とが形成されている。また、上記容器本体２の表面には、その第２インク室１６に対応する領域に矩形状の凹部３８が形成されている。

上記矩形状の凹部３８内には、一段下がりの状態で枠部３９およびリブ４０が形成されている。そして、これらに發インク性を有する通気性フィルム（図示せず）が張設されることにより、上記矩形状の凹部３８内が、細溝３６および溝３７を介して大気に連通する大気通気室に形成されている。

上記凹部３８の奥面には貫通穴４１が穿設され、第２インク室１６内の壁４２で区画された細長い領域４３に連通されている。また、上記凹部３８の通気性フィルムよりも表面側の領域には細溝３６が連通している。さらに、上記細長い領域４３の貫通穴４１と反対側の端部には貫通穴４４が穿設されている。この貫通穴４４は、容器本体２の表面側に形成された連通用の溝４５、および上記溝４５と連通するよう穿設された貫通穴４６を介して大気開放弁室であるバルブ収容室８に連通されている。

バルブ収容室８は、そのカートリッジ挿入側（この実施例では下側）が開放されていて、記録装置本体に設けられた識別片およびバルブ作動杆が進入可能に形成され、上部に、作動杆７０の進入により開弁して常時開放弁状態を維持する大気開放弁が収容されている。

図５は、前述のフィルタ収容室３４および差圧弁収容室３３近傍の断面構造を示す。なお、図示の右側が差圧弁収容室３３のある容器本体２の表面側である。
上記差圧弁収容室３３には、バネ５０とエラストマー等の弾性変形可能な材料により構成され、中心に貫通穴５１を備えた膜弁５２が収容されている。上記膜弁５２はその周囲が環状の厚肉部５２Ａを有し、この厚肉部５２Ａに一体に形成された枠部５４を介して容器本体２に固定されている。また、上記バネ５０は、一端が膜弁５２のバネ受け部５２Ｂに当接され、他端が差圧弁収容室３３を蓋する蓋体５３のバネ受け部５３Ａに当接されて支持されている。

なお、図において、５６，５７は容器本体２の表面側および開口面側に貼付された遮気性フィルムである。遮気性フィルム５６は、壁１０，１５，２２，２４，３０，４２，枠状部１４，区画壁２６，２７，傾斜面３２と溶着されている。

このような構成により、フィルタ５５を通ってインク流通口２５Ａを通過したインクは、膜弁５２によって流通を阻止される。この状態でインク供給口４の圧力が低下すると、その負圧により膜弁５２がバネ５０の付勢力に抗して弁座部２５Ｂから離れ、インクは貫通穴５１を通過して凹部３５で形成された流路を経由してインク供給口４に流れ込む。

インク供給口４のインク圧力が所定の値に上昇すると、膜弁５２がバネ５０の付勢力によって弁座部２５Ｂに弾接され、インクの流通が遮断される。このような動作を繰り返すことにより一定の負圧を維持しながらインクをインク供給口４から排出することができる。

図６は、大気連通用のバルブ収容室８の断面構造を示す。上記バルブ収容室８を区画する壁には貫通穴６０が穿設され、ここにゴム等の弾性部材により構成された押圧部材６１がその周囲を容器本体２に支持されて移動可能に挿入されている。上記押圧部材６１の進入側の先端には、弾性部材６２に支持されて貫通穴６０に常時付勢された弁体６５が配置されている。上記弾性部材６２は、この例では下端が突起６３で固定され、中央部が突起６４で規制された板バネが用いられている。

一方、上記押圧部材６１の反対側には、アーム６６が配置されている。上記アーム６６は、そのカートリッジ１の挿入方向側（この例では下端）が、後述する作動杆７０より内側に位置する回動支点６６Ａを介して容器本体２に固定されている。また、上記アーム６６は、その引き抜き側（この例では上部側）が作動杆７０の進入路に斜めに突出している。上記アーム６６の先端には、押圧部材６１を弾圧する凸部６６Ｂが形成されている。このような構成により、弁体６５の開弁時に、第１インク室１１の上部に設けられた通孔６７が貫通穴６０を介して大気連通用の凹部３８に接続される。

このような構成により、図７に示したように下面に作動杆７０が立設されたカートリッジホルダ７１にカートリッジ１が装填されると、作動杆７０が傾斜したアーム６６に当接し、カートリッジ１の押込みとともに凸部（押圧部材）６１を弁体６５の側に傾斜させる。これにより弁体６５が貫通穴６０から離れ、前述した貫通穴４６、溝４５、貫通穴４４、領域４３、貫通穴４１を介して大気連通用の凹部３８を大気に開放させる。

また、カートリッジホルダ７１から引き抜かれた場合には、アーム６６が作動杆７０の支持を失うため、板バネ６２の付勢力により弁体６５が貫通穴６０を封鎖し、インク収容領域と大気との連通を断つ。なお、図において、符号７２はインクジェット記録ヘッド７３にインクを供給するインク供給針を示す。

上記のように弁等の全ての部材が容器本体２に組み込まれた状態で、表面には、少なくとも凹部が形成されている領域を覆うように遮気性フィルムを貼付する。これにより、表面側には凹部とフィルムにより大気連通路となるキャピラリが形成される。

また、容器本体２の開口部には、前述した各壁に対して気密的になるよう、遮気性フィルム５６が熱溶着等により貼着される。そして、そのうえから蓋体３をかぶせて溶着等により固定される。これにより、各壁によって区画された領域が連通口や開口を介してのみ連通するように封止される。

さらに、バルブ収容室８の開口側も、同様に熱溶着により遮気性フィルム５６’で封止され、カートリッジ１に仕上げられる。このようにインク収容領域を遮気性フィルム５６等により封止する構造を採ることにより、容器本体２を容易に成形できるばかりでなく、キャリッジの往復動に起因するインクの揺動を遮気性フィルム５６の膜変形により吸収してインク圧力をなるべく一定に維持することが可能となる。

ついで、インク注入口２０にインク注入管を挿通するとともに、空気排出口２１を開放した状態で、十分に脱気したインクを注入する。注入が完了した後、インク注入口２０および空気排出口２１をフィルムや栓体で封止する。

このように構成されたカートリッジ１は、弁等により大気との連通が断たれて保存されるため、インクの脱気度が十分に維持される。

そして、カートリッジ１をカートリッジホルダ７１に装填する際、インク供給口４がインク供給針７２に挿通される位置まで進入し、前述したように作動杆７０により貫通穴６０が開放されてインク収容領域が大気に連通し、インク供給口４のバルブもインク供給針７２により開弁される。

カートリッジ１がカートリッジホルダ７１に正常に装着され、印刷が行われて記録ヘッド７３によりインクが消費されると、インク供給口４の圧力が規定値以下に低下するため、前述のように膜弁５２が開放される。また、インク供給口４の圧力が上昇すると膜弁５２が閉弁する。このようにして、所定の負圧に維持されたインクが記録ヘッド７３に流れ込む。

記録ヘッド７３でのインクの消費が進行すると、第１インク室１１のインクが連通流路１８を介して第２インク室１６に流れ込む。ここに流れ込んだ気泡は浮力により上昇し、インクだけが下部の連通口１５Ａを経由して第３インク室１７に流れ込む。第３インク室１７内のインクは、フィルタ収容室３４を区画する壁２６の連通口２６Ａを通過して第４インク室２３を通り、インク流路２８Ａへ流れ込む。

インク流路２８Ａを流れたインクは、インク流通空間９に流れ込む。上記インク流通空間９を通過したインクは、貫通穴２９の大円側から小円側と流れ、連通口２４Ａを通過してフィルタ収容室３４の上部に流れ込む。

ついで、フィルタ収容室３４に流入したインクは、フィルタ５５でろ過され、インク流通口２５Ａを通過して差圧弁収容室３３に流れ込み、前述したように膜弁５２の開閉動作により所定の負圧でインク供給口４に流れ込む。

ここで、第１インク室１１は、大気連通路１３，１３’および通孔６７を介して大気に連通されていて、大気圧に維持されているから、負圧が発生してインクの流れを阻害することにはならない。

以上に説明したインクカートリッジ１やキャリッジ７５等は、本発明のインクジェット式記録装置の前提となるもので、図８〜図１４に本発明の目的を達成するための実施の形態が示されている。

図８から図１４において、図１〜図７で説明した構造と同じ構造でしかも同様な機能を果たす部位については、同様の符号が付されている。

図８に示された第１の実施の形態は、インクカートリッジ１に形成された複数のインク室内に、インクを撹拌させる撹拌移動体８０が移動可能な状態で配置されている。この撹拌移動体８０は、前述の第１インク室１１，第２インク室１６，第３インク室１７，第４インク室２３のそれぞれに配置されている。なお、第１インク室１１の底面積が図８の左右方向で見て大きいので、ここでは、第１インク室１１には２個の撹拌移動体８０が配置されている。

上記撹拌移動体８０は、磁性材料を用いて構成され、それは転動性のある形状物とされている。このような意味で撹拌移動体８０は図１１のものを除いて、鋼球とされている。

撹拌移動体である上記鋼球８０は、上記インクカートリッジ１に撹拌動作を付与しているときには各インク室１１，１６，１７，２３内を種々な方向に移動して、沈降している顔料等を再分散させて、インク液中に均一に分散させる。なお、上記撹拌動作を行っているときには、上記記録ヘッド７３からインク滴が吐出されないように制御される。

上記撹拌動作は、記録装置の電源投入時、インクカートリッジ交換時、印刷動作時間の一定時間経過時等において行われる。すなわち、インクの顔料等が沈降したと見込まれる時期に撹拌動作が行われるので、印刷動作前にはほぼ確実に再分散処理が図られて、均一分散がなされたインク滴が吐出される。

つぎに、印刷動作中には、鋼球８０を各インク室１１，１６，１７，２３内の所定の箇所に停止させておき、上述のようなインク滴の吐出安定性を確保しなければならない。鋼球停止のための手法としてはいろいろなものが考えられるが、ここでは鋼球８０に磁気吸引力を作用させる方法を例示している。使用される磁石として、永久磁石を採用した場合には、永久磁石を鋼球８０に近づけたり遠ざけたりすることにより、鋼球８０を拘束・非拘束とすることができる。

しかし、このような方法はスペース的に困難な場合があるので、図８に示されたものは電磁石の場合である。インクカートリッジ１の外部から磁力を鋼球８０に作用させるために、電磁石８１は第１インク室１１内の左側の鋼球８０に対するものとして、電磁石８２は第１インク室１１内の右側の鋼球８０に対するものとして、電磁石８３は第２および第３インク室１６，１７内の鋼球８０，８０に対するものとして、また、電磁石８４は第４インク室２３内の鋼球８０に対するものとして設けられている。そして、各電磁石８１，８２，８３および８４は、キャリッジ７５に穴をあけて固定したり、接着剤でキャリッジ７５の側面に接着したりして、キャリッジ７５への取付けがなされている。

なお、一般に、キャリッジ７５やインクカートリッジ１は、非磁性体である合成樹脂材料で製作されているので、磁力線は各鋼球８０に対して集中的に分布し、強い磁気吸引力が各鋼球８０に作用する。

図９は、電磁石８２とそれに対する鋼球８０との関係を拡大して示した断面図である。この図のように上記容器本体２の底面部２Ａに窪み８５を設けて、電磁石８２の磁気吸引力が作用しているときには、鋼球８０を上記窪み８５内に着座させて、静止安定性をより高めることができる。

鋼球８０が図８の連通口１５Ａや２７Ａを閉塞しているように見えるが、これらの連通口１５Ａ，２７Ａは同図の紙面に対して垂直方向に延びた開口空間であるから、この開口空間の大きさを選定することにより鋼球８０がインク流の障害になることを回避することができる。

ここで、上記撹拌動作は、最も簡単な方法として、キャリッジ７５の往復動により記録ヘッド７３を上記記録紙７６の紙幅方向に往復移動させる印刷時の動作と同じ動作として実施できる。キャリッジ７５は、ガイドバー７８を摺動しながら図８の紙面に対して垂直方向に往復するようになっていて、記録紙７６への印刷はこの往復運動に伴って実行される。したがって、鋼球８０は、各インク室１１，１６，１７，２３内において、主として図８の紙面に対して垂直方向に往復運動をして、撹拌が行われる。そして、印刷動作中には、上述したように、鋼球８０を停止させているため、記録ヘッド７３の吐出安定性に支障を生じさせないのである。

また、上記撹拌動作とは異なった撹拌動作として、印刷動作時の往復ストロークより大幅に短い往復ストロークで実行することもできる。これは、例えば、キャリッジ７５の移動範囲内の印刷領域以外の領域でキャリッジ７５をガイドバー７８にそって往復運動をさせることにより行うことができる。この場合には、撹拌効果を高めるために高速で往復させることが好ましい。

図１０に示された第２の実施の形態は、インク室８６が単一とされたインクカートリッジ１の場合である。インクカートリッジ１の底部にはインク圧制御弁８７が配置され、記録ヘッド７３のインク通路中のインクが負圧となるように圧力制御をしている。一方、インクカートリッジ１の上部には気圧制御弁８８が配置され、インクの消費に伴って大気を導入するとともに、万一、インクカートリッジ１が転倒したりしたときにインクが外部に漏れるのを防止している。それ以外は、上記実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。

上記のようにインク室８６が単一の場合には、インク容量が大きくて顔料等の沈降量も、不使用時間の如何によっては多くなりがちであるが、鋼球８０の大きさを適宜選定することによって、撹拌動作を活発に行わせることができる。それ以外は、上記実施の形態と同様の作用効果を奏する。

図１１に示された第３の実施の形態は、インク室８６内に棒材，翼板等からなる撹拌部材８９を差し込んだものである。符号９０はゴム製のシール材、９１は電磁式の加振機である。それ以外は、上記各実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。

上記加振機９１に通電されると、撹拌部材８９がインク液中で振動をするので、上記撹拌部材８９に揺動やすりこ木運動が付与されて、沈降していた顔料等は再分散される。それ以外は、上記各実施の形態と同様の作用効果を奏する。

なお、上記の各実施の形態においては、電磁石や加振機に対する通電制御を、撹拌動作や印刷動作に適合させて行うのであるが、そのような通電制御は通常の制御回路で容易に実施することができる。

また、加振機９１を用いるのではなく、撹拌動作のときには、撹拌部材８９を揺動可能にしておいて、キャリッジ７５の往復動により撹拌部材８９を揺動させてインクを撹拌し、印刷動作時には撹拌部材８９のインク室８６から突出した部分を固定して撹拌部材８９を拘束することにより、撹拌動作と撹拌を行わない印刷動作とを制御することもできる。

図１２から図１４に示された各実施の形態は、インク室の底部に鋼球８０の運動を制御する保持手段を設けたもので、撹拌動作のときには鋼球８０が往復移動をするが、印刷動作のときには停止状態とされる形式のものである。

図１２に示された第４の実施の形態は、上記保持手段である永久磁石９２がインクカートリッジ１の容器本体２の側面に固定されており、鋼球８０は上記永久磁石９２に吸引されて停止している。この永久磁石９２の吸引力は、キャリッジ７５の強い往復動を伴う撹拌動作では鋼球８０を吸着することができず、通常の印刷動作におけるキャリッジ７５の往復動では鋼球８０を吸着することができる程度に定められている。それ以外は、上記各実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。

上記インクカートリッジ１を印刷動作よりも高速で往復させて撹拌動作を行うと、鋼球８０は自由に撹拌移動を行い、印刷動作になると鋼球８０は永久磁石９２に吸着されて停止状態となり、前述のような良好なインク滴の吐出安定性がえられる。それ以外は、上記各実施の形態と同様の作用効果を奏する。

図１３に示された第５の実施の形態は、容器本体２の底面部２Ａに上記保持手段である浅い溝９３を形成したものである。それ以外は、上記各実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。

上記インクカートリッジ１を印刷動作よりも高速で往復させて撹拌動作を行うと、鋼球８０は浅い溝９３から脱出して自由に撹拌移動を行い、印刷動作になると鋼球８０は溝９３内に着座して停止状態となり、前述のような良好なインク滴の吐出安定性がえられる。それ以外は、上記各実施の形態と同様の作用効果を奏する。

図１４に示された第６の実施の形態は、容器本体２の底面部２Ａに上記保持手段である傾斜部９４を形成したものである。それ以外は、上記各実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。

上記インクカートリッジ１を印刷動作よりも高速で往復させて撹拌動作を行うと、鋼球８０は傾斜部９４の最も低い箇所にとどまることがなく、傾斜部９４を上ったり下ったりして自由に撹拌移動を行い、印刷動作になると鋼球８０は傾斜部９４の最も低い箇所に位置して停止状態となり、前述のような良好なインク滴の吐出安定性がえられる。それ以外は、上記各実施の形態と同様の作用効果を奏する。

上記の各実施の形態において、鋼球の表面に凹凸や小さなフィンを設けて、撹拌動作をより積極的に行うこともできる。さらに、１つのインク室内に複数の撹拌移動体を配置して、撹拌効果を高めることもできる。

以上のように、本発明のインクジェット式記録装置によれば、上記撹拌移動体は、上記インクカートリッジに対してインクの撹拌動作を付与したときにはインク室内で撹拌移動を行い、上記記録ヘッドからインク滴を吐出して印刷動作を行うときには上記インク室内の所定箇所に停止しているように構成されている。つまり、インクの顔料等が沈降して撹拌をするべき状態にあるときには上記撹拌を行い、上記印刷動作の状態にあるときには撹拌動作を行わないのである。

したがって、撹拌動作と印刷動作が区分されて、撹拌に起因する不要な振動が印刷中に記録ヘッドへ伝達されるようなことがなく、均一に顔料等が分散したインク滴が印刷媒体上に吐出されて、良好な印字品質がえられる。

本発明が適用されるインクジェット式記録装置を示す斜視図である。 本発明が適用されるインクカートリッジを示す分解斜視図である。 上記インクカートリッジを示す分解斜視図である。 容器本体の開口部の状態を示す図である。 負圧発生手段収容室の断面構造を示す拡大図である。 大気連通用のバルブ収容室の断面構造を示す拡大図である。 カートリッジホルダの一例を示す図である。 本発明のインクジェット式記録装置の一実施の形態を示す断面図である。 鋼球の保持態様を示す断面図である。 本発明のインクジェット式記録装置のインク室が単一とされた実施の形態を示す断面図である。 本発明のインクジェット式記録装置に撹拌部材を用いた実施の形態を示す断面図である。 本発明のインクジェット式記録装置の永久磁石による保持手段の実施の形態を示す断面図である。 本発明のインクジェット式記録装置の浅い溝による保持手段の実施の形態を示す断面図である。 本発明のインクジェット式記録装置の傾斜部による保持手段の実施の形態を示す断面図である。

符号の説明

１…インクカートリッジ、２…容器本体、２Ａ…底面部、２Ｂ…凹部、３…蓋体、４…インク供給口、５，６…係止部材、８…バルブ収容室、９…インク流通空間、１０…壁、１１…第１インク室、１２…壁、１３，１３’…大気連通路、１４…枠状部、１４Ａ…上面、１５…壁、１５Ａ…連通口、１６…第２インク室、１７…第３インク室、１８…連通流路、１８Ａ…凹部、１９…壁、１９Ａ，１９Ｂ…連通口、２０…インク注入口、２１…空気排出口、２２…壁、２３…第４インク室、２４，２５…壁、２４Ａ…連通口、２５Ａ…インク流通口、２５Ｂ…弁座部、２６，２７…区画壁、２６Ａ，２７Ａ…連通口、２８Ａ…インク流路、２９…貫通穴、３０…壁、３０Ａ…凹部、３１…フィルタ取付部、３２…傾斜面、３３…差圧弁収容室、３４…フィルタ収容室、３５…凹部、３６…細溝、３７…溝、３８…凹部、３９…枠部、４０…リブ、４１，４４…貫通穴、４２…壁、４３…領域、４５…溝、４６…貫通穴、４７…連通口、５０…バネ、５１…貫通穴、５２…膜弁、５２Ａ…厚肉部、５２Ｂ，５３Ａ…バネ受け部、５３…蓋体、５４…枠部、５５…フィルタ、５６，５６’，５７…遮気性フィルム、６０…貫通穴、６１…押圧部材、６２…弾性部材、６３，６４…突起、６５…弁体、６６…アーム、６６Ａ…回動支点、６６Ｂ…凸部、６７…通孔、７０…作動杆、７１…カートリッジホルダ、７２…インク供給針、７３…記録ヘッド、７５…キャリッジ、７６…記録紙、７７…タイミングベルト、７８…ガイドバー、７９…ステッピングモータ、８０…撹拌移動体，鋼球、８１…電磁石、８２…電磁石、８３…電磁石、８４…電磁石、８５…窪み、８６…インク室、８７…インク圧制御弁、８８…気圧制御弁、８９…撹拌部材、９０…シール材、９１…電磁式の加振機、９２…永久磁石、９３…浅い溝、９４…傾斜部。

Claims (14)

1. 印刷信号に対応してインク滴を吐出する記録ヘッドと、上記記録ヘッドに供給されるインクを貯留するインクカートリッジと、上記インクカートリッジを搭載するとともに上記記録ヘッドが取付けられているキャリッジと、上記インクカートリッジのインク室内に移動可能な状態で配置されるとともに上記インクを撹拌する撹拌移動体とを備え、上記撹拌移動体は、上記インクカートリッジに対してインクの撹拌動作を付与したときにはインク室内で撹拌移動を行い、上記記録ヘッドからインク滴を吐出して印刷動作を行うときには上記インク室内の所定箇所に停止しているように構成されていることを特徴とするインクジェット式記録装置。
2. 上記撹拌動作を、記録装置の電源投入時、インクカートリッジ交換時、印刷動作時間内の一定時間経過時等において行う請求項１記載のインクジェット式記録装置。
3. 上記撹拌移動体は磁性材料を用いて構成され、上記インクカートリッジが印刷動作を行うときにはインクカートリッジの外部から撹拌移動体に作用する磁石の吸引力により撹拌移動体がインク室内の所定箇所に停止している請求項１または２記載のインクジェット式記録装置。
4. 上記磁石が電磁石である請求項３記載のインクジェット式記録装置。
5. 上記電磁石が上記キャリッジの１部に取付けられている請求項４記載のインクジェット式記録装置。
6. 上記撹拌動作は上記印刷動作と同じ動作である請求項１〜５のいずれか一項に記載のインクジェット式記録装置。
7. 上記磁石が永久磁石である請求項３記載のインクジェット式記録装置。
8. 上記インク室の底部に、上記インクカートリッジにインクの撹拌動作を付与したときには上記撹拌移動体がインク室内で撹拌移動を行い、上記記録ヘッドからインク滴を吐出して印刷動作を行うときには上記撹拌移動体がインク室内の所定箇所に停止する保持手段を設けた請求項１記載のインクジェット式記録装置。
9. 上記撹拌動作は上記印刷動作と異なった撹拌動作用の動作態様である請求項１〜８のいずれか一項に記載のインクジェット式記録装置。
10. 上記撹拌移動体が転動性のある形状物とされている請求項１〜９のいずれか一項に記載のインクジェット式記録装置。
11. 上記インク室は複数設けられ、各インク室に上記撹拌移動体が配置されている請求項１〜１０のいずれか一項に記載のインクジェット式記録装置。
12. 上記撹拌移動体が上記インクカートリッジの外部からインク室内に進入している撹拌部材である請求項１記載のインクジェット式記録装置。
13. 上記撹拌移動体が磁性材料製の球体である請求項１〜１２のいずれか一項に記載のインクジェット式記録装置。
14. 上記インクが溶媒中に分散粒子を分散させた分散型インクである請求項１〜１３のいずれか一項に記載のインクジェット式記録装置。

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