JP2014019127A

JP2014019127A - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JP2014019127A
Application number: JP2012162604A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Kurita; 義之栗田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2012-07-23
Filing date: 2012-07-23
Publication date: 2014-02-03

Abstract

【課題】気泡の成長を抑制しつつ装置の大型化を抑制することが可能なインクジェット記録装置を提供する。
【解決手段】インク収容部２１５と記録ヘッド１００との間に配置された圧力室２０７と、圧力室２０７に配されインク収容部２１５に連通した流入口と、圧力室２０７の壁部の一部を構成し、圧力室２０７内の圧力変化に応じて変形する可撓膜２０２と、可撓膜２０２の変形により流入口を開閉する負圧弁２０５と、を有する圧力室２０７とを備えるインクジェット記録装置において、可撓膜２０２を隔てて圧力室２０７に隣接し、可撓膜２０２に面する内部が液体で満たされている湿度維持室２０４と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、インクを吐出することで記録を行うインクジェット記録装置に関する。

インクジェット記録装置には、インクカートリッジから記録ヘッドに至る液体供給路の途中に圧力室が設けられたタイプがある。この圧力室は、壁部の一部を構成する可撓膜と、インクカートリッジに連通する流入口と、を有する。流入口には弁が配置されている。記録ヘッドがインクを吐出すると圧力室内のインクは減少する。インクの減少に伴って圧力室の内部が減圧される。この圧力変化によって上述した可撓膜が変形する。可撓膜の変形により弁が開閉される。このようにして圧力室から記録ヘッドへインクが供給される。

上記のようなインクジェット記録装置では、インクカートリッジの交換時などにインクに混入した気泡が圧力室内で成長する場合がある。この場合、成長した気泡によって圧力室から記録ヘッドへのインク供給が不安定になるおそれがある。そこで、圧力室における気泡成長の抑制を図ったインクジェット記録装置が提案され、特許文献１に開示されている。図６は、特許文献１に開示されたインクジェット記録装置の要部構成を示す断面図である。図６に示すインクジェット記録装置は、圧力室５０１の壁部の一部を構成する封止フィルム５０２を有する。封止フィルム５０２の外側にはキャップ状フィルム５０３が設けられている。封止フィルム５０２とキャップ状フィルム５０３との間には、閉空間５０４が形成されている。キャップ状フィルム５０３は、水蒸気非透過性材料にて構成されている。これにより、水蒸気が閉空間５０４内からキャップ状フィルム５０３を介して大気中に放出されることが抑制されるので、閉空間５０４内が水蒸気の飽和した状態に維持される。このため、圧力室５０１内に気泡が存在したとしても、その気泡内と閉空間５１内との間に水蒸気の分圧差が生じにくくなる。そして、酸素、窒素、二酸化炭素等のガスが閉空間５０４から封止フィルム５０２を介して圧力室５０１へ移行することが抑制される。これにより、封止フィルム５０２の素材に高弾性率で高価なガスバリア素材を用いることなく、圧力室５０１内の気泡成長を抑制することが可能となる。さらに、図６に示すインクジェット記録装置では、キャップ状フィルム５０３が膨張または収縮する構成となっている。そのため、装置外部の温度が変化しても閉空間５１の圧力変動を抑制することが可能となる。

特開２００７−２４５５６１号公報

図６に示すインクジェット記録装置では、装置外部の温度上昇によってキャップ状フィルム５０３が膨張する場合がある。そのため、キャップ状フィルム５０３が膨張するための空間を装置内に確保する必要があり、この空間が装置の大型化を招く。

そこで、本発明は、気泡の成長を抑制しつつ装置の大型化を抑制することが可能な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、本発明のインクジェット記録装置は、インク収容部と記録ヘッドとの間に配置された圧力室と、該圧力室に配され前記インク収容部に連通した流入口と、前記圧力室の壁部の一部を構成し前記圧力室内の圧力変化に応じて変形する可撓膜と、前記可撓膜の変形により前記流入口を開閉する負圧弁と、を備えるインクジェット記録装置において、前記可撓膜を隔てて前記圧力室に隣接し、前記可撓膜に面する内部が液体で満たされている湿度維持室と、を有する。

本発明によれば、気泡の成長を抑制しつつ装置の大型化を抑制することが可能となる。

実施形態１のインクジェット記録装置の要部構成を示す断面図である。実施形態２のインクジェット記録装置の要部構成を示す断面図である。実施形態３のインクジェット記録装置の要部構成を示す断面図である。図３に示すインクジェット記録装置の電気的な制御構成の一部を示すブロック図である。図３に示すインクジェット記録装置の圧力室周辺の拡大図である。特許文献１に開示されたインクジェット記録装置の要部構成を示す断面図である。

（実施形態１）
図１は、実施形態１のインクジェット記録装置の要部構成を示す断面図である。図１に示すインクジェット記録装置１０は、記録ヘッド１００と、記録ヘッド１００から着脱可能なインクカートリッジ２００を有する。記録ヘッド１００は、インクカートリッジ２００の供給路２１０に連通した液室１０２を有する。液室１０２の底面には、インクを重力方向に吐出する吐出ノズル１０１が形成されている。インクカートリッジ２００は、インク吐出のための負圧を発生する圧力室２０７と、インク収容部２１５を有する。圧力室２０７は、供給路２１０を介して記録ヘッド１００に連通している。インク収容部２１５は、供給路２０８を介して圧力室２０７に連通している。さらに、インク収容部２１５は、供給路２０９を通じて湿度維持室２０４に連通している。湿度維持室２０４の上部には、大気開放部２１２が設けられている。記録ヘッド１００の液室１０２は、フィルタ１０３を介して流路１０４に連通している。供給路２１０からのインクは、ジョイント１０５から流路１０４を通って、液室１０２に導かれる。

インクカートリッジ２００の圧力室２０７について説明する。圧力室２０７には、圧力室内の圧力変化に応じて変形する可撓膜２０１と、可撓膜２０１を付勢するバネ２０６を有している。可撓膜２０１には、負圧状態を効率的に感知することができるように軟質であり、かつ、インク性状に化学的な影響を及ぼさない素材が適している。可撓膜２０１の素材としては、例えばポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエステルフィルム、ナイロンフィルム等、またこれらの変性樹脂フィルム、これらのフィルムを積層した複合フィルム等が挙げられる。可撓膜２０１は、圧力室２０７の壁部の一部を構成する。可撓膜２０１の外面２０２は湿度維持室２０４に面している。バネ２０６は、可撓膜２０１を外側に付勢している。このようにバネ２０６が付勢することによって、圧力室２０７の内部は所定の微負圧状態になる。圧力室２０７の内部が微負圧状態になると、圧力室２０７に連通した液室１０２の内部も微負圧状態となる。液室１０２の内部が微負圧状態となることによって、吐出口１０１に良好なメニスカスが形成される。

バネ２０６の一端には負圧弁２０５が接続されている。負圧弁２０５は、バネ２０６と連動して圧力室２０７の流入口（供給路２０８の開口端）を開閉する。負圧弁２０５は、バネ２０６が可撓膜２０１を付勢する力によって圧力室２０７の流入口を閉塞する。記録ヘッド１００がインクを吐出することによって、圧力室２０７内のインクが減少する。インクの減少に伴って圧力室２０７の内部は減圧される。その結果、圧力室２０７の内部圧力が所定の微負圧より減少すると、大気圧によって、可撓膜２０１が圧力室２０７の内側に変形する。可撓膜２０１の変形により発生した力がバネ２０６を介して負圧弁２０５に伝達される。その力によって、負圧弁２０５は、圧力室２０７の流入口を開放させる方向に移動する。負圧弁２０５の移動によって、インク収容部２１５から供給路２０８を通じて圧力室２０７にインクが供給される。インクの供給によって、圧力室２０７の内部圧力が再び所定の微負圧となると、可撓膜２０１は弾性変形して変形前の状態に戻る。可撓膜２０１の変形に伴って負圧弁２０５は、圧力室２０７の流入口を閉じる。圧力室２０７に供給されたインクは、供給路２１０を介して記録ヘッド１００に供給される。

次に、湿度維持室２０４について説明する。可撓膜２０１に加工性が良好なナイロンフィルム又はナイロンフィルムを積層した複合フィルム等が使用された場合、ナイロンフィルムは、吸水性が高いという特性を持つため、湿度影響により変形することがある。特に、乾燥状態ではナイロンフィルム内に吸収されていた水分が蒸発して、ナイロンフィルムが縮んでしまう。バネ２０６が圧力室２０７内の容積を増加させるようにナイロンフィルム（可撓膜２０１）を付勢することによって、圧力室２０７の内部は所定の微負圧状態に調整されている。そのため、ナイロンフィルムが縮むと圧力室２０７の内部が所定の微負圧状態にならない。そこで、本実施形態のインクジェット記録装置１０には、可撓膜２０１を隔てて圧力室２０７に隣接した湿度維持室２０４が設けられている。湿度維持室２０４は大気開放部２１２を備え、インク収容部２１５は大気開放部２１１を備えている。湿度維持室２０４は、供給路２０９を介してインク収容部２１５と連通している。そのため、湿度維持室２０４の内部はインクで満たされている。これにより、可撓膜２０１の外面２０２は、湿度維持室２０４内のインクに常に接している状態になる。可撓膜２０１の外面２０２が常にインクに覆われていれば、ナイロン製の可撓膜２０１の乾燥を防ぐことが可能となる。その結果、圧力室２０７から記録ヘッド１００にインクが安定して供給されるという効果が得られる。

上述したように、本実施形態のインクジェット記録装置１０では、湿度維持室２０４の内部がインクで満たされている。そのため、圧力室２０７内に気泡が存在したとしても、その気泡内と湿度維持室２０４１内との間に水蒸気の分圧差が生じにくくなる。そのため、気泡の成長が抑制される。さらに、インク（液体）は、気体に比べ熱膨張による体積変化が小さい。そのため、湿度維持室２０４の外部で温度が上昇しても、湿度維持室２０４の内部圧力の変動は、気体のみで満たされている閉空間５０４（図６参照）に比べて十分小さい。その結果、湿度維持室２０４の膨張用の空間を確保する必要がなくなるため、装置の大型化を抑制することが可能となる。

さらに、本実施形態のインクジェット記録装置１０には、湿度維持室２０４とインク収容部２１５との間で、インクを流通させる供給路２０９が設けられている。そのため、湿度維持室２０４の内部圧力の変動をインク収容部２１５に吸収させることが可能となる。

（実施形態２）
実施形態２のインクジェット記録装置について説明する。上述した実施形態１のインクジェット記録装置１０と同様の構成要素については同じ符号を付す。以下、実施形態１のインクジェット記録装置１０との違いを中心に説明する。

図２は、実施形態２のインクジェット記録装置の要部構成を示す断面図である。まず、インク吐出時（記録時）の流れについて説明する。図２に示すインクジェット記録装置２０において、インクタンク４００は、気密状態に形成された外郭ケース４０２を有する。外郭ケース４０２には、インクが封入されたインクパック４０１が収納されている。インクパック４０１は、供給路４０３を介してサブタンク３００（インク収容部）に連通している。インクタンク４００のインクは、加圧ポンプ３０１によって吸出される。吸出されたインクはサブタンク３００に供給される。

本実施形態のインクジェット記録装置２０では、インクタンク４００の交換時にインクタンク４００が供給路４０３から抜かれた状態でもサブタンク３００内のインクにより記録が可能となる。すなわち、記録を中断しなくてもインクタンク４００の交換が可能となる。

サブタンク３００は、大気に連通した大気開放弁３０３を有する。サブタンク３００内のインクは、供給路３０４を介して圧力室２０７に供給される。圧力室２０７内のインクは、弁２１０ａが設けられた供給路２１０を通じて記録ヘッド１００に供給される。このとき、排出路２２８に設けられた弁２２８ａは閉じた状態である。弁２２８ａを閉じることで、圧力室２０７から記録ヘッド１００に供給されたインクは、湿度維持室２０４に流れない。

次に、インクの循環流について説明する。サブタンク３００内のインクは、循環ポンプ３０２により、サブタンク３００、圧力室２０７、記録ヘッド１００、湿度維持室２０４、循環ポンプ３０２、サブタンク３００の順番で循環する。このとき、弁２１０ａおよび弁２２８ａは開いた状態であり、弁３０７、大気開放弁２２７は閉じた状態である。サブタンク３００内のインクは、圧力室２０７、記録ヘッド１００、湿度維持室２０４の順に流れる。サブタンク３００から記録ヘッド１００（液室１０２）までのインク流れは記録時と同様である。液室１０２内のインクは、ジョイント１０５ｂから排出路２２８を介して湿度維持室２０４に供給される。湿度維持室２０４内のインクは、循環ポンプ３０２によって、排出路３０６、３０５を通じてサブタンク３００へと回収される。このときのインク流量は、吐出ノズル１０１のメニスカスを保持可能な流量に調整されている。

本実施形態のインクジェット記録装置２０では、上述したインクの循環動作を行うことで、湿度維持室２０４内はインクで満たされる。その結果、実施形態１のインクジェット記録装置１０と同様に、圧力室２０７内に発生した気泡の成長を抑制しつつ装置の大型化を抑制することが可能となる。

（実施形態３）
実施形態３のインクジェット記録装置について説明する。上述した実施形態１、２のインクジェット記録装置と同様の構成要素については同じ符号を付す。以下、実施形態１、２のインクジェット記録装置との違いを中心に説明する。

図３は、実施形態３のインクジェット記録装置の要部構成を示す断面図である。図４は、図３に示すインクジェット記録装置３０の電気的な制御構成の一部を示すブロック図である。

本実施形態のインクジェット記録装置３０では、図１に示すように、圧力室２０７とサブタンク３００（インク収容部）を互いに連通させる排出路３０５（第１の排出路）が配置されている。排出路３０５からは排出路３０６（第２の排出路）が分岐している。排出路３０６は、湿度維持室２０４に連通している。排出路３０５において、排出路３０５と排出路３０６の分岐点よりも圧力室側には弁３０７が設けられている。弁３０７の開閉動作は、駆動制御部３０８（図２参照）によって制御される。

以下、本実施形態のインクジェット記録装置３０の動作について説明する。具体的には、湿度維持室２０４の内部をインクで満たす動作について説明する。図５は、図３に示すインクジェット記録装置の圧力室周辺の拡大図である。図５（ａ）は、弁３０７が閉じている状態を示す。図５（ｂ）は、弁３０７が開いている状態を示す。まず、駆動制御部３０８が、弁２１０ａ、３０７を閉じさせ、サブタンク３００の大気開放弁３０３（図３参照）を開放させ、循環ポンプ３０２を作動させる。循環ポンプ３０２は、予め設定された時間内で、排出路３０５の内部および弁３０７の内部を圧力室２０７の内部よりも減圧させる。予め設定された時間が経過すると、駆動制御部３０８は弁３０７を開かせる制御動作を行う。すると、排出路３０５の内部と、圧力室２０７の内部との圧力差によって圧力室２０７内のインクは、排出路３０５を通り、サブタンク３００に回収される。また、弁３０７の内部と圧力室２０７の内部との圧力差によって圧力室２０７内のインクは、排出路３０６を通って湿度維持室２０４に流入する（図５（ｂ）参照）。これにより、湿度維持室２０４の内部がインクで満たされる。

本実施形態のインクジェット記録装置２０では、上述した制御動作を行うことで、湿度維持室２０４内はインクで満たされる。その結果、実施形態１、２のインクジェット記録装置１０と同様に、圧力室２０７内に発生した気泡の成長を抑制しつつ装置の大型化を抑制することが可能となる。

１００記録ヘッド
２０１可撓膜
２０４湿度維持室
２０５負圧弁
２０７圧力室
２１５インク収容部

Claims

インク収容部と記録ヘッドとの間に配置された圧力室と、該圧力室に配され前記インク収容部に連通した流入口と、前記圧力室の壁部の一部を構成し前記圧力室内の圧力変化に応じて変形する可撓膜と、前記可撓膜の変形により前記流入口を開閉する負圧弁と、を備えるインクジェット記録装置において、
前記可撓膜を隔てて前記圧力室に隣接し、前記可撓膜に面する内部が液体で満たされている湿度維持室と、を有するインクジェット記録装置。
前記液体がインクである、請求項１に記載のインクジェット記録装置。
前記湿度維持室と前記インク収容部との間で前記インクを流通させる供給路をさらに有する、請求項２に記載のインクジェット記録装置。
前記記録ヘッドと前記湿度維持室とを互いに連通させる排出路と、
前記記録ヘッドから前記排出路を通じて前記湿度維持室にインクを排出させるポンプと、をさらに有する請求項２に記載のインクジェット記録装置。
前記圧力室と前記インク収容部とを互いに連通させる第１の排出路と、
前記第１の排出路から分岐し、前記湿度維持室に連通した第２の排出路と、
前記第１の排出路と前記第２の排出路の分岐点よりも前記圧力室側に設けられた弁と、
前記弁が前記第１の排出路を閉じているときに予め設定された時間内で前記第１の排出路の内部および前記第２の排出路の内部を前記圧力室の内部よりも減圧させるポンプと、
前記予め設定された時間が経過したときに前記第１の排出路が開くように前記弁を制御する駆動制御部と、をさらに有する請求項２に記載のインクジェット記録装置。
前記可撓膜がナイロン製である、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。