JP3720348B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

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本発明は、複数のインクタンクとインクの吐出を行うノズルを有するインクジェットヘッド部を備え、壁面や看板・ガラス窓等の被記録部材に対してインクジェットヘッド部を相対的に移動させることにより、壁面や看板・ガラス窓等の被記録部材にカラー画像を描画するインクジェット記録装置に関するものである。
インクジェットプリンタ等のインクジェット記録装置では、装置が軽量であり騒音の発生が少なく、普通紙に対して特別な定着を要することなく高速記録が行えるという特徴を有していた。
また、近年、OA機器のディジタル化が急速に進展し、カラー画像出力の需要が増してきたことにより、ディジタルカラー複写機やカラーレーザープリンタとともに、低価格のカラーインクジェットプリンタが広く一般に普及し、種々のタイプのものが研究開発されている。
このようなインクジェット記録装置の記録対象は、紙等の記録媒体だけでなく種々のものに適用されている。このようなものの一つとして、建築物の壁面や看板等、或いは、自動車の車体等があり、これらに直接描画を行うインクジェット記録装置であるインクジェット方式の描画装置が提案されている。
例えば、特開平9−141838号公報におけるインクジェット方式の描画装置は、枠体と、水平方向に延び枠体に上下方向に移動自在に保持された可動枠ユニットに水平方向に移動自在に保持された駆動体と、駆動体に保持されたノズルユニットから主に構成されている(特許文献1)。
上記駆動体は、可動枠ユニットに沿って左右(X方向)に移動するように構成され、ノズルユニットのX方向の駆動機構をなしている。また、可動ユニットの両端にあたる枠体には、可動枠ユニットを枠体に沿って上下(Y方向)に移動させるY方向駆動機構が備えられている。
更に、ノズルユニットは、各ノズル毎に、水平方向(X方向)に並んで固定されたステッピングモータと、その上に水平に固定された支持板と、支持板を貫通して配置されたステッピングモータの回転軸の先端に設けられたピニオンギアと、ピニオンギアに嵌合し支持板上に載置されたラックギアと、ラックギアの先端部に備えられたノズル及び光センサとが設けられており、光センサにより検出された被記録部材表面とノズルとの距離に応じて、両者の距離が所定値になるように各ノズルがZ方向(X方向とY方向に対して垂直な方向)に駆動される。
このように、各ノズルの位置を独立して制御し、各ノズルと被記録部材との距離を一定にして描画を行うので、複雑な曲面を持つ被記録部材に対しても、所定の色調で鮮明に描画できることが開示されている。
特開平9−141838号公報
しかしながら、上記のインクジェット方式の描画装置は、インクにより描画を行う場合に、被記録部材の前方に配置して行っているため、この描画装置は被記録部材に対して固定されておらず、描画途中に何らかの原因で描画装置が移動したり、振動が加わった時には、描画装置が揺動し正確な画像を描画することができなかった。
また、被記録部材が窓や看板等の場合、描画装置を配置するための部材が大がらりとなる問題があった。特に、画像の描画位置が高い位置にある場合においては、高い位置に画像を描画できるように描画装置を載置台のような部材の上に配置する必要があり、このような部材が大がかりとなり、しかも、載置台のような部材の上に配置すると、その重心位置が高い位置となり、描画装置に振動等の外力により揺動し易くなり、しかも、揺れが大きくなり、正確な画像を描画することができないという問題を有していた。
本発明のインクジェット記録装置は上記の問題に鑑みなされたものであり、インクジェット記録装置を被記録部材に対して簡易に固定することができ、良好な画像の描画を可能とするインクジェット記録装置を提供することを目的とするものである。
上記目的を達成するために、本発明は、複数のインクタンクと、インクの吐出を行うノズルを有するインクジェットヘッド部とを備え、被記録部材に対して該インクジェットヘッド部を相対的に移動させることにより、被記録部材にインクにより描画を行うインクジェット記録装置において、前記記録装置の枠体に対面して前記記録装置の外側に配置された被記録部材と前記記録装置の枠体との間に形成した空間の空気を吸引手段により吸引し排気することによって当該記録装置を被記録部材に吸着固定する固定手段を備えている。
また、本発明は、複数のインクタンクとインクの吐出を行うノズルを有するインクジェットヘッド部を備え、被記録部材に対して該インクジェットヘッド部を相対的に移動させることにより、被記録部材にインクにより描画を行うインクジェット記録装置において、前記記録装置の枠体に設けられ、前記被記録部材に当接した際に空間を形成する、弾性部材よりなる枠体固定部材を含み、前記空間の空気を吸引手段により吸引し排気することによって前記記録装置を被記録部材に吸着固定する固定手段を備え、前記枠体固定部材を前記被記録部材に当接させた状態においては、前記被記録部材との間に間隔を形成し、また前記固定手段による吸着固定時においては、前記被記録部材に密着する、弾性部材よりなる密着部材が前記枠体に備えつけられている。
また、本発明は、複数のインクタンクと、インクの吐出を行うノズルを有するインクジェットヘッド部とを備え、被記録部材に対して該インクジェットヘッド部を相対的に移動させることにより、被記録部材にインクにより描画を行うインクジェット記録装置において、前記記録装置は、前記記録装置の枠体が前記被記録部材に当接した際に空間を形成する、弾性部材よりなる枠体固定部材を含み、前記空間の空気を吸引手段により吸引し排気することによって前記記録装置を被記録部材に吸着固定する固定手段と、前記枠体固定部材が前記被記録部材に当接した状態においては、前記被記録部材との間に間隔を形成し、また前記固定手段による吸着固定時においては、前記被記録部材に密着する、弾性部材よりなる密着部材と、を備えている。
上記構成によれば、吸引力を用いてインクジェット記録装置を直接被記録部材に吸着固定するので、記録装置の設置スペースや取り付け位置を選ぶ必要がなく、しかも、被記録部材に対して確実に固定することができ、振動による移動や揺れによる影響を受けることなく、正確な画像の描画が可能となる。
本発明は、固定手段による吸引力を調整する吸引力調整手段を備えている。
上記構成によれば、固着手段の吸引力によりインクジェット記録装置を被記録部材に吸着固定した状態で画像の描画を行い、描画終了後、吸引力調整手段により吸着力を小さくすることにより、記録装置の被記録部材から容易に取り外し可能としている。
本発明は、吸引力を用いてインクジェット記録装置を直接被記録部材に吸着固定するので、記録装置の設置スペースや取り付け位置が限定されることなく、しかも、被記録部材に対して確実に固定することができ、振動による移動や揺れによる影響を受けることなく、正確な画像の描画ができる。つまり、記録装置の枠体の外部で記録装置の枠体に対向する被記録部材との間に形成した空間の空気を吸引手段により吸引し排気することにより、記録装置を被記録部材に吸着固定するので、インクジェット記録装置の枠体より大きい記録媒体に描画することが可能となる。
本発明は、固着手段の吸引力によりインクジェット記録装置を被記録部材に吸着固定した状態で画像の描画を行い、描画終了後、吸引力調整手段により吸着力を小さくして記録装置の被記録部材からの取り外しを行っているので、記録装置の被記録部材からの取り外しを容易に行うことができ。
また、取り付け時、最初の吸引力を小さくしておくことにより、記録装置を被記録部材に仮に吸着固定した状態で記録装置を適切な位置への移動ができ、正確な画像の描画を行うことができる。
また、記録装置の取り付け時、仮に被記録部材に吸着固定した状態で記録装置を移動可能にすることが容易に行うことができ、記録装置の取り付け位置調整を容易に行うことができる。
本発明のインクジェット記録装置の実施形態を図1とともに説明する。
本実施形態のインクジェット記録装置は、図1に示すように、その枠体1は水平方向の枠体aと枠体c、及び垂直方向の枠体bと枠体dとにより構成されている。
上記枠体bや枠体dの内部には、夫々螺旋状に溝が刻まれた軸部2やこの軸部の溝に嵌合して配置される支持台3を有している。各支持台3には、送りシャフト4,ヘッド部駆動手段5,キャリッジ保持部材6(図8に図示)が取り付けられている。
そして、ヘッド部7(印字ヘッドまたはインクジェットヘッド部)は、キャリッジ8に搭載されており、水平方向に延びる送りシャフト4及びキャリッジ保持部材6上を摺動自在に支持され(キャリッジ8は自重により送りシャフト4の回りに回転可能であるので、図5(a),(b)に示すように、キャリッジ8の突出部8aがキャリッジ保持部材6に接触し摺動自在に支持されており、ヘッド部7と壁面等の被記録部材との位置決めがなされている。)、前記送りシャフト4と並行に張架され、ヘッド部駆動手段5によって駆動されるタイミングベルト9により水平方向(矢印X1,X2方向)に変位駆動される。
前記枠体bの下部には、支持台駆動手段(モーター等が該当)10が配置されており、この支持台駆動手段10により軸部2が回転駆動され枠体b内の支持台3が垂直方向に移動する。前記枠体d内の支持台3は枠体b内の支持台3と連動して移動し、ヘッド部7の垂直方向に駆動が制御される。
このように、前記キャリッジ8に搭載されているヘッド部7は、ヘッド部駆動手段5によって駆動されるタイミングベルト9により水平方向に、また、キャリッジ8全体が枠体b,dに設けられた支持台3を介して支持台駆動手段10により垂直方向の駆動が制御され、ヘッド部7と対向する被記録部材に描画が行われる。
図2(a)は、ヘッド部7(インクジェットヘッド部)を示す拡大斜視図であり、インクジェットヘッド部7は、複数色、例えば、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、白(W)、ライトシアン(LC)、ライトマゼンタ(LM)よりなる6色のインクタンク11やシアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、白(W)よりなる4色のインクタンクが各々備えられており、夫々のインクタンク11に係合してインク吐出用のノズル12が壁面等の被記録部材に対向するよう設けられている。
尚、インクの色は上記に限定されるものではなく、例えば、CMYを当量混合して無彩色を生成するのではなく、別に黒(K)を設けても良い。
前記インクタンク11には、インク残量検知部材にてインクの量を検知し、記録装置近傍に備えられたメインタンクよりインクが供給される。インク残量検知部材としては、2つの電極を用いて抵抗変化を検出する方法や吐出したドット数をソフトウェアでカウントする方法を使用することができる。
また、インク供給手段は、各インクごとに備えられた輸液ポンプとインク供給パイプより構成される。
前記インクジェットヘッド部7の傾斜部には、筐体の対向電極部(詳細は後述)と接触する電極部13が設けられており、この電極部13より画像信号が入力されインクジェットヘッド部6が駆動制御される。
図3は、インクジェットヘッド部7のインク吐出動作を説明するための断面図である。図3(a)は非動作時、同図(b)は動作時の状態を示したものである。
前記インクジェットヘッド部7の底部には共通インク供給路14が前記被記録部材と垂直となるように形成されており、この共通インク供給路14にはフィルタ15が介在されるとともに、その先端が閉塞されてインク圧力室16が形成されている。
このインク圧力室16において、前記被記録部材側にはノズル12が形成され、上部にはピエゾ振動子17が備えられ、インク吐出ユニット18が形成されている。
前記共通インク供給路14は数十ミクロン程度と極めて細いことから、通常状態では、毛細管現象によって図3(a)に該共通インク供給路14はインクが充填された状態で制止している。
これに対して、前記ピエゾ振動子17に画像信号に応じた電圧が印加されると、同図(b)に示すように該ピエゾ振動子17はインク圧力室16側に撓んでインク圧力室16の体積を減少させてインク圧力室16内に圧力を生じさせる。この圧力によってフィルタ15とインク圧力室16との流路断面積の違いにより、ノズル12からインクが吐出される。
前記ピエゾ振動子17への電圧印加が終了すると、インク圧力室16の湾曲が戻り、その復元した体積分のインクが共通インク供給路14から供給され、初期の状態に戻る。
上述の動作を繰り返すことにより、画像信号に応じた画像が記録部材上に形成される。
以上は、電圧印加により変形が生じる圧電素子であるピエゾ振動子17を用いた場合の説明であるが、インクを急激に加熱し、そのときに生じる気泡によってインクを吐出させる方法を用いても良い。また、スプレーガンヘッドを用いても良い。
前記インクジェットヘッド部7に入力される画像信号は、コンピュータを介して行われる(図8)。描画を行う画像は、MO(Magnetic−OpticDisc:光磁気ディスク),CD−ROM(Compact Disc−Read Only Memory),CD−R(Compact Disc−Recordable),CD−RW(Compact Disc−Rewritable),DVD−ROM(Digital Video Disc−Read Only Memory),DVD−RAM(Digital VideoDisc−Random Access Memory)等の記録媒体51に格納されており、記録媒体51から読み出され、液晶ディスプレー等の表示手段52に表示される。
描画する画像が選択されると、必要に応じて、画像処理部53により、一部色を変える、イラスト的にする、画像を合成する等の処理が施され(処理を施した画像は、上記のMO,CD−RW,DVD−RAM等の書き換え可能な記録媒体51に格納しても良い)、さらに、拡大処理、拡大したことにより欠落する画像の補間処理を行い、ヘッド部7にカラー画像信号として出力される。あるいは、予め画像処理を施した画像を上記の記録媒体51に格納しておいても良い。
また、コンピュータからは、何色のインクを使用するか等のデータが出力され、それぞれに応じてヘッド部7の駆動が制御される。コンピュータからの画像信号は、インク残量検知部材54等の各部材やインク供給手段55等の各手段(図8参照)を制御する制御手段56等が組み込まれた中継ポート(不図示)を介してインクジェット記録装置に入力される。
尚、前述の図1ではキャリッジ8を一つ設けた構成を示しているが、図4に示すように複数のキャリッジ8を設けても良い。この場合、各キャリッジ7の位置関係に基づいて、画像信号は複数のブロックに分割され、各々のインクジェットヘッド部7に入力される。
図5はヘッド部(インクジェットヘッド部)7を筐体19に装着した状態を示すもので、(a)は側面図、(b)は(a)の側面図をA−A'方向から見た正面図である。
前記ヘッド部7は筐体19に挿入され、例えば、ヘッド部7の側面に設けられた突出部20が筐体19内の凹部に嵌合して固定される。この時、ヘッド部7の傾斜部に設けられた電極部13と筐体19に設けられた対向電極21とが接触し、この電極部13を介して画像信号が入力される。
図5において、ヘッド部7が装着された筐体19は、螺旋状に溝が形成された軸部に嵌合する固定部材、2本の平行に配置されているガイド部材上をスライドするヘッド部保持部材により支持されており、ヘッド部駆動手段により軸部が回転駆動されることにより、筐体19が駆動される。
尚、キャリッジ8は、タイミングベルト保持部材22によりタイミングベルト9に保持されている。
以下、本発明のインクジェット記録装置における記録装置(枠体1)の磁力による被記録部材への吸着固定を行う実施形態1の詳細について図6を用いて説明する。
図6(a)は、インクジェット記録装置を窓や看板等の被記録部材に磁力を用いて吸着固定する構成を示す断面図であり、インクジェット記録装置の枠体1の被記録部材23対向面に磁力発生部材24を設け、被記録部材23を介して磁性部材25を配置している。
前記磁力発生部材24としては、永久磁石や電磁石が用いられる。永久磁石は鋳造磁石,フェライト磁石,希土磁石及びこれらの粉末をナイロン等のプラスチックや、ポリイソブチレン,ネオプレン,ニトリル等のゴム材料に分散された複合磁石等が、磁性部材25にはパーマロイ,センダスト,ミューメタル,純鉄,ケイ素鋼等を用いることができる。磁性部材25は、インクジェット記録装置に枠体1の大きさに適合した一体ものでも、あるいは、分割されたものでもどちらの形態でもよい。
前記磁力発生部材24としては、永久磁石よりも電磁石を用いるのが好ましい。これは、電磁石に流す電流を調整手段となる図8に示す制御手段56により制御して、磁力すなわち吸着力を調整することができるからである。
すなわち、枠体1(インクジェット記録装置)を被記録部材23に固定する時に、被記録部材23の両側に磁性部材25と枠体1を位置させ、磁力発生部材24(電磁石)への電流を大きくすることにより、枠体1の被記録部材23への取り付け(吸着固定)を行う。この際、磁力は磁力発生部材24へ流す電流を初めは小さくし、磁力を小さくしておくことにより、枠体1(インクジェット記録装置)の被記録部材23への取り付け位置を調整可能としている。
そして、枠体1を被記録部材23に吸着固定してインクにより画像の描画終了後、磁力発生部材24へ流す電流を徐々に小さくすることにより、枠体1の被記録部材23からの取り外し時に、急激な磁力の低下によって枠体1が被記録部材23から突然落下するのを防止することができる。
また、被記録部材23の枠が枠体1より小さい場合には、図6(b)に示すように(破線部が被記録部材23の端部)被記録部材23の厚さに相当するスペーサー26を枠体1と磁性部材25との間に、被記録部材23と密着させて挿入すれば良い。
以下、本発明のインクジェット記録装置における記録装置(枠体1)の吸引力による被記録部材への吸着固定を行う実施形態2の詳細について図7を用いて説明する。
枠体1は、例えば、ネオプレンやバイトン等のゴム材料によりなる枠体固定部材27に嵌め込まれており、枠体1の中央付近には、被記録部材23と接触する密着部材28(上記と同じゴム材料が使用可)が配置されている。
前記インクジェット記録装置を被記録部材23に設置した状態において、密着部材28は被記録部材23とは接触しておらず僅かな間隔を介して配置されている(図7(b))。
そして、被記録部材23と枠体1との間に存在する空気を真空ポンプ等の吸引手段29により吸引し排気すると、密着部材28が被記録部材23と密着しインクジェット記録装置が被記録部材23に吸着固定される。
前記密着部材28を被記録部材23に対して、僅かな間隔を介して設けているのは、枠体固定部材27と密着部材28の被記録部材23対向面をゴム材料等の弾性部材を用いて凹凸や段差が生じることなくほぼ均一に形成するのは困難であり、被記録部材23と枠体1との間の空気を充分吸引排気することが困難になるためである。
一方、密着部材28を被記録部材23に対して、微少な間隔を介して配置すると、インクジェット記録装置を被記録部材23に設置した際、インクジェット記録装置は被記録部材23に対して2点で接触するため、インクジェット記録装置の取り付け状態を調整する上で自由度を増すことができる。
また、枠体1と被記録部材23の間の空気を排気すると、ゴム材料等で構成されている枠体固定部材27は変形し、密着部材28が被記録部材23と接触して3点で支持されるようになり、インクジェット記録装置を安定した状態で被記録部材23に取り付けることが可能となる。
そして、インクジェット記録装置を被記録部材23より取り外す時は、リークポート30より空気を吸引すれば良い。
前記被記録部材23と枠体1との間の空気を吸引排気するには、まず、リークポート30のバルブ2を閉じ、吸引ポート31のバルブ1を開として、吸引手段29を稼動させる。被記録部材23と枠体1の間の圧力は、圧力検知部材32によりモニター(検知)される。
前記吸引手段29は常時稼動させておいても良く、あるいは、圧力検知部材32の検知結果を基に、所定値以下になるように吸引手段29をオン/オフ制御してもかまわない。
前記圧力検知部材32としては、例えば、シリコンやステンレスのダイヤフラム方式の圧力センサや、ブルドン管を用いた圧力計等を用いることができる。また、前記バルブ1やバルブ2には、ベローズバルブやダイヤフラムバルブ等が使用可能である。
前記リークポート30より空気を導入し、インクジェット記録装置を被記録部材23から取り外す際には、吸引ポート31のバルブ1を閉じてリークポート30のバルブを開ければ良い。この時、被記録部材23と枠体1との間の圧力を圧力検知部材31によりモニターし、インクジェット記録装置を取り外しやすい圧力に調整することにより、インクジェット記録装置の取り外し作業を向上させることができる。
本発明のインクジェット記録装置の実施形態を示す斜視図である。 図1のインクジェットヘッド部を示す斜視図であり、(a)はインクによる描画を行うインクジェットヘッド部を示す斜視図であり、(b)は被記録部材の塵埃のクリーニングと、インクによる描画と、描画後のインクの乾燥を行うインクジェットヘッド部の斜視図である。 図2のインクジェットヘッド部におけるインクの吐出動作を説明するための吐出機構の断面図であり、(a)は非吐出動作時を示す吐出機構の断面図であり、(b)は吐出動作時を示す吐出機構の断面図である。 本発明のインクジェット記録装置の他の実施形態を示す斜視図である。 前記インクジェットヘッド部のキャリッジへの装着構造を示す図であり、(a)はその側面図であり、(b)はA−A'方向から見た正面図である。 本発明のインクジェット記録装置における記録装置の磁力による被記録部材への吸着固定を行う実施形態1を示す断面図であり、(a)はインクジェット記録装置を窓や看板等の被記録部材に磁力を用いて吸着固定する構成を示す断面図であり、(b)は被記録部材がインクジェット記録装置の枠体よりも小さい場合における構成を示す断面図である。 本発明のインクジェット記録装置における記録装置の吸引力による被記録部材への吸着固定を行う実施形態2を示す断面図であり、(a)はインクジェット記録装置を窓や看板等の被記録部材に吸引力を用いて吸着固定する構成を示す断面図であり、(b)はインクジェット記録装置の設置状態を示す断面図であり、(c)は(a)の横断面図である。 本発明のインクジェット記録装置の制御を行う制御ブロック図である。
符号の説明
1 枠体
2 軸部
3 支持台
4 送りシャフト
5 ヘッド部駆動手段
7 インクジェットヘッド部
8 キャリッジ
9 タイミングベルト
23 被記録部材
27 枠体固定部材
29 吸引手段

Claims (4)

  1. 複数のインクタンクと、インクの吐出を行うノズルを有するインクジェットヘッド部とを備え、被記録部材に対して該インクジェットヘッド部を相対的に移動させることにより、被記録部材にインクにより描画を行うインクジェット記録装置において、
    前記記録装置の枠体に対面して前記記録装置の外側に配置された被記録部材と前記記録装置の枠体との間に形成した空間の空気を吸引手段により吸引し排気することによって当該記録装置を被記録部材に吸着固定する固定手段を備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
  2. 複数のインクタンクとインクの吐出を行うノズルを有するインクジェットヘッド部を備え、被記録部材に対して該インクジェットヘッド部を相対的に移動させることにより、被記録部材にインクにより描画を行うインクジェット記録装置において、
    前記記録装置の枠体に設けられ、前記被記録部材に当接した際に空間を形成する、弾性部材よりなる枠体固定部材を含み、前記空間の空気を吸引手段により吸引し排気することによって前記記録装置を被記録部材に吸着固定する固定手段を備え、
    前記枠体固定部材を前記被記録部材に当接させた状態においては、前記被記録部材との間に間隔を形成し、また前記固定手段による吸着固定時においては、前記被記録部材に密着する、弾性部材よりなる密着部材が前記枠体に備えつけられたことを特徴とするインクジェット記録装置。
  3. 複数のインクタンクと、インクの吐出を行うノズルを有するインクジェットヘッド部とを備え、被記録部材に対して該インクジェットヘッド部を相対的に移動させることにより、被記録部材にインクにより描画を行うインクジェット記録装置において、
    前記記録装置は、
    前記記録装置の枠体が前記被記録部材に当接した際に空間を形成する、弾性部材よりなる枠体固定部材を含み、前記空間の空気を吸引手段により吸引し排気することによって前記記録装置を被記録部材に吸着固定する固定手段と、
    前記枠体固定部材が前記被記録部材に当接した状態においては、前記被記録部材との間に間隔を形成し、また前記固定手段による吸着固定時においては、前記被記録部材に密着する、弾性部材よりなる密着部材と、
    を備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
  4. 上記固定手段による吸引力を調整する吸引力調整手段を備えたことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一つに記載のインクジェット記録装置。
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