JP3804903B2

JP3804903B2 - インク供給機構とインクジェット印字装置

Info

Publication number: JP3804903B2
Application number: JP30177999A
Authority: JP
Inventors: 恒雄牧
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1999-10-25
Filing date: 1999-10-25
Publication date: 2006-08-02
Anticipated expiration: 2019-10-25
Also published as: JP2001121713A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、インクジェットプリンタのキャリッジに搭載した記録ヘッドにインクを供給するインク供給機構とそれを使用したインクジェット印字装置、特に、キャリッジの走査による生じるインク圧力変動の影響を抑制してインク液滴の噴射特性の安定化を図るものである。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット噴射式のプリンタやファクシミリ，複写機のインク供給機構は、図２に示すように、メインタンク１に貯蔵したインクをキャリッジ２に搭載したインクバッファ部（サブタンク）３に固定側インク供給チューブ４と可撓性を有するインク供給チューブ５を介して供給し、インクバッファ部３のインクを記録ヘッド６から液滴として噴射して印字するものが多く使用されている。このようにメインタンク１のインクをインク供給チューブ５を介してインクバッファ部３に供給するインク供給機構は、キャリッジ２の走査に伴い発生するインク供給チューブ５内部とインクバッファ部３のインク圧力変動が記録ヘッド６から噴射する液滴の噴射特性に悪影響を及ぼす。例えばキャリッジ２がキャリッジガイドロッド７に倣って図２の位置Ａから位置Ｂに移動するとき、キャリッジ２の移動に伴いインク供給チューブ５も移動する。このインク供給チューブ５が移動するときに、インク供給チューブ５とインク供給チューブ５内部のインクとの間に相対的に速度差が生じる。この速度差によりインク供給チューブ５内部のインクはキャリッジ２を停止してからある時間をおいて停止する。このためキャリッジ２の往復動作動作を繰り返すと、インク供給チューブ５内部のインクに振動が生じ、インクバッファ部３のインクにある振幅の圧力変動が発生する。このインクバッファ部３のインクの圧力変動量が大きくなると記録ヘッド６のノズルに生じているインクのメニスカスが破壊されて気泡をノズルから巻き込んだり、意図しない噴射が発生する。また、そこにいたらないまでも印字時に噴射する液滴の量や速度に影響を与えることになる。
【０００３】
この圧力変動による影響を解消するため、例え特開平７−１６４６３８号公報に示すインクジェットプリンタは、インクバッファ部３の壁面に熱可塑性プラスチック、例えばポリサルフォン樹脂のダイアフラムを設け、このダイアフラムの弾性変形により、キャリッジ２の走査に伴い発生する圧力変動を吸収，制振するようにしている。また、特開平８−１７４８６０号公報に示されたインクジェットプリンタのインクカーリッジは、底面にインク供給口を有する容器を、中心に通孔を有する弾性薄膜により上部のインク室と下部のインク供給室に分割し、弾性薄膜の上部の通孔に対向する位置に弁体を設け、インク供給室の圧力変動を弾性薄膜の変形で吸収し、インク供給室のインクを消費したときにインク室とインク供給室の差圧により弾性薄膜を変形させて通孔を開きインク室からインク供給室にインクを供給するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記圧力変動の抑制方法は、いずれもキャリッジの動作状況に依らず、キャリッジが往復する速度が有る程度以上になると、その抑制効果が期待できず、インク噴射特性を安定させることはできなかった。
【０００５】
この発明はかかる短所を改善し、インク供給チューブとインクバッファ部のインク内圧の変動をキャリッジの動作状況に応じて吸収し安定したインク噴射特性でインク滴を噴射することができるインク供給機構とそれを使用したインクジェット印字装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るインク供給機構は、印字用紙に沿って往復運動するキャリッジに搭載され、記録ヘッドにインクを供給するインクバッファ部にメインタンクに貯蔵したインクを、インク供給経路を介して供給するインク供給機構において、前記インクバッファ部は、インクを滞留する凹部を有し、一方の端部にメインタンクにつながれたインク供給経路が接続され、他方の端部に記録ヘッドにつながるインク供給経路が接続されたベースと、前記ベースの凹部を覆う圧力変動抑制膜と、前記圧力変動抑制膜に接合された慣性付与部材を有し、前記圧力変動抑制膜と接合されたベースの面がキャリッジの移動方向と略直角になるように当該インク供給機構は前記キャリッジに搭載され、前記慣性付与部材はあらかじめ定めた重量を有する重りであり、前記メインタンクにつながれたインク供給経路は前記キャリッジの往復移動方向に関して前記圧力変動抑制膜とは反対側に延びていることを特徴とする。
【００１２】
この発明に係るインクジェット印字装置は前記インク供給機構を有することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
この発明のインク供給機構は、印字用紙に沿って往復運動するキャリッジに搭載され、記録ヘッドにインクを供給するインクバッファ部とメインタンクに貯蔵したインクをインク供給チューブを介して供給するものであり、インクバッファ部には側面にインクを滞留する凹部を有し、一方の端部にメインタンクにつながれたインク供給チューブが接続され、他方の端部に記録ヘッドにつながるインク供給チューブが接続されたベースと、ベースの側面に接合され凹部を覆う柔軟な樹脂フィルムで形成された圧力変動抑制膜と、圧力変動抑制膜の表面中央部に接合された一定質量を有する重りを有する。このインクバッファ部は圧力変動抑制膜を接合したベースの側面がキャリッジの移動方向と直角になるようにキャリッジに搭載されている。
【００１４】
このインクバッファ部は、キャリッジが停止しているときは圧力変動抑制膜の中央部に接合した重りにキャリッジの移動方向の力が加えられず、圧力変動抑制膜が変形しない状態になっている。静止していたキャリッジが圧力変動抑制膜側に移動を開始したとき及び圧力変動抑制膜と反対側に定速運動しているキャリッジが停止したとき、圧力変動抑制膜の中央部に接合した重りは慣性により、ベースの凹部側に押し込まれ、圧力変動抑制膜をベース側に変形する。また、圧力変動抑制膜側に移動していたキャリッジが停止したとき及び静止していたキャリッジが圧力変動抑制膜と反対側に移動を開始したとき、圧力変動抑制膜の中央部に接合した重りは慣性により、ベースの凹部と反対側に移動し、圧力変動抑制膜をベースと反対側に変形する。この圧力変動抑制膜の変形はキャリッジに作用する加速度の変化に追従する。また、インクバッファ部に接続されたインク供給チューブのキャリッジとともに移動する部分にあるインクもキャリッジに作用する加速度と同様な加速度が作用して圧力変動する。すなわち、圧力変動抑制膜の変形量はインク供給チューブ内の圧力変動に関係する。そこで圧力変動抑制膜の変形量によりインクバッファ部のインク量を増減してインク供給チューブ内の圧力変動を吸収するように、キャリッジの加速，減速時の速度変化に応じて重りの重量をあらかじめ決定しておく。
【００１５】
このようにしてキャリッジの速度変化に応じてインクバッファ部のインク量を増減することにより、キャリッジが往復運動するときにインクの圧力変動を吸収し、記録ヘッドから噴射するインク滴の噴射特性を安定にする。
【００１６】
【実施例】
〔実施例１〕図１はこの発明の一実施例のインクバッファ部の断面図である。インクバッファ部３には、図２のインク供給機構の構成図に示すように、キャリッジ２に搭載されメインタンク１に貯蔵したインクが固定側インク供給チューブ４と可撓性を有するインク供給チューブ５を介して供給される。このインクバッファ部３内に滞留しているインクを記録ヘッド６から液滴として噴射させる。
【００１７】
インクバッファ部３は、図１に示すように、側面にインクを滞留する凹部８を有し、一方の端部にインク供給チューブ５が接続され、他方の端部に記録ヘッド６が接続されたベース９と、ベース９の側面に接合され凹部８を覆う柔軟な樹脂フィルムで形成された圧力変動抑制膜１０と、圧力変動抑制膜１０の表面中央部に接合された慣性付与部材、例えば一定質量を有する重り１１を有する。このインクバッファ部３は圧力変動抑制膜１０を接合したベース９の側面がキャリッジ２の移動方向と直角になるようにキャリッジ２に搭載されている。
【００１８】
上記のように構成したインクバッファ部３は、キャリッジ２が停止しているときは圧力変動抑制膜１０の中央部に接合した重り１１にキャリッジ２の移動方向の力が加えられず、（ａ）に示すように、圧力変動抑制膜１０が変形しない状態になっている。そして静止していたキャリッジ２が圧力変動抑制膜１０側に移動を開始したとき及び圧力変動抑制膜１０と反対側に定速運動しているキャリッジ２が停止したとき、圧力変動抑制膜１０の中央部に接合した重り１１は慣性により、（ｂ）に示すように、ベース９の凹部８側に押し込まれ、圧力変動抑制膜１０をベース９側に変形する。また、圧力変動抑制膜１０側に移動していたキャリッジ２が停止したとき及び静止していたキャリッジ２が圧力変動抑制膜１０と反対側に移動を開始したとき、圧力変動抑制膜１０の中央部に接合した重り１１は慣性により、（ｃ）に示すように、ベース９の凹部８と反対側に移動し、圧力変動抑制膜１０をベース９と反対側に変形する。この圧力変動抑制膜１０の変形はキャリッジ２に作用する加速度の変化に追従する。また、インクバッファ部３に接続されたインク供給チューブ５のキャリッジ２とともに移動する部分にあるインクもキャリッジ２に作用する加速度と同様な加速度が作用して圧力変動する。すなわち、圧力変動抑制膜１０の変形量はインク供給チューブ５内の圧力変動に関係する。そこで圧力変動抑制膜１０の変形量によりインクバッファ部３のインク量を増減してインク供給チューブ５内の圧力変動を吸収するように、キャリッジ２の加速，減速時の速度変化に応じて重り１１の重量をあらかじめ実験的に決定しておく。
【００１９】
このようにしてキャリッジ２の速度変化に応じてインクバッファ部３のインク量を増減することにより、キャリッジ２が往復運動するときにインクの圧力変動を吸収し、記録ヘッド６から噴射するインク滴の噴射特性を安定にすることができる。
【００２０】
〔実施例２〕前記実施例１においては、インクバッファ部３の圧力変動抑制膜１０の表面中央部に慣性付与部材としての重り１１を直接接合した場合について説明したが、図３の断面図に示すように、円筒状のスライドガイド１３に滑動自在に挿入された重り１１を弾性部材１４例えばバネやゴム等を介して圧力変動抑制膜１０の表面中央部に接合しても良い。
【００２１】
このように重り１１を弾性部材１４を介して圧力変動抑制膜１０に接合することにより、キャリッジ２を加速したり減速するとき、重り１１の慣性による変位は弾性部材１４により緩衝されて圧力変動抑制膜１０に伝達される。重り１１の変位を圧力変動抑制膜１０に直接伝える場合は、インク供給チューブ５内の圧力変動により増減するインクバッファ部３のインク量より圧力変動抑制膜１０の変形による容積変化が大きくなったり、インク供給チューブ５内の圧力変動がインクバッファ部３のインク量に伝達される前に圧力変動抑制膜１０が変形する可能性があるが、このように重り１１の変位を弾性部材１４で緩衝して圧力変動抑制膜１０の変形タイミングを遅らせることにより、圧力変動抑制膜１０の変形をインク供給チューブ５内の圧力変動により増減するインクバッファ部３のインク量に追従させることができる。
【００２２】
〔実施例３〕上記実施例１と実施例２は圧力変動抑制膜１０の中央表面に連結した重り１１の慣性を利用してキャリッジ２を加速したり減速したときのインク供給チューブ５内の圧力変動を抑制した場合について説明したが、図４に示すように、円筒状の支持部１５の内部に取り付けた例えば圧電アクチュエータやリニアアクチュエータ等の電気アクチュエータや、シリンダ等の空気アクチュエータ等のロッド駆動源１６を圧力変動抑制膜１０の中央表面に接合した駆動伝達ロッド１７に駆動伝達手段１８を介して連結し、ロッド駆動源１６の駆動力により圧力変動抑制膜１０を変形させてキャリッジ２を加速したり減速したときのインク供給チューブ５内の圧力変動を抑制しても良い。
【００２３】
そして図５に示すように、インク供給チューブ５に取り付けたインク圧力検知センサ１９でインク供給チューブ５内のインクの圧力を検出し、制御部２０でインク供給チューブ５内のインクの圧力が適正値になるようにインク圧力検知センサ１９で検出したインクの圧力値によりフィードバック制御を行ないドライバ２１を介してロッド駆動源１６を駆動し、インク圧力検知センサ１９で検出したインクの圧力値が適正値より低下した場合は、図４（ｂ）に示すように、圧力変動抑制膜１０をインクバッファ部３のベース９側に変形させ、インク圧力検知センサ１９で検出したインクの圧力値が適正値より高くなった場合には、図４（ｃ）に示すように、圧力変動抑制膜１０をインクバッファ部３のベース９側とは反対側に変形させる。このようにしてインク供給チューブ５内のインクの圧力変動を直接検出して、その変動を抑制することにより、インク供給チューブ５内のインクの圧力変動をより正確に抑制することができる。
【００２４】
〔実施例４〕また、図６に示すように、駆動伝達プーリ２２とタイミングベルト２３を介してキャリッジ２を駆動するキャリッジ駆動モータ２４のドライバ２５が出力する駆動信号を利用してロッド駆動源１６の動作を制御するようにしても良い。この場合、ドライバ２５からキャリッジ駆動モータ２４の駆動信号を圧力制御部２６にも入力する。圧力制御部２６は入力した駆動信号からキャリッジ２の速度変化を検出し、検出した速度変化に応じてインクバッファ部３のインク量を増減するようにロッド駆動源１６の駆動制御を行ないドライバ２７を介してロッド駆動源１６を駆動する。このようにしてキャリッジ２の動作状態に応じてインク供給チューブ５内のインクの圧力変動を抑制することにより、インク供給チューブ５内のインクの圧力変動を効率良く、かつ適正に抑制することができる。
【００２５】
〔実施例５〕上記実施例１〜実施例４はキャリッジ２に搭載されたインクバッファ部３のインク量を増減してインク供給チューブ５内のインクの圧力変動を抑制した場合について説明したが、インクタンク１側で固定側インク供給チューブ４とインク供給チューブ５内のインク量を増減してインク供給チューブ５内のインクの圧力変動を抑制するようにしても良い。例えば図７に示すように、インクタンク１に接続された固定側インク供給チューブ４の中間部にインクバッファタンク２８と、インクバッファタンク２８内のインク２９の容量を可変する容量可変ピストン３０と、容量可変ピストン３０を駆動する容量可変用駆動源３１を設けておく。そしてキャリッジ２を駆動するキャリッジ駆動モータ２４のドライバ２５が出力する駆動信号を容量制御部３１にも入力する。容量制御部３２は入力した駆動信号からキャリッジ２の速度変化を検出し、検出した速度変化に応じてインクバッファタンク２８内のインク量を増減するように容量可変用駆動源３１の駆動制御を行ないドライバ３３を介して容量可変用駆動源３１を駆動する。容量可変用駆動源３１は入力した駆動制御信号により容量可変ピストン３０を昇降し、インクバッファタンク２８内のインク量を増減して固定側インク供給チューブ４とインク供給チューブ５内のインク量を調節し、インク供給チューブ５内のインクの圧力変動を抑制する。
【００２６】
このようにインクタンク１側で固定側インク供給チューブ４とインク供給チューブ５内のインク量を増減してインク供給チューブ５内のインクの圧力変動を抑制することによりキャリッジ２を軽量化してインク供給チューブ５内のインクの圧力変動を適正に抑制することができる。
【００２７】
上記実施例５においては、キャリッジ２の動作状態からインクバッファタンク２８内のインク量を増減してインク供給チューブ５内のインクの圧力変動を抑制する場合について説明したが、インク供給チューブ５の圧力変動をインク圧力検知センサ１９で検出し、検出した圧力変動をフィードバックして容量可変用駆動源３１を駆動制御しても良い。
【００２８】
また、前記実施例１〜実施例５に示したインク供給機構をインクジェット噴射式のプリンタやファクシミリ，複写機のインク供給機構に使用することにより、安定したインク噴射特性でインク滴を噴射することができ、良質な画像を安定して形成することができる。
【００２９】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように、インクバッファ部に滞留しているインク量をキャリッジの速度変化に応じて増減することにより、キャリッジが往復運動するときに生じるインク供給チューブ内のインクの圧力変動を吸収するようにしたから、記録ヘッドから噴射するインク滴の噴射特性を安定にすることができる。
【００３０】
また、インクバッファ部のインクを滞留する凹部の側面に設けた圧力変動抑制膜の中央部に接合された慣性付与部材をあらかじめ定めた重量を有する重りで構成し、重りの慣性を利用して圧力変動抑制膜を変形させてインクバッファ部に滞留しているインク量を増減するようにしたから、簡単な構成でインク供給チューブ内のインクの圧力変動を抑制することができるとともに、インクバッファ部を小型化することができる。
【００３２】
また、慣性付与部材をスライドガイドに滑動自在に挿入された重り及び弾性部材で構成し、重りの変位を弾性部材で緩衝して圧力変動抑制膜の変形タイミングを遅らせることにより、圧力変動抑制膜の変形をインク供給チューブ内の圧力変動により増減するインクバッファ部のインク量に追従させることができ、より安定してインク供給チューブ内のインクの圧力変動を抑制することができる。
【００３７】
また、前記各インク供給機構をインクジェット噴射式のプリンタやファクシミリ，複写機等のインクジェット印字装置に使用することにより、安定したインク噴射特性でインク滴を噴射することができ、良質な画像を安定して形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例のインクバッファ部の断面図である。
【図２】インク供給機構の構成図である。
【図３】第２の実施例のインクバッファ部の断面図である。
【図４】第３の実施例のインクバッファ部の断面図である。
【図５】第３の実施例のインクバッファ部の全体構成図である。
【図６】第４の実施例の構成図である。
【図７】第５の実施例の構成図である。
【符号の説明】
１；メインタンク、２；キャリッジ、３；インクバッファ部、
４；固定側インク供給チューブ、５；インク供給チューブ、
６；記録ヘッド、８；凹部、９；ベース、１０；圧力変動抑制膜、
１１；重り。

Claims

印字用紙に沿って往復運動するキャリッジに搭載され、記録ヘッドにインクを供給するインクバッファ部にメインタンクに貯蔵したインクを、インク供給経路を介して供給するインク供給機構において、
前記インクバッファ部は、インクを滞留する凹部を有し、一方の端部にメインタンクにつながれたインク供給経路が接続され、他方の端部に記録ヘッドにつながるインク供給経路が接続されたベースと、前記ベースの凹部を覆う圧力変動抑制膜と、前記圧力変動抑制膜に接合された慣性付与部材を有し、前記圧力変動抑制膜と接合されたベースの面がキャリッジの移動方向と略直角になるように当該インク供給機構は前記キャリッジに搭載され、
前記慣性付与部材はあらかじめ定めた重量を有する重りであり、
前記メインタンクにつながれたインク供給経路は前記キャリッジの往復移動方向に関して前記圧力変動抑制膜とは反対側に延びていることを特徴とするインク供給機構。
請求項１に記載のインク供給機構を有することを特徴とするインクジェット印字装置。