JP3973822B2

JP3973822B2 - インク供給装置及びそれを使用した画像形成装置

Info

Publication number: JP3973822B2
Application number: JP2000102425A
Authority: JP
Inventors: 恒雄牧
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-04-04
Filing date: 2000-04-04
Publication date: 2007-09-12
Anticipated expiration: 2020-04-04
Also published as: JP2001277544A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、キャリッジに搭載したヘッドユニットにサブタンクからインクを供給し、ヘッドユニットの記録ヘッドからインクを噴射するインク供給装置とそれを使用した画像形成装置、特に噴射するインク圧力変動を抑制してインク液滴の噴射特性の安定化に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、インクジェット噴射式のプリンタやファクシミリ，複写機等の画像形成装置のインク供給機構は、メインタンクに貯蔵したインクを可撓性を有するインク供給チューブを介してキャリッジに搭載したヘッドユニットに供給し、ヘッドユニットの記録ヘッド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のインクをインク供給チューブを介してヘッドユニットに供給するインク供給機構は、インク供給チューブのジョイント部やインク供給チューブなどから気泡が混入したり透過したり、インクタンクのカートリッジを交換するために脱着するときにも、インクタンクやインク供給チューブ内のインクに気泡が混入する可能性がある。また、印字中あるいはキャリッジの走査中に記録ヘッドのノズルから気泡が逆流してインク供給経路に気泡が混入する可能性もある。このようにしてインク供給経路に混入した気泡が印字中に記録ヘッドへ到達すると、インクの流れが悪くなるか遮断されて印字不良を引き起こしてしまう。
【０００３】
このインク供給経路に混入した気泡が印字中に記録ヘッドへ到達することを防止するため、例えば特開平１０−１１４０８１号公報に示すように、サブタンクに空気抜きバルブを設け、サブタンク内に気泡を溜め、サブタンクの空間の圧力が上昇すると空気抜きバルブから空気を大気に排出したり、特開平１１−４２７９５号公報に示すように、インク供給経路に脱気装置と、脱気装置を通過したインクをインクタンクに戻すインク循環経路を設け、インク供給経路内のインクに所定量の溶存気体が含まれる場合に、そのインクをインク供給経路からインクタンクに戻して記録ヘッドに気泡が含むインクを供給することを防いでいる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらサブタンク内に溜めた空気を排出したり、インク供給経路にインクを脱気しても、サブタンクと記録ヘッドのジョイント部から記録ヘッドの近傍のインクに混入したり、記録ヘッドのノズルから混入する気泡を除くことはできず、この気泡が印字中に記録ヘッドにインクを供給する系路を塞ぎ、インク供給不足となり印字不良を引き起こしてしまう。
【０００５】
この発明はかかる短所を改善し、インクタンクから記録ヘッドまでの間のインク供給経路や各ジョイント部及び記録ヘッドのノズルから混入する気泡を一時的に溜めて記録ヘッドのノズルから直接排出させて、安定した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装置とそれを使用した画像形成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装置は、メインタンクに貯蔵したインクを、往復運動するキャリッジに搭載されたインクバッファ部にインク供給チューブを介して供給し、インクバッファ部に貯溜したインクを記録ヘッドに供給するインク供給装置において、前記インクバッファ部は、インク保持部と、該インク保持部の上部に、インク保持部と連通して設けられた気泡保持部とを有し、前記インク保持部は、前記インク供給チューブに接続され、上端部にインク供給口を有し、該インク供給口は、前記記録ヘッドにインクを供給するインク供給経路にインク連結経路を介して連結され、前記気泡保持部は、上端部に空気排出口を有し、該空気排出口は前記インク供給経路に連通した気泡排出経路に気泡連結経路を介して連結され、前記インク連結経路は、前記インク供給経路との連結部よりもインク供給口との連結部が高くなるように傾斜して設けられ、前記気泡連結経路は、前記気泡排出経路の連結部よりも前記空気排出口との連結部が高くなるように傾斜して設けられたことを特徴とする。
【０００７】
前記気泡排出経路の流体抵抗は、前記インク連結経路の流体抵抗より小さくなるように前記気泡排出経路の断面積と前記インク連結経路の断面積とを定めたことを特徴とする。
【０００８】
また、前記インクバッファ部の前記インク保持部と前記インク供給チューブとを連通するインク導入経路をさらに備え、前記インク導入経路は、前記インクバッファ部の下端部に連結されたことを特徴とする。
【０００９】
この発明に係る画像形成装置は、前記インク供給装置を有することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
この発明のインクジェットプリンタは、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キャリッジに搭載したヘッドユニットに供給しながら、キャリッジをキャリッジガイドロッドに倣って走査してヘッドユニットの記録ヘッドからインクを液滴として噴射して印字する。キャリッジには１次側がインク供給チューブに接続され、２次側が記録ヘッドに接続されたインクバッファ部を有する。
【００１２】
インクバッファ部はキャリッジが走査することにより発生する圧力変動を抑制するものであり、インク保持部と、インク保持部の上部に連通して設けられた気泡保持部を有する。インク保持部の下部に連結されたインク導入経路がインク供給チューブに接続され、インク保持部の上端部に連結されたインク供給経路が記録ヘッドに接続されている。気泡保持部の上端部に連結された気泡排出経路はインク供給経路に連通している。インク保持部はインク供給経路側の壁が鉛直に形成され、その逆側の壁に傾斜部を設けて、気泡保持部側にいくほど幅が狭くなっている。また、記録ヘッドを走査するキャリッジのホームポジションの近傍の所定の位置にヘッド維持回復装置が設けられている。ヘッド維持回復装置は記録ヘッドと密着可能なヘッドキャップと吸引ポンプとインク排出チューブ及び排出タンクを有する。
【００１３】
このインクジェットプリンタで、メインタンクを構成するカートリッジを交換したときや電源を投入時に記録ヘッドをヘッド維持回復装置の位置に移動し、ヘッドキャップを記録ヘッドに密着させて吸引ポンプを駆動し、記録ヘッドのノズルからインクを吸引してインクバッファ部のインクを一部排出する。このインクバッファ部のインクを一部排出するときに、インク保持部内のインクとともに気泡保持部内の空気が排出され、気泡保持部内はインクで満たされる。この状態でキャリッジを走査して記録ヘッドからインクを噴射して印字しているとき、インクタンクからインクバッファ部までの間の各ジョイント部からインク供給経路内のインクに進入した気泡やインク供給チューブを透過して混入した気泡は、印字によって生じるインクの流れに乗ってインクバッファ部のインク保持部へ導かれる。インク保持部へ導かれた気泡はインク保持部の内部で上方に移動し、上方に移動した気泡はインク保持部の傾斜部に沿って気泡保持部に導かれ、気泡保持部の上部に溜められる。一方、印字に必要なインクはインク保持部の上端部に連結されたインク供給経路を通って記録ヘッドに供給される。この記録ヘッドにインクを供給するときに、気泡保持部の上部に設けた空気排出口より下部に設けたインク保持部のインク供給口からインク供給経路にインクが流出するから、気泡保持部内の空気が気泡として混入して記録ヘッドに供給されることを防ぐ。
【００１４】
このようにして記録ヘッドにインクを供給して印字を繰返しているときに、一定時間毎あるいは気泡保持部に溜める空気量がインク保持部のインク供給口から一定高さの位置にまで空気が満たされるまでのタイミング毎に記録ヘッドをヘッド維持回復装置の位置に移動し、ヘッドキャップを記録ヘッドに密着させて吸引ポンプを駆動し、記録ヘッドのノズルからインクを吸引してインクバッファ部のインクを一部排出し、気泡保持部内の空気を排出して気泡保持部内をインクで満たす。この記録ヘッドからのインクの噴射による印字動作と、ヘッド維持回復装置による吸引動作を繰返すことにより、インクタンクからインクバッファ部までの間の各ジョイント部やインク供給チューブ等から混入した気泡が記録ヘッドに送られることを防ぎ、記録ヘッドのノズルから安定してインクを噴射させる。
【００１５】
【実施例】
図１はこの発明の一実施例の構成図である。図に示すインクジェットプリンタは、メインタンク１に貯蔵したインクを固定側インク供給チューブ３と可撓性を有するインク供給チューブ４を介してキャリッジ２に搭載したヘッドユニット５に供給しながら、キャリッジ２をキャリッジガイドロッド７に倣って走査してヘッドユニット５の記録ヘッド６からインクを液滴として噴射して印字する。キャリッジ２には、図２の構成図に示すように、１次側がインク供給チューブ４に接続され、２次側が記録ヘッド６に接続されたインクバッファ部８を有する。
【００１６】
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４を介してヘッドユニット５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４内部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。このキャリッジ２が走査することにより発生する圧力変動は、キャリッジ２がキャリッジガイドロッド７に倣って往復動作するときに、インク供給チューブ６内部のインクにおいて発生するものであり、その原因として例えばキャリッジ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４も移動する。このインク供給チューブ４が移動するときに、インク供給チューブ４とインク供給チューブ４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４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４内部のインクに振動が生じ、ヘッドユニット５に供給するインクにある振幅の圧力変動が発生する。こ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、そこに至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。
【００１７】
インクバッファ部８はキャリッジ２が走査することにより発生する圧力変動を抑制する。このインクバッファ部８は、図２の構成図に示すように、インク保持部９と、インク保持部９の上部に連通して設けられた気泡保持部１０を有する。インク保持部９の下部に連結されたインク導入経路１１がインク供給チューブ４に接続され、インク保持部９の上端部に連結されたインク供給経路１２が記録ヘッド６に接続されている。気泡保持部１０に連結された気泡排出経路１３はインク供給経路１２に連通している。インク保持部９のインク供給口１４に連結されたインク供給経路１２の連結経路１２ａはインク供給口１４側が高くなるように傾斜して設けられ、気泡保持部１０の空気排出口１５に連結された気泡排出経路１３の連結経路１３ａも空気排出口１５側が高くなるように傾斜して設けられている。
【００１８】
インク保持部９と気泡保持部１０は図３の側面断面図に示すように、インクと接する少なくとも一方の側面が柔軟性を有するフイルム１６で形成されている。インク供給チューブ４内部で発生した圧力変動をインク保持部９の容量と柔軟性を有するフィルム１６により、電気回路のコンデンサと同様な作用によって吸収し減衰させる。このインクバッファ部８を設けることにより、図４の記録ヘッド近傍のインク内圧変動特性図のＡに示すように、記録ヘッド６に供給するインクの圧力変動を減衰させることができる。図４においてＢはインクバッファ部８を使用しない場合の記録ヘッド６近傍のインク内圧変動を示す。
【００１９】
インク保持部９はインク供給経路１２側の壁が鉛直に形成され、その逆側の壁に傾斜部を設けて、気泡保持部１０側にいくほど幅が狭くなっている。また、記録ヘッド６を走査するキャリッジ２のホームポジションに所定の位置にヘッド維持回復装置１７が設けられている。ヘッド維持回復装置１７は記録ヘッド６と密着可能なヘッドキャップ１８と吸引ポンプ１９とインク排出チューブ２０及び排出タンク２１を有し、記録ヘッド６がヘッド維持回復装置１７の位置に達したときに、ヘッドキャップ１８を記録ヘッド６に密着させて吸引ポンプ１９を駆動し、記録ヘッド６のノズルからインクを吸引してインク排出チューブ２０から排出タンク２１に排出する。
【００２０】
上記のように構成したインクジェットプリンタで、メインタンク１を構成するカートリッジを交換したときや電源を投入時に記録ヘッド６をヘッド維持回復装置１７の位置に移動し、ヘッドキャップ１８を記録ヘッド６に密着させて吸引ポンプ１９を駆動し、記録ヘッド６のノズルからインクを吸引してインクバッファ部８のインクを一部排出する。このインクバッファ部８のインクを一部排出するときに、インク保持部９内のインクとともに気泡保持部１０内の空気が排出され、気泡保持部１０内はインクで満たされる。この状態でキャリッジ２を走査して記録ヘッド６からインクを噴射して印字しているとき、インクタンク１からインクバッファ部８までの間の各ジョイント部からインク供給経路内のインクに進入した気泡やインク供給チューブ４を透過して混入した気泡は、印字によって生じるインクの流れに乗ってインクバッファ部８のインク保持部９へ導かれる。インク保持部９へ導かれた気泡は、インク保持部９の内部で上方に移動し、上方に移動した気泡はインク保持部９の傾斜部に沿って気泡保持部１０に導かれ、気泡保持部１０の上部に溜められる。一方、印字に必要なインクはインク保持部９の上端部に連結されたインク供給経路１２を通って記録ヘッド６に供給される。この記録ヘッド６にインクを供給するときに、気泡保持部１０の上部に設けた空気排出口１５より下部に設けたインク保持部９のインク供給口１４からインク供給経路１２にインクが流出するから、気泡保持部１０内の空気が気泡として混入して記録ヘッド６に供給されることを防ぐことができる。
【００２１】
このようにして記録ヘッド６にインクを供給して印字を繰返しているときに、一定時間毎あるいは気泡保持部１０に溜める空気量があらかじめ定めた限界量、すなわちインク保持部９のインク供給口１４から一定高さの位置にまで空気が満たされるまでのタイミング毎に記録ヘッド６をヘッド維持回復装置１７の位置に移動し、ヘッドキャップ１８を記録ヘッド６に密着させて吸引ポンプ１９を駆動し、記録ヘッド６のノズルからインクを吸引してインクバッファ部８のインクを一部排出し、気泡保持部１０内の空気を排出して気泡保持部１０内をインクで満たす。この記録ヘッド６からのインクの噴射による印字動作と、ヘッド維持回復装置１７による吸引動作を繰返すことにより、インクタンク１からインクバッファ部８までの間の各ジョイント部やインク供給チューブ４等から混入した気泡が記録ヘッド６に送られることを防ぐことができ、記録ヘッド６のノズルから安定してインクを噴射させることができる。
【００２２】
また、インク保持部９のインク供給口１４より気泡保持部１０の空気排出口１５が上に設けられ、インク供給経路１２の連結経路１２ａはインク供給口１４側が高くなるように傾斜し、気泡保持部１０の空気排出口１５に連結された気泡排出経路１３の連結経路１３ａも空気排出口１５側が高くなるように傾斜しているから、記録ヘッド６とインクバッファ部８のジョイント部から気泡が混入したり、記録ヘッド６から気泡が混入しても、混入した気泡はインクとの相対的な重量差の影響で上方に登り、インク供給経路１２と連結経路１２ａ又はインク供給経路１２と気泡排出経路１３を通って気泡保持部１０に導かれる。したがって、記録ヘッド６とインクバッファ部８のジョイント部や記録ヘッド６から混入した気泡が記録ヘッド６のインク噴射特性に悪影響することを防ぐことができる。
【００２３】
さらに、上記実施例において、インク供給経路１２に連通している気泡排出経路１３の流体抵抗をインク供給経路１２の連結経路１２ａの流体抵抗より小さくなるように気泡排出経路１３の断面積とインク供給経路１２の連結経路１２ａの断面積を定めておくと、記録ヘッド６をヘッド維持回復装置１７の位置に移動してインクの一部とともに気泡保持部１０内の空気を吸引して排除するときに、空気の吸引量を多くしてインクの吸引量を少なくすることができ、インクを無駄に吸引しないで済む。このヘッド維持回復装置１７で気泡保持部１０内の空気を吸引する吸引圧力は気泡排出経路１３の流体抵抗とインク供給経路１２の連結経路１２ａの流体抵抗に応じて最適に設定することにより、吸引ポンプ１９の能力を軽減することができる。
【００２４】
また、キャリッジ２の走査中にインク供給チューブ４内に生じる圧力変動によりインク保持部９の下部に連結されたインク導入経路１１の出口を中心にしてインク保持部９内のインクに扇状に圧力波が広がる。一方、インク保持部９のインク供給口１４に連結されたインク供給経路１２の連結経路１２ａはインク供給口１４側が高くなるように傾斜して設けられ、圧力波の広がる方向に対して連結経路１２ａが鋭角に設けられているから、インク供給経路１２のインクすなわち記録ヘッド６に連通したインクに圧力波が進行することを低減するとともに気泡保持部１０内のインクと空気が圧力波に対するダンパとして作用し、インク供給チューブ４内に生じた圧力変動が記録ヘッド６から噴射するインクに与える影響をより抑制することができる。
【００２５】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように、キャリッジに搭載され１次側がインク供給経路に接続され、２次側が記録ヘッドに接続されたインクバッファ部に、インク保持部と、インク保持部の上部に連通して設けられた気泡保持部を設け、キャリッジの走査により生じるインクの圧力変動を抑制しながら、インク供給経路やインク供給経路のジョイント部から混入した気泡をインクバッファ部の気泡保持部に溜め、気泡が記録ヘッドに送られることを防いで、記録ヘッドのノズルから安定してインクを噴射させることができる。
【００２６】
また、あらかじめ定めたタイミング毎に気泡保持部に溜った空気を記録ヘッドから吸引して排出するようにしたから、気泡保持部に溜った空気を確実に排出することができ、記録ヘッドに供給するインクに気泡が混入することを防ぐことができる。
【００２７】
さらに、インク保持部のインク供給口に連結されたインク供給経路の連結経路をインク供給口側が高くなるように傾斜して設け、気泡保持部の空気排出口に連結された気泡排出経路の連結経路も空気排出口側が高くなるように傾斜して設けることにより、記録ヘッドとインクバッファ部のジョイント部から気泡が混入したり、記録ヘッドから気泡が混入しても、混入した気泡を気泡保持部に導くことができ、記録ヘッドとインクバッファ部のジョイント部や記録ヘッドから混入した気泡が記録ヘッドのインク噴射特性に悪影響することを防ぐことができる。
【００２８】
また、インク供給経路に連通している気泡排出経路の流体抵抗がインク供給経路のインク供給口から気泡排出経路の連通部までの連結経路の流体抵抗より小さくなるように気泡排出経路の断面積とインク供給経路の連結経路の断面積を定めることにより、インクの一部とともに気泡保持部内の空気を吸引して排除するときに、空気の吸引量を多くしてインクの吸引量を少なくすることができ、インクを無駄に吸引しないで済む。
【００２９】
また、インク保持部のインク供給経路をインク保持部にインクを流入させるインク流入経路と鋭角になるようにインク供給経路とインク流入経路を配置することにより、キャリッジの走査によりインク供給チューブ内に生じた圧力変動が記録ヘッドから噴射するインクに与える影響をより抑制することができる。
【００３０】
さらに、このインク供給装置をインクジェット噴射方式のプリンタやファクシミリ，複写機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させて、良質な画像を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構成図である。
【図２】インクバッファ部の構成図である。
【図３】インクバッファ部の側面断面図である。
【図４】記録ヘッド近傍のインク内圧変動特性図である。
【符号の説明】
１；メインタンク、２；キャリッジ、３；固定側インク供給チューブ、
４；インク供給チューブ、５；ヘッドユニット、６；記録ヘッド、
７；キャリッジガイドロッド、８；インクバッファ部、９；インク保持部、
１０；気泡保持部、１１；インク導入経路、１２；インク供給経路、
１３；気泡排出経路、１４；インク供給口、１５；空気排出口、
１６；フイルム、１７；ヘッド維持回復装置、１８；ヘッドキャップ、
１９；吸引ポンプ、２０；インク排出チューブ、２１；排出タンク。

Claims

メインタンクに貯蔵したインクを、往復運動するキャリッジに搭載されたインクバッファ部にインク供給チューブを介して供給し、インクバッファ部に貯溜したインクを記録ヘッドに供給するインク供給装置において、
前記インクバッファ部は、インク保持部と、該インク保持部の上部に、インク保持部と連通して設けられた気泡保持部とを有し、
前記インク保持部は、前記インク供給チューブに接続され、上端部にインク供給口を有し、該インク供給口は、前記記録ヘッドにインクを供給するインク供給経路にインク連結経路を介して連結され、
前記気泡保持部は、上端部に空気排出口を有し、該空気排出口は前記インク供給経路に連通した気泡排出経路に気泡連結経路を介して連結され、
前記インク連結経路は、前記インク供給経路との連結部よりもインク供給口との連結部が高くなるように傾斜して設けられ、前記気泡連結経路は、前記気泡排出経路の連結部よりも前記空気排出口との連結部が高くなるように傾斜して設けられたことを特徴とするインク供給装置。
前記気泡排出経路の流体抵抗は、前記インク連結経路の流体抵抗より小さくなるように前記気泡排出経路の断面積と前記インク連結経路の断面積とを定めたことを特徴とする請求項１記載のインク供給装置。
前記インクバッファ部の前記インク保持部と前記インク供給チューブとを連通するインク導入経路をさらに備え、前記インク導入経路は、前記インクバッファ部の下端部に連結されたことを特徴とする請求項１又は２記載のインク供給装置。
請求項１乃至３のいずれかに記載のインク供給装置を有することを特徴とする画像形成装置。