JP4154979B2

JP4154979B2 - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JP4154979B2
Application number: JP2002283935A
Authority: JP
Inventors: 宙健中村
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2002-09-27
Filing date: 2002-09-27
Publication date: 2008-09-24
Anticipated expiration: 2022-09-27
Also published as: JP2004114611A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はインクジェット記録装置に関し、詳細には、インクジェットヘッドにインクを供給するバッファタンクとインク供給源との間でインク中に混入した気泡を除去する構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、被記録媒体にインクを噴射して記録を行うインクジェット記録装置では、インク供給源からインク流路を介してインクジェットヘッドの複数の噴射チャンネルにインクを導き、発熱素子、圧電素子等のアクチュエータを選択的に駆動させて、前記噴射チャンネルの先端に設けられた噴射ノズルからインクの噴射を行っている。インクジェットヘッドへのインクの供給方法には、インクジェットヘッドに、インクを収容したインクカートリッジを装着して、そのインクカートリッジからインクの供給を受けるタイプのものや、インクタンクとバッファタンクとを管路で接続し、インクタンクからバッファタンクを経てインクの供給を受けるタイプのものがある。後者の場合、通常、前記管路は可撓性を有する樹脂チューブ等で構成されるが、そのチューブの周壁から空気が透過して、内部を流れるインクに混入し気泡を形成することがあった。
【０００３】
この気泡除去のため、例えば、特許文献１では、サブタンクからインクを、バッファタンクの上壁から垂下した流入筒の下端より供給して障壁の間で蛇行させることでインクから気泡を分離し、インクを底壁の流出口からインクジェットヘッドに供給し、気泡を上壁の天井部分に溜めて適宜の時間間隔でポンプを駆動して排出口から排出させるようにしている。また、特許文献２では、サブタンクからインクジェットヘッドへの往路とインクジェットヘッドからサブタンクへの復路とにそれぞれエアバッファを設け、往路ではエアバッファの上部にインクが流入し下部からインクジェットヘッドへ流出するようになっており、また復路ではエアバッファの下部にインクが流入し上部からサブタンクへ流出するようになっている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２６０３８８号公報
【特許文献２】
特開平１０−３１５５０３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１の構成では、バッファタンクの上壁から垂下した流入筒の下端が、底壁と平行に開口しており、インクとともに流入した気泡は、流入筒の下端開口から水平方向において任意の方向から出ていくことができる。このため、流入筒から上壁の排出口側（図３において右側に相当）に出た気泡は、排出口近傍に溜められ適宜ポンプを駆動することで排出口から排出することができるが、流入筒から排出口と反対側（図３において左側に相当）に出た気泡の一部は、流入筒が排出口と反対側において上壁となす角部Ａに付着してしまうことがある。この角部Ａに付着した気泡は、排出口からのポンプの吸引によっても排出することができず、残留することがある。
【０００６】
この角部Ａの気泡は、インクジェットヘッドにおいてその中の微小気泡や増粘インクを除去するためにまたはインクの充填動作のために、公知のように吸引パージ動作を行うと、バッファタンク内のインクとともにインクジェットヘッド内へ流入し、インクジェットヘッドのノズルを閉塞させてしまうことになる。
【０００７】
特許文献２の構成は、エアバッファ内でのインクジェットヘッドからの復路の開口端を傾斜面にすることによって、気泡がインクジェットヘッド側へ逆流することを防止するもので、上記のように、流入筒が排出口と反対側において上壁となす角部Ａに気泡が滞留することをなくしたり、その気泡がインクジェットヘッドにおける吸引パージ動作によってインクジェットヘッドに流入することをなくすものでない。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、バッファタンクに流入するインクに含まれる気泡を排出口側に積極的に導くようにして、排出口からの気泡の排出処理によってもバッファタンク内に気泡が残留することのないインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明のインクジェット記録装置は、インクを貯留して、そのインクをインクジェットヘッドに供給するバッファタンクを有するインクジェット記録装置であって、底壁と、その底壁に対してインクの貯留空間を介して対向する上壁と、前記底壁および前記上壁の外周を接続する側壁とを有する前記バッファタンクの前記上壁に開口され、前記貯留空間に貯留した気泡を排出する気泡排出口と、前記底壁に形成され、前記貯留空間に貯留したインクを前記インクジェットヘッドに向けて流出するインク流出口と、前記上壁から前記底壁方向に向かって筒状に突設され、内部をインク供給路としたインク流入筒とを備え、前記インク流入筒の前記底壁側先端の側面に、前記インク供給路を前記気泡排出口側に向け開口させる切欠が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
この構成のインクジェット記録装置では、インク流入筒の底壁側先端側面に切欠が設けられているので、インク供給路からバッファタンクに供給されるインクに気泡が混入していても、その気泡がバッファタンク内に侵入する際に、その気泡を切欠から気泡排出口方向に導くことができる。
【００１１】
また、請求項２に係る発明のインクジェット記録装置は、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記気泡排出口は、前記上壁の最も高い位置に開口されていることを特徴とする。
【００１２】
この構成のインクジェット記録装置では、請求項１に係る発明の作用に加え、気泡排出口が上壁の最も高い位置に開口されているので、バッファタンク内に侵入した気泡は、その浮力で、気泡排出口付近に集積しやすい。
また、請求項３に係る発明のインクジェット記録装置は、請求項２に記載の発明の構成に加え、前記上壁には、前記インク流入筒から前記気泡排出口に向けて上昇する斜面が形成されている。従って、気泡は斜面に沿って気泡排出口に向けて上昇する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化したインクジェット記録装置の一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、図１，図２を参照して、本実施の形態のインクジェット記録装置のインク流路の構成について説明する。図１は、インクジェット記録装置におけるインク流路の概略を示す図である。図２は、インク流入筒８の先端部分を示す斜視図である。
【００１４】
図１に示すように、インクジェット記録装置のヘッドユニット１には、その下部側にインクジェットヘッド２と、その上部側にマニホールド体３とが接着固定されてユニット化された構造を有する。インクジェットヘッド２は、内部に複数の噴射チャンネル（図示外）を有し、下面２ａにそれぞれの噴射チャンネルに連通する複数の噴射ノズル（図示外）を２列開口させている。公知のように、各噴射チャンネルには圧電アクチュエータ（図示外）が設けられ、圧電アクチュエータの駆動により各噴射ノズルからインク液滴の噴射が行われるようになっている。
【００１５】
インクジェットヘッド２の上面に固定されたマニホールド体３には、前記各列の噴射チャンネルにわたって連通するようにそれぞれ形成されたマニホールド室３ａが２室、設けられている。各マニホールド室３ａ（図１では一方のみ示す）の上面には導入管１２がそれぞれ突出され、後述するバッファタンク５の底壁５ａに開口されたインク流出口１０にジョイント管１８を介して接続されている。
【００１６】
ヘッドユニット１はバッファタンク５とともにキャリッジ４に取り付けネジ６によって固定されている。バッファタンク５は、下向きに開口したケース７とそのケースの開口下面を密閉して覆う底壁５ａとからなる。ケース７は、上壁７ｃの外周からほぼまっすぐに側壁７ｂを垂下させ、その下端内周に、底壁５ａを嵌合、密着させている。図６に示すように底壁５ａは、平面視、略矩形をなし、その両端に前記ネジ６が挿通される孔６ａを有する取付腕が突設されている。そして、底壁５ａ、側壁７ｂおよび上壁７ｃで囲んだ内部に、インクの貯留空間としての空洞が形成されている。
【００１７】
図７に示すように、上壁７ｃは、長手方向の一端側近傍から他端側近傍にかけて緩やかな斜面が形成されるように、その他端側近傍を頂とする突出形状を有し、その内面７ａもそれに沿った形状を有している。そして、図３に示すように、上壁７ｃの前記他端側近傍の最突出部に、インクおよび気泡を排出するための排出口９が開口されており、その排出口９を内包する筒状の嵌合部９ａが上壁７ｃから上向きに突設され、その嵌合部９ａにはチューブ１５が嵌合固定される。この排出口９の付近は、底壁５ａを略水平な方向としてキャリッジ４に取り付けられるバッファタンク５の内部において、最も高い位置となる。
【００１８】
また、排出口９より上壁７ｃの長手方向の前記一端側寄りの位置で、上壁７ｃの長手方向の略中央の位置には、バッファタンク５にインクを供給するための筒状のインク流入筒８が垂下しており、底壁５ａの近傍においてその先端部８ａ（下端部）が開口されている。また、インク流入筒８に連続して、上壁７ｃから上向きに、チューブ１３を嵌合固定するための筒状の嵌合部８ｃが突設されている。
【００１９】
ここで、図２に示すように、筒形状を有するインク流入筒８の先端部８ａには、その筒形状の周壁の断面の略半円部分を先端から所定距離分切り欠いて、インク流入筒８の内部通路、すなわちインク供給路を、側面方向から露出させるように構成した切欠８ｂが設けられている。図３に示すように、この切欠８ｂによって露出されたインク供給路の開口方向は、バッファタンク５内部において、インク流入筒８から排出口９を向く方向、すなわち、上壁７ｃの前記一端側から他端側の方向と一致している。この切欠８ｂは、バッファタンク５内のインク液面よりも常に下に位置する。
【００２０】
また、図３に示すように、底壁５ａに２箇所、マニホールド体３の２個の導入管１２と対応してインク流出口１０が開口されている。その各インク流出口１０を内包する接続管１０ａが、底壁５ａから下向きに突設されている。接続管１０ａは、ジョイント管１８を介してマニホールド体３の導入管１２と接続される。インク流出口１０にはバッファタンク５の内部側からフィルタ１１がそれぞれ張設されており、バッファタンク５内に充填されるインクに混入した異物や気泡がマニホールド室３ａに流出されないように捕捉するようになっている。
【００２１】
次に、図１に示すように、キャリッジ４から水平方向に延設された基板上には接続部材１４，１６が設けられており、それぞれの上部に接続された可撓性のチューブ１３，１５を介してバッファタンク５のインク流入筒８および排出口９に接続されている。なお、チューブ１３，１５の中途部は、キャリッジ４に取り付けられたカバー体１７によって保護されている。そして、接続部材１４，１６は、それぞれインク供給路３４，インク回収路３５を介してサブタンク３２に接続されている。このサブタンク３２には、インク供給源としてのインクタンク３０が可撓性のチューブ３１を介して接続されており、補充ポンプ３３の駆動によってインクタンク３０よりインクが補充供給されるようになっている。
【００２２】
サブタンク３２に貯留されたインクは、インク回収路３５に設けられた循環ポンプ３６の駆動によって、サブタンク３２とバッファタンク５との間で循環されるようになっている。すなわち、循環ポンプ３６の駆動によって、サブタンク３２内のインクは、インク供給路３４、接続部材１４、チューブ１３およびインク流入筒８をとおってバッファタンク５に供給され、さらに排出口９からチューブ１５、接続部材１６およびインク回収路３５をとおってサブタンク３２に回収される。また、サブタンク３２の上面には大気開放部３２ａが設けられ、インクタンク３０から補充されるインクやバッファタンク５から回収されるインクに混入した気泡を大気中に排出する。
【００２３】
インクタンク３０とサブタンク３２は、キャリッジ４外の静止部分に設置されている。サブタンク３２内のインクの液面は、インクジェットヘッド２の噴射ノズルが開口された下面２ａよりも低く位置するように配置されており、印刷が行われる場合には循環ポンプ３６が停止されることによって、下面２ａに対して負圧が作用するようになっている。
【００２４】
また、キャリッジ４は、図示外のキャリッジ移動手段によって、被記録媒体の印刷面に対しインクジェットヘッド２の下面２ａが被記録媒体と対向する位置と、パージ動作のための吸引キャップ３７と対向する位置とに移動することができる。パージ動作が行われる場合には、公知の駆動手段により吸引キャップ３７がインクジェットヘッド２の下面２ａの噴射ノズルを覆うように接近して密着し、吸引ポンプ３９の駆動によって吸引パイプ３８を介してドレンタンク４０に吸引されたインクが排出される。
【００２５】
このような構成のインクジェット記録装置では、例えば、納入後の初回動作時や、インクタンク３０を交換した場合などにおいて、インクジェットヘッド２からのインクの噴射を可能とするためのインク充填動作が行われる。まず、補充ポンプ３３を駆動させ、インクタンク３０からサブタンク３２にインクを補充して、サブタンク３２内に所定量のインクを貯留させる。次に、吸引キャップ３７でインクジェットヘッド２の下面２ａを覆った状態で循環ポンプ３６を駆動させ、バッファタンク５内を負圧にする。すると、バッファタンク５内に、インク供給路３４、接続部材１４、チューブ１３およびインク流入筒８を介してサブタンク３２からインクが供給される。その後、吸引ポンプ３９を駆動させることでインクジェットヘッド２内を負圧とし、バッファタンク５内のインクをインク流出口１０から導入管１２、マニホールド室３ａを経て各噴射チャンネル（図示外）に充填する。
【００２６】
印刷動作中には循環ポンプ３６の駆動は停止される。インクジェットヘッド２からのインクの噴射にともなってバッファタンク５内のインクが消費されると、バッファタンク５内の圧力が低下し、サブタンク３２内のインクが引かれ、インク供給路３４を介してバッファタンク５内に補充される。なお、循環ポンプ３６の停止にともない、インク回収路３５は閉鎖される。
【００２７】
ところで、インク供給路３４やチューブ１３は、可撓性およびインク耐食性を有する樹脂製のチューブであるが、時間の経過とともにその壁面から空気が透過し、チューブ内を流れるインクに溶け込むことで、インクの脱気度が減少する。そして、飽和状態になると、インク中に溶け込めなくなった空気が気泡を形成する。この気泡は、インクとともにインク流入筒８からバッファタンク５内に流入する。
【００２８】
図３に示すように、インクとともにバッファタンク５内に流入する気泡は、底壁５ａの近傍において、インク流入筒８の先端部８ａからバッファタンク５内に放出される。このとき、気泡は、インク流入筒８を下方向（先端部８ａ方向）に向かうインクの流れによって、先端部８ａに設けられた切欠８ｂの位置に達すると、インクの流れ方向に逆らうその浮力により、インク流入筒８の最先端に辿り着く前にその切欠８ｂよりバッファタンク５内に放出される。この切欠８ｂは、前述したように、開口が排出口９の方向に向けられており、気泡はインク流入筒８から排出口９側に導かれる。このため、バッファタンク５内に放出された気泡は、インク流入筒８の排出口９側の周壁に沿って浮上し、上壁７ｃの内面７ａに溜まる。さらに気泡は、斜面形成された上壁７ｃの内面７ａに沿って浮上を続け、バッファタンク５内で最も高い位置、すなわち排出口９付近に集積される。
【００２９】
そして、図１に示すように、非印刷時などに循環ポンプ３６を駆動させて、サブタンク３２とバッファタンク５との間でインクを循環させる循環パージが行われると、排出口９付近に溜まった気泡がインクとともにチューブ１５、接続部材１６、インク回収路３５をとおってサブタンク３２に回収される。気泡は、サブタンク３２内でその浮力によってインクと分離され、大気開放部３２ａから大気中に放出される。
【００３０】
この循環パージが行われる場合には、インクジェットヘッド２の下面２ａを吸引キャップ３７が覆って密閉するが、吸引ポンプ３９は動作させない。このため、サブタンク３２とバッファタンク５との間は唯一、大気開放部３２ａによって大気連通されただけの閉鎖された系となるので、循環されるインクに対し、排出口９付近に溜まった気泡をサブタンク３２に輸送するための十分な流速を与えることができる。
【００３１】
上記循環パージによってバッファタンク５内の気泡を除去後、インクジェットヘッド２に対し公知のように吸引ポンプ３９を駆動して吸引パージ動作を行っても、バッファタンク５内の気泡がインクジェットヘッド２に侵入して噴射ノズルを閉塞することがない。つまり、従来のように、インク流入筒８の下端から水平方向の任意の方向に気泡が出ることがないから、インク流入筒８と上壁７ｃの内面７ａとがなす排出口９とは反対側の角部Ａに気泡が付着して、上記循環パージによっても排出させることができず、インクジェットヘッド２に対し吸引パージ動作を行ったときに、気泡をインクジェットヘッド２に侵入させてしまうことがない。したがって、インクジェットヘッド２の噴射不良を少なくすることができる。
【００３２】
以上説明したように、本実施の形態のインクジェット記録装置では、インクジェットヘッド２にインクを供給するバッファタンク５はサブタンク３２よりインクの供給を受けるが、その供給経路においてインク内に気泡が混入する。バッファタンク５内へのインクの供給口であるインク流入筒８の先端部８ａには切欠８ｂが設けてあり、この切欠８ｂによって開口されたインク流入筒８の開口方向が、バッファタンク５内の気泡を排出することが可能な排出口９の方向を向いているため、インクとともにバッファタンク５内に侵入する気泡は排出口９の方向に導かれる。さらに、バッファタンク５の上壁７ｃの内面７ａが斜面形成されており、気泡は、その浮力によってバッファタンク５内で最も高い位置に開口された排出口９付近に集積される。これにより、気泡はバッファタンク５からの排出動作によって残留することがなくなり、パージ動作の際にインクジェットヘッド２内に引き込まれることを防止できるので、噴射不良の原因となることを防止することができる。
【００３３】
なお、本発明は各種の変形が可能なことは言うまでもない。例えば、図４に示すように、インク流入筒８の先端部８ａの切欠８ｂの断面を斜面状、あるいは、図５に示すように、切欠８ｂを切り込み状に形成してもよい。
【００３４】
また、インクジェットヘッド２の圧電アクチュエータの代わりに、公知の発熱部によってインクを局部的に沸騰させて、その圧力でインクを噴射するものなどを利用してインクの噴射を行うようにしてもよい。また、マニホールド体３をなくし、バッファタンク５を直接インクジェットヘッド２に接続して各噴射チャンネルにインクの供給を行ってもよい。また、循環ポンプ３６をインク供給路３４側に設けてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明のインクジェット記録装置では、インク流入筒の底壁側先端側面に切欠が設けられているので、インク供給路からバッファタンクに供給されるインクに気泡が混入していても、その気泡がバッファタンク内に侵入する際に、その気泡を切欠から排出口方向に導くことができる。従って、バッファタンク内に侵入した気泡が気泡排出口付近に集積されるように導くことができ、その気泡をバッファタンク内から排出する際、残留させることがなくなり、インクジェットヘッドに対してパージ動作をするときその気泡が噴射不良を生じさせることがない。
【００３６】
また、請求項２に係る発明のインクジェット記録装置では、請求項１に係る発明の効果に加え、気泡排出口が上壁の最も高い位置に開口されているので、バッファタンク内に侵入した気泡は、その浮力で、排出口付近に集積しやすい。従って、その気泡をバッファタンク内から排出することができる。
また、請求項３に係る発明のインクジェット記録装置は、請求項２に記載の発明の効果に加え、上壁には、インク流入筒から気泡排出口に向けて上昇する斜面が形成されているので、気泡を気泡排出口に向けて上昇させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、インクジェット記録装置におけるインク流路の概略を示す図である。
【図２】図２は、インク流入筒８の先端部分を示す斜視図である。
【図３】図３は、バッファタンク５内の気泡の流れを示す図である。
【図４】図４は、インク流入筒８の先端部分の変形例を示す斜視図である。
【図５】図５は、インク流入筒８の先端部分の変形例を示す斜視図である。
【図６】図６は、バッファタンク５の平面図である。
【図７】図７は、バッファタンク５の側面図である。
【符号の説明】
２インクジェットヘッド
５バッファタンク
５ａ底壁
７上壁
８インク流入筒
８ａ先端部
８ｂ切欠
９排出口

Claims

インクを貯留して、そのインクをインクジェットヘッドに供給するバッファタンクを有するインクジェット記録装置であって、
底壁と、その底壁に対してインクの貯留空間を介して対向する上壁と、前記底壁および前記上壁の外周を接続する側壁とを有する前記バッファタンクの前記上壁に開口され、前記貯留空間に貯留した気泡を排出する気泡排出口と、
前記底壁に形成され、前記貯留空間に貯留したインクを前記インクジェットヘッドに向けて流出するインク流出口と、
前記上壁から前記底壁方向に向かって筒状に突設され、内部をインク供給路としたインク流入筒と
を備え、
前記インク流入筒の前記底壁側先端の側面に、前記インク供給路を前記気泡排出口側に向け開口させる切欠が設けられていることを特徴とするインクジェット記録装置。
前記気泡排出口は、前記上壁の最も高い位置に開口されていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
前記上壁には、前記インク流入筒から前記気泡排出口に向けて上昇する斜面が形成されていることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録装置。