JP4916100B2 - インクジェットプリンタ - Google Patents

Description

本発明は、インクジェットプリンタに係り、特に、高粘度のインクを用いて画像記録を行うインクジェットプリンタに関するものである。

一般に、様々な記録媒体に対して印刷を行うことのできる手段として、インクジェットプリンタが知られている。インクジェットプリンタは、例えばピエゾ素子やヒータ等を用いて、記録ヘッドのノズルからインクを微小な液滴として紙等の記録媒体に向けて吐出し、記録媒体にインクを浸透若しくは定着させながら記録ヘッドを記録媒体上で移動させることにより記録媒体上に画像記録を行うものであり、製版工程を必要としないため需要に応じた印刷が可能であるという長所がある。特に、近年は、紫外線等の光によって硬化する光硬化型インクを用いたインクジェットプリンタが知られており、これによれば、記録媒体上に着弾したインクに光を照射することでインクを硬化させ記録媒体上に定着させることができるため、透明又は半透明の樹脂フィルム等、インク吸収性のない記録媒体に対しても簡易に印刷を行うことが可能である。

このようなインクジェットプリンタには、インクを貯留するインクタンクから記録ヘッドまで、インクを導くインク供給管が設けられているが、インク供給管内部ではインクが流れることにより圧力損失が生じてしまい、結果記録ヘッドにインクを安定供給することが困難であった。これを解決すべく、近年においては、一旦インクを貯留するサブタンク（ダンパ）を記録ヘッドの近傍に配置されるようにインク供給管の途中に設けることで、圧力損失を抑制し安定したインク供給を可能とするインクジェットプリンタが開発されている（特許文献１参照）。

ここで、画像記録が行われると、ダンパ内のインクは画像記録動作が繰り返されることに伴って減少する。円滑な画像記録動作を行うためにはダンパ内のインク量を的確に把握してインク量が少ないときにはインクを補充する必要がある。このようなことから、ダンパにはインク量を検出するためのインク検出機構が設けられている。インク検出機構は、ダンパ内部のインク量に基づいて膨縮するダンパ膜と、ダンパ膜の膨縮変形の変位量からダンパ内のインク量が所定量以上であるか否かを検出するインク検出部とから成り立っている。
特許２９３４０１６号公報

ところで、ダンパが製造される過程で、各ダンパにおけるダンパ膜の膨縮変形の変位量にはばらつきが生じている。さらに、インクジェットプリンタの稼働後においても、ダンパ膜が繰り返し膨縮変形するために、ダンパ膜に伸びが生じてしまい、単一のダンパであっても膨縮変形の変位量が経時的にばらついてしまう。このように変位量にばらつきが生じていると、検出されるインク量にもばらつきが発生してしまい、正確なインク供給制御が行えず、インク吐出の安定性が阻害されるおそれがあった。
もちろん、インク検出部の設置位置を調整すれば、検出されるインク量を一定にすることも可能であるが、設置位置の調整は作業者に繁雑な作業を強いることになり好ましくない。

本発明の課題は、ダンパ膜の変位量にばらつきがあったとしてもインク検出部の設置位置調整をせずに常に一定のインク量を検出させることで、インク吐出の安定性を確保することである。

請求項１記載の発明におけるインクジェットプリンタは、
インクを貯留するインクタンクと、
記録媒体にインクを吐出する記録ヘッドと、
前記インクタンクから前記記録ヘッドにインクを供給するインク供給管と、
前記インク供給管の途中でインクを一旦貯留するダンパと、
前記インクタンク及び前記ダンパの間で前記ダンパにインクを送液する送液ポンプと、
前記ダンパ内のインク量が所定量以上であるか否かを検出するインク検出部と、
前記インク検出部の検出結果が所定量以上である場合には前記送液ポンプを停止させ、所定量未満である場合には前記送液ポンプを駆動させる制御を行う制御部とを備え、
前記ダンパは、
前記インク供給管から供給されたインクを貯留するインク室と、
前記インク室の少なくとも一面を覆って前記インク室内のインク量に基づいて膨縮するダンパ膜と、
前記インク室の内部から前記ダンパ膜に接して、前記ダンパ膜を保持する弾性部材と、
前記インク室に貯留しているインクの自重により前記記録ヘッドに向けて流出しようとする力と前記弾性部材が前記ダンパ膜を保持しようとする力とが釣り合って一定の負圧状態に維持することのできる初期位置にある前記ダンパ膜よりも外側で、かつ前記ダンパ膜の最大膨張位置よりも内側に配置されて、前記ダンパ膜の膨張量を前記最大膨張位置よりも小さくなるように規制する規制部材とを備え、
前記インク検出部は、
前記規制部材に設けられた開口を介して前記ダンパ膜の外面に接触しながら前記ダンパ膜の変位に基づいて移動する移動部と、
前記規制部材により規制された位置と前記初期位置との間であって、前記規制された位置から所定距離だけ前記初期位置側に設けられた所定位置まで前記移動部が進入している場合には前記ダンパ内のインク量が所定量未満であると検出し、前記所定位置まで前記移動部が進入していない場合には前記ダンパ内のインク量が所定量以上であると検出する検出センサとを備えることを特徴としている。

請求項１記載の発明によれば、規制部材が、ダンパ膜の外側でかつダンパ膜の最大膨張位置よりも内側に配置されてダンパ膜の膨張量を規制しているので、ダンパ膜の最大膨張量（変位量）にばらつきがあったとしても、規制部材の規制により膨張量を均一化することができる。そして、ダンパ膜の膨張量が均一化されていれば、インク検出部の設置位置調整を行わなくとも、移動部の移動をも均一化することができ、常に所定量を基準にしてインク量を検出することが可能になる。
このように、ダンパ膜の最大膨張量にばらつきがあったとしても、検出されるインク量を均一にすることで、インク検出部の設置位置調整をする必要がなくなり、結果的に常に一定のインク量が検出できる。したがって、インク吐出の安定性を確保することである。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のインクジェットプリンタにおいて、
前記所定距離は、０．５ｍｍ以上４ｍｍ以下であることを特徴としている。

請求項２記載の発明によれば、ダンパ内のインク量が所定量未満であると判断される移動部の進入位置が、規制部材による規制位置から所定距離だけ内側であり、その所定距離が０．５ｍｍ以上４ｍｍ以下であるので、インク供給時でのインク室内を−３ｃｍＨ₂Ｏ〜−１３ｃｍＨ₂Ｏの圧力状態で維持することができる。この圧力状態を維持できれば、記録ヘッドにインクを安定して供給できる。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載のインクジェットプリンタにおいて、
前記記録ヘッドは、３０℃における粘度が１０〜５００ｍＰａ・ｓの液体であるインクを加熱手段により３０〜１５０℃に加熱して、１ドットが２〜２０ｐｌの液滴となるように吐出させることを特徴としている。

請求項３記載の発明によれば、３０℃における粘度が１０〜５００ｍＰａ・ｓである高粘度のインクを用いて画像記録を行うようになっている。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載のインクジェットプリンタにおいて、
前記インクは、光を照射することによって硬化する光硬化型インクであり、
前記記録ヘッドよりも前記記録媒体の搬送方向下流側に前記記録媒体上に着弾したインクに対して光を照射する光照射装置を備えたことを特徴としている。

請求項４記載の発明によれば、記録ヘッドから吐出されたインクに光を照射することによってインクを硬化させ記録媒体上に定着させるようになっている。

請求項５記載の発明は、請求項４記載のインクジェットプリンタにおいて、
前記インクは、紫外線を照射することによって硬化する紫外線硬化型インクであり、前記光照射装置から照射される光のうち少なくとも一部は紫外線であることを特徴としている。

請求項５記載の発明によれば、記録ヘッドから吐出されたインクに紫外線を照射することによってインクを硬化させ記録媒体上に定着させるようになっている。

請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載のインクジェットプリンタにおいて、
前記インクは、高粘度のインクであって、カチオン重合系紫外線硬化インクであることを特徴としている。

請求項６記載の発明によれば、モノマーを主成分とするカチオン重合系の紫外線硬化インクを用いて画像記録を行うようになっている。

本発明によれば、ダンパ膜の最大膨張量（変位量）にばらつきがあったとしても、規制部材の規制により膨張量を均一化することができる。そして、ダンパ膜の膨張量が均一化されていれば、インク検出部の設置位置調整を行わなくとも、移動部の移動をも均一化することができ、常に所定量を基準にしてインク量を検出することが可能になる。
このように、ダンパ膜の最大膨張量にばらつきがあったとしても、検出されるインク量を均一にすることで、インク検出部の設置位置調整をする必要がなくなり、結果的に常に一定のインク量が検出できる。したがって、インク吐出の安定性を確保することである。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明に係るインクジェットプリンタの第一実施形態について説明する。

まず、図１に示すように、本実施形態において、インクジェットプリンタ１はシリアルプリント方式によるインクジェットプリンタ１であり、このインクジェットプリンタ１には、平板状に形成され記録媒体Ｐを非記録面から支持するプラテン２が設けられている。プラテン２の上流側及び下流側にはそれぞれ記録媒体Ｐをプラテン２とほぼ同じ高さに維持しつつ搬送する搬送ローラ３，４が回転自在に設けられており、記録媒体Ｐは、記録媒体搬送機構３０（図４参照）により搬送ローラ３，４が回転することによってプラテン２の上面に沿って所定の搬送方向Ｘに搬送されるようになっている。

プラテン２の上方には、記録媒体Ｐの搬送方向Ｘに直交する主走査方向に延在する棒状のガイドレール５が設けられている。このガイドレール５にはキャリッジ６が支持されており、このキャリッジ６は、キャリッジ駆動機構２９（図４参照）によりガイドレール５に沿って主走査方向に往復移動するようになっている。

キャリッジ６には、本実施形態におけるインクジェットプリンタ１で使用される各色（例えば、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）。）に対応した記録ヘッド７が搭載されている。記録ヘッド７の記録媒体Ｐに対向する面にはインクを吐出するノズル（図示せず）が複数設けられている。各記録ヘッド７のノズルには、例えば、電圧を印加することによって変形する圧電素子としてのピエゾ素子（図示せず）が付設されており、ピエゾ素子に駆動電圧を印加することによってピエゾ素子を変形させ、これによりインク流路を圧縮してノズルからインクを吐出させるようになっている。また、インク流路にはヒータ（図示せず）が配設されており、インクが吐出される前にインクを加熱するようになっている。なお、高精細な画像記録を可能とするためには、インクは１ドットが２〜２０ｐｌの微小な液滴として吐出されることが望ましい。また、インクジェットプリンタ１で使用されるインクは例示したものに限定されず、例えば、ライトイエロー（ＬＹ）、ライトマゼンタ（ＬＭ）、ライトシアン（ＬＣ）等の色を使用することもできる。この場合には、各色に対応した記録ヘッド７がキャリッジ６に搭載される。

本実施形態に用いられるインクは、光としての紫外線が照射されることにより硬化する性質を具備する光硬化型インクであり、主成分として、少なくとも重合性化合物（公知の重合性化合物を含む。）と、光開始剤と、色材とを含むものである。上記光硬化型インクは、重合性化合物としてラジカル重合性化合物を含むラジカル重合系インクとカチオン重合性化合物を含むカチオン重合系インクとに大別されるが、この両系のインクが本実施形態に用いられるインクとしてそれぞれ適用可能である。また、ラジカル重合系インクとカチオン重合系インクとを複合させたハイブリッド型インクを本実施形態に用いられるインクとして適用してもよい。しかしながら、酸素による重合反応の阻害作用が少ない又は無いカチオン重合系インクの方が機能性、汎用性に優れるため、特に、カチオン重合系インクを用いることが好ましい。カチオン重合系インクは、少なくともオキセタン化合物，エポキシ化合物，ビニルエーテル化合物等のカチオン重合性化合物と、光カチオン開始剤と、色材とを含む混合物である。

なお、本実施形態に用いられるインクは、３０℃における粘度が１０〜５００ｍＰａ・ｓの高粘度のインクである。インクの粘度はインクを加熱することによって低下するため、高粘度のインクを円滑に吐出させるとともに微小な液滴として吐出させる場合でも記録媒体上に正確に着弾させ高精細な画像記録を可能とするためには、インクを吐出する前にヒータによってインクの温度を３０℃〜１５０℃に加熱しておくことが望ましい。

また、キャリッジ６の内部であって、キャリッジ６の側壁と記録ヘッド７との間には、記録ヘッド７の記録媒体搬送方向Ｘに対する長さとほぼ等しい長さ寸法の紫外線照射装置８が記録ヘッド７の長手方向に延在して配設されている。紫外線照射装置８には、図示しない紫外線光源が設けられている。なお、紫外線光源としては、例えば高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、半導体レーザー、冷陰極管、エキシマーランプ、又はＬＥＤ（Light Emitting Diode）等を適用することが可能である。なお、紫外線照射装置８を設ける位置はこれに限定されず、例えば、各記録ヘッド７の間にそれぞれ紫外線照射装置８を設けるようにしてもよい。

これら各記録ヘッド７には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のインクを一時的に貯留するサブタンク１０が、それぞれ可撓性を有する
材料で形成されたインク供給管９ａを介して連結されている。また、各サブタンク１０はそれぞれインク供給管９ｂを介してメインタンク（インクタンク）１１と連結されており、各メインタンク１１内のインクは、インク供給管９ｂによってサブタンク１０に供給され、一旦サブタンク１０内に貯留された後、各記録ヘッド７に供給されるようになっている。なお、サブタンク１０は記録ヘッド７よりも図１における下方位置に設けられている。サブタンク１０の位置を記録ヘッド７よりも低くすることにより記録ヘッド７内のインクを負圧状態に保ち、画像記録時以外にインクが漏出しないようになっている。

サブタンク１０には、内部に貯留されているインクの量を検出するサブタンクセンサ２７が設けられている。サブタンクセンサ２７は、例えば、サブタンク１０に貯留されているインクの液面を検出するようになっており、インクの液面が所定の高さ以上であるか否かによってサブタンク１０内のインク量が所定量以上であるか否かを把握できるようになっている。なお、サブタンクセンサ２７はサブタンク１０内のインク量を検出しうるものであればここに例示した構成のものに限定されず、例えば、重量センサ等を用いるものとしてもよい。

また、インク供給管９ａの途中であってサブタンク１０と記録ヘッド７との間には、インクを一旦貯留するダンパ１２が、記録ヘッド７に近接して設けられている。このように、ダンパ１２を記録ヘッド７に近接して配置することにより、インクを吐出する際にはダンパ１２内に貯留されているインクを記録ヘッド７に供給すれば足りるため、インク供給管９ａ，９ｂの中をインクが流動する際に生ずる圧力損失のインク吐出への影響を最小限度に抑えることができる。これにより、画像記録に高粘度のインクを用いる場合でも圧力損失によるインクの吐出不良の発生を防止することができる。

以下、ダンパ１２について図２及び図３を参照に詳細に説明する。ここで図２はダンパ１２の側断面図であり、図３はダンパ１２の正面図である。図２及び図３に示すように、ダンパ１２には、インク供給管９ａから供給されたインクを貯留するインク室１３が設けられている。また、ダンパ１２の上部一端にはインク室１３にインクを流入させるインク流入口１４が設けられており、ダンパ１２の下部一端にはインク室１３からインクを流出させるインク流出口１５が設けられている。インク流入口１４及びインク流出口１５には、それぞれインク供給管９ａが接続されており、サブタンク１０から送られたインクはインク供給管９ａを介してインク流入口１４からインク室１３内に流入し、インク室１３に流入したインクは、インク供給管９ａを介してインク流出口１５から記録ヘッド７に送られるようになっている。

インク室１３の一側面には開口部１６が形成されていて、開口部１６にはダンパ膜１７がインク室１３の一側面を覆うように張設されている。ダンパ膜１７は、例えば、ポリエチレンフィルム等の可撓性を有するフィルムからなり、例えば、開口部１６に熱溶着されることにより、開口部１６を密閉するようになっている。なお、ダンパ膜１７を構成する可撓性を有するフィルムの材料はここに例示したものに限定されないが、画像記録に使用されるインクによっては腐食性を有するものもあるため、少なくともインクに直接接触する部分についてはインク室１３内部に貯留されるインクによってダンパ膜１７が劣化することのないよう耐腐食性を備える材料を用いることが望ましい。

インク室１３の内部であって開口部１６に対向する壁面１６ａには、弾性部材としてのコイルバネ１８が、一端をダンパ膜１７に接するように設けられている。コイルバネ１８は、ダンパ１２のインク室１３にインクが流入した際に所定の初期位置（図２における実線部Ｌ１参照）にダンパ膜１７を支持するようになっている。

ここで、初期位置とは、ダンパ１２に流入したインクが自重により記録ヘッド７に向けて流出しようとする力とコイルバネ１８がダンパ膜１７の膜面の位置を保持しようとする力とが釣り合って一定の負圧発生状態を維持することのできる位置をいう。ダンパ１２のインク室１３内にインクが流入すると、ダンパ膜１７がインクによって押圧されて外側に膨らむように撓む（図２における二点鎖線Ｌ２参照）。逆に、記録ヘッド７からインクが吐出されることによりインク室１３内のインクが減少すると、これに伴ってダンパ膜１７は次第に内側に縮むように撓もうとする（図２における二点鎖線Ｌ３参照）。このとき、コイルバネ１８はダンパ膜１７によって押し縮められ、これにより当初の長さに戻ろうとする反発力を生ずる。そして、ダンパ膜１７はコイルバネ１８の反発力によって初期位置まで押し戻され、ダンパ膜１７が内側に撓もうとする力と釣り合って、インク室１３内は負圧状態となるようになっている。つまり、インク室１３内のインク量が少なくなったとしても、ダンパ膜１７は一時的に内側に縮むもののコイルバネ１８によって初期位置に戻され、一方インク量が多くなるとダンパ膜１７は外側に膨らむようになっている。つまり、ダンパ膜１７はインク室１３内のインク量に基づいて膨縮することになる。そして、上記したようにインク室１３内が負圧状態に保たれることで、画像記録時以外に記録ヘッド７のノズルからインクが漏出することを防止することができる。
なお、本実施形態においては、ダンパ膜１７を支持する弾性部材としてコイルバネ１８を用いるものとしたが、弾性部材はダンパ膜１７を支持し得る伸縮性のある部材であればよく、コイルバネ１８に限定されない。したがって、例えば、板バネ等の各種バネや伸縮性のある樹脂等の部材を用いてもよい。

ダンパ膜１７の外側には、ダンパ膜１７の最大膨張位置（図２における二点鎖線Ｌ２参照）よりも内側に配置されて、ダンパ膜１７の膨張量を規制する規制部材４０が設けられている。この規制部材４０には、開口部１６の上方から外側に向かって延出する第１延出部４１と、延出部４１の先端から下方に向かって延出する第２延出部４２とが備えられている。第１延出部４１の水平方向の長さＴ１は、ダンパ膜１７の最大膨張位置における頂点から第１延出部４１の基端までの水平方向の長さＴ２よりも短く設定されている。また、第２延出部４２の垂直方向の長さＴ３は、第２延出部４２の先端が少なくともダンパ膜１７の中心よりも下方に位置するように設定されている。これにより、ダンパ膜１７が最大膨張位置まで膨張しようとも、図２の実線Ｌ４のように規制部材４０によって規制されることになる。なお、第２延出部４２におけるダンパ膜１７の中央に対向する位置には開口４３が設けられている。

ダンパ１２の外側であってダンパ膜１７の設けられている近傍には、ダンパ１２のインク室１３内のインク量が所定量以上である可否かを検出するインク検出部として、ダンパ膜１７の膜面の位置を検出する膜面検出部１９が設けられている。膜面検出部１９には、ダンパ膜１７が規制部材４０により規制される位置と最も内側に縮んだときの位置との差に値する長さよりも長い長さ寸法に形成されたロッド（移動部）２０が、先端部を規制部材４０の開口４３を介してダンパ膜１７の外面に接するように設けられている。ロッド２０は、例えば、シリンダ等のアクチュエータによりダンパ膜１７の変位に基づいて移動自在となっており、ダンパ膜１７の膨縮変動に伴って突出又は後退し、常にロッド２０の先端部がダンパ膜１７に接触するようになっている。また、膜面検出部１９には、例えば、赤外線などの光を発する発光素子を内蔵する発光器２１１と発光器２１１から発せられた光を感知する受光素子を内蔵する受光器２１２とからなる検出センサ２１が備えられている。発光器２１１と受光器２１２とは、ロッド２０を挟んで発光器２１１の発光面（図示せず）と受光器２１２の受光面（図示せず）とが互いに対向するようにそれぞれ配置されている。

ダンパ１２にインクが流入するとダンパ膜１７が外側に押圧されて膨らみ、ダンパ膜１７に接しているロッド２０も押圧される。ロッド２０が押圧されて膜面検出部１９内部の発光器２１１及び受光器２１２の設けられている位置より奥まで押し込まれている状態のときには、発光器２１１から照射された光がロッド２０によって遮られ受光器２１２に受光されない。他方、ダンパ１２内のインクが減少すると、ダンパ膜１７がダンパ１２の内側に縮み、これに伴ってロッド２０が突出する。ロッド２０の基端部が発光器２１１と受光器２１２の設けられている位置より前に突出した状態のときには、発光器２１１から照射された光が受光器２１２に受光される。これによって、ロッド２０の基端部が所定の位置よりも前にあることを検出することができ、ロッド２０の先端部が接触しているダンパ膜１７の位置が規制部材４０によって規制された位置から所定距離だけ内側に進入しているかを否かを把握することができるようになっている。そして、所定距離よりもダンパ膜１７が外側にあると判断された場合にはダンパ１２内のインク量が所定量以上であり、内側にあると判断された場合にはダンパ１２内のインク量が所定量未満である。これにより、膜面検出部１９がダンパ１２内のインク量が所定量以上であるか否かを検出するようになっている。
ここで、所定距離とは、ダンパ膜１７が規制部材４０によって規制された位置、つまり規制部材４０の第２延出部４２の内面からの距離Ｔ４のことであり、距離Ｔ４として好ましい値は、０．５ｍｍ以上４ｍｍ以下である。

インク室１３内のインクが減少すると、これに伴ってダンパ膜１７がインク室１３の内側に向かって縮むように撓みを生ずる。記録ヘッド７のノズルからインクが漏出しないためには一定の負圧がかかっていることが必要であるが、ダンパ膜１７が内側に縮むと、コイルバネ１８が反発力によってダンパ膜１７を初期位置に押し戻そうとし、これによってダンパ１２のインク室１３内及びダンパ１２から記録ヘッド７までのインク供給管９ａ内には負圧状態が発生する。他方で、ノズルから適切にインクを吐出させるためには、ダンパ１２内及びダンパ１２と記録ヘッド７との間のインク供給管９ａ内に貯留されているインクの重さによって記録ヘッド７のノズルに対して所定の圧力がかかっていることが必要とされる。そして、ダンパ１２内に一定以上のインクが貯留されている場合には、ノズルに対する適度の圧力を確保することができ、記録ヘッド７の吐出力によってインクの吐出を円滑に行うことができるが、ダンパ１２及び記録ヘッド７までのインク供給管９ａ内に発生した負圧が一定限度以上になると、記録ヘッド７によるインクの吐出力のみではインクを適切に吐出させることができない状態となる。そこで、ノズルに対する適度の圧力を保つため、膜面検出部１９によってダンパ膜１７の膜面位置を検出することにより、ダンパ１２内のインク量が一定に保たれているか否かを適宜検出できるようになっている。

インク供給管９ａの途中であってダンパ１２とサブタンク１０との間には、ダンパ１２にインクを送液する送液ポンプ２３が設けられており、ダンパ１２内のインク量が一定量以下になったと判断される場合には、サブタンク１０内に貯留されているインクを強制的に送液するようになっている。なお、送液ポンプ２３としては、ダイヤフラム式ポンプ、ギア式ポンプ等各種のポンプを適用することが可能である。

また、インク供給管９ｂの途中には、メインタンク１１からサブタンク１０に対するインクの流入を制限するための供給弁２４が設けられている。供給弁２４は、例えば、ソレノイドとダイヤフラム（いずれも図示せず）とを備える電磁弁であり、ソレノイドの開閉によってダイヤフラム内に液体が流入又は流出することによって弁の開閉が行われるものである。なお、インクの流入、流出を制限するための機構はこれに限定されず、他の構造を有する各種の弁又はその他の各種機構を用いることが可能である。

また、本実施形態に用いられる記録媒体Ｐとしては、普通紙、再生紙、光沢紙等の各種紙、各種布地、各種不織布等の他、樹脂、金属、ガラス等のインク吸収性のないもの等、種々の材質からなる記録媒体Ｐが適用可能である。また、記録媒体Ｐの形態としては、ロール状、カットシート状、板状等の各種形態が適用可能である。

次に、図４を参照しつつ、本実施形態におけるインクジェットプリンタ１の制御構成について説明する。

インクジェットプリンタ１は、インクジェットプリンタ１の各部を制御する制御部２５を備えており、制御部２５には、インクジェットプリンタ１に対して電力を供給する電源２６が接続されている。

また、制御部２５には、膜面検出部１９からダンパ膜１７の膜面がどの程度ダンパ１２のインク室１３の内側に撓んでいるかを検出した検出結果が電気信号として送られるようになっている。制御部２５はこの検出結果に基づいてダンパ１２のインク室１３内に所定量以上インクが残留しているか否かを判断し、インク室１３内のインクが所定量未満と判断するときは送液ポンプ２３を動作させてサブタンク１０内のインクをダンパ１２に供給するようになっている。なお、膜面検出部１９によるダンパ膜１７の膜面の検出は、キャリッジ６が定速で移動している画像記録時に行うようになっている。キャリッジ６は、プラテン２上を往復移動しながら画像記録を行っているときには安定した画像記録を行うために一定の移動速度で移動している。しかし、画像記録時以外は、高精度の制御を行う必要がないためにキャリッジ６の移動速度を加速させたり、キャリッジ６の移動方向を転換するために減速させたりするため、キャリッジ６の移動速度が一定しない。また、記録ヘッド７のクリーニング動作を行う際には、インクの強制吸引や空吐出を行うためにインク室１３内のインク量の急激な変動が生ずる。したがって、キャリッジ６が定速で移動している画像記録時以外にダンパ膜１７の膜面の検出を行っても正確な値を得ることが期待できないためである。なお、膜面の検出自体を画像記録時にのみ行うようにしてもよいし、膜面の検出自体は常に又は所定間隔ごとに行うようにし、制御部２５が、検出結果のうち画像記録時に検出されたもののみに基づいてインク室１３内にインクが残留しているか否かの判断を行うようにしてもよい。

制御部２５は、膜面検出部１９から送られる信号に基づいてダンパ１２のインク室１３内のインクが所定量未満であると判断すると、制御部２５は、適宜、送液ポンプ２３を動作させて、インク室１３に貯留可能な適量のインクをサブタンク１０からダンパ１２のインク室１３に送液し、ダンパ１２のインク室１３に貯留されるインク量を一定に保つようになっている。

また、制御部２５にはサブタンクセンサ２７から各サブタンク１０内のインク量についての検出結果が電気信号として送られるようになっている。制御部２５はこの検出結果からサブタンク１０内のインク量が所定量以下であると判断するときは、供給弁２４を動作させて所定の時間だけ供給弁２４を開放し、各メインタンク１１内のインクをそれぞれ対応するサブタンク１０に供給するようになっている。なお、供給弁２４を開放する時間は、例えば、１０秒、２０秒等、予め設定されており、設定された時間だけ供給弁２４を開放する。なお、供給弁２４を開放する時間は、インクの種類等によってそれぞれ設定されていてもよい。

膜面検出部１９から随時送られてくるダンパ膜１７の膜面位置の情報から、送液ポンプ２３を動作させてもダンパ膜１７の膜面の位置が変化していないと判断される場合には、制御部２５は、メインタンク１１にインクの残量がないと判断するようになっている。なお、制御部２５が送液ポンプ２３を動作させてからどの程度の時間ダンパ膜１７の膜面位置に変化がない場合にメインタンク１１のインクの残量がないと判断するかは、インクの種類や周囲の温度等の各種条件によって変更されるようになっていてもよい。インクの粘度が高い場合や周囲の温度が低い場合等には、インクの粘度が低い場合等に比べてインクの流動速度が遅く、送液ポンプ２３を動作させてもダンパ１２のインク室１３にインクが到達するまでに時間がかかる等、送液ポンプ２３が動作してからダンパ１２のインク室１３にインクが到達するまでにかかる時間はインクの粘度等によって左右される場合があるからである。

さらに、制御部２５は、キャリッジ駆動機構２９を制御してキャリッジ６を主走査方向に往復移動させるとともに、キャリッジ６の動作に合わせて記録媒体Ｐの搬送と停止とを繰り返し、記録媒体Ｐを間欠的に搬送方向Ｘに搬送させるように、記録媒体搬送機構３０を制御して搬送ローラ３，４を動作させるようになっている。

また、制御部２５は、記録ヘッド７を動作させて記録ヘッド７のインク流路内のインクを３０℃〜１５０℃程度に加熱するとともに、インクを１ドットが２〜２０ｐｌの微小な液滴として記録媒体Ｐ上に吐出させ所定の画像を形成させるようになっている。さらに、制御部２５は、記録媒体Ｐに着弾したインクに対して紫外線光源から紫外線を照射させる
ように紫外線照射装置８を制御するようになっている。

次に、本実施形態における作用について説明する。

インクジェットプリンタ１の電源２６がＯＮとなると、電源２６からインクジェットプリンタ１の各部に対して給電が行われ、記録ヘッド７を搭載したキャリッジ６がプラテン２の上方に移動する。

キャリッジ６が所定の位置に到達すると、搬送ローラ３，４によって記録媒体Ｐが搬送方向Ｘに搬送され、同時にキャリッジ６が主走査方向に沿って往復移動する。この際、記録ヘッド７のピエゾ素子に所定の電圧が印加されることによりインク流路が圧縮され、この吐出力によりダンパ１２のインク室１３内のインクが記録ヘッド７のインク流路内に引き込まれ、ノズルから所定の画像情報に基づいて所要の色のインクが吐出される。さらに、吐出されたインクに紫外線照射装置８から紫外線が照射され、これにより記録媒体Ｐに所定の画像が記録される。

記録ヘッド７からインクが吐出されると、順次ダンパ１２のインク室１３内に貯留されているインクが記録ヘッド７に供給され、インク室１３内のインクが減少する。インク室１３内のインクが減少するとこれに伴ってダンパ膜１７がインク室１３の内側に向かって縮む撓みを生ずる。ダンパ膜１７が内側に縮むと、コイルバネ１８が反発力によってダンパ膜１７を初期位置に押し戻そうとし、これによってダンパ１２のインク室１３内及びダンパ１２から記録ヘッド７までのインク供給管９ａ内は負圧状態となっていく。ダンパ膜１７の膜面位置は随時膜面検出部１９によって検出され、検出結果は制御部２５に送られる。

ダンパ膜１７が、規制部材４０によって規制された位置から所定距離だけ内側に進入していることが検出されると、インク室１３内に貯留可能な量のインクが送液ポンプ２３によってサブタンク１０から送られる。そして、インクが適切に送られると、インク室１３内に流入したインクの圧力によりダンパ膜１７が外側に膨らむように押圧され、これに伴い膜面検出部１９のロッド２０がダンパ膜１７に押圧されて膜面検出部１９の本体内部に押し込まれ、これによってダンパ膜１７の位置の変化が把握される。ここで、上記したように所定距離が、０．５ｍｍ以上４ｍｍ以下の値に設定されていると、インク供給時でのインク室１３内を−３ｃｍＨ₂Ｏ〜−１３ｃｍＨ₂Ｏの圧力状態で維持することができる。この圧力状態を維持できれば、記録ヘッド７にインクを安定して供給できる。

また、サブタンク１０内のインクの残量はサブタンクセンサ２７によって検出され、サブタンク１０内のインク量が所定量よりも減少している場合には、随時供給弁２４が開放されて必要量のインクがメインタンク１１からインク供給管９ｂを介してサブタンク１０に対して供給される。これにより、サブタンク１０には常に一定量のインクが貯留されている状態となっている。

以上より、本実施形態によれば、規制部材４０が、ダンパ膜１７の外側でかつダンパ膜１７の最大膨張位置よりも内側に配置されてダンパ膜１７の膨張量を規制しているので、ダンパ膜１７の最大膨張量（変位量）にばらつきがあったとしても、規制部材４０の規制により膨張量を均一化することができる。そして、ダンパ膜１７の膨張量が均一化されていれば、膜面検出部１９の設置位置調整を行わなくとも、ロッド２０の移動をも均一化することができ、常に所定量を基準にしてインク量を検出することが可能になる。
このように、ダンパ膜１７の最大膨張量にばらつきがあったとしても、検出されるインク量を均一にすることで、膜面検出部１９の設置位置調整をする必要がなくなり、結果的に常に一定のインク量が検出できる。したがって、インク吐出の安定性を確保することである。

そして、ダンパ膜１７を弾性部材によって初期位置に保持するようになっているので、インク室１３内のインクが減少してきたときにはインク室１３の内側に収縮するダンパ膜１７を弾性部材が押し戻すことにより、ダンパ１２内に一定の負圧状態を維持することができるようになっている。このため、インクの流入、流出に関わらず記録ヘッドから安定してインクを吐出しうるとともに、画像記録時以外に記録ヘッドからインクが漏出するのを防止することができる。

なお、本実施形態においては、ダンパ１２のほかにサブタンク１０を設ける構成とし、メインタンク１１内のインクは一旦サブタンク１０に供給された後にダンパ１２に供給されるものとしたが、図４に示すように、サブタンク１０を設けず、メインタンク１１のインクをダンパ１２に直接供給するような構成としてもよい。この場合には、メインタンク１１とサブタンク１０との間の供給弁２４も必要でなくなり、装置構成が簡易となる。サブタンク１０は、一般に、記録ヘッド７及びインク供給管９ａ内が一定の負圧状態に保たれるように管理し、画像記録時以外に記録ヘッド７からインクが漏出することを防止する役割を負っているものであるが、本実施形態においてはダンパ１２のダンパ膜１７とコイルバネ１８によって記録ヘッド７及びインク供給管９ａ内の負圧状態を維持するようになっている。このため、サブタンク１０を設けない構成としてもインクが記録ヘッド７のノズルから漏出することがない。

なお、本発明にかかるインクジェットプリンタ１を適用可能なインクジェットプリンタ１としては、オンデマンド方式でもコンティニュアス方式のいずれの記録ヘッド７を用いるものでも構わない。また、吐出方式としては、例えば、電気−機械変換方式（例えば、シングルキャビティー型、ダブルキャビティー型、ベンダー型、ピストン型、シェアーモード型、シェアードウォール型等）、電気−熱変換方式（例えば、サーマルインクジェット型、バブルジェット（登録商標）型等）、静電吸引方式（例えば、電界制御型、スリットジェット型等）及び放電方式（例えば、スパークジェット型等）等のうち、いずれの吐出方式の記録ヘッド７を用いるものでも構わない。

また、本実施形態では、紫外線を照射することにより硬化するインクを用いて画像記録を行うものとしたが、インクは必ずしもこれには限定されず、例えば、紫外線、電子線、Ｘ線、可視光線、赤外線等の電磁波といった紫外線以外の光を照射することにより硬化するインクであってもよい。この場合、インクには、紫外線以外の光で重合して硬化する重合性化合物と、紫外線以外の光で重合性化合物同士の重合反応を開始させる光開始剤とが適用される。また、紫外線以外の光で硬化する光硬化型のインクを用いる場合は、紫外線光源に代えて、その光を照射する光源を適用する。また、光を照射することなく硬化定着するインクを用いてもよい。この場合には紫外線照射装置を設けることが不要となる。

さらに、本実施形態においてインクジェットプリンタ１は、キャリッジ６に搭載された
記録ヘッド７を主走査方向に往復移動させるとともに、記録媒体Ｐを搬送方向Ｘに搬送させながら、記録ヘッド７からインクを吐出させて、画像を形成するシリアルヘッド方式のインクジェットプリンタ１としたが、本発明に係るインクジェットプリンタ１としては、プリンタ本体に固定された記録ヘッドからインクを吐出させるとともに記録媒体を搬送させて画像を形成するラインヘッド方式のインクジェットプリンタであってもよい。
その他、本発明が上記実施の形態に限らず適宜変更可能であるのは勿論である。

本発明に係るインクジェットプリンタの第一実施形態の要部を模式的に示す側面図である。 図１のインクジェットプリンタに備わるダンパの側断面図である。 図２のダンパ１２の正面図である。 本発明に係るインクジェットプリンタの第一実施形態の制御構成の概略を示した要部ブロック図である。

符号の説明

１ インクジェットプリンタ
７ 記録ヘッド
９ａ，９ｂ インク供給管
１０ サブタンク
１１ メインタンク（インクタンク）
１２ ダンパ
１３ インク室
１７ ダンパ膜
１８ コイルバネ（弾性部材）
１９ 膜面検出部（インク検出部）
２０ ロッド（移動部）
２１ 検出センサ
２１１ 発光器
２１２ 受光器
２３ 送液ポンプ
４０ 規制部材
Ｐ 記録媒体
Ｘ 搬送方向

Claims (6)

1. インクを貯留するインクタンクと、
   記録媒体にインクを吐出する記録ヘッドと、
   前記インクタンクから前記記録ヘッドにインクを供給するインク供給管と、
   前記インク供給管の途中でインクを一旦貯留するダンパと、
   前記インクタンク及び前記ダンパの間で前記ダンパにインクを送液する送液ポンプと、
   前記ダンパ内のインク量が所定量以上であるか否かを検出するインク検出部と、
   前記インク検出部の検出結果が所定量以上である場合には前記送液ポンプを停止させ、所定量未満である場合には前記送液ポンプを駆動させる制御を行う制御部とを備え、
   前記ダンパは、
   前記インク供給管から供給されたインクを貯留するインク室と、
   前記インク室の少なくとも一面を覆って前記インク室内のインク量に基づいて膨縮するダンパ膜と、
   前記インク室の内部から前記ダンパ膜に接して、前記ダンパ膜を保持する弾性部材と、
   前記インク室に貯留しているインクの自重により前記記録ヘッドに向けて流出しようとする力と前記弾性部材が前記ダンパ膜を保持しようとする力とが釣り合って一定の負圧状態に維持することのできる初期位置にある前記ダンパ膜よりも外側で、かつ前記ダンパ膜の最大膨張位置よりも内側に配置されて、前記ダンパ膜の膨張量を前記最大膨張位置よりも小さくなるように規制する規制部材とを備え、
   前記インク検出部は、
   前記規制部材に設けられた開口を介して前記ダンパ膜の外面に接触しながら前記ダンパ膜の変位に基づいて移動する移動部と、
   前記規制部材により規制された位置と前記初期位置との間であって、前記規制された位置から所定距離だけ前記初期位置側に設けられた所定位置まで前記移動部が進入している場合には前記ダンパ内のインク量が所定量未満であると検出し、前記所定位置まで前記移動部が進入していない場合には前記ダンパ内のインク量が所定量以上であると検出する検出センサとを備えることを特徴とするインクジェットプリンタ。
2. 請求項１記載のインクジェットプリンタにおいて、
   前記所定距離は、０．５ｍｍ以上４ｍｍ以下であることを特徴とするインクジェットプリンタ。
3. 請求項１又は２に記載のインクジェットプリンタにおいて、
   前記記録ヘッドは、３０℃における粘度が１０〜５００ｍＰａ・ｓの液体であるインクを加熱手段により３０〜１５０℃に加熱して、１ドットが２〜２０ｐｌの液滴となるように吐出させることを特徴とするインクジェットプリンタ。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のインクジェットプリンタにおいて、
   前記インクは、光を照射することによって硬化する光硬化型インクであり、
   前記記録ヘッドよりも前記記録媒体の搬送方向下流側に前記記録媒体上に着弾したインクに対して光を照射する光照射装置を備えたことを特徴とするインクジェットプリンタ。
5. 請求項４記載のインクジェットプリンタにおいて、
   前記インクは、紫外線を照射することによって硬化する紫外線硬化型インクであり、前記光照射装置から照射される光のうち少なくとも一部は紫外線であることを特徴とするインクジェットプリンタ。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のインクジェットプリンタにおいて、
   前記インクは、高粘度のインクであって、カチオン重合系紫外線硬化インクであることを特徴とするインクジェットプリンタ。

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