JP5455755B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録装置、特にインクジェット記録装置に関する。

従来は特開２００５−３４９９９に示されるように、サブタンクに減圧ポンプと大気連通弁を設け、圧力センサでサブタンクの圧力を感知し、その圧力値によって減圧ポンプを駆動したり、大気連通弁を駆動させたりすることで、圧力を一定に保つシステムが開示されていた。また、インクジェットプリンタでは、インク色毎にインクジェットヘッドが備わるため、サブタンクをインク色毎に持っている。

特開２００５−３４９９９号公報

しかし従来の技術では、個々のサブタンクに独立しに駆動する減圧ポンプを設ける必要があり、部品点数が増えシステムが大型化してしまう。また、インクジェットヘッド、サブタンク、減圧ポンプ、圧力センサなどは、キャリッジに搭載されることになるので、キャリッジ重量が重くなる。そのため、キャリッジ駆動のための駆動モータの大型化をしなければならなくなる。部品点数の増大、駆動モータの大型化によって、コストアップにつながってしまう。さらにインクと空気の接触があるため、インクに酸素や窒素など空気の溶存が起こり、印字中やクリーニング中にインクの急な流れが生じたときに、急激な圧力低下が生じ、気泡が発生する。その気泡は、インクジェットヘッドの圧力緩和効果を生じさせ、インク吐出不良を引き起こす。また、インクジェットヘッドの温度上昇によって、インク温度が上昇しても、インクのガス許容溶存量が低下するために気泡の発生が生じやすくなる。

また一方、バネや錘などの引っ張り力を利用して内部に負圧を発生させる密閉構造のサブタンクが考案されている。図５を用いて説明する。図５は従来のサブタンクのインク容器の概略図である。２枚のシートを周縁部で溶着し、インクの流入口９と流出口１０を備えている。インク容器２に負圧を発生させる為に、付勢部３７において、バネや錘などの引っ張り力を利用して付勢する。インク容器２を拡縮させて内部の圧力を変えることができる。このような従来のサブタンクでは密閉構造を形成するサブタンクのインク容器２の材質や硬さが発生内圧に大きく影響を及ぼす。すなわち、ガスバリア性を高くするためには、耐インク性とガスバリア性を兼ね備えた構造のシートでサブタンクのインク容器２を形成する必要がある。そのため、プラスチックの薄膜やアルミ箔の重層構造がとられ、弾力性のあるシートを使うことになる。しかし、シートを硬くすればするほどシートは体積変化による圧力変化が大きくなり、インクジェットヘッドに対して適正な背圧を発生するのが困難になる。おのずと、サブタンクのインク容器２のシート材は限定され、その中で最も柔らかい素材のものが選ばれる。しかし、柔らかい材質ほど、体積変化を起こしやすく、圧力変化が少ない反面、形状を維持する能力が乏しくなる。一度不規則な折れ３８、３９が発生すると、もはや元には復元できず、圧力の安定性や、変形の繰り返し性を維持することはできない。また、サブタンクのインク容器２の個体間の圧力のばらつきが大きいという問題もあった。

これらの原因は、サブタンクのインク容器内２にインクが入ることで膨れるに従い、サブタンクのインク容器の周縁部に部分的に不規則な折れ３８、３９が生じ、その周辺にゆがみが起こり、このゆがみから塑性変形が生じる。これによって、サブタンクのインク容器２内へのインクの流入、流出に伴うサブタンクのインク容器２のしぼみ、ふくらみの繰り返し動作の安定性が阻害される。さらには、サブタンクのインク容器２の変形のばらつきが生じ、サブタンクのインク容器２の個体間の圧力ばらつきになる。

本発明は、上述課題を解決するため、サブタンクのインク容器の塑性変形しやすい所に伸張手段を設け、これによって塑性変形を防止する。サブタンクのインク容器の材料より復元力のある補強材を固定させる。インク容器は２枚の樹脂製のフィルムの周縁部が溶着されて形成され、伸張手段は、溶着部の前記インク容器の内側の境界部分に対応するフィルムの夫々の外側表面に該境界部分に沿って配置されたシートであり、該シートはフィルムの周縁端部にかからないように配置されている。補強材は、樹脂製のシート、樹脂製あるいは金属製の板材などを使うことができる。補強材のインク容器への固定は接着剤によって固定させることができる、あるいは溶着させてもよい。サブタンクのインク容器に補強材を固定することで、インクの流入、流出に伴うインク容器の拡縮による変形を制御できる。また外力としてバネを用いても良い。

本発明によって、サブタンクのインク容器の塑性変形による内圧の変化を防止してサブタンクの内圧を一定に保つことができ、個体間の圧力のばらつきを抑える。インクジェットヘッドからのインク吐出が安定し、吐出不良を防止でき、印字画質の低下を防止できる。

本発明の記録装置のサブタンクの斜視図である。 本発明の実施形態に係る記録装置の構成を示す斜視図である。 本発明の記録装置に用いるサブタンクのインク容器の第１の形態を示す概略図である。 本発明の記録装置に用いるサブタンクのインク容器の第２の形態を示す概略図である。 従来のサブタンクのインク容器の概略図である。 本発明の他の実施形態に係るサブタンクの構成を示す図である。

本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
先ず記録装置の全体について図２を用いて説明する。図２は、本発明の実施形態に係る記録装置の構成を示す斜視図である。インクジェット記録装置２０は、図２に示すように、破線で示されたシート状あるいは板状の記録媒体２９を搬送し、インクジェット方式によって、記録媒体２９の表面に画像データに応じた画像や文字などを記録する。記録媒体２９は、紙、布、ポリエステルやＰＶＣなどの合成樹脂製のシートなどである。

インクジェット記録装置２０は、モータの回転駆動を受けて回転する搬送ローラ１９と、この搬送ローラ１９を加圧する加圧ローラユニット１８を備えている。この搬送ローラ１９と加圧ローラユニット１８との間に記録媒体２９を挟み込み、これらローラの回転によって搬送される。

この搬送ローラ１９および加圧ローラユニット１８の搬送方向下流には、記録媒体２９を支持するプラテン２５が設けられている。このプラテン２５は、インクジェットヘッド１４によって記録媒体２９に印字記録する箇所となっている。また、このプラテン２５の下には、このプラテン２５を加熱するためのヒータが設けられている。このヒータによって、プラテン２５が加熱され、さらに記録媒体２９が加熱され、記録媒体２９に吐出されたインクの定着を促進する。

プラテン２５は、記録媒体２９が搬送される方向と直交する方向に延びるように設けられている。また、搬送ローラ１９と加圧ローラユニット１８とは対となって、プラテン２５の隣接した箇所の同一軸線上に所定間隔、例えば８７．６５ｍｍの間隔で１９組配置されている。

インクジェット記録装置２０には記録媒体２９をプラテン２５に吸着させる吸引手段が備わっている。吸引手段は、プラテン２５を貫通する複数の吸引孔２７と、空気を吸引する複数の吸引ファン２８と、吸引孔２７と吸引ファン２８を接続する吸引室２６とを備えている。吸引室２６の内部は、４つの部屋に仕切られ、夫々の部屋に対して吸引ファン２８が備わっている。

インクジェット記録装置２０には、記録媒体２９にインク滴を吐出して記録を行うインクジェットヘッド１４と、インクジェットヘッド１４へインクを供給するサブタンク１とを収容するキャリッジ１５と、このキャリッジ１５に連結する搬送ベルト２４と、この搬送ベルト２４を移動させる駆動プーリ２１と従動プーリ２２と、この駆動プーリ２１を回転駆動させる駆動モータ２３と、記録媒体２９の搬送方向に直交する方向へキャリッジ１５の走査を案内するガイドレール１７とを備わっている。キャリッジ１５は、記録媒体２９が搬送される方向と交差する方向に、ここでは直交する方向に、すなわち図中双方向矢印ＡＢ方向にスライド移動するようになっている。

また、インクジェットヘッド１６に供給するインクはインクカートリッジ１６に蓄えられている。インクカートリッジ１６は交換可能なカートリッジ式のインク容器である。インクがなくなると交換する。

サブタンク１は、インクカートリッジ１６からインクジェットヘッド１４へインクを供給するインク流路の途中に配置されている。インクカートリッジ１６からサブタンク１へインクを供給し、サブタンク１からインクジェットヘッド１４へインクを供給している。サブタンク１については後述する。

インクジェットヘッド１４、サブタンク１、インクカートリッジ１６およびインク流路は、インクの色毎に設けられている。搬送ローラ１９、加圧ローラユニット１８、駆動プーリ２１、従動プーリ２２、駆動モータ２３、ガイドレール１７などの構成要素は基台１３に取り付けられている。

次に、サブタンク１について説明する。図１は、本発明の記録装置のサブタンクの斜視図である。サブタンク１は、おおまかに、インクを一時的に貯蔵するインク容器２と、インク容器２の内圧を可変する圧力調整手段で構成される。

インク容器２は、インクカートリッジ１６に接続されてインクを注入する流入口９と、インクジェットヘッド１４に接続されてインクを排出する流出口１０とが備えられている。

インク容器２は、２枚の矩形フィルム状のシートの周縁部を溶着し形成されている。インク容器２は、周縁部の３辺に沿って溶着し、残りの１辺に流入口９と流出口１０を溶着部１１で溶着して密閉封止してある。インク容器２は強度や耐インク性、ガスバリア性を確保するためにポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、共重合体エチレンビニルアルコールのような樹脂のフィルムを少なくとも一種類以上用いて構成されている。複数のフィルムを層状にして構成してもよい。さらに、より強固なガスバリア性を確保する場合には中間層にアルミニウムのような金属箔または金属蒸着膜を設ける。インク容器２の辺縁部に伸張手段３が備わっている。伸張手段３については後述する。

インク容器２の扁平面の一方の面に第１圧力調整板５を固定し、他方の面に第２圧力調整板６を固定している。ベース板４に４本の軸を固定し、その軸の先端に第２圧力調整板６をネジによって固定する。その取りつけ部分は、第２圧力調整板６の両端を９０度曲げ、さらにその先端を９０度曲げた形状の折り曲げ部７のほぼ先端部分である。インク容器２はこの軸の長さによって、膨らみが規定される。また、第１圧力調整板５と第２圧力調整板６は、インク容器２に接着剤あるいは両面テープなどによって固定することができる。

第１圧力調整板５は、４本の軸の夫々の周囲に設けられたバネ８の力によって、第２圧力調整板６から離れる方向に付勢されている。すなわち第１圧力調整板５と第２圧力調整板６とが離れる方向に付勢されているので、インク容器２は膨らむ方向に力が加わり、その力によって内部の圧力は低下し、ある一定の位置でつりあっている。サブタンク１はこのような圧力調整手段を備えている。ここで、インクジェットヘッド１４のノズルからインク漏れや、吐出の際に不具合を生じさせないために、ノズルの水頭値をＳ、サブタンク２の水頭値をｈ、とすると、Ｐ−ｈが−３［ｋＰａ］以上０［ｋＰａ］以下であることが望ましい。また、ベース板４をキャリッジ１５に固定する。第１圧力調整板５および第２圧力調整板６は直接にキャリッジ１５には取り付けられないので、インク容器２には取りつけによる影響はない。

さらに、サブタンク１とインクカートリッジ１６とが連通していると、サブタンク１はインクカートリッジ１６の水頭値または、供給ポンプを使用した場合に、その供給ポンプの圧力の影響をうけてしまう。そこで、少なくとも印字中はサブタンク１の流入口９とインクカートリッジ１６または供給ポンプとを遮断する不図示のバルブが経路上に備えている。

また、流出口１０の下流には印字する為のインクジェットヘッド１４があり、インクジェットヘッド１４のノズル先端のメニスカスとサブタンク１の内圧とがつりあうようになっている。インクをインクカートリッジ１６からサブタンク１にインクを供給する為、供給時にはインクカートリッジ１６の水頭値または、供給ポンプの圧力の影響をインクジェットヘッド１４が受けるのを防止する為に、流出口１０とインクジェットヘッド１４の経路上には流路を遮断する図示しないバルブが備わっている。印字中あるいはサブタンク１へインクを供給するときには不図示のバルブを制御する。

次にインク容器１の伸張手段について説明する。図３は本発明の記録装置に用いるサブタンクのインク容器の第１の形態を示す概略図である。

インク容器２は、インク容器２の周縁部の溶着部境界３０の外側で２枚の樹脂フィルムが溶着され密閉されている。溶着部境界３０は、図中に、流入口９と流出口１０のある辺は実線、他の３辺は破線で示している。インク容器２の３辺の溶着境界３０を挟む様に、補強材すなわち伸張手段として幅８ｍｍのポリイミドテープ３２、３３、３４が貼られ、外周部を強化している。また、流入口９と流出口１０のある辺は、補強材すなわち伸張手段として片面に幅８ｍｍのポリイミドテープ３１が貼られている。これによって、インク容器２にインクが流入あるいは流出することで生じるインク容器２の変形に対して、元の形に戻る力が、ポリイミドテープ３１を貼ることで増す。すなわち元の形状に戻りやすくなり、塑性変形を防止することができる。溶着部周辺あるいは容器の端部が塑性変形しやすいので、伸張手段によって塑性変形を防止する。

インク容器２のサイズ、材質、固定方法によって、塑性変形が生じやすい場所が異なるので、それに応じて伸張手段を取り付ける位置が方法は異なる。図１の例では、周辺の端部までシート状の伸張手段が取り付けられている。図３の例では、溶着境界部３０の部分にかかるようにポリイミドテープ３１から３４が貼られている。そして、ポリイミドテープ３１はインク容器２の一方の面だけ貼られ、ポリイミドテープ３２から３４は両面に貼られている。インクの流入口９と流出口１０の接続されている辺は、他の辺と比べ、塑性変形が少ないからである。

ポリイミドテープ３１に対応する溶着部境界３０に対して、それを挟むようにポリイミドテープを貼ってもよい。そうすることで、４辺全ての溶着部境界３０に対して両側に補強材を設けることになり、さらに効果が上がる。

他の形態として、補強材はポリイミド以外にも、インク容器２の材料より復元力のあるもの、ゴム、ナイロンなどの樹脂製のシート状のものを使うことができる。また、別の補強材としては、樹脂製あるいは金属製の薄板材などを使うことができる。補強材のインク容器への固定は接着剤によって固定させることができる、あるいは溶着させてもよい。

図４は、本発明の記録装置に用いるサブタンクのインク容器の第２の形態を示す概略図である。インク容器２の４隅にバネ３５の一端を取り付け、ベース板４に固定手段３６を設け、そこにバネ３５の他端部を固定し、インク容器２を四方に伸ばすように付勢するものである。これによって、常に４方に伸びる方向に力が加わっているの、インク容器２にゆがみや折れが生じにくくなり、塑性変形を防止できる。

図６は、本発明の他の実施形態に係るサブタンクの構成を示す図である。サブタンクは外装ケースを備えている。上ケース４０と下ケース４１によって、インク容器４２が収納される。上ケース４０の突起部５６を下ケース４１の系合部５７に挿入し、上ケース４０と下ケース４１を合わせる。さらに上ケース４０と下ケース４１を、下ケース４１のネジ溝４７にネジを入れて固定する。

インク容器４２はインクを収納する可撓性の容器である。インク容器４２の一方の側面に板４３が固定されている。インク容器４２内のインクの容量に応じてインク容器４２が拡縮し、板４３がインク容器４２の拡縮に応じて移動する。板４３の端部に凸部４４が設けられている。インク容器４２にはインクを注入する注入口５１と、インクを排出する排出口５２が設けられている。それに対応して、したケース４１には注入口５１用の注入口用開口部５３と排出口５２用の排出口用開口部５４が設けられている。注入口５１と排出口５２は記録装置のインク経路の途中に接続される。注入口５１からインクが注入されるとインク容器４２が膨らむ。排出口５２からインクが排出されるとインク容器４２が縮む。

さらに、下ケース４１に軸固定孔４８が設けられている。検出板４５は、一方の端部に回転軸４９が設けられ、他方の端部に長孔４６が設けられている。回転軸４９は、軸固定孔４８に挿入され、回転軸４９を中心として回転可能に取り付けられる。長孔４６には板４３の凸部４４が挿入される。このようにすることで、板４３の移動に応じて検出板４５が回転軸４９を中心として回転する。下ケース４１には窓５０が設けられている。インク容器４２にインク十分に入っている状態では検出板４５が窓５０を遮らないようにしてある。インク容器４２のインクが無い状態では検出板４５が窓５０を遮るようにしている。このように、インク容器４２のインク容量に応じて検出板４５が動作するので、窓５０を遮るか遮らないかでインク容器４２のインク容量が検出できる。発光部と受光部を有する光センサによって、窓５０の状態を検出することでインク容器４２のインク容量を検出できる。

インク容器４２は記録装置のサブタンクとして使用されるので、インクが入ったり出たりする。そのため、インク容器４２は拡縮の頻度が多い。またインク容器４２に塑性変形などの異常な変形があるとインク容量を正確に検出できなくなってしまう。そのため、インク容器４２の周縁部の溶着部境界に対して両側に補強材５５を設けている。インク容器４２の塑性変形を防止することができる。また、補強材５５は板４３の移動を妨げないように配置することが好ましい。たとえば、板４３あるいは凸部４４と補強材５５が重なる部分では、移動を妨げないような厚さの補強材５５を貼りつける。また、板４３あるいは凸部４４と補強材５５が接触しないように配置する。こうすることで補強材５５によって検出板４５の移動が妨げられない。

本発明は、サブタンクを有するインクジェットプリンタなどの記録装置に利用できる。

１ サブタンク
２ インク容器
３ 伸張手段
５ 第１圧力調整板
６ 第２圧力調整板
９ 流入口
１０ 流出口
１４ インクジェットヘッド
１６ インクカートリッジ
２０ インクジェット記録装置

Claims (9)

1. 記録媒体にインクを吐出するインクジェットヘッドと、
   前記インクジェットヘッドを搭載し、前記記録媒体の搬送方向に対して交差する方向に往復移動するキャリッジと、
   前記インクジェットヘッドに供給するインクを貯蔵するインクカートリッジと、
   前記インクジェットヘッドと前記インクカートリッジとを接続するインク供給路と、
   前記キャリッジに搭載され、前記インク供給路に接続されるサブタンクと、を有し、
   前記サブタンクは、前記インクカートリッジと接続する流入口と前記インクジェットヘッドと接続する流出口を備えるインク容器と、少なくとも前記インク容器の周縁部の一部に前記インク容器に比べて復元力があり、前記インク容器が変形したときに元の形状に戻るように伸張させる伸張手段と、を備えるインクジェット記録装置において、
   前記インク容器は２枚の樹脂製のフィルムの周縁部が溶着されて形成され、前記伸張手段は前記溶着部の前記インク容器の内側の境界部分に対応する前記フィルムの夫々の外側表面に、該境界部分に沿って配置されたシートであり、該シートは前記フィルムの周縁端部にかからないように配置されていることを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記サブタンクは、前記インク容器の内圧を一定に保つ圧力調整手段を備え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。
3. 前記伸張手段は、樹脂製であり、該樹脂製の前記シートを前記インク容器に固定するものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記樹脂製の前記フィルムは矩形であり、該矩形の四辺の全てに沿った前記境界部分に対応する前記外側表面に前記伸張手段が配置されていることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載のインクジェット記録装置。
5. 前記圧力調整手段は、前記インク容器の扁平面部分の夫々の面に固定された板と前記板が夫々離れる方向に付勢するバネとを有し、前記インク容器内の圧力を外部の圧力より低い所定の圧力範囲に保つことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載のインクジェット記録装置。
6. 前記シートはポリイミドテープであることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか1項に記載のインクジェット記録装置。
7. 前記シートはゴムまたはナイロンまたは金属製薄板であることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載のインクジェット記録装置。
8. 前記サブタンクは、前記サブタンクの拡縮に応じて移動する検出板と、前記インク容器を覆うケースと、を有し、前記検出板の状態を検出することで前記インク容器内のインク容量を検出す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。
9. 前記検出板の移動の妨げとならないように、前記伸張手段を前記検出板の移動範囲外に配置することを特徴とする請求項８に記載のインクジェット記録装置。

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