JP5666365B2

JP5666365B2 - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JP5666365B2
Application number: JP2011075591A
Authority: JP
Inventors: 正文齊藤
Original assignee: Oki Data Infotech Corp
Current assignee: Oki Data Infotech Corp
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2011-03-30
Publication date: 2015-02-12
Anticipated expiration: 2031-03-30
Also published as: WO2012132083A1; JP2012206470A

Description

本発明は、記録ヘッドによりインク滴を吐出してイメージを記録媒体に記録するインクジェット記録装置に関するもので、中でも特に、インク供給源であるメインタンクからサブタンクを経由して記録ヘッドにインクを供給するインクジェット記録装置に関する。

従来のインクジェット記録装置は、印刷データに基づいて記録ヘッドから所望のタイミングでインク滴を吐出して記録媒体表面に着弾させることにより画像形成を行う構成となっている。特に、比較的大きな記録媒体に対して大きな画像形成を行う大型のインクジェット記録装置では大量のインクを消費するため、インク供給源として大容量のメインタンクを備え、さらにメインタンクと記録ヘッドとを接続する供給路の途中にサブタンクを設けて記録ヘッドにインクを供給する構成が採用されている。このサブタンクは、印刷にともなうインク消費に合わせて、適時メインタンクから供給された適量のインクを貯留し、記録ヘッドに安定したインク供給を行う仕組みとなっている。

この種のインクジェット記録装置における記録ヘッドは、インクを加圧してインクを吐出させるため、サブタンクが剛体であるとサブタンク内のインク量の変化にともなってインクの加圧状態が変化してしまい、インク滴の吐出性能が低下し、印刷品質が劣化するという問題を有していた。

このような問題を解決するためには、例えば特開２００５−７４６２７号公報にあるように、インクの増減に合わせてサブタンクの体積が変化するような構成とすればよい。そのために例えば、可撓性材料により形成されたインク袋や、剛体ケースの周縁部に可撓膜が接着されている構成の容器をサブタンクとして利用することでサブタンク内の体積を自在に変化させる方法もこれまでに提案されている。

特開２００５−７４６２７号公報

しかしながら、可撓性材料により形成されたインク袋や、剛体ケースの周縁部に可撓膜が接着されている構成の容器のサブタンクでは、可撓性材料や可撓膜が撓んで可撓性材料同士や可撓膜と剛体ケースが密着した場合、インクが通る空間が確保できなくなるおそれがある。

例えば、インクを初期充填する際には、サブタンク内の体積が大きいと、インク供給路やサブタンクに過大な圧力がかかり、それらの部材を破損させるおそれがあるため、インクを充填する前にあらかじめサブタンク内の体積をなるべく小さくしておく必要がある。このような場合にインクが通る流路を最小限確保し、且つインク供給路やサブタンクに過大な圧力がかからないような体積になるように吸引や加圧によってサブタンクを調整し、インク充填中にその体積を保持するように制御することは非常に困難である。サブタンク内の体積が限りなくゼロに近づいた時、可撓性材料同士や可撓膜と剛体ケースが密着してインク流路が遮断され、充填不良を起こしてしまうおそれがある。

一方、インクを供給路から抜き取る際も同様に、過大な圧力がかかることを防ぐために、あらかじめサブタンク内の体積をなるべく小さくしておく必要があるが、この場合も最小限のインクが通る流路を確保し、インク抜き取り中にその体積を保持することは非常に困難である。

そこで本発明は、サブタンク内の体積を限りなくゼロに近づけた場合でもインク流路を遮断させないような構造のサブタンクを備えるインクジェット記録装置を提供することを目的とする。

本発明のインクジェット記録装置は、記録媒体にインクを吐出する記録ヘッドと、前記記録ヘッドに前記インクを供給するメインタンクと、前記記録ヘッドと前記メインタンクとを接続するインク供給路の途中に配置され、前記メインタンクから前記インクが供給されるインク流入口と、前記インク流入口よりも鉛直方向に高い位置にあって前記記録ヘッドに前記インクを供給するインク流出口とを有するサブタンクとを有するインクジェット記録装置において、前記サブタンクは、前記インク流入口と前記インク流出口を備え中央部に向かってテーパー状の窪みを有する剛体ケースと、前記剛体ケースの周縁部に接着され前記剛体ケースの内壁に密着可能な可撓膜と、前記剛体ケースの内壁に前記可撓膜が撓んだ場合にインク流路を遮断させないための前記インク流入口と前記インク流出口を連通させる連通手段とを備えていることを特徴とする。

本発明によると、サブタンクの剛体ケースの内壁にインク流入口とインク流出口を連通させる連通手段を備えることによって、剛体ケースの内壁に可撓膜が撓んで密着した場合でもインク流路を遮断せず、安定したインク初期充填およびインク抜き取りをおこなうことができる。

本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置の基本的な構成について模式的に示す構成図である。本発明の実施形態に係るサブタンクの外形を示す斜視図である。本発明の実施形態に係るサブタンクの内部構造を示す図２のＡ平面における断面図である。本発明の実施形態に係るサブタンクの剛体ケースの構造を示す斜視図である。本発明の実施形態に係るサブタンクの剛体ケースの別の構造の例を示す正面図である。本発明の実施形態に係るサブタンクの剛体ケースのさらに別の構造の例を示す正面図である。

以下、本発明のインクジェット記録装置について図を参照しつつ詳しく説明する。
まず、図１を参照しつつ本実施形態に係るインクジェット記録装置の全体構成について説明する。図１は本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置の基本的な構成について模式的に示す構成図である。図１において、可撓性チューブからなるガスバリア性が確保されたインク供給路３の片端に、一層にアルミ箔層を設けガスバリア性が確保された可撓性材料で形成されインクが貯留されている袋状のメインタンク１が脱着可能な方法で接続されている。インク供給路３の他端はサブタンク１４のインク貯留室６に設けられたインク流入口１５に脱着可能な方法で接続されている。インク供給路３の中間にはインク供給ポンプ２、例えば、チューブポンプ、ローラーポンプなど、が設置されており、これにより、メインタンク１からサブタンク１４にインクが供給される。サブタンク１４のインク貯留室６に一定量貯留されたインク２５は、インク貯留室６に設けられたインク流出口１６に接続されたガスバリア性が確保された可撓性チューブを通り記録ヘッド９に供給される。

また、サブタンク１４の空気室７に設けられた空気出入口１７には可撓性チューブからなる空気流路５の片端が接続されており、空気流路５の他端は大気に開放されている。この空気流路５の途中には空気圧調整ポンプ４例えば、チューブポンプ、ローラーポンプなど、と圧力センサー１３が設置されており、圧力センサー１３で検出した圧力に応じて空気圧調整ポンプ４で空気を出し入れすることにより空気室７内の空気圧を調整することが可能となっている。

次に、キャリッジ８はサブタンク１４と、サブタンク１４よりも鉛直方向の低い位置に記録ヘッド９を搭載しており、プラテン１０の上部に配した記録媒体１２上を記録媒体１２の搬送方向と直交する主走査方向に往復動作可能に支持されている。

また、主走査方向のプラテン１０とは別の位置にサービスステーション１１が設けられており、このサービスステーション１１には記録ヘッド９のノズル形成面を封止する図示しないキャッピング部が設けられている。このキャッピング部には、図示しない吸引ポンプと図示しない大気開放弁が設けられており、記録ヘッド９のクリーニング動作や、装置内へのインク充填、インク抜き取りなどに利用する。

本図の形態では、１色の印刷に対応した１つの記録ヘッドを含む構成に付いて説明したが、多色印刷または同色多記録ヘッド構成の場合は、メインタンク１、インク供給ポンプ２、インク供給路３、サブタンク１４をそれぞれ同数個設け、それらを１対１で対応させる構成にして各記録ヘッド９までのインク供給路とする。空気流路５は、空気圧調整ポンプ４と圧力センサー１３が設置されている位置よりもサブタンク１４に近い位置でチューブを分岐させ、それぞれの先端をサブタンク１４の空気出入口１７に接続することで空気圧調整ポンプ４と圧力センサー１３はそれぞれ１つだけで済ませることが出来る。この場合は分岐させた空気流路５にそれぞれ流路の遮断と開放が可能な図示しない開閉弁を設けることで、各インク供給路を独立してクリーニング動作、装置内へのインク充填、インク抜き取りが可能となる。

次に、図２はサブタンク１４の外観を上方から見た斜視図である。手前側がインク貯留室６を形成する剛体ケース２８であり、インク流入口１５よりも鉛直方向に高い位置にインク流出口１６を備えている。奥側が空気室７を形成する剛体壁２９であり、空気出入口１７を備えている。

次に、以下、サブタンク１４の内部構造について図３を参照しつつ説明する。図２の一点鎖線で示される平面Ａによりサブタンク１４を斜めに切り、その断面を図３に示す。本形態のサブタンク１４は、可撓膜２１を挟み、インク貯留室６の外壁をなす剛体ケース２８と、その剛体ケース２８に対向する位置に空気室７を形成する剛体壁２９を備え、それら２つの剛体の接合部にシール部材２７を挟むことで、剛体ケース２８と剛体壁２９による密閉された部屋が形成され、可撓膜２１によってインク貯留室６と空気室７に分割される構造となっている。シール部材２７は、例えばリング状のゴムであり、シリコンオイルが塗られており、剛体ケース２８のインク貯留室６の外周部に形成された斜面と、剛体壁２９の空気室７の外周部に形成された直交する２つの面との３面に接する３点で密閉する。このような構造にすると、空気室７内の圧力を随時調整することで可撓膜２１の撓み形状が変化し、インク室６内の圧力すなわちインク供給路の圧力を調整することができるので、インクの残量が変化した時やキャリッジが動く時に生じる圧力変化にかかわらず記録ヘッド９内の圧力を一定に保つことができ、安定したインク吐出が可能となる。

また、このインク貯留室６と空気室７は、中央部に向かってテーパー状の窪みを有する形状となっている。インク貯留室６の剛体ケース２８の内壁２３には、剛体壁２９と接する側から連通手段１８ａに向かって斜めに窪んでいる。剛体ケース２８の窪みの底部は平面になっている。

可撓膜２１は、インク貯留室６の外壁をなす剛体ケース２８の周縁部に設けられた二重線状の膨出部２４ａと２４ｂに溶着されている。溶着部分を二重にすることで、仮に内側の膨出部２４ａの溶着が剥がれても外側の膨出部２４ｂによってインク漏れを防止することができる。

次に、インク貯留室６の内部には、圧縮コイルバネ１９と板状の支持部材２０が備えられている。支持部材２０は可撓膜２１に取り付けられている。支持部材２０の中央部に圧縮コイルバネ１９の端部と系合する突起が備わっている。圧縮コイルバネ１９は支持部材２０側の径が小さく、剛体ケース２８側の径が大きい螺旋形状をしている。圧縮コイルバネ１９によって支持部材２０を剛体壁２９側に付勢している。これら圧縮コイルバネ１９と支持部材２０によって可撓膜２１に一定の張力を加え、可撓膜２１の中心部が常に剛体ケース２８と剛体壁２９からなる部屋の中心を可撓膜２１の扁平面に対して垂直方向に移動するようになっている。

さらに、空気室７内の可撓膜２１の中心部に磁性体３０を、空気室７を形成する剛体壁２９の外側の中心部に磁気センサー３１を設ける。磁気センサー３１は磁性体３０との距離に応じて出力値が可変するので、この出力値に基づいて磁性体３０と磁気センサー３１との距離を検出することができる。磁性体３０の位置に応じてインク貯留室６の容量が分かり、これによってインク貯留室６に貯留されたインク２５が適切な容量であるかを常時検出しており、印刷によってインク２５が消費され、インク貯留室６内のインク２５が少なくなると、メインタンク１からインクが供給される仕組みになっている。

剛体ケース２８の平面状の底面の周囲に連通手段１８ａが形成されている。連通手段１８ａは剛体ケース２８に設けた溝である。またこの連通手段１８ａとバネ固定溝２２は繋がっている。バネ固定溝２２も連通手段１８ａの構成の一部となっている。バネ固定溝２２に圧縮バネ１９の端部が固定されている。
また、剛体ケース２８の底面の平端部は、支持部材２０が十分収納できる面積を有している。

次に図４を参照しつつ、インク貯留室６の内部形状を詳しく説明する。図４はインク貯留室６の外壁をなす剛体ケース２８の斜視図である。このように圧縮コイルバネ１９の位置を固定するためのバネ固定溝２２が設けられている。バネ固定溝２２の深さは、圧縮コイルバネ１９が最大限収縮した時の伸縮方向の長さよりも深くなっている。これによって、可撓膜２１を撓ませて剛体ケース２８の内壁２３に密着させ、インク貯留室６内の体積をゼロに近づけることができ、インク初期充填時およびインク抜き取り時に、インク供給路やサブタンク１４に過大な圧力がかかり、それらの部材を破損させるという問題を回避できる。

このように可撓膜２１が剛体ケース２８の内壁２３に密着した時でもインク流路を遮断させないためにインク流入口１５とインク流出口１６を連通させる連通手段１８ａを備えている。大量のインクを充填、抜き取する場合にはインク流路を十分に確保するために連通手段１８ａが複数の経路に分かれていることが好ましい。本形態では、インク流入口１５に接する２つのテーパー面の稜線と、中央の平面の４辺と、インク流出口１６に接する２つのテーパー面の稜線に沿って溝を形成し、連通手段１８ａとしている。また、本形態ではバネ固定溝２２と連通手段１８ａが連通しており、バネ固定溝２２はバネを固定するための溝であると同時に連通手段１８ａと同様の機能も有する構造となっている。また、外周部には、内側の膨出部２４ａと外側の膨出部２４ｂがあり、２重線状に凸部が形成されている。この部分と可撓膜２１が接続される。

図５は、剛体ケースの別の構造の例を示す正面図である。複数に分かれた連通手段１８ｂの経路の形状は角を丸めた形状でも良い。このように角が丸めてあることで、流路抵抗が軽減されてインク充填やインク抜き取りに必要な圧力を緩和できる。

図６は、連通手段を膨出形状にした例であり、その場合のサブタンク１４の内部構造を示す図２の平面Ａで切った時の断面図である。本形態で言う膨出部１８ｃは、インク流入口１５からインク流出口１６にかけて平行に設けられた２本のリブである。この膨出部１８ｃを設けることによって、インク貯留室６内の体積をゼロに近づけるために可撓膜２１をインク貯留室６の内壁に密着させようとしても、２本の膨出部１８ｃの間と膨出部１８ｃの両端に隙間ができる。その隙間がインク流路となるのでインク流路が遮断されることを防止することが出来る。

１メインタンク
２インク供給ポンプ
３インク供給路
４空気圧調整ポンプ
５空気流路
６インク貯留室
７空気室
８キャリッジ
９記録ヘッド
１０プラテン
１１サービスステーション
１２記録媒体
１３圧力センサー
１４サブタンク
１５インク流入口
１６インク流出口
１７空気出入口
１８ａ、１８ｂ連通手段
１８ｃ膨出部
１９圧縮コイルバネ
２０支持部材
２１可撓膜
２２バネ固定溝
２３剛体ケースの内壁
２４ａ、２４ｂ溶着部
２５インク
２６空気
２７シール部材
２８剛体ケース
２９剛体壁
３０磁性体
３１磁気センサー

Claims

記録媒体にインクを吐出する記録ヘッドと、前記記録ヘッドに前記インクを供給するメインタンクと、前記記録ヘッドと前記メインタンクとを接続するインク供給路の途中に配置され、前記メインタンクから前記インクが供給されるインク流入口と、前記インク流入口よりも鉛直方向に高い位置にあって前記記録ヘッドに前記インクを供給するインク流出口とを有するサブタンクとを有するインクジェット記録装置において、
前記サブタンクは、前記インク流入口と前記インク流出口を備え中央部に向かってテーパー状の窪みを有する剛体ケースと、前記剛体ケースの周縁部に接着され前記剛体ケースの内壁に密着可能な可撓膜と、前記剛体ケースの内壁に前記可撓膜が撓んだ場合にインク流路を遮断させないための前記インク流入口と前記インク流出口を連通させる連通手段とを備えていることを特徴とするインクジェット記録装置。
前記サブタンクは、前記可撓膜と前記剛体ケースとの間にあり前記可撓膜の表面に扁平面が接する板状の支持部材と、伸縮方向の片方の端部が前記剛体ケースの内壁に接し他方の端部が前記支持部材の前記扁平面に接する弾性を有するバネとを備え、前記可撓膜に一定の張力を加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。
前記サブタンクは、前記剛体ケースの前記内壁に前記バネの位置を固定するためのバネ固定溝を備えた請求項２に記載のインクジェット記録装置。
前記バネは、最大限収縮した時の伸縮方向の長さが前記バネ固定溝の深さよりも短くなることを特徴とする請求項３に記載のインクジェット記録装置。
前記バネ固定溝は前記連通手段の一部を形成していることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のインクジェット記録装置。
前記連通手段は、前記剛体ケースに形成された溝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。
前記連通手段は、前記剛体ケースに形成された膨出部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。
前記連通手段は、前記インク流入口から前記インク流出口まで複数の経路に分かれていることを特徴とする請求項１から請求項７の何れか１項に記載のインクジェット記録装置。
前記サブタンクは、前記可撓膜を挟み前記剛体ケースに対向する位置に剛体壁を備え、前記剛体ケースと前記剛体壁によって密閉された部屋が形成され、該部屋が前記可撓膜によって２つの部屋に分割されることを特徴とする請求項１から請求項８の何れか１項に記載のインクジェット記録装置。
前記２つの部屋のうち前記剛体ケース側をインク貯留室、他方を空気室とし、前記空気室は、前記空気室に気体を出し入れする空気圧力調整ポンプに連通する空気出入口を有し、前記空気室は、前記空気出入口と前記空気圧力調整ポンプとを繋ぐ空気流路に備えられた前記空気室の圧力を連続して測定する圧力センサーにより検出された圧力に基づいて前記空気室内の圧力が制御されることを特徴とする請求項９に記載のインクジェット記録装置。
前記サブタンクは、前記可撓膜が前記剛体ケースの周縁部に設けられた二重線状の膨出部に溶着されていることを特徴とする請求項１から請求項１０の何れか１項記載のインクジェット記録装置。