JPH05261934A - インクジェットプリンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 攪拌することで常に良好な状態に保持された
インクのみをインク吐出部に供給することと、インクの
攪拌による圧力変動をインク吐出部に伝達させないこと
を両立させる。 【構成】 インク室には第２のインクタンク、第１のイ
ンクタンク、リザーバ部を介してインクが供給され、第
２のインクタンクは攪拌手段を備えており、第１のイン
クタンクは第２のインクタンクの間とインクの供給を制
御する手段を介して連通している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、印字信号に応じてイン
ク滴を吐出して、記録紙等の記録媒体上にインク像を形
成するインクジェットプリンタ、特に必要な時にだけイ
ンク滴を吐出するオンデマンド型インクジェットプリン
タに関する。

【０００２】

【従来の技術】インク滴を必要な時にだけ吐出するオン
デマンド型インクジェットプリンタにおいては、インク
吐出状態および条件を常に一定に保つことは、高印字品
質を確保すること、および装置の簡略化のために重要で
ある。このため、例えば特開昭６０−２３２９６２に示
されているように、記録ヘッド内のインクタンクにヒー
タを取り付け、さらに非印字時においてある一定、例え
ば１０秒キャリッジ動作が停止している場合には、キャ
リッジを揺動することでインクを攪拌してインクの温度
を一定に制御するような構成をとっていた。このような
構成をとることにより、サブタンク内のインクは非印字
時にも一様な温度に保持することができ、一定の条件で
安定的に吐出することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】インクジェットプリン
タの印字品質を高めるよう鋭意努力した結果、インクの
色材に顔料を用いることにより、従来の色材として染料
を用いたインクを吐出するインクジェットプリンタより
も格段に印字品質の向上が実現できることが明らかにな
った。さらにより高い印字品質は、印字媒体の幅ほぼ全
体のサイズをもつラインヘッドで印字することで実現す
ることができる。しかしながら、顔料を分散したインク
を用いる場合には、顔料と溶剤の分離、顔料濃度の低
下、顔料の沈澱等を防止し、常に安定したインクを印字
ヘッドに供給することが非常に重要である。そのため、
インクタンク内のインクには電源が入っている状態では
常に攪拌しておくことにより、顔料が常に一定の状態を
保持するようにする必要がある。特に長時間放置されて
いたインクを吐出させるようにするためには、インクに
非常に大きな力を与え、沈澱したインクを均一な状態に
分散しなければならないが、前述の従来例におけるヘッ
ドのキャリッジ揺動程度では十分な攪拌を行うことがで
きないという課題を有していた。また、ラインヘッドに
おいてはキャリッジの往復による揺動ができないため、
インクの攪拌手段として印字ヘッド全体を揺動するとい
った非常に煩雑な構成をとる必要があった。さらにこの
ような構成においては、印字中においては印字ヘッドの
揺動を休止させる必要があり、常に一定のインクを印字
ヘッドに供給するといった目的を十分に満足させること
ができないという課題があった。

【０００４】さらに、印字ヘッド内に設けられたインク
タンク内にモーターで駆動される攪拌棒を設け、インク
を攪拌することが前述の従来例に示されているが、印字
ヘッドが印字中においては、攪拌における圧力変動が印
字ヘッドに伝達されてしまい、インク吐出が安定的に行
うことができないという課題、あるいは、印字中は攪拌
動作を休止しなければならないという課題を有してい
た。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
ヘッドは、インク吐出口からインク滴を吐出させるイン
クジェットプリンタにおいて、インク滴を吐出するイン
ク吐出部にインクを供給するリザーバ部と、リザーバ部
に連通する第１のインクタンクと、攪拌手段を備えた第
２のインクタンクを有し、第１のインクタンクと第２の
インクタンクはインクの供給を制御する手段を介して連
通していることを特徴とする。あるいは、さらには、第
２のインクタンクから第１のインクタンクには、印字中
はインクを供給しないように制御することを特徴とす
る。あるいは、さらには、リザーバ部と第２のインクタ
ンクが連通しており、閉ループの循環回路を構成してい
ることを特徴とする。あるいは、さらには、第１のイン
クタンクには選択的に大気開放するバルブと大気開放口
を有し、印字時には大気開放するようにバルブを開に
し、非印字時にはバルブを閉にすることを特徴とする。

【０００６】

【実施例】図１は本発明を適用したインクジェットプリ
ンタの実施例の構成を示す斜視図、図２は本実施例のイ
ンク吐出部を示す断面図、図３は本実施例の流路構成を
示す模式図、図４は本実施例の動作タイミングを示すタ
イミング図である。

【０００７】これらの図において、１は印字ヘッドであ
り、インク室２内のインク３の圧力を圧電素子４を駆動
することにより高め、インク吐出口５からインク滴とし
て吐出させるものである。圧電素子４は第１の固定板６
ａと第２の固定板６ｂに挟まれて固定されており、第１
の固定板６ａ上には圧電素子４に駆動信号を電圧として
与えるための駆動回路７が設置されている。インク室２
は第１の供給口８を介して第１のリザーバ部９と連通し
ており、第１のリザーバ部９からインク３がインク室２
に供給されるようになっている。第１のリザーバ部９は
大気開放口を有する第１のインクタンク１０と連通して
おり、大気開放バルブ１１によって大気開放口の開閉を
選択的に行えるようになっている。大気開放口の直下に
は、大気開放口からゴミ等の異物がインク中混入するの
を防ぐめにフィルター１２が設置されている。このフィ
ルター１２は常にインク３中に配置されるように設置さ
れている。外気と接触したインクは乾燥し固形物が析出
する可能性があるが、この固形物がリザーバあるいはイ
ンク室内のインク中に混入するのを防止するため、固形
物をインク中に配置されているフィルター１２によって
回収することができる。第１のインクタンク１０および
第１のリザーバ部９はインク吐出口５の配列方向と平行
な方向に数ブロックに隔離されており、隣接するブロッ
ク間にはインクが連通しないように構成されている。

【０００８】さらに、インク室２には第１の供給口８と
対向する位置に第２の供給口１３が設けられており、こ
の第２の供給口１３を介してインク室２と第２のリザー
バ部１４とが連通している。第２のリザーバ部１４も第
１のリザーバ部９と同様に、数ブロックに隔離されてお
り、隣接するブロック間にはインクが連通しないように
構成されている。

【０００９】１５はポンプユニットであり、例えばギア
ポンプからなる圧力変動手段１６、および電磁ソレノイ
ドからなる第１のバルブ１７が内蔵されている。そして
圧力変動手段１６と第１のバルブ１７との間で、ブロッ
ク毎に隔離された第１のインクタンク１０と対応するよ
うに分配路が形成されている。第１のインクタンク１０
と第２のインクタンク１８とはポンプユニット１５を介
して連通している。第２のインクタンク１８内には、モ
ーター１９によって駆動される回転体２０が設置されて
おり、第２のインクタンク１８内のインク３が攪拌され
る構成となっている。第２のインクタンク１８の底部は
第１のインクタンク１０および第１のリザーバ部９の底
部よりも上方に位置するように構成されている。そして
第１のバルブ１７が図２中の１点鎖線で示されるような
位置に移動することで、第２のインクタンク１８と圧力
変動手段部１６とが連通し、圧力水頭差でインク３が第
２のインクタンク１８から圧力変動手段部分１６に供給
される。

【００１０】第２のインクタンク１７には全体にインク
が充満しているよりも、上部において空気層が設けられ
る構成にすることより、さらに攪拌効率を高めることが
できる。また、攪拌手段としてインクタンク内に金属あ
るいはセラミック等からなる球状の攪拌ボールを１個ま
たは複数個入れることにより、第２のインクタンク１８
を振動あるいは揺動することで攪拌することも可能であ
る。

【００１１】第２のリザーバ部１４と第２のインクタン
ク１８とは、チューブ２１および第２のバルブ２２を介
して連通しており、印字ヘッド全体として閉ループの循
環回路を構成してる。第２のインクタンク１８は図示し
ていないインク供給口が設けられており、同じく図示し
ていないインクカートリッジと接続できるようになって
いる。第２のインクタンク１８には液量検出手段２３が
設置されており、インクを補給するような液量になった
時には、液量検出手段２３からの指令に従って例えばプ
リンタのパネルにインク補給ランプを点灯させるように
なっている。インクカートリッジ内のインクは装着時に
その容量全部が第２のインクタンク１８に供給されるよ
うになっており、インクカートリッジを保存している間
に色材が沈澱する等の不具合が発生したインクは全て第
２のインクタンク１８内の攪拌手段によって良好な分散
状態に復帰できる。

【００１２】次に各部の動作タイミングを図４に従って
説明する。印字中においては、第２のインクタンク１８
内の攪拌動作を実施しながら第１および第２のバルブ１
７、２２を閉じ、大気開放バルブ１１を開く。第１およ
び第２のバルブ１７、２２を閉じることにより、攪拌に
よる第２のインクタンク１８内の圧力変動がインク室２
に伝達されることを防ぐ。同時に第２のインクタンク１
８の水頭値がインク室２の圧力と無関係になるため、第
２のインクタンク１８の設置場所の自由度を高くするこ
とができる。すなわち、インク室２では、非印字時にイ
ンク吐出口５からインク３が出てこなく、インク吐出口
５から適正な量引き込んだインクメニスカスが安定的に
形成されるように大気圧と比べて適度な負の圧力にする
事が必要である。しかしながら、負圧量はインクの吐出
状態に大きく関係しており、例えば負圧量が必要以上に
大きい場合には、インク吐出口５におけるインクのメニ
スカスがわずかな衝撃等で破壊してしまい、インク室２
内に気泡を取り込んでしまいインクの吐出が不能にな
る。そのため、適度なある一定の範囲の負圧量に保持し
ておくことは非常に重要であるが、インクタンクとイン
ク吐出口との間にバルブを設けない従来の構成では、イ
ンクタンク内の攪拌による圧力変動がインク室に伝達さ
れてしまい、インクの吐出が不安定になってしまう。さ
らに、インクタンクの配置、寸法、あるいはプリンタの
姿勢等さまざまな制約事項がある。特に表面張力の低い
インク、例えば石油系溶媒に顔料を分散したインクで
は、インク室内の負圧量の適正範囲が狭く、非常に困難
である。本実施例においては、第１のバルブおよび第２
のバルブ１７、２２を閉じることにより、第２のインク
タンク１８とインク室２との間を遮断すると同時に、第
１のインクタンク１０にある大気開放バルブ１１を開く
ことにより、印字中は第１のインクタンク１０の液面レ
ベルによる負圧量の変動しか発生しない。ラインヘッド
を用いるインクジェットプリンタにおいては、インク吐
出口が長い距離にわたって配列されているため、プリン
タの設置姿勢により負圧量の変動がより顕著になるが、
第１のインクタンク１０には必要最低限のインク量、例
えば印字媒体１枚分のインク量のみを貯溜する容積に
し、第２のインクタンク１８に多量のインク量、例えば
印字媒体１０００枚程度分の量を貯溜するような構成を
とることにより、プリンタ姿勢差による負圧量変動を最
低限小さくすることができる。また、第２のインクタン
ク１８およびインクカートリッジの設置位置を自由にで
きるため、装置の簡略化、小型化が容易に行えるという
効果がある。

【００１３】印字媒体１枚の印字が完了した後、第１の
バルブ１７を開き、圧力変動手段１６を動作することに
より、第２のインクタンク１８から第１のインクタンク
１０にインク３を供給する。さらに大気開放バルブ１１
を閉じ、第２のバルブ２２を開き、インク室２、第２の
リザーバ１４を介して第２のインクタンク１８へとイン
ク３を循環させることで、常に攪拌され良好な状態に保
たれているインクを印字することができる。この時には
印字を中断することで常に安定した印字品質を得ること
ができる。

【００１４】電源を入れた直後あるいは印字待機時にお
いても、第１および第２のバルブ１７、２２を開き、大
気開放バルブ１１を閉じ、圧力変動手段１６を動作させ
ることにより、インク室２内のインク３を第２のリザー
バ部１４を介して第２のインクタンク１８に戻すような
閉ループの循環回路を構成する。このような動作を行う
ことにより、プリンタの休止中に顔料の沈澱、顔料の濃
度低下、粘度変化等の発生した印字ヘッド１内のインク
３を第２のインクタンク１８に送ることができる。そし
て攪拌され均一な状態になったインク３をインク室２内
に置換することができる。循環時にはインク吐出口５を
覆うキャップをすることにより、インク吐出口５からの
インクの流出を防ぐことができる。

【００１５】インク吐出口５付近のインクの乾燥、顔料
沈澱による増粘、目詰まり、あるいはインク吐出口への
異物付着等によりインク吐出が不能になった場合、第２
のバルブ２２、大気開放バルブ１１を閉にし圧力変動手
段１６を動作させる加圧モードにすることにより、イン
ク吐出口５から増粘等の発生したインクを廃出し回復さ
せることができる。廃出されたインクは、図示していな
いインク受け手段を介してインクカートリッジの廃イン
ク貯溜部に回収される。本実施例においてインク受け手
段は印字ヘッド１の側面に配置された回転手段によっ
て、印字時にはノズルから待避しており、加圧モード時
にはノズル吐出面に接触し、廃出されたインクを受けら
れるように構成されている。このような構成の他にも、
例えばインク受け手段は紙送り手段側に配置されていて
もよい。

【００１６】次に本実施例における印字ヘッド１の印字
動作を図５に従って説明する。印字媒体を巻き付けたド
ラム、あるいは中間転写ドラム３０に対向して、ある間
隔をもって印字ヘッド１を設置する。印字ヘッド１のイ
ンク吐出口のピッチは所望する印字媒体上での画素ピッ
チｐ１のｎ倍（ｎ×ｐ１）に製造されている。（ただ
し、ｎは自然数）そしてドラムが１回転する毎に印字ヘ
ッド１は、画素ピッチｐ１分ドラムの回転方向と直行す
る方向に移動し、それをｎ回繰り返し印字媒体１枚分の
印字を完了する。その後、印字ヘッド１は初期のホーム
ポジションに移動する。このように印字ヘッドを構成お
よび印字動作を行わせることで、印字ヘッドのインク吐
出口のピッチは印字媒体上での画素ピッチｐ１のｎ倍で
良く、製造が簡略化でき安価に製造できるといった効果
がある。さらに、印字媒体上での画素ピッチを変化させ
ることも容易にできる。例えば、印字媒体上での画素ピ
ッチｐ１を２倍のｐ２（ｐ２＝２×ｐ１）にするような
高速印刷モードの設定においては、ドラムが１回転する
毎に印字ヘッドを新しい画素ピッチｐ２だけ移動させ、
それをｎ／２回繰り返すことにより、印字媒体１枚分の
印字を完了する。画素ピッチを１／２に設定するような
高精細モードの場合には、同様に印字ヘッドの移動量を
ｐ１／２とし、それを２×ｎ回繰り返すことにより印字
を完了できる。このように、印字媒体上での画素ピッチ
を、例えばプリンタに設置されているパネル操作により
ユーザーが設定することで、ノーマルモード、高速印刷
モード、高精細モードなど自由に選択できる。さらに、
前記の画素ピッチによってインクの印字媒体上でのドッ
ト径を変えることで、さらに高品質の画像を得ることが
できる。インクのドット径は、例えば圧電素子４の駆動
電圧あるいは駆動波形を変換することでインク滴の吐出
量を可変させることで実現できる。または、同じ位置あ
るいは非常に近接する位置に複数回インク滴を吐出する
ことで、その回数を可変させることによっても印字媒体
上でのドット径を変えることもできる。

【００１７】本実施例においては第１のインクタンク１
０と第１のバルブ１７の間に圧力変動手段１６を配置し
たが、例えば圧力変動手段は第１のバルブを兼ねるよう
な、逆止弁とピストンで構成されているポンプを用いて
もよいし、第２のバルブ２２と第２のリザーバ１４の
間、あるいは第２のバルブ２２と第２のインクタンク１
８との間に設けてもよい。また、分配路も第１のインク
タンク１０と圧力変動手段１６との間、あるいは第２の
インクタンク１８と第１のバルブ１７との間に設置して
もよい。

【００１８】また、第１のインクタンク１０に配置され
ている大気開放口に加圧手段を設ける構成でもよい。こ
のような構成の場合には、インクを循環させる時には、
第２のバルブを開き加圧することにより、インク室内の
インクを第２のリザーバ部、さらに第２のインクタンク
へと移動させ、次いで加圧を停止し大気開放口を開いた
状態で第１のバルブを開き、第２のインクタンクから第
１のインクタンク、第１のリザーバ部を通ってインク室
にインクが供給される。また、印字時には大気開放口を
開いた状態のまま、第１、第２のバルブを閉じた状態で
印字を行うことで、第２のインクタンク内の攪拌動作中
でもそれによる圧力変動の影響をインク室が受けること
なく良好な印字状態を維持することができる。また、イ
ンク廃出時においては、第１、第２のバルブを閉じ、大
気開放口からの加圧により、ノズル開口から増粘、乾燥
等の発生したインクを廃出する。

【００１９】第２のインクタンクはユーザーが交換でき
るインクカートリッジとなっていてもよく、この場合に
は第２のインクタンクにはインク供給口は不要であり、
圧力変動手段１６を介して第１のインクタンクへインク
を供給できるように大気開放口を設けるような構成で容
易に実現できる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、第
２のインクタンク内で攪拌され、良好な状態にに保たれ
たインクのみを圧力室に供給することができ、さらにそ
の攪拌時の圧力変動が圧力室に伝達されることがないた
め、電源が入っている期間は常時インクを攪拌している
ことが可能となる。また、第２のインクタンクの位置に
よるインク水頭値が印字部である圧力室でのインク圧力
に影響を及ぼさないようにすることができるため、イン
クタンクの設置位置の自由度が増すという効果がある。
さらに印字媒体のほぼ幅の長さを持つラインヘッドを搭
載したプリンタにおいては、プリンタが傾いて設置され
た場合インクの圧力水頭値が大きくばらついてしまう
が、必要最小限のインクのみを第１のインクタンクに貯
溜し、大部分のインクを第２のインクタンクに貯溜し、
印字時には第２のインクタンクと第１のインクタンク、
印字ヘッドとをバルブにより隔離することで、圧力室の
インク圧力をほぼ一定に保つことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例の構成を示す斜視図である。

【図２】同上実施例のインク吐出部の部分断面図であ
る。

【図３】同上実施例の流路構成を示す断面図である。

【図４】同上実施例のインクの制御タイミングを示すタ
イミング図である。

【図５】同上実施例の印字順序を示す図である。

【符号の説明】

１ …印字ヘッド ２ …インク室 ３ …インク ４ …圧電素子 ５ …インク吐出口 ８ …第１の供給口 ９ …第１のリザーバ部 １０ …第１のインクタンク １１ …大気開放バルブ １３ …第２の供給口 １４ …第２のリザーバ部 １５ …ポンプユニット １６ …圧力変動手段 １７ …第１のバルブ １８ …第２のインクタンク １９ …モーター ２０ …回転体 ２２ …第２のバルブ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インク吐出口からインク滴を吐出させる
   インクジェットプリンタにおいて、インク滴を吐出する
   インク吐出部にインクを供給するリザーバ部と、リザー
   バ部に連通する第１のインクタンクと、攪拌手段を備え
   た第２のインクタンクを有し、第１のインクタンクと第
   ２のインクタンクはインクの供給を制御する手段を介し
   て連通していることを特徴とするインクジェットプリン
   タ。
2. 【請求項２】第２のインクタンクから第１のインクタン
   クには、印字中はインクを供給しないように制御するこ
   とを特徴とする請求項１記載のインクジェットプリン
   タ。
3. 【請求項３】リザーバ部と第２のインクタンクが連通し
   ており、閉ループの循環回路を構成していることを特徴
   とする請求項１または２記載のインクジェットプリン
   タ。
4. 【請求項４】第１のインクタンクには選択的に大気開放
   するバルブと大気開放口が配置されており、印字時には
   大気開放するようにバルブを開にし、非印字時にはバル
   ブを閉にすることを特徴とする請求項２または３記載の
   インクジェットプリンタ。