JPH06198900A

JPH06198900A - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JPH06198900A
Application number: JP34885692A
Authority: JP
Inventors: Koji Watanabe; 康治渡邊
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1992-12-28
Filing date: 1992-12-28
Publication date: 1994-07-19

Abstract

(57)【要約】【目的】ノズル高さに対するインクタンクのインク液
面を一定にすることによって、インク供給圧力を一定に
する。【構成】 1)インクを吐出するインク吐出部と、大気開
放部を有するインクタンクと、インク吐出の際に前記イ
ンク吐出部と前記インクタンクをインクで連通するイン
ク流路を有し、前記インクタンクを、上方向へ押圧する
弾性部材を有すること 2)インクタンクの断面積が底面
にいくに従って大きくなること 3)前記インクタンクの
高さ方向の位置検出手段を有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット記録装
置に関し、より詳細にはインクジェット記録装置のイン
クタンクに関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録装置のインクタンク
のインク液面を制御する方法が、特開昭５５−５８７２
号公報および実開昭６２−９４０３９号公報に示されて
いる。

【０００３】図１５に、特開昭５５−５８７２号公報に
示された構成を示す。図１５は、外筒１４内にインク袋
１５を有し、インクの減少と共にインク袋１５が収縮し
てインクタンク内の圧力を一定にするものであった。

【０００４】図１６に、実開昭６２−９４０３９号公報
の構成を示す。図１６は、液面センサからの信号により
液面制御手段を介し、インクタンク昇降手段を制御する
ものであった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前者の従来技
術では、インクに犯されないインク袋材質の選定が困難
であり、インクエンド検出が困難または不正確であると
いう問題点を有する。

【０００６】また、後者の従来技術では、制御された液
面高さは、液面センサの検出誤差が含まれ不正確である
という問題点を有する。さらに、動力装置および制御装
置が必須であり、装置の複雑化およびコストアップを招
くという問題点を有する。

【０００７】そこで本発明はこのような問題点を解決す
るもので、その目的とするところは、動力、制御装置お
よびインク液面センサがないにもかかわらず、記録ヘッ
ドへのインク供給圧力を一定に保ち、精密なインクエン
ド検出ができるインクジェット記録装置を提供すること
にある。換言すれば、シンプルな構成であるにもかかわ
らず、インクがなくなるまで安定したインク吐出ができ
るインクジェット記録装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、インクを吐出
するインク吐出部と、大気開放部を有するインクタンク
と、前記インク吐出部と前記インクタンクを連通するイ
ンク流路を有し、前記インクタンクを、上方向へ押圧す
る弾性部材を有することを特徴とする。また、上記イン
クタンクの水平方向の断面積が底面にいくに従って大き
くなることを特徴とする。さらに、上記インクタンクの
高さ方向の位置検出手段を有することを特徴とする。

【０００９】

【実施例】本発明によるインクジェット記録装置の一実
施例として、転写媒体上へインクを吐出し転写媒体上の
インクを被記録材へ転写するインクジェット記録装置を
述べる。図１は本発明によるインクジェット記録装置の
一実施例の構成を示す斜視図である。

【００１０】まず、図１を用いて画像形成プロセスの構
成を説明する。１００は記録ヘッドであり、ヘッド保持
部材２によって保持されており、ヘッド保持部材２の側
面には矢印Ｃ方向へ押圧するバネ３が配され、リニアス
テッピングモータ４の回転軸がヘッド保持部材２の突起
部に押圧される構造になっている。５は軸受で支持され
たドラム状の転写媒体であり、搬送モータ６から中間歯
車７，駆動歯車８によって動力を伝達されて、矢印Ｆ方
向へ回転する。転写媒体５の上方には、軸受で支持され
た押圧ローラー９が配され、軸受は押圧バネ１０によっ
て矢印Ｇ方向へ押圧されている。

【００１１】次に、画像形成プロセスの動作について説
明する。記録情報に基づき、記録ヘッド１００から回転
する転写媒体５表面上へインクを吐出する。転写媒体５
が１回転した時に、リニアステッピングモータ４の回転
軸が矢印Ａ方向へ回転することでリニアステッピングモ
ータ４の回転軸が矢印Ｂ方向へ推力を発生し、ヘッド保
持部材を押す。記録ヘッド１００はヘッド保持部材２に
固定されているので、記録ヘッドは矢印Ｃ方向へ距離ｘ
だけ移動する。記録ヘッドを移動させた後に、記録ヘッ
ド１００から転写媒体５へインクを吐出させ、転写媒体
５が１回転した時に、記録ヘッドを矢印Ｄ方向へ移動さ
せる。この動作をｎ回繰り返す。繰り返し数ｎと記録ヘ
ッド移動距離ｘの関係については後述する。このよう
に、ｎ回繰り返すことによって被記録材１頁分の記録情
報を転写媒体５表面上に形成した後、リニアステッピン
グモータ４を矢印Ａ方向と逆方向へ回転させることで、
記録ヘッド１００を矢印Ｅ方向へ移動させる。同時に、
被記録材１１が転写媒体５と押圧ローラ９の間に挿入さ
れ、転写媒体５上に形成された画像を被記録材１１へ転
写する。画像が転写された被記録材１１は、転写媒体５
の回転によって、矢印Ｈ方向に搬送されて装置外に排出
される。

【００１２】なお、本実施例で用いたインクの組成を下
記に示す。

【００１３】顔料３ｗｔ％樹脂１２wt%トリエタノールアミン５wt%ホ゜リエチレンク゛リコール５wt%イソフ゜ロヒ゜ルク゛リコール４wt% 界面活性剤２wt% 水６９wt% 図２は、記録ヘッド１００のノズルピッチとインク流れ
を示す斜視図であり、インク吐出側から見た斜視図であ
る。図２を用い、繰り返し数ｎと記録ヘッド移動距離ｘ
の関係を説明する。１０１はノズルであり、Ｐは隣接す
るノズルとの距離で、記録ヘッド移動距離ｘよりも大き
い値である。今、Ｐ＝ｎ×ｘとすると、前述の動作を行うことによって、隣接するノ
ズルとの距離Ｐが記録密度よりも大きくても、記録ヘッ
ド１００長手方向の記録密度がｘの画像を形成すること
ができる。

【００１４】図３は、図２のａａ断面であり、記録ヘッ
ド１００の構造を示す断面図である。図３を用い、記録
ヘッド１００の構造を説明する。ベース板１０２には、
上リザーバ３１０，下リザーバ３１１の形成された流路
板１０３および積層ＰＺＴ１０４が結合されている。積
層ＰＺＴ１０４には、フィルム１０５に形成されたシマ
１０６が結合されている。フィルム１０５とノズル１０
１の形成されたノズルプレート１０７によって圧力室３
１２が形成されている。電圧が印可されていない状態で
積層ＰＺＴ１０４が矢印Ｍ方向へ短縮してフィルム１０
５がたわんでいる。その後、電圧を印可すると、積層Ｐ
ＺＴ１０４が矢印Ｌ方向へ伸長することで、圧力室３１
２内のインクがノズル１０１から吐出される。

【００１５】次に、図２に戻って記録ヘッド１００内の
インク流れを説明する。記録ヘッド１００内の流れは４
種類の流れがある。

【００１６】流れ１：４つのインク流路３０４〜３０７
からインクが供給され、圧力室を経由してノズル１０１
へとインクが流れる。インクを吐出させる時のインク流
れである。

【００１７】流れ２：インク流路３０４，３０５からイ
ンクを加圧すると、上リザーバ３１０および下リザーバ
３１１の流路抵抗は圧力室３１２のそれよりもかなり小
さいので、上リザーバ３１０内をインクは矢印Ｉ方向
へ，下リザーバ３１１内を矢印Ｊ方向へ流れ、インク流
路３０６，３０７へ流出する。このインク流れによっ
て、上リザーバ３１０、下リザーバ３１１内の気泡が排
出される。

【００１８】流れ３：インク流路３０４，３０７を閉鎖
した上でインク流路３０５からインクを加圧すると、矢
印Ｋ方向の流れが生じる。すなわち、下リザーバ３１
１，各圧力室３１２，上リザーバ３１０を経由して、イ
ンク流路３０６へインクが流出する。この流れによっ
て、圧力室３１２内の気泡が排出される。

【００１９】流れ４：インク流路３０４〜３０７からイ
ンクを加圧すると、上リザーバ３１０および下リザーバ
３１１，圧力室３１２を経由してノズル１０１へとイン
クが流れる。この流れによって、ノズル１０１で生じた
目詰まりを回復する。

【００２０】まず、前述のインク流れを実現するための
インク経路を、図１を用いて説明する。第１のインクタ
ンク２００からインク流路３０１，３０２が形成され、
インク流路３０１中には弁３１４が、インク流路３０２
中には矢印Ｉ方向へインクを加圧するポンプ３１３が配
されている。インク流路３０１および３０２には、大気
開放弁３２１を有する第２のインクタンク２０１が結合
されている。第２のインクタンクから、インク流路３０
３が配されており、弁３１５とインク流路３０４，弁３
１６とインク流路３０５を介して記録ヘッド１００へ結
合している。また、記録ヘッド１００は、インク経路３
０６と弁３１７，インク流路３０７と弁３１８が結合し
ており、弁３１９とインク流路３０８が第１のインクタ
ンク２００の上方から結合している。また、インク流路
３０３は弁３２０とインク流路３０９を介して、弁３１
７および弁３１８に結合している。

【００２１】次に、弁およびポンプの動作について説明
する。図４〜図８は、インク経路と動作を示す図であ
る。

【００２２】インク吐出時には、図４に示すように、ポ
ンプ３１３を休止し、弁３１４〜３１８，３２０〜３２
１を開放し、弁３１９を閉鎖することで、第１のインク
タンク２００および第２のインクタンク２０１から、イ
ンク流路３０４〜３０７の４つの経路を経由して記録ヘ
ッド１００へインク供給を行う。このようにすること
で、記録ヘッド１００内の流れは、前述の流れ１を実現
する。

【００２３】記録ヘッド１００内に気泡が混入した場合
は、前述の流れ２)および流れ３を行って気泡を排出す
る。まず、図５に示すように、ポンプ３１３を作動さ
せ、弁３１５〜３１９を開放し、弁３１４，３２０，３
２１を閉鎖することで、前述の流れ２を実現し、上リザ
ーバ３１０，下リザーバ３１１内の気泡を、インク流路
３０８へ排出する。その後、図６に示すように、ポンプ
３１３を作動させながら、弁３１５，３１８を閉鎖する
ことで、前述の流れ３を実現し、圧力室３１２内の気泡
を、インク流路３０８へ排出する。

【００２４】ノズルで目詰まりが発生した時には、図７
に示すように、弁３１５〜３１８，３２０を開放し、弁
３１４，３１９，３２１を閉鎖した上で、ポンプ３１３
を作動させ、前述の流れ４を実現し、目詰まりを回復す
る。

【００２５】保存時には、図８に示すように、ポンプ３
１３を休止し、全ての弁を閉鎖して、インクが装置外へ
排出されないようにする。

【００２６】次に、第２のインクタンクに関して説明す
る。図９は、本発明の第２のインクタンク２０１の構成
を示す平面図で、図１０はＡＡ断面図、図１１はＢＢ断
面図である。まず、構成を説明する。図９〜図１１にお
いて、第２のインクタンク２０１には大気開放部３２１
が配され、前述したようにインク吐出時に開放する。ま
た、インク流路３０１，３０２，３０３がＳＵＳ製のパ
イプにて実現されており、記録ヘッド１００へのインク
流路３０３の入り口にはＳＵＳ製のフィルター２０２が
配され、異物および気泡が記録ヘッドへ混入することを
防止している。第２のインクタンク２０１はガイド軸２
０３によってガイドされており、上下方向に移動可能で
ある。第２のインクタンク２０１の下には、突起２０４
を案内として圧縮コイルバネ２０５が縮んだ状態で配置
されているため、インクタンク２０１を上方向へ押圧す
る弾性部材として機能する。圧縮コイルバネ２０５のバ
ネ定数の選び方については後述する。第２のインクタン
ク２０１の近傍には、フォトインタラプタ２０６が配さ
れ、第２のインクタンク２０１の突起部２０７がフォト
インタラプタ２０６の検出部を横切ることができる。

【００２７】このような構成にすれば、第２のインクタ
ンク２０１中のインクが少なくなるに従い、圧縮コイル
バネ２０５への下方向へ加わる力が小さくなる。従っ
て、圧縮コイルバネ２０５の縮み量が小さくなり、第２
のインクタンク２０１が上昇する。第２のインクタンク
２０１のインクがほとんどなくなると、突起部２０７が
フォトインタラプタ２０６の検出部を横切り、インクの
終了を検出する。従って、液面センサ，動力，制御装置
がないにもかかわらず、インクがなくなるまで、インク
液面高さｈをほぼ一定に保つことができる。また、イン
ク液面管理を、第２のインクタンク２０１の高さ方法の
検出で行うため、使用するインクおよびインクの変質に
左右されないインクエンド検出が可能となり、精密なイ
ンクエンド検出を行うことができる。

【００２８】次に、弾性部材である圧縮コイルバネ２０
５のバネ定数および第２のインクタンク２０１の水平方
向の断面積の理想的な関係について述べる。圧縮コイル
バネ２０５のバネ定数をｋ，縮み量をｘ，第２のインク
タンク２０１の質量をＭ，インク液面高さをｈ，水平方
向の断面積をＳ，重力加速度をｇ，インクの比重をρと
すると、力の釣合より

【００２９】

【数１】

【００３０】が成り立つ。また、記録ヘッドおよびイン
クの最適負圧水頭値をαとすると、第２のインクタンク
２０１のインク液面高さが一定であるための条件は

【００３１】

【数２】

【００３２】である。式2)より

【００３３】

【数３】

【００３４】を式1)に代入して整理すると

【００３５】

【数４】

【００３６】となる。つまり、第２のインクタンク２０
１の断面積Ｓは、底面に近くなるに従って双曲線的に大
きくなると、インク液面の高さは一定となる。第２のイ
ンクタンク断面形状は、式4)の双曲線を直線で近似した
形状でも実用上は充分である。このように、弾性部材の
バネ定数および第２のインクタンクの断面積が、概略式
4)を満足するようにすれば、インク液面高さをほぼ一定
にすることができる。従って、本発明よれば、インク液
面高さがほとんど変化しないため、メニスカスの毛細管
力が小さいインクを使用する時でさえも、インクがなく
なるまで、インク供給圧力をほぼ一定に保つことができ
る。

【００３７】図１２〜図１４に本発明の他の実施例を示
す。図１２は平面図であり、図１３がＡＡ断面図、図１
４がＢＢ断面図である。図１２〜図１４において、図９
〜図１１の場合と同様に、第２のインクタンク２０１の
上方には大気開放部３２１を設け、下方には、インク供
給路３０１，３０３，フィルター２０２，弾性部材であ
る圧縮コイルバネ２０５が配され、突起２０４を設け
た。第２のインクタンクには、突起状ガイド２０８が設
けられ、突起状ガイド２０８はガイド溝２０９で案内さ
れ、第２のインクタンクが上下方向へ可動できる。ま
た、第２のインクタンク２０１には、突起２０７が設け
られ、インクがほとんどなくなった時に、スイッチ２１
０のレバーを押すことでインクエンドを検出する。記録
ヘッドのノズル高さＨとインク液面高さｈの関係は、図
９〜図１１で述べた関係と同様である。このような構成
でも、動力，制御装置がないにもかかわらず、インク供
給圧力をほぼ一定に保つことができると同時に、使用す
るインクおよびインクの変質に左右されないインクエン
ド検出が可能となる。なお、本実施例では、弾性部材と
して圧縮コイルバネを使用したが、引っ張りコイルバネ
でも渦巻バネでもゴムでも、第２のインクタンクを上方
へ押圧する弾性部材であれば同様の効果を有する。

【００３８】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、イン
ク吐出の際にインク吐出部とインクでつながった、大気
開放部を有するインクタンクを、上方向へ押圧する弾性
部材を有することにより、液面センサ，動力，制御装置
が不要となり、装置の簡略化，コストダウンを図ること
ができるという効果を有する。

【００３９】また、液面センサ，動力，制御装置が不要
なため、それらの誤差がインクタンクのインク液面高さ
に含まれず、さらに、前記インクタンクの断面積が底面
にいくに従って大きくなることにより、インク液面高さ
を精密に制御することができ、インクがなくなるまで記
録ヘッドへのインク供給圧力をほぼ一定に保つことがで
きる、という効果を有する。従って、メニスカスの毛細
管力が小さいインクを使用することもでき、インクがな
くなるまでインク供給圧力をほぼ一定に保つことがで
き、安定したインク吐出を行うことができる、という効
果を有する。

【００４０】さらに、前記インクタンクの高さ方向の位
置検出手段を有することにより、使用するインクおよび
インクの変質に左右されない、精密なインクエンド検出
ができる、という効果を有する。従って、インクがなく
なるまで効率よくインクを使用することができるという
効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるインクジェット記録装置の一実施
例を示す斜視図。

【図２】記録ヘッドのノズルピッチとインク流れを示す
斜視図。

【図３】記録ヘッドの構造を示す断面図。

【図４】本発明におけるインク経路と動作を示す図。

【図５】本発明におけるインク経路と動作を示す図。

【図６】本発明におけるインク経路と動作を示す図。

【図７】本発明におけるインク経路と動作を示す図。

【図８】本発明におけるインク経路と動作を示す図。

【図９】本発明による第２のインクタンクの一実施例を
示す図。

【図１０】本発明による第２のインクタンクの一実施例
を示す図。

【図１１】本発明による第２のインクタンクの一実施例
を示す図。

【図１２】本発明による第２のインクタンクの他の実施
例を示す図。

【図１３】本発明による第２のインクタンクの他の実施
例を示す図。

【図１４】本発明による第２のインクタンクの他の実施
例を示す図。

【図１５】従来技術の構成を示す図。

【図１６】従来技術の構成を示す図。

【符号の説明】

２ヘッド保持部材３バネ４リニアステッピングモータ５転写媒体６搬送モータ７中間歯車８駆動歯車９押圧ローラ１０押圧バネ１１被記録材１２１つ目のインク滴１３２つ目のインク滴１４外筒１５インク袋１００記録ヘッド１０１ノズル１０２ベース１０３流路板１０４積層ＰＺＴ１０５フィルム１０６シマ１０７ノズルプレート２００第１のインクタンク２０１第２のインクタンク２０２フィルター２０３ガイド軸２０４突起２０５圧縮コイルバネ２０６フォトインタラプタ２０７突起２０８突起状ガイド２０９ガイド溝３０１〜３０９インク流路３１０上リザーバ３１１下リザーバ３１２圧力室３１３ポンプ３１４〜３２１弁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インクを吐出するインク吐出部と、大気
開放部を有するインク源と、前記インク吐出部と前記イ
ンク源を連通するインク流路を有し、前記インク源を、
上方向へ押圧する弾性部材を有することを特徴とするイ
ンクジェット記録装置。
【請求項２】上記インク源の水平方向の断面積が底面
にいくに従って大きくなることを特徴とする請求項１記
載のインクジェット記録装置。
【請求項３】上記インク源の高さ方向の位置検出手段
を有することを特徴とする請求項１記載のインクジェッ
ト記録装置。