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JP4725265B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

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JP4725265B2
JP4725265B2 JP2005268067A JP2005268067A JP4725265B2 JP 4725265 B2 JP4725265 B2 JP 4725265B2 JP 2005268067 A JP2005268067 A JP 2005268067A JP 2005268067 A JP2005268067 A JP 2005268067A JP 4725265 B2 JP4725265 B2 JP 4725265B2
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    • B41J2/17596Ink pumps, ink valves

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Description

本発明はインクジェット記録装置に関し、特に、記録ヘッドへのインク供給圧力の変動を抑える装置を備えるインクジェット記録装置に関するものである。
インクジェット記録装置においては、記録ヘッド上にインクタンクを着脱可能に接続したり、キャリッジ外に設けたインクタンクとキャリッジ上の記録ヘッドとを可撓性のインクチューブを介して接続するなどして、記録ヘッドにインクを供給することが行われる。
記録ヘッドからのインク吐出性能を維持するために、記録ヘッドでのインクの圧力は、ほぼ一定に維持する必要がある。
特開昭62−231759号公報(特許文献1)には、インクタンクとその下方に配置した記録ヘッドとの間に、弾性体からなる倒立傘型の逆止弁を配置し、記録ヘッドがインクを吐出すると、記録ヘッド側の圧力低下により、逆止弁が開放してインクタンクからインクを補給することが開示されている。
また、チューブ供給方式のインクジェット記録装置では、記録ヘッドを搭載したキャリッジが、ガイドロッドに沿って往復移動しながら記録が行われるので、キャリッジが加減速移動することによってインクチューブ内のインクに慣性力が作用し、記録ヘッドへ供給するインクに圧力変動が生じる。
これを解決するため、キャリッジ上のインク流路の一部に設けたバッファ室の一側を可撓性フィルムで構成したり、バッファ室内に空気を蓄えるなどして、バッファ室の体積を変えることで、圧力変動を吸収することが行われている。また、特開2004−268448号公報(特許文献2)には、可動弁の中央に連通孔を設け、常態ではその連通孔がインク流路と一致した位置にあって記録ヘッドへのインクの供給を可能にし、キャリッジの加減速時には、可動弁の慣性により連通孔がインク流路からずれて、インクの供給を制限する技術が提案されている。
特開昭62−231759号公報 特開2004−268448号公報
特許文献1に開示された構成では、逆止弁のほぼ上面全体でインクタンク内のインクの重量を受け、記録ヘッド側の負圧によって逆止弁が開くので、逆止弁自体が、インクの重量に抗するだけの大きな弾性力を有した材料で製作する必要があり、記録ヘッド側の微細な圧力変動に応答することが困難で、記録ヘッド側でのインクの圧力を一定に維持することが難しい。
また、バッファ室の体積を変えるものでは、圧力変動の吸収効果を大きくするために、可撓性フィルムの面積を大きく取るか、空気体積を一定量以上にする必要があり、装置を小型化する上で問題がある。特許文献2に開示された、可動弁がキャリッジの移動方向に慣性で移動するものでは、キャリッジの往復移動に対応して可動弁も連通孔に対して左右両方向に移動する空間が必要であり、やはり装置を小型化する上で問題がある。
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、小型でかつ簡易な構成で、記録ヘッドでのインクの圧力変動を抑えることができ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。
この目的を達成するために請求項1に記載のインクジェット記録装置は、インク吐出口からインクを吐出して記録媒体に対して記録を行う記録ヘッドと、インク供給源から供給されるインクを前記記録ヘッドへ供給するインク流路と、そのインク流路において前記記録ヘッドへのインクの供給を制御する弁体とを備え、前記インク流路は、前記弁体を移動可能に収容する弁収容室を有するとともにその弁収容室内の前記弁体の移動方向の一端の壁面に、前記弁体によって開閉される弁開口を有し、その弁開口をインク供給源に、前記弁収容室を前記記録ヘッドにそれぞれ接続し、前記弁体は、常態では、前記壁面に当接して前記弁開口を閉塞する位置に付勢されており、その当接状態で、前記壁面との間に、前記弁開口および前記弁収容室から独立した空間を形成し、前記記録ヘッドからのインク吐出にともなう前記弁収容室の圧力低下によって前記弁体が開放される際、その開放方向に前記空間内の圧力が作用するようにした。
請求項2に記載のインクジェット記録装置は、請求項1に記載のものにおいて、前記弁体が開放された後、再び前記壁面に当接したとき、前記空間には、前記弁収容室内のインクが閉じこめられる。
請求項3に記載のインクジェット記録装置は、請求項1または2に記載のものにおいて、前記弁体と前記壁面との間の前記空間が、前記弁開口を囲む環状に形成されている。
請求項4に記載のインクジェット記録装置は、請求項3に記載のものにおいて、前記弁体が、前記壁面と当接してシール材を兼ねる、相互に間隔をおいた2つの環状のリブを有し、その2つのリブを前記壁面と当接させたとき、その2つのリブ間に前記空間を形成する。
請求項5に記載のインクジェット記録装置は、インク吐出口からインクを吐出して記録媒体に対して記録を行う記録ヘッドと、インク供給源から供給されるインクを前記記録ヘッドへ供給するインク流路と、そのインク流路において前記記録ヘッドへのインクの供給を制御する弁体とを備え、前記インク流路は、前記弁体を移動可能に収容する弁収容室を有するとともにその弁収容室内の前記弁体の移動方向の一端の壁面に、前記弁体によって開閉される弁開口を有し、その弁開口をインク供給源に、前記弁収容室を前記記録ヘッドにそれぞれ接続し、前記弁体は、常態では、前記壁面に当接して前記弁開口を閉塞する位置に付勢されており、その当接状態で、前記弁開口から該弁体を開放する方向の圧力が作用する面の面積よりも、前記圧力が作用する面と反対側において前記弁収容室内の圧力が作用する面の面積が大きく設定されている。
前記弁体が、前記壁面に対して前記弁開口を囲んで当接する第1の部分と、その第1の部分の内側に囲まれる面積よりも大きい面積を内側に囲んで当接する第2の部分とを少なくとも有する。
前記弁体の前記第1の部分が、第2の部分に囲まれて位置し、その第1の部分と第2の部分との間に、前記当接状態で、前記弁開口および前記弁収容室から独立した空間を形成する。
請求項に記載のインクジェット記録装置は、請求項に記載のものにおいて、前記弁体の前記第1の部分と第2の部分との間が、前記当接状態で前記壁面に当接する面である。
請求項に記載のインクジェット記録装置は、請求項1からのいずれかに記載のものにおいて、前記記録ヘッドを搭載して往復移動するキャリッジと、そのキャリッジ外に設けられた前記インク供給源から前記記録ヘッドへインクを供給する可撓性のあるインク供給部材とをさらに備え、前記弁体は、前記キャリッジの移動にともない前記インク供給部材から前記記録ヘッド側へ生じるインクの圧力変動を制限するように前記付勢されている。
請求項に記載のインクジェット記録装置は、請求項に記載のものにおいて、前記弁体が、前記キャリッジの移動方向と直交する方向に移動可能である。
請求項に記載のインクジェット記録装置は、請求項1からのいずれかに記載のものにおいて、前記記録ヘッドが、前記インク流路を内部に有する流路筐体に固定されている。
請求項1に記載のインクジェット記録装置は、弁体が、常態では、弁開口を閉塞する位置に付勢されており、記録ヘッドからのインク吐出にともなう弁収容室の圧力低下によって弁体が開放される。このとき、弁体の閉塞位置においてその弁体と弁収容室の壁面との間に、弁開口および弁収容室から独立した空間を形成し、弁体の開放方向に空間内の圧力が作用するので、弁収容室内の圧力変化に対して、弁体の応答性をよくすることができ、記録ヘッドにおける圧力変動を小さくして、インク吐出性能をほぼ均一に維持し、高い品質の記録を行うことができる。
また、弁体の移動範囲は閉塞と開放位置のみであるから小さく、装置を小型に構成することができる。
請求項2に記載のインクジェット記録装置は、請求項1に記載のものが奏する効果に加え、弁体が開放された後、再び壁面に当接したとき、弁体と壁面との間の空間には弁収容室内のインクが閉じこめられるので、インク供給源からのインクが弁収容室内へ流入したインクの圧力がその空間内のほぼ圧力となり、弁収容室内の圧力とその空間内の圧力との差が、弁体の開放を容易にし、弁体の応答性をよくする。
請求項3に記載のインクジェット記録装置は、請求項1または2に記載のものが奏する効果に加え、弁体と壁面との間の空間が、弁開口を囲む環状に形成されているので、空間内の圧力が弁体全体に対して均等に作用し、また、弁開口に対して空間の面積を大きく取ることができ、弁体の動作を円滑かつ容易にすることができる。
請求項4に記載のインクジェット記録装置は、請求項3に記載のものが奏する効果に加え、弁体が、壁面と当接してシール材を兼ねる、相互に間隔をおいた2つの環状のリブを有し、その2つのリブを壁面と当接させたとき、その2つのリブ間に空間を形成するので、簡単な構成で空間を確保することができる。
請求項5に記載のインクジェット記録装置は、弁体が、常態では、弁開口を閉塞する位置に付勢されており、記録ヘッドからのインク吐出にともなう弁収容室の圧力低下によって弁体が開放される。このとき、弁体の閉塞位置において弁開口から弁体を開放する方向の圧力が作用する弁体の面の面積よりも、圧力が作用する面と反対側において前記弁収容室内の圧力が作用する面の面積が大きく設定されているので、弁開口からの圧力と弁収容室の低下した圧力との差により、弁体を応答性よく開放することができ、記録ヘッドにおける圧力変動を小さくして、インク吐出性能をほぼ均一に維持し、高い品質の記録を行うことができる。
弁体において、壁面に対して弁開口を囲んで当接する第1の部分と、その第1の部分の内側に囲まれる面積よりも大きい面積を内側に囲んで当接する第2の部分とを少なくとも有するので、弁開口から弁体を開放する方向の圧力が作用する弁体の面の面積よりも、圧力が作用する面と反対側において前記弁収容室内の圧力が作用する面の面積を大きく確保できる。
第1の部分と第2の部分との間に、当接状態で、弁開口および弁収容室から独立した空間を形成するので、弁体が開放された後、再び壁面に当接したとき、弁体と壁面との間の空間には弁収容室内のインクが閉じこめられ、インク供給源からのインクが弁収容室内へ流入したインクの圧力がその空間内のほぼ圧力となり、弁収容室内の圧力とその空間内の圧力との差が、弁体の開放を容易にし、弁体の応答性をよくすることができる。
請求項に記載のインクジェット記録装置は、請求項に記載のものが奏する効果に加え、第1の部分と第2の部分との間は、当接状態で壁面に当接する面であるので、弁開口から弁体を開放する方向の圧力が作用する弁体の面の面積よりも、圧力が作用する面と反対側において前記弁収容室内の圧力が作用する面の面積を大きく確保できる。
請求項に記載のインクジェット記録装置は、請求項1からのいずれかに記載のものが奏する効果に加え、閉塞する位置に付勢されている弁体によって、キャリッジの移動にともないインク供給部材から記録ヘッド側へ生じるインクの圧力変動を制限して、インク吐出性能をほぼ均一に維持し、高い品質の記録を行うことができる。
請求項に記載のインクジェット記録装置は、請求項に記載ものが奏する効果に加え、弁体が、キャリッジの移動方向と直交する方向に移動可能であるので、キャリッジの移動方向にかかわらす、弁体を閉塞位置に付勢し、弁収容室内の圧力をほぼ一定に維持できる。
請求項1に記載のインクジェット記録装置は、請求項1からのいずれかに記載のものが奏する効果に加え、記録ヘッドが、インク流路を内部に有する流路筐体に固定されているので、装置を小型に構成することができる。
以下、本発明の実施の形態を図面したがって説明する。図1に示すように、このインクジェット記録装置1は、略箱状体に形成された記録装置本体2と、その内部に装着された記録ヘッドユニット3と、インク供給源すなわちインクタンク4a〜4dと、そのインクタンクから記録ヘッドユニット3へインクを供給する可撓性のインク供給部材すなわちインクチューブ5a〜5dとを備えている。
記録ヘッドユニット3はキャリッジ3aに搭載され、キャリッジ3aはガイドロッド7に記録媒体の搬送方向と直交する方向(A)に移動可能に支持されている。キャリッジ3aは、公知のようにモータ駆動されるベルトによって記録媒体に沿って往復移動される。
インクタンク4は、各記録ヘッドに供給するインクを貯溜しておくためのものであり、キャリッジ3aの外の静止位置たとえば記録媒体の搬送経路の下方に配設されている。インクタンク4は、キャリッジ3aの移動方向に、ブラック、イエロー、シアン、マゼンタのインクが収容されている4つのインクタンク4a〜4dで構成されており、インクチューブ5a〜5dを介してインクを記録ヘッドユニット3に供給する。
記録ヘッドユニット3は、図2に示すように、内部にインク流路14を有する流路筐体11と、その流路筐体11の記録媒体と対向する下面に前記4色のインクに対応する4個の記録ヘッド13(1個のみ図示)とを備える。各記録ヘッド13は、公知の構成と同様に複数の圧力室(図示せず)とそれに対応して下面に開口した複数のインク吐出口(図示せず)を有し、圧電素子、発熱抵抗素子などの圧力発生手段の駆動によりインク吐出口から下向きにインクを吐出する。
インク流路14は、各記録ヘッド13に対応して、4つのインク流路が並べて設けられるが、すべて同じ構成であるので、図2に1つのみ示す。インク流路14は、流路筐体11内においてキャリッジの移動方向と直交する方向に延びる中心軸線を有する弁収容室14aと、その弁収容室の中心軸線方向の一端に弁開口14dを介して連通した導入路14bと、その導入路14bから前記中心軸線方向に離れた位置において弁収容室14aに連通する導出路14cとからなる。導出路14cは、記録ヘッド13内に連通し、その記録ヘッド13にインクを供給する。
導入路14bは、インクチューブ5aを介してインクタンク4aに連通している。各インクチューブ5a〜5dは、図1に示すように、キャリッジ3aからそのキャリッジの移動方向に引き出されている。
弁収容室14a内には、弁体12が、その外周にインクの流通を可能にする隙間を残して前記中心軸線方向に移動可能に収容されている。弁体12は、弁収容室14a内に収容されたバネ16により、常時前記中心軸線方向に付勢され、常態では弁収容室14aの弁開口14d側の壁面14eに当接し、その弁開口14dを閉塞している。
記録ヘッド13からのインク吐出により、弁収容室14a内のインクが消費され、その空間内の圧力が所定値よりも低下すると、図3に示すように、弁体12はバネ16の付勢力に抗して移動し、弁開口14dを弁収容室14aに対して開口させる。その結果、インクタンク4aからインクが供給されるとともに、弁収容室14a内の圧力が一定に維持されるようになっている。バネ16の付勢力は、弁収容室14aから記録ヘッド13に供給されるインクの圧力が、公知のように大気圧よりも低いほぼ一定の負圧(いわゆる背圧)になるように設定されている。
弁体12は、弁収容室14aの弁開口14d側の壁面14eと対向する面に、同心環状の二重のリブ12a、12bを壁面14eへ向け突出して有している。そのリブは、ゴム状の弾性を有し、バネ16の付勢力により弁収容室14aの壁面14eに当接したときシール材を兼ねる。内側リブ12aは、弁開口14dを囲んで弁収容室14aの壁面14eに当接し、外側リブ12bは、内側リブ12aから半径方向に間隔をおいて弁収容室14aの壁面14eに当接し、その当接状態において、内側と外側のリブ12a、12b間は、弁開口14dおよび弁収容室14aから独立して密閉された空間17を形成する。
したがって、内側のリブ12aが壁面14eと当接する位置よりも内側において、弁体12の開放方向(移動方向)と直交する弁体12の面の面積Bと、壁面14eとは反対側の弁体12の面であって外側のリブ12bが壁面14eと当接する位置よりも内側に対応する面の面積Aとは、A>Bの関係にある。つまり、面積Bには、弁開口14dから弁体12を開放する方向にインクの圧力が作用する一方、弁収容室14a内のインクの消費にともないその空間内の圧力が低下すると、面積Aに、弁収容室14a内側からも弁体12を開放する方向にインクの圧力が作用する。面積Aは面積Bよりも大きいから、弁体12は、容易に、つまり弁収容室14a内の圧力変化に対して応答性よくバネ16の付勢力に抗して開放することになる。
そして、チューブ(インク供給部材)5aでの圧力変動に対しては、応答を抑制して弁収容室14aの圧力変動を抑制することができる。
また、弁収容室14aはインクが充填されているので、弁体12が弁収容室14aの壁面14eに当接した状態でも、この両リブ12a、12b間の空間17には、インクが充填されている。その両リブ12a、12b間のインクの圧力は、弁体12が弁収容室14aの壁面14eに当接する直前の、弁収容室14a内の圧力と同等である。つまり、弁開口14dが開放されたとき、チューブ5a内のインクの圧力が弁体12に作用するから、空間17内のインクの圧力は、ほぼチューブ5a内のインクの圧力、すなわちほぼ大気圧となり、弁体12が弁開口14dを閉塞した後、弁収容室14a内の圧力が、インクの吐出にともない低下するので、空間17内のインクの圧力は、弁収容室14a内の圧力よりも相対的に高くなる。
したがって、両リブ12a、12b間に閉じこめられたインクの圧力が弁体12を開放する方向に作用することになり、また、上記面積A,Bの差による圧力も協働して、弁体12を弁開口14dの閉鎖位置に付勢するバネ16の付勢力は、(両リブ12a、12b間にインクを閉じこめないものに比して)小さいものでよく、弁収容室14a内の圧力変化に対して、弁体12の応答性をよくすることができ、記録ヘッド13における圧力変動を小さくして、インク吐出性能をほぼ均一に維持することができる。
弁体12は上記のとおりキャリッジ3の移動方向と直交する方向に移動可能であるので、キャリッジ3の移動方向にかかわらずバネ16の付勢力により弁収容室14a内に対して弁開口14dを閉塞している。
キャリッジ3が図1において左方向、すなわちチューブ5aが引き出されている方向に加速されると、そのチューブ5a内のインクが慣性によりキャリッジ側に流入し導入路14b内の圧力を高める。また、キャリッジ3が図1において右方向、すなわちチューブ5aが引き出されている方向と反対の方向に加速されると、そのチューブ5a内のインクが慣性によりキャリッジから離れる方向に流れ、導入路14b内の圧力を下げる。しかし、いずれの場合も、弁体12は、バネ16の付勢力により弁開口14dを閉塞状態に維持し、導入路14b内の高い圧力あるいは低い圧力が記録ヘッド13へ影響するのを阻止する。その結果、記録ヘッド内においてインクの圧力が変動することが抑えられてほぼ一定の圧力に保たれ、記録ヘッドのインク吐出性能が維持され、高い品質の記録を行うことができる。
図4は、他の実施の形態を示すものである。この実施の形態の弁体112は、前記実施の形態におけるリブ12a、12b間の空間17を省略し、平坦な面112dで壁面14eに当接するようにし、その面の中心に弁開口14aと対向する凹部112cを有している。弁収容室14aやバネ16などの構成は前記実施の形態と同様である。
壁面14eに当接したときの面112dの内周輪郭部分に囲まれる面積Bと、外周輪郭部分に囲まれる面積Aとは、前記実施の形態と同様にA>Bの関係にあり、弁収容室14a内の低下した圧力が広い面積Aに作用することで、弁体12が弁収容室14a内の圧力変化に対して応答性よく開放することも、前記実施の形態と同様である。
なお、上記両実施の形態において、常態では弁体12、112が、弁開口14dを完全閉塞する構成としたが、閉塞状態でもわずかの流路を残してインクが大きな流路抵抗でわずか供給できるようにしても差し支えない。また、上記リブ12a、12b間の空間17は、弁体12に形成するのではなく、それと対向する弁収容室14aの壁面14eに形成することもできる。
本発明の実施の形態のインクジェット記録装置の平面図である。 図1のII−II断面線における記録ヘッドユニットの断面図である。 図2の動作説明図である。 他の実施の形態を示す図2相当断面図である。
13 記録ヘッド
11 流路筐体
5a インクチューブ
12 弁体
12a リブ
12b リブ
14 インク流路
14a 弁収容室
14d 弁開口
17 空間

Claims (9)

  1. インク吐出口からインクを吐出して記録媒体に対して記録を行う記録ヘッドと、インク供給源から供給されるインクを前記記録ヘッドへ供給するインク流路と、そのインク流路において前記記録ヘッドへのインクの供給を制御する弁体とを備え、
    前記インク流路は、前記弁体を移動可能に収容する弁収容室を有するとともにその弁収容室内の前記弁体の移動方向の一端の壁面に、前記弁体によって開閉される弁開口を有し、その弁開口をインク供給源に、前記弁収容室を前記記録ヘッドにそれぞれ接続し、
    前記弁体は、常態では、前記壁面に当接して前記弁開口を閉塞する位置に付勢されており、その当接状態で、前記壁面との間に、前記弁開口および前記弁収容室から独立した空間を形成し、
    前記記録ヘッドからのインク吐出にともなう前記弁収容室の圧力低下によって前記弁体が開放される際、その開放方向に前記空間内の圧力が作用するようにしたことを特徴とするインクジェット記録装置。
  2. 前記弁体が開放された後、再び前記壁面に当接したとき、前記空間には、前記弁収容室内のインクが閉じこめられ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. 前記弁体と前記壁面との間の前記空間は、前記弁開口を囲む環状に形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載のインクジェット記録装置。
  4. 前記弁体は、前記壁面と当接してシール材を兼ねる、相互に間隔をおいた2つの環状のリブを有し、その2つのリブを前記壁面と当接させたとき、その2つのリブ間に前記空間を形成す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。
  5. インク吐出口からインクを吐出して記録媒体に対して記録を行う記録ヘッドと、インク供給源から供給されるインクを前記記録ヘッドへ供給するインク流路と、そのインク流路において前記記録ヘッドへのインクの供給を制御する弁体とを備え、
    前記インク流路は、前記弁体を移動可能に収容する弁収容室を有するとともにその弁収容室内の前記弁体の移動方向の一端の壁面に、前記弁体によって開閉される弁開口を有し、その弁開口をインク供給源に、前記弁収容室を前記記録ヘッドにそれぞれ接続し、
    前記弁体は、常態では、前記壁面に当接して前記弁開口を閉塞する位置に付勢されており、その当接状態で、前記弁開口から該弁体を開放する方向の圧力が作用する面の面積よりも、前記圧力が作用する面と反対側において前記弁収容室内の圧力が作用する面の面積が大きく設定され
    前記弁体は、前記壁面に対して前記弁開口を囲んで当接する第1の部分と、その第1の部分の内側に囲まれる面積よりも大きい面積を内側に囲んで当接する第2の部分とを少なくとも有し、前記第1の部分は、第2の部分に囲まれて位置し、その第1の部分と第2の部分との間に、前記当接状態で、前記弁開口および前記弁収容室から独立した空間を形成することを特徴とするインクジェット記録装置。
    ていることを特徴とするインクジェット記録装置。
  6. 前記弁体の前記第1の部分と第2の部分との間は、前記当接状態で前記壁面に当接する面であることを特徴とする請求項に記載のインクジェット記録装置。
  7. 前記記録ヘッドを搭載して往復移動するキャリッジと、そのキャリッジ外に設けられた前記インク供給源から前記記録ヘッドへインクを供給する可撓性のあるインク供給部材とをさらに備え、
    前記弁体は、前記キャリッジの移動にともない前記インク供給部材から前記記録ヘッド側へ生じるインクの圧力変動を制限するように前記付勢されていることを特徴とする請求項1からのいずれかに記載のインクジェット記録装置。
  8. 前記弁体は、前記キャリッジの移動方向と直交する方向に移動可能であることを特徴とする請求項に記載のインクジェット記録装置。
  9. 前記記録ヘッドは、前記インク流路を内部に有する流路筐体に固定されていることを特徴とする請求項1からのいずれかに記載のインクジェット記録装置。
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