JP3114776B2 - インクジェット式ライン記録ヘッドを用いたプリンタ - Google Patents
インクジェット式ライン記録ヘッドを用いたプリンタInfo
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Description
ズル開口を備えたインクジェット式ラインヘッドへのイ
ンクの供給技術に関する。
ット式プリンタに比較して騒音レベルが極めて小さく、
また熱転写式プリンタに比較してランニングコストが低
いという特徴を備えている。しかしながらインク滴を記
録媒体に直接噴射する関係上、記録用紙の紙質によって
は滲みが発生して印字品質が低下するという問題を抱え
ているため、インクに増粘剤を添加して滲みをできる限
り防止する対策が採られている。このために圧力発生室
などでの気泡の停滞や、不溶性物質の沈殿、さらにはノ
ズル開口の目詰まり等が増長されてインクの吐出性能が
悪化するという不都合も発生する。
とにより生じる滲みを防止するために、例えば米国特許
第4,538,156号明細書に記載されたように、印刷データ
に基づいて噴射されたインク滴をインク滴の滲みを生じ
ない中間媒体で受けとめ、一定時間後に記録用紙に転写
するようにしたインクジェットプリンタも提案されてい
る。このような転写方式を用いると、インクに含まれて
いる溶媒を或程度揮散させてから、記録用紙に記録でき
るため、記録用紙の紙質の如何に関りなく極めて高い印
刷品質の印刷物を得ることができる。
体に印刷する時間を余分に必要とし、また最初に印刷し
たドットと最後に印刷したドットとの時間差があまり長
くなると、溶媒の乾燥度合に大きな変化が生じて転写特
性にムラが生じるので、記録用紙の幅方向に複数のノズ
ルを配列して、1ラインを可及的に短時間で印刷するこ
とができるいわゆるライン記録ヘッドを用いることが考
えられている。しかしながら、転写方式に用いられるイ
ンクは、記録用紙に直接印刷するインクに比較して、高
い造膜性能と、乾燥後に記録用紙への転写性を保持する
ための粘着性が要求されている。このため、圧力発生室
などへの気泡の停滞やノズル開口の目詰まりが、上記記
録用紙に直接印刷するものに比較してより発生しやすい
という問題がある。ところで、このようなノズルの目詰
まりを解消するために、例えば特開昭59-123672号公報
に示されたように圧力発生室を挟むように共通のインク
流路を設け、インク流路の一端側にインク供給口とイン
ク排出口を設け、流路間に圧力差を発生させて圧力発生
室のインクを循環させるようにした記録ヘッドが提案さ
れている。
を用いるとノズルの目詰まりを或程度防止することは可
能であるが、記録ヘッドの長さが記録用紙の幅に等しい
程度まで大きくなると、インク供給口、インク排出口か
らはなれた位置のノズル開口の目詰まりを十分に解消す
ることが不可能であるという問題がある。本発明はこの
ような問題に鑑みてなされたものであってその目的とす
るところは、ラインヘッド等の長尺状のインクジェット
式記録ヘッドに対しても目詰まりの解除や気泡の排除を
確実に行うことができるインクジェット式ライン記録ヘ
ッドを用いたプリンタを提供することである。
るために本発明においては、記録用紙の幅方向に配列さ
れたノズル開口を垂直方向の側壁により区分して形成さ
れた圧力発生室と、該圧力発生室の上端、及び下端で連
通して水平方向に伸びて、両端にインク補給を行う流入
口を有する上側インク流路と、下側インク流路と、前記
圧力発生室にインク滴を飛翔させる圧力変化を与える複
数の圧力発生素子とからなるインクジェット式ラインヘ
ッドと、前記記録ヘッドが所定の位置に待避したときノ
ズル開口に当接してノズル開口を封止する封止部材と、
前記各流入口に管路を介して接続するインクタンクと、
前記管路に設けられ、少なくとも前記インクタンクから
前記下側インク流路に流れ込み、前記各圧力室を経由し
て前記上側インク流路、そして前記インクタンクに流れ
込む流れを発生させるインク流発生手段とを備えるよう
にした。
により封止した状態で、インク流発生手段によりインク
タンクから下側インク流路に流れ込み、各圧力室を経由
して上側インク流路、そしてインクタンクに流れ込む流
れを発生させると、圧力発生室近傍に付着していた気泡
が水平方向の流れ成分により小さな気泡に分解され、ま
た圧力室を上昇するインク流によって上側流路に押し出
されて記録ヘッドの外に排出される。
に基づいて説明する。図1は本発明のインク供給技術が
適用される転写型インクジェット記録装置の一例を示す
ものであって、図中符号1は、インクジェット式ライン
記録ヘッドで、印刷位置P1、吐出回復位置P2、及び
キャッピング位置P3に移動できるように駆動機構2に
設けられている。3は、ライン記録ヘッド1に対向して
配置されたインク像保持ドラムで、図示しない駆動機構
により一定の回転速度で駆動されるドラム4の表面にイ
ンクのにじみを生じさせることがなく、しかも記録用紙
へのインクの転写に優れた材料、例えばシリコンゴム等
により形成されたインク像保持層5を被覆して構成され
ている。インク像保持ドラム3に対向する位置にはカセ
ット6から送り出された記録用紙をインク像保持ドラム
3に圧接する圧力ローラ7が配置されている。圧力ロー
ラ7は、偏心軸8により支持され、インク像形成時には
上方に待避し、また転写時には降下してバネ9の圧力を
伝達するバックアップローラ10に当接している。
留したインクを除去するドラムクリーナ11や、インク
像の乾燥を促進するためのヒータ12、ドラム表面から
記録用紙を分離するための剥離機構13などが配置され
ている。15は、キャッピング部材で記録ヘッド1が位
置P2に待避した時に駆動させてノズル開口面をキャッ
プ16により封止するものであり、また17は、封止機
構で、記録ヘッド1が位置P3に待避した時に駆動され
て、ゴム等からなる封止部材18により記録ヘッドの前
面に弾接してノズル開口を封止するものである。
置で、記録ヘッド1に複数の柔軟なチューブ71,73
により接続されていて、インクタンクから記録ヘッド1
へのインク供給と、記録ヘッド1からのインク回収や挟
雑物の回収を行うものである。
一実施例を示すものであって、図中符号30は、ノズル
プレートで、最大サイズの記録用紙の横幅の領域をカバ
ーできる程度に、ノズル開口31,31‥‥を2000
個程度、直線状や上下方向にずらせた千鳥状に位置する
ように構成されている。なお、行方向に複数ドット分の
ピッチ、例えば5ドット分の間隔でノズルを複数、例え
ば400個配列し、インク像保持ドラムの1回転毎に記
録ヘッドを1ドット分ずつ移動させて複数、例えば5回
転で1頁分の画像形成が可能となる記録ヘッドを利用す
ることもできる。
を隔てるように、プリンタにセットされた時、水平方向
に等間隔で並ぶ圧力発生室34,34,34‥‥を形成
する通孔35,35,35‥‥を穿設して構成されてい
る。37は、振動板形成部材で、圧力発生室34に対向
する部分を薄肉部38として形成され、また後述するイ
ンク流路46,47と対向する部分には薄肉部38を挟
むように薄細長い矩形状の通孔39,40が穿設されて
いる。42は、インク供給流路形成部材で、振動板形成
部材37の薄肉部38,38,38,38‥‥に対向す
る領域には振動子ユニット50の圧電振動子48,4
8,48‥‥が貫通する振動ユニット貫通孔43が、ま
たインク供給路46,47に対向する部分には、長溝4
4,45が形成されている。
可及的に低い駆動電圧で縦振動モードでの振動を発生す
るように電極と圧電振動材料をサンドイッチ状に形成し
て構成され、ノズル開口31,31,31‥‥の数と同
数のものを基台49に固定して振動子ユニットとして構
成されている。圧電振動子48,48,48‥‥の先端
は流路構成部材42の振動子ユニット貫通孔43に接触
することなく挿通されて、その先端が振動板形成部材3
7の薄肉部38,38,38‥‥に固定されている。な
お、図中符号51は基台46に形成された位置決め用の
突起で、インク流路形成部材40の振動ユニット貫通孔
41から突出して、振動板形成部材37、スペーサ3
3,及びノズルプレート30に形成されている位置決め
孔52,53,54とで各部材の位置決め精度を確保す
るものである。
路形成部材40の長溝42の両端に穿設されている通孔
61,62,63,64と、後述するインク供給装置と
を接続するチューブ71,72,73,74を接続する
ものである。
4に示したように記録用紙の幅方向に並ぶ圧力発生室3
4,34,34‥‥の上端と下端とで連通するように上
側インク流路46と下側インク流路47が配置されるこ
とになる。この記録ヘッドは長さが250mmと通常の
ものに比較して極めて長いため、インク流路46,47
はその断面が2mm×2mmとスムースにインクを流す
ように大きく設定されている。そしてこれらインク流路
46,47の少なくともその両端にはインクタンクに連
通する通孔61,62,63,64が設けられている。
の一実施例を示す流路構成図であって、上側インク流路
46は、その一端の接続口66をチューブ71によりポ
ンプP1に、また下側インク流路47はその一端の接続
口47をチューブ73によりポンプP2に接続されてい
る。また上側インク流路46は、他端の接続口67をチ
ューブ72により電磁弁V1に、また下側インク流路4
7の他端の接続口68をチューブ74により電磁弁V2
に接続されている。これらポンプP1,P2の吸引口及
び電磁弁V1,V2の他端は共通のインクタンク80に
接続されている。なお図中符号78,79は、それぞれ
ポンプP1,P2に並列に接続されて、印刷時にインク
供給路を確保する逆止弁を示す。
づいて説明する。タンク80のインクが無くなって補充
した場合や、新しく記録ヘッド1を付け直した場合のよ
うに、記録ヘッド1内にインクが十分に充填されていな
い場合には初期充填する必要がある。まず、記録ヘッド
1を所定位置P3(図1)に退避させて、封止部材18
を記録ヘッド1の前面に当接させてノズル開口31,3
1,31を封止する。そして第1、第2のバルブV1,
V2を開放して第1、第2のポンプP1,P2を作動さ
せると、インクタンク80からポンプP1,P2により
供給されるインクは、記録ヘッド1の一端側の通孔6
1,63に流れ込み、各インク流路46,47をほぼ平
行に流れて他端側の通孔62,64からチューブ72,
74を通ってインクタンク80に戻る。
クは、これに連通するインク流路46を主に流れ、また
通孔63から流れ込んだインクは、これに連通するイン
ク流路47を主に流れる。この過程においてはインク流
路46,47間に圧力差が生じている場合には、一部が
インク流路46とインク流路47とを結ぶ圧力発生室3
4、34,34‥‥を通る支流を形成することになる。
この各インク流路46,47を平行に流れる主流F1,
F2(図7 I)によりインク流路46,47、及び圧
力発生室34,34,34‥‥に存在する大量の空気が
効率よくインクタンク80に排出される。言うまでもな
くインクタンク80に排出された空気は、タンクの大気
開放口から放出される。
いるチューブ71,72は、図6に示したように下端が
インクの液面85よりも下方に位置してフィルタ84が
設けられた吸込み管81,82に、またチューブ72,
74に接続されている排出管86,87は、その先端を
インクタンク80の側壁に添うように配置されている。
このため、例えば 顔料 3 wt% エマルジョン 12 wt% トリエタノールアミン 5 wt% ポリエチレングリコール 5 wt% イソプロピールグリコール 5 wt% 界面活性剤 2 wt% 水 69 wt% というように界面活性剤を含んで比較的泡立ち易いイン
クであっても、タンク80の壁面に沿ってインク面85
に流れ込むため、泡立つことなくタンク80に回収され
る。
ド1内に循環させた段階で、上側インク流路47に接続
するポンプP1を停止させ、また下側インク流路47に
接続する電磁弁V2を閉弁する。これによりポンプP2
から下側インク流路47に流れ込んだインクは、圧力差
により各圧力発生室34,34,34‥‥を経由しなが
ら上側インク流路46に流れ込む支流F3(図7 I
I)を生じながら、接続口62からインクタンク80に
回収される。
水平方向ヘの流れと、上方向ヘの流れにより、初期充填
時に圧力発生室近傍に停滞していた比較的大きなサイズ
の気泡であっても水平方向流れにより移動する過程で各
圧力発生室34,34,34‥‥のエッジ部などにこす
られて細かく気泡に分解される。この小さな気泡は、圧
力発生室34,34,34‥‥を上側インク流路46に
向かう流れと気泡自身の浮力とによって上側インク流路
46にスムースに移動する。そして上側インク流路46
を移動するインクの流れ乗せられて接続口62にからイ
ンクタンク80に排出されることになる。
1,P2を停止し、また電磁弁V1、V2を開放した状
態で記録ヘッド1に印字信号を供給すると、圧電振動子
48により圧力発生室34が縮小されてここに存在する
インクがノズル開口31からインク像保持ドラム3にイ
ンク滴となって吐出される。インクの吐出が終了して圧
力発生室34が膨張して元の状態に戻ると、圧力発生室
34の上側と下側に位置する2つのインク流路46,4
7から圧力発生室34にインクが流れ込み、次のドット
形成に備える。
インク像を形成すると、インクを構成している水分が大
気中に揮散してインク像の表面に粘着性を備えた膜が形
成される。この段階で、給紙カセット6から記録用紙を
引き出してインク像形成ドラム3に当接させ、記録用紙
の裏側から圧力ローラ7により圧力を加えながら記録用
紙をインク像形成ドラム3に圧接移動させる。これによ
りインク像は、自身の粘着性により記録用紙に転写され
ることになる。
一端の接続口66,68が逆止弁78,79により、ま
た他端の接続口67,69が電磁弁V1,V2を介して
インクタンク80に連通していて、タンク80からイン
ク流路46,47への管路が確保されているから、イン
ク滴の吐出によって消費された分だけサイホン作用によ
り記録ヘッド1の両側からスムースに供給される。
1,31‥‥が目詰まりを起こした場合には、少なくと
も一方の電磁弁V1,V2を閉じてポンプP1,P2を
駆動すると、タンク80からインクが記録ヘッド1の流
路46,47に供給される。もとより他端の通孔62,
64が閉塞されているからポンプP1,P2の吐出圧が
そのまま全部のノズル開口31,31,3に作用して目
詰まりの引き起こしているインク皮膜や塵埃などをノズ
ル開口31,31,31‥‥から脱落させる。このよう
にしてノズル開口31,31,31‥‥の目詰まり解消
が終了した段階で、クリーニング部材15のローラをノ
ズル開口31,31,31‥‥に当接してノズル開口3
4,34,34‥‥から脱落したインク皮膜や塵埃、さ
らには流れ出たインクをローラなどにより払拭すればよ
い。
近傍に存在するインクの溶媒が大気に揮散して粘度が増
した時点で、記録ヘッド1をインク像形成ドラム3から
キャッピング位置P2に後退させて封止部材18を圧接
する。この状態で、キャップ内にゲージ圧力 0.2k
g程度のエアを供給すると、ノズル開口34,34,3
4‥‥に圧力が作用して、ここに存在するインクや皮膜
が圧力発生室34,34,34‥‥に押し戻される。所
定時間が経過した時点で、エアの供給を停止してキャッ
ピング部材15を外すと、圧力発生室34,34,34
‥‥の新しいインクが表面張力によりノズル開口34,
34,34に移動してメニスカスを形成し、次のインク
吐出が可能となる。
泡の混入がした場合には前述した操作によりインク流路
46,47、圧力発生室34,34,34‥‥から気泡
を排除すればよい。そしてインク吐出回復操作によりイ
ンクに混入した塵埃や、インク皮膜はインクとともにイ
ンクタンク80に流れ込むが、記録ヘッド1ヘの供給時
にフィルタ83により除去されるから、印字動作に悪影
響を与えることにはならない。
ク補給をポンプP1,P2に並列接続した逆止弁78,
79により確保するようにしているが、電磁弁をポンプ
P1、P2に並列に接続し、印刷時には電磁弁を開放す
るようにしても同様の作用を奏することは明らかであ
る。
あって、記録ヘッド1の各インク流路46,47の一端
側の通孔62,64は共通のバッファタンク90を介し
て、インクタンク91からインクを供給するポンプP3
に接続されている。各インク流路46,47の他端の接
続口61,63はそれぞれ後述する流路抵抗R1,R2
を介して電磁弁V3,V4に接続され、インクタンク9
1に連通されている。
6,47の気泡を排出させることができる程度の流量を
確保でき、かつ上側インク流路46の全体の抵抗が下側
インク流路47の全体の抵抗よりも小さくなるように設
定されている。またポンプP3の吸入口と吐出口には印
刷時のインク供給路を確保するためのバイパス管92に
電磁弁V5が接続されている。
ル開口31,31,31‥‥を封止して、電磁弁V3,
V4を開放し、また電磁弁V5を閉じた状態で、ポンプ
P3を駆動すると、インクタンク91からバッファタン
ク90を介して各流路46,47にインクが供給され
る。
は、下側インク流路47の抵抗よりも小さく設定されて
いるから、下側インク流路47に流れ込んだインクは他
端の接続口63に向かう流れと、圧力発生室34,3
4,34‥‥を経由して上側の流路46に流れて上側の
流路61の接続口61に向かう(図9)。接続口61,
63から排出されたインクは流体抵抗R1,R2、電磁
弁V3,V4を経由してインクタンク91に戻る。
な流れと、圧力発生室34,34を上方に向かう流れと
の2方向の流れによりインク流路46,47及び圧力発
生室34,34,34‥‥に停滞してる気泡が分解され
ながら上側インク流路46に押し出されてインクタンク
91に排出されることになる。
印刷動作を行わせる場合には、ポンプV3を停止させ
て、また電磁弁V3,V4、及びV5を開放することに
より記録ヘッド1の各インク流路46,47が、両端の
通孔61,62,63,64を介してインクタンク91
連通するから、印刷による消費分がスムースに補給され
ることになる。
1,31‥‥に目詰まりが生じた場合には、記録ヘッド
1を所定の位置に退避させて、また電磁弁V3,V4、
及びV5を閉鎖してポンプP3を回動すると、圧力発生
室34,34,34‥‥にインク圧が掛かってノズル開
口34,34,34‥‥の目詰まりが解消することにな
る。
1,R2を記録ヘッド1の外部に接続するようにしてい
るが、記録ヘッドの上下側流路46,47の接続口6
1,63を絞ることにより記録ヘッド自体に形成するこ
ともできる。
クジェットプリンタに例を採って説明したが、記録用紙
に直接印刷を行うものに適用しても同様の作用を奏する
ことは明らかである。 また上述の実施例においては、
インク滴を発生させるためのエネルギ源を圧電振動子に
求めているが、発熱素子を用いたラインヘッドに適用し
ても同様の作用を奏することは明らかである。
記録用紙の幅方向に配列されたノズル開口を垂直方向の
側壁により区分して形成された圧力発生室と、この圧力
発生室の上端、及び下端で連通して水平方向に伸びて、
両端にインク補給を行う流入口を有する上側インク流路
と、下側インク流路と、圧力発生室にインク滴を飛翔さ
せる圧力変化を与える複数の圧力発生素子とからなるイ
ンクジェット式ラインヘッドと記録ヘッドが所定の位置
に待避したときノズル開口に当接してノズル開口を封止
する封止部材と、各流入口とそれぞれ管路を介して接続
するインクタンクと、管路に設けられ、少なくともイン
クタンクから下側インク流路に流れ込み、各圧力室を経
由して上側インク流路、そしてインクタンクに流れ込む
流れを発生させるインク流発生手段とを備えたので、圧
力発生室近傍に停滞しし易い気泡を分解して、自身の浮
力と、圧力発生室を上向きに流れるインク流により記録
ヘッド内から確実に排除することができる。
ンタの一実施例を示す断面図である。
ッドの一実施例を示す断面図である。
である。
ク流路の構造を示す記録ヘッドの前面図である。
おけるインクの流れを示す説明図である。
るインクの流れを示す説明図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 記録用紙の幅方向に配列されたノズル開
口を垂直方向の側壁により区分して形成された圧力発生
室と、該圧力発生室の上端、及び下端で連通して水平方
向に伸びて、両端にインク補給を行う流入口及びインク
を排出する流出口を有する上側インク流路及び下側イン
ク流路と、前記圧力発生室にインク滴を飛翔させる圧力
変化を与える複数の圧力発生素子とからなるインクジェ
ット式ラインヘッドと、 前記記録ヘッドが所定の位置に待避したとき前記ノズル
開口に当接して前記ノズル開口を封止する封止部材と、 前記各流入口及び流出口に管路を介して接続するインク
タンクと、 前記管路に設けられ、少なくとも前記インクタンクから
前記下側インク流路に流れ込み、前記各圧力室を経由し
て前記上側インク流路、そして前記インクタンクに流れ
込む流れを発生させるインク流発生手段と、 を備えてなるインクジェット式ライン記録ヘッドを用い
たプリンタ。 - 【請求項2】 前記インク流発生手段は、前記上側イン
ク流路、及び下側インク流路をそれぞれ水平方向に流れ
る第1、及び第2インク流と、前記下側インク流路から
圧力発生室を経て前記上側インク流路に流れ込む第3の
インク流を発生させる流路切換手段を備えた請求項1に
記載のインクジェット式ライン記録ヘッドを用いたプリ
ンタ。 - 【請求項3】 前記インク流発生手段が、前記上側イン
ク流路、及び下側インク流路のそれぞれの一方の側の前
記流入口に接続された送液手段と、前記上側インク流
路、及び下側インク流路のそれぞれの他方の側の前記流
出口に接続された弁手段により構成されている請求項2
に記載のインクジェット式ライン記録ヘッドを用いたプ
リンタ。 - 【請求項4】 前記送液手段には、印刷時に前記上側、
及び下側インク流路と前記インクタンクとの連通を確保
するバイパス手段が接続されている請求項3に記載のイ
ンクジェット式ライン記録ヘッドを用いたプリンタ。 - 【請求項5】 前記インク流発生手段は、前記上側、及
び下側インク流路の一方の側の前記流入口に接続された
送液手段と、少なくとも前記上側インク流路の流出口に
連通する流路構成部材の流路抵抗よりも、前記下側イン
ク流路の流出口に連通するインク流路構成部材の流路抵
抗を大きくする流路抵抗手段とにより構成されている請
求項1に記載のインクジェット式ライン記録ヘッドを用
いたプリンタ。 - 【請求項6】 前記送液手段には、印刷時に前記上側、
及び下側インク流路と前記インクタンクとの連通を確保
するバイパス手段が接続されている請求項5に記載のイ
ンクジェット式記録ヘッドを用いたプリンタ。 - 【請求項7】 前記上側、下側インク流路のインク流出
口には前記ノズル開口にインク吐出圧を印加するための
弁手段が設けられている請求項2乃至6のいずれかに記
載のインクジェット式記録ヘッドを用いたプリンタ。 - 【請求項8】 前記インクタンクから前記ライン記録ヘ
ッドにインクを供給する管路にフィルタ部材が接続され
ている請求項1乃至7のいずれかに記載のインクジェッ
ト式ライン記録ヘッドを用いたプリンタ。 - 【請求項9】 前記ライン記録ヘッドから前記インクタ
ンクにインクを戻す管路の先端が、前記インクタンクの
内壁面に接触させて配置されている請求項1乃至8のい
ずれかに記載のインクジェット式ライン記録ヘッドを用
いたプリンタ。
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