(57)【要約】【課題】簡単な構成にてインク貯留部内のインクが圧力制御機構と繋がる空気管へ逆流することを防止することができるインクジェット記録装置を提供する。【解決手段】インク貯留部及び当該インク貯留部に連通するノズルを有するインクジェットヘッドと、インク供給管を介して前記インク貯留部内にインクを供給するインク供給制御機構と、空気管を介して前記インク貯留部内の圧力を調整する圧力制御機構とを備え、ノズルからインクを吐出して記録をおこなうインクジェット記録装置において、前記空気管内に吸水性樹脂付与領域を設けたインクジェット記録装置である。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク貯留部及び当該インク貯留部に連通するノズルを有するインクジェットヘッドと、インク供給管を介して前記インク貯留部内にインクを供給するインク供給制御機構と、空気管を介して前記インク貯留部内の圧力を調整する圧力制御機構とを備え、ノズルからインクを吐出して記録をおこなうインクジェット記録装置において、前記空気管内に吸水性樹脂付与領域を設けたことを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
前記吸水性樹脂付与領域は、各インク貯留部の空気管毎に設けられてい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。
【請求項３】
前記インク貯留部は、通常の記録動作時又は待機時には、所定の負圧状態に維持されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インク貯留部に連通するノズルからインクを吐出して記録をおこなうインクジェット記録装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録方式は、記録ヘッドのインク吐出口から微小なインク滴を記録媒体に対して吐出して画像の記録をおこなうもので、記録媒体から離間した状態で記録動作をおこなうことができることから様々な材質の記録媒体や物品に記録することが可能であり、幅広い用途に使用されている。
【０００３】
こうしたインクジェット記録方式の記録ヘッドでは要求に応じてインク滴を吐出し画像を記録するが、ヘッド毎または色毎にインクを消費する量が異なるため、適切にインク供給をおこなう必要がある。しかしながら、このインク供給の際に、インク貯留部内のインクが圧力制御機構と繋がる空気管へ逆流するという問題がしばしば起こっていた。この問題に対し、例えば、特許文献１では、フロート部材の上動により気体流通空間側開口を封止するように構成された逆流遮断手段を備えたインクジェットプリンタのインク供給装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−０７６３９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した先行文献では、フロート部材の上動動作が着実におこなわれるかに不安が残り、また、フロート部材を使用するため構造が複雑化してしまう。
【０００６】
そこで、本発明は、簡単な構成にてインク貯留部内のインクが圧力制御機構と繋がる空気管へ逆流することを防止す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ものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るインクジェット記録装置は、インク貯留部及び当該インク貯留部に連通するノズルを有するインクジェットヘッドと、インク供給管を介して前記インク貯留部内にインクを供給するインク供給制御機構と、空気管を介して前記インク貯留部内の圧力を調整する圧力制御機構とを備え、ノズルからインクを吐出して記録をおこなうインクジェット記録装置において、前記空気管内に吸水性樹脂付与領域を設けたことを特徴とする。さらに、前記吸水性樹脂付与領域は、各インク貯留部の空気管毎に設けられていることを特徴とする。さらに、前記インク貯留部は、通常の記録動作時又は待機時には、所定の負圧状態に維持されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、簡単な構成にてインク貯留部内のインクが圧力制御機構と繋がる空気管へ逆流することを防止することができるインクジェット記録装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の適用例として示すインクジェット記録装置の概略構成図である。
【図２】カラー記録部を搬送方向Ｙからみた側面図である。
【図３】インク供給制御及び圧力制御に関するブロック構成図である。
【図４】インクジェットヘッドに関する概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明を実施するための実施形態について、図面を用いて説明する。本発明は、以下に記載の構成に限定されるものではなく、同一の技術的思想において種々の構成を採用することができる。例えば、以下に示す構成の一部は、省略し又は他の構成等に置換してもよい。また、他の構成を含むようにしてもよい。
【００１１】
図１は、本発明の適用例として示すインクジェット記録装置の概略構成図である。布地等の記録媒体Ｔは、搬送ローラ４により駆動される無端搬送ベルト３に載置されて搬送方向Ｙに搬送されるようになっている。ヘッド部１は、搬送方向Ｙに対して交差する画像形成領域の全幅にわたってインクジェットヘッドが配列されて構成されており、搬送方向Ｙにカラー記録部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋが配列されている。カラー記録部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ及び１０Ｋにはそれぞれカラーインクが供給されてフルカラーの記録がおこなわれるようになっている。各カラー記録部には、搬送方向Ｙと直交する方向に複数のインクジェットヘッド１０ａ〜１０ｆが配列されて構成されており、各インクジェットヘッドは、下方に設けられたノズルからインクが吐出されて記録動作がおこなわれる。
【００１２】
図２は、カラー記録部を搬送方向Ｙからみた側面図である。各インクジェットヘッド１０ａ〜１０ｆには、インク供給管Ｌ１及び空気管Ｌ２が接続されている。インク供給管Ｌ１及び空気管Ｌ２は、各インクジェットヘッドに接続されており、圧力制御及び個別にインク供給ができるようになっている。
【００１３】
図３は、ヘッド部１へのインクの供給制御及びインク貯留部２０内の圧力制御に関するブロック構成図である。インク供給制御及び圧力制御は、制御部１００により各構成部に制御信号が送信されて制御がおこなわれる。
【００１４】
インク供給制御機構は、圧力ポンプＰ３及びインクボトル３０から構成され、インク供給制御は、インクボトル３０から開閉弁３１を取り付けたインク供給管Ｌ１を通しておこなわれる。インクボトル３０には圧力ポンプＰ３が設けられており、ポンプＰ３によりインクボトル３０内の空気圧を高めてインクに加圧するようになっている。そして、開閉弁３１を開閉することで加圧されたインクの供給動作がおこなわれる。開閉弁３１は、インク供給管Ｌ１に個別に取り付けられており、各インクジェットヘッドに設けられたインクの液面検知部（図示せず）からの検知信号に基づいてインクジェットヘッド毎にインク供給がおこなわれる。
【００１５】
圧力制御機構は、負圧調整機構４０、加圧調整機構５０及び切換部６０から構成され、圧力制御は、負圧調整機構４０、加圧調整機構５０及び切換部６０を制御することでおこなわれる。負圧調整機構４０は、負圧源として真空ポンプＰ１を備え、真空ポンプＰ１には真空保持容器４１が接続されている。真空保持容器４１は、真空に近いレベルの圧力を保持可能な構造を備えており、定期的に真空ポンプＰ１を駆動して真空保持容器４１内の圧力を真空に近いレベルに低下させる。
【００１６】
真空保持容器４１には、２方弁４２を介して圧力緩衝容器４３が接続されている。２方弁４２により真空保持容器４１と圧力緩衝容器４３との間が連通状態又は遮断状態に設定される。圧力緩衝容器４３は、切換部６０を介して各インクジェットヘッドのインク貯留部２０に連通するように接続されており、インク貯留部２０との連通状態では圧力緩衝容器４３内の空気圧がインク貯留部２０内の気体領域Ａの空気圧と同一になる。
【００１７】
圧力緩衝容器４３には、容器内の圧力を検知する圧力計４４及び容器内を外気と連通又は遮断する２方弁４５が設けられている。圧力計４４により常時圧力緩衝容器４３内の圧力を検知し、内部圧力が所定の負圧状態より低下した場合には２方弁４５を開いて外気と連通させて内部圧力を上昇させる。また、内部圧力が所定の負圧状態より上昇した場合には２方弁４２を開いて真空保持容器４１及び圧力緩衝容器４３を連通させて内部圧力を低下させる。
【００１８】
そのため、圧力緩衝容器４３の内部圧力の調整の際に真空ポンプＰ１を作動させる必要がなくなり、真空ポンプＰ１及びポンプの駆動の際に作動する可動部品の動作頻度が低くなり、これらの装置や部品の寿命を長くすることができる。
【００１９】
また、圧力計４４及び２方弁４５をそれぞれ独立した配管に設けることで、圧力計４４に対する２方弁４５の開放による圧力変動の影響を小さくすることができ、２方弁４５の配管の径を細く設定すれば、配管からの空気の流入が制限されて圧力緩衝容器４３内の急激な圧力変動が生じないように圧力調整をおこなうことができる。
【００２０】
圧力緩衝容器４３は、２方弁４２及び４５が遮断状態では外気と完全に遮断された状態となり、圧力制御を行わなくても安定した負圧状態を維持することができるようになっている。また、圧力緩衝容器４３の容量は、例えばカラー記録部のインクジェットヘッドのインク貯留部２０の容量の合計よりも大きくなるように設定されており、インク貯留部２０内の空気圧が急激に変動した場合でも圧力変動が圧力緩衝容器４３内で緩和されるようになる。例えば、圧力緩衝容器４３の容量をインク貯留部２０の容量の２００倍程度に設定すれば、インク貯留部２０内の圧力変動を他に影響を与えない程度に充分緩和することができる。
【００２１】
加圧調整機構５０は、加圧源である加圧ポンプＰ２からの加圧空気の供給制御をおこなう。加圧ポンプＰ２には、２方弁５１及び３方弁５２を介して切換部６０に接続され、切換部６０を介してインク貯留部２０に接続される。２方弁５１は、加圧ポンプＰ２をインク貯留部２０に連通又は遮断するように開閉動作する。また、３方弁５２は、加圧ポンプＰ２側、切換部６０側及び外気と連通する側に接続されるようになっており、加圧ポンプＰ２側及び切換部６０側を接続した状態又は切換部６０側及び外気と連通する側を接続した状態に切り換えることができる。前者の状態では、加圧ポンプＰ２からの加圧空気を切換部６０からインク貯留部２０に送出する。後者の状態では、インク貯留部２０内の加圧空気を速やかに外気に排出し、加圧状態を解除する大気開放弁として機能する。なお、３方弁５２のみで加圧空気を制御することが可能であれば、２方弁５１を省略することもできる。
【００２２】
切換部６０は、負圧調整機構４０と接続する負圧側マニフォルド６１及び加圧調整機構５０と接続する加圧側マニフォルド６３を備えている。負圧側マニフォルド６１は、負圧調整機構４０に接続された集合管及び当該集合管から各インクジェットヘッドに対応して分岐した分岐管を備えている。そして、各分岐管はそれぞれ２方弁６２を介して各インクジェットヘッドの空気管Ｌ２に接続している。分岐管毎に２方弁６２が設けられているので、インクジェットヘッド毎に負圧調整機構４０との連通状態又は遮断状態を設定することができる。
【００２３】
各インクジェットヘッドのインク貯留部２０は、負圧側マニフォルド６１を介して負圧調整機構４０の圧力緩衝容器４３に連通した状態に設定され、圧力緩衝容器４３と連通した状態ではインク貯留部２０内は容器内と同じ負圧状態になる。
【００２４】
加圧側マニフォルド６３は、加圧調整機構５０に接続された集合管及び当該集合管から各インクジェットヘッドに対応して分岐した分岐管を備えている。そして、各分岐管はそれぞれ２方弁６４を介して各インクジェットヘッドの空気管Ｌ２に接続している。分岐管毎に２方弁６４が設けられているので、負圧調整機構４０の場合と同様にインクジェットヘッド毎に加圧調整機構５０との連通状態又は遮断状態を設定することができる。
【００２５】
通常の記録動作時又は待機時には、各インクジェットヘッドに対応する２方弁６２を開き、２方弁６４を閉じて、空気管Ｌ２を負圧調整機構４０に接続する。そして、インク貯留部２０を圧力緩衝容器４３と連通した状態に設定する。圧力緩衝容器４３は、上述したように所定の負圧状態に維持されているため、インク貯留部２０内も同じ負圧状態に設定されるようになる。
【００２６】
この場合、カラー記録部の各インクジェットヘッドのインク貯留部２０が同じ圧力緩衝容器４３に連通しているため、各インク貯留部２０をすべて同じ負圧状態に設定することができる。圧力緩衝容器４３及び各インク貯留部２０を連通する空間は外気から遮断された閉鎖空間となっているため、負圧状態を安定した状態で保持することができる。また、一部のインク貯留部２０内で負圧状態に変動が生じた場合には、圧力緩衝容器４３がインク貯留部２０よりも非常に大きい容量を有しているため、圧力変動が緩和されて他のインク貯留部２０に影響を及ぼすことは抑えられる。
【００２７】
そして、圧力緩衝容器４３の内部圧力は圧力計４４により常時監視されて所定の負圧状態が維持されるようになっており、各インクジェットヘッドのインク貯留部についても安定した負圧状態に保持される。
【００２８】
図４は、インクジェットヘッドに関する概略断面図である。インクジェットヘッドは、金属製の筐体からなり、内部にインク貯留部２０が形成されている。インク貯留部２０内の下部は所定の高さまでインクが貯留されてインク領域Ｂに、上部は空気が導入された気体領域Ａに画定されている。そして、インク領域Ｂには、インク供給管Ｌ１が連通しており、気体領域Ａには、空気管Ｌ２が連通している。
【００２９】
インク供給管Ｌ１の先端には連結部２３が設けられており、インクジェットヘッドの連結部２２に着脱可能に取り付けられている。連結部２２及び２３の内部には、弁体２２ａ及び２３ａが連結方向に摺動可能に設けられており、弁体２２ａ及び２３ａはバネ等の弾性部材により常時互いに押圧するように設定されている。そのため、弁体２２ａ及び２３ａが互いに押圧されて内部に引込むように移動して開放した状態に保持され、インク供給管Ｌ１及びインクジェットヘッドが連通した状態に連結される。
【００３０】
空気管Ｌ２についても同様に連結部２５が設けられ、インクジェットヘッドの連結部２４に着脱可能に取り付けられている。そして、連結部２４及び２５の弁体２４ａ及び２５ａが弾性部材により互いに押圧するように設定されて移動し、開放した状態に保持される。そのため、空気管Ｌ２及びインクジェットヘッドが連通した状態に連結される。
【００３１】
各インクジェットヘッドの底面にはプレート状のノズル部２１が配設されており、ノズル部２１には、複数のノズル２１ａが下方に向かって開口形成されている。これらのノズルは直線状に一列に配置されていてもよく、あるいは複数個のノズル、例えば３２個、６４個、１２８個のノズル孔を１ブロックとし、ブロック毎に直線状、千鳥形状、階段形状等で配列してもよいし、これらの組み合わせ形状で配列してもよい。
【００３２】
空気管Ｌ２内には吸水性樹脂付与領域８０が設けられている。この吸水性樹脂付与領域８０はインクの空気管Ｌ２への逆流が無い場合（通常時）には気体を通過させるため、圧力制御機構には影響を及ぼさない。そしてインクが逆流してきた場合(異常時)には吸水性樹脂が膨潤することで空気管Ｌ２内を封鎖し、それ以上インクが逆流することを防止する。その効果は一度限りではあるものの、膨潤した樹脂を除去し、再度、新しい吸水性樹脂を付与することで繰り返し使用することが出来るため、他のインク逆流防止機構よりも遥かに低コストであり、また、確実である。
【００３３】
吸水性樹脂付与領域８０は、空気管Ｌ２が負圧側マニフォルド６１と加圧側マニフォルド６３とに分岐する切換部６０よりも手前の位置で、インク貯留部２０からそれほど遠くない位置に設けると吸水性樹脂を付与する作業がしやすくなる。また、吸水性樹脂付与領域８０の前後（図４においては上下）に連結部２５のような機構を設け、吸水性樹脂付与領域８０を空気管Ｌ２から着脱可能となるようにすると、吸水性樹脂の付与や交換の作業がさらにしやすくなる。
【００３４】
吸水性樹脂付与領域８０において付与される吸水性樹脂としては、例えば、ポリアクリル酸部分中和物架橋体、澱粉−アクリロニトリルグラフト重合体の加水分解物、澱粉−アクリル酸グラフト重合体の中和物、酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体のケン化物、カルボキシメチルセルロース架橋体、アクリロニトリル重合体若しくはアクリルアミド重合体の加水分解物またはこれらの架橋体、カチオン性モノマーの架橋体、架橋イソブチレンーマレイン酸共重合体、２ーアクリルアミドー２ーメチルプロパンスルホン酸とアクリル酸の架橋体等の従来公知の吸水性樹脂が挙げられる。
【符号の説明】
【００３５】
Ｌ１    インク供給管
Ｌ２    空気管
１      ヘッド部
３      搬送ベルト
１０    カラー記録部
２０    インク貯留部
２１    ノズル部
３０    インクボトル
４０    負圧調整機構
４１    真空保持容器
４３    圧力緩衝容器
５０    加圧調整機構
６０    切換部
６１    負圧側マニフォルド
６３    加圧側マニフォルド
８０    吸水性樹脂付与領域
１００  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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