(57)【要約】【課題】  キャリッジの往復移動によって生じるインクの圧力波の影響を大幅に軽減する圧力緩衝器を提供する。【解決手段】  少なくとも一面に凹部を有する圧力緩衝器本体２０１と、前記圧力緩衝器本体２０１の内側を密閉状態に覆うように圧力緩衝器本体２０１の縁部に固着された圧力緩衝膜２０２と、前記圧力緩衝器本体２０１と前記圧力緩衝膜２０２の接合により形成されたインク貯留部２０３と、前記インク貯留部２０３より上流側のインク流路に配置された可動弁２０６と、前記圧力緩衝器本体の内側底面に一方の端が当接し且つ前記圧力緩衝膜２０２に他方の端が当接するように配置された弾性部材と、前記圧力緩衝器内の負圧によって動作する負圧感知部材２０５から構成されることを特徴とする。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェットヘッドのインク流路に連接され、インクの圧力変動を緩和する圧力緩衝器であって、
少なくとも一面に凹部を有する圧力緩衝器本体と、
前記圧力緩衝器本体の縁部に固着され、前記凹部を密閉状態に覆う圧力緩衝膜と、
前記圧力緩衝器本体と前記圧力緩衝膜の接合により形成されたインク貯留部と、
前記インク貯留部より上流側のインク流路に配置された可動弁と、
前記圧力緩衝器本体の内側底面に一方の端が当接し且つ前記圧力緩衝膜に他方の端が当接するように配置された弾性部材と、
前記圧力緩衝器内の負圧によって動作する負圧感知部材から構成されることを特徴とする圧力緩衝器。
【請求項２】
前記可動弁が通常時にインク流路を閉鎖し、前記負圧感知部材が負圧を感知すると、連動して前記可動弁を開放することを特徴とする請求項１に記載の圧力緩衝器。
【請求項３】
前記負圧感知部材と前記可動弁が機械的に連動することを特徴とする、請求項１から請求項２に記載の圧力緩衝器。
【請求項４】
前記負圧感知部材が前記圧力緩衝膜に当接して移動し、前記可動弁が前記負圧感知部材の動きを回転運動に変換して開閉することを特徴とする請求項１から請求項３に記載の圧力緩衝器。
【請求項５】
前記負圧感知部材と前記可動弁が電気的に連動することを特徴とする請求項１から請求項２に記載の圧力緩衝器。
【請求項６】
前記負圧感知部材が圧力センサであり、前記可動弁が電磁弁であることを特徴とする請求項１から請求項２および請求項５に記載の圧力緩衝器。
【請求項７】
前記負圧感知部材が前記圧力緩衝膜に当接して移動し、前記可動弁が電磁弁であることを特徴とする、請求項１から請求項２および請求項５に記載の圧力緩衝器。
【請求項８】
請求項１から請求項７に記載の圧力緩衝器を具備することを特徴とする、インクジェットヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタ、ファックスなどに適用されるインクジェットヘッドに用いられる圧力緩衝器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１に示すようなシリアルプリンティング方式のインクジェット記録装置は、少なくとも、図示しない副走査方向に被記録媒体を搬送する搬送手段と、キャリッジ２に搭載され、副走査方向に直行する主走査方向に往復運動するインクジェットヘッド１を具備し、印刷データに基づいてインクジェットヘッド１より所望のタイミングでインク滴を吐出して被記録媒体表面に着滴させることにより画像形成を行う構成となっている。
【０００３】
特に、比較的大きな被記録媒体に対して大きな画像形成を行う大型のインクジェット記録装置においては、大量のインクを消費するため、インク供給源として大容量のメインタンク５をインクジェット記録装置本体側に備え、更にこのメインタンク５とインクジェットヘッド１とを接続するインク供給チューブａ７の途中にサブタンク９を設けてインクジェットヘッド１にインクを供給する構成が採用されている。
【０００４】
インクの供給源となるメインタンク５は、装置内の所定の位置に設けられたメインタンク収納部６に装着可能な構造となっている。このメインタンク５には、インクの注入過程で十分に脱気したインクを貯留できる遮気容器５ａが内装されており、本例においては、遮気容器５ａは可撓性材料で形成したガゼットタイプの袋状インクパックとなっており、可撓性材料の一層にアルミ箔層を設けることにより十分な品質のガスバリア性を確保している。
【０００５】
また、遮気容器５ａのインク供給路との結合端にはゴム材質のセプタム（図示せず）が設けられており、本体メインタンク収納部６に設けられた針６ａの挿入結合によって遮気容器５ａに貯留した脱気インクの脱気率を低下させることなく、メインタンク収納部６に着脱可能に構成されている。このメインタンク収納部６に設けられた針６ａは、可撓性チューブからなるインク供給チューブａ７に接続され、インク供給チューブａ７の片端が、サブタンク９のインク流入口から可撓性チューブで延長された終端部に設けられた結合部材（図示せず）に接続されている。なお、前記インク供給チューブａ７の途中にはメインタンク５に貯留している脱気したインクをサブタンク９へ汲み上げる吸引ポンプ８が配置されている。
【０００６】
また、主走査方向の非印字領域外にインクジェットヘッド１の洗浄等を行なうサービスステーションが設けられており、このサービスステーションには、インクジェットヘッド１のノズル形成面を封止するキャッピング部３が配設されている。このキャッピング部３には、吸引ポンプ４により負圧を印加することができ、また更にキャッピング部３の負圧状態を開放可能なように大気開放弁も設けられている。このように構成することにより、インクジェットヘッド１内に堆積したゴミ等の除去（クリーニング動作）、及び装置内へのインクの初期充填動作が実行可能となっている。
【０００７】
画像形成を行う際はキャリッジ２が往復運動をおこなうため、サブタンク９からインクジェットヘッド１へ至るインク供給チューブｂ１０内のインクの慣性により、インク供給チューブｂ１０内に圧力波が発生する。インクの圧力波はインクジェットヘッド１に到達し、インク吐出に影響を与える。そのため、図２に示すように、インクジェットヘッド１に圧力緩衝器２０を備えることにより、圧力波を軽減しインク吐出への影響を緩和する。圧力緩衝器２０は、可撓性プラスチックフィルムからなる圧力緩衝膜を熱溶着や超音波溶着を用いて圧力緩衝器本体に貼り付けられることで構成される（例えば特許文献１）。圧力緩衝器２０は、圧力緩衝器本体と圧力緩衝膜により形成されたインク貯留部の体積を変化させることでの圧力波を軽減している。また、画像形成をおこなう際にキャリッジ２の加速度を制御することで圧力波を軽減するといった方法も考えられている（例えば特許文献２）。
【特許文献１】特開２００５−２２２２９号公報
【特許文献２】特開２００３−１８２０５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、圧力緩衝器単体では軽減できる圧力波に限度がありキャリッジの加減速によって生じた圧力波を完全に打ち消すことが出来ない。加速度の制御による圧力波の軽減についても、画像形成の速度が遅くなる方向にあり生産性の低減につながる。一方、インクジェット記録装置の大型化によりインク供給チューブは長くなる傾向にあり、大型化に伴って圧力波も強くなる。
【０００９】
本発明は、インク供給チューブに発生する圧力波の影響を大幅に軽減する圧力緩衝器およびこの圧力緩衝器を用いたインクジェットヘッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そこで本発明の圧力緩衝器は、インクジェットヘッドのインク流路に連接され、インクの圧力変動を緩和する圧力緩衝器であって、少なくとも一面に凹部を有する圧力緩衝器本体と、前記圧力緩衝器本体の縁部に固着され、前記凹部を密閉状態に覆う圧力緩衝膜と、前記圧力緩衝器本体と前記圧力緩衝膜の接合により形成されたインク貯留部と、前記インク貯留部より上流側のインク流路に配置された可動弁と、前記圧力緩衝器本体の内側底面に一方の端が当接し且つ前記圧力緩衝膜に他方の端が当接するように配置された弾性部材と、前記圧力緩衝器内の負圧によって動作する負圧感知部材から構成されることを特徴とする。
【００１１】
本発明の圧力緩衝器は、前記可動弁が通常時にインク流路を閉鎖し、前記負圧感知部材が負圧を感知すると、連動して前記可動弁を開放することを特徴とする。
【００１２】
本発明の圧力緩衝器は、前記負圧感知部材と前記可動弁が機械的に連動することを特徴とする。
【００１３】
本発明の圧力緩衝器は、前記負圧感知部材が前記圧力緩衝膜に当接して移動し、前記可動弁が前記負圧感知部材の動きを回転運動に変換して開閉することを特徴とする。
【００１４】
本発明の圧力緩衝器は、前記負圧感知部材と前記可動弁が電気的に連動することを特徴とする。
【００１５】
本発明の圧力緩衝器は、前記負圧感知部材が圧力センサであり、前記可動弁が電磁弁であることを特徴とする。
【００１６】
本発明の圧力緩衝器は、前記負圧感知部材が前記圧力緩衝膜に当接して移動し、前記可動弁が電磁弁であることを特徴とする。
【００１７】
本発明のインクジェットヘッドは、本発明にかかる圧力緩衝器を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
前記構造をとることにより、インク供給チューブに発生する圧力波の影響を大幅に軽減することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１は、本発明のインクジェット記録装置のインク供給に係る基本的な構成について模式的に示す構成図である。図１において、キャリッジ２は、インクジェットヘッド１を搭載し、インクジェットヘッド１下部に配した図示しない被記録媒体上を被記録媒体の搬送方向と直交する主走査方向に往復動作可能に支持されている。
【００２１】
サブタンク９には可撓性インク袋が内装されており、サブタンク９のインク流出口から可撓性チューブで延長された終端部に設けられた結合部材には、可撓性チューブからなるインク供給チューブｂ１０の一端が接続され、インク供給チューブｂ１０の他端がキャリッジ２上において圧力緩衝器２０を介してインクジェットヘッド１に接続される。本形態においては、サブタンク９は、インク流出入口近傍に設けられた結合部材とインク供給チューブａ７、インク供給チューブｂ１０を着脱することにより、容易に本体所定個所に配置されたサブタンクホルダ（図示せず）にサブタンク９を装着したり取り外したりすることが可能な構成となっている。
【００２２】
インクの供給源となるメインタンク５は、インク貯留部が大気に開放されており、インク量が減った場合などに新たなインクを継ぎ足せるような構造となっている。このメインタンク５からは、可撓性チューブからなるインク供給チューブａ７が連通しており、インク供給チューブａ７の片端が、サブタンク９のインク流入口から可撓性チューブで延長された終端部に設けられた結合部材（図示せず）に接続されている。なお、前記インク供給チューブａ７の途中にはメインタンク５に貯留しているインクをサブタンク９へ汲み上げる吸引ポンプ８が配置されている。
【００２３】
図２は本実施形態におけるインクジェットヘッドの構成図である。インクジェットヘッド１は、先に説明したように図１で示したインク供給チューブｂ１０と圧力緩衝器２０を介して接続される。画像形成を行う際はキャリッジ２が往復運動をおこない、指定したタイミングでインク液滴を吐出する。このとき、サブタンク９からインクジェットヘッド１へ至るインク供給チューブｂ１０内のインクの慣性により、インク供給チューブｂ１０内に圧力波が発生する。また、インク液滴の吐出によりインクジェットヘッド１内のインクおよびインクジェットヘッド１に連通した圧力緩衝器２０のインクにおいて圧力低下が発生する。圧力緩衝器２０では、キャリッジの移動によるインク供給チューブｂ１０内の圧力変動波やインクの吐出による急激な圧力低下を軽減し、圧力変動がもたらすインク吐出への影響を緩和する。
【００２４】
図３に本発明の実施例１に係る圧力緩衝器２０を模式的に示した断面図を示す。断面は図２に示した断面Ａ−Ａである。また、図９に従来例の圧力緩衝器２０を模式的に示す。図９に示す圧力緩衝器２０は、少なくとも一面に凹部を有する圧力緩衝器本体２０１と、可撓膜２０２と、前記可撓膜２０２と前記圧力緩衝器本体２０１により形成されたインク貯留部２０３を有する。これに対し、図３に示す圧力緩衝器２０は、少なくとも一面に凹部を有する圧力緩衝器本体２０１と、圧力緩衝器本体２０１の内側を密閉状態に覆うように圧力緩衝器本体２０１の縁部に固着された圧力緩衝膜２０２と、圧力緩衝器本体２０１と圧力緩衝膜２０２の接合により形成されたインク貯留部２０３と、インク貯留部２０３より上流側のインク流路に配置された可動弁２０６と、圧力緩衝器本体２０１の内側底面に一方の端が当接し且つ圧力緩衝膜２０２に他方の端が当接するように配置された弾性部材２０４と、インク貯留部２０３内の負圧によって動作する負圧感知部材２０５を有する。
【００２５】
インクジェットヘッド１にインクが充填された状態では、水頭差によって圧力緩衝膜２０２が大気圧によって押され、弾性部材２０４が縮むことで平衡状態が保たれる。図３に示すように、前記の平衡状態が保たれた状態において、可動弁２０６はインク流路を閉鎖しており、キャリッジ２の往復動作によって生じるインク供給チューブb１０内のインクの慣性による圧力波は発生しても、インクジェットヘッド１に伝わらない。
【００２６】
図４に本発明の実施例１に係る圧力緩衝器の動作状態を模式的に示した断面図を示す。インクジェットヘッド１からインク滴を吐出すると、図３に示す平衡状態に比べてインク貯留部２０３内の体積が低下し、負圧が発生する。この負圧によって、圧力緩衝膜２０２および負圧感知部材２０５が弾性部材２０４を押し付けるように移動する。前記負圧感知部材２０５は可動弁２０６を押し、可動弁２０６が回転運動することでインク流路が開放状態となる。インクジェットヘッド１が吐出を止めると、負圧を解消するために弾性部材２０４が伸び、インク貯留部２０３の体積を元に戻すとともに、可動弁２０６を再び閉鎖する。
【００２７】
キャリッジ２が往復動作をする場合に最も圧力波が大きくなる瞬間は、インク供給チューブｂ１０が伸びきった状態での加速時と減速時であるが、一般的にキャリッジ２の加減速時には画像形成をおこなわないため、本発明では前記の最大圧力波がインクジェットヘッド１に伝わらない。つまり、インクジェットヘッド１が吐出するときだけインク流路を連通させることで、キャリッジ２の往復動作によるインク供給チューブb１０内のインクの慣性による圧力波の影響を大幅に軽減することができる構造となっている。
【００２８】
図５に本発明の実施例２に係る圧力緩衝器２０を模式的に示した断面図を示す。図５では図３の負圧感知部材２０５と可動弁２０６の代わりに、インク貯留部２０３内の圧力を測定する圧力センサ２０８と電磁弁２０９を有する。実施例１と同じように、インクジェットヘッド１が吐出していない状態では、インク貯留部２０３内の圧力は一定であり、電磁弁２０９はインク流路を閉鎖した状態になっている。
【００２９】
図６に本発明の実施例２に係る圧力緩衝器の動作状態を模式的に示した断面図を示す。図６に示すようにインクジェットヘッド１がインクを吐出すると、インク貯留部２０３内の圧力が低下する。圧力センサ２０８は圧力の低下を感知し、その信号をもとに電磁弁２０９を開放状態にする。インクジェットヘッド１が吐出を止めると、圧力センサ２０８で圧力を測定しながら一定の圧力に回復するまで電磁弁２０９を開放状態にし、圧力がもとに戻ったら再び電磁弁２０９を閉鎖する。この動きにより実施例１と同じく、インクジェットヘッド１が吐出するときだけインク流路を連通させることで、キャリッジ２の往復動作によるインク供給チューブb１０内のインクの慣性による圧力波の影響を大幅に軽減することができる構造を実現している。
【００３０】
図７に本発明の実施例３に係る圧力緩衝器２０を模式的に示した断面図を示す。図７では図３の可動弁２０６の代わりに、電磁弁２０９およびスイッチ２１０を有する。実施例１と同じように、インクジェットヘッド１が吐出していない状態では、インク貯留部２０３内の圧力は一定であり、電磁弁２０９はインク流路を閉鎖した状態になっている。図８に本発明の実施例３に係る圧力緩衝器の動作状態を模式的に示した断面図を示す。図８に示すようにインクジェットヘッド１がインクを吐出すると、インク貯留部２０３内に負圧が発生する。この負圧によって、圧力緩衝膜２０２および負圧感知部材２０５が弾性部材２０４を押し付けるように移動し、スイッチ２１０を動作させる。その信号をもとに電磁弁２０９を開放状態にする。インクジェットヘッド１が吐出を止めると、負圧を解消するために弾性部材２０４が伸び、インク貯留部２０３の体積を元に戻すとともに、スイッチ２１０が解除され、電磁弁２０９を再び閉鎖する。この動きにより実施例１と同じく、インクジェットヘッド１が吐出するときだけインク流路を連通させることで、キャリッジ２の往復動作によるインク供給チューブb１０内のインクの慣性による圧力波の影響を大幅に軽減することができる構造を実現している。
【００３１】
本図の形態はシリアル型のインクジェット式記録装置おける印刷１色に対応した一つのインクジェットヘッド１を含む構成について説明したが、本実施形態の主旨に沿うものであれば他の実施形態を排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態に係るインクジェットヘッドに係る基本的な構成について模式的に示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係るインクジェットヘッドの構成図である。
【図３】本発明の実施例１に係る圧力緩衝器を模式的に示した断面図である。
【図４】本発明の実施例１に係る圧力緩衝器の動作状態を模式的に示した断面図である。
【図５】本発明の実施例２に係る圧力緩衝器を模式的に示した断面図である。
【図６】本発明の実施例２に係る圧力緩衝器の動作状態を模式的に示した断面図である。
【図７】本発明の実施例３に係る圧力緩衝器を模式的に示した断面図である。
【図８】本発明の実施例３に係る圧力緩衝器の動作状態を模式的に示した断面図である。
【図９】従来例の圧力緩衝器を模式的に示した断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１    インクジェットヘッド（記録手段）
２    キャリッジ
５    メインタンク
７    インク供給チューブａ
９    サブタンク
１０  インク供給チューブｂ
２０  圧力緩衝器
２０１  圧力緩衝器本体
２０２  圧力緩衝膜
２０３  インク貯留部
２０４  弾性部材
２０５  負圧感知部材
２０６  可動弁
２０７  インクの流れ
２０８  圧力センサ
２０９  電磁弁
２１０  スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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