(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主走査方向に往復動するキャリッジに記録ヘッドとサブタンクとを搭載し、装置本体側に配置されたインク供給源からインク供給路を介して供給されるインクをサブタンクに貯留し、この貯留されたインクを記録ヘッドに供給するように構成したインクジェット式記録装置において、
内部に貯留されるインクに振動を与えて攪拌する貯留インク攪拌手段をサブタンクに備え、
前記貯留インク撹拌手段は、サブタンクのインク室の一部を区画する弾性隔壁と、該弾性隔壁に取り付けた振動駆動源とから構成され、該振動駆動源により弾性隔壁を振動してサブタンク内のインクを攪拌することを特徴とするインクジェット式記録装置。
【請求項２】
前記弾性隔壁のインク室底部側に振動駆動源を配設し、インク室底部側を振動することを特徴とする請求項１に記載のインクジェット式記録装置。
【請求項３】
前記弾性隔壁を弾性シートにより構成し、該弾性シートを、インク室内の圧力変動を吸収するコンプライアンス部として機能させ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式記録装置。
【請求項４】
前記振動駆動源が板状の圧電振動子であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のインクジェット式記録装置。
【請求項５】
前記振動駆動源が振動モータであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のインクジェット式記録装置。
【請求項６】
前記貯留インク撹拌手段に連動させてキャリッジを細かく往復動させてサブタンク内のインクに振動を与えることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のインクジェット式記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録ヘッドとサブタンクとを搭載したキャリッジを備え、装置本体側に配設されたインク供給源からインク供給路を通じてサブタンクにインクを供給し、このサブタンクに貯留されたインクを記録ヘッドに供給するように構成したインクジェット式記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット式記録装置として代表的なインクジェットプリンタは、記録紙などの記録媒体にインク滴を吐出することによって画像や文字などを記録する構成となっている。
【０００３】
Ａ０版などの大判の記録紙に対応したプリンタや業務用などの比較的大量の印刷に対応したプリンタでは、インクの消費量が多いために大容量のインクを収容する必要があり、多色のインクを用いてカラー印刷を可能としたプリンタにおいてはその色数分のインクを収容する必要がある。このため、多量のインクが収容できるインクタンクやインクカートリッジ等のインク供給源をプリンタ本体側に配設し、このインク供給源からインク供給チューブを介して記録ヘッドへインクを供給する構成が採られている。
【０００４】
この構成では、記録ヘッドへのインクの供給を安定させるためにキャリッジにサブタンクを搭載しており、インク供給チューブを通じて供給されたインクを一旦サブタンク内に貯留してから記録ヘッドへ供給している。このサブタンクは、キャリッジの走査に伴うインクの圧力変動を吸収し、記録ヘッドへのインクの供給を安定させる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、プリンタに用いられるインクには各種あり、その一種に顔料分散系のインク（以下、顔料インクという）がある。この顔料インクは、色素として顔料を用い、この顔料をインク溶媒内に分散させたものである。この顔料インクは、発色が鮮やかであるという利点があるが、１ヶ月〜２ヶ月程度の長期間に亘って放置すると顔料が沈降してしまうという問題を有している。
【０００６】
このため、貯留された状態で長期間放置されてしまうと、顔料の沈降に伴ってサブタンク内のインクは、タンクの上部側で薄く下部で濃くなるという濃度むらが生じる。そして、このような濃度むらが生じると、印刷の初期では通常よりも濃い色の画像が記録され、その後、画像の色が次第に薄くなってしまうという問題が生じる。
【０００７】
さらに、沈降により顔料が凝集して粒径が大きくなってしまうことがある。そして、顔料の粒径が過剰に大きくなってしまうと、凝集した顔料によってサブタンクのフィルタが目詰まりし、記録ヘッドへのインクの供給が絶たれてしまう虞がある。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、サブタンク内に貯留されたインクの顔料の沈降に起因する不具合を防止して、記録画像の安定化や記録ヘッドへのインク供給の安定化が図れるインクジェット式記録装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために提案されたもので、請求項１に記載のものは、主走査方向に往復動するキャリッジに記録ヘッドとサブタンクとを搭載し、装置本体側に配置されたインク供給源からインク供給路を介して供給されるインクをサブタンクに貯留し、この貯留されたインクを記録ヘッドに供給するように構成したインクジェット式記録装置において、
内部に貯留されるインクに振動を与えて攪拌する貯留インク攪拌手段をサブタンクに備え、
前記貯留インク撹拌手段は、サブタンクのインク室の一部を区画する弾性隔壁と、該弾性隔壁に取り付けた振動駆動源とから構成され、該振動駆動源により弾性隔壁を振動してサブタンク内のインクを攪拌することを特徴とするインクジェット式記録装置である。
【００１１】
請求項２に記載のものは、前記弾性隔壁のインク室底部側に振動駆動源を配設し、インク室底部側を振動することを特徴とする請求項１に記載のインクジェット式記録装置である。
【００１２】
請求項３に記載のものは、前記弾性隔壁を弾性シートにより構成し、該弾性シートを、インク室内の圧力変動を吸収するコンプライアンス部として機能させ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式記録装置である。
【００１３】
請求項４に記載のものは、前記振動駆動源が板状の圧電振動子であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のインクジェット式記録装置である。
【００１４】
請求項５に記載のものは、前記振動駆動源が振動モータであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のインクジェット式記録装置である。
【００１５】
請求項６に記載のものは、前記貯留インク撹拌手段に連動させてキャリッジを細かく往復動させてサブタンク内のインクに振動を与えることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のインクジェット式記録装置である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明が適用される代表的なインクジェット式記録装置であるインクジェットプリンタ１（以下、単にプリンタ１と称する。）の平面図、図２はキャリッジ２を斜め上側から見た斜視図、図３はサブタンク３の正面図、図４はキャリッジ２の断面図である。
【００１７】
プリンタ１は、図１に示すように、サブタンク３及び記録ヘッド４を搭載したキャリッジ２とプリンタ本体５とから概略構成され、プリンタ本体５には、キャリッジ２を主走査方向に沿って往復移動させるヘッド走査機構と、記録紙６を紙送り方向に送り出す紙送り機構と、増粘インクにより低下した記録ヘッド４の機能を回復させる回復機構と、記録ヘッド４に供給するインクを貯留したインクタンク７（インク供給源の一種）とを設けている。
【００１８】
まず、キャリッジ２について説明する。
キャリッジ２は、図２に示すように、略長方形の板状に形成した取付ベース１０、の上面側にサブタンク３を、下面側に記録ヘッド４をそれぞれ配設している。取付ベース１０の上面にはサブタンク３を取り付けるための止着ボス１１が突設され、この止着ボス１１の近傍にインク供給針１２及び針部フィルタ１３（図４）を取り付けている。そして、これらの止着ボス１１、インク供給針１２及び針部フィルタ１３は、サブタンク３毎に設けられ、複数のサブタンク３…を主走査方向に並べて取り付けられるように配置される。また、取付ベース１０の下面には、図４に示すように、流路形成部１４が下側に向けて突設され、流路形成部１４の先端面に記録ヘッド４が接合される。流路形成部１４の内部には、インク導入路１５が針部フィルタ１３から記録ヘッド４のインク導入口１６に亘って形成されている。
【００１９】
なお、本実施形態は、２種類のインクを使用する構成であるため、サブタンク３を主走査方向に２つ並べて配設しているが、本発明は３種類以上のインクを使用する構成にも当然に適用されるものである。また、このサブタンク３は、インクタンク７を交換してもそのまま継続して使用される。
【００２０】
サブタンク３は、図３に示すように、正面から見て横方向に少し長い楕円形状の基部１７と、基部１７の一側下端部を側方（図３における右方向）に延出した延出部１９とを備え、ポリプロピレン等の樹脂製材料によって成型される。基部１７の正面部には、インク室２０となる凹部を裏面方向に窪ませて形成し、下面部には円筒状の針接続部２１を下方に向けて突設し、裏面部には板状の止着部２２（図２）を形成する。
【００２１】
インク室２０は、図３及び図４に示すように、底の浅いすり鉢形状をしており、その側面における上下中央よりも少し下の位置には、針接続部２１との間を連通する接続流路２３の上流側開口が臨んでいる。そして、この上流側開口を覆うようにインク室２０内には、タンク部フィルタ２４を取り付けてある。なお、接続流路２３の上流側開口は、インク室２０の底面に開設してもよい。
【００２２】
針接続部２１は、上側の基端部が塞がれて下側の先端部が開放した円筒状の部分であり、内部空間の天井面には、接続流路２３の下流側開口が臨んでおり、内部空間にはインク供給針１２が液密に嵌入されるシール部材２５が嵌め込まれている。止着部２２はサブタンク３をキャリッジ２に取り付けるための部分であり、止着部２２に挿入した止着ねじ２６を止着ボス１１に螺合させることでサブタンク３が止着される。延出部１９には、上面にインク流入口２７を突設してあり、インク室２０の底部とインク流入口２７との間を接続溝部２９によって連通する。インク流入口２７には、インクタンク７に蓄えられたインクを供給するインク供給チューブ３０を接続する。したがって、インク供給路としてのインク供給チューブ３０を通ってきたインクは、このインク流入口２７からサブタンク３内に流入する。
【００２３】
これらの基部１７および延出部１９の正面部分を覆うようにして基部１７の縁部および延出部１９の縁部には透明な弾性シート３１を貼設し、インク室２０の開口と接続溝部２９の開口とを封止する。これにより、サブタンク３内には、インク流入口２７からインク室２０を通って針接続部２１に至る一連のインク流路が形成される。この弾性シート３１は、インク室２０の一部を区画する弾性隔壁となり、インク室２０を収縮させる方向と膨張させる方向とに変形可能である。そして、この変形によりコンプライアンス部として機能する弾性シート３１のダンパー作用によって、インク室２０内の圧力変動が吸収される。すなわち、弾性シート３１の作用によってサブタンク３が圧力ダンパーとして機能する。したがって、インクは、サブタンク３内で圧力変動が吸収された状態で記録ヘッド４側に供給される。
【００２４】
弾性シート３１の外側表面の下部には、貯留インク攪拌手段３２の振動駆動源（アクチュエータ）として機能する圧電振動子３３を貼設する。
圧電振動子３３は、長方形状の圧電体薄膜と薄膜電極とを交互に積層した板状の素子であり、例えば、撓み振動モードのピエゾ素子が用いられる。この圧電振動子３３は、貯留インク撹拌手段の一部を構成する弾性シート３１の表面に接着剤等により全面が接合された状態でインク室２０底部側に配置される。このため、電極間に電位差を与えると圧電体薄膜が歪み、圧電振動子３３が変形して弾性シート３１を変形させる。したがって、電極間に繰り返し電位差を与えると、これに応じて圧電振動子３３が振動して弾性シート３１を振動し、インク室２０のインクに振動を与えることができる。
【００２５】
本実施形態では、インク室２０の底部側を重点的に振動できるようにインク室２０に合わせて長方形状の一つの圧電振動子３３としたが、これに限らず、インク室２０内に振動を与えられる構成であればよい。
例えば、弾性シート３１側の薄膜電極を共通電極とし、反対側の薄膜電極を個別分離させた複数の個別電極としてもよい。この場合、各個別電極に順次電位差を与えると、全体を波打つように変形させることができる。その結果、内部のインクに対してインク室２０の長手方向に流れるように振動を与えることができる。また、複数の圧電振動子３３を弾性シート３１の表面に並べて配設してもよい。
【００２６】
また、圧電振動子３３の形状や配置は上記したものに限らず、インク室２０に振動を与えられる状態で弾性シート３１に配設すればよい。そして、圧電振動子３３を振動する周期、すなわち、インクを振動するための振動周期は、高周波振動や低周波振動でもよく、あるいは、インクを着色する顔料やインク色の粘度に応じて適宜設定変更可能である。
【００２７】
このようにインク室２０の一部を区画する弾性シート３１に圧電振動子３３を添設して構成したので、圧電振動子３３の変形によって弾性シート３１を振動させ、インク室２０内のインクに振動を与えることができる。したがって、サブタンク３内で顔料成分が沈降した状態となったインクを攪拌して顔料成分を分散し、顔料成分が拡散した状態にすることができる。その結果、顔料成分の沈降に起因して生じる、濃度むらや顔料成分の凝集による大粒径化が解消され、記録紙６に記録された画像は一定の色目となり、また、フィルタ２４の目詰まりを防止できる。
【００２８】
また、本実施形態では圧電振動子３３をインク室２０の底部側に配設したので、インク室２０の底部側に沈降した顔料成分に重点的に振動を与えることができ、顔料成分を効率よく分散させることができる。さらに、圧電振動子３３は、フィルタ２４と対向（図４参照）するように配置されているので、振動によってインクをフィルタ２４側に流してフィルタ２４の表面に付着した顔料成分を離脱させることができる。
【００２９】
また、キャリッジ２に搭載したサブタンク３に、インクに振動を与える圧電振動子３３を配設したので、キャリッジ２の作動中においてもインクを攪拌することができる。例えば、圧電振動子３３の作用によるインクへの振動に併せて、キャリッジ２を主走査方向に細かく往復移動させてインクを撹拌することができる。
なお、キャリッジ２の移動による撹拌は、圧電振動子３３による振動と同時であっても、あるいはその前後に行なってもよい。
【００３０】
記録ヘッド４は、図４に例示するように、箱体状のケース３４と、ケース３４の収納空部に収容された櫛歯状の圧電振動子３５と、ケース３４の下面（先端面）に接合された流路ユニット３６と、流路ユニット３６にインクを供給するインク供給管３７と、複数のノズル開口を副走査方向に沿って並べたノズル列を主走査方向に隔離させて２列平行に形成したノズルプレート３９とを備える。
そして、この記録ヘッド４は、圧電振動子３５によって流路ユニット３６の圧力室（図示せず）を膨張・収縮させ、圧力室に供給されたインクをノズルプレート３９のノズル開口からインク滴として吐出させる。
【００３１】
次に、プリンタ本体５側の構成について説明する。
ヘッド走査機構は、左右方向に延設されたガイド部材４０と、パルスモータ４１と、パルスモータ４１の回転軸に接続されてこのパルスモータ４１によって回転駆動される駆動プーリー４２と、遊転プーリー４３と、駆動プーリー４２と遊転プーリー４３との間に掛け渡され、キャリッジ２に接続されたタイミングベルト４４と、パルスモータ４１の回転を制御するプリンタコントローラ（図示せず）とから構成してある。したがって、パルスモータ４１を作動するとキャリッジ２を移動しながら記録ヘッド４のノズル開口からインク滴を吐出して記録紙６に記録でき、また、パルスモータ４１の正逆転を短い周期で繰り返すと、前記したように、キャリッジ２を細かく揺らしてサブタンク３内のインクを撹拌することができる。
【００３２】
紙送り機構は、紙送りモータによって回転駆動される紙送りローラ（図示せず）及びプリンタコントローラから構成され、図示しない記録紙６を記録動作に連動させて順次送り出す。
【００３３】
次に、サブタンク３に貯留されたインクの攪拌制御について説明する。
サブタンク３に配設された圧電振動子３３は、プリンタコントローラによって制御される。このプリンタコントローラは、ホストコンピュータからの印刷データに基づいて記録ヘッド４やキャリッジ２などを制御して記録紙６に文字や画像などを印刷する制御を行うもので、制御データなどを記憶したＲＯＭと、ワークエリアとしてのＲＡＭと、ＣＰＵなどを含んで構成した制御部と、各種データを記憶保持する不揮発性メモリ（例えば、ＥＥＰＲＯＭ）と、時計回路などを備え、プリンタ本体５内に配置される。
【００３４】
プリンタコントローラは、印刷終了あるいは電源断の日時データを時計回路あるいはホストコンピュータから取得して不揮発性メモリに記憶する。そして、電源投入時に不揮発性メモリから日時データを読み込み、また、時計回路あるいはホストコンピュータから当日の日時データを取得してプリンタ１が使用されていなかった期間を算出する。この算出期間が設定期間（例えば、２ヶ月）を超えていた場合には、圧電振動子３３を振動させ、サブタンク３内のインクを攪拌する。したがって、長い間使用しないことにより顔料成分が沈降していても、前記撹拌作用により顔料成分が元の拡散状態に戻り、その結果、常に画像品質を一定に維持することができる。
【００３５】
なお、設定期間は適宜設定変更可能であり、また、インクの攪拌を電源投入毎または印刷開始毎に実行させてもよい。
【００３６】
また、前記実施形態では貯留インク攪拌手段３２の振動駆動源として圧電振動子３３を用いたが、本発明における振動駆動源はこれに限定されるものではなく、サブタンク３内のインクに振動を与えることができればどのような構成でもよい。例えば、小型振動モータをサブタンク３に設けてインクを攪拌するようにしてもよい。この場合、振動モータを弾性シート３１以外の部位、例えばサブタンク３の基部１７に取り付けると、弾性シート３１のコンプライアンス値を低下させることがない。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、以下の効果を奏する。
即ち、サブタンク内のインクを攪拌する貯留インク攪拌手段を備えたので、長期間放置されるなどによって、インク中の顔料がサブタンク内で沈降してしまったとしても、沈降した顔料をインク溶媒内に分散させることができ、インクを正常な状態に戻すことができる。その結果、顔料の沈降に起因して生じる画像の濃度むらが防止でき、記録画像の安定化が図れる。また、凝集した顔料については、小径化した状態でインク溶媒内に分散させることができるので、顔料による目詰まりを防止することができ、記録ヘッドへのインク供給の安定化が図れる。
【００３８】
また、サブタンクのインク室の一部を区画する弾性隔壁と、該弾性隔壁に取り付けた振動駆動源とから貯留インク撹拌手段を構成すると、振動駆動源により弾性隔壁を振動してサブタンク内のインクを確実に攪拌することができる。そして、弾性隔壁のインク室底部側に振動駆動源を配設すると、沈澱し易い底部を重点的に振動することができるので、撹拌を効率良く行なうことができる。
【００３９】
また、コンプライアンス部として機能する弾性シートに振動駆動源を設けると、貯留インク撹拌手段を簡単な構成とすることができる。
【００４０】
そして、振動駆動源を板状の圧電振動子とすると、僅かな電流で効率良く撹拌することができ、振動モータを使用すると強力な撹拌を簡単に行なうことができる。
【００４１】
また、キャリッジを細かく振動すると、サブタンク全体を振動させることができるので、一層確実に撹拌することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるインクジェットプリンタの平面図である。
【図２】キャリッジの斜視図である。
【図３】サブタンクの正面図である。
【図４】キャリッジの断面図である。
【符号の説明】
１  インクジェット式プリンタ
２  キャリッジ
３  サブタンク
４  記録ヘッド
５  プリンタ本体
６  記録紙
７  インクタンク
１０  取付ベース
１１  止着ボス
１２  インク供給針
１３  針部フィルタ
１４  流路形成部
１５  インク導入路
１６  インク導入口
１７  基部
１９  延出部
２０  インク室
２１  針接続部
２２  止着部
２３  接続流路
２４  タンク部フィルタ
２５  シール部材
２６  止着ねじ
２７  インク流入口
２９  接続溝部
３０  インク供給チューブ
３１  弾性シート
３２  貯留インク撹拌手段
３３  振動駆動源としての圧電振動子
３４  ケース
３５  インク吐出用の圧電振動子
３６  流路ユニット
３７  インク供給管
３９  ノズルプレート
４０  ガイド部材
４１  パルスモータ
４２  駆動プーリー
４３  遊転プーリー
４４  タイミングベルト
【図１】
0003788209.tif 000002
【図２】
0003788209.tif 000003
【図３】
0003788209.tif 000004
【図４】
0003788209.tif 000005