インクジェットプリンタ
【目的】 攪拌することで常に良好な状態に保持されたインクのみをインク吐出部に供給することと、インクの攪拌による圧力変動をインク吐出部に伝達させないことを両立させる。
【構成】 インク室には第２のインクタンク、第１のインクタンク、リザーバ部を介してインクが供給され、第２のインクタンクは攪拌手段を備えており、第１のインクタンクは第２のインクタンクの間とインクの供給を制御する手段を介して連通している。
【構成】 インク室には第２のインクタンク、第１のインクタンク、リザーバ部を介してインクが供給され、第２のインクタンクは攪拌手段を備えており、第１のインクタンクは第２のインクタンクの間とインクの供給を制御する手段を介して連通している。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、印字信号に応じてインク滴を吐出して、記録紙等の記録媒体上にインク像を形成するインクジェットプリンタ、特に必要な時にだけインク滴を吐出するオンデマンド型インクジェットプリンタに関する。
【０００２】
【従来の技術】インク滴を必要な時にだけ吐出するオンデマンド型インクジェットプリンタにおいては、インク吐出状態および条件を常に一定に保つことは、高印字品質を確保すること、および装置の簡略化のために重要である。このため、例えば特開昭６０−２３２９６２に示されているように、記録ヘッド内のインクタンクにヒータを取り付け、さらに非印字時においてある一定、例えば１０秒キャリッジ動作が停止している場合には、キャリッジを揺動することでインクを攪拌してインクの温度を一定に制御するような構成をとっていた。このような構成をとることにより、サブタンク内のインクは非印字時にも一様な温度に保持することができ、一定の条件で安定的に吐出することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】インクジェットプリンタの印字品質を高めるよう鋭意努力した結果、インクの色材に顔料を用いることにより、従来の色材として染料を用いたインクを吐出するインクジェットプリンタよりも格段に印字品質の向上が実現できることが明らかになった。さらにより高い印字品質は、印字媒体の幅ほぼ全体のサイズをもつラインヘッドで印字することで実現することができる。しかしながら、顔料を分散したインクを用いる場合には、顔料と溶剤の分離、顔料濃度の低下、顔料の沈澱等を防止し、常に安定したインクを印字ヘッドに供給することが非常に重要である。そのため、インクタンク内のインクには電源が入っている状態では常に攪拌しておくことにより、顔料が常に一定の状態を保持するようにする必要がある。特に長時間放置されていたインクを吐出させるようにするためには、インクに非常に大きな力を与え、沈澱したインクを均一な状態に分散しなければならないが、前述の従来例におけるヘッドのキャリッジ揺動程度では十分な攪拌を行うことができないという課題を有していた。また、ラインヘッドにおいてはキャリッジの往復による揺動ができないため、インクの攪拌手段として印字ヘッド全体を揺動するといった非常に煩雑な構成をとる必要があった。さらにこのような構成においては、印字中においては印字ヘッドの揺動を休止させる必要があり、常に一定のインクを印字ヘッドに供給するといった目的を十分に満足させることができないという課題があった。
【０００４】さらに、印字ヘッド内に設けられたインクタンク内にモーターで駆動される攪拌棒を設け、インクを攪拌することが前述の従来例に示されているが、印字ヘッドが印字中においては、攪拌における圧力変動が印字ヘッドに伝達されてしまい、インク吐出が安定的に行うことができないという課題、あるいは、印字中は攪拌動作を休止しなければならないという課題を有していた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明のインクジェットヘッドは、インク吐出口からインク滴を吐出させるインクジェットプリンタにおいて、インク滴を吐出するインク吐出部にインクを供給するリザーバ部と、リザーバ部に連通する第１のインクタンクと、攪拌手段を備えた第２のインクタンクを有し、第１のインクタンクと第２のインクタンクはインクの供給を制御する手段を介して連通していることを特徴とする。あるいは、さらには、第２のインクタンクから第１のインクタンクには、印字中はインクを供給しないように制御することを特徴とする。あるいは、さらには、リザーバ部と第２のインクタンクが連通しており、閉ループの循環回路を構成していることを特徴とする。あるいは、さらには、第１のインクタンクには選択的に大気開放するバルブと大気開放口を有し、印字時には大気開放するようにバルブを開にし、非印字時にはバルブを閉にすることを特徴とする。
【０００６】
【実施例】図１は本発明を適用したインクジェットプリンタの実施例の構成を示す斜視図、図２は本実施例のインク吐出部を示す断面図、図３は本実施例の流路構成を示す模式図、図４は本実施例の動作タイミングを示すタイミング図である。
【０００７】これらの図において、１は印字ヘッドであり、インク室２内のインク３の圧力を圧電素子４を駆動することにより高め、インク吐出口５からインク滴として吐出させるものである。圧電素子４は第１の固定板６ａと第２の固定板６ｂに挟まれて固定されており、第１の固定板６ａ上には圧電素子４に駆動信号を電圧として与えるための駆動回路７が設置されている。インク室２は第１の供給口８を介して第１のリザーバ部９と連通しており、第１のリザーバ部９からインク３がインク室２に供給されるようになっている。第１のリザーバ部９は大気開放口を有する第１のインクタンク１０と連通しており、大気開放バルブ１１によって大気開放口の開閉を選択的に行えるようになっている。大気開放口の直下には、大気開放口からゴミ等の異物がインク中混入するのを防ぐめにフィルター１２が設置されている。このフィルター１２は常にインク３中に配置されるように設置されている。外気と接触したインクは乾燥し固形物が析出する可能性があるが、この固形物がリザーバあるいはインク室内のインク中に混入するのを防止するため、固形物をインク中に配置されているフィルター１２によって回収することができる。第１のインクタンク１０および第１のリザーバ部９はインク吐出口５の配列方向と平行な方向に数ブロックに隔離されており、隣接するブロック間にはインクが連通しないように構成されている。
【０００８】さらに、インク室２には第１の供給口８と対向する位置に第２の供給口１３が設けられており、この第２の供給口１３を介してインク室２と第２のリザーバ部１４とが連通している。第２のリザーバ部１４も第１のリザーバ部９と同様に、数ブロックに隔離されており、隣接するブロック間にはインクが連通しないように構成されている。
【０００９】１５はポンプユニットであり、例えばギアポンプからなる圧力変動手段１６、および電磁ソレノイドからなる第１のバルブ１７が内蔵されている。そして圧力変動手段１６と第１のバルブ１７との間で、ブロック毎に隔離された第１のインクタンク１０と対応するように分配路が形成されている。第１のインクタンク１０と第２のインクタンク１８とはポンプユニット１５を介して連通している。第２のインクタンク１８内には、モーター１９によって駆動される回転体２０が設置されており、第２のインクタンク１８内のインク３が攪拌される構成となっている。第２のインクタンク１８の底部は第１のインクタンク１０および第１のリザーバ部９の底部よりも上方に位置するように構成されている。そして第１のバルブ１７が図２中の１点鎖線で示されるような位置に移動することで、第２のインクタンク１８と圧力変動手段部１６とが連通し、圧力水頭差でインク３が第２のインクタンク１８から圧力変動手段部分１６に供給される。
【００１０】第２のインクタンク１７には全体にインクが充満しているよりも、上部において空気層が設けられる構成にすることより、さらに攪拌効率を高めることができる。また、攪拌手段としてインクタンク内に金属あるいはセラミック等からなる球状の攪拌ボールを１個または複数個入れることにより、第２のインクタンク１８を振動あるいは揺動することで攪拌することも可能である。
【００１１】第２のリザーバ部１４と第２のインクタンク１８とは、チューブ２１および第２のバルブ２２を介して連通しており、印字ヘッド全体として閉ループの循環回路を構成してる。第２のインクタンク１８は図示していないインク供給口が設けられており、同じく図示していないインクカートリッジと接続できるようになっている。第２のインクタンク１８には液量検出手段２３が設置されており、インクを補給するような液量になった時には、液量検出手段２３からの指令に従って例えばプリンタのパネルにインク補給ランプを点灯させるようになっている。インクカートリッジ内のインクは装着時にその容量全部が第２のインクタンク１８に供給されるようになっており、インクカートリッジを保存している間に色材が沈澱する等の不具合が発生したインクは全て第２のインクタンク１８内の攪拌手段によって良好な分散状態に復帰できる。
【００１２】次に各部の動作タイミングを図４に従って説明する。印字中においては、第２のインクタンク１８内の攪拌動作を実施しながら第１および第２のバルブ１７、２２を閉じ、大気開放バルブ１１を開く。第１および第２のバルブ１７、２２を閉じることにより、攪拌による第２のインクタンク１８内の圧力変動がインク室２に伝達されることを防ぐ。同時に第２のインクタンク１８の水頭値がインク室２の圧力と無関係になるため、第２のインクタンク１８の設置場所の自由度を高くすることができる。すなわち、インク室２では、非印字時にインク吐出口５からインク３が出てこなく、インク吐出口５から適正な量引き込んだインクメニスカスが安定的に形成されるように大気圧と比べて適度な負の圧力にする事が必要である。しかしながら、負圧量はインクの吐出状態に大きく関係しており、例えば負圧量が必要以上に大きい場合には、インク吐出口５におけるインクのメニスカスがわずかな衝撃等で破壊してしまい、インク室２内に気泡を取り込んでしまいインクの吐出が不能になる。そのため、適度なある一定の範囲の負圧量に保持しておくことは非常に重要であるが、インクタンクとインク吐出口との間にバルブを設けない従来の構成では、インクタンク内の攪拌による圧力変動がインク室に伝達されてしまい、インクの吐出が不安定になってしまう。さらに、インクタンクの配置、寸法、あるいはプリンタの姿勢等さまざまな制約事項がある。特に表面張力の低いインク、例えば石油系溶媒に顔料を分散したインクでは、インク室内の負圧量の適正範囲が狭く、非常に困難である。本実施例においては、第１のバルブおよび第２のバルブ１７、２２を閉じることにより、第２のインクタンク１８とインク室２との間を遮断すると同時に、第１のインクタンク１０にある大気開放バルブ１１を開くことにより、印字中は第１のインクタンク１０の液面レベルによる負圧量の変動しか発生しない。ラインヘッドを用いるインクジェットプリンタにおいては、インク吐出口が長い距離にわたって配列されているため、プリンタの設置姿勢により負圧量の変動がより顕著になるが、第１のインクタンク１０には必要最低限のインク量、例えば印字媒体１枚分のインク量のみを貯溜する容積にし、第２のインクタンク１８に多量のインク量、例えば印字媒体１０００枚程度分の量を貯溜するような構成をとることにより、プリンタ姿勢差による負圧量変動を最低限小さくすることができる。また、第２のインクタンク１８およびインクカートリッジの設置位置を自由にできるため、装置の簡略化、小型化が容易に行えるという効果がある。
【００１３】印字媒体１枚の印字が完了した後、第１のバルブ１７を開き、圧力変動手段１６を動作することにより、第２のインクタンク１８から第１のインクタンク１０にインク３を供給する。さらに大気開放バルブ１１を閉じ、第２のバルブ２２を開き、インク室２、第２のリザーバ１４を介して第２のインクタンク１８へとインク３を循環させることで、常に攪拌され良好な状態に保たれているインクを印字することができる。この時には印字を中断することで常に安定した印字品質を得ることができる。
【００１４】電源を入れた直後あるいは印字待機時においても、第１および第２のバルブ１７、２２を開き、大気開放バルブ１１を閉じ、圧力変動手段１６を動作させることにより、インク室２内のインク３を第２のリザーバ部１４を介して第２のインクタンク１８に戻すような閉ループの循環回路を構成する。このような動作を行うことにより、プリンタの休止中に顔料の沈澱、顔料の濃度低下、粘度変化等の発生した印字ヘッド１内のインク３を第２のインクタンク１８に送ることができる。そして攪拌され均一な状態になったインク３をインク室２内に置換することができる。循環時にはインク吐出口５を覆うキャップをすることにより、インク吐出口５からのインクの流出を防ぐことができる。
【００１５】インク吐出口５付近のインクの乾燥、顔料沈澱による増粘、目詰まり、あるいはインク吐出口への異物付着等によりインク吐出が不能になった場合、第２のバルブ２２、大気開放バルブ１１を閉にし圧力変動手段１６を動作させる加圧モードにすることにより、インク吐出口５から増粘等の発生したインクを廃出し回復させることができる。廃出されたインクは、図示していないインク受け手段を介してインクカートリッジの廃インク貯溜部に回収される。本実施例においてインク受け手段は印字ヘッド１の側面に配置された回転手段によって、印字時にはノズルから待避しており、加圧モード時にはノズル吐出面に接触し、廃出されたインクを受けられるように構成されている。このような構成の他にも、例えばインク受け手段は紙送り手段側に配置されていてもよい。
【００１６】次に本実施例における印字ヘッド１の印字動作を図５に従って説明する。印字媒体を巻き付けたドラム、あるいは中間転写ドラム３０に対向して、ある間隔をもって印字ヘッド１を設置する。印字ヘッド１のインク吐出口のピッチは所望する印字媒体上での画素ピッチｐ１のｎ倍（ｎ×ｐ１）に製造されている。（ただし、ｎは自然数）そしてドラムが１回転する毎に印字ヘッド１は、画素ピッチｐ１分ドラムの回転方向と直行する方向に移動し、それをｎ回繰り返し印字媒体１枚分の印字を完了する。その後、印字ヘッド１は初期のホームポジションに移動する。このように印字ヘッドを構成および印字動作を行わせることで、印字ヘッドのインク吐出口のピッチは印字媒体上での画素ピッチｐ１のｎ倍で良く、製造が簡略化でき安価に製造できるといった効果がある。さらに、印字媒体上での画素ピッチを変化させることも容易にできる。例えば、印字媒体上での画素ピッチｐ１を２倍のｐ２（ｐ２＝２×ｐ１）にするような高速印刷モードの設定においては、ドラムが１回転する毎に印字ヘッドを新しい画素ピッチｐ２だけ移動させ、それをｎ／２回繰り返すことにより、印字媒体１枚分の印字を完了する。画素ピッチを１／２に設定するような高精細モードの場合には、同様に印字ヘッドの移動量をｐ１／２とし、それを２×ｎ回繰り返すことにより印字を完了できる。このように、印字媒体上での画素ピッチを、例えばプリンタに設置されているパネル操作によりユーザーが設定することで、ノーマルモード、高速印刷モード、高精細モードなど自由に選択できる。さらに、前記の画素ピッチによってインクの印字媒体上でのドット径を変えることで、さらに高品質の画像を得ることができる。インクのドット径は、例えば圧電素子４の駆動電圧あるいは駆動波形を変換することでインク滴の吐出量を可変させることで実現できる。または、同じ位置あるいは非常に近接する位置に複数回インク滴を吐出することで、その回数を可変させることによっても印字媒体上でのドット径を変えることもできる。
【００１７】本実施例においては第１のインクタンク１０と第１のバルブ１７の間に圧力変動手段１６を配置したが、例えば圧力変動手段は第１のバルブを兼ねるような、逆止弁とピストンで構成されているポンプを用いてもよいし、第２のバルブ２２と第２のリザーバ１４の間、あるいは第２のバルブ２２と第２のインクタンク１８との間に設けてもよい。また、分配路も第１のインクタンク１０と圧力変動手段１６との間、あるいは第２のインクタンク１８と第１のバルブ１７との間に設置してもよい。
【００１８】また、第１のインクタンク１０に配置されている大気開放口に加圧手段を設ける構成でもよい。このような構成の場合には、インクを循環させる時には、第２のバルブを開き加圧することにより、インク室内のインクを第２のリザーバ部、さらに第２のインクタンクへと移動させ、次いで加圧を停止し大気開放口を開いた状態で第１のバルブを開き、第２のインクタンクから第１のインクタンク、第１のリザーバ部を通ってインク室にインクが供給される。また、印字時には大気開放口を開いた状態のまま、第１、第２のバルブを閉じた状態で印字を行うことで、第２のインクタンク内の攪拌動作中でもそれによる圧力変動の影響をインク室が受けることなく良好な印字状態を維持することができる。また、インク廃出時においては、第１、第２のバルブを閉じ、大気開放口からの加圧により、ノズル開口から増粘、乾燥等の発生したインクを廃出する。
【００１９】第２のインクタンクはユーザーが交換できるインクカートリッジとなっていてもよく、この場合には第２のインクタンクにはインク供給口は不要であり、圧力変動手段１６を介して第１のインクタンクへインクを供給できるように大気開放口を設けるような構成で容易に実現できる。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、第２のインクタンク内で攪拌され、良好な状態にに保たれたインクのみを圧力室に供給することができ、さらにその攪拌時の圧力変動が圧力室に伝達されることがないため、電源が入っている期間は常時インクを攪拌していることが可能となる。また、第２のインクタンクの位置によるインク水頭値が印字部である圧力室でのインク圧力に影響を及ぼさないようにすることができるため、インクタンクの設置位置の自由度が増すという効果がある。さらに印字媒体のほぼ幅の長さを持つラインヘッドを搭載したプリンタにおいては、プリンタが傾いて設置された場合インクの圧力水頭値が大きくばらついてしまうが、必要最小限のインクのみを第１のインクタンクに貯溜し、大部分のインクを第２のインクタンクに貯溜し、印字時には第２のインクタンクと第１のインクタンク、印字ヘッドとをバルブにより隔離することで、圧力室のインク圧力をほぼ一定に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例の構成を示す斜視図である。
【図２】同上実施例のインク吐出部の部分断面図である。
【図３】同上実施例の流路構成を示す断面図である。
【図４】同上実施例のインクの制御タイミングを示すタイミング図である。
【図５】同上実施例の印字順序を示す図である。
【符号の説明】
１ …印字ヘッド
２ …インク室
３ …インク
４ …圧電素子
５ …インク吐出口
８ …第１の供給口
９ …第１のリザーバ部
１０ …第１のインクタンク
１１ …大気開放バルブ
１３ …第２の供給口
１４ …第２のリザーバ部
１５ …ポンプユニット
１６ …圧力変動手段
１７ …第１のバルブ
１８ …第２のインクタンク
１９ …モーター
２０ …回転体
２２ …第２のバルブ
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、印字信号に応じてインク滴を吐出して、記録紙等の記録媒体上にインク像を形成するインクジェットプリンタ、特に必要な時にだけインク滴を吐出するオンデマンド型インクジェットプリンタに関する。
【０００２】
【従来の技術】インク滴を必要な時にだけ吐出するオンデマンド型インクジェットプリンタにおいては、インク吐出状態および条件を常に一定に保つことは、高印字品質を確保すること、および装置の簡略化のために重要である。このため、例えば特開昭６０−２３２９６２に示されているように、記録ヘッド内のインクタンクにヒータを取り付け、さらに非印字時においてある一定、例えば１０秒キャリッジ動作が停止している場合には、キャリッジを揺動することでインクを攪拌してインクの温度を一定に制御するような構成をとっていた。このような構成をとることにより、サブタンク内のインクは非印字時にも一様な温度に保持することができ、一定の条件で安定的に吐出することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】インクジェットプリンタの印字品質を高めるよう鋭意努力した結果、インクの色材に顔料を用いることにより、従来の色材として染料を用いたインクを吐出するインクジェットプリンタよりも格段に印字品質の向上が実現できることが明らかになった。さらにより高い印字品質は、印字媒体の幅ほぼ全体のサイズをもつラインヘッドで印字することで実現することができる。しかしながら、顔料を分散したインクを用いる場合には、顔料と溶剤の分離、顔料濃度の低下、顔料の沈澱等を防止し、常に安定したインクを印字ヘッドに供給することが非常に重要である。そのため、インクタンク内のインクには電源が入っている状態では常に攪拌しておくことにより、顔料が常に一定の状態を保持するようにする必要がある。特に長時間放置されていたインクを吐出させるようにするためには、インクに非常に大きな力を与え、沈澱したインクを均一な状態に分散しなければならないが、前述の従来例におけるヘッドのキャリッジ揺動程度では十分な攪拌を行うことができないという課題を有していた。また、ラインヘッドにおいてはキャリッジの往復による揺動ができないため、インクの攪拌手段として印字ヘッド全体を揺動するといった非常に煩雑な構成をとる必要があった。さらにこのような構成においては、印字中においては印字ヘッドの揺動を休止させる必要があり、常に一定のインクを印字ヘッドに供給するといった目的を十分に満足させることができないという課題があった。
【０００４】さらに、印字ヘッド内に設けられたインクタンク内にモーターで駆動される攪拌棒を設け、インクを攪拌することが前述の従来例に示されているが、印字ヘッドが印字中においては、攪拌における圧力変動が印字ヘッドに伝達されてしまい、インク吐出が安定的に行うことができないという課題、あるいは、印字中は攪拌動作を休止しなければならないという課題を有していた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明のインクジェットヘッドは、インク吐出口からインク滴を吐出させるインクジェットプリンタにおいて、インク滴を吐出するインク吐出部にインクを供給するリザーバ部と、リザーバ部に連通する第１のインクタンクと、攪拌手段を備えた第２のインクタンクを有し、第１のインクタンクと第２のインクタンクはインクの供給を制御する手段を介して連通していることを特徴とする。あるいは、さらには、第２のインクタンクから第１のインクタンクには、印字中はインクを供給しないように制御することを特徴とする。あるいは、さらには、リザーバ部と第２のインクタンクが連通しており、閉ループの循環回路を構成していることを特徴とする。あるいは、さらには、第１のインクタンクには選択的に大気開放するバルブと大気開放口を有し、印字時には大気開放するようにバルブを開にし、非印字時にはバルブを閉にすることを特徴とする。
【０００６】
【実施例】図１は本発明を適用したインクジェットプリンタの実施例の構成を示す斜視図、図２は本実施例のインク吐出部を示す断面図、図３は本実施例の流路構成を示す模式図、図４は本実施例の動作タイミングを示すタイミング図である。
【０００７】これらの図において、１は印字ヘッドであり、インク室２内のインク３の圧力を圧電素子４を駆動することにより高め、インク吐出口５からインク滴として吐出させるものである。圧電素子４は第１の固定板６ａと第２の固定板６ｂに挟まれて固定されており、第１の固定板６ａ上には圧電素子４に駆動信号を電圧として与えるための駆動回路７が設置されている。インク室２は第１の供給口８を介して第１のリザーバ部９と連通しており、第１のリザーバ部９からインク３がインク室２に供給されるようになっている。第１のリザーバ部９は大気開放口を有する第１のインクタンク１０と連通しており、大気開放バルブ１１によって大気開放口の開閉を選択的に行えるようになっている。大気開放口の直下には、大気開放口からゴミ等の異物がインク中混入するのを防ぐめにフィルター１２が設置されている。このフィルター１２は常にインク３中に配置されるように設置されている。外気と接触したインクは乾燥し固形物が析出する可能性があるが、この固形物がリザーバあるいはインク室内のインク中に混入するのを防止するため、固形物をインク中に配置されているフィルター１２によって回収することができる。第１のインクタンク１０および第１のリザーバ部９はインク吐出口５の配列方向と平行な方向に数ブロックに隔離されており、隣接するブロック間にはインクが連通しないように構成されている。
【０００８】さらに、インク室２には第１の供給口８と対向する位置に第２の供給口１３が設けられており、この第２の供給口１３を介してインク室２と第２のリザーバ部１４とが連通している。第２のリザーバ部１４も第１のリザーバ部９と同様に、数ブロックに隔離されており、隣接するブロック間にはインクが連通しないように構成されている。
【０００９】１５はポンプユニットであり、例えばギアポンプからなる圧力変動手段１６、および電磁ソレノイドからなる第１のバルブ１７が内蔵されている。そして圧力変動手段１６と第１のバルブ１７との間で、ブロック毎に隔離された第１のインクタンク１０と対応するように分配路が形成されている。第１のインクタンク１０と第２のインクタンク１８とはポンプユニット１５を介して連通している。第２のインクタンク１８内には、モーター１９によって駆動される回転体２０が設置されており、第２のインクタンク１８内のインク３が攪拌される構成となっている。第２のインクタンク１８の底部は第１のインクタンク１０および第１のリザーバ部９の底部よりも上方に位置するように構成されている。そして第１のバルブ１７が図２中の１点鎖線で示されるような位置に移動することで、第２のインクタンク１８と圧力変動手段部１６とが連通し、圧力水頭差でインク３が第２のインクタンク１８から圧力変動手段部分１６に供給される。
【００１０】第２のインクタンク１７には全体にインクが充満しているよりも、上部において空気層が設けられる構成にすることより、さらに攪拌効率を高めることができる。また、攪拌手段としてインクタンク内に金属あるいはセラミック等からなる球状の攪拌ボールを１個または複数個入れることにより、第２のインクタンク１８を振動あるいは揺動することで攪拌することも可能である。
【００１１】第２のリザーバ部１４と第２のインクタンク１８とは、チューブ２１および第２のバルブ２２を介して連通しており、印字ヘッド全体として閉ループの循環回路を構成してる。第２のインクタンク１８は図示していないインク供給口が設けられており、同じく図示していないインクカートリッジと接続できるようになっている。第２のインクタンク１８には液量検出手段２３が設置されており、インクを補給するような液量になった時には、液量検出手段２３からの指令に従って例えばプリンタのパネルにインク補給ランプを点灯させるようになっている。インクカートリッジ内のインクは装着時にその容量全部が第２のインクタンク１８に供給されるようになっており、インクカートリッジを保存している間に色材が沈澱する等の不具合が発生したインクは全て第２のインクタンク１８内の攪拌手段によって良好な分散状態に復帰できる。
【００１２】次に各部の動作タイミングを図４に従って説明する。印字中においては、第２のインクタンク１８内の攪拌動作を実施しながら第１および第２のバルブ１７、２２を閉じ、大気開放バルブ１１を開く。第１および第２のバルブ１７、２２を閉じることにより、攪拌による第２のインクタンク１８内の圧力変動がインク室２に伝達されることを防ぐ。同時に第２のインクタンク１８の水頭値がインク室２の圧力と無関係になるため、第２のインクタンク１８の設置場所の自由度を高くすることができる。すなわち、インク室２では、非印字時にインク吐出口５からインク３が出てこなく、インク吐出口５から適正な量引き込んだインクメニスカスが安定的に形成されるように大気圧と比べて適度な負の圧力にする事が必要である。しかしながら、負圧量はインクの吐出状態に大きく関係しており、例えば負圧量が必要以上に大きい場合には、インク吐出口５におけるインクのメニスカスがわずかな衝撃等で破壊してしまい、インク室２内に気泡を取り込んでしまいインクの吐出が不能になる。そのため、適度なある一定の範囲の負圧量に保持しておくことは非常に重要であるが、インクタンクとインク吐出口との間にバルブを設けない従来の構成では、インクタンク内の攪拌による圧力変動がインク室に伝達されてしまい、インクの吐出が不安定になってしまう。さらに、インクタンクの配置、寸法、あるいはプリンタの姿勢等さまざまな制約事項がある。特に表面張力の低いインク、例えば石油系溶媒に顔料を分散したインクでは、インク室内の負圧量の適正範囲が狭く、非常に困難である。本実施例においては、第１のバルブおよび第２のバルブ１７、２２を閉じることにより、第２のインクタンク１８とインク室２との間を遮断すると同時に、第１のインクタンク１０にある大気開放バルブ１１を開くことにより、印字中は第１のインクタンク１０の液面レベルによる負圧量の変動しか発生しない。ラインヘッドを用いるインクジェットプリンタにおいては、インク吐出口が長い距離にわたって配列されているため、プリンタの設置姿勢により負圧量の変動がより顕著になるが、第１のインクタンク１０には必要最低限のインク量、例えば印字媒体１枚分のインク量のみを貯溜する容積にし、第２のインクタンク１８に多量のインク量、例えば印字媒体１０００枚程度分の量を貯溜するような構成をとることにより、プリンタ姿勢差による負圧量変動を最低限小さくすることができる。また、第２のインクタンク１８およびインクカートリッジの設置位置を自由にできるため、装置の簡略化、小型化が容易に行えるという効果がある。
【００１３】印字媒体１枚の印字が完了した後、第１のバルブ１７を開き、圧力変動手段１６を動作することにより、第２のインクタンク１８から第１のインクタンク１０にインク３を供給する。さらに大気開放バルブ１１を閉じ、第２のバルブ２２を開き、インク室２、第２のリザーバ１４を介して第２のインクタンク１８へとインク３を循環させることで、常に攪拌され良好な状態に保たれているインクを印字することができる。この時には印字を中断することで常に安定した印字品質を得ることができる。
【００１４】電源を入れた直後あるいは印字待機時においても、第１および第２のバルブ１７、２２を開き、大気開放バルブ１１を閉じ、圧力変動手段１６を動作させることにより、インク室２内のインク３を第２のリザーバ部１４を介して第２のインクタンク１８に戻すような閉ループの循環回路を構成する。このような動作を行うことにより、プリンタの休止中に顔料の沈澱、顔料の濃度低下、粘度変化等の発生した印字ヘッド１内のインク３を第２のインクタンク１８に送ることができる。そして攪拌され均一な状態になったインク３をインク室２内に置換することができる。循環時にはインク吐出口５を覆うキャップをすることにより、インク吐出口５からのインクの流出を防ぐことができる。
【００１５】インク吐出口５付近のインクの乾燥、顔料沈澱による増粘、目詰まり、あるいはインク吐出口への異物付着等によりインク吐出が不能になった場合、第２のバルブ２２、大気開放バルブ１１を閉にし圧力変動手段１６を動作させる加圧モードにすることにより、インク吐出口５から増粘等の発生したインクを廃出し回復させることができる。廃出されたインクは、図示していないインク受け手段を介してインクカートリッジの廃インク貯溜部に回収される。本実施例においてインク受け手段は印字ヘッド１の側面に配置された回転手段によって、印字時にはノズルから待避しており、加圧モード時にはノズル吐出面に接触し、廃出されたインクを受けられるように構成されている。このような構成の他にも、例えばインク受け手段は紙送り手段側に配置されていてもよい。
【００１６】次に本実施例における印字ヘッド１の印字動作を図５に従って説明する。印字媒体を巻き付けたドラム、あるいは中間転写ドラム３０に対向して、ある間隔をもって印字ヘッド１を設置する。印字ヘッド１のインク吐出口のピッチは所望する印字媒体上での画素ピッチｐ１のｎ倍（ｎ×ｐ１）に製造されている。（ただし、ｎは自然数）そしてドラムが１回転する毎に印字ヘッド１は、画素ピッチｐ１分ドラムの回転方向と直行する方向に移動し、それをｎ回繰り返し印字媒体１枚分の印字を完了する。その後、印字ヘッド１は初期のホームポジションに移動する。このように印字ヘッドを構成および印字動作を行わせることで、印字ヘッドのインク吐出口のピッチは印字媒体上での画素ピッチｐ１のｎ倍で良く、製造が簡略化でき安価に製造できるといった効果がある。さらに、印字媒体上での画素ピッチを変化させることも容易にできる。例えば、印字媒体上での画素ピッチｐ１を２倍のｐ２（ｐ２＝２×ｐ１）にするような高速印刷モードの設定においては、ドラムが１回転する毎に印字ヘッドを新しい画素ピッチｐ２だけ移動させ、それをｎ／２回繰り返すことにより、印字媒体１枚分の印字を完了する。画素ピッチを１／２に設定するような高精細モードの場合には、同様に印字ヘッドの移動量をｐ１／２とし、それを２×ｎ回繰り返すことにより印字を完了できる。このように、印字媒体上での画素ピッチを、例えばプリンタに設置されているパネル操作によりユーザーが設定することで、ノーマルモード、高速印刷モード、高精細モードなど自由に選択できる。さらに、前記の画素ピッチによってインクの印字媒体上でのドット径を変えることで、さらに高品質の画像を得ることができる。インクのドット径は、例えば圧電素子４の駆動電圧あるいは駆動波形を変換することでインク滴の吐出量を可変させることで実現できる。または、同じ位置あるいは非常に近接する位置に複数回インク滴を吐出することで、その回数を可変させることによっても印字媒体上でのドット径を変えることもできる。
【００１７】本実施例においては第１のインクタンク１０と第１のバルブ１７の間に圧力変動手段１６を配置したが、例えば圧力変動手段は第１のバルブを兼ねるような、逆止弁とピストンで構成されているポンプを用いてもよいし、第２のバルブ２２と第２のリザーバ１４の間、あるいは第２のバルブ２２と第２のインクタンク１８との間に設けてもよい。また、分配路も第１のインクタンク１０と圧力変動手段１６との間、あるいは第２のインクタンク１８と第１のバルブ１７との間に設置してもよい。
【００１８】また、第１のインクタンク１０に配置されている大気開放口に加圧手段を設ける構成でもよい。このような構成の場合には、インクを循環させる時には、第２のバルブを開き加圧することにより、インク室内のインクを第２のリザーバ部、さらに第２のインクタンクへと移動させ、次いで加圧を停止し大気開放口を開いた状態で第１のバルブを開き、第２のインクタンクから第１のインクタンク、第１のリザーバ部を通ってインク室にインクが供給される。また、印字時には大気開放口を開いた状態のまま、第１、第２のバルブを閉じた状態で印字を行うことで、第２のインクタンク内の攪拌動作中でもそれによる圧力変動の影響をインク室が受けることなく良好な印字状態を維持することができる。また、インク廃出時においては、第１、第２のバルブを閉じ、大気開放口からの加圧により、ノズル開口から増粘、乾燥等の発生したインクを廃出する。
【００１９】第２のインクタンクはユーザーが交換できるインクカートリッジとなっていてもよく、この場合には第２のインクタンクにはインク供給口は不要であり、圧力変動手段１６を介して第１のインクタンクへインクを供給できるように大気開放口を設けるような構成で容易に実現できる。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、第２のインクタンク内で攪拌され、良好な状態にに保たれたインクのみを圧力室に供給することができ、さらにその攪拌時の圧力変動が圧力室に伝達されることがないため、電源が入っている期間は常時インクを攪拌していることが可能となる。また、第２のインクタンクの位置によるインク水頭値が印字部である圧力室でのインク圧力に影響を及ぼさないようにすることができるため、インクタンクの設置位置の自由度が増すという効果がある。さらに印字媒体のほぼ幅の長さを持つラインヘッドを搭載したプリンタにおいては、プリンタが傾いて設置された場合インクの圧力水頭値が大きくばらついてしまうが、必要最小限のインクのみを第１のインクタンクに貯溜し、大部分のインクを第２のインクタンクに貯溜し、印字時には第２のインクタンクと第１のインクタンク、印字ヘッドとをバルブにより隔離することで、圧力室のインク圧力をほぼ一定に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例の構成を示す斜視図である。
【図２】同上実施例のインク吐出部の部分断面図である。
【図３】同上実施例の流路構成を示す断面図である。
【図４】同上実施例のインクの制御タイミングを示すタイミング図である。
【図５】同上実施例の印字順序を示す図である。
【符号の説明】
１ …印字ヘッド
２ …インク室
３ …インク
４ …圧電素子
５ …インク吐出口
８ …第１の供給口
９ …第１のリザーバ部
１０ …第１のインクタンク
１１ …大気開放バルブ
１３ …第２の供給口
１４ …第２のリザーバ部
１５ …ポンプユニット
１６ …圧力変動手段
１７ …第１のバルブ
１８ …第２のインクタンク
１９ …モーター
２０ …回転体
２２ …第２のバルブ
【特許請求の範囲】
【請求項１】 インク吐出口からインク滴を吐出させるインクジェットプリンタにおいて、インク滴を吐出するインク吐出部にインクを供給するリザーバ部と、リザーバ部に連通する第１のインクタンクと、攪拌手段を備えた第２のインクタンクを有し、第１のインクタンクと第２のインクタンクはインクの供給を制御する手段を介して連通していることを特徴とするインクジェットプリンタ。
【請求項２】第２のインクタンクから第１のインクタンクには、印字中はインクを供給しないように制御することを特徴とする請求項１記載のインクジェットプリンタ。
【請求項３】リザーバ部と第２のインクタンクが連通しており、閉ループの循環回路を構成していることを特徴とする請求項１または２記載のインクジェットプリンタ。
【請求項４】第１のインクタンクには選択的に大気開放するバルブと大気開放口が配置されており、印字時には大気開放するようにバルブを開にし、非印字時にはバルブを閉にすることを特徴とする請求項２または３記載のインクジェットプリンタ。
【請求項１】 インク吐出口からインク滴を吐出させるインクジェットプリンタにおいて、インク滴を吐出するインク吐出部にインクを供給するリザーバ部と、リザーバ部に連通する第１のインクタンクと、攪拌手段を備えた第２のインクタンクを有し、第１のインクタンクと第２のインクタンクはインクの供給を制御する手段を介して連通していることを特徴とするインクジェットプリンタ。
【請求項２】第２のインクタンクから第１のインクタンクには、印字中はインクを供給しないように制御することを特徴とする請求項１記載のインクジェットプリンタ。
【請求項３】リザーバ部と第２のインクタンクが連通しており、閉ループの循環回路を構成していることを特徴とする請求項１または２記載のインクジェットプリンタ。
【請求項４】第１のインクタンクには選択的に大気開放するバルブと大気開放口が配置されており、印字時には大気開放するようにバルブを開にし、非印字時にはバルブを閉にすることを特徴とする請求項２または３記載のインクジェットプリンタ。
【図５】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開平５−２６１９３４
【公開日】平成５年（１９９３）１０月１２日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平４−６４８７８
【出願日】平成４年（１９９２）３月２３日
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【公開日】平成５年（１９９３）１０月１２日
【国際特許分類】
【出願日】平成４年（１９９２）３月２３日
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
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