JPS6127259A - インク供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、インク滴をインク噴射ヘッドから噴射させて
画像管記録媒体に記録させる装置に使用されて、上記イ
ンク噴射ヘッドにインクタンクからインクを供給するた
めのインク供給装置に関するものである。

・〔発明の背景〕 従来、往復駆動するキャリッジ上にインク噴出ヘッドを
搭載しているシリアルスキャン印字方式のインクジェッ
トプリンタにおいては、往復駆動されるキャリッジ側に
、それぞれ異なった色のインクを吐出するためのインク
ジェットノズル、およびこれらにインクを供給するサブ
インクタンクとを搭載し、このサブインクタンクと別の
固定型のメインタンクとの間をフレキシブルチューブに
よυ連絡し、キャリッジの走行に追従してインク供給す
ることができるようにした構造インク供給装置が一般・
に採用されている。

そして、このような構造を有するインクジェットプリン
タにおいては、サブインクタンクとメインインクタンク
との間を連絡するフレキシブルチューブは、キャリッジ
の移動に伴って自由に追従することができるように、は
ぼＵ字状に湾曲され゛て装置内に配置されている。従っ
てキャリッジの往復移動に従い、フレキシブルチー−プ
の位置する場所は常に異なシ、かつ折返し部の曲率が変
化する。

このため、フレキシブルチューブが変形するための十分
な空間が必要となシ、このような空間を保たないとフレ
キシブルチューブが他の駆動部や機構部分に引りかか夛
、正常な駆動を阻害する結果となる。

しかし、このように、十分な空間を設けようとすると、
その分だけ余分な空間が多くなシ、装置の小型化が困難
になるという問題があった。そこで、従来においても上
記問題を克服するための提案もなされている。例えば特
開昭５８−２０８０６１号公報に示されているように、
複数本のフレキシブルチューブを平坦な帯状に束ねると
共に、この平坦な面が垂直方向をなすように配置し、か
つキャリッジの往復駆動方向の一方の側に位置するよう
に配置したものもある。第７図はかがる提案例のものを
示した図であシ、サブタンク３が搭載されたキャリッジ
１はガイドバー２に摺動自在に取付り゛られている。複
数本のフレキシブルチューブ９．９．・・・は帯状に束
ねられ、かつ帯状部分の途中がＵ字状に屈曲されて、こ
の屈曲部９ａがキャリツー）３の走行方向いずれか一方
の側に臨まさせるよう構成されている。なお図中の他の
符号で示を部材は第１図と同様のものを示している。こ
のｌうな構成の場合、フレキシブルチューブ９の平旦面
が垂直方向を向いているため、垂直方向の剛性が高まシ
、７レキシプルチユーブ９を収容するための特別な空間
を必要としないという効果が得られる。しかし反面にお
いて、インクチューブ９の屈曲により屈曲部９＆のチュ
ーブ内インクの圧力変動が発生し、サブインクタンク３
のインク充填容量が少ない場合にはこの圧力変動にょシ
、ノズル先端から空気を取シ込んだフ、ノズル先端から
インクがとほれ出す等インクの噴射状態の安定性に悪影
響を及はす虞れがある。このために更にかかる難点を解
消すべく、サブインクタンク３の容量を大きくシ、上記
圧力変動をサブタンク３内のインクに分散・吸収させて
しまう方法が考えられるが、このようにサブタンク３の
容量を大きくし、インク充珠量を増やすと、結果的にキ
ャリッジ１に搭載されるサブタンクの構成が大きくかつ
重くなシ、装置の小型化に対して不利になるばか夛でな
く、キャリッジめ往復駆動の際のモーター８への負荷を
増大させてモーターの耐久性を低下させてしまう等の問
題を招くため、根本的な解決とならない。

〔発明の目的〕

本発明は、以上のような従来の欠点を除去し、インク供
給装置の小型化を実現することを目的としてなされたも
のである。

また本発明の他の目的は、安定したインク滴の噴射が可
能であるインク供給装置を提供するところにある。

〔発明の概要〕

而して前記した目的を達成するためになされた本発明の
要旨とするところは、往復運動するキャリッジ上に搭載
されたインク噴出ヘッドと、固設のインクタンクとを、
インク供給用のフレキシブルインクチェーブにより連結
し、このインクチューブに形成させたＵ字状折返し屈曲
部分の変形により前記キャリッジ往復運動時のキャリッ
ジとインクタンク間の変位を吸収させるようにしたイン
ク供給装置であって、前記インクチューブの屈曲部分よ
りもインク供給下流側の位置には、少なくとも１カ所の
圧力波伝搬抑制用の異径部が設けられていることを特徴
とするインク供給装置にある。

前記においてインク噴出ヘッドとインクタンクを連結す
るインクチューブは、一本あるいはヘッドの数に応じた
複数本のものとして形成され、後者の場合には通常のも
のと同様に途中を帯状に束ねることがよい。そしてイン
クチューブに形成される圧力波伝搬抑制用の異径部は各
チューブ毎に夫々設けられる。

本発明におけるインクチューブ途中の異径部は一本の連
続成形されたチューブに部分的な異径部を設けて構成す
る場合の他、一般的には、異径の流路をもつコネクタを
介挿接続する形式の構成として好ましく実現される。

かかる異径部の形成により本発明の目的が好適に実現さ
れる理由は次のことによる。すなわち、本発明目的の実
現のためには、チューブによって構成されるインク供給
路かぐインクの円滑な流通を保証しつつ、前記したチュ
ーブ屈曲部が変形して圧力変動を生じたときに杜、この
圧力変動がインク噴出ヘッド側に伝搬することを効果的
に抑制することが肝要となる。そこでまず圧力波の伝搬
メカニズムについて考えると、一般に、流体中を圧力波
が伝搬する速さく音速）マ１は で与えられ、温度が変化しない場合には、伝搬速度マは
おのおのの流体に関して一定となることが知られている
。

また、ある流体で満たされた管内の一箇所に、高圧力（
或いは低圧力）が急激に発生した場合、この圧力変動は
圧力波となシ管内を伝搬する。この場合、管内流体の弾
性および管ｉ材料の弾性゛を考慮に入れた圧力波の伝搬
速度ｖ２は下記式で与えられる。

この式から管の内径りを大きくシ、管壁の厚さＳを薄く
することにより、圧力波の伝搬速度ｖ２が減少し、した
がって本発明において問題とするフレキシブルインクチ
ニープの急激な屈曲により発生するチューブ内インクの
圧力変動、およびこれに伴なうインク噴射の不安定性の
問題を防ぐことができるように類推される。

ところで他方において、インクジェットヘッドから噴射
されるインク量がせいぜいｌＸ１０ｍ’／毎秒程度以下
で、インク供給用のテエープ径がせいぜい１ｃＷｉ未満
程度以下の場合には、インクチューブ内を流れるインク
は層流となることから、ノ１−グン・ポアズイユの法則
が成立し、このことから単位時間に流れる流量Ｑは管の
内径りの４乗に比例し、管路長に反比例することになる
。

ハーグンデアズイユの式 従って、以上のことから、管の内径りを大きくすると圧
力波の伝搬速度ｖ２は減少するが、その圧力変動により
管内を流れるインク量は多くなシ、結局、かかる構成で
は前述したようなインク噴出Ｏｘ安定Ｐ：に関する間ぎ
ピ輯ξでｊ−でい、４１士これ全解決するために、同じ
くバーダン・ヂアズイユの式かられかるように管路長ｔ
を十分長く取ってやることにより、流量Ｑ′ｔ−ある程
度まで少なく維持することができるから、これを問題解
決の一つの手段とする考えもとれるが実際には、長尺の
チューブの引き回しの際に、余分なインクチューブ≠Ｓ
キャリッジ近傍に集中し、その操作性・保守性等を保つ
ために、結局装置構成が大きくなシ、デッドスペースが
増加するという併置を生じてしまう。また、更にインク
チューブの管壁の厚さを薄くした場合にも、確かに圧力
波の伝搬速度が減少されるが、インクチューブの屈曲運
動に対する耐久性という点から見れば、有効な方法とは
必ずしも言えない。したがって本発明目的実現のために
、前記したインクチューブの大径化、長尺化、あるいは
チューブ管壁の薄肉化等々の手法の適用は必ずしも効果
的とは言えないのである。

そこで本発明においては、インクチューブの管内で生ず
る圧力変動がインク噴出ヘッド側に伝わることを、管径
変化による圧損して抑制減少させるようにしたのである
。

この管径変化による圧力波の伝搬抑制は、第３図ない・
し第６図に示すモデルによって次のように説明される。

　　′ 第３図および第４図に示したように、管路の断面積がゆ
るやかに拡大するところでは、広がシ角θが比較的小さ
い場合に社、インクは壁に沿って流れるが、θが８°〜
１０°′ｔ−越すとインクの流線カニ周囲の管壁から剥
離してうすをつくることによって流れのエネルギーの一
部が失なわれ、損失水頭（ｈｅａｄ　ｏｆ　１ｏｓｓ　
）が急増する。

第４図の場合の損失水頭ｈｇｅは次式で与えられる。

第４図に示したようにθ＝６°近辺で漸拡損失水頭ｆｇ
ｅは最小とな）、θ＝１８０°の場合が断面急拡に相当
するが、θ＝６０°〜７０°近辺の場合の方が漸拡損失
水頭が大きく、従って失なわれる流れのエネルギーが最
大となる。但し、漸拡損失水頭ｆｇｅの最大値は管の直
径比り、／Ｄ２によって異方る。

次に、第５図に示したように、管路の断面がゆるやかに
狭くなるところをインクが流れる漸縮チューブの場合に
は、流れの方向に圧力が下るために流れに無理がなく、
流線は剥離しにく損失水頭は一般に小さいが、第６図に
示したように管路の断面が急縮している場合には、イン
クは慣性のために一度断面積Ａ′まで収縮し、その後下
流側の断面積Ａ２に広がっていく。この場合、流れがＡ
１断面での流速ｕｍ１からＡ′断面の流速ｕ　／に加速
されるところでは、圧力水頭が速度水頭に変わシ損失は
非常に小さく一般に無視できるが、弓からＡ２断面のＵ
。２に減速されるところは、管路の急拡の場合に対応し
、うすをつくるために流れのエネルギーの一部が失なわ
れる。この場合の損失水頭をｈｓｃとするとｈｓｃは次
式で与えられる。

（ｆｓｃ：急縮損失係数） 急縮損失係数ｆ♂Ｃは管路径比Ｄ２／Ｄ、に依存してお
シ、Ｄ２／Ｄ１の値が小さいはどｆｓｃの値は大きく々
シ、損失水頭は増加する。

以上のモデルで説明される構成を、本発明のインク供給
装置において、゛圧力変動の発生部位であるインクチュ
ーブの折返し屈曲部分とインク噴出ヘッドの間に設ける
ことで、インクチューブの屈曲によって発生する衝撃に
よるインク流の流れの乱れのエネルギーを吸収し圧力波
の発生１伝搬を抑制して、ノズル先端からの空気の取シ
込みやインクのふき出しのない耐衝撃性に優れたインク
供給装置の実現が達成されることとなったのである。

かかる異径部の設けられたインクチューブを有するイン
ク供給装置は、一般的にインクジェット記録装置に使用
される程度の内径をなす主たる管径部分（以下メインチ
ューブ部という）に対し、力波伝搬の抑制が効果的に達
成される場合が多い。

そして本発明のインク供給装置によれば、インクチュー
ブを長くする必要性がなく、またキャリッジ上に衝撃緩
衝用として設けていたサラタンク金省略することも可能
になるため、装置の一層の小型も実現される利益がある
。

〔発明の実施例〕

以下本発明の実施例を図面第１図、第２図に基づいて詳
細に説明する。

第１図は本発明よりなるインク供給装Ｎを適用した所謂
プリンタの概要−例を示しておシ、第１図中において、
符号１で示すものはキャリッジで、２本のガイドバー２
に摺動自在に嵌合されている。

このキャリッジ１上には本例の如く小さなサブタンク３
を搭載してもよいし、或いは全くサブタンクを搭載せず
ともよい。従って、キャリッジ１は小型化され、構成も
簡単なものにすることができる。４祉サブタンク３と対
向して配置されたプラテンであシ、前記サブタンク３の
プラテン対向側には、図示を省略した複数本のインクジ
ェットノズルが取り付けられている。

またキャリッジ１は従動プーリ５と駆動プーリ６との間
に張架されたエンドレスのベルト７の途中に固定されて
おシ、駆動プーリ６はモータ８の出力軸８ａに固定され
ていて、モータ８の回転に従って往復走行され、印字を
行なう。サブインクタンク３の背面にはインク供給用の
複数本の７レキシブルなインクチューブ９の一端が接続
されている。

インクチューブ９は、途中帯状に束ねられた部分である
Ｕ字状の折返し屈曲部分９ａｅ介して図示しない固定の
インクタンクに接続されている。

なお１０はインクチューブのインクタンク側部分を止め
るブラケット、また１１はキャリッジ１の往復動に追随
可能に接続された電気的な配線帯である。

そして本例におけるフレキシブルなインクチューブ９は
、折返し屈曲部分９ａのインク噴出ヘッド側、及びキャ
リッジのインクチューブ取シ付は部近傍で内径の異なる
インクチ＝−’　　ｆ１２，１３を介挿接続して構成さ
れている。

第２図は、キャリッジ１のインクチューブ取シ付は部近
傍におけるフレキシブルチューブ９の構成を拡大して示
したものであり、インクチューブの内径をφ１．φ２．
φ３（φ２〈φ、くφ３）と変化させている。なお１４
はノズル、１５はインク噴出操作の制御部を示している
。

以上のようにしてインクチューブの屈曲部分よりインク
供給の下流側に異径部分が設けられたインク供給装置に
おいては、インクチューブ内において生じたインクの圧
力変動が、異径部において抑制され、インク噴出ヘッド
部分におけるノズルからの空気の取込み、あるいはノズ
ル先端からのインクのこぼれ出しが効果的に防止され安
定したインク噴出を確保できる利点がある・ なお、インクチューブ途中の異径部の数、異径の程度等
は使用するインクの種類、メインチューブの管内径、キ
ャリッジの移動速度等に応じた変動圧力の程度、等々に
対応して、前記目的を達成すべく適宜に設計される。例
えばチューブ内径をφ１．φ２．φ３．・・・φｎ（ｎ
：自然数）と多段階に変化させ、φ１．φ２．φ３・・
・φ０の値を選定することにより、インクチューブの屈
曲によって生ずるＷ力波を十分効率よく吸収させ、これ
によりチューブ長を必要最小限の長さに構成することが
可能となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明よりなるインク供給装置は
、往復駆動するキャリッジ上にインク噴出ヘッドを搭載
している例えばシリアルスキャン印字方式のインクジェ
ットプリンタに適用される場合において、インク供給用
のフレキシブルなインクチューブを、その屈曲部分より
インク噴出ヘッド側の位置で少なくとも１ケ所以上異径
に構成することにより、インクチューブの屈曲の際に生
じていた圧力波の発生、伝搬によるインク噴射への悪影
響を克服でき、更に小型化を実現したインク供給装置を
構成することができるものとなり、その有用性は極めて
大なるものである。

【図面の簡単な説明】

図面第１図は本発明よりなるインク供給装置を適用した
インクジェットプリンタの一例を示す構成概要斜視図、
第２図はキャリッジ近傍のインクチューブ異径部を示す
拡大断面図、第３図は漸拡チューブの損失水頭の説明図
、第４図は漸拡損失係数を示すグラフ、第５図は漸縮チ
ューブの損失水頭の説明図、第６図は急縮チー−プの損
失水頭の説明図、第７図は従来のインク供給装置を有す
るインクジェットプリンタの構成概要斜視図である。 １：キャリッジ　　　２ニガイドバー ３：サブタンク　　　４；プラテン ５：従動プーリ　　　６：駆動グーリ ７ニベルト　　　　　　８：そ−タ ８ａ：軸　　　　　　９：インクチューブ９ａ：折返し
屈曲部分　１０ニブラケット１１：配線帯　　　　１２
，１３：異径部１４：ノズル　　　　１５：制御部 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 往復運動するキャリッジ上に搭載されたインク噴出ヘッ
   ドと、固設のインクタンクとを、インク供給用のフレキ
   シブルインクチューブにより連結し、このインクチュー
   ブに形成させたＵ字状の折返し屈曲部分の変形により前
   記キャリッジ往復運動時のキャリッジとインクタンク間
   の変位を吸収させるようにしたインク供給装置であって
   、前記インクチューブの屈曲部分よりインク供給下流側
   の位置には、少なくとも１ヵ所の圧力波伝搬抑制用の異
   径部が設けられていることを特徴とするインク供給装置