JP2005305775A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 インクジェット記録装置において、メインタンクからサブタンクを介して記録ヘッドにインクを供給するが構成において、サブタンクから記録ヘッドへのインク供給不良の発生を防止する。
【解決手段】 メインタンク１０３からサブタンク１０２へインクを供給するとき、先ずサブタンク１０２に接続する記録ヘッド部１０１の流路１０６にインクが供給され、その後、吸収体１０８が接しているフィルター１０７を介して吸収体にインクが供給される。これにより、インク吐出時に吸収体から記録ヘッド部へインクを供給する経路を通って、その逆方向にインクが供給されることになる。その結果、メインタンクからサブタンクへインク供給を行った後の状態は、フィルター１０７と吸収体１０８に含浸したインクは１つの連続した部分となって、インクが途切れることによるインク供給不良の発生を防ぐことができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、インクジェット記録装置に関し、詳しくは、記録ヘッドとともにキャリッジに搭載されその記録ヘッドに供給するインクを貯留するサブタンクに対して、メインタンクからインクを供給する構成に関するものである。

インクジェットプリンタなどのインクジェット記録装置として、記録媒体を記録ヘッドが走査するとともに記録媒体を走査方向と直交する方向に所定量ずつ搬送することにより、記録媒体上に画像を形成する、いわゆるシリアル記録方式のものが知られている。この走査のため記録ヘッドはキャリッジに搭載され、また、このキャリッジに搭載された状態でインクタンクからインクの供給を受ける。この記録ヘッドに対するインクの供給方法は、一般に、記録ヘッドと同様キャリッジに搭載されたインクタンクから供給する方式（以下、オンキャリッジ方式ともいう）と、キャリッジ以外の装置における一定の箇所にインクタンクを設置するとともにキャリッジにサブタンクを搭載し、固定のインクタンクからチューブ等の供給管を介してキャリッジ上のサブタンクにインクを供給し、さらにサブタンクから記録ヘッドにインクを供給する方式（以下、オフキャリッジ方式ともいう）が知られている。さらに、オフキャリッジ方式の場合には、固定のメインタンクとキャリッジ上のサブタンクがチューブ等で定常的に接続される方式と、メインタンクとサブタンクとの供給路が、記録時などキャリッジが移動しているときは断たれて、必要に応じてキャリッジが所定の場所に移動して上記供給路の接続を行う方式とに分けることができる。

オンキャリッジ方式の場合、使用するインクの種類を増したりインクの量を増やしたりすると、その分、インクタンクを搭載するスペースの増大によってキャリッジが大型化しまたその重量が増加する。また、そのような重量が増加したキャリッジを駆動するための動力機構が大型化し、また、走査する空間を確保する必要がある。このため、この方式は、インクタンクの容量が大きい、比較的大型の記録装置では、さらに装置の大型化を招き不向きの方式と言える。

オフキャリッジ方式のうち、メインタンクとサブタンクがチューブなどを介して常に接続される方式が、例えば、特許文献１に記載されている。この文献には、記録ヘッドへのインク供給に際して記録ヘッドに対する負圧を発生する方法として、メインタンクと記録ヘッドとの水頭差を利用した方法が記載されている。また、特許文献２には、サブタンクが大気に対して密閉系であることが記載されるとともに、上記特許文献１と同様、基本的にメインタンクと記録ヘッドとの水頭差が記録ヘッドに対する負圧として与えられることが記載されている。

オフキャリッジ方式のうち、メインタンクとサブタンクが、記録時などキャリッジが移動するときにそれらの間の供給路を断つ方式では、記録ヘッドへインクを供給する際の負圧発生にメインタンクと記録ヘッドとの水頭差を利用することができない。このため、通常は、サブタンクで負圧を発生させる構成をとる。 このサブタンクで負圧を発生させる方法として、バネの力でインク貯留部の容積を増すようにして負圧を発生する方法や、スポンジや繊維束などインク吸収体の毛管力によって負圧を発生する方法等が知られている。例えば、特許文献３に示されるような、バネ力を用いるものは構造が比較的複雑ではあるが小型化が可能となる。また、例えば、特許文献４や特許文献５に記載されるような、インク吸収体を利用した方法は構成が簡易であるという利点を持つ。

図５は、このサブタンクにインク吸収体を用いた従来構成を示す断面図である。同図に示すように、サブタンク２０２は、その内部に収納した吸収体２０８にインク２１３を含浸し、これをフィルター２０７を介して記録ヘッド部２０１に供給する。サブタンク２０２の吸収体２０８を収容した収納室の上部には多孔質で表面に撥水性を持たせた気液分離膜２０９が設けられる。この気液分離膜には微細な孔が開いており、その表裏に一定の圧力差を与えたとき孔を気体は透過するが液体は透過しない構造のものである。サブタンク２０２の側壁には、このサブタンクとメインタンク２０３とを接続する供給チューブ２０４の連結部が設けられる。そして、この供給チューブ２０４には、メインタンクからサブタンクへのインク供給時以外は閉じられる弁２１０が設けられる。このように、サブタンク２０２は弁２１０によって気液分離膜の孔と記録ヘッド２０１以外が密閉され、これにより、記録ヘッドのインク吐出時には吸収体２０８が持つ負圧が記録ヘッドに作用し、サブタンクから記録ヘッドに対する良好なインク供給が可能となる。なお、記録時などチューブが分離される構成を採用した場合においても同様に弁が設けられて分離時には密閉系が形成される。

サブタンク２０２の気液分離膜２０９を介した上方には減圧チューブ２０５が連結し、このチューブはポンプ２１１に接続する。ポンプ２１１はメインタンクからサブタンクへインクを供給する際に駆動される。一方、その駆動時以外は大気と連通し、これにより、減圧用チューブ２０５を介してサブタンク２０２内の圧力を大気圧に保持することができる。なお、減圧チューブ２０５をサブタンクと分離できる構成としてもよく、この場合には、チューブの開放された口を介してサブタンク２０２内の圧力を大気圧に保持することができる。また、メインタンクからサブタンクへインクを供給方法として、メインタンク２０３側を加圧する方法や、メインタンクのサブタンクに対する水頭を変化させる方法等をも用いることができる。

図６（ａ）〜（ｃ）はサブタンク２０２におけるインクの挙動を説明する図である。図６（ａ）は、サブタンク２０２内のインク吸収体２０８が含むインク２１３が記録ヘッド部２０１のインク吐出に伴って消費され、これにより、インクと大気の界面２１４が下降する様子を示している。図６（ｂ）は、上記のようにインクが消費されインク残量が少なくなった時点で、ポンプ２１１が駆動されてメインタンク２０３からインクが供給される様子を示している。すなわち、ポンプ２１１を駆動することにより減圧チューブ２０５と気液分離膜２０９を介して気体の吸引が行われ、これにより、サブタンク２０２の内部が減圧される。そして、この減圧による圧力差によってメインタンク２０３からインクが供給され、吸収体２０８に含浸されて行き界面２１４が上昇する。図６（ｃ）は、さらにメインタンク２０３からのインク供給によってインク吸収体２０８にインク２１３が満たされ、気液界面２１４が気液分離膜２０９まで到達した状態を示している。このとき、気液分離膜２０９はインクを通さないため、気液分離膜２０９全面にインク２１３が到達すると気体の吸引が行われなくなり、これによってインク供給が終了する。以上、図６（ａ）〜（ｃ）に示したインク挙動が繰り返されることにより、記録ヘッドにインクを供給できる状態を維持することができる。

特開２００２−２３４１８０号公報 特開平８−３００６７７号公報 特開平１０−１２８９９２号公報 特開２００１−３１０４７７号公報 特開２００２−８６７４５号公報 特開２００２−１６０３８６号公報

しかしながら、図５および図６（ａ）〜（ｃ）を参照して上述した、サブタンク内にインク吸収体を収容して負圧を発生する方式では、記録ヘッドに対するインク供給の際にサブタンクからインクが供給されなくなることがあるという問題がある。

図７（ａ）〜（ｃ）はこの現象を説明する図である。図７（ａ）はサブタンク２０２内のインク吸収体２０８が含浸するインク２１３が記録ヘッド部２０１でのインク吐出に伴って消費され、界面２１４が比較的下がったタイミングでメインタンクからインク供給が開始された状態を示している。すなわち、記録ヘッドにおけるインク吐出に伴い、インクと大気の界面２１４が下降するが、消費量の計測誤差、インクの蒸発、ユーザーの誤操作などが原因で、設定のインク充填タイミングより遅く、界面がより下がった状態でインク供給が開始されることがある。このとき、同図に示すように、メインタンクから供給されるインクはチユーブ２０４の連結部より上方に移動し、界面２１４が下がってフィルター２０７近傍にあるインクとは十分に連結せず、個々のインク部分を形成する。図７（ｂ）は、この状態からさらにメインタンクからのインク供給を行い気液分離膜２０９の全体にインクが到達した状態を示している。同図に示すように、個々のインク部分を形成したままチューブ２０４の連結部から供給される方のインク部分が気液分離膜２０９に到達すると、それ以上のインク供給が停止する。その結果、インク吸収体２０８にはインク２１３を含まない部分が多く残るとともに、フィルター２０７に接するインク部分とチューブ２０４の連結部から気液分離膜２０９に至るインク部分とが個々に形成され、これによって、２つのインク部分が小さな断面積部分２１５（図７（ｂ））で接したり、あるいは、図には示さないが離れて形成されたりする。図７（ｃ）は、メインインクタンクからこのような状態のインク供給がなされた後、記録ヘッド部２０１でインク吐出が行われて吸収体２０８のインクが消費される状態を示す図である。この記録ヘッド部２０１に対するインク供給において、上述のように、２つのインク部分が小さな断面積で接したり、あるいは、離れて形成されたりする状態で記録ヘッドへのインク供給が行われると、最終的にインク供給にかかるインクが途切れ、記録ヘッド部２０１で吐出不良を生じる。以上の現象は、特に、インク吸収体の体積が大きかったり、記録ヘッドにインクを供給する部分のフィルターの面積が大きかったりすると発生しやすくなる。このため、記録ヘッドの高速化や消費量の増大、大型化に対応できないという問題も派生する。

本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、メインタンクからサブタンクを介して記録ヘッドにインクを供給するが構成において、メインタンクからサブタンクへのインク供給に起因した、サブタンクから記録ヘッドへのインク供給不良の発生を防止すること可能なインクジェット記録装置を提供することにある。

そのために本発明では、記録ヘッド用い、該記録ヘッドを走査しつつ当該記録ヘッドから記録媒体にインクを吐出して記録を行うインクジェット記録装置において、前記記録ヘッドを搭載して前記走査のための移動を行うためのキャリッジに搭載されたサブタンクであって、負圧発生部材を備え該負圧発生部材にインクを含んで貯留し、該負圧発生部材と前記記録ヘッドの間の流路部材を介して当該貯留したインクを前記記録ヘッドへ供給するサブタンクと、前記キャリッジ以外に設けられたメインタンクであって、前記サブタンクに供給するインクを貯留するメインタンクと、該メインタンクから前記サブタンクへインクを供給するための供給管であって、前記流路部材に連結して当該インク供給を行う供給管と、を具えたことを特徴とする。

以上の構成によれば、メインタンクからサブタンクへインクを供給するための供給管が、サブタンクと記録ヘッドとの間の流路部材に連結してインク供給を行うので、このサブタンクに対するインク供給時にインクは、供給管の連結部から流路を通って負圧発生部材へ移動する。すなわち、サブタンクから記録ヘッドに対するインク供給の際の通路を逆方向に移動する。これにより、負圧発生部材に記録ヘッドへ供給すべきインクが残った状態で、メインタンクからサブタンクへのインク供給が行われても、その供給されるインクによってその通路上の残ったインクが一体にされる。

この結果、その後のサブタンクから記録ヘッドへのインク供給でインクが途切れるなど供給の不連続が生じるなど、供給不良を防止することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
（第一の実施形態）
図１は、本発明の一実施形態にかかるインクジェットプリンタのインク供給系を断面で示す図である。

同図に示すように、本実施形態のインク供給系は、概略、メインタンク１０３、サブタンク１０２およびそれに接続する記録ヘッド部１０１を有して構成され、メインタンク１０３とサブタンク１０２とは、その途中に弁１１０が設けられた供給チューブ１０４によって連結される。また、サブタンク１０２とポンプ１１１とは、減圧チューブ１０５によって連結される。本実施形態のインク供給系は、チューブ１０４が連結する箇所がサブタンク１０２の側壁でなく、記録ヘッド部１０１の流路１０６を形成する壁であることおよびこれに関連してフィルターがさらに設けられること以外、図５および図６（ａ）〜（ｃ）にて上述した従来の構成と実質的に同じである。このため、これらの図に示した要素と同じ要素には、下２桁が同じ番号である符号を付してその詳細な説明を省略する。

図１において、サブタンク１０２の記録ヘッド部１０１との境界に設けられるフィルター１０７より下方の記録ヘッド部１０１の流路１０６は、記録ヘッド部の複数のインク吐出口に対応したそれぞれのインク路に対して共通に連通する流路であり、この流路１０６を介してサブタンク１０２から記録ヘッドの各インク路にインクが供給される。本実施形態では、この流路を形成する壁に設けられた孔に連通するよう供給チューブ１０４が設けられる。流路１０６はサブタンク１０２内部のようにインク吸収体は収納されず、流路を形成する空間にインクが直接貯留されるものである。またフィルター１０７に加え、流路１０６の下方にはフィルター１１２が設けられる。これにより、流路１０６に対してメインタンク１０３からインクが供給されることによる、記録ヘッド部１０１の吐出口側へのごみや気泡の侵入を防ぐことができる。

なお、本実施形態のインクジェットプリンタは、図１に示す構成以外は、公知の構成を備えたものである。すなわち、図１には示されないが、記録ヘッド部１０１およびサブタンク１０２を搭載したキャリッジは同図の紙面に垂直の方向に移動し、これにより、記録ヘッド部の記録用紙等の記録媒体に対する走査を行うものである。この走査の間に記録ヘッド部１０１から図１において下向きにインクが吐出されることにより、記録ヘッド部１０１の下方を搬送される記録媒体に記録を行うことができる。この走査の間あるいはキャリッジが走査以外に移動するとき、供給チューブ１０４と減圧チューブ１０５はキャリッジの移動に連れて移動する。

図２（ａ）〜（ｃ）は、上述したインク供給系における、特にサブタンクにおけるインクの挙動を説明する断面図である。

図２（ａ）に示すように、サブタンク１０２内のインク吸収体１０８が含むインク１１３は記録ヘッド部１０１でのインク吐出に伴って消費され、インクと大気の界面１１４が下降する。そして、同図に示す下降がある程度のインク残量を示す位置になったと想定される時点で、メインタンク１０３とサブタンク１０２とを連結する供給チューブ１０４の弁１１０を明けるとともに、ポンプ１１１を駆動しサブタンク１０２の上部に連結する減圧チューブ１０５を介してサブタンク１０２から気体の吸引を行う。これにより、図２（ｂ）に示すように、インクは記録ヘッド部１０１の流路１０６を形成する壁に連結する供給チューブ１０４から先ず流路１０６に供給され、そのインクは上部のフィルター１０７を介して吸収体１０８に含浸されて、界面１１４は再び上昇する。そして、最終的に、図２（ｃ）に示すように、インク吸収体１０８に含まれるインク１１３は吸収体１０８の多くの部分を占めるとともに、その気液界面１１４が気液分離膜１０９まで到達する。そして、このように気液分離膜１０９全面にインク１１３が到達するとインク供給が終了する。

以上説明したように、本実施形態によれば、メインタンク１０３からサブタンク１０２へインクを供給するとき、先ずサブタンク１０２に接続する記録ヘッド部１０１の流路１０６にインクが供給され、その後、吸収体１０８が接しているフィルター１０７を介して吸収体にインクが供給される。これにより、インク吐出時に吸収体から記録ヘッド部へインクを供給する経路を通って、その逆方向にインクが供給されることになり、図７（ａ）〜（ｃ）にて説明したような、２つのインク部分が生じることがない。その結果、メインタンクからサブタンクへインク供給を行った後の状態は、図２（ｃ）に示すように、フィルター１０７と吸収体１０８に含浸したインクは１つの連続した部分となっているものであり、インクが途切れることによるインク供給不良の発生を防ぐことができる。

（第二の実施形態）
図３は、本発明の第二の実施形態にかかるインク供給系における特にサブタンクと記録ヘッド部の構成を断面で示す図である。同図において、上述した第一の実施形態に関して図１および図２（ａ）〜（ｃ）に示した要素と同様の要素には同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。

同図に示すように、本実施形態の構成が上記の第一の実施形態と異なる点は、記録ヘッド部１０１側に設けられるフィルター１１２が流路１０６の供給チューブ１０４が連結する部分の孔を覆うように設けられる点である。すなわち、図１に示すフィルター１１２は、流路１０６におけるサブタンクから記録ヘッド部に対する供給方向に直交するよう横断して設けられるのに対し、図３に示すフィルター１１２は、このように流路１０６を横断することはない。

以上の第二の実施形態によれば、上述した第１実施形態で説明した同様の効果に加え、吸収体１０８に含まれるインクが記録ヘッド部１０１に供給されるとき、通過するフィルターは１箇所だけであり、２箇所のフィルター１０７、１１２を通過する第１実施形態の構成に比べて、供給時のインク流の圧力損失による供給圧力変動を低く抑えることができる、という効果を得ることができる。

（第三の実施形態）
図４（ａ）および（ｂ）は、本発明の第三の実施形態にかかるインジェットプリンタのインク供給系を示す図である。同図において、上述した第一の実施形態に関して図１および図２（ａ）〜（ｃ）に示した要素と同様の要素には同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。

本実施形態が上述した第一の実施形態と異なる点は、供給チューブ１０４と減圧チューブ１０５それぞれを記録ヘッド部１０１とサブタンク１０２に対して着脱可能とした点と、さらに、サブタンク１０２と記録ヘッド部１０１とを着脱可能とした点である。

図４（ａ）に示すように、供給チューブ１０４はこれを着脱可能とするジョイント部１１５を介して記録ヘッド部１０１の流路１０６に連通する。また、減圧チューブ１０５はこれを着脱可能とするジョイント部１１６を介してサブタンク１０２の上部に連通する。この着脱動作は、図５にて後述するように、いわゆるピットイン方式によるものであり、記録ヘッド部１０１およびサブタンク１０２を搭載したキャリッジの移動に伴って行われる。すなわち、非記録時に２本のチューブを接続しインク供給を行い、記録時には２本のチューブを分離しキャリッジはチューブが接続されていない状態で移動する。

また、サブタンク１０２と記録ヘッド部１０１は、ジョイント部１１７を介して相互に着脱することができる。

以上の本実施形態の構成によれば、上述した第１実施形態と同様の効果に加え、キャリッジにチューブが接続されない状態で走査を行うことができることにより、走査のための空間を小さくでき、また、チューブの反力による走査モーターへの負荷を考慮せずに済む。また、走査時のチューブ内のインクの振動がインク吐出に影響をも排除することができる。さらに、サブタンクと記録ヘッドを分離可能とする構成となっていることにより、記録ヘッドに不具合が起きた場合など、記録ヘッドのみの着脱が可能となり、操作性の向上を実現することができる。

なお、本実施形態のいわゆるピットイン方式のインクジェットプリンタは、図４（ａ）および（ｂ）に示す構成以外は、公知の構成を備えたものである。すなわち、図４（ａ）および（ｂ）には示されないが、記録ヘッド部１０１およびサブタンク１０２を搭載したキャリッジは同図の紙面に垂直の方向に移動し、これにより、記録ヘッド部の記録用紙等の記録媒体に対する走査を行うものである。この走査の間は、上述したようにサブタンク１０２および記録ヘッド部１０１は、それぞれのジョイント部でそれぞれ減圧チューブ１０５および供給チューブ１０４から離れて移動する。また、メインタンク１０３からサブタンク１０２へのインク供給時には、キャリッジがその移動範囲の所定の位置に移動し、その移動動作に伴ってキャリッジが２つのチューブのジョイント部による動作を行い、これによってジョイント相互の接続が行われる。このようなピットイン方式の構成は、例えば、特許文献６に記載されている。

本発明の一実施形態にかかるインクジェットプリンタのインク供給系を断面で示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は、上述したインク供給系における、特にサブタンクにおけるインクの挙動を説明する断面図である。 本発明の第二の実施形態にかかるインク供給系における特にサブタンクと記録ヘッド部の構成を断面で示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の第三の実施形態にかかるインジェットプリンタのインク供給系を示す図である。 サブタンクにインク吸収体を用いた従来構成を示す断面図である。 （ａ）〜（ｃ）はサブタンク２０２におけるインクの挙動を説明する図である。 （ａ）〜（ｃ）は、記録ヘッドに対するインク供給の際にサブタンクからインクが供給されなくなる現象を説明する図である。

符号の説明

１０１ 記録ヘッド部
１０２ サブタンク
１０３ メインタンク
１０４ 供給チューブ
１０５ 減圧チューブ
１０６ 流路
１０７、１１２ フィルター
１０８ 吸収体
１０９ 気液分離膜
１１０ バルブ
１１１ ポンプ
１１３ インク
１１４ 気液界面
１１５ 供給チューブジョイント部
１１６ 減圧チューブジョイント部
１１７ サブタンクジョイント部

Claims (8)

1. 記録ヘッド用い、該記録ヘッドを走査しつつ当該記録ヘッドから記録媒体にインクを吐出して記録を行うインクジェット記録装置において、
   前記記録ヘッドを搭載して前記走査のための移動を行うためのキャリッジに搭載されたサブタンクであって、負圧発生部材を備え該負圧発生部材にインクを含んで貯留し、該負圧発生部材と前記記録ヘッドの間の流路部材を介して当該貯留したインクを前記記録ヘッドへ供給するサブタンクと、
   前記キャリッジ以外に設けられたメインタンクであって、前記サブタンクに供給するインクを貯留するメインタンクと、
   該メインタンクから前記サブタンクへインクを供給するための供給管であって、前記流路部材に連結して当該インク供給を行う供給管と、
   を具えたことを特徴とすることを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記記録ヘッドと前記流路部材との間、および前記流路部材と前記負圧発生部材との間それぞれに設けられたフィルターをさらに具えた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。
3. 前記供給管と前記流路部材との間、および前記流路部材と前記負圧発生部材との間それぞれに設けられたフィルターをさらに具えた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。
4. 前記サブタンクの前記負圧発生部材を含む室から気体を吸引する吸引手段をさらに具え、該吸引手段が気体を吸引することにより、前記メインタンクから前記サブタンクへインクを供給することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
5. 前記記録ヘッドと前記流路部材は一体に形成され、該一体の記録ヘッドおよび流路部材は、前記サブタンクに対して着脱可能に構成されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
6. 前記記録ヘッドと前記供給管は相互に着脱可能であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
7. 前記吸引手段は、減圧菅を備え、前記サブタンクと前記減圧管は相互に着脱可能であることを特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
8. インクジェット記録装置で用いられる記録ヘッドとサブタンクのアセンブリにおいて、
   前記アセンブリは、移動を行うためのキャリッジに搭載され、前記サブタンクは、負圧発生部材を備え該負圧発生部材にインクを含んで貯留し、該負圧発生部材と前記記録ヘッドの間の流路部材を介して当該貯留したインクを前記記録ヘッドへ供給し、
   前記アセンブリの前記流路部は、前記キャリッジ以外に設けられたメインタンクから前記サブタンクへインクを供給するための供給管が連結する連結部を備えたことを特徴とするアセンブリ。
   

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