JP2000229421A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 信頼性が高く、コンパクトなメインタンクを
有するインクジェット記録装置を提供することを目的と
する。 【解決手段】記録ヘッドにインクを供給するメインタン
ク３０には、複数の収納室３２Ａ〜３２Ｃにそれぞれ偏
平薄型のインクバック３４が配設されている。ここに、
接続部２８の中空針４４を挿入することによって図示し
ないチューブ、サブタンクを介して記録ヘッドにインク
を供給する。この際、複数の偏平薄型のインクバック３
４からサブタンクにインク供給する構成とすることによ
って、インク容量が大きくてもメインタンク３０がコン
パクトであり、偏平薄型のインクバック３４からインク
を供給することによって最後までインクを使いきること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット記
録装置に関し、一層詳細には、キャリッジの外部に配置
されたメインタンクからキャリッジ上の記録ヘッドにイ
ンクが供給されるインクジェット記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、インクジェット記録装置で
は、ランニングコストの低減や高速印字を実現するため
に、キャリッジの外部に大容量のインクタンクを設け、
キャリッジ上に配置された記録ヘッドにインクを供給す
る方法が考案されている。この場合、インクタンクに大
容量のインクを貯留する方法としては、可撓性を有する
インクバック内にインクを保持する方法が知られてい
る。

【０００３】このような従来例として、特開昭５６−４
４６６３号公報に、高分子フィルムの偏平薄型容器をプ
リンタユニットの下方に設置する構成が開示されてい
る。

【０００４】また、特開昭５７−１８２６５号公報に、
メインタンクに偏平薄型の可撓性インクバックを採用す
ることで、サブタンク内の空気により生ずる圧力変化を
吸収する構成が開示されている。

【０００５】さらに、特開昭５７−６３２８６号公報に
は、インクタンクを気体透過率の低い可撓性フィルムで
構成し、インクの減少に応じて大気圧によりインクタン
クの内容積を減少させる構成が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、可撓性
を有するインクバックがインクタンクとして採用された
場合には、下記のような不都合があった。

【０００７】すなわち、可撓性の偏平薄型のインクバッ
クにインクを充填し、それをインクタンク筐体ケースに
収納し、インクの供給を行っている。したがって、ケー
スの容積に対して偏平薄型インクバックが占める体積は
小さく、利用できないデッドスペースが増大してしま
う。この結果、インクタンクをコンパクトに構成できな
いという不都合があった。また、偏平薄型インクバック
で大容量のインクを確保する場合には、偏平な側面（以
下、偏平面という）の面積を増大させることになり、偏
平面の面積が非常に大きいインクタンクを使用すること
になり、インクジェット記録装置に収納するには不都合
であった。

【０００８】上記のような不都合を解決すべく、インク
バックを偏平薄型でなく、多角柱形状や側面が折り畳み
可能なインクバックも開示されている。例えば、実開昭
６０−６４８４６号公報に、二枚の本体部材フィルムの
両端縁内側に、折り込み部材の端縁を熱融着すること
で、側面が折り畳み可能なインクバックが開示されてい
る。また、特開平５−２５４１４４号公報に、インクを
十分に充填した状態で多角柱体形状となる可撓性のイン
クバックが開示さていれる。

【０００９】しかしながら、インクバック内部のインク
残量が低下することによってイレギュラーなしわや折り
目が発生し、インクバックが完全に潰れず、インクバッ
ク内部にインクが残留したままになる不都合があった。

【００１０】本発明は、上記不都合を解決すべく成され
たもので、インクを最後まで安定的に供給できると共
に、コンパクトなメインタンクを有するインクジェット
記録装置の提供を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、副走査方向に搬送される記録媒体に対して
主走査方向に走査されるキャリッジ上に配置され、前記
記録媒体に対してインクを吐出する記録ヘッドと、前記
キャリッジ上に配置され、前記記録ヘッドに対してイン
クを供給するサブタンクと、前記キャリッジの外部に配
置され、チューブを介して前記サブタンクにインクを供
給するメインタンクと、前記メインタンクに配設された
一色あたり複数の偏平薄型のインクバックと、前記イン
クバックと前記チューブを接続させる接続部材と、前記
複数のインクバックを相互に連通させる共通流路と、を
備えることを特徴とする。

【００１２】このように構成することにより、複数のイ
ンクバックからサブタンクに一色のインクを供給する。
この際、偏平薄型のインクバックを採用しているため、
ほぼ残量ゼロになるまでインクを安定して供給すること
ができる。

【００１３】また、大容量のインクを供給するのに、筐
体であるメインタンクの中に複数の偏平なインクバック
を設置することにより、メインタンク内のデッドスペー
スを減少させることができる。特に、複数のインクバッ
クの偏平面を相互に略平行に配置してメインタンク内に
収納させることにより、メインタンクをコンパクトにし
つつ、大容量のインクを記録ヘッドに供給可能とするこ
とができる。

【００１４】さらに、メインタンクのインク容量を増大
させる場合にも、インクバックの偏平面の面積を増大さ
せることなく、メインタンクに配設するインクバック数
の増加によって対応できる。しかも、共通流路によって
インクバック同士が連通しているため、インクバック間
で圧力に差分を生じた場合にも共通流路によって圧力が
均等化される。したがって、複数のインクバックのイン
ク残量がほぼ同じになる。

【００１５】なお、共通流路をメインタンクに設けるこ
とによって、接続部材が共通流路の１ヶ所に接続すれば
良くなり、構成が簡単になる。また、共通流路を接続部
材側に設けることもできる。

【００１６】また、接続部材の流路に開閉弁を設けるこ
とによって、メインタンクあるいはインクバックの交換
時にインクが漏れないようにすることができる。特に、
共通流路に開閉弁を設けることによって、各インクバッ
ク毎に共通流路からインクが漏れないように、また空気
が進入しないようにすることができる。すなわち、メイ
ンタンクに配設されるインクバックの個数を増減させる
ことができる。

【００１７】さらに、インクバックに空気を封入してお
くことによって、インク残量がほぼゼロになったときに
空気が接続部材およびチューブの流路を通過する。ここ
で、空気検出手段によって空気を検出することによって
インク残量がほぼゼロであることを検出することもでき
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の第
１実施形態に係るインクジェット記録装置について詳細
に説明する。

【００１９】図２に示すように、インクジェット記録装
置１０には、搬送ローラ１２によって搬送される用紙１
４の上部に、用紙１４の搬送方向（副走査方向、矢印Ａ
方向）と交差する主走査方向（矢印Ｂ方向）に移動可能
とされたキャリッジ１６が配置されている。キャリッジ
１６は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各イ
ンクを用紙１４に向かって吐出する記録ヘッド１８と、
記録ヘッド１８に各インクを供給するサブタンク２０と
から構成されている。キャリッジ１６は、図示しない駆
動機構によって主走査方向に往復移動可能に配置されて
いる。また、本実施形態では、シリコンウエハを異方性
エッチングすることによって記録ヘッド１８のノズルが
作成されており、６００ｄｐｉの解像度を有している。

【００２０】各色のインクに対応して設けられたサブタ
ンク２０は、図３に示すように、チューブ２６、接続部
材２８を介してキャリッジ１６の外部に配設されたメイ
ンタンク３０にそれぞれ接続されている。すなわち、イ
ンクが各メインタンク３０からチューブ２６を介してそ
れぞれのサブタンク２０に供給されるように形成されて
いる。

【００２１】メインタンク３０には、複数（本実施形態
では３）のインクバック３４が収納可能とされている。

【００２２】インクバック３４は、図４に示すように、
２枚の多層フィルム３６の周縁部を張り合わせることに
よって形成された偏平薄型の袋である。この多層フィル
ム３６で構成されるインクバック３４内にインクを充填
している。多層フィルム３６は、インクと接する内層が
ポリエチレンフィルム、中間層がアルミニウム、外層が
ナイロンフィルムから構成されている。ポリエチレンフ
ィルムを使用することにより、インクバック３４の耐イ
ンク性を確保し、アルミニウム層で透湿度および気体透
過性をほとんどゼロに抑制することが可能となり、ナイ
ロンフィルムでインクバック３４の強度を確保してい
る。

【００２３】なお、インクバック３４は、長方形の２枚
の多層フィルム３６を張り合わせて形成されたため、イ
ンク残量が少なくなった際にもインクバック３４の偏平
面３４Ａに皺が形成されにくく、２枚の多層フィルム３
６が密着するまでスムーズに変形する。この結果、イン
クバック３４内にインクがほとんど残存することは無
い。

【００２４】ただし、インクバック３４は偏平薄型の袋
であるため２枚の多層フィルム３６間の距離がインクバ
ック３４の厚さとなるが、この値を大きくすることは困
難である。これは、以下に述べる理由による。

【００２５】すなわち、インクバック３４の容積は２枚
の多層フィルム３６の面積およびフィルム硬さで決定さ
れるが、フィルム硬さは強度や透湿度および気体透過性
を抑制する観点からある程度以上、柔軟にすることはで
きない。したがって、インクバック３４の厚さを増大さ
せると多層フィルム３６が変形し難くなるために、イン
クバック３４の厚さをある程度以下に抑制せざる得な
い。

【００２６】また、２枚の多層フィルム３６の四辺が接
着されているために、この部分ではインクバック３４の
厚さがゼロになり、同面積で同厚さの直方体と比較して
も、容積が小さくなってしまう。

【００２７】そこで、図１に示すように、メインタンク
３０に形成された複数の収納室３２Ａ〜３２Ｃにインク
バック３４を縦置きで配置した。このように配置するこ
とにより、インクバック３４の偏平面３４Ａを拡大する
ことなく容量の大きいメインタンク３０を構成すること
ができる。また、インクバック３４同士が、それぞれの
偏平面３４Ａを相互に平行になるように配置したため、
メインタンク３０におけるデッドスペースが小さくな
り、コンパクトになる。

【００２８】また、インクバック３４の一端には、イン
クバック３４を液密とするゴムからなる封止弾性部材３
８が設けられている。このインクバック３４は、各収納
室３２Ａ〜３２Ｃに縦置きに配置されることによって、
各収納室３２Ａ〜３２Ｃの一端から封止弾性部材３８が
外部に突出する。

【００２９】接続部材２８は、図１に示すように、チュ
ーブ２６が接続される接続管４０と、接続管４０に連続
して複数（本実施形態では３）に分岐した分岐管（共通
流路）４２と、分岐管４２の先端にそれぞれ形成された
中空針４４とから構成される。

【００３０】したがって、接続部材２８の中空針４４を
インクバック３４の封止弾性部材３８に差し込むことに
より、中空針４４の開口部４６がインクバック３４の内
部に挿入され、インクバック３４から接続部材２８、チ
ューブ２６を介してサブタンク２０にインクの供給を行
う（図５参照）。

【００３１】図３において、メインタンク３０は、記録
ヘッド１８のノズル面よりも下方に設置されている。好
適には、４０ｍｍ〜１５０ｍｍ程度下方に設置される。
これは、可撓性のインクバック３４を採用したことによ
って、ほぼインクバック内で形成されるインク仮想液面
と、記録ヘッド１８のノズル面との高低差分だけインク
水頭圧力が記録ヘッド１８に作用するためである。本実
施形態では、インクバック３４の最上部で４３ｍｍ、最
下部で１２７ｍｍとなっている。

【００３２】例えば、インク比重が１でインクバック３
４が潰れる時の反力がほぼゼロのケースでは、記録ヘッ
ド１８に供給されるインクの静圧は、−４３〜−１２７
（×９．８Ｐａ）の範囲に制御される。

【００３３】また、サブタンク２０内には空気が封入さ
れているが、この空気の量はある範囲内に制御する必要
がある。これは、空気の量が少なすぎると、記録ヘッド
１８のスキャンに伴ってチューブ２６内に発生する圧力
変動を緩和させるダンパ性能が低下してしまうからであ
る。また、空気量が多すぎると、サブタンク２０内のイ
ンクがほとんど無くなってしまうからである。例えば、
記録ヘッド１８のスキャンによって記録ヘッド１８内の
フィルタ上面にインクが無い状態でインクの吐出を行う
と、空気が泡となってフィルタ上面からフィルタ下面に
透過しようとして、バブルポイント圧力と呼ばれる差圧
がフィルタの両面で発生する。フィルタの濾過径が小さ
いために差圧が非常に大きくなり、実質的に空気がフィ
ルタを透過することはできない。この結果、ノズルオリ
フィスから空気が記録ヘッド１８内部に吸い込まれ、印
字が大きく乱れ、全抜けと呼ばれる印字不可能状態にな
ってしまう。

【００３４】本実施形態では、フィルタはステンレスの
メッシュフィルタである畳綾織５μｍを使用しており、
インクで発生するバブルポイント圧力は１５ｋＰａ程度
である。

【００３５】なお、本実施形態のサブタンク２０は、厚
さ１．５ｍｍのポリプロピレン樹脂によって構成されて
おり、容積が９ｍｌ、表面積が４０ｃｍ²である。この
サブタンク２０に、ダンパ性能を満たすために封入され
る最小の空気量は３ｍｌである。これより少ない空気量
になると、メインタンク３０交換後の使用開始時に４３
（×９．８Ｐａ）の負圧で記録ヘッド１８にインクが供
給されるが、キャリッジ１６の移動や記録ヘッド１８か
らのインク吐出によって４３（×９．８Ｐａ）を上回る
圧力変動が生じてしまうことがある。したがって、最悪
の場合には記録ヘッド１８に正圧が作用してフェースフ
ラッドが発生してしまう。

【００３６】この対策として、メインタンク３０を記録
ヘッド１８よりもさらに下方に設置すれば良いという考
え方もできるが、そうするとインク残量が少なくなった
場合にインクの負圧が高まってしまう。さらに、逆方向
にスキャンする際に、圧力変動によって記録ヘッド１８
に作用する負圧が巨大になると、ノズルオリフィスから
空気を引き込む全抜けを生じる。

【００３７】本実施形態に係る記録ヘッド１８のスキャ
ン加速度は２Ｇ（１９．６ｍ／ｓ²）程度であり、イン
ク粘度は２ｍＰａ・ｓ程度、また、チューブ２６は内径
１．８ｍｍ、長さ１５０ｃｍの２層樹脂チューブを用い
ている。内層はポリエチレン、外層はナイロンの樹脂チ
ューブを用いており、２種類の樹脂を使用することで透
湿性および気体透過性の双方を非常に小さい値に抑制す
ることが可能となっている。

【００３８】このように、本実施形態においてはダンパ
性能を満たす適度な範囲にサブタンク２０の空気量をコ
ントロールしている。

【００３９】このように構成されたインクジェット記録
装置１０では、用紙１４が矢印Ａ方向（副走査方向）に
搬送されるに従って、キャリッジ１６が図示しない駆動
手段によって主走査方向に往復運動し、記録ヘッド１８
から用紙１４に向かって各インクが吐出されることによ
って、用紙１４に画像が形成される。記録ヘッド１８の
ノズルオリフィスに発生する毛細管力によってインクバ
ック３４から接続部材２８、チューブ２６を介してサブ
タンク２０にインクが供給される。インクの消費に伴っ
てインクバック３４の偏平面３４Ａが潰れていく。イン
クバック３４のように偏平薄型の袋では潰れる方向に対
する反力が小さいため、余計な負圧が発生しない。した
がって、最後までインクバック３４からサブタンク２０
にインクを安定的に供給することができる。なお、記録
ヘッド１８に対するインク供給負圧は、インクバック内
の仮想液面と記録ヘッド１８との高低差が発生させるイ
ンク水頭圧力となる。

【００４０】また、分岐管４２によって各インクバック
３４が連通しているため、各インクバック３４には圧力
が等しく作用し、各インクバック３４の残量がほぼ等し
い量に保たれる。

【００４１】インクバック３４内の残量がほぼゼロとな
ると、インクバック３４の偏平面３４Ａ同士がくっつい
た状態となり、記録ヘッド１８に作用する負圧が増大す
る。この結果、記録ヘッド１８ではヘッドオリフィスか
ら空気が内部に進入し、印字不可能となる。

【００４２】もちろん、何らかの機構によってインクの
残量検知を行う構成を採用することは可能である。

【００４３】例えば、インクバック３４に空気を封入し
ておき、残量検知センサから流路の壁面に光を照射し、
その反射光によって該空気を検知する方式を採用するこ
とができる。すなわち、メインタンク３０内のインク残
量が少なくなった際に、インクバック３４内に封入され
ている空気が接続部材２８の接続管４０の流路内に排出
されるのを、残量検知センサが検知することによって、
インク残量がゼロになったことを検知する。なお、メイ
ンタンク３０のインク残量検知は、流路内の圧力低下を
モニタする方式や、インクバック３４の潰れを検知する
方式であっても構わない。

【００４４】なお、接続部材２８には、図６に示すよう
に、接続管４０に電磁弁からなるメインバルブ５０、分
岐管４２に電磁弁からなるサブバルブ５２Ａ、５２Ｂを
それぞれ設けることもできる。

【００４５】このように接続部材２８を構成することに
よって、メインタンク３０を交換する際にはメインバル
ブ５０を閉じることによって、接続部材２８からインク
が漏れることを防止できる。また、分岐管４２にサブバ
ルブ５２Ａ、５２Ｂを設けたことによって、例えば、収
納室３２Ａにインクバック３４を配置しない場合にもサ
ブバルブ５２Ａを閉じることによって対応可能となる。
したがって、メインタンク３０に１〜３個のインクバッ
ク３４を適宜配置することができる。

【００４６】本実施形態では、メインバルブ５０、サブ
バルブ５２に電磁弁を使用しているが、他のダイヤフラ
ム閉塞型の弁やチューブ閉塞型の弁等、気密が実現で
き、耐インク性の部材で構成できる弁であれば、どんな
弁でも構わない。

【００４７】次に、本発明の第２実施形態に係るインク
ジェット記録装置について説明する。第１実施形態と同
様の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説
明を省略する。なお、接続部材２８およびメインタンク
３０の部分のみが第１実施形態と異なるので、図７を参
照して説明する。

【００４８】メインタンク３０は、３本に分岐する共通
流路５４が耐インク性を有するポリエチレン樹脂によっ
て形成されており、共通流路５４の各先端にはインクバ
ック３４の内層であるポリエチレンフィルムと融着され
て、接合されている。これによって、インクバック３４
と共通流路５４が連通している。また、共通流路５４の
他端には、ゴムなどから形成された封止弾性部材５８が
共通流路５４を液密に封止している。

【００４９】一方、接続部材２８は、１本の中空針４４
を先端に有する接続管４０から形成されている。

【００５０】接続部材２８の中空針４４をメインタンク
３０の封止弾性部材５８に差し込むことによって、中空
針４４の開口部４６が共通流路５４に進入し、インクバ
ック３４からサブタンク２０にインク供給可能とされ
る。このように、メインタンク３０と接続部材２８の接
続部分が１箇所で済むため、構成が簡単になるという効
果がある。

【００５１】なお、本実施形態に係るインクジェット記
録装置では、収納室３２Ａ〜３２Ｃを３室したが、複数
であればいくつでも良い。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、大
容量のインクを最後まで安定的に供給すると共に、メイ
ンタンクをコンパクトに形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施形態に係るメインタンクお
よび接続部材を概略説明する平面図である。

【図２】 本発明の一実施形態に係るインクジェット記
録装置の記録ヘッド周辺を示す斜視図である。

【図３】 本発明の一実施形態に係るインク供給路を示
す概略説明図である。

【図４】 本発明の第１実施形態に係るインクバックの
斜視図である。

【図５】 本発明の第１実施形態に係るメインタンクと
接続部材の接続状態を概略説明する平面図である。

【図６】 本発明の第１実施形態の他の例に係るメイン
タンクおよび接続部材を概略説明する平面図である。

【図７】 本発明の第２実施形態に係るメインタンクお
よび接続部材を概略説明する平面図である。

【符号の説明】

１０ インクジェット記録装置 １６ キャリッジ １８ 記録ヘッド ２８ 接続部材 ３０ メインタンク ３４ インクバック ４２ 分岐管（共通流路） ５４ 共通流路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 淳一 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ックス株式会社海老名事業所内 Ｆターム(参考） 2C056 EA23 EA26 KB04 KB08 KB19 KB37 KC02 KC05 KC13

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 副走査方向に搬送される記録媒体に対し
   て主走査方向に走査されるキャリッジ上に配置され、前
   記記録媒体に対してインクを吐出する記録ヘッドと、 前記キャリッジ上に配置され、前記記録ヘッドに対して
   インクを供給するサブタンクと、 前記キャリッジの外部に配置され、チューブを介して前
   記サブタンクにインクを供給するメインタンクと、 前記メインタンクに配設された一色あたり複数の偏平薄
   型のインクバックと、 前記インクバックと前記チューブを接続させる接続部材
   と、 前記複数のインクバックを相互に連通させる共通流路
   と、を備えることを特徴とするインクジェット記録装
   置。
2. 【請求項２】 前記複数のインクバックは、偏平面を相
   互に略平行にしてメインタンクに配設されていることを
   特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置。
3. 【請求項３】 前記共通流路はメインタンクに設けられ
   ており、接続部材と１ヶ所で接続されることを特徴とす
   る請求項１または２記載のインクジェット記録装置。
4. 【請求項４】 前記共通流路は前記接続部材に設けられ
   ており、インクバックと複数箇所で接続されることを特
   徴とする請求項１または２記載のインクジェット記録装
   置。
5. 【請求項５】 前記接続部材に開閉弁を設けたことを特
   徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載のインクジェ
   ット記録装置。
6. 【請求項６】 前記開閉弁を共通流路に設けたことを特
   徴とする請求項５記載のインクジェット記録装置。
7. 【請求項７】 前記インクバック内に空気を予め封入し
   ておくと共に、接続部材からチューブまでの流路に空気
   検出手段を設け、インクバックの交換時期を検出するこ
   とを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載のイン
   クジェット記録装置。