JP2007076016A

JP2007076016A - インク供給容器と記録装置及びインク供給方法

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Publication number: JP2007076016A
Application number: JP2005263241A
Authority: JP
Inventors: Juichi Furukawa; 寿一古川; Toshitaka Osanai; 敏隆小山内
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2005-09-12
Filing date: 2005-09-12
Publication date: 2007-03-29
Anticipated expiration: 2025-09-12
Also published as: US20070058009A1; JP4874605B2; US7699450B2

Abstract

【課題】加圧回復方式により回復動作のたびに発生する廃インク量を低減してインクを有効に利用することができるインク供給容器を得る。
【解決手段】記録ヘッド３のノズルを洗浄・回復するためにインク容器７の内部圧力を正圧にするときは、インク容器７の可撓性部材１２が膨張することを容積規制手段８で抑制し、記録ヘッド３で印字するためにインク容器７の内部圧力を負圧にするときは、容積規制手段８でインク容器７の可撓性部材１２が膨張することを抑制しないようにしてインク容器７の内部圧力を正圧にしたときの容積を印字に最適な負圧にしたときの容積とほぼ同じ容積に保持し、加圧回復方式で洗浄・回復したときにインク容器７から僅かなインクを排出するだけでインク容器７の内部圧力を印字に最適な負圧にする。
【選択図】図２

Description

この発明は、記録媒体に吐出して文字や画像を記録するインクを貯蔵するインク供給容器とそれを使用した記録装置及びインク供給方法、特にインク供給容器内のインクを加圧して、記録ヘッドのノズルから放出してノズルの洗浄・回復を行う加圧回復方式における洗浄・回復を行った後の廃インク量の削減に関するものである。

インクジェット記録装置は、記録ヘッドと、駆動モータとプーリー及び駆動ベルト等を有する駆動伝達機構により回転する搬送ベルト及び給紙トレイを有し、給紙トレイに収納された記録媒体を搬送ベルトで搬送しながら、搬送している記録媒体に記録ヘッドからインクを吐出して文字や画像を記録する。このインクジェット記録装置は一般的なプリント装置のほかに複写機やファクシミリ装置等に広く使用されている。また、近年ではこの方式を使用してインク以外の溶液などを吐出して産業用プリント基板などの精密加工を有する部品を作成する方法としても注目されている。

近年、インクジェット記録装置の記録速度が高速化して、短時間で大量の記録ができるようになっている。このためインクの消費量が増大している。このため大容量のインクタンクを記録ヘッドとは別の位置に固定し、この大容量のインクタンクに貯蔵したインクをポンプ等の送液装置を用いて記録ヘッドの近傍に設けたサブタンクに補給して、大量の記録に適用できるようにしている。

このインクジェット記録装置の記録ヘッドの回復方法として、特許文献１に示すように、記録ヘッドのノズル面を吸引ポンプ等に連通したキャップで覆い、吸引ポンプ等によりキャップ内部を減圧してノズルからインクを吸い出して行う吸引回復方式と、特許文献２や特許文献３に示すように、記録ヘッド内のインクをインク供給路から加圧ポンプ等で加圧してノズルから吐出させる加圧回復方式がある。吸引回復方式では、記録ヘッドが大きいほど、キャップでより大きな面を覆わなければならないため、キャップでノズル面を密封することは困難である。また、記録ヘッドが大きいほど、より大きな減圧を行ってインクを吸引する必要がある。したがって吸引回復方式を長尺の記録ヘッドを搭載したインクジェット記録装置で採用することは好ましくない。一方、加圧回復方式では、記録ヘッドが大きくなっても、記録ヘッドのノズル面を覆うキャップは保湿性が要求されるが、過度な密封性は必要ないため構成がより簡単で済む。したがって長尺の記録ヘッドを搭載したインクジェット記録装置では加圧回復方式を採用することがより好ましい。

また、インクジェット記録装置で印字を行う際、記録ヘッドはノズルからインクを溢れ出させないように、メニスカスを安定して張り続けられるよう、記録ヘッドの内部圧力を負圧にした状態でインクを記録ヘッドに供給する必要がある。このため加圧回復方式を採用した場合、回復動作を行うたびに、加圧手段により記録ヘッドの内部圧力を負圧から正圧にしてノズルからインクを吐出させた後に再び印字を可能にするため、記録ヘッドの内部圧力を正圧から印字を行う上で最適な負圧に戻す必要がある。ここで正圧とはインク流路の内部圧力が大気圧よりも高い圧力になっている状態をいい、負圧は逆に内部圧力が大気圧よりも低い圧力になっている状態をいう。

この記録ヘッドの内部圧力を負圧にする方法として、大容量のインクタンクの位置を可変して水頭差を利用する方法と、サブタンクの容積の変動を利用する方法がある。サブタンクの容積の変動を利用する方法は、インクタンクの位置を選ばないため安定した印字を行うことができるとともに装置のレイアウト設計が制限されない点において優れている。このサブタンクの容積の変動を利用して記録ヘッドの内部圧力を負圧にする場合、サブタンクも回復動作のたびに内部圧力が負圧から正圧になり、再び印字を行えるようにサブタンクと記録ヘッドの内部圧力を最適な負圧に戻す必要がある。

特許文献２に示されたインクジェット記録装置は、図１２に示すように、内容積が可変できるサブタンク５１と、サブタンク５１の膨張を規制する伸縮自在なストッパー５３を容器５３内に収納し、容器５３内をポンプ５４で減圧しながらサブタンク５１内にインクタンク５０からインクを充満させながら膨張させ、膨張したサブタンク５１をストッパー５３に突き当てた状態で回復処理を行うためにサブタンク５１の内部圧力を上げてサブタンク５１内のインクを記録ヘッド５５のノズルから吐出させた後にサブタンク５１の内容積を小さくしてストッパー５３から離れた状態にしてサブタンク５１の内部圧力を負圧にしている。

特許文献３に示されたインクジェット記録装置も、内容積が可変できるサブタンクを有し、回復処理を行うときに、サブタンクにインクを加圧供給して一定加圧状態にしてサブタンク内のインクをノズルから吐出させ、一定時間加圧した後にインクの供給を停止してサブタンク内のインクの一部を外部に排出させてサブタンクの内容積を小さくしてサブタンクの内部圧力を負圧にしている。
特許第３５８１６７５号公報特開平２００２−３７０３７４号公報特開平２００１−１６２８３４号公報

前記のように、加圧回復方式を採用した場合、回復動作のたびにサブタンクと記録ヘッドの内部圧力を負圧から正圧にし、再び印字に最適な負圧にするためサブタンクの容積の変動を利用していると、サブタンクの内部圧力が最大の状態におけるサブタンクの容積と印字に最適な負圧になったときのサブタンクの容積との差に相当した体積のインクが強制的に排出される。このため回復動作のたびに発生する廃インク量が多くなり、特に長尺の記録ヘッドを搭載した場合の廃インク量が多くなり、インクを有効に利用することができなくなってしまう。

この発明は、このような短所を改善し、加圧回復方式により回復動作のたびに発生する廃インク量を低減してインクを有効に利用することができるインク供給容器とそれを使用した記録装置及びインク供給方法を提供することを目的とするものである。

この発明のインク供給容器は、インク貯蔵容器から補給されたインクを貯蔵してノズルを有する記録ヘッドに供給し、記録ヘッドで印字するときは内部圧力を負圧にし、記録ヘッドのノズルを洗浄・回復するときは内部圧力を正圧にしてノズルからインクを放出させるインク供給容器であって、インク容器及び容積規制手段を有し、インク容器は、少なくとも一方の面に可撓性部材を有し、容積規制手段は、インク容器の可撓性部材と対向して設けられ、インク容器の内部圧力を正圧にするときは、インク容器の可撓性部材が膨張することを抑制し、インク容器の内部圧力を負圧にするときは、インク容器の可撓性部材が膨張することを抑制しないことを特徴とする。

前記容積規制手段は、一方の面が前記インク容器の内部圧力を負圧にしたときの可撓性部材の形状に応じて形成された抑制手段と、該抑制手段をインク容器の可撓性部材に対して前進，後退させる移動手段と、該移動手段で抑制手段を可撓性部材に対して前進させたときの停止位置を規制する位置検出手段を有する。

また、前記位置検出手段の位置を可変する位置可変手段を有することが望ましい。

さらに、前記容積規制手段は、インク容器の可撓性部材を覆う圧力室を有し、インク容器の内部圧力を負圧にするとき圧力室を大気圧にし、インク容器の内部圧力を正圧にするとき圧力室内を加圧するようにしても良い。

また、前記圧力室内を加圧するとき、インク容器の内部圧力を正圧にしたときの圧力とほぼ同じ圧力に加圧することが望ましい。

この発明の他のインク供給容器は、インク貯蔵容器から補給されたインクを貯蔵してノズルを有する記録ヘッドに供給し、記録ヘッドで印字するときは内部圧力を負圧にし、記録ヘッドのノズルを洗浄・回復するときは内部圧力を正圧にしてノズルからインクを放出させるインク供給容器であって、インク容器及びインク容積保持手段を有し、インク容器は、少なくとも一方の面に可撓性部材を有し、インク容積保持手段は、インク容器の内部圧力を正圧にするときとインク容器の内部圧力を負圧にするときとでインク容器に補給されたインクの容積を一定に保持することを特徴とする。

前記インク容積保持手段は、インク容器に連通した補助容器を有し、インク容器の内部圧力を負圧にするとき、インク容器内のインクの一部を補助容器に退避させ、インク容器の内部圧力を正圧にするとき、補助容器に退避させたインクをインク容器に送り込むようにしても良い。

また、前記インク容積保持手段は、インク容器の可撓性部材を有する領域より上の部分にインク溜り部と、該インク溜り部に連通し、インクに溶けない流体を一部に収容した補助容器を有し、インク容器の内部圧力を正圧にするとき、補助容器内の流体をインク容器のインク溜り部に送り込み、インク容器の内部圧力を負圧にするとき、インク溜り部に送り込んだ流体を補助容器内に回収してインク溜り部を含むインク容器の全領域にインクを充満させても良い。

さらに、前記インク容積保持手段は、インク容器の可撓性部材を有する領域より上の部分にインク溜り部を有し、インク容器の内部圧力を正圧にするとき、インク溜り部に流体を送り込んで加圧し、インク容器の内部圧力を負圧にするとき、インク溜り部に送り込んだ流体を排出してインク溜り部を含むインク容器の全領域にインクを充満しても良い。

この発明の記録装置は、前記いずれかのインク供給容器を有することを特徴とする。

前記記録装置は、抑制手段や圧力室を使用してインク供給容器の内部圧力を正圧にするとき、インク容器の可撓性部材が膨張することを抑制してから、インク容器の内部圧力を正圧にすることが望ましい。

この発明のインク供給方法は、少なくとも一方の面に可撓性部材を有し、内部圧力を負圧と正圧状態に可逆可能であるインク供給容器にインク貯蔵容器から補給されたインクを貯蔵し、ノズルを有する記録ヘッドで印字するときはインク供給容器の内部圧力を負圧にして記録ヘッドにインクを供給し、記録ヘッドのノズルを洗浄・回復するときはインク供給容器の内部圧力を正圧にして記録ヘッドにインクを供給するインク供給方法であって、記録ヘッドのノズルを洗浄・回復するときは、インク容器の可撓性部材が膨張することを抑制して記録ヘッドにインクを供給し、記録ヘッドで印字するときは、インク容器の可撓性部材が膨張することを抑制しないで記録ヘッドにインクを供給することを特徴とする。

この発明の他のインク供給方法は、少なくとも一方の面に可撓性部材を有し、内部圧力を負圧と正圧状態に可逆可能であるインク供給容器にインク貯蔵容器から補給されたインクを貯蔵し、ノズルを有する記録ヘッドで印字するときはインク供給容器の内部圧力を負圧にして記録ヘッドにインクを供給し、記録ヘッドのノズルを洗浄・回復するときはインク供給容器の内部圧力を正圧にして記録ヘッドにインクを供給するインク供給方法であって、記録ヘッドのノズルを洗浄・回復するときと記録ヘッドで印字するときとでインク容器に補給されたインクの容積を一定に保持して記録ヘッドにインクを供給することを特徴とする。

この発明のインク供給容器は、記録ヘッドのノズルを洗浄・回復するためにインク容器の内部圧力を正圧にするときは、インク容器の可撓性部材が膨張することを抑制し、記録ヘッドで印字するためにインク容器の内部圧力を負圧にするときは、インク容器の可撓性部材が膨張することを抑制しないようにしてインク容器の内部圧力を正圧にしたときの容積を印字に最適な負圧にしたときの容積とほぼ同じ容積に保持するから、加圧回復方式で洗浄・回復したときにインク容器から僅かなインクを排出するだけでインク容器の内部圧力を印字に最適な負圧にすることができ、記録ヘッドのノズルを洗浄・回復したときの廃インク量を大幅に低減することができる。

このインク容器の可撓性部材が膨張することを抑制するとき、一方の面が前記インク容器の内部圧力を負圧にしたときの可撓性部材の形状に応じて形成された抑制手段を使用し、この抑制手段の可撓性部材側に対する前進位置を規制することにより、安定して可撓性部材が膨張することを抑制することができる。

この抑制手段が前進して停止する位置を可変することにより、温度等により変動する可撓性部材の位置に応じて抑制手段の前進位置を規制することができ、インク容器の内部圧力を正圧にしたときの容積を印字に最適な負圧にしたときの容積とほぼ同じ容積に保持することができる。

また、インク容器の可撓性部材が膨張することを抑制するとき、インク容器の可撓性部材を覆い、インク容器の内部圧力を負圧にするときに大気圧にした圧力室の内部圧力を加圧加圧することにより、可撓性部材が膨張することを簡単な構造で抑制することができる。ようにしても良い。この圧力室内を加圧するとき、インク容器の内部圧力を正圧にしたときの圧力とほぼ同じ圧力に加圧することにより、インク容器の内部圧力を正圧にするときの急激な圧力増加の影響を緩和して記録ヘッド等が故障することを防ぐことができる。

また、インク容器の内部圧力を正圧にするときとインク容器の内部圧力を負圧にするときとでインク容器に補給されたインクの容積を一定に保持することにより、加圧回復方式で洗浄・回復したときにインク容器から僅かなインクを排出するだけでインク容器の内部圧力を印字に最適な負圧にすることができ、記録ヘッドのノズルを洗浄・回復したときの廃インク量を大幅に低減することができる。

さらに、この発明のインク供給容器を使用した記録装置は、記録ヘッドのノズルを洗浄・回復したときの廃インク量を大幅に低減することにより、インクの消費量を低減してインクを有効に利用することができる。

また、抑制手段や圧力室を使用してインク供給容器の内部圧力を正圧にするとき、インク容器の可撓性部材が膨張することを抑制してから、インク容器の内部圧力を正圧にすることにより、インク容器の内部圧力を正圧にするときに、力の反作用の影響を受けず、圧力の抵抗が小さくて済み、少ない力で容易にインク容器の容積変化の制限を行うことができるとともに急激なインク容器内部と記録ヘッドの圧力変動やインク供給路におけるインクの逆流を防ぐことができる。

図１は、この発明のインクジェット記録装置の構成図である。図に示すように、インクジェット記録装置１は、シアンＣ，マゼンタＭ、イェローＹ，ブラックＢｋの各色のインクをそれぞれ収納し、大容量のインクタンクにインク供給チューブで連結された４個のサブタンク２と、複数のノズルを有し各サブタンク２からインクが供給される４個の記録ヘッド３と、サブタンク２と記録ヘッド３を搭載したキャリッジ４を有し、ホスト装置から送られた画像データを記録紙に記録するとき、キャリッジ４を主ガイドロッド５と従ガイドロッド６に沿って主走査方向に走査しながら印字部に送られた記録紙に記録ヘッド３のノズルから画像データに応じてインクを噴射して文字や画像を記録し、文字や画像を記録した記録紙を排紙トレイに排出する。

このインクジェット記録装置１のサブタンク２は、図２の断面図に示すように、インク容器７と容積規制手段８及び位置センサ９を有する。インク容器７は、インクを補給する大容量のインクタンク１０にインク供給チューブとバルブ１１を介して接続され、インクタンク１０から補給されたインクを貯蔵し、貯蔵したインクを記録ヘッド３に供給するものであり、インクタンク１０との接続部と反対側には、例えば樹脂フイルムからなる可撓性部材１２が設けられ、内部に可撓性部材１２を押圧する圧縮バネ１３を有する。容積規制手段８は、インク容器７の可撓性部材１２と対向して設けられ、インク容器７内のインクを加圧したときにインクの容積を規制するものであり、表面が凸状に形成されたストッパー１４と、ストッパー１４を前後退させる移動機構部１５を有する。移動機構部１５はストッパー１４の凸状に形成された面と反対側に連結された駆動軸１６と、駆動軸１６の先端部に設けられたラック１７と、ラック１７と噛み合い駆動モータ１８により回転するピニオン１９を有する。位置センサ９は、例えば光学センサからなり、インク容器７の保持部の先端部に、ストッパー１４より一定距離だけ隔てて設けられた受光部２０と移動機構部１５の駆動軸１６に設けられた投光部２１を有する。

このインクジェット記録装置１の制御装置２２は、図３のブロック図に示すように、印字制御部２３と位置制御部２４とデータ入力部２５を有する。印字制御部２３はデータ入力部２５に入力した画像データにより記録ヘッド３とキャリッジ４を駆動するキャリッジ駆動部２６の動作を制御するとともに記録ヘッド３の回復動作を行うとき、位置制御部２４の処理を行わせる。位置制御部２４は記録ヘッド３の回復動作を行うとき、駆動モータ９を駆動制御してサブタンク２の位置センサ９から入力する信号により容積規制手段８のストッパー１４の位置を制御する。

このサブタンク２を有するインクジェット記録装置１で加圧回復方式により記録ヘッド３の回復動作を行い、その後印字に最適な状態に調整するときの動作を説明する。

印字状態にあるとき位置制御部２４はサブタンク２の容積規制手段８に設けられた駆動モータ１８を駆動して、図２（ａ）に示すように、ストッパー１４をあらかじめ定めた初期位置に後退させてインク容器７の可撓性部材１２から離しておく。この状態でインク容器７に貯溜したインクを定量記録ヘッドから吸引方式により排出して、インク容器７の内部圧力を印字に最適な負圧にして印字可能な状態にする。この状態で記録ヘッド３の回復動作を開始すると、位置制御部２４は駆動モータ２４を駆動してストッパー１４を初期位置からインク容器７側に前進させる。ストッパー１４が前進して駆動軸１６に設けた反射部２１が位置センサ９は、例えば光学センサからなり、インク容器７の保持部の先端部に、ストッパー１４より一定距離だけ隔てて設けられた位置センサ９の投光部２１がインク容器７の保持部に設けた受光部２０の位置に達すると位置センサ９から位置制御部２４に前進位置検知信号を送る。位置制御部２４は前進位置検知信号が入力すると駆動モータ１８の駆動を停止し、ストッパー１４の前進を停止してその位置に保持する。このストッパー１４が前進して停止する位置は、ストッパー１４の凸状をした表面が、内部圧力を印字に最適な負圧にしたときのインク容器７の可撓性部材１２と接するか、僅かに離れる位置あるいは可撓性部材１２を僅か押し込む位置になるようにあらかじめ設定してある。

この状態で印字制御部２３はインクタンク１０に接続されたバルブ１１を開にしてインク容器７にインクを加圧充填し、記録ヘッド３のノズルからインクを吐出させる。このインク容器７にインクを加圧充填したとき、インク容器７の可撓性部材１２が膨張することをストッパー１４で抑制しているからインク容器７の容積は印字に最適な負圧にしたときの容積とほぼ同じ容積で保持され、インク容器７の内部圧力を迅速に所定の圧力に高めることができる。また、インク容器７にインクを加圧充填する前に、ストッパー１４でインク容器７の可撓性部材１２が膨張することを抑制しているから、インクを加圧充填開始した後にストッパー１４で可撓性部材１２が膨張することを抑制する場合と異なり、インクを加圧充填開始したときに力の反作用の影響を受けず、圧力の抵抗が小さくて済むため、少ない力で容易にインク容器７の容積変化の制限を行うことができるとともに急激なインク容器７内部と記録ヘッド３の圧力変動やインク供給路におけるインクの逆流を防ぐことができる。

そして記録ヘッド３のノズルからのインク吐出を十分に行いノズルの吐出安定性を回復した後、バルブ１２を閉じ、インク容器７に対するインクの加圧充填を停止する。インク容器７に対するインクの加圧充填が停止されると、位置制御部２４は駆動モータ１８を駆動してストッパー１４を初期位置に戻す。ストッパー１４が初期位置に戻ると、インク容器７に貯溜したインクを記録ヘッドから吸引方式により一定量だけ排出して、インク容器７の内部圧力を印字に最適な負圧にして印字可能な状態にする。このようにインク容器７にインクを加圧充填したときの容積を印字に最適な負圧にしたときの容積とほぼ同じ容積に保持するから、インク容器７から僅かなインクを排出するだけでインク容器７の内部圧力を印字に最適な負圧にすることができ、廃インク量を大幅に低減することができる。その後、記録ヘッド３のノズル面をワイパーで拭き採り、記録ヘッド３の回復動作を終了する。

前記説明ではストッパー１４を駆動モータ１８とピニオン１９及びラック１７を有する移動機構部１５により前後退させる場合について説明したが、図４（ａ），（ｂ）に示すように、例えばエアーシリンダ２８やベローズ２９で移動機構部１５を構成しても良い。

また、前記説明ではストッパー１４の前進位置を規制する位置センサ９をあらかじめ定めた位置に設けた場合について説明したが、図５に示すように、位置可変モータ３０とピニオン３１及びラック３２を有するセンサ位置可変手段３３に位置センサ９の受光部２０を設け、気圧や温度の変化に応じてストッパー１４の前進位置を可変するようにしても良い。このようにストッパー１４の前進位置を可変できるようにすると、気圧や温度等の周囲環境の変化によりインク容器７の内部圧力を印字に最適な負圧に保持しているときのインク容器７の容積が変化しても、その変化に応じてストッパー１４の前進位置を最適な位置に設定することができる。

さらに、前記説明ではインク容器７に樹脂フイルムからなる可撓性部材１２と可撓性部材１２を押圧する圧縮バネ１３を設けた場合について説明したが、図６に示すように、可撓性部材１２を板バネ３４で形成しても良い。

前記説明ではサブタンク２の容積規制手段８にストッパー１４とストッパー１４を前後退させる移動機構部１５を設けてインク容器７の容積の変動を抑制する場合について説明したが、図７に示すように、インク容器７の可撓性部材１２を流体供給ポンプ３５と排出バルブ３６を有する圧力室３７で覆い、圧力室３７内に充填された空気やガスあるいは水や有機溶剤、インクなどの流体の圧力を制御してインク容器７の容積の変動を抑制するようにしても良い。

この圧力室３７で容積規制手段８を構成したサブタンク２ａにおいては、印字状態のときに、圧力室３７のバルブ３６を開にして圧力室３７内を大気圧にした状態でインク容器７の内部圧力を印字に最適な負圧に保持する。そして記録ヘッド３の回復動作を行うとき、バルブ３６を閉じ、流体供給ポンプ３５から加圧室３７に流体を供給して、圧力センサで検出している加圧室３７の内部圧力を、回復動作を行っているときのインク容器７の内部圧力とほぼ同じ圧力に加圧し、インクタンク１０に接続されたバルブ１１を開にしてインク容器７にインクを加圧充填し、記録ヘッド３のノズルからインクを吐出させる。記録ヘッド３のノズルから十分にインクを吐出して、ノズルの吐出安定性を回復した後、バルブ１１を閉じ、インク容器７に対するインクの加圧充填を停止する。このときインク容器７は正圧の状態になっている。そこで圧力室３７のバルブ３６を開にして大気圧にし、記録ヘッド３から吸引方式でインクを排出してインク容器７の内部圧力を印字に最適な負圧にする。その後、記録ヘッド３のノズル面をワイパーで拭き採り記録ヘッドの回復動作を終了する。

このようにして回復動作のときに、加圧室３７の内部圧力でインク容器７の容積を印字に最適な負圧にしたときの容積とほぼ同じ容積で保持するから、インク容器７から僅かなインクを排出するだけでインク容器７の内部圧力を印字に最適な負圧にすることができ、廃インク量を大幅に低減することができる。また、加圧室３７の内部圧力を、回復動作を行っているときのインク容器７の内部圧力とほぼ同じ圧力に加圧してからインク容器７にインクを加圧充填するから、加圧時の急激な圧力増加の影響を緩和して記録ヘッド等の故障を防ぐことができる。

前記説明では、記録ヘッド３の回復動作を行うとき、圧力室３７内を加圧してからインク容器７にインクを加圧充填する場合について説明したが、圧力室３７内の加圧とインク容器７にインクを加圧充填することを同時行っても良い。このように圧力室３７内の加圧とインク容器７にインクを加圧充填することを同時に行うことにより、回復動作のときに、加圧室３７の内部圧力でインク容器７の容積を印字に最適な負圧にしたときの容積と同じ容積で保持することができ、インク容器７から僅かなインクを排出するだけでインク容器７の内部圧力を印字に最適な負圧にすることができ、廃インク量を大幅に低減することができる。

次に、他の容積規制手段８を有するサブタンク２ｂについて説明する。このサブタンク２ｃに有する容積規制手段８は、図８に示すように、インク容器７に連通した補助タンク３８と、補助タンク３８内に設けられたピストン３９と、ピストン３９を移動させる移動機構部１５を有する。そして印字状態のときは、図８（ａ）に示すように、補助タンク３８のピストン３９を後退させてインク容器７内の一部のインクを補助タンク３８に退避させてインク容器７の内部圧力を印字に最適な負圧にする。回復動作を行うときは、インクタンク１０に接続されたバルブ１１を開にしてインク容器７にインクを加圧充填する前又は加圧充填しているときに、図８（ｂ）に示すように、補助タンク３８に退避したインクをインク容器７に送り込む。このように補助タンク３８に退避したインクをインク容器７に送り込むことにより、インク容器７の圧力を調整することができるとともに送り込んだインクを記録ヘッド３のノズルからの吐出に使うことができる。記録ヘッド３のノズルから十分にインクを吐出して、ノズルの吐出安定性を回復した後、バルブ１１を閉じ、インク容器７に対するインクの加圧充填を停止する。その後、補助タンク３８のピストン３９を後退させてインク容器７内の一部のインクを補助タンク３８に退避させてインク容器７の内部圧力を印字に最適な負圧にする。

前記サブタンク２ｂは補助タンク３０にインク容器７内のインクを一部退避させる場合について説明したが、図９に示すように、インク容器７の可撓性部材１２より上の部分にインク溜り部７１を設け、このインク溜り部７１に連通し、内部に移動機構部１５により上昇・下降するピストン３９を有する補助タンク４０を設けても良い。このサブタンク２ｃでは、印字状態のときは、図９（ａ）に示すように、補助タンク４０のピストン３９を後退させた状態でインク容器７内のインク溜り部７１を含む全領域にインクを充填してインク容器７の内部圧力を印字に最適な負圧にする。このとき補助タンク４０のピストン３９とインク容器７との間にはインクに溶けにくい空気等の流体が充填されている。この流体としてインクが水系の場合は特に充填する気体として二酸化炭素やメタン等が望ましい。そして回復動作を行うときは、インクタンク１０に接続されたバルブ１１を開にしてインク容器７にインクを加圧充填する前又は加圧充填しているときに、図９（ｂ）に示すように、補助タンク４０のピストン３９を下降させて補助タンク４０のピストン３９とインク容器７の間にある空気等のインクに溶けにくい流体をインク容器７のインク溜り部７１に送り込む。このように補助タンク４０内の流体をインク容器７のインク溜り部７１に送り込むことにより、インク容器７の圧力を調整することができる。このインク溜り部７１に空気等のインクに溶けにくい流体を供給するとき、サブタンク２ｃにごみ当を除去するフィルタを有する場合、フィルタはインク溜り部７１に供給された空気等が超えない位置に設けておくことが望ましい。この加圧充填により記録ヘッド３のノズルから十分にインクを吐出して、ノズルの吐出安定性を回復した後、バルブ１１を閉じ、インク容器７に対するインクの加圧充填を停止する。その後、補助タンク４０のピストン４０を後退させてインク容器７のインク溜り部７１に送り込んだ流体を補助タンク４０に回収してインク容器７の内部圧力を印字に最適な負圧にする。

このように回復動作を行うときに、インク容器７内のインク体積を印字に最適な負圧にしたときのインク体積と同じにするから、インク容器７から僅かなインクを排出するだけでインク容器７の内部圧力を印字に最適な負圧にすることができ、廃インク量を大幅に低減することができる。

前記サブタンク２ｃは補助タンク４０内の流体を使用して回復動作を行うときに、インク容器７内のインク体積を印字に最適な負圧にしたときのインク体積と同じにする場合について説明したが、図１０に示すように、インク容器７のインク溜り部７１の上部に流体供給ポンプ３５と排出バルブ３６を設け、外部のインクに溶けにくい空気等の流体を使用しても良い。このサブタンク２ｄは、印字状態のとき、図１０（ａ）に示すように、排出バルブ３６を閉じた状態でインク容器７内のインク溜り部７１を含む全領域にインクを充填してインク容器７の内部圧力を印字に最適な負圧にする。回復動作を行うときは、インクタンク１０に接続されたバルブ１１を開にしてインク容器７にインクを加圧充填する前又は加圧充填しているときに、流体供給ポンプ３５からインク容器７のインク溜り部７１に空気等の流体を送り込み、インク溜り部７１を、回復動作を行っているときのインク容器７の内部圧力とほぼ同じ圧力に加圧する。このように流体をインク容器７のインク溜り部７１に送り込むことにより、インク容器７の圧力を調整することができる。この加圧充填により記録ヘッド３のノズルから十分にインクを吐出して、ノズルの吐出安定性を回復した後、バルブ１１を閉じ、インク容器７に対するインクの加圧充填を停止する。その後、排出バルブ３６を開にしてインク容器７のインク溜り部７１に送り込んだ流体を排出し、インク容器７の内部圧力を印字に最適な負圧にする。

この記録ヘッド３の回復動作のときにノズルから吐出した廃インクを廃棄せずにインク回収経路によりインクタンク１０に回収すると、インクをより有効に利用することができる。

また、前記説明ではシリアルスキャン方式のインクジェット記録装置１について説明したが、図１１に示すように、記録紙の記録幅に対応したフルラインの記録ヘッド３ａを搭載し、給紙トレイ４１から搬送ベルト４２で搬送された記録紙に記録して排紙トレイ４３に排出するラインヘッド方式のインクジェット記録装置１ａにも同様に適用することができる。このラインヘッド方式のインクジェット記録装置１ａはシリアルスキャン方式のインクジェット記録装置１と比べてノズル数が多いので回復動作を頻繁に行う必要がある。この回復動作を行うときの廃インク量を低減することにより、インクの消費量を大幅に低減することができる。

さらに、記録ヘッド３の回復動作のときにノズルから吐出した廃インクを廃棄せずにインク回収経路によりインクタンク１０に回収すると、インクをより有効に利用することができる。

また、前記説明ではインクジェット記録装置１について説明したが他の方式の記録装置やインク以外の溶液などを吐出して産業用プリント基板などの精密加工を有する部品を作成する装置にも同様に適用することができる。

この発明のインクジェット記録装置の構成図である。サブタンクの構成図である。インクジェット記録装置の制御装置の構成を示すブロック図である。第２のサブタンクの構成図である。第３のサブタンクの構成図である。第４のサブタンクの構成図である。第５のサブタンクの構成図である。第６のサブタンクの構成図である。第７のサブタンクの構成図である。第８のサブタンクの構成図である。他のインクジェット記録装置の構成図である。従来のサブタンクの構成図である。

符号の説明

１；インクジェット記録装置、２；サブタンク、３；記録ヘッド、４；キャリッジ、
７；インク容器、８；容積規制手段、９；位置センサ、１０；インクタンク、
１１；バルブ、１２；可撓性部材、１３；圧縮バネ、１４；ストッパー、
１５；移動機構部、１６；駆動軸、１８；駆動モータ、２０；受光部、
２１；投光部、２２；制御装置、２３；印字制御部、２４；位置制御部、
２５；データ入力部、２６；キャリッジ駆動部、２８；エアーシリンダ、
２９；ベローズ、３０；位置可変モータ、３３；センサ位置可変手段、
３４；板バネ、３５；流体供給ポンプ、３６；排出バルブ、３７；圧力室、
３８；補助タンク、３９；ピストン、４０；補助タンク、
７１；インク容器のインク溜り部。

Claims

インク貯蔵容器から補給されたインクを貯蔵してノズルを有する記録ヘッドに供給し、記録ヘッドで印字するときは内部圧力を負圧にし、記録ヘッドのノズルを洗浄・回復するときは内部圧力を正圧にしてノズルからインクを放出させるインク供給容器であって、
インク容器及び容積規制手段を有し、
前記インク容器は、少なくとも一方の面に可撓性部材を有し、
前記容積規制手段は、前記インク容器の可撓性部材と対向して設けられ、前記インク容器の内部圧力を正圧にするときは、前記インク容器の可撓性部材が膨張することを抑制し、前記インク容器の内部圧力を負圧にするときは、前記インク容器の可撓性部材が膨張することを抑制しないことを特徴とするインク供給容器。
前記容積規制手段は、一方の面が前記インク容器の内部圧力を負圧にしたときの前記可撓性部材の形状に応じて形成された抑制手段と、該抑制手段を前記インク容器の可撓性部材に対して前進，後退させる移動手段と、該移動手段で前記抑制手段を前記可撓性部材に対して前進させたときの停止位置を規制する位置検出手段を有する請求項１記載のインク供給容器。
前記位置検出手段の位置を可変する位置可変手段を有する請求項２記載のインク供給容器。
前記容積規制手段は、前記インク容器の可撓性部材を覆う圧力室を有し、前記インク容器の内部圧力を負圧にするとき前記圧力室を大気圧にし、前記インク容器の内部圧力を正圧にするとき前記圧力室内を加圧する請求項１記載のインク供給容器。
前記圧力室内の加圧するとき前記インク容器の内部圧力を正圧にしたときの圧力とほぼ同じ圧力に加圧する請求項４記載のインク供給容器。
インク貯蔵容器から補給されたインクを貯蔵してノズルを有する記録ヘッドに供給し、記録ヘッドで印字するときは内部圧力を負圧にし、記録ヘッドのノズルを洗浄・回復するときは内部圧力を正圧にしてノズルからインクを放出させるインク供給容器であって、
インク容器及びインク容積保持手段を有し、
前記インク容器は、少なくとも一方の面に可撓性部材を有し、
前記インク容積保持手段は、前記インク容器の内部圧力を正圧にするときと前記インク容器の内部圧力を負圧にするときとで前記インク容器に補給されたインクの容積を一定に保持することを特徴とするインク供給容器。
前記インク容積保持手段は、前記インク容器に連通した補助容器を有し、前記インク容器の内部圧力を負圧にするとき、前記インク容器内のインクの一部を前記補助容器に退避させ、前記インク容器の内部圧力を正圧にするとき、前記補助容器に退避させたインクを前記インク容器に送り込む請求項６記載のインク供給容器。
前記インク容積保持手段は、前記インク容器の可撓性部材を有する領域より上の部分にインク溜り部と、該インク溜り部に連通し、インクに溶けない流体を一部に収容した補助容器とを有し、前記インク容器の内部圧力を正圧にするとき、前記補助容器内の流体を前記インク容器のインク溜り部に送り込み、前記インク容器の内部圧力を負圧にするとき、前記インク溜り部に送り込んだ流体を前記補助容器内に回収して前記インク溜り部を含む前記インク容器の全領域にインクを充満させる請求項６記載のインク供給容器。
前記インク容積保持手段は、前記インク容器の可撓性部材を有する領域より上の部分にインク溜り部を有し、前記インク容器の内部圧力を正圧にするとき、前記インク溜り部に流体を送り込んで加圧し、前記インク容器の内部圧力を負圧にするとき、前記インク溜り部に送り込んだ流体を排出して前記インク溜り部を含む前記インク容器の全領域にインクを充満させる請求項６記載のインク供給容器。
請求項１乃至９のいずれかに記載のインク供給容器を有することを特徴とする記録装置。
請求項２乃至５のいずれかに記載のインク供給容器を有し、前記インク供給容器の内部圧力を正圧にするとき、前記容積規制手段で前記インク容器の可撓性部材が膨張することを抑制してから、前記インク容器の内部圧力を正圧にすることを特徴とする記録装置。
少なくとも一方の面に可撓性部材を有し、内部圧力を負圧と正圧状態に可逆可能であるインク供給容器にインク貯蔵容器から補給されたインクを貯蔵し、ノズルを有する記録ヘッドで印字するときはインク供給容器の内部圧力を負圧にして記録ヘッドにインクを供給し、記録ヘッドのノズルを洗浄・回復するときはインク供給容器の内部圧力を正圧にして記録ヘッドにインクを供給するインク供給方法であって、
前記記録ヘッドのノズルを洗浄・回復するときは、前記インク容器の可撓性部材が膨張することを抑制して記録ヘッドにインクを供給し、前記記録ヘッドで印字するときは、前記インク容器の可撓性部材が膨張することを抑制しないで記録ヘッドにインクを供給することを特徴とするインク供給方法。
少なくとも一方の面に可撓性部材を有し、内部圧力を負圧と正圧状態に可逆可能であるインク供給容器にインク貯蔵容器から補給されたインクを貯蔵し、ノズルを有する記録ヘッドで印字するときはインク供給容器の内部圧力を負圧にして記録ヘッドにインクを供給し、記録ヘッドのノズルを洗浄・回復するときはインク供給容器の内部圧力を正圧にして記録ヘッドにインクを供給するインク供給方法であって、
前記記録ヘッドのノズルを洗浄・回復するときと前記記録ヘッドで印字するときとで前記インク容器に補給されたインクの容積を一定に保持して記録ヘッドにインクを供給することを特徴とするインク供給方法。