JP2007098594A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高粘度のインクを用いたインクタンクを交換する際に、インク供給管への空気の流入を防止することが可能なインクジェット記録装置を提供することを課題とする。
【解決手段】インク供給管９ａの途中であってダンパー１２とインクタンク１１との間には、ダンパー１２にインクを送液する送液ポンプ２３が設けられており、ダンパー１２内のインク量が一定量以下になったと判断される場合には、インクタンク１１内に貯留されているインクを強制的に送液するようになっている。送液ポンプ２３は、送液ポンプ２３から記録ヘッド７にインクを送液することができ、また、送液ポンプ２３からインクタンク１１にインクを送液することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、インクジェット記録装置に関するものである。

一般に、様々な記録媒体に対して印刷を行うことのできる手段として、インクジェット記録装置が知られている。インクジェット記録装置は、例えばピエゾ素子やヒータ等を用いて、記録ヘッドのノズルからインクを微小な液滴として紙等の記録媒体に向けて吐出し、記録媒体にインクを浸透若しくは定着させながら記録ヘッドを記録媒体上で移動させることにより記録媒体上に画像記録を行うものであり、製版工程を必要としないため需要に応じた印刷が可能であるという長所がある。特に、近年は、紫外線等の光によって硬化する光硬化型インクを用いたインクジェット記録装置が知られており、これによれば、記録媒体上に着弾したインクに光を照射することでインクを硬化させ記録媒体上に定着させることができるため、透明又は半透明の樹脂フィルム等、インク吸収性のない記録媒体に対しても簡易に印刷を行うことが可能である。

このようなインクジェット記録装置は、一般にインクを貯留するインクタンクから記録ヘッドに随時インクを供給しながら画像記録を行うが、インクタンク内に貯留されるインクの量は画像記録動作を繰り返すのに伴って減少していく。このため、画像記録動作を連続して円滑に行うためには、インクタンク内のインク残量を的確に把握してインクの残量がないときは適宜インクの補充を行うことが必要となる。

インクの補充は、一般的に、空になったインクタンクを離脱し、インクで満ちた新しいインクタンクを装着することにより行われる。そして、インクタンクを交換する際に、インクタンクから記録ヘッドまで連通してインク供給管に空気が入らないようにする技術の開発が課題となっている。インク供給管に空気が流入すると、インクと空気との境界部にメニスカスが張り、インク管内の流路抵抗が増加してしまうため、インクタンクを交換する度に、新たに装着されたインクタンク内のインクを記録ヘッドまで吸引するインク充填動作を行う必要があるからである。さらに、このインク充填動作を行う度に画像記録に使用しない廃インクが生じるため、インクの維持費が高くなる上に、吸引された廃インクを収容する廃インクが必要となる。このため、装置が大型化するとともに、廃インクによる環境負荷が増大するという問題点が生じていた。

そこで、インクタンク交換阻止手段としてタンクカバーを備えることにより、インク交換が不可能な状態ではインクタンクの交換を阻止する技術が公開されている（例えば、特許文献１参照）。この技術は、インクタンクの交換が不可能な状態ではインクタンクの交換を阻止するが、インクタンクの交換可能な状態、例えば、インク供給管に設けられた弁が閉鎖した状態、記録ヘッドからのインク吐出動作が停止している状態、吸引手段により記録ヘッド内のインクの吸引動作が停止している状態などの場合には、インクタンク交換阻止手段を解除するものである。このインクタンク交換阻止手段を設けることにより、インクタンクを交換する際に、インク供給管内に空気が流入することを阻止することができる。
特開２００２−２４８７８２号公報

しかしながら、光硬化型インクのような高粘度のインクを使用するとインク供給管内の摩擦抵抗により圧力損失が生じるため、記録ヘッドのノズルから連続してインクを吐出するようなときには、記録ヘッドの吐出力のみでは十分にインクをノズルまで送液することができず、インクの吐出不良を生じることがある。そこで、インクタンクと記録ヘッドとを連通しているインク供給管を密閉状態とし、インク供給管に設けられた送液ポンプを用いて記録ヘッドにインクを送液するということが行われている。このような場合には、特許文献１のようなインクタンク交換阻止手段を設けるだけでは、インク交換時にインク供給管に空気が流入することを十分に防止することができないという問題を有している。

本発明は、前記した点に鑑みてなされたもので、高粘度のインクを用いたインクタンクを交換する際に、インク供給管への空気の流入を防止することが可能なインクジェット記録装置を提供することを課題とするものである。

このような課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
インクを貯留し交換可能なインクタンクと、前記インクを吐出する記録ヘッドと、前記インクタンクから前記記録ヘッドにインクを供給するインク供給管とを備えたインクジェット記録装置において、
前記記録ヘッドに前記インクタンクのインクを送液する送液ポンプと、
前記インクタンクの交換前に前記インク供給管内の圧力が大気圧に対して負圧を解消するように制御する制御部とを設けたことを特徴とするインクジェット記録装置である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のインクジェット記録装置において、前記制御部は、前記インクタンクにインクを送液するように前記送液ポンプを制御して前記インク供給管内の負圧を解消することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のインクジェット記録装置において、
前記インクタンクと前記送液ポンプとの間にインク供給管の開閉を制御する開閉弁を設け、
前記制御部は、前記開閉弁が閉止するように制御して前記インクタンクと前記開閉弁との間のインク供給管内の圧を大気圧に対して負圧を解消するように制御することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のインクジェット記録装置において、
前記送液ポンプと前記記録ヘッドとの間に、前記インク供給管の途中で前記インクを一時的に貯蔵するサブインクタンクと、
前記サブインクタンク内で貯蔵している前記インク残量を検出する残量検出手段とを設け、
前記送液ポンプは、前記残量検出手段により前記サブインクタンク内のインク量が一定量以下であるときに前記インクタンクのインクを前記サブインクタンクに送液することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のインクジェット記録装置において、
前記インクは、紫外線を照射することにより硬化する紫外線硬化型インクであり、
前記記録ヘッドから記録媒体に着弾したインクに紫外線を照射する紫外線照射装置を備えたことを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のインクジェット記録装置において、前記インクは、カチオン系紫外線硬化型インクであることを特徴とする。

本発明によれば、大気圧に対してインク供給管内の負圧を解消してからインクタンクを離脱させるので、高粘度のインクを用いていても、インクタンクの交換の際にインク供給管内に空気が流入することを防止することができる効果を奏する。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明に係るインクジェット記録装置の第一実施形態について説明する。

まず、図１に示すように、本実施形態において、インクジェット記録装置１はシリアルプリント方式によるインクジェット記録装置１であり、このインクジェット記録装置１には、平板状に形成され記録媒体Ｐを非記録面から支持するプラテン２が設けられている。プラテン２の上流側及び下流側にはそれぞれ記録媒体Ｐをプラテン２とほぼ同じ高さに維持しつつ搬送する搬送ローラ３，４が回転自在に設けられており、記録媒体Ｐは、記録媒体搬送機構３０（図４参照）により搬送ローラ３，４が回転することによってプラテン２の上面に沿って所定の搬送方向Ｘに搬送されるようになっている。

プラテン２の上方には、記録媒体Ｐの搬送方向Ｘに直交する主走査方向に延在する棒状のガイドレール５が設けられている。このガイドレール５にはキャリッジ６が支持されており、このキャリッジ６は、キャリッジ駆動機構２９（図４参照）によりガイドレール５に沿って主走査方向に往復移動するようになっている。

キャリッジ６には、本実施形態におけるインクジェット記録装置１で使用される各色（例えば、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ））に対応した記録ヘッド７が搭載されている。記録ヘッド７の記録媒体Ｐに対向する面にはインクを吐出するノズル（図示せず）が複数設けられている。各記録ヘッド７のノズルには、例えば、電圧を印加することによって変形する圧電素子としてのピエゾ素子（図示せず）が付設されており、ピエゾ素子に駆動電圧を印加することによってピエゾ素子を変形させ、これによりインク流路を圧縮してノズルからインクを吐出させるようになっている。また、インク流路にはヒータ（図示せず）が配設されており、インクが吐出される前にインクを加熱するようになっている。なお、高精細な画像記録を可能とするためには、インクは１ドットが２〜２０ｐｌの微小な液滴として吐出されることが望ましい。また、インクジェット記録装置１で使用されるインクは例示したものに限定されず、例えば、ライトイエロー（ＬＹ）、ライトマゼンタ（ＬＭ）、ライトシアン（ＬＣ）等の色を使用することもできる。この場合には、各色に対応した記録ヘッド７がキャリッジ６に搭載される。

本実施形態に用いられるインクは、光としての紫外線が照射されることにより硬化する性質を具備する光硬化型インクであり、主成分として、少なくとも重合性化合物（公知の重合性化合物を含む。）と、光開始剤と、色材とを含むものである。上記光硬化型インクは、重合性化合物としてラジカル重合性化合物を含むラジカル重合系インクとカチオン重合性化合物を含むカチオン重合系インクとに大別されるが、この両系のインクが本実施形態に用いられるインクとしてそれぞれ適用可能である。また、ラジカル重合系インクとカチオン重合系インクとを複合させたハイブリッド型インクを本実施形態に用いられるインクとして適用してもよい。しかしながら、酸素による重合反応の阻害作用が少ない又は無いカチオン重合系インクの方が機能性、汎用性に優れるため、特に、カチオン重合系インクを用いることが好ましい。カチオン重合系インクは、少なくともオキセタン化合物，エポキシ化合物，ビニルエーテル化合物等のカチオン重合性化合物と、光カチオン開始剤と、色材とを含む混合物である。

なお、本実施形態に用いられるインクは、３０℃における粘度が１０〜５００ｍＰａ・ｓの高粘度のインクである。インクの粘度はインクを加熱することによって低下するため、高粘度のインクを円滑に吐出させるとともに微小な液滴として吐出させる場合でも記録媒体上に正確に着弾させ高精細な画像記録を可能とするためには、インクを吐出する前にヒータによってインクの温度を３０℃〜１５０℃に加熱しておくことが望ましい。
また、本実施形態に用いる光硬化型インクは、安定した吐出性能及び硬化性能を発揮し、高画質な画像を形成する観点から、インクタンク１１から記録ヘッド７に至るまで、外気に触れない密閉状態で供給されることが好ましい。

また、キャリッジ６の内部であって、キャリッジ６の側壁と記録ヘッド７との間には、記録ヘッド７の記録媒体搬送方向Ｘに対する長さとほぼ等しい長さ寸法の紫外線照射装置８が記録ヘッド７の長手方向に延在して配設されている。紫外線照射装置８には、図示しない紫外線光源が設けられている。なお、紫外線光源としては、例えば高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、半導体レーザー、冷陰極管、エキシマーランプ、又はＬＥＤ（Light Emitting Diode）等を適用することが可能である。なお、紫外線照射装置８を設ける位置はこれに限定されず、例えば、各記録ヘッド７の間にそれぞれ紫外線照射装置８を設けるようにしてもよい。

また、インク供給管９ａの途中であって記録ヘッド７と後述する送液ポンプ２３との間には、図２に示すように、サブインクタンクとして内部にインクを貯留するインク室１３を供えるダンパー１２が、記録ヘッド７に近接して設けられている。このように、ダンパー１２を記録ヘッド７に近接して配置することにより、インクを吐出する際にはダンパー１２内に貯留されているインクを記録ヘッド７に供給すれば足りるため、インク供給管９ａ，９ｂの中をインクが流動する際に生ずる圧力損失のインク吐出への影響を最小限度に抑えることができる。これにより、画像記録に高粘度のインクを用いる場合でも圧力損失によるインクの吐出不良の発生を防止することができる。
また、インクが密閉状態で供給されている場合は、送液ポンプ２３の送液と記録ヘッド７の吐出の流量差を吸収できるのに加え、送液ポンプ２３の送液時の脈動が記録ヘッド７に伝達するのを抑制するととともに、インク供給管９ａ内を負圧状態に保つことにより、記録ヘッド７からインクが滲み出すのを防止することができる。

図１及び図２におけるダンパー１２の上部一端にはインク室１３にインクを流入させるインク流入口１４が設けられており、ダンパー１２の下部一端にはインク室１３からインクを流出させるインク流出口１５が設けられている。インク流入口１４及びインク流出口１５には、それぞれインク供給管９ａが接続されており、サブインクタンクから送られたインクはインク供給管９ａを介してインク流入口１４からインク室１３内に流入し、インク室１３に流入したインクは、インク供給管９ａを介してインク流出口１５から記録ヘッド７に送られるようになっている。

インク室１３の一側面には開口部１６が形成されており、開口部１６にはダンパー膜１７が張設されている。ダンパー膜１７は、可撓性とインクに対する耐腐食性とを有するポリエチレンフィルム等からなり、例えば、開口部１６に熱溶着されることにより、開口部を密閉するようになっている。

インク室１３の内部であって開口部１６に対向する壁面には、弾性部材としてのコイルバネ１８が、一端をダンパー膜１７に接するように設けられている。コイルバネ１８は、ダンパー１２のインク室１３にインクが流入した際に所定の初期位置１７ａにダンパー膜１７を支持するようになっている。

ここで、初期位置とは、ダンパー１２に流入したインクが自重により記録ヘッド７に向けて流出しようとする力とコイルバネ１８がダンパー膜１７の膜面の位置を保持しようとする力とが釣り合って一定の負圧発生状態を維持することのできる位置をいう。インク室１３内が負圧状態に保たれることにより、画像記録時以外に記録ヘッド７のノズルからインクが漏出することを防止することができる。なお、本実施形態においては、ダンパー膜１７を支持する弾性部材としてコイルバネ１８を用いるものとしたが、これに限定されず、弾性部材はダンパー膜１７を支持し得る伸縮性のある部材、例えば板バネ等の各種バネや伸縮性のある樹脂等の部材を用いてもよい。

ダンパー１２の外側であってダンパー膜１７の設けられている近傍には、ダンパー膜１７の膜面の位置を検知する膜面検知センサ１９が設けられており、ダンパー１２のインク室１３内に貯留されているインクの残量を検知する残量検出手段として用いられる。膜面検知センサ１９には、ダンパー膜１７が最も外側に撓んだときの位置１７ｂと最も内側に撓んだときの位置１７ｃとの差に値する長さよりも長い長さ寸法に形成されたロッド２０が、先端部をダンパー膜１７に接するように設けられている。ロッド２０は、例えば、シリンダ等のアクチュエータによりダンパー膜１７に対して進退自在となっており、ダンパー膜１７の撓みに伴って突出又は後退し、常にロッド２０の先端部がダンパー膜１７に接触するようになっている。また、膜面検知センサ１９は、例えば、赤外線などの光を発する発光素子を内蔵する発光器２１と発光器２１から発せられた光を感知する受光素子を内蔵する受光器２２とを備えており、発光器２１と受光器２２とは、前記ロッド２０を挟んで発光器２１の発光面（図示せず）と受光器２２の受光面（図示せず）とが互いに対向するようにそれぞれ配置されている。

ダンパー１２にインクが流入するとダンパー膜１７が外側に押圧され、ダンパー膜１７に接しているロッド２０も押圧されるので、発光器２１から照射された光がロッド２０によって遮られて受光器２２によって受光されない。他方、ダンパー１２内のインクが減少すると、ダンパー膜１７がダンパー１２の内側に撓み、これに伴ってロッド２０が突出するので、そのロッド２０の後端部が発光器２１と受光器２２の設けられている位置より前に突出した状態のときには、受光器２２は発光器２１から照射された光を受光する。これによって、ロッド２０の先端部が接触しているダンパー膜１７の膜面の位置が所定の位置よりも内側に撓んでいるか否かを把握することができるようになっている。

図１に戻って、インク供給管９ａの途中であってダンパー１２とインクタンク１１との間には、ダンパー１２にインクを送液する送液ポンプ２３が設けられており、ダンパー１２内のインク量が一定量以下になったと判断される場合には、インクタンク１１内に貯留されているインクを強制的に送液するようになっている。

送液ポンプ２３としては、送液ポンプの一回の動作（以下、ストロークと称す）で送液されるインク量が一定である定量ポンプを適用することが好ましい。これは、送液ポンプ２３と記録ヘッド７との間にダンパー１２があり、送液ポンプ２３から送液されたインクが一旦ダンパー１２に貯蔵されるため、送液ポンプ２３としては、単位時間に送液するインク量が一定であるより、送液ポンプの１ストロークで送液されるインク量が常に一定であるものが好ましいからである。
また、送液ポンプ２３は、送液ポンプ２３から記録ヘッド７にインクを送液することができ、また、送液ポンプ２３からインクタンク１１にインクを送液することができるものを適用することが好ましい。以下、送液ポンプ２３から記録ヘッド７にインクを送液するような送液ポンプ２３の動作を正回転と、また、送液ポンプ２３からインクタンク１１にインクを送液するような送液ポンプ２３の動作を逆回転と称す。
このような定量ポンプとして、プランジャ式ポンプを用いることが好ましい。

以下、本実施形態で用いるプランジャ式の送液ポンプについて説明する。
図３に示すように、送液ポンプ２３は、先端部が閉塞された円筒形状のシリンダ２３１を備えており、このシリンダ２３１の先端部寄りの周面であって直径方向の対応する位置には、シリンダ２３１の中心軸に対して直交する方向に延在しシリンダ２３１の内部に連通する吸入管２３２および吐出管２３３がそれぞれ一体に設けられている。吸入管２３２には、開閉弁２４に接続されたインク管９が接続されるようになっており、吐出管２３３には、ダンパー１２に接続されたインク管９ａが接続されるようになっている。
シリンダ２３１の内部には、円筒形状のプランジャ２３４が、図示しないモータ等の駆動装置によりシリンダ２３１の軸方向に沿って進退自在にかつ中心軸を軸として回転自在に収容されており、このプランジャ２３４の先端部には、横断面形状半円形状に切欠いてなる切欠き部２３５が形成されている。この切欠き部２３５は、プランジャ２３４がシリンダ２３１の最も基端側に位置した基準位置において吸入管２３２又は吐出管２３３を閉塞しないように形成されている。

プランジャ式ポンプは、微小量のインクを高精度に計量し、高圧下で送液をすることが可能であり、また、ポンプを構成する材料の選択の自由度が高いという特徴を有している。よって、３０℃の粘度が１０〜５００ｍＰａ・ｓのインクの送液には、プランジャ式ポンプを用いることが好ましい。プランジャ式ポンプのインクと接触する部材にステンレス、セラミック、フッ素系樹脂等の反応性のインクを送液しても劣化しにくい材料を用いることは、１ストローク当たりの送液量を長期に渡り安定させることができるので、好ましい。

本実施形態では、定量ポンプとしてプランジャ式ポンプを適用したが、これに限定されず、定量ポンプとして、例えば、ダイヤフラム式ポンプ、ギヤ式ポンプ、スネークポンプ、ロータリーポンプ等を適用してもよい。

定量ポンプの１ストローク当たりの送液量は、少ないほうが好ましい。１ストローク当たりの送液量が少ないと、その誤差により生ずる送液量も少ないため、算出したインクの送液量と実際に送液量との差が小さくなり、所定のインク量を送液することができるからである。本実施形態においては、１ストローク当たりの送液量が、ダンパー１２の投入可能な容量の１％以上３０％以下であること好ましく、１％以上５％以下であることがより好ましい。そして、定量ポンプの送液量の誤差は、１ストローク当たり±５％以内であることが好ましい。
また、送液ポンプ２３が逆回転をするときのインクの送液量は、ダンパー１２のバッファ機能分を超えないように設定することが好ましい。本実施形態で用いるダンパー１２全体の容量は１３ｃｃであるのに対し、ダンパー１２にバッファ容量は１ｃｃとなっている。これにより、逆回転するときのインクの送液量は、最大１ｃｃと設定されるようになっている。

１ストローク当たりの送液量が一定である送液ポンプ２３を用いると、動作ストローク数の合計をカウントすることによってインクの使用量を容易かつ高精度に検出することが可能となる。また、送液ポンプ２３の動作ストローク数の合計をインクタンク１１にインクが装填されてからカウントすることにより、インクタンク１１に残存しているインクの量を高精度に検出することが可能となる。これによってインクタンク１１からインクが無くなった後、継続して送液ポンプ２３を駆動した結果、インク供給管９ｂおよびダンパー１２に空気が混入することを防止することが可能となる。これに伴って、インク供給管９ｂ及びダンパー１２に混入した空気を抜くためにインクを無駄に排出することを削減することが可能となる。

送液ポンプ２３の単位時間当たりのインク送液量は、ダンパー１２のダンピング可能な容量と記録ヘッド７の単位時間当たりのインク吐出量に応じて適宜に設定すればよいが、膜面検知センサ１９がインクの補給が必要であることを検知してから送液ポンプ２３によりインクが送液されるまでの遅延時間（例えば０．１〜２秒）を考慮して、次の式（１）を満たすよう設定することが好ましい。
Ｍ＞ｍ×ｔ ・・・（１）
ここで、
Ｍは、ダンパー１２の投入可能な容量
ｍは、送液ポンプ２３の単位時間当たりのインク送液量
ｔは、膜面検知センサ１９がインクの補給が必要であることを検知してから送液ポンプ２３によりインクが送液されるまでの遅延時間
である。

また、インク供給管９ｂの途中には、インクタンク１１からダンパー１２に対するインクの流入を制限するための開閉弁２４が設けられている。開閉弁２４は、例えば、ソレノイドとダイヤフラム（いずれも図示せず）とを備える電磁弁であり、ソレノイドの開閉によってダイヤフラム内に液体が流入又は流出することによって弁の開閉が行われるものである。なお、インクの流入、流出を制限するための機構はこれに限定されず、他の構造を有する各種の弁又はその他の各種機構を用いることが可能である。

また、インクジェット記録装置１は、インクタンク１１にインク残量がないと判断されたときにその旨をユーザに報知する報知手段として表示部２８を有している。表示部２８は、例えば、ＴＦＴ（Thin Film Transister）等を備えた液晶ディスプレイによって構成されており、各色のインクを貯留するインクタンク１１のうちいずれのインクタンク１１のインク残量がなくなっているか等を表示するようになっている。なお、表示部２８にはインクタンク１１のインク残量に関する表示の他、画像記録に関する条件その他各種の情報が表示されるようになっていてもよい。

また、本実施形態に用いられる記録媒体Ｐとしては、普通紙、再生紙、光沢紙等の各種紙、各種布地、各種不織布等の他、樹脂、金属、ガラス等のインク吸収性のないもの等、種々の材質からなる記録媒体Ｐが適用可能である。また、記録媒体Ｐの形態としては、ロール状、カットシート状、板状等の各種形態が適用可能である。

次に、図４を参照しつつ、本実施形態におけるインクジェット記録装置１の制御構成について説明する。

インクジェット記録装置１は、インクジェット記録装置１の各部を制御する制御部２５を備えており、制御部２５には、インクジェット記録装置１に対して電力を供給する電源２６が接続されている。

また、制御部２５には、膜面検知センサ１９からダンパー膜１７の膜面がどの程度ダンパー１２のインク室１３の内側に撓んでいるかを検知した検知結果が電気信号として送られるようになっている。制御部２５はこの検知結果に基づいてダンパー１２のインク室１３内にインクが残留しているか否かを判断し、インク室１３内にインクが残留していないと判断するときは、送液ポンプ２３を動作させてインクタンク１１のインクをダンパー１２に供給するようになっている。なお、膜面検知センサ１９によるダンパー膜１７の膜面の検知は、キャリッジ６が定速で移動している画像記録時に行うようになっている。キャリッジ６は、プラテン２上を往復移動しながら画像記録を行っているときには安定した画像記録を行うために一定の移動速度で移動している。しかし、画像記録時以外は、高精度の制御を行う必要がないためにキャリッジ６の移動速度を加速させたり、キャリッジ６の移動方向を転換するために減速させたりするため、キャリッジ６の移動速度が一定しない。また、記録ヘッド７のクリーニング動作を行う際には、インクの強制吸引や空吐出を行うためにインク室１３内のインク量の急激な変動が生ずる。したがって、キャリッジ６が定速で移動している画像記録時以外にダンパー膜１７の膜面の検知を行っても正確な値を得ることが期待できないためである。なお、膜面の検知自体を画像記録時にのみ行うようにしてもよいし、膜面の検知自体は常に又は所定間隔ごとに行うようにし、制御部２５が、検知結果のうち画像記録時に検知されたもののみに基づいてインク室１３内にインクが残留しているか否かの判断を行うようにしてもよい。

制御部２５は、膜面検知センサ１９から送られる信号に基づいてダンパー１２のインク室１３内にインクがないと判断すると、制御部２５は、適宜、送液ポンプ２３を動作させて、インク室１３に貯留可能な適量のインクをインクタンク１１からダンパー１２のインク室１３に送液し、ダンパー１２のインク室１３に貯留されるインク量を一定に保つようになっている。

膜面検知センサ１９から随時送られてくるダンパー膜１７の膜面位置の情報から、送液ポンプ２３を動作させてもダンパー膜１７の膜面の位置が変化していないと判断される場合には、制御部２５は、インクタンク１１にインクの残量がないと判断するようになっている。なお、制御部２５が送液ポンプ２３を動作させてからどの程度の時間ダンパー膜１７の膜面位置に変化がない場合にインクタンク１１のインクの残量がないと判断するかは、インクの種類や周囲の温度等の各種条件によって変更されるようになっていてもよい。インクの粘度が高い場合や周囲の温度が低い場合等には、インクの粘度が低い場合等に比べてインクの流動速度が遅く、送液ポンプ２３を動作させてもダンパー１２のインク室１３にインクが到達するまでに時間がかかる等、送液ポンプ２３が動作してからダンパー１２のインク室１３にインクが到達するまでにかかる時間はインクの粘度等によって左右される場合があるからである。

インクタンク１１にインクの残量がないと判断する場合には、制御部２５は、表示部２８を制御してどの色のインクについてインクタンク１１のインク残量がなくなっているのかを表示させるようになっている。

さらに、制御部２５は、キャリッジ駆動機構２９を制御してキャリッジ６を主走査方向に往復移動させるとともに、キャリッジ６の動作に合わせて記録媒体Ｐの搬送と停止とを繰り返し、記録媒体Ｐを間欠的に搬送方向Ｘに搬送させるように、記録媒体搬送機構３０を制御して搬送ローラ３，４を動作させるようになっている。

また、制御部２５は、記録ヘッド７を動作させて記録ヘッド７のインク流路内のインクを３０℃〜１５０℃程度に加熱するとともに、インクを１ドットが２〜２０ｐｌの微小な液滴として記録媒体Ｐ上に吐出させ所定の画像を形成させるようになっている。さらに、制御部２５は、記録媒体Ｐに着弾したインクに対して紫外線光源から紫外線を照射させるように紫外線照射装置８を制御するようになっている。

次に、本実施形態における作用について説明する。

インクジェット記録装置１の電源２６がＯＮとなると、電源２６からインクジェット記録装置１の各部に対して給電が行われ、記録ヘッド７を搭載したキャリッジ６がプラテン２の上方に移動する。

キャリッジ６が所定の位置に到達すると、搬送ローラ３，４によって記録媒体Ｐが搬送方向Ｘに搬送され、同時にキャリッジ６が主走査方向に沿って往復移動する。この際、記録ヘッド７のピエゾ素子に所定の電圧が印加されることによりインク流路が圧縮され、この吐出力によりダンパー１２のインク室１３内のインクが記録ヘッド７のインク流路内に引き込まれ、ノズルから所定の画像情報に基づいて所要の色のインクが吐出される。さらに、吐出されたインクに紫外線照射装置８から紫外線が照射され、これにより記録媒体Ｐに所定の画像が記録される。

本実施形態におけるインクジェット記録装置１のインクタンク１１のインク残量検出動作のフローチャートを図５に示す。

図５に示すように、インクジェット記録装置１に電源２６がＯＮになっているときには、ダンパー１２のインク室１３内のインク残量が所定量以下か否かが検出される（ステップＳ１０１）。記録ヘッド７からインクが吐出されると、順次ダンパー１２のインク室１３内に貯留されているインクが記録ヘッド７に供給され、インク室１３内のインクが減少する。インク室１３内のインクが減少するとこれに伴ってダンパー膜１７がインク室１３の内側に向かって撓みを生ずる。ダンパー膜１７が内側に撓むと、コイルバネ１８が反発力によってダンパー膜１７を初期位置に押し戻そうとし、これによってダンパー１２のインク室１３内及びダンパー１２から記録ヘッド７までのインク供給管９ａ内は負圧状態となっていく。ダンパー１２のインク室１３内に貯留されているインク量が所定量以下になると、ダンパー膜１７が所定位置よりも内側に撓むため、このダンパー膜１７の膜面位置を膜面検知センサ１９により検出することにより、インク残量が所定量以下か否かを検出する。

ダンパー１２内のインク室１３内のインク残量を検出した結果、所定量以上であると判断したときは（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、再度ダンパー１２内のインク室１３内のインク残量を検出する。

ダンパー１２内のインク室１３内のインク残量を検出した結果、所定量以下であると判断したときは（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、送液ポンプ２３が正回転し、インクタンク１１からインク室１３内に所定量のインクを送液する（ステップＳ１０２）。この所定量のインクとは、インク室１３内に貯留可能なインク量である。

ここで、送液ポンプ２３の動作について説明する。
図３（ａ）に示すように、基準位置では、切欠き部２３５と吸入管２３２とが連通しているので、インクが吸入管２３２及び切欠き部２３５を介してシリンダ２３１内部に吸入される。図３（ｂ）に示すように、プランジャ２３４の回転により吸入管２３２がプランジャ２３４によって閉塞されると、インクの吸入が停止され、その後、図３（ｃ）に示すように、プランジャ２３４が回転しながらシリンダ２３１の先端に向かって移動すると、切欠き部２３６と吐出管２３３とが連通しながら容積が減少するので、インクが切欠き部２３５から吐出管２３３に吐出される。図３（ｄ）に示すように、プランジャ２３４の回転によって吐出管２３３がプランジャ２３４により閉塞されているときは、インクが吐出管２３３から吐出されず、その後、基準値に戻る。

図５に戻り、インク室１３内にインクが流入すると、流入したインクの圧力によりダンパー膜１７が外側に押圧され、これに伴い膜面検知センサ１９のロッド２０がダンパー膜１７に押圧されて膜面検知センサ１９の本体内部に押し込まれる。このダンパー膜１７の膜面位置の変化により、インク残量が所定量以上であることが膜面検知センサ１９により検出される。

所定時間経過後、膜面検知センサ１９によりダンパー１２内のインク室１３内のインク残量が所定量以下か否かが検出される（ステップＳ１０３）。

ダンパー１２内のインク室１３内のインク残量を検出した結果、所定量以上であると判断したときは（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、ステップＳ１０１にリターンする。

ダンパー１２内のインク室１３内のインク残量を検出した結果、所定量以下であると判断したときは（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、送液ポンプ２３を動作させてもインク室１３内にインクが流入せず、ダンパー膜１７の膜面位置の変化が膜面検知センサ１９によって検知されないときにであるため、インクタンク１１にインク残量がないと判断される。

インクタンク１１にインク残量がないと判断されると、記録ヘッド７の駆動を停止して画像形成動作を停止させる。これにより、ノズルからインクが吐出されなくなり、それ以上のインクの削減が停止する（ステップＳ１０４）。

記録ヘッド７の駆動が停止すると、制御部２５は、送液ポンプ２３を逆回転させて、送液ポンプ２３からインクタンク１１に所定量のインクを送液する（ステップＳ１０５）。これにより、送液ポンプ２３とインクタンク１１との間のインク供給管の圧が、負圧から大気圧と同程度に変化する。
このとき、送液ポンプ２３の逆回転によるインクの送液量は、０．１〜２０ｍｌが圧力変動が大きくなりすぎない点で好ましい。さらに、送液ポンプ２３の逆回転によりインクが１回に０．１〜５ｍｌずつ間欠的に送液されるのが、より好ましい。

送液ポンプ２３からインクタンク１１へのインクの送液が終了してから所定時間経過後、表示部２８にインクタンク１１を交換する旨の表示がなされる（ステップＳ１０８）。

以上より、本実施形態によれば、送液ポンプ２３を逆回転させることによりインク供給管９内の負圧を大気圧にしてからインクタンク１１を離脱させることが可能となる。これにより、インクタンク１１の交換の際にインク供給管９内に空気が流入することを防止することができる効果を奏する。

また、本実施形態によれば、送液ポンプを用いてインクタンクにインクを送液することにより、インク供給管の負圧を解消することができるので、インクタンクの交換の際にインクタンク供給管内に空気が流入することを防止することができる効果を奏する。

本実施形態によれば、開閉弁を用いてインクタンクと閉止弁との間のインク供給管の圧力を大気圧に対して解消してからインクタンクを交換することができるので、開閉弁と記録ヘッドとの間のインク供給管内に空気が流入することを防止することができる効果を奏する。

本実施形態によれば、サブインクタンクを用いても、インク供給管内の負圧を大気圧に対して解消してからインクタンクを離脱させるので、インクタンクの交換の際にインク供給管内に空気が流入することを防止することができる効果を奏する。

本実施形態によれば、紫外線硬化型インクを用いても、インク供給管内の負圧を大気圧に対して解消してからインクタンクを離脱させるので、インクタンクの交換の際にインク供給管内に空気が流入することを防止することができる効果を奏する。

本実施形態によれば、カチオン系紫外線硬化型インクを用いても、インク供給管内の負圧を大気圧に対して解消してからインクタンクを離脱させるので、インクタンクの交換の際にインク供給管内に空気が流入することを防止することができる効果を奏する。

また、インクタンク１１のインク残量がない旨を表示部２８に表示させるので、ユーザが容易にインクの補充時期を把握することができる。

なお、本実施形態においては、送液ポンプ２３を逆回転させることにより，インク供給管９ｂを負圧から大気圧にすることとしたが、これに限定されず、開閉弁２４の開閉を制御することにより、インク供給管を負圧から大気圧にする構成にしても良い。

さらに、本実施形態においては、表示部２８にインクタンク１１を交換する旨の表示がなされる構成としたが、これに限定されず、インクタンクを固定して離脱を制御する離脱制御手段を設け、インク供給管が負圧から大気圧に変動したことを確認してからインクタンクの交換をすることができるように、離脱制御手段にて制御するような構成にしてもよい。

また、本実施形態においては、送液ポンプ２３が逆回転するときに、所定量のインクを送液することとしたが、これに限定されず、送液ポンプ２３とインクタンクとの間にインク供給管の圧を測定する圧力センサを設け、この圧力センサによりインク供給管の圧を測定して、大気圧と同程度か否かを判断するようにしてもよい。さらに、この圧力センサは、開閉弁２４とインクタンク１１との間に圧力センサを設け、開閉弁の開閉の制御によりインク供給管の圧を制御し、インク供給管の圧が大気圧と同程度か否かを判断するようにしてもよい。

なお、本実施形態においては、サブインクタンクとしてダンパー１２を設けたが、これに限定されず、ダンパーに替えてダンパー膜を保持する弾性部材を持たないサブインクタンクそのものを設け、図１に示すように、インクタンク１１内のインクを一旦サブインクタンクに供給されるようにしてもよい。

また、本実施形態においては、サブインクタンクとしてダンパー１２を設け、インクタンク１１のインクをダンパー１２に直接供給するような構成としたが、これに限定されず、図６に示すように、インクタンク１１内のインクを一旦サブインクタンク１０に供給された後に送液ポンプ２３によってダンパー１２に供給されるものであってもよい。

なお、本実施形態では、インクタンク１１のインク残量がない旨を報知する報知手段として表示部２８を設けたが、報知手段はこれに限定されず、例えば、音声出力部を設けて警告音を発生させたり、警告ランプを設けてランプを点灯させる等によりユーザにインクタンク１１のインク残量がない旨を報知するようにしてもよい。

また、本発明にかかるインクジェット記録装置１を適用可能なインクジェット記録装置１としては、オンデマンド方式でもコンティニュアス方式のいずれの記録ヘッド７を用いるものでも構わない。また、吐出方式としては、例えば、電気−機械変換方式（例えば、シングルキャビティー型、ダブルキャビティー型、ベンダー型、ピストン型、シェアーモード型、シェアードウォール型等）、電気−熱変換方式（例えば、サーマルインクジェット型、バブルジェット（登録商標）型等）、静電吸引方式（例えば、電界制御型、スリットジェット型等）及び放電方式（例えば、スパークジェット型等）等のうち、いずれの吐出方式の記録ヘッド７を用いるものでも構わない。

また、本実施形態では、紫外線を照射することにより硬化するインクを用いて画像記録を行うものとしたが、インクは必ずしもこれには限定されず、例えば、紫外線、電子線、Ｘ線、可視光線、赤外線等の電磁波といった紫外線以外の光を照射することにより硬化するインクであってもよい。この場合、インクには、紫外線以外の光で重合して硬化する重合性化合物と、紫外線以外の光で重合性化合物同士の重合反応を開始させる光開始剤とが適用される。また、紫外線以外の光で硬化する光硬化型のインクを用いる場合は、紫外線光源に代えて、その光を照射する光源を適用する。また、光を照射することなく硬化定着するインクを用いてもよい。この場合には紫外線照射装置を設けることが不要となる。

さらに、本実施形態においてインクジェット記録装置１は、キャリッジ６に搭載された記録ヘッド７を主走査方向に往復移動させるとともに、記録媒体Ｐを搬送方向Ｘに搬送させながら、記録ヘッド７からインクを吐出させて、画像を形成するシリアルヘッド方式のインクジェット記録装置１としたが、本発明に係るインクジェット記録装置１としては、プリンタ本体に固定された記録ヘッドからインクを吐出させるとともに記録媒体を搬送させて画像を形成するラインヘッド方式のインクジェット記録装置であってもよい。

その他、本発明が上記実施の形態に限らず適宜変更可能であるのは勿論である。

本発明に係るインクジェット記録装置の第一実施形態の要部を模式的に示す側面図である。 図２（ａ）は、本発明に係るインクジェット記録装置のダンパー部分の側断面図である。図２（ｂ）は、本発明に係るインクジェット記録装置のダンパー部分の正面図である。 図３（ａ）〜（ｄ）は、本発明にかかるインクジェット記録装置のプランジャ式ポンプの構成を示す図である。 本発明に係るインクジェット記録装置の第一実施形態の制御構成の概略を示した要部ブロック図である。 本発明に係るインクジェット記録装置のインクタンク交換時を検出するフローチャートである。 本発明に係るインクジェット記録装置の第一実施形態の一変形例を示す側面図である。

符号の説明

１ インクジェット記録装置
６ キャリッジ
７ 記録ヘッド
８ 紫外線照射装置
９ インク供給管
１０ サブインクタンク
１１ インクタンク
１２ ダンパー
１７ ダンパー膜
１９ 膜面検知センサ
２３ 送液ポンプ
２４ 開閉弁
２５ 制御部
２６ 電源
２８ 表示部
Ｐ 記録媒体
Ｘ 搬送方向

Claims (6)

1. インクを貯留し交換可能なインクタンクと、前記インクを吐出する記録ヘッドと、前記インクタンクから前記記録ヘッドにインクを供給するインク供給管とを備えたインクジェット記録装置において、
   前記記録ヘッドに前記インクタンクのインクを送液する送液ポンプと、
   前記インクタンクの交換前に前記インク供給管内の圧力が大気圧に対して負圧を解消するように制御する制御部とを設けたことを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記制御部は、前記インクタンクにインクを送液するように前記送液ポンプを制御して前記インク供給管内の負圧を解消する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. 前記インクタンクと前記送液ポンプとの間にインク供給管の開閉を制御する開閉弁を設け、
   前記制御部は、前記開閉弁が閉止するように制御して前記インクタンクと前記開閉弁との間のインク供給管内の圧を大気圧に対して負圧を解消するように制御する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. 前記送液ポンプと前記記録ヘッドとの間に、前記インク供給管の途中で前記インクを一時的に貯蔵するサブインクタンクと、
   前記サブインクタンク内で貯蔵している前記インク残量を検出する残量検出手段とを設け、
   前記送液ポンプは、前記残量検出手段により前記サブインクタンク内のインク量が一定量以下であるときに前記インクタンクのインクを前記サブインクタンクに送液することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のインクジェット記録装置。
5. 前記インクは、紫外線を照射することにより硬化する紫外線硬化型インクであり、
   前記記録ヘッドから記録媒体に着弾したインクに紫外線を照射する紫外線照射装置を備えたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のインクジェット記録装置。
6. 前記インクは、カチオン系紫外線硬化型インクであることを特徴とする請求項５に記載のインクジェット記録装置。

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