JP2009148976A - インクジェットプリンタ及びそのインク加温方法 - Google Patents

Abstract

【課題】装置のウォームアップにかかる時間を短縮し、起動後速やかに印刷が可能なインクジェットプリンタ及びそのインク加温方法を提供することである。
【解決手段】インクジェットプリンタは、互いに熱的に分離可能な上流加温タンク２１、下流加温タンク３１及び上流非加温タンク２２、下流非加温タンク３２を有する上流タンク２０、下流タンク３０を有する。該上流タンク２０、下流タンク３０は、それぞれ電磁弁２３、３３によって、上流加温タンク２１と上流非加温タンク２２、下流加温タンク３１と下流非加温タンク３２とに可逆的に分断可能である。また、上流加温タンク２１、下流加温タンク３１に、インクを加温するためのヒータ２６、３６を配置すると共に、インク温度を検出する温度計２７、３７を設けている。そして、温度計２７、３７の出力に基づいて、制御装置１９によって電磁弁２３、３３の動作を制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明はインクジェットプリンタ及びそのインク加温方法に関し、より詳細には、インクタンク内のインクを加温してウォームアップに要する時間を短縮し、低温環境下でも装置の起動後に記録動作を開始することが可能なインクジェットプリンタの改良に関するものである。

インクジェット式の画像形成装置は、インクジェットヘッドのインク室を種々の方法で加圧し、インク室に形成されたノズルから微小な液滴を吐出して、ノズルに対向する記録媒体上にインク滴を着弾させることで画像が形成されるものとして知られている。かような画像形成装置に於いては、一般に、インクの粘度をインクジェットヘッドが画像形成に好適なインク滴を吐出可能な粘度範囲に収める必要がある。

そのため、低温環境下で画像形成装置を使用する際には、インクの粘度が所定範囲よりも高くなってしまい、インクを加温して所定粘度までインク粘度を低下させる、すなわちウォームアップさせなければならない状況が発生しうる。インクを加温する方法としては、例えば下記特許文献１が開示されている。
特開２００４−３１４３４６号公報

前述した特許文献１によれば、インク流路の少なくとも一部の近傍に加温用の液体を循環させることでインクを加温することができる。

しかしながら、前記特許文献１に開示された方法では、加温対象がインクタンク内のインク全体であって、ウォームアップに長い時間を要する。このため、ユーザは、画像形成装置の起動後に印刷可能となるまで、長時間待たされることとなる。ウォームアップ時間の短縮の方策としては、ヒータの出力を上げる、インクタンクのインク量を減らす方法が考えられる。しかしながら、前者は消費電カの上昇を招き、後者は頻繁なインク補給が必要となる、電磁弁の開閉を繰り返すことによる寿命が短くなる等、使用上有益なものではない。

したがって本発明は、前記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、インクタンクのインク量を減らさずにウォームアップに要する時間を短縮し、低温環境下でも画像形成装置の起動後に速やかに記録動作を開始することができるインクジェットプリンタ及びそのインク加温方法を提供することである。

すなわち、本発明のインクジェットプリンタは、インクジェットヘッドと、内部にインクを収容するもので、互いに熱的に分離可能な第１の液室及び第２の液室とを有するインクタンクと、前記インクタンクを前記第１の液室と第２の液室とに可逆的に分断可能な分断手段と、前記第１の液室側に配置されて前記インクを加温するためのインク加温手段と、前記第１の液室側に配置されて前記インク温度を検出するインク温度検出手段と、前記インクジェットヘッドと前記第１の液室との間に配設されるインク経路と、前記インク温度検出手段の出力に基づいて、前記分断手段の動作を制御する制御手段と、を具備することを特徴とする。

また、本発明のインクジェットプリンタは、インクジェットヘッドと、内部にインクを収容するもので、互いに熱的に分離可能な第１の液室及び第２の液室とを有するインクタンクと、前記インクタンクを前記第１の液室と第２の液室とに可逆的に分断可能な分断手段と、前記第１の液室側に配設されて前記インクを加温するためのインク加温手段と、前記インクジェットヘッドと前記第１の液室との間に配設されるインク経路と、を具備し、前記分断手段は、前記インクタンク内のインク温度が印刷可能温度よりも低い場合に浮上もしくは沈降し、印刷可能温度よりも高い場合に沈降もしくは浮上する浮沈部材を有することを特徴とする。

更に、本発明のインクジェットプリンタは、インクジェットヘッドと、内部にインクを収容するもので、互いに熱的に分離可能な第１の液室及び第２の液室とを有するインクタンクと、前記インクタンクを前記第１の液室と第２の液室とに可逆的に分断可能な分断手段と、前記第１の液室側に配置されて前記インクを加温するためのインク加温手段と、前記インクジェットヘッドと前記第１の液室との間に配設されるインク経路と、を具備し、前記分断手段は、前記インク温度が印刷可能温度よりも低い場合に前記第１の液室と第２の液室を分断し、前記インク温度が印刷可能温度に達した場合に前記第１の液室と第２の液室とを連通させることを特徴とする。

本発明のインク加温方法は、インクジェットヘッドと、内部にインクを収容するもので、互いに熱的に分離可能な第１の液室及び第２の液室とを有するインクタンクと、前記インクタンクを前記第１の液室と第２の液室とに可逆的に分断可能な分断手段と、前記第１の液室側に配置されて前記インクを加温するためのインク加温手段と、前記第１の液室側に配置されて前記インク温度を検出するインク温度検出手段と、前記インクジェットヘッドと前記第１の液室との間に配設されるインク経路と、を有するインクジェットプリンタに於けるインクタンク内のインク加温方法に於いて、前記分断手段によって、前記インクタンクを第１の液室と第２の液室との連通を分断するステップと、前記インク加温手段によって前記第１の液室内のインクを加温するステップと、前記インク温度検出手段によって前記第１のインクが所定温度にまで加温されたことが検出されたならば、前記第１の液室と第２の液室とを連通させるステップと、を具備することを特徴とする。

本発明によれば、インクタンクのインク量を減らさずにウォームアップに要する時間を短縮し、低温環境下でも画像形成装置の起動後に速やかに記録動作を開始することができるインクジェットプリンタ及びそのインク加温方法を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

（第１の実施形態）
初めに、図１乃至図７を参照して、本発明の第１の実施形態を説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態であって、画像形成装置であるインクジェットプリンタの構成を示すブロック図である。

図１に於いて、このインクジェットプリンタ１０は、メインインクタンク１１と、電磁弁１２、１３と、インクジェットヘッド１４と、記録媒体搬送部１６と、汲み上げポンプ１８と、制御装置１９と、上流タンク２０と、下流タンク３０と、負圧ポンプ３８と、を有して構成される。

前記メインインクタンク１１は、液体であるインクを収容するもので、上流加温タンク２１とインクチューブにより連通している。電磁弁１２は、メインインクタンク１１の大気開放状態を制御するための弁である。電磁弁１３は、メインインクタンク１１と上流加温タンク２１の連通状態を制御するための弁である。

上流タンク２０は、第１の液室である上流加温タンク２１と、第２の液室である上流非加温タンク２２と、分断手段である電磁弁２３と、上流加温タンク２１と上流非加温タンク２２の大気連通状態を制御する電磁弁２４と、上流加温タンク２１のインク液面の位置を検知する液面検知部材（液面検知手段）２５と、上流加温タンク２１を加熱する加熱手段であるヒータ２６と、上流加温タンク２１内のインク温度を検知するインク温度検知手段である温度計２７と、から構成される。

前記電磁弁２３は、上流加温タンク２１と上流非加温タンク２２とを連通状態、或いは分断状態に、自由に、且つ可逆的に制御することができる。上流加温タンク２１はメインインクタンク１１、記録ヘッドであるインクジェットヘッド１４、及び汲み上げポンプ１８とインクチューブを介して接続されており、また下流タンク３０よりも鉛直上方に位置している。

インクジェットヘッド１４は、上流タンク２０と下流タンク３０との間の所定の高さに位置しており、対向する記録媒体１５に向けて、所定のタイミングで所定量のインク滴１７を噴射する。尚、インクジェットヘッド１４は、インクの温度が印刷可能温度Ｔｐよりも低いと、インクの粘度が許容範囲を逸脱してしまい、正常な画像形成を行うことができない。ここで、Ｔｐは例えば１５℃である。更に、インクジェットヘッド１４には、インクの吐出に好適な推奨温度Ｔｒが存在する。ここで、Ｔｒは例えば２５℃である。

記録媒体搬送手段である媒体搬送部１６は、インクジェットヘッド１４の動作と連動して、記録媒体１５を所定の方向に搬送する。インクジェットヘッド１４は、インクチューブによって上流加温タンク２１及び下流加温タンク３１と繋がれている。

下流タンク３０は、第１の液室である下流加温タンク３１と、第２の液室である下流非加温タンク３２と、分断手段である電磁弁３３と、下流加温タンク３１と下流非加温タンク３２の大気連通状態を制御するための電磁弁３４と、下流加温タンク３１のインク液面の位置を検知する液面検知部材（液面検知手段）３５と、下流加温タンク３１を加熱する加熱手段であるヒータ３６と、下流加温タンク３１内のインク温度を検知するインク温度検知手段である温度計３７と、から構成される。更に、下流タンク３０は、該下流タンク３０内の圧力を低下させる負圧ポンプ３８と接続されている。

下流加温タンク３１は、インクジェットヘッド１４、汲み上げポンプ１８と、インクチューブで繋がれており、上流タンク２０より鉛直下方に位置している。

汲み上げポンプ１８は、下流加温タンク３１及び上流加温タンク２１とインクチューブで接続されており、下流加温タンク３１から上流加温タンク２１へのインクの汲み上げを行う。

以上の説明から明らかなように、上流加温タンク２１、インクジェットヘッド１４、下流加温タンク３１、汲み上げポンプ１８は、インクチューブを媒介にした循環経路をなしている。画像形成動作が実施される時、インクはこの循環経路を循環する。

更に、インクジェットプリンタ１０は、制御装置１９を搭載している。この制御装置１９は、液面センサ２５、３５、温度計２７、３７、外部からの印刷ジョブを含めたインクジェットプリンタ１０への全ての信号を受信し、それに基づいてインクジェットヘッド１２、媒体搬送部１６、電磁弁１２、１３、２４、３４、分断手段である電磁弁２３、３３を含めたインクジェットプリンタ１０の全ての駆動部分の駆動制御を行う。

次に、インク循環に於ける各部の動作について説明する。

インク非循環時、電磁弁２４は閉鎖された状態、電磁弁３４は開放された状態であり、汲み上げポンプ１８は停止している。これによって、上流タンク２０と下流タンク３０の間にインクの行き来はなく、インクの非循環状態が実現される。尚、この時、インクジェットヘッド１４０は、該インクジェットヘッド１４０と下流タンク３０との高低差により負圧となっており、適当なメニスカスが形成されるため、ノズルからのインクの染み出しやノズルヘの空気の侵入は発生しない。

循環開始動作は、次の通りである。

すなわち、電磁弁２４を開放すると共に電磁弁３４を閉鎖し、負圧ポンプ３８を駆動して下流タンク３０内を減圧し、汲み上げポンプ１８を始動する。これによって、上流タンク２０のインクはインクジェットヘッド１４を経由して下流タンク３０に吸い込まれ、更に、下流タンク３０のインクは汲み上げポンプ１８によって上流タンク２０に戻される。

この時、インクジェットヘッド１４のノズルで、インク吐出に好適なメニスカスが形成されるように、上流タンク２０、下流タンク３０、インクジェットヘッド１４の空間的配置や接続インクチューブ長、負圧ポンプの出力が、設定若しくは制御されている。また、汲み上げポンプ１８は、液面センサ２５、３５の出力を参照しながら、上流加温タンク２１及び下流加温タンク３１が所定の液面範囲外とならないように作動する。例えば、下流加温タンク３１のインク量が上流加温タンク２１のインク量を下回らないように、下流加温タンク３１から上流加温タンク２１ヘインクを汲み上げる。汲み上げポンプ１８にはインクの逆流防止機構が組み込まれており、上流タンク２０から下流タンク３０への流れは生じない。

以上のようにして、インク循環がなされる。

インクジェットヘッド１４の画像形成動作によって、循環経路内のインクが所定量以下になったことが液面センサ２５、３５の出カ信号から所定のアルゴリズムにより判定されると、電磁弁１２、１３が共に開状態となり、メインインクタンク１１から上流加温タンク２１ヘインクが補給される。これによって、インク循環経路のインク量は常に適正に保たれる。

次に、図２乃至図５のフローチャートを参照して、本実施形態のインクジェットプリンタ１０の動作について説明する。

図２は、第１の実施形態のインクジェットプリンタ１０の主要な動作を説明するためのフローチャートである。

先ず、ステップＳ１にて、インクジェットプリンタ１０の電源がユーザによって投入される。すると、続くステップＳ２にて、媒体搬送部１６等の初期化動作が行われた後、前述した手順でインク循環が開始される。

次に、ステップＳ３に於いて、上流加温タンク２１内のインク温度Ｔｔ１が印刷可能温度Ｔｐよりも低いか否か、或いは下流加温タンク３１内のインク温度Ｔｔ２がＴｐよりも低いか否かが判定される。ここで、Ｔｔ１、Ｔｔ２が、共にＴｐよりも高ければ、ウォームアップ動作は省略され、ステップＳ６に移行して印刷可能であると認定される。一方、前記ステップＳ３にて、環境温度が低い等の原因でＴｔ１或いはＴｔ２がＴｐよりも低い場合は、ステップＳ４に移行して印刷は不可能であると認定され、続くステップＳ５にてウォームアップ動作が実施される。

図３は、図２のフローチャートのステップＳ５に於けるサブルーチン「ウォームアップ」の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。

本サブルーチンに入ると、先ず、ステップＳ２１にて、分断手段である電磁弁によりインクタンクの第１の液室と第２の液室が熱的に分断される。本実施形態では、電磁弁２３、３３が閉鎖されて、上流非加温タンク２２、下流非加温タンク３２がインク循環経路から切り離される。同時に、ヒータ２６、３６が、インクの循環流量、温度、比熱、熱伝導率等のパラメータに基づいて決定される出カによってオン（ＯＮ）され、インクの加熱が開始される。以降、ステップＳ２２に於いて、Ｔｔ１とＴｔ２が、共にＴｐよりも高くなるまで、ヒータ２６、３６による加熱が継続される。

そして、ステップＳ２２に於いて、Ｔｔ１とＴｔ２が共にＴｐよりも高くなったことが判定されると、分断手段がＯＦＦとなって、第１の液室と第２の液室が熱的に連通することになる。すなわち、本実施形態では、電磁弁２３、３３が開放され、上流非加温タンク２２、下流非加温タンク３２がインク循環経路と接続される。このとき、ヒータ２６、３６による加熱は継続されている。その後、本サブルーチンを抜けて図２のフローチャートのステップＳ６へ移行する。

以上により、ステップＳ６にて、インクジェットプリンタ１０は印刷可能状態となる。

次に、ステップＳ７にて、温度維持動作が実施される。

図４は、図２のフローチャートのステップＳ７に於けるサブルーチン「温度維持」の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。

本サブルーチンに入ると、先ず、ステップＳ３１に於いて、Ｔｔ１が推奨温度Ｔｒより低いか否かが判定されて、Ｔｔ１をＴｒに近付ける処理がなされる。具体的には、Ｔｔ１とＴｒが比較される。その結果、Ｔｔ１がＴｒよりも低い場合、ステップＳ３２に移行して、ヒータ２６による加熱が開始、若しくは継続される。一方、Ｔｔ１がＴｒよりも高い場合は、ステップＳ３３に移行してヒータ２６による加熱が停止される。

次いで、ステップＳ３４に於いて、Ｔｔ２が推奨温度Ｔｒより低いか否かが判定されて、Ｔｔ２をＴｒに近付ける処理がなされる。具体的には、Ｔｔ２とＴｒが比較される。そして、Ｔｔ２がＴｒよりも低い場合、ステップＳ３５に移行して、ヒータ３６による加熱が開始若しくは継続される。一方、ステップＳ３４にて、Ｔｔ２がＴｒよりも高い場合は、ステップＳ３６に移行して、ヒータ３６による加熱が停止される。

こうして、インク循環経路の温度がＴｒに近付くように制御されると、本サブルーチンを抜けて、図２のフローチャートのステップＳ８に移行する。

次に、ステップＳ８に於いて、制御装置１９にユーザからの印刷ジョブが入力されているか否かが判定される。ここで、印刷ジョブが入カされていない場合は、ステップＳ９をスキップしてステップＳ１０へ移行する。一方、ステップＳ８にて印刷ジョブが入力されている場合は、ステップＳ９に移行して印刷動作が実施された後、ステップＳ１０に移行する。

続いて、ステップＳ１０では、ユーザによって電源ＯＦＦ操作が実行されたか否かが判定される。ここで、電源ＯＦＦ操作が実行されていなかった場合は前記ステップＳ３に移行する。一方、電源ＯＦＦ操作が実行されていた場合は、ステップＳ１１に移行して、インクの循環が停止される。そして、ステップＳ１２にて、媒体搬送部１６等が所定の位置へ移動される等の終了処理が実施されて電源がＯＦＦとなる。

以上のようにして、インクジェットプリンタ１０の印刷動作が行われる。

次に、本実施形態に於けるインクジェットプリンタ１０の特徴部分について説明する。

図６は、環境温度が、印刷可能温度Ｔｐよりも低い起動時温度Ｔ０でインクジェットプリンタ１０が起動された場合のウォームアップ開始時（ステップＳ２１）からの時間的推移を示したもので、（ａ）はヒータ２６、３６の出力、（ｂ）は上流加温タンク２１内のインク温度Ｔｔ１、下流加温タンク３１内のインク温度Ｔｔ２、及び従来例のタンク温度、（ｃ）は上流タンク２０及び下流タンク３０の連通状態、のそれぞれの時間的推移を示した特性図である。

図６（ｂ）に示されるように、起動時刻であるｔ０に於いては、第１の液室、第２の液室である上流加温タンク２１、下流加温タンク３１、上流非加温タンク２２、下流非加温タンク３２の温度はＴ０に等しい。Ｔ０がＴｐよりも低いため、ウォームアップ（ステップＳ５）が実施されることになり、電磁弁２３、３３が閉鎖される。これにより、図６（ｃ）に示されるように、上流非加温タンク２２、下流非加温タンク３２が上流加温タンク２１、下流加温タンク３１と熱的に分断される。それと共に、図６（ａ）に示されるように、ヒータ２６、３６が所定の出力で上流加温タンク２１、下流加温タンク３１を加温し始める。

これによって、上流加温タンク２１、下流加温タンク３１のインク温度ａは上昇するが、上流非加温タンク２２、下流非加温タンク３２のインク温度ｂはＴ０のまま推移することになる。そして、図６（ｂ）に示されるように、時刻ｔ１にて上流加温タンク２１、下流加温タンク３１のインク温度ａがＴｐに到達すると、印刷動作が可能になる。それと共に、図６（ｃ）に示されるように、電磁弁２３、３３が開放されて、上流非加温タンク２２、下流非加温タンク３２が上流加温タンク２１、下流加温タンク３１と再び連通することになる。このため、時刻ｔ１以降、上流非加温タンク２２、下流非加温タンク３２のインク温度ｂも上昇し始める。このとき、本実施形態では、ヒータ２６、３６の出力を一定としてあるので、上流非加温タンク２２、下流非加温タンク３２が上流加温タンク２１、下流加温タンク３１と連通する時刻ｔ１以降、加温対象の熱容量が増えることとなる。したがって、上流加温タンク２１、下流加温タンク３１のインク温度ａは、温度上昇が緩やかになる。

更に時刻ｔ１以降、加温が続けられ、時刻ｔ３になると、上流加温タンク２１、下流加温タンク３１と上流非加温タンク２２、下流非加温タンク３２の温度は、共にＴｒに達する。インクジェットヘッド１４へ供給されるインク温度はＴｔ１と略等しいため、インクジェットプリンタ１０による印刷動作は、時刻ｔ１以降に可能となる。

ここで、比較のために、従来例に相当する、電磁弁２３、３３が常時開放されている状態でのＴｔ１、Ｔｔ２の温度推移を説明する。

ヒータ２６、３６が加熱するインクは、上流加温タンク２１、下流加温タンク３１のインクに加え、上流非加温タンク２２、下流非加温タンク３２にも及ぶこととなるので、Ｔｔ１、Ｔｔ２の温度変化は、電磁弁２３、３３が閉鎖されている場合のＴｔ１、Ｔｔ２に比べて傾きが緩やかになる（図６（ｂ）にｃで表される）。この結果、Ｔｔ１、Ｔｔ２がＴｐに達するのは、時刻ｔ１よりも遅い時刻ｔ２である。

すなわち、インクジェットプリンタ１０がウォームアップを開始してから印刷可能となるまでの時間は、従来例よりも（ｔ２−ｔ１）だけ本実施形態の方が短くなる。上流タンク２０、下流タンク３０の熱容量は略同じであるので、Ｔｔ１、Ｔｔ２がＴｒに達する時刻は、本実施形態と従来例とで差はなく、どちらもｔ３である。第１の液室である上流加温タンク２１及び下流加温タンク３１と、第２の液室である上流非加温タンク２２及び下流非加温タンク３２の体積比率は、インクの密度や比熱、熱伝導度等の物性値、インクジェットヘッド１４の単位時間当たりのインク消費量、ヒータ２６、３６の出力等から決定される。

第１の液室の体積比率が小さい場合、時刻ｔ１、すなわち、装置の起動後印刷可能になるまでに要する時間が相対的に短くなるが、時刻ｔ１から時刻ｔ２の区間が長くなる。時刻ｔ２は、前述したように、インクタンクを第１の液室と第２の液室とに分断しない場合にインク温度がＴｐとなる時刻であるが、これは分断した場合に於いて第１の液室のインクと第２の液室のインクとを混合した場合に、混合インクが示す温度と一致する。

つまり、時刻ｔ１から時刻ｔ２の区間では、第１の液室のインクと第２の液室のインクとの平均温度はＴｐを下回っているため、印刷動作により第１の液室のインクが消費され、第２の液室から第１の液室へのインクの導入がヒータの出力を上回ると、第１の液室のインク温度が低下してしまう。したがって、これが回避されるように、第１の液室と第２の液室の体積比率、第１の液室と第２の液室とを繋ぐ経路の寸法等が決定される。

このように、第１の実施形態によれば、装置のウォームアップにかかる時間を短縮し、起動後速やかに印刷を可能にすることができる。

尚、本実施形態では、分断手段である電磁弁を上流タンク２０及び下流タンク３０の両方に設置したが、これに限られるものではなく、何れか一方にだけ設置するものでも良い。

更に、本実施形態に於けるインク温度制御処理は、必ずしも図２乃至図４のフローチャートに従う必要はない。

例えば、図２のフローチャートに於けるステップＳ５のサブルーチン「ウォームアップ」の処理動作は、図３のフローチャートに代えて図５のフローチャートを使用しても良い。

すなわち、図３のフローチャートを使用した場合のインク温度制御は、ステップＳ２２に於いて上流加温タンク２１及び下流加温タンク３１のインク温度が双方ともＴｐを超えていない場合、電磁弁２３、３３が両方共閉鎖され、且つ、ヒータ２６、３６が両方共ＯＮされる。つまり、仮に上流加温タンク２１のインク温度がＴｐを超えており、下流加温タンク３１のインク温度がＴｐを下回っている場合に於いて、下流加温タンク３１のヒータ３６のみならず、上流加温タンク２１のヒータ２６までもＯＮになる制御である。

これに対して、図５のフローチャートに於ける制御は、この点が変更されている。

すなわち、図５のサブルーチン「ウォームアップ」に於いて、先ず、ステップＳ４１にて、上流加温タンク２１内のインク温度Ｔｔ１が印刷可能温度Ｔｐより高いかを否かが判定される。ここで、Ｔｔ１がＴｐより高ければ、ステップＳ４２に移行して、上流タンク２０の電磁弁２３及びヒータ２６がＯＦＦ状態に移行、またはＯＦＦ状態が維持される。一方、ステップＳ４１にて、Ｔｔ１がＴｐより高くなければ、ステップＳ４３に移行して上流タンク２０の電磁弁２３及びヒータ２６がＯＮ状態に移行、またはＯＮ状態が維持される。

その後、ステップＳ４４〜Ｓ４６に於いて、Ｔｔ２に関しても前記ステップＳ４１〜Ｓ４３と同様の制御が行われる。そして、ステップＳ４７に於いて、Ｔｔ１とＴｔ２が共にＴｐより高いか否かが判定される。その結果、Ｔｔ１とＴｔ２が共にＴｐより高くなければ前記ステップＳ４１に移行する。一方、Ｔｔ１とＴｔ２が共にＴｐより高ければ、ステップＳ４８に移行して、ＯＮになっている電磁弁がＯＦＦにされる。そして、ウォームアップ動作が終了して図２のフローチャートのステップＳ６に移行する。

この図５のフローチャートによる制御方法の方が、それぞれのタンクのインク温度を別々に制御するので、温度の安定性が高くなる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。

図７は、本発明の第２の実施形態に従ったインクジェットプリンタに於ける上流タンクの概略構成を示すもので、（ａ）は断熱壁が上がった状態を示す側面図、（ｂ）は（ａ）の状態を断熱壁に沿って見た断面図、（ｃ）は断熱壁が下がって状態を示す側面図、（ｄ）は（ｃ）の状態を断熱壁に沿って見た断面図である。

尚、以下に述べる第２の実施形態に於いて、インクジェットプリンタの基本的な構成及び動作については、上述した第１の実施形態と同じであるので、説明の重複を避けるため、同一の部分には同一の参照番号を付して、その図示及び説明を省略し、主として異なる部分についてのみ説明する。

本第２の実施の形態では、分断手段として、前述した第１の実施形態で使用した電磁弁２３の代わりに、鉛直方向に移動可能な断熱壁（隔壁部材）４１が移動可能に設けられている。図７（ｃ）及び（ｄ）に示されるように、断熱壁４１が下がった状態では、その一端は上流タンク２０の底部に接触しており、図７（ａ）及び（ｂ）に示されるように、断熱壁が上がった状態では、その他端は、上流タンク２０のインク液面が最高の状態であっても、インク液面よりも上になるようになっている。

すなわち、インク液面は、断熱壁４１によって常に分断されており、断熱壁４１の上下動によって液中の連通／分断状態の遷移がなされる。そして、本実施形態に於いては、断熱壁４１を上下動可能にする駆動機構として、磁石を用いている。つまり、断熱壁４１の側面部の少なくとも一部には金属片４２が設けられ、上流タンク２０の外部で該金属片に対応する位置に、上流タンク２０の側面に沿って上下動可能な磁石４３が設けられている。そして、この磁石４３は、図示されないリンク機構等を介して、制御装置１９の制御動作によって上下動し、断熱壁４１を上流タンク２０内で上下に移動させている。

図７（ａ）及び（ｂ）に示されるように、上流タンク２０内で断熱壁４１が上に上がった状態が、上流加温タンク２１と上流非加温タンク２２とが連通している状態に対応する。同様に、図７（ｃ）及び（ｄ）に示されるように、上流タンク２０内で断熱壁４１が下に下りた状態が、上流加温タンク２１と上流非加温タンク２２とが分断された状態に対応する。

ウォームアップ時には、図７（ａ）及び（ｂ）に示される状態から、上流タンク２０内のインク温度Ｔｔ１が徐々に低下していき、インク温度Ｔｔ１がＴｐよりも低くなると、磁石４３の動きに応じて断熱壁４１が上流タンク２０の底面に向かって徐々に沈み始める。そして最終的には、図７（ｃ）及び（ｄ）に示されているように、断熱壁４１は上流タンク２０の底面に接するように沈み込み、上流タンク２０は上流加温タンク２１と上流非加温タンク２２とに分断される。

この状態でヒータ２６を駆動し始める。ヒータ２６によって上流加温タンク２１のインクが温められても、断熱壁４１によって上流タンク２０は上流加温タンク２１と上流非加温タンク２２とに分断されているため、上流加温タンク２１内に温度の低いインクが入ることはなく、両者の間でインクのやり取りが行われることはない。

そして、ヒータ２６の駆動により前記Ｔｔ１がＴｐよりも高くなると、磁石４３の動きに応じて断熱壁４１が上流タンク２０の上方に向かって徐々に上昇する。これにより、上流非加温タンク２２内の温度が低いインクが徐々に上流加温タンク２１側に流出して、加温されていく。最終的には、図７（ａ）及び（ｂ）に示されているように、断熱壁４１は上流タンク２０の上方に到達する。これによって、上流非加温タンク２２は消滅し、分断が解かれることとなる。

ウォームアップ時に、前述した第１の実施形態と同様の連通／分断の切り替えを行うことによって、第１の実施形態と同様の効果を奏する。

更に、磁石４３の上下動をリニアに制御することによって、断熱壁４１を細かいピッチで移動させることができる。

また、断熱壁４１の駆動方法としては、前述した磁石による駆動機構以外にも適用が可能である。例えば、リニアモータのようなモータを使用しても良いし、断熱壁４１の上端に磁性体を設置し、上流タンク２０の上部から磁性体を近付ける若しくは離すことで動作させるなどの方法であっても良い。

断熱壁４１は熱伝導度が低いものが好ましく、例えば中空の樹脂等が好適である。分断状態に於ける断熱壁４１と上流タンク２０底部との接触部分は隙間なく密着していることが望ましいが、例え分断が不完全であっても、上流加温タンク２１と上流非加温タンク２２との間で対流が殆ど起こらない程度に分断できていれば、一定の効果が発揮される。これは他の実施形態でも同様である。

尚、本第２の実施形態では、断熱壁４１の動作を鉛直方向に設定したが、これに限られるものではない。

例えば、図８（ａ）及び（ｂ）に示されるように、断熱壁４６の鉛直方向に回転軸４５を設け、図示されない駆動部により回転軸４５を所定方向に回転させる構成にしても良い。ここでは更に、上流加温タンク２１と上流非加温タンク２２との境目にストッパ４７、４７が設置されている。

上流加温タンク２１と上流非加温タンク２２との分断状態は、図８（ｂ）に示されるように、回転軸４５を中心軸として、例えば断熱壁４６が反時計回りに回転され、ストッパ４７、４７に当接されることで実現される。ストッパ４７、４７はシールも兼ねるため、ゴム等の弾性部材であることが望ましい。

一方、上流加温タンク２１と上流非加温タンク２２との連通状態は、図８（ａ）に示されるように、回転軸４５を中心軸として、断熱壁４６が分断状態から時計回りに、例えば９０°回転することで実現することができる。このとき、断熱壁４６はストッパ４７、４７から離れた状態である。

以上のように、断熱壁４６の外部駆動手段による機械的動作で分断／連通を制御する方法は様々なものが考えられる。

本第２の実施形態によれば、上流加温タンク２１と上流非加温タンク２２との連通路を広く取ることができる。

尚、本実施形態では上流タンク２０についてのみ説明したが、下流タンク３０にも適用可能であるのは勿論である。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。

図９は、本発明の第３の実施形態に従ったインクジェットプリンタに於ける上流タンクの概略構成を示すもので、（ａ）浮沈部材が沈んだ状態を示す側面図、（ｂ）は浮沈部材が上がった状態を示す側面図、（ｃ）は蓋部材の構成例を示す平面図、（ｄ）は（ｃ）の蓋部材の一部を示す断面図、（ｅ）は浮沈部材と上流タンク内のインクとの密度と温度との関係を表すグラフである。

尚、以下に述べる第３の実施形態に於いて、インクジェットプリンタの基本的な構成及び動作については、上述した第１の実施形態と同じであるので、説明の重複を避けるため、同一の部分には同一の参照番号を付して、その図示及び説明を省略し、主として異なる部分についてのみ説明する。

上流タンク２０内に、蓋部材５０と蛇腹部材５１により構成される、分断手段である浮沈部材４９が設けられている。蛇腹部材５１の一端は上流タンク２０内の底面部に接続され、他端は蓋部材４９の周囲に接続されている。これにより、蓋部材４９と蛇腹部材５１によって、浮沈部材４９は、その内外に分断された領域を構成している。

蓋部材５０には、図９（ｃ）に示されるように、少なくとも１つの貫通穴５２が形成されている。また、図９（ｄ）に示されるように、蓋部材５０の内部で外周部近傍には、例えば円形断面を有する空洞部５１が形成されており、この空洞部５１内に密度調整剤５３が充填されている。

このように構成された蓋部材５０は、図９（ｅ）に示されるように、印刷可能温度Ｔｐ以下では同温度のインクよりも低密度、Ｔｐ以上では同温度のインクよりも高密度となる材質である。温度によるインクの密度変化が大きい場合、蓋部材５０としてガラス等の密度の温度依存性が小さい材質を使用することができる。更に、蓋部材５０の少なくとも表面は、熱伝導性の低い材質であることが望ましい。また、空洞部５１内に充填される密度調整剤５３は、空気を含んでも良い。

蛇腹部材５１は熱伝導性が低く、弾性も低いゴム、或いはフィルム等で形成されている。材質としては、例えば発泡ポリエチレンなどの発泡プラスチックが好ましい。

ヒータがオフになり、上流加温タンク２０内のインク温度Ｔｔ１が徐々に低下していき、インク温度Ｔｔ１がＴｐよりも低くなると、図９（ｅ）に示されるように、蓋部材５０を構成する材質はインクよりも低密度であるので、インク液面に向かって浮かび始める。その際、インクが貫通穴５２を通って蛇腹部材５１で囲まれた浮沈部材４９内へ入ることで、蓋部材５０は円滑に浮き上がることが可能となる。この結果、上流タンク２０は浮沈部材４９の内部である上流非加温タンク２２と、それ以外の上流加温タンク２１とに分断される。

そして、ウォームアップ時には、図９（ｂ）に示すように、蓋部材５０はインク液面に浮かんだ状態にあり、この状態でヒータ２６を駆動し始める。ヒータ２６によって上流加温タンク２１のインクが温められても、蛇腹部材５１により浮沈部材４９の側面から熱が入ることはほぼない。また、蓋部材５０はインク液面まで浮き上がっているため、貫通穴５２を通って上流加温タンク２１と上流非加温タンク２２との間でインクのやり取りが行われることはない。

ヒータ２６の駆動により前記Ｔｔ１がＴｐよりも高くなると、図９（ｅ）に示されるように、インクの密度が蓋部材５０の密度よりも低くなるため、蓋部材５０は上流タンク２０の底面に向かって徐々に沈み始める。蓋部材５０が沈み込む過程において、上流非加温タンク内の温度が低いインクは徐々に貫通穴５２を介して外部に流出し、加温されていく。そして最終的には図９（ａ）に示されているように、蓋部材５０は上流タンク２０の底部へと沈み込む。これによって、上流非加温タンク２２は消滅し、分断が解かれることとなる。

図１０は、本発明の第３の実施形態の変形例１を示すもので、（ａ）は上流タンクが連通した状態を示した図、（ｂ）は上流タンクが分断された状態を示した図である。

本変形例１に於ける分断手段は、浮沈部材５５と断熱壁５８とにより構成される。浮沈部材５５は、Ｔｐ以下では同温度のインクよりも低密度、Ｔｐ以上では同温度のインクよりも高密度となる材質から構成される羽部材５７と、上流タンク２０の底部及び羽部材５７の両方と接続されており、羽部材５７を回動させることが可能な回動部材５６とから構成される。この場合、断熱壁５８は、上流タンク２０の側面部の所定の高さに固定されている。羽部材５７は、上述の蓋部材５０と同様に、内部に密度調整剤を充填することで所定の密度を実現する構成である。

回動部材５６は、例えば、蝶番のような構造となっている。図１０（ｂ）に示されるようなウォームアップ時、Ｔｔ１がＴｐよりも低い場合は、羽部材５７はインクよりも低密度であるのでインクに浮くことになる。しかしながら、羽部材５７の一端は回動部材５６と繋がって固定端となっているため、自由端となっている他端のみが回動部材５６を軸として回転して浮き上がり、断熱壁５８と接触する。この結果、断熱壁５８と上流タンク２０の底部との隙間が羽部材５７によって塞がれることとなり、上流非加温タンク２２と、それ以外の上流加温タンク２１とに分断される。

そして、ウォームアップが進行し、Ｔｔ１がＴｐよりも高くなると、羽部材５７の周囲のインクの密度が羽部材５７の密度よりも低くなる。したがって、図１０（ａ）に示されるように、羽部材５７は回動部材５６を軸として上流タンク２０の底部へと回転して沈む。これによって、分断は解かれることとなる。羽部材５７が沈むには、該羽部材５７の下に温度が高く密度の低いインクが存在する必要がある。したがって、これが実現されやすいように、回動部材５６の回転軸は上流非加温タンク２２に位置すると温度に対する浮沈部材５５の動作応答性がよく、好適である。

図１１乃至図１２は、第３の実施形態の変形例２を示すもので、浮沈部材と上流タンク内のインクとの密度と温度との関係が、図９（ｅ）に示すものとは逆のものを考慮した変形例である。具体的には、図１１に示すように、浮沈部材６５である羽部材６７が、Ｔｐ以下では同温度のインクよりも高密度、Ｔｐ以上では同温度のインクよりも低密度となる材質から構成される点が上記変形例１と相違する。また、羽部材６７とともに浮沈部材６５を構成する回動部材６６が、上流タンク２０の底面ではなく、断熱壁５８の下端に形成されている点でも相違している。

羽部材６７の外装部材の材質としては、ポリエチレンやポリスチレンといった温度変化に対して密度変化がインクよりも大きいものを選択する。

ウォームアップ時において、Ｔｔ１がＴｐよりも低い場合は、羽部材６７はインクよりも高密度であるので図１２（ｂ）に示されるように、羽部材６７は沈み、その先端を上流タンク２０の底面に接触させて、上流非加温タンク２２と、上流加温タンク２１とに分断している。

そして、ウォームアップが進行し、Ｔｔ１がＴｐよりも高くなると、羽部材５７の周囲のインクの密度が羽部材５７の密度よりも高くなる。したがって、羽部材６７は回動部材６６を軸として回動しながら浮き上がっていき、図１２（ａ）に示されるように分断が解かれることとなる。

本第３の実施形態では、外部からの入力なしに、Ｔｐを境にして上流加温タンク２１と上流非加温タンク２２の連通／分断が自動的に行われるので、扱いが容易である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能であるのは勿論である。

更に、前述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。

本発明の第１の実施形態であって、画像形成装置であるインクジェットプリンタの構成を示すブロック図である。 第１の実施形態のインクジェットプリンタ１０の主要な動作を説明するためのフローチャートである。 図２のフローチャートのステップＳ５に於けるサブルーチン「ウォームアップ」の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。 図２のフローチャートのステップＳ７に於けるサブルーチン「温度維持」の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。 図２のフローチャートのステップＳ５に於けるサブルーチン「ウォームアップ」の他の動作例を説明するためのフローチャートである。 環境温度が、印刷可能温度Ｔｐよりも低い起動時温度Ｔ０でインクジェットプリンタ１０が起動された場合のウォームアップ開始時からの時間的推移を示したもので、（ａ）はヒータ２６、３６の出力、（ｂ）は上流加温タンク２１内のインク温度Ｔｔ１、下流加温タンク３１内のインク温度Ｔｔ２、及び従来例のタンク温度、（ｃ）は上流タンク２０及び下流タンク３０の連通状態、のそれぞれの時間的推移を示した特性図である。 本発明の第２の実施形態に従ったインクジェットプリンタに於ける上流タンクの概略構成を示すもので、（ａ）は断熱壁が上がった状態を示す側面図、（ｂ）は（ａ）の状態を断熱壁に沿って見た断面図、（ｃ）は断熱壁が下がって状態を示す側面図、（ｄ）は（ｃ）の状態を断熱壁に沿って見た断面図である。 本発明の第２の実施形態の変形例を示した図である。 本発明の第３の実施形態に従ったインクジェットプリンタに於ける上流タンクの概略構成を示すもので、（ａ）は浮沈部材が沈んだ状態を示す側面図、（ｂ）は浮沈部材が上がった状態を示す側面図、（ｃ）は蓋部材の構成例を示す平面図、（ｄ）は（ｃ）の蓋部材の一部を示す断面図、（ｅ）は浮沈部材と上流タンク内のインクとの密度と温度との関係を表すグラフである。 本発明の第３の実施形態の変形例１を示すもので、（ａ）は上流タンクが連通した状態を示した図、（ｂ）は上流タンクが分断された状態を示した図である。 本発明の第３の実施形態の変形例２を示すもので、浮沈部材と上流タンク内のインクとの密度と温度との関係を表すグラフである。 本発明の第３の実施形態の変形例２を示すもので、（ａ）は浮沈部材が上がった状態を示す側面図、（ｂ）は浮沈部材が沈んだ状態を示す側面図である。

符号の説明

１０…インクジェットプリンタ、１１…メインインクタンク、１２、１３、２３、２４、３３、３４…電磁弁、１４…インクジェットヘッド、１５…記録媒体、１６…記録媒体搬送部、１７…インク滴、１８…汲み上げポンプ、１９…制御装置、２０…上流タンク、２１…上流加温タンク、２２…上流非加温タンク、２５、３５…液面検知部材、２６、３６…ヒータ、２７、３７…温度計、３０…下流タンク、３１…下流加温タンク、３２…下流非加温タンク、３８…負圧ポンプ。

Claims (11)

1. インクジェットヘッドと、
   内部にインクを収容するもので、互いに熱的に分離可能な第１の液室及び第２の液室とを有するインクタンクと、
   前記インクタンクを前記第１の液室と第２の液室とに可逆的に分断可能な分断手段と、
   前記第１の液室側に配置されて前記インクを加温するためのインク加温手段と、
   前記第１の液室側に配置されて前記インク温度を検出するインク温度検出手段と、
   前記インクジェットヘッドと前記第１の液室との間に配設されるインク経路と、
   前記インク温度検出手段の出力に基づいて、前記分断手段の動作を制御する制御手段と、
   を具備することを特徴とするインクジェットプリンタ。
2. 前記分断手段は、
   前記第１の液室と第２の液室との間を連通するインク経路と、
   当該インク経路中に形成される電磁弁と、
   を有し、
   前記制御手段は、前記インク温度検出手段の出力に基づいて、前記電磁弁の開閉を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プリンタ。
3. 前記分断手段は、
   前記第１の液室と第２の液室との間に挿脱可能な隔壁部材と、
   当該隔壁部材を挿脱させる駆動手段と、
   を有し、
   前記制御手段は、前記インク温度検出手段の出力に基づいて、前記駆動手段を駆動させて、前記隔壁部材を選択的に前記第１の液室と第２の液室との間に挿脱させることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリンタ。
4. 前記隔壁部材は、インクタンク面に対して垂直方向に移動可能に構成され、
   前記駆動手段は、前記隔壁部材を前記垂直方向に移動させることで、前記隔壁部材を選択的に前記第１の液室と第２の液室との間に挿脱させることを特徴とする請求項３に記載のインクジェットプリンタ。
5. 前記隔壁部材は、回動軸を有し、当該回動軸まわりに回動可能に構成され、
   前記駆動手段は、前記隔壁部材を回動させることで、該隔壁部材を選択的に前記第１の液室と第２の液室との間に挿脱させることを特徴とする請求項３に記載のインクジェットプリンタ。
6. 前記制御部は、前記インク温度検出手段の出力に基づいて、更にインク温度加温手段の動作を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プリンタ。
7. インクジェットヘッドと、
   内部にインクを収容するもので、互いに熱的に分離可能な第１の液室及び第２の液室とを有するインクタンクと、
   前記インクタンクを前記第１の液室と第２の液室とに可逆的に分断可能な分断手段と、
   前記第１の液室側に配設されて前記インクを加温するためのインク加温手段と、
   前記インクジェットヘッドと前記第１の液室との間に配設されるインク経路と、
   を具備し、
   前記分断手段は、前記インクタンク内のインク温度が印刷可能温度よりも低い場合に浮上もしくは沈降し、印刷可能温度よりも高い場合に沈降もしくは浮上する浮沈部材を有することを特徴とするインクジェットプリンタ。
8. 前記分断手段は、
   更に、前記浮沈部材に設けられ、前記第１の液室と第２の液室とを分断する隔壁部材を有することを特徴とする請求項７に記載のインクジェットプリンタ。
9. 前記分断手段は、
   更に、前記浮沈部材が当該浮沈部材の一端を回動中心として回動可能とする回動支軸を有することを特徴とする請求項７に記載のインクジェットプリンタ。
10. インクジェットヘッドと、
    内部にインクを収容するもので、互いに熱的に分離可能な第１の液室及び第２の液室とを有するインクタンクと、
    前記インクタンクを前記第１の液室と第２の液室とに可逆的に分断可能な分断手段と、
    前記第１の液室側に配置されて前記インクを加温するためのインク加温手段と、
    前記インクジェットヘッドと前記第１の液室との間に配設されるインク経路と、
    を具備し、
    前記分断手段は、前記インク温度が印刷可能温度よりも低い場合に前記第１の液室と第２の液室を分断し、前記インク温度が印刷可能温度に達した場合に前記第１の液室と第２の液室とを連通させることを特徴とするインクジェットプリンタ。
11. インクジェットヘッドと、内部にインクを収容するもので、互いに熱的に分離可能な第１の液室及び第２の液室とを有するインクタンクと、前記インクタンクを前記第１の液室と第２の液室とに可逆的に分断可能な分断手段と、前記第１の液室側に配置されて前記インクを加温するためのインク加温手段と、前記第１の液室側に配置されて前記インク温度を検出するインク温度検出手段と、前記インクジェットヘッドと前記第１の液室との間に配設されるインク経路と、を有するインクジェットプリンタに於けるインクタンク内のインク加温方法に於いて、
    前記分断手段によって、前記インクタンクを第１の液室と第２の液室との連通を分断するステップと、
    前記インク加温手段によって前記第１の液室内のインクを加温するステップと、
    前記インク温度検出手段によって前記第１のインクが所定温度にまで加温されたことが検出されたならば、前記第１の液室と第２の液室とを連通させるステップと、
    を具備することを特徴とするインク加温方法。

Images