JP2010201810A - 印刷装置および印刷方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インクジェット方式の印刷装置において印刷動作を継続しつつインクボトルを容易に交換する。
【解決手段】印刷装置は、ヘッドに供給されるインクを貯溜する第２インクタンク５１、および、第２インクタンク５１内のインクの量が補充開始量以下になった時に、第２インクタンク５１内のインクの量が補充停止量となるまで内部のインクが第２インクタンク５１に送出されるインクボトル５６を備える。インクボトル５６内のインクの量が所定のボトル交換量未満になって、インクボトル５６の交換時期になっている状態において、印刷動作を継続しつつインクボトル５６を他のインクボトルに交換するための準備動作として、第２インクタンク５１内のインクの量が補充停止量よりも多い交換時停止量となるまで、インクボトル５６内のインクが第２インクタンク５１に送出される。これにより、印刷動作を継続しつつインクボトルを容易に交換することが可能となる。
【選択図】図４

Description

本発明は、インクジェット方式にて印刷を行う技術に関する。

従来より、インクの微小な液滴を吐出する複数の吐出口が配列されたヘッドを印刷媒体に沿って走査することにより、印刷媒体に印刷を行うインクジェット方式の印刷装置が用いられている。また、インクを貯溜するインクタンクとヘッドとの間にてインクを循環させつつ印刷を行う印刷装置も知られており、例えば特許文献１の装置では、プリントヘッドの下方に位置するとともに大気に開放される下方容器から、プリントヘッドの上方に位置するとともに大気に開放される上方容器にポンプにてインクを供給し、上方容器からプリントヘッドを介して下方容器へとインクを戻すことによりインクの循環が行われる。

インクの循環が行われる印刷装置では、仮にヘッド内にてインク中に気泡が発生した場合でも（例えば、ピエゾ駆動方式のヘッドでは、ピエゾの高速駆動による振動によりインク中に気泡が発生する場合がある。）、気泡をインクと共にインクタンクへと戻すことが可能となり、気泡がヘッドの吐出口まで移動して吐出口からインクが一時的に吐出されない状態が生じる（いわゆる、ノズル欠けが生じる）ことが抑制される。また、白色のインクを用いる場合によく見られる顔料の沈降等もインクの循環により改善することが可能となる。

なお、特許文献２では、キャリッジ上に設けられる第１のインクタンク、第１のインクタンク内に充填されたインクを吐出することにより印字するヘッド、および、第１のインクタンクへ補充するためのインクが充填された第２のインクタンクを備えるインクジェット記録装置が開示されている。当該装置では、印字動作中に第２のインクタンクを交換した場合、実行中の印字動作が第１のインクタンクに残留しているインクで完了できるか否かを判断し、完了できると判断されたときは第１のインクタンクへのインク供給（印字動作が一旦中止される。）は行わず優先的に印字動作を行うことにより、印字動作の完了の遅延が防止される。そして、ヘッドの印字動作完了後、第１のインクタンクへのインクの供給が実行される。

特表２００２−５３３２４７号公報 特開２００６−２７０６５号公報

ところで、インクジェット方式の印刷装置において、ヘッドに供給されるインクを貯溜するインクタンクに交換式のインクボトルを接続し、インクタンク内のインクが所定量まで減少した際に、印刷動作を継続しつつインクボトルからインクタンクにインクを補充して、印刷を効率よく行うことが考えられるが、インクボトル内のインクが減少して交換時期となった際には、インクボトルの交換にある程度の時間を要するため、印刷動作を継続しつつインクボトルを交換することは容易ではない。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、インクジェット方式の印刷装置において印刷動作を継続しつつインクボトルを容易に交換することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、インクジェット方式の印刷装置であって、印刷媒体に向けてインクの微小液滴を吐出するヘッドと、前記ヘッドに対して印刷媒体を相対的に移動する移動機構と、前記ヘッドに供給されるインクを貯溜するメインタンクと、インクを貯溜するとともに前記メインタンクに接続され、前記メインタンク内のインクの量が補充開始量以下になった時に、前記メインタンク内のインクの量が前記補充開始量よりも多い補充停止量となるまで内部のインクが前記メインタンクに送出されるインクボトルと、前記インクボトル内のインクの量がボトル交換量以下になっている状態において、印刷動作を継続しつつ前記インクボトルを他のインクボトルに交換するための準備動作として、前記メインタンク内のインクの量が前記補充停止量よりも多い交換時停止量となるまで、前記インクボトル内のインクを前記メインタンクに送出する制御部とを備える。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の印刷装置であって、前記インクボトル内のインクの量を検出して前記制御部に入力するセンサをさらに備える。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の印刷装置であって、前記インクボトル内のインクの量が前記ボトル交換量以下になったことを作業者に通知する通知部をさらに備える。

請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の印刷装置であって、前記準備動作の完了を作業者に通知する通知部をさらに備える。

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の印刷装置であって、前記ヘッドの近傍にてインクを貯溜して前記ヘッドに接続されるサブタンクと、前記サブタンクと前記メインタンクとを接続する供給ラインに設けられ、前記メインタンク内のインクを前記サブタンクに供給するポンプと、前記メインタンク内を減圧する減圧機構とをさらに備え、前記メインタンクが回収ラインを介して前記ヘッドに接続され、前記減圧機構が前記メインタンク内を減圧することにより、前記サブタンクから前記ヘッドを経由して前記メインタンクに至る回収流路をインクにて満たした状態で前記回収流路を介して前記サブタンクから前記メインタンクへとインクが連続的に戻される。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の印刷装置であって、前記インクボトル内が大気圧とされ、前記インクボトルと前記メインタンクとの間の補充ラインに設けられるバルブを開放することにより、前記インクボトル内のインクが前記メインタンクに送出される。

請求項７に記載の発明は、インクジェット方式の印刷装置における印刷方法であって、前記印刷装置が、印刷媒体に向けてインクの微小液滴を吐出するヘッドと、前記ヘッドに対して印刷媒体を相対的に移動する移動機構と、前記ヘッドに供給されるインクを貯溜するメインタンクと、インクを貯溜するとともに前記メインタンクに接続されたインクボトルとを備え、前記印刷方法が、ａ）前記ヘッドによる印刷媒体への印刷動作を開始する工程と、ｂ）前記印刷動作を終了する工程と、ｃ）前記ａ）工程と前記ｂ）工程との間において、前記メインタンク内のインクの量が補充開始量以下になった時に、前記メインタンク内のインクの量が前記補充開始量よりも多い補充停止量となるまで前記インクボトルから前記メインタンクへとインクを送出する工程と、ｄ）前記ａ）工程と前記ｂ）工程との間において、前記インクボトル内のインクの量がボトル交換量以下になっている状態において、前記メインタンク内のインクの量が前記補充停止量よりも多い交換時停止量となるまで、前記インクボトル内のインクを前記メインタンクに送出する工程と、ｅ）前記ｄ）工程の後、前記メインタンク内のインクの量が前記補充開始量、または、前記補充開始量よりも少なく、かつ、前記印刷動作の継続が不能となる量となる前に、前記インクボトルを他のインクボトルに交換する工程とを備える。

本発明によれば、インクジェット方式の印刷装置において印刷動作を継続しつつインクボトルを容易に交換することができる。

請求項２の発明では、インクボトルの交換時期を容易に検出することができ、請求項３の発明では、作業者が、インクボトルの交換時期となっていることを容易に確認することができ、請求項４の発明では、作業者が、インクボトルの交換可能時を容易に確認することができる。

請求項５の発明では、メインタンクの負圧を利用して、メインタンク内のインクを脱気しつつインクを循環させることができ、請求項６の発明では、インクボトルからメインタンクへのインクの送出を容易に行うことができる。

印刷装置の外観を示す斜視図である。 吐出部の底面図である。 ヘッドユニットおよびインク循環機構の構成を示す図である。 第２インクタンクおよびインクボトルを示す図である。 印刷装置における印刷に係る動作の流れを示す図である。 インクボトルの交換に係る処理の流れを示す図である。 インクボトルの交換に係る処理の流れを示す図である。 印刷装置の他の例を示す図である。

図１は、本発明の一の実施の形態に係る印刷装置１の外観を示す斜視図である。印刷装置１は、例えばフィルム等の撥液性を有するシート状の基材９上にインクジェット方式にてカラー印刷を行うものである。

図１の印刷装置１は本体１１および制御部４を備え、本体１１はシート状の基材９を図１中のＹ方向（以下、「走査方向」ともいう。）に移動する搬送部２７、および、搬送部２７による移動途上の基材９に向けてインクの微小液滴を吐出する吐出部３を備える。搬送部２７では、それぞれが図１中のＸ方向に長い複数のローラ２７１がＹ方向に配列されており、複数のローラ２７１の（＋Ｙ）側にはロール状の基材９（供給ロール）を保持する供給部２７２が設けられ、複数のローラ２７１の（−Ｙ）側にはロール状の基材９（巻取ロール）を保持する巻取部２７３が設けられる。以下の説明では、単に基材９という場合は搬送途上の部位（すなわち、複数のローラ２７１上の基材９の部位）を指すものとする。

搬送部２７の１つのローラ２７１ａには基材９の走査方向の移動速度を検出するエンコーダ２９が設けられ、制御部４がエンコーダ２９の出力に基づいて巻取部２７３のモータの回転を制御することにより、基材９が（−Ｙ）方向に一定速度にて移動する。実際には、供給部２７２が有するモータにて基材９に対して移動方向とは逆向き（すなわち、（＋Ｙ）方向）の負荷（テンション）を付与することにより、複数のローラ２７１上の基材９が波打つことなく滑らかに移動する。

複数のローラ２７１の上方（図１中の（＋Ｚ）側）には吐出部３が配置され、吐出部３は複数のローラ２７１を跨ぐようにして基台２０に設けられるフレーム２５に固定される。フレーム２５上には紫外線を出射する光源３９が設けられ、複数の光ファイバ（実際には、複数の光ファイバは束状となっており、図１では符号３９１を付して１本の太線にて示している。）を介して光源３９からの光が吐出部３の内部へと導入される。

図２は吐出部３の底面図である。図２に示すように、吐出部３はそれぞれが互いに異なる色のインクを吐出する複数の（図２では、４個の）ヘッドユニット３３を備え、複数のヘッドユニット３３はＹ方向に配列されて吐出部３の本体３０に固定される。図２中の最も（＋Ｙ）側のヘッドユニット３３はＫ（ブラック）の色のインクを吐出し、Ｋのヘッドユニット３３の（−Ｙ）側のヘッドユニット３３はＣ（シアン）の色のインクを吐出し、Ｃのヘッドユニット３３の（−Ｙ）側のヘッドユニット３３はＭ（マゼンタ）の色のインクを吐出し、最も（−Ｙ）側のヘッドユニット３３はＹ（イエロー）の色のインクを吐出する。各色のインクは紫外線硬化剤を含んでおり、紫外線硬化性を有している。なお、吐出部３に、ライトシアン、ライトマゼンタ、ホワイト等の他の色用のヘッドユニットがさらに設けられてもよい。

各ヘッドユニット３３では、例えばピエゾ駆動方式の複数のヘッド３２が図２中のＸ方向（Ｙ方向およびＺ方向に垂直な方向であり、以下、「幅方向」という。）に千鳥状に配列されており、各ヘッド３２の下面（（−Ｚ）側の面）には複数の吐出口（一部のヘッド３２においてのみ符号３２１を付す点にて示す。）が幅方向に配列形成される。これにより、ヘッドユニット３３の全体では、配列方向である幅方向に多数の吐出口３２１が一定のピッチにて配列され、基材９上において走査方向の各位置にて、幅方向に一列に並ぶ複数のドットの形成が可能とされる。実際には、各ヘッドユニット３３の複数の吐出口３２１は幅方向に関して基材９上の印刷領域の全体に亘って（ここでは、基材９の幅方向の幅のほぼ全体に亘って）設けられており、基材９が吐出部３の下方を一回通過するのみで基材９への画像の印刷が完了する（いわゆる、ワンパス印刷）。

また、図２の吐出部３には、光源３９に接続される光照射部３８が複数のヘッドユニット３３の（−Ｙ）側に設けられる。光照射部３８では、複数の光ファイバがＸ方向に沿って配列されており、基材９上においてＸ方向に伸びる線状の領域に光照射部３８により紫外線が照射される。

印刷装置１では、各ヘッドユニット３３がインク循環機構５（後述の図３参照）に接続されており、インク循環機構５によりインクがヘッドユニット３３に供給されるとともに、ヘッドユニット３３からインクが回収される。以下の説明では、複数の色のうちの一の色のヘッドユニット３３およびインク循環機構５に着目するが、他の色のものも同様の構成となっている。

図３はヘッドユニット３３およびインク循環機構５の構成を示す図である。なお、図３では３個のヘッド３２を図示しているが、実際のヘッドユニット３３には図２のように多数のヘッド３２が設けられる。

図３に示すように、ヘッドユニット３３は、複数のヘッド３２の上方近傍にてインクを貯溜する第１インクタンク３４、第１インクタンク３４から複数のヘッド３２へとインクをそれぞれ導入するインク導入部である複数のインク導入管３５１、複数のヘッド３２の上方にて第１インクタンク３４と２段構造にて設けられ、複数のヘッド３２からのインクが流入する内部空間を有するマニホールド本体３６、並びに、複数のヘッド３２とマニホールド本体３６とをそれぞれ接続するとともに複数のヘッド３２内のインクをマニホールド本体３６へと導くインク導出部である複数のインク導出管３５２を備える。

インク循環機構５は、インクを貯溜する第２インクタンク５１を備え、第２インクタンク５１は供給ライン５２を介してヘッドユニット３３の第１インクタンク３４に接続されるとともに、回収ライン５３、並びに、ヘッドユニット３３のマニホールド本体３６および複数のインク導出管３５２を介して複数のヘッド３２に接続される。供給ライン５２にはポンプ５４およびフィルタ５２１が設けられ、フィルタ５２１にてインク内の不要物を除去しつつポンプ５４により第２インクタンク５１内のインクが第１インクタンク３４に供給され、第１インクタンク３４にてインクが貯溜される。実際には、第２インクタンク５１から第１インクタンク３４へのインクの供給は断続的に（間欠的に）行われる。第２インクタンク５１の内部空間の水平な面における断面積は鉛直方向にほぼ一定となっており（第１インクタンク３４において同様）、当該断面積は第１インクタンク３４よりも大きくされる。

また、第２インクタンク５１にはポンプ、圧力調整バルブ、圧力計等を有する主減圧機構５５が減圧管５５１を介して接続されており、印刷装置１の通常動作時には主減圧機構５５により第２インクタンク５１内（の気体）が大気圧より数百ミリバール（ｍｂａｒ）（例えば、５００ｍｂａｒ（すなわち、５×１０^４パスカル（Ｐａ）））だけ低い圧力とされることにより、第１インクタンク３４から複数のインク導入管３５１、複数のヘッド３２、複数のインク導出管３５２、マニホールド本体３６および回収ライン５３を経由して第２インクタンク５１に至る流路（以下、「回収流路」という。）をインクにて満たした状態で、回収流路を介して第１インクタンク３４から第２インクタンク５１へとインクが連続的に戻される。第２インクタンク５１には、インクを貯溜するインクボトル５６が電磁弁であるバルブ５６２を有する補充ライン５６１を介してさらに接続される。なお、インクボトル５６の構成については後述する。

回収ライン５３には、インク流量を測定するインク流量測定部５３２、および、インクの流量を調整する流量調整部である流量調整バルブ５３１が設けられており、流量調整バルブ５３１の内部の流路である開口の面積に応じて、第１インクタンク３４から第２インクタンク５１へのインクの流量が制限される。本実施の形態では、流量調整バルブ５３１内の流路開口の面積は変更されないため、第１インクタンク３４から第２インクタンク５１へのインクの流量は第２インクタンク５１内の圧力（正確には、第１インクタンク３４と第２インクタンク５１との圧力差）に主に依存することになる。インク循環機構５では、主減圧機構５５により第２インクタンク５１内の圧力がほぼ一定に制御されるため、ヘッド３２におけるインクの流量が時間的にほぼ一定となる。

第１インクタンク３４および第２インクタンク５１のそれぞれには、インクの液面の位置（すなわち、インクレベル）を検出するインクレベルセンサ３４１，５１１が設けられる。第１インクタンク３４および第２インクタンク５１のそれぞれでは、所定の設定液面レベル（図３中にて符号Ｌ１，Ｌ２を付す破線にて示す。）を中央として、インク補充の際の上限である補充停止レベル、および、下限である補充開始レベルが設定されている。第１インクタンク３４では、インクの液面の位置が補充開始レベル以下となると、液面の位置が補充停止レベルとなるまで、ポンプ５４により第２インクタンク５１からインクが補充（供給）される。なお、インクボトル５６から第２インクタンク５１へのインク補充の詳細については後述する。

また、第２インクタンク５１には図示省略のヒータおよび温度センサが設けられ、ヒータによりインクを常温よりも高い所定の設定温度（例えば４５〜５０℃）に加熱してインクの粘度が常温時の粘度よりも低くされる。実際には、ヘッド３２にはドライバ回路が設けられており、温度が調整されたインクがヘッド３２を通過することにより、ドライバ回路の冷却も行われる。これにより、印刷装置１では、別途冷却機構を設ける場合に比べて、印刷装置の製造コストが削減される。

第１インクタンク３４には、ポンプ、圧力調整バルブ、圧力計等を有し、第１インクタンク３４内（の気体）の圧力が調整可能な補助圧力調整機構３７がエアフィルタ３７１を介して接続されており、補助圧力調整機構３７により第１インクタンク３４内が大気圧より数ｍｂａｒだけ低い圧力とされる（すなわち、第１インクタンク３４内が僅かに負圧にされる）。印刷装置１では、このように第１インクタンク３４内が減圧された状態において、各ヘッド３２の複数の吐出口におけるインクの圧力（すなわち、オリフィス面におけるインクの圧力）が負圧になり、吐出口内にインクのメニスカスが形成されて吐出口からのインクの漏れが防止される。なお、吐出口内にインクのメニスカスが形成される際の吐出口におけるインクの圧力はメニスカス圧とも呼ばれる。

以上のように、図３のインク循環機構５では、複数のヘッド３２が第１および第２インクタンク３４，５１のそれぞれに並列して接続され、ポンプ５４を駆動することによりメインタンクである第２インクタンク５１内のインクが供給ライン５２を介してサブタンクである第１インクタンク３４に供給され、第２インクタンク５１内を負圧にすることにより各ヘッド３２および回収ライン５３を介して第１インクタンク３４から第２インクタンク５１へとインクが戻される。これにより、第２インクタンク５１から供給ライン５２、第１インクタンク３４、ヘッド３２および回収ライン５３を経由して第２インクタンク５１へと戻る循環経路にてインクの循環を行いつつ、第２インクタンク５１内の負圧を利用して、第２インクタンク５１内にてインクが効率よく脱気され、ヘッド３２内のインクに気泡が存在する場合に発生する吐出不良等、インクの吐出に不具合が生じることが防止される。

図４は第２インクタンク５１およびインクボトル５６を示す図である。既述のように、図４に示す第２インクタンク５１の内部にはインクレベルセンサ５１１が設けられる。インクレベルセンサ５１１はフロート式とされ、貫通孔が形成されるとともに第２インクタンク５１内のインクの液面と共に移動するフロート（浮き）５１２、および、フロートの貫通孔に挿入されるとともに鉛直方向に伸びるステム（ロッド）５１３を有する。フロート５１２内には磁石が設けられ、インクレベルセンサ５１１では、ステム５１３の長手方向（鉛直方向）の複数の位置を、フロート５１２との接点（リードスイッチ）として設定することが可能とされている。

詳細には、鉛直方向（図４の縦方向）に関して供給ライン５２が第２インクタンク５１に接続される位置の上方近傍となるステム５１３上の位置（高さ）Ｈ４に絶対下限レベルを示す接点が設定され、位置Ｈ４（以下、「絶対下限レベルＨ４」ともいう。後述の位置Ｈ１〜Ｈ３において同様。）から鉛直方向の上方に１０ミリメートル（ｍｍ）だけ離れた位置Ｈ３に補充開始レベルを示す接点が設定され、補充開始レベルＨ３から上方に１０ｍｍだけ離れた位置Ｈ２に補充停止レベルを示す接点が設定され、補充停止レベルＨ２から上方に２０ｍｍだけ離れた位置Ｈ１に絶対上限レベルを示す接点が設定される。インクレベルセンサ５１１における各接点のＯＮ／ＯＦＦ信号は制御部４（図１参照）に出力される。

インクレベルセンサ５１１では、第２インクタンク５１内のインクの液面が補充開始レベルＨ３よりも上方に位置している間は（正確には、インクの液面が補充開始レベルＨ３から離れている間は）、補充開始レベルを示す接点はＯＦＦとなっており、第２インクタンク５１から第１インクタンク３４へのインクの送出に伴って液面が補充開始レベルＨ３（近傍）となると、当該接点がＯＮとなる。

印刷装置１では、補充開始レベルを示す接点がＯＮとなると、制御部４により補充ライン５６１のバルブ５６２が開放される。既述のように第２インクタンク５１内は主減圧機構５５により減圧され、後述するようにインクボトル５６内は大気圧とされていることにより、補充ライン５６１を介してインクボトル５６から第２インクタンク５１にインクが送出される。インクボトル５６から第２インクタンク５１へのインクの送出は、第２インクタンク５１内のインクの液面が補充停止レベルＨ２（近傍）となって、補充停止レベルを示す接点がＯＮとなるまで継続される。

したがって、インクの液面が補充開始レベルＨ３となる際の第２インクタンク５１内のインクの量を補充開始量とし、インクの液面が補充停止レベルＨ２となる際の第２インクタンク５１内のインクの量を補充停止量とすると、インクボトル５６では、第２インクタンク５１内のインクの量が補充開始量以下になった時に、第２インクタンク５１内のインクの量が補充開始量よりも多い補充停止量となるまで内部のインクが第２インクタンク５１に送出されることとなる。

また、絶対下限レベルＨ４および絶対上限レベルＨ１は、印刷装置１の全体動作を強制的に停止するためのものであり、万一、印刷装置１の動作に異常が生じた場合に、第２インクタンク５１内のインクの液面が補充開始レベルＨ３よりも大幅に低下したとしても、液面が絶対下限レベルＨ４未満となって供給ライン５２等に空気が混入することが防止され、第２インクタンク５１内のインクの液面が補充停止レベルＨ２よりも大幅に上昇したとしても、液面が絶対上限レベルＨ１よりも上方となって第２インクタンク５１からインクが溢れることが防止される。

また、絶対上限レベルＨ１から第２インクタンク５１の上端部（蓋部）までの距離（図４中にて符号Ａ１を付す矢印にて示す距離）は１２０ｍｍとされ、第２インクタンク５１内の圧力をおよそ一定にするための十分な空間容量が確保されている。なお、第２インクタンク５１における供給ライン５２の接続位置と回収ライン５３の接続位置との高低差は６０ｍｍ以内とされる。印刷装置１の設計によっては、インクレベルセンサ５１１に代えて、インクボトル５６に設けられる後述の近接スイッチと同様のものが、第２インクタンク５１の位置Ｈ１〜Ｈ４に設けられてもよい。

設置台５６０上に載置されるインクボトル５６は、未使用の状態にて所定量のインクを貯溜する容器（例えば、樹脂にて形成される。）として市販されているものであり、印刷装置１では、補充ライン５６１の端部５６１ａが固定されたキャップ部５６３がインクボトル５６の上部開口に取り付けられることにより、インクボトル５６から第２インクタンク５１へのインクの送出が可能とされる。また、キャップ部５６３には外気に連通するエアフィルタ５６４が設けられ、エアフィルタ５６４を介してインクボトル５６内が大気圧とされる。

インクボトル５６の近傍には、鉛直方向に伸びるシャフト５６５が設けられ、キャップ部５６３は、シャフト５６５により鉛直方向に移動可能に支持される。また、シャフト５６５には、静電容量式の第１および第２近接スイッチ５６６，５６７が鉛直方向に並んで設けられる。下側の第２近接スイッチ５６７は、第２インクタンク５１内のインクの液面が補充開始レベルＨ３となっている際に、液面を補充停止レベルＨ２よりも高い後述の交換時停止レベルまで上昇させるために必要な量、または、これよりも僅かに多い量のインクがインクボトル５６内に貯溜される際のインクの液面の位置に配置される。また、上側の第１近接スイッチ５６６は、下側の第２近接スイッチ５６７に対応する量よりも多い所定量（例えば、第２インクタンク５１内のインクの液面が補充開始レベルＨ３となっている際に、通常の印刷動作に並行して、液面を補充停止レベルＨ２まで上昇させるために必要なインクの量の５倍以下の量であり、以下、「ボトル交換量」とも呼ぶ。）のインクがインクボトル５６内に貯溜される際のインクの液面の位置に配置される。

次に、印刷装置１における印刷に係る動作の流れについて図５を参照して説明する。図３の印刷装置１では、まず、主減圧機構５５による第２インクタンク５１内の減圧、および、ポンプ５４による第１インクタンク３４へのインクの供給（実際には、第１インクタンク３４内のインクの液面の位置に応じて断続的に行われる。）が開始されて循環経路におけるインクの循環が開始され、続いて、インクの循環動作に並行して、図１に示す基材９を走査方向に移動しつつ吐出部３の複数のヘッドユニット３３から基材９へのインクの吐出を制御することにより印刷動作が開始される（ステップＳ１１）。

印刷動作中には、第２インクタンク５１内のインクの液面の位置が繰り返し確認され（ステップＳ１２，Ｓ１４）、液面が補充開始レベルＨ３以下になった時に（ステップＳ１２）、液面が補充停止レベルＨ２となるまで、インクボトル５６から第２インクタンク５１にインクが送出される（すなわち、インクの補充が行われる。）（ステップＳ１３）。

第２インクタンク５１へのインクの補充後も、第２インクタンク５１内のインクの液面の位置（すなわち、第２インクタンク５１へのインクの補充の要否）が繰り返し確認される（ステップＳ１２，Ｓ１４）。そして、全ての画像の印刷が完了すると（ステップＳ１４）、基材９の走査方向への移動、および、吐出部３からのインクの吐出制御が停止されて印刷動作を終了するとともに、主減圧機構５５およびポンプ５４が停止されて循環経路におけるインクの循環が停止される（ステップＳ１５）。以上のように、印刷装置１では、印刷動作の開始から終了までの間において、第２インクタンク５１内のインクの液面が補充開始レベルＨ３以下になった時に、第２インクタンク５１に対してインクの補充が行われる。

次に、印刷動作の開始から終了までの間において行われるインクボトル５６の交換に係る処理について図６．Ａおよび図６．Ｂを参照して説明する。

制御部４では、印刷動作に並行して、図４のインクボトル５６に設けられる上側の第１近接スイッチ５６６の出力のＯＮ／ＯＦＦ状態が繰り返し確認されており（ステップＳ２１）、インクボトル５６内のインクの液面が第１近接スイッチ５６６の位置よりも低下して（すなわち、インクボトル５６内のインクの量がボトル交換量未満となって）第１近接スイッチ５６６がＯＦＦとなると（ステップＳ２１）、制御部４に設けられる表示部４１に（図１参照）、作業者に対してインクボトル５６の交換準備および交換作業を促す表示が行われる（ステップＳ２２）。

続いて、制御部４に設けられる交換開始スイッチが作業者によりＯＮとされているか否かが確認される。ここで、交換開始スイッチは、新しいインクボトルが準備され、インクボトル５６の交換準備が整った際に、作業者が印刷装置１に対して、インクボトル５６の交換準備の完了を示す入力を行うためのものである。制御部４では、交換開始スイッチがＯＮとされていない場合には（ステップＳ２３）、インクボトル５６の下側の第２近接スイッチ５６７がＯＦＦとなっている（すなわち、インクボトル５６内のインクの液面が第２近接スイッチ５６７の位置よりも低下している）か否かが確認される。第１近接スイッチ５６６がＯＦＦとなった直後では、第２近接スイッチ５６７はＯＦＦとはなっていないため（ステップＳ２４）、ステップＳ２３に戻って、交換開始スイッチがＯＮとされているか否かが確認される。このようにして、交換開始スイッチがＯＮとされる、または、第２近接スイッチ５６７がＯＦＦとなるまで、交換開始スイッチおよび第２近接スイッチ５６７のＯＮ／ＯＦＦ状態の確認が繰り返される（ステップＳ２３，Ｓ２４）。

このとき、既述のように、印刷装置１では、第２インクタンク５１内のインクの液面が補充開始レベルＨ３以下となる際に、インクボトル５６から第２インクタンク５１にインクが送出されるため、交換開始スイッチがＯＮとされることなく、第２インクタンク５１へのインクの補充が開始されて（または、インクの補充が複数回行われて）、インクボトル５６内のインクの液面が第２近接スイッチ５６７よりも低下し、第２近接スイッチ５６７がＯＦＦとなると（ステップＳ２４）、第２インクタンク５１内のインクの液面が補充開始レベルＨ３以下となっているか否かが、インクレベルセンサ５１１からの出力に基づいて確認される。通常、第２インクタンク５１へのインクの送出途上にて第２近接スイッチ５６７がＯＦＦとなるため、第２近接スイッチ５６７がＯＦＦとなった直後では、第２インクタンク５１内のインクの液面が補充開始レベルＨ３よりも上方となっており（ステップＳ２５）、この場合、表示部４１には、早急のインクボトルの交換作業を促す表示が行われる（ステップＳ２６）。なお、第２近接スイッチ５６７がＯＦＦとなった際には、インクボトル５６から第２インクタンク５１へのインクの送出は強制的に（すなわち、液面が補充停止レベルＨ２となる前に）停止されるため、インクボトル５６では、第２インクタンク５１内のインクの量を後述の交換時停止量とするためのインク量が確保される。

印刷装置１では、第２近接スイッチ５６７がＯＦＦとなった以降において、交換開始スイッチがＯＮとされる、または、第２インクタンク５１内のインクの液面が補充開始レベルＨ３以下となるまで、交換開始スイッチおよび補充開始レベルを示す接点のＯＮ／ＯＦＦ状態の確認が繰り返される（ステップＳ２３〜Ｓ２５）。なお、２回目以降のステップＳ２６の処理は省略される。

交換開始スイッチがＯＮとされることなく、補充開始レベルを示す接点がＯＮとなって、第２インクタンク５１内のインクの液面が補充開始レベルＨ３以下となったことが確認されると（ステップＳ２５）、基材９の走査方向への移動、および、吐出部３からのインクの吐出制御（すなわち、印刷動作）が強制的に停止される（ステップＳ２７）。なお、印刷装置１の設計によっては、第２近接スイッチ５６７がＯＦＦとなった際に印刷動作が停止されてもよい。

実際には、第１近接スイッチ５６６がＯＦＦとなった後、第２近接スイッチ５６７がＯＦＦとなるまでの期間において、操作者が新しいインクボトルを保管場所から持ってくることが可能となるように、第１近接スイッチ５６６の位置が決定されており、通常の印刷に係る動作では、交換開始スイッチおよび第２近接スイッチ５６７のＯＮ／ＯＦＦ状態の確認の繰り返しにおいて（ステップＳ２３，Ｓ２４）、第２近接スイッチ５６７がＯＦＦとなる前に、交換開始スイッチがＯＮとされる（ステップＳ２３）。また、仮に、新しいインクボトルの準備に手間取って第２近接スイッチ５６７がＯＦＦとなったとしても（ステップＳ２４）、交換開始スイッチおよび補充開始レベルを示す接点のＯＮ／ＯＦＦ状態の確認の繰り返しにおいて（ステップＳ２３〜Ｓ２５）、第２インクタンク５１内のインクの液面が補充開始レベルＨ３以下となる前に、交換開始スイッチがＯＮとされる（ステップＳ２３）。

交換開始スイッチがＯＮとされると、補充ライン５６１のバルブ５６２が開放されることにより、インクボトル５６から補充ライン５６１を介して第２インクタンク５１にインクが送出される。このとき、制御部４では、第２インクタンク５１内のインクの液面が位置Ｈ２となって補充停止レベルを示す接点がＯＮとされた後、さらに所定の追加補充時間だけバルブ５６２が開放されることにより、第２インクタンク５１内の液面が補充停止レベルＨ２よりも高く、絶対上限レベルＨ１よりも低い位置（以下、「交換時停止レベル」という。）まで上昇することとなる（ステップＳ２８）。換言すると、インクの液面が交換時停止レベルとなる際の第２インクタンク５１内のインクの量を交換時停止量として、第２インクタンク５１内のインクの量が補充停止量よりも多い交換時停止量となるまで、インクボトル５６内のインクが第２インクタンク５１に送出されることとなる。

追加補充時間は、例えば、印刷装置１が設置される環境として通常想定される最高温度の場合に、第２インクタンク５１内の圧力とインクボトル５６内の圧力との差、および、両者の鉛直方向の位置の差（水頭差）等を考慮して、第２インクタンク５１内のインクの液面が補充停止レベルＨ２と絶対上限レベルＨ１との間の中央となるように決定され、第２近接スイッチ５６７は、第２インクタンク５１へのこのようなインクの補充が実現可能な量のインクがインクボトル５６内に貯溜される（残る）ように配置される。なお、インクの粘度の低下等により、環境温度が高いほど、補充ライン５６１内のインクの流量が増大して交換時停止レベルは高くなる。もちろん、インクレベルセンサ５１１において、交換時停止レベル（すなわち、交換時停止量）を示す接点を設定することにより、交換時停止レベルが一定とされてもよい（後述の強制停止量において同様）。

第２インクタンク５１内のインクが補充停止レベルＨ２となった後、追加補充時間が経過すると、補充ライン５６１のバルブ５６２が閉じられるとともに、表示部４１にてインクボトル５６の交換が可能であることを示す表示が行われる（ステップＳ２９）。そして、操作者によりインクボトル５６を新しいインクボトルに交換する作業が開始される（ステップＳ３０）。

具体的には、図４中に二点鎖線にて示すように、キャップ部５６３をシャフト５６５に沿って上方に移動させた後、設置台５６０からインクボトル５６が取り除かれる。続いて、新しいインクボトルの蓋が外された後、インクボトル５６（設置台５６０から取り除かれたインクボトル５６）内に残留するインクが、新しいインクボトルに移される。そして、新しいインクボトルが設置台５６０上に載置された後、キャップ部５６３を下方に移動して、キャップ部５６３がインクボトルの上部開口に取り付けられる。これにより、インクボトルの交換が完了し、操作者が制御部４に設けられる交換完了スイッチを押すことにより、印刷装置１に対して、インクボトルの交換完了を示す入力が行われる。なお、キャップ部５６３がインクボトルに取り付けられている場合にＯＮとなるセンサを設け、当該センサがＯＮとなり、かつ、第１および第２近接スイッチ５６６，５６７がＯＮとなっていることにより、制御部４においてインクボトルの交換完了が自動的に認識されてもよい。

ここで、印刷装置１では、（各色成分の）全てのヘッド３２における最大のインク消費量（単位時間当たりの消費量）が予め求められており、最大のインク消費量に基づいて第２インクタンク５１内のインクの液面が０．５ｍｍだけ低下するのに要する時間（以下、「追加待ち時間」という。）が既知となっている。本実施の形態では、第２インクタンク５１内のインクの液面が補充開始レベルＨ３よりもおよそ０．５ｍｍだけ低い位置となる際の第２インクタンク５１内のインクの量が、印刷動作の継続が不能となる強制停止量として設定されている。制御部４では、上記のインクボトルの交換作業に並行して、第２インクタンク５１内のインクの液面の位置が監視される。

具体的には、交換完了スイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態が確認され、交換完了スイッチがＯＦＦであるときには（ステップＳ３１）、後述の強制停止時刻に到達したか否かが確認される。ここで、不測の事態により、インクボトルの交換作業に長時間を要してしまう場合には、継続して行われている印刷動作による第２インクタンク５１内のインクの減少により、液面が位置Ｈ３となって補充開始レベルを示す接点がＯＮとなり、その後、液面の更なる低下により補充開始レベルを示す接点がＯＦＦとなる。制御部４では、当該接点がＯＦＦとなる時刻から上記の追加待ち時間だけ経過した時刻が強制停止時刻として設定されており、強制停止時刻に到達していない場合には（ステップＳ３２）、ステップＳ３１に戻って交換完了スイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態が確認される。

印刷装置１では、交換完了スイッチがＯＮとされる、または、強制停止時刻に到達するまで、交換完了スイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態の確認、および、強制停止時刻となったか否かの確認が繰り返され（ステップＳ３１，Ｓ３２）、交換完了スイッチがＯＮとされる前に、強制停止時刻に到達すると（ステップＳ３２）、印刷装置１における印刷動作が強制的に停止される（ステップＳ３３）。

通常のインクボトルの交換作業では、第２インクタンク５１内のインクが補充停止量よりも多い交換時停止量となるまで、第２インクタンク５１にインクが補充されていることにより、仮に、印刷装置１における最大のインク消費量にてインクが消費された場合であっても、強制停止時刻となる前に（すなわち、第２インクタンク５１内のインクの量が強制停止量となる前に）、インクボトルの交換を完了することが可能とされる。交換が完了すると、操作者により交換完了スイッチがＯＮとされ（ステップＳ３１）、ステップＳ２１に戻って、第１近接スイッチ５６６のＯＮ／ＯＦＦ状態が繰り返し確認される。印刷装置１では、印刷動作が行われている間、図６．Ａおよび図６．Ｂに示すインクボトル交換処理が継続して行われる。

以上に説明したように、印刷装置１では、インクボトル５６内のインクの量がボトル交換量未満になっている状態（すなわち、インクボトル５６の交換時期になっている状態）において、印刷動作を継続しつつインクボトル５６を他のインクボトルに交換するための準備動作として、第２インクタンク５１内のインクの量が補充停止量よりも多い交換時停止量となるまで、インクボトル５６内のインクが第２インクタンク５１に送出される。これにより、第２インクタンク５１内のインクの量が、補充開始量よりも少なく、かつ、印刷動作の継続が不能となる強制停止量となる前にインクボトル５６を他のインクボトルに容易に交換する、すなわち、印刷動作を継続しつつインクボトルを容易に交換することが可能となる。

また、インクボトル５６内のインクの量がボトル交換量未満になった場合、および、インクボトル５６の交換のための上記準備動作が完了した場合のそれぞれにおいて、その旨を作業者に通知するための表示が表示部４１にて行われることにより、作業者が、インクボトルの交換時期となっていること、および、インクボトルの交換可能時を容易に確認することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。

上記実施の形態では、静電容量式の第１近接スイッチ５６６がインクボトル５６に設けられることにより、インクボトル５６内のインクの量がボトル交換量未満になったことを検出して、表示部４１における表示や、印刷動作を継続しつつインクボトル５６を他のインクボトルに交換するための準備動作が行われるが、インクボトル５６内のインクの量がボトル交換量と等しくなったことが検出可能なセンサ（例えば、フロート式のセンサや、光学式センサ等）が用いられる場合には、インクボトル５６内のインクの量がボトル交換量以下になった場合に、表示部４１における表示や上記準備動作が行われてもよい。この場合に、操作者がインクボトルの交換作業に直ぐに取りかかることができる状況にあるとき等には、印刷装置１では、操作者からの入力を待つことなく、第２インクタンク５１内のインクが交換時停止量まで補充されてもよい。

また、上記実施の形態において、補充開始量を強制停止量として設定することにより、第２インクタンク５１内のインクが交換時停止量まで補充された後、インクボトルの交換が完了するまでの時間が管理されてもよい。このような場合でも、印刷装置１では、第２インクタンク５１内のインクの量を交換時停止量となるまで補充することにより、第２インクタンク５１内のインクの量が補充開始量となる前に、インクボトル５６を他のインクボトルに容易に交換することができる。

印刷装置１における交換時停止量は、適宜変更されてよい。ただし、第２インクタンク５１内のインクの量が強制停止量となる前にインクボトルの交換を完了するという観点では、交換時停止量と補充開始量との差が、補充停止量と補充開始量との差の１．２倍以上（より好ましくは、１．５倍以上）となり、第２インクタンク５１内の圧力変動の増大による印刷品質の低下を抑制するという観点では、交換時停止量と補充開始量との差が、補充停止量と補充開始量との差の２．８倍以下（より好ましくは、２．５倍以下）となるように、第２インクタンク５１内のインクの液面が補充停止レベルとなった後の追加補充時間（または、交換時停止レベル）が決定されることが好ましい。

印刷装置１では、センサである第１近接スイッチ５６６がインクボトル５６内のインクの量（上記実施の形態では、インクの量がボトル交換量となったこと）を検出して制御部４に入力することにより、インクボトル５６の交換時期が容易に検出されるが、インクボトル５６の交換時期は、例えば、インクボトル５６から第２インクタンク５１へと送出するインク量（インクボトル５６と第２インクタンク５１との間の圧力差および水頭差、並びに、バルブ５６２の開放時間により求められるインク量）に基づいて検出されてもよい。

印刷装置１では、インクボトル５６内が大気圧とされることにより、第２インクタンク５１内の負圧を利用して、インクボトル５６から第２インクタンク５１へのインクの送出を容易に行うことができるが、例えば、インクの脱気のためにインクボトル５６内も減圧する場合や、インク循環機構におけるインクの循環に負圧を利用しない（すなわち、第２インクタンク５１内を減圧しない）場合等には、第２インクタンク５１とインクボトル５６との間の補充ライン５６１にポンプが設けられてもよい。

また、ヘッド３２から第２インクタンク５１へとインクを戻さない（すなわち、インクを循環させない）印刷装置にて、印刷動作を継続しつつインクボトルを交換する上記手法が用いられてもよい。この場合に、印刷装置の設計によっては、第１インクタンクが省略され、第２インクタンクからヘッド３２にインクが直接供給されてもよい。

インクボトル５６内のインクの量がボトル交換量以下になったこと、および、準備動作が完了したことを作業者に通知する通知部は、表示部４１以外に、ブザーや表示灯等により実現されてもよい。

図１の印刷装置１（いわゆる、ロールｔｏロール方式の印刷装置）では、基材９を走査方向に移動する搬送部２７により、複数の吐出口の配列方向に交差する走査方向に基材９が吐出部３に対して一定速度にて移動するが、印刷装置１における印刷動作によっては、吐出部３を走査方向に移動する機構が設けられてもよい。また、図７に示す印刷装置１ａ（枚葉式の印刷装置）のように、矩形の基材９を保持するステージ２１、および、ステージ２１を走査方向（図７中のＹ方向）に移動するステージ移動機構２２が設けられてもよい。このように、基材９を吐出部３に対して相対的に走査方向に移動する移動機構は様々な構成にて実現可能である。なお、図７の印刷装置１ａでは、基台２０上に設けられる位置検出モジュール２３により、基台２０に対するステージ２１の位置が検出可能となっている。

印刷装置１，１ａにおける印刷媒体は、シート状の基材９以外に、プラスチックにて形成される板状の部材や印刷用紙等であってもよい。

１，１ａ 印刷装置
４ 制御部
９ 基材
２２ ステージ移動機構
２７ 搬送部
３２ ヘッド
３４ 第１インクタンク
４１ 表示部
５１ 第２インクタンク
５２ 供給ライン
５３ 回収ライン
５４ ポンプ
５５ 主減圧機構
５６ インクボトル
５６１ 補充ライン
５６２ バルブ
５６６ 第１近接スイッチ
Ｓ１１〜Ｓ１５，Ｓ２１，Ｓ２８，Ｓ３０，Ｓ３３ ステップ

Claims (7)

1. インクジェット方式の印刷装置であって、
   印刷媒体に向けてインクの微小液滴を吐出するヘッドと、
   前記ヘッドに対して印刷媒体を相対的に移動する移動機構と、
   前記ヘッドに供給されるインクを貯溜するメインタンクと、
   インクを貯溜するとともに前記メインタンクに接続され、前記メインタンク内のインクの量が補充開始量以下になった時に、前記メインタンク内のインクの量が前記補充開始量よりも多い補充停止量となるまで内部のインクが前記メインタンクに送出されるインクボトルと、
   前記インクボトル内のインクの量がボトル交換量以下になっている状態において、印刷動作を継続しつつ前記インクボトルを他のインクボトルに交換するための準備動作として、前記メインタンク内のインクの量が前記補充停止量よりも多い交換時停止量となるまで、前記インクボトル内のインクを前記メインタンクに送出する制御部と、
   を備えることを特徴とする印刷装置。
2. 請求項１に記載の印刷装置であって、
   前記インクボトル内のインクの量を検出して前記制御部に入力するセンサをさらに備えることを特徴とする印刷装置。
3. 請求項１または２に記載の印刷装置であって、
   前記インクボトル内のインクの量が前記ボトル交換量以下になったことを作業者に通知する通知部をさらに備えることを特徴とする印刷装置。
4. 請求項１または２に記載の印刷装置であって、
   前記準備動作の完了を作業者に通知する通知部をさらに備えることを特徴とする印刷装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の印刷装置であって、
   前記ヘッドの近傍にてインクを貯溜して前記ヘッドに接続されるサブタンクと、
   前記サブタンクと前記メインタンクとを接続する供給ラインに設けられ、前記メインタンク内のインクを前記サブタンクに供給するポンプと、
   前記メインタンク内を減圧する減圧機構と、
   をさらに備え、
   前記メインタンクが回収ラインを介して前記ヘッドに接続され、
   前記減圧機構が前記メインタンク内を減圧することにより、前記サブタンクから前記ヘッドを経由して前記メインタンクに至る回収流路をインクにて満たした状態で前記回収流路を介して前記サブタンクから前記メインタンクへとインクが連続的に戻されることを特徴とする印刷装置。
6. 請求項５に記載の印刷装置であって、
   前記インクボトル内が大気圧とされ、
   前記インクボトルと前記メインタンクとの間の補充ラインに設けられるバルブを開放することにより、前記インクボトル内のインクが前記メインタンクに送出されることを特徴とする印刷装置。
7. インクジェット方式の印刷装置における印刷方法であって、
   前記印刷装置が、
   印刷媒体に向けてインクの微小液滴を吐出するヘッドと、
   前記ヘッドに対して印刷媒体を相対的に移動する移動機構と、
   前記ヘッドに供給されるインクを貯溜するメインタンクと、
   インクを貯溜するとともに前記メインタンクに接続されたインクボトルと、
   を備え、
   前記印刷方法が、
   ａ）前記ヘッドによる印刷媒体への印刷動作を開始する工程と、
   ｂ）前記印刷動作を終了する工程と、
   ｃ）前記ａ）工程と前記ｂ）工程との間において、前記メインタンク内のインクの量が補充開始量以下になった時に、前記メインタンク内のインクの量が前記補充開始量よりも多い補充停止量となるまで前記インクボトルから前記メインタンクへとインクを送出する工程と、
   ｄ）前記ａ）工程と前記ｂ）工程との間において、前記インクボトル内のインクの量がボトル交換量以下になっている状態において、前記メインタンク内のインクの量が前記補充停止量よりも多い交換時停止量となるまで、前記インクボトル内のインクを前記メインタンクに送出する工程と、
   ｅ）前記ｄ）工程の後、前記メインタンク内のインクの量が前記補充開始量、または、前記補充開始量よりも少なく、かつ、前記印刷動作の継続が不能となる量となる前に、前記インクボトルを他のインクボトルに交換する工程と、
   を備えることを特徴とする印刷方法。

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