JP2017209844A

JP2017209844A - 液体を吐出する装置

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Publication number: JP2017209844A
Application number: JP2016103657A
Authority: JP
Inventors: 健悟椿; Kengo Tsubaki
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2016-05-24
Filing date: 2016-05-24
Publication date: 2017-11-30

Abstract

【課題】異なる高さで配置されたノズル列に対し、サブタンクの負圧を適切に保つ。
【解決手段】インクジェット記録装置１は、異なる高さで配置されたノズル列１７Ａ、１７Ｂを有し、複数のヘッド１４と、メインタンク８３と、複数の供給チューブ８２および分配管８１と、複数の供給チューブ８２にそれぞれ設けられた複数のサブタンク８０とを有し、複数のサブタンク８０は、それぞれインクを収納するパック８４と、パック８４の変位を検知するセンサーフィラー８６と、を有し、所要の水頭差をもって配置された複数のヘッド１４にインクを供給し、複数のサブタンク８０のパック８４は、それぞれ複数のヘッド１４のノズル列１７Ａ、１７Ｂの高さ位置の違いに応じて異なる高さ位置に配置され、サブタンク８０とノズル列１７Ａ、１７Ｂとの水頭差が等しくなるよう設定されている。
【選択図】図６

Description

本発明は、ラインヘッドによってインクを吐出して記録媒体に画像形成を行う液体を吐出する装置に関する。

液体吐出ヘッドを駆動して液体を吐出する液体吐出装置として、液体吐出ヘッドである記録ヘッドからインク液滴を吐出して、搬送される記録用紙に画像を形成するインクジェット記録装置がある。インクジェット記録装置には、記録ヘッドが主走査方向に移動しながらノズルからインク液滴を吐出して画像を形成するシリアル型や、主走査方向に複数設けられた記録ヘッドのノズルからインク液滴を吐出して画像を形成するライン型のものが知られている。

このようなインクジェット記録装置として、複数のヘッドにインクを分岐させる分岐部材に滞留した気泡を排出させるものがある（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、図１９に示すように、液滴を吐出する複数のヘッド１０１を並べて配列したヘッドモジュール５１と、インクを収容するメインタンク９１と、メインタンク９１からインクが供給され、ヘッドモジュール５１にインクを供給するサブタンク８１と、サブタンク８１からヘッドモジュール５１の各ヘッドに対してインクを分岐して供給する分岐部材５４と、を備え、ヘッドモジュール５１とサブタンク８１とは水頭差を持って配置されたインクジェット記録装置の構成が開示されている。このインクジェット記録装置は、ヘッドモジュールとサブタンクとの水頭差を所要の値とすることでサブタンクの負圧を適正なものとしている。

しかしながら、ライン状に設けられた記録ヘッドによって吐出して、記録媒体に画像形成を行うラインエンジンにおいて、ドラム方式によって記録媒体の搬送を行うインクジェット記録装置は、ドラム上部に放射状にヘッドが配置されるため、そのノズル列の高さが、ヘッド列毎に異なるという問題がある。特許文献１に記載されたインクジェット記録装置は、各ノズル列の高さがヘッド列毎に異なる場合について考慮されておらず、全て等しい高さである場合を想定したものと考えられる。

ノズル列の高さが、ヘッド列毎に異なる場合にはサブタンクの負圧を適切に保たなければ、負圧にばらつきが生じ、メニスカスの崩壊等の不具合を起こす可能性がある。

本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、異なる高さで配置されたノズル列に対し、サブタンクの負圧を適切に保つことができる液体を吐出する装置を提供することを目的とする。

本発明に係る液体を吐出する装置は、上記目的を達成するため、異なる高さで配置されたノズル列を有し、前記ノズル列から液体を吐出する複数のヘッドと、前記複数のヘッドに液体を供給するメインタンクと、前記メインタンクから分岐して前記複数のヘッドにそれぞれ液体を供給する複数の供給経路と、前記複数の供給経路にそれぞれ設けられた複数のサブタンクと、を有し、前記複数のサブタンクは、それぞれ液体を収納する袋と、前記袋の変位を検知する変位検知部材と、を有し、所要の水頭差をもって配置された前記複数のヘッドに液体を供給し、前記複数のサブタンクの前記袋は、それぞれ前記複数のヘッドの前記ノズル列の高さ位置の違いに応じて異なる高さ位置に配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、異なる高さで配置されたノズル列に対し、サブタンクの負圧を適切に保つことができる液体を吐出する装置を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係るインクジェット記録装置の概略構成図である。本発明の第１の実施形態に係るインクジェット記録装置に係り、図２（ａ）はヘッドのモジュール構成を示す平面説明図であり、図２（ｂ）はインクジェット記録装置の要部構成図である。本発明の第１の実施形態に係るヘッドを示し、図３（ａ）は印刷時の斜視説明図であり、図３（ｂ）はメンテナンス時の斜視説明図である。本発明の第１の実施形態に係るインクジェット記録装置の正面からみた概略要部構成図である。本発明の第１の実施形態に係るインクジェット記録装置の側面からみた概略要部構成図である。本発明の第１の実施形態に係るインクジェット記録装置のインク供給部の概略構成図である。本発明の第１の実施形態に係るインクジェット記録装置のヘッドの概略構成図の斜視図および断面図である。本発明の第２の実施形態に係るインクジェット記録装置のインク供給部の概略構成図である。本発明の第２の実施形態に係るインクジェット記録装置の正面からみた概略要部構成図である。本発明の第２の実施形態に係るインクジェット記録装置の側面からみた概略要部構成図である。高さが異なるヘッドにインクを供給するサブタンクの液量を変化させた状態を説明する図である。本発明の第２の実施形態に係るサブタンクの負圧設定を説明する図である。本発明の第２の実施形態に係るインクジェット記録装置のインク供給部の概略構成図である。本発明の第２の実施形態に係るインクジェット記録装置のインク供給部の概略構成図である。本発明の第２の実施形態に係るサブタンクの詳細を説明する図である。本発明の実施の形態に係るインクジェット記録装置のポンプによる圧力制御を示すタイミングチャート図である。本発明の実施の形態に係るインクジェット記録装置のポンプによる圧力制御を示すフロー図である。本発明の第２の実施の形態に係るインクジェット記録装置のインク供給部の概略構成図である。ヘッドモジュールとサブタンクとが水頭差を持って配置された従来のインクジェット記録装置を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

［第１の実施形態］
本発明に係る液体を吐出する装置の第１の実施形態に関し、インクジェット記録装置を例にして、その構成について説明する。なお、本実施形態においてインクジェット記録装置１は、インクジェット方式のプリンタ装置として構成しているが、ファクシミリ装置、印刷機、または複合機から構成してもよい。

図１に示すように、インクジェット記録装置１は、給紙部２０と、レジスト調整部３０と、画像形成部１０と、乾燥部４０と、排紙部５０と、を備えている。

給紙部２０は、記録用紙２２を積載し給紙する給紙トレイ２６と、給紙トレイ２６に積載された記録用紙２２を１枚ずつピックアップするエアー分離部２４と、を備えている。エアー分離部２４により１枚ずつピックアップされた記録用紙２２はレジスト調整部３０へ送られる。エアーを吹き付けて記録用紙２２を１枚ずつに分離するエアー分離方式の代わりに、給紙ローラでピックアップされた記録用紙２２を分離ローラで１枚ずつに分離する方式を用いてもよい。

レジスト調整部３０は、給紙部２０から送られてきた記録用紙２２のレジスト補正（タイミング調整）を行うレジストローラ３２を備えている。

図１および図２に示すように、画像形成部１０は、記録用紙２２を搬送する搬送ドラム１２と、搬送ドラム１２による搬送中に記録用紙２２にインク液滴を吐出し印字する液体吐出ヘッド（以下、実施の形態では単にヘッドという）１４と、ヘッド１４のノズル１７をクリーニングするクリーニング手段であるキャップ部材７０（図３参照）と、を備えている。ノズル１７はヘッド１４の先端に設けられ、インクを吐出するようになっている。キャップ部材７０は、ヘッド１４のノズル１７が形成されたノズル面１７ａ、１７ｂに対して相対的に移動してノズル面１７ａ、１７ｂをキャッピングするよう構成されている。インクは本発明に係る液体を構成する。

搬送ドラム１２は、円筒形状であり、レジスト調整部３０から送られてきた記録用紙２２の先端を用紙クランパ１６でくわえて、回転しながら搬送する構成になっている。用紙クランパ１６は、搬送ドラム１２の外周上３か所に設けられている。これにより、ドラム１回転で３枚の記録用紙２２に画像形成が可能である。ドラム表面には複数のエアー吸引孔が形成されており、吸引ポンプにより搬送中の記録用紙２２をその裏面から吸引し、ドラム表面に密着、固定するようになっている。

搬送ドラム１２の上部には記録用紙２２に印字するインク液滴を吐出するヘッド１４が設けられている。ヘッド１４は、インクを吐出するノズル１７を有し、ノズル面１７ａ、１７ｂが平面形状に形成され、ノズル面１７ａ、１７ｂの中程のエリアに対応しノズル面１７ａ、１７ｂより内方へ穿設された複数のノズル１７を有し、各ノズル１７に供給されるインク液滴を吐出するよう構成されている。

図３に示すように、このヘッド１４は、記録用紙２２の通紙面（印刷される側の面）に対して離れる方向に上下移動自在であり、後のメンテナンス（クリーニング）時にキャップ部材７０がヘッド１４の下部に入れるぐらいまで上昇することができる。

ヘッド１４は、図３に示すように、搬送ドラム１２の表面に沿って記録用紙２２のほぼ全幅にわたり構成されており、具体的には、図２（ａ）に示すように、１つのヘッドモジュール１５が、ヘッド１４を千鳥に１１個並べた構成になっている。図２（ａ）では、ブラック（Ｋ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）のインクごとに、１つのヘッドモジュール１５があり、計４個のヘッドモジュール１５が後述するアレイベース１８上に設けられている。このように、ヘッドモジュール１５を色毎に複数個並べることで、画像を形成するようになっており、よって、記録用紙２２に印刷される画像の解像度はヘッド１４の解像度に依存している。

ここでは、各ヘッドモジュール１５にヘッド列はヘッド列１４Ａとヘッド列１４Ｂの２列があり（以下ではヘッド列の一方を奇数ヘッド列、他方を偶数ヘッド列ともいう。）、それぞれブラック（Ｋ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）を配置しているが、さらに特色や画質向上のための液を吐出するためのヘッドモジュールを備えるような５〜７ヘッドモジュールの構成としてもよい。

図３（ａ）に示すように、搬送ドラム１２の上方後部には、ヘッド１４のノズル面１７ａ、１７ｂをクリーニングするキャップ部材７０が前後に移動可能に設けられている。キャップ部材７０は、各ヘッド１４に合わせて、ヘッド１４と同様に記録用紙２２のほぼ全幅にわたり千鳥配列に構成されている。それぞれのキャップ部材７０の下部にはヘッド１４からインクを吸引するため吸引ポンプが配置されている。

印刷終了後、メンテナンス時に、ヘッド１４をキャッピングし残存インクを吸引する場合や、ヘッド１４のノズル面１７ａ、１７ｂに付着したインクをワイパーブレードで清掃する場合には、印刷停止後、ヘッド１４が記録用紙２２の通紙面に対して離れる方向に上昇し、キャップ部材７０の挿入スペースを確保するようになっている。

次いで、図３（ｂ）に示すように、キャップ部材７０が、ヘッド１４の下部まで前方にスライドし、ヘッド１４が下降して、各ヘッド１４のクリーニング動作に移るよう構成されている。クリーニングが完了したら再びヘッド１４が上部に退避し、キャップ部材７０が後方の位置に戻る。そして、ヘッド１４が搬送ドラム１２上の印字位置に下降し、印字可能な状態となる。

乾燥部４０は、図１に示すように、乾燥ユニット４２を備えている。画像形成部１０から送られてくる画像形成済みの記録用紙２２が、この乾燥ユニット４２の下を通過することによってインク中の水分を蒸発させ、記録用紙２２のカールを防止している。

また、乾燥部４０には両面印刷のための用紙反転部６０と用紙反転搬送部６２が設けられている（図１参照）。両面印刷時に、用紙反転部６０が、記録用紙２２の搬送方向を切り替え、用紙反転搬送部６２が、搬送方向が切り換えられた記録用紙２２を画像形成部１０へ搬送するよう構成されている。また、この反転搬送路には搬送ドラム１２の手前側にレジストローラ６４が設けられ、タイミング調整を行うようになっている。

排紙部５０は、印刷された記録用紙２２を排紙し積載する排紙トレイ５２を備えている。排紙トレイ５２は、記録用紙２２の幅方向に規制する一対のサイドフェンスと記録用紙２２の先端を規制するエンドフェンスとを備えて構成されている。

なお、インクジェット記録装置１は、上述したように、ノズルからインク液滴を吐出するヘッド１４が記録用紙２２のほぼ全幅にわたりライン構成をしたライン型インクジェット記録装置であるが、シリアル型であってもよいことは勿論である。

次に、インクジェット記録装置１の動作を説明する。まず、給紙部２０の給紙トレイ２６に積載された記録用紙２２が、エアー分離部２４によって１枚ずつピックアップされてレジスト調整部３０に送られる。

レジスト調整部３０では、レジストローラ３２によって記録用紙２２のレジスト補正（タイミング調整）が行われる。

タイミング調整された記録用紙２２は、画像形成部１０に送られる。画像形成部１０では、円筒形状の搬送ドラム１２の表面に設けられた用紙クランパ１６によって記録用紙２２がその先端を挟まれ、ヘッド１４の方向へ搬送される。この際、搬送ドラム１２の表面に開けられた複数のエアー吸引孔から、記録用紙２２の全体が裏面から吸引ポンプによりエアー吸引されドラム表面に密着させた状態で、搬送される。

記録用紙２２が、所定のインク色を充填した状態のヘッド１４の下部に送られると、ヘッド１４のノズルから記録用紙２２に向けてインクが吐出され、記録用紙２２に画像が形成される。

記録用紙２２は、その表面上に画像形成が行われた後、乾燥部４０に送られる。乾燥部４０に設けられた乾燥ユニット４２の下を記録用紙２２が通過することでインク中の水分が蒸発し、記録用紙２２のカールを防止している。

両面印刷時には、乾燥部４０に設けられた用紙反転部６０により、記録用紙２２の搬送方向が切り替えられ、用紙反転搬送部６２によって画像形成部１０の方向に送られる。搬送ドラム１２に達する前にレジストローラ６４によって記録用紙のレジスト（タイミング）が調整される。画像形成部１０では、前述と同様に記録用紙２２の裏面に画像形成が行なわれる。

乾燥部４０を通過した記録用紙２２は排紙部５０に搬送され、記録用紙２２が整然と揃えられた状態で積載される。

次に、各ヘッド１４にインクを供給するインク供給部について詳細に説明する。インク供給部は複数のメインタンク８３とサブタンク８０と分配管８１と供給チューブ８２と電磁弁８９とサブタンク容量検知センサー９１とセンサーフィラー８６とを含んで構成されている。センサーフィラー８６は本発明に係る変位検知部材を構成する。

図４（ａ）は、ヘッド１４を上面からみた概略構成図であり、図４（ｂ）は、インクジェット記録装置１の正面からみた概略構成図である。図４（ａ）は各色に対応する５つのヘッド１４のうち代表して１つのヘッド１４のみ記載しているが、他のヘッド１４も同様の構成である。

図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、ヘッド１４の上部にはインクをそれぞれのヘッド１４に供給する分配管８１がヘッド列１４Ａ、１４Ｂ毎に配列されている。各ヘッド１４はアレイベース１８上に千鳥に並べられている。各ヘッド列１４Ａ、１４Ｂのノズル面１７ａ、１７ｂにおけるノズル１７は、ノズル列１７Ａ、１７Ｂを構成している。ヘッド１４はノズル列１７Ａ、１７Ｂを有し、ノズル列からインクを吐出するようになっている。ノズル列１７Ａ、１７Ｂは、後述するように各ヘッド１４が搬送ドラム１２に対し放射状に配置されているので異なる高さで配置されている。

サブタンク８０は、分配管８１の上流側のインク供給経路の中途に配置され、サブタンク８０とヘッド１４との水頭差によって、ヘッド１４のノズル１７のメニスカスを保持するのに適切な高さに設置され負圧を保っている。本実施の形態ではサブタンク８０は各ヘッド列１４Ａ、１４Ｂに対して１つづつ設けられている。サブタンク８０は、ヘッド１４に対して−２０〜−７０ｍｍ位の水頭差位置に配置してインクを供給させる必要があるので、図５に示すように、搬送ドラム１２の手前下側にサブタンク８０を配置するようにしている。

また、記録用紙２２と各ヘッドノズル面の位置を一定（１〜２ｍｍ程度）にするため、図４（ａ）に示すようにヘッド１４は放射状に配置されている。したがって、ヘッドモジュール１５が傾斜すると、ヘッドモジュール１５内のヘッド列１４Ａとヘッド列１４Ｂとは鉛直方向の高さ位置が異なる。ヘッドモジュール１５が傾斜するほど、ヘッドモジュール１５内のヘッド列１４Ａとヘッド列１４Ｂとの水頭差が大きくなり、ひとつのサブタンク８０の自然水頭差では、カバーしきれなくなってしまう。

このため本実施の形態では、図６に示すようにヘッド列１４Ａ、１４Ｂ毎にサブタンク８０を鉛直方向の適切な高さ位置に設けるようにした。すなわち、サブタンク８０のパック８４は、それぞれ複数のヘッド１４のノズル列１７Ａ、１７Ｂの高さ位置の違いに応じて異なる高さ位置に配置した。より具体的には、各ノズル列１７Ａ、１７Ｂとインクを供給するサブタンク８０との水頭差が略等しくなるようにしている。

サブタンク８０は、可撓性のパック８４とパック８４内のインク量を検知するセンサーフィラー８６により構成されている。可撓性のパックでインクを収容することにより、インクと大気を直接触れさせないようにして、インクの水分蒸発による粘度上昇を防ぐことができると共に、インク中の溶存酸素量を一定に保ってヘッド１４のノズル内に気泡が溜まるのを防ぐことができる。パック８４の材料としては、ガスバリア性の高いフィルム、或いはアルミニウムを利用することができる。パック８４は本発明に係る袋を構成する。

図７（ａ）、（ｂ）に示すように、ヘッド１４は、吐出ヘッド部９２とヘッドタンク部９３で構成されており、ヘッドタンク部９３の表面には可撓性のフィルム９４が設置されている。図６に示す分配管８１より供給されるインクはインク供給ポート９５を経てヘッドタンク部９３内に供給される。ヘッドタンク部９３のフィルム９４により、吐出時のヘッドタンク部９３の圧力変動が自動的に調整されるようになっている。

また、サブタンク８０の上流側にはインクを貯蔵するメインタンク８３が配置されている。メインタンク８３は、供給チューブ８２、サブタンク８０、分配管８１を経てヘッド１４にインクを供給するようになっている。供給チューブ８２は、各メインタンク８３から２つに分岐し、インクを供給している。

サブタンク８０とメインタンク８３とは、供給チューブ８２により接続されている。分配管８１および供給チューブ８２は、本発明に係る供給経路を構成している。サブタンク８０には、サブタンク８０を構成するパック内のインク量を検知するセンサーとして、例えば、パック８４のふくらみ具合による変位を検知するセンサーフィラー８６が設置されており、パック８４内のインク残量に応じて、電磁弁８９を開けて、メインタンク８３からサブタンク８０にインクが供給されるようになっている。

一般的にメインタンク８３は交換しやすいように、同じ高さの位置に配置されているが、サブタンク８０は、搬送ドラム１２に放射状に配置されたアレイベース１８に対し、ヘッド列毎に向きを変えて設置されている。図４に示すように各サブタンク８０の向きは全てサブタンク８０の長軸方向が鉛直方向となるようにしている。このようにヘッド列毎に向きが違うのは、サブタンク８０の膨らみを検知するのにサブタンク８０の長軸方向の向きを鉛直方向とするのが好適なためである。

以上のように本実施の形態に係るインクジェット記録装置１は、異なる高さで配置されたノズル列１７Ａ、１７Ｂを有し、ノズル列からインクを吐出する複数のヘッド１４と、複数のヘッド１４にインクを供給するメインタンク８３と、メインタンク８３から分岐して複数のヘッド１４にそれぞれインクを供給する複数の供給チューブ８２および分配管８１と、複数の供給チューブ８２にそれぞれ設けられた複数のサブタンク８０とを有している。

また、インクジェット記録装置１の、複数のサブタンク８０は、それぞれインクを収納するパック８４と、パック８４の変位を検知するセンサーフィラー８６と、を有し、所要の水頭差をもって配置された複数のヘッド１４にインクを供給し、複数のサブタンク８０のパック８４は、それぞれ複数のヘッド１４のノズル列１７Ａ、１７Ｂの高さ位置の違いに応じて異なる高さ位置に配置され、サブタンク８０とノズル列１７Ａ、１７Ｂとの水頭差が等しくなるよう設定されている。

この構成により、本実施の形態に係るインクジェット記録装置１は、メインタンク８３から分岐した２つの供給チューブ８２が設けられ、２つの供給チューブ８２がサブタンク８０にそれぞれ接続され、サブタンク８０から分配管８１を経て各ヘッド列１４Ａ、１４Ｂに接続されている。これにより、インクジェット記録装置１は、高さが異なる各ノズル列１７Ａ、１７Ｂに対してサブタンク８０の高さを適宜設定できるので、異なる高さで配置されたノズル列に対し、サブタンクの負圧を適切に保つことができる。したがって、インクジェット記録装置１は、ヘッド１４の負圧のばらつきによるメニスカス崩壊等の不具合を防止することができる。

［第２の実施形態］
次に、図８〜図１８を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。

本実施の形態では、第１の実施の形態とは、サブタンクの構成や圧力制御の方法が異なるが、他の構成は基本的に同様である。したがって、同一の構成要素については、図１〜図７に示した第１の実施形態と同一の符号を用いて説明し、特に相違点についてのみ詳述する。

（実施例１）
図８は、本実施の形態に係るインクジェット記録装置１Ａのサブタンク８０Ａの構成を示す図である。

本実施の形態におけるインク供給部は複数のメインタンク８３とサブタンク８０Ａと分配管８１と供給チューブ８２と電磁弁８９とサブタンク容量検知センサー９１とセンサーフィラー８６とサブタンクケース８５とポンプ８８と圧力センサー８７とを含んで構成されている。サブタンクケース８５は本発明に係る収納部を、ポンプ８８は本発明に係る圧力変化手段を、圧力センサー８７は本発明に係る圧力検知手段を構成する。

サブタンク８０Ａは、パック８４とサブタンクケース８５と圧力センサー８７とセンサーフィラー８６とを有している。異なる高さで配置された各ノズル列１７Ａ、１７Ｂにはサブタンク８０Ａがそれぞれ１つづつ分配管８１で連結されている。サブタンク８０Ａは１色のヘッド１４に対して各ノズル列１７Ａ、１７Ｂに対応するよう２つ設けられている。サブタンク８０Ａの上流側には、供給チューブ８２が接続されており電磁弁８９を介してメインタンク８３が設置されている。メインタンク８３は各ヘッド１４にインクを供給する。

パック８４は、可撓性のアルミパックで出来ており、センサーフィラー８６でその膨らみによる変位を検知して、残量が少なくなるとその上流の電磁弁８９を開けて、メインタンク８３からインクが補給されるようになっている。

パック８４は、樹脂性のサブタンクケース８５内に設置されており、サブタンクケース８５内はポンプ８８によって常に負圧になっている。ポンプ８８は、ダイアフラムポンプあるいはチューブポンプが使用され、サブタンクケース８５内からエアー出し入れが出来るようになっている。

ポンプ８８が止まっている状態でもサブタンクケース８５内の負圧は維持されている。サブタンクケース８５内の圧力は、圧力センサー８７で検知して、−２００〜−６００Ｐａ（−２０〜−６０ｍｍＡｑ）になるように制御されている。この圧力の制御は各ノズル列１７Ａ、１７Ｂの高さ位置の違いに対応して行われる。また、インクジェット記録装置１Ａには、温度センサが設置されており、低温時（１０〜１５℃）には、−２００〜−３００Ｐａになるように制御をしている。特に低温時（１０〜１５℃）にはインク粘度が高くなり、吐出時の負圧が大きくなるので、初期水頭差を小さくするためである。

メインタンク８３からサブタンク８０Ａへのインク補給の際には、サブタンクケース８５内が負圧になっているため、メインタンク８３からインクを吸引し、補給がスムーズに行われる。このような構成にすることで、サブタンク８０Ａで負圧を形成することが出来るので、サブタンク８０Ａとヘッド１４との自然水頭差を設定する必要がない。よって、サブタンク８０Ａを鉛直方向のどの高さの場所にでも配置できるので、インクジェット記録装置１Ａのレイアウトの自由度が向上し、マシンサイズを小さく出来る。

（実施例２）
図９は、本実施の形態に係るインクジェット記録装置１Ａの構成を示す図であり、図１０は、インク供給部を側面からみた図である。。実施例２ではサブタンクの配置自由度を向上させるだけでなく、部品点数を減らす目的で１つの色のヘッドに対し１つのサブタンクを使用する。１つのヘッドに対しサブタンクを共通化する以外の点については実施例１と同様の構成である。

ヘッド１４は搬送ドラム１２に対して傾斜配置されている。本実施例では、ヘッド１４は、Ｂｋ（ブラック）、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、特色の５ヘッドモジュールになっている。さらに特色や画質向上のための液を吐出するためのヘッドモジュールを備えるような６〜７ヘッドモジュールの構成としてもよい。

サブタンク８０Ａは、１つの色のヘッド１４に対し１つのサブタンク８０Ａで構成されており、搬送ドラム１２上部の一定高さ位置に配置されている。ヘッドモジュール１５は搬送ドラム１２に放射状に配置されているため高さ位置が異なっており、相対するサブタンク８０Ａとの高さ位置は色毎に異なっている。Ｍの水頭差をＨ１、Ｙ、Ｃの水頭差をＨ２、特色、Ｂｋの水頭差をＨ３とすると、水頭差Ｈ１＜水頭差Ｈ２＜水頭差Ｈ３となっている。

よって、各色のサブタンク８０Ａの負圧設定は、一定にできず、それぞれの水頭差を加味した負圧設定にする必要がある。サブタンク８０Ａの配置位置は、ヘッド１４に対して上記の水頭差Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３分だけ高い圧力にあるのでこの分だけ差し引く必要がある。例えば、負圧設定の目標値を−２００Ｐａにするとすると、サブタンク８０Ａの圧力設定はそれぞれ、下記になるようにポンプ８８を制御する。
Ｍ：−２００Ｐａ−水頭差Ｈ１
Ｙ、Ｃ：−２００Ｐａ−水頭差Ｈ２
特色、Ｂｋ：−２００Ｐａ−水頭差Ｈ３

本実施例では、２つのヘッド列１４Ａ、１４Ｂに、サブタンク８０Ａが１つ、分配管８１で連結されている。その上流側は、供給チューブ８２が接続されており電磁弁８９を介してメインタンク８３が設置されている。このように２つのヘッド列に対し共通のサブタンク８０Ａを１つ設置することができる理由について説明する。

図１１は、サブタンク内のインク量の変化によるサブタンク重心の変化を表しており、第１の実施の形態で用いた傾斜して高さの異なるヘッド列１４Ａとヘッド列１４Ｂ（偶数ヘッド列と奇数ヘッド列）のサブタンク８０Ａが満杯のときと不足のときの状態を示している。サブタンク８０Ａが満杯に対して不足になるにつれて、サブタンク重心間の水頭差が大きくなる。ヘッド列１４Ａの使用可能水頭差領域をα、ヘッド列１４Ｂのヘッド列使用可能水頭差領域をβとすると、両方をカバーする水頭差領域γは図１１中の点線で示す領域になる。

しかし、このように一つのサブタンク８０Ａで２つのヘッド列１４Ａ、１４Ｂ（偶数ヘッド列、奇数ヘッド列）の水頭差をカバーするような点線で示すサブタンクにした場合、サブタンクの満杯から不足の領域が狭くなってしまい、非常に早い周期でサブタンクの伸縮が繰り返されることになる。その結果、サブタンクの疲労破壊、その上流の電磁弁の疲労破壊、電磁弁とインクの補給が間に合わず必要以上の水頭差領域でのインク量の変動となる不具合があった。つまり第１の実施の形態のように、サブタンクからヘッドへの供給を水頭差供給にすると、サブタンクを共通化しようとする際に、サブタンクの重心変化によって水頭差が変化してしまうため不都合が生じる。

これに対し、本実施の形態におけるサブタンク８０Ａは、図１２、１３に示すようにポンプ８８で負圧を作り出すようになっているので、ヘッド列１４Ａとヘッド列１４Ｂ（奇数ヘッド列と偶数ヘッド列）の両方のヘッドの水頭差をカバーする負圧設定を作り出すことが出来る。図１４は、高さの異なる各ヘッド１４の適正負圧範囲を示しており、図１５はサブタンク８０Ａの構成を示している。

そして、その負圧設定はサブタンク８０Ａ内の液量に左右されず、ポンプ８８で調整することが出来るため、サブタンク８０Ａ内の液量が少なくなった場合でも、ほぼ同じ負圧を保つことが出来る。よって、サブタンク８０Ａの満杯から不足の変動領域が広くなるため、緩やかな周期でサブタンク８０Ａの伸縮を繰り返すことになる。よって、サブタンクの疲労破壊、その上流の電磁弁の疲労破壊、電磁弁とインクの補給が間に合わず必要以上の水頭差領域での変動になってしまう不具合が解消される。

図１６は、本実施例におけるポンプ８８によるサブタンク８０Ａの圧力制御のタイミングチャートである。ヘッド１４とヘッド１４の２個のサブタンク８０Ａに接続されたサブタンク８０Ａの負圧は、両ヘッド列１４Ａ、１４Ｂの適正負圧の重なる部分に入るように制御される。サブタンクケース８５の中が両ヘッド列１４Ａ、１４Ｂの適正負圧の重なる部分に入るようにサブタンクケース８５内の圧力を圧力センサー８７で検知してポンプ８８を制御する。

印字が開始されるとサブタンク８０Ａ内のインクが減りサブタンク８０Ａの容量が減るため、サブタンクケース８５内の負圧が大きくなる。両ヘッド列１４Ａ、１４Ｂの適正負圧の下限値になったところでポンプ８８を加圧方向に動作させ、上限値になったところで、停止する（タイミングチャート（１）〜（２））。これを、インク量小になるまで、繰り返す（タイミングチャート（２）〜（３））。

印字が続いて、インク量が減少し、サブタンク８０Ａがしぼんでくると、センサーフィラー８６がインク量少を検知する。ここで、電磁弁８９を開放して、メインタンク８３からサブタンク８０Ａにインク満杯までインクを供給する。この動作でサブタンク８０Ａは膨らみ、サブタンクケース８５内の圧力は高まるので、ポンプ８８を減圧方向に動作させる（タイミングチャート（３）〜（４））。

図１７は本実施の形態におけるポンプ８８による圧力制御のフロー図である。図１７に示すようにヘッド１４は印字を開始する（ステップＳ１）。サブタンク容量検知センサー９１およびセンサーフィラー８６は、サブタンク８０Ａのパック８４内のインク量が所定量よりも少ないか否かを検知する（ステップＳ２）。パック８４内のインク量が所定量よりも少ない場合は電磁弁８９が開放されメインタンク８３からサブタンク８０Ａに供給経路を経てインクが満杯となるまで供給される（ステップＳ８）。

パック８４内のインク量が所定量よりも多い場合は、印字を継続しつつ、圧力センサー８７がサブタンク８０Ａの負圧が適正負圧の下限値となったか否かを検知する（ステップＳ３）。サブタンク８０Ａの負圧が適正負圧の下限値まで下がっていない場合はそのまま印字を継続する。サブタンク８０Ａの負圧が適正負圧の下限値まで下がった場合はポンプ８８をサブタンク８０Ａ内の圧力が加圧される方向に動作させる（ステップＳ４）。

ポンプ８８による加圧開始後、サブタンク容量検知センサー９１およびセンサーフィラー８６は、サブタンク８０Ａのパック８４内のインク量が所定量よりも少ないか否かを検知する（ステップＳ５）。パック８４内のインク量が所定量よりも少ない場合は電磁弁８９が開放されメインタンク８３からサブタンク８０Ａに供給経路を経てインクが満杯となるまで供給される（ステップＳ８）。

パック８４内のインク量が所定量よりも多い場合は、ポンプ８８による加圧を継続しつつ、圧力センサー８７がサブタンク８０Ａの負圧が適正負圧の上限値となったか否かを検知する（ステップＳ６）。サブタンク８０Ａの負圧が適正負圧の上限値まで上がってない場合はポンプ８８による加圧を継続する。サブタンク８０Ａの負圧が適正負圧の上限値となった場合はポンプ８８による加圧を停止する（ステップＳ７）。

本実施例におけるインクジェット記録装置１Ａは、以上のような構成にすることで、サブタンク８０Ａ〜メインタンク８３の構成を異なる色間で同じにすることが可能になる。ヘッド列１４Ａ、１４Ｂ毎にサブタンク８０Ａの向き高さを変えて配置する必要が無くなるので、ヘッドモジュール１５を共通化できる。結果、レイアウト自由度が増しマシンサイズ、コストを小さく出来る。

（実施例３）
図１８は、本実施の形態に係るインクジェット記録装置１Ａのサブタンク８０Ａの構成を示す図である。本実施例におけるインクジェット記録装置１Ａは電磁弁９０の配置位置以外は実施例２と同様の構成である。

本実施例において電磁弁は、メインタンク８３とサブタンク８０Ａとの間に電磁弁８９が、ヘッド１４とサブタンク８０Ａとの間に電磁弁９０が配置されている。電磁弁９０は常時は閉じており、通電時のみ開くようになっている。このような構成とすることで、サブタンク８０Ａをヘッド１４より高い位置に設置し、マシン停止時にサブタンクケース８５内のスローリークが発生した場合に、ヘッド１４が加圧され疲労破壊等するのを防止することができる。

以上のように本実施の形態に係るインクジェット記録装置１Ａは異なる高さで配置されたノズル列１７Ａ、１７Ｂを有し、ノズル列１７Ａ、１７Ｂからインクを吐出する複数のヘッド１４と、複数のヘッド１４にインクを供給するメインタンク８３と、メインタンク８３から分岐して複数のヘッド１４にそれぞれインクを供給する供給チューブと、複数の供給チューブにそれぞれ設けられた１つまたは２つのサブタンク８０Ａと、を有している。

また、前記複数のサブタンクは、それぞれインクを収納するパック８４と、パック８４を収納するサブタンクケース８５と、パック８４とサブタンクケース８５の間に形成された空間の圧力を検知する圧力センサー８７と、圧力を変化させるポンプ８８とパック８４の変位を検知するセンサーフィラー８６とをさらに有し、ポンプ８８は、複数のヘッド１４のノズル列１７Ａ、１７Ｂの高さ位置の違いに応じて圧力を変化させるようになっている。

この構成により、本実施の形態に係るインクジェット記録装置１Ａは、サブタンク８０Ａで負圧を形成することが出来るので、サブタンク８０Ａとヘッド１４との自然水頭差を設定する必要がない。よって、サブタンク８０Ａを鉛直方向のどの高さの場所にでも配置できるので、インクジェット記録装置１Ａのレイアウトの自由度が向上し、マシンサイズを小さく出来る。

また、サブタンク８０Ａ〜メインタンク８３の構成を異なる色間で同じにすることが可能になる。ヘッド列１４Ａ、１４Ｂ毎にサブタンク８０Ａの向き高さを変えて配置する必要が無くなるので、ヘッドモジュール１５を共通化できる。したがって、レイアウト自由度が増しマシンサイズ、コストを小さく出来る。

なお、本明細書および特許請求の範囲において、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッド又は液体吐出ユニットを備え、液体吐出ヘッドを駆動させて、液体を吐出させる装置である。液体吐出装置には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。

この「液体を吐出する装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。

例えば、「液体を吐出する装置」として、インクを吐出させて記録用紙に画像を形成する装置である画像形成装置、立体造形物（三次元造形物）を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置（三次元造形装置）がある。

また、「液体を吐出する装置」は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。

上記「液体が付着可能なもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録用紙、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。

上記「液体が付着可能なもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど液体が一時的でも付着可能であればよい。

また、「液体」は、液体吐出ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよく、特に限定されないが、常温、常圧下において、または加熱、冷却により粘度が３０ｍＰａ・ｓ以下となるものであることが好ましい。より具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、ＤＮＡ、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどであり、これらは例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、３次元造形用材料液等の用途で用いることができる。

また、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置があるが、これに限定するものではない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置などが含まれる。

また、「液体を吐出する装置」としては他にも、用紙の表面を改質するなどの目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液をノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などがある。

なお、本発明に係る液体を吐出する装置の技術的範囲は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した各構成要素の種々の変更を含むものである。

本発明によれば、異なる高さで配置されたノズル列に対し、サブタンクの負圧を適切に保つことができる液体を吐出する装置を得ることができ、液体を吐出する装置全般に有用である。

１、１Ａインクジェット記録装置（液体を吐出する装置）
１４ヘッド
１７Ａ、１７Ｂノズル列
８０、８０Ａサブタンク
８１分配管（供給経路）
８２供給チューブ（供給経路）
８３メインタンク
８４パック（袋）
８５サブタンクケース（収納部）
８６センサーフィラー（変位検知部材）
８７圧力センサー（圧力検知手段）
８８ポンプ（圧力変化手段）

特開２０１０−１３１９５９号公報

Claims

異なる高さで配置されたノズル列を有し、前記ノズル列から液体を吐出する複数のヘッドと、
前記複数のヘッドに液体を供給するメインタンクと、
前記メインタンクから分岐して前記複数のヘッドにそれぞれ液体を供給する複数の供給経路と、
前記複数の供給経路にそれぞれ設けられた複数のサブタンクと、を有し、
前記複数のサブタンクは、それぞれ液体を収納する袋と、前記袋の変位を検知する変位検知部材と、を有し、所要の水頭差をもって配置された前記複数のヘッドに液体を供給し、
前記複数のサブタンクの前記袋は、それぞれ前記複数のヘッドの前記ノズル列の高さ位置の違いに応じて異なる高さ位置に配置されていることを特徴とする液体を吐出する装置。
異なる高さで配置されたノズル列を有し、前記ノズル列から液体を吐出する複数のヘッドと、
前記複数のヘッドに液体を供給するメインタンクと、
前記メインタンクから分岐して前記複数のヘッドにそれぞれ液体を供給する複数の供給経路と、
前記複数の供給経路にそれぞれ設けられた複数のサブタンクと、を有し、
前記複数のサブタンクは、それぞれ液体を収納する袋と、前記袋を収納する収納部と、前記収納部と前記袋の間に形成された空間の圧力を検知する圧力検知手段と、前記圧力を変化させる圧力変化手段と前記袋の変位を検知する変位検知部材とをさらに有し、
前記圧力変化手段は、前記複数のヘッドの前記ノズル列の高さ位置の違いに応じて前記圧力を変化させることを特徴とする液体を吐出する装置。