JP2022057857A - 記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 記録ヘッド内部の圧力上昇を抑制する。【解決手段】 液体を吐出する記録ヘッドを搭載し、走査方向に沿って第１方向と、第１方向と反対の第２方向、とに往復移動するキャリッジと、記録ヘッドへ供給される液体を収容するタンクと、タンクから記録ヘッドへ液体を供給するための流路と、を備え、流路は、タンクと接続されキャリッジの移動に追従しない固定流路と、固定流路から分岐して第１方向の向きに記録ヘッドと接続されキャリッジの移動に追従する第１流路と、固定流路から分岐して第２方向の向きに記録ヘッドと接続されキャリッジの移動に追従する第２流路と、を含み、第１流路または第２流路に設けられ、タンクから記録ヘッドへ向かう液体の流れを制限し、記録ヘッドからタンクへ向かう液体の流れを制限しない弁を備える。【選択図】 図７

Description

本発明は、画像を記録する記録装置に関する。

従来、記録ヘッドを搭載したキャリッジが往復移動しながらインクを吐出することで記録が行われる記録装置においては、キャリッジが方向転換する際に生じる慣性力によってキャリッジに連結されているインクチューブ内のインクが移動する。特許文献１には、移動したインクが記録ヘッド内に流入し記録ヘッド内部の圧力が上昇することを抑えるため、記録ヘッドの移動方向の両側に２本のチューブをループ状に連結する構成が開示されている。これにより、慣性力によるチューブ内のインクの移動を記録ヘッドと逆側のチューブ方向に分散させることで記録ヘッド内の圧力上昇を緩和することができる。

特開２０１０－２４７４０１号公報

しかしながら、特許文献１の構成では、高速印刷に対応するためにキャリッジを高速で往復移動させた場合に、記録ヘッドの圧力上昇が吐出口におけるメニスカス耐圧を超えてインクが漏れる虞がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、記録ヘッド内部の圧力上昇を抑制することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る記録装置は、液体を吐出する記録ヘッドを搭載し、走査方向に沿って第１方向と、前記第１方向と反対の第２方向、とに往復移動するキャリッジと、前記記録ヘッドへ供給される液体を収容するタンクと、前記タンクから記録ヘッドへ液体を供給するための流路と、を備え、前記流路は、前記タンクと接続され前記キャリッジの移動に追従しない固定流路と、前記固定流路から分岐して前記第１方向の向きに前記記録ヘッドと接続され前記キャリッジの移動に追従する第１流路と、前記固定流路から分岐して前記第２方向の向きに前記記録ヘッドと接続され前記キャリッジの移動に追従する第２流路と、を含む記録装置であって、前記第１流路または前記第２流路に設けられ、前記タンクから前記記録ヘッドへ向かう液体の流れを制限し、前記記録ヘッドから前記タンクへ向かう液体の流れを制限しない弁を備えることを特徴とする。

本発明によれば、記録ヘッド内部の圧力上昇を抑制することができる記録装置を提供することができる。

第１実施形態に係るインクジェット記録装置の概略構成を示す図である。 第１実施形態に係る正面視におけるキャリッジ周辺の構成を示す模式図である。 第１実施形態に係る一色分のインクの流路を示す概念模式図である。 第１実施形態に係るインクジェット記録装置の内部構成を示すブロック図である。 固定部ジョイントの内部とキャリッジジョイントの内部が単純に分岐されたインク流路の例を模式的に説明する図である。 図５に示すインク流路を備える記録装置の記録ヘッド内部における圧力変動を示すグラフである。 インク流路における調整弁の配置を説明する模式図である。 調整弁を配置したインク流路の例を説明する模式図である。 調整弁を配置したインク流路を備える記録装置の記録ヘッド内部における圧力変動を示すグラフである。 調整弁の周辺構成を説明する図である。 調整弁の詳細構成を説明する図である。 調整弁を配置したインク流路を備える記録装置の記録ヘッド内部における圧力変動を示すグラフである。 調整弁の配置に関するその他の例を示す図である。 調整弁の配置の比較例を示す模式図である。 調整弁の好適な配置を説明するための模式図である。 インク排出動作のときのインク流路を示す模式図である。 インク排出動作のときのインク流路を示す模式図である。 インク排出動作の制御を示すフローチャートである。 第２実施形態に係るキャリッジジョイントの構成を示す上面斜視図である。 第２実施形態に係る調整弁が設けられたキャリッジジョイント内の流路の断面図である。 第２実施形態に係るキャリッジジョイントの詳細構成を説明する図である。 第２実施形態に係る調整弁の詳細構成を説明する模式図である。

〔第１実施形態〕
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。但し、以下の実施形態は本発明を限定するものではなく、また、本実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須のものとは限らない。また、実施形態に記載されている構成要素の相対配置、形状等はあくまで例示であり、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

＜装置概要＞
まず、本発明に係る記録装置が適用されるインクジェット記録装置（以下、記録装置）１００の概略構成について、図面を参照しながら説明する。図１（ａ）は記録装置１００の概略構成を示す斜視図、図１（ｂ）はその上面図である。図１において、矢印Ｘは、記録装置１００の正面視における前後方向（奥行方向）を示し、“Ｆ”は前側、“Ｂ”は後ろ側に相当する。矢印Ｙは、記録装置１００の正面視における左右方向（幅方向）を示し、“Ｌ”は左側、“Ｒ”は右側に相当する。矢印Ｚは、記録装置１００の上下方向を示す。

記録装置１００は、インクを吐出する吐出口を備える記録ヘッド２と、記録ヘッド２を搭載して往復移動するキャリッジ３と、を含む記録部を備える。キャリッジ３はＹ方向に沿って往復移動する。キャリッジ３の移動範囲における一端には、駆動プーリ１９が接続された第一のキャリッジモータ１０４が配置され、他端には駆動プーリ１９が接続された第二のキャリッジモータ１０７が配置されている。

２つのキャリッジモータの間には、タイミングベルト７が懸架されて配置されており、タイミングベルト７の一部に、キャリッジ３が取り付けられている。これらの走査手段によってキャリッジ３は走査される。このように、２つのキャリッジモータでキャリッジ３を駆動させることで、１つのキャリッジモータで駆動させる場合よりも出力を大きくすることができ、重量が大きいキャリッジ３でも高速で走査させることが可能になる。

また、キャリッジ３の位置を検出する位置検出機構として、キャリッジ３の走査方向（Ｙ方向）に延設されたリニアスケール１３と、キャリッジ３に搭載されてリニアスケール１３を読み取るエンコーダセンサ１４と、を備える。この位置検出機構を用いて、キャリッジ３の位置制御と速度制御が行われる。

キャリッジ３は、第１ガイドレール１１及び第２ガイドレール１２によって案内されつつ支持されている。第１ガイドレール１１及び第２ガイドレール１２は、Ｘ方向において互いに離れて配置されて、本体フレーム１０に支持されている。キャリッジ３は、第１ガイドレール１１及び第２ガイドレール１２の延びる方向（Ｙ方向）に沿って往復移動する。以降で、図１におけるＬ側に向かってキャリッジが走査する方向を“往方向”として記述し、反対にＲ側に向かって走査する方向を“復方向”として記述する。

記録装置１００には、記録媒体としてのロール状のシート１が装置前方の給紙部に設置される。装置内に給送されたシート１は、回転駆動する搬送ローラ４と、搬送ローラ４に従動して回転するピンチローラ９と、によって挟持された状態で記録部（記録ヘッド２）と対向する位置へ搬送される。

記録部（記録ヘッド２）と対向する位置にはプラテン６が配置されており、記録媒体はプラテン６によって背面が支持された状態で、データに基づいて記録ヘッド２により画像が記録される。記録ヘッド２は、キャリッジ３とともに走査方向（Ｙ方向）に移動しながらインク滴を吐出して、シート１に対して所定長さ（１バンド分）の画像を記録する（記録動作）。１バンド分の画像が記録されると、記録媒体は搬送手段により所定量だけ搬送される（間欠搬送動作）。この１バンド分の記録動作と間欠搬送動作を繰り返すシリアル記録方式によって、画像データに基づいて記録媒体の全体に画像が記録される。

また、本実施形態における記録ヘッドは、インク吐出のために利用されるエネルギーとして熱エネルギーを発生する手段（例えば発熱抵抗素子）を備え、その熱エネルギーによりインクの状態変化（膜沸騰）を生起させる方式を用いる。これにより、画像記録の高密度化、高精細化を達成している。なお、本発明は、このような熱エネルギーによる方式に限らず、圧電素子を備える構成で振動エネルギーを利用する方式であってもよい。

図２は、正面視におけるキャリッジ３周辺の構成を示す模式図である。図１に示すように、記録ヘッド２へ供給されるインクを色毎に収容した複数のインクタンク５は、記録装置１００の背面側に装着されている。インクタンク５から記録ヘッド２へのインクの供給は、インクの色毎に設けられた可撓性のインクチューブによって行われる。図２に示す可動チューブ７３Ｒ及び可動チューブ７３Ｌは、複数のインクチューブが束になったものであり、キャリッジ３の移動に追従して移動可能に構成されている。以下で、可動チューブ７３Ｒ、７３Ｌをまとめて可動チューブ７３とも称する。

可動チューブ７３Ｒは、一端がキャリッジ３に接続され、他端は記録装置１００に固定された固定部ジョイント２１に接続されて、Ｙ方向においてＲ側がＵ字状に湾曲するように配置される。可動チューブ７３Ｌは、一端がキャリッジ３に接続され、他端は記録装置１００に固定された固定部ジョイント２１に接続されて、Ｙ方向においてＬ側がＵ字状に湾曲するように配置される。本実施形態では、可動チューブ７３Ｒ、７３Ｌは束数、長さ、および材質等を含めて同一のもので、湾曲方向のみ異なる。

キャリッジ３の往復移動に伴う可動チューブ７３Ｒ、７３Ｌの変形を案内するため、記録装置１００は、チューブ保持部材７８Ｒ及びチューブ保持部材７８Ｌを備える。本実施形態のチューブ保持部材７８Ｒ、７８Ｌは、複数のリンク部材を連結したチェーンリンク（ケーブルキャリア）である。リンク部材はチューブが挿通可能なリング状の部材であり、隣接するリンク部材はＸ方向の軸回りに互いに回動自在に連結されている。

チューブ保持部材７８Ｒ、７８ＬはＹ方向にＵ字状に湾曲しており、キャリッジ３の往復移動に追従するように湾曲部位を変えながら変形する。本実施形態では、チューブ保持部材７８Ｒ、７８Ｌはリンク部材の連結個数を含めてそれぞれ同一のもので、チューブ保持部材７８Ｒには可動チューブ７３Ｒが挿通され、チューブ保持部材７８Ｌには可動チューブ７３Ｌが挿通されている。

次にインク流路の構成について説明する。図３は、一色分のインクの流路を示す概念模式図である。ユーザが記録装置１００に対して着脱可能なインクタンク５の下方には、記録装置１００に対して固定されたリザーブタンク４５が配置されている。また、インクタンク５とリザーブタンク４５の間には、インクタンク５からリザーブタンク４５へインクを供給するインク供給路４６と、リザーブタンク４５からインクタンク５へ空気を導入する空気導入路４７と、が備えられている。さらに、リザーブタンク４５は大気と連通する大気連通部４８を備え、大気に開放されている。

ユーザによってインクタンク５が記録装置１００に装着されると、インクタンク５とリザーブタンク４５がインク供給路４６と空気導入路４７を介して接続される。インクタンク５のインクは、水頭差によりインク供給路４６を通じてリザーブタンク４５へ供給され、供給されたインクと同量の空気が大気連通部４８から空気導入路４７を通じてインクタンク５へ空気が導入される。すなわち、インクタンク５内のインクと、リザーブタンク４５内の空気と、の気液交換によってリザーブタンク４５へインクが供給される。

リザーブタンク４５へのインクの供給に伴い、リザーブタンク４５内のインク液面が上昇すると、空気導入路４７の開口部４７ａが封止される。これにより、リザーブタンク４５からインクタンク５への空気の移動が停止するため、インクタンク５からリザーブタンク４５へのインクの供給も停止する。記録ヘッド２空のインクの吐出によりリザーブタンク４５内のインクが消費されてインク液面が下がると、空気導入路４７を通じて空気がインクタンク５へ導入されると共に、インクタンク５からリザーブタンク４５へインクが自動的に供給される。このようなインクの供給方式のため、インクタンク５内のインクが無くなるまでは、リザーブタンク４５内のインクの液面は開口部４７ａと略同じ高さに位置する。

リザーブタンク４５は、記録装置１００に固定された固定流路としての固定チューブ３０と連結されており、リザーブタンク４５と固定チューブ３０の間にはチョーク弁５０が配置されている。固定チューブ３０は記録装置１００に固定されているため、キャリッジ３の移動には追従しない。チョーク弁５０はチョーク弁モータ４９によって駆動されることで、リザーブタンク４５と記録ヘッド２の間の流路を閉塞または開放する。

固定チューブ３０の他端は固定部ジョイント２１に連結されており、固定部ジョイント２１内部で流路が分岐して、可動チューブ７３Ｒ、７３Ｌに連結される。可動チューブ７３Ｒ、７３Ｌの他端は、キャリッジ３に設けられたキャリッジジョイント２２にそれぞれ連結されている。キャリッジジョイント２２の内部で可動チューブ７３Ｒ、７３Ｌにより形成されたインク流路が合流し、キャリッジ３に設けられたキャリッジチューブ３３を通って記録ヘッド２へとインクが供給される。

このように、本実施形態では、インクタンク５から記録ヘッド２へのインク供給は、可動チューブ７３Ｒと可動チューブ７３Ｌを介して２方向から行われる。また、可動チューブ７３Ｒ、７３Ｌは、キャリッジ３の移動方向（Ｙ方向）において異なる方向からキャリッジジョイント２２及び記録ヘッド２と接続される。すなわち、可動チューブ７３Ｒ、７３Ｌによって、Ｙ方向とＺ方向（重力方向）によって規定されるＹＺ平面に広がるループ状のインク流路がインクの色毎に形成されている。

記録ヘッド２は、底面に複数の吐出口が配列された吐出口面３４と、吐出口へ供給されるインクに含まれる異物を除去するためのフィルタ３５を有する。吐出口面３４には、ヒータやピエゾ素子などのインクジェット方式のエネルギー発生素子が配置されており、インクジェット方式で吐出口からインク滴が吐出される。また、吐出口面３４は、大気と連通している空気導入路４７の開口部４７ａよりも高い位置に配置される。本実施形態では吐出口面３４と開口部４７ａ（リザーブタンク４５内のインク液面）との高低差（水頭差Ｈ）は約８０ｍｍに設定されている。

水頭差Ｈによって、記録ヘッド２がインクで満たされると記録ヘッド２内には約－０．８ｋＰａの負圧がかかる。さらに、吐出口面３４の微細な吐出口の各々にインクによるメニスカスが形成されるため、吐出口面３４から記録ヘッド２の内部へ空気が逆流しないように保たれる。記録動作によって吐出口からインクが吐出されて記録ヘッド２内のインクが消費されると、消費されたインクと同量のインクがリザーブタンク４５から吐出口へと供給される。このようなインク供給方法を水頭差供給方式と呼ぶ。

次に、記録ヘッド２の吐出性能を維持するために回復動作を行う回復ユニット３２の構成について説明する。回復ユニット３２は、Ｙ方向においてＲ側に配置されている。回復ユニット３２には、記録ヘッド２の吐出口面３４を密閉するためのキャップ３１と、キャップ３１と接続されてキャップ３１内に負圧を発生させる吸引ポンプ３６と、が設けられている。キャップ３１と吸引ポンプ３６とによって、記録ヘッド２からインクを吸引する吸引手段を構成する。本実施形態の吸引ポンプ３６はチューブポンプであり、吸引ポンプモータ５１を駆動させることで吸引ポンプ３６が回転する。

回復ユニット３２は、キャップ３１により吐出口面３４をキャッピングした状態で吸引ポンプモータ５１を駆動することでキャップ３１内に負圧を発生し吐出口から強制的にインクを吸引する。この吸引によって、吐出口近傍で固着したインクなどを吸い出して、吐出状態を良好にすることが可能である。吸引ポンプ３６によって吸引されたインクは、不図示の廃インク容器に排出される。

図４は、記録装置１００の内部構成を示すブロック図である。制御部１０２は、ホスト装置２００から画像データとその記録指示を受信して記録動作を実行する。制御部１０２は、処理部、記憶部、インタフェース部を備え、記録装置１００の全体を制御する。処理部はＣＰＵに代表されるプロセッサであり、記憶部に記憶されたプログラムを実行する。記憶部はＲＡＭやＲＯＭ等の記憶デバイスであり、プログラムやデータを記憶する。

制御部１０２はセンサ群ＳＲの検知結果に基づいて搬送ローラ４を駆動する搬送モータ６０、第一のキャリッジモータ１０４、第二のキャリッジモータ１０７、記録ヘッド２、吸引ポンプモータ５１、チョーク弁モータ４９等を制御する。センサ群ＳＲには、エンコーダセンサ１４が含まれる。

以上のような構成において、記録動作の際に発生する記録ヘッド２内の圧力変動について説明する。キャリッジ３が往復移動すると、キャリッジジョイント２２を介して連結されている可動チューブ７３も追従して移動する。これにより、キャリッジ３が方向転換すると、可動チューブ７３を含むインク流路内のインクに慣性力が働く。

ここで、図５を用いて、固定部ジョイント２１の内部とキャリッジジョイント２２の内部が単純に分岐されたインク流路の例を模式的に説明する。図５（ａ）～図５（ｄ）は、キャリッジ３の移動の様子を順に示す。

図５（ａ）では、キャリッジ３がＬ側の端部において往方向から復方向へ反転するために減速する様子を示し、図５（ｂ）は反転後にＲ側へ向かって移動するために加速する様子を示す。図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、キャリッジ３がＬ側端部で反転するために減速及び加速する際、可動チューブ７３Ｒ内のインクは慣性力によって可動チューブ７３Ｌと記録ヘッド２へ分散して移動する。一方、可動チューブ７３Ｌ内のインクは、記録ヘッド２から離れる方向に慣性力が働くことによって、記録ヘッド２内にインクを引き戻そうとする力が働く。その結果、記録ヘッド２内のインクが可動チューブ７３Ｌ内に移動するインク量よりも、可動チューブ７３Ｒ内のインクが記録ヘッド２に入る量の方が多くなり、記録ヘッド２内の圧力は上昇する。

図５（ｃ）では、キャリッジ３がＲ側の端部において復方向から往方向へ反転するために減速する様子を示し、図５（ｄ）は反転後にＬ側へ向かって移動するために加速する様子を示す。Ｌ側端部での加減速により上昇した記録ヘッド２内の圧力は、キャリッジ３がＬ側からＲ側へ復方向に等速移動している間に水頭差に戻るために下がっていく。しかしながら、図５（ｃ）や図５（ｄ）に示すように、キャリッジ３がＲ側端部で反転するために減速及び加速する際も、慣性力によってインクの移動が発生し、これにより記録ヘッド２内の圧力は再び上昇する。

すなわち、可動チューブ７３Ｌ内のインクは慣性力によって可動チューブ７３Ｒと記録ヘッド２へ分散して移動する。一方、可動チューブ７３Ｒ内のインクは、記録ヘッド２から離れる方向に慣性力が働くことによって、記録ヘッド２内にインクを引き戻そうとする力が働く。その結果、記録ヘッド２内のインクが可動チューブ７３Ｒ内に移動するインク量よりも、可動チューブ７３Ｌ内のインクが記録ヘッド２へ入る量の方が多くなり、記録ヘッド２内の圧力は上昇する。

記録動作のためにキャリッジ３が図５（ａ）～図５（ｄ）の移動を繰り返した場合、図６に示すように、印刷中の記録ヘッド２の吐出口面３４にかかる圧力は通常の水頭差（－０．８ｋＰａ）より高い圧力で推移する。キャリッジ３の移動速度が遅い場合はインクに働く慣性力も小さいため、圧力の上昇値も小さいが、高速印刷のためにキャリッジ３の移動速度を速くした場合、インクに働く慣性力も大きくなり、記録ヘッド２内の圧力は上昇しやすくなる。

例えば、キャリッジ３が４０ｉｐｓの移動速度で走査した場合、吐出口面３４の圧力変動は０ｋＰａ前後で推移している。通常、吐出口面３４は撥水性に加工してあり、吐出口におけるメニスカス耐圧によって記録ヘッド２内の圧力がある程度変動しても吐出口からインクが漏れることを防いでいる。そのため、圧力変動によって一時的に０ｋＰａを超えても、その後負圧に戻ることで吐出口からインクが漏れることは防止される。

ところが、キャリッジ３が７０ｉｐｓの移動速度で走査した場合、慣性力によって記録ヘッド２内の圧力が上昇することで、吐出口面３４の圧力変動は正圧状態で推移する。したがって、正圧状態が続くことで吐出口面３４においてインクのメニスカスが耐えきれなくなり、吐出口からインクが押し出されてインク漏れが発生する場合がある。

そこで本実施形態では、図７に示すように、固定部ジョイント２１と可動チューブ７３Ｌの連結部分に、記録ヘッド２へ向かうインクの流れを制限しつつ、その逆の流れを制限しない調整弁２４を配置している。すなわち、調整弁２４は固定部ジョイント２１の近傍に配置されている。調整弁２４は、記録ヘッド２へ向かうインクの流れを止めるために流路を閉塞可能な逆止弁２３と、逆止弁２３の上流と下流を接続する分岐流路２８と、によって構成される。分岐流路２８は、逆止弁２３が配置される流路と比較して流路径が小さく構成されており、圧力損失によってインク流量を減少させる働きがある。

図８を用いて、調整弁２４を配置したインク流路の例を説明する。図８（ａ）～（ｄ）に示すキャリッジ３の様子は、図５（ａ）～図５（ｄ）で示したキャリッジ３の移動の様子と対応する。図９は、調整弁２４を配置したインク流路での、キャリッジ３の移動による吐出口面３４における圧力変化を示すグラフである。

図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、キャリッジ３がＬ側端部で反転するために減速及び加速する場合には、記録ヘッド２内のインクが可動チューブ７３Ｌへ出ていく方向に移動する。そのため、逆止弁２３によってインクの流れが止まることはない。また、可動チューブ７３Ｒ内のインクが慣性力によって可動チューブ７３Ｌと記録ヘッド２へ分散して移動し、図９（ａ）に示す矢印のように、記録ヘッド２内の圧力は上昇する。

一方、図８（ｃ）及び図８（ｄ）に示すように、キャリッジ３がＲ側端部で反転するために減速及び加速する場合には、可動チューブ７３Ｌ内のインクが記録ヘッド２へ入り込む方向に移動しようとする。その際、逆止弁２３によって流路が塞がれるため、分岐流路２８のみを通ってインクが移動するが、分岐流路２８は内部の圧力損失が大きいためインク流量が減少する。これにより、可動チューブ７３Ｌ内の慣性力によって記録ヘッド２に入るインク量が減る。すなわち、可動チューブ７３Ｒ内の慣性力によって記録ヘッド２から可動チューブ７３Ｒに戻るインク量が、可動チューブ７３Ｌ内の慣性力によって記録ヘッド２に入るインク量より多くなるため、記録ヘッド２内の圧力を下げることができる（図９（ｂ）参照）。

分岐流路２８の径は、記録装置１００の最大キャリッジ速度、可動チューブ７３の径、或いはキャリッジ３の移動範囲の大きさに応じて適宜調整することが望ましい。記録ヘッド２内の圧力を大幅に下げたい場合は、分岐流路２８を設けずに逆止弁２３のみを設けることで、可動チューブ７３Ｌから記録ヘッド２へ流れるインクを遮断する構成を採用してもよい。

本実施形態における調整弁２４の構成および動作について、図１０及び図１１を用いて説明する。図１０（ａ）は固定部ジョイント２１の断面を示した図であり、図１０（ｂ）は固定部ジョイント２１の背面斜視図である。図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、調整弁２４の部分を拡大した断面模式図である。

調整弁２４の内部は、弁受け部３７を持つ固定部ジョイント２１の一部と、溶着フィルム２７と、によってインク流路（液体流路）が構成されており、弁受け部３７と対向する位置には円形の弁シート２６が配置されている。弁シート２６は、弁受け部３７から大きく離れないよう弁カバー２５によって付勢されている。インクの流れに応じて、弁シート２６が弁受け部３７に密着または離間を行い、密着時はインクを通さないことで弁部材としての逆止弁２３を構成している。

また、調整弁２４には、弁シート２６の離間時にインクが通る流路穴２２ｄより径が小さい分岐流路２８が構成されており、弁シート２６が弁受け部３７に密着した状態でも分岐流路２８を介してインクが流通可能である。ただし分岐流路２８の径が小さいためにインクが通る際に圧力損失が発生し、流路穴２２ｄからインクが通る場合と比べて流量は大幅に減少する。

図１１（ａ）は、記録ヘッド２側から可動チューブ７３Ｌを介してインクが流れる様子を示す。記録ヘッド２側から可動チューブ７３Ｌを介してインクが流れてくる場合は、弁シート２６が弁受け部３７から離間して、形成された隙間をインクが流れる。

図１１（ｂ）は、可動チューブ７３Ｌから記録ヘッド２へ向かう方向にインクが流れる様子を示す。記録ヘッド２へ向かう方向にインクが流れようとすると、そのインクの流れによって弁シート２６は弁受け部３７に引き寄せられて密着する。これにより、インクは弁シート２６と弁受け部３７の隙間を通る代わりに、分岐流路２８を通るようになる。以上の構成により、記録ヘッド２へ向かうインクの流量が少なくなるように流量制御を行うことができる。

前述した通り、分岐流路２８の径は記録装置１００の最大キャリッジ速度、可動チューブ７３の径或いはキャリッジ３の移動範囲の大きさに応じて決められ、本実施形態においては流路穴２２ｄの径はφ３、分岐流路２８の径はφ０．５である。

図１２は、調整弁２４を配置した場合の記録動作中の記録ヘッド２の圧力変動を示す。図１２に示すように、インク流路の途中に調整弁２４を設けることで、キャリッジ３が７０ｉｐｓの移動速度で走査しても記録ヘッド２内の吐出口面３４の圧力変動を０ｋＰａ前後まで下げることができる。これにより、キャリッジ３が高速化しても記録ヘッド２（吐出口）のメニスカス耐圧によって吐出口からのインク漏れを抑えることができる。

なお、本実施形態においては調整弁２４を固定部ジョイント２１内の可動チューブ７３Ｌ側に配置したが、これに限らず、記録ヘッド２に入り込むインクの流れを制限させる方向に調整弁が働く配置であればインクに加わる圧力変動を抑えることができる。図１３は、調整弁２４の配置のその他の例を示す。

図１３（ａ）は固定部ジョイント２１内の可動チューブ７３Ｒ側に配置した例を示す。また、図１３（ｂ）はキャリッジジョイント２２内の可動チューブ７３Ｌ側に配置した例を示し、図１３（ｃ）はキャリッジジョイント２２内の可動チューブ７３Ｒ側に配置した例を示す。いずれの例も、片方向から記録ヘッド２へ向かうインクの流量を制限できるため、本実施形態と同様に記録ヘッド２の内部におけるインクの加わる圧力変動を抑えることができる。

＜調整弁の配置＞
次に図１４、図１５を用いて、調整弁２４の好適な配置について説明する。図１４（ａ）～図１４（ｄ）は、比較例として、固定部ジョイント２１内の可動チューブ７３Ｒ側の流路に調整弁２４が配置された状態で流路内にインクを充填していく様子を示す。すなわち、ユーザが記録装置１００を使う前に、流路や記録ヘッド２をインクで充填する初期充填動作について説明する。

インクタンク５から記録ヘッド２までのインク流路にインクを充填する際は、まず記録ヘッド２の吐出口面３４をキャップ３１で密閉した状態で、チョーク弁５０を閉じて吸引ポンプ３６で所定時間吸引する。その後、チョーク弁５０を開放することで、チョーク弁５０から吸引ポンプ３６までのインク流路内にチャージされた負圧によって、インクを充填（吸引）する弁閉じ吸引動作を繰り返し実行する。

この弁閉じ吸引動作を行う際、調整弁２４が配置されている可動チューブ７３Ｒ側への充填は、図１４（ｃ）に示すように管径が小さい分岐流路２８を介して行われるため、インク充填速度が低下してしまう。すなわち、分岐流路２８の管径が小さいことによって流路抵抗が発生し、可動チューブ７３Ｌ側の流路と可動チューブ７３Ｒ側の流路との間で圧損差が生じる。これにより、図１４（ｄ）に示すように、可動チューブ７３Ｒと比較して可動チューブ７３Ｒ側の流路だけインクの充填が遅れる。

そのため本実施形態では、図１３（ｃ）で示したように、調整弁２４をキャリッジジョイント２２内の可動チューブ７３Ｒ側の流路に配置する。図１５（ａ）～図１５（ｄ）は、キャリッジジョイント２２内の可動チューブ７３Ｒ側の流路に調整弁２４が配置された状態で流路内にインクを充填していく様子を示す。

図１４で示した比較例と異なり、調整弁２４が記録ヘッド２の近傍に配置されているため、可動チューブ７３Ｌと可動チューブ７３Ｒの間に圧損差が発生せず、キャリッジジョイント２２近傍までの両チューブの流路にほぼ均等にインクが充填されていく。したがって、図１４で示した比較例に対して流路全体の充填時間を短縮することができる。

また、図１４に示した比較例では、調整弁２４が配置されていない可動チューブ７３Ｌ側で先に充填が完了し、調整弁２４が配置される可動チューブ７３Ｒ側の流路では充填が完了していない状態が発生する。このとき、吸引ポンプ３６による吸引によって、充填の終わった可動チューブ７３Ｌ側の流路からインクが余分に吸引されて排出されることがある。これに対して、調整弁２４をキャリッジジョイント２２の可動チューブ７３Ｒ側に設けることで、このようなインクの排出を低減することもできる。

以上では、キャリッジジョイント２２内の可動チューブ７３Ｒ側に調整弁２４を設ける構成を説明したが、可動チューブ７３Ｌ側に調整弁２４を設ける図１３（ｂ）で示した構成でも、同様に初期充填動作に要する時間を短縮することができる。

＜インク排出動作＞
続いて、図１６～図１８を用いて、インクが充填された記録装置１００のインク流路からインクを排出する排出動作を説明する。図１６及び図１７においては、キャリッジジョイント２２内の可動チューブ７３Ｒ側に調整弁２４を設けた構成を前提に説明する。なお、インクの排出動作は、使用している記録装置１００を別の場所へ輸送（いわゆる二次輸送）する前に、充填されたインクが機外へ漏れるのを防ぐために行われる。図１８は、インク排出動作の制御を示すフローチャートである。

図１６（ａ）は、インク流路内のインク排出動作の開始時における状態を示す模式図である。インク排出動作は、記録ヘッド２の吐出口面３４をキャップ３１で密閉した状態で吸引ポンプ３６を駆動させることで、吐出口からインクを吸引排出することにより行われる。このとき、調整弁２４が配置されている可動チューブ７３Ｒ側の流路は、調整弁２４が配置されていない可動チューブ７３Ｌ側の流路よりも流路抵抗が大きいため、図１６（ａ）に示すように可動チューブ７３Ｒ側の流路内にインクの残存が生じる場合がある。

そこで、図１６（ｂ）に示すように、キャップ３１が配置されたＲ側からＬ側へ向けてキャリッジ３を往方向に走査させ、調整弁２４が配置されている可動チューブ７３Ｒ内に残存したインクを慣性力で移動させる（Ｓ１１０）。このときのキャリッジ３の走査速度はＶＬとする。

その後、Ｓ１２０でキャリッジ３をＬ側端部で所定時間ＴＬ停止させると、図１６（ｃ）に示すように、可動チューブ７３Ｒ内の大部分のインクは重力によって下方へ移動することで可動チューブ７３Ｌ側に到達する。ここで、キャリッジ３がＬ側端部で停止する所定時間ＴＬは、可動チューブ７３Ｒのインクが可動チューブ７３Ｌへ移動するのに要する時間に合わせて設定される。本実施形態では、キャリッジ３を停止させる所定時間ＴＬは２分に設定する。キャリッジ３がＬ側端部で停止する位置を、退避位置とも称する。

次に、Ｓ１３０でキャップ３１が配されたＲ側に向けてキャリッジ３を復方向に移動させて、図１７（ａ）に示すように、記録ヘッド２がキャップ３１と対向するキャップ位置で停止させる。このときのキャリッジ３の走査速度はＶＲとする。

Ｓ１４０で、キャップ３１により記録ヘッド２の吐出口面３４をキャッピングする。その後、Ｓ１５０で吸引ポンプ３６を駆動して吐出口からインクを吸引することで、調整弁２４が配置されていない可動チューブ７３Ｌに移動したインクを排出する（図１７（ｂ）、（ｃ））。

図１８に示した一連のインク排出動作が終わっても、可動チューブ７３Ｒのインクが残る場合は、この動作を所定回数繰り返す構成であってもよい。また、キャリッジ３をキャップ位置から退避位置まで移動させる走査速度ＶＬに対して、退避位置からキャップ位置まで移動させる走査速度ＶＲを速く設定することも可能である。これにより、可動チューブ７３Ｌ内に移動したインクを吸引するまでの時間が短縮されるため、重力により可動チューブ７３Ｒにインクが戻るのを抑制することができる。

また、インクタンク５と記録ヘッド２がループ状のチューブによって接続された系に調整弁２４が配置された構成を例にインク排出動作のフローについて説明したが、調整弁２４が配置されていないインク流路に対しても適用可能である。例えば、インク流路の途中に流路径が小さい流路が設けられる構成であっても、調整弁２４を配置した場合と同様に圧力損失が発生してインクの流量が制限される。そのため、そのような構成に対しても、上述したインク排出動作を適用することで、インク流路の全体から効率的にインクを排出することができる。

以上のように、キャリッジ３に接続されたループ状のインク流路内において、圧力損失が発生する流路が設けられている構成において、キャリッジ３を往復移動させた後にインクの吸引動作を実行する。これにより、流路抵抗差のあるインク流路の残存インク量を低減させることが可能となる。

〔第２実施形態〕
第２実施形態では、第１実施形態とは異なる調整弁２４の構造について図１９～図２２を用いて説明する。第２実施形態では、調整弁２４がキャリッジジョイント２２内に設けられている。図１９は第２実施形態のキャリッジジョイント２２の構成を示す上面斜視図である。接続部２２ａは可動チューブ７３Ｒと接続され、接続部２２ｂは可動チューブ７３Ｌと接続され、接続部２２ｃはキャリッジチューブ３３と接続される。これらの接続部２２は、インクの色毎に設けられている。また、キャリッジジョイント２２内の各流路には調整弁２４が構成されている。

次に、調整弁２４の構成について図２０及び図２１を用いて説明する。図２０は、調整弁２４が設けられたキャリッジジョイント２２内の流路の断面図である。図２１（ａ）はキャリッジジョイント２２の背面斜視図であり、図２１（ｂ）は調整弁２４付近の拡大図である。

キャリッジジョイント２２内のインク流路は、キャリッジジョイント２２とキャリッジジョイント２２に溶着された溶着フィルム２７で形成され、インク流路の途中には調整弁２４が設けられている。キャリッジジョイント２２には、すり鉢状の弁受け部３７が形成されており、弁受け部３７と対向する位置に円形の弁シート２６が配置されている。弁受け部３７の中心には、インクが通る流路穴２２ｄが形成されている。弁シート２６の下には弁カバー２５があり、弁シート２６は弁カバー２５のリブによって弁受け部３７側に付勢されている。図２１に示すように、第２実施形態の弁受け部３７には、流路穴２２ｄより狭い調整弁溝２９が流路穴２２ｄから外径方向に向かって形成されている。

図２２は、図２０における調整弁２４の部分を拡大した断面模式図である。図２２（ａ）は、可動チューブ７３Ｒから記録ヘッド２へ向かう方向にインクが流れる様子を示す。

第１実施形態と同様、記録ヘッド２へ向かう方向にインクが流れようとすると、そのインクの流れによって弁シート２６は弁受け部３７に密着する。しかしながら、弁受け部３７に設けられた調整弁溝２９は弁シート２６と密着しないため、調整弁溝２９の部分はインクが流れる構成となっている。

調整弁溝２９は、流路穴２２よりも記録ヘッド側に設けられているため、インクは弁シート２６の下方を通りながら記録ヘッド２へ向かう方向に流れる。この流れによって、弁シート２６をさらに弁受け部３７に密着させる方向に力が働く。調整弁溝２９は他の流路に比べて径が小さいため、インクが通る際に圧力損失が発生して流量が制限される。したがって、第１実施形態における分岐流路２８の代わりに調整弁溝２９を設けることで、記録ヘッド２へ向かうインクの流量が少なくなるように流量制御を行うことができる。これにより、第１実施形態と同様に記録ヘッド２の内部における圧力上昇を抑制することができる。

図２２（ｂ）は、記録ヘッド２側から可動チューブ７３Ｒへ向けてインクが流れる様子を示す。記録ヘッド２側から可動チューブ７３Ｒを介してインクが流れてくる場合は、弁シート２６が弁受け部３７から離間して、形成された隙間をインクが流れる。

ここで、インクに溶存された気体が温度や気圧の変化により気泡となってインク流路に出現することがある。気泡は狭い流路ほど詰まりやすく、狭い流路に詰まるとインクが流れるときに抵抗となりインクの流れを阻害する。第２実施形態の場合、図２２（ａ）に示すように、調整弁が閉じた状態において調整弁溝２９に気泡Ａが詰まることがある。しかしながら、図２１（ｂ）に示すようにインクが記録ヘッド２から可動チューブ７３Ｒへ向けて流れるようになると、弁シート２６が押し下げられてインク流路が拡大するため、詰まっていた気泡Ａは流される。

このように、調整弁溝２９のような溝を形成する構成にすることで、記録ヘッド２へ向けて流れるインクの流量を制限しつつ、調整弁２４内に気泡が留まることを抑制することができる。そのため、記録ヘッド２内部の圧力上昇を抑制する信頼性の高いインク供給システムを提供することができる。

３ キャリッジ
５ インクタンク
２４ 調整弁
３０ 固定チューブ
７３ 可動チューブ
１００ インクジェット記録装置（記録装置）

Claims (9)

1. 液体を吐出する記録ヘッドを搭載し、走査方向に沿って第１方向と、前記第１方向と反対の第２方向、とに往復移動するキャリッジと、
   前記記録ヘッドへ供給される液体を収容するタンクと、
   前記タンクから記録ヘッドへ液体を供給するための流路と、を備え、
   前記流路は、前記タンクと接続され前記キャリッジの移動に追従しない固定流路と、前記固定流路から分岐して前記第１方向の向きに前記記録ヘッドと接続され前記キャリッジの移動に追従する第１流路と、前記固定流路から分岐して前記第２方向の向きに前記記録ヘッドと接続され前記キャリッジの移動に追従する第２流路と、を含む記録装置であって、
   前記第１流路または前記第２流路に設けられ、前記タンクから前記記録ヘッドへ向かう液体の流れを制限し、前記記録ヘッドから前記タンクへ向かう液体の流れを制限しない弁を備えることを特徴とする記録装置。
2. 前記弁は、前記タンクから前記記録ヘッドへ向かう液体の流れを遮断することを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
3. 前記弁は、前記記録ヘッドの近傍に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の記録装置。
4. 前記第１流路及び前記第２流路と、前記固定流路と、を接続するジョイントを備え、
   前記弁は前記ジョイントの近傍に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の記録装置。
5. 前記弁は、液体が通る第１流路と、前記記録ヘッドへ向けて前記第１流路を流れる液体を止めるために前記第１流路を閉塞可能な弁部材と、前記第１流路を前記弁部材が閉塞した状態でも液体が流通可能であって前記第１流路より径が小さい第２流路と、を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の記録装置。
6. 前記第２流路は、前記弁部材に設けられた溝であることを特徴とする請求項５に記載の記録装置。
7. 前記溝は、液体が前記タンクから前記記録ヘッドへ向かって流れるときに、前記第１流路より前記記録ヘッド側に設けられることを特徴とする請求項６に記載の記録装置。
8. 前記第１流路と前記第２流路は、前記走査方向と重力方向によって規定される平面に広がるループ状の流路を形成することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の記録装置。
9. 前記タンクは、前記記録装置に着脱可能な第１タンクと、前記記録装置に固定され前記第１タンクから供給された液体を収容する第２タンクと、を含み、前記固定流路は前記第２タンクと接続されることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の記録装置。
   

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