JP3584776B2 - Ink jet recording device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はキャリッジ上に記録ヘッドと共に搭載され、記録ヘッドにインクを供給するサブタンクが具備され、前記サブタンクに対してインク供給路を介してメインインクタンクからインクを供給するように構成したインクジェット式記録装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
インクジェット式記録装置は、印刷時の騒音が比較的小さく、しかも小さなドットを高い密度で形成できるため、昨今においてはカラー印刷を含めた多くの印刷に使用されている。このようなインクジェット式記録装置は、一般にキャリッジ上に搭載されて記録用紙の幅方向に移動するインクジェット式記録ヘッドと、記録用紙を記録ヘッドに対して相対的に移動させる紙送り手段が備えられ、キャリッジ上で記録用紙の幅方向に記録ヘッドを移動させながら記録用紙に対してインク滴を吐出させることで記録が行われる。
【0003】
そして共通のキャリッジ上に、例えばブラックインクを吐出するブラック用記録ヘッドと、イエロー、シアン、マゼンタの各インクの吐出が可能なカラー用記録ヘッドを搭載し、ブラックインクによるテキスト印刷ばかりでなく、各インクの吐出割合を変えることにより、フルカラー印刷を可能としている。
【0004】
一方、例えばオフィス向けまたは業務用に提供されるこの種の記録装置においては、比較的大量の印刷に対応させるために、大容量のインクカートリッジを配備する必要が生じ、このためにインクカートリッジとしてのメインインクタンクを例えば装置本体の側部に配置した装着装置(カートリッジホルダ)に装填させる形式の記録装置が提供されている。そして、記録ヘッドが搭載されたキャリッジ上にサブタンクを配置して、前記メインインクタンクから各サブタンクに対してインク供給チューブを介してインクを供給し、さらに各サブタンクからそれぞれ記録ヘッドに対してインクを供給するように構成されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記したような記録装置においては、各メインインクタンクから各サブタンクにインクを供給するために、それぞれのインクに対応させてインク供給チューブが接続されており、特に昨今において要求されている大型の紙面に対して印刷を行うような走査距離の長い記録装置においては、このインク供給チューブがキャリッジの移動に抵抗を与えるという問題を抱えている。
【0006】
そこで、サブタンク内のインク残量が少なくなった時に、キャリッジがインク供給ステージに移動し、当該箇所において各メインインクタンクから各サブタンクに対して接続機構を介してインクを供給する形式の記録装置が本件出願人において提案されている。この場合、それぞれのサブタンクに対してほぼ均等の量となるように、それぞれ適切な量のインクを充填することが望まれ、しかもスループットを向上させるために、短時間のうちにインクの充填動作が完了できるような構成とすることが望まれる。
【0007】
本発明は、このような技術的な要請に基づいてなされたものであり、インクカートリッジから各サブタンクに対してインクを供給する場合において、負圧発生手段としての減圧ポンプに連通するエアーバルブを開弁状態とすることで、サブタンク内を減圧状態とする減圧制御手段を備えた記録装置を提供することを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
前記した目的を達成するためになされた本発明にかかるインクジェット式記録装置は、キャリッジに搭載されて記録用紙の幅方向に往復駆動される記録ヘッドと、前記記録ヘッドと共にキャリッジに搭載され、メインインクタンクからインク供給経路を介してインクの供給を受けると共に前記記録ヘッドにインクを供給するサブタンクとを備えたインクジェット式記録装置であって、前記サブタンク内に収容されて、サブタンク内に貯留されたインクによって浮上するフロート部材と、前記サブタンク内のインクが所定以下となった時に前記フロート部材の移動によって負圧発生手段に連通するエアーバルブを開弁状態としてサブタンク内にインクを導入すると共に、前記サブタンク内に一定量のインクが充填された時に前記フロート部材の移動によって負圧発生手段に連通する前記エアーバルブを閉弁状態としてサブタンク内へのインクの供給を停止させる減圧制御手段を有し、前記エアーバルブが、前記負圧発生手段に連通するバルブ開口を備えたバルブ部材と、前記フロート部材に配置されてフロート部材の移動に伴ってバルブ開口を閉塞または開放するシール部材とにより構成され、前記バルブ部材は、垂直方向の断面形状が台形形状になされ、かつ前記負圧発生手段に連通するバルブ開口をその中央部に垂直方向に形成させると共に、断面台形形状の短辺部において、前記シール部材が当接するように構成され、前記バルブ部材には、断面台形形状の短辺部において、可撓性薄膜体が形成されている。
【0009】
この場合、前記減圧制御手段は、各インクを貯留するサブタンクに備えられたそれぞれのエアーバルブを介して1つの負圧発生手段に連通されるように構成されていることが望ましい。またこの場合、前記メインインクタンクのインク導出部が、前記サブタンクに配置されたインク補給口に対して重力方向に低い位置、または前記インク補給口において負圧になるように構成さていることが望ましい。
【0010】
そして、好ましい実施の形態においては前記フロート部材は、サブタンク内に配置された支持軸を回動中心として重力方向に上下に可動できるように配置される。また、前記フロート部材は、好ましくは一側面およびこの一側面に一体に成形された周側面とにより形成されて他面側が開放部とされた箱型部材と、前記箱型部材の開放部に接合して閉塞する板状の蓋体とにより構成される。
【0011】
そして、好ましい実施の形態においては、前記フロート部材は、水平方向から見て支持軸に対して離間した位置に形成された四辺状の容積体と、支持軸の近傍側に前記四辺状の容積体の底面から支持軸側にほぼ直線状に形成された底面を有する三辺状の容積体とにより構成され、前記支持軸の回動中心とフロート部材による浮力重心の距離が大きくなるように構成される。
【0012】
また前記フロート部材には、その両外側に水平方向に突出して、フロート部材とサブタンクの内壁との間で所定の距離を保持するための少なくとも一対の位置決めピンが形成されていることが好ましく、この場合、前記位置決めピンが、前記フロート部材とサブタンクの内壁との間で少なくとも1mm以上の距離を保持するように形成されていることが望ましい。
【0013】
一方、前記エアーバルブは、負圧発生手段に連通するバルブ開口を備えたバルブ部材と、フロート部材に配置されてフロート部材の移動に伴ってバルブ開口を閉塞または開放するシール部材とにより構成されていることが望ましく、この場合、好ましくは前記エアーバルブを構成するバルブ部材が、軟質性素材により成形され、またシール部材が硬質性素材により成形される。そして、前記エアーバルブを構成するバルブ部材として、軟質性エラストマーにより成形されたものが使用し得る。
【0014】
また、前記エアーバルブを構成するシール部材は、フロート部材の浮力重心と支持軸との中間点に配置されていることが望ましく、さらに、バルブ部材は垂直方向の断面形状が台形形状になされ、かつ前記負圧発生手段に連通するバルブ開口をその中央部に垂直方向に形成させると共に、断面台形形状の短辺部において、シール部材が当接するように構成されていることが望ましい、また前記バルブ部材は、断面台形形状の長辺部において、前記負圧発生手段に連通するバルブ開口を、断面三角形状に拡開させた形状としたものも好適に採用し得る。また、前記バルブ部材は、断面台形形状の短辺部において可撓性薄膜体を形成した形状も好適に採用し得る。
【0015】
さらに前記バルブ部材は、円環状の固定部材の内周面に一体成形され、前記固定部材を介して前記サブタンクに取り付けられた構成とすることが好ましく、また、前記フロート部材を支持する支持軸の取り付け部と、前記バルブ部材の取り付け部とが同一の成形部材上に形成されてることも好ましい。そして、前記バルブ部材が取り付けられた成形部材上に、バルブ部材を取り囲むように筒状のインク付着防止リブを一体に成形した構成も好適に採用し得る。
【0016】
また、前記した各構成が具備されたサブタンクにおいては、サブタンクに対するインクの充填により、フロート部材の浮力が最大状態となった時に、前記バルブ部材の端面と、前記シール部材の端面とが、ほぼ平行状態で当接するように構成されることが好ましい。
【0017】
さらに、前記エアーバルブとして、負圧発生手段に連通して空間部を形成する可撓性薄膜体と、前記可撓性薄膜体の一部に形成されて、サブタンク内に一定量のインクが充填された時にフロート部材に配置されたシール部材によって閉塞される開口とを配備し、前記開口がシール部材によって閉塞されることにより収縮される前記可撓性薄膜体によって、前記負圧発生手段への連通部をシールするように構成した形態も採用し得る。
【0018】
以上の構成によると、サブタンク内のインクが所定以下となった場合には、減圧制御手段を構成するサブタンク内のフロート部材の位置が低下し、負圧発生手段としての減圧ポンプに連通するエアーバルブが開弁状態とされる。これによりサブタンク内は減圧ポンプの作用によって減圧状態になされる。したがって、サブタンク内は負圧を受けてメインインクタンクより迅速にインクが供給される。
【0019】
そして、各サブタンク内に所定の液面までインクが充填されると、それぞれに配置されたエアーバルブが閉弁されて減圧状態が解除される。これにより、サブタンクへのインクの供給は適切な充填状態で停止される。
【0020】
この場合、前記したように減圧制御手段は、各インクを貯留するサブタンクに備えられたそれぞれのエアーバルブを介して1つの負圧発生手段に連通されるように構成されており、したがって各サブタンクに対して共通の負圧を印加しつつインクを充填することができる。そして、各サブタンクのインクの残留量に応じて順次エアーバルブが閉弁されてそれぞれに対するインクの充填が完了される。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかるインクジェット式記録装置について、図に示す実施の形態に基づいて説明する。図1は、本発明が適用されたインクジェット式記録装置におけるサブタンクの例を断面図によって示したものである。このサブタンク1は、その上部に取り付けられた接続機構2および後述する記録ヘッドと共にキャリッジに搭載されており、記録用紙(図示せず)の幅方向に往復駆動されるように構成されている。そして、前記接続機構2を介してメインインクタンクからインクの供給を受けると共に前記記録ヘッドにインクを供給することができるように構成されている。
【0022】
前記サブタンク1は、ケース1aとその上部を閉塞する蓋体1bとにより構成されており、これにより内部が密閉されたインク貯留室1cを形成している。そして、このサブタンク1内には、サブタンク内に貯留されたインクによって浮上するフロート部材3が配置されている。このフロート部材3は、後で詳述するように、サブタンク1内に水平方向に配置された支持軸4を回動中心として重力方向に上下に可動できるように構成されている。
【0023】
また、フロート部材3の上部には、シール部材5が配置されており、このシール部材5は、サブタンク1内へ充填されたインクによって浮上して、サブタンク1の上部に配置されたエアーバルブを構成するバルブ部材6に当接することにより、後述する負圧発生手段としての減圧ポンプに通ずる吸引路を閉塞できるように構成されている。
【0024】
また、サブタンク1には、前記接続機構2を介して後述するメインインクタンクからインクの供給を受けるインク補給口7が配置されており、サブタンク1には、接続機構2を介して後述する記録ヘッドに対してインクを供給するインク供給口8も配備されている。さらにサブタンク1の上部には、空気導入口9が配置されており、印字に伴うインクの消費に対応してこの空気導入口9から空気が導入できるように構成されている。
【0025】
なお、図1においては1つのサブタンクについての構成が示されているが、これは扱われる各インクに対応して紙面上垂直方向に複数の同一構成のサブタンクが併設された状態になされている。
【0026】
一方、前記接続機構2にはバルブ部材6に連通する吸引空間(以下吸引口とも言う)10を介して減圧ポンプ側に接続される共通の弁部材11が配置されている。前記吸引空間10は紙面上垂直方向に、各サブタンクにそれぞれ対応して横断的に連通して形成されており、したがって吸引空間10は、共通の弁部材11を介して、インク供給ステージに配置された他の接続機構(図示せず)に接続できるように構成されている。なお、前記弁部材11はインク供給ステージに配置された他の接続機構と接続される場合において、開弁されるように構成されている。
【0027】
また、前記接続機構2内にはインク補給口7にインクを送り込む補給空間12が、それぞれのサブタンク1に対応させて個別に形成されており、各補給空間12に配置された弁部材13を介して、前記したインク供給ステージに配置された他の接続機構(図示せず)に接続できるように構成されている。なお、前記各弁部材13においても、インク供給ステージに配置された他の接続機構と接続される場合において開弁されるように構成されている。
【0028】
接続機構2内にはインク供給口8から記録ヘッドに至るインク供給路において、開閉制御されるインク供給バルブ14がそれぞれのサブタンクに対応させて個別に配置されている。さらに、接続機構2内には前記した空気導入口9に対向して開閉弁される空気導入弁15が、それぞれのサブタンクに対応させて個別に配置されており、空気導入弁15を介した空気導入空間16は、横断的に連通して形成されており、図1には示されていないが、空気導入空間16の一部は大気に開放されている。
【0029】
前記サブタンク1と接続機構2との間においては、例えばインク供給口8部分の構成で示すようにサブタンク1側から一体に延出する管17が、接続機構2側に形成された凹陥部18に配置されたパッキン19に圧入するようにして接続されている。この構成は前記したインク補給口7部分、バルブ部材6部分、および空気導入口9部分においても同様に構成されている。
【0030】
そして、図1に示す実施の形態においては、サブタンク1の一方の側壁に突設された突起20が、接続機構2に形成された係合孔21に入り込み、サブタンク1の他方の側壁に形成された突起22に、接続機構2に形成された係合爪23が乗り越えるようにして両者が一体に結合されている。
【0031】
図2は、メインインクタンクとしてのインクカートリッジから、前記したサブタンクを介して記録ヘッドにインクを供給する1つのインク供給系統の基本構成を模式図によって示したものである。なお、以下に説明する図2以降の各図における図1に対応する部分は同一符号で示しており、したがって個々の説明は適宜省略する。また同様に図2以降の各図においては、図1に示す接続機構2と、この接続機構に接続されるインク供給ステージ側の接続機構は省略して示している。
【0032】
図2における符号31はメインインクタンクを示しており、このメインインクタンク31は、記録装置の例えば両外側に配置されたカートリッジホルダに装填される。そしてインク供給路32を介してキャリッジに搭載されたサブタンク1にインクを供給するように構成されている。また、図1にも示したとおり、サブタンク1からはインク供給バルブ14を介して記録ヘッド33にインクを供給するように構成されている。さらにまた、サブタンク1は、内部に配置されたバルブ部材6に連通する共通の吸引路34を介して負圧発生手段としての減圧ポンプ35に接続されている。
【0033】
なお図2に模式的に示すように、この構成においてはメインインクタンク31のインク導出部31aが、前記サブタンクに配置されたインク補給口7に対して重力方向に低い位置、換言すれば前記インク補給口7において負圧になるように両者が配置されている。このような構成によりインク供給ステージに配置された接続機構においてインクの漏出を阻止させることができる。
【0034】
図3乃至図6は、前記サブタンク1内のインクの貯留量とフロート部材3の動作、およびフロート部材3の動作に伴うシール部材5とバルブ部材6との接合関係を示したものである。なお、図3乃至図6においては、メインインクタンク31および記録ヘッド33はその記載を省略している。
【0035】
まず、図3はインク供給バルブ14が開弁状態に制御され、サブタンク1に貯留されたインクが記録ヘッド33側に供給されることで、サブタンク1内のインク量が減少したインクエンド状態を示している。この状態においては、前記フロート部材3は軸4を介して沈下した状態となされる。なお図3には示されていないが、この状態においては図1に示す空気導入弁15は開弁状態とされている。
【0036】
次に図4はサブタンク1内にインクの補給を開始した状態を示している。この状態においては、サブタンク1はインク供給ステージに移動して前記接続機構2を介してインク補給口7にインク供給路32が接続され、またバルブ部材6の吸引口が減圧ポンプ35に通ずる吸引路34に接続される。また、この状態においては、サブタンク1から記録ヘッド33に至るインク供給バルブ14は閉弁状態となされ、また前記した空気導入弁15も閉弁状態とされる。
【0037】
図4に示す状態においては、フロート部材3に配置されたシール部材5はバルブ部材6から離れた状態となっているため、減圧ポンプ35の動作によりサブタンク1内は減圧状態とされる。したがって、メインインクタンク31よりインク供給路32介してサブタンク7内にインクが補給される。
【0038】
このようにして、メインインクタンク31よりサブタンク1内にインクが補給され、サブタンク1内のインクがほぼ満タンとなった状態を図5に示す。この状態においては、前記フロート部材3がインクによって浮上し、これに伴って前記シール部材5はバルブ部材6に当接してエアーバルブを閉弁状態とする。この時、シール部材5は減圧ポンプ35に吸引されてバルブ部材6に密着した状態となり、サブタンク1内の減圧は停止される。したがってメインインクタンク31からサブタンク1内へのインクの補給も停止される。
【0039】
そして、全てのサブタンクにおいてインクが充填された時点で、図6に示すようにインク供給ステージに配置された接続機構とサブタンクに配置された接続機構2との結合が解かれる。この状態でサブタンク1から記録ヘッド33に至るインク供給バルブ14は開弁状態となされ、また前記した空気導入弁15も開弁状態とされ、記録ヘッド33による印字が開始される。
【0040】
図7および図8は、前記フロート部材3の構成を示したものであり、図7は側面図で、また図8は分解斜視図で示している。このフロート部材3は、その一側面3aに一体に周側面3bが形成されて他面側が開放状態とされた箱型部材3cと、この箱型部材3cの開放部に接合して閉塞する板状の蓋体3dとにより構成されている。この構成により合成樹脂による成形を容易にすることができると共に、見かけ上の比重を低減させることができる。
【0041】
そして、前記フロート部材3には、その両外側に水平方向に突出するように位置決めピン3e〜3hが形成されている。位置決めピン3eおよび3fはフロート部材3の支持軸4に対する遊端部側において、同一箇所から両外側に向けて配置されており、また位置決めピン3gおよび3hはフロート部材3の支持軸4側において、同一箇所から両外側に向けて配置されている。
【0042】
これらのピン3e〜3hはフロート部材3の両側面から1mm以上突出していることが望ましく、これによりフロート部材とサブタンクの内壁との間で少なくとも1mm以上の距離を保持するように作用する。これにより、フロート部材とサブタンクの内壁との間でインクの表面張力が働いて、フロート部材の移動を阻害するという問題を解決させることができる。
【0043】
次に図9は前記したバルブ部材6の構成を拡大して示したものであり、(A)は斜視図で示し、(B)はこれを中央断面図で示している。また図10はバルブ部材6の他の実施の形態を、図11はバルブ部材6のさらに他の実施の形態を、それぞれ中央断面図で示している。前記した各図に示すバルブ部材6は、軟質性素材、例えば軟質性エラストマーにより成形されており、これによりフロート部材3に配置された硬質性素材によるシール部材5との密着性を図るように構成されている。そして、このバルブ部材6は、円環状の固定部材41の内周面に一体成形され、この固定部材41を介して前記サブタンク1に取り付けられている。なお、このこの固定部材41は軟質性素材であっても構わない。
【0044】
第1の実施の形態を示すバルブ部材6は、特に図9(B)に示すように、垂直方向の断面形状が台形形状になされ、かつバルブ開口6aがその中央部に垂直方向に形成されると共に、断面台形形状の短辺部における端面において、シール部材5が当接するように構成されている。このように構成することにより、硬質性素材によるシール部材5による当接位置を一定にさせることができると共に、フロート部材3の僅かな浮力によって両者間におけるシール(閉弁)作用を確実になさせることができる。
【0045】
また、第2の実施の形態を示すバルブ部材6は、図10に示すように断面台形形状の長辺部において、バルブ開口6aが断面三角形状に拡開した形状に構成されている。この構成によると、バルブ部材6はその素材による柔軟性に加えて、さらに機構的な柔軟性をもたらすことができ、良好なシール特性を得ることができる。
【0046】
さらに、第3の実施の形態を示すバルブ部材6は、図11に示すように断面台形形状の短辺部において、可撓性薄膜体6bを周方向に形成した構成とされている。この構成によると、バルブ部材6はシールに必要な荷重を増加させることなく、シール面積を増やすことが可能となり、さらに減圧ポンプ35による減圧力によってもシール部材5とのシールが可能となるため、より安定的で良好なシール特性を得ることができる。
【0047】
次に、図12はサブタンク1を構成する蓋体1bの構成を拡大して示したものであり、(A)は中央断面図で、また(B)は底面図で示している。この蓋体1bには、前記したフロート部材3の支持軸4を支持するための一対の取り付け部1dが形成されており、さらに前記バルブ部材6の取り付け部1eとが同一の成形部材、すなわち蓋体1bに形成されている。これにより、バルブ部材6とフロート部材3が同一蓋体に取り付けられるので、組み立て時のバラツキを抑えることができ、安定的なシール特性を得ることができる。
【0048】
さらにこの蓋体1bには、バルブ部材6の取り付け部1eを取り囲むように筒状のインク付着防止リブ1fが形成されており、したがって取り付け部1eに取り付けられたバルブ部材6のバルブ開口6aにインクが付着するのを防止し得るようになされ、これによりエアーバルブの動作の信頼性が確保できるように構成されている。
【0049】
一方、図13はフロート部材3の理想的な形状を考察したものであり、(A)は、図1乃至図8に示したものと同一の形状のフロート部材を示しており、(B)および(C)は、これと比較対象されるフロート部材の形状を示している。すなわち(B)に示す形状はフロート部が縦長状態に形成され、また(C)に示す形状はフロート部が横長状態に形成された例を示している。そして、それぞれ符合3jで示した部分が各フロート部材の浮力重心を示しており、また各フロート部材にそれぞれ符合3kで示した垂直方向の幅が、インクの液面が1mm上昇した時の浮力増加量を示している。
【0050】
図13に示すように支持軸4と各浮力重心3jとの距離を比較すると、Lb>La>Lcとなる。そして、(B)に示す形状によると支持軸4と浮力重心3jとの距離Lbを大きくとることができるので、インクが補給されて浮力が働いた時にシール部材5によるバルブ部材6への当接力が大きくなり、両者間のシール特性は良好となる。しかしながら、インクの液面が1mm上昇した場合の浮力の上昇度合い(符合3kで示す垂直方向の幅)は少なく、補給停止時におけるインクの液面にバラツキが発生するという問題を抱えている。
【0051】
また(C)に示す形状によると、支持軸4と浮力重心3jとの距離Lcが短いので、インクが補給されることで浮力が働いた時のシール部材5によるバルブ部材6への当接力は(A)および(B)に比較すると小さくなる。しかしながら、(C)に示す形状はインクの液面が1mm上昇した場合の浮力の増加量が大きくなされるので、インク補給停止時におけるインクの液面のバラツキは小さく抑えられるという特質を有している。それ故、前記した(B)と(C)に示す形状の両方の特質を生かした(A)に示す形状が好ましい。
【0052】
図14は図13(A)に示す形状のフロート部材3を用いた場合の好ましい配置関係を示している。すなわち、前記フロート部材3は、水平方向から見て支持軸4に対して離間した位置に形成された四辺状の容積体3mと、支持軸4の近傍側に前記四辺状の容積体の底面から支持軸側にほぼ直線状に形成された底面を有する三辺状の容積体3nとにより構成されている。これにより、支持軸4の回動中心とフロート部材による浮力重心3jの距離が比較的大きくなるようになされると共に、インクの液面の上昇による浮力の増加量が比較的大きくなされるように構成されている。
【0053】
そして、前記シール部材5がフロート部材3の浮力重心3jと支持軸4との中間点に配置されて、フロート部材3に生ずる浮力によるシール部材5のバルブ部材6に対する当接力が増加されるように構成されている。
【0054】
また、図14に示す構成によると、インクの液面がフロート部材3の全体を覆う高さとなった時に、フロート部材3による浮力は最大となり、これに伴いシール部材5によるバルブ部材6への当接力が最大となつて、バルブ部材6は変形量gをもってシール部材5と接触することになる。
【0055】
ここで、シール部材5の上面、すなわちシール面が傾かずに水平状態の時がシール性は最も良好となるので、前記フロート部材3の上面が水平状態となった時にシール面に対してバルブ部材6が前記寸法gだけオーバーラップするように設定することが好ましい。
【0056】
次に図15乃至図17には、減圧ポンプに連通するエアーバルブ部分の他の実施の形態が、動作を追って順番に示されている。この構成においては、サブタンク1内に減圧ポンプ35側に連通して空間部51を形成する可撓性薄膜体52が配置されており、この薄膜体52の一部にはフロート部材3に配置されたシール部材5によって閉塞される開口部材53が配備されている。
【0057】
さらに、薄膜体52によって形成された空間部51内には、前記開口部材53が当接する第1の吸着面54が形成されている。また垂直方向の断面形状が台形形状になされ、かつ減圧ポンプ35に連通する連通口10を、その中央部に垂直に形成すると共に、断面台形形状の短辺部において薄膜体52が密着する第2の吸着面55も形成されている。
【0058】
図15から図16に示す動作の過程で理解できるように、サブタンク1内へのインクの補給が進行することにより、シール部材5が開口部材53に接近する。そしてさらにインクが充填されると、図16に示すようにシール部材5は薄膜体52を変形させながら開口部材53を第1の吸着面54に当接させる。そして、開口部材53と第1の吸着面54が完全にシールしていなくても、空間部51は減圧ポンプ35の作用により減圧される。したがって、図17に示すように直ちに薄膜体52は空間部51側に吸引され、これと同時に薄膜体52が第2の吸着面55を閉塞する。
【0059】
以上の作用によって、前記減圧ポンプへの連通口10がシールされてサブタンク1内の減圧が停止され、インクの補給が停止する。したがって、図15乃至図17に示した構成によると、連通口10をシールするのに必要な荷重は、可撓性薄膜体52を変形させるだけの荷重があればよいので、シールに必要な荷重を小さくすることができ、言い換えればフロート部材3を小さくすることができる。また、可撓性薄膜体52の作用によって減圧ポンプへの連通口をシールするように作用するので、その閉弁作用を確実にすることができる。
【0060】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明にかかるインクジェット式記録装置によると、サブタンク内に貯留されたインクによって浮上するフロート部材と、フロート部材の移動によって負圧発生手段に連通するエアーバルブを開弁または閉弁状態としてサブタンク内の気圧を制御する減圧制御手段を配置したので、減圧状態のサブタンク内へ迅速にインクを充填させることが可能であり、記録装置のスループットを向上させることができる。また、サブタンク内に所定の液面までインクが充填された場合には、エアーバルブの作用によってインクの充填動作を確実に停止させることが可能であり、インク供給動作の信頼性を向上させることが可能となる。
【0061】
加えて、それぞれのインクを貯留するサブタンクに備えられたそれぞれのエアーバルブを介して1つの負圧発生手段に連通されるように構成させることで、各サブタンクのインクの残留量に応じて順次エアーバルブが閉弁されてそれぞれに対するインクの充填が完了させることができるので、インクの充填ステップを能率的に実行させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用したインクジェット式記録装置におけるサブタンクと接続機構との構成を示した断面図である。
【図2】メインインクタンクから記録ヘッドに至るインク供給系統の構成を示した模式図である。
【図3】図2に示すインク供給系統に介在するサブタンクにおけるインクエンドの状態を示した断面図である。
【図4】同じくサブタンクに対するインク補給の状態を示した断面図である。
【図5】同じくサブタンク内のインクが満タンとなった状態を示した断面図である。
【図6】同じく印字開始の状態を示したサブタンクの断面図である。
【図7】サブタンクに収納されたフロート部材の構成を示した側面図である。
【図8】同じくフロート部材の構成を示した分解斜視図である。
【図9】サブタンクに装着されたバルブ部材の第1の実施の形態を示した外観図ならびに断面図である。
【図10】同じくバルブ部材の第2の実施の形態を示した断面図である。
【図11】同じくバルブ部材の第3の実施の形態を示した断面図である。
【図12】サブタンクを構成する蓋体の構成を示した拡大図である。
【図13】各フロート部材の特質を比較した側面図である。
【図14】サブタンクにおけるフロート部材の好ましい配置関係を示した断面図である。
【図15】負圧発生手段に連通するエアーバルブの他の実施の形態を示した一部断面図である。
【図16】同じく図15に示すエアーバルブの動作過程を示した一部断面図である。
【図17】同じく図15に示すエアーバルブが閉弁された状態を示す一部断面図である。
【符号の説明】
1 サブタンク
1b サブタンク蓋体
1f インク付着防止リブ
2 接続機構
3 フロート部材
3f 位置決めピン
3g 位置決めピン
3h 位置決めピン
4 支持軸
5 シール部材
6 バルブ部材(エアーバルブ)
6a バルブ開口
7 インク補給口
8 インク供給口
9 空気導入口
10 吸引空間(吸引口)
14 インク供給バルブ
15 空気導入弁
31 メインインクタンク
31a インク導出部
32 インク供給路
33 記録ヘッド
34 吸引路
35 減圧ポンプ(負圧発生手段)
41 バルブ固定部材
51 空間部
52 可撓性薄膜体
53 開口部材
54 第1の吸着面
55 第2の吸着面[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an ink jet recording apparatus which is mounted on a carriage together with a recording head and includes a sub-tank for supplying ink to the recording head, and configured to supply ink from the main ink tank to the sub-tank via an ink supply path. Equipment related.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Ink jet recording apparatuses have been used in many types of printing including color printing in recent years because noise during printing is relatively small and small dots can be formed with high density. Such an ink jet recording apparatus is generally provided with an ink jet recording head mounted on a carriage and moving in the width direction of the recording paper, and a paper feeding unit for moving the recording paper relatively to the recording head, Recording is performed by ejecting ink droplets onto the recording paper while moving the recording head in the width direction of the recording paper on the carriage.
[0003]
On a common carriage, for example, a black recording head that ejects black ink, and a color recording head that can eject yellow, cyan, and magenta inks are mounted. By changing the ink ejection ratio, full-color printing is possible.
[0004]
On the other hand, in this type of recording apparatus provided for office use or business use, it is necessary to provide a large-capacity ink cartridge in order to cope with a relatively large amount of printing. 2. Description of the Related Art There has been provided a recording apparatus of a type in which a main ink tank is loaded into a mounting apparatus (cartridge holder) arranged, for example, on a side of an apparatus body. Then, a sub-tank is arranged on a carriage on which the recording head is mounted, ink is supplied from the main ink tank to each sub-tank via an ink supply tube, and ink is further supplied from each sub-tank to the recording head. It is configured to supply.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the recording apparatus as described above, an ink supply tube is connected corresponding to each ink in order to supply ink from each main ink tank to each subtank. In a recording apparatus having a long scanning distance for performing printing on the paper surface, there is a problem that the ink supply tube gives resistance to the movement of the carriage.
[0006]
Therefore, when the remaining amount of ink in the sub tank is low, the carriage moves to the ink supply stage, and a recording device that supplies ink from each main ink tank to each sub tank via a connection mechanism at the corresponding position is provided. It has been proposed by the applicant. In this case, it is desired that each sub-tank be filled with an appropriate amount of ink so that the amount is substantially equal. In addition, in order to improve the throughput, the ink filling operation is performed in a short time. It is desirable to have a configuration that can be completed.
[0007]
The present invention has been made based on such a technical demand, and when supplying ink from an ink cartridge to each sub-tank, an air valve communicating with a pressure reducing pump as a negative pressure generating means is opened. It is an object of the present invention to provide a recording apparatus provided with a decompression control unit that puts the inside of a sub tank in a decompression state by setting the valve state.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an ink jet recording apparatus according to the present invention has a recording head mounted on a carriage and reciprocally driven in the width direction of recording paper, and a main ink mounted on the carriage together with the recording head. An ink jet recording apparatus comprising: a sub-tank receiving ink supply from a tank via an ink supply path and supplying ink to the recording head, wherein the ink is stored in the sub-tank and stored in the sub-tank. A floating member that floats up, and when the ink in the sub-tank becomes equal to or less than a predetermined value, the air valve communicating with the negative pressure generating means is opened by the movement of the float member to introduce ink into the sub-tank; When a certain amount of ink is filled in the float member, Pressure reduction control means for stopping the supply of ink of the air valve to the sub-tank as closed communicating with the negative pressure generator by dynamic A valve member provided with a valve opening communicating with the negative pressure generating means, and a seal member disposed on the float member to close or open the valve opening with movement of the float member. The valve member has a trapezoidal cross section in the vertical direction, and a valve opening communicating with the negative pressure generating means is formed in the center in the vertical direction, and the short side of the trapezoidal cross section is formed. In the above, the seal member is configured to abut, and the valve member is formed with a flexible thin film at a short side portion having a trapezoidal cross section. .
[0009]
In this case, it is preferable that the pressure reduction control means is configured to communicate with one negative pressure generation means via each air valve provided in a sub tank storing each ink. In this case, it is preferable that the ink outlet of the main ink tank is configured to be lower in the direction of gravity with respect to the ink supply port arranged in the sub-tank, or to have a negative pressure at the ink supply port. .
[0010]
In a preferred embodiment, the float member is arranged so as to be movable up and down in the direction of gravity about a support shaft arranged in the sub-tank. Further, the float member is preferably formed by one side surface and a peripheral side surface integrally formed with the one side surface, and is joined to a box-shaped member having an open portion on the other surface side, and an open portion of the box-shaped member. And a plate-shaped lid that closes.
[0011]
In a preferred embodiment, the float member has a quadrangular volume formed at a position separated from the support shaft when viewed in the horizontal direction, and the quadrangular volume near the support shaft. And a three-sided volume having a bottom surface substantially linearly formed on the side of the support shaft from the bottom surface of the support member.The distance between the center of rotation of the support shaft and the center of gravity of buoyancy by the float member is increased. You.
[0012]
Preferably, the float member has at least a pair of positioning pins projecting horizontally on both outer sides thereof to maintain a predetermined distance between the float member and the inner wall of the sub tank. In this case, it is desirable that the positioning pin is formed so as to maintain a distance of at least 1 mm or more between the float member and the inner wall of the sub tank.
[0013]
On the other hand, the air valve includes a valve member having a valve opening communicating with the negative pressure generating means, and a seal member disposed on the float member and closing or opening the valve opening with the movement of the float member. In this case, the valve member constituting the air valve is preferably formed of a soft material, and the seal member is formed of a hard material. As the valve member constituting the air valve, a member formed of a soft elastomer can be used.
[0014]
Further, it is desirable that the seal member constituting the air valve is disposed at an intermediate point between the buoyancy center of gravity of the float member and the support shaft, and the valve member has a trapezoidal vertical cross-sectional shape, and It is preferable that a valve opening communicating with the negative pressure generating means is formed in a central portion thereof in a vertical direction, and that a sealing member abuts on a short side portion having a trapezoidal cross section. It is also possible to suitably employ a valve in which a valve opening communicating with the negative pressure generating means is formed to have a triangular cross section at the long side of the trapezoidal cross section. Further, the valve member may suitably adopt a shape in which a flexible thin film is formed at a short side portion of a trapezoidal cross section.
[0015]
Further, it is preferable that the valve member is formed integrally with the inner peripheral surface of the annular fixing member, and the valve member is attached to the sub-tank via the fixing member. It is also preferable that the mounting portion and the mounting portion of the valve member are formed on the same molded member. Then, a configuration in which a cylindrical ink adhesion preventing rib is integrally formed on the molded member to which the valve member is attached so as to surround the valve member can also be suitably adopted.
[0016]
Further, in the sub-tank provided with each of the above-described configurations, when the buoyancy of the float member is maximized by filling the sub-tank with ink, the end surface of the valve member and the end surface of the seal member are substantially parallel to each other. It is preferable to be configured to abut in a state.
[0017]
Further, as the air valve, a flexible thin film body that forms a space portion by communicating with a negative pressure generating means, and a fixed amount of ink that is formed in a part of the flexible thin film body and fills a sub tank. An opening that is closed by a seal member disposed on the float member when the opening is closed, and the flexible thin film body contracted by closing the opening by the seal member allows the negative pressure generating means to be closed. A configuration in which the communication portion is sealed may be employed.
[0018]
According to the above configuration, when the ink in the sub-tank becomes equal to or less than a predetermined value, the position of the float member in the sub-tank constituting the decompression control unit is lowered, and the air valve communicating with the decompression pump as the negative pressure generation unit Is opened. As a result, the inside of the sub-tank is depressurized by the action of the decompression pump. Therefore, the sub-tank receives the negative pressure and the ink is supplied more quickly than the main ink tank.
[0019]
Then, when the ink is filled up to a predetermined liquid level in each sub-tank, the air valves arranged in the respective sub-tanks are closed to release the reduced pressure state. Thus, the supply of the ink to the sub tank is stopped in an appropriate filling state.
[0020]
In this case, as described above, the pressure reduction control means is configured to be communicated with one negative pressure generation means via the respective air valves provided in the sub tanks storing the respective inks. On the other hand, ink can be filled while applying a common negative pressure. Then, the air valves are sequentially closed in accordance with the remaining amount of ink in each sub-tank, and the filling of each of the inks is completed.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an ink jet recording apparatus according to the present invention will be described based on an embodiment shown in the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing an example of a sub tank in an ink jet recording apparatus to which the present invention is applied. The sub-tank 1 is mounted on a carriage together with a
[0022]
The sub-tank 1 includes a case 1a and a lid 1b that closes an upper part of the case 1a, thereby forming an ink storage chamber 1c whose inside is sealed. In the sub-tank 1, there is arranged a
[0023]
A
[0024]
The sub tank 1 is provided with an
[0025]
Although FIG. 1 shows the configuration of one sub-tank, a plurality of sub-tanks having the same configuration are provided in the vertical direction on the paper in correspondence with each ink to be handled.
[0026]
On the other hand, the
[0027]
A replenishing
[0028]
In the
[0029]
Between the sub-tank 1 and the
[0030]
In the embodiment shown in FIG. 1, a
[0031]
FIG. 2 is a schematic diagram showing a basic configuration of one ink supply system that supplies ink from a ink cartridge serving as a main ink tank to a recording head via the above-described sub-tank. Note that, in each of the drawings after FIG. 2 described below, the portions corresponding to FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and accordingly, the description thereof will be appropriately omitted. Similarly, in each of the drawings after FIG. 2, the
[0032]
[0033]
As schematically shown in FIG. 2, in this configuration, the ink lead-out section 31a of the
[0034]
3 to 6 show the amount of ink stored in the sub-tank 1, the operation of the
[0035]
First, FIG. 3 shows an ink end state in which the
[0036]
Next, FIG. 4 shows a state in which replenishment of ink into the sub tank 1 has been started. In this state, the sub tank 1 moves to the ink supply stage, the
[0037]
In the state shown in FIG. 4, since the
[0038]
FIG. 5 shows a state in which ink is supplied from the
[0039]
Then, when all the sub-tanks are filled with ink, the connection mechanism arranged on the ink supply stage and the
[0040]
7 and 8 show the configuration of the
[0041]
The
[0042]
It is desirable that these
[0043]
Next, FIG. 9 is an enlarged view of the configuration of the above-described
[0044]
As shown in FIG. 9B, the
[0045]
Further, as shown in FIG. 10, the
[0046]
Further, the
[0047]
Next, FIGS. 12A and 12B are enlarged views of the configuration of the lid 1b constituting the sub tank 1. FIG. 12A is a central sectional view, and FIG. 12B is a bottom view. The lid 1b is formed with a pair of mounting portions 1d for supporting the
[0048]
Further, the lid 1b is formed with a tubular ink adhesion preventing rib 1f so as to surround the mounting portion 1e of the
[0049]
On the other hand, FIG. 13 shows an ideal shape of the
[0050]
As shown in FIG. 13, when comparing the distance between the
[0051]
Further, according to the shape shown in (C), since the distance Lc between the
[0052]
FIG. 14 shows a preferred arrangement when the
[0053]
The
[0054]
Further, according to the configuration shown in FIG. 14, when the liquid level of the ink reaches a height that covers the
[0055]
Here, when the upper surface of the sealing
[0056]
Next, FIGS. 15 to 17 show another embodiment of the air valve portion communicating with the pressure reducing pump in order of operation. In this configuration, a flexible
[0057]
Further, a
[0058]
As can be understood in the course of the operation shown in FIGS. 15 and 16, as the supply of ink into the sub-tank 1 progresses, the
[0059]
By the above operation, the
[0060]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the ink jet recording apparatus of the present invention, the float member floating by the ink stored in the sub tank and the air valve communicating with the negative pressure generating means by the movement of the float member are opened. Since the decompression control means for controlling the air pressure in the sub-tank in the valve or valve closed state is disposed, it is possible to quickly fill the sub-tank in the decompressed state with ink, thereby improving the throughput of the recording apparatus. Further, when the sub tank is filled with ink up to a predetermined liquid level, the ink filling operation can be reliably stopped by the action of the air valve, and the reliability of the ink supply operation can be improved. It becomes possible.
[0061]
In addition, by being configured to communicate with one negative pressure generating means via each air valve provided in the sub-tank storing each ink, the air is sequentially aired according to the residual amount of the ink in each sub-tank. Since the valves are closed and the filling of the ink with respect to each of them can be completed, the filling step of the ink can be efficiently executed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a sub tank and a connection mechanism in an ink jet recording apparatus to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration of an ink supply system from a main ink tank to a recording head.
FIG. 3 is a sectional view showing a state of an ink end in a sub tank interposed in the ink supply system shown in FIG. 2;
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state where ink is supplied to a sub tank.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state in which the ink in the sub tank is full.
FIG. 6 is a cross-sectional view of the sub-tank showing a state where printing is started.
FIG. 7 is a side view showing a configuration of a float member housed in a sub tank.
FIG. 8 is an exploded perspective view showing the configuration of the float member.
FIG. 9 is an external view and a sectional view showing a first embodiment of the valve member mounted on the sub tank.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the valve member.
FIG. 11 is a sectional view showing a third embodiment of the valve member.
FIG. 12 is an enlarged view showing a configuration of a lid constituting a sub tank.
FIG. 13 is a side view comparing the characteristics of each float member.
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a preferred arrangement relationship of a float member in a sub tank.
FIG. 15 is a partial sectional view showing another embodiment of the air valve communicating with the negative pressure generating means.
FIG. 16 is a partial sectional view showing the operation of the air valve shown in FIG. 15;
FIG. 17 is a partial sectional view showing a state where the air valve shown in FIG. 15 is closed.
[Explanation of symbols]
1 sub tank
1b Subtank lid
1f Ink adhesion prevention rib
2 Connection mechanism
3 Float member
3f Positioning pin
3g positioning pin
3h positioning pin
4 Support shaft
5 Seal members
6. Valve member (air valve)
6a Valve opening
7 Ink supply port
8 Ink supply port
9 Air inlet
10 Suction space (suction port)
14 Ink supply valve
15 Air introduction valve
31 Main ink tank
31a Ink lead-out section
32 Ink supply path
33 Recording Head
34 Suction path
35 Pressure reducing pump (negative pressure generating means)
41 Valve fixing member
51 Space
52 Flexible thin film
53 Opening member
54 First suction surface
55 Second suction surface
Claims (10)
前記サブタンク内に収容されて、サブタンク内に貯留されたインクによって浮上するフロート部材と、前記サブタンク内のインクが所定以下となったときに前記フロート部材の移動によって負圧発生手段に連通するエアーバルブを開弁状態としてサブタンク内にインクを導入すると共に、前記サブタンク内に一定量のインクが充填された時に前記フロート部材の移動によって負圧発生手段に連通する前記エアーバルブを閉弁状態としてサブタンク内へのインクの供給を停止させる減圧制御手段を有し、
前記エアーバルブが、前記負圧発生手段に連通するバルブ開口を備えたバルブ部材と、前記フロート部材に配置されてフロート部材の移動に伴ってバルブ開口を閉塞または開放するシール部材とにより構成され、
前記バルブ部材は、垂直方向の断面形状が台形形状になされ、かつ前記負圧発生手段に連通するバルブ開口をその中央部に垂直方向に形成させると共に、断面台形形状の短辺部において、前記シール部材が当接するように構成され、
前記バルブ部材には、断面台形形状の短辺部において、可撓性薄膜体が形成されていることを特徴とするインクジェット式記録装置。A recording head mounted on a carriage and reciprocally driven in the width direction of the recording paper; and a recording head mounted on the carriage together with the recording head, receiving ink from a main ink tank via an ink supply path, and supplying ink to the recording head. An ink jet recording apparatus comprising:
A float member housed in the sub-tank and floated by the ink stored in the sub-tank, and an air valve communicating with the negative pressure generating means by movement of the float member when the ink in the sub-tank becomes equal to or less than a predetermined value. Is opened to introduce ink into the sub-tank, and when the sub-tank is filled with a certain amount of ink, the air valve communicating with the negative pressure generating means by the movement of the float member is closed to set the air valve in the sub-tank. Having a pressure reduction control means for stopping the supply of ink to the
The air valve is constituted by a valve member having a valve opening communicating with the negative pressure generating means, and a seal member disposed on the float member to close or open the valve opening with the movement of the float member,
The valve member has a trapezoidal cross section in a vertical direction, and a valve opening communicating with the negative pressure generating means is formed in a central portion in a vertical direction, and the seal is formed at a short side of the trapezoidal cross section. The members are configured to abut,
An ink jet recording apparatus , wherein a flexible thin film is formed on a short side of the trapezoidal cross section of the valve member .
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