JP3617395B2

JP3617395B2 - インクジェット式記録装置

Info

Publication number: JP3617395B2
Application number: JP34635499A
Authority: JP
Inventors: 一永鈴木
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-12-06
Filing date: 1999-12-06
Publication date: 2005-02-02
Anticipated expiration: 2019-12-06
Also published as: JP2001162822A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録ヘッドからインク滴を吐出させて画像や文字を記録用紙に記録するインクジェット式記録装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット式記録ヘッドが用いられたインクジェット式記録装置として、記録ヘッドを移動させるキャリッジにサブタンクが設けられたものがある。このような記録装置は、例えば、図１３に示すように、インク滴を吐出する記録ヘッド１と、上記記録ヘッド１を主走査方向（記録紙幅方向）に移動させるキャリッジ２とを備えている。上記キャリッジ２には、記録ヘッド１にインクを供給するサブタンク３が搭載され、上記サブタンク３には、本体外部に据置きされたインクパック４からインクの消費状態に合わせてインクが補給されるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記記録装置では、サブタンク３内にインクが充填された状態で時間が経過すると、サブタンク３内のインクの溶存空気量が増加して飽和してしまう。このように、サブタンク３内のインクが飽和した状態で印刷を開始すると、記録ヘッド１内で十分に負圧が加わらずに吐出状態が不安定になったり、クリーニングの際に泡立ちが生じてクリーニングが不十分になったりしやすいという問題があった。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、休止状態におかれたインクタンク内にインクを再充填することにより、吐出やクリーニングの安定化を図ることのできるインクジェット式記録装置の提供をその目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のインクジェット式記録装置は、インク滴を吐出する記録ヘッドと、上記記録ヘッドに供給されるインクを一時貯留する第１タンクと、上記第１タンクにインクを補給する第２タンクとを備えたインクジェット式記録装置であって、記録装置が休止状態に入る前に、第１タンク内をインクで満たすように第２タンクから第１タンクにインクが補給され、上記記録装置の休止時間を測定するタイマを有し、記録装置を使用再開する際、上記休止時間が所定時間に達しているときに、上記第１タンク内のインクを排出した後に、第２タンクのインクを第１タンクへ補給するようになっていることを要旨とする。
【０００６】
すなわち、本発明のインクジェット式記録装置は、記録ヘッドに供給されるインクを一時貯留する第１タンクと、上記第１タンクにインクを補給する第２タンクと、記録装置の休止時間を測定するタイマとを有し、記録装置が休止状態に入る前に、第１タンク内をインクで満たすように第２タンクから第１タンクにインクが補給されるので、第１タンク内のインクの溶存空気が飽和に達するまでの時間を最大まで長くできるため、休止時間がそれほど長くない間は第１タンク内のインクを交換しなくても問題無く使用を再開できるためインクの消費の無駄な消費を低減することができ、また、休止状態の記録装置を使用再開する際に、上記休止時間が所定時間に達しているときには、上記第１タンク内のインクを排出した後に第２タンクのインクを第１タンクへ補給するようになっているため、記録装置が長時間にわたって休止した場合に第１タンク内のインクの溶存空気量が高くなったとしても、使用を再開する際に劣化したインクを排出して第２タンクのフレッシュなインクと交換することにより、第１タンク内のインク劣化に起因するクリーニングや吐出の不安定化が防止される。
【０００７】
本発明のインクジェット式記録装置において、上記第１タンクが、記録ヘッドを主走査方向に移動させるキャリッジに搭載されたものである場合には、キャリッジに第１タンクが搭載された形式の記録装置において、装置休止中のインク劣化に起因する不安定吐出等の問題が発生しやすいため、効果的である。
【０００９】
本発明のインクジェット式記録装置において、上記記録ヘッドが複数種類のインクを吐出するものであり、第１タンクがインクの種類ごとに備えられ、上記所定時間がインクの種類ごとに設定されている場合には、インクの種類によって溶存空気の飽和速度が異なり、飽和速度の速い種類のインクは、短時間で飽和するため、短い休止時間で第１タンク内のインクを交換し、一方、飽和速度の遅い種類のインクは、比較的長時間飽和しないため、長い休止時間で第１タンク内のインクを交換するようにできる。このため、インクの種類ごとに無駄なインクの消費を低減し、インクの使用効率を向上させることができる。
【００１０】
本発明のインクジェット式記録装置において、休止中の第１タンク内のインク残量を検知する残量センサを有し、インク残量が少ないほど上記所定時間が短くなるように設定されている場合には、第１タンク内のインクの残量が少ないほど短時間で溶存空気が飽和するため、劣化したインクは確実に排出し、それほど劣化していないインクを排出しないですむため、インクの使用効率を向上させることができる。
【００１２】
本発明のインクジェット式記録装置において、休止状態の装置を使用再開する際に、上記第１タンク内のインクを一部残して排出し、第２タンクのインクを補給するようになっている場合には、第１タンク内に飽和したインクがある程度残っていても、フレッシュなインクと混合されることにより、全体として一定の安定性が確保できるまで飽和度を下げることができることから、それだけインクの消費を低減することができる。
【００１３】
本発明のインクジェット式記録装置において、第２タンクのインクを第１タンクに補給する際、第１タンクの底部近傍から注入するようになっている場合には、注入されたインクが第１タンク内で泡立ちにくく、泡の影響による吐出不良の発生が防止される。また、フレッシュなインクを補給した当初第１タンク内のインクが混合されるまでの間は、底部近傍のインクの飽和度が低い飽和度分布となり、使用再開初期に飽和度の低いインクが記録ヘッドに供給されることから、フレッシュなインクを補給するときに第１タンク内に残しておく飽和インクの量を多めにすることが可能となり、インクの消費量を低減させることができる。
【００１４】
本発明のインクジェット式記録装置において、休止状態の装置を使用再開する際に、上記第１タンク内のインクを一旦第２タンク内に戻してから第２タンクのインクを補給するようになっている場合には、第１タンク内の飽和したインクを第２タンク内に戻してフレッシュなインクと混合することにより、安定性が確保できるまで飽和度を下げることができる。そして、飽和度の下がったインクを再び第１タンクに供給することにより、インクを廃棄することなく安定性を確保でき、無駄なインクの消費を大幅に低減することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態を詳しく説明する。
【００１６】
図１は、本発明が適用されるインクジェット式記録装置の一例を示す図である。この装置は、基本的には、図１３に示すものと同様である。
【００１７】
上記記録装置は、インク滴を吐出する記録ヘッド１と、上記記録ヘッド１を主走査方向（記録紙幅方向）に移動させるキャリッジ２とを備えている。上記キャリッジ２には、記録ヘッド１にインクを供給するサブタンク（第１タンク）３が搭載され、上記サブタンク３には、本体外部に据置きされたインクパック（第２タンク）４からインクの消費状態に合わせてインクが補給されるようになっている。
【００１８】
上記サブタンク３には、サブタンク３の底部近傍に開口し、記録ヘッド１にインクを導入する導入路９が設けられている。この導入路９の開口部には、記録ヘッド１に導入するインクをろ過するフィルタ８が取り付けられている。
【００１９】
上記サブタンク３には、インクパック４からのインクを供給する供給管６が設けられている。この供給管６は、サブタンク３の底部近傍に開口し、インクパック４のインクをサブタンク３の底部近傍から注入するようになっている。図において、１１はインクパック４からサブタンク３にインクを供給する供給パイプ、５は供給パイプ１１と供給管６とを連結させるインク供給ユニット、８は空気孔である。
【００２０】
上記インクパック４は、パックケース７内に気密状に収容され、パック加圧手段２１によるパックケース７内の加圧により、インクパック４を加圧し、インクパック４内のインクを供給パイプ１１等を通してサブタンク３に供給するようになっている。
【００２１】
図２は、上記記録装置に用いられる圧電振動子を利用した記録ヘッド１の一例を示す。この記録ヘッド１は、ノズル開口３０と圧力発生室３１が形成されたインク流路ユニット３２と、圧電振動子３３が収容されたヘッドケース３４とが接合されて構成されている。
【００２２】
上記インク流路ユニット３２は、ノズル開口３０が穿設されたノズルプレート３５と、圧力発生室３１と共通のインク室３６ならびにこれらを連通させるインク供給口３７とに対応する空間が形成された流路構成板３８と、上記圧力発生室３１の開口を塞ぐ弾性板３９とが積層されて形成されている。
【００２３】
上記圧電振動子３３は、駆動信号の入力により、充電状態で長手方向に収縮し、充電状態から放電する過程で長手方向に伸長する、いわゆる縦振動モードの振動子である。上記圧電振動子３３は、その先端が圧力発生室３１の一部を形成する弾性板３９に当接された状態で他端が基台４０に固定されている。
【００２４】
そして、この記録ヘッドでは、上記圧電振動子３３の収縮・伸長を受けて圧力発生室３１が膨張・収縮し、圧力発生室３１の圧力変動によりインクが吸引されインク滴が吐出されるようになっている。
【００２５】
上記記録装置は、図３に示すように、ホストからの印刷信号に基づいてビットマップデータを作成する印刷制御手段１４と、モータ１７を制御してキャリッジ２を主走査方向に移動制御するキャリッジ制御手段１６と、上記印刷制御手段１４からの信号に基づいて圧電振動子３３を駆動して記録ヘッド１からインク滴を吐出させるヘッド駆動手段１５とを備えている。
【００２６】
また、上記記録装置には、装置の電源オフ等で始動して次回の電源オンまでの装置の休止時間を計測するタイマ１９と、上記タイマ１９で計測された休止時間が一定以上に達していれば、サブタンク３内のインクを排出してインクパック４のフレッシュなインクを充填する再充填制御手段２０とを備えている。
【００２７】
そして、上記サブタンク３には、上記再充填制御手段２０からの指示により開閉する排出弁２２が設けられた排出路２７が連通している。一方、パックケース７には、上記再充填手段２０からの指示により、パックケース７内を加圧してインクパック４を加圧し、インクパック４内のインクをサブタンク３内に充填するパック加圧手段２１が連通している。
【００２８】
ここで、サブタンク３内のインクは、装置がオフになってからの休止時間が長くなるにつれて溶存空気量が増加し、やがて飽和する。このように溶存空気が飽和したインクで印刷を行うと、クリーニングや吐出が不安定になりやすい。したがって、再充填をするか否かの設定時間は、図４に示すように、サブタンク３内のインクの飽和度が一定以上に達する時間Ｘに設定し、休止状態の装置をオンにしたときに、休止時間がＸを超えていればサブタンク３内のインクの飽和度が高くなっているため、排出してフレッシュなインクと入れ換えてから印刷することが行われる。一方、休止時間がＸに達していなければ、クリーニングや吐出はある程度安定しているため、再充填は行わず、そのまま印刷を実行する。
【００２９】
上記構成の記録装置は、例えば、つぎのようにして用いることができる。まず、休止状態の装置の電源をオンにすると、タイマ１９が、前回に電源オフとなってから今回電源をオンするまでの休止時間を計測する。ついで、上記タイマ１９で計測された休止時間が所定時間Ｘに達していれば、再充填制御手段２０の指示により、排出弁２２を開弁し、サブタンク３内に残留しているインクを排出したのち、パック加圧手段２１によりパックケース７内を加圧し、インクパック４を加圧してインクパック４内のインクをサブタンク３内に充填する。
【００３０】
このとき、サブタンク３にインクパック４からのインクを供給する供給管６が、サブタンク３の底部近傍に開口してインクを底部近傍から注入するようになっているため、注入されたインクがサブタンク３内で泡立ちにくく、泡の影響による吐出不良の発生が防止される。そして、サブタンク３内をフレッシュなインクで満たしてから印刷を実行する。一方、上記タイマ１９で計測された休止時間が一定時間を超えていなければ、そのまま印刷をスタートする。
【００３１】
このように、上記記録装置によれば、装置の休止中にサブタンク３内のインクが飽和しても、使用を再開する際に飽和したインクを排出してフレッシュなインクと交換するため、サブタンク３内のインク劣化に起因するクリーニングや吐出の不安定化が防止される。また、休止時間が短くてそれほど劣化していないインクを排出しないですむため、インクの無駄な消費を低減することができる。
【００３２】
上記実施の形態において、装置が休止状態に入る前に、サブタンク３内をインクで満たすようにしてもよい。このようにすることにより、サブタンク３内のインクの溶存空気が飽和に達するまでの時間を最大まで長くできるため、上記所定時間Ｘもそれだけ長く設定でき、休止時間がそれほど長くない間はサブタンク３内のインクを交換しなくても使用を再開できてインクの無駄な消費を低減することができる。
【００３３】
図５は、本発明の第２の実施の形態を示す。この装置は、サブタンク３のインクを排出する排出路２７および排出弁２２が設けられておらず、記録ヘッド１のノズル面を封止するキャップ２８および上記キャップ２８内に負圧を与えて記録ヘッド１内のインクを吸引する吸引ポンプ２９が設けられている。そして、再充填制御手段２０からの指示により、上記吸引ポンプ２９が作動してキャップ２８ならびに記録ヘッド１を介してサブタンク３内のインクを排出するようになっている。それ以外は、上記第１の実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００３４】
この記録装置では、記録ヘッド１のクリーニング等を行うキャップ２８や吸引ポンプ２９を用いてサブタンク３内のインクを排出できるため、システム上の無駄がなく、有効である。飽和したインクは確実に排出し、それほど劣化していないインクを排出しないですむため、インクの使用効率を向上させることができる。それ以外は、第１の実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【００３５】
図６は、本発明の第３の実施の形態を示す。この装置は、サブタンク３内のインクの残量を検知する残量センサ２３が設けられている。そして、図７に示すように、サブタンク３内のインクの残量が少ないほど、再充填する時間Ｘが短くなるように設定されている。この例では、インクの残量が１／３までは再充填する時間Ｘを１週間とし、インクの残量が１／３〜２／３までは再充填する時間Ｘを２週間とし、インクの残量が２／３〜満タンまでは再充填する時間Ｘを３週間としている。それ以外は、上記第１の実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００３６】
この記録装置では、飽和したインクは確実に排出し、それほど劣化していないインクを排出しないですむため、インクの使用効率を向上させることができる。それ以外は、第１の実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【００３７】
図８は、本発明の第４の実施の形態を示す。この例は、図６に示した装置を用い、休止状態の装置を使用再開する際に、サブタンク３内のインクを一部残して排出し、フレッシュなインクを充填するようになっている。この例では、サブタンク３の容量の１／３までインクを排出し、その１／３のインクを残したままフレッシュなインクを充填する。それ以外は、上記第１の実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００３８】
この記録装置では、サブタンク３内に飽和したインクがある程度残っていても、フレッシュなインクと混合されることにより、全体として一定の安定性が確保できるまで飽和度を下げることができることから、それだけインクの消費を低減することができる。それ以外は、第１の実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【００３９】
図９は、本発明の第５の実施の形態を示す。この例は、図６に示した装置を用い、図９（ａ）に示すように、サブタンク３の容量の約１／３までインクを排出し、その１／３のインクを残したまま、フレッシュなインクをサブタンク３の底部近傍から注入するようになっている。それ以外は、上記第１の実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００４０】
この記録装置では、注入されたインクがサブタンク３内で泡立ちにくく、泡の影響による吐出不良の発生が防止される。また、フレッシュなインクを補給した当初サブタンク３内のインクが混合されるまでの間は、図９（ｂ）に示すように、底部近傍のインクの飽和度が上部に比べて低い飽和度分布となり、使用再開初期に飽和度の低いインクが記録ヘッド１に供給される。このため、フレッシュなインクを補給するときにサブタンク３内に残しておく飽和インクの量を多めにすることが可能となり、インクの消費量を低減させることができる。それ以外は、第１の実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【００４１】
図１０は、本発明の第６の実施の形態を示す。この装置は、記録ヘッド１が、複数種類（この例では４種類）のインクを吐出するものであり、サブタンク３およびインクパック４ならびにパックケース７もインクの種類ごとに４つづつ備えられている。また、４つのサブタンク３は、切換弁２４を介して排出弁２２と連通し、再充填制御手段２０の指示により、選択されたサブタンク３のインクを排出するようになっている。さらに、パック加圧手段２１は、切換弁２５を介して４つのパックケース７に連通し、再充填制御手段２０の指示により、選択されたインクパック４を加圧するようになっている。
【００４２】
そして、複数種類のインクを用いた場合には、図１１に示すように、インクの種類によって溶存空気の飽和速度が異なるため、上記装置では、上記所定時間Ｘを、インクの種類ごとに設定するようにしている。それ以外は、上記第１の実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００４３】
この装置では、飽和速度の速い種類のインクは、短時間で飽和するため、短い休止時間でサブタンク３内のインクを交換し、一方、飽和速度の遅い種類のインクは、比較的長時間飽和しないため、長い休止時間でサブタンク３内のインクを交換するようにできる。このため、インクの種類ごとに無駄なインクの消費を低減し、インクの使用効率を向上させることができる。それ以外は、第１の実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【００４４】
図１２は、本発明の第７の実施の形態を示す。この装置は、サブタンク３の排出路２７が設けられておらず、再充填制御手段２０の指示により、パックケース７内を減圧するパック減圧手段２６を備えている。それ以外は、上記第１の実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００４５】
この装置は、休止状態の装置を使用再開する際に、休止時間が所定時間Ｘを超えていた場合、パック減圧手段２６でパックケース７内を減圧してインクパック４内を減圧することにより、サブタンク３内のインクを一旦インクパック４内に戻す。そののち、再びパック加圧手段２１によりインクパック４を加圧してインクパック４のインクをサブタンク３に補給するようになっている。
【００４６】
この装置では、サブタンク３内の飽和したインクをインクパック４内に戻してフレッシュなインクと混合することにより、安定性が確保できるまで飽和度を下げることができる。そして、飽和度の下がったインクをサブタンク３に再び供給することにより、インクを廃棄することなく安定性を確保でき、無駄なインクの消費を大幅に低減することができる。それ以外は、第１の実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【００４７】
なお、上記各実施の形態では、本発明を縦振動の圧電振動子３３を用いたインクジェット式記録装置に適用した例をあげて説明したが、これに限定するものではなく、本発明をたわみ振動の圧電振動子を用いた記録装置に適用してもよいし、いわゆるバブルジェット式のインクジェット式記録装置にも適用することができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように、本発明のインクジェット式記録装置によれば、記録ヘッドに供給されるインクを一時貯留する第１タンクと、上記第１タンクにインクを補給する第２タンクと、記録装置の休止時間を測定するタイマとを有し、記録装置が休止状態に入る前に、第１タンク内をインクで満たすように第２タンクから第１タンクにインクが補給されるので、第１タンク内のインクの溶存空気が飽和に達するまでの時間を最大まで長くできるため、休止時間がそれほど長くない間は第１タンク内のインクを交換しなくても問題無く使用を再開できるためインクの消費の無駄な消費を低減することができ、また、休止状態の記録装置を使用再開する際に、上記休止時間が所定時間に達しているときには、上記第１タンク内のインクを排出した後に第２タンクのインクを第１タンクへ補給するようになっているため、記録装置が長時間にわたって休止した場合に第１タンク内のインクの溶存空気量が高くなったとしても、使用を再開する際に劣化したインクを排出して第２タンクのフレッシュなインクと交換することにより、第１タンク内のインク劣化に起因するクリーニングや吐出の不安定化が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインクジェット式記録装置の説明図である。
【図２】上記インクジェット式記録装置に用いられる記録ヘッドの一例を示す断面図である。
【図３】上記インクジェット式記録装置を示す構成図である。
【図４】インクの飽和度と休止時間の関係を示す線図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態のインクジェット式記録装置を示す構成図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態のインクジェット式記録装置を示す構成図である。
【図７】上記インクジェット式記録装置における再充填する時間とインク残量の関係を示す線図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態のインクジェット式記録装置におけるインク残量を示す図である。
【図９】本発明の第５の実施の形態のインクジェット式記録装置の作用を示す説明図である。
【図１０】本発明の第６の実施の形態のインクジェット式記録装置を示す構成図である。
【図１１】上記インクジェット式記録装置におけるインクの飽和度と休止時間の関係を示す線図である。
【図１２】本発明の第７の実施の形態のインクジェット式記録装置を示す構成図である。
【図１３】従来のインクジェット式記録装置を示す説明図である。
【符号の説明】
１記録ヘッド
３サブタンク
４インクパック

Claims

インク滴を吐出する記録ヘッドと、上記記録ヘッドに供給されるインクを一時貯留する第１タンクと、上記第１タンクにインクを補給する第２タンクとを備えたインクジェット式記録装置であって、
記録装置が休止状態に入る前に、第１タンク内をインクで満たすように第２タンクから第１タンクにインクが補給され、
上記記録装置の休止時間を測定するタイマを有し、記録装置を使用再開する際、上記休止時間が所定時間に達しているときに、上記第１タンク内のインクを排出した後に、第２タンクのインクを第１タンクへ補給するようになっていることを特徴とするインクジェット式記録装置。
上記第１タンクが、記録ヘッドを主走査方向に移動させるキャリッジに搭載されたものである請求項１記載のインクジェット式記録装置。
上記記録ヘッドが複数種類のインクを吐出するものであり、第１タンクがインクの種類ごとに備えられ、上記所定時間がインクの種類ごとに設定されている請求項１または２に記載のインクジェット式記録装置。
休止中の第１タンク内のインク残量を検知する残量センサを有し、インク残量が少ないほど上記所定時間が短くなるように設定されている請求項１記載のインクジェット式記録装置。
休止状態の記録装置を使用再開する際に、上記第１タンク内のインクを一部残して排出し、第２タンクのインクを補給するようになっている請求項１〜４のいずれか一項に記載のインクジェット式記録装置。
第２タンクのインクを第１タンクに補給する際、第１タンクの底部近傍から注入するようになっている請求項１〜５のいずれか一項に記載のインクジェット式記録装置。
休止状態の記録装置を使用再開する際に、上記第１タンク内のインクを一旦第２タンク内に戻してから第２タンクのインクを補給するようになっている請求項１〜６のいずれか一項に記載のインクジェット式記録装置。