JP3733333B2 - 液体吐出記録装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体吐出用ヘッドへ最終的に液体を供給する液体供給方法及び液体供給装置に関する。特に、使用頻度の高い液体の供給方式及びこれを備えたインクジェット記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のインクジェット記録装置に備わる記録ヘッドは、被記録材と平行な面内で、且つその搬送方向に対して直交する方向に固定或いは往復移動するキャリッジに対して搭載可能になっている。
【０００３】
このような走査型記録装置では、所定の命令によりキャリッジを一直線上に移動させると同時に、記録ヘッドより所定の信号に応じてインク液滴を吐出して記録を行った後、搬送装置により被記録材を所定量搬送するという動作が繰り返し行われる。画像形成前或いは後においては、所定の位置で記録ヘッドの吐出口形成面をキャッピングして吸引回復動作を行うことにより、吐出部が常に正常状態にされている。
【０００４】
上述の記録ヘッドには、画像形成時にインクが消費されるため、常時インクを供給する必要がある。
【０００５】
記録ヘッドへのインク供給方式としては、キャリッジとは異なる位置にインクタンクを用意し、記録ヘッドへチューブを介して接続する方法が知られている。この場合、記録ヘッドに対してはインクタンクとの水頭差を利用してインクを供給する。
【０００６】
また、インクタンクに記録ヘッドに対する負圧を発生させることで、キャリッジに対し着脱自在にインクタンクを搭載し、記録ヘッドと一体化可能にしたヘッドカートリッジを採用する方法などがある。前記ヘッドカートリッジは、さらに分類すると記録ヘッドとインクタンクとが常時一体の構成と、記録ヘッドとインクタンクとが別体で、且つ記録装置に対して双方とも分離でき、使用時に一体にして使用する構成とに分けることが出来る。
【００１０】
以上説明した形態においては、水頭圧利用、負圧利用のいずれの形態においても、インクタンクはインクがなくなり次第、新品に交換されるのが一般的である。そこで、以下、これらをタンク交換方式と称する。
【００１１】
その他のインク供給方式としては、インクを保持する大容量のタンク（以下、「大型タンク」と称する）が設置されると共に、インクタンクと記録ヘッドとが一体的に装着されたヘッドカートリッジがキャリッジ上に装着され、キャリッジを移動させて所定の位置で大型タンクにヘッドカートリッジのインクタンク（以下、「タンク部」と称する）を接続することによりインクが補充される、いわゆるピットイン方式が知られている。この場合はタンク部を構成するインクタンクは交換する必要がなく、大型タンクについてはインクがなくなった場合にインクを補充するのが一般的である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
このようなインク供給方式について、使用頻度の高いインクの補給という観点で従来技術を見ると、タンク交換方式のうち、水頭差を利用する形態については、記録ヘッドとの水頭差をある一定の範囲に収める必要があるため、インクタンクの高さ方向を大きくすることは出来ない。一方、負圧を利用したヘッドカートリッジの形態を採用するものについては、往復移動するキャリッジ上に搭載されるため、インクタンクの大きさの制限がある。結果として、いずれの場合もその大きさの制限から、使用頻度の高いインクを使用する場合にはインクタンクの交換回数が増えるので、安定したインク供給という点で問題がある。
【００１３】
一方、ピットイン方式に代表されるような、キャリッジ上のタンク部にインクを補充する方式についても、従来の技術では補給される空間（体積）に対してインク残量がばらついたり、一定量の補給についても精度よく行うことが出来なかった。これを解決するために従来は、所定量以上で供給したインクを回収するシステム（オーバーフロー方式）を必要としたり、ばらつきの量だけ安全係数を掛けて極めて少量の補給量にしたりすることが行われている。将来的には前者が装置が大型化したりインクの無駄を招いたりし、後者は補給回数の増大に伴う記録停止時間が多くなりスループットを下げることにつながる問題があった。
【００１４】
一方、上記従来のピットイン方式では、タンク交換方式に見られる使用頻度の多い液体を保持するインクタンクの交換をする必要がなくなるが、そのような液体が複数存在する場合には、各種の液体を収容するタンク部に対応した複数の大型タンクが必要となる。この場合、誤操作により異なる種類の大型タンクとタンク部とが接続され、混色・混入が生じるという新たな課題が発生する恐れがある。とりわけ、使用頻度の高いブラックインクで所定の記録を行う前に、この記録と同一の記録もしくは被記録材全面を処理液（以下、前処理液と称する）で行い、被記録材へのインクの色剤の定着効果を挙げる場合がある。この種の処理液はインク染料に対して化学反応を起こして不溶化物を形成する液（アニオン・カチオン反応を利用したものが知られている）であるため、誤操作により前処理液用タンクと他のインクタンクとが接続されると、液体同士が化学反応を起こして固化し、インクタンク、最悪は記録ヘッドまでもが使い物にならなくなってしまう。従って、複数の大型タンクと、各大型タンクに対応する複数のタンク部とからなるピットイン方式を採用する場合、誤操作により混色・混入が生じない工夫が必要とされる。
【００１６】
そこで本発明は、上記従来技術の実情に鑑み、ピットイン方式を採用してキャリッジ上の使用頻度の多いインクタンクの交換回数を少なくするとともに、異なる液体同士の誤配給を防止する液体吐出記録装置を提供することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
そして本発明は、被記録材に対して相対的に移動し得るキャリッジにインクジェット記録ヘッドおよび該記録ヘッドに接続されたインクタンクの組、または該記録ヘッドとインクタンクが一体となったヘッドカートリッジのいずれかを複数並べて搭載し、前記被記録材にカラー画像を形成する液体吐出記録装置において、前記キャリッジは、補給手段からのインクを受け入れるインク受入構造を有するインクタンクおよび前記インク受入構造を有さないインクタンクを搭載するものであり、前記インクタンクのうち相対的に使用頻度の高い特定のインクタンクが前記インク受入構造を有し、この特定のインクタンクが所定の位置で前記補給手段によって補給されることを特徴とする液体吐出記録装置を提供するものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
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。
【００２６】
図１は本発明の液体吐出装置の一実施形態であるカラープリンタの概略斜視図である。
【００２７】
図１において、液体吐出記録装置（カラープリンタ）１１１のハウジング上面前部には操作パネル１１２が設けられている。１１３は記録前の紙（被記録媒体）を保持する給紙トレーであり、１１４は上記プリンタ１１１内の紙搬送経路を通って排出された紙、１１５は紙１１４を保持する排紙トレーである。１１６は本体カバーであり、上記ハウジングの右前部に成形された開口部１１７を覆っている。本体カバーは蝶番１１８によって開口部１１７内の内側端部に回転自在に取り付けられている。また、上記ハウジングの内部にはガイド等（不図示）に支持されたキャリッジ１１９が配設されている。キャリッジ１１９は上記紙搬送経路を通過する紙の幅の方向にそって往復移動可能に設けられている。このキャリッジ上にはヘッドとブラック（Ｂｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各インクを収容するインクタンクとが一体化されたヘッドカートリッジ（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）が用意されている。２はブラック用大型タンクであり、後述する補給方法によりヘッドカートリッジ１ａにインクを補給する。
【００２８】
次に、本発明の液体吐出記録装置のタンク部において用いられる、インクが補充されるタンクの種類に応じたインク供給システムについて、図２〜図１０を用いて説明する。
【００２９】
まずは、本発明の前提となる思想を具体化した例として第１及び第２の参考例を挙げる。
【００３０】
（第１の参考例）
図２は、本発明の第１の参考例にかかる大型タンクとタンク部との接続供給を説明するための概略説明図である。
【００３１】
図２に示すように、使用頻度の多い液体を収容するヘッドカートリッジのタンク部９のインク収納室１１を形成する壁部には、液体を保持する大型タンク６の供給針７が差し込まれる差込口１２が設けられている。この差込口１２は、差込時にインク収納室１１を大気に連通させない様にするための二重弁機構８により密封されている。一方、インク保持体収納室１３には大気連通口２４と記録ヘッド部へインクを供給するためのインク供給口２５が設けられている。
【００３２】
差込口１２への供給管７の差込みは、ヘッドカートリッジの移動によりタンク部９が大型タンク６側に移動することで行なわれるが、このとき差込口１２に二重弁機構８を通して供給管７が差し込まれるので、インク収納室１１は大気と連通せず常に密閉状態とすることができる。つまり、二重弁機構８は第１の弁室（不図示）と第２の弁室（不図示）からなり、供給針７の先端が第１の弁室に進入する時はインク収納室１１と連通する第２の弁室は閉じられており、先端が第１の弁室で確実に密閉された後に第２の弁室に進入するようになっている。
【００３３】
インク収納室１１の残量は、インク収納室１１の底部に設けられた光学式残量検出器１０により監視されており、この光学式残量検出器１０の検出状態により制御部（不図示）が残量が少ないと判断した場合は、前記制御部の指令により同種のタンク同士が接続され、供給管７を通じて大型タンク６からヘッドカートリッジのタンク部９へ液体が供給される。
【００３４】
上記の光学式残量検出器１０による残量が少ないとの判断時期は、インク保持体収納室中のインク保持体の連通部近傍の領域のインクがなくなる前に行われる必要があり、インクを保持するインク収納室１１のインクが無くなる前に行われることが望ましい。これは、本インクタンクの構造上、インク収納室１１とインク保持体収納室１３を仕切る壁部の連通孔３７における液体の流通が途切れると、ヘッド部による液体消費の際のインク収納室１１とインク保持体収納室１３の気液交換ができなくなり、インク収納室１１からインク保持体収納室１３に液体が供給できなくなる恐れがあるからである。
【００３５】
また、図２の例ではインク収納室１１の底部に光学式残量検出器１０を設けたが、これに限られず、記録ヘッドによる液体消費量からインク収納室１１の残量を判断して補充を行ってもよい。例えば、記録ヘッドから飛翔する液滴（ドット）の数が幾つの時にインク収納室１１の液体が完全に無くなるかを予め確認し、このドットカウント値に、インク収納室１１が完全に空にならないように安全値を足した設定値を制御部に保持させておき、この設定値になった時に設定値に相当する量の液体を補充するようにしてもよい。このようにすれば、補充に費やされる時間が最小化できる。また、ヘッドカートリッジのタンク部に半生タンク構造を採ることにより、記録ヘッドへの液体供給が安定する。
【００３６】
なお、二重弁機構とインク供給管に代え、図３に示すようなスライド板２７とインク供給管２６を使用して補給時およびインク消費時にインク収納室を密閉してもよく、この作用を可能にする開閉機構であれば限定されない。この場合、接続動作中にインク収納室が大気に開放されることがあったとしても、その時間はごく僅かであるため、液体がインク保持体側に流れたとしても、インク保持体により充分保持可能であるため、記録ヘッドからの不用意なインクの流出は避けられる。
【００３７】
（第２の参考例）
図４は、本発明の第２の参考例にかかる大型タンクからインク保持体を収容したタンク部へのインク供給システムを示す模式図であり、図５はタンク部の差込口に、大型タンクの供給針が差し込まれていない場合の状態を示す説明図である。
【００３８】
この第２の参考例においては、前述の第１の参考例と比べて、記録ヘッドにおける液体消費時に第１の参考例のインク収納室に相当する部分（以下、「予備室」と称する）が大気に対して開放系になっている点が異なっている。
【００３９】
すなわち、本例においてタンク部は、インク保持体収納室３０と予備室３１により構成され、インク保持体収納室３０と予備室３１は底部の連通孔１７で連通している。インク保持体収納室は、第１の参考例同様、大気連通口２８とインク供給口２９とを有し、内部にインク保持体を収納している。これに対し、予備室３１は、後述する液体補給時にインク吸収体を備える吸収体保持室へ補充するインクを一時的に保持する機能を持てば良い。本例の場合、差込口１９ａが設けられていることで、大気に対して開放系となっている。
【００４０】
一方、大型タンクには、大気連通口６ａが設けられ、通常は弁体２３により塞がれている。大型タンク底部にはタンク部の予備室へ液体を供給するための供給針７が接続されている。供給針の先端部の供給口７ａは、図５に示すようにタンク部との非接続時には封止部８により塞がれることで、針の先端からインクが漏れないようになっている。
【００４１】
次に、本例の接続動作を説明する。図４乃至図５を用いて説明する。
【００４２】
差込口１９ａへの供給針７の差込みは、ヘッドカートリッジの移動によりタンク部が大型タンク側に移動することで行なわれる。このとき差込口１９ａに封止部１８が当接されると、封止部はそのままで供給針７のみが予備室内に差し込まれるので、供給口７ａは予備室内で確実に開放される。このような機構を実現するためには、例えば、封止部１８のタンク部と当接する側に鉄を用い、タンク部の封止部と当接する側に磁石などを用いればよい。
【００４３】
タンク部１９の予備室のインク量は光学式センサ２０により監視されており、このセンサの検出状態により制御部２１が後述するシーケンスにおいてインクの補給を許可した場合には、制御部２１の指令により弁体駆動装置２２が駆動され、大型タンク６の大気連通孔６ａを塞いでいる弁体２３が一定時間開く。これにより、供給針７の先端部の供給口７ａからタンク部１９の予備室３１へ一定量のインクが供給される。
【００４４】
供給されたインクは、予備室３１からインク保持体収納室３０へ通じる連通孔１７を通じ、インク保持体収納室３０へ供給される。ここで、連通孔１７はヘッド部へのインク供給口２９のある容器底側にあるので、インク吸収部材中の残インクに直接補充でき、記録ヘッド（不図示）にエアーが入り込むのを防止することができる。さらに、連通孔１７は本例のようにヘッド部へのインク供給口２９から離れた位置に設けられていると、印字動作中に記録ヘッド側へ空気が混入することが少なく、より安定した印字を行えるので望ましい。
【００４５】
次に、本例の液体補給時のシーケンスについて図８及び図９を用いて説明する。図８及び図９の（ａ）〜（ｆ）はいずれも、本発明の第２の参考例にかかる大型タンクとタンク部との接続供給における、タンク部の液体収納量の検出方法を説明する説明図である。なお、図８及び図９において、符号３５は不図示の記録ヘッド部へインクを供給するためのインク供給管を示し、連通孔１７の上部の仕切り壁にはエアを導入可能な通路が設けられている。また、図８及び図９において、（ａ）〜（ｃ）において予備室３１及びインク保持体収納室の液面レベルの変化を実線と矢印で表している。
【００４６】
図８は、上述の液体補給動作時に大型タンクから予備室３１へ所定量のインクが補給されると、連通孔１７を介してインク保持体に吸収されるが、この時のインク保持体の液面レベルと、予備室３１のインク量の時間変化の関係を示している。すなわち、インク保持体の液面が（ａ）から（ｃ）へと変化すると、その時の予備室のインク量の時間変化は（ｄ）から（ｆ）へと変化する。
【００４７】
図８の（ａ）に示すようにインク保持体の液面レベルが低いときは、インク保持体自体の負圧発生力は大きいので、インクを吸い上げる力は大きく、図８の（ｄ）に示すようにインクは短い時間（ｔａ）でインク保持体へと移動する。一方、図８の（ｃ）に示すようにインク保持体の液面レベルが高いときは、インク保持体自体の負圧発生力は小さいので、インクを吸い上げる力は小さく、図８の（ｆ）に示すようにインクは長い時間（ｔｃ）をかけてインク保持体へ移動する。このように、インクがなくなるまでの時間（ｔａ，ｔｂ，ｔｃ）は、本実施例においてはインク保持体の液面レベルにより変化する。
【００４８】
そこで、本例では、予備室底部の連通孔近傍に設けられた光学式センサを用いてインクが予備室からなくなるまでの時間を検出することで、インク保持体の液面レベルを検出し、再度所定量のインクを補給できるかどうかを制御部で判断させている。すなわち、制御部では、吸収されるまでの時間が短い場合には再度所定量のインク補給を許可し、時間が長い場合には再度所定量のインク補給を禁止する指令を出す。
【００４９】
このようにすることで、インク漏れのなく、かつ補給回数の少ないインク補給方法を提供することが出来る。
【００５０】
なお、予備室のインクがなくなるまでの時間を測定するかわりに、図９に示すように所定時間（ｔ）後の予備室の残量を検出することによってインク保持体の液面レベルを検出し、再度所定量のインクを補給できるかどうかを制御部で判断させてもよい。この場合には、図９の（ａ）に示すようにインク保持体の液面レベルが低い場合には、図９の（ｄ）に示すように所定時間後のインク残量（ｖ１）は少なく、図９の（ｃ）に示すようにインク保持体の液面レベルが高い場合には、図９の（ｆ）に示すように所定時間後のインク残量（ｖ３）は多くなる。なお、予備室のインク量は、例えば光学センサの受光部の電圧などを測定し、比較することで判断できる。
【００５１】
図８、図９のいずれの場合にも、インク補充動作に入るためのタイミングは、記録ヘッドによる液剤消費量からインク保持体収納室中のインク残量を判断して行うことにより実現できる。例えば、記録ヘッドから飛翔する液滴（ドット）の数が幾つの時にインク保持体収納室の液体が完全に無くなるかを予め確認し、このドットカウント値に、インク保持体収納室が完全に空にならないように安全値を足した設定値を補充動作用の制御部（不図示）に保持させておき、この設定値になった時に補充動作に入るようにすれば良い。また、ベタで印刷してもインクがなくならない範囲で所定時間を設定し、この時間間隔を目安に補充動作に入る方式や、印字動作に関係ない時を利用して任意時間に補充動作に入るようにしても良い。
【００５２】
いずれの場合においても、記録後の被記録材の排出時など、印字動作に関係のない時を利用して補充動作に入ることで、スループットに影響を与えず、インクの補給が実現できる。
【００５３】
次に、上記構成の変形例について説明する。
【００５４】
図６及び図７は本発明の第２の参考例のタンク部の差込口の他の例を示す説明図であり、各図いずれも（ａ）は大型タンクの供給針と接続前、（ｂ）は接続後の状態を示す。
【００５５】
図６又は図７に示す差込口１９ａはいずれも、差込口の一部、ないしは弁機構をゴムなどの弾性部材から構成しているため、供給針が差し込まれた際には撓んで開口し、外れた際には開口部分の大部分は塞がれる。このような構成の場合、供給針が接続されると、予備室は大気に対して開放状態となる。
【００５６】
上述の参考例において液体補給を行わないときに、予備室から吸収体保持室へ通じる連通孔からのインクの蒸発を少なくするという観点からは、図５に示すように開口部分の大きなものよりは、図６に示すように開口部分を少なくするか、図７に示す弁機構を設け、液体補給時以外は密閉状態を形成するほうが望ましい。このように、予備室を密閉状態にする場合には、環境温度の上昇による予備室中の空気の膨張に対応するために、吸収体保持室にインク洩れだし防止のためのバッファ機能を有する部分を持たせるか、予備室の圧力を開放するための一方向弁等を設けることが望ましい。
【００５７】
また、図１０（ａ）、（ｂ）のそれぞれは、本発明の第２の参考例に用いられる液体検出装置の他の例を示す説明図である。
【００５８】
図１０（ａ）では、予備室３１の形状を工夫し、底面部３２を傾斜させ透明にすることで、インクの有無による反射量の違いを光学式センサ３３により検出することが出来る。この場合、予備室の底面部３２の形状が、連通孔１７側へ傾斜していることで、予備室３１のインクを確実にインク保持体に吸収させることが出来るという効果もある。また、図１０（ｂ）では、光学式センサのかわりに連通孔近傍に１対の電極３４を設けた例である。
【００５９】
以上説明した第１、第２の参考例による液体供給方法については、液体を直接液体保持室ないしは予備室に補充するため、補充のための時間は短くて済む。なお、いずれの場合においても、ピットイン方式の場合についてのみ当てはまるものではなく、たとえばヘッドカートリッジのタンク部と大タンクとをチューブで直接結び付けるような場合においても適用可能である。この場合、大タンクとヘッドカートリッジのタンク部とを結ぶチューブに一方向弁等を設け、さらにチューブとインク収納室との接合部の密閉性を確保することで、インク収納室からインク保持体収納室へ液体を供給する際、インク収納室を底部の連通を除いて実質的に密閉にすることも可能である。
【００６０】
しかし、装置を小型化するという観点から見ると、ピットイン方式の方がチューブをはいまわす必要がないぶん優れている。そこで、次に、本発明の液体吐出記録装置において用いられる、ピットインの接続動作について図１１〜図１３を用いて説明する。
【００６１】
（第１の実施形態）
図１１は、本発明の液体吐出記録装置の第１の実施形態にかかるカラープリンタの概念図であり、（Ａ）は各ヘッドカートリッジの吐出部がキャップされている状態、（Ｂ）はブラックインク用ヘッドカートリッジのインク供給状態、（Ｃ）はカラーインク用ヘッドカートリッジの吸引ポジションを示している。
【００６２】
第１の実施形態としてのカラープリンタは、使用頻度の多いブラックインクについてピットイン方式を採るものであり、図１１に示すように、印字領域５の外側の一方に印字待機位置としてのホームポジションを有する。このホームポジションには５つのキャップ３が並設され、そのうち最も印字領域５の近くのキャップ３は吸引回復ポンプ４を有している。
【００６３】
キャリッジのホームポジションには、供給針を持つブラック用大型タンク２がキャップ群と反対側に配置されている。前記の吸引回復ポンプ４を持つキャップ３は、ブラック用大型タンク２に対して対向移動可能になっている。
【００６４】
大型タンク２とキャップ群の間には、図１１中左右方向に移動可能なキャリッジ（不図示）に搭載された、カラー印字用のＢｋ（ブラック）、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンダ）、Ｙ（イエロー）の４色のヘッドカートリッジ１ａ〜１ｄがそれぞれ各キャップと密着可能に対向配置するようになっている。
【００６５】
また、ヘッドカートリッジ１ａ〜１ｄは、インクタンクと記録ヘッドが一体化されたものや、インクタンクと記録ヘッドが着脱可能なものでもよい。なお、本実施形態におけるキャリッジ（不図示）は、ホームポジションにてキャップ３に対してヘッドカートリッジ１ａ〜１ｄを密着させるように可動し、ポンプ４を持つキャップの大型タンク２に向けての移動によりヘッドカートリッジ１ａ〜１ｄが押された際に可動するものである。
【００６６】
またここでは、ブラック用ヘッドカートリッジ１ａは、他のヘッドカートリッジ１ｂ，１ｃ，１ｄと形状を変えて、大型タンク２の供給針に対応した差込み部位を有する形状とされている。そして、吸引回復ポンプ４を持つキャップ３と対向する位置では、キャリッジ上のブラック用ヘッドカートリッジ１ａのタンク部のみにブラック用大型タンク２の供給針が差し込まれる構成となっている。つまり、ブラック用ヘッドカートリッジ１ａを他と異なるインクタンク形状にして、この特定インクタンクに補給する。したがって、吸引回復ポジションにブラック以外のヘッドカートリッジが位置している場合、誤操作されてヘッドカートリッジがブラック用大型タンク側に移動しても、異種接続は行なわれない。
【００６７】
次に、図１１の（Ａ）〜（Ｃ）を参照し、大型タンクとヘッドカートリッジとの接続動作（ピットイン動作）を説明する。
【００６８】
図１１（Ａ）に示すように、ホームポジションでは、各ヘッドカートリッジ１ａ〜１ｄのインク吐出口はキャップとの密着によって塞がれている。図１１（Ｂ）に示すように、ブラック用ヘッドカートリッジ１ａの吸引ポジションにキャリッジが移動し、ブラック用ヘッドカートリッジ１ａのタンク部の残量が少ないと判ると、吸引回復ポンプ４を持つキャップ３がブラック用ヘッドカートリッジ１ａの吐出部に密着すると共に、この密着状態のままブラック用ヘッドカートリッジ１ａが押され、ブラック用大型タンク２とブラック用ヘッドカートリッジ１ａのタンク部が接続状態となり、インク補充が可能になる。この接続は、タンク部の差込口に大型タンク２の供給針が差し込まれることで行なわれる。
【００６９】
さらに図１１（Ｃ）に示すように、シアン用ヘッドカートリッジ１ｂなどの他の色のヘッドカートリッジが吸引ポジションに移動した際には、吸引回復ポンプ４を持つキャップ３がその色のヘッドカートリッジを誤操作により押しても、ブラック用大型タンク２の供給針はタンク部に接続されない。
【００７０】
このように本発明の第１の実施形態は、大型タンクの位置にこの大型タンクからのインク供給を受けないタンク部が在り、誤操作により大型タンク側に移動されても、そのタンク形状を変えていることで大型タンクの供給針が差し込まれないようにするという、誤補給防止機能を備えている。
【００７１】
（第２の実施形態）
図１２は、本発明の液体吐出記録装置の第２の実施形態であるカラープリンタの概念図であり、（Ａ）は各ヘッドカートリッジの吐出部がキャップされている状態、（Ｂ）はさきがけ液用ヘッドカートリッジのインク供給状態、（Ｃ）はブラックインク用ヘッドカートリッジのインク供給状態を示している。これらの図において第１の実施形態と同一の構成要素には同一符号を付してある。
【００７２】
第２の実施形態としてのカラープリンタは、使用頻度の多いブラックインクおよびさきがけ液の両方についてピットイン方式を採るものであり、図１２に示すように、印字領域５の外側の一方に印字待機位置としてのホームポジションを有する。このホームポジションには６つのキャップ３が並設され、そのうち最も印字領域５の近くのキャップ３は吸引回復ポンプ１５を有している。
【００７３】
キャリッジのホームポジションには、供給針を持つブラック用大型タンク２がキャップ群と反対側に配置されている。前記の吸引回復ポンプ１５を持つキャップ３は、ブラック用大型タンク２に対して対向移動可能になっている。また、印字領域５を挟んでホームポジションと反対側には、キャップと接続されたさきがけ液用吸引ポンプ１４、および供給針を持つさきがけ液用大型タンク１６が配置されている。そして、さきがけ液用吸引ポンプ１４のキャップは、さきがけ液用大型タンク１６に対して対向移動可能になっている。
【００７４】
大型タンク２、１６とキャップ群の間には、図１２中左右方向に移動可能なキャリッジ（不図示）に搭載された、さきがけ液用ヘッドカートリッジ１ｅおよびカラー印字用のＢｋ（ブラック）、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンダ）、Ｙ（イエロー）の４色のヘッドカートリッジ１ａ〜１ｄがそれぞれ各キャップと密着可能に対向配置するようになっている。
【００７５】
また、ヘッドカートリッジ１ａ〜１ｅは、インクタンクと記録ヘッドが一体化されたものや、インクタンクと記録ヘッドが着脱可能なものでもよい。なお、本実施形態におけるキャリッジ（不図示）は、ホームポジションにてキャップ３に対してヘッドカートリッジ１ａ〜１ｅを密着させるように可動し、ポンプ１５、１４を持つキャップの大型タンク２、１６に向けての移動によりヘッドカートリッジ１ａ〜１ｅが押された際に可動するものである。
【００７６】
またここでは、ブラック用ヘッドカートリッジ１ａおよびさきがけ液用ヘッドカートッジ１ｅは、他のヘッドカートリッジ１ｂ，１ｃ，１ｄと形状を変えて、大型タンク２、１６の供給針に対応した差込み部位を有する形状とされている。そして、吸引回復ポンプ１５を持つキャップ３と対向する位置では、キャリッジ上のブラック用ヘッドカートリッジ１ａのみがブラック用大型タンク２と接続され、また、さきがけ液用吸引ポンプ１４を持つキャップと対向する位置では、キャリッジ上のさきがけ液用ヘッドカートリッジ１ｅのみがさきがけ液用大型タンク１６と接続される構成となっている。
【００７７】
しかし、上記のように複数の大型タンクを備え、各々の大型タンクに対応して液剤供給を受ける複数のタンク部が在る場合は、誤操作により異種接続が生じ、混色・混入となる虞れがある。そこで以下に、液剤の供給を受けるヘッドカートリッジのタンク部に誤補給防止機構を設けたものを説明する。
【００７８】
図１３は、本発明の液体吐出記録装置の第２の実施形態における誤補給防止機構を示したものである。この図に示すように、さきがけ液用大型タンク１６の供給針を差し込むためのさきがけ液用ヘッドカートリッジ１ｅの差込口に対して、ブラック用ヘッドカートリッジ１ａの差込口の位置を変えてある。また、ブラック用ヘッドカートリッジ１ａの差込口に対応するように、ブラック用大型タンクの供給針の位置も変えてある。
【００７９】
そのため、図１３（Ａ）においては、さきがけ液用ヘッドカートリッジ１ｅはさきがけ液用大型タンク１６と接続できるが、ブラック用ヘッドカートリッジ１ａがさきがけ液用大型タンク１６による供給位置に来ても、誤操作によりブラック用ヘッドカートリッジ１ａとさきがけ液用大型タンク１６は接続される事はない。また図１３（Ｂ）においても、ブラック用ヘッドカートリッジ１ａはブラック用大型タンク２と接続できるが、さきがけ液用ヘッドカートリッジ１ｅがブラック用大型タンク２による供給位置に来ても、誤操作によりさきがけ液用ヘッドカートリッジ１ｅとブラック用大型タンク２は接続される事はない。したがって混色・混入を防止することができる。なお、このようなメカ機構に限定されることはない。
【００８０】
次に、図１２の（Ａ）〜（Ｃ）を参照し、大型タンクとヘッドカートリッジとの接続動作（ピットイン動作）を説明する。
【００８１】
図１２（Ａ）に示すように、ホームポジションでは、不図示のキャリッジが可動してキャップ３に各ヘッドカートリッジ１ａ〜１ｅのインク吐出口が密着している。
【００８２】
さきがけ液用ヘッドカートリッジ１ｅのタンク部の残量が少ないときは、キャリッジがさきがけ液用大型タンク１６による供給位置に移動し、さきがけ液用吸引ポンプ１４を持つキャップが、さきがけ液用ヘッドカートリッジ１ｅの吐出部に密着すると共に、この密着状態のままでさきがけ液用ヘッドカートリッジ１ｅを押し、図１２（Ｂ）に示すように、さきがけ液用ヘッドカートリッジ１ｅのタンク部にさきがけ液用大型タンク１６の供給針が差し込まれる。これにより、さきがけ液用大型タンク１６とさきがけ液用ヘッドカートリッジ１ｅのタンク部が接続状態となり、さきがけ液の供給が可能になる。
【００８３】
さらに、ブラック用ヘッドカートリッジ１ａのタンク部の残量が少ないときは、図１２（Ｃ）に示すように、キャリッジがブラック用大型タンク２による供給位置に移動し、吸引回復ポンプ１５を持つキャップ３が、ブラック用ヘッドカートリッジ１ａの吐出部に密着すると共に、この密着状態のままでブラック用ヘッドカートリッジ１ａを押し、ブラック用ヘッドカートリッジ１ａのタンク部にブラック用大型タンク２の供給針が差し込まれる。これにより、ブラック用大型タンク２とブラック用ヘッドカートリッジ１ａのタンク部が接続状態となり、インク供給が可能になる。
【００８４】
なお、シアン用ヘッドカートリッジ１ｂなどの他の色のヘッドカートリッジが吸引ポンプの位置にあるときは、たとえ吸引ポンプを持つキャップがその色のヘッドカートリッジの吐出部に密着すると共にその色のヘッドカートリッジを押しても、大型タンクの供給針はヘッドカートリッジのタンク部に衝突しない様になっている。
【００８５】
以上説明したように、本発明の第１および第２の実施形態によれば、いわゆるピットイン方式において、キャリッジ上に複数のヘッドカートリッジをタンク部の保持する液剤の種類を違えて搭載し、各種のヘッドカートリッジのタンク部の液剤をそれぞれ保持する複数種の大型タンクの中から少なくとも一つを設置し、前記大型タンクと前記ヘッドカートリッジのタンク部の間で異種の液剤が誤供給されないように誤補給防止機構を設けたことにより、使用頻度の高い液剤を保持するタンク部の交換回数を減らすことができると共に、誤操作により異なる種類の大型タンクとタンク部とが接続されて混色・混入が生じる事を防止できる。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、キャリッジはインク受入構造を有するインクタンクおよびインク受入構造を有さないインクタンクを搭載するものであり、このキャリッジに搭載される複数のインクタンクのうち使用頻度の高い特定のインクタンクがインク受入構造を有し、この特定のインクタンクが所定の位置で補給手段によって補給されるので、使用頻度の高いインクタンクの交換回数を少なくすることができるとともに、異なる種類の液体の混入を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の液体吐出装置の一実施形態であるカラープリンタの概略斜視図である。
【図２】 本発明の第１の参考例にかかる大型タンクとタンク部との接続供給を説明するための概略説明図である。
【図３】 本発明の第１の参考例にかかる大型タンクとタンク部との接続供給の他の形態を説明するための概略説明図である。
【図４】 本発明の第２の参考例にかかる大型タンクとタンク部との接続供給を説明するための概略説明図である。
【図５】 本発明の第２の参考例のタンク部の差込口に、大型タンクの供給針が差し込まれていない場合の状態を示す説明図である。
【図６】 本発明の第２の参考例のタンク部の差込口の他の例を示す説明図であり、（ａ）は大型タンクの供給針と接続前、（ｂ）は接続後の状態を示す。
【図７】 本発明の第２の参考例のタンク部の差込口のさらに他の例を示す説明図であり、（ａ）は大型タンクの供給針と接続前、（ｂ）は接続後の状態を示す。
【図８】 本発明の第２の参考例にかかる大型タンクとタンク部との接続供給における、タンク部の液体収納量の検出方法を説明する説明図である。
【図９】 本発明の第２の参考例にかかる大型タンクとタンク部との接続供給における、タンク部の液体収納量の他の検出方法を説明する説明図である。
【図１０】 本発明の第２の参考例に用いられる液体検出装置の他の例を示す説明図である。
【図１１】 本発明の液体吐出装置の第１の実施形態であるカラープリンタの概念図であり、（Ａ）は各ヘッドカートリッジの吐出部がキャップされている状態、（Ｂ）はブラックインク用ヘッドカートリッジのインク供給状態、（Ｃ）はカラーインク用ヘッドカートリッジの吸引ポジションを示している。
【図１２】 本発明の液体吐出装置の第２の実施形態であるカラープリンタの概念図であり、（Ａ）は各ヘッドカートリッジの吐出部がキャップされている状態、（Ｂ）は前処理液用ヘッドカートリッジのインク供給状態、（Ｃ）はブラックインク用ヘッドカートリッジのインク供給状態を示している。
【図１３】 本発明の第２の実施形態のカラープリンタにおける誤補給防止機構を示す説明図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ ヘッドカートリッジ
２ ブラック用大型タンク
３ キャップ
４ 吸引回復ポンプ
５ 印字領域
６ 大型タンク
６ａ，２４，２８ 大気連通口
７ 供給針
７ａ 針の供給口
８ 二重弁機構
９，１９ ヘッドカートリッジのタンク部
１０ 光学式残量検出器
１１ インク収納室
１２，１９ａ 差込口
１３，３０ インク保持体収納室
１４ さきがけ液用吸引ポンプ
１５ 吸引回復ポンプ
１６ さきがけ液用大型タンク
１７，３７ 連通孔
１８ 封止部
２０，３３ 光学式センサ
２１ 制御部
２２ 弁体駆動装置
２３ 弁体
２５，２９ インク供給口
２６ 供給管
２７ スライド板
３１ 予備室
３２ 底面部
３４ 電極
３５ インク供給管
１１１ 液体吐出装置
１１２ 操作パネル
１１３ 給紙トレー
１１４ 紙
１１５ 排紙トレー
１１６ 本体カバー
１１７ 開口部
１１８ 蝶番
１１９ キャリッジ
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体吐出用ヘッドへ最終的に液体を供給する液体供給方法及び液体供給装置に関する。特に、使用頻度の高い液体の供給方式及びこれを備えたインクジェット記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のインクジェット記録装置に備わる記録ヘッドは、被記録材と平行な面内で、且つその搬送方向に対して直交する方向に固定或いは往復移動するキャリッジに対して搭載可能になっている。
【０００３】
このような走査型記録装置では、所定の命令によりキャリッジを一直線上に移動させると同時に、記録ヘッドより所定の信号に応じてインク液滴を吐出して記録を行った後、搬送装置により被記録材を所定量搬送するという動作が繰り返し行われる。画像形成前或いは後においては、所定の位置で記録ヘッドの吐出口形成面をキャッピングして吸引回復動作を行うことにより、吐出部が常に正常状態にされている。
【０００４】
上述の記録ヘッドには、画像形成時にインクが消費されるため、常時インクを供給する必要がある。
【０００５】
記録ヘッドへのインク供給方式としては、キャリッジとは異なる位置にインクタンクを用意し、記録ヘッドへチューブを介して接続する方法が知られている。この場合、記録ヘッドに対してはインクタンクとの水頭差を利用してインクを供給する。
【０００６】
また、インクタンクに記録ヘッドに対する負圧を発生させることで、キャリッジに対し着脱自在にインクタンクを搭載し、記録ヘッドと一体化可能にしたヘッドカートリッジを採用する方法などがある。前記ヘッドカートリッジは、さらに分類すると記録ヘッドとインクタンクとが常時一体の構成と、記録ヘッドとインクタンクとが別体で、且つ記録装置に対して双方とも分離でき、使用時に一体にして使用する構成とに分けることが出来る。
【００１０】
以上説明した形態においては、水頭圧利用、負圧利用のいずれの形態においても、インクタンクはインクがなくなり次第、新品に交換されるのが一般的である。そこで、以下、これらをタンク交換方式と称する。
【００１１】
その他のインク供給方式としては、インクを保持する大容量のタンク（以下、「大型タンク」と称する）が設置されると共に、インクタンクと記録ヘッドとが一体的に装着されたヘッドカートリッジがキャリッジ上に装着され、キャリッジを移動させて所定の位置で大型タンクにヘッドカートリッジのインクタンク（以下、「タンク部」と称する）を接続することによりインクが補充される、いわゆるピットイン方式が知られている。この場合はタンク部を構成するインクタンクは交換する必要がなく、大型タンクについてはインクがなくなった場合にインクを補充するのが一般的である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
このようなインク供給方式について、使用頻度の高いインクの補給という観点で従来技術を見ると、タンク交換方式のうち、水頭差を利用する形態については、記録ヘッドとの水頭差をある一定の範囲に収める必要があるため、インクタンクの高さ方向を大きくすることは出来ない。一方、負圧を利用したヘッドカートリッジの形態を採用するものについては、往復移動するキャリッジ上に搭載されるため、インクタンクの大きさの制限がある。結果として、いずれの場合もその大きさの制限から、使用頻度の高いインクを使用する場合にはインクタンクの交換回数が増えるので、安定したインク供給という点で問題がある。
【００１３】
一方、ピットイン方式に代表されるような、キャリッジ上のタンク部にインクを補充する方式についても、従来の技術では補給される空間（体積）に対してインク残量がばらついたり、一定量の補給についても精度よく行うことが出来なかった。これを解決するために従来は、所定量以上で供給したインクを回収するシステム（オーバーフロー方式）を必要としたり、ばらつきの量だけ安全係数を掛けて極めて少量の補給量にしたりすることが行われている。将来的には前者が装置が大型化したりインクの無駄を招いたりし、後者は補給回数の増大に伴う記録停止時間が多くなりスループットを下げることにつながる問題があった。
【００１４】
一方、上記従来のピットイン方式では、タンク交換方式に見られる使用頻度の多い液体を保持するインクタンクの交換をする必要がなくなるが、そのような液体が複数存在する場合には、各種の液体を収容するタンク部に対応した複数の大型タンクが必要となる。この場合、誤操作により異なる種類の大型タンクとタンク部とが接続され、混色・混入が生じるという新たな課題が発生する恐れがある。とりわけ、使用頻度の高いブラックインクで所定の記録を行う前に、この記録と同一の記録もしくは被記録材全面を処理液（以下、前処理液と称する）で行い、被記録材へのインクの色剤の定着効果を挙げる場合がある。この種の処理液はインク染料に対して化学反応を起こして不溶化物を形成する液（アニオン・カチオン反応を利用したものが知られている）であるため、誤操作により前処理液用タンクと他のインクタンクとが接続されると、液体同士が化学反応を起こして固化し、インクタンク、最悪は記録ヘッドまでもが使い物にならなくなってしまう。従って、複数の大型タンクと、各大型タンクに対応する複数のタンク部とからなるピットイン方式を採用する場合、誤操作により混色・混入が生じない工夫が必要とされる。
【００１６】
そこで本発明は、上記従来技術の実情に鑑み、ピットイン方式を採用してキャリッジ上の使用頻度の多いインクタンクの交換回数を少なくするとともに、異なる液体同士の誤配給を防止する液体吐出記録装置を提供することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
そして本発明は、被記録材に対して相対的に移動し得るキャリッジにインクジェット記録ヘッドおよび該記録ヘッドに接続されたインクタンクの組、または該記録ヘッドとインクタンクが一体となったヘッドカートリッジのいずれかを複数並べて搭載し、前記被記録材にカラー画像を形成する液体吐出記録装置において、前記キャリッジは、補給手段からのインクを受け入れるインク受入構造を有するインクタンクおよび前記インク受入構造を有さないインクタンクを搭載するものであり、前記インクタンクのうち相対的に使用頻度の高い特定のインクタンクが前記インク受入構造を有し、この特定のインクタンクが所定の位置で前記補給手段によって補給されることを特徴とする液体吐出記録装置を提供するものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
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。
【００２６】
図１は本発明の液体吐出装置の一実施形態であるカラープリンタの概略斜視図である。
【００２７】
図１において、液体吐出記録装置（カラープリンタ）１１１のハウジング上面前部には操作パネル１１２が設けられている。１１３は記録前の紙（被記録媒体）を保持する給紙トレーであり、１１４は上記プリンタ１１１内の紙搬送経路を通って排出された紙、１１５は紙１１４を保持する排紙トレーである。１１６は本体カバーであり、上記ハウジングの右前部に成形された開口部１１７を覆っている。本体カバーは蝶番１１８によって開口部１１７内の内側端部に回転自在に取り付けられている。また、上記ハウジングの内部にはガイド等（不図示）に支持されたキャリッジ１１９が配設されている。キャリッジ１１９は上記紙搬送経路を通過する紙の幅の方向にそって往復移動可能に設けられている。このキャリッジ上にはヘッドとブラック（Ｂｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各インクを収容するインクタンクとが一体化されたヘッドカートリッジ（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）が用意されている。２はブラック用大型タンクであり、後述する補給方法によりヘッドカートリッジ１ａにインクを補給する。
【００２８】
次に、本発明の液体吐出記録装置のタンク部において用いられる、インクが補充されるタンクの種類に応じたインク供給システムについて、図２〜図１０を用いて説明する。
【００２９】
まずは、本発明の前提となる思想を具体化した例として第１及び第２の参考例を挙げる。
【００３０】
（第１の参考例）
図２は、本発明の第１の参考例にかかる大型タンクとタンク部との接続供給を説明するための概略説明図である。
【００３１】
図２に示すように、使用頻度の多い液体を収容するヘッドカートリッジのタンク部９のインク収納室１１を形成する壁部には、液体を保持する大型タンク６の供給針７が差し込まれる差込口１２が設けられている。この差込口１２は、差込時にインク収納室１１を大気に連通させない様にするための二重弁機構８により密封されている。一方、インク保持体収納室１３には大気連通口２４と記録ヘッド部へインクを供給するためのインク供給口２５が設けられている。
【００３２】
差込口１２への供給管７の差込みは、ヘッドカートリッジの移動によりタンク部９が大型タンク６側に移動することで行なわれるが、このとき差込口１２に二重弁機構８を通して供給管７が差し込まれるので、インク収納室１１は大気と連通せず常に密閉状態とすることができる。つまり、二重弁機構８は第１の弁室（不図示）と第２の弁室（不図示）からなり、供給針７の先端が第１の弁室に進入する時はインク収納室１１と連通する第２の弁室は閉じられており、先端が第１の弁室で確実に密閉された後に第２の弁室に進入するようになっている。
【００３３】
インク収納室１１の残量は、インク収納室１１の底部に設けられた光学式残量検出器１０により監視されており、この光学式残量検出器１０の検出状態により制御部（不図示）が残量が少ないと判断した場合は、前記制御部の指令により同種のタンク同士が接続され、供給管７を通じて大型タンク６からヘッドカートリッジのタンク部９へ液体が供給される。
【００３４】
上記の光学式残量検出器１０による残量が少ないとの判断時期は、インク保持体収納室中のインク保持体の連通部近傍の領域のインクがなくなる前に行われる必要があり、インクを保持するインク収納室１１のインクが無くなる前に行われることが望ましい。これは、本インクタンクの構造上、インク収納室１１とインク保持体収納室１３を仕切る壁部の連通孔３７における液体の流通が途切れると、ヘッド部による液体消費の際のインク収納室１１とインク保持体収納室１３の気液交換ができなくなり、インク収納室１１からインク保持体収納室１３に液体が供給できなくなる恐れがあるからである。
【００３５】
また、図２の例ではインク収納室１１の底部に光学式残量検出器１０を設けたが、これに限られず、記録ヘッドによる液体消費量からインク収納室１１の残量を判断して補充を行ってもよい。例えば、記録ヘッドから飛翔する液滴（ドット）の数が幾つの時にインク収納室１１の液体が完全に無くなるかを予め確認し、このドットカウント値に、インク収納室１１が完全に空にならないように安全値を足した設定値を制御部に保持させておき、この設定値になった時に設定値に相当する量の液体を補充するようにしてもよい。このようにすれば、補充に費やされる時間が最小化できる。また、ヘッドカートリッジのタンク部に半生タンク構造を採ることにより、記録ヘッドへの液体供給が安定する。
【００３６】
なお、二重弁機構とインク供給管に代え、図３に示すようなスライド板２７とインク供給管２６を使用して補給時およびインク消費時にインク収納室を密閉してもよく、この作用を可能にする開閉機構であれば限定されない。この場合、接続動作中にインク収納室が大気に開放されることがあったとしても、その時間はごく僅かであるため、液体がインク保持体側に流れたとしても、インク保持体により充分保持可能であるため、記録ヘッドからの不用意なインクの流出は避けられる。
【００３７】
（第２の参考例）
図４は、本発明の第２の参考例にかかる大型タンクからインク保持体を収容したタンク部へのインク供給システムを示す模式図であり、図５はタンク部の差込口に、大型タンクの供給針が差し込まれていない場合の状態を示す説明図である。
【００３８】
この第２の参考例においては、前述の第１の参考例と比べて、記録ヘッドにおける液体消費時に第１の参考例のインク収納室に相当する部分（以下、「予備室」と称する）が大気に対して開放系になっている点が異なっている。
【００３９】
すなわち、本例においてタンク部は、インク保持体収納室３０と予備室３１により構成され、インク保持体収納室３０と予備室３１は底部の連通孔１７で連通している。インク保持体収納室は、第１の参考例同様、大気連通口２８とインク供給口２９とを有し、内部にインク保持体を収納している。これに対し、予備室３１は、後述する液体補給時にインク吸収体を備える吸収体保持室へ補充するインクを一時的に保持する機能を持てば良い。本例の場合、差込口１９ａが設けられていることで、大気に対して開放系となっている。
【００４０】
一方、大型タンクには、大気連通口６ａが設けられ、通常は弁体２３により塞がれている。大型タンク底部にはタンク部の予備室へ液体を供給するための供給針７が接続されている。供給針の先端部の供給口７ａは、図５に示すようにタンク部との非接続時には封止部８により塞がれることで、針の先端からインクが漏れないようになっている。
【００４１】
次に、本例の接続動作を説明する。図４乃至図５を用いて説明する。
【００４２】
差込口１９ａへの供給針７の差込みは、ヘッドカートリッジの移動によりタンク部が大型タンク側に移動することで行なわれる。このとき差込口１９ａに封止部１８が当接されると、封止部はそのままで供給針７のみが予備室内に差し込まれるので、供給口７ａは予備室内で確実に開放される。このような機構を実現するためには、例えば、封止部１８のタンク部と当接する側に鉄を用い、タンク部の封止部と当接する側に磁石などを用いればよい。
【００４３】
タンク部１９の予備室のインク量は光学式センサ２０により監視されており、このセンサの検出状態により制御部２１が後述するシーケンスにおいてインクの補給を許可した場合には、制御部２１の指令により弁体駆動装置２２が駆動され、大型タンク６の大気連通孔６ａを塞いでいる弁体２３が一定時間開く。これにより、供給針７の先端部の供給口７ａからタンク部１９の予備室３１へ一定量のインクが供給される。
【００４４】
供給されたインクは、予備室３１からインク保持体収納室３０へ通じる連通孔１７を通じ、インク保持体収納室３０へ供給される。ここで、連通孔１７はヘッド部へのインク供給口２９のある容器底側にあるので、インク吸収部材中の残インクに直接補充でき、記録ヘッド（不図示）にエアーが入り込むのを防止することができる。さらに、連通孔１７は本例のようにヘッド部へのインク供給口２９から離れた位置に設けられていると、印字動作中に記録ヘッド側へ空気が混入することが少なく、より安定した印字を行えるので望ましい。
【００４５】
次に、本例の液体補給時のシーケンスについて図８及び図９を用いて説明する。図８及び図９の（ａ）〜（ｆ）はいずれも、本発明の第２の参考例にかかる大型タンクとタンク部との接続供給における、タンク部の液体収納量の検出方法を説明する説明図である。なお、図８及び図９において、符号３５は不図示の記録ヘッド部へインクを供給するためのインク供給管を示し、連通孔１７の上部の仕切り壁にはエアを導入可能な通路が設けられている。また、図８及び図９において、（ａ）〜（ｃ）において予備室３１及びインク保持体収納室の液面レベルの変化を実線と矢印で表している。
【００４６】
図８は、上述の液体補給動作時に大型タンクから予備室３１へ所定量のインクが補給されると、連通孔１７を介してインク保持体に吸収されるが、この時のインク保持体の液面レベルと、予備室３１のインク量の時間変化の関係を示している。すなわち、インク保持体の液面が（ａ）から（ｃ）へと変化すると、その時の予備室のインク量の時間変化は（ｄ）から（ｆ）へと変化する。
【００４７】
図８の（ａ）に示すようにインク保持体の液面レベルが低いときは、インク保持体自体の負圧発生力は大きいので、インクを吸い上げる力は大きく、図８の（ｄ）に示すようにインクは短い時間（ｔａ）でインク保持体へと移動する。一方、図８の（ｃ）に示すようにインク保持体の液面レベルが高いときは、インク保持体自体の負圧発生力は小さいので、インクを吸い上げる力は小さく、図８の（ｆ）に示すようにインクは長い時間（ｔｃ）をかけてインク保持体へ移動する。このように、インクがなくなるまでの時間（ｔａ，ｔｂ，ｔｃ）は、本実施例においてはインク保持体の液面レベルにより変化する。
【００４８】
そこで、本例では、予備室底部の連通孔近傍に設けられた光学式センサを用いてインクが予備室からなくなるまでの時間を検出することで、インク保持体の液面レベルを検出し、再度所定量のインクを補給できるかどうかを制御部で判断させている。すなわち、制御部では、吸収されるまでの時間が短い場合には再度所定量のインク補給を許可し、時間が長い場合には再度所定量のインク補給を禁止する指令を出す。
【００４９】
このようにすることで、インク漏れのなく、かつ補給回数の少ないインク補給方法を提供することが出来る。
【００５０】
なお、予備室のインクがなくなるまでの時間を測定するかわりに、図９に示すように所定時間（ｔ）後の予備室の残量を検出することによってインク保持体の液面レベルを検出し、再度所定量のインクを補給できるかどうかを制御部で判断させてもよい。この場合には、図９の（ａ）に示すようにインク保持体の液面レベルが低い場合には、図９の（ｄ）に示すように所定時間後のインク残量（ｖ１）は少なく、図９の（ｃ）に示すようにインク保持体の液面レベルが高い場合には、図９の（ｆ）に示すように所定時間後のインク残量（ｖ３）は多くなる。なお、予備室のインク量は、例えば光学センサの受光部の電圧などを測定し、比較することで判断できる。
【００５１】
図８、図９のいずれの場合にも、インク補充動作に入るためのタイミングは、記録ヘッドによる液剤消費量からインク保持体収納室中のインク残量を判断して行うことにより実現できる。例えば、記録ヘッドから飛翔する液滴（ドット）の数が幾つの時にインク保持体収納室の液体が完全に無くなるかを予め確認し、このドットカウント値に、インク保持体収納室が完全に空にならないように安全値を足した設定値を補充動作用の制御部（不図示）に保持させておき、この設定値になった時に補充動作に入るようにすれば良い。また、ベタで印刷してもインクがなくならない範囲で所定時間を設定し、この時間間隔を目安に補充動作に入る方式や、印字動作に関係ない時を利用して任意時間に補充動作に入るようにしても良い。
【００５２】
いずれの場合においても、記録後の被記録材の排出時など、印字動作に関係のない時を利用して補充動作に入ることで、スループットに影響を与えず、インクの補給が実現できる。
【００５３】
次に、上記構成の変形例について説明する。
【００５４】
図６及び図７は本発明の第２の参考例のタンク部の差込口の他の例を示す説明図であり、各図いずれも（ａ）は大型タンクの供給針と接続前、（ｂ）は接続後の状態を示す。
【００５５】
図６又は図７に示す差込口１９ａはいずれも、差込口の一部、ないしは弁機構をゴムなどの弾性部材から構成しているため、供給針が差し込まれた際には撓んで開口し、外れた際には開口部分の大部分は塞がれる。このような構成の場合、供給針が接続されると、予備室は大気に対して開放状態となる。
【００５６】
上述の参考例において液体補給を行わないときに、予備室から吸収体保持室へ通じる連通孔からのインクの蒸発を少なくするという観点からは、図５に示すように開口部分の大きなものよりは、図６に示すように開口部分を少なくするか、図７に示す弁機構を設け、液体補給時以外は密閉状態を形成するほうが望ましい。このように、予備室を密閉状態にする場合には、環境温度の上昇による予備室中の空気の膨張に対応するために、吸収体保持室にインク洩れだし防止のためのバッファ機能を有する部分を持たせるか、予備室の圧力を開放するための一方向弁等を設けることが望ましい。
【００５７】
また、図１０（ａ）、（ｂ）のそれぞれは、本発明の第２の参考例に用いられる液体検出装置の他の例を示す説明図である。
【００５８】
図１０（ａ）では、予備室３１の形状を工夫し、底面部３２を傾斜させ透明にすることで、インクの有無による反射量の違いを光学式センサ３３により検出することが出来る。この場合、予備室の底面部３２の形状が、連通孔１７側へ傾斜していることで、予備室３１のインクを確実にインク保持体に吸収させることが出来るという効果もある。また、図１０（ｂ）では、光学式センサのかわりに連通孔近傍に１対の電極３４を設けた例である。
【００５９】
以上説明した第１、第２の参考例による液体供給方法については、液体を直接液体保持室ないしは予備室に補充するため、補充のための時間は短くて済む。なお、いずれの場合においても、ピットイン方式の場合についてのみ当てはまるものではなく、たとえばヘッドカートリッジのタンク部と大タンクとをチューブで直接結び付けるような場合においても適用可能である。この場合、大タンクとヘッドカートリッジのタンク部とを結ぶチューブに一方向弁等を設け、さらにチューブとインク収納室との接合部の密閉性を確保することで、インク収納室からインク保持体収納室へ液体を供給する際、インク収納室を底部の連通を除いて実質的に密閉にすることも可能である。
【００６０】
しかし、装置を小型化するという観点から見ると、ピットイン方式の方がチューブをはいまわす必要がないぶん優れている。そこで、次に、本発明の液体吐出記録装置において用いられる、ピットインの接続動作について図１１〜図１３を用いて説明する。
【００６１】
（第１の実施形態）
図１１は、本発明の液体吐出記録装置の第１の実施形態にかかるカラープリンタの概念図であり、（Ａ）は各ヘッドカートリッジの吐出部がキャップされている状態、（Ｂ）はブラックインク用ヘッドカートリッジのインク供給状態、（Ｃ）はカラーインク用ヘッドカートリッジの吸引ポジションを示している。
【００６２】
第１の実施形態としてのカラープリンタは、使用頻度の多いブラックインクについてピットイン方式を採るものであり、図１１に示すように、印字領域５の外側の一方に印字待機位置としてのホームポジションを有する。このホームポジションには５つのキャップ３が並設され、そのうち最も印字領域５の近くのキャップ３は吸引回復ポンプ４を有している。
【００６３】
キャリッジのホームポジションには、供給針を持つブラック用大型タンク２がキャップ群と反対側に配置されている。前記の吸引回復ポンプ４を持つキャップ３は、ブラック用大型タンク２に対して対向移動可能になっている。
【００６４】
大型タンク２とキャップ群の間には、図１１中左右方向に移動可能なキャリッジ（不図示）に搭載された、カラー印字用のＢｋ（ブラック）、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンダ）、Ｙ（イエロー）の４色のヘッドカートリッジ１ａ〜１ｄがそれぞれ各キャップと密着可能に対向配置するようになっている。
【００６５】
また、ヘッドカートリッジ１ａ〜１ｄは、インクタンクと記録ヘッドが一体化されたものや、インクタンクと記録ヘッドが着脱可能なものでもよい。なお、本実施形態におけるキャリッジ（不図示）は、ホームポジションにてキャップ３に対してヘッドカートリッジ１ａ〜１ｄを密着させるように可動し、ポンプ４を持つキャップの大型タンク２に向けての移動によりヘッドカートリッジ１ａ〜１ｄが押された際に可動するものである。
【００６６】
またここでは、ブラック用ヘッドカートリッジ１ａは、他のヘッドカートリッジ１ｂ，１ｃ，１ｄと形状を変えて、大型タンク２の供給針に対応した差込み部位を有する形状とされている。そして、吸引回復ポンプ４を持つキャップ３と対向する位置では、キャリッジ上のブラック用ヘッドカートリッジ１ａのタンク部のみにブラック用大型タンク２の供給針が差し込まれる構成となっている。つまり、ブラック用ヘッドカートリッジ１ａを他と異なるインクタンク形状にして、この特定インクタンクに補給する。したがって、吸引回復ポジションにブラック以外のヘッドカートリッジが位置している場合、誤操作されてヘッドカートリッジがブラック用大型タンク側に移動しても、異種接続は行なわれない。
【００６７】
次に、図１１の（Ａ）〜（Ｃ）を参照し、大型タンクとヘッドカートリッジとの接続動作（ピットイン動作）を説明する。
【００６８】
図１１（Ａ）に示すように、ホームポジションでは、各ヘッドカートリッジ１ａ〜１ｄのインク吐出口はキャップとの密着によって塞がれている。図１１（Ｂ）に示すように、ブラック用ヘッドカートリッジ１ａの吸引ポジションにキャリッジが移動し、ブラック用ヘッドカートリッジ１ａのタンク部の残量が少ないと判ると、吸引回復ポンプ４を持つキャップ３がブラック用ヘッドカートリッジ１ａの吐出部に密着すると共に、この密着状態のままブラック用ヘッドカートリッジ１ａが押され、ブラック用大型タンク２とブラック用ヘッドカートリッジ１ａのタンク部が接続状態となり、インク補充が可能になる。この接続は、タンク部の差込口に大型タンク２の供給針が差し込まれることで行なわれる。
【００６９】
さらに図１１（Ｃ）に示すように、シアン用ヘッドカートリッジ１ｂなどの他の色のヘッドカートリッジが吸引ポジションに移動した際には、吸引回復ポンプ４を持つキャップ３がその色のヘッドカートリッジを誤操作により押しても、ブラック用大型タンク２の供給針はタンク部に接続されない。
【００７０】
このように本発明の第１の実施形態は、大型タンクの位置にこの大型タンクからのインク供給を受けないタンク部が在り、誤操作により大型タンク側に移動されても、そのタンク形状を変えていることで大型タンクの供給針が差し込まれないようにするという、誤補給防止機能を備えている。
【００７１】
（第２の実施形態）
図１２は、本発明の液体吐出記録装置の第２の実施形態であるカラープリンタの概念図であり、（Ａ）は各ヘッドカートリッジの吐出部がキャップされている状態、（Ｂ）はさきがけ液用ヘッドカートリッジのインク供給状態、（Ｃ）はブラックインク用ヘッドカートリッジのインク供給状態を示している。これらの図において第１の実施形態と同一の構成要素には同一符号を付してある。
【００７２】
第２の実施形態としてのカラープリンタは、使用頻度の多いブラックインクおよびさきがけ液の両方についてピットイン方式を採るものであり、図１２に示すように、印字領域５の外側の一方に印字待機位置としてのホームポジションを有する。このホームポジションには６つのキャップ３が並設され、そのうち最も印字領域５の近くのキャップ３は吸引回復ポンプ１５を有している。
【００７３】
キャリッジのホームポジションには、供給針を持つブラック用大型タンク２がキャップ群と反対側に配置されている。前記の吸引回復ポンプ１５を持つキャップ３は、ブラック用大型タンク２に対して対向移動可能になっている。また、印字領域５を挟んでホームポジションと反対側には、キャップと接続されたさきがけ液用吸引ポンプ１４、および供給針を持つさきがけ液用大型タンク１６が配置されている。そして、さきがけ液用吸引ポンプ１４のキャップは、さきがけ液用大型タンク１６に対して対向移動可能になっている。
【００７４】
大型タンク２、１６とキャップ群の間には、図１２中左右方向に移動可能なキャリッジ（不図示）に搭載された、さきがけ液用ヘッドカートリッジ１ｅおよびカラー印字用のＢｋ（ブラック）、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンダ）、Ｙ（イエロー）の４色のヘッドカートリッジ１ａ〜１ｄがそれぞれ各キャップと密着可能に対向配置するようになっている。
【００７５】
また、ヘッドカートリッジ１ａ〜１ｅは、インクタンクと記録ヘッドが一体化されたものや、インクタンクと記録ヘッドが着脱可能なものでもよい。なお、本実施形態におけるキャリッジ（不図示）は、ホームポジションにてキャップ３に対してヘッドカートリッジ１ａ〜１ｅを密着させるように可動し、ポンプ１５、１４を持つキャップの大型タンク２、１６に向けての移動によりヘッドカートリッジ１ａ〜１ｅが押された際に可動するものである。
【００７６】
またここでは、ブラック用ヘッドカートリッジ１ａおよびさきがけ液用ヘッドカートッジ１ｅは、他のヘッドカートリッジ１ｂ，１ｃ，１ｄと形状を変えて、大型タンク２、１６の供給針に対応した差込み部位を有する形状とされている。そして、吸引回復ポンプ１５を持つキャップ３と対向する位置では、キャリッジ上のブラック用ヘッドカートリッジ１ａのみがブラック用大型タンク２と接続され、また、さきがけ液用吸引ポンプ１４を持つキャップと対向する位置では、キャリッジ上のさきがけ液用ヘッドカートリッジ１ｅのみがさきがけ液用大型タンク１６と接続される構成となっている。
【００７７】
しかし、上記のように複数の大型タンクを備え、各々の大型タンクに対応して液剤供給を受ける複数のタンク部が在る場合は、誤操作により異種接続が生じ、混色・混入となる虞れがある。そこで以下に、液剤の供給を受けるヘッドカートリッジのタンク部に誤補給防止機構を設けたものを説明する。
【００７８】
図１３は、本発明の液体吐出記録装置の第２の実施形態における誤補給防止機構を示したものである。この図に示すように、さきがけ液用大型タンク１６の供給針を差し込むためのさきがけ液用ヘッドカートリッジ１ｅの差込口に対して、ブラック用ヘッドカートリッジ１ａの差込口の位置を変えてある。また、ブラック用ヘッドカートリッジ１ａの差込口に対応するように、ブラック用大型タンクの供給針の位置も変えてある。
【００７９】
そのため、図１３（Ａ）においては、さきがけ液用ヘッドカートリッジ１ｅはさきがけ液用大型タンク１６と接続できるが、ブラック用ヘッドカートリッジ１ａがさきがけ液用大型タンク１６による供給位置に来ても、誤操作によりブラック用ヘッドカートリッジ１ａとさきがけ液用大型タンク１６は接続される事はない。また図１３（Ｂ）においても、ブラック用ヘッドカートリッジ１ａはブラック用大型タンク２と接続できるが、さきがけ液用ヘッドカートリッジ１ｅがブラック用大型タンク２による供給位置に来ても、誤操作によりさきがけ液用ヘッドカートリッジ１ｅとブラック用大型タンク２は接続される事はない。したがって混色・混入を防止することができる。なお、このようなメカ機構に限定されることはない。
【００８０】
次に、図１２の（Ａ）〜（Ｃ）を参照し、大型タンクとヘッドカートリッジとの接続動作（ピットイン動作）を説明する。
【００８１】
図１２（Ａ）に示すように、ホームポジションでは、不図示のキャリッジが可動してキャップ３に各ヘッドカートリッジ１ａ〜１ｅのインク吐出口が密着している。
【００８２】
さきがけ液用ヘッドカートリッジ１ｅのタンク部の残量が少ないときは、キャリッジがさきがけ液用大型タンク１６による供給位置に移動し、さきがけ液用吸引ポンプ１４を持つキャップが、さきがけ液用ヘッドカートリッジ１ｅの吐出部に密着すると共に、この密着状態のままでさきがけ液用ヘッドカートリッジ１ｅを押し、図１２（Ｂ）に示すように、さきがけ液用ヘッドカートリッジ１ｅのタンク部にさきがけ液用大型タンク１６の供給針が差し込まれる。これにより、さきがけ液用大型タンク１６とさきがけ液用ヘッドカートリッジ１ｅのタンク部が接続状態となり、さきがけ液の供給が可能になる。
【００８３】
さらに、ブラック用ヘッドカートリッジ１ａのタンク部の残量が少ないときは、図１２（Ｃ）に示すように、キャリッジがブラック用大型タンク２による供給位置に移動し、吸引回復ポンプ１５を持つキャップ３が、ブラック用ヘッドカートリッジ１ａの吐出部に密着すると共に、この密着状態のままでブラック用ヘッドカートリッジ１ａを押し、ブラック用ヘッドカートリッジ１ａのタンク部にブラック用大型タンク２の供給針が差し込まれる。これにより、ブラック用大型タンク２とブラック用ヘッドカートリッジ１ａのタンク部が接続状態となり、インク供給が可能になる。
【００８４】
なお、シアン用ヘッドカートリッジ１ｂなどの他の色のヘッドカートリッジが吸引ポンプの位置にあるときは、たとえ吸引ポンプを持つキャップがその色のヘッドカートリッジの吐出部に密着すると共にその色のヘッドカートリッジを押しても、大型タンクの供給針はヘッドカートリッジのタンク部に衝突しない様になっている。
【００８５】
以上説明したように、本発明の第１および第２の実施形態によれば、いわゆるピットイン方式において、キャリッジ上に複数のヘッドカートリッジをタンク部の保持する液剤の種類を違えて搭載し、各種のヘッドカートリッジのタンク部の液剤をそれぞれ保持する複数種の大型タンクの中から少なくとも一つを設置し、前記大型タンクと前記ヘッドカートリッジのタンク部の間で異種の液剤が誤供給されないように誤補給防止機構を設けたことにより、使用頻度の高い液剤を保持するタンク部の交換回数を減らすことができると共に、誤操作により異なる種類の大型タンクとタンク部とが接続されて混色・混入が生じる事を防止できる。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、キャリッジはインク受入構造を有するインクタンクおよびインク受入構造を有さないインクタンクを搭載するものであり、このキャリッジに搭載される複数のインクタンクのうち使用頻度の高い特定のインクタンクがインク受入構造を有し、この特定のインクタンクが所定の位置で補給手段によって補給されるので、使用頻度の高いインクタンクの交換回数を少なくすることができるとともに、異なる種類の液体の混入を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の液体吐出装置の一実施形態であるカラープリンタの概略斜視図である。
【図２】 本発明の第１の参考例にかかる大型タンクとタンク部との接続供給を説明するための概略説明図である。
【図３】 本発明の第１の参考例にかかる大型タンクとタンク部との接続供給の他の形態を説明するための概略説明図である。
【図４】 本発明の第２の参考例にかかる大型タンクとタンク部との接続供給を説明するための概略説明図である。
【図５】 本発明の第２の参考例のタンク部の差込口に、大型タンクの供給針が差し込まれていない場合の状態を示す説明図である。
【図６】 本発明の第２の参考例のタンク部の差込口の他の例を示す説明図であり、（ａ）は大型タンクの供給針と接続前、（ｂ）は接続後の状態を示す。
【図７】 本発明の第２の参考例のタンク部の差込口のさらに他の例を示す説明図であり、（ａ）は大型タンクの供給針と接続前、（ｂ）は接続後の状態を示す。
【図８】 本発明の第２の参考例にかかる大型タンクとタンク部との接続供給における、タンク部の液体収納量の検出方法を説明する説明図である。
【図９】 本発明の第２の参考例にかかる大型タンクとタンク部との接続供給における、タンク部の液体収納量の他の検出方法を説明する説明図である。
【図１０】 本発明の第２の参考例に用いられる液体検出装置の他の例を示す説明図である。
【図１１】 本発明の液体吐出装置の第１の実施形態であるカラープリンタの概念図であり、（Ａ）は各ヘッドカートリッジの吐出部がキャップされている状態、（Ｂ）はブラックインク用ヘッドカートリッジのインク供給状態、（Ｃ）はカラーインク用ヘッドカートリッジの吸引ポジションを示している。
【図１２】 本発明の液体吐出装置の第２の実施形態であるカラープリンタの概念図であり、（Ａ）は各ヘッドカートリッジの吐出部がキャップされている状態、（Ｂ）は前処理液用ヘッドカートリッジのインク供給状態、（Ｃ）はブラックインク用ヘッドカートリッジのインク供給状態を示している。
【図１３】 本発明の第２の実施形態のカラープリンタにおける誤補給防止機構を示す説明図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ ヘッドカートリッジ
２ ブラック用大型タンク
３ キャップ
４ 吸引回復ポンプ
５ 印字領域
６ 大型タンク
６ａ，２４，２８ 大気連通口
７ 供給針
７ａ 針の供給口
８ 二重弁機構
９，１９ ヘッドカートリッジのタンク部
１０ 光学式残量検出器
１１ インク収納室
１２，１９ａ 差込口
１３，３０ インク保持体収納室
１４ さきがけ液用吸引ポンプ
１５ 吸引回復ポンプ
１６ さきがけ液用大型タンク
１７，３７ 連通孔
１８ 封止部
２０，３３ 光学式センサ
２１ 制御部
２２ 弁体駆動装置
２３ 弁体
２５，２９ インク供給口
２６ 供給管
２７ スライド板
３１ 予備室
３２ 底面部
３４ 電極
３５ インク供給管
１１１ 液体吐出装置
１１２ 操作パネル
１１３ 給紙トレー
１１４ 紙
１１５ 排紙トレー
１１６ 本体カバー
１１７ 開口部
１１８ 蝶番
１１９ キャリッジ
Claims (6)
- 被記録材に対して相対的に移動し得るキャリッジにインクジェット記録ヘッドおよび該記録ヘッドに接続されたインクタンクの組、または該記録ヘッドとインクタンクが一体となったヘッドカートリッジのいずれかを複数並べて搭載し、前記被記録材にカラー画像を形成する液体吐出記録装置において、
前記キャリッジは、補給手段からのインクを受け入れるインク受入構造を有するインクタンクおよび前記インク受入構造を有さないインクタンクを搭載するものであり、前記インクタンクのうち相対的に使用頻度の高い特定のインクタンクが前記インク受入構造を有し、この特定のインクタンクが所定の位置で前記補給手段によって補給されることを特徴とする液体吐出記録装置。 - 前記補給手段との接続は、吸引ポジションで行われることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出記録装置。
- 前記補給手段と接続されるインクタンクは、最も印字部側に配置されたものであることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出記録装置。
- 前記特定のインクタンクが２つ存在し、該２つのインクタンクの補給位置が印字領域を挟んで対向する位置にあることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出記録装置。
- 前記補給手段と接続されたインクタンクの残インク量を検知する検知手段と、該検知手段の検知情報に基づき、前記補給手段から前記補給手段と接続されたインクタンクへインクを供給する制御部と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出記録装置。
- 前記補給手段の大気連通口を塞ぐ弁体を開閉するための弁体駆動装置を備え、前記検知手段の検知情報に基づき前記弁体駆動装置を操作して前記弁体を開き、前記補給手段から前記補給手段と接続されたインクタンクへインクを供給することを特徴とする請求項５に記載の液体吐出記録装置。
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