JP4572972B2

JP4572972B2 - インクジェット記録装置

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Publication number: JP4572972B2
Application number: JP2008219206A
Authority: JP
Inventors: 美喜雄平野; 忠信近本; 比呂志平
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2008-08-28
Filing date: 2008-08-28
Publication date: 2010-11-04
Anticipated expiration: 2028-08-28
Also published as: JP2010052253A

Description

本発明は、記録媒体に画像を記録するインクジェット記録装置に関する。

特許文献１には、インクタンクからインク供給管を介して記録ヘッドにインクを供給するインクジェット記録装置について記載されている。このインクジェット記録装置は、インク供給管の途中に定量ポンプを有しており、この定量ポンプによってインクタンク内に貯留されているインクを一定量だけ記録ヘッドに強制的に送液可能となっている。定量ポンプはプランジャ式ポンプとなっており、シリンダの内部先端まで挿通されたプランジャがモータなどの駆動装置により中心軸を軸として回転することで一定量のインクを送液する。

特開２００７−１０５９９４号公報（図１）

しかしながら、特許文献１に記載のインクジェット記録装置においては、定量ポンプの配置によって定量ポンプ内に溜まったエアが排出されにくく、定量ポンプ内にエアが溜まったまま送液してしまうと、定量のインクを排出することが困難となってしまう。

そこで、本発明の目的は、供給管内から確実に定量のインクを記録ヘッド側に移動させることが可能なインクジェット記録装置を提供することにある。

本発明のインクジェット記録装置は、対向する記録媒体にインクを吐出する記録ヘッドと、供給管を介して前記記録ヘッドへインクを供給するインク供給源と、前記供給管内で移動可能であり、前記供給管の内壁と微小な隙間を持ちながら、前記インク供給源側の移動開始位置から前記記録ヘッド側の移動終了位置まで移動することにより前記供給管内のインクを前記記録ヘッド側に向けて移動させる移動体と、前記移動体に動力を与えて移動させる駆動手段と、前記駆動手段を制御する制御手段と、を備えており、前記移動体が前記移動開始位置よりも前記インク供給源側の待機位置に位置すると、前記供給管内において、前記移動体よりも前記インク供給源側と前記移動体よりも前記記録ヘッド側とは前記微小な隙間よりも大きな断面積を有する開口により連通し、前記制御手段は、前記待機位置に位置する前記移動体を前記記録ヘッド側及び前記インク供給源側に振動させるように、前記駆動手段を制御する。

本発明のインクジェット記録装置によると、待機位置で移動体を振動させることで、移動体に付着したエアを剥離することができる。したがって、供給管内から確実に所定量のインクを記録ヘッド側に移動させることができる。

また、別の観点では、本発明のインクジェット記録装置は、対向する記録媒体にインクを吐出する記録ヘッドと、供給管を介して前記記録ヘッドへインクを供給するインク供給源と、前記供給管内で移動可能であり、前記供給管の内壁と微小な隙間を持ちながら、前記インク供給源側の移動開始位置から前記記録ヘッド側の移動終了位置まで移動することにより前記供給管内のインクを前記記録ヘッド側に向けて移動させる移動体と、前記移動体に動力を与えて移動させる駆動手段と、前記駆動手段を制御する制御手段と、を備えており、前記移動体が前記移動開始位置よりも前記インク供給源側の待機位置に位置すると、前記供給管内において、前記移動体よりも前記インク供給源側と前記移動体よりも前記記録ヘッド側とは前記微小な隙間よりも大きな断面積を有する開口により連通し、前記待機位置は、前記供給管内において下方に突出した凸部に配置されており、前記制御手段は、前記凸部内にのみインクが貯留された状態で、前記移動開始位置から前記移動終了位置までの間に位置する前記移動体が前記待機位置に移動するように、前記駆動手段を制御する。

移動体が凸部に位置するときに、凸部にインクを貯留すると、移動体の記録ヘッド側に気泡が滞留してしまうことがある。そこで、本発明のインクジェット記録装置によると、移動体を移動開始位置に位置させて、凸部にインクが貯留された状態で、移動体を凸部に移動させるため、移動体の記録ヘッド側に気泡が滞留することを防止することができる。したがって、供給管内から確実に所定量のインクを記録ヘッド側に移動させることができる。

また、前記制御手段は、前記移動体を前記待機位置から前記移動開始位置まで移動させた後、前記移動終了位置まで移動させるように前記駆動手段を制御することが好ましい。これによると、供給管内の移動開始位置から移動終了位置まで移動体を移動させることで、供給管内の所定量のインクを記録ヘッドに移動させることができる。

さらに、前記移動体及び前記駆動手段は、磁性体であるとともに少なくともいずれか一方が磁石であり、前記駆動手段は、前記供給管の外側に近接配置されており、前記制御手段は、前記移動体を前記記録ヘッド側及び前記インク供給源側に振動させるように、前記待機位置に位置する前記移動体に前記駆動手段を対向させて、前記駆動手段を前記供給管の外側に沿って前記記録ヘッド側及び前記インク供給源側に振動させることが好ましい。

加えて、前記移動体及び前記駆動手段は、磁性体であるとともに少なくともいずれか一方が磁石であり、前記駆動手段は、前記供給管の外側に近接配置されており、前記制御手段は、前記移動体を前記待機位置から前記移動開始位置まで移動させるように、前記待機位置に位置する前記移動体に前記駆動手段を対向させて、前記駆動手段を前記供給管の外側に沿って前記記録ヘッド側へ移動させることが好ましい。

また、前記駆動手段は、ポンプを有しており、前記制御手段は、前記移動体を前記移動開始位置から前記移動終了位置まで移動させるように前記ポンプを駆動することが好ましい。

また、前記移動体及び前記駆動手段は、磁性体であるとともに少なくともいずれか一方が磁石であり、前記駆動手段は、前記供給管の外側に近接配置されており、前記制御手段は、前記移動体を前記移動開始位置から前記移動終了位置まで移動させるように、前記移動開始位置に位置する前記移動体に前記駆動手段を対向させて、前記駆動手段を前記供給管の外側に沿って前記記録ヘッド側へ移動させてもよい。

また、前記移動体及び前記駆動手段は、磁性体であるとともに少なくともいずれか一方が磁石であり、前記駆動手段は、前記供給管の外側に近接配置されており、前記制御手段は、前記移動体を前記移動終了位置から前記移動開始位置まで戻すように、前記移動終了位置に位置する前記移動体に前記駆動手段を対向させて、前記駆動手段を前記供給管の外側に沿って前記インク供給源側へ移動させることが好ましい。

また、前記駆動手段は、前記移動体よりも前記記録ヘッド側に配置され、前記移動体が前記移動終了位置に配置されているときに、前記移動体により圧縮される弾性体を有しており、前記弾性体の弾性復帰力により、前記移動終了位置に位置する前記移動体を前記移動終了位置から前記移動開始位置まで戻してもよい。

また、前記移動体は、インクよりも比重が大きく、前記移動体の前記移動開始位置から前記移動終了位置までの移動の向きには、鉛直方向上向きの方向成分が含まれていてもうよい。これによると、移動体の自重により、移動体を移動終了位置から移動開始位置に移動させることができる。

また、前記移動体は、球体であることが好ましい。これによると、移動体の移動が滑らかになる。

さらに、前記移動体の外周面には、前記移動終了位置に位置する前記移動体と前記供給管の内壁との間をシールするシール部材が設けられていることが好ましい。これによると、移動体が移動終了位置まで移動すると、インクが流れなくなるため、精度よく定量のインクを記録ヘッド側に移動させることができる。

加えて、前記供給管の前記移動終了位置よりも前記記録ヘッド側は、先細りのテーパー形状であることが好ましい。これによると、エアの記録ヘッド側への排出性が向上する。

また、前記制御手段は、前記移動体を前記移動開始位置から前記移動終了位置まで移動させるように前記駆動手段を制御することで、前記記録ヘッドからインクを強制吐出させることが好ましい。

待機位置で移動体を振動させることで、移動体に付着したエアを剥離することができる。したがって、供給管内から確実に所定量のインクを記録ヘッド側に移動させることができる。

以下、本発明の好適実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態は、用紙にインクを吐出して文字や画像などを記録するインクジェットプリンタに本発明を適用した一例である。図１は、本実施形態に係るインクジェットプリンタの概略構成図である。

図１に示すように、インクジェットプリンタ１は、インク供給源であるインクカートリッジ２と、サブタンク３と、インクジェットヘッド４と、廃液タンク５とを有している。インクカートリッジ２は、途中部に開閉弁であるバルブ２１及びチューブポンプ２７が配置された供給管１１を介してサブタンク３に接続されており、サブタンク３にインクを供給可能となっている。

サブタンク３は、上部の開口３ａからその内部空間が大気開放されており、インクカートリッジ２から供給管１１を介して供給されたインクを一時貯留する。サブタンク３内のインクの液面高さは、光学センサなどの液面センサ（図示せず）により検出されている。インクジェットプリンタ１は、この検出結果に基づいて、インクカートリッジ２からのインクの供給を制御して、サブタンク３内のインクの液面高さを最大高さHｍａｘから最小高さＨｍｉｎまでの間に調整している。

また、サブタンク３は、途中部にバルブ２２及びチューブポンプ２５が配置された排出管１４を介して廃液タンク５に接続されている。サブタンク３内の空間は開口３ａから大気開放されているため、サブタンク３内に貯留されているインクは乾燥しやすくなっており、時間の経過とともに粘度が高くなってしまうことがある。そのような場合などにおいては、インクジェットプリンタ１は、サブタンク３内から排出管１４を介して廃液タンク５へ所望量のインクを排出した後、インクカートリッジ２からサブタンク３内に新しいインクを供給してインクの入れ替えを行う。

また、サブタンク３は、供給管１２を介してインクジェットヘッド４に接続されている。インクジェットヘッド４は、複数のノズル（図示せず）を有しており、その内部にはサブタンク３から供給管１２を介して供給されたインクを複数のノズルへ到達させる流路（図示せず）が形成されている。インクジェットヘッド４は、搬送機構（図示せず）によって搬送されてきた記録用紙Ｐと対向したときに複数のノズルからインクを吐出する。

また、供給管１２から供給されたインクを複数のノズルへ到達させるインクジェットヘッド４内の流路は分岐しており、この分岐した流路は途中部にバルブ２４が配置された循環管１３を介してサブタンク３に接続されている。

インクジェットプリンタ１は、サブタンク３から供給管１２を介してインクジェットヘッド４へ供給されたインクに気泡が混入しているような場合などに、この気泡が混入したインクを循環管１３を介して再度サブタンク３に戻す循環パージを行う。サブタンク３内の空間は大気開放されているため、インクジェットヘッド４からサブタンク３に戻されたインクに混入している気泡は大気に抜けることとなる。この循環パージによって、気泡が混入したインクがインクジェットヘッド４の複数のノズルに至るのを防止することができる。

供給管１２の途中には、サブタンク３側であるインクの流れの上流側から順に遠心ポンプ２６、バルブ２３が設けられている。この供給管１２の遠心ポンプ２６とバルブ２３の間は、定量インク送出部３０となっている。なお、定量インク送出部３０よりも上流側の供給管１２を上流供給管１２ａ、下流側の供給管１２を下流供給管１２ｂとする。

次に、定量インク送出部３０について説明する。図２は、定量インク送出部の斜視図である。図３は、定量インク送出部の縦断面図である。図４は、磁石の移動機構を加えた定量インク送出部近傍の正面図である。

図２〜図４に示すように、定量インク送出部３０は、３枚の円板状のフランジ３１、３２、３３が積層されて形成されている。フランジ３１は、３枚のフランジ３１、３２、３３の中で最下流側に配置されており、その中央に円柱状の孔３１ａが形成されている。また、フランジ３１は、孔３１ａの周部から下流側に延在した筒部３１ｂを有している。

筒部３１ｂ内の空間３４は、上流端からその途中部まで同径となっており、途中部から下部がテーパー状になって径が小さくなっており、小さい径のまま下流端近傍まで同径となって、下流端近傍から下流端に向かってテーパー状に径がさらに小さくなっている。つまり、筒部３１ｂは、下方に突出した凸部３１ｃを有している。そして、筒部３１ｂの下流端は、下流供給管１２ｂに接続されている。このように、筒部３１ｂは、下流端近傍から下流端に向かってテーパー状に先細っているため、筒部３１ｂ内のインクに気泡が混入している場合に、この気泡の下流側への排出性が向上する。

フランジ３３は、３枚のフランジ３１、３２、３３の中で最上流側に配置されており、その中央にフランジ３１に形成された孔３１ａと同様の孔３３ａが形成されている。また、フランジ３３は、孔３３ａの周部から上流側にテーパー状に径が小さくなった中空の円錐部３３ｂを有している。円錐部３３ｂの上流端は、上流供給管１２ａに接続されている。

フランジ３２は、２枚のフランジ３１、３３に挟まれており、その中央にフランジ３１に形成された孔３１ａと同様の孔３２ａが形成されている。フランジ３２は、孔３２ａの周部の一部分から孔３２ａの中央に向かって延びた突出片３２ｂ及び筒部３１ｂ内の空間３４の最も径が大きな領域の途中部まで延在した棒３２ｃを有している。突出片３２ｂは、孔３２ａの半径よりも薄い厚みとなっている。この突出片３２ｂの先端には、突出片３２ｂの厚みを直径とした棒３２ｃが連結されている。上流供給管１２ａ及び下流供給管１２ｂは、筒部３１ｂ内の空間３４、フランジ３１、３２、３３の孔３１ａ、３２ａ、３３ａ及び円錐部３３ｂ内の空間を介して連通している。

図４に示すように、筒部３１ｂ内の空間３４は、ｂ位置よりも上流側の上流空間３４ａと下流側の下流空間３４ｂとから構成されている。空間３４のｂ位置は、上流端から最も大きな径となって延在し、下部がテーパー状になって径が小さくなって同径のまま延在しだす境界の位置である。筒部３１ｂ内の空間３４には、鉄などの磁性体（強磁性体）により形成され、筒部３１ｂ内のみで移動可能な移動体である球体３５が配置されている。このように、移動体が球体であることで、供給管１２の一部である筒部３１ｂ内での移動が滑らかになる。

球体３５は、下流空間３４ｂに位置するときには、筒部３１ｂの内壁と微小な隙間（本実施形態においては、０．１ｍｍ）を持つ程度の径となっている。下流空間３４ｂのテーパー状に先細る手前の位置には、ゴムなどの弾性部材で形成され、筒部３１ｂの内周面に沿って巻回したシール部材であるＯリング３６が配置されている。

球体３５は、上流空間３４ａにおいて棒３２ｃの先端と接触し、且つ、球体３５の最上流側の移動可能位置である待機位置（図４のａ位置）から、上流空間３４ａから下流空間３４ｂに切り替わる移動開始位置（図４のｂ位置）を越えて、Ｏリング３６と接触し、且つ、球体３５の最下流側の移動可能位置である移動終了位置（図４のｃ位置）まで移動可能となっている。なお、ａ位置、ｂ位置及びｃ位置は、待機位置、移動開始位置及び移動終了位置に位置する球体３５の中心位置を示している。

球体３５が待機位置に位置すると、球体３５と筒部３１ｂの内壁との間には大きな断面積を有する開口が形成されることとなる。この断面積は、下流空間３４ｂに位置する球体３５と筒部３１ｂの内壁との間の微小な隙間を構成する断面積よりも非常に大きい。そのため、筒部３１ｂ内において、球体３５よりも上流側と下流側とは連通する。そして、この球体３５が待機位置に位置した状態で、後述する印刷動作、循環パージ及び大量パージが行われる。

球体３５が待機位置から移動開始位置まで移動すると、球体３５と筒部３１ｂの内壁との間は微小であるため、筒部３１ｂ内において、球体３５よりも上流側から下流側へインクは流れにくくなる。さらに、球体３５が移動開始位置から移動終了位置まで移動すると、筒部３１ｂ内の移動開始位置から移動終了位置までの間にある定量のインクは強制的にインクジェットヘッド４側に送り出される。

そして、移動終了位置に移動した球体３５はＯリング３６に接触する。すると、移動終了位置に位置する球体３５と筒部３１ｂの内壁との間がシールされて確実にインクジェットヘッド４側にインクが流れなくなる。このように、球体３５が空間３４内を移動開始位置から移動終了位置まで移動することで、精度よく定量のインクをインクジェットヘッド４側に移動させることができる。

筒部３１ｂの外側には、鉛直方向（図４の上下方向）に長尺な磁石３７及び移動機構４０が配置されている。移動機構４０は、ベルト３８、４７と、プーリー４１、４２、４８、４９と、ギヤ４３、４４、５０、５１と、回転モータ４５、５２と、トレイ４６とを有している。

磁石３７は、筒部３１ｂの外側に近接配置されており、無端状のベルト３８に連結されている。ベルト３８は、インク供給方向（図４の右から左方向）と平行に配置された２つのプーリー４１、４２間に巻回されている。プーリー４１は、棒３２ｃの先端部とインク供給方向に関して重なる位置に配置されている。プーリー４２は、Ｏリング３６よりもインク供給方向下流側に配置されている。

プーリー４２の軸方向一端部にはギヤ４３が連結されており、このギヤ４３と噛合するギヤ４４は回転モータ４５に連結されている。つまり、回転モータ４５が駆動することで、ギヤ４４が回転するとともに、ギヤ４４と噛合するギヤ４３も回転する。すると、ギヤ４３と連結されたプーリー４２が回転することで、ベルト３８が走行し、磁石３７がインク供給方向に沿って往復移動可能となる。

上述した磁石３７、ベルト３８、プーリー４１、４２、ギヤ４３、４４、及び回転モータ４５は、トレイ４６内に固定収容されている。トレイ４６は、無端状のベルト４７に連結されている。ベルト４７は、インク供給方向と直交する鉛直方向と平行に配置された２つのプーリー４８、４９間に巻回されている。プーリー４８は、プーリー４１、４２よりも上方であって、鉛直方向に関して待機位置に位置する球体３５と重なる位置に配置されている。プーリー４９は、鉛直方向に関してプーリー４８よりもフランジ３１から離れる位置に配置されている。

プーリー４９の軸方向一端部にはギヤ５０が連結されており、このギヤ５０と噛合するギヤ５１は回転モータ５２に連結されている。つまり、回転モータ５２が駆動することで、ギヤ５１が回転するとともに、ギヤ５１と噛合するギヤ５０も回転する。すると、ギヤ５０と連結されたプーリー４９が回転することで、ベルト４７が走行し、トレイ４６、並びに、その内部に収容された磁石３７、ベルト３８、プーリー４１、４２、ギヤ４３、４４、及び回転モータ４５は、鉛直方向に沿って往復移動可能となる。つまり、磁石３７は、移動機構４０によってインク供給方向及び鉛直方向に往復移動可能となる。この磁石３７の移動に伴い、球体３５は、待機位置から移動終了位置と重なる範囲に亘って往復移動可能となる。

次に、インクジェットプリンタ１の制御系について、図５を参照して説明する。図５は、本実施形態に係るインクジェットプリンタの制御構成を示す概略ブロック図である。インクジェットプリンタ１は、演算処理装置であるＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＣＰＵが実行する制御プログラム及び制御プログラムに使用されるデータが記憶されているＲＯＭ（Read Only Memory）と、プログラム実行時にデータを一時記憶するためのＲＡＭ（Random Access Memory）とから構成された制御部６０を有している。

制御部６０は、図５に示すように、ヘッド制御部６１、バルブ制御部６２、遠心ポンプ制御部６３、第１チューブポンプ制御部６４、第２チューブポンプ制御部６５及び磁石移動制御部６６を有している。

ヘッド制御部６１は、制御部６０が図示しないＰＣ（パーソナルコンピュータ）からの印刷信号を受信したときに、ヘッド駆動回路７１を制御してインクジェットヘッド４からインクを吐出させて、印刷動作として用紙Ｐへ画像などの記録を行う。印刷動作時のバルブ２１、２２、２３、２４の開閉状態、遠心ポンプ２６の駆動状態及びチューブポンプ２５の駆動状態については後述する。

バルブ制御部６２は、バルブ２１、２２、２３、２４の開閉制御を行う。遠心ポンプ制御部６３は、ポンプドライバ７２を制御して、遠心ポンプ２６を駆動する。第１チューブポンプ制御部６４は、ポンプドライバ７３を制御して、チューブポンプ２５を駆動する。第２チューブポンプ制御部６５は、ポンプドライバ７６を制御して、チューブポンプ２７を駆動する。

磁石移動制御部６６は、回転モータ４５、５２を駆動して、プーリー４２、４９を回転させることで、ベルト３８、４７を走行させて、磁石３７がインク供給方向及び鉛直方向に移動するようにモータドライバ７４、７５を制御する。磁石３７が鉛直方向に関して球体３５と最も近い位置において球体３５と対向していると、球体３５は磁石３７に引き寄せられるため、磁石３７のインク供給方向に沿った移動に伴って球体３５も移動する。すなわち、本実施形態において、磁石３７、移動機構４０及び磁石移動制御部６６は、球体３５に動力を与えて移動させる駆動手段の一部を構成している。

次に、インクカートリッジ２からサブタンク３へのインクの供給工程について説明する。サブタンク３内のインクがインクジェットヘッド４に供給され減少することで、サブタンク３内のインクの液面高さが低下し最小高さＨｍｉｎになると、インクジェットプリンタ１は、バルブ制御部６２によりバルブ２１を開き、第２チューブポンプ制御部６５によりチューブポンプ２７を駆動して、インクカートリッジ２からサブタンク３にインクを吸引供給する。そして、サブタンク３にインクが供給され続け、サブタンク３内のインクの液面高さが上昇し最大高さＨｍａｘになると、インクジェットプリンタ１は、バルブ制御部６２によりバルブ２１を閉じ、第２チューブポンプ制御部６５によりチューブポンプ２７の駆動を停止し、インクカートリッジ２からサブタンク３へのインクの供給を停止する。このように、サブタンク３内のインクの液面高さは、一定範囲内に保たれている。

続いて、サブタンク３内のインクの排出工程について説明する。インクジェットプリンタ１は、バルブ制御部６２によりバルブ２２を開くとともに、バルブ２３とバルブ２４を閉じ、第１チューブポンプ制御部６４によりチューブポンプ２５を駆動して、排出管１４を介して廃液タンク５にサブタンク３内のインクを吸引排出する。サブタンク３内から所望量のインクが排出されると、インクジェットプリンタ１は、バルブ制御部６２によりバルブ２２を閉じるとともに、第１チューブポンプ制御部６４によりチューブポンプ２５の駆動を停止する。その後、インクジェットプリンタ１は、上述した工程にてサブタンク３内にインクカートリッジ２から新しいインクを供給する。

次に、インクジェットプリンタ１による印刷動作について説明する。図４に示すように、印刷動作時において、球体３５は、上流空間３４ａの凸部３１ｃの待機位置に配置されている。このとき、球体３５は、磁石３７に引き寄せられている。したがって、磁石３７が移動しない限り、球体３５は移動せず待機位置に固定されている。このとき、インクジェットプリンタ１は、バルブ制御部６２によりバルブ２１、２２、２４（図１参照）を閉じ、バルブ２３のみが開いている。また、インクジェットプリンタ１は、第１チューブポンプ制御部６４によりチューブポンプ２５の駆動を停止し、遠心ポンプ制御部６３により遠心ポンプ２６の駆動を停止している。この状態において、インクジェットプリンタ１は、ヘッド制御部６１によりヘッド駆動回路７１を制御して印刷動作を行う。すると、インクジェットヘッド４の図示しないアクチュエータが駆動してサブタンク３からインクジェットヘッド４までの流路内に圧力差が生じることで、サブタンク３内のインクは、上流供給管１２ａ、上流空間３４ａ、下流空間３４ｂ、下流供給管１２ｂの順に送られインクジェットヘッド４から吐出される。

続いて、インクジェットプリンタ１による定量パージについて説明する。インクジェットプリンタ１は、ノズル詰まりなどの吐出不良が起こっている場合などに、ノズルから定量のインクを吐出させて吐出不良を解消するように定量パージを行う。インクジェットプリンタ１は、定量パージ時には、鉛直方向に関して球体３５の最も近くに磁石３７を位置させた上で、磁石移動制御部６６により回転モータ４５、５２を駆動して、球体３５が待機位置から移動開始位置に移動するように、球体３５と対向する磁石３７を移動させる。そして、インクジェットプリンタ１は、磁石移動制御部６６により回転モータ５２を駆動して、球体３５が磁石３７の磁力から開放されるように、磁石３７を筒部３１ｂから離れた方向に移動させる。

その後、インクジェットプリンタ１が遠心ポンプ制御部６３により遠心ポンプ２６を駆動して、球体３５をインク供給方向に押圧して、移動開始位置から移動終了位置まで移動させる。すると、球体３５と筒部３１ｂの内壁と微小な隙間からインクがほとんど流れないため、筒部３１ｂ内の移動開始位置から移動終了位置までの間の定量のインクは、インクジェットヘッド４側に送り出される。このとき、バルブ２４（図１参照）が閉じているため、インクジェットヘッド４のノズルから定量のインクが強制的に吐出される。

このように、球体３５は、供給管１２の一部である筒部３１ｂ内の空間３４でのみ移動可能であり、容易に定量のインクをインクジェットヘッド４側へ送ることができる。すなわち、本実施形態において、遠心ポンプ２６及び遠心ポンプ制御部６３も球体３５に動力を与えて移動させる駆動手段の一部を構成している。

この駆動手段の一部である遠心ポンプ２６は非容積型のポンプであり、球体３５が移動終了位置まで移動した後も遠心ポンプ２６の駆動を継続させていたとしても、球体３５よりも上流側（遠心ポンプ２６側）の圧力が上昇することを防止することができる。なお、この駆動手段の一部であるポンプは、遠心ポンプ２６に限らず、非容積型ポンプであればよい。また、球体３５が移動終了位置に移動したことを検出可能なセンサをさらに有し、球体３５が移動終了位置に移動したときにポンプの駆動を停止すれば、非容積型ポンプに限らず、容積型ポンプであってもよい。

定量パージ終了後には、インクジェットプリンタ１は、バルブ２４を閉じた後、遠心ポンプ制御部６３により遠心ポンプ２６の駆動を停止した状態で、磁石移動制御部６６により回転モータ４５を駆動して、球体３５とインク供給方向に関して重なる位置まで磁石３７を移動させる。そして、インクジェットプリンタ１は、磁石移動制御部６６により回転モータ５２を駆動して、球体３５が磁石３７に引き寄せられるように、磁石３７をフランジ３１に近づく方向（上方向）に移動させる。その後、インクジェットプリンタ１は、磁石移動制御部６６により回転モータ４５、５２を駆動して、球体３５が移動終了位置から待機位置に移動するように磁石３７を移動させる。

次に、インクジェットプリンタ１による循環パージについて説明する。インクジェットプリンタ１は、循環パージ時には、バルブ制御部６２によりバルブ２１、２２を閉じ、バルブ２３、２４を開いている。

循環パージ時には、球体３５は、上流空間３４ａの凸部３１ｃの待機位置に配置されている。このとき、球体３５は、磁石３７に引き寄せられている。したがって、磁石３７が移動しない限り、球体３５は移動せず待機位置に固定されている。そして、インクジェットプリンタ１は、遠心ポンプ制御部６３により遠心ポンプ２６を駆動して、上流供給管１２ａ、上流空間３４ａ、下流空間３４ｂ、下流供給管１２ｂの順に供給管１２内のインクをインクジェットヘッド４側に押し出す。このとき、インクジェットヘッド４側に押し出されたインクは、ノズルに至る流路よりもバルブ２４が開くことで流路抵抗が小さくなっている循環管１３に至る流路に送り出される。そして、循環管１３を介してサブタンク３内に戻される。

次に、インクジェットプリンタ１による大量パージについて説明する。大量パージは、インクジェットヘッド４から用紙に対してインクを吐出した際に吐出不良の割合が多く、筒部３１ｂ内の移動開始位置と移動終了位置の間にあるインクが吐出される定量パージでは吐出不良が解消されない場合などの定量パージよりも多くのインクが必要なときに行われる。インクジェットプリンタ１は、大量パージ時には、バルブ制御部６２によりバルブ２１、２２、２４を閉じ、バルブ２３のみを開いている。

大量パージ時には、球体３５は、上流空間３４ａの凸部３１ｃの待機位置に配置されている。このとき、球体３５は、磁石３７に引き寄せられている。したがって、磁石３７が移動しない限り、球体３５は移動せず待機位置に固定されている。そして、インクジェットプリンタ１は、遠心ポンプ制御部６３により遠心ポンプ２６を駆動して、上流供給管１２ａ、上流空間３４ａ、下流空間３４ｂ、下流供給管１２ｂの順に供給管１２内のインクをインクジェットヘッド４側に押し出す。このとき、インクジェットヘッド４側に押し出されたインクは、バルブ２４が閉じていることでノズルに至る流路に送り出される。そして、インクジェットヘッド４のノズルから大量のインクが吐出される。

つまり、本実施形態におけるインクジェットプリンタ１は、インクジェットヘッド４へ所定量のインクの供給が必要なとき、例えば定量パージ時には、球体３５を移動開始位置から移動終了位置まで移動させてインクジェットヘッド４側へインクを送り出す。また、本実施形態におけるインクジェットプリンタ１は、インクジェットヘッド４へ所定量よりも多くのインクの供給が必要なとき、例えば循環パージや大量パージ時には、球体３５を待機位置に位置させて遠心ポンプ２６によりインクジェットヘッド４側へインクを送り出す。

次に、サブタンク３から筒部３１ｂ内の空間３４へのインクの初期導入つまり貯留工程について説明する。図６は、サブタンクから筒部内へのインクの貯留工程を説明する図である。図６（ａ）に示すように、インク貯留開始時において、球体３５は、上流空間３４ａの凸部３１ｃの待機位置に配置されている。このとき、球体３５は、磁石３７に引き寄せられている。したがって、磁石３７が移動しない限り、球体３５は移動せず待機位置に固定されている。

この状態において、インクジェットプリンタ１は、遠心ポンプ制御部６３により遠心ポンプ２６を駆動して、サブタンク３から筒部３１ｂ内にインクを貯留する。すると、図６（ｂ）に示すように、凸部３１ｃに配置された球体３５の下流側に気泡が滞留してしまう。そこで、貯留完了後に、インクジェットプリンタ１は、鉛直方向に関して球体３５の最も近くに磁石３７を位置させた上で、磁石移動制御部６６により回転モータ４５を駆動して、球体３５が下流側及び上流側に振動するように、球体３５と対向する磁石３７を左右に複数回移動させる。すると、図６（ｃ）に示すように、球体３５の下流側に滞留した気泡は空間３４の上部に浮かび上がる。そして、インクジェットプリンタ１は、上述した循環パージを行うことで、図６（ｄ）に示すように、この気泡をインクジェットヘッド４を介して再度サブタンク３に送り、サブタンク３の開口３ａ（図３参照）から抜くことができる。なお、インクの初期導入時に限らず、上述したように磁石３７を左右に複数回移動させて、球体３５に付着した気泡を空間３４の上部に浮かび上がらせてパージ動作などで排出させることができる。

次に、上述した実施形態に種々の変更を加えた変形例について説明する。上述した実施形態においては、球体３５を振動させて気泡を除去していたが、以下説明する工程において気泡の発生を防止することができる。図７（ａ）に示すように、インク貯留開始時において、球体３５は、下流空間３４ｂに配置されている。このとき、球体３５は、磁石３７に引き寄せられている。したがって、磁石３７が移動しない限り、球体３５は移動せず下流空間３４ｂに固定されている。

この状態において、インクジェットプリンタ１は、遠心ポンプ制御部６３により遠心ポンプ２６を駆動して、サブタンク３から筒部３１ｂ内にインクを貯留する。そして、図７（ｂ）に示すように、凸部３１ｃにのみインクが貯留された状態で、インクジェットプリンタ１は、鉛直方向に関して球体３５の最も近くに磁石３７を位置させた上で、磁石移動制御部６６により回転モータ４５及び回転モータ５２を駆動して、球体３５が下流空間３４ｂから上流空間３４ａの待機位置に移動するように、球体３５と対向する磁石３７を移動させる。すると、球体３５の下流側に気泡が滞留することを防止することができる。そして、図７（ｃ）に示すように、サブタンク３から筒部３１ｂ内の空間３４へのインクの貯留が終了する。

さらに、移動終了位置に位置する球体３５は、磁石３７により移動開始位置に移動させず、図８に示すように、弾性体であるバネ５５により移動させてもよい。バネ５５は、筒部３１ｂ内において球体３５よりも下流側に配置され、球体３５が移動終了位置に配置されているときに、球体３５により圧縮されており、遠心ポンプ２６の駆動を停止すると、球体３５の弾性復帰力により移動終了位置に位置する球体３５を移動開始位置まで押し戻すことができる。

また、本実施形態における筒部３１ｂは、鉛直方向上向きに延在していてもよい。すると、筒部３１ｂの待機位置から移動開始位置を越えて移動終了位置までの向きは、鉛直方向上向きとなる。このとき、球体３５は、インクよりも比重が大きくなっている。これにより、球体３５の自重により、球体３５を移動終了位置から移動開始位置を越えて待機位置に移動させることができる。なお、筒部３１ｂは、鉛直方向上向きに限らず、鉛直方向上向きの方向成分を含んでいれば斜め方向に延在していてもよい。

さらに、本実施形態においては、下流空間３４ｂのテーパー状に先細る手前の位置には、Ｏリング３６が配置されていたが、Ｏリング３６を設けずに、球体３５の全表面が薄い弾性体からなるゴムで覆われていてもよい。球体３５は、移動終了位置に移動すると、下流空間３４ｂの下流端のテーパー部と接触することとなる。すると、移動終了位置に位置する球体３５と筒部３１ｂの内壁との間がシールされて確実にインクジェットヘッド４側にインクが流れなくなる。したがって、インクジェットプリンタ１は、精度よく定量のインクをインクジェットヘッド４側に移動させることができる。つまり、球体３５を覆うゴムがシール部材となる。

また、本実施形態においては、遠心ポンプ２６を駆動して球体３５を移動開始位置から移動終了位置まで移動させていたが、磁石３７を球体３５と対向させたまま移動開始位置から移動終了位置まで移動させることで、球体３５を移動開始位置から移動終了位置まで移動させてもよい。

また、本実施形態においては、球体３５が磁性体であり、球体３５を移動させる駆動手段の一部が磁石であったが、球体が磁石で、駆動手段が磁性体（強磁性体）であってもよい。

さらに、本実施形態においては、移動体は球体であったが、球体に限らず、球体は下流空間３４ｂに位置するときに下流空間３４ｂとの間の隙間が微小になれば円板状などいかなる形状であってもよい。

また、本発明によるインクジェット記録装置は、プリンタに限定されず、ファクシミリやコピー機などにも適用可能である。

本実施形態に係るインクジェットプリンタの概略構成図である。定量インク送出部の斜視図である。定量インク送出部の縦断面図である。磁石の移動機構を加えた定量インク送出部近傍の正面図である。本実施形態に係るインクジェットプリンタの制御構成を示す概略ブロック図である。サブタンクから筒部内へのインクの貯留工程を説明する図であり、（ａ）はインク貯留前であり、（ｂ）はインク貯留最中であり、（ｃ）はインク貯留完了時であり、（ｄ）は循環パージ時である。サブタンクから筒部内へのインクの貯留工程の変形例を説明する図であり、（ａ）はインク貯留前であり、（ｂ）はインク貯留最中であり、（ｃ）はインク貯留完了時である。本実施形態に係るインクジェットプリンタにバネを加えた定量インク送出部近傍の正面図である。

符号の説明

１インクジェットプリンタ
２インクカートリッジ
３サブタンク
４インクジェットヘッド
１１、１２供給管
２６遠心ポンプ
３１ｃ凸部
３５球体
３６Ｏリング
３７磁石
４０移動機構
６０制御部
６３遠心ポンプ制御部
６５磁石移動制御部

Claims

対向する記録媒体にインクを吐出する記録ヘッドと、
供給管を介して前記記録ヘッドへインクを供給するインク供給源と、
前記供給管内で移動可能であり、前記供給管の内壁と微小な隙間を持ちながら、前記インク供給源側の移動開始位置から前記記録ヘッド側の移動終了位置まで移動することにより前記供給管内のインクを前記記録ヘッド側に向けて移動させる移動体と、
前記移動体に動力を与えて移動させる駆動手段と、
前記駆動手段を制御する制御手段と、を備えており、
前記移動体が前記移動開始位置よりも前記インク供給源側の待機位置に位置すると、前記供給管内において、前記移動体よりも前記インク供給源側と前記移動体よりも前記記録ヘッド側とは前記微小な隙間よりも大きな断面積を有する開口により連通し、
前記制御手段は、前記待機位置に位置する前記移動体を前記記録ヘッド側及び前記インク供給源側に振動させるように、前記駆動手段を制御することを特徴とするインクジェット記録装置。
対向する記録媒体にインクを吐出する記録ヘッドと、
供給管を介して前記記録ヘッドへインクを供給するインク供給源と、
前記供給管内で移動可能であり、前記供給管の内壁と微小な隙間を持ちながら、前記インク供給源側の移動開始位置から前記記録ヘッド側の移動終了位置まで移動することにより前記供給管内のインクを前記記録ヘッド側に向けて移動させる移動体と、
前記移動体に動力を与えて移動させる駆動手段と、
前記駆動手段を制御する制御手段と、を備えており、
前記移動体が前記移動開始位置よりも前記インク供給源側の待機位置に位置すると、前記供給管内において、前記移動体よりも前記インク供給源側と前記移動体よりも前記記録ヘッド側とは前記微小な隙間よりも大きな断面積を有する開口により連通し、
前記待機位置は、前記供給管内において下方に突出した凸部に配置されており、
前記制御手段は、前記凸部内にのみインクが貯留された状態で、前記移動開始位置から前記移動終了位置までの間に位置する前記移動体が前記待機位置に移動するように、前記駆動手段を制御することを特徴とするインクジェット記録装置。
前記制御手段は、前記移動体を前記待機位置から前記移動開始位置まで移動させた後、前記移動終了位置まで移動させるように前記駆動手段を制御することを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェット記録装置。
前記移動体及び前記駆動手段は、磁性体であるとともに少なくともいずれか一方が磁石であり、
前記駆動手段は、前記供給管の外側に近接配置されており、
前記制御手段は、前記移動体を前記記録ヘッド側及び前記インク供給源側に振動させるように、前記待機位置に位置する前記移動体に前記駆動手段を対向させて、前記駆動手段を前記供給管の外側に沿って前記記録ヘッド側及び前記インク供給源側に振動させることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
前記移動体及び前記駆動手段は、磁性体であるとともに少なくともいずれか一方が磁石であり、
前記駆動手段は、前記供給管の外側に近接配置されており、
前記制御手段は、前記移動体を前記待機位置から前記移動開始位置まで移動させるように、前記待機位置に位置する前記移動体に前記駆動手段を対向させて、前記駆動手段を前記供給管の外側に沿って前記記録ヘッド側へ移動させることを特徴とする請求項３に記載のインクジェット記録装置。
前記駆動手段は、ポンプを有しており、
前記制御手段は、前記移動体を前記移動開始位置から前記移動終了位置まで移動させるように前記ポンプを駆動することを特徴とする請求項３に記載のインクジェット記録装置。
前記移動体及び前記駆動手段は、磁性体であるとともに少なくともいずれか一方が磁石であり、
前記駆動手段は、前記供給管の外側に近接配置されており、
前記制御手段は、前記移動体を前記移動開始位置から前記移動終了位置まで移動させるように、前記移動開始位置に位置する前記移動体に前記駆動手段を対向させて、前記駆動手段を前記供給管の外側に沿って前記記録ヘッド側へ移動させることを特徴とする請求項３に記載のインクジェット記録装置。
前記移動体及び前記駆動手段は、磁性体であるとともに少なくともいずれか一方が磁石であり、
前記駆動手段は、前記供給管の外側に近接配置されており、
前記制御手段は、前記移動体を前記移動終了位置から前記移動開始位置まで戻すように、前記移動終了位置に位置する前記移動体に前記駆動手段を対向させて、前記駆動手段を前記供給管の外側に沿って前記インク供給源側へ移動させることを特徴とする請求項３に記載のインクジェット記録装置。
前記駆動手段は、前記移動体よりも前記記録ヘッド側に配置され、前記移動体が前記移動終了位置に配置されているときに、前記移動体により圧縮される弾性体を有しており、
前記弾性体の弾性復帰力により、前記移動終了位置に位置する前記移動体は前記移動終了位置から前記移動開始位置まで戻ることを特徴とする請求項３に記載のインクジェット記録装置。
前記移動体は、インクよりも比重が大きく、
前記移動体の前記移動開始位置から前記移動終了位置までの移動の向きには、鉛直方向上向きの方向成分が含まれていることを特徴とする請求項３に記載のインクジェット記録装置。
前記移動体は、球体であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
前記移動体の外周面には、前記移動終了位置に位置する前記移動体と前記供給管の内壁との間をシールするシール部材が設けられていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
前記供給管の前記移動終了位置よりも前記記録ヘッド側は、先細りのテーパー形状であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
前記制御手段は、前記移動体を前記移動開始位置から前記移動終了位置まで移動させるように前記駆動手段を制御することで、前記記録ヘッドからインクを強制吐出させることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。