JP4694950B2 - インク供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録媒体にインクを吐出して画像を形成する記録ヘッドにインクタンクからインクを供給するインクジェット記録装置のインク供給装置に関する。

画像を形成する記録装置として、インクジェット記録装置が知られている。インクジェット記録装置は、記録ヘッドから記録媒体へインクを吐出して記録を行うものであり、印字記録方式として、記録ヘッドが固定して移動しないタイプと所定の主走査方向に走査するキャリッジに搭載されて移動するタイプの方式が知られており、高速・高画質といった記録が可能で、カラー化が進む現代において、容易に画像を記録できる。

近年では、更なる高速・高画質化が進み、高精細な画像を記録できるインクジェット記録装置が要求され、更に高耐候性、耐水性等が課題となっており、あらゆる記録媒体に対応したインクの開発が現在行われている。

インクジェット記録装置には、インクを吐出する記録ヘッドにインクタンク内のインクを供給する為のインク供給装置が構成されている。

印字途中にインクがなくなると、印字が中断され、記録媒体を無駄にしてしまうことや新たなインクを補給することでインクの濃度差等による画像の色味差が発生する。また、インクが無い状態でインクを供給すると、インク供給装置内や記録ヘッドにインクと空気が同時に供給されることで不吐等の印字不良を起こす原因となる。従来から印字途中のインク切れを防止する為にインクタンクにはインク残量検知は不可欠なものとなっている。

そこで、従来のインクタンクでは、以下のようにしてインクタンク内のインク残量検知を行っていた。

インクタンク内のインクの電気的な導通を利用した導通式検知では、インクやインク吸収体等に複数の電極を設置し、その電極間の抵抗値等を見てある一定の抵抗値になったらインク無しを検知している。

インクタンク内のインク残量を光センサ等で検知する光学式検知では、インクやインク吸収体等にインクタンクケースを介して透過や反射させた光を検知して、光センサの有無でインク無しを検知している。

または、記録ヘッドから吐出されるインク滴（ドット）の量から算出し、インク量を常に管理することでインク切れを検知するドットカウント方式より、インクタンク内のインク残量を検知する。

以上のようなインク量を常に管理することで空気の吸引を抑制し、インク残量を少なくすることができた。

しかしながら、近年では、多量印刷や連続的な印字を可能にすることでインク交換等の手間を省くためにインクタンク自体が大型化される傾向で、それに伴いインク残量が正確に検知されず、インク残量が非常に多くなってしまうことが問題点として挙げられている。

大容量インクタンクでは、容器自体の断面積が大きい為、導通式検知や光学式検知では、いくら残量液面が低くても、インク残量は非常に多く、検知レベルやタンク自体の検知誤差が生じる可能性が大きい為、インク残量には大きなバラツキを生じてしまうことがある。

また、ドットカウント方式でも同様にインク量が非常に多い為にカウント誤差が多く、これも同様にインク残量にバラツキを生じてしまう。

そこで、容器自体の寸法精度で誤差を生じやすいので、こういった大容量のインクタンクでも対応できるようにする必要がある。

そこで、インク残量にバラツキを生じないように極力インクの残量を減らすことで常にインク量を管理し、空気の吸引を抑え、インク残量を極力少なくすることのできるインク供給装置を提供することを目的とする。

本願発明は、記録媒体に印字するための記録ヘッドにインクを供給するインクタンクを具備するインク供給装置において、一対の電極間の電気的な導通に応じてインクの有無を検知するインク量検知部材を有し、その一対の電極の一方は、前記インクタンク内に設けられた、前記記録ヘッドに対してインクを供給するためのインク吸引管で、他方は前記インクタンク内で且つ前記インク吸引管の外に設けられ、前記インク吸引管の先端には、弾性を有し、前記インクタンクの底部に突き当てられることにより変形して前記インクタンクの底部に密着する吸引部材が備えられ、前記吸引部材は前記インク吸引管に対するインクの流路となる切欠部を有することを特徴とする。

本発明によれば、インクを吸引する為のインク吸引管は、その先端の弾性を有する吸引部材からなっており、その先端がインクタンク底部に密着し、インクを可能な限り吸引でき、インク残量を少なく抑えることができる。

また、弾性を有する吸引部材の一部にインクの流路となる切欠部を設けることによって、粘性の高いインクを吸引する場合においても、吸引量を低下させずに、上述のようにインクタンク底部のインク残量を少なくできる。

上記構成により、常にインクタンク内のインク量を管理し、空気の吸引を抑え、インク残量を極力少なくすることのできるインク供給装置を提供できる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図1は、記録ヘッド102とインクを収納するインクタンク101と記録ヘッド102にインクを供給するサブタンク104、記録ヘッド102の回復を行う回復ユニット103を有したインクジェット記録装置の構成を表すインク流路全体を表す全体概略図であり、本概略図の詳細説明として、１色のインクタンク101から対応する１つの記録ヘッド102（印字手段）に対してインクを供給する１つのインク供給装置の構成を示している。

また、カラー記録装置のように複数のインク種類に対応した複数のインクタンク及び複数の印字手段を有する場合には、図１に示すインク供給装置と同様な複数のインク供給装置が並列的に配置される。（図なし）

図１において、印字に必要なインクは、脱着可能なインクタンク101からサブタンク104に供給され、一度サブタンク104に貯蔵される。サブタンク104内には電極で構成されたインク液面センサ（図示せず）が設置されており、このインク液面センサは、インクFULL状態及びインクEMPTY状態でのインク液面の位置を検知することでサブタンク104内に貯蔵されるインクの有無を検出する。

インクの供給流路は、インクタンク101からサブタンク104、そして記録ヘッド102にインクを供給し、インク吐出口のノズルにより、インクを吐出し画像を形成する。

実際の印字方法は、記録ヘッド102よりインクを吐出する際、記録媒体が搬送方向に搬送され、画像情報に基づいてインクを吐出することにより、画像を搬送方向へと徐々に形成することになる。

記録ヘッド102のタイプとしては、固定して動かないタイプと所定の主走査方向に走査するキャリッジに搭載されて移動するタイプの2種類が知られている。

各部へのインクの供給は、加圧ポンプ105及び吸引ポンプ106の２つのポンプによって構成されており、開閉弁（107-a,107-b,107c）が一方向弁であることで双方のポンプは、任意の方向のみ回転可能である。

印字手段としての記録ヘッド102の吐出口から排出されたインクは、回復ユニット103によってインクを回収する。

この回復ユニット103と前記吸引ポンプ106との間には、開閉弁107-c（回収弁）及びフィルタ108-aが配置されており、前記インクタンク101と前記吸引ポンプ106との間には開閉弁107-a（供給弁）が配置されている。

開閉弁107-a（供給弁）と開閉弁107-cは、一方が開放状態の時に他方が密閉状態になるように駆動制御する。

これを適時切り替えることにより、吸引ポンプ106を駆動した時に、回復ユニット103からのインク吸引（インク回収）及びインクタンク101からのインク吸引（インク供給）のいずれかを選択的に行うように構成されている。

次に図１のインク供給経路における各動作モードでの作動方法及びインク流路について説明する。

まず、印字手段としての記録ヘッド102から記録媒体にインクを吐出して記録を行う記録モードについて説明する。

記録モードにおけるインク吐出により記録ヘッド102内のインクは逐次消費されるが、この際のインク補充は、記録ヘッド102の吐出口部で発生する毛細管現象による吸引力により自動的に行われる。

このインク補充は、サブタンク104→加圧ポンプ105→フィルタ108-b→記録ヘッド102を通るインク流路と、サブタンク104→開閉弁107-b（ヘッド循環弁）→フィルタ108-c→記録ヘッド102を通るインク流路との２つのインク流路により自動的に行われる。記録ヘッド102とサブタンク104にはノズル面でインクをメニスカスで保てるほどの水頭差で成立しており、充填時、印字時などすべての状態が水頭差による負圧で成り立っている。

次に、加圧ポンプ105又は吸引ポンプ106を作動させて記録ヘッド102のクリーニング（回復）を行う為にインクを循環させる回復モードについて説明する。

回復モードにおける１つの動作順序として、駆動手段（図示せず）により開閉弁107-a（供給弁）を密閉状態、開閉弁107-c（回収弁）を開放状態にする。

この状態で加圧ポンプ105及び吸引ポンプ106を駆動させると、サブタンク104内のインクが加圧ポンプ105を通して、フィルタ108-bを通過し、記録ヘッド102へ供給される。

記録ヘッド102に供給されたインクは、開閉弁107-b（ヘッド循環弁）の開閉状態により一方では記録ヘッド102の吐出口より排出され、一方ではフィルタ108-c及び開閉弁107-b（ヘッド循環弁）を通して再びサブタンク104に戻される。また、上記の記録ヘッド102の吐出口から排出されたインクは、回復ユニット103で回収され、サブタンクにインクを回収（リサイクル）する。

そして次に、図2は、本発明によるインクタンク101の構成の概略を表す斜視図であり、また、図3がインクタンク底部から見た斜視図である。

図2において、インクタンク101は、例えばポリエチレン等の合成樹脂のブロー成型からなるものであり、インクタンク上部にインク供給口109を設け、下部からインクを吸引するような構成で、インクタンク底部110は、図3に示すようにインク供給口109の垂直下にインクが集中するような形状となっている。

図4は、インクタンク底部110の内部を表す断面図であり、図に示す通り、インクタンクの形状は、側面から中心部分に向けて緩やかな傾斜をもち、より中心にインクを集中させるような形状になっている。

インク供給口109に接する面は、より多くインクが吸引できるように水平形状となっている。インクタンク101を安定して設置できるように底部に4本の足をたて、インク供給口109に接する面と同等な高さに面をおくことで足部に貯まるインクをできるだけ少なくするようにする。

以上の形状により、インクの集中する部分からインクを吸引するので、インクタンク101内のインクを残すことなく供給できる。

次に本発明のインクタンクユニットの構成を表す断面図を図5に示す。

インクタンク101は、3リットル程のインクを収納でき、上部のインクを供給するインク供給口109が、インク吸引管111の下部よりインクを吸引し、インクを供給する構成となっている。インク吸引管111の先端（下部）には、弾性を有する吸引部材112が取付けられており、その吸引部材112は、インクタンク底部110に突き当てられ、密着状態で保持されている。

また、インク残量を検知するための電極として、インク吸引管111とインク残量検知センサ113は共に導電性材料で構成されており、双方がインクの液面で検知できる仕組みとなっている。上記構成でインクタンク101のインク収納口は、インクを収納した後でキャップ114により、蓋で塞がれる。

本発明部のインク供給口断面図の詳細を図6に説明する。

インクは、インク吸引管111により、本体（サブタンク104）にインクを供給するが、インク吸引管111には、本体（サブタンク104）にインクを供給する際にゴミ等によるノズル詰まり等を防止する為のタンクフィルタ115が取付けられている。

そこでタンクフィルタ115を保持する為のフィルタ保持部材116が、溶着されており、フィルタ保持部材116は、インク吸引管111と接続されている。

上記部品を密閉や保持する為に吸引部材112がインク吸引管111の先端に接続されており、その吸引部材112は、インクタンク底部110に突き当てられている。突き当てられることにより、吸引部材112先端は変形し、インクタンク底部110に密着され、底部に集中するインクを可能な限り吸引する構成となっている。

インクを吸引する切欠部を設けることにより、その切欠部117がインク流路となり、粘性の高い液体でも吸引量を低下させずに、インクを可能な限り吸引する構成となっている。
しかし、切欠部の高さ分のインクは吸引できないので、インク残量となる。

次にインクタンク内の底部でのインク液面状態及びインク液面検知を従来例及び本発明を概略図にて詳細に説明する。

従来例として、図７はインクタンク内101にインク吸引管111とインク残量検知センサ113とが設けられ、インク残量検知として導通式検知方式を採用しており、インクを供給すると、インクタンク101内の液面が低くなり、片方の電極が先に切れればインク無しを検知する。

また、液面がさらに低くなると図8のように同時に切れればインク無しを検知するのと同時に空気を吸引することになる。

いずれにしても、インクタンク底部110に貯まったインクを供給できずに多量のインクを残したままインク交換を行わなければならない。

また、インクタンク底部110にインクが残っている為、インクタンク101を開放し、インクを取り出して使うようなことになりかねない。

さらに、インク吸引管111をインクタンク底部110いっぱいまで伸ばしたとしても、インクタンク101やインク吸引管111等の高さ精度の誤差等による検知誤差や吸引不良等の原因の為、多量のインクがインクタンク底部110に貯まる恐れがある。

以上のような問題点を踏まえ、本発明を詳細に説明する。
図9は、本発明のインクタンクユニットの断面を概略図に示したものであり、吸引部材112の詳細を示したものである。

吸引部材112は、その先端が、収縮自在であり、インクタンク底部110に突き当てられた状態で収縮し、先端でインクタンク底部110と密着できるような形状となっている。

以上より、部品の精度誤差等をなくすことができ、インクタンク底部110に突き当てられた状態で密着できる。

次にインクタンク内のインク液面状態を図10から図12にて詳細に説明する。

インクタンク101にインクが注入されており、インク吸引管111よりインクを吸引し、本体（サブタンク104）にインクを供給する。

インク吸引管111には、吸引部材112にタンクフィルタ115とフィルタ保持部材116が取付けられており、インク吸引管の外にインク残量検知センサ113が備えてあり、インク有無を検知している。

インクを供給していくと、インクが吸引部材112と底面の隙間を通って吸い込まれ、インクタンク101内の液面が低下し、インク残量検知センサ113の電極が液面から露出する状態に近づいてくる。（図１０）

そして、導通式検知でインク無しを検知する。この状態は、図11であり、現時点でインク残量検知センサ113の液面高さでの液面でインクが残ることになる。

これより下の液面でのインクは、下記検知方法により、インク有無検知を行う。これにより、大容量によるインク量の誤差を少なくすることができる。

液面を切ってからのインク量は、少量なので、これより先は、図11の導通式検知でのインク無し検知でのインク残量を把握し、残りのインクは、インク残量とインク供給量からインクの供給時間により、インクがなくなる直前までインク無しを警告する。これは、図11から図12までの動作であり、最終的に図12の状態までインクを供給できる。

また、吸引部材112の先端外周の一部に切欠部117を設けた場合、切欠部117がインク流路となり、粘性の高いインクでもインクタンクの底部からできる限りのインクを吸引でき、上述のようにインクを供給できる。
しかし、切欠部の高さ分のインクは吸引できないので、インク残量となる。

その他の実施例として、ドットカウント方式により残インクを吸引してもよい。

本実施例は、導通式検知により、ある程度インク量を供給した後、残インクをまた別の方法により、インクを供給させ、空気を取り入れることなくインクを供給できる領域までインクを供給する為の構造である。

その為にインクタンク101の底面にインクが集中するような形状にすること、そしてインク吸引管111先端に吸引部材112を取付け、インクタンク底部110に突き当てることによって、収縮、密着させ、インクをできるだけ吸引できる構造にすることでインク残量を極力少なくすることができる。

本発明のインク流路全体を表す概略図 本発明のインクタンクの概略を表す斜視図 本発明のインクタンク底部概略を表す斜視図 本発明のインクタンク底部断面を表す断面図 本発明のインクタンクユニットの構成を表す断面図 本発明のインクタンクユニットの供給部詳細を表す断面図 従来のインクタンク内のインク液面状態を表す概略図(1) 従来のインクタンク内のインク液面状態を表す概略図(2) 本発明の吸引部材の断面概略図 本発明のインクタンク内のインク液面状態を表す概略図(1) 本発明のインクタンク内のインク液面状態を表す概略図(2) 本発明のインクタンク内のインク液面状態を表す概略図(3)

符号の説明

101 インクタンク
102 記録ヘッド
103 回復ユニット
104 サブタンク
105 加圧ポンプ
106 吸引ポンプ
107-a,107-b,107-c 開閉弁
108-a,108-b,108-c フィルタ
109 インク供給口
110 インクタンク底部
111 インク吸引管
112 吸引部材
113 インク残量検知センサ
114 キャップ
115 タンクフィルタ
116 フィルタ保持部材
117 切欠部

Claims (2)

1. 記録媒体に印字するための記録ヘッドにインクを供給するインクタンクを具備するインク供給装置において、一対の電極間の電気的な導通に応じてインクの有無を検知するインク量検知部材を有し、その一対の電極の一方は、前記インクタンク内に設けられた、前記記録ヘッドに対してインクを供給するためのインク吸引管で、他方は前記インクタンク内で且つ前記インク吸引管の外に設けられ、前記インク吸引管の先端には、弾性を有し、前記インクタンクの底部に突き当てられることにより変形して前記インクタンクの底部に密着する吸引部材が備えられ、前記吸引部材は前記インク吸引管に対するインクの流路となる切欠部を有することを特徴とするインク供給装置。
2. 前記吸引部材にはフィルタを備えていること特徴とする請求項１に記載のインク供給装置。

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