JP4803025B2 - インクジェットプリンタ - Google Patents

Description

本発明は、インクジェットプリンタに関するものである。

インクジェットプリンタは、周知のごとく、記録ヘッドから微少なインク滴を噴射することにより、記録用紙等の被記録媒体に画像を形成してく画像形成装置であるので、記録ヘッドにインクを供給する必要がある。

そこで、例えば特許文献１に記載のインクジェットプリンタでは、記録ヘッドが搭載されたキャリッジにサブタンクを設けるとともに、インクをサブタンクに供給するときにインクカートリッジ側とサブタンク側とを接続し、インクをサブタンクに供給しないときには、インクカートリッジ側とサブタンク側とを離間させるステーション供給方式を採用している。

また、例えば特許文献２に記載のインクジェットプリンタでは、記録ヘッドと離間した位置に蛇腹状のベローズで構成されたサブタンク及びインクパック形態でインクが貯蔵されたメインタンクを設けるとともに、これらをチューブ等の配管類で接続し、かつ、サブタンクとメインタンクとを繋ぐ配管類にインク補給弁を設けている。そして、インク補給弁を開閉することにより、メインタンクからサブタンクを介して記録ヘッドへのインク供給を制御している。
特開２００４−１８１９５２号公報 特開２００４−３５８９１８号公報

ところで、発明者は、ステーション供給方式のインクジェットプリンタの製品化にあたり、以下に述べるような、特許文献１又は特許文献２とは異なる新たなインクジェットプリンタを試作検討した。

すなわち、この試作検討品では、サブタンクがベローズのような弾性変形可能な容器にて構成され、かつ、インク供給時には、サブタンクが一旦、圧縮されてその体積を縮小させられた後、サブタンク自身の弾性力（復元力）によりサブタンクが元の大きさに拡大膨張することによってインクカートリッジ内のインクをサブタンク内に吸引するような構成となっている。

また、インクジェットプリンタの記録ヘッドは、周知のごとく、ピエゾ素子の変形や発熱抵抗体による気泡の体積変化等の押圧手段にてインク滴として噴射口（ノズル口）から噴射させるものであるが、通常、噴射口に開閉弁が設けられておらず、インクを噴射していない待機状態においては、噴射口より内側に窪むようなメニスカスを噴射口に形成することにより、噴射口からインクが漏れ出ることを防止している。

このため仮に、噴射口のメニスカスが破壊されている状態で、サブタンクを膨張させると、噴射口から空気が流入してしまうおそれが高いので、サブタンクにインクを供給すべく、サブタンクを膨張させても、十分な量のインクをサブタンクに供給することができないおそれがある。

そこで、発明者は、インクカートリッジにサブタンクに供給するためのピストンポンプ機構を内蔵するとともに、インク供給時には、プリンタ本体からピストンポンプ機構に駆動力を付与してピストンポンプ機構を作動させるインクジェットプリンタを新たに試作検討した。

そして、この試作検討品では、ピストンポンプ機構はサブタンクとは別に設けられているので、インクをサブタンクに供給する際に、噴射口からサブタンクに空気が流入することがなく、十分な量のインクをサブタンクに供給することは可能となったものの、次のような問題が新たに発生した。

すなわち、上記試作検討品に係るインクカートリッジのピストンポンプ機構は、インクが貯留されたインクタンクと連通するシリンダ、このシリンダ内でその長手方向に摺動可能に配置されてシリンダと共に圧力室を形成するピストン、及びプリンタ本体から駆動力を受けてピストンを変位させる力をピストンに作用させるピストンロッド等から構成されている。

そして、インクカートリッジはプリンタ本体に着脱可能に装着され、かつ、インクカートリッジの着脱操作はユーザ（使用者）が行うため、ユーザがインクカートリッジを着脱操作する際に、誤ってピストンロッドに触れてしまい、ピストンロッドが損傷してしまう等の不具合が高い可能性で発生する。

本発明は、上記点に鑑み、ステーション供給方式のインクジェットプリンタに適用さるインクカートリッジにおいて、ピストンロッドが損傷してしまう等の不具合の発生を防止することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、記録ヘッドに供給するインクを貯留するサブタンクにインクカートリッジからインクを供給するときに、インクカートリッジ側とサブタンク側とを接続するステーション供給方式のインクジェットプリンタに着脱可能に装着されるインクカートリッジであって、インクが貯留されたインクタンクと、インクタンクと連通するシリンダ、シリンダ内でその長手方向に摺動可能に配置されてシリンダと共に圧力室を形成するピストン、及びプリンタ本体から駆動力を受けてピストンを変位させる力をピストンに作用させるピストンロッドを有するピストンポンプ機構と、ピストンロッドに形成され、インクジェットプリンタに設けられたピニオンと噛み合うラックと、ピストンロッドを挟んで両側に設けられているとともに、各々が、ピストンロッドの側面側を覆う側面カバー部、及びラック側を覆うラックカバー部を有して構成されたロッドカバーとを備え、 さらに、一対のラックカバー部間にインクジェットプリンタに設けられたピニオンを挿入可能な隙間が設けられていることを特徴とする。

これにより、請求項１に記載の発明では、ピストンロッドの少なくとも一部が、ロッドカバーにより覆われて保護された構造となっているので、ユーザがインクカートリッジを着脱操作する際に、誤ってピストンロッドに触れてしまうことを防止でき、ピストンロッドが損傷してしまう等の不具合の発生を防止することが可能となる。

請求項２に記載の発明では、ロッドカバーは、圧力室の体積が最も拡大したときよりも小さい状態のときに、ピストンロッドの長手方向全域を覆うように構成されていることを特徴とする。

これにより、請求項２に記載の発明では、ユーザがインクカートリッジを着脱操作する際に、誤ってピストンロッドに触れてしまうことを確実に防止することが可能となる。
請求項３に記載の発明では、記録ヘッドに供給するインクを貯留するサブタンクに請求項１又は２に記載のインクカートリッジからインクを供給するときに、インクカートリッジ側とサブタンク側とを接続するステーション供給方式のインクジェットプリンタであって、インクカートリッジが装着状態にあるときに、ピストンロッドに接触してピストンを変位させる力をピストンロッドに伝達する動力伝達手段を備えることを特徴とするインクジェットプリンタである。

これにより、請求項１に記載の発明と同様に、ピストンロッドが損傷してしまう等の不具合の発生を防止することが可能となる。

以下に本発明の実施形態に係るインクジェットプリンタを図面と共に説明する。
（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係るインクジェットプリンタの要部（プリンタエンジン部１）を示す模式図であり、図２は、本実施形態に係るインクジェットプリンタのメインタンクユニット２０からインクカートリッジ１０を取り外した状態を示す斜視図であり、図３はメインタンクユニット２０の側面図である。

図４はメインタンクユニット２０の斜視図であり、図５（ａ）はインクカートリッジ１０の斜視図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ矢視図であり、図６はインクカートリッジ１０の側面（一部断面）図であり、図７はメインタンクユニット２０の側断面図であり、図８はピストンポンプ機構５０の構造を示す図である。

図９〜図１２はインク供給時等におけるメインタンクユニット２０の作動を示す説明図であり、図１３〜図１５はインクの補充供給作動時におけるジョイントバルブの作動を示す作動説明図である。

１．プリンタエンジン部１の概略構成
インクジェット方式のプリンタエンジン部１は、周知のごとく、記録用紙等の被記録媒体（紙、布、樹脂フィルム、光学式記録用ディスク等を含む概念であるが、以下、便宜上用紙と称す。）を搬送しながら、微小なインク滴を用紙に向けて噴射することにより用紙に画像を形成していく画像形成手段である。

そして、本実施形態に係るプリンタエンジン部１は、図１に示すように、用紙に向けてインクを噴射する記録ヘッド３、記録ヘッド３及び記録ヘッド３から噴射されるインクが蓄えられるサブタンク５が組み付けられたキャリッジ７、このキャリッジ７を主走査方向（紙面左右方向）に往復移動させる走査機構９、並びにサブタンク５に供給されるインクが蓄えられたインクカートリッジ１０（図２参照）が装着されたメインタンクユニット２０等から構成されている。

記録ヘッド３は、ピエゾ素子の変形や発熱抵抗体による気泡の体積変化等を利用した押圧手段（本実施形態では、ピエゾ素子）によってサブタンク５に蓄えられたインクを噴射させるものである。

サブタンク５は、記録ヘッド３から噴射されるインク色の種類に対応した本数だけ設けられている。因みに、本実施形態では、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、フォトブラック（ＰＢｋ）及びブラック（Ｂｋ）の５色に対応した５本のサブタンク５が設けられている。

走査機構９は、主走査方向一端側に設けられた駆動プーリ９Ａ、主走査方向他端側に設けられた従動プーリ９Ｂ、及び両プーリ９Ａ、９Ｂに架け渡された無端ベルト９Ｃ等から構成されている。そして、無端ベルト９Ｃにキャリッジ７が固定されており、駆動プーリ９Ａが回転して無端ベルト９Ｃが回転すると、キャリッジ７は、無端ベルト９Ｃと共に主走査方向に移動する。

以上に説明した構成において、用紙に画像を形成する場合には、キャリッジ７（記録ヘッド３）は、印刷領域（図１参照）で用紙の搬送と連動して主走査方向に往復移動しながら用紙にインクを噴射して画像を形成する。一方、画像形成を実行していない場合又はサブタンク５にインクを供給する等のメンテナンス作業が実行される場合には、キャリッジ７は、メンテナンス領域（図１参照）に配置される。

ところで、本実施形態に係るインクジェットプリンタは、ステーション供給方式にてメインタンクユニット２０からサブタンク５にインクを供給しており、このステーション供給方式とは、サブタンク５にインクを供給するときに、メインタンクユニット２０側とサブタンク５側とを接続し、一方、画像形成時等のサブタンク５にインクを補充供給していないときには、メインタンクユニット２０側とサブタンク５側とを離隔させた状態とするものである。

具体的には、サブタンク５内の残留インク量が所定量より少なくなったときに、メインタンクユニット２０側に設けられたメインタンク側ジョイントバルブ３０（図９参照）と、サブタンク５側に設けられたサブタンク側ジョイントバルブ４０（図９参照）とを接続させてサブタンク５にインクを補充供給し、一方、サブタンク５内の残留インク量が所定量以上となったときには、メインタンク側ジョイントバルブ３０とサブタンク側ジョイントバルブ４０とを離隔させた状態とする。

２．メインタンクユニット
メインタンクユニット２０は、図２に示すように、サブタンク５と同数本のインクカートリッジ１０、これらのインクカートリッジ１０が収納装着される角筒状のカートリッジケーシング２１、インクカートリッジ１０に内蔵されたピストンポンプ機構５０（図６参照）を駆動させるポンプ駆動機構６０、及びメインタンク側ジョイントバルブ３０等を有して構成されている。

２．１．インクカートリッジ
インクカートリッジ１０は、図６に示すように、インクが貯留されるインクタンク１１、インクタンク１１内の圧力を増減させるピストンポンプ機構５０、並びにインクタンク１１及びピストンポンプ機構５０を収納するケーシング１２等を有して構成されている。

そして、ピストンポンプ機構５０は、図８に示すように、インクタンク１１と連通する円筒状のシリンダ５１、このシリンダ５１内でその長手方向に摺動可能に配置されてシリンダ５１と共に圧力室５２を形成するピストン５３、及びプリンタ本体側、つまりポンプ駆動機構６０から駆動力を受けてピストン５３を変位させる力をピストン５３に作用させるピストンロッド５４等を有して構成されている。

なお、ピストン５３の外周部にはＯリング５３Ａ等のシール手段が装着されており、このＯリング５３Ａがシリンダ５１の内周面と摺動可能に接触することにより、圧力室５２の気密性が保持される。

また、本実施形態では、ピストン５３とピストンロッド５４とは、樹脂にて一体成形されており、このピストンロッド５４のうちインクタンク１１と反対側の面（図８の上部側の面）には、ポンプ駆動機構６０のピニオン６１と噛み合うラック５４Ａが形成されている。

そして、ピストンロッド５４のうち、少なくともピニオン６１と噛み合うラック５４Ａの部分は、図５に示すように、ロッドカバー１３により覆われて保護されており、このロッドカバー１３は、少なくとも圧力室５２の体積が最も縮小したときに、つまり、図７に示すように、ピストン５３が最も左側に位置したときに、ピストンロッド５４の長手方向全域を覆うように構成されている。

また、ロッドカバー１３は、図５（ｂ）に示すように、ピストンロッド５４を挟んで両側に設けられているとともに、これら一対のロッドカバー１３各々は、ピストンロッド５４の側面側（図５（ｂ）の左右側）を覆う側面カバー部１３Ａ、及びラック５４Ａ側（図５（ｂ）の上面側）を覆うラックカバー部１３Ｂを有して略Ｌ字状に形成されている。そして、一対のラックカバー部１３Ｂ間には、ピニオン６１を挿入することが可能な隙間１３Ｃが設けられている。

なお、本実施形態では、ケーシング１２は、図５（ａ）に示すように、第１ケーシング１２Ａと第２ケーシング１２Ｂとを組み付けることにより構成されており、左右一対のロッドカバー１３（側面カバー部１３Ａ及びラックカバー部１３Ｂ）それぞれは、第１ケーシング１２及び第２ケーシング１２Ｂそれぞれに一体成形されている。

また、シリンダ５１（圧力室５２）からインクタンク１１に至る通路１４は、図８に示すように、大気連通口１５を介して大気側と連通可能に構成されており、この大気連通口１５から通路１４に至る通路には、大気連通口１５を開閉するようにして、インクタンク１１と大気側とを連通させる場合と、インクタンク１１と大気側とを遮断する場合とを切り換える大気開放弁７０が設けられている。

そして、大気開放弁７０は、大気連通口１５を開閉する弁体７１、大気連通口１５を閉じる向きに弁体７１を押圧する弾性力を弁体７１に作用させるバネ７２、及び圧力室５２まで延びて弁体７１と一体的に変位するプッシュロッド部７３等から構成されている。

なお、本実施形態では、大気連通口１５は、弁体７１の変位方向（図８の左右方向）と略直交する方向に向けて開口して弁体７１の外筒面と面している。一方、弁体７１の外筒面には、大気連通口１５が設けられた円筒面と摺動可能に接触し、かつ、この円筒面と弁体７１の外筒面と隙間を封止するＯリング７４等のシール手段が配設されている。

そして、圧力室５２の体積が縮小するようにピストン５３が図８の左側に移動すると、大気開放弁７０の弁体７１がプッシュロッド部７３を介してピストン５３により押圧されて、図８に示す状態から紙面左側に摺動変位し、大気連通口１５が開く。逆に、圧力室５２の体積が拡大するようにピストン５３が図８の右側に移動すると、大気開放弁７０の弁体７１がバネ７２により紙面右側に摺動変位して図８に示す状態となり、大気連通口１５が閉じる。

また、インクタンク１１は、図６に示すように、ピストンポンプ機構５０の下方側に設けられており、このインクタンク１１の下端側には、メインタンク側ジョイントバルブ３０側に接続されるインク供給口１６が設けられている。

なお、インクタンク１１内のうちインク供給口１６近傍には、インク供給口１６を開閉する開閉弁（図示せず。）、インクタンク１１からインク供給口１６に向けて流れるインク流れのみを許容する第１逆止弁（図示せず。）、及びサブタンク５側からインク供給口１６に戻ってきたインクの流れのみを許容する第２逆止弁（図示せず。）が設けられており、本実施形態では、サブタンク５側から戻ってきたインクは、戻り通路１６Ａを経由してインクタンク１１の上方側からインクタンク１１に流入する。

２．２．ポンプ駆動機構
ポンプ駆動機構６０は、ピストン５３を摺動変位させるための駆動力をピストンロッド５４に付与するものであり、このピストンポンプ機構５０は、図３に示すように、ピニオン６１、ピニオンロッド６２、及び第１、第２伝達歯車６３、６４等から構成されている。

そして、第２伝達歯車６４は、用紙搬送用の電動モータ６５（図１７参照）から動力を得て回転し、この第２伝達歯車６４に伝達された駆動力は、第２伝達歯車６４と噛み合う第１伝達歯車６３、ピニオン６１及び第１伝達歯車６３に連結されたピニオンロッド６２を介してピニオン６１に伝達される。

因みに、電動モータ６５（ＬＦモータ６５）の駆動力は、駆動力切替ソレノイド６６（図１７参照）によって、用紙搬送用ローラ（図示せず。）側に伝達される場合と第１伝達歯車６３側に伝達される場合とに切り替えられる。

また、ピニオン６１の外周には、図７に示すように、ラック５４Ａと噛み合う歯部が形成された第１領域６１Ａ、及びラック５４Ａと噛み合うべき歯部が形成されていない第２領域６１Ｂが設けられており、この第２領域６１Ｂには、後述する初期化作動時において、ピストンロッド５４の長手方向先端側（図７の右端側）に接触してピストンロッド５４（ピストン５３）を、予め設定された初期位置まで変位させる突起状のロッド当接部６１Ｃが設けられている。

そして、初期化作動時においては、第２領域６１Ｂがラック５４Ａと面するようにしてラック５４Ａとピニオン６１とが噛み合うことなく、ロッド当接部６１Ｃがピストンロッド５４の先端側に接触した状態でピニオン６１が回転することにより、圧力室５２の体積が縮小する向きにピストンロッド５４が変位する。

また、ピニオン６１は、図２に示すように、インクカートリッジ１０毎に設けられており、これら複数個のピニオン６１は、１本の回転軸６１Ｄに連結されて一体的に回転する。このため、複数個のピニオン６１全ては機械的に同期して同一の回転量（回転角）だけ回転する。

３．ステーション型インク供給機構
ステーション型インク供給機構とは、ステーション供給方式にてメインタンクユニット２０からサブタンク５にインクを供給するための機構である。

具体的には、前述したメインタンク側ジョイントバルブ３０及びサブタンク側ジョイントバルブ４０に加えて、図９に示すように、メインタンク側ジョイントバルブ３０をサブタンク側ジョイントバルブ４０に対して離接するためのメインタンク側ジョイントバルブ離接機構８０等から構成されている。

なお、メインタンク側ジョイントバルブ３０及びサブタンク側ジョイントバルブ４０は、サブタンク５の本数に対応した数（本実施形態においては、５個）だけ設けられており、これら５個のメインタンク側ジョイントバルブ３０は、後述するように、メインタンク側ジョイントバルブ離接機構８０によって機械的に同期して一体的に変位する。

３．１．ジョイントバルブ
３．１．１．サブタンク側ジョイントバルブ
サブタンク側ジョイントバルブ４０は、キャリッジ７の本体部に固定されてサブタンク５に連通する接続用バルブである。そして、図１３に示すように、略円筒状のバルブハウジング４１のメインタンク側ジョイントバルブ３０側には弁口４２が形成されており、この弁口４２は、バルブハウジング４１の内側に変位可能に配設された弁体４３により閉塞される。

なお、弁口４２の外縁部には、弁体４３と弁口４２の外縁部との隙間を液密に密閉するＯリング４４等のシール手段が配設されている。
また、コイルバネ４５は、弁口４２を閉じる向きに弁体４３を内側から押圧する弾性手段であり、このコイルバネ４５は、バルブハウジング４１内の圧力によって弁体４３を閉じる向き押圧する押圧力Ｆ１とコイルバネ４５による押圧力Ｆ２との和（＝Ｆ１＋Ｆ２）が、大気圧が弁体４３を開く向きに押圧する押圧力Ｆ３と略等しくなるか、又は僅かに大きくなるように、初期加重及びバネ定数が設定されている。

そして、本実施形態では、サブタンク側ジョイントバルブ４０とサブタンク５とは、サブタンク５の上方側で連通し、サブタンク５と記録ヘッド３とは、サブタンク５の下方側に連通している。

また、サブタンク側ジョイントバルブ４０からサブタンク５に至るインク通路には、このインク通路内の圧力が所定圧力以上となることを防止する圧力制御弁４７（図９参照）が設けられており、インク通路内の圧力が所定圧力以上となると、圧力制御弁４７が開いて圧力が大気側に開放される。なお、ここで所定圧力とは、記録ヘッド３のインク噴射口（ノズル）に形成されたメニスカスが破壊されない程度の圧力をいう。

３．１．２．メインタンク側ジョイントバルブ
メインタンク側ジョイントバルブ３０は、インクをサブタンク５に補充供給する際に、サブタンク側ジョイントバルブ４０と接続されてサブタンク５とインクカートリッジ１０とを連通させるものである。なお、メインタンク側ジョイントバルブ３０は、図９に示すように、配管やチューブ等からなるインク供給管２２を介してインクカートリッジ１０に連通している。

そして、図１３に示すように、略円筒状のバルブハウジング３１のサブタンク側ジョイントバルブ４０側には、弁口３２が設けられており、この弁口３２は、バルブハウジング３１の内側に変位可能に配設された弁体３３により閉塞される。

コイルバネ３４は、弁口３２を閉じる向きの押圧力を弁体３３に作用させる弾性手段である。プッシュロッド３５は、弁体３３と一体的に変位するとともに、サブタンク側ジョイントバルブ４０側に突出してサブタンク側ジョイントバルブ４０の弁体４３に設けられたプッシュロッド４６を押圧してサブタンク側ジョイントバルブ４０の弁口４２を開口させるためのものである。因みに、本実施形態では、プッシュロッド３５は、弁体３３と一成形されている。

なお、ジョイントラバー３６は、サブタンク側ジョイントバルブ４０とメインタンク側ジョイントバルブ３０とが接続されたときに（図１６参照）、両ジョイントバルブ３０、４０を液密に接続するとともに、両ジョイントバルブ３０、４０が接続（衝突）する際の衝撃力及び接続瞬間速度を緩和させる弾性変形可能な弾性手段である。

３．２．メインタンク側ジョイントバルブ離接機構
メインタンク側ジョイントバルブ離接機構８０は、メインタンク側ジョイントバルブ３０を変位させることにより、メインタンク側ジョイントバルブ３０をサブタンク側ジョイントバルブ４０に対して離接させる機構である。

具体的には、図９に示すように、第２伝達歯車６３と一体的に回転するカム８１、このカム８１の外周面に形成されたカム面（プロフィール）８１Ａと摺動可能に接触してカム面８１Ａに応じて自身の長手方向に変位するプッシュロッド８２等から構成されている。

また、本実施形態では、５個のメインタンク側ジョイントバルブ３０は、バルブケーシング３７（図４参照）に収納されて一体的に変位（上下動）するように構成されているとともに、プッシュロッド８２の長手方向一端側（図９では、上端側）がバルブケーシング３７に連結されている。

このため、第２伝達歯車６３が回転してカム８１が回転すると、プッシュロッド８２がカム面８１Ａの形状に応じて上下に変位するので、５個のメインタンク側ジョイントバルブ３０がカム面８１Ａの形状に応じて一体的に上下に変位する。

４．プリンタエンジン部１の電気系の概略
図１６はプリンタエンジン部１の電気系の概略を示すブロック図であり、制御装置９０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭ等から構成された周知のマイクロコンピュータにて構成された制御手段であり、この制御装置９０は、ＬＦモータ６５、駆動切替ソレノイド６６、及び走査機構９（駆動プーリ９Ａ）を駆動するキャリッジモータ（ＣＲモータ）９１等の作動を制御する。

また、制御装置９０には、ＬＦモータ６５の回転量（回転角）を検出するＬＦモータエンコーダ９２の出力信号、ＣＲモータ９１の回転量（回転角）を検出するリニアエンコーダ９３の出力信号、及びインクカートリッジ１０がカートリッジケーシング２１に装着されているか否かを検出するリミットスイッチ等の装着検知センサ９４の出力信号が入力されている。

なお、本実施形態では、ＬＦモータ６５及びＣＲモータ９１としてステッピングモータが採用され、かつ、ＬＦモータ６５とＬＦモータエンコーダ９２とは一体化されている。
そして、制御装置９０は、これらの出力信号及びＲＯＭに予め記憶されているプログラムに従ってＬＦモータ６５やＣＲモータ９１及び記録ヘッド３に搭載されたピエゾ素子等を制御する。

５．本実施形態に係るプリンタエンジン部１の特徴的作動
５．１．初期化作動
初期化作動は、新しいインクカートリッジ１０をプリンタ本体（カートリッジケーシング２１）に装着した場合やピストンポンプ機構５０の起動・停止を繰り返し行った場合等において、キャリッジ７がメンテナンス領域に待機した状態で実行される作動モードである。

すなわち、新しいインクカートリッジ１０をカートリッジケーシング２１に装着した場合等には、ピストンポンプ機構５０が停止しているときに、実際にピストン５３が停止している位置が、設計段階で予め設定されている初期位置（原点位置）からずれてしまう可能性が高い。

そして、ピストン停止位置が初期位置からずれていると、実際のピストン変位量が、設計段階で予め設定されている変位量と相違してしまうので、サブタンク５に供給されるインク量が、設計段階で予め設定されているインク量と相違してしまうという問題が発生する。

特に、複数本のインクカートリッジ１０が設けられたカラーインクジェットプリンタでは、インクカートリッジの１０の本数に対応したピストンポンプ機構５０を設ける必要があるので、各ピストンの実際の停止位置が、設計段階で予め設定されている初期位置からずれて、互いに異なる停止位置となってしまうと、サブタンク５（色）毎に供給されるインク量が相違してしまうという問題が発生してしまう。

そこで、本実施形態では、実際のピストン停止位置が、設計段階で予め設定されている初期位置からずれてしまう可能性が高い場合には、制御装置９０は、ロッド当接部６１Ｃをピストンロッド５４の先端側に接触させた状態で、ピニオン６１を所定量だけ回転させて圧力室５２の体積が縮小する向きにピストンロッド５４を変位させる初期化作動を実施する。

このとき、複数枚のピニオン６１は、前述したように、全て機械的に同期して同一量だけ回転するので、初期化作動により各インクカートリッジ１０のピストン５３は、全て同一位置となる。

なお、実際のピストン停止位置が、設計段階で予め設定されている初期位置からずれてしまう可能性が高い場合とは、例えば、新しいインクカートリッジ１０をカートリッジケーシング２１に装着した場合、インクカートリッジ１０をカートリッジケーシング２１に再装着した場合、ピストンポンプ機構５０の起動・停止を繰り返し行った場合、及びサブタンク５にインクを補充供給する場合等がある。

また、本実施形態では、初期化作動時においては、ピストン５３は大気開放弁７０が開く位置まで変位させられるため、初期化作動時には大気側とインクタンク１１とが連通して、全てのインクタンク１１内の圧力が大気圧となる。

以下、図１７に示すフローチャートに従って初期作動の一例を説明する。因みに、この制御フローは、インクカートリッジ１０がカートリッジケーシング２１に再装着された場合における初期作動の制御フローを示している。

この制御フローは、インクジェットプリンタの電源が投入されると同時に起動されるもので、制御フローが起動されると、先ず、装着検知センサ９４の出力信号に基づいて、全てのインクカートリッジ１０がカートリッジケーシング２１に正常に装着されているか否かが判定される（Ｓ１０）。

なお、インクカートリッジ１０がカートリッジケーシング２１に正常に装着されているとは、インクカートリッジ１０とメインタンク側ジョイントバルブ３０との間でインクの授受を正常に行うことができる装着位置にインクカートリッジ１０が装着されていることを意味し、本実施形態では、インクカートリッジ１０がカートリッジケーシング２１に正常に装着されていると、装着検知センサ９４からＯＮ信号が出力される。

そして、全てのインクカートリッジ１０がカートリッジケーシング２１に正常に装着されていると判定された場合には（Ｓ１０：ＹＥＳ）、駆動力切替ソレノイド６６が作動してＬＦモータ６５の駆動力が第１伝達歯車６４側に伝達可能な状態となった後、ＬＦモータ６５を所定量だけ回転させる指令（以下、初期化作動指令という。）が制御装置９０からＬＦモータ６５に発せられ、前述した初期化作動が開始される（Ｓ２０）。なお、インクカートリッジ１０がカートリッジケーシング２１に正常に装着されていないと判定された場合には（Ｓ１０：ＮＯ）、初期化作動は開始されない。

初期化作動指令が制御装置９０からＬＦモータ６５に発せられると、ＬＦモータエンコーダ９２の出力に基づいて、実際にＬＦモータ６５が所定量だけ回転したか否かが判定され（Ｓ３０）、実際にＬＦモータ６５が所定量だけ回転したと判定された場合には（Ｓ３０：ＹＥＳ）、後述するインク供給作動が実施された後（Ｓ４０）、印刷指令が発せられるまでメンテナンス領域で待機状態となる（Ｓ５０）。

一方、実際にＬＦモータ６５が所定量だけ回転していないと判定された場合には（Ｓ３０：ＮＯ）、「初期化作動が正常作動していないため、インクカートリッジ１０を装着し直す必要がある」旨の警告がインクジェットプリンタの使用者に対して発せられた後（Ｓ６０）、装着検知センサ９４の出力信号に基づいて、インクカートリッジ１０が取り外されたか否かが判定される（Ｓ７０）。

なお、上記の警告は、インクカートリッジ１０が取り外されるまで発せられ、インクカートリッジ１０が取り外されると（Ｓ７０：ＹＥＳ）、制御フローは、再び、Ｓ１０に戻って、全てのインクカートリッジ１０がカートリッジケーシング２１に正常に装着されているか否かが判定される。

５．２．インク供給作動
本実施形態では、インク供給作動は、サブタンク５内のインク残量が所定量以下となった場合又は初期化作動の終了後において、キャリッジ７がメンテナンス領域に待機した状態で実施される。

なお、本実施形態では、記録ヘッド３から噴射されたインクの噴射回数（パージ処理用の噴射回数も含む。）が、前回サブタンク５にインクを補充供給した時から計数して所定回数に到達したときにサブタンク５内のインク残量が所定量以下となったものと推定している。

そして、制御装置９０は、サブタンク５内のインク残量が所定量以下となったと判定した場合又は初期化作動が終了したと判定すると、図１０に示すように、圧力室５２が縮小するようにＬＦモータ６５を回転させるともに、大気開放弁７０を開放してインクタンク１１内の圧力を大気圧とした状態で、メインタンク側ジョイントバルブ３０を上昇させる。

なお、両ジョイントバルブ３０、４０は、互いに離隔した状態においては図１３に示すように双方とも閉じた状態となっている。そして、この離隔した状態から両ジョイントバルブ３０、４０が近接していくと、図１４に示すように、両ジョイントバルブ３０、４０が開き始め、最終的には、図１５に示すように、両ジョイントバルブ３０、４０が液密に接続された状態で連通する。

このとき、制御装置９０は、メインタンク側ジョイントバルブ３０とサブタンク側ジョイントバルブ４０とが離接する瞬間の離接速さＶ１が、ピストン５３が変位する際の変位速さＶ２より小さくなり、かつ、メインタンク側ジョイントバルブ３０とサブタンク側ジョイントバルブ４０とが離隔している場合のサブタンク側ジョイントバルブ４０に対するメインタンク側ジョイントバルブ３０の相対変位速さＶ３が離接速Ｖ１さより大きくなるようにＬＦモータ６５の回転速度制御している。

なお、複数枚のピニオン６１は、前述したように、全て機械的に同期して同一量だけ回転し、かつ、複数個のメインタンク側ジョイントバルブ３０は一体的に上下動するので、各ピストン５３及び各メインタンク側ジョイントバルブ３０は、全て上記のように作動する。

そして、メインタンク側ジョイントバルブ３０とサブタンク側ジョイントバルブ４０との接続が完了すると、制御装置９０は、図１１に示すように、両ジョイントバルブ３０、４０を接続させたまま、圧力室５２の体積が拡大するようにピストン５３を変位させて、各サブタンク５内のインクのほぼ全量を各インクタンク１１（インクカートリッジ１０）に還流させる。

次に、制御装置９０は、図１２に示すように、両ジョイントバルブ３０、４０を接続させたまま、大気開放弁７０が開放されない程度まで圧力室５２の体積が縮小するようにピストン５３を変位させて、各インクタンク１１（インクカートリッジ１０）のインクを各サブタンク５に供給する。このとき、圧力制御弁４７により、インク供給圧力がメニスカスの破壊圧力以上となることが防止されるので、メニスカスが破壊されることなく、サブタンク５にインクが供給される。

そして、インク供給が終了すると、制御装置９０は、図１２に示すように、圧力室５２の体積が縮小させたままピストン５３を変位させることなく、メインタンク側ジョイントバルブ３０を下降させてメインタンク側ジョイントバルブ３０とサブタンク側ジョイントバルブ４０とを離間（離隔）させる。このとき、両ジョイントバルブ３０、４０は、両ジョイントバルブ３０、４０が接続する場合とは逆に、図１５→図１４→図１３の順に示すように作動する。

なお、画像形成時においては、サブタンク側ジョイントバルブ４０とメインタンク側ジョイントバルブ３０との接続状態が解除されて、サブタンク側ジョイントバルブ４０及びメインタンク側ジョイントバルブ３０が閉じているが、サブタンク５内のインクが消費されると、サブタンク５内の圧力が低下するので、この低下したサブタンク５内の圧力（負圧）により記録ヘッド３に形成されたメニスカスが維持される。

このとき、サブタンク５内のインクが多量に消費されてサブタンク５内の圧力が過度に低下すると、大気圧とサブタンク５内圧力との圧力差が過度に大きくなってメニスカスが破壊されてしまうおそれがあるが、本実施形態では、大気圧とサブタンク５内圧力との圧力差がコイルバネ４５の押圧力に相当する圧力差に維持されるように、サブタンク側ジョイントバルブ４０が機械的に自動開閉制御されるので、メニスカスが破壊されてしまうことはない。

６．本実施形態に係るインクジェットプリンタの特徴
本実施形態では、圧力室５２を縮小させてインクタンク１１内の圧力をサブタンク５内より高めることにより、インクカートリッジ１０からサブタンク５にインクを供給するので、仮に、メニスカスが破壊された状態であっても、サブタンク５内の圧力は大気圧より低くなることはない。

したがって、本実施形態では、インクをサブタンク５に供給する際に、記録ヘッド３のインク噴射口（ノズル）から空気が流入してしまうことはないので、十分な量のインクをサブタンク５に供給することができる。

また、本実施形態では、ピストンロッド５４の少なくとも一部が、ロッドカバー１３により覆われて保護された構造となっているので、使用者がインクカートリッジ１０を着脱操作する際に、誤ってピストンロッド５４に触れてしまうことを防止でき、ピストンロッド５４が損傷してしまう等の不具合の発生を防止することが可能となる。

また、ロッドカバー１３は、圧力室５２の体積が最も拡大したときよりも小さい状態（本実施形態では、圧力室５２の体積が最も縮小した状態）のときに、ピストンロッド５４の長手方向全域を覆うように構成されているので、使用者がインクカートリッジ１０を着脱操作する際に、誤ってピストンロッド５４に触れてしまうことを確実に防止することが可能となる。

また、本実施形態では、ピストンポンプ機構５０の停止時において実際にピストンが停止している位置が、設計段階で予め設定されている初期位置からずれてしまう可能性が高い場合には、初期化作動を実施するので、実際のピストン停止位置が、設計段階で予め設定されている初期位置（原点位置）からずれてしまうことを防止することができる。したがって、サブタンク５に供給されるインク量が変動してしまうといった不具合の発生を未然に防止することができる。

このため、本実施形態のごとく、複数本のインクカートリッジ１０が設けられたカラーインクジェットプリンタにおいては、サブタンク５（色）毎に供給されるインク量が相違してしまうことを防止することができる。

また、本実施形態では、インクカートリッジ１０からサブタンク５にインクを供給するときに初期化作動を実施するので、サブタンク５に供給されるインク量が変動してしまうことを確実に防止することができる。

また、本実施形態では、初期化作動を実施するときに大気連通口１５を開き、初期化作動の非作動時に大気連通口１５を閉じるので、ピストン５３の停止位置を初期位置に設定すると同時にインクタンク１１内の圧力を大気圧とすることができる。したがって、ピストンポンプ機構５０が作動したときに、インクタンク１１内の圧力が過度に上昇してしまう、又は過度に低下してしまうといった不具合の発生を防止することができる。

延いては、ピストンポンプ機構５０の作動量に比例したインク量をインクカートリッジ１０からサブタンク５に供給することができるので、必要以上のインクがサブタンク５に供給されてしまう、十分な量のインクをサブタンク５に供給できない、又はインクカートリッジ１０側とサブタンク５側とを接続する際に接続部からインクが吹き出すように漏れてしまうといった不具合が発生することを防止できる。

また、本実施形態では、ＬＦモータ６５が所定量だけ回転しなかったときに初期化作動が正常に実施されなかったものと見なして、その旨の警告が使用者に対してされるので、ピストン位置の初期化がされることなく、印刷が実行されることを未然に防止できる。

ところで、通常、記録ヘッド３に設けられたインクの噴射口には、開閉弁は設けられておらず、噴射口に存在するインクの表面張力により形成されたドーム状のメニスカスにより、待機時に噴射口からインクが漏れ出ることを防止している。

このため、メインタンク側ジョイントバルブ３０とサブタンク側ジョイントバルブ４０とが離接する瞬間の離接速さＶ１が大きいと、離接時の急激な圧力変動や記録ヘッド３に作用する衝撃力（加振力）によってメニスカスが破壊されてしまうおそれがある。

しかし、本実施形態では、ピストン５３を変位させる駆動用モータ（ＬＦモータ６５）と両ジョイントバルブ３０、４０を離接させる駆動用モータとが共用されているため、離接速さＶ１を小さくすると、これに連動してピストン５３の変位速さＶ２も小さくなり、インク供給に要する時間が長くなってしまうという問題が発生する。

これに対して、本実施形態では、メインタンク側ジョイントバルブ３０とサブタンク側ジョイントバルブ４０とが離接する瞬間の離接速さＶ１が、ピストン５３が変位する際の変位速さＶ２より小さくなるように設定されているので、離接時の急激な圧力変動や記録ヘッド３に作用する衝撃力（加振力）によってメニスカスが破壊されてしまうことを抑制しつつ、インク供給に要する時間が長くなってしまうことを防止することができる。

また、本実施形態では、メインタンク側ジョイントバルブ３０とサブタンク側ジョイントバルブ４０とが離隔している場合のサブタンク側ジョイントバルブ４０に対するメインタンク側ジョイントバルブ３０の相対変位速さＶ３は、離接速さＶ１より大きいので、離接時の急激な圧力変動や記録ヘッド３に作用する衝撃力（加振力）によってメニスカスが破壊されてしまうことを抑制しつつ、両ジョイントバルブ３０、４０の離接作動時間を短縮することができる。

７．発明特定事項と実施形態との対応関係
本実施形態では、ピストンポンプ機構５０が特許請求の範囲に記載された動力伝達手段に相当する。

（第２実施形態）
上述の実施形態では、一対のロッドカバー１３は、ピストンロッド５４の長手方向と平行な方向から見て略Ｌ字状だったが、本実施形態は、図１８に示すように、第１実施形態と異なる形状としたものである。

すなわち、本発明の実施形態に係るロッドカバー１３は、ロッドカバー１３の少なくとも一部を覆っていれば十分である。
そこで、図１８（ａ）に示す例は、一対のロッドカバー１３をピストンロッド５４の長手方向と平行な方向から見て略Ｉ字状とした例であり、図１８（ｂ）に示す例は、ラックカバー部１３Ｂを廃止して一対のロッドカバー１３をＩ字状とした上で、側面カバー部１３Ａの長さを第１実施形態より短くしたものである。

また、図１８（ｃ）に示す例は、一対の側面カバー部１３Ａの長さを図１８（ｂ）と同じとし、かつ、ラックカバー部１３Ｂを廃止した上で、ピストンロッド５４の長手方向と平行な方向から見た形状を略略三角形としたものであり、図１８（ｄ）に示す例は、一対の側面カバー部１３Ａの長さを図１８（ｂ）と同じとし、かつ、ラックカバー部１３Ｂを廃止した上で、ピストンロッド５４の長手方向と平行な方向から見た形状を略円弧状としたものである。

（その他の実施形態）
また、上述の実施形態に係るインクカートリッジ１０では、圧力室５２の体積が最も縮小したときに、ピストンロッド５４全体がロッドカバー１３にて覆われるように構成されていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、圧力室５２の体積が最も縮小したときよりも大きく、かつ、圧力室５２の体積が最も拡大したときよりも小さい状態のときに、ピストンロッド５４の長手方向全域を覆うように構成されていてもよい。

また、上述の実施形態では、初期化作業を実施したが、本発明はこれに限定されるものではなく、初期化作業を廃止してもよい。
また、上述の実施形態では、初期化作業を実施するときにインクタンク１１内と大気側とを連通させたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、メインタンク側ジョイントバルブ３０とサブタンク側ジョイントバルブ４０とを接続する際に、両ジョイントバルブ３０、４０が開いた状態であって、両ジョイントバルブ３０、４０が液密に接続する前の状態を所定時間だけ保持することにより、インクタンク１１内と大気側とを連通させてもよい。

また、上述の実施形態では、サブタンク５にインクを供給するときに、その前工程として必ず初期化作業を実施したが、本発明はこれに限定されるものではない。
また、上述の実施形態では、初期化作業時において、ＬＦモータ６５が所定量だけ回転しなかったときに、初期化作業が正常に実施できなかったものとして使用者にその旨を警告したが、本発明はこれに限定されるものではない。

また、上述の実施形態では、メインタンク側ジョイントバルブ３０とサブタンク側ジョイントバルブ４０とが離接する瞬間の離接早さＶ１がピストン５３の変位早さＶ２より小さくなるようにしたが、本発明はこれに限定されるものではない。

また、上述の実施形態では、メインタンク側ジョイントバルブ３０とサブタンク側ジョイントバルブ４０とが離隔しているときのサブタンク側ジョイントバルブ４０に対するメインタンク側ジョイントバルブ３０の相対変位早さＶ３が離接早さＶ１より大きくなるようにしたが、本発明はこれに限定されるものではない。

また、上述の実施形態では、離接早さＶ１、ピストン５３の変位早さＶ２、及び相対変位早さＶ３をＬＦモータ６５の回転速度を制御することによって制御したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばＬＦモータ６５の回転速度を一定とするとともに、上記の速さ関係（Ｖ１＜Ｖ２、Ｖ１＜Ｖ３）が実現可能なカム面８１Ａ（プロフィール）としてもよい。

また、上述の実施形態では、メインタンク側ジョイントバルブ３０がサブタンク側ジョイントバルブ４０に対して上下動する構成であったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばサブタンク側ジョイントバルブ４０がメインタンク側ジョイントバルブ３０に対して変位する構成、又はメインタンク側ジョイントバルブ３０がサブタンク側ジョイントバルブ４０に対して水平方向に変位する構成であってもよい。

また、上述の実施形態では、ピニオン６１が第１領域６１Ａと第２領域６１Ｂとを有する半円状のものであったが、本発明はこれに限定されるものではない。
また、上述の実施形態では、ロッド当接部６１Ｃにてピストンロッド５４の先端を押し込むようにして初期化作業を実施したが、本発明はこれに限定されるものではない。

また、本発明は、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されるものではない。

本発明の実施形態に係るインクジェットプリンタの要部（プリンタエンジン部１）を示す模式図である。 本発明の実施形態に係るインクジェットプリンタのメインタンクユニット２０からインクカートリッジ１０を取り外した状態を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るメインタンクユニット２０の側面図である。 本発明の実施形態に係るメインタンクユニット２０の斜視図である。 （ａ）は本発明の実施形態に係るインクカートリッジ１０の斜視図であり、（ｂ）は図５（ａ）のＡ矢視図である。 本発明の実施形態に係るインクカートリッジ１０側面（一部断面）図である。 本発明の実施形態に係るメインタンクユニット２０の側断面図である。 本発明の実施形態に係るピストンポンプ機構５０の構造を示す図である。 本発明の実施形態に係るインク供給時等におけるメインタンクユニット２０の作動を示す説明図である。 本発明の実施形態に係るインク供給時等におけるメインタンクユニット２０の作動を示す説明図である。 本発明の実施形態に係るインク供給時等におけるメインタンクユニット２０の作動を示す説明図である。 本発明の実施形態に係るインク供給時等におけるメインタンクユニット２０の作動を示す説明図である。 本発明の実施形態に係るインクの補充供給作動時におけるジョイントバルブの作動を示す作動説明図である。 本発明の実施形態に係るインクの補充供給作動時におけるジョイントバルブの作動を示す作動説明図である。 本発明の実施形態に係るインクの補充供給作動時におけるジョイントバルブの作動を示す作動説明図である。 本発明の実施形態に係るプリンタエンジン部１の電気系の概略を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係るインクカートリッジ１０がカートリッジケーシング２１に再装着された場合における初期作動の制御フローを示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態の特徴を示す図である。

符号の説明

１…プリンタエンジン部、３…記録ヘッド、５…サブタンク、７…キャリッジ、
９…走査機構、９Ａ…駆動プーリ、９Ｂ…従動プーリ、９Ｃ…無端ベルト、
１０…インクカートリッジ、１１…インクタンク、１２…ケーシング、
１２Ａ…第１ケーシング、１２Ｂ…第２ケーシング、１３…ロッドカバー、
１３Ａ…側面カバー部、１３Ｂ…ラックカバー部、１３Ｃ…隙間、１４…通路、
１５…大気連通口、１６…インク供給口、１６Ａ…戻り通路、
２０…メインタンクユニット、２１…カートリッジケーシング、
３０…メインタンク側ジョイントバルブ、３１…バルブハウジング、３２…弁口、
３３…弁体、３４…コイルバネ、３５…プッシュロッド、３６…ジョイントラバー、
３７…バルブケーシング、４０…サブタンク側ジョイントバルブ、
４１…バルブハウジング、４２…弁口、４３…弁体、４３Ａ…Ｏリング、
４５…コイルバネ、４６…プッシュロッド、４７…圧力制御弁、
５０…ピストンポンプ機構、５１…シリンダ、５２…圧力室、５３…ピストン、
５４…ピストンロッド、５４Ａ…ラック、６０…ポンプ駆動機構、６１…ピニオン、
６１Ａ…第１領域、６１Ｂ…第２領域、６１Ｃ…ロッド当接部、６１Ｄ…回転軸、
６２…ピニオンロッド、６３…第１伝達歯車、６５…ＬＦモータ、
６６…駆動力切替ソレノイド、７０…大気開放弁、７１…弁体、７２…バネ、
７３…プッシュロッド部、８０…メインタンク側ジョイントバルブ離接機構、
８１…カム、８１Ａ…カム面、８２…プッシュロッド、９０…制御装置、
９１…ＣＲモータ、９２…ＬＦモータエンコーダ、９３…リニアエンコーダ、
９４…装着検知センサ。

Claims (3)

1. 記録ヘッドに供給するインクを貯留するサブタンクにインクカートリッジからインクを供給するときに、前記インクカートリッジ側と前記サブタンク側とを接続するステーション供給方式のインクジェットプリンタに着脱可能に装着される前記インクカートリッジであって、
   インクが貯留されたインクタンクと、
   前記インクタンクと連通するシリンダ、前記シリンダ内でその長手方向に摺動可能に配置されて前記シリンダと共に圧力室を形成するピストン、及びプリンタ本体から駆動力を受けて前記ピストンを変位させる力を前記ピストンに作用させるピストンロッドを有するピストンポンプ機構と、
   前記ピストンロッドに形成され、前記インクジェットプリンタに設けられたピニオンと噛み合うラックと、
   前記ピストンロッドを挟んで両側に設けられているとともに、各々が、前記ピストンロッドの側面側を覆う側面カバー部、及び前記ラック側を覆うラックカバー部を有して構成されたロッドカバーとを備え、
   さらに、前記一対のラックカバー部間に前記インクジェットプリンタに設けられたピニオンを挿入可能な隙間が設けられていることを特徴とするインクカートリッジ。
2. 前記ロッドカバーは、前記圧力室の体積が最も拡大したときよりも小さい状態のときに、前記ピストンロッドの長手方向全域を覆うように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のインクカートリッジ。
3. 記録ヘッドに供給するインクを貯留するサブタンクに請求項１又は２に記載のインクカートリッジからインクを供給するときに、前記インクカートリッジ側と前記サブタンク側とを接続するステーション供給方式のインクジェットプリンタであって、
   前記インクカートリッジが装着状態にあるときに、前記ピストンロッドに接触して前記ピストンを変位させる力を前記ピストンロッドに伝達する動力伝達手段を備えることを特徴とするインクジェットプリンタ。

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