JP4857082B2

JP4857082B2 - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JP4857082B2
Application number: JP2006302734A
Authority: JP
Inventors: 和彦佐藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2006-11-08
Filing date: 2006-11-08
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2026-11-08
Also published as: JP2008119835A

Description

本発明はインクジェット記録装置に関する。

インクジェット方式は、電気熱変換素子や電気機械変換素子を利用してノズルから液滴を吐出することで画像を形成する方式である。キャリッジ内に設けられた記録ヘッドに安定してインクを供給するためには、ヘッド近傍にサブタンクを設けることが有効である。インクの供給にはインクタンクからインクチューブを介してサブタンクへと接続され、記録ヘッドへと流れる構成が一般的である。インクタンク内のインクはすべて使用されることが好ましいが、すべてを使い切るためにはインク残量を正確に判断する検知手段が必要となる。

これに対して、従来のインク残量検知手段では、サブタンク内のインク残量をインク液面を介して電気的な通電により判断させている（特許文献１参照）。
特開平４−２４４８５４号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された技術は、サブタンク内のインク残量を検知できるものの、サブタンク内で発生するインクの泡による誤検知やキャリッジ動作中には、液面が振動することで正確に検知判断することができない。

本発明は上記の観点に基づいてなされたものであり、インクの泡による誤検知は無く、また、キャリッジ動作中においても的確にインク残量を正確に把握す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を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のインクジェット記録装置は、インクを収容するインクカートリッジと、インクを吐出して記録を行う記録ヘッドと、インクカートリッジから供給されるインクを収容し記録ヘッドへインクを供給するサブタンクと、を備え、該サブタンクは、第１の腕部と該第１の腕部と交差する第２の腕部を有する回動可能な供給バルブと、前記第２の腕部に当接可能な押圧部材と、該押圧部材を付勢するバネと、を有し、前記サブタンク内が負圧になると前記バネの付勢力に抗して前記押圧部材が移動することにより、前記供給バルブが前記インクカートリッジから前記サブタンクへのインク流路を閉じる第１の位置から前記インク流路を開く第２の位置に移動するインクジェット記録装置において、前記サブタンクは、前記供給バルブが前記第１の位置にある場合には該供給バルブと当接し、前記供給バルブが前記第２の位置にある場合には該供給バルブと離間している接触部材をさらに有し、前記供給バルブと前記接触部材とが通電されない状態が所定時間以上続くと前記インクカートリッジ内にインクが無いと判断することを特徴とする。

本発明によれば、インクの流動により発生するサブタンク内の負圧を利用して、通電方式のインク残量検知手段の通電状態でインクの有無を判断手段が判断する。このような方式とすることで、サブタンク内で発生するインクの泡による誤検知や、キャリッジ動作中における液面振動の影響を受けることなく、インクカートリッジ内のインクの有無を判断することができる。また、一定の時間以上、通電解除状態が維持された場合、インク無しと判断することで、インクカートリッジ内のインク残量をほとんどゼロにすることが可能となる。その結果、ヘッドの形状バラツキによる吐出量の変動や環境差による吐出量の変動があった場合においても、安定してインクを使い切ることが可能となる。

（実施形態）
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

図１は本発明の一実施形態に係わるインクジェット記録装置を示す上面図である。

本実施形態のインクジェット記録装置は、比較的大判の記録用紙（記録媒体）に記録を行うものであり、装置本体２は紙搬送系ユニットを含む。

キャリッジ１は、６個の記録ヘッド５を搭載して移動し、これにより、記録ヘッド５の記録用紙に対する往復走査が可能となる。すなわち、キャリジ１は、ガイド軸３３によりこれに沿って移動可能に案内支持されており、また、ベルト３４を介して伝達される駆動力によって往復移動できるものである。なお、使用インクとしては、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの他に、さらに粒状間の低減を目的とした淡シアン、淡マゼンタを加えた計６色が採用されている。

回復機構３０Ａ、３０Ｂは、キャップを備えて各記録ヘッド５の不図示のポンプを駆動源として吸引動作を行い、また、記録ヘッドの不使用時に記録ヘッドを保護する。記録ヘッドは電気熱変換素子や電気機械変換素子を利用してノズルからインクを吐出することで画像を形成する。予備吐出インク受領箱３１は各記録ヘッド５の予備吐出動作によって吐出されるインクを受容する。ワイピング機構３２は、各記録ヘッド５の吐出口面のワイピング動作を行う。

以上の装置構成において、キャリッジ１は、ホスト装置から記録データを受け取ると、図示しない紙搬送ユニットによって送られる記録用紙に記録すべく、ガイド軸３３に沿った方向（主走査方向）に移動するように制御される。これにより、各記録ヘッド５の走査が行なわれ記録用紙に１バンド分の画像などが記録される。そして、記録用紙はキャリッジ１と直交する方向（副走査方向）に１バンド分、紙搬送ユニットによって搬送される。キャリッジ１の移動経路に沿ってキャリッジ１の移動位置を検出するためのエンコーダフィルム３５が配設されており、キャリッジ１に搭載されたエンコーダセンサがこれを検出する信号に基づいてキャリッジ１の位置を知ることができる。また、このエンコーダの位置検出に基づいてキャリッジ１のホームポジションへの移動が制御される。

それぞれの記録ヘッド５には、上記の副走査方向に１２００ｄｐｉ（ドット／インチ）の密度で、１２８０個の吐出口が配列されている。各吐出口に連通したインク液路内には、ピエゾ素子を変形させることにより、その圧力によってインクを吐出させるための電気機械変換体が設けられている。

図２は、本実施形態における制御系回路の構成を示すブロック図である。

主制御部３００は演算、制御、判別、設定などの処理動作を実行するＣＰＵ３０１と、主制御部３００はこのＣＰＵ３０１によって実行すべき制御プログラム等を格納するＲＯＭ３０２を有する。さらに主制御部３００は、記録データのバッファやＣＰＵ３０１による処理のワークエリア等として用いられるＲＡＭ３０３、及び入出力ポート３０４などを備える。

入出力ポート３０４には、前述の搬送モータ（ＬＦモータ）３１２、キャリッジモータ（ＣＲモータ）３１３、及び記録ヘッド５などの各駆動回路３０５，３０６，３０７，３０９が接続されている。さらに入出力ポート３０４には、サブタンク内に貯留されたインクの残量を検知する残量検知センサ（残量検知手段）３１４やキャリッジ１のホームポジションを検出するホームポジションセンサ３１０などのセンサ類が接続されている。また、主制御部３００はインターフェース回路３１１を介して不図示のホストコンピュータに接続されている。残量検知センサ（残量検知手段）３１４は、後述する供給バルブ６３、供給バルブフタ６７、インク残量検知接触部材７２、負圧バネ６０および定電流電源７３を有する。

図３は、本発明の実施形態であるインク供給経路の全体図である。

インクカートリッジ５５内にはインク袋５４が内在しており、樹脂フィルム５３によってパッキングされている。インク袋５４内のインクは、ジョイント５２によって接続されているインクチューブ５１を通りキャリッジ１内のサブタンク５０へと供給される。記録ヘッド５から画像形成のための吐出が行われることによって発生する負圧によってサブタンク５０内にインクが流入する構成になっている。

図４は、本発明の実施形態であるサブタンクの断面図である。

サブタンク５０は、フィルタ６４を収納するフィルタ収納室８０と、供給バルブ６３、バルブバネ６２および負圧バネ６０を収納するバルブ収納室８１と、記録ヘッド５へとインクを供給するインク供給路８２とを有する。

バルブ収納室８１とフィルタ収納室８０とは供給バルブ窓６６で連通しており、バルブ収納室８１とインク供給路８２とは連通路８２ａで連通している。供給バルブ窓６６を構成する壁面５０ａの、後述する供給バルブフタ６７と当接する部分にはインク残量検知接触部材７２が設けられている。

供給バルブ６３は、第１腕部６２ｂと第２腕部６２ｃとで概ね構成されたＬ字形状の部材である。第１腕部６２ｂの先端部分には、供給バルブ窓６６を開閉するための供給バルブフタ６７が設けられている。第１腕部６２ｂの先端部分であって、供給バルブフタ６７が設けられている側とは反対側はバルブバネ６２により供給バルブ窓６６側へと付勢されている。第１腕部６２ｂの根元部分近傍、すわなち、第２腕部６２ｃに近い側には支点６２ａが形成されている。供給バルブ６３は、壁面５０ａに当接した支点６２ａを中心に回動可能に設けられている（図中矢印７１ａ、７１ｂ参照）。

第１腕部６２ｂの根元から概ね直角に延びる第２腕部６２ｃの先端部６２ｃ１は押圧部材６２ｄに当接している。また、押圧部材６２ｄは負圧バネ６０により第１腕部６２ｂと第２腕部６２ｃの先端部６２ｃ１との当接を解除する方向（矢印７０で示す左方向）に付勢されている。先端部６２ｃ１は、押圧部材６２ｄが負圧バネ６０を縮める方向（矢印７０で示す右方向）に移動することで、図中下方（矢印７１ａで示す下方向）に押し下げられるように面取り６２Ｃ２が形成されている。

次に、本実施形態のサブタンク５０におけるインクの供給方法、供給バルブ６３の動作、およびインク残量の検知方法について説明する。

インクカートリッジ５５から供給されたインクは、矢印６８の方向からサブタンク５０内へと供給される。シールゴム６５は、インクチューブ５１とサブタンク５０間で外気が混入することを防止する役割を持つ。サブタンク５０内に流入したインクは、フィルタ６４を介して供給バルブ窓６６を通過し、矢印６９の方向へ供給され、記録ヘッド５へと運ばれる。シールゴム６１は、記録ヘッド５とサブタンク５間で外気が混入することを防止する役割を持つ。

記録ヘッド５からインクが吐出することでサブタンク５内のインクは、矢印６９の方向へ移動する。このインクの移動によって発生した負圧により負圧バネ６０は縮む方向へ力が働く（矢印７０で示す右方向）。これにより、第２腕部６２ｃは図中下方（矢印７１ａで示す下方向）に押し下げられる。そうすると、供給バルブ６３は支点６２を中心に図中反時計方向に回動するため、第１腕部６２ｂはバルブバネ６２を押し縮めながら供給バルブ窓６６から離れる方向（矢印７１ｂで示す左方向）に移動する。つまり、供給バルブ６３は供給バルブフタ６７が開く方向へと動く。供給バルブフタ６７が開くことで矢印６８の方向からインクがサブタンク５内に流入し、負圧によって縮められていた負圧バネ６０は、延びて再び元の状態へ戻る。負圧バネ６０が延びることで押圧部材６２ｄは矢印７０で示す左方向へと移動し、これに伴い、第２腕部６２ｃは矢印７１ａで示す上方向へと移動する。そうすると、供給バルブ６３は支点６２を中心に図中時計方向に回動するため、第１腕部６２ｂはバルブバネ６２に付勢されながら供給バルブ窓６６に当接する方向（矢印７１ｂで示す左方向）に移動する。つまり、供給バルブ６３は供給バルブフタ６７が閉じる方向へと動く。供給バルブフタ６７がインク残量検知接触部材７２に当接することで供給バルブ窓６６が閉じる。

定電流電源７３はインク供給バルブフタ６７とインク残量検知接触部材７２とに電気的に接続されている。インク供給バルブフタ６７とインク残量検知接触部材７２とが当接している状態、すわなち、供給バルブ６３が閉じている状態では通電状態となる。インク供給バルブフタ６７とインク残量検知接触部材７２とが当接していない状態、すわなち、供給バルブ６３が開いている状態では通電が解除される。

画像形成時には、記録ヘッド５から吐出が行われるタイミングにあわせて、供給バルブフタ６７は開閉を繰り返す。また、回復動作時も同様に、供給バルブフタ６７は開閉を繰り返す。すわなち、インクの吐出や回復動作によりインク供給バルブフタ６７は不連続に開閉を繰り返し、通電、通電解除が繰り返し行われている状態が検出された場合は、インクカートリッジ５５内のインク袋５４中にインクが存在していると、ＣＰＵ３０１は判断する。

一方、インクカートリッジ５５内のインク袋５４中のインクが空になるとサブタンク５０内へのインク供給が停止し、インク供給バルブフタ６７は、開いた状態が維持される。インクを吐出させるための吐出パルス信号が出力された、あるいは、回復動作を実行するための吐出パルス信号が出力された状態において、インク供給バルブフタ６７が開き、通電解除状態が一定時間以上維持された場合、インク無しとＣＰＵ３０１は判断する。

以上本実施形態は、インクの流動により発生するサブタンク内の負圧を利用して供給バルブを開閉させ、通電方式のインク残量検知手段の通電状態でインクの有無をＣＰＵが判断する。このような方式とすることで、サブタンク内で発生するインクの泡による誤検知や、キャリッジ動作中における液面振動の影響を受けることなく、インクの有無を判断することができる。また、一定の時間以上、通電解除状態が維持された場合、インク無しと判断することで、インクカートリッジ内のインク残量をほとんどゼロにすることが可能となる。その結果、ヘッドの形状バラツキによる吐出量の変動や環境差による吐出量の変動があった場合においても、安定してインクを使い切ることが可能となる。

複数のインク吐出口を備える記録ヘッドを有するインクジェット記録装置であれば、同一又は異なる色彩のインクを用いて記録するカラー記録装置でも同様に本発明を適用することができ、同様の効果を達成し得るものである。さらに、同一色彩で異なる濃度で記録する階調記録装置、さらには、これらを組み合わせた記録装置の場合にも、同様に本発明を適用することができ、同様の効果を達成し得るものである。

さらに、本発明は、記録手段とインクタンクを一体化した交換可能なインクジェットカートリッジを用いる構成にも同様に適用することができ、同様の効果が得られるものである。

また、本発明は、特にインクジェット記録方式の中でも、機械エネルギーを利用してインクを吐出する方式の記録手段を使用するインクジェット記録装置において優れた効果をもたらすものである。もっとも、熱エネルギーを利用してインクを吐出する方式の記録手段を使用するインクジェット記録装置においても同様の効果をもたらすものである。
（実施例）
以下に実施例をあげて、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明の様態はこれに限定されるものではない。

比較例１は、記録ヘッドから吐出されるインク量をカウントする方式において、連続印刷を行い、インクジェット記録装置内でインク無しのフラグが立ったときのインクカートリッジ内のインク残量を測定した結果を表１に示す。すわなち、比較例１は本発明の通電方式による残量検知手段を設けたものではない。

記録ヘッドとしては、インクの吐出量が平均値である吐出量中ヘッドに対して、１０％多い吐出量大ヘッドと、１０％少ない吐出量小ヘッドとを用いた。これら各ヘッドを温度３０度、湿度８０％環境下、温度２０度、湿度５０％環境下、温度１５度、湿度１０％環境下でインクタンクが新品の状態から、インク無しのフラグが立つまで連続印刷を行ったときのインク残量をそれぞれ計測した。

記録ヘッドの吐出量バラツキや環境による吐出量変動によって、インクカートリッジ内のインク残量にはバラツキが生じ、６ｍｌから４９ｍｌ範囲で使い切れないインクが発生する。

一方、実施例１は、本発明の通電方式による残量検知手段を設け、連続印刷を行い、インクジェット記録装置内でインク無しのフラグが立ったときのインクカートリッジ内のインク残量を測定した。なお、インク吐出用の駆動信号、あるいは回復動作用の駆動信号がＯＮ状態で、インク供給バルブフタ６７が開き、定電流電源７３から供給されている通電が解除され、その状態が２秒以上継続した場合にＣＰＵ３０１はインク無しと判断した。

記録ヘッドとしては、インクの吐出量が平均値である吐出量中ヘッドに対して、１０％多い吐出量大ヘッドと、１０％少ない吐出量小ヘッドとを用いた。これら各ヘッドを、温度３０度、湿度８０％環境下、温度２０度、湿度５０％環境下、温度１５度、湿度１０％環境下でインクタンクが新品の状態から、インク無しのフラグが立つまで連続印刷を行ったときのインク残量をそれぞれ計測した。

記録ヘッドの吐出量バラツキや環境による吐出量変動があるものの、インクカートリッジ内のインク残量にはバラツキがほとんどなく、安定して３ｍｌ以下の残量までインクを使い切ることが可能となっている。

本発明の実施形態に係わるインクジェット記録装置を示す上面図である。本発明の実施形態に係わる制御系回路の構成を示すブロック図である。本発明の実施形態に係わるインク供給経路の全体図である。本発明の実施形態に係わるサブタンクの断面図である。

符号の説明

１キャリッジ
５記録ヘッド
５０サブタンク
３０１ＣＰＵ
３１４インク残量検知センサ

Claims

インクを収容するインクカートリッジと、インクを吐出して記録を行う記録ヘッドと、前記インクカートリッジから供給されるインクを収容し前記記録ヘッドへインクを供給するサブタンクと、を備え、該サブタンクは、第１の腕部と該第１の腕部と交差する第２の腕部を有する回動可能な供給バルブと、前記第２の腕部に当接可能な押圧部材と、該押圧部材を付勢するバネと、を有し、前記サブタンク内が負圧になると前記バネの付勢力に抗して前記押圧部材が移動することにより、前記供給バルブが前記インクカートリッジから前記サブタンクへのインク流路を閉じる第１の位置から前記インク流路を開く第２の位置に移動するインクジェット記録装置において、
前記サブタンクは、前記供給バルブが前記第１の位置にある場合には該供給バルブと当接し前記供給バルブが前記第２の位置にある場合には該供給バルブと離間している接触部材をさらに有し、前記供給バルブと前記接触部材とが通電されない状態が所定時間以上続くと前記インクカートリッジ内にインクが無いと判断することを特徴とするインクジェット記録装置。
前記記録ヘッドと前記サブタンクを搭載して移動するキャリッジを備え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。