JP4940689B2 - 液体補給装置及び液滴吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体タンクから液体貯留部を介して液滴吐出ヘッドへ液体を補給する液体補給装置及び、この液体補給装置を備えた液滴吐出装置に関する。

ノズルから記録媒体へインク滴を吐出するインクジェット記録装置において、高速印字を行うと、１ページごとの印字速度が速くなって使用する単位時間当たりのインク量が多くなる。また、大量印刷を行う場合には、印字中にインク切れを起こすことなく、連続印字を可能とする必要がある。

そこで、メインタンクに貯留されたインクを、液体貯留部（以下、「リザーバタンク」とする）に補給して一旦貯留してから、このインクを印字ヘッドへ補給する方式が採用されている（特許文献１参照）。特許文献１では、リザーバタンク内に負圧を発生させて、メインタンクからリザーバタンクへインクを補給するようになっている。このため、インク補給時には、印字ヘッドとリザーバタンクの間の補給路の弁を閉じる必要があり、印字ヘッドからインクを吐出しながら（印字しながら）インク補給を行うことができない。

そこで、印字ヘッドにインクを補給する第１リザーバタンクと、第１リザーバタンクにインクを補給する第２リザーバタンクを配置して、印字中でもメインタンクから第２リザーバタンクに、インクが補給できるようにしたものがある（特許文献２参照）。

しかし、特許文献２では、印字ヘッドのインクを循環させる際には、第２リザーバタンク内を負圧にして、第１リザーバタンクのインクを印字ヘッドへ、印字ヘッドのインクを第２リザーバタンクへ送り込む構成となっている。このとき、第１リザーバタンクと第２リザーバタンクを連通させる補給路は閉じられているので、第２リザーバタンクの空き量のインクしか、第２リザーバタンク内に送り込むことができず、本当の意味で印字ヘッドと第２リザーバタンクの間でインクが循環しているわけではない。このため、連続して循環できるインク量には制限がある。そして、空き量を超えたインクが第２リザーバタンクに流れ込むと、廃メインタンクへ流れ込んで廃インクとなり、インクの無駄が発生する。インクの無駄を発生させないためには、第２リザーバタンクの容量を確保する必要があり、第２リザーバタンクが必要以上に大型となってしまう。

また、気密型のメインタンクとリザーバタンクを用い、リザーバタンク内を加圧することで、リザーバタンクから溢れるインクをメインタンクへ回収させるものがある（特許文献３参照）。加圧方式によってインクをメインタンクへ循環させる場合、インク補給路内のつまり等によってインク補給路を破損させてしまい、インク溢れなどを引き起こしてしまう恐れがある。
特許第３６８４０２２号 特開平１１−３４８３００号公報 特許第３６３０８８６号

本発明は上記問題を考慮し、印字中でもメインタンクからリザーバタンクへインク補給を行うことができ、且つ、連続して循環できるインク量に制限が無いインク補給装置を提供することを課題とする。

請求項１に記載の本発明は、液体補給装置において、大気開放された大気開放口を備えた第１液体貯留部と、前記第１液体貯留部へ補給された液体を、液滴を吐出する液滴吐出ヘッドへ補給する第１補給路と、前記液滴吐出ヘッドと前記第１液体貯留部とを連通し、前記液滴吐出ヘッドの前記液体を前記第１液体貯留部に流入させる循環路と、開閉弁で開閉される大気連通口を備えた第２液体貯留部と、前記第１液体貯留部と前記第２液体貯留部とを連通し、前記液体を前記第２液体貯留部から前記第１液体貯留部への一方向のみ補給可能な第２補給路と、前記液体を貯留する液体タンクと、前記液体タンクと前記第２液体貯留部とを連通し、前記液体を前記液体タンクから前記第２液体貯留部への一方向のみ補給可能な第３補給路と、前記第２液体貯留部内を負圧とする負圧発生手段と、前記第１補給路と前記循環路とを介して、かつ第２補給路と第３補給路とを介さず、第１液体貯留部と前記液滴吐出ヘッドとの間で前記液体を循環させる循環手段と、を有して構成されていることを特徴としている。

請求項１に記載の発明では、第２液体貯留部には、開閉弁で開閉される大気連通口が設けられており、開閉弁で大気連通口を閉塞して、負圧発生手段で第２液体貯留部内を負圧にすると、一方向のみ補給可能な第３補給路を通じて、液体タンクから第２液体貯留部へ液体が補給される。第２液体貯留部へ補給された液体は、一方向のみ補給可能な第２補給路を通じて、第１液体貯留部へ補給される。

一方、第１液体貯留部には大気開放口が設けられており、第１液体貯留部内の液体は、第１補給路から液滴吐出ヘッドへ補給される。

また、液滴吐出ヘッドと第１液体貯留部との間に設けられた循環路によって、液滴吐出ヘッドと第１液体貯留部の間で液体が循環される。これにより、液滴吐出ヘッド内の液体が第１液体貯留部へ循環されて、液体中に含まれる気泡が大気開放口から大気へ放出される。

このような構成により、液体タンクから第２液体貯留部へ液体を補給する際に、第２液体貯留部の内部に負圧を発生させても、第２補給路は第２液体貯留部から第１液体貯留部への一方向のみ補給可能とされているため、第１液体貯留部から第２液体貯留部へ液体が流入することがない。これにより、液体タンクから第２液体貯留部へ液体を補給しながら、第１液体貯留部から液滴吐出ヘッドへ液体を補給する、所謂印字動作を行うことができる。また、液体タンクの交換時においても、印字動作及び循環動作が可能となる。

さらに、負圧発生手段で第２液体貯留部の内部を負圧にして、液体タンクから第２液体貯留部へ液体を補給する構成とすることで、第３補給路が詰まっていても加圧方式を用いた場合のように第３補給路が破損してしまうことがないため、液体漏れに対する信頼度が向上する。

また、第１液体貯留部に大気開放口を設けて、第２液体貯留部に大気連通口を設けることで、開閉弁を開放して大気連通口を大気に連通させると、第１液体貯留部と第２液体貯留部との水頭差によって、第２液体貯留部から第１液体貯留部へ液体が補給される。これにより、第２液体貯留部と第１液体貯留部の間にポンプ等の装置を設けなくても、第２液体貯留部から第１液体貯留部へ液体が補給される。

さらに、液体は液滴吐出ヘッドと第１液体貯留部との間で循環し、一方的に第１液体貯留部へ流れ込むわけでないので、連続して循環できる液体の量に制限が無く、第１液体貯留部に大きな空容量を必要としない。

請求項２に記載の発明は、液体補給装置において、大気開放された大気開放口を備えた第１液体貯留部と、前記第１液体貯留部へ補給された液体を、液滴を吐出する液滴吐出ヘッドへ補給する第１補給路と、前記液滴吐出ヘッドと前記第１液体貯留部とを連通し、前記液滴吐出ヘッドの前記液体を前記第１液体貯留部に流入させる循環路と、開閉弁で開閉される大気連通口を備えた第２液体貯留部と、前記第１液体貯留部と前記第２液体貯留部とを連通し、前記液体を前記第２液体貯留部から前記第１液体貯留部への一方向のみ補給可能な第２補給路と、前記液体を貯留する液体タンクと、前記液体タンクと前記第２液体貯留部とを連通し、開閉弁が設けられて前記液体を前記液体タンクから前記第２液体貯留部へ補給可能な第３補給路と、前記第２液体貯留部内を負圧とする負圧発生手段と、前記第１補給路と前記循環路とを介して、かつ第２補給路と第３補給路とを介さず、第１液体貯留部と前記液滴吐出ヘッドとの間で前記液体を循環させる循環手段と、を有して構成されていることを特徴としている。

請求項２に記載の発明では、第２液体貯留部には、開閉弁で開閉される大気連通口が設けられており、開閉弁で大気連通口を閉塞、第３補給路の開閉弁を開放して、負圧発生手段で第２液体貯留部内を負圧にすると、開閉弁が設けられた第３補給路を通じて、液体タンクから第２液体貯留部へ液体が補給される。第２液体貯留部への補給が終了すると第３補給路の開閉弁は閉鎖される。第２液体貯留部へ補給された液体は、一方向のみ補給可能な第２補給路を通じて、第１液体貯留部へ補給される。

このような構成により、密閉されていないタイプの液体タンクを用いた場合でも、この液体タンクを第２液体貯留部よりも上部に設置することが可能となる。したがって、液体タンクを配置する位置が限定されないので、装置が大型化されるのが防止できる。

請求項３に記載の本発明は、前記負圧発生手段は、前記第２液体貯留部の液体を前記液体タンクへ帰還させる液体帰還路に設けられていることを特徴としている。

請求項３に記載の発明では、負圧発生手段が設けられた液体帰還路から、第２液体貯留部の液体が液体タンクへ帰還する。これにより、液体タンクから第２液体貯留部へ必要以上に液体が補給された場合には、余分な液体は帰還路から液体タンクへ帰還されるので、液体が無駄にならない。

請求項４に記載の本発明は、前記第２液体貯留部から液体が流入される廃液タンクを有し、前記負圧発生手段は、前記第２液体貯留部の液体を前記廃液タンクへ流入させる廃液流路に設けられていることを特徴としている。

請求項４に記載の発明では、負圧発生手段が設けられた廃液流路から、第２液体貯留部の液体が廃液タンクへ流入する。これにより、第２液体貯留部へ必要以上に液体が補給された場合、余分な液体は廃液流路から廃液タンクへ流入するので、大気に触れた液体が液体タンク内に帰還されることがない。

請求項５に記載の本発明は、前記第１液体貯留部及び前記第２液体貯留部の少なくとも一方に設けられ、液体の液面高さを検知する第１液面センサと、前記第１液面センサの検出結果に基づき前記負圧発生手段と前記開閉弁とを操作する制御手段と、を有して構成されていることを特徴としている。

請求項５に記載の発明では、第１液体貯留部及び第２液体貯留部の少なくとも一方に設けられた第１液面センサによって、第１液体貯留部内の液体の液面高さが検知され、制御手段によって、第１液面センサの検出結果に基づいて、負圧発生手段と開閉弁が操作される。

例えば、第１液体貯留部内の液体の量が減少すると、第１液面センサが液面の低下を検出し、制御部により開閉弁が閉塞され負圧発生手段で第２液体貯留部内が負圧とされる。これにより、液体タンクから第２液体貯留部へ液体が補給される。そして、開閉弁が開放されて、第２液体貯留部から第１液体貯留部へ液体が補給される。

請求項６に記載の本発明は、前記第１液面センサは、前記液体タンクから前記第２液体貯留部への液体補給が終了するまでの間に、前記液滴吐出ヘッドで必要とされる量の液体が確保できる液面の高さに設けられていることを特徴としている。

請求項６に記載の発明では、第１液面センサによって、液体タンクから第２液体貯留部への液体補給が終了するまでの間に、液滴吐出ヘッドで必要とされる量の液体が、第１液体貯留部に貯留されているかが検出される。

これにより、液体タンクから第２液体貯留部へ液体を補給している最中に、第１液体貯留部内の液体が消費されて、液体切れにより液滴吐出ヘッドから液滴を吐出できなくなることがない。

請求項７に記載の本発明は、前記第２液体貯留部には、前記制御手段に接続され液体の液面高さを検知する第２液面センサが設けられていることを特徴としている。

請求項７に記載の発明では、第２液体貯留部に設けられた第２液面センサによって、第２液体貯留部内の液体の液面高さが検知される。これにより、液面が所定の高さとなった時点で、制御手段によって負圧発生手段が停止されて、液体タンクから第２液体貯留部へ液体の補給が停止される。

請求項８に記載の本発明は、前記第２液面センサは、前記液体帰還路と略同一高さ又は該液体帰還路よりも低い位置に設けられていることを特徴としている。

請求項８に記載の発明では、液体帰還路と略同一高さ、又は液体帰還路よりも低い位置に第２液面センサが設けられている。これにより、液体タンクから補給される液体の液面が、液体帰還路が設けられている位置よりも高くなる前に、負圧発生手段を停止することができる。したがって、液体タンクから第２液体貯留部に補給された液体を、液体タンクへ戻してしまう（帰還させてしまう）ことがない。つまり、無駄に負圧発生手段を駆動させてしまうことがなく、また、インクを無駄に捨ててしまうことがない。

請求項９に記載の本発明は、前記液体タンクは、気密性を有することを特徴としている。

請求項９に記載の発明では、気密性を有する液体タンクを用いることで、液体タンクを液滴吐出ヘッドよりも上方に位置させることが可能となる。つまり、液体タンクを配置する位置が限定されない。

請求項１０に記載の本発明は、前記第１液体貯留部及び前記第２液体貯留部の少なくとも一方の内壁は、撥水性を有することを特徴としている。

請求項１０に記載の発明では、第１液体貯留部及び前記第２液体貯留部の少なくとも一方の内壁は、撥水性を有しており、内壁には液体が付着しにくくなっている。これにより、液体の付着乾燥によって発生する固形物等が液体中に混入することがないので、液滴吐出ヘッドからの液滴の吐出が安定する。

請求項１１に記載の本発明は、前記第１液体貯留部及び前記第２液体貯留部の少なくとも一方の内壁は、撥水処理が施されていることを特徴としている。

請求項１１に記載の発明では、第１液体貯留部及び前記第２液体貯留部の少なくとも一方の内壁には、撥水性処理が施されている。これにより、第１液体貯留部及び前記第２液体貯留部の少なくとも一方の内壁に液体が付着しにくくなる。

請求項１２に記載の本発明は、前記第１液体貯留部及び前記第２液体貯留部の少なくとも一方の内壁面に撥水層を形成して撥水処理を施したことを特徴としている。

請求項１２に記載の発明では、第１液体貯留部及び前記第２液体貯留部の少なくとも一方の内壁面には、撥水層が形成されている。これにより、第１液体貯留部及び前記第２液体貯留部の少なくとも一方の内壁に液体が付着しにくくなる。

請求項１３に記載の本発明は、前記第１液体貯留部及び前記第２液体貯留部の少なくとも一方は、撥水性部材で形成されていることを特徴としている。

請求項１３に記載の発明では、第１液体貯留部及び前記第２液体貯留部の少なくとも一方は、撥水性部材で形成されているため、第１液体貯留部及び前記第２液体貯留部の少なくとも一方の内壁に液体が付着しにくくなる。

請求項１４に記載の本発明は、請求項１〜請求項１３のいずれか１項に記載の液体補給装置と、前記液体補給装置から補給される液体を吐出する液滴吐出ヘッドと、前記液滴吐出ヘッドの液滴吐出領域へ記録媒体を搬送する搬送手段と、を備えて構成されていることを特徴としている。

請求項１４に記載の発明では、液滴吐出ヘッドから液滴を吐出する所謂印字動作を行っている最中に、液体補給装置から液滴吐出ヘッドに液体が補給可能とされる。また、液体補給装置の液体タンクを交換しながら、印字動作や液体の循環動作（液滴吐出ヘッドから液体補給装置への循環）が可能となる。

本発明は上記構成としたので、印字中でもメインタンクからリザーバタンクへインク補給を行うことができ、且つ、リザーバタンクの容量によらず、リザーバタンクと印字ヘッドの間のインクを循環させることができる。

まず、本発明の第１の実施形態に係る液体補給装置としてのインク補給装置５０が搭載されたインクジェット記録装置１２について説明する。図１には、インクジェット記録装置１２が示されている。

図１に示すように、インクジェット記録装置１２の筐体１４内の下部には給紙トレイ１６が備えられており、給紙トレイ１６内に積層された用紙Ｐをピックアップロール１８で１枚ずつ取り出すことができる。取り出された用紙Ｐは、所定の搬送経路２２を構成する複数の搬送ローラ対２０で搬送される。

給紙トレイ１６の上方には、駆動ロール２４及び従動ロール２６に張架された無端状の搬送ベルト２８が配置されている。搬送ベルト２８の上方には記録ヘッドアレイ３０が配置されており、搬送ベルト２８の平坦部分２８Ｆに対向している。この対向した領域が、記録ヘッドアレイ３０からインク滴が吐出される吐出領域ＳＥとなっている。搬送経路２２を搬送された用紙Ｐは、搬送ベルト２８で保持されてこの吐出領域ＳＥに至り、記録ヘッドアレイ３０に対向した状態で、記録ヘッドアレイ３０から画像情報に応じたインク滴が付着される。

記録ヘッドアレイ３０は、本実施形態では、有効な記録領域が用紙Ｐの幅（搬送方向と直交する方向の長さ）以上とされた長尺状とされ、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、サイアン（Ｓ）、及びブラック（Ｋ）の４色それぞれに対応した４つのインクジェット記録ヘッド（以下、記録ヘッドという）３２が搬送方向に沿って配置されており、フルカラーの画像を記録可能になっている。

各記録ヘッド３２は、ヘッド駆動回路（図示省略）によって制御される。ヘッド駆動回路は、たとえば、画像情報に応じてインク滴の吐出タイミングや使用するインク吐出口（ノズル）を決め、駆動信号を記録ヘッド３２に送る構成である。

また、記録ヘッドアレイ３０は、搬送方向と直交する方向に不動とされていてもよいが、必要に応じて移動するように構成しておくと、マルチパスによる画像記録で、より解像度の高い画像を記録したり、記録ヘッド３２の不具合を記録結果に反映させないようにしたりできる。

記録ヘッドアレイ３０の両側には、それぞれの記録ヘッド３２に対応した４つのメンテナンスユニット１０が配置されている。図２に示すように、記録ヘッド３２に対してキャップを行う場合に、メンテナンスユニット１０は、記録ヘッドアレイ３０を上方へ移動させて、搬送ベルト２８との間に構成された間隙に移動して入り込み、そして、ノズル面３２Ｎ（図３参照）に対向した状態で、所定のメンテナンス動作（吸引、ワイピング、キャッピング等）を行う。

図３に示すように、記録ヘッドアレイ３０の上流側には、電源３８が接続された帯電ロール３６が配置されている。帯電ロール３６は、従動ロール２６との間で搬送ベルト２８及び用紙Ｐを挟みつつ従動し、用紙Ｐを搬送ベルト２８に押圧する押圧位置と、搬送ベルト２８から離間した離間位置との間を移動可能とされている。押圧位置では、接地された従動ロール２６との間に所定の電位差が生じるため、用紙Ｐに電荷を与えて搬送ベルト２８に静電吸着させることができる。

記録ヘッドアレイ３０の下流側には、剥離プレート４０が配置されており、用紙Ｐを搬送ベルト２８から剥離させる。剥離された用紙Ｐは、剥離プレート４０の下流側で排出経路４４を構成する複数の排出ローラ対４２で搬送され、筐体１４の上部に設けられた排紙トレイ４６に排出される。

また、図１及び図２に示すように、記録ヘッドアレイ３０の上方には、各色のインクを貯留するメインタンク（インクタンク）３４が配置されている。各メインタンク３４には、各記録ヘッド３２が接続されている。

次に、インク補給装置５０について説明する。図４に示すように、インク補給装置５０は、メインタンク３４と、メインタンク３４のインクが補給されるリザーバタンク５２と、リザーバタンク５２から補給されたインクを記録ヘッド３２へ補給するリザーバタンク５４とで構成されている。

メインタンク３４とリザーバタンク５２とは、インク補給路５６及びインク帰還路５８によって連結されている。インク補給路５６には逆止弁６０が設けられており、インク補給路５６によってメインタンク３４からリザーバタンク５２へのインクの流入が可能とされ、リザーバタンク５２からメインタンク３４へのインクの流入が阻止されている。

インク帰還路５８には減圧ポンプ６２が設けられている。大気開閉弁７２を閉じて減圧ポンプ６２を駆動させると、リザーバタンク５２内が減圧されて、メインタンク３４からインク補給路５６を介してリザーバタンク５２へインクが流れ込む（補給される）ようになっている。減圧ポンプ６２は制御部６４に接続されており、制御部６４はメインタンク３４からリザーバタンク５４に補給されたインクの液面の高さが、インク帰還路５８の位置に到達するまで（時間で制御）、減圧ポンプ６２を駆動させる。

一方、リザーバタンク５２とリザーバタンク５４とは、リザーバ接続路６６によって連結されている。リザーバ接続路６６には逆止弁６８が設けられており、リザーバタンク５２からリザーバタンク５４へのインクの流入を可能とし、リザーバタンク５４からリザーバタンク５２へのインクの流入を阻止している。

リザーバタンク５２の上面には、大気連通口７０が設けられている。大気連通口７０には、制御部６４からの信号によって開閉動作が行われる大気開閉弁７２が設けられている。これにより、大気開閉弁７２を開放すると、水頭差によってリザーバタンク５２に貯留されたインクが、リザーバ接続路６６を介してリザーバタンク５４へインクが流れ込むようになっている。

また、リザーバタンク５４内には、インクの液面を検出する液面センサ７４が設けられている。液面センサ７４は制御部６４に接続されており、液面センサ７４で検出されたインクの液面の高さ情報が制御部６４に送られる。そして、制御部６４に送られたインクの液面の高さ情報を基に、リザーバタンク５４へのインク補給動作が制御されるようになっている。

液面センサ７４は、メインタンク３４からリザーバタンク５２へのインクの補給が開始されてから終了するまでの間に、記録ヘッド３２によって消費される量のインクの液面の位置に設けられている。

液面センサ７４によって、リザーバタンク５４内のインクの液面が、液面センサ７４よりも下に位置すると検知されると、制御部６４によってインク切れと判断されて、インク補給動作が開始される。このとき、大気開閉弁７２に信号が送られて大気開閉弁７２が閉塞され、リザーバタンク５２内が気密状態となる。そして、減圧ポンプ６２を作動させると、メインタンク３４からリザーバタンク５２へインクが補給されるようになっている。

また、リザーバタンク５４の上面には、大気開放口７６が設けられている。大気開放口７６は常に大気に開放された状態にあり、リザーバタンク５４内のインクの液面には大気圧が掛かった状態とされている。

一方、リザーバタンク５４と記録ヘッド３２とは、インク循環路７８及びインク流入路８０によって連結されている。インク流入路８０にはインク循環ポンプ８２が設けられている。これにより、インク循環ポンプ８２を駆動させることで、記録ヘッド３２からインク流入路８０を介してリザーバタンク５４へインクが流れ込むと共に、リザーバタンク５４からインク循環路７８を介して記録ヘッド３２へインクが流れ込むようになっている。つまり、インク流入路８０及びインク循環路７８を介して、リザーバタンク５４と記録ヘッド３２の間でインクが循環される。

これより、記録ヘッド３２とリザーバタンク５４の間でインクが循環されると、記録ヘッド３２内で発生した気泡は、リザーバタンク５４へ送り込まれて、大気開放口７０から大気中に排出されるようになっている。

次に、図５及び図６のフローチャートに基づいて、インク補給装置５０の動作について説明する。

図５及び図６に示すように、ステップ１００で、リザーバタンク５４内のインクの液面が、液面センサ７４よりも低くなると、制御部６４によってリザーバタンク５４内のインク切れと判断される（図５（Ａ））。

そして、ステップ１０２では、制御部６４からの信号によって、大気開閉弁７２が閉鎖される。これにより、リザーバタンク５２内が気密状態とされる（図５（Ｂ））。

次のステップ１０４では、減圧ポンプ６２が所定時間駆動される。このとき、リザーバタンク５２内は気密状態とされている。また、リザーバ接続路６６はリザーバタンク５２からリザーバタンク５４への一方向のみ補給可能とされており、リザーバタンク５４からリザーバタンク５２へインクが流入することがないため、リザーバタンク５２内が減圧されて負圧となる。これにより、メインタンク３４からリザーバタンク５２内へインク補給路５６を通じてインクが補給される。なお、減圧ポンプ６２の駆動時間は、メインタンク３４からリザーバタンク５２へインクの補給が開始されてから、インクの液面がインク帰還路５８に到達するまでの時間に設定されている。そして、所定時間経過すると減圧ポンプ６２の駆動が停止する。このとき、リザーバタンク５２内のインクの液面が、リザーバタンク５４内のインクの液面よりも高くなる（図５（Ｃ））。

次のステップ１０６で、大気開閉弁７２を開放すると、水頭差によってリザーバタンク５２からリザーバ接続路６６を介してリザーバタンク５４へインクが補給される（図５（Ｄ））。このような動作によって、インク補給動作が行われる。

このような構成により、リザーバタンク５４は常に大気開放されているので、メインタンク３４からリザーバタンク５２へインクを補給しながら、リザーバタンク５４から記録ヘッド３２へインクを補給する、所謂印字動作を行ったり、記録ヘッド３２とリザーバタンク５４の間でインクの循環を行うことができる。また、メインタンク３４を交換する際でも、印字動作及び循環動作が可能となる。

さらに、インクは記録ヘッド３２とリザーバタンク５４との間で循環し、一方的にリザーバタンク５４へ流れ込むわけではないので、リザーバタンク５４に大きな容量を必要としない。

また、リザーバタンク５４は大気開放されているため、記録ヘッド３２のインクをリザーバタンク５４へ循環させることで、インク中に含まれる気泡がリザーバタンク５４から大気中へ放出される。これにより、記録ヘッド３２のインクをメインタンク３４まで循環させる必要がない。また、記録ヘッド３２の容量よりも大きい容量をリザーバタンク５４に確保しておけば、記録ヘッド３２のインクを循環させる際に、リザーバタンク５４からインクが溢れることがない。したがって、溢れ出たインクを回収する廃タンク等を設置する必要がなく、インクが無駄に消費されることもない。

また、リザーバタンク５２の内部を減圧して負圧にすることで、メインタンク３４からリザーバタンク５２へインクが補給されるので、インク補給路５６が詰まっていても加圧方式を用いた場合のようにインク補給路５６が破損してしまうことがないため、インク漏れに対する信頼度が向上する。

さらに、リザーバタンク５４に大気開放口７６を設けて、リザーバタンク５２に大気連通口７０を設けることで、メインタンク３４からリザーバタンク５２へインクが補給された後、大気開閉弁７２を開放して大気連通口７０を大気と連通させると、水頭差によってリザーバ接続路６６を介してリザーバタンク５２からリザーバタンク５４へインクが流入するようになっている。つまり、リザーバタンク５２とリザーバタンク５４の間にポンプを設けなくても、リザーバタンク５２からリザーバタンク５４へインクが補給される。

また、リザーバタンク５４内に液面センサ７４を設けることで、メインタンク３４からリザーバタンク５２へのインクの補給が終了するまでの間に、記録ヘッド３２で必要とされる量のインクが、リザーバタンク５４に貯留されているかが検出されるようになっている。これにより、メインタンク３４からリザーバタンク５２へ液体を補給している最中に、リザーバタンク５４内のインクが消費されてしまうことがない。したがって、インク切れによって、記録ヘッド３２からインクを吐出できなくなることがない。

なお、本実施形態では、減圧ポンプ６２の駆動時間を、メインタンク３４からリザーバタンク５２へのインクの補給が開始されてから、インクの液面がインク帰還路５８の高さとなるまでの時間に設定されているが、必ずしもインク帰還路５８の高さまでリザーバタンク５２内にインクを補給する必要はない。

また、メインタンク３４からリザーバタンク５２へ補給されたインクを、リザーバタンク５４へ補給した後、再びメインタンク３４からリザーバタンク５２へインクを補給して、そのインクをリザーバタンク５４へ補給する動作を繰り返すことで、リザーバタンク５２及びリザーバタンク５４のハイレベルの位置（インクが貯留可能な上限値）までインクを補給してもよい。

さらに、本実施形態では、図４に示すように、１つの空間を有する２つのリザーバタンク５２、５４を連結する構成として説明したが、３つ以上のリザーバタンクを連結する構成としてもよい。また、図７に示すように、内部に逆止弁８７が設けられた仕切壁８８を配設して、リザーバタンク８９内に２つの空間８９Ａ、８９Ｂを有する構成としてもよい。

次に、本発明の第２の実施形態に係るインク補給装置について説明する。なお、第１の実施形態と同様の部分についての説明は割愛する。

図８に示すように、リザーバタンク５２内には、インクの液面を検出する液面センサ８４が設けられている。液面センサ８４は制御部６４に接続されており、液面センサ８４で検出されたインクの液面の高さ情報が制御部６４に送られる。

液面センサ８４は、インク帰還路５８が設けられた位置とほぼ同じ位置に設けられており、液面センサ８４によってインクの液面が検知されると、制御部６４からの信号によって減圧ポンプ６２の駆動が停止されるようになっている。

また、制御部６４では、減圧ポンプ６２の駆動が開始されてから、液面センサ８４でインクの液面が検出されるまでの時間を計測する。そして、この時間からメインタンク３４からリザーバタンク５２に補給されたインクの量が算出される。これにより、メインタンク３４に貯留されたインク量の減り具合が算出されるようになっている。そして、メインタンク３４のインク切れが判断されると、インクジェット記録装置１２の図示しない操作パネル上に、インク切れを表示して、ユーザにメインタンク３４の交換を促すようになっている。

次に、図９のフローチャートに基づいて、インク補給装置５０の動作について説明する。

図９に示すように、インク補給動作が開始され、ステップ１１０で、液面センサ７４によってリザーバタンク５４内のインク切れが検出されると、ステップ１１２で、制御部６４からの信号によって、大気開閉弁７２が閉鎖される。これにより、リザーバタンク５２内が気密状態とされ、次のステップ１１４で、減圧ポンプ６２が所定時間駆動されて、メインタンク３４からリザーバタンク５２内へインクが補給される。

そして、ステップ１１６で、液面センサ８４がインクの液面を検出したか否かが判断される。ここで、液面センサ８４によってインクの液面が検出されていないと判断されると、ステップ１２２へ進む。ステップ１２２では、減圧ポンプ６２の駆動が開始されてから所定の時間が経過したか否かが判断される。ここで、減圧ポンプ６２の駆動開始から所定の時間が経過していないと判断されると、ステップ１１６へ戻る。

一方、ステップ１２２で、減圧ポンプ６２の駆動開始から所定の時間が経過したと判断されると、ステップ１２４へ進み、メインタンク３４内のインクが切れたと判断される。そして、ステップ１２６でユーザにインク切れを警告し、ステップ１１８へ進む。

また、ステップ１１６で、液面センサ８４によってインクの液面を検出したと判断されると、ステップ１１８に進む。ステップ１１８では、減圧ポンプ６２の駆動が停止され、次のステップ１２０で大気開閉弁７２が開放される。これにより、水頭差によってリザーバタンク５２からリザーバタンク５４へインクが補給される。

このような構成により、メインタンク３４から補給されるインクの液面が、減圧ポンプ６２が設けられている位置よりも高くなる前に、減圧ポンプ６２の駆動をストップすることができるので、メインタンク３４からリザーバタンク５２に補給された液体を、リザーバタンク５２からメインタンク３４へ戻してしまう（循環させてしまう）ことがない。つまり、無駄に減圧ポンプ６２を駆動させてしまうことがない。

次に、本発明の第３の実施形態に係るインク補給装置９０について説明する。なお、第１の実施形態及び第２の実施形態と同様の部分についての説明は割愛する。

図１０に示すように、インク補給装置９０は、可撓性のバックからなるメインタンク９２を有している。このメインタンク９２は、リザーバタンク５２よりも下方に配設されており、インク補給路９４によってリザーバタンク５２と接続されている。インク補給路９４には逆止弁９６が設けられており、インク補給路９４によってメインタンク９２からリザーバタンク５２へのインクの流入が可能とされ、リザーバタンク５２からメインタンク９２へのインクの流入が阻止されている。

また、インク補給装置９０は、廃インクタンク９７を有している。この廃インクタンク９７は、廃液流路９８によってリザーバタンク５２と接続されている。廃液流路９８には、減圧ポンプ９９が設けられている。減圧ポンプ９９を駆動させると、リザーバタンク５２内が減圧されて、リザーバタンク５２から廃液流路９８を介して廃インクタンク９７へインクが流れ込むようになっている。

これにより、減圧ポンプ９９を駆動させることでリザーバタンク５２内を減圧すると、メインタンク９２からリザーバタンク５２へインクが補給される。そして、廃液流路９８を超える分のインクは、廃液流路９８から廃インクタンク９７へ流れ込むようになっている。

以上のような構成により、メインタンク９２からリザーバタンク５２へインクを補給する際に、メインタンク９２内に空気が入ることがない。これにより、メインタンク９２に貯留されたインクが空気に曝されないので、空気によって劣化していないインクがリザーバタンク５２へ補給される。

次に、本発明の第４の実施形態に係るインク補給装置１５０について説明する。なお、第１の実施形態及び第２の実施形態と同様の部分についての説明は割愛する。

図１１に示すように、メインタンク１５２とリザーバタンク５２の間のインク補給路１５４に、開閉弁１５６が設けられている。この開閉弁１５６は、減圧ポンプ９９の動作と同期して開閉する構成とされている。

減圧ポンプ９９を駆動してリザーバタンク５２を減圧すると、開閉弁１５６が解放される。これにより、メインタンク１５２からリザーバタンク５２へインクが補給される。また、減圧ポンプ９９の駆動を停止すると、開閉弁１５６が閉塞される。これにより、リザーバタンク５２からメインタンク１５２へのインクの補給が停止される。

このように、開閉弁１５６によってメインタンク１５２からリザーバタンク５２へのインクの補給動作を操作することにより、メインタンク１５２が密閉型でない場合や、可撓性のバックからなる場合においても、このメインタンク１５２をリザーバタンク５２よりも上部に設置することが可能となる。したがって、メインタンク１５２を配置する位置が限定されないので、インク補給装置１５０が大型化されるのが防止できる。

次に、本発明の第５の実施形態に係るインク補給装置について説明する。なお、第１、第２、第３及び第４の実施形態と同様の部分についての説明は割愛する。

リザーバタンク５２、５４の内壁には、図１２に示すように、フッ素樹脂層５５が形成されている。これにより、リザーバタンク５２、５４の内壁は撥水性が付加され、インクが付着しにくくなっている。ここでは、フッ素樹脂層５５に用いられる材料として、インクとの後退接触角（図１２（Ｂ）に示す角度）が１０°以上となるものが用いられている。なお、インクとの後退接触角が２０°以上となる材料を用いれば、よりインクが付着しにくい構成となる。

ところで、図１２（Ａ）に示すように、印字時やメンテナンスによる吸引回復動作でインクが消費されると、リザーバタンク５２、５４内のインクの液面が下方に移動する。このとき、リザーバタンク５２、５４の内壁には、増粘したインクや乾燥したインクが付着する。

染料インクを使用している場合、リザーバタンク５２、５４の内壁に付着したインクは、充填されたインクが接触することで、溶解して再使用することが可能であった。

一方、高画質等の要求によって、近年において使用されることの多い顔料インクの場合には、リザーバタンク５２、５４の内壁に付着したインクは、充填されたインクが接触しても、溶解しないで内壁に付着したままとなる。そして、インク循環時のインクの対流等によって、内壁に付着したインクが剥がれ落ち、インク中に混入して浮遊する。

そこで、上記のように、リザーバタンク５２、５４の内壁に、フッ素樹脂層５５を設けることで、印字時やメンテナンスによる吸引回復動作でインクが消費されて、図１２に示すように、リザーバタンク５２、５４内のインクの液面が下方に移動しても、リザーバタンク５２、５４の内壁へインクが付着しない。これにより、リザーバタンク５２、５４内のインク中に、インクの固形物（インクの増粘や乾燥によるゴミ）が混入することがない。したがって、リザーバタンク５４と記録ヘッド３２の間にあるフィルター（図示省略）等の目詰まりを起こすことがないので、記録ヘッド３２のノズルからのインク滴の吐出が常に安定して、画質の安定性を維持することができる。

なお、本実施形態では、リザーバタンク５２、５４の内壁にフッ素樹脂からなるフッ素樹脂層５５を設ける構成としたが、インクに対して撥水効果がある材料であれば、フッ素樹脂に限定されるものではない。

また、リザーバタンク５２、５４を撥水性を有する材料（例えば、テフロン（登録商標））で成形することで、リザーバタンク５２、５４の内壁に撥水性を持たせてもよい。

さらに、リザーバタンク５２、５４の両方の内壁に、フッ素樹脂層５５を設ける構成としたが、必ずしもリザーバタンク５２、５４の両方の内壁に撥水処理を施す必要はない。リザーバタンク５２、５４のうちのどちらか一方に撥水処理を施すことで、インク中の固形物の混入を抑制することができる。また、特に記録ヘッド３２側のリザーバタンク５４の内壁に撥水処理を施すことで、フィルター等の目詰まりを防止する効果が得られる。

本発明の第１の実施形態のインク補給装置が搭載されるインクジェット記録装置の概略図である。 本発明の第１の実施形態のインク補給装置が搭載されるインクジェット記録装置の概略図である。 本発明の第１の実施形態のインク補給装置が搭載されるインクジェット記録装置の印字部の概略図である。 第１の実施形態のインク補給装置の概略図である。 第１の実施形態のインク補給動作を示す概略図である。 第１の実施形態のインク補給動作を示すフローチャートある。 他の実施形態のインク補給装置の概略図である。 第２の実施形態のインク補給装置の概略図である。 第２の実施形態のインク補給動作を示すフローチャートある。 第３の実施形態のインク補給装置の概略図である。 第４の実施形態のインク補給装置の概略図である。 第５の実施形態のインク補給装置のリザーバタンクの部分断面図である。

符号の説明

１２ インクジェット記録装置（液滴吐出装置）
３２ 記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）
３４ メインタンク（液体タンク）
５０ インク補給装置（液体補給装置）
５２ リザーバタンク（第２リザーバタンク）
５４ リザーバタンク（第１リザーバタンク）
５５ フッ素樹脂層
５６ インク補給路（第３補給路）
５８ インク帰還路（液体帰還路）
６０ 逆止弁（弁）
６２ 減圧ポンプ（負圧発生手段）
６４ 制御部（制御手段）
６６ リザーバ接続路（第２補給路）
６８ 逆止弁（弁）
７０ 大気連通口
７２ 大気開閉弁（開閉弁）
７４ 液面センサ
７６ 大気開放口
７８ インク循環路（第１補給路）
８０ インク流入路（循環路）
９０ インク補給装置（液体補給装置）
９２ メインタンク（液体タンク）
９４ インク補給路（第３補給路）
９６ 逆止弁（弁）
９７ 廃インクタンク（廃液タンク）
９８ 廃液流路
９９ 減圧ポンプ（第２ポンプ）

Claims (14)

1. 大気開放された大気開放口を備えた第１液体貯留部と、
   前記第１液体貯留部へ補給された液体を、液滴を吐出する液滴吐出ヘッドへ補給する第１補給路と、
   前記液滴吐出ヘッドと前記第１液体貯留部とを連通し、前記液滴吐出ヘッドの前記液体を前記第１液体貯留部に流入させる循環路と、
   開閉弁で開閉される大気連通口を備えた第２液体貯留部と、
   前記第１液体貯留部と前記第２液体貯留部とを連通し、前記液体を前記第２液体貯留部から前記第１液体貯留部への一方向のみ補給可能な第２補給路と、
   前記液体を貯留する液体タンクと、
   前記液体タンクと前記第２液体貯留部とを連通し、前記液体を前記液体タンクから前記第２液体貯留部への一方向のみ補給可能な第３補給路と、
   前記第２液体貯留部内を負圧とする負圧発生手段と、
   前記第１補給路と前記循環路とを介して、かつ第２補給路と第３補給路とを介さず、第１液体貯留部と前記液滴吐出ヘッドとの間で前記液体を循環させる循環手段と、
   を有して構成されていることを特徴とする液体補給装置。
2. 大気開放された大気開放口を備えた第１液体貯留部と、
   前記第１液体貯留部へ補給された液体を、液滴を吐出する液滴吐出ヘッドへ補給する第１補給路と、
   前記液滴吐出ヘッドと前記第１液体貯留部とを連通し、前記液滴吐出ヘッドの前記液体を前記第１液体貯留部に流入させる循環路と、
   開閉弁で開閉される大気連通口を備えた第２液体貯留部と、
   前記第１液体貯留部と前記第２液体貯留部とを連通し、前記液体を前記第２液体貯留部から前記第１液体貯留部への一方向のみ補給可能な第２補給路と、
   前記液体を貯留する液体タンクと、
   前記液体タンクと前記第２液体貯留部とを連通し、開閉弁が設けられて前記液体を前記液体タンクから前記第２液体貯留部へ補給可能な第３補給路と、
   前記第２液体貯留部内を負圧とする負圧発生手段と、
   前記第１補給路と前記循環路とを介して、かつ第２補給路と第３補給路とを介さず、第１液体貯留部と前記液滴吐出ヘッドとの間で前記液体を循環させる循環手段と、
   を有して構成されていることを特徴とする液体補給装置。
3. 前記負圧発生手段は、前記第２液体貯留部の前記液体を前記液体タンクへ帰還させる液体帰還路に設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体補給装置。
4. 前記第２液体貯留部から前記液体が流入される廃液タンクを有し、前記負圧発生手段は、前記第２液体貯留部の前記液体を前記廃液タンクへ流入させる廃液流路に設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体補給装置。
5. 前記第１液体貯留部及び前記第２液体貯留部の少なくとも一方に設けられ、前記液体の液面高さを検知する第１液面センサと、前記第１液面センサの検出結果に基づき前記負圧発生手段と前記開閉弁とを操作する制御手段と、を有して構成されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の液体補給装置。
6. 前記第１液面センサは、前記液体タンクから前記第２液体貯留部への液体補給が終了するまでの間に、前記液滴吐出ヘッドで必要とされる量の前記液体が確保できる液面の高さに設けられていることを特徴とする請求項５に記載の液体補給装置。
7. 前記第２液体貯留部には、前記制御手段に接続され前記液体の液面高さを検知する第２液面センサが設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の液体補給装置。
8. 前記第２液面センサは、前記液体帰還路と略同一高さ又は該液体帰還路よりも低い位置に設けられていることを特徴とする請求項７に記載の液体補給装置。
9. 前記液体タンクは、気密性を有することを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の液体補給装置。
10. 前記第１液体貯留部及び前記第２液体貯留部の少なくとも一方の内壁は、撥水性を有することを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の液体補給装置。
11. 前記第１液体貯留部及び前記第２液体貯留部の少なくとも一方の内壁は、撥水処理が施されていることを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の液体補給装置。
12. 前記第１液体貯留部及び前記第２液体貯留部の少なくとも一方の内壁面に撥水層を形成して撥水処理を施したことを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の液体補給装置。
13. 前記第１液体貯留部及び前記第２液体貯留部の少なくとも一方は、撥水性部材で形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の液体補給装置。
14. 請求項１〜請求項１３のいずれか１項に記載の液体補給装置と、
    前記液体補給装置から補給される液体を吐出する液滴吐出ヘッドと、
    前記液滴吐出ヘッドの液滴吐出領域へ記録媒体を搬送する搬送手段と、
    を備えて構成されていることを特徴とする液滴吐出装置。

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