JP5067876B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェット記録装置に関し、詳しくは、インクタンク内のインクを攪拌するための構成に関するものである。

インクジェット記録装置として代表的なインクジェットプリンタは、記録紙などの記録媒体にインクを吐出することによって画像や文字などを記録する。このような装置のうち、Ａ０版などの大判の記録紙に対応したプリンタや業務用などの比較的大量の記録に対応したプリンタでは、比較的多いインク消費量に応じて大容量のインクタンクが必要になる。さらに多色のインクを用いてカラー記録を可能とするプリンタではその色数分のインクを収容するタンクが必要になる。このように、インク消費量の多いプリンタでは、大容量のインクタンクをキャリッジに搭載して記録ヘッドとともに移動させることが不都合となることから、インクタンクなどのインク供給源をプリンタの所定の箇所に配置するものが多い。そして、このインク供給源からチューブを介して一たんキャリッジ上のサブタンクへインクを供給し、サブタンクから記録ヘッドへインクを供給する構成が採られている。この構成におけるサブタンクは、キャリッジの移動に伴うインクの圧力変動を吸収し、記録ヘッドへのインクの供給を安定させるために用いられる。

ところで、プリンタに用いられるインクの一つとして、顔料分散系のインク（以下、顔料インクという）が知られている。この顔料インクは、着色料として顔料を用い、この顔料をインク溶媒内に分散させたものである。顔料インクは、発色が鮮やかであるという利点があるが、１ヶ月〜２ヶ月程度の長期間に亘って放置すると顔料が沈降してしまうという基本的な問題を有している。このような顔料の沈降が生じると、それに伴ってサブタンク内のインクは、タンクの上部側で薄く下部で濃くなるという顔料の濃度むらが生じる。そして、このような濃度むらが生じると、記録の初期とその後の記録とで画像の色が濃い色あるは薄い色に変化してしまうという問題が生じる。

このため、従来、顔料インクを用いる場合には、インクを撹拌してインクの顔料濃度のむらを解消することが行われている。特許文献１には、図１２で示すように、インクカートリッジ内に移動可能な球体のおもり１５を収容し、このおもりがキャリッジの動作に連動してカートリッジ内を移動することによってインクを攪拌することが記載されている。また、特許文献２には、図１３（ａ）に示すように、インクカートリッジの未使用状態において、インクＩＮとインクＩＮとは分離した空気ＥＡが封入されたカートリッジＣが記載されている。カートリッジＣに空気ＥＡが封入されていることによって、キャリッジとともにカートリッジが移動すると、図１３（ｂ）〜（ｆ）に示すように、空気ＥＡの存在はカートリッジ内のインクＩＮに運動を生じさせ、これにより、インクＩＮの攪拌を行うことができる。すなわち、カートリッジＣには、空気ＥＡの封入によって空間が形成され、それによってカートリッジＣの移動に伴ってインクＩＮが運動する。この運動によりインクＩＮ中には、回転流が発生しその回転流によってインクＩＮが攪拌される。インクタンクにおけるインク収容部の構造を複雑化することなく、かつ、製造コストの増加を抑制しつつ、収容されたインクの攪拌効果を十分に得ることができるものである。

特開２００３−１５９８１３号公報 特開２００６−１８８００８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の攪拌構成のように、おもりなどの移動体を用いて攪拌を行う構成にあっては、移動体がインクカートリッジの内壁面に衝突する際に内壁面にダメージを与えるおそれがある。また、移動体を収納するためインクカートリッジの構造がより複雑になったり、移動体を始めとしてインクカートリッジの構成部品が新たに必要となって製造コストが増加したりするなどの問題がある。

特許文献２に開示される攪拌構成は、インクタンクにおけるインク収容部の構造を複雑化することなく、かつ、製造コストの増加を抑制しつつ、収容されたインクの攪拌効果を十分に得ることができるものである。しかしながら、インクタンクの未使用状態においても、インク収容部内に気体が封入されているので、外気の温度が上昇して封入された空気が膨張し、それによってサブタンク内の圧力が上昇しインクがタンク外に漏れるおそれがある。

本発明の目的は、構造の複雑化や製造コストの増加を招くことがなく、また、インク漏れなどの不都合を生ぜずに十分な攪拌効果を得ることができるインクジェット記録装置を提供することにある。

そのために本発明では、インクを貯留したインクタンクおよび該インクタンクから供給されるインクを吐出するための記録ヘッドを用いて記録を行うインクジェット記録装置であって、前記インクタンク内に気体を入れ、また、混入した気体を前記インクタンク内から排出するための供給排出手段と、前記インクタンクを往復移動させるための移動手段と、前記供給排出手段によってインクタンクに気体を入れさせ、気体が入った前記インクタンクを前記移動手段によって移動させ、その後、前記気体が入ったインクタンクから前記供給排出手段によって気体を排出させる攪拌制御手段と、を具えたことを特徴とする。

他の形態では、インクを吐出するための記録ヘッドおよび弾性部材による弾性力によってインク貯留室を拡げることにより当該貯留されるインクを前記記録ヘッドの吐出部に対して負圧としたインクタンクを用いて記録を行うインクジェット記録装置であって、前記インクタンク内に気体を入れ、また、混入した気体を前記インクタンク内から排出するための供給排出手段と、前記インクタンクを往復移動させるための移動手段と、前記供給排出手段によってインクタンクに気体を入れさせ、気体が入った前記インクタンクを前記移動手段によって移動させ、その後、前記気体が入ったインクタンクから前記供給排出手段によって気体を排出させる攪拌制御手段と、を具えたことを特徴とする。

以上の構成によれば、インクタンク内に気体を入れ、それによって、インクタンク内のインクに接する気体を形成することができ、この状態で、インクを往復移動させることにより、インクタンク内に混入した気体によってインクを攪拌する。その後、インクタンク内の気体を排出する。以上の攪拌制御により、攪拌に利用された気体は攪拌動作の後にインクタンクから排出されるので、この気体がインクタンク内に留まって膨張などして記録ヘッドに対する圧力関係に悪影響を及ぼすことを防止できる。

この結果、構造の複雑化や製造コストの増加を招くことがなく、また、インク漏れなどの不都合を生ぜずに十分な攪拌効果を得ることができるインクジェット記録装置を提供することが可能となる。

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。
（実施形態１）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るインクジェット記録装置の特にインク供給系を模式的に示す図である。

図１において、１１０はインクを吐出するための記録ヘッドを示し、記録ヘッド１１０はキャリッジ１００に搭載されている。また、サブタンク１２０がキャリッジ１００に取り付けられている。そして、このサブタンク１２０からフィルタ１１４を介して記録ヘッド１１０にインクが供給される。記録ヘッド１１０は、インクを吐出するためのノズル１１１、このノズルにサブタンクからのインクを供給するためのインク流路１１２を備える。

１４０はメインタンクを示し、インク供給チューブと接続するタンクジョイント１４１、インクを貯留するインク袋１４２、インク袋を収納するメインタンクケース１４５を備えて構成される。インク袋１４２は、タンクジョイント１４３およびインク供給チューブ１４７を介して、サブタンク１２０にインクを供給する。このサブタンクへのインク供給において、インク袋１４２は、ポンプによる加圧を行う不図示の機構によって加圧されており、この加圧によってインク供給が行われる。

１３０はポンプユニットを示し、エアポンプ１３１、加圧側バルブ１３２、および減圧側バルブ１３３を備える。ポンプユニット１３０は、エア供給チューブ１３５を介して、サブタンク１２０上部の空気の経路に設けられた気液分離膜１２５に通じている。バルブを加圧側か減圧側かに切り替えた後に、エアポンプ１３１を駆動させることで、サブタンク１２０の気液分離膜１２５に加圧空気または減圧空気を供給することができる。

サブタンク１２０は、サブタンクケース１２２、このケース内に設けられたサブタンクバネ１２１、インク供給制限弁１２３、気液分離膜１２５を備える。すなわち、サブタンクケース１２２は可撓性の部材で形成されており、その内部に設けられたバネ１２１がその伸張する方向にケース１２２を付勢してケース内のインク貯留室の容積を増すことにより、大気圧より低い負圧を発生する。なお、このようなバネの形態に限定されないことはもちろんであり、可撓性部材を伸張させる弾性部材であればどのような形態でもよい。このサブタンク内の負圧によって、非吐出時に記録ヘッドの吐出部であるノズル１１１からインクが漏れることを防止することができる。また、インク供給制限弁１２３は、一定量以上のインクがサブタンク内に供給されると、そのときの上記インク袋の加圧とサブタンク内の負圧との関係によって閉じてインク流入を止める。これにより、サブタンク内のインク量を常に一定に保つとともに、サブタンク内の負圧を、上記のとおり非吐出時にはインクが漏れず、また、吐出時には吐出を良好に行うことができる一定の範囲に保つことができる。さらに、気液分離膜1２５は、気体の通過は許容しかつ液体の通過は阻止するものであり、これにより、エアポンプユニット１３０によるサブタンク１２０に対する空気の供給および排出を行うことができる。すなわち、気液分離膜1２５は、ポンプが駆動されない、一定以上の圧力差がない状態では、インクおよび空気のいずれも通すことがなく、また、ポンプ駆動によって一定以上の圧力差があるときに、空気だけを通すものである。以上のとおり、エアポンプ１３０、気液分離膜１２５など、サブタンクに対する空気の供給および排出を行うための供給排出機構を構成する。

図２は、図１に示したインクジェット記録装置１５０の概略を示す斜視図である。図２に示すように、キャリッジ１００には、上述したように、記録ヘッド１１０とサブタンク１２０が取り付けられている。キャリッジ１００は、シャフト１５１、１５２によって支持されて、矢印Ａ方向の往復移動が可能となっている。記録動作では、ローラ１５６によって記録用紙１６０をプラテン１５７上において矢印Ｂ方向に搬送する。これとともに、キャリッジ１００を矢印Ａ方向に往復移動し、その間に記録用紙１６０上に記録ヘッド１１０のノズル１１１からインクを吐出して画像などを記録する。なお、サブタンク１２０に対する、エアポンプユニット１３０およびメインタンク１４０に関する構成は、図２ではその図示を省略している。

上記構成のインクジェット記録装置において、以下に、本発明の第一の実施形態に係るサブタンクのインク攪拌の構成について以下に説明する。

図３は、本実施形態のインク攪拌に係る処理を示すフローチャートであり、この処理の制御は図１、２に示した記録装置のＣＰＵを備えた制御部によって実行される。撹拌動作は、本実施形態では、記録モードを実行する前に撹拌モードを設けることによって行う。

先ず、ステップ１００で、インクジェット記録装置に記録指令があるかどうかを判断し、記録指令があると、ステップ１０１からステップ１０５で攪拌動作を行う。記録指令がない場合はこれを待機する。

ステップ１０１では、図４に示すように、エアポンプユニット１３０の加圧側バルブ１３２を開いた状態にする。このとき、減圧側バルブ１３３は閉じた状態（図４において黒丸）になっている。そして、ステップ１０２で、エアポンプ１３１を駆動しエア供給チューブを介してサブタンクに空気を供給し、これにより、気液分離膜１２５を介してサブタンク１２０内に空気を一定量混入させる。この混入する空気の量は、記録ヘッドのノズルからのインク漏れを防ぐことができる、サブタンク１２０内の負圧（の絶対値）より小さくならないように多すぎないように調整されている。

次に、ステップ１０３では、図１３で説明したように、キャリッジ１００を揺動（所定範囲だけ往復移動）させ、サブタンク１２０内に混入した空気によってインクを攪拌する。この攪拌において、混入した空気は、気液分離膜１２５を通ってエアポンプユニット側に戻ることはない。すなわち、気液分離膜１２５は、上記空気の混入時に、また、以下で説明するサブタンクから空気を排出する時に、エアポンプ１３１によって生じる一定以上の圧力差がない限り空気を通ることを阻止するものである。従って、一度サブタンク内に入れられた空気は、後述のステップ１０５でエアポンプによって空気を排出する動作が行われるまではサブタンク内に留まり、上記の攪拌動作に寄与する。

さらに、ステップ１０４では、図５に示すように、エアポンプユニット１３０の加圧側バルブ１３２を閉じた状態（図５において黒丸）とし、一方、減圧側バルブ１３３を開いた状態とする。そして、ステップ１０５で、エアポンプ１３１を駆動し、気液分離膜１２５を介してサブタンク１２０内の空気を排出する。

以上の攪拌動作が終了すると、ステップ１０６で記録動作を行う。この記録動作では、サブタンク１２０内は、そのインクが充分に撹拌され、かつ、空気がほぼ排出された状態となり、安定した記録動作を行うことができる。すなわち、攪拌に利用された空気は攪拌処理の後にインクタンクから排出されるので、この空気がインクタンク内に留まって膨張などして記録ヘッドに対する圧力関係に悪影響を及ぼすことを防止できる。

（実施形態２）
図６は、本発明の第２の実施形態に係る攪拌動作に係る処理を示すフローチャートである。インクタンクのインクは、一定時間が経過すると顔料インクの沈降が進行することがある。そこで、本実施形態ではインクジェット記録装置に記録指令がないときでも、攪拌モードに移行するようにしたものである。すなわち、ステップ２００で、前回の攪拌動作の時から予め設定した時間が経過しているかどうかを判断し、その所定時間が経過し顔料インクの沈降が進行した状態と判断すると、ステップ２０１〜２０５攪拌動作を行う。この攪拌動作は、上述した第１実施形態と同様であるのでその説明は省略する。攪拌動作を終了すると、ステップ２０６で記録指令があるか否かを判断し、記録指令がない場合は、ステップ２００へ戻り、所定時間の経過を待機する。なお、経過時間の判断基準は、インクの種類などで別々に設定しておいてもよい。例えば、沈降しやすい顔料インクはこの時間設定を短めに設定する。

（実施形態３）
図７は、本発明の第３の実施形態に係るインクジェット記録装置の主にインク供給系を示す模式図である。図７に示すように、本実施形態は、ポンプとして回転式のチューブポンプを用いる。これにより、上述の実施形態のエアポンプのようにバルブの切替えをせずに済む。すなわち、回転ローラ１３８の回転方向を変えることによって、加圧と減圧の選択を行うことができる。図７において、回転ローラ１３８を時計回りの矢印Ｃ方向に回転させることにより、エア供給チューブ１３５を介してサブタンク１２０内に空気を送ることができる。逆に、回転ローラを反時計回りの矢印Ｄ方向に回転させることによって、エア供給チューブ１３５を介してサブタンク１２０内から空気を排出させることができる。

（実施形態４）
図８は、本発明の第４の実施形態に係るインクジェット記録装置の主にインク供給系を示す模式図である。図８に示すように、本実施形態は、エアポンプユニット１３０から、メインタンクエア供給チューブ１３６を介してメインタンクに空気を送り、メインタンクを加圧する。

すなわち、メインタンク１４０の外装であるメインタンクケース１４５は気密構造となっている。そして、メインタンク加圧側バルブ１３４を開いてエアポンプ１３４を駆動させることにより、メインタンク１４０内に加圧空気が送られ、インク袋１４２が加圧される。これにより、上述した第１〜第３実施形態のように、別体の加圧機構を備えることなく、サブタンクへ効率よくインクを供給することができる。このように、１台のエアポンプが、サブタンクに対する空気の出し入れと、メインタンクからサブタンクへのインク供給アシスト用の加圧の２つの機能として兼用することが可能となる。

（実施形態５）
図９は、本発明の第５の実施形態に係るインクジェット記録装置の主にインク供給系を示す模式図である。本実施形態は、第４の実施形態の変形例である。

すなわち、図９に示すように、エアポンプ１３１を駆動して、エアポンプユニット１３０からメインタンク１４０側へ加圧用空気を送るときに、減圧側バルブ１３３も開いた状態にする。これにより、インク袋１４２を加圧してサブタンク１２０にインクを供給するのと、サブタンク１２０から空気を抜くのとを同時に行うことができ、結果として、サブタンク１２０内に効率よくより速くインクを供給することができる。

（実施形態６）
図１０および図１１は、本発明の第６の実施形態に係るインクジェット記録装置の主にインク供給系を示す模式図である。本実施形態は、第１〜第４５の実施形態と異なり、メインタンクを備えず、インクタンクはキャリッジ上に搭載されたものだけである。

図１０および図１１において、１７０はインクタンクを示し、このインクタンク１７０は、上記の各実施形態と同じく、タンクバネ１７１、インク袋１７２、気液分離膜１７５を有して構成される。本実施形態では、さらに、タンクジョイント１７６、エアジョイント１７７、およびエア流路１７８を備える。

上述の実施形態と同様、タンクバネ１７１のバネ弾性力により、インクを収納するインク袋１７２の中を負圧状態に保持する。タンクジョイント１７６は、図１１に示すように、記録ヘッド１１０のフィルタ１１４に接続され、これにより、インクを供給することができる。一方、エアジョイント１７７は、通常は閉じた状態にあり、図１１に示すように、インクタンク１７０が記録ヘッド１１０に接続されると、エア供給チューブ１３５と導通状態になる。これにより、エアポンプユニット１３０からの加圧空気を、エア流路１７８を介して気液分離膜１７５へ導き、インクタンク１７０内に入れることができる。また、エアポンプユニット１３０による減圧空気をエア流路１７８を介して気液分離膜１７５へ導き、インクタンク１７０から空気を抜くことができる。

インクタンク内のインクの撹拌は、上述の各実施形態で説明したのと同様に、インク袋の中に空気を導入後、キャリッジ１００の往復移動によって撹拌し、その後、インク袋の中の空気を排出することによって行う。

（他の実施形態）
本発明は、上記第６の実施形態にも示したように、メインタンクとサブタンクの構成を用いない、キャリッジに搭載されるインクタンクだけを用いる記録装置にも適用することができる。その場合に、搭載されるインクタンクとしては、上記第６実施形態に示したような、バネなどでインクタンクを拡張させて負圧を発生している形態のタンクとすることもできる。例えば、大気連通孔と、記録ヘッドに対する供給口部分に吸収体と、を備えて記録ヘッドに対する一定の負圧を実現するインクタンクにも本発明を適用することができる。すなわち、このインクタンクに上記第６実施形態で説明したようなエア流路や気液分離膜を設けることにより、空気の混入による攪拌およびその後の空気の排出を行うことができる。

また、上述の各実施形態では、インクタンクに空気を入れ、このインクタンクに入れた空気によってインクを攪拌し、さらにインクタンクから空気を排出する動作について、気液分離膜が介在してこれら動作を制御するものとした。しかし、本発明の適用はこの形態に限られず、気液分離膜の代わりに、例えば弁を用い、空気の混入と排出するときに弁の開閉動作を行い、これによって上記の各動作を制御するようにしてもよい。さらに、空気の代わりに所定の容器に貯留した空気以外の気体を用いてもよい。

本発明の第１の実施形態に係るインクジェット記録装置の主にインク供給系を示す模式図である。 図１に示すインクジェット記録装置の概略構成を示す斜視図である。 第１の実施形態によるインクタンクの攪拌処理を示すフローチャートである。 上記攪拌処理における空気混入動作説明するための模式図である。 上記攪拌処理における空気排出動作説明するための模式図である。 本発明の第２実施形態によるインクタンクの攪拌処理を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係るインクジェット記録装置の主にインク供給系を示す模式図である。 本発明の第４実施形態に係るインクジェット記録装置の主にインク供給系を示す模式図である。 本発明の第５実施形態に係るインクジェット記録装置の主にインク供給系を示す模式図である。 本発明の第６実施形態に係るインクジェット記録装置の主にインク供給系を示す模式図である。 上記第6実施形態の攪拌処理における空気混入および排出動作説明するための模式図である。 一従来例に係るインクタンクのインク攪拌動作を説明するための模式図である。 （ａ）〜（ｆ）は、他の従来例に係るインクタンクのインク攪拌動作を説明するための模式図である。

符号の説明

１００ キャリッジ
１１０ 記録ヘッド
１１１ 吐出ノズル
１１２ インク流路
１２０ サブタンク
１２１ サブタンクバネ
１２２ サブタンクケース
１２３ インク供給制限弁
１２４ サブタンクケース
１２５ 気液分離膜
１３０ エアポンプユニット
１３１ エアポンプ
１３２ 加圧側バルブ
１３３ 減圧側バルブ
１３４ メインタンク加圧側バルブ
１３５ エア供給チューブ
１３６ メインタンクエア供給チューブ
１４０ メインタンク
１４２ インク袋
１４３ タンクジョイント
１４５ メインタンクケース
１４７ インク供給チューブ
１５０ インクジェット記録装置
１７０ インクタンク
１７１ タンクバネ
１７２ インク袋
１７３ タンクケース
１７５ 気液分離膜
１７６ タンクジョイント
１７７ エアジョイント
１７８ エア流路

Claims (6)

1. インクを貯留したインクタンクおよび該インクタンクから供給されるインクを吐出するための記録ヘッドを用いて記録を行うインクジェット記録装置であって、
   前記インクタンク内に気体を入れ、また、混入した気体を前記インクタンク内から排出するための供給排出手段と、
   前記インクタンクを往復移動させるための移動手段と、
   前記供給排出手段によってインクタンクに気体を入れさせ、気体が入った前記インクタンクを前記移動手段によって移動させ、その後、前記気体が入ったインクタンクから前記供給排出手段によって気体を排出させる攪拌制御手段と、
   を具えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
2. インクを吐出するための記録ヘッドおよび弾性部材による弾性力によってインク貯留室を拡げることにより当該貯留されるインクを前記記録ヘッドの吐出部に対して負圧としたインクタンクを用いて記録を行うインクジェット記録装置であって、
   前記インクタンク内に気体を入れ、また、混入した気体を前記インクタンク内から排出するための供給排出手段と、
   前記インクタンクを往復移動させるための移動手段と、
   前記供給排出手段によってインクタンクに気体を入れさせ、気体が入った前記インクタンクを前記移動手段によって移動させ、その後、前記気体が入ったインクタンクから前記供給排出手段によって気体を排出させる攪拌制御手段と、
   を具えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
3. 前記インクタンクは、メインタンクから供給されるインクを貯留するサブタンクであることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記供給排出手段は、前記インクタンク内に通じる供給および排出の経路に、気体の通過を許容し、インクの通過を阻止する気液分離膜を備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
5. 前記供給排出手段は、ポンプを備え、前記ポンプによって加圧した気体によってインクタンクに気体を入れ、また、前記ポンプによって減圧した気体によってインクタンクから気体を排出することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
6. 前記ポンプは、前記メインタンクからのインクを前記サブタンクに供給することをアシストするために兼用されることを特徴とする請求項５に記載のインクジェット記録装置。

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