JP5336808B2 - インク供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、インクを吐出して所望の印刷を行うプリンタヘッドにインクを供給するインク供給装置に関する。

上記プリンタヘッドを用いたインクジェットプリンタは、プリンタヘッドを印刷媒体に対して相対移動させながら、プリンタヘッドの下面に形成されたノズルからインクを吐出させて所望の印刷を行うように構成される。インクジェットプリンタでは、インクの吐出に応じてインクが消費されるため、用途に応じた容量のインクタンク（インクカートリッジ）がプリンタヘッドのキャリッジまたはプリンタ本体に設けられる。例えば、商業用の大判広告やのぼり等をプリントする大型のインクジェットプリンタでは、多量のインクが比較的短時間のうちに消費される。このため、このような商業用のインクジェットプリンタでは、一般的に、大容量のインクタンクがプリンタ本体に設けられ、インクタンクとプリンタヘッドとがチューブ等により接続されて、インクの吐出に応じてインクタンクからプリンタヘッドにインクが供給されるように構成される。

ここで、プリンタヘッドの内圧が大気圧よりも高くなると、インクがノズルから押し出されて印刷媒体上に滴下し、いわゆる「ぼた落ち」の問題を生じる。そのため、インクジェットプリンタでは、プリンタヘッドの内圧が大気圧よりもわずかに低い微負圧になるようにインク供給装置が構成されている。従来のインク供給装置として、プリンタ本体に設けたインクタンク（メインタンク）と、キャリッジに設けたプリンタヘッドとの間に小容量のインク室を有したサブタンクを設け、このサブタンクのインク室を調圧手段により減圧することで、プリンタヘッドを微負圧状態にする「負圧発生方式」のインク供給装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

上記方式のインク供給装置においては、プリンタヘッドへのインク供給が途絶えないように、ノズルからのインクの吐出量に応じて、サブタンクのインク室に所定量のインクが貯留されるように制御されている。例えば、インク室内におけるインクの液面高さ位置を検出しながら、下限高さ位置まで液面が低下したときに、インク室へのインクの供給を開始させ、上限高さ位置までインクが供給されたときに、インク室へのインクの供給を停止させるように制御が行われる。容器に収容された液体の液面高さを検出する手段として、例えば特許文献２には、磁石が取り付けられたフロートを上下移動可能に液面に浮かべ、対峙する磁石からの磁気を検出するセンサ（ホール素子）を、所定高さ位置に配設する構成が開示されている。
特開２００４−２８４２０７号公報 特開２００１−１４１５４７号公報

しかしながら、上記のように上限高さ位置まで液面が上昇したときに、インク室へのインクの供給を停止させる制御が行われる場合、上限高さ位置まで液面が上昇したことが検出されてから、実際にインクの供給が停止されるまでに、多少のタイムラグが発生することがある。このタイムラグの間に、上限高さ位置を超えてインク室内にインクが供給されて、調圧手段に流入（逆流）してしまう虞があった。仮に一旦調圧手段にインクが流入してしまうと、インク室を十分に減圧できなくなるとともに、元の状態に回復させるためには調圧手段を交換する必要があり、作業負担およびコストを増大させる虞もあった。

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、簡易な構成でありながら調圧手段にインクを流入させることなく、インク室にインクを供給可能なインク供給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、本発明に係るインク供給装置は、液体インクを吐出して所望の印刷を行うプリンタヘッドに接続されて、前記プリンタヘッドに液体インクを供給するインク供給装置であって、前記インク供給装置が、前記プリンタヘッドに接続されて、液体インクが貯留されるタンク（例えば、実施形態におけるメインタンク１１０）から供給された液体インクを一時貯留した後に前記プリンタヘッドに供給するインク室（例えば、実施形態におけるインク貯留室１２３）が形成されたサブタンクと、前記タンクから前記インク室に液体インクを供給するインク供給手段（例えば、実施形態における液送ポンプ１１８）と、前記インク室に接続されて、前記インク室の内圧を調整する調圧手段（例えば、実施形態における気送ポンプ１６０）と、前記インク室内の液体インクの液面高さ位置を検出する液面検出手段（例えば、実施形態における貯留検出部１３０）と、前記液面検出手段により検出された検出結果に応じて、前記インク供給手段および前記調圧手段の駆動を制御する駆動制御手段（例えば、実施形態におけるコントロールユニット８０）とを備えて構成される。前記駆動制御手段により、前記インク室における液体インクの液面が下限液面高さ位置と上限液面高さ位置との間に位置するように、前記インク供給手段による液体インクの供給が制御され、前記液面検出手段により、液体インクの液面が前記上限液面高さ位置よりも上方の限界液面高さ位置に位置したことが検出されたとき、前記駆動制御手段は、前記インク供給手段による液体インクの供給を停止させた状態で前記調圧手段を駆動させて前記インク室を正圧状態にする。

また、上記インク供給装置において、前記駆動制御手段は、前記液面検出手段により液体インクの液面が前記下限液面高さ位置に低下したことが検出されるときに、前記インク供給手段による液体インクの供給を行わせ、前記液面検出手段により液体インクの液面が前記上限液面高さ位置に上昇したことが検出されたときに、前記インク供給手段による液体インクの供給を停止させるように制御する構成が好ましい。

さらに、前記液面検出手段は、液体インク中で浮かぶフロート部材（例えば、実施形態におけるフロート１３４）に取り付けられて前記インク室に装入され、前記インク室の液面変化に応じて上下移動する液面指示部材（例えば、実施形態におけるマグネット１３４ａ）と、前記サブタンクの側面に設けられて、側方に対向した前記液面指示部材を検出して液面高さ位置を検出する液面検出部とを備えた構成が好ましい。

なお、前記液面検出部は、液体インクの液面が前記限界液面高さ位置に位置したことを検出する限界液面検出部（例えば、実施形態における限界検出センサ１３６Ｅ）と、液体インクの液面が前記上限液面高さ位置に位置したことを検出する上限液面検出部（例えば、実施形態におけるHi検出センサ１３６Ｈ）と、液体インクの液面が前記下限液面高さ位置に位置したことを検出する下限液面検出部（例えば、実施形態におけるLo検出センサ１３６Ｌ）とを備えた構成が好ましい。

本発明に係るインク供給装置は、インク室におけるインクの液面が、上限液面高さ位置よりも上方の限界液面高さ位置に上昇したことが検出されると、駆動制御手段は、インク供給手段によるインクの供給を停止させた状態で調圧手段を駆動させて、インク室を正圧状態にするように構成されている。この構成より、例えば比較的勢い良くインク室にインクが供給されて、上限高さ位置まで液面が上昇したことが検出されてから、実際にインクの供給が停止されるまでに、タイムラグがある（上限高さ位置を超えてさらにインクが供給される）ような場合において、液面が限界液面高さ位置に上昇したことが検出されると、調圧手段からインク室へ強制的に空気を送り込んでインク室を正圧にすることで、調圧手段にインクが流入することを確実に防止できる。また、インク室の内圧を調整する調圧手段は、サブタンクを有したインク供給装置に従来備えられていた構成要素なので、新たに構成要素を追加する必要がなく、簡易な構成でありながら調圧手段にインクを流入させることなくインク室にインクを供給できる。

また、上記インク供給装置において、駆動制御手段は、インクの液面が下限液面高さ位置に低下したことが検出されるときにインク供給手段によるインクの供給を行わせて、インクの液面が上限液面高さ位置に上昇したことが検出されたときにインクの供給を停止させるように制御する構成が好ましい。このように構成した場合、常時一定容量のインクをインク室に貯留させることができ、且つプリンタヘッドに途切れることなくインクを安定供給できるようになる。

上記液面検出手段は、フロート部材に取り付けられて液面変化に応じて上下移動する液面指示部材と、上下移動して側方に対向した液面指示部材を検出して液面高さ位置を検出する液面検出部とを備えた構成が好ましい。このように構成した場合には、簡易な構成でありながら、インクの液面高さ位置を忠実に液面指示部材に反映させることができ、その液面指示部材を液面検出部において検出することで、液面高さ位置を高精度に検出可能となる。

さらに、上記液面検出部は、インクの液面が限界液面高さ位置に位置したことを検出する限界液面検出部、上限液面高さ位置に位置したことを検出する上限液面検出部、および下限液面高さ位置に位置したことを検出する下限液面検出部を備えた構成が好ましい。このように構成した場合、３つの液面検出部を用いるという簡素な構成でありながら、駆動制御手段によるインク供給手段および調圧手段の駆動制御のために必要とされるインクの各液面位置が検出可能となる。

以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について説明する。本発明を適用したインクジェットプリンタの一例として、プリンタヘッドを往復移動させるとともに、これに直交する方向に印刷媒体を送りながら印刷を行うタイプを採り上げ、紫外光が照射されて硬化する紫外線硬化型インク（いわゆるＵＶインク）をプリンタヘッドから吐出させるＵＶ硬化インクジェットプリンタ（以下、プリンタ装置と称する）に適用した構成例について説明する。本実施形態のプリンタ装置Ｐの斜視図を図１および図２に、このプリンタ装置Ｐの装置本体１の要部構成を図３に示しており、これらの図面を参照してプリンタ装置Ｐの全体構成について説明する。なお、以降の説明では、図１中に付記する矢印Ｆ，Ｒ，Ｕの指す方向を、それぞれ前方、右方、上方と称して説明する。

プリンタ装置Ｐは、大別的には、支持部２に支持された装置本体１、支持部２の前後に設けられ未印刷の印刷媒体Ｍを送り出す送り出し機構３、描画が終了した印刷媒体Ｍを巻き取る巻き取り機構４などから構成される。装置本体１は、フレーム１０に印刷媒体Ｍを前後に挿通させる横長窓状のメディア挿通部１５が形成され、このメディア挿通部１５の下側に位置する下部フレーム１０Ｌに、印刷媒体Ｍを支持するプラテン２０、および印刷媒体Ｍを前後に送るメディア移動機構３０が設けられている（図３参照）。

メディア挿通部１５の上側に位置する上部フレーム１０Ｕに、プリンタヘッド６０を保持するキャリッジ４０、およびキャリッジ４０を左右に移動させるキャリッジ移動機構５０が設けられている。また、装置本体１には、後述するコントロールユニット８０が設けられ、装置本体１の前面には、各種操作スイッチ等が設けられた操作パネル８８が配設されている。

プラテン２０は、メディア挿通部１５の下側を前後に延びて下部フレーム１０Ｌに設けられており、プリンタヘッド６０による左右帯状の描画領域には、印刷媒体Ｍを水平に支持するメディア支持部２１が形成されている。メディア移動機構３０は、上部周面がプラテン２０に露出した円筒状の送りローラ３１と、この送りローラ３１をタイミングベルト３２を介して回転駆動するローラ駆動モータ３３等からなり、送りローラ３１の上方には、回動自在に支持されたピンチローラ３６を有するローラアッセンブリ３５が、左右に配設されている。

ローラアッセンブリ３５は、ピンチローラ３６を送りローラ３１に押しつけたクランプ位置と、送りローラ３１から離隔させたアンクランプ位置とに設定可能に構成されている。印刷媒体Ｍをピンチローラ３６と送りローラ３１との間に挟み、ローラアッセンブリ３５をクランプ位置に設定して、ローラ駆動モータ３３を回転駆動することにより、印刷媒体Ｍを所定距離だけ前後に送ることができる。なお、図３では、クランプ位置およびアンクランプ位置の両方を併記している。

キャリッジ４０は、上部フレーム１０Ｕに取り付けられたガイドレール４５に、左右に移動自在に支持されており、後述するキャリッジ駆動機構５０により駆動される。キャリッジ４０には、ＵＶインクを吐出するプリンタヘッド６０が、メディア支持部２１と所定ギャップを隔てた状態で搭載される。図５にキャリッジ周辺の斜視図を示しており、この図５には、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の４色のＵＶインクについて、それぞれプリンタヘッド６０（第１プリンタヘッド６０Ｃ，第２プリンタヘッド６０Ｍ，第３プリンタヘッド６０Ｙ，第４プリンタヘッド６０Ｋ）を設けた場合を例示している。

キャリッジ４０には、後に詳述するサブタンク１２０（第１サブタンク１２０Ｃ，第２サブタンク１２０Ｍ，第３サブタンク１２０Ｙ，第４サブタンク１２０Ｋ）が、プリンタヘッド６０に対応して設けられている。なお、本実施形態におけるプリンタヘッド６０は、ピエゾ方式によってインクを吐出させる構成を例示している。

キャリッジ４０の左右側部には、印刷媒体Ｍに向けて紫外光を照射する左ＵＶ光源７０Ｌおよび右ＵＶ光源７０Ｒが設けられており、例えばＵＶランプやＵＶ−ＬＥＤ等を用いて構成される。この左ＵＶ光源７０Ｌおよび右ＵＶ光源７０Ｒの点滅作動は、キャリッジ４０の移動およびプリンタヘッド６０からのインクの吐出に応じて、コントロールユニット８０により制御される。

キャリッジ移動機構５０は、フレーム１０の左右側部に設けられた駆動プーリ５１および従動プーリ５２と、駆動プーリ５１を回転駆動するキャリッジ駆動モータ５３、駆動プーリ５１と従動プーリ５２との間に巻き掛けられた無端状のタイミングベルト５５等から構成される（図３参照）。キャリッジ４０は、タイミングベルト５５に固定されており、キャリッジ駆動モータ５３の駆動に応じて、ガイドレール４５に沿ってプラテン２０の上方を左右に移動される。

コントロールユニット８０は、各構成部の制御プログラムが書き込まれたＲＯＭ８１、プログラム等を一時記憶するＲＡＭ８２、このＲＡＭ８２から読みこまれたプログラム、および操作パネル８８から入力された操作信号等について演算処理を行う演算処理部８３を主体に構成される。このコントロールユニット８０は、メディア移動機構３０、キャリッジ移動機構５０、プリンタヘッド６０、後述するインク供給装置１００等の、各構成部の作動を制御する。

例えば、コントロールユニット８０に読み込まれた印刷プログラムに基づいて印刷媒体Ｍに描画を行う場合、メディア移動機構３０による印刷媒体の前後移動Ｍと、キャリッジ移動機構５０によるキャリッジ４０の左右移動とを組み合わせて、印刷媒体Ｍとプリンタヘッド６０とを相対移動させる。この相対移動と同時に、各プリンタヘッド６０から印刷媒体Ｍに向けてＵＶインクを吐出させながら、キャリッジ４０の移動方向後方に位置するＵＶ光源（例えば、キャリッジ右動時には左ＵＶ光源７０Ｌ）を点灯させて、印刷プログラムに応じた情報を描画する。

このように、概要構成されるプリンタ装置Ｐにあって、印刷時にはプリンタヘッド６０
におけるＵＶインクの消費量に応じて、インク供給装置１００からプリンタヘッド６０に
ＵＶインクが供給される。図４はインク供給装置１００の系統図、図６はサブタンク１２０の外観斜視図、図７は図６中のＶＩＩ−ＶＩＩ部分における断面図、図８はインク供給装置１００の概要ブロック図を示す。

インク供給装置１００は、プリンタヘッド６０に接続されたサブタンク１２０、ＵＶインクが貯留されたメインタンク１１０、サブタンク１２０の内圧を負圧状態に減圧するサブタンク減圧部１４０、サブタンク１２０の内圧を正圧状態に加圧するサブタンク加圧部１５０、メインタンク１１０に貯留されたＵＶインクをサブタンク１２０に移送するインク移送部１１５等からなり、サブタンク減圧部１４０およびサブタンク加圧部１５０が一台の気送ポンプ１６０により構成される（図４参照）。

メインタンク１１０として、このプリンタ装置Ｐにおける単位時間当たりのＵＶインクの消費量に応じた容量を貯留し得るものが選択される。また、図２に、上述の４色についてそれぞれカートリッジ式のメインタンク１１０（第１メインタンク１１０Ｃ，第２メインタンク１１０Ｍ，第３メインタンク１１０Ｙ，第４メインタンク１１０Ｋ）を、装置本体１の背面に着脱可能に配設した構成例を示す。

サブタンク１２０は、図６に示すように、一側方（紙面右方）に開口した薄型矩形箱状の容体部材１２１に、この容体部材１２１の開口面を覆って封止する例えば樹脂材料からなる透明なシート部材１２２が溶着されており、シート部材１２２によって封止されることにより、ＵＶインクを貯留するインク貯留室１２３が形成される。この容体部材１２１の開口面とシート部材１２２の間に、例えば金属材料からなり格子状に形成された薄板部材１２２ａが挟持されており、この薄板部材１２２ａにより開口面が部分的に覆われている。

インク貯留室１２３の後方には、インク貯留室１２３と連通して上下に延びる溝状のフロート収容室１２４が形成される。フロート収容室１２４には、ＵＶインクに浮揚する円盤状のフロート１３４が上下移動自在に収容され、そのフロート１３４の中心部には、マグネット１３４ａが固着されている。容体部材１２１およびシート部材１２２の少なくとも一方が、透明または半透明の材料を用いて形成されることにより、インク貯留室１２３のＵＶインクの貯留状態およびフロート１３４の浮遊状態等を、外部から目視確認可能に構成される。

サブタンク１２０の下面側には、容体部材１２１の底壁１２１ｂから下方に突出した短円筒状のコネクタ部１２５が形成され、このコネクタ部１２５とプリンタヘッド６０とが、チューブ６９を用いて接続されている（図６および図７参照）。コネクタ部１２５の上部には、底壁１２１ｂからインク貯留室１２３内を上方に延びるブロック状のダクト部１２６が形成される。インク貯留室１２３とコネクタ部１２５とを繋ぐように、底壁１２１ｂを上下に貫通する第１導出路１２７ａが形成されるとともに、ダクト部１２６を上下に貫通する第２導出路１２６ｂが形成されている。

上記第１導出路１２７ａの断面積は、第２導出路１２６ｂの断面積よりも小さく形成され、インク貯留室１２３とプリンタヘッド６０とは、第１導出路１２７ａおよび第２導出路１２６ｂを介して接続されている。なお、印刷を行っていないとき、キャリッジ４０は基準位置（ホームポジション）に位置するように移動制御され、この基準位置に位置したプリンタヘッド６０の下方には、ＵＶインクを受け止めるバット状のインクトレイ１８０が設けられている（図５参照）。

サブタンク１２０の後面側に、インク貯留室１２３内のＵＶインクの貯留状態を検出する貯留検出部１３０が設けられている。貯留検出部１３０は、インク貯留室１２３のＵＶインクの液面とともに上下移動する上述のフロート１３４、およびフロート１３４に固着されたマグネット１３４ａの磁気を検出して、ＵＶインクの液面高さを検出する液面検出センサ１３８から構成される。容体部材１２１の後方壁１２１ｒには、上下に延びる溝状のセンサ装着部１３１が形成されており、このセンサ装着部１３１に上記液面検出センサ１３８が装着され、例えば後述するケース部材１３７の取付孔１３７ａに取付ネジ１３９を挿通させて締結することにより、液面検出センサ１３８が後方壁１２１ｒに固定される（図７参照）。

液面検出センサ１３８は、上から順に限界検出センサ１３６Ｅ、Hi検出センサ１３６Ｈ、Lo検出センサ１３６Ｌが取り付けられた液面検出基板１３５、およびこの液面検出基板１３５を収容したケース部材１３７から構成される。なお、各検出センサ１３６Ｅ，１３６Ｈ，１３６Ｌは、例えばファラデー素子や磁気インピーダンス素子等を用いて構成することが可能で、ホール素子が好適に用いられる。また、マグネット１３４ａとして種々の磁石を用いることが可能で、異方性フェライト磁石が好適に用いられる。

図７に示すように、液面検出センサ１３８は、後方壁１２１ｒを挟んでフロート１３４と対向配置され、マグネット１３４ａの磁気を各検出センサ１３６Ｅ，１３６Ｈ，１３６Ｌで検出することにより、マグネット１３４ａの高さ位置、すなわちインク貯留室１２３のＵＶインクの液面高さを検出できるようになっている。図７から分かるように、フロート収容室１２４の内壁とフロート１３４（マグネット１３４ａ）の前後側面とは近接しているため、フロート１３４がＵＶインクの液面高さに応じてフロート収容室１２４を略真っ直ぐに上下移動する構成となっている。

液面検出センサ１３８がセンサ装着部１３１に固定された状態において、Hi検出センサ１３６Ｈは、インク貯留室１２３におけるＵＶインクの液面が最高位置に達したことを検出し、一方、Lo検出センサ１３６Ｌは、ＵＶインクの液面が最低位置に達したことを検出する。限界検出センサ１３６Ｅは、Hi検出センサ１３６Ｈよりも上方に位置しており、ＵＶインクの液面が最高位置を超えて上昇したこと検出する。フロート１３４が、限界検出センサ１３６Ｅの位置を超えてさらに上昇しないように、フロート収容室１２４の上部には規制リブ１２４ａが形成されている。このようにして検出されたＵＶインクの液面高さは、液面検出センサ１３８からコントロールユニット８０に出力される。

サブタンク１２０の前面側には、容体部材１２１の前方壁１２１ｆを前後に貫通するインク導入路（図示せず）が形成され、このインク導入路にチューブコネクタ１２８が挿入される。また、サブタンク１２０の上面側には、容体部材１２１の天井壁１２１ｔを上下に貫通する気体導入路（図示せず）が形成され、この気体導入路に、中心部に気体導入孔１２９ａが形成されたチューブコネクタ１２９が挿入される。

インク移送部１１５は、メインタンク１１０とサブタンク１２０との間を結ぶメイン供給回路１１６により形成される。メイン供給回路１１６は、メインタンク１１０と液送ポンプ１１８とに接続されたインク吸入ライン１１７ａ、液送ポンプ１１８とチューブコネクタ１２８とに接続されたインク送出ライン１１７ｂ、ＵＶインクをメインタンク１１０からサブタンク１２０に供給する液送ポンプ１１８等から構成される。

サブタンク減圧部１４０は、サブタンク１２０と気送ポンプ１６０の吸入口１６１との間を結ぶ負圧回路１４１により形成される。負圧回路１４１は、図４中の枠Ａで囲んで示すように、エアチャンバー１４２、負圧回路１４１の圧力を検出する圧力センサ１４４、負圧回路１４１を開閉する負圧制御弁１４５、およびこれらの機器を接続して気送ポンプの吸入口１６１とサブタンク１２０との間を結ぶライン１４７（１４７ａ，１４７ｂ，１４７ｃ，１４７ｄ）等から構成される。なお、図４中の枠Ｃで囲まれた部分がキャリッジ４０に設けられ、枠外の部分が装置本体１に設けられる機器である。

エアチャンバー１４２は、吸入口１６１と接続されており、気送ポンプ１６０の作動によりチャンバー内の空気が排気されて負圧状態に減圧されるように構成されており、また、負圧状態のチャンバー内に空気を導入する空気導入ライン１４７ｉが設けられている。この空気導入ライン１４７ｉには、空気の流量を調整する流量調整弁１４３ａおよび除塵用のエアフィルタ１４３ｂが設けられている。流量調整弁１４３ａは、気送ポンプ１６０とサブタンク１２０が負圧回路１４１を介して接続された状態において、エアチャンバー１４２に流入する空気の流量を調整してエアチャンバー１４２の内圧を定圧化させる。

負圧制御弁１４５は、エアチャンバー１４２とサブタンク１２０との間に位置し、ライン１４７ｃとライン１４７ｄとを、連通状態と遮断状態とに切り替える電磁弁である。図４には、負圧制御弁１４５として三方弁を用いた構成を例示しており、コモンポート(COM)にライン１４７ｃ、ノーマルオープンポート(NO)にライン１４７ｄが接続され、ノーマルクローズポート(NC)はライン１４７ｘおよびサイレンサ１４８を介して大気に開放されている。

このため、負圧制御弁１４５がオフのとき（印刷中や待機中など通常の稼働時、およびインク充填時）には、ライン１４７ｃとライン１４７ｄとが接続されて負圧回路１４１が連通状態に設定され、吸入口１６１とサブタンク１２０とが後述する合流回路１７１を介して接続される。一方、負圧制御弁１４５がオンのとき（クリーニング時等）には、ライン１４７ｃとライン１４７ｄとの接続が切り離されて負圧回路１４１が遮断されるとともに、ライン１４７ｃがライン１４７ｘに繋がり、気送ポンプ１６０の吸入口側の回路が大気に開放される。

サブタンク加圧部１５０は、サブタンク１２０と気送ポンプ１６０の吐出口１６２との間を結ぶ正圧回路１５１により形成される。正圧回路１５１は、図４中の枠Ｂで囲んで示すように、空気の流量を調整する流量調整弁１５３ａ、除塵用のエアフィルタ１５３ｂ、正圧回路１５１の圧力を検出する圧力センサ１５４、正圧回路１５１を開閉する正圧制御弁１５５、およびこれらの機器を接続して気送ポンプ１６０の吐出口１６２とサブタンク１２０との間を結ぶライン１５７（１５７ａ，１５７ｂ，１５７ｃ，１５７ｄ）等から構成される。流量調整弁１５３ａは、気送ポンプ１６０とサブタンク１２０とが正圧回路１５１により接続された状態において、インク貯留室１２３の内圧が所定以上に上昇しないように調整するバルブである。

正圧制御弁１５５は、流量調整弁１５３ａとサブタンク１２０との間に位置し、ライン１５７ｃとライン１５７ｄとを、連通状態と遮断状態とに切り替える電磁弁である。図４には、正圧制御弁１５５として三方弁を用いた構成を例示しており、正圧制御弁１５５のコモンポート(COM)にライン１５７ｃ、ノーマルクローズポート(NC)にライン１５７ｄが接続され、ノーマルオープンポート(NO)はライン１５７ｘおよびサイレンサ１５８を介して大気に開放されている。

このため、正圧制御弁１５５がオフのとき（印刷中や待機中など通常の稼働時、およびインク充填時）には、ライン１５７ｃとライン１５７ｄの接続が切り離されて正圧回路１５１が遮断されるとともに、ライン１５７ｃがライン１５７ｘに繋がり、気送ポンプ１６０の吐出口側の正圧回路が大気に開放される。一方、正圧制御弁１５５がオンのとき（クリーニング時等）には、ライン１５７ｃとライン１５７ｄとが接続されて正圧回路１５１が連通状態に設定され、吐出口１６２とサブタンク１２０が合流回路１７１を介して接続される。

気送ポンプ１６０は、吸入口１６１に接続された負圧回路１４１から空気を吸入し、吸入した空気を吐出口１６２に接続された正圧回路１５１に圧送するポンプであり、吐出口１６２および吸入口１６１に、所定の正負圧力を発生する形態のポンプが用いられる。

負圧回路１４１と正圧回路１５１とは、サブタンク１２０に向かう途上で合流し、合流回路１７１が形成される。合流回路１７１は、サブタンク１２０に接続されるライン１７７と、合流回路１７１を開閉する合流回路開閉弁１７５とから構成される。合流回路開閉弁１７５は、サブタンク１２０の数量に対応して設けられており、図４には、合流回路１７１（ライン１７７）が４つに分岐され、分岐された各合流回路（ライン１７７Ｃ，１７７Ｍ，１７７Ｙ，１７７Ｋ、一部符番を省略）を、個々に開閉可能に構成される場合を例示している。

以上のように構成されるプリンタ装置Ｐは、図８に示すように、コントロールユニット８０に圧力センサ１４４，１５４および液面検出センサ１３８において得られた検出結果が入力されるとともに、操作パネル８８からの操作信号が入力される。コントロールユニット８０は、これらの入力結果を基に、液送ポンプ１１８、気送ポンプ１６０、負圧制御弁１４５、正圧制御弁１５５および合流回路開閉弁１７５の作動を制御する。

以下において、コントロールユニット８０による作動制御について説明する。なお、ＵＶインクの供給系については４つの系統（Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋ）について同様であるため、以下の説明において各系統に共通する事項については、これらの添え字を省略して説明する。

プリンタ装置Ｐのメイン電源がオン操作されると、コントロールユニット８０は気送ポンプ１６０を駆動させ、すべての合流回路開閉弁１７５をオンにする。合流回路開閉弁１７５をオンにした後、負圧制御弁１４５および正圧制御弁１５５は、ともにオフのままとすることにより、負圧回路１４１では、ライン１４７ｃとライン１４７ｄとが連通して吸入口１６１とインク貯留室１２３とが接続され、一方正圧回路１５１では、ライン１５７ｃとライン１５７ｘとが接続されて、気送ポンプ１６０の吐出口側の回路が大気に開放される。このようにして、印刷プログラムの実行中、または待機中を問わず、気送ポンプ１６０は継続して駆動され、４つのインク貯留室１２３の内圧が、常時同一の負圧に設定された状態で保持される。

このように、貯留室１２３の内圧が負圧に設定されたとき、シート部材１２２がサブタンク１２０の内方に向けて撓むことにより、その内圧変動を吸収（緩和）できるので、サブタンク１２０の各構成部に過度の外力が作用しない構成となっている。また、インク貯留室１２３およびフロート収容室１２４は、薄板部材１２２ａにより部分的に覆われているので、シート部材１２２がサブタンク１２０の内方に向けて過度に撓むことを規制できる。よって、例えばシート部材１２２とフロート１３４とが接触することがなく、ＵＶインクの液面高さに応じたフロート１３４の上下移動を確保でき、正確な液面高さの検出が可能となる。また例えば、サブタンク１２０内のＵＶインクを一旦全て排出させてクリーニングを行う時、上記とは逆に貯留室１２３の内圧が正圧に設定される。この場合、シート部材１２２は、サブタンク１２０の外方に向けて撓むことにより、その内圧変動を吸収できる構成となっている。

通常の印刷時において、サブタンク１２０のインク貯留室１２３に、常にある程度のＵＶインクが貯留されるように、コントロールユニット８０は各構成部を制御する。その制御について具体的に説明すると、インク貯留室１２３に貯留されたＵＶインクは、印刷プログラムの実行等により、プリンタヘッド６０のノズルから吐出されて消費されることにより徐々に減少する。インク貯留室１２３に貯留されたＵＶインクが減少すると、ＵＶインクの液面高さは下がり、フロート１３４もその液面高さに応じてフロート収容室１２４を下方に移動される。

そして、マグネット１３４ａの磁気が、最低位置のLo検出センサ１３６Ｌによって検出されたとき、コントロールユニット８０は、インク貯留室１２３が負圧状態に減圧された状態で液送ポンプ１１８を起動させる。液送ポンプ１１８の駆動により、メインタンク１１０から送り出されたＵＶインクは、ライン１１７ｂを通ってチューブコネクタ１２８からインク貯留室１２３に供給される。このインク貯留室１２３へのＵＶインクの供給が継続されることで、ＵＶインクの液面高さが徐々に上がり、マグネット１３４ａの磁気が、最高位置のHi検出センサ１３６Ｈによって検出されたとき、コントロールユニット８０は、液送ポンプ１１８の駆動を停止させＵＶインクの補充が完了する。

上記ＵＶインクの補充時に、マグネット１３４ａの磁気がHi検出センサ１３６Ｈで検出されることで、コントロールユニット８０は液送ポンプ１１８の駆動を停止させるが、例えば、液送ポンプ１１８の駆動を停止させてから、実際にＵＶインクの供給が停止されるまでに、多少のタイムラグが発生することがある。上述のように、インク貯留室１２３の内圧は負圧に設定されているので、このタイムラグの間に過度に供給されたＵＶインクが、気体導入孔１２９ａに吸引されてライン１７７を逆流してしまう虞がある。このような事態を回避するために、本発明に係るサブタンク１２０には、液面検出センサ１３８に限界検出センサ１３６Ｅを設けている。

この限界検出センサ１３６Ｅの作動について説明すると、ＵＶインクの補充時において、マグネット１３４ａの磁気が限界検出センサ１３６Ｅで検出されると、コントロールユニット８０は、液送ポンプ１１８の駆動を停止させた状態のまま、負圧制御弁１４５および正圧制御弁１５５をオンにする。つまり、ライン１４７ｃとライン１４７ｄとの連通を遮断するとともに、ライン１５７ｃとライン１５７ｄとを連通させて、気送ポンプの吐出口１６２と第１サブタンク６０ｃのインク貯留室１２３とを接続し、短時間（例えば１秒間）インク貯留室１２３内を正圧状態とする。こうすることにより、ＵＶインクが気体導入孔１２９ａに吸引されてライン１７７を逆流することがなく、さらには、短時間だけ正圧状態とすることにより、いわゆる「ぼた落ち」の問題も発生しない。

上述の実施形態において、金属材料からなり格子状に形成された薄板部材１２２ａを例示して説明したが、この構成に限定されない。例えば、インク貯留室１２３内が負圧に設定されたときに、サブタンク１２０の内方にシート部材１２２が過度に撓むことを防止できれば、シート部材１２２の材質および形状は限定されない。

また、上述の実施形態において、サブタンク１２０に対して液面検出センサ１３８が脱着可能な構成を説明したが、例えば、限界検出センサ１３６Ｅ、Hi検出センサ１３６Ｈ、Lo検出センサ１３６Ｌ、および液面検出基板１３５が、サブタンク１２０に組み込まれた構成でも良い。

なお、上述の実施形態において、液面検出センサ１３８として、液面検出基板１３５がケース部材１３７に収容された構成を例示して説明したが、この構成に限定されない。例えば、液面検出基板１３５がケース部材１３７に収容されておらず、限界検出センサ１３６Ｅ、Hi検出センサ１３６ＨおよびLo検出センサ１３６Ｌが取り付けられた液面検出基板１３５を、サブタンク１２０に装着した構成でも良い。

上述の実施形態において、図７に示すように、フロート１３４の中心部にマグネット１３４ａが固着され、マグネット１３４ａの上下位置とＵＶインクの液面位置とが一致する構成を例示したが、この構成に限定されない。例えば、上端部にマグネット１３４ａが固着されたフロート１３４をＵＶインク中に浮かべたときの、ＵＶインクの液面位置とマグネット１３４の固着位置との位置関係が把握されている場合、このマグネット１３４の固着位置を考慮して、限界検出センサ１３６Ｅ、Hi検出センサ１３６Ｈ、Lo検出センサ１３６Ｌを配設した構成も可能である。

また、上述の実施形態では、本発明を適用したインクジェットプリンタの一例として、一軸印刷媒体移動、一軸プリンタヘッド移動の、ＵＶ硬化インクジェットプリンタに適用した構成例について説明した。しかし、本発明は他の形態のジェットプリンタ、例えば二軸プリンタヘッド移動タイプや、二軸印刷媒体移動タイプのインクジェットプリンタにも適用することができ、使用するインクについても、染料系や顔料系など他の種類のインクを用いたインクジェットプリンタに適用することができる。

本発明の適用したプリンタ装置を斜め前方から示した外観斜視図である。 上記プリンタ装置を斜め後方から示した外観斜視図である。 上記プリンタ装置の装置本体の要部構成を示した正面図である。 インク供給装置の系統図である。 上記プリンタ装置のキャリッジ周辺を示した斜視図である。 キャリッジに設けられたサブタンクを示した外観斜視図である。 図６中のＶＩＩ−ＶＩＩ部分を示した断面図である。 インク供給装置の概要ブロック図である。

符号の説明

６０ プリンタヘッド（６０Ｃ：第１プリンタヘッド、６０Ｍ：第２プリンタヘッド、６０Ｙ：第３プリンタヘッド、６０Ｋ：第４プリンタヘッド）
８０ コントロールユニット（駆動制御手段）
１００ インク供給装置
１１０ メインタンク（１１０Ｃ：第１メインタンク、１１０Ｍ：第２メインタンク、１１０Ｙ：第３メインタンク、１１０Ｋ：第４メインタンク）（タンク）
１１８ 液送ポンプ（インク供給手段）
１２０ サブタンク（１２０Ｃ：第１サブタンク、１２０Ｍ：第２サブタンク、１２０Ｙ：第３サブタンク、１２０Ｋ：第４サブタンク）
１２３ インク貯留室（インク室）
１３０ 貯留検出部（液面検出手段）
１３４ フロート（フロート部材）
１３４ａ マグネット（液面指示部材）
１３６Ｅ 限界検出センサ（限界液面検出部）
１３６Ｈ Hi検出センサ（上限液面検出部）
１３６Ｌ Lo検出センサ（下限液面検出部）
１６０ 気送ポンプ（調圧手段）

Claims (4)

1. 液体インクを吐出して所望の印刷を行うプリンタヘッドに接続されて、前記プリンタヘッドに液体インクを供給するインク供給装置であって、
   前記インク供給装置が、
   前記プリンタヘッドに接続されて、液体インクが貯留されるタンクから供給された液体インクを一時貯留した後に前記プリンタヘッドに供給するインク室が形成されたサブタンクと、
   前記タンクから前記インク室に液体インクを供給するインク供給手段と、
   前記インク室に接続されて、前記インク室の内圧を調整する調圧手段と、
   前記インク室内の液体インクの液面高さ位置を検出する液面検出手段と、
   前記液面検出手段により検出された検出結果に応じて、前記インク供給手段および前記調圧手段の駆動を制御する駆動制御手段とを備えて構成され、
   前記駆動制御手段により、前記インク室における液体インクの液面が下限液面高さ位置と上限液面高さ位置との間に位置するように、前記インク供給手段による液体インクの供給が制御され、
   前記液面検出手段により、液体インクの液面が前記上限液面高さ位置よりも上方の限界液面高さ位置に位置したことが検出されたとき、
   前記駆動制御手段は、前記インク供給手段による液体インクの供給を停止させた状態で前記調圧手段を駆動させて前記インク室を正圧状態にし、
   前記調圧手段は、気送ポンプであり、
   前記サブタンクは、前記インク室に連通して前記気送ポンプから気体が導入される気体導入路が前記限界液面高さ位置より上方に形成されていることを特徴とするインク供給装置。
2. 前記駆動制御手段は、
   前記液面検出手段により液体インクの液面が前記下限液面高さ位置に低下したことが検出されるときに、前記インク供給手段による液体インクの供給を行わせ、
   前記液面検出手段により液体インクの液面が前記上限液面高さ位置に上昇したことが検出されたときに、前記インク供給手段による液体インクの供給を停止させるように制御することを特徴とする請求項１に記載のインク供給装置。
3. 前記液面検出手段は、
   液体インク中で浮かぶフロート部材に取り付けられて前記インク室に装入され、前記インク室の液面変化に応じて上下移動する液面指示部材と、
   前記サブタンクの側面に設けられて、側方に対向した前記液面指示部材を検出して液面高さ位置を検出する液面検出部とを備えて構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載のインク供給装置。
4. 前記液面検出部は、
   液体インクの液面が前記限界液面高さ位置に位置したことを検出する限界液面検出部と、
   液体インクの液面が前記上限液面高さ位置に位置したことを検出する上限液面検出部と、
   液体インクの液面が前記下限液面高さ位置に位置したことを検出する下限液面検出部とを備えて構成されたことを特徴とする請求項３に記載のインク供給装置。

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