JP6666052B2 - 記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録媒体にインクを吐出して記録動作を行う記録装置に関する。

従来のインクジェット記録装置では、インクを吐出するヘッドと、インクを収容するインクタンクと、ヘッドとインクタンクとを接続するインク流路と、を備える構成がある（特許文献１）。また、インクタンクは、大気に連通されたバッファタンクと連通しており、ヘッドでインクが消費されると、バッファタンクからインクタンクへ空気が流入するようになっている。

なお、特許文献１におけるインクジェット記録装置では、ヘッドからインクが漏れないように、バッファタンク内における、インクタンクとバッファタンクとを連通する連部流路の開口は、ヘッドの吐出口面よりも下方に配置される。かかる構成により、水頭差によってヘッド内が負圧状態に維持されている。

特開２０１０−２０８１５１号公報

ところで、インクジェット記録装置の分野では、インクタンクの上部から、インクタンク内へインクを注入可能な注入口を備えるインクジェット記録装置も存在する。このようなインクジェット記録装置では、特許文献１のような水頭差を利用してヘッド内の負圧状態を維持することが困難である。

すなわち、特許文献１に記載のインクジェット記録装置の構成では、インクタンクの上部に注入口が設けられ、注入口が開いた場合、注入口を介してインクタンクが大気連通されることになる。この場合、インクタンク内のインクがバッファタンクおよびバッファタンクの大気連通口を通じて外部へ漏れ出すおそれがある。

本発明は、インクタンクに注入口を設けた構成において、インク注入の際に、外部へのインク漏出を抑制する記録装置を提供することを目的とする。

本発明の記録装置は、液体を吐出する吐出口が形成される吐出口形成面を有し記録動作を行う記録ヘッドと、前記記録ヘッドへ供給される前記液体を収容する液体収容室と、前記液体収容室へ前記液体を注入するための注入部と、重力方向において前記液体収容室の下方に配置され大気と連通する大気連通室と、前記液体収容室と前記大気連通室を連通する第１の連通流路とが一体的に形成される液体収容容器と、前記液体収容室と前記記録ヘッドとを接続し前記液体収容室から前記記録ヘッドへ液体を供給する第２の連通流路と、前記第２の連通流路を開閉する第１のバルブと、前記大気連通室に接続され大気に開口する大気開口部を備える大気連通流路と、前記大気連通流路を開閉する第２のバルブと、を備え、前記第１の連通流路の前記大気連通室における第１開口部は、前記重力方向において前記吐出口形成面より下方に位置することを特徴とする。

本発明の記録装置によれば、インクタンクに注入口を設けた構成において、インク注入の際に外部へのインク漏出を抑制することができる。

実施形態における記録装置の外観斜視図である。 実施形態における記録装置の内部構成を示す斜視図である。 実施形態におけるインクタンクの外観斜視図である。 実施形態におけるインクタンクの断面を示す模式図である。 実施形態の記録装置におけるインク充填状態を示す模式的断面図である。 実施形態２における記録装置の外観斜視図である。 実施形態２におけるインクタンクの外観斜視図である。 実施形態２の記録装置におけるインク充填状態を示す模式的断面図である。 実施形態３におけるインクタンクの断面を示す模式図である。

［実施形態１］
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、各図面を通して同一の構成には同一の符号を付して説明する。本実施形態では、記録装置として、シリアル型のインクジェット記録装置１１（以下、「記録装置」と記す）を例に説明する。

図１は、本実施形態における記録装置１１の概要を示す外観斜視図である。図１に示されるように、本実施形態の記録装置１１は、筐体と、主に記録媒体（不図示）に記録動作を行う記録部（不図示）と、記録部にインクを収容するインクタンク１５と、を備える。本実施形態において、インクタンク１５は、記録装置１１の筐体前面に配置される。また、筐体の上部には、スキャナユニット１７や、ユーザによる指令入力などを受け付け可能な操作入力部１８などが配置される。なお、説明のため、記録装置１１の主走査方向をＸ軸、副走査方向をＹ軸、Ｘ軸およびＹ軸に直交する方向をＺ軸となるように座標軸を設定する。なお、各図面を通してＸＹＺ軸それぞれの方向は、同一の方向を示す。

図２は、本実施形態における記録装置１１の内部構成を示す斜視図である。図２に示されるように、記録装置１１は、シート状の記録媒体を搬送するための構成として、給紙ローラ（不図示）と、搬送ローラ１６と、排紙ローラ（不図示）とを備える。さらに、記録装置１１は、記録ヘッド１３のメンテナンス部（不図示）と、メインシャーシと、タイミングベルトと、キャリッジモータ２０４とを備える。

キャリッジ１２は、メインシャーシに支持されながら、タイミングベルトを介してキャリッジモータ２０４から駆動を受け、記録媒体の搬送方向と直交する主走査方向に沿って移動する。かかる構成により、記録ヘッド１３がキャリッジ１２と共に主走査方向に沿って往復移動することができる。キャリッジ１２の近傍には、キャリッジ１２の位置を検出するためのコードストリップがタイミングベルトと平行に張設される。コードストリップには、例えば１インチ当たり１５０〜３００本のピッチでマーキングが形成されている。一方、キャリッジ１２には、コードストリップを読み取るためのエンコードセンサが搭載されている。

本実施形態では、記録ヘッド１３は４色のインク（シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック）を吐出可能であり、４色のインクをそれぞれ吐出する吐出部１３１は、主走査方向上に並列に配置される。吐出部１３１は、例えば４色のインクそれぞれに対応する吐出口（ノズル）によって形成され、後述の吐出口形成面は、記録ヘッド１３における吐出口が形成される面をいう。記録ヘッド１３は、記録装置１１への入力画像データに基づいて記録媒体へ各インクを吐出して画像を記録する。なお、記録媒体は、インク滴を着弾させて画像を形成できるものであればよい。例えば、紙、布、光ディスクラベル面、プラスチックシート、ＯＨＰシート、封筒など、種々の材質および形態のものを使用することができる。さらに、記録装置１１は、記録ヘッド１３の各色インクに対応するそれぞれのインク流通路１４を備え、インクタンク１５から記録ヘッド１３へ各色のインクを供給することができる。本実施形態の記録装置１１は、ブラック用タンク１５１と、シアン用タンク１５２と、マゼンタ用タンク１５３と、イエロー用タンク１５４と、の４種類のインクタンクを備える。

さらに、記録装置１１は、キャリッジ１２の走査方向における移動範囲内で、メンテナンス部を備える。メンテナンス部は、記録ヘッド１３の回復処理を行う回復ユニットを備え、後述する吐出部１３１と対面配置される。回復ユニットは、吐出部１３１をキャッピングするキャップ部と、キャッピングした状態で強制的にインクを吸引して吐出部１３１内の残留気泡や増粘したインクを除去する吸引機構と、を備える。回復ユニットの回復処理によって、記録ヘッド１３の機能回復が行われると共に、記録ヘッド１３の吐出特性が維持される。

図３は、本実施形態におけるインクタンク１５の外観斜視図である。図１と同様に、Ｙ軸方向は記録装置１１の前後方向（以下、「前方側および後方側」と記す場合がある）を示し、Ｚ軸方向は記録装置の高さ方向（以下、「上部側および下部側」と記す場合がある）を示す。なお、図３のインクタンク１５は、図４で後述される「第１の姿勢状態」であるときのインクタンク１５が示されている。

図３に示されるように、インクタンク１５の前後方向の前方側には、インク収容室３３のインク量を示す指標１５５が形成されている。インクタンク１５における上部前方側の傾斜面には、インク収容室内へ（液体収容室内へ）インクを注入するインク注入口２１が配置されている。また、インク注入口２１には、タンクキャップ２２が着脱可能に取り付けられている。本実施形態において、重力方向において、インクタンク１５の上部に、インクを収容するインク収容室３３が配置され、インクタンク１５の下部に、インクを一時的に収容可能なバッファ空間３４が配置される。インク注入口２１は、インク収容室３３に連通してインクタンク１５外部からインクの注入を受け付ける。なお、インクタンク１５とインク注入口２１とは、それぞれ本発明における液体収容容器（液体収容部材）と液体注入部とを構成する。インク収容室３３とバッファ空間３４は、それぞれ本発明における、液体収容室と大気連通室とを構成する。

インク収容室３３とバッファ空間３４とは、連通流路３５を介して連通している。本実施形態において、インク収容室３３とバッファ空間３４とは、インク収容室３３の底面の一部を、バッファ空間３４の天井面となるように共有している。インク収容室３３の底面と、バッファ空間３４の天井面とは、インク収容室３３とバッファ空間３４とを区画する隔壁３６であるといえる。

図３に示される通り、連通流路３５はインクタンク１５の下部前方側に配置される。インクタンク１５の第１の姿勢において、連通流路３５の一端がインク収容室３３の底面側に接続され、連通流路３５の他端がバッファ空間３４の底面側に接続される。また、本実施形態のインクタンク１５は、インク収容室３３と、バッファ空間３４と、連通流路３５と、が一体的に形成されている。

インク流出部１４１は、インク収容室３３に連通して記録ヘッド１３にインクを流出して供給する。インク流出部１４１は、インク収容室３３の底面近傍に形成される。なお、インク流出部１４１は、本発明における液体流出部を構成する。

バッファ空間３４とインクタンク１５の外部とは、大気に開口する大気開口部２４を備える大気連通流路２３を介して連通している。本実施形態において、大気連通流路２３はインクタンク１５の後方側に配置され、大気開口部２４は、インクタンク１５の上部近傍に配置される。かかる構成により、タンクキャップ２２により密閉された状態において、インク収容室３３のインクが消費された場合、大気連通流路２３および大気開口部２４を介して外部の空気をインクタンク１５内に取り込むことができる。本実施形態のインクタンク１５は、特許文献１記載のインクタンクと同様に、インク収容室３３内における空気が気圧変動や温度変化により膨張した場合に、膨張した空気によって押し出されたインクを、バッファ空間３４に貯留することができる。かかる構成により、インクが膨張した空気によって押し出され、大気連通流路２３を逆流したインクが大気開口部２４から漏洩することを防ぐことができる。

図４は、本実施形態におけるインクタンク１５の断面を示す模式図である。図４（ａ）は、第２の姿勢状態のインクタンク１５を示す模式図であり、図４（ｂ）は、第１の姿勢状態のインクタンク１５を示す模式図である。また、図４（ｃ）は、図４（ｂ）のα−α線の断面図である。本実施形態において、インクタンク１５は記録装置１１から着脱可能に構成されており、着脱前後で第１の姿勢状態と第２の姿勢状態とに変化可能に形成されている。なお、本実施形態では、着脱後もインク流出部１４１はインク流通路１４に接続されている。

図４（ａ）は、インクが注入される時のインクタンク１５の姿勢である、第２の姿勢状態を示す。第２の姿勢は、水平方向において、インクタンク１５がバッファ空間３４とインク収容室３３とが並列するよう配置される姿勢をいう。さらに、インクタンク１５の姿勢が第２の姿勢であるとき、インク注入口２１および連通流路３５がインクタンク１５の上方側に位置し、インク流出部１４１がインクタンク１５の下方側に位置する。インクタンク１５は、記録装置１１から取り外された後、連通流路３５およびインク注入口２１が上部側（Ｙ軸方向が上部側）となるように傾けられる。次いで、タンクキャップ２２が取り外された後に、インクをインクタンク１５に注入可能となる。第２の姿勢状態において、インクがインク注入口２１から注入されても、必ず連通流路３５がインク収容室３３におけるインク１９の液面より上方に位置するため、インク１９が連通流路３５を介してバッファ空間３４に流れ込むことはない。インク注入後、インクタンク１５のインク注入口２１は、タンクキャップ２２によって塞がれる。

なお、インク注入の際、第２の姿勢（図４（ａ））において、インクタンク１５内の液面がヘッドの吐出口形成面の高さ位置（Ｚｈ）を超えない高さ位置であれば、インク流通路１４に開閉弁を設けることなく、インクタンク１５へのインク注入が可能となる。すなわち、第２の姿勢において、インク注入口２１が開いた状態でも、ヘッド内の負圧を維持するのに必要な水頭差が存在し、ヘッドからインクが漏出するおそれが少なくなる。

また、インク流通路１４に開閉弁を設けた場合、インク注入時のインクタンクの位置（水頭差）を考慮する必要がなくなり、インク注入時におけるインクの漏出をより確実に軽減することもできる。

図４（ｂ）は、インク注入後、記録装置１１に装着された時のインクタンク１５の姿勢である、第１の姿勢状態を示す。第１の姿勢は、重力方向において、バッファ空間３４がインク収容室３３の下方に位置するように配置される姿勢をいう。本実施形態のインクタンク１５は、上記第１の姿勢状態で記録装置１１に取り付けられる。この時、インクタンク１５は、タンクキャップ２２によってインク注入口２１が密閉されているため、インク注入口２１からインクタンク１５内に空気は入らない。第１の姿勢において、連通流路３５の一端がインク収容室３３の底面側に接続され、他端がバッファ空間３４の底面側に接続される。また、連通流路３５および開口部３２は、はインクタンク１５の下部前方側（Ｙ軸方向が前方側）に配置され、大気開口部２４は、インクタンク１５の上部後方側（Ｚ軸方向が上方側）に配置される。

また、図４（ｃ）に示されるように、第１の姿勢状態において、バッファ空間３４における連通流路３５の開口部３２は、バッファ空間３４の底面に、重力方向上側に向けて形成されている。かかる構成により、連通流路３５の開口部３２においてメニスカスが形成されるため、インク収容室３３のインクが、開口部３２よりも先のバッファ空間３４に流出しない。

図５は、本実施形態の記録装置１１において、インクタンク１５および記録ヘッド１３のインク充填状態を示す模式的断面図である。チューブ５１は、インクタンク１５のインク流出部１４１から記録ヘッド１３まで連通し、インク収容室３３のインク１９を記録ヘッド１３に流出して供給するために用いられる。本実施形態において、インク流出部１４１と、チューブ５１とは、インク流通路１４を構成する。また、チューブ５１は、本発明の第２の連通流路を構成する。

図５（ａ）は、インク収容室３３内のインクがインク流通路１４を介して記録ヘッド１３内部まで充填された状態を示している。図５（ａ）のインクが充填された状態において、記録ヘッド１３のインクが吐出部１３１から吐出された場合、記録ヘッド１３は、消費した分のインクを、インク収容室３３から供給を受けることができる。

また、図５（ａ）において、矢印は重力方向を示し、以下図５および図８の説明における「高さ」は重力方向における高さを意味する。

吐出部１３１が並列に配置される配置面である吐出口形成面の高さをＺｈとし、インク流出部１４１と記録ヘッド１３とを繋ぐ流路であるインク流通路１４における最も低い位置をＺ０とする。本実施形態において、インク流出部１４１は、インク収容室３３の底面（隔壁３６の隔壁面）の高さと同じ位置に設けられる。

さらに、連通流路３５における開口部３２の位置の高さをＺ１とする。このとき、高さＺ１は、記録ヘッド１３によるインクの消費に伴い、インクと大気との気液交換が行われるインクの液面高さに相当する。

前述の通り、バッファ空間３４は、インク収容室３３の重力方向下方に位置するため、開口部３２の位置（Ｚ１）は、記録ヘッド１３の吐出口形成面の高さ（Ｚｈ）よりも下側に配置される。かかる構成により、本実施形態の記録装置１１は、Ｚｈと、Ｚ１との間に水頭差を発生させ、記録ヘッド１３内の負圧を良好に保つことができる。また、本実施形態の記録装置１１は、吐出口（吐出部１３１）にもメニスカスが形成され、吐出口から空気が混入してインクがインク収容室３３に逆流することを防いでいる。

図５（ｂ）は、インク収容室３３内における空気が気圧変動や温度変化により膨張し、インク収容室３３のインク１９がバッファ空間３４に押し出された状態を示している。バッファ空間３４におけるインク液面の高さＺ２は、インクと大気との気液交換が行われる高さに相当する。

インク液面の高さＺ２は、記録ヘッド１３の吐出口形成面の高さ（Ｚｈ）よりも下方に配置されている。そのため、インク１９がバッファ空間３４に押し出されたとしても、直ちに記録ヘッド１３内の負圧が正圧に逆転することはなく、記録ヘッド１３からインクが漏れ出すことが少ない。

また、バッファ空間３４におけるインク液面の高さ（Ｚ２）を、隔壁３６の面である隔壁面の位置（Ｚ０）以下に制限すれば、記録ヘッド１３の吐出口形成面の高さよりも常に下回るため、安定的に記録ヘッド内の負圧を保つことができる。

また、バッファ空間３４におけるインク液面の高さ（Ｚ２）を隔壁面の位置（Ｚ０）以下に制限し、さらにインク流通路１４における最も低い位置も隔壁面の位置（Ｚ０）以上に設定すれば、インク流通路１４はインク液面の高さ（Ｚ２）より高い位置になる。このため、仮にインク流通路１４内に空気が混入した場合であっても、良好に記録ヘッド内の負圧を保つことができる。かかる構成により、本実施形態の記録装置１１は、インクがバッファ空間３４に貯留されている場合であっても、記録ヘッド１３内の負圧を良好に保つことができる。

以上説明した通り、本実施形態のインクタンク１５は、重力方向においてバッファ空間３４がインク収容室３３の下方に位置する第１の姿勢と、水平方向においてバッファ空間３４とインク収容室３３とが並列する第２の姿勢とに変化可能である。かかる構成により、本実施形態の記録装置１１は、記録ヘッド１３の負圧が良好に保たれている状態で、インク注入口２１から大気を連通させることがない。そのため、インクタンク１５にインク注入口２１を設けた構成であっても、インク注入の際に外部へのインク漏出を抑制することができる。

［実施形態２］
図６は、本実施形態における記録装置１１の概要を示す外観斜視図である。図６（ａ）は、本実施形態の記録装置１１のスキャナユニット１７が開口している状態を示す外観斜視図であり、図６（ｂ）は、記録装置１１のキャリッジ１２およびインクタンクカバー１５６が開口している状態を示す外観斜視図である。なお、本実施形態の説明において、実施形態１と同一の構成については同一符号を付し、重複する内容については説明を省略する。

図６（ａ）に示されるように、スキャナユニット１７は記録装置１１の筐体から開閉可能に構成されており、スキャナユニット１７を持ち上げることにより開口領域が形成される。

図６（ｂ）に示されるように、キャリッジ１２およびインクタンクカバー１５６が開閉可能に構成されている。ユーザは、キャリッジ１２を持ち上げることにより記録ヘッド１３を交換し、インクタンクカバー１５６を持ち上げることによりインクタンク１５へのアクセスすることが可能となる。また、各インクタンクと連通するチューブ５１が接続されており、各インクが、チューブ５１を介して記録ヘッド１３に供給される。実施形態１と同様に、インク流出部１４１と、チューブ５１とは、インク流通路１４を構成する。本実施形態では、インク流出部１４１と記録ヘッド１３とを接続し、インク収容室３３から記録ヘッド１３へインクを供給するチューブ５１を開閉し、インクおよび空気の連通を遮断するバルブ２６が設けられている。

図７は、本実施形態におけるインクタンク１５を示す外観斜視図である。バッファ空間と３４とインクタンク１５の外部とは、大気連通流路２３および大気開口部２４を介して連通している。大気連通流路２３はインクタンク１５の後方側に配置され、大気開口部２４は、インクタンク１５の上部近傍に配置される。本実施形態では、バッファ空間３４と大気開口部２４とを連通する大気連通流路２３を開閉し、空気の連通を遮断するバルブ２５が設けられている。

図８は、本実施形態の記録装置１１において、インクタンク１５および記録ヘッド１３のインク充填状態を示す模式的断面図である。

図８（ａ）は、インク収容室３３にインクが注入された状態を示している。すなわち、本実施例では、図８（ａ）に示す姿勢（第１の姿勢）においてインクを注入することができる。本実施形態では、インク注入時にバルブ２５、２６が閉じられており、インクがインク注入口２１から注入される。なお、インク収容室３３に収容されたインク１９は、開口部３２よりも先のバッファ空間３４に流出しない。

図８（ｂ）は、インクタンク１５へのインク注入後、タンクキャップ２２を装着した後、バルブ２５、２６が開放された状態を示している。なお、バルブ２５、２６が開放された後、インク収容室３３に収容されたインクは、インク流通路１４を通じて記録ヘッド１３に充填される。このように、本実施形態の記録装置１１では、バルブ２５、２６が設けられているため、インクタンク１５を記録装置１１から取り外すことなく、使用時の姿勢（第１の姿勢）においてもインクタンク１５へのインクの注入を行うことができる。

以上説明した通り、本実施形態の記録装置１１によれば、実施形態１による効果に加え、操作性の良い記録装置を提供することができるという効果を奏する。

［実施形態３］
図９は、本実施形態におけるインクタンク１５の断面を示す模式図である。図９（ａ）は、第１の姿勢状態におけるインクタンク１５の断面を示し、図９（ｂ）（ｃ）はそれぞれ図９（ａ）のβ−β線の断面図、γ−γ線の断面図を示す。なお、本実施形態の説明において、上述の実施形態と同一の構成については同一符号を付し、重複する内容については説明を省略する。

上述の実施形態において、インクタンク１５は、１つの種類のインクを１つのインク収容室３３およびバッファ空間３４に収容する態様について説明した。しかしながら、実施形態は上述に限られない。

すなわち、図９（ｂ）（ｃ）に示される通り、本実施形態のインクタンク１５は、複数種類のインクをそれぞれ収容する複数のインク収容室と、複数のインク収容室にそれぞれ対応する複数のバッファ空間３４とを有する。かかる構成により、複数種類のインクを１つのインクタンク１５で収容することが可能になり、記録装置１１をさらに小型化しつつ、操作性の良いインクタンクおよび記録装置を提供することができる。

１１・・・記録装置
１３・・・記録ヘッド
１４・・・インク流通路
１４１・・インク流出部
１５・・・インクタンク
２１・・・インク注入部
２４・・・大気連通口
３３・・・インク収容室
３４・・・バッファ収容室
３５・・・連通流路

Claims (5)

1. 液体を吐出する吐出口が形成される吐出口形成面を有し記録動作を行う記録ヘッドと、
   前記記録ヘッドへ供給される前記液体を収容する液体収容室と、前記液体収容室へ前記液体を注入するための注入部と、重力方向において前記液体収容室の下方に配置され大気と連通する大気連通室と、前記液体収容室と前記大気連通室を連通する第１の連通流路とが一体的に形成される液体収容容器と、
   前記液体収容室と前記記録ヘッドとを接続し前記液体収容室から前記記録ヘッドへ液体を供給する第２の連通流路と、
   前記第２の連通流路を開閉する第１のバルブと、
   前記大気連通室に接続され大気に開口する大気開口部を備える大気連通流路と、
   前記大気連通流路を開閉する第２のバルブと、を備え、
   前記第１の連通流路の前記大気連通室における第１開口部は、前記重力方向において前記吐出口形成面より下方に位置することを特徴とする記録装置。
2. 前記液体収容容器は前記液体収容室と前記大気連通室を区画する隔壁を有し、
   前記第１開口部は前記重力方向における前記大気連通室の底面に設けられ、前記第１の連通流路の前記液体収容室における第２開口部は前記隔壁に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
3. 前記隔壁は前記重力方向において前記吐出口形成面より下方に位置することを特徴とする請求項２に記載の記録装置。
4. 前記第１のバルブおよび前記第２のバルブが閉じた状態で前記注入部より前記液体収容室へ前記液体が注入されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の記録装置。
5. 前記液体収容容器は、複数種類の液体をそれぞれ収容する複数の液体収容室と、前記複数の液体収容室にそれぞれ対応する複数の大気連通室と、を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の記録装置。

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