(57)【要約】【課題】記録ヘッドに設けられたインクタンク内に蓄積した気体を排出する際に余計なインクの排出を抑制するインクジェット記録装置を提供する。【解決手段】吐出口からインクを吐出して記録媒体に記録を行う記録ヘッド３と、記録ヘッド３に設けられ、吐出されるインクを収容する第１のインクタンク２１、３１、４１と、第１のインクタンク２１、３１、４１へインクを供給する第２のインクタンク１とを有するインクジェット記録装置において、第１のインクタンク２１、３１、４１の内部に溜まった余剰の気体を外部に排出するための排気手段６と、排気手段６によって排気された気体中のインクの量を検出するインク量検出手段１０と、インク量検出手段１０によって検出されたインクの変化量と予め設定した基準値とに基づいて排気手段６を制御する排気制御手段１１と、を有することを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出口からインクを吐出して記録媒体に記録を行う記録ヘッドと、該記録ヘッドに設けられ、吐出されるインクを収容する第１のインクタンクと、該第１のインクタンクへインクを供給する第２のインクタンクとを有するインクジェット記録装置において、
前記第１のインクタンクの内部に溜まった余剰の気体を外部に排出するための排気手段と、
前記排気手段によって排気された気体中のインクの量を検出するインク量検出手段と、
前記インク量検出手段によって検出された前記インクの変化量と予め設定した基準値とに基づいて前記排気手段を制御する排気制御手段と、
を有することを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
前記排気制御手段は、前記変化量が前記基準値以上になった場合、前記排気手段を停止させ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。
【請求項３】
前記排気制御手段は、前記排気手段を停止させてから第１の所定時間が経過した場合、前記排気手段を再び作動させ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。
【請求項４】
前記排気制御手段は、前記変化量が前記基準値以下の状態で第２の所定時間が経過した場合、前記排気手段を停止させて、前記気体の排気動作を終了させることを特徴とする、請求項１または３に記載のインクジェット記録装置。
【請求項５】
前記第１のインクタンクの内部には、該第１のインクタンクに収容されたインクに対して浮くように構成されたフロート機構が設けられ、前記第１のインクタンクの上部には、前記フロート機構によって閉塞可能に形成され、前記気体を外部に排出するための排気口が設けられていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インクジェット記録装置の記録ヘッドは、印刷品質を高めるために高密度化すると共に、記録速度を高めるために長尺化している。このような記録装置では、印刷時に多くのインクを消費するために、インクを収容するインクタンクを大容量化する必要がある。そのため、記録ヘッドは、用紙上を走査するキャリッジに装着され、それに対してインクタンクは、記録装置本体の移動しない部材に固定して装着され、記録ヘッドへのインク供給は、インクタンクと記録ヘッドとの間を接続するチューブによって行われる。
【０００３】
図６は、従来のインクジェット記録装置のインク供給系を中心に示す概略斜視図である。
【０００４】
従来のインクジェット記録装置は、吐出口からインクを吐出して記録媒体に記録を行う記録ヘッド１０３と、記録ヘッド１０３に設けられたサブタンク（図６では図示せず）へインクを供給するメインタンク１０１とを有している。記録ヘッド１０３は、通常はキャリッジ上に装着されており、そのため、ここではキャリッジと一体のものとして図示している。記録ヘッド１０３は、メインタンク１０１からのインク供給を受け取るインク供給口１０２およびインク供給チューブ４を介して、メインタンク１０１に接続されている。記録ヘッド１０３を移動可能に支持するプラテン１０５の端部には、記録ヘッド１０３のクリーニング作業を行う回復ユニット１０６が設けられている。
【０００５】
図７は、従来の記録ヘッド３を概略的に示す断面図である。
【０００６】
従来の記録ヘッド１０３は、インク供給チューブ１０４によって供給されたインクをサブタンク１２１内に収容しており、そのインクをインク吐出部１２０から吐出して記録動作を行う。インク吐出部１２０のインクの吐出方式は、熱素子を用いたサーマル方式とピエゾ素子を用いたピエゾ方式が大半である。
【０００７】
ところで、サブタンク１２１にはしばしば気泡が混入して、時にインク吐出部１２０からのインク吐出を阻害することがある。気泡が発生する要因としては、元来インク内に混入していた空気が気泡として発生する場合、ゴムや樹脂などからなり、若干の気体透過性を有するインク供給チューブ１０４を透過して侵入した空気がインクと共にサブタンク１２１に供給される場合などがある。また、インク吐出部２１がサーマル方式の場合はインク内に混入した気泡を核沸騰させることでインクを吐出するが、その際にインク内の空気が気泡として発生する場合がある。これらの要因によって発生した気泡は、インク吐出部１２１から回復ユニット１０６を通じてサブタンク１２１内のインクと共に排出される。
【０００８】
しかし、吐出部１２０から回復ユニット１０６を通じてサブタンク１２１内のインクから気泡を除去する場合、必ずインクの排出を伴うため、無駄なインクの消費が発生することになる。そこで、このインク消費を削減する方法として、例えば特許文献１では、サブタンクの上部に設けた気体排出口をインクに対して浮くフロート機構が塞ぐことによって、気体の排気動作を終了させるようにした方法が提案されている。それにより、常にインク液面上に位置するフロート機構より上にある気体を排出した時点で排気動作を終了することができ、フロート機構より下にあるインクを排出することはない。
【特許文献１】特開２０００−３０１７３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述の方法では、例えば装置の停止時間が長期間にわたるような場合、固着したインクによって、フロート機構がサブタンク内で固定されて、インク排出防止機構として機能しなくなる恐れがある。そのような場合、気体の排気動作と共に、サブタンク内に収容されているインクが気体排出口から排出され、無駄なインクの消費が発生してしまう可能性がある。特許文献１では、このようなインクの排出については考慮されていない。
【００１０】
そこで本発明は、記録ヘッドに設けられたインクタンク内に蓄積した気体を排出する際に余計なインクの排出を抑制するインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した目的を達成するために、本発明のインクジェット記録装置は、吐出口からインクを吐出して記録媒体に記録を行う記録ヘッドと、該記録ヘッドに設けられ、吐出されるインクを収容する第１のインクタンクと、該第１のインクタンクへインクを供給する第２のインクタンクとを有するインクジェット記録装置において、前記第１のインクタンクの内部に溜まった余剰の気体を外部に排出するための排気手段と、前記排気手段によって排気された気体中のインクの量を検出するインク量検出手段と、前記インク量検出手段によって検出された前記インクの変化量と予め設定した基準値とに基づいて前記排気手段を制御する排気制御手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
以上、本発明によれば、記録ヘッドに設けられたインクタンク内に蓄積した気体を排出する際に余計なインクの排出を抑制するインクジェット記録装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明のインクジェット記録装置の実施形態について説明する。
【００１４】
まず、図１から図３を参照しながら、本発明の一実施形態におけるインクジェット記録装置の構成について説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態のインクジェット記録装置のインク供給系を中心に示す概略斜視図である。
【００１６】
本実施形態のインクジェット記録装置は、吐出口からインクを吐出して記録媒体に記録を行う記録ヘッド３と、記録ヘッド３に設けられた第１のインクタンク（図１では図示せず）へインクを供給する第２のインクタンクであるメインタンク１とを有している。記録ヘッド３は、通常はキャリッジ上に装着されており、そのため、ここではキャリッジと一体のものとして図示している。記録ヘッド３は、メインタンク１からのインク供給を受け取るインク供給口２およびインク供給チューブ４を介して、メインタンク１に接続されている。それにより、メインタンク１に収容されたインクは、インク供給口２からインク供給チューブ４を通じて、記録ヘッド３に設けられた第１のインクタンクへと供給される。ゴムや樹脂などからなるインク供給チューブ４が若干の気体透過性を有するため、インク供給チューブ４内には、大気から少しずつ空気が侵入し、気泡が発生する。そのため、メインタンク１からのインク供給時に、その気泡も記録ヘッド３へと入ることになる。
【００１７】
記録ヘッド３を移動可能に支持するプラテン５の端部には、上記の気泡の除去を含めた、記録ヘッド３のクリーニング作業を行う回復ユニット６が設けられている。回復ユニット６には、負圧を発生させることで、記録ヘッド３の内部に溜まった余剰の気体を外部に排出するための排気ポンプ（図示せず）が設けられており、記録ヘッド３と回復ユニット６との間は、そのための排気チューブ８で接続されている。なお、排気チューブ８および記録ヘッド３内に負圧を発生させる手段としては、回復ユニット６内の排気ポンプとは別のポンプを用いてもよい。回復ユニット６上のクリーニング位置での記録ヘッド３を挟んで回復ユニット６と対向する位置には、ヘッドバルブユニット７が配置されている。ヘッドバルブユニット７は、記録ヘッド３に設けられた各バルブ（図１では図示せず）の開閉動作を制御して、記録ヘッド３と排気チューブ８との接続を行う。
【００１８】
回復ユニット６の排気側には、回収チューブ９を介して回収ボックス１０が接続されている。記録ヘッド３から回復ユニット６によって排気された気体中に含まれる廃インクは、回復ユニット６から回収チューブ９を通じて回収ボックス１０へと排出される。回収ボックス１０には、回収された廃インクの量を検出する廃インク量検出手段である廃インク検出ユニット（図１では図示せず）が設けられており、廃インク検出ユニットによって廃インクの量は随時測定されることになる。本実施形態のインクジェット記録装置は、この測定された廃インクの変化量と予め設定した基準値とに基づいて、回復ユニット６およびヘッドバルブユニット７を動作させて排気制御を行う制御部をさらに有している。その様子は、図２に概略的に示されている。
【００１９】
図２は、本実施形態の記録ヘッド３の断面およびヘッドバルブユニット７の構成を概略的に示す図であり、上記の制御部が、回復ユニット６、ヘッドバルブユニット７および回収ボックス１０に接続されている様子も概略的に示している。図２において、記録ヘッド３内に収容されているインクは斜線で示している。
【００２０】
記録ヘッド３は、制御信号によってインク吐出動作が制御され、不図示の用紙に対して印刷動作を行うインク吐出部２０と、吐出されるインクを収容する第１のインクタンクを構成するサブタンク２１、排気室３１およびインク供給室４１とを有している。サブタンク２１は、常にインクを収容し、インク吐出部２０にインクを供給する。サブタンク２１は、フィルタ２２を介して、フロートボール３２を内蔵する排気室３１と連通し、フィルタ２３を介して、フロートボール４２を内蔵するインク供給室４１と連通している。インク吐出部２０が核沸騰を行う際に発生した気泡は、サブタンク２１からフィルタ２３を通じて、主に排気室３１へと入ることになる。インク供給室４１は、メインタンク１からインク供給チューブ４を通じて供給されるインクを蓄えており、そのインクは、フィルタ２３を通過してサブタンク２１へと供給される。インク供給時にインク供給チューブ４を介して記録ヘッド３内部に侵入する気泡は、インク供給室に蓄えられることになる。各フロートボール３２、４２は、インクに対して浮くように構成され、インク液面と共に上下動するようになっている。なお、フィルタ２２、２３は、インクおよびインクに混入した気泡が自由に透過する素材で形成されている。
【００２１】
排気室３１およびインク供給室４１の上部にはそれぞれ、排気室排気口３３およびインク供給室排気口４３が設けられている。排気室排気口３３およびインク供給室排気口４３は、一方の端部が排気チューブ８に連通し、他方の端部が排気室３１およびインク供給室４１にそれぞれ開口している。排気室排気口３３およびインク供給室排気口４３にはそれぞれ、バネ３４、４４によって付勢された排気室バルブ３５およびインク供給室バルブ４５が設けられている。排気室排気口３３およびインク供給室排気口４３の一方の端部は、排気室バルブ３５およびインク供給室バルブ４５によって閉鎖されている。また、排気室排気口３３およびインク供給室排気口４３の他方の端部は、フロートボール３２、４２によって閉塞可能に形成されている。
【００２２】
排気室バルブ３５が押し下げられて開放位置になると、排気室３１と排気チューブ８とが接続される。この状態で排気チューブ８に負圧を与えると、排気室３２内の空気は排気チューブ８から排気され、サブタンク２１のインクが排気室３２に吸引されることになる。それにより、排気室３２内のフロートボール３２は、インク液面と共に上昇していき、最終的に排気室排気口３３を閉塞することになる。同様に、インク供給室バルブ４５が開放された状態で排気チューブ８に負圧を与えることで、供給インク室２７内の空気が排気されて、インク液面と共に上昇するフロートボール３２、４２によって、インク供給室排気口４３は閉塞されることになる。こうして、記録ヘッド３内の余剰の空気の排気動作が終了するのに伴い、排気チューブ８へのインクの流失も停止し、無駄なインクの消費が防止されることになる。
【００２３】
また、記録ヘッド３は、外部と排気チューブ８とを接続させる大気連通口５３を有している。大気連通口５２には、バネ５４によって付勢され、通常は大気連通口５３を閉鎖しているリリーフバルブ５５が設けられている。リリーフバルブ５５が押し下げられて開放位置になると、排気チューブ８が大気と連通するようになっており、この状態で排気チューブ８に負圧を与えることで、排気チューブ８内に残ったインクが大気と共に回収されることになる。
【００２４】
これらの排気室バルブ３５、インク供給室バルブ４５およびリリーフバルブ５５の開放動作は、ヘッドバルブユニット７に設けられたピン３６、４６、５６の押出動作によって行われる。ピン３６、４６、５６の押出動作は、ソレノイドを用いてそれぞれ独立して制御する方法や、モータとカムを併用して制御する方法が用いられる。ピン３６、４６、５６は、それぞれ２段階の押出量を有しており、最大押出量では、各バルブ３５、４５、５５を最大開放位置に開放し、中間押出量では、各バルブ３５、４５、５５を中間開放位置に開放する。
【００２５】
例えば、装置が長期間にわたり停止しているような場合、フロートボール３２、４２は、固着したインクによって排気室３１内およびインク供給室４１内で固定されて動かなくなることがある。最大開放位置では、このようなフロートボール３２、４２の固着が各排気口３３、４３近傍で起こった場合に、排気室バルブ３５およびインク供給室バルブ４５がフロートボール３２、４２に当接し、その固着を解消させることができる。また、中間開放位置では、排気室バルブ３５およびインク供給室バルブ４５は、フロートボール３２、４２が各排気口３３、４３を閉塞するのを妨げない程度に開放されることになる。リリーフバルブ５５は、どちらの開放位置でも、排気チューブ８を大気と連通させる役目を果たす。
【００２６】
図３は、本実施形態における回収ボックス１０内に設けられた廃インク検出ユニットの例を概略的に示す図である。
【００２７】
図３（ａ）に示す廃インク検出ユニット６０ａは、廃インクを蓄える廃インクタンク６１ａと、廃インクタンク６１ａを支持するレバー６２ａと、レバー６２ａの下に設けられたバネ６３ａと、レバー６１ａの位置を検出するセンサ６４とを有している。図３においても、廃インクは斜線で示している。廃インクタンク６１ａに蓄えられる廃インクによって、レバー６１ａがある所定距離だけ下方に動き、その動きをセンサ６４が検出することで、廃インクが所定量だけ廃インクタンク６１ａに蓄えられたことが検出される。廃インクが所定量蓄えられるまでの時間を測定することで、廃インクの変化量が算出されることになる。
【００２８】
この構成では、一旦センサ６４によって廃インクの変化量が検出されると、廃インクタンク６１ａに蓄えられた廃インクを除去しないと、再度廃インクの所定量を検出することはできず、すなわち廃インクの変化量を算出することができない。そのため、図３（ａ）に示す廃インクタンク６１ａは、一時的な回収手段であることが望ましく、廃インクタンク６１ａに蓄えた廃インクを受け取る、さらに別の回収手段に設けることが望ましい。
【００２９】
一方、図３（ｂ）に示す廃インク検出ユニット６０ｂでは、図３（ａ）に示す廃インク検出ユニット６０ａにおけるセンサ６４の代わりに、電源６５、抵抗６６、電極６７、電圧計６８を組み合わせた構成が用いられている。この構成によれば、廃インクタンク６０ｂに蓄えられた廃インクを除去することなく、廃インクの変化量を常時測定することが可能となる。そのため、廃インクタンク６０ｂは、一時的な回収手段としてもよく、また最終的な回収手段としてもよい。
【００３０】
バネばかりによる弾性力を用いた廃インク量を検出する方法は、他にエンコーダを用いる方法や、センサを複数用いる方法が考えられる。また、その他の方法として、バネばかりを使用せず、回収ボックス１０内に複数の電極を設けて抵抗値によって検出する方法や、光学センサを用いる方法等がある。
【００３１】
次に、本実施形態のインクジェット記録装置における記録ヘッドから余剰の気体を排気する排気動作について、図４および図５を参照して具体的に説明する。図４は、この排気動作のフローチャートであり、図５は、この排気動作中の代表的なピン３６、４６、５６および各バルブ３５、４５、５５の位置を示す図である。
【００３２】
ステップＳ１では、各バルブ３５、４５、５５が閉鎖した状態からインク供給室バルブ４５に付属のピン４６を最大押出量で押し出して、インク供給室バルブ４５を最大開放位置にする。これにより、フロートボール４２がインク供給室排気口４３近傍に固着していた場合には、フロートボール４２の固着を解消することが可能となる。一方、ステップＳ２では、排気室バルブ３５に付属のピン３６を最大押出量で押し出して、排気室バルブ３５を最大開放位置にする。これにより、フロートボール３２が排気室排気口３３近傍に固着していた場合には、フロートボール３２の固着を解消することが可能となる。ステップＳ２の後の各ピン３６、４６、５６および各バルブ３５、４５、５５の様子を、図５（ａ）に示す。
【００３３】
その後、ステップＳ３において、図５（ｂ）に示すように、ピン３６、４６を中間押出量で押し出して、排気室バルブ３５およびインク供給室バルブ４５を中間開放位置にする。この状態では、フロートボール３２、４２は、排気室３１およびインク供給室４１のどこかに依然として固着している場合を除いては、排気室３１内およびインク供給室４１内のインク上に浮遊している状態となる。
【００３４】
ステップＳ４において、回復ユニット６の排気ポンプの駆動を開始し、排気チューブ８を経由してインク供給室４１および排気室３１に負圧を発生させる。それにより、インク供給室内４１および排気室３１内の空気は排気チューブ８を通じて排出され、排出された気体中に含まれる廃インクは、回復ユニット６および回収チューブ９を通じて、回収ボックス１０に回収される。
【００３５】
回復ユニット６の排気ポンプによって気体の排気動作を行っている間、回収ボックス１０に設けられた廃インク検出ユニットで廃インクの変化量の検出が行われる（ステップＳ５）。こうして検出された廃インクの変化量は、予め設定した基準値との比較が行われる（ステップＳ６）。
【００３６】
廃インクの変化量が基準値以下の場合（ステップＳ７）は、排気動作の経過時間が予め設定した所定時間（排気時間）になるまで、排気動作を継続しながら、廃インクの変化量の検出が繰り返し行われる（ステップＳ５〜Ｓ７）。そして、廃インクの変化量が基準値以下の状態で排気時間が経過した場合には、ステップＳ１０において、回復ユニット６の排気ポンプを停止させて、気体の排気動作を終了させる。このときの排気時間は、排気室３１内およびインク供給室４１内の気体が排気され、インク液面と共に上昇するフロートボール３２、４２がバルブとして作動して、各排気口３３、４３を塞ぐまでの時間よりも十分に長いことが好ましい。
【００３７】
一方で、ステップＳ６において、廃インクの変化量が基準値以上となった場合、すなわち排気気体中の廃インクが急激に増加した場合は、フロートボール３２、４２が排気室３１内またはインク供給室４１内で依然として固着していると判断される。その場合は、回復ユニット６の排気ポンプを停止して、排気動作を停止させる（ステップＳ８）。
【００３８】
ここで、フロートボール３２、４２の固着を解消させるために、ステップＳ９において、予め設定された所定時間（待ち時間）が経過するまでウエイト処理が実行される。この処理では、排気室３１内またはインク供給室４１内で固着して、フロートボール３２、４２を固定させているインクが、一連の排気動作によって上昇する液体のインクに触れ、液状に戻ることで、フロートボール３２、４２の固着が解消することになる。ここで、このウエイト処理での待ち時間は、フロートボール３２、４２の形状や、排気室３１およびインク供給室４１の構成など、さまざまな状況に応じて、そのつど設定することができる。また、本実施形態では、フロートボール３２、４２の固着を解消させるための処理として、ステップＳ９においてウエイト処理を行ったが、別の特別な動作を行ってもよい。
【００３９】
ステップＳ９のウエイト処理の後、ステップＳ１から再度排気動作が行われる。これらの動作は、フロートボール３２、４２の固着が解消されるまで、すなわち廃インク量の変化量が基準値以下の状態で排気時間が経過するまで繰り返されることになる。
【００４０】
ステップＳ１０で排気動作が終了した後で、ステップＳ１１において、図５（ｃ）に示すように、ピン３６、４６を通常位置に戻し、各バルブ３５、４５を閉鎖位置にする。ステップＳ１１は、ステップＳ１０より先に実行してもよい。
【００４１】
次に、ステップＳ１２において、リリーフバルブ５５に付属のピン５５を中間押出量で押し出して、リリーフバルブ３２を開放させる。そして、ステップＳ１３で、回復ユニット６の排気ポンプを駆動させることで、排気チューブ８の中に残ったインクが空気と共に除去される。最後に、ステップＳ１４において、図５（ｄ）に示すように、ピン３６、５６を中間押出量で押し出して、排気室バルブ３５およびリリーフバルブ５５を中間開放位置で開放する。これにより、排気室３１が大気圧に戻り、排気室３１内にあったインクがフィルタ２２より下がり、サブタンク２１に戻ることになる。
【００４２】
以上の動作を１回または複数回繰り返し行うことで、余計なインクが排出されることなく、サブタンク２１およびインク供給室４１に溜まった気泡を取り除くことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態におけるインクジェット記録装置をインク供給系を中心に示す概略斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態におけるインクジェット記録装置の記録ヘッドの断面およびヘッドバルブユニットの構成を概略的に示す図である。
【図３】本発明の一実施形態におけるインクジェット記録装置の回収ボックスを概略的に示す図である。
【図４】本発明の一実施形態におけるインクジェット記録装置の記録ヘッド内の気体の排気動作を示すフローチャートである。
【図５】図４に示すフローチャートの代表的なステップにおける記録ヘッドおよびヘッドバルブユニットの動作を概略的に示す図である。
【図６】従来のインクジェット記録装置をインク供給系を中心に示す概略斜視図である。
【図７】従来のインクジェット記録装置における記録ヘッドを概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  メインタンク
３  記録ヘッド
６  回復ユニット
１０  回収ボックス
１１  制御部
２１  サブタンク
３１  排気室
３３  排気室排気口
４１  インク供給室
４３  インク供給室排気口
３２、４２  フロートボール
６０ａ、６０ｂ  廃インク検出ユニット
【図１】
2010137374.tif 000003
【図２】
2010137374.tif 000004
【図３】
2010137374.tif 000005
【図４】
2010137374.tif 000006
【図５】
2010137374.tif 000007
【図６】
2010137374.tif 000008
【図７】
2010137374.tif 000009