(57)【要約】  サブタンク（１３）は、メインタンク（１２）のインク室（１８）からインク吐出ヘッド（１１）にインクを導くインク通路に設けられる。サブタンク（１３）は、インク袋（２０）および仕切り板（５２），（５４）を備える。インク袋（２０）は、可撓性材料から構成され、かつ、インク通路を移動するインクが内部に貯留されるように構成される。仕切り板（５２），（５４）は、インク袋（２０）を挟むように配置され、インク袋（２０）が予め定められた膨張状態を越えて膨張しないように規制する。
2008088009.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク収容部からインクジェットヘッドにインクを導くインク通路に設けられるインク容器であって、
可撓性材料から構成され、かつ、前記インク通路を移動するインクが内部に貯留されるように構成されたインク袋と、
前記インク袋を挟むように配置された、前記インク袋が予め定められた膨張状態を越えて膨張しないように規制する規制部材と
を備えたことを特徴とするインク容器。
【請求項２】
被処理物に対してインクを吐出するインク吐出装置であって、
インク収容部からインクジェットヘッドにインクを導くインク通路に設けられ、かつ、前記インク通路を移動するインクが内部に貯留されるように構成された、可撓性材料からなるインク袋と、
前記インク袋の膨張状態を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に基づいて、インク通路におけるインクの移動を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記インク袋が予め定められた膨張状態を越えて膨張しないように前記インク袋に対するインクの流入を規制することを特徴とするインク吐出装置。
【請求項３】
前記インク袋を挟むように配置された、前記インク袋が予め定められた膨張状態を越えて膨張しないように規制する規制部材をさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載のインク吐出装置。
【請求項４】
前記インク袋を内部に収容するとともに、前記インク袋の周囲に形成されるべき圧力室を画定するように構成されたケーシング部材をさらに備え、
前記検出部は、前記ケーシング部材の外部に配置された光学センサであることを特徴とする請求項３に記載のインク吐出装置。
【請求項５】
前記光学センサは、前記インク袋に対して光を照射する発光部と、前記発光部からの光の受光幅を検出する受光部と、を備えており、
前記制御部は、前記受光部が検出した受光幅に基づいて前記インク袋の幅を検出することを特徴とする請求項４に記載のインク吐出装置。
【請求項６】
前記制御部は、受光部が検出した受光幅に基づいて、前記インク袋に貯留されているインク量を検出することを特徴とする請求項５に記載のインク吐出装置。
【請求項７】
前記光学センサは、前記インク袋の幅の全域を検出するように構成されることを特徴とする請求項５に記載のインク吐出装置
【請求項８】
前記光学センサは、前記インク袋の幅方向の中心の片側の幅を検出するように構成されることを特徴とする請求項５に記載のインク吐出装置
【請求項９】
前記インク袋のインク導入口が重力方向下向きに配置されることを特徴とする請求項３に記載のインク吐出装置。
【請求項１０】
前記光センサは、前記インク袋のインク導入口を重力方向下向きとした場合に、前記インク袋の高さ方向の中心部の幅を検出するように配置されることを特徴とする請求項９に記載のインク吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、インク収容部からインクジェットヘッドにインクを導くインク通路に設けられるインク袋を備えたインク容器およびインク吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インク吐出装置の重要課題の１つとして、長時間にわたって安定した吐出を行うことが挙げられる。この課題を達成するためには、不吐出の発生を極力なくすことが重要である。不吐出の原因の一つとして、インク内に溶け込んだ空気が挙げられる。溶存空気がインク流路中で気泡として成長すると、インク流路が詰まり、不吐出が発生し易くなる。【０００３】
従来、インクに空気が溶け込むことを防止するために、可撓性材料から構成される密閉式のインク袋が使用されることがあった。そして、インク袋が使用される場合には、インク袋に貯留されているインク量を検出する手段が設けられることが多かった。【０００４】
例えば、従来技術の中には、インク袋からインクを取り出す導出管の一部を膨張させてサブインク袋を形成し、インク消費に伴うサブインク袋の形状変化を光検知して残量を検知する手法を用いるものがあった（例えば、特許文献１参照。）。また、アルミ膜を蒸着した袋に光を照射し、袋の表面で反射した光の強度によりインク残量が所定値以下になったことを検出するものもあった（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開昭５９−２０４５６７号公報
【特許文献２】特開平０５−１６９６７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
インク収容部からインクジェットヘッドにインクを導くインク通路にインク袋を設ける場合、インク袋内に貯留されているインク量をなるべく正確に把握できることが好ましい。さらには、インク袋に貯留されたインク量の測定精度は、インク袋のライフの全期間において低下しないことが好ましいといえる。【０００６】
この発明の目的は、インク袋に貯留されたインク量の測定精度の低下を防止することが可能なインク容器およびインク吐出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）  本願発明に係るインク容器は、インク収容部からインクジェットヘッドにインクを導くインク通路に設けられる。このインク容器は、インク袋および規制部材を備える。インク袋は、可撓性材料から構成され、かつ、インク通路を移動するインクが内部に貯留されるように構成される。規制部材は、インク袋を挟むように配置され、インク袋が予め定められた膨張状態を越えて膨張しないように規制する。【０００８】
規制部材を設ける理由は、インク袋が膨らみすぎるとインク袋に折れ癖が付いてしまい、以後の測定においてインク袋の膨張状態から内部のインク量を正確に把握できなくなる虞があるからである。規制部材がインク袋の膨張を規制することにより、インク袋に折れ癖が生じる程にインク袋が膨張することが防止可能になる。【０００９】
（２）  本願発明に係るインク吐出装置は、被処理物に対してインクを吐出する。このインク吐出装置は、インク袋、検出部、および制御部を備える。インク袋は、可撓性材料によって構成される。また、インク袋は、インク収容部からインクジェットヘッドにインクを導くインク通路に設けられ、かつ、インク通路を移動するインクが内部に貯留されるように構成される。検出部は、インク袋の膨張状態を検出する。検出部の例として、光センサ、圧力センサなどが挙げられる。制御部は、検出部の検出結果に基づいて、インク通路におけるインクの移動を制御する。制御部は、インク袋が予め定められた膨張状態を越えて膨張しないようにインク袋に対するインクの流入を規制する。【００１０】
制御部が、インク袋に対するインクの流入を適正に規制することにより、インク袋に折れ癖が生じる程にインク袋が膨張することが防止可能になる。この結果、インク袋に生じた折れ癖によってインク袋の膨張状態から内部のインク量を正確に把握できなくなるといった不具合の発生が防止可能になる。
【発明の効果】
【００１１】
本願発明によれば、インク袋に貯留されたインク量の測定精度の低下を防止することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】インク吐出装置の概略構成を示す図である。
【図２】サブタンクの概略構成を示す図である。
【図３】サブタンクの概略構成を示す図である。
【図４】光センサの概略構成の例を示す図である。
【図５】インク吐出装置の概略構成を示すブロック図である。
【図６】インク袋の概略構成を示す図である。
【図７】サブタンクの概略構成を示す図である。
【図８】サブタンクの概略構成を示す図である。
【図９】サブタンクの概略構成を示す図である。
【図１０】光センサの構成の他の例を示す図である。
【図１１】サブタンクの構成の他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００１３】
１０−インク吐出装置
１１−インク吐出ヘッド
１２−メインタンク
１３−サブタンク
１７−第１のケーシング部材
１９−第２のケーシング部材
２０−インク袋
５２，５４−仕切り板
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１に示すように、インク吐出装置１０は、インク吐出ヘッド１１、メインタンク１２、およびサブタンク１３を備える。インク吐出ヘッド１１は、ステージ１６上を水平方向に移動自在になるようにキャリッジ（図示せず）に支持される。また、インク吐出ヘッド１１は、ステージ１６に置かれた被処理物に向かってインクを吐出する。被処理物の代表例として、画像が記録される用紙等の記録媒体が挙げられる。ただし、被処理物は、記録媒体に限定されるものではない。被処理物の他の例として、布、ガラス基板、シリコン基板、および樹脂材（プラスチック）が挙げられる。【００１５】
インク吐出ヘッド１１の可動範囲の下方において、ステージ１６に並べられるようにして、キャップ２４が設けられる。キャップ２４には減圧ポンプ２５が接続される。キャップ２４の真上にインク吐出ヘッド１１が位置する時に減圧ポンプ２５が動作することにより、インク吐出ヘッド１１からインクが排出する。【００１６】
メインタンク１２は、インク通路を介してインク吐出ヘッド１１にインクを供給する。メインタンク１２は、インク室１８および第１のケーシング部材１７を備える。インク室１８は、可撓性を有するフィルムで形成される。第１のケーシング部材１７は、内部に圧力室を形成するために気密性が高くなるように構成されており、インク室１８を内部に収容するとともにインク室１８の周囲に形成されるべき圧力室を画定するように構成される。第１のケーシング部材１７には、加圧ポンプ１４が接続される。加圧ポンプ１４は、第１のケーシング部材１７内の気圧を調整する。例えば、加圧ポンプ１４が第１のケーシング部材１７内の気圧を高めることにより、インク室１８内のインクが流出する。【００１７】
メインタンク１２は、インク吐出装置１０の本体に対して着脱自在に構成される。メインタンク１２は、インク残量検出器（図示せず）と、メインタンク１２内のインク残量が所定量より少なくなるとユーザにその旨を通知するための通知部（図示せず）と、を備える。なお、通知部による通知を受けたユーザは、現行のメインタンク１２を、インクが充填された別のメインタンクに交換する作業を行うことになる。【００１８】
サブタンク１３は、メインタンク１２からインク吐出ヘッド１１にインクを導くインク通路に備えられる。サブタンク１３は、インク袋２０および第２のケーシング部材１９を備える。インク袋２０は、可撓性材料から構成され、かつ、インク通路を移動するインクが内部に貯留される。第２のケーシング部材１９は、内部に圧力室を形成するために気密性が高くなるように構成されており、インク袋２０を内部に収容するとともにインク袋２０の周囲に形成されるべき圧力室を画定するように構成される。第２のケーシング部材１９には、減圧ポンプ１５が接続される。減圧ポンプ１５は、第２のケーシング部材１９内の気圧を調整する。例えば、減圧ポンプ１５が第２のケーシング部材１９内の気圧を低めることにより、インク吐出ヘッド１１のインク吐出部に負圧を発生させる。【００１９】
ただし、インク吐出ヘッド１１のインク吐出部に負圧を発生させる手法は、第２のケーシング部材１９内を減圧する方法には限定されない。例えば、インク袋２０をインク吐出ヘッド１１よりも低い位置に配置することによっても、インク吐出ヘッド１１のインク吐出部に負圧を発生させることが可能である。また、その場合には、第２のケーシング部材１９内を減圧する必要がないため、減圧ポンプ１５が不要になる。さらに、第２のケーシング部材１９内を密閉する必要がなくなるため、第２のケーシング部材１９の構成を簡略化することが可能になる。【００２０】
サブタンク１３は、第１の開口２６および第２の開口２７を備える。第１の開口２６および第２の開口２７は、外部に開放された箇所に配置されており、外部よりインク供給チューブ２１，２２を接続することが可能にされている。第１の開口２６は、インク供給チューブ２１を介してメインタンク１２に接続される。インク供給チューブ２１の中間には、弁２３が設けられる。弁２３は、図示しない駆動部によって、その開閉動作が制御される。第２の開口２７は、インク供給チューブ２２を介してインク吐出ヘッド１１に接続される。【００２１】
図２（Ａ）は、第２のケーシング部材１９の外観を示している。第２のケーシング部材１９は、光が透過する素材で構成された、第１の窓３４および第２の窓３６を備える。本実施形態では、第１の窓３４および第２の窓３６は、透明なガラスによって構成される。好ましくは、第１の窓３４および第２の窓３６として減衰防止コーティングされたガラスを用いると良い。図２（Ｂ）に示すように、第１の窓３４を外側から覆うように発光部３０が設けられ、第２の窓３６を外側から覆うように受光部３２が設けられる。図２（Ｃ）に示すように、発光部３０は受光部３２に向かって光を発する。発光部３０が発した光は、第１の窓３４、第２のケーシング部材１９内部、および第２の窓３６を介して受光部３２に到達する。受光部３２は、発光部３０からの光の受光状態を検出する。受光状態を判断する要素の例として、受光強度、受光幅、受光面積、および受光箇所が挙げられる。【００２２】
なお、本実施形態では、サブタンク１３が本発明のインク容器を構成する。また、発光部３０および受光部３２が、本発明の光学センサに対応する。光学センサを用いている理由は、第２のケーシング部材１９の外部にセンサを配置することにより、第２のケーシング部材１９の小型化が可能になるからである。また、第２のケーシング部材１９における密閉された内部空間にセンサを配置すると、そのセンサに対する配線作業が難しくなることを考慮したものである。【００２３】
図３（Ａ）および図３（Ｂ）を用いて、インク袋２０の構成を説明する。図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示すように、インク袋２０は、第２のケーシング部材１９内に、縦向きに配置される。インク袋２０は、図示しない保持具によって、第２のケーシング部材１９内における所定の箇所に位置決めされる。図３（Ａ）および図３（Ｂ）において、矢印Ｘ、矢印Ｙ、および矢印Ｚは、インク袋２０の幅軸、長さ軸、高さ軸をそれぞれ示している。【００２４】
インク袋２０は、長方形の２枚の樹脂金属薄膜複合シートの周囲を接続して構成される。光学センサによってインク袋２０の膨張状態を検出する場合には、インク袋２０は不透明の素材で構成されることが好ましい。インク袋２０の底辺には、第１の開口２６および第２の開口２７にそれぞれ連通するインク流入口２０２およびインク流出口２０４が形成される。インク袋２０は、インクの流入および流出に応じて、その幅が膨張または収縮する。発光部３０および受光部３２は、インク袋２０の幅を検出するように、インク袋２０の両側に配置される。また、図３（Ａ）に示すように、第２のケーシング部材１９内には、インク袋２０の幅の過膨張を規制するための仕切り板５２および５４が配置される。仕切り板５２および５４は、光を吸収するように工夫されていることが好ましい。ここでは、仕切り板５２および５４として、黒色部材が用いられている。仕切り板５２および５４を設ける理由は、インク袋２０の変形を防止するためである。インク袋２０の変形の例として、インク袋２０の側面が凹むことが挙げられる。インク袋２０の側面に一旦凹みが生じると、インク袋２０に折れ癖がついてしまうという不具合が生じる。折れ癖が付いたインク袋２０は、その幅と内部のインク貯留量との相関関係が失われ易いため、その幅から内部のインク貯留量を検出することが困難になる。ここでは、仕切り板５２および５４が、インク袋２０の幅の過膨張を防止することにより、インク袋２０に折れ癖が発生することを防止するようにしている。【００２５】
図４（Ａ）および図４（Ｂ）を用いて、発光部３０および受光部３２の構成を説明する。発光部３０はライン状に配列された複数の発光素子を備える。これらの発光素子の配列は、インク袋２０の幅軸に沿うように設定される。この実施形態では、発光部３０として、線光源を用いているが、点光源や面光源を用いることも可能である。受光部３２は、発光部３０が発した光の受光幅を検出する。発光部３０および受光部３２の幅は、インク袋にインクを最大限に貯留させたときの幅よりも大きいことが好ましい。発光部３０および受光部３２として、例えば、キーエンス社製のＬＶ−Ｈ３００を用いることが可能である。【００２６】
インク袋２０からインクが流出することによって、インク袋２０の幅が減少すると、受光部３２における光の受光幅が増える。一方、インク袋２０にインクが流入することによって、インク袋２０の幅が増加すると、受光部３２における光の受光幅が減少する。この実施形態では、受光部３２における光の受光幅の変化を検出することにより、インク袋２０の膨張状態を検出する構成を採っている。このような構成は、インク袋２０の膨張状態を直接的に知ることが可能になるため、受光強度を検出する構成に比べて、インク袋２０におけるインク貯留量をより正確に求めることが可能になる。【００２７】
発光部３０、受光部３２、第１の窓３４、および第２の窓３６は、高さ軸におけるインク袋２０の中央部に配置されることが好ましい。その理由は、高さ軸におけるインク袋２０の中央部が、インクの流入および流出に伴う幅変化が最も大きいからである。このように配置することにより、インク袋２０の幅の変化を精度良く捉えることが可能になる。【００２８】
なお、インク袋２０の膨張状態を検出するためのセンサは必ずしも光学センサである必要はなく、他の種類のセンサを用いることも可能である。例えば、仕切り板５２，５４に対するインク袋２０からの圧接力の強さを検出する圧力センサを、光学センサに代えて用いることが可能である。【００２９】
図５は、インク吐出ヘッド１０の概略構成を示すブロック図である。インク吐出ヘッド１０は、制御部４０を備える。制御部４０は、加圧ポンプ１４、減圧ポンプ１５、減圧ポンプ２５、インク吐出ヘッド１１、および発光部３０の動作を制御する。さらに、制御部４０は、インク吐出ヘッド１１をステージ１６上で移動させるキャリッジ４４、および弁２３の開閉を行う駆動部２３の動作を制御する。【００３０】
また、制御部４０は、受光部３２が検出した受光状態に応じて、インク袋２０に貯留されたインク量を検出する。本実施形態では、制御部４０は、記憶部４２に記録されたインク残量変換テーブルを用いてインク袋２０に貯留されたインク量を検出する。インク残量変換テーブルは、受光部３２における光の受光幅とインク袋２０に貯留されたインク量との対応関係を予め測定することによって取得された情報によって構成される。【００３１】
制御部４０は、インク袋２０の過膨張を防止するように制御する。具体的には、インク袋２０にインクが流入した結果、インク袋２０の幅が予め定められた閾値に達した時に、インク袋２０へのインクの流入を停止する。この閾値は、インク袋２０の最大インク収容量の８０％程度を目安にしている。本実施形態では、インク袋２０の最大インク収容量は１５ｃｃであり、閾値は１２ｃｃである。このため、インク袋２０の幅がインク貯留量１２ｃｃに対応する大きさに達したことを検出すると、制御部４０はインク袋２０へのインクの流入を停止させる。【００３２】
さらに、インク袋２０のインク貯留量が１２ｃｃに達した時に、インク袋２０の膨張が仕切り板５２および５４によって抑制されるように、仕切り板５２および５４の間隔が決定される。このため、たとえ、制御部４０が、誤作動するようなことがあっても、インク袋２０に１２ｃｃ以上のインクが流入することを防止できる。【００３３】
一方、制御部４０は、インク袋２０に貯留されているインクが不足したことを検出すると、加圧ポンプ１４を動作させることによって、インク袋２０へのインクの流入を実行する。【００３４】
第１の実施形態では、図６（Ａ）に示すように、インク袋２０の幅よりも大きい光学センサが用いられた。このような構成に代えて、図６（Ｂ）に示すように、インク袋の幅よりも短い光学センサによって、インク袋２０の幅軸における片側のみの膨張状態を検出することも可能である。図６（Ｂ）に示す構成に用いられる光学センサの例として、キーエンス社製のＬＶ−Ｈ１００が挙げられる。この光学センサは、発光部３００および発光部３２０によって構成される。発光部３００および発光部３２０の幅は、インク袋２０の最大膨張幅の半分より大きければ良い。通常、インク袋２０の幅の変化は、中心を挟んで対称になるため、幅軸の片側のみを検出する場合であっても、インク袋２０内の貯留インク量を正確に検出することが可能である。このような構成であれば、センサが小型なもので良くなるため、インク吐出装置１０の生産コストを下げることが可能になる。【００３５】
また、第１の実施形態では、図７（Ａ）に示すように、第２のケーシング部材１９とは別に仕切り板５２および５４を設ける構成にした。ただし、このような構成に代えて、図７（Ｂ）に示すように、インク袋２０の膨張を規制する機能を有するケーシング部材１９１を用いても良い。ケーシング部材１９１は、第１の実施形態におけるケーシング部材１９と仕切り板５２および５４との機能を兼用する。この場合、ケーシング部材１９１はその内壁が黒色であることが好ましい。その理由は、ケーシング部材１９１の内壁において光を吸収すれば、ケーシング部材１９１の内壁で反射した光が受光部３２に到達することが防止されるからである。【００３６】
第１の実施形態では、透過型の光センサを用いたが、図８（Ａ）および図８（Ｂ）に示すように、反射型の光センサ３００を代用することが可能である。この構成では、ケーシング部材１９２および１９４には、窓を一つ設けるだけで済む。【００３７】
第１の実施形態では、発光部３０および受光部３２を第２のケーシング部材１９の外側に配置したが、発光部３０および受光部３２の配置位置はこれに限定されない。例えば、図９に示すように、発光部３０および受光部３２をケーシング部材１９６の内部に配置することも可能である。この構成では、インク袋２０の幅を検出するための光が窓を通過しないため、インク袋２０の幅をより確実に検出することが可能になる。【００３８】
図１０は、受光部に受光面積を計測可能なエリアセンサを用いた例を示す。エリアセンサの構成の例として、モリテックス社製のＭＣＢＰ−ＣＷ３４３０を発光部３０２として用い、シャープ社製のＩＶ−Ｓ２０を受光部３２２として用いる例が挙げられる。この構成では、インク袋２０が膨張するにつれて、インク袋２０にて遮られる光が増加するため、受光部３２２における光の受光面積が減少する。受光部３２２における光の受光面積の変化を検出することにより、インク袋２０におけるインク貯留量が検出される。【００３９】
インク袋２０の膨らみの影響を広範囲で検出可能であるため、ラインセンサに比較すると、インク袋２０に貯留されるインクの量をより正確に検出することが可能である。なお、発光部３０２が平行光源であれば、インク袋２０による光の回り込みが低減され、インク袋の膨らみ状態と受光面積との関係が明確となり易い。【００４０】
図１１は、サブタンクユニット１３２の概略構成を示す図である。サブタンクユニット１３２は、上述のサブタンク１３を複数配列して一体的に構成したものである。図１１では、３つのサブタンク１３によって１つのサブタンクユニット１３２を構成する例を示している。このような構成を採用する理由は、複数のインク袋２０を一括して取り扱うことを容易にするためである。【００４１】
この構成では、インク袋２０が縦向きに配置されるため、インク袋２０を横向きに配置した場合に比較して、多数のインク袋２０を少ないスペースに配置することが可能になる。【００４２】
なお、複数のインク袋２０を一つのケーシング部材に収納することも可能である。この場合、ケーシング部材内を負圧にするための減圧ポンプが１つで済む。また、光センサの光を透過させる窓を入射用および出射用それぞれ１つだけ設けるようにすることも可能になる。このような構成においては、複数のインク袋２０の間をそれぞれ仕切り板で仕切ることが望ましい。その際、仕切り板は、光を吸収するように黒色であることが好ましい。【００４３】
上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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2008088009.tif 000015
2008088009.tif 000016
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