(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出する液体吐出記録ヘッドと、一時的に液体を保持し、大気を導入することで前記液体を前記液体吐出記録ヘッドへ供給する、大気開放弁を具備し、かつ前記液体吐出記録ヘッドの上流側に位置しているサブタンクと、該サブタンクへ供給する液体を保持するメインタンクと、を備える液体供給経路を有する液体吐出記録装置のメインタンクからサブタンクへの液体補充方法であって、
前記液体供給経路のうち、前記サブタンクから前記液体吐出記録ヘッドへの液体供給経路を封鎖し、前記サブタンクを、前記大気開放弁を閉じて密閉空間とするとともに、
前記サブタンク内を、前記液体供給経路とは異なる経路に設けられた負圧発生手段によって前記サブタンク内の空気を排出して、減圧することで前記サブタンク内に前記メインタンクの液体を充填する工程とを有することを特徴とする液体補充方法。
【請求項２】
前記異なる経路に液体が流入する前に、前記負圧発生手段を停止させる請求項１に記載の液体補充方法。
【請求項３】
前記サブタンク内に液体を補充した後に、前記サブタンクを大気に対して開放させる請求項１に記載の液体補充方法。
【請求項４】
前記サブタンク内の液体の残量を検知し、該検知の結果に基づいて前記サブタンク内に液体を補充する請求項１に記載の液体補充方法。
【請求項５】
液体を吐出する記録ヘッドと、一時的に液体を保持し、大気を導入することで前記液体を前記液体吐出記録ヘッドへ供給する、前記液体吐出記録ヘッドの上流側に位置しているサブタンクと、該サブタンクへ供給する液体を保持するメインタンクと、を有する液体供給経路を備えた液体吐出記録装置において、
前記サブタンクから前記液体吐出記録ヘッドへの液体供給経路を開閉可能な弁と、
前記サブタンクに開閉可能に設けられた大気開放弁と、
前記メインタンクから前記サブタンクに液体を補充するために前記サブタンク内を減圧する前記液体供給経路とは異なる経路に設けられている、前記サブタンク内の空気を排出するポンプと、
前記サブタンクに補充された液体を前記液体吐出記録ヘッドに供給可能な状態とする手段と、を有することを特徴とする液体吐出記録装置。
【請求項６】
前記サブタンクに液体を補充するか否かを判断するために前記サブタンク内の液体の残量を検知する液体残量検知手段を有する請求項５に記載の液体吐出記録装置。
【請求項７】
請求項５に記載の液体吐出記録装置のメインタンクとして用いられるインクタンクであって、
前記サブタンクよりも多くのインクを収容可能であり、
前記サブタンクへインクを供給するためのインク供給経路との接続部にゴム栓を備えることを特徴とするインクタンク。
【請求項８】
液体を吐出して被記録媒体に記録を行なう液体吐出ヘッド部と、
前記液体吐出ヘッド部に供給する液体を一時的に保持するとともに、大気を導入可能な大気開放弁を備え、且つ大気を導入することで前記液体を前記液体吐出ヘッド部へ供給するサブタンクと、
前記サブタンクに補充する液体を収容するメインタンクと、
前記サブタンク内の空気を排出するためのポンプと、
前記サブタンクと前記メインタンクとを接続する第１の液体供給経路と、
前記液体吐出ヘッド部と前記サブタンクとを接続し、両者の接続を制御可能な弁を備える第２の液体供給経路と、
前記サブタンクと前記ポンプとをつなぐ負圧発生経路とを有し、
前記負圧発生経路の前記サブタンク側の端部は、前記第１の液体供給経路の前記サブタンク側の端部よりも上方に位置することを特徴とする液体吐出記録装置。
【請求項９】
前記大気開放弁は、前記負圧発生経路の前記サブタンク側の端部よりも上方に位置する請求項８に記載の液体吐出記録装置。
【請求項１０】
前記第１の液体供給経路の前記サブタンク側の端部よりも上方に、第１の液面検出手段を有する請求項８に記載の液体吐出記録装置。
【請求項１１】
前記負圧発生経路の前記サブタンク側の端部よりも下方に、第２の液面検出手段を有する請求項８に記載の液体吐出記録装置。
【請求項１２】
前記メインタンクは、前記第１の液体供給経路の前記サブタンク側の端部を除いて大気に対して密閉空間となっている請求項８に記載の液体吐出記録装置。
【請求項１３】
前記第１の液体供給経路に、逆流防止弁が設けられている請求項８に記載の液体吐出記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、メインタンクとサブタンクとを有する液体吐出記録装置、この種の液体吐出記録装置の、メインタンクからサブタンクへの液体補充方法およびメインタンクとして用いられるインクタンクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
液体供給経路による液体の供給に関する技術は様々な分野で利用されているが、その一例として、記録ヘッドからインク液滴を吐出して被記録媒体に記録を行うインクジェット記録装置が挙げられる。
【０００３】
インクジェット記録装置はインクを吐出して記録を行うものなので、記録ヘッドには、吐出により消費されたインクを常時供給する必要がある。この記録ヘッドへのインク供給方式としては、大きく分けて、以下に示す３つの方式が知られている。
【０００４】
（１）記録ヘッドを搭載するキャリッジ上にインクタンクを着脱可能にするとともに、記録ヘッドのインク供給口にインクタンクを接続するタンク搭載方式。
【０００５】
この方式に使用されるインクタンクとしては、内部にインク貯蔵を目的として収納されたスポンジなどの多孔質体と、印字中のインク供給を円滑にするためにインク収容部に大気を取り入れ可能な大気連通口とを含む構成が知られている。
【０００６】
（２）インクタンクと記録ヘッドとを一体としたヘッドカートリッジがキャリッジ上に搭載される一方、ヘッドカートリッジのインクタンクとは別に、インクを保持する大容量のタンク（以下、「大型タンク」と称する）を備え、キャリッジを移動させて所定の位置で大型タンクにヘッドカートリッジのインクタンクを接続することによりインクが補充される、いわゆるピットイン方式。
【０００７】
（３）大容量のタンクが記録装置本体と一体的に装着され、そのタンクからヘッドカートリッジまでの間にチューブ等の管でインク流路を構成するとともに、インク流路中にヘッドカートリッジにインクを送り込む為の機構を設け、この機構によりインクを補充する方式。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、サイズが大きな被記録媒体への記録や、記録ボリュームが大きい装置に搭載される場合の液体の補充という観点から従来技術を見ると、それぞれ次のような問題があった。
【０００９】
第１に、前記タンク搭載方式では、タンクをキャリッジ上に搭載するため、その大きさの制限からタンクのインク収容量が制限され、カートリッジ交換頻度が多くなるという問題があった。
【００１０】
第２に、前記ピットイン方式では、供給される空間（体積）に対してインク残量がばらついたり、一定量の供給も精度よく行うことは事実上困難である。これを解決するためには、所定量以上供給されたインクを回収するシステム（オーバーフロー方式）を必要としたり、供給量のばらつきを考慮して供給量を極めて少量とする必要がある。しかし、将来的に前者は装置が大型化したりインクの無駄を招き、後者は供給回数の増大に伴う記録動作の停止時間が長くなりスループットが低下してしまうという問題があった。
【００１１】
そして第３に、インク流路中にインクを送り込む為の機構を設け、この機構によりインクを補充する方式では、機構内をインクが通過する為、ゴミ等を確実に除去することは困難であった。特に、チューブを押し潰してインクを送る機構では、チューブを絶えず押圧する為、ゴム内部の油等の成分が溶出し、その油が記録ヘッドのノズルに付着して固化し、ノズルの目詰まり等、数多くの問題が発生していた。
【００１２】
そこで本発明は、液体供給経路内での液体の供給を容易かつ確実に行なう液体補充方法、液体吐出記録装置およびインクタンクを提供することを目的とする。また本発明は、液体吐出ヘッドのノズルの目詰まりがなく安定して記録を行なうことのできる液体補充方法、液体吐出記録装置およびインクタンクを提供することを第２の目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の液体補充方法は、液体を吐出する液体吐出記録ヘッドと、一時的に液体を保持し、大気を導入することで前記液体を前記液体吐出記録ヘッドへ供給する、大気開放弁を具備し、かつ前記液体吐出記録ヘッドの上流側に位置しているサブタンクと、該サブタンクへ供給する液体を保持するメインタンクと、を備える液体供給経路を有する液体吐出記録装置のメインタンクからサブタンクへの液体補充方法であって、
前記液体供給経路のうち、前記サブタンクから前記液体吐出記録ヘッドへの液体供給経路を封鎖し、前記サブタンクを、前記大気開放弁を閉じて密閉空間とするとともに、
前記サブタンク内を、前記液体供給経路とは異なる経路に設けられた負圧発生手段によって前記サブタンク内の空気を排出して、減圧することで前記サブタンク内に前記メインタンクの液体を充填する工程とを有することを特徴とする。
【００１４】
ここで、液体供給経路とは異なる経路に液体が流入する前に、負圧発生手段を停止させるのが好ましい。
【００１５】
また、サブタンク内に液体を補充した後に、サブタンクを大気に対して開放させたり、サブタンク内の液体の残量を検知し、この検知の結果に基づいてサブタンク内に液体を補充してもよい。
【００１６】
本発明の液体吐出記録装置の第１は、液体を吐出する記録ヘッドと、一時的に液体を保持し、大気を導入することで前記液体を前記液体吐出記録ヘッドへ供給する、前記液体吐出記録ヘッドの上流側に位置しているサブタンクと、該サブタンクへ供給する液体を保持するメインタンクと、を有する液体供給経路を備えた液体吐出記録装置において、
前記サブタンクから前記液体吐出記録ヘッドへの液体供給経路を開閉可能な弁と、
前記サブタンクに開閉可能に設けられた大気開放弁と、
前記メインタンクから前記サブタンクに液体を補充するために前記サブタンク内を減圧する前記液体供給経路とは異なる経路に設けられている、前記サブタンク内の空気を排出するポンプと、
前記サブタンクに補充された液体を前記液体吐出記録ヘッドに供給可能な状態とする手段と、を有することを特徴とする。
【００１８】
また、サブタンクに液体を補充するか否かを判断するためにサブタンク内の液体の残量を検知する液体残量検知手段を更に有することが好ましい。
【００１９】
本発明のインクタンクは、上記液体吐出記録装置の第１の発明のメインタンクとして用いられるインクタンクであって、
前記サブタンクよりも多くのインクを収容可能であり、
前記サブタンクへインクを供給するためのインク供給経路との接続部にゴム栓を備えることを特徴とする。
【００２０】
本発明の液体吐出記録装置の第２は、液体を吐出して被記録媒体に記録を行なう液体吐出ヘッド部と、
前記液体吐出ヘッド部に供給する液体を一時的に保持するとともに、大気を導入可能な大気開放弁を備え、且つ大気を導入することで前記液体を前記液体吐出ヘッド部へ供給するサブタンクと、
前記サブタンクに補充する液体を収容するメインタンクと、
前記サブタンク内の空気を排出するためのポンプと、
前記サブタンクと前記メインタンクとを接続する第１の液体供給経路と、
前記液体吐出ヘッド部と前記サブタンクとを接続し、両者の接続を制御可能な弁を備える第２の液体供給経路と、
前記サブタンクと前記ポンプとをつなぐ負圧発生経路とを有し、
前記負圧発生経路の前記サブタンク側の端部は、前記第１の液体供給経路の前記サブタンク側の端部よりも上方に位置することを特徴とする液体吐出記録装置である。
【００２１】
ここで、前記大気開放弁は、好ましくは前記負圧発生経路の前記サブタンク側の端部よりも上方に位置される。また、前記第１の液体供給経路の前記サブタンク側の端部よりも上方に第１の液面検出手段を有するものや、前記負圧発生経路の前記サブタンク側の端部よりも下方に第２の液面検出手段を有するものであってもよい。さらに、前記メインタンクは、前記第１の液体供給経路の前記サブタンク側の端部を除いて大気に対して密閉空間となっているものであってもよいし、前記第１の液体供給経路に、逆流防止弁が設けられているものであってもよい。
【００２２】
上記のとおり構成された本発明では、メインタンク内の液体は、サブタンクを経由して液体吐出ヘッドに供給される。サブタンクに液体を補充する際には、サブタンクに設けられた大気開放弁を閉じてサブタンクを大気に対して密閉し、メインタンクからサブタンクまでの液体供給経路とは異なる経路に設けられた負圧発生手段を用いて減圧することで、サブタンクにはメインタンクから液体が補充される。これにより、液体供給経路の構成が簡単でありながらも安定した液体の補充を実現できる。このとき、サブタンク内の空気を排出してサブタンク内の減圧を行う負圧発生手段を用いることで、負圧発生手段の負圧発生力のロスが最小限に抑えられ、液体の補充時間が短縮される。
【００２３】
また、本発明の液体補充方法を、液体供給経路の下流端に液体吐出ヘッドを設けた液体吐出記録装置に適用することによって、液体供給経路中に発生する異物が少なくなるので、液体吐出ヘッドのノズルの目詰まりも発生しにくくなる。
【００２４】
なお、本発明でいう密閉とは、外部雰囲気に対しての密閉である。つまり、液体供給経路はその下流端では、液体吐出ヘッドなどにより、何らかのかたちで外部雰囲気に対して開放されているが、この部分との接続を絶てば、サブタンクが他の部分と接続されていても本発明でいう密閉である。
【００２５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２６】
図１は、本発明が適用される液体吐出記録装置の一例であるカラー対応のインクジェット記録装置の外観を示す斜視図である。
【００２７】
図１に示すように、互いに平行に配設された２本の主走査レール７には、ヘッドキャリッジ４及び供給キャリッジ５が矢印Ａ方向に摺動自在に嵌合されている。ヘッドキャリッジ４には、記録信号に基づいてインクを吐出するインク吐出部１が搭載されている。
【００２８】
インク吐出部１は、シアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの４色のインクに対応して、それぞれの色ごとに複数個ずつ配列されたノズルを有する。各ノズルにはそれぞれインク吐出用の熱エネルギーを発生する電気熱変換体が設けられている。インク吐出部１内には、ノズルでの毛管現象によりインクが供給され、インクはインク吐出部１のノズルが開口した面（以下、「ノズル面」という）でメニスカスを形成してノズルを満たした状態を保つ。この状態で電気熱変換体に通電することにより、電気熱変換体上のインクが加熱されて発泡現象が発生し、その発泡のエネルギーによりノズルからインク液滴が吐出する構成となっている。また、吐出ヘッド部１は、吐出ヘッド部１を駆動するための駆動基板とともに、ヘッドカバー６で覆われている。吐出ヘッド部１の駆動基板は、フラットケーブル１３を介して、この記録装置全体の動作を制御する制御基板等を収納する基板ボックス１４と接続されている。
【００２９】
一方、供給キャリッジ５には、吐出ヘッド部１にインクを供給するためのサブタンク３が搭載されている。サブタンク３の内部は各色インクに対応して４つの室に分けられており、それぞれの室が、対応する記録ヘッド部１にゴム製のチューブで接続されている。さらに、サブタンク３の下方には、サブタンク３に供給するインクを収容する４つのメインタンク２が配置されている。メインタンク２はサブタンク３よりも大きな容量を有するものであり、その容量としては、実用上、１００cm3 以上であることが望ましい。本例の場合、５００〜１０００cm3 のインクを収容することができる。各メインタンク２も、各色インクに対応するもので、それぞれゴム製のチューブによってサブタンク３の各室に接続されている。これにより、メインタンク２に収容されたインクはサブタンク３に供給されてサブタンク３内に保持され、さらにサブタンク３から吐出ヘッド部１に供給される。メインタンク２と吐出ヘッド部１との間のインクの経路及びその経路中の詳細な構成については後述する。なお、サブタンク３とメインタンク２とを接続するチューブは、フラットケーブル１３とともに保護部材１２で一括して覆われ、保護されている。また、メインタンク２は柔軟な材料（可撓性を有する袋など）で構成されており、メインタンク２内のインクの減少に伴って変形する。
【００３０】
ヘッドキャリッジ４及び供給キャリッジ５は、それぞれタイミングベルトに結合され、主走査モータ８によってタイミングベルトを回転させることで、矢印Ａ方向に往復走査される。吐出ヘッド部１のノズルに対向する位置には、プラテン９が設けられる。記録紙１５は、プラテン９上を矢印Ｂ方向に搬送される。記録紙１５の搬送は、吐出ヘッド部１の一走査ごとに所定のピッチで間欠的に行われ、この間に吐出ヘッド部１からインクを吐出して記録が行われる。
【００３１】
また、吐出ヘッド部１の走査領域内で、かつ、記録紙１５への記録領域外には、吐出ヘッド部１のインクの吐出特性を良好に維持するためのヘッド回復系１０が、吐出ヘッド部１と対向して配置されている。ヘッド回復系１０は、吐出ヘッド部１をキャッピングするキャップ１７と、吐出ヘッド部１のノズル面を清浄にするためのブレード１１とを有する。吐出ヘッド部１がキャップ１７と対向するときの吐出ヘッド部１の位置を、ホームポジションという。
【００３２】
次に、図１に示したインクジェット記録装置に用いられる液体補充システムの実施形態について、図２〜図７を参照して説明する。
【００３３】
（第１の実施形態）
図２は、本発明の液体供給装置を適用した液体吐出記録装置の第１の実施形態のインク経路を示す図である。
【００３４】
上述したように、本実施形態のインクジェット記録装置は複数色のインクを使用するものであり、インク経路も各色ごとに設けられているが、それぞれのインク経路はいずれも同じであるので、図２には１色のインクについての経路を示している。
【００３５】
図２に示すように、メインタンク２とサブタンク３とは、メインチューブ２６で接続される。メインチューブ２６のメインタンク２と接続される側の端には、注射針のような中空の針２９を有するジョイントキャップ２８が取り付けられている。このジョイントキャップ２８をメインタンク２に設けられたゴム栓３２に装着し、針２９がゴム栓３２を貫通することで、メインチューブ２６とメインタンク２とが接続される。メインチューブ２６の他端部はサブタンク３内に挿入されており、その先端には、サブタンク３内への異物の流入を防止するフィルタ２５が取り付けられている。サブタンク３に挿入された側のメインチューブ２６の先端は、（Ｅ）で示す高さよりも低い位置に位置している。また、メインチューブ２６には、インクがメインタンク２からサブタンク３に流れるときにのみ開く一方向弁２７が設けられており、これによりサブタンク３からメインタンク２へのインクの逆流が防止される。
【００３６】
サブタンク３には、サブタンク３内のインク残量を検知するために、それぞれサブタンク３の上端から挿入された３本の電極針ａ，ｂ，ｃで構成されるインク残量検知センサ２３が設けられている。各電極針ａ，ｂ，ｃのうち２本の電極針ａ，ｂは、それぞれ先端が（Ｅ）で示す高さまで挿入されており、残りの電極針ｃは先端が（Ｆ）で示す高さまで挿入されている。そして、各電極針ａ，ｂ，ｃに低電圧の電流を流し、インクを介しての各電極針ａ，ｂ，ｃ間の導通を検知することで、サブタンク３内のインク量が検出される。具体的には、インクの液面の高さが（Ｅ）の高さよりも低ければ、電極針ａと電極針ｂとの間は不導通となり、これを検知したら、後述するようにしてメインタンク２からサブタンク３へインクが供給される。インクの液面の高さが（Ｆ）の高さよりも高ければ、電極針ａと電極針ｃとの間は導通し、これを検知したらサブタンク３へのインク供給が停止される。
【００３７】
また、サブタンク３の上部の（Ｆ）で示す高さよりも高い位置には、不図示の駆動源で開閉される大気開放弁２４が設けられる。
【００３８】
サブタンク３の底部と吐出ヘッド部１とは、サブチューブ３４によって接続されている。このため、サブタンク３から吐出ヘッド部１へのインクの供給は、吐出ヘッド部１のノズルでの毛管現象によってなされる。ここで、サブタンク３内のインクの液面に対して吐出ヘッド部１の位置が高すぎると吐出ヘッド部１にインクが供給されなくなるので、吐出ヘッド部１は、インクがノズル面でメニスカスを形成してノズルを満たした状態を保つような位置に設定する必要がある。本実施形態では、吐出ヘッド部１を、（Ｅ）で示す位置から吐出ヘッド部１のノズル面までの高さａが５０ｍｍ、（Ｆ）で示す位置から吐出ヘッド部１のノズル面までの高さｂが１０ｍｍとなる位置に配置した。
【００３９】
一方、サブチューブ３４には、サブチューブ３４を押し潰すことでサブタンク３と吐出ヘッド部１との間のインク経路を閉鎖するサブチューブ密閉弁３０が設けられている。サブチューブ３４は、（Ｅ）で示す高さよりも低い位置でサブタンク３と吐出ヘッド部１とに接続されている。
【００４０】
吐出ヘッド部１をキャッピングするキャップ１７は、吸引チューブ３６で廃インクタンク２１に接続されている。吸引チューブ３６には吸引用ポンプ１８が設けられており、キャップ１７で吐出ヘッド部１をキャッピングした状態で吸引用ポンプ１８を駆動することで、吐出ヘッド部１内のインクはキャップ１７に吸引され、吸引チューブ３６を介して廃インクタンク２１に収容される。
【００４１】
さらに、廃インクタンク２１とサブタンク３とは、負圧チューブ３７で接続されている。負圧チューブ３７は、（Ｆ）で示す高さよりも高い位置でサブタンク３と接続される。また、負圧チューブ３７には、負圧チューブ密閉弁３１と負圧発生用ポンプ１９とが設けられており、負圧チューブ密閉弁３１を開いた状態で負圧発生用ポンプ１９を駆動することで、サブタンク３内の気体（空気）が吸引される。吸引された空気は廃インクタンク２１の開口部２１ａから外部に排出される。後述するように、負圧チューブ３７内はサブタンク３内の気体を排出するものであるため、その端部が外部に対して開放されていれば、必ずしも廃インクタンク２１に接続されていなくてもよい。
【００４２】
吸引用ポンプ１８及び負圧発生用ポンプ１９はチューブポンプであり、それぞれポンプモータ２０で駆動される。
【００４３】
以上説明した構成に基づく、本発明の液体補充動作について、図３のフローチャートを参照しつつ説明する。
【００４４】
液体補充動作は記録動作とともに行われる。まず、吐出ヘッド部１の往復走査と記録紙のピッチ送りとを繰り返しながら、記録信号に基づき吐出ヘッド部１からインクを吐出して記録紙に印字（記録）を行う（Ｓ１０１）。このとき、サブチューブ密閉弁３０及び連通チューブ密閉弁３３は開いておく。また、吸引用ポンプ１８及び負圧発生用ポンプ１９は停止している。
【００４５】
記録紙への記録に伴って、サブタンク３のインクは消費される。
【００４６】
ここで、メインチューブ２６の先端はサブタンク３内のインク中に浸されているので、メインタンク２からメインチューブ２６まではチューブ端部を除いて大気に対して密閉系であることから、インクの消費によりサブタンク３内の液面が低下しても、このままではメインタンク２からサブタンク３へはインクは供給されない。
【００４７】
サブタンク３内のインクが消費され、サブタンク３内のインクの液面の高さが（Ｅ）で示す高さよりも低くなると、インク残量検知センサ２３の電極針ａと電極針ｂとの間が不導通となり、サブタンク３内のインク残量が少なくなったことが検出される（Ｓ１０２）。
【００４８】
このことが検出されると、その時点で記録を行っている記録紙への記録を一時的に停止（Ｓ１０３）した後、吐出ヘッド部１はホームポジションに戻され、キャップ１７により吐出ヘッド部１をキャッピングする（Ｓ１０４）。次いで、サブチューブ密閉弁３０を閉じ（Ｓ１０５）、大気開放弁２４を閉じることで、インク供給経路中においてサブタンク３を密閉空間とする（Ｓ１０６）。
【００４９】
その後、負圧チューブ密閉弁３１を開く（Ｓ１０７）。この状態で負圧発生用ポンプ１９を駆動させる（Ｓ１０８）と、負圧チューブ３７を介してサブタンク３内の空気が排出され、サブタンク３内に負圧が発生する。すなわち、サブタンク３は密閉減圧空間とされる。これにより、サブタンク３にはメインタンク２のインクが供給される。
【００５０】
このとき、サブチューブ密閉弁３０が閉じられているので、吐出ヘッド部１からサブタンク３へインクが戻ることはない。また、メインタンク２内のインクがサブタンク３に供給される際、メインチューブ２６の先端に取り付けられたフィルタ２５により異物が漉過される。
【００５１】
さらに、本実施形態では、メインチューブ２６のサブタンク３内における端部が、液体の補充を許可するための検出位置（（Ｅ）で示す位置）よりも下方に存在するため、メインチューブ２６の端部は常時サブタンク３に収容されたインク中に存在する。このため、インク補充動作によるサブタンク３内での泡立ちがない安定したインク補充を実現できる。また、より一層安定したインク補充を実現するために、本実施形態では負圧チューブ密閉弁３１を開いた後に、負圧発生用ポンプ１９を駆動している。このため、補充動作の定常状態での吸引力がかなり高いものである場合でも、補充動作初期にはサブタンク３内に急激な変化を与えることなく負圧チューブ３７から空気を外部に排出することができる。
【００５２】
このように、サブタンク３へのインクの補充は、インク残量検知センサ２３などの残量検知手段の検出結果に基づいて、必要なときのみに行われるので、サブタンク３へのインクの供給による記録動作の停止時間は最小ですむ。
【００５３】
補充動作中は、補充動作を開始してからの時間の検出（Ｓ１１０）と、液面高さの検出（Ｓ１１１）が行われる。後述する所定の時間内に、サブタンク３内のインクの液面が（Ｆ）で示す高さに達すると、インク残量検知センサ２３の電極針ａと電極針ｃとが導通し、サブタンク３内に所定量のインクが充填されたことが検出される。
【００５４】
この時点で負圧チューブ密閉弁３１を閉じ（Ｓ１１２）、負圧発生用ポンプ１９を停止する（Ｓ１１３）。そして、大気開放弁２４を開くことで、確実にサブタンク３の減圧状態を解除し（Ｓ１１４）、サブチューブ密閉弁３０を開放する（Ｓ１１５）。
【００５５】
このように、負圧チューブ３７にインクが流入する前に負圧発生手段を停止させることで、負圧チューブ３７内にインクと空気が混在して負圧チューブ３７内の流抵抗を増加させることを防止し、負圧発生用ポンプ１９を小型化することができる。
【００５６】
また、負圧チューブ密閉弁３１を閉じた後に負圧発生用ポンプ１９を停止させることで、万一負圧チューブ３７にインクが流入した場合でも、流入したインクの逆流を防止することができる。
【００５７】
なお、サブタンク３へのインク供給時の負圧発生用ポンプ１９の駆動時間は予め決められている。そして、この時間だけ負圧発生用ポンプ１９を駆動してもインク残量検知センサ２３の電極針ａと電極針ｃとの導通が検出されない場合には、メインタンク２内のインクが無いと判断して、記録装置本体の表示部（不図示）にその旨の表示を行う（Ｓ１１６）。メインタンク２内のインクがなくなった場合には、メインタンク２をジョイントキャップ２８から取り外し、新たなメインタンクと交換する。
【００５８】
以上説明したように、メインタンク２から吐出ヘッド部１へはサブタンク３を介してインクが供給されるようにするとともに、サブタンク３内の空気を排出する負圧発生用ポンプ１９を設け、この負圧発生用ポンプ１９によりサブタンク３内に負圧を発生させてメインタンク２からインクを供給することで、メインタンク２を大容量のタンクとしながらも、メインタンクと２とサブタンク３との間にインクを送り出すための機構を設ける必要がなくなる。その結果、インク供給経路の構成が簡単になり、インク供給経路で発生するゴミや油成分等の異物も少なくなるので、安定したインク供給が実現され、吐出ヘッド部１のノズルの目詰まりも発生しにくくなる。また、負圧発生用ポンプ１９がインク供給経路とは別の経路に設けられているので、インク供給経路における接続部も少なくなるので、チューブの外れ等によるインク漏れのトラブルも少なくなる。
【００５９】
（第２の実施形態）
次に、本発明の液体吐出記録装置の第２の実施形態について図４を参照して説明する。
【００６０】
本実施形態では、吐出ヘッド部に、負圧発生部材（インク吸収体）を収容するとともに液体供給部と大気連通部とを備えるタンク部を一体的に設けた構成（ヘッドカートリッジ１６０，１６０’）となっている点が、前述の第１の実施形態と異なっている。本実施形態は、同じ色のインクについて２つのヘッドカートリッジ１６０，１６０’で記録を行うものであり、サブタンク１０３に対して２つのヘッドカートリッジ１６０，１６０’を備えている。各ヘッドカートリッジ１６０，１６０’は、同一のキャリッジまたは互いに同期して走査される別々のキャリッジに搭載され、吐出ヘッド部１０１，１０１’のノズルの配列方向に沿って所定の間隔をおいて配置されている。
【００６１】
各ヘッドカートリッジ１６０，１６０’のタンク部１５０，１５０’は、それぞれサブタンク１０３と接続されている。すなわち、各タンク部１５０，１５０’の底部はそれぞれサブチューブ密閉弁１３０，１３０’が設けられたサブチューブ１３４，１３４’によってサブタンク１０３の底部と接続されている。
【００６２】
また、それぞれの吐出ヘッド部１０１，１０１’に対応して２つのキャップ１１７，１１７’が設けられており、各キャップ１１７，１１７’はそれぞれ吸引チューブ１３６，１３６’によって廃インクタンク１２１に接続されている。キャップ１１７，１１７’を介して吐出ヘッド部１０１，１０１’の吸引回復を行うための吸引用ポンプ１１８は、各吸引チューブ１３６，１３６’ごとに独立して設けてもよいし、１つのものを共通に用いてもよい。その他の構成については、第１の実施形態と同様であるので、その説明は省略する。
【００６３】
このように２つのヘッドカートリッジ１６０，１６０’を配置することにより、まず被記録媒体の搬送方向の上流側の吐出ヘッド部１０１によって５０％濃度で記録を行った後、その部分が下流側の吐出ヘッド部１０１’まで搬送された際に再び同じ部分を下流側の吐出ヘッド部１０１’によって残りの５０％濃度の記録を行う、いわゆるマルチスキャンによる記録が可能となる。特に、ノズルの配列長さをＬとしたとき、吐出ヘッド部１０１，１０１’同士の間隔をＬの整数倍に対してＬ／２だけずらして配置し、被記録媒体もＬ／２ピッチで搬送すれば、行間の繋ぎ目が目立たなくなる。被記録媒体に布を用いた捺染においては、布のほぼ全域にわたって模様や画像が形成される場合が多いので、上記の効果は大きい。
【００６４】
記録に伴いサブタンク１０３内のインクが消費された際の、メインタンク１０２からサブタンクへ１０３のインクの供給は、第１の実施形態と同様にして行われる。すなわち、各ヘッドカートリッジ１６０，１６０’の吐出ヘッド部１０１，１０１’をそれぞれキャップ１１７，１１７’でキャッピングした状態で、大気開放弁１２４、及びサブチューブ密閉弁１３０，１３０’を閉じるとともに、負圧チューブ密閉弁１３１を開き、負圧発生用ポンプ１１９を駆動する。これによりサブタンク１０３内に負圧が発生し、その負圧によりメインタンク１０２からサブタンク１０３にインクが供給される。サブタンク１０３に所定量のインクが供給されたら、負圧チューブ密閉弁１３１を閉じることで、サブタンク１０３へのインク供給動作を終了する。
【００６５】
サブタンク１０３からヘッドカートリッジ１６０，１６０’へのインク供給は、タンク部１５０，１５０’のインク保持量が一定量以下になった場合、大気開放弁１２５及びサブチューブ密閉弁１３０，１３０’を開くことで行われる。大気開放弁１２４を開くことで、インクはサブタンク１０３からヘッドカートリッジ１６０，１６０’に自然供給され、サブタンク１０３への逆流が防止される。サブタンク１０３のインク収容量がヘッドカートリッジ１６０，１６０’のインク保持可能量より十分に大きい場合には、タンク部１５０，１５０’に十分な量のインクが保持されているときはサブチューブ密閉弁１３０，１３０’あるいは大気開放弁１２４を閉じておき、タンク部１５０，１５０’のインク保持量が一定量以下になったとき、上述のサブタンク１０３からヘッドカートリッジ１６０，１６０’へのインク供給を行えばよい。
【００６６】
本実施形態では、２つのヘッドカートリッジ１６０，１６０’を有する場合について説明したが、３つ以上のヘッドカートリッジを有するものであってもよい。また、それぞれのヘッドカートリッジの間隔、記録濃度及び被記録媒体の搬送ピッチは、要求される画像品位に応じて適宜設定される。
【００６７】
また、本実施形態では、サブタンクに接続される液体吐出ヘッドについて、吐出ヘッド部とタンク部とを有するヘッドカートリッジの構成となっているもので説明したが、前述の第１の実施形態のように、吐出ヘッド部をサブタンクにチューブでつなぐ構成としてもよい。
【００６８】
（その他の実施形態）
以上、本発明の要部の実施形態について説明したが、以下に、これらの実施形態に好ましく適用できるその他の適用例について説明する。なお、以下の説明においては、特に断りのない限り、上述の各実施形態に適用可能である。
【００６９】
〈負圧発生手段〉
上述した各実施形態では、サブタンクに負圧を発生させるためのポンプとしてチューブポンプを用いた例を示したが、サブタンク内の空気を排出できるものであれば、チューブポンプに限らず歯車ポンプ等を用いてもよい。歯車ポンプを用いた場合には、歯車ポンプは、サブタンクと負圧チューブとの連結部に直接配置してもよい。
【００７０】
いずれの場合であっても、第１の実施形態で説明したように、負圧チューブにインクが流入する前に負圧発生手段を停止させることで、負圧チューブ内にインクと空気が混在して負圧チューブ内の流抵抗を増加させることを防止し、小型の負圧発生用ポンプであっても十分に、所望のインク補充スピードを得ることができる。なお、負圧チューブ密閉弁の機構として、チューブを押し潰す方式を採用する場合には、記録動作中など負圧発生動作に関係ないときには開放していてもよい。
【００７１】
〈サブタンク〉
図５に、本発明の液体供給装置に適用可能なサブタンクの例の構成断面図を示す。
【００７２】
図５に示したサブタンクでは、上述の各実施形態で説明したように、メインチューブ３２６のサブタンク３０３内における端部が、液体の補充を許可するための検出位置（Ｅ）より下方に存在するため、インク補充動作によるインクの泡立ちは発生せず、安定したインク補充を実現できる。また、負圧チューブ３３７の端部が、液体の補充を停止させるための検出位置（Ｆ）より上方に存在するため、負圧チューブ３３７にインクが流入する前に負圧発生手段を停止させ、安定したインクの補充を行うことができる。
【００７３】
液面位置の検出手段として、上述の各実施形態では電極針ａ，ｂ，ｃ間の導通状態を利用しているが、検出方法としてはこれに限ることなく、光学的な検出装置を利用したものなど、各種の方法が利用できる。また、液体の補充を許可するための検出装置としては、吐出ヘッド部から吐出される液滴をカウントすることによって行ってもよい。
【００７４】
さらに、図５に示したサブタンク３０３では、サブタンク３０３の底面から負圧チューブ３３７の端部までの高さｈ２が、メインチューブ３２６までの高さｈ１よりも高く、かつ、大気開放弁３２６の開口部までの高さｈ３よりも低い位置にある。ｈ１＜ｈ２となっていることにより、サブタンク３０３内の空気を排気しながらインクの補充を行うことができる。さらに、ｈ２＜ｈ３となっていることにより、万一、液面検出手段もしくは負圧発生手段の動作が不安定な場合であっても、インクは負圧チューブ３３７を経て外部に排出されるので、大気開放弁３２４を介してインクがサブタンク３０３から溢れることが防止される。
【００７５】
〈メインタンク〉
上述の各実施形態では、メインタンクは柔軟な材料（可撓性を有する袋など）で構成されており、メインタンクとサブタンクとを結ぶ経路以外は密閉されているため、メインタンク内のインクの減少に伴って変形する。このように構成することで、液体供給装置の中でのメインタンクの位置、特に高さ方向の位置を自由に設定することができる。
【００７６】
これに替えて、メインタンクに、サブタンクを結ぶ経路以外に大気を導入するための開口を設けてもよい。この場合、メインタンク内のインクを確実にサブタンクに供給するために、メインチューブのメインタンク側の端部は、メインタンクの下部に設けることが望ましい。また、メインタンク内のインクが水頭差でサブタンクに移動しないよう、メインタンクとサブタンクの高さ方向の位置を調整する必要がある。一方、このようにメインタンクを大気に対して開放系にする場合には、メインタンク自体は柔軟な材料で構成する必要はないので、必要に応じて材料を選択することができる。
【００７７】
また、メインタンクとサブタンクとを接続するメインチューブについて、メインタンクが接続される側が切り替え弁を介して複数に分岐したものを用い、複数のメインタンクが同時に接続されるようにしてもよい。これにより、１つのメインタンク内のインクがなくなったら別のメインタンクに切り替えて供給動作を続け、その間に使用済みのメインタンクを新たなものと交換することができ、メインタンクからサブタンクへのインクの供給を効率的に行うことができる。
【００７８】
〈回復動作〉
吐出ヘッド部の回復動作について、図１、図２及び図６のフローチャートを参照して説明する。
【００７９】
回復動作は記録動作とともに行われる。まず、吐出ヘッド部１を走査して記録紙１５に印字（記録）を行い（Ｓ２０１）、２回目の走査が終了したら（Ｓ２０２）、空吐出を行う（Ｓ２０３）。空吐出とは、液状体噴射流、気体噴射流によって温度低下した領域の温度保証のためと、ノズル内の異物を排除するために、所定の駆動パルスを与え、全てのノズルからキャップ１７等に向かってインクを吐出させるものである。ノズルの周辺雰囲気の湿潤状態を高める場合には、吐出ヘッド部１をキャッピングして行うこともある。また、空吐出は、記録動作の開始前にも、吐出ヘッド部１のエージングとして行われる。
【００８０】
さらに、この空吐出とは別に、予め決められたＮ回の走査ごとに（Ｓ２０４）、吸引回復を行う（Ｓ２０５）。吸引回復は、ノズル内部に残留した気泡を取り除いて安定した吐出を維持するためのもので、キャップ１７で吐出ヘッド部１をキャッピングした状態で吸引用ポンプ１８を駆動して強制的にインクを吸引し、ノズル内部の残留気泡をノズル外に排出している。これは、ノズル表面にゴミや羽毛が付着したり、ノズル内にゴミ等が進入していても、それらを洗い流して安定した吐出を保つ効果もある。吸引されたインクは、廃インクタンク２１へ送られる。なお、長時間放置の場合には、キャッピングをしていてもノズル内のインクは緩慢ではあるが蒸発して増粘するので、この増粘インクをノズル外に排出するために、吸引回復は、記録開始時にも行われる。
【００８１】
吸引回復を実施したら、ブレードクリーニングを行う（Ｓ２０６）。ブレードクリーニングは、キャップ１７に隣接して設けられたブレード１１で吐出ヘッド部１のノズル面をワイピングするもので、これにより、インク吐出によって発生しノズル面に付着したインクミスト等を清掃し、安定した吐出を保つ。ブレード１１は、耐久性及び耐インク性を考慮し、シリコーンゴムまたはウレタンゴムで構成される。また、ブレード１１の先端は吐出ヘッド部１のノズル面に対して０．７〜１．０ｍｍ入り込んでおり、実際にはその分だけブレード１１がたわみながらワイピングがなされる。
【００８２】
ブレードクリーニングが終了したら再び空吐出を行い（Ｓ２０７）、上述した各動作を、記録が終了するまで繰り返す（Ｓ２０８）。記録が終了したら、キャップ１７で吐出ヘッド部１をキャッピングし、記録動作を終了する。吐出ヘッド部１を空気中に長時間放置すると、ノズル内のインクが蒸発して増粘し、吐出が不安定になる。記録終了後に吐出ヘッド部１をキャッピングするのは、これを防止するためのである。キャップ１７の内部にはインクで湿潤状態に保たれた吸液材があり、キャップ１７の内部を高湿度に維持してインクの増粘を最小限に抑えている。
【００８３】
以上の回復動作によって、吐出インクに悪影響を及ぼす要因が完全に除去され、常に良好に記録を行うことが可能となる。
【００８４】
〈液体吐出記録装置〉
上述した各実施形態では、吐出ヘッド部が往復走査することにより記録を行うシリアル走査タイプの記録装置を示したが、吐出ヘッド部は、記録装置が記録できる最大の記録幅に対応した長さを有するフルラインタイプあってもよい。
【００８５】
また、本発明に適用される液体としてインクを例に挙げて説明したが、インクジェット記録装置の中には、記録紙へのインクの浸透性を向上させるために、インクの吐出に先だって、インク中の色材を凝集させる前処理液を吐出する前処理液吐出ヘッドを有する構成のものもある。この場合にも、前処理液の供給経路を上述した各実施形態でのインク供給経路と同じ構成とし、前処理液の供給についても本発明を適用してもよい。特に、前処理液においては、供給経路中にポンプ等の供給手段を設け、これによって前処理液を供給する構成とすると、気泡が発生し易く不吐出となる場合が多いが、本発明を適用することによりこのような問題はなくなる。
【００８６】
さらに、上記の各実施形態ではインクジェット記録装置を例に挙げて説明したが、本発明はインクジェット記録装置のみに適用されるものではなく、他の用途として、記録ヘッド以外の液体消費部材への液体供給にも適用することができる。また、使用できる液体もインクや前処理液に限定されるものではなく、油性のものであっても構わない。特に、供給経路中における異物の混入を避けることが望ましい液体の供給に好適である。
【００８７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、メインタンクから液体吐出ヘッドまでの間の液体供給経路の中間に、一時的に液体を保持し大気を導入することで液体を液体吐出ヘッドへ供給するサブタンクを液体吐出ヘッドの上流側に配置した構成とし、サブタンクに設けられた大気開放弁を閉じてサブタンクを密閉減圧空間として減圧しつつサブタンクに液体を補充することで、液体を液体吐出ヘッドへ安定して供給することができる。また、サブタンク内を減圧するための負圧発生手段を、液体供給経路とは異なる経路に設けることで、液体供給経路が簡単な構成となり、液体の漏れ等のトラブルも少なくすることができる。
【００８８】
また、サブタンク内の空気の排出によりサブタンク内の減圧を行うことで、負圧発生手段としてはポンプを用いることができ、簡単な構成でしかも容易に負圧を発生することができる。さらに、サブタンク内の液体を液体吐出ヘッドに供給可能な状態とする際に、サブタンクを大気に対して開放させることで、液体吐出ヘッド側からサブタンクへの液体の逆流を防止することができる。加えて、サブタンク内の液体残量を検知することによって、サブタンクへの液体の補充回数を必要最小限に抑えることができるとともに、安定した液体の補充を行うことができる。
【００８９】
特に、本発明の液体吐出記録装置によれば、液体吐出ヘッドのノズルの目詰まりが発生しにくい液体吐出記録装置を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液体供給装置を適用した液体吐出記録装置の一例の外観を示す斜視図である。
【図２】本発明の液体供給装置を適用した液体吐出記録装置の第１の実施形態インクの経路を示す図である。
【図３】図１に示した液体吐出記録装置の液体補充動作のフローチャートである。
【図４】本発明の液体供給装置を適用した液体吐出記録装置の第２の実施形態のインクの経路を示す図である。
【図５】本発明の液体供給装置に適用可能なサブタンクの概略構成図である。
【図６】本発明の液体吐出記録装置の回復動作のフローチャートである。
【符号の説明】
１，１０１，１０１’    吐出ヘッド部
２，１０２，２０２    メインタンク
３，１０３，２０３，３０３    サブタンク
４    ヘッドキャリッジ
５    供給キャリッジ
６    ヘッドカバー
７    主走査レール
８    主走査モータ
９    プラテン
１０    ヘッド回復系
１１    ブレード
１２    保護部材
１３    フラットケーブル
１４    基板ボックス
１５    記録紙
１７，１１７，１１７’    キャップ
１８，１１８    吸引用ポンプ
１９，１１９    負圧発生用ポンプ
２０    ポンプモータ
２１，１２１    廃インクタンク
２３    インク残量検知センサ
２４，１２４，３２４    大気開放弁
２５    フィルタ
２６，３２６    メインチューブ
２７    一方向弁
２８    ジョイントキャップ
２９    針
３０，１３０，１３０’    サブチューブ密閉弁
３１，１３１    負圧チューブ密閉弁
３２    ゴム栓
３４，１３４，１３４’    サブチューブ
３６，１３６，１３６’    吸引チューブ
３７，３３７    負圧チューブ
１５０，１５０，１５０’    タンク部
１６０，１６０’    ヘッドカートリッジ
【図１】
0003684022.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003684022.tif 000004
【図４】
0003684022.tif 000005
【図５】
0003684022.tif 000006
【図６】
0003684022.tif 000007