(57)【要約】【課題】インクタンク未装着時に開閉弁を閉塞する際には、供給針からインクが吹き出さないように低トルクで駆動しなければならないが、攪拌効率を上げる為に開閉弁の硬度を上げると開閉弁の開閉不可が増加し、高トルクで駆動しなければならない。【解決手段】弁閉動作の速度を少なくとも２モード以上持ち、インクが吹き出さない、或いは吹出すインク量が許容できる、かつ開閉弁の負荷が重い領域では高トルクで駆動し、インクが吹き出さず、かつ開閉弁の負荷が軽い領域では低トルクで駆動する。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被記録材にインクを吐出して記録を行うプリントヘッドと、インクを保持するインタンクと、前記インクタンクから前記プリントヘッドにインクを導くインク流路と、前記インク流路の途中にありインクの流れを遮断できる容積変化可能な弁とを備えたインクジェット記録装置において、
前記弁が少なくとも２つ以上の弁速度を持ち、前記インク流路を遮断或いは開放する動作中に、弁遮断速度或いは弁開放速度を途中で切り替え可能に構成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】
切り替えられる弁遮断速度或いは弁開放速度は、初速度が終速度よりも速い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】
弁遮断速度或いは弁開放速度を切り替える間に、待ち時間を設けることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のインクジェット記録装置。
【請求項４】
弁開閉速度はインクタンク内のインクを攪拌する高速モードと、インクタンク装着時に弁開閉を行う中速モードと、インクタンク未装着時に弁開閉を行う低速モードとを備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載のインクジェット記録装置。
【請求項５】
前記インクタンクと前記弁との間にインクを貯留し、かつ貯留したインク容量の確認が可能であるサブタンクを備え、
インクタンク装着時は中速モードを用い、
インクタンク未装着時において、サブタンク内のインクが所定以上に使用されている場合は中速モードを用い、サブタンク内のインクが所定以上に使用されていない場合は低速モードを用いることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか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のインクを貯留できるインクタンクを有するインク供給技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なインクジェット記録装置（以下記録装置とも称す）は、インクを貯留できるインクタンク、記録ヘッド、インクタンクと記録ヘッドを接続する供給流路、供給流路を遮断可能な弁を備え、記録ヘッドに形成された吐出口よりインクを吐出して記録媒体上に画像形成を行うものである。また近年ではダウンタイム減少の為に、供給流路間にサブタンクを設け、インクタンクが空になっても、サブタンク内のインクにて画像形成を続行し（以下ストップレス印字とも称す）、その間にインクタンクを交換できる装置が増えてきている。
【０００３】
また一般に記録装置に使用されるインクは、不溶性或いは難溶性の色材を含む染料系や顔料系の水性インクである。インク中の色材は経時的に凝集、沈殿して前記インクタンク、或いはサブタンク内でインク濃度が均一でなくなり、不均一な濃度のインクを用いて画像形成を行うと、画像品位が低下してしまう。インク濃度不均一の問題を解決する為に、定期的にインクタンク内のインクを攪拌する手段を備えた記録装置がある。
【０００４】
攪拌手段としては、容積可変の弁（以下開閉弁とも称す）を用いる方法が知られている。記録装置に対して着脱可能な容積不変のインクタンクは、底部に二ヶ所の接続部を有し、供給流路の下流端に接続された二本の中空な供給針を介して、一方は供給流路に他方は大気と連通できる。開閉弁は供給流路を閉塞、開放するが、開閉弁が閉塞から開放へ動作する（以下弁開動作とも称す）時は供給流路内のインクを吸引し、開閉弁が開放から閉塞へ動作する（以下弁閉動作とも称す）時は供給流路内のインクを排出する。開閉弁はバネホルダを介して圧縮バネで常時閉塞方向に付勢されており、カムがバネホルダと接続したレバーを押し、レバーの中心軸を中心に回転する事でバネホルダを押し上げることで開放出来る。カムはフォトセンサによって位置出し可能に構成しており、駆動源であるＤＣモータによりギアを介して回転制御している。
【０００５】
弁開動作と弁閉動作を交互に連続して動作させることで、供給流路内にインクの流れを起こし、供給針を介してインクタンク内にインクを吹出させ、攪拌を行う（特許文献１）。さらに攪拌の効果を高める為に、インクタンク内部にリブを設けたものがある（特許文献２）。
【０００６】
しかしながら、インクタンクが記録装置に対して着脱可能である構成においては、ストップレス印字の終了時や電源ＯＦＦ時、或いは記録装置輸送時のインク抜きの動作を行うと、開閉弁を閉じる。インクタンク未装着時に弁閉動作を行うと排出されたインクが供給針から吹出してしまうことがある。吹き出したインクは供給針の周囲に設けられた吹出しインク貯留部に溜まり、その後吹出しインク貯留部に設けられたドレインからインク吸収体に吸収されるが、インク吹出しの勢いが強いと、インクがインク貯留部を超えてしまうことがある。
【０００７】
そこでインク吹出し対策として、弁閉動作の速度を少なくとも２モード以上持ち、インクタンク未装着時には低速モードで開放弁を閉じることでインク吹出しを抑え、周囲の部品をインクで汚すのを防ぐ事ができる（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開  ２００７−２４５３５０号公報
【特許文献２】特許第４７９５１２９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明者が繰り返し実験した結果、インクタンクの内容量を大きくすると、インクの流れがインクタンク内全体に回り難くなる為に攪拌の効果が低下し、インクタンク内の不均一な濃度が解消され難くなることが分かった。攪拌の効果を向上させる方法の一つとして、開閉弁の硬度を上げることでインクを排出する力を上げる方法が採られている。しかしながら、開閉弁の硬度を上げるとインクタンク未装着時におけるインク吹出しも促進され、特にサブタンクを備える記録装置では、インクタンク未装着の状態が起き易くなり、インク吹出しの機会が増加する。
【００１０】
開閉弁の開放、閉塞の制御はＤＣモータで行うのが一般的であるが、その場合低速で開閉弁を閉塞させるには低トルクで駆動しなければならず、開閉弁の硬度を上げて弁閉動作時の負荷を増した場合、トルク不足により弁閉動作が行えられない場合がある。また開閉弁を制御しているＤＣモータは一般に慣性力があり、高トルクで駆動させると慣性力も大きくなり、停止位置にばらつきが発生するという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の問題を解決する為に本発明では、弁開閉速度（弁開閉トルク）を少なくとも２モード以上持ち、弁閉、或いは弁開動作途中において弁開閉速度を切り替えることを特徴とする。また弁閉動作において、開閉弁の負荷が高く、かつインク吹出しがないか許容できる領域では高トルクで駆動し、開閉弁の負荷が低く、かつインク吹出しが起こる領域では低トルクで駆動することを特徴とする。さらに、弁開動作において、開閉弁の負荷が高い領域では高トルクで駆動し、開閉弁の負荷が低い領域では低トルクで駆動することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、攪拌の効果を高める為に供給流路内のインクを排出する力を上げた場合でも、インク吹出しを抑えて周囲の部品をインクで汚すのを防ぎ、かつＤＣモータの慣性力による停止位置のばらつきを最小限に抑える事ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るインクジェット記録装置の概念図
【図２】本発明に係るインク供給装置の一色の流路概念図
【図３】本発明のブロック図
【図４】本実施例の攪拌動作を説明するためのインク供給装置の一色の流路概念図
【図５】本実施例のカム線図、フォトセンサの遮光、透過位置、カムのトルクの推移、及びモータトルクの図
【図６】本実施例の弁閉動作のシーケンス図
【図７】本実施例の弁開動作のシーケンス図
【図８】本実施例の弁閉動作を説明するためのインク供給装置の一色の流路概念図
【図９】本実施例の弁閉動作のシーケンス図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に図を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１５】
図１は本実施例のインクジェット記録装置の概念図である。
【００１６】
図１において、インクジェット記録装置５０は互いに向き合った二つの脚部５５の上端部に跨るように固定されている。キャリッジ６０には、記録ヘッド１が搭載されており、記録時は、搬送ロールホルダーユニット５２にセットされた記録媒体を印字位置まで給紙し、キャリッジ６０がキャリッジモータ（不図示）及びベルト伝動手段６２より矢印Ｂで示す主走査方向に往復移動し、この移動の際に記録ヘッド１の各ノズルからインク滴が吐出される。キャリッジ６０が記録媒体の一方端まで移動すると、搬送ローラ５１が所定量だけ記録媒体を矢印Ａで示す副走査方向へ搬送する。このように記録動作と搬送動作とを交互に繰り返すことにより記録媒体全体に画像を形成する。画像形成後は、不図示のカッターによって記録媒体をカットし、カットされた記録媒体はスタッカ５３に積載されていく。
【００１７】
インク供給ユニット６３には、黒、シアン、マゼンタ、イエローなどといったインク色ごとに分かれた（装置に脱着可能な）インクタンク５が具えられており、インクタンク５と供給チューブ２が接続されている。また、供給用チューブ２はキャリッジ６０の往復運動の際に暴れることのないように、チューブガイド６１によって束ねられている。
【００１８】
記録ヘッド１の記録媒体に対向した面には主走査と略直交した方向に複数のノズル列（図示省略）を持ち、ノズル列単位で前記供給チューブ２と接続している。
【００１９】
さらに回復ユニット７０が主走査方向において記録媒体範囲外で、かつ記録ヘッド１のノズル面に対向する位置に設けられている。回復ユニット７０は、必要に応じて記録ヘッド１の吐出ノズル表面からインク又は空気を吸い出すノズルのクリーニングや記録ヘッド内部に溜まった空気を強制的に吸い出す吸引を行っている。
【００２０】
記録装置５０の右側には操作パネル５４が設けられており、インクタンク５内のインクが空になった際にワーニングメッセージを出してユーザーにアナウンスを出し、インクタンク５の交換を促すことができる。
【００２１】
次に、図２に本発明のインク供給装置の一色の流路概念図を示す。
【００２２】
図２に示すように、装置に脱着可能な容積不変のインクタンク５は底部に二箇所のジョイント部を有しており、そのジョイント部が装置の第１の中空管８及び第２の中空管９と連結している。第１の中空管及び第２の中空管は金属針で構成されている。インクタンク５内の第２の中空管９の周囲にインクタンク底面から立ち壁４２を構成している。第１及び第２の中空管に微量な電流を流し、この立ち壁４２よりもインク残量の高さが低くなった場合に電流の抵抗値が上がることによって、インクタンク５内のインクのニアエンドを検出可能にしている。
【００２３】
第２の中空管９は大気連通室６に連通しており、大気連通室内の大気連通路７を介して、インクタンク５は大気と連通する。また、インクタンク５の底面４５と容積不変のサブタンク４の天面４６とを第１の中空管８で連通し、サブタンク４と記録ヘッド１は供給チューブ２を介して連通している。サブタンク４は天面の略全域を垂直方向下側にいくほど断面積が広がる傾斜面４９で構成し、最も高い位置４６で第１の中空管８と接続している。そして、サブタンク４内には、金属によって構成された中実管１０が設けてある。第１の中空管８と中実管１０管に微弱な電流を流した際の抵抗値により、サブタンク内のインクが満タンかどうかを検知している。サブタンク４からのインク流出口は側面４７の最も低い位置４８に設けている。サブタンク４と供給チューブ２の間には供給流路を開放、閉塞することが可能な容積変化可能な可撓性部材によって構成された開閉弁３が設けてある。
【００２４】
開閉弁３はバネホルダ３４を介して圧縮バネ３８で常時閉塞方向に付勢されており、カム３７がバネホルダ３４と接続したレバー３９を押し、レバー３９の中心軸４０を中心に回転する事でバネホルダ３４を押し上げることで開放出来る。カム３７はフォトセンサ４１によって位置出し可能に構成しており、駆動源であるＤＣモータ３５によりギア３６を介して回転制御している（本実施例ではカムの減速比は６４．５）。また中空管８の周囲には上面開放の吹出しインク貯留部８１が設けられ、吹き出したインクを溜め、その後吹出しインク貯留部に設けられたドレイン８２からインク吸収体８３に吸収される。
【００２５】
サブタンク４はインクタンク５内のインクを使い切った際に画像形成が継続可能なようにインクを貯留しており、サブタンク４内のインクを消費すると大気連通路７からインクタンク５を経由して空気がサブタンク４内に導入される。導入された空気はサブタンク４内の上方に溜まり、第一中空管と８中実軸１０がインクで接続されなくなる為、電気が流れ難くなり、サブタンク４内のインクが消費されていることを検知できる。インクタンク５が交換されるまでの間、サブタンク４内のインク使用許容量（本実施例では約１１ｍｌ、本プリンタにおいて最大サイズの用紙に１００％の濃度で最低１枚印刷可能なインク量）までは画像形成を続行できる。本実施例においてインクタンク容量は１００ｍｌ、インクタンク容量は３０ｍｌである。
【００２６】
図３は記録装置の内部構成である。
【００２７】
図３において、記録装置５０を制御するＣＰＵ１１、ユーザーが操作するキーや情報を表示する操作パネルを含むユーザインターフェース１２、制御ソフトウエアを内蔵するＲＯＭ１３、制御ソフトウエアを動作させる際に一時的に使用するＲＡＭ１４、記録装置５０の駆動部へのＩ／Ｏ１５、記録装置５０が持つ駆動部分１６、インクタンクの残量を検出するインク残量センサ１７である。上述した２本の金属針の電流の抵抗値をみて、ニアエンドを検出している。インクタンクの脱着を検出するインクタンク装着センサ１８は、インクタンクに装着したＥＥＰＲＯＭ２０の読み値で判断している。インクタンク装着センサ１８を用いてＥＥＰＲＯＭ２０の内容の読み書きを行う。
【００２８】
図４は本実施例の開閉弁動作、及び攪拌動作の概念図である。図４（ａ）は弁開動作の図であり、図４（ｂ）は弁閉動作の図である。
【００２９】
図４（ａ）に示すように開閉弁３を閉塞状態から開放状態にすると、インクタンク５から開閉弁３の容積変化分の容量Ｖ１（本実施例では０．４５ｍｌ）のインクがサブタンク４を経由して開閉弁３まで引き込まれ、同時に大気連通室６から空気、或いはインクをインクタンク５内にも引き込む。その後、図４（ｂ）に示すように開閉弁３を開放状態から閉塞状態にすると、開閉弁の容積変化分の容量Ｖ１のインクがサブタンク４を経由して、インクタンク５内に流れ込み、同時に大気連通室６へインクタンク５からインクが流れ込む。インクタンク５内にインクが流れ込むことにより、インクタンク５内にインクの流れが起きる。その際サブタンク４内にもインクの流れが起きる。その開閉動作を繰り返すことにより、流れを継続的に起こし、インクタンク５内及びサブタンク４内のインクを攪拌することができる。この時、開閉弁３から記録ヘッド１までのインク供給流路の圧損が開閉弁３からインクタンク５までの圧損に比べてはるかに大きいため、殆ど記録ヘッド１側へはインクは流れない。よって、開閉弁３の容積変化分がインクタンク５へ流入、流出し、殆ど損失なくインクタンク５内のインクを攪拌可能となる。
【実施例１】
【００３０】
図５、６を用いて本実施例１の詳細を説明する。
【００３１】
図５は本実施例に用いるカム３７のカム線図とフォトセンサ４１の遮光、透過位置、カム３７のトルクの推移、及びモータトルクの図である。また図６は本実施例に用いる弁閉動作のシーケンス図である。
【００３２】
図５において、弁閉動作ではカム３７は動作開始時にフォトセンサ４１の遮光検知位置（ｂ１）からフォトセンサ４１の透過検知位置（ｂ２）まで移動して停止する。ｂ１−ｂ２区間（弁閉動作）のカム３７のトルクは、ｂ１−ａ３区間（開閉弁開放）ではＭ２（本実施例では８００ｇｆ・ｃｍ）、ａ３−ａ４区間ではＭ２からＭ３（本実施例では０ｇｆ・ｃｍ）まで減少し、ａ４−ｂ２区間（開閉弁閉塞）ではＭ３である。またｄ２はａ３−ａ４区間内にあるように時間Ｔ１（本実施例では２４００ｍｓｅｃ）で制御され、Ｔ１は吹き出したインクの勢いが吹出しインク貯留部８１を超えず、かつ吹出しインク貯留部８１の容積とドレインされるインクの容量の和を超えないように設定される。
【００３３】
低速弁閉動作において、ｂ１−ａ３区間では開閉弁３は開放状態であり容積変化がない為インク吹出しが起きず、ａ３−ｄ２区間ではインク吹出し量が許容できる為、高トルク（ＰＷＭ３、本実施例では１５％）で駆動する（Ｓ６０３）。またｄ２−ｂ２区間では開閉弁３が容積減少方向に変化し、かつトルクが小さくなる方向に変化しているので低トルク（ＰＷＭ４、本実施例では１０％）で駆動する（Ｓ６１０）ことで、インク吹出しを防ぐことができ、かつ停止位置精度を向上できる。
【００３４】
通常弁閉動作では、インクタンクが装着されている為インク吹出しが起きない。よって低速弁閉動作よりもさらに高トルク（ＰＷＭ２、本実施例では３３％）で駆動すればよい。
【実施例２】
【００３５】
同様に、図５、７を用いて本実施例２の詳細を説明する。
【００３６】
図７は本実施例に用いる弁開動作のシーケンス図である。
【００３７】
図５において、弁開動作ではカム３７は動作開始時にフォトセンサ４１の透過検知位置（ｂ２）からフォトセンサ４１の遮光検知位置（ｂ１）まで移動して停止する。
【００３８】
本実施例に用いられるカム３７の形状は、弁開動作開始付近の開閉弁３の弁開高さｈを大きく変化させ、弁開動作終了付近の開閉弁３の弁開高さｈを小さく変化させるように設定されている。また弁開時にカム３７には圧縮バネ３８を押し上げるレバー３９との間に摩擦力が発生する。よってｂ２−ｂ１区間（弁開動作）のカム３７のトルクは、ｂ２−ａ１区間（開閉弁閉塞）ではＭ３、ａ１−ｃ１区間ではＭ３からＭ１（本実施例では２１００ｇｆ・ｃｍ）まで増加し、ｃ１−ｃ２区間ではＭ１、ｃ２−ｃ３区間ではＭ１からＭ２まで減少し、ａ２−ｂ１区間（開閉弁閉塞）ではＭ２になる。
【００３９】
ｂ２−ｄ１区間ではトルクが最大になる区間を含む為高トルク（ＰＷＭ１、本実施例では９９％）で駆動し（Ｓ７０２）、ｄ１−ｂ１区間ではトルクが減少している為低トルク（ＰＷＭ２）で駆動する（Ｓ７０８）ことで停止位置精度を向上できる。ｄ１はｃ２−ａ２区間内にあるように時間Ｔ３（本実施例では５００ｍｓｅｃ）で制御され、Ｔ３は低トルクで駆動するのに十分なカム３７のトルクが減少した位置に設定される。
【００４０】
また、本実施例１、２において、トルクの切り替えタイミング（Ｓ６０７、Ｓ７０５）は弁閉動作開始からの時間を用いているが、切リ替える位置を検出するために新たにフォトセンサを設けるなどしても構わない。
【実施例３】
【００４１】
図５、６、を用いて本実施例３の詳細を説明する。
【００４２】
図５において、弁閉動作でｂ２−ｄ２区間からｄ２−ｂ２区間の間でトルクを切り替える際に、待ち時間Ｔ２（本実施例では１０００ｍｓｅｃ）を設けることで（Ｓ６０９）、ｄ２以前に吹き出し、かつ吹出しインク貯留部８１に貯留されたインクがドレインされる時間ができるため、吹出しインク貯留部８１からインクが溢れる事を防ぐ。また待ち時間を設けることで、サブタンク４及び供給流路内のインクの流れが安定し、吹出すインクの勢いを弱める事ができるため、吹き出したインクが吹出しインク貯留部８１外へ飛散する事を防ぐ。
【００４３】
また本実施例において、待ち時間を設けることでインク吹出しを抑制するので、必ずしもトルクを切り替える必要はない。
【００４４】
またカム３７の形状によって、開閉弁の容積が変化しない領域を設けても構わない。
また弁開動作中にも同様に、トルクを切り替える際に待ち時間Ｔ４を設けても構わない。
【実施例４】
【００４５】
図８を用いて本実施例４の詳細を説明する。
【００４６】
図８は本実施例のサブタンク満タン検知位置の概略図である。図９は本実施例に用いるシーケンス図である。
【００４７】
図８において、サブタンク内のインクが満タンでないと検知する中実管１０の位置は、インクがＶ２以上消費された時に設定され、Ｖ２は開閉弁３の容積変化分の容量Ｖ１とＶ２＞Ｖ１の関係である。
【００４８】
インクタンク未装着時に弁閉動作が行われた時、サブタンク４内のインクが満タンであればトルクを切り替える低速弁閉動作シーケンスを用い、満タンでなければ開閉弁３が弁閉時に排出したインクはサブタンク内に貯留され、インクが吹出さないので高トルクで駆動する通常弁閉動作シーケンスを用いる（Ｓ９０２）。
【符号の説明】
【００４９】
１    記録ヘッド
２    インクチューブ（インク流路）
３    開閉弁
４    サブタンク
５    インクタンク
６    大気連通室
８    第１の中空管
９    第２の中空管
１０  中実間
１８  インク装着センサ
２０  ＥＥＰＲＯＭ
３４  バネホルダ
３５  ＤＣモータ
３６  ギア
３７  カム
３８  圧縮バネ
３９  レバー
４０  中心軸
４１  フォトセンサ
５０  インクジェット記録装置
５４  操作パネル
６０    キャリッジ
６３  インク供給ユニット
８１  吹出しインク貯留部
８２  ドレイン
８３  インク吸収体
【図１】
2014140990.tif 000003
【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】
2014140990.tif 000009
【図８】
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【図９】
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