(57)【要約】【課題】貯留タンクにインクを供給するポンプ数を減らし配管を簡素化する。【解決手段】インクジェット記録装置１は、上部ヘッド２及び上部貯留タンク３と、上部貯留タンクの液面を検出する第１センサ８と、下部ヘッド１３及び下部貯留タンク１３と、下部貯留タンクの液面を検出する第２センサ１８と、上部貯留タンクにインクを供給するインクタンク２０と、インクタンクと上部貯留タンクを結ぶ供給管２１に設けた開閉制御弁２５と、上部貯留タンクと下部貯留タンクの連絡管２６を有する。センサの検知信号に基づいて開閉制御弁を開閉し、タンクから上部貯留タンクにインクを供給し、上部貯留タンクから連絡管を経て下部貯留管にインクを供給する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズルを備えた上部ヘッドと、
前記上部ヘッドに接続され、前記上部ヘッドへインクを供給する上部貯留タンクと、
複数のノズルを備え前記上部ヘッドの下方に設けられた下部ヘッドと、
前記下部ヘッドに接続され、前記下部ヘッドへインクを供給する下部貯留タンクと、
前記上部貯留タンクにインクを供給するインクタンクと、
前記インクタンクから前記上部貯留タンクへインクを供給する第１インク供給部と、
前記上部ヘッドのノズルの位置と前記上部貯留タンクの液面の位置の間の高さにおいて前記上部貯留タンクに接続されるとともに、前記下部貯留タンクに接続され、前記上部貯留タンクから前記下部貯留タンクへインクを自重で供給する第２インク供給部と、
を具備するインクジェット記録装置。
【請求項２】
前記上部貯留タンクの液面を検出する第１センサと、
前記下部貯留タンクの液面を検出する第２センサと、
前記インクタンクから前記上部貯留タンクへのインク供給を開始すると、前記第１センサおよび前記第２センサにより各貯留タンクに所定量のインクが貯留されたと検出されたことをもってインク供給を停止する制御部と、
をさらに具備する請求項１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、連結された貯留タンクとインクジェットヘッドが上下に２組設けられ、インクの供給元であるインクタンクから貯留タンクにインクを供給する仕組みのインクジェット記録装置に係り、特にインクタンクから貯留タンクにインクを供給するポンプの数を可及的に少なくすることができ、インクの供給系統も簡素であるインクジェット記録装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数のノズルを備えたインクジェットヘッドから用紙にインクを吐出して画像を形成するインクジェット記録装置が知られている。このようなインクジェット記録装置の中には、用紙の表裏両面に画像を形成できる両面印刷形のインクジェット記録装置がある。両面印刷形のインクジェット記録装置は、装置の筐体内に配置された用紙の搬送経路に沿って、相対的に上下の位置関係にある２カ所の印刷位置にインクジェットヘッドを設けておき、用紙を搬送経路に沿って搬送しながら反転させ、各印刷位置で用紙にそれぞれ画像を形成することにより、用紙の両面に画像を形成することができる。
【０００３】
下記特許文献１は、上述した、上下の２カ所にそれぞれインクジェットヘッドが設けられた両面印刷形のインクジェット記録装置の発明に関するものである。
【０００４】
本願発明者は、下記特許文献１に例示するような両面印刷形のインクジェット記録装置を実現すべく、鋭意研究を進めた結果、相対的に上下の２カ所にインクジェットヘッドを配置し、インクの供給元であるインクタンクからこれらのインクジェットヘッドにインクを供給するインク供給機構を発明した。このインク供給機構を図４に示す。
【０００５】
図４に示すインク供給機構は、複数のノズルを備えた上部ヘッド１００と、上部ヘッド１００に接続された上部貯留タンク１０１を備えている。上部ヘッド１００と上部貯留タンク１０１は往復の管路１０２で接続され、往復の管路１０２の往側には循環ポンプ１０３が設けられている。インク供給機構は、複数のノズルを備えた下部ヘッド２００と、下部ヘッド２００に接続された下部貯留タンク２０１を備えている。下部ヘッド２００と下部貯留タンク２０１は往復の管路２０２で接続され、往復の管路２０２の往側には循環ポンプ２０３が設けられている。上部ヘッド１００のノズルには、上部貯留タンク１０１内にあるインクとの水頭差によって所定の負圧が発生する。下部ヘッド２００のノズルには、下部貯留タンク２０１内にあるインクとの水頭差によって所定の負圧が発生する。下部貯留タンク２０１の下方には、インクの供給源であるインクタンク３００が設けられている。インクタンク３００には供給管３０１が接続されており、供給管３０１は２手に分岐し、一方は第１の供給ポンプ３０２を介して上部貯留タンク１０１に接続され、他方は第２の供給ポンプ３０３を介して下部貯留タンク２０１に接続されている。上部貯留タンク１０１と下部貯留タンク２０１には、それぞれインクセンサ１０４，２０４が設けられている。各インクセンサ１０４，２０４は、対応する上部ヘッド１００又は下部ヘッド２００に必要な負圧を発生させるに必要なインク量をインク液面の変動として検知する。インク量が必要量を下回ったことをインクセンサ１０４，２０４が検知すると、これを受けた図示しない制御部が第１の供給ポンプ３０２又は第２の供給ポンプ３０３、若しくは両方の供給ポンプ３０２，３０３を駆動し、上部貯留タンク１０１又は下部貯留タンク２０１若しくは両方の貯留タンク１０１，２０１にインクタンク３００からインクを供給する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−１９９５５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図４に示したインク供給機構によれば、インクタンク３００から２つの貯留タンク１０１，２０１にインクを供給するために、インクタンク３００から導出した供給管３０１を２つに分岐させ、各分岐管に供給ポンプ３０２，３０３を設ける必要があり、インク供給経路が複雑でポンプの数も多いという問題があり、製造コストが嵩み、メンテナンスにも手間がかかるという課題があった。
【０００８】
本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、インクタンクから貯留タンクにインクを供給するためのポンプの数を可及的に少なくすることができ、インクの供給系統が簡素であるインクジェット記録装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載されたインクジェット記録装置は、
複数のノズルを備えた上部ヘッドと、
前記上部ヘッドに接続され、前記上部ヘッドへインクを供給する上部貯留タンクと、
複数のノズルを備え前記上部ヘッドの下方に設けられた下部ヘッドと、
前記下部ヘッドに接続され、前記下部ヘッドへインクを供給する下部貯留タンクと、
前記上部貯留タンクにインクを供給するインクタンクと、
前記インクタンクから前記上部貯留タンクへインクを供給する第１インク供給部と、
前記上部ヘッドのノズルの位置と前記上部貯留タンクの液面の位置の間の高さにおいて前記上部貯留タンクに接続されるとともに、前記下部貯留タンクに接続され、前記上部貯留タンクから前記下部貯留タンクへインクを自重で供給する第２インク供給部と、
を具備している。
【００１０】
請求項２に記載されたインクジェット記録装置は、請求項１記載のインクジェット記録装置において、
前記上部貯留タンクの液面を検出する第１センサと、
前記下部貯留タンクの液面を検出する第２センサと、
前記インクタンクから前記上部貯留タンクへのインク供給を開始すると、前記第１センサおよび前記第２センサにより各貯留タンクに所定量のインクが貯留されたと検出されたことをもってインク供給を停止する制御部と、
をさらに具備している。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載されたインクジェット記録装置によれば、第１インク供給部が、インクタンクから上部貯留タンクへインクを供給すると、上部貯留タンクのインクの液面が上昇し、上部貯留タンクから第２インク供給部を経て下部貯留タンクにインクが移動する。すなわち、上部貯留タンクから下部貯留タンクへインクを自重により供給することができる。これにより、複雑な構成を設けることや部品点数を増やすことなく、上下に設けられた２つの貯留タンクにインクを供給することが可能となる。
請求項２に記載されたインクジェット記録装置によれば、上部貯留タンクと下部貯留タンクに設けられたそれぞれのセンサにより、各貯留タンク内のインクの液面が、何れも所定位置に達するまで上部貯留タンクへのインクの供給を制御する。これにより、インク供給後の各貯留タンク内のインク量を適切に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係るインクジェット記録装置のインク供給経路構造図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るインクジェット記録装置のインク供給動作を説明する流れ図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係るインクジェット記録装置のインク供給経路構造図である。
【図４】本願発明者が本願発明以前に発明したインクジェット記録装置のインク供給経路構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。各図面を通じて同一もしくは同等の部位や構成要素には、同一もしくは同等の符号を付している。ただし、図面は模式的又は簡略化したものであり、現実のものとは必ずしも同一ではないことに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合があることはもちろんである。
【００１４】
また、以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置等を例示するものであって、この発明の技術的思想における構成要件を下記のもののみに限定するものではない。本願の特許請求の範囲に記載された発明の技術的思想は、本願の明細書及び図面に開示された範囲及び本願出願時点における公知技術の範囲内において、種々の組合せ、変更を加えることができる。
【００１５】
図１を参照して第１実施形態のインクジェット記録装置の構成を説明する。
このインクジェット記録装置１は、例えば両面印刷形のインクジェット記録装置であり、詳細は図示しないが、装置の筐体内に配置された用紙の搬送経路に沿って、相対的に上下の位置関係にある２カ所の印刷位置にインクジェットヘッドが設けられ、用紙を搬送経路に沿って搬送しながら反転させ、各インクジェットヘッドで用紙にそれぞれ画像を形成することにより、用紙の両面に画像を形成することができる。
【００１６】
図１に示すように、このインクジェット記録装置１は、複数のノズルを備えた上部ヘッド２と、上部ヘッド２に接続された上部貯留タンク３を有している。上部ヘッド２と上部貯留タンク３は、往管路４と復管路５からなる往復の経路で接続されており、往管路４には循環ポンプ６が設けられている。上部ヘッド２のノズルと上部貯留タンク３に貯留されたインク７との間には所定の水頭差が設けられるように構成されており、この水頭差により上部ヘッド２のノズルには所定の負圧が発生するようになっている。
【００１７】
上部貯留タンク３には第１センサ８が設けられている。第１センサ８は、上部ヘッド２のノズルに所定の負圧を発生させるために必要なインク量を、上部貯留タンク３内のインク液面の変動として検知し、検知信号を出力する。
【００１８】
図１に示すように、このインクジェット記録装置１は、複数のノズルを備えた下部ヘッド１２と、下部ヘッド１２に接続された下部貯留タンク１３を有している。下部ヘッド１２と下部貯留タンク１３は、往管路４と復管路５からなる往復の経路で接続されており、往管路４には循環ポンプ６が設けられている。下部ヘッド１２のノズルと下部貯留タンク１３に貯留されたインクとの間には所定の水頭差が設けられるように構成されており、この水頭差により下部ヘッド１２のノズルには所定の負圧が発生するようになっている。
【００１９】
下部貯留タンク１３には第２センサ１８が設けられている。第２センサ１８は、下部ヘッド１２のノズルに所定の負圧を発生させるために必要なインク量を、上部貯留タンク３内のインク液面の変動として検知し、検知信号を出力する。
【００２０】
上部貯留タンク３の上方には、上部貯留タンク３にインク７を供給するインクタンク２０が配置されている。このインクタンク２０は、装置外部からの取り付け、取り外しが容易に行える所謂カートリッジタイプのタンクでもよいし、装置内に固定的に設置されて外部からインクを供給されるタイプのものでもよい。いずれのタイプとしても、このインクタンク２０と上部貯留タンク３は、供給管２１によって接続されるように構成されている。この供給管２１の中途には、第１インク供給部としての開閉制御弁２５が介装されている。この開閉制御弁２５が、後述する制御部３０からの制御信号によって閉となれば、インクタンク２０から上部貯留タンク３へのインク供給は遮断され、制御部３０からの制御信号によって開となれば、インクタンク２０から上部貯留タンク３へ重力によってインクが供給される。
【００２１】
上部ヘッド２のノズルの位置と、上部貯留タンク３の液面の位置の間の高さにおいて、上部貯留タンク３には、第２インク供給部としての連絡管２６の上端が接続されている。この接続位置は、より詳細には、上部貯留タンク３にインクが貯留された際に、上部ヘッド２に吐出に必要な水頭圧が生じる高さ位置である。連絡管２６の下端は、下部貯留タンク１３に接続されている。この接続位置は、より詳細には、下部貯留タンク３にインクが貯留された際に、上部ヘッド２に吐出に必要な水頭圧が生じる高さよりも高い位置に接続される。従って、上部貯留タンク３の液面が、上部ヘッド２のノズルに所定の負圧を発生させるに足る液面高さを上回ると、連絡管２６からインクが溢れ出て下部貯留タンク１３に入るようになっている。
【００２２】
このように、本実施形態のインク供給部は、第１インク供給部としての開閉制御弁２５や、第２インク供給部としての連絡管２６のように、アクチュエータ、管路その他の形態や構造は問わず、目的に応じたインクの流れ、供給を制御しうる手段であればよい。
【００２３】
インクジェット記録装置１は制御部３０を有している。制御部３０は、インクジェット記録装置１を全体として統括制御することにより最終目的である画像形成を実行させるためのものであり、そのために必要な制御データや制御プログラムを予め格納しているが、ここでは、その機能の中から特に各インク貯留タンク３，１３に適正量のインク７を保持させるための制御機能を中心に説明する。
【００２４】
図１に示すように、制御部３０は、第１センサ８と第２センサ１８に接続されており、第１センサ８と第２センサ１８からの各検知信号が入力されるようになっている。制御部３０は、２つの循環ポンプ６，６に接続されており、画像形成動作中には各循環ポンプ６，６に駆動信号を与え、各貯留タンク３，１３から各ヘッド２，１２にインク７を供給する。制御部３０は、開閉制御弁２５に接続されており、第１センサ８と第２センサ１８からの各検知信号に基づき、必要と判断される場合には開閉制御弁２５に制御信号を送り、これを開閉してインクタンク２０からのインク供給を制御する。
【００２５】
図１を参照して説明したインク供給系は、インクの異なる色ごとに設けられており、例えばフルカラー印刷するためにシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｂ）の４色が必要であるとすれば、図１に示したインク供給系をインクの色毎に合計４組装備する必要がある。なお、制御部３０は一つでもよい。
【００２６】
図２を参照して第１実施形態のインクジェット記録装置１におけるインク供給系の作用を説明する。
制御手順が開始されると（Ｓ１）、制御部３０は、まず上部インク貯留タンクの第１センサ８の検知信号を確認する（Ｓ２）。第１センサ８の検知信号がＯＦＦであり、上部インク貯留タンクのインク量が不十分であると判断されると（Ｓ２，Ｏｆｆ）、開閉制御弁２５が制御部３０からの制御信号によって開とされ、インクタンク２０から上部貯留タンク３へ重力によってインクが供給される（Ｓ３）。第１センサ８の検知信号がＯＮとなり、上部ヘッド２のノズルの負圧が所定の値を維持できるまで、この手順が適宜サイクルで繰り返される。
【００２７】
制御部３０が、第１センサ８の検知信号がＯＮであり、上部貯留タンク３のインク量が十分であると判断すると（Ｓ２，Ｏｎ）、次に制御部３０は、下部貯留タンク１３の第２センサ１８の検知信号を確認する（Ｓ４）。第２センサ１８の検知信号がＯＦＦであり、下部貯留タンク１３のインク量が不十分であると判断されると（Ｓ４，Ｏｆｆ）、開閉制御弁２５が制御部３０からの制御信号によって開とされ、インクタンク２０から上部貯留タンク３へ重力によってインク７が供給される（Ｓ３）。上部貯留タンク３のインク７は第１センサ８のレベルを越えているため、上部貯留タンク３にインク７が供給されると、インク７の液面は連絡管２６の開口部を越え、インクは連絡管２６を経て下部貯留タンク１３に流入する。第２センサ１８の検知信号がＯＮとなり、下部ヘッド１２のノズルの負圧が所定の値を維持できるまで、この手順が適宜サイクルで繰り返される。
【００２８】
制御部３０は、第１センサ８の検知信号がＯＮであり（Ｓ２，Ｏｎ）、第２センサ１８の検知信号もＯＮである（Ｓ４，Ｏｎ）と確認すると、上部インク貯留タンク及び下部貯留タンク１３の各インク量がともに十分であり、上部ヘッド２及び下部ヘッド１２の各ノズルの負圧が所定値を維持していると判断できるため、開閉制御弁２５を閉止して供給完了とする（Ｓ５）。
【００２９】
以上説明したように、本実施形態によれば、上部貯留タンク３と下部貯留タンク１３の各側面に取り付けた第１センサ８及び第２センサ１８を用い、図２に示したような制御で開閉制御弁２５の開閉を行うことでインク量の制御を行っている。そして、上部貯留タンク３には、上部ヘッド２のノズル面との水頭差をインク７の液面が越えた場合にインク７が流れ出すような位置に連絡管２６の開口を設けておき、この連絡管２６によって下部貯留タンク１３へインク７を供給するようにした。
【００３０】
従って、インク供給系においてポンプを使用する箇所を減らすことができ、上部貯留タンク３と下部貯留タンク１３を連絡管２６で接続する簡単な構成により、ノズル位置とタンク内液面との水頭差により生じる負圧の関係を常に保つことができるため、インクジェットヘッドを用いた画像形成装置としての機能、性能を低下させることなく、設置スペースの省略化とコストダウンを同時に達成することができる。
【００３１】
図３を参照して第２実施形態のインクジェット記録装置１’の構成を説明する。
このインクジェット記録装置１’は、第１実施形態の両面印刷形のインクジェット記録装置１と同様の装置であり、同様の機能を有している。
【００３２】
図３に示すように、本実施形態において第１実施形態と対応する部分には図１と同一の符号を付して説明を省略する。
【００３３】
図３に示すように、第１実施形態と本実施形態との大きな違いは、インクタンクの配置位置である。すなわち、図１の第１実施形態では上部貯留タンク３の上方に配置されていたインクタンク２０が、本実施形態では、下部貯留タンク１３の下方にインクタンク４０として配置されている。このインクタンク４０は、装置外部からの取り付け、取り外しが容易に行える所謂カートリッジタイプのタンクでもよいし、装置内に設置されて外部からインクを供給されるタイプのものでもよい。いずれのタイプとしても、このインクタンク４０と上部貯留タンク３は、供給管４１によって接続されており、この供給管４１の中途には、第３インク供給部としての供給ポンプ４２が介装されている。この供給ポンプ４２が制御部３０’からの制御信号によって停止すれば、インクタンク４０から上部貯留タンク３へのインク供給は遮断され、制御部３０からの制御信号によって作動すれば、インクタンク４０から上部貯留タンク３へ供給ポンプの動力によってインク７が供給される。
【００３４】
制御部３０は、第１センサ８と第２センサ１８からの検知信号に基づき、供給ポンプ４２を制御して上部貯留タンク３にインク７を供給し、また上部貯留タンク３の貯留するインク７の液面が連絡管２６の開口部を越えれば、上部貯留タンク３から連絡管２６を介して下部貯留タンク１３に重力でインクが供給される。その制御の内容は、図２を用いて説明した第１実施例の場合と略同様である。
【００３５】
従って、第２実施形態によれば、インク供給系において供給ポンプを使用する箇所を、図４に示す２カ所から１箇所に減らすことができ（供給ポンプ４２）、上部貯留タンク３と下部貯留タンク１３を連絡管２６で接続する簡単な構成により、ノズル位置とタンク内液面との水頭差により生じる負圧の関係を常に保つことができるため、インクジェットヘッドを用いた画像形成装置としての機能、性能を低下させることなく、設置スペースの省略化とコストダウンを同時に達成することができる。
【００３６】
第１実施形態は、ヘッドと貯留タンクが往復の経路で接続された往復タイプであり、ヘッドと貯留タンクの間でインクは循環して供給されていた。また、インクタンク２０は上部貯留タンク３の上方にあり、開閉制御弁２５の開閉により重力でインクを供給する重力供給タイプであった。これに対し、第２実施形態は、ヘッドと貯留タンクが片道の経路で接続された一方通行タイプであり、貯留タンクから必要な量のインクがヘッドに供給されていた。また、インクタンク４０は下部貯留タンク１３の下方にあり、供給ポンプ４２によりインクを供給する動力供給タイプであった。以上のタイプ別の説明から明らかなように、本発明の実施形態としては、ヘッドに対するインクの供給には往復タイプと一方通行タイプがあり、インクタンクからのインク供給には、重力タイプと動力タイプがある。従って、本発明が適用される画像形成装置としては、これらの各タイプを組み合わせた４つの形態が考えられる。すなわち、第１及び第２実施形態以外の実施形態としては、一方通行タイプと重力タイプを組み合わせたもの、また往復タイプと動力タイプを組み合わせたものも考えられ、これらも本発明の適用範囲内である。
【符号の説明】
【００３７】
１，１’…インクジェット記録装置
２…上部ヘッド
３…上部貯留タンク
８…第１センサ
１２…下部ヘッド
１３…下部貯留タンク
１８…第２センサ
２０，４０…インクタンク
２５…第１インク供給部としての開閉制御弁
２６…第２インク供給部としての連絡管
３０…制御部
４２…第３インク供給部としての供給ポンプ
【図１】
2018158473.tif 000003
【図２】
2018158473.tif 000004
【図３】
2018158473.tif 000005
【図４】
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