(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
メインタンクから供給されるインクを吐出させるインクジェットヘッドと、前記メインタンクから前記インクジェットヘッドまでの経路の途中に配置され、前記インクジェットヘッドに連通する第１の連通口と前記メインタンクに連通する第２の連通口と前記第１の連通口よりも高い位置に設けられ内部の空気圧を可変する圧力調整手段に連通する第３の連通口を備えるサブタンクと、前記インクジェトヘッドを搭載し主走査方向に移動するキャリッジと、を有し、前記圧力調整手段によって前記インクジェットヘッドにおける背圧を＋１００ｍｍＡｑ以下から−３００ｍｍＡｑ以上の範囲内に維持させるために前記空気圧を可変するインクジェット記録装置において、
前記圧力調整手段は、内部に配置された弾性チューブの一部を剛体により押しつぶしながら前記剛体を移動せしめることにより前記弾性チューブ内の空気を移動させると共に前記弾性チューブを閉塞させるチューブポンプであり、
前記サブタンクは、前記第１の連通口と前記第２の連通口と前記第３の連通口との間に介在し、前記第１の連通口を有する空間と前記第２の連通口を有する空間と前記第３の連通口を有する空間とに仕切る毛細管現象を生じさせる多孔質部材の壁と、
前記第３の連通口を有する空間を形成する前記壁の一部に設けられた鉛直方向に底面を有する凹部と、該凹部に囲まれた前記インクの液面の位置を検出する液面検出手段と、を備え、
前記インクジェット記録装置は、さらに前記空気圧を検出する気圧検出手段を有し、
前記液面検出手段の検出結果に基づいて前記サブタンク内に所定量の前記インクを格納すると共に前記気圧検出手段で検出した前記空気圧に基づいて前記サブタンクの前記空気圧を可変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】
前記サブタンクと前記圧力調整手段の間に配置され、前記サブタンク内の圧力変動を抑制するエアバッファをさらに有し、前記気圧検出手段は、前記エアバッファの圧力を検出し、該検出した圧力を前記サブタンク内の圧力とす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】
前記インクジェットヘッドと前記サブタンクは複数の色のインク夫々に対応して設けられ、前記エアバッファは複数の前記サブタンクと接続され、該接続された前記サブタンクの前記空気圧を同じにすることを特徴とする請求項２記載のインクジェット記録装置。
【請求項４】
前記インクジェットヘッドのインク吐出口を密閉するキャップと、
前記インク吐出口が前記キャップによって密閉された状態の場合に前記インク吐出口から前記インクを吸引する吸引手段と、
前記サブタンクと前記メインタンクの間に配置され、前記メインタンクから前記サブタンクにインクを供給するポンプと、
を有し、
前記インクジェットヘッドにインクを充填する場合に、前記インク吐出口を前記キャップで密閉した状態の場合に前記吸引手段で前記インクを吸引すると共に前記ポンプで前記インクを前記メインタンクから前記サブタンクに供給すると共に前記サブタンクから前記インクジェットヘッドに前記インクを供給することを特徴とする請求項１から請求項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】
前記サブタンクは前記第２の連通口より低い高さの位置に第４の連通口を有し、
前記インクジェットプリンタは、さらに前記メインタンクと前記第４の連通口を接続し、前記第４の連通口から前記メインタンクに前記インクを排出可能せしめるインク循環チューブと、前記インク循環チューブ内の前記インクを前記メインタンクに排出させるポンプと、前記インク循環チューブを閉じて前記サブタンクから前記メインタンクへの前記インクの移動を停止可能にするバルブと、前記メインタンクから前記サブタンクに前記インクを移動させる供給ポンプと、を有し、前記メインタンクと前記サブタンク間を前記インクが循環することを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載のインクジェット記録装置。
【請求項６】
前記サブタンクには、前記インクジェットヘッドに供給する前記インクを一定の温度に維持するヒータを有することを特徴とする請求項１から請求項５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、記録装置、特にインクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来は特開２００３−１８２１０４号公報に示されるように、作画のためにインクを吐出するインクジェットヘッドと前記インクジェットヘッドより高い位置にサブタンクを設け、サブタンク内を強制的に減圧ポンプにより減圧するとともに、スピードコントローラを設け、圧力センサでサブタンクの圧力を感知し、所定圧力値を超えた場合には、スピードコントローラにより外気を導入してサブタンク内を所定圧力に保つシステムが開示されていた。また、インクジェットプリンタでは、インク色毎にインクジェットヘッドが備わるため、サブタンクはインク色毎に持っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１８２１０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし従来の技術では、作画可能な状態を維持するために圧力調整ポンプを減圧側にしか調整できないため、個々のサブタンクをインクジェットヘッドより高い位置に配置する必要があり、装置の設計的な制約になってしまい、インクジェットヘッドを保持するキャリッジを偏重化させてしまい、キャリッジを支持しキャリッジを主走査方向に可動にするＹ軸レールの剛性ＵＰにつながり、装置の重量化、巨大化せざるを得ない事態にしてしまうことに繋がる。また、従来の技術においては、充填作業に正圧ポンプを用いるため、サブタンクに溜まったインクをヘッドに初期充填するためには、サブタンク内を正圧ポンプにより加圧させてヘッド先端よりインクを吐出させていた。しかし、インクのような粘性の液体がインクジェットヘッドの持つ直径が数１０μｍのインク吐出口を通過するにはかなりの抵抗となりサブタンクからインクジェットヘッドまでのインクの流速が低下するために、サブタンクからインクジェットヘッドのインク吐出口にあるフィルターや、屈曲した流路、その他の流路にトラップされた気泡は、インクと共にインクジェットヘッド外に放出されること無くヘッド内に滞留し、時にインクを吐出させるためにインクに吐出エネルギーを与えるインク圧力室内に溜まり、インクの吐出不良を起こさせてしまうという問題を引き起こす原因になる。
【０００５】
この問題を解決するため本発明者は、単色または複数の色のインクを吐出させるインクジェットヘッドを保持し主走査方向に移動させるキャリッジ外の印刷機本体に配置された長時間の印字を可能とするための各色に応じたメインタンクと、キャリッジにあり、メインタンクより供給されヘッド背圧を＋１００ｍｍＡｑ以下から−３００ｍｍＡｑ以上の範囲内、好ましくは−５０ｍｍＡｑ以下から−１００ｍｍＡｑ以上の範囲内に維持しながらヘッド毎に対応するインクを独立に保持しインクジェットヘッドに連通した第１の連通口を有するサブタンクとを備え、サブタンクはメインタンクとサブタンクとを繋ぎインク供給可能せしめるインク供給チューブの連通口となる第２の連通口を有しインク供給チューブの経路の中間、または端部にメインタンクからサブタンクへインクを供給するためのインク供給ポンプ、インク供給チューブにメインタンクとサブタンクとのインクの連通と遮断を可能にするバルブ機構、さらに第１の連通口よりも高い位置に複数の第３の連通口が設けられ第３連通口のそれぞれに繋がり他端が外気と連通している圧力調整チューブ、圧力調整チューブの少なくとも１本は圧力調整チューブの中間または端部に位置しサブタンク内の空気圧を背圧に調整するための加圧ポンプ及び外気との連通と遮断を可能にする外気連通バルブ、また圧力調整チューブの少なくとも１本は減圧ポンプ及び外気との連通と遮断を可能にするための外気連通バルブ、サブタンク内、または圧力調整チューブの一部に設けられサブタンク内の空気圧を検出するための検出手段を設け、サブタンクに正圧に調整することも出来るようにした。
【０００６】
さらに、インクジェットヘッドが待機状態、あるいはメンテナンス状態の時に、インクジェットヘッドのインク吐出口の乾燥防止、異物の侵入防止のために密閉が可能なキャップ機構を有しており、キャップ機構にはインク吐出口からインク吸引可能な吸引機能と、密閉構造から解除可能なエア導入バルブ機構を有するメンテナンスユニットを設け、インク充填時には、インクジェットヘッドからサブタンク、あるいはそれよりも上流の連通した部分を負圧にして、インクジェットヘッドからサブタンクまたはさらに上流までの領域を真空またはそれに近い状態（３０ｋＰａ以下）にさせてからインク充填を開始できるようにしたインクジェット記録装置を提案した。
【０００７】
しかし、発明者が提案した発明では、特開２００３−１８２１０４号公報で解決できないインクジェットヘッド内で発生する気泡の除去を達成できるが、インク供給チューブの途中経路に供給ポンプと、サブタンクとのインクの連通と遮断を可能にするバルブ機構が必要になる。さらにサブタンク内の圧力を調整するために複数の圧力調整チューブを設け、加圧ポンプ及び外気との連通と遮断を可能にする外気連通バルブ、また圧力調整チューブの少なくとも１本は減圧ポンプ及び外気との連通と遮断を可能にするための外気連通バルブが必要になりインク供給機構、および圧力調整機構が複雑になり製品コストのアップに繋がってしまう。また、記録装置自体も大型化してしまうという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述課題を解決するため、単色または複数の色のインクを吐出させるインクジェットヘッドを保持し主走査方向に移動させるキャリッジ外の記録装置本体に配置された長時間の印字を可能とするための各色に応じたメインタンクと、キャリッジにあり、メインタンクより供給されヘッド背圧を＋１００ｍｍＡｑ以下から−３００ｍｍＡｑ以上の範囲内に維持しながらヘッド毎に対応するインクを独立に保持しインクジェットヘッドに連通した第１の連通口を有するサブタンクとを備え、サブタンクはメインタンクとサブタンクとを繋ぎインク供給可能せしめるインク供給チューブの連通口となる第２の連通口を有しインク供給チューブの経路の中間、または端部にメインタンクからサブタンクへインクを供給するためのインク供給ポンプにチューブの一部分を剛体で押しつぶしながらインクの流れ方向に移動させ、チューブの復元力でポンプ効果を果たすいわゆるチューブポンプを備え、常にチューブの一部をつぶしていることにより、バルブの効果も持たせることによりバルブ機構を省いた。さらに第１の連通口よりも高い位置に第３の連通口が設けられ第３連通口の繋がり他端が外気と連通している圧力調整チューブの途中にもチューブポンプを設けることにより、剛体を加圧方向に移動させることで加圧させ、減圧方向に移動させることで減圧させる圧力調整実現した。よって前述の発明では加圧ポンプと減圧ポンプをそれぞれ必要としたが兼用することができる。また外気との連通と遮断を可能にする外気連通バルブもチューブポンプのチューブをつぶすことで実現したので省くことができる。またサブタンク内、または圧力調整チューブの一部に設けられサブタンク内の空気圧を検出するための検出手段を設け、検出結果によりチューブポンプの回転方向と回転時間を制御するようにした。
【０００９】
さらに、インクジェットヘッドが待機状態、あるいはメンテナンス状態の場合に、インクジェットヘッドのインク吐出口の乾燥防止、異物の侵入防止のために密閉が可能なキャップ機構を有しており、キャップ機構にはインク吐出口からインク吸引可能な吸引機能と、密閉構造から解除可能なエア導入バルブ機構を有するメンテナンスユニットを設け、インク充填時には、インクジェットヘッドからサブタンク、あるいはそれよりも上流の連通した部分を負圧にして、インクジェットヘッドからサブタンクまたはさらに上流までの領域を真空またはそれに近い状態（３０ｋＰａ以下）にさせてからインク充填を開始できるようにした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、インク供給ポンプとしてチューブポンプを用いることにより開閉バルブを省きインク供給系を簡略化できる。また、圧力調整用ポンプとしてチューブポンプを用いることにより加圧用ポンプと減圧用ポンプの双方を１つのポンプで兼用化させ、さらに外気開閉バルブもチューブポンプで兼用させることで圧力調整機構を簡略化させた。
【００１１】
さらに、サブタンクからインクジェットヘッドに至るまでの経路の隅々にインクを行き渡らせることができ、気泡の滞留を防止することが出来る。
【００１２】
さらに圧力調整チューブの圧力調整ポンプとサブタンクとの間に位置し、サブタンクの空気圧と同圧の空気を一定量貯留できるエアバッファを備えることにより、サブタンク内でインク消費やインク供給の際のサブタンク内でのインク高さの変化による急激な背圧の変化を緩和させることが出来、常に安定した印字を続けることが可能になる。
【００１３】
さらに、複数の色のインクを吐出するインクジェット記録装置において、全色または任意の色の前記エアバッファを連通させることにより、減圧ポンプ、加圧ポンプ、外気連通バルブを兼用化させることができ、流路の簡略化、コストダウン化を実現できる。
【００１４】
インクジェットヘッドのメンテナンスには、吸引機構によるインク吸引動作と加圧ポンプによる吐き出し動作のいずれかを選択的に行えるようにしたので、インクジェットヘッド信頼性を向上させることが出来る。
【００１５】
さらに、サブタンクの第２の連通口より低い高さに第４の連通口を設け、メインタンクとサブタンクとを繋ぎメインタンクに排出可能せしめるインク循環チューブを有しインク循環チューブの経路の中間、または端部にメインタンクからサブタンクへインクを供給するためのインク循環ポンプ、インク循環チューブにメインタンクとサブタンクとのインクの連通と遮断を可能にするバルブ機構を設けたことにより、定期的にインクを循環させることで分散している顔料等の沈降を防止することが出来る。
【００１６】
さらに、サブタンクには、第１の連通口と第２の連通口と第３の連通口の間に介在し、少なくとも第１の連通口を有する空間と第２第３の連通口を有する空間とに仕切る、毛細管効果を有する多孔質の壁を有しており、インク供給チューブから供給されるインクとともに送られてくる気泡を多孔質の壁に滞留させることにより、インクジェットへの流入を防止することが出来る。
【００１７】
さらにサブタンクには、多孔質の壁に少なくても２箇所を隔たれ、少なくとも壁の１つは重力方向に対して下面となっている空間のインクの残量を検知する手段を有しており、下面にある多孔質の高さを超えたインクの残量を検出することによりヘッドとともに主走査方向に移動したときに振動で起こる液面の高さの変動を防止して正確に前記サブタンク内のインク残量を検出することが出来る。
【００１８】
さらにサブタンクには、インクジェットヘッドに一定の温度に維持されたインクを供給するための加熱、および保温が可能なヒータ機能を有しており温度依存性のあるインクも常に同一条件でインクを前記インクジェットヘッドに供給することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置の全体を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る記録装置のインク、エアの流路系のブロック図である。
【図３】本発明の実施形態のインク吸引構造のブロック図である。
【図４】本発明の実施形態の記録装置に用いるエアバッファの概略図である。
【図５】本発明の実施形態のエアバッファを共通化したときの概略図である。
【図６】本発明の実施形態のサブタンクの概略図である。
【図７】本発明の実施形態のサブタンクの循環径路を持つ場合の概略図である。
【図８】本発明の実施形態のサブタンク内のインク残量検出方法を示す第１例の図である。
【図９】本発明の実施形態のサブタンク内のインク残量検出方法を示す第２例の図である。
【図１０】本発明の実施形態のサブタンク内のインク残量検出方法を示す第３例の図である。
【図１１】本発明の実施形態のサブタンクの外観図である。
【図１２】本発明の実施形態の循環径路を持つ場合の流路系のブロック図である。
【図１３】本発明の実施形態で実施しているチューブポンプの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
先ず記録装置の全体について図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る記録装置の構成を示す斜視図である。インクジェット記録装置９は、図１に示すように、一点鎖線で示されたシート状あるいは板状の記録媒体８を搬送し、インクジェット方式によって、記録媒体８の表面に画像データに応じた画像や文字などを記録する。記録媒体８は、紙、布、ポリエステルやＰＶＣなどの合成樹脂製のシートなどである。
【００２１】
インクジェット記録装置９は、モータの回転駆動を受けて回転する搬送ローラと、この搬送ローラを加圧するローラの加圧ローラユニット１１を備えている。この搬送ローラと加圧するローラとの間に記録媒体８を挟み込み、これらローラの回転によって搬送される。
【００２２】
この加圧ローラユニット１１の搬送方向下流には、記録媒体８を支持するプラテン６が設けられている。このプラテン６は、キャリッジ１に搭載されたインクジェットヘッドによって記録媒体８に印字記録する箇所となっている。インクボックス３には、インクジェットヘッドに供給するインクの入ったインクカートリッジが挿抜可能に収納されている。キャリッジ１は直線状のＹレール４に沿って往復走査する。また、このプラテン６の下には、このプラテン６を加熱するためのヒータが設けられている。このヒータによって、プラテン６が加熱され、さらに記録媒体８が加熱され、記録媒体８に吐出されたインクの定着を促進する。さらに、プラテン６の下流にはペーパガイド７が設けられ、記録媒体８はこのペーパガイド７に沿って搬送され、出力される事になる。ケーブルベア２は、その内部にインクを供給するインク供給チューブ、圧力調整チューブ等が含まれており、キャリッジが主走査方向に移動する際に上述のチューブを滑らかに屈曲させながら移動することができるようになっている。キャップ機構５は、待機時にインクジェットヘッドの乾燥を防止するための密封、またインクジェットヘッドにインクを充填するときのインクの吸引、インクジェットヘッド内部に異物や気泡が入ってしまったときにインクとともに異物等の吸引、などをすることができる。キャップ機構５は、記録媒体の搬送経路外に配置されている。
【００２３】
次にインク供給系について図１と図２に基づいて説明する。図２は、本発明の実施形態のインク供給系とエアによる圧力調整系、すなわちインク、エアの流路系をブロック図で示したものである。
【００２４】
インクジェット記録装置９には、記録媒体８にインク吐出面を対峙させてインク滴を吐出して記録を行うインクジェットヘッド１４と、インクジェットヘッド１４へインクを供給するサブタンク２０とを収容するキャリッジ１と、このキャリッジ１に連結する搬送ベルト（図示せず）と、この搬送ベルトを移動させる駆動プーリ（図示せず）と従動プーリ（図示せず）と、この駆動プーリを回転駆動させる駆動モータ（図示せず）と、記録媒体８の搬送方向（副走査方向）に直交する方向（主走査方向）へキャリッジ１の走査を案内するガイドレール１５、さらにガイドレール１５を全長に渡って支持するＹレール４が備わっている。Ｙレール４は、アルミの押し出し材または、板金の角材などにより生成され、キャリッジ１の主走査方向への走行時の振動による記録媒体８とインクジェットヘッド１４間距離の変動や、キャリッジ１の重みによる記録媒体８とインクジェットヘッド１４間距離の変動を極力抑制できる様な剛性が確保されている。
【００２５】
また、インクジェットヘッド１４に供給するインクはインクカートリッジ３０に蓄えられている。インクカートリッジ３０は交換可能なカートリッジ式のインク容器で図１に示すインクボックス３に収納されインクがなくなると交換する。
【００２６】
サブタンク２０はインク供給チューブ１６の一端に接続され、インク供給チューブ１６の他端はインクカートリッジ３０に接続されている。インク供給チューブ１６はインク供給ポンプ３１を動作させることでインクカートリッジ３０からサブタンク２０へインクを供給する。サブタンク２０については後述する。
【００２７】
インク供給チューブ１６の経路の中間にはインクカートリッジ３０からサブタンク２０へインクを供給するためのインク供給ポンプ３１が設けられサブタンク２０のインクが所定量以下になった時には、インク供給ポンプ３１を駆動してインクを供給させる。インク供給ポンプ３１はインク供給チューブ１６の端部に配置してもよい。サブタンク２０とインクジェットヘッド１４はヘッドチューブ２１で接続されている。インク供給ポンプ３１は後述するチューブポンプを用いている。チューブポンプは常にチューブの一部を剛体で押しつぶしているためチューブを閉塞させることができる。これにより、インクの逆流防止が可能で、逆流防止のための逆止弁や電磁弁を不要にできる。
【００２８】
また、サブタンク２０には、ヘッドチューブ２１がつながる第１の連通口１０よりも重力方向に高い位置に第３の連通口１３が圧力調整口として設けられ、圧力調整チューブ１８が繋がっている。また、サブタンク２０にはインク供給チューブ１６がつながる第２の連通口１２が設けられている。
【００２９】
さらに圧力調整チューブ１８の他端には圧力調整ポンプ３３が設けられている。圧力調整ポンプ３３の位置は、圧力調整チューブ１８の端部でなく中間でも良い。さらに圧力調整チューブ１８上の圧力調整ポンプ３３とサブタンク２０との間には、少なくても１個の圧力調整用の圧力センサ１９が付いており、サブタンク２０内の気圧が設定値よりも高い時には圧力調整ポンプ３３を減圧方向に稼動させ、逆に気圧が設定値よりも低いときには加圧方向に稼動させ、常にインクジェットヘッド１４のインク安定吐出に必要な背圧を維持できるようになっている。
【００３０】
さらに圧力調整ポンプ３３としてはインク供給ポンプ３１と同様にチューブポンプを利用しているが常にチューブの一部を剛体でつぶしているため外気との遮断が可能で電磁弁を必要としなくなる。
【００３１】
インクジェットヘッド１４、サブタンク２０、インクカートリッジ３０およびインク供給チューブ１６、圧力調整チューブ１８、さらにその各チューブに接続されるインク供給ポンプ３１、圧力センサ１９は、インクの色毎に設けられている。
【００３２】
また、図４に示すように、サブタンク２０と圧力調整ポンプ３３の間にエアバッファ３７を設けても良い。エアバッファ３７はサブタンク２０内の急激な圧力変動を緩和させる働きがある。キャリッジ１上の載せられるサブタンク２０の容積にはキャリッジ１の駆動条件や装置の外形により制限を受け大きな容積を取るのは困難になる。またサブタンク２０内のインクは、インクカートリッジ３０のインクが切れてからどのくらい印字できるかを決める要因になるため、印刷装置の使いやすさを考えると出来るだけサブタンク２０内に大量のインクを抱えた方が有利になる。このような諸事情からエアの占める体積が減るとインクの増減に因る体積変動がサブタンク２０内の圧力変動に大きく効くため頻繁に圧力調整ポンプ３３が加圧と減圧を切り替え作動し追従しきれずサブタンク２０内の圧力変動が大きくなってしまうことがあるが、上述のようにエアバッファ３７を設けるとインクの変動体積に対してエアの占める体積は大きいため圧力変動を小さく抑えることが可能になる。エアバッファ３７内の圧力を圧力センサ１９で検出すれば、圧力変動および振動が小さくなるので圧力値の正確性が向上する。
【００３３】
また、図４においては、エアバッファ３７を１つの色に対して１つのエアバッファ３７でつなぐ図としているが、これに限ったものではない。図５に示すように複数の色を共通のエアバッファ３７でつないでもかまわない。
【００３４】
図５では、４個のインクジェットヘッド１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄと対になるサブタンク２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄとを共通のエアバッファ３７に連結させることにより圧力調整機構の簡略化を実現している。すなわち共通のエアバッファ３７に少なくとも１個の圧力調整ポンプ３３があればインクジェットヘッド１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの背圧は等しく維持することができるのでさらに圧力調整機構を単純化させることができる。さらに、エアバッファ３７内の圧力を圧力センサ１９で検出させれば圧力センサ１９の数も減らすことが可能である。サブタンク２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄは夫々に対応したインクカートリッジ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、インク供給チューブ１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、インク供給ポンプ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、圧力調整チューブ１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄが設けられている。
【００３５】
次に、サブタンク２０について説明する。図６は、本発明の実施形態の記録装置のサブタンクの垂直方向に割った時の断面図である。サブタンク２０の働きは、インク供給チューブ１６内のインクがキャリッジ１の主走査方向の動きにあわせて伸縮を繰り返したときに発生するインクの圧力変動をインクジェットヘッド１４に伝えることを防止し、サブタンク２０内で作られた安定した圧力をインクジェットヘッド１４に与えるためのもので、インクを一時的に貯蔵する為に、大まかに言うと外枠２０ａ、断面方向を覆う側板２０ｂから構成される。これら外枠２０ａと側板２０ｂの部品構成は、さまざまな構造と加工方法が考えられる。例えば、外枠２０ａと両側の側板２０ｂのうちの一方をアルミダイキャストや一体プラスチック成形で構成し、他一枚の側板２０ｂを後からのねじ止めまたは溶着等で密閉構造を作り上げる方法、外枠２０ａをアルミまたプラの押し出し材で構成し、両側の側板２０ｂをねじ止めや溶着して密閉構造を作り上げるなどの方法などが考えられ、１つに限るものではない。本実施形態では、図６、図１１に示すように、外枠２０ａをアルミの押し出し材とし、両サイドをアルミの側板２０ｂで挟み込む構成にした。フレーム２４は、外枠２０ａの内壁に固定されおり、フレーム２４には、外枠２０ａに沿ってねじ穴が設けてあり、ねじ２５を用いて側板２０ｂをフレーム２４に固定し、さらに側板２０ｂによって外枠２０ａの両面を挟み込むよう締め付けることが出来る。このとき外枠２０ａと両面に取り付ける側板２０ｂの間には、図示しないゴムなどのパッキンを挟み込むことにより、サブタンク２０内部の密閉性が確保されるようになっている。本実施形態では約１２０ｍｌの密閉空間が得られるように作られている。このサブタンク２０にはインクジェットヘッド１４に連通する第１の連通口が備えられ、その第１の連通口はヘッドチューブ２１の一端と繋がっている。ヘッドチューブ２１の他端はインクジェットヘッド１４のインク供給口に繋がっている。また、インク供給チューブ１６と連通しインク供給口となる第２の連通口が設けられている。この第２の連通口は供給時の泡立ちを防ぐためサブタンク２０内部の底面に近いところにあることが望ましく、設計上天上部に第２の連通口を設けるならば、サブタンク２０内に管を伸ばして底面近くでインクを垂らす構造が望ましい。さらに、サブタンク２０には第３の連通口が設けられている。第３の連通口は圧力調整チューブ１８に接続されている。第３の連通口はサブタンク２０の鉛直方向の上部に設けられている。
【００３６】
次に、サブタンク内部に含まれる部材について説明する。サブタンク２０内部には第１の連通口と第２の連通口と第３の連通口の間に介在し、少なくとも第１の連通口を有する空間４５と、第２の連通口を有する空間と、第３の連通口を有する空間とに仕切る毛細管効果を有する多孔質部材２６が存在する。多孔質部材２６と外枠２０ａと側板２０ｂによって、それぞれの空間が構成される。これはインク供給チューブ１６から排出される泡や気泡がインクジェットヘッド１４につながる第１の連通口に流入するのを防ぐとともに、主走査方向にキャリッジが移動したときにサブタンク２０内のインクの液面がゆれサブタンク２０内に圧力変動が起こり第１の連通口に伝わることを防いでいる。またサブタンク２０内のインクの移動の障害となり急激なインクの移動およびそれに伴う圧力変動を防止でき、インクジェットヘッド１４に対して安定的にインクを供給できる。
【００３７】
また、このサブタンク２０には図６に示すとおりインクの残量を検出する機構が設けられている。この残量検出方法は少なくとも多孔質部材２６に下方を含む少なくとも２方を囲まれた空間の液面を見る事を特徴としている。液面の高さに応じて浮沈するフロート２２が特定の位置に達すると動作するマイクロスイッチ２３を用いている。ここで、好ましくは下側および左右の３方向を囲まれた空間の液面を見ることである。この目的は、前述のキャリッジ１の主走査方向への移動時起きる液面の変動を極力押さえできるだけ正確にインク残量を検出するためである。またサブタンク２０内のインク残量を所定範囲内にしておくことで、インク残量に応じた圧力変動を抑制することができる。すなわち空気が多いときの空気圧の変化速度と空気の少ないときの空気圧の変化速度の差を小さくすることでインクの吐出への影響を抑えることができる。そのため、インク残量の管理は重要であり、正確なインク残量に応じて制御する必要がある。
【００３８】
検出方法としては、図８（ａ）、図８（ｂ）に示すフロート２２がインク１００の液面とともに上下するのをマイクロスイッチ２３などの検出手段で検出する方法がある。
【００３９】
また、図９（ａ）、図９（ｂ）に示すようにフロート２２の内部に磁石２７を埋め込み、その磁石の変動を磁気センサ２８で検出する方法がある。さらには、図１０（ａ）、図１０（ｂ）に示すようにフロート２２を用いずに直接液面の高さをフォトインタラプタ２９で読み取るなどの方法がある。これらのような検出手段で液面の位置を検出し、サブタンク２０内の残量を検出する検出方法はこれに限ったものでは無く、多孔質部材２６で囲まれた空間のインクの液面を検出できる方法であれば対応可能であることはいうまでも無いが、どのような方法にせよ、例えばキャリッジ１の移動に伴う液面の変動など、インク１００の液面の変動は極力抑える必要がある。
【００４０】
さらに図７に示すようにサブタンク２０は、第４の連通口を設け循環チューブ４０を接続し、サブタンク２０内のインクをインクカートリッジ３０に戻す構造をとることもできる。この場合に第１の連通口と第４の連通口は空間４５に開口し、他の連通口とは多孔質部材２６区切られている。インクジェットヘッド１４に近い位置からインクを循環させ、サブタンク２０内にインクが留まらないようにしている。
【００４１】
また、図１２に示すように、循環チューブ４０は第４の連通口１７と接続され、この循環チューブ４０の他端または経路上には循環ポンプ３８が設けられ、サブタンク２０のインクをインクカートリッジ３０へと戻すことが可能になっている。この機構はインク中に分散している顔料などの粒子が沈殿してしまうようなインクの場合に有効で、たとえば待機中にキャリッジ１が停止しているときに循環ポンプ３８を駆動させサブタンク２０内のインクをインクカートリッジ３０に回収することができ、さらに供給ポンプ３１を駆動させインクをインクカートリッジ３０とサブタンク２０との間で循環させインクの沈降を防止させることが出来る。循環ポンプ３８にはダイヤフラムポンプやピストンポンプが利用されるが、ポンプの構造によっては逆流防止のための電磁弁３９が必要になる。また、チューブポンプを使って電磁弁を省くことも可能である。
【００４２】
さらに図１１では、サブタンク２０の外周に、ヒータ４３が設けられサブタンク内のインク温度を一定の温度範囲に調整している。この目的は、高粘度のインクを使用する時に有効でインクの温度を上げ下げして一定の温度にすることによりヘッドに供給するインクの粘度を一定の範囲にすることができ、インクの吐出安定性を確保することや吐出するためのインクジェットヘッド１４の駆動方法の簡略化、広い温度範囲の外部環境への対応性を広げる効果がある。外部にヒータ４３を設ける場合には熱伝導性のよいアルミやステンレスなどの金属の材質をサブタンク２０の外壁２０ａ、２０ｂの材質に選んだ方が良いのは言うまでも無い。
【００４３】
さらに図１、図３および図４に示す様に、インクジェットプリンタ９は、インクジェットヘッド１４が待機状態、あるいはメンテナンス状態の場合にインクジェットヘッド１４のインク吐出口の乾燥防止、異物の侵入防止のために密閉が可能なキャップ機構５を有しており、キャップ機構５にはインクジェットヘッド１４のインク吐出口を密閉するキャップ５０と、廃液チューブ５４を介してインク吐出口からインクを吸引し廃液タンク５２に送る吸引ポンプ５１と、バルブチューブ５５を介して密閉状態から解除させることができるエア導入バルブ機構５３を有するメンテナンスユニットを設けている。インクをインクジェットヘッド１４に充填するときには、まず吸引ポンプ５１も稼動させインクジェットヘッド１４、サブタンク２０、インク供給チューブ１６内を負圧にさせる。さらにインク供給ポンプ３１を稼動させサブタンク２０にインクを供給させることによりインクの流れを加速させる。インクの流れを加速させることによりインク供給経路内に滞留しがちな気泡を一緒に流しインクジェットヘッド１４より排出させることが目的である。次にサブタンク２０内に設けたインク残量検出方法によりサブタンク２０内に一定量のインクが溜まった時点で、インク供給ポンプ３１および吸引ポンプ５１を停止させインク充填を完成させる。
【００４４】
従来例で示しているインク供給システムの場合、サブタンク内にインクをためてサブタンクにエアで加圧することによりヘッド内にインクを送り出している。しかし、この場合サブタンクからインクジェットヘッドのインク吐出口にあるフィルターや、屈曲した流路、その他の流路にトラップされた気泡は、インクと共にインクジェットヘッド外に放出されること無くヘッド内に滞留し、時にインクを吐出させるためにインクに吐出エネルギーを与えるインク圧力室内に留まりインクの吐出不良を起こさせてしまう、または停滞している気泡が流路を塞ぎインクが流れなくなるという問題を引き起こす原因になる。
【００４５】
本実施形態では、インクジェットヘッド１４のメンテナンスでインクジェットヘッド１４よりインクを排出させる場合には、インク供給ポンプ３１によってインクを吐き出すか、吸引ポンプ５１でインクを吸いだすのかを選択できるようにした。すなわち、インクジェットヘッド１４にゴミつまり防止や図示しないワイプ動作時すなわち通常のクリーニング時には供給ポンプ３１によりインクを加圧させインクを押し出すことによりクリーニングを完成させる。しかし、メディア８のジャムを起こしてメディア８とインクジェットヘッド１４とを激しく接触させてしまった場合などには、インクジェットヘッド１４内にエアが混入してしまい吐出不良が起こってしまうことがある。このような場合にはインクジェットヘッド１４のノズル側から吸引ポンプ５１により吸引を行いインクジェットヘッド１４内の気圧を下げてインクに流速を持たせてエアを巻き込みながらインクジェットヘッド１４外に排出させるのである。このように供給ポンプ３１と吸引ポンプ５１をクリーニングモードにより使い分けることにより効果的にインクジェットヘッド１４のクリーニングを完成させることができる。
【００４６】
エア導入バルブ５３は、インクを吸い出した後にキャップ５０内に残るインクを排出させるために必要でこのバルブが無いとキャップ機構５はいつまでも、ヘッドからインクを吸い続けてしまい、インク吸引後にノズルのメニスカス形成が出来なくなってしまう。
【００４７】
次にチューブポンプについて図１３を用いて説明する。チューブポンプはインクジェット方式の記録装置や医療機器に使われている一般的なポンプで本発明で使用しているポンプも同様である。
【００４８】
ポンプケース６０には、ポンプ駆動軸６４と同芯の円弧上の曲面６０ａが設けられ、曲面６０ａに沿ってチューブローラ６２とともに、ポンプチューブ６５を侠持している。チューブローラ６２はポンプ駆動軸６４に回転可能に支持された円盤６１の外周近傍にピン６３により回転可能に支持された剛体で、チューブローラ６２の外周でポンプチューブ６５を押しつぶしながら円盤６１の回転とともに円運動を行うことができる。チューブローラ６２は少なくとも円盤６１に２個以上備えられており、少なくても１個は常にチューブローラを押しつぶしてポンプチューブ６５内に流す流体を遮断することができるようになっている。ポンプチューブ６５の材質はプラスチックチューブやゴムチューブなど弾性のあるチューブがよい。ポンプ駆動軸６４は図示しない駆動モータに連結しており駆動モータの回転方向に合わせて正転および逆転が可能である。したがって、インク供給ポンプ３１として使用する場合に駆動方向に一方向に固定してインクカートリッジ３０からサブタンク２０にインクが流れるように組み込めばよい。また、圧力調整ポンプ３３として使用する場合には圧力調整チューブ１８の途中または端部に設置して加圧するときにはエアを送り込む方向に駆動モータを回転させ、減圧するときにはエアを吸い取る方向に駆動モータを回転させればよい。外気に繋がっている圧力調整チューブ１８は、ポンプチューブ６５の一部が常に押しつぶされているので外気を遮断することができる。圧力調整チューブ１８が動作しないときは外気を遮断することができサブタンク内を密閉しておくことができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、サブタンクを有するインクジェットプリンタなどの記録装置に利用できる。
【符号の説明】
【００５０】
１  キャリッジ
５  キャップ機構
１４  インクジェットヘッド
１６  供給チューブ
１８  圧力調整チューブ
１９  圧力センサ
２０  サブタンク
２２  フロート
２３  マイクロスイッチ
２６  多孔質部材
２７  磁石
２８  磁気センサ
２９  フォトインタラプタ
３０  インクカートリッジ
３１  供給ポンプ
３３  圧力調整ポンプ
３８  循環ポンプ
５０  キャップ
５１  吸引ポンプ
５３  エア導入バルブ機構
【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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【図１２】
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【図１３】
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