(57)【要約】【課題】シリアル型インクジェットプリンタにおいて、安価で大容量のインクタンクを用いて、安定性の高い印字を実現する。【解決手段】本体上にメインタンク、キャリッジ上にサブタンクを設け、該サブタンクの空気を通しインクを通さない部材をもうけ、加圧又は吸引により空気を除去する。チューブ供給、ピットイン方式のいずれも可能。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置本体に、容量の大きいメインインクタンクと移動するキャリッジを有しており、前記移動するキャリッジ上にインクジェット記録ヘッドと小容量のサブインクタンクを備えており、前記メインタンクからサブタンクにインクを補給して記録を行うインクジェット記録装置において、
前記サブタンクが、インク室と、インクを通さず空気を選択的の通す空気透過部材と、少なくとも記録動作中に閉じているバルブ機構と、該サブタンクから空気透過部材及びバルブを通して空気を除去する手段を備えたものであることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
第１項において、前記サブタンクに、インク質に外気を導入するオリフィスを有することを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項３】
空気を除去する手段が、メインタンクのインクをサブタンクに加圧供給する手段であることを特徴とする、第１項または第２項記載のインクジェット記録装置。
【請求項４】
空気を除去する手段が、サブタンクのインクを吸引することによりメインタンクのインクをサブタンクに供給する手段であることを特徴とする、第１項または第２項記載のインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット記録装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
オンデマンド型インクジェット記録装置においては、インクジェットヘッドに対して、０ないし−２００ｍｍ程度の水頭圧の弱い負圧でインクを供給する必要がある。そのため、従来より、さまざまなインク供給方式が用いられている。
【０００３】
スポンジなどを用いたインクタンクは、移動するキャリッジ上にインクタンクおよび記録ヘッドを配置する場合に広く用いられている。これらの方式はキャリッジが重くなるため高速動作時にさまざまな問題を生じる、大型のインクタンクを用いることが困難である、消耗品であるインクタンク自体が複雑であるため高価である、などの欠点を有する。
【０００４】
インクタンクを記録ヘッドよりわずかに下側に配置することにより上記負圧を発生する方法がある。この方法では、インクタンクから記録ヘッドまで、長いチューブを用いてインクを供給する必要がある。この方式は移動するキャリッジ上に記録ヘッドを配置する記録装置においては、キャリッジの移動に伴って、その加速度およびチューブを折り曲げることなどにより記録ヘッドの部分でのインクの負圧が変動するため、記録画像にムラを生じるなどの問題がある。これを避けるため、一つの記録ヘッドに対して複雑のインクチューブをもうけるものがあるが、構成が複雑であり、殊に多数のインクを用いるカラー記録を行う装置に適さないなどの問題がある。これを解決するため、キャリッジ上に小形のサブタンクを設けることが行われるが、サブタンクは密閉構造である必要が有り、その中に空気が全くたまっていないときは効果が乏しく、空気が過剰にたまるとインクが供給されなくなるという問題がある。また、長いフレキシブルなチューブを用いるため、チューブの壁面を通して空気が侵入し、それを除去するため、吸引ポンプにより記録ヘッドから大量のインクを吸引除去するなどの手段が必要となる。
【０００５】
キャリッジ上に小形のインクタンクを配置し、これに随時大型インクタンクからインクを供給して用いるものもある。この方式は構成が複雑である、小形インクタンクと大型インクタンクを繰り返し脱着することにより、インク漏れ、異物の侵入などが起こりやすいなどの欠点がある。
【０００６】
キャリッジ上の小型インクタンクと、移動しない大型インクタンクをチューブで接続したままでインクを小型インクタンクに供給する方式も知られているが、何れも機構が複雑である、信頼性が劣るなどの問題点がある。
【０００７】
インク供給装置においては、このほかに、吸引または加圧により、インクジェットヘッドおよびインク供給経路中の気泡、ヘッド先端部において増粘したインクなどを除去し、記録ヘッドにインクを満たすためのポンプを必要とする。そのため、機構部品が多く、コストが高いばかりでなく信頼性が劣るという問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、殊にオンデマンドがたインクジェット記録装置に好適な、構成が簡単で困難かつ高価なインクタンクを必要としない新規なインク供給方法および装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、装置本体に、容量の大きいメインインクタンクと移動するキャリッジを有しており、前記移動するキャリッジ上にインクジェット記録ヘッドと小容量のサブインクタンクを備えており、前記メインタンクからサブタンクにインクを補給して記録を行うインクジェット記録装置において、前記サブタンクが、インク室と、インク室に外気を導入するオリフィスと、インクを通さず空気を選択的の通す空気透過部材と、少なくとも記録動作中に閉じているバルブ機構を備えたものであり、該サブタンクから空気透過部材およびバルブを通して空気を除去する手段を備えたことを特徴とする。
【００１０】
インク室に外気を導入するオリフィスは、設けなくてもよい場合もある。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の装置のサブタンクは、その部分で溜まった空気を除去する機能を備えているので、メインタンク、チューブ等から混入した空気が、インクジェット記録ヘッドに侵入することを防ぐことができる。
【００１２】
本発明のサブタンクは、インク室に外気を導入するオリフィスを備えることにより、それ自体で適正な負圧を発生する機能を有している。サブタンクからインクを取り出すとき、オリフィスから外気が導入されるが、オリフィス部分においてインクの表面張力に打ち勝つことにより外気が気泡となってインク室内に入る。このオリフィスの径とインクの表面張力により負圧が定まる。
【００１３】
本発明のインクジェット記録装置においては、移動するキャリッジ上に、それ自体で適正な負圧を発生するサブタンクを備えているので、メインタンクとサブタンクをチューブで接続した場合において、チューブに働く加速度などにより負圧が急激に変動することを防ぐことができる。また、メインタンクとサブタンクは常時接続されている必要は無く、メインタンクからサブタンクにインクを補給するときのみ接続されるものにおいても、サブタンクのインクを用いて記録を行うことができる。
【００１４】
サブタンク内のインクを消費すると、サブタンク内は空気で満たされる。この空気は空気を除去する手段により除去される。
【００１５】
空気を除去する手段としては、サブタンク中の空気を空気透過部材を介して吸引するものであっても良いし、また、メインタンクからサブタンクにインクを加圧供給する手段であっても良い。
【００１６】
空気透過部材としては、たとえば多孔質のフッソ樹脂膜を用いることができる。空気透過部材を介して外気がサブタンク中に侵入することを防ぐため、バルブ機構を設ける必要がある。このバルブ機構としては、内外の圧力差によって開閉する弁であっても良いし、また、空気を除去する手段を作用させるときにのみ開く機構であっても良い。
【００１７】
以下、実施形態に基づき、説明する。
【００１８】
（実施形態１）
図１に本発明の１例を示す。
【００１９】
インクジェットヘッドはサブタンクと一体に設けられている。このインクジェットヘッドとサブタンクは、図示しないキャリッジ上に設けられており、記録紙に対向して移動しつつ記録を行う。
【００２０】
サブタンクのインク室はインクで満たされており、外部から空気を導入するオリフィスがインク中にある。インク室は、また、空気透過部材及びバルブを介して外気に連通している。空気透過部材は、多孔質の４フッ化エチレン樹脂よりなり、空気を通すが液体を通さないものである。
【００２１】
バルブは、内から外に一方向に空気を通す弁であり、モールドの穴の上に薄くて柔らかいプラスチックフィルムを置いたものである。プラスチックフィルムには、機密性を良くするため、オイルが塗布されている。
【００２２】
サブタンクにはチューブがつながっている。
【００２３】
サブタンク中の空気を除去するときには、ポンプによりメインタンクよりサブタンクにインクを加圧供給する。インクはチューブを通って、インク室に入る。インクはオリフィスをも逆流する。インクはオリフィス上部及びバルブ下部に設けられた空気透過部材に接するまで送り込まれる。その結果サブタンク内の余分な空気は押し出される。
【００２４】
ポンプによりさらにインクを押し込むとインクの圧力が急激に上昇し、圧力センサーにより検知される。これによってポンプを停止する。尚、必要に応じて、圧力センサーにより圧力の上昇を検知してからポンプの停止までの時間を若干遅らせれば、インクジェット記録ヘッドのノズル内のインクが吐出口より押し出され、増粘したインク、ヘッド内にたまった気泡などの除去をおこなうことができる。
【００２５】
記録動作中に、加速度などによりインクの圧力が瞬間的に上昇することを防ぐためにはサブタンク内に常に空気が残っていることが望ましい。この実施形態では、そのために、サブタンク内に空気溜めが設けてある。空気溜めの空気は上記動作によっても除去されない。
【００２６】
記録動作によりインクを消費するとオリフィスより空気がサブタンク内に導入される。
【００２７】
サブタンク内に多量の空気が有り、装置が停止しているときに、気温の上昇、外気圧の低下などが起こるとサブタンク内の空気が膨張する。この時はインクがポンプをバイパスするように設けられたバイパス流路を介してメインタンクに戻ることにより圧力の上昇を防ぐ。バイパス流路はその一部が細くなっており、流路の抵抗が大きく、ポンプが動作したときには、バイパス流路の流量が小さいので、その動作に影響を与えないが、温度変化、気圧変化などの緩やかな現象により流れる場合には十分にインクが通過し得る。また、インクがゆっくりと消費された場合には、バイパス流路を通ってメインタンクからサブタンクにインクが供給される。メインタンクの液面はインクジェット記録ヘッドよりもわずかに低くなっており、停止中にサブタンク内の圧力が上昇することは無い。
【００２８】
メインタンクの液面の位置は、それによりインクジェットヘッド部分に発生する負圧が、サブタンクのオリフィスにより発生する負圧よりも弱い程度となるように定めることが最適である。
【００２９】
（実施形態２）
図２に本発明の別の実施形態を示す。サブタンクの基本的構成は実施形態１と同じであるが、実施形態１の１方向に空気を排出する弁に代えて後述の吸引キャップと連結する吸引口および吸引口と連結したときに開くバルブを設けてある。またサブタンクとメインタンクを連結するチューブに代えて、必要なときのみ連結するジョイントが設けてある。
【００３０】
メインタンクはプリント装置本体上に設けてある。実施形態１と異なりインクを送り込むためのポンプ等は設けていない。
【００３１】
プリント装置本体には、サブタンクの吸引口と連結する吸引キャップ、吸引ポンプ、吸引した廃インクを収納するための廃インク吸収体等よりなる吸引回復機構が設けてある。
【００３２】
吸引回復機構は、インクジェット記録ヘッドの目詰まりなどを回復するための吸引回復機構を兼用してもよい。
【００３３】
サブタンク内の空気を除去するときには、先ず、ジョイントによって連結する。かかる動作は、サブタンクを搭載したキャリッジを、通常の記録位置とは異なる所定の位置に移動することにより行う。次に、回復機構のキャップを吸引口に連結する。これによりバルブが開き、吸引可能な状態となる。吸引ポンプにより吸引するとサブタンク内の空気が吸引され、メインタンクからインクが供給される。この時オリフィスから空気が導入されないようにするため、メインタンクの液面が過度に低くない位置になるようにメインタンクの位置を定める必要がある。インクが空気透過部材まで達すると、さらに吸引してもインクが吸い上げられることはなく、オリフィスから空気が導入され、その空気が空気透過部材を透過して吸引される。
【００３４】
記録動作中は、吸引キャップが離れ、バルブが閉じ、メインタンクが切り離されており、記録によりインクを消費するとそれに応じてオリフィスから空気が導入される。
【００３５】
本実施形態において、バルブは吸引キャップのものとしたが、これは実施形態１と同様の一方向に空気を通す弁であってもよい。また、サブタンクとメインタンクはジョイントによって必要なときのみ連結するものとしたが、これをチューブによって常時連結するものとすることもできる。
【００３６】
（実施形態３）
図３に本発明の更なる実施形態を示す。本実施形態の装置は、基本的構成は実施形態１と同様であるが、サブタンクに空気を導入するオリフィスが設けられていない。
【００３７】
オリフィスが設けられていなくても、メインタンクの位置を最適化することにより、インクジェット記録ヘッドの位置で適正な負圧が発生する。
【００３８】
実施形態１の構成と比べると、記録動作中の加速度などにより、負圧が過剰に強くなる可能性があるが、これは空気駄目の要領を十分に大きくすることなどにより、実用上十分な性能とすることができる。
【００３９】
記録動作により消費されるインクは、バイパス流路を通して供給する必要がある。そのため、バイパス流路の流抵抗を実施形態１に比べて小さくしなければならないため、ボンデを動作させたときに圧力が発生しづらいが、これは、ポンプの能力を大きくすることで補いうる。
【００４０】
本実施形態によれば、実施形態１よりも簡単な構成で所定の性能を達成することができる。
また、外気に通じるオリフィスがないため、インクの蒸発が少ないという利点がある。
【００４１】
本実施形態の構成は、記録動作により消費されるインクを、バイパス流路を通して供給する必要がある事による制約などのため、実施形態１に比べて低速度のインクジェット記録装置に適している。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、構成が簡単で安価な大容量のメインタンクを用いながら、安定に適正な負圧を発生することが出来、インクに圧力変動などに伴うインクのボタ落ち、画像のむらなどがなく、高信頼性で高画質のオンデマンド型インクジェット記録装置を構成することができる。また、サブタンクにスポンジなどのインク吸収体を用いる必要がないので、インクの流抵抗を低くすることが出来、高速記録を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す図。
【図２】本発明の実施形態を示す図。
【図３】本発明の実施形態を示す図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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