(57)【要約】【課題】複雑な制御機構を用いず、インクを無駄に消費せずに供給経路で生じた気泡による圧力増加の影響を取り除けるインク吐出装置を実現する。【解決手段】液滴を吐出するノズルを有する記録ヘッド１と、これに供給する液体を貯留するサブタンク１０１、インクカートリッジ７６と、これらの間を連通する供給チューブ１６、供給チューブ１６に介在する送液ポンプ８１を備える。供給チューブ１６には、重力方向と反対側に可撓性フィルム２０２と、これを供給チューブ１６の内側から外側方向に付勢するばね２０１を有する。送液ポンプ８１で、インクカートリッジ７６からサブタンク１０１への第１の送液方向と、その逆の第２の送液方向の両方向に繰り返し送液し、可撓性フィルム２０２膨らませたり凹ませたりして送液を繰り返し、気泡を順次カートリッジ７６方向へ移動させ、最終的にカートリッジ７６に貯留させる。【選択図】図３
2013000930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出するノズルを有する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドに供給する液体を貯留するサブタンクと、
前記液体を貯留する液体タンクと、
前記液体タンクと前記サブタンク間を連通する供給流路と、
前記供給流路に介在する送液手段と、
を備え、
前記送液手段は、前記液体タンクから前記サブタンクへの第１の方向と、
前記サブタンクから前記液体タンクへの第２の方向の両方向に送液可能であり、
前記供給流路は、重力方向と反対側に少なくとも一つの可撓性膜と、前記可撓性膜を前記供給流路の内側から外側方向に付勢するばねを有し、
前記送液手段が前記第１の方向へ送液したとき、前記可撓性膜が前記供給流路の外側よりも膨らみ、
前記送液手段が前記第２の方向へ送液したとき、前記可撓性膜が前記供給流路の外側よりも内側に凹み、前記送液手段は、前記第１の方向と前記第２の方向への送液を繰り返す
ことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項２】
前記可撓性膜と前記ばねの間に、前記可撓性膜と一体的に動作するプレートを備えたことを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出装置。
【請求項３】
前記可撓性膜と前記ばねは、前記サブタンクと前記液体タンクとの間で一定間隔に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の液滴吐出装置。
【請求項４】
前記送液手段が前記第２の方向に送液する液体の体積は、前記サブタンク内の圧力が所定の値へ降下するまでの体積であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の液滴吐出装置。
【請求項５】
前記可撓性膜は、蛇腹構造であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の液滴吐出装置。
【請求項６】
液滴を吐出するノズルを有する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドに供給する液体を貯留するサブタンクと、
前記液体を貯留する液体タンクと、
前記液体タンクと前記サブタンク間を連通する供給流路と、
前記供給流路に介在する送液手段と、
を備え、
前記送液手段は、前記液体タンクから前記サブタンクへの第１の方向と、
前記サブタンクから前記液体タンクへの第２の方向の両方向に送液可能であり、
前記供給流路は、重力方向と反対側に少なくとも一つの可撓性膜と、前記可撓性膜の外側に一体的に取り付けられた受圧板を有し、さらに前記供給流路の外側で前記受圧板を付勢する付勢ばねを有し、
前記送液手段が前記第１の方向へ送液したとき、前記可撓性膜が前記供給流路の外側よりも膨らみ、
前記送液手段が前記第２の方向へ送液したとき、前記可撓性膜が前記供給流路の外側よりも内側に凹み、前記送液手段は、前記第１の方向と前記第２の方向への送液を繰り返す
ことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項７】
前記供給経路が複数の経路と共に一体的に構成され、各供給経路の重力方向と反対側が他の供給経路と重ならないことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の液滴吐出装置。
【請求項８】
画像を記録媒体上に記録する手段と、請求項１から７のいずれかに記載の液滴吐出装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出装置、及びこれを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インクジェットプリンタや同種のプリンタ（以下、単にインクジェットプリンタと言う）では、印刷速度の高速化が進むと共に多様化し、家庭用のみならずビジネス用途にも広く使用され、広幅の記録媒体への画像形成に対する需要も増えてきている。ビジネス用途では、大量に印刷するためインクカートリッジのインク収容量を多くしてカートリッジ交換頻度を低減している。そのために、プリンタ本体にインクカートリッジを備え付け、チューブでキャリッジ上の記録ヘッドと連通させてインク供給するいわゆるオフキャリッジ方式が多く用いられている。このオフキャリッジ方式では、記録ヘッドに供給されるインクの圧力を安定的に保つために記録ヘッドの直前にサブタンクと呼ばれるバッファを設けており、サブタンク内のインクは、記録ヘッドからインクが垂れてしまうことを防ぐために、大気圧よりも低い圧力、すなわち負圧になっている。
【０００３】
このようなインクジェットプリンタでは、使い終わったインクカートリッジを取り外した際に、チューブに少量の泡状の空気が入り込むことがある。または、チューブの透気性が低いと、経時的にチューブ内に空気が入り込む。このような空気は気泡となり、記録ヘッドからのインクの消費に伴い、チューブを通ってサブタンクに滞留する。ところで、記録ヘッドは重力方向にインク液滴を飛ばすため、サブタンク内のインクの流れは、重力方向になる。それに対して、気泡はそれ自身が持っている浮力によって、重力方向の逆向き、つまりサブタンク上部にて停滞し、記録ヘッド方向に流れない。さらに、記録ヘッドとサブタンクの間にはフィルタがあり、このフィルタを気泡が通過するためには、大きな圧力差と流速を要する。このような状況のため、気泡をサブタンクから除去することは容易ではない。サブタンクに気泡が滞留した状態で、インクジェットプリンタが高温環境下に置かれると、気泡が膨張し、それに伴いサブタンク内の圧力が上昇する。つまり、サブタンク内の負圧が崩れ、正常な印字ができなくなる。これを防ぐために、サブタンク内の気泡を排出させる技術がある。
【０００４】
例えば、インクカートリッジ内のインクを加圧し、カートリッジとサブタンク間にあるチューブに弁を設け、その弁を閉じた状態で記録ヘッドのノズル配置面をキャップし、ポンプによってインクを排出することでサブタンク内の圧力を下げ、その後開弁することで大きな圧力差によって、サブタンク内の気泡を記録ヘッドから一気に排出するいわゆるチョーク方式が既に知られている。また、カートリッジとサブタンク間を連通するチューブに送液ポンプを設け、そのポンプの逆回転により、サブタンク内の伸縮部材が所定量縮むまでサブタンク内の気泡をカートリッジに戻す方法が既に知られている。
【０００５】
しかし、上述のチョーク方式の場合、サブタンク内にある気泡を大きな圧力差によって、一気に記録ヘッドから排出するため、本来排出しなくても良いインクを無駄に捨ててしまうという問題がある。また、カートリッジとサブタンク間にあるポンプを逆転させ、サブタンク内の気泡をカートリッジに戻す方式の場合、長いチューブや、内径が大きいチューブを用いたときに、ポンプが逆回転しても、気泡がカートリッジに到達する前に、サブタンク内の伸縮部材が所定量縮んでしまい、過負圧になりノズルから気泡を巻き込むことになる。過負圧を防ぐためにポンプの正転、逆転を繰り返しても、気泡をチューブとサブタンク内で往復させることになり、気泡排出の効果を得にくいという問題がある。
【０００６】
特許文献１には、液体噴射ヘッドに残留した気泡による吐出不良を防止できるとともに、液体（インク）廃棄率を減少させる液体噴射装置及びサブタンク内のインク貯留手段を提供することを目的として、以下のような構成が開示されている。
すなわち、インクカートリッジとサブタンク間を供給チューブで連通し、供給チューブにチューブポンプを備える構成で、サブタンクの内部には、伸縮可能な伸縮部材（ベローズ）と、伸縮部材の変位を検出するスイッチ、伸縮部材（ベローズ）内にインクを供給する鉛直管から構成される。サブタンク内にあるスイッチは、２つあり上下に配置されている。さらに、サブタンク内部には、ベローズを伸張する方向に付勢するばねが備わっている。伸縮部材内の貯留室に気泡（空気）が溜りると、チューブポンプがサブタンクからインクカートリッジ方向に送液し、内部の気泡（空気）をカートリッジに移す。このとき貯留室内の負圧が大きくなり、伸縮部材が所定量縮むと、その変位をスイッチで検出する。スイッチの検出により、チューブポンプは逆回転し、カートリッジからサブタンク内にインクを送液するという制御を行う。
【０００７】
この技術では、内容積が大きいチューブ（長いチューブや内径の大きいチューブ）を用いたとき、チューブポンプを逆回転して、サブタンク内の気泡をカートリッジに戻そうとしても、気泡がカートリッジに到達する前に、サブタンク内の伸縮部材が所定量凹んで過負圧となってしまう。そして、サブタンク内が過負圧になると、ノズルから気泡が進入し、正常な吐出の妨げとなる。これを防ぐために、過負圧になる前にポンプの回転方向を切り換えても、気泡をチューブとサブタンク内で往復させることになり、気泡排出の効果が得られなという問題がある。さらにこの技術では、サブタンク内に伸縮部材を内包するため、組立性が悪いという問題もある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで本発明においては、複雑な制御機構を用いず、かつインクを無駄に消費しなくとも、供給経路で生じた気泡による圧力増加の影響を取り除くことが可能なインク吐出装置、画像形成装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の液滴吐出装置、画像形成装置は、液滴を吐出するノズルを有する記録ヘッドと、前記記録ヘッドに供給する液体を貯留するサブタンクと、前記液体を貯留する液体タンクと、前記液体タンクと前記サブタンク間を連通する供給流路と、前記供給流路に介在する送液手段と、を備え、前記送液手段は、前記液体タンクから前記サブタンクへの第１の方向と、前記サブタンクから前記液体タンクへの第２の方向の両方向に送液可能であり、前記供給流路は、重力方向と反対側に少なくとも一つの可撓性膜と、前記可撓性膜を前記供給流路の内側から外側方向に付勢するばねを有し、前記送液手段が前記第１の方向へ送液したとき、前記可撓性膜が前記供給流路の外側よりも膨らみ、前記送液手段が前記第２の方向へ送液したとき、前記可撓性膜が前記供給流路の外側よりも内側に凹み、前記送液手段は、前記第１の方向と前記第２の方向への送液を繰り返す。
【００１０】
また本発明の液滴吐出装置、画像形成装置は、液滴を吐出するノズルを有する記録ヘッドと、前記記録ヘッドに供給する液体を貯留するサブタンクと、前記液体を貯留する液体タンクと、前記液体タンクと前記サブタンク間を連通する供給流路と、前記供給流路に介在する送液手段と、を備え、前記送液手段は、前記液体タンクから前記サブタンクへの第１の方向と、前記サブタンクから前記液体タンクへの第２の方向の両方向に送液可能であり、前記供給流路は、重力方向と反対側に少なくとも一つの可撓性膜と、前記可撓性膜の外側に一体的に取り付けられた受圧板を有し、さらに前記供給流路の外側で前記受圧板を付勢する付勢ばねを有し、前記送液手段が前記第１の方向へ送液したとき、前記可撓性膜が前記供給流路の外側よりも膨らみ、前記送液手段が前記第２の方向へ送液したとき、前記可撓性膜が前記供給流路の外側よりも内側に凹み、前記送液手段は、前記第１の方向と前記第２の方向への送液を繰り返す。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、簡易な構成で供給経路に生じた気泡による圧力増加の影響を取り除くことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施例としてのインクジェット記録装置を示した図
【図２】図１の装置のインク供給系、維持回復系の概略図
【図３】図１の装置の排気動作を説明するための図
【図４】気泡溜り部の設置間隔に関して説明するための図
【図５】サブタンク内の圧力と送液ポンプの送液量に関する図
【図６】図３に示す気泡溜り部の代わりに蛇腹構造の膜２を設けている本発明の実施例２を示す図
【図７】チューブ内部にばねを設置した本発明の実施例３を示す図
【図８】本発明の各実施例で用い得る送液ポンプの構成の一例を示す図
【図９】同じく送液ポンプの構成の一例を示す図
【図１０】上述した各実施例で採用できる制御シーケンスについて説明するためのフローチャート
【図１１】供給チューブが色種ごとに一体形成された本発明のさらに他の実施例の気泡溜り部の構成を示す図
【図１２】インク供給方向で記録ヘッドの上流側に、サブタンク、インクカートリッジ、両者を連通する供給チューブを備える構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
前記目的を、サブタンクとインクカートリッジ間を連通する供給チューブに正転と逆転が可能な送液ポンプを設け、さらに、供給チューブにおいて、重力方向と逆向き側に可撓性フィルム材で作られた気泡溜めを一定間隔で設け、この気泡溜りにチューブ内側から外側を付勢するばねを設けるという構成で達成する。
【００１４】
すなわち、図１２に示すように、インク供給方向で記録ヘッドの上流側に、記録ヘッドに供給する液体を貯留するサブタンク１０１、液体を貯留する液体タンクであるインクカートリッジ７６、両者を連通する供給流路となる液体供給チューブ１６（以下、単に供給チューブ１６）を備える。さらに、この供給チューブ１６に送液手段である送液ポンプ８１を介在させる。供給チューブ１６は、重力方向と逆向き（浮力が働く方向）に一定間隔で気泡溜り部２００が形成されている。さらに供給チューブ１６内に設けられたこの気泡溜り部には、供給チューブ１６内側から外側に向けてばね２０１で付勢するようになっている。図中８は紙などの記録材、３０は装置本体、５０はキャップ、５１は維持回復ポンプ、７６はインクカートリッジ、１２５〜１２７は搬送ローラである。
【００１５】
その動作は、
１）サブタンク１０１内にある気泡をカートリッジ７６に送るとき：
送液ポンプ８１が第１の方向であるＡ方向（正転）と第２の方向であるＢ方向（逆転）との送液動作を繰り返すことで気泡をカートリッジ７６に移す。具体的には、まず送液ポンプＰをＡ方向に駆動させ、サブタンク１０１内にあった気泡をカートリッジ７６方向に移動させる。送液ポンプ８１をＡ方向に駆動し続けると、供給チューブ１６内の負圧は増大し、チューブ１６に設けられた気泡溜り部２００が負圧により凹み、チューブの内側に変形する。気泡は送液ポンプ８１Ｐによって作られた流れによって、カートリッジ７６方向に移動する。そして、サブタンク１０１内の負圧が所定値よりも小さくなったとき、すなわち過負圧になる前に送液ポンプ８１をＢ方向に駆動する。過負圧になってしまうとやがてノズルから気泡が流入し、せっかくサブタンク１０１から取り除いたにもかかわらず、再び気泡がサブタンク１０１に入ってしまうからである。また、ノズルを気泡が塞ぐことで、正常な吐出ができなくなるためでもある。
その結果、サブタンク１０１とチューブ１６内の圧力が負圧から大気圧方向に回復し、ばね２０１による付勢力によって気泡溜り部２００は膨らむ。チューブ１６内にあった気泡は、送液ポンプ８１がＢ方向に駆動されることで、サブタンク１０１方向に戻ってしまうが、最寄りの気泡溜り部２００に入ることで、それ以上逆戻りすることは無い。再び、送液ポンプ８１をＡ方向に駆動させると、可撓性膜である可撓性フィルム２０２が凹み、気泡がカートリッジ７６方向に進み、負圧が所定値よりも小さくなったとき、送液ポンプ８１の駆動をＢ方向に切り換える。この送液動作を繰り返すことで、気泡を順次カートリッジ７６方向へ移動させることができ、最終的にカートリッジ７６に貯留させることができる。気泡溜り部２００は一定間隔で設ける。
２）インクを供給するとき：
送液ポンプ８１がＢ方向に駆動（正転）し、カートリッジ７６内に貯留されたインクがサブタンク１０１に送液される。
【００１６】
以上の動作により、インクを無駄にせず、かつサブタンク１０１を複雑な組み立てをせずにタンク内の気泡が排気される。すなわち、サブタンク１０１内に滞留した気泡を、インクを捨てずにカートリッジ７６に移すことができ、高温環境下で気泡による圧力上昇を防ぐことができ、サブタンク１０１内の負圧が壊れることが無い。さらに、サブタンク１０１に複雑な構成部品を必要としないため、組立性を落とすことが無い。
【実施例】
【００１７】
＜実施例１＞
本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る画像形成装置の一実施例としてのインクジェット記録装置（以下、インクジェットプリンタ）を示した図である。図１（Ａ）は、インクジェットプリンタの正面図を示しており、図１（Ｂ）は、右側側面図、図１（Ｃ）は平面図を示している。このプリンタは、左右の側板１２３Ｌ、１２３Ｒに横架したガイド部材であるガイドロッド１２２とガイドレール１２８とでキャリッジ１２０を主走査方向（ガイドロッド長手方向）に摺動自在に保持している。
【００１８】
キャリッジ１２０は、図示しない主走査モータとタイミングベルトによってガイドロッド１２２の長手方向（主走査方向）に移動走査する。また、キャリッジ１２０上には、複数の色（例えば、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）など）のインク滴を吐出する記録ヘッド１が主走査方向と交叉する方向に配列され、インク滴吐出方向を下方に向けて装着されている。
【００１９】
記録ヘッド１は、インクの膜沸騰により吐出圧を得るサーマル方式のものである。記録ヘッドには、圧電素子を用いて振動板を変形させたり、静電力で振動板を変形させたりして吐出圧を得るものなど様々な方式があり、いずれの方式のものも本発明に適用することができる。記録ヘッド１の上部には吐出するインクを一時的に貯留するためのインク室が形成されたサブタンク１０１が一体的に接続される。ここで言う一体的とは、構造的に文字通り一体であるものだけでなく、記録ヘッド１とサブタンク１０１がチューブ、管等で接続されるものも含んでおり、どちらも一緒にキャリッジに搭載されるという意味である。
【００２０】
サブタンク１０１には供給チューブ１６が接続され、供給チューブ１６のもう一端は、本体据え置きのカートリッジホルダ７７と接続されている。カートリッジホルダ７７の内部には、インクを供給する送液ポンプ８１があり、供給チューブ１６は、カートリッジホルダ内で送液ポンプ８１と接続されている。そして、送液ポンプ８１の一端はインクカートリッジ７６と接続される。したがって、記録ヘッド１から、サブタンク１０１、送液ポンプ８１、インクカートリッジ７６までは連通状態にある。
【００２１】
図２は、図１の装置のインク供給系、維持回復系の概略図を示している。インクカートリッジ７６は、供給チューブ１６を通じて、送液ポンプ８１及びサブタンク１０１と連通している。送液ポンプ８１は、正転動作により、インクカートリッジ７６に貯留されたインクを矢印Ａ方向、すなわちサブタンク１０１に供給する。一方、送液ポンプ８１は、逆転動作によりサブタンク１０１内にある流体を矢印Ｂ方向、すなわちインクカートリッジ７６に送液可能である。なお、図２では、サブタンク１０１、インクカートリッジ７６及び供給チューブ１６は１種類であるが、使用するインクの色種によって、複数種あっても良い。
【００２２】
記録ヘッド１には、非吐出時にインクの水分乾燥を防止すると同時に、記録ヘッド１内の気泡を取り除き、ノズルが詰まったときなどに記録ヘッド１内のインクを吸引する目的で保湿・吸引用のキャップ５０が備わっている。記録ヘッド１内のインクを吸引するときは、記録ヘッド１のインク吐出面にキャップ５０をキャッピングさせ、維持回復ポンプ５１により、インクを廃液タンク５２へ導く。キャップ５０は、吸引動作だけではなく、記録ヘッド１からの空吐出受けとしての役割を持つことがある。ワイパーブレード７１は、ワイピングユニット７０に取り付けられており、このワイパーブレード７１により、メンテナンス後の記録ヘッド１のインク吐出面を拭うことで、インク吐出面のメニスカスが整えられる。
【００２３】
図３は、図１の装置の排気動作を説明するための図で、図３（Ａ）は供給系でサブタンク１０１に気泡３００が滞留している状態を示している。
この状態でサブタンク１０１を含むインクジェットプリンタが高温環境に置かれると、気泡３００が膨張しようとするが、サブタンク１０１内部にあるインクの膨張率よりも気泡（空気）の膨張率の方が大きいため、気泡は膨張しきれず圧力が上昇する。その結果、サブタンク１０１内の圧力が上昇し、サブタンク１０１内部に形成される負圧が壊れることになる。サブタンク１０１内の負圧が一定範囲よりも大気圧まで上昇すると、正常なインクの吐出ができなくなる。そこで、気泡３００が所定の量以上にサブタンク１０１内に滞留した場合、内部の気泡３００を排出する必要がある。サブタンク１０１内の気泡を排出する方法として、チョーク方式がある。そこで、インクカートリッジ７６内のインクを加圧し、供給チューブ１６に弁を設け、その弁を閉じた状態で記録ヘッド１のノズル配置面をキャップし、維持回復ポンプ５１によってサブタンク１０１内の圧力を下げ、その後開弁することで大きな圧力差によって、サブタンク１０１内の気泡を記録ヘッドから一気に排出する方式である。この方式の場合、圧力差を大きくして、流速を上げることから、通常印字に使用可能なインクを大量に廃棄してしまう。そこで本実施例では、供給チューブ１６の重力方向と反対側に気泡３００を一時的に貯める気泡溜り部２００を設けている。
【００２４】
図３（Ｂ）、図３（Ｃ）は、図３（Ａ）に示す気泡溜り部２００を拡大した図である。気泡溜り部２００は、圧力差によって変形可能な可撓性フィルム２０２と、そのフィルム２０２を供給チューブ１６の内側から外側方向に付勢するばね２０１、及びばねの付勢力をフィルム２０２に均一に伝えるためのプレート２０５からなる。
【００２５】
次に本実施例装置の排気動作について図３（Ｂ）、図３（Ｃ）を用いて説明する。
サブタンク１０１に気泡３００が混入した場合、送液ポンプ８１は、通常インクを供給する矢印Ｂ方向とは逆に、矢印Ａ方向へ駆動する。この駆動により、図３（Ｂ）に示すように供給チューブ１６内の負圧がより大きくなり、気泡溜り部２００の可撓性フィルム２０２が供給チューブ１６の内側に凹む。なお、可撓性フィルム２０２が確実に凹むために、気泡溜り部２００にある付勢ばね２０１のばね力は、チューブ内の負圧と可撓性フィルム２０２の面積との積で求まる力よりも小さく設定する。
【００２６】
送液ポンプ８１の矢印Ａ方向の駆動により、サブタンク１０１内の気泡３００は、供給チューブ１６を通じてカートリッジ７６方向に移動する。そして送液ポンプ８１を矢印Ａ方向に駆動し続けると、サブタンク１０１内の圧力が低下し続け、やがて負圧が大きくなりすぎる。このことにより、インク吐出用ノズルから空気がサブタンク１０１内部に混入してしまう。これを防ぐために、いったん送液ポンプ８１を矢印Ｂ方向に駆動させる。送液ポンプ８１が矢印Ｂ方向に駆動すると、これまで下がっていた供給チューブ１６内の圧力が高まる（大気圧方向に高まる）。その結果、図３（Ｃ）に示すように、気泡溜り部２００の可撓性フィルム２０２が膨らみ、供給チューブ１６の流路よりも高い位置に膨らむ。
【００２７】
気泡溜り部２００が膨らむので、送液ポンプが矢印Ｂ方向に駆動しても、気泡３００は破線の矢印で示すように、気泡溜り部２００にて自身の浮力により上昇する。気泡溜り部２００で上昇した気泡３００は、送液ポンプ８１が矢印Ｂ方向に駆動して、サブタンク１０１に向かって流れが生じても、気泡溜り部２００からサブタンク１０１方向に動くことは無い。気泡３００は自身の浮力により供給チューブ１６の流路よりも高い位置にあり、送液ポンプ８１が駆動しても、その位置から下がって流れないからである。つまり、気泡溜り部２００は気泡３００を矢印Ａ方向に流さないようにトラップすることができる。したがって、送液ポンプ８１が矢印Ａ方向に駆動し、サブタンク１０１内にあるインクの圧力がある値まで下がったら、再び矢印Ｂ方向に駆動することで、サブタンク１０１内の一定の範囲に収めながら、気泡３００のみをインクカートリッジ７６に戻すことができる。
【００２８】
なお、図３（Ｃ）にあるように、ばね２０１の付勢力を可撓性フィルム２０２の面全体に伝えることができるため、ばね２０１と可撓性フィルム２０２の間にプレート２０５が挟んであることが望ましい。このプレート２０５は可撓性フィルム２０２に接着され一体的に動作する構成でも良い。
【００２９】
インクカートリッジ７６は、可撓性の袋でも、ボトル上のタンクでも本発明を適用することができる。しかし、気泡３００がカートリッジ７６内で膨張しても、圧力が極端に上昇しないために、気泡貯留部に一定の容積が必要である。もしくは、送液ポンプ８１を、例えばチューブポンプのように供給チューブ１６をつぶして流路を閉塞させる方式にすることで、インクカートリッジ７６に戻した気泡が膨張して圧力が上昇しても、その影響をサブタンク１０１に伝わってしまうことを防ぐことができる。
【００３０】
上述のように、本実施例では、サブタンク１０１に貯留した気泡３００を、本来使用可能なインクを捨てること無く、かつサブタンク１０１内に複雑な構成部品を要さず、確実にインクカートリッジに運ぶことができ、気泡が膨張することによるサブタンク１０１内の圧力上昇を防ぐことができる。
【００３１】
サブタンク１０１の内部に気泡３００が滞留したことを検出するために、サブタンク１０１にセンサを取り付けていることが望ましい。例えば図３（Ｄ）に示すように電極ピン１５０を設置し、そのインクと気泡（空気）との電気抵抗の変化から、気泡３００の滞留状態を検出する方法がある。なお、検出方法はこの方式に限定せず、気泡３００の滞留を検出できれば良い。このような気泡３００の滞留を検出するデバイスが備わっていた方が、適切なタイミングで気泡３００をインクカートリッジ７６に戻すことができるため、サブタンク１０１内の圧力を保つことができる。あるいは、検出センサを備えずに、所定の経過時間を過ぎると、自動的に気泡排出シーケンスが作動するようにしても、本発明の効果を得ることはできる。またサブタンク１０１の重力方向と対抗する天面は、図３（Ｄ）に示すように気泡３００が一箇所に集まり、効率よく供給チューブ１６内に流れるように傾斜が設けてある方が望ましい。
【００３２】
図４は、気泡溜り部の設置間隔に関して説明するための図である。
サブタンク１０１の容積が大きい場合、もしくは供給チューブが短い場合、気泡溜り部２００は、供給チューブ１６に一つでもあれば良いが、一般的なシリアルプリンタのサブタンク１０１はその内容積が小さいので、気泡溜り部２００が供給チューブ上に一つないし少数であると、送液ポンプ８１が矢印Ａ方向に駆動して気泡溜り部２００に気泡３００が到達する前に、所定の値以上の負圧になってしまうおそれがある。そこで、図４に示す気泡溜り部２００は、サブタンク１０１の負圧が過負圧にならないように一定の間隔Ｌで設けてある。
【００３３】
このように構成することにより、容積が小さいサブタンク１０１であっても、内部に滞留した気泡３００を、上述の原理で送液ポンプ８１のＡ方向とＢ方向の駆動を順次繰り返して、インクカートリッジ７６に戻すことができる。つまり、サブタンク１０１の容積にかかわらず、たとえ小型のサブタンク１０１であっても、一切のインクを無駄にせずに、気泡３００をサブタンク１０１から排出することができる。したがってこの発明の効果は大きい。ところで、図４に示す一定間隔Ｌは、気泡溜り部２００間の距離を表している。気泡３００が次の気泡溜り部２００に移動できないと、送液ポンプ８１が矢印Ｂ方向と矢印Ａ方向に駆動している間、気泡３００は供給チューブ１６内を移動するだけであり、インクカートリッジへ７６への排気効果を得ることができない。そこで、この一定間隔Ｌは、送液ポンプ８１が矢印Ｂ方向に駆動してから矢印Ａ方向に駆動するまでの間に、気泡３００がインクカートリッジ７６方向にある次の気泡溜り部２００に確実に到達するように設計する必要がある。
【００３４】
図５は、サブタンク１０１内の圧力と送液ポンプの送液量に関する図であり、図５（Ａ）は、サブタンク１０１の一例を示している。
サブタンク１０１の側面には可撓性フィルム２１０があり、その可撓性フィルム２１０をサブタンク１０１の内部から外部に向けて付勢する付勢ばね２１２が備わっている。この付勢ばね２１２のばね力により、サブタンク１０１内に負圧が形成される。フィラー２１１は可撓性フィルム２１０に当接し、サブタンク１０１内の圧力を、可撓性フィルム２１０の変位としている。さらにフィラー２１１は、この変位量を大きくするために取り付けられている。このフィラー２１１の変位を検出部２１３によって検出することで、サブタンク１０１内の圧力を検出することができる。
【００３５】
図５（Ｂ）は、このサブタンク１０１内の圧力変化に対する送液ポンプ８１の駆動を示している。縦軸はサブタンク１０１内の圧力を示しており、上限値と下限値の間がサブタンクの適正負圧範囲である。横軸は時間を示している。今、送液ポンプ８１を矢印Ｂ方向に駆動させると、サブタンク１０１内の体積が減少し、圧力が低下する。この圧力をフィラー２１１の変位で読み取り、下限値に到達する時間まで（図５（Ｂ）のＢの時間）送液ポンプ８１を駆動させる。サブタンク１０１内の圧力を検出しながら、送液ポンプ８１を駆動させることで、適正負圧範囲を保つことができる。その後、送液ポンプを矢印Ａ方向に駆動させることで、サブタンク１０１内の圧力を上限値まで戻す。
【００３６】
このようにサブタンク１０１内の圧力を検出して、その圧力が下限値・上限値に到達するまで送液ポンプを駆動することで、気泡排出動作中に適正負圧を壊すことを防ぐことができる。さらに、気泡排出動作後に改めて負圧を形成する必要が無い。そのため、このような制御は有効である。なお、図５（Ａ）に示すサブタンク１０１内の圧力検出はフィラー２１１に限定せず、例えば圧力センサを内蔵しても良いし、可撓性フィルム２１０の変位を光学センサで検出するといった方法でも良い。
【００３７】
＜実施例２＞
図６は、他の実施例について説明する図であり、この実施例は、図３に示す気泡溜り部２００の代わりに蛇腹構造の膜２０７を設けている。可撓性フィルムは、フィルムの変形（膨らみや縮み）に対して、偏りを持ち易く、一定の変形挙動を持たせることが難しいことがあり得る。変形の仕方が変化して、フィルムが傾いたりすると、気泡溜り部２００において、気泡３００を確実にトラップすることができないことも考えられる。そこで本実施例では、図６に示すように、可撓性フィルムの代わりに蛇腹構造の膜２０７を用いている。蛇腹構造にすることで、変形が一定になり、予期せぬ膜の変形を防ぎ、確実に気泡溜りの機能を持たせることができる。なお、蛇腹構造にする材料は膜ではなく、弾性変形可能なエラストマーでも良い。
【００３８】
＜実施例３＞
図７は、本発明のさらに他の実施例について説明する図である。図３の気泡溜り部２００は、供給チューブ１６の内側にばね２０１が備わっている構成であるが、この構成ではチューブ内部にばねを設置することになり、組立性が悪いことがあり得る。そこで本実施例では、図７に示すように、ばね２０１を可撓性フィルム２０２の外側に設置している。
【００３９】
図７（Ｂ）は送液ポンプ８１が矢印Ｂ向に駆動し、供給チューブ１６内のインクをサブタンク１０１方向に移動させる状態を示している。受圧板２０８は可撓性フィルム２０２と一体的に取り付けられ、さらにばね２０２は、受圧板２０８を矢印α方向に付勢している。この付勢力により、可撓性フィルム２０２は膨らみ、気泡３００をトラップすることができる。
【００４０】
図７（Ａ）は、送液ポンプ８１が矢印Ａ方向に駆動した状態を示している。矢印Ａ方向に駆動すると、可撓性フィルム２０２が凹み、それに伴って受圧板２０８も凹む。その結果、気泡３００は気泡溜り部２００でトラップすること無く、カートリッジ方向に移動することができる。以上のような構成にすることで、これまでの気泡溜り部２００の動作と同一の動作を実現でき、ばね２０１を供給チューブ１６の外側で組立でき、組立効率の向上を実現できる。
【００４１】
＜インクカートリッジ＞
図８は、上述した各実施例で用い得るインクカートリッジについて説明する図であり、図８に示したカートリッジ７６は、インク残量検出用に電極ピン１５１が取り付けられている。さらに、インクの消費によって液面が降下するために、大気開放口２０９が設けられている。大気開放口２０９はインクの水分蒸発を防止するために、細長い形状であることが望ましく、カートリッジ側面にラビリンス形状で備わっていることが一般的である。
【００４２】
本実施例では、サブタンク１０１内に混入した気泡をインクカートリッジ７６内に戻した後、インクカートリッジ７６内にてインクと空気を分離する。図８（Ａ）はインクカートリッジ７６内にインク５００が多量に残っている状態を示している。送液ポンプ８１が矢印Ａ方向に駆動し、気泡３００がインクカートリッジ７６まで到達すると、気泡３００は浮力によりインクカートリッジ７６の上面まで上昇する。そのため、インクと空気が分離される。
【００４３】
図８（Ｂ）はインクが少量になった状態を示している。インク５００が少量になると、液面が降下し、電極ピン１５１の下端と液面が離間する。このときにインク残量が無いと判断し、送液ポンプ８１の駆動を停止させる。以上の制御動作により、印字枚数に伴ってインクカートリッジ７６内に貯留されたインク５００がなくなったとき、カートリッジ内部にある空気を、送液ポンプ８１がＢ方向に駆動することにより、供給チューブ１６方向に送ってしまうことを防ぐことができる。
【００４４】
なお、本発明は、電極ピン１５１の使用に限定されず、カートリッジ内のインク残量検出には種々の手段、方法を採用できる。
【００４５】
また、電極ピン１５２は、サブタンク１０１から気泡３００をカートリッジ方向に戻す際に、インクカートリッジ７６に気泡３００が確実に戻ったことを検出するために取り付けられている。この電極ピン１５２からの信号により気泡の戻りを検出する手法だけでなく、電極ピン１５１のような残量検出手段を設けずに、印字枚数をカウントし、そのカウント枚数によってインクカートリッジ７６内のインク残量を推定して、推定結果から送液ポンプ８１の駆動を止める方法等も採用可能である。
【００４６】
＜送液ポンプ＞
図９は、上述した各実施例で用い得る送液ポンプの構成の一例を示す図である。
この例では、ポンプ本体とアクチュエータとしてモータを色種ごとに用意し、独立制御している。図３（Ｄ）に示すサブタンク１０１に取り付けられた電極ピン１５０にて、サブタンク１０１内の気泡３００を検知した場合、図９のモータを駆動させて、気泡３００をカートリッジに引き込む。
【００４７】
なお、ポンプは正方向、逆方向に送液可能な特徴を持つことが望ましい。インクカートリッジ７６が図８に示すような大気連通タイプである場合、大気圧がサブタンク１０１に伝播すると、サブタンク１０１内の圧力が高まり、正常な吐出ができなくなる。そのためインクカートリッジが大気と連通しているときは、ポンプ８１は例えばチューブポンプのように、流路を閉塞させ得るポンプであることが望ましい。
【００４８】
＜制御シーケンス＞
図１０は、上述した各実施例で採用できる制御シーケンスについて説明するためのフローチャートである。
図示の気泡排出シーケンスは、図３（Ｄ）に示すサブタンク１０１の電極ピン１５０が空気（気泡）を検出して、実行される（ステップＳ１）、電極ピン１５０が空気を検知すると、図８に示すインクカートリッジ７６にインク５００が残っているかを、電極ピン１５１から検知する（ステップＳ２）。
【００４９】
電極ピン１５１の信号から、インク５００の液面が電極ピン１５１よりも下がっている状態、すなわちカートリッジ７６内にインク５００が残っていないと判断されると、図示しない本体ディスプレイにて使用者にインクカートリッジ７６の交換を促すようにする（ステップＳ９）。これは、インク５００が無い状態で液体ポンプ８１の正転動作（サブタンク１０１方向へ送液する動作）を実施することで、空気を供給チューブ１６内に送ってしまうことを避けるためである。インクカートリッジ７６内にインク５００があるときは、送液ポンプ８１を逆転（インクカートリッジ方向へ送液）させる（ステップＳ３）。
【００５０】
このとき図５に示すように、サブタンク１０１内のインク圧力が適正負圧範囲の下限値以内であれば（ステップＳ４）、図８の電極ピン１５２で気泡の有無を検出しながら、送液ポンプ８１を逆回転させ、電極ピン１５２が気泡を検出したら、確実に気泡がカートリッジ７６内に入るように、時刻ｔ［ｓ］間だけ送液ポンプ８１を逆回転させ（ステップＳ５）、時刻ｔ［ｓ］経過後、送液ポンプ８１を停止させる（ステップＳ６）。時刻ｔの値は、電極ピン１５２とカートリッジ７６との流路と断面積、送液ポンプの流量によって異なるため、最適な値を求めておくことが望ましい。
【００５１】
送液ポンプ８１が逆回転して、電極ピン１５２が気泡を検出しない場合は、気泡が供給チューブ１６内にあると判断できる。そこで、送液ポンプ８１をサブタンク１０１内の圧力が下限値に達するまで、駆動させる（ステップＳ３、Ｓ４）。サブタンク１０１の圧力が下限値に達したら、送液ポンプ８１の駆動を切り換えて、正回転させる（ステップＳ７）。サブタンク１０１内の圧力が上限値に達するまで送液ポンプ８１の駆動を続け（ステップＳ７、８）、上限値に達したら送液ポンプ８１を再び逆回転させる（ステップＳ３）。なお、送液ポンプ８１が正回転しているときは、気泡がインクカートリッジ７６方向に流れることは無い。そのため、このときはインクカートリッジ７６の直前にある電極ピン１５２において、気泡の有無を検出させる必要は無い。
なお上述した制御フローは一例であり、本発明の作用がこの制御フローに限定されるものではない。
【００５２】
＜実施例４＞
図１１は、本発明のまたさらに他の実施例について説明する図であり、供給チューブ１６が色種ごとに一体形成された場合の気泡溜り部２００の構成を示している。気泡溜り部２００は、重力方向の反対側、すなわち気泡３００に浮力が掛かる方向に形成される。一般的なインクジェットプリンタの供給チューブのように、複数の供給チューブを縦一列に形成すると、気泡溜り部２００を設けることができなくなる。そこで、図７（Ａ）のように、供給チューブ１６を斜めに配置し、気泡溜り部２００を構成することで、複数の供給チューブ１６を一体形成しても、本発明を適用することができる。図７（Ｂ）のように、供給チューブ１６を色ごとに交互に配置することにより、気泡溜り部２００を設けることもできる。したがって、色ごとに複数の供給チューブ１６が一体形成された場合でも実施できる。
【００５３】
本発明は以上説明した実施例に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１：記録ヘッド
１０１：サブタンク
１６：液体供給チューブ（供給チューブ）
３０：装置本体
５０：キャップ
５１：維持回復ポンプ
５２：廃液タンク
７０：ワイピングユニット
７１：ワイパーブレード
７６：インクカートリッジ
７７：カートリッジホルダ
８１：送液ポンプ
１２０：キャリッジ
１２２：ガイドロッド
１２３Ｌ、１２３Ｒ：側板
１２５〜１２７：搬送ローラ
１２８：ガイドレール
１５０：電極ピン
２００：気泡溜り部
２０１：ばね
２０２：可撓性フィルム
２０５：プレート
２０７：蛇腹構造の膜
２０８：受圧板
２０９：大気開放口
２１０：可撓性フィルム
２１１：フィラー
２１２：付勢ばね
２１３：検出部
３００：気泡
５００：インク
Ｌ：気泡溜り部の間隔
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５５】
【特許文献１】特開２００７−２３００４１号公報
【図１】
2013000930.tif 000003
【図２】
2013000930.tif 000004
【図３】
2013000930.tif 000005
【図４】
2013000930.tif 000006
【図５】
2013000930.tif 000007
【図６】
2013000930.tif 000008
【図７】
2013000930.tif 000009
【図８】
2013000930.tif 000010
【図９】
2013000930.tif 000011
【図１０】
2013000930.tif 000012
【図１１】
2013000930.tif 000013
【図１２】
2013000930.tif 000014