(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェット式記録装置の記録ヘッドへ供給されるインクを貯留するインクタンクであって、
該インクタンクは、内部のインクの消費に伴ってつぶれて平坦化するように構成され、
該インクタンク内のインクに重力方向の温度差を発生させる手段を備えており、
前記温度差を発生させる手段は、
前記インクタンクの地面側の外表面に接触するように配設された熱伝導性部材と、
前記インクタンクの平坦化によって、当該インクタンクの天面が下降した際に、前記インクタンクの天面側の外表面との接触状態を保つことができるように配備された断熱性部材と、から構成され、
前記インクタンクは、前記重力方向に複数重ねられて配置されることを特徴とする、インクジェット式記録装置用インクタンク。
【請求項２】
インクジェット式記録装置の記録ヘッドへ供給されるインクを貯留するインクタンクであって、
該インクタンクは、内部のインクの消費に伴ってつぶれて平坦化するように構成され、
該インクタンク内のインクに重力方向の温度差を発生させる手段を備えており、
前記温度差を発生させる手段は、ヒートポンプであり、
該ヒートポンプは、前記インクタンクの地面側の外表面に接触するように配設された加温部と、
前記インクタンクの平坦化によって、当該インクタンクの天面が下降した際に、前記インクタンクの天面側の外表面との接触状態を保つことができるように配備された冷却部と、
を備え、
前記インクタンクは、前記重力方向に複数重ねられて配置されることを特徴とする、インクジェット式記録装置用インクタンク。
【請求項３】
請求項２において、ヒートポンプがペルチェ素子を利用したものであることを特徴とする、インクジェット式記録装置用インクタンク。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか1項に記載のインクタンクを備えたことを特徴とする、インクジェット式記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録ヘッドにインクを供給するインクタンクおよびインクジェット式記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット式記録装置は、主走査方向に往復移動するキャリッジ上に記録ヘッドを備え、記録データに基づき記録ヘッドからインク滴を吐出させることにより記録が行われる。現在では、ブラックのほか、イエロー、シアン、マゼンタなどの各色のインクを吐出することによりフルカラー印刷が可能になっている。このため、インクジェット式記録装置は、各色のインクを貯留するインクタンクを装置内に備えており、このインクタンクから記録ヘッドへインクを供給している。
【０００３】
上記インクタンクからのインクの供給は、キャリッジ上にインクカートリッジを搭載する方式と、業務用などの用途において大量印刷に対応することを目的として、キャリッジから離れた場所に比較的大容量のインクカートリッジを配備し、そこから補給チューブを介して記録ヘッドへインクを供給する方式とに大別される。後者の方式では、通例、インクカートリッジ９は、図９に示すように、蓋材３３を備えたハードケース３１と、インクエンド検出用の板材３２と、インク供給口２１を備え内部にインクが充填されたインクタンク１１１と、から構成されている。
【０００４】
ところで、近年では高画質の印刷を実現するために、インクジェット式記録装置においても顔料インクが多用されている。顔料インクは、印刷品質は優れているが、インクタンク内で顔料粒子が沈降して濃度分布が生じ易く、特に長期間使用せずに静置した後などに印刷を行った場合、期待する印刷精度が得られないことがある。
【０００５】
このため、特開昭６０−１１０４５８号公報では、回転子とマグネチックスターラーによりインクを攪拌する機構を備えたインクジェット式記録装置が提案されている。また、特開平１１−１０９０２号公報では、メインタンク内に攪拌子と攪拌棒を備え、さらにサブタンクからメインタンクへのインクの循環経路を設けた記録装置が提案されている。しかし、いずれの方法も、攪拌器等の装置や動力を必要とするものであり、実用性の点では必ずしも満足できるものではない。また、長期間使用しない場合など、インクジェット式記録装置の電源が入っていない状態では作動しないため、この間に起こり得る沈降顔料の凝集にも対処できない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、顔料インクを使用した場合でも、顔料の沈降を防止可能な機構を備えたインクタンク、およびインクジェット式記録装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、第１の態様に係るインクジェット式記録装置用インクタンクの発明は、インクジェット式記録装置の記録ヘッドへ供給されるインクを貯留するインクタンクであって、該インクタンク内のインク貯留部下方に、インクに重力方向の温度差を発生させるヒーターを備えており、前記ヒーターは、インクジェット式記録装置の廃熱を利用していることを特徴とする。
この特徴によれば、インクタンク内のインクに重力方向の温度差を発生させる手段を設けたので、この温度差によってインクに対流を生じさせることができる。その結果、インクの対流による攪拌作用により、顔料インクを用いた場合であっても、インク中に含まれる顔料粒子の均一な分散が促される。従って、顔料の沈降や凝集による印刷品質の低下を防止できる。なお、本発明における重力方向の温度差は、インクタンク内のインクに対流を生じさせ得る程度であればよい。
【０００８】
また、温度差を発生させる手段として、インク貯留部下方に配設されたヒーターを用いることにより、インク貯留部下部のインクを適度に加温でき、効率良く対流を生じさせることができる。従って、顔料の沈降防止に優れた効果が期待できる。
【０００９】
特に、ヒーターの熱源として、インクジェット式記録装置の廃熱を利用するので、エネルギーを有効利用しながらインクに温度差を与えることができる。廃熱としては、記録ヘッドの駆動（インク滴吐出のための電圧印加）やキャリッジの移動のためのモータ駆動などに付随して発生する熱量を使用できる。
【００１０】
また、第２の態様に係るインクジェット式記録装置用インクタンクの発明は、第１の態様において、温度差を発生させる手段が、インク貯留部下方に配設された熱伝導性部材と、インク貯留部の上方に配設された断熱性部材と、からなることを特徴とする。
この特徴によれば、温度差を発生させる手段として、熱伝導性部材と断熱性部材とを用いることにより、室温の変化を利用してインクに温度差を与えることができるので、電力等のエネルギーを消費せずにインクに対流を生じさせることができる。
【００１１】
また、第３の態様に係る記載のインクジェット式記録装置用インクタンクの発明は、第１の態様において、温度差を発生させる手段が、インク貯留部上方に配設された蓄冷材であることを特徴とする。
この特徴によれば、蓄冷材を用いることにより、インクタンクの上部と下部とで熱容量を変化させることができる。このため、室温の変化を利用してインクに温度差を与えることができるので、電力等のエネルギーを消費せずにインクに対流を生じさせることができる。
【００１２】
また、第４の態様に係る記載のインクジェット式記録装置用インクタンクの発明は、第１の態様において、温度差を発生させる手段が、ヒートポンプであることを特徴とする。
この特徴によれば、温度差を発生させる手段としてヒートポンプを用いることにより、インクタンクの重力方向に効果的に温度差を生じさせることが可能になり、効率良く対流を生じさせることができる。従って、優れた顔料の沈降防止効果が期待できる。
【００１３】
また、第５の態様に係るインクジェット式記録装置用インクタンクの発明は、第４の態様において、ヒートポンプがペルチェ素子を利用したものあることを特徴とする。
この特徴によれば、ヒートポンプがペルチェ素子を利用したものであることにより、低電力かつ僅かな設備でインクに温度差を生ぜしめ、対流を与えることができる。しかも、ペルチェ素子を利用したヒートポンプによって、インクは下方から加熱されると同時に上方から冷却されるため、インク全体の温度上昇を招くことなく対流を起こさせることが可能である。
【００１４】
また、第６の態様に係るインクジェット式記録装置の発明は、第１の態様から第５の態様のいずれか一つに記載のインクタンクを備えたことを特徴とする。
この特徴によれば、インクジェット式記録装置において、第１の態様から第５の態様のいずれか一つと同様の作用効果が発揮される。従って、顔料インクを用いた場合であっても、インク中に含まれる顔料粒子の均一な分散が促され、顔料の沈降や凝集による印刷品質の低下を防止できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明にかかるインクタンクを使用可能なインクジェット式記録装置１００の一例を示したものである。ここでは内部構造を明らかにするため本体カバーをはずした状態を示している。図１において、キャリッジ１は駆動モータ２によって駆動されるタイミングベルト３を介し、キャリッジガイド軸４に沿って主走査方向に往復移動する。キャリッジ１の記録媒体Ｐに対向する側には、記録ヘッド５が設けられている。
【００１６】
キャリッジ１には、記録ヘッド５へインクを供給するためのサブタンク７ａ〜７ｄが装着されている。また記録装置１００の本体側部には、カートリッジホルダ８が配備され、インクカートリッジ９ａ〜９ｄにはそれぞれブラック、イエロー、マゼンタ、シアンなどのインクを充填したインクタンクが収納されている。各インクカートリッジ９ａ〜９ｄからサブタンク７ａ〜７ｄまでは可撓性の補給チューブ１０によって接続されており、インクが供給できるようになっている。
【００１７】
図２に本発明の一実施形態に係るインクタンク１１を示す。インクタンク１１は、ピロータイプと呼ばれる形式のものであり、略矩形の天面フィルム２２および地面フィルム２３を重ね合わせた一辺にインク供給口２１を備え、縁部が熱溶着等の手段で封止され、内部にインク貯留部３５を有する。インクタンク１１の天面フィルム２２および地面フィルム２３は、積層構造の可撓性フィルム、例えばインク貯留部３５の側から厚さ１００μｍ程度のポリエチレン層、厚さ２５μｍ程度のポリエステル層、厚さ１５μｍ程度のアルミニウム層、厚さ３８μｍ程度のポリエステル層（外表面保護層）を順に積層したフィルムなどにより構成されている。従って、インク５０の消費に伴い、天面フィルム２２と地面フィルム２３は平坦に押しつぶれて平坦化し、内部にインク５０が残らないようになっている。なお、インクタンク１１の形式としては、ピロータイプに限らず、ガゼットタイプなどでもよい。
【００１８】
本実施形態のインクタンク１１は、廃熱ヒーターを備えている。この廃熱ヒーターは、熱伝導性の伝熱板金３７に連結する熱伝導性の放熱板３６から構成されている。
【００１９】
放熱板３６は、アルミニウムなどの金属で形成され、インクカートリッジ９のハードケース３１の収納部３４の床面に固定され、インクタンク１１の地面フィルム２３の外表面に接するように配置されている。本実施形態では放熱板３６はやや厚みをもって形成された平面視略矩形の板形状であり、インクカートリッジ９をカートリッジホルダ８に装着する際に自動的に伝熱板金３７と嵌合可能な凹部３６ａを有している。
【００２０】
伝熱板金３７は、平面視略L字形をなし、一端側が放熱板３６内に嵌め込まれるようにして接触しており、他端側がインクジェット記録装置１００のメイン電気基板６１のトランジスタ６３に接触している。より具体的には、止め具６５によりトランジスタ６３と熱伝達可能に密着され、固定されている。トランジスタ６３は、インクジェット式記録装置１００における記録ヘッド５の駆動波形用またはキャリッジの駆動モータ２（図１参照）用のトランジスタであり、２００〜３００Ｗの電力消費に伴い発熱する。通常のインクジェット式記録装置では、このトランジスタ６３に放熱用板金を接触させ廃熱を大気中に逃がす構成を採っている。本実施形態では、放熱用板金をインクタンク１１の近傍まで延伸して伝熱板金３７とするとともに、放熱板３６を接続配備してインク貯留部３５を下方から暖める廃熱ヒーターとしたものである。
【００２１】
図３に放熱板３６、伝熱板金３７およびトランジスタ６３の配置と連結状態の一例を示す。この図３では、便宜上、インクタンク１１の本体およびインクカートリッジ９のハードケース３１は仮想線で示している。図３から見て取れるように、伝熱板金３７はインクジェット記録装置１００の背面側でサイドフレーム６ｂの貫通孔（図示せず）を介して放熱板３６とトランジスタ６３とを連結している。ここで、伝熱板金３７における熱損失（外気への熱放出）を防ぐ目的で、伝熱板金３７の露出部分を合成樹脂等の断熱性材料で被覆することも可能である。
【００２２】
本実施形態の廃熱ヒーターは、伝熱用板金３７の廃熱を放熱板３６に伝えることにより、インク貯留部３５内のインク５０に重力方向の温度差を与える。これによって、図２（ｂ）に矢印で示すようにインク貯留部３５内のインク５０に対流を起こさせて、底部に沈降した顔料粒子５１を攪拌することが可能になる。
【００２３】
図４は、本発明の第２実施形態に係るインクタンク１２を示す図面である。このインクタンク１２は、地面フィルム２３に当接するように、熱伝導部材としての金属板３８を備えており、また天面フィルム２２に接触するように断熱性部材としての発泡樹脂マット３９を備えている。
【００２４】
本実施形態のインクタンク１２では、金属板３８は、平面視矩形の平板の一辺の縁部が略直角に折り曲げられて側面視略L字型をしており、アルミニウムなどの伝熱性の金属材料で形成されている。金属板３８は、インクカートリッジ９のハードケース３１の収納部３４の床面に固定されており、この床面と直角に折り曲げられた立ち上がり部３８ａは、インクカートリッジ９のハードケース３１に設けた開口部（図示せず）から外部に突出し、図５に示すようにインクジェット式記録装置１００のサイドフレーム６ｂに面接触している。
【００２５】
発泡樹脂マット３９はインク５０の消費に伴い天面フィルムが下降しても接触状態を保つことができるように、例えば天面フィルム２２と接着された状態で配備されている。なお、発泡樹脂マット３９に、インクエンドの検出機能を持たせることにより、従来のインクエンド検出用板材３２（図９参照）を省略することもできる。
【００２６】
以上の構成により、熱伝導性の高い金属板３８の温度は、気温の変化に敏感に反応し、例えば朝夕の冷えた状態と日中の暖まった状態では、数℃〜十数℃程度変化する。特に、本実施形態では金属板３８は立ち上がり部３８ａにおいて記録装置本体のサイドフレーム６ｂと接触しているため、より素早く気温変化に追従することができる。従って、金属板３８に近いインク貯留部３５の下部のインク５０の温度は、金属板３８と同様に気温に追従して変動する。これに対し、断熱性の発泡樹脂マット３９に覆われたインク貯留部３５上部のインク５０は、気温変化への追従性が低い。従って、例えば気温が上昇していく朝から昼までの過程では気温に追従してインク貯留部３５下部の温度が上昇する一方、インク貯留部３５上部のインク５０はあまり暖まらず、重力方向に温度差が生じることになる。この温度差によりインク５０に図４（ｂ）に矢印で示すような対流を生じさせて顔料粒子５１を攪拌することが可能になる。
【００２７】
図６に本発明の第３実施形態に係るインクタンク１３を示す。インクタンク１３は天面フィルム２２に密着するように蓄冷材として熱容量の大きな金属塊４０を備えている。金属塊４０はインク５０の消費に伴い天面フィルム２２が下降しても接触状態を保つことができるように、例えば天面フィルム２２と接着された状態で配備されている。本実施形態では、熱容量の大きな金属塊４０に覆われた天面フィルム２２側（インク貯留部３５上部）のインク５０は、地面フィルム２３が露出しているインク貯留部３５下部に比べて気温変化への追従性が低い。従って、第２実施形態の場合と同様に、例えば気温が上昇していく朝から昼までの過程では気温の上昇に追従してインク貯留部３５下部の温度が上昇する一方、インク貯留部３５上部のインク５０はあまり暖まらず、重力方向に温度差が生じることになる。この温度差によりインク５０に図６（ｂ）に矢印で示すような対流を生じさせて顔料粒子５１を攪拌することが可能になる。なお、第２実施形態の場合と同様に、金属塊４０に、インクエンドの検出機能を持たせることにより、従来のインクエンド検出用板材３２（図９参照）を省略することもできる。
【００２８】
図７は本発明の第４実施形態に係るインクタンク１４を示すもので、ヒートポンプ４１を配備した例である。すなわち、このインクタンク１４は、地面フィルム２３に接触するペルチェ素子４２と、天面フィルム２２に接触する上銅板４３と、ペルチェ素子４２の地面フィルム接触面とは反対側の面に接触する下銅板４４、これら上下の銅板４３、４４を連結し、内部に熱媒体４６を有するヒートパイプ４５から構成されている。
【００２９】
上銅板４３および下銅板４４は、平板状であり、いずれも内部に熱媒体の流通部４７ａ、４７ｂを有する。また、ヒートポンプ４１のヒートパイプ４５には、インク５０の消費によりインク貯留部３５が平坦化しても上銅板４３が天面フィルム２２に接触できるように可撓性材料が使用されている。
【００３０】
ペルチェ素子４２は、例えばコンピューターのＣＰＵの冷却などに利用されている既知のものであり、電流を流すことにより片面（図７では、地面フィルム２３と接触する面）が放熱し、反対側の面（図７で下銅板４４と接触する面）が吸熱する。このペルチェ素子４２に電流を流すことによって、インクタンク１４の下部は直接加温される。一方、ペルチェ素子４２の下面は下銅板４４と接触しているため、下銅板４４は冷却され、ヒートパイプ４５内の熱媒体４６を介して上銅板４３へ冷却熱が伝達され、上銅板４３に接触するインクタンク１４の上部は冷却される。従って、インクタンク１４内のインク５０には重力方向に効率良く温度差が生じて対流が生じ、顔料粒子５１が攪拌される。また、本実施形態によれば、ペルチェ素子４２を利用したヒートポンプ４１によって、地面フィルム２３側より加熱されるとともに、天面フィルム２２側からは冷却されるため、インク貯留部３５内のインク５０全体の温度上昇を招くことなく作用させることができる。
【００３１】
本実施形態におけるペルチェ素子４２の電源は、インクジェット式記録装置１００の本体の電源と連動するようにしてもよいが、顔料粒子５１の沈降や凝集を防止する上では、本体電源が「ＯＦＦ」の状態でも定期的に一定時間ペルチェ素子４２に電流が流れるように別個の回路により制御することが好ましい。
【００３２】
以上、本発明を種々の実施形態に関して述べたが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、他の実施形態についても適用されるものであることは勿論である。
【００３３】
すなわち、上記の各実施形態では、インク５０に温度差を発生させる手段として▲１▼インク貯留部３５の下方に加熱手段を設ける（第１実施形態）、▲２▼インク貯留部３５の上方と下方に熱伝達率の異なる部材を配置する（第２実施形態）、▲３▼インク貯留部３５の上方に熱容量の大きな部材を配置する（第３実施形態）、▲４▼インク貯留部３５の下方から加熱し、上方から冷却する（第４実施形態）という技術思想をそれぞれ具体例を挙げて説明したが、本発明はこれら例示の態様に限定されるものではない。
【００３４】
例えば、上記第１実施形態（図２）のインクタンク１１では廃熱ヒーターを使用したが、廃熱を利用せず、インクジェット式記録装置の本体電源と連動する、あるいは別個の電源により「ＯＮ」状態となる電熱ヒーターを配備することも可能である。
【００３５】
また、上記第２実施形態（図４）のインクタンク１２では、断熱性部材として発泡樹脂マット３９を用いているが、図８に例示するように、断熱性部材として、起毛層などを有する断熱性の高い天面フィルム２２’を用いる（つまり、断熱性部材を一体的に構成したインクタンク１２’とする）ことによっても同様の効果が実現可能である。
【００３６】
さらに、上記第２実施形態では、金属板３８として立ち上がり部３８ａを有する断面形状Ｌ字形のものを用いたが、単なる平板形状のものを用い、サイドフレーム６ｂに当接させない構成とすることも可能である。
【００３７】
また、上記第３実施形態（図６）のインクタンク１３では、蓄冷材として金属塊４０を用いたが、一定の熱容量を持つ部材であればこれに限らず、例えばグリコール類などの液体冷媒を封入した袋体を蓄例材としてインクタンク１３の天面フィルム２２上に接触配置することも可能である。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、インクタンク内のインクに重力方向の温度差を発生させる手段を設けたので、この温度差によってインクに対流を生じさせることができる。その結果、インクの対流による攪拌作用により、顔料インクを用いた場合であっても、インク中に含まれる顔料粒子の均一な分散が促される。従って、顔料の沈降や凝集による印刷品質の低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】インクジェット式記録装置の概要を示す斜視図。
【図２】第１実施形態のインクタンクの説明に供する図面であり、（ａ）は側面から見た状態、（ｂ）は断面の状態を示す模式図。
【図３】第１実施形態のインクタンクの説明に供するインクジェット式記録装置の要部平面図。
【図４】第２実施形態のインクタンクの説明に供する図面であり、（ａ）は側面から見た状態、（ｂ）は断面の状態を示す模式図。
【図５】第２実施形態のインクタンクの説明に供する図面であり、カートリッジホルダに配置されたインクタンク断面の状態を示す模式図。
【図６】第３実施形態のインクタンクの説明に供する図面であり、（ａ）は側面から見た状態、（ｂ）は断面の状態を示す模式図。
【図７】第４実施形態のインクタンクの説明に供する図面であり、（ａ）は側面から見た状態、（ｂ）は断面の状態を示す模式図。
【図８】第１実施形態のインクタンクの変形例の説明に供する図面であり、断面の状態を示す模式図。
【図９】一般的なインクカートリッジの構成を説明する展開斜視図。
【符号の説明】
１  キャリッジ
２  駆動モータ
３  タイミングベルト
４  キャリッジガイド軸
５  記録ヘッド
６ａ  メインフレーム
６ｂ  サイドフレーム
７ａ〜７ｃ  サブタンク
８  カートリッジホルダ
９  インクカートリッジ
１０  補給チューブ
１１〜１４  インクタンク
２１  インク供給口
２２  天面フィルム
２３  地面フィルム
３１  ハードケース
３２  板材
３３  蓋材
３４  収納部
３５  インク貯留部
３６  放熱板
３７  伝熱板金
３８  金属板
３８ａ  立ち上がり部
３９  発泡樹脂マット
４０  金属塊
４１  ヒートポンプ
４２  ペルチェ素子
４３  上銅板
４４  下銅板
４５  ヒートパイプ
４６  熱媒体
４７ａ、４７ｂ  流通部
５０  インク
５１  顔料粒子
６１  メイン基板
６３  トランジスタ
６５  止め具
【図１】
0004085241.tif 000002
【図２】
0004085241.tif 000003
【図３】
0004085241.tif 000004
【図４】
0004085241.tif 000005
【図５】
0004085241.tif 000006
【図６】
0004085241.tif 000007
【図７】
0004085241.tif 000008
【図８】
0004085241.tif 000009
【図９】
0004085241.tif 000010