(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリッジに搭載されてインクを吐出する記録ヘッド本体と、
記録ヘッド本体にインクを供給するサブタンクと、
サブタンクにインクを供給すると共に脱気インクが充填されたインクタンクと、
電源の投入時間を計測する計測手段と、
液面の下限位置及び第１の所定位置及び第１の所定位置よりも液面が高い第２の所定位置の液面を検出する液面検出手段と、
電源が投入された際に所定時間以上にわたり電源が投入されていないことが計測手段で計測された場合、液面検出手段が第２の所定位置を検出するまでインクタンクからサブタンクにインクを補給すると共に、電源が投入された際に電源が投入されていない時間が所定時間に満たない場合、液面検出手段が下限位置を検出しているときに第１の所定位置を検出するまでインクタンクからサブタンクにインクを補給する補給手段と
を備えたことを特徴とするインクジェット式記録装置。
【請求項２】
請求項１に記載のインクジェット式記録装置において、
インクタンクに充填されているインクの種類を検出する検出手段を有し、
補給手段には、検出手段で検出されたインクの種類に応じて電源が投入されていない所定時間を補正する機能が備えられた
ことを特徴とするインクジェット式記録装置。
【請求項３】
請求項１もしくは請求項２に記載のインクジェット式記録装置において、
サブタンクがキャリッジに搭載されている
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、インク滴を吐出するノズル開口と連通する圧力発生室の一部に振動板を介して圧電素子を形成して、圧電素子の変位によりインク滴を吐出させるインクジェット式記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のインクジェット式記録装置１００は、図１０に示すように、インク組成物を収容したインクタンク１０１が装置本体１０２に固定され、インクタンク１０１と記録ヘッド１０３とがインクチューブ１０４を介して接続されている。すなわち、インクはインクタンク１０１からインクチューブ１０４を介して記録ヘッド１０３に供給される。
【０００３】
このようなインクジェット式記録装置１００では、キャリッジ１０５の移動に伴ってインクチューブ１０４が変形されるため、記録ヘッド１０３に適正にインクが供給されない虞があるという問題があった。
【０００４】
このような問題を解決するために、インクタンクと記録ヘッドとの間にサブタンクを設け、且つこのサブタンクをキャリッジに搭載することにより、記録ヘッドにインクを適正に供給可能とした構造が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなインクジェット式記録装置では、構造上サブタンク内のインクが空気に触れてしまうため、時間の経過に伴ってインクの溶存空気量が高くなってしまうという問題がある。そのため、サブタンク内のインクを長期間放置し、その後印刷を実行すると、インクの溶存空気によってドット抜け等の印刷不良が発生するという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑み、インクの溶存空気による印刷不良を防止したインクジェット式記録装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、キャリッジに搭載されてインクを吐出する記録ヘッド本体と、記録ヘッド本体にインクを供給するサブタンクと、サブタンクにインクを供給すると共に脱気インクが充填されたインクタンクと、電源の投入時間を計測する計測手段と、液面の下限位置及び第１の所定位置及び第１の所定位置よりも液面が高い第２の所定位置の液面を検出する液面検出手段と、電源が投入された際に所定時間以上にわたり電源が投入されていないことが計測手段で計測された場合、液面検出手段が第２の所定位置を検出するまでインクタンクからサブタンクにインクを補給すると共に、電源が投入された際に電源が投入されていない時間が所定時間に満たない場合、液面検出手段が下限位置を検出しているときに第１の所定位置を検出するまでインクタンクからサブタンクにインクを補給する補給手段とを備えたことを特徴とするインクジェット式記録装置にある。
【０００８】
かかる第１の態様では、電源投入時にサブタンクにインクを補給することにより、記録ヘッド本体に溶存空気量の少ないインクを常に供給することができ、印刷品質が良好に保たれる。また、サブタンク内のインクが所定期間以上放置された場合にサブタンクにインクが補給され、インクタンクのインクを効率的に使用できる。また、記録ヘッド本体に溶存空気量の少ないインクが確実に供給される。また、サブタンク内のインクの液面位置を確実に特定することができる。
【００１７】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、インクタンクに充填されているインクの種類を検出する検出手段を有し、補給手段には、検出手段で検出されたインクの種類に応じて電源が投入されていない所定時間を補正する機能が備えられたことを特徴とするインクジェット式記録装置にある。
【００１８】
かかる第２の態様では、インクの特性に応じて、サブタンクにインクが補給され、インクタンクのインクを効率的に使用できる。
【００１９】
本発明の第３の態様は、第１もしくは第２の態様において、サブタンクがキャリッジに搭載されていることを特徴とするインクジェット式記録装置にある。
【００２０】
かかる第３の態様では、サブタンクが記録ヘッド本体と共に移動されるため、サブタンクから記録ヘッド本体にインクが確実に供給される。
【００２１】
そして、前記サブタンクの前記インクタンクからインクが供給される補給口と、前記サブタンクから前記ヘッド部にインクを供給するインク供給口とが、それぞれ当該サブタンクの底部近傍に設けられていることが好ましい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２４】
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係るインクジェット式記録装置の概略を示す斜視図である。
【００２５】
図示するように、本実施形態のインクジェット式記録装置１０は、インクを吐出する記録ヘッド本体１１と、この記録ヘッド本体１１にインクを供給するサブタンク１２とがキャリッジ１３に搭載され、キャリッジ１３は装置本体１４に取り付けられたキャリッジ軸１５に軸方向移動自在に設けられている。また、装置本体１４には、各色のインク組成物が収容されたインクタンク１６が固定されており、インクタンク１６とサブタンク１２とがインクチューブ１７を介して接続されている。すなわち、インクタンク１６のインク組成物は、所定のタイミングでインクチューブ１７を介して一旦サブタンク１２に供給され、このサブタンク１２から記録ヘッド本体１１に供給される。なお、インクタンク１６は、内部にインク組成物の部屋、場合によって複数のカラーインク組成物の部屋が設けられている。
【００２６】
そして、駆動モータ１８の駆動力がタイミングベルト１９を介してキャリッジ１３に伝達されることで、記録ヘッド本体１１を搭載したキャリッジ１３はキャリッジ軸１５に沿って移動される。一方、装置本体１４にはキャリッジ１３に沿ってプラテン２０が設けられている。このプラテン２０は図示しない紙送りモータの駆動力により回転できるようになっており、給紙ローラなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートＳがプラテン２０に巻き掛けられて搬送されるようになっている。
【００２７】
また、キャリッジ１３の移動方向の端部であるプラテン２０の側方にはキャップ２１が設けられると共に、このキャップ２１には、図示しない吸引ポンプが連結され、いわゆるクリーニング操作が行われるようになっている。
【００２８】
ここで、このような本実施形態のインクジェット式記録装置でのインクの供給について詳しく説明する。なお、図２は、インクジェット式記録装置のインク供給機構の概略を示す図である。
【００２９】
図２に示すように、インクタンク１６とサブタンク１２とは、インクチューブ１７を介して連通されており、インクチューブ１７のインクタンク側には、インクの流路を開閉するバルブ２２が設けられている。また、サブタンク１２と記録ヘッド本体１１とは、インク供給チューブ２３を介して連通されている。これらインクチューブ１７及びインク供給チューブ２３は、それぞれ、サブタンク１２の底面１２ａ近傍に接続されている。
【００３０】
インクタンク１６は、記録ヘッド本体１１に供給するインクが収容された、例えば、インクパックであり、インクタンク１６内にはインクに溶存する空気が除去された、いわゆる脱気インクが収容されている。また、このインクタンク１６には、インクタンク１６を加圧する加圧機構３１と、加圧機構３１によってインクタンクに付与されている圧力を検出する圧力センサ３２とが設けられており、詳しくは後述するが、補給手段３０からの信号によって、加圧機構３１がインクタンク１６を加圧してインクチューブ１７からインクを送り出す。なお、加圧機構３１によってインクタンクに加える圧力は、圧力センサ３２の検出結果に応じて適宜調整される。
【００３１】
なお、インクタンク１６を加圧する加圧機構３１は、特に限定されず、例えば、本実施形態では、図３に示すように、密封した空間４１内にインクパック４２を保持し、注入口４３から空間４１内に空気を注入することにより、その空気圧によってインクパック４２を加圧するようにした。
【００３２】
また、サブタンク１２は、例えば、１０ｃｃ程度のインクを収容する容積を有し、所定のタイミングでインクタンク１６からインクが補給されることにより、所定範囲の量のインクが常に充填されている。また、サブタンク１２には、インクの液面を検出する液面検出手段３４が設けられており、この液面検出手段３４の検出結果に基づいて、インクタンク１６からサブタンク１２にインクが補給されるようになっている。また、サブタンク１２のインク供給チューブ２３との接続部分近傍には、フィルタ２４が設けられており、サブタンク１２内のインクはこのフィルタ２４によって気泡等が除去されて記録ヘッド本体１１に供給される。
【００３３】
ここで、サブタンク１２の上面には、サブタンク１２内の圧力を一定に保つために外部と連通する連通孔２５が設けられている。そのため、サブタンク１２内のインクは常に空気と接触するため、サブタンク１２内にインクを放置しておくと、例えば、図４に示すように、インクの種類によって期間及び増加量は異なるが、一般的に１０日から１５日程度の間は溶存空気量が増加していく。また、この溶存空気量の増加に伴ってドット抜け等の印刷不良が増加する。
【００３４】
そこで、本実施形態では、電源が切断されていた期間を計測する計測手段３３を設け、計測期間が所定期間、例えば、１０日間を越えると、すなわち、サブタンク１２内のインクが１０日間以上放置された場合には、その後電源が投入された際に、補給手段３０がインクタンク１６からサブタンク１２に所定位置まで脱気インクを補給するようにした。また、電源が投入されない期間が１０日間内である場合及び電源が投入されている間は、サブタンク１２に設けられた液面検出手段３３によってサブタンク１２内のインクの液面が所定位置まで低下したことを検出すると、補給手段３０は、サブタンク１２に所定位置まで脱気インクを補給する。
【００３５】
なお、サブタンク１２内のインクの液面位置を検出する液面検出手段３４は、特に限定されないが、本実施形態では、複数の磁気センサ、例えば、複数のホール素子によって、インクの液面位置を検出するようにした。
【００３６】
詳しくは、図５に示すように、サブタンク１２の外側面に所定の間隔で２つのホール素子５１Ａ，５１Ｂが設けられている。また、サブタンク１２内には、ホール素子５１Ａ，５１Ｂに対応する領域に磁石５２を有するフロート５３が支持部材５４によって支持されており、フロート５３は支持部材５４を支点として上下方向に回転移動可能となっている。
【００３７】
このような構成では、インクの液面の移動に伴って磁石５２（フロート５３）が上下方向移動し、この磁石５２の磁気をホール素子５１Ａ，５１Ｂのそれぞれが検出することにより、インクの液面の位置を特定している。
【００３８】
例えば、本実施形態では、下記表１に示すように、２つのホール素子５１Ａ，５１ＢのＯＮ（磁石５２を検出）、ＯＦＦ（磁石５２を非検出）の状態から、具体的には、何れか一方のホール素子がＯＮ、又は両方のホール素子がＯＦＦの状態から、インクの液面の位置を３段階で特定するようにした（図５参照）。なお、本実施形態では、インクフル１の位置とは、通常インクが満杯に充填された位置であり（第１の所定位置）、インクフル２とは、通常の満杯の位置から３０％程度インクを増加した位置である（第２の所定位置）。また、図５は、インクの液面がインクフル１の位置にある状態を示している。そして、図中のインクローが液面の下限位置とされている。
【００３９】
【表１】
0003801407.tif 000002
【００４０】
例えば、本実施形態では、計測手段３３によって１０日間以上電源が投入されていないことが計測された場合には、その後に電源が投入された際に、補給手段３０はインクフル２の位置（通常の満杯の位置よりも３０％程度増加した位置）までインクを補給するようにした。
【００４１】
また、通常、液面検出手段３４によってインクの液面がインクローの位置にあることが検出された場合には、補給手段３０がサブタンク１２にインクフル１の位置（通常の満杯の位置）までインクを補給するようにした。
【００４２】
これにより、印刷時に、サブタンク１２から比較的インクの溶存空気量の少ないインクを記録ヘッド本体１１に供給することができ、インクの溶存空気によるドット抜け等の印刷不良を防止し、印刷品質を良好に保持することができる。また、特に、所定期間以上電源が投入されなかった場合には、サブタンク１２に通常よりも高い位置まで脱気インクを補給するようにしたので、サブタンク１２内に残留していたインクの溶存空気量は比較的高くなっているが、記録ヘッド本体１１には、比較的溶存空気量の少ないインクを供給することができる。
【００４３】
また、本実施形態では、インクチューブ１７及びインク供給チューブ２３をサブタンク１２の底面１２ａ近傍に接続するようにしたため、インクタンク１６からサブタンク１２に脱気インクが補給されると、補給された脱気度の高いインクから記録ヘッド本体１１に供給されていく。すなわち、溶存空気量の少ないインクから記録ヘッド本体に供給することができ、印刷品質を良好に保持することができる。
【００４４】
なお、本実施形態では、所定期間以上電源が投入されなかった場合に、電源投入時に、サブタンクに脱気インクを補給するようにしたが、勿論、電源投入時に、必ずサブタンクに脱気インクを補給するようにしてもよい。
【００４５】
ここで、上述のようなインクジェット式記録装置に搭載される記録ヘッド本体の一例について説明する。図６は、記録ヘッド本体の一例を示す断面図である。
【００４６】
図６に示す記録ヘッド本体は、縦振動型の圧電素子を有するタイプのインクジェット式記録ヘッドであり、スペーサ６１には、複数の圧力発生室６２が並設され、スペーサ６１の両側は、各圧力発生室６２に対応してノズル開口６３を有するノズルプレート６４と、振動板６５とにより封止されている。また、スペーサ６１には、各圧力発生室６２毎にそれぞれインク供給口６６を介して連通されて複数の圧力発生室６２の共通のインク室となるリザーバ６７が形成されており、リザーバ６７には、上述のようにインク供給チューブ２３を介してサブタンク１２が接続される。
【００４７】
一方、振動板６５の圧力発生室６２とは反対側には、各圧力発生室６２に対応する領域にそれぞれ圧電素子６８の先端が当接されている。これらの圧電素子６８は、圧電材料６９と、電極形成材料７０及び７１とを縦に交互にサンドイッチ状に挟んで積層され、振動に寄与しない不活性領域が固定基板７２に固着されている。なお、固定基板７２と、振動板６５，スペーサ６１及びノズルプレート６４とは、基台７３を介して一体的に固定されている。
【００４８】
このように構成された記録ヘッド本体１１では、サブタンク１２からインク供給チューブ２３を介してリザーバ６７にインクが供給され、インク供給路６６を介して各圧力発生室６２に分配される。実際には、圧電素子６８に電圧を印加することにより圧電素子６８を収縮させる。これにより、振動板６５が圧電素子６８と共に引き上げられて圧力発生室６２の容積が広げられ、圧力発生室６２内にインクが引き込まれる。そして、ノズル６３に至るまで内部をインクで満たした後、駆動回路からの記録信号に従い、圧電素子６８の電極形成材料７０及び７１に印加していた電圧を解除すると、圧電素子６８が伸張されて元の状態に戻る。これにより、振動板６５も変位して元の状態に戻るため圧力発生室６２が収縮され、内部圧力が高まりノズル６３からインク滴が吐出される。
【００４９】
（実施形態２）
図７は、実施形態２に係るインクジェット式記録装置の要部の構成を示す概略図である。
【００５０】
上述の実施形態では、電源が切断されていた期間が所定期間を越えると、電源投入時にインクタンク１６からサブタンク１２に脱気インクを補給するようにしたが、本実施形態では、さらに、インクの種類に応じて、電源投入時にインクタンク１６からサブタンク１２に脱気インクを補給するか否かを判断するようにした例である。
【００５１】
すなわち、図７に示すように、本実施形態では、インクの種類を検出する検出手段３５をさらに設け、補給手段３０が計測手段３３の計測結果に加えて、この検出手段３５の検出結果、すなわち、インクの種類に応じて、インクタンク１６からサブタンク１２に脱気インクを補給するようにした以外は、実施形態１と同様である。
【００５２】
具体的には、図８に示すように、インク内の溶存空気量を所定値Ｋ1に設定し、各インク毎に設定した溶存空気量が放置されている期間、すなわち、計測手段３３によって計測されている電源が切断されている期間が、各インクの溶存空気量が所定の値となる期間を越えると、電源投入時に、補給手段３０がインクタンク１６からサブタンク１２に所定の液面位置まで脱気インクを補給するようにした。
【００５３】
例えば、インクＡでは放置期間Ｘ1、インクＢでは放置期間Ｘ2を越えると、電源投入時に、補給手段３０はサブタンク１２にインクフル２の位置まで脱気インクを補給する。また、例えば、インクＣのように、溶存空気量が所定値Ｋ1に達しないものは、通常通り、液面検出手段３４によってインクの液面がインクローの位置であることが検出された際に、インクフル１の位置まで脱気インクを補給する。
【００５４】
このように、インクの種類を検出する検出手段３５を設け、インクの種類に応じて、サブタンク１２に脱気インクを補給するか否かを判断することにより、必要以上の脱気インクの補給が抑えられ、脱気インクを有効に利用することができる。
【００５５】
（他の実施形態）
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されない。
【００５６】
例えば、上述の実施形態では、液面検出手段３４によってサブタンク１２内のインクの液面位置を３段階で検出するようにしたが、これに限定されず、例えば、ホール素子の間隔及び磁石の磁力等を調整することにより、下記表２に示すように、何れか一方のホール素子がＯＮ、又は両方のホール素子がＯＦＦの状態に加えて、両方のホール素子がＯＮの状態を検出することにより、インクの液面の位置を４段階で特定するようにしてもよい（図９参照）。これにより、インクの液面位置をより、確実に特定することができ、サブタンク１２に効率的に脱気インクを補給することができる。
【００５７】
【表２】
0003801407.tif 000003
【００５８】
また、上述の実施形態では、ホール素子を用いてインクの液面位置を検出するようにしたが、これに限定されず、勿論、ホール素子以外の磁気センサを用いてもよいし、例えば、レーザ光等を用いるようにしてもよい。
【００５９】
また、例えば、上述の実施形態では、サブタンクを記録ヘッド本体と共にキャリッジに搭載するようにしたが、勿論、装置本体に固定するようにしてもよい。
【００６０】
さらに、上述の実施形態では、記録ヘッド本体として、圧電振動式のインクジェット式記録ヘッドを例示して説明したが、これに限定されず、例えば、バブルジェット式のインクジェット式記録ヘッド等、種々の構造のインクジェット式記録ヘッドに応用することができることはいうまでもない。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、電源投入時に、補給手段がインクタンクからサブタンクに脱気インクを補給するようにしたので、記録ヘッド本体には、常に比較的溶存空気量の少ないインクが供給され、ドット抜け等の印刷不良を防止して、印刷品質を良好に保持することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録装置の斜視図である。
【図２】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録装置の要部を示す概略図である。
【図３】加圧機構の一例を示す概略断面図である。
【図４】インクの放置期間と溶存空気量との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録装置の要部を示す概略断面図である。
【図６】記録ヘッド本体の一例を示す断面図である。
【図７】本発明の実施形態２に係るインクジェット式記録装置の要部を示す概略図である。
【図８】インクの放置期間と溶存空気量との関係を示すグラフである。
【図９】本発明の実施形態２に係るインクジェット式記録装置の要部を示す概略断面図である。
【図１０】従来技術に係るインクジェット式記録装置の斜視図である。
【符号の説明】
１０  インクジェット式記録装置
１１  記録ヘッド本体
１２  サブタンク
１３  キャリッジ
１４  装置本体
１５  キャリッジ軸
１６  インクタンク
１７  インクチューブ
２３  インク供給チューブ
３０  補給手段
３１  加圧機構
３２  圧力センサ
３３  計測手段
３４  液面検出手段
３５  検出手段
【図１】
0003801407.tif 000004
【図２】
0003801407.tif 000005
【図３】
0003801407.tif 000006
【図４】
0003801407.tif 000007
【図５】
0003801407.tif 000008
【図６】
0003801407.tif 000009
【図７】
0003801407.tif 000010
【図８】
0003801407.tif 000011
【図９】
0003801407.tif 000012
【図１０】
0003801407.tif 000013