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JP3581675B2 - インク貯留容器およびインクジェットプリント装置 - Google Patents

インク貯留容器およびインクジェットプリント装置 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インク貯留容器および該容器を用いるインクジェットプリント装置に関し、特にインクを吐出するためのプリントヘッドに対しインクを間欠的に供給する方式のインクジェットプリント装置に適用して好適なものである。
【0002】
【従来の技術】
インクジェットプリントヘッドを用いてプリント媒体へとインクを付与することによりプリント媒体上に画像を形成するインクジェットプリント装置には、プリント媒体に対しプリントヘッドを移動させつつその過程でインク吐出を行うことにより画像形成を行うものや、これとは逆に固定したプリントヘッドに対しプリント媒体を移動させつつその過程でインク吐出を行うことにより画像形成を行うもの等がある。
【0003】
かかるインクジェットプリント装置に適用されるプリントヘッドへのインクの供給方式には、大きく分けて2種類がある。吐出されたインク量に対応した量のインクが常に、プリントヘッドに対し言わば連続的に供給されるように供給系を構成した方式のもの(以下、連続供給方式という)と、プリントヘッドに所定量のインクを貯留する貯留部(サブタンクまたは第2インクタンク)を備えるとともに、その貯留部に対しインク供給源(メインタンクまたは第1インクタンク)から適切なタイミングで言わば間欠的にインクが供給されるように供給系を構成した方式のもの(以下、間欠供給方式という)とである。
【0004】
ここで、例えばプリントヘッドをプリント媒体に対し所定方向に往復走査させるとともに、これとほぼ直交する方向にプリント媒体を搬送して画像の形成を行う所謂シリアル型と呼ばれる方式のインクジェットプリント装置に適用される連続供給方式には、さらに2種類がある。キャリッジ等に搭載されて往復移動(主走査)するプリントヘッドに一体不可分にまたは分離可能にインクタンクを取り付けてインクを供給するオンキャリッジ方式と称されるものと、キャリッジ上に搭載されるプリントヘッドとは別体に、インクタンクをプリント装置の他の部位に固定的に据え付け、可撓性チューブを介してインクタンクとプリントヘッドとを連結してインクを供給するチューブ供給方式とである。なお、後者にはインクタンクとプリントヘッドとの中間タンクとして機能する第2のインクタンクがプリントヘッドないしキャリッジ上に搭載される形態のものもある。
【0005】
オンキャリッジ方式の構成を採る場合には、キャリッジと共に移動する部材(プリントヘッド、およびこれに分離不能または可能に一体化されるインクタンク)の主走査方向に垂直な面の方向の投影面積や体積が制約され、小型の、特に可搬型のプリント装置を構成する場合には、非常に限られた容量のインクタンクしか使用できないことになる。そのためにインクタンク一体型プリントヘッドまたはインクタンクの交換頻度が非常に高くなり、使い勝手やランニングコストの点でも問題があった。さらに近年では、所謂モバイル機器の普及が著しく、例えばノート型パーソナルコンピュータやディジタルカメラに一体化されるような超小型のインクジェットプリンタも提案されており、そのようなプリンタにオンキャリッジ方式を適用した設計を行うことは実用的でないと考えられる。
【0006】
また、チューブ供給方式の構成を採る場合には、主走査時にキャリッジと共に移動する部材はある程度小型化することが可能となるが、キャリッジ上のプリントヘッドとキャリッジ外の部位にあるインクタンクとを結合してインクを供給するチューブ部材がキャリッジに追従して移動するためのスペースを要するので、その分小型化が難しい。さらに、近年ではプリント動作の高速化に対応してキャリッジも高速に走査される傾向にあり、追従するチューブの激しい揺動によりプリントヘッドに対するインク供給系内のインクの圧力変動が生じるので、圧力変動を抑えるために種々の複雑な圧力緩衝機構を設けることが強く望ましく、その点においても小型化は難しかった。
【0007】
以上に対し、例えばシリアル型のインクジェットプリント装置に適用される間欠供給方式は、キャリッジ上に相対的に小型の第2のインクタンクとプリントヘッドとを有する一方、プリント装置のキャリッジ以外の部位に相対的に大きな第1のインクタンクを有し、第1のインクタンクから第2のインクタンクに対し適切なタイミングでインクが供給されるように供給系が構成されるものである。また、主走査中には、第1および第2インクタンク間のインク供給系を空間的に切り離すか、または弁等によってインク流路を遮断することによって、第1および第2インクタンク間を流体的に絶縁するような構成が採用される。これによれば、連続供給方式において小型化の制約となっていたインクタンクなどの上記移動部材の大きさや、チューブの揺動による種々の問題点の発生を基本的には解決できる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、間欠供給方式の構成を採用する上で、第2インクタンク内部の圧力が適切に調整されていることが問題となる。すなわち、吐出口に形成されるインクメニスカスを保持するために大気圧に対して負圧を発生させる必要があるからである。そのために第2インクタンクをプリントヘッドの吐出口位置よりも低い位置に配置することで第2インクタンク内に自ずから負圧が発生することも考えられるが、これではインクタンクの位置と姿勢までが限定され、特に搬送時の姿勢が定まらない可搬型のプリント装置とする場合には、吐出口からのインク漏洩を引き起こす等の問題が生じる。
【0009】
これに対し、第2のインクタンクにインクを保持するスポンジ等の多孔質部材を収納して適切な負圧を生じさせるもの等が提案されている。この構成は、搬送時の姿勢が定まらない可搬型のプリント装置とする場合にも有効である。しかしながら、多孔質部材等の負圧発生機構等を第2のインクタンク内に設けることで、第2インクタンク内のインク収容効率が制限されてしまう。また、インク中の染料や顔料の沈着や、変質等に対する多孔質部材への耐久性に対して設計が限定される可能性があり、これによってもインク選択の範囲が狭くなってしまう。
【0010】
さらに、かかる構成では、インク充填が完了した時点では必ず多孔質部材にインクが過充填された状態となるので、プリントヘッドに所要の負圧を作用させるためには、充填完了後に必ずプリントヘッドの吐出口側から吸引動作を行い、多孔質部材に過充填されたインクを廃インクとして排出しなければならない。すなわち、充填動作に付随して廃インクが発生するという問題がある。
【0011】
本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたもので、インク供給方式に間欠供給系を採用するとともに、充填動作に付随した廃インクの発生などインクの浪費が原理的に生じることなく、充填効率が高くかつ充填処理時間も短く、しかもインクに対し耐久性を確保しやすい構造、すなわちインク選択の範囲を拡大し得る構造を実現することを目的とする。
【0012】
また、本発明は、それによって小型・可搬型のインクジェットプリント装置の構成に資することを他の目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明は、インクを吐出することによりプリントを行うプリントヘッドと、該プリントヘッドに供給すべきインクの供給源をなすインクタンクとを連絡するインク供給経路の途中に配設可能なインク貯留容器において、
前記インクタンクと流体連通した状態において前記インクタンクから導入されたインクを収容可能で、収容しているインクを前記プリントに際して前記プリントヘッドに供給するためのインク収容体であって、前記インク導入を行うために内容積を増大する方向に変位可能な部分を有した当該インク収容体と、
圧力調整可能な内部空間を有し、該空間に前記インク収容体を収納して前記圧力調整に応じた前記内容積の増大を許容する筐体と、
前記インク収容体の内容積を増大する方向の前記部分の変位を所定位置に規制可能に前記筐体内に配された規制手段と、
を具え
前記インク収容体には、前記インク収容体をその内容積が増大する方向に付勢することにより、前記プリントヘッドのインク吐出部に形成されるメニスカスの保持力と平衡する負圧を発生させる付勢手段が配されており、
前記インクタンクから前記インク収容体へのインク導入動作後に前記規制手段による前記インク収容体の内容積を増大する方向の変位の規制を解除することにより、前記プリントヘッドのインク吐出部に形成されるメニスカスの保持力と前記インク収容体が発生する負圧とが略平衡した状態となるまで前記付勢手段による前記インク収容体の膨張が許容されることを特徴とする。
【0015】
ここで、前記規制手段による規制が解除されることにより、前記インク収容体内に存在する空気の膨張を許容すべく前記インク収容体が膨張可能となるものとすることができる。
【0016】
また、前記インク収容体は、前記筐体の内部空間が減圧されたときに膨張することで前記内容積が増大する可撓性構造を有することができる。さらに、前記インク収容体は、前記筐体の内壁に取り付けられた一端と、前記膨張に応じ変位可能な他端とをもつ形態を有し、該部材は、前記筐体の壁および前記一端を通る流路を介して前記インクタンクと流体連通が可能であるとともに、前記他端に前記規制手段により変位を規制される突き当て部が設けられているものとすることができる。また、前記付勢手段は、前記形態を伸長する方向に前記他端を付勢するばねを有することができる。
【0017】
以上において、前記筐体の内部空間は、気体または液体を媒体として用いて圧力調整されるものとすることができる。
【0018】
また、前記プリントヘッドに直接接続される形態を有することができる。
【0019】
さらに、前記筐体は、用いられるインクの種類に対応した数の前記インク収容体を収納し、当該数のインク収容体に対し前記規制手段が共通に用いられるものとすることができる。
【0020】
加えて、前記規制手段は、前記筐体の内部空間の減圧に応じて膨張可能で、当該膨張により前記インク収容体の前記部分と当接してその変位を規制する規制部材を有することができる。さらに、前記規制部材は、前記筐体の内壁に取り付けられた一端と、前記膨張に応じ変位可能な他端とをもつ形態の部材を有し、該部材は、前記筐体の壁および前記一端を通る大気連通部を介して大気と連通するとともに、前記他端に前記部分と当接する突き当て部が設けられているものとすることができる。
【0021】
また、以上において、前記規制手段は、前記インク収容体の前記部分と当接してその変位を規制する位置に向け変位可能な規制部材を有することができる。ここで、前記規制部材は、外部信号に応じて前記規制位置に向け突出可能なロッドを有するものとすることができる。または、前記規制部材は、加圧エアの導入に応じて膨張可能で、当該膨張により前記規制位置に向け変位する部材を有するものとすることができる。または、前記規制部材は、外力の作用に応じて前記規制位置に向け回動可能な回動部材を有するものとすることができる。
【0024】
また、本発明は、インクを吐出することによりプリントを行うプリントヘッドと、該プリントヘッドに供給すべきインクの供給源をなすインクタンクと、これらを連絡するインク供給経路の途中に設けられ、筐体の内部空間の減圧に応じて膨張可能で、当該膨張により前記インク収容体の部分と当接してその変位を規制する規制部材を有する規制手段を具備した形態のインク貯留容器と、を用いるインクジェットプリント装置であって、
前記インクタンクと前記インク収容体とを流体的に連通および遮断させる流路開閉手段と、
当該連通状態において前記筐体の内部空間の圧力を減圧することにより前記インク収容体の内容積を増大させるとともに前記規制部材の膨張を行わせ、前記規制が行われた後に前記減圧状態を解除する圧力調整手段と、
を具えたことを特徴とする。
【0025】
ここで、前記流路開閉手段は、前記圧力調整手段が前記減圧の解除を行うに際して前記流路を遮断するものとすることができる。
【0026】
また、本発明は、インクを吐出することによりプリントを行うプリントヘッドと、該プリントヘッドに供給すべきインクの供給源をなすインクタンクと、これらを連絡するインク供給経路の途中に設けられ、インク収容体の部分と当接してその変位を規制する位置に向け変位可能な規制部材を有する規制手段を具備した形態のインク貯留容器と、を用いるインクジェットプリント装置であって、
前記インクタンクと前記インク収容体とを流体的に連通および遮断させる流路開閉手段と、
当該連通状態において前記筐体の内部空間の圧力を減圧することにより前記インク収容体の内容積を増大させる圧力調整手段と、
前記規制部材の前記規制位置に向けての変位を行わせるとともに、前記規制が行われた後に当該規制位置からの変位を行わせる制御手段と、
を具えたことを特徴とする。
【0027】
ここで、前記制御手段は、前記流路開閉手段により前記流体連通が行われたときに前記規制位置に向けての前記規制部材の変位を行わせ、前記圧力調整手段の減圧動作を解除するときに前記規制位置からの変位を行わせるとともに、前記流路開閉手段は、前記圧力調整手段が前記減圧の解除を行うに際して前記流路を遮断するものとすることができる。
【0028】
さらに、本発明は、インクを吐出することによりプリントを行うプリントヘッドに供給されるインクを収容可能なインクタンクと、内部にインクを収容可能で弾性力により負圧発生可能なインク収容体を収納したインク貯留容器とを用いるインクジェットプリント装置であって、
前記インクタンクと前記インク収容体との間を流体的に連通させる手段と、
当該連通状態で前記インク貯留容器内を減圧して前記インク収容体を膨張させることで前記インクタンクから前記インク収容体へのインク導入を行わせる手段と、
変位可能な規制手段によって前記インク収容体の膨張を規制することで前記インクの導入を停止させる手段と、
を具え
前記インク収容体には、前記インク収容体をその内容積が増大する方向に付勢することにより、前記プリントヘッドのインク吐出部に形成されるメニスカスの保持力と平衡する負圧を発生させる付勢手段が配されており、
前記インクタンクから前記インク収容体へのインク導入動作後に前記規制手段による前記インク収容体の内容積を増大する方向の変位の規制を解除することにより、前記プリントヘッドのインク吐出部に形成されるメニスカスの保持力と前記インク収容体が発生する負圧とが略平衡した状態となるまで前記付勢手段による前記インク収容体の膨張が許容されることを特徴とする。
【0029】
また、本発明は、インクを吐出することによりプリントを行うプリントヘッドに供給されるインクを収容可能なインクタンクと、内部にインクを収容可能で内容積変調可能な可撓性インク収容体を収納したインク貯留容器とを用いるインクジェットプリント装置であって、
前記インクタンクと前記インク収容体との間を流体的に連通させる手段と、
当該連通状態で前記インク収容体の内容積を増大させることで前記インクタンクから前記インク収容体へのインク導入を行わせる手段と、
変位可能な規制手段によって前記インク収容体の内容積増大を規制することで前記インクの導入を停止させる手段と、
を具え
前記インク収容体には、前記インク収容体をその内容積が増大する方向に付勢することにより、前記プリントヘッドのインク吐出部に形成されるメニスカスの保持力と平衡する負圧を発生させる付勢手段が配されており、
前記インクタンクから前記インク収容体へのインク導入動作後に前記規制手段による前記インク収容体の内容積を増大する方向の変位の規制を解除することにより、前記プリントヘッドのインク吐出部に形成されるメニスカスの保持力と前記インク収容体が発生する負圧とが略平衡した状態となるまで前記付勢手段による前記インク収容体の膨張が許容されることを特徴とする。
【0031】
これらにおいて、前記インク貯留容器は前記インクタンクと前記プリントヘッドとを連絡するインク供給経路の途中に設けられる形態を有するものとすることができる。
【0044】
なお、本明細書において、「プリント」とは、文字、図形等有意の情報を形成する場合のみならず、有意無意を問わず、また人間が視覚で知覚し得るように顕在化したものであるか否かを問わず、広くプリント媒体上に画像、模様、パターン等を形成する場合、またはプリント媒体の加工を行う場合を言うものとする。
【0045】
また、「プリント媒体」とは、一般的なプリント装置で用いられる紙のみならず、広く、布、プラスチック・フィルム、金属板等、ガラス、セラミックス、木材、皮革等、インクを受容可能な物も言うものとするが、以下では「用紙」または単に「紙」ともいうものとする。
【0046】
さらに、「インク」とは、上記「プリント」の定義と同様広く解釈されるべきものであり、プリント媒体上に付与されることによって、画像、模様、パターン等の形成、プリント媒体の加工、或いはインクの処理(例えば、プリント媒体に付与されるインク中の色材の凝固または不溶化)に供される液体を言うものとする。
【0047】
なお、本発明が適用されるプリントヘッドは、電気熱変換体が発生する熱エネルギを利用してインクに膜沸騰を生じさせ気泡を形成する形態、電気機械変換体によって液体を吐出させる形態、静電気あるいは気流を利用して液滴を形成吐出する形態などのインクジェット記録で提案される各種形態が挙げられるが、特に小型化の観点からは電気熱変換体を利用したものが好適に用いられる。
【0048】
また、「ノズル」とは、特にことわらない限り吐出口ないしこれに連通する液路およびインク吐出に利用されるエネルギを発生する上記電気熱変換体などの素子を総括して言うものとする。
【0049】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。
【0050】
(インクジェットプリント装置の構成例)
図1は本発明の一実施形態に係る間欠供給方式を適用したインクジェットプリント装置の全体構成を示す模式的平面図である。
【0051】
図1の構成において、プリントヘッドユニット1はキャリッジ2に交換可能に搭載されている。プリントヘッドユニット1は、プリントヘッド部および第2インクタンク部等を有し、また、ヘッド部を駆動してノズルにインク吐出動作を行わせるための信号などを授受するためのコネクタが設けられている(不図示)。プリントヘッドユニット1はキャリッジ2に位置決めして交換可能に搭載されており、キャリッジ2には、上記コネクタを介して各プリントヘッドユニット1に駆動信号等を伝達するためのコネクタホルダ(電気接続部)が設けられている。
【0052】
キャリッジ2は、主走査方向に延在して装置本体に設置されたガイドシャフト3に沿って往復移動可能に案内支持されている。そして、キャリッジ2は主走査モータ4によりモータプーリ5、従動プーリ6およびタイミングベルト7等の伝動機構を介して駆動されるとともに、その位置および移動が制御される。また、キャリッジ2には、例えば透過型フォトインタラプタ形態のホームポジションセンサ10が設けられる一方、キャリッジのホームポジションに対応した装置の固定部位には透過型フォトインタラプタの光軸を遮蔽可能に遮蔽板11が配設されている。これにより、キャリッジ2が移動してホームポジションセンサ10が遮蔽板11を通過した際にホームポジションが検出され、その検出位置を基準としたキャリッジ位置および移動の制御が可能となる。
【0053】
プリント用紙やプラスチック薄板等のプリント媒体8は、送給モータ15によりギアを介してピックアップローラ13を回転させることにより、オートシートフィーダ(以降ASF)14から一枚ずつ分離給紙される。さらに、搬送ローラ9の回転により、プリントヘッドユニット1の吐出口形成面と対向する位置(プリント部)を通って搬送(副走査)される。搬送ローラ9の駆動は、ラインフィード(LF)モータ16の回転をギアを介して伝達することにより行われる。
【0054】
その際、給紙がなされたか否かの判定と給紙時の頭出し(副走査方向におけるプリント媒体上のプリント開始位置の確定)とは、プリント媒体搬送経路上、プリント位置より上流側に配設されたプリント媒体有無検出用のペーパエンドセンサ12の出力に基づいて行われる。また、ペーパーエンドセンサ12は、プリント媒体8の後端を検出し、その検出出力に基づいて副走査方向におけるプリント媒体上の最終プリント位置を確定するためにも使用される。
【0055】
なお、プリント媒体8は、被プリント部において平坦な被プリント面を形成するように、その裏面をプラテン(不図示)により支持されている。この場合、キャリッジ2に搭載されたプリントヘッドユニット1は、その吐出口形成面がキャリッジ2から下方へ突出して、プリント媒体8と平行になるように保持されている。プリントヘッドユニット1は例えば、熱エネルギを利用してインクを吐出する形態のインクジェットプリントヘッドユニットであって、インクに膜沸騰を生じさせる熱エネルギを発生するための電気熱変換体を備えたものである。すなわち、プリントヘッドユニット1のプリントヘッドは、上記電気熱変換体によって印加される熱エネルギによるインクの膜沸騰により生じる気泡の圧力を利用して、吐出口よりインクを吐出してプリントを行うものである。もちろん、圧電素子によってインクを吐出するもの等、その他の方式のものであってもよい。
【0056】
100は回復系機構であり、プリントヘッドユニット1からインクを吸引回復させる動作や、プリントヘッドの吐出口形成面を保護するために用いられるキャップ部材を有する。キャップ部材は不図示のモータにより吐出口形成面に対し接合/離脱位置に設定可能であって、接合状態において不図示の吸引ポンプ等によりキャップ部材内部に負圧を生じさせることでプリントヘッドの吸引回復動作等が行われる。また、プリント装置の非使用時にもキャップ部材を接合状態としておくことで、プリントヘッドの吐出口形成面を保護することができる。
【0057】
101はプリントヘッドユニット1に連結するためのプリントヘッドユニット側のバルブユニットである。104はバルブユニット101と対をなすインク供給側のバルブユニットである。102は同様にプリントヘッドユニット1側のエアポンプを結合するためのバルブユニットである。103はバルブユニット102と対をなすエアポンプユニット側のバルブユニットである。
【0058】
これらのバルブユニット101〜104は、キャリッジ2が主走査方向上のプリント領域外側に位置するホームポジションまたはその近傍の位置に設定され、対応するバルブユニット同士が突き当たったときに連結して、バルブユニット間を通じたインクやエアの流れを許容する形態のものである。また、キャリッジ2が当該位置からプリント領域方向へ離脱したときに対応するバルブユニット同士の連結が解除されるが、当該連結の解除に伴ってバルブユニット101および104は自動的に閉塞状態となるものとする。これに対し、バルブユニット102は常にオープン状態のものである。
【0059】
105はチューブ部材であり、第1のインクタンク107に結合され、バルブユニット104までインクを供給するためのものである。106は空圧回路用のチューブ部材であり、加圧減圧用のポンプユニット108に結合されている。112はポンプユニット108の吸排気口である。なお、これらのチューブ部材はそれぞれ一体に構成されたものでなくてもよく、複数のチューブ要素をつなぎあわせて構成されるものでもよい。
【0060】
(インクジェットプリント装置の他の構成例)
図1の間欠供給系は、第2インクタンクへのインク充填を行う際にのみ上記バルブユニットの連結を行う一方、プリント動作中には第1および第2インクタンク間のインク供給系が空間的に切り離される形態のものである。これに対し、そのような切り離しを行わずに、弁等によってインク流路を遮断することによって、第1および第2インクタンク間を流体的に絶縁するような構成を有する間欠供給系を採用することもできる。
【0061】
図2は常時接続しているチューブ機構を用いる間欠供給系を適用したインクジェットプリント装置を模式的に示す。図2においては、図1と同様に構成できる部分であって本例の供給系の説明に関係のないものについては、簡略化のために図示を省略している。
【0062】
図2において、150は一端がプリントヘッドユニットの第2インクタンクに接続された空圧回路用の可撓性チューブであり、その他端は電磁バルブユニット152および空圧回路用のチューブ部材106を介して加圧減圧用のポンプユニット108に接続される。151は一端がプリントヘッドユニットの第2インクタンクに接続されたインク供給用の可撓性チューブ部材であり、その他端は電磁バルブユニット152およびインク供給用チューブ部材105を介して第1のインクタンク107に接続される。
【0063】
すなわち、このように常時接続しているチューブ機構を用いる場合にも、電磁バルブユニット152などの流路開閉手段を介挿し、これを第2インクタンクへのインク充填動作時およびプリント動作時に適切に開閉制御することによって、間欠供給系を構成することができるものである。
【0064】
(制御系の構成例)
図3は、図1または図2のインクジェットプリント装置における制御系の概略構成例を示すブロック図である。
【0065】
同図において、コントローラ200は主制御部をなすものであり、例えばマイクロコンピュータ形態のCPU201、プログラムや所要のテーブルその他の固定データを格納したROM203、画像データを展開する領域や作業用の領域等を設けたRAM205を有する。ホスト装置210は、画像データの供給源であり、プリントに係る画像等のデータの作成、処理等を行うコンピュータとする他、画像読み取り用のリーダ部、あるいはディジタルカメラの等の形態であってもよい。また、本実施形態ないし本発明に係るインクジェットプリント装置は、そのようなホスト装置210と別体に構成されているものでも、分離可能または分離不能に一体に構成されていてもよいものである。
【0066】
画像データやその他のコマンド,ステータス信号等は、インタフェース(I/F)212を介してコントローラ200と送受信される。操作部219は電源スイッチ220や吸引回復の起動を指示するための回復スイッチ221等、操作者による指示入力を受容するスイッチ群を有する。検出部223は上述のホームポジションセンサ10、プリント媒体の有無を検出するためのペーパエンドセンサ12、および環境温度を検出するために適宜の部位に設けられた温度センサ222等、装置の状態を検出するためのセンサ群を有する。
【0067】
ヘッドドライバ250は、プリントデータ等に応じてプリントヘッド1の電気熱変換体(吐出ヒータ)300を駆動するドライバである。ヘッドドライバ250は、プリントデータを吐出ヒータ300の位置に対応させて整列させるシフトレジスタ、整列されたプリントデータを適宜のタイミングでラッチするラッチ回路、および駆動タイミング信号に同期して吐出ヒータを作動させる論理回路素子のほか、必要に応じてドット形成位置合わせ(レジストレーション処理)のために吐出ヒータ駆動タイミング(吐出タイミング)を適切に設定するタイミング設定部等を有する。また、プリントヘッド1には、インクの吐出特性を安定させるべく温度調整を行うためのサブヒータ301が設けられている。このサブヒータ301は、吐出ヒータ300と同時にプリントヘッド基板上に形成された形態および/またはプリントヘッド本体ないしはプリントヘッドユニットに取り付けられる形態とすることができる。
【0068】
251は主走査モータ4を駆動するためのモータドライバ、252はラインフィード(LF)モータ16を駆動するためのモータドライバ、253は送給モータ15を駆動するためのモータドライバである。254はポンプユニット108の駆動および制御を行うためのドライバ、255は回復系駆動用のモータ17を駆動するためのモータドライバである。
【0069】
38は流路開閉用のバルブユニットを駆動するためのドライバであり、図1の構成例のように、相互の結合および分離に伴って自動的に流路の開放および閉塞が行われるバルブユニット101および104を用いる場合には不要であるが、受動的に流路の開閉を行う構成、すなわち図2の構成例のようにインク流路を開閉するための電磁バルブ152が配設される場合に、これを駆動すべく用いられるものである。
【0070】
(間欠供給系の構成の第1例)
本発明インクジェットプリント装置における間欠供給系の最も単純化された形態について、その構成および基本的な動作を説明する。
【0071】
図4は図1の構成における間欠供給系に適用されるプリントヘッドユニット1の内部構造と、それに連結される周辺の接続回路とを説明するための図である。なおこの図はプリント装置使用時の姿勢の状態を示しており、図の上方向が鉛直方向上方に相当する。
【0072】
図4において、302は主走査方向と異なる方向(たとえば直交する方向)に吐出口ないしノズルを配列してなるプリントヘッドである。吐出口内方の液路には吐出ヒータが配置されるとともに、各液路は共通液室に連通し、この共通液室に対しインクが導入されて各液路へのインク分配が行われるものとすることができる。
【0073】
303はシェル要素であり、その内部構造と大気との連通をバルブユニット102および101以外の部分で遮断するための構造体である。304は第2のインクタンクである。第2のインクタンク304は、シェル要素303内の圧力に応じてその内容積を可変とできるよう変位ないし変形可能な柔軟構造を持ったもの、例えばベローズ形態の構造体で構成され、その内部がプリントヘッド302の共通液室に連通するとともに、バルブユニット101に接続されている。そして、図に示す通り、使用時の姿勢を取る場合にはバルブユニット101への接続部は重力方向最高部に、プリントヘッド302への連通部は最低部に位置する。306は第2インクタンク304の構造体の変位部分に設けられた突き当て部材である。
【0074】
350は膨張規制部材であり、基本的に第2インクタンク304と同様、その内容積を可変とできるよう変位ないし変形可能な柔軟構造を持ったもの、例えばベローズ形態の構造体で構成され、その内部を大気と連通させるための大気連通口352と、膨張に応じ第2インクタンクの突き当て部材306と当接する突き当て部351とを有している。そして、シェル要素303内が減圧されたとき、第2インクタンク304および膨張規制部材350はともに膨張し、双方の突き当て部306および351が当接し、これによって第2インクタンク304の膨張を規制することができる。
【0075】
305は圧縮ばねであり、第2のインクタンク304の突き当て部306とシェル要素303とのそれぞれに端部が結合され、伸長側すなわち第2インクタンク304の内容積を増大させる方向に力を作用するよう設定されている。なお、このばね305は、図示の例では第2のインクタンク304内に配設されているが、その外部に設けられたものでもよい。この場合、第2インクタンク304の内容積を増大させる方向に力を作用可能なものであれば、圧縮ばねを用いるものでも、あるいは引っ張りばねを用いるものでもよい。またそのように特別なばねを設けるもののほか、第2インクタンク304の材質および構造を適切に選定することにより、すなわち例えばゴム部材のようなものでベローズを構成することにより、第2インクタンク304そのものが内部に負圧を発生させて内容積を増大する方向に変位ないし変形可能なものであってもよい。
【0076】
第2インクタンク304内は、バルブユニット101と104とが接続された際に、チューブ部材105を介して第1インクタンク107と連通する。また、シェル要素303内であって第2インクタンク304外側の空間は、バルブユニット102と103とが接続された際に、チューブ部材106を介してポンプユニット108に結合する。ここで、バルブユニット101および104に関しては、相互に結合した際にインク流路を形成し、非結合状態においてこれを閉塞する構成を有したものとする。
【0077】
図5(A)〜(C)はそれらバルブユニット101および104の構成および動作を説明するための説明図である。
【0078】
同図(A)において、101Aはバルブユニット101を構成し、インクタンク304の内部を密閉するためのゴム等の弾性部材で形成した密閉部材であり、第2インクタンク304の内外に連続するスリット101Bが設けられている。そして、図に示すバルブユニット101および104の非結合状態では、密閉部材101A自身の弾性によりスリット101Bが閉塞され、インクタンク304内部の気密および液密状態が保たれる。
【0079】
104A〜104Eはバルブユニット104を構成する部材である。ここで104Aはチューブ部材105の端部に設けられた中空針部材であり、その先端付近の側部に開口104Bを有している。104Cは開口104Bを含め中空針部材104Aの先端部分を覆う閉塞部材であり、中空針部材104Aが嵌入する貫通孔104Dを有したゴム等の弾性部材で形成されている。この閉塞部材104Cは中空針104Aのフランジ部に設けられたばね104Eにより付勢され、バルブユニット101および104の非結合状態では図に示す位置に保持され、中空針部材104Aの開口104Bは貫通孔104Dの内壁によって閉塞されている。
【0080】
かかる同図(A)の状態から、充填動作のためにシェル要素303が図中右方に移動して行くと、同図(B)に示すように密閉部材101Aおよび閉塞部材104Cが当接した状態となる。
【0081】
この状態からさらにシェル要素303が図中右方に移動して行くと、同図(C)に示すように、ばね104Eが撓み、中空針部材104Aの先端は相対的に貫通孔104D内を進み、さらにスリット101Bを押し広げつつ第2インクタンク304内に進入し、開口部104Bが第2インクタンク304内に位置することで、チューブ部材105を介した第1インクタンク107および第2インクタンク304の連通が行われる。
【0082】
また、充填動作が終了してシェル要素303が図中左方に移動すれば同図(A)に示す状態となり、第2インクタンク304内および第1インクタンク107内は液密な状態となるので、プリント装置の姿勢によらずインク漏洩が生じることはない。
【0083】
なお、このように結合した状態で流路を形成し、非結合状態においてこれを閉塞するバルブユニット101および104は、図5の例に限られず種々の構成を採り得ることは言うまでもない。
【0084】
また、このようなバルブユニット101および104に対し、バルブユニット102および103については、切り離された際に流路を閉塞する弁体は有していない。すなわち、特にシェル要素303内であって第2インクタンク304外側の空間は切り離し時には大気に開放される。
【0085】
再び図4を参照するに、ポンプユニット108は例えばダイアフラムポンプ等の形態のポンプ本体と、そのポンプ本体の作用室に接続され、流路を大気側とバルブユニット103側とに切換え可能な方向制御弁とを有したものとすることができる。そして、バルブユニット102および103の結合状態において、まず流路を大気側に設定して吸い込み動作を行い、次に流路をバルブユニットないしシェル要素側に設定して吐き出し動作を行うことでシェル要素303内を加圧することができる。逆に、流路をバルブユニットないしシェル要素側に設定して吸い込み動作を行い、次に流路を大気側に設定して吐き出し動作を行うことでシェル要素303内を減圧することができる。なお、シェル要素303内を適宜加圧または減圧できるものであれば、ポンプユニット108の構成はいかなるものであってもよいのは勿論である。また、本発明の主要部は特に、インクを第1インクタンク107から第2インクタンク304に充填する処理を効率良く行うものであり、当該充填動作のためにシェル要素303内を減圧する処理にのみポンプユニット108が用いられるのであれば、単に吸い込み動作のみを行う構成としてよいのは勿論である。さらに、本実施形態ではポンプユニット108によりシェル要素303の内部からエアを吸引することで減圧を行うものであるが、シェル要素303内に所定の気体または液体を封入し、これに減圧力を作用するようにしたものでもよい。
【0086】
次に、第2インクタンク304ないしプリントヘッド302に供給すべきインク110を貯留する第1インクタンク107には多様な構成のものが考えられるが、本実施形態では大気連通部109を有し、大気とは常に連通して内部の圧力が大気圧状態に保たれるものを用いている。ここで、大気連通部109はインク液面より高い位置にあるものであれば単なる穴であってもよいが、インク漏洩をより有効に防止する観点から、気体だけを通し、液体を通さない機能性膜等を配置したものであってもよい。また、第1インクタンクに突入されてインクを移送するためのチューブ部材105の先端は、図示の使用時の姿勢において重力方向に対しインクタンク内の最低部位に位置する。これは、インクを残留させず最後まで使い切る上で有効である。
【0087】
なお、本例の構成では、第1インクタンク107および第2インクタンク303にはスポンジ等を有さず、内部空間にそのままインクが収容されるようにしている。そのため、インクおよび気体は重力方向に関しそれぞれ下方および上方に障害なく、速やかに分離可能な構成となっている。
【0088】
(インク充填処理の例)
図6は以上の構成における第1インクタンク107から第2インクタンク304内にインク充填を行う際の処理手順の一例を示す。
【0089】
例えばホスト装置210から画像データが供給され、プリントが指示されたときに本手順が起動されると(STEP1)、まず、STEP2にてキャッピング動作を行う。これは、図1の符号100で示した回復系機構のうちのキャップ部を移動させて、図4のプリントヘッド302の吐出口形成面に密着させ、その部位において密閉系を形成する動作を行うものである。
【0090】
次に、STEP3においてバルブユニット101〜104の接続動作を行う。すなわち図1の構成においてキャリッジ2を主走査方向に移動させ、バルブユニット101および102をそれぞれバルブユニット104および103に突き当てることにより、インク流路および空気流路が接続される。なお、接続方法についてはこれに限るものではない。また、接続が行われるまではバルブユニット101および104は流路を閉塞しており、接続時に双方の流路が開放されて連結する。一方、バルブユニット102および103は常時開放状態であり、結合に応じて空気流路が形成されるものである。
【0091】
次にSTEP5へ進み、ポンプユニット108を減圧側に作用させる。ポンプユニット108を減圧側に作用させることでシェル要素303内は大気圧に対して減圧された状態となるので、第2インクタンク304が膨張し、第1のインクタンク107側からチューブ部材105、バルブユニット104および101を介して第2のインクタンク304内にインクが流入してくる。このとき同時に膨張規制部材350内に大気連通口352を介して外気が流入してくることにより膨張規制部材350も膨張して行く。そして減圧動作を所定時間(A秒)続けるようにすると、やがて第2インクタンク306の突き当て部306および膨張規制部材350の突き当て部351が当接し、両者の当接に応じて第2インクタンク304のそれ以上の膨張が阻止される。
【0092】
次に、STEP6においてはキャリッジ2を主走査方向上のプリント領域側に移動させることによりバルブユニットの結合を解除する。この際、バルブユニット101および104はともに流路を閉塞するように動作する一方、バルブユニット102は開放状態を保つので、このときに減圧動作は実質的に終了する。続いてSTEP7においてポンプユニット108の駆動を停止し、減圧動作を解除し、さらにSTEP8にて回復系機構100によるキャピング状態を解除し、処理を終了する(STEP17)。
【0093】
ここで、シェル要素303内に固定的なストッパを設け、第2インクタンク304の突き当て部306がその固定的なストッパに当接している状態でインク充填動作を完了するような構成では、圧縮ばね302が自由に伸びることができない状態、すなわちそのままではプリントヘッド302に対し適切な負圧を作用することができない状態となる。そのような構成では、充填のための減圧後に短時間の加圧動作を行い、第2インクタンク304内のインクを少量、第1インクタンク107側へ押し戻してやることにより第2インクタンク304を収縮させて突き当て部306をストッパ307から離れた状態にし、圧縮ばね302で適正な負圧を発生させる状態にさせるための動作が付加されることになる。
【0094】
しかし本例では、第2インクタンク304および膨張規制部材350等の構成を適切に定めることで、両者の当接に伴う第2インクタンク304へのインク充填動作完了後にバルブユニットの接続を解除してシェル要素303内を大気開放し(STEP6)、減圧動作を停止したとき(STEP7)、大気連通している膨張規制部材350が圧縮ばね305の伸長を許容しつつ縮退できるようになし、そのままで第2インクタンク304が適正な負圧を発生している状態を得ることができるようにしている。すなわち、充填動作の完了後に圧縮ばね305が第2インクタンク304の内容積を拡大する方向に変位可能とし、プリントヘッドのメニスカス耐力とつりあった状態となったときに第2インクタンク304の膨張が停止するようにしている。そしてこれにより、プリント可能状態となるまでの時間を短縮することができるようになる。
【0095】
なお、この状態から、インク消費が進んで第2インクタンク303の内容積が最小となるまで、プリントヘッドの適切なインク吐出が可能な最適値の範囲の負圧が維持されるよう、圧縮ばね305のばね定数を設定することが望ましい。
【0096】
また、仮に第2インクタンク304内に空気が混入した場合には温度上昇に伴って空気が膨張しようとするが、第2インクタンク304がそれ以上膨張できない状態にまでインク充填動作が行われていたとすると、第2インクタンク内圧が上昇して吐出口よりインクを漏洩させてしまうような不都合が生じ得る。そこで、空気の膨張を許容すべく第2インクタンク自体が膨張可能な範囲でインク充填動作をとどめることが望ましく、その意味でも所定位置で第2インクタンク304の膨張が膨張規制部材350により確実に係止されるようにする。
【0097】
以上の構成および処理によれば、充填動作に付随して廃インクを発生させることなく、簡単な態様で第2のインクタンクへの間欠的なインク供給を行うことが可能となる。
【0098】
また、第2インクタンク304を内容積可変のものとし、適切な負圧を発生できるようにした構造を採用するとともに、内容積を変化させることによって第2インクタンク304自身がインク充填を行うアクチュエータとして機能するようにしたことにより、これらの動作を単一の駆動源の駆動制御により実現できる。
【0099】
なお、上記手順では充填処理の開始にあたってキャッピング動作を行うようにしたが、第2インクタンク304の膨張速度および第1インクタンク107と第2インクタンク304との間のインク流路抵抗の関係から定まる第2インクタンク304内の圧力変動が吐出口のインクメニスカス耐圧より小さければ、キャッピング動作を省略することもできる。例えば、インク流量が少ないために膨張速度が低く、および流路断面積が大きいために流路抵抗が小である場合などである。
【0100】
(間欠供給系の諸元)
ここで、そのような確実な係止が行われるための間欠供給系の各部寸法や諸元その他の条件について説明する。
【0101】
図7は図4の構成をモデル化して示すもので、シリンダ状として示しているシェル要素303の左側部分が第2インクタンク304に、右側部分が膨張規制部材350に相当する。また、両者の中間部分の空間がポンプユニット108に連通し、減圧動作に応じて圧力Ppが作用するものとする。Fstは第2インクタンク304自身および圧縮ばね305の合成ばね力であり、プリントヘッドに対して作用すべき負圧を規定する。Flbは膨張規制部材350自身のばね力であり、膨張規制部材を収縮させる方向に作用する。また、Pitは第2インクタンク304に対する第1インクタンク107の相対的な高低関係(水頭差)に応じて第2インクタンク304に作用する圧力である。
【0102】
ここで、第2インクタンク306の突き当て部306および膨張規制部材350の突き当て部351の受圧面積をそれぞれAstおよびAlbとする。ポンプユニット108の減圧動作によって第2インクタンク304が膨張して行くとき、第2インクタンク306の突き当て部306には
(Pp×Ast)+Fst+(Pit×Ast)
の力が作用し、図の右方向に移動して行く。一方、膨張規制部材350の突き当て部351には
(Pp×Alb)−Flb
の力が作用し、図の左方向に移動して行く。
【0103】
双方の突き当て部が当接し、その状態で係止するための条件は、
Figure 0003581675
であり、この条件を満たすように各部寸法や諸元その他の条件を定めれば、第2インクタンク304の膨張が適切な位置で規制され、充填が完了する。
【0104】
しかし、第2インクタンク304の膨張を確実に規制するためには、
Figure 0003581675
であること、すなわち膨張規制部材350の突き当て部351の作用力が第2インクタンク306の突き当て部306の作用力より大であることが好ましく、かつ当接後に第2インクタンク304に好ましくない量の縮退を生じさせないために、膨張規制部材350の突き当て部351の移動を所定位置にとどめるためのストッパ359を設けておくことが好ましい。
【0105】
そして係止状態で安定した後、第1インクタンク107との流路を遮断し、減圧を解除すると第2インクタンク304自身および圧縮ばね305の合成ばね力Fstのみが作用するので、第2インクタンク304内の圧力(プリントヘッドに対する負圧)Pstは次の式となる。
Pst=−Fst/Ast ・・・式(3)
【0106】
従って、第2インクタンク304自身および圧縮ばね305の合成ばね力、とりわけ圧縮ばね305のばね定数は、プリント装置の姿勢によらず吐出口のインクメニスカスが保持され、かつ、インク充填された状態から、インク消費が進んで第2インクタンク303の内容積が最小となるまで、プリントヘッドの適切なインク吐出が可能な最適値の範囲の負圧が維持されるように設定されること、すなわちインクメニスカスの保持力をNtとした場合に、Pst=Ntとなっていることが望ましい。
【0107】
上記式(2)の諸値は相互の関係において定めることができる。例えば、プリントヘッドに作用すべき負圧、第2インクタンク304に対する第1インクタンク107の水頭差、減圧時の圧力およびばね力に応じて、突き当て部306および351の内面積を定めることができる。
【0108】
具体的な数値を挙げて説明する。
【0109】
ここで、収縮方向に作用する膨張規制部材350自身のばね力Flbが微小であるとしてこれを無視するとともに、式(3)の関係を代入すると、式(2)は次のように書き換えられる。
Pp×Alb>(Pp−Pst+Pit)×Ast ・・・式(4)
【0110】
図4の構成例ないし図7のモデルにおいて、第2インクタンク304に対して第1インクタンク107は重力方向に低い位置にあり、例えばPit=−0.7KPaの圧力が第2インクタンク304に作用しているものとする。また、ポンプユニット108の減圧動作によってシェル要素303内にはPp=30KPaの圧力が作用しているものとする。さらに、第2インクタンク304がPst=−1Kpaの負圧を作用するものとする。このとき、これらの数値を式(4)に代入して計算すると、膨張規制部材350の突き当て部351の内面の面積Albを第2インクタンク306の突き当て部306の内面の面積Astの約1.01倍より大とすればよいことになる。
【0111】
すなわち、膨張規制部材350および第2インクタンク306の作用力の差分Pp×(Alb−Ast)が相対的に大であれば、第1インクタンク107の水頭差により生じる力の影響をほぼキャンセルできることになる。
【0112】
これに対し、図8のように第2インクタンク304に対して第1インクタンク107が重力方向に高い位置にある場合を考える。この場合において、例えばPit=+0.5KPaの圧力が第2インクタンク304に作用しているものとする。また、ポンプユニット108の減圧動作によってシェル要素303内にはPp=30KPaの圧力が作用しているものとする。さらに、第2インクタンク304がPst=−1Kpaの負圧を作用するものとする。このとき、これらの数値を式(4)に代入して計算すると、膨張規制部材350の突き当て部351の内面の面積Albを第2インクタンク306の突き当て部306の内面の面積Astの約1.05倍より大とすればよく、面積差を大きくする事で第1インクタンクの圧力影響をキャンセルできる能力も高くなる。
【0113】
以上のようにして第2インクタンク304および膨張規制部材350の寸法等を定めることで、第2インクタンク304に対する第1インクタンク107の水頭差に応じて第2インクタンク304に作用する圧力Pitによらず、第2インクタンク304の膨張を適切な位置で膨張規制部材350により確実に係止することができる。
【0114】
(第2インクタンクおよび空圧式膨張規制部材の諸構成例)
上述のような第2インクタンク304の確実な係止状態を得るためには、シェル要素303内の減圧によって膨張する第2インクタンク304および膨張規制部材350の構成が適切に定められるべきである。
【0115】
例えば、図9(A)で示すように、単なる風船状の袋構造とした第2インクタンク1304および膨張規制部材1350を採用した場合には、双方の当接時の接触面積が等しく、第2インクタンク1304の膨張を適切な位置で安定して規制することが困難となる。また、第1インクタンク107の位置によっては、その相対的水頭差の影響を排除できず、膨張規制が一層困難となる。
【0116】
さらに、第2インクタンク1304は膨張規制部材1350と接触していない部分もシェル要素303内の空隙で膨張するので、同図(B)の如くモデル化して示すように、減圧動作の解除後の第2インクタンク1304内の圧力は当該膨張分1304Aの圧力も加算されたものとなり、プリントヘッド302に対し適切に発生すべき負圧が得られず、むしろ正圧状態となることもある。これを避けるためには、ストッパ359ないしは第2インクタンク1304の膨張を全体的に規制する部材の配設位置および構成を厳密に定めなければならないという問題が生じる。
【0117】
その意味で、図4および図7、または図8に示したように、第2インクタンク304および膨張規制部材350を膨張方向が直線方向に規制されるベローズ状の構造とするとともに、変位部分を平板状の突き当て部とすることが適切である。また、それらの図に示すように、圧力の作用中心となる部分が相互に当接するよう、当該部分にロッドを形成しておくことが好ましい。
【0118】
図10はその構成を模式的に示したものである。すなわち、シェル要素303内に適切に寸法および配設位置などの諸元を定めたベローズ状の第2インクタンク304および膨張規制部材350を設けるとともに、平板状の突き当て部306および351の相互の当接部分にロッド306Aおよび351Aを設けた構成を示している。
【0119】
また、当接後に第2インクタンク304に好ましくない量の縮退を生じさせないために、膨張規制部材350の突き当て部351の移動を所定位置にとどめる、ひいては第2インクタンク304の膨張を所定位置にとどめるためのストッパ359が設けられている。この所定位置は、プリントヘッド302に対する適切な負圧が発生するようにするため、および混入した空気の温度上昇に伴う膨張を許容するために、第2インクタンク304の膨張が可能な範囲に充填動作をとどめる位置である。
【0120】
なお、第2インクタンクの膨張が適切に規制されるのであれば、他の構成を採用することもできる。
【0121】
図11(A)および(B)はその2例を示す。
【0122】
同図(A)は袋状の第2インクタンク1304を設ける一方、その袋状第2インクタンク1304との非接触部が広く確保されるよう、膨張規制部材350の板状の突き当て部351の面積を相対的に大として、膨張規制部材350が相対的に大きな力を作用するようにしたものである。この場合は、シェル要素303内の空隙で第2インクタンク1304が膨張すること、および第2インクタンク1304内に完全充填された状態で減圧動作が行われることを考慮し、突き当て部351はマージンをもった面積としておくことが好ましい。
【0123】
同図(B)は、同じく袋状の第2インクタンク1304を設ける一方、減圧に応じ内容積を減少して第2インクタンクを挟み込む方向に変形可能な可撓性シート1303Aを設け、さらに当該挟み込みを行う部位に板状の部材1303Bを配設した、いわば柔構造のシェル要素303を採用したものである。
【0124】
以上の諸例は、1種類のインクに対して間欠供給系を構成したものであったが、2色または2種以上のインクに対して同様な間欠供給系を構成することもできる。
【0125】
図12(A)および(B)はその2例説明するためのものである。
【0126】
同図(A)は、シェル要素303内に2種類のインクに対応してベローズ状の2つの第2インクタンク304を設けるとともに、それらの膨張を共通に規制するベローズ状の膨張規制部材350を設けた構成を示している。また、同図(B)は、同じく袋状の第2インクタンク1304を2つ設ける一方、それらの膨張を共通に規制するベローズ状の膨張規制部材350を設けた構成を示している。
【0127】
なお、これらの図では単純化のために2種類のインクの使用に対する構成を例示しているが、それ以上、例えば4種類や6種類等のインクの使用に対しても同様の思想で間欠供給系を構成できることは言うまでもない。
【0128】
これらの例は、単純に複数のインク供給用の系統(図示の例では2系統)を設けたことにとどまらず、以下の利点がある。すなわち、加圧減圧のための機構(ポンプユニット108)やシェル要素の共通使用が原理的に可能で、プリント装置を小型化する設計に適していること、色ないし種類毎に異なる大きさの第2インクタンクを用いることが必要な場合でも共通の周辺機構を使用できること、第2インクタンク内の残量が異なっていても個別制御を要することなく、単一のポンプユニットに対する制御シーケンスで全種類のインクをそれぞれの最適な量に調整して高速充填が可能であること、などである。
【0129】
すなわち、インクの種類が増えようとも、プリントヘッドの内部構成としては単に、第2インクタンクをインクの種類分配設するだけで、その他は周辺の機構(シェル要素、ポンプユニット、膨張規制部材等)を共用でき、従って可搬型や薄型ないし小型のプリンタを設計する際に非常に有効な手法となる。
【0130】
さらに、第2インクタンク内のインク残量がインクの種類毎に異なっていても、減圧に応じて膨張する第2インクタンクが膨張規制部材350に当接した時点でそれぞれの膨張が阻止されてそれぞれ規定量のインクを充填することが可能であり、制御シーケンスとしては図6に示した処理手順と同等のものを使用することが可能で、種類毎のインク残量の差に応じた細かい制御を行う必要が原理的になくなる。逆に、種類毎に最大のインク容量が異なる設計を行っても、それぞれの最大容量で自動的に充填を終了することが可能となる。これは、例えばブラックインクとカラーインクとで容量を変えた設計を行う際に非常に有効な構成となる。
【0131】
(他の実施形態)
以上の実施形態は、シェル要素内の減圧に従動して自らも変形または変位することで第2インクタンクの膨張を規制する、言わば空圧式の膨張規制部材の諸構成例について説明した。しかし本発明は、第2インクタンクの膨張を有効に規制し、かつ減圧による充填動作を完了するだけで適正負圧が得られるようになして、プリント可能状態となるまでの時間を短縮しうるものであれば、以上の例に限られることなく、種々の構成を採ることができるのは勿論である。
【0132】
図13(A)〜(C)はその3例を示すものである。
【0133】
まず、同図(A)は、空圧式膨張規制部材350の代わりに、第2インクタンク304の膨張を適切に規制する位置に変位可能なアクチュエータを有した機械式膨張規制部材、例えば通電に応じて突出するロッド1350Aを有するソレノイド式の膨張規制部材1350を設けたものである。そして、インク充填のための減圧動作時にロッド1350Aを突出させるべく膨張規制部材1350の駆動を行い、減圧動作終了時にその駆動を解除することでロッド1350Aを後退させればよい。
【0134】
また、同図(B)は、シェル要素303の外側から内側に向けて変位可能なアクチュエータ、例えば通電に応じて突出するソレノイドロッド1351と係合する一端と、第2インクタンク304の突き当て部306と当接可能な他端部とを有し、ソレノイドロッド1351の進退に応じて軸1353Aを中心に回動可能なアーム部材1353を設けたものである。そして、インク充填のための減圧動作時に膨張規制部材1350を駆動してロッド1351を突出させることによりアーム1353を規制位置に向けて回動させ、減圧動作終了時にその駆動を解除してロッド1350Aを後退させることによりアーム1353を規制位置から回動させればよい。
【0135】
同図(C)は、基本的に図10と同様の構成を有するが、空圧式膨張規制部材350の内部を常に大気と連通させるのではなく、ポート1352を介して加圧エアを導入可能としたものである。そして、インク充填のための減圧動作時に加圧エアの導入を行い、減圧動作終了時に大気開放を行うことで縮退可能とすればよい。
【0136】
図14は図13(A)〜(C)に示した構成を採用した場合のインク充填処理手順の一例を示し、基本的には図6と同様のシーケンスが実行される。
【0137】
本手順が図6の手順と異なるのは、流路接続を行うとともに規制部材の変位を行わせる駆動を行うSTEP23を図6のSTEP3の代わりに置いたことと、減圧解除を行うとともに規制部材の退避を行わせるべく駆動を解除するSTEP27を図6のSTEP7の代わりに置いたことである。
【0138】
なお、これらの構造を採用する場合においても、規制位置は、プリントヘッド302に対する適切な負圧が発生するようにするため、および混入した空気の温度上昇に伴う膨張を許容するために、第2インクタンク304の膨張が可能な範囲に充填動作をとどめることのできる位置に設定される。
【0139】
(その他)
以上説明した各例は、第2インクタンクへのインク充填を行う際にのみ上記バルブユニットの連結を行う一方、プリント動作中には第1および第2インクタンク間のインク供給系が空間的に切り離される形態の図1のプリント装置に対応したものである。しかしこれらの基本構成は、そのような切り離しを行わずに、第1および第2インクタンク間を流体的に絶縁するような構成を有する間欠供給系が採用された図2のプリント装置に適用することもできる。
【0140】
すなわち、例えば図4に示されたプリントヘッド1ないしシェル要素303に空圧回路用の可撓性チューブ150およびインク供給用の可撓性チューブ部材151の一端を接続する一方、バルブユニット101〜104の代わりに、チューブ部材150,151とチューブ部材106,105との間に電磁バルブユニット152などの流路開閉手段を介挿すればよい。そして、充填動作に際し電磁バルブユニット152を作動させ、第2インクタンク304および第1インクタンク107の接続と、シェル要素303内部およびポンプユニット108の接続とを行わせることで、各例と同様の動作を行うことができる。
【0141】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、インク供給方式に間欠供給系を採用するとともに、第2インクタンクへの充填効率が高くかつ充填処理時間も短く、しかも全体としてインク使用効率の高い構造を実現することができる。また、それによって小型・可搬型のインクジェットプリント装置の構成に資することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る間欠供給方式を適用したインクジェットプリント装置の全体構成を示す模式的平面図である。
【図2】図1の構成に対し、常時接続しているチューブ機構を用いる間欠供給系を適用したインクジェットプリント装置の全体構成を示す模式的平面図である。
【図3】図1または図2のインクジェットプリント装置における制御系の概略構成例を示すブロック図である。
【図4】図1の構成における間欠供給系に適用されるプリントヘッドユニットの内部構造およびそれに連結される周辺の接続回路の第1例を説明するための模式的側面図である。
【図5】(A)〜(C)は、図4の構成に適用可能なインク供給用バルブユニットの構成例および動作を説明するための図である。
【図6】図1の構成における第1インクタンクから第2インクタンク内にインク充填を行う際の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図7】図4の第2インクタンクの膨張が確実に係止されるようにする間欠供給系の各部寸法や諸元その他の条件について説明するための説明図である。
【図8】図4の第2インクタンクの膨張が確実に係止されるようにする間欠供給系の各部寸法や諸元その他の条件について説明するための説明図である。
【図9】(A)および(B)は、第2インクタンクの膨張を確実に規制する間欠供給系の好ましい構成の比較例を示す模式図である。
【図10】第2インクタンクの膨張を確実に規制するために空圧式膨張規制部材を用いた構成例を示す模式図である。
【図11】(A)および(B)は、空圧式膨張規制部材を用いる他の構成の2例を示す模式図である。
【図12】(A)および(B)は、複数の第2インクタンクの膨張を確実に規制するために空圧式膨張規制部材を用いた構成の2例を示す模式図である。
【図13】(A)〜(C)は、第2インクタンクの膨張を確実に規制する膨張規制部材の他の3例を示す模式図である。
【図14】図13(A)〜(C)の構成に対してインク充填を行う際の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 プリントヘッドユニット
2 キャリッジ
3 ガイドシャフト
4 主走査モータ
8 プリント媒体
9 搬送ローラ
10 ホームポジションセンサ
15 送給モータ
16 ラインフィード(LF)モータ
100 回復系機構
101〜104 バルブユニット
105 インク用チューブ部材
107 第1インクタンク
106 空圧回路用チューブ部材
108 ポンプユニット
109 大気連通部
112 吸排気口
150 空圧回路用可撓性チューブ
151 インク供給用可撓性チューブ部材
152 電磁バルブユニット
200 コントローラ
201 CPU
203 ROM
205 RAM
210 ホスト装置
219 操作部
223 検出部
302 プリントヘッド
303,1303 シェル要素
304,1304 第2インクタンク
305 圧縮ばね
306 突き当て部材
350,1350,1351 膨張規制部材
351 突き当て部
352 大気連通部

Claims (21)

  1. インクを吐出することによりプリントを行うプリントヘッドと、該プリントヘッドに供給すべきインクの供給源をなすインクタンクとを連絡するインク供給経路の途中に配設可能なインク貯留容器において、
    前記インクタンクと流体連通した状態において前記インクタンクから導入されたインクを収容可能で、収容しているインクを前記プリントに際して前記プリントヘッドに供給するためのインク収容体であって、前記インク導入を行うために内容積を増大する方向に変位可能な部分を有した当該インク収容体と、
    圧力調整可能な内部空間を有し、該空間に前記インク収容体を収納して前記圧力調整に応じた前記内容積の増大を許容する筐体と、
    前記インク収容体の内容積を増大する方向の前記部分の変位を所定位置に規制可能に前記筐体内に配された規制手段と、を具え
    前記インク収容体には、前記インク収容体をその内容積が増大する方向に付勢することにより、前記プリントヘッドのインク吐出部に形成されるメニスカスの保持力と平衡する負圧を発生させる付勢手段が配されており、
    前記インクタンクから前記インク収容体へのインク導入動作後に前記規制手段による前記インク収容体の内容積を増大する方向の変位の規制を解除することにより、前記プリントヘッドのインク吐出部に形成されるメニスカスの保持力と前記インク収容体が発生する負圧とが略平衡した状態となるまで前記付勢手段による前記インク収容体の膨張が許容されることを特徴とするインク貯留容器。
  2. 前記規制手段による規制が解除されることにより、前記インク収容体内に存在する空気の膨張を許容すべく前記インク収容体が膨張可能となることを特徴とする請求項1に記載のインク貯留容器。
  3. 前記インク収容体は、前記筐体の内部空間が減圧されたときに膨張することで前記内容積が増大する可撓性構造を有することを特徴とする請求項1に記載のインク貯留容器。
  4. 前記インク収容体は、前記筐体の内壁に取り付けられた一端と、前記膨張に応じ変位可能な他端とをもつ形態を有し、該部材は、前記筐体の壁および前記一端を通る流路を介して前記インクタンクと流体連通が可能であるとともに、前記他端に前記規制手段により変位を規制される突き当て部が設けられていることを特徴とする請求項に記載のインク貯留容器。
  5. 前記付勢手段は、前記形態を伸長する方向に前記他端を付勢するばねを有することを特徴とする請求項に記載のインク貯留容器。
  6. 前記筐体の内部空間は、気体または液体を媒体として用いて圧力調整されることを特徴とする請求項1に記載のインク貯留容器。
  7. 前記プリントヘッドに直接接続される形態を有することを特徴とする請求項1に記載のインク貯留容器。
  8. 前記筐体は、用いられるインクの種類に対応した数の前記インク収容体を収納し、当該数のインク収容体に対し前記規制手段が共通に用いられることを特徴とする請求項1に記載のインク貯留容器。
  9. 前記規制手段は、前記筐体の内部空間の減圧に応じて膨張可能で、当該膨張により前記インク収容体の前記部分と当接してその変位を規制する規制部材を有することを特徴とする請求項1に記載のインク貯留容器。
  10. 前記規制部材は、前記筐体の内壁に取り付けられた一端と、前記膨張に応じ変位可能な他端とをもつ形態の部材を有し、該部材は、前記筐体の壁および前記一端を通る大気連通部を介して大気と連通するとともに、前記他端に前記部分と当接する突き当て部が設けられていることを特徴とする請求項9に記載のインク貯留容器。
  11. 前記規制手段は、前記インク収容体の前記部分と当接してその変位を規制する位置に向け変位可能な規制部材を有することを特徴とする請求項1に記載のインク貯留容器。
  12. 前記規制部材は、外部信号に応じて前記規制位置に向け突出可能なロッドを有することを特徴とする請求項11に記載のインク貯留容器。
  13. 前記規制部材は、加圧エアの導入に応じて膨張可能で、当該膨張により前記規制位置に向け変位する部材を有することを特徴とする請求項11に記載のインク貯留容器。
  14. 前記規制部材は、外力の作用に応じて前記規制位置に向け回動可能な回動部材を有することを特徴とする請求項11に記載のインク貯留容器。
  15. インクを吐出することによりプリントを行うプリントヘッドと、該プリントヘッドに供給すべきインクの供給源をなすインクタンクと、これらを連絡するインク供給経路の途中に設けられる請求項または請求項10に記載のインク貯留容器と、を用いるインクジェットプリント装置であって、
    前記インクタンクと前記インク収容体とを流体的に連通および遮断させる流路開閉手段と、
    当該連通状態において前記筐体の内部空間の圧力を減圧することにより前記インク収容体の内容積を増大させるとともに前記規制部材の膨張を行わせ、前記規制が行われた後に前記減圧状態を解除する圧力調整手段と、
    を具えたことを特徴とするインクジェットプリント装置。
  16. 前記流路開閉手段は、前記圧力調整手段が前記減圧の解除を行うに際して前記流路を遮断することを特徴とする請求項15に記載のインクジェットプリント装置。
  17. インクを吐出することによりプリントを行うプリントヘッドと、該プリントヘッドに供給すべきインクの供給源をなすインクタンクと、これらを連絡するインク供給経路の途中に設けられる請求項11ないし請求項14のいずれかに記載のインク貯留容器と、を用いるインクジェットプリント装置であって、
    前記インクタンクと前記インク収容体とを流体的に連通および遮断させる流路開閉手段と、
    当該連通状態において前記筐体の内部空間の圧力を減圧することにより前記インク収容体の内容積を増大させる圧力調整手段と、
    前記規制部材の前記規制位置に向けての変位を行わせるとともに、前記規制が行われた後に当該規制位置からの変位を行わせる制御手段と、
    を具えたことを特徴とするインクジェットプリント装置。
  18. 前記制御手段は、前記流路開閉手段により前記流体連通が行われたときに前記規制位置に向けての前記規制部材の変位を行わせ、前記圧力調整手段の減圧動作を解除するときに前記規制位置からの変位を行わせるとともに、前記流路開閉手段は、前記圧力調整手段が前記減圧の解除を行うに際して前記流路を遮断することを特徴とする請求項17に記載のインクジェットプリント装置。
  19. インクを吐出することによりプリントを行うプリントヘッドに供給されるインクを収容可能なインクタンクと、内部にインクを収容可能で弾性力により負圧発生可能なインク収容体を収納したインク貯留容器とを用いるインクジェットプリント装置であって、
    前記インクタンクと前記インク収容体との間を流体的に連通させる手段と、
    当該連通状態で前記インク貯留容器内を減圧して前記インク収容体を膨張させることで前記インクタンクから前記インク収容体へのインク導入を行わせる手段と、
    変位可能な規制手段によって前記インク収容体の膨張を規制することで前記インクの導入を停止させる手段と、
    を具え
    前記インク収容体には、前記インク収容体をその内容積が増大する方向に付勢することにより、前記プリントヘッドのインク吐出部に形成されるメニスカスの保持力と平衡する負圧を発生させる付勢手段が配されており、
    前記インクタンクから前記インク収容体へのインク導入動作後に前記規制手段による前 記インク収容体の内容積を増大する方向の変位の規制を解除することにより、前記プリントヘッドのインク吐出部に形成されるメニスカスの保持力と前記インク収容体が発生する負圧とが略平衡した状態となるまで前記付勢手段による前記インク収容体の膨張が許容されることを特徴とするインクジェットプリント装置。
  20. インクを吐出することによりプリントを行うプリントヘッドに供給されるインクを収容可能なインクタンクと、内部にインクを収容可能で内容積変調可能な可撓性インク収容体を収納したインク貯留容器とを用いるインクジェットプリント装置であって、
    前記インクタンクと前記インク収容体との間を流体的に連通させる手段と、
    当該連通状態で前記インク収容体の内容積を増大させることで前記インクタンクから前記インク収容体へのインク導入を行わせる手段と、
    変位可能な規制手段によって前記インク収容体の内容積増大を規制することで前記インクの導入を停止させる手段と、
    を具え
    前記インク収容体には、前記インク収容体をその内容積が増大する方向に付勢することにより、前記プリントヘッドのインク吐出部に形成されるメニスカスの保持力と平衡する負圧を発生させる付勢手段が配されており、
    前記インクタンクから前記インク収容体へのインク導入動作後に前記規制手段による前記インク収容体の内容積を増大する方向の変位の規制を解除することにより、前記プリントヘッドのインク吐出部に形成されるメニスカスの保持力と前記インク収容体が発生する負圧とが略平衡した状態となるまで前記付勢手段による前記インク収容体の膨張が許容されることを特徴とするインクジェットプリント装置。
  21. 前記インク貯留容器は前記インクタンクと前記プリントヘッドとを連絡するインク供給経路の途中に設けられる形態を有することを特徴とする請求項19または請求項20に記載のインクジェットプリント装置。
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