JP3852256B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents
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Description
【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し、一層詳細には、移動キャリッジ上に配設されたインクタンクに対して移動キャリッジ外部のメインタンクからインクを供給するインクジェット記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録装置では、移動キャリッジ上に配設されたインクタンクに対して移動キャリッジ外部にメインタンクを設け、メインタンクからインクを供給（補充）する構成が従来から開示されている。
【０００３】
例えば、特公昭５４−３１８９８号公報（以下、従来例１という）には、印刷ヘッド内に液体吸収剤が充填された液体溜めが設けられており、液体溜めに設けられた充填用開口から液体充填装置に設置された燈心が挿入され、液体吸収剤に当接されることで、毛細管力によって液体充填装置から液体溜めにインクを供給する構成が開示されている。
【０００４】
また、特公昭６０−９９０３号公報（（以下、従来例２という）には、キャリッジ上のインクタンク内のインク残量を検知し、所定量以下の場合には、印字待機位置に移動し、上方に設けられたベースタンクからインク液を落下させることでインクタンクにインクを補充する構成が開示されている。
【０００５】
さらに、特公昭６３−５１８６８号公報（以下、従来例３という）には、キャリッジ上に搭載されたサブタンクとメインインクタンクの間を供給管によって接続し、サブタンク内のインクが減少するとメインインクタンクを押圧することによってサブタンク内にインクを圧送し、サブタンク内の空気が排出管から袋状の容器に収納される構成が開示されている。
【０００６】
さらにまた、特公平７−５１３５６号公報（以下、従来例４という）には、キャリッジ上に設けられた第１タンクとキャリッジ外に配設された第２タンクを２本の連結管で接続し、一方の連結管で第２タンクから第１タンクにインクを圧送し、他方の連結管でオーバーフロー分を第２タンクに回収する構成が開示されている。
【０００７】
さらに、特許２７７２０１４号（以下、従来例５という）には、キャリッジ上の第１インクタンクの残量検出電極がインク残量の低下を検出すると、第１インクタンクとキャリッジ外の第２インクタンクを連結しているチューブのメカニカル弁が開放され、第１インクタンクより高い位置に配置されている第２インクタンクから自動的にインクを補給する構成が開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなインクジェット記録装置では、以下のような不都合がある。
【０００９】
従来例１では、液体溜め内部の液体分布状況によっては、良好なインク移動ができないことや、燈心が常に露出しているためにインクの蒸発や変性を生じ易いという不都合がある。
【００１０】
また、従来例２では、落下したインクが壁面などに付着して変性や固化を生じ、印字に不具合を生ずることがある。
【００１１】
さらに、従来例３では、インクをサブタンクに圧送するためサブタンクが正圧になり、記録ヘッドのオリフィスにも正圧が作用してフェースフラッド等のインク漏れを生じてしまう。
【００１２】
さらにまた、従来例４では、第１タンクを記録ヘッドよりも下方に配置する必要があり、増粘したインクを記録ヘッドから排出するために加圧するため、結合部からインク漏れしやすい。
【００１３】
またさらに、従来例５では、メカニカル弁が劣化すると、インク漏れを生じてしまうという不都合があった。
【００１４】
本発明は、上記不都合を解決すべく成されたもので、キャリッジ外のメインタンクとキャリッジ上のインクタンクとの接続部分からのインク漏れを防止して、安定したインク供給を可能としたインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１記載の本発明は、印字用記録ヘッドが設置された移動キャリッジ上に保持され、インクが自由表面を有する状態で保持されると共に、第１の被接続部および第２の被接続部が同一面に設けられたインクタンクと、前記移動キャリッジの外部に配置されインクが貯留されたメインタンクと、前記メインタンクと連通した開口部を有する第１接続部と、空気吸引手段によって外部に排気する第２接続部と、前記第１接続部および前記第２接続部を相対的に固定する保持部材と、前記保持部材と前記インクタンクとを相対的に近接・離間させて前記第１接続部および前記第２接続部を前記インクタンクの前記第１の被接続部および前記第２の被接続部と接続・分離させる接続手段と、を備え、前記インクタンクが、インクを保持する毛細管部材が収納され、大気連通口が形成された第１インク室と、インクが自由表面を有する状態で保持し、記録ヘッドにインクを供給するインク供給口が形成されると共に、前記第１の被接続部および前記第２の被接続部が設けられた第２インク室と、前記第１インク室と前記第２インク室の連通部分に設けられたメニスカス形成部材と、から構成されることを特徴とする。
【００１６】
請求項１記載の発明の作用について説明する。
【００１７】
本発明では、移動キャリッジ外部に配置されたメインタンクから移動キャリッジ上に配置されたインクタンクにインクを供給する場合、以下のように行なう。先ず、接続手段によって第１、第２接続部をインクタンクの被接続部にそれぞれ接続する。次に、空気吸引手段（例えば、ポンプ）によってインクタンク内部の空気を第２接続部から外部に排出し、インクタンク内部の負圧を増大させる。この結果、メインタンクから第１接続部を介してインクタンクにインクを補充する。このように、インクの補充はインクタンクの負圧によってメインタンクから吸引して行なうため、第１接続部とインクタンクの被接続部の接続部分からインクが外部に漏れることはない。
また、保持部材によって、第１接続部と第２接続部の被接続部に対する接続・分離を一括して行うことができるので、接続手段を簡易に構成できると共に、誤って一方のみが接続された状態とならずにインク補充を確実に実施できる。さらに、インクタンクの同一面から接続されるので装置の小型化に適している。
また、印字時には、記録ヘッドからのインク滴の吐出によって生ずる負圧によって、第１インク室の毛細管部材に含有されるインクが第２インク室に移動する。第１インク室のインクが枯渇すると第２インク室のインクが消費されるが、メニスカス形成部材に形成されたインクメニスカス膜を破って第１インク室から第２インク室へ気泡が移動して第２インク室の負圧を所定範囲に制御し、記録ヘッドのインク滴吐出状態を良好に保つ。
このように、通常の印字時には、記録ヘッド側の負圧制御をインクタンクのみで独立して行なっているため、メインタンクの設置場所がインクタンク（記録ヘッド）に対して自由になり、部品配置の自由度が高くなる。
請求項２記載の本発明は、請求項１記載の発明において、前記第１接続部は、非接続時は前記開口部を覆い、接続時には開口部を開放するシール部材を有することを特徴とする。
請求項２記載の発明の作用について説明する。
第１接続部の開口部は、非接続時にはシール部材によって覆われているが、接続時には、開口部がシール部材の外部に露出する。よって、非接続時はメインタンクと第１接続部を連通するインク供給路が封止されるので、インク供給路がインク乾燥や異物混入等によって詰まることがない。また、接続時にインクタンク内部に挿入される部材を保護して異物の付着を防止し、インクタンク内に異物が混入することが防止できる。
【００２２】
請求項３記載の本発明は、請求項１または２記載の発明において、前記メインタンクから前記インクタンクにインクを補充する際、前記第１インク室の大気連通口を閉塞する閉塞手段を設けたことを特徴とする。
【００２３】
請求項３記載の発明の作用について説明する。
【００２４】
メインタンクからインクタンクにインクを供給する際、閉塞手段によって第１インク室の大気連通口を閉塞する。したがって、第２インク室の空気を外部に吸引排出して第２インク室の負圧を増大させる際、大気連通口を有する第１インク室から第２インク室に空気が流入して第２インク室の負圧を低下させることはない。すなわち、メインタンクからインクタンクに効率的にインク補充を行なうことができる。
【００２５】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記保持部材は、前記接続手段によって前記第１及び第２接続部が前記第１及び第２の被接続部とそれぞれ接続されたときに、前記大気連通口を閉塞するように、前記閉塞手段を保持することを特徴とする。
【００２６】
請求項４記載の発明の作用について説明する。
【００２７】
保持部材によって、第１、第２接続部を被接続部に接続すると共に、大気連通口を閉塞することを一動作で完了することができる。よって、効率的にインク供給動作を行なうことができる。
【００２８】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項記載の発明において、前記第２インク室のインク残量を検知するインク残量検知手段と、前記インク残量検知手段によってインク残量が所定量以下と検知された場合に、接続手段を駆動して前記第１、第２接続部をそれぞれ前記第１、第２の被接続部に接続し、空気吸引手段を駆動することにより前記メインタンクから前記インクタンクにインクを補充させる制御手段と、を設けたことを特徴とする。
【００２９】
請求項５記載の発明の作用について説明する。
【００３０】
インク残量検知手段によってインク残量が所定量以下であると検知された場合には、インク滴の吐出を中止して制御手段が接続手段を駆動して第２インク室の被接続部に第１、第２接続部をそれぞれ接続し、空気吸引手段を駆動して第２インク室の空気を排出し、メインタンクからインクを補充する。
【００３１】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、インク残量検知手段は、インクの有無による光反射率の変化に基づいて液面を検知する光学式センサであることを特徴とする。
【００３２】
請求項６記載の発明の作用について説明する。
【００３３】
インクタンクの光学式センサが設置されている位置（高さ）までインクが有るか無いかによって光反射率が異なる。したがって、光反射率の変化に基づいて確実に液面を検知して、適切なタイミングでメインタンクからインクタンクにインクを補充することができる。
【００３４】
請求項７記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項記載の発明において、前記第１及び第２の被接続部、及び前記大気連通口が前記インクタンクの上面に設けられていることを特徴とする。
【００３５】
請求項７記載の発明の作用について説明する。
【００３６】
第１、第２の被接続部及び大気連通口がインクタンクの上面に設けられているため、第２インク室に対するインクの供給は、インク液中（液面下）ではなくインク液面の上部から行なうことができる。したがって、接続部に付着するインクの量が減少し、付着したインクの固化が抑制される。
【００３７】
請求項８記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記インクタンクのインク液面が第１の高さを下回ったことを検知する第１の検知手段と、前記インクタンクのインク液面が前記第１の高さよりも高い第２の高さに到達したことを検知する第２の検知手段と、前記インクタンクのインク液面が前記第１の高さを下回ったことを前記第１の検知手段が検知したときに、前記メインタンクから前記インクタンクに前記インクを供給するように前記接続手段および前記空気吸引手段を駆動し、前記インクタンクのインク液面が前記第２の高さに到達したことを前記第２の検知手段が検知したときに、前記メインタンクから前記インクタンクへの前記インクの供給を停止するように前記接続手段および前記空気吸引手段を制御する制御手段と、を有し、前記第１接続部は、接続時において前記開口部が前記第１の高さよりも鉛直下方位置に位置するように構成されていることを特徴とする。
【００３８】
請求項８記載の発明の作用について説明する。
【００３９】
インクタンクのインク液面が第１の高さを下回ったことを第１の検知手段が検知したときに、接続手段および空気吸引手段を駆動してメインタンクからインクタンクにインクを供給する。そして、インクタンクのインク液面が、第１の高さよりも高い第２の高さに到達したことを第２の検知手段が検知したときに、接続手段および空気吸引手段を制御してメインタンクからインクタンクへのインクの供給を停止する。また、この第１接続部は、接続時において第１接続部の開口部が第１の高さよりも鉛直下方位置に位置するように構成されている。
よって、第１の高さ及び第２の高さよりも下側からインクが供給されるので、インクを供給するときに、第１の高さ及び第２の高さのインク液面検知位置にインクが極力触れない構成であり、第１及び第２の検知手段の誤検知が防止されてインク供給の誤動作を防止できる。
請求項９記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記インクタンクのインク液面が第１の高さを下回ったことを検知する第１の検知手段と、前記インクタンクのインク液面が前記第１の高さよりも高い第２の高さに到達したことを検知する第２の検知手段と、前記インクタンクのインク液面が前記第１の高さを下回ったことを前記第１の検知手段が検知したときに、前記メインタンクから前記インクタンクに前記インクを供給するように前記接続手段および前記空気吸引手段を駆動し、前記インクタンクのインク液面が前記第２の高さに到達したことを前記第２の検知手段が検知したときに、前記メインタンクから前記インクタンクへの前記インクの供給を停止するように前記接続手段および前記空気吸引手段を制御する制御手段と、を有し、前記第１接続部は、接続時において前記開口部が前記第２の高さよりも鉛直下方位置に位置するように構成されていることを特徴とする。
請求項９記載の発明の作用について説明する。
インクタンクのインク液面が第１の高さを下回ったことを第１の検知手段が検知したときに、接続手段および空気吸引手段を駆動してメインタンクからインクタンクにインクを供給する。そして、インクタンクのインク液面が、第１の高さよりも高い第２の高さに到達したことを第２の検知手段が検知したときに、接続手段および空気吸引手段を制御してメインタンクからインクタンクへのインクの供給を停止する。また、この第１接続部は、接続時において第１接続部の開口部が第２の高さよりも鉛直下方位置に位置するように構成されている。
よって、インクが満タンになったときを除いて、インクを供給するときに、第２の高さ（満タン位置）を検知するインク液面検知位置にインクが極力触れない構成であり、第２の検知手段の誤検知が防止されてインク供給の誤動作を防止できる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の第１実施形態に係るインクジェット記録装置について詳細に説明する。
【００４１】
図２に示すように、インクジェット記録装置１０には、搬送ローラ１２によって搬送される用紙１４の上部に、用紙１４の搬送方向（副走査方向、矢印Ａ方向）と交差する主走査方向（矢印Ｂ方向）に移動可能とされたキャリッジ１６が配置されている。キャリッジ１６には、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各インクを用紙１４に向かって吐出する記録ヘッド１８および記録ヘッド１８と一体的に形成されたインクタンク２０が備えられている。また、インクジェット記録装置１０の主走査方向端部（ホームポジション）に、インクタンク２０に対してインクを供給する補充ステーション２２が配設されると共に、インクジェット記録装置１０の下部にメインタンク２４が配設されている。
【００４２】
インクタンク２０は、図１および図３に示すように、筐体２１の内部に、インクを保持するための毛細管部材２６が配設され大気連通口２８が形成された第１インク室３０と、自由状態でインクを保持する第２インク室３２と、インク吐出口が形成されたヘッドチップを内部に持つヘッド液室３４とから構成されている。
【００４３】
筐体２１は、透湿性、気体透過性を十分に抑制できるポリプロピレンで形成されている。ただし、その他の樹脂であっても耐インク性があり、透湿性、気体透過性を十分に抑制できるものであれば、使用可能である。また、第１インク室３０内に配設される毛細管部材２６としては、ポリエステルフェルトが使用されている。ポリエステルフェルトは、密度の変化によって毛細管力を調整でき、また、耐インク性にも優れているので好適である。もちろん、多孔質な高分子フォーム（ポリウレタン、メラミン）等や、ポリエステル繊維以外のポリプロピレン、アクリルなどのフェルトでも、適度な毛細管力をインクとの間に発揮し、耐インク性のあるものなら使用可能である。
【００４４】
インクタンク２０は記録ヘッド１８と一体にカートリッジ化されており、記録ヘッド１８に寿命がきた場合にはカートリッジ毎交換される。新品のカートリッジには、第１インク室３０、第２インク室３２、ヘッド液室３４の全てにインクが充填されている。
【００４５】
第１インク室３０の底面には、微小な開口を有する多孔質体からなるメニスカス形成部材３６が配置されており、当該開口を介して第１インク室３０と第２インク室３２が連通している。また、メニスカス形成部材３６の底面には、インク誘導部材３８が配置されており、第２インク室３２内のインクを常にメニスカス形成部材３６に供給している。
【００４６】
このように形成されるため、印字によってインクが消費されると第１インク室３０の大気連通口２８から空気が第１インク室３０に流入し、毛細管部材２６に含浸されているインクが第２インク室３２に流入する。さらに、毛細管部材２６に含浸されたインクが枯渇すると、空気がメニスカス形成部材３６の開口に到達する。開口にはインクメニスカス膜が形成されており、第１インク室３０と第２インク室３２との差圧によって第２インク室３２の内部に凸状に膨張し、ついには破膜することで空気を第２インク室３２の内部に供給し、負圧状態を一定に保つ。一方、インクメニスカス膜が破膜された開口には、インク誘導部材３８からインクが供給されているため、すぐにインクメニスカス膜が再生されて、空気が連続的に第２インク室３２に導入されて負圧状態が損なわれることを防止する。
【００４７】
ヘッド液室３４は、フィルタ３９を介して第２インク室３２と連通している。フィルタ３９は、ヘッド液室３４の側面部に鉛直方向に沿って設置されている。ヘッド液室３４からインクを吐出することによって消費されるインクは、第２インク室３２からフィルタ３９を介してヘッド液室３４に供給される。ヘッド液室３４は、記録ヘッド１８の熱によって生ずる気泡を蓄積するため、本実施形態では２ｍｌ程度の容積を有している。また、本実施形態では、記録ヘッド部分はシリコンウエハを微細加工することで作成し、ノズル部分は約６００ｄｐｉの解像度を有している。
【００４８】
なお，第２インク室３２の側面には、光学式液面センサ４１、４３用のプリズム４０、４２が上下２個所に配設されている。液面センサ４１、４３は、インクジェット記録装置１０に設置されており、キャリッジ１６で移動する各色のインクタンク２０のプリズム４０、４２に対して発光ダイオードからの光を照射し、反射光をフォトトランジスタに入射させることによって液面検知を行なっている。すなわち、プリズム４０、４２の反射面にインクが存在するときは、入射光はインクタンク内に透過し、反射しない。一方、プリズム４０、４２の反射面にインクがない場合には、反射面が入射光に対して全反射するように設計されており、反射光がフォトトランジスタに入射することによってインク液面がプリズム４０、４２よりも低下したことを検知する。なお、プリズム４０は、後述するインク補充時のインク液面の上限を検知するため、プリズム４２は、インク補充が必要なインク液面高さまでインク残量が減少したことを検知するために配設されている。
【００４９】
また、第２インク室３２の側面には、後述するポート５０、５２がそれぞれ挿入されるスリットバルブ４４、４６が設けられている。スリットバルブ４４、４６は、ゴムなどの弾性部材を用いたスリット構造をしており、後述する補充ステーション２２のパイプ５６が挿入された場合のみ外周面に密着してシールしつつ開口する。挿入時以外はスリットが閉塞しており、第２インク室３２が気密状態とされ、負圧を一定範囲に制御することができる。スリットバルブ４４はプリズム４０よりも上方、スリットバルブ４６はプリズム４２よりも下方に配置されている。これは、スリットバルブ４４に挿入されるポート５０から必ず空気が排出されるためにインク液面の上限よりも上部に、またスリットバルブ４６に挿入されるポート５２からインク中にインクを供給するためにインク液面の下限よりも下に配設したものである。
【００５０】
このように構成されるインクタンク２０に対してインクを供給するインク供給（補充）系について説明する。
【００５１】
補充ステーション２２は、インクタンク２０接続用の二つのポート５０、５２を有する。ポート５０は、図１に示すように、基台５４と、基台５４の内部を貫通しているパイプ５６と、パイプ５６に巻回されるスプリング５８およびパイプ５６に沿って移動可能な支持部材６０および支持部材６０に支持される保護カバー６２とから構成される。
【００５２】
パイプ５６は、内部に図示しない通路が形成されており、先端近傍に形成された横孔６４によって外部と連通している。パイプ５６の先端は、保護カバー６２の先端に円錐状のシール部６６によって外部から遮蔽され、横孔６４においてインクの蒸発や変性が生じないようにされている。
【００５３】
スプリング５８は基台５４と支持部材６０の間に配設されているため、保護カバー６２に矢印Ｃ方向の力が作用することによってスプリング５８が縮み、支持部材６０および保護カバー６２がＣ方向に移動してパイプ５６が外部に露出する。
【００５４】
また、ポート５０のパイプ５６は、大気開放される排気管８４に接続されており、途中に排気用のポンプ８６が配設されている。
【００５５】
ポート５２もポート５０と同様の構成であり、パイプ５６はメインタンク２４の底部に形成された供給口７０と供給管７２を介して接続されている。
【００５６】
このようなポート５０、５２を有する補充ステーション２２は、アクチュエータ９０によってインクタンク２０の側面に対して接近離間（矢印Ｄ、C方向）可能に構成されている。したがって、補充ステーション２２をインクタンク２０の側面に対して接近させると、保護カバー６２が側面に当接し、スプリング５８が圧縮される。この結果、保護カバー６２から露出したパイプ５６の先端（横孔６４）がスリットバルブ４４、４６から第１インク室３２に進入する（図４参照）。
【００５７】
メインタンク２４は、ポリプロピレン樹脂の筐体７４内に自由状態でインクを貯留する方式を採用している。メインタンク２４は、インクジェット記録装置１０に装填される際に、大気開放口を大気に連通する構造とされている。具体的には、インクジェット記録装置１０側に形成された大気に連通するパイプ７８が備えられ、インクジェット記録装置１０に装填することによって、メインタンク２４を外部から密閉しているゴムなどの弾性部材からなるスリットバルブ７９にパイプ７８が挿入され、メインタンク２４が大気開放される構成である。したがって、スリットバルブ７９は出荷時には閉塞されており、運送中等のインク漏れを防止する。スリットバルブ７９の内側には、ラビリンス構造の通路８０を介して設けられ、インク漏れや蒸発を防止している。
【００５８】
また、供給管７２の途中には、メインタンク２４の残量を検知するためのインク残量検知センサ８２が配設されている。インク残量検知センサ８２が供給管７２内のインク無しを検知した場合には、メインタンク２４の残量が僅かであると判断し、メインタンク２４の交換メッセージを表示することができる。
【００５９】
なお、供給管７２内のインクの透過光を検出するインク適正検出手段を設け、透過光の減衰率からインクの同定を行ない、不適正なインクが検出された場合にはメインタンク２４およびインクタンク２０の交換を促す構成とすることもできる。
【００６０】
なお、インクジェット記録装置１０には、液面センサ４１、４３やインク残量検知センサ８２から出力信号に基づいてメインタンク２４からインクタンク２０にインク供給を行なうためにアクチュエータ９０およびポンプ８６に駆動信号を出力する制御部９４が設けられている。
【００６１】
このように構成されたインクジェット記録装置１０の作用について説明する。
【００６２】
先ず、通常の印字状態においては、インク消費によって、第１インク室３０の毛細管部材２６から第２インク室３２にインクが供給される。さらに、毛細管部材２６のインクが枯渇すると、第１インク室３０の空気がメニスカス形成部材３６の開口に形成されるインクメニスカス膜を破裂させて第２インク室３２に進入して第２インク室３２の負圧状態を一定に保つ。これによってヘッド液室３４から安定したインク吐出が行なわれる。さらに、インクが消費されるに従って第２インク室３２のインク液面が低下してプリズム４２を下回ると、液面センサ４３の発光ダイオードから照射された入射光が反射面で全反射してフォトレジスタに入射する。この結果、液面低下が検知され、検知信号が液面センサ４３から制御部９４に出力される。制御部９４ではインク補充が必要と判断して、記録ヘッド１８の印字動作を終了してキャリッジ１６をホームポジションに戻す。さらに、制御部９４からアクチュエータ９０に駆動信号が出力され、ホームポジションに位置したインクタンク２０の側面に補充ステーション２２が接近し、保護カバー６２が側面に当接する。さらに、補充ステーション２２が矢印Ｄ方向に移動することにより、スプリング５８が圧縮されてパイプ５６が保護カバー６２から露出すると共に、先端（横孔６４）がスリットバルブ４４、４６から第２インク室３２の内部に挿入される（図４参照）。この結果、ポート５０のパイプ５６は第２インク室３２の空気中に、ポート５２のパイプ５６は第２インク室３２のインク中に挿入される。ここで、制御部９４はアクチュエータ９０の駆動を停止し、ポンプ８６を駆動する。この結果、第２インク室３２内の空気が排気管８４を介して外部に排出される。したがって、第２インク室３２の負圧が増加し、メインタンク２４から供給管７２、パイプ５６、横孔６４を介してインクが第２インク室３２に供給される。
【００６３】
インクの充填により第２インク室３２のインク液面がプリズム４０の位置まで到達すると、液面センサ４１が検知して検知信号を制御部９４に出力する。この検知信号に基づいて制御部９４はポンプ８６に停止信号を出力し、ポンプ８６の駆動を停止する。さらに、アクチュエータ９０を駆動させてインクタンク２０から補充ステーション２２を離間させる。これによってポート５０、５２の各パイプ５６がスリットバルブ４４、４６からそれぞれ抜き出され、スプリング５８の復帰とともに保護カバー６２が横孔６４を閉塞する。したがって、パイプ５６（横孔６４）からインクが蒸発すること、あるいは付着したインクが固化することを防止できる。なお、インクタンク２０の側面に形成されたスリットバルブ４４、４６もパイプ抜出後、素早く弾性力によって開口部をシールし、インク漏れを防止する。
【００６４】
このように、本実施形態のインクジェット記録装置１０では、メインタンク２４からインクタンク２０にインクを補充するのに、ポート５０、５２をインクタンク２０の第２インク室３２に接続させ、ポンプ８６を用いてポート５０から第２インク室３２の空気を排出して第２インク室３２の負圧を増加させることによって、メインタンク２４から第２インク室３２にインクを吸引する。すなわち、負圧によってインクを供給するため、ポート５２のパイプ５６が挿入されたスリットバルブ４６からインクが漏れることはない。
【００６５】
なお、ポート５０、５２の各パイプ５６がスリットバルブ４４、４６に挿入される際、第１インク室３０の大気連通口２８を閉塞すると共に、記録ヘッド１８のノズルオリフィスをキャッピングすることも可能である。このように構成することにより、ポンプ８６の駆動による第２インク室３２の負圧増大に伴なって大気連通口２８や記録ヘッド１８のノズルオリフィスから空気が進入することを防止できる。ただし、たとえ空気が進入したとしても、供給管７２、パイプ５６などの流路抵抗を十分に低くすることで、インク補充は十分に可能である。進入した空気は、ポンプ８６によって外部に排出される。
【００６６】
また、インクタンク２０の圧力制御は、メインタンク２４との水頭圧によって制御されるのではなく、メインタンク２４とは独立に行なわれているため、メインタンク２４の設置場所が規制されず、部材配置の自由度が高まる。
【００６７】
ところで、本実施形態では、インク補充をホームポジションで行なう構成としたが、補充位置はホームポジションに限定されず、他の位置で行なう構成としても良い。
【００６８】
次に、本発明の第２実施形態に係るインクジェット記録装置について図５を参照して説明する。第１実施形態と同様の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００６９】
本実施形態では、スリットバルブ４４、４６がインクタンク２０の上面に形成されており、補充ステーション２２がインクタンク２０の上部から接近離間する点が第１実施形態と異なる。
【００７０】
また、補充ステーション２２に第１インク室３０の大気連通口２８を閉塞する閉塞部材９２が設けられている。
【００７１】
このように構成することにより、第１実施形態と同様の作用効果を奏すると共に、インク補充時に第２インク室３２の負圧の増大によって大気連通口２８から第１インク室３０を介して第２インク室３２に空気が供給されることを防止できる。この結果、メインタンク２４からのインク供給効率を向上させることができる。
【００７２】
また、補充ステーション２２に閉塞部材９２が設けられているため、補充ステーション２２をインクタンク２０の上面に接近させる一動作によって、ポート５０、５２のパイプ５６をスリットバルブ４４、４６にそれぞれ挿入すると共に、閉塞部材９２が大気連通口２８を閉塞することができる。
【００７３】
さらに、インク供給時にインクが供給されるパイプ５６がインクに浸からないため、パイプ５６に付着するインクを最小限に抑制することができ、付着したインクの固化によるパイプ５６の目詰まりなどを防止できる。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のインクジェット記録装置では、キャリッジ外のメインタンクからキャリッジ上のインクタンクにインクを供給する際、インク漏れを確実に阻止して安定的にインクを補充することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態に係るインクジェット記録装置のインク供給系を示す概略図である。
【図２】 本発明の第１実施形態に係るインクジェット記録装置を示す斜視図である。
【図３】 本発明の第１実施形態に係るインクタンクの概略斜視図である。
【図４】 本発明の第１実施形態に係るインクタンクに対するポートの接続状態を示す断面図である。
【図５】 本発明の第２実施形態に係るインクタンクの概略斜視図である。
【符号の説明】
１０ インクジェット記録装置
１８ 記録ヘッド
２０ インクタンク
２２ 補充ステーション（接続手段）
２４ メインタンク
４４ スリットバルブ（被接続部）
４６ スリットバルブ（被接続部）
５０ ポート（第１接続部）
５２ ポート（第２接続部）
８６ ポンプ（空気吸引手段）
【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し、一層詳細には、移動キャリッジ上に配設されたインクタンクに対して移動キャリッジ外部のメインタンクからインクを供給するインクジェット記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録装置では、移動キャリッジ上に配設されたインクタンクに対して移動キャリッジ外部にメインタンクを設け、メインタンクからインクを供給（補充）する構成が従来から開示されている。
【０００３】
例えば、特公昭５４−３１８９８号公報（以下、従来例１という）には、印刷ヘッド内に液体吸収剤が充填された液体溜めが設けられており、液体溜めに設けられた充填用開口から液体充填装置に設置された燈心が挿入され、液体吸収剤に当接されることで、毛細管力によって液体充填装置から液体溜めにインクを供給する構成が開示されている。
【０００４】
また、特公昭６０−９９０３号公報（（以下、従来例２という）には、キャリッジ上のインクタンク内のインク残量を検知し、所定量以下の場合には、印字待機位置に移動し、上方に設けられたベースタンクからインク液を落下させることでインクタンクにインクを補充する構成が開示されている。
【０００５】
さらに、特公昭６３−５１８６８号公報（以下、従来例３という）には、キャリッジ上に搭載されたサブタンクとメインインクタンクの間を供給管によって接続し、サブタンク内のインクが減少するとメインインクタンクを押圧することによってサブタンク内にインクを圧送し、サブタンク内の空気が排出管から袋状の容器に収納される構成が開示されている。
【０００６】
さらにまた、特公平７−５１３５６号公報（以下、従来例４という）には、キャリッジ上に設けられた第１タンクとキャリッジ外に配設された第２タンクを２本の連結管で接続し、一方の連結管で第２タンクから第１タンクにインクを圧送し、他方の連結管でオーバーフロー分を第２タンクに回収する構成が開示されている。
【０００７】
さらに、特許２７７２０１４号（以下、従来例５という）には、キャリッジ上の第１インクタンクの残量検出電極がインク残量の低下を検出すると、第１インクタンクとキャリッジ外の第２インクタンクを連結しているチューブのメカニカル弁が開放され、第１インクタンクより高い位置に配置されている第２インクタンクから自動的にインクを補給する構成が開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなインクジェット記録装置では、以下のような不都合がある。
【０００９】
従来例１では、液体溜め内部の液体分布状況によっては、良好なインク移動ができないことや、燈心が常に露出しているためにインクの蒸発や変性を生じ易いという不都合がある。
【００１０】
また、従来例２では、落下したインクが壁面などに付着して変性や固化を生じ、印字に不具合を生ずることがある。
【００１１】
さらに、従来例３では、インクをサブタンクに圧送するためサブタンクが正圧になり、記録ヘッドのオリフィスにも正圧が作用してフェースフラッド等のインク漏れを生じてしまう。
【００１２】
さらにまた、従来例４では、第１タンクを記録ヘッドよりも下方に配置する必要があり、増粘したインクを記録ヘッドから排出するために加圧するため、結合部からインク漏れしやすい。
【００１３】
またさらに、従来例５では、メカニカル弁が劣化すると、インク漏れを生じてしまうという不都合があった。
【００１４】
本発明は、上記不都合を解決すべく成されたもので、キャリッジ外のメインタンクとキャリッジ上のインクタンクとの接続部分からのインク漏れを防止して、安定したインク供給を可能としたインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１記載の本発明は、印字用記録ヘッドが設置された移動キャリッジ上に保持され、インクが自由表面を有する状態で保持されると共に、第１の被接続部および第２の被接続部が同一面に設けられたインクタンクと、前記移動キャリッジの外部に配置されインクが貯留されたメインタンクと、前記メインタンクと連通した開口部を有する第１接続部と、空気吸引手段によって外部に排気する第２接続部と、前記第１接続部および前記第２接続部を相対的に固定する保持部材と、前記保持部材と前記インクタンクとを相対的に近接・離間させて前記第１接続部および前記第２接続部を前記インクタンクの前記第１の被接続部および前記第２の被接続部と接続・分離させる接続手段と、を備え、前記インクタンクが、インクを保持する毛細管部材が収納され、大気連通口が形成された第１インク室と、インクが自由表面を有する状態で保持し、記録ヘッドにインクを供給するインク供給口が形成されると共に、前記第１の被接続部および前記第２の被接続部が設けられた第２インク室と、前記第１インク室と前記第２インク室の連通部分に設けられたメニスカス形成部材と、から構成されることを特徴とする。
【００１６】
請求項１記載の発明の作用について説明する。
【００１７】
本発明では、移動キャリッジ外部に配置されたメインタンクから移動キャリッジ上に配置されたインクタンクにインクを供給する場合、以下のように行なう。先ず、接続手段によって第１、第２接続部をインクタンクの被接続部にそれぞれ接続する。次に、空気吸引手段（例えば、ポンプ）によってインクタンク内部の空気を第２接続部から外部に排出し、インクタンク内部の負圧を増大させる。この結果、メインタンクから第１接続部を介してインクタンクにインクを補充する。このように、インクの補充はインクタンクの負圧によってメインタンクから吸引して行なうため、第１接続部とインクタンクの被接続部の接続部分からインクが外部に漏れることはない。
また、保持部材によって、第１接続部と第２接続部の被接続部に対する接続・分離を一括して行うことができるので、接続手段を簡易に構成できると共に、誤って一方のみが接続された状態とならずにインク補充を確実に実施できる。さらに、インクタンクの同一面から接続されるので装置の小型化に適している。
また、印字時には、記録ヘッドからのインク滴の吐出によって生ずる負圧によって、第１インク室の毛細管部材に含有されるインクが第２インク室に移動する。第１インク室のインクが枯渇すると第２インク室のインクが消費されるが、メニスカス形成部材に形成されたインクメニスカス膜を破って第１インク室から第２インク室へ気泡が移動して第２インク室の負圧を所定範囲に制御し、記録ヘッドのインク滴吐出状態を良好に保つ。
このように、通常の印字時には、記録ヘッド側の負圧制御をインクタンクのみで独立して行なっているため、メインタンクの設置場所がインクタンク（記録ヘッド）に対して自由になり、部品配置の自由度が高くなる。
請求項２記載の本発明は、請求項１記載の発明において、前記第１接続部は、非接続時は前記開口部を覆い、接続時には開口部を開放するシール部材を有することを特徴とする。
請求項２記載の発明の作用について説明する。
第１接続部の開口部は、非接続時にはシール部材によって覆われているが、接続時には、開口部がシール部材の外部に露出する。よって、非接続時はメインタンクと第１接続部を連通するインク供給路が封止されるので、インク供給路がインク乾燥や異物混入等によって詰まることがない。また、接続時にインクタンク内部に挿入される部材を保護して異物の付着を防止し、インクタンク内に異物が混入することが防止できる。
【００２２】
請求項３記載の本発明は、請求項１または２記載の発明において、前記メインタンクから前記インクタンクにインクを補充する際、前記第１インク室の大気連通口を閉塞する閉塞手段を設けたことを特徴とする。
【００２３】
請求項３記載の発明の作用について説明する。
【００２４】
メインタンクからインクタンクにインクを供給する際、閉塞手段によって第１インク室の大気連通口を閉塞する。したがって、第２インク室の空気を外部に吸引排出して第２インク室の負圧を増大させる際、大気連通口を有する第１インク室から第２インク室に空気が流入して第２インク室の負圧を低下させることはない。すなわち、メインタンクからインクタンクに効率的にインク補充を行なうことができる。
【００２５】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記保持部材は、前記接続手段によって前記第１及び第２接続部が前記第１及び第２の被接続部とそれぞれ接続されたときに、前記大気連通口を閉塞するように、前記閉塞手段を保持することを特徴とする。
【００２６】
請求項４記載の発明の作用について説明する。
【００２７】
保持部材によって、第１、第２接続部を被接続部に接続すると共に、大気連通口を閉塞することを一動作で完了することができる。よって、効率的にインク供給動作を行なうことができる。
【００２８】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項記載の発明において、前記第２インク室のインク残量を検知するインク残量検知手段と、前記インク残量検知手段によってインク残量が所定量以下と検知された場合に、接続手段を駆動して前記第１、第２接続部をそれぞれ前記第１、第２の被接続部に接続し、空気吸引手段を駆動することにより前記メインタンクから前記インクタンクにインクを補充させる制御手段と、を設けたことを特徴とする。
【００２９】
請求項５記載の発明の作用について説明する。
【００３０】
インク残量検知手段によってインク残量が所定量以下であると検知された場合には、インク滴の吐出を中止して制御手段が接続手段を駆動して第２インク室の被接続部に第１、第２接続部をそれぞれ接続し、空気吸引手段を駆動して第２インク室の空気を排出し、メインタンクからインクを補充する。
【００３１】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、インク残量検知手段は、インクの有無による光反射率の変化に基づいて液面を検知する光学式センサであることを特徴とする。
【００３２】
請求項６記載の発明の作用について説明する。
【００３３】
インクタンクの光学式センサが設置されている位置（高さ）までインクが有るか無いかによって光反射率が異なる。したがって、光反射率の変化に基づいて確実に液面を検知して、適切なタイミングでメインタンクからインクタンクにインクを補充することができる。
【００３４】
請求項７記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項記載の発明において、前記第１及び第２の被接続部、及び前記大気連通口が前記インクタンクの上面に設けられていることを特徴とする。
【００３５】
請求項７記載の発明の作用について説明する。
【００３６】
第１、第２の被接続部及び大気連通口がインクタンクの上面に設けられているため、第２インク室に対するインクの供給は、インク液中（液面下）ではなくインク液面の上部から行なうことができる。したがって、接続部に付着するインクの量が減少し、付着したインクの固化が抑制される。
【００３７】
請求項８記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記インクタンクのインク液面が第１の高さを下回ったことを検知する第１の検知手段と、前記インクタンクのインク液面が前記第１の高さよりも高い第２の高さに到達したことを検知する第２の検知手段と、前記インクタンクのインク液面が前記第１の高さを下回ったことを前記第１の検知手段が検知したときに、前記メインタンクから前記インクタンクに前記インクを供給するように前記接続手段および前記空気吸引手段を駆動し、前記インクタンクのインク液面が前記第２の高さに到達したことを前記第２の検知手段が検知したときに、前記メインタンクから前記インクタンクへの前記インクの供給を停止するように前記接続手段および前記空気吸引手段を制御する制御手段と、を有し、前記第１接続部は、接続時において前記開口部が前記第１の高さよりも鉛直下方位置に位置するように構成されていることを特徴とする。
【００３８】
請求項８記載の発明の作用について説明する。
【００３９】
インクタンクのインク液面が第１の高さを下回ったことを第１の検知手段が検知したときに、接続手段および空気吸引手段を駆動してメインタンクからインクタンクにインクを供給する。そして、インクタンクのインク液面が、第１の高さよりも高い第２の高さに到達したことを第２の検知手段が検知したときに、接続手段および空気吸引手段を制御してメインタンクからインクタンクへのインクの供給を停止する。また、この第１接続部は、接続時において第１接続部の開口部が第１の高さよりも鉛直下方位置に位置するように構成されている。
よって、第１の高さ及び第２の高さよりも下側からインクが供給されるので、インクを供給するときに、第１の高さ及び第２の高さのインク液面検知位置にインクが極力触れない構成であり、第１及び第２の検知手段の誤検知が防止されてインク供給の誤動作を防止できる。
請求項９記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記インクタンクのインク液面が第１の高さを下回ったことを検知する第１の検知手段と、前記インクタンクのインク液面が前記第１の高さよりも高い第２の高さに到達したことを検知する第２の検知手段と、前記インクタンクのインク液面が前記第１の高さを下回ったことを前記第１の検知手段が検知したときに、前記メインタンクから前記インクタンクに前記インクを供給するように前記接続手段および前記空気吸引手段を駆動し、前記インクタンクのインク液面が前記第２の高さに到達したことを前記第２の検知手段が検知したときに、前記メインタンクから前記インクタンクへの前記インクの供給を停止するように前記接続手段および前記空気吸引手段を制御する制御手段と、を有し、前記第１接続部は、接続時において前記開口部が前記第２の高さよりも鉛直下方位置に位置するように構成されていることを特徴とする。
請求項９記載の発明の作用について説明する。
インクタンクのインク液面が第１の高さを下回ったことを第１の検知手段が検知したときに、接続手段および空気吸引手段を駆動してメインタンクからインクタンクにインクを供給する。そして、インクタンクのインク液面が、第１の高さよりも高い第２の高さに到達したことを第２の検知手段が検知したときに、接続手段および空気吸引手段を制御してメインタンクからインクタンクへのインクの供給を停止する。また、この第１接続部は、接続時において第１接続部の開口部が第２の高さよりも鉛直下方位置に位置するように構成されている。
よって、インクが満タンになったときを除いて、インクを供給するときに、第２の高さ（満タン位置）を検知するインク液面検知位置にインクが極力触れない構成であり、第２の検知手段の誤検知が防止されてインク供給の誤動作を防止できる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の第１実施形態に係るインクジェット記録装置について詳細に説明する。
【００４１】
図２に示すように、インクジェット記録装置１０には、搬送ローラ１２によって搬送される用紙１４の上部に、用紙１４の搬送方向（副走査方向、矢印Ａ方向）と交差する主走査方向（矢印Ｂ方向）に移動可能とされたキャリッジ１６が配置されている。キャリッジ１６には、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各インクを用紙１４に向かって吐出する記録ヘッド１８および記録ヘッド１８と一体的に形成されたインクタンク２０が備えられている。また、インクジェット記録装置１０の主走査方向端部（ホームポジション）に、インクタンク２０に対してインクを供給する補充ステーション２２が配設されると共に、インクジェット記録装置１０の下部にメインタンク２４が配設されている。
【００４２】
インクタンク２０は、図１および図３に示すように、筐体２１の内部に、インクを保持するための毛細管部材２６が配設され大気連通口２８が形成された第１インク室３０と、自由状態でインクを保持する第２インク室３２と、インク吐出口が形成されたヘッドチップを内部に持つヘッド液室３４とから構成されている。
【００４３】
筐体２１は、透湿性、気体透過性を十分に抑制できるポリプロピレンで形成されている。ただし、その他の樹脂であっても耐インク性があり、透湿性、気体透過性を十分に抑制できるものであれば、使用可能である。また、第１インク室３０内に配設される毛細管部材２６としては、ポリエステルフェルトが使用されている。ポリエステルフェルトは、密度の変化によって毛細管力を調整でき、また、耐インク性にも優れているので好適である。もちろん、多孔質な高分子フォーム（ポリウレタン、メラミン）等や、ポリエステル繊維以外のポリプロピレン、アクリルなどのフェルトでも、適度な毛細管力をインクとの間に発揮し、耐インク性のあるものなら使用可能である。
【００４４】
インクタンク２０は記録ヘッド１８と一体にカートリッジ化されており、記録ヘッド１８に寿命がきた場合にはカートリッジ毎交換される。新品のカートリッジには、第１インク室３０、第２インク室３２、ヘッド液室３４の全てにインクが充填されている。
【００４５】
第１インク室３０の底面には、微小な開口を有する多孔質体からなるメニスカス形成部材３６が配置されており、当該開口を介して第１インク室３０と第２インク室３２が連通している。また、メニスカス形成部材３６の底面には、インク誘導部材３８が配置されており、第２インク室３２内のインクを常にメニスカス形成部材３６に供給している。
【００４６】
このように形成されるため、印字によってインクが消費されると第１インク室３０の大気連通口２８から空気が第１インク室３０に流入し、毛細管部材２６に含浸されているインクが第２インク室３２に流入する。さらに、毛細管部材２６に含浸されたインクが枯渇すると、空気がメニスカス形成部材３６の開口に到達する。開口にはインクメニスカス膜が形成されており、第１インク室３０と第２インク室３２との差圧によって第２インク室３２の内部に凸状に膨張し、ついには破膜することで空気を第２インク室３２の内部に供給し、負圧状態を一定に保つ。一方、インクメニスカス膜が破膜された開口には、インク誘導部材３８からインクが供給されているため、すぐにインクメニスカス膜が再生されて、空気が連続的に第２インク室３２に導入されて負圧状態が損なわれることを防止する。
【００４７】
ヘッド液室３４は、フィルタ３９を介して第２インク室３２と連通している。フィルタ３９は、ヘッド液室３４の側面部に鉛直方向に沿って設置されている。ヘッド液室３４からインクを吐出することによって消費されるインクは、第２インク室３２からフィルタ３９を介してヘッド液室３４に供給される。ヘッド液室３４は、記録ヘッド１８の熱によって生ずる気泡を蓄積するため、本実施形態では２ｍｌ程度の容積を有している。また、本実施形態では、記録ヘッド部分はシリコンウエハを微細加工することで作成し、ノズル部分は約６００ｄｐｉの解像度を有している。
【００４８】
なお，第２インク室３２の側面には、光学式液面センサ４１、４３用のプリズム４０、４２が上下２個所に配設されている。液面センサ４１、４３は、インクジェット記録装置１０に設置されており、キャリッジ１６で移動する各色のインクタンク２０のプリズム４０、４２に対して発光ダイオードからの光を照射し、反射光をフォトトランジスタに入射させることによって液面検知を行なっている。すなわち、プリズム４０、４２の反射面にインクが存在するときは、入射光はインクタンク内に透過し、反射しない。一方、プリズム４０、４２の反射面にインクがない場合には、反射面が入射光に対して全反射するように設計されており、反射光がフォトトランジスタに入射することによってインク液面がプリズム４０、４２よりも低下したことを検知する。なお、プリズム４０は、後述するインク補充時のインク液面の上限を検知するため、プリズム４２は、インク補充が必要なインク液面高さまでインク残量が減少したことを検知するために配設されている。
【００４９】
また、第２インク室３２の側面には、後述するポート５０、５２がそれぞれ挿入されるスリットバルブ４４、４６が設けられている。スリットバルブ４４、４６は、ゴムなどの弾性部材を用いたスリット構造をしており、後述する補充ステーション２２のパイプ５６が挿入された場合のみ外周面に密着してシールしつつ開口する。挿入時以外はスリットが閉塞しており、第２インク室３２が気密状態とされ、負圧を一定範囲に制御することができる。スリットバルブ４４はプリズム４０よりも上方、スリットバルブ４６はプリズム４２よりも下方に配置されている。これは、スリットバルブ４４に挿入されるポート５０から必ず空気が排出されるためにインク液面の上限よりも上部に、またスリットバルブ４６に挿入されるポート５２からインク中にインクを供給するためにインク液面の下限よりも下に配設したものである。
【００５０】
このように構成されるインクタンク２０に対してインクを供給するインク供給（補充）系について説明する。
【００５１】
補充ステーション２２は、インクタンク２０接続用の二つのポート５０、５２を有する。ポート５０は、図１に示すように、基台５４と、基台５４の内部を貫通しているパイプ５６と、パイプ５６に巻回されるスプリング５８およびパイプ５６に沿って移動可能な支持部材６０および支持部材６０に支持される保護カバー６２とから構成される。
【００５２】
パイプ５６は、内部に図示しない通路が形成されており、先端近傍に形成された横孔６４によって外部と連通している。パイプ５６の先端は、保護カバー６２の先端に円錐状のシール部６６によって外部から遮蔽され、横孔６４においてインクの蒸発や変性が生じないようにされている。
【００５３】
スプリング５８は基台５４と支持部材６０の間に配設されているため、保護カバー６２に矢印Ｃ方向の力が作用することによってスプリング５８が縮み、支持部材６０および保護カバー６２がＣ方向に移動してパイプ５６が外部に露出する。
【００５４】
また、ポート５０のパイプ５６は、大気開放される排気管８４に接続されており、途中に排気用のポンプ８６が配設されている。
【００５５】
ポート５２もポート５０と同様の構成であり、パイプ５６はメインタンク２４の底部に形成された供給口７０と供給管７２を介して接続されている。
【００５６】
このようなポート５０、５２を有する補充ステーション２２は、アクチュエータ９０によってインクタンク２０の側面に対して接近離間（矢印Ｄ、C方向）可能に構成されている。したがって、補充ステーション２２をインクタンク２０の側面に対して接近させると、保護カバー６２が側面に当接し、スプリング５８が圧縮される。この結果、保護カバー６２から露出したパイプ５６の先端（横孔６４）がスリットバルブ４４、４６から第１インク室３２に進入する（図４参照）。
【００５７】
メインタンク２４は、ポリプロピレン樹脂の筐体７４内に自由状態でインクを貯留する方式を採用している。メインタンク２４は、インクジェット記録装置１０に装填される際に、大気開放口を大気に連通する構造とされている。具体的には、インクジェット記録装置１０側に形成された大気に連通するパイプ７８が備えられ、インクジェット記録装置１０に装填することによって、メインタンク２４を外部から密閉しているゴムなどの弾性部材からなるスリットバルブ７９にパイプ７８が挿入され、メインタンク２４が大気開放される構成である。したがって、スリットバルブ７９は出荷時には閉塞されており、運送中等のインク漏れを防止する。スリットバルブ７９の内側には、ラビリンス構造の通路８０を介して設けられ、インク漏れや蒸発を防止している。
【００５８】
また、供給管７２の途中には、メインタンク２４の残量を検知するためのインク残量検知センサ８２が配設されている。インク残量検知センサ８２が供給管７２内のインク無しを検知した場合には、メインタンク２４の残量が僅かであると判断し、メインタンク２４の交換メッセージを表示することができる。
【００５９】
なお、供給管７２内のインクの透過光を検出するインク適正検出手段を設け、透過光の減衰率からインクの同定を行ない、不適正なインクが検出された場合にはメインタンク２４およびインクタンク２０の交換を促す構成とすることもできる。
【００６０】
なお、インクジェット記録装置１０には、液面センサ４１、４３やインク残量検知センサ８２から出力信号に基づいてメインタンク２４からインクタンク２０にインク供給を行なうためにアクチュエータ９０およびポンプ８６に駆動信号を出力する制御部９４が設けられている。
【００６１】
このように構成されたインクジェット記録装置１０の作用について説明する。
【００６２】
先ず、通常の印字状態においては、インク消費によって、第１インク室３０の毛細管部材２６から第２インク室３２にインクが供給される。さらに、毛細管部材２６のインクが枯渇すると、第１インク室３０の空気がメニスカス形成部材３６の開口に形成されるインクメニスカス膜を破裂させて第２インク室３２に進入して第２インク室３２の負圧状態を一定に保つ。これによってヘッド液室３４から安定したインク吐出が行なわれる。さらに、インクが消費されるに従って第２インク室３２のインク液面が低下してプリズム４２を下回ると、液面センサ４３の発光ダイオードから照射された入射光が反射面で全反射してフォトレジスタに入射する。この結果、液面低下が検知され、検知信号が液面センサ４３から制御部９４に出力される。制御部９４ではインク補充が必要と判断して、記録ヘッド１８の印字動作を終了してキャリッジ１６をホームポジションに戻す。さらに、制御部９４からアクチュエータ９０に駆動信号が出力され、ホームポジションに位置したインクタンク２０の側面に補充ステーション２２が接近し、保護カバー６２が側面に当接する。さらに、補充ステーション２２が矢印Ｄ方向に移動することにより、スプリング５８が圧縮されてパイプ５６が保護カバー６２から露出すると共に、先端（横孔６４）がスリットバルブ４４、４６から第２インク室３２の内部に挿入される（図４参照）。この結果、ポート５０のパイプ５６は第２インク室３２の空気中に、ポート５２のパイプ５６は第２インク室３２のインク中に挿入される。ここで、制御部９４はアクチュエータ９０の駆動を停止し、ポンプ８６を駆動する。この結果、第２インク室３２内の空気が排気管８４を介して外部に排出される。したがって、第２インク室３２の負圧が増加し、メインタンク２４から供給管７２、パイプ５６、横孔６４を介してインクが第２インク室３２に供給される。
【００６３】
インクの充填により第２インク室３２のインク液面がプリズム４０の位置まで到達すると、液面センサ４１が検知して検知信号を制御部９４に出力する。この検知信号に基づいて制御部９４はポンプ８６に停止信号を出力し、ポンプ８６の駆動を停止する。さらに、アクチュエータ９０を駆動させてインクタンク２０から補充ステーション２２を離間させる。これによってポート５０、５２の各パイプ５６がスリットバルブ４４、４６からそれぞれ抜き出され、スプリング５８の復帰とともに保護カバー６２が横孔６４を閉塞する。したがって、パイプ５６（横孔６４）からインクが蒸発すること、あるいは付着したインクが固化することを防止できる。なお、インクタンク２０の側面に形成されたスリットバルブ４４、４６もパイプ抜出後、素早く弾性力によって開口部をシールし、インク漏れを防止する。
【００６４】
このように、本実施形態のインクジェット記録装置１０では、メインタンク２４からインクタンク２０にインクを補充するのに、ポート５０、５２をインクタンク２０の第２インク室３２に接続させ、ポンプ８６を用いてポート５０から第２インク室３２の空気を排出して第２インク室３２の負圧を増加させることによって、メインタンク２４から第２インク室３２にインクを吸引する。すなわち、負圧によってインクを供給するため、ポート５２のパイプ５６が挿入されたスリットバルブ４６からインクが漏れることはない。
【００６５】
なお、ポート５０、５２の各パイプ５６がスリットバルブ４４、４６に挿入される際、第１インク室３０の大気連通口２８を閉塞すると共に、記録ヘッド１８のノズルオリフィスをキャッピングすることも可能である。このように構成することにより、ポンプ８６の駆動による第２インク室３２の負圧増大に伴なって大気連通口２８や記録ヘッド１８のノズルオリフィスから空気が進入することを防止できる。ただし、たとえ空気が進入したとしても、供給管７２、パイプ５６などの流路抵抗を十分に低くすることで、インク補充は十分に可能である。進入した空気は、ポンプ８６によって外部に排出される。
【００６６】
また、インクタンク２０の圧力制御は、メインタンク２４との水頭圧によって制御されるのではなく、メインタンク２４とは独立に行なわれているため、メインタンク２４の設置場所が規制されず、部材配置の自由度が高まる。
【００６７】
ところで、本実施形態では、インク補充をホームポジションで行なう構成としたが、補充位置はホームポジションに限定されず、他の位置で行なう構成としても良い。
【００６８】
次に、本発明の第２実施形態に係るインクジェット記録装置について図５を参照して説明する。第１実施形態と同様の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００６９】
本実施形態では、スリットバルブ４４、４６がインクタンク２０の上面に形成されており、補充ステーション２２がインクタンク２０の上部から接近離間する点が第１実施形態と異なる。
【００７０】
また、補充ステーション２２に第１インク室３０の大気連通口２８を閉塞する閉塞部材９２が設けられている。
【００７１】
このように構成することにより、第１実施形態と同様の作用効果を奏すると共に、インク補充時に第２インク室３２の負圧の増大によって大気連通口２８から第１インク室３０を介して第２インク室３２に空気が供給されることを防止できる。この結果、メインタンク２４からのインク供給効率を向上させることができる。
【００７２】
また、補充ステーション２２に閉塞部材９２が設けられているため、補充ステーション２２をインクタンク２０の上面に接近させる一動作によって、ポート５０、５２のパイプ５６をスリットバルブ４４、４６にそれぞれ挿入すると共に、閉塞部材９２が大気連通口２８を閉塞することができる。
【００７３】
さらに、インク供給時にインクが供給されるパイプ５６がインクに浸からないため、パイプ５６に付着するインクを最小限に抑制することができ、付着したインクの固化によるパイプ５６の目詰まりなどを防止できる。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のインクジェット記録装置では、キャリッジ外のメインタンクからキャリッジ上のインクタンクにインクを供給する際、インク漏れを確実に阻止して安定的にインクを補充することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態に係るインクジェット記録装置のインク供給系を示す概略図である。
【図２】 本発明の第１実施形態に係るインクジェット記録装置を示す斜視図である。
【図３】 本発明の第１実施形態に係るインクタンクの概略斜視図である。
【図４】 本発明の第１実施形態に係るインクタンクに対するポートの接続状態を示す断面図である。
【図５】 本発明の第２実施形態に係るインクタンクの概略斜視図である。
【符号の説明】
１０ インクジェット記録装置
１８ 記録ヘッド
２０ インクタンク
２２ 補充ステーション（接続手段）
２４ メインタンク
４４ スリットバルブ（被接続部）
４６ スリットバルブ（被接続部）
５０ ポート（第１接続部）
５２ ポート（第２接続部）
８６ ポンプ（空気吸引手段）
Claims (9)
- 印字用記録ヘッドが設置された移動キャリッジ上に保持され、インクが自由表面を有する状態で保持されると共に、第１の被接続部および第２の被接続部が同一面に設けられたインクタンクと、
前記移動キャリッジの外部に配置されインクが貯留されたメインタンクと、
前記メインタンクと連通した開口部を有する第１接続部と、
空気吸引手段によって外部に排気する第２接続部と、
前記第１接続部および前記第２接続部を相対的に固定する保持部材と、
前記保持部材と前記インクタンクとを相対的に近接・離間させて前記第１接続部および前記第２接続部を前記インクタンクの前記第１の被接続部および前記第２の被接続部と接続・分離させる接続手段と、
を備え、
前記インクタンクが、
インクを保持する毛細管部材が収納され、大気連通口が形成された第１インク室と、
インクが自由表面を有する状態で保持し、記録ヘッドにインクを供給するインク供給口が形成されると共に、前記第１の被接続部および前記第２の被接続部が設けられた第２インク室と、
前記第１インク室と前記第２インク室の連通部分に設けられたメニスカス形成部材と、
から構成されることを特徴とするインクジェット記録装置。 - 前記第１接続部は、非接続時は前記開口部を覆い、接続時には開口部を開放するシール部材を有することを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置。
- 前記メインタンクから前記インクタンクにインクを補充する際、前記第１インク室の大気連通口を閉塞する閉塞手段を設けたことを特徴とする請求項１または２記載のインクジェット記録装置。
- 前記保持部材は、前記接続手段によって前記第１及び第２接続部が前記第１及び第２の被接続部とそれぞれ接続されたときに、前記大気連通口を閉塞するように、前記閉塞手段を保持することを特徴とする請求項３記載のインクジェット記録装置。
- 前記第２インク室のインク残量を検知するインク残量検知手段と、
前記インク残量検知手段によってインク残量が所定量以下と検知された場合に、接続手段を駆動して前記第１、第２接続部をそれぞれ前記第１、第２の被接続部に接続し、空気吸引手段を駆動することにより前記メインタンクから前記インクタンクにインクを補充させる制御手段と、
を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載のインクジェット記録装置。 - インク残量検知手段は、インクの有無による光反射率の変化に基づいて液面を検知する光学式センサであることを特徴とする請求項５記載のインクジェット記録装置。
- 前記第１及び第２の被接続部、及び前記大気連通口が前記インクタンクの上面に設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載のインクジェット記録装置。
- 前記インクタンクのインク液面が第１の高さを下回ったことを検知する第１の検知手段と、
前記インクタンクのインク液面が前記第１の高さよりも高い第２の高さに到達したことを検知する第２の検知手段と、
前記インクタンクのインク液面が前記第１の高さを下回ったことを前記第１の検知手段が検知したときに、前記メインタンクから前記インクタンクに前記インクを供給するように前記接続手段および前記空気吸引手段を駆動し、
前記インクタンクのインク液面が前記第２の高さに到達したことを前記第２の検知手段が検知したときに、前記メインタンクから前記インクタンクへの前記インクの供給を停止するように前記接続手段および前記空気吸引手段を制御する制御手段と、を有し、
前記第１接続部は、接続時において前記開口部が前記第１の高さよりも鉛直下方位置に位置するように構成されていることを特徴とする請求項１または２記載のインクジェット記録装置。 - 前記インクタンクのインク液面が第１の高さを下回ったことを検知する第１の検知手段と、
前記インクタンクのインク液面が前記第１の高さよりも高い第２の高さに到達したことを検知する第２の検知手段と、
前記インクタンクのインク液面が前記第１の高さを下回ったことを前記第１の検知手段が検知したときに、前記メインタンクから前記インクタンクに前記インクを供給するように前記接続手段および前記空気吸引手段を駆動し、
前記インクタンクのインク液面が前記第２の高さに到達したことを前記第２の検知手段が検知したときに、前記メインタンクから前記インクタンクへの前記インクの供給を停止するように前記接続手段および前記空気吸引手段を制御する制御手段と、を有し、
前記第１接続部は、接続時において前記開口部が前記第２の高さよりも鉛直下方位置に位置するように構成されていることを特徴とする請求項１または２記載のインクジェット記録装置。
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