インクジェット記録装置
【課題】記録を中断することなくインクタンクの交換が可能なインクジェット記録装置において、サブタンクの構成を簡易にし、かつ装置の大型化を抑制する。
【解決手段】インクを収容可能で、交換が可能なインクタンク２０１と、インクタンク２０１で加圧されたインクが流れる供給チューブ５３と、供給チューブ５３から流入したインクを収容可能なサブタンク１５と、第１の圧力でインクタンク２０１を加圧するとともに第１の圧力よりも小さな第２の圧力でサブタンク１５を加圧する加圧２１と、供給チューブ５３に設けられ、供給チューブ５３を開閉可能な弁１４と、サブタンク１５で加圧されたインクが流入する負圧タンク１５２と、負圧タンク１５２から供給されたインクを吐出する記録ヘッド１５１と、を有し、第１の圧力が、供給チューブ５３の圧力損失と、第２の圧力との和よりも大きい。
【解決手段】インクを収容可能で、交換が可能なインクタンク２０１と、インクタンク２０１で加圧されたインクが流れる供給チューブ５３と、供給チューブ５３から流入したインクを収容可能なサブタンク１５と、第１の圧力でインクタンク２０１を加圧するとともに第１の圧力よりも小さな第２の圧力でサブタンク１５を加圧する加圧２１と、供給チューブ５３に設けられ、供給チューブ５３を開閉可能な弁１４と、サブタンク１５で加圧されたインクが流入する負圧タンク１５２と、負圧タンク１５２から供給されたインクを吐出する記録ヘッド１５１と、を有し、第１の圧力が、供給チューブ５３の圧力損失と、第２の圧力との和よりも大きい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクを吐出することで記録を行うインクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インクジェット記録装置では、一般的に、インクタンクから記録ヘッドにインクが供給され、記録ヘッドは、供給されたインクを吐出ノズルから記録媒体へ吐出する。インクタンクと記録ヘッドは、柔軟でしかも中空な流体導管で接続されている。また、インクジェット記録装置には、一般的に、インクタンクにおけるインクの残量を検知するセンサーが設けられている。インクタンクのインクが減ると、センサーが、インクの残量が僅かである状態またはインク無しの状態であることを検知する。その後、インクタンクの交換を促す表示（アラーム）が行われる。この表示が行われている間、記録は中断され、ユーザがインクタンクを交換すると、記録が再開される。インクタンクの交換に伴う記録の中断を解消する記録装置が、特許文献１および特許文献２に開示されている。
【０００３】
特許文献１に開示された記録装置には、インクタンクと記録ヘッドの間に２室からなるサブタンクが設けられている。このサブタンクでは、一方の室を減圧することによってインクタンクからインクが供給され、供給されたインクは他方の室に流入する。そして、他方の室に流入したインクは、記録ヘッドに供給される。インクタンクの交換が行われているとき、２室の連通は遮断され、他方の室から記録ヘッドへのインクの供給が継続される。
【０００４】
一方、特許文献２に開示された記録装置では、同一色のインクを収納する２つのインクタンクと、各インクタンクに接続されたサブタンクと、インクタンクとサブタンクとの接続を切り換えるインク供給弁とが設けられている。この記録装置では、一方のインクタンクのインクがなくなると、インク供給弁が他方のインクタンクとサブタンクとを接続させる。これにより、一方のインクタンクを交換している間、他方のインクからサブタンクにインクが供給されるので記録が中断されない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２５４７０２号公報
【特許文献２】特開２００２−５２７３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された記録装置では、サブタンクは、減圧や２室の連通の遮断のために数多くの弁が必要になり、複雑な構成となっている。一方、特許文献２に開示された記録装置では、サブタンクは簡易な構成となっている。しかし、この記録装置は、１色ごとに交換用のインクタンクを２つ用意しなければならない。そのため、インクタンクの装着スペースやインクタンクを交換するのに必要な操作スペースが増え、装置の大型化を招く。
【０００７】
本発明は、記録を中断することなくインクタンクの交換が可能なインクジェット記録装置において、サブタンクの構成を簡易にし、かつ装置の大型化を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明のインクジェット記録装置は、インクを収容可能で、交換が可能なインクタンクと、前記インクタンクで加圧されたインクが流れる供給チューブと、前記供給チューブから流入したインクを収容可能なサブタンクと、第１の圧力で前記インクタンクを加圧するとともに、前記第１の圧力よりも小さな第２の圧力で前記サブタンクを加圧する加圧手段と、前記供給チューブに設けられ、前記供給チューブを開閉可能な弁と、前記サブタンクで加圧されたインクが流入する負圧タンクと、前記負圧タンクから供給されたインクを吐出する記録ヘッドと、を有し、前記第１の圧力が、前記供給チューブの圧力損失と、前記第２の圧力との和よりも大きい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、１色に対して２つのインクタンクを必要としない構成となっているので装置の大型化を抑制できる。また、上述した第１の圧力でインクタンクを加圧するとともに上述した第２の圧力でサブタンクを加圧することによって、インクタンクが装着されているときは、インクはインクタンクからサブタンクを経由して負圧タンクへ供給される。負圧タンクへ供給されたインクは記録ヘッドから吐出される。インクタンクを交換するときは、第１の圧力は作用しないが加圧手段がサブタンクを加圧し弁が供給チューブを閉鎖することによって、サブタンクから負圧タンクへのインクの供給が継続される。そのため、記録ヘッドはインクを吐出できる。このようにインクタンクの圧力およびサブタンクの圧力を設定することで、サブタンクが、２つの室や数多くの弁が設けられていない簡易な構成であっても、記録を中断することなくインクタンクを交換することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明のインクジェット記録装置の要部の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の第一の実施形態のインクジェット記録装置を流れるインクの経路を示す図である。
【図３】負圧タンクの構成を示す断面図である
【図４】圧力レギュレータの構成を示す断面図である。
【図５】インクタンクの交換時におけるインクの経路を説明するための図である。
【図６】本発明の第二の実施形態のインクジェット記録装置の要部の構成を示す図である。
【図７】本発明の第三の実施形態のインクジェット記録装置の要部の構成を示す図である。
【図８】本発明の第四の実施形態のインクジェット記録装置の要部の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（第一の実施形態）
図１は、本発明のインクジェット記録装置の要部の構成を示す斜視図である。図２は、本発明の第一の実施形態のインクジェット記録装置を流れるインクの経路を示す図である。本実施形態のインクジェット記録装置では、ブラック、シアン、マゼンダ、およびイエローの４色のインクを使用する。
【００１２】
図１に示すように、本発明のインクジェット記録装置には、供給ユニット２００が設けられている。供給ユニット２００は、インクを収納可能で、交換が可能なインクタンク２０１、２０２、２０３、および２０４を有する。インクタンク２０１にはブラックのインクが収容されている。インクタンク２０２にはシアンのインクが収容されている。インクタンク２０３にはマゼンタのインクが収容されている。インクタンク２０４にはイエローのインクが収容されている。インクタンク２０１〜２０４には、インクチューブ２５１、２６１、２７１、２８１がそれぞれ接続されている。インクチューブ２５１、２６１、２７１、２８１は、キャリッジ４１０まで這い回される。キャリッジ４１０の上には、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各色に対応した記録ヘッド１５１、１６１、１７１、１８１が搭載されている。
【００１３】
本発明のインクジェット記録装置では、後述する加圧ポンプ２１０、２１１により押し出された各色のインクは、インクチューブ２５１、２６１、２７１、２８１をそれぞれ流れる。各インクチューブを流れるインクは、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各色に対応した負圧タンク１５２、１６２、１７２、１８２をそれぞれ経由して記録ヘッド１５１、１６１、１７１、１８１に供給される。キャリッジ４１０は、スライド軸４５０に沿って移動可能であり、記録用紙６０１上を往復移動する。記録ヘッド１５１、１６１、１７１、１８１は、制御部（不図示）の制御に従って記録用紙６０１上へインクを選択的に吐出する。このとき、記録装置下方に設けられたＬＦローラー４７０が記録用紙６０１を矢印Ａ方向に間欠送りすることによって、連続的な記録が行われる。
【００１４】
また、本発明のインクジェット記録装置には、回復ユニット３００が設けられている。回復ユニット３００は、チューブポンプなどの吸引手段を有し、キャリッジ４１０の往復移動領域における記録領域の外側に位置している。回復ユニット３００では、キャップ３２０が記録ヘッド１５１、１６１、１７１、１８１に接合する。この状態で、前記吸引手段が各記録ヘッドの吐出ノズル（不図示）からインクを吸引する。また、記録装置の休止時にはキャップ３２０が吐出ノズルをキャッピングする。これにより、吐出ノズルが保護され、記録ヘッドが良好な状態に維持される。
【００１５】
負圧タンク１５２、１６２、１７２、１８２と回復ユニット３００とは、空気排出チューブ３２１、３３１、３４１、３５１（図２参照）でそれぞれ接続されている。各空気排出チューブは、インクチューブ２５１、２６１、２７１、２８１と共にＵ字を描いて束ねられ、キャリッジ４１０まで這い回される。
【００１６】
次に、図２を参照して本実施形態のインクジェット記録装置におけるインク経路について説明する。なお、インクタンク２０１、２０２、２０３、２０４、及び記録ヘッド１５１、１６１、１７１、１８１の周りの構成は同一なので、主にブラックに対応するインクタンク２０１、記録ヘッド１５１の周りの構成について説明し、適宜他の色の構成を説明する。
【００１７】
インクタンク２０１は、加圧空気に耐えられるような樹脂又は金属で形成されたケース１１を有する。ケース１１内には、ゴム、フィルム等の柔軟部材で形成され、内部にインクを充填したインク袋１２が設けられている。インクなしでは、インク袋１２は潰れた状態になる。ケース１１は、インク袋１２の外側を密閉している。インク袋１２のインク導出口は、ゴム栓１０で密閉されている。ゴム栓１０にはインク針が差し込まれ、これによりインクが導出可能になる。
【００１８】
インクタンク２０１は、加圧手段２１の加圧ポンプ２１０（第１の加圧ポンプ）に加圧される。加圧ポンプ２１０とインクタンク２０１は、インクタンク加圧チューブ５１で接続される。インクタンク加圧チューブ５１には、ケース１１に加圧空気を通したり遮断したりする開閉可能な加圧開閉弁１３が設けられている。また、インクタンク２０１は、供給チューブ５３でサブタンク１５に接続されている。
【００１９】
サブタンク１５は、インクタンク２０１から供給チューブ５３を通じて流入したインクを収容可能である。供給チューブ５３には、インクタンク２０１からサブタンク１５へインクを流し、サブタンク１５からインクタンク２０１へのインクの流れを阻止可能な一方向弁１４が設けられている。サブタンク１５の上部には、サブタンク１５のインク量を電気導通によって検知する一対の電極ピン１６が取り付けられている。また、サブタンク１５の上部には、サブタンク１５に溜まった空気を外部に逃がすための大気開放弁１７が取り付けられている。サブタンク１５は、加圧手段２１の加圧ポンプ２１１（第２の加圧ポンプ）に加圧される。加圧ポンプ２１１とサブタンク１５は、サブタンク加圧チューブ５２で接続されている。サブタンク加圧チューブ５２には、サブタンク１５へ加圧空気を流し、逆方向には流さない一方向弁１８が設けられる。
【００２０】
なお、加圧ポンプ２１０、２１１の構造としては、小型化に有利で、空気流量を大きくとれる周知のダイアフラム式ポンプが適している。
【００２１】
インクタンク２０２、２０３、２０４の各々は、インクタンク加圧チューブ６１、７１、８１で加圧ポンプ２１０と接続されている。インクタンク加圧チューブ６１、７１、８１は、インクタンク加圧チューブ５１と合わせ、加圧ポンプ２１０から４本に分岐して、各インクタンクへ加圧空気を送る。加圧ポンプ２１０の下流で、各インクタンク加圧チューブへ分岐する手前には、インクタンク用の圧力レギュレータ２２１が設けられている。圧力レギュレータ２２１は、コントローラ５１０によって加圧値が所定の範囲で制御される。加圧ポンプ２１０が４本のインクタンク加圧チューブに対して並列に加圧しているため、各インクタンクは、ほぼ均等に加圧される。
【００２２】
また、サブタンク２５、３５、４５の各々は、サブタンク加圧チューブ６２、７２、８２で加圧ポンプ２１１と接続されている。サブタンク加圧チューブ６２、７２、８２は、サブタンク加圧チューブ５２と合わせ、加圧ポンプ２１１から４本に分岐して各サブタンクへ加圧空気を送る。加圧ポンプ２１１の下流で、各インクタンク加圧チューブへ分岐する手前には、サブタンク用の圧力レギュレータ２２２が設けられている。圧力レギュレータ２２２は、コントローラ５１０によって加圧値が所定の範囲で制御される。加圧ポンプ２１１が４本のサブタンク加圧チューブに対して並列に加圧しているため、各サブタンクは、ほぼ均等に加圧される。
【００２３】
インクタンク２０１のケース１１に加圧ポンプ２１０により圧力を制御された加圧空気を送ることでインク袋１２の周囲は加圧される。すると、インク袋１２の内部のインクは、供給チューブ５３を通り、一方向弁１４を介してサブタンク１５へ送られる。サブタンク１５の底部からインクが溜まるように供給チューブ５３は、サブタンク１５の底部に接続している。加圧ポンプ２１０と同時に、サブタンク１５には加圧ポンプ２１１により圧力を制御された加圧空気を送ることで、サブタンク１５の内部のインクは加圧される。サブタンク１５のインク液面１６ａを加圧するため、サブタンク加圧チューブ５２は、サブタンク１５の上部に接続されている。インク液面１６ａは、電極ピン１６の下端とほぼ一致する。
【００２４】
ここで、サブタンク１５、２５、３５、４５の各々の近傍に設けられた一方向弁１８、２８、３８、４８の機能について説明する。サブタンク加圧チューブ５２、６２、７２、８２は、４つに分岐しているため、もし、一方向弁１８、２８、３８、４８を設けていないと、互いに空気が行き来できる状態になる。サブタンク内のインク量は電極ピン１６で監視されているが、何らかの不具合により液面が上昇し、サブタンク加圧チューブ５２、６２、７２、８２のいずれか一つにでもインクが侵入すると、他のサブタンクにそのインクが混じる恐れがある。このような混色を防止するために一方向弁１８、２８、３８、４８は設けられている。
【００２５】
インクタンク２０１が装着され、インク袋１２にインクがあり、インク袋１２が潰れていなければ、インクは、加圧ポンプ２１０と２１１で加圧され、インクチューブ２５１を経て負圧タンク１５２にインクが供給される。
【００２６】
なお、サブタンク１５のインク液面１６ａには、外部から取り込んだ加圧空気が接するので、ゴミや塵埃を除去するために、加圧ポンプ２１１の外気の吸入口（不図示）にエアーフィルターを設けてもよい。
【００２７】
次に、記録ヘッド１５１の周りの構成について説明する。
【００２８】
負圧タンク１５２は、記録ヘッド１５１に微負圧を発生させると供に、サブタンク１５からインクの供給を受ける。循環ポンプ１５３は、記録ヘッド１５１と負圧タンク１５２の間でインクを循環する。空気抜き弁１５４は、負圧タンク１５２に溜まった空気を吸引する際に開くように制御される。切替え弁３２２は、キャップ３２０と負圧タンク１５２との経路を切替える。チューブポンプ３２３は、吸引手段である。
【００２９】
記録ヘッド１５１と負圧タンク１５２は、供給チューブ１５５で接続されるとともに、循環チューブ１５６、循環ポンプ１５３、ポンプチューブ１５７で接続される。負圧タンク１５２とチューブポンプ３２３は、切替え弁３２２を介して空気排出チューブ３２１で接続される。
【００３０】
負圧タンク１５２から記録ヘッド１５１へ供給チューブ１５５を介してインクが供給される。この間の供給は、記録ヘッド１５１のノズルの毛管力である。キャリッジ４１０内に設けられた供給チューブ１５５は、記録装置内を這い回されたインクチューブ２５１に比べ短いため、流路抵抗が小さく、インク供給量は十分に確保される。
【００３１】
記録ヘッド１５１には、記録中に泡が溜まることがあり、吐出不良を起す原因となる。そこで、必要に応じて循環ポンプ１５３によりインクを循環すると供に、記録ヘッド１５１から負圧タンク１５２に泡を移動させる。インクは、負圧タンク１５２、供給チューブ１５５、記録へッド１５１、循環チューブ１５６、循環ポンプ１５３、ポンプチューブ１５７、負圧タンク１５２・・・という順に循環する。この過程で、負圧タンク１５２の上部に自然に泡が溜まり、やがて空気になる。空気抜き弁１５４が開いて、切替え弁３２２が空気排出チューブ３２１の経路に切替わると、負圧タンク１５２の上部から空気排出チューブ３２１を介してチューブポンプ３２３が泡を排出する。
【００３２】
上述した構成は、他の記録ヘッド１６１、１７１、１８１の周りにも各々設けられている。
【００３３】
図３は、負圧タンクの構成を示す断面図である。図３（ａ）は、負圧弁１１２が供給口１１８を閉鎖している状態を示し、図３（ｂ）は、負圧弁１１２が供給口１１８を開放している状態を示す。
【００３４】
負圧タンク１５２は、インク吐出のために微負圧を発生する機構を有している。その機構について説明する。インク室１１１は、サブタンク１５からインクチューブ２５１を通じて供給されたインクを収納する。負圧弁１１２は、インク室１１１の内部圧力の変化に対応して供給口１１８を開閉する。作動子１１３は、負圧弁１１２と一体に形成されている。可撓膜１１４は、ゴムやフィルム、アルミ蒸着されたフィルムなどで形成された自在に撓むことができる薄い膜である。負圧バネ１１５は、可撓膜１１４を外側に膨らませるように作動子１１３を付勢することによって、負圧弁１１２に供給口１１８を閉鎖させる。ガイド１１６は、作動子１１３をガイドする。シール部１１７は、負圧弁１１２が供給口１１８を閉鎖しているときに負圧弁１１２と接触する。
【００３５】
負圧バネ１１５が、インク室１１１内の容積を増加させる方向に可撓膜１１４を付勢することによって、インク室１１１内は所定の微負圧（例えば、大気圧マイナス８０ｍｍＡｑ）状態になる。単位ｍｍＡｑは、下記の式（１）で換算される圧力の単位である。
【００３６】
圧力［Ｐａ］＝密度［ｋｇ／ｍ3］×重力加速度［ｍ／ｓｅｃ2］×水頭［ｍ］・・・（１）
例えば、上記の式（１）で、水頭が、０．０８［ｍ］であれば、これを８０ｍｍＡｑと表記する。
【００３７】
インク室１１１内が上記の微負圧値になると、記録ヘッド１５１は、負圧タンク１５２と記録ヘッド１５１の配置による高低差分を加えた微負圧値となる。例えば、負圧タンク１５２が記録ヘッド１５１よりも上方２０ｍｍに位置する場合は、大気圧マイナス６０ｍｍＡｑとなる。記録ヘッド１５１を微負圧状態とすることによって、吐出ノズルに良好なメニスカスが形成される。
【００３８】
インクの吐出に伴って記録ヘッド１５２内のインクが消費されると、インク室１１１のインクが減少する。これにより、可撓膜１１４は内側（インク室１１１側）に変形する。可撓膜１１４の変形により作動子１１３が変位し、負圧弁１１２が供給口１１８を開放する（図３（ｂ）参照）。供給口１１８が開放されると、サブタンク１５で加圧されたインクが供給口１１８よりインク室１１１に流入する。インク室１１１内のインク量の増加に伴い可撓膜１１４が外側に変形すると、作動子１１３は負圧弁１１２が供給口１１８を閉鎖する方向に移動する。負圧弁１１２がシール部１１７に接触することによって供給口１１８が閉鎖され、再び所定の微負圧となる。
【００３９】
記録ヘッド１５２からのインクの吐出が連続的に行なわれる連続記録動作においては、負圧弁１１２は上記開閉動作を間欠的に繰り返す。インクはインクタンク２０１からインクチューブ２５１を介し、負圧タンク１５２に供給され、そして供給チューブ１５５を介して記録ヘッド１５１に安定的に供給される。
【００４０】
図４は、圧力レギュレータの構成を示す断面図である。図４（ａ）は、インクタンクの圧力が所定範囲にある状態（定常状態）を示す。図４（ｂ）は、インクタンクの圧力が下限値に達している状態を示す。図４（ｃ）は、インクタンクの圧力が上限値に達している状態を示す。図４（ｄ）は、インクタンクおよびサブタンクの各々の圧力の大小関係を表す図である。
【００４１】
図４（ａ）を参照して、インクタンク用の圧力レギュレータ２２１の構成を説明する。圧力レギュレータ２２１は、薄膜２３１ａと、アーム２３２と、フラグ２３４と、ボール２３５と、調圧バネ２３８と、センサー２３９とを有する。
【００４２】
薄膜２３１ａは、ゴムや樹脂フィルム、アルミ蒸着されたフィルムなどで形成され、空気圧によって自在に膨らんだり、萎んだりする。アーム２３２は、薄膜２３１ａが膨張した際に押圧され、支点２３３を中心に回動する。フラグ２３４は、アーム２３２の一端に設けられている。ボール２３５は、鋼製又は樹脂製であり、ボール弁バネ２３６でシール部２３７に押し付けられ、加圧空気をシールしている。調圧バネ２３８は、アーム２３２を薄膜２３１ａの膨張方向とは逆の矢印Ｃの方向に付勢する。センサー２３９は、フラグ２３４の位置を検知する。
【００４３】
図４（ａ）に示すように、アーム２３２において空気圧Ｐ０と調圧バネ２３８の力が釣り合う状態が、定常状態である。定常状態では、センサー２３９は、フラグ２３４を検知しておらず、加圧ポンプ２１０は作動せず、ケース１１やサブタンク１５の空気は、加圧状態が保持されている。
【００４４】
記録やノズル吸引によってインクが消費されると、インクが消費された体積分だけケース１１やサブタンク１５の加圧空気が膨張するため、インクタンクの圧力は低下する。圧力が低下すると、調圧バネ２３８が優勢となる。インクタンクの圧力が下限値である空気圧Ｐ１まで低下すると、薄膜２３１ａは、図４（ｂ）に示す形状のように萎む。その結果、アーム２３２は、矢印Ｃの方向に付勢されてセンサー２３９がフラグ２３４を検知する。
【００４５】
センサー２３９がフラグ２３４を検知すると、コントローラ５１０が加圧ポンプ２１０に加圧動作を開始させる。その後、薄膜２３１ａが図４（ａ）に示す形状に戻ると、コントローラ５１０は加圧ポンプ２１０を停止させる。この加圧動作によって各インクタンクの圧力が制御される。ここで、コントローラ５１０の制御にタイムラグが生じ、薄膜２３１ａが、図４（ａ）に示す形状から図４（ｃ）に示す形状まで膨らんだ場合を想定する。図４（ｃ）では、インクタンクの圧力が上限値である空気圧Ｐ２となっている。インクタンクの圧力が空気圧Ｐ２よりも高くなると薄膜２３１ｃが破損することもあるので、ストッパー２３０でアーム２３２の回動が規制される。図４（ｃ）に示す状態では、ボール弁バネ２３６が縮み、ボール２３５が、シール部２３７から離れる。これにより、加圧空気は、矢印Ｄで示すように、排気口２３７ａから外部に逃げることができる。空気が逃げ、インクタンクの圧力が空気圧Ｐ０まで戻れば、ボール２３５は、再びシール部２３７と接触し、シールする。このような圧力レギュレータ２２１の加圧空気を逃がす仕組みは、加圧経路の一部であるインクタンク２０１やインクタンク加圧チューブ５１、及びこれら接続箇所の保護にもなっている。このようにして、インクタンクの圧力は、圧力Ｐ１（下限値）と圧力Ｐ２（上限値）との間で制御される。
【００４６】
加圧ポンプ２１１で加圧されるサブタンク１５の圧力を制御する圧力レギュレータ２２２の構成も圧力レギュレータ２２１と同様である。但し、圧力の設定範囲が異なる。次に、加圧ポンプ２１０と加圧ポンプ２１１の圧力値について図４（ｄ）を参照し説明する。
【００４７】
加圧ポンプ２１１がインクを加圧する圧力（第２の圧力）は、サブタンク１５から負圧タンク１５２までインクを供給するに必要な圧力であり、サブタンク１５から負圧タンク１５２までの流路抵抗によって決定され、下限値は、圧力Ｐ３である。圧力Ｐ３以上で加圧すれば、サブタンク１５から負圧タンク１５２までインクを供給できる。加圧空気をサブタンク加圧チューブ５２に流すための流路抵抗は、ゼロではないが、殆ど無視できる。また上限値を圧力Ｐ４とする。なお、サブタンク加圧チューブ５２には、一方向弁１８が設けられているので、その分の流路抵抗が生じる。前述の圧力Ｐ３は、一方向弁１８の流路抵抗を加味して、サブタンク１５から負圧タンク１５２までインクを供給するのに実質的に必要な圧力、と言う意味である。
【００４８】
一方、加圧ポンプ２１０がインクを加圧する圧力（第１の圧力）は、インクタンク２０１からサブタンク１５までインクを供給するのに必要な圧力ＰＲと、加圧ポンプ２１１がインクを加圧する圧力との和よりも常に大きくする。圧力ＰＲは、供給チューブ５３の圧力損失を考慮して、例えば下記の式（２）で算出される。
【００４９】
圧力ＰＲ[Ｎ／ｍ2］＝流路抵抗［ＮＳ／ｍ-5］×流量［ｍ3／Ｓ］・・・（２）
上記の式（２）において、流路抵抗は、一方向弁１４を含んだ供給チューブ５３の流路抵抗を示し、流量は、供給チューブ５３におけるインクの流量を示す。加圧ポンプ２１０で制御される圧力範囲の下限値Ｐ１は、図４（ｄ）に示すように、加圧ポンプ２１１が制御される圧力範囲の上限値の圧力Ｐ４、圧力ＰＲよりも大きい。更に制御バラツキや部品精度バラツキを考慮したマージンαを加えることによって、圧力Ｐ１は下記の式（３）によって設定される。
【００５０】
Ｐ１＝Ｐ４＋ＰＲ＋α・・・（３）
したがって、圧力Ｐ１は、圧力Ｐ４と圧力ＰＲの和よりも大きい関係にある。
【００５１】
加圧ポンプ２１０と加圧ポンプ２１１は、インクタンク２０１にインクがある状態では、同時に制御されている。そのため、インクタンク２０１から負圧タンク１５２までの圧力は、圧力値の大きい加圧ポンプ２１０の圧力に支配される。サブタンク１５から負圧タンク１５２へのインク供給量として必要な圧力は、加圧ポンプ２１１の圧力値である。加圧ポンプ２１１の圧力値よりも加圧ポンプ２１０の圧力値が大きいのでインク供給量は満足される。因みに、もし、圧力Ｐ１が、圧力Ｐ４と圧力ＰＲの和よりも小さいと、インクタンク２０１からサブタンク１５へインクを供給できなくなる。
【００５２】
記録ヘッド１５１がインクを消費するのに伴い、サブタンンク１５のインクは減少しようとするが、同時にインクタンク２０１からサブタンンク１５にインクが供給される。そのため、サブタンンク１５のインク量は変らず、インクタンク２０１のインクが減少する。
【００５３】
インクタンク２０１のインクの残量は、コントローラ５１０が記録ヘッド１５２からの吐出数をカウントすることにより検出している。なお、回復系３００により吐出ノズルから吸引されるインク量は、１回分の吸引量を設定しておき、その吸引回数に基づいてコントローラ５１０が残量を検出している。インクタンク２０１のインク残量は、他にもインクタンクの重量を検知する、またはインク袋１２の潰れ変位を検知するなどの方式を用いて検出することが可能である。
【００５４】
図５は、インクタンクの交換時におけるインクの経路を説明するための図である。インクタンク２０１の残量がしきい値を下回っていることがコントローラ５１０によって検知されると、インクタンクの交換を促す表示が行われる。
【００５５】
インクタンク２０１が新品のインクタンク２０１ａに交換されるまで、インクタンク２０１のインク袋１２ａが潰れた状態となる。この状態では、加圧ポンプ２１０の圧力は、サブタンク１５へ伝わらず、ケース１１の中までしか作用しない。その間、サブタンク１５に収容されたインク１９が消費される。そのため、インク袋１２ａを潰し切った後も負圧タンク１５２へのインク供給量が不足することはない。また、この後、負圧タンク１５２への供給は、加圧ポンプ２１１が受け持つことになるが、サブタンク１５の圧力は、直ちに加圧ポンプ２１１の圧力（圧力Ｐ３から圧力Ｐ４の範囲の圧力）に変るのではない。サブタンンク１５の上部にある空気が、サブタンク１５のインクの消費に伴い次第に膨張する。これにより、サブタンク１５の圧力は、徐々に低下して、加圧ポンプ２１１の圧力値に変化する。そのため、特許文献１に開示された記録装置のようにサブタンクに設けられた弁の切り替え制御を行なわず、かつ特許文献２に開示された記録装置のようにインクの経路を切替えなくても、記録は継続される。したがって、特別な動作や手順でインクタンンク２０１のインクを使い切るのではなく、インクタンク２０１のインクは、自然にサブタンク１５へ供給される。
【００５６】
インクタンク２０１を装置本体から外す前には、加圧開閉弁１３が手動又は自動（コントローラ５１０によって）で閉じられる。加圧開閉弁１３が閉じているので、他のインクタンク２０２、２０３、２０４に作用する圧力は、加圧ポンプ２１０の圧力が保たれている。
【００５７】
インクタンク２０１を外した後、インクタンク２０１ａを装着する前であっても、供給チューブ５３に設けられた一方向弁１４によりインクの逆流が防止されている。そのため、サブタンク１５からインクはもちろん加圧空気が漏れることはない。ここで、一方向弁１４の替わりに、インクタンク２０１、２０１ａが未装着の場合には、供給チューブ５３を閉じ、インクタンク２０１、２０１ａが装着されている場合には、供給チューブ５３を開く開閉弁を設けてもよい。なお、この開閉弁は、一方向弁１４と同様にコントローラ５１０によって制御される。
【００５８】
インクタンク２０１ａを装着した後は、加圧開閉弁１３を手動又は自動で開ける。このとき、交換していないインクタンク２０２、２０３、２０４から加圧空気がインクタンク２０１に回り込み、４つのインクタンク２０１〜２０４は、全体に圧力が低下する。しかし、圧力レギュレータ２２１の検知により、直ちに加圧ポンプ２１０の圧力値が増加する。その間も、各サブタンク１５、２５、３５、４５は、加圧ポンプ２１１と圧力レギュレータ２２２で圧力制御されており、負圧タンク１５２へのインク供給量が不足することはない。ただし、インクタンク２０１ａを装着した後、サブタンク１５のインク１９が減った状態のまま加圧ポンプ２１０の圧力に移行し、インクタンク２０１ａからサブタンク１５を経由して負圧タンク１５２にインクが供給される。サブタンク１５を加圧する圧力は作用しているので供給不足にはならない。しかし、サブタンク１５のインク量が少ない状態のままなので、インクタンク２０１ａの交換が必要になった際に、インク１９に相当するインク量をサブタンク１５に確保できない可能性がある。サブタンク１５内のインク量が適当か否かは電極ピン１６によって検知できる。そこで、ページ間など、記録用紙の給紙動作または排紙動作により一時的に記録が途切れる時間を利用して、サブタンク１５のインク量を元のインク量まで補給することが望ましい。
【００５９】
インクタンク２０１ａからサブタンク１５へのインク補給は、コントローラ５２０が加圧ポンプ２１１を停止させるとともに、大気開放弁１７を開放させる。この状態で、コントローラ５２０は加圧ポンプ２１０を駆動させることによってインクタンク２０１ａからサブタンク１５へインクが送り込まれる。大気開放弁１７から空気を追い出し、電極ピン１６によってインク液面の上昇が検知された後、コントローラ５２０は、大気開放弁１７を閉鎖させ、再び加圧ポンプ２１１を駆動させる。
【００６０】
なお、インクタンク２０２、２０３、２０４を交換する場合は、それぞれ加圧開閉弁２３、３３、４３を手動又は自動で閉じ、インクタンク２０２、２０３、２０４を外す。インクタンクの交換が、複数であっても、インクタンク２０１、２０１ａと同様に記録は継続できる。
【００６１】
本実施形態のインクジェット記録装置によれば、１色ごとに一つのインクタンクを使用している。そのため、インクタンクの交換に必要なスペースは１個分で済むので、装置の大型化を抑制できる。
【００６２】
また、インクタンクからサブタンクへインクを供給しているときからインクタンクおよびサブタンクの両方を加圧している。そのため、インクタンクの交換時にサブタンクの加圧を開始するのではないため、サブタンク内のインクを加圧するのに要する時間を割り込ませないように記録を続けることが可能となる。
【００６３】
また、サブタンクを１室で構成でき、サブタンクの構成が複雑化しないため、コストダウンを図ることが可能となる。
【００６４】
また、インクを加圧供給しているため、インクタンクやサブタンクは、記録ヘッドとの高さ関係に関し水頭差による制約はなく、インクの種類による制約もなく、加圧手段の能力に応じて自由に配置することができる。そのため、装置をコンパクトにできる。
【００６５】
また、インクはサブタンクを経由して記録ヘッドに供給されるため、インクタンクのインクをサブタンクに全て移してインクタンクのインクを使い切ることが可能となる。
【００６６】
なお、本実施形態では、インクタンク２０１を交換するときに、加圧ポンプ２１０は、他のインクタンク２０２、２０３、２０４を加圧していた。これに替わって、インクタンク２０１〜２０４のいずれかの残量がしきい値を下回った場合、コントローラ５２０が加圧ポンプ２１０を停止させ、加圧ポンプ２１１で４つのサブタンク１５、２５、３５、４５を加圧するように制御してもよい。４色まとめてサブタンクから負圧タンクへの加圧供給に切替えたことになり、サブタンクのインクが消費される。インクが消費された色のサブタンクは、電極ピン１６によって検知できる。そのため、全てのインクタンクが装着された後、ページ間などの用紙の給排紙動作により一時的に記録が途切れる時間を利用して、インクタンクからサブタンクに元のインク量まで補給することが望ましい。
【００６７】
（第二の実施形態）
図６は、本発明の第二の実施形態のインクジェット記録装置の要部の構成を示す図である。図６（ａ）は、本実施形態のインクジェット記録装置を流れるインクの経路を示す図である。図６（ｂ）は、圧力調整機構であるリリーフ弁の構成を示す断面図である。なお、本実施形態のインクジェット記録装置には、図２に示す第一の実施形態のインクジェット記録装置と同様の構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００６８】
本実施形態のインクジェット記録装置は、加圧手段２１に代わって加圧手段２２を備えている点が第一の実施形態のインクジェット記録装置と異なる。加圧手段２２には、加圧ポンプ２１１、圧力レギュレータ２２２の代わりにリリーフ弁２２３が設けられている。本実施形態のインクジェット記録装置では、コントローラ５１０の制御対象は、加圧ポンプ２１０と圧力レギュレータ２２１である。
【００６９】
リリーフ弁２２３は、加圧ポンプ２１０とサブタンク１５との間に配置され、加圧ポンプ２１０から与えられた圧力を調整する。以下、リリーフ弁２２３について図６（ｂ）を参照して説明する。
【００７０】
ボール２３５、シール部２３７、排気口２３７ａは、圧力レギュレータ２２１又は圧力レギュレータ２２２と同様の構成である。つまり、大きな圧力がボール２３５に作用すると排気口２３７ａから加圧空気が逃げる構成は同様である。異なる箇所は、薄膜２３１ａをなくして流路壁とし、ボール弁バネ２３６よりも低荷重のリリーフ弁バネ２２４にしている点である。
【００７１】
リリーフ弁バネ２２４の荷重は、サブタンンク１５から負圧タンク１５２までインクを供給するのに必要な圧力値まではボール２３５とシール部２３７をシールする荷重である。図４（ｄ）に示す圧力の大小関係を参照すると、圧力レギュレータ２２１のボール弁バネ２３６は、圧力Ｐ２を決める荷重であり、圧力レギュレータ２２２のボール弁バネは、圧力Ｐ４を決める荷重である。これに対し、リリーフ弁バネ２２４の荷重は、圧力Ｐ３以上圧力Ｐ４以下でボール２３５を変位するような荷重である。リリーフ弁バネ２２４は、ボール弁バネ２３６に比べバネ精度を緩和できるので製作しやすい。
【００７２】
リリーフ弁バネ２２４の荷重を圧力値に換算した値をＰ５とすると、圧力Ｐ１は下記の式（４）で示される。
【００７３】
Ｐ１＝Ｐ５＋ＰＲ＋α・・・（４）
したがって、圧力Ｐ１は、圧力Ｐ５と圧力ＰＲの和よりも大きい関係にある。
【００７４】
本実施形態のインクジェット記録装置によれば、リリーフ弁２２３を用いることで一つの加圧源でインクタンクおよびサブタンクをそれぞれ異なる圧力値で加圧できる。そのため、第一の実施形態のインクジェット記録装置に比べ、構成を簡略化できるので、コストを下げることが可能となる。
【００７５】
（第三の実施形態）
図７は、本発明の第三の実施形態のインクジェット記録装置の要部の構成を示す図である。図７（ａ）は、本実施形態のインクジェット記録装置を流れるインクの経路を図である。図７（ｂ）は、インクタンクからインクが供給されているときのサブタンクの状態を示す断面図である。図７（ｃ）は、インクタンクからインクが供給されていないときのサブタンクの状態を示す断面図である。なお、本実施形態のインクジェット記録装置には、図２に示す第一の実施形態のインクジェット記録装置と同様の構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００７６】
本実施形態のインクジェット記録装置には、サブタンク７１１の加圧経路に大気開放弁２２５が設けられている。サブタンク７１１の底部には供給チューブ５３が接続され、サブタンク７１１の最上部にはインクチューブ２５１が接続されている。サブタンク７１１の内部には、ベローズ７１２が設けられている。ベローズ７１２は、樹脂製で伸縮自在である。ベローズ７１２の内部はサブタンク加圧チューブ５２と接続されている。ベローズ７１２は、サブタンク加圧チューブ５２との接続部を除き、密閉されている。ベローズ７１２の伸縮状態はセンサー７１３によって検知される。ベローズ７１２は、伸縮の繰り返しにより伸びきってしまい、元の形状に戻らなくなることが想定される。そこで、本実施形態のインクジェット記録装置は、センサー７１３がベローズ７１２の変位を検知してベローズ７１２が元の縮んだ形状に戻っているか否か監視することによって、上記の不具合に備えている。センサー７１３の検知方式としては、サブタンク７１１の外部から周知のＬＥＤ（Light Emitting Diode）センサーやレーザーセンサーを用いる方式を採用できる。なお、本実施形態のインクジェット記録装置には、ベローズ７１２が必要以上に伸びることを防止するためのストッパー７１４が設けられている。
【００７７】
加圧ポンプ２１０、圧力レギュレータ２２１、及び加圧ポンプ２１１、圧力レギュレータ２２２の制御は、第一の実施形態と同様である。
【００７８】
次に、サブタンク７１１内の状態について説明する。インクタンク２０１にインクがある場合、図７（ｂ）に示す矢印Ｅは、サブタンク７１１と供給チューブ５３の接続部に作用する圧力を示す。圧力Ｅの値は、圧力値（Ｐ１−ＰＲ）以上で圧力（Ｐ２−ＰＲ）以下である。矢印Ｆは、サブタンク７１１とサブタンク加圧チューブ５２との接続部の圧力を示す。圧力Ｆの値は、圧力値Ｐ３以上で、圧力値Ｐ４以下である。したがって、圧力Ｅは、圧力Ｆよりも大きい。サブタンンク７１１のインクには、圧力Ｅが作用する。ベローズ７１１には、外側から圧力Ｅ、内側から圧力Ｆが作用する。上述したように圧力Ｅが圧力Ｆよりも大きいので、ベローズ７１１は押しつぶされた状態となっている。
【００７９】
インクタンク２０１がインク無しとなった場合には、圧力Ｅが作用しなくなる一方でサブタンク７１１のインクが消費される。そのため、ベローズ７１２は、圧力Ｆにより図７（ｃ）に示すように伸びた状態となる。図７（ｂ）に示すベローズ７１２から図７（ｃ）に示すベローズ７１２に変形したときに増加した体積７１５が、インクが消費された体積である。
【００８０】
新品のインクタンクが装着され、加圧ポンプ２１０により圧力Ｅがサブタンク７１１に作用しても、ベローズ７１２は元の形状（図７（ｂ）参照）には戻らず、伸びた形状のまま加圧ポンプ２１０による加圧供給に移行する。本実施形態のインクジェット記録装置は、第一の実施形態のインクジェット記録装置と同様に、サブタンク７１１内のインクの液面が変らないまま加圧ポンプ２１０による加圧供給に移行する。
【００８１】
ベローズ７１２を元の形状に戻すには、加圧ポンプ２１１を停止し、大気開放弁２２５を開け、加圧ポンプ２１０を作動させる。すると、圧力Ｅがサブタンク７１１に作用し、圧力Ｆが大気圧になるから、ベローズ７１２は、次第に縮み、図７（ｂ）に示すような元の形状に戻る。この動作は、第一の実施形態のインクジェット記録装置と同様に、ページ間などの一時的に記録が途切れる時間に行われる。
【００８２】
本実施形態のインクジェット記録装置は、インクを空気に触れさせずに加圧している。これにより、空気用のチューブとインク用のチューブを使い分けることができる。インク用のチューブは、使用するインクが溶剤系のインクである場合や、揮発性のインクである場合など、耐薬品性、耐気密性などの点から材質選定に制限がある。また、リークを考慮すると、インク用のチューブは、屈曲の耐久性を高めることや肉厚アップなども必要である。一方で空気用のチューブは、空気用のチューブは、特別な材質である必要はなく、リークに関しての障害も、ほとんど生じないため、安価なチューブを選択できる。
【００８３】
（第四の実施形態）
図８は、本発明の第四の実施形態のインクジェット記録装置の要部の構成を示す図である。図８（ａ）は、本実施形態のインクジェット記録装置を流れるインクの経路図である。図８（ｂ）は、インクタンクからインクが供給されているときのサブタンクの状態を示す断面図である。図８（ｃ）は、インクタンクからインクが供給されていないときのサブタンクの状態を示す断面図である。なお、本実施形態のインクジェット記録装置には、図２に示す第一の実施形態のインクジェット記録装置と同様の構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００８４】
本実施形態のインクジェット記録装置は、加圧手段２３と、伸縮可能なベローズで構成されたサブタンク８１１を備えている点が他の実施形態で説明したインクジェット記録装置と大きく異なる。加圧手段２３は、インクタンク２０１〜２０４を加圧する加圧ポンプ２１０と、サブタンク８１１を加圧するベローズ加圧バネ８１２（バネ機構）と、を有する。サブタンク８１１の伸縮状態はセンサー８１３によって検知される。サブタンク８１１は、インクタンク２０１の出口や、一方向弁１４、供給チューブ５３が詰まってしまう等により、インクタンク２０１からインクが供給されず、収縮したまま元の形状に戻らなくなることが想定される。そこで、本実施形態のインクジェット記録装置は、センサー８１３がサブタンク８１１の荷重点（ベローズバネ８１２が作用する点）の変位を検知してサブタンク８１１が元の伸びた状態に戻っているか否か監視することによって、上記の不具合に備えている。なお、本実施形態のインクジェット記録装置には、サブタンク８１１が必要以上に伸びることを防止するストッパー８１４が設けられている。
【００８５】
サブタンク８１１の上部には、供給チューブ５３およびインクチューブ２５１が接続されている。
【００８６】
加圧ポンプ２１０、圧力レギュレータ２２１の制御は、第一の実施形態と同様である。
【００８７】
次に、サブタンク８１１の状態について説明する。インクタンク２０１にインクがある場合、図８（ｂ）に示す矢印Ｅは、サブタンク７１１と供給チューブ５３の接続部に作用する圧力を示す。圧力Ｅの値は、圧力値（Ｐ１−ＰＲ）以上で圧力値（Ｐ２−ＰＲ）以下である。また、サブタンンク８１１には、ベローズバネ８１２によって圧力Ｆが作用する。圧力Ｅは、圧力Ｆよりも大きい。サブタンク８１１のインクには、圧力Ｅが作用する。サブタンク８１１には、内側から圧力Ｅ、外側から圧力Ｆが作用する。上述したように圧力Ｅが圧力Ｆよりも大きいのでサブタンク８１１は、伸びた状態となっている。
【００８８】
インクタンク２０１がインク無しとなった場合には、圧力Ｅが作用しなくなる一方でサブタンク８１１のインクが消費される。そのため、サブタンク８１１は、圧力Ｆにより図８（ｃ）に示すように収縮した状態となる。図８（ｂ）に示すサブタンク８１１から図８（ｃ）に示すサブタンク８１１に収縮したときに減少した体積８１５が、インクが消費された体積である。
【００８９】
新品のインクタンクが装着され、加圧ポンプ２１０により圧力Ｅが作用すると、サブタンク８１１は、インクチューブ２５１に供給するインク量と、インクタンクから供給されるインク量とをバランスさせながら、自然に元の形状に戻る。そして、加圧ポンプ２１０による加圧供給に移行する。本実施形態のインクジェット記録装置は、第一の実施形態または第三の実施形態のインクジェット記録装置と異なり、サブタンク８１１を元の形状に戻す為の動作を必要としない。
【符号の説明】
【００９０】
１４ 一方向弁
１５ サブタンク
２１ 加圧手段
５３ 供給チューブ
１５１ 記録ヘッド
１５２ 負圧タンク
２０１ インクタンク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクを吐出することで記録を行うインクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インクジェット記録装置では、一般的に、インクタンクから記録ヘッドにインクが供給され、記録ヘッドは、供給されたインクを吐出ノズルから記録媒体へ吐出する。インクタンクと記録ヘッドは、柔軟でしかも中空な流体導管で接続されている。また、インクジェット記録装置には、一般的に、インクタンクにおけるインクの残量を検知するセンサーが設けられている。インクタンクのインクが減ると、センサーが、インクの残量が僅かである状態またはインク無しの状態であることを検知する。その後、インクタンクの交換を促す表示（アラーム）が行われる。この表示が行われている間、記録は中断され、ユーザがインクタンクを交換すると、記録が再開される。インクタンクの交換に伴う記録の中断を解消する記録装置が、特許文献１および特許文献２に開示されている。
【０００３】
特許文献１に開示された記録装置には、インクタンクと記録ヘッドの間に２室からなるサブタンクが設けられている。このサブタンクでは、一方の室を減圧することによってインクタンクからインクが供給され、供給されたインクは他方の室に流入する。そして、他方の室に流入したインクは、記録ヘッドに供給される。インクタンクの交換が行われているとき、２室の連通は遮断され、他方の室から記録ヘッドへのインクの供給が継続される。
【０００４】
一方、特許文献２に開示された記録装置では、同一色のインクを収納する２つのインクタンクと、各インクタンクに接続されたサブタンクと、インクタンクとサブタンクとの接続を切り換えるインク供給弁とが設けられている。この記録装置では、一方のインクタンクのインクがなくなると、インク供給弁が他方のインクタンクとサブタンクとを接続させる。これにより、一方のインクタンクを交換している間、他方のインクからサブタンクにインクが供給されるので記録が中断されない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２５４７０２号公報
【特許文献２】特開２００２−５２７３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された記録装置では、サブタンクは、減圧や２室の連通の遮断のために数多くの弁が必要になり、複雑な構成となっている。一方、特許文献２に開示された記録装置では、サブタンクは簡易な構成となっている。しかし、この記録装置は、１色ごとに交換用のインクタンクを２つ用意しなければならない。そのため、インクタンクの装着スペースやインクタンクを交換するのに必要な操作スペースが増え、装置の大型化を招く。
【０００７】
本発明は、記録を中断することなくインクタンクの交換が可能なインクジェット記録装置において、サブタンクの構成を簡易にし、かつ装置の大型化を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明のインクジェット記録装置は、インクを収容可能で、交換が可能なインクタンクと、前記インクタンクで加圧されたインクが流れる供給チューブと、前記供給チューブから流入したインクを収容可能なサブタンクと、第１の圧力で前記インクタンクを加圧するとともに、前記第１の圧力よりも小さな第２の圧力で前記サブタンクを加圧する加圧手段と、前記供給チューブに設けられ、前記供給チューブを開閉可能な弁と、前記サブタンクで加圧されたインクが流入する負圧タンクと、前記負圧タンクから供給されたインクを吐出する記録ヘッドと、を有し、前記第１の圧力が、前記供給チューブの圧力損失と、前記第２の圧力との和よりも大きい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、１色に対して２つのインクタンクを必要としない構成となっているので装置の大型化を抑制できる。また、上述した第１の圧力でインクタンクを加圧するとともに上述した第２の圧力でサブタンクを加圧することによって、インクタンクが装着されているときは、インクはインクタンクからサブタンクを経由して負圧タンクへ供給される。負圧タンクへ供給されたインクは記録ヘッドから吐出される。インクタンクを交換するときは、第１の圧力は作用しないが加圧手段がサブタンクを加圧し弁が供給チューブを閉鎖することによって、サブタンクから負圧タンクへのインクの供給が継続される。そのため、記録ヘッドはインクを吐出できる。このようにインクタンクの圧力およびサブタンクの圧力を設定することで、サブタンクが、２つの室や数多くの弁が設けられていない簡易な構成であっても、記録を中断することなくインクタンクを交換することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明のインクジェット記録装置の要部の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の第一の実施形態のインクジェット記録装置を流れるインクの経路を示す図である。
【図３】負圧タンクの構成を示す断面図である
【図４】圧力レギュレータの構成を示す断面図である。
【図５】インクタンクの交換時におけるインクの経路を説明するための図である。
【図６】本発明の第二の実施形態のインクジェット記録装置の要部の構成を示す図である。
【図７】本発明の第三の実施形態のインクジェット記録装置の要部の構成を示す図である。
【図８】本発明の第四の実施形態のインクジェット記録装置の要部の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（第一の実施形態）
図１は、本発明のインクジェット記録装置の要部の構成を示す斜視図である。図２は、本発明の第一の実施形態のインクジェット記録装置を流れるインクの経路を示す図である。本実施形態のインクジェット記録装置では、ブラック、シアン、マゼンダ、およびイエローの４色のインクを使用する。
【００１２】
図１に示すように、本発明のインクジェット記録装置には、供給ユニット２００が設けられている。供給ユニット２００は、インクを収納可能で、交換が可能なインクタンク２０１、２０２、２０３、および２０４を有する。インクタンク２０１にはブラックのインクが収容されている。インクタンク２０２にはシアンのインクが収容されている。インクタンク２０３にはマゼンタのインクが収容されている。インクタンク２０４にはイエローのインクが収容されている。インクタンク２０１〜２０４には、インクチューブ２５１、２６１、２７１、２８１がそれぞれ接続されている。インクチューブ２５１、２６１、２７１、２８１は、キャリッジ４１０まで這い回される。キャリッジ４１０の上には、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各色に対応した記録ヘッド１５１、１６１、１７１、１８１が搭載されている。
【００１３】
本発明のインクジェット記録装置では、後述する加圧ポンプ２１０、２１１により押し出された各色のインクは、インクチューブ２５１、２６１、２７１、２８１をそれぞれ流れる。各インクチューブを流れるインクは、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各色に対応した負圧タンク１５２、１６２、１７２、１８２をそれぞれ経由して記録ヘッド１５１、１６１、１７１、１８１に供給される。キャリッジ４１０は、スライド軸４５０に沿って移動可能であり、記録用紙６０１上を往復移動する。記録ヘッド１５１、１６１、１７１、１８１は、制御部（不図示）の制御に従って記録用紙６０１上へインクを選択的に吐出する。このとき、記録装置下方に設けられたＬＦローラー４７０が記録用紙６０１を矢印Ａ方向に間欠送りすることによって、連続的な記録が行われる。
【００１４】
また、本発明のインクジェット記録装置には、回復ユニット３００が設けられている。回復ユニット３００は、チューブポンプなどの吸引手段を有し、キャリッジ４１０の往復移動領域における記録領域の外側に位置している。回復ユニット３００では、キャップ３２０が記録ヘッド１５１、１６１、１７１、１８１に接合する。この状態で、前記吸引手段が各記録ヘッドの吐出ノズル（不図示）からインクを吸引する。また、記録装置の休止時にはキャップ３２０が吐出ノズルをキャッピングする。これにより、吐出ノズルが保護され、記録ヘッドが良好な状態に維持される。
【００１５】
負圧タンク１５２、１６２、１７２、１８２と回復ユニット３００とは、空気排出チューブ３２１、３３１、３４１、３５１（図２参照）でそれぞれ接続されている。各空気排出チューブは、インクチューブ２５１、２６１、２７１、２８１と共にＵ字を描いて束ねられ、キャリッジ４１０まで這い回される。
【００１６】
次に、図２を参照して本実施形態のインクジェット記録装置におけるインク経路について説明する。なお、インクタンク２０１、２０２、２０３、２０４、及び記録ヘッド１５１、１６１、１７１、１８１の周りの構成は同一なので、主にブラックに対応するインクタンク２０１、記録ヘッド１５１の周りの構成について説明し、適宜他の色の構成を説明する。
【００１７】
インクタンク２０１は、加圧空気に耐えられるような樹脂又は金属で形成されたケース１１を有する。ケース１１内には、ゴム、フィルム等の柔軟部材で形成され、内部にインクを充填したインク袋１２が設けられている。インクなしでは、インク袋１２は潰れた状態になる。ケース１１は、インク袋１２の外側を密閉している。インク袋１２のインク導出口は、ゴム栓１０で密閉されている。ゴム栓１０にはインク針が差し込まれ、これによりインクが導出可能になる。
【００１８】
インクタンク２０１は、加圧手段２１の加圧ポンプ２１０（第１の加圧ポンプ）に加圧される。加圧ポンプ２１０とインクタンク２０１は、インクタンク加圧チューブ５１で接続される。インクタンク加圧チューブ５１には、ケース１１に加圧空気を通したり遮断したりする開閉可能な加圧開閉弁１３が設けられている。また、インクタンク２０１は、供給チューブ５３でサブタンク１５に接続されている。
【００１９】
サブタンク１５は、インクタンク２０１から供給チューブ５３を通じて流入したインクを収容可能である。供給チューブ５３には、インクタンク２０１からサブタンク１５へインクを流し、サブタンク１５からインクタンク２０１へのインクの流れを阻止可能な一方向弁１４が設けられている。サブタンク１５の上部には、サブタンク１５のインク量を電気導通によって検知する一対の電極ピン１６が取り付けられている。また、サブタンク１５の上部には、サブタンク１５に溜まった空気を外部に逃がすための大気開放弁１７が取り付けられている。サブタンク１５は、加圧手段２１の加圧ポンプ２１１（第２の加圧ポンプ）に加圧される。加圧ポンプ２１１とサブタンク１５は、サブタンク加圧チューブ５２で接続されている。サブタンク加圧チューブ５２には、サブタンク１５へ加圧空気を流し、逆方向には流さない一方向弁１８が設けられる。
【００２０】
なお、加圧ポンプ２１０、２１１の構造としては、小型化に有利で、空気流量を大きくとれる周知のダイアフラム式ポンプが適している。
【００２１】
インクタンク２０２、２０３、２０４の各々は、インクタンク加圧チューブ６１、７１、８１で加圧ポンプ２１０と接続されている。インクタンク加圧チューブ６１、７１、８１は、インクタンク加圧チューブ５１と合わせ、加圧ポンプ２１０から４本に分岐して、各インクタンクへ加圧空気を送る。加圧ポンプ２１０の下流で、各インクタンク加圧チューブへ分岐する手前には、インクタンク用の圧力レギュレータ２２１が設けられている。圧力レギュレータ２２１は、コントローラ５１０によって加圧値が所定の範囲で制御される。加圧ポンプ２１０が４本のインクタンク加圧チューブに対して並列に加圧しているため、各インクタンクは、ほぼ均等に加圧される。
【００２２】
また、サブタンク２５、３５、４５の各々は、サブタンク加圧チューブ６２、７２、８２で加圧ポンプ２１１と接続されている。サブタンク加圧チューブ６２、７２、８２は、サブタンク加圧チューブ５２と合わせ、加圧ポンプ２１１から４本に分岐して各サブタンクへ加圧空気を送る。加圧ポンプ２１１の下流で、各インクタンク加圧チューブへ分岐する手前には、サブタンク用の圧力レギュレータ２２２が設けられている。圧力レギュレータ２２２は、コントローラ５１０によって加圧値が所定の範囲で制御される。加圧ポンプ２１１が４本のサブタンク加圧チューブに対して並列に加圧しているため、各サブタンクは、ほぼ均等に加圧される。
【００２３】
インクタンク２０１のケース１１に加圧ポンプ２１０により圧力を制御された加圧空気を送ることでインク袋１２の周囲は加圧される。すると、インク袋１２の内部のインクは、供給チューブ５３を通り、一方向弁１４を介してサブタンク１５へ送られる。サブタンク１５の底部からインクが溜まるように供給チューブ５３は、サブタンク１５の底部に接続している。加圧ポンプ２１０と同時に、サブタンク１５には加圧ポンプ２１１により圧力を制御された加圧空気を送ることで、サブタンク１５の内部のインクは加圧される。サブタンク１５のインク液面１６ａを加圧するため、サブタンク加圧チューブ５２は、サブタンク１５の上部に接続されている。インク液面１６ａは、電極ピン１６の下端とほぼ一致する。
【００２４】
ここで、サブタンク１５、２５、３５、４５の各々の近傍に設けられた一方向弁１８、２８、３８、４８の機能について説明する。サブタンク加圧チューブ５２、６２、７２、８２は、４つに分岐しているため、もし、一方向弁１８、２８、３８、４８を設けていないと、互いに空気が行き来できる状態になる。サブタンク内のインク量は電極ピン１６で監視されているが、何らかの不具合により液面が上昇し、サブタンク加圧チューブ５２、６２、７２、８２のいずれか一つにでもインクが侵入すると、他のサブタンクにそのインクが混じる恐れがある。このような混色を防止するために一方向弁１８、２８、３８、４８は設けられている。
【００２５】
インクタンク２０１が装着され、インク袋１２にインクがあり、インク袋１２が潰れていなければ、インクは、加圧ポンプ２１０と２１１で加圧され、インクチューブ２５１を経て負圧タンク１５２にインクが供給される。
【００２６】
なお、サブタンク１５のインク液面１６ａには、外部から取り込んだ加圧空気が接するので、ゴミや塵埃を除去するために、加圧ポンプ２１１の外気の吸入口（不図示）にエアーフィルターを設けてもよい。
【００２７】
次に、記録ヘッド１５１の周りの構成について説明する。
【００２８】
負圧タンク１５２は、記録ヘッド１５１に微負圧を発生させると供に、サブタンク１５からインクの供給を受ける。循環ポンプ１５３は、記録ヘッド１５１と負圧タンク１５２の間でインクを循環する。空気抜き弁１５４は、負圧タンク１５２に溜まった空気を吸引する際に開くように制御される。切替え弁３２２は、キャップ３２０と負圧タンク１５２との経路を切替える。チューブポンプ３２３は、吸引手段である。
【００２９】
記録ヘッド１５１と負圧タンク１５２は、供給チューブ１５５で接続されるとともに、循環チューブ１５６、循環ポンプ１５３、ポンプチューブ１５７で接続される。負圧タンク１５２とチューブポンプ３２３は、切替え弁３２２を介して空気排出チューブ３２１で接続される。
【００３０】
負圧タンク１５２から記録ヘッド１５１へ供給チューブ１５５を介してインクが供給される。この間の供給は、記録ヘッド１５１のノズルの毛管力である。キャリッジ４１０内に設けられた供給チューブ１５５は、記録装置内を這い回されたインクチューブ２５１に比べ短いため、流路抵抗が小さく、インク供給量は十分に確保される。
【００３１】
記録ヘッド１５１には、記録中に泡が溜まることがあり、吐出不良を起す原因となる。そこで、必要に応じて循環ポンプ１５３によりインクを循環すると供に、記録ヘッド１５１から負圧タンク１５２に泡を移動させる。インクは、負圧タンク１５２、供給チューブ１５５、記録へッド１５１、循環チューブ１５６、循環ポンプ１５３、ポンプチューブ１５７、負圧タンク１５２・・・という順に循環する。この過程で、負圧タンク１５２の上部に自然に泡が溜まり、やがて空気になる。空気抜き弁１５４が開いて、切替え弁３２２が空気排出チューブ３２１の経路に切替わると、負圧タンク１５２の上部から空気排出チューブ３２１を介してチューブポンプ３２３が泡を排出する。
【００３２】
上述した構成は、他の記録ヘッド１６１、１７１、１８１の周りにも各々設けられている。
【００３３】
図３は、負圧タンクの構成を示す断面図である。図３（ａ）は、負圧弁１１２が供給口１１８を閉鎖している状態を示し、図３（ｂ）は、負圧弁１１２が供給口１１８を開放している状態を示す。
【００３４】
負圧タンク１５２は、インク吐出のために微負圧を発生する機構を有している。その機構について説明する。インク室１１１は、サブタンク１５からインクチューブ２５１を通じて供給されたインクを収納する。負圧弁１１２は、インク室１１１の内部圧力の変化に対応して供給口１１８を開閉する。作動子１１３は、負圧弁１１２と一体に形成されている。可撓膜１１４は、ゴムやフィルム、アルミ蒸着されたフィルムなどで形成された自在に撓むことができる薄い膜である。負圧バネ１１５は、可撓膜１１４を外側に膨らませるように作動子１１３を付勢することによって、負圧弁１１２に供給口１１８を閉鎖させる。ガイド１１６は、作動子１１３をガイドする。シール部１１７は、負圧弁１１２が供給口１１８を閉鎖しているときに負圧弁１１２と接触する。
【００３５】
負圧バネ１１５が、インク室１１１内の容積を増加させる方向に可撓膜１１４を付勢することによって、インク室１１１内は所定の微負圧（例えば、大気圧マイナス８０ｍｍＡｑ）状態になる。単位ｍｍＡｑは、下記の式（１）で換算される圧力の単位である。
【００３６】
圧力［Ｐａ］＝密度［ｋｇ／ｍ3］×重力加速度［ｍ／ｓｅｃ2］×水頭［ｍ］・・・（１）
例えば、上記の式（１）で、水頭が、０．０８［ｍ］であれば、これを８０ｍｍＡｑと表記する。
【００３７】
インク室１１１内が上記の微負圧値になると、記録ヘッド１５１は、負圧タンク１５２と記録ヘッド１５１の配置による高低差分を加えた微負圧値となる。例えば、負圧タンク１５２が記録ヘッド１５１よりも上方２０ｍｍに位置する場合は、大気圧マイナス６０ｍｍＡｑとなる。記録ヘッド１５１を微負圧状態とすることによって、吐出ノズルに良好なメニスカスが形成される。
【００３８】
インクの吐出に伴って記録ヘッド１５２内のインクが消費されると、インク室１１１のインクが減少する。これにより、可撓膜１１４は内側（インク室１１１側）に変形する。可撓膜１１４の変形により作動子１１３が変位し、負圧弁１１２が供給口１１８を開放する（図３（ｂ）参照）。供給口１１８が開放されると、サブタンク１５で加圧されたインクが供給口１１８よりインク室１１１に流入する。インク室１１１内のインク量の増加に伴い可撓膜１１４が外側に変形すると、作動子１１３は負圧弁１１２が供給口１１８を閉鎖する方向に移動する。負圧弁１１２がシール部１１７に接触することによって供給口１１８が閉鎖され、再び所定の微負圧となる。
【００３９】
記録ヘッド１５２からのインクの吐出が連続的に行なわれる連続記録動作においては、負圧弁１１２は上記開閉動作を間欠的に繰り返す。インクはインクタンク２０１からインクチューブ２５１を介し、負圧タンク１５２に供給され、そして供給チューブ１５５を介して記録ヘッド１５１に安定的に供給される。
【００４０】
図４は、圧力レギュレータの構成を示す断面図である。図４（ａ）は、インクタンクの圧力が所定範囲にある状態（定常状態）を示す。図４（ｂ）は、インクタンクの圧力が下限値に達している状態を示す。図４（ｃ）は、インクタンクの圧力が上限値に達している状態を示す。図４（ｄ）は、インクタンクおよびサブタンクの各々の圧力の大小関係を表す図である。
【００４１】
図４（ａ）を参照して、インクタンク用の圧力レギュレータ２２１の構成を説明する。圧力レギュレータ２２１は、薄膜２３１ａと、アーム２３２と、フラグ２３４と、ボール２３５と、調圧バネ２３８と、センサー２３９とを有する。
【００４２】
薄膜２３１ａは、ゴムや樹脂フィルム、アルミ蒸着されたフィルムなどで形成され、空気圧によって自在に膨らんだり、萎んだりする。アーム２３２は、薄膜２３１ａが膨張した際に押圧され、支点２３３を中心に回動する。フラグ２３４は、アーム２３２の一端に設けられている。ボール２３５は、鋼製又は樹脂製であり、ボール弁バネ２３６でシール部２３７に押し付けられ、加圧空気をシールしている。調圧バネ２３８は、アーム２３２を薄膜２３１ａの膨張方向とは逆の矢印Ｃの方向に付勢する。センサー２３９は、フラグ２３４の位置を検知する。
【００４３】
図４（ａ）に示すように、アーム２３２において空気圧Ｐ０と調圧バネ２３８の力が釣り合う状態が、定常状態である。定常状態では、センサー２３９は、フラグ２３４を検知しておらず、加圧ポンプ２１０は作動せず、ケース１１やサブタンク１５の空気は、加圧状態が保持されている。
【００４４】
記録やノズル吸引によってインクが消費されると、インクが消費された体積分だけケース１１やサブタンク１５の加圧空気が膨張するため、インクタンクの圧力は低下する。圧力が低下すると、調圧バネ２３８が優勢となる。インクタンクの圧力が下限値である空気圧Ｐ１まで低下すると、薄膜２３１ａは、図４（ｂ）に示す形状のように萎む。その結果、アーム２３２は、矢印Ｃの方向に付勢されてセンサー２３９がフラグ２３４を検知する。
【００４５】
センサー２３９がフラグ２３４を検知すると、コントローラ５１０が加圧ポンプ２１０に加圧動作を開始させる。その後、薄膜２３１ａが図４（ａ）に示す形状に戻ると、コントローラ５１０は加圧ポンプ２１０を停止させる。この加圧動作によって各インクタンクの圧力が制御される。ここで、コントローラ５１０の制御にタイムラグが生じ、薄膜２３１ａが、図４（ａ）に示す形状から図４（ｃ）に示す形状まで膨らんだ場合を想定する。図４（ｃ）では、インクタンクの圧力が上限値である空気圧Ｐ２となっている。インクタンクの圧力が空気圧Ｐ２よりも高くなると薄膜２３１ｃが破損することもあるので、ストッパー２３０でアーム２３２の回動が規制される。図４（ｃ）に示す状態では、ボール弁バネ２３６が縮み、ボール２３５が、シール部２３７から離れる。これにより、加圧空気は、矢印Ｄで示すように、排気口２３７ａから外部に逃げることができる。空気が逃げ、インクタンクの圧力が空気圧Ｐ０まで戻れば、ボール２３５は、再びシール部２３７と接触し、シールする。このような圧力レギュレータ２２１の加圧空気を逃がす仕組みは、加圧経路の一部であるインクタンク２０１やインクタンク加圧チューブ５１、及びこれら接続箇所の保護にもなっている。このようにして、インクタンクの圧力は、圧力Ｐ１（下限値）と圧力Ｐ２（上限値）との間で制御される。
【００４６】
加圧ポンプ２１１で加圧されるサブタンク１５の圧力を制御する圧力レギュレータ２２２の構成も圧力レギュレータ２２１と同様である。但し、圧力の設定範囲が異なる。次に、加圧ポンプ２１０と加圧ポンプ２１１の圧力値について図４（ｄ）を参照し説明する。
【００４７】
加圧ポンプ２１１がインクを加圧する圧力（第２の圧力）は、サブタンク１５から負圧タンク１５２までインクを供給するに必要な圧力であり、サブタンク１５から負圧タンク１５２までの流路抵抗によって決定され、下限値は、圧力Ｐ３である。圧力Ｐ３以上で加圧すれば、サブタンク１５から負圧タンク１５２までインクを供給できる。加圧空気をサブタンク加圧チューブ５２に流すための流路抵抗は、ゼロではないが、殆ど無視できる。また上限値を圧力Ｐ４とする。なお、サブタンク加圧チューブ５２には、一方向弁１８が設けられているので、その分の流路抵抗が生じる。前述の圧力Ｐ３は、一方向弁１８の流路抵抗を加味して、サブタンク１５から負圧タンク１５２までインクを供給するのに実質的に必要な圧力、と言う意味である。
【００４８】
一方、加圧ポンプ２１０がインクを加圧する圧力（第１の圧力）は、インクタンク２０１からサブタンク１５までインクを供給するのに必要な圧力ＰＲと、加圧ポンプ２１１がインクを加圧する圧力との和よりも常に大きくする。圧力ＰＲは、供給チューブ５３の圧力損失を考慮して、例えば下記の式（２）で算出される。
【００４９】
圧力ＰＲ[Ｎ／ｍ2］＝流路抵抗［ＮＳ／ｍ-5］×流量［ｍ3／Ｓ］・・・（２）
上記の式（２）において、流路抵抗は、一方向弁１４を含んだ供給チューブ５３の流路抵抗を示し、流量は、供給チューブ５３におけるインクの流量を示す。加圧ポンプ２１０で制御される圧力範囲の下限値Ｐ１は、図４（ｄ）に示すように、加圧ポンプ２１１が制御される圧力範囲の上限値の圧力Ｐ４、圧力ＰＲよりも大きい。更に制御バラツキや部品精度バラツキを考慮したマージンαを加えることによって、圧力Ｐ１は下記の式（３）によって設定される。
【００５０】
Ｐ１＝Ｐ４＋ＰＲ＋α・・・（３）
したがって、圧力Ｐ１は、圧力Ｐ４と圧力ＰＲの和よりも大きい関係にある。
【００５１】
加圧ポンプ２１０と加圧ポンプ２１１は、インクタンク２０１にインクがある状態では、同時に制御されている。そのため、インクタンク２０１から負圧タンク１５２までの圧力は、圧力値の大きい加圧ポンプ２１０の圧力に支配される。サブタンク１５から負圧タンク１５２へのインク供給量として必要な圧力は、加圧ポンプ２１１の圧力値である。加圧ポンプ２１１の圧力値よりも加圧ポンプ２１０の圧力値が大きいのでインク供給量は満足される。因みに、もし、圧力Ｐ１が、圧力Ｐ４と圧力ＰＲの和よりも小さいと、インクタンク２０１からサブタンク１５へインクを供給できなくなる。
【００５２】
記録ヘッド１５１がインクを消費するのに伴い、サブタンンク１５のインクは減少しようとするが、同時にインクタンク２０１からサブタンンク１５にインクが供給される。そのため、サブタンンク１５のインク量は変らず、インクタンク２０１のインクが減少する。
【００５３】
インクタンク２０１のインクの残量は、コントローラ５１０が記録ヘッド１５２からの吐出数をカウントすることにより検出している。なお、回復系３００により吐出ノズルから吸引されるインク量は、１回分の吸引量を設定しておき、その吸引回数に基づいてコントローラ５１０が残量を検出している。インクタンク２０１のインク残量は、他にもインクタンクの重量を検知する、またはインク袋１２の潰れ変位を検知するなどの方式を用いて検出することが可能である。
【００５４】
図５は、インクタンクの交換時におけるインクの経路を説明するための図である。インクタンク２０１の残量がしきい値を下回っていることがコントローラ５１０によって検知されると、インクタンクの交換を促す表示が行われる。
【００５５】
インクタンク２０１が新品のインクタンク２０１ａに交換されるまで、インクタンク２０１のインク袋１２ａが潰れた状態となる。この状態では、加圧ポンプ２１０の圧力は、サブタンク１５へ伝わらず、ケース１１の中までしか作用しない。その間、サブタンク１５に収容されたインク１９が消費される。そのため、インク袋１２ａを潰し切った後も負圧タンク１５２へのインク供給量が不足することはない。また、この後、負圧タンク１５２への供給は、加圧ポンプ２１１が受け持つことになるが、サブタンク１５の圧力は、直ちに加圧ポンプ２１１の圧力（圧力Ｐ３から圧力Ｐ４の範囲の圧力）に変るのではない。サブタンンク１５の上部にある空気が、サブタンク１５のインクの消費に伴い次第に膨張する。これにより、サブタンク１５の圧力は、徐々に低下して、加圧ポンプ２１１の圧力値に変化する。そのため、特許文献１に開示された記録装置のようにサブタンクに設けられた弁の切り替え制御を行なわず、かつ特許文献２に開示された記録装置のようにインクの経路を切替えなくても、記録は継続される。したがって、特別な動作や手順でインクタンンク２０１のインクを使い切るのではなく、インクタンク２０１のインクは、自然にサブタンク１５へ供給される。
【００５６】
インクタンク２０１を装置本体から外す前には、加圧開閉弁１３が手動又は自動（コントローラ５１０によって）で閉じられる。加圧開閉弁１３が閉じているので、他のインクタンク２０２、２０３、２０４に作用する圧力は、加圧ポンプ２１０の圧力が保たれている。
【００５７】
インクタンク２０１を外した後、インクタンク２０１ａを装着する前であっても、供給チューブ５３に設けられた一方向弁１４によりインクの逆流が防止されている。そのため、サブタンク１５からインクはもちろん加圧空気が漏れることはない。ここで、一方向弁１４の替わりに、インクタンク２０１、２０１ａが未装着の場合には、供給チューブ５３を閉じ、インクタンク２０１、２０１ａが装着されている場合には、供給チューブ５３を開く開閉弁を設けてもよい。なお、この開閉弁は、一方向弁１４と同様にコントローラ５１０によって制御される。
【００５８】
インクタンク２０１ａを装着した後は、加圧開閉弁１３を手動又は自動で開ける。このとき、交換していないインクタンク２０２、２０３、２０４から加圧空気がインクタンク２０１に回り込み、４つのインクタンク２０１〜２０４は、全体に圧力が低下する。しかし、圧力レギュレータ２２１の検知により、直ちに加圧ポンプ２１０の圧力値が増加する。その間も、各サブタンク１５、２５、３５、４５は、加圧ポンプ２１１と圧力レギュレータ２２２で圧力制御されており、負圧タンク１５２へのインク供給量が不足することはない。ただし、インクタンク２０１ａを装着した後、サブタンク１５のインク１９が減った状態のまま加圧ポンプ２１０の圧力に移行し、インクタンク２０１ａからサブタンク１５を経由して負圧タンク１５２にインクが供給される。サブタンク１５を加圧する圧力は作用しているので供給不足にはならない。しかし、サブタンク１５のインク量が少ない状態のままなので、インクタンク２０１ａの交換が必要になった際に、インク１９に相当するインク量をサブタンク１５に確保できない可能性がある。サブタンク１５内のインク量が適当か否かは電極ピン１６によって検知できる。そこで、ページ間など、記録用紙の給紙動作または排紙動作により一時的に記録が途切れる時間を利用して、サブタンク１５のインク量を元のインク量まで補給することが望ましい。
【００５９】
インクタンク２０１ａからサブタンク１５へのインク補給は、コントローラ５２０が加圧ポンプ２１１を停止させるとともに、大気開放弁１７を開放させる。この状態で、コントローラ５２０は加圧ポンプ２１０を駆動させることによってインクタンク２０１ａからサブタンク１５へインクが送り込まれる。大気開放弁１７から空気を追い出し、電極ピン１６によってインク液面の上昇が検知された後、コントローラ５２０は、大気開放弁１７を閉鎖させ、再び加圧ポンプ２１１を駆動させる。
【００６０】
なお、インクタンク２０２、２０３、２０４を交換する場合は、それぞれ加圧開閉弁２３、３３、４３を手動又は自動で閉じ、インクタンク２０２、２０３、２０４を外す。インクタンクの交換が、複数であっても、インクタンク２０１、２０１ａと同様に記録は継続できる。
【００６１】
本実施形態のインクジェット記録装置によれば、１色ごとに一つのインクタンクを使用している。そのため、インクタンクの交換に必要なスペースは１個分で済むので、装置の大型化を抑制できる。
【００６２】
また、インクタンクからサブタンクへインクを供給しているときからインクタンクおよびサブタンクの両方を加圧している。そのため、インクタンクの交換時にサブタンクの加圧を開始するのではないため、サブタンク内のインクを加圧するのに要する時間を割り込ませないように記録を続けることが可能となる。
【００６３】
また、サブタンクを１室で構成でき、サブタンクの構成が複雑化しないため、コストダウンを図ることが可能となる。
【００６４】
また、インクを加圧供給しているため、インクタンクやサブタンクは、記録ヘッドとの高さ関係に関し水頭差による制約はなく、インクの種類による制約もなく、加圧手段の能力に応じて自由に配置することができる。そのため、装置をコンパクトにできる。
【００６５】
また、インクはサブタンクを経由して記録ヘッドに供給されるため、インクタンクのインクをサブタンクに全て移してインクタンクのインクを使い切ることが可能となる。
【００６６】
なお、本実施形態では、インクタンク２０１を交換するときに、加圧ポンプ２１０は、他のインクタンク２０２、２０３、２０４を加圧していた。これに替わって、インクタンク２０１〜２０４のいずれかの残量がしきい値を下回った場合、コントローラ５２０が加圧ポンプ２１０を停止させ、加圧ポンプ２１１で４つのサブタンク１５、２５、３５、４５を加圧するように制御してもよい。４色まとめてサブタンクから負圧タンクへの加圧供給に切替えたことになり、サブタンクのインクが消費される。インクが消費された色のサブタンクは、電極ピン１６によって検知できる。そのため、全てのインクタンクが装着された後、ページ間などの用紙の給排紙動作により一時的に記録が途切れる時間を利用して、インクタンクからサブタンクに元のインク量まで補給することが望ましい。
【００６７】
（第二の実施形態）
図６は、本発明の第二の実施形態のインクジェット記録装置の要部の構成を示す図である。図６（ａ）は、本実施形態のインクジェット記録装置を流れるインクの経路を示す図である。図６（ｂ）は、圧力調整機構であるリリーフ弁の構成を示す断面図である。なお、本実施形態のインクジェット記録装置には、図２に示す第一の実施形態のインクジェット記録装置と同様の構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００６８】
本実施形態のインクジェット記録装置は、加圧手段２１に代わって加圧手段２２を備えている点が第一の実施形態のインクジェット記録装置と異なる。加圧手段２２には、加圧ポンプ２１１、圧力レギュレータ２２２の代わりにリリーフ弁２２３が設けられている。本実施形態のインクジェット記録装置では、コントローラ５１０の制御対象は、加圧ポンプ２１０と圧力レギュレータ２２１である。
【００６９】
リリーフ弁２２３は、加圧ポンプ２１０とサブタンク１５との間に配置され、加圧ポンプ２１０から与えられた圧力を調整する。以下、リリーフ弁２２３について図６（ｂ）を参照して説明する。
【００７０】
ボール２３５、シール部２３７、排気口２３７ａは、圧力レギュレータ２２１又は圧力レギュレータ２２２と同様の構成である。つまり、大きな圧力がボール２３５に作用すると排気口２３７ａから加圧空気が逃げる構成は同様である。異なる箇所は、薄膜２３１ａをなくして流路壁とし、ボール弁バネ２３６よりも低荷重のリリーフ弁バネ２２４にしている点である。
【００７１】
リリーフ弁バネ２２４の荷重は、サブタンンク１５から負圧タンク１５２までインクを供給するのに必要な圧力値まではボール２３５とシール部２３７をシールする荷重である。図４（ｄ）に示す圧力の大小関係を参照すると、圧力レギュレータ２２１のボール弁バネ２３６は、圧力Ｐ２を決める荷重であり、圧力レギュレータ２２２のボール弁バネは、圧力Ｐ４を決める荷重である。これに対し、リリーフ弁バネ２２４の荷重は、圧力Ｐ３以上圧力Ｐ４以下でボール２３５を変位するような荷重である。リリーフ弁バネ２２４は、ボール弁バネ２３６に比べバネ精度を緩和できるので製作しやすい。
【００７２】
リリーフ弁バネ２２４の荷重を圧力値に換算した値をＰ５とすると、圧力Ｐ１は下記の式（４）で示される。
【００７３】
Ｐ１＝Ｐ５＋ＰＲ＋α・・・（４）
したがって、圧力Ｐ１は、圧力Ｐ５と圧力ＰＲの和よりも大きい関係にある。
【００７４】
本実施形態のインクジェット記録装置によれば、リリーフ弁２２３を用いることで一つの加圧源でインクタンクおよびサブタンクをそれぞれ異なる圧力値で加圧できる。そのため、第一の実施形態のインクジェット記録装置に比べ、構成を簡略化できるので、コストを下げることが可能となる。
【００７５】
（第三の実施形態）
図７は、本発明の第三の実施形態のインクジェット記録装置の要部の構成を示す図である。図７（ａ）は、本実施形態のインクジェット記録装置を流れるインクの経路を図である。図７（ｂ）は、インクタンクからインクが供給されているときのサブタンクの状態を示す断面図である。図７（ｃ）は、インクタンクからインクが供給されていないときのサブタンクの状態を示す断面図である。なお、本実施形態のインクジェット記録装置には、図２に示す第一の実施形態のインクジェット記録装置と同様の構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００７６】
本実施形態のインクジェット記録装置には、サブタンク７１１の加圧経路に大気開放弁２２５が設けられている。サブタンク７１１の底部には供給チューブ５３が接続され、サブタンク７１１の最上部にはインクチューブ２５１が接続されている。サブタンク７１１の内部には、ベローズ７１２が設けられている。ベローズ７１２は、樹脂製で伸縮自在である。ベローズ７１２の内部はサブタンク加圧チューブ５２と接続されている。ベローズ７１２は、サブタンク加圧チューブ５２との接続部を除き、密閉されている。ベローズ７１２の伸縮状態はセンサー７１３によって検知される。ベローズ７１２は、伸縮の繰り返しにより伸びきってしまい、元の形状に戻らなくなることが想定される。そこで、本実施形態のインクジェット記録装置は、センサー７１３がベローズ７１２の変位を検知してベローズ７１２が元の縮んだ形状に戻っているか否か監視することによって、上記の不具合に備えている。センサー７１３の検知方式としては、サブタンク７１１の外部から周知のＬＥＤ（Light Emitting Diode）センサーやレーザーセンサーを用いる方式を採用できる。なお、本実施形態のインクジェット記録装置には、ベローズ７１２が必要以上に伸びることを防止するためのストッパー７１４が設けられている。
【００７７】
加圧ポンプ２１０、圧力レギュレータ２２１、及び加圧ポンプ２１１、圧力レギュレータ２２２の制御は、第一の実施形態と同様である。
【００７８】
次に、サブタンク７１１内の状態について説明する。インクタンク２０１にインクがある場合、図７（ｂ）に示す矢印Ｅは、サブタンク７１１と供給チューブ５３の接続部に作用する圧力を示す。圧力Ｅの値は、圧力値（Ｐ１−ＰＲ）以上で圧力（Ｐ２−ＰＲ）以下である。矢印Ｆは、サブタンク７１１とサブタンク加圧チューブ５２との接続部の圧力を示す。圧力Ｆの値は、圧力値Ｐ３以上で、圧力値Ｐ４以下である。したがって、圧力Ｅは、圧力Ｆよりも大きい。サブタンンク７１１のインクには、圧力Ｅが作用する。ベローズ７１１には、外側から圧力Ｅ、内側から圧力Ｆが作用する。上述したように圧力Ｅが圧力Ｆよりも大きいので、ベローズ７１１は押しつぶされた状態となっている。
【００７９】
インクタンク２０１がインク無しとなった場合には、圧力Ｅが作用しなくなる一方でサブタンク７１１のインクが消費される。そのため、ベローズ７１２は、圧力Ｆにより図７（ｃ）に示すように伸びた状態となる。図７（ｂ）に示すベローズ７１２から図７（ｃ）に示すベローズ７１２に変形したときに増加した体積７１５が、インクが消費された体積である。
【００８０】
新品のインクタンクが装着され、加圧ポンプ２１０により圧力Ｅがサブタンク７１１に作用しても、ベローズ７１２は元の形状（図７（ｂ）参照）には戻らず、伸びた形状のまま加圧ポンプ２１０による加圧供給に移行する。本実施形態のインクジェット記録装置は、第一の実施形態のインクジェット記録装置と同様に、サブタンク７１１内のインクの液面が変らないまま加圧ポンプ２１０による加圧供給に移行する。
【００８１】
ベローズ７１２を元の形状に戻すには、加圧ポンプ２１１を停止し、大気開放弁２２５を開け、加圧ポンプ２１０を作動させる。すると、圧力Ｅがサブタンク７１１に作用し、圧力Ｆが大気圧になるから、ベローズ７１２は、次第に縮み、図７（ｂ）に示すような元の形状に戻る。この動作は、第一の実施形態のインクジェット記録装置と同様に、ページ間などの一時的に記録が途切れる時間に行われる。
【００８２】
本実施形態のインクジェット記録装置は、インクを空気に触れさせずに加圧している。これにより、空気用のチューブとインク用のチューブを使い分けることができる。インク用のチューブは、使用するインクが溶剤系のインクである場合や、揮発性のインクである場合など、耐薬品性、耐気密性などの点から材質選定に制限がある。また、リークを考慮すると、インク用のチューブは、屈曲の耐久性を高めることや肉厚アップなども必要である。一方で空気用のチューブは、空気用のチューブは、特別な材質である必要はなく、リークに関しての障害も、ほとんど生じないため、安価なチューブを選択できる。
【００８３】
（第四の実施形態）
図８は、本発明の第四の実施形態のインクジェット記録装置の要部の構成を示す図である。図８（ａ）は、本実施形態のインクジェット記録装置を流れるインクの経路図である。図８（ｂ）は、インクタンクからインクが供給されているときのサブタンクの状態を示す断面図である。図８（ｃ）は、インクタンクからインクが供給されていないときのサブタンクの状態を示す断面図である。なお、本実施形態のインクジェット記録装置には、図２に示す第一の実施形態のインクジェット記録装置と同様の構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００８４】
本実施形態のインクジェット記録装置は、加圧手段２３と、伸縮可能なベローズで構成されたサブタンク８１１を備えている点が他の実施形態で説明したインクジェット記録装置と大きく異なる。加圧手段２３は、インクタンク２０１〜２０４を加圧する加圧ポンプ２１０と、サブタンク８１１を加圧するベローズ加圧バネ８１２（バネ機構）と、を有する。サブタンク８１１の伸縮状態はセンサー８１３によって検知される。サブタンク８１１は、インクタンク２０１の出口や、一方向弁１４、供給チューブ５３が詰まってしまう等により、インクタンク２０１からインクが供給されず、収縮したまま元の形状に戻らなくなることが想定される。そこで、本実施形態のインクジェット記録装置は、センサー８１３がサブタンク８１１の荷重点（ベローズバネ８１２が作用する点）の変位を検知してサブタンク８１１が元の伸びた状態に戻っているか否か監視することによって、上記の不具合に備えている。なお、本実施形態のインクジェット記録装置には、サブタンク８１１が必要以上に伸びることを防止するストッパー８１４が設けられている。
【００８５】
サブタンク８１１の上部には、供給チューブ５３およびインクチューブ２５１が接続されている。
【００８６】
加圧ポンプ２１０、圧力レギュレータ２２１の制御は、第一の実施形態と同様である。
【００８７】
次に、サブタンク８１１の状態について説明する。インクタンク２０１にインクがある場合、図８（ｂ）に示す矢印Ｅは、サブタンク７１１と供給チューブ５３の接続部に作用する圧力を示す。圧力Ｅの値は、圧力値（Ｐ１−ＰＲ）以上で圧力値（Ｐ２−ＰＲ）以下である。また、サブタンンク８１１には、ベローズバネ８１２によって圧力Ｆが作用する。圧力Ｅは、圧力Ｆよりも大きい。サブタンク８１１のインクには、圧力Ｅが作用する。サブタンク８１１には、内側から圧力Ｅ、外側から圧力Ｆが作用する。上述したように圧力Ｅが圧力Ｆよりも大きいのでサブタンク８１１は、伸びた状態となっている。
【００８８】
インクタンク２０１がインク無しとなった場合には、圧力Ｅが作用しなくなる一方でサブタンク８１１のインクが消費される。そのため、サブタンク８１１は、圧力Ｆにより図８（ｃ）に示すように収縮した状態となる。図８（ｂ）に示すサブタンク８１１から図８（ｃ）に示すサブタンク８１１に収縮したときに減少した体積８１５が、インクが消費された体積である。
【００８９】
新品のインクタンクが装着され、加圧ポンプ２１０により圧力Ｅが作用すると、サブタンク８１１は、インクチューブ２５１に供給するインク量と、インクタンクから供給されるインク量とをバランスさせながら、自然に元の形状に戻る。そして、加圧ポンプ２１０による加圧供給に移行する。本実施形態のインクジェット記録装置は、第一の実施形態または第三の実施形態のインクジェット記録装置と異なり、サブタンク８１１を元の形状に戻す為の動作を必要としない。
【符号の説明】
【００９０】
１４ 一方向弁
１５ サブタンク
２１ 加圧手段
５３ 供給チューブ
１５１ 記録ヘッド
１５２ 負圧タンク
２０１ インクタンク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを収容可能で、交換が可能なインクタンクと、前記インクタンクで加圧されたインクが流れる供給チューブと、前記供給チューブから流入したインクを収容可能なサブタンクと、第１の圧力で前記インクタンクを加圧するとともに、前記第１の圧力よりも小さな第２の圧力で前記サブタンクを加圧する加圧手段と、前記供給チューブに設けられ、前記供給チューブを開閉可能な弁と、前記サブタンクで加圧されたインクが流入する負圧タンクと、前記負圧タンクから供給されたインクを吐出する記録ヘッドと、を有し、
前記第１の圧力が、前記供給チューブの圧力損失と、前記第２の圧力との和よりも大きい、インクジェット記録装置。
【請求項２】
前記加圧手段は、前記インクタンクに接続され、前記第１の圧力でインクを加圧する第１の加圧ポンプと、前記サブタンクに接続され、前記第２の圧力でインクを加圧する第２の加圧ポンプと、を有する、請求項１に記載のインクジェット記録装置。
【請求項３】
前記加圧手段は、前記インクタンクに接続され、前記第１の圧力でインクを加圧する第１の加圧ポンプと、前記サブタンクの外部から前記第２の圧力で前記サブタンクを押圧するバネ機構と、を有し、
前記サブタンクは、前記第１の加圧ポンプが停止したときに前記バネ機構の押圧によって収縮する、請求項１に記載のインクジェット記録装置。
【請求項４】
前記加圧手段は、前記インクタンクに接続され、前記第１の圧力でインクを加圧する第１の加圧ポンプと、前記第１の加圧ポンプと前記サブタンクとの間に配置され、前記第１の加圧ポンプから与えられた圧力を前記第２の圧力に調整する圧力調整機構と、を有する請求項１に記載のインクジェット記録装置。
【請求項５】
前記インクタンクは、互いに異なる複数色毎に設けられ、
複数の前記インクタンクの各々におけるインクの残量のいずれかがしきい値を下回ると前記第１の加圧ポンプを停止させるコントローラをさらに有する請求項２または３に記載のインクジェット記録装置。
【請求項１】
インクを収容可能で、交換が可能なインクタンクと、前記インクタンクで加圧されたインクが流れる供給チューブと、前記供給チューブから流入したインクを収容可能なサブタンクと、第１の圧力で前記インクタンクを加圧するとともに、前記第１の圧力よりも小さな第２の圧力で前記サブタンクを加圧する加圧手段と、前記供給チューブに設けられ、前記供給チューブを開閉可能な弁と、前記サブタンクで加圧されたインクが流入する負圧タンクと、前記負圧タンクから供給されたインクを吐出する記録ヘッドと、を有し、
前記第１の圧力が、前記供給チューブの圧力損失と、前記第２の圧力との和よりも大きい、インクジェット記録装置。
【請求項２】
前記加圧手段は、前記インクタンクに接続され、前記第１の圧力でインクを加圧する第１の加圧ポンプと、前記サブタンクに接続され、前記第２の圧力でインクを加圧する第２の加圧ポンプと、を有する、請求項１に記載のインクジェット記録装置。
【請求項３】
前記加圧手段は、前記インクタンクに接続され、前記第１の圧力でインクを加圧する第１の加圧ポンプと、前記サブタンクの外部から前記第２の圧力で前記サブタンクを押圧するバネ機構と、を有し、
前記サブタンクは、前記第１の加圧ポンプが停止したときに前記バネ機構の押圧によって収縮する、請求項１に記載のインクジェット記録装置。
【請求項４】
前記加圧手段は、前記インクタンクに接続され、前記第１の圧力でインクを加圧する第１の加圧ポンプと、前記第１の加圧ポンプと前記サブタンクとの間に配置され、前記第１の加圧ポンプから与えられた圧力を前記第２の圧力に調整する圧力調整機構と、を有する請求項１に記載のインクジェット記録装置。
【請求項５】
前記インクタンクは、互いに異なる複数色毎に設けられ、
複数の前記インクタンクの各々におけるインクの残量のいずれかがしきい値を下回ると前記第１の加圧ポンプを停止させるコントローラをさらに有する請求項２または３に記載のインクジェット記録装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１０６３７２（Ｐ２０１２−１０６３７２Ａ）
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５５７１２（Ｐ２０１０−２５５７１２）
【出願日】平成２２年１１月１６日（２０１０．１１．１６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１６日（２０１０．１１．１６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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