【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するものである。
【０００２】
【従来の技術】
オンデマンド型インクジェット記録装置においては、インクジェットヘッドに対して、０ないし−２００ｍｍ程度の水頭圧の弱い負圧でインクを供給する必要がある。そのため、従来より、さまざまなインク供給方式が用いられている。
【０００３】
スポンジなどを用いたインクタンクは、移動するキャリッジ上にインクタンクおよび記録ヘッドを配置する場合に広く用いられている。これらの方式はキャリッジが重くなるため高速動作時にさまざまな問題を生じる、大型のインクタンクを用いることが困難である、消耗品であるインクタンク自体が複雑であるため高価である、などの欠点を有する。
【０００４】
インクタンクを記録ヘッドよりわずかに下側に配置することにより上記負圧を発生する方法がある。この方法では、インクタンクから記録ヘッドまで、長いチューブを用いてインクを供給する必要がある。この方式は移動するキャリッジ上に記録ヘッドを配置する記録装置においては、キャリッジの移動に伴って、その加速度およびチューブを折り曲げることなどにより記録ヘッドの部分でのインクの負圧が変動するため、記録画像にムラを生じるなどの問題がある。これを避けるため、一つの記録ヘッドに対して複雑のインクチューブをもうけるものがあるが、構成が複雑であり、殊に多数のインクを用いるカラー記録を行う装置に適さないなどの問題がある。これを解決するため、キャリッジ上に小形のサブタンクを設けることが行われるが、サブタンクは密閉構造である必要が有り、その中に空気が全くたまっていないときは効果が乏しく、空気が過剰にたまるとインクが供給されなくなるという問題がある。また、長いフレキシブルなチューブを用いるため、チューブの壁面を通して空気が侵入し、それを除去するため、吸引ポンプにより記録ヘッドから大量のインクを吸引除去するなどの手段が必要となる。
【０００５】
キャリッジ上に小形のインクタンクを配置し、これに随時大型インクタンクからインクを供給して用いるものもある。この方式は構成が複雑である、小形インクタンクと大型インクタンクを繰り返し脱着することにより、インク漏れ、異物の侵入などが起こりやすいなどの欠点がある。
【０００６】
キャリッジ上の小型インクタンクと、移動しない大型インクタンクをチューブで接続したままでインクを小型インクタンクに供給する方式も知られているが、何れも機構が複雑である、信頼性が劣るなどの問題点がある。
【０００７】
インク供給装置においては、このほかに、吸引または加圧により、インクジェットヘッドおよびインク供給経路中の気泡、ヘッド先端部において増粘したインクなどを除去し、記録ヘッドにインクを満たすためのポンプを必要とする。そのため、機構部品が多く、コストが高いばかりでなく信頼性が劣るという問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、殊にオンデマンドがたインクジェット記録装置に好適な、構成が簡単で困難かつ高価なインクタンクを必要としない新規なインク供給方法および装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、装置本体に、容量の大きいメインインクタンクと移動するキャリッジを有しており、前記移動するキャリッジ上にインクジェット記録ヘッドと小容量のサブインクタンクを備えており、前記メインタンクからサブタンクにインクを補給して記録を行うインクジェット記録装置において、前記サブタンクが、インク室と、インク室に外気を導入するオリフィスと、インクを通さず空気を選択的の通す空気透過部材と、少なくとも記録動作中に閉じているバルブ機構を備えたものであり、該サブタンクから空気透過部材およびバルブを通して空気を除去する手段を備えたことを特徴とする。
【００１０】
インク室に外気を導入するオリフィスは、設けなくてもよい場合もある。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の装置のサブタンクは、その部分で溜まった空気を除去する機能を備えているので、メインタンク、チューブ等から混入した空気が、インクジェット記録ヘッドに侵入することを防ぐことができる。
【００１２】
本発明のサブタンクは、インク室に外気を導入するオリフィスを備えることにより、それ自体で適正な負圧を発生する機能を有している。サブタンクからインクを取り出すとき、オリフィスから外気が導入されるが、オリフィス部分においてインクの表面張力に打ち勝つことにより外気が気泡となってインク室内に入る。このオリフィスの径とインクの表面張力により負圧が定まる。
【００１３】
本発明のインクジェット記録装置においては、移動するキャリッジ上に、それ自体で適正な負圧を発生するサブタンクを備えているので、メインタンクとサブタンクをチューブで接続した場合において、チューブに働く加速度などにより負圧が急激に変動することを防ぐことができる。また、メインタンクとサブタンクは常時接続されている必要は無く、メインタンクからサブタンクにインクを補給するときのみ接続されるものにおいても、サブタンクのインクを用いて記録を行うことができる。
【００１４】
サブタンク内のインクを消費すると、サブタンク内は空気で満たされる。この空気は空気を除去する手段により除去される。
【００１５】
空気を除去する手段としては、サブタンク中の空気を空気透過部材を介して吸引するものであっても良いし、また、メインタンクからサブタンクにインクを加圧供給する手段であっても良い。
【００１６】
空気透過部材としては、たとえば多孔質のフッソ樹脂膜を用いることができる。空気透過部材を介して外気がサブタンク中に侵入することを防ぐため、バルブ機構を設ける必要がある。このバルブ機構としては、内外の圧力差によって開閉する弁であっても良いし、また、空気を除去する手段を作用させるときにのみ開く機構であっても良い。
【００１７】
以下、実施形態に基づき、説明する。
【００１８】
（実施形態１）
図１に本発明の１例を示す。
【００１９】
インクジェットヘッドはサブタンクと一体に設けられている。このインクジェットヘッドとサブタンクは、図示しないキャリッジ上に設けられており、記録紙に対向して移動しつつ記録を行う。
【００２０】
サブタンクのインク室はインクで満たされており、外部から空気を導入するオリフィスがインク中にある。インク室は、また、空気透過部材及びバルブを介して外気に連通している。空気透過部材は、多孔質の４フッ化エチレン樹脂よりなり、空気を通すが液体を通さないものである。
【００２１】
バルブは、内から外に一方向に空気を通す弁であり、モールドの穴の上に薄くて柔らかいプラスチックフィルムを置いたものである。プラスチックフィルムには、機密性を良くするため、オイルが塗布されている。
【００２２】
サブタンクにはチューブがつながっている。
【００２３】
サブタンク中の空気を除去するときには、ポンプによりメインタンクよりサブタンクにインクを加圧供給する。インクはチューブを通って、インク室に入る。インクはオリフィスをも逆流する。インクはオリフィス上部及びバルブ下部に設けられた空気透過部材に接するまで送り込まれる。その結果サブタンク内の余分な空気は押し出される。
【００２４】
ポンプによりさらにインクを押し込むとインクの圧力が急激に上昇し、圧力センサーにより検知される。これによってポンプを停止する。尚、必要に応じて、圧力センサーにより圧力の上昇を検知してからポンプの停止までの時間を若干遅らせれば、インクジェット記録ヘッドのノズル内のインクが吐出口より押し出され、増粘したインク、ヘッド内にたまった気泡などの除去をおこなうことができる。
【００２５】
記録動作中に、加速度などによりインクの圧力が瞬間的に上昇することを防ぐためにはサブタンク内に常に空気が残っていることが望ましい。この実施形態では、そのために、サブタンク内に空気溜めが設けてある。空気溜めの空気は上記動作によっても除去されない。
【００２６】
記録動作によりインクを消費するとオリフィスより空気がサブタンク内に導入される。
【００２７】
サブタンク内に多量の空気が有り、装置が停止しているときに、気温の上昇、外気圧の低下などが起こるとサブタンク内の空気が膨張する。この時はインクがポンプをバイパスするように設けられたバイパス流路を介してメインタンクに戻ることにより圧力の上昇を防ぐ。バイパス流路はその一部が細くなっており、流路の抵抗が大きく、ポンプが動作したときには、バイパス流路の流量が小さいので、その動作に影響を与えないが、温度変化、気圧変化などの緩やかな現象により流れる場合には十分にインクが通過し得る。また、インクがゆっくりと消費された場合には、バイパス流路を通ってメインタンクからサブタンクにインクが供給される。メインタンクの液面はインクジェット記録ヘッドよりもわずかに低くなっており、停止中にサブタンク内の圧力が上昇することは無い。
【００２８】
メインタンクの液面の位置は、それによりインクジェットヘッド部分に発生する負圧が、サブタンクのオリフィスにより発生する負圧よりも弱い程度となるように定めることが最適である。
【００２９】
（実施形態２）
図２に本発明の別の実施形態を示す。サブタンクの基本的構成は実施形態１と同じであるが、実施形態１の１方向に空気を排出する弁に代えて後述の吸引キャップと連結する吸引口および吸引口と連結したときに開くバルブを設けてある。またサブタンクとメインタンクを連結するチューブに代えて、必要なときのみ連結するジョイントが設けてある。
【００３０】
メインタンクはプリント装置本体上に設けてある。実施形態１と異なりインクを送り込むためのポンプ等は設けていない。
【００３１】
プリント装置本体には、サブタンクの吸引口と連結する吸引キャップ、吸引ポンプ、吸引した廃インクを収納するための廃インク吸収体等よりなる吸引回復機構が設けてある。
【００３２】
吸引回復機構は、インクジェット記録ヘッドの目詰まりなどを回復するための吸引回復機構を兼用してもよい。
【００３３】
サブタンク内の空気を除去するときには、先ず、ジョイントによって連結する。かかる動作は、サブタンクを搭載したキャリッジを、通常の記録位置とは異なる所定の位置に移動することにより行う。次に、回復機構のキャップを吸引口に連結する。これによりバルブが開き、吸引可能な状態となる。吸引ポンプにより吸引するとサブタンク内の空気が吸引され、メインタンクからインクが供給される。この時オリフィスから空気が導入されないようにするため、メインタンクの液面が過度に低くない位置になるようにメインタンクの位置を定める必要がある。インクが空気透過部材まで達すると、さらに吸引してもインクが吸い上げられることはなく、オリフィスから空気が導入され、その空気が空気透過部材を透過して吸引される。
【００３４】
記録動作中は、吸引キャップが離れ、バルブが閉じ、メインタンクが切り離されており、記録によりインクを消費するとそれに応じてオリフィスから空気が導入される。
【００３５】
本実施形態において、バルブは吸引キャップのものとしたが、これは実施形態１と同様の一方向に空気を通す弁であってもよい。また、サブタンクとメインタンクはジョイントによって必要なときのみ連結するものとしたが、これをチューブによって常時連結するものとすることもできる。
【００３６】
（実施形態３）
図３に本発明の更なる実施形態を示す。本実施形態の装置は、基本的構成は実施形態１と同様であるが、サブタンクに空気を導入するオリフィスが設けられていない。
【００３７】
オリフィスが設けられていなくても、メインタンクの位置を最適化することにより、インクジェット記録ヘッドの位置で適正な負圧が発生する。
【００３８】
実施形態１の構成と比べると、記録動作中の加速度などにより、負圧が過剰に強くなる可能性があるが、これは空気駄目の要領を十分に大きくすることなどにより、実用上十分な性能とすることができる。
【００３９】
記録動作により消費されるインクは、バイパス流路を通して供給する必要がある。そのため、バイパス流路の流抵抗を実施形態１に比べて小さくしなければならないため、ボンデを動作させたときに圧力が発生しづらいが、これは、ポンプの能力を大きくすることで補いうる。
【００４０】
本実施形態によれば、実施形態１よりも簡単な構成で所定の性能を達成することができる。
また、外気に通じるオリフィスがないため、インクの蒸発が少ないという利点がある。
【００４１】
本実施形態の構成は、記録動作により消費されるインクを、バイパス流路を通して供給する必要がある事による制約などのため、実施形態１に比べて低速度のインクジェット記録装置に適している。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、構成が簡単で安価な大容量のメインタンクを用いながら、安定に適正な負圧を発生することが出来、インクに圧力変動などに伴うインクのボタ落ち、画像のむらなどがなく、高信頼性で高画質のオンデマンド型インクジェット記録装置を構成することができる。また、サブタンクにスポンジなどのインク吸収体を用いる必要がないので、インクの流抵抗を低くすることが出来、高速記録を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す図。
【図２】本発明の実施形態を示す図。
【図３】本発明の実施形態を示す図。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an ink jet recording apparatus.
[0002]
[Prior art]
In the on-demand type ink jet recording apparatus, it is necessary to supply the ink to the ink jet head at a weak negative pressure having a water head pressure of about 0 to -200 mm. Therefore, various ink supply systems have been used conventionally.
[0003]
An ink tank using a sponge or the like is widely used when an ink tank and a recording head are arranged on a moving carriage. The disadvantages of these methods are that the weight of the carriage causes various problems during high-speed operation, that it is difficult to use a large ink tank, and that the expendable ink tank itself is complicated and expensive. Have.
[0004]
There is a method of generating the negative pressure by disposing the ink tank slightly below the recording head. In this method, it is necessary to supply ink using a long tube from the ink tank to the recording head. In this method, in a recording apparatus in which a recording head is arranged on a moving carriage, the acceleration of the carriage and the negative pressure of the ink at the recording head portion fluctuate due to bending of a tube as the carriage moves. There is a problem that an image becomes uneven. In order to avoid this, some recording heads have a complicated ink tube for each recording head. However, the configuration is complicated, and there is a problem that the recording head is not particularly suitable for an apparatus for performing color recording using a large number of inks. In order to solve this, a small sub-tank is provided on the carriage, but the sub-tank needs to be a closed structure, and when no air is accumulated in it, the effect is poor, and the air is excessively accumulated. This causes a problem that ink is not supplied. Further, since a long flexible tube is used, air enters through the wall surface of the tube, and a means for removing a large amount of ink from a recording head by a suction pump to remove the air is required.
[0005]
In some cases, a small ink tank is arranged on a carriage, and ink is supplied from a large ink tank to the small ink tank as needed. This method has a drawback that the configuration is complicated and that the ink leakage and the intrusion of foreign matter easily occur by repeatedly attaching and detaching the small ink tank and the large ink tank.
[0006]
There is also known a method of supplying ink to a small ink tank while a small ink tank on a carriage and a large ink tank that does not move are connected by a tube. However, any of these methods has a complicated mechanism and is inferior in reliability. There is a problem.
[0007]
In addition, the ink supply unit requires a pump to fill the ink with the recording head by suction or pressurization to remove bubbles in the ink jet head and the ink supply path, ink thickened at the head end, etc. And For this reason, there are many mechanical components, and there is a problem that not only the cost is high but also the reliability is poor.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a novel ink supply method and apparatus which is particularly suitable for an on-demand ink jet recording apparatus and which does not require a simple and difficult and expensive ink tank.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, an apparatus main body includes a main ink tank having a large capacity and a moving carriage, and an ink jet recording head and a small-capacity sub-ink tank are provided on the moving carriage. In the ink jet recording apparatus for performing recording by replenishing ink into the ink tank, the sub-tank includes an ink chamber, an orifice for introducing outside air into the ink chamber, and an air permeable member for selectively passing air without passing ink. The sub-tank is provided with a valve mechanism which is closed inside, and is provided with means for removing air from the sub-tank through an air permeable member and a valve.
[0010]
In some cases, the orifice for introducing outside air into the ink chamber may not be provided.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Since the sub-tank of the apparatus of the present invention has a function of removing air accumulated in the portion, it is possible to prevent air mixed from the main tank, the tube and the like from entering the ink jet recording head.
[0012]
The sub-tank of the present invention has a function of generating an appropriate negative pressure by itself by providing an orifice for introducing outside air into the ink chamber. When the ink is taken out of the sub tank, outside air is introduced from the orifice, but the outside air becomes bubbles and enters the ink chamber by overcoming the surface tension of the ink at the orifice portion. The negative pressure is determined by the diameter of the orifice and the surface tension of the ink.
[0013]
In the ink jet recording apparatus of the present invention, since the sub-tank which generates an appropriate negative pressure by itself is provided on the moving carriage, when the main tank and the sub-tank are connected by a tube, an acceleration or the like acting on the tube causes It is possible to prevent the negative pressure from fluctuating rapidly. Further, the main tank and the sub-tank need not always be connected, and even when the main tank and the sub-tank are connected only when ink is supplied from the main tank to the sub-tank, recording can be performed using the ink in the sub-tank.
[0014]
When the ink in the sub tank is consumed, the inside of the sub tank is filled with air. This air is removed by means of removing air.
[0015]
The means for removing air may be a means for sucking the air in the sub-tank through the air permeable member, or a means for pressurizing and supplying ink from the main tank to the sub-tank.
[0016]
As the air permeable member, for example, a porous fluoro resin film can be used. In order to prevent outside air from entering the sub tank via the air permeable member, it is necessary to provide a valve mechanism. The valve mechanism may be a valve that opens and closes due to a pressure difference between the inside and outside, or may be a mechanism that opens only when a means for removing air is operated.
[0017]
Hereinafter, a description will be given based on the embodiment.
[0018]
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows an example of the present invention.
[0019]
The ink jet head is provided integrally with the sub tank. The inkjet head and the sub-tank are provided on a carriage (not shown), and perform recording while moving opposite to the recording paper.
[0020]
The ink chamber of the sub-tank is filled with ink, and an orifice for introducing air from the outside is in the ink. The ink chamber also communicates with the outside air via an air permeable member and a valve. The air permeable member is made of a porous tetrafluoroethylene resin, and allows air to pass but does not allow liquid to pass.
[0021]
The valve is a valve that allows air to flow in one direction from inside to outside, and is a thin and soft plastic film placed over a hole in a mold. Oil is applied to the plastic film to improve confidentiality.
[0022]
A tube is connected to the sub tank.
[0023]
When the air in the sub tank is removed, the pump pressurizes and supplies the ink from the main tank to the sub tank. Ink enters the ink chamber through a tube. The ink also flows back through the orifice. The ink is fed until it comes into contact with air permeable members provided above the orifice and below the valve. As a result, excess air in the sub tank is pushed out.
[0024]
When the ink is further pushed by the pump, the pressure of the ink rapidly increases and is detected by the pressure sensor. This stops the pump. If necessary, if the time from when the pressure sensor detects the rise in pressure to when the pump is stopped is slightly delayed, the ink in the nozzles of the ink jet recording head is pushed out from the ejection port, and the ink with increased viscosity is used. Bubbles and the like accumulated in the head can be removed.
[0025]
In order to prevent the ink pressure from instantaneously increasing due to acceleration or the like during the recording operation, it is desirable that air always remains in the sub tank. In this embodiment, an air reservoir is provided in the sub tank for this purpose. The air in the air reservoir is not removed by the above operation.
[0026]
When ink is consumed by the recording operation, air is introduced from the orifice into the sub tank.
[0027]
When there is a large amount of air in the sub-tank and the device is stopped, if the temperature rises or the outside air pressure drops, the air in the sub-tank expands. At this time, the pressure is prevented from rising by returning the ink to the main tank via a bypass passage provided so as to bypass the pump. Part of the bypass flow path is thin, the resistance of the flow path is large, and when the pump operates, the flow rate of the bypass flow path is small, so it does not affect the operation, but temperature change, atmospheric pressure change, etc. When the ink flows due to the gentle phenomenon, the ink can sufficiently pass. When the ink is consumed slowly, the ink is supplied from the main tank to the sub tank through the bypass passage. The liquid level of the main tank is slightly lower than that of the ink jet recording head, and the pressure in the sub tank does not increase during stoppage.
[0028]
Optimally, the position of the liquid level in the main tank is determined such that the negative pressure generated in the ink jet head portion is weaker than the negative pressure generated by the orifice in the sub tank.
[0029]
(Embodiment 2)
FIG. 2 shows another embodiment of the present invention. The basic configuration of the sub-tank is the same as that of the first embodiment, but instead of the valve that discharges air in one direction of the first embodiment, a suction port that is connected to a suction cap described later and a valve that opens when connected to the suction port are provided. It is provided. Also, instead of a tube for connecting the sub tank and the main tank, a joint for connecting only when necessary is provided.
[0030]
The main tank is provided on the printing apparatus main body. Unlike the first embodiment, no pump or the like for feeding ink is provided.
[0031]
The main body of the printing apparatus is provided with a suction recovery mechanism including a suction cap connected to the suction port of the sub tank, a suction pump, a waste ink absorber for storing the sucked waste ink, and the like.
[0032]
The suction recovery mechanism may also serve as a suction recovery mechanism for recovering clogging of the inkjet recording head.
[0033]
When removing the air in the sub-tank, first, the sub-tank is connected by a joint. This operation is performed by moving the carriage on which the sub tank is mounted to a predetermined position different from the normal recording position. Next, the cap of the recovery mechanism is connected to the suction port. As a result, the valve is opened, and a state in which suction is possible. When suction is performed by the suction pump, the air in the sub tank is sucked, and ink is supplied from the main tank. At this time, in order to prevent air from being introduced from the orifice, it is necessary to determine the position of the main tank so that the liquid level of the main tank is not excessively low. When the ink reaches the air permeable member, even if the ink is further suctioned, the ink is not sucked up, and air is introduced from the orifice, and the air is sucked through the air permeable member.
[0034]
During the recording operation, the suction cap is released, the valve is closed, the main tank is disconnected, and when ink is consumed for recording, air is introduced from the orifice accordingly.
[0035]
In this embodiment, the valve is a suction cap, but it may be a valve that allows air to flow in one direction as in the first embodiment. Further, the sub tank and the main tank are connected only when necessary by a joint, but they may be connected constantly by a tube.
[0036]
(Embodiment 3)
FIG. 3 shows a further embodiment of the present invention. The device of this embodiment has the same basic configuration as that of the first embodiment, but does not include an orifice for introducing air into the sub-tank.
[0037]
Even if no orifice is provided, by optimizing the position of the main tank, an appropriate negative pressure is generated at the position of the ink jet recording head.
[0038]
Compared with the configuration of the first embodiment, there is a possibility that the negative pressure becomes excessively strong due to acceleration during the recording operation or the like. It can be.
[0039]
The ink consumed by the recording operation needs to be supplied through a bypass flow path. For this reason, the flow resistance of the bypass flow passage must be reduced as compared with the first embodiment, so that it is difficult to generate pressure when the bond is operated, but this can be compensated for by increasing the capacity of the pump.
[0040]
According to the present embodiment, predetermined performance can be achieved with a simpler configuration than in the first embodiment.
Further, since there is no orifice communicating with the outside air, there is an advantage that the evaporation of the ink is small.
[0041]
The configuration of the present embodiment is suitable for an ink jet printing apparatus having a lower speed than that of the first embodiment due to restrictions such as the need to supply ink consumed by a printing operation through a bypass flow path.
[0042]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to stably generate an appropriate negative pressure while using an inexpensive large-capacity main tank with a simple configuration, and to prevent ink from being discharged due to pressure fluctuations. An on-demand inkjet recording apparatus with high reliability and high image quality without dropping, image unevenness, etc. can be configured. Further, since there is no need to use an ink absorber such as a sponge for the sub-tank, the flow resistance of the ink can be reduced, and high-speed printing can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of the present invention.
