JP2006188002A

JP2006188002A - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JP2006188002A
Application number: JP2005002601A
Authority: JP
Inventors: Masuo Furudono; 益夫古殿; Michimasa Watabiki; 道誠綿引; Koji Kawahara; 功司河原
Original assignee: Ricoh Printing Systems Ltd
Current assignee: Ricoh Printing Systems Ltd
Priority date: 2005-01-07
Filing date: 2005-01-07
Publication date: 2006-07-20

Abstract

【課題】従来のインクジェット記録装置においては、メインタンクのインク残量が少なくなって初めてインク残量の検出が可能となるという問題がある。
【解決手段】インクを吐出して記録媒体に記録を行う記録ヘッドと、該記録ヘッドに供給するインクを保持するメインインク袋を備えたメインタンクと、該メインタンクから前記記録ヘッドへインクを供給するためのインク供給路と、該インク供給路の途中に設けられインクを一時的に保持し前記記録ヘッドへインクを供給するサブタンクとを有するインクジェット記録装置において、前記メインタンクと前記サブタンクのインク供給路の途中にインク補充ポンプを備え、インク補充ポンプの動作回数からメインタンクのインク残量を求めることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、インクジェット記録装置に関し、詳しくはインク補充ポンプの動作回数からメインタンクのインク残量を求めるインクジェット記録装置のインク残量検出方法に関する。

従来のインク供給系の構成を図３により説明する。

インクジェット記録装置のプリントシステムは、大別するとノズルよりインク滴を吐出して記録ドットを形成する記録ヘッド１と記録ヘッド１へインクを供給するためのインク供給系で構成される。インク供給系の構成部品であるインクタンクは、一般的に、メインタンク１０とサブタンク５で構成している。記録ヘッド１との水頭差ｈを一定に保つために固定されたサブタンク５と、サブタンク５内のインクレベルを図示していないセンサにより検出し、必要時にメインタンク１０からインクを補給するようにしている。メインタンク１０はサブタンク５より高い位置に設置し、水頭差による加圧でメインタンク１０からサブタンク５にインクを補給する。このとき、電磁弁７と電磁弁１１を駆動制御する。電磁弁１１を閉じた状態で電磁弁７を開かないと、メインタンク１０と記録ヘッド１の水頭差が大きい状態のため、記録ヘッド１からインクが漏れ出してしまう。これを防止するため、サブタンク５へのインク補給時は電磁弁７を開、電磁弁１１を閉として制御する。このような２種のインクタンクの構成からインクの補充はメインタンク１０を交換することで、簡単に行うことができる。

サブタンク５よりインク流れの下流側には、インクを濾過するためのフィルタ４ａを搭載したフィルタユニット４を配設している。フィルタ４ａは、記録ヘッド１のノズル詰まりを発生させる危険性があるゴミやインク凝集物などの流入を防止する。フィルタユニット４の更に下流側には、記録ヘッド１を単一又は複数個配設している。記録ヘッド１は、インクを導入するインレット１ａにチューブを連結し、フィルタユニット４からインクを供給される。

上記の構成において、メインタンク１０のインク残量の検出は、一定時間内にサブタンク５に対してインクの補給が終了しない場合にメインタンク１０のインク残量が少ないとしている。したがって、メインタンク１０のインク残量が少なくなって初めてインク残量の検出が可能となる。

以上の問題を解決する手段として、円弧状の内壁面を持つケーシングに軟質チューブを沿わせ、ロータに取り付けたローラでチューブを押しつぶしながらインクを下流側に送るポンプ機構により、ロータの回転数からインク使用量を求め、インクタンクのインク残量を検知する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平８−２３８７８３号公報

特許文献１に記載されたプリンタに適用されているポンプ機構は、インクタンクとヘッドを接続するチューブの途中に挿入され、ヘッドのノズル部から排出されたインクによって生じる負圧によりローラ前後に圧力差が発生してローラが動き、結果としてロータが回転する構成をとっている。しかしながら、印字やクリーニングによりチューブ内に発生する負圧は小さいため、柔軟な材質のチューブを用いているとは言え、チューブを押しつぶした状態を維持しながらロータが回転することは極めて困難であり、ひいては、インクの供給不足による吐出不良が発生する可能性が大きい。

また、印字情報に基づいて、モータ駆動によりロータを強制回転させて制御し、インクの消費量に応じた量を供給する構成をとっている。しかしながら、インクは非圧縮性であるため、ヘッドに直接イングを供給するとインクの消費量と供給量の僅かな差により加圧状態となり、吐出不良が発生する可能性が大きい。また、インク供給による圧力変動がインクの吐出に与える影響も無視できない。

本発明は、このような従来の技術的課題を鑑みてなされたものであり、インクの吐出性能に影響を与えずにサブタンクにインクを供給し、メインタンクのインク残量を常時監視できる手段を備え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。

この目的を達成するために本発明のインクジェット記録装置は、インクを吐出して記録媒体に記録を行う記録ヘッドと、記録ヘッドに供給するインクを保持するメインインク袋を備えたメインタンクと、メインタンクから記録ヘッドへインクを供給するためのインク供給路と、インク供給路の途中に設けられインクを一時的に保持し記録ヘッドへインクを供給するサブタンクとを有するインクジェット記録装置において、メインタンクとサブタンクのインク供給路の途中にインク補充ポンプを備え、インク補充ポンプの動作回数からメインタンクのインク残量を求めることを特徴とする。

また、インクを吐出して記録媒体に記録を行う記録ヘッドと、記録ヘッドに供給するインクを保持するメインインク袋を備えたメインタンクと、メインタンクから記録ヘッドへインクを供給するためのインク供給路と、インク供給路の途中に設けられインクを一時的に保持し記録ヘッドへインクを供給するサブタンクと、サブタンク内に単一の口部で密閉保持されるサブインク袋と、サブインク袋を被うと同時に外部との連通部を備え、連通部を除いてサブインク袋を密閉保持する密閉容器とを備えるとともに、メインタンクとサブタンク間のインク供給路を第一の電磁弁の下流で二つの流路に分岐し、第一の流路にインク補充ポンプを、第二の流路に第二の電磁弁をそれぞれ備え、サブタンクと記録ヘッド間のインク供給路に第三の電磁弁を設置し、密閉容器に形成された連通部に連通し、サブインク袋と密閉容器との間の空間を負圧に調整可能とする負圧調整手段とを有するインクジェット記録装置において、インク補充ポンプの動作回数からメインタンクのインク残量を求めることを特徴とする。

そして、前記インク補充ポンプは、インクが搬送方向と逆方向に逆流することを防止する逆止弁を内蔵し、逆止弁はインク補充ポンプが液体を搬送する方向に−３０００Ｐａ程度までの負圧付加時にインク漏れがほとんどない状態に塞き止め保持することができる液体定量ポンプであることを特徴とする。

本発明によれば、メインタンクからサブタンクへのインク補給はインク補充ポンプを使用することにより、インク補充ポンプの動作回数からインクの補給量が計算できるため、メインタンクのインク残量を常時監視することが可能である。これにより、印刷量に応じてメインタンクの交換時期を決定することが可能なインクジェット記録装置を提供することができる。

以下、本発明は、を実施例により説明する。

まず、図１により本発明のインクジェット記録装置の全体構成について説明する。

インクジェット記録装置のプリントシステムは、大別するとノズルよりインク滴を吐出して記録ドットを形成する記録ヘッド１と、該記録ヘッド１へインクを供給するためのインク供給系で構成されている。インク供給系の構成部品であるインクタンクは、一般的に、メインタンク１０とサブタンク５を設けている。記録ヘッド１との水頭差ｈを一定に保つために固定されたサブタンク５と、サブタンク５内のインクレベルをレベルセンサ３６により検出して、必要時にメインタンク１０からインクを補給するようにしている。メインタンク１０からサブタンク５へのインクの補給はインク補充ポンプ２１で行う。サブタンク５へのインク補給時は電磁弁７を開、電磁弁１１を閉として制御する。このような２種のインクタンクの構成からインクの補充はメインタンク１０を交換することで、簡単に行うことができる。

次に、メインタンク１０のインク残量の検出方法について説明する。

メインタンク１０は、常に定量のインクを充填した状態で交換する。サブタンク５内のインクレベルセンサ３６によりインクレベルを検出して、必要時にメインタンク１０からインク補充ポンプ２１によりインクを補給する。インク補充ポンプ２１は、定量吐出型の液体ポンプ、例えばダイアフラムポンプを使用することが好ましい。サブタンク５へのインク補給によるインク補充ポンプ２１の動作回数は、制御手段５０によりカウントされ、インク補充量が計算される。メインタンク１０の初期のインク容量は一定であるため、メインタンク１０のインク残量が求められ、必要に応じて表示手段５１に表示される。メインタンク１０のインク残量の表示は、常時表示、要求に応じて表示など、方法に限定はないが、インク残量が２〜３割程度になった場合には強制的に表示することが好ましい。
なお、メインタンク１０を交換のため取り外す場合は、図示しないロック機構を解除することにより、ロック解除センサ９の信号によりインク補充ポンプ２１の動作回数はリセットされる。

本発明の他の実施例を図２により説明する。本実施例では、インクの流れ方向をメインタンク１０を上流とし、末端の記録ヘッド１側を下流側として説明する。

メインタンク１０はオペレータが容易に脱着可能に保持する。最上流のメインタンク１０から、第一の電磁弁２０を配置し、その下流でインクを輸送するインク補充ポンプ２１を配置した第一の流路２３と、第二の電磁弁２２を配置した第二の流路２４に分岐する。第一の流路２３と第二の流路２４はともに負圧リザーバ３０に連結している。負圧リザーバ３０のインク導入部材３１は第一の流路２３と第二の流路２４を連結し、単一の流路に統合する。インク導入部材３１にはアルミ樹脂ラミネート袋のサブタンク５が単一の口部で接続してある。アルミ樹脂ラミネート袋は一般的な形状として使用されるものとしては口部が一つであり、口部外周に形成されたネジ部にてインク導入部材３１と固定される。このため、サブタンク５のインク導入口は単一となる。このサブタンク５を覆いかつ保持する密閉容器３２がインク導入部材３１と密閉保持する構成となっている。密閉容器３２には、サブタンク５と密閉容器３２との間の空間に負圧を発生させるための負圧調整機構４０と接続する開口部３３を設置し、チューブ３４などで接続する。負圧調整機構４０は、チューブポンプなどを使用した空気吸引ポンプ４１、空気補充ポンプ４２、及び大気開放の切替えを行う電磁三方弁４３、圧力センサ４４を備えている。負圧調整は、圧力センサ４４の信号から図示していない制御回路が空気吸引ポンプ４１と空気補充ポンプ４２の動作を制御することにより行われる。

負圧リザーバ３０の下流には、第三の電磁弁３５と記録ヘッド１をインク流路にて接続している。メインタンク１０から記録ヘッド１までのインク流路は、全てステンレス製のパイプと継ぎ手を使用し、インクの脱気状態を長期間確保するようにする。

通常、記録ヘッド１のノズル部のインクに最適となる負圧は、−１００〜−３００Ｐａ程度としている。この負圧を発生させるために、密閉容器３２内の空気を吸引し、サブタンク５内のインクに適正な負圧を与えるようにする。

記録ヘッド１がインクを吐出して消費すると、サブタンク５内のインクが減少し、サブタンク５が収縮する。このため、インク消費に応じてメインタンク１０から必要時インクを補充する。密閉容器３２内にはサブタンク５のインクレベルを検出するレベルセンサ３６が設置され、インク量を検出するようにしている。

また、メインタンク１０からのインク補充はインク補充ポンプ２１により行う。インク補充ポンプ２１は負圧リザーバ３０が負圧を発生した時に、インク補充ポンプ２１内のインクにも同等の負圧がかかるため、負圧に対抗しインクを保持できなければならない。もし保持できない場合、負圧によりメインタンク１０からインクを負圧リザーバ３０が吸入しつづけることになり、負圧発生及び調整ができない。このため、インク補充ポンプ２１は負圧に対抗し、インクを塞き止め保持するタイプのポンプでないとならない。

このため、輸液方向に対しある程度の負圧がかかってもインクを塞き止め保持する逆止弁（チェックバルブ）を搭載した液体定量ポンプを使用するとよい。このタイプの液体定量ポンプの逆止弁としてはダックビルタイプを使用しているものが多い。液体定量ポンプの塞き止め保持する負圧としては約−３０００Ｐａ程度であればよく、インク消費に連動してインクを輸送するようにするとよい。また、インク補充ポンプ２１の圧力脈動が±１００Ｐａ程度と小さくできる場合には、記録ヘッド１が印刷している間でも連続してインク補充を行うことができる。なお、インク補充ポンプ２１は、定量吐出型の液体ポンプ、例えばダイアフラムポンプを使用することが好ましい。

通常印刷時においては、記録ヘッド１が消費したインクの量を常時補うようにインク補充ポンプ２１で負圧リザーバ３０にインクを補充するため、第一の流路のみをインクが流れるようにしている。

しかしながら、記録ヘッド１の定期的な吐出回復操作として、記録ヘッド１より図示していない吸引機構にてインクを吸い出すパージ動作を必要としている。記録ヘッド１のノズルは連続吐出したり、一定時間吐出が行われず放置された場合、ノズル部のインク濡れや乾燥によりインクの吐出が十分に行われなくなる場合がある。この場合の吐出状態を回復させる保全動作としてパージ動作を設けている。このパージ動作で記録ヘッド１から吸引されるインクは、通常印刷時に吐出にて消費されるインクに比べ、単位時間あたりでははるかに多量である。このため、１回のパージ動作にて負圧リザーバ３０内のインクが多量に減少してしまう。この状態からインク補充ポンプ２１のみで再び元のインクレベルに戻す場合時間を要する。

このため、パージ動作後は短時間で元のインクレベル、すなわち印刷スタンバイ状態に戻す必要があり、この時間を短縮するために第二の流路２４を設け、負圧リザーバ３０にインクを流すためのバイパス経路として構成するとよい。第二の流路２４は第二の電磁弁２２を開けることで開通し、負圧リザーバ３０の負圧及び負圧リザーバ３０とメインタンク１０との水頭差により流量が多く短時間にインクを補充できる。

メインタンク１０は、常に定量のインクを充填した状態で交換する。サブタンク５内のインクレベルセンサ３６によりインクレベルを検出して、必要時にメインタンク１０からインク補充ポンプ２１によりインクを補給する。サブタンク５へのインク補給によるインク補充ポンプ２１の動作回数は、制御手段５０によりカウントされ、インク補充量が計算される。また、パージ動作後に第二の経路２４を使用してインクを補充した場合には、前もって求めておいた負圧リザーバ３０の負圧及び負圧リザーバ３０とメインタンク１０との水頭差による単位時間あたりの流量と第二の電磁弁２２の開時間とによりインク補充量が計算される。インタンク１０の初期のインク容量は一定であるため、各々のインク補充量の和からメインタンク１０のインク残量が求められ、必要に応じて表示手段５１に表示される。メインタンク１０のインク残量の表示は、常時表示、要求に応じて表示など、方法に限定はないが、インク残量が２〜３割程度になった場合には強制的に表示することが好ましい。

なお、メインタンク１０を交換のため取り外す場合は、図示しないロック機構を解除することにより、ロック解除センサ９の信号によりインク補充ポンプ２１の動作回数及び第二の電磁弁２２の開時間はリセットされる。

各種容器から流体を取り出し、残量検知が必要な装置にも適用できる。

本発明のインクジェット記録装置を示す概略図である。（実施例１）本発明のインクジェット記録装置を示す概略図である。（実施例２）従来のインクジェット記録装置の一例を示す概略図である。

符号の説明

１は記録ヘッド、１ａはインレット、４はフィルタユニット、４ａはフィルタ、５はサブタンク、７は電磁弁、９はロック解除センサ、１０はメインタンク、１１は電磁弁、２０は第一の電磁弁、２１はインク補充ポンプ、２２は第二の電磁弁、２２ａは電磁三方弁、２３は第一の流路、２４は第二の流路、３０は負圧リザーバ、３１はインク導入部材、３２は密閉容器、３３は開口部、３４はチューブ、３５は第三の電磁弁、３６はインクレベルセンサ、４０は負圧調整機構、４１は空気吸引ポンプ、４２は空気補充ポンプ、４３は電磁三方弁、５０は制御手段、５１は表示手段である。

Claims

インクを吐出して記録媒体に記録を行う記録ヘッドと、該記録ヘッドに供給するインクを保持するメインインク袋を備えたメインタンクと、該メインタンクから前記記録ヘッドへインクを供給するためのインク供給路と、該インク供給路の途中に設けられインクを一時的に保持し前記記録ヘッドへインクを供給するサブタンクとを有するインクジェット記録装置において、前記メインタンクと前記サブタンクのインク供給路の途中にインク補充ポンプを備え、インク補充ポンプの動作回数からメインタンクのインク残量を求めることを特徴とするインクジェット記録装置。
インクを吐出して記録媒体に記録を行う記録ヘッドと、該記録ヘッドに供給するインクを保持するメインインク袋を備えたメインタンクと、該メインタンクから前記記録ヘッドへインクを供給するためのインク供給路と、該インク供給路の途中に設けられインクを一時的に保持し前記記録ヘッドへインクを供給するサブタンクと、該サブタンク内に単一の口部で密閉保持されるサブインク袋と、該サブインク袋を被うと同時に外部との連通部を備え、該連通部を除いて前記サブインク袋を密閉保持する密閉容器とを備えるとともに、前記メインタンクと前記サブタンク間の前記インク供給路を第一の電磁弁の下流で二つの流路に分岐し、第一の流路にインク補充ポンプを、第二の流路に第二の電磁弁をそれぞれ備え、前記サブタンクと前記記録ヘッド間の前記インク供給路に第三の電磁弁を設置し、前記密閉容器に形成された前記連通部に連通し、前記サブインク袋と前記密閉容器との間の空間を負圧に調整可能とする負圧調整手段を有するインクジェット記録装置において、インク補充ポンプの動作回数からメインタンクのインク残量を求めることを特徴とするインクジェット記録装置。
前記インク補充ポンプは、インクが搬送方向と逆方向に逆流することを防止する逆止弁を内蔵し、該逆止弁は前記インク補充ポンプが液体を搬送する方向に−３０００Ｐａ程度までの負圧付加時にインク漏れがほとんどない状態に塞き止め保持することができる液体定量ポンプを搭載していることを特徴とする請求項１及び２記載のインクジェット記録装置。