JP2010036418A

JP2010036418A - インク供給装置

Info

Publication number: JP2010036418A
Application number: JP2008200918A
Authority: JP
Inventors: Kazutaka Tamaoki; 和孝玉置
Original assignee: Mimaki Engineering Co Ltd
Current assignee: Mimaki Engineering Co Ltd
Priority date: 2008-08-04
Filing date: 2008-08-04
Publication date: 2010-02-18

Abstract

【課題】インク室内のインクを調圧手段に流入させて逆流させることなく、インク室内を調圧可能なインク供給装置を提供する。
【解決手段】インク供給装置は、メインタンクから供給された液体インクを一時貯留した後にプリンタヘッド６０に供給するインク貯留室１２３が形成されたサブタンク１２０と、メインタンクからインク貯留室１２３に液体インクを供給する液送ポンプと、インク貯留室１２３内の液体インクの液面高さ位置を検出する貯留検出部１３０と、貯留検出部１３０により検出された検出結果に応じて、液送ポンプによる液体インクの供給を制御するコントロールユニットとを備える。コントロールユニットにより、インク貯留室１２３における液体インクの液面が最低位置と最高位置との間に位置するように、液送ポンプによる液体インクの供給が制御され、インク供給孔１２８ａの位置が上記最高位置よりも上方に位置するように構成される。
【選択図】図７

Description

本発明は、インクを吐出して所望の印刷を行うプリンタヘッドにインクを供給するインク供給装置に関する。

上記プリンタヘッドを用いたインクジェットプリンタは、プリンタヘッドを印刷媒体に対して相対移動させながら、プリンタヘッドの下面に形成されたノズルからインクを吐出させて所望の印刷を行うように構成される。インクジェットプリンタでは、インクの吐出に応じてインクが消費されるため、用途に応じた容量のインクタンク（インクカートリッジ）がプリンタヘッドのキャリッジまたはプリンタ本体に設けられる。例えば、商業用の大判広告やのぼり等をプリントする大型のインクジェットプリンタでは、多量のインクが比較的短時間のうちに消費される。このため、このような商業用のインクジェットプリンタでは、一般的に、大容量のインクタンクがプリンタ本体に設けられ、インクタンクとプリンタヘッドとがチューブ等により接続されて、インクの吐出に応じてインクタンクからプリンタヘッドにインクが供給されるように構成される。

ここで、プリンタヘッドの内圧が大気圧よりも高くなると、インクがノズルから押し出されて印刷媒体上に滴下し、いわゆる「ぼた落ち」の問題を生じる。そのため従来、プリンタヘッドの内圧が大気圧よりもわずかに低い微負圧になるように、インク供給器（サブタンク）を用いた構成が知られている。従来のサブタンクの構成例として、プリンタ本体に設けたインクタンク（メインタンク）とプリンタヘッドとの間に、小容量のインク室を有したサブタンクを設け、プリンタヘッドおよびサブタンクが、印刷媒体に対して相対移動可能なキャリッジに搭載されたものがある。このサブタンクのインク室を調圧手段により減圧することで、プリンタヘッドを微負圧状態にすることができる構成となっている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。例えば特許文献１には、加圧ポンプおよび減圧ポンプを設けて、これらのポンプと各サブタンクとを接続した構成が開示されている。

図９には、出願人が自ら発明して特許出願中で且つ未公開のサブタンク５００の断面図を示しており、下方に接続されたプリンタヘッド６００を微負圧状態に保ちながらインクを供給するように構成される。サブタンク５００の内部には、インクを貯留するインク室５１０、およびこのインク室５１０と連通するフロート収容室５２０が形成されており、インク室５１０から下方に延びる供給路５９０からプリンタヘッド６００へインクが供給される。上記インク室５１０の中央近傍には、メインタンク（図示せず）のインクをインク室５１０に供給するインク供給手段５７０、上端部には調圧手段５８０がそれぞれ接続されている。フロート収容室５２０には、フロート５３０に固着されたマグネット５４０が、上下移動自在に装入され、このマグネット５４０の磁気を検出してインクの液面が上限液面高さ位置に位置したことを検出する磁気検出センサ５５０、および下限液面高さ位置に位置したことを検出する５６０が、サブタンク５００の側面に取り付けられている。上記液面の検出結果を基に、インクの液面が、上限液面高さ位置と下限液面高さ位置の間に位置するように、インク供給手段５７０によるインクの供給が制御される。
特開２００４−２８４２０７号公報特開２００６−６２３３０号公報

ところで近年、産業用インクジェットプリンタにおいては、印刷時間を短縮させるために、プリタヘッドおよびサブタンクが搭載されたキャリッジを、印刷媒体に対して高速で相対移動させたいという要求がある。この要求に応えるべく、例えばキャリッジを高速で往復移動させると、例えばキャリッジの移動方向によっては、慣性（イナーシャ）の影響により、メインタンクのインクがインク供給手段５７０を介して、制御量以上にインク室５１０に流入することがある。このとき、インク供給手段５７０とインク室５１０とは、インクを介して繋がっているため、慣性の影響によりインク室５１０にインクが一気に流入し、インク室５１０の液面が上昇することで、負圧に設定されている調圧手段５８０に流入して逆流する虞があった。特に、インクの吐出が（印刷が）行われていないプリンタヘッドに接続されたサブタンクにおいては、供給路５９０からプリンタヘッド６００にインクの供給が行われないため、上記逆流が発生しやすい。仮に調圧手段５８０にインクが流入すると、例えばインク室５１０を減圧することが困難となって、上記「ぼた落ち」の問題を生じることがある。

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、インク室内のインクを調圧手段に流入させて逆流させることなく、インク室内を調圧可能なインク供給装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るインク供給装置は、液体インクを吐出して所望の印刷を行うプリンタヘッドに接続されて、前記プリンタヘッドに液体インクを供給するように構成され、前記プリンタヘッドに接続されて、液体インクが貯留されるメインタンクから供給された液体インクを一時貯留した後に前記プリンタヘッドに供給するインク室（例えば、実施形態におけるインク貯留室１２３）が形成されたサブタンクと、前記サブタンクに接続されて、前記メインタンクから前記インク室に液体インクを供給するインク供給手段（例えば、実施形態における液送ポンプ１１８）と、前記インク室内の液体インクの液面高さ位置を検出する液面検出手段（例えば、実施形態における貯留検出部１３０）と、前記液面検出手段により検出された検出結果に応じて、前記インク供給手段による液体インクの供給を制御する供給制御手段（例えば、実施形態におけるコントロールユニット８０）とを備える。前記供給制御手段により、前記インク室における液体インクの液面が下限液面高さ位置と上限液面高さ位置との間に位置するように、前記インク供給手段による液体インクの供給が制御され、前記インク供給手段のサブタンク側接続位置が、前記上限液面高さ位置よりも上方に位置して構成される。

また、上記インク供給装置において、前記インク供給手段が前記サブタンクの側面側（例えば、実施形態における前方壁１２１ｆ）に接続されて、前記インク供給手段におけるインク供給孔が前記インク室側に開口し、前記インク室内の圧力を調圧する調圧手段（例えば、実施形態における気送ポンプ１６０）が前記サブタンクの上面側（例えば、実施形態における天井壁１２１ｔ）に接続されて、前記調圧手段における調圧孔（例えば、実施形態における気体導入孔１２９ａ）が前記インク室側に開口しており、前記インク供給孔と対向して前記インク室の内方に延びた流入規制部材（例えば、実施形態における衝突板１２３ａ）が、前記インク供給孔と前記調圧孔との間に位置するように形成されたことが好ましい。

なお、前記供給制御手段は、前記液面検出手段により液体インクの液面が前記下限液面高さ位置に低下したことが検出されるときに、前記インク供給手段による液体インクの供給を行わせ、前記液面検出手段により液体インクの液面が前記上限液面高さ位置に上昇したことが検出されたときに、前記インク供給手段による液体インクの供給を停止させるように制御することが好ましい。

本発明に係るインク供給装置は、インク室に最大容量のインクが貯留された場合におけるインクの液面高さ位置である上限液面高さ位置よりも上方に、インク供給手段のサブタンク側接続位置が位置した構成となっている。この構成から、インク供給手段のサブタンク側接続部分がインクで満たされた状態となることはなく、つまり、インク供給手段のサブタンク側接続部分とインク室内のインクとが、完全に分離されて遮断された状態にすることができる。そのため、インク供給手段のサブタンク側接続部分に位置したインクに、表面張力を作用させることができる。よって、プリンタヘッド（サブタンク）を高速で往復移動させながら印刷を行うことでインクに慣性等が作用する場合においても、メインタンクのインクが、インク供給手段を介してインク室に一気に流入することを防止できるので、インク室のインクが例えば調圧手段に流入して逆流することを回避でき、インク室内を調圧可能となる。

また、流入規制部材が、インク供給孔と対向してインク室の内方に延び、且つインク供給孔と調圧孔との間に位置するように形成された構成が好ましい。このように構成すると、例えばインク供給孔からインク室に供給されたインクを、流入規制部材に衝突させた後下方に流下させて、確実にインク室に導くことが可能となる。よって、インクの進行経路途中に、進行を妨げる流入規制部材を設けるという簡易な構成でありながら、供給されたインクが調圧孔から調圧手段に流入して逆流することを防止可能となる。さらに、インク供給孔からインク室に供給されたインクには、ミスト状に変化するものもあるが、流入規制部材を設けることにより、例えば調圧手段によってインク室内が負圧に設定されている場合においても、ミスト状になったインクが調圧孔から調圧手段に吸引されて流入することを防止できる。

なお、供給制御手段は、インクの液面が下限液面高さ位置に低下したことが検出されるときにインク供給手段によるインクの供給を行わせて、インクの液面が上限液面高さ位置に上昇したことが検出されたときにインクの供給を停止させるように制御する構成が好ましい。このように構成した場合、常時一定容量のインクをインク室に貯留させることができて、プリンタヘッドに途切れることなくインクを安定供給可能となる。

以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について説明する。本発明を適用したインクジェットプリンタの一例として、プリンタヘッドを往復移動させるとともに、これに直交する方向に印刷媒体を送りながら印刷を行うタイプを採り上げ、紫外光が照射されて硬化する紫外線硬化型インク（いわゆるＵＶインク）をプリンタヘッドから吐出させるＵＶ硬化インクジェットプリンタ（以下、プリンタ装置と称する）に適用した構成例について説明する。本実施形態のプリンタ装置Ｐの斜視図を図１および図２に、このプリンタ装置Ｐの装置本体１の要部構成を図３に示しており、これらの図面を参照してプリンタ装置Ｐの全体構成について説明する。なお、以降の説明では、図１中に付記する矢印Ｆ，Ｒ，Ｕの指す方向を、それぞれ前方、右方、上方と称して説明する。

プリンタ装置Ｐは、大別的には、支持部２に支持された装置本体１、支持部２の前後に設けられ未印刷の印刷媒体Ｍを送り出す送り出し機構３、描画が終了した印刷媒体Ｍを巻き取る巻き取り機構４などから構成される。装置本体１は、フレーム１０に印刷媒体Ｍを前後に挿通させる横長窓状のメディア挿通部１５が形成され、このメディア挿通部１５の下側に位置する下部フレーム１０Ｌに、印刷媒体Ｍを支持するプラテン２０、および印刷媒体Ｍを前後に送るメディア移動機構３０が設けられている（図３参照）。メディア挿通部１５の上側に位置する上部フレーム１０Ｕに、プリンタヘッド６０を保持するキャリッジ４０、およびキャリッジ４０を左右に移動させるキャリッジ移動機構５０が設けられている。また、装置本体１には、後述するコントロールユニット８０が設けられ、装置本体１の前面には、各種操作スイッチ等が設けられた操作パネル８８が配設される（図１参照）。

プラテン２０は、メディア挿通部１５の下側を前後に延びて下部フレーム１０Ｌに設けられており、プリンタヘッド６０による左右帯状の描画領域には、印刷媒体Ｍを水平に支持するメディア支持部２１が形成されている。メディア移動機構３０は、上部周面がプラテン２０に露出した円筒状の送りローラ３１と、この送りローラ３１をタイミングベルト３２を介して回転駆動するローラ駆動モータ３３等からなり、送りローラ３１の上方には、回動自在に支持されたピンチローラ３６を有するローラアッセンブリ３５が、左右に配設されている。ローラアッセンブリ３５は、ピンチローラ３６を送りローラ３１に押しつけたクランプ位置と、送りローラ３１から離隔させたアンクランプ位置とに設定可能に構成されている。印刷媒体Ｍをピンチローラ３６と送りローラ３１との間に挟み、ローラアッセンブリ３５をクランプ位置に設定して、ローラ駆動モータ３３を回転駆動することにより、印刷媒体Ｍを所定距離だけ前後に送ることができる。なお、図３では、クランプ位置およびアンクランプ位置の両方を併記している。

キャリッジ４０は、上部フレーム１０Ｕに取り付けられたガイドレール４５に、左右に移動自在に支持されており、後述するキャリッジ駆動機構５０により駆動される。キャリッジ４０には、ＵＶインクを吐出するプリンタヘッド６０が、メディア支持部２１と所定ギャップを隔てた状態で搭載される。図５にキャリッジ周辺の斜視図を示しており、この図５には、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の４色のＵＶインクについて、それぞれプリンタヘッド６０（第１プリンタヘッド６０Ｃ，第２プリンタヘッド６０Ｍ，第３プリンタヘッド６０Ｙ，第４プリンタヘッド６０Ｋ）を設けた場合を例示している。キャリッジ４０には、後に詳述するサブタンク１２０（第１サブタンク１２０Ｃ，第２サブタンク１２０Ｍ，第３サブタンク１２０Ｙ，第４サブタンク１２０Ｋ）が、プリンタヘッド６０に対応して設けられている。なお、本実施形態におけるプリンタヘッド６０は、ピエゾ方式によってインクを吐出させる構成を例示している。

キャリッジ４０の左右側部には、印刷媒体Ｍに向けて紫外光を照射する左ＵＶ光源７０Ｌおよび右ＵＶ光源７０Ｒが設けられており、例えばＵＶランプやＵＶ−ＬＥＤ等を用いて構成される。この左ＵＶ光源７０Ｌおよび右ＵＶ光源７０Ｒの点滅作動は、キャリッジ４０の移動およびプリンタヘッド６０からのインクの吐出に応じて、コントロールユニット８０により制御される。キャリッジ移動機構５０は、フレーム１０の左右側部に設けられた駆動プーリ５１および従動プーリ５２と、駆動プーリ５１を回転駆動するキャリッジ駆動モータ５３、駆動プーリ５１と従動プーリ５２との間に巻き掛けられた無端状のタイミングベルト５５等から構成される（図３参照）。キャリッジ４０は、タイミングベルト５５に固定されており、キャリッジ駆動モータ５３の駆動に応じて、ガイドレール４５に沿ってプラテン２０の上方を左右に移動される。

コントロールユニット８０は、各構成部の制御プログラムが書き込まれたＲＯＭ８１、プログラム等を一時記憶するＲＡＭ８２、このＲＡＭ８２から読みこまれたプログラム、および操作パネル８８から入力された操作信号等について演算処理を行う演算処理部８３を主体に構成される。このコントロールユニット８０は、メディア移動機構３０、キャリッジ移動機構５０、プリンタヘッド６０、後述するインク供給装置１００等の、各構成部の作動を制御する。

例えば、コントロールユニット８０に読み込まれた印刷プログラムに基づいて印刷媒体Ｍに描画を行う場合、メディア移動機構３０による印刷媒体の前後移動Ｍと、キャリッジ移動機構５０によるキャリッジ４０の左右移動とを組み合わせて、印刷媒体Ｍとプリンタヘッド６０とを相対移動させる。この相対移動と同時に、各プリンタヘッド６０から印刷媒体Ｍに向けてＵＶインクを吐出させながら、キャリッジ４０の移動方向後方に位置するＵＶ光源（例えば、キャリッジ右動時には左ＵＶ光源７０Ｌ）を点灯させて、印刷プログラムに応じた情報を描画する。

このように、概要構成されるプリンタ装置Ｐにあって、印刷時にはプリンタヘッド６０
におけるＵＶインクの消費量に応じて、インク供給装置１００からプリンタヘッド６０に
ＵＶインクが供給される。図４はインク供給装置１００の系統図、図６はサブタンク１２０の外観斜視図、図７は図６中のＶＩＩ−ＶＩＩ部分における断面図、図８はインク供給装置１００の概要ブロック図を示す。なお、図６はＵＶインクが貯留されていない状態を、図７は所定容量のＵＶインクが貯留された状態を示している。

インク供給装置１００は、プリンタヘッド６０に接続されたサブタンク１２０、ＵＶインクが貯留されたメインタンク１１０、サブタンク１２０の内圧を負圧状態に減圧するサブタンク減圧部１４０、サブタンク１２０の内圧を正圧状態に加圧するサブタンク加圧部１５０、メインタンク１１０に貯留されたＵＶインクをサブタンク１２０に移送するインク移送部１１５等からなり、サブタンク減圧部１４０およびサブタンク加圧部１５０が一台の気送ポンプ１６０により構成される（図４参照）。メインタンク１１０として、このプリンタ装置Ｐにおける単位時間当たりのＵＶインクの消費量に応じた容量を貯留し得るものが選択される。また、図２に、上述の４色についてそれぞれカートリッジ式のメインタンク１１０（第１メインタンク１１０Ｃ，第２メインタンク１１０Ｍ，第３メインタンク１１０Ｙ，第４メインタンク１１０Ｋ）を、装置本体１の背面に着脱可能に配設した構成例を示す。

サブタンク１２０は、図６に示すように、一側方（紙面右方）に開口した薄型矩形箱状の容体部材１２１に、この容体部材１２１の開口面を覆って封止する例えば樹脂材料からなる透明なシート部材１２２が溶着されており、シート部材１２２によって封止されることにより、インク貯留室１２３およびフロート収容室１２４が形成される。この容体部材１２１の開口面とシート部材１２２の間に、例えば金属材料からなり格子状に形成された薄板部材１２２ａが挟持されており、この薄板部材１２２ａにより開口面が部分的に覆われる。

インク貯留室１２３には、印刷時所定容量のＵＶインクが貯留されており、このインク貯留室１２３の後方に、インク貯留室１２３と連通して上下に延びる溝状のフロート収容室１２４が形成される（図７参照）。フロート収容室１２４には、ＵＶインクに浮揚する円盤状のフロート１３４が上下移動自在に収容され、そのフロート１３４の中心部には、マグネット１３４ａが固着されている。なお、容体部材１２１およびシート部材１２２の少なくとも一方が、透明または半透明の材料を用いて形成されることにより、インク貯留室１２３のＵＶインクの貯留状態およびフロート１３４の浮遊状態等を、外部から目視で確認可能に構成される。

サブタンク１２０の下面側には、容体部材１２１の底壁１２１ｂから下方に突出した短円筒状のコネクタ部１２５が形成され、このコネクタ部１２５とプリンタヘッド６０とが、チューブ６９を用いて接続されている（図６および図７参照）。コネクタ部１２５の上部には、底壁１２１ｂからインク貯留室１２３内を上方に延びるブロック状のダクト部１２６が形成される。インク貯留室１２３とコネクタ部１２５とを繋ぐように、底壁１２１ｂを上下に貫通する第１導出路１２７ａが形成されるとともに、ダクト部１２６を上下に貫通する第２導出路１２６ｂが形成されており、第１導出路１２７ａの断面積は、第２導出路１２６ｂの断面積よりも小さく形成される。よって、インク貯留室１２３とプリンタヘッド６０とは、第１導出路１２７ａおよび第２導出路１２６ｂを介して接続される。なお、印刷を行っていないとき、キャリッジ４０は基準位置（ホームポジション）に位置するように移動制御され、この基準位置に位置したプリンタヘッド６０の下方には、ＵＶインクを受け止めるバット状のインクトレイ１８０が設けられている（図５参照）。

サブタンク１２０の後面側に、インク貯留室１２３内のＵＶインクの貯留状態を検出する貯留検出部１３０が設けられている。貯留検出部１３０は、マグネット１３４ａが固着されて、インク貯留室１２３のＵＶインクの液面に応じて上下移動する上述のフロート１３４、およびマグネット１３４ａの磁気を検出して、ＵＶインクの液面高さを検出する液面検出センサ１３８から構成される。容体部材１２１の後方壁１２１ｒには、上下に延びる溝状のセンサ装着部１３１が形成されており、このセンサ装着部１３１に上記液面検出センサ１３８が装着され、例えば後述するケース部材１３７の取付孔１３７ａに取付ネジ１３９を挿通させて締結することにより、液面検出センサ１３８が後方壁１２１ｒに固定される（図７参照）。

液面検出センサ１３８は、上から順にHi検出センサ１３６Ｈ、Lo検出センサ１３６Ｌが取り付けられた液面検出基板１３５、およびこの液面検出基板１３５を収容したケース部材１３７から構成される。なお、各検出センサ１３６Ｈ，１３６Ｌは、例えばファラデー素子や磁気インピーダンス素子等を用いて構成することが可能で、ホール素子が好適に用いられる。また、マグネット１３４ａとして種々の磁石を用いることが可能で、異方性フェライト磁石が好適に用いられる。図７に示すように、液面検出センサ１３８は、後方壁１２１ｒを挟んでフロート１３４と対向配置され、マグネット１３４ａの磁気が各検出センサ１３６Ｈ，１３６Ｌで検出されることにより、ＵＶインクの液面が最高位置、最低位置に位置したことを検出できるようになっている。なお、上記最高位置の液面Ｔを、２点鎖線で示している。

フロート収容室１２４の上方には、規制リブ１２４ａが形成されており、フロート１３４が、上記最高位置を超えてさらに上動することを規制する。図７から分かるように、フロート収容室１２４の内壁とフロート１３４（マグネット１３４ａ）の前後側面とは近接しているため、フロート１３４がＵＶインクの液面に応じてフロート収容室１２４を略真っ直ぐに上下移動する構成となっている。このようにして、液面検出センサ１３８で検出されたＵＶインクの液面高さ位置は、コントロールユニット８０に出力される。

サブタンク１２０の前面側には、容体部材１２１の前方壁１２１ｆを前後に貫通するインク導入路（図示せず）が、インク貯留室１２３と連通するように形成され、このインク導入路にチューブコネクタ１２８が挿入されて取り付けられている。図７から分かるように、前方壁１２１ｆに対するチューブコネクタ１２８の取り付け位置は、最高位置の液面Ｔよりも上方となっている。また、容体部材１２１の天井壁１２１ｔには、衝突板１２３ａが、チューブコネクタ１２８におけるインク貯留室１２３側に開口したインク供給孔１２８ａと対向するように下方に延びるとともに、インク供給孔１２８ａと後述する気体導入孔１２９ａとの間を遮るように形成されている。また、サブタンク１２０の上面側には、天井壁１２１ｔを上下に貫通する気体導入路（図示せず）が、インク貯留室１２３と連通するように形成され、この気体導入路に対して、中心部に気体導入孔１２９ａが形成されたチューブコネクタ１２９が、挿入されて取り付けられている。

インク移送部１１５は、メインタンク１１０とサブタンク１２０との間を結ぶメイン供給回路１１６により形成される。メイン供給回路１１６は、メインタンク１１０と液送ポンプ１１８とに接続されたインク吸入ライン１１７ａ、液送ポンプ１１８とチューブコネクタ１２８とに接続されたインク送出ライン１１７ｂ、ＵＶインクをメインタンク１１０からサブタンク１２０に供給する液送ポンプ１１８等から構成される。上記液送ポンプ１１８として、例えばダイアフラムポンプやチューブポンプ等が好適に用いられ、本実施形態ではダイアフラムポンプを用いた構成を例示して説明する。

サブタンク減圧部１４０は、サブタンク１２０と気送ポンプ１６０の吸入口１６１との間を結ぶ負圧回路１４１により形成される。負圧回路１４１は、図４中の枠Ａで囲んで示すように、エアチャンバー１４２、負圧回路１４１の圧力を検出する圧力センサ１４４、負圧回路１４１を開閉する負圧制御弁１４５、およびこれらの機器を接続して気送ポンプの吸入口１６１とサブタンク１２０との間を結ぶライン１４７（１４７ａ，１４７ｂ，１４７ｃ，１４７ｄ）等から構成される。なお、図４中の枠Ｃで囲まれた部分がキャリッジ４０に設けられ、枠外の部分が装置本体１に設けられる機器である。

エアチャンバー１４２は、吸入口１６１と接続されており、気送ポンプ１６０の作動によりチャンバー内の空気が排気されて負圧状態に減圧されるように構成されており、また、負圧状態のチャンバー内に空気を導入する空気導入ライン１４７ｉが設けられている。この空気導入ライン１４７ｉには、空気の流量を調整する流量調整弁１４３ａおよび除塵用のエアフィルタ１４３ｂが設けられている。流量調整弁１４３ａは、気送ポンプ１６０とサブタンク１２０が負圧回路１４１を介して接続された状態において、エアチャンバー１４２に流入する空気の流量を調整してエアチャンバー１４２の内圧を定圧化させる。

負圧制御弁１４５は、エアチャンバー１４２とサブタンク１２０との間に位置しており、ライン１４７ｃとライン１４７ｄとを、連通状態と遮断状態とに切り替える電磁弁である。図４には、負圧制御弁１４５として三方弁を用いた構成を例示しており、コモンポート(COM)にライン１４７ｃ、ノーマルオープンポート(NO)にライン１４７ｄが接続され、ノーマルクローズポート(NC)はライン１４７ｘおよびサイレンサ１４８を介して大気に開放されている。このため、負圧制御弁１４５がオフのとき（印刷中や待機中など通常の稼働時、およびインク充填時）には、ライン１４７ｃとライン１４７ｄとが接続されて負圧回路１４１が連通状態に設定され、吸入口１６１とサブタンク１２０とが後述する合流回路１７１を介して接続される。一方、負圧制御弁１４５がオンのとき（クリーニング時等）には、ライン１４７ｃとライン１４７ｄとの接続が切り離されて負圧回路１４１が遮断されるとともに、ライン１４７ｃがライン１４７ｘに繋がり、気送ポンプ１６０の吸入口側の回路が大気に開放される。

サブタンク加圧部１５０は、サブタンク１２０と気送ポンプ１６０の吐出口１６２との間を結ぶ正圧回路１５１により形成される。正圧回路１５１は、図４中の枠Ｂで囲んで示すように、空気の流量を調整する流量調整弁１５３ａ、除塵用のエアフィルタ１５３ｂ、正圧回路１５１の圧力を検出する圧力センサ１５４、正圧回路１５１を開閉する正圧制御弁１５５、およびこれらの機器を接続して気送ポンプ１６０の吐出口１６２とサブタンク１２０との間を結ぶライン１５７（１５７ａ，１５７ｂ，１５７ｃ，１５７ｄ）等から構成される。流量調整弁１５３ａは、気送ポンプ１６０とサブタンク１２０とが正圧回路１５１により接続された状態において、インク貯留室１２３の内圧が所定以上に上昇しないように調整するバルブである。

正圧制御弁１５５は、流量調整弁１５３ａとサブタンク１２０との間に位置しており、ライン１５７ｃとライン１５７ｄとを、連通状態と遮断状態とに切り替える電磁弁である。図４には、正圧制御弁１５５として三方弁を用いた構成を例示しており、正圧制御弁１５５のコモンポート(COM)にライン１５７ｃ、ノーマルクローズポート(NC)にライン１５７ｄが接続され、ノーマルオープンポート(NO)はライン１５７ｘおよびサイレンサ１５８を介して大気に開放されている。このため、正圧制御弁１５５がオフのとき（印刷中や待機中など通常の稼働時、およびインク充填時）には、ライン１５７ｃとライン１５７ｄの接続が切り離されて正圧回路１５１が遮断されるとともに、ライン１５７ｃがライン１５７ｘに繋がり、気送ポンプ１６０の吐出口側の正圧回路が大気に開放される。一方、正圧制御弁１５５がオンのとき（クリーニング時等）には、ライン１５７ｃとライン１５７ｄとが接続されて正圧回路１５１が連通状態に設定され、吐出口１６２とサブタンク１２０が合流回路１７１を介して接続される。

気送ポンプ１６０は、吸入口１６１に接続された負圧回路１４１から空気を吸入し、吸入した空気を吐出口１６２に接続された正圧回路１５１に圧送するポンプであり、吐出口１６２および吸入口１６１に、所定の正負圧力を発生する形態のポンプが用いられる。負圧回路１４１と正圧回路１５１とは、サブタンク１２０に向かう途上で合流し、合流回路１７１が形成される。合流回路１７１は、サブタンク１２０に接続されるライン１７７と、合流回路１７１を開閉する合流回路開閉弁１７５とから構成される。合流回路開閉弁１７５は、サブタンク１２０の数量に対応して設けられており、図４には、合流回路１７１（ライン１７７）が４つに分岐され、分岐された各合流回路（ライン１７７Ｃ，１７７Ｍ，１７７Ｙ，１７７Ｋ、一部符番を省略）を、個々に開閉可能に構成される場合を例示している。

以上のように構成されるプリンタ装置Ｐは、図８に示すように、コントロールユニット８０に圧力センサ１４４，１５４および液面検出センサ１３８において得られた検出結果が入力されるとともに、操作パネル８８からの操作信号が入力される。コントロールユニット８０は、これらの入力結果を基に、液送ポンプ１１８、気送ポンプ１６０、負圧制御弁１４５、正圧制御弁１５５および合流回路開閉弁１７５の作動を制御する。

以下において、コントロールユニット８０による作動制御について説明する。なお、ＵＶインクの供給系については４つの系統（Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋ）について同様であるため、以下の説明において各系統に共通する事項については、これらの添え字を省略して説明する。

プリンタ装置Ｐのメイン電源がオン操作されると、コントロールユニット８０は気送ポンプ１６０を駆動させ、すべての合流回路開閉弁１７５をオンにする。合流回路開閉弁１７５をオンにした後、負圧制御弁１４５および正圧制御弁１５５は、ともにオフのままとすることにより、負圧回路１４１では、ライン１４７ｃとライン１４７ｄとが連通して吸入口１６１とインク貯留室１２３とが接続され、一方正圧回路１５１では、ライン１５７ｃとライン１５７ｘとが接続されて、気送ポンプ１６０の吐出口側の回路が大気に開放される。このようにして、印刷プログラムの実行中、または待機中を問わず、気送ポンプ１６０は継続して駆動され、４つのインク貯留室１２３の内圧が、常時同一の負圧に設定された状態で保持される。

このように、貯留室１２３の内圧が負圧に設定されたとき、シート部材１２２がサブタンク１２０の内方に向けて撓むことにより、その急激な内圧変動を吸収（緩和）できるので、サブタンク１２０の各構成部に過度の外力が作用しない構成となっている。また、インク貯留室１２３およびフロート収容室１２４は、薄板部材１２２ａにより部分的に覆われているので、シート部材１２２がサブタンク１２０の内方に向けて過度に撓むことを規制できる。よって、例えばシート部材１２２とフロート１３４とが接触することがなく、ＵＶインクの液面高さに応じたフロート１３４の上下移動を確保でき、正確な液面高さの検出が可能となる。また例えば、サブタンク１２０内のＵＶインクを一旦全て排出させてクリーニングを行う時、上記とは逆に貯留室１２３の内圧が正圧に設定される。この場合、シート部材１２２は、サブタンク１２０の外方に向けて撓むことにより、その内圧変動を吸収できる構成となっている。

通常の印刷時において、サブタンク１２０のインク貯留室１２３に、常時ある程度のＵＶインクが貯留されるように、コントロールユニット８０は各構成部を制御する。その制御について具体的に説明すると、インク貯留室１２３に貯留されたＵＶインクは、印刷プログラムの実行等によりプリンタヘッド６０のノズルから吐出されて消費されて徐々に減少する。インク貯留室１２３に貯留されたＵＶインクが減少すると、ＵＶインクの液面高さは下がり、フロート１３４もその液面高さに応じてフロート収容室１２４を下方に移動される。そして、マグネット１３４ａの磁気が、Lo検出センサ１３６Ｌによって検出されて液面が最低位置に位置したことが検出されたとき、コントロールユニット８０は、インク貯留室１２３が負圧状態に減圧された状態で液送ポンプ１１８を起動させる。

液送ポンプ１１８の駆動により、メインタンク１１０から送り出されたＵＶインクは、ライン１１７ｂを通りチューブコネクタ１２８のインク供給孔１２８ａからインク貯留室１２３に供給される。このとき、供給されたＵＶインクは、衝突板１２３ａに衝突した後、インク貯留室１２３に流下して貯留される（図７参照）。このように衝突板１２３ａを設けることにより、インク貯留室１２３に供給されたＵＶインクが、気体導入孔１２９ａに到達することを防止できるので、気体導入孔１２９ａに吸引されてライン１７７を逆流することを防止できる。また、インクがインク貯留室１２３に供給されるとき、インクの一部がインク供給孔１２８ａにおいてミスト状になることがある。このような場合においても、衝突板１２３ａが形成されているため、インクミストが負圧に設定されている気体導入孔１２９ａに吸引されることがなく、貯留室１２３を設定通りに調圧することが可能となる。

なお、上述のように、供給されたＵＶインクは、インク供給孔１２８ａからインク貯留室１２３に流下するので、フロート１３４に直接当たって、フロート１３４をＵＶインク中に押し沈めたりすることを防止できる。よって、インク貯留室１２３の液面高さ位置を、忠実にフロート１３４の高さ位置に反映させることができ、液面検出センサ１３８により液面の高さ位置を高精度に検出可能となる。

インク貯留室１２３へのＵＶインクの供給が継続されることで、ＵＶインクの液面高さが徐々に上がり、マグネット１３４ａの磁気がHi検出センサ１３６Ｈによって検出されて、液面が最高位置に上昇したことが検出されたとき、コントロールユニット８０は、液送ポンプ１１８の駆動を停止させＵＶインクの補充が完了する。このように、通常の印刷時において、インク貯留室１２３内のＵＶインクは、その液面が最低位置と最高位置との間に位置して、常に所定容量のＵＶインクが貯留されてプリンタヘッド６０へ安定供給されるように制御される。

本発明を適用したプリンタ装置Ｐにおいては、上述のように液送ポンプ１１８として、例えばダイアフラムポンプを用いて構成され、且つ上述のようにインク貯留室１２３が負圧に設定されることにより、通常の印刷時に液送ポンプ１１８が僅かに開いた状態（メインタンク１１０と貯留室１２３とが繋がった状態）となりやすい。ところで、チューブコネクタ１２８（インク供給孔１２８ａ）は、最高位置の液面Ｔよりもさらに上方に位置するように前方壁１２１ｆに取り付けられているので、インク供給孔１２８ａとインク貯留室１２３内のＵＶインクとが、完全に分離されて遮断された状態となっている。そのため、インク供給孔１２８ａに位置したインクに表面張力を作用させることができる。よって、キャリッジ４０を高速で往復移動させながら印刷を行うことでインクに慣性等が作用する場合においても、メインタンク１１０のインクが、液送ポンプ１１８を介してインク供給孔１２８ａからインク貯留室１２３に一気に流入することを防止でき、インク貯留室１２３内のインクが気体導入孔１２９ａに流入して逆流することを回避できる。

上述の実施形態において、天井壁１２１ｔから下方に延びて形成された衝突板１２３ａを例示して説明したが、この構成に限定されない。例えばインク供給孔１２８ａから供給されたＵＶインクを、気体導入孔１２９ａに到達させることなくインク貯留室１２３に導くとともに、インク供給孔１２８ａにおいて発生したインクミストが気体導入孔１２９ａに吸引されないように形成されれば良く、衝突板１２３ａの形状や形成位置は限定されない。

また、上述の実施形態において、図７に示すように、フロート１３４の中心部にマグネット１３４ａが固着され、マグネット１３４ａの上下位置とＵＶインクの液面位置とが一致する構成を例示したが、この構成に限定されない。例えば、上端部にマグネット１３４ａが固着されたフロート１３４をＵＶインク中に浮かべたときの、ＵＶインクの液面位置とマグネット１３４の固着位置との位置関係が把握されている場合、このマグネット１３４の固着位置を考慮して、Hi検出センサ１３６ＨおよびLo検出センサ１３６Ｌを配設した構成も可能である。

なお、上述の実施形態では、本発明を適用したインクジェットプリンタの一例として、一軸印刷媒体移動、一軸プリンタヘッド移動の、ＵＶ硬化インクジェットプリンタに適用した構成例について説明した。しかし、本発明は他の形態のジェットプリンタ、例えば二軸プリンタヘッド移動タイプや、二軸印刷媒体移動タイプのインクジェットプリンタにも適用することができ、使用するインクについても、染料系や顔料系など他の種類のインクを用いたインクジェットプリンタに適用することができる。

本発明の適用したプリンタ装置を斜め前方から示した外観斜視図である。上記プリンタ装置を斜め後方から示した外観斜視図である。上記プリンタ装置の装置本体の要部構成を示した正面図である。インク供給装置の系統図である。上記プリンタ装置のキャリッジ周辺を示した斜視図である。キャリッジに設けられたサブタンクを示した外観斜視図である。図６中のＶＩＩ−ＶＩＩ部分を示した断面図である。インク供給装置の概要ブロック図である。従来のサブタンクを示した断面図である。

符号の説明

６０プリンタヘッド（６０Ｃ：第１プリンタヘッド、６０Ｍ：第２プリンタヘッド、６０Ｙ：第３プリンタヘッド、６０Ｋ：第４プリンタヘッド）
８０コントロールユニット（供給制御手段）
１００インク供給装置
１１０メインタンク（１１０Ｃ：第１メインタンク、１１０Ｍ：第２メインタンク、１１０Ｙ：第３メインタンク、１１０Ｋ：第４メインタンク）
１１８液送ポンプ（インク供給手段）
１２０サブタンク（１２０Ｃ：第１サブタンク、１２０Ｍ：第２サブタンク、１２０Ｙ：第３サブタンク、１２０Ｋ：第４サブタンク）
１２１ｆ前方壁（側面側）
１２１ｔ天井壁（上面側）
１２３インク貯留室（インク室）
１２３ａ衝突板（流入規制部材）
１２８ａインク供給孔
１２９ａ気体導入孔（調圧孔）
１３０貯留検出部（液面検出手段）
１６０気送ポンプ（調圧手段）

Claims

液体インクを吐出して所望の印刷を行うプリンタヘッドに接続されて、前記プリンタヘッドに液体インクを供給するインク供給装置であって、
前記インク供給装置が、
前記プリンタヘッドに接続されて、液体インクが貯留されるメインタンクから供給された液体インクを一時貯留した後に前記プリンタヘッドに供給するインク室が形成されたサブタンクと、
前記サブタンクに接続されて、前記メインタンクから前記インク室に液体インクを供給するインク供給手段と、
前記インク室内の液体インクの液面高さ位置を検出する液面検出手段と、
前記液面検出手段により検出された検出結果に応じて、前記インク供給手段による液体インクの供給を制御する供給制御手段とを備えて構成され、
前記供給制御手段により、前記インク室における液体インクの液面が下限液面高さ位置と上限液面高さ位置との間に位置するように、前記インク供給手段による液体インクの供給が制御され、
前記インク供給手段のサブタンク側接続位置が、前記上限液面高さ位置よりも上方に位置したことを特徴とするインク供給装置。
前記インク供給手段が前記サブタンクの側面側に接続されて、前記インク供給手段におけるインク供給孔が前記インク室側に開口し、
前記インク室内の圧力を調圧する調圧手段が前記サブタンクの上面側に接続されて、前記調圧手段における調圧孔が前記インク室側に開口しており、
前記インク供給孔と対向して前記インク室の内方に延びた流入規制部材が、前記インク供給孔と前記調圧孔との間に位置するように形成されたことを特徴とする請求項１に記載のインク供給装置。
前記供給制御手段は、
前記液面検出手段により液体インクの液面が前記下限液面高さ位置に低下したことが検出されるときに、前記インク供給手段による液体インクの供給を行わせ、
前記液面検出手段により液体インクの液面が前記上限液面高さ位置に上昇したことが検出されたときに、前記インク供給手段による液体インクの供給を停止させるように制御することを特徴とする請求項１または２に記載のインク供給装置。