JP2011000735A

JP2011000735A - 液体補給方法

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Publication number: JP2011000735A
Application number: JP2009143425A
Authority: JP
Inventors: Masahito Yoshida; 正仁吉田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2009-06-16
Filing date: 2009-06-16
Publication date: 2011-01-06

Abstract

【課題】液体吐出装置の液体吐出ヘッドと共に走行するサブタンクに対し、メインタンク内に貯溜された液体を間欠的に補給する際に、複雑な制御を必要とすることなく、簡便に液体の補給を行い得る方法が望まれている。
【解決手段】インクジェットヘッド１４の吐出口１６からインクＬを吐出させるインクジェットプリント装置１０において、メインタンク１９からサブタンク１５にインクＬを補給する場合、キャッピング部材１８にてインクジェットヘッド１４の吐出口面１７を覆い、容積規制手段４３を作動させてサブタンク１５の容積を最大容積まで変化し得るように規制し、昇降手段２７を作動させてメインタンク１９内に貯溜されたインクＬの液面をインク補給通路２４の他端よりも上方に位置させた後、供給弁２９を開いてメインタンク１９内のインクＬをサブタンク１５へと流下させ、サブタンク１５内の容積が最大容積に達した後に供給弁２９を閉止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、水頭差を利用して第１のタンクから液体吐出ヘッドと一体の第２のタンクへと液体を間欠的に補給する方法に関し、特に液体吐出ヘッドを用いてプリント媒体に液体を吐出する液体吐出装置に用いて好適である。

なお、本明細書において記述される「プリント」とは、文字や図形など有意の情報を形成する場合のみならず、有意無意を問わず、また人間が視覚で知覚し得るように顕在化したものであるか否かを問わない。つまり、広くプリント媒体上に画像，模様，パターンなどを形成したり、あるいはエッチングなどのようなプリント媒体の加工を行う場合も包含する。

また「プリント媒体」とは、一般的なプリント装置で用いられる紙片のみならず、布帛，樹脂フィルム，金属板，ガラス，セラミックス，木材，皮革などの液体を受容可能なものであり、シート状物体以外の三次元立体、例えば球体や円筒体なども包含する。

さらに「液体」とは、上記「プリント」の定義と同様広く解釈されるべきものである。より具体的には、プリント媒体上に付与されることによって、画像，模様，パターンなどの形成，エッチングなどのプリント媒体の加工，あるいはインクの処理、例えばプリント媒体に付与されるインク中の色材の凝固や不溶化に供され得る液体を指す。つまり、プリントに関して用いられるあらゆる液体を包含していることを理解されたい。

インクジェットヘッドを用いてインクなどの液体をプリント媒体へと吐出することにより、プリント媒体に画像などを形成するインクジェットプリント装置が知られている。このインクジェットプリント装置においては、プリント媒体に対してインクジェットヘッドを移動させつつ、その吐出口から液体（以下、便宜的にインクと記述する）を吐出させる型式のものが一般的である。また、このようなインクジェットプリント装置においては、インクジェットヘッドが大量のプリント媒体に対して安定したインクの吐出を連続的に行わなければならない。このため、インクの消費に応じたインクの補給や、各吐出口からの吐出条件を最適化するためのインクの圧力調整を行う必要がある。

かかるインクジェットプリント装置のインクジェットヘッドに対して適用可能なインクの供給方式には、大きく分けて２種類のものが知られている。

１つは、プリント動作で消費されるインク量に応じた量のインクが常にインクジェットヘッドへと供給されるように、言わば連続的にインクが供給されるように構成した方式のもの（以下、これを連続供給方式と記述する）である。

もう１つのものは、大量のインクを貯溜する主タンクとは別に、インクジェットヘッドの直近に少量のインクを貯溜すると共にインクの圧力を安定させるための副タンクを設けた方式のもの（以下、これを間欠供給方式と記述する）である。この間欠供給方式においては、所定のタイミングにて主タンクから副タンクへと間欠的にインクを補給するように構成されている。

上述した連続供給方式において、プリント媒体の搬送方向に対して直交する方向にインクジェットヘッドを移動させてプリントを行う、いわゆるシリアル方式のインクジェットプリント装置には、次の２つの種類のものが知られている。

１つは、プリント媒体に沿って往復移動するキャリッジにインクジェットヘッドと、インクの圧力を安定させる機能を持ってインクをインクジェットヘッドに供給するインクタンクとを取り付けたオンキャリッジ方式と呼称されるものである。このオンキャリッジ方式においては、キャリッジと共に移動するインクジェットヘッドやインクタンクの移動方向に対して直交する面の投影面積や体積が制約を受け、しかもキャリッジに対する駆動力の制約のために重量も制約を受けることとなる。このため、インクタンクの容量も必然的に限られたものとなってしまい、産業機器のような大量のプリント作業が要求されるインクジェットプリント装置において、オンキャリッジ方式のものを採用することは、実用的でないと考えられる。

もう１つのものは、プリント媒体に沿って往復移動するキャリッジに搭載されるインクジェットヘッドと、固定状態で配された主タンクとを可撓性のインク供給管を介して接続したチューブ供給方式と呼称されるものである。このチューブ供給方式のものは、移動するキャリッジ以外の部分に大容量のインクタンクを固定状態で配置することが可能となるため、大量のプリント作業が要求されるインクジェットプリント装置には好ましい言える。

しかしながら、連続供給方式かつチューブ供給方式のインクジェットプリント装置においては、キャリッジの移動に追従するインク供給管の揺動によって、インクの圧力変動が生じ、インクジェットヘッドからのインクの吐出に悪影響を与える可能性がある。このため、このような不具合を回避するための圧力調整手段を組み込む必要が必要である。

これと同様な理由から、先の間欠供給方式においても、キャリッジの移動中には主タンクと副タンクとを空間的に切り離すか、または開閉弁などを用いてこれらを接続するインク供給管を塞ぐことが必要である。これにより、キャリッジの移動に伴うインク供給管の揺動によって発生するインクの圧力変動をインクジェットヘッド側に伝えないようにすることができる。つまり、インク供給管の撓みによって発生するインクの圧力変動がインクジェットヘッド側に伝わらない構成を採用することにより、連続供給方式において課題となっているインク供給管の揺動による問題点の発生を基本的に解決することができる。しかも、大容量のインクタンクを用いることができるという利点がこの間欠供給方式にある。

一方において、チューブ供給方式は、主タンクから副タンクへとインクを所定量ずつ補給する以外に、インク供給管内や副タンク内に介在する気泡を排除する必要がある。このため、一般的には流量制御ポンプなどの流体制御機構を組み込み、インクの供給に要する時間や、気泡の排除（以下、これを泡抜きと記述する）のために消費されるインクの量を最小限に抑えることが望まれる。しかしながら、このような流体制御機構は、複数色のインクに対する制御が必要となることと相俟って、その構成が非常に複雑なものになりやすい。

このような観点から、インク供給や泡抜きを行うための簡便な方法が特許文献１や特許文献２などで提案されている。例えば、特許文献１には重力による気液分離を利用し、副タンクの上方から気泡を排除しつつ、インクを系全体で循環させるようにした構成が開示されている。また、特許文献２においては、２つのインク室の高低差を利用し、インクの補給と気泡の回収とを行うようにした構成が開示されている。

特開２０００−３１３１２４号公報特開２００１−２１９５８０号公報

インクジェットプリント装置において、主タンクから副タンクへのインクの補給は、ポンプと弁とを用いて制御する方法が一般的である。しかしながら、複数色のインクを用いる場合、これらのインクを無駄なく補給するため、インクの色毎にポンプや弁が必要となり、部品点数が増大して複雑な構成となってしまう。

また、副タンク内に溜まった気泡を排出する場合、インク供給時に副タンクの上方に設けた出口から重力分離を利用して気泡を優先的に排出させる方法が提案されている。しかしながら、気泡と共に排出されるインクの量を抑えるためには、複雑な制御が必要な上に装置構成の複雑化を招いてしまう欠点があった。

本発明の目的は、間欠供給方式において課題であった諸問題、すなわち制御の複雑化および装置構成の複雑化を解消し、インクの間欠的補給をより簡略な機構で容易に制御し得る方法を提供することにある。

本発明による液体補給方法は、液体供給口が形成された第１のタンクと、この第１のタンクよりも下方に配され、容積が変化し得る第２のタンクと、この第２のタンクの容積が増大するように付勢する付勢手段と、この付勢手段による付勢力に抗して前記第２のタンクの容積をあらかじめ設定した最大容積に規制する容積規制手段と、前記第２のタンクの下端部に一端が連通すると共に前記液体供給口を介して前記第１のタンク内に他端が連通し、前記第１のタンク内の液体を前記第２のタンクへと供給するための液体補給通路と、この液体補給通路の途中に設けられて当該液体補給通路の開閉を行うための第１の開閉弁と、前記第１のタンクに貯溜される液体の液面位置に対する前記液体補給通路の他端の相対位置を変更するための昇降手段と、前記第１のタンクよりも下方に配されると共に前記第２のタンクの下端部に連通し、前記第２のタンクから供給される液体を吐出するための吐出口が形成された吐出口面を有する液体吐出ヘッドと、この液体吐出ヘッドの吐出口面を覆い得るキャッピング部材と、前記第２のタンクの上端部に一端が連通する排液通路と、この排液通路の途中に設けられて当該排液通路の開閉を行うための第２の開閉弁と、前記排液通路の他端に連通し、前記第２のタンク内の気泡を含んだ液体が当該排液通路を介して排出される排液タンクとを具え、前記液体吐出ヘッドの吐出口から液体を吐出させる場合、前記昇降手段が前記第１のタンクに貯溜された液体の液面を前記液体補給通路の他端以下に位置させ、前記容積規制手段が第２のタンクに対する規制を解除し、前記第１および第２の開閉弁が閉止され、前記キャッピング部材が前記液体吐出ヘッドの吐出口面から退避する液体吐出装置において、前記第１のタンクから前記第２のタンクに液体を補給する場合、前記キャッピング部材にて前記液体吐出ヘッドの吐出口面を覆うステップと、前記容積規制手段を作動させて前記第２のタンクの容積を前記最大容積まで変化し得るように規制するステップと、前記昇降手段を作動させて前記第１のタンク内に貯溜された液体の液面を前記液体補給通路の他端よりも上方に位置させた後、前記供給弁を開いて前記第１のタンク内の液体を前記第２のタンクへと流下させるステップと、前記第２のタンク内の容積が最大容積に達した後に前記供給弁を閉止するステップとを具えたことを特徴とするものである。

本発明の液体補給方法によると、第１のタンクから第２のタンクへ液体を間欠的に補給する場合、ポンプや液体の圧力制御が不要となり、より簡略な機構で容易にインクの間欠補給を制御することができる。

本発明の対象となる液体補給機構の一実施形態を模式的に表す概念図であり、液体補給中の状態を示す図である。図１に示す実施形態において、液体吐出ヘッドの作動中の状態を示す概念図である。図１の液体補給機構が組み込まれた液体吐出装置としてのインクジェットプリント装置の外観を模式的に表す立体投影図である。図３に示したインクジェットプリント装置におけるインク補給手順の一例を表すフローチャートである。図３に示したインクジェットプリント装置におけるインク残量検出のための一例を表すフローチャートである。液体補給機構の他の実施形態を模式的に表す概念図である。図６に示した実施形態におけるインク補給中の状態を表す概念図である。液体補給機構の別な実施形態を模式的に表す概念図である。本発明の他の実施形態におけるインキ補給手順の一例を表すフローチャートである。図９に示した実施形態における主タンクの昇降駆動制御手順を表すフローチャートである。

本発明による液体補給方法をインクジェットプリント装置に応用した実施形態について、図１〜図１０を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明はこのような実施形態のみに限らず、必要に応じてこれらをさらに組み合わせたりすることができる。また、液体吐出ヘッドの吐出口から所定量の液体を吐出してプリント媒体にプリントを行う以外に、供給や分注または散布することが要求されるような、プリント以外の他の任意の技術にも本発明を応用することが可能である。

第１の実施形態におけるインクジェットプリント装置の外観を模式的に図１に示し、インク補給中の状態におけるそのインク補給機構を図２に模式的に示し、このインク補給機構のプリント作業中の状態を図３に模式的に示す。

インクジェットプリント装置１０の筺体１１には、図示しない媒体搬送機構により搬送される枚葉紙などのプリント媒体Ｐの搬送経路を直角に横切るように案内部材１２が配されている。この案内部材１２には、図示しないキャリッジ駆動機構により案内部材１２に案内されながらプリント媒体Ｐに沿ってこれを横切るように往復移動するキャリッジ１３が連結されている。このキャリッジ１３には、プリント媒体ＰにインクＬを吐出するための本発明の液体吐出ヘッドとしてのインクジェットヘッド１４が搭載されており、従ってプリント媒体Ｐに対しインクジェットヘッド１４は後述するサブタンク１５と共に相対移動可能である。本実施形態におけるインクジェットヘッド１４には、本発明の第２のタンクとしてのサブタンク１５の下端部が一体的に連結されている。そして、インクジェットヘッド１４に形成された吐出口１６からのインクＬの吐出に伴い、サブタンク１５からインクＬがインクジェットヘッド１４へと供給されるようになっている。

プリント作業中には、プリント媒体Ｐの搬送とキャリッジ１３の往復移動とが交互に繰り返される。そして、インクジェットヘッド１４がプリント媒体Ｐの直上を通過する度にプリント媒体Ｐと対向する吐出口面１７に開口した吐出口１６からプリント媒体Ｐに向けてインクＬの吐出が行われるようになっている。

上述したインクジェットヘッド１４のプリント作業領域から外れたキャリッジ１３の一方の移動端には、吐出口１６からのインクＬの吸引や、吐出口面１７の払拭などの回復処理を行う回復位置が設定されている。この回復処理は、インクジェットヘッド１４の吐出口１６からのインクＬの円滑な吐出状態を維持するためのものであり、キャリッジ１３は定期的に回復位置に駆動される他、インクジェットプリント装置１０の停止時にも回復位置に保持される。

また、この回復位置と先のプリント作業領域との間には、サブタンク１５にインクＬを補給したり、第２のタンク内、つまりサブタンク１５内から気泡を排出するためのインク補給位置が設定されている。プリント作業中にサブタンク１５内のインクＬが少なくなった場合には、プリント作業を一時的に中断してキャリッジ１３をインク補給位置に移動させ、サブタンク１５に対するインクＬの補給と、必要に応じて気泡の排出とが行われる。

回復位置およびインク補給位置には、これらの位置に停止したインクジェットヘッド１４の吐出口面１７に対し、これを覆うキャッピング部材１８（インク補給位置に配されたキャッピング部材のみ示している）がそれぞれ配されている。これらキャッピング部材１８は、図示しない駆動手段によりインクジェットヘッド１４の吐出口面１７と対向する上下方向にそれぞれ昇降可能であり、各上昇位置にて吐出口面１７を覆うことができる。キャリッジ１３がインク補給位置にあってインク補給中または気泡排出中の場合には、キャッピング部材１８がインクジェットヘッド１４の吐出口面１７を覆った状態となる。

筺体１１の上部には本発明の第１のタンクとしてのメインタンク１９などを含むインク補給部２０が設けられている。このインク補給部２０とキャリッジ１３に搭載されたサブタンク１５とは、それぞれ可撓性を持つインク補給管２１および気泡排出管２２を介して連結されている。サブタンク１５の下端部に形成された補給ポート２３に一端が連通するインク補給管２１は、本発明の液体補給通路としてのインク補給通路２４を画成する。また、サブタンク１５の上端部に形成された脱気ポート２５に一端が連通する気泡排出管２２は、本発明の排液通路としての気泡排出通路２６を画成する。

インク補給部２０は、先のメインタンク１９と、昇降手段２７と、本発明の排液タンクとしての廃インクタンク２８と、本発明の第１の開閉弁としての供給弁２９と、本発明の第２の開閉弁としての排出弁３０とを具えている。

サブタンク１５に供給されるインクＬを貯溜するメインタンク１９は、その上部に本発明の液体供給口としてのインク供給ポート３１が形成されている。また、先のインク補給管２１の他端がこのインク供給ポート３１を介して第１のタンク内、つまりメインタンク１９内に連通している。上端に大気連通孔３２が形成されたメインタンク１９の下部は蛇腹構造を有し、その底板３３を上下動させることによってその容積を変更させることか可能である。

昇降手段２７は、このメインタンク１９に貯溜されるインクＬの液面位置をインク供給ポート３１に接続するインク補給管２１の他端に対して昇降させるためのものである。本実施形態における昇降手段２７は、メインタンク１９の底板３３に連結されたラック・ピニオン機構３４と、このラック・ピニオン機構３４を駆動するための駆動モーター３５および図示しないエンコーダーと、液面センサー３６とを有する。ラック・ピニオン機構３４は、メインタンク１９の底板３３に連結されたラック３７と、このラック３７に噛み合うピニオン３８とを含む。ステッピングモーターやＤＣモーターで一般的に構成される駆動モーター３５は、ピニオン３８に連結されてこれを正逆転させ、底板３３の昇降位置がエンコーダによって検出される。エンコーダーの検出信号は、中央処理ユニット（ＣＰＵ）３９に出力される。液面センサー３６は、メインタンク１９のインク供給ポート３１と対向する位置に配され、メインタンク１９内に貯溜されたインクＬの液面がインク供給ポート３１以上にあるか否かを検出してこれをＣＰＵ３９に出力することができる。

メインタンク１９の底板３３の位置は、メインタンク１９からサブタンク１５にインクＬを補給するか、またはサブタンク１５内の気泡を排出する時以外、図２に示す待機位置まで下降しており、この場合にはメインタンク１９内の容積が最大となる。なお、メインタンク１９内に貯溜可能な最大インク量は、底板３３が待機位置にあってインクＬの液面がインク供給ポート３１を超えない位置に対応する。

廃インクタンク２８は、サブタンク１５と同様に、メインタンク１９よりも下方に配されており、気泡排出管２２の他端に連通してサブタンク１５内の気泡を含んだインクＬが気泡排出通路２６を介して排出される。なお、この廃インクタンク２８はメインタンク１９よりも下方に配されていればよく、サブタンク１５よりも上方に配する必然性はないことに注意されたい。また、このインクジェットプリント装置１０が色相が異なる複数種類のインクＬを用いる場合、廃インクタンク２８を色相の異なるインクＬに対応して個々に設ける必要はなく、すべてのインクＬに対して共用させることが可能である。

インク補給管２１の途中に設けられた供給弁２９は、そのインク補給通路２４の開閉を行うためのものであり、気泡排出管２２の途中に設けられた排出弁３０は、その気泡排出通路２６の開閉を行うためのものである。

容積が変化し得るサブタンク１５は、板状をなすばね受け４０と、サブタンク１５の容積の変化に伴って撓み変形し得る可撓膜４１と、ばね受け４０に押し当たる本発明の付勢手段としての圧縮ばね４２とを有する。圧縮ばね４２は、サブタンク１５の容積が増大するようにばね受け４０に接合された可撓膜４１を撓ませ、サブタンク１５内を所定の負圧状態に保持する。この圧縮ばね４２の付勢力に抗してサブタンク１５の容積をあらかじめ設定した最大容積に規制する容積規制手段４３は、ストッパー４４と、引張りばね４５と、カム部材４６と、このカム部材４６の図示しないカム駆動手段とを有する。ストッパー４４と共にインクジェットヘッド１４に取り付けられた引張りばね４５は、ベルクランク状をなすストッパー４４の先端部がばね受け４０から離れるようにストッパー４４を付勢する。カム駆動手段と共にキャリッジ１３側に設けられたカム部材４６は、カム駆動手段により、引張りばね４５のばね力に抗してストッパー４４の基端側に当接する図１に示した容積規制位置と、図２に示す退避位置とにストッパー４４の位置を切り替える。ストッパー４４の退避位置は引張りばね４５のばね力により達成され、この退避位置においてはカム部材４６がストッパー４４の基端から離れた状態となる。

上述した回復処理に加え、昇降手段２７や容積規制手段４３の作動およびその作動量や、供給弁２９および排出弁３０の開閉動作は、液面センサー３６やエンコーダーからの検出信号に基づき、あらかじめ設定された手順に従ってＣＰＵ３９により制御される。

インクジェットヘッド１４の吐出口１６からプリント媒体Ｐに向けてインクＬを吐出させる図１に示すプリント作業状態の場合、昇降手段２７がメインタンク１９に貯溜されたインクＬの液面がインク補給通路２４の他端以下の位置まで下降している。本実施形態では、メインタンク１９の底板３３がその下降端である待機位置まで下降する。このため、待機位置におけるインクＬの液面は、インク補給通路２４の他端に対して常に最下端位置となる。また、容積規制手段４３がサブタンク１５に対する規制を解除してストッパー４４を退避位置に移動させ、サブタンク１５内を負圧状態に保持する。さらに、供給弁２９および排出弁３０が閉止状態となっている。

この状態から、インク補給位置にてメインタンク１９からサブタンク１５へのインクＬの補給およびサブタンク１５からの気泡を排出する手順に関し、図４のフローチャートを用いて以下に説明する。なお、インクジェットプリント装置１０が色相が異なる複数種類のインクＬを用いる場合、補給が必要なインクＬに対してのみ行えばよく、すべてのインクＬに対して同時に補給を行う必要はない。

キャリッジ１３がインク補給位置に達すると、Ｓ１１のステップにてキャッピング部材１８にて液体吐出ヘッドの吐出口面１７を覆い、Ｓ１２のステップにて容積規制手段４３を作動させ、サブタンク１５の容積が最大容積まで変化し得るように規制する。この場合、供給弁２９および排出弁３０が閉止状態となっているため、ばね受け４０の位置は変わらず、サブタンク１５の容積に変化は生じない。次に、メインタンク１９内に貯溜されたインクＬの液面をインク補給通路２４の他端の位置よりも所定量Ｈだけ上方に上昇させ、インク補給管２１の他端に対するインクＬの液面位置を一定に保つ。なお、この所定量Ｈは、少なくともサブタンク１５の最大インク貯溜量に対応した量のインクＬをサブタンク１５に補給できるような値であることが必要である。これにより、メインタンク１９からサブタンク１５へのインクＬの補給量を常に一定に保つことができる。このような観点から、図１中の二点鎖線で示すように、液面センサー３６の取り付け位置をインク補給通路２４の他端に対して所定量Ｈだけ高い位置に設定しておくことも有効である。また、気泡の確実な排除を意図するのであれば、インク補給通路２４の容積と、画成される気泡排出通路２６の容積とをさらに加えた量のインクＬを補給できるような値であることが望ましい。これらＳ１１〜Ｓ１３のステップに関しては経時的な関係がないので、これらのステップの順番は任意であることに注意されたい。

しかる後、Ｓ１４のステップにて供給弁２９を開くと共にＳ１５のステップにてタイマーのカウントアップを開始し、メインタンク１９内のインク１９をサブタンク１５へと流下させる。これは、サブタンク１５とメインタンク１９との水頭差と、圧縮ばね４２によるサブタンク１５の容積膨張力とを利用して行われる。

タイマーのカウントアップによる所定時間経過後、Ｓ１６のステップにて排出弁３０を開くと共にＳ１７のステップにてタイマーのカウントアップを開始する。これにより、排出弁３０とサブタンク１５との間の気泡排出通路２６に介在するインクＬがサブタンク１５へと逆流し、ばね受け４０が一気に移動してストッパー４４に当接する。この状態が図２に示されている。この状態にあっても、メインタンク１９からのインクＬは、重力によって引き続きサブタンク１５へと補給されるため、サブタンク１５内に補給されるインクＬの液面が再び上昇し始めることとなる。このため、その液面に介在する気泡がインクＬと共に気泡排出通路２６から廃インクタンク２８へと排出される。上述した内容から明らかなように、排出弁３０を開くタイミングは、サブタンク１５が最大容積に達する前、つまりばね受け４０がストッパー４４に当接する前であることが望ましい。つまり、上述した所定時間は、メインタンク１９内におけるインクＬの液面位置やインクＬの粘度およびインク補給通路２４の流路抵抗などに基づいてあらかじめ設定される。

タイマーのカウントアップによる所定時間経過後、Ｓ１８のステップにて供給弁２９および排出弁３０が閉止される。そして、キャッピング部材１８をインクジェットヘッド１４の吐出口面１７から退避させ、昇降手段２７を駆動してメインタンク１９を元の待機位置まで下降させる。さらに、容積規制手段４３を作動させてストッパー４４を退避位置に移動させ、サブタンク１５内に圧縮ばね４２による負圧を発生させる。この状態において、インクＬがサブタンク１５から排出弁３０に至る気泡排出通路２６に介在しているように、上述した所定時間が適切に設定される。これも、メインタンク１９内におけるインクＬの液面位置やインクＬの粘度ならびにインク補給通路２４および気泡排出通路２６の流路抵抗などに基づいてあらかじめ設定されるものであることは言うまでもない。

しかる後、Ｓ１９のステップにてキャリッジ１３を吐出回復位置を移動し、インクジェットヘッド１４の吐出回復処理が必要に応じて行われる。この吐出回復処理は、インクジェットヘッド１４の吐出口１６からインクＬを吸引したり、インクジェットヘッド１４の吐出口面１７を払拭したりすることを含む。

なお、上述したインクＬの補給周期が比較的短い場合、排出しなければならない程度の気泡がサブタンク１５内に介在していないと推定することができる。この場合には、上述したＳ１６，Ｓ１７のステップを行わず、インクＬの補給のみ行うようにしてもよい。

上述した実施形態において、メインタンク１９に貯溜されたインクＬの残量などを昇降手段２７の作動に伴うインク補給管２１の他端に対するインクＬの液面の相対変化に基づいて把握することも可能であり、この場合の作業手順を図５に示す。すなわち、Ｓ２１のステップにて昇降手段２７を作動させ、メインタンク１９をその待機位置から上昇させ、Ｓ２２のステップにて液面センサー３６がインクＬの液面位置を検出するまでの上昇量Ｘ₁をエンコーダーからの検出信号に基づいて算出する。そして、この上昇量Ｘ₁とあらかじめ設定した第１の閾値Ｘ_Lとを比較し、Ｓ２３のステップにて上昇量Ｘ₁が第１の閾値Ｘ_L未満であるか否かを判定する。第１の閾値Ｘ_Lは、インクＬの液面を図２のＨ位置まで上昇させることができるぎりぎりの値であり、従って一回分のインクの補給および気泡排出に要するインク量にほぼ匹敵する値である。

なお、本実施形態においても図４に示した先の実施形態におけるＳ１１，Ｓ１２のステップがＳ２１のステップに先駆けて行われていることに注意されたい。

Ｓ２３のステップにて上昇量Ｘ₁が第１の閾値Ｘ_L未満である、つまりメインタンク１９に貯溜されているインク量に問題はないと判断した場合には、Ｓ２４のステップに移行して図４に示したインク補給処理を行う。そして、インク補給処理を終えた後、インクタンク１９を再び待機位置まで下降させるが、この時、液面センサー３６がインクＬの液面位置を検出するまでのインクタンク１９の下降量Ｘ₂をエンコーダーからの検出信号に基づいて算出する。そして、この下降量Ｘ₂とあらかじめ設定した第３の閾値Ｘ_Aとを比較し、Ｓ２５のステップにて下降量Ｘ₂があらかじめ設定した第３の閾値Ｘ_A以下であるか否かを判定する。この第３の閾値Ｘ_Aは、インクＬの補給によって低下するインクＬの液面予想位置に基づいて設定された値であり、従ってＳ２５のステップではインク補給異常の有無が判定される。このＳ２５のステップにて下降量Ｘ₂が第３の閾値Ｘ_A以上である、つまりインク補給が正常になされたと判断した場合には、そのまま終了する。しかしながら、Ｓ２５のステップにて下降量Ｘ₂が第３の閾値Ｘ_A未満である、つまりインク補給が正常になされておらず、補給されずに残ったインクＬの量が多いと判断した場合には、Ｓ２６のステップに移行してインク補給異常警報を発する。

一方、先のＳ２３のステップにて上昇量Ｘ₁が第１の閾値Ｘ_L以上であると判断した場合には、Ｓ２７のステップに移行して今度は上昇量Ｘ₁があらかじめ設定した第２の閾値Ｘ_E未満であるか否かを判定する。第２の閾値Ｘ_Eは、メインタンク１９にインクＬがなくなっていることを判定するための値であり、待機位置にあるメインタンク１９の底板３３の表面からインク補給管２１の他端までの高さに対応する。

Ｓ２７のステップにて上昇量Ｘ₁が第２の閾値Ｘ_E未満である、つまりメインタンク１９に貯溜されているインク量が一回分のインク補給および気泡除去に要するインク量を満たさない可能性があると判断した場合には、Ｓ２８のステップに移行する。このＳ２８のステップでは、インク残量が少ないという警告を発する。

また、Ｓ２７のステップにて上昇量Ｘ₁が第２の閾値Ｘ_E以上である、すなわちメインタンク１９にインクＬがなくなっていると判断した場合には、Ｓ２９のステップに移行してインクなしの警報を発する。

上述したインク供給異常警報や、インク残量警告およびインクなし警報は、インクジェットプリント装置１０に設けられた視覚的または音響的手段により使用者に対して与えることができる。

上述した実施形態では、昇降手段２７としてメインタンク１９の下部を上下に伸縮可能な蛇腹構造を採用し、その底板３３を昇降させてメインタンク１９の容積を変更することにより、内部に貯溜されたインクＬの液面の位置を変更させるようにしている。しかしながら、剛体構造のメインタンクであってもこれと同様なことが可能である。

このようなメインタンク１９の他の実施形態を図６および図７に模式的に示すが、先の実施形態と同一機能の要素にはこれと同一符号を記すに止め、重複する説明は省略するものとする。すなわち、本実施形態におけるメインタンク１９は、水平な軸線回りに揺動可能な半円筒状をなす。インク供給ポート３１は、メインタンク１９の回動中心Ｏに開口し、ここにインク補給管２１の他端が接続している。メインタンク１９の外周面には、このメインタンク１９の回動中心軸線Ｏを中心とするセクタギヤ４７が装着されている。このセクタギヤ４７と噛み合うピニオン３８が駆動モーター３５によって正逆転駆動され、メインタンク１９の回動量が図示しないロータリーエンコーダーによって検出されるようになっている。液面センサー３６は、メインタンク１９の回動中心軸線Ｏを含む平面をインクＬの液面が通過したことを検出する。本実施形態におけるインクＬの補給量は、インクＬの液面がメインタンク１９の回動中心軸線Ｏを含む平面上にある図６に示す位置から、あらかじめ設定した一定量θだけメインタンク１９を回動させた図７に示す位置まで上昇させることにより規定される。待機位置は、メインタンク１９を時計回りに回動させた回動端位置となり、この場合には大気連通孔３２が最も下降した状態となる。

杖術した実施形態では、メインタンク１９を駆動することにより、このメインタンク１９に貯溜されたインクＬの液面の昇降を行うようにしている。しかしながら、本発明においては、インクＬの液面とインク補給管２１の他端との相対位置が問題となることを理解すべきである。つまり、メインタンク１９とインク補給管２１の他端とを相対的に昇降させることによっても、本発明で規定した昇降手段２７を構成することができる。例えば、メインタンク１９を固定とし、インク補給管２１の他端をメインタンク１９内で昇降させるような昇降手段２７を採用することも可能である。

このような昇降手段２７の他の実施形態を図８に示すが、先の実施形態と同一機能の要素にはこれと同一符号を記すに止め、重複する説明は省略するものとする。すなわち、本実施形態おけるメインタンク１９のインク供給ポート３１は、メインタンク１９の下端部に形成されている。このインク供給ポート３１に対し、他端側のみ剛体構造となったインク補給管２１の直管部４８がシール状態で上下方向に摺動自在に嵌合している。従って、インク補給管２１の他端側は、完全にメインタンク１９内に位置した状態となっている。本実施形態における液面センサー３６はラック３７と一体に設けられ、その検出位置がインク補給管２１の他端、つまり直管部４８の上端となるように設定されている。ラック３７と噛み合うピストン３８には、インク補給管２１を昇降させるための一対のローラー４９が連結されている。従って、ピニオン３８を駆動モーター３５によって正逆転させることにより、液面センサー３６とインク補給管２１の直管部４８とを同時に同じ量だけ昇降させること可能である。また、これらの昇降量は、ピニオン３８に連結された図示しないエンコーダーによって検出可能である。

図８に示した実施形態の場合、メインタンク１９に貯溜されたインクＬの液面を基準とし、この液面からのインク補給管２１の他端の下降量Ｈを制御することにより、サブタンク１５へのインクＬの補給量を常に一定に設定することができる。また、先の実施形態におけるプリント作業中などでのメインタンク１９の待機位置は、インク補給管２１の他端の上昇端位置に設定すればよい。

ところで、図１に示した実施形態においては、排出弁３０の閉弁時期をタイマーのカウントアップによる時間で制御している。しかしながら、気泡排出管２２内を気泡ではなく、インクＬが流れていることを検出することにより、排出弁３０の閉弁時期を制御することも有効である。より具体的には、排出弁３０と廃インクタンク２８との間に介在する気泡排出管２２を光学的に透明な材質のもので形成し、この部分に透過型光学センサーとしての泡沫センサー５０を配置する。この泡沫センサー５０が気泡を含まないインクＬの通過を継続的に検出した時点で、排出弁３０を閉止すれば、インクＬの不要な消費を最小限に抑えることが可能となる。

この場合のインク補給手順を図９に示すが、Ｓ１１〜Ｓ１６のステップは、図４に示した先の実施形態におけるＳ１１〜Ｓ１６のステップと同一である。Ｓ１６のステップにて排出弁３０を開いた後、Ｓ３１のステップに移行し、泡沫センサー５０の出力が継続的にオンになっているか否かを判定する。ここで、泡沫センサー５０の出力が継続的にオンになっている、すなわち気泡排出通路２６に気泡が存在していないと判断した場合には、先の実施形態と同じＳ１８のステップに移行して供給弁２９および排出弁３０を閉じる。さらに、Ｓ１９のステップにてインクジェットヘッド１４の吐出回復処理を行う。

一方、Ｓ３１のステップにて泡沫センサー５０の出力が継続的にオンとならない、つまり気泡排出通路２６から気泡が抜けないと判断した場合には、図５に示した実施形態と同じＳ２９のステップに移行する。すなわち、インクなしの警報を発してメインタンク１９へのインクＬの補給を促す。

図１に示した実施形態において、液面センサー３６の取り付け位置をインク補給通路２４の他端に対して所定量Ｈだけ高い位置に設定した場合、インクＬの補給時にインクＬの液面位置を上昇させ、より安定した補給を可能とすることができる。この場合のインク補給手順の一例を図１０に示す。すなわち、Ｓ４１のステップにて昇降手段２７を作動させ、メインタンク１９をその待機位置から上昇させ、Ｓ４２のステップにてメインタンク１９の上昇量Ｘ₁があらかじめ設定した第２の閾値Ｘ_E以上であるか否かを判定する。この第２の閾値Ｘ_Eは、図５で示した実施形態と同じものであり、従ってここで上昇量Ｘ₁が第２の閾値Ｘ_E以上であると判断した場合には、Ｓ４３のステップに移行してインクなしの警報を発する。

なお、本実施形態においても図４に示した先の実施形態におけるＳ１１，Ｓ１２のステップがＳ４１のステップに先駆けて行われている。

Ｓ４２のステップにて上昇量Ｘ₁が第２の閾値Ｘ_E未満である、つまりメインタンク１９にインクＬが貯溜されている可能性があると判断した場合には、Ｓ４４のステップに移行して液面センサー３６がインクＬの液面を検出したか否かを判定する。ここで、液面センサー３６がインクＬの液面を検出していない場合、Ｓ４１のステップに戻ってメインタンク１９の上昇を継続する。Ｓ４４のステップにて液面センサー３６がインクＬの液面を検出した、つまりインクＬの液面がインク供給ポート３１よりも所定量Ｈだけ上昇したと判断した場合には、Ｓ４５のステップに移行して昇降手段２７の作動を停止する。次いで、Ｓ４６のステップにて供給弁２９を開くと共にタイマーのカウントアップを開始し、メインタンク１９内のインクＬの補給を開始する。タイマーによる所定時間の経過後、Ｓ４８のステップにて排出弁３０を開き、気泡の排出を開始する。

しかる後、Ｓ４９のステップにて再び液面センサー３６がインクＬの液面を検出したか否かを判定する。最初は、インクＬの補給が行われているため、液面が下降しているのでＳ５０のステップに移行して再び昇降手段２７を作動させ、メインタンク１９の上昇を開始してＳ４９のステップに戻る。Ｓ４９のステップにて液面センサー３６がインクＬの液面を検出した、つまりインクＬの液面がインク供給ポート３１よりも所定量Ｈだけ上昇したと判断した場合には、Ｓ５１のステップに移行して昇降手段２７の作動を停止する。このようにして、インクＬの液面位置をインク供給ポート３１よりも所定量Ｈだけ再び上昇させ、重力を利用したインクＬの補給が安定してなされるようにする。

次に、Ｓ５２のステップにて供給弁２９および排出弁３０を閉じ、Ｓ５３のステップにてメインタンク１９を待機位置まで下降させる。この場合、供給弁２９および排出弁３０の閉弁時期は、先の実施形態のようにタイマーのカウントアップに基づいて時間で制御したり、泡沫センサー５０からの検出信号に基づいて制御したりすることができる。この後、必要に応じてインクジェットヘッド１４の吐出回復処理を行うことも有効である。

なお、本発明はその特許請求の範囲に記載された事項のみから解釈されるべきものであり、上述した実施形態においても、本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が記載した事項以外に可能である。つまり、上述した実施形態におけるすべての事項は、本発明を限定するためのものではなく、本発明とは直接的に関係のないあらゆる構成を含め、その用途や目的などに応じて任意に変更し得るものである。

１４インクジェットヘッド
１５サブタンク
１６吐出口
１７吐出口面
１８キャッピング部材
１９メインタンク
２０インク補給部
２１インク補給管
２２気泡排出管
２４インク補給通路
２６気泡排出通路
２７昇降手段
２８廃インクタンク
２９供給弁
３０排出弁
３１インク供給ポート
４３容積規制手段
Ｐプリント媒体
Ｌインク

Claims

液体供給口が形成された第１のタンクと、
この第１のタンクよりも下方に配され、容積が変化し得る第２のタンクと、
この第２のタンクの容積が増大するように付勢する付勢手段と、
この付勢手段による付勢力に抗して前記第２のタンクの容積をあらかじめ設定した最大容積に規制する容積規制手段と、
前記第２のタンクの下端部に一端が連通すると共に前記液体供給口を介して前記第１のタンク内に他端が連通し、前記第１のタンク内の液体を前記第２のタンクへと供給するための液体補給通路と、
この液体補給通路の途中に設けられて当該液体補給通路の開閉を行うための供給弁と、
前記第１のタンクに貯溜される液体の液面位置に対する前記液体補給通路の他端の相対位置を変更するための昇降手段と、
前記第１のタンクよりも下方に配されると共に前記第２のタンクの下端部に連通し、前記第２のタンクから供給される液体を吐出するための吐出口が形成された吐出口面を有する液体吐出ヘッドと、
この液体吐出ヘッドの吐出口面を覆い得るキャッピング部材と、
前記第２のタンクの上端部に一端が連通する排液通路と、
この排液通路の途中に設けられて当該排液通路の開閉を行うための第２の開閉弁と、
前記排液通路の他端に連通し、前記第２のタンク内の気泡を含んだ液体が当該排液通路を介して排出される排液タンクと
を具え、前記液体吐出ヘッドの吐出口から液体を吐出させる場合、前記昇降手段が前記第１のタンクに貯溜された液体の液面を前記液体補給通路の他端以下に位置させ、前記容積規制手段が第２のタンクに対する規制を解除し、前記第１および第２の開閉弁が閉止され、前記キャッピング部材が前記液体吐出ヘッドの吐出口面から退避する液体吐出装置において、前記第１のタンクから前記第２のタンクに液体を補給する場合、
前記キャッピング部材にて前記液体吐出ヘッドの吐出口面を覆うステップと、
前記容積規制手段を作動させて前記第２のタンクの容積を前記最大容積まで変化し得るように規制するステップと、
前記昇降手段を作動させて前記第１のタンク内に貯溜された液体の液面を前記液体補給通路の他端よりも上方に位置させた後、前記供給弁を開いて前記第１のタンク内の液体を前記第２のタンクへと流下させるステップと、
前記第２のタンク内の容積が最大容積に達した後に前記供給弁を閉止するステップと
を具えたことを特徴とする液体補給方法。
前記供給弁を閉止した後、前記液体吐出ヘッドの回復処理を行うステップをさらに具えたことを特徴とする請求項１に記載の液体補給方法。
前記液体吐出ヘッドの回復処理は、前記液体吐出ヘッドの吐出口から液体を吸引するステップおよび前記液体吐出ヘッドの吐出口面を払拭するステップのうちの少なくとも１つのステップを含むことを特徴とする請求項２に記載の液体補給方法。
前記供給弁を閉止した後、前記昇降手段を作動させて前記第１のタンク内に貯溜された液体の液面を前記液体補給通路の他端以下に位置させるステップをさらに具えたことを特徴とする請求項１から請求項３に記載の液体補給方法。
前記第１のタンク内に貯溜される前記液体の液面は、前記第１のタンクから前記第２のタンクに液体を補給する場合を除き、前記液体補給通路の他端に対して常に最下端位置に保たれ、
前記第１のタンクから前記第２のタンクへの液体の補給のために前記第１のタンク内に貯溜された液体の液面を前記液体補給通路の他端に対して相対的に上方に位置させる前記昇降手段の作動量と、前記供給弁を閉止した後に前記液体の液面を前記最下端位置まで下降させる際に検出される液面の位置とに基づき、前記液体の補給異常の有無を判定するステップをさらに具えたことを特徴とする請求項４に記載の液体補給方法。
前記供給弁を開いて前記第１のタンク内の液体を前記第２のタンクへと流下させるステップは、前記第２の開閉弁を開き、前記第１のタンクから前記第２のタンクへの液体の補給に伴って前記第２のタンク内に介在する気泡を前記排液タンクへと排出させるステップを含み、前記第２のタンク内の容積が最大容積に達した後に前記供給弁を閉止するステップは、前記第２の開閉弁を閉止するステップを含むことを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載の液体補給方法。
前記気泡を含まない液体が前記第２の開閉弁と前記排液タンクとの間の前記排液通路に介在しているか否かを検出するステップをさらに具え、前記第１および第２の開閉弁を閉止するステップは、前記気泡を含まない液体が前記第２の開閉弁と前記排液タンクとの間の前記排液通路に検出された場合に行われることを特徴とする請求項６に記載の液体補給方法。
前記昇降手段を作動させて前記第１のタンク内に貯溜された液体の液面を前記液体補給通路の他端よりも上方に位置させた後、前記供給弁を開いて前記第１のタンク内の液体を前記第２のタンクへと流下させるステップは、前記液体補給通路の他端に対する前記液体の液面位置を一定に保つステップを含むことを特徴とする請求項７に記載の液体補給方法。
前記昇降手段の作動に伴い、前記液体補給通路の他端に対する前記液体の液面位置の相対変化に基づいて前記第１のタンクに貯溜された液体の残量を推定するステップをさらに具えたことを特徴とする請求項１から請求項８の何れかに記載の液体補給方法。
前記昇降手段が前記第１のタンクの容積を変更する手段を含むことを特徴とする請求項１から請求項９の何れかに記載の液体補給方法。
前記昇降手段が前記第１のタンクを水平な軸線回りに回動させる手段を含むことを特徴とする請求項１から請求項９の何れかに記載の液体補給方法。
前記昇降手段は、前記第１のタンクと前記液体補給通路の他端との上下方向に沿った相対位置を変更する手段を含むことを特徴とする請求項１から請求項９の何れかに記載の液体補給方法。
前記液体吐出ヘッドの吐出口から液体を吐出させる場合、前記第２のタンクと前記液体吐出ヘッドとが一体となって前記第１のタンクおよび前記排液タンクに対し相対移動可能であることを特徴とする請求項１から請求項１２の何れかに記載の液体補給方法。