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発明の名称 インク供給装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−1295(P2007−1295A)
公開日 平成19年1月11日(2007.1.11)
出願番号 特願2006−136281(P2006−136281)
出願日 平成18年5月16日(2006.5.16)
代理人 【識別番号】100082500
【弁理士】
【氏名又は名称】足立 勉
発明者 梅田 隆一郎
要約 課題
構成が簡単で、小型のインク供給装置を得る。

解決手段
交換可能なインクカートリッジ1と、インクを吐出する記録ヘッド2とを接続する供給流路4を備える。供給流路4との合流箇所10に貯留したインクを供給可能なポンプ12と、合流箇所10よりもインクカートリッジ1側の供給流路4のインクを検出するインク検出センサ42とを設ける。インク検出センサ42によりインク無しが検出されたときにインクエンプティを報知し、インクカートリッジ1の交換後に、ポンプ12を制御して、インクを供給流路4に供給して供給流路4の空気をインクカートリッジ1に戻す。ポンプ12は、供給圧力が記録ヘッド2のメニスカスを破壊しない圧力である。また、合流箇所10の両側の供給流路4に記録ヘッド2側への流れを許容する逆止弁28,30を設けると共に、インクカートリッジ1側の逆止弁30は供給圧力での逆流を許容する。
特許請求の範囲
【請求項1】
交換可能なインクカートリッジと、インクを吐出する記録ヘッドとを接続する供給流路を備えたインク供給装置において、
前記供給流路と接続され、内部にインクを貯留可能であると共に、前記供給流路との合流箇所へ向けて貯留したインクを供給可能なポンプと、
前記合流箇所若しくは前記合流箇所よりも前記インクカートリッジ側の前記供給流路の前記インクを検出するインク検出手段と、
該インク検出手段によりインク無しが検出されたときにその検出結果を報知する報知手段と、
前記インクカートリッジの交換後に、前記ポンプを駆動制御して、前記インクを前記供給流路に供給して前記供給流路の空気を前記インクカートリッジに戻す排出制御手段とを備えたことを特徴とするインク供給装置。
【請求項2】
前記ポンプは、その供給圧力が前記記録ヘッドのメニスカスを破壊しない圧力であることを特徴とする請求項1に記載のインク供給装置。
【請求項3】
前記供給通路の前記合流箇所の両側に、前記記録ヘッド側への流れを許容する逆止弁を設けると共に、前記インクカートリッジ側の前記逆止弁は前記供給圧力での逆流を許容することを特徴とする請求項2に記載のインク供給装置。
【請求項4】
前記ポンプは、容積可変のポンプ室を備え、該ポンプ室は前記インクカートリッジから前記インク検出手段までの前記供給流路の容積以上の前記インクを貯留可能なことを特徴とする請求項1ないし請求項3に記載のインク供給装置。
【請求項5】
前記合流箇所は、前記記録ヘッドのノズル面より重力方向の下側に配置したことを特徴とする請求項1ないし請求項4に記載のインク供給装置。
【請求項6】
前記排出制御手段は、前記ポンプを制御して、前記供給流路の空気を前記インクカートリッジに戻した後、前記インクカートリッジの前記インクを吸引して貯留することを特徴とする請求項1ないし請求項5に記載のインク供給装置。
【請求項7】
前記排出制御手段は、前記インクカートリッジが交換されたか否かを判断することを特徴とする請求項1ないし請求項6に記載のインク供給装置。

発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、インクを吐出する記録ヘッドにカートリッジからインクを供給するインク供給装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、交換可能なインクカートリッジのインクを記録ヘッドに供給すると共に、インクカートリッジが空になったことを警告するインク供給装置として、特許文献1にあるような装置が知られている。この装置では、インクカートリッジと記録ヘッドとの間のインクの供給流路にサブタンクを介装し、インクカートリッジのインクをポンプによりサブタンクに供給できるようにしている。また、サブタンクにインク液面レベルを検出する液面レベルセンサを設けて、液面レベルセンサにより検出されたインク液面レベルが所定レベル以下となったときに、ポンプによりインクカートリッジからインクをサブタンクに供給する。ポンプを駆動しても、液面レベルセンサにより検出されるインク液面レベルが所定レベル以下のときには、インクカートリッジが空であると判断して、使用者にインクカートリッジの交換を促す警告を発するようにしている。
【特許文献1】特開平11−91121号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
しかしながら、こうした従来のものでは、インクカートリッジと記録ヘッドとの間の供給流路にサブタンクを介装しているので、装置が複雑になり、大型化するという問題があった。
【0004】
本発明の課題は、構成が簡単で、小型のインク供給装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
かかる課題を達成すべく、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即ち、交換可能なインクカートリッジと、インクを吐出する記録ヘッドとを接続する供給流路を備えたインク供給装置において、前記供給流路と接続され、内部にインクを貯留可能であると共に、前記供給流路との合流箇所へ向けて貯留したインクを供給可能なポンプと、前記合流箇所若しくは前記合流箇所よりも前記インクカートリッジ側の前記供給流路の前記インクを検出するインク検出手段と、該インク検出手段によりインク無しが検出されたときにその検出結果を報知する報知手段と、前記インクカートリッジ交換後に、前記ポンプを駆動制御して、前記インクを前記供給流路に供給して前記供給流路の空気を前記インクカートリッジに戻す排出制御手段とを備えたことを特徴とするインク供給装置がそれである。
【0006】
前記ポンプは、供給圧力が前記記録ヘッドのメニスカスを破壊しない圧力である構成としてもよい。また、前記供給流路の前記合流箇所の両側に、前記記録ヘッド側への流れを許容する逆止弁を設けると共に、前記インクカートリッジ側の前記逆止弁は前記供給圧力での逆流を許容する構成としてもよい。更に、前記ポンプは、容積可変のポンプ室を備え、該ポンプ室は前記インクカートリッジから前記インク検出手段までの前記供給流路の容積以上の前記インクを貯留可能な構成としてもよい。
【0007】
前記合流箇所は、前記記録ヘッドのノズル面より重力方向の下側に配置することが好ましい。また、前記排出制御手段は、前記ポンプを制御して、前記供給流路の空気を前記インクカートリッジに戻した後、前記インクカートリッジの前記インクを吸引して貯留する構成としてもよい。
【発明の効果】
【0008】
本発明のインク供給装置は、合流箇所若しくは合流箇所よりもインクカートリッジ側の供給流路内のインクをインク検出手段により検出して、その検出結果、例えば、インクエンプティを報知するので、インクカートリッジが空になるまで使用できると共に、インクカートリッジの交換後にポンプから供給流路にインクを供給して、空気をインクカートリッジに戻すので、サブタンクが不要となり、構成が簡単で、小型化できるという効果を奏する。
【0009】
請求項2に記載の発明では、メニスカスを破壊しない圧力でインクを供給するので、記録ヘッド側の供給流路に電磁開閉弁等を設けなくても、空気をインクカートリッジに戻すことができ、構造が簡単になる。請求項3に記載の発明では、合流箇所の両側に逆止弁を設け、インクカートリッジ側の逆止弁に供給圧力での逆流を許容することにより、パージ動作等を行なうポンプを兼用できる。請求項4に記載の発明では、インクカートリッジからインク検出手段までの供給流路の容積以上のインクを貯留可能なポンプを設けることにより、供給流路に侵入した空気を確実にインクカートリッジに戻すことができると共に、構成が簡単になる。請求項5に記載の発明では、合流箇所をノズル面より下側に設けることにより、インクカートリッジが空になったときでも、安定して記録ヘッドに背圧をかけることができる。請求項6に記載の発明では、空気を排出した後、ポンプがインクカートリッジのインクを吸引して貯留するので、ベローズ等を用いた簡単な構成のポンプを使用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
以下本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1に示すように、交換可能なインクカートリッジ1と記録ヘッド2とがインクの供給流路4を介して接続されている。記録ヘッド2は、本実施形態では、圧電素子や熱変換素子等を駆動して、供給流路4を介してマニホールド6に供給されたインクをノズル8(図2参照)からインク滴として吐出するインクジェット式のものである。
【0011】
インクカートリッジ1と記録ヘッド2との間の供給流路4の途中の合流箇所10で、ポンプ12が接続されている。ポンプ12はインクカートリッジ1に直接接続されるのではなく、供給流路4の途中の合流箇所10で接続される。合流箇所10からインクカートリッジ1までの供給流路4は記録ヘッド2のノズル面2aよりも重力方向の下側に配置されている。これにより、負圧を付与できるようにして、後述するインクカートリッジ1が空になった際にも、安定して記録ヘッド2に背圧をかけることができる。
【0012】
ポンプ12は、本実施形態では、ベローズポンプが用いられており、ベローズ14により形成されたポンプ室16が合流箇所10に連通されている。ベローズ14は伸縮可能に形成されており、ベローズ14の伸縮によりポンプ室16の容積が可変されるように構成されている。尚、ポンプ12は、ベローズ14に限らず、伸縮性のあるジャバラや風船等を用いてもよい。
【0013】
ベローズ14は昇降バー18上に設けられており、昇降バー18の両端は、それぞれ回転板20,22の側面に回転可能に支持されている。昇降バー18と対称の位置に、連結バー19の両端が回転板20,22の側面に回転可能に支持されており、両回転板20,22が同方向に回転すると、昇降バー18が昇降するように構成されている。
【0014】
図1に示すように、回転板20,22が180度回転すると、昇降バー18は図1に実線で示す最も低い位置から最も高い位置に上昇され、更に、回転板20,22を180度回転すると、実線で示す元の最も低い位置に戻る。昇降バー18が低い位置から高い位置に上昇された際に、ベローズ14が縮小されてポンプ室16の容積が変化する。
【0015】
ポンプ室16は、少なくとも、インク検出センサ42が設けられている箇所(本実施形態では合流箇所10)からインクカートリッジ1に至るまでの供給流路4の容積以上のインクを貯留可能に形成されており、昇降バー18が最も低い位置から最も高い位置に上昇される間に、インク検出センサ42が設けられている箇所からインクカートリッジ1に至るまでの供給流路4の容積以上のインクを吐出可能に構成されている。
【0016】
一方の回転板20には、モータ等の駆動源24の回転が歯車機構26を介して伝達されるように構成されている。尚、駆動源24は、用紙等の被記録媒体を送給する図示しないプラテン等を回転させる駆動源と共用するようにして、歯車機構26により切り換えるように構成してもよい。
【0017】
供給流路4には、合流箇所10を間にして、その両側にそれぞれ逆止弁28,30が介装されている。両逆止弁28,30は、インクカートリッジ1から記録ヘッド2へのインクの流れを許容するように配置されている。また、インクカートリッジ1と合流箇所10との間の逆止弁30は、図3に示すように、傘状の可撓性を有する弁体32を備え、供給流路4の途中に形成された弁座34に着座して、合流箇所10からインクカートリッジ1側へのインクの流れを規制する。
【0018】
逆止弁30は、弁座34に突起36が形成されており、弁体32の一部が突起36に接触するように構成されている。合流箇所10側のインク圧力が、ノズル8に形成されるメニスカス40を破壊しない圧力であるときには、突起36の近傍には弁体32と弁座34との間に隙間が形成され、合流箇所10側からインクカートリッジ1側にインクが流れるように構成されている。
【0019】
一方、合流箇所10には、インク検出センサ42が設けられている。インク検出センサ42は、合流箇所10とインクカートリッジ1との間の供給流路4に設ければよい。インク検出センサ42は、インク検出センサ42が設けられた箇所の供給流路4のインク有り・無しを検出するもので、フォト式や電気抵抗式等のものである。
【0020】
インク検出センサ42や駆動源24は制御回路44に接続されており、制御回路44は動作内容に関する制御プログラムに従って、駆動源24等を制御するCPU、ROM、RAM等を備えている。制御回路44には表示部46が接続されており、表示部46はインクエンプティの際に点滅される発光ダイオード等を備えている。
【0021】
次に、前述した制御回路44で行われるインク供給制御処理について、図4に示すフローチャートと共に説明する。
まず、記録ヘッド2を画像データに基づいて駆動し、マニホールド6のインクをインク滴としてノズル8から用紙等の被記録媒体に吐出して、インクドットのパターンを記録する。消費されたインクは、インクカートリッジ1から供給流路4、逆止弁30,28を介してマニホールド6に補充される。インクが消費されるに従って、インクカートリッジ1のインクが減少し、インクカートリッジ1内のインク液面レベルが低下する。
【0022】
記録が行われている間に、インク供給制御処理を一定時間毎に繰り返し実行して、まず、インクエンプティか否かを判断する(ステップ100)。インクエンプティか否かの判断は、インク検出センサ42によるインク有り・無しの検出に基づいて行われる。
【0023】
インク有りのときには(ステップ100:No)、そのまま待機し、記録ヘッド2による記録を継続して、インクカートリッジ1のインクが消費されると、図5に示すように、インクカートリッジ1が空になる。インクカートリッジ1とインク検出センサ42との間の供給流路4にはまだインクが残っており、更に、被記録媒体への記録を継続する。
【0024】
記録を継続して、インクカートリッジ1とインク検出センサ42との間の供給流路4のインクも消費されて、図6に示すように、インク液面が合流箇所10に達すると、インク検出センサ42がインク無しを検出する。これにより、インクが無い、インクエンプティと判断して(ステップ100:Yes)、一旦、記録ヘッド2の駆動を停止すると共に、インクカートリッジ1の交換を指示するアラーム信号を発信する(ステップ110)。このアラーム信号により、表示部46の発光ダイオードを点滅させたり、あるいは、パソコン等の外部機器にアラーム信号を発信して、インクカートリッジ1が空になり、交換しなければならないことを使用者に報知する。
【0025】
次に、インクカートリッジ1が交換されたか否かを判断し(ステップ120)、交換されるまで待機し(ステップ120:No)、図6に示すように、新たなインクカートリッジ1に交換されたときには(ステップ120:Yes)、ポンプ12を駆動する(ステップ130)。インクカートリッジ1が交換された際には、インクカートリッジ1とインク検出センサ42が設けられた合流箇所10との間には空気48が残留している。尚、インクカートリッジ1が交換されたか否かは、例えば、インクカートリッジ1の交換の際に、図示しないカバー等が開け閉めされたことを検出して、この検出信号等に基づいて判断すればよい。
【0026】
ポンプ12の駆動の際には、制御回路44により、駆動源24の回転数を制御して、歯車機構26を介して回転板20を回転させる。これにより、昇降バー18が上昇して、ベローズ14を縮小させ、ベローズ14から合流箇所10を介して供給流路4にインクを供給する。
【0027】
ベローズ14を縮小させる際には、ベローズ14から吐出されるインク圧力が、ノズル8のメニスカス40を破壊しない圧力となるように、例えば、4kPa程度の圧力となるように、駆動源24の回転数を制御する。これにより、メニスカス40を破壊しない圧力で、インクが合流箇所10を介して供給流路4に供給される。
【0028】
記録ヘッド2のノズル8にはメニスカス40が形成されているので、メニスカス40を破壊する圧力でインクを供給すると、ノズル8からインクが吐出されてしまう。よって、ポンプ12から吐出されるインク圧力をメニスカス40が破壊されない圧力とすることにより、合流箇所10から供給流路4を介してインクカートリッジ1側にインクが流れ、合流箇所10から記録ヘッド2側の供給流路4には流入しない。
【0029】
尚、合流箇所10と記録ヘッド2との間の供給流路4に電磁開閉弁を介装して、ポンプ12を駆動する際には、電磁開閉弁を閉弁するようにしてもよい。その際には、ポンプ12から吐出されるインク圧力は、メニスカス40を破壊する圧力以上であってもよい。ポンプ12から吐出されるインク圧力をメニスカス40が破壊されない圧力とすることにより、電磁開閉弁を設けることなく、空気48をインクカートリッジ1に戻すことができ、構造が簡単になる。
【0030】
インクは、合流箇所10からインクカートリッジ1側の供給流路4に流入し、供給流路4に残留している空気48をインクカートリッジ1に向かって押し出す。逆止弁30はメニスカス40を破壊しない圧力であれば、インクカートリッジ1側への流れを許容するので、空気48やインクは逆止弁30を通って、インクカートリッジ1に流入する。インクカートリッジ1に流入した空気48は、図7に示すように、気泡となって上昇し、インクカートリッジ1から大気中に放出される。
【0031】
これにより、インクカートリッジ1が完全に空になるまで使用できると共に、供給流路4内の空気48をポンプ12を駆動してインクカートリッジ1内に排出するので、インクを無駄に捨てることなく、インクカートリッジ1の交換を行うことができる。しかも、サブタンク等を設ける必要がなく、構造が簡単になり、小型化できる。
【0032】
また、ポンプ12からは、インク検出センサ42が設けられている箇所からインクカートリッジ1に至るまでの供給流路4の容積以上のインクを吐出するので、構成が簡単になる。即ち、ベローズ14を用いて、昇降バー18を最も低い位置から最も高い位置に上昇する間に、必要な量のインクを吐出するので、ポンプ12の構成が簡単になる。
【0033】
次に、ポンプ12を駆動して、図7に示すように、昇降バー18を最も高い位置まで上昇させて、所定時間が経過するまで待機してから(ステップ140)、ポンプ12に吸引を行わせる(ステップ150)。ポンプ12による吸引動作は、図8に示すように、駆動源24を制御して、駆動源24の回転を歯車機構26を介して回転板20に伝達する。
【0034】
これにより、昇降バー18が最も高い位置から最も低い位置にまで移動し、その間にベローズ14は拡張して容積が増大する。よって、ベローズ14のポンプ室16にインクカートリッジ1からインクが供給流路4、逆止弁30を介して吸引されて、ポンプ室16がインクで満たされる。空気48を排出した後、ポンプ室16にインクを吸引することにより、ベローズ14を用いた簡単な構成のポンプ12を用いることができる。
【0035】
ポンプ12による吸引の際には、記録ヘッド2側からポンプ室16側にインクが流れようとしても、他方の逆止弁28が閉弁して流れを規制する。ポンプ12による吸引を終了した後、本制御処理を一旦終了する。尚、本実施形態では、ステップ100,110の処理の実行が報知手段として働き、ステップ120〜140の処理の実行が排出制御手段として働く。
【0036】
本実施形態では、図9に示すように、ポンプ12を駆動して、パージ動作を行なうパージ手段も兼用している。即ち、ポンプ12を駆動して、ベローズ14を縮小してポンプ室16からインクを合流箇所10を介して供給流路4に供給し、逆止弁28を介して記録ヘッド2に供給することにより、ノズル8からインクを吐出して、廃液フォーム50に吸収させることができる。その際、逆止弁30によりインクカートリッジ1にはインクが逆流しない。これにより、乾燥したインク等を適切に排出でき、ノズル8の目詰まりを防止できる。合流箇所10の両側に逆止弁28,30を設けることにより、パージ動作を兼用できる。
【図面の簡単な説明】
【0037】
【図1】本発明の一実施形態としてのインク供給装置の概略構成図である。
【図2】本実施形態の記録ヘッドのノズルに形成されるメニスカスを示す説明図である。
【図3】本実施形態の逆止弁の概略構成図である。
【図4】本実施形態の制御回路において行われるインク供給制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図5】本実施形態のインク供給装置における記録状態を示す概略構成図である。
【図6】本実施形態のインク供給装置におけるインクカートリッジを交換したときの状態を示す概略構成図である。
【図7】本実施形態のインク供給装置におけるポンプを駆動して空気を排出するときの状態を示す概略構成図である。
【図8】本実施形態のインク供給装置におけるインクカートリッジからポンプにインクを吸引するときの状態を示す概略構成図である。
【図9】本実施形態のインク供給装置によるパージ動作のときの状態を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【0038】
1…インクカートリッジ
2…記録ヘッド
2a…ノズル面
4…供給流路
6…マニホールド
8…ノズル
10…合流箇所
12…ポンプ
14…ベローズ
16…ポンプ室
18…昇降バー
20,22…回転板
24…駆動源
26…歯車機構
28,30…逆止弁
40…メニスカス
42…インク検出センサ
44…制御回路
46…表示部
48…空気
50…廃液フォーム






 

 


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