JP2005066906A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 バッファタンクの上部に大きい空間を確保しつつインク液面の面積を小さくして、水分の蒸発を抑制すると共に、インク液面を電極から早期に離間させ、インク残量の誤判定を抑制する。
【解決手段】 バッファタンク３の底部は、略階段状に形成されており、インクカートリッジ２内のインクは、インク導入管５１によって階段状部の下段側に供給される。上段面部３４上方の空間から外気は外気導入管５２によってインクカートリッジ２内に導入される。インクＩの液面高さは、上段面部３４よりも若干低い位置に保たれる。よって、バッファタンク３の上部に大きい空間を確保しつつインクＩの液面面積を小さくして、インク液面からの水分の蒸発を抑制する。また、一定量のインク消費に対するインクＩの液面高さの降下速度を速くして、インクＩの液面を大気導入針５２から早期に離間させ、インク液面の揺れによって、インク有無を誤判定する不具合を抑制する。
【選択図】 図３

Description

本発明はインクジェット記録装置に関し、特に、インク容器から導入したインクをバッファタンクに貯留し、そのバッファタンクから印字ヘッドにインクを供給するインクジェット記録装置に関するものである。

インクジェット記録装置には、従来より、インクカートリッジの下方にバッファタンクを設け、これらインクカートリッジとバッファタンクとをインク供給経路および空気導入経路で連通させることにより、インクカートリッジ内のインク残量に関わらず印字ヘッドに作用する背圧を一定に保つと同時に、バッファタンク内においてインク残量を検知するように構成されたものがある。

例えば、特開２００２−３０７７１１号公報には、インクタンク（インクカートリッジ）とバッファ室（バッファタンク）とを連通し導電性材料から構成される中空のインク供給針および空気導入針と、バッファ室を外部と連通するバッファ室空気連通部とを備えたインクジェット記録装置が記載されている。

このインクジェット記録装置によれば、インク供給針と空気導入針との下端高さに差を設け、印字ヘッドによるインクの消費にともなってバッファ室内のインク液面が下がると、空気導入針から空気がインクタンク内に導入されるとともにインクタンク内のインクがインク供給針をとおってバッファ室に補給されることで、バッファ室内のインク液面高さを一定として、インクタンク内のインク残量に関わらず印字ヘッドに作用する背圧を一定に保つと共に、インク供給針と空気導入針との間の電気抵抗の変化を測定することにより、バッファ室内でインク残量を検知することできる。

なお、このインクジェット記録装置では、急激な温度変化等によりインクタンク内の空気が膨張し、インクタンクからバッファ室へインクが押し出された場合を想定し、バッファ室は、十分な容積を有して構成されている。即ち、バッファ室には、インク液面の上方に十分な容積の空間が形成されており、かかる空間によって、インクタンクから押し出されたインクを収容し、インクが外部へ溢れ出ることを防止している。
特開２００２−３０７７１１号公報（段落「００５５，００５６」、図３など）

しかしながら、上述したインクジェット記録装置では、バッファ室内において、インク液面の上方に大きな容積の空間が形成されるため、その分、インク液面の面積が大きくなり、かかるインク液面からの水分蒸発量が多くなるという問題点があった。その結果、長期にわたって放置された場合などには、インク粘度が増加して、印字ヘッドへのインク供給動作やノズルからのインク吐出動作を円滑に行うことができなくなるという問題点があった。

また、インク液面の面積が大きい場合には、一定量のインク消費に対するインク液面高さの降下量が小さくなるため、インク液面が電極（空気導入針）から十分に離間するまでに長期間を要する。そのため、インク供給針と空気導入針との間の電気的導通が一旦遮断したのを検知した後、インク液面の揺れによって、再度、電気的に導通して、インク有りと誤判定するという問題点があった。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、バッファタンクにおけるインク液面の面積を小さくして、水分の蒸発を抑制すると共に、インク液面を電極から早期に離間させ、インク液面の揺れによるインク残量の誤判定を抑制することができるインクジェット記録装置を提供することを目的としている。

この目的を達成するために、請求項１記載のインクジェット記録装置は、インクを吐出可能なインク吐出口を有する印字ヘッドと、その印字ヘッドに供給するインクをインク容器から導入して貯留するバッファタンクと、そのバッファタンク内の上部空間を外気に接続する外気接続路と、前記インク容器から前記バッファタンク内の底部近傍にインクを導入するインク導入管と、前記バッファタンク内の上部空間から外気を前記インク容器に導入する外気導入管とを備えたものであり、前記外気導入管の前記バッファタンク内における開口端は、前記インク導入管の前記バッファタンク内における開口端よりも高く位置し、前記バッファタンク内の、前記外気導入管のほぼ前記開口端を通る高さにおける水平断面積は、それよりも上方における水平断面積よりも小さい。

請求項２記載のインクジェット記録装置は、請求項１記載のインクジェット記録装置において、前記インク導入管および外気導入管は、前記バッファタンク内に貯留されるインクと接触可能に配置されると共に、導電性材料から構成されており、それらインク導入管と外気導入管との間の電気的特性に基づいて前記バッファタンク内のインク残量を検出可能に構成されている。

請求項３記載のインクジェット記録装置は、請求項１又は２に記載のインクジェット記録装置において、前記バッファタンク内の底部は、縦断面視において１段の略階段状に形成されると共に、その階段状部の上段は、前記外気導入管の前記バッファタンク内における開口端を通る高さ位置と略同等の高さ位置かそれよりも高い位置とされている。

請求項４記載のインクジェット記録装置は、請求項３記載のインクジェット記録装置において、前記階段状部の上段は、その上面が前記階段状部の下段側へ向けて下降傾斜して構成されている。

請求項５記載のインクジェット記録装置は、請求項３又は４に記載のインクジェット記録装置において、前記階段状部の上段と下段とを連設する立設部は、少なくともその一部が前記上段側から下段側へ向けて下降傾斜して形成されており、その傾斜部においては、前記バッファタンク内の水平断面積が下方へ向かうに従って漸次小さくなるように構成されている。

請求項６記載のインクジェット記録装置は、請求項３から５のいずれかに記載のインクジェット記録装置において、前記立設部は、前記下段側が前記上段側よりも急な傾斜角または略垂直に構成されている。

請求項７記載のインクジェット記録装置は、請求項１又は２に記載のインクジェット記録装置において、前記バッファタンク内を第１室と第２室とに上下に仕切る仕切部材と、その仕切部材に貫設され前記第１室と第２室とを連通する連通路とを備え、前記外気導入管の前記バッファタンク内における開口端は、前記連通路内に配設されている。

請求項８記載のインクジェット記録装置は、請求項７記載のインクジェット記録装置において、前記連通路は、前記仕切板部材に複数が貫設されている。

請求項９記載のインクジェット記録装置は、請求項８記載のインクジェット記録装置において、前記仕切部材は、上面視略矩形状に形成されるものであり、その仕切部材の４隅部の少なくともいずれかの箇所には、前記連通通路が貫設されている。

請求項１０記載のインクジェット記録装置は、請求項７から９のいずれかに記載のインクジェット記録装置において、前記仕切部材の前記第１室側の面は、少なくとも前記連通路が貫設される部位の近傍がその連通路へ向けて下降傾斜して形成されている。

請求項１１記載のインクジェット記録装置は、請求項７から１０のいずれかに記載のインクジェット記録装置において、前記仕切部材の前記第２室側の面は、少なくとも前記連通路が貫設される部位の近傍がその連通路へ向けて上昇傾斜して形成されている。

請求項１２記載のインクジェット記録装置は、請求項１から１１のいずれかに記載のインクジェット記録装置において、前記バッファタンク内の容積であって、前記外気導入管の前記バッファタンク内における開口端を通る水平面よりも上方の空間の容積は、前記インク容器の全容量の少なくとも略１割以上の容積を有して構成されている。

請求項１記載のインクジェット記録装置によれば、バッファタンク内において、外気導入管のほぼ開口端を通る高さにインク液面を形成することができる。この外気導入管のほぼ開口端を通る高さにおけるバッファタンク内の水平断面積は、それよりも上方における水平断面積よりも小さくされているので、インク液面の面積を小さくして、その分、かかるインク液面からの水分の蒸発を抑制することができるという効果がある。その結果、インクの粘度が増加することを抑制して、印字ヘッドへのインク供給動作やノズルからのインク吐出動作を円滑を行うことができるという効果がある。

また、インク液面の面積は小さくしつつも、そのインク液面の上方には、十分な容積の空間を確保することができるので、急激な温度変化等によりインク容器内の空気が膨張し、インクがバッファタンク内へ押し出された場合でも、かかるインクをバッファタンク内の上部空間に収容して、インクが外部へ溢れ出ることを抑制することができるという効果がある。

請求項２記載のインクジェット記録装置によれば、請求項１記載のインクジェット記録装置の奏する効果に加え、インク導入管および外気導入管は、バッファタンク内に貯留されるインクと接触可能に配置されると共に、導電性材料から構成されており、それらインク導入管と外気導入管との間の電気的特性に基づいてバッファタンク内のインク残量を検出可能に構成されている。よって、バッファタンク内のインク残量を検出するための電極を別途設ける必要がなく、部品点数が低減されるので、その分、インクジェット記録装置全体としての製造コストの低減を図ることができるという効果がある。

請求項３記載のインクジェット記録装置によれば、請求項１又は２に記載のインクジェット記録装置の奏する効果に加え、バッファタンク内の底部は、縦断面視において１段の略階段状に形成されると共に、その階段状部の上段は、外気導入管のバッファタンク内における開口端を通る高さ位置と略同等の高さ位置かそれよりも高い位置とされているので、バッファタンク内のインクの液面高さを階段状部の上段と略同等の高さ位置かそれよりも低い位置に保つことができる。よって、インク液面の面積を小さくして、その分、かかるインク液面からの水分の蒸発を抑制することができるという効果がある。その結果、インクの粘度が増加することを抑制して、印字ヘッドへのインク供給動作やノズルからのインク吐出動作を円滑を行うことができるという効果がある。

また、バッファタンク内の底部を略階段状に形成することにより、インク液面の面積は小さくしつつも、そのインク液面の上方には、十分な容積の空間を確保することができるので、急激な温度変化等によりインク容器内の空気が膨張し、インクがバッファタンク内へ押し出された場合でも、かかるインクをバッファタンク内の上部空間に収容して、インクが外部へ溢れ出ることを抑制することができるという効果がある。

更に、バッファタンク内の底部を略階段状に形成することにより、インク液面の面積を小さくして、一定量のインク消費に対するインク液面高さの降下速度を速くすることができる。よって、インク導入管と外気導入管との間での電気的特性の変化を検知し、その後のインク液面を電極から早期に離間させることができるので、インク液面の揺れによって、再度、電気的特性が変化して、インク有りと誤判定する不具合を抑制することができるという効果がある。

請求項４記載のインクジェット記録装置によれば、請求項３記載のインクジェット記録装置の奏する効果に加え、階段状部の上段は、その上面が階段状部の下段側へ向けて下降傾斜して構成されているので、例えば、インク液面が揺れて、階段状部の上段上面がインクで覆われた場合でも、かかるインクを階段状部の下段側、即ち、インク貯留部へ向けて流下させ、階段状部の上段上面にインクが残留することを抑制することができるという効果がある。その結果、バッファタンク内のインクを無駄なく使用して、その使用効率を向上させることができるという効果がある。

請求項５記載のインクジェット記録装置によれば、請求項３又は４に記載のインクジェット記録装置の奏する効果に加え、階段状部の上段と下段とを連設する立設部は、少なくともその一部が上段側から下段側へ向けて下降傾斜して形成されているので、かかる立設部が略垂直に形成される場合と比較して、インク液面高さの降下速度をより速くすることができる。よって、例えば、一対の電極間での電気的特性の変化によりインクの有無を検知する場合には、一定量のインク消費に対するインク液面高さの降下量をより大きくして、インク液面を電極からより早期に離間させることができるので、インク液面の揺れによって、再度、電気的特性が変化して、インク有りと誤判定する不具合をより一層抑制することができるという効果がある。

請求項６記載のインクジェット記録装置によれば、請求項３から５のいずれかに記載のインクジェット記録装置の奏する効果に加え、立設部は、階段状部の下段側が上段側よりも急な傾斜角または略垂直に形成されているので、インク残量が多い場合には、インク液面の降下速度を速くしつつ、インク残量が少なくなった場合には、インク液面の降下速度を遅くすることができる。よって、例えば、インク導入管と外気導入管との間で電気的特性の変化を検知後、ソフトカウンター等によりインク使用量を推定してエンプティー警告を発する場合には、その推定誤差によりインク残量にばらつきが発生しても、インク液面が降下し過ぎることを抑制することができるので、印字ヘッド内に気泡を巻き込んで吐出不良が発生することを未然に防止することができるという効果がある。

請求項７記載のインクジェット記録装置によれば、請求項１又は２に記載のインクジェット記録装置の奏する効果に加え、バッファタンク内は、仕切部材により第１室と第２室との上下に仕切られると共に、外気導入管のバッファタンク内における開口端は、第１室と第２室とを連通する連通路内に配設されている。よって、バッファタンク内のインクの液面高さを連通路内に保つことができるので、インク液面の面積を小さくして、その分、かかるインク液面からの水分の蒸発を抑制することができるという効果がある。また、仕切部材の下方には、十分な容積の空間（第２室）を確保することができるので、かかる第２室に十分な容量のインクを貯留して、一定量の水分の蒸発に対する乾燥速度を遅くすることができるという効果がある。その結果、インクの粘度が増加することを抑制して、印字ヘッドへのインク供給動作やノズルからのインク吐出動作を円滑を行うことができるという効果がある。

また、バッファタンク内を仕切部材により仕切ることにより、インク液面の面積は小さくしつつも、そのインク液面の上方には、十分な容積の空間（第１室）を確保することができるので、急激な温度変化等によりインク容器内の空気が膨張し、インクがバッファタンク内へ押し出された場合でも、かかるインクをバッファタンク内の上部空間（第１室）に収容して、インクが外部へ溢れ出ることを抑制することができるという効果がある。

更に、バッファタンク内のインク液面を連通路内に保つことにより、インク液面の面積を小さくして、かかるインク液面高さの降下速度を速くすることができる。よって、インク導入管と外気導入管との間での電気的特性の変化を検知し、その後のインク液面を電極から早期に離間させることができると共に、そのインク液面が一旦第２室まで降下した場合には、連通路内へインクが流入され難くなるので、インク液面の揺れによって、再度、電気的特性が変化して、インク有りと誤判定する不具合を抑制することができるという効果がある。

請求項８記載のインクジェット記録装置によれば、請求項７記載のインクジェット記録装置の奏する効果に加え、仕切部材には複数の連通路が貫設されているので、急激な温度変化等によりインク容器内の空気が膨張または収縮し、バッファタンク内のインクが増減する場合には、かかるインクの増減を複数の連通路によってスムーズに行わせることができるという効果がある。

請求項９記載のインクジェット記録装置によれば、請求項８記載のインクジェット記録装置の奏する効果に加え、上面視略矩形状に形成された仕切部材には、その４隅部の少なくともいずれかの箇所に連通路が貫設されているので、例えば、バッファタンクが傾いて設置されるような状態で、バッファタンク内のインクが増減する場合でも、そのバッファタンク内の一隅部にインクが残留したり、気泡が残留することを抑制することできるという効果がある。

請求項１０記載のインクジェット記録装置によれば、請求項７から９のいずれかに記載のインクジェット記録装置の奏する効果に加え、仕切部材の第１室側の面は、少なくとも連通路が貫設される部位の近傍がその連通路へ向けて下降傾斜して形成されているので、かかる傾斜部に沿ってインクを流下させ、仕切部材の上面側にインクが残留することを抑制することできるという効果がある。

請求項１１記載のインクジェット記録装置によれば、請求項７から１０のいずれかに記載のインクジェット記録装置の奏する効果に加え、仕切部材の第２室側の面は、少なくとも連通路が貫設される部位の近傍がその連通路へ向けて上昇傾斜して形成されているので、かかる傾斜部に沿って気泡を上昇させ、仕切部材の下面側に気泡が残留することを抑制することできるという効果がある。

請求項１２記載のインクジェット記録装置によれば、請求項１から１１のいずれかに記載のインクジェット記録装置の奏する効果に加え、バッファタンク内の容積であって、外気導入管のバッファタンク内における開口端を通る水平面よりも上方の空間の容積は、インク容器の全容量の少なくとも略１割以上の容積を有して構成されている。よって、急激な温度変化等によりインク容器内の空気が膨張し、インクがバッファタンク内へ押し出された場合でも、かかるインクをバッファタンク内に収容して、インクが外部へ溢れ出ることを確実に抑制することができるという効果がある。

以下、本発明の好ましい実施例について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施例におけるインクジェット記録装置１を模式的に示した図である。

インクジェット記録装置１は、主に、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のカラーインクがそれぞれ充填された複数のインク容器すなわちインクカートリッジ２と、そのインクカートリッジ２を着脱可能に装着すると共に、インクカートリッジ２からインク導入管５１を介して供給されるインクを貯留するバッファタンク３と、そのバッファタンク３から供給チューブ４を介して供給されるインクを印字用紙Ｐに向けて吐出する印字ヘッド５と、印字ヘッド５が搭載され直線方向に往復動作するキャリッジ６と、このキャリッジ６が往復移動する際のガイドとなるキャリッジ軸７と、印字用紙Ｐを搬送する搬送機構８と、パージ装置９とを備えている。

インクカートリッジ２は、底部にインク導入管５１、外気導入管５２を受け入れるための２つの挿入部２１，２２を有し、それら各挿入部２１，２２には、インクカートリッジ２の内部を密封状態にする栓２３，２４が圧縮状態で嵌入されている。これら各栓２３，２４は、インクカートリッジ２の底部に開口される抽出口２５，２６を介してインクＩと接している。

バッファタンク３には、インクカートリッジ２内に貯留されたインクＩを抽出して印字ヘッド５に供給する中空針状のインク導入管５１と、そのインク導入管５１からインクＩが抽出されることに伴って外気をインクカートリッジ２内部に導入する中空針状の外気導入管５２とが天井壁を貫通して略平行に突出して配設されている。これらインク導入管５１及び外気導入管５２の下端は、バッファタンク３内に貯留されたインクにそれぞれ接している。インク導入管５１及び外気導入管５２は導電性材料で構成され、インクの残量検出のための電極を兼用する。

バッファタンク３にインクカートリッジ２を装着すると、インク導入管５１及び外気導入管５２の先端が栓２３，２４をそれぞれ突き刺して進入してインクＩと接触する。なお、栓２３，２４は、ブチルゴム等の弾性材料からなり、インク導入管５１及び外気導入管５２を突き刺し可能であり、また、上述したように圧縮状態で挿入部２１，２２に嵌入されているため、抜いた後でも弾性作用によって密閉状態に復元する。

バッファタンク３の上部には、上端が開放された外気接続路３１が設けられており、この外気接続路３１によって、バッファタンク３内の上部空間が外気に接続されている。また、外気導入管５２の下端開口部は、インク導入管５１の下端開口部よりも高い位置で開口している。なお、バッファタンク３の詳細構成については、後述する。

図１に示すように、バッファタンク３にインクカートリッジ２が装着された後、印字ヘッド５からインクＩが印字用紙Ｐへ吐出されると、その吐出分のインクＩが供給チューブ４を介してバッファタンク３から印字ヘッド５へ供給される。このインクＩの供給に伴ってバッファタンク３内のインクの液面高さが降下し、外気導入管５２の下端開口部がバッファタンク３内の上部空間中に露出される。その結果、インクカートリッジ２内には、外気が、外気接続路３１、バッファタンク３の上部空間を介して、外気導入管５２から導入される。

インクカートリッジ２内に外気が導入されると、インクカートリッジ２内のインクが、インク導入管５１を介して、バッファタンク３内へ導入される。このバッファタンク３内へのインクの導入により、バッファタンク３内では、インクの液面高さが再び上昇し、外気導入管５２の下端開口部がインクに浸積される。その結果、バッファタンク３内のインクＩの液面高さは、外気導入管５２の下端開口部を通る高さの近傍に保たれる。なお、この定常状態においては、インク導入管５１と外気導入管５２とは、それぞれインクＩと接触する状態とされる。

その後、インクカートリッジ２内のインクＩがすべて消費された場合には、次いで、バッファタンク３内のインクＩが消費され、そのインクＩの液面高さの低下により、外気導入管５２がインクＩと非接触の状態とされる。なお、インク導入管５１の上端開口部は、図１に示すように、インクカートリッジ２内の底部に設けられる抽出口２５，２６内で開口しているので、インクカートリッジ２内のインクＩをほぼ使い切ることができる。

印字ヘッド５には、複数のノズルが設けられており、このノズルからバッファタンク３に貯留されたインクＩが吐出される。また、印字動作時には、キャリッジ６が往復移動しながらインクを吐出して印字用紙Ｐに印字がなされる。

パージ装置９は、印字ヘッド５のノズルを閉塞する高粘度化したインクＩやエア（気泡）等を吸引して、良好な吐出状態を回復させるパージ処理を実行する装置であり、印字ヘッド５が印字範囲外に設定されているパージ処理実行位置にある場合に、印字ヘッド５のインク吐出面に当接して該面と密閉空間を形成するパージキャップ１０と、インクを吸引する吸引ポンプ（ＰＧポンプ）１１とを主に備えている。なお、パージキャップ１０は、インク吐出面に対して当接隔離する方向に移動可能に構成されている。

図２は、インクジェット記録装置１の電気的構成を示したブロック図である。インクジェット記録装置１を制御するための制御装置は、本体側制御基板６０と、キャリッジ６に搭載されたキャリッジ基板６１とを備えており、本体側制御基板６０には、１チップ構成のマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）６２と、そのＣＰＵ６２により実行される各種の制御プログラムや固定値データを記憶したＲＯＭ６３と、各種のデータ等を一時的に記憶するためのメモリであるＲＡＭ６４と、イメージメモリ６７と、ゲートアレイ（Ｇ／Ａ）６６とが搭載されている。

演算装置であるＣＰＵ６２は、ＲＯＭ６３に予め記憶された制御プログラムに従い、各種処理を実行するものである。また、印字タイミング信号およびリセット信号を生成し、各信号を後述のＧ／Ａ６６へ転送する。このＣＰＵ６２には、パージ装置９のＰＧポンプ（吸引ポンプ）１１を駆動するためのＰＧポンプ駆動回路６８、キャリッジ６を往復動作させるＣＲモータ６９を駆動するためのＣＲモータ駆動回路７０、搬送機構８に備えられ印字用紙Ｐを搬送する搬送モータ（ＬＦモータ）７１を動作させるためのＬＦモータ駆動回路７２、印字用紙Ｐの先端を検出するペーパセンサ７３、キャリッジ６の原点位置を検出する原点センサ７４、各種の情報を表示する表示パネルやユーザが印字の指示などを行う複数の操作子などを有する操作パネル７５、ニアエンプティを判定する第１電極としてのインク導入管５１と第２電極としての外気導入管５２との間のインクの電気的特性、例えば抵抗値を検出する検出回路７６などがそれぞれ接続されている。これら接続される各デバイスの動作は、このＣＰＵ６２により制御される。

Ｇ／Ａ６６は、ＣＰＵ６２から転送される印字タイミング信号と、イメージメモリ６７に記憶されている画像データとに基づいて、その画像データを印字用紙に印字するための印字データ（駆動信号）と、その印字データと同期する転送クロックと、ラッチ信号と、基本印字波形信号を生成するためのパラメータ信号と、一定周期で出力される吐出タイミング信号とを出力し、それら各信号を、ヘッドドライバが実装されたキャリッジ基板６１へ転送する。

また、Ｇ／Ａ６６は、コンピュータなどの外部機器からセントロ・インターフェース（Ｉ／Ｆ）７７を介して転送されてくる画像データを、イメージメモリ６７に記憶させる。そして、Ｇ／Ａ６６は、ホストコンピュータなどからＩ／Ｆ７７を介して転送されてくるセントロ・データに基づいてセントロ・データ受信割込信号を生成し、その信号をＣＰＵ６２へ転送する。なお、Ｇ／Ａ６６とキャリッジ基板６１との間で通信される各信号は、両者を接続するハーネスケーブルを介して転送される。上記したＣＰＵ６２と、ＲＯＭ６３、ＲＡＭ６４及びＧ／Ａ６６とは、バスライン４５を介して接続されている。

キャリッジ基板６１は、実装されたヘッドドライバ（駆動回路）によって印字ヘッド５を駆動するための基板である。印字ヘッド５とヘッドドライバとは、厚さ５０〜１５０μｍのポリイミドフィルムに銅箔配線パターンを形成したフレキシブル配線板により接続されている。このヘッドドライバは、本体側制御基板６０に実装されたＧ／Ａ６６を介して制御され、印字モードに合った波形の駆動パルスを各駆動素子に印加するものである。これにより、インクが所定量吐出される。

検出回路７６は、電極としても構成されるインク導入管５１と外気導入管５２とに電圧を印加すると共に、そのインク導入管５１と外気導入管５２との間の抵抗値を検出する。検出された抵抗値に基づく出力はＣＰＵ６２に入力され、ＣＰＵ６２は、その入力値に基づいてバッファタンク内のインク残量を検知する。

即ち、定常状態（図１参照）においては、インクＩによる導通経路がインク導入管５１と外気導入管５２との間に形成されるため、インク導入管５１と外気導入管５２との間には、所定の抵抗値（例えば、略１０ｋΩ〜略２０ｋΩ）が検出されるが、バッファタンク３内のインクＩが消費され、インク残量が外気導入管５２よりも下方となった場合には、インクＩによる導通経路が遮断されるため、上記抵抗値が極めて大きな値（例えば、略１０ＭΩ〜略２０ＭΩ）となる。ＣＰＵ６２は、この抵抗値変化に基づいて、バッファタンク３内のインク残量を検知するのである。

次いで、図３を参照して、バッファタンク３の詳細構成について説明する。図３は、バッファタンク３の縦断面図であり、図中では、インクカートリッジ２や供給チューブ４等が省略して図示されている。

バッファタンク３は、下段面部３２、立設面部３３及び上段面部３４を備えており、こられ各部材３２〜３４によって、バッファタンク３の底部は、図３に示すように、縦断面視において１段の略階段状に形成されている。２つの導入管５１，５２は、下段面部３２に対向する位置にあり、供給チューブ４は、下段面部３２の底に接続している。

上段面部３４の高さは外気導入管５２の下端開口部を通る高さ位置と略同じか好ましくはそれよりも若干高い位置とされている。そのため、図３に示す定常状態においては、バッファタンク３内のインクＩの液面高さを階段状部の上段面部３４と略同じかそれよりも若干低い位置に保つことができる。

よって、バッファタンク３は、外気導入管５２のほぼ下端開口部を通る高さにおける水平断面積が、上段面部３４よりも上方の空間における水平断面積よりも小さくなり、インクＩを階段状部の下段側に貯留することで、かかるインクＩの液面面積を小さくして、その分、インク液面からの水分の蒸発を抑制することができる。その結果、例えば、インクジェット記録装置１が長期にわたって放置され印字動作が行われなかったような場合でも、インクＩの粘度が増加することを抑制して、印字ヘッド５へのインク供給動作やノズルからのインク吐出動作を円滑に行うことができる。

また、バッファタンク３の高さ寸法を低く抑えつつ、上段面部３４の上方に十分な容積の空間（以下、「上部空間」と称す。）を形成することができる。よって、雰囲気温度の急激な変化等によりインクカートリッジ２内の空気が膨張し、インクＩがバッファタンク３内へ押し出された場合でも、かかるインクＩをバッファタンク３内の上部空間に収容して、インクＩが外気接続路３１から外部へ溢れ出ることを抑制することができる。

ここで、バッファタンク３の上部空間の容積は、インクカートリッジ２から流入するインクＩを全て収容し、外部へ溢出することを防止するべく、インクカートリッジ２の全容量の略５％以上の容積を確保することが好ましく、より好ましくは、略１０％以上の容積を確保するのが良い。なお、本実施例では、略１３％に設定されている。ここで、図４を参照して、インクカートリッジ２から押し出されバッファタンク３内へ流入するインクＩの最大流入量について説明する。

図４（ａ），（ｂ）は、雰囲気温度の変化によりインクカートリッジ２内の空気が膨張する様子を示した模式図である。例えば、全容量Ｖ０のインクカートリッジ２（初期空気量が「Ｘ」、インクＩの残量が「Ｖ０−Ｘ」）の置かれる雰囲気温度Ｔが「Ｔ０（図４（ａ）参照）」から「Ｔ０＋ΔＴ（図４（ｂ）参照）」まで「ΔＴ」だけ上昇した場合には、図４（ｂ）に示すように、インクカートリッジ２内の空気が「ΔＸ」だけ膨張し、その膨張分（「ΔＸ」）に相当するインクＩがインクカートリッジ２内から押し出され、インク導入管５１及び外気導入管５２を介してバッファタンク３内へ流入する。

図４（ｃ）は、インクカートリッジ２内の初期空気量Ｘとバッファタンク３内への流入インク量ΔＸとの関係を示した図であり、横軸８１は、インクカートリッジ２の全容量Ｖ０に占める初期空気量Ｘを示し、縦軸８２は、インクカートリッジ２からバッファタンク３へ流入する流入インク量ΔＸを示している。

インクカートリッジ２内の空気を理想気体と仮定すると、インクカートリッジ２内の気体の状態に対して、理想気体の状態方程式（ＰＶ＝ｎＲＴ）を摘要することができる。なお、Ｐは圧力、Ｖは体積、ｎは物質量、Ｒは気体定数、Ｔは絶対温度である。この状態方程式によれば、図４（ａ），（ｂ）に示す各状態は、ＰＸ＝ｎＲＴ０，Ｐ（Ｘ＋ΔＸ）＝ｎＲ（Ｔ０＋ΔＴ）の２つの式で表すことができ、これら２つの式を連立方程式として解くことにより、ΔＸ＝（ΔＴ／Ｔ０）Ｘ（以下、「第１式」と称す。）の関係を導くことができる。

この第１式をグラフ化したものが図４（ｃ）に示す直線８３である。但し、直線８３は、インクカートリッジ２の置かれる雰囲気温度ＴがＴ０＝２７３［Ｋ］（摂氏０度）からΔＴ＝４０［Ｋ］だけ上昇した場合における第１式：ΔＸ＝０．１４７Ｘを示している。この直線８３によれば、例えば、インクカートリッジ２内の初期空気量Ｘが「０．６Ｖ０」である場合（即ち、図４（ａ）に示すように、インクカートリッジ２の全容量Ｖ０の内の略６０％を空気が占め、残りの略４０％をインクＩが占める状態）において、雰囲気温度Ｔが略４０［Ｋ］だけ上昇すると、流入インク量ΔＸが「０．８８Ｖ０」となり、インクカートリッジ２の全容量Ｖ０の略８．８％に相当する量のインクＩがインクカートリッジ２から押し出され、バッファタンク３内へ流入することが分かる。

但し、インクカートリッジ２内のインクＩの残量が空気の膨張分（図４（ｂ）の「ΔＸ」）よりも少ない場合には、そのインクＩがすべてインクカートリッジ２内から押し出され、バッファタンク３内へ流入されることになる。よって、この場合には、インクカートリッジ２内のインクＩの残量が流入インク量ΔＸとなるので、ΔＸ＝Ｖ０−Ｘ（以下、「第２式」と称す。）の関係を導くことができる。なお、この第２式をグラフ化したものが図４（ｃ）に示す直線８４である。

以上より、第１式と第２式との交点を求めることにより、流入インク量ΔＸの最大値を得ることができる。図４（ｃ）に示す場合では、インクカートリッジ２内の初期空気量Ｘが「０．８７２Ｖ０」である場合（即ち、インクカートリッジ２の全容量Ｖ０の内の略８７．２％を空気が占め、残りの略１２．８％をインクＩが占める場合）に、インクカートリッジ２内のインクＩが全て押し出され、流入インク量ΔＸが最大値「０．１２８Ｖ０」となる。従って、バッファタンク３内の上部空間（図３参照）がインクカートリッジ２の全容量Ｖ０の略１２．８％以上を有する場合には、流入されるインクＩを全て収容し、外部に溢出することを防止することができる。

なお、雰囲気温度が初期温度Ｔ０＝２７３［Ｋ］（摂氏０度）からΔＴ＝４０［Ｋ］だけ上昇する場合を説明したが、例えば、雰囲気温度が初期温度Ｔ０＝２６３［Ｋ］（摂氏−１０度）、３０３［Ｋ］（摂氏３０度）からΔＴ＝４０［Ｋ］だけ上昇する場合には、流入インク量ΔＸの最大値は、それぞれ「０．１３２Ｖ０」、「０．１１７Ｖ０」となる。また、雰囲気温度が初期温度Ｔ０＝２７３［Ｋ］（摂氏０度）からΔＴ＝７０［Ｋ］だけ上昇する場合には、流入インク量ΔＸの最大値は、「０．２０４Ｖ０」となる。

図３に戻って説明する。上述したように、バッファタンク３は、その底部が略階段状に形成され、インクＩを階段状部の下段側に貯留することができるので、インクＩの液面面積を小さくして、一定量のインク消費に対するインクＩの液面高さの降下速度を速くすることができる。よって、インクカートリッジ２内のインクが全て消費された後は、バッファタンク３内のインクＩの液面を外気導入管５２から早期に離間させることができるので、外気導入管５２が一旦インク液面から離れたことを検知し、その後のインク液面の揺れによって、再度、外気導入管５２にインクが接触して、インク有りと誤判定する不具合を抑制することができる。

なお、バッファタンク３は、図３に示すように、階段状部の上段面部３４が下段面部３２側へ向けて下降傾斜して構成されているので、例えば、インクＩの液面が揺れて、上段面部３４上がインクＩで覆われた場合でも、かかるインクＩを階段状部の下段面部３２側、即ち、インク貯留部へ向けて流下させ、上段面部３４上にインクが残留することを抑制することができる。よって、バッファタンク内のインクＩを無駄なく使用して、その使用効率を向上させることができる。

次に、図５を参照して第２実施例について説明する。第１実施例のバッファタンク３では、立設面部３３が略垂直に立設して構成されていたのに対し、第２実施例のバッファタンク１０３では、立設面部１３３の一部が下降傾斜して構成されている。なお、前記した第１実施例と同一の部分には同一の符号を付して、その説明は省略する。

図５は、第２実施例におけるバッファタンク１０３の縦断面図であり、図中では、インクカートリッジ２や供給チューブ４等が省略して図示されている。バッファタンク１０３は、立設面部１３３が傾斜部１３３ａと基部１３３ｂとを備えて構成されている。傾斜部１３３ａは、図５に示すように、上段面部３４側から下段面部１３２側へ向けて下降傾斜して形成されているので、この傾斜部１３３ａに沿ってインクＩの液面高さが降下する場合には、第１実施例のように立設面部３３が傾斜部１３３ａと上段面部３４との交点位置から略垂直に形成される場合と比較して、その液面高さの降下速度をより速くすることができる。よって、インク有無の誤判定を一層抑制することができる。

傾斜部１３３ａを外気導入管５２と対向する位置まで延長することにより、インクＩの液面をその下降にともない外気導入管５２から水平方向（図５左方向）にも離間させることができる。その結果、インク液面の揺れによる誤判定をより一層抑制することができる。

次に、図６及び図７を参照して第３実施例について説明する。第３実施例のバッファタンク２０３では、そのバッファタンク２０３を仕切部材２３２で上下の２室に仕切ることにより、インクＩの液面面積が小さくなるように構成されている。なお、前記した第１実施例と同一の部分には同一の符号を付して、その説明は省略する。

図６は、第３実施例におけるバッファタンク２０３の縦断面図であり、図７は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線におけるバッファタンク２０３の水平断面図である。なお、図中では、インクカートリッジ２や供給チューブ４等が省略して図示されている。

バッファタンク２０３内には、図６及び図７に示すように、所定の厚みを有し上面視略矩形状の仕切部材２３２が配設されており、この仕切部材２３２により、バッファタンク２０３内が第１室Ｒ１と第２室Ｒ２との上下２室に仕切られている。この仕切部材２３２には、第１室と第２室とを互いに連通する連通路２３３，２３４が貫設されており、インク導入管５１の下端開口部は、連通路２３４を通過しつつ第２室Ｒ２内において、外気導入管５２の下端開口部は、連通路２３３内において、それぞれ開口されている。

つまり、バッファタンク２０３内部空間の、外気導入管５２のほぼ下端開口部を通る高さにおける水平断面積が、仕切部材２３２よりも上方の空間における水平断面積よりも小さくされている。

連通路２３３，２３４の内周は、各導入管５１，５２の外周と、外気の流通を可能にする隙間をもって配設され、また外気導入管５２の下端が挿入される連通路２３３の径および上下方向長さ（即ち、仕切部材２３２の厚さ）は、外気導入管５２及び仕切部材２３２に製作誤差（許容範囲内の誤差）等があって外気導入管５２の下端が連通路２３３内に位置し、かつ外気導入管５２の下端からインクＩの液面が所定量離れた後、インクＩの液面が所定範囲で揺れても外気導入管５２の下端にインクが接触しない大きさに設定される。

よって、図６に示す定常状態においては、バッファタンク２０３内のインクＩの液面高さが連通路内２３３，２３４内に保たれるので、かかるインクＩの液面面積を極めて小さくすることができ、インク液面からの水分の蒸発を抑制することができる。

また、上述のように、バッファタンク２０３内のインク液面を連通路２３３，２３４内で保つように構成することにより、かかるインクＩの液面面積を小さくして、その液面高さの降下速度を極めて速くすることができる。よって、インクカートリッジ２内のインクが全て消費された後は、バッファタンク２０３内のインクＩの液面を外気導入管５２から早期に離間させることができ、更に、液面が第２室Ｒ２まで一旦降下した場合には、その液面が連通路２３３，２３４内へ逆戻りし難くすることができる。従って、インク有無の誤判定を抑制することができる。

更に、仕切部材２３２の下方に十分な容積の空間（第２室Ｒ２）が確保され、かかる第２室Ｒ２内に十分なインクＩを貯留することができるので、２つの導入管５１，５２間の電気的導通が遮断された後、ソフトカウンター等によりインクの消費量を推定しつつバッファタンク２０３内のインクＩでさらに印字動作を継続する際、印字できるデータ量に余裕を持たせることができる。

また、バッファタンク２０３内を仕切部材２３２によって仕切ることにより、インクＩの液面面積を極めて小さくし、且つ、バッファタンク２０３の高さ寸法も低く抑えつつ、かかるバッファタンク２０３内のインク液面の上方に十分な容積の空間（第１室Ｒ１）を形成することができる。よって、インクカートリッジ２から押し出されたインクＩをバッファタンク２０３内の第１室Ｒ１内に確実に収容して、外部に溢出することを抑制することができる。なお、第１室Ｒ１の容積は、インクカートリッジ２の全容量の略１３％の容積を確保して構成されている。

仕切部材２３２には、図７に示すように、第１室Ｒ１と第２室Ｒ２とを連通する連通路２３５ａ〜２３５ｄが複数箇所（本実施例では４箇所）に貫設されている。そのため、急激な温度変化等によりインクカートリッジ２内の空気が膨張または収縮し、バッファタンク２０３内のインクＩが増減する場合には、かかるインクＩの増減を複数の連通路２３５ａ〜２３５ｄによってスムーズに行わせて、インクＩが泡立つことを抑制することができるので、印字ヘッド５内に気泡を巻き込んで吐出不良が発生することを未然に防止することができる。なお、各連通路２３５ａ〜２３５ｄの直径は、上述した連通路２３３，２３４の直径よりも小さくされており、水分の蒸発が抑制されている。

また、これら各連通路２３３，２３４は、図７に示すように、上面視略矩形状に形成された仕切部材２３２の４隅部のそれぞれに貫設されている。よって、例えば、インクジェット記録装置１が水平に設置されず、バッファタンク２０３内のインク液面が傾いているような場合でも、バッファタンク２０３内のインクＩが増量する際に、気泡が第２室Ｒ２内（仕切部材２３２の下面側）の一隅部に残留したり、或いは、バッファタンク２０３内のインクＩが減量する際に、第１室Ｒ１内（仕切部材２３２の上面側）の一隅部にインクＩが残留することを抑制することできる。

なお、仕切部材２３２の第１室Ｒ１側の面は、各連通路２３３，２３４，２３５ａ〜２３５ｄが貫設される部位の近傍が、その各連通路２３３，２３４，２３５ａ〜２３５ｄへ向けて下降傾斜されており、また、仕切部材２３２の第２室Ｒ２側の面は、各連通路２３３，２３４，２３５ａ〜２３５ｄが貫設される部位の近傍が、その各連通路２３３，２３４，２３５ａ〜２３５ｄへ向けて上昇傾斜されている。よって、かかる傾斜部に沿ってインクを流下させ、又は、気泡を上昇させることができるので、仕切部材２３２の上面側にインクが残留したり、仕切部材２３２の下面側に気泡が残留することを抑制することできる。

以上、実施例に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。

本発明の第１実施例におけるインクジェット記録装置を模式的に示した図である。 インクジェット記録装置の電気的構成を示したブロック図である。 バッファタンクの縦断面図である。 （ａ），（ｂ）は、雰囲気温度の変化によりインクカートリッジ内の空気が膨張する様子を示した模式図であり、（ｃ）は、初期空気量と流入インク量との関係を示した図でありである。 第２実施例におけるバッファタンクの縦断面図である。 第３実施例におけるバッファタンクの縦断面図である。 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線におけるバッファタンクの水平断面図である。

符号の説明

１ インクジェット記録装置
２ インクカートリッジ（インク容器）
３，１０３，２０３ バッファタンク
５ 印字ヘッド
３１ 外気接続路
５１ インク導入管
５２ 外気導入管
３２，１３２ 下段面部（階段状部の下段）
３３，１３３ 立設面部（立設部）
１３３ａ 傾斜部（立設部の上段側）
１３３ｂ 基部（立設部の下段側）
３４ 上段面部（階段状部の上段）
２３２ 仕切部材
２３３，２３４ 連通路
２３５ａ〜２３５ｄ 連通路
Ｒ１ 第１室
Ｒ２ 第２室

Claims (12)

1. インクを吐出可能なインク吐出口を有する印字ヘッドと、その印字ヘッドに供給するインクをインク容器から導入して貯留するバッファタンクと、そのバッファタンク内の上部空間を外気に接続する外気接続路と、前記インク容器から前記バッファタンク内の底部近傍にインクを導入するインク導入管と、前記バッファタンク内の上部空間から外気を前記インク容器に導入する外気導入管とを備えたインクジェット記録装置において、
   前記外気導入管の前記バッファタンク内における開口端は、前記インク導入管の前記バッファタンク内における開口端よりも高く位置し、
   前記バッファタンク内の、前記外気導入管のほぼ前記開口端を通る高さにおける水平断面積は、それよりも上方における水平断面積よりも小さいことを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記インク導入管および外気導入管は、前記バッファタンク内に貯留されるインクと接触可能に配置されると共に、導電性材料から構成されており、
   それらインク導入管と外気導入管との間の電気的特性に基づいて前記バッファタンク内のインク残量を検出可能に構成されていることを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置。
3. 前記バッファタンク内の底部は、縦断面視において１段の略階段状に形成されると共に、その階段状部の上段は、前記外気導入管の前記バッファタンク内における開口端を通る高さ位置と略同等の高さ位置かそれよりも高い位置とされていることを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記階段状部の上段は、その上面が前記階段状部の下段側へ向けて下降傾斜して構成されていることを特徴とする請求項３記載のインクジェット記録装置。
5. 前記階段状部の上段と下段とを連設する立設部は、少なくともその一部が前記上段側から下段側へ向けて下降傾斜して形成されており、
   その傾斜部においては、前記バッファタンク内の水平断面積が下方へ向かうに従って漸次小さくなるように構成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載のインクジェット記録装置。
6. 前記立設部は、前記下段側が前記上段側よりも急な傾斜角または略垂直に構成されていることを特徴とする請求項３から５のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
7. 前記バッファタンク内を第１室と第２室とに上下に仕切る仕切部材と、その仕切部材に貫設され前記第１室と第２室とを連通する連通路とを備え、
   前記外気導入管の前記バッファタンク内における開口端は、前記連通路内に配設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェット記録装置。
8. 前記連通路は、前記仕切板部材に複数が貫設されていることを特徴とする請求項７記載のインクジェット記録装置。
9. 前記仕切板部材は、上面視略矩形状に形成されるものであり、その仕切部材の４隅部の少なくともいずれかの箇所には、前記連通通路が貫設されていることを特徴とする請求項８記載のインクジェット記録装置。
10. 前記仕切板部材の前記第１室側の面は、少なくとも前記連通路が貫設される部位の近傍がその連通路へ向けて下降傾斜して形成されていることを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
11. 前記仕切板部材の前記第２室側の面は、少なくとも前記連通路が貫設される部位の近傍がその連通路へ向けて上昇傾斜して形成されていることを特徴とする請求項７から１０のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
12. 前記バッファタンク内の容積であって、前記外気導入管の前記バッファタンク内における開口端を通る水平面よりも上方の空間の容積は、前記インク容器の全容量の少なくとも略１割以上の容積を有して構成されていることを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載のインクジェット記録装置。

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