以下、本発明の実施の形態について図面� ��参照して説明する。

 図1は本発明の実施形態によるインクジェ ット印刷装置の斜視図である。

 図1に示されるインクジェット印刷装置は 、シリアル方式のものであり、シート状の印 刷物(例えば、紙、布、プラスチックフィル� �等)の搬送方向に直交する方向(主走査方向と 呼ぶ。)に往復移動するキャリッジ1を備えて� ��る。キャリッジ1には、印刷物に記録液とし てのインク滴を吐出して画像を記録するイン クジェットヘッド(不図示)と、該ヘッドに供� ��するインクを貯留するサブタンク(不図示)� �がそれぞれ着脱可能に搭載されている。尚� �上記サブタンクは、キャリッジ1の移動を案� ��するガイドレール等に沿ってキャリッジ1に 同期して移動するサブキャリッジ(不図示)に� ��載されていてもよい。

 キャリッジ1の主走査方向の移動に伴い、 上記インクジェットヘッドからのインク吐出 を実施することで、印刷物に行方向の印刷が 行なわれる。そして、行方向の印刷と、この 印刷行分の印刷物の搬送とを繰り返し行なう ことで、印刷物にインク画像が記録される。

 こうした印刷領域2の外側に、印刷開始前 に上記ヘッドを待機させるホームポジション 3が在る。キャリッジ1の下方の装置本体に、� ��記インクジェットヘッドで吐出するインク� ��貯留する大容量のメインタンク4が着脱可能 に設置されている。メインタンク4と、キャ� �ッジ1上のサブタンクとは、柔軟性のあるイ� ��ク供給チューブ5によって繋がっており、イ ンク供給ポンプ(不図示)によってメインタン� ��4からサブタンクへのインク供給が行われる 。このインク供給システムの第一の実施形態 を概念的に示したのが図2である。

 図2に示すように、本実施形態では一つの インクジェットヘッド19に少なくとも2つのサ ブタンク6、21が繋がっている。サブタンク6,2 1の各々はインクの流入口6a,21aと流出口6b,21b� �有する。また、流入口6a,21aと流出口6b,21bの� �れぞれ近傍には流路を開閉可能にするバル� �17,18,27,28が設けられている。メインタンク4� �ら一本のインク供給路が途中で二つに分岐� �れてサブタンク6,21の各流入口6a,21aに接続さ� ��ている。メインタンク4からの一本のインク 供給路上にはインク供給ポンプ16が配設され� ��インク供給ポンプ16から各サブタンク6,21と� ��間のインク供給路には柔軟性のあるインク� ��給チューブ5が用いられている。また、サブ タンク6,21の各流出口6b,21bからの各インク供� �が途中で一つに纏められてインクジェット� �ッド19に接続されている。すなわち、図2に� �す形態ではサブタンク6,21は並列接続されて� ��る。

 本実施形態のインク供給システムでは、� ��方のサブタンク6を消費している間に他方の サブタンク21にインク充填を行う。すなわち� ��サブタンク6のインクを消費しているときは 、バルブ18、27が開放され、バルブ17、28は閉� ��られている。このときにはサブタンク21内� �インクが一杯になっていないのであれば、� �ぼ一杯になるまでインク供給ポンプ16により サブタンク21にインクが供給される。

 尚、サブタンク6,21とバルブ17,18,27,28とイ� ��クジェットヘッド19が、図1に示したキャリ� ��ジ1に搭載されている。あるいは、サブタン ク6,21とバルブ17,18,27,28が、図1に示したキャ� �ッジ1の移動方向にキャリッジ1と同期して移 動するサブキャリッジ(不図示)に搭載されて� ��る。

 また、インク供給ポンプ19を使用せずに� �メインタンク4をサブタンク6,21より上方に配 置し、その高低差(水頭差)によってサブタン� ��6,21へのインク供給を行ってもよい。

 さらに、インクジェットヘッド19のイン� �吐出ノズルに形成されるメニスカスを正常� �形状に保つよう、各サブタンク6,21の外側に� ��インク吐出ノズル内のインクに対して負圧� ��発生させる負圧発生機構が設けられている� ��

 図3は上記各サブタンクの負圧発生機構を 模式的に示したものである。各サブタンク6,2 1の負圧発生機構は同じ機構をとるため、こ� �図では代表してサブタンク6を示す。

 図3に示されるサブタンク6はベローズ状� �作られた伸縮可能な容器であり、インクの� �入口6aと流出口6bのみによって容器内外を連� ��させている。サブタンク6の伸縮方向(図左� �方向)と直交する面Sの一部または全面が錘7� �利用して、サブタンク6の外側へ引っ張られ� ��いる。特に図3に示す構成例では、サブタン ク6に対しその伸長方向へ引っ張り力を付与� �る張力付与手段として、面Sからサブタンク6 の伸長方向に延ばした紐またはワイヤー等を 滑車8に掛け、滑車8の下方に位置する可動レ� ��ー9の一端に結び、この一端に錘7を固定し� �り下げている。可動レバー9の他端はサブタ� ��ク6内がインクで満たされていく時に上方に 変位し、サブタンク6内のインクが消費され� �いく時に可動レバー9の他端は下方に変位す� ��。そのため、可動レバー9の可動範囲の上限 に、サブタンク6内がほぼ一杯であることを� �知するフルセンサー10が配され、その可動範 囲下限に、サブタンク6内がほぼ空であるこ� �を検知するエンプティセンサー11が配されて いる。尚、センサー10,11には例えばリミット� ��イッチやフォトセンサー等が用いられる。� ��た、センサー10,11はサブタンク6の外部に設� ��る必要はなく、サブタンク内部に設けた電� ��間の抵抗値によってサブタンク内のインク� ��量を検知する方法や、インクジェットヘッ� ��19のインク吐出回数をカウントしてサブタ� �ク内のおよそのインク消費量を検知する方� �等を採ることも可能である。

 錘7によって面Sをサブタンク外側へ引っ張� �力p[Pa]は、面Sの面積をSa[m ² ]、錘7の重量をW[kg]とすると、p=9.81・W/Sa[Pa]と なる。すなわち、このような力pが、サブタ� �ク6を介し、インクジェットヘッドに対する� ��圧として作用する。このとき、インクジェ� ��トヘッドのノズル面の高さとサブタンク6の 設置される高さの差による水頭差をh[Pa](サブ タンク6の位置が高い時の水頭値をプラスと� �る。)とすると、
-0.3[kPa]≦p-h≦0・・・・・式1
の関係が成り立つように、インクジェットヘ ッドに対するインク背圧を設定するのが望ま しい。すなわち、インクジェットヘッドに対 するインク背圧を0[Pa]以下の負圧にすること� ��、ノズルからのインクの垂れ落ちを防止し� ��なおかつ、ノズルのインクメニスカスを正� ��な形状に保って安定した吐出動作を可能に� ��るために、その負圧の下限値を-0.3[kPa]にし� ��いる。

 ヘッドに対するインク背圧の設定は式1が 成立するように錘7の重量を選定するだけな� �で比較的容易である。また本実施形態では� �インクタンク6と同様にインクタンク21につ� �ても、上記の式1で表した内圧の変動域に共� ��する変動域に設定するのが好ましい。

 また、上記のような錘7を用いた負圧発生 機構の代わりに、図4のように圧縮バネを利� �した形態をとることも出来る。すなわち、� �4に示すように、減圧板23,24をガイド軸等に� �って対向移動可能に配置するとともに、減� �板23,24間の最大間隔(可動範囲)を規制してお� ��、減圧板23,24の内側面に、サブタンク6の伸� ��方向にて対向する2面を固定し、圧縮バネ12( 例えばコイルバネや空気バネ等)を利用して� �減圧板23,24をサブタンク6の容積を拡げる方� �に押してもよい。サブタンク21についても減 圧板23,24および圧縮バネ12等を用いて、サブ� �ンク6と同様の負圧発生機構を設けることが� ��来る。また、圧縮バネ12に代えて、減圧板23 ,24の対向面とは反対側に引っ張りバネを取り 付けることも可能である。このようにバネを 使用する場合にも、式1が成立するようにバ� �定数を選定することが望ましい。

 圧縮バネ12のコイル内側の軸は、圧縮バ� �12を支えるとともに減圧板23,24の移動方向を� ��制するガイド軸になっている。ガイド軸の� ��端は、ガイド軸を貫通させるための減圧板2 4の貫通孔より大きな鍔を持つネジが取り付� �られ、減圧板24の移動を規制している。サブ タンク6とサブタンク21とでガイド軸の長さが 同じ物を使うことで、どちらのサブタンクを 使用しても同量のインクが使えるので制御が 容易になり好ましい。ガイド軸の長さを変え ることでサブタンク6、21の容量の可変量を変 えることができる。

 ベローズ状に作られるサブタンク6,21の材 料としては、合成ゴム、エラストマー、プラ スチック等がある。あるいは、袋詰め食品で 使用されるようなラミネートフィルムを利用 してもよい。サブタンク6、21を内部のインク を大気と遮断する密閉構造にできればよい。

 サブタンク21は減圧板23、24によって挟ま� ��ていない部分に開口部があり、その開口部� ��周囲を密閉した状態でインクの流入口21aと� ��出口21bが設けられている。インクの流入口2 1aと流出口21bの根元には鍔が設けられている� ��また、減圧板23の先端がL字状に曲げられ、� ��げられた先端部分は凹みが設けられている� ��この凹み部分に鍔を嵌め、インクの流入口2 1aと流出口21bを減圧板に固定する。また、イ� ��クの流入口21aと流出口21bの長さを変えるこ� ��で配置方向が分るようにしている。サブタ� ��クを伸縮する際の皺などができやすい部分� ��極力少なくするために、サブタンクの開口� ��を1つにし、そこへインクの流入口21aと流出 口21bを設けている。また、減圧板23、24を接� �させたときに、インクの流入口21aと流出口21 bにぶつからないように配置し、サブタンク� �内容量の変化範囲がインクの流入口21aと流� �口21bによって制限されないようにしている� �

 また、減圧板23、24間の距離あるいは位置 を検出することで、フルあるいはエンプティ の検出が可能である。

 さらに、インクの流路は大気から遮断し� ��密閉性を確保できる構造のであるのが望ま� ��い。インクジェットプリンティングの高速� ��に伴いインク流速も増大する傾向にあるが� ��本発明においては、供給からインク吐出に� ��るまでの経路に、インクが大気に触れる所� ��なくすことができる。そのため、インクへ� ��酸素や窒素などの大気が溶け込むのを防止� ��きる。キャビテーションや装置内温度上昇� ��よる気泡の発生を防ぐ手段が容易に実現で� ��ドット抜けを防ぎ安定した高品質の印字を� ��現できる。

 また、別の形態としては、インク流入口� ��インク流出口が減圧板に挟まれないように� ��減圧板をインク流入口とインク流出口を挟� ��ない位置に配置したり、小さくすることも� ��きる。

 勿論、サブタンク6,21としてはベローズ状 のものに限られず、内容積が拡縮可能な容器 であれば何でも良い。したがって、内部にピ ストンを有するシリンジのような容器を利用 できることは言うまでもない。

 次に、本実施形態のインク供給システム( 図2)の動作について詳述する。ここではサブ� ��ンク6,21が並列に接続された場合を説明する が、サブタンク21についても、図2に示したサ ブタンク6と同様に、インクフルセンサー30と エンプティセンサー31が取り付けられている� ��のとする。

 図6は、印刷動作におけるインク供給シス テムの主要パーツの動きを表したものである 。

 この表をもとに動作を説明すると、まず� ��刷開始前に、印刷装置の制御部等はフルセ� ��サー10,30のOn/Off状態を確認し、フルセンサ� �10,30の双方がOn状態であれば、サブタンク6,21 内はFull(満タン)であると判断し、インクジェ ットヘッド19のインク吐出による印刷が可能� ��なる。

 印刷が開始されると、どちらか一方のサ� ��タンクよりインクジェットヘッド19にイン� �が送られる。このとき、まずサブタンク6の� ��ンクをインクジェットヘッド19が吐出して� �るとすると、サブタンク6の流入口6aのバル� �17はClose(閉状態)であり、流出口6bのバルブ18� ��Open(開状態)になっている。また、サブタン� ��21の方は、流入口21aのバルブ27がOpen状態で� �流出口6bのバルブ28はClose状態であるが、サ� �タンク21内はインクがほぼ一杯の状態である のでインク供給ポンプ16はOff状態(停止状態)� �なっている[図6の状態(1)参照]。

 印刷によってサブタンク6内のインクを消 費すると、エンプティセンサー11がOn状態に� �る[図6の状態(2)参照])。

 これにより、キャリッジ1はインクジェッ トヘッド19をホームポジション3に退避する。 このとき、退避中にインクジェットヘッド19� ��よる印刷を行えるだけのインク量がサブタ� ��ク6内に僅かに残っていることが印刷物の生 産性向上の点で望ましい。そして、ホームポ ジション3に退避したときにバルブ17,18,27,28の 切り替えが行われ、サブタンク6の流入口6aの バルブ17がOpen状態、流出口6bのバルブ18はClose 状態になり、サブタンク21の方は、流入口21a� ��バルブ27がClose状態、流出口6bのバルブ28はOp en状態になる[図6の状態(3)参照]。尚、この切� ��替え動作は数秒で行われ印刷物の生産性を� ��げることはない。

 その後速やかに、サブタンク21による印� �が再開される[図6の状態(4)参照]。

 さらに、インク供給ポンプ16はOn状態(ポ� �プ作動状態)になり、サブタンク21による印� �が行われながら、サブタンク6へのインク供� ��が行われる[図6の状態(5)参照]。このとき、� ��ブタンク6の流出口6bのバルブ18は閉じられ� �いるが、上述した式1の条件を満たすサブタ� ��ク6の内圧は負圧発生機構によってメインタ ンク4側よりも低い圧力になっているため、� �ブタンク6へのインク供給は抵抗なく実施で� ��る。

 その後、再びサブタンク6のフルセンサー 10がOn状態になると、インク供給ポンプ16はOff 状態になる[図6の状態(6)参照]。つまり、サブ タンク6内はインクがほぼ一杯であると判定� �れたので、サブタンク6は次のタンク切り替� ��時期まで待機となる。

 さらに、サブタンク21による印刷を続け� �いくと、サブタンク21のエンプティセンサー 31がOn状態になり、サブタンク21内のインク残 量が僅かであることが検出される[図6の状態( 7)参照]。これにより、再び、バルブ17,18,27,28� ��切り替えが起こり、各バルブの開閉状態は� ��6の状態(1)に示す状態になる。そのため、サ ブタンク6による印刷が開始されサブタンク6� ��のインクが使われるようになる。さらに、� ��ンク供給ポンプ16がOn状態になって、サブタ ンク21へのインク供給動作が、サブタンク21� �フルセンサー30がOn状態になるまで行われる� ��

 以上説明した本実施形態によれば、メイ� ��タンク4とインクジェットヘッド19の間の供� ��路上にサブタンク6,21を並列接続し、各サブ タンク6,21のインクの流入口6a,21aと流出口6b,21 bにそれぞれバルブ17,18,27,28を設け、上述した ような一連の動作を繰り返すことにより、サ ブタンクへのインク充填時に印刷を中断させ ることなく、印刷動作を続けていくことがで きる。

 尚、キャリッジ1の移動に伴ってサブタン ク6,21とインクジェットヘッド19の間の供給路 が変動して正常なインク吐出に悪影響を与え ないよう、サブタンク6,21はキャリッジ1また� ��前記サブキャリッジに搭載される。この場� ��、インクジェットヘッド19に対するインク� �圧が負圧になるように、本発明は、サブタ� �ク6,21を、内容積が拡縮可能な容器で構成し� ��この容器の内容積が拡がる方向に一定の力� ��付与されるように容器外面に錘7やバネ12等� ��用いた張力付与手段を設けている。このよ� ��な機構により、安価な方法でサブタンク6,21 内に生成される負圧は一定になり、さらに、 キャリッジ1上に搭載するアクチュエーター� �を減らすことが出来るので、キャリッジの� �量化、キャリッジ駆動部のローコスト化が� �現できる。この効果は後述する第2の実施形� ��も同じである。

 (その他の実施形態)
 次に、本発明のインク供給システムの別の� ��施形態について説明する。

 図5は本発明の第二の実施形態によるイン ク供給システムの模式図である。

 図5に示すように、本実施形態では一つの インクジェットヘッド19に対して少なくとも2 つのサブタンク6、21が用意されている。サブ タンク6,21の各々はインクの流入口6a,21aと流� �口6b,21bを有する。また、流入口6a,21aのそれ� �れ近傍には流路を開閉可能にするバルブ17,18 が設けられている。メインタンク4からのイ� �ク供給路がサブタンク6の流入口6aにバルブ17 を介して接続されている。このインク供給路 上にはインク供給ポンプ16が配設され、イン� ��供給ポンプ16からサブタンク6の間のインク� ��給路に柔軟性のあるインク供給チューブ5が 用いられている。さらに、サブタンク6の流� �口6bはバルブ18を介してサブタンク21の流入� �21aに連通している。そして、サブタンク21の 流出口21bはインクジェットヘッド19に連通し� ��いる。すなわち、図5に示す形態ではサブタ ンク6,21は直列接続されている。この直列方� �の場合には、図2に示した並列方式と比較し� ��バルブが2個で実現できる。したがって、第 一の実施形態の供給システムよりもキャリッ ジの軽量化および印刷装置のコストダウンを 一層図れる。

 また、この形態のインク供給システムで� ��、一方のサブタンク21内のインクが印刷動� �で消費されると他方のサブタンク6がサブタ� ��ク21へのインク充填を行う。すなわち、サ� �タンク21内が空状態に近づいたときにバルブ 18が開放され、サブタンク21内のインクがほ� �一杯になるまでサブタンク6よりサブタンク2 1にインクが充填される。このときはバルブ17 は閉じられており、サブタンク6とサブタン� �21の内圧差でインクが充填される。サブタン ク21内のインクがほぼ一杯になると、バルブ1 8が閉じられ、バルブ17は開放される。そして 、サブタンク6にインクがほぼ一杯になるま� �インク供給ポンプ16によりインクが供給され る。

 尚、サブタンク6,21とバルブ17,18とインク� ��ェットヘッド19が、図1に示したキャリッジ1 に搭載されている。あるいは、サブタンク6,2 1とバルブ17,18が、図1に示したキャリッジ1の� ��動方向にキャリッジ1と同期して移動するサ ブキャリッジ(不図示)に搭載されていてもよ� ��。

 また、インク供給ポンプ16を使用せずに� �メインタンク4をサブタンク6,21より上方に配 置し、その高低差(水頭差)によってサブタン� ��6,21へのインク供給を行ってもよい。

 さらに、各サブタンク6,21には、図3およ� �図4に示したような負圧発生機構が設けられ� ��これにより、インクジェットヘッド19のイ� �ク吐出ノズルに形成されるメニスカスを正� �な形状に保つよう、各サブタンク6,21内は式1 の条件を満足する圧力に設定されている。ま た、各サブタンク6,21には、第一の実施形態� �同様のフルセンサー10,30とエンプティセンサ ー11,31が装備されている。

 次に、第二の実施形態のインク供給シス� ��ム(図5)の動作について更に詳しく説明する� ��

 サブタンク6,21の内圧は上記の式1を満た� �ているが、この直列方式の場合は、図2に示� ��た並列方式の場合と違い、サブタンク6,21の 両者の内圧には差がある。すなわち、サブタ ンク21の内圧の変動域はサブタンク6の内圧の 変動域から外れていて、サブタンク21の内圧� ��変動域の上限値よりもサブタンク6の内圧の 変動域の下限値の方が高く設定されている。

 実際には、サブタンク6内の圧力をp6、サブ� ��ンク21内の圧力をp21とすると、各サブタン� �6,21の内圧p6,p21の変動域はそれぞれ
 -150[Pa]≦p6≦-120[Pa]・・・・・式2
 -200[Pa]≦p21≦-180[Pa]・・・・・式3
とした。

 図7は、印刷動作におけるインク供給シス テムの主要パーツの動きを表したものである 。

 この表をもとに動作を説明すると、まず� ��刷開始前に、印刷装置の制御部等はフルセ� ��サー10,30のOn/Off状態を確認し、フルセンサ� �10,30の双方がOn状態であれば、サブタンク6,21 内はFull(満タン)であると判断し、インクジェ ットヘッド19のインク吐出による印刷が可能� ��なる。また、印刷を開始するにあたってバ� ��ブ17,18の双方は閉じられ、インク供給ポン� �16は停止している[図7の状態(1)参照]。

 印刷が開始されると、サブタンク21内の� �ンクをインクジェットヘッド19が吐出してい く。さらに、サブタンク21による印刷を続け� ��いくと、サブタンク21内のインク残量が僅� �になってサブタンク21のエンプティセンサー 31がOn状態になる[図7の状態(2)]。

 これにより、キャリッジ1はインクジェッ トヘッド19をホームポジション3に退避する。 このとき、退避中にインクジェットヘッド19� ��よる印刷を行えるだけのインク量がサブタ� ��ク21内に僅かに残っていることが印刷物の� �産性向上の点で望ましい。そして、ホーム� �ジション3に退避したときにサブタンク21の� �入口21aのバルブ18がOpen状態になる[図7の状態 (3)]。このとき、上記の式2、式3を満たすサブ タンク6の内圧p6とサブタンク21の内圧p21との� ��には圧力差(p6>p21)があるので、サブタン� �6からサブタンク21へインクが抵抗なく送ら� �る。

 さらに、バルブ18が開放されたことで再� �印刷が開始される[図7の状態(4)参照]。この� �き、バルブ18はOpen状態のままなので、印刷� �よってサブタンク21内のインクが減っても、 それを補う量以上のインクがサブタンク6か� �サブタンク21内に流れている。また、ホーム ポジションでバルブ18を開放し印刷を再開す� ��までの時間は数秒であり、印刷物の生産性� ��妨げることはない。

 その後、サブタンク21内のインクがほぼ� �杯になってサブタンク21のフルセンサー30がO n状態になる[図7の状態(5)]。このままサブタ� �ク21へのインク供給が続くと、その供給圧が インクジェットヘッドのインク吐出動作に悪 影響を及ぼす。そのため、サブタンク21のフ� ��センサー30がOn状態になると、キャリッジ1� �インクジェットヘッド19をホームポジション 3に退避し、サブタンク21の流入口21aのバルブ 18は再び閉じられる。また、このときにはサ� ��タンク6内のインク残量が僅かになってサブ タンク6のエンプティセンサー11がOn状態にな� ��ている[図7の状態(6)]。

 さらに、バルブ18が閉じられたことで再� �印刷が開始される[図7の状態(7)参照]。この� �刷中に、サブタンク6の流入口6aのバルブ17が Open状態になり、インク供給ポンプ16が作動し て、サブタンク6へのインク供給が実施され� �[図7の状態(8)]。このインク供給動作は、サ� �タンク6のフルセンサー10がOn状態になるまで 行われる。また、フルセンサー10がOn状態に� �ると、サブタンク6の流入口6aのバルブ17が閉 じられる[図7の状態(7)]。

 以後は上述したような一連の動作を繰り� ��すことになる。

 このような液体供給システムによれば、� ��述した第一の実施形態と同様に、サブタン� ��内のインクが無くなる度に印刷を長時間中� ��して待機する必要がなくなる。

 以上本発明の好ましい実施形態について� ��明したが、キャリッジ1上に搭載されるイン クジェットヘッドは1つに限らず、複数のイ� �ク色(シアン、マセ゛ンタ、イエロー、フ゛� ��ックなど)に対応する複数のインクジェット ヘッドが搭載されていてもよい。さらに、1� �たは複数のインクジェットヘッドの各々に� �して連通するサブタンクも2つに限らず、複� ��設けられていてもよい。したがって、メイ� ��タンク3の数もインクジェットヘッドの数に 応じて設けることも考えられる。