(57)【要約】【課題】  電気的な動力源を必要としない負圧調整機構により、装置の簡素化、省電力化、低価格化を図る。【解決手段】  カートリッジホルダに設置されたカートリッジ２内のインクは、インク流路９ａを経由して、インク供給用貯蔵部であるインクタンク６に流れていく。また、インクタンク６内のインクは、インク流路９ｂを経由して、キャリッジ１に流れていき、該キャリッジに搭載されたインクヘッド５の吐出口５ａからインクを吐出する。ここで、インクタンク６内部のインクが消費されると、インクタンク全体の質量変化（軽くなる）により、弾性体（スプリング７ａ）の付勢により、台１０上のインクタンク６が上がり、水頭差Ｈが一定になるように保つ。逆に、カートリッジ２からインクがインクタンク６に補充されると、インクタンク６全体の質量変化（重くなる）により、インクタンク６が下がり、水頭差Ｈが一定になるように保つ。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェットによる画像形成装置であって、
下方向へインクを吐出するように配置された吐出口を有し、前記吐出口よりインクを吐出するインクヘッドと、
前記インクヘッドにインクを供給するインク供給用貯蔵部と、を有し、
前記インク供給用貯蔵部内のインク液面に変動が生じると、弾性体の付勢により前記インク供給用貯蔵部の位置を変化させ、該インク液面と前記吐出口との距離を一定に保つ負圧調整機構を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記インク供給用貯蔵部は、インクカートリッジと分離しているインクタンクであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記インク供給用貯蔵部は、インクカートリッジを兼ねていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
複数色のインクを用いて画像形成を行う画像形成装置であって、
前記複数色のインクの各々に対して前記負圧調整機構を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記負圧調整機構は、前記インク供給用貯蔵部の外壁部に弾性体が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
外壁部に位置の調整を行う弾性体を設けたことを特徴とするインクカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットによる画像形成装置及びインクカートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットによる画像形成装置において、記録部（画像形成部）のヘッドは、吐出口からインクを重力により漏れ出ないようにすべく、インクの毛管力により吐出口にメニスカスを形成し保持している。そのため、メニスカスが壊れた場合には、吐出口内が負圧であるとインクが漏れ出しにくいという特徴がある。また、吐出性において、安定して吐出するには一定範囲の負圧が必要である。
従って、その負圧を一定に保つ必要があるが、負圧には、ヘッドがインクを吐出しインクタンク内のインクが消費されることで、水頭が低くなり負圧が大きくなる変動要因がある。
【０００３】
このような問題に対し、特許文献１には、インクタンクを上下動させ、ヘッドとの水頭圧を変えることによって、負圧調整を行う方式を用いた画像形成装置に関する技術が開示されている。これによれば、どのような特性のインクを使用しても正常なインク吐出を得ることが可能である。
【０００４】
また、特許文献２には、多孔質部材の毛管力を利用した方式のインクジェットプリンタに関する技術が開示されている。これによれば、第１及び第２のインク吸収体の各当接箇所が乾燥した場合に、各当接箇所にインクを強制的に充填して、乾燥状態から確実に回復させることが可能である。
【特許文献１】特開２００３−１９１４９０号公報
【特許文献２】特開２００３−３１２００１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記に示した従来技術においては、インクタンクやヘッドにインクを供給する流路を駆動機構に設置し、モーターなどの動力源により駆動させる構成であった。この構成は大がかりな構成であるため、以下に示す問題があった。
（イ）装置の構成が複雑で、しかも電気的な制御を行うために、ソフトウェアや電気回路、更には、それらを動作させるための電力が必要である。
近年においては、電気機器によるエネルギーの消費は重要視すべき課題であり、装置の省電力化によって、この課題を解決しなければならない。特に、インクジェット方式の装置は小型化が進んでいるが、半導体（ＭＰＵ、メモリ等）の動作による発熱を放熱する機構が十分でない場合が多かった。そのため、放熱ファンなどの放熱機構を確保するために、あるいは、装置内部に熱が籠もってしまうのを避けるために、必要以上に装置を大きく設計する必要があった。
【０００６】
（ロ）また、カラープリンタ装置において、各色のインクタンクに対して負圧調整機構を個別に備えていないことにより、印刷品質にムラが生じていた。
特に、近年のカラープリンタ装置は、元の画像に対する再現性が高く要求されている。しかしながら、各色のインクタンクに対して従来の負圧調整機構（各色インクタンクに対するモーター等の動力源、等）を備えると、装置が大がかりなものとなってしまうという問題があった。そのため、できる限り単純な機構を採用することにより、コストの増加を抑える必要がある。
【０００７】
本発明は上記事情を鑑みてなされたものであり、電気的な動力源を必要としない負圧調整機構により、装置の簡素化、省電力化、低価格化を図る、インクジェットによる画像形成装置及びインクカートリッジを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、インクジェットによる画像形成装置であって、下方向へインクを吐出するように配置された吐出口を有し、前記吐出口よりインクを吐出するインクヘッドと、前記インクヘッドにインクを供給するインク供給用貯蔵部と、を有し、前記インク供給用貯蔵部内のインク液面に変動が生じると、弾性体の付勢により前記インク供給用貯蔵部の位置を変化させ、該インク液面と前記吐出口との距離を一定に保つ負圧調整機構を有することを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明は、前記インク供給用貯蔵部は、インクカートリッジと分離しているインクタンクであることを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、前記インク供給用貯蔵部は、インクカートリッジを兼ねていることを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の発明は、複数色のインクを用いて画像形成を行う画像形成装置であって、前記複数色のインクの各々に対して前記負圧調整機構を有することを特徴とする。
【００１２】
請求項５記載の発明は、前記負圧調整機構は、前記インク供給用貯蔵部の外壁部に弾性体が設けられていることを特徴とする。
【００１３】
請求項６記載の発明は、外壁部に位置の調整を行う弾性体を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、以下の説明から明らかなように、電気的な動力源を必要としない負圧調整機構により負圧を一定に保っているので、装置の簡素化、省電力化、低価格化を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の実施形態であるインクジェット方式により画像形成を行う画像形成装置の斜視図である。
インクジェット記録装置２０において、搬送機構３によって記録媒体４（例えば、用紙）が搬送され、キャリッジ１が往復動作（走査）することにより、該キャリッジに搭載されたインクヘッド５からのインクを記録媒体４に吐出し、画像を形成する。
【００１６】
図２は、インクジェット方式により画像形成を行う画像形成装置における負圧調整機構の概略を示した図である。
カートリッジホルダ（図示しない）に設置されたカートリッジ２内のインクは、インク流路９ａを経由して、インク供給用貯蔵部であるインクタンク６に流れていく。また、インクタンク６内のインクは、インク流路９ｂを経由して、キャリッジ１に流れていき、該キャリッジに搭載されたインクヘッド５の吐出口５ａからインクを吐出する。
ここで、インクタンク６内部のインクが消費されると、インクタンク全体の質量変化（軽くなる）により、弾性体（スプリング７ａ）の付勢により、台１０上のインクタンク６が上がり、水頭差Ｈが一定になるように保つ。
逆に、カートリッジ２からインクがインクタンク６に補充されると、インクタンク６全体の質量変化（重くなる）により、インクタンク６が下がり、水頭差Ｈが一定になるように保つ。
【００１７】
また、図２では、インクタンクとインクカートリッジとが分離した構成において、本発明を適用しているが、インクカートリッジ内部のインク貯蔵部からキャリッジ１にインクが直接供給される例もある。この場合は、台１０上にインクカートリッジを載せればよい。
【００１８】
なお、上記に示した負圧調整機構は、カラー画像形成装置の場合には、各色のインクタンク毎に適用することも可能である。
（１）各色のインク消耗の度合いが同じである場合には、１つの負圧調整機構で十分である。
一方で、各色インクの消耗の度合いが異なる場合、
（２）例えば、黒色インクと、その他の各色インクが異なる場合には、黒色インク用の負圧調整機構と、その他各色用の負圧調整機構を設ければよい。
（３）例えば、全ての色のインク消耗度合いが異なる場合には、各色に対して負圧調整機構を設ければよい。
【００１９】
図３は、インクジェット方式により画像形成を行う画像形成装置におけるインクタンクのインク消費量と負圧との関係を示した図である。
図の実線で示したものが、インクタンクの負圧とインク消費量との関係を示したものであり、インク消費量に伴う「圧力変動曲線」と呼ばれるものである。
図３の「吐出可能範囲」について説明する。
図２において、吐出口５の近傍のインク水滴が、該インク水滴に作用する重力によってインク漏れを起こさないようにするためには、該重力に逆らう上向きの力（負圧）が該インク水滴に作用する必要がある。その負圧の値の下限（絶対値の下限）は、該インクの質量密度や吐出口５の大きさ、等に依存するが、概ね、−１０〜−２０ｍｍＡｑ程度である。
また、インク水滴の重力に対して、負圧が大きすぎると、インクを吐出することができなくなる。その上限（絶対値の上限）は、前記下限と同様に、該インクの質量密度や吐出口５の大きさ、等に依存するが、概ね、−１１０〜−１２０ｍｍＡｑ程度である。
すなわち、負圧が、図３に示す前記下限及び上限の範囲内である場合に、インクを吐出することが可能である。
【００２０】
次に、図３の「圧力変動曲線」について、説明する。
（１）圧力変動曲線の左側部分（右肩下がりの部分）
インクタンク６に十分なインクが入っている状態で、インクが消費されると、インクタンク６の水面が下がり、水頭差Ｈは大きくなる。なお、水頭差Ｈと負圧との関係は比例関係にある。この段階では、インクタンクに入っているインクの量が十分に多いため、弾性体であるスプリング７は、ある程度のインクが消費されるまで（所定の負圧になるまで）、縮んだ状態である。
【００２１】
（２）圧力変動曲線の中央部分（横ばいの部分：水頭差一定範囲）
インクタンク６内部のインクがある程度消費され、インクタンク６全体が軽くなると、弾性体（スプリング７ａ）の復元力により付勢される、すなわち、インクタンク６は、上方向に動くが、インクタンク６全体の重力と弾性体の復元力とが釣り合うような弾性体を用いることにより、インク消費量の増加に伴う負圧の変化が起きないようにしている。
なお、本実施例では、この負圧を、前記吐出可能範囲内の値（例えば、−１００ｍｍＡｑ）に設定している。
また、実際の動作においては、図３に示す水頭差一定範囲内（負圧一定範囲内）において動作するのが好ましく、本実施例でも、常に負圧が一定になるようにインクタンク６内部のインク量を調整している。
【００２２】
（３）圧力変動曲線の右側部分（右肩下がりの部分）
さらに、インクタンク６内部のインクが消費されると、スプリング７は縮んだ状態から完全に復元される（自然長の状態になる）ことにより、あるいは、スプリング７の付勢を制限するストッパーにより、インクタンク６は上方向へ移動せず、水頭差Ｈのみが大きくなる。すなわち、負圧が大きくなる。
【００２３】
なお、上記に示した実施の形態は、本発明の好適な実施形態の一例である。しかしながら、本発明の実施形態はこれらに限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、様々な変形が可能である。以下に、変形実施例を示す。
【００２４】
（変形例）
図４を用いて、本発明の変形実施例を説明する。
図２で示したのと同様に、カートリッジ２内のインクは、インク流路９ａを経由して、インク供給用貯蔵部であるインクタンク６に流れていく。また、インクタンク６内のインクは、インク流路９ｂを経由して、キャリッジ１に流れていき、該キャリッジに搭載されたインクヘッド５の吐出口５ａからインクを吐出する。
ここで、インクタンク６内部のインクが消費されると、インクタンク全体の質量変化（軽くなる）により、インクタンク６の外壁部に設けられた弾性体（樹脂板バネ７ｂ）の付勢によりインクタンク６全体が上がり、水頭差Ｈが一定になるように保つ。
逆に、カートリッジ２からインクがインクタンク６に補充されると、インクタンク６全体の質量変化（重くなる）によりインクタンク６が下がり、水頭差Ｈが一定になるように保つ。
【００２５】
また、前記弾性体（樹脂板バネ７ｂ）は、前記変形例の如くインクタンク６の外壁部に設けるだけでなく、インク供給用貯蔵部を備えるインクカートリッジの外壁部に設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態であるインクジェット方式の画像形成を行う画像形成装置の斜視図である。
【図２】画像形成装置における負圧調整機構の概略を示した図である。
【図３】画像形成装置におけるインクタンクのインク消費量と負圧との関係を示した図である。
【図４】画像形成装置における負圧調整機構の概略を示した図である（変形実施例）。
【符号の説明】
【００２７】
１    キャリッジ
２    インクカートリッジ
３    搬送機構
４    記録媒体（用紙等）
５    インクヘッド
５ａ    吐出口
６    インクタンク
７ａ    スプリング
７ｂ    樹脂板バネ
８    キャップ
９ａ，９ｂ    インク流路
１０    台
２０    インクジェット記録装置
【図１】
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【図２】
2006027166.tif 000004
【図３】
2006027166.tif 000005
【図４】
2006027166.tif 000006