(57)【要約】      （修正有）【課題】インクの消費量に対応してインク室からインク供給室への流路を開いて、インクジェット記録ヘッドに過度の負圧を作用させることなくインクを供給し、且つ、インクジェット記録ヘッドのノズル開口部のメニスカス部に負圧を発生できる為、ノズル開口部からのインクの滲み出しを防止する。【解決手段】本発明では、底面にインク供給口を備えた容器の中ほどに弁201を介在させることにより、上部にインク室202を、下部に空洞とインクを保持したインク供給室203を形成した。これにより、メニスカス部に適切な負圧をかけ、印字中にも外部からインク供給を行うことができる。【選択図】図２
2006123245.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出して画像の記録を行うインクジェット記録ヘッドへインクを供給するインクタンクで、その内部が弁体によって、大気連通孔を備えたインク室と、インク供給室とに分割されていることを特徴とするインクタンク。
【請求項２】
前記弁体は、前記インク室と前記インク供給室との圧力差でインク供給室側に開くことを特徴とする請求項１に記載のインクタンク。
【請求項３】
前記弁体が、弾性部材、封止部材および前記封止部材と確実に密着できる形状をした受け部材から構成され、前記封止部材と受け部材のどちらか一方が剛体であり、他方が弾性体となっていることを特徴とする請求項1、２に記載のインクタンク。
【請求項４】
前記封止部材が、球体もしくは円錐形状となっていることを特徴とする請求項３に記載のインクタンク。
【請求項５】
前記弁体の受け部材が、前記封止部材に密着するように、円錐形状のインク流路となる穴があいていることを特徴とする前記請求項3及び４に記載のインクタンク。
【請求項６】
前記弾性部材の弾性力を調節することで、弁開放時の前記インク室と前記インク供給室の圧力差を調整可能であり、インク供給室の負圧が所定以下になると、前記弾性力により強制的に弁が閉じられることを特徴とする前記請求項３、４及び５のインクタンク。
【請求項７】
前記インク供給室に空気層を備え、前記空気層の拡大、縮小による圧力変化を利用し、前記インクジェット記録ヘッドノズル開口部のメニスカスの圧力を制御することを特徴とする前記請求項1から６に記載のインクタンク。
【請求項８】
前記請求項１から７のインクタンクを具備した、インクジェット記録装置。
【請求項９】
前記インク室へインクを供給するインク供給装置を備えた請求項８に記載のインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクタンクからインクジェット記録ヘッドへのインク供給方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のインクジェット記録装置に於いて、インクタンクがインクジェット記録ヘッドと一体になっている方式があり、または前記インクジェット記録ヘッドとは別体にインクタンクが設けられ、チューブ等を介して前記インクジェット記録ヘッドにインクを供給する方式のものがある。
【０００３】
インクジェット記録ヘッドとインクタンクが一体になっている場合、インクジェット記録ヘッドのノズル開口部のメニスカスは、インクタンクのインク液面よりも低い個所に位置しているため、ノズル開口には水頭圧が作用する。そのため、インクタンク内に多孔質体を収容し、多孔質体の毛管現象によりインクを保持し、インクジェット記録ヘッドのノズル開口部のメニスカスの圧力は若干低くなるように構成し、ノズル開口部からインクが滲み出ることを防止している。
【０００４】
また、インクジェット記録ヘッドとインクタンクが別体となっている場合には、前記インクタンクを前記インクジェット記録ヘッドよりも低い位置に配置することにより水頭差を作用させ、前記インクジェット記録ヘッドのノズル開口部のメニスカスに負圧を発生させており、前記インクタンク内には多孔質体を収容しないためインクタンクの大容量化が望める。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、インクジェット記録ヘッドとインクタンクが一体になっている場合、インクの消費が進んで多孔質体に吸収されているインクの量が少なくなると、多孔質体の毛管力が大きくなってインクジェット記録ヘッドへのインクの供給が滞りやすくなり、インクタンク内のインクを完全に使い切れないという懸念がある。また、インクタンク内に多孔質体を収容することで、多孔質体の体積分だけ収容できるインクの量が少なくなり、インクタンクの大容量化が望めない。
【０００６】
一方、インクジェット記録ヘッドとインクタンクが別体となっている場合、必要な水頭差分だけインクジェット記録ヘッドのノズル開口部とインクタンク液面の距離をとる必要があるため、機械のスペースが大きくなってしまうという懸念がある。
【０００７】
さらに、前記インクジェット記録ヘッドとインクタンク間をチューブで接続するため、前記チューブの這い回しが複雑になってしまったり、前記チューブの長さによっては圧力損失が生じたり、さらに前記チューブ自体の伸縮によりポンプ作用が生じてしまい、ノズル開口部からインクが漏れてしまうといった懸念がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この問題を解決するための手段として、本発明ではインクを吐出して画像の記録を行うインクジェット記録ヘッドへインクを供給するインクタンクで、その内部が弁体によって、大気連通孔を備えたインク室と、インク供給室とに分割されていることを特徴とする。
【０００９】
また、前記インクタンク内の弁体は、前記インク室と前記インク供給室との圧力差でインク供給室側に開くことを特徴としている。
【００１０】
また、前記インクタンク内の弁体は、弾性部材、封止部材および前記封止部材と確実に密着できる形状をした受け部材から構成され、前記封止部材と受け部材のどちらか一方が剛体であり、他方が弾性体となっていることを特徴としている。
【００１１】
また、前記封止部材が、球体もしくは円錐形状となっていることを特徴としている。
【００１２】
さらに、前記弁体の受け部材が、前記封止部材に密着するように、円錐形状のインク流路となる穴があいていることを特徴とする。
【００１３】
さらに、前記弾性部材の弾性力を調節することで、弁開放時の前記インク室と前記インク供給室の圧力差を調整可能であり、インク供給室の負圧が所定以下になると、前記弾性力により強制的に弁が閉じられることを特徴としている。
【００１４】
さらに、前記インク供給室に空気層を備え、前記空気層の拡大、縮小による圧力変化を利用し、前記インクジェット記録ヘッドノズル開口部のメニスカスの圧力を制御することを特徴とする。
【００１５】
さらに、前記インクタンクがインクジェット記録装置に具備されていることを特徴としている。
【００１６】
さらにまた、前記インクジェット記録装置は、前記インク室へインクを供給するインク供給装置を備えている。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明によるインクタンクを用いれば、インクの消費量に対応してインク室からインク供給室への流路を開いてインクジェット記録ヘッドに過度の負圧を作用させることなくインクジェット記録ヘッドにインクを供給し、且つ、インクジェット記録ヘッドのノズル開口部のメニスカス部に負圧を発生できる為、ノズル開口部からのインクの滲み出しを防止できる。また前記インクタンクに外部からのインク供給がノズル開口部のメニスカスの圧力に影響を与えずに行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態が組み込まれたインクジェット記録装置を参照して、本発明の概略を説明する。
【実施例】
【００１９】
図1は、本発明で適用されるインクジェット記録装置101の全体的な構成を示す断面図である。
【００２０】
図1に示すインクジェット記録装置は例えばロール状に巻かれ、複数のラベルが仮付けされたラベル用紙102がインクジェット記録装置本体に供給され、搬送モータ103で駆動する搬送ベルト104によって定速度で画像形成部へ搬送される。ここで、画像形成部は、矢印で示す搬送方向に並設されるとともに、搬送方向に直行する方向に、ラベル用紙102の画像形成幅にほぼ等しい長さに多数のインクジェット記録ヘッド105と、ラベル給送装置により搬送されてきたシートを載置してインクジェット記録ヘッドの下方を通過させる搬送ベルト104とを備えている。
【００２１】
ラベル用紙の各ラベル先端部が先端検知センサ106で検知され、検知された位置を基準として各ラベルが複数のインクジェット記録ヘッド105の下部を通過する際にインクジェット記録ヘッド105の吐出口からインクが吐出され、ラベル上に画像が形成され記録が完了する。
【００２２】
記録は、例えばインクジェット記録ヘッドブラック105K、シアン105C、マジェンタ105M、イエロー105Yの計４色に対応したインクを用いてカラーで行う。
【００２３】
前記インクジェット記録ヘッド105は、熱エネルギーを利用してインクを吐出するインクジェット記録手段であって、熱エネルギーを発生するために電気熱変換体を備えたものである。前記電気熱変換体によって印加される熱エネルギーにより生じる膜沸騰による気泡の成長、収縮によって生じる圧力変化を利用して、吐出口からインクを吐出させ、記録を行うものである。
【００２４】
また、各インクジェット記録ヘッド105上には、インクを貯蔵可能なインクタンク107が備えられており、インクが吐出口より吐出されると、自動的にインクタンク107からインクジェット記録ヘッド105へインクが供給されるようになっている。
【００２５】
前記インクタンク107の構成を示す断面図を図2に示す。底面にインクジェット記録ヘッドへインクを供給するためのインク供給口を備えた容器107を、弁201を介在させることにより、上部にインク室202を、また下部に空洞(空気)とインクを保持したインク供給室203を形成するように分割された構成になっている。ここで用いる弁201は、図２に示すように鋼球204、コイルばね205、鋼球を受けるための弾性部材206から構成される。
【００２６】
鋼球204を受ける弾性部材206は図3で示すように２０６ａ，２０６ｂどちらの形状でもよい。鋼球204に確実に密着させるため、円錐状のインク流路となる穴があいている形状となっている。また、弾性部材206は硬度が50°〜70°程度のものが望ましい。これは硬度の高いゴムを用いると剛球が弾性部材206に完全に密着できず、インクがリークしてしまい、インク供給室202内が正圧になってしまい、インクジェット記録ヘッド105のノズル吐出口からインクが漏れ出してしまう恐れがある。
【００２７】
逆に、弾性部材206の硬度が低いと、鋼球204と弾性部材206が密着しすぎてしまい、想定した弁の作動圧力を超えても弁201が作動しないという懸念がある。また、流路径はインクジェット記録ヘッド105へのインク供給が遅れることなく行えるために必要な流量が得られる径に設定する。
【００２８】
印字していない状態（放置状態）では、インク供給室203が弁201によって完全に密閉されているため、インク供給室203液面とインクジェット記録ヘッド105のフェイス面との距離の分だけ水頭差がインク供給室203内の空洞（空気）に発生し、インクジェット記録ヘッド105の吐出口での圧力は0となり、インクはインクジェット記録ヘッド105吐出口から漏れ出すことなく維持される。
【００２９】
次に、インクがインクジェット記録ヘッド105の吐出口から吐出されると、インク供給室203内のインクの液面が下がり、前記インク供給室203内にインクとともに同封されている空気部分の体積が広がり負圧が発生すると、インク供給室203内圧力P2がヘッド吐出口での圧力P3よりも大きくなり、インクジェット記録ヘッド105の吐出口での圧力は負圧となる。
【００３０】
さらに、インク供給室203内の圧力P2が弁201を作動させるために必要な負圧まで上昇すると、弁が開きインク室202からインク供給室203内へインクが供給され、インク供給室203内の負圧は設定圧力以上の負圧にはならずに、インクが供給される。また、インクがインク室202からインク供給室203へ供給されているときのインクジェット記録ヘッド105吐出口での圧力は一定に保たれる。その後インクジェット記録ヘッド105吐出口からのインクの吐出が終了すると、再びP2＝P3となり、インクジェット記録ヘッド105吐出口での圧力は0となる。
【００３１】
ここで、
弁の作動圧力：P0
インク室内の液面高さ：h1
h1による水頭圧：P1
インク供給室内圧力：P2
インク供給室液面と記録ヘッド吐出口との垂直方向距離：h2
h2による水頭圧：P3
インクジェット記録ヘッド吐出口での圧力：Ph (=P2 +｜P3｜)
とすると、弁201に用いるコイルばね205（圧縮ばね）には、インク室202の液面高さによる水頭差による圧力P1、インク供給室203内に発生する圧力P2および鋼球204の質量による力がかかる。
【００３２】
ここで、
ばね定数：K
ばね変位量：x
鋼球質量：m
流路径：2r
とすると、ばねにかかる力Fは、
F = (P1 + P2)×πr2 + mg + Kx
で求められる。
【００３３】
インクジェット記録装置101にはインクジェット記録ヘッド105上のインクタンク107へインクを供給するインク供給装置108が設けられており、印字もしくは回復処理によってインクタンク107内のインクが消費され、インクタンク107内に設けられたインクの残量を検知するセンサ（不図示）がインク残量が少ないことを検知すると、前記インク供給装置108に備えられた大容量インクタンク109からインクがインクタンク107へ残量検知センサが満タンを検知するまで供給される。
【００３４】
図4は実施例2を表す断面図である。ここでは、鋼球の換わりに円錐状の物体を用いた弁を用いる。円錐状の物体を用いると、鋼球を用いた際に用いた弾性部材は用いずに、Oリング等の円形の部材を用いることも可能である。
【００３５】
図5は実施例3を表す断面図である。ここでは、上から鋼球もしくは円錐状の物体をばねで釣る方式をとっている。この場合でも、鋼球もしくは円錐状の物体を受ける弾性部材は第1、2の実施例で示した弾性部材を用いることが可能である。
【００３６】
以上説明したように、本発明によればインクの消費量に対応してインク室からインク供給室への流路を開いてインクジェット記録ヘッドに過度の負圧を作用させることなくインクジェット記録ヘッドにインクを供給し、且つ、インクジェット記録ヘッドのノズル開口部のメニスカス部に負圧を発生できる。よって、ノズル開口部からのインクの滲み出しを防止できる。また前記インクタンクに外部からのインク供給がノズル開口部のメニスカスの圧力に影響を与えずに行える。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】インクジェット記録装置の全体的な構成を示す断面図である。
【図２】インクタンクの構成を示す断面図である。
【図３】本発明で提案する弁を示す図である。
【図４】実施例2を表す断面図である。
【図５】実施例3を表す断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０１  インクジェット記録装置
１０２  ラベル用紙
１０３  搬送モータ
１０４  搬送ベルト
１０５  インクジェット記録ヘッド
１０６  先端検知センサ
１０７  インクタンク
１０８  インク供給装置
１０９  大容量インクタンク
２０１  弁
２０２  インク室
２０３  インク供給室
２０４  鋼球
２０５  コイルバネ
２０６  弾性部材
【図１】
2006123245.tif 000003
【図２】
2006123245.tif 000004
【図３】
2006123245.tif 000005
【図４】
2006123245.tif 000006
【図５】
2006123245.tif 000007