(57)【要約】【課題】従来記録ヘッドのノズル部に負圧を形成する方法としてインクタンク内のインク液面を記録ヘッドに対して下方に設定し水頭差を利用する方法や、インクタンク内部に吸収体を挿入し、毛管力を利用する方法があるが、前者は相対的な配置の制約があり、後者はインクタンクの利用効率の点で劣る。【課題を解決するための手段】記録ヘッドとインクタンクの間に負圧維持弁をつけてノズルの負圧を維持するようにした。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出する複数のノズルを持つ記録ヘッドと、前記記録ヘッドにインクを供給するインクタンクと、前記記録ヘッドと前記インクタンク間の流路に通常は遮断し、ある一定の負圧が生じると記録ヘッド側にインクを流通させる弁手段とを備えたインク供給機構。
【請求項２】
前記弁手段は記録ヘッドと一体的に構成されることを特徴とする請求項１に記載のインク供給機構。
【請求項３】
前記弁手段は前記インクタンクと一体的に構成されることを特徴とする請求項１に記載のインク供給機構。
【請求項４】
前記インクタンク内のインク貯蔵液室には吸収体を設けないことを特徴とする請求項１から３に記載のインク供給機構。
【請求項５】
前記弁手段は弾性体による荷重で流路を遮断する構造であることを特徴とする請求項１から４に記載のインク供給機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は記録装置の記録ヘッドへインクを供給するためのインク供給機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
通常インクジェット記録装置における記録ヘッドノズル面（メニスカス）に対しては、ノズルプレ−ト上の残滴による影響や、吐出インクの拡散を防ぐために負圧を加え該ノズルプレ−トに対し凹状にて形成される。
【０００３】
このような負圧を形成する手段として例えば図５に示す様にインクタンク５０１内に下部が連通した隔壁５０２を設け、純粋なインクのみ貯蔵するインク室５０３と吸収体の毛管力によって負圧を発生させる吸収体室５０３を持たせる方法等がある。（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−３４７６８４（第１−５頁、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記吸収体方式においては、インクを該吸収体に含ませて貯蔵するため、インクタンクの内部容積に対する純粋な使用可能インクの割合（以下：使用効率と述べる）は７０［　％　］程度と低くなる。
【０００６】
【課題を解決するための手段および作用】
上記課題を解決するために本出願に係る発明は、インクタンク〜記録ヘッド間に外部からの負圧を加えられた時に、該負圧を自己で保持する弁を設けることで、インクタンク内に吸収体等を設けない純粋なインク貯蔵室で構成し使用効率を向上させる作用と、インクタンクと記録ヘッドの配置に関しても制約はない。
【０００７】
＜第１の実施例＞
本発明第１実施例によるインク供給機構を図１に示す。
【０００８】
インクタンク１０１にはインク１０４が充填され、上部には大気開放口１０３が設けられている。
【０００９】
大気開放口１０３は輸送時には封止するが、使用状態では開放される。
【００１０】
さらに記録装置に接続時には記録装置本体側にある中空状に形成された針１０６がインクタンク１０１に圧入される封止用の弾性体１０５を貫通することで、記録ヘッド１１１との流路が接続される。
【００１１】
この時点で記録ヘッドのインク吐出ノズル１１２にインクタンク１０１内のインク１０４からの水頭差による正圧が加わるが、後述する負圧維持弁１０７によりインクタンク１０１〜記録ヘッド１１１間の流路を遮断するため、前記インクタンク１０１からインク１０４が流出することは無い。
【００１２】
負圧維持弁１０７は圧縮バネ１１７、封止ボ−ル１０８、密閉弾性体１０９から構成される。
【００１３】
ここで、該負圧維持弁１０７の流量特性を流量×負圧量の関係にて図２に示す。
【００１４】
すなわち弁内部液室１１０での負圧量がＰ０に達した時点で（封止ボ−ル１０８、密閉弾性体１０９の間に隙間が生じ）インクタンク１０１から記録ヘッド１１１にインクが流出しはじめる。
【００１５】
これ以後の負圧量は記録ヘッド１１１で消費されるインク量に比例して増大するが、例えば記録ヘッド１１１が備える全吐出ノズルからインクが吐出された場合の最大吐出インク流量Ｑｍａｘに対応する負圧量はＰｍａｘと表す。
【００１６】
ところで、記録ヘッドノズル１１２に加える負圧量についてその適正値は対象となる記録ヘッドによって異なるが、図２において上限負圧値はＰ２で表され、これ以上の負圧量がインク吐出ノズル１１２に加わるとメニスカスが壊れ、具体的にはノズルにエアが入りこむ。
【００１７】
逆に下限負圧値はＰ１で表され、ヘッドが基本的に固定されるラインヘッドによるインクジェット記録装置において、該値は０値に近い負圧値だが、記録ヘッドが移動するキャリッジに搭載され、シリアルスキャンされるシリアルプリンタにおいては、キャリッジ時の加減速によるイナーシャを加味しても、ノズルに正圧を生じないような下限負圧値Ｐ１として設定する。
【００１８】
すなわちノズルに加えるべき負圧量範囲はＰ１〜Ｐ２内で定められ、これらの値に対して負圧維持弁１０７の流路特性で、前記開閉ポイント圧Ｐ０は前記下限負圧値Ｐ１以上、さらに記録ヘッド１１１に備わる全ノズルよりインクの吐出がおこなわれた場合のインク流量Ｑｍａｘ時に発生する負圧量Ｐｍａｘは前記上限負圧量Ｐ２以下が必須条件となり、これらに弁の能力公差を見込んで設定される。
【００１９】
結果、記録動作中に記録ヘッド１１１のインク吐出ノズル１１２に加わる負圧量は記録画像によって（吐出されるインクの量によって）Ｐ０〜Ｐｍａｘ間で変動する。
【００２０】
ここで、実機上の制御シ−ケンスに基づきインク吐出ノズル１１２に加わる負圧量を時間×負圧量の関係にて図３で説明する。
【００２１】
まず、デフォルトの負圧量を０と仮定する。
【００２２】
ここでまず必要な負圧量を得るために、キャッピング機構４１４にインク吐出ノズル４１２からインクを吐出する。
【００２３】
もしくはノズルプレ−ト上１１３をキャッピング機構１１４にて密閉した上で吸引ポンプ１１５により該インク吐出ノズル１１２からインクを吸引してもよい。
【００２４】
これら排出されたインクは吸引ポンプ１１５により廃インクタンク１１６に圧送、貯蔵される。
【００２５】
かかる手段によって記録ヘッド１１１の液室内のインクが消費されるが、インクタンク１０１からの新たなインクの流入は（封止ボ−ル１０８、密閉弾性体１０９間の隙間が閉じて）負圧維持弁１０７が遮断されるため弁内部液室１１０〜インク吐出ノズル１１２に加わる負圧量は増大していくが（ａ）、該負圧量が該負圧維持弁１０７の開放圧力Ｐ０を超えた時点で（封止ボ−ル１０８、密閉弾性体１０９の間に隙間が生じ）インクタンク１０１からインク１０４の流入が始まる（ｂ）。
【００２６】
少なくともこのようなインクの流入が始まった後に前記記録ヘッド１１１からのインク排出動作を停止する。
【００２７】
すると負圧量は減少に転じるが（ｃ）、負圧維持弁１０７の開閉ポイントである負圧量Ｐ０まで減少した時点で（封止ボ−ル１０８、密閉弾性体１０９間の隙間が閉じて）インクの流入が遮断され、負圧維持弁１０７〜インク吐出ノズル１１２は負圧量Ｐ０に保たれる（ｄ）。
【００２８】
この後、Ｊｏｂ（記録動作）が行われるが、該Ｊｏｂにおける記録ヘッド１１１のインク吐出量に応じて図２に示される流量×負圧量グラフに対応して値が変動する（ｅ）。
【００２９】
該Ｊｏｂ終了後は、前述したように負圧維持弁１０７〜インク吐出ノズル１１２間は該負圧維持弁１０７の開放ポイントである負圧量Ｐ０まで減少（ｆ）した後維持され、次のＪｏｂに備え、待機状態となる（ｇ）。
【００３０】
ただし、前記待機状態中、次のＪｏｂまでの待機時間が長期に及ぶ場合には、封止ボ−ル１０８、密閉弾性体１０９による封止部からインクの微小リ−クや、前記負圧発生弁１０７〜記録ヘッド迄のインク溶存ガスの気化及び、外部ガスの透過によって、待機時の負圧量Ｐ０が徐々に失われることがある。
【００３１】
負圧量がインク吐出ノズル１１２の記録特性に影響を及ぼす量まで減少し、且つ所定時間以上経過した場合、自動シ−ケンスによって次のＪｏｂ開始前にインク吐出ノズル１１２からのインクの強制的な排出によって、再び負圧量Ｐ０まで回復される。
【００３２】
尚、本実施例による負圧維持弁の構成によると前記開閉ポイント圧Ｐ０は主に圧縮バネ１０７のバネ圧及び、封止ボ−ル１０８部の流路断面積によって設定される。
【００３３】
また該開閉ポイント圧Ｐ０を始点として最大流量Ｑｍａｘの時に前記上限圧力Ｐ２を超えないようなるべく特性線の傾きを緩やかにすることが望ましいが、これは主に封止ボ−ル１０８と密閉弾性体１０９の接触線長を長くとることで行われ、全体として前記負圧量の許容範囲Ｐ１−Ｐ２を十分満たすように適時設定される。
【００３４】
さらに該負圧維持弁１０７は本実施例に述べたような記録ヘッド側に構成されなくてもよく、例えばインクタンク側もしくは、記録ヘッド、インクタンクより独立させたものであっても良い。
【００３５】
さらに負圧維持弁は記録装置に採用される記録ヘッド固有の負圧許容範囲を満たす流量特性を持てばかかる構成を限定するものではない。
【００３６】
＜第２の実施例＞
第１実施例に述べたように前記負圧維持弁１０７は記録装置に採用される記録ヘッド固有の負圧許容範囲を満たす流量特性を持てば、かかる構成を限定するものではないが、該負圧維持弁の他の実施例を示す。
【００３７】
図４−ａに示す弾性部材４０５の端部４０６を円筒上のケ−シング４０１内に設けられた隔壁４０３の貫通穴４０２に挿入する。
【００３８】
ところで該隔壁の厚みｔ１＞弾性部材のツタの長さｔ２であり図４−ｂに示す弾性部材が挿入された状態では該弾性体４０５のシ−ル面４０７は隔壁面４０８に押し付けられインクの流通を封止する。
【００３９】
ただし、第１実施例に述べたように記録ヘッド部でのインクの消費に伴い液室４０９は負圧となり該弁の開閉ポイント圧にてインクが図中Ｘで示される経路にそって流通するよう設定される。
【００４０】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明による流路特性を持つ弁をインクタンク〜記録ヘッドノズル間に至るインク流路中に設けることで、インクの使用効率の高い純粋なインク液室を持つインクタンクを実現でき、且つインクタンクと記録ヘッドの配置上の制約を殆ど受けずに採用出来る。
【００４１】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明第１実施例によるインク供給機構を示す図である。
【図２】本発明による負圧維持弁の流路特性を示す図である。
【図３】本発明による一連のシ−ケンス動作に対する負圧量変化を示す図である。
【図４】第２実施例によるインク供給機構を示す図である。
【図５】従来のインク供給構成（吸収体方式）を示す図である。
【符号の説明】
１０１　インクタンク
１０３　大気開放口
１０４　インク
１０５　弾性部材
１０７　負圧維持弁
１０８　封止ボ−ル
１０９　密閉弾性体
１１１　記録ヘッド
１１２　インク吐出ノズル
１１４　キャッピング機構
１１５　ポンプ
１１６　廃インクタンク
１１７　圧縮バネ
４０１　ケ−シング
４０２　貫通穴
４０３　隔壁
４０４　貫通穴
４０５　弾性部材
４０８　隔壁面
４０９　液室
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004090598.tif 000005
【図４】
2004090598.tif 000006
【図５】
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