(57)【要約】【課題】インク供給系からのインク漏れを防止する。【解決手段】インクタンクに刺さっている２本の供給針に上下機構をもたせる。そして、３段階の位置を持たせ、一番上ではインクタンクとヘッドと大気連通口を連通させ、一番下では密閉系にし、真中の位置ではインクタンクを介さずにヘッドと大気連通口を連通させる。【選択図】        図１
2004358670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出する吐出ノズルを有する記録ヘッドに、インクタンクに収容されたインクを供給するためのインク供給経路と、該インク供給経路に設けられてその経路を開閉する弁と、前記記録ヘッド内のインクを所定時のみに前記吐出ノズルから吸引可能な吸引手段と、該吸引手段を駆動する駆動手段と、前記弁の開閉動作が前記駆動手段によって行われるインクジェット記録装置において、前記駆動手段によって弁を開閉する部材に装置の傾きに応じて自在に回動する部材を設けていることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
前記回動する部材は、前記駆動手段のリンク部材によって押圧されて弁を開閉す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。
【請求項３】
前記回動部材の回動軌跡は、一平面上であり、装置の傾きが該平面に垂直な平面上以外の向きであれば回動す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。
【請求項４】
前記回動部材は装置の傾きに応じてスムーズに回動するよう下側に重心があ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。
【請求項５】
前記回動部材はリンク部材で押圧される面が湾曲している形状であ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。
【請求項６】
前記リンク部材は駆動手段により、一定範囲の一定位置を往復運動す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。
【請求項７】
前記リンク部材を押圧する駆動手段として、カムを用い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。
【請求項８】
インクを吐出する吐出ノズルを有する記録ヘッドに、インクタンクに収容されたインクを供給するためのインク供給経路と、該インク供給経路に設けられてその経路を開閉する弁と、前記記録ヘッド内のインクを所定時のみに前記吐出ノズルから吸引可能な吸引手段と、該吸引手段を駆動する駆動手段と、前記弁の開閉動作が前記駆動手段によって行われるインクジェット記録装置において、前記駆動手段と弁を開閉する部材の間に装置の傾きに応じて自在に回動する部材を設けていることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項９】
請求項８記載の回動する部材は、駆動手段のリンク部材によって押圧され、その駆動を弁の開閉部材に伝達す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。
【請求項１０】
前記回動部材は装置の傾きに応じてスムーズに回動するよう下側に重心があ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。
【請求項１１】
前記リンク部材は駆動手段により、一定位置を往復運動す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。
【請求項１２】
前記リンク部材を押圧する駆動手段として、カムを用い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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チューブ等により構成されたインク供給経路を通してインクタンクから記録ヘッドへとインクを供給する構成のインクジェット記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリンタ等の記録方式のうち、吐出口（ノズル）からインクを吐出させることによって被記録媒体上に文字や画像などを形成して記録を行うインクジェット記録方式は、低騒音のノンインパクト記録方式で高密度かつ高速の記録動作が可能であるため、近年では広く採用されている。
【０００３】
一般的なインクジェット記録装置は、インクジェット記録ヘッドを搭載するキャリッジを駆動する手段と、記録紙などの被記録媒体を搬送する搬送手段と、これらを制御するための制御手段などを備えている。このように、キャリッジを移動させながら記録動作を行うものをシリアル型という。一方、インクジェット記録ヘッドを移動させずに被記録媒体の搬送のみで記録動作を行うものをライン型という。ライン型のインクジェット記録装置では、インクジェット記録ヘッドは、被記録媒体の幅方向全幅にわたって配列された多数のノズルを有している。
【０００４】
インクジェット記録ヘッドは、ノズルからインク滴を吐出させるために、ノズル内のインクに与える吐出用のエネルギーを発生するエネルギー発生手段を有している。エネルギー発生手段としては、ピエゾ素子などの電気機械変換体素子を用いてインクを加圧するもの、電波やレーザなどの電磁波を照射して電磁波を機械的振動または熱に変換する電磁波機械変換体素子または電磁波熱変換体素子を用いたもの、あるいは発熱抵抗体などを有する電気熱変換体素子によって液体を加熱して発泡させるものなどがある。その中でも、熱エネルギーを利用してインク滴を吐出させる方式は、ノズルを高密度に配列させることができるため高解像度の記録を行うことが可能である。特に、電気熱変換体素子をエネルギー発生素子として用いたインクジェット記録ヘッドは、電気機械変換体素子を用いたものよりも小型化が容易であり、最近の半導体製造分野において技術の進歩と信頼性の向上が著しいＩＣ技術やマイクロ加工技術を応用してその長所を十分に活用することにより、高密度実装化が容易でかつ製造コストを低くできるという利点がある。
【０００５】
インクジェット記録ヘッドへのインクの供給方式としては、インクを収容するインクタンクをインクジェット記録ヘッドと一体としたいわゆるヘッドタンク一体方式、インクタンクとインクジェット記録ヘッドとをチューブで接続したいわゆるチューブ供給方式、および、インクタンクとインクジェット記録ヘッドとを別々に設け、必要に応じてインクジェット記録ヘッドをインクタンクの位置まで移動させて両者を接続し、その間にインクタンクからインクジェット記録ヘッドへインクを供給する、いわゆるピットイン方式がある。
【０００６】
インクタンクの交換頻度を少なくするために、インクタンクの容量を大きくすると、インクタンクの重量が増大するため、シリアル型のインクジェット記録装置においては、キャリッジに加わる重量が増大する。このことを考慮すると、大容量のインクタンクを用いるシリアル型のインクジェット記録装置では、チューブ供給方式やピットイン方式を採用する場合が多い。中でも、ピットイン方式はインクの供給中は記録動作を停止させる必要があるため、長時間の連続記録が可能なチューブ供給方式が多く採用される。
【０００７】
以下に、チューブ供給方式のインクジェット記録装置のインク供給系について、図７を参照して説明する。
【０００８】
図７に示すインク供給系は、インク１０９を内部に収納するメインタンク１０４と、供給チューブ１０６を介してメインタンク１０４と接続されている記録ヘッド１０１を有する。
【０００９】
記録ヘッド１０１は、熱エネルギーを利用してインク滴を吐出させる方式のものであり、記録ヘッド１０１には、インク吐出部を構成するように配列された複数の吐出ノズル１０１ｇが、微細な穴となって形成されている。各吐出ノズル１０１ｇは、その開口面（吐出口）が下方を向くように配置されており、各吐出ノズル１０１ｇから下向きにインクが吐出される。各吐出ノズル１０１ｇには特に弁機構はなく、吐出ノズル１０１ｇの内部を負圧に保つことによりノズルの先端部にインクのメニスカスを張らせ、吐出ノズル１０１ｇからのインクの漏れ、大気からの空気の進入をなくしている。インクの吐出は、吐出ノズル１０１ｇ近傍に配置されたヒータの膜沸騰エネルギーにより吐出ノズル１０１ｇのインクを押し出すことにより行われる。インクの吐出後、吐出ノズル１０１ｇの毛細管力によってノズル内に再びインクを満たすサイクルが繰り返され、インクは供給チューブ１０６を介して随時、メインタンク１０４から吸い上げられる。
【００１０】
記録ヘッド１０１の内部には、吐出ノズル１０１ｇの微細な穴にごみがつまることを防止する微細なメッシュ構造のフィルタ１０１ｃと、フィルタ１０１ｃの上流でインクを一定量蓄えるサブタンク１０１ｂと、フィルタ１０１ｃを介してサブタンク１０１ｂ内を吐出ノズル１０１ｇと接続する細い流路１０１ｆとが設けられている。メインタンク１０４からのインクが、供給チューブ１０６、サブタンク１０１ｂ、フィルタ１０１ｃ、および流路１０１ｆを通して各吐出ノズル１０１ｇへと供給される。供給チューブ１０６の途中には、その流路を遮断状態、連通（開放）状態に切り換え可能な弁１１０ａが設けられ、その開閉動作がソレノイド１１０ｄによって駆動される。供給チューブ１０６の記録ヘッド１０１側の付け根には液体コネクタ１０６ａを有し、その液体コネクタ１０６ａによって供給チューブ１０６の一端が、記録ヘッド１０１に設けられた液体コネクタ１０１ａと着脱可能な構造、すなわち記録ヘッド１０１が交換可能な構造となっている。供給チューブ１０６の一端は、液体コネクタ１０６ａと１０１ａとの接続によってサブタンク１０１ｂの内部を連通する。一方、メインタンク１０４は柔軟な袋により構成されるとともに、供給チューブ１０６の他端（下端）１０５ａが接続される液体コネクタ１０４ａを有している。この液体コネクタ１０４ａによって供給チューブ１０６の他端１０５ａがメインタンク１０４に着脱可能に取り付けられることで、供給チューブ１０６がメインタンク１０４内と連通している。したがって、メインタンク１０４はインクジェット記録装置に対して交換可能となっている。
【００１１】
また、サブタンク１０１ｂの上方には、弾性部材１０１ｈによって圧力調整室１０１ｉは、サブタンク１０１ｂ内の圧力の変化に対して、その容積を変えることで記録ヘッド１０１内の圧力の安定化を図り、主に記録動作時の急激なインク消費の際に、記録ヘッド１０１内の圧力の上昇を緩和するものである。
【００１２】
このようなインクジェット記録装置においては、吐出ノズル１０１ｇ内にインクの増粘物が詰まった場合や、吐出ノズル１０１ｇのインク中に溶存していた空気が蓄積され気泡となって生じた場合に、これらを除去するために各吐出ノズル１０１ｇから所定時にインクを吸引する吸引手段１０７が一般的に設けられている。吸引手段１０７は、記録ヘッド１０１のノズルの開口面（吐出口面）と対向してその開口面をキャッピングする吸引キャップ１０７ａと、この吸引キャップ１０７ａに接続された吸引ポンプ１０７ｃと、吸引ポンプ１０７ｃを駆動させるポンプモータ１０７ｄと、吸引キャップ１０７ａを記録ヘッド１０１に対して密着または離間させるためのカム機構などの移動手段１０７ｂと、それを駆動させる駆動モータ１０７ｇとを有している。記録ヘッド１０１のノズルの開口面を吸引キャップ１０７ａでキャッピングした状態でポンプモータ１０７ｄによって吸引ポンプ１０７ｃを駆動し、記録ヘッド１０１内のインクや空気を各吐出ノズル１０１ｇから強制的に吸引することで、インクの増粘物や余分な気泡を吐出ノズル１０１ｇから除去する。
【００１３】
このインクジェット記録装置では、記録ヘッド１０１に最初にインクを充填する際、または、サブタンク１０１ｂ内に空気が溜まることによってサブタンク１０１ｂのインクが減少してサブタンク１０１ｂ内にインクを再充填する際などに、記録ヘッド１０１内にインクを充填する動作が行われる。
【００１４】
そのインクの充填動作では、まず記録ヘッド１０１の吐出口面を吸引キャップ１０７ａでキャッピングし、また弁１１０ａを閉じた状態で、吸引ポンプ１０７ｃにより吐出ノズル１０１ｇよりインクや空気を吸引し、サブタンク１０１ｂ内を減圧する。サブタンク１０１ｂ内の圧力が所定の圧力まで達すると、弁１１０ａを開く。すると、減圧されていたサブタンク１０１ｂ内の空気が収縮し、サブタンク１０１ｂ内にメインタンク１０４からのインクが供給チューブ１０６を通して導入され、充填される。その後、吸引キャップ１０７ａを記録ヘッド１０１から離間させると、インクジェット記録装置が記録可能な状態となる。
【００１５】
以上、チューブ供給方式を例に挙げて従来のインク供給系を説明したが、ヘッド一体方式やピットイン方式においても、インクタンクから記録ヘッドまでのインクの供給経路に関数構造が異なるだけで、記録ヘッドのフィルタからの下側の構造は、基本的にはチューブ供給方式と同様である。
【００１６】
しかしながら、図７に示したインクジェット記録装置では、記録ヘッド１０１内にインクを充填する際に、吸引キャップ１０７ａを移動させて駆動する駆動モータ１０７ｇと、吸引キャップ１０７ａを通してインクを吸引するように吸引ポンプ１０７ｃを駆動するポンプモータ１０７ｄと、弁１１０ａを開閉駆動するソレノイド１１０ｄと３つの駆動源が必要であり、インクジェット記録装置のコストが高いという問題点があった。
【００１７】
上記問題に対応するために以下の構成のインクジェット記録装置が提案されている。
【００１８】
提案されているインクジェット記録装置の概略図を図６に示す。図６では、インク９を蓄える液室１ｆ、及び該液室１ｆからのインクを吐出する吐出ノズル１ｇを有する記録ヘッド１に、インクタンク４に収容されたインク９を供給するためのインク供給経路と、該インク供給経路に設けられてその経路を開閉する遮断弁１０と、前期記録ヘッド１内のインクを所定時のみに前期吐出ノズル１ｇから吸引可能な吸引手段とを有し、吸引動作と該遮断弁１０の開閉動作を同じ駆動源のカム制御モータ７ｇで行うことを特徴としている。（特許文献１参照。）
【特許文献１】
特開２００２−２４８７７９号公報
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図６に示したインクジェット記録装置では、印字時常時遮断弁が開放状態のため、装置を設置する面が傾いていると、バッファ室５ｆの有効高さがいかされず、バッファ室５ｆからインクが溢れることがありえるという問題がある。例えば、温度変化や気圧変化等でバッファ室５ｆがかなりインクで満たされた状態の際にヘッド側がリークし、バッファ内にインクが逆流した状態では大気連通口５ｇよりインクが溢れ、一度５ｇより溢れ出すと水頭面が通常の水頭面（供給針５ａ、５ｂの下面）より下になるため、インクタンク内のインクがすべて無くなるまで溢れてしまうという問題がある。また、装置設置時や装置搬送後に新規にインクをインク経路に充填する際、同様にある程度バッファ内がインクで満たされた状態で、装置が傾いていた場合、インクタンクを挿入すると、水頭面の位置によっては同様に大気連通口からインクタンクが空になるまでインクが溢れることがあるという問題がある。これらの問題に対応するためにバッファ室内の体積を十分に大きくすると装置全体が大きくなってしまうという課題が生じてしまう。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決させるために、遮断弁を開閉させるレバーに回動自在な機構を設けることを特徴とする。装置が傾いた際には、装置の傾きに応じてレバーが傾き、レバーを押すリンクが動いても、レバーがその位置から外れており、リンクでレバーを押せない構成にする。それによって、装置が傾いた際は常時遮断弁が閉鎖状態になる構成を作ることが可能となり、バッファを必要以上に大きくすることもなく、インク溢れに対応することが可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２２】
以下では、本発明のインクジェット記録装置においてチューブを介してインクジェット記録ヘッドにインクを供給するインクジェット供給システムについて図１から図４を用いて説明する。
【００２３】
図１は、本発明の一実施形態のインクジェット記録装置におけるインク供給の基本原理を説明するための図である。まず、インクジェット記録装置におけるインクの供給の一般的な基本原理について図１を参照して説明する。
【００２４】
図１に示すように、インクジェット記録装置では、記録ヘッド１とメインタンク４とが供給チューブ６を通して連通されており、メインタンク４から記録ヘッド１の各吐出ノズル１ｇまでの流路がインクで満たされている。記録ヘッド１の吐出ノズル１ｇは、メインタンク４内に収容されたインクの液面よりも高さＨだけ高い位置に配置され、記録ヘッド１内の圧力が高さＨの水頭差分の負圧に保たれた状態となっている。記録ヘッド１内には、一定量のインク９が蓄えられている。
【００２５】
インクジェット記録方式において、記録ヘッド１の吐出ノズル１ｇは微細な穴であり、吐出ノズル１ｇに特に弁機構はない。吐出ノズル１ｇの内部を負圧に保つことによって、そのノズルの先端部にインクのメニスカスを張らせ、吐出ノズル１ｇからのインクの漏れ、大気から吐出ノズル１ｇ内への空気の進入をなくしている。インクの吐出は、吐出ノズル１ｇ近傍に配置した不図示のヒータの膜沸騰エネルギーにより吐出ノズル１ｇ内のインクを押し出すことにより行われる。インクの吐出後、吐出ノズル１ｇの毛細管力によってノズル内に再びインクを満たすサイクルが繰り返され、インクは、供給チューブ６を通してメインタンク４から記録ヘッド１へと再び吸い上げられる。
【００２６】
図２は、本発明の一実施形態によるインクジェット記録装置の概略の構成を示す斜視図である。
【００２７】
図２に示すインクジェット記録装置は、記録ヘッド１の主走査方向の往復移動（主走査）と、一般記録紙、特殊紙、ＯＨＰフィルム等の記録用シートＳの所定ピッチごとの副走査方向への搬送（副走査）とを繰り返しつつ、これらの動きと同期させながら記録ヘッド１から選択的にインクを吐出させて記録用シートＳに付着させることで、文字や記号、画像等を形成するシリアル型の記録装置である。
【００２８】
図２において、記録ヘッド１は、２本のガイドレールに摺動自在に支持され不図示のモータ等の駆動手段によりガイドレールに沿って往復移動されるキャリッジ２に着脱可能に搭載されている。記録用シートＳは、搬送ローラ３により、記録ヘッド１のインク吐出面に対面し、かつ、インク吐出面との距離を一定に維持するように、キャリッジ２の移動方向と交差する方向（例えば、直行する方向である矢印Ａ方向）に搬送される。
【００２９】
記録ヘッド１は、それぞれ異なる色のインクを吐出するための複数のノズル列を有する。それらの核ノズル列は、記録ヘッド１の主走査方向とほぼ直交した方向に延びている。記録ヘッド１から吐出されるインクの色に対応して、複数の独立したメインタンク４が、インク供給ユニット５に着脱可能に装着される。インク供給ユニット５と記録ヘッド１とは、それぞれのインクの色に対応した複数の供給チューブ６によって接続され、メインタンク４をインク供給ユニット５に装着することで、メインタンク４内に収納された各色のインクを、記録ヘッド１の各ノズル列に独立して供給することが可能となる。これらメインタンク４、インク供給ユニット５、及び供給チューブ６によって、インクを記録ヘッド１に供給するインク供給経路が構成されている。
【００３０】
記録ヘッド１の往復移動範囲内で、かつ、記録用シートＳの通過範囲外の領域である非記録領域には、インク供給ユニット５に隣接した回復ユニット７が、記録ヘッド１のインク吐出面と対面するように配置されている。回復ユニット７は、記録ヘッド１の各吐出ノズル１ｇの開口端からそのノズル内のインクまたは空気を強制的に吸い出し、吐出ノズル１ｇのクリーニングや、記録ヘッド１へのインク充填動作を行う機構である。
【００３１】
次に、このインクジェット記録装置のインク供給系の構成について図３を参照して説明する。図３は、図１に示すインクジェット記録装置の、１色分についてのインク供給経路を説明するための図である。
【００３２】
まず、記録ヘッド１について説明する。
【００３３】
記録ヘッド１の側面には電気基板１ｊが取り付けられている。電気基板１ｊは、記録ヘッド１がキャリッジ２上に搭載された際に、キャリッジ２上に設けられた接点２ａと接続する。電気基板１ｊには、記録装置本体からの電源供給用の端子や、記録装置本体と記録ヘッド１との信号のやり取りを行うための端子など複数の端子が形成されている。それらの端子の中には、２つの端子が短絡しているものがあり、記録装置本体側では、それらの端子に対応する接点２ａがオープンなら、記録ヘッド１が取り付けられていない状態であるヘッドなしと判断し、閉じていれば、記録ヘッド１がキャリッジ２上に取り付けられている状態であるヘッドありと判断する。ヘッドあり判断された場合には、その後、記録ヘッド１への電源供給や、記録装置本体と記録ヘッド１との信号のやりとりを開始する。
【００３４】
記録ヘッド１へは、供給チューブ６の先端に設けられた液体コネクタが気密接続されるコネクタ挿入口１ａは、記録ヘッド１の上部にインク室として形成されるインクを一定量蓄えるサブタンク部１ｂと連通している。サブタンク部１ｂの重力方向下側には、並列に配列された複数の吐出ノズル１ｇを有するノズル部にインクを直接供給する液室１ｆが形成されている。サブタンク部１ｂと液室１ｆとの境界には開口部１ｄが形成された仕切部１ｅを有し、フィルタ１ｃはこの仕切部１ｅ上に設置されている。よって、サブタンク部１ｂは、フィルタ１ｃ、開口部１ｄ、及び液室１ｆを介して各吐出ノズル１ｇと繋がっている。
【００３５】
記録ヘッド１の内部におけるインクの通過経路では、上述の構成により、コネクタ挿入口１ａから記録ヘッド１に供給されたインクは、サブタンク部１ｂ、フィルタ１ｃ、液室１ｆを経て各吐出ノズル１ｇに供給される。コネクタ挿入口１ａから吐出ノズル１ｇまでの間は大気に対して気密な状態に保たれている。
【００３６】
サブタンク部１ｂの上面には開口部が形成され、この開口部は、記録ヘッド１の上面に固定されたドーム状の弾性部材１ｈで覆われている。この弾性部材１ｈで囲まれた空間（圧力調整室１ｉ）は、開口部を介してサブタンク部１ｂ内と連通しており、サブタンク部１ｂ内の圧力に応じて容積が変化することによって、後述するようにサブタンク部１ｂ内の圧力を調整する機能を有する。
【００３７】
吐出ノズル１ｇは、断面幅が２０μｍ程度の微細な筒状の構造を持ち、吐出ノズル１ｇ内のインクに吐出エネルギーを与えることでインクを吐出ノズル１ｇから吐出させ、インクの吐出後、吐出ノズル１ｇの毛管力により吐出ノズル１ｇ内にインクが満たされる。通常は、この吐出を２０ｋＨｚ以上のサイクルで繰り返し、微細で高速な画像形成を行っている。吐出ノズル１ｇ内のインクに吐出エネルギーを与えるために、記録ヘッド１は、吐出ノズル１ｇごとにエネルギー発生手段を有する。本実施形態では、エネルギー発生手段として、吐出ノズル１ｇ内のインクを加熱する発熱抵抗素子を用いており、記録ヘッド１の駆動を制御するヘッド制御部（不図示）からの指令により発熱抵抗素子を選択的に駆動し、所望の吐出ノズル１ｇ内のインクを膜沸騰させ、これにより生じる気泡の圧力を利用して吐出ノズル１ｇからインクを吐出させている。
【００３８】
吐出ノズル１ｇは、上述したように、インクを吐出する先端を下向きにして配列されているが、その先端を閉鎖する弁機構は設けられておらず、インクはメニスカスを形成した状態で吐出ノズル１ｇを満たしている。そのため、記録ヘッド１の内部、特に吐出ノズル１ｇ内は負圧の状態に保たれている。ただし、負圧が小さすぎると、吐出ノズル１ｇの先端に異物やインクが付着した場合、インクのメニスカスが崩れてインクが吐出ノズル１ｇから漏れ出てしまうことがある。またこの逆に負圧が大きすぎると、吐出時にインクに与えられるエネルギーよりも吐出ノズル１ｇ内にインクを引き戻す力が強くなってしまい、吐出不良となってしまう。よって、吐出ノズル１ｇ内における負圧は、大気圧よりも若干低い一定の範囲に保たれる。この負圧の範囲は、吐出ノズル１ｇの数、断面積、発熱抵抗素子の性能等により異なるが、実験結果によれば、‐４０ｍｍＡｑ（約‐０．００４０ａｔｍ＝‐４．０５３ｋＰａ）〜‐２００ｍｍＡｑ（約‐０．０２００ａｔｍ＝‐２．０２６５ｋＰａ）（ただし、インクの比重≒水の比重とする）の範囲が好ましい。
【００３９】
フィルタ１ｃは、吐出ノズル１ｇを詰まらせるような異物がサブタンク部１ｂから液室１ｆへ流出するのを防止するためのものであって、吐出ノズル１ｇの断面幅よりも小さい１０μｍ以下の微細孔を有する金属メッシュで構成される。フィルタ１ｃは、フィルタ１ｃの一方の面のみにインクが接触すると各微細孔に毛管力によるインクのメニスカスが形成され、インクは容易に透過するが空気の流れは困難な性質を持っている。微細孔のサイズが小さいほどメニスカスの強度は強くなり、より空気を通しにくくなる。
【００４０】
記録ヘッド１内でのインクの移動方向に関してフィルタ１ｃの下流に位置する液室１ｆに空気が存在すると、空気は空気自身の浮力程度ではフィルタ１ｃを通過することができないので、液室１ｆ内の空気は液室１ｆ内にとどまる。この現象を利用し、液室１ｆをインクで満たさず、液室１ｆ内のインクとフィルタ１ｃとの間に空気の層が存在し、この空気層によって液室１ｆ内のインクとフィルタ１ｃとが隔てられるように、所定の量のインクを液室１ｆ内に蓄えている。
【００４１】
液室１ｆ内に蓄えられるインクの量は、最低限、吐出ノズル１ｇをインクで満たすのに必要な量である。吐出ノズル１ｇ内に液室１ｆからの空気が浸入すると、インク吐出後の吐出ノズル１ｇにインクが補充されず吐出不良をおこすため、一定量以上のインクを蓄える液室１ｆの下側に吐出ノズル１ｇを下向きに配置し、吐出ノズル１ｇ内に空気が入り込まないように吐出ノズル１ｇ内は常にインクで満たされている必要がある。
【００４２】
フィルタ１ｃの上面にはサブタンク部１ｂ内のインクが接触しているが、このインクと接触している面積がフィルタ１ｃの有効面積となる。フィルタ１ｃによる圧力損失はフィルタ１ｃの有効面積に依存している。フィルタ１ｃの面積は、圧力損失が許容値以下となるように設定されている。圧力損失はフィルタ１ｃのメッシュが細かいほど、インクの流量が多いほど高くなる。逆にフィルタ１ｃの面積に反比例する。近年の高速、多ノズル、小ドットプリンタにおいては圧力損失が高くなる傾向にあり、フィルタの大きさが１０×２０ｍｍ程度と大きくなっており、フィルタの上流側にサブタンク部、下流側に液室の空間を必要としている。本実施形態では、フィルタ１ｃを記録ヘッド１ｃの使用状態において水平となるように配置し、フィルタ１ｃの上面全体にインクを接触させることによりフィルタの有効面積を最大とし、圧力損失を低くしている。
【００４３】
圧力調整室１ｉは、内部の負圧が高まるにつれてその容積が縮小する部屋であり、圧力調整室１ｉが弾性部材１ｈで構成される場合は、弾性部材１ｈとしてはゴム材等が好ましい。また、弾性部材１ｈの他に、プラスチックシートとばねとの組み合わせによって構成してもよい。
【００４４】
圧力調整室１ｉを設けない場合、サブタンク部１ｂ内の圧力は、インクがメインタンク４、インク供給ユニット５、及び供給チューブ６を通過する際の圧力損失による抵抗を直接受ける。そのため、すべての吐出ノズル１ｇよりインクを吐出するなど、高い割合でインクを吐出するいわゆる高デューティーの場合には、サブタンク部１ｂ内の圧力は、供給チューブ６やインク供給ユニット５、メインタンク４をインクが通過する際の圧力損失による抵抗を受けるので、吐出されるインクに対して記録ヘッド１に供給されるインクが不足状態となり、負圧が急激に上昇してしまう。吐出ノズル１ｇの負圧が、前述した限界値である‐２００ｍｍＡｑ（約‐２．０２６５ｋＰａ）を越えると、吐出が不安定になり画像形成の上で不都合な状態となる。
【００４５】
シリアル型の記録装置においては、高デューティーでの画像形成を行った後に、キャリッジ２（図２参照）の反転の際にインクの吐出を中断する状態が存在する。この場合、圧力調整室１ｉは、インクの吐出中には容積を縮小させてサブタンク部１ｂ内の負圧の上昇を緩和し、反転時に復元するといった、コンデンサのような役割を果たす。
【００４６】
このように、圧力調整室１ｉにより、インクの吐出の安定化を図るとともに、メインタンク４から記録ヘッド１までのインクの供給経路での圧力損失の影響が抑えられる。そのため、キャリッジ２に従動させる供給チューブ６も直径の細いものを使用することができ、キャリッジ２の移動の負荷低減にも貢献する。
【００４７】
次に、インク供給ユニット５およびメインタンク４について説明する。
【００４８】
メインタンク４はインク供給ユニット５に対して着脱可能な構成であり、剛性を有するケース４ａの下部に２口のゴム栓４ｂ，４ｃが取り付けられてなるものである。メインタンク４は、それ単体では密閉された容器であり、メインタンク４内にはインク９が液体のまま収容されている。
【００４９】
一方、インク供給ユニット５は、メインタンク４からインク９を取り出すためのインク供給針５ａと、メインタンク４内へ大気を導入させるための大気導入針５ｂとを有する。メインタンク４の取り付け部が、これらインク供給針５ａおよび大気導入針５ｂなどから構成されている。インク供給針５ａおよび大気導入針５ｂはともに中空の針であり、メインタンク４のインク供給口および大気導入口の位置に対応させて針先を上方に向けて配置されており、メインタンク４がインク供給ユニット５に装着されることで、インク供給針５ａおよび大気導入針５ｂがそれぞれゴム栓４ｂ，４ｃを貫通し、メインタンク４の内部に侵入する構成となっている。これにより、メインタンク４内と各針内の流路が連通可能となる。
【００５０】
インク供給針５ａは、第１液路５ｃ、選択的に開閉可能な遮断弁１０、および第５液路５ｄという経路を経て、供給チューブ６と接続され、さらに記録ヘッド１と連通する。大気導入針５ｂは、液路５ｅ、バッファ室５ｆ、大気連通口５ｇを経て大気と連通する。インク供給針５ａから供給チューブ６までのインク供給経路のうち最も高さの低い位置にある第１液路５ｃと、大気導入針５ｂから大気連通口５ｇまでの経路のうち最も高さの低い位置にある液路５ｅとは、ともに同じ高さである。インク供給針５ａおよび大気導入針５ｂは、インクの流動抵抗を抑えるため、内径が１．６ｍｍの太いものを使用し、また、針穴についても直径を１〜１．５ｍｍとしている。
【００５１】
遮断弁１０は、ゴム材からなるダイヤフラム１０ａを有し、このダイヤフラム１０ａを上下に変位させることにより第１液路５ｃと第２液路５ｄの間の開閉を行う。ダイヤフラム１０ａの上面には、押圧ばね１０ｃを内部に保持する筒状のばねホルダ１０ｂが取り付けられており、この押圧ばね１０ｃによりダイヤフラム１０ａの中央部を押圧してダイヤフラム１０ａを押し潰すことにより、ダイヤフラム１０ａの下面によって第５液路５ｄの開口面が塞がれると、第１液路５ｃと第２液路５ｄの間が遮断される。ばねホルダ１０ｂは、後述する回復ユニット７のリンク７ｅにより動作されるレバー１１が係合するフランジを有する。レバー１１を動作させて、押圧ばね１０ｃのばね力に抗してばねホルダ１０ｂを持ち上げることで、第１液路５ｃと第２液路５ｄの間が連通する。遮断弁１０は、記録ヘッド１がインクを吐出している状態では開かれ、待機中および休止中は閉じられ、インク充填動作時には、回復ユニット７とタイミングを合わせて開閉される。
【００５２】
上述したインク供給ユニット５の構成は、レバー１１を除き、メインタンク４ごと、すなわち、黒、シアン、マゼンタ、イエローそれぞれの色のインクごとに設けられている。レバー１１は全ての色に共通のものであり、全ての色についての遮断弁１０を同時に開閉させる。すなわち、レバー１１は１つであり、レバー１１の作用点に各色の遮断弁１０のばねホルダ１０ｂが系合ており、１つのレバー１１によって全ての遮断弁１０が同時に開閉させられる。
【００５３】
以上の構成により、記録ヘッド１内のインクが消費されると、その負圧により、インクが随時、メインタンク４からインク供給ユニット５および供給チューブ６を介して記録ヘッド１へ供給される。その際、メインタンク４から供給されたインクと同量の空気が、大気連通口５ｇからバッファ室５ｆ、大気導入針５ｂを経て、メインタンク４内に導入される。
【００５４】
バッファ室５ｆは、メインタンク４内の空気の膨張によりメインタンク４から流出したインクを一時的に保持する目的の空間であり、大気導入針５ｂの下端はバッファ室５ｆの底部に位置している。インクジェット記録装置の待機中または休止中に環境温度が上昇したり外気圧が低下する等、メインタンク４内の空気が膨張した場合は、遮断弁１０は閉じられているため、メインタンク４内のインクが大気導入針５ｂから液路５ｅを経てバッファ室５ｆへ流出する。逆に、環境温度が低下する等、メインタンク４内の空気が収縮した場合は、バッファ室５ｆ内に流出していたインクはメインタンク４へ戻る。また、バッファ室５ｆにインクが存在している状態で記録ヘッド１からインクを吐出させると、まず、バッファ室５ｆ内のインクがメインタンク４へ戻り、バッファ室５ｆ内のインクが無くなった後、メインタンク４内に空気が導入される。
【００５５】
バッファ室５ｆの容積Ｖｂは、製品の使用環境を満足するように設定する。例えば、５℃（２７８Ｋ）〜３５℃（３０８Ｋ）の温度範囲内での使用を前提とする製品であれば、メインタンク４の容量を１００ｍｌとすると、Ｖｂ＝１００×（３０８−２７８）／３０８＝９．７ｍｌ以上として設定される。
【００５６】
インク供給針５ａと大気導入針５ｂとにはインクの電気抵抗を測定する検出回路５ｈが接続されており、メインタンク４内のインクの有無を検出可能となっている。この検出回路５ｈは、メインタンク４内にインクが存在している状態では、メインタンク４内のインクを介して検出回路５ｈに電流が流れるため電気的クローズを検出し、インクが存在しないまたはメインタンク４が装着されていない状態では電気的オープンを検出する。検出電流は微弱であるため、インク供給針５ａと大気導入針５ｂとの絶縁は重要であり、インク供給針５ａから記録ヘッド１までの経路と、大気導入針５ｂから大気連通口５ｇまでの経路とを完全に独立させ、メインタンク４内のインクのみの電気抵抗を測定可能なように配慮している。
【００５７】
次に、回復ユニット７について説明する。
【００５８】
回復ユニット７は、吐出ノズル１ｇからのインクや空気の吸引と、遮断弁１０の開閉を行うものであり、記録ヘッド１のインクの吐出面（吐出ノズル１ｇが開口した面）をキャッピングするキャップ手段としての吸引キャップ７ａと、遮断弁１０のレバー１１を動作させるリンク７ｅとを有する。吸引キャップ７ａ、吸引ポンプ７ｃ、およびポンプモータ７ｄなどから、所定時のみに記録ヘッド１内のインクを吐出ノズル１ｇから吸引する吸引手段が構成されている。
【００５９】
吸引キャップ７ａは、少なくともインク吐出面と接触する部分がゴム等の弾性部材で構成され、インク吐出面を覆って密閉するキャップ位置と、記録ヘッド１から離間して退避した退避位置との間を往復移動可能に設けられている。吸引キャップ７ａには、複数のコロを有するチューブポンプ式の吸引ポンプ７ｃを中間部位に有するチューブが接続されており、ポンプモータ７ｄによって吸引ポンプ７ｃを駆動することで、連続吸引が可能である。また、ポンプモータ７ｄの回転量に応じて吸引量を変えることが可能である。
【００６０】
第１のカム７ｂは吸引キャップ７ａを上記２つの位置の間を上下移動させて動作させるものであり、駆動手段であるカム制御モータ７ｇにより、リンク７ｅを動作させる第２のカム７ｆと同一軸上で同期して回転される。リンク７ｅは、第２のカム７ｆによりスライドすることでレバー１１を動かし、それによって遮断弁１０の開閉を行う。第１のカム７ｂのａ〜ｃの位置がそれぞれ吸引キャップ７ａと接触するタイミングは、第２のカム７ｆのａ〜ｃの位置がそれぞれリング７ｅと接触するタイミングと一致している。ａの位置では、第１のカム７ｂは吸引キャップ７ａを記録ヘッド１のインク吐出面から離間させ、第２のカム７ｆはリンク７ｅを押し付けてレバー１１を押し上げ、遮断弁１０を開かせる。ｂの位置では、第１のカム７ｂは吸引キャップ７ａをインク吐出面に密着させ、第２のカム７ｆはリンク７ｅを引き戻して遮断弁を閉じさせる。ｃの位置では、第１のカム７ｂは吸引キャップ７ａをインク吐出面に密着させ、第２のカム７ｆはリンク７ｅを押し付けて遮断弁１０を開かせる。
【００６１】
このように本実施形態のインクジェット記録装置では、吸引キャップ７ａを駆動するカム制御モータ７ｇによって遮断弁１０が開閉駆動される。
【００６２】
また、上述したように吸引キャップ７ａの移動がキャップ位置と退避位置との間の往復移動であり、遮断弁１０の開閉動作が、ダイヤフラム１０ａの中央部の往復移動すなわち弁体の往復移動であることにより、それらの動作がともに同じような動作になり、吸引キャップ７ａを移動させるカム制御モータ７ｇを遮断弁１０の駆動源として利用することが合理的である。さらに、第１のカム７ｂと第２のカム７ｆとを同一軸上でカム制御モータ７ｇによって回転させる構成により、カム制御モータ７ｇを１方向に所定の角度ずつ回転駆動していくという簡単な制御で吸引キャップ７ａと遮断弁１０の一連のシーケンスを実行できる。インクジェット記録装置の本体に制御手段として備えられた制御回路は、その記録装置の動作、すなわち記録ヘッド１の動作や、キャリッジ２の移動、ポンプモータ７ｄおよびカム制御モータ７ｇの駆動などを制御している。
【００６３】
記録動作の際は、第１のカム７ｂおよび第２のカム７ｆをａの位置とし、吸引キャップ７ａをインク吐出面から離間させ、遮断弁１０を開いて、吐出ノズル１ｇからのインクの吐出、およびメインタンク４から記録ヘッド１へのインクの供給を可能とする。待機中および休止中を含む非動作時は、第１のカム７ｂおよび第２のカム７ｆをｂの位置とし、吸引キャップ７ａによってインク吐出面を覆って吐出ノズル１ｇの乾燥を防止するとともに、遮断弁１０を閉じて記録ヘッド１からのインクの流出を防止する。
【００６４】
図４に本発明の回動自在なレバーの概略図を示す。
【００６５】
レバー１１は、遮断弁１０を持ち上げる部材１１ａと遮断弁を持ち上げる回転方向とは直角方向（Ａ方向）に回動自在な１１ｂの２部材で構成されている。１１ａはＡ方向に対しては固定されており、遮断弁を持ち上げる方向にのみ可動である。それに対し１１ｂはＡ方向に回動自在であり、リンク７ｅによって押圧されていない状態では、装置の傾きと同じように同期して傾くように下端側に重心をもってきている。レバー１１を押圧するリンク７ｅは、レバーが動かない限り、必ずレバー１１の一定位置を押圧する。それに対し装置が傾いた場合、図４（ｂ）に示すようにレバー１１ｂが傾き、リンク７ｅはレバー１１ｂを押圧することが不可能となる。それによって、レバー１１ａは動かず、遮断弁１０は持ち上がらず閉鎖された状態を保つ。また、印字中等でリンク７ｅがレバー１１ｂを押圧した状態で装置を傾けた場合は、必ず回復時に一度カム制御モータ７ｇが動き、第１のカム７ｂおよび第２のカム７ｆはｂの位置にくるのでリンク７ｅはレバー１１から離間し、１１ｂは回動自在な状態となる。その際、装置が傾いていると装置と同程度レバー１１ｂは傾き、次にリンク７ｅがレバー１１を押圧するよう動いてもレバー１１ｂを押圧することが不可能となり、遮断弁１０は閉鎖状態となる。
【００６６】
また、装置の傾きをより厳しく管理するレバー１１ｂの形状として、図４（ｃ）に示すように湾曲形状をしていてもよい。その際、リンク７ｅも先端に丸みを帯びた形状にしてもよい。このような形状にすることにより、装置の傾きに対するレバーでの弁の開放範囲がより厳しくなり、少し装置が傾くとリンク７ｅとレバー１１ｂが面同士で当たらなくなり、よりレバー１１ｂを逃がす方向に動かすこととなる。
【００６７】
図５に本発明の別の実施例を説明するための回動自在なレバーの概略図を示す。
【００６８】
図５に示すように、レバー１１とリンク７ｅとの間に回動自在な部材１２を設けている。回動部材１２はリンク７ｅに押圧され、それによって、回動部材１２がレバー１１を押圧し、遮断弁１０が開放する構成である。回動部材１２はリンク７ｅやレバー１１とは独立して図示していない領域に取り付けており、装置の傾きに応じて回動する。そして、装置の傾きが一定以上だと、図５（ｂ）に示すように、回動部材１２が回動しリンク７ｅが回動部材１２を押圧することが不可能となり、レバー１１を押圧することが不可能になる。その結果遮断弁１０が閉鎖状態を保持する。リンク７ｅが往復運動する方向にも回動部材１２は可動であり、リンク７ｅの押圧力をそのままレバー１１に伝達する。また、回動部材１２は、装置が水平状態だとリンク７ｅとレバー１１の間に位置するように、重心は下端側にある。
【００６９】
【発明の効果】
本発明により、通常の待機中や休止中はもともと弁が閉まっているためインクが溢れることはないが印字中も本発明により、弁が閉鎖されるのでインクが漏れることはない。また、装置を一度移動させるためにインクタンクを外し、移動後装置が傾けた状態でインクタンクを装着させる場合でも、本発明により弁が閉鎖された状態を保つのでインクタンクが空になるまで溢れるという課題が解決することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるインクジェット記録装置におけるインク供給の基本原理を説明するための概略図。
【図２】本発明の一実施形態によるインクジェット記録装置の概略の構成を示す斜視図。
【図３】図１に示すインクジェット記録装置の、１色分についてのインク供給経路を説明するための概略図。
【図４】本発明の回動自在な弁機構を説明するための概略図。
【図５】本発明の別の実施例を説明するための回動自在なレバーの概略図を示す。
【図６】特開２００２‐２４８７７９におけるインク供給系の概略図。
【図７】従来のチューブ供給方式のインクジェット記録装置におけるインク供給系の概略図。
【符号の説明】
１  記録ヘッド
１ａ  コネクタ挿入口
１ｂ  サブタンク部
１ｃ  フィルタ
１ｄ  開口部
１ｅ  仕切部
１ｆ  液室
１ｇ  吐出ノズル
１ｈ  弾性部材
１ｉ  圧力調整室
１ｊ  電気基板
２  キャリッジ
２ａ  接点
３  搬送ローラ
４  メインタンク
４ａ  ケース
４ｂ，４ｃ  ゴム栓
５  インク供給ユニット
５ａ  インク供給針
５ｂ  大気導入針
５ｃ  第１液路
５ｄ  第２液路
５ｅ  液路
５ｆ  バッファ室
５ｇ  大気連通口
５ｈ  検出回路
６  供給チューブ
７  回復ユニット
７ａ  吸引キャップ
７ｂ  第１のカム
７ｃ  吸引ポンプ
７ｄ  ポンプモータ
７ｅ  リンク
７ｆ  第２のカム
７ｇ  カム制御モータ
９  インク
１０  遮断弁
１０ａ  ダイヤフラム
１０ｂ  ホルダ
１０ｃ  押圧ばね
１１  レバー
１１ａ，１１ｂ  レバー
Ｓ  記録用シート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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