(57)【要約】【課題】  構成の複雑化や製造コストの増加を抑制しながら、インク吐出ヘッドへのインクの背圧を一定に保持することが可能なインク供給装置を提供すること。また、インク容器内インク残量を極めて少なくすることが可能なインク供給装置を提供すること。【解決手段】  インク吐出ヘッドにインクを供給するインク供給装置において、インク容器装着部と、インク液面を所定位置に維持するためのチャンバー室６と、インク容器装着部に装着されたインク容器７内とチャンバー室６内とを連通する連通手段１０とを有し、該連通手段は、該インク容器内のインクが通過する液体流路１２と、該チャンバー室内の気体が通過する気体流路１１とを有すると共に、該チャンバー室内において該液体流路の開口部１５は、該気体流路の開口部１６より鉛直方向の下方位置に配置されることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク吐出ヘッドにインクを供給するインク供給装置において、
インク容器装着部と、
インク液面を所定位置に維持するためのチャンバー室と、
インク容器装着部に装着されたインク容器内とチャンバー室内とを連通する連通手段とを有し、
該連通手段は、該インク容器内のインクが通過する液体流路と、該チャンバー室内の気体が通過する気体流路とを有すると共に、該チャンバー室内において該液体流路の開口部は、該気体流路の開口部より鉛直方向の下方位置に配置されることを特徴とするインク供給装置。
【請求項２】
請求項１に記載のインク供給装置において、該連通手段は、該液体流路の周囲に同心状に該気体流路を配置し、該連通手段のインク容器側の先端は針状に形成されていることを特徴とするインク供給装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のインク供給装置において、該気体流路のインク容器側の開口部は、インクを通過させず気体のみ通過可能な開口面積を有することを特徴とするインク供給装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載のインク供給装置において、少なくとも該チャンバー室を含む部分が上下に移動調整可能に設定されていることを特徴とするインク供給装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載のインク供給装置において、該チャンバー室からインク吐出ヘッドまでの間に一時貯蔵容器を設け、該一時貯蔵容器内にはインク液面の変化により上下動するフロート手段と、該フロート手段の上下動により該チャンバー室から供給されるインクの導入口を開閉する開閉手段を設けることを特徴とするインク供給手段。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載のインク供給装置において、該インク容器装着部に装着されるインク容器は、ゴム状のキャップを有するインク容器であることを特徴とするインク供給装置。
【請求項７】
インク吐出ヘッドにインクを供給するインク供給装置において、
インク容器からインク吐出ヘッドまでの間に一時貯蔵容器を設け、該一時貯蔵容器内にはインク液面の変化により上下動するフロート手段と、該フロート手段の上下動により該チャンバー室から供給されるインクの導入口を開閉する開閉手段を設けることを特徴とするインク供給手段。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インク供給装置に関し、特に、インクジェットプリンタのインク吐出ヘッドにインクを供給するインク供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、用紙や布、また各種素材にインクをドット状に付着させ印刷を行うインクジェットプリンタが実用化されている。
インクジェットプリンタが安定して動作するためには、インクを吐出するインク吐出ヘッドに、インクを所定の圧力で定常的に供給することが必要である。しかしながら、インクを供するインク容器内では、インクの消費に従い液面が減少し、インク吐出ヘッドに加わるインクの背圧が変化する原因となる。背圧が高いと液ダレが発生し、背圧が低いと掠れが発生し、印刷品質が大きく低下する。
【０００３】
図９は、インクカートリッジの一例を示す斜視図であり、インク１０３はアルミパック１０２内に収容され、さらに該アルミパック１０２はケース１００内に収められている。
アルミパック内には供給口１０１が配置されており、インク１０３は該供給口１０１からカートリッジの外部に導出される。
【０００４】
図１０は、図９に示すインクカートリッジをインク吐出ヘッド１１０に接続した状況を示すものである。インク吐出ヘッド１１０にはインク供給パイプ１１１が接続され、該パイプの他端は接合部１１２に接続されている。インクカートリッジの供給口１０１を該接合部１１２に接合することにより、カートリッジ内のインク１０３はインク吐出ヘッドに供給可能となる。なお、図９の一点鎖線より左側がインクジェットプリンタ本体であり、右側がプリンタ本体に装着されるインクカートリッジを示している。
【０００５】
しかしながら、インクが消費されると、インク１０３の液面は徐々に低下し、インク吐出ヘッドに加わるインクの背圧も変化することとなる。このため、上述したように液ダレや掠れが発生する原因となる。また、図９のようなカートリッジでは、アルミパック内のインクを全て排出することが困難なため、インク残量が多く（全インク量の１０〜２０％が残留する）、無駄が生じていた。
【０００６】
他方、インク背圧を調整する方法としては、特許文献１に示すように、サブタンクの液面を検知して、該サブタンクにインクを供給するポンプやバルブを制御する方法や、特許文献２乃至４に示すように、タンク内の液面の変化に応じてタンク自体を上下動させる方法や、特許文献５又は６に示すように、インク吐出ヘッドに連通するの液面をオーバーフローさせる方法などが提案されている。
【特許文献１】特開２００２−１２０３７４号公報
【特許文献２】特開平１０−１０９４２５号公報
【特許文献３】特開２００１−１８４１１号公報
【特許文献４】特開２００３−３３４９６７号公報
【特許文献５】特開平１１−９１１３０号公報
【特許文献６】特開２００２−６７３５０号公報
【０００７】
しかしながら、特許文献１に示す方法では、液面の位置を検知する機構や、ポンプやバルブ、さらには、これらを動作を制御する制御装置が必要となり、構造が複雑化する上、装置が高コスト化するという問題がある。
また、特許文献２乃至４においても、液面の位置を検知する機構や、タンクを上下動させる機構、さらには、これらの動作を制御する制御装置が必要となり、同様に、構造が複雑化する上、装置が高コスト化するという問題がある。
特許文献５又は６に示す方法においては、オーバーフローする構成自体は単純なものであるが、オーバーフローしたインクを再度タンクに戻すためのポンプが必要となり、装置が高コスト化するという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、上述したような問題を解決し、構成の複雑化や製造コストの増加を抑制しながら、インク吐出ヘッドへのインクの背圧を一定に保持することが可能なインク供給装置を提供することである。また、インク容器内インク残量を極めて少なくすることが可能なインク供給装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明では、インク吐出ヘッドにインクを供給するインク供給装置において、インク容器装着部と、インク液面を所定位置に維持するためのチャンバー室と、インク容器装着部に装着されたインク容器内とチャンバー室内とを連通する連通手段とを有し、該連通手段は、該インク容器内のインクが通過する液体流路と、該チャンバー室内の気体が通過する気体流路とを有すると共に、該チャンバー室内において該液体流路の開口部は、該気体流路の開口部より鉛直方向の下方位置に配置されることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明では、請求項１に記載のインク供給装置において、該連通手段は、該液体流路の周囲に同心状に該気体流路を配置し、該連通手段のインク容器側の先端は針状に形成されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係る発明では、請求項１又は２に記載のインク供給装置において、該気体流路のインク容器側の開口部は、インクを通過させず気体のみ通過可能な開口面積を有することを特徴とする。
【００１２】
請求項４に係る発明では、請求項１乃至３のいずれかに記載のインク供給装置において、少なくとも該チャンバー室を含む部分が上下に移動調整可能に設定されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に係る発明では、請求項１乃至４のいずれかに記載のインク供給装置において、該チャンバー室からインク吐出ヘッドまでの間に一時貯蔵容器を設け、該一時貯蔵容器内にはインク液面の変化により上下動するフロート手段と、該フロート手段の上下動により該チャンバー室から供給されるインクの導入口を開閉する開閉手段を設けることを特徴とする。
【００１４】
請求項６に係る発明では、請求項１乃至５のいずれかに記載のインク供給装置において、該インク容器装着部に装着されるインク容器は、ゴム状のキャップを有するインク容器であることを特徴とする。
【００１５】
請求項７に係る発明では、インク吐出ヘッドにインクを供給するインク供給装置において、インク容器からインク吐出ヘッドまでの間に一時貯蔵容器を設け、該一時貯蔵容器内にはインク液面の変化により上下動するフロート手段と、該フロート手段の上下動により該チャンバー室から供給されるインクの導入口を開閉する開閉手段を設けることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に係る発明により、インク吐出ヘッドにインクを供給するインク供給装置において、インク容器装着部と、インク液面を所定位置に維持するためのチャンバー室と、インク容器装着部に装着されたインク容器内とチャンバー室内とを連通する連通手段とを有し、該連通手段は、該インク容器内のインクが通過する液体流路と、該チャンバー室内の気体が通過する気体流路とを有すると共に、該チャンバー室内において該液体流路の開口部は、該気体流路の開口部より鉛直方向の下方位置に配置されるため、機械的な動作部分を全く有さずに、チャンバー室内の液面を一定に保持することが可能となる。その結果、チャンバー室内の液面とインク吐出ヘッドの位置関係を常時一定に保持し、インク吐出ヘッドに加わるインクの背圧を一定に維持することが可能となる。
また、インク容器内には連通手段が配置されるだけであるため、連通手段の液体流路が位置する液面まで、ほぼ完全にインク容器内のインクを排出することが可能となる。
【００１７】
請求項２に係る発明により、連通手段は、液体流路の周囲に同心状に気体流路を配置し、該連通手段のインク容器側の先端は針状に形成されているため、連通手段を容易にインク容器内に挿入することが可能となる。しかも、連通手段をインク容器内に挿入するだけで、液体流路と気体流路を容易にインク容器内に配置することが可能となる。
【００１８】
請求項３に係る発明により、気体流路のインク容器側の開口部は、インクを通過させず気体のみ通過可能な開口面積を有するため、一方向弁や電磁バルブなどの複雑な構成を用いることなく気体流路を確保することができる。
【００１９】
請求項４に係る発明により、少なくとも該チャンバー室を含む部分が上下に移動調整可能に設定されているため、インク吐出ヘッドの位置やインク供給装置が配置される場所に応じて、チャンバー室の位置を容易に調整することが可能となり、インクジェットプリンタの種類やインク供給装置の配置場所に依存しない、インク供給装置を提供することができる。
【００２０】
請求項５に係る発明により、チャンバー室からインク吐出ヘッドまでの間に一時貯蔵容器を設け、該一時貯蔵容器内にはインク液面の変化により上下動するフロート手段と、該フロート手段の上下動により該チャンバー室から供給されるインクの導入口を開閉する開閉手段を設けるため、一時貯蔵容器内においてもインクの液面を所定位置に維持することが可能となり、チャンバー室の液面を所定位置に維持する機構と相まって、より安定したインクの背圧を提供することが可能となる。
【００２１】
請求項６に係る発明により、インク容器装着部に装着されるインク容器は、ゴム状のキャップを有するインク容器であるため、キャップに連通手段を容易に貫通させることができ、貫通した連通手段とキャップとの隙間を密着させ、インクの液漏れなどを防止することも可能となる。
【００２２】
請求項７に係る発明により、インク吐出ヘッドにインクを供給するインク供給装置において、インク容器からインク吐出ヘッドまでの間に一時貯蔵容器を設け、該一時貯蔵容器内にはインク液面の変化により上下動するフロート手段と、該フロート手段の上下動により該チャンバー室から供給されるインクの導入口を開閉する開閉手段を設けるため、一時貯蔵容器のみでも安定したインクの背圧をインク吐出ヘッドに提供することが可能となる。しかも、インク容器としてはインクを定常的に一時貯蔵容器に供給可能なものであれば、いかなる形状の容器でも使用可能であり、多種多様なインク容器を使用することも可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を好適例を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明に係るインク供給装置をインクジェットプリンタに接続した様子を示す図である。１はインク吐出ヘッド、２はインク吐出ヘッドにインクを供給するためのインク供給パイプ、３は該供給パイプの他端に設けられた接合部である。該接合部３は、インク供給装置から延びるチューブ４の先端に取り付けられた接合部３’と接続し、チューブ４と供給パイプ２とを連通状態に保持する。
【００２４】
５は、チューブ４の先端部分と接合部３’を保持するカートリッジであり、インクジェットプリンタ本体の所定場所に該カートリッジ５を挿入固定することにより、チューブ４の先端に配置された接合部３’を本体側の接合部３に当接させることが可能となる。したがって、カートリッジ５を省略し、チューブ４の先端にある接合部３’を、接合部３に直接係合させるよう構成することも可能である。
【００２５】
インク供給装置は、チャンバー室６を有し、該チャンバー室からチューブ４が延びている。チャンバー室へのインクの供給は、インク９を収容した交換可能なインク容器７をインク供給装置に取り付け、連通手段１０を介して行う。
本発明の特徴は、図１に示すように、鉛直方向において、インク吐出ヘッドの位置（一点鎖線Ａ−Ａ’）とチャンバー室内のインク８の液面の位置（一点鎖線Ｂ）との距離ｈを常に一定の位置関係に保持することである。
【００２６】
図２は、インク容器８とチャンバー室６との関係をより詳細に説明した図である。
インク容器８の内部とチャンバー室６の内部とを連結する連通手段１０は、図３に示す形状を有している。先端が針状になった内パイプとそれを取り囲む外パイプの二つのパイプを同心状に配置した構造を有しており、内パイプの内部は液体流路１２を構成し、外パイプと内パイプとの間が気体流路１１を構成している。内パイプの上部にはインクが流入する開口１３が構成され、該開口１３から流入したインクは、下部開口１５から排出される。また、気体は、連通手段１０の下部側に形成される外パイプと内パイプとの間の開口部１６から流入し、上部側に形成された開口１４から排出される。
【００２７】
気体流路１１の開口１４の形状は、気体が排出される程度に広く、インクがインク自体の表面張力により該開口１４から流入しない程度に狭い、開口面積を有している。
また、図３のように２つの流路を同心状に配置し、流路を構成するパイプの先端を針状に構成することで、インク容器のキャップ（特にゴム状キャップ）を容易に貫通することができ、インク容器のインク供給装置への装着を簡便に行うことが可能となる。
【００２８】
なお、連通手段１０は、図３に示すものに限らず、液体流路と気体流路とを別々のパイプで構成し、並列に配置することも可能である。
また、インク容器のキャップに連通手段の上半分を設け、インク供給装置のチャンバー室側に連通手段の下半分を設け、インク容器をインク供給装置に装着した際に、２つに分割された連通手段を相互に接続可能なように構成することも可能である。
【００２９】
次に、図２を用いて、チャンバー室６の動作について説明する。
チャンバー室６内のインク８の量が少ない場合には、図２（ａ）に示すように、インク容器７に収容されたインクは、開口１３から液体流路１２に入り込み、下部開口１５からチャンバー室内に導入される（実線矢印を参照）。他方、チャンバー室内の空気は、開口１６から気体流路１１に入り込み、開口１４よりインク容器７内に排出される（点線矢印を参照）。
【００３０】
チャンバー室６内にインク８が所定量蓄積された場合には、図２（ｂ）に示すように、インク８の液面が気体流路１１の開口１６を塞ぎ、チャンバー室６内の気体が排出できない。このため、チャンバー室内にさらにインクが流れ込むと、チャンバー室内の気体の圧力が高くなり、インクの流入を阻止することとなる。この結果、チャンバー室６内では、インク８の液面が常に一定に保持されることとなる。
【００３１】
また、インク容器７内のインクの最終残量は、連通手段１０の開口１３の位置によって決まるため、開口１３を出来るだけインク容器７の口部に近づけたり、インク容器の口部付近の径を狭くするなどの工夫により、限りなくインク残量を少なくすることが可能となる。
【００３２】
さらに、チャンバー室６内のインクは、排出口１７を経てチューブ４に導入される。排出口１７には必要に応じてバルブ等の開閉可能な栓を設けることも可能である。また、排出口１７は、同じインクを使用するインク吐出ヘッドの数に合わせて複数設けることも可能である。
【００３３】
図４は、インク容器の斜視図であり、容器本体２０とキャップ２１から構成されている。容器本体２０には、インクの残量が容易に確認できるように、透明又は半透明な材料で形成することが好ましい。またキャップ２１には、図３に示すような連通手段１０が容易に貫通可能であり、貫通した際に連通手段１０の周囲に密着し、液漏れを防ぐような弾力性のある材料を使用することが好ましく、シリコンゴムのようなゴム状の材料がより好ましい。
【００３４】
図４のインク容器をインク供給装置に取り付ける場合には、図５に示すように、容器のキャップ２１を下向きにして、インク供給装置に設けられたインク容器装着部である容器保持部３０に挿入固定する。容器保持部３０の内側底面には、連通手段１０が固定されていると共に、その一部が突出している。このため、インク容器２０を強く押し込むことにより、連通手段１０がキャップ２１を貫通して容器内部に入り込み、図２に示すような連通状態を実現する。
【００３５】
容器保持部３０の下部には、チャンバー室を構成する容器３１が取り付けられている。容器３１は、容器内のインクの残量が確認し易いように透明の材料を使用することが好ましい。容器３１の底部にはインクを排出する排出口１７が設けられている。
【００３６】
図５のような容器保持部３０及びチャンバー室容器３１は、複数配置することが可能であり、例えば図６に示すようなラック４３に並列して固定配置することが可能である。
ラック４３は、支柱４１及び４２を介して脚部４０に立設されている。支柱４１と４２は互いにスライドして矢印Ｃに示すように上下動し、ラック４３の鉛直方向の位置を可変することが可能である。この構成により、チャンバー室の液面位置とインク吐出ヘッドの位置との関係を、調整可能とすることができる。
【００３７】
また、脚部４０には、インク供給装置の移動を容易にするため、キャスターなどを設けることも可能である。
さらに、ラック４３又は支柱４１などに、チャンバー室容器３１の配列を水平に保持するため、水準器を配置することも可能である。
【００３８】
図６のラック４３に配置された各容器保持部３０には、複数のインク容器２０がセットされる。インク容器内のインクは、図２又は図５のようにチャンバー室容器３１に移動し、チューブ４を経て、インクジェットプリンタが配置されている矢印Ｄの方向に供給される。
【００３９】
次に、図１に示すカートリッジ５に、さらに液面調整機構を設ける場合について説明する。
図７は、一時貯蔵容器であるカートリッジ５０内に、液面調整機構を備えた様子を示す図であり、例えば、フロート５１を回転軸５２の周りに回動可能に構成する（矢印参照）。また、チューブ４により供給されるインクは、導入口５４を経てカートリッジ５０内に導入される。フロートの一部には開閉手段であるストッパー５３が配置され、フロートの動きに対応して、ストッパー５３は導入口５４に当接又は離間し、導入口５４を閉状態又は開状態に維持する。
なお、例えば、ボルトやナット等を使用し、フロート５１に対しストッパー５３の位置を上下方向に相対的に移動調整可能とすることにより、カートリッジ５１の容器内のインクの液面位置を上下に可変調整することも可能となる。
【００４０】
フロート５１の動きは、カートリッジ５０内に蓄積されるインクの量に応じて決まり、所定量のインクが蓄積した時、ストッパー５３が導入口５４を塞ぐため、カートリッジ内のインクの液面は常に位置に維持されることとなる。
他方、カートリッジ内のインクは、チューブ５５から導出され、接続部３’を経て、矢印Ｆの方向に移動する。矢印Ｆの側には、インク吐出ヘッドを含むプリンタ本体が配置されている。
このように、カートリッジ５にも液面調整機構を備えるとこにより、より安定した液面調整が可能となり、インク吐出ヘッドのインク背圧を一定に保持することが可能となる。
【００４１】
また、液面調整機構を備えたカートリッジ５０は、チャンバー室から供給されるインクを導入するだけでなく、図９に示すような、インクを収容した各種容器６０からチューブ６２を介してインクを導入することも可能である。容器６０には、図４に示したタンク型の容器だけでなく、図９に示すアルミパックの容器や、塩化ビニル製の容器など多種多様な容器を用いることが出来る。
インク容器６０は、カートリッジ５０より高い位置に配置する必要があるため、スタンド６１などの保持具を適宜使用することが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上説明したように、本発明によれば、構成の複雑化や製造コストの増加を抑制しながら、インク吐出ヘッドへのインクの背圧を一定に保持することが可能なインク供給装置を提供することが可能となる。また、インク容器内インク残量を極めて少なくすることが可能なインク供給装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】インク供給装置とインク吐出ヘッドとを接続した様子を示す概略図である。
【図２】チャンバー室の動作を示す図である。
【図３】連通手段の一例を示す図である。
【図４】インク容器の斜視図である。
【図５】インク容器をインク供給装置に装着した際の様子を示す図である。
【図６】インク供給装置全体の概略図である。
【図７】液面調整機構を備えたカートリッジを示す図である。
【図８】図７のカートリッジに係る他の使用例を示す図である。
【図９】従来のインクカートリッジを示す図である。
【図１０】図８のインクカートリッジをインク吐出ヘッドに接続した様子を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１，１１０  インク吐出ヘッド
２，１１１  インク供給パイプ
３，３’，１１２，１０１  接続部
４，６２  チューブ
５  カートリッジ
６  チャンバー室
７，２０，６０  インク容器
８，９，１０３  インク
１０  連通手段
１１  気体流路
１２  液体流路
１３，１４，１５，１６  開口
１７  排出口
２１  キャップ
３０  容器保持部
３１  チャンバー室用容器
４０  脚部
４１，４２  支柱
４３  ラック
５０  液面調整機構付きカートリッジ
５１  フロート
５２  回転軸
５３  ストッパー
５４  導入口
５５  排出用チューブ
６１  スタンド
１００  アルミパック入りカートリッジ
１０２  アルミパック容器
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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