(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復運動をするキャリッジに搭載され、かつインクを吐出するヘッドに、インクを供給するインク供給機構において、
キャリッジの外部に設けたインクカートリッジからキャリッジ上のヘッドにインクを供給するインク供給管の途中に、インクを一時溜めるインクバッファを設け、
該インクバッファ内の空気が溜まる部分の頂点から前記インクバッファ内の空気を前記インクバッファと前記ヘッドをつなぐ前記インク供給管に導き、かつインク供給管より流路抵抗が小さい排出経路を有し、
前記ヘッドからインクを吸引することにより、前記排出経路より空気を吸引して排出する吸引手段を有し、
前記インクバッファに設けられ、かつヘッドにインクを供給する供給口を、前記インクバッファにおけるインクカートリッジ側の前記インク供給管との接続位置より高い位置に形成し、
前記インクバッファ内の空気が溜まる部分の頂点から前記供給口の位置までの前記インクバッファの水平断面積が前記供給口の位置より下方の前記インクバッファの水平断面積より小さいことを特徴とするインク供給機構。
【請求項２】
前記インクバッファの一部がインクの圧力変動を吸収する弾性部材で構成されている請求項１記載のインク供給機構。
【請求項３】
前記排出経路の前記インク供給管への接続部に弁を有し、該弁は印刷中は開かず、前記吸引手段により前記ヘッドからインクが吸引されたときに前記弁が開く請求項１又は２に記載のインク供給機構。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のインク供給機構を備えたことを特徴とする記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はインク供給機構及び記録装置に関し、特にインクジェットプリンタのインク供給機構の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、インクジェットプリンタは、高精細な画像出力、高速記録、少ない騒音、カラー印刷可能の面から、情報処理システムの出力手段として急速に普及している。このインクジェットプリンタは、圧力発生手段によりインク滴をノズルから吐出する記録ヘッドをキャリッジに搭載し、インクタンクからインクの供給を受けながら印刷を行うものである。通常、記録ヘッドを搭載するキャリッジにインクカートリッジをも搭載して構造の小型化を図っている。また、キャリッジ上に設けたインクを溜めることが可能なインクバッファにおいては、インクバッファの上方よりインクが供給され、下方の開口部よりヘッドへインクが供給される従来の構成も知られている。
【０００３】
その一つとして、特開平８−１５０７３０号公報には、インク供給経路に一定量のエアーを貯留するエアーバッファを設け、更にはサブタンクの加圧モータを駆動することによってインクを圧送する手段を有している画像形成装置が開示されている。詳細には、エアーバッファ内のインクはインクの液位が上昇してエアーバッファから排出される排出口まで達してこの位置の液位が調整される。よって、インクが排出口からサブタンクに戻るため、液位調整で消費されるインクを無くすることができる。
【０００４】
その他として、特開平１０−１１４０８１号公報には、インクカートリッジ側のインク導入口を介して記録ヘッドのインクカートリッジ側のインク供給口までのインク流路抵抗の和がサブタンクからサブタンク側の導入口を貸してサブタンク側のインク供給口までのインク流路抵抗の和よりも大きくなように構成し、安定したインク吐出ができるインクジェット式記録装置が開示されている。
【０００５】
また、特開平１１−４２７９５号公報には、インクを無駄に消費することなく、インク中の気泡や溶存気体をインク経路から取り除き、インク中の気泡や溶存気体が記録ヘッドに送り込まれることがないように、脱気装置やインク循環経路を設けたインクジェット記録装置が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記いずれの従来例の構成でも、バッファ内部に空気がかなりの量残り、インクの品質劣化や、インク供給経路の各部よりこの経路中に入り込んだ気泡がこのバッファに溜まるとヘッドに気泡を供給してしまう可能性がある。
【０００７】
本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、インクバッファからヘッドにインクを供給するためにインクバッファに設けられた供給口の位置をインクバッファとインク供給管との接続位置より高く配置することでバッファにインクをより多く溜めて、かつ気泡をバッファ中にトラップし、印刷中にトラップした気泡がヘッドへ流れ込むことを防止することができるインク供給機構及び記録装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記問題点を解決するために、往復運動をするキャリッジに搭載され、かつインクを吐出するヘッドに、インクを供給するインク供給機構であって、本発明に係るインク供給機構は、キャリッジの外部に設けたインクカートリッジからキャリッジ上のヘッドにインクを供給するインク供給管の途中に、インクを一時溜めるインクバッファを設けた。また、インクバッファ内の空気が溜まる部分の頂点からインクバッファ内の空気をインクバッファとヘッドをつなぐインク供給管に導き、かつインク供給管より流路抵抗が小さい排出経路を有している。更に、ヘッドからインクを吸引することにより、排出経路より空気を吸引して排出する吸引手段を有している。そして、インクバッファに設けられ、かつヘッドにインクを供給する供給口を、インクバッファにおけるインクカートリッジ側のインク供給管との接続位置より高い位置に形成し、更にはインクバッファ内の空気が溜まる部分の頂点から供給口の位置までのインクバッファの水平断面積が供給口の位置より下方のインクバッファの水平断面積より小さいことに特徴がある。よって、本発明によれば、インクバッファにインク中の気泡をトラップでき、印刷中にトラップした気泡がヘッドに流れ込むことを防止できる。
【０００９】
また、インクバッファの一部がインクの圧力変動を吸収する弾性部材で構成されていることにより、より一層インクバッファの変形が大きくなってインクバッファにインク中の気泡をより多くトラップできる。
【００１１】
また、排出経路のインク供給管への接続部に弁を有し、該弁は印刷中は開かず、吸引手段によりヘッドからインクが吸引されたときに弁が開くことにより、インクバッファ内に空気が溜まった状態でも排出流路から不用意に気泡がヘッドへ流れ込むことを防止できる。
【００１２】
更に、別の発明としての記録装置は、上記のインク供給機構を備えたことに特徴がある。よって、インクバッファにインク中の気泡をトラップでき、かつ印刷中にトラップした気泡がヘッドに流れ込むことを防止できことにより、気泡による記録ムラを防止でき、安定した記録を行うことができる記録装置を提供できる。
【００１３】
本発明に係るインク供給機構は、キャリッジの外部に設けたインクカートリッジからキャリッジ上のヘッドにインクを供給するインク供給管の途中に、インクを一時溜めるインクバッファを設けた。また、インクバッファ内の空気が溜まる部分の頂点からインクバッファ内の空気をインクバッファとヘッドをつなぐインク供給管に導き、かつインク供給管より流路抵抗が小さい排出経路を有している。更に、ヘッドからインクを吸引することにより、排出経路より空気を吸引して排出する吸引手段を有している。そして、インクバッファに設けられ、かつヘッドにインクを供給する供給口を、インクバッファにおけるインクカートリッジ側のインク供給管との接続位置より高い位置に形成し、更にはインクバッファ内の空気が溜まる部分の頂点から供給口の位置までのインクバッファの水平断面積が供給口の位置より下方のインクバッファの水平断面積より小さくした。
【００１４】
【実施例】
図１は本発明の第１の実施例に係るインク供給機構の構成を示す概略側面図である。同図において、本実施例のインク供給機構は、インクバッファ１、キャリッジ２、キャリッジガイドロッド３、インク供給チューブ可動部４、インク供給チューブ固定部５及びインクカートリッジ６を含んで構成されている。このような構成を有する本実施例のインク供給機構は、印字ヘッド（図示せず）と、インクバッファ１と、インクを滴化し用紙に噴射する印字ヘッドを保持すると共にインクを印字ヘッドへ供給する部位を保持するキャリッジ２とを含むヘッドユニットを有し、該ヘッドユニットを保持しながら画像を形成する用紙の搬送方向に対し直交する方向（副走査方向）、図中矢印Ａで示す往復方向にガイドロッド３に沿って移動するキャリッジ２を有する。また、ヘッドユニットには、印字ヘッドへ供給するインク供給チューブ可動部４が連結され、インク供給チューブ可動部４とヘッドの間にインクをある程度保持してインク供給路で発生する圧力変動を吸収するためのインクバッファ１が連結している。インクカートリッジ６にはインク供給チューブ固定部５が連結されており、更にインク供給チューブ可動部４へと連結し、印字ヘッドへインクを導く。
【００１５】
図２は本実施例のインク供給機構におけるインク充填機構の構成を示す部分断面図である。同図において、図１と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。同図に示すインク充填機構によれば、インク供給チューブ可動部４がインクバッファ１と連結し、このインクバッファ１はインクを保持する部分を有し、構成面の一部が圧力変動吸収用弾性フィルム等の弾性部材８で構成されている。また、インクバッファ１はインクを印字ヘッド７へと導くインク供給管９を有する。更に、印字ヘッド７の直下には、キャップ１０と、インクを吸引するインク吸引チューブ１１と、インク吸引ポンプ１２と、廃液吸収体１３とを有する維持機構が存在する。インクを印字ヘッド７へ充填させる場合、印字ヘッド７のノズルに気泡が入り込んだ場合、そしてインクの供給経路に気泡が溜まった場合などに、図２における維持機構を動作させてヘッドノズルよりインクを吸引し、インクとともに気泡を廃液吸収体１３へ排出する。初期充填終了後、または気泡排出後のインクバッファ１の様子を示す図３に示すように、インクバッファ１内に溜めたインク１４とインクバッファ１内の空気１５の部分を相存在させた状態で完了状態となる。そして、印字ヘッド７から維持機構によりインクを吸引すると、インクバッファ１にインクがインクカートリッジからインク供給チューブ可動部４を介して供給される。このとき、図２の弾性部材８が吸引の際の負圧によって凹んだ状態になる。更に吸引を続けると、インク供給管９よりインクが吸い出され、このときのインクバッファ１におけるインク水面の高さはインク供給管９との接続位置となる。インクバッファ１に十分インクが満たされ、または気泡がインク経路及びノズルより排除されたタイミングで吸引を停止する。インクバッファ１において維持機構による負圧によって、インクカートリッジ６から更にインクが供給されて、弾性部材８が通常の状態にまで戻り、インクバッファ１における水位が図３に示すようになる。このとき、インクの内部圧力は、インクカートリッジ６と印字ヘッド７の配置によって決まる水頭差と同じである。弾性部材８が変形するほどの負圧で印字ヘッド７にインクが供給されることがないため、印字中この水位は保たれる。
【００１６】
また、キャリッジ２がキャリッジロッド３に沿って移動して印字することでインク供給チューブ可動部４においてインクに圧力変動が発生する。この圧力変動は、インクバッファ１の弾性部材８が変形することで、またインクバッファ１内部のインク１４及び空気１５の体積変化によって吸収されて、印字ヘッド７には影響のないレベルに抑制される。
【００１７】
次に、本発明の第２の実施例に係るインク供給機構の構成について図４を用いて説明する。本実施例のインク供給機構の主なる特徴は、インクバッファ１６におけるインク水面付近の断面寸法を図４に示すように狭く、つまり図中インクバッファ１６の頂点からインク水面付近部分の径Ｙをインク水面より下方の部分の径Ｘより小さくした点である。このような構成により、維持機構の吸引の前後で変化するインク供給管９付近の水位が、断面積の違いから、第１の実施例における状態よりさらに高くなる。よって、印字中はこの水位が保たれることとなる。
【００１８】
更に、本発明の第３の実施例に係るインク供給機構の構成について図５を用いて説明する。本実施例のインク供給機構は、図５に示すように、インクバッファ１内の空気１５が溜まる部分の頂点から、インク供給管９へと空気を排出するための空気排出管１８を設けた。また、この空気排出管１８は、インクで満たされているインク供給管１７との流体抵抗バランスをとるために、抵抗を増すよう管径を細く構成することもある。そして、初期充填、気泡排出動作の際には、維持機構によって、第１の実施例における動作と同様に、インクを印字ヘッド７から吸引する。本実施例においては、インク供給管１７と空気排出管１８の両方からインクを吸引するので、空気１５がない状態、または空気１５がほとんどない状態となる。また、印字中、もしくは維持機構の動作から時間が経った状態で、図５に示すように空気１５が存在するようになる。インクカートリッジ６からインクバッファ１６の間で発生した気泡は、空気１５へとトラップされる。更に、印字ヘッド７、インク供給管９で存在した気泡も、空気１５へと上昇して溜められる。気泡が図５に示す状態にまで溜まった後、維持機構を動作させて、インク及び気泡を空気排出管１８より排出する。その際、維持機構が動作すると、先ず抵抗の大きいインク供給管１７よりも空気排出管１８の方から空気がインク供給管９へと導かれる。このようにして、インクバッファ１６内部には、空気がほとんどない状態を作り出す。
【００１９】
また、本発明の第４の実施例に係るインク供給機構の構成について図６を用いて説明する。本実施例のインク供給機構は、同図の（ａ）中の円で囲む部分の拡大図である図６の（ｂ）に示すように、インク供給管１７と空気排出管１８の合流部であって空気排出管１８のインク供給管側に弁１９を設けている。本実施例における維持機構による、初期充填、気泡排出処理後のインクバッファ１６の状態は、上記第３の実施例における状態と同様である。そして、本実施例において、吸引の際、インクバッファ１に気泡が溜まるタイミングで維持機構を動作させるが、弁１９は常に閉じられた状態（図６の（ａ）で実線で示す）にある。なお、弁１９の閉じる力は弁自体の持つ弾性による場合もある。維持機構が動作し、インク供給管９内に負圧が発生すると弁１９はこの負圧力に負けて開き（図６の（ａ）で破線で示す）、空気１５から溜まった空気を排出するようになる。印字中は弁１９が閉じられているので、不用意に気泡が印字ヘッド７へと供給されてしまうことはない。
【００２０】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、前記問題点を解決するために、往復運動をするキャリッジに搭載され、かつインクを吐出するヘッドに、インクを供給するインク供給機構であって、本発明に係るインク供給機構は、キャリッジの外部に設けたインクカートリッジからキャリッジ上のヘッドにインクを供給するインク供給管の途中に、インクを一時溜めるインクバッファを設けた。また、インクバッファ内の空気が溜まる部分の頂点からインクバッファ内の空気をインクバッファとヘッドをつなぐインク供給管に導き、かつインク供給管より流路抵抗が小さい排出経路を有している。更に、ヘッドからインクを吸引することにより、排出経路より空気を吸引して排出する吸引手段を有している。そして、インクバッファに設けられ、かつヘッドにインクを供給する供給口を、インクバッファにおけるインクカートリッジ側のインク供給管との接続位置より高い位置に形成し、更にはインクバッファ内の空気が溜まる部分の頂点から供給口の位置までのインクバッファの水平断面積が供給口の位置より下方のインクバッファの水平断面積より小さいことに特徴がある。よって、本発明によれば、インクバッファにインク中の気泡をトラップでき、印刷中にトラップした気泡がヘッドに流れ込むことを防止できる。
【００２２】
また、インクバッファの一部がインクの圧力変動を吸収する弾性部材で構成されていることにより、より一層インクバッファの変形が大きくなってインクバッファにインク中の気泡をより多くトラップできる。
【００２４】
また、排出経路のインク供給管への接続部に弁を有し、該弁は印刷中は開かず、吸引手段によりヘッドからインクが吸引されたときに弁が開くことにより、インクバッファ内に空気が溜まった状態でも排出流路から不用意に気泡がヘッドへ流れ込むことを防止できる。
【００２５】
更に、別の発明としての記録装置は、上記のインク供給機構を備えたことに特徴がある。よって、インクバッファにインク中の気泡をトラップでき、かつ印刷中にトラップした気泡がヘッドに流れ込むことを防止できことにより、気泡による記録ムラを防止でき、安定した記録を行うことができる記録装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係るインク供給機構の構成を示す概略断面図である。
【図２】第１の実施例におけるインク充填機構の構成を示す部分断面図である。
【図３】第１の実施例におけるインクバッファの構成を示す概略断面図である。
【図４】本発明の第２の実施例に係るインク供給機構の構成を示す概略断面図である。
【図５】本発明の第３の実施例に係るインク供給機構の構成を示す概略断面図である。
【図６】本発明の第４の実施例に係るインク供給機構の構成を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１，１６；インクバッファ、２；キャリッジ、３；キャリッジガイドロッド、
４；インク供給チューブ可動部、５；インク供給チューブ固定部、
６；インクカートリッジ、７；印字ヘッド、８；弾性部材、
９，１７；インク供給管、１０；キャップ、１１；インク吸引チューブ、
１２；インク吸引ポンプ、１３；廃液吸収体、１４；インク、１５；空気、
１８；空気排出管、１９；弁。
【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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