インクジェット記録装置のインク供給ユニット
【課題】記録装置の大型化をすることなく、インク循環に要する時間を短縮することができるインクジェット記録装置のインク供給ユニットを提供する。
【解決手段】インク供給ユニットは、記録ヘッドに供給するインクを貯留するサブタンク５と、サブタンク５に供給するインクを収容しサブタンク５の上方に配置されるメインタンク１３０とを有する。さらに、メインタンク１３０からサブタンク５へインクを圧送するポンプ部５０を有する。メインタンク１３０の内部とサブタンク５の内部とはインク供給針３２１，３２２を介して互いに連通する。ポンプ部５０には、ピストン部５１がインク供給針３２１の保持口１０ｂに対する接続と切離しとができるように設けられている。ピストン５１が保持口１０ｂに接続されたとき、ピストン５１およびピストンベース５５内に形成された延長連通路の端部は、インク供給針３２２の端部側の保持口１０ｃよりも下方に位置する。
【解決手段】インク供給ユニットは、記録ヘッドに供給するインクを貯留するサブタンク５と、サブタンク５に供給するインクを収容しサブタンク５の上方に配置されるメインタンク１３０とを有する。さらに、メインタンク１３０からサブタンク５へインクを圧送するポンプ部５０を有する。メインタンク１３０の内部とサブタンク５の内部とはインク供給針３２１，３２２を介して互いに連通する。ポンプ部５０には、ピストン部５１がインク供給針３２１の保持口１０ｂに対する接続と切離しとができるように設けられている。ピストン５１が保持口１０ｂに接続されたとき、ピストン５１およびピストンベース５５内に形成された延長連通路の端部は、インク供給針３２２の端部側の保持口１０ｃよりも下方に位置する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録紙などの記録媒体にインクを吐出して画像を記録するインクジェット記録装置のインク供給ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図７は従来のインクジェット記録装置の外観斜視図であり、図８は図７に示したインクジェット記録装置のアッパーカバーを取り外した状態を示す斜視図である。
【０００３】
図７および図８を参照すると、インクジェット記録装置の前面に、前面へ開閉可能なロールホルダーユニット１２２が設けられており、記録紙等の記録媒体はロールホルダーユニット１２２から記録部へ供給される。インクジェット装置は、２個の脚部１８０に支持された装置本体１９０、排紙された記録紙等の記録媒体を積載するスタッカ１２３、内部が透視可能な透明で開閉可能なアッパーカバー１２１を備えている。装置本体１００の図示右側には、回復ユニット３００、メインタンク１３０を保持する供給ユニット３２０が配設されている。
【０００４】
図８に示すように、インクジェット記録装置は、記録紙等の記録媒体を矢印Ａ方向（副走査方向）に搬送するための搬送ローラ対１１０を有している。さらにインクジェット記録装置は、記録媒体の幅方向（矢印Ｂ方向、主走査方向）に往復移動可能に案内支持されたキャリッジ２００と、キャリッジ２００を矢印Ｂ方向に往復移動させるためのキャリッジモータ（不図示）及びベルト伝動手段２７０とを有している。キャリッジ２００には、キャリッジ２００に装着された記録手段としての記録ヘッド２０１が装着される。インクジェット記録装置はさらに、記録ヘッド２０１の吐出口（不図示）のメニスカスを保持するために適正な負圧力を与えかつ、インクタンク１３０を保持する供給ユニット３２０を備えている。ここで負圧力とは、記録ヘッド２０１と供給ユニット３２０との液面の水頭差による負圧力を意味している。インクジェット記録装置はさらに、記録ヘッド２０１の吐出口の目詰まりなどによるインク吐出不良を解消させるための吸引式のヘッドクリーニングを行う回復ユニット３００を備えている。
【０００５】
図示したインクジェット記録装置の場合、キャリッジ２００には、記録媒体にカラー記録を行うために複数の記録ヘッド２０１が装着されている。この複数の記録ヘッド２０１は、例えば、それぞれ異なった色のインクに対応した６つの記録ヘッド２０１で構成されている。例えば、Ｙ（イエロー）用ヘッド、Ｍ（マゼンタ）用ヘッド、Ｃ（シアン）用ヘッド、Ｂｋ（ブラック）用ヘッド、淡Ｃ（淡色シアン）用ヘッド、淡Ｍ（淡色マゼンタ）用ヘッドの６つの記録ヘッド２０１である。これらの記録ヘッド２０１は、供給チューブ３３５（各色別々）により供給ユニット３２０と接続されており、インクが記録ヘッド２０１に送られると記録可能となる。また、それらの供給チューブ３３５は、キャリッジ２００の往復移動の際にばらけて他の部材に当たることのないように、ガイド２６０によって全てが互いに束ねられている。
【０００６】
以上の構成により、記録紙等の記録媒体に記録を行う場合、搬送ローラ対１１０によって記録媒体を所定の記録開始位置まで搬送した後、ここから記録ヘッド２０１による主走査及び搬送ローラ１１０による副走査が繰り返される。これにより、記録媒体全体に対する記録が行われる。すなわち、キャリッジベルト２７０およびキャリッジモータ（不図示）によってキャリッジ２００が図８中の矢印Ｂ方向に移動することにより、記録媒体に記録が行われる。キャリッジ２００が主走査される前の位置に戻されると、搬送ローラ対１１０によって記録媒体が副走査方向（図８中の矢印Ａ方向）に搬送され、その後再び図８中の矢印Ｂ方向にキャリッジ２００の主走査が行なわれる。これにより、記録媒体に対する画像や文字等の記録が行なわれる。上記の動作を繰り返し、記録媒体の１枚分の記録が終了すると、記録媒体はスタッカ１２３内に排紙され、１枚分の記録が完了する。なお、記録媒体は、記録紙、プラスチック薄板あるいは布等を含むものである。
【０００７】
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９を参照して説明する。図９は図８に示すインクジェット記録装置のインク流路図を示し、説明を簡単にするため１色分の流路についてのみ示している。なお、図９に示すインク供給系の構成は、特許文献１に開示されている。
【０００８】
符号２０１は記録ヘッドを示しており、供給チューブ３３５の先端に設けられたヘッド接続部が、記録ヘッド２０１の挿入口２０１ａに接続される。その挿入口２０１ａは、後述する液室２０１ｆに接続されている。液室２０１ｆは複数のノズル２０１ｇを有するノズル部につながっており、ノズル２０１ｇにインクに直接供給している。それゆえ、挿入口２０１ａからのインクはノズル２０１ｇに供給される。また、挿入口２０１ａからノズル２０１ｇまでの間は大気に対して気密な状態に保たれていることは言うまでもない。
【０００９】
ノズル２０１ｇは、インクを吐出する先端（吐出口）を下向きにして配列されており、インクは吐出口にてメニスカスを形成した状態でノズル２０１ｇ内を満たしている。そのため、記録ヘッド２０１の内部、特に液室２０１ｆ内は大気圧に対して負圧の状態に保たれている。ただし、負圧が小さすぎると、ノズル２０１ｇの先端に異物やインクが付着した場合、インクの吐出口におけるメニスカスが破れてインクがノズル２０１ｇから漏れ出てしまうことがある。その逆に、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ノズル２０１ｇ内（液室２０１ｆ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、液室２０１ｆ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、ノズル２０１ｇの数、断面積、発熱抵抗素子の性能等により異なるが、一般的に−２０ｍｍＡｑ〜−２００ｍｍＡｑの範囲が好ましいとされる。
【００１０】
図示した例では、記録ヘッド２０１内を上記した負圧にする手法として、記録ヘッド２０１を供給ユニット３２０よりも高い位置に配置するとともに両者を供給チューブ３３５で接続し、その水頭差により負圧を発生させる手法が採られている。
【００１１】
次に、上記供給ユニット３２０およびメインタンク１３０について説明する。メインタンク１３０は、供給ユニット３２０に対して着脱可能な構成であり、その底部に、ゴム栓１３０ｂで密封されたインク供給口と、ゴム栓１３０ｃで密封された空気導入口とを有する。一方、供給ユニット３２０は、メインタンク１３０からインクを取り出すためのインク供給針３２１と、メインタンク１３０内へ空気を導入させるための空気導入針３２２とを有する。インク供給針３２１および空気導入針３２２はともに中空の針であり、メインタンク１３０のインク供給口および空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いる。メインタンク１３０が供給ユニット３２０に装着されることで、インク供給針３２１および空気導入針３２２がそれぞれゴム栓１３０ｂ，１３０ｃを貫通し、メインタンク１３０の内部に進入する。
【００１２】
インク供給針３２１は、液路３２３、供給弁３２５および液路３２７を経て、供給チューブ３３５に接続されている。空気導入針３２２は、液路３２８、バッファ室３３０および大気連通口３２９を経て大気に連通している。
【００１３】
供給弁３２５は、ゴム材からなるダイアフラム３２５ａを有し、このダイアフラム３２５ａを変位させることにより２つの液路３２７，３２３間の遮蔽と開放とを行う。ダイアフラム３２５ａの上面には、押圧ばね３２５ｃを保持するばねホルダ３２５ｂが取り付けられており、この押圧ばね３２５ｃによりダイアフラム３２５ａを押し潰すことにより、液路３２７，３２３間が遮蔽される。供給弁３２５の作動は、モータ３２５ｅの駆動力を不図示のギヤトレインを介して、カム３２５ｆに伝達（回転）することで行う。そのカム３２５ｆの回転によりレバー３２５ｄを動作させて、押圧ばね３２５ｃのばね力に抗してばねホルダ３２５ｂを持ち上げることで、液路３２７，３２３間が連通する。供給弁３２５は、記録ヘッド２０１がインクを吐出している状態では開放され、待機中および休止中は遮蔽される。
【００１４】
なお、上述した供給ユニット３２０の構成は、インクの色ごとに設けられている。
【００１５】
以上の構成により、記録ヘッド２０１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１３０から供給ユニット３２０および供給チューブ３３５を介して記録ヘッド２０１へ供給される。その際、メインタンク１３０から供給されたインクと同量の空気が、大気連通口３２９からバッファ室３３０、空気導入針３２２を経て、メインタンク１３０内に導入される。
【００１６】
上記のようなインク供給系構成においては、記録動作中にメインタンク１３０を自由に交換できないという不都合がある。なぜなら、メインタンク１３０を外してしまうと、記録ヘッド２０１に適正な負圧を与える上記したバッファタンク３３０との接続（インクの流体的な接続）が切れてしまい、記録ヘッド２０１に適正な負圧を与えられなくなるからである。
【００１７】
したがって、メインタンク１３０を交換する場合は、記録動作が終了して記録装置が待機状態になるまで待つしかない。この待ち時間は、記録面積、記録密度、記録モードなどによって当然異なる。特に、大判用インクジェット記録装置（約Ａ２サイズ〜）においては、その記録面積が小判用インクジェット記録装置（約〜Ａ３サイズ）と比較して数倍〜数十倍になり、記録時間も記録面積に比例して数倍〜数十倍になってしまう。したがって、大判用インクジェット記録装置においては、その記録時間が数十分をゆうに越えてしてしまうことがまれではない。特に、長尺記録を行った場合、記録時間が最も長くなる。このように、記録動作中にメインタンク１３０を自由に交換できないということは、ユーザーはこの待ち時間分だけ待たなければならないということになり、煩わしさがつきまとう。
【００１８】
これを解決するために特許文献２には、図１０に示すように、図９の構成におけるバッファタンク３３０の代わりにサブタンク３３０’を設け、その上方にメインタンク１３０を配置した構成の装置が開示されている。この構成は、鳥の水呑器（チキンフィード）と呼ばれるタイプの構成である。このタイプの構成では、サブタンク３３０’の液面が下がるとメインタンク１３０のインク供給口より空気が逆流し、その空気量分のインクがサブタンク３３０’へ落下してサブタンク３３０’の液面を一定にする。この構成によると、記録動作中においてもメインタンク１３０を交換することができ、メインタンク１３０が取り外された場合にはサブタンク３３０’のインクで記録が行われることになる。
【００１９】
また、インクタンク１３０及びサブタンク３３０’内のインクは、時間の経過と共に溶媒中の顔料粒子などが沈殿してインク濃度が均一でなくなることがある。そのため、記録媒体に記録を行うと濃度むらが生じて記録不良が発生するおそれがある。
【００２０】
そこで、図１１に示すように、インクタンク１３０とサブタンク３３０’との間にポンプ部Ｐを設け、インクタンク１３０とサブタンク３３０’との間でインクを循環させて攪拌することで顔料粒子の沈殿を防ぎインク濃度を均一にする構成が案出されている。図１１に示した構成では、ポンプ部Ｐによって矢印Ａ方向に強制的にインクを流すことでインクタンク１３０内が負圧になり、Ｂ方向にインクが循環する。
【００２１】
図１２に図１１に示されたポンプ部の断面図を示す。図１２を参照して、上記のチキンフィードおよびインク循環について説明する。
【００２２】
まず、チキンフィードについて説明する。
【００２３】
インクが入っていない状態のサブタンク３３０’にメインタンク１３０を装着すると、メインタンク１３０内の微量のインクがインク供給針３２１，３２２内に導かれ、インク供給針３２１，３２２内がそのインクで満たされる。これとともに、シリンダ５００内もピストン５１０の穴５１０ａを通してインクで満たされる。そうすると、シリンダ５００の下端部と供給針３２２の下端部とに水頭差ｈが生じ、この水頭差ｈにより、メインタンク１３０内のインクがサブタンク３３０’内に自重落下していく（水頭の低いインク供給針３２１の方から自重落下する）。この自重落下を安定的にするには、水頭差ｈをなるべく大きくすることが望ましいことはいうまでもない。そして、インク供給針３２１からインクが自重落下した分、メインタンク１３０内は負圧になり、インク供給針３２２を介して空気が入るとともにサブタンク３３０’内のインク液面が上昇する。このようにして、サブタンク３３０’内のインク液面がシリンダ５００下端部よりも上昇すると、今度は、インク液面と供給針３２２の下端部との水頭差により自重落下していく。そして、インク液面がインク供給針３２２の下端部まで達すると水頭差がなくなってインクの自重落下が止まり、サブタンク３３０’の液面が一定に保たれる。
【００２４】
次に、インク沈殿防止攪拌のためのインク循環について説明する。
【００２５】
ピストン５１０はシリンダ５００内を摺動するようになっており、上下に往復移動する。ピストン５１０が最上位置から最下位置に移動する場合は、逆止弁５２０（弾性体）が液圧を受け、穴５１０ａを閉じる。そうすると、シリンダ５００内が負圧になり、その負圧の作用でメインタンク１３０のインクがインク供給針３２１を介してシリンダ５００内部に入る。逆に、ピストン５１０が最下位置から最上位置に移動する場合は、穴５１０ａから液圧を受けることで穴５１０ａが開く。これにより、シリンダ５００内は正圧にならないので、サブタンク３３０’内のインクがインク供給針３２１を介してメインタンク１３０に逆流することはない。
【００２６】
このようなピストン５１０の上下動作が繰り返され、メインタンク１３０内のインクがサブタンク３３０’内に導かれる。そうすると、メインタンク１３０内は、インクが導かれた分だけ負圧になり、インク供給針３２２を介して空気が入る（気液交換）とともに、サブタンク３３０’内のインク液面が上昇する。そして、インク液面がインク供給針３２２の下端部まで達すると、インク供給針３２２を介してサブタンク３３０’内のインクがメインタンク１３０内に導かれ、サブタンク３３０’とメインタンク１３０との間をインクが循環する。
【００２７】
このようにインク循環が行われることで、サブタンク３３０’及びメインタンク１３０内に顔料粒子などが沈殿したインクが攪拌され、インク濃度を均一にすることができる。
【特許文献１】特開２００２−２４８７７９号公報
【特許文献２】特開２００４−１７４８１５号公報（第７図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２８】
しかしながら、上述したインクジェット記録装置のインク供給系構成（図１１および図１２）においては、ポンプシリンダ５００の容積を大きくできないという問題がある。攪拌効果を上げるためには、インク循環効率を向上させるにはポンプ能力の向上が必須であり、ポンプシリンダ５００の容積を大きくできないということはポンプ能力向上の妨げになる。ポンプシリンダ５００の容積を大きくできない理由は、以下の通りである。すなわち、インクが入っていない状態のサブタンク３３０’にメインタンク１３０を装着した場合に流れる微量のインクでポンプシリンダ５００内が満たされなければ、水頭差が発生しないためチキンフィードが行われない。したがって、ポンプシリンダ５００の容積は上記の微量な容量にしか設定できないためである。この微量のインク量は、様々な設計条件やインク物性などにより変わる。例えば、インク供給針３２１の径がφ０．８ｍｍ、長さが３０ｍｍであり、インク物性として表面張力ηが９ｍＰ、粘度γが７２ｄｙｎ／ｃｍであり、メインタンク１３０の容量が１００ｍｌである条件の下では、微量のインク量は０．５〜１ｍｌ程度である。よって、シリンダ５００の容積は０．５ｍｌ程度にしか設定できないことから、ポンプ能力が著しく低くなり、これにより攪拌のためのインク循環にかなりの時間を要することになっていた。
【００２９】
これに対して、ポンプ部Ｐを水頭差ｈの下限よりも下に、すなわちシリンダ５００の下端部よりも下に配置することでチキンフィード性能を確保しつつ、ポンプ能力を向上させることも考えられる。しかしながら、ポンプ部Ｐがサブタンク３３０’の下部に配置されることになるためサブタンク３３０’の構成が大型化し、それにより記録装置の大型化に繋がるため好ましくない。
【００３０】
そこで本発明は、記録装置の大型化をすることなく、インク循環に要する時間を短縮することができるインクジェット記録装置のインク供給ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
本発明のインクジェット記録装置のインク供給ユニットは、インクを吐出する吐出口を有する記録ヘッドに供給するインクを貯留するサブタンクと、該サブタンクに供給するインクを収容し、前記サブタンクの上方に配置されるメインタンクとを有する。インク供給ユニットは、該メインタンクから前記サブタンクへインクを圧送するポンプ部をさらに有する。前記メインタンクの内部と前記サブタンクの内部とは、共に前記サブタンク内で終端している端部を有する第１および第２の連通路を介して互いに連通可能に構成されている。前記ポンプ部には、前記第１の連通路を延長する延長連通路が前記第１の連通路の前記端部に対する接続と切離しとができるように設けられている。該延長連通路が前記第１の連通路の前記端部に接続されたとき、前記延長連通路の前記第１の連通路の前記端部に接続された端部とは反対側の端部は、前記第２の連通路の前記端部よりも下方に位置する。
【発明の効果】
【００３２】
上記本発明によれば、記録装置の大型化をすることなく、インク循環に要する時間を短縮することができるインクジェット記録装置のインク供給ユニットを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００３４】
図１は、本発明の一実施形態に係るインクジェット記録装置のインク流路の構成を示す図である。図２は図１に示したサブタンクの断面図、図３は図１に示したポンプ部が最上位置にある状態での拡大図、図４は図１に示したポンプ部が最下位置にある状態での拡大図である。さらに、図５は図１に示したポンプ部の構成部品図、図６は図１に示したポンプ部の部分詳細図である。
【００３５】
なお、図１〜６では従来技術と同様に１色分のインク流路だけを模式的に示している。また、記録ヘッド２０１とサブタンク５との間（供給弁３２５も含む）の流路構成は、従来技術と同様のため説明を割愛し、その他、従来技術と同じ構成には同じ参照番号を付し説明を割愛する。
【００３６】
まず、図１〜６を参照して本実施形態におけるサブタンクについて説明する。
【００３７】
本実施形態におけるサブタンク５は、内部にインクを溜められるように桶形状に形成されたサブタンクカバー１５と、その蓋であるサブタンクベース１０とを有している。サブタンクカバー１５とサブタンクベース１０は、不図示のパッキン（例えばゴム製）などを両者の間に挟み込んで接合することで、接合部からのインク漏れを防止している。
【００３８】
サブタンクカバー１５は、内部を大気と開放するための大気口１５ｂと、供給弁３２５に接続するための接続口１５ａとを備えている。
【００３９】
サブタンクベース１０は、インク供給針３２１，３２２を保持する保持口１０ｂ，１０ｃを備えている。インク供給針３２１の下部には、後述するポンプ部５０の一要素である円筒形状（内部が空洞）のポンプシリンダ部１０ａが備られている。なお、インク供給針３２１はメインタンク１３０とサブタンク５とを連通させる第１の連通路をなし、インク供給針３２２はメインタンク１３０とサブタンク５とを連通させる第２の連通路をなしている。
【００４０】
ピストン５１は、延長連通路である貫通穴が内部に形成されている。その貫通穴は、後述するピストンベース５５の貫通穴と連結されて、インク供給針３２１からなる第１の連通路を延長する延長連通路を形成する。つまり、ピストン５１とピストンベース５５とを含むピストン部の内部にこの延長連通路が形成される。ピストン５１は、ポンプシリンダ部１０ａ内を摺動可能であり、不図示の駆動部によって上下方向（図３のＣ方向）に駆動される。シールキャップ５２は、ゴムなどの弾性体により形成されており、ピストン５１に圧入によって取り付けられている。シールキャップ５２は、インク供給針３２１の保持部である保持口１０ｂの下部をシールするとともに、ピストン５１の最上位置においてピストン５１をシールする。保持口１０ｂの下部とピストン５１とが共にシールキャップ５２によってシールされると、インク供給針３２１の保持口３２１からシールキャップ５２、ピストン５１の貫通穴、およびピストンベース５５の貫通穴まで連通する。なお、シールキャップ５２によるシールは、シールバネ５４の付勢力にて行われる。逆止弁５３は、ピストンベース５５に上下方向に移動自在に取り付けられており、インクの液圧を利用してピストンベース５５の貫通穴を開閉する。ピストンベース５５は、上記のようにピストン５１の貫通穴と連結される貫通穴を有しているとともに、ピストン５１を保持するように構成されている。そして、ピストンベース５５は不図示の駆動部に連結されており、その駆動部によってピストンベース５５を上下方向（図３のＣ方向）に動かすことで、ピストン５１が同方向に動かされる。
【００４１】
次に、上記構成によるチキンフィード（メインタンク１３０からサブタンク５へのインクの自重補給）について説明する。
【００４２】
チキンフィードを行う場合には、ピストン５１は最上位置（図３位置）に配置されるよう制御されている。その制御は、不図示のフォトセンサーとセンサーフラグにてピストン５１が最上位置にあることが検知されると、記録装置本体の制御部（不図示）が駆動部の駆動を停止することで行われる。この最上位置では、逆止弁５３は、ポンプシリンダ部１０ａの下端部に突き当たり、ピストンベース５５の貫通穴を必ず開く位置関係に設定されている。
【００４３】
まず、サブタンク５にインクが入ってない状態（装置初期状態）について説明する。
【００４４】
サブタンク５側のインク供給針３２１，３２２をメインタンク１３０内に挿入してメインタンク１３０をサブタンク５に装着すると、インク供給針３２１，３２２内に微量のメインタンク１３０インクが入り、インク供給針３２１，３２２内はインクで満たされる。このとき、ピストン５１は、シールキャップ５２を介してサブタンクベース１０の保持口１０ｂの下端部と接続される。これにより、第１の連通部であるインク供給針３２１に、ピストン５１の貫通穴およびピストンベース５５の貫通穴からなる延長連通部が接続され、その延長連通部もインクで満たされる。この接続がなされたとき、延長連通部の下端部（ピストンベース５５の貫通穴の下端部）は、第２の連通路であるインク供給針３２２側の保持口１０ｃの下端部よりも下方に位置する。
【００４５】
この延長連通路の容積は、０．１７ｍｌ（径がφ３ｍｍ、高さが２４ｍｍ）に設定されており、微量インク量（約０．５ｍｌ）でも充分に満たすことができる。また、この延長連通路の流路抵抗は、第１の連通部であるインク供給針３２１の流路抵抗よりも小さく設定されている。
【００４６】
延長連通路がインクで満たされると、延長連通路の下端部と供給針３２２の下端部とに水頭差ｈ（図２参照）が生じ、この水頭差ｈによりメインタンク１３０内のインクがサブタンク５内に自重落下していく（水頭の低いインク供給針３２１から自重落下する）。この自重落下を安定的にするには、水頭差ｈの寸法をなるべく大きくすることが望ましいことはいうまでもない。
【００４７】
そして、インク供給針３２１からインクが自重落下した分、メインタンク１３０内は負圧になり、インク供給針３２２を介してメインタンク１３０内に空気が入る。このようにしてメインタンク１３０とサブタンク５との間で気液交換が行われ、サブタンク５内のインク液面が上昇していく。なお、サブタンク５内のインク液面がピストンベース５５の貫通穴の下端部よりも低い場合には、インク供給針３２１からも空気が入る。
【００４８】
このようにして、サブタンク５内のインク液面がピストンベース５５の貫通穴の下端部より上昇すると、今度は、インク液面とインク供給針３２２の下端部との水頭差によりインクが自重落下していく。例えば、図２のＦ位置にインク液面がある場合は、水頭差ｈ’によりインクが自重落下していく。そして、インク液面が図２のＥ位置まで達すると、インク液面とインク供給針３２２の下端部との水頭差がなくなりインクの自重落下も止まる。
【００４９】
続いて、ポンプ部５０の動作（攪拌用インク循環）について説明する。
【００５０】
図３の状態（最上位置）から、ピストンベース５５を不図示の駆動部によって下方向に動かすと、逆止弁５３が上方向にインクの液圧を受け、ピストンベース５５の貫通穴を閉じる位置に移動する（図６（ａ）参照）。すると、ピストン５１の上部におけるポンプシリンダ部１０ａの内部空間Ｄ（図３参照）が負圧になり、その負圧により、メインタンク１３０内のインクがインク供給針３２１を介してポンプシリンダ部１０ａの内部に流入する。
【００５１】
これに対し、図４の状態（最下位置）からは、ピストンベース５５は不図示の駆動部によって上方向に動かされる。このとき、逆止弁５３は下方向にインクの液圧を受け、ピストンベース５５の貫通穴を開く位置に移動する（図６（ｂ）参照）。したがって、ピストンベース５５が上方向に動かされるときにはポンプシリンダ部１０ａの内部空間Ｄ（図３参照）には正圧がかからない。そのため、この動作により、サブタンク５内のインクがインク供給針３２１を介してメインタンク１３０に逆流することはない。
【００５２】
メインタンク１３０内のインクは、このようなピストン５１の上下動作が繰り返されて、サブタンク５内に導かれていく。すると、メインタンク１３０内は、サブタンク５内に供給されたインク量の分だけ負圧になり、インク供給針３２２を介して空気が入る。このようにしてメインタンク１３０とサブタンク５との間で気液交換が行われ、サブタンク５内のインク液面が上昇していく。そして、サブタンク５内のインク液面が図２のＥ（インク供給針３２２の下端部）まで上昇すると、今度は、サブタンク５内のインクがインク供給針３２２を介してメインタンク１３０内に導かれる。このようにして、インクは、メインタンク１３０からサブタンク５を経て再びメインタンク１３０に循環する。
【００５３】
このようにインク循環を行うことで、サブタンク５及びメインタンク１３０内に沈殿したインクが攪拌され、インク濃度を均一にすることができる。本実施形態では、ポンプシリンダ部１０ａの容積が約８ｍｌ（内径がφ２０ｍｍ、高さが２５ｍｍ）であり、ポンプ実効容積を約４．５ｍｌにすることが可能となり、従来技術に比べて実に１０倍近くポンプ能力の向上が図られている。
【００５４】
このように、本実施形態の構成によれば、ポンプ部５１，５５に形成された延長連通路を第１の連通路であるインク供給針３２１に接続することでメインタンク１３０からサブタンク５へのチキンフィードによるインク供給が可能になる。さらに、この構成ではポンプシリンダ部１０ａの容積を大きくすることが可能となる。そのため、ポンプ部５０を水頭差ｈの下限よりも下、すなわちポンプシリンダ部１０ａの下端部よりも下に配置する構成とする必要はない。したがって、記録装置の大型化をすることなくポンプ能力を向上させることが可能であり、インク循環に要する時間を短縮することができる。
【００５５】
なお、本実施形態では逆止弁５３がインクの液圧によって開閉を行なう構成としたが、逆止弁５３はこれに限らず、例えばシリンダ部１０ａとの摩擦を利用して逆止弁５３が開閉するような、ポンプ部５０自体の動作に連動して開閉動作する構成としてもよい。また、本実施形態ではポンプ部５０としてピストン式の構成を例に挙げて説明したが、ポンプ部５０はこれに限られるものではなく、ダイアフラム式の構成等であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の一実施形態に係るインクジェット記録装置におけるインク流路の構成を示す図である。
【図２】図１に示したサブタンクの断面図である。
【図３】図１に示したポンプ部が最上位置にある状態での拡大図である。
【図４】図１に示したポンプ部が最下位置にある状態での拡大図である。
【図５】図１に示したポンプ部の構成部品図である。
【図６】図１に示したポンプ部の部分詳細図である。
【図７】従来のインクジェット記録装置の外観斜視図である。
【図８】図７に示したインクジェット記録装置のアッパーカバーを取り外した状態を示す斜視図である。
【図９】図８に示すインクジェット記録装置の１色分のインク流路図を示す図である。
【図１０】チキンフィード方式によってメインタンクからサブタンクへインク供給を行う従来技術の構成を示す図である。
【図１１】従来技術のインクジェット記録装置におけるインク流路の構成を示す図である。
【図１２】図１１に示されたポンプ部の断面図を示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
５ サブタンク
１０ａ ポンプシリンダ部
５０ ポンプ部
５１ ピストン
５２ シールキャップ
５３ 逆止弁
５５ ピストンベース
１３０ メインタンク
３２１，３２２ インク供給針
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録紙などの記録媒体にインクを吐出して画像を記録するインクジェット記録装置のインク供給ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図７は従来のインクジェット記録装置の外観斜視図であり、図８は図７に示したインクジェット記録装置のアッパーカバーを取り外した状態を示す斜視図である。
【０００３】
図７および図８を参照すると、インクジェット記録装置の前面に、前面へ開閉可能なロールホルダーユニット１２２が設けられており、記録紙等の記録媒体はロールホルダーユニット１２２から記録部へ供給される。インクジェット装置は、２個の脚部１８０に支持された装置本体１９０、排紙された記録紙等の記録媒体を積載するスタッカ１２３、内部が透視可能な透明で開閉可能なアッパーカバー１２１を備えている。装置本体１００の図示右側には、回復ユニット３００、メインタンク１３０を保持する供給ユニット３２０が配設されている。
【０００４】
図８に示すように、インクジェット記録装置は、記録紙等の記録媒体を矢印Ａ方向（副走査方向）に搬送するための搬送ローラ対１１０を有している。さらにインクジェット記録装置は、記録媒体の幅方向（矢印Ｂ方向、主走査方向）に往復移動可能に案内支持されたキャリッジ２００と、キャリッジ２００を矢印Ｂ方向に往復移動させるためのキャリッジモータ（不図示）及びベルト伝動手段２７０とを有している。キャリッジ２００には、キャリッジ２００に装着された記録手段としての記録ヘッド２０１が装着される。インクジェット記録装置はさらに、記録ヘッド２０１の吐出口（不図示）のメニスカスを保持するために適正な負圧力を与えかつ、インクタンク１３０を保持する供給ユニット３２０を備えている。ここで負圧力とは、記録ヘッド２０１と供給ユニット３２０との液面の水頭差による負圧力を意味している。インクジェット記録装置はさらに、記録ヘッド２０１の吐出口の目詰まりなどによるインク吐出不良を解消させるための吸引式のヘッドクリーニングを行う回復ユニット３００を備えている。
【０００５】
図示したインクジェット記録装置の場合、キャリッジ２００には、記録媒体にカラー記録を行うために複数の記録ヘッド２０１が装着されている。この複数の記録ヘッド２０１は、例えば、それぞれ異なった色のインクに対応した６つの記録ヘッド２０１で構成されている。例えば、Ｙ（イエロー）用ヘッド、Ｍ（マゼンタ）用ヘッド、Ｃ（シアン）用ヘッド、Ｂｋ（ブラック）用ヘッド、淡Ｃ（淡色シアン）用ヘッド、淡Ｍ（淡色マゼンタ）用ヘッドの６つの記録ヘッド２０１である。これらの記録ヘッド２０１は、供給チューブ３３５（各色別々）により供給ユニット３２０と接続されており、インクが記録ヘッド２０１に送られると記録可能となる。また、それらの供給チューブ３３５は、キャリッジ２００の往復移動の際にばらけて他の部材に当たることのないように、ガイド２６０によって全てが互いに束ねられている。
【０００６】
以上の構成により、記録紙等の記録媒体に記録を行う場合、搬送ローラ対１１０によって記録媒体を所定の記録開始位置まで搬送した後、ここから記録ヘッド２０１による主走査及び搬送ローラ１１０による副走査が繰り返される。これにより、記録媒体全体に対する記録が行われる。すなわち、キャリッジベルト２７０およびキャリッジモータ（不図示）によってキャリッジ２００が図８中の矢印Ｂ方向に移動することにより、記録媒体に記録が行われる。キャリッジ２００が主走査される前の位置に戻されると、搬送ローラ対１１０によって記録媒体が副走査方向（図８中の矢印Ａ方向）に搬送され、その後再び図８中の矢印Ｂ方向にキャリッジ２００の主走査が行なわれる。これにより、記録媒体に対する画像や文字等の記録が行なわれる。上記の動作を繰り返し、記録媒体の１枚分の記録が終了すると、記録媒体はスタッカ１２３内に排紙され、１枚分の記録が完了する。なお、記録媒体は、記録紙、プラスチック薄板あるいは布等を含むものである。
【０００７】
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９を参照して説明する。図９は図８に示すインクジェット記録装置のインク流路図を示し、説明を簡単にするため１色分の流路についてのみ示している。なお、図９に示すインク供給系の構成は、特許文献１に開示されている。
【０００８】
符号２０１は記録ヘッドを示しており、供給チューブ３３５の先端に設けられたヘッド接続部が、記録ヘッド２０１の挿入口２０１ａに接続される。その挿入口２０１ａは、後述する液室２０１ｆに接続されている。液室２０１ｆは複数のノズル２０１ｇを有するノズル部につながっており、ノズル２０１ｇにインクに直接供給している。それゆえ、挿入口２０１ａからのインクはノズル２０１ｇに供給される。また、挿入口２０１ａからノズル２０１ｇまでの間は大気に対して気密な状態に保たれていることは言うまでもない。
【０００９】
ノズル２０１ｇは、インクを吐出する先端（吐出口）を下向きにして配列されており、インクは吐出口にてメニスカスを形成した状態でノズル２０１ｇ内を満たしている。そのため、記録ヘッド２０１の内部、特に液室２０１ｆ内は大気圧に対して負圧の状態に保たれている。ただし、負圧が小さすぎると、ノズル２０１ｇの先端に異物やインクが付着した場合、インクの吐出口におけるメニスカスが破れてインクがノズル２０１ｇから漏れ出てしまうことがある。その逆に、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ノズル２０１ｇ内（液室２０１ｆ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、液室２０１ｆ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、ノズル２０１ｇの数、断面積、発熱抵抗素子の性能等により異なるが、一般的に−２０ｍｍＡｑ〜−２００ｍｍＡｑの範囲が好ましいとされる。
【００１０】
図示した例では、記録ヘッド２０１内を上記した負圧にする手法として、記録ヘッド２０１を供給ユニット３２０よりも高い位置に配置するとともに両者を供給チューブ３３５で接続し、その水頭差により負圧を発生させる手法が採られている。
【００１１】
次に、上記供給ユニット３２０およびメインタンク１３０について説明する。メインタンク１３０は、供給ユニット３２０に対して着脱可能な構成であり、その底部に、ゴム栓１３０ｂで密封されたインク供給口と、ゴム栓１３０ｃで密封された空気導入口とを有する。一方、供給ユニット３２０は、メインタンク１３０からインクを取り出すためのインク供給針３２１と、メインタンク１３０内へ空気を導入させるための空気導入針３２２とを有する。インク供給針３２１および空気導入針３２２はともに中空の針であり、メインタンク１３０のインク供給口および空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いる。メインタンク１３０が供給ユニット３２０に装着されることで、インク供給針３２１および空気導入針３２２がそれぞれゴム栓１３０ｂ，１３０ｃを貫通し、メインタンク１３０の内部に進入する。
【００１２】
インク供給針３２１は、液路３２３、供給弁３２５および液路３２７を経て、供給チューブ３３５に接続されている。空気導入針３２２は、液路３２８、バッファ室３３０および大気連通口３２９を経て大気に連通している。
【００１３】
供給弁３２５は、ゴム材からなるダイアフラム３２５ａを有し、このダイアフラム３２５ａを変位させることにより２つの液路３２７，３２３間の遮蔽と開放とを行う。ダイアフラム３２５ａの上面には、押圧ばね３２５ｃを保持するばねホルダ３２５ｂが取り付けられており、この押圧ばね３２５ｃによりダイアフラム３２５ａを押し潰すことにより、液路３２７，３２３間が遮蔽される。供給弁３２５の作動は、モータ３２５ｅの駆動力を不図示のギヤトレインを介して、カム３２５ｆに伝達（回転）することで行う。そのカム３２５ｆの回転によりレバー３２５ｄを動作させて、押圧ばね３２５ｃのばね力に抗してばねホルダ３２５ｂを持ち上げることで、液路３２７，３２３間が連通する。供給弁３２５は、記録ヘッド２０１がインクを吐出している状態では開放され、待機中および休止中は遮蔽される。
【００１４】
なお、上述した供給ユニット３２０の構成は、インクの色ごとに設けられている。
【００１５】
以上の構成により、記録ヘッド２０１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１３０から供給ユニット３２０および供給チューブ３３５を介して記録ヘッド２０１へ供給される。その際、メインタンク１３０から供給されたインクと同量の空気が、大気連通口３２９からバッファ室３３０、空気導入針３２２を経て、メインタンク１３０内に導入される。
【００１６】
上記のようなインク供給系構成においては、記録動作中にメインタンク１３０を自由に交換できないという不都合がある。なぜなら、メインタンク１３０を外してしまうと、記録ヘッド２０１に適正な負圧を与える上記したバッファタンク３３０との接続（インクの流体的な接続）が切れてしまい、記録ヘッド２０１に適正な負圧を与えられなくなるからである。
【００１７】
したがって、メインタンク１３０を交換する場合は、記録動作が終了して記録装置が待機状態になるまで待つしかない。この待ち時間は、記録面積、記録密度、記録モードなどによって当然異なる。特に、大判用インクジェット記録装置（約Ａ２サイズ〜）においては、その記録面積が小判用インクジェット記録装置（約〜Ａ３サイズ）と比較して数倍〜数十倍になり、記録時間も記録面積に比例して数倍〜数十倍になってしまう。したがって、大判用インクジェット記録装置においては、その記録時間が数十分をゆうに越えてしてしまうことがまれではない。特に、長尺記録を行った場合、記録時間が最も長くなる。このように、記録動作中にメインタンク１３０を自由に交換できないということは、ユーザーはこの待ち時間分だけ待たなければならないということになり、煩わしさがつきまとう。
【００１８】
これを解決するために特許文献２には、図１０に示すように、図９の構成におけるバッファタンク３３０の代わりにサブタンク３３０’を設け、その上方にメインタンク１３０を配置した構成の装置が開示されている。この構成は、鳥の水呑器（チキンフィード）と呼ばれるタイプの構成である。このタイプの構成では、サブタンク３３０’の液面が下がるとメインタンク１３０のインク供給口より空気が逆流し、その空気量分のインクがサブタンク３３０’へ落下してサブタンク３３０’の液面を一定にする。この構成によると、記録動作中においてもメインタンク１３０を交換することができ、メインタンク１３０が取り外された場合にはサブタンク３３０’のインクで記録が行われることになる。
【００１９】
また、インクタンク１３０及びサブタンク３３０’内のインクは、時間の経過と共に溶媒中の顔料粒子などが沈殿してインク濃度が均一でなくなることがある。そのため、記録媒体に記録を行うと濃度むらが生じて記録不良が発生するおそれがある。
【００２０】
そこで、図１１に示すように、インクタンク１３０とサブタンク３３０’との間にポンプ部Ｐを設け、インクタンク１３０とサブタンク３３０’との間でインクを循環させて攪拌することで顔料粒子の沈殿を防ぎインク濃度を均一にする構成が案出されている。図１１に示した構成では、ポンプ部Ｐによって矢印Ａ方向に強制的にインクを流すことでインクタンク１３０内が負圧になり、Ｂ方向にインクが循環する。
【００２１】
図１２に図１１に示されたポンプ部の断面図を示す。図１２を参照して、上記のチキンフィードおよびインク循環について説明する。
【００２２】
まず、チキンフィードについて説明する。
【００２３】
インクが入っていない状態のサブタンク３３０’にメインタンク１３０を装着すると、メインタンク１３０内の微量のインクがインク供給針３２１，３２２内に導かれ、インク供給針３２１，３２２内がそのインクで満たされる。これとともに、シリンダ５００内もピストン５１０の穴５１０ａを通してインクで満たされる。そうすると、シリンダ５００の下端部と供給針３２２の下端部とに水頭差ｈが生じ、この水頭差ｈにより、メインタンク１３０内のインクがサブタンク３３０’内に自重落下していく（水頭の低いインク供給針３２１の方から自重落下する）。この自重落下を安定的にするには、水頭差ｈをなるべく大きくすることが望ましいことはいうまでもない。そして、インク供給針３２１からインクが自重落下した分、メインタンク１３０内は負圧になり、インク供給針３２２を介して空気が入るとともにサブタンク３３０’内のインク液面が上昇する。このようにして、サブタンク３３０’内のインク液面がシリンダ５００下端部よりも上昇すると、今度は、インク液面と供給針３２２の下端部との水頭差により自重落下していく。そして、インク液面がインク供給針３２２の下端部まで達すると水頭差がなくなってインクの自重落下が止まり、サブタンク３３０’の液面が一定に保たれる。
【００２４】
次に、インク沈殿防止攪拌のためのインク循環について説明する。
【００２５】
ピストン５１０はシリンダ５００内を摺動するようになっており、上下に往復移動する。ピストン５１０が最上位置から最下位置に移動する場合は、逆止弁５２０（弾性体）が液圧を受け、穴５１０ａを閉じる。そうすると、シリンダ５００内が負圧になり、その負圧の作用でメインタンク１３０のインクがインク供給針３２１を介してシリンダ５００内部に入る。逆に、ピストン５１０が最下位置から最上位置に移動する場合は、穴５１０ａから液圧を受けることで穴５１０ａが開く。これにより、シリンダ５００内は正圧にならないので、サブタンク３３０’内のインクがインク供給針３２１を介してメインタンク１３０に逆流することはない。
【００２６】
このようなピストン５１０の上下動作が繰り返され、メインタンク１３０内のインクがサブタンク３３０’内に導かれる。そうすると、メインタンク１３０内は、インクが導かれた分だけ負圧になり、インク供給針３２２を介して空気が入る（気液交換）とともに、サブタンク３３０’内のインク液面が上昇する。そして、インク液面がインク供給針３２２の下端部まで達すると、インク供給針３２２を介してサブタンク３３０’内のインクがメインタンク１３０内に導かれ、サブタンク３３０’とメインタンク１３０との間をインクが循環する。
【００２７】
このようにインク循環が行われることで、サブタンク３３０’及びメインタンク１３０内に顔料粒子などが沈殿したインクが攪拌され、インク濃度を均一にすることができる。
【特許文献１】特開２００２−２４８７７９号公報
【特許文献２】特開２００４−１７４８１５号公報（第７図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２８】
しかしながら、上述したインクジェット記録装置のインク供給系構成（図１１および図１２）においては、ポンプシリンダ５００の容積を大きくできないという問題がある。攪拌効果を上げるためには、インク循環効率を向上させるにはポンプ能力の向上が必須であり、ポンプシリンダ５００の容積を大きくできないということはポンプ能力向上の妨げになる。ポンプシリンダ５００の容積を大きくできない理由は、以下の通りである。すなわち、インクが入っていない状態のサブタンク３３０’にメインタンク１３０を装着した場合に流れる微量のインクでポンプシリンダ５００内が満たされなければ、水頭差が発生しないためチキンフィードが行われない。したがって、ポンプシリンダ５００の容積は上記の微量な容量にしか設定できないためである。この微量のインク量は、様々な設計条件やインク物性などにより変わる。例えば、インク供給針３２１の径がφ０．８ｍｍ、長さが３０ｍｍであり、インク物性として表面張力ηが９ｍＰ、粘度γが７２ｄｙｎ／ｃｍであり、メインタンク１３０の容量が１００ｍｌである条件の下では、微量のインク量は０．５〜１ｍｌ程度である。よって、シリンダ５００の容積は０．５ｍｌ程度にしか設定できないことから、ポンプ能力が著しく低くなり、これにより攪拌のためのインク循環にかなりの時間を要することになっていた。
【００２９】
これに対して、ポンプ部Ｐを水頭差ｈの下限よりも下に、すなわちシリンダ５００の下端部よりも下に配置することでチキンフィード性能を確保しつつ、ポンプ能力を向上させることも考えられる。しかしながら、ポンプ部Ｐがサブタンク３３０’の下部に配置されることになるためサブタンク３３０’の構成が大型化し、それにより記録装置の大型化に繋がるため好ましくない。
【００３０】
そこで本発明は、記録装置の大型化をすることなく、インク循環に要する時間を短縮することができるインクジェット記録装置のインク供給ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
本発明のインクジェット記録装置のインク供給ユニットは、インクを吐出する吐出口を有する記録ヘッドに供給するインクを貯留するサブタンクと、該サブタンクに供給するインクを収容し、前記サブタンクの上方に配置されるメインタンクとを有する。インク供給ユニットは、該メインタンクから前記サブタンクへインクを圧送するポンプ部をさらに有する。前記メインタンクの内部と前記サブタンクの内部とは、共に前記サブタンク内で終端している端部を有する第１および第２の連通路を介して互いに連通可能に構成されている。前記ポンプ部には、前記第１の連通路を延長する延長連通路が前記第１の連通路の前記端部に対する接続と切離しとができるように設けられている。該延長連通路が前記第１の連通路の前記端部に接続されたとき、前記延長連通路の前記第１の連通路の前記端部に接続された端部とは反対側の端部は、前記第２の連通路の前記端部よりも下方に位置する。
【発明の効果】
【００３２】
上記本発明によれば、記録装置の大型化をすることなく、インク循環に要する時間を短縮することができるインクジェット記録装置のインク供給ユニットを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００３４】
図１は、本発明の一実施形態に係るインクジェット記録装置のインク流路の構成を示す図である。図２は図１に示したサブタンクの断面図、図３は図１に示したポンプ部が最上位置にある状態での拡大図、図４は図１に示したポンプ部が最下位置にある状態での拡大図である。さらに、図５は図１に示したポンプ部の構成部品図、図６は図１に示したポンプ部の部分詳細図である。
【００３５】
なお、図１〜６では従来技術と同様に１色分のインク流路だけを模式的に示している。また、記録ヘッド２０１とサブタンク５との間（供給弁３２５も含む）の流路構成は、従来技術と同様のため説明を割愛し、その他、従来技術と同じ構成には同じ参照番号を付し説明を割愛する。
【００３６】
まず、図１〜６を参照して本実施形態におけるサブタンクについて説明する。
【００３７】
本実施形態におけるサブタンク５は、内部にインクを溜められるように桶形状に形成されたサブタンクカバー１５と、その蓋であるサブタンクベース１０とを有している。サブタンクカバー１５とサブタンクベース１０は、不図示のパッキン（例えばゴム製）などを両者の間に挟み込んで接合することで、接合部からのインク漏れを防止している。
【００３８】
サブタンクカバー１５は、内部を大気と開放するための大気口１５ｂと、供給弁３２５に接続するための接続口１５ａとを備えている。
【００３９】
サブタンクベース１０は、インク供給針３２１，３２２を保持する保持口１０ｂ，１０ｃを備えている。インク供給針３２１の下部には、後述するポンプ部５０の一要素である円筒形状（内部が空洞）のポンプシリンダ部１０ａが備られている。なお、インク供給針３２１はメインタンク１３０とサブタンク５とを連通させる第１の連通路をなし、インク供給針３２２はメインタンク１３０とサブタンク５とを連通させる第２の連通路をなしている。
【００４０】
ピストン５１は、延長連通路である貫通穴が内部に形成されている。その貫通穴は、後述するピストンベース５５の貫通穴と連結されて、インク供給針３２１からなる第１の連通路を延長する延長連通路を形成する。つまり、ピストン５１とピストンベース５５とを含むピストン部の内部にこの延長連通路が形成される。ピストン５１は、ポンプシリンダ部１０ａ内を摺動可能であり、不図示の駆動部によって上下方向（図３のＣ方向）に駆動される。シールキャップ５２は、ゴムなどの弾性体により形成されており、ピストン５１に圧入によって取り付けられている。シールキャップ５２は、インク供給針３２１の保持部である保持口１０ｂの下部をシールするとともに、ピストン５１の最上位置においてピストン５１をシールする。保持口１０ｂの下部とピストン５１とが共にシールキャップ５２によってシールされると、インク供給針３２１の保持口３２１からシールキャップ５２、ピストン５１の貫通穴、およびピストンベース５５の貫通穴まで連通する。なお、シールキャップ５２によるシールは、シールバネ５４の付勢力にて行われる。逆止弁５３は、ピストンベース５５に上下方向に移動自在に取り付けられており、インクの液圧を利用してピストンベース５５の貫通穴を開閉する。ピストンベース５５は、上記のようにピストン５１の貫通穴と連結される貫通穴を有しているとともに、ピストン５１を保持するように構成されている。そして、ピストンベース５５は不図示の駆動部に連結されており、その駆動部によってピストンベース５５を上下方向（図３のＣ方向）に動かすことで、ピストン５１が同方向に動かされる。
【００４１】
次に、上記構成によるチキンフィード（メインタンク１３０からサブタンク５へのインクの自重補給）について説明する。
【００４２】
チキンフィードを行う場合には、ピストン５１は最上位置（図３位置）に配置されるよう制御されている。その制御は、不図示のフォトセンサーとセンサーフラグにてピストン５１が最上位置にあることが検知されると、記録装置本体の制御部（不図示）が駆動部の駆動を停止することで行われる。この最上位置では、逆止弁５３は、ポンプシリンダ部１０ａの下端部に突き当たり、ピストンベース５５の貫通穴を必ず開く位置関係に設定されている。
【００４３】
まず、サブタンク５にインクが入ってない状態（装置初期状態）について説明する。
【００４４】
サブタンク５側のインク供給針３２１，３２２をメインタンク１３０内に挿入してメインタンク１３０をサブタンク５に装着すると、インク供給針３２１，３２２内に微量のメインタンク１３０インクが入り、インク供給針３２１，３２２内はインクで満たされる。このとき、ピストン５１は、シールキャップ５２を介してサブタンクベース１０の保持口１０ｂの下端部と接続される。これにより、第１の連通部であるインク供給針３２１に、ピストン５１の貫通穴およびピストンベース５５の貫通穴からなる延長連通部が接続され、その延長連通部もインクで満たされる。この接続がなされたとき、延長連通部の下端部（ピストンベース５５の貫通穴の下端部）は、第２の連通路であるインク供給針３２２側の保持口１０ｃの下端部よりも下方に位置する。
【００４５】
この延長連通路の容積は、０．１７ｍｌ（径がφ３ｍｍ、高さが２４ｍｍ）に設定されており、微量インク量（約０．５ｍｌ）でも充分に満たすことができる。また、この延長連通路の流路抵抗は、第１の連通部であるインク供給針３２１の流路抵抗よりも小さく設定されている。
【００４６】
延長連通路がインクで満たされると、延長連通路の下端部と供給針３２２の下端部とに水頭差ｈ（図２参照）が生じ、この水頭差ｈによりメインタンク１３０内のインクがサブタンク５内に自重落下していく（水頭の低いインク供給針３２１から自重落下する）。この自重落下を安定的にするには、水頭差ｈの寸法をなるべく大きくすることが望ましいことはいうまでもない。
【００４７】
そして、インク供給針３２１からインクが自重落下した分、メインタンク１３０内は負圧になり、インク供給針３２２を介してメインタンク１３０内に空気が入る。このようにしてメインタンク１３０とサブタンク５との間で気液交換が行われ、サブタンク５内のインク液面が上昇していく。なお、サブタンク５内のインク液面がピストンベース５５の貫通穴の下端部よりも低い場合には、インク供給針３２１からも空気が入る。
【００４８】
このようにして、サブタンク５内のインク液面がピストンベース５５の貫通穴の下端部より上昇すると、今度は、インク液面とインク供給針３２２の下端部との水頭差によりインクが自重落下していく。例えば、図２のＦ位置にインク液面がある場合は、水頭差ｈ’によりインクが自重落下していく。そして、インク液面が図２のＥ位置まで達すると、インク液面とインク供給針３２２の下端部との水頭差がなくなりインクの自重落下も止まる。
【００４９】
続いて、ポンプ部５０の動作（攪拌用インク循環）について説明する。
【００５０】
図３の状態（最上位置）から、ピストンベース５５を不図示の駆動部によって下方向に動かすと、逆止弁５３が上方向にインクの液圧を受け、ピストンベース５５の貫通穴を閉じる位置に移動する（図６（ａ）参照）。すると、ピストン５１の上部におけるポンプシリンダ部１０ａの内部空間Ｄ（図３参照）が負圧になり、その負圧により、メインタンク１３０内のインクがインク供給針３２１を介してポンプシリンダ部１０ａの内部に流入する。
【００５１】
これに対し、図４の状態（最下位置）からは、ピストンベース５５は不図示の駆動部によって上方向に動かされる。このとき、逆止弁５３は下方向にインクの液圧を受け、ピストンベース５５の貫通穴を開く位置に移動する（図６（ｂ）参照）。したがって、ピストンベース５５が上方向に動かされるときにはポンプシリンダ部１０ａの内部空間Ｄ（図３参照）には正圧がかからない。そのため、この動作により、サブタンク５内のインクがインク供給針３２１を介してメインタンク１３０に逆流することはない。
【００５２】
メインタンク１３０内のインクは、このようなピストン５１の上下動作が繰り返されて、サブタンク５内に導かれていく。すると、メインタンク１３０内は、サブタンク５内に供給されたインク量の分だけ負圧になり、インク供給針３２２を介して空気が入る。このようにしてメインタンク１３０とサブタンク５との間で気液交換が行われ、サブタンク５内のインク液面が上昇していく。そして、サブタンク５内のインク液面が図２のＥ（インク供給針３２２の下端部）まで上昇すると、今度は、サブタンク５内のインクがインク供給針３２２を介してメインタンク１３０内に導かれる。このようにして、インクは、メインタンク１３０からサブタンク５を経て再びメインタンク１３０に循環する。
【００５３】
このようにインク循環を行うことで、サブタンク５及びメインタンク１３０内に沈殿したインクが攪拌され、インク濃度を均一にすることができる。本実施形態では、ポンプシリンダ部１０ａの容積が約８ｍｌ（内径がφ２０ｍｍ、高さが２５ｍｍ）であり、ポンプ実効容積を約４．５ｍｌにすることが可能となり、従来技術に比べて実に１０倍近くポンプ能力の向上が図られている。
【００５４】
このように、本実施形態の構成によれば、ポンプ部５１，５５に形成された延長連通路を第１の連通路であるインク供給針３２１に接続することでメインタンク１３０からサブタンク５へのチキンフィードによるインク供給が可能になる。さらに、この構成ではポンプシリンダ部１０ａの容積を大きくすることが可能となる。そのため、ポンプ部５０を水頭差ｈの下限よりも下、すなわちポンプシリンダ部１０ａの下端部よりも下に配置する構成とする必要はない。したがって、記録装置の大型化をすることなくポンプ能力を向上させることが可能であり、インク循環に要する時間を短縮することができる。
【００５５】
なお、本実施形態では逆止弁５３がインクの液圧によって開閉を行なう構成としたが、逆止弁５３はこれに限らず、例えばシリンダ部１０ａとの摩擦を利用して逆止弁５３が開閉するような、ポンプ部５０自体の動作に連動して開閉動作する構成としてもよい。また、本実施形態ではポンプ部５０としてピストン式の構成を例に挙げて説明したが、ポンプ部５０はこれに限られるものではなく、ダイアフラム式の構成等であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の一実施形態に係るインクジェット記録装置におけるインク流路の構成を示す図である。
【図２】図１に示したサブタンクの断面図である。
【図３】図１に示したポンプ部が最上位置にある状態での拡大図である。
【図４】図１に示したポンプ部が最下位置にある状態での拡大図である。
【図５】図１に示したポンプ部の構成部品図である。
【図６】図１に示したポンプ部の部分詳細図である。
【図７】従来のインクジェット記録装置の外観斜視図である。
【図８】図７に示したインクジェット記録装置のアッパーカバーを取り外した状態を示す斜視図である。
【図９】図８に示すインクジェット記録装置の１色分のインク流路図を示す図である。
【図１０】チキンフィード方式によってメインタンクからサブタンクへインク供給を行う従来技術の構成を示す図である。
【図１１】従来技術のインクジェット記録装置におけるインク流路の構成を示す図である。
【図１２】図１１に示されたポンプ部の断面図を示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
５ サブタンク
１０ａ ポンプシリンダ部
５０ ポンプ部
５１ ピストン
５２ シールキャップ
５３ 逆止弁
５５ ピストンベース
１３０ メインタンク
３２１，３２２ インク供給針
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出する吐出口を有する記録ヘッドに供給するインクを貯留するサブタンクと、該サブタンクに供給するインクを収容し、前記サブタンクの上方に配置されるメインタンクと、該メインタンクから前記サブタンクへインクを圧送するポンプ部とを有するインクジェット記録装置のインク供給ユニットにおいて、
前記メインタンクの内部と前記サブタンクの内部とは、共に前記サブタンク内で終端している端部を有する第１および第２の連通路を介して互いに連通可能に構成されており、
前記ポンプ部には、前記第１の連通路を延長する延長連通路が前記第１の連通路の前記端部に対する接続と切離しとができるように設けられており、
該延長連通路が前記第１の連通路の前記端部に接続されたとき、前記延長連通路の前記第１の連通路の前記端部に接続された端部とは反対側の端部は、前記第２の連通路の前記端部よりも下方に位置することを特徴とするインクジェット記録装置のインク供給ユニット。
【請求項２】
前記延長連通路の流路抵抗は前記第１の連通路の流路抵抗よりも小さい、請求項１に記載のインクジェット記録装置のインク供給ユニット。
【請求項３】
前記ポンプ部は、前記延長連通路が形成されたピストン部と、該ピストン部が摺動可能なシリンダ部とを有し、
前記ピストン部は、前記延長連通路の前記反対側の端部の開閉を行う弁部材が設けられている、請求項１または２に記載のインクジェット記録装置のインク供給ユニット。
【請求項４】
前記弁部材は、前記ピストン部が前記第１の連通路の前記端部に近づく方向に移動するときに前記反対側の端部を開き、前記ピストン部が前記第１の連通路の前記端部から遠ざかる方向に移動するときに前記反対側の端部を閉じる、請求項３に記載のインクジェット記録装置のインク供給ユニット。
【請求項５】
前記弁部材は、前記延長連通路が前記第１の連通路の前記端部に接続されているときには前記延長連通路の前記反対側の端部を開いた状態が維持されるように構成されている、請求項３または４に記載のインクジェット記録装置のインク供給ユニット。
【請求項１】
インクを吐出する吐出口を有する記録ヘッドに供給するインクを貯留するサブタンクと、該サブタンクに供給するインクを収容し、前記サブタンクの上方に配置されるメインタンクと、該メインタンクから前記サブタンクへインクを圧送するポンプ部とを有するインクジェット記録装置のインク供給ユニットにおいて、
前記メインタンクの内部と前記サブタンクの内部とは、共に前記サブタンク内で終端している端部を有する第１および第２の連通路を介して互いに連通可能に構成されており、
前記ポンプ部には、前記第１の連通路を延長する延長連通路が前記第１の連通路の前記端部に対する接続と切離しとができるように設けられており、
該延長連通路が前記第１の連通路の前記端部に接続されたとき、前記延長連通路の前記第１の連通路の前記端部に接続された端部とは反対側の端部は、前記第２の連通路の前記端部よりも下方に位置することを特徴とするインクジェット記録装置のインク供給ユニット。
【請求項２】
前記延長連通路の流路抵抗は前記第１の連通路の流路抵抗よりも小さい、請求項１に記載のインクジェット記録装置のインク供給ユニット。
【請求項３】
前記ポンプ部は、前記延長連通路が形成されたピストン部と、該ピストン部が摺動可能なシリンダ部とを有し、
前記ピストン部は、前記延長連通路の前記反対側の端部の開閉を行う弁部材が設けられている、請求項１または２に記載のインクジェット記録装置のインク供給ユニット。
【請求項４】
前記弁部材は、前記ピストン部が前記第１の連通路の前記端部に近づく方向に移動するときに前記反対側の端部を開き、前記ピストン部が前記第１の連通路の前記端部から遠ざかる方向に移動するときに前記反対側の端部を閉じる、請求項３に記載のインクジェット記録装置のインク供給ユニット。
【請求項５】
前記弁部材は、前記延長連通路が前記第１の連通路の前記端部に接続されているときには前記延長連通路の前記反対側の端部を開いた状態が維持されるように構成されている、請求項３または４に記載のインクジェット記録装置のインク供給ユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００７−２６１１６１（Ｐ２００７−２６１１６１Ａ）
【公開日】平成１９年１０月１１日（２００７．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−９１０１４（Ｐ２００６−９１０１４）
【出願日】平成１８年３月２９日（２００６．３．２９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月１１日（２００７．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月２９日（２００６．３．２９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]