インクジェット記録装置
【課題】 記録ヘッドとインクタンクとを連通するインク供給流路の連通状態を切り替える弁機構を有する記録装置において、記録装置が傾いて配置された場合であってもインク漏れや吐出不良といった問題を起こしにくいインクジェット記録装置を提供する。
【解決手段】 記録ヘッドとインクタンクとを連通するインク供給流路は第１液路５ｃおよび第２液路５ｄを含むように構成されており、この流路には遮断弁１０が配置されている。遮断弁１０は、ダイヤフラム１０ａをレバー１１によって上下移動させて流路を開閉するものであり、レバー１１は水平部材１１ａと鉛直部材１１ｂとで構成されている。鉛直部材１１ｂは、第２の回転軸１２によって回動自在に保持されており、その下部側が常に鉛直方向下向きに向くように構成されている。
【解決手段】 記録ヘッドとインクタンクとを連通するインク供給流路は第１液路５ｃおよび第２液路５ｄを含むように構成されており、この流路には遮断弁１０が配置されている。遮断弁１０は、ダイヤフラム１０ａをレバー１１によって上下移動させて流路を開閉するものであり、レバー１１は水平部材１１ａと鉛直部材１１ｂとで構成されている。鉛直部材１１ｂは、第２の回転軸１２によって回動自在に保持されており、その下部側が常に鉛直方向下向きに向くように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チューブなどによって構成されたインク供給流路を通じてインクタンクから記録ヘッドへとインクが供給される構成であって、そのインク供給流路上に弁機構が配置されたインクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般的なインクジェット記録装置（単に記録装置ともいう）として、インクジェット記録ヘッド（単に記録ヘッドともいう）を搭載するキャリッジと、記録紙などの被記録媒体を搬送する搬送手段と、これらの駆動を制御する制御手段とを有し、キャリッジを移動させながら記録を行うシリアル型のものがある。
【０００３】
この種の記録装置において、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記録ヘッドと一体化させた、いわゆる「ヘッドタンク一体供給方式」や、インクタンクと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」や、インクタンクと記録ヘッドとを別々に設け、必要に応じて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、その状態でインクタンクから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」が知られている。そして、シリアル型の記録装置に対しては、「チューブ供給方式」および「ピットイン方式」が採られることが多く、特に、「チューブ供給方式」は、インク供給のために記録動作を停止する必要がないという利点を有している。
【０００４】
図７は、例えば特許文献１に開示された従来のインクジェット記録装置の構成説明するための概略図である。
【０００５】
図７に示すインクジェット記録装置２５０は、大別して、インクを吐出するための記録ヘッド２０１と、記録ヘッド２０１にインクを供給するためのインク供給ユニット２０５と、記録ヘッド２０１に対して回復動作を行う回復ユニット２０７とに分けられる。
【０００６】
記録ヘッド２０１は、その下面に、インクを吐出する複数の吐出ノズル２０１ｇを有している。記録ヘッド２０１は、また、メインタンク２０４に対して高低差がつけられた状態で比較的高い位置に配置され、これにより記録ヘッド２０１内が所定の負圧状態となるように構成されている。
【０００７】
インク供給ユニット２０５は、メインタンク２０４からインクを取り出すためのインク供給針２０５ａと、メインタンク２０４内へ大気を導入させるための大気導入針２０５ｂとを有し、図示するように、メインタンク２０４が装着された状態で針２０５ａ、２０５ｂのそれぞれの先端がメインタンク２０４の内部に連通するように構成されている。
【０００８】
大気導入針２０５ｂの下端は、メインタンク２０４の下方に配置されたバッファ室２０５ｆの内部に連通するように構成されている。これにより、大気導入針２０５ｂを介してメインタンク２０４内部とバッファ室２０５ｆ内部とが連通した状態となっている。バッファ室２０５ｆの他端側には逆Ｕ字状に形成された通路が設けられており、この通路の下端部が大気連通口２０５ｇとなっている。このように構成されたバッファ室２０５ｆは、例えば外気圧の変化などにより、メインタンク２０４からインクが溢れ出した場合に、そのインクを一時的に貯留するものである。したがって、バッファ室２０５ｆは、メインタンク２０４の容量に応じた所定量のインクを貯留することができるように、所定の大きさの内部空間を有している。吐出ノズル２０１ｇの下面と、バッファ室２０５ｆ内の液面（水頭面）との高低差が水頭差となっており、吐出ノズル面２０１ｇでインクがメニスカスを形成している。またバッファ室２０５ｆの内部空間の高さは、吐出ノズル２０１ｇにおいて、ノズル内への外気の進入や、ヘッドからの吐出時以外のインク漏れが発生しないように、メニスカスが最適となるようメインタンク２０４とバッファ室２０５ｆとの位置関係や、それに基づくインクの圧力差等を考慮して適宜設定されている。
【０００９】
一方、インク供給針２０５ａの下端は、インクを記録ヘッド２０１ａに移送するためのインク供給流路に接続されている。このインク供給流路上には、同流路を開閉制御するための遮断弁２１０が配置されている。なお、インク供給流路のうち、遮断弁２１０より下流側（記録ヘッド２０１側）が可撓性を有する供給チューブ２０６によって構成されている。
【００１０】
遮断弁２１０は、支持軸によって回動自在に支持された逆Ｌ字状のレバー２１１によって、開放／閉塞の状態が切換わるようになっている。このレバー２１１の移動の駆動源は、回復ユニット２０７の構成要素として設けられたカム制御モータ２０７ｇである。すなわち、カム制御モータ２０７ｇの回転動力が第２のカム２０７ｆを介してリンク２０７ｅの水平移動に変換され、リンク２０７ｅが図示右側に移動したときにレバー２１１が押し上げられるように構成されている。なお、カム制御モータ２０７ｇは、吸引キャップ２０７ａの上下移動の駆動源も兼ねている。
【００１１】
このように構成されたインクジェット記録装置２５０では、その記録動作の際には、吸引キャップ２０７ａは記録ヘッド２０１から退避した位置となり、また、リンク２０７ｅが図示右側に移動することによって遮断弁２１０が開放された状態となる。こうすることで、記録ヘッド２０１からのインクの吐出と、メインタンク４から記録ヘッド１へのインク供給との双方ができるようになっている。
【特許文献１】特開２００２−２４８７７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上述したような特許文献１の構成では、記録装置が傾いた状態で配置されていると次のような問題が生じる可能性があった。すなわち、図７のインクジェット記録装置２５０においては、吐出ノズル２０１ｇ下端での負圧の大きさが、バッファ室２０５ｆ内に貯留されたインクの気液界面の高さによって変化するものであり、またこのことからバッファ室２０５ｆの高さ寸法も、吐出ノズル２０１ｆ内の負圧の大きさが所定の範囲内に収まるように設定されている。しかし、この高さ寸法の設定は、通常、記録装置２５０が水平姿勢で配置されることを前提として行われている。記録装置２５０の水平姿勢が保たれている場合、吐出ノズル２０１ｇの下面と、バッファ室２０５ｆ内の液面（水頭面）との差である水頭差が保たれた状態を維持できる。しかし、記録装置２５０が傾いた状態で配置された場合には、バッファ室２０５ｆ内の水頭面が変化し、その結果、吐出ノズル２０１ｇ下面とバッファ室内の水頭面高低差によって形成されている水頭差が維持できない状況になる。必要な水頭差を確保するためには、バッファ室２０５ｆの水頭面を変化させる必要があり、バッファ室内の高さが足りない状況になってしまうこともある。その結果、バッファ室２０５ｆ内のインクが大気連通口２０５ｇから溢れ出す可能性があった。
【００１３】
例えば記録動作時、すなわち遮断弁２１０が開放状態で記録ヘッド２０１内とメインタンク２０４内とが連通している時であって、かつ、バッファ室２０５ｆ内に既に所定量のインクが貯留され、しかも記録装置２５０が傾いている場合に、水頭差がくずれることによって、吐出ノズル２０１ｇ側から、外部の空気がサブタンク内へ流入し、ヘッド側へリークしてしまう。その結果、サブタンク内にあったインクや、流入した空気が、供給チューブ２０６を経由して、開放した遮断弁２１０を通り、メインタンク２０４内へ流入する。すると、メインタンク２０４内のインクは、大気導入針２０５ｂから押し出され、バッファ室２０５ｆ内にインクが逆流し、大気連通口２０５ｇからインクが溢れてしまう。一旦、インクが溢れ出すと、インクの水頭面が通常時の水頭面の高さ（針２０５ａ、２０５ｂの下端に相当）よりも低くなってしまうため、メインタンク２０４内のインクが全てなくなるまで溢れてしまうこともある。
【００１４】
また、記録装置２５０が傾いた状態にあり、記録ヘッド２０１内や供給チューブ２０６内にインクが無く、バッファ室２０５ｆ内のみに所定量のインクが貯留されており、メインタンク２０４が針部に装着されていない状態の時に、記録ヘッド２０１や供給チューブ２０６内にインクを充填しようとした場合、新しいメインタンク２０４を針部に装着すると、記録装置２５０が傾いているので、インク供給ユニット２０５が、図７の状態よりも下方向に位置し、記録ヘッド２０１が、図7の状態よりも上方向に位置するような場合がある。この時、インクはバッファ室２０５ｆとメインタンク２０４にのみに存在するので、インクタンク２０４を装着したことによって、供給針２０５aの液面とバッファ室２０５ｆ内の液面が、水頭差の基準面となる。装置が傾いているために、２０５aの液面よりも、バッファ室２０５ｆの液面が下側だった場合には、メインタンク２０４内のインクがバッファ室２０５ｆ側に流れてしまい、大気連通口２０５ｇから大量のインクが溢れてしまう可能性がある。このような大気連通口２０５ｇからのインクの溢れの問題に対し、バッファ室２０５ｆ内の容積を大きくすることで対応することも可能であるが、このようにバッファ室２０５を大容積化することは記録装置の大型化に繋がるおそれもある。
【００１５】
以上、図７に示した特許文献１の構成を例に挙げて、記録装置が傾いて配置された際の問題点について説明したが、装置が傾いていることに起因した上記のような問題は他の種類の記録装置にも生じうると考えられる。また、その場合の問題点も上記のようなインク漏れに限られるものではなく、例えば記録ヘッド内におけるインクの圧力が所望の範囲内から外れることにより、吐出不良が起こる可能性もある。
【００１６】
いずれにしても上記のような問題の原因は、装置が傾いている状態で弁機構を開放してしまうことにあり、したがってこれを防止するためには、記録装置の傾き応じて適切な弁機構の制御を行えるようになっていることが望ましい。
【００１７】
そこで本発明の目的は、記録ヘッドとインクタンクとを連通するインク供給流路の連通状態を切り替える弁機構を有する記録装置において、記録装置が傾いて配置された場合であってもインク漏れや吐出不良といった問題を起こしにくいインクジェット記録装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するため、本発明のインクジェット記録装置は、インクを吐出する記録ヘッドへ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流路と、該インク供給流路に設けられてその流路を開閉する弁機構と、前記弁機構の開閉動作の駆動源である駆動手段とを有するインクジェット記録装置において、前記弁機構は、前記インクジェット記録装置の傾きに応じて自在に回動変位する回動部材を有し、該回動部材を介して開閉動作されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のインクジェット記録装置によれば、弁機構を構成する一要素として設けられた、記録装置の傾きに応じて自在に回動変位する回動部材を利用することで、記録装置の傾き応じて適切な弁機構の開閉制御を行うことができるようになり、その結果、記録装置が傾いて配置された場合であってもインク漏れや吐出不良といった問題を起こしにくいものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２１】
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。図２は、本発明の一実施形態のインクジェット記録装置の構成を概略的に示す斜視図である。図３は、図２のインクジェット記録装置における1色分のインク供給流路を説明するための概略図である。
【００２２】
なお、本発明の特徴部は主に図４を参照して説明する遮断弁およびその周辺の構造であり、その他の構造部は従来公知のインクジェット記録装置と同一または類似の構成となっている。
【００２３】
まず、本実施形態のインクジェット記録装置５０における記録ヘッド１へのインク供給の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５０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。なお、記録ヘッド１内には、一定量のインクが蓄えられている。
【００２５】
記録ヘッド１の吐出ノズル１ｇは、微細な穴として設けられている。上記の通り記録ヘッド１内が負圧となっていることにより、吐出ノズル１ｇの内部も負圧とされており、その結果、ノズル内のインクはノズル先端側でメニスカスを張った状態となっている。これにより、吐出ノズル１ｇからインクが漏れたり、大気から吐出ノズル１ｇ内への空気が進入したりすることが防止される。インクの吐出は、吐出ノズル１ｇ内部に配置したヒータ（不図示）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に示すように、インクジェット記録装置５０は、記録ヘッド１の主走査方向における往復移動（主走査）と、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の複数の吐出ノズル１ｇ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。
【００２７】
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。また、記録ヘッド１のノズル列は、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ように構成されている。そして、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っている。
【００２８】
回復ユニット７は、記録ヘッド１の往復移動範囲内であって、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、記録ヘッド１のインク吐出面と対面するように、また、インク供給ユニット５と隣接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。
【００２９】
図３に示すように、インクジェット記録装置５０は、インクを吐出するための記録ヘッド１と、記録ヘッド１にインクを供給するためのインク供給ユニット５と、記録ヘッド１に対して回復動作を行う回復ユニット７とに大別される。以下、記録ヘッド１、インク供給ユニット５、および回復ユニット７の各構成について順に説明する。
【００３０】
記録ヘッド１の上部側には、インクを一定量保持するためのインク室として構成されたサブタンク部１ｂが設けられている。サブタンク部１ｂの下側（図示下側）には、並列に配列された複数の吐出ノズル１ｇにインクを直接供給する液室１ｆが形成されている。また、サブタンク１ｂの側面には供給チューブ６が接続されるコネクタ挿入口１ａが設けられている。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が設けられており、フィルタ１ｃはこの仕切部1e上に設置されている。このようにしてサブタンク部１ｂは、フィルタ１ｃ、開口部１ｄ、および液室１ｆを介して各吐出ノズル１ｇと繋がっている。記録ヘッド１の内部におけるインクの通過経路では、このような構成により、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。また、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。
【００３１】
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、サブタンク部１ｂ内の圧力を調整する機能を有している。
【００３２】
吐出ノズル１ｇは、断面径が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、高速な画像形成を目的として、この吐出動作は２０ｋＨｚ以上のサイクルで繰り返される。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している。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（駆動信号）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。
【００３３】
なお上述したように、インクはメニスカスを形成した状態で吐出ノズル１ｇ内を満たしているおり、これを実現するため、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。ここで、この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、吐出不良の原因となる。したがって、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ていることが好ましい。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、例えば、−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）の範囲であることが好ましい。
【００３４】
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ている。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ことで各微細孔において毛管力によるインクのメニスカスが形成されている。これにより、フィルタ１ｃでは、インクは容易に透過するが空気は透過しにくいようになっている。なお、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、また、空気をより通しにくくなる。
【００３５】
記録ヘッド１内でのインクの移動方向においてフィルタ１ｃの下流に位置する液室１ｆ内には、所定量の空気が存在している。換言すれば、液室１ｆ内は、インクによって完全に満たされておらず、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する状態となっている。なお、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可能性がある。特に、記録装置５０全体が傾いた場合であっても吐出ノズル１ｇが液室１ｆ内の空気に曝されない程度に、インクが収容されていることが好ましい。
【００３６】
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おり、このインクと接触している面積がフィルタ１ｃの有効面積となっている。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、また、インクの流量が多いほど高くなり、逆にフィルタ１ｃの面積に反比例する。近年の多ノズル、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、フィルタの大きさは例えば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。
【００３７】
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。なお、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、および供給チューブ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。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）の反転移動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。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共に、メインタンク４から記録ヘッド１までのインクの供給流路での圧力損失の影響が抑えられている。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。
【００３８】
なお、図２において、図示は省略するが、記録ヘッド１の側面には、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（不図示）と接続する電気基板（不図示）が取り付けられている。この電気基板には、記録装置本体からの電源を供給するための端子や、記録装置本体と記録ヘッド１との間で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、記録装置本体側は、それらの端子に対応する接点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（「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（「ヘッドあり」）と判断する。「ヘッドあり」と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との間の信号のやり取りを開始する。
【００３９】
次に、インク供給ユニット５およびそれに接続されるメインタンク４について説明する。
【００４０】
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つのゴム栓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内にはインクが液体のまま収容されている。
【００４１】
インク供給ユニット５は、メインタンク４からインク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とを有している。すなわち、メインタンク４の取付け部が、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はいずれも中空の針であり、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先端および大気導入針５ｂ先端のそれぞれがゴム栓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。
【００４２】
インク供給針５ａは、第１液路５ｃ、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と連通している。なお、特許請求の範囲に記載した「インク供給流路」とは、インク供給針５ａから供給チューブ６までの流路に相当するものである。大気導入針５ｂは、液路５ｅ、バッファ室５ｆ、大気連通口５ｇを経て大気と連通している。また、インク供給針５ａから供給チューブ６までのインク供給流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までの流路のうち最も高さの低い位置にある液路５eとは、共に同じ高さとなっている。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、例えばその径が１．６mm程度の比較的太いものが選択されており、また、針の先端にはインクが流れるように針側面に横穴があり、その針穴を通じてインクが針の中を流れるようになっている。針穴の直径は、１〜１．５mm程度であることが好ましい。
【００４３】
大気連通針５ｂに接続されたバッファ室５ｆは、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ための空間であり、大気導入針５ｂの下端とバッファ室５ｆの底部とが略同一高さとなっている。なお、メインタンク４からのインクの流出は、例えば環境温度が上昇したり外気圧が低下したりすることにより、メインタンク４内の空気が膨張した場合に引き起こされるものである。
【００４４】
このようにメインタンク４内の空気が膨張する際に、遮断弁１０が閉じられていれば、メインタンク４内のインクは記録ヘッド１側に供給されることなく、大気導入針５ｂおよび液路５eを経てバッファ室５ｆ内に流れ込む。逆に、メインタンク４内の空気が収縮する際には、バッファ室５ｆ内に存在していたインクはメインタンク４内に引き込まれる。また、遮断弁１０が開いており、かつ、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内のインクがなくなった後にメインタンク４内に空気が導入される。
【００４５】
このような機能を有するバッファ室５ｆの容積Ｖｂは、製品の使用環境（温度環境）を満足するように設定されていればよい。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としたときにＶｂ＝1００×（３０８−２７８）／３０８＝９．７ｍｌ以上として設定されていればよい。
【００４６】
インク供給針５ａと大気導入針５ｂのそれぞれ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、これにより、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。すなわち、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は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。なお、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と間を絶縁することが重要であり、したがって、インク供給針５ａから記録ヘッド１までの流路と、大気導入針５ｂから大気連通口５ｇまでの流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。
【００４７】
次に、遮断弁１０周辺の構造について説明する。遮断弁1０は、図４（ｃ）にも示すように、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の連通が行われる。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。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している。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。
【００４８】
遮断弁１０は、記録ヘッド１がインクを吐出している際には開放状態とされ、待機中または休止中には閉塞状態とされ、さらにインク充填動作の際には、回復ユニット７の動作とタイミングを合わせながら開放／閉塞状態の双方とされる。
【００４９】
上記のようなインク供給ユニット５の構成は、レバー１１を除いて、各メインタンク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、全てのメインタンク４に対して共通に設けられており、１つのレバー１１が各色ごとの遮断弁１０のばねホルダ１０ｂに係合されている。これにより、レバー１１を駆動すると、４つの遮断弁１０が同期的に開閉制御される。
【００５０】
上記の通り構成されたインク供給ユニット５では、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から供給チューブ６を介して記録ヘッド１へ供給される。またそれに併せて、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。
【００５１】
次に、回復ユニット７について説明する。回復ユニット７は、吐出ノズル１ｇからインクまたは空気を吸引する機能と、遮断弁１０の開閉を行う機能を有している。回復ユニット７は、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を動作させるためのリンク７eとを有している。
【００５２】
吸引キャップ７ａには、チューブが接続されておりそのチューブの中間位置に吸引ポンプ７ｃが配置されている。吸引ポンプ７ｃは、ポンプモータ７ｄによって駆動されるようになっており、これら吸引キャップ７ａ、チューブ、吸引ポンプ７ｃ、およびポンプモータ７ｄが、所定時に記録ヘッド１内のインクを吐出ノズル１ｇから吸引するための吸引手段として設けられている。
【００５３】
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ており、また、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。吸引ポンプ７ｃは、複数のコロを備えたチューブ式のポンプであり、ポンプモータ７ｄを駆動することでインクを連続的に吸引することが可能となっている。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できるように構成されている。
【００５４】
吸引キャップ７ａの下面に当接するように配置された第１のカム７ｂは、回転することによって吸引キャップ７ａを上記２つの位置の間を上下移動させるものである。カム７ｂの駆動源には、カム制御７ｇが設けられている。リンク７ｅは、水平方向（図示横方向）に移動自在に構成されており、図３ではレバー１１に向かって前進した状態が示されている。リンク７ｅの図示左側の端部には第２のカム７ｆが当接しており、この第２のカム７ｆは上記カム制御モータ７ｇを駆動源として回転するように構成されている。なお、第１のカム７ｂと第２のカム７ｆは、同一軸上に配置されており、同期して回転するように構成されている。
【００５５】
第１のカム７ｂは、その径が比較的小さいａ部と、径が比較的大きいｂ、ｃ部とを有している。また、第２のカム７ｆは、その径が比較的大きいａ、ｃ部と、径が比較的小さいｂ部とを有している。そして、第１のカム７ｂのａ〜ｃ部のそれぞれが吸引キャップ７ａに当接するタイミングと、第２のカム７ｆのａ〜ｃ部のそれぞれがリンク７ｅに当接するタイミングとが一致するように構成されている。
【００５６】
各カムのａ部が吸引キャップ７ａまたはリンク７ｅに当接する状態では、吸引キャップ７ａは記録ヘッド１の吐出口面から離間した位置をとり、リンク７ｅはレバー１１を押し付ける位置（図示右側に移動した位置）をとる。すなわちこれにより、レバー１１が図４（ｃ）に記載されているように、回転軸１２aを中心に矢印Ｒ1上方向に回転し、遮断弁１０が押し上げられて開放状態とされる。また、各カムのｂ部が当接する状態では、吸引キャップ７ａが上方に移動した位置をとり、リンク７ｅは第４図中Ｘ方向左側に移動した位置をとる。これにより、記録ヘッド１の吐出口面がキャッピングされ、遮断弁１０は閉塞状態とされる。各カムのｃ部が当接する状態では、吸引キャップ７ａは上方に移動した位置を保ち、リンク７ｅは再びレバー１１を押し付ける位置をとる。これにより、記録ヘッド１の吐出口面がキャッピングされたまま、遮断弁１０が開放状態となる。すなわち、本実施形態では、各カムのａ部に対応して、記録ヘッド１のキャッピングが解除されると共に遮断弁１０が開放される状態（「第１の状態」という）と、各カムのｂ部に対応して、記録ヘッド１がキャッピングされると共に遮断弁１０が閉塞される状態（「第２の状態」という）と、各カムのｃ部に対応して、記録ヘッド１がキャッピングされると共に遮断弁１０が開放される状態をとることができるように構成されている。そしてこれらの状態は、記録装置の動作状態に応じて適宜切り替えられ、例えば、記録動作時には「第１の状態」とされ、遮断弁１０が開放され、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からのインクの供給を可能とする。また、待機中および休止中を含む非動作時には、「第２の状態」とされ、記録ヘッド１をキャッピングして吐出ノズル１ｇの乾燥を防止すると共に、遮断弁１０を閉じて記録ヘッド１からのインクの逆流を防止する。
【００５７】
なお、本実施形態の構成において、吸引キャップ７ａの移動動作とリンク７ｅの移動動作とが共通の駆動源であるカム制御モータ７ｇによって実施されるため、駆動源の数を少なくすることができる点で好ましい。また、吸引キャップ７ａの移動方向と遮断弁１０の移動方向とがいずれも上下方向となっており、このように２つの部材の移動方向を一致させることは駆動源を共通化するのに有利である。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となっているため、カム制御モータ７ｇを一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。なお、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（不図示）は、その記録装置全体の動作、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の駆動なども制御している。
【００５８】
次いで、図４を参照して本発明の特徴部である遮断弁１０周辺の構造についてより詳細に説明する。図４は、図３の記録装置における遮断弁周辺の構造を説明するための図であり、図４（ａ）、図４（ｂ）はレバーの構成および動作を示す斜視図であり、図４（ｃ）は遮断弁周辺を拡大して示す拡大平面図である。
【００５９】
レバー１１は、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、水平方向（図示Ｘ方向）に延びるように配置された水平部材１１ａ（押圧部材）と、水平部材１１ａに直交して鉛直方向に延びる鉛直部材１１ｂ（回動部材）とから構成されている。なお、図４（ａ）において、実線はレバー１１がリンク７ｅによって押し付けられていない通常時の状態を示しており、点線はレバー１１がリンク７ｅによって押し付けられて回転変位した状態を示している。
【００６０】
水平部材１１ａは、図中Ｘ−Ｙ平面方向に延びて配置されており、回転軸１２ａを回転中心として、その片端が図中矢印Ｒ1方向に回転自在に支持されている。一方の鉛直部材１１ｂは、水平部材１１ａの側面のうち、上記回転軸１２ａによって支持された側の側面に取り付けられ、図中Ｚ−Ｙ平面方向に延びて配置されている。鉛直部材１１ｂの上部側が回動軸１２ｂを中心として、図中矢印Ｒ2方向に回動自在に支持されている。
【００６１】
このように鉛直部材１１ｂの上部側が支持されていることによって、鉛直部材１１ｂの下部側は常に鉛直方向下向きに向くように構成されている。記録装置が傾いて配置された場合、鉛直部材１１ｂは、図４（ｂ）に示すように、回転軸１２ｂを回転中心として図示Ｒ2方向に回動変位する。これに対してリンク７ｅは記録装置と一体的に移動するため鉛直部材１１ｂとリンク７ｅは相対移動し、図４（ｂ）の状態では、リンク７ｅを前進させても鉛直部材１１ｂに当接しないこととなる。一方、図４（ａ）に示すように記録装置が水平姿勢で配置された場合には、リンク７ｅは鉛直部材１１ｂに当接できるようになっている。したがって、リンク７ｅを前進させて鉛直部材１１ｂを押圧すると、鉛直部材１１ｂおよび水平部材１１ａは、回転軸１２ａを回転中心として図示Ｒ1 上方向に一体的に回転変位する。その結果、図４（ａ）の点線にて示すように水平部材１１ａの先端側が上方に移動し、これにより遮断弁１０のばねホルダ１０ｂが持ち上げられる。
【００６２】
なお、鉛直部材１１ｂの、装置の傾きによる回動軌跡は、回動軸１２ｂの軸線方向に直交する垂直平面（Ｚ−Ｙ平面）内に収まるものである。このような構成では、記録装置５０の傾き方向が回動軸１２ｂ周りの方向（図４（ｂ）のＲ2方向）であるときに、その傾きを良好に検出できる。また、回動軸１２ｂの軸線方向は厳密に水平方向（例えばＸ方向）となっている必要はなく、鉛直部材１１ｂによって装置の傾きを検出できる範囲でれば水平方向に対して多少傾斜していてもよい。また、装置が傾いた場合であっても鉛直部材１１ｂの下部側が鉛直方向下方に向く構造であれば、鉛直部材１１ｂの取付け構造も特に限定されるものでない。
【００６３】
以上のように構成されたレバー１１を含む遮断弁１０を利用すれば、記録装置５０が傾いて配置された場合であっても〔発明が解決しようとする課題〕の中で述べたようなインク漏れの問題が起こりにくいものとなる。
【００６４】
すなわち、記録装置５０を水平姿勢にて配置した場合、鉛直部材１１ｂとリンク７ｅとが係合するため、水平部材１１ａは回転軸１２ａを中心として図Ｒ1上方向に押し上げられ、結果的に遮断弁１０は開放状態となる。一方、記録装置５０が傾いて配置された場合、鉛直部材１１ｂとリンク７ｅとは係合しなくなり、水平部材１１ａは押し上げられず、結果的に遮断弁１０は閉塞状態を保つこととなる。このように、本実施形態の構成では、記録装置５０の傾きに応じて遮断弁１０の開閉が適切に制御されるため、前述したような、装置が傾いている状態で弁を開放してしまうことに起因したインク漏れなどの問題が起こりにくいものとなる。
【００６５】
なお、以上の説明では鉛直部材１１ｂおよびリンク７ｅの形状については特に触れなかったが、図４の鉛直部材１１ｂおよびリンク７ｅは、具体的には図５（ａ）に示すように、いずれも断面形状が矩形の部材で構成されている。もっとも、これらの形状は種々変更可能であり例えば図５（ｂ）に示すようなものであってもよい。図５（ｂ）に示すリンク１７は、その先端側の角部のところに湾曲状のＲ部１７ａが形成されている。また、鉛直部材２１も同様に、リンク１７に対向する面の両側のところにＲ部２１ａが形成されている。このような構成によれば、リンク１７のＲ部と鉛直部材２１のＲ部２１ａとが当接した状態では、リンク１７を前進させたとしても鉛直部材２１は回動軸１２ｂ周り（図４参照）に回動してしまうため、遮断弁１０を開放状態とすることができない。したがって、記録装置の傾きと遮断弁１０の開放条件との関係をより厳密に規定できるものとなる。なお、このような利点を得ることができるＲ部２１ａ、１７ａは各部材１７、２１の一方側のみに形成されていてもよい。
【００６６】
また、図５（ｃ）、（ｄ）に示すような構成であってもよく、これらの構成では、リンク部材７ｅ、１７と、鉛直部材１１ｂ、２１とが接触する部分に、それぞれ丸みを帯びた形状に形成された突起部７ｒ、１１ｒ、１７ｒ、２１ｒが形成されている。図５（ｃ）の構成を例として説明すると、突起部７ｒ、１１ｒ同士は、面接触ではなく線接触（または点接触）するようになっており、このように、２つの部材が接触する面積をより小さく設定することで、装置がわずかでも傾くと２つの部材の接触がはずれることになり、さらに厳密に遮断弁の開放条件を規定できるようになる。
【００６７】
さらに、遮断弁１０を開閉させるレバーおよびその周辺構造は図６に示すようなものであってもよい。図６の構成では、符号３１が遮断弁１０を開放させるレバーであり、このレバー３１（押圧部材）は、水平方向に延びる水平部３１ａと鉛直方向に延びる鉛直部３１ｂとが一体に形成されると共にレバー３１は回転中心軸１２ｃ周りに回転自在に構成されている。鉛直部３１ｂの下端には、リンク７ｅ側に向かって突出した突起部３０ａが形成されている。レバー３１とリンク７ｅとの間には、回動中心軸１２ｄ（図６（ｂ）参照）周りに回動自在に構成された鉛直部材２０（回動部材）が別部材として配置されている。鉛直部材２０の下端には、上記突起部３０ａに対向する突起部２０ａが形成されている。
【００６８】
鉛直部材２０は、リンク７ｅの移動方向にも移動できるように構成されており、これによりリンク７ｅを前進させたときに鉛直部材２０も同期して移動し、レバー３１の鉛直部３１ｂ下端を押圧できるようになっている。上記のように設けられた図６の構成であっても、鉛直部材２０の下部側が常に鉛直方向下向き（重力方向下側）に向くため、図４の構成と同様に記録装置の傾きを検出することができる。
【００６９】
なお、図６（ｃ）に示すように、鉛直部材２０がリンク７ｅと接触する側面に、図５（ｃ）、（ｄ）を参照して説明したような突起部２０ｒを設けても良い。同様に、リンク部材７ｅの先端部分で、鉛直部材２０と接触する部分に突起部７ｒを設けても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】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。
【図２】本発明の一実施形態のインクジェット記録装置の構成を概略的に示す斜視図である。
【図３】図２のインクジェット記録装置における1色分のインク供給流路を説明するための概略図である。
【図４】図３の記録装置における遮断弁周辺の構造を説明するための図であり、図４（ａ）、図４（ｂ）はレバーの構成および動作を示す斜視図であり、図４（ｃ）は遮断弁周辺を拡大して示す拡大平面図である
【図５】図４の鉛直部材およびリンクと、それらの変形例を示す斜視図である。
【図６】遮断弁を開閉させるレバーおよびその周辺構造の他の例を示す斜視図である。
【図７】従来のインクジェット記録装置の構成を説明するための概略図である。
【符号の説明】
【００７１】
１ 記録ヘッド
１ｇ 吐出ノズル
４ メインタンク
５ インク供給ユニット
５ｃ 第１液路
５ｄ 第２液路
５ｆ バッファ室
６ 供給チューブ
７ 回復ユニット
７ｂ、７ｆ カム
７ｅ、１７ リンク
７ｒ、１１ｒ、１７ｒ、２０ａ、２０ｒ、２１ｒ 突起部
１０ 遮断弁
１０ａ ダイヤフラム
１０ｂ ばねホルダ
１０ｃ 押圧ばね
１１、３１ レバー
１１ａ 水平部材
１１ｂ、２０、２１ 鉛直部材（回動部材）
１２ａ 回転軸
１２ｂ 回動軸
１２ｃ 回動中心軸
１２ｄ 回転中心軸
１７ａ、２１ａ Ｒ部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チューブなどによって構成されたインク供給流路を通じてインクタンクから記録ヘッドへとインクが供給される構成であって、そのインク供給流路上に弁機構が配置されたインクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般的なインクジェット記録装置（単に記録装置ともいう）として、インクジェット記録ヘッド（単に記録ヘッドともいう）を搭載するキャリッジと、記録紙などの被記録媒体を搬送する搬送手段と、これらの駆動を制御する制御手段とを有し、キャリッジを移動させながら記録を行うシリアル型のものがある。
【０００３】
この種の記録装置において、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記録ヘッドと一体化させた、いわゆる「ヘッドタンク一体供給方式」や、インクタンクと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」や、インクタンクと記録ヘッドとを別々に設け、必要に応じて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、その状態でインクタンクから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」が知られている。そして、シリアル型の記録装置に対しては、「チューブ供給方式」および「ピットイン方式」が採られることが多く、特に、「チューブ供給方式」は、インク供給のために記録動作を停止する必要がないという利点を有している。
【０００４】
図７は、例えば特許文献１に開示された従来のインクジェット記録装置の構成説明するための概略図である。
【０００５】
図７に示すインクジェット記録装置２５０は、大別して、インクを吐出するための記録ヘッド２０１と、記録ヘッド２０１にインクを供給するためのインク供給ユニット２０５と、記録ヘッド２０１に対して回復動作を行う回復ユニット２０７とに分けられる。
【０００６】
記録ヘッド２０１は、その下面に、インクを吐出する複数の吐出ノズル２０１ｇを有している。記録ヘッド２０１は、また、メインタンク２０４に対して高低差がつけられた状態で比較的高い位置に配置され、これにより記録ヘッド２０１内が所定の負圧状態となるように構成されている。
【０００７】
インク供給ユニット２０５は、メインタンク２０４からインクを取り出すためのインク供給針２０５ａと、メインタンク２０４内へ大気を導入させるための大気導入針２０５ｂとを有し、図示するように、メインタンク２０４が装着された状態で針２０５ａ、２０５ｂのそれぞれの先端がメインタンク２０４の内部に連通するように構成されている。
【０００８】
大気導入針２０５ｂの下端は、メインタンク２０４の下方に配置されたバッファ室２０５ｆの内部に連通するように構成されている。これにより、大気導入針２０５ｂを介してメインタンク２０４内部とバッファ室２０５ｆ内部とが連通した状態となっている。バッファ室２０５ｆの他端側には逆Ｕ字状に形成された通路が設けられており、この通路の下端部が大気連通口２０５ｇとなっている。このように構成されたバッファ室２０５ｆは、例えば外気圧の変化などにより、メインタンク２０４からインクが溢れ出した場合に、そのインクを一時的に貯留するものである。したがって、バッファ室２０５ｆは、メインタンク２０４の容量に応じた所定量のインクを貯留することができるように、所定の大きさの内部空間を有している。吐出ノズル２０１ｇの下面と、バッファ室２０５ｆ内の液面（水頭面）との高低差が水頭差となっており、吐出ノズル面２０１ｇでインクがメニスカスを形成している。またバッファ室２０５ｆの内部空間の高さは、吐出ノズル２０１ｇにおいて、ノズル内への外気の進入や、ヘッドからの吐出時以外のインク漏れが発生しないように、メニスカスが最適となるようメインタンク２０４とバッファ室２０５ｆとの位置関係や、それに基づくインクの圧力差等を考慮して適宜設定されている。
【０００９】
一方、インク供給針２０５ａの下端は、インクを記録ヘッド２０１ａに移送するためのインク供給流路に接続されている。このインク供給流路上には、同流路を開閉制御するための遮断弁２１０が配置されている。なお、インク供給流路のうち、遮断弁２１０より下流側（記録ヘッド２０１側）が可撓性を有する供給チューブ２０６によって構成されている。
【００１０】
遮断弁２１０は、支持軸によって回動自在に支持された逆Ｌ字状のレバー２１１によって、開放／閉塞の状態が切換わるようになっている。このレバー２１１の移動の駆動源は、回復ユニット２０７の構成要素として設けられたカム制御モータ２０７ｇである。すなわち、カム制御モータ２０７ｇの回転動力が第２のカム２０７ｆを介してリンク２０７ｅの水平移動に変換され、リンク２０７ｅが図示右側に移動したときにレバー２１１が押し上げられるように構成されている。なお、カム制御モータ２０７ｇは、吸引キャップ２０７ａの上下移動の駆動源も兼ねている。
【００１１】
このように構成されたインクジェット記録装置２５０では、その記録動作の際には、吸引キャップ２０７ａは記録ヘッド２０１から退避した位置となり、また、リンク２０７ｅが図示右側に移動することによって遮断弁２１０が開放された状態となる。こうすることで、記録ヘッド２０１からのインクの吐出と、メインタンク４から記録ヘッド１へのインク供給との双方ができるようになっている。
【特許文献１】特開２００２−２４８７７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上述したような特許文献１の構成では、記録装置が傾いた状態で配置されていると次のような問題が生じる可能性があった。すなわち、図７のインクジェット記録装置２５０においては、吐出ノズル２０１ｇ下端での負圧の大きさが、バッファ室２０５ｆ内に貯留されたインクの気液界面の高さによって変化するものであり、またこのことからバッファ室２０５ｆの高さ寸法も、吐出ノズル２０１ｆ内の負圧の大きさが所定の範囲内に収まるように設定されている。しかし、この高さ寸法の設定は、通常、記録装置２５０が水平姿勢で配置されることを前提として行われている。記録装置２５０の水平姿勢が保たれている場合、吐出ノズル２０１ｇの下面と、バッファ室２０５ｆ内の液面（水頭面）との差である水頭差が保たれた状態を維持できる。しかし、記録装置２５０が傾いた状態で配置された場合には、バッファ室２０５ｆ内の水頭面が変化し、その結果、吐出ノズル２０１ｇ下面とバッファ室内の水頭面高低差によって形成されている水頭差が維持できない状況になる。必要な水頭差を確保するためには、バッファ室２０５ｆの水頭面を変化させる必要があり、バッファ室内の高さが足りない状況になってしまうこともある。その結果、バッファ室２０５ｆ内のインクが大気連通口２０５ｇから溢れ出す可能性があった。
【００１３】
例えば記録動作時、すなわち遮断弁２１０が開放状態で記録ヘッド２０１内とメインタンク２０４内とが連通している時であって、かつ、バッファ室２０５ｆ内に既に所定量のインクが貯留され、しかも記録装置２５０が傾いている場合に、水頭差がくずれることによって、吐出ノズル２０１ｇ側から、外部の空気がサブタンク内へ流入し、ヘッド側へリークしてしまう。その結果、サブタンク内にあったインクや、流入した空気が、供給チューブ２０６を経由して、開放した遮断弁２１０を通り、メインタンク２０４内へ流入する。すると、メインタンク２０４内のインクは、大気導入針２０５ｂから押し出され、バッファ室２０５ｆ内にインクが逆流し、大気連通口２０５ｇからインクが溢れてしまう。一旦、インクが溢れ出すと、インクの水頭面が通常時の水頭面の高さ（針２０５ａ、２０５ｂの下端に相当）よりも低くなってしまうため、メインタンク２０４内のインクが全てなくなるまで溢れてしまうこともある。
【００１４】
また、記録装置２５０が傾いた状態にあり、記録ヘッド２０１内や供給チューブ２０６内にインクが無く、バッファ室２０５ｆ内のみに所定量のインクが貯留されており、メインタンク２０４が針部に装着されていない状態の時に、記録ヘッド２０１や供給チューブ２０６内にインクを充填しようとした場合、新しいメインタンク２０４を針部に装着すると、記録装置２５０が傾いているので、インク供給ユニット２０５が、図７の状態よりも下方向に位置し、記録ヘッド２０１が、図7の状態よりも上方向に位置するような場合がある。この時、インクはバッファ室２０５ｆとメインタンク２０４にのみに存在するので、インクタンク２０４を装着したことによって、供給針２０５aの液面とバッファ室２０５ｆ内の液面が、水頭差の基準面となる。装置が傾いているために、２０５aの液面よりも、バッファ室２０５ｆの液面が下側だった場合には、メインタンク２０４内のインクがバッファ室２０５ｆ側に流れてしまい、大気連通口２０５ｇから大量のインクが溢れてしまう可能性がある。このような大気連通口２０５ｇからのインクの溢れの問題に対し、バッファ室２０５ｆ内の容積を大きくすることで対応することも可能であるが、このようにバッファ室２０５を大容積化することは記録装置の大型化に繋がるおそれもある。
【００１５】
以上、図７に示した特許文献１の構成を例に挙げて、記録装置が傾いて配置された際の問題点について説明したが、装置が傾いていることに起因した上記のような問題は他の種類の記録装置にも生じうると考えられる。また、その場合の問題点も上記のようなインク漏れに限られるものではなく、例えば記録ヘッド内におけるインクの圧力が所望の範囲内から外れることにより、吐出不良が起こる可能性もある。
【００１６】
いずれにしても上記のような問題の原因は、装置が傾いている状態で弁機構を開放してしまうことにあり、したがってこれを防止するためには、記録装置の傾き応じて適切な弁機構の制御を行えるようになっていることが望ましい。
【００１７】
そこで本発明の目的は、記録ヘッドとインクタンクとを連通するインク供給流路の連通状態を切り替える弁機構を有する記録装置において、記録装置が傾いて配置された場合であってもインク漏れや吐出不良といった問題を起こしにくいインクジェット記録装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するため、本発明のインクジェット記録装置は、インクを吐出する記録ヘッドへ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流路と、該インク供給流路に設けられてその流路を開閉する弁機構と、前記弁機構の開閉動作の駆動源である駆動手段とを有するインクジェット記録装置において、前記弁機構は、前記インクジェット記録装置の傾きに応じて自在に回動変位する回動部材を有し、該回動部材を介して開閉動作されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のインクジェット記録装置によれば、弁機構を構成する一要素として設けられた、記録装置の傾きに応じて自在に回動変位する回動部材を利用することで、記録装置の傾き応じて適切な弁機構の開閉制御を行うことができるようになり、その結果、記録装置が傾いて配置された場合であってもインク漏れや吐出不良といった問題を起こしにくいものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２１】
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。図２は、本発明の一実施形態のインクジェット記録装置の構成を概略的に示す斜視図である。図３は、図２のインクジェット記録装置における1色分のインク供給流路を説明するための概略図である。
【００２２】
なお、本発明の特徴部は主に図４を参照して説明する遮断弁およびその周辺の構造であり、その他の構造部は従来公知のインクジェット記録装置と同一または類似の構成となっている。
【００２３】
まず、本実施形態のインクジェット記録装置５０における記録ヘッド１へのインク供給の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５０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。なお、記録ヘッド１内には、一定量のインクが蓄えられている。
【００２５】
記録ヘッド１の吐出ノズル１ｇは、微細な穴として設けられている。上記の通り記録ヘッド１内が負圧となっていることにより、吐出ノズル１ｇの内部も負圧とされており、その結果、ノズル内のインクはノズル先端側でメニスカスを張った状態となっている。これにより、吐出ノズル１ｇからインクが漏れたり、大気から吐出ノズル１ｇ内への空気が進入したりすることが防止される。インクの吐出は、吐出ノズル１ｇ内部に配置したヒータ（不図示）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に示すように、インクジェット記録装置５０は、記録ヘッド１の主走査方向における往復移動（主走査）と、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の複数の吐出ノズル１ｇ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。
【００２７】
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。また、記録ヘッド１のノズル列は、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ように構成されている。そして、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っている。
【００２８】
回復ユニット７は、記録ヘッド１の往復移動範囲内であって、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、記録ヘッド１のインク吐出面と対面するように、また、インク供給ユニット５と隣接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。
【００２９】
図３に示すように、インクジェット記録装置５０は、インクを吐出するための記録ヘッド１と、記録ヘッド１にインクを供給するためのインク供給ユニット５と、記録ヘッド１に対して回復動作を行う回復ユニット７とに大別される。以下、記録ヘッド１、インク供給ユニット５、および回復ユニット７の各構成について順に説明する。
【００３０】
記録ヘッド１の上部側には、インクを一定量保持するためのインク室として構成されたサブタンク部１ｂが設けられている。サブタンク部１ｂの下側（図示下側）には、並列に配列された複数の吐出ノズル１ｇにインクを直接供給する液室１ｆが形成されている。また、サブタンク１ｂの側面には供給チューブ６が接続されるコネクタ挿入口１ａが設けられている。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が設けられており、フィルタ１ｃはこの仕切部1e上に設置されている。このようにしてサブタンク部１ｂは、フィルタ１ｃ、開口部１ｄ、および液室１ｆを介して各吐出ノズル１ｇと繋がっている。記録ヘッド１の内部におけるインクの通過経路では、このような構成により、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。また、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。
【００３１】
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、サブタンク部１ｂ内の圧力を調整する機能を有している。
【００３２】
吐出ノズル１ｇは、断面径が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、高速な画像形成を目的として、この吐出動作は２０ｋＨｚ以上のサイクルで繰り返される。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している。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（駆動信号）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。
【００３３】
なお上述したように、インクはメニスカスを形成した状態で吐出ノズル１ｇ内を満たしているおり、これを実現するため、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。ここで、この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、吐出不良の原因となる。したがって、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ていることが好ましい。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、例えば、−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）の範囲であることが好ましい。
【００３４】
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ている。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ことで各微細孔において毛管力によるインクのメニスカスが形成されている。これにより、フィルタ１ｃでは、インクは容易に透過するが空気は透過しにくいようになっている。なお、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、また、空気をより通しにくくなる。
【００３５】
記録ヘッド１内でのインクの移動方向においてフィルタ１ｃの下流に位置する液室１ｆ内には、所定量の空気が存在している。換言すれば、液室１ｆ内は、インクによって完全に満たされておらず、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する状態となっている。なお、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可能性がある。特に、記録装置５０全体が傾いた場合であっても吐出ノズル１ｇが液室１ｆ内の空気に曝されない程度に、インクが収容されていることが好ましい。
【００３６】
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おり、このインクと接触している面積がフィルタ１ｃの有効面積となっている。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、また、インクの流量が多いほど高くなり、逆にフィルタ１ｃの面積に反比例する。近年の多ノズル、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、フィルタの大きさは例えば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。
【００３７】
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。なお、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、および供給チューブ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。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）の反転移動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。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共に、メインタンク４から記録ヘッド１までのインクの供給流路での圧力損失の影響が抑えられている。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。
【００３８】
なお、図２において、図示は省略するが、記録ヘッド１の側面には、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（不図示）と接続する電気基板（不図示）が取り付けられている。この電気基板には、記録装置本体からの電源を供給するための端子や、記録装置本体と記録ヘッド１との間で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、記録装置本体側は、それらの端子に対応する接点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（「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（「ヘッドあり」）と判断する。「ヘッドあり」と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との間の信号のやり取りを開始する。
【００３９】
次に、インク供給ユニット５およびそれに接続されるメインタンク４について説明する。
【００４０】
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つのゴム栓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内にはインクが液体のまま収容されている。
【００４１】
インク供給ユニット５は、メインタンク４からインク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とを有している。すなわち、メインタンク４の取付け部が、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はいずれも中空の針であり、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先端および大気導入針５ｂ先端のそれぞれがゴム栓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。
【００４２】
インク供給針５ａは、第１液路５ｃ、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と連通している。なお、特許請求の範囲に記載した「インク供給流路」とは、インク供給針５ａから供給チューブ６までの流路に相当するものである。大気導入針５ｂは、液路５ｅ、バッファ室５ｆ、大気連通口５ｇを経て大気と連通している。また、インク供給針５ａから供給チューブ６までのインク供給流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までの流路のうち最も高さの低い位置にある液路５eとは、共に同じ高さとなっている。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、例えばその径が１．６mm程度の比較的太いものが選択されており、また、針の先端にはインクが流れるように針側面に横穴があり、その針穴を通じてインクが針の中を流れるようになっている。針穴の直径は、１〜１．５mm程度であることが好ましい。
【００４３】
大気連通針５ｂに接続されたバッファ室５ｆは、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ための空間であり、大気導入針５ｂの下端とバッファ室５ｆの底部とが略同一高さとなっている。なお、メインタンク４からのインクの流出は、例えば環境温度が上昇したり外気圧が低下したりすることにより、メインタンク４内の空気が膨張した場合に引き起こされるものである。
【００４４】
このようにメインタンク４内の空気が膨張する際に、遮断弁１０が閉じられていれば、メインタンク４内のインクは記録ヘッド１側に供給されることなく、大気導入針５ｂおよび液路５eを経てバッファ室５ｆ内に流れ込む。逆に、メインタンク４内の空気が収縮する際には、バッファ室５ｆ内に存在していたインクはメインタンク４内に引き込まれる。また、遮断弁１０が開いており、かつ、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内のインクがなくなった後にメインタンク４内に空気が導入される。
【００４５】
このような機能を有するバッファ室５ｆの容積Ｖｂは、製品の使用環境（温度環境）を満足するように設定されていればよい。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としたときにＶｂ＝1００×（３０８−２７８）／３０８＝９．７ｍｌ以上として設定されていればよい。
【００４６】
インク供給針５ａと大気導入針５ｂのそれぞれ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、これにより、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。すなわち、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は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。なお、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と間を絶縁することが重要であり、したがって、インク供給針５ａから記録ヘッド１までの流路と、大気導入針５ｂから大気連通口５ｇまでの流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。
【００４７】
次に、遮断弁１０周辺の構造について説明する。遮断弁1０は、図４（ｃ）にも示すように、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の連通が行われる。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。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している。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。
【００４８】
遮断弁１０は、記録ヘッド１がインクを吐出している際には開放状態とされ、待機中または休止中には閉塞状態とされ、さらにインク充填動作の際には、回復ユニット７の動作とタイミングを合わせながら開放／閉塞状態の双方とされる。
【００４９】
上記のようなインク供給ユニット５の構成は、レバー１１を除いて、各メインタンク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、全てのメインタンク４に対して共通に設けられており、１つのレバー１１が各色ごとの遮断弁１０のばねホルダ１０ｂに係合されている。これにより、レバー１１を駆動すると、４つの遮断弁１０が同期的に開閉制御される。
【００５０】
上記の通り構成されたインク供給ユニット５では、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から供給チューブ６を介して記録ヘッド１へ供給される。またそれに併せて、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。
【００５１】
次に、回復ユニット７について説明する。回復ユニット７は、吐出ノズル１ｇからインクまたは空気を吸引する機能と、遮断弁１０の開閉を行う機能を有している。回復ユニット７は、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を動作させるためのリンク７eとを有している。
【００５２】
吸引キャップ７ａには、チューブが接続されておりそのチューブの中間位置に吸引ポンプ７ｃが配置されている。吸引ポンプ７ｃは、ポンプモータ７ｄによって駆動されるようになっており、これら吸引キャップ７ａ、チューブ、吸引ポンプ７ｃ、およびポンプモータ７ｄが、所定時に記録ヘッド１内のインクを吐出ノズル１ｇから吸引するための吸引手段として設けられている。
【００５３】
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ており、また、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。吸引ポンプ７ｃは、複数のコロを備えたチューブ式のポンプであり、ポンプモータ７ｄを駆動することでインクを連続的に吸引することが可能となっている。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できるように構成されている。
【００５４】
吸引キャップ７ａの下面に当接するように配置された第１のカム７ｂは、回転することによって吸引キャップ７ａを上記２つの位置の間を上下移動させるものである。カム７ｂの駆動源には、カム制御７ｇが設けられている。リンク７ｅは、水平方向（図示横方向）に移動自在に構成されており、図３ではレバー１１に向かって前進した状態が示されている。リンク７ｅの図示左側の端部には第２のカム７ｆが当接しており、この第２のカム７ｆは上記カム制御モータ７ｇを駆動源として回転するように構成されている。なお、第１のカム７ｂと第２のカム７ｆは、同一軸上に配置されており、同期して回転するように構成されている。
【００５５】
第１のカム７ｂは、その径が比較的小さいａ部と、径が比較的大きいｂ、ｃ部とを有している。また、第２のカム７ｆは、その径が比較的大きいａ、ｃ部と、径が比較的小さいｂ部とを有している。そして、第１のカム７ｂのａ〜ｃ部のそれぞれが吸引キャップ７ａに当接するタイミングと、第２のカム７ｆのａ〜ｃ部のそれぞれがリンク７ｅに当接するタイミングとが一致するように構成されている。
【００５６】
各カムのａ部が吸引キャップ７ａまたはリンク７ｅに当接する状態では、吸引キャップ７ａは記録ヘッド１の吐出口面から離間した位置をとり、リンク７ｅはレバー１１を押し付ける位置（図示右側に移動した位置）をとる。すなわちこれにより、レバー１１が図４（ｃ）に記載されているように、回転軸１２aを中心に矢印Ｒ1上方向に回転し、遮断弁１０が押し上げられて開放状態とされる。また、各カムのｂ部が当接する状態では、吸引キャップ７ａが上方に移動した位置をとり、リンク７ｅは第４図中Ｘ方向左側に移動した位置をとる。これにより、記録ヘッド１の吐出口面がキャッピングされ、遮断弁１０は閉塞状態とされる。各カムのｃ部が当接する状態では、吸引キャップ７ａは上方に移動した位置を保ち、リンク７ｅは再びレバー１１を押し付ける位置をとる。これにより、記録ヘッド１の吐出口面がキャッピングされたまま、遮断弁１０が開放状態となる。すなわち、本実施形態では、各カムのａ部に対応して、記録ヘッド１のキャッピングが解除されると共に遮断弁１０が開放される状態（「第１の状態」という）と、各カムのｂ部に対応して、記録ヘッド１がキャッピングされると共に遮断弁１０が閉塞される状態（「第２の状態」という）と、各カムのｃ部に対応して、記録ヘッド１がキャッピングされると共に遮断弁１０が開放される状態をとることができるように構成されている。そしてこれらの状態は、記録装置の動作状態に応じて適宜切り替えられ、例えば、記録動作時には「第１の状態」とされ、遮断弁１０が開放され、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からのインクの供給を可能とする。また、待機中および休止中を含む非動作時には、「第２の状態」とされ、記録ヘッド１をキャッピングして吐出ノズル１ｇの乾燥を防止すると共に、遮断弁１０を閉じて記録ヘッド１からのインクの逆流を防止する。
【００５７】
なお、本実施形態の構成において、吸引キャップ７ａの移動動作とリンク７ｅの移動動作とが共通の駆動源であるカム制御モータ７ｇによって実施されるため、駆動源の数を少なくすることができる点で好ましい。また、吸引キャップ７ａの移動方向と遮断弁１０の移動方向とがいずれも上下方向となっており、このように２つの部材の移動方向を一致させることは駆動源を共通化するのに有利である。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となっているため、カム制御モータ７ｇを一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。なお、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（不図示）は、その記録装置全体の動作、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の駆動なども制御している。
【００５８】
次いで、図４を参照して本発明の特徴部である遮断弁１０周辺の構造についてより詳細に説明する。図４は、図３の記録装置における遮断弁周辺の構造を説明するための図であり、図４（ａ）、図４（ｂ）はレバーの構成および動作を示す斜視図であり、図４（ｃ）は遮断弁周辺を拡大して示す拡大平面図である。
【００５９】
レバー１１は、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、水平方向（図示Ｘ方向）に延びるように配置された水平部材１１ａ（押圧部材）と、水平部材１１ａに直交して鉛直方向に延びる鉛直部材１１ｂ（回動部材）とから構成されている。なお、図４（ａ）において、実線はレバー１１がリンク７ｅによって押し付けられていない通常時の状態を示しており、点線はレバー１１がリンク７ｅによって押し付けられて回転変位した状態を示している。
【００６０】
水平部材１１ａは、図中Ｘ−Ｙ平面方向に延びて配置されており、回転軸１２ａを回転中心として、その片端が図中矢印Ｒ1方向に回転自在に支持されている。一方の鉛直部材１１ｂは、水平部材１１ａの側面のうち、上記回転軸１２ａによって支持された側の側面に取り付けられ、図中Ｚ−Ｙ平面方向に延びて配置されている。鉛直部材１１ｂの上部側が回動軸１２ｂを中心として、図中矢印Ｒ2方向に回動自在に支持されている。
【００６１】
このように鉛直部材１１ｂの上部側が支持されていることによって、鉛直部材１１ｂの下部側は常に鉛直方向下向きに向くように構成されている。記録装置が傾いて配置された場合、鉛直部材１１ｂは、図４（ｂ）に示すように、回転軸１２ｂを回転中心として図示Ｒ2方向に回動変位する。これに対してリンク７ｅは記録装置と一体的に移動するため鉛直部材１１ｂとリンク７ｅは相対移動し、図４（ｂ）の状態では、リンク７ｅを前進させても鉛直部材１１ｂに当接しないこととなる。一方、図４（ａ）に示すように記録装置が水平姿勢で配置された場合には、リンク７ｅは鉛直部材１１ｂに当接できるようになっている。したがって、リンク７ｅを前進させて鉛直部材１１ｂを押圧すると、鉛直部材１１ｂおよび水平部材１１ａは、回転軸１２ａを回転中心として図示Ｒ1 上方向に一体的に回転変位する。その結果、図４（ａ）の点線にて示すように水平部材１１ａの先端側が上方に移動し、これにより遮断弁１０のばねホルダ１０ｂが持ち上げられる。
【００６２】
なお、鉛直部材１１ｂの、装置の傾きによる回動軌跡は、回動軸１２ｂの軸線方向に直交する垂直平面（Ｚ−Ｙ平面）内に収まるものである。このような構成では、記録装置５０の傾き方向が回動軸１２ｂ周りの方向（図４（ｂ）のＲ2方向）であるときに、その傾きを良好に検出できる。また、回動軸１２ｂの軸線方向は厳密に水平方向（例えばＸ方向）となっている必要はなく、鉛直部材１１ｂによって装置の傾きを検出できる範囲でれば水平方向に対して多少傾斜していてもよい。また、装置が傾いた場合であっても鉛直部材１１ｂの下部側が鉛直方向下方に向く構造であれば、鉛直部材１１ｂの取付け構造も特に限定されるものでない。
【００６３】
以上のように構成されたレバー１１を含む遮断弁１０を利用すれば、記録装置５０が傾いて配置された場合であっても〔発明が解決しようとする課題〕の中で述べたようなインク漏れの問題が起こりにくいものとなる。
【００６４】
すなわち、記録装置５０を水平姿勢にて配置した場合、鉛直部材１１ｂとリンク７ｅとが係合するため、水平部材１１ａは回転軸１２ａを中心として図Ｒ1上方向に押し上げられ、結果的に遮断弁１０は開放状態となる。一方、記録装置５０が傾いて配置された場合、鉛直部材１１ｂとリンク７ｅとは係合しなくなり、水平部材１１ａは押し上げられず、結果的に遮断弁１０は閉塞状態を保つこととなる。このように、本実施形態の構成では、記録装置５０の傾きに応じて遮断弁１０の開閉が適切に制御されるため、前述したような、装置が傾いている状態で弁を開放してしまうことに起因したインク漏れなどの問題が起こりにくいものとなる。
【００６５】
なお、以上の説明では鉛直部材１１ｂおよびリンク７ｅの形状については特に触れなかったが、図４の鉛直部材１１ｂおよびリンク７ｅは、具体的には図５（ａ）に示すように、いずれも断面形状が矩形の部材で構成されている。もっとも、これらの形状は種々変更可能であり例えば図５（ｂ）に示すようなものであってもよい。図５（ｂ）に示すリンク１７は、その先端側の角部のところに湾曲状のＲ部１７ａが形成されている。また、鉛直部材２１も同様に、リンク１７に対向する面の両側のところにＲ部２１ａが形成されている。このような構成によれば、リンク１７のＲ部と鉛直部材２１のＲ部２１ａとが当接した状態では、リンク１７を前進させたとしても鉛直部材２１は回動軸１２ｂ周り（図４参照）に回動してしまうため、遮断弁１０を開放状態とすることができない。したがって、記録装置の傾きと遮断弁１０の開放条件との関係をより厳密に規定できるものとなる。なお、このような利点を得ることができるＲ部２１ａ、１７ａは各部材１７、２１の一方側のみに形成されていてもよい。
【００６６】
また、図５（ｃ）、（ｄ）に示すような構成であってもよく、これらの構成では、リンク部材７ｅ、１７と、鉛直部材１１ｂ、２１とが接触する部分に、それぞれ丸みを帯びた形状に形成された突起部７ｒ、１１ｒ、１７ｒ、２１ｒが形成されている。図５（ｃ）の構成を例として説明すると、突起部７ｒ、１１ｒ同士は、面接触ではなく線接触（または点接触）するようになっており、このように、２つの部材が接触する面積をより小さく設定することで、装置がわずかでも傾くと２つの部材の接触がはずれることになり、さらに厳密に遮断弁の開放条件を規定できるようになる。
【００６７】
さらに、遮断弁１０を開閉させるレバーおよびその周辺構造は図６に示すようなものであってもよい。図６の構成では、符号３１が遮断弁１０を開放させるレバーであり、このレバー３１（押圧部材）は、水平方向に延びる水平部３１ａと鉛直方向に延びる鉛直部３１ｂとが一体に形成されると共にレバー３１は回転中心軸１２ｃ周りに回転自在に構成されている。鉛直部３１ｂの下端には、リンク７ｅ側に向かって突出した突起部３０ａが形成されている。レバー３１とリンク７ｅとの間には、回動中心軸１２ｄ（図６（ｂ）参照）周りに回動自在に構成された鉛直部材２０（回動部材）が別部材として配置されている。鉛直部材２０の下端には、上記突起部３０ａに対向する突起部２０ａが形成されている。
【００６８】
鉛直部材２０は、リンク７ｅの移動方向にも移動できるように構成されており、これによりリンク７ｅを前進させたときに鉛直部材２０も同期して移動し、レバー３１の鉛直部３１ｂ下端を押圧できるようになっている。上記のように設けられた図６の構成であっても、鉛直部材２０の下部側が常に鉛直方向下向き（重力方向下側）に向くため、図４の構成と同様に記録装置の傾きを検出することができる。
【００６９】
なお、図６（ｃ）に示すように、鉛直部材２０がリンク７ｅと接触する側面に、図５（ｃ）、（ｄ）を参照して説明したような突起部２０ｒを設けても良い。同様に、リンク部材７ｅの先端部分で、鉛直部材２０と接触する部分に突起部７ｒを設けても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】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。
【図２】本発明の一実施形態のインクジェット記録装置の構成を概略的に示す斜視図である。
【図３】図２のインクジェット記録装置における1色分のインク供給流路を説明するための概略図である。
【図４】図３の記録装置における遮断弁周辺の構造を説明するための図であり、図４（ａ）、図４（ｂ）はレバーの構成および動作を示す斜視図であり、図４（ｃ）は遮断弁周辺を拡大して示す拡大平面図である
【図５】図４の鉛直部材およびリンクと、それらの変形例を示す斜視図である。
【図６】遮断弁を開閉させるレバーおよびその周辺構造の他の例を示す斜視図である。
【図７】従来のインクジェット記録装置の構成を説明するための概略図である。
【符号の説明】
【００７１】
１ 記録ヘッド
１ｇ 吐出ノズル
４ メインタンク
５ インク供給ユニット
５ｃ 第１液路
５ｄ 第２液路
５ｆ バッファ室
６ 供給チューブ
７ 回復ユニット
７ｂ、７ｆ カム
７ｅ、１７ リンク
７ｒ、１１ｒ、１７ｒ、２０ａ、２０ｒ、２１ｒ 突起部
１０ 遮断弁
１０ａ ダイヤフラム
１０ｂ ばねホルダ
１０ｃ 押圧ばね
１１、３１ レバー
１１ａ 水平部材
１１ｂ、２０、２１ 鉛直部材（回動部材）
１２ａ 回転軸
１２ｂ 回動軸
１２ｃ 回動中心軸
１２ｄ 回転中心軸
１７ａ、２１ａ Ｒ部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出する記録ヘッドへ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流路と、該インク供給流路に設けられてその流路を開閉する弁機構と、前記弁機構の開閉動作の駆動源である駆動手段とを有するインクジェット記録装置において、
前記弁機構は、前記インクジェット記録装置の傾きに応じて自在に回動変位する回動部材を有し、該回動部材を介して開閉動作されることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
前記駆動手段は、前記回動部材を押圧する状態である第１の位置と、前記回動部材を押圧しない状態である第２の位置とに移動可能に設けられたリンク部材を有し、前記弁機構は、前記リンク部材が第１の位置にあるときに開放状態となる、請求項１に記載のインクジェット記録装置。
【請求項３】
前記回動部材は、部材上部側に回動中心軸が設けられ、部材下部側に重心がある、請求項１または２に記載のインクジェット記録装置。
【請求項４】
前記回動中心軸は略水平方向に設けられている、請求項３に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、前記リンク部材によって押圧される部位の少なくとも一部に湾曲部を有することを特徴とする請求項２から４のいずれか1項に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、前記回動部材と接する部位の少なくとも一部に湾曲部を有することを特徴とする請求項２から５のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
【請求項７】
前記駆動手段は、前記リンク部材を一定範囲内で往復移動させるためのカムをさらに有している、請求項２から６のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
【請求項８】
前記弁機構は、前記インク供給流路を開閉するため開閉可能に設けられた流路開閉部材と、該流路開閉部材を移動させる押圧部材とをさらに有し、前記回動部材は前記押圧部材に取り付けられている、請求項１から７のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
【請求項９】
前記弁機構は、前記インク供給流路を開閉するため開閉可能に設けられた流路開閉部材と、該流路開閉部材を移動させる押圧部材とをさらに有し、前記回動部材は、前記押圧部材とは独立した状態で、前記押圧部材と前記リンク部材との間に配置されている、請求項２から７のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
【請求項１】
インクを吐出する記録ヘッドへ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流路と、該インク供給流路に設けられてその流路を開閉する弁機構と、前記弁機構の開閉動作の駆動源である駆動手段とを有するインクジェット記録装置において、
前記弁機構は、前記インクジェット記録装置の傾きに応じて自在に回動変位する回動部材を有し、該回動部材を介して開閉動作されることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
前記駆動手段は、前記回動部材を押圧する状態である第１の位置と、前記回動部材を押圧しない状態である第２の位置とに移動可能に設けられたリンク部材を有し、前記弁機構は、前記リンク部材が第１の位置にあるときに開放状態となる、請求項１に記載のインクジェット記録装置。
【請求項３】
前記回動部材は、部材上部側に回動中心軸が設けられ、部材下部側に重心がある、請求項１または２に記載のインクジェット記録装置。
【請求項４】
前記回動中心軸は略水平方向に設けられている、請求項３に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、前記リンク部材によって押圧される部位の少なくとも一部に湾曲部を有することを特徴とする請求項２から４のいずれか1項に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、前記回動部材と接する部位の少なくとも一部に湾曲部を有することを特徴とする請求項２から５のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
【請求項７】
前記駆動手段は、前記リンク部材を一定範囲内で往復移動させるためのカムをさらに有している、請求項２から６のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
【請求項８】
前記弁機構は、前記インク供給流路を開閉するため開閉可能に設けられた流路開閉部材と、該流路開閉部材を移動させる押圧部材とをさらに有し、前記回動部材は前記押圧部材に取り付けられている、請求項１から７のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
【請求項９】
前記弁機構は、前記インク供給流路を開閉するため開閉可能に設けられた流路開閉部材と、該流路開閉部材を移動させる押圧部材とをさらに有し、前記回動部材は、前記押圧部材とは独立した状態で、前記押圧部材と前記リンク部材との間に配置されている、請求項２から７のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−１１０９００（Ｐ２００６−１１０９００Ａ）
【公開日】平成１８年４月２７日（２００６．４．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３０１６７０（Ｐ２００４−３０１６７０）
【出願日】平成１６年１０月１５日（２００４．１０．１５）
【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１８年４月２７日（２００６．４．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月１５日（２００４．１０．１５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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