JP4468192B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えばインクが収容されたメインタンクから供給されたインクをサブタンクに貯留し、このサブタンクから吐出ヘッドにインクを供給するインクジェット記録装置に関する。

従来のインクジェット記録装置では、インクを吐出する記録ヘッドの吐出口を有するノズル内部を負圧に保つことで、ノズル内にインクのメニスカスを生じさせ、ノズルからのインクの漏れや、大気からノズル内への空気の進入を防いでいる。

この種の従来のインクジェット記録装置では、記録ヘッドの吐出口にメニスカスを発生させる構成の１つとして、インクが収容されるメインタンクと、このメインタンクから供給されたインクを貯留し記録ヘッドにインクを供給するサブタンクとを備え、記録ヘッドよりも鉛直下方にサブタンクが配置され、サブタンクと記録ヘッドとの間の水頭差によって、サブタンクから記録ヘッドにインクの供給を行うインク供給装置がある。そして、従来のインク供給装置では、メインタンクからサブタンクへのインクの供給方式としては、いわゆるチキンフィード方式が簡素な構成として用いられることがある。

従来のチキンフィード方式のインク供給装置としては、インクが収容され気密にされて交換可能に設けられたメインタンクを、インクジェット記録装置内のタンク装着部に装着することによって、メインタンクからインク供給チューブを介してサブタンク内にインクを供給する構成が開示されている（特許文献１参照。）。

しかしながら、特許文献１に開示されたような従来のインク供給装置では、メインタンクのインク供給口に、インクジェット記録装置内への装着時に開閉されるバネ付勢された開閉弁が設けられており、この開閉弁が、例えばメインタンクの落下時の衝撃で開放しインク漏れを発生させる虞がある。

このようなインク漏れの対策として、図７に示すように、従来のチキンフィード方式のインク供給装置７００には、インクが気密に収容されて交換可能に設けられたメインタンク７０１からサブタンク７０２にインクを供給するためのインク供給針７０３と、気液交換時にメインタンク７０１に空気を導入するための空気導入針７０４との２本の中空針が設けられた供給ベース７０５を備えているものがある。

メインタンク７０１は、供給ベース７０５に接続される接続部の開口がゴム栓７０６で気密に閉じられ、供給ベース７０５に接続された際に、インク供給針７０３および空気導入針７０４がゴム栓７０６を貫通してメインタンク７０１内に連通され、これら２本の針を介してメインタンク７０１から供給ベース７０５にインクを供給し、この供給ベース７０５からインク供給チューブ７０７を介してサブタンク７０２にインクの供給を行うように構成されている。

このように、メインタンク７０１の接続部に、弾性力を有するゴム栓７０６が設けられることで、供給ベース７０５側のインク供給針７０３および空気導入針７０４からメインタンク７０１を引き抜いた際にも、ゴム栓７０６の弾性で貫通穴が気密に閉塞されるので、メインタンク７０１の接続部の密閉性が良好に確保され、メインタンク７０１の落下時に接続部からインクが飛散することが良好に防止されている。そして、インク供給針７０３および空気導入針７０４が貫通されるゴム栓７０６は、貫通時に亀裂が生じて破損するのを防ぐために、これら２本の中空針の内径を大きくすることには限界があり、インク供給針７０３および空気導入針７０４の内径がφ１．６ｍｍ程度にされているものが一般的である。

また、着脱可能で密閉されたメインタンクを、接続部において中空管で連通し、記録ヘッドとの水頭差を確保するチキンフィード供給構成が特許文献２に開示されている。

さらに、第１インクタンクと、密閉された第２インクタンクのインク供給において、複数の連通管を設けるチキンフィード構成が特許文献３に開示されている。
特開平３−２４７４６０号公報（第１図） 特開２００２―２３４１８０号公報 特開２００４―１４２４４２号公報

ところで、中空針である空気導入針を用いる構成を採る従来のチキンフィード供給装置は、上述したように、内径φ１．６ｍｍ程度の細径の空気導入針を用いた場合、大気に開放される空気導入針の内部または空気導入針の下端部に、インクによるメニスカスが生じてしまうことが多く、またこのようなメニスカスの状態が不確定であった。このため、この従来の液体供給装置では、水頭差により発生する密閉されたメインタンク内部の負圧力がメニスカス力よりも小さくなり、メインタンクのインクがサブタンクに供給されず、吐出ヘッドによる記録状態が悪くなることがあった。

特許文献２のチキンフィード方式インク供給構成では、安定した水頭の維持を実現するための、具体的構成が開示されていない。

特許文献３の構成では、第１インクタンクと、密閉された第２インクタンクのインク供給において、複数の連通管を設け、連通路の内径が異なる構成が開示されている。しかし、第１タンクが大気に開放された状態で、第２インクタンクが密閉された構成となっている。従って水頭差を維持するために、インク供給の条件に応じて、複数の連通管がそれぞれ気体流路となったり、液体流路となったり、場合によって流通させる中身を変える構成になっている。更に第２インクタンク内には負圧を発生させるためのバネ部材が設けられている。インクの液面は変動する構成となっており、常に一定位置で安定した液面を維持する構成にはなっていない。

このように従来のインクジェット記録装置では、インク供給装置のメインタンク内のインク残量に応じて、メインタンク内部の負圧力が変化することで、サブタンク内に貯留されるインクの液面位置（水位）が変動しやすく不安定であるという不都合があった。

また、従来のインクジェット記録装置のインク供給装置は、メインタンク内のインクが無くなったとき、あるいは何らかの理由でメインタンクが外されてしまった場合、サブタンク内に貯留されているインク量にバラツキがあり、継続して記録を行える時間や記録用紙の枚数を保証することが困難であると言う課題があった。

そこで、本発明は、メインタンクから供給されサブタンク内に貯留されるインクの液面位置の安定化を図り、サブタンク内に必要な一定量のインクを貯留することができるインクジェット記録装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するため、本発明に係る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と、前記記録ヘッドに供給するインクを収容するメインタンクと、前記メインタンクから供給されたインクを貯留し前記記録ヘッドに供給可能なサブタンクと、を備えるインクジェット記録装置において、前記サブタンクが、前記メインタンクからインクを供給するためのインク供給路と、前記メインタンクに空気を導入するための空気導入路と、を備え、前記空気導入路の長さは前記インク供給路の長さより短く、前記空気導入路の流路抵抗は前記インク供給路の流路抵抗より小さく、前記空気導入路は、前記メインタンク側に配され第１の断面積を有する空気導入ピンと、前記サブタンク側に配され前記第１の断面積よりも大きい第２の断面積を有する太管部と、を有し、前記太管部の鉛直方向水頭差による圧力をＨ、前記導入ピンの流路抵抗をＲ、前記導入ピンのメニスカス力をＭとしたときに、Ｈ＞Ｍ＋Ｒを満たしていることを特徴とする。

上述したように本発明によれば、メインタンクから供給されサブタンク内に貯留されるインクの液面位置を一定に保ち、サブタンク内に安定的に一定量のインクを貯留することができる。

以下、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照して説明する。

図1は、本発明に係るインクジェット記録装置全体を説明する説明図である。外装の一部を取り払った斜視図としている。

図１に示すように、本実施形態のインクジェット記録装置１０は、着脱可能なメインタンク１０１を保持し、サブタンク１０２を備え、吐出ヘッドに対してインクを排出するインク供給部であるところのインク供給ユニット１００と、インク供給ユニット１００から供給されたインクを吐出する記録ヘッド（不図示）が搭載され、この記録ヘッドを記録位置に移動させるキャリッジユニット３００と、インクの不吐出等、不具合の際に記録ヘッドの吐出特性を回復するための回復系ユニット４００と、これら各ユニットを支持するフレームユニット５００とを備えて構成されている。

インク供給ユニット１００は、交換可能な密閉容器であるメインタンク１０１が着脱自在に装着されるタンク装着部が形成されたタンクホルダ２０４と、タンク装着部を覆うタンクカバー２０２と、サブタンク１０２とを有している。

詳細は後述するが、タンク装着部にメインタンク１０１が装着された時に、メインタンク１０１の接続部１０６を構成するキャップ部材１１５内にある封止栓１１３が、サブタンク１０２側に設けられた中空針であるインク供給ピン１３１および空気導入ピン１３３と接続されることで、メインタンク１０１内に収容されているインクがサブタンク１０２に供給される。サブタンク１０２と、キャリッジユニット３００に搭載された記録ヘッドとは、インク供給チューブ３０６によって連結されており、インクの供給路が形成されている。

キャリッジユニット３００は、記録ヘッドが搭載されたキャリッジ３０１が、スライド軸３０２とスライドレール３０３とに跨って支持されており、キャリッジモータ３０５の駆動力が駆動ベルト３０４を介して伝達されることで、キャリッジ３０１上の記録ヘッドを記録位置５０２に向けて移動させる。

回復系ユニット４００は、キャリッジ３００に搭載された記録ヘッドの不具合を解消するために、記録ヘッドの吐出口に当接させて吐出口部を覆うキャップ部材や吸引ポンプ、およびインク拭き取り用のブレード等を有して構成されるが、本発明の要部には直接関係がないので詳細な説明を省略する。

インクジェット記録装置１０のフレームユニット５００は、左右側板に支持された保護板５０１を有している。この保護板５０１には、記録ヘッドによる記録位置５０２に、開口が形成されている。

キャリッジ３００はスライド軸３０２とスライドレール３０３で姿勢を保持されたまま、キャリッジモータ３０５の駆動力をベルト３０４に伝達し、図1の前面にある記録位置５０２に向かって記録ヘッドを移動させ、記録を行なう。

図２に、インクジェット記録装置１０のインク供給ユニット１００の断面図を示す。図３に、メインタンクとサブタンとが分離された状態の断面図を示す。

図２および図３に示すように、インク供給ユニット１００は、いわゆるチキンフィード方式によってインク供給を行うように構成され、インクを吐出する記録ヘッド３５０に供給するインクが気密に収容されたメインタンク１０１と、このメインタンク１０１に接続されメインタンク１０１から供給されたインクを貯留して記録ヘッド３５０に供給するサブタンク１０２とを備えている。

メインタンク１０１は、タンクホルダ２０４のタンク装着部に対して着脱自在に設けられ、インク消耗時に交換可能にされている。メインタンク１０１は、インクを収容するインク収容部をなすタンク本体１０５と、このタンク本体１０５の底面部に設けられ、サブタンク１０２に接続される接続部１０６と、この接続部１０６を覆うキャップ部材１１５を有している。

この接続部１０６は、サブタンク１０２にインクを供給するためのインク供給口１１１と、サブタンクから空気を導入するための空気導入口１１２と、これらインク供給口１１１および空気導入口１１２をそれぞれ気密に閉じる封止栓１１３と、この封止栓１１３を固定するための固定部材１１４と、これら各部材を覆うキャップ部材１１５とを有し、インクタンクを密閉した構造となっている。

封止栓１１３は、例えばゴム等の弾性材料によって形成され、メインタンクをインクジェット記録装置に対して装着することによって、後述するサブタンク１０２側のインク供給ピンおよび空気導入ピンによって、厚み方向に貫通される。

サブタンク１０２は、メインタンク１０１からインクを記録ヘッド３５０に供給する流路の途中に配置されており、大気開放口１２６を持つ単一のインク収容部である。

このサブタンク１０２は、メインタンク１０１からインクが供給されるインク供給管１２３と、メインタンク１０１に空気を導入するための空気導入管１２４と、記録ヘッド３５０にインク供給チューブ３０６を介してインクを供給するためのインク排出部１４０と、大気に連通された大気開放口１２６とを有している。

インク供給管１２３は、メインタンク１０１のインク供給口１１１に連通されるインク供給ピン１３１と、このインク供給ピン１３１と連結した流路であるされた連結管部１３２とを有している。空気導入管１２４は、メインタンク１０１の空気導入口１１２に連通される空気導入ピン１３３と、この空気導入ピン１３３と連結された太管部１３４とを有している。空気導入管１２４は、下端がサブタンク１０２内に延ばされ、インク供給管１２３の長さ以下に形成されている。

本実施形態のインク供給管１２３は、インク供給ピン１３１とこれに連結された連結管部１３２の２部材で構成されているが、連続した１部材であっても構わない。同様に空気導入管１２４も、連続した１部材で構成されていても良い。

インク供給ピン１３１および空気導入ピン１３３は、両端が開口された中空針であり、メインタンク１０１側に位置されて、抜け止めのカシメ部材と共にサブタンク１０２の上部１２１に、インサート成型で一体に設けられている。これらインク供給ピン１３１および空気導入ピン１３３は、上端部が、メインタンク１０１の封止栓１１３を円滑に貫通するように円錐状に形成され、閉塞され、上端近傍の周面に、インクや空気を通す開口が設けられている。この開口がメインタンク１０１内に露出することで、インクおよび空気の流路が形成されている。インク供給ピン２０５および空気導入ピン２０４の下端の開口は、サブタンク２０３の上部１２１にそれぞれ形成された連結管部１３２および太管部１３４がなす各流路にそれぞれ連結されている。

この連結管部１３２内の流路は、中空針であるインク供給ピン１３１の内径とほぼ等しく形成されている。

同様に、太管部１３４内の流路は、中空針である空気導入ピン１３３の内径よりも大きく形成され、インクによるメニスカスが張らない程度に、流路の内径、つまりメインタンクとサブタンク間の空気の流れ方向に対して垂直方向の断面積が大きくされている。この構成をとることによって、空気導入ピン１３３および太管部１３４の流路抵抗が、インク供給ピン１３１および連結管部１３２の流路抵抗よりも小さくされている。太管部１３４の下端は、サブタンク１０２内の深さ方向へ延長された構成となっている。

そして、空気導入ピン１３３と太管部１３４とが連結されてなる空気導入管１２４は、サブタンク１０２からメインタンク１０１に空気を供給するための流路を構成し、太管部１３４の下端面が、サブタンク１０２内に貯留されるインクの液面位置（水位）１３８となり、この液面位置１３８が常に一定に保たれている。すなわち、この太管部１３４内の流路が、液面水位位置保持機能を作用させている。

安定した位置で液面を保持するためには、太管部１３４の鉛直方向の長さを、空気導入ピン１３３の流路抵抗とメニスカス力を超える水頭差に確保する必要がある。

このため、空気導入管１２４は、上述したように太管部１３４の断面積が、太管部１３４の流路内部にメニスカスを生じさせない大きさに形成され、太管部１３４の鉛直方向の水頭差による圧力［ｍｍＡｑ］をＨ、空気導入ピン１３３全体の流路抵抗［ｍｍＡｑ］をＲ、空気導入ピン１３３のメニスカス力［ｍｍＡｑ］をＭとしたとき、
Ｈ＞Ｒ＋Ｍ ・・・式１
を満たしている。これによって、サブタンク１０２内に貯留されるインクの液面位置を一定に安定して保つことが可能となる。

なお、メニスカス力Ｍ［ｍｍＡｑ］は、表面張力の式で表され、
Ｍ＝２γ・ｃｏｓθ／ｒ ・・・式２
となる。但し、γは表面張力、θは接触角、ｒは空気導入ピン１３３内の流路の半径である。

また、空気導入ピン１３３全体の流路抵抗Ｒ［ｍｍＡｑ］は、損失水頭の式で表され、
Ｒ＝３２μＬＶ／Ｃｄ² ・・・式３
となる。但し、μは粘性係数、ＬはＪ型流路の長さ、Ｖは平均流速、Ｃは流体（インク）の単位体積当たりの重量、ｄは流路の直径とする。

式１を満たすことで、インク供給管１２３と空気導入管１２４とによる流路の一部に生じる水頭差によって、メインタンク１０１とサブタンク１０２との間で気液交換される動作について説明する。

図４に、メインタンクとサブタンクを連通させるインク供給管と空気導入管とによる流路の模式図を示す。図５に、メインタンクがサブタンクに接続され、サブタンク内のインクの液面位置が一定に保たれている状態の断面図を示す。

メインタンク１０１内は気密にされているので、図４および図５に示すように、空気導入ピン１３３の下端からメインタンク１０１内の液面位置までがＵ字管の部分の高さＨｕに相当し、サブタンク１０２内のインクに浸されている連結管部１３２の下端部分が高さＨｄに相当している。そして、太管部１３４の流路内の空間が高さＨに相当し、この高さＨの水頭差である圧力が作用する。

メインタンク１０１からサブタンク１０２にインクを供給するために気液交換が行われるときには、図４に示したＪ型管の流路全てで、高さ（Ｈ＋Ｈｕ＋Ｈｄ）による流路抵抗がインクにかかることになる。なぜなら、気液交換時には、太管部１３４内を満たすインクが空気導入ピン１３３側に流動すると共に、空気導入ピン１３３の流路内のインクが、メインタンク１０１内へ還流され、インク供給ピン１３１の流路から、サブタンク１０２にインクが供給されるからである。

図４に示したＪ型管の流路の上端口、つまり空気導入管１２４の下端でメニスカスが張り、釣り合った場合には、流速が無いので、流路抵抗Ｒ＝０となる。このように流速が無い状態では、メインタンク１０１からサブタンク１０２にインクが流れず、このとき、Ｈ＝Ｍとなる。

記録ヘッド３５０の記録動作に伴って、サブタンク１０２内に貯留されたインクが消費され、液面位置１３８が下降すると、空気が太管部１３４の流路内に入り込み、空気導入ピン１３３の下端部に到達する。空気導入ピン１３３の下端部が大気圧となることで、Ｈ＝Ｍのバランスが破られ、上述の式１の関係を満たすことになり、流速が発生して、メインタンク１０１とサブタンク１０２との間で気液交換が行われる。

また、実験では、表面張力が２［ｍＮ／ｍ］程度のインクを用いて、空気導入管１２４が、内径がφ１．６ｍｍ程度の空気導入ピン１３３に太管部１３４が連結されて構成された場合、上述の水位保持機能を作用させるのに必要な構成は、太管部１３４の流路内にメニスカスが張らない程度の内径がφ８ｍｍ程度必要であり、太管部１３４の鉛直方向の長さ（水頭差）を１０ｍｍ以上に形成したときに、サブタンク１０２内に貯留されたインクの液面位置１３８が安定的に維持された。

なお、太管部が上述と同一の内径で、鉛直方向の長さが１０ｍｍ未満に形成された場合には、空気導入ピンによるメニスカス力が、この太管部による水頭差と釣り合った状態で、メインタンク１０１への空気の導入が停止されてしまい、空気導入ピンの下端まで液面位置が上昇しなかった。

そして、サブタンク１０２内で一定に維持された液面位置１３８は、記録ヘッド３５０の吐出口の位置よりも鉛直方向の下方に位置され、吐出口と液面位置１３８とによる水頭差によって、吐出口にインクによる所望のメニスカスを発生させ、インクの吐出動作が良好に行われる。

また、サブタンク１０２の一側端には、貯留されたインクを記録ヘッド３５０に供給するためのインク排出部１４０が設けられている。このインク排出部１４０は、下端にインク排出口１４２が形成されたインク排出管１４１を有している。インク排出管１４１は、上端に、記録ヘッド３５０にインクを供給するインク供給チューブ３０６が接続されるチューブ差込口１４３が形成されており、上端部がサブタンク１０２の上部１２１に支持されている。したがって、メインタンク１０１から供給されてサブタンク１０２内に一時的に貯留されたインクは、インク排出口１４２から排出され、インク供給チューブ３０６を介してキャリッジ３０１上の記録ヘッド３５０にインクが供給される。

また、サブタンク１０２の底面部には、インク供給管１２３側からインク排出部１４０側に向かって、鉛直方向の深さを次第に大きくする傾斜面が形成され、インク排出口１４２が最も下方の最深部に位置されており、サブタンク１０２内に貯留されたインクがインク排出口１４２から円滑に排出され、インクを使い切ることが良好に行われる。また、空気導入管１２４は、インク供給管１２３よりもインク排出口１４２に近接する位置に設けられている。

近年、顔料からなる色材がインクとして用いられているが、インクの顔料成分がインク中で沈降し、分離した状態のままで記録が行われると、記録された画像に濃度差が発生するおそれがある。このため、本発明に係るインク供給ユニットでは、サブタンク１０２内に貯留されたインク全体の攪拌を目的として、メインタンク１０１からのインク供給管１２３をなす連結管部１３２の流路と、記録ヘッド３５０にインクを供給するためのインク排出部１４０のインク排出口１４２とを離間させた位置に配置し、かつ、サブタンク１０２の底面部に傾斜面１４５を形成し、この傾斜面１４５の上流側に、連結管部１３２の流路が設けられることで、沈降した顔料成分を全体的に充分に攪拌することが可能となり、インクの濃度差を発生することなく、良好な記録を実現することが可能にされている。

また、サブタンク１０２の上部１２１の天面には、インク供給ピン１３１と空気導入ピン１３３との間に位置して、突出部１４７が一体に形成されている。この突出部１４７には、鉛直方向に沿って形成された通気路が形成されており、この通気路の上端に大気開放口１２６が形成されている。サブタンクの大気開放口が、突出部１４７の先端にある構成となっているため、インク供給ピンや空気導入ピンの間で突出部が壁の役目を果たし、インク漏れが生じた場合でも漏れたインクが広がる領域を狭くできている。また、空気導入管１２４の太管部１３４は、大気開放口１２６に隣接する位置に設けられている。

また、サブタンク１０２の上部１２１には、電気的に導通可能な２つのインク検知板１４８が間隔をあけて設けられている。これらインク検知板１４８の下端部は、サブタンク１０２内で一定に保たれる液面位置１３８よりもやや下方まで延ばされてインク中に浸漬されている。また、インク検知板１４８は、サブタンク１０２の外側に露出された上端部が、インクジェット記録装置が備える制御回路部（不図示）に電気的に接続されている。

インク供給ユニットは、メインタンク１０１内のインクが無くなったとき、メインタンク１０１からのインクの供給が停止したサブタンク１０２内のインク残量が減少し、サブタンク１０２内のインクの液面位置１３８が下降する。このようにサブタンク１０２内のインクの液面位置１３８が下降することで、２つのインク検知板１４８は、インクに浸されていた下端部がインク中から出て、空気中に露出して電気的に不導通になることで、制御回路部がこの状態を検知し、液面位置１３８の下降が検出される。

また、サブタンク１０２のインク収容部は、空気導入管１２４の太管部１２４の流路の下端（液面位置１３８）に対して、上方空間１５１と下方空間１５２とで、インクを収容するための異なる機能をもつ。

上方空間２６０は、密閉されたメインタンク１０１内の気体が周囲環境の温度変化に伴って体積変化を起こした場合、メインタンク１０１内のインクが記録ヘッド３５０のインク消費量以上にサブタンク１０２内に押し出されたときに、この過剰に供給されたインクを一時的に収容するためのインク収容部として機能する。

通常の使用で生じる温度変化程度であれば、メインタンク１０１から過剰に流出したインクは、サブタンク１０２の上方空間１５１をインク収容部として使用し、温度変化が元に戻ったときに、メインタンク１０１の内圧が下がることで、サブタンク１０２内に流出したインクが再度メインタンク１０１内に戻される。なお、通常の使用を超える過度の温度変化が生じた場合には、メインタンク１０１からサブタンク１０２に流出したインクが、上方空間１５１を満たした後、大気開放口１２６からインクを排出する。

サブタンク１０２の下方空間１５２は、サブタンク１０２内に一定量のインクを収容するためのインク収容部であり、メインタンク１０１内のインクが無くなった後、メインタンク１０１からのインクの供給が停止し、メインタンク１０１がタンク装着部から取り外された状態であっても、継続して記録を可能にするためのインク収容部として機能する。

そして、インク供給ユニットは、メインタンク１０１内のインクが無くなったとき、メインタンク１０１からインクが供給されなくなるため、記録ヘッド３５０によるインクの吐出動作に伴ってサブタンク１０２内の液面位置が徐々に下降し、やがてインク検知板１４８の下端部もインク中から空気中に露出する。

制御回路部は、インク検知板１４８によって液面位置１３８が下降したことを検出し、ここでメインタンク１０１のインクが無くなったことを示す表示等の警告を発し、メインタンク１０１の交換をユーザーに促す。しかしながら、インクジェット記録装置は、制御回路部が、サブタンク１０２内の液面位置１３８を電気的に検出する構成であって、メインタンク１０１側からは電気的信号を何ら授受していないので、メインタンク１０１が装置内から取り外されても、インクジェット記録装置の制御システムには影響が及ぼされない。

このため、インクジェット記録装置は、タンク装着部からメインタンク１０１が取り外された状態であっても、液面位置１３８の下方空間に貯留されている一定量のインクを使用して記録動作を継続させ、サブタンク１０２の最下点となるインク排出口１４２に液面位置が達するまで記録動作を続行できるので、記録動作の途中で記録ヘッド３５０からインクが吐出されないで記録不良が生じることが防止される。

メインタンクが外された時、インク切れによって、インクジェット記録装置の記録が突然中断する場合がある。連続印刷や大判印刷を行なっている状態だと、１紙面の記録途中で印刷が中断されてしまうことがある。このような場合であっても、サブタンクのインク供給管あるいは空気導入管の流路抵抗や、長さを予め決められた一定の記録が継続可能な量に等しいインク量が確保されるように定め、水位保持位置を決定することができる。例えば、メインタンクが外された後メインタンクの交換に必要な時間を予め決めておき、その時間内は記録動作が継続して行なわれるように、水位保持位置を決めサブタンク下方空間内にインクを保持するように決める方法がある。あるいは、メインタンクが外された後、予め決められた一定枚数の記録が継続可能なインク量を定め、サブタンクの水位保持位置を決めても良い。

上述したように、本実施形態のインク供給ユニットによれば、空気導入管１２４の太管部１３４が、この太管部１３４の流路内にメニスカスを生じさせないような大きさに形成されたことで、空気導入ピン１３３と太管部１３４とに流路抵抗の差を常に生じさせて、サブタンク１０２内に貯留されるインクの液面位置１３８を一定に保つことが可能となる。また、サブタンク１０２内で一定に保たれた液面位置１３８と記録ヘッド３５０の吐出口との水頭差で、記録ヘッド３５０に所望のメニスカスを発生させることができる。

すなわち、本実施形態のインクジェット記録装置のインク供給ユニットでは、メインタンク１０１からサブタンク１０２へのインクの供給方式としてチキンフィード方式を採用し、空気導入ピン１３３として比較的細径の中空針を用いた構成であっても、中空針が細くなるほどに発生しやすくなるメニスカスによる影響を受けずに、所望の液面位置１３８を一定に保ち、メインタンク１０１からサブタンク１０２へのインクの供給が停滞するのを防ぎ記録ヘッド３５０へのインクの供給を円滑に行うことができる。したがって、このインク供給ユニットによれば、記録ヘッド３５０のノズル内のメニスカスを維持するための水頭差が安定し、記録ヘッド３５０へのインクの供給動作の信頼性を向上することができる。

また、サブタンク１０２内の液面保持位置１３８を、予め決められた一定の記録継続が可能な量のインクを確保する位置に決めることによって、メインタンク１０１内のインクが無くなった後や、メインタンク１０１がサブタンク１０２から取り外された状態であっても、サブタンク１０２内に一定量のインクが貯留されているので、この一定量のインクを消費するまで、一定の時間または一定の枚数の記録用紙に記録を継続して行うことができる。そして、このインク供給ユニットによれば、単一のサブタンク１０２が、温度変化でメインタンク１０１から流出したインクを収容するための上方空間１５１と、メインタンク１０１のインクが無くなった後も継続的に記録動作を行うために一定量のインクを貯留するための下方空間１５２として機能を果たすことによって、単一のインク収容部で、インクジェット記録装置としての複数の機能が向上されるので、装置全体の小型化を実現することができる。

（他の実施形態）
次に、他の実施形態のインク供給ユニットについて、図面を参照して説明する。なお、他の実施形態のインク供給ユニットは、メインタンク１０１とサブタンク１０２とが離間させて配置される構成のみが異なり、基本構成が上述した実施形態とほぼ同一であるため、同一部材には同一符号を付して説明を省略する。

図６に示すように、他の実施形態のインク供給ユニットが備えるサブタンク１０２は、インク供給ピン１３１の下端と連結管部１３２の上端とが、インク供給チューブ１６１を介して連結されている。同様に、このサブタンク１０２は、空気導入ピン１３３の下端と太管部１３４の上端とが、空気導入チューブ１６２を介して連結されている。これらインク供給チューブ１６１および空気導入チューブ１６２の内径は、インク供給ピン１３１および空気導入ピン１３３の内径とほぼ等しく形成されている。

このように構成されたインク供給ユニットは、メインタンク１０１からサブタンク１０２内にインクを供給する際、インク供給チューブ１６１および空気導入チューブ１６２を介して、上述した実施形態のインクの挙動と同様に気液交換が行われ、サブタンク１０２内に貯留されたインクの液面位置が一定に保たれる。

本実施形態のインク供給ユニットによれば、メインタンク１０１とサブタンク１０２とがインク供給チューブ１６１および空気導入チューブ１６２を介して連結されることによって、インクジェット記録装置内でのメインタンク１０１およびサブタンク１０２の配置位置の自由度を向上することができる。

なお、上述した各実施形態では、水位保持機能を作用させる空気導入管１２４の太管部１３４が円筒状に形成されたが、円筒状に限定されるものでなく、太管部内にインクによるメニスカスを生じさせない形状であれば、例えば、長さ方向に沿って内径が次第に変化する円錐状や、流路の内壁面が鉛直方向に対して傾斜された傾斜面にされる構成が採られても良く、一定の液面位置１３８を安定して保つ効果が同様に得られる。

また、上述した実施形態のインク供給ユニットでは、空気導入管１２４が、流路の内径が異なる空気導入ピン１３３と太管部１３４とを連結して構成されたが、長さ方向に亘って内径が変化しない直管状の空気導入管が用いられても、上述した効果が同様に得られる。この構成の場合には、空気導入管が、全長に亘ってメニスカスが生じない横断面積に形成され、空気導入管全体の鉛直方向の水頭差をＨ、インク供給管の横断面積によるメニスカス力をＭ、インク供給管の流路抵抗をＲとしたとき、上述の式１を満たすように構成される。

また、サブタンクが備えているメインタンクと連通可能な２本の流路のうち、空気導入流路のサブタンク内開口下面を斜め形状にすることによって、メニスカスが形成されない充分な大きさの端面形状としても良い。

実施形態に係るインクジェット記録装置全体を一部分解して示す斜視図である。 実施形態に係るインク供給ユニットを示す断面図である。 メインタンクとサブタンクとが分離されている状態を示す断面図である。 メインタンクとサブタンクとの間で気液交換が行われる動作を説明するための模式図である。 メインタンクがサブタンクに接続され、サブタンク内のインクの液面位置が一定に保たれている状態を示す断面図である。 他の実施形態に係るインク供給ユニットを示す断面図である。 従来のインク供給装置の一例を模式的に示す断面図である。

符号の説明

１０ インクジェット記録装置
１００ インク供給ユニット
１０１ メインタンク
１０２ サブタンク
１０６ 接続部
１１１ インク供給口
１１２ 空気導入口
１２３ インク供給管
１２４ 空気導入管
１２６ 大気開放口
１３１ インク供給ピン
１３２ 連結管部
１３３ 空気導入ピン
１３４ 太管部
１４０ インク排出部
１４２ インク排出口
３５０ 記録ヘッド

Claims (7)

1. インクを吐出する記録ヘッドと、
   前記記録ヘッドに供給するインクを収容するメインタンクと、
   前記メインタンクから供給されたインクを貯留し前記記録ヘッドに供給可能なサブタンクと、を備えるインクジェット記録装置において、
   前記サブタンクが、前記メインタンクからインクを供給するためのインク供給路と、前記メインタンクに空気を導入するための空気導入路と、を備え、
   前記空気導入路の長さは前記インク供給路の長さより短く、
   前記空気導入路の流路抵抗は前記インク供給路の流路抵抗より小さく、
   前記空気導入路は、前記メインタンク側に配され第１の断面積を有する空気導入ピンと、前記サブタンク側に配され前記第１の断面積よりも大きい第２の断面積を有する太管部と、を有し、前記太管部の鉛直方向水頭差による圧力をＨ、前記導入ピンの流路抵抗をＲ、前記導入ピンのメニスカス力をＭとしたときに、Ｈ＞Ｍ＋Ｒを満たしていることを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記インク供給路と前記空気導入路は、いずれも２部材で構成されることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
3. 前記サブタンクは前記記録ヘッドにインクを供給するためのインク排出部を備え、前記空気導入路が前記インク導入路よりも前記インク排出部に近接する位置に設けられることを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記サブタンクの底面部には、前記インク供給路から前記インク排出部に向かって鉛直方向の深さが大きくなる傾斜面が形成されることを特徴とする請求項３に記載のインクジェット記録装置。
5. 前記サブタンクの前記空気導入路の下端位置が、予め決められた液面保持位置であり、前記液面保持位置によって確保される前記サブタンク内のインク保持量が、予め決められた一定の記録が継続可能な一定量のインクであることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
6. 前記一定量のインクが、予め決められた時間、継続記録可能な量であることを特徴とする請求項５に記載のインクジェット記録装置。
7. 前記一定量のインクが、予め決められた記録枚数、継続記録可能な量であることを特徴とする請求項５に記載のインクジェット記録装置。

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