JP2004050558A - インクジェットプリンタのインク供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型・軽量で長期使用しても交換の必要の無いサブインクタンクを備えたインクジェットプリンタのインク供給装置を提案すること。
【解決手段】インクジェットプリンタ１のインク供給装置１０では、ヘッドキャリッジ５がホームポジションに到ると、そこに搭載されているサブインクタンク側のインク補給口１４に、メインインクタンク１１側のインク供給部１５のインク針１７が差し込まれて、サブインクタンク１２にインクが補給される。サブインクタンク１２の各インクタンク部分３４は、可動部材３６によって大気開放室３５とインク貯留室３７に仕切られ、これらの間は可動部材外周面とタンク内周面の隙間に形成されるインクメニスカスによって封鎖され、インク貯留室３７は可動部材３６を押し上げているコイルばね３８のばね力により負圧状態に保持されている。サブインクタンク１２が小型軽量なので印字速度を高めることができ、サブインクタンク１２の交換も不要である。
【選択図】　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、定位置に配置されているメインインクタンクから、キャリッジに搭載されて印字幅方向に往復移動するサブインクタンクにインクを供給し、当該サブインクタンクから同じくキャリッジに搭載されているインクジェットヘッドにインクを供給するように構成されたインクジェットプリンタのインク供給装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のインクジェットプリンタのインク供給装置としては、本願人による特開２０００−３７８７９号公報に開示されたものが知られている。当該公開公報に開示のインク供給装置では、ヘッドキャリッジに搭載されているサブインクタンクが所定の位置に至ると、当該サブインクタンクに形成されているインク補給口が、定位置に配置されているメインタンク側のインク供給口に接続された状態になる。この接続状態では、メインインクタンクからインク供給口およびインク補給口を経由してサブインクタンクにインクが補給される。従って、往復移動するサブインクタンクとメインインクタンクの間を常時、インクチューブにより接続しておく必要がない。よって、大判プリンタのようにヘッドキャリッジの移動範囲が広い場合などにおいては、長いインクチューブを引き回す必要が無いので、その移動スペースを確保する必要がないなどの利点がある。
【０００３】
ここで、ヘッドキャリッジに搭載されたサブインクタンクとしては、一般に、インクを吸収保持したフォームやフェルトを剛性のプラスチックケースに収納した構成のフォーム式インクタンクが用いられている。フォーム式インクタンクをサブインクタンクとして用いる場合には、当該サブインクタンク内にはフォームあるいはフェルトによって負圧が発生する。従って、フォーム式インクタンクからなるサブインクタンクをメインインクタンク側のインク供給口に接続すると、当該負圧によって、サブインクタンク側へインク補給が行われる。なお、サブインクタンクには、一般に、補給されるインクから異物を除去するためのメッシュフィルタが取り付けられており、また、当該サブインクタンクからインクジェットヘッドの側に供給されるインクに含まれる異物を除去するためのメッシュフィルタも備わっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のインクジェットプリンタのインク供給装置には次のような問題点がある。
【０００５】
まず、フォーム式インクタンクをサブインクタンクとして用いる場合には、長期使用によってメッシュフィルタに目詰まりが発生して、インクの補給あるいはインクジェットヘッド側へのインクの供給に支障を来たす惧れが高い。特に、フォームあるいはフェルトから異物が多く出るので、それらがメッシュフィルタの目詰まりを引き起こし、インクジェットヘッド側へのインク供給不良が発生して、印字品位が低下する惧れがある。このために、サブインクタンクを定期的に交換する必要が生ずる。これでは、メインインクタンクからインクを供給することにより、ヘッドキャリッジに搭載されているサブインクタンクの交換を不要にできるという利点が損なわれてしまう。
【０００６】
また、従来のフォーム式インクタンクは、充填されているインクの取り出し効率が悪く、全容量に対するインクの充填効率が低いという問題がある。このことは、ヘッドキャリッジに搭載するサブインクタンクの小型化の障害となっている。
【０００７】
次に、従来のインク供給システムにおいては、メインインクタンクからサブインクタンクへのインク補給時に、それらの接続部分から気泡が取り込まれてインク切れが発生しやすいという問題点がある。
【０００８】
本発明の課題は、このような従来の問題点を解決可能なインクジェットプリンタのインク供給装置を提案することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明のインクジェットプリンタのインク供給装置は、
メインインクタンクと、
このメインインクタンクからインクが供給されているインク供給口と、
インクジェットヘッドが搭載されているキャリッジに搭載され、印字幅方向に向けて往復移動するサブインクタンクと、
このサブインクタンクに形成されているインク補給口とを有し、
前記サブインクタンクが所定の位置に至ると、前記インク補給口が前記インク供給口に対してインクの流通が可能な接続状態になり、
前記サブインクタンクは、
タンク内を大気開放している大気開放孔と、
前記タンク内からインクを取り出すためのインク取り出し口と、
前記タンク内を、前記大気開放孔の側の大気開放室および前記インク取り出し口の側のインク貯留室に仕切っていると共に、当該タンク内周面に沿って前記大気開放孔近傍位置から前記インク取出し孔近傍位置までの間を往復移動可能な可動部材と、
前記可動部材を前記大気開放室の側に向けて付勢している付勢部材とを備えており、
前記可動部材は前記インク貯留室に作用するインク吸引力によって移動し、
前記タンク内周面と前記可動部材の外周面との隙間に形成されるインクメニスカスの強度は、前記インク吸引力よりも大きく、
前記インク補給口は前記インク貯留室に連通していることを特徴としている。
【００１０】
ここで、前記付勢部材による付勢力を調整することにより前記可動部材を前記インク貯留室に作用するインク吸引力によって移動させることができる。また、タンク内周面と前記可動部材の外周面との隙間に形成されるインクメニスカスの強度を前記インク吸引力よりも大きくするためには、一般的には、前記タンク内周面と前記可動部材の外周面との隙間を０．５ｍｍ以下にすればよい。
【００１１】
本発明のインクジェットプリンタのインク供給装置において、サブインクタンクのインク貯留室内にインクを充填した状態では可動部材が大気開放室の側に偏位している。また、可動部材内周面とタンク内周面との隙間にはインクメニスカスが形成されているので、大気開放室とインク貯留室とは当該可動部材によって仕切られた状態にある。さらに、付勢部材によって可動部材が大気開放室の側に付勢されているので、インク貯留室は所定の負圧状態となっている。
【００１２】
インク取り出し口に、インクジェットプリンタのインクジェットヘッドの側からのインク吸引力が作用すると、可動部材は付勢部材の付勢力に逆らってインク取出し孔の側に移動するので、所定量のインクがインク取り出し口からインクジェットヘッドの側に供給される。ここで、移動する可動部材の外周面とタンク内周面の隙間に形成されているインクメニスカスの強度はインク吸引力よりも大きいので、インク吸引力によってインクメニスカスが破壊されることはない。よって、大気開放室の側から当該隙間を介して気泡がインク貯留室側に進入することはない。逆に、当該隙間を介してインク貯留室の側から大気開放室の側にインクが漏れ出ることがない。このようにして、インク貯留室内は適切な負圧状態に保持され、気泡の混入やインク漏洩を伴うことなく、インクの供給動作が行われる。
【００１３】
印字待機状態などにおいて、ヘッドキャリッジがそのホームポジションなど移動したときに、サブインクタンクのインク補給口が定位置にあるメインインクタンク側のインク供給口に接続された状態が形成される。ここで、サブインクタンクのインク貯留室内は付勢部材によって所定の負圧状態となっている。従って、メインインクタンク側を大気圧状態に保持しておけば、インク補給口とインク供給口が接続状態になると、メインインクタンク側からサブインクタンク側にインクの補給が自動的に開始される。インクの補給が始まると、インクの補給に伴って可動部材が大気開放室側に移動して、インク貯留室内にインクが補給される。
【００１４】
本例のインクジェットプリンタのインク供給装置におけるサブインクタンクは従来のインクタンク、例えばフォーム式インクタンクに比べてインク取出し効率および全容量に対するインク充填効率が良いので、当該サブインクタンクの小型、軽量化を実現できる。
【００１５】
また、フォームやフェルトなどのような異物が発生する惧れのある部材がサブインクタンク内に存在しないので、フィルタの目詰まりに起因するサブインクタンクの交換も不要になる。
【００１６】
さらに、サブインクタンクの負圧は付勢部材の付勢力によって目標とする値に安定的に保持できるので、メインタンクからサブインクタンクへのインクの補給動作を効率良く行うことができる。
【００１７】
次に、本発明のインクジェットプリンタのインク供給装置は、複数の前記サブインクタンクと、各サブインクタンクにインクを供給するための複数の前記インク補給口と、各インク補給部に対応して配置されている複数の前記インク供給口とを備えた構成とすることができる。
【００１８】
この構成によれば、各サブインクタンクに異なる色のインクを補給することができるので、カラー印字用のインクジェットプリンタのインク供給装置として用いることができる。
【００１９】
一方、本発明のインクジェットプリンタのインク供給装置において、ザブインクタンクへのインクの補給を、インク針式の接続機構を用いて行うことができる。インク針式の接続機構は、前記インク補給口および前記インク供給口のうちの一方に先端が尖っているインク針を配置し、他方の側には、前記インク針を液密状態で差し込み可能なインク針差し込み孔と、このインク針差し込み孔から差し込まれた前記インク針によって押されて開状態に切り替わる常閉弁とを配置した構成とすることができる。
【００２０】
この場合、前記インク針としては、中空部材と、この中空部材の中空部に挿入されていると共に、当該中空部材の先端開口部から円錐状の先端部分が突出している心棒と、前記中空部材の先端開口部の内周面部分および、当該内周面部分に対峙している前記心棒の外周面部分の間に形成された複数のインクオリフィスとを有しているものを用いることができる。
【００２１】
また、前記中空部材の前記内周面部分および前記心棒の前記外周面部分のうちの少なくとも一方の部分に、その周方向に向けて同一形状の溝部あるいは凸部が周期的に形成することにより、前記インクオリフィスを形成することができる。
【００２２】
この構成のインク針は、外側の中空部材と内側の心棒から構成され、これらの間にインクオリフィスが形成された構成となっている。従って、中空部材および心棒をそれぞれ別個に製造し、中空部材の内周面部分あるいは心棒の外周面部分に溝を形成した後に、中空部材の中空部に心棒を圧入等による嵌め込むと、これらの間に、インクオリフィスを形成できる。樹脂成形品の場合には、中空部材あるいは心棒の成形金型にインクオリフィス形成用の溝に対応する成形面を付けておけばよい。
【００２３】
よって、孔空け加工によりインクオリフィスを形成する場合に比べて、部材の表面加工によりインクオリフィスを形成できるので、より微細なインクオリフィスを簡単かつ廉価に形成できる。この結果、インクカートリッジなどの着脱時に空気を取り込むことのない毛細管力を備えたインクオリフィスを形成できる。
【００２４】
従って、このインク針を備えた本発明のインク供給装置では、サブインクタンクへのインク補給時に、インク補給口とメインインクタンク側のインク供給口の間から空気を取り込むことが無いので、インクの補給を効率良く行うことができ、また、サブインクタンク内に侵入した気泡に起因するインクジェットヘッドに対するインク供給不良も防止できる。
【００２５】
次に、本発明のインクジェットプリンタのインク供給装置において、サブインクタンクへのインク補給を、インクポンプを用いて強制的に行うようにすることもできる。この場合には、前記メインインクタンクから前記インク供給部にインクを供給するためのインクポンプと、このインクポンプの駆動を制御するための制御部とを備えた構成とすればよい。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、本発明を適用したインクジェットプリンタのインク供給装置の例を説明する。
【００２７】
（全体構成）
図１は本発明によるインク供給装置を備えたインクジェットプリンタの主要部分を示す概略構成図であり、図２はそのインク供給系を中心に示す概略構成図である。また、図３はヘッドキャリッジがホームポジションに位置している状態を示す部分断面図である。
【００２８】
これらの図を参照して説明すると、インクジェットプリンタ１は、記録用紙２を紙送り方向Ｙに向けて案内するプラテン３と、このプラテン３にノズル面が対峙しているインクジェットヘッド４と、このインクジェットヘッド４を印刷方向Ｘに向けて往復移動させるためのヘッドキャリッジ５とを備えている。ヘッドキャリッジ５はキャリッジモータ６によって駆動され、当該キャリッジモータ６は制御部７によって駆動が制御される。制御部７は、例えば、ホームポジションセンサ８の検出信号に基づき、ヘッドキャリッジ５が図３に示すホームポジションＨに到ったことを検出可能となっている。
【００２９】
この構成のインクジェットプリンタ１に組み込まれているインク供給装置１０は、メインインクタンク１１と、ヘッドキャリッジ５に着脱可能な状態で搭載されえているサブインクタンク１２とを備えている。サブインクタンク１２におけるホームポジションＨの側の側面１３には複数のインク補給口１４、本例では６個のインク補給口１４（１）〜１４（６）が形成されている。ホームポジションＨの側におけるプリンタハウジング９の側板部分９ａには、インク供給部１５が取り付けられている。このインク供給部１５におけるサブインクタンク１２のインク補給口１４に対峙している前面１６には、インク供給口としての複数本のインク針１７、本例では６本のインク針１７（１）〜１７（６）（図においては１７（１）、１７（３）、１７（５）、１７（６）のみを示す。）が印刷方向Ｘに向けて突出している。各インク針１７（１）〜１７（６）は、それぞれ各インク補給口１４（１）〜１４（６）に対応した位置にある。
【００３０】
インク供給部１５とメインインクタンク１１の間にはインク供給管１８が接続されており、メインインクタンク１１からインク供給管１８を介してインク供給部１５の各インク針１７（１）〜１７（６）にインクが供給されている。ヘッドキャリッジ５が移動して図３に示すホームポジションＨに到ると、各インク針１７（１）〜１７（６）が対応するインク補給口１４（１）〜１４（６）に差し込まれた接続状態になる。この結果、各インク針１７（１）〜１７（６）および各インク補給口１４（１）〜１４（６）を経由して、メインインクタンク１１からサブインクタンク１２へのインク補給路が形成され、インクの補給が可能になる。
【００３１】
サブインクタンク１２は、後述のように、６色のインク（例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ライトマゼンタ、ライトシアンおよびグレーの各インク）が貯留されており、各色のインクをヘッドキャリッジ５に搭載されているインクジェットヘッド４の各色のインクノズルに供給可能となっている。
【００３２】
また、インク供給装置１０は、ヘッドキャリッジ５がホームポジションＨに位置している状態において、そこに搭載されているインクジェットヘッド４のノズル面に対峙する位置にヘッドメンテナス機構１９を備えている。インクジェットヘッド４の側から回収した廃インクは、当該ヘッドメンテナス機構１９に備わっているヘッドキャップ（図示せず）から、廃インク回収管２０および廃インクポンプ２１を介して廃インク回収タンク２２に回収可能となっている。廃インクポンプ２１の駆動制御は制御部７によって行われる。
【００３３】
（サブインクタンク）
図４はサブインクタンク１２を示す斜視図であり、図５はその分解斜視図であり、図６は図４のＶＩ−ＶＩ線で切断した部分の断面図である。これらの図を参照して説明すると、本例のサブインクタンク１２は、直方体形状のケース本体３１と、この上面に取り付けたケース蓋３２と、ケース本体３１の下面に取り付けたインク流路板３３を備えている。ケース本体３１には、その厚さ方向に延びる同一形状の６個のインクタンク部分３４（３４（１）〜３４（６））が形成されている。各インクタンク部分３４を仕切っている仕切り壁部分３１ｂの上端面とケース蓋３２の下面の間には隙間があり、ケース蓋３２には大気開放孔３２ａが形成されている。従って、各インクタンク部分３４の上端部分は相互に連通した大気開放室３５となっている。
【００３４】
各インクタンク部分３４の内部は円形断面をしており、それらの円形内周面３４ａに沿って上下方向に移動可能な状態で、下向き状態に配置したカップ状の可動部材３６が内蔵されている。可動部材３６によって、インクタンク部分３４は、上側の大気開口室３５に連通した部分と、下側のインク貯留室３７とに仕切られている。各可動部材３６は、その裏面３６ａとインク貯留室３７の底面３７ａの間に配置したコイルばね３８によって常に上方に向けて所定のばね力で押されている。
【００３５】
各インクタンク部分３４の底部分の中央、すなわちインク貯留室３７の底面中央にはそれぞれインク取り出し口３９（３９（１）〜３９（６））が形成されている。各インク取り出し口３９は、ケース本体３１の底面から下方に突出した下側円筒部３９ａと、この円筒部３９ａに同軸状に連通している各インクタンク部分３４内に向けて上方に突出した小径の上側円筒部３９ｂとを備えている。下側円筒部３９ａには円盤状のゴムパッキン３９ｃが液密状態で装着され、このゴムパッキン３９ｃの中心にはインク供給針差し込み孔３９ｅが形成されている。小径の上側円筒部３９ｂの内部には、ゴムパッキン３９ｃの上側端面に押付けられて当該インク供給針差し込み孔３９ｄを封鎖している弁体３９ｅが配置され、この弁体３９ｅはコイルばね３９ｆによって常にゴムパッキン３９ｃの上側端面に押付けられている。この上側円筒部３９ｂの上端開口はここに取り付けられているフィルタ３９ｇを介して、インク貯留室３７に連通している。
【００３６】
本例の各インクタンク部分３４において、そのインク貯留室３７にインクを充填すると、可動部材３６と円形内周面３４ａとの隙間にインクが進入してインクメニスカスを形成する。この隙間を適切な寸法に設定することにより、インク取り出し口３９に作用するインク吸引力よりも当該隙間に形成されるインクメニスカスの強度を大きくして、インク吸引時においてもインクメニスカスが壊れることの無い様にすることができる。
【００３７】
例えば、可動部材３６の外径寸法が円形内周面３４ａの内径寸法よりも約０．１ｍｍ小さくなるように形成しておく。この場合、可動部材３６がインクタンク部分３４に同心状態に挿入されると、これらの間には幅０．０５ｍｍの隙間が円環状に形成されることになる。
【００３８】
また、コイルばね３８による可動部材３６の押し上げ力によって、インク貯留室３７内は常に所定の負圧状態に保持されているので、インク取り出し口３９にインク吸引力が作用しない状態においても、インク貯留室３７からインク取り出し口３９を介してインクが外部に漏洩することがない。さらに、サブインクタンク１２を横に傾けたり、逆さにしても、各インクタンク部分３４の円形内周面３４ａと可動部材３６の外周面の隙間からインクが大気開放室３５の側に漏洩することもない。
【００３９】
さらに、コイルばね３８による可動部材３６の押し上げ力はインクメニスカスの強度およびインク取り出し部に作用するインク吸引力よりも小さくなるように設定されているので、コイルばね３８の押し上げ力でインクメニスカスを壊して気泡がインク貯留室３７内に進入することなく、インク取り出し口３９からインクが吸引されると、インク吸引量に応じて可動部材３６がインク取り出し口３９部の側に移動することになる。
【００４０】
次に、ケース本体３１の側面３１ａ（サブインクタンク１２の側面１３）には、前述のように６個のインク補給口１４（１４（１）〜１４（６））が形成されている。これらのインク補給口１４は基本的には上記のインク取り出し口３７と同一構造となっており、側面３１ａに形成した大径の円形孔部分１４ａと、この底部に連続して同軸状態で形成されている小径の円形孔部分１４ｂとを備え、大径の円形孔部分１４ａには液密状態でゴムパッキン１４ｃが装着され、このゴムパッキン１４ｃの中心にはインク針差し込み孔１４ｄが形成されている。このインク針差し込み孔１４ｄは、ゴムパッキン１４ｃの内側端面に押付けられている弁体１４ｅによって封鎖されており、弁体１４ｅは常にコイルばね１４ｆによってゴムパッキン１４ｃに押付けられている。これら弁体１４ｅおよびコイルばね１４によって常閉弁が構成されている。
【００４１】
インク針差し込み孔１４ｄに、インク供給部１５のインク針１７が差し込まれると、当該インク針１７によって弁体１４ｅが押されてゴムパッキン１４ｃから離れてインク補給口１４が開く。
【００４２】
次に、ケース本体３１の下面に積層されているインク流路板３３には、図５に示すように、６本のインク溝４０（４０（１）〜４０（６））が形成されている。これらのインク溝４０を介して、各インク補給口１４（１４（１）〜１４（６））はそれぞれ各インクタンク部分３４（３４（１）〜３４（６））のインク貯留室３７の底面３７ａに連通している。
【００４３】
（インク供給部のインク針）
図７はインク補給口１４にインク針１７が差し込まれた状態を示す部分拡大断面図であり、図８はインク針１７の分解斜視図であり、図９はインク針の断面図である。これらの図を参照して、各インク補給口１４に差し込まれるインク供給部１５のインク針１７について説明する。
【００４４】
インク針１７は、樹脂製の基板部分４１の中心から垂直に突出している円筒パイプ部分４２と、この円筒パイプ部分４２に同軸状態で挿入されている金属製、例えばステンレススチール製の円柱状の心棒４３から構成されている。円筒パイプ部分４２の先端開口部４４からは、心棒４３の円錐状先端部４５が突出している。また、円筒パイプ部分４２の先端開口部４４の内周面部分４６と、これに対峙している心棒４３の外周面部分４７との間には微細なインクオリフィス４８が全周に亘って複数本形成されている。
【００４５】
サブインクタンク１２のインク補給口１４に装着された状態では、インク針１７がゴムパッキン１４ｃのインク針差し込み孔１４ｄを押し広げてそこに差し込まれる。ゴムパッキン１４ｃの内側端面に着座していた弁体１４ｅは、インク針１７によって押されてゴムパッキン１４ｃの端面から離れた開状態になる。この結果、インク針１７のインクオリフィス４８が小径の円形孔部分１４ｂの内部に位置した状態になる。
【００４６】
インク針１７の円形パイプ部分４２の中空部５１の下端部分は、半径方向に延びるインク通路５２に連通している。このインク通路５２は、インク供給部１５の側面から突出している各インクパイプ５３にそれぞれ連通しており、インクパイプ５３はインク供給管１８を介してメインインクタンク１１に連通している（図１、図２参照）。
【００４７】
金属製の心棒４３は、上記のように円筒パイプ部分４２から突出している円錐状先端部４５を備えており、この下端縁部分に連続して細い幅の円形外周面部分４７が形成されている。この円形外周面部分４７が心棒４３における最も外径寸法が大きい部分である。この円形外周面部分４７に連続してその下側には下方に向かうに連れて外径寸法が漸減しているテーパ状部分５４が形成されている。このテーパ状部分の下側に連続している部分は全体として一定の外径寸法の円柱部分５５とされている。
【００４８】
円筒パイプ部分４２の外形形状およびその中空部５１の内周面形状を説明する。円筒パイプ部分４２の外径寸法は全体として同一であり、その先端開口部４４の外周面部分のみが、心棒４３の円錐状先端部４５の円錐面に滑らかに連続するように、先窄まりのテーパ状外周面部分６１とされている。これにより、インク針１７の先端部分を円滑にゴムパッキン１４ｃのインク針差し込み孔１４ｄに差し込み可能となっている。
【００４９】
中空部５１の内周面において、その先端開口部４４の先端縁からその軸線方向に向けて所定長さの内周面部分６２には、円周方向に向けて同一形状のほぼ三角形の内歯６２ａが形成されている。この内周面部分６２の歯先円が心棒４３の円形外周面部分４７と同一とされている。従って、歯付きの内周面部分６２と円形外周面部分４７の間には、円周方向に向けて複数本の微細なインクオリフィス４８が形成された状態となっている。
【００５０】
また、中空部５１の内周面には、歯付きの内周面部分６２の下端に連続して、下方に向けて窄まったテーパ状内周面部分６３が形成されており、このテーパ状内周面部分６３の下端に連続した部分は内径寸法が一定の下側内周面部分６４とされている。この下側内周面部分６４は、心棒４３の円柱状部分５５の下半部分を圧入固定可能な内径寸法に設定されている。この下側内周面部分６４の下端には中空部の底面５１ａが形成されている。
【００５１】
ここで、中空部５１の内周面におけるテーパ状内周面部分６３と下側内周面部分６４には、その直径方向に対峙している部分に一定幅および深さの連通溝６５、６６が形成されている。これらの連通溝６５、６６の上端部分は、中空部５１の歯付き内周面部分６２と心棒４３の間に形成されている円環状連通路６７に連通している。連通溝６５、６６の下端部分は基板内部に形成されているインク通路５２の内側端に連通している。
【００５２】
従って、インク針１７では、その先端部分に形成されている複数本のインクオリフィス４８から導入されたインクは、円環状連通路６７から二本の連通溝６５、６６およびインク通路５２を介して、インクジェットヘッドの側に供給されることになる。
【００５３】
ここで、インク針１７の円形パイプ部分４２は樹脂成形品であり、円形パイプ部分の中空部５１の歯付き内周面部分６２も成形時に同時に形成されたものである。これに対して、心棒４３はステンレススチールなどの金属部品である。この心棒を樹脂成形品とすることもできる。
【００５４】
また、インクオリフィス４８は、０．００５ｍｍ^３の断面積を備えたものとしてあり、そのインクメニスカス強度は、耐水頭値で約１５０ｍｍＨ_２Ｏ（約１．４７ｋＰａ）となっている。
【００５５】
さらに、インクオリフィス４８の長さは約０．１ｍｍとされている。すなわち、歯付き内周面部分６２に対峙している心棒４３の円形外周面部分４７の幅（軸線方向の長さ）を約０．１ｍｍとしてある。
【００５６】
（ヘッドキャリッジ）
次に、図３を参照して、上記構成のサブインクタンク１２が着脱可能に搭載されているヘッドキャリッジ５について説明する。ヘッドキャリッジ５は、サブインクタンク１２を装着可能な装着部７１を備えており、この装着部７１の底面には、サブインクタンク１２の底面に形成されている６個のインク取り出し口３９に対応する位置に、上向きに垂直状態で６本のインク供給針７２が配列されている。各インク供給針７２は、ヘッドキャリッジ５の底壁部分に形成したインク通路（図示せず）を介して、インクジェットヘッド４の各色のインクノズルに連通している。本例では、各インク供給針７２は、上記のインク針１７と同一構造のものとされている。
【００５７】
（動作の説明）
このように構成した本例のインクジェットプリンタ１において、サブインクタンク１２の各インクタンク部分３４のインク貯留室３７内にインクを充填した状態では、可動部材３６が大気開放室３５の側に偏位している。すなわち、図６に示すように、可動部材３６はインクタンク部分３４の上端（すなわち、仕切り壁部分３１ｂの上端）に位置している。
【００５８】
また、可動部材３６とインクタンク部分３４の円形内周面３４ａとの隙間にはインクメニスカスが形成されているので、大気開放室３５とインク貯留室３７とは当該可動部材３６によって仕切られた状態にある。さらに、コイルばね３８によって可動部材３６が大気開放室３５の側に押し上げられているので、インク貯留室３７内は所定の負圧状態に保持されている。
【００５９】
ヘッドキャリッジ５の装着部７１にサブインクタンク１２を搭載すると、図２または図３に示すように、各インク供給針７２がサブインクタンク１２の底面の各インク取り出し口３９に差し込まれて、サブインクタンク１２の各インクタンク部分３４からインクジェットヘッド４の側へのインク供給路が形成される。
【００６０】
インク取り出し口３９に、インクジェットプリンタ１のインクジェットヘッド４の側からインク吸引力が作用すると、可動部材３６はコイルばね３８のばね力に逆らってインク取り出し口３９の側に移動するので、所定量のインクがインク取り出し口３９からインクジェットヘッド４の側に供給される。
【００６１】
ここで、移動する可動部材３６と円形内周面３４ａの隙間に形成されているインクメニスカスの強度はインク吸引力よりも大きいので、インク吸引力によってインクメニスカスが破壊されることはない。よって、大気開放室３５の側から当該隙間を介して気泡がインク貯留室３７の側に進入することはない。また、当該隙間を介してインク貯留室３７の側から大気開放室３５の側にインクが漏れ出ることもない。
【００６２】
このようにして、インク貯留室３７内は適切な負圧状態に保持され、気泡の混入やインク漏洩を伴うことなく、インクの供給動作が行われる。
【００６３】
このように、本例では、各インクタンク部分３４を、円形断面のインクタンク部分３４と、この内周面３４ａに沿って移動可能な可動部材３６と、可動部材３６を押し上げているコイルばね３８とによって構成している。従って、ヘッドキャリッジ５に搭載されているサブインクタンク１２を少ない部品点数で構成でき、しかも簡単な構造にできるので、その小型化・軽量化が容易である。よって、高速印字に適したサブインクタンク１２を実現できる。
【００６４】
また、各インクタンク部分３４には隙間なくインクが効率よく充填されるので、フォーム式のインクタンクに比べて、インク充填効率が良く、全容積に対するインク取り出し効率も良い。
【００６５】
さらにまた、フォーム式インクタンクの場合に問題となる異物に関しても、異物の発生源となるフォームを使用する必要がないため、インク貯留室３７内の異物量は微少であり、異物がインクジェットヘッド側に進入するという問題も発生しない。さらにまた、異物量が少ないので、フィルタは目づまりを起こしにくい。従って、フィルタの目詰まりに起因するサブインクタンク１２の交換が実質的に不要となるという利点が得られる。
【００６６】
次に、サブインクタンク１２のインク補給は、図３（ａ）に示すように、ヘッドキャリッジ５がそのホームポジションＨに位置した状態で行われる。ヘッドキャリッジ５がホームポジションＨに到ると、サブインクタンク１２の側面１３に形成されている各インク補給口１４に、定位置に配置されているインク供給部１５のインク針１７が差し込まれた状態になる。インク針１７が差し込まれると、図３あるいは図７に示すように、インク補給口１４およびインク針１７を経由して、メインインクタンク１の側からサブインクタンク１２の各インクタンク部分３４のインク貯留室３７に対してインクを補強可能な接続状態になる。
【００６７】
この接続状態が形成されると、各インク貯留室３７の負圧によって、メインインクタンク１２側からインク針１７を介して、各インク貯留室３７にインクが自動的に補給される。インクが補給されると、それに伴って可動部材３７が上昇する。例えば、図３（ａ）のインク補給開始の状態から、図３（ｂ）に示すように、可動部材３６が上昇した状態になる。
【００６８】
ここで、各インク貯留室３７の負圧は、コイルばね３８のばね力によって所望の値に安定的に保持されているので、メインインクタンク１１からのインクの補給が適切な状態で行われる。
【００６９】
また、本例のインク針１７では、そのインクオリフィス４８が充分に細く、従って充分に大きなインクメニスカス強度が得られるので、サブインクタンク１２のインク補給口１４に対するインク針１７の着脱時に、インク針１７のインクオリフィス４８からインク供給系内に空気が取り込まれることを確実に防止できる。
【００７０】
さらに、インクオリフィス４８の長さを短くしてインク流の損失抵抗が増加しないようにしてあるので、充分なインク補給量を確保できる。
【００７１】
従って、サブインクタンク１２へのインク補給時にインク針１７から侵入した空気が原因となってドット抜けなどが発生するという弊害を確実に防止できる。
【００７２】
（その他の実施の形態）
上記の実施例では、インク針および、これを差し込み可能なインク補給口を用いてサブインクタンクとメインインクタンク側のインク供給部との接続部分を構成している。しかしながら、これとは異なる形態の接続部分を用いることも可能であり、例えば、フィルタから形成されている平坦な面を相互に面接触させることにより、サブインクタンクとメインインクタンク側を接続してもよい。
【００７３】
また、上記の例では、サブインクタンク側の負圧を利用してインク補給を行っているが、インクポンプを用いて強制的にインク補給を行うようにしてもよい。例えば、図２において想像線で示すように、インク供給管１８にインクポンプ８１を介挿し、この駆動を制御部７によって制御するように構成すればよい。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のインクジェットプリンタのインク供給装置においては、ヘッドキャリッジに搭載されているサブインクタンクとして、インクが貯留されるタンク内を可動部材によって大気開放側の部分とインク取出し孔の側の部分とに仕切り、可動部材をタンク内周面に沿って往復移動可能とすると共に付勢部材によって大気開放側に付勢するようにし、また、インク取り出し口に作用するインク吸引力によって可動部材がインク取り出し口の側に移動可能とすると共に、可動部材とタンク内周面の隙間に形成されるインクメニスカスの強度をインク吸引力よりも大きくなるようにした構成のものを採用している。
【００７５】
この構成のサイブインクタンクは、従来のフォーム式インクタンクに比べて小型化および軽量化を図ることができるので、当該サブインクタンクを搭載したヘッドキャリッジの走査速度を高速化することが容易であり、従って、印字速度の向上に有利なインク供給装置を実現できる。
【００７６】
また、フェルト式インクタンクとは異なり、サブインクタンク内において異物が発生してフィルタなどに目詰まりが起きることがない。よって、サブインクタンクの交換を伴うことなく、長期使用可能なインク供給装置を実現できる。
【００７７】
さらに、サブインクタンクへのインク補給はサブインクタンクの負圧を利用しており、当該負圧はコイルばね等の付勢部材によって所定の値に安定的に保持できる。よって、インクポンプなどを用いることなくインク補給を適切に行うことのできるインク供給装置を実現できる。
【００７８】
さらにまた、本発明では、サブインクタンクのインク補給口とメインインクタンク側のインク供給部との接続を、インク針を用いて形成すると共に、当該インク針として、中空部材の内周面と、この中空部材の中空部内に装着した心棒の外周面との間にインクオリフィスが形成された構造のものを用いている。この構成のインク針では、従来のインク針に比べてインクオリフィスを微細なものにできるので、当該インクオフィリスのインクメニスカス強度を高めることができる。よって、インク針の着脱時にインクメニスカスが壊れて外部から空気が取り込まれてしまうという従来の弊害を防止できる。この結果、サブインクタンクに空気が侵入することが無いので、侵入した空気に起因するインクジェットヘッドに対するインク供給不良を回避できる。従って、ドット抜けなどの印字不良を防止可能なインク供給装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したインクジェットプリンタの主要部分の概略構成図である。
【図２】図１のインクジェットプリンタに組み込まれているインク供給系を示す概略構成図である。
【図３】（ａ）は図２のインクジェットプリンタにおいてサブインクタンクのインク補給口にメインインクタンク側のインク供給部のインク針が差し込まれた状態を示す断面図であり、（ｂ）はインク補給後のサブインクタンクの状態を示す断面図である。
【図４】図１のサブインクタンクを示す斜視図である。
【図５】図４のサブインクタンクの分解斜視図である。
【図６】図４のサブインクタンクの断面図である。
【図７】図１のインクジェットプリンタにおけるサブインクタンク側のインク補給口にメインインクタンク側のインク供給部のインク針が差し込まれた状態を示す部分拡大断面図である。
【図８】図７に示すインク針の分解斜視図である。
【図９】図７に示すインク針の断面図であり、（ａ）は（ｃ）、（ｄ）におけるａ−ａ線で切断した部分の縦断面図であり、（ｂ）は（ｃ）、（ｄ）におけるｂ−ｂ線で切断した部分の縦断面図であり、（ｃ）は（ｂ）におけるｃ−ｃ線で切断した部分の横断面図であり、（ｄ）は（ｂ）におけるｄ−ｄ線で切断した部分の横断面図である。
【符号の説明】
１　　インクジェットプリンタ
４　　インクジェットヘッド
５　　ヘッドキャリッジ
１０　インク供給装置
１１　メインインクタンク
１２　サブインクタンク
１４　インク補給口
１４ｃ　ゴムパッキン
１４ｄ　インク針差し込み孔
１４ｅ　弁体
１４ｆ　コイルばね
１５　インク供給部
１７　インク針（インク供給口）
３４　インクタンク部分
３２　大気開放孔
３５　大気開放室
３６　可動部材
３７　インク貯留室
３８　コイルばね
３９　インク取り出し口
４２　円筒パイプ部分
４３　心棒
４４　先端開口部
４５　円錐状先端部
４６　内周面部分
４７　外周面部分
４８　インクオリフィス
６５、６６　連通溝
６７　円環状連通路
７１　カートリッジ装着部
７２　インク供給針

Claims (7)

1. メインインクタンクと、
   このメインインクタンクからインクが供給されているインク供給口と、
   インクジェットヘッドが搭載されているキャリッジに搭載され、印字幅方向に向けて往復移動するサブインクタンクと、
   このサブインクタンクに形成されているインク補給口とを有し、
   前記サブインクタンクが所定の位置に至ると、前記インク補給口が前記インク供給口に対してインクの流通が可能な接続状態になり、
   前記サブインクタンクは、
   タンク内を大気開放している大気開放孔と、
   前記タンク内からインクを取り出すためのインク取り出し口と、
   前記タンク内を、前記大気開放孔の側の大気開放室および前記インク取り出し口の側のインク貯留室に仕切っていると共に、当該タンク内周面に沿って前記大気開放孔近傍位置から前記インク取り出し孔近傍位置までの間を往復移動可能な可動部材と、
   前記可動部材を前記大気開放室の側に向けて付勢している付勢部材とを備えており、
   前記可動部材は前記インク貯留室に作用するインク吸引力によって移動し、
   前記タンク内周面と前記可動部材の外周面との隙間に形成されるインクメニスカスの強度は、前記インク吸引力よりも大きく、
   前記インク補給口は前記インク貯留室に連通しているインクジェットプリンタのインク供給装置。
2. 請求項１において、
   前記タンク内周面と前記可動部材の外周面との隙間は０．５ｍｍ以下であるインクタンク。
3. 請求項１または２において、
   複数の前記サブインクタンクと、
   各サブインクタンクにインクを供給するための複数の前記インク補給口と、
   各インク補給口に対応して配置されている複数の前記インク供給口とを有しているインクジェットプリンタのインク供給装置。
4. 請求項１ないし３のうちのいずれかの項において、
   前記インク補給口および前記インク供給口のうちの一方は、先端が尖っているインク針を備えており、
   前記インク補給口および前記インク供給口のうちの他方は、前記インク針を液密状態で差し込み可能なインク針差し込み孔と、このインク針差し込み孔から差し込まれた前記インク針によって押されて開状態に切り替わる常閉弁とを備えているインクジェットプリンタのインク供給装置。
5. 請求項４において、
   前記インク針は、
   中空部材と、
   この中空部材の中空部に挿入されていると共に、当該中空部材の先端開口部から円錐状の先端部分が突出している心棒と、
   前記中空部材の先端開口部の内周面部分および、当該内周面部分に対峙している前記心棒の外周面部分の間に形成された複数のインクオリフィスとを有しているインクジェットプリンタのインク供給装置。
6. 請求項５において、
   前記中空部材の前記内周面部分および前記心棒の前記外周面部分のうち少なくとも一方の部分に、その周方向に向けて同一形状の溝部あるいは凸部が周期的に形成されているインクジェットプリンタのインク供給装置。
7. 請求項１ないし６のうちのいずれかの項において、
   前記メインインクタンクから前記インク供給口にインクを供給するためのインクポンプと、このインクポンプの駆動を制御するための制御部とを有しているインクジェットプリンタのインク供給装置。

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