JP4934338B2 - 液体供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、接続および分離可能な接続部を通して液体を供給する液体供給装置に関する。

インクジェット記録に使用されるインクとしては、染料を用いたものと、顔料を用いたものが知られている。このうち、顔料を色材としたインクは、それによる記録物を耐候性や耐光性に優れたものとすることができる。このため、この種のインクは、野外掲示プリント物などの、耐候性や耐光性が求められる記録物用のインクとして実用化されている。

顔料を色材としたインクでは、顔料が溶解されているのではなく、分散されているため、顔料粒子の沈降が起こる。そのため、例えば、インクタンクをインクジェット記録装置に装着した状態で、それが長期間使用されなかった場合などには、インクタンク内部で顔料粒子の沈降が徐々に進行し、インクタンクの底部と上部の間で顔料粒子の濃度傾斜が発生する。すなわち、底部には顔料粒子濃度が高く過度に色の濃い層が生じ、上部には顔料粒子濃度が低く過度に色の薄い層が生じる。そこで、インクタンク底部よりインク収納室のインクを導出する構成のインクタンクからインクを供給すると、最初に顔料粒子濃度の高い層からインクが供給されることになる。このため、最初のうちは過度に色の濃い印刷物が形成され、インクタンク使用初期と使用後期で記録物の濃度に差が生じる。このような濃度差は、特に、色の濃淡によって画像を形成するカラー印刷において目立ちやすく、この濃度差が目視され得るほどにならないようにすることが求められる。

このために、特許文献１に開示されるように、インクタンクのインク供給口からインクタンク内に延び複数の孔が開けられた管状パイプをインクの供給に用いる技術が知られている。この管状パイプを用いることによって、インクを供給する際に、インクタンク内部のインク供給口近くの部分からのみではなく、インクタンク内の上下方向にわたる多数の個所からインクを吸引することができる。そして、それぞれの高さ位置において吸引するインク量を孔の大きさを変えることによって調整することができる。その結果、複数個所で吸引されたインクが、調製された割合で混合されることによって、その濃度が適正になるようにすることができる。

また、特許文献２に開示されるように、インクタンクから記録ヘッドまでの流路に開閉可能な遮断弁を設け、遮断弁とインクタンクの間にインク逆流手段を設けた構成が知られている。この構成では、インクタンク内の、顔料粒子の沈降が進行したインクを、逆流インクで撹拌することで適正濃度を維持することができる。

また、インクジェット記録装置としては、固定式の大容量の第１の液体収容容器（以後メインタンクと記載）と、それと記録ヘッドの間に設けられた第２の液体収容容器（以後サブタンクと記載）を有する構成のものが知られている。この構成では、メインタンクのインクがなくなった場合、これが交換されるが、交換中にも、サブタンクのインクで記録を続行することができる。それによって、大量の記録を連続して行うことが可能となる。

特許文献３には、このようなメインタンクとサブタンクを有する記録装置において、メインタンクとサブタンクを連結する流路にポンプを設けた構成が開示されている。メインタンクには、プロペラ状の撹拌フィンが設けられている。この場合、循環撹拌を行うことによって、インクの凝集、沈降を抑制することが可能となる。
特開２００５−００７８５５号公報 特開２００４−２４３６６７号公報 特開平１１−１０９０２号公報

しかしながら、上記特許文献１に示す構成では、孔付管状パイプの、下から２番目の孔をインク水位が下回ってからは最下段の孔のみからインクを供給することになり、複数個所から吸引したインクの混合の機能は働かなくなる。したがって、この技術のみでは、記録濃度の調整に限界が生じる。

また、特許文献２は、メインタンクとサブタンクの両方のインクを撹拌する技術を開示するものではない。

さらには、特許文献３に示されている、メインタンクとサブタンクを循環撹拌させる構成は大規模であり、コストが高くなり、また循環機構のための設置スペースが大きくなりがちである。また、メインタンクに撹拌フィンを設けた場合、交換容器であるメインタンクが高価になってしまう。また、メインタンクについては、有効な撹拌効果が期待できるが、サブタンク内のインクの撹拌が循環だけで十分であるのかは不明であった。

また、昨今の交換タンク構成では、メインタンクのゴムキャップと、これに、メインタンクの装着時に差し込まれる、本体の中空管を用いてメインタンクと本体側とのインク流通が行われる場合が多い。この場合、ゴムキャップからのインク漏れを防ぐために、差し込む中空管の径はできる限り小さくすることが求められる。このため、中空管の流路抵抗が大きくなりがちであり、特に、粘性が大きくなりがちな顔料インクを使用した記録装置においては、中空管を介したインク供給量を高めることが求められる場合がある。

本発明は、このような技術的課題を解決すべく考案されたものである。すなわち、本発明の主要な目的は、顔料のような、時間経過に伴って沈降する内容物を含有するインクなどの液体を貯留し、これを供給する構成において、長期の使用にわたって、供給される液体の濃度を初期の値に近い値に維持できるようにすることにある。この際、供給される液体の濃度を維持する機構を簡素で省スペースに構成することも本発明の１つの目的である。

また、本発明の他の目的は、インクなどの供給液体の粘性が高い場合、および／または、インクの消費量が多い場合でも、十分な量の液体を良好に供給可能とすることにある。

上述の目的を達成するため、本発明の液体供給装置は、
液体が収容される第１の液体収容容器と、該第１の液体収容容器が装着され、前記第１の液体収容容器から供給された液体を記録ヘッドへ供給するための第２の液体収容容器と、前記第１の液体収容容器が前記第２の液体収容容器に装着されたときに、前記第１の液体収容容器から前記第２の液体収容容器へ液体を供給するための第１の流路と、前記第１の液体収容容器が前記第２の液体収容容器に装着されたときに、前記第２の液体収容容器から前記第１の液体収容容器へ空気または液体を供給するための第２の流路と、を備え、前記第１の流路は前記第２の液体収容容器内に配されたシリンダを有する液体供給装置において、
前記シリンダ内に設けられ前記シリンダ内を減圧する減圧機構を備え、
前記シリンダの開口の位置が、前記第２の流路の前記第２の液体収容容器内の開口よりも重力方向下側に設けられていることを特徴とする。

上記本発明の構成によれば、減圧機構を作動させることによって、第１の液体収容容器と第２の液体収容容器との間で液体を循環させ、液体の撹拌作用を得ることができる。それによって、顔料のような、時間経過に伴って沈降する内容物を含有するインクなどの液体を貯留し、これを供給する構成において、長期の使用にわたって、供給される液体の濃度を初期の値に近い値に維持することができる。この際、本発明における減圧機構は、簡素で省スペースな構成とすることができる。

さらに、本発明における減圧機構は、第１の液体収容容器から液体を強制的に第２の液体収容容器に流出させる機構としても機能する。したがって、接続流路形成部材における流抵抗が大きかったり、供給する液体の粘性が大きかったりする場合でも、第１の液体収容容器から第２の液体収容容器への液体の流出速度を向上させることができる。それによって、同一色における記録密度が高くインク吐出量の多い記録を連続的に行う場合など、液体の供給量が多い場合、減圧機構を動作させることによって、供給量をまかなえるだけの液体流出速度を確保できる。その結果、液体の供給量が多い場合でも、第２の液体収容容器内の液面の低下を抑制し、良好な液体供給を継続することが可能になる。

（第１の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を具体的に説明する。

図１は、本発明の特徴を有する第１および第２の液体収容容器であるメインタンク２００およびサブタンク３００を有するインク供給システム（液体供給システム）を、それによってインクなどの液体を供給される記録ヘッド１００と共に示す図である。なお、本実施形態において扱うことができる液体は、インクに限られることはなく、記録画像を調整する薬剤などであってもよいが、以下ではこれらを代表してインクを用いた場合を説明する。

本実施形態における記録ヘッド１００は、インクジェット記録方式の記録機構である。すなわち、詳細には示さないが、記録ヘッド１００は、微細な複数の吐出口を有し、各吐出口からインク滴を飛翔させ、そのインク滴を記録媒体に着弾させることにより所望の記録を行うものである。

また、記録装置は、記録ヘッド１００をキャリッジに搭載し、それによって、記録媒体の記録面上を移動可能な構成を有している。そして、記録装置は、記録媒体を搬送する機構をさらに有し、記録媒体の所定量の搬送と、キャリッジを移動させながら記録ヘッド１００を駆動することによる所定幅の記録とを繰り返すことによって、記録媒体の全面に記録を行う。すなわち、この記録装置は、いわゆるシリアル型のプリンタである。しかし、キャリッジの移動などの機構は本発明とは直接関係がないので詳述は割愛する。

あるいは、記録ヘッド１００は、記録媒体の全幅もしくは一部をカバーする長さを有し、固定されたものであってもよい。この場合、記録装置は、記録ヘッド１００の駆動のみによって所定幅の記録を行うことができ、これと、記録媒体の所定量の搬送とを繰り返すことによって、記録媒体の全面に記録を行う。すなわち、この記録装置は、いわゆるラインプリンターであり、本発明は、このような記録装置に対しても適用可能である。

メインタンク２００は、詳細には示さないが着脱可能な構成となっており、インクを収容する部分であるタンクボディ２０１と、その開口部に取り付けられたキャップ２０２を有している。キャップ２０２は、サブタンク３００との接続時に、サブタンク３００に設けられた中空針３０３，３０４が差し込まれるゴム栓２０４を保持するタガー２０３を収容している。タンクボディ２０１は、タガー２０３によって密閉されて、インクを保持している。

メインタンク２００は、キャップ２０２が下方に位置する状態でサブタンク３００に向かって装着され、それによって、中空針３０３，３０４がゴム栓２０４を貫通して、サブタンクと接続される。中空針３０３，３０４は、このようにしてゴム栓２０４を容易に貫通するように、上方に延びている一端が先端先細りになっている。

タガー２０３は、このように差し込まれた一方の中空針３０３が挿入される中空管状の沈降パイプ２０５を有している。沈降パイプ２０５には、複数の孔２０５Ａ，２０５Ｂ，２０５Ｃ，２０５Ｄが側面の様々な高さ位置のところに開口している。

サブタンク３００はサブタンクベース３０１とサブタンクカバー３０２で液体収容部を形成しており、前述の中空針３０３，３０４が、サブタンク３００の上壁を貫通して保持されている。また、サブタンク３００は、大気開放孔３０６と、メインタンク２００から供給されたインクを記録ヘッド１００に供給するための孔（液体供給孔）３５１を有している。この孔３５１はチューブ３５０を介して、記録ヘッド１００に接続されている。

図２に、より詳細に示すように、中空針３０３，３０４の、サブタンク３００内部に貫通した部分は、その周囲をシリンダ３０７，３０８によってそれぞれ囲まれている。シリンダ３０７，３０８の下端はそれぞれ開口している。シリンダ３０７の開口の位置は、シリンダ３０８の開口（チキンフィード口）３０８Ｂの位置よりも重力方向に下方にあり、サブタンク３００の底面に近接している。このようにして、中空針３０３とシリンダ３０７、および中空針３０４とシリンダ３０８は、それぞれ協働して、サブタンク３００内における開口の、重力方向に見た高さ位置が互いに異なる第１、第２の接続流路形成部材を形成している。なお、図２では、これらの接続流路形成部材の構成を分かりやすくするために、後述する回転カム３１８などの記載を省略している。図５が、全ての部品を組み立てた状態の斜視図である。

シリンダ３０７内には、このシリンダ３０７内の圧力の減圧機構を構成するピストンユニット３３０が挿入されている。次に、この減圧機構およびそれと連動する撹拌機構の構成について、図３（ａ），（ｂ）および図４を用いて説明する。

図３（ａ），（ｂ）において示すように、ピストンユニット３３０は、円板形状のピストン３２０を有している。このピストン３２０には、ピストン３２０を上下方向に貫通する孔３２０Ａが形成されており、この孔３２０Ａを開閉する開閉弁３２１が取り付けられている。開閉弁３２１は、ピストンピン３２０Ｄの周りにピストン３２０の円板形状に沿って半周ほどにわたって延びる柔らかいシート材によって形成されている。開閉弁３２１は、一端をピストン３２０に形成された爪３２０Ｂに固定されて、図４に示すように中空針３０３側とは逆側、すなわちピストン３２０の下面側に取り付けられている。開閉弁３２１は、ピストン３２０の下面に押し付けられると孔３２０Ａを塞ぐ位置まで延びており、力が加わっていない状態では、孔３２０Ａから離れて孔３２０Ａを開放状態にしている。この開放状態とは、インクが孔３２０Ａを通じて自然落下できる状態である。開閉弁３２１は、後述するように、ピストン３２０の上下動に伴って、孔３２０Ａを閉じた状態と、開放状態とに弾性変形してスムースに変位可能なものであり、その素材としては、柔軟な素材、特にＰＥＴシートが好適である。

ピストンユニット３３０のピストンピン３２０Ｄには、突起３２０Ｃが形成されている。この突起３２０Ｃは、図４において示すように、回転カム３１８の、上下に波打つ溝内で案内されている。回転カム３１８の下面には、回転方向と直行するように形成され、すなわち半径方向に延び、サブタンク３００内のインクを撹拌するヒレ状の撹拌フィン３１９が形成されている。

さらに、サブタンク３００内には、同じように回転方向と直行するように形成されたヒレ状の撹拌フィン３１７Ａを有する撹拌子３１７が配置されている。撹拌子３１７の軸は、図２，５に示すようにサブタンク３００の上壁から突出しており、この突出した部分にウォームホイール３１６が配置されている。このウォームホイール３１６には、不図示の駆動部の回転駆動力がロッドギア３１４を介して伝達されるようになっている。この際、図示の例では、ロッドギア３１４からの回転力は、その軸線と直行する軸線を中心とする回転に変換されてウォームホイール３１６に伝達される。この伝達機構には、傘歯歯車などの一般的な技術を用いることができ、詳細な説明は割愛する。

また、撹拌子３１７は、詳細には示さないが、サブタンク３００内に延びる部分にギア部を形成されており、回転カム３１８に対するアイドラギアとして働く。すなわち、回転カム３１８は、ロッドギア３１４と撹拌子３１７を介して回転駆動され、それによって、撹拌子３１７とは反対方向に回転するようになっている。

以上、メインタンク２００とサブタンク３００が１つずつの系における構成を説明した。しかし、記録装置には、カラー記録などのために、複数種類（複数色）のインクが用いられ、それに対応して複数のメインタンク２００とサブタンク３００が設けられるのが普通である。このような場合、各サブタンク３００に、上記のような減圧機構（およびそれと連動する撹拌機構）を設けることができる。この際、各減圧機構は、それぞれ独立に駆動可能な構成としてもよいが、単独の駆動機構を用いて複数の減圧機構の駆動を行う構成としてもよい。図６，７は、このように、単独の駆動機構を用いて複数の減圧機構の駆動を行う構成例を示している。図６は、インク供給システム３１０全体の斜視図、図７は、そのうちの１つのサブタンク３００部分のみを拡大して示す斜視図である。

図６に示す例では、複数のサブタンク３００は一列に並んで配置されている。各サブタンク３００の上面には、メインタンク２００を適切な位置に誘導するのに役立つタンクスロット３１５が形成されている。また、各サブタンク３００におけるウォームホイール３１６は、一直線上に並ぶように配置されている。

駆動機構としては、駆動モーター３１１が設けられており、そのギヤトレイン（不図示）と共にモーターベース３１２に保持されている。モーターベース３１２はインク供給システム３１０のフレーム（不図示）に固定されている。駆動モーター３１１の回転はギヤトレインを介してメインウォーム３１３に伝達され、アイドラホイール（不図示）により回転方向を直交させ、それぞれのサブタンク３００上の各ロッドギア３１４に伝達されるようになっている。複数のロッドギア３１４は単一の軸に形成され、各サブタンク３００のウォームホイール３１６に接続されている。したがって、単一の駆動モーター３１１によって、各サブタンク３００の減圧機構を同時に動作させることができる。

次に、上記の減圧機構（およびそれと連動する撹拌機構）の動作について説明する。

ロッドギア３１４が回転駆動されると、回転カム３１８の回転によりピストン３２０の動きを制御する突起３２０Ｃが回転カム３１８の溝の中を摺動することでピストン３２０がシリンダ３０７の中を上下動する。

ピストン３２０の上方向の動作時、開閉弁３２１は開放状態のままである。一方、ピストン３２０の下方向の動作時には、開閉弁３２１は、その下面上に、相対的なインク流速による圧力を受けて弾性変形しピストン３２０の孔３２０Ａを塞ぐ。このように孔３２０Ａが塞がれた状態でピストン３２０が下方向に動作することによって、シリンダ３０７とピストン３２０で囲まれた内空間３３１（図１参照）の圧力が下がる。それによって、中空針３０３からメインタンク２００のインクが引き出されることになる。

この時、メインタンク２００内の圧力は、インクが流出した分だけ低くなる。そこで、開口３０８Ｂがインクに完全には浸されていない状態を考えると、この場合、中空針３０４から大気が吸引されてメインタンク２００内に導入される。

その後、ピストン３２０が上方向に動作すると、内空間３３１は狭められ、開閉弁３２１は再び開放状態になる。この時、引き出されたインクはピストン３２０の孔３２０Ａを通り、サブタンク３００内に流出する。この繰り返しにより、メインタンク２００のインクをサブタンク３００へ効率的に流出させることができる。

サブタンク３００へインクが流れ込んでいくと、やがて、サブタンク３００内のインクの液面は開口３０８Ｂに到達する。その後のピストン３２０の動作では、初めは大気を取り込んでいた中空針３０４から、今度はインクが吸引されるようになり、メインタンク２００からサブタンク３００へ流出したインクがメインタンク２００へ再び還流することになる。

こうして、減圧機構であるピストン３２０の上下動により、中空針３０３をメインタンク２００からサブタンク３００への供給側の流路とし、中空針３０４をサブタンク３００からメインタンク２００への還流側流路とする、インクの循環が生じる。この循環によって、撹拌作用を得ることができ、すなわち、本実施形態における減圧機構（および循環流路を構成する部材）は、撹拌機構の１つとしての機能を有している。

また、本実施形態の構成では、上記のピストン３２０の上下動と同時に、撹拌フィン３１９と撹拌子３１７によるサブタンク３００内のインクの撹拌が行われる。すなわち、回転カム３１８は、上記のようにピストン３２０の上下動を制御するために回転運動させられる。この回転運動によって、回転カム３１８の下面に形成された撹拌フィン３１９により、サブタンク３００内のインクに流れを発生させて底部からインクを撹拌することができる。さらに、撹拌子３１７は、回転カム３１８のアイドラギアとして回転カム３１８とは反対方向に回転する。この撹拌子３１７の回転と撹拌フィン３１９の回転との協働によって、サブタンク３００内のインクに乱流を発生させ、効果的な撹拌作用を得ることができる。

このような本実施形態のインク供給システムを有するインクジェット記録装置では、記録動作が行われていない時や通常の記録動作時には、インク供給システム（減圧機構）を駆動しなくてよい。ピストン３２０は、このような非動作の状態では、その孔３２０Ａが開放状態にある。この時、サブタンク３００内のインクは、通常、その液面が開口３０８Ｂをちょうど塞ぐ定常液位（チキンフィード液面）３０８Ａにある。

すなわち、記録装置の使用開始時など、サブタンク３００にインクが無い状態で、初めてメインタンク２００を装着すると、メインタンク２００のインクは自然落下してサブタンク３００内に導入される。この時、メインタンク２００からサブタンク３００に導入されるインクの量に対応する量の空気がサブタンク３００からメインタンク２００に導入される。このように密閉されたメインタンク２００に対して液体が導出される代わりに気体が導入されるプロセスを気液交換と称する。このような気液交換によって、サブタンク３００内のインクの液面は上昇していくが、定常液位３０８Ａに到達すると、メインタンク２００に空気が導入されなくなるので、液面の上昇は停止する。その結果、サブタンク３００内のインクの液位は、定常状態では、一定の定常液位３０８Ａに保たれる。

このように、本実施形態では、密閉されたメインタンク２００から気液交換によってサブタンク３００にインクが流出し、この気液交換が、メインタンク２００の下方に配置されたサブタンク３００内の液位によって制御される構成を用いている。この構成では、少なくとも、メインタンク２００をサブタンク３００の重力方向上方に配置する必要があるが、その細部は図示したものに限られることはい。

インクジェット方式の記録ヘッド１００においては、一般に、記録ヘッド１００に充填されたインクが、インク吐出前段階では、吐出口の所定の位置にメニスカスを張った状態になるように、吐出口内は所定の微小な負圧に保たれる。それによって、非駆動時にインクが吐出口から漏れ出さず、インク吐出動作時にのみ、良好にインクが吐出されることが保障される。本実施形態の記録装置では、図１に示すように、記録ヘッド１００におけるこの負圧は、定常液位３０８Ａと記録ヘッド１００の高さの差（水頭差）Ｈによって生じている。

記録動作時、記録ヘッド１００からインクが吐出されると、その分だけインクが記録ヘッド１００に供給される。それに伴うサブタンク３００内のインクの減少によって、開口３０８Ｂが大気に解放されることになる。すると、開口３０８Ｂから空気がメインタンク２００内に導入されることでメインタンク２００からのインクの自然落下が発生し、再び液面は定常液位３０８Ａまで回復する。こうして、記録動作時にも、通常、サブタンク３００内のインクの液位は一定の定常液位３０８Ａに実質的に保たれる。

本実施形態のインク供給システムにおける減圧機構は、必要時に駆動可能な構成とすることができる。この駆動は、記録装置の制御部が、記録動作の履歴や、記録画像における記録密度、環境温度などの保存データや測定信号に基づいて適宜行うようにすることができる。また、ユーザーが、プリンタドライバや記録装置に設けられた操作部を介して減圧機構の動作を選択できるようにしてもよい。

このようにして減圧機構を動作させる適切な時期としては、メインタンク２００が装着されてからインクが若干使用されてインクの液面が沈降パイプ２０５の、下方から２番目の孔２０５Ｂの位置を下回り、その後、かなりの時間が経過した時を挙げられる。

すなわち、本実施形態の構成では、メインタンク２００内で、インクの顔料粒子の沈降がある程度進んでも、沈降パイプ２０５の作用によって、サブタンク３００に供給されるインクの濃度があまり変動しないようになっている。より詳細に言えば、沈降パイプ２０５の、位置と大きさが適切に選択された複数の孔２０５Ａ、２０５Ｂ、２０５Ｃ、２０５Ｄから吸い出されるインクが混合されることによって、その濃度が適切な濃度となるようになっている。

しかしながら、メインタンク２００内のインクの液面が沈降パイプ２０５の、下方から２番目の孔２０５Ｂの位置を下回った後では、インクは１番下の孔２０５Ａのみから吸い出される。したがって、沈降パイプ２０５による、供給インク濃度の調整機能は働かなくなる。そして、その後かなりの時間が経過することによって、メインタンク２００とサブタンク３００内のインクは、顔料成分が沈降し、場合によっては２層に分離してしまうことが考えられる。このままでは、メインタンク２００から供給されるインクは下方のものから順に供給されるため濃いインクが優先されることになる。

ここでピストン３２０を上下動させ、強制的にメインタンク２００からインクを引き出し、サブタンク３００内のインクを開口３０８Ｂからメインタンク２００に還流させる。この際、同時に、サブタンク３００内の２層インクは撹拌子３１７と撹拌フィン３１９により発生する乱流で回転撹拌される。したがって、メインタンク２００に還流されるインクは、サブタンク３００内で撹拌されたインクである。この動作をある程度継続すると、サブタンク３００内での回転撹拌と、両タンク間での還流による撹拌作用との相乗効果によって、やがては両タンクとも、その中のインクを実質的に完全に混ぜ合わせ、均一な濃度のインクとすることができる。このように、インク濃度を均一化した後、記録ヘッド１００へのインクの供給を開始することによって、使用初期と実質的に同一の、適切な濃度での記録が可能となる。

ここで、インク吐出に関わる水頭差を一定に保つ液位は、制御された気液交換を用いる技術で一定であり、これは、本実施形態の減圧機構を動作させた時にも同様である。そこで、電源の余裕さえあればインク吐出による記録動作と、減圧機構による撹拌動作を同時に動作可能なように電気回路を構成することで、記録動作中にも撹拌動作を行うことが可能となる。それによって、記録ヘッド１００に供給するインク濃度、したがって、記録画像における画像濃度の、よりいっそうの均一化を図ることができる。

また、記録動作と同時に減圧機構を動作させることができる構成の場合に、減圧機構を動作させるのに適切な他の時期としては、単色で塗りつぶされた画像部（単色フルべた画像部）の形成時など、インクの消費量が多い時を挙げられる。また、低温環境下での記録動作時に減圧機構を動作させることも考えられる。

すなわち、自然落下での、メインタンク２００からサブタンク３００への、単位時間当たりのインク流出量は、メインタンク２００とサブタンク３００を接続する中空針３０３の流路抵抗やインクの粘性や表面張力などで決まってくる。また、このインク流出量は、サブタンク３００内のインクの液面が低い時は、高低差があるため比較的大きいが、液面が定常液位３０８Ａ付近の時、もっとも小さくなる。本実施形態におけるような構成では、典型的には、この最小時のインク流出量は、約０．１ｃｃ／秒である。

一方、昨今の写真画像出力を可能にするなどの要求に対応して、記録ヘッド１００の吐出口はより高密度にされる傾向があり、また、記録速度の高速化も同時に求められている。このため、写真画像などにおける単色で塗りつぶされた画像部などを記録するために、記録ヘッドから吐出させることが求められるインク量は飛躍的に増大してきており、例えば、０．３ｃｃ／秒にも達することが考えられる。この場合、上記の、自然落下によるインク流出だけでは、インク供給量をまかなえないことになる。したがって、このようにインク吐出量の多い状態での記録が継続されると、サブタンク２００内のインクの液面が、一定の定常液位３０８Ａから低下し、さらには、インクが無くなって、記録動作に影響を生じてしまうことが危惧される。

そこで、このような場合に、上記の減圧機構を動作させる。すると、シリンダ３０７内の減圧によって、中空針３０３から強制的にインクが吸い出され、自然落下のみによる場合よりも、インクの流出量を増加させることができる。例えば、自然落下によるインク導出量が、上記のように０．１ｃｃ／秒である構成において、本実施形態の減圧機構を作動させることによって、０．８ｃｃ／秒の流出量を確保することが可能なことが確認された。したがって、記録ヘッド１００からのインクの最大吐出量が、上記のように、例えば０．３ｃｃ／秒であったとしても、減圧機構を動作させれば十分にインク供給をまかなえることになる。この際、インク流出量の余剰分は、上述したように、メインタンク２００へ還流されるため、サブタンク２００内のインクの液面は、一定の定常液位３０８Ａに保たれる。

また、低温環境下では、インクの粘性が増加する。すると、メインタンク２００の接続部におけるインク漏れの抑制などのために細い径とすることが求められる中空針３０４において、流路抵抗が増大する。そのため、メインタンク２００からサブタンク３００へのインクの自然落下によるインク流出量は低下する。この場合にも、本実施形態における減圧機構を動作させて、メインタンク２００からサブタンク３００へインクを強制的に流出させることによって、十分なインク供給量を確保することができる。さらに、このような低温環境下で、かつ、記録密度が高い画像の記録において多量のインク供給量が求められる場合でも、本実施形態における減圧機構の作用によって、良好なインク供給が可能となる。

また、減圧機構を動作させるのに適切な他の時期としては、記録装置の使用開始時、メインタンク２００を初めて装着した時も考えられる。この場合、減圧機構を動作させることによって、メインタンク２００のインクの、サブタンク３００への流出速度を速くし、記録の準備を短時間で行うことが可能となる。また、この際、インタンク２００内のインクにおいて、顔料粒子の沈降が進行していることが予想される場合には、サブタンク３００へのインクの充填完了後も継続して減圧機構を動作させることによって、充填と撹拌を含む記録準備を効率的に行うことができる。

（第２の実施形態）
図８に、第２の実施形態のインク供給システムを示す。同図において、第１の実施形態と同様の部分には同一の符号を付し詳細な説明は省略する。

本実施形態は、沈降パイプが削除されている点で第１の実施形態と異なっている。この構成では、インクは、メインタンク２００から記録ヘッド１００に直接供給されるのではなく、サブタンク３００を介して供給される。したがって、メインタンク２００における顔料粒子の沈降の影響が記録ヘッド１００への供給インクに直接及ぶことはない。そして、サブタンク３００に減圧機構が設けられているので、メインタンク２００とサブタンク３００の間のインク循環によって、特にメインタンク２００内のインクについて、十分な撹拌作用を得ることができる。したがって、メインタンク２００からサブタンク３００に供給されるインクの濃度を調整する沈降パイプが無くても、減圧機構を適宜駆動することによって、記録ヘッド１００への供給インクの濃度の均一化を図ることができる。それによって、記録画像における濃度むらの発生を抑制することができる。

以上説明した各実施形態によれば、メインタンク２００とサブタンク３００を接続しサブタンク３００内に延びる第１の接続流路形成部材を構成するシリンダ３０７内に減圧機構を設けることによって、簡素な構成でインク循環による撹拌作用を得ることができる。この減圧機構としては、開閉弁３２１が取り付けられ上下動するピストン３２０を基本的な構成要素とする、簡素で省スペースな構成とすることが可能な機構を用いることができる。

また、メインタンク２００とサブタンク３００の循環による撹拌と、サブタンク３００内にインクの流れを発生させることによる撹拌とを併用することによって、特に有効なインク撹拌作用を得ることができる。すなわち、循環による撹拌は、特に、メインタンク２００内のインクに対して十分な効果が期待できる。そして、これとサブタンク３００内のインクの撹拌機構を併用することによって、メインタンク２００とサブタンク３００の両方におけるインク中の顔料粒子の沈降に対して、撹拌による対策を講じることができる。それによって、インク中の顔料粒子の沈降が進行した場合であっても、記録ヘッド１００へ供給するインクの濃度を初期の値に近い値に維持することができる。したがって、記録物の画像の濃度変化を抑制して所定の記録濃度を維持し、良好な記録を可能とすることができる。

サブタンク３００内のインクの撹拌機構としては、ピストン３２０の上下動と連動して回転する回転体である回転カム３１８に設けたヒレ状の撹拌フィン３１９や撹拌子３１７を用いることができる。それによって、装置を全体として省スペースに構成することができる。また、回転カム３１８と撹拌フィン３１９を互いに反対方向に回転するように構成することによって、インクに乱流を生じさせることができ、それによって、特に効果的な撹拌作用を得ることができる。

また、各実施形態における減圧機構は、メインタンク２００からサブタンク３００へインクを強制的に流出させる機構としても働く。それによって、メインタンク２００とサブタンク３００を接続する第１の接続流路形成部材の中空針３０３の径が制限されるために、自然落下のみでは、メインタンク２００からのインク流出量が制限される場合であっても、インク流出量を増やすことができる。したがって、記録ヘッド１００でのインク消費量が多い場合、減圧機構を作動させることによって、インク消費量をまかなえるだけのインクをメインタンク２００から流出させることができる。それによって、サブタンク３００内のインクの液面の低下を抑制し、インク消費量が多い場合であっても、良好なインク供給を行い、良好な記録動作を可能とすることができる。

本発明は、インクを吐出して記録をおこなうインクジェット記録装置に適した技術であり、とりわけ色材として顔料などの沈降しやすいインクを使用した記録装置に有効に適用することができる。

本発明の第１の実施形態のインク供給システムを示す断面図。 図１のインク供給システムのサブタンククの、メインタンクとの接続部の部分を拡大して示す斜視図。 図２のピストンユニットの斜視図。 図１のインク供給システムのサブタンクの、メインタンクとの接続部に配置された機構部材を示す斜視図。 図４の機構部を組み立てた状態を示す斜視図。 図１のインク供給システムの、複数種類のインクを扱う場合の構成例を示す斜視図。 図６のサブタンクの１つの部分を拡大して示す斜視図。 本発明の第２の実施形態のインク供給システムを示す断面図。

符号の説明

２００ メインタンク（第１の液体収容容器）
３００ サブタンク（第２の液体収容容器）
３０３，３０４ 中空針（第１、第２の接続流路形成部材の構成部材）
３０７，３０８ シリンダ（第１、第２の接続流路形成部材の構成部材）
３３０ ピストンユニット（減圧機構の構成部材）
３１８ 回転カム（減圧機構の構成部材）

Claims (5)

1. 液体が収容される第１の液体収容容器と、該第１の液体収容容器が装着され、前記第１の液体収容容器から供給された液体を記録ヘッドへ供給するための第２の液体収容容器と、前記第１の液体収容容器が前記第２の液体収容容器に装着されたときに、前記第１の液体収容容器から前記第２の液体収容容器へ液体を供給するための第１の流路と、前記第１の液体収容容器が前記第２の液体収容容器に装着されたときに、前記第２の液体収容容器から前記第１の液体収容容器へ空気または液体を供給するための第２の流路と、を備え、前記第１の流路は前記第２の液体収容容器内に配されたシリンダを有する液体供給装置において、
   前記シリンダ内に設けられ前記シリンダ内を減圧する減圧機構を備え、
   前記シリンダの開口の位置が、前記第２の流路の前記第２の液体収容容器内の開口よりも重力方向下側に設けられていることを特徴とする液体供給装置。
2. 前記減圧機構は、前記シリンダ内に配され当該シリンダの方向に沿って貫通した孔が形成されたピストンと、該ピストンの下面に前記孔から離れた状態で取り付けられ前記孔を塞ぐように弾性変形可能な開閉弁と、前記ピストンを上下動させる機構と、を有することを特徴とする請求項１に記載の液体供給装置。
3. 前記第２の液体収容容器内の液体を撹拌する撹拌機構をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の液体供給装置。
4. 前記撹拌機構は、前記ピストンを上下動させる機構と連動して回転する回転体と、該回転体に形成された撹拌フィンと、を有することを特徴とする請求項３に記載の液体供給装置。
5. 前記ピストンを上下動させる機構は回転カムを有し、該回転カムに前記撹拌フィンが形成されていることを特徴とする請求項４に記載の液体供給装置。

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