JP5970577B2 - インクジェット画像記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、インク供給機構を備えるインクジェット画像記録装置に関する。

一般に、インクジェットプリンタ等のインクジェット画像記録装置は、記録ヘッドに設けられたノズル面に多数形成された微小なノズル孔から微量なインクを吐出し、その吐出したインクを記録媒体へ着弾させることで所望の画像を記録している。

この記録ヘッドには、ヘッド本体にインクカードリッジを装着して、ノズルにインクを供給するインク供給機構又は、別体にインクタンクを配置し、チューブ等のインク経路によりヘッド内にインクを供給するインク供給機構を有する形式が知られている。インクカートリッジが装着される記録ヘッドは、移動する記録媒体に対して走査移動する走査移動型記録ヘッドに多く採用される。また、インクタンクを備えるインク供給機構が接続される記録ヘッドは、多量の記録処理が要求されるライン型記録ヘッドに多く採用されている。

インクタンクを備えるインク供給機構においては、記録ヘッドのノズルにメニスカスを形成するために、記録ヘッド内（インク排出側）を負圧にする必要がある。メニスカスを形成する際に、インクの自重即ち、重力を利用する場合には、インク供給を行うメインタンクを記録ヘッドのノズル面よりも重力方向の高い位置に配置し、記録ヘッド内に負圧を掛けるためにノズル面よりも低い位置にサブタンクを配置して水頭差を発生させている。これらの高さを調整することで、記録ヘッドに好適なメニスカスを形成することができる。

しかし、搭載する記録ヘッドやインク供給系の構成等によっては、大きく水頭差を設けなければならない事態が発生するため、画像記録装置が大型化する場合もある。画像記録装置を設置する場所や、他の製造機器等に搭載させるために、スペースなどの制限がある場合には、そのスペース以下のサイズの画像記録装置が望まれることとなる。

例えば、特許文献１には、記録ヘッドに働く負圧を発生させる吸排ポンプを設けて、記録ヘッドの高さ方向への移動に追従して、サブタンクの液面高さを調整することで、記録ヘッドに働く負圧を変化させて、メニスカスを維持させる技術が提案されている。これにより、水頭差に制限されず可変可能な負圧を発生させて、且つ記録ヘッドの記録状態に応じて適宜、圧力制御を行い、記録ヘッドに一定の負圧を与えている。

特開２００７−２０３６４９号公報

前述した特許文献１におけるメニスカスを形成するための負圧調整機構は、サブタンク内の液面の高さを調整することで、メニスカスを維持させている。この構成例では、サブタンク内のインク液面で調整させるためには、サブタンクの容量を通常よりも大きく取らざるを得ず、装置の大型化に繋がっている。

インクの吐出に適したメニスカスを形成するために重要な水頭差は、記録ヘッドのノズル面の高さと、記録ヘッドに接続されたサブタンク内のインク液面の高さとの差である。

また、この水頭差は、インクの比重に比例する。このため、インクが高比重になる程、吐出に好適なインク液面とノズル面との差は小さくなっていく。つまり、高比重インクを用いた場合、十分な水頭差を取り、インク溢れ防止を優先させると、ノズルに形成されるメニスカスは、インクの吐出に対して好適な状態にはならず、記録画像の画質の品位の低下が懸念される。つまり、高比重インクを用いた場合、インク液面とノズル面とが離れて、水頭差を大きくするほど、適切なメニスカスができなくなり、反対に近づけて水頭差を小さくするほど、装置の水平に対する傾き調整が厳しくなり、また出荷や引越等の移動時に伴う揺れが発生することによって、ノズルからインクが漏れてしまう虞がある。

そこで本発明は、サブタンクの容量を増加せずに、停止時又は記録待機時にはノズルの高さとインク液面の高さとの差を十分に確保しつつ、画像記録時にはインク吐出に適したメニスカスを形成するインクジェット画像記録装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に従う実施形態のインクジェット画像記録装置は、インクを吐出する複数のノズルを有する記録ヘッドと、メインタンクから供給されたインクを貯留するサブタンクと、前記記録ヘッドより非吐出で排出されたインクを前記サブタンクに帰還するインク排出経路と、を含むインク循環経路を構成するインク経路部材と、前記インク経路部材の途中に設けられ、前記サブタンク内のインクを前記記録ヘッドに供給するポンプと、前記ポンプを介在し、重力方向で前記記録ヘッドのノズル位置より低い位置に配置された常時大気下の前記サブタンクから前記記録ヘッドにインクを供給するインク供給経路と、前記ポンプから前記記録ヘッドの前記インク供給経路の途中で、重力方向で前記サブタンクより高い位置であり、且つ前記記録ヘッドのノズル位置よりも低い位置に配置され、インクの非循環時には大気圧より低い圧力となり、インクの循環時には大気圧となる第２のサブタンクと、を有し、前記ポンプ停止時の前記ノズルにおける圧力が、インクを吐出するためのメニスカスを形成する負圧に対してより負圧側の値になるように、前記記録ヘッドの前記ノズルの高さ位置と、前記サブタンク内のインク液面高さ位置が設定され、前記ポンプの駆動により、前記ポンプから前記記録ヘッドに向けてインクを送液して、前記インク循環経路でインクを循環させた際に、前記ノズルにインク吐出させるためのメニスカスを形成することを特徴とする。

本発明によれば、サブタンクの容量を増加せずに、停止時又は記録待機時にはノズルの高さとインク液面の高さとの差を十分に確保しつつ、画像記録時にはインク吐出に適したメニスカスを形成するインクジェット画像記録装置を提供することができる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係るインクジェット画像記録装置の概念的な構成例を示すブロック図である。 図２（ａ）は、正常時のインク液面の最高位置とノズル面との位置関係を示す図であり、図２（ｂ）は、傾きによりインク液面がノズル面よりも高い位置になった位置関係を示す図である。 図３（ａ）は、第１の実施形態におけるポンプ停止による非インク循環時のゲージ静圧分布を示す図であり、図３（ｂ）はポンプ駆動によるインク循環時のゲージ静圧分布を示す図である。 図４は、第１の実施形態における変形例に係るインクジェット画像記録装置の概念的な構成例を示す図である。 図５（ａ）は、第１の実施形態の変形例におけるポンプ停止による非インク循環時のゲージ静圧分布を示す図であり、図５（ｂ）はポンプ駆動によるインク循環時のゲージ静圧分布を示す図である。 図６は、第２の実施形態に係る画像記録装置の概念的な構成例を示すブロック図である。 図７（ａ）は、第２の実施形態におけるポンプ停止による非インク循環時のゲージ静圧分布を示す図であり、図７（ｂ）はポンプ駆動によるインク循環時のゲージ静圧分布を示す図である。 図８は、第３の実施形態に係る画像記録装置の概念的な構成例を示すブロック図である。 図９（ａ）は、第３の実施形態の変形例におけるポンプ停止による非インク循環時のゲージ静圧分布を示す図であり、図９（ｂ）はポンプ駆動によるインク循環時のゲージ静圧分布を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るインクジェット画像記録装置（以下、画像記録装置と称する）の概念的な構成例を示すブロック図である。尚、以下の説明において、画像記録装置は、本発明の特徴（要旨）に係る構成部材のみを説明しているが、通常の構成部材、例えば、記録媒体供給機構、排出機構、メンテナンス機構及び操作表示機構等は備えているものとする。本実施形態で適用するインク液は、一例として、高比重のインク、例えば、水よりも高比重であり、色材として酸化チタン等を含むインクである。又は、例えば溶媒としてエチレングリコール、グリセリン等を含むインクであってもよい。また、以下の説明において、位置における高低は、重力方向に沿って高い及び低いとしている。

画像記録装置１は、インク２を吐出して記録媒体３に画像を記録する記録ヘッド４と、記録媒体３を搬送する搬送機構５と、記録ヘッド４に供給するインク２を収容するサブタンク６と、サブタンク６と記録ヘッド４との間で２つのインク経路（第１のインク経路７ａ［ポンプ連通路７ｃを含む］，第２のインク経路７ｂ）を有してインク２を循環させるインク循環経路７と、サブタンク６にインク２を補給するメインタンク８と、メインタンク８からサブタンク６を繋ぐインク補給経路９と、インク循環経路７の一方の経路途中に設けられたポンプ１０と、インク補給経路９の途中に設けられた電磁弁１１とで構成される。尚、記録ヘッド４、搬送機構５、ポンプ１０及び電磁弁１１等は、図示しない制御部によりそれぞれ制御される。

これらの構成にうち、記録ヘッド４は、重力方向の下方に滴状のインク２を吐出するノズル１６が複数形成されるノズル面（又は、ノズルプレート）１５が設けられている。このノズル面１５は、搬送される記録媒体３と正対するように設けられている。

記録ヘッド４は、インクをヘッド内の供給又は排出するための第１のインクポート４ａと第２のインクポート４ｂを備えており、共通インク室と連通している。これらのインクポート４ａ，４ｂの何れか一方がインクの供給側であれば、他方がインクの排出側となる。インク２の流れる方向は、ポンプ１０によるインク送液方向を変えることで、供給と排出の方向を切り換えることが可能である。尚、内部のインクの流れ方向が決まっている記録ヘッドであれば、インク経路７ａ，７ｂとインクポート４ａ，４ｂとの接続位置を反転させればよい。尚、本実施形態におけるインク経路７ａ，７ｂは、金属製チューブ又は、樹脂製チューブ等のチューブ部材により構成される。また、チューブ径は設計や仕様により適宜、好適する管径が選択される。

本実施形態において、インクポート４ａ，４ｂには、インク循環経路７の第１のインク経路７ａ及び第２のインク経路７ｂがそれぞれに連結される。以下の説明において、理解しやすくするために、第１のインク経路７ａは、インク２を記録ヘッド４に供給するインク経路であり、インクポート４ａとポンプ１０間を接続するインク供給経路７a1と、サブタンク６からポンプ１０までのインク経路をポンプ連通路７a2とする。また第２のインク経路７ｂは、インクポート４ｂに接続して、ノズルから吐出されず記録ヘッド４からサブタンク６に排出されるインクが流れるインク排出経路７ｂとして説明する。

搬送機構５は、記録ヘッド４とは対向して配置され、搬送される記録媒体２が記録ヘッド４のノズル面１５と対向するように通過する。この搬送機構５は、例えば、環状のベルトを複数のプーリーに巻回して支持し、プーリーを回転させることにより、ベルトを回転させる。ベルトには、複数の孔が開口され、ファン等の負圧により記録媒体３をベルトに吸着搬送する。他にも、長尺の記録媒体を、搬送方向の上流側及び下流側に配置したローラー対で挟持して搬送を行ってもよい。

メインタンク８は、記録ヘッド４よりも高い位置に設けられている。この位置は、電磁弁１１が開いたときに、記録ヘッド４及びインク循環経路７のインクが逆流してメインタンク８内に流れ込まない高さがあればよい。メインタンク８には、大気開放口１２が設けられており、常時、大気開放の状態となっている。メインタンク８は、例えば、インク補給経路９から着脱可能なカートリッジタイプであり、インクが空になった際に、インクが満たされたカートリッジに交換する構成であってもよい。

また、サブタンク６には、大気開放口１３が設けられ、常時大気と連通している。サブタンク６内には液面センサ１４が設けられ、インク液面６Ｈの高さを検知する。液面センサ１４は、例えば、インク液面に浮かぶフロートを有しており、そのフロートの位置でインク液面の高さを検知する構成である。ここでは、液面６Ｈの最高位置がノズル面１５よりも低い位置となるように、サブタンク６は記録ヘッド４よりも、重力方向で下方に配置されている。

電磁弁１１は、インク補給時を除き、通常は閉状態である。記録媒体又はメンテナンスへのインク吐出により、インク２が消費される。この消費に伴い、図示しない制御部の制御により、液面センサ１４により検出されたサブタンク６のインク残量（インク面６Ｈの高さ）が予め設定したレベル（所定高さ）を下回ると、電磁弁１１が開状態となり、インク補給経路９を通じて、メインタンク８からサブタンク６へインクが流下してインクが補給される。補給完了レベルを示唆するインク液面６Ｈが所定高さ以上となったところで電磁弁１１が閉鎖され、インク補給が停止される。

インク循環経路７において、第１のインク経路７ａ（ポンプ連通路７a2）及び第２のインク経路７ｂの他端の開口がサブタンク６内の底面近傍まで延出している。これは、サブタンク内のインクを有効に利用するためである。

本実施形態において、ポンプ１０は、第１のインク経路７ａの途中で、記録ヘッド４より高い位置に設けられている。このポンプ１０は、正転又は逆転により、第１のインク経路７ａにおいて、インクを記録ヘッド８に向かう方向又はサブタンク６に向かう方向のいずれの方向にも流すことが可能である。ポンプ１０は、例えば、プロペラポンプ等の無脈動ポンプが好ましいが、これに限定されるものではなく、適当なダンパを併用するならばチューブポンプ、ダイヤフラムポンプ又はピストンポンプ等の脈動ポンプを用いることもできる。

このポンプ１０を駆動することで、ポンプ１０、第１のインク経路７ａ、記録ヘッド４、第２のインク経路７ｂ、サブタンク６及び第１のインク経路７ａからなるインク循環経路７を構築して、インクを循環させることができる。尚、必要に応じて、インク循環経路７の経路上に、異物フィルタ、温度調整装置及び脱気装置等を設けてもよい。

このように構成されたインクジェット画像記録装置におけるインク吐出動作について説明する。
画像記録装置１は、記録媒体３に向けて滴状のインク２の吐出を開始する際に、ポンプ６の駆動によりインク循環経路７内のインク２を循環させて、ノズル１６には、インクの吐出に好適なメニスカスを形成する。メニスカスの形成過程については後で詳述する。インク吐出動作を実施しない場合、例えば画像データ待ち状態、ユーザによる一時停止状態、電源無供給状態等では、ポンプ１０は駆動せず、インクは循環されていない。この時、ノズル１６には、吐出に好適なメニスカスが形成されていない事態も想定されるが、画像記録は行わないため、問題とはならない。

ここで、ノズル１６のメニスカス形成方法について説明する。
ノズル１６からインクを吐出するためにはメニスカスを形成する必要があるが、インク液面６Ｈとノズル１６（ノズル面１５）との水頭差を用いて好適なメニスカスを形成する技術は、公知である。

図１に示すように、サブタンク６は、インク液面６Ｈの最高位置とノズル面１５の位置とが所定距離、例えば、記録媒体３のサイズによって決定される記録ヘッド４とサブタンク６との距離Ｘ、ノズル面１５とインク液面６Ｈの最高位置との差Ｙとする。

インク液面６Ｈの最高位置とノズル面１５とが所定距離以下である例では、図２（ａ）に示すように、インク循環経路７が非循環状態において、画像記録装置に傾斜・振動・衝撃等が加わった際に、図２（ｂ）に示すように、インク液面６Ｈがノズル面１５よりも高い位置になると、インク２がノズル１６より溢れてくる。

従って、距離Ｘと、差Ｙによって規定される角度arcｔａｎ（Ｙ／Ｘ）が画像記録装置１の設置位置における許容傾斜角度又は、輸送時の許容傾斜角度等よりも大きくなるように位置決めされている。

本実施形態では、輸送時に装置が例えば数度、傾いたとしても、ノズル面１５とインク液面６Ｈとの水頭差の上下位置反転によりインク溢れが発生しない差Ｙがあるように、インク液面６Ｈの最高位置とノズル面１５とを所定距離以上に離れるように設定されている。

しかし、前述したように、高比重インクを用いた場合、インク漏れ防止を優先させて、水頭差を大きく取るほど、適切なメニスカスができなくなり、反対に近づけるとノズル１６からインク溢れが発生する可能性が高くなる。

本実施形態では、インク２に高比重インクを採用したときに、装置の傾斜・振動・衝撃等が加わったとしてもノズル１６からのインク溢れが発生せず、且つポンプを用いてインク循環時に吐出に好適なメニスカスをノズル１６に形成する画像記録装置を提案している。以下に具体的に説明する。

図３（ａ）は、ポンプ１０が停止している非インク循環時のゲージ静圧分布を示し、図３（ｂ）はポンプ１０が駆動しているインク循環時のゲージ静圧分布を示している。
ポンプ１０の駆動により、インク２は、第１のインク経路７ａにおいてサブタンク６から記録ヘッド４に向かう方向に流れるものとする。
図３（ａ）において、ポンプ１０の停止時は、インク循環経路７ではインクが停留し流れていないため、ゲージ静圧は、インク液面６Ｈからの高さに比例する。

サブタンク６は、大気開放されているため、サブタンク６のゲージ静圧は、０ｋＰａである。ノズル１６及びポンプ１０は、インク液面６Ｈよりも上方にあるため、高さに応じた負圧となる。本実施形態では、インク１０が高比重であり、ノズル面１５とインク液面６Ｈとの高低差が所定距離以上であるため、ノズル１６は吐出に好適な圧力よりも負圧側になっている。つまり、好適なメニスカスは形成されていない。

図３（ｂ）に示すように、所定の駆動力でポンプ１０を駆動すると、ノズル１６のゲージ静圧が上昇する。即ち、ポンプ１０がノズル１６方向にインクが流れるように駆動しているため、ポンプ１０駆動前と比べて、ポンプ１０直下流は、さらに正圧側に、ポンプ１０直上流は、さらに負圧側に圧力が変化する。この結果、ノズル１６のゲージ静圧は、正圧側に振れ、吐出に好適な圧力まで上昇する。

尚、ノズル１６に吐出に好適な圧力まで上昇させるためのポンプ１０の駆動力は、定まった数値ではなく、インク循環経路７の仕様、即ち、経路上の設けられる構成部位及び配管径やパイプ（インク流路）の引き廻し形状等により、それぞれに異なっている。これは、ノズル１６とインク液面６Ｈとの高低差、ポンプの種別及び性能、第１のインク供給経路７ａ、第２のインク供給経路７ｂを含んだインク循環経路７の構成に影響され、さらに、使用するインク２の密度、粘度及び、表面張力等の諸物性等に依存するため、予め経験的に実測又はシミュレーションを行い、最適な駆動力を取得しておく。

以上説明したように、本実施形態によれば、非画像記録時においては、装置に加わる傾斜・振動・衝撃等によるノズル１６からのインク溢れを発生させないように、インク液面６Ｈの最高位置とノズル１６とは所定距離以上に離間して配置する。さらに、画像記録時には、この構成において、ノズル１６とインク液面６Ｈとの水頭差が吐出に好適な圧力をノズル１６に得られない場合には、ポンプ１０によるインク送液によりインク循環経路７にインク１０を循環させて、ノズル１６に吐出に好適な圧力を設定して、最適なメニスカスを形成することができる。従って、画像記録装置に加わる傾斜・振動・衝撃への耐性を備えつつ、且つインク吐出に好適な圧力（メニスカス）をノズル１６に設定することができる。

次に図４を参照して、前述した第１の実施形態における変形例について説明する。
本変形例は、前述した第１の実施形態とは、第２のサブタンクがポンプと記録ヘッドの間のインク供給経路７ａ上に設置された構成が異なっている。図４は、変形例に係るインクジェット画像記録装置の構成を示すブロック図である。前述した第１の実施形態と同様な構成については、同じ参照符号を付して、変形例においては、その説明を省略し、異なる点について説明する。

この変形例の画像記録装置２１は、ポンプ１０と記録ヘッド４間のインク供給経路７a1（インク供給経路７a3及び、第２のポンプ連通路７a4）上に、第２のサブタンク２２が設けられている。第２のサブタンク２２には、電磁弁２３と、インク液面を検出する液面センサ２４（液面センサ１４と同等）が設けられている。

電磁弁２３は、電磁弁１１と共にインク２が非循環時には閉鎖され、循環時には大気開放される。第２のサブタンク２２は、ポンプ１０によりサブタンク６から汲み上げられたインク２を一時的に貯留した後、記録ヘッド４にインク２を供給している。尚、装置の輸送時や移動時は、非循環時であり、電磁弁２３及び電磁弁１１と共に閉鎖しておく。従って、装置の傾きによるノズルからのインク溢れは、水頭差に応じて防止される。

第２のサブタンク２２内で昇降するインク液面２２Ｈは、通常は、サブタンク６のインク液面６Ｈよりも高い位置で、且つ記録ヘッド４のノズル面１５よりも低い位置となる。但し、インク液面２２の昇降範囲においては、ノズル面１５よりも高い位置及びインク液面６Ｈの最上位置よりも低い位置も含まれている。例えば、インク供給路７a3の流路抵抗が大きい場合などには、インク液面２２Ｈは、ノズル面１５よりも上方に位置することもある。この場合は、ポンプ１０を制御することで、インクの送液量を減少させて、第２のサブタンク２２からのインクのオーバーフローを防止する。

図５（ａ）は、変形例において、ポンプ１０が停止している非インク循環時のゲージ静圧分布を示し、図５（ｂ）は、同様に、ポンプ１０が駆動しているインク循環時のゲージ静圧分布を示している。

図５（ａ）に示すインクの非循環時には、電磁弁２３が閉鎖状態であるため、第２のサブタンク２２内は、大気圧よりも低いゲージ負圧となっている。また図５（ｂ）においては、電磁弁２３が開放することにより、第２のサブタンク２２内は大気開放状態となる。ここで、ポンプ１０を駆動して、インクを循環した場合、第２のサブタンクは、非循環状態に比較して、実質的に加圧状態となり、ノズル１６の圧力が引き上げられて好適な圧力となり適正なメニスカスがノズル１６に形成されて、インク２が吐出される。

本実施形態によれば、前述した第１の実施形態と同様に、ポンプ駆動により適正なメニスカスを形成してインクを吐出することができる。さらに、第２のサブタンクを設けることにより、ポンプによるインク送液における脈動を緩和することができ、記録ヘッドヘのスムーズな流れ込みによるインク供給を実現することができる。

図６は、本発明の第２の実施形態に係る画像記録装置の概念的な構成例を示すブロック図である。本実施形態について、前述した第１の実施形態と同様な構成部位は、同じ参照符号を付して、その説明を省略する。

本実施形態のインク循環経路７は、サブタンク６に繋ぐ１ラインのインク経路７ｃが途中で、インク経路７ａとインク経路７ｂに分岐する構成である。インク経路７ａは、分岐点３１で分岐した後、ポンプ連通路７a5、ポンプ１０及びインク供給経路７a1 を経て記録ヘッド４のインクポート４ａに接続される。また、インク経路７ｂは、分岐した後、インク排出経路７ｂを経て記録ヘッド４のインクポート４ｂに接続される。

この構成において、インク循環経路７は、分岐点３１−ポンプ連通路７a5−ポンプ１０−インク供給経路７a1− 記録ヘッド４−インク排出経路７ｂ−分岐点３１となり、サブタンク６が含まれなくなる。但し、記録ヘッド４のインク吐出により、インク循環経路７内の循環するインク量が減少すると、インク経路７ｃを経て、ポンプ１０によるサブタンク６への負圧が大きくなり、サブタンク６内のインクがインク経路７ｃに吸い上げられて、インク循環経路７に取り込まれる。

本実施形態では、ポンプ１０の駆動による圧力変化の影響、すなわち、ポンプ１０直下流に発生する正圧及びポンプ１０直上流に発生する負圧は、共に分岐３１に掛かる。従って、第１の実施形態とは異なり、循環経路の流路抵抗分布によって、ポンプの駆動方向を決定する必要がある。

例えば、本実施形態におけるポンプ１０が、ポンプ１０からインク供給経路７a1に向けてインク２が流れるように送液する時に、ポンプ１０の直下流に＋Ｐ、直上流に−Ｐの圧力が生成される。従って、インク循環経路７をインクが１周すると、２Ｐの圧力損失が発生することとなる。

本実施形態では、例えば、ポンプ連通路７a5の直径が相対的に細長く、このポンプ連通路７a5で、Ｐの圧力損失が発生し、インク供給経路７a1、記録ヘッド４及び、インク排出経路７ｂで、残りＰの圧力損失が発生するものと仮定すると、ポンプ連通路７a5の圧力は負圧側となり、インク供給経路７a1、ノズル１６及びインク排出経路７ｂの圧力は、正圧側となることになる。

このように、ポンプ１０から記録ヘッド４までのインク供給経路７a1における流路抵抗のほうが、記録ヘッド４から分岐３１までのインク排出経路７ｂにおける流路抵抗と、分岐３１からポンプ１０までのポンプ連通路７a5における流路抵抗との和が小さい場合には、ポンプ１０からインク供給経路７a1を介して記録ヘッド４に向けてインクを送液することで、ノズルにメニスカスに適した負圧を生成することができる。

以上を考慮して、ノズル１６が吐出に好適な圧力となるように駆動方向を決定する。本実施形態では、ポンプ１０によるインク２の送液方向は、インク２がポンプ１０からインク供給経路７a1を経て、記録ヘッド４に向かって流れる方向である。

なお、ポンプ１０から記録ヘッド４までのインク供給経路７a1における流路抵抗のほうが、記録ヘッド４から分岐３１までのインク排出経路７ｂにおける流路抵抗と、分岐３１からポンプ１０までのポンプ連通路７a5における流路抵抗との和が大きい場合には、先程とは逆に、ポンプ１０からポンプ連通路７a5、分岐３１、インク排出経路７ｂらを介して記録ヘッド４に向けてインクを送液することで、ノズルにメニスカスに適した負圧を生成することができる。

図７（ａ）は、第２の実施の形態において、ポンプ１０が停止している非インク循環時のゲージ静圧分布を示し、図７（ｂ）は、同様に、ポンプ１０が駆動しているインク循環時のゲージ静圧分布を示している。ここで、長さ当り流路抵抗は、各部で均一であるものとしている。

図７（ａ）においては、ポンプ１０の停止によるインクの非循環時であり、インク循環経路７ではインクが停留し流れていないため、ゲージ静圧は、サブタンク６が大気圧であり、分岐点３１が最も低い圧力となっており、ノズル１６においてもメニスカスの適正圧よりも低くなっている。従って、インク溢れが抑制されている。

また図７（ｂ）においては、ポンプ１０の駆動により、ポンプ１０を循環経路の始点・終点としてみた場合に、相対的にインクの流れ方向における上流にあるノズル１６へ昇圧が掛かり、正圧側へ圧力が変化し、反対に下流にある分岐点３１は負圧側へ圧力が変化することとなる。このポンプ１０の駆動によりインク循環が行われると、ノズル１６に掛かる圧力が上昇して、好適なメニスカスを形成する圧力となり、インクが吐出される。

本実施形態によれば、第１の実施形態の作用効果に加えて、インク循環経路の経路長を短くすることができ、特に、サブタンクの近辺におけるインク経路の引き廻しがコンパクトなインク循環経路を構築することができる。

図８は、本発明の第３の実施形態に係る画像記録装置の概念的な構成例を示すブロック図である。本実施形態について、前述した第１の実施形態と同様な構成部位は、同じ参照符号を付して、その説明を省略する。

この第３の実施形態のインク経路は、第１の実施形態と比較すると、ポンプから記録ヘッドのインクポートへ接続していたインク供給経路が、ポンプからインク排出経路の途中の分岐点に接続することが異なっている。従って、本実施形態は、記録ヘッドにインクを流入流出するインク循環経路ではなく、ポンプは、サブタンク６と分岐点のインク循環経路間においてインクを循環させ、記録ヘッドに対してはインク供給するのみのインク経路である。

具体的に説明する。サブタンク６から記録ヘッド４のインクポート４５にインク供給経路４１（４４）が接続される。また、サブタンク６近傍のインク供給経路４１には、分岐点４６が設けられる。サブタンク６からポンプ１０までポンプ連通路７a2により接続される。ポンプ１０から分岐点４６までポンプ分岐連絡路４２により接続される。本実施形態のインク循環経路は、記録ヘッド４を含まず、ポンプ１０、ポンプ分岐連絡路４２、分岐点４６、インク供給経路４４、サブタンク６及び、ポンプ連通路７a2で構成されている。

本実施形態においては、記録ヘッド４はインク循環機能を有せず、インクポートも流入用のインクポート４５のみとなる。従って、記録ヘッド４にインク２を供給するインク経路において、記録ヘッド４の手前でインク２を循環させることにより、記録ヘッド４へ流入するインクの圧力が変化する。

図９（ａ）は、第３の実施の形態において、ポンプ１０が停止している非インク循環時のゲージ静圧分布を示し、図９（ｂ）は、同様に、ポンプ１０が駆動しているインク循環時のゲージ静圧分布を示している。

本実施形態では、図９（ａ）に示すように、ポンプ１０の停止により、インク循環経路ではインクが停留し流れていないため、ゲージ静圧は、大気圧のサブタンクが最も高い圧力となっており、ノズル１６はメニスカスの適正圧よりも低くなっている。従って、インク溢れが抑制されている。

図９（ｂ）に示すように、ポンプ１０の駆動により、分岐点４６の圧力が高められ、その分だけ、ノズル１６の圧力も高めることができる。従って、ポンプ１０から分岐点４６に向けて、インク２が流れるように、ポンプ１０を駆動することで、ノズル１６の圧力を高め、吐出に好適な圧力を得ることが出来る。

本実施形態によれば、前述した第１，第２の実施形態における記録ヘッドは、インクを通過させることの可能なインク循環構成のタイプに限られたが、本実施形態では、インクジェットヘッドにインクを通過させる必要がないため、汎用的な構成の記録ヘッドへの適用の点から見ると、選択の幅が広くなる。

また、本実施形態によれば、第１の実施形態の作用効果に加えて、インク循環経路の経路長を短くすることができ、特に、記録ヘッドの近辺におけるインク経路の引き廻しがコンパクトなインク循環経路を構築することができる。

１…画像記録装置、２…インク、３…記録媒体、４…記録ヘッド、４ａ…第１のインクポート、４ｂ…第２のインクポート、５…搬送機構、６…サブタンク、６Ｈ…インク面、７…インク循環経路、７ａ…第１のインク経路、７a1…インク供給経路、７a2…ポンプ連通路、７ｃ…ポンプ連通路、７ｂ…第２のインク経路、８…メインタンク、９…インク補給経路、１０…ポンプ、１１…電磁弁、１２，１３…大気開放口、１４…液面センサ、１５…ノズル面、１６…ノズル。

Claims (1)

1. インクを吐出する複数のノズルを有する記録ヘッドと、
   メインタンクから供給されたインクを貯留するサブタンクと、
   前記記録ヘッドより非吐出で排出されたインクを前記サブタンクに帰還するインク排出経路と、を含むインク循環経路を構成するインク経路部材と、
   前記インク経路部材の途中に設けられ、前記サブタンク内のインクを前記記録ヘッドに供給するポンプと、
   前記ポンプを介在し、重力方向で前記記録ヘッドのノズル位置より低い位置に配置された常時大気下の前記サブタンクから前記記録ヘッドにインクを供給するインク供給経路と、
   前記ポンプから前記記録ヘッドの前記インク供給経路の途中で、重力方向で前記サブタンクより高い位置であり、且つ前記記録ヘッドのノズル位置よりも低い位置に配置され、インクの非循環時には大気圧より低い圧力となり、インクの循環時には大気圧となる第２のサブタンクと、
   を有し、
   前記ポンプ停止時の前記ノズルにおける圧力が、インクを吐出するためのメニスカスを形成する負圧に対してより負圧側の値になるように、前記記録ヘッドの前記ノズルの高さ位置と、前記サブタンク内のインク液面高さ位置が設定され、
   前記ポンプの駆動により、前記ポンプから前記記録ヘッドに向けてインクを送液して、前記インク循環経路でインクを循環させた際に、前記ノズルにインク吐出させるためのメニスカスを形成することを特徴とするインクジェット画像記録装置。

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