JPH05301352A - インク供給装置及び該装置を備えたインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インクタンク内に摩擦粉等のゴミが混入しな
いインク加圧ポンプ及び交換の簡単なフィルターを提供
すること 【構成】 インクタンクの外部で回転自在に支持される
シャフトのタンク内の一端にインペラーを取付け、該イ
ンペラーはタンク内で他部材と摺動することなくインク
を加圧する構成及びインク液面の略全面に浮遊するフロ
ート付フィルターを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はインクジェット記録ヘッ
ドにインクを供給するインク供給装置及び該装置を備え
たインクジェット記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来よりインクの吐出不良を防止するた
め、インク吐出口表面に付着するゴミや紙粉、あるいは
ノズル内の増粘したインクを除去するためにインク加圧
ポンプを用い、ノズル内の異物を外へ排出し、吐出口表
面を洗い流す記録ヘッドの吐出回復動作が行われてい
る。インク加圧ポンプとしては例えば、ギアポンプ、ベ
ローズポンプ、ピストンポンプを用いたインク供給装置
が実用化されている。

【０００３】しかしながら、ギアポンプを用いた場合、
インク中で一対のギアが回転するため、噛み合い部や回
転中心軸のシール材や軸受部の摺動面からゴミ（摩耗
粉）が発生する。このゴミはポンプが動作すれば発生し
つづけ、所定のポンプ能力（インク圧，流量）を得るた
めには高精度な単部品精度と組立精度とを必要とする
が、摩耗が進行してポンプ能力自体も低下してしまう。

【０００４】またベローズポンプ、ピストンポンプに
も、インク中に摺動部を有し、ゴミが発生する。また逆
流防止弁が必要であり、弁の開閉動作でゴミが発生す
る。また、連続してインク加圧するには、さらに圧力タ
ンクが必要で装置が大型化、複雑化してしまう。

【０００５】一般に、記録ヘッドの吐出口径は微細で例
えば４００ｄｐｉ，２５６ノズルからなる記録ヘッドで
は約２０μｍである。インク加圧ポンプからゴミが発生
するとノズルにゴミが詰まり、インクの吐出不良を生
じ、所望の画像が得られなくなってしまった。

【０００６】これらの不具合に対して、記録ヘッドとイ
ンク加圧ポンプとのインク流路内にフィルターを設け、
ゴミが記録ヘッドに達する前に回収する手法が提案さ
れ、実用化されている。

【０００７】ところが、上述した従来のインク加圧ポン
プでは、フィルターが目詰りを生じてしまう。すると記
録ヘッドへのインク加圧力が不足し、吐出口表面の増粘
インクや、紙粉等を洗い流すだけの流量が得られず、吐
出回復能力が著しく低下してしまう。また記録ヘッドが
記録中に消費するインクは、ノズルの毛細管現象によ
り、自己補給されるが、フィルターが目詰りしていると
流動抵抗が大きく、補給がまにあわなくなり、空気を吸
い込んで吐出不良を生じたり、熱エネルギーを利用して
インクを吐出する記録ヘッドでは、インクを増粘させた
り、焦がして、破損してしまうこともある。

【０００８】さらに画像欠陥や記録ヘッドの破損を生じ
るだけでなく、フィルターが目詰りすると、フィルター
とポンプ間のインク圧が上昇し、インク流路の連結部か
らインクがリークし、機内をインク汚染してしまった。

【０００９】その具体的な従来例について説明する。

【００１０】図１４に従来のインク循環の一例を示す。
例えばカートリッジ１１ｃなどの補給手段によって適宜
インクはサブタンク５３に補給される。サブタンク５３
から加圧回復循環の場合にはポンプ５５によってチュー
ブ５２からフィルター１２を通過してヘッド９ｃに達す
る。記録の場合はチューブ５１からフィルター１３を通
過してヘッド９ｃに達する。サブタンク５３内のインク
の液面にはフロート１１１が浮いていて、インクが減る
に従って下降してきて光透過形のセンサ１１２にてフロ
ート１１１が検知されると、インク補給のタイミングが
出力される。

【００１１】また、図１３，１４に示すような従来のイ
ンクジェット記録装置では、以下のような問題があっ
た。

【００１２】すなわち、インク内の不純物は記録ヘッド
内のフィルターに達して初めてトラップされる為、記録
ヘッドの使用経過に従って比較的早期にフィルターの目
詰りが生じ、流量不足がひきおこされていた。しかもフ
ィルター自体の交換は不可能であった為にこのような不
良の生じた記録ヘッドは交換しなくてはならず、ランニ
ングコストは品質安定性の面で大きな問題となってい
た。

【００１３】さらに、近年の高速記録の要請からキャリ
ッジ９の移動速度は上昇する傾向にあり、短時間で一定
の高速に達する必要があり、また高速での復帰駆動から
停止までの時間も短く、そのため、キャリッジ９内部の
サブタンク５３のインク液面が慣性によって大きく揺動
し、記録ヘッドのノズルに対しての圧力変動を起こした
り、また、サブタンクからのインクあふれを防止する為
に、バッファスペースを設ける必要が生じ、その分のス
ペースが装置の小型化に対しての障害となっていた。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は長期にわたり
安定した記録が行えるインク供給装置及び該装置を用い
たインクジェット記録装置を提供することを目的とす
る。

【００１５】本発明の他の目的は、ゴミの発生しないイ
ンク加圧ポンプを開発し、ノズルやフィルターの目詰り
がなく、長期にわたり、記録ヘッドの安定した記録状態
と吐出回復能力を保つことのできるインク供給装置を提
供することにある。

【００１６】本発明の他の目的はインク内で摺動する部
材がないためゴミ（摩耗粉）が生じることなくインクを
加圧することができ、インクの吐出不良やフィルターの
目詰り等の不具合が完全に解消できるインク供給装置を
提供することにある。

【００１７】さらに、本発明の他の目的はインク貯蔵部
のインク液面の略全域にわたってフィルターを浮かせて
設けることで交換性に優れたフィルター装置が提供で
き、かつインク液面をフィルターで覆うことで慣性によ
るインク液面の乱れを軽減することができるインク供給
装置を提供することにある。

【００１８】さらに本発明の他の目的は、被記録材に対
してインクを吐出して記録するインク吐出口を有した記
録手段にインクを加圧して供給するインク供給装置にお
いて、インク貯蔵部と、一端がインク貯蔵部のインク内
まで延長され、インク貯蔵部の外部で回転自在に支持さ
れたシャフトと、前記シャフトの一端に一体的に設けら
れたインペラーと、前記シャフトの軸線方向でインク貯
蔵部と連通し、前記インペラーの接線方向にインク出口
を有したインペラーを内包するケーシングと、前記シャ
フトを回転駆動するための駆動部とを有し、前記シャフ
トおよび前記インペラーはインク液中で他部材と摺動あ
るいは当接することなくインクを加圧し、前記記録手段
に供給することを特徴とするインクジェット記録装置の
インク供給装置を提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のインク供給装置は、一端がインク貯蔵部の
インク内まで延長され、インク貯蔵部の外部で回転自在
に支持されたシャフトとシャフトの一端に設けられたイ
ンペラーと、インペラーを内包するインク出口を有した
ケーシングとシャフトを回転するための駆動部とを具備
している。

【００２０】また、本発明によれば、キャリッジに搭載
された記録手段にインクを供給する、キャリッジと協動
するインク補給手段のインク液面に、インク液面を略全
域にわたっておおうようなフロートフィルターを浮遊さ
せることにより、交換性に優れたフィルター装置を提供
し、かつ慣性によるインク暴れを軽減することが可能な
インクジェット記録装置が得られる。

【００２１】

【作用】従って、インク内で摺動する部材がないためゴ
ミ（摩耗粉）が生じることなくインクを加圧することが
でき、インクの吐出不良やフィルターの目詰り等の不具
合が完全に解消できる。

【００２２】さらに、インク貯蔵部のインク液面の略全
域にわたってフィルターを浮かせて設けることで交換性
に優れたフィルター装置が提供でき、フィルターを透し
てインクを補給できると共に、インク液面をフィルター
で覆うことで慣性によるインク暴れを軽減することがで
きる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
して詳細に説明する。

【００２４】図４は本発明による記録装置の断面図で、
１は記録装置本体、２は記録材としての長尺状ロール、
４は記録材を所定長さにてカットするカッタ、３，５は
夫々記録材を搬送方向に搬送する一対の搬送ローラ、５
は記録材の後述の記録ヘッドの記録印字幅に対応する所
定量を正確に搬送位置決めする副走査ローラ、６は記録
後の記録材を搬送する引張りローラである。以上の構成
により、ロール２から供給される記録材の搬送経路は形
成される。

【００２５】７はカット状の記録材をストックしておく
カセット、８は記録材をガイド及び搬送するガイド部
で、カセット７から搬送された記録材は、副走査ローラ
５の直前にて、前述のロール２からの搬送経路と合流す
る。９は後述の記録ヘッド（不図示）を有するキャリッ
ジで、一対の主走査レール９ａにより、図面上奥行方向
に移動可能に支持される。１０はキャリッジ９と記録材
をはさんで対向する位置にあるプラテンであり、さらに
記録中の記録材の浮きを防止して平面に保つとともに、
記録材が記録ヘッドと接触するのを防止するための、た
とえばエアーによる吸引、あるいは静電吸着板等の吸引
吸着手段を有する。

【００２６】前記記録手段（記録ヘッド）は、熱エネル
ギーを利用してインクを吐出するインクジェット記録手
段であって、熱エネルギーを発生するための電気熱変換
体を備えたものである。また、前記記録手段は、前記電
気熱変換体によって印加される熱エネルギーにより生じ
る膜沸騰による気泡の成長、収縮によって生じる圧力変
化を利用して、吐出口よりインクを吐出させ、記録を行
うものである。

【００２７】次に、記録ヘッドの周辺を図５を用いて説
明する。

【００２８】キャリッジ９は、シアン、マゼンタ、イエ
ロー、ブラックに対応する記録ヘッド３０_C ，３０_M ，
３０_Y ，３０_Bkを備える。１１は該記録ヘッド３０_C ，
３０ _M ，３０_Y ，３０_Bkにインクを供給するインク供給
装置で、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックに対応
するインクカートリッジ１１_C ，１１_M ，１１_Y ，１１
_Bkを備える。不図示のポンプにより、チューブ１２_C ，
１２_M ，１２_Y ，１２ _Bkを介して、記録ヘッド３０_C ，
３０_M ，３０_Y ，３０_Bkにインクを供給する。１３はキ
ャリッジ９を主走査方向（図示左右方向）に走査駆動す
るパルスモーターで、該モーター１３に固定されるプー
リー１４、プーリー１５、ベルト１６を介して、キャリ
ッジ９を駆動する。１７はインク供給装置１１をキャリ
ッジ９と同期して主走査方向（図示左右方向）に走査駆
動するモーターで、該モーター１７に固定される駆動プ
ーリー１８、プーリー１９、ベルト２０を介してインク
供給装置１１を駆動する。

【００２９】２は前述のロール状又はカット状の紙等の
記録材で、副走査ローラ５、引張りローラ６により図中
上方向に搬送される。２３は画像品位を低下させる要因
を除去するための処理（以下、吐出回復処理と称す）を
行うための位置にあるキャップ部材である。記録ヘッド
３０_C ，３０_M ，３０_Y ，３０_Bkのノズル面を該キャッ
プ部材２３で覆い、この状態で記録ヘッドノズルから、
記録ヘッドの駆動によるインク吐出、ないしは加圧によ
るインク排出を行うものである。さらに、キャップ部材
２３内において、高速気流を記録ヘッドノズル面に導入
し、この気流によって前述のインク吐出にともなう残留
インク、ゴミ、ケバ等をノズル面から吹飛ばすことによ
り、ノズル面の清掃を行い不吐、ムラを除去する。

【００３０】図６は、前記記録手段（記録ヘッド）３０
のインク吐出部の構造を模式的に示す部分斜視図であ
る。図６において、被記録材２と所定の隙間（例えば、
約０．５〜２．０ミリ程度）をおいて対面する吐出口形
成面３１には、所定のピッチで複数の吐出口３２が形成
され、共通液室３３と各吐出口３２とを連通する各液路
（ノズル）３４の壁面に沿ってインク吐出用のエネルギ
ーを発生するための電気熱変換体（発熱抵抗体など）３
５が配設されている。本例においては、記録ヘッド３０
は、前記吐出口３２が前記キャリッジ９の移動方向（主
走査方向）と交叉する方向に並ぶような位置関係で、該
キャリッジ９に搭載されている。こうして、画像信号ま
たは吐出信号に基づいて対応する電気熱変換体３５を駆
動（通電）して、液路３４内のインクを膜沸騰させ、そ
の時に発生する圧力によって吐出口３２からインクを吐
出させる記録ヘッド３０が構成されている。

【００３１】図４、図５を用いて、通常の一連の記録シ
ーケンスを説明する。図４において、ロール２、もしく
はカセット７より搬送された記録材は、副走査ローラ５
の直前に位置する記録材検知センサー（不図示）によ
り、記録材が検知されると、搬送経路の副走査ローラ
５、および引張りローラ６は所定量、つまり、記録材の
先端が引張りローラ６に至るまで駆動される。

【００３２】図５において、記録材２の先端が引張りロ
ーラ６に至るまで搬送されると、キャリッジ９、インク
供給装置１１は、それぞれモーター１３，１７により走
査方向（図示右側）に駆動される。これと共に、記録ヘ
ッド３０_C ，３０_M ，３０_Y，３０_Bkは、画像信号に基
づいて、図中Ｉとして示す記録幅にて記録を行う。

【００３３】ライン記録後、キャリッジ９、およびイン
ク供給装置１１は、図示左側の所定位置まで復帰駆動さ
れると共に、記録材２は各ローラ対により、記録幅Ｉに
対応して正確に搬送される。

【００３４】以上の記録シーケンス、記録材搬送のシー
ケンスを所定サイクル行った後、記録材２は機外に排出
される。

【００３５】次に、本発明に係るインク供給装置を図１
を用いて説明する。

【００３６】まず吐出回復処理時のインク流路に従い本
実施例の構成を説明すると、前後側板４０，４１間にイ
ンクカートリッジ１１ｃが挿入されており、インクタン
ク４２ｃにインクｃを供給している。インクタンク４２
ｃは、主走査レール対９ａ上を走査するキャリッジ９に
内設され、下部には記録ヘッド９ｃにインクを加圧供給
して吐出回復処理を行うためのインク加圧ポンプ１００
（詳細は後述する）を具備している。ポンプ１００が動
作するとポンプケーシング１０１に設けられたインク出
口１０２から加圧されたインクｃが流れ出す。インク供
給チューブ１２ｃ、連結器４３，４４を通り、さらに記
録ヘッド側の供給チューブ４５、フィルター４６を通過
して共通液室３３に流入する。そして、図６で示した各
液路（ノズル）３４、吐出口３２から排出し、吐出面か
らゴミや増粘インク等を洗い流す。また一部のインクは
共通液室３３よりフィルター４７、排出チューブ４８を
通り、さらに連結器４３，４４、チューブ４９を通って
インクタンク４２ｃに戻る。従って本実施例ではインク
の加圧循環方式による吐出回復処理が行われる。

【００３７】吐出回復処理時には、図５に鎖線で示すよ
うに、記録ヘッドを載置するキャリッジ９はキャップ部
材２３に対向した位置で行われ、キャップ内にインクを
排出し、不図示の廃インクボトルに回収される。

【００３８】一方、記録動作中のインク供給は、ポンプ
１００は停止したままで、記録で消費されるインクｃは
記録ヘッド３０ｃのノズル３４による毛細管現象により
インクタンク４２ｃから各チューブを通して自己補給さ
れる。

【００３９】図１に示したフィルター４６，４７は、イ
ンクカートリッジ１１ｃの交換時や、記録ヘッド３０ｃ
を交換する際に、インクタンク４２ｃあるいは連結器４
３，４４から侵入する恐れがある外部のゴミ等をトラッ
プするものである。

【００４０】さらに、インク加圧ポンプ１００について
図１、図２を用いて説明する。

【００４１】シャフト１０３はインクタンク上方で前側
板４０に固定された軸支板１０４とキャリッジ９に取付
けられた軸受部材１０５で回転自在に２点支持されてい
る。シャフトの一端は、インクタンク４２ｃの底面を貫
通するまで延長され、インペラー１０６が取付けられ
る。駆動モータ１０７は軸支板１０４上に設置され、モ
ータギア１０８とシャフト１０３に取付けられたシャフ
トギア１０９によりインペラー１０６を有するシャフト
１０３を回転駆動する。シャフト１０３およびインペラ
ー１０６はインクタンク底部と隙間した状態で軸受部材
１０５により回転自在に支持され、さらに、インクタン
ク底部とでインペラー１０６を内包するポンプケーシン
グ１０１も、軸線方向および半径方向においても所定の
ギャップを有している。駆動モータ１０７が動作すると
インペラー１０６が回転し、インクタンク底部の貫通穴
５０ｃからインクｃをケーシング１０１内に導入する。
そして図２のポンプ断面図に示すように、インペラーは
インクを各羽根間に持って回転し、インクに遠心力を与
え、ケーシング内のインク圧が高められる。インクはケ
ーシングの内壁に沿って移動し、内壁に対して接線方向
に設けられたインク出口１０２から流出し、各チューブ
を通って記録ヘッド側へと流れ、吐出回復処理が行われ
る。

【００４２】また、図１において、キャリッジ９に取付
けられた軸受部材１０５の直下には、ゴミ受材１１０が
シャフト１０３に固定され、さらにインクタンク４２ｃ
の上部には仕切板５１が設けられている。軸受部材とし
て例えば自己潤滑性材料からなるスベリ軸受を用いた場
合、シャフトとの摺動で摩耗粉が発生する。また、ボー
ルベアリングを用いた場合でも、潤滑油が浸出し飛散す
ることがある。これらの異物が、インクタンク４２ｃ内
に落下しないように、ゴミ受材１１０と、さらに仕切板
５１で落下防止している。

【００４３】以上、シアンインクの供給装置に対して説
明してきたが、マゼンタ、イエロー、ブラック各色に対
応して同様の構成を有するものである。

【００４４】次に、従来のギアポンプを用いた供給装置
と、本発明による図１で示した実施例（以下、タービン
ポンプと称す）の比較実験を行い、本発明に係るタービ
ンポンプの優位性について述べる。また、ピストンポン
プとの比較によるタービンポンプの優位性についても適
宜述べる。

【００４５】尚、図１５〜図１７に各種ポンプの模式図
を示す。ここで、図１５（ａ）はタービンポンプの平面
模式図、図１５（ｂ）はタービンポンプの正面模式図で
あり、Ｃはインク、１２ｃは供給チューブ、４２ｃはイ
ンクタンク、４９は戻しチューブ、５０ｃは貫通穴（イ
ンク供給口）、１００はポンプ（タービンポンプ）、１
０１はケーシング、１０３はシャフト（駆動軸）、１０
６はインペラーである。図１６（ａ）はギアポンプの平
面模式図、図１６（ｂ）はギアポンプの正面模式図であ
り、２０１はケーシング、２０３はシャフト（駆動
軸）、２１３は駆動ギア、２１４は従動ギア、２１５は
シール部材、２４２ｃはインクタンク、２４９は戻しチ
ューブ、２５０ｃは貫通穴（インク供給口）である。図
１７（ａ）はピストンポンプの吸引時の断面模式図、図
１７（ｂ）はピストンポンプの排出時の断面模式図であ
り、３０１はピストン、３０２はシリンダー、３０３は
流入側弁、３０４は排出側弁、３５０ｃはインク流入口
である。

【００４６】 耐久性の比較 タービンポンプでは、インペラー１０６は他の部材と接
触することがなく、長時間のポンプ動作を行っても摩耗
によるゴミ発生、ポンプ効率（インク圧）の低下は生じ
ない。

【００４７】ギアポンプでは、高精度に加工、組み立て
られたポンプでも、歯の噛み合いのため、歯面の摩耗に
よるゴミが発生し、また、摩耗とともに効率も低下す
る。

【００４８】また、ピストンポンプでは、弁の当接面で
の摩耗が発生し、特に、インク供給装置の外部からゴ
ミ、ケバ等がインク内に侵入すると、弁３０３，３０４
を損傷したり、ピストン３０１とシリンダー３０２との
シールドが不完全となったりして、ポンプの効率は極め
て低下する。

【００４９】図３は、従来のギアポンプを用いた供給装
置と、本発明に係るタービンポンプとの比較実験を行っ
た結果を示すグラフである。実験に際して、ギア２１
３，２１４及びインペラー１０６は共に同材質（ジュラ
コンＭ９０−４４）で作製し、同一のインク圧１．０ｋ
ｇ／ｃｍ² でポンプの動作回数に対するゴミ（１〜２０
μｍの大きさ）の数で比較した。図３から明らかなよう
に、従来のギアポンプではゴミの発生量が多く、動作を
続ける限り、ゴミは発生し続ける。

【００５０】これに対し、本発明に係るタービンポンプ
は、極めて低い値であり、ゴミの発生量の増加傾向も見
られない。

【００５１】更に、以下に示す実験条件に基づき、ター
ビンポンプとギアポンプとの比較実験を行った。

【００５２】実験条件 ａ．インク圧１．０ｋｇ／ｃｍ² 、ケーシング外径を同
等とする。

【００５３】ｂ．タービンポンプのインペラー形状： 外径，Φ１９ｍｍ 羽根数，６枚 羽根の平均幅，１．２ｍｍ 羽根の取り付け部の軸径，Φ６ｍｍ 軸方向の投影面積，８１．５ｍｍ² ｃ．ギアポンプのギア： 歯数，１５ モジュール，０．８ ギアの厚さ，８ｍｍ 軸方向の投影面積，１１３．１ｍｍ² ×２個＝２２６．
２ｍｍ² ポンプ内の空気の滞留の比較 ポンプ内に空気（気泡）が存在すると、ポンプの動作に
より、空気は細分化されて供給チューブ１２ｃを通って
記録ヘッド内に導入されてしまう。この気泡が記録ヘッ
ドの吐出口に連通するインク液路３４内に侵入した状態
で記録動作が行われると、該気泡がエアーダンパーとし
て働き、正常なインク吐出ができなくなる虞れがある。
また、ヒーター３５近くに気泡が存在すると、ヒーター
３５の発熱による熱により液路３４内にインクの焦げ付
きを生じたり、あるいはインクの増粘を生じたりするこ
とで、液路３４内にインクの目詰まりを起こさせてしま
う。

【００５４】本発明のタービンポンプでは、インペラー
１０６と、インペラー１０６を内包するケーシング１０
１及びインクタンク４２ｃ底部とのギャップは、約１ｍ
ｍである。空のインクタンク４２ｃにインクＣを注入し
た時に、ケーシング１０１内の空気（気泡）は、浮力で
上方へ移動し、インペラー１０６の形状に応じた形状に
形成されているケーシング１０６内部の上方の斜面に沿
って更に上方へ移動し、インク流入口５０ｃより排出さ
れ、ケーシング１０６内に空気が残留することはない。
気泡の出口であるインク流入口５０ｃは、インペラー１
０６の回転中心上にあり、気泡の除去には有効である。

【００５５】一方、例えば、ギアポンプでは、ギア２１
３，２１４とケーシング２０１とのギャップは、スラス
ト方向、ラジアル方向ともに約０．１ｍｍと極小で、空
気（気泡）のケーシング２０１内からの排除が極めて困
難である。また、浮力により気泡は上方へ移動するが、
該気泡は、ケーシング２０１からの空気（気泡）の出口
であるインク流入口２５０ｃは、ギア２１３，２１４の
軸方向からみて、ギア対とは離れた位置にあり、ギアポ
ンプのフラットな上面形状に対応するフラットな形状の
ケーシング２０１上方内部に滞留してしまう。ギアポン
プの初期の動作である程度の気泡のケーシング２０１内
からの除去はできるが、特にギアの回転軸回りに存在す
る気泡は、ポンプの動作だけでは十分な除去が困難であ
る。このような状態でギアポンプを駆動すると、気泡を
含んだインクを記録ヘッドへ供給してしまい、インクの
吐出不良の原因となってしまう。

【００５６】また、上記実験条件のデータの両者の軸方
向の投影面積を比較すると、タービンポンプの投影面積
はギアポンプの投影面積の約３分の１程度であるため、
タービンポンプの方がインクと気泡との入れ換えをスム
ーズに行うことができる。

【００５７】また、ピストンポンプの場合を例にとる
と、シリンダ３０２内に気泡が残留していると、シリン
ダ３０２内にインクを吸い込む時、インク液の乱流と一
時的な減圧により微細な気泡が多量に発生してしまい、
インクの吐出不良の原因となってしまう。また、ポンプ
の停止時においても、装置内温度の昇温により気泡が膨
張することによる体積増加分だけインクを加圧してしま
い、記録ヘッドのインク吐出口３２からインクが流れ出
す等の不具合が生じる。

【００５８】 補給の比較 本実施例では、記録動作中はポンプは停止した状態であ
り、記録に用いるインクＣは、記録ヘッド３０の液路３
４のインクの毛細管力によりインクタンク４２ｃから該
液路３４へ補給されている。

【００５９】本実施例に示したインク供給装置では、イ
ンクタンク４２ｃから直接戻しチューブ４９を通して補
給する経路と、ポンプ１００を介して供給チューブ１２
ｃを通す経路があり、タービンポンプでは前述したよう
にインペラー１０６とケーシング１０１とのギャップが
広いため、該供給チューブ１２ｃと戻しチューブ４９と
の２つの経路を用いて、素早いリフィルが行える。一
方、ギアポンプではギャップが極小であるため流路抵抗
が大きく、補給までの時間がかかる。

【００６０】また、ピストンポンプを例にとると、流入
側弁３０３、流出側弁３０４の少なくとも一方が閉鎖さ
れているため、１つの補給経路が完全に遮蔽されてしま
う。

【００６１】リフィルの時間は、吐出可能なヘッド駆動
周波数を決定するものであり、リフィルの時間が長いこ
とは高速記録には適当ではない。また、短時間に多量の
インクを補給しなければならないフルラインタイプの記
録ヘッドにも不向きとなってしまう。

【００６２】 補給の比較 タービンポンプの場合、インペラー１０６とケーシング
１０１とのギャップの許容値が広い。インペラー駆動軸
１０３のスラスト方向でギャップを０．５ｍｍ〜２．０
ｍｍ、ラジアル方向でギャップを０．５ｍｍ〜４．０ｍ
ｍと変化させても所望インク圧の９０％を得ることがで
きる。ところが、ギアポンプでは、スラスト方向及びラ
ジアル方向のギャップを０．１ｍｍ〜０．２５ｍｍの範
囲に納める必要があり、ギャップがこの値より広がると
インク圧は半減する。

【００６３】極小のギャップを確保するためには、各部
品は高精度の加工技術を必要とするとともに、駆動軸の
取り付けガタを除去する等組み立て精度も必要であり、
極めて高価なポンプとなってしまう。

【００６４】また、本実施例のように複数色のインクを
用いて記録を行う記録装置の場合には、各色のインクの
インク圧のバラツキは、そのまま記録ヘッドの吐出回復
能力の差となって現れ、高品位のカラー画像の記録を得
ることができない。

【００６５】 振動、騒音の比較 １対のギアを回転駆動させるだけでも噛み合い音（歯面
相互の接触音）が発生するとともに、１歯の噛み合い毎
に排出圧が変動する。これがポンプ装置及び装置全体の
振動や騒音を発生させる原因となる。

【００６６】タービンポンプの場合には、ギアの噛み合
いは存在しないので、このような振動、騒音の発生はな
い。

【００６７】 構成の比較 本発明に係るタービンポンプを用いたインクポンプ１０
０は、インペラー１０６をケーシング１０１内で回転駆
動するだけでよく、他種のポンプと比べ、最も簡略化さ
れた構成となっている。

【００６８】次に図７に本発明を適用しうるシリアルタ
イプのインクジェット記録装置の一例を示す。キャリッ
ジ９はシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックに対応す
る記録ヘッド９_C 〜_Bkと、それぞれのヘッドに対応した
インクカートリッジ１１_C 〜 _Bkを備える。インクの供給
はインクカートリッジ１１ｃより不図示のインクタンク
を経由して行われるが、その説明は後述する。

【００６９】１３はキャリッジ９を主走査方向（図中矢
印Ａ，Ａ’方向）に走査駆動するモータで、該モータに
固定される駆動プーリー１４、プーリー１５、ベルト１
６を介してキャリッジ９を駆動する。

【００７０】２はロール状又はカット状の紙等の記録材
で、副走査ローラ５、引張りローラ６により図中矢印Ｂ
の向きに搬送される。２３は記録ヘッドの画像品位を低
下させる要因を除去するための処理（以下、加圧回復と
称す）を行うための位置にある回復手段である。１０は
記録中の記録材の平面を保つプラテンである。

【００７１】図８は、本発明を適用したインジェクト記
録装置の他の実施例の要部構成を示す断面図（ａ）およ
び要部斜視図（ｂ）である。本図は説明の為、シアンイ
ンクに対応した部分のみ示すが、他の３色も同様の構成
である。

【００７２】５３ｃはインクタンクで、インクカートリ
ッジ１１ｃよりインクが供給される。５２はインクタン
ク５３から記録ヘッド９ｃにインクを供給するチューブ
であり、その途中には加圧回復用のポンプ５５が備えら
れている。５１は、インクタンク５３ｃと記録ヘッド９
ｃを結ぶチューブである。８０は、インクタンク５３ｃ
の液面に浮いているフロートフィルターであり、フィル
ター本体８１とフロート部８２より成る。フィルター本
体８１には数μ〜１０数μ程度の直径を持ったＳＵＳ系
の薄板が用いられ、フロート部８２は、例えば樹脂など
を中空構造に成形したものが用いられる。８３はフロー
ト部８２と一体に成形された突起８３で、液面が下がっ
た場合には、センサ１１２で検知される。図示のよう
に、フロートフィルター８０はインクタンク５３ｃ内の
インク液面の略全面を覆うように構成される。

【００７３】インク供給は、以下の手順で行われる。

【００７４】インクカートリッジ１１ｃより不図示のバ
ルブ等により制御されインクタンク５３ｃに流入した一
定量のインクは、まずフロートフィルター８０の、フィ
ルター本体８１上に流れ込む。フィルター本体８１とそ
の周縁にあるフロート部８２には段差があり、この段差
部分に一定量のインクがたまるので、すべてのインクは
フィルター本体８１を通って下方に流れ出る。

【００７５】記録ヘッド９ｃ内部のノズル内のインク
は、非動作状態時には乾燥防止手段を講じていても徐々
にその粘度が増していく。これを増粘といい、この増粘
インクを排出する為に行う動作を加圧回復動作という。
その手順は、まず、図７に二点鎖線で示したようにキャ
リッジ９を記録ヘッド９_C 〜_Bkが回復手段２３に対向し
た位置で停止させる。そして図８において、ポンプ５５
を作動させてインクタンク５３ｃよりチューブ５２をへ
て記録ヘッド９ｃにフィルター８０によりろ過されたイ
ンクを送り込み、インク圧力を増加させてノズルより増
粘インクを排出させる。

【００７６】また、実際の記録中は、フィルター８０に
よりろ過されたインクがインクタンク５３ｃよりチュー
ブ５１を介してヘッド９ｃに毛細管現象により供給され
る。

【００７７】インクタンク５３ｃ内のインクが減少し、
液面が一定レベルに達すると、フロート部８２の突起８
３がセンサ１１２に検知されて、他のインク補給部（本
例ではカートリッジ１１ｃ）よりインクが補給される。

【００７８】図９に他の実施例を示す。この装置ではイ
ンクの供給方法のみが図７に示す装置と異なり、記録の
方法については同様なので、説明は省略する。

【００７９】インクカートリッジ１１_C 〜_Bkを備えた供
給系１１は、キャリッジ９とは別体の移動体として、キ
ャリッジ９とは別系統の駆動系、すなわちモーター１
７、駆動プーリー１８、プーリー１９、ベルト２０によ
ってキャリッジ９の動きに協動して移動する。

【００８０】図１０に図９の装置でのインク供給経路を
示す。加圧回復動作時インクタンク５３ｃ内部のインク
はポンプ５５により、チューブ５２を通して送り出され
る。チューブ５２よりコネクタ部１５０を通じてヘッド
９ｃ側のチューブ１５２に送られる。記録動作時は、チ
ューブ５１、コネクタ部１５０、チューブ１５１を通し
てインクが送られる。インクタンク５３ｃの液面にはフ
ィルター部８１とフロート８２よりなるフロートフィル
ター８０が備えられている。その他の動作は図８の説明
と同一である。

【００８１】図１１に他の実施例を示す。図１１の装置
においても基本的な記録動作は図７の装置と同様であ
る。

【００８２】インク供給系１１は、キャリッジ９とは別
体かつ本体側に固定で設けられていて、インクの供給は
キャリッジ９が図中一点鎖線で示される２６の位置（以
下、供給位置と称する）において、インクカートリッジ
１１_C 〜_Bkよりメインタンク４５ｃをへてキャリッジ９
内のインクタンクに送り込まれる。

【００８３】そのインク供給の手順を図１２を用いて説
明する。１１ｃはインクカートリッジで、ここからメイ
ンタンク４５ｃにインクが供給される。４６はキャリッ
ジ９内に設けられたインクタンク５３ｃにインクを供給
するためのポンプ、５０はポンプからコネクト部５０ａ
を結ぶチューブである。４７はインク供給の為のコネク
ト部５０ａを支持する支持部材でモータ４８、送りネジ
４９により図示矢印Ｃ方向に駆動される。５４は一端に
コネクト部５４ａを有し、インクタンク５３ｃにインク
を供給するチューブである。５２はインクタンク５３ｃ
から記録ヘッド９ｃにインクを供給するチューブであ
り、その途中にポンプ５５が備えられている。５１はイ
ンクタンク５３ｃと記録ヘッド９ｃを結ぶチューブであ
る。８０は、インクタンク５３ｃの液面に浮いているフ
ロートフィルターで、フィルター部８１及びフロート部
８２よりなる。

【００８４】インク供給は以下の手順で行われる。キャ
リッジ９が所定のインク供給位置にくると、モータ４８
が作動してコネクト部５０ａと５４ａを接続する。この
状態でポンプ４６が作動するとメインタンク４５のイン
クはチューブ５０、コネクト部５０ａ，５４ａ、チュー
ブ５４を経てフロートフィルター８０のフィルター部８
１上に流入する。フィルター部８１に流入したインクは
フィルターの目を通してろ過されつつ、インクタンク５
３ｃ内に流れ込む。

【００８５】フロートフィルター部及びインクタンク５
３ｃからヘッド９ｃへのインクの流れは、及びセンサ１
１２による検知は図８と同様である。

【００８６】本発明は、特にインクジェット記録方式の
中でも熱エネルギーを利用して飛翔的液滴を形成し、記
録を行うインクジェット方式の記録ヘッド、記録装置に
おいて、優れた効果をもたらすものである。

【００８７】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第４７２３１２９号明細書、同第４７４０
７９６号明細書に開示されている基本的な原理を用いて
行うものが好ましい。この方式はいわゆるオンデマンド
型、コンティニュアス型のいずれにも適用可能である
が、特に、オンデマンド型の場合には、液体（インク）
が保持されているシートや液路に対応して配置されてい
る電気熱変換体に、記録情報に対応していて核沸騰を越
える急速な温度上昇を与える少なくも一つの駆動信号を
印加することによって、電気熱変換体に熱エネルギーを
発生せしめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせ
て、結果的にこの駆動信号に一対一で対応した液体（イ
ンク）内の気泡を形成できるので有効である。この気泡
の成長、収縮により吐出用開口を介して液体（インク）
を吐出させて、少なくとも一つの滴を形成する。この駆
動信号をパルス形状とすると、即時適切に気泡の成長収
縮が行われるので、特に応答性に優れた液体（インク）
の吐出が達成でき、より好ましい。

【００８８】このパルス形状の駆動信号としては、米国
特許第４４６３３５９号明細書、同第４３４５２６２号
明細書に記載されているようなものが適している。な
お、上記熱作用面の温度上昇率に関する発明の米国特許
第４３１３１２４号明細書に記載されている条件を採用
すると、更に優れた記録を行うことができる。

【００８９】記録ヘッドの構成としては、上述の各明細
書に開示されているような吐出口、液路、電気熱変換体
の組み合わせ構成（直線状液流路または直角液流路）の
他に熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成を開
示する米国特許第４５５８３３３号明細書、米国特許第
４４５９６００号明細書を用いた構成も本発明に含まれ
るものである。

【００９０】加えて、複数の電気熱変換体に対して、共
通するスリットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開
示する特開昭５９−１２３６７０号公報や熱エネルギー
の圧力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開
示する特開昭５９−１３８４６１号公報に基づいた構成
としても本発明は有効である。

【００９１】さらに、記録装置が記録できる最大記録媒
体の幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録
ヘッドとしては、上述した明細書に開示されているよう
な複数記録ヘッドの組み合わせによってその長さを満た
す構成や、一体的に形成された１個の記録ヘッドとして
の構成のいずれでもよいが、本発明は、上述した効果を
一層有効に発揮することができる。

【００９２】加えて、装置本体に装着されることで、装
置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給
が可能になる交換自在のチップタイプの記録ヘッド、あ
るいは記録ヘッド自体に一体的にインクタンクが設けら
れたカートリッジタイプの記録ヘッドを用いた場合にも
本発明は有効である。

【００９３】また、本発明の記録装置の構成として設け
られる、記録ヘッドに対しての回復手段、予備的な補助
手段等を付加することは本発明の効果を一層安定できる
ので好ましいものである。これらを具体的に挙げれば、
記録ヘッドに対してのキャッピング手段、クリーニング
手段、加圧あるいは吸引手段、電気熱変換体あるいはこ
れとは別の加熱素子あるいはこれらの組み合わせによる
予備加熱手段、記録とは別の吐出を行う予備吐出モード
を行うことも安定した記録を行うために有効である。

【００９４】さらに、記録装置の記録モードとしては黒
色等の主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘッ
ドを一体的に構成するか複数個の組み合わせによってで
もよいが、異なる色の複色カラー、または混色によるフ
ルカラーの少なくとも一つを備えた装置にも本発明は極
めて有効である。

【００９５】以上説明した本発明実施例においては、イ
ンクを液体として説明しているが、室温やそれ以下で固
化するインクであって、室温で軟化するもの、もしくは
液体であるもの、あるいは上述のインクジェット方式で
はインク自体を３０℃以上７０℃以下の範囲内で温度調
整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあるように温
度制御するものが一般的であるから、使用記録信号付与
時にインクが液状をなすものであればよい。

【００９６】加えて、積極的に熱エネルギーによる昇温
をインクの固形状態から液体状態への状態変化のエネル
ギーとして使用せしめることで防止するか、またはイン
クの蒸発防止を目的として放置状態で固化するインクを
用いるかして、いずれにしても熱エネルギーの記録信号
に応じた付与によってインクが液化し、液状インクとし
て吐出するものや、記録媒体に到達する時点では既に固
化し始めるもの等のような、熱エネルギーによって初め
て液化する性質のインクの使用も本発明には適用可能で
ある。このような場合インクは、特開昭５４−５６８４
７号公報あるいは特開昭６０−７１２６０号公報に記載
されるような、多孔質シート凹部または貫通孔に液状ま
たは固形物として保持された状態で、電気熱変換体に対
して対向するような形態としてもよい。本発明において
は、上述した各インクに対して最も有効なものは、上述
した膜沸騰方式を実行するものである。

【００９７】さらに加えて、本発明に係る記録装置の形
態としては、ワートプロセッサやコンピュータ等の情報
処理機器の画像出力端末として一体または別体に設けら
れるものの他、リーダ等と組み合わせた複写装置、さら
には送受信機能を有するファクシミリ装置の形態を採る
ものであっても良い。

【００９８】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明のインク
供給装置は、インク液中で摺動部、あるいは当接部を有
することなく記録ヘッドにインクを加圧供給することが
できるため、ゴミ詰りによる吐出不良や吐出回復能力の
低下を防止し、記録ヘッドの長寿命化、そして長期にわ
たって高品位な画像を得ることができる。

【００９９】また、移動するキャリッジと協動するイン
ク補給手段のインク液面に、その略全面を覆うフロート
フィルターを設けることで、 ・外部からのゴミの侵入を確実に防止でき、 ・フィルターが液面に浮いているだけで、特に固定等さ
れていないので交換が容易である。 ・高速往復動をするインクタンクの液面を略全面フィル
ター部材で覆っているので、慣性によるインク液面の揺
動を抑えることができ、その結果、安定したインク吐出
動作を保ち、かつ、インクタンクの小型化をはかること
ができる。 ・しかも、インク残量検知のフロート部を別個に設ける
必要がない。 等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るインク供給装置の構成を示す断面
図

【図２】図１の加圧ポンプ部の断面図

【図３】従来例と比較実験結果を示すグラフ

【図４】本発明に係るインク供給装置を適用した記録装
置の一実施例を示す断面図

【図５】図４の記録部周辺の要部構成を示す正面斜視図

【図６】記録手段（ヘッド）のインク吐出部の構造を模
式的に示す部分斜視図

【図７】実施例を説明する装置概略図

【図８】インク循環系の説明図

【図９】実施例を説明する装置概略図

【図１０】実施例を説明する装置概略図

【図１１】実施例を説明する装置概略図

【図１２】実施例を説明する装置概略図

【図１３】従来例を説明する装置概略図

【図１４】従来のインク循環系の説明図

【図１５】タービンポンプの模式図

【図１６】ギアポンプの模式図

【図１７】ピストンポンプの模式図

【符号の説明】

１ ２ 記録材 ９ 記録ヘッドのキャリッジ １１ インク供給装置 １１ｃ インクカートリッジ（シアン用） １２ 供給チューブ ２３ キャップ部材 ２６ 供給位置 ３０ 記録ヘッド ３２ 吐出口 ３３ 共通液室 ３４ 液路（ノズル） ３５ 電気熱変換体 ４５ｃ メインタンク ５１ 仕切板 ５３ｃ インクタンク ５５ ポンプ ８１ フィルター本体 ８２ フロート部 １００ インク加圧ポンプ １０１ ケーシング １０３ シャフト １０６ インペラー １１０ ゴミ受材

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被記録材に対してインクを吐出して記録
   するインク吐出口を有した記録手段にインクを加圧して
   供給するインク供給装置において、インク貯蔵部と、一
   端がインク貯蔵部のインク内まで延長され、インク貯蔵
   部の外部で回転自在に支持されたシャフトと、前記シャ
   フトの一端に一体的に設けられたインペラーと、前記シ
   ャフトの軸線方向でインク貯蔵部と連通し、前記インペ
   ラーの接線方向にインク出口を有したインペラーを内包
   するケーシングと、前記シャフトを回転駆動するための
   駆動部とを有し、前記シャフトおよび前記インペラーは
   インク液中で他部材と摺動あるいは当接することなくイ
   ンクを加圧し、前記記録手段に供給することを特徴とす
   るインク供給装置。
2. 【請求項２】 インク貯蔵部の上方でシャフトを回転自
   在に支持する支持部材の直下に、インク貯蔵部との仕切
   部材を設けたことを特徴とする請求項１記載のインク供
   給装置。
3. 【請求項３】 キャリッジに搭載された記録手段が、記
   録媒体に対して相対的に走査してインクを吐出させて画
   像記録を行うインクジェット記録装置のインク供給装置
   において、 記録手段と協動して走査する第１のインク補給手段と、 第１のインク補給手段のインク液面に浮遊するフィルタ
   ーと、前記フィルターを透してインクを補給する第２の
   インク補給手段とを備えたことを特徴とするインクジェ
   ット記録装置のインク供給装置。
4. 【請求項４】 前記第２のインク補給手段は記録装置本
   体に固定して設けられ、該補給手段から第１のインク補
   給手段へのインク補給は、或る所定位置で行われること
   を特徴とする請求項３記載のインクジェット記録装置の
   インク供給装置。
5. 【請求項５】 前記第１のインク補給手段は、インク加
   圧用ポンプを備えたことを特徴とする請求項３又は４記
   載のインクジェット記録装置のインク供給装置。
6. 【請求項６】 請求項１，２，３，４又は５記載のイン
   ク供給装置を備えることを特徴とするインクジェット記
   録装置。
7. 【請求項７】 請求項１，２，３，４，５又は６記載の
   記録手段は、インク吐出用の熱エネルギーを発生するた
   めの電気熱変換体を備え、該電気熱変換体によって印加
   される熱エネルギーにより、インクに生ずる膜沸騰を利
   用して吐出口よりインクを吐出させることを特徴とする
   インクジェット記録装置。