JPH0781082A

JPH0781082A - インク供給機構

Info

Publication number: JPH0781082A
Application number: JP25488293A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Oda; 和之小田; Yoshihiko Fujimura; 義彦藤村
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1993-09-17
Filing date: 1993-09-17
Publication date: 1995-03-28
Anticipated expiration: 2015-10-30
Also published as: JP3104491B2

Abstract

(57)【要約】【目的】インクの収容効率を高め、記録ヘッドへのイ
ンク供給性を高めるとともに、周囲環境変化による影響
を確実に抑えることができるインクジェット記録装置の
インク供給機構を提供する。【構成】インクの消費又は周囲環境の変化によってイ
ンクタンク１内の圧力が相対的に減少する場合、弾性体
膜４は、インクタンク１の内部に向かって凸の状態で張
り出す。さらに圧力が低下すると、インクメニスカス形
成体３に形成されているメニスカスから気泡がインクタ
ンク１内に入り込み、インクタンク１内の圧力を上昇さ
せ、負圧をほぼ一定に保つ。インクタンク１内の圧力が
相対的に増大する場合は、弾性体膜４の凸状態が徐々に
小さくなることにより、インクタンク１内の負圧はほぼ
一定に保たれる。インクメニスカス形成体３には、イン
ク供給体４により常にインクが供給されている。

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装
置において、記録ヘッドにインクを供給するインク供給
機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、インクジェット記録装置において
用いられていたインク供給機構としては、インクジェッ
トヘッドに連通接続されるインクタンク内部全域に、ス
ポンジもしくは繊維状材料であるフェルト等のインク吸
収体を装填し、このインク吸収体にインクをあらかじめ
含浸保持させておき、インク吸収体内のインクを記録ヘ
ッドに供給するようにしたものが知られている。

【０００３】しかし、このような構成のインク供給機構
では、インク吸収体の毛細管力にてインクを保持するた
め、インクタンク内容積の約４０％〜６０％のインク量
しか使用することができず、使用効率が低い。そのため
に、インクタンクの使用寿命を伸ばそうとすると、必然
的にインクタンクが大型化してしまい、小型化の要請に
沿わないという技術的課題が生じていた。また、インク
が消費されるにつれて、インク吸収体で保持されるイン
ク量が減少すると、インク水頭圧の減少から、インク吸
収体に含浸したインクに作用する負圧が上昇し、記録ヘ
ッドへのインクの供給が妨げられるという問題が発生す
る。この現象が顕著になると、記録ヘッドにインクが供
給されない状態でインクの吐出動作が行なわれるため、
記録ヘッド内の印字ノズル部より気泡が逆流し、画質欠
陥を引き起こすという技術的課題を生ずる。

【０００４】このような技術的課題を解決するインク供
給機構としては、例えば、特開昭６２−２３１７５９号
公報に記載されているように、密閉したインクタンク内
にインクのみを充填し、このインクタンクと記録ヘッド
との間に圧力制御弁を設けることによって、記録ヘッド
に一定の圧力でインクを供給するものがある。

【０００５】このような圧力制御弁を設けるインク供給
機構では、微少な負圧の作用によって開閉する制御弁
を、実際に作成することは非常に困難であり、装置が大
型化、高価格化してしまうという問題があった。また、
長期にわたり使用しなかった場合に、制御弁の部分にイ
ンクが固着し、開閉しなくなるといったトラブルが発生
するなどの不具合があり、長期の使用に対する信頼性は
低かった。

【０００６】また、例えば、特開平１−１４８５５９号
公報では、密閉したインクタンク内にインクのみを充填
し、毛管流路と溢れだめを設けることによって、インク
タンク内圧を一定負圧に保つものがすでに提供されてい
る。

【０００７】この毛管流路と溢れだめを組み合わせたイ
ンク供給機構によれば、印字の初期段階においては、イ
ンクタンク内のインクが消費され、インクタンク内の負
圧が増加すると、毛細管を通じて空気がインクタンク内
に導入され、インクタンク内の負圧値はほぼ一定に保た
れ、インクタンク内のインクが記録ヘッドに安定供給さ
れる。しかし、周囲の環境が変化し、例えば、インクタ
ンク内の上方空間に存在する空気が膨張した場合には、
インクタンク内のインクは、毛細管を通じて溢れだめへ
移動し、インクタンク内のインクが一時的に溢れだめ側
へ待避することになる。そのため、記録ヘッドには溢れ
だめ内のインクが形成する自由表面と記録ヘッド部分と
の高低差分だけの正圧が発生することになる。このよう
な状態では、ヘッド面が少しでも汚れていた場合には、
ノズルからのインク漏れを引き起こすというトラブルが
発生してしまい、信頼性に欠けていた。また、密閉した
インクタンクに対して、かなりの長さの毛細管を介して
溢れだめを連通接続しているため、毛細管を適宜屈曲さ
せる等、装置構成が複雑化してしまう。さらに、インク
タンク内のインク消費にともなって、インクタンク内の
負圧値が増加したとしても、毛細管内にゴミや乾燥した
インクが詰まると、毛細管からの気泡の導入が不確実に
なってしまう。この結果、インクタンク内の負圧値が不
安定になりやすく、ヘッドにインクを安定供給すること
が難しいという技術的課題が生じていた。

【０００８】また、別のインク供給機構として、例え
ば、特開平４−２９６５６６号公報には、インクタンク
内に設けた袋状体にインクのみを充填し、インクタンク
下部に孔を設けたことによって、インクタンク内をある
範囲の負圧に保持する構成が記載されている。しかし、
この構成では、周囲の環境が大幅に変化し、袋状体の圧
力調整機能を超えてしまうようなアクシデントが発生す
ると、インクタンク内は相対的に大気圧あるいは大気圧
を超えてしまい、インクタンク下部の孔を通して、多量
のインクが漏れるという事態が発生し、ひどいときには
プリンタとのコンタクト部などにインクが付着すること
によってプリンタの故障を招くということもあった。ま
た、インクタンクをプリンタ上から外し、放置したよう
な場合には、インクタンクは様々な姿勢で放置される。
このようなとき、インクタンク下部の孔にインクが接触
していないときなどには、バブル発生器に付着したイン
クが固化してしまい、孔によるバブル発生動作が行なわ
れないなどのトラブルが発生した。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した事
情に鑑みてなされたもので、構成の簡略化および小型化
という要請を満足させながら、インクの収容効率を高
め、記録ヘッドへのインク供給性を高めるとともに、プ
リンタ搭載時にはもちろんのこと、どのような姿勢に放
置されても、周囲環境変化による影響を確実に抑えるこ
とができるインクジェット記録装置のインク供給機構を
提供することを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、インクを記録
ヘッドに供給して記録を行なうインクジェット記録装置
におけるインク供給機構において、インクが収容され周
囲内壁の一部が弾性を有する膜で構成されたインク室
と、該インク室上方の壁の一部に設けられ微小孔を有す
るメニスカス形成部材と、該メニスカス形成部材に液体
を供給する液体誘導部を有し、該インク供給体により供
給されたインクによって前記メニスカス形成部材の有す
る微小孔に形成されるメニスカス及び前記膜の弾性によ
りインク室内の圧力を調整することを特徴とするもので
ある。前記液体誘導部は、前記メニスカス形成部材の前
記インク室側の面に接し、かつ、インク内に延在し、前
記インク室内のインクをメニスカス形成部材に供給する
ものとすることができる。

【００１１】

【作用】本発明によれば、インク室上方の壁の一部に設
けられたメニスカス形成部材には、液体誘導部により液
体が常に供給されており、メニスカス形成部材の有する
微小孔には、液体の膜が形成される。インクが消費さ
れ、あるいは、周囲環境の変化によってインク室内の圧
力が相対的に減少するときには、インク室の周囲内壁の
一部に設けられている弾性を有する膜は、インクタンク
内部に向かって凸の状態で張り出す。さらにインク室内
の圧力が低下すると、メニスカス形成部材に形成されて
いるメニスカスが大気により押され、インク室内に空気
が入り込み、気泡となり、インク室内の体積を増加させ
て、インク室内の圧力を上昇させる。気泡の発生後は、
メニスカス形成部の微小孔には再び液体の膜が形成され
て、メニスカスによる圧力バランスが保たれる。

【００１２】周囲環境が変化し、インク室内の圧力が相
対的に増大するときには、インク室の周囲内壁の一部に
設けた弾性を有する膜が、インク室の内部に向かって凸
の状態から徐々に凹むことによって、インクタンク内部
の負圧値は、ある一定の範囲に保たれる。

【００１３】また、液体誘導部により供給される液体と
してインクを用い、インク室内のインクを液体誘導部に
より吸い上げ、メニスカス形成部に供給することによ
り、メニスカスを形成するための特別の液体を用いなく
とも、メニスカス形成部を常に濡れた状態に保つことが
できる。

【００１４】

【実施例】図１は、本発明のインク供給機構の第１の実
施例を示す断面図である。図中、１はインクタンク、２
はインク供給体、３はインクメニスカス形成体、４は弾
性体膜、５はフィルタ、６は記録ヘッド、７はマニホー
ルド、８は大気連通口である。この実施例では、インク
タンク１と記録ヘッド６が一体に形成された例を示して
いる。

【００１５】インクタンク１の筐体は、剛性を持ち、長
期のインク保持を可能にするため、耐インク性の良い材
料が選択される。インクタンク１内の側壁には、弾性体
膜４が設けられている。インクタンク１の側壁には、大
気連通口８が設けられており、弾性体膜４の変形によ
り、弾性体膜４とインクタンク１の側壁との間に大気が
侵入できるように構成されている。インクタンク１の弾
性体膜４の内部にインクが収容されている。

【００１６】インクタンク１の上部には、微小な孔を多
数有するインクメニスカス形成体３が設置されている。
インクメニスカス形成体３の微小孔には、インクによる
メニスカスが形成される。このメニスカスにおけるイン
クの表面張力によって、インクタンク１内の負圧を調整
する。インクメニスカス形成体３としては、例えば、金
網や樹脂性の網等の網目状体や、フェルト、スポンジ等
の多孔質体、１次元構造や２次元構造を持つ繊維状材
料、不織布材料等を用いることができる。網目状体の具
体例としては、金属メッシュフィルタや、金属繊維、例
えば、ＳＵＳの細線をフェルト状にし、さらに、圧縮焼
結させたものを基材としたフィルタ、エレクトロフォー
ミング金属フィルタ等を使用することができる。また、
樹脂繊維の編み物であるフィルタや、レーザビーム加
工、電子ビーム加工等による高精細な穴径を有するフィ
ルタ、高精細な穴径を有するパイプ等を用いることがで
きる。例えば、濾過精度７０μｍのメッシュフィルタを
使用することができる。インクメニスカス形成体３の形
状は、円盤状や矩形状、その他ある程度の面積を確保で
きる形状とすることができ、かなりの設計上の自由度が
ある。

【００１７】インクメニスカス形成体３の下面には、イ
ンク供給体２が設けられている。インク供給体２は、イ
ンクタンク１内のインク中に延在し、望ましくはインク
タンク１の底面に接するまで設けられ、常にインクと接
するように構成されている。インク供給体２は、毛細管
力により、インクをインクメニスカス形成体３に供給す
る。これにより、インクメニスカス形成体３の微小孔に
は、常にインクメニスカスが形成された状態となる。イ
ンク供給体２としては、例えば、ポリエステル繊維を１
次元状に紡績したポリエステルフェルトを使用すること
ができる。このほか、インクとの毛細管力が適度で、イ
ンク耐性のある材料であれば、ポリウレタン、メラミン
フォームなどの多孔性部材や、２次元、３次元状の繊維
構造体、不織布材料など、種々の材料を用いることがで
きる。また、形状についても、円筒状や、四角柱、三角
柱状など、断面積をある程度確保できるものなら、種々
の形状とすることができる。また、インク供給体２の断
面寸法は、インクメニスカス形成体３の開口寸法よりも
小さくする。これにより、インク供給体２の周囲に隙間
を設けることができ、インクメニスカス形成体３におけ
る気泡の発生部分を確保している。

【００１８】インクタンク１の底面には、記録ヘッド６
と連通するマニホールド７が設けられている。また、イ
ンクタンク１とマニホールド７の接続部には、フィルタ
５が設けられており、インク中のゴミ、気泡などの異物
を捕集する。フィルタ５としては、例えば、濾過精度２
０μｍのものが使用されている。この濾過精度は、記録
ヘッド６中のインク流路径よりも、大きい異物をトラッ
プするという考えから決定されている。記録ヘッド６に
は、図示しない多数のノズルが高密度で形成されてい
る。例えば、１２８個のノズルを３００ｓｐｉの密度で
形成することができる。各ノズルには、通電によって気
泡を発生させ、インク滴を噴射するための図示しない発
熱体が設けられている。図１においてインク滴の噴射
は、下向きに行なわれる。記録ヘッド６の周囲には、記
録ヘッド６自身が取り付けられたヒートシンク、記録ヘ
ッド６に電気信号を供給するプリント配線基板等も存在
している。

【００１９】図２は、本発明のインク供給機構の第１の
実施例における動作の説明図である。図中の符号は図１
と同様である。工場出荷時において、インクタンク１に
インクが充満され、記録ヘッド６からプライミングを行
なった後、記録ヘッド６のノズル部および大気連通口
８、インクメニスカス形成体３には気密シールが貼られ
て、パッケージングされる。この状態において、記録ヘ
ッド６におけるインク負圧値は、例えば、２０ｍｍＨ₂
Ｏとすることができる。このとき、インクタンク１の内
壁の弾性体膜４は、インクタンク１に設けられた大気連
通口８からの大気圧に押され、インクタンク１の内部に
向かって凸の状態となっている。また、インクメニスカ
ス形成体３にはインク供給体２によってインクが供給さ
れており、インクメニスカス形成体３の微小孔に形成さ
れたインクのメニスカスにより、インクタンク１内は大
気と遮断されている。

【００２０】プリンタに装着され、記録ヘッド６で印字
が始まると、インクタンク１内の負圧は徐々に上昇す
る。それにともなって、図２（Ａ）に示すように、弾性
体膜４は、その張力に逆らって、インクタンク内部に向
かって、ますます凸の状態で張り出してくる。インクタ
ンク１内の負圧値がある値以上になると、インクメニス
カス形成体３に形成されたインクのミクロなメニスカス
が、インクタンク内部に向かってシャボン玉状の気泡が
発生し、ついには破裂し、インクタンク内部に空気が導
入される。この動作が繰り返し行われ、インクタンク１
内部の負圧値の増加を抑え、インクタンク１内の負圧を
一定に保つ。気泡の破裂の後は、再びインクによってメ
ニスカスが形成され、インクタンク１内が大気に解放さ
れることはない。

【００２１】印字中に記録ヘッド６での負圧値が−１２
５ｍｍＨ₂Ｏを超過すると、インクのリフィルを阻害
し、記録ヘッド６から吐出されるインク滴の量が減少し
て、かすれと呼ばれる印字画質の低下を起こすことが判
明している。図１に示した第１の実施例では、インクタ
ンク１内の高低差分のインク水頭圧しか、記録ヘッド６
にかかる圧力の変化はない。また、インク供給機構中の
抵抗成分が印字中に発生する圧力損失は、ベタ印字時に
おいて３０ｍｍＨ₂Ｏ程度であることから、インク残量
が殆どない最悪状態における記録ヘッド圧力Ｐｈｅａｄ
は、次のように計算できる。Ｐｈｅａｄ＝−２０ｍｍＨ₂Ｏ（初期負圧）−５０ｍｍ
Ｈ₂Ｏ（インクタンク高低差）−３０ｍｍＨ₂Ｏ（圧力
損失）＝−１００ｍｍＨ₂Ｏ＞−１２５ｍｍＨ₂Ｏこのように、最悪状態における記録ヘッド圧力Ｐｈｅａ
ｄは、−１２５ｍｍＨ₂Ｏより大きいので、かすれは生
じず、インク残量、印字カバレッジがどのような状態に
おいても良好な印字が可能である。

【００２２】印字が進行し、インクタンク１内部のイン
クの量が減少し、空気に置換されるにともなって、イン
クタンク１は周囲環境の変化を受けやすくなる。すなわ
ち、周囲の温度変化によって、インクタンク１内に導入
された空気は膨張又は収縮する。また、大気圧の変化に
より、インクタンク１内の空気の圧力は相対的に増加ま
たは減少する。

【００２３】インクタンク１内に空気が導入された状態
で周囲環境が変化し、例えば、周囲の温度が低下し、あ
るいは、大気圧が上昇して、インクタンク１内の圧力が
相対的に減少するときには、インクが消費された場合と
同様に、インクメニスカス形成体３に形成されたインク
のミクロなメニスカスが、インクタンク内部に向かって
シャボン玉状に膨張し、破壊を繰り返す。これにより、
インクタンク１の内部に空気が導入され、インクタンク
１内の圧力の減少を緩和し、インクタンク１の内部の負
圧値は一定に保たれる。

【００２４】また、周囲環境が変化し、例えば、周囲の
温度が上昇し、あるいは、大気圧が低下して、インクタ
ンク１内の圧力が相対的に増大するときには、図２
（Ｂ）に示すように、インクタンク１の内部に向かって
凸の状態で張り出している弾性体膜４は、その張力によ
って、徐々にその凸の状態が少なくなり、インクタンク
１の内容積が大きくなるので、インクタンク１内の圧力
の増加が抑えられ、インクタンク１の内部の負圧値はあ
る一定の範囲に保たれる。

【００２５】周囲環境が大幅に変化し、弾性体膜４の凸
状態の減少によるインクタンク１の内容積の増大だけで
は、圧力の増加を抑えることができないようなアクシデ
ントが発生した場合には、インクタンク１内は大気圧以
上の圧力となってしまう場合がある。このような場合に
は、インクメニスカス形成体３はインクタンク上部に設
けられているために、そこからインクが漏れるというこ
とはなく、インクリークはキャッピング状態の記録ヘッ
ド６から起こる。よって、インクリークはキャップ内に
設けられている廃インク吸収体に吸収されるために、プ
リンタ本体を漏れたインクで汚し、故障の原因になると
いったことは生じない。

【００２６】図３は、インクメニスカス形成体３の動作
原理の説明図である。図中、３はインクメニスカス形成
体、１１はインク、１２は孔である。上述のように、イ
ンクメニスカス形成体３には、微小な孔１２が設けられ
ている。図３では、孔１２は１つのみ示しているが、複
数存在しても良い。図１のインク供給体２によってイン
クメニスカス形成体３に供給されるインク１１により、
孔１２にはインクの膜が形成される。インクメニスカス
形成体３の両面に同じ圧力がかかっている場合には、図
３（Ａ）に示すように、孔１２に形成されたインクの膜
は、いくぶん孔内に凹んだ形のメニスカスとなる。

【００２７】インクメニスカス形成体３がインク室に装
着され、インク室内の負圧と大気圧とのバランスが保た
れた状態を図３（Ｂ）に示している。図３（Ｂ）では、
上側が大気圧、下側がインク室内を示している。インク
室に収容されているインクが消費され、インク室内が大
気圧と比べて負圧となると、孔１２に形成されているイ
ンク１１の膜は、大気側からインク室側へ押され、イン
ク１１のメニスカスはインク室側に凸の形状となる。こ
のとき、インク１１の表面張力により、メニスカスをも
とに戻す方向、すなわち、大気側への力が発生し、平衡
状態となる。

【００２８】いま、大気圧をＰair 、インク室内の圧力
をＰtank、γをインク１１とインクメニスカス形成体３
との界面での界面張力、ρをインクの密度、θ1 を大気
側の濡れ角、θ2 をインク室側の濡れ角、Ｄを孔１２の
径、ｇを重力加速度とすると、界面張力による圧力Ｐ1
は、Ｐ1 ＝４γ・ｃｏｓθ1 ／Ｄ＋４γ・ｃｏｓθ2 ／Ｄここで、θ1 ＝θ2 ＝θと近似すると、Ｐ1 ＝８γ・ｃｏｓθ／Ｄまた、界面の圧力差Ｐ2 は、Ｐ2 ＝Ｐair −Ｐtank 平衡状態では、Ｐ1 ＝Ｐ2 であるから、Ｐtank＝Ｐair −８γ・ｃｏｓθ／Ｄである。

【００２９】この式からわかるように、インク室内の負
圧に応じて、ｃｏｓθが大きくなった状態でバランスす
る。すなわち、インク室内の負圧が大きくなると、しだ
いにインク室側へのインクの凸形状が大きくなり、図３
（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）のようになる。さらにインク室
内の負圧が大きくなると、図３（Ｆ）に示すように、孔
１２の部分にインクの膜が再び形成され、凸形状部分が
泡状になる。この泡により、泡内の空気の分だけインク
室内の体積が増加したことになり、インク室内の負圧が
減少する。このようにして、常にインク室内の負圧は、
ほぼ一定に保たれる。

【００３０】インク室内のインクの消費に従って、この
ような気泡の発生が繰り返されることになる。順次発生
する気泡は、図３（Ｇ）に示すように、先に発生した気
泡や、付近に存在する孔から発生する気泡と合体して大
きくなるとともに、不安定化し、ついには破裂する。

【００３１】インクタンク内のインクがある程度消費さ
れた状態で、プリンタから取り外されて放置される場合
がある。このような場合、インクタンクはどのような姿
勢に置かれるかわからない。上述の図１に示した第１の
実施例においても、インク供給体２をインクタンク１の
底部まで延在させておくことにより、ある程度の傾斜
や、インクが半分以上残っている場合には、どのような
方向を向けて放置された場合であっても、インク供給体
２がインクと接するので、インク供給体２によってイン
クがインクタンク上部に形成されたインクメニスカス形
成部材３に供給され、インクメニスカスが乾燥し、イン
クが変容してしまうなどのことはない。そのため、放置
状態でも、良好なインクメニスカスが形成されており、
インクタンク内の負圧は常に良好な値に制御されてい
る。しかし、インクの残量が少ない場合には、図１に示
した構成では、インク供給体２にインクが触れない状態
も発生し、その場合には、インクメニスカスが破壊さ
れ、インクタンク１内の圧力が大気に解放されることに
なる。

【００３２】このような問題を防止するため、いくつか
の変形が考えられる。図４乃至図６は、本発明のインク
供給機構の第１の実施例における変形例を示す断面図で
ある。図中、図１と同様の部分には、同じ符号を付して
説明を省略する。９，１０はインク供給体分岐部であ
る。図４に示したインク供給機構は、インク供給体２
を、インクタンク１の内面を包み込むように設置したも
のである。このような構成によれば、インクタンク１が
プリンタ上から外され、いかなる姿勢に保持されても、
インク供給体２は常にインクと接触している。そのた
め、常にインクメニスカス形成体３にインクが供給さ
れ、インクメニスカス形成体３に形成されたインクメニ
スカスは良好な状態に保たれている。よって、インクメ
ニスカスが破壊され、インクタンク１内の圧力が大気に
解放されることはない。また、外気温の上昇、または外
気圧の減少もしくは外気温の下降、または外気圧の増大
などの環境変動にも対応することができ、ほぼ一定の負
圧を保つことができる。インク供給体２を設置する際に
は、弾性体膜４の動作に影響しないようにする必要があ
る。

【００３３】図５に示したインク供給機構では、インク
供給体２に、インクタンク１の各コーナーに伸びるイン
ク供給体分岐部９を設置している。これによって、イン
クタンク１がプリンタ上から外され、いかなる姿勢に保
持されても、インク供給体２またはインク供給体分岐部
９の一部は常にインクと接触する。よって、図４の変形
例と同様、インクメニスカス形成体３にインクが常に供
給され、インクメニスカス形成体３に形成されたインク
メニスカスは良好な状態に保たれるので、インクメニス
カスが破壊されてインクタンク１内の圧力が大気に解放
されることはない。また、外気温の上昇または外気圧の
減少、もしくは、外気温の下降または外気圧の増大など
の環境変動にも対応することができ、ほぼ一定の負圧を
保つことができる。

【００３４】図６に示したインク供給機構は、インク供
給体２の周囲に、インクタンク１内のインク中に浮遊す
るインク供給体分岐部１０を設けたものである。これに
よって、インクタンク１がプリンタ上から外され、いか
なる姿勢に保持されても、インク供給体分岐部１０がイ
ンクの移動とともに移動し、常にインクと接触する。よ
って、図４の変形例と同様、インクメニスカス形成体３
にインクが常に供給され、インクメニスカス形成体３に
形成されたインクメニスカスは良好な状態に保たれるの
で、インクメニスカスが破壊されてインクタンク１内の
圧力が大気に解放されることはない。また、外気温の上
昇、または外気圧の減少もしくは外気温の下降、または
外気圧の増大などの環境変動にも対応することができ、
ほぼ一定の負圧を保つことができる。

【００３５】上述のインク供給機構の第１の実施例は、
上述のインク供給体の変形例の他、種々の変形が可能で
ある。図７は、円筒形状のインクタンクを有するインク
供給機構の例の斜視図である。インク供給機構は、直方
体状のインクタンクを有する構成の他、図７に示すよう
に、円筒形状のインクタンク１を有する構成とすること
も可能である。このように、インクタンクの形状は、様
々な形態で実現可能であり、装着されるプリンタに応じ
て設計することができる。

【００３６】また、上述の実施例では、インクメニスカ
ス形成体及びインク供給体を１つずつ設けているが、例
えば、インクメニスカス形成体とインク供給体を複数組
配置したり、あるいは、メニスカス形成部を大きくし、
複数のインク供給体を接続した構成とすることもでき
る。

【００３７】上述の実施例では、インクメニスカス形成
体３においてメニスカスを形成するための液体として、
インクタンク１内のインクを用いる場合の例を示してい
るが、他の液体を用いることも可能である。例えば、プ
リンタにインク供給機構が装着された時点で、プリンタ
の液体供給機構により、インクメニスカス形成体３に液
体が供給されるように構成することができる。液体とし
ては、別に用意したものを用いることもできるし、廃イ
ンクタンク内のインクを流用することも可能である。し
かし、上述の実施例のように、インクタンク１内のイン
クを用いる構成の方が、簡単に上述の動作を実現するこ
とができる。

【００３８】上述のインク供給機構は、プリンタに着脱
自在に構成されるが、もちろん、プリンタに固定された
構成であってもよい。また、上述の実施例では、記録ヘ
ッドと一体型のインク供給機構を示したが、これに限ら
ず、別体としてもよい。このとき、インクタンクのみを
交換可能に構成したり、記録ヘッドも交換可能に構成す
ることもできる。インクの吐出方向は、下向きのほか、
横向きとすることもできる。

【００３９】図８は、本発明のインク供給機構の第２の
実施例を示す断面図である。図中、図１と同様の部分に
は、同じ符号を付して説明を省略する。２１はインク吸
収体室、２２はインク吸収体、２３は大気連通口、２４
は主インク室である。この実施例では、インクタンク１
の上部にインク吸収体室２１を設けている。インクタン
ク１の下部には、上述の第１の実施例と同様に、側壁が
弾性体膜４によって形成されている主インク室２４があ
る。

【００４０】インク吸収体室２１内には、インク吸収体
２２が設けられている。インク吸収体２２の材料として
は、２次元構造を持つ繊維状材料、３次元構造を持つ多
孔質体材料、繊維状材料を３次元状に紡績したフェルト
および不織布材料等を使用することができる。具体的に
は、例えば、ポリエステル繊維を一方向に束ねた中綿材
を使用することができる。もちろん、他の材料でも良
い。

【００４１】また、インク吸収体室２１には、大気連通
口２３が設けられている。インク吸収体２２は、この大
気連通口２３により大気と連通し、大気圧解放されてい
る。インク吸収体２２内のインクは大気圧により押さ
れ、また、インク吸収体２２の下方から負圧により主イ
ンク室２４側へ引き出されるため、効率よくインク吸収
体２２のインクを使用することができる。このとき、イ
ンク吸収体２２の毛細管力と、主インク室２４の弾性体
膜４の張力により、主インク室２４内の負圧は一定に保
たれる。大気連通口２３からインクが飛び出さないよう
に、インクは通さず、空気を透過させるシートを大気連
通口２３に設けることも可能である。または、大気連通
口２３を、インクが流出しない微細孔を多数配すことに
より構成することもできる。インク吸収体２２の周囲
は、インク吸収体室６の内壁に密着するように挿入され
ている。この目的は、大気連通口２３から導入される空
気が、インク吸収体室２１の内壁に沿って侵入すること
を避けるためである。

【００４２】インクメニスカス形成体３は、インク吸収
体室２１内に設けられているインク吸収体２２に接する
ように配置されている。インク吸収体２２は、インク吸
収体室２１の底面よりもやや高い位置に配置されるよう
に構成することができる。これにより、インク吸収体２
２の側面を通って、空気がインク吸収体室２１の底面に
到達したとしても、この空気によりインクメニスカス形
成体３の面が覆われるのを防いでいる。これにより、イ
ンク吸収体２２に保持されているインクを、インクメニ
スカス形成体３を介して、効率よく主インク室２４へ供
給している。

【００４３】フィルタ５は、インクメニスカス形成体３
の微小孔による濾過精度よりも高い濾過精度を有するよ
うに構成される。これにより、主インク室２４内のイン
ク中のゴミなどを濾過することが可能となる。フィルタ
は瞬間的な圧力変化に対しては抵抗として圧力伝播を防
止するが、長時間経過すればインク圧力は同じ値とな
る。

【００４４】本発明のインク供給機構の第２の実施例の
動作を説明する。未使用時には、主インク室２４、及
び、インク吸収体室２１のインク吸収体２２が吸収可能
な量のインクが充填されている。この状態では、インク
吸収体２２の毛細管力及び弾性体膜４の張力により、記
録ヘッド６は負圧に保たれている。

【００４５】記録が開始され、記録ヘッド６においてイ
ンクが消費されると、その際に発生する負圧により、イ
ンク吸収体２２に含まれているインクがインクメニスカ
ス形成体３を介して主インク室２４へ移動する。このと
きは、インクメニスカス形成体３の両側はインクである
ので、気泡の発生は起こらない。

【００４６】さらにインクの消費が進み、インク吸収体
２２に含まれているインクがなくなると、インクメニス
カス形成体３のインク吸収体室２１側の面は大気に解放
された状態となる。さらにインクが消費されると、第１
の実施例で説明したように、インクメニスカス形成体３
に形成されるインクのメニスカスにより、主インク室２
４内の負圧はほぼ一定に保たれる。この動作は、インク
供給体２がインクから離れるまで続く。インク供給体２
が主インク室２４の底面まで伸びている場合には、イン
クがほぼなくなるまで、負圧の制御動作が続けられるこ
とになる。

【００４７】周囲の環境が変化した場合の動作を説明す
る。まず、主インク室２４内に満杯にインクが充填さ
れ、インク吸収体室２１内にインクが存在する場合に
は、周囲の環境変化による影響はさほど受けない。イン
ク吸収体室２１内のインク吸収体２２及び記録ヘッド２
８には、同じ大気圧がかかるので、周囲の環境が変化し
ても、差圧は発生しない。

【００４８】次に、インク吸収体室２１内にインクがな
く、主インク室２４内に空気の層が存在する場合を考え
る。このとき、気温が上昇し、あるいは、大気圧が減少
すると、相対的に主インク室２４内の空気が膨張する。
この場合、上述の第１の実施例と同様に、主インク室２
４の内部に向かって凸の状態で張り出している弾性体膜
４は、その張力によって、徐々にその凸の状態が少なく
なる。そのため、主インク室２４の内容積が大きくなる
ので、主インク室２４内の圧力の増加が抑えられ、イン
クタンク１の内部の負圧値はある一定の範囲に保たれ
る。ある程度まで弾性体膜４の凸の状態が少なくなる
と、次第にその張力による主インク室２４内の圧力の増
加の抑制がきかなくなる。それとともに、インク吸収体
２２とのメニスカスの界面張力により、インク供給体２
を介してインクが吸い上げられ、インクはインク吸収体
２２に吸収されるようになる。このインク吸収体２２に
吸収されたインクの量だけ、主インク室２４内の体積が
減少するので、空気の膨張による圧力の増加を防ぐこと
ができる。記録ヘッドノズル径とインクメニスカス形成
体３の濾過径の違いにより、常にインクはインクメニス
カス形成体３のメニスカスを破ってインク吸収体２２に
吸収されることとなる。その後、主インク室２４内の空
気が収縮したり、インクが消費された場合には、弾性体
膜４の凸の状態の増加とインク吸収体２２の毛細管力に
より、圧力が制御されるとともに、インク吸収体２２に
吸収されているインクが主インク室２４に移動し、消費
される。

【００４９】なお、気温が低下し、あるいは、大気圧が
上昇し、相対的に主インク室２４内の空気が収縮した場
合には、上述のインク消費時と同様の動作により、主イ
ンク室２４内の圧力が調整されることになる。

【００５０】このように、図８に示したようなインク供
給機構では、図１に示したインク供給機構において対応
できないような環境の変化にも対応して動作するので、
記録ヘッド６からインクリークを発生することなく、常
にほぼ一定の圧力により記録ヘッドにインクを供給する
ことができる。また、プリンタから取り外された場合で
も、インク吸収体２２の毛細管力により、大気連通口２
３から漏れることはなく、第１の実施例と同様に、常に
良好な負圧を保つことができる。

【００５１】上述の第２の実施例においても、第１の実
施例と同様、種々の変形が可能である。例えば、インク
供給体２は、図４乃至図６に示したような形状とするこ
とができるし、インクタンク１の形状も、直方体形状の
他、円筒形状等、種々の形状とすることができる。ま
た、インクメニスカス形成体及びインク供給体を複数設
けいることができ、その場合には、インク吸収体室の壁
とインク吸収体の間に空気が入り込み、インク吸収体と
インクメニスカス形成体の間に空気の層が形成されて、
インク吸収体に含まれているインクが残ってしまうのを
防ぎ、インクを効率よく使用することができるようにな
る。さらに、記録ヘッドとインクタンクを別体として構
成したり、記録ヘッドにおけるインクの吐出方向も、下
向きのほか、横向きとすることも可能である。

【００５２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、弾性体膜とメニスカス形成部材により、イン
クタンク内部の負圧をほぼ一定に保つことができ、記録
ヘッドに作用するインク圧力の変動を適正な値の範囲内
にとどめ、さらに、周囲環境の変化による影響を抑制
し、高信頼で高効率なインクジェット記録装置のインク
供給機構を提供することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインク供給機構の第１の実施例を示
す断面図である。

【図２】本発明のインク供給機構の第１の実施例にお
ける動作の説明図である。

【図３】インクメニスカス形成体３の動作原理の説明
図である。

【図４】本発明のインク供給機構の第１の実施例にお
ける変形例を示す断面図である。

【図５】本発明のインク供給機構の第１の実施例にお
ける別の変形例を示す断面図である。

【図６】本発明のインク供給機構の第１の実施例にお
けるさらに別の変形例を示す断面図である。

【図７】円筒形状のインクタンクを有するインク供給
機構の例の斜視図である。

【図８】本発明のインク供給機構の第２の実施例を示
す断面図である。

【符号の説明】

１インクタンク、２インク供給体、３インクメニ
スカス形成体、４弾性体膜、５フィルタ、６記録
ヘッド、７マニホールド、８大気連通口、９，１０
インク供給体分岐部、１１インク、１２孔、２１
インク吸収体室、２２インク吸収体、２３大気連
通口、２４主インク室。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インクを記録ヘッドに供給して記録を行
なうインクジェット記録装置におけるインク供給機構に
おいて、インクが収容され周囲内壁の一部が弾性を有す
る膜で構成されたインク室と、該インク室上方の壁の一
部に設けられ微小孔を有するメニスカス形成部材と、該
メニスカス形成部材に液体を供給する液体誘導部を有
し、該インク供給体により供給されたインクによって前
記メニスカス形成部材の有する微小孔に形成されるメニ
スカス及び前記膜の弾性によりインク室内の圧力を調整
することを特徴とするインク供給機構。
【請求項２】前記液体誘導部は、前記メニスカス形成
部材の前記インク室側の面に接し、かつ、インク内に延
在し、前記インク室内のインクをメニスカス形成部材に
供給することを特徴とする請求項１に記載のインク供給
機構。