(57)【要約】【課題】インクジェット記録ヘッドに対して密閉構造を持つ液体（インク）供給システムにおいて、記録動作および液体供給動作の障害となる気体を、構造の複雑化を伴うことなく液体供給経路から迅速かつ円滑に排除できるようにする。また、記録装置の使用時の姿勢に自由度を与える。【解決手段】インクタンク１０と、これから供給されるインクを記録ヘッド２０に導くための供給部５０とを、２つの連通路５３，５４を介して流体連通させる。そして、供給部内に気体が存在している状態において、一方の連通路５３を介してインクタンク１０からインクを移動させると同時に、他方の連通路５４を介して気体がインクタンク１０に移送させるようにする。また、インクタンク内部であって連通路につながる供給口を覆う部位に、メッシュ状の部材１８を配置し、確実にインク供給ができるようにする。【選択図】　　　　図１８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に収納された液体を外部へ供給するための供給口を除いて実質的に密閉構造である液体タンクであって、前記液体を収納する空間の内部であって前記供給口に液体を導くための液体導出器を配置してなることを特徴とする液体タンク。
【請求項２】
前記液体導出器は、内部に空洞部を有し、表面は液体に液体収納容器の高さ以上の水頭差より大きいメニスカス力を生じさせる小孔を多数有する薄板構造体であることを特徴とする請求項１に記載の液体タンク。
【請求項３】
前記液体導出器は、前記液体を収納する空間の内部であって前記供給口を覆う部位に配置されたメッシュ状の部材であることを特徴とする請求項１に記載の液体タンク。
【請求項４】
前記液体導出器は、前記供給口が設けられる側壁と対向する側壁の近傍まで延伸されてなることを特徴とする請求項２または３に記載の液体タンク。
【請求項５】
前記液体導出器は、一端が開放された筒状の部材であり、当該開放端側によって前記供給口を覆うように配置されていることを特徴とする請求項４に記載の液体タンク。
【請求項６】
前記液体導出器は、前記供給口が設けられる側壁と対向する側壁を含め、前記供給口を覆う位置からタンク内壁に沿って配置されていることを特徴とする請求項４に記載の液体タンク。
【請求項７】
液体の収納空間を画成するとともに、前記液体の供給に伴って前記収納空間の内容積を減少する方向に変位可能な可動部材を少なくとも一部に有することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の液体タンク。
【請求項８】
前記変位の方向とは反対の方向に前記可動部材を付勢する付勢部材を有することを特徴とする請求項７に記載の液体タンク。
【請求項９】
前記液体の供給に伴って、前記収納空間内部に外部からの気体を導入可能な弁機構を有することを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の液体タンク。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかに記載の液体タンクと、前記液体を使用する液体使用部とを液体連通する液体連通構造であって、
前記液体連通構造は、それぞれが前記液体収納部と前記液体使用部とを連通する複数の連通路を具えるとともに、
前記液体収納部側が前記液体収納部内の前記液体の存在によって閉状態となり、かつ、前記液体使用部側が前記液体使用部内の前記液体の存在によって実質的密閉空間を形成し、
前記密閉空間内に気体が存在する状態において、前記気体を、前記複数の連通路の一部を介して、前記液体収納部に移送可能であることを特徴とする液体連通構造。
【請求項１１】
前記複数の連通路の少なくとも一部の前記液体使用部側付近に気体が存在する状態において、前記複数の連通路の一部の連通路を介して前記液体収納部から前記液体使用部に前記液体が移動すると同時に、前記複数の連通路の他の一部の連通路を介して前記気体が前記液体収納部に移送されることを特徴とする請求項１０に記載の液体連通構造。
【請求項１２】
前記複数の連通路の少なくとも一部の前記液体使用部側付近に気体が存在する状態において、前記複数の連通路の一部の連通路を介して前記液体収納部から前記液体使用部に前記液体が移動して前記液体使用部内の前記気体圧力が増加することで、前記複数の連通路の他の一部の連通路の連通路を介して前記気体が前記液体収納部に移送されることを特徴とする請求項１１に記載の液体供連通構造。
【請求項１３】
液体使用時の姿勢において、鉛直方向に関し、前記液体連通構造は、前記液体収納部より実質的に下位に位置し、さらに前記液体使用部より実質的に上位に位置することを特徴とする請求項１０ないし１２のいずれかに記載の液体連通構造。
【請求項１４】
請求項１０ないし１３のいずれかに記載の液体連通構造を用い、前記液体収納部から前記液体使用部に前記液体を供給可能な液体供給システム。
【請求項１５】
前記液体使用部は前記液体としてのインクを吐出することにより記録を行うためのインクジェット記録ヘッドであり、前記液体としてインクを収納する前記液体タンクから供給されるインクを前記インクジェット記録ヘッドに導くことを特徴とする請求項１４に記載の液体供給システム。
【請求項１６】
前記記録ヘッドと分離可能に一体に構成されてなることを特徴とする請求項１５に記載の液体供給システム。
【請求項１７】
請求項１５または１６に記載の液体供給システムを用い、使用時の姿勢において、鉛直方向に関し、液体供給経路より前記複数の連通路が実質的に上位に位置し、さらに前記液体タンクが前記複数の連通路より実質的に上位に位置するよう前記液体供給システムを保持して記録を行うことを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項１８】
液体としてのインクを吐出することにより記録を行うためのインクジェット記録ヘッドであって、請求項１０ないし１３のいずれかに記載の液体連通構造を一体に有することを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項１９】
インクジェット記録装置に対し着脱可能なカートリッジの形態を有することを特徴とする請求項１８に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項２０】
請求項１０ないし１３のいずれかに記載の液体連通構造に接続される前記液体収納部をなし、前記複数の連通路を介して前記液体連通構造に接続可能なカートリッジの形態を有することを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の液体タンク。
【請求項２１】
請求項１８または１９に記載のインクジェット記録ヘッドが有する前記液体連通構造に対して、前記複数の連通路を介して接続可能なカートリッジの形態を有することを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに液体タンク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、液体使用部としての記録ヘッドあるいはペンなどに、インクなどの液体を、液体収納部としてのインクタンクなどから無駄なくかつ安定して供給するとともに、液体使用部内に存在する気体を液体収納部へ排出するための液体連通構造、およびこれを用いた液体供給システムおよび該システムを用いるインクジェット記録装置、並びに液体タンクに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液体使用装置、例えばインクジェット記録ヘッドを用いて記録媒体へと液体であるインクを付与することにより記録媒体上に画像を形成するインクジェット記録装置は、記録時の騒音が比較的小さくしかも小さなドットを高い密度で形成できるため、昨今においてはカラー印刷を含めた多くの印刷に利用されている。このようなインクジェット記録装置の一形態として、一体不可分にまたは分離可能に取り付けられたインクタンクからインクの供給を受けるインクジェット記録ヘッドと、記録ヘッドを搭載して記録媒体に対し記録ヘッドを所定方向に相対的に走査させるキャリッジと、記録媒体を記録ヘッドに対して上記所定方向に直交する方向に相対的に搬送（副走査）させる搬送手段と、を具え、記録ヘッドの主走査の過程でインク吐出を行わせることにより記録を行うものがある。さらに、キャリッジ上に、ブラックインクおよびイエロー、シアン、マゼンタ等の各カラーインクが吐出が可能な記録ヘッドを搭載し、ブラックインクによるテキスト画像のモノクローム印刷のみではなく、各インクの吐出割合を変えることにより、フルカラー印刷を可能としたものもある。
【０００３】
従来、インクを直接収納するインク供給システムは様々提案されてきているが、液体が重力によって下方へ流れる原理に従っているがゆえに、その液体収納構成は容器のほぼ底部に液体を外部へ供給する供給口が設けられたがほとんどであった。それは、供給口が上方に備え付けられた場合、それより下の液体が外部へ供給されなくなるためであり、この理由から容器や装置全体の構成の制限を余儀なくされていた。
【０００４】
一方、インクを直接収納せず、収納容器内に多孔質体や繊維質体を用いてその毛細管力でインクを保持し、供給口に近くなるに従って毛細管力が徐々に高まるようにすることで、装置の姿勢差や記録動作による影響を受けずにインクを使い切る方法も提案されている。
【０００５】
また、いずれの場合の供給方式も、記録ヘッドにはインクのみを供給するため、記録ヘッドに至るまでの流路には、インク収納領域から塵埃や気体の流入を阻止するためのフィルタが設けられ、フィルタから下流のヘッド領域には直接インクが流れるインク流路としてのインク供給経路がある。この、供給経路内には、本来気体の混入は望ましくない。
【０００６】
しかし、かかるインクジェット記録装置においては、インク供給経路内部に混入してくる場合があり、またはしている空気等の気体の排出を適切に行うことが問題となる。
【０００７】
ここで、供給系内部に進入してくる気体には大きく分類して４種類の発生要因がある。
１）プリントヘッドのインク吐出口から進入する、ないしは吐出動作に伴って発生するもの、
２）インク内部に溶存していた気体が分離したもの、
３）供給経路を構成する素材を通して外部から気体透過により進入してくるもの、および、
４）カートリッジ形態のインクタンクを交換する際に進入してくるもの、
である。
【０００８】
ところで、インクジェット記録ヘッド内に形成されるインク流路は非常に微細に構成されており、従ってインクタンクから記録ヘッドに供給されるインクは、塵埃等の異物が混入していない清浄な状態であることが要求される。すなわち、塵埃等の異物が混入しているような場合、記録ヘッド内のインク流路の中でも特に狭い吐出口ないしこれに直接連通する液路部分に異物が詰まるという問題が発生し、これにより正常なインクの吐出動作が行えなくなり、記録ヘッドの機能の回復が不可能となることもある。
【０００９】
そこで、一般に記録ヘッドと、インクタンクに突入するインク供給針との間のインク流路に、異物を除去するフィルタ部材を配置し、このフィルタ部材によって記録ヘッド側への異物の侵入が防止できるように構成されることが多い。
【００１０】
一方、昨今においては記録の高速化を実現するために、インクを吐出するための吐出口数も増してきており、またインクを吐出させるためのエネルギを発生する素子に加える駆動信号も益々高周波数のものが採用されつつある。このために、単位時間当たりのインクの消費量も急激に増加している。
【００１１】
これに伴い、フィルタ部材を通過するインク量も当然ながら増大するが、フィルタ部材による圧力損失を低減するためには、供給路を一部拡大して大面積のフィルタ部材を配置するのが有効である。このために、供給経路内に気泡が混入すると、拡大部におけるフィルタ部材の上流側の空間に滞留し易く、これを排出できない状態となって、インクの円滑な供給が阻害されるという問題が生じる。また、供給経路内部に溜まっていた気体が微細な気泡となって吐出口に導かれるインク内部に混入し、インクの不吐出を生じさせる等の問題を引き起こす恐れもある。
【００１２】
従って、インク供給経路内に滞留する空気は速やかに除去されることが強く望ましく、そのためにいくつかの方法が挙げられる。
【００１３】
その一つは、次に述べるようなクリーニング操作を行うことである。
インクジェット記録ヘッドは、記録媒体に対向して配置される吐出口から液体であるインクを例えば滴として吐出させて印刷を行う関係上、吐出口からのインク溶媒の蒸発に起因するインク粘度の上昇やインクの固化、吐出口への塵埃の付着、さらには吐出口内方の液路への気泡の混入などにより吐出口に目詰まり等が生じ、印刷不良を起こすことがある。
【００１４】
このために、インクジェット記録装置には、非印刷動作時に記録ヘッドの吐出口を覆うためのキャッピング手段や、吐出口が形成された記録ヘッドの面（吐出口形成面）を必要に応じて清掃するワイピング部材が備えられる。キャッピング手段は、印刷の休止時に前述した吐出口のインクの乾燥を防止する蓋として機能するだけでなく、吐出口に目詰まりが生じた場合には、キャップ部材により吐出口形成面を覆い、例えばキャップ部材の内部に連通する吸引ポンプにより負圧を作用させることにより、吐出口からインクを吸引排出させて吐出口のインク固化による目詰まりや、液路内の増粘インクあるいは混入気泡によるインク吐出不良を解消する機能をも備えている。
【００１５】
これらインク吐出不良を解消させるために行うインクの強制的な排出処理はクリーニング操作とも呼ばれ、これは装置の長時間の休止後に印刷を再開する場合や、またユーザが記録画像の品質が悪化したのを認識して例えばクリーニングスイッチを操作した場合などに実行され、そのようにインクを強制排出させた後に、ゴムなどの弾性板からなるワイピング部材により吐出口形成面のワイピング操作を伴う処理である。
【００１６】
そして、インクを初めて記録ヘッドの流路ないし液路内へ充填するための初期充填時や、インクタンクを交換した場合に実行されるクリーニング操作時において、キャッピングされた吐出口形成面に対し吸引ポンプを高速度で駆動することで大きな負圧を作用せしめ、これによりインク供給路内で高い流速を得て滞留気泡を排出させようとする試みもなされている。
【００１７】
しかしながら、フィルタ部材が持つ動圧を抑えるためのフィルタ部材の面積の増大化すると流路断面積も増大するため、前述のクリーニング操作において流路内に大きな負圧を発生せしめても、高い流速が発生せず　、残留気泡を吐出口側から吸引ポンプで除去するのは極めて困難である。すなわち、吸引ポンプによるインクの流れにより気泡がフィルタを通過する条件として、フィルタを通過するインクに所定の流速が必要であるが、それを発生させるにはフィルタ両側に大きな圧力差を生じさせなくてはならない。それを実現するには、通常フィルタ面積を小さくして流路抵抗を高めるか、吸引ポンプを大流量化することが考えられるが、フィルタを小さくするとヘッドへの供給性能が損なわれ、また、大流量で気体を除去しようとする場合には、大量のインクが排出されてしまい、インクをいたずらに消費することにもなる。
【００１８】
そこで、気泡除去の他の方法として考えられるのは、外部へ直接排出させる方法と、インクタンク側に移動させ、インク供給を阻害しないタンク内の部位に留めてしまう方法との二つとなる。これらのうち、前者については、供給路中に外部への連通口を配置する構成を有するものとなるが、これは次の理由により好ましい方法とは言えない。
【００１９】
すなわち、通常のインクジェット記録装置においては、吐出口からのインクの好ましくない漏出を防止する目的で、インクタンク内に吸収体などの毛管力発生部材を配設したり、あるいは可撓性のインク収納袋に対しばね等の弾性部材を配置して内容積拡大方向への付勢力を作用させたりすることにより、インクタンクのインク収納空間に負圧を発生させているものが多い。このような場合においては、供給路に気泡除去のために単なる連通口が配置されると、却って連通口からエアが侵入することで負圧が解除されてしまうことになるので、連通口には圧力調整弁等の配設が必要となり、インク供給システムひいてはこれを用いる記録装置の構造が複雑化・大型化することになるからである。また、気泡排出用の連通口からのインクの漏洩を防止するために、気体は通過できるが液体は通過できない撥水膜等の配設を要したり、あるいは気泡が滞留した場合にのみ連通口を開放して排出させる装置（気泡量検知機構や連通口開閉機構等）が必要となるので、製造価格の増大や構造の複雑化・大型化が生じるからである。
【００２０】
一方、インクタンク側に気泡を移動させることを考える。このとき、インクタンクに移動する気泡の体積に相当する量のインクをヘッド側に移送することができれば、インクタンク内容積の変動はなく、発生する負圧を一定として、記録ヘッドに対し吐出口に形成されるメニスカスの保持力と平衡する負圧を作用することができるので、好ましいことである。また、インクタンクがカートリッジ形態のものであれば、収納するインク残量がなくなったときに新しいものと交換されるので、インク供給系から完全に気体を除去することができる構成であると言い得る。
【００２１】
ここで、インクタンク側に気体を円滑に移送する上で、上記拡大部におけるフィルタ部材の上流側の部分をさらに上流側に向かって例えばテーパ状に形成すること、すなわちインク供給針からのインク供給路がフィルタ部材配設位置に向かって急拡大しないように形成することが有効であるとも考えられる。
【００２２】
しかし、民生用に広く普及しているインクジェット記録装置においては、ブラックインクおよびカラーインクをそれぞれ収納したカートリッジ形態のインクタンクを、記録ヘッドないしこれを搭載するキャリッジに対しその上部から着脱可能に装着できるように構成されることが多く、例えばインクカートリッジにはキャリッジに上向きに搭載された中空のインク供給針を突入させて記録ヘッドに対するインク供給が可能となるように構成されている。従って、インクカートリッジと記録ヘッドを連結するインク供給針の管径が問題となる。つまり、カートリッジ装着の操作を簡便にするためにも、細い供給針が求められているが、細い管の場合メニスカス力が大きくなるために気泡を円滑に移動することができないのである。
【００２３】
ところで、インクタンク側に気体を移動させる機構については、これまでにもいくつかの提案がなされている。
【００２４】
例えば、特許文献１においては、記録ヘッド側を、大気連通口を有する第１室と毛管力発生部材を有する第２室とに分離し、第１室とインクタンクとを第１室側の開口の高さが異なる２以上の連通路で連結させることで、連通路の１つからインクタンク側にエアが供給されるようにした構成が開示されている。かかる構成は、第１室と第２室との水頭差、あるいは、第２室に配置した毛管力発生部材によりヘッドに負圧を作用させているものであり、第１室に大気連通口を配置させることができている。
【００２５】
しかしながら、この特許文献１の構成は、変形しないインクタンク内のインクを使い切るためにインク供給に応じて大気を導入することが目的であり、インク供給経路内に残留した気泡の排除を目的とするものではない。特に、インクの供給路となる第１室は大気連通口によって大気開放されているため負圧が発生しない、常時大気に触れているもので、本願のようにヘッドに所定の負圧を印加するためインク収容部やインク供給部を実質的に密閉するシステムとは異なり、密閉供給系特有の気体混入についての課題の認識すらない。すなわち、インク供給経路とりわけ第２室ないし記録ヘッド側からの気体をもインクタンクに移送するために同文献開示の技術を適用することはできない。
【００２６】
また、他の提案として、特許文献２には、負圧発生部材収納室と液体収納室とを分離可能とした場合に、両者を連結する連通部に気体優先導入路と液体導出路とを配置し、確実に気体を導入できるようにした構成が開示されている。しかしながら、同文献においても、インクタンクと記録ヘッドとの間に毛管力発生部材と大気連通口が配置されている構成が開示されており、特許文献１と同様、大気連通口としての開口から気体が自由に出入りする大気開放系のインク供給路であり、密閉系特有のインク供給経路内に残留した気泡の排除をするという観点すらなく、同文献開示の技術は適用できない。
【００２７】
さらに、特許文献３には、下側に液体導出管（ｄｒａｉｎ　ｃｏｎｄｕｉｔ　６６，７２，７４）と気体導入管（ｖｅｎｔ　ｃｏｎｄｕｉｔ　７６，８２，８４）を突出させてなるインク収納容器（ｉｎｋ　ｃｏｎｔａｉｎｅｒ　５０）が開示され、液体導出管は収納容器の内壁底面に上部開口があり、気体導出管は収納容器の収納空間内部に開口が配置されている構成が示されている。同文献に開示の技術の目的は、リザーバ（ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ　１６，１８，２０）を有する部材（１４）にインクをリフィルするためのシステムの構成であって、リザーバより下流のインク供給経路ないしインクを使用する部分内に残留している気泡除去を目的としたものではない。また、液体導出管と気体導入管の下部開口高さが等しいために管内でメニスカスを形成してしまうと、液体や気体の移動ができなくなるとも考えられる。さらに、インク収納容器および部材１４の内部と大気とを連通する連通口が存在せず、かつ負圧を調整する要素がないため、インクの使用を続けて行くと内部の負圧が急激に高まり、インク使用部分に対するインク供給不能に陥る原理のものである。
【００２８】
さらに、特許文献４には、負圧発生部材収納室とインク収納室とを有してなるリザーバタンクにインクを補充するための補充タンクが結合可能で、インク収納室の空間に対しその上部および下部において補充タンクが結合した場合に、下部の液体連通管を介して補充タンクからインクがインク収納室に導入される一方、上部の気体連通管を介してインク収納室から空気が補充タンク側に導入されるようにした構成が開示されている。しかしながら、同文献においても、インク収納室と記録ヘッドとの間に負圧発生部材と大気連通口とが配置されている構成において特許文献１および２と本質的に変わりはなく、従って密閉系特有のインク供給経路内に残留した気泡の排除をするという観点すらなく、同文献開示の技術を適用できすることはできない。
【００２９】
【特許文献１】
特開平５−９６７４４号公報
【００３０】
【特許文献２】
特開平１１−３０９８７６号公報
【００３１】
【特許文献３】
米国特許第６，３４７，８６３号明細書
【００３２】
【特許文献４】
特開平１０−２９３１８号公報
【００３３】
【特許文献５】
特開平５−３４５４２５号公報
【００３４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、液体を直接収納する容器の場合、液体が重力に従うため、インクを外部に取り出すための供給口は通常鉛直方向に対して下部または底部に備え、側部や上部に設けられないため、装置を使用する際の姿勢上の制限があり、また装置を斜めに置いたり、記録動作を行ったりすることで、すべてのインクを最後まで使い切れない場合があった。
【００３５】
また、インクを直接収納せず、収納容器内に多孔質体や繊維質体を用いてその毛細管力でインクを保持し、供給口に近くなるに従って毛細管力が徐々に高まるようにすることで、装置の姿勢差や記録動作による影響を受けずにインクを使い切る方法も提案されているが、多孔質体や繊維質体の体積分およびインクが十分充填されないなどのために、収容効率が低く、またインクが残存するなどの問題もあった。さらに、これらのシステムに用いられる塵埃除去用のフィルタは前述したように微細な塵埃をトラップするために、数十ミクロンメートル以下の非常に細かいメッシュ構造体であるので、それ自体、インクの流れに対しての流路抵抗となり、高速でインクを通過させようとするほど、そこでの圧力損失が大きくなり、ヘッドへのインク供給を妨げる。
【００３６】
これに対し、ごみや気体に対するフィルタの通過制限機能を維持したまま、圧力損失を低減するを目的として、特許文献５が提案されている。しかしながら、同文献開示の技術の本質は多孔質体などの吸収体とフィルタを圧接することを前提としたものであり、多孔質体などを用いないでインクを直接収納したシステムには適用できない。
【００３７】
さらに、上述の特許文献１〜４には、気体をインクタンクに導入する点については開示があるが、使用状態において密閉構造であるインク供給経路内に滞留する気体を、インクタンク側に円滑に移送し、留めておく目的には、いずれも合致していない。
【００３８】
本発明は、上述した種々の問題点に鑑みてなされたもので、次の少なくとも一つを達成することを目的とする。
【００３９】
使用時の姿勢やインク吐出方向に自由度を与え得る構成を提供すること。特にこの液体（インク）を直接収納する場合の課題を解決するために、従来吸収体とフィルタと圧接によるものとはまったく発想を逆転した構造体を用いることで、直接収納方式および吸収体方式のそれぞれで生じていた課題をともに解決し、かつそれぞれが有していた利点は維持できるようにすること、すなわちインクの収容効率を高め、姿勢差制限をなくすこと。
【００４０】
液体使用部分に対して密閉構造を持つ液体供給システムにおいて、液体使用動作および液体供給動作の障害となる気体を、構造の複雑化を伴うことなく液体使用部側から迅速かつ円滑に排除できるようにすること。
【００４１】
密閉構造のインク供給経路内に残留する気体を円滑かつ迅速にインクタンク側に移送させると共に、記録装置の実使用時においても、滞留気泡に起因する問題点、すなわちインク供給の不良や混入気泡による吐出口の目詰まり等に起因した記録不良が生じないインクジェット記録装置を提供すること。
【００４２】
そのような気体排除を行うための構成による効果とも相俟って、使用時の姿勢やインク吐出方向に自由度を与え得る構成を提供すること。
【００４３】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明液体タンクは、内部に収納された液体を外部へ供給するための供給口を除いて実質的に密閉構造である液体タンクであって、前記液体を収納する空間の内部であって前記供給口に液体を導くための液体導出器を配置してなることを特徴とする。
【００４４】
ここで、前記液体導出器は、内部に空洞部を有し、表面は液体に液体収納容器の高さ以上の水頭差より大きいメニスカス力を生じさせる小孔を多数有する薄板構造体とすることができる。
【００４５】
すなわち、この液体導出器は、液体タンクサイズの高さによる水頭差に打ち勝つ程度のメニスカスを発生させる小孔をその表面に多数有するとともに、その内部は液体の流れに対し、流路損失がほどんどない空洞構造となって、インクタンクからインクを取り出すための供給口をカバーするように取り付けられ、タンクの姿勢差によらず、ほとんどのインクを供給口に導くように配設されている。小孔のサイズは、塵埃を制限するための機能が不要であり流路抵抗がほとんど発生しないようにし、上記メニスカス力を得るため、２０ミクロンメートル（μｍ）以上１ミリメートル（ｍｍ）以下であり、より好ましくは３０μｍ以上５００μｍである。
【００４６】
あるいは、前記液体導出器は、前記液体を収納する空間の内部であって前記供給口を覆う部位に配置されたメッシュ状の部材とすることができる。
【００４７】
これらにおいて、前記部材は、前記供給口が設けられる側壁と対向する側壁の近傍まで延伸されてなるものとすることができる。
【００４８】
ここで、前記液体導出器は、一端が開放された筒状の部材であり、当該開放端側によって前記供給口を覆うように配置されているものとすることができる。
【００４９】
または、前記液体導出器は、前記供給口が設けられる側壁と対向する側壁を含め、前記供給口を覆う位置からタンク内壁に沿って配置されているものとすることができる。
【００５０】
また、液体の収納空間を画成するとともに、前記液体の供給に伴って前記収納空間の内容積を減少する方向に変位可能な可動部材を少なくとも一部に有するものとすることができる。
【００５１】
ここで、前記変位の方向とは反対の方向に前記可動部材を付勢する付勢部材を有するものとすることができる。
【００５２】
以上において、前記液体の供給に伴って、前記収納空間内部に外部からの気体を導入可能な弁機構を有するものとすることができる。
【００５３】
また、本発明は、上記いずれかの形態の液体タンクと、前記液体を使用する液体使用部とを液体連通する液体連通構造であって、前記液体連通構造は、それぞれが前記液体収納部と前記液体使用部とを連通する複数の連通路を具えるとともに、前記液体収納部側が前記液体収納部内の前記液体の存在によって閉状態となり、かつ、前記液体使用部側が前記液体使用部内の前記液体の存在によって実質的密閉空間を形成し、前記密閉空間内に気体が存在する状態において、前記気体を、前記複数の連通路の一部を介して、前記液体収納部に移送可能であることを特徴とする。
【００５４】
ここで、前記複数の連通路の少なくとも一部の前記液体使用部側付近に気体が存在する状態において、前記複数の連通路の一部の連通路を介して前記液体収納部から前記液体使用部に前記液体が移動すると同時に、前記複数の連通路の他の一部の連通路を介して前記気体が前記液体収納部に移送されるものとすることができる。
【００５５】
そして、前記複数の連通路の少なくとも一部の前記液体使用部側付近に気体が存在する状態において、前記複数の連通路の一部の連通路を介して前記液体収納部から前記液体使用部に前記液体が移動して前記液体使用部内の前記気体圧力が増加することで、前記複数の連通路の他の一部の連通路の連通路を介して前記気体が前記液体収納部に移送されるものとすることができる。
【００５６】
また、液体使用時の姿勢において、鉛直方向に関し、前記液体連通構造は、前記液体収納部より実質的に下位に位置し、さらに前記液体使用部より実質的に上位に位置するものとすることができる。
【００５７】
さらに、本発明は、上記のいずれかの液体連通構造を用い、前記液体収納部から前記液体使用部に前記液体を供給可能な液体供給システムに存する。
【００５８】
ここで、前記液体使用部は前記液体としてのインクを吐出することにより記録を行うためのインクジェット記録ヘッドであり、前記液体としてインクを収納する前記液体タンクから供給されるインクを前記インクジェット記録ヘッドに導くものとすることができる。
【００５９】
さらに、前記記録ヘッドと分離可能に一体に構成されてなるものとすることができる。
【００６０】
また、本発明は、それらのような液体供給システムを用い、使用時の姿勢において、鉛直方向に関し、液体供給経路より前記複数の連通路が実質的に上位に位置し、さらに前記液体タンクが前記複数の連通路より実質的に上位に位置するよう前記液体供給システムを保持して記録を行うインクジェット記録装置に存する。
【００６１】
さらに、本発明は、液体としてのインクを吐出することにより記録を行うためのインクジェット記録ヘッドであって、上記いずれかの形態の液体連通構造を一体に有することを特徴とする。
【００６２】
ここで、インクジェット記録装置に対し着脱可能なカートリッジの形態を有するものとすることができる。
【００６３】
加えて、本発明液体タンクは、上記いずれかの形態の液体連通構造に接続される前記液体収納部をなし、前記複数の連通路を介して前記液体連通構造に接続可能なカートリッジの形態を有することを特徴とする。
【００６４】
また、本発明液体タンクは、上記インクジェット記録ヘッドが有する前記液体連通構造に対して、前記複数の連通路を介して接続可能なカートリッジの形態を有することを特徴とする。
【００６５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明をインクジェット記録装置に適用したいくつかの実施の形態について図面を参照して説明する。
【００６６】
なお、本明細書において、「記録」とは、文字、図形等有意の情報を形成する場合のみならず、有意無意を問わず、また人間が視覚で知覚し得るように顕在化したものであるか否かを問わず、広く記録媒体上に画像、模様、パターン等を形成する場合、または記録媒体の加工を行う場合を言うものとする。
【００６７】
また、「記録媒体」とは、一般的な記録装置で用いられる紙のみならず、広く、布、プラスチック・フィルム、金属板等、ガラス、セラミックス、木材、皮革等、インクを受容可能な物も言うものとするが、以下では「用紙」または単に「紙」ともいうものとする。
【００６８】
なお、本発明の液体供給システムに用いられる液体として、以下の各実施形態ではインクを例にとって説明を行っているが、適用可能な液体としては、インクに限ることなく、例えばインクジェット記録分野にあっては、記録媒体に対する処理液などを含むことは言うまでもない。
【００６９】
以下、液体使用部分（記録ヘッド）に対して密閉構造を持つ液体（インク）供給システムにおいて、液体使用動作（記録動作）および供給動作の障害となる気体を、構造の複雑化を伴うことなく供給経路から迅速かつ円滑に排除できるようにするための「基本構成」と、そのような構成に好ましく適用でき、当該構成による効果とも相俟って、使用時の姿勢やインク吐出方向に自由度を与えることのできる「特徴構成」とに分けて、本発明を説明する。
【００７０】
［基本構成］
（基本構成の第１の実施形態）
図１は本発明の特徴構成を適用し得る基本構成の第１の実施形態による液体供給システムの模式的断面図である。
【００７１】
図１に示す実施形態のインク供給システムは概して、液体収納容器としてのインクタンク１０と、インクジェット記録ヘッド（以下、単に「記録ヘッド」と称する）２０と、それらの間を連絡するインク供給路を形成する供給部５０とから構成されている。供給部５０は、記録ヘッド２０と分離可能または分離不能に一体のものでも良く、また、記録ヘッド２０を搭載するキャリッジに設けられてその上部からインクタンク１０が着脱可能であるとともに、当該装着時においてインクタンク１０から記録ヘッド２０に至るインク供給経路を閉成するものでも良い。
【００７２】
インクタンク１０は、概してインク収納空間が画成されるインク収納室１２およびバルブ室３０との２室からなり、その両室の内部は連通路１３を介して互いに連通されている。そして、インク収納室１２内には記録ヘッドから吐出させるためのインクが収納され、吐出動作に伴って記録ヘッドに供給される。
【００７３】
インク収納室１２には、一部に変形可能な可撓性膜（シート部材）１１が配設されており、この部分と不撓性の外装１５との間でインクを収納する空間を画成している。このシート部材１１から見たインク収納空間に対する外側空間、すなわち図におけるシート部材１１に対して上側の空間は、大気に開放され大気圧と等しくされている。さらにこのインク収納空間内は、下方に設けられている供給部材への接続部およびバルブ室への連通路１３を除いて、実質的に密閉空間を形成している。
【００７４】
本例のシート部材１１の中央部分は平板状の支持部材である圧力板１４によって形状が規制されており、その周縁部分が変形可能となっている。そして、このシート部材１１は、予めその中央部分が凸状に形成されていて、側面形状がほぼ台形となっている。このシート部材１１は、後述するように、インク収納空間内におけるインク量の変化や圧力変動に応じて変形する。その際に、シート部材１１の周辺部分がバランスよく伸縮変形し、そのシート部材１１の中央部分がほぼ水平姿勢を保ったまま、図の上下方向に平行移動する。このようにシート部材１１がスムーズに変形（移動）するため、その変形に伴う衝撃の発生がなく、衝撃に起因するインク収納空間内に異常な圧力変動が生じることもない。
【００７５】
またインク収納空間内には、圧力板１４を介してシート部材１１を図の上方向に付勢する押圧力を作用することで、記録ヘッドのインク吐出部に形成されるメニスカスの保持力と平衡して記録ヘッドのインク吐出動作が可能な範囲にある負圧を発生させる圧縮ばね形態のばね部材４０が設けられている。それとともに、インク収納室内の空気が環境変化（周囲温度や気圧）によって体積変動した場合、ばねとシートの変位で受容し、室内の負圧が大きく変動しないようになっている。なお、図１の状態は、インク収納空間内にほぼ完全にインクが充填された状態を示しているが、この状態でもばね部材４０は圧縮された状態にあり、インク収納空間内に適切な負圧が生じているものとする。
【００７６】
バルブ室３０には、インクタンク１０内の負圧が所定値以上に高まったときに外部から気体（空気）を導入するとともに、インクタンク１０からのインク漏出を阻止するための一方向弁が構成される。この一方向弁は、連通口３６を有して弁閉鎖部材となる圧力板３４と、バルブ室筐体内壁の連通口３６との対向位置に固定されて連通口３６を密閉可能なシール部材３７と、圧力板と接合されるとともに連通口３６が貫通したシート部材３１とを有し、バルブ室３０内においてもインクタンク１０への連通口１３および大気への連通口３６を除いて実質的に密閉空間を維持している。そしてシート部材３１より図中右側の、バルブ室筐体内の空間は、大気連通口３２によって大気に開放され、大気圧と等しくされている。
【００７７】
シート部材３１は、中央部分の圧力板３４と接合されている部分以外の周縁部分は変形可能となっており、中央部分が凸状とされていて、側面形状がほぼ台形となっている。このような構成をとることによって弁閉鎖部材である圧力板３４の、図の左右方向への移動が円滑に行われる。
【００７８】
バルブ室３０の内部には、弁の開放動作を規制するための弁規制部材として、ばね部材３５を設けてある。ここでもばね部材３５はやや圧縮された状態としておき、この圧縮の反力によって圧力板３４を図の右方に押す構成としている。このばね部材３５の伸縮によって、連通口３６に対するシール部材３７の密着／離間を行うことで弁としての機能をもたせ、さらに大気連通口３２から連通口３６を介してバルブ室３０内部への気体の導入のみを許可する一方向弁機構としている。
【００７９】
ここでシール部材３７としては、連通口３６が確実に密閉されるものであればよい。すなわち、少なくとも連通口３６と接触する部位が開口面に対して平坦性を保つ形状を有したもの、あるいは連通口３６の周囲に密着可能なリブを有したもの、さらには連通口３６内に先端が突入して連通口３６を閉塞可能な形状を有するものなど、密着状態が確保できるものであればよく、またその材質も特に限定されない。しかし、この密着はばね部材３５の伸長力で達成されるものであるので、この伸長力の作用によって動くシート部材３１と圧力板３４に追随し易いもの、すなわち収縮性をもつゴムのような弾性体でシール部材を形成することは、より好ましい。
【００８０】
かかるインクタンク１０の構成では、インクが十分に満たされている初期状態からインク消費が進んで行き、インク収納室１２内の負圧と、バルブ室３０内における弁規制部材によって作用する力等とがつりあった状態からさらにインク消費が継続されて負圧がさらに強まった瞬間に、連通口３６が開放されて大気の流入が生じ、インク収納空間内に取り込まれるように各部の設計が行われる。そして、この大気の取り込みによってインク収納室１０内の容積はシート部材１１ないし圧力板１４が図の上方に変位可能であることで逆に増大することができ、同時に、負圧も弱まることによって連通口３６が閉鎖される。
【００８１】
また、インクタンクの周囲環境の変化、例えば、温度上昇あるいは減圧等が生じても、シート部材１１ないし圧力板１４の下方への最大変位位置から初期位置までの間の容積分、収納空間内に取り込まれている空気の膨張が許容されるので、換言すれば当該容積分の空間がバッファ領域として機能するので、周囲環境の変化に伴う圧力の上昇を緩和し、吐出口からのインク漏出を効果的に防止することができる。
【００８２】
また、初期充填状態からの液体導出に伴いインク収納空間の内容積が減少し、バッファ領域が確保されるまでは、外気が導入されないので、それまでに周囲環境の急激な変化や振動や落下などが生じてもインク漏れが発生しない。さらに、インク未使用状態から予めバッファ領域を確保しているのではないので、インク収納容器の容積効率も高く、コンパクトな構成とすることができる。
【００８３】
なお、図示の例ではインク収納室１２内のばね４０およびバルブ室３０内のばね３５をともにコイルばねの形態として模式的に示しているが、他の形態のばねを用い得るのは勿論である。特に、例えば円錐弦巻ばねとすることもできるし、板ばねを用いることもできる。さらに板ばねを用いる場合には、断面略Ｕ字形状を有する一対の板ばね部材を、Ｕ字形状の開放端同士を対応させた状態で組合せてなるものでもよい。
【００８４】
記録ヘッド２０とインクタンク１０との結合は、図示の例では記録ヘッドに一体に設けられている供給部５０の接続部５１がインクタンク１０内に挿入されることによってなされる。これによって両者が流体的に結合され、記録ヘッド２０へ向けてインクが供給可能となる。なお、この接続部５１が挿通されるインクタンク側開口にはゴム等の封止部材１７が取り付けられ、接続部５１の周囲に密着してインクタンク１０からのインク漏出を防止するとともに、接続部５１とインクタンク１０との接続を確実なものにしている。なお、封止部材１７には、接続部５１の挿通を容易とするために、当該挿通位置に予めスリット等を形成しておいてもよい。そして、接続部５１が挿通されないときは、封止部材１７自体の弾性力によってスリットが閉じられることにより、インクの漏出を防止しているものである。
【００８５】
接続部５１は内部が軸方向に沿って２分割された中空針状の部材であり、それぞれの中空部の、上側すなわちインク収納室１２内に位置づけられる開口位置（以下、タンク側開口位置という）は鉛直方向に関してほぼ同一の高さである一方、下側すなわちヘッドに連結された供給部内での開口位置（以下、ヘッド側開口位置という）は高さが異なる構成となっている。以下、供給部５０内でのヘッド側開口位置が鉛直方向において相対的に下にある方の流路（図中の右の流路）をインク流路５４、ヘッド側開口位置が鉛直方向において上にある方の流路（図中の左の流路）をエア流路５４と称するが、これは気泡排除過程において、主としてインク流路５３からインクが記録ヘッド側に導出され、エア流路５４からはインクタンク側にエアが移送されるからであって、後述するように各流路においてインクおよびエアの両者の移動も行われるものである。すなわち、それら流路の呼称は、それぞれの流体専用であることを意味するものではない。
【００８６】
供給部５０内におけるインク供給経路は、インクタンク１０との接続部（上流）側から徐々に拡大し、そして記録ヘッド２０（下流）に向かって縮小する断面を有する。インク供給経路の最大拡大部にはフィルタ２３が備えられ、供給されるインク中に混入した不純物が記録ヘッド２０内へ流れ込んでいくことを防止している。気体の滞留によって形成される供給部５０内の気液界面は、流路５３および５４の横断面積より大きい。こうすることで、流路５３を通してインクタンク１０内のインクの水頭差が供給部５０内のインクにかかった場合に、供給部５０内に存在する気体の圧力がより高まり、エア流路５４から容易にインクタンク１０に向けて気体を排出することが可能となる。
【００８７】
記録ヘッド２０には、所定方向（例えば後述のようにキャリッジ等の部材に搭載されて記録媒体に対し相対移動しつつ吐出動作を行うシリアル記録方式を採るものにあっては当該移動方向と異なる方向）に配列された複数の吐出口と、各吐出口に連通する液路と、液路に配置されてインクを吐出するために利用されるエネルギを発生する素子とが設けられる。ここで、記録ヘッドにおけるインクの吐出方式すなわちエネルギ発生素子の形態は特に限定されるものではなく、例えば、通電に応じ発熱する電気熱変換体を当該素子として用い、その発生する熱エネルギをインク吐出に利用するものであってもよい。その場合には、電気熱変換体の発熱によってインクに膜沸騰を生じさせ、そのときの発泡エネルギによってインク吐出口からインクを吐出させることができる。また、電圧の印加に応じて変形するピエゾ素子のような電気機械変換素子を用い、その機械的エネルギを利用してインク吐出を行うものでも良い。
【００８８】
なお、記録ヘッド２０および供給部５０は、分離可能または分離不能に一体化されたものでもよく、また別体に構成されて連通路を介し接続されるものでも良い。一体化した場合には、記録装置内の搭載部材（例えばキャリッジ）に着脱可能なカートリッジの形態とすることもできる。
【００８９】
図２〜図７を用い、以上の構成による本実施形態のインクタンクへの気泡除去の過程を説明する。
【００９０】
図２は、新しいインクタンク１０が供給部５０ないし記録ヘッド２０に未装着状態である状態を示す。ここで、インクタンク１０は完全にインクＩが充填されている状態であり、ばね部材４０による負圧が発生しているとともに、シート部材１１がインクタンク外側へ突出した状態となっている。記録ヘッド２０側においては、それまで装着されていたインクタンク１０が空になっても供給部５０に残ったインクを使用して記録が行われていたため、そのインクタンク側からエアが侵入し、供給部５０におけるフィルタ２３の上流領域において上部に気体が溜まっている状態となっている。
【００９１】
図３は、図２の状態から、新たなインクタンク１０を装着した瞬間の状態を示す。記録ヘッド２０ないし供給部５０側は大気に開放されている状態であるために、フィルタ２３の上流領域の気体の圧力は大気圧と等しい。それに対し、インクタンク内は、ばね部材４０により大気圧よりも低い圧力（負圧）となっている。これにより、インクタンク１０を装着した瞬間にフィルタ２３の上流領域の気体の一部がインク収納室１２内に移動してその上部に溜まり、インク収納室１２内と供給部５０内とで圧力が平均化される。しかしながら、接続部５１のインク流路５３およびエア流路５４内ではそれぞれインクがメニスカスを形成しており、そのメニスカスにより、圧力バランスがつりあった段階で気体の移動が停止する。供給部側の気体の容積によってはこの状態で気体除去が完了する場合もあるが、図示の場合には気体の容積が大きく、除去すべき気体が残存している。
【００９２】
図４は、記録ヘッド２０からインクを例えば滴として吐出させている状態を模式的に示している。インクを吐出させると、記録ヘッド２０ないし供給部５０内の負圧が高まり、接続部５１に形成されるインクのメニスカスを破り、インクタンク１０から供給部５０に向けてインクが移動する。これに伴い、インク収納室１２の内容積が減少し、シート部材１１が圧力板１４に規制されつつ下方に向けて変形する。これによりばね部材４０が圧縮され、インク収納室１２内の負圧も高まる。
【００９３】
ここで、本実施形態では、インク流路５３とエア流路５４とは管径をほぼ等しくしてあり、そのため流路の圧力損失は記録ヘッド２０ないし供給部５０内の負圧に対して大きな差がなく、流路それぞれからインクが供給される。インク流路５３のヘッド側開口５３ｈがインクに接している図示の状態では、インク流路５３からそのままインクが流れ込む一方、供給部５０ないし記録ヘッド２０内で生じた気泡はフィルタ上流領域に移動し、既に残存している気体とともに当該領域すなわち供給部５０の上部に滞留している。この状態で、エア流路５４のヘッド側開口５４ｈの位置において、インクはメニスカスを形成するが、記録ヘッド２０ないし供給部５０内の負圧が高ければ滴下する。なお、本実施形態においては、記録動作に伴うインク吐出または記録動作以外の動作として行うインク吐出（予備吐出）により、接続部５１内がインクで満たされた状態となるが、記録ヘッド２０の吐出口形成面をキャップ部材で封止し、吸引ポンプにより、吐出口からインクを排出することによりこの状態を得ることもできる。
【００９４】
図５は、インク吐出あるいは吐出口形成面側からのインク吸引が停止した状態を示す。この状態で、水頭差により、インク流路５３では供給部５０へのインク移動が生じるような力が発生し、エア流路５４ではインクタンク１０側へのエア排出が生じるような力が発生する。この状態の理論的な説明については後述する。
【００９５】
図６は、それらの力により、供給部５０へのインク移動とインクタンク１０側へのエア排出とが同時に進行している状態である。
【００９６】
図７は、フィルタ上流領域内の気液界面がエア流路５４のヘッド側開口５４ｈの位置まで上昇した状態を示している。そしてこの状態で、インク移動およびエア排出が停止する。
【００９７】
図８を用い、図５の状態における各部の圧力バランスについて説明する。図５はインク移動とエア排除と行われるときの状態であるが、図８においては説明のために仮にこの状態で静止しているものとする。
【００９８】
フィルタ上流領域内に滞留する気体の圧力を考える。インク収納室１２内の気泡の圧力をＰ、インク収納室１２のインク界面とフィルタ上流領域のインク界面との水頭差による圧力をＨｓとすると、フィルタ上流領域内の気体の圧力はインク収納室１２の気体の圧力よりＨｓだけ大きいＰ＋Ｈｓとなる。これは、供給部５０ないし記録ヘッド２０側が密閉構造であるために生じる圧力増加であり、前述の従来技術（例えば特許文献１）のようにインクタンクと記録ヘッドとの間に大気連通口があるような構成では生じることはない。
【００９９】
次に、エア流路５４のヘッド側開口５４ｈのメニスカス位置における圧力のバランスを考えると、下向きに作用する圧力はＰ＋Ｈａ、上向きに作用する圧力は上述の気体圧力Ｐ＋Ｈｓであるが、この状態でつりあっていると仮定しているので、上下方向の圧力差と、メニスカスに起因する次式で表される圧力Ｍａとがつりあっていることになる。
Ｍａ　＝　２γｃｏｓθａ／Ｒａ　　　　　（１）
ここで、γはインクの表面張力、θａはエア流路５４に対するインクの接触角、Ｒａはエア流路５４の管径（内径）である。
【０１００】
従って、エア流路５４のヘッド側開口５４ｈの位置での圧力バランスは次式で表される。
Ｐ＋Ｈｓ−（Ｐ＋Ｈａ）　＝　Ｍａ　　　　（２）
Ｈｓ−Ｈａ　＝　Ｍａ　　　　　　　　　　（３）
つまり、エア流路５４のメニスカス位置とフィルタ上流領域のインク界面との水頭差による圧力と、エア流路のメニスカスによる圧力とがつりあっている状態である。　よって、フィルタ上流領域に残留する気体の容積が大きく、従って
Ｈｓ−Ｈａ　＞　Ｍａ　　　　　　　　　　（４）
である場合においては、フィルタ上流領域内の気体圧力が高いので、エア流路５４内のメニスカスが破れ、エアがインク収納室１２側に移動することになる。また、これに伴ってインク収納室１２内のインクはインク流路５３を介して供給部５０内に移動し、供給部内のインク液位もあがる。
【０１０１】
エア流路の容積は供給部に比較して非常に小さいので、エアが移動し始める初期の段階では、比較的容積の大きい供給部５０内のインク液面の上昇はさほど大きくない一方、エア流路５４のメニスカス位置はインクタンク側開口５４ｔの位置に向けて素早く移動する。よって、エア流路５４タンク側開口位置５４ｔからフィルタ上流領域内のインク界面位置までの水頭差による圧力（Ｈｓ−Ｈａ）が、エア流路のメニスカスによる圧力に対してかなり大となり、エア排除が促進される。
【０１０２】
そして、エア流路長さ分の水頭による圧力Ｌａが次式
Ｌａ　＜　Ｍａ＋Ｍａ’　　　　　　　　　（５）
（ただしＭａ’はエア流路タンク側開口位置に形成されるメニスカス圧力）
の関係であるとき、図７の状態までエア排出が行われる。
【０１０３】
以上では、図２のように、インク流路５３のヘッド側開口５３ｈがインクに接している場合について考察したが、インク消費がさらに進み、図９のようにインク流路５３のヘッド側開口５３ｈも供給部５０内のインクに接していない状態について考察する。
【０１０４】
図２〜７および図８においては、インク流路５３のヘッド側開口がインクに接しているためにエア流路内のメニスカス位置における圧力のバランスだけを考察すれば足りたが、図９の状態ではインク流路５３に形成されるメニスカスも考察されなければならない。
【０１０５】
図９の状態で静止しているとする。供給部５０内にある気体の圧力をＰ’、インク流路５３で形成されるメニスカスによる圧力をＭｉとすると、この状態でエア流路５４およびインク流路５３の各メニスカス位置での圧力バランスは次式
Ｐ’−（Ｐ＋Ｈａ）　＝　Ｍａ，　Ｐ’−（Ｐ＋Ｈｉ）　＝　Ｍｉ（６）
で表され、インクタンクおよび供給部間で流体の交換は生じない。よってエア排除およびインク移動が行われるためには、
Ｐ’−（Ｐ＋Ｈａ）　＞　Ｍａ，　Ｐ’−（Ｐ＋Ｈｉ）　＜　Ｍｉ
となればよい。これらから、
Ｐ’−Ｐ　＞　Ｈａ＋Ｍａ，　Ｐ’−Ｐ　＜　Ｈｉ＋Ｍｉ
つまり、
Ｈｉ＋Ｍｉ　＞　Ｈａ＋Ｍａ
Ｈｉ−Ｈａ　＝　Ｈ　＞　Ｍａ−Ｍｉ　　　（７）
となる。従って、インク流路５３およびエア流路５４のヘッド側開口位置５３ｈおよび５４ｈの鉛直方向の差に対応した、水頭による圧力差Ｈと、エア流路５４およびインク流路５３のメニスカスによる圧力の差との関係によって、インクの移動が生じかつエア排除が行われるか否かが決定されることになるので、インク吐出あるいは吐出口形成面側からのインク吸引等による供給部内の負圧調整を適切に行えばよい。
【０１０６】
以上の通り、本実施形態によれば、接続部５１の内部を２分割して２つの流路を設け、各流路のヘッド側開口位置の高さに差をつけることで、複雑な構成を必要とすることなく、フィルタ上流領域の滞留気体をインクタンク側に速やかに移送することが可能となる。
【０１０７】
また、インクタンクの交換操作後に若干のインク吐出あるいは吐出口形成面側からのインク吸引等を行えば供給部内に滞留していた気体を迅速かつ円滑にインクタンク側に移送して供給経路から排除できることになり、吐出口側から吸引動作を行うことによって気体を排除する場合のような大量のインク浪費が生じることもない。
【０１０８】
なお、インクタンクからのインク供給の過程でインク収納室内の負圧が所定値以上に高まった場合には、バルブ室の作用により外部から気体がインク収納室内に取り込まれることは前述した通りである。
【０１０９】
また、インクに色材として顔料を含むものを用いた場合は、エアーがタンクに輸送される際に、顔料粒子の沈降を拡散させ、インクの保存安定性や吐出の信頼性を確保できる。
【０１１０】
（基本構成の第２の実施形態）
図１０および図１１を用いて本発明の特徴構成を適用し得る基本構成の第２の実施形態に係る液体供給システムを説明する。なお、第１の実施形態と同様に構成できる各部については、対応箇所に同一符号を付してある。
【０１１１】
図１０は記録ヘッドと２０と一体化した供給部６０の模式的断面図である。図示のように、本実施形態においても、接続部６１は第１の実施形態と同様に、その内部を２分割して２つの流路を設けているが、インク流路６３のヘッド側開口６３ｈの位置とエア流路６４のヘッド側開口６４ｈの位置には高さの差が実質的にない。しかしながら、エア流路６４のヘッド側開口６４ｈは供給部６０内の空間にそのまま開口しているのに対し、インク流路６３のヘッド側開口６３ｈはその一部が供給部６０の内壁面に接している。
【０１１２】
図１１はかかる供給部に対しインクタンク１０を装着した状態であり、この場合に生じる現象を説明する。
【０１１３】
装着状態においてインクのメニスカスがインク流路６３内の領域に存在して圧力がバランスしている場合には、前述の（６）式の説明から明らかな通りエア排除は行われない。しかしながら、インク吐出あるいは吐出口形成面側からのインク吸引等によって供給部内の負圧が高まり、インク流路６３のメニスカス位置がヘッド側開口６３ｈの位置まで下がると、開口６３ｈの一部が供給部内壁面に接しているので毛管力によりインクが内壁面を伝って流れ落ち、開口６３ｈにおいてメニスカスを形成することができなくなる。すると、ヘッド流路内に移動したインク体積により、フィルタ上流領域内の気体圧力が増加し、エア流路６４のメニスカスが破れ、インクタンク１０側へのエア排除が行われる。
【０１１４】
つまり、本実施形態の構成によれば、インク流路およびエア流路のヘッド側開口位置の高さに差がなくてもインク移動およびエア排出が行われ、結果として接続部６１の長さを短縮することが可能となる。これにより、第１の実施形態と比較して、供給部ないしこれを一体化した記録ヘッドの小型化が可能となる。
【０１１５】
ただし、インクの表面張力、流路内壁との接触角、供給部内壁の傾斜角度等によってはインクの壁面を伝う円滑な流れを確保できないことも考えられるので、使用するインクの物性に応じて内壁の構成や材料、表面状態等を適切に選択することが望ましい。
【０１１６】
（基本構成の第３の実施形態）
図１２は、全体的には第２の実施形態と同様の供給部の構成を採る第３の実施形態に適用される接続部の、ヘッド側開口部の詳細を示す図である。すなわち、本例の接続部７１にもその内部を２分割して２つの流路を設けているが、インク流路７３のヘッド側開口７３ｈの位置とエア流路７４のヘッド側開口７４ｈの位置には高さの差が実質的にない。しかしインク流路に沿って微細な溝を形成する部分７５が併設され、その部分７５がヘッド側開口７３ｈからさらに延長して供給部内方に突出している。
【０１１７】
この構成においては、インクの毛管力により微細溝にインクが侵入するが、このためインク流路７３のヘッド側開口部において高い圧力を作用するメニスカスが形成されなくなくなる。これにより、インク流路からインクが供給部内に流れ落ち易くなる。すなわち、本実施形態においても、第２の実施形態と同様に、インク流路およびエア流路のヘッド側開口位置の高さに差がなくてもインク移動およびエア排除が行われ、同様の効果が得られる。
【０１１８】
なお、インク流路のヘッド側開口部分において高い圧力を作用するメニスカスが形成できなくなるようにするための構成としては、第２および第３の実施形態に限られない。例えば、当該開口部分を拡大した形状とすること、流路間で径に差をつけること、あるいは材質の適切な選択や表面処理を行うことで流路内面の条件（インクとの接触角など）が流路間で異なっているようにすることなどによっても、同様の効果が期待できる。
【０１１９】
（基本構成の第４の実施形態）
図１３（ａ）および（ｂ）は、本発明の特徴構成を適用し得る基本構成の第４の実施形態に係る供給部の構成および動作を説明するための図である。
【０１２０】
本実施形態に係る供給部８０においても、接続部８１には第１の実施形態と同様に、その内部を２分割してインク流路８３およびエア流路８４を設けているが、インク流路８３のヘッド側開口位置がフィルタ面より下部に位置するように構成されている。
【０１２１】
従って、フィルタ上流領域に十分にインクが存在している場合には、図１３（ａ）中の矢印で示すようにインクが流れ、記録ヘッド２０に供給される。
【０１２２】
一方、図１３（ｂ）は、インクタンク（不図示）が空になった状態でもインク消費が行われた状態である。この図から明らかなように、インク流路８３のヘッド側開口８３ｈがフィルタ２３の面よりも鉛直方向に低く位置しているので、ヘッド側開口８３ｈ付近のインクは使用されずに溜まっており、よって常にインク流路８３のヘッド側開口８３ｈはインクに接触している状態となっている。
【０１２３】
従って、かかる構成では、（４）式の関係が満たされていれば常にエア排除が行われ、（７）式の関係を考慮した供給部内の負圧制御を行わなくても足りることになる。また、メニスカスを形成させない目的でインク流路のヘッド側開口がインクに常に接触しているようにするためのインク流路の長さを短縮することができる。
【０１２４】
（基本構成の第５の実施形態）
図１４（ａ）および（ｂ）は、本発明の特徴構成を適用し得る基本構成の第５の実施形態に係るインク供給システムを適用した流体系の構成および動作を説明する図である。
【０１２５】
以上の諸実施形態ではインクタンクにエア導入用のバルブ室が配設されており、インク供給とともにバルブ室からインクタンク内にエアを導入する構成であったが、本実施形態のインクタンク１０’には、図１４（ａ）に示すように、外部からのエア導入用のバルブ室が存在せず、実質的にインク収納室のみの構成となっている。供給部５０および記録ヘッド２０については第１の実施形態と同様の構成である。
【０１２６】
かかる形態では、シート部材１１、ばね部材４０および圧力板１４により適切な負圧が得られるように構成されることになり、式（４）の条件が満たされない限りは図１４（ｂ）のようにインク消費に伴ってシート部材１１がそのまま下方に変位して行くが、同式の条件が満たされれば、これまでの実施形態と同様にフィルタ上流領域のエアがインクタンク１０’側に移送され、インク供給経路から排除されることになるのは勿論である。
【０１２７】
（基本構成の第６の実施形態）
図１５（ａ）および（ｂ）は、本発明の特徴構成を適用し得る基本構成の第６の実施形態に係るインク供給システムの構成および動作を説明する図である。
【０１２８】
以上の諸実施形態では記録ヘッド側ないしインク供給部側にインク流路およびエア流路を有する接続部を設けたが、本実施形態では、第１の実施形態とほぼ同様の構成を有するインクタンク１０Ａに対し、図１５（ａ）に示すようにインク流路部材５３Ａおよびエア流路部材５４Ａを設け、これらが同図（ｂ）に示すように供給部５０Ａ内に突入して装着される構成としている。かかる構成によっても第１の実施形態と同様の動作が行われ、同様の効果を得ることができる。
【０１２９】
なお、図示の例では、インク流路部材５３Ａおよびエア流路部材５４Ａを別体の部材としているが、先の諸実施形態と同様、内部を２分割して２つの流路を形成した接続部を用いてもよい。逆に、先の諸実施形態においても、別体のインク流路部材およびエア流路部材を用いてもよい。
【０１３０】
また、いずれの実施形態においても、流路の数は２つに限られず、３以上設けられるものでもよい。また、内部を複数に分割して複数の流路を形成する接続部とする場合にも、上例のように流路間の隔壁を直線状に形成するのみならず、同心円状に形成することで多重管構成の接続部とすることができる。
【０１３１】
さらに、内部を複数に分割して複数の流路を形成する接続部とする場合、気体の移送とインクの移動とが相互に干渉して円滑かつ迅速な気液交換を阻害しない限り、各流路が完全に区画されていなくても良い。
【０１３２】
（インクジェット記録装置の構成例）
図１６は、本発明を適用可能なインクジェット記録装置の構成例を説明するための図である。
【０１３３】
本例の記録装置１５０はシリアルスキャン方式のインクジェット記録装置であり、ガイド軸１５１，１５２によって、キャリッジ１５３が矢印Ａの主走査方向に移動自在にガイドされている。キャリッジ１５３は、キャリッジモータおよびその駆動力を伝達するベルト等の駆動力伝達機構により、主走査方向に往復動される。キャリッジ１５３には、上記のいずれかの実施形態を可とし、記録ヘッドないし供給部と、これに装着されてインクを供給するインクタンクとからなる液体供給システム１５４が搭載される。記録媒体としての用紙Ｐは、装置の前端部に設けられた挿入口１５５から挿入された後、その搬送方向が反転されてから、送りローラ１５６によって矢印Ｂの副走査方向に搬送される。記録装置１５０は、記録ヘッドを主走査方向に移動させつつ、プラテン１５７上の用紙Ｐの記録領域に向かってインクを吐出させる記録動作と、その記録幅に対応する距離だけ用紙Ｐを副走査方向に搬送する搬送動作と、を繰り返すことによって、用紙Ｐ上に順次画像を記録する。
【０１３４】
なお、記録ヘッドは、上述のように、インクを吐出するためのエネルギとして、電気熱変換体から発生する熱エネルギを利用するものであってもよい。その場合には、電気熱変換体の発熱によってインクに膜沸騰を生じさせ、そのときの発泡エネルギによって、インク吐出口からインクを吐出することができる。また、記録ヘッドにおけるインクの吐出方式は、このような電気熱変換体を用いた方式のみに限定されず、例えば、圧電素子を用いてインクを吐出する方式等であってもよい。
【０１３５】
キャリッジ１５３の移動領域における図１６中の左端には、キャリッジ１５３に搭載された記録ヘッドのインク吐出口の形成面と対向する回復系ユニット（回復処理手段）１５８が設けられている。回復系ユニット１５８には、記録ヘッドのインク吐出口のキャッピングが可能なキャップと、そのキャップ内に負圧を導入可能な吸引ポンプなどが備えられており、インク吐出口を覆ったキャップ内に負圧を導入することにより、インク吐出口からインクを吸引排出させて、記録ヘッドの良好なインク吐出状態を維持するための回復処理を行うことができる。また、画像形成とは別に、キャップ内に向かってインク吐出口からインクを吐出させることによって記録ヘッドの良好なインク吐出状態を維持する回復処理（予備吐出処理」ともいう）を行うこともできる。これら処理は、インクタンクが新たに装着された場合に上記（４）式または（７）式の条件を満たすようにするためにも行うことができる。
【０１３６】
（インクジェット記録装置の他の構成例）
図１６に示したようなインクジェット記録装置は、図１等のインク供給システムが採用されて吐出口からインクが鉛直方向下向きに吐出されるものである。しかし、記録ヘッドに向けてインクを円滑に供給する一方、記録ヘッドないしインク供給部に滞留する気体をインクタンクに円滑かつ迅速に移送できるよう構成が定められる限り、記録ヘッドを含む液体供給システムないしこれを適用するインクジェット記録装置の構成は適宜定められるものである。
【０１３７】
図１７は本発明を適用可能なインクジェット記録装置の他の構成例を説明するための主要部の模式的断面図である。
【０１３８】
図中、矢印で示すように上向きに搬送される記録媒体Ｐは、紙送りローラ２０８によって、記録部ヘッド２２０に対向する位置に配置されたプラテン２０９によって被記録面を規制されながら進み、その後、排紙ローラ２１２とこれと共働する補助ローラ２１３との間を通過し、排紙領域へと搬送されていく。紙送りローラ２０８と、排紙ローラ２１２とに支えられ、プラテン２０９に沿った領域では、記録媒体は記録装置の設置面に対しほぼ垂直な状態となり、この位置で記録ヘッド２２０による記録が行われる。なお、補助ローラ１３は、インクによる記録がなされた記録媒体の面との接触面積を極力小さくするために、拍車状に形成されている。
【０１３９】
かかる記録装置に適用される液体供給システムは、記録ヘッド２２０と、これと一体に設けられた液体供給部２５０と、これに着脱自在に装着されるインクタンク２１０とから構成されている。記録ヘッド２２０には、インクを吐出するための吐出口が複数配列されており、その配列方向は、記録媒体の搬送方向と平行、すなわち本例の場合垂直方向となっており、従って水平方向にインク吐出を行うものである。
【０１４０】
液体供給部２５０は記録ヘッド２２０と一体に構成され、記録ヘッド２２０に至る液体供給経路の途中には塵埃等を除去するためのフィルタ２２３が配置されている。また、上部には、第１の実施形態と同様の構成を有する接続部２５１が設けられ、この接続部２５１に対し封止部２１７を介してインクタンク２１０を装着することで、供給部２５０ないし記録ヘッド２２０側と、インクタンク２１０側との流体連通が行われる。
【０１４１】
インクタンク２１０は、一部に変形可能な可撓性膜（シート部材）２１１が配設されており、この部分と不撓性の外装２１５との間でインクを収納する空間を画成している。シート部材２１１の中央部分は平板状の支持部材である圧力板２１４によって形状が規制されており、その周縁部分が変形可能となっている。このシート部材２１１は、インク収納空間内におけるインク量の変化や圧力変動に応じて変形する。その際に、シート部材２１１の周辺部分がバランスよく伸縮変形し、そのシート部材２１１の中央部分がほぼ垂直姿勢を保ったまま、図の左右方向に平行移動する。またインク収納空間内には、圧力板２１４を介してシート部材２１１を図の右方向に付勢する押圧力を作用することで、記録ヘッドのインク吐出部に形成されるメニスカスの保持力と平衡して記録ヘッドのインク吐出動作が可能な範囲にある負圧を発生させる圧縮ばね形態のばね部材２４０が設けられている。すなわち、このインクタンク２１０は、可動部分の変位ないし変形の方向が異なるだけで第１の実施形態で示したものとほぼ同様の構成を有する。なお、適宜内部に外気を導入するためのバルブ室については図示を省略している。
【０１４２】
以上の構成の液体供給システムがキャリッジ２６０に搭載され、ガイドシャフト２６１に沿って図面の垂直方向に往復移動が可能となっている。また、本実施形態の記録装置はシリアル型のインクジェット記録装置としているので、記録媒体Ｐへの画像形成は、記録ヘッド１ａの各記録素子からインクを吐出させながらキャリッジ１０を移動させる記録主走査と、記録媒体Ｐの搬送経路に沿った所定量の搬送とを、順次繰り返すことによって行われる。
【０１４３】
［特徴構成］
上述のような基本構成を採用することによって、記録ヘッドに対して密閉構造を持つインク供給経路内に残留する気体を円滑かつ迅速にインクタンク側に移送させると共に、滞留気泡に起因する問題点、すなわちインク供給の不良や混入気泡による吐出口の目詰まり等に起因した記録不良が生じないインクジェット記録装置を提供することができる。
【０１４４】
ところで、記録装置は使用時の姿勢が定まっているのが一般的であり、特にインクジェット記録装置においては、液体であるインクを用いることから、使用時の姿勢の制約が大きい。しかし実際には、様々な理由により図示の姿勢とは異なった状態で使用されることも考えられ、小型・可搬型の装置であれば一層その傾向が強く、また移動体の中での使用を考慮すれば、通常使用時の姿勢から傾いて使用されることは十分にあり得ることである。
【０１４５】
よって以下では、基本構成の気液交換機能をより有効に活用することもでき、さらに使用時の姿勢やインク吐出方向にも自由度を向上するための「特徴構成」について説明する。
【０１４６】
図１８は当該特徴構成に係る実施形態による液体供給システムの模式的断面図である。このシステムは、概して基本構成の第１の実施形態（図１）と同様の構成を有しており、対応する各部には図１と同様の符号を付し、その説明は省略する。
【０１４７】
図１８の構成が図１と異なるのは、インク収納室１２内に突入した接続部５１を覆うように、一端が閉塞された筒状のインク導出器１８を設けた点である。このインク導出器１８は、例えば樹脂や金属材料で形成されたメッシュ状の部材であり、メッシュを構成する小孔の径は数十μｍ〜数ｍｍ程度に設定され、インクが小孔部でメニスカスを形成しやすいものとなっている。特に好ましいサイズは２０μｍ以上１ｍｍ以下であり、より好ましくは３０μｍ以上５００μｍである。
【０１４８】
但し、インクが完全に充填されているインクタンクの初期状態では、インク導出器１８は完全にインクに浸漬されており、メニスカスは形成されない。なお、インク導出器１８は、閉塞端がほぼ接続部５１側と対向する側面に近接するように軸方向の長さが設定されている。また、このインク導出器１８と干渉しないようにばね部材４０を支持する固定部材１９が設けられている。
【０１４９】
図１９〜図２１を用いてかかる構成の動作を説明する。図１８の初期状態から、記録ヘッド２０のインク吐出動作等に伴って、インクＩがインク収納容器１２から接続部５１を介して供給部５０内にインクが移動し、それによってシート部材１１ないし圧力板１４がインク収納空間の容積を減少させる方向に変位して行く（図１９）。インク消費の進行に伴い、シート部材１１の変位が飽和し、インク収納室１２内の負圧が高まって、バルブ室３０から外気が導入され、負圧調整が行われる。そして、インク収納室１２内のインク液面が低下し、インク導出器１８の一部が気体中に露呈する（図２０）。しかしその表面の多孔構造でメニスカスが形成されているので、インク導出器１８内のインク液面の低下は導出器外の液面低下に比して極めて緩やかであり、導出器内のインクは最後に消費されることになる（図２１）。
【０１５０】
次に、図２２はインクジェット記録装置が天地逆となった姿勢で使用されるときの、液体供給システムの一状態を示す。この状態程度のインク残量があったとしても、インクを吸収体等に保持させずにそのまま貯留するような構成では、液体導出器１８がなければ接続部５１のタンク側開口は気体で覆われてしまい、上方に位置することになる記録ヘッド２０にはインクを供給できず、すぐに吐出不能の状態となる。しかし本実施形態によれば、液体導出器１８の表面の小孔に形成されるメニスカスによりインク収納室内の気体が液体導出器１８内に進入できず、液体導出器１８内はほぼインクが満たされた状態を保ち、接続部５１を介しての供給部５０とのインク連通状態が保持されるので、インクをそのまま供給することができる。また、液体導出器１８の閉塞端部は、図示の状態で底部となる収納室側面に位置し、インクに浸漬された状態となる。よってその部分にはメニスカスが形成されず、インクがそのまま導出器１８の内部に導かれるので、インクで満たされた状態を比較的長く維持でき、従って記録ヘッド２０はインク吐出動作を続行することができることになる。
【０１５１】
ここで、基本構成との関係で留意すべき点は次の通りである。
図１に示したような状態でインクタンク１０に対し供給部５０から気体を移送できない構成では、供給部５０内に大量の気体が滞留し、図２２のように液体供給システムを天地逆にしたときに滞留していた気体がフィルタ２３下面全体に広がってしまう。すると、その部分で記録ヘッド２０へのインク連通が断たれ、すぐにインク吐出動作が停止してしまうことになる。
【０１５２】
しかし基本構成の項で述べたように、通常使用時の姿勢において上記式（４）または式（７）が満たされる状態では、供給部５０内の気体がインクタンク１０内に移送され、供給部５０内に滞留する気体の量を低減できる。よって、通常使用時の姿勢から、これとは異なる姿勢、すなわち天地逆のような極端な状態となっても、供給部５０内に残留する気体量では、図２２に示すようにフィルタ部分においてインク連通を断つには至らず、インク吐出動作を比較的長く維持できることになる。
【０１５３】
なお、供給部５０からインクタンク１０側に移送された気体は、導出器１８の表面の多孔構造によりメニスカスが形成されるために、導出器１８が囲む空間から収納室１２内に移動できない。外部からバルブ室３０を介してインク収納室１２に導入されていた気体が導出器１８内部に侵入した場合も同様である。それらのような気体は、記録装置ないし液体供給システムが通常の姿勢で使用される場合には問題とならず、また天地逆の姿勢で使用される場合にも、その量によっては図２２に示すように接続部５１のタンク側開口に至らない限り問題は生じない。
【０１５４】
しかし、より多くの気体が導出部１８内に存在する場合にも、図２２の如く天地逆ののような極端な状態で使用されることを考慮して、当該気体が接続部５１のタンク側開口に至らないよう、接続部５１のインクタンク１０に対する突入長を適切に定めること、接続部５１が突入するインクタンク側の空間を広くしてより多くの気体を溜めることできるようにすること、あるいは液体供給システムが天地逆となって気体が上方に移動するときにこれをトラップする部分を導出部１８に設けたりすることは好ましいことである。
【０１５５】
なお、液体導出器１８の構成は図１８のような筒状の構成に限られることなく、適宜定められ得るものであることは勿論である。
図２３は液体導出器の他の構成を説明するための液体供給システムの模式的断面図であり、接続部５１の突入空間からインク収納室１２を構成する内壁に沿わせて液体導出部１８’を配設したものである。かかる構成によれば、より広い範囲からインクを接続部５１のタンク側開口に効果的に導くことができるので、インク消費効率を高めることができる。また、液体供給システムが天地逆になるような姿勢で使用される場合でも、一点鎖線で示すようなエアトラップも形成しやすくなる。
【０１５６】
（その他）
上述のインク供給システムの基本構成の諸実施形態では、いずれも吸収体等にインクを保持させずにそのまま貯留ないし供給されるようにした構成を採用する一方、可動部材（シート部材、圧力板）とこれを付勢するばね部材とにより負圧発生手段を構成するとともに供給システム内を密閉構造とすることで、記録ヘッドに対して適切な負圧を作用するようにした。
【０１５７】
かかる構成は、吸収体により負圧を発生させる従来技術の構成に対して、容積効率が高く、かつインク選定の自由度も向上できるものである。また、そればかりでなく、近年の記録の高速化に伴って求められるインク供給の高流量化や安定化の要望にも好ましく応え得るものである。
【０１５８】
また、供給経路に滞留する気体を排除する目的に対しては、記録ヘッドから最も離れた最上流位置であるインクタンクにこれを移送するものとし、そのために複数の流路を介してインクタンクとインク供給経路とを連結するとともに、両者の圧力のバランスを利用することでインクタンクからのインク導出とインクタンクへの気体導入とが並行して行われるようにした。
【０１５９】
かかる構成によれば、供給経路内の滞留気体を、複雑な装置を必要とせず、部品点数の増加が少なく簡単な構造でありながら、円滑かつ迅速にインクタンク側に排除することができる。また、排除のタイミングも、気体がある程度蓄積すると圧力のバランスに従って自ずと行われるため、気体排除の信頼性が高いものである。
【０１６０】
また、気体排除の過程において、常にインクタンクの負圧を維持しているのでインクジェット記録ヘッドのインク吐出口などからの液体漏洩を確実に防止することができる。さらには、気体をインクタンク側に排除することによって、記録ヘッドの吐出口側からインク吸引を行うことで気体を排除する方法に比較してインク消費量を格段に減少させることができ、インク浪費を抑えて、ランニングコストの低減にも貢献するものである。
【０１６１】
加えて、供給経路に対して着脱可能に構成されたインクタンクを用いる場合において、従来は、交換操作時に供給経路側に気体が侵入することを防止するために、供給経路がインクで満たされている状態で、すなわちインクを完全に消費しきる前にインクタンクの交換を行っている場合が多かった。しかし上記構成によれば、交換操作時に供給経路内に気体が侵入しても、新たなインクタンクを装着すればそのインクタンクに対して容易に排除できるので、インクが完全に消費された後に交換を行うことができ、またこれにより、ランニングコストのさらなる低減できるのみならず、環境問題に対しても資するところが大きい。さらに、上述の実施形態においてはいずれも、通常の使用時の姿勢においてインクタンクを最も高所に配置し、供給部ないし記録ヘッドが低所に配置されている。これは、気液交換を迅速かつ円滑に、かつ簡単な構成で行う上で非常に好ましい配置である。
【０１６２】
なお、インクタンクの構成にもよるが、インクタンクに導入された気体は、これがインク供給経路に戻らず、インク供給が阻害されない位置であれば、インクタンク内のどこに貯留されてもよい。しかし、インクを吸収体などに含浸させずにそのまま貯留するようにした上記実施形態の構成は、導入された気体がそのままインクタンク内の最上部に位置することになるので、好ましいものである。
【０１６３】
そしてこのように、インクタンク内に吸収体が存在しない場合、タンクの容積そのものがインクの容量となりうるので、必要以上にインクタンクを大きくする必要がなく、またタンクの形状も比較的自由に設計できるのである。
【０１６４】
そして以上では、液体使用時および液体供給時の障害となる気体を、構造の複雑化を伴うことなく液体供給経路から排除できる基本構成に対して特徴構成を適用するものとして説明したが、液体であるインクをそのまま貯留し、供給するように構成されたシステムであれば、通常の姿勢とは異なった姿勢での使用の許容範囲を拡大すると言う観点から、本願発明が好ましく適用できることは勿論である。
【０１６５】
また、以上の説明では本実施形態の記録方式として、シリアル型のインクジェット記録装置を適用してきたが、本発明および本実施形態はこれに限定されるものではない。また、シリアル型でなくライン走査型の記録装置であっても本発明および本実施形態を適用することは可能である。さらに、液体供給システムは、インクの色調（色や濃度など）に対応して複数設けることができるのは言うまでもない。
【０１６６】
加えて、インクタンク（液体タンク）に導出器を設けた構成は、インクジェット記録装置（液体使用装置）使用時の姿勢に対する制限を緩和するものであり、この観点から上述のような複数の流路を介して液体タンクと供給経路側とを連通させる構造のみならず、例えば単一の流路を介してそれらが連通するような構造にも適用できることは勿論である。
【０１６７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、次の効果の少なくとも一つを得ることができる。
使用時の姿勢やインク吐出方向に自由度を与え得る液体タンクの構成を実現できる。特にこの液体（インク）を直接収納する場合の課題を解決するために、従来吸収体とフィルタと圧接によるものとはまったく発想を逆転した構造体を用いることで、直接収納方式および吸収体方式のそれぞれで生じていた課題をともに解決し、かつそれぞれが有していた利点は維持できるようにすること、すなわちインクの収容効率を高め、姿勢差制限をなくすことができる。
【０１６８】
さらに、液体使用部分に対して密閉構造を持つ液体供給システムにおいて、液体使用動作および液体供給動作の障害となる気体を、構造の複雑化を伴うことなく液体使用部から迅速かつ円滑に排除できるようになった。
【０１６９】
また、インクに色材として顔料を含むものを用いた場合は、エアーがタンクに輸送される際に、顔料粒子の沈降を拡散させ、インクの保存安定性や吐出の信頼性を確保できる。
【０１７０】
また、インクジェット記録装置に適用した場合、密閉構造のインク供給経路内に残留する気体を円滑かつ迅速にインクタンク側に移送させると共に、記録装置の実使用時においても、滞留気泡に起因する問題点、すなわちインク供給の不良や混入気泡による吐出口の目詰まり等に起因した記録不良を防止できる。
【０１７１】
さらに、そのような気体排除を行うための構成による効果とも相俟って、使用時の姿勢やインク吐出方向に自由度を与え得る構成を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の特徴構成を適用し得る基本構成の第１の実施形態による液体供給システムの模式的断面図である。
【図２】上記基本構成の第１の実施形態における気体除去過程を説明するための図であり、新しいインクタンクが供給部ないし記録ヘッドに未装着である状態を示す模式的断面図である。
【図３】上記基本構成の第１の実施形態における気体除去過程を説明するための図であり、図２の状態から、新たなインクタンクを装着した瞬間の状態を示す模式的断面図である。
【図４】上記基本構成の第１の実施形態における気体除去過程を説明するための図であり、記録ヘッドからインクを吐出させている状態を示す模式的断面図である。
【図５】上記基本構成の第１の実施形態における気体除去過程を説明するための図であり、図４のインク吐出あるいは排出が停止した状態を示す模式的断面図である。
【図６】上記基本構成の第１の実施形態における気体除去過程を説明するための図であり、図５の状態からインク移動と気体排出とが同時に進行している状態を示す模式的断面図である。
【図７】上記基本構成の第１の実施形態における気体除去過程を説明するための図であり、インク移動および気体排出が停止した状態を示す模式的断面図である。
【図８】上記基本構成の第１の実施形態におけるインク移動および気体排出の原理を説明するための説明図である。
【図９】図８とは異なった条件下での上記基本構成の第１の実施形態におけるインク移動および気体排出の原理を説明するための説明図である。
【図１０】本発明の特徴構成を適用し得る基本構成の第２の実施形態に係る液体供給システムに適用されるインク供給部の模式的断面図である。
【図１１】本発明の特徴構成を適用し得る基本構成の第２の実施形態に係る液体供給システムの構成および動作を説明するための模式的断面図である。
【図１２】本発明の特徴構成を適用し得る基本構成の第３の実施形態に適用されるインク供給システムに適用される接続部の主要部を示す斜視図である。
【図１３】（ａ）および（ｂ）は、本発明の特徴構成を適用し得る基本構成の第４の実施形態に係る液体供給システムの構成および動作を説明するための模式的断面図である。
【図１４】（ａ）および（ｂ）は、本発明の特徴構成を適用し得る基本構成の第５の実施形態に係る液体供給システムの構成および動作を説明するための模式的断面図である。
【図１５】（ａ）および（ｂ）は、本発明の特徴構成を適用し得る基本構成の第６の実施形態に係る液体供給システムの構成および動作を説明するための模式的断面図である。
【図１６】本発明を適用可能なインクジェット記録装置の構成例を示す斜視図である。
【図１７】本発明を適用可能なインクジェット記録装置の他の構成例を示す模式的断面図である。
【図１８】本発明の特徴構成に係る実施形態による液体供給システムの模式的断面図である。
【図１９】図１８の構成の動作を説明するための液体供給システムの模式的断面図である。
【図２０】図１８の構成の動作を説明するための液体供給システムの模式的断面図である。
【図２１】図１８の構成の動作を説明するための液体供給システムの模式的断面図である。
【図２２】天地逆となった姿勢で使用されるときの図１８の構成の動作を説明するための説明図である。
【図２３】本発明の特徴構成に係る他の実施形態による液体供給システムの模式的断面図である。
【符号の説明】
１０，１０Ａ，１０’，２１０　インクタンク
１１，２１１　シート部材
１２　インク収納室
１３　連通口
１４，２１４　圧力板
１７　封止部
１８　液体導出器
１９　固定部材
２０，２２０　記録ヘッド
２２，２２３　フィルタ
３０　バルブ室
３１　バルブ室シート部材
３４　バルブ室圧力板
３５　バルブ室ばね部材
３２，３６　連通口
３７　シール部材
４０　ばね部材
５０，５０Ａ，６０，８０，２５０　供給部
５１，６１，７１，８１，２５１　接続部
５３，６３，７３，８３　インク流路
５３ｈ　インク流路ヘッド側開口
５３ｔ　インク流路タンク側開口
５４，６４，７４，８４　エア流路
５４ｈ　エア流路ヘッド側開口
５４ｔ　エア流路タンク側開口
５３Ａ　インク流路部材
５４Ａ　エア流路部材
７５　溝部材
１５０　インクジェット記録装置
１５４　液体供給システム
１５３，２６０　キャリッジ
１５８　回復系ユニット
【図１】
2004122499.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2004122499.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2004122499.tif 000017
【図１６】
2004122499.tif 000018
【図１７】
2004122499.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2004122499.tif 000021
【図２０】
2004122499.tif 000022
【図２１】
2004122499.tif 000023
【図２２】
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【図２３】
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