(57)【要約】【課題】  容器の大型化および構造の複雑化を伴うことなくインクをほとんど消費でき、かつ低いコストで製造可能な液体収納容器を提供する。【解決手段】  インクタンク１２の内部はインク１４を収容するインク室１３となっており、インク室１３の上部は空気層が占めている。インク室１３の上部の空気層には、隔壁によって一つの部屋が設けられており、この部屋が、インクを保持する為のインク吸収体１６を収納するインク吸収体室２５と、少量のインクを貯留するサブインク室２３と、空室２８に分けられている。インク室１３上部の空気層をサブインク室２３、インク吸収体室２５および空室２８の順に大気と連通させるため、サブインク室２３のインク室１３側の壁上部が開口し、さらに、空室２８の天井に大気連通孔１８が形成されている。インクタンク１２の底部には、インク室１３のインクを吐出するプリントヘッド１１が設けられている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出する液体吐出ヘッドに供給する液体を収納する液体収納容器において、
液体を自由状態で貯留する第１室と、
前記液体収納容器の筐体上部に設けられ、前記第1室を大気と連通させる空間を形成する第2室と、
前記第2室の中に配置された液体吸収部材とを備えたことを特徴する液体収納容器。
【請求項２】
前記第2室の中には、前記液体吸収部材を収納する液体吸収部材収納室と、液体を自由状態で貯留する第３室とが壁で隔てて設けられており、前記液体吸収部材収納室が大気と直接連通し、前記液体吸収部材収納室と前記第３室とが間の壁下部の開口で連通し、前記第３室と前記第1室が連通している、請求項１に記載の液体収納容器。
【請求項３】
前記液体吸収部材収納室の上部に少なくとも1個の空間部が設けられている請求項２に記載の液体収納容器。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の液体収納容器であって、該液体収納容器に液体を補充するための別の液体収納容器をさらに有する液体収納容器。
【請求項５】
前記第1室内に液体を注入するための液体注入連結口が設けられており、該液体注入連結口には、前記別の液体収納容器の液体導出部が挿入されている、請求項４に記載の液体収納容器。
【請求項６】
液滴を吐出する液体吐出ヘッドに供給する液体を収納する液体収納容器において、
液体を自由状態で貯留する第１室と、
前記第１室の上層部に前記第１室とは独立した液体貯留空間を形成する第2室と、
前記液体収納容器の上部に設けられ、前記第１室を前記第２室を介して大気と連通させる大気連通孔と、
前記第２室内において前記大気連通孔の端部に接するように配置され、気体は通すが液体は通さない多孔質部材と、
前記第２室内において前記多孔質部材に隣接して配置された液体吸収部材と、を備えたことを特徴とする液体収納容器。
【請求項７】
前記液体吐出ヘッドと接合する接合部をさらに備え、該接合部は前記第1室の液体を前記液体吐出ヘッドに導出するための液体導出路を有する、請求項６に記載の液体収納容器。
【請求項８】
前記液体吸収部材が圧縮状態で配され、前記第２室の上部壁面に沿って空気導入路を有する、請求項７に記載の液体収納容器。
【請求項９】
前記液体吐出ヘッドの液体吐出ノズル部が前記液体収納容器の最下部に配置され、前記第2室の空気を前記液体収納容器の壁部の中を通って前記液体吐出ノズル部近傍に大気と連通させる大気連通孔が設けられた、請求項６から８のいずれかに記載の液体収納容器。
【請求項１０】
請求項６から９のいずれかに記載の液体収納容器を備えた液体供給装置であって、
前記大気連通孔から前記第2室の空気と前記液体吐出ノズル部からの液体とを同時に吸引する吸引手段を有する液体供給装置。
【請求項１１】
液滴を吐出する液体吐出ヘッドに供給する液体を収納する液体収納容器において、
液体を自由状態で貯留する第１室と、
前記液体収納容器の筐体上部に設けられ、前記第1室を大気と連通させる空間を形成する第2室と、
前記第2室の中に配置された液体吸収部材とを備え、
前記液体吸収部材が前記液体収納容器の内壁面に接するように配置され、該内壁面に、前記液体吸収部材の近傍から前記液体収納容器の底部に達するスリットが形成されていることを特徴とする液体収納容器。
【請求項１２】
前記液体吸収部材を中に配置した前記第2室に、前記第2室の中と前記第1室とを連通する連通孔が形成されている、請求項１１に記載の液体収納容器。
【請求項１３】
請求項１１または１２に記載の液体収納容器であって、該液体収納容器に液体を補充するための別の液体収納容器をさらに有する液体収納容器。
【請求項１４】
請求項１３に記載の液体収納容器において、
前記別の液体収納容器は液体を自由状態で貯留するとともに、該液体を導出する液体導出口を形成した管を有し、該液体導出口が前記管上を移動可能な封止手段で封止されており、
前記液体収納容器は、
前記別の液体収納容器の管のみが挿入可能である、前記第1室に液体を注入するための液体注入口と、
前記液体注入口を前記液体収納容器の内部から封止する封止部材と、
前記管を前記挿入口に挿入する過程で前記封止手段を移動させて前記液体導出口を開けるとともに、前記管で前記封止部材を押して前記液体注入口を開け、前記管の挿入完了後には前記管の一部とで前記封止手段を挟み込む縁部と、を有する液体収納容器。
【請求項１５】
液滴を吐出する液体吐出ヘッドに液体を供給する液体供給装置であり、第１の液体収納容器と、該第１の液体収納容器と連結された第２の液体収納容器と、を有する液体供給装置であって、
前記第1の液体収納容器は底部に前記液体吐出ヘッドの液体吐出ノズル部を有するとともに、該液体吐出ノズル部へ供給する液体を貯留する第１室と該第１室に連絡路を介して接続された第２室とを有し、
前記第１室が前記第２の液体収納容器の液体を連通可能に構成されており、
前記連絡路と前記第２室との間に毛細管手段が設けられ、
前記第２室に内部を外気と連通させる大気連通孔が設けられている液体供給装置。
【請求項１６】
前記毛細管手段が前記液体吐出ヘッドの液体吐出ノズル部とほぼ同じ高さに配置されている請求項１５に記載の液体供給装置。
【請求項１７】
前記第１室に、液体の残量を検出する液体残量検出手段が配置されている請求項１５または１６に記載の液体供給装置。
【請求項１８】
前記毛細管手段は液体吸収部材である請求項１５から１７のいずれかに記載の液体供給装置。
【請求項１９】
前記連絡路と前記第２室との間に前記毛細管手段に代えて、細孔が形成されており、
前記細孔は親水化処理され、前記液体吐出ノズル部の各ノズル口径より大きな口径を有する、請求項１５から１８のいずれかに記載の液体供給装置。
【請求項２０】
前記第２の液体収納容器は前記第１の液体収納容器に液体を導出する液体導出部の開口を密閉する栓部材を有し、
前記第１の液体収納容器の、前記第２の液体収納容器の前記液体導出部を接合する接合部の中には、前記第１の液体収納容器と前記第２の液体収納容器を結合した時に前記液体導出口を通って前記栓部材を押し退ける柱状部材が位置し、該柱状部材の周囲に液体吸収部材が配されている、請求項１５から１９のいずれかに記載の液体供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインクを記録ヘッドから吐出して記録を行うインクジェット記録装置において、記録ヘッドに供給するインクを収納するインクタンクに関する。さらに、該記録ヘッドにインクを供給するインク供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置はキャリッジに搭載されたインクジェット式の液体吐出ヘッド（以下、プリントヘッドと称す）を使用し、キャリッジは紙等の印刷媒体を横切って端から端に移動する。プリントヘッドが紙、フィルム、布帛などの印刷媒体を横切って移動する時、制御システムがプリントヘッドを作動させて印刷媒体上にインク滴を射出して、画像および文字を形成する。インクはキャリッジにより移動するか、或はキャリッジとともに移動しない印刷システムに備えられるインク供給源（インクタンクなどの液体収納容器）によりプリントヘッドに供給される。
【０００３】
インク供給源がキャリッジと共に移動しない場合、インク供給源はインクを連続的にプリントヘッドに補給する為のインク供給チューブをプリントヘッドに結合させてインクを補給する。また、プリントヘッドとインク供給源とを容易に結合しうるインク補給ステーションにプリントヘッドを位置決めして、プリントヘッドとインク供給源と断続的に結合させてインクを補給する事もできる。
【０００４】
インク供給源がキャリッジと共に移動する場合、インク供給源はキャリッジと共に移動しプリントヘッドと分離可能に搭載され、インクが尽きた時にインク供給源は交換される。プリントヘッドはプリントヘッドの寿命が尽きた時に交換される。また、インク供給源はプリンタヘッドと一体化していても良く、インクの尽きた時にプリントヘッドとインク供給源全体が交換される。
【０００５】
インク供給源は印刷システムの何処に位置しているかに拘らず、インク供給源はプリントヘッドに確実にインクを供給する事が重要である。プリントヘッドが正常に機能する為にはインクを途切れる事無く供給すると共に、インク供給源及び又はプリントヘッド内に負圧を形成させ維持させる事も必須の要件である。負圧とは大気圧を基準としたプリントヘッド内の負の圧力である。この負圧が低くなり過ぎると、インクを吐出するノズル部のオリフィスにおけるインクメニスカスの凹面が大きくなり、インク吐出後気泡を抱き込み易くなり不吐出の原因となる。また、正圧が高くなりオリフィスにおけるインクの表面張力による界面力を超えるとインク漏れを起こす。このため、負圧はインク供給に伴うヘッド圧を大気圧より低い値に保ち、インク供給源あるいはプリントヘッドからのインク漏れを防ぐために必要となる。
【０００６】
インク供給源及び／又はプリントヘッドは印刷システムの保管中および作動中に遭遇する幅広い温度および大気圧において一定の負圧を与える事を要求される。この要求を実現するインク供給装置としては特許文献１に記載されたインクジェット記録装置が有る。同様な主旨の構成は特許文献２や特許文献３にも開示されその効用が述べられている。さらに、従来の別のインクタンクとしては、図１０に示したものがある。
【０００７】
図１０は、インク供給装置の第１の従来例を示す断面図である。
【０００８】
インクタンク１２の内部が、自由状態でインク１４を収容するインク室１３とインクを吸収するインク吸収体１６を収納するインク吸収体室１５とに壁により仕切られている。この壁のインクタンク底部側においてインク室１３とインク吸収体室１５が連通している。壁にはスリット状に溝２４が縦方向に複数形成されている。インク吸収体１６はポリエステルフェルトなどの毛細管部材で構成される。
【０００９】
インク室１３の底部の内面には、インクの残量検出する為の４５度に成型された光学的反射部材２０が配置されている。
【００１０】
インク室１３の天井部にはインク１４を注入するためのインク注入連結口１７が設けられている。インク注入連結口１７は、不図示のインク供給チューブと連結され大気とは遮断されている。
【００１１】
インク吸収体室１５の天井部にはインク吸収体室１５を大気と連通させる大気連通孔１８が設けられている。
【００１２】
インク吸収体室１５の底部にプリントヘッド１１が設けられている。インク吸収体室１５とプリントヘッド１１のヘッド液室２１とを連絡するインク通路２２にフィルタ１９が配設されている。
【００１３】
このインク吸収体室１５内のインク吸収体１６は周囲環境が変動した際の負圧制御手段として機能する。例えば、周囲気圧が低下した場合や周囲温度が上昇した際には、自由状態でインクを保持するインク室１３内の空気が膨張する。この空気の膨張分だけ、インク室１３内のインクを溝２４を介してインク吸収体室１５内のインク吸収体１６が吸収することで、環境変化時にもプリントヘッドに適正な負圧を作用させる事ができる。
【００１４】
また、インク室１３とインク吸収体室１５の隔壁に設けられた溝１４はインク室１３とインク吸収体室１５の間の空気およびインクの移動を容易にし、また、気泡を離れ易くしている。
【００１５】
図１１は、インク供給装置の第２の従来例を示す断面図である。第２の従来例について第１の従来例と異なる点を主に説明する。
【００１６】
この図に示すインク供給装置では、図１０に示す装置と異なり、インク吸収体室１５内のインク吸収体が、密度の異なる２つのインク吸収体１６b，１６cからなる。インクタンク１２の底部に、プリントヘッド１１と接合する接合部１７が設けられている。接合部１７の内部はインク吸収体室１５のインクを導出するインク導出路になっており、該インク導出路にインク吸収体１６ａが配置されている。このインク吸収体１６ａによりインク漏れを抑えてプリントヘッド１１とインクタンク１２の着脱を可能にしている。
【００１７】
プリントヘッド１１にはヘッド液室２１と繋がるインク通路２２が形成され、インク通路２２がフィルタ１９を介して接合部１７のインク導出路と接続されている。
【００１８】
接合部１７とプリントヘッド１１の間にパッキング部材２５を配置することで、接合部１７とプリントヘッド１１の間からインク漏れが無いようにしてある。
【００１９】
インク吸収体室１５内のインク吸収体１６cは周囲環境が変動した際の負圧制御手段として機能する。例えば、気圧が低下した場合やインクタンク１２の温度が上昇した際には、自由状態でインクを貯留するインク室１３内の上層部の空気の圧力が相対的に高くなる。そして、膨張した空気と同量のインクがインク室１３からインク吸収体室１５側に押し出され、溝２４を介してインク吸収体１６cに吸収することで、内圧変化時もプリントヘッド１１に過大な正圧を加えること無く適正範囲内の負圧を維持することができる。
インク吸収体１６ａはインク吸収体１６bより密度が高く、強い毛細管力でインクを吸引してプリントヘッド１１へ導くと共にインク漏れを抑制する。インク吸収体１６bはインク吸収体１６cよりも毛細管力が強く働き、インクタンク１２の使用末期にインク吸収体１６cにインクが残り難くしている。インクタンク１２はプリントヘッド１０に図示しないガイド等に導かれてパッキング部材２５で分離可能に密閉状態に接合して使用される。
【００２０】
図１２は、インク供給装置の第３の従来例を示す断面図である。第３の従来例について第１の従来例と異なる点を主に説明する。
【００２１】
図１２に示すインク供給装置では、図１０に示す装置と異なり、インク室１３を構成する壁に空気吸引口２７とインク導入口２６が設けられている。空気吸引口２７はインク室１３内の空気を吸引する部分であり、弁で密閉状態に保たれている。インク導入口２６には、記録装置本体内に固定されたメインタンクからインク１４を供給する柔軟なインク供給チューブ（不図示）が接続されている。なお、特許文献４にはメインタンクからサブタンクにインクを補給する際、プリントヘッドのインク吐出機能の回復動作を行う同一の吸引ポンプでインク補給動作を行う旨が記載されている。
【特許文献１】特開2001-187459号公報
【特許文献２】特開2001-246761号公報
【特許文献３】特開2001-130024号公報
【特許文献４】特開平８-112913号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
上述した従来のインク供給装置においてはインク吸収体の毛管力によってインクを保持するので該インク吸収体の容積の約20％〜70％の範囲でしかインクの収容や排出が出来ず、インクタンク内の使用効率が悪いという問題が有る。そこで、インクタンクの使用寿命を延ばすために、インクタンク内に収容するインク量を増やすと、インクを消費するに連れて増える空気の量も増えて、インク吸収体の体積を増やさなくてはならず、必然的にインクタンクが大型化してしまう。
【００２３】
また、大容量のインク吸収体を必要とするため、インクタンク廃棄時のゴミが多く発生したり、インクタンクの長期保存時には液体中の溶解成分である染料を凝集させたりする虞もある。さらに、大容量のインク吸収体を必要とすることは交換インクタンクの製造コストを増大させる要因でもある。
【００２４】
また、空になったインクタンクのインク室内にインクをメインタンクから供給する場合、図１２に示すように空気吸引口２７からインク室１３内の空気を抜く為に空気吸引手段が別途必要になる。また、別の手段として、インク室へのインク補給の為にノズル部からインクを吸引すると余分なインクを大量に吸引し消費する事となる。吸引し過ぎたインクを再利用するにしても塵埃対策や余分なインク通路が必要となり決して良策とはいえない。
【００２５】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、インクタンク構造の大型化および複雑化を伴うことなくほぼ１００％のインクを消費することが可能である、相対的に低いコストで製造可能な液体収納容器を提供することを目的とする。
【００２６】
また本発明の目的は、インクタンク廃棄時にゴミの発生源となる可能性の有るインク吸収部材を全く使用しないか、最小限の使用量で済む、小型の液体収納容器を提供することにある。
【００２７】
さらに本発明の目的は、所定の広い温度範囲にわたり、またインクが満杯から空に減るまでの記録ヘッドの動作の間、所定の範囲内の負圧で記録ヘッドに対して機能する液体供給装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
上記目的を達成するために、本発明は、液滴を吐出する液体吐出ヘッドに供給する液体を収納する液体収納容器において、液体を自由状態で貯留する第１室と、前記液体収納容器の筐体上部に設けられ、前記第1室を大気と連通させる空間を形成する第2室と、前記第2室の中に配置された液体吸収部材とを備えたことを特徴する。
【００２９】
上記のとおりの構成では、第1室を大気と連通させる空間を形成する第２室の中に配置された液体吸収部材が第１室からの液体を含浸し、第１室内を大気と遮断している。第１室の液体が消費され始めると液体吸収部材の毛細管力により第１室内に負圧が発生し、液体の消費が進むにつれその負圧が大きくなる。この負圧がある圧力を超えると液体吸収部材に容器外から空気が微細な気泡の形で徐々に進入し、少量づつ第１室にも入るので、一定以上の負圧の増加を防ぎ、第１室内を安定した負圧に維持する。このため、液体収納容器における第１室と連通状態の液体吐出ヘッドの吐出動作を安定させ、良好な記録を保つことができる。逆に、気圧の低下や周囲や機器の温度上昇で第１室内の膨張した空気は大気側に徐々に少量づつ放出される。また、第２室の液体は液体収納容器がキャリッジに搭載され記録時移動した際に第１室内の液体が揺動する事で液体収納容器内の上部の第２室に供給される。
【００３０】
上記液体収納容器において、前記第2室の中には、前記液体吸収部材を収納する液体吸収部材収納室と、液体を自由状態で貯留する第３室とが壁で隔てて設けられており、前記液体吸収部材収納室が大気と直接連通し、前記液体吸収部材収納室と前記第３室とが間の壁下部の開口で連通し、前記第３室と前記第1室が連通している構成が、上記のように液体消費時に第１室内を安定した負圧に維持するうえで好ましい。
【００３１】
さらに、前記液体吸収部材収納室の上部に少なくとも1個の空間部が設けられていることが好ましい。
【００３２】
また、上記の液体収納容器は、該液体収納容器に液体を補充するための別の液体収納容器をさらに有していてもよい。
【００３３】
この液体収納容器は、前記第1室内に液体を注入するための液体注入連結口が設けられており、該液体注入連結口には、前記別の液体収納容器の液体導出部が挿入されているものである。
【００３４】
また、本発明は、液滴を吐出する液体吐出ヘッドに供給する液体を収納する液体収納容器において、液体を自由状態で貯留する第１室と、前記第１室の上層部に前記第１室とは独立した液体貯留空間を形成する第2室と、前記液体収納容器の上部に設けられ、前記第１室を前記第２室を介して大気と連通させる大気連通孔と、前記第２室内において前記大気連通孔の端部に接するように配置され、気体は通すが液体は通さない多孔質部材と、前記第２室内において前記多孔質部材に隣接して配置された液体吸収部材と、を備えたことを特徴とする。
【００３５】
上記のとおりの構成では、液体を自由状態で貯留する第１室の上層部に該第１室とは独立した液体貯留空間を形成する第２室を有し、第２室内における大気連通孔の端部に多孔質部材および液体吸収体が第１室からの液体を含浸し、液体の表面張力による界面力により第１室内を大気から遮断状態に保つ。第１室の液体が消費され始めると液体吸収部材の毛細管力により第１室内に負圧が発生し、液体の消費が進むにつれその負圧が大きくなる。この負圧がある圧力を超えると液体吸収部材に容器外から空気が微細な気泡の形で徐々に進入し、少量づつ第１室にも入るので、一定以上の負圧の増加を防ぎ、第１室内の負圧と液体吸収体内の液体の界面力とのバランスを維持した状態となる。このため、液体収納容器における第１室と連通状態の液体吐出ヘッドの吐出動作を安定させ、良好な記録を保つことができる。また、気圧や温度変化により第１室内の空気が膨張や収縮した場合は液体を含浸した液体吸収部材を介して大気側と少量づつ空気を放出したり取り入れたりするため第１室内における一定以上の内圧の上昇や下降を防止することができる。なお、大気連通孔に接する多孔質部材は気体は通すが液体は通さない部材を使用しているので、第１室内の空気膨張時に大気連通孔を通じて液体が漏れ出ることはない。
【００３６】
この液体収納容器は前記液体吐出ヘッドと接合する接合部をさらに備え、該接合部は前記第1室の液体を前記液体吐出ヘッドに導出するための液体導出路を有するものである。
【００３７】
前記液体吸収部材が圧縮状態で配され、前記第２室の上部壁面に沿って空気導入路を有することが好ましい。
【００３８】
さらに、前記液体吐出ヘッドの液体吐出ノズル部が前記液体収納容器の最下部に配置され、前記第2室の空気を前記液体収納容器の壁部の中を通って前記液体吐出ノズル部近傍に大気と連通させる大気連通孔が設けられていることが好ましい。
【００３９】
このような液体収納容器を備えた液体供給装置であって、前記大気連通孔から前記第2室の空気と前記液体吐出ノズル部からの液体とを同時に吸引する吸引手段を有する液体供給装置も本発明は提供する。
【００４０】
また、本発明は、液滴を吐出する液体吐出ヘッドに供給する液体を収納する液体収納容器において、液体を自由状態で貯留する第１室と、前記液体収納容器の筐体上部に設けられ、前記第1室を大気と連通させる空間を形成する第2室と、前記第2室の中に配置された液体吸収部材とを備え、前記液体吸収部材が前記液体収納容器の内壁面に接するように配置され、該内壁面に、前記液体吸収部材の近傍から前記液体収納容器の底部に達するスリットが形成されていることを特徴とする。
【００４１】
上記のとおりの構成では、第１室を形成する液体収納容器の内壁面に、液体収納容器上部の第２室内に配置された液体吸収部材の近傍から液体収納容器底部に達するスリットを形成したので、大気と連通する空間であり液体吸収部材が収納されている第２室内に第１室内の液体が常時供給状態にあり、第２室の液体吸収部材が常に液体により含浸状態にある。よって、第１室の液体が消費され始めると液体吸収部材の毛細管力により第１室内に負圧が発生し、液体の消費が進むにつれその負圧が大きくなる。この負圧がある圧力を超えると液体吸収部材に容器外から空気が微細な気泡の形で徐々に進入し、少量づつ第１室にも入るので、一定以上の負圧の増加を防ぎ、第１室内の負圧と液体吸収体内の液体の界面力とのバランスを維持した状態となる。このため、液体収納容器における第１室と連通状態の液体吐出ヘッドの吐出動作を安定させ、良好な記録を保つことができる。また、気圧や温度変化により第１室内の空気が膨張や収縮した場合は液体を含浸した液体吸収部材を介して大気側と少量づつ空気を放出したり取り入れたりするため第１室内における一定以上の内圧の上昇や下降を防止することができる。
【００４２】
この液体収納容器において、前記液体吸収部材を中に配置した前記第2室に、前記第2室の中と前記第1室とを連通する連通孔が形成されていることが好ましい。
【００４３】
また、上記の液体収納容器は、該液体収納容器に液体を補充するための別の液体収納容器をさらに有していてもよい。
【００４４】
この液体収納容器において、前記別の液体収納容器は液体を自由状態で貯留するとともに、該液体を導出する液体導出口を形成した管を有し、該液体導出口が前記管上を移動可能な封止部材で封止されており、
前記液体収納容器は、前記別の液体収納容器の管のみが挿入可能である、前記第1室に液体を注入するための液体注入口と、前記液体注入口を前記液体収納容器の内部から封止する封止手段と、前記管を前記挿入口に挿入する過程で前記封止部材を移動させて前記液体導出口を開けるとともに、前記管で前記封止手段を押して前記液体注入口を開け、前記管の挿入完了後には前記管の一部とで前記封止部材を挟み込む縁部と、を有することが好ましい。
【００４５】
また、本発明は、液滴を吐出する液体吐出ヘッドに液体を供給する液体供給装置であり、第１の液体収納容器と、該第１の液体収納容器と連結された第２の液体収納容器と、を有する液体供給装置であって、
前記第1の液体収納容器は底部に前記液体吐出ヘッドの液体吐出ノズル部を有するとともに、該液体吐出ノズル部へ供給する液体を貯留する第１室と該第１室に連絡路を介して接続された第２室とを有し、
前記第１室が前記第２の液体収納容器の液体を連通可能に構成されており、
前記連絡路と前記第２室との間に毛細管手段が設けられ、
前記第２室に内部を外気と連通させる大気連通孔が設けられていることを特徴とする。
【００４６】
上記のとおりの構成では、第１室の連絡路と第２室の間に毛細管手段に液体を含浸し、表面張力による界面力で第１室と第２室の内部を外気から遮断している。液体が消費され始めると液体による界面力により第１及び第２の室内に負圧が発生し、液体の消費が進むにつれその負圧は大きくなる。さらに負圧が大きくなってくると前記液体を含浸した毛細管部材に外気側から大気が徐々に進入し、少量づつ気泡の形で第１室にも侵入し、一定以上の負圧の増加を防ぎ、所定の負圧状態を維持し良好な記録を保つ。逆に、気圧の低下や液体収納容器の温度上昇で第２の液体収納容器内の膨張した空気は下部の液体に圧力を加え、液体吐出ノズル部のオリフィスよりは低く設定された前記界面力を上回ると液体を第２室へに徐々に少量づつ移動させる。逆に、第２の液体収納容器内の温度及び圧力が減少すると、液体は第１室を経由して第２の液体収納容器の方に引き戻される。第１室は液体吐出ヘッドの液体吐出ノズル部に連通しており、液体がある限り液体を供給し続ける。
【００４７】
前記毛細管手段が前記液体吐出ヘッドの液体吐出ノズル部とほぼ同じ高さに配置されていることが好ましい。
【００４８】
さらに、前記第１室に、液体の残量を検出する液体残量検出手段が配置されていることが好ましい。
【００４９】
前記毛細管手段は液体吸収部材であることが好ましい。
【００５０】
さらに、前記連絡路と前記第２室との間に前記毛細管手段に代えて、細孔が形成されており、前記細孔は親水化処理され、前記液体吐出ノズル部の各ノズル口径より大きな口径を有するものであってもよい。
【００５１】
また、前記第２の液体収納容器は前記第１の液体収納容器に液体を導出する液体導出部の開口を密閉する栓部材を有し、前記第１の液体収納容器の、前記第２の液体収納容器の前記液体導出部を接合する接合部の中には、前記第１の液体収納容器と前記第２の液体収納容器を結合した時に前記液体導出口を通って前記栓部材を押し退ける柱状部材が位置し、該柱状部材の周囲に液体吸収部材が配されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００５２】
以上説明したように、本発明によれば、従来例において液室内で大きな容積を占めていた液体吸収部材の容積を最小限にし、液室上部の一部に使用するだけに留める事を可能とした。そのために液体を全て自由状態で液体収納容器内に収納する事が可能となる。このことは同じサイズならばより多くの液体を収容可能で、同じ量の液体ならば液室をより小型化できることを意味する。また、環境変化に伴う液室内外の空気の呼吸を液体の移動を伴うことなく、小さな液体吸収部材を介して直接行うという簡便な方法で、環境変化に対して高い信頼性を有し、かつ内部の液体を全て使い切る事の可能な効率の良い液体収納容器を提供する事ができる。
【００５３】
また、消耗品である液体収納容器から大きな容量の液体吸収部材を無くすことができるので、より安価に提供することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００５５】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態による液体収納容器を示す断面図である。
【００５６】
図１において、インクタンク１２の内部はインク１４を収容するインク室１３となっており、インク室１３の上部は空気層が占めている。インクタンク１２の底部には、インク滴を吐出して記録を行うインクジェット記録ヘッドであるプリントヘッド１１が設けられている。
【００５７】
インクタンク１２の天井部に大気連通孔１８およびインク注入連結口１７が設けられている。インクタンク１２へインクを供給するインク供給源が、プリントヘッド１１を備えたインクタンク１２を移動するキャリッジには搭載されずに記録装置本体に固定される場合は、インク注入連結口１７が不図示のインク供給チューブと接続され大気と遮断されている。また、インク供給源がインクタンク１２と共にキャリッジに搭載される場合は、インク注入連結口１７はインク供給源と連結され大気とは遮断されている。
【００５８】
インクタンク１２の底部にはインク残量検出部材２０が配置されている。この部材は、インク室１３が空になり液体から空気に代わると、屈折率比の変化により図示していないが射出された光が戻ってくるように４５度の２等辺直角三角形状に成型された透明なプラスチック製の光学的反射部材である。
【００５９】
プリントヘッド１１はインクタンク１２と一体に構成されていて、インク通路２２で連結されている。インク室１３とインク通路２２の接続部分にはフィルタ１９が設けられ、インク室１３のインク１４がフィルタ１９を介してプリントヘッド１１のインク通路２２に導かれる。
【００６０】
フィルタ１９はプリントヘッド１１へのゴミ、異物、インクの凝集成分、気泡などの混入を防ぐために設けられている。フィルタ１９はプリントヘッド１１のノズルを詰まらせるような大きさの異物の混入を防ぐ目的から濾過精度２０μm程度のものが使用される。
【００６１】
プリントヘッド１１のノズル部１０は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３００dpi（約２５．４ｍｍ当たり３００ドット）の密度で形成できます。各ノズルには、通電によって気泡を発生させインクを液滴の形で吐出させるための発熱体が設けられている。図１においてはインク滴の吐出は下向きに行われるが、この吐出向きは記録媒体の面に対して交差する方向である。
【００６２】
本発明に使用するインクジェット記録ヘッドの液滴吐出原理はこれに限定されず、発熱体の他にノズル内にピエゾ素子などの圧電素子を配置し、この圧電素子の振動エネルギーにより液滴を吐出してもよい。
【００６３】
また、図示していないがプリントヘッド１１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。インクタンク１２の筐体は剛性を持ち、この筐体としては耐インク性の良い材料が選択される。
【００６４】
さらに、インク室１３の構造について説明する。
【００６５】
インク室１３は初期状態においてインク１４が8分目程度満たされている。
【００６６】
インク室１３の上部の空気層には、隔壁によって一つの部屋が設けられており、この部屋が、インクを保持する為のインク吸収体１６を収納するインク吸収体室２５と、少量のインクを貯留するサブインク室２３と、空室２８に分けられている。インク室１３上部の空気層をサブインク室２３、インク吸収体室２５および空室２８の順に大気と連通させるため、サブインク室２３のインク室１３側の壁上部が開口し、さらに、空室２８の天井に大気連通孔１８が形成されている。なお、空室２８は、ノズル部１０からのインクの吸引動作により、吸引初期やインク室１３へのインク充填完了後にインク吸収体１６より出てくるインクの受け皿となる。
【００６７】
大気連通孔１８は図１では簡単に太く短く示しているが、万が一のインクの流出を防止するため微細で長く形成される。
【００６８】
プリントヘッド１１を備えたインクタンク１２を搭載したキャリッジが記録行為のために図１の紙面の表裏方向に走査される際、インク室１３内のインクは揺動され、走査方向のインク室１３の寸法は図１に示された断面に比べると１０mm弱と狭いので、インク室１３からこの上部のサブインク室２３に容易に補給され、常時少量のインクが貯留される。勿論、貯留された少量のインクがインク室１３に戻り難い防止壁を、サブインク室２３のインク室１３側の壁に構成しても良い。
【００６９】
インク吸収体室２５のサブインク室２３側の側壁の上部および下部、ならびに空室２８側の側壁の上部および下部に複数の連通孔２６が形成されている。このようなインク吸収体室２５の側壁の上部の孔は大気用、側壁の下部の孔はインク補給用に主として使用される。
【００７０】
インク吸収体室２５の天井面には微細な空間２７が少なくとも１個以上配されている。これはスリット状でも良く微細な空気溜まりの役目でこの微細な空間２７を介して徐々に、インク室１３の上部の空気と大気連通孔１８を介してインクタンク外側（大気）の空気とが微細な気泡の形で出入り可能になる。
【００７１】
インク吸収体１６としては例えば、ポリエステルフェルトを用いる事ができる。しかし、インク吸収体１６はこれに限定されるものではなく、インクとの界面で適度の毛細管力を発生させる部材であればどのような部材であってもよく、例えばポリウレタンなどの多孔質部材や１次元や２次元状の繊維構造体なども用いる事ができる。また、金網や樹脂製の網などの網目状体や多孔質体等を用いる事ができる。特に、金属繊維や樹脂繊維による編み物であるフィルタを用いる事もできる。このフィルタは、インクタンク１２のインク室１３とこれに接続するプリントヘッド１１内のインク通路２２との間に配置されるフィルタ１９より粗い濾過精度でよく、例えば濾過精度７０μm程度のものも使用できる。しかし、長期間にはインクを変質させる恐れのある化学部材よりは、金属薄板を多数積層してその隙間にインクを保持させるように構成した部材やメッシュ状の金属繊維部材が望ましい。
【００７２】
インク吸収体室２５内のインク吸収体１６である毛細管部材は周囲環境が変動した際の負圧制御手段として機能する。例えば、周囲気圧が低下した場合や周囲温度が上昇した際には、インクを保持するインク室１３内の空気が膨張、この膨張した空気圧で空気を徐々に微細な気泡の形で外部へ放出させ、ある程度以上の空気圧の上昇を許さない。逆に、記録行為によりインク室１３内のインクが消費されインク１４が減少し内部圧が低下した際は、圧力が高い外気側の空気が大気連通孔１８とインク吸収体室２５を介して徐々にインク室１３内に微細な気泡の形で侵入する。このようにしてインク室１３の内部の負圧をほぼ一定に保つ。インク吸収体室２５の天井部に穿がかれた微小空間２７はインクタンク内外の空気を呼吸動作する際、一旦空気を微細な気泡としてトラップし、毛細管部材でインクの再充填状態を作り、呼吸動作を一気に行うこと無く、徐々に進める働きをもつ。インク室１３内の負圧を調整する程度はこの濾過精度に依存する。この濾過精度を最適にする事によってインク室内の負圧を最適に保持する事ができる。
【００７３】
また、図２に示すようにインク注入連結口１７に脱着される交換インクタンク２９が装着されてインクタンク１２と共にキャリッジ走査されても良く、あるいは、図示しないメインインクタンクがキャリッジに搭載されずに記録装置本体に固定されインクタンク１２と柔軟なインク供給チューブで連結されても良い。但し、インク注入連結口１７は図１に示したように開口状態ではなく封止状態にすることは言うまでも無い。このように構成する事により、交換インクタンク２７内のインクも自由状態で保持可能になる。
【００７４】
図２では交換インクタンク２９から延びた連結管３１をパッキング封止材３２を介して、図示していないがインク封止手段をインクタンク１２から解除して、インク導出口を有する連結管３１の先端部をインクタンク１２のインク室１３の内部に挿入状態で装着すると、インク１４の消費によって連結管３１より空気が交換インクタンク２９に入り、この進入空気に代わって交換インクタンク２９内のインクがインク室１３に連結管３１の最下端まで補給される。このように、いわゆる気液交換によって交換インクタンク２９からインクタンク１２にインクを随時補給することができ、また、インク補給の間インク液面の高さが変わらないので、インク室１３の内部の負圧をほぼ一定に保つこともできる。
【００７５】
上述した実施形態によれば、図１０〜図１２に示したような従来の液体収納容器で大きな容積を占めていたインク吸収体を、インク室上部の一部に使用するだけに留める事を可能にしたので、インク室のほとんどを自由状態のインクが占めるようインクを収納する事が可能となる。このため、同じサイズならばより多くのインクを収容可能で、同じインク量ならばインク室をより小型化することができる。さらに、インク室のインクも全て使い切ることが可能な効率の良い液体収納容器となる。
【００７６】
また、環境変化に伴うインク室内外の空気の呼吸をインクの移動を伴うことなく、小さなインク吸収体を介して直接行うという簡便な方法によって高い容積効率でインクを貯留可能となる。さらに、消耗品である液体収納容器から大きなインク吸収体を無くすことができ、より安価に提供することもできる。
【００７７】
（第２の実施の形態）
次に第２の実施の形態について説明するが、ここでは第１の実施の形態と異なる点を主に説明する。
【００７８】
図３は本発明の第２の実施の形態による液体収納容器を示す断面図である。
【００７９】
図３に示すインクタンク１２はプリントヘッド１１が着脱自在となっている。インクタンク１２の底部に、プリントヘッド１１と接合する接合部３０が設けられている。接合部３０の内部はインク室１３のインクを導出するインク導出路になっており、該インク導出路にインク吸収体１６ａが配置されている。このインク吸収体１６ａによりインク漏れを抑えてプリントヘッド１１とインクタンク１２の着脱を可能にしている。
【００８０】
プリントヘッド１１にはヘッド液室２１と繋がるインク通路２２が形成され、インク通路２２がフィルタ１９を介して接合部３０のインク導出路と接続されている。
【００８１】
接合部３０とプリントヘッド１１の間にパッキング部材２５を配置することで、接合部３０とプリントヘッド１１の間からインク漏れが無いようにしてある。
【００８２】
次に、インク室１３の構造について説明する。
【００８３】
インク室１３の上部の空気層には、隔壁によって一つのサブインク室３４が少量のインクを貯留する目的で設けられており、このサブインク室３４の天井には大気連通孔１８が開口している。この開口部には、気体は通すが液体は通さない疎水性多孔質部材３３が配置されている。さらに、疎水性多孔質部材３３に隣接するように、インクを含浸するインク吸収体１６がサブインク室３４に配置されている。
【００８４】
さらに、サブインク室３４には、この部屋にインク室１３の上層の空気を導入する空気導入路３５が設けられている。
【００８５】
インク室１３上部の空気層は、空気導入路３５からサブインク室３４内のインク吸収体１６とこれに隣接する疎水性多孔質部材３３とを介して、大気連通孔１８によって大気に開放されている。
【００８６】
大気連通孔１８は図では簡単に示しているが、万が一のインクの漏出を防止するためやインクの蒸発を最小限に抑えるために、インクタンク１２の天井壁内を端から端に微細で長く迷路状に形成される。
【００８７】
インク室１３は、サブインク室３４に貯留されたインクを含浸したインク吸収体１６により外気と遮蔽状態にある。
【００８８】
サブインク室３４には、インク室１３内の液面が下がっても記録行為によりキャリッジが走査することでインク室１３内の液面が揺動し暴れインクが入り込むことで、またインク室１３に落下し難い壁部を設けることで、少量のインクを常時貯留している。
【００８９】
インク吸収体１６はインクとの界面で適度の毛細管力を発生させる部材であればどのような部材でもよく、例えばポリエステルフェルトやポリウレタンなどの多孔質部材や３次元の繊維構造体なども用いることができる。
【００９０】
また、金属製や樹脂製の繊維片などの網目状体や多孔質体等のフィルタを用いることもできる。このインク吸収体１６はフィルタ１９より粗い濾過精度でよく、例えば濾過精度７０μm程度のものも使用できる。インク吸収体１６がポリエステルフェルト等の柔軟な部材の場合は壁面との密着性を上げるため、円筒形状にして圧縮状態で配すると良い。このインクを含浸したインク吸収体１６は周囲環境が変動した際の負圧制御手段として機能する。例えば、気圧が低下した場合やインクタンク１２の温度が上昇した場合、インク室１３内の上層部の空気が相対的に膨張する。この膨張した空気は空気導入路３５から、インクを含浸したインク吸収体１６、疎水性多孔質部材２７および大気連通孔１８を通って徐々に大気側に排出される。空気導入路３５は平行に複数配置しても良く、また、インク吸収体１６の両側に分けて配置しても良く、空気の移動をスムースにする。
【００９１】
このように膨張した空気はインクを充分に含浸したインク吸収体１６を介して徐々にインクタンク外部へ放出され、ある程度以上の内圧の上昇を許さない。逆に、プリントヘッド１１の記録動作によりインク室１３内のインクが消費され内圧が低下した際は、圧力が高い大気側の空気が大気連通孔１８より、疎水性多孔質部材３３と、インクを含浸したインク吸収体１６と、サブインク室３４の天井壁に沿った空気導入路３５とを介してインク室１３内に徐々に侵入する。
【００９２】
このようにインクを含浸したインク吸収体１６を介して内外の空気を直接呼吸させることにより、プリントヘッド１１に対するインク室１３内の負圧を一定範囲内に保つ。インク室１３内の負圧を調整する程度はインク吸収体１６に働くインクの表面張力による毛細管力とその働く距離に依存する。
【００９３】
このインク吸収体１６の密度と空気導入路３５の無い部分の距離を最適に選ぶことによってインク室１３内の負圧を適正範囲内に維持することができる。このようにインクを含浸させたインク吸収体１６を介してインクタンク１２の内気と外気を直接呼吸させることにより、図１１に示したインクタンクに比べ、インクタンクの半分程度占める大容量のインク吸収体を収納することなくインクタンク１２内にインクを自由状態で貯留できるので、インクタンク内の空間使用効率が著しく改善される。
【００９４】
疎水性多孔質部材３３は、インク吸収体１６に含浸したインクの流出を防止して大気との界面を維持する役割であり非湿潤性の（即ち疎水性の）ポリマー部材で有ることが望ましく、例えば、孔径が10ミクロン前後のテフロン（登録商標）やナイロンのメッシュが含まれる。最近ではゴアテックスの商標で市販されているロッド状部材などが使用できる。
【００９５】
上述した実施形態によれば、第1の実施の形態と同様、環境変化に伴い膨張収縮する液体収納容器内の空気をインクが含浸した小型のインク吸収体を介して外気と直接呼吸させるという簡便な方法によって高い容積効率でインクを貯留可能となり、また、貯留するインクをほぼ１００％使い切ることの可能な効率の良いインクジェット記録装置の液体収納容器を提供することができる。さらに、消耗品である液体収納容器から大きなインク吸収体を無くすことができ、より安価に提供することもできる。
【００９６】
（第３の実施の形態）
次に第３の実施の形態について説明するが、ここでは第１の実施の形態と異なる点を主に説明する。
【００９７】
図４は本発明の第３の実施の形態による液体収納容器を示し、（ａ）はインクタンクの最大面積面に沿った断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ’線での断面図である。
【００９８】
本実施形態では、図４に示すように、空室２８とプリントヘッド１１のノズル部１０の形成面とを連通する大気連通孔１８がインクタンク１２の側壁の中を通って形成されている。
【００９９】
大気連通孔１８が開口する、プリントヘッド１１のノズル部１０の形成面に対して吸引キャップ３６が接合自在となっている。吸引キャップ３６は不図示の吸引ポンプに接続され、この吸引ポンプによりノズル部１０の吸引動作が可能である。
【０１００】
インクタンク１２を移動させてノズル部１０を所定のポジションに移動させ、吸引キャップ３６をプリントヘッド１１のノズル部１０の形成面に押し付け、吸引ポンプを作動させると、インク室１３内のインクがインク通路２２を通ってノズル部１０から吸引されると共に、大気連通孔１８からもインク室１３の上部の空気も吸引される。
【０１０１】
空気の粘性係数はインクに比べ約２桁低いので、始めは圧倒的に空気が吸引され、インク室１３内の内圧が下がり、メインタンクが接続されたインク注入連結口１７からインクが導入されインク上面の位置が上昇する。補給されたインクが一旦インク吸収体１６に達すると、インク吸収体１６を通過する物質が気体から液体に代わり、抵抗が急激に上昇して、ノズル部１０からのインクの吸引が支配的になる。このようにしてインク室１３へインクの充填が行われ、次いでノズル部１０に対しメニスカスを形成するようインクの入れ替えが行われます。
【０１０２】
プリントヘッドの吐出動作によるインク消費時、および周囲環境が変動した際にインク室１３内の負圧をほぼ一定にする働きは第１の実施の形態と同じである。
【０１０３】
本実施形態においても、第１の実施の形態と同様、図２に示したような交換インクタンクをインク注入連結口１７に装着することができる。このインク注入連結口１７は図４では開口状態で表わされているが、インクタンク使用時は封止状態である。この交換インクタンクは柔軟な袋状の容器にインクを内蔵してインクタンク１２より下方に負の水頭圧を保って保持される。
【０１０４】
本実施形態によれば、インク吸収体室２５を大気に連通させる大気連通孔１８の開口をプリントヘッド１１のノズル部１０近傍に配置することにより、インクの補給に新たな動力源を必要とせず、ノズル部１０を吸引キャップ３６で覆ってノズル部１０のインク吐出口からインク吸引を行ういわゆる回復動作に使用する吸引回復ポンプによりインクの補給を行う。また、回復動作時に同時にインク補給動作も行うことにより、記録用紙への印刷中にインク室１３内のインクが無くならないので、記録媒体に対して印刷を途切れることなく実施できる。
【０１０５】
また、図１０〜図１２に示したような従来の液体収納容器内で大きな容積を占めていたインク吸収体１６を、本実施形態ではインク室１３上部の一部に最小限の量だけの使用に留める事を可能とする。また、環境変化に伴うインク室１３の内外の空気の呼吸をインクの移動を伴うことなく、小さなインク吸収体１６を介して直接行うという簡単な構成で実現できる。
【０１０６】
（第４の実施の形態）
次に第４の実施の形態について説明するが、ここでは第１の実施の形態と異なる点を主に説明する。
【０１０７】
図５及び図６は本発明の第４の実施の形態による液体収納容器とこれに液体補充するための液体収納容器を示す断面図である。図５は本実施形態の液体収納容器と液体補充用容器の接続が完了する直前の状態、図６はこれらの容器同士を液体補充可能に接続した状態を示す。
【０１０８】
図５及び図６に示す形態のインクタンク１２はインク１４が自由状態で収納されたインク室１３を有し、インク室１３には未使用時にインク１４が６分目程度満たされている。インク室１３の上部は空気層が占めており、インク室１３の天井の角隅には、インク吸収体１６を保持するインク吸収体室が隔壁によって形成されている。インクタンク１２の天井部にインクタンク１２内を大気と連通させる大気連通孔１８が形成され、大気連通孔１８はインクタンク１２の天井壁内を通ってインク吸収体室に通じている。なお、大気連通孔１８は図では簡単に示しているが、万が一のインクの流出を防止するため微細で長く迷路状に形成される。
【０１０９】
インク吸収体室を形成する側壁の下部に、インク室１３の上部の空気層と連通する連通孔２６が形成されている。
【０１１０】
インク室１３の側壁には微細なスリット３７が形成され、インク室１３の底部からインク室１３の天井部に配置されたインク吸収体１６まで延びている。
【０１１１】
インクタンク１２の底面にはプリントヘッド１１が一体に構成されている。プリントヘッド１１の構成は上述した実施形態と同じである。
【０１１２】
インクタンク１２の天井部に、交換インクタンク２９の連結管３９を挿入するための凹部が形成されている。該凹部の底部にインクを注入するインク注入連結口１７が設けられている。
【０１１３】
インク室１３の中に、インク注入連結口１７を塞ぐための封止部材３９が配置されている。封止部材３９は弾性体によりインク室１３の中から外へ付勢され、インク注入連結口１７の円縁部４０に押し付けられてインク注入連結口１７を塞いでいる。
【０１１４】
交換インクタンク２９の連結管３８は基部よりも先端部の外径が細くなっており、この先端部のみがインク注入連通口１７に挿入可能である。また、この先端部にはインク導出口４１が形成されていて、封止手段であるＯリング４２により封止されている。Ｏリング４２はインク注入連結口１７の開口径よりも大きいものを使用する。なお、インク導出口４１はキャリッジの走査方向に配され、インク導出口４１内のインクに慣性力が働いてインクが導出し易い構造になっている。
【０１１５】
次に、交換インクタンク２９をインクタンク１２に接続させるときの作用について説明する。
【０１１６】
交換インクタンク２９の連結管３８をインクタンク１２のインク注入連結口１７に挿入していくと、連結管３８のインク導出口４１を塞いでいるＯリング４２がインク注入連結口１７の円縁部４０に押されてインク導出口４１が開く。
【０１１７】
押し退けられたＯリング４２は、インクタンク１２の外壁部４３と円筒形のインク通路壁４４とに挟まれて、連通された交換インクタンク２９とインクタンク１２のインク室を外気と遮断状態に保っている。さらに、インク室１３内に配されたインク注入連結口１７の封止部材３９を連結管３８の先端が押し下げることでインク室１３内に位置したインク導出口４１からインクタンク１２内の空気が交換インクタンク２９内に進入することで、この進入した空気に代わりインクタンク１２にインクが供給される。いわゆる気液交換が行われる。
【０１１８】
気液交換によって交換インクタンク２９のインクが消費されるまで、インク室１３のインク１４がインク注入連結口１７の円縁部４０の最下面（図５及び６ではインク室１３の６分目程度）まで満たされた状態である。つまり、インクタンク１２にはそれ以上は空気が入らず、インク１４もそれ以下には移動しない。これにより、インクタンク１２内の負圧は一定に保たれる。
【０１１９】
また、周囲環境が変動した際にインク室１３内の負圧をほぼ一定にする働きは第１の実施の形態と同じである。
【０１２０】
図７は本発明の本発明の第４の実施の形態による液体収納容器の変形例を示す断面図である。
【０１２１】
図６に示したインクタンク１２では、インク室１３の上部の空気層にインク吸収体１６を大気連通孔１８の開口に接するよう配置したが、図７に示すインクタンク１２は、インク吸収体１６をインク室１３の天井部から底部まで達するように配置し、インク吸収体１６に直接インク１４を補給するようにしたものである。
上述した実施形態によれば、第1の実施の形態と同様、環境変化に伴い膨張収縮する液体収納容器内の空気をインクが含浸した小型のインク吸収体を介して外気と直接呼吸させるという簡便な方法によって高い容積効率でインクを貯留可能となり、また、貯留するインクをほぼ１００％使い切ることの可能な効率の良いインクジェット記録装置の液体収納容器を提供することができる。さらに、消耗品である液体収納容器から大きなインク吸収体を無くすことができ、より安価に提供することもできる。
【０１２２】
（第５の実施の形態）
次に第５の実施の形態について説明するが、ここでは第１の実施の形態と異なる点を主に説明する。
【０１２３】
図８及び図９は本発明の第５の実施の形態によるインク供給システムにおけるインクタンクとプリントヘッドを接合した状態を示す断面図である。
【０１２４】
図８及び図９に示したインク供給システムは、インクタンク１２と、インクタンク１２が接合可能なプリントヘッド１１とを備える。インクタンク１２はインク１４を収容するとともに上層に空気層５６を有する。インクタンク１２の底部には、プリントヘッド１１にインクを導出するインク導出口４５を形成する円筒状の接合部が設けられている。円筒状の接合部の周囲にはドーナツ状の弾性部材４６が巻き付けられている。
【０１２５】
インクタンク１２のプリントヘッド１１との接合前は、インク導出口４５は、インクタンク１２の天井部に取り付けられたばね部材４９により付勢された栓部材４８で塞がれている。
【０１２６】
プリントヘッド１１の片側の上部には、円筒状の接合部が挿入可能な凹部が形成されている。この凹部内には柱状部材４７が立ててあり、柱状部材４７の周囲がインク吸収部材５０で覆われている。前記凹部内の柱状部材４７の周囲の空間が第１室であるバッファインク室５１となっている。
【０１２７】
バッファインク室５１にはインク残量を検出するインク残量検出部材２０が配置されている。このインク残量検出部材２０は第１の実施の形態と同じ機能でインク残量を検出するものである。バッファインク室５１はインク残量検出部材２０でインク残量が検知できる必要最小限の容量でよい。
【０１２８】
バッファインク室５１はインク通路２２およびインク液室２１を介して、プリントヘッド１１の底面に配置されたノズル部１０に繋がっている。ノズル部１０は熱または振動エネルギーにより液体を吐出する部分である。
【０１２９】
また、バッファインク室５１は連絡路５２を介して、第２室である退避用インク室５３の底部で繋がっている。退避用インク室５３の底部と連絡路５２の間には毛細管手段５４が配置されている。
【０１３０】
退避用インク室５３の天井部には大気連通孔１８が形成されている。なお、大気連通孔１８は図では簡単に示しているが、万が一のインクの流出を防止するため微細で長く迷路状に形成される。
【０１３１】
次に、インクタンク１２をプリントヘッド１１に装着したときの作用について説明する。
【０１３２】
インクタンク１２の円筒状の接合部がプリントヘッド１１の凹部に挿入されたとき、インク吸収部材３４に覆われた柱状部材２８に、インクタンク１２内の栓部材４８が押し退けられた状態になる。さらに、前記円筒状の接合部の周囲の弾性部材４６が、前記接合部の外周面と前記凹部を形成する外壁部５５との間に挟みつけられる。これにより、インクタンク１２と連通状態にあるプリントヘッド１１のバッファインク室５１の内部が外気と密閉状態に保たれる。
【０１３３】
バッファインク室５１と退避用インク室５３との間に配された毛細管手段５４はインクジェット記録システムが遭遇する多彩な保存使用環境に対して適正な負圧を保つ制御手段として機能する。例えば、周囲気圧の低下時やインク室１３内の温度が上昇した際には、インクを自由状態で貯留するインク室１３内の空気が膨張し圧力が高まる。空気はインク供給システムの最上部、インクの上層に存在する。
【０１３４】
この高まった空気圧はインク室１３の下層のインクに圧力を加える。このインクに加わった圧力は、このインク供給システムの２つの開口部であるノズル部１０の各オリフィス部と退避用インク室５３への毛細管手段５４のインクメニスカスに加わる。ノズル部１０の各オリフィス径は数１０ミクロンであり、そこを満たすインクの表面張力により約１〜１０KPａ程度（約１０〜１００ｍｍＨ2Ｏ）程度の圧力に耐えインクの漏洩を防いでいる。
【０１３５】
毛細管手段５４としてインク吸収部材を配した場合、含浸させたインクが有する表面張力との間に働く界面力で退避用インク室５３へのインクの移動を防いでいる。インク室１３内の圧力を調整する程度はこのインク吸収部材の濾過精度に依存する。この濾過精度を最適にすることによってインク室１３内の圧力を最適に保持することができる。このインク吸収部材に働く界面力をノズル部１０の各オリフィスに働く界面力よりも低く設定することにより、インクに加わった圧力がこの設定値を越えると退避用インク室５３へインクが流出し始める。退避用インク室５３へインクを一時的に流出させて、一体に接合されたインク室１３内及びバッファインク室５１内で高まった圧力を吸収して一定以上の圧力の上昇を防いでいる。
【０１３６】
退避用インク室５３の内容積はインク室１３の内容積と約０．０７ＭＰａ（０.７気圧）程度の高地への移動時の双方を考慮して、想定される最大の押し出されるインク量を収容できるようにしておけば大気連通孔１８からインクが漏れ出すことはない。このようにして内圧が高まった場合には押し出されるインクを退避用インク室５３に収容して、所定の値以上の内圧上昇を吸収する。逆に、記録行為によりインク室１３内のインクが消費されインク１４が減少し内圧が低下した際は、圧力が高い外気側の空気が大気連通孔１８と退避用インク室５３および毛細管手段５４を介して徐々に連絡路５２内に微細な気泡の形で侵入してきます。このようにしてバッファインク室５１とインク室１３内部の圧力が所定の範囲内に保たれる。
【０１３７】
インク吸収部材５０としては例えば、ポリエステルフェルトやポリウレタンなどの多孔性部材や１次元や２次元状の繊維構造体なども用いることができる。しかし、インク吸収体部材はこれに限定されるものではなく、インクとの界面で適度の毛細管力を発生させる部材であればどのような部材であってもよく、金網や樹脂製の網などの網目状体や多孔質体等を用いることができる。
【０１３８】
異物阻止用のフィルタ１９より粗い濾過精度でよく、例えば濾過精度７０μm程度以下のものも使用できる。このような一定範囲内に圧力を保つ構成により消耗品として交換して使用されるインク室１３内のインクも自由状態で保持可能になる。
【０１３９】
インク室１３から延びたインク導出口４５の先端部をバッファインク室５１内部に挿入状態で押し圧された弾性部材４６により外気と密閉状態で装着する。この状態では、インク消費時に減ったインクの分、内圧が下がり、インクで満たされた毛細管手段５４のバッファインク室５１側開口部のインクによる界面力を上回ると、毛細管手段５４内に大気連通孔１８からの外気が入り込み連絡路５２に達し、気泡の形でバッファインク室５１内部に侵入し、最後はインクタンク１２のインク室１３内に取り込まれる。このインク室１３に侵入した空気の代わりに、侵入空気とほぼ同量のインク１４がインク室１３からバッファインク室５１へ随時補給可能となる。また、退避用インク室５３の内壁部の毛細管手段５４の高さ位置をノズル部１０の各オリフィス部（インクによるオリフィス形成部分）とほぼ同レベルに配することにより、インク界面の大気への開放口の高さ位置をおおよそ揃えて、各オリフィス部に加わる水頭圧の発生を最小限に抑えることができる。
【０１４０】
図９は図８に示したインク供給システムの変形例であり、インクタンクとプリントヘッドを接合した状態を示す断面図である。
【０１４１】
退避用インク室５３の下部と連絡路５２との間に図８に示したように毛細管手段５４を配置しているが、図９に示すように細孔５７を配置してもよい。
【０１４２】
この細孔５７はオリフィス部と同様な親水性を有し通常はインクで満たされている。細孔５７は各オリフィスよりは大きな直径を有し、インク供給システム内の圧力が高まりその設定値約１９６０〜２９４０Ｐａ（２０〜３０ｍｍＨ2Ｏ）程度を越えるとインクは細孔５７を突破して退避用インク室５３内に押し出される。逆に、インク供給システム内の圧力が下がると押し出されたインクや大気連通孔１８からの外気をインク供給システム内に取り込む。また、プリントヘッド１１の、インクタンク１２のインク導出用筒部材を接合させる凹部の中にある柱状部材４７の周囲にインク吸収部材５０を配しているので、インクタンク１２を接合した時、インク導出用筒部材の径が小さい場合でもインクがインク吸収部材５０を伝ってバッファインク室５１に入り易くしている。
【０１４３】
上述した実施形態によれば、図１０〜図１２に示したような従来の液体収納容器で大きな容積を占めていたインク吸収部材を廃止、または最小限の使用に留めることが可能である。インク室１３のほとんどを自由状態のインクが占めるようインクを収納する事が可能となるため、同じサイズならばより多くのインクを収容可能で、同じインク量ならばインク室をより小型化することができる。さらに、インク室のインクも全て使い切ることが可能な効率の良い液体収納容器となる。
【０１４４】
また、環境変化に伴うインク室内外の空気の呼吸をインクの移動を伴うことなく、小さなインク吸収体を介して直接行うという簡便な方法によって高い容積効率でインクを貯留可能となる。さらに、消耗品である液体収納容器から大きなインク吸収体を無くすことができ、より安価に提供することもできる。
【０１４５】
また、環境変化に伴うインク室１３内の空気の圧力上昇を、プリントヘッド１１のノズル部１０と同レベル位置近傍に配した、各オリフィスより弱いインクの界面力の働く毛細管手段５４または微細な開孔５７を介して、退避用インク室５３へインクを移動させることで回避するという簡便な方法で、環境変化に対して高い信頼性を有する液体収納容器を提供することができる。
【０１４６】
また、インクの残量検出をバッファインク室５１で行うことにより、消耗品であるインク室１３は容器と栓部材４８だけから構成された単純な構成となり、インクタンク１２をペットボトルのようにブロー成型により一部品で製造することが可能となる。その結果、より安価に提供可能となり、かつ、インクも全て使い切ることが可能な効率の良いインクタンク１２を備えたプリントヘッドからなるヘッドカートリッジを提供することができる。
【０１４７】
なお、上述した第１の実施形態、第４の実施形態、第５の実施形態で説明したインクタンク同士の連結機構（図２、図５〜図８参照）はその他の第２及び第３の実施形態のインクタンクに適宜適用してもよい。また、第２の実施形態で説明したインクタンクとプリントヘッドの結合及び分離可能な機構についてもこれ以外の実施形態に適宜適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１４８】
【図１】本発明の第１の実施の形態による液体収納容器を示す断面図である。
【図２】図１に示したインクタンクに交換インクタンクを結合した状態の断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態による液体収納容器を示す断面図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態による液体収納容器を示し、（ａ）はインクタンクの最大面積面に沿った断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ’線での断面図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態による液体収納容器とこれに液体補充するための液体収納容器を示し、液体収納容器と液体補充用容器の接続が完了する直前の状態の断面図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態による液体収納容器とこれに液体補充するための液体収納容器を示し、液体収納容器と液体補充用容器を液体補充可能に接続した状態の断面図である。
【図７】本発明の本発明の第４の実施の形態による液体収納容器の変形例を示す断面図である。
【図８】本発明の第５の実施の形態によるインク供給システムにおけるインクタンクとプリントヘッドを接合した状態を示す断面図である。
【図９】図８に示したインク供給システムの変形例であり、インクタンクとプリントヘッドを接合した状態を示す断面図である。
【図１０】インク供給装置の第１の従来例を示す断面図である。
【図１１】インク供給装置の第２の従来例を示す断面図である。
【図１２】インク供給装置の第３の従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１４９】
１０    ノズル部
１１    プリントヘッド
１２    インクタンク
１３    インク室
１４    インク
１６、１６ａ    インク吸収体
１７    インク注入連結口
１８    大気連通孔
１９    フィルタ
２０    光学的反射部材
２１    ヘッド液室
２２    インク通路
２３    サブインク室
２５    インク吸収体室
２６    連通孔
２７    空間
２８    空室
２９    交換インクタンク
３０    接合部
３１，３８    連結管
３２    パッキング封止材
３３    疎水性多孔質部材
３４    サブインク室
３５    空気導入路
３６    吸引キャップ
３７    スリット
３９    封止部材
４０    円縁部
４１、４５    インク導出口
４２    Ｏリング
４３    外壁部
４４    インク通路壁
４６    弾性部材
４７    柱状部材
４８    栓部材
４９    ばね部材
５０    インク吸収部材
５１    バッファインク室
５２    連絡路
５３    退避用インク室
５４    毛細管手段
５５    外壁部
５６    空気層
５７    細孔
【図１】
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【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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