(57)【要約】【課題】所定範囲の背圧を伴ってインクジェット記録ヘッドにインクを供給することができ、かつ、インクの使用効率、収容効率を向上させることが可能なインク供給システムを提供する。【解決手段】インク供給システムは、分離可能なインクタンク３６と記録ヘッド部１１とを連結して構成されている。インクタンク３６内には、インク１５を自由状態で直接保持する主インク室１３が形成されている。主インク室は、記録ヘッド部１１側のバッファインク室３０に接続され、これを介して記録ノズル１２に通じている。また、バッファインク室３０は、インク吸収部材３２が設けられた孔を介して、退避用インク室３１に通じている。退避用インク室３１には、外部に通じる大気連通孔１８が接続している。【選択図】図１
2005161636.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を貯溜し、インクジェット記録ヘッドに通じている液体収容室と、
外部に通じる大気連通孔が上部に接続している退避用液体収容室と、
前記液体収容室と前記退避用液体収容室とをつなぐ、前記液体が充填された時に毛細管力を発生する毛細管手段とを有し、
前記液体収容室内の圧力が高まった時に、前記液体は、前記インクジェット記録ヘッドの記録ノズルを通って外部に押し出される前に、前記毛細管手段を通って前記退避用液体収容室に押し出される液体供給システム。
【請求項２】
前記毛細管手段は、前記記録ノズルのオリフィスと実質的に同じ高さに配置されており、前記毛細管手段に充填された前記液体に働く界面力が、前記記録ノズルの前記オリフィスに充填された前記液体に働く界面力よりも小さい、請求項１に記載の液体供給システム。
【請求項３】
液体を貯溜し、インクジェット記録ヘッドに通じている液体収容室と、
外部に通じる大気連通孔が上部に接続している退避用液体収容室と、
前記液体収容室と前記退避用液体収容室との間に位置する空気バッファ室と、
前記液体収容室と前記空気バッファ室とをつなぐ、前記液体が充填された時に毛細管力を発生する毛細管手段とを有し、
前記退避用液体収容室と前記空気バッファ室とは、両者をつなぐ孔が底部に形成された壁によって隔てられ、前記毛細管手段は、前記退避用液体収容室と前記空気バッファ室とをつなぐ前記孔よりも高い位置に配置されており、
前記液体収容室内の圧力が高まった時に、前記液体は、前記インクジェット記録ヘッドの記録ノズルを通って外部に押し出される前に、前記毛細管手段を通って前記空気バッファ室に押し出される液体供給システム。
【請求項４】
前記毛細管手段は、毛細管力によって前記液体を吸収して保持可能な液体吸収部材である、請求項１から３のいずれか１項に記載の液体供給システム。
【請求項５】
前記毛細管手段は、内面が親水化された細孔である、請求項１から３のいずれか１項に記載の液体供給システム。
【請求項６】
液体を貯溜し、インクジェット記録ヘッドに通じている液体収容室と、
外部に通じる大気連通孔が上部に接続している退避用液体収容室と、
前記液体収容室と前記退避用液体収容室との間に位置する第２および第３の液体収容室と、
前記液体収容室と前記第２の液体収容室をつなぐ、前記液体が充填された時に毛細管力を発生する第１の毛細管手段と、
前記第２の液体収容室と前記第３の液体収容室をつなぐ、前記液体が充填された時に毛細管力を発生する第２の毛細管手段とを有し、
前記退避用液体収容室と前記第３の液体収容室とは、両者をつなぐ孔が底部に形成された壁によって隔てられ、前記第２の毛細管手段は、前記退避用液体収容室と前記第３の液体収容室とをつなぐ前記孔よりも高く、かつ前記第１の毛細管手段より高い位置に配置されており、
前記液体収容室内の圧力が高まった時に、前記液体は、前記インクジェット記録ヘッドの記録ノズルを通って外部に押し出される前に、前記第１の毛細管手段を通って前記第２の液体収容室に押し出され、さらに、前記第２の毛細管手段を通って前記第３の液体収容室に押し出される液体供給システム。
【請求項７】
前記第１および／または第２の毛細管手段は、毛細管力によって前記液体を吸収して保持可能な液体吸収部材である、請求項６に記載の液体供給システム。
【請求項８】
前記第１および／または第２の毛細管手段は、内面が親水化された細孔である、請求項６に記載の液体供給システム。
【請求項９】
前記液体収容室は、インクジェット記録装置本体に対して着脱自在に構成された液体収容容器内に形成された主液体収容室と、前記インクジェット記録ヘッドと一体に形成された筐体内に形成されたバッファ液体収容室とがつながって形成されており、前記バッファ室に、外部から前記バッファ液体収容室内に前記液体が存在しているかどうかを確認可能な液体残量検出部材が設けられている、請求項１から８のいずれか１項に記載の液体供給システム。
【請求項１０】
前記液体収容容器内に設けられ、前記主液体収容室の、前記バッファ液体収容室への開口を塞ぐ位置に付勢された栓部材と、
前記主液体収容室を前記バッファ液体収容室に接続した時に、前記栓部材に当接して、前記栓部材を、前記主液体収容室の、前記バッファ液体収容室への前記開口を開く位置に移動させる、前記インクジェット記録ヘッド側に設けられた柱状部材と、
前記柱状部材の周囲を覆う、毛細管力によって前記液体を吸収して保持可能な液体吸収部材とをさらに有する、請求項９に記載の液体供給システム。
【請求項１１】
インクジェット記録装置本体に対して着脱自在に構成された液体収容容器内に形成された、液体を貯溜する主液体収容室と、
前記主液体収容室に接続し、インクジェット記録ヘッドに通じているバッファ液体収容室と、
外部に通じる大気連通孔が上部に接続している退避用液体収容室と、
前記バッファ液体収容室内に配置された、毛細管力によって前記液体を吸収して保持可能な第１の液体吸収部材と、
前記退避用インク室内に配置された、毛細管力によって前記液体を吸収して保持可能な第２の液体吸収部材とを有し、
前記バッファ液体収容室と前記退避用液体収容室とは、両者をつなぐ連絡路が形成された壁によって隔てられ、前記第１の液体吸収部材は、少なくとも、前記バッファ液体収容室と前記退避用液体収容室とをつなぐ前記連絡路の開口を塞ぐ位置に設けられており、
前記液体収容室内の圧力が高まった時に、前記液体は、前記インクジェット記録ヘッドの記録ノズルを通って外部に押し出される前に、前記液体吸収部材を通って前記連絡路に押し出される液体供給システム。
【請求項１２】
前記第１の液体吸収部材に含浸した前記液体に働く界面力が、前記第２の液体吸収部材に含浸した前記液体に働く界面力より大きい、請求１１に記載の液体供給システム。
【請求項１３】
前記バッファ液体収容室に配置された、外部から前記バッファ液体収容室内に前記液体が存在しているかどうかを確認可能な液体残量検出部材をさらに有する、請求項１１または１２に記載の液体供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体をノズルから吐出して記録を行うインクジェット記録ヘッドに液体を供給する液体供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置は、通常、キャリッジに搭載したインクジェット記録ヘッドを使用し、制御システムによって、キャリッジを紙等の記録媒体を横切って移動させる時に、インクジェット記録ヘッドを作動させて記録媒体上に液滴を射出させ、文字および画像を形成する。インクジェット記録ヘッドの射出用のインクや反応剤などの液体(以下、代表してインクとも称する)は記録装置内に固定して配置されるか、あるいはキャリッジ上にインクジェット記録ヘッドと共に搭載され、キャリッジと共に移動させられるインクタンクからインクジェット記録ヘッドに供給される。インクタンクが固定配置された構成では、柔軟なインク供給チューブをインクジェット記録ヘッドに結合し、このインク供給チューブを介してインクが供給される。インクタンクがキャリッジと共に移動する構成では、インクタンクはインクジェット記録ヘッドに直接連結され、連結部を介してインクが供給される。いずれの場合にも、インクタンクとしては、収容されたインクが尽きた時に交換できるように、インクジェット記録ヘッド側から分離可能な構成になっているものがある。
【０００３】
インクジェット記録ヘッドを正常に機能させるために、インク供給システムは、インクを途切れること無く供給するとともに、インク供給システム内に適正な背圧を生成し、維持することができる必要がある。ここで、背圧とは、大気圧を基準としたインク供給システム内の圧力を意味している。
【０００４】
背圧が低くなり過ぎると、インク吐出口、すなわちオリフィスにおけるインクメニスカスの凹面の湾曲が大きくなり、特にインク吐出後、気泡をインクジェット記録ヘッド内に抱き込みやすくなり、これが不吐出の要因となる場合がある。また、背圧が高いと、背圧が、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てしまい、インク漏れを生じてしまう恐れがある。
【０００５】
このため、液体供給システムは記録装置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適正範囲内の背圧を生成し、保持することを要求される。この要求を実現する液体供給システムとしては、種々のものが用いられており、そのうちの１つは特許文献１に記載されている。また、同様な主旨の構成は、特許文献２や特許文献３にも開示されており、その効用が述べられている。
【０００６】
これらの従来技術に類似した方式として、図８の断面図に示した液体供給システムが実用に供されている。
【０００７】
この液体供給システムにおけるインクタンク１１３は、インク１１５を自由状態で直接収容するインク室１１４と、インク吸収部材１１７ａ，１１７ｂ，１１７ｃを収容するインク吸収部材収納室１１６を有している。インク吸収部材１１７ａ，１１７ｂ，１１７ｃは、インク１１５とインク吸収部材１１７ａ，１１７ｂ，１１７ｃとの間に働く界面力によってインク１１５を保持するものであり、ウレタンやポリエステルなどの繊維片集合体からなる部材で構成されている。インク室１１４とインク吸収部材収納室１１６とは隔壁によって隔てられており、この隔壁の、底部に形成された孔部分のみで連通している。この隔壁には、底部の孔の、インク吸収部材収納室１１６側の開口の上縁から上方に延びる複数の溝１２５が形成されている。
【０００８】
インク室１１４は、インク吸収部材収納室１１６に通じる孔を除いては、密閉されており、底部にインク残量検出部材１２４が取付けられている。インク残量検出部材１２４は、光学的反射部材であり、インク１１５が減ってきた時に、外光を反射し、それによってインク１１５が無くなってきたのが分かるようになっている。
【０００９】
インク吸収部材収納室１１６には、記録ヘッド１１１に接合される筒状の連結部１３８が設けられており、この部分の内部にインク吸収部材１１７ａが設けられ、さらに、これに接して下から順にインク吸収部材１１７ｂ，１１７ｃが積層するように設けられている。インク吸収部材収納室１１６の天井部には、大気連通孔１１８が通じている。
【００１０】
このインクタンク１１３は図示しないガイド等に導かれて記録ヘッド部１１１にパッキング部材１２３を挟んで分離可能に密閉状態に接合して使用される。このように接合した状態で、インク１１５は、インク室１１４から、インク吸収部材収納室１１６を通って記録ヘッド部１１１に供給される。インク室１１４からインク吸収部材収納室１１６へのインク１１５の導入は、導入されたインク１１５に相当する空気がインク室１１４側へ入る形で行なわれ、この際、溝１２５は空気やインクの移動を容易にする働きをする。記録ヘッド部１１１に供給されたインクは、記録ヘッド部１１１の入口部分に設けられたフィルタ部材１２０によって、ゴミなどを取り除かれ、インク通路１２２を通ってヘッド液室１２１内に満たされ、記録ノズル１１２に充填される。
【００１１】
このインクタンク１１３において、インク吸収部材１１７ｂ，１１７ｃは周囲環境が変動した際の背圧制御手段として機能する。すなわち、例えば、気圧が低下した場合やインクタンク１１３の温度が上昇した場合には、インク室１１４の上層部の空気の圧力が相対的に高まり、この空気が膨張する。すると、その膨張した空気の分量のインク１１５がインク室１１４からインク吸収部材収納室１１６側に押し出される。このように押し出されたインク１１５は、インク吸収部材１１７ｂ、さらにはインク吸収部材１１７ｃの、それまでインクを保持していなかった部分に収容され、それによって、環境変化時にも記録ヘッド部１１１内の背圧を適正な一定範囲内に保つことができる。
【００１２】
このようにインク吸収部材１１７ｃにまで一旦収容されたインク１１５は、その後、インク１１５が消費される際などに、優先的にインク吸収部材１１７ｂ側へと戻される。この際、インク１１５がインク吸収部材１１７ｃから離れやすいように、インク吸収部材１１７ｃはインク吸収部材１１７ｂに比べて弱い界面力しか働かない構成となっており、これによって、インクタンク１１３の使用末期にインク吸収部材１１７ｃにインクが残りにくくしている。インク吸収部材１１７ａはインク吸収部材１１７ｂよりさらに強い毛細管力でインクを吸引する構成となっており、インク１１５を記録ヘッド部１１１へ導く働きをし、また同時に、インク漏れを抑制する働きもする。
【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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記の従来例に示したようなタイプの液体供給システムにおいては、背圧の生成やインクの漏洩防止のために、インクを供給する流路の途中部分にインク吸収部材を用いており、このインク吸収部材がインクタンク１１３の過半を占めている。このインク吸収部材を用いた部分では、その部分の全容積の約７０％の範囲でしかインクを収容することができず、このために、このような液体供給システムには、空間の使用効率が悪いという課題が有る。また、インク吸収部材に充填したインクの２０％程度がインク吸収部材に残留して使用できず、インクの残量の検出を正確に行うのも困難であり、インクの使用効率が低下してしまうという課題もある。
【００１４】
また、このようなタイプの液体供給システムにおいて、インクタンクの使用寿命を延ばすために、インクタンクの貯留インク量を増やすと、それに応じてインク消費後の、インク室の上層に溜まる空気の量も増え、これに比例して、押し出されたインクを吸収するインク吸収部材の体積も大きくしなくてはならない。このため、このようなタイプの液体供給システムでは、貯留インク量を増やすと、必然的に、貯留インク量を増やした分以上にインクタンクを大型化する必要が生じてしまう。また、消耗品として適宜交換して使用されるインクタンクに大型のインク吸収部材を用いると、それがゴミの発生源になってしまい、さらに、インクタンクのコストを圧迫する要因ともなってしまう。
【００１５】
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、本発明の目的の１つは、インクを、所定範囲の背圧を伴ってインクジェット記録ヘッドに供給することができ、それによってインクジェット記録装置を高い信頼性で良好に動作させることが可能であり、かつ、構造の複雑化を伴うことなく低いコストで製造可能であり、消耗品として適宜交換して使用される液体供給容器内のインクの収容効率、使用効率を向上させることが可能な液体供給システムを提供することにある。また、本発明の他の目的は、さらに、インクの収容効率を向上させてより小型化が可能な液体供給システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上述の目的を達成するため、本発明の一実施態様の液体供給システムは、液体を貯溜し、インクジェット記録ヘッドに通じている液体収容室と、外部に通じる大気連通孔が上部に接続している退避用液体収容室と、液体収容室と退避用液体収容室とをつなぐ、液体が充填された時に毛細管力を発生する毛細管手段とを有し、液体収容室内の圧力が高まった時に、液体は、インクジェット記録ヘッドの記録ノズルを通って外部に押し出される前に、毛細管手段を通って退避用液体収容室に押し出されることを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、液体供給システム内の背圧は毛細管手段によって所定の範囲内に制御される。すなわち、外気圧の低下や、液体収容室内の温度上昇によって液体収容室内の圧力が相対的に高まった際には、液体の一部が毛細管手段を通って退避用液体収容室に押し出されることによって、背圧の上昇を相殺し、所定範囲を越えた背圧の上昇を回避することができる。逆に、液体を消費することによって液体供給システム内の背圧が低下し、あるいは、外気圧の上昇や、液体収容室内の温度低下によって液体収容室内の圧力が相対的に低下した際には、退避用液体収容室に一旦押し出された液体、または大気連通孔を介して退避用液体収容室内に導入された空気の一部が毛細管手段を通って液体収容室内に入ることによって、背圧の低下が相殺され、所定範囲を越える背圧の低下を回避することができる。
【００１８】
この構成において、液体が記録ノズル側から外部に押し出される前に、毛細管手段側から退避用液体収容室に押し出されるようにするためには、毛細管手段を適当な構成にすることによって、記録ノズルのオリフィスにおける液体の界面力に対して、毛細管手段における液体の界面力が適当な値になるように調整してやればよい。この際、毛細管手段は、記録ノズルのオリフィスと実質的に同じ高さに配置するのが好ましい。それによって、毛細管手段側よりも、記録ノズル側に大きな水頭圧が加わらないようにして、液体供給室内の圧力が高まった時に、記録ノズル側から液体が押し出されることなく、毛細管手段側から液体が押し出されるようにするのを容易にすることができる。すなわち、この場合、毛細管手段に充填された液体に働く界面力が、記録ノズルのオリフィスに充填された液体に働く界面力よりも小さくなるように、毛細管手段の構成を調整すれば、記録ノズル側から液体が押し出されることなく、毛細管手段側から液体が押し出されるようにすることができる。
【００１９】
また、本発明の他の実施態様の液体供給システムは、液体を貯溜し、インクジェット記録ヘッドに通じている液体収容室と、外部に通じる大気連通孔が上部に接続している退避用液体収容室と、液体収容室と退避用液体収容室との間に位置する空気バッファ室と、液体収容室と空気バッファ室とをつなぐ、液体が充填された時に毛細管力を発生する毛細管手段とを有し、退避用液体収容室と空気バッファ室とは、両者をつなぐ孔が底部に形成された壁によって隔てられ、毛細管手段は、退避用液体収容室と空気バッファ室とをつなぐ孔よりも高い位置に配置されており、液体収容室内の圧力が高まった時に、液体は、インクジェット記録ヘッドの記録ノズルを通って外部に押し出される前に、毛細管手段を通って空気バッファ室に押し出されることを特徴とする。
【００２０】
この構成においても、液体供給システム内の背圧は毛細管手段によって所定の範囲内に制御される。この際、毛細管手段を介して空気バッファ室に押し出された液体は、滴下して、退避用液体収容室と空気バッファ室とをつなぐ孔を塞ぎ、その後、さらに液体が滴下すると、それに見合った量の液体が退避用液体収容室内に押し出されるようにすることができる。したがって、退避用液体収容室と空気バッファ室とをつなぐ孔より高い位置に配置された毛細管手段の、空気バッファ室側は、空気バッファ室内の空気に接した状態に保たれ、毛細管手段内の液体に界面力が作用する状態を保つことができる。それによって、液体供給システムの背圧制御の精度をより高く保つことができる。
【００２１】
また、本発明のさらに他の実施態様の液体供給システムは、液体を貯溜し、インクジェット記録ヘッドに通じている液体収容室と、外部に通じる大気連通孔が上部に接続している退避用液体収容室と、液体収容室と退避用液体収容室との間に位置する第２および第３の液体収容室と、液体収容室と第２の液体収容室をつなぐ、液体が充填された時に毛細管力を発生する第１の毛細管手段と、第２の液体収容室と第３の液体収容室をつなぐ、液体が充填された時に毛細管力を発生する第２の毛細管手段とを有し、退避用液体収容室と第３の液体収容室とは、両者をつなぐ孔が底部に形成された壁によって隔てられ、第２の毛細管手段は、退避用液体収容室と第３の液体収容室とをつなぐ孔よりも高く、かつ第１の毛細管手段より高い位置に配置されており、液体収容室内の圧力が高まった時に、液体は、インクジェット記録ヘッドの記録ノズルを通って外部に押し出される前に、第１の毛細管手段を通って第２の液体収容室に押し出され、さらに、第２の毛細管手段を通って第３の液体収容室に押し出されることを特徴とする。
【００２２】
この構成では、液体供給システム内の背圧は第１、第２の毛細管手段によって所定の範囲内に制御される。この際、第２の毛細管手段は、液体収容容器内の圧力が高まって、液体が退避用インク室側に押し出される際には、第３のインク収容室側が空気に接した状態に保たれ、液体収容容器内の圧力が低下して、液体が退避用インク室側から液体収容室内に押し戻される際には、第２の液体吸収室側が空気に接した状態に保たれる。しがって、いずれにしても、第２の毛細管手段内の液体に界面力が作用する状態を保つことができ、それによって、液体供給システムの背圧制御の精度をより高く保つことができる。
【００２３】
これらの実施態様において、毛細管手段は、具体的には、毛細管力によって液体を吸収して保持可能な液体吸収部材、または、内面が親水化された細孔とすることができる。
【００２４】
いずれにしても、これらの実施態様の構成では、毛細管手段として液体吸収部材を用いる以外では、従来技術におけるように大きな液体吸収部材を設ける必要はなく、液体収容室などは、液体を自由状態で直接保持する構成とすることができ、液体の収容効率、使用効率を向上させることができる。
【００２５】
さらに、液体収容室は、インクジェット記録装置本体に対して着脱自在に構成された液体収容容器内に形成された主液体収容室と、インクジェット記録ヘッドと一体に形成された筐体内に形成されたバッファ液体収容室とがつながって形成された構成とすることができる。この場合、バッファ室に、外部からバッファ液体収容室内に液体が存在しているかどうかを確認可能な液体残量検出部材を設ければ、液体収容容器側に液体残量検出手段を設ける必要がなくなり、液体収容容器の構成を簡素なものとすることができる。
【００２６】
液体収容室を、液体収容容器と、インクジェット記録ヘッド側の筐体とによって構成する場合、液体収容容器内には、主液体収容室の、バッファ液体収容室への開口を塞ぐ位置に付勢された栓部材を設け、インクジェット記録ヘッド側に、主液体収容室をバッファ液体収容室に接続した時に、栓部材に当接して、栓部材を、主液体収容室の、バッファ液体収容室への開口を開く位置に移動させる柱状部材を設けた構成とすることができる。これによれば、液体収容容器を分離した状態では、栓部材によって主液体収容室内の液体の漏洩を防ぐことができ、液体収容容器をインクジェット記録ヘッド側に連結した状態では、液体収容容器から、バッファ液体収容室へ液体を導入することが可能となる。この際、柱状部材の周囲に液体吸収部材を配すれば、主液体収容室とバッファ液体収容室との接続孔が小さい場合であっても、液体を主液体収容室からバッファ液体収容室にスムースに導入することができる。
【００２７】
本発明のさらに他の態様の液体供給システムは、インクジェット記録装置本体に対して着脱自在に構成された液体収容容器内に形成された、液体を貯溜する主液体収容室と、主液体収容室に接続し、インクジェット記録ヘッドに通じているバッファ液体収容室と、外部に通じる大気連通孔が上部に接続している退避用液体収容室と、バッファ液体収容室内に配置された、毛細管力によって液体を吸収して保持可能な第１の液体吸収部材と、退避用インク室内に配置された、毛細管力によって液体を吸収して保持可能な第２の液体吸収部材とを有し、バッファ液体収容室と退避用液体収容室とは、両者をつなぐ連絡路が形成された壁によって隔てられ、第１の液体吸収部材は、少なくとも、バッファ液体収容室と退避用液体収容室とをつなぐ連絡路の開口を塞ぐ位置に設けられており、液体収容室内の圧力が高まった時に、液体は、インクジェット記録ヘッドの記録ノズルを通って外部に押し出される前に、液体吸収部材を通って連絡路に押し出されることを特徴とする。
【００２８】
この構成では、第１の液体吸収部材によって、液体供給システムの背圧が所定の範囲内に制御される。この際、液体収容容器内には、従来技術におけるように液体吸収部材を配置する必要はなく、主液体収容室は、液体を自由状態で直接保持すものとすることができ、それによって、液体収容容器における液体の収容効率、使用効率を向上させることができる。
【００２９】
この構成において、第１、第２の液体吸収部材は、第１の液体吸収部材に含浸した液体に働く界面力が、第２の液体吸収部材に含浸した液体に働く界面力より大きくなるように構成するのが好ましく、それによって、一旦退避用液体収容室に退避され、第２の液体吸収部材に吸収された液体が、効率的に、バッファ液体収容室側に戻るようにすることができる。
【００３０】
また、外部からバッファ液体収容室内に液体が存在しているかどうかを確認可能な液体残量検出部材をバッファ液体収容室に設ければ、液体収容容器に液体残量検出部材を設ける必要がなくなり、液体収容容器を簡素な構成にすることができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の一実施態様によれば、液体吸収部材、または、内面が親水化された細孔である毛細管手段によって、液体供給システムの背圧を高い信頼性で所定の範囲内に制御することができ、インクジェット記録装置を安定して良好に動作可能とすることができる。この実施態様の液体供給システムでは、毛細管手段として液体吸収部材を用いる他は、従来技術におけるような大きな液体吸収部材を用いる必要がない。したがって、液体の収容効率、使用効率を大きく向上させることができる。液体の収容効率を向上させることによって、液体供給システムの小型化を図ることができる。
【００３２】
また、消耗品として適宜交換して使用される液体収容容器は、液体を自由状態で保持する主液体収容室を主要な構成要素とする簡素な構成にすることができ、液体収容容器の製造コストを低減し、したがって、インクジェット記録装置のランニングコストを低減することができる。また、液体収容容器内に液体吸収部材を設ける必要がないので、廃棄物の低減にもつながる。
【００３３】
本発明の他の実施態様によれば、分離可能な液体収容容器内の主液体収容室に接続し、インクジェット記録ヘッド、および退避用液体収容室に通じているバッファ液体収容室内に配置した液体吸収部材によって、液体供給システムの背圧を高い信頼性で制御することができ、インクジェット記録装置を安定して良好に動作可能とすることができる。この実施態様の液体供給システムにおいても、主液体収容室内に、液体吸収部材を設ける必要はなく、主液体収容室内の液体の収容効率、使用効率を向上させることができる。また、液体収容容器は、液体を自由状態で保持する主液体収容室を主要な構成要素とする簡素な構成にすることができ、液体収容容器の製造コストを低減し、したがって、インクジェット記録装置のランニングコストを低減することができる。また、液体収容容器内に液体吸収部材を設ける必要がないので、廃棄物の低減にもつながる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
（第１の実施形態）
最初に、図１を参照して本発明の第１の実施形態について説明する。図１は本実施形態のインクジェット記録ヘッドへのインク供給システム（液体供給システム）を模式的に示す断面図である。
【００３５】
本実施形態のインク供給システムは、インクジェット記録装置本体に対して着脱自在に構成されたインクタンク（液体収容容器）３６と、インクジェット記録ヘッドが一体に形成された記録ヘッド部１１が連結されて構成されている。インクタンク３６や記録ヘッド部１１の筐体には、一定の剛性を有し耐インク性の良い材料が選択して用いられる。インクタンク３６に、耐インク性の良い材料を用いることによって、長期のインク貯留を可能とすることができ、また、透明なプラスチック部材を用いれば、インク量の視認が容易となる。
【００３６】
インクタンク３６の内部は、インク（液体）１５を自由状態で直接貯溜する主インク室（主液体収容室）１３になっている。インクタンク３６は、円筒状の連結部３８を有しており、連結部３８の外周には、ドーナツ状の弾性部材２９が巻き付けられている。連結部３８の開口は、インクタンク３６を分離した状態で、ばね部材２７により付勢された栓部材２６によって内側から塞がれるようになっている。栓部材２６としては、弾性部材を用いても剛性部材を用いてもよく、インクタンク３６を単体で保存・輸送中インクが漏れることが無いように連結部３８の開口を封止可能に構成されている。
【００３７】
記録ヘッド部１１には、インクタンク３６の連結部３８の外周を囲む大きさの円筒状の連結部３９が形成されている。インクタンク３６は、例えば、インクジェット記録装置本体に設けられた、図示しないハウジングガイドに案内されて、記録ヘッド部１１に対して位置決めされ、図１に示すように連結される。このようにインクタンク３６を記録ヘッド部１１に連結した状態では、弾性部材２９が、インクタンク３６の連結部３８の外面と記録ヘッド部１１の連結部３９の内面との間に、一定の押圧力を加えられて挟み付けられた状態になっており、それによって、連結部３８，３９内が外気から密閉状態に保たれている。
【００３８】
記録ヘッド部１１の連絡部３９の中心には、インクタンク３６側に向かって突出する柱状部材２８が設けられている。柱状部材２８の外周は、インク吸収部材（液体吸収部材）３４によって覆われている。図１に示すように、インクタンク３６をインクタンク連結部３７に連結した状態では、インクタンク３６の開口を塞ぐ栓部材２６が、記録ヘッド部１１の柱状部材２８が当接することによって、ばね部材２７の付勢力に抗して、内側に移動させられており、それによって、インクタンク３６の連結部３８の開口が開かれている。この際、栓部材２６の、連結部３８の開口から出ていた部分が主インク室１３内に押し込まれることによって、対応する体積分のインク１５が記録ヘッド部１１側に押し出される。
【００３９】
記録ヘッド部１１の、連結部３９に接続する部分は、バッファインク室（バッファ液体収容室）３０になっている。バッファインク室３０にはインク残量検出部材２４が設けられている。インク残量検出部材２４は、その一面がバッファインク室３０の外面に露出し、反対側の面が内面に面している。インク残量検出部材２４は、図には詳細には示していないが、内面が、４５度の２等辺直角三角形状に成型された所定の屈折率を有するプラスチック製の光学的反射部材である。例えば、インク残量検出部材２４の屈折率は約１．５、インクの屈折率は約１.３であり、両者の比はＣＯＳ４５度(＝約１.４)を越えないので、内面にインク１５が接触している状態では、外面から入射した光はインク残量検出部材２４とインク１５の界面を透過する。一方、インク残量検出部材２４の内面が空気に接していると、空気の屈折率１.０とインク残量検出部材２４の屈折率約１．５との比が、ＣＯＳ４５度を越えるので、外面から入射した光は、インク残量検出部材２４と空気の界面で全反射される。この反射光を検出することによって、バッファインク室３０内にインク１５が残っているかどうかを確認することができるようになっている。
【００４０】
バッファインク室３０はインク通路２２を経てヘッド液室２１に通じている。詳細には図示していないが、ヘッド液室２１には、多数のノズルが高密度で形成された記録ノズル１２が接続している。記録ノズル１２には、例えば、１色あたり２５６個のノズルが３００dpi(dot per inch)の密度で形成されている。各ノズルには通電によって気泡を発生させ、インク１５をインク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、インク滴の吐出は下向きに行われる。また、図示していないが、記録ノズル１２の発熱体に電気信号を供給するプリント配線基板等も存在しており、これらによってインクジェット記録ヘッドが構成されている。
【００４１】
インク通路２２の、バッファインク室３０からの入口には、フィルタ部材２０が設けられている。フィルタ部材２０は記録ノズル１２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。フィルタ部材２０としては、記録ノズル１２のオリフィス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。
【００４２】
バッファインク室３０は、さらに、下方に延びる連絡掘溝３３を介して退避用インク室３１に通じている。連絡掘溝３３と退避用インク室３１とは、両者をつなぐ孔が底部に形成された壁によって隔てられており、底部の孔内に、インク吸収部材３２が配置されている。
【００４３】
本実施形態において、インク吸収部材３２，３４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次元的または２次元的に延びる繊維構造体などを用いることができる。しかし、インク吸収部材部材３２，３４はこれに限定されるものではなく、インク１５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を用いてもよく、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。インク吸収部材３２は、異物阻止用のフィルタ２０より粗い濾過精度のものであってよく、例えば濾過精度７０μｍ程度以下のものも使用できる。
【００４４】
退避用インク室３１の上方には、外気に通じる大気連通孔１８が接続している。大気連通孔１８は、図では簡単に示しているが、インク１５が万が一にも漏出するのを防止するため、また、インクの蒸発を最小限に抑えるために、微細な孔が長く迷路状に延びるように構成されている。
【００４５】
本実施形態のインク供給システムにおいて、インクタンク３６を記録ヘッド部１１に接続した状態では、バッファインク室３０は、主インク室１３からのインクによって満たされ、さらに、バッファインク室３０を介してインク通路２２、ヘッド液室２１、および記録ノズル１２もインク１５によって満たされる。この際、柱状部材２８の周囲を覆うインク吸収部材３４は、主インク室１３内のインク１５を引っ張り、それによって、重力の作用と共に、インク１５がバッファインク室３０側にスムースに導入されるようにする働きをする。特に、フルカラー記録においては４色から７色のインクが必要となり、主インク室１３を４〜７個キャリッジ上に並べる必要があり、主インク室１３の厚みは極力薄い方が好ましい。このような場合、主インク室１３の連結部３８内の孔の径も小さくなり、特に、１０ｍｍ程度以下となった場合には、界面力のために、重力の作用のみでは、揺するか押すかしないとインク１５がスムースに導出されない。そこで、このような場合に、インク吸収部材３４を設ければ、効果的にインク１５の導出を促す作用を得ることができる。連結部３８の孔の径を十分に大きく取れる場合には、インク吸収部材３４は必ずしも設けなくてもよい。
【００４６】
ここで、記録ノズル１２の各オリフィス径は数十ミクロンであり、ここにインク１５が満たされた状態では、ここに数十ｍｍＨ2Ｏ程度の圧力が加わっても、そこを満たすインク１５の表面張力によりインク１５とオリフィスとの間に働く界面力のために、インク１５が漏洩することはなく、また、外気が入り込むこともない。
【００４７】
一方、退避用インク室３１側では、連絡掘溝３３に満たされたインク１５が毛細管力によってインク吸収部材３２に含浸する。これによって、インク吸収部材３２内で、含浸したインク１５の表面張力によりインク１５とインク吸収部材３２との間に働く界面力が働くことによって、インク１５は退避用インク室３１側に流れることなく保持され、また外気が侵入しないようになっている。
【００４８】
このように、インク供給システム内は、所定の毛細管力を伴う、記録ノズル１２に形成されたメニスカス、およびインク吸収部材３２に含浸したインク１５のメニスカスによって、外気から遮断され、これによって、所定の背圧が発生した状態とすることができる。
【００４９】
また、バッファインク室３０と退避用インク室３１との間に配されたインク吸収部材３２は、インク供給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背圧を保つ制御手段としても機能する。このことについて、以下に説明する。
【００５０】
主インク室１３内は、初期には、インク１５を１００％満たした状態とすることができるが、インク１５が消費されるにしたがって、後述するように、消費されたインク１５に相応する分の外気が主インク室１３内に導入され、上部に空気層１４が形成される。この状態で、周囲気圧が低下したり、主インク室１３内の温度が上昇したりした場合には、主インク室１３内の空気層１４の空気の圧力が相対的に高まり、空気が膨張する。この高まった空気圧によって、インク１５に圧力が加わり、この圧力は、このインク供給システムの２つの開口部である記録ノズル１２の各オリフィス部と退避用インク室３１へのインク吸収部材３２のメニスカスに加わる。各メニスカスは、界面力によって、ある程度の圧力に耐える。
【００５１】
そして、この際、インク吸収部材３２の濾過精度を適切に設定し、インク吸収部材４２内でインク１５のメニスカスに働く界面力が適切な大きさになるようにしておくことによって、インク１５が記録ノズル１２側から押し出される前に、インク吸収部材３２側から押し出されるようにすることができる。このように構成しておくことによって、インク供給システムの背圧が高まった際、記録ノズル１２からインク１５が漏洩することなく、退避用インク室３１側にインク１５が流出し、それによって、インク供給システムの背圧が所定範囲を越えて高くならないようにすることができる。
【００５２】
この際、退避用インク室３１と連絡掘溝３３を隔てる壁における、インク吸収部材３２の高さ方向の位置は、記録ヘッド１１の最底部として、記録ノズル１２の各オリフィス部とほぼ同じ高さとし、あるいは、それに近い高さとするのが好ましい。それによって、記録ノズル１２側で、インク吸収部材３２側に比べて大きな水頭圧が加わらないようにし、記録ノズル１２側でインク１５を流出させることなく、インク吸収部材３２側で退避用インク室３１へとインク１５を流出させるのを容易にすることができる。すなわち、このように水頭圧が同等になるようにした場合、インク吸収部材３２でのインク１５の界面力が、記録ノズル１２の各オリフィスでの界面力に比べて小さくなるようにしてやればよい。
【００５３】
また、退避用インク室３１は、主インク室１３の内容積と環境変化幅を考慮して、押し出されることが想定される最大量のインク１５を収容できる内容積としておく。特に、環境変化幅としては、高地への移動を想定して、外気圧が０.７気圧程度まで低下した場合を考慮すれば、通常の環境変化による影響をほぼカバーすることができる。そして、退避用インク室３１の内容積をこのように設定しておけば、大気連通孔１８からインク１５が漏れ出すことはない。
【００５４】
次に、インク１５が消費されることによって、インク１５が消費された分だけインク供給システムの背圧が下がる場合について説明する。この場合、退避用インク室３１内にインク１５が貯溜されている場合には、まず、このインク１５が連絡堀溝３３側に取り込まれ、それによって、背圧の低下が補われる。
【００５５】
そして、退避用インク室３１内のインク１５が無くなった後、あるいは、始めから退避用インク室３１内にインク１５が無い場合には、ある程度以上背圧が低下すると、インク吸収部材３２のインク１５に、退避用インク室３１側から、インク１５の界面力を越える圧力が加わり、インク吸収部材３２内のインクの界面が、一旦、連絡掘溝３３側に後退させられ、大気連通孔１８を介して退避用インク室３１内に取り込まれた外気の一部が、連絡掘溝３３内に取り込まれる。それによって、背圧の低下が補われる。連絡堀溝３３内に取り込まれた外気は、気泡の形でバッファインク室３０に達し、最終的に、主インク室１３内に取り込まれ、空気層１４に加わる。この際、気泡の代わりに、鳥の水差しの原理で気液交換によりインク１５がバッファインク室３０へ随時補給される。
【００５６】
このように、インク供給システムの背圧が低下した場合には、インク吸収部材３２を介して、一旦退避されたインク１５または外気が取り込まれ、それによって、背圧の低下が補われ、インク供給システムの背圧の低下は所定の範囲内に抑えられる。この動作は、大気圧の上昇や、主インク室１３内の温度の低下によって、背圧が相対的に低下した場合についても同様に行なわれる。
【００５７】
以上のように、本実施形態のインク供給システムでは、バッファインク室３０と退避用インク室３１との間に配されたインク吸収部材３２によって、インクタンク３６内や記録ノズル１２の部分の背圧を所定の範囲内に制御することができる。背圧の制御範囲は、このインク吸収部材３２の濾過精度に依存し、すなわち、インク吸収部材３２の濾過精度を最適に設定することによって、背圧を最適な所望の範囲内に制御することができる。
【００５８】
また、本実施形態のインク供給システムは、比較的コンパクトな構成のインク吸収部材３２を用いて、インク供給システム内および／または記録ヘッド内の背圧を所定の範囲内に制御することを可能としている。このため、比較的大きなインク吸収部材と、それを収容するインク吸収部材収容室を必要とする従来のインク供給システムに比べて、コンパクトな構成とすることができる。また、インク吸収部材３２の部分以外では、基本的に、インク吸収部材を用いる必要はなく、インク１５を自由状態で直接収容する構成とすることができ、それによって、インクの収容効率を大きく向上させることができる。すなわち、このことは、同じサイズならばより多くのインクを収容可能であり、同じインク量ならばインク供給システムをより小型化できることを意味している。また、インク１５を直接貯溜することによって、インク１５をほぼ１００％使い切ることも可能となる。さらに、インクタンク３６内にインク吸収部材が配されることはないので、廃棄物を低減することにもつながる。
【００５９】
また、インク吸収部材３２による背圧制御は、上述したように、所定範囲を越える背圧の変動を確実に抑えることができる信頼性の高い方法である。したがって、本実施形態のインク供給システムでは、インクをインクジェット記録ヘッドに所定の背圧を伴って供給し、インクジェット記録装置を安定して高い信頼性で動作可能とすることができる。
【００６０】
なお、本実施形態において、バッファインク室３０は、あまり大きなものとする必要はなく、インクの有無を検出するインク残量検出部材２４の高さを確保できる範囲で、必要最小限の容量にすればよい。
【００６１】
また、本実施形態では、バッファインク室３０や退避用インク室３１などは、記録ヘッド部１１側に設ける構成を示した。この構成は、消耗品として適宜交換して使用されるインクタンク３６を、基本的に、インク１５を自由状態で直接保持する主インク室１３を構成する筐体と、栓部材２６だけからなる簡素な構成とでき、インクタンク３６のコストを抑えてランニングコストを低減することができ、好ましい。特に、この構成では、筐体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り、それによって製造コストを大きく低減することが可能である。しかし、インクタンク３６側にバッファインク室３０や退避用インク室３１などを一体的に構成することも可能であり、あるいは、インクタンク３６と記録ヘッド部１１を一体に形成して、全体を交換可能な構成としてもよい。インク残量検出部材２４についても、バッファインク室３０に設ければ、インクタンク３６の構成を簡素なものとして、コストを低減する効果が得られ、また、主インク室１３内のインク１５をほぼ１００％使い切った後、インク切れを検知でき、好ましいが、これに限られることはなく、主インク室１３側に配置してもよい。
【００６２】
また、本実施形態では、インク吸収部材３２によって背圧を制御する構成を示したが、このインク吸収部材３２の、前述したような働きは、一般には、毛細管力を発生する毛細管手段を用いれば、果たすことができる。したがって、図２に示すように、インク吸収部材３２を配置した孔の代わりに、毛細管力を発生する所定の大きさの、内面を親水化処理された細孔３５を用いることも可能である。
【００６３】
すなわち、この場合、細孔３５内は、通常、連絡掘溝３３からインク１５が満たされた状態になっており、充填されたインク１５に働く毛細管力のために、インク供給システム内に所定の背圧を発生させることが可能となる。そして、環境変化により、インク供給システム内の圧力が高まり、例えば、その設定値２０〜３０ｍｍＨ2Ｏ程度を越えた場合に、細孔３５内のインク１５のメニスカスに所定の大きさ以上の圧力が加わることによって、インク１５の一部が退避用インク室３１に一旦流出するようにすることができる。この際、記録ノズル１２の各オリフィスからインクが流入しないようにするため、細孔３５の大きさは、少なくとも各オリフィスの大きさよりも大きい。また、逆に、インク供給システム内の圧力が下がると、退避用インク室３１内に一旦押し出されたインク１５、または大気連通孔１８からの外気が、細孔３５を介してインク供給システム内に取り込まれ、それによって、背圧の低下が補われる。
（第２の実施形態）
次に、図３を参照して、本発明の第２の実施形態について説明する。図３は、本実施形態のインク供給システムを模式的に示す断面図である。図３において、第１の実施形態と同様の部分については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００６４】
本実施形態では、バッファインク室３０は、空気バッファ室４３を介して退避用インク室３１に通じている。バッファインク室３０と空気バッファ室４３とは、バッファインク室３０の底部の高さで、記録ノズル１２に対してある程度高い位置に、バッファインク室３０と空気バッファ室４３とをつなぐ孔が形成された壁によって隔てられており、この孔内にインク吸収部材４２が設けられている。空気バッファ室４３は、記録ヘッド部１１の底部で、記録ノズル１２とほぼ同じ高さのところまで下方に延びている。空気バッファ室４３と退避用インク室３１とは、記録ヘッド部１１の底部の高さに、空気バッファ室４３と退避用インク室３１とをつなぐ孔４４が形成された壁によって隔てられている。
【００６５】
本実施形態の構成では、バッファインク室３０と空気バッファ室４３との間に設けられたインク吸収部材４２が、インク供給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背圧を保つ制御手段として機能する。このことについて以下に説明する。
【００６６】
まず、例えば、周囲気圧が低下し、または主インク室内の温度が上昇した場合には、インク供給システム内の圧力が相対的に高まり、インク供給システム内で、主として、主インク室１３の上部に空気層１４として存在している空気が膨張する。膨張した空気によってインク１５に圧力が加わり、この圧力は、インク供給システムの２つの開口部である記録ノズル１２の各オリフィスと空気バッファ室４３へのインク吸収部材４２内のインク１５のメニスカスに加わる。各メニスカスでは、界面力が働くことによって、ある程度の圧力が加わってもインク１５が流出することはない。この際、インク吸収部材４２を適切な濾過精度を有する構成として、インク吸収部材４２内でインク１５のメニスカスに働く界面力を適切に設定しておくことによって、記録ノズル１２からインク１５を流出させることなく、インク吸収部材４２側で、空気バッファ室４３にインク１５が流出するようにすることができる。そして、空気バッファ室４３にインク１５が流出することによって、インク供給システム内の背圧の上昇が抑えられ、したがって、背圧が所定の範囲を越えて上昇するのを回避することができる。
【００６７】
インク吸収部材４２を介して空気バッファ室４３内に流出したインク１５は、空気バッファ室４３内を滴下し、まず、底部に位置する孔４４がインク１５によって塞がれる。その後、さらにインク１５が空気バッファ室４３内に滴下されると、空気バッファ室４３内は、密閉された状態となっているために、滴下されたインク１５に相当する量のインク１５が孔４４から退避用インク室３１内に押し出される。このようにして、本実施形態の構成では、インク１５がインク吸収部材４２を介して流出する間、インク吸収部材４２の空気バッファ室４３側は、インク１５に塗れることなく空気に接した状態に保たれ、したがって、インク吸収部材４２内にインク１５のメニスカスが形成された状態を維持することができる。したがって、インク１５が流出する間、背圧制御の精度を高く保つことができる。
【００６８】
次に、インクが消費されることによって背圧が低下し、あるいは、周囲気圧が上昇し、または主インク室１３内の温度が下がることによって背圧が相対的に低下した場合について説明する。この場合、退避用インク室３１内に、上述のようにして一時的に退避されたインク１５がある場合には、まず、このインク１５が孔４４を介して空気バッファ室４３内に押し込まれる。空気バッファ室４３内に押し込まれたインク１５によって、空気バッファ室４３内のインク１５の液面が上昇し、最終的にインク１５はバッファインク室３０内に戻され、これによって、背圧の低下が補われる。
【００６９】
そして、退避用インク室３１内にインク１５が無くなった後、あるいは、始めから退避用インク室３１内にインクが無い場合には、大気連通孔１８を介して退避用インク室３１内に取り込まれた外気が、孔４４を介して空気バッファ室４３内に入り、さらに、インク吸収部材４２内のインク１５のメニスカスを後退させて、バッファインク室３０内に取り込まれる。これによって、背圧の低下が補われる。バッファインク室３０内に気泡の形で取り込まれた空気は、最終的に、主インク室１３内に取り込まれ、空気層１４に加わる。この際、気泡の代わりに、鳥の水差しの原理で気液交換によりインク１５がバッファインク室３０へ随時補給される。
【００７０】
以上のように、本実施形態においても、インク吸収部材４２によって、インク供給システム内の背圧が上昇する場合には、インク１５をバッファインク室３０から退避用インク室３１側に一時的に流出させ、背圧が低下する場合には、退避されたインク１５または外気を退避用インク室３１側からバッファインク室３０側に導入して、背圧を所定の範囲に制御することができる。したがって、本実施形態のインク供給システムを用いることによって、高い信頼性で所定の背圧を伴ってインクをインクジェット記録ヘッドに供給することができ、インクジェット記録装置を安定して高い信頼性で動作させることが可能となる。
【００７１】
背圧の制御範囲は、インク吸収部材４２の濾過精度に依存し、すなわち、インク吸収部材４２の濾過精度を最適に設定することによって、背圧を最適な所望の範囲内に制御することができる。このようなインク吸収部材４２の働きは、一般には、毛細管力を発生する毛細管手段によって果たすことができる。すなわち、インク吸収部材４２の代わりに、毛細管力を発生可能な大きさで、内面に親水化処理を施した細孔を用いることが可能である。この場合、この細孔の大きさは、少なくとも、数十ミクロン程度の、記録ノズル１２の各オリフィスの径よりも大きなものとする必要がある。
【００７２】
いずれにしても、本実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、コンパクトな構成のインク吸収部材４２あるいは細孔である毛細管手段を用いて背圧を制御することができ、インク供給システムをコンパクトな構成とすることができる、また、本実施形態のインク供給システムは、その大部分でインク１５を自由状態で直接保持する構成とすることができ、インクの収容効率や使用効率を向上させることができる。特に、消耗品として適宜交換して使用されるインクタンクを、ほとんど筐体と栓部材２６のみからなる簡素な構成とすることでき、それによって、インクタンクの製造コストを低減して、インクジェット記録装置のランニングコストを低減することができる。
（第３の実施形態）
次に、図４，５を参照して本発明の第３の実施形態について説明する。図４は、本実施形態のインク供給システムを模式的に示す断面図であり、図５は、図４のＡ部の拡大図である。これらの図において、第１の実施形態と同様の部分については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００７３】
本実施形態のインク供給システムでは、バッファインク室３０は、主インク室１３とバッファインク室３０を含めたインク収容室（液体収容室）に対する第２のインク収容室（第２の液体収容室）５０および第３のインク収容室（第３の液体収容室）５３を経て、退避用インク室３１に通じている。バッファインク室３０には、記録ヘッド部１１の底部、したがって、記録ノズル１２のオリフィスと同等の高さ付近まで下方に延びる延伸通路５１が設けられており、この延伸通路５１と第２のインク収容室５０は、底部に両者をつなぐ孔が設けられ、この孔内に第１のインク吸収部材５２が設けられた壁を挟んで隔てられている。第２のインク収容室５０と第３のインク収容室５３は、第１のインク吸収部材５２が設けられた孔よりも高い位置に位置する、第２のインク収容室５０と第３のインク収容室５３をつなぐ孔が形成され、この孔内に第２のインク吸収部材５４が設けられた壁によって隔てられている。第３のインク収容室５３と退避用インク室３１は、底部に両者をつなぐ孔５５が形成された壁によって隔てられている。
【００７４】
本実施形態の構成では、第１、第２のインク吸収部材５２，５４が、インク供給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背圧を保つ制御手段として機能する。以下にこのことについて説明する。
【００７５】
まず、周囲気圧が低下した際や主インク室１３内の温度が上昇した際には、インク供給システム内の圧力が相対的に高まり、主インク室１３内の空気層１４の空気が膨張して、インク１５に圧力が加わる。インク１５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、記録ノズル１２の各オリフィスと第２のインク収容室５０へ連通する第１のインク吸収部材５２内のインク１５のメニスカスに加わる。各メニスカスでは、一定の背圧の上昇に対して、界面力によってインク１５の流出が防がれる。ここで、第１のインク吸収部材５２を適切な濾過精度を有する構成として、第１のインク吸収部材５２内でインク１５のメニスカスに働く界面力を適切に設定しておくことによって、記録ノズル１２からインク１５を流出させることなく、第１のインク吸収部材５２側で、第２のインク収容室５０にインク１５が流出するようにすることができる。第２のインク収容室５０にインク１５が流出することによって、インク供給システムの背圧の上昇が抑えられ、背圧が所定の範囲を越えて上昇するのを回避することができる。
【００７６】
第１のインク吸収部材５２を介してインク１５が引き続き流出すると、流出したインク１５は、第２のインク収容室５０内に溜まり、液位が上昇し、やがて、図５（ａ）に示すように、液位は第２のインク吸収部材５４に達する。液位が第２のインク吸収部材５４に達すると、インク１５は第２のインク吸収部材５４内に含浸し、第２のインク吸収部材５４内にメニスカスが形成される。その後、さらに、背圧が高まった際には、この第２のインク吸収部材５４内に形成されたメニスカスの界面力が適当な大きさになるようにすることによって、記録ノズル１２側からのインク１５の流出を回避して、インク１５が第２のインク吸収部材５４側で第３のインク収容室５３へと流出するようにすることができる。
【００７７】
ここで、第２のインク収容室５０内のインク１５の液位が、第１のインク吸収部材５２の高さと第２のインク吸収部材５４の高さの中間の高さにある場合には、退避用インク室３１側では、インク１５に、界面力の作用が加わらないことになり、代わりに水頭圧が加わることになる。この際、第２のインク吸収部材５４の配置高さを適切に設定し、第２のインク収容室５０内のインク１５によって加わる水頭圧が所定の範囲内となるようにすることによって、記録ノズル１２からは、その部分での界面力のためにインク１５が流出しないようにしつつ、背圧の上昇が、第２のインク収容室５０内のインク１５の液位の上昇によって相殺され、背圧が所定の範囲を越えて上昇しないようにすることができる。
【００７８】
次に、第２のインク吸収部材５４を介して第３のインク収容室５３に流出したインク１５は、滴下して、まず、第３のインク収容室５３から退避用インク室３１への孔５５を満たす。その後、インク１５が第２のインク収容部材５４を介して第３のインク収容室５３内に流入してきた際には、第３のインク収容室５３が密閉された状態にあるため、第３のインク収容室５３内に流入したインク１５の分だけ、インク１５は孔５５を介して退避用インク室３１へと導出される。したがって、インク１５がバッファインク室３０側から流出している間に、第３のインク収容室５３内で液位が上昇して、第２のインク吸収部材５４の、第３のインク収容室５３側がインク１５によって濡らされることはなく、第２のインク吸収部材５４内は、メニスカスが形成された状態に保たれる。このため、第２のインク吸収部材５４内のインク１５のメニスカスでの界面力の作用によって、背圧を高精度で、所定の範囲以下に抑えることができる。
【００７９】
次に、記録動作を行ってインク１５を消費することによって、主インク室１３内の背圧が低下し、あるいは、周囲気圧が上昇し、または主インク室１３内の温度が下がることによって背圧が相対的に低下した場合について説明する。この場合、退避用インク室３１および第２のインク収容室５０に、上述のようにインク１５が押し出されている時には、まず、退避用インク室３１内のインク１５が第３のインク収容室５３内に押し戻され、第３のインク収容室５３内で液位が上昇すると共に、第２のインク収容室５０内のインク１５がバッファインク室３０に押し戻され、第２のインク収容室５０内の液位が下降し、これによって背圧の低下が補われる。そして、図５（ｂ）に示すように、第２のインク収容室５０内の液位はやがて第１のインク吸収部材５２の高さまで下降し、第３のインク収容室５３内の液位は、第２のインク吸収部材５４の高さまで上昇した状態となり、第２のインク吸収部材５４内にメニスカスが形成された状態になる。その後、さらに背圧が低下すると、退避用インク室３１から孔５５を介して第３のインク収容室５３内に取り込まれたインク１５が、第２のインク吸収部材５４のメニスカスを押して、第２のインク収容室５０内に滴下し、滴下した分だけ、第２のインク収容室５０からバッファインク室３０にインク１５が導入され、それによって背圧の低下が補われる。
【００８０】
このようにして、退避用インク室３１内のインク１５が無くなった後、あるいは、始めから退避用インク室３１内にインク１５が無い場合には、背圧の低下に伴って、大気連通孔１８を介して退避用インク室３１内に取り込まれた外気が、孔５５を介して第３のインク収容室５３内に入り、それに相当する量の空気が、第２のインク吸収部材５４を介して第２のインク収容室５０に入り、さらに第１のインク吸収部材５２を介してバッファインク室３０内に入る。これによって、背圧の低下が補われる。バッファインク室３０内に気泡の形で取り込まれた空気は、最終的に、主インク室１３内に取り込まれ、空気層１４に加わる。この際、気泡の代わりに、鳥の水差しの原理で気液交換によりインク１５がバッファインク室３０へ随時補給される。
【００８１】
以上のように、本実施形態においても、第１、第２のインク吸収部材５２，５４によって、インク供給システム内の背圧が上昇する場合には、インク１５をバッファインク室３０から退避用インク室３１側に一時的に流出させ、背圧が低下する場合には、退避されたインク１５または外気を退避用インク室３１側からバッファインク室３０側に導入して、背圧を所定の範囲に制御することができる。したがって、本実施形態のインク供給システムを用いることによって、高い信頼性で所定の背圧を伴ってインクをインクジェット記録ヘッドに供給することができ、インクジェット記録装置を安定して高い信頼性で動作させることが可能となる。
【００８２】
背圧の制御範囲は、第１、第２のインク吸収部材５２，５４の濾過精度に依存し、すなわち、第１、第２のインク吸収部材５２，５４の濾過精度を最適に設定することによって、背圧を最適な所望の範囲内に制御することができる。このような第１、第２のインク吸収部材５２，５４の働きは、一般には、毛細管力を発生する毛細管手段によって果たすことができる。すなわち、第１のインク吸収部材５２および／または第２のインク吸収部材５４の代わりに、毛細管力を発生可能な大きさで、内面に親水化処理を施した細孔を用いることが可能である。この場合、これらの細孔の大きさは、少なくとも、数十ミクロン程度の、記録ノズル１２の各オリフィスの径よりも大きなものとする必要がある。
【００８３】
いずれにしても、本実施形態によれば、第１、第２の実施形態と同様に、コンパクトな構成の第１、第２のインク吸収部材５２，５４あるいは細孔である毛細管手段を用いて背圧を制御することができ、インク供給システムをコンパクトな構成とすることができる、また、本実施形態のインク供給システムは、その大部分でインク１５を自由状態で直接保持する構成とすることができ、インクの収容効率や使用効率を向上させることができる。特に、消耗品として適宜交換して使用されるインクタンク３６を、ほとんど筐体と栓部材２６のみからなる簡素な構成とすることでき、それによって、インクタンクの製造コストを低減して、インクジェット記録装置のランニングコストを低減することができる。
【００８４】
本実施形態の変形例を図６に示す。図６（ｂ）は、図６（ａ）のバッファインク室３０と退避用インク室３１を隔てる壁を、図６（ａ）の紙面に垂直な方向に切断した断面図である。
【００８５】
図４，５には、第２のインク収容室５０と第３のインク収容室５３を、バッファインク室３０から退避用インク室３１に向かう方向に順に並べて配置した例を示したが、図６に示す例では、第２のインク収容室５０と第３のインク収容室５３は、バッファインク室３０から退避用インク室３１に向かう方向に対して垂直な方向に並べて配置されている。すなわち、第２のインク収容室５０は、図６（ｂ）の紙面裏側に位置する延伸通路５１に第１のインク吸収部材５２を介してつながっている。第２のインク吸収室５０に第２のインク吸収部材５４を介してつながった第３のインク収容室５３は、図６（ｂ）の紙面手前側に位置する退避用インク室３１に孔５５を介してつながっている。この構成によれば、第２のインク収容室５０と第３のインク収容室５３を、バッファインク室３０と退避用インク室３１を隔てる壁内にコンパクトに形成することができる。
（第４の実施形態）
次に、図７を参照して、本発明の第４の実施形態について説明する。図７（ａ）は、本実施形態のインク供給システムを模式的に示す断面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）の記録ヘッド部１１の連結部６８の平面図である。図７において、第１の実施形態と同様の部分については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００８６】
本実施形態では、バッファインク室３０および退避用インク室３１内にインク吸収部材６３，６１がそれぞれ配置されている。バッファインク室３０と退避用インク室３１とは、両者を隔てる壁の底部に形成された、両者をつなぐ孔である連絡路６５を介してつながっている。連絡路６５は、プラスチック成型部材に穿かれた細孔であり、撥水性を有し、通常はインク１５が満たされることはない。
【００８７】
バッファインク室３０内のインク吸収部材６３は、インク残量検出部材２４の周囲の部分を除いて、バッファインク室３０内のほぼ全体を占めており、退避用インク室３１への連絡路６５およびヘッド液室２１へのインク通路２２の入口に接している。記録ヘッド部１１の、インクタンク３６との、円筒状の連結部６８内では、インク吸収部材６３の周囲に空隙部７０が確保されている。
【００８８】
本実施形態の構成では、インクカートッジ３６と記録ヘッド部１１とは、インクタンク３６の円筒状の連結部６７が、インクジェット記録ヘッド部１１側の、インク吸収部材６３が内部に配置された連結部６８の外周を囲み、連結部６８の外面と連結部６７の内面との間に弾性部材２９を挟み込むようにして連結されている。記録ヘッド部１１側の連結部６８の先端には、部分的な突起部６９が形成されており、図１（ａ）に示すように、この突起部６９が、インクタンク３６の、連結部６８の開口を塞ぐ栓部材６６に当接して押し上げることによって、連結部６８の開口が開かれている。この際、栓部材６６を弾性部材２９と部分的に連結しておき、栓部材６６が弾性部材２９との連結部で弾性変形して、連結部６８の開口を開く位置に移動するようにしておくのが好ましい。このようにしておくことによって、インクタンク３６を取り外した際には、栓部材６６と弾性部材２９の連結部の復元力によって、連結部６８の開口を塞ぐ位置に速やかに移動するようにすることができる。インクタンク３６は、弾性部材２０の内径を３〜６mm程度と細くすれば、インク１５が残った状態でインクタンク３６を外しても、残ったインク１５が界面力のために漏れにくくなるようにすることができるが、この場合でも、振動や押し圧が加わった場合には、インク１５が漏れる危惧がある。そこで、栓部材６６が速やかに閉じるようにしておくことによって、万が一にもインク１５が漏れるのを防止することができ、また、漏れたとしても、漏洩量を低減することができる。また、弾性部材２０は、ドーナツ状の複数の弾性部材２０を一体に構成し、先端部分を突出させた構成としてもよく、それによって、接触位置を保ち、接触面積を増やして密閉力を向上させ、密封性能を向上させることができる。
【００８９】
本実施形態のインク供給システムにおいて、インクタンク３６を記録ヘッド部１１のハウジングに形成されたハウジングガイド（図示せず）に従って位置決めし、栓部材１６が記録ヘッド部１１の連結部６８の突起部６９によって主インク室１３内に押し込まれると、栓部材６６の、連結部６７の主インク室１２側の開口からはみ出ていた体積分のインク１５が連結部６８の開口内に押し出される。このようにして押し出されたインク１５は連結部６８内を占めるインク吸収部材６３の先端部に触れ、吸収される。この際、同時にインク吸収部材６３に内包された空気がインク１５と入れ替わって主インク室１３内に入る。このように、連結部６８内にインク吸収部材６３を配置した構成とすることによって、連結部６８の開口が小さい場合であっても、インク１５の初期充填がスムースに行なわれるようにすることができる。
【００９０】
インク吸収部材６３に吸収されたインクは下方に向かい、バッファインク室３０内の、インク吸収部材６３が設けられていない、インク残量検出部材２４の周りの部分もインク１５によって満たされる。この際、インク残量検出部材２４の周りの部分に存在していた空気は、連結部６８内のインク吸収部材２３の周囲の空隙７０を通って主インク室１３内部に侵入する。そして、バッファインク室２１がインク１５で満たされ、バッファインク室２１内の空気が無くなると、バッファインク室２１へのインク１５の供給も停止する。
【００９１】
このようにして、バッファインク室２１内の空気が主インク室１３の上層部に移動して空気層１４を形成し、代わりにインク１５がバッファインク室２１側に移動した状態では、主インク室１３とバッファインク室３０内部は概ね大気圧と同等の内圧になっており、インク１５は、記録ノズル１３の各オリフィスおよびインク吸収部材２３におけるインクの界面力によって保持されている。インクタンク３６の着脱時、記録ノズル１２は、記録装置本体側に設けられたキャッピング手段（図示せず）によって覆った状態にされ、これによって、インクが万が一にも漏洩するのを防ぐことができる。
【００９２】
この状態で、キャッピング手段に連結された吸引ポンプ（図示せず）で軽く吸引することにより、記録ノズル１２からインク１５を少量吸引し、新たなインク１５を各オリフィス部へ誘導し、かつバッファインク室３０や主インク室１３内部を軽い負圧状態にすることができる。この際、インク吸収部材６３に含浸したインク１５の界面力によって、連絡路６５から外気が侵入するのが防がれ、外気と主インク室１２上層部の内気との間に一定範囲内の気圧差を生じさせ、すなわち所定の背圧を発生させることができる。この気圧差の範囲は、インク吸収部材６３と含浸されたインク１５との間に働く毛細管力などによって決まり、オリフィスからインク１５が漏れることがなく、また、記録に適した範囲として、例えば±２０mmＨ2Ｏ程度となるように設定するのが好ましい。この設定は、インク吸収部材６３のボアサイズや寸法を変えることによって調整することができる。
【００９３】
本実施形態において、インク吸収部材６３としては、含浸させたインク１５に対して、上記のように適度の毛細管力を発生する部材であればどのような部材を用いてもよく、例えば、厚さが１００μ前後のステンレス鋼製薄板のような親水性のシートを多数枚、数百μ間隔で積層させた構造物や金属製繊維片の不織布構造物のような、隙間や網目や多孔質構造を形作る親水性の構造物を用いることができる。しかし、インク吸収部材６３としては、これらに限定されることはなく、ポリエステルフェルトやポリウレタンのような多孔性部材や繊維構造体などを用いてもよい。
【００９４】
上記のように、バッファインク室３０および記録ノズル１２にインク１５が満たされ、所定の背圧が生じた状態で、記録動作を行うと、減少したインク分だけ、背圧が低下する。背圧が所定の範囲を越えて低下し、内外の圧力差がインク吸収部材６３と含浸さしたインク１５との間に働く一定の界面力を越えると、外気が連絡路６５を介して少量ずつバッファインク室３０内に侵入する。バッファインク室３０内に侵入した外気は、連結部６８内の空隙７０を経て気泡の形で主インク室１３内に侵入し、侵入した気泡分のインク１５がバッファインク室３０に供給される。主インク室１３に貯留されたインク１５が残っている間は、消費されたインク１５の分だけ、このような気液交換が繰り返され、バッファインク室３０内のインクは満杯状態に保たれる。
【００９５】
主インク室１３内のインク１５が全て消費されると、バッファインク室３０内のインク１５の液位が下がり始める。この液位の低下は、バッファインク室２１内に配置されたインク残量検出部材２４を利用して検出することができ、液位の低下が検出された時に警報を出力するようにすることができる。警報は、液位がフィルタ部材２０にまで達する前に、バッファインク室３０の底部に未だインク１５が残る状態で発するようにするのが好ましい。
【００９６】
次に、外気圧が低下し、または主インク室１３内の温度が上昇して、外気に対して内部の圧力が相対的に上昇した場合について説明する。この場合、主インク室１２の上層の空気層１４が膨張して、インク１５に圧力が加わり、インク１５に働く圧力がインク吸収部材６３内のインク１５の界面力を上回ると、インク吸収部材６３に吸収されたインク１５の一部が連通路６５を通って退避インク室３１に漏出する。この際、記録ノズル１３のオリフィス部のインク１５の界面力が、インク保持部材６３内に含浸したインク１５の界面力に比べて充分に強くなるように、インク保持部材６３の構成を調整しておくことによって、記録ノズル１２からインク１５が漏出するのを回避することができる。バッファインク室３０から退避用インク室３１に押し出されたインク１５は、退避インク室３１内に配されたインク吸収部材６１に含浸する。
【００９７】
このように、退避用インク室３１にインク１５の一部を一旦退避させることによって、背圧の上昇が抑えられ、背圧が所定の範囲を越えて上昇しないようにすることができる。この際、退避用インク室３１内に退避されたインク１５は、インク吸収部材６１に含浸保持されるので、このインク１５によって、記録ノズル１３のオリフィス部に水頭圧が加わることもない。
【００９８】
退避用インク室３１にインク１５が一旦退避された状態で、記録動作によってインク１５が消費されることによって背圧が低下し、あるいは、外気圧が上昇し、または主インク室１３内の温度が低下することによって背圧が相対的に低下した際には、上述のようにバッファインク室３０内に空気が導入される前に、まず、インク吸収部材６１に含浸したインク１５が、大気連通孔１８を介して退避用インク室３１内に導入される外気の圧力によって押されて、連絡路６５を通ってバッファインク室３０内に戻される。この際、インク保持部材６１内におけるインク１５の界面力を、インク保持部材６３内におけるインク１５の界面力に比べてやや低めの値に設定しておくことによって、インク１５がインク保持部材６１内に残留するのを抑えることができる。
【００９９】
以上のように、本実施形態においても、インク吸収部材６３によって、インク供給システム内の背圧が上昇する場合には、インク１５をバッファインク室３０から退避用インク室３１側に一時的に流出させ、背圧が低下する場合には、退避されたインク１５または外気を退避用インク室３１側からバッファインク室３０側に導入して、背圧を所定の範囲に制御することができる。したがって、本実施形態のインク供給システムを用いることによって、高い信頼性で所定の背圧を伴ってインクをインクジェット記録ヘッドに供給することができ、インクジェット記録装置を安定して高い信頼性で動作させることが可能となる。
【０１００】
また、本実施形態においても、インクタンク３６は、インク１５を自由状態で直接保持する構成とすることができ、インクの収容効率や使用効率を向上させることができる。また、耗品として適宜交換して使用されるインクタンク３６を簡素な構成とすることができ、それによって、インクタンクの製造コストを低減して、インクジェット記録装置のランニングコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の第１の実施形態のインク供給システムを模式的に示す断面図である。
【図２】図１の変形例のインク供給システムを模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態のインク供給システムを模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態のインク供給システムを模式的に示す断面図である。
【図５】図４のＡ部の拡大図であり、図５（ａ）は、インク供給システム内の背圧が外気圧に対して相対的に高まった時の状態、図５（ｂ）は、インク供給システム内の背圧が外気圧に対して相対的に低下した時の状態を示している。
【図６】図４のインク供給システムの変形例を模式的に示す断面図である。
【図７】本発明の第４の実施形態のインク供給システムの模式図であり、図７（ａ）は断面図、図７（ｂ）は、図７（ａ）の記録ヘッド部の連結部の平面図である。
【図８】従来例のインク供給システムを模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１１，１１１    記録ヘッド部
１２，１１２    記録ノズル
１３    主インク室
１４    空気層
１５，１１４    インク
１８，１１８    大気連通孔
２０，１２０    フィルタ部材
２１，１２１    ヘッド液室
２２，１２２    インク通路
２４，１２４    インク残量検出部材
２６，６６    栓部材
２７    ばね部材
２８    柱状部材
２９    弾性部材
３０    バッファインク室
３１    退避用インク室
３２，３４，４２，６１，６３    インク吸収部材
３３    連絡堀溝
３５    細孔
３６，１１３    インクタンク
３８，３９，６７，６８，１３８    連結部
４３    空気バッファ室
４４，５５    孔
５０    第２のインク収容室
５１    延伸通路
５２    第１のインク吸収部材
５３    第３のインク収容室
５４    第２のインク吸収部材
６５    連絡路
６９    突起部
７０    空隙
１１４    インク室
１１６    インク吸収部材収納室
１１７    接合部
１２５    溝
【図１】
2005161636.tif 000003
【図２】
2005161636.tif 000004
【図３】
2005161636.tif 000005
【図４】
2005161636.tif 000006
【図５】
2005161636.tif 000007
【図６】
2005161636.tif 000008
【図７】
2005161636.tif 000009
【図８】
2005161636.tif 000010