(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出する記録ヘッドに液体を供給する液体供給装置であって、
前記記録ヘッドに供給する液体を収納する液体収納容器と、前記記録ヘッドと前記液体収納容器とを連結する第１の連結部と、一端が前記液体収納容器内にあり他端が大気に開放されている第２の連結部とを有し、
前記液体収納容器に連結する前記第２の連結部の一端が前記記録ヘッドの液体吐出口の高さより低い位置に在り、かつ、大気に開放されている前記第２の連結部の他端が前記記録ヘッドの液体吐出口の高さより低い位置に在るとともに前記第２の連結部の一端よりも高い位置にある構成となっており、前記第２の連結部内に液体と大気との界面が存在し、前記界面に形成されるメニスカスの表面張力により、前記記録ヘッドの液体吐出口に対して負圧を発生させ、
前記第１の連結部および前記第２の連結部はそれぞれ前記液体収納容器の底面から下方に伸び、途中で上方に折り曲げられており、前記液体収納容器内および前記記録ヘッド内の圧力変動に応じて前記第２の連結部内の前記界面が移動することにより前記負圧が一定に保たれることを特徴とする液体供給装置。
【請求項２】
前記第２の連結部の両端の間に、前記液体収納容器から溢れ出した液体を一時保管するバッファー室が設けられた請求項１に記載の液体供給装置。
【請求項３】
前記第１の連結部は、前記記録ヘッド内の液体が消費された際に前記記録ヘッドに前記液体収納容器から液体を供給し、前記第２の連結部は、前記液体収納容器内の圧力が減少した時に前記液体収納容器内に大気を導入する、請求項１または２に記載の液体供給装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の液体供給装置と、前記記録ヘッドとを有し、前記記録ヘッドから記録媒体に液体を吐出して記録を行う液体吐出記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被記録材に記録液体を吐出して記録を行う液体吐出記録装置及び、それに用いられる液体供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
記録紙などの被記録材に画像（ここでは、意味の有無を問わず、文字や図形や模様等を含めて画像という）を形成する記録装置の一形態として、微小な吐出口から微小なインク滴を吐出させるインクジェット記録装置がある。インクジェット記録装置は、一般に、インク滴を吐出するためのノズルを有する記録ヘッドと、記録ヘッドに供給するインクを収容するインクタンクとを有している。そして、インクタンクから記録ヘッドにインクが導かれ、記録ヘッドのノズルの吐出口付近に設けられたエネルギー発生体、たとえば発熱素子または圧電素子を、記録信号に基づいて駆動して、吐出口からインク滴を吐出して被記録材に付着することにより記録が行われる。このインクジェット記録装置は、いわゆるノンインパクト方式の記録装置であり、高速記録や様々な記録媒体への記録が可能であって、記録時の騒音がほとんど生じないなどの利点を有しており、広く普及している。
【０００３】
このインクジェット記録装置においては、吐出すべき所定量の微小インク滴以外にインクが吐出口から流出すること、すなわち、非駆動時（記録待機中など）の吐出口からのインクの漏れ出しや、記録中の吐出口からのインクの過剰な流出を防ぐために、吐出口においてインクを常に負圧状態に保つことが必要である。
【０００４】
従来は、インクを負圧状態に保つために、インクを収容したインクタンクの高さを吐出口よりも低くし、水頭差を利用する構成が採用されている。そして、この水頭差によって規定されるインクの保持圧が、どのような状態でも一定に保たれるようにするために、インクタンクは、内部のインク量に応じてその容積が変化する必要がある。例えば、記録ヘッドにインクを供給してインクタンク内のインク量が減少した時にはそれに応じてインクタンクの容積が減少し、記録ヘッドからインクが流入してインクタンク内のインク量が増加した時にはそれに応じインクタンクの容積が増大する構成にする必要がある。したがって、一般的には、インクタンクとして、アルミラミネート袋などの可撓性の容器が用いられている。
【０００５】
このような従来のインクジェット供給装置を有するインクジェット記録装置の概略構成が、図８に模式的に示されている。これは、インクを吐出して記録を行うインクジェット方式の記録ヘッド１１０と、記録ヘッド１１０にインクを供給するインク供給装置とを有している。
【０００６】
インク供給装置は、インクを収容する可撓性のアルミラミネート袋（インクタンク）２１０と、アルミラミネート袋２１０を覆う高剛性の筐体であるタンクケース２００と、アルミラミネート袋２１０から記録ヘッド１１０にインクを供給するパイプ状の連結部材であるインク供給管１７０と、インク供給管１７０とアルミラミネート袋２１０とを結合するためのジョイント１９０とを有している。
【０００７】
記録ヘッド１１０は、インクを吐出するノズル１５０と、各ノズル１５０に均等にインクを供給するためのインク溜りである共通液室１４０と、インク供給装置から供給されて共通液室１４０に至る前のインクを一時的に収容するサブタンク１２０と、サブタンク１２０から共通液室１４０へ供給されるインクに含まれているごみを取り除くためのフィルター１３０と、未使用の記録ヘッドに最初にインクを供給する際に、ポンプ（図示せず）などによりインクを吸入するためのインク吸引管１８０とを有している。
【０００８】
このインクジェット記録装置においては、アルミラミネート袋２１０はインクで満たされており、空気の存在しない密閉空間を構成している。このアルミラミネート袋２１０から、ジョイント１９０およびインク供給管１７０を介して、記録ヘッド１１０にインクが供給されている。記録ヘッド１１０の内部においては、サブタンク１２０にある程度の量のインクが収容され、そのサブタンク１２０から、共通液室１４０を介して各ノズル１５０までインクが供給されている。サブタンク１２０は、全容積がインクで満たされているのではなく、空気の溜まっている部分が残っている。また、インク吸引管１８０は図示しないゴム栓やバルブ等で密閉されており、インクが漏れないようになっている。各ノズル１５０の先端にはインクのメニスカス１６０が形成されており、このメニスカス１６０の表面張力により、インクが、垂れ落ちないようにノズル１５０の先端の吐出口付近に保持されている。このとき、記録ヘッド１１０よりもアルミラミネート袋２１０を低く配置し、ノズル１５０先端の吐出口と、アルミラミネート袋２１０のインク出口（ジョイント１９０が取り付けられている部分）との間に水頭差ｈを生じさせることで、インクのメニスカス１６０をノズル１５０内の適切な位置に位置させるとともに、インクが垂れ落ちないように適度の表面張力を働かせている。
【０００９】
この従来のインクジェット記録装置において、記録動作に伴う発熱等により記録ヘッド１１０内の温度が上がった場合、サブタンク１２０にある空気が膨張してサブタンク１２０内の圧力が上昇する。そこで、サブタンク１２０内のインクが、インク供給管１７０を通ってインクタンク２００に逆流することによって、サブタンク１２０内の圧力上昇が解消される。逆流したインクは、アルミラミネート袋２１０に収容される。可撓性のアルミラミネート袋は、膨らむように変形することによって、記録ヘッド１１０からのインクの逆流に伴うインク量の増加に対応する。この結果、記録ヘッド１１０内のインクの負圧状態は一定に保たれ、インクの垂れ落ちを防ぐメニスカス１６０に変化は生じない。
【００１０】
また、このインクジェット記録装置において、記録動作により記録ヘッド１１０内のインクが消費された場合、サブタンク１２０内のインクが減少してサブタンク１２０内の圧力が低下する。そこで、アルミラミネート袋２１０内のインクが、インク供給管１７０を通ってサブタンク１２０に流入することによって、サブタンク１２０内の圧力低下が解消される。それによって、アルミラミネート袋２１０内のインクが減少して、可撓性のアルミラミネート袋２１０は変形しながらスムースなインク供給を行う。
【００１１】
このように、サブタンク１２０とアルミラミネート袋２１０との間をインクが流れることにより、記録ヘッド１１０内のインクの負圧状態は一定に保たれている。すなわち、記録ヘッド１１０およびインク供給装置の全体の圧力の増減を、アルミラミネート袋２１０の変形による容積の増減によって吸収している。
［先行技術文献等］  特開平１１−１３８８４１号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来のインクジェット記録装置では、インクの垂れ落ち防止やスムースなインク供給を可能にするために、可撓性のアルミラミネート袋２１０の変形によってインクの圧力が調整されている。そのため、アルミラミネート袋２１０が可撓性を有し変形可能であることが必要であり、さらに、アルミラミネート袋２１０の変形、特に容積が増大する変形を妨げないように、アルミラミネート袋２１０の周囲には、十分な空間が空いている必要がある。例えば、図８に示す構成の場合、アルミラミネート袋２１０を囲むタンクケース２００を、アルミラミネート袋２１０が大きく膨らむのを妨げないように大容積に形成しなければならない。このことが、インクジェット記録装置全体の大きさを大きくせざるを得ない原因となっている。
【００１３】
一方、近年では、インクジェット記録装置の高速性、高耐久性、静粛性、低ランニングコスト等の性能の向上に伴い、大量印刷が必要な場合にインクジェット記録装置が用いられる場合がある。これに伴って、インクタンクのインク容量も大容量化が求められている。また、インクジェット記録方式はカラー化が容易であり、近年ではほとんどのインクジェット記録装置がカラー記録可能である。そのため、黒１色だけでなく、４色、６色、または７色など多数のインクが必要となり、大容量のインクタンクを多数設ける必要があるなど、インクジェット記録装置がさらに大型化してしまう要因になっている。そのような状況において、図８に示す従来の構成では、可撓性のアルミラミネート袋２１０などの変形可能なインクタンクを用いるため、インクタンクの外側のスペースを確保しなければならず、インクを収容する体積効率が非常に悪く、インクの容量に比べインク供給装置の占有する体積が大きい。
【００１４】
このように、従来のインクジェット記録装置は、大型化してしまう要因が多数重なっており、利便性等を考慮した小型軽量化の要請には到底応えられない状況にある。結局、従来のインクジェット記録装置において、大型化が求められる大量印刷や精細なカラー記録を可能にすることと、利便性を高めるために小型軽量化することとは、全く両立できなかった。
【００１５】
そこで本発明の目的は、インクタンクからインクジェットヘッドへインク供給する系において、インクタンクの変形に依らずにインクの垂れ落ち防止等のための記録ヘッドノズルに対する負圧調整が可能であり、従来の構成に比べて装置の小型化に寄与し得るインク供給装置（液体供給装置）およびそれを用いたインクジェット記録装置（液体吐出記録装置）を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、液体を吐出する記録ヘッドに液体を供給する液体供給装置であって、
前記記録ヘッドに供給する液体を収納する液体収納容器と、前記記録ヘッドと前記液体収納容器とを連結する第１の連結部と、一端が前記液体収納容器内にあり他端が大気に開放されている第２の連結部とを有し、
前記液体収納容器に連結する前記第２の連結部の一端が前記記録ヘッドの液体吐出口の高さより低い位置に在り、かつ、大気に開放されている前記第２の連結部の他端が前記記録ヘッドの液体吐出口の高さより低い位置に在るとともに前記第２の連結部の一端よりも高い位置にある構成となっており、前記第２の連結部内に液体と大気との界面が存在し、前記界面に形成されるメニスカスの表面張力により、前記記録ヘッドの液体吐出口に対して負圧を発生させ、
前記第１の連結部および前記第２の連結部はそれぞれ前記液体収納容器の底面から下方に伸び、途中で上方に折り曲げられており、前記液体収納容器内および前記記録ヘッド内の圧力変動に応じて前記第２の連結部内の前記界面が移動することにより前記負圧が一定に保たれることを特徴とする。
【００１７】
この液体供給装置において、大気に開放されている前記第２の連結部の他端が前記第２の連結部の一端よりも高い位置で、かつ、前記記録ヘッドの液体吐出口の高さより低い位置に在ることがより好ましい。
【００１８】
さらに、前記第２の連結部の両端の間に、前記液体収納容器から溢れ出した液体を一時保管するバッファー室が設けられていることが好ましい。この場合、前記バッファー室の中に液体吸収部材が入っていたり、前記バッファー室に設けられた大気連通穴が下向きになっているとよい。
【００２０】
さらに、前記第１の連結部は、前記記録ヘッド内の液体が消費された際に前記記録ヘッドに前記液体収納容器から液体を供給し、前記第２の連結部は、前記液体収納容器内の圧力が減少した時に前記液体収納容器内に大気を導入するものである。
【００２１】
上記のとおり、本発明の液体供給装置では、記録ヘッドに供給する液体を収納する液体収納容器と、記録ヘッドと液体収納容器とを連結する第１の連結部と、一端が液体収納容器内にあり他端が大気に開放されている第２の連結部とを有し、液体収納容器に連結する第２の連結部の一端を記録ヘッドの液体吐出口の高さより低く位置に設け、第２の連結部内に液体と大気の界面が存在するように構成し、この界面に形成されたメニスカスの表面張力の力により、記録ヘッドの液体の吐出口に対して負圧を発生させていることにより、記録ヘッドの吐出口から液体が垂れ落ちないようにしている。さらに、前記液体収納容器内および前記記録ヘッド内の圧力変動に応じて前記第２の連結部内の前記界面が移動することにより前記負圧が一定に保たれている。そのため、液体収納容器は変形する必要がなく単なる筐体であればよいので、材質の制約が少なく、低コストで簡単に製造できる。そして、液体収納容器の全容積に液体を充填させておくことができ、しかも液体収納容器の周囲にスペースを確保する必要がないため、液体の収容効率がとてもよい。また、液体供給装置をあまり大型化せずにすむため、液体供給装置を備えた液体吐出記録装置全体の省スペース化に寄与する。
【００２２】
また、上記のような構成の液体供給装置と前記記録ヘッドとを有し、前記記録ヘッドから記録媒体に液体を吐出して記録を行う液体吐出記録装置も本発明に属する。これによると、液体供給装置があまり大型化しないため、液体吐出記録装置全体の小型化が図れる。特に、大量印刷や精細なカラー記録を行う液体吐出記録装置の場合に効果的である。
【００２３】
また、第２の連結部の両端の間に液体を一時保管するバッファー室を設けたことにより、このバッファー室が、液体収納容器内の空気が温度上昇によって膨張することで液体収納容器外に押し出した液体の受け皿となって、液体収納容器の液体で記録装置の機内が汚れることを防ぐことができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２５】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態の液体供給装置を含む液体吐出記録装置の概略構成が、図１に模式的に示されている。これは、インクを吐出して記録を行うインクジェット方式の記録ヘッド１１と、記録ヘッド１１にインクを供給するインク供給装置とを有するインクジェット記録装置である。本実施形態では使用する液体としてインクを例にとって説明するが、本発明はこれに限られない。
【００２６】
インク供給装置は、鉛直下向きに配置され、インクを収容するインクタンク２２と、インクタンク２２から記録ヘッド１１にインクを供給するパイプ状の第１の連結部であるインク供給管１７と、インクタンク２２に大気を導入するパイプ状の第２の連結部である大気開放管２６とを有している。
【００２７】
インクタンク２２は、例えば、厚さ０．５ｍｍ以上のポリエチレン、ポリプロピレン、ノリル等により形成された、容易には変形しない高剛性の筐体からなるものである。
【００２８】
インク供給管１７は、ステンレス等からなるパイプ状の針部２４を含んでおり、この針部２４は、インクタンク２２の底面に設けられた孔部を塞ぐゴム栓２５を貫通してインクタンク２２の内部に挿入可能である。同様に、大気開放管２６は、ステンレス等からなるパイプ状の針部３０を含んでおり、この針部３０は、インクタンク２２の底面に設けられた孔部を塞ぐゴム栓３１を貫通してインクタンク２２の内部に挿入可能である。
【００２９】
また、インク供給管１７は垂直に立つ針部２４の下端で水平方向に折れ曲がり、再び上向きに折れ曲がって記録ヘッド１１のサブタンク１２の底面付近の側壁からヘッド内部に連結されている。一方、大気開放管２６は垂直に立つ針部３０の下端で水平方向に折れ曲がり、再び上向きに折れ曲がっている。
【００３０】
インクタンク２２の底面に設けられている孔部は、未使用のインクタンク２２にインクを注入する際には注入口として開放されており、インク注入後にゴム栓２５，３１により塞がれる。図１に示すように記録装置本体に装着される際に、針部２４，３０が、それぞれゴム栓２５，３１を貫通してインクタンク２２内部に差し込まれる。それによって、針部２４を含むインク供給管１７（第１の連結部）を介して、インクタンク２２と記録ヘッド１１とが連通するとともに、針部３０を含む大気開放管２６（第２の連結部）を介して、インクタンク２２内部が大気に開放されている。インクタンク２２が記録装置本体に装着される前、または記録装置本体から取り外された後は、ゴム栓２５，３１が孔部を塞ぐので、インクタンク２２からインクが流出することはない。このとき、針部２４，３０によって穴が開けられていても、ゴム栓２５，３１の弾性によって、針部２４が引き抜かれると同時にその穴は塞がれる。
【００３１】
記録ヘッド１１は、図８に示す従来の記録ヘッド１１と実質的に同じ構成であり、インクを吐出するノズル１５と、各ノズル１５に均等にインクを供給するためのインク溜りである共通液室１４と、インク供給装置から供給されて共通液室１４に至る前のインクを一時的に収容するサブタンク１２と、サブタンク１２から共通液室１４へ供給されるインクに含まれているごみを取り除くためのフィルター１３と、未使用の記録ヘッドに最初にインクを供給する際にポンプ（図示せず）などによりインクを吸入するためのインク吸引管１８とを有している。記録ヘッド１１はノズル１５を下向きにしてノズル１５と共通液室１４とサブタンク１２の位置が鉛直方向に並ぶように記録装置本体に装着される。
【００３２】
このインクジェット記録装置においては、インクタンク２２から、インク供給管１７を介して、記録ヘッド１１にインクが供給されている。記録ヘッド１１の内部においては、サブタンク１２にある程度の量のインクが収容され、そのサブタンク１２から、共通液室１４を介して各ノズル１５までインクが供給されている。針部２４を含むインク供給管１７の内部は、全長に亘ってインクで満たされている。サブタンク１２は、全容積がインクで満たされているのではなく、空気の溜まっている部分が残っている。また、インク吸引管１８は記録ヘッド１１内へのインク充填のためのインク吸引に用いられた後は図示しないバルブ等で密閉されており、インクが漏れないようになっている。各ノズル１５の先端にはインクのメニスカス１６が形成されており、このメニスカス１６の表面張力により、インクが、垂れ落ちないようにノズル１５の先端の吐出口付近に保持されている。
【００３３】
本発明では、インクタンク２２は、使用開始時には全容積がインクで満たされていてもよいが、インクが消費されてくると、全容積がインクで満たされているのではなく、空気の溜まっている部分が残っている状態になる。また、大気開放管２６の先端２６ｂが記録ヘッド１１のノズル１５の液体吐出口の高さより低い位置に在り、大気開放管２６内にはインクと空気（外気）との界面が存在し、この界面にインクのメニスカス２７が形成されている。これにより、通常の使用環境では、大気開放管２６内のメニスカス２７によって生じる表面張力の力により、記録ヘッド１１のノズル１５に対して一定の負圧が働いて、ノズル１５からインクが漏れ出すことを防いでいる。この際、前記の負圧を発生させるメニスカス形成のために大気開放管２６の内径の大きさが重要になってくる。ここでは、大気開放管２６の内径は直径０．１ｍｍ〜１０ｍｍ程度に設定され、より好ましくは、０．１ｍｍ〜２ｍｍ程度に設定される。
【００３４】
上記の構成のインクジェット記録装置において、記録動作に伴う発熱等により記録ヘッド１１内の温度が上がった場合、サブタンク１２にある空気が膨張してサブタンク１２内の圧力が上昇する。そこで、サブタンク１２内のインクが、インク供給管１７を通ってインクタンク２２に逆流することによって、サブタンク１２内の圧力上昇が解消される。逆流したインクは、インクタンク２２に収容される。このとき、インクタンク２２内の圧力が上昇するためインクタンク２２内のインクが加圧され、大気開放管２６の中に深く入り込む。すなわち、インクのメニスカス２７の位置が降下する。圧力上昇が大きい場合には、大気開放管２６が屈曲して水平に延びる中間部分までインクのメニスカス２７が移動したり、極端な場合には、大気開放管２６の折り曲げて上に向けられた開放端２６ａからインクが瞬間的に飛び出ることも考えられる。
【００３５】
また、このインクジェット記録装置において、記録動作により記録ヘッド１１内のインクが消費された場合、サブタンク１２内のインクが減少してサブタンク１２内の圧力が低下する。そこで、インクタンク２２内のインクが、インク供給管１７を通ってサブタンク１２に流入することによって、サブタンク１２内の圧力低下が解消される。それに伴って、インクタンク２２内のインクが減少してインクタンク２２内の圧力が低下するため、大気開放管２６を介して大気が吸引され、インクタンク２２中に気泡２８がその減少したインクに見合うだけ取り込まれる。このとき、大気開放管２６内のメニスカス２７は、図１に示すようにインクタンク２２内部の大気開放管２６の先端２６ｂに位置する。その後、適量の気泡（大気）２８が取り込まれたら、インクタンク２２内が所定の圧力に復帰して安定し、大気の取り込みが終了する。
【００３６】
このように大気開放管２６内におけるインクと大気の界面、すなわちメニスカス２７が移動することによって、サブタンク１２内の圧力変動が吸収され、記録ヘッド１１内のインクの負圧状態は一定に保たれ、インクの垂れ落ちを防ぐノズル１５内のメニスカス１６に変化は生じない。
【００３７】
従来のインク供給装置は、図８に示したように、インタンクであるアルミラミネート袋２１０の変形によって圧力変動を吸収するため、アルミラミネート袋２１０の変形が規制されないように、その周囲に十分なスペースを空けておく必要がある。また、記録ヘッド１１０のノズル１５０とアルミラミネート袋２１０との相対的な高さによって生じる水頭差ｈにより負圧を発生させているので、ノズル１５０とアルミラミネート袋２１０の配置に制限がある。
【００３８】
これに対し、本発明のインク供給装置は、インクタンク２２を大気に開放する大気開放管２６に生じるインクと大気との界面のメニスカス２７の移動によって圧力の変動を吸収するため、インクタンク２２が変形する必要はなく、インクタンク２２の周囲にスペースを空けておく必要はない。ノズル１５からインクを漏れさせないための負圧を発生させるのは、記録ヘッド１１のノズル１５の先端の吐出口の位置と大気開放管２６の先端２６ｂの位置に依るので、インクタンク２２の大きさには何の規制もない。特に、記録ヘッド１１のノズル１５とインクタンク２２の上部との位置関係には何の規制対象とならないので、例えば、記録ヘッド１１のノズル１５より上側にインクタンク２２の上部があっても全く問題ない。このインクタンク２２は、収容すべきインク量に応じた筐体からなり、その全容積にインクを収容しておくことができるので、インク収容効率が非常に良好である。
【００３９】
また、図１からも分かるように、ノズル１５の先端の吐出口の位置（高さＨ１）と、通常の使用状態でメニスカスが形成される大気開放管２６の先端２６ｂの位置（高さＨ２）と、大気開放管２６の開放端２６ａの位置（高さＨ３）との位置関係は、ノズル１５からのインクの溢れを防ぐために、次のような関係をとる。
【００４０】
▲１▼まず、ノズル１５の吐出口と、インクタンク２２の大気開放管２６の先端２６ｂとの位置関係は、上述しているように、Ｈ１＞Ｈ２  としている。この位置関係によって、本例の液体供給装置は通常の使用環境において記録ヘッド１１のノズル１５からインクが流れ出すこともなく、一定の負圧がノズル１５に働いて安定な吐出が行われる。
【００４１】
▲２▼次に、インクタンク２２の大気開放管２６の先端２６ｂと、大気開放管２６の開放端２６ａとの位置関係は、図１に示すように、Ｈ２＜Ｈ３  としている。
【００４２】
記録ヘッドによる記録動作を停止している時に外気温が上がると、インクタンク２２内に溜まっている空気が膨張する。この膨張は本例の液体供給装置ではノズル１５から解消されるか、あるいは大気開放管２６の開放端２６ａかのどちらかしかない。
【００４３】
しかし、ノズル１５のノズル径と大気開放管２６の内径（穴径）とでは、大気開放管２６の内径の方が大きくできているので、そこに出来るメニスカスによるインク保持力は圧倒的にノズルの方が大きい。そのため、空気の膨張は大気開放管２６内部を通ってその開放端２６ａにインクが移動することで解消される。
【００４４】
このとき、もしも  Ｈ２＞Ｈ３  なる関係であると、何らかの外乱によりノズル１５でのメニスカス１６が壊れてノズル１５から空気が入り込んだ場合、記録ヘッド１１、インクタンク２２内のインクは全て大気開放管２６の開放端２６ａの穴から流れ出てしまうおそれがある。したがって、この場合を考慮して、Ｈ２＜Ｈ３  なる関係が望ましい。
【００４５】
▲３▼さらに、ノズル１５の吐出口と大気開放管２６の開放端２６ａとの位置関係は、外気温が上昇した状態（インクが大気開放管２６内部を通ってその開放端２６ａ近くまでを満たしている状態）で、ノズル１５からインクがあふれ出してしまうことになっては問題となるので、Ｈ１＞Ｈ３  なる関係が望ましい。
【００４６】
（第２の実施の形態）
図２は本発明の第２の実施の形態の液体供給装置を含む液体吐出記録装置を模式的に示している。図１に示したインク供給系では、記録装置機内の温度上昇や外気温の上昇等によりインクタンク内部に蓄積された空気が膨張し、インクタンク内のインクがインクタンクの外に出ようとし、大気開放管に入り込む。そのため、第１の実施の形態ではインクタンク内の圧力上昇を十分見越して、ノズルまたは大気開放管からインクが溢れ出ないような大気開放管の開放端の高さを設定している。しかし、第１の実施の形態のように大気開放管だけしか存在しない場合、インクタンクの内圧が急激に上昇すると、大気開放管の開放端からインクが飛び出て記録装置内を汚すことが起こり得る。
【００４７】
そこで本実施形態では、図２に示すように、大気開放管２６の折り曲げて上に向けられた端部に、インクタンク２２から溢れ出したインクを一時保管するインク受け皿となるインクバッファー室２９が接続され、インクバッファー室１９の側壁の最上部に大気開放穴３３が設けられている。このような構成により、インクタンク内の空気の膨張によってインクが機内へ飛び出す前にインクバッファー室１９で、インクの飛び出しを抑えることができる。
【００４８】
さらに好ましいインク供給系となるために、図３に示すように、大気開放穴３３を有するインクバッファー室１９の中にインク吸収体（例えばスポンジ）３２を入れることで、インクバッファー室１９でのインクの自由な動きを規制してもよい。あるいは、図４に示すように、インクバッファー室２９に設けられた大気開放穴３３の向きを下方に設けることで、インク供給系への空気中のごみの混入を防止することもできる。
【００４９】
次に、環境変化によりインクタンク２２より溢れ出すインクの受け皿となるインクバッファー室２９の体積について説明する。
【００５０】
インクタンク２２の体積をＶ（一定）、インクタンク２２内のインクの体積をＶｉ、インクタンク２２内の溜まった空気をＶａ、インクバッファー室２９の体積をＶB  とすると、Ｖ（一定）＝Ｖｉ＋Ｖａ  である。
【００５１】
本例のインク供給系を含むインクジェット記録装置は一般的に５〜３５℃の環境で使用され、さらに、記録装置の機内の温度上昇を１５℃としても、インクタンク温度は５０℃までしか上昇しないが、安全を考えて＋１０℃を追加して最大６０℃まで上昇した場合を考える。
【００５２】
５℃で使用していたインクジェット記録装置が６０℃まで上昇したとすると、この時のインクタンク２２内の空気の体積Ｖａ’は、
Ｖａ’＝Ｖａ・（２７３＋６０）／（２７３＋５）≒１．２Ｖａ
したがって、０．２Ｖａ分の空気がインクバッファー室２９に向けて流れ出す。
【００５３】
その流れ出すインク量の最大値を考えると、流れ出す０．２Ｖａに相当するインク量がインクタンク２２内に残っていることが必要である。それは、
Ｖｉ＝０．２Ｖａ
Ｖ−Ｖａ＝０．２Ｖａ
∴Ｖａ＝（１／１．２）Ｖ＝（５／６）Ｖ
Ｖａ＝（５／６）Ｖの時、インクタンク２２より流れ出すインク量が最も大きくなる可能性があり、その最大値は、０．２Ｖａ＝（１／５）×（５／６）Ｖ＝（１／６）Ｖ
したがって、インクバッファー室２９の体積ＶBは、ＶB≧（１／６）Ｖ  の関係を満たす必要がある。
【００５４】
さらに、本実施形態においても、第１の実施の形態と同様の理由で、▲１▼ノズル１５の吐出口とインクタンク２２の大気開放管２６の先端２６ｂとの位置関係をＨ１＞Ｈ２とし、▲２▼インクタンク２２の大気開放管２６の先端２６ｂと、インクバッファー室２９の大気開放穴３１との位置関係をＨ２＜Ｈ３’とし、▲３▼ノズル１５の吐出口とインクバッファー室２９の大気開放穴３１との位置関係をＨ１＞Ｈ３’としている。
【００５５】
ここで、図５〜図７を参照し、図２に示した液体供給装置におけるインクの流れについて、Ａ.通常の記録時、Ｂ．記録動作を停止している状態で外気温が上昇した時、Ｃ.外気温が上昇してインクバッファー室２９にインクが溜まった状態で記録動作が開始された場合、をそれぞれ説明する。
【００５６】
Ａ．通常の記録時
記録前（図２に示す状態）は、ノズル１５のメニスカス１６による力と大気開放管２６内のメニスカス２７による力とが釣り合っている。このとき、インクバッファー室２９は空である（図５のステップＳ１）。
【００５７】
記録動作が開始されると、ノズル１５よりインクが吐出される（図５のステップＳ２）。
【００５８】
ノズル１５からの吐出に必要なインクがインクタンク２２から記録ヘッド１１へ供給される（図５のステップＳ３）。
【００５９】
そして、インクタンク２２から供給されたインク量に応じた空気が大気開放管２６からインクタンク２２内に入り込む（図５のステップＳ４）。
【００６０】
記録動作が継続している場合は、ステップＳ２からステップＳ４までの段階を繰り返す（図５のステップＳ５）。一方、記録動作が継続していない場合は、ノズル１５のメニスカス１６による力と大気開放管２６のメニスカス２７による力とが釣り合ってる状態で止まる。このとき、インクバッファー室２９は空のままである（図５のステップＳ６）。
【００６１】
Ｂ.記録動作を停止している状態で記録装置機内の温度や外気温等が上昇した時
記録を停止している状態（図２に示す状態）では、ノズル１５のメニスカス１６による力と大気開放管２６内のメニスカス２７による力とが釣り合っている。このときインクバッファー室２９は空である（図６のステップＳ１１）。
【００６２】
外気温等が上昇すると、インクタンク２２内に溜まっている空気が膨張する（図６のステップＳ１２、Ｓ１３）。大気開放管２６内のメニスカス２７が壊れ、空気が膨張した分のインクがインクバッファー室２９に流れ出す（図６のステップＳ１４）。
【００６３】
この空気が膨張した分のインクがインクバッファー室２９にて溜まり、大気開放穴３１から漏れ出ない位置で止まる（図６のステップＳ１５）。
【００６４】
Ｃ．外気温等が上昇してインクバッファー室２９にインクが溜まった状態で記録動作が開始された場合
図６のステップＳ１５の状態では、インクバッファー室２９はインクで満たされている。このとき、ノズル１５のメニスカス１６はインクバッファー室２９内のインクの水位より高いので、その水頭差分で保持されている（図７のステップＳ２１）。
【００６５】
記録動作が開始されると、ノズル１５よりインクが吐出される（図７のステップＳ２２）。
【００６６】
ノズル１５からの吐出に必要なインクがインクタンク２２から記録ヘッド１１へ供給される（図７のステップＳ２３）。
【００６７】
インクタンク２２から記録ヘッド１１へ供給されたインク量に応じたインクが、インクバッファー室２９よりインクタンク２２へ供給される（図７のステップＳ２４）。
【００６８】
インクバッファー室２９内にインクが残っている状態で、引き続いて記録動作を行う場合は、ステップＳ２からステップＳ４までの段階を繰り返す（図７のステップＳ２５、Ｓ２６）。インクバッファー室２９内にインクが残っている状態で、記録動作が停止した場合は、ノズル１５のメニスカス１６はインクバッファー室２９内のインクの水位より高いので、その水頭差分で保持されている（図７のステップＳ２７）。
【００６９】
また、インクバッファー室２９内にインクが残っていない状態で、ノズル１５よりインクを吐出しているときは、ノズル１５からの吐出に必要なインクがインクタンク２２から記録ヘッド１１へ供給され、インクタンク２２から記録ヘッド１１へ供給されたインク量に応じた空気が、大気開放管２６よりインクタンク２２内に入り込む（図７のステップＳ２８〜Ｓ３０）。
【００７０】
引き続いて記録動作を行う場合は、ステップＳ２からステップＳ４までの段階を繰り返す（図７のステップＳ３１）。一方、記録動作が停止した場合は、ノズル１５のメニスカス１６による力と大気開放管２６のメニスカス２７による力とが釣り合っている状態でインクの流れが止まる。このとき、インクバッファー室２９は空の状態である。
【００７１】
このように本実施形態の構造によれば、上記のＡ、Ｂ、Ｃの場合において記録装置の機内へのインク溢れが無い良好な記録動作が可能である。
【００７２】
なお、以上に説明した第１及び第２の実施の形態では、１個のインクタンク２２および１個の記録ヘッド１１について詳述したが、カラー記録などのため複数種類のインクを用いる必要があり複数のインクタンク２２および記録ヘッド１１が設けられる場合、図１に示す構成を複数並べて設置すればよい。
【００７３】
本発明は、記録ヘッド１１が被記録媒体（図示せず）の搬送方向と交差する方向に往復移動しながら被記録媒体にインク吐出を行うシリアルタイプのインクジェット記録装置にも、記録ヘッド１１が被記録媒体の記録領域の全幅以上の長さを有し移動せずにインク吐出を行うフルラインタイプのインクジェット記録装置にも適用できる。また、本発明の記録ヘッド１１の構成は、図示した例には限定されず、流路や液室の構成が異なっていてもよい。インク吐出の原理に関しても、バブルジェット方式に限定されるものではなく、いかなる構成および吐出原理のインクジェット記録ヘッドであっても構わない。
【００７４】
【発明の効果】
本発明によれば、液体を吐出する液体吐出ヘッドを用いて記録を行なう液体吐出記録装置に用いられ、記録ヘッドに対して供給すべき液体をそれ自身が容易に変形することの無い材質でできた筐体からなる液体収納容器と、液体収納容器の底面からそれぞれ下方に伸び、途中で上方に折り曲げられた管状の第１および第２の連結部とを有し、第１の連結部は記録ヘッドと連結されており、第２の連結部は液体収納容器の内部を大気に連通させた液体供給装置において、第２の連結部の液体収納容器内に入れられた一端を記録ヘッドの液体吐出口の高さより低い位置に設け、かつ、大気に開放されている第２の連結部の他端を前記記録ヘッドの液体吐出口の高さより低い位置に設けるとともに前記第２の連結部の一端よりも高い位置に設け、第２の連結部内に液体と大気の界面が存在するように構成し、その界面に形成されたメニスカスの表面張力の力により、記録ヘッドの液体吐出口に対して負圧を発生させていることにより、通常の使用環境は勿論のこと、使用環境の周囲温度が大きく変化しても、記録ヘッドの液体吐出口から液体が垂れ落ちないようにして、安定した吐出を実現することが可能である。
【００７５】
このような液体供給系に用いる液体収納容器（インクタンク）は、変形する必要がなく単なる筐体であればよいので、材質の制約が少なく、低コストで簡単に製造できる。そして、液体収納容器の全容積に液体（インク）を充填させておくことができ、しかも液体収納容器の周囲にスペースを確保する必要がないため、液体の収容効率がとてもよい。そして、液体供給装置をあまり大型化せずにすむため、液体供給装置を備えた液体吐出記録装置（インクジェット記録装置）全体の省スペース化に寄与する。特に、大量または多種の液体を収容する必要がある、大量印刷や精細なカラー記録が可能な液体吐出記録装置においては、本発明により大型化を避ける構成とすることが極めて効果的である。
【００７６】
また、上記の第２の連結部の液体収納容器から大気開放穴までの間に、液体収納容器内の空気が温度上昇によって膨張することで液体収納容器外に押し出した液体の受け皿となるバッファー室を設けたことにより、液体収納容器の液体で記録装置の機内が汚れることを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の液体供給装置（インク供給装置）を含む液体吐出記録装置（インクジェット記録装置）の概略構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態の液体供給装置（インク供給装置）を含む液体吐出記録装置（インクジェット記録装置）の概略構成を模式的に示す図である。
【図３】図２に示すインクバッファー室の変形例を示す図である。
【図４】図２に示すインクバッファー室の変形例を示す図である。
【図５】図２の液体供給装置において記録ヘッドが通常の記録動作を行なっているときのインクの流れを説明するためのフローチャートである。
【図６】図２の液体供給装置において記録ヘッドが記録動作を行なっていない状態で外気温が上昇した時のインクの流れを説明するためのフローチャートである。
【図７】図２の液体供給装置において、外気温が上昇してインクバッファー室にインクが溜まった状態で記録動作が開始された場合のインクの流れを説明するためのフローチャートである。
【図８】従来のインク供給装置を含むインクジェット記録装置の要部を示す模式図である。
【符号の説明】
１１    記録ヘッド
１２    サブタンク
１３    フィルター
１４    共通液室
１５    ノズル
１６    メニスカス
１７    インク供給管（第１の連結部材）
１８    インク吸引管
２２    インクタンク
２４    針部
２５    ゴム栓
２６    大気開放管（第２の連結部材）
２６ａ  開放端（他端）
２６ｂ  先端（一端）
２７    メニスカス
２８    気泡
２９    インクバッファー室
３０    針部
３１    ゴム栓
３２    インク吸収体
３３    大気開放穴
【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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