(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連通する容器内の気体圧力を調整するように該気体圧力に応じて容積が変化可能な少なくとも一つの弾性変形部と、該弾性変形部を前記容器に支持するための支持部と、を有する圧力調整室において、
前記弾性変形部は、一つの円形形状である開口部と、変形前の状態で平らな２つの面と、前記開口部と反対側に設けられ、表面が曲面の先端部とを有し、
前記平らな２つの面は、前記開口部の底面の中心を通る直線に対して対称であり、前記開口部と平行な一直線上に延びる前記先端部を介して繋がっており、
前記平らな面同士の間隔が前記先端部に向かって徐々に小さくなっていることを特徴とする圧力調整室。
【請求項２】
前記平らな面は、実質的に同形状であることを特徴とする請求項１に記載の圧力調整室。
【請求項３】
前記平らな２つの面は、前記先端部の曲面部を介して実質的に対称形であることを特徴とする請求項１に記載の圧力調整室。
【請求項４】
前記平らな面には、少なくとも一部に窪みがあることを特徴とする請求項１に記載の圧力調整室。
【請求項５】
前記平らな面は、他の前記外周面より少なくとも一部の肉厚が薄いことを特徴とする請求項１に記載の圧力調整室。
【請求項６】
前記開口部と平行な一直線上に延びる前記先端部の長さは、前記開口部の直径以上の大きさであることを特徴とする請求項１に記載の圧力調整室。
【請求項７】
気体の出入りが行われる室と、該室に連通する気体圧力を調整するように該気体圧力に応じて容積が変化可能な少なくとも一つの弾性変形部と、該弾性変形部を前記容器に支持するための支持部と、を有する圧力調整室と、をそなえる圧力調整機構において、
前記弾性変形部は、一つの円形形状である開口部と、変形前の状態で平らな２つの面と、前記開口部と反対側に設けられ、表面が曲面の先端部とを有し、
前記平らな２つの面は、前記開口部の底面の中心を通る直線に対して対称であり、前記開口部と平行な一直線上に延びる前記先端部を介して繋がっており、
前記平らな面同士の間隔が前記先端部に向かって徐々に小さくなっていることを特徴とする圧力調整機構。
【請求項８】
前記平らな面は、実質的に同形状であることを特徴とする請求項７に記載の圧力調整機構。
【請求項９】
前記平らな２つの面は、前記先端部の曲面部を介して実質的に対称形であることを特徴とする請求項７に記載の圧力調整機構。
【請求項１０】
前記平らな面には、少なくとも一部に窪みがあることを特徴とする請求項７に記載の圧力調整機構。
【請求項１１】
前記平らな面は、他の前記外周面より少なくとも一部の肉厚が薄いことを特徴とする請求項７に記載の圧力調整機構。
【請求項１２】
前記開口部と平行な一直線上に延びる前記先端部の長さは、前記開口部の直径以上の大きさであることを特徴とする請求項７に記載の圧力調整機構。
【請求項１３】
インクを吐出して記録を行うためのインク吐出部と、
該インク吐出部に供給するインクおよび気体を収納するインク収納室と、
該インク収納室に連通して前記インク収納室内の気体圧力を調整するように該気体圧力に応じて容積が変化可能な少なくとも一つの弾性変形部と、該弾性変形部を前記インク収納室に支持するための支持部と、を有する圧力調整室と、を有する記録ヘッドにおいて、
前記弾性変形部は、一つの円形形状である開口部と、変形前の状態で平らな２つの面と、前記開口部と反対側に設けられ、表面が曲面の先端部とを有し、
前記平らな２つの面は、前記開口部の底面の中心を通る直線に対して対称であり、前記開口部と平行な一直線上に延びる前記先端部を介して繋がっており、
前記平らな面同士の間隔が前記先端部に向かって徐々に小さくなっていることを特徴とする記録ヘッド。
【請求項１４】
前記平らな面は、実質的に同形状であることを特徴とする請求項１３に記載の記録ヘッド。
【請求項１５】
前記平らな２つの面は、前記先端部の曲面部を介して実質的に対称形であることを特徴とする請求項１３に記載の記録ヘッド。
【請求項１６】
前記平らな面には、少なくとも一部に窪みがあることを特徴とする請求項１３に記載の記録ヘッド。
【請求項１７】
前記平らな面は、他の前記外周面より少なくとも一部の肉厚が薄いことを特徴とする請求項１３に記載の記録ヘッド。
【請求項１８】
前記開口部と平行な一直線上に延びる前記先端部の長さは、前記開口部の直径以上の大きさであることを特徴とする請求項１３に記載の記録ヘッド。
【請求項１９】
並列に配列されて各々がインクを個別に収納する複数のインク収納室が形成されたインク収納部と、
前記インク収納部から供給されたインクを吐出して記録を行い、各々が前記各インク収納室に対応した複数のインク吐出部と、
前記インク収納部内の圧力を調整するために前記各インク収納室に対応して設けられる圧力調整機構と、を有する記録ヘッドにおいて、
前記圧力調整機構は、少なくとも２つの前記インク収納部の上部にまたがって配置されるとともに、複数の前記弾性変形部が前記インク収納室の配列方向および、該配列方向に対して交差する方向と、に配列される複数の弾性変形部を有し、
前記弾性変形部は、前記インク収納部側の形状が円形である開口部と、変形前の状態で平らな２つの面と、前記開口部と反対側に設けられ、表面が曲面の先端部とを有し、
前記平らな２つの面は、前記開口部の底面の中心を通る直線に対して対称であり、前記開口部と平行な一直線上に延びる前記先端部を介して繋がっており、
前記平らな面同士の間隔が前記先端部に向かって徐々に小さくなっていることを特徴とする記録ヘッド。
【請求項２０】
前記インク収納部は、前記圧力調整機構と連通する開口部を複数の前記インク収納室にそれぞれ有し、該開口部は千鳥状に配列されている請求項１９に記載の記録ヘッド。
【請求項２１】
前記開口部の形状が半月状である請求項２０に記載の記録ヘッド。
【請求項２２】
前記各インク収納室は、前記複数のインク吐出部に対応してインク吐出部の配置方向と並行に配置されるとともに、前記インク収納部から前記インク吐出部との連通部分から前記圧力調整機構に向かって放射状に拡がる形状であることを特徴とする請求項１９に記載の記録ヘッド。
【請求項２３】
前記インク収納室および前記インク吐出部は、長手方向の形状を有し、かつ各長手方向が平行となるように配置されていることを特徴とする請求項１９に記載の記録ヘッド。
【請求項２４】
前記複数のインク収納室の各容積が等しいことを特徴とする請求項２２に記載の記録ヘッド。
【請求項２５】
前記複数のインク供給液室の各容積が、各インク収納室の配列方向に交差する長手方向の長さを調整することにより等しくなっていることを特徴とする請求項２４に記載の記録ヘッド。
【請求項２６】
複数の前記インク収納室の各々が、異なる色のインクを個別に収納するものである請求項１９に記載の記録ヘッド。
【請求項２７】
前記インク収納室内に前記インク吐出部へ前記インク中の異物を混入を防止するフィルタを有する請求項１９に記載の記録ヘッド。
【請求項２８】
前記開口部と平行な一直線上に延びる前記先端部の長さは、前記開口部の直径以上の大きさであることを特徴とする請求項１９に記載の記録ヘッド。
【請求項２９】
請求項１９〜２８のいずれか１項に記載の記録ヘッドを搭載して一直線上を往復移動するキャリッジと、前記記録ヘッドの前記インク吐出部から吐出されたインクを受ける被記録媒体を前記キャリッジの移動方向と直交する方向に搬送する搬送手段とを有するインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気体圧力を調整するために用いる弾性変型体、これを用いた気体圧力調整室、気体圧力調整機構を有するインクジェット記録ヘッド、および該記録ヘッドを有するインクジェット記録装置に関し、さらに詳細には、インク吐出動作時にインクジェット記録ヘッド内の液室に発生する負圧を調整するための気体圧力調整機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリンタ等の記録方式のうち、吐出口（ノズル）からインクを吐出させて被記録媒体に文字や画像等を形成するインクジェット記録方式は、低騒音のノンインパクト記録方式で高密度かつ高速の記録動作が可能であるため、近年では広く採用されている。
【０００３】
一般的なインクジェット記録装置は、インクジェット記録ヘッドと、これを搭載するキャリッジを駆動する手段と、被記録媒体を搬送する手段と、これらを制御するための制御手段とを備えている。このように、キャリッジを移動させながら記録動作を行うものをシリアル型という。一方、インクジェット記録ヘッドを移動させずに被記録媒体の搬送のみで記録動作を行うものをライン型という。ライン型のインクジェット記録装置では、インクジェット記録ヘッドは、被記録媒体の幅方向全幅にわたって配列された多数のノズルを有する。
【０００４】
インクジェット記録ヘッドは、ノズルからインク滴を吐出させるために、ノズル内のインクに与える吐出用のエネルギーを発生するエネルギー発生手段を有する。エネルギー発生手段としては、ピエゾ素子等の電気機械変換体素子を用いたもの、発熱抵抗体等の電気熱変換体素子を用いたもの、あるいは電波やレーザ等の電磁波を機械的振動または熱に変換する電磁波機械変換体素子、電磁波熱変換体素子を用いたもの等がある。その中でも、熱エネルギーを利用してインク滴を吐出させる方式は、ノズルを高密度に配列させることができるため高解像度の記録を行うことが可能である。特に、電気熱変換体素子をエネルギー発生素子として用いたインクジェット記録ヘッドは、電気機械変換体素子を用いたものよりも小型化が容易であり、更には、最近の半導体製造分野において進歩と信頼性の向上が著しいＩＣ技術やマイクロ加工技術を応用してその長所を十分に活用することにより、高密度実装化が容易でかつ製造コストを低くできるという利点がある。
【０００５】
インクジェット記録ヘッドへのインクの供給方式としては、インクを収容するインクタンクをインクジェット記録ヘッドと一体としたいわゆるヘッドタンク一体方式、インクタンクとインクジェット記録ヘッドとをチューブで接続したいわゆるチューブ供給方式、および、インクタンクとインクジェット記録ヘッドとを別々に設け、必要に応じてインクジェット記録ヘッドをインクタンクの位置まで移動させて両者を接続し、その間にインクタンクからインクジェット記録ヘッドへインクを供給する、いわゆるピットイン方式がある。
【０００６】
インクタンクの交換頻度を少なくするために、インクタンクの容量を大きくすると、インクタンクの重量が増大するため、シリアル型のインクジェット記録装置においては、キャリッジに加わる重量が増大することを考慮すると、ヘッドタンク一体方式は好ましくない。したがって、大容量のインクタンクを用いるシリアル型のインクジェット記録装置では、チューブ供給方式やピットイン方式を採用する場合が多い。中でも、ピットイン方式はインクの供給中は記録動作を停止させる必要があるため、長時間の連続記録が可能なチューブ供給方式が多く採用される。
【０００７】
以下に、チューブ供給方式のインクジェット記録装置のインク供給系について、図１３を参照して説明する。
【０００８】
図１３に示すインク供給系は、インク３０９を内部に収納するメインタンク３０４と、メインタンク３０４が着脱可能に装着される供給ユニット３０５と、供給チューブ３０６を介して供給ユニット３０５と接続されている記録ヘッド３０１とを有する。
【０００９】
供給ユニット３０５はインク室３０５ｆをその内部に有している。インク室３０５ｆは、大気口３０５ｇにより大気に開放されるとともに、インク室３０５ｆの底部において供給チューブ３０６と接続されている。また、供給ユニット３０５には、それぞれ下端がインク室３０５ｆ内に位置し、かつ上端が供給ユニット３０５の上面から突出している中空のインク供給針３０５ａおよび大気導入針３０５ｂが固定されている。インク供給針３０５ａの下端は、大気導入針３０５ｂの下端よりも低い位置にある。
【００１０】
メインタンク３０４は、メインタンク３０４の内部を密閉するための、ゴム栓等で構成される２つのコネクタ部を底部に有し、メインタンク３０４単独では密閉構造となっている。メインタンク３０４を供給ユニット３０５に装着する際は、インク供給針３０５ａおよび大気導入針３０５ｂがそれぞれコネクタ部を貫通しメインタンク３０４の内部に侵入するように装着する。インク供給針３０５ｂフ下端の位置と大気導入針３０５ｂの下端の位置は上記のように設定されているので、メインタンク３０４内のインクはインク供給針３０５ａを介してインク室３０５ｆへ供給され、それによるメインタンク３０４内の圧力の減少分を補うように、大気導入針３０５ｂを介してメインタンク３０４内に大気が導入される。そして、大気導入針３０５ｂの下端がインクに浸かる位置までインク室３０５ｆ内にインクが供給されると、メインタンク３０４内へ大気が導入されなくなるので、メインタンク３０４からインク室３０５ｆへのインクの供給が停止する。
【００１１】
記録ヘッド３０１は、インク収納部として一定量のインクを蓄えるサブタンク部３０１ｂと、インクを吐出する複数のノズルが配列されたインク吐出部３０１ｇと、サブタンク部３０１ｂとインク吐出部３０１ｇとを接続する流路３０１ｆとを有する。インク吐出部３０１ｇではノズルの開口面が下方を向いており、インクは下向きに吐出される。インク吐出部３０１ｇの各ノズル内には、上述したエネルギー発生手段が設けられている。サブタンク部３０１ｂはインク吐出部３０１ｇの上方に位置しており、供給チューブ３０６はこのサブタンク部３０１ｂと接続されている。サブタンク部３０１ｂと流路３０１ｆとの間には、インク中の微細な異物がインク吐出部３０１ｇに侵入することによって生じるノズルの目詰まりを防止するために、微細なメッシュ構造を有するフィルタ３０１ｃが取り付けられている。
【００１２】
フィルタ３０１ｃの面積はインクによる圧力損失を許容値以下とするように設定される。フィルタ３０１ｃでの圧力損失は、フィルタ３０１ｃのメッシュが細かいほど、また、フィルタ３０１ｃを通過するインクの流量が多いほど高くなる。逆に、フィルタ３０１ｃの面積には反比例する。近年の高速、多ノズル、小ドットの記録ヘッドにおいては圧力損失が高くなる傾向にあるので、フィルタ３０１ｃの面積をできるだけ大きくして圧力損失の上昇を抑えている。
【００１３】
記録ヘッド３０１の上面には、サブタンク部３０１ｂ内の急激な圧力変化を吸収してサブタンク部３０１ｂ内の圧力を調整する圧力調整室３２２を形成するために、外形形状がほぼ直方体状の弾性部材３２１が取り付けられている。圧力調整室３２２は、記録ヘッド３０１の上壁部に形成された開口部３０１ｄを介してサブタンク部３０１ｂ内とのみ連通している。弾性部材３２１がサブタンク部３０１ｂ内の圧力の変化に応じて変形することにより、そのサブタンク部３０１ｂ内の圧力変化が吸収されるように圧力調整室３２２の容積が変化する。弾性部材３２１における記録ヘッド３０１の上面と平行の方向の断面形状は、記録ヘッド３０１の上面とほぼ同じ大きさか、あるいは、その上面よりも小さくなっている。そのため、圧力調整室３２２の必要な容積を確保するために一定の高さが必要となる。
【００１４】
インク吐出部３０１ｇのノズルは大気に対して開放されており、しかもノズルの開口面は下方を向いて配置されているので、ノズルからのインクの漏れを防止するために、記録ヘッド３０１の内部は負圧に保たれている必要がある。一方、負圧が大きすぎるとノズル内に空気が侵入し、ノズルからインクを吐出することができなくなってしまう。そこで、記録ヘッド３０１内を適度の負圧状態とするために、ノズルの開口面の位置がインク室３０５ｆ内でのインクの液面に対して高さＨだけ高い位置になるように記録ヘッド３０１を配置し、記録ヘッド３０１内が高さＨの水頭差分の負圧に保たれた状態とする。これによりノズルは、開口面にメニスカスを形成した状態でインクを満たした状態に保たれる。
【００１５】
ノズルからのインクの吐出は、エネルギー発生手段の駆動によりノズル内のインクを押し出すことによって行われる。インクの吐出後、ノズル内には毛管力によってインクが充填される。記録動作中は、ノズルからのインクの吐出と、ノズル内へのインクの充填が繰り返され、インクは供給チューブ３０６を介して随時インク室３０５ｆから吸い上げられる。
【００１６】
インク室３０５ｆ内のインクが記録ヘッド３０１に吸い上げられ、インク室３０５ｆ内のインクの液面位置が大気導入針３０５ｂの下端よりも低くなると、大気導入針３０５ｂを介してメインタンク３０４内に大気が導入され、それに伴ってメインタンク３０４内のインクがインク室３０５ｆに供給され、大気導入針３０５ｂの下端が再びインク室３０５ｆのインクに浸かる。こういった挙動を繰り返しながら、記録ヘッド３０１からのインクの吐出に伴い、メインタンク３０４内のインクが記録ヘッド３０１へ供給される。
【００１７】
ところで、記録ヘッド３０１のサブタンク部３０１ｂには、供給チューブ３０６などの樹脂材料を透過して侵入した空気や、インク中に溶存していた空気が次第に蓄積してくる。サブタンク部３０１ｂに蓄積した余分な空気を排出するために、サブタンク部３０１ｂには、排気ポンプ３１０ｃと接続された排気チューブ３１０ａが接続されている。ただし、上述したように記録ヘッド３０１内を適度な負圧状態に保つため、排気チューブ３１０ａには弁３１０ｂが設けられており、排気動作時にのみ弁３１０ｂを開くことによって、記録ヘッド３０１内が大気圧にならないようにしている。
【００１８】
なお、インク吐出部３０１ｇ内にインクの増粘物が詰まった場合や、インク吐出部３０１ｇのインク中に溶存していた空気が蓄積され気泡となって生じた場合に、これらを除去するために、インクジェット記録装置においては回復ユニット３０７が一般的に設けられている。回復ユニット３０７は、記録ヘッド３０１のノズルの開口面をキャッピングするキャップ３０７ａと、このキャップ３０７ｂノ接続された吸引ポンプ３０７ｃとを有し、キャップ３０７ａでノズルの開口面をキャッピングした状態で吸引ポンプ３０７ｃを駆動し、記録ヘッド３０１内のインクを強制的に吸引することで、インクの増粘物や余分な気泡をインク吐出部３０１ｇから除去する。
【００１９】
この吸引回復動作の際、インクの流速が速ければ、インクの増粘物や余分な気泡を効果的に除去できるので、流路３０１ｆ内でのインクの流速を速くするために、流路３０１ｆの断面積は小さくされる。一方、前述したように、フィルタ３０１ｃの断面積はできるだけ大きく設定されるので、フィルタ３０１ｃの下では流路は断面積を絞った形状とされる。
【００２０】
以上、チューブ供給方式を例に挙げて従来のインク供給系を説明したが、ヘッド一体方式やピットイン方式においても、インクタンクから記録ヘッドまでのインクの供給経路に関する構造が異なるだけで、記録ヘッドのフィルタから下側の構造は、基本的にはチューブ供給方式と同様である。
【００２１】
一方、一般的なカラーインクジェット記録装置では、シアンインク、マゼンタインク、イエローインクを用いて減法混色にて被記録媒体上に色が形成される。さらに、画像の発色性を高めるためには、上記の三原色に加えてブラックインク、淡シアンインク、淡マゼンタインク、淡イエローインクなどのように階調性を高めるためのインクや、レッドインク、グリーンインク、ブルーインク、オレンジインク、ヴァイオレットインクなどのように色再現域を広げるためのインクを用いる。よって、インクジェット記録ヘッドは、１つのヘッドに一色のインク滴吐出部、もしくはカラーの場合には１つのヘッドに複数色のインク滴吐出部の構成をとり、このヘッドをインクジェット記録装置に搭載することでカラー記録が実現される。したがって、図１０に示した記録ヘッド３０１がカラー用のものである場合には、インク吐出部３０１ｇや、流路３０１ｆ、サブタンク部３０１ｂ、圧力調整室３２２のそれぞれが、インクの色の数に対応して記録ヘッド３０１内に並列に複数設けられている。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１３に示したインク供給系のように記録ヘッド３０１にサブタンク部３０１ｂ用の圧力調整室３２２を設けるように弾性部材３２１を取り付けた場合、弾性部材３２１の容積を最大限に確保する為には直方体形状であることが望ましい。ただし、直方体形状であると、弾性部材３２１内の気圧が負圧になった場合には、収縮する直方体の面が常に一定とはならない為に、弾性部材３２１の変形形状が安定しない。そのために、弾性部材３２１の変形形状が不規則に変化するので、弾性部材３２１内の減少した空気体積と圧力調整室３２２内の負圧力との関係が不安定になる。
【００２３】
また、直方体形状の弾性部材３２１の更なる問題として、弾性部材３２１内が加圧状態になった場合には隣の弾性部材３２１に干渉するという現象がある。
【００２４】
本発明の目的は、容器内の気体圧力を調整するために設けられた弾性変形部材を用いた圧力調整室において、コンパクトでかつ圧力調整室の機能を最大限に引き出すことが可能な簡単な構造かつ低コストの弾性部材、およびその弾性部材を用いた圧力調整室を有し、かつコンパクトなインクジェット記録ヘッド、この記録ヘッドを有するインクジェット記録装置を提供することにある。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の圧力調整室は、連通する容器内の気体圧力を調整するように該気体圧力に応じて容積が変化可能な少なくとも一つの弾性変形部と、該弾性変形部を前記容器に支持するための支持部と、を有する圧力調整室において、前記弾性変形部は、一つの円形形状である開口部と、変形前の状態で平らな２つの面と、前記開口部と反対側に設けられ、表面が曲面の先端部とを有し、前記平らな２つの面は、前記開口部の底面の中心を通る直線に対して対称であり、前記開口部と平行な一直線上に延びる前記先端部を介して繋がっており、前記平らな面同士の間隔が前記先端部に向かって徐々に小さくなっていることを特徴とする。
【００２６】
上記目的を達成するために、本発明の圧力調整機構は、気体の出入りが行われる室と、該室に連通する気体圧力を調整するように該気体圧力に応じて容積が変化可能な少なくとも一つの弾性変形部と、該弾性変形部を前記容器に支持するための支持部と、を有する圧力調整室と、をそなえる圧力調整機構において、前記弾性変形部は、一つの円形形状である開口部と、変形前の状態で平らな２つの面と、前記開口部と反対側に設けられ、表面が曲面の先端部とを有し、前記平らな２つの面は、前記開口部の底面の中心を通る直線に対して対称であり、前記開口部と平行な一直線上に延びる前記先端部を介して繋がっており、前記平らな面同士の間隔が前記先端部に向かって徐々に小さくなっていることを特徴とする。
【００２７】
上記目的を達成するために、本発明の記録ヘッドは、インクを吐出して記録を行うためのインク吐出部と、該インク吐出部に供給するインクおよび気体を収納するインク収納室と、該インク収納室に連通して前記インク収納室内の気体圧力を調整するように該気体圧力に応じて容積が変化可能な少なくとも一つの弾性変形部と、該弾性変形部を前記インク収納室に支持するための支持部と、を有する圧力調整室と、を有する記録ヘッドにおいて、前記弾性変形部は、一つの円形形状である開口部と、変形前の状態で平らな２つの面と、前記開口部と反対側に設けられ、表面が曲面の先端部とを有し、前記平らな２つの面は、前記開口部の底面の中心を通る直線に対して対称であり、前記開口部と平行な一直線上に延びる前記先端部を介して繋がっており、前記平らな面同士の間隔が前記先端部に向かって徐々に小さくなっていることを特徴とする。
【００２８】
上記本発明の圧力調整室、圧力調整機構または記録ヘッドのいずれかにおいて、前記平らな面は、実質的に同形状であることとしてもよい。
【００２９】
また、前記平らな２つの面は、前記先端部の曲面部を介して実質的に対称形であることとしてもよい。
【００３０】
また、前記平らな面には、少なくとも一部に窪みがあることとしてもよい。
【００３１】
また、前記平らな面は他の前記外周面より少なくとも一部の肉厚が薄いこととしてもよい。
【００３２】
上記目的を達成するために、本発明の記録ヘッドは、並列に配列されて各々がインクを個別に収納する複数のインク収納室が形成されたインク収納部と、前記インク収納部から供給されたインクを吐出して記録を行い、各々が前記各インク収納室に対応した複数のインク吐出部と、前記インク収納部内の圧力を調整するために前記各インク収納室に対応して設けられる圧力調整機構と、を有する記録ヘッドにおいて、前記圧力調整機構は、少なくとも２つの前記インク収納部の上部にまたがって配置されるとともに、複数の前記弾性変形部が前記インク収納室の配列方向および、該配列方向に対して交差する方向と、に配列される複数の弾性変形部を有し、前記弾性変形部は、前記インク収納部側の形状が円形である開口部と、変形前の状態で平らな２つの面と、前記開口部と反対側に設けられ、表面が曲面の先端部とを有し、前記平らな２つの面は、前記開口部の底面の中心を通る直線に対して対称であり、前記開口部と平行な一直線上に延びる前記先端部を介して繋がっており、前記平らな面同士の間隔が前記先端部に向かって徐々に小さくなっていることを特徴とする。
【００３５】
また、前記インク収納部は、前記圧力調整機構と連通する開口部を複数の前記インク収納室にそれぞれ有し、該開口部は千鳥状に配列されていることとしてもよい。
【００３６】
また、前記開口部の形状が半月状であることとしてもよい。
【００３７】
また、前記各インク収納室は、前記複数のインク吐出部に対応してインク吐出部の配置方向と並行に配置されるとともに、前記インク収納部から前記インク吐出部との連通部分から前記圧力調整機構に向かって放射状に拡がる形状であることとしてもよい。
【００３８】
また、前記インク収納室および前記インク吐出部は、長手方向の形状を有し、かつ各長手方向が平行となるように配置されていることとしてもよい。
【００３９】
また、前記複数のインク収納室の各容積が等しいこととしてもよい。
【００４０】
また、前記複数のインク供給液室の各容積が、各インク収納室の配列方向に交差する長手方向の長さを調整することにより等しくなっていることとしてもよい。
【００４１】
また、複数の前記インク収納室の各々が、異なる色のインクを個別に収納するものであることとしてもよい。
【００４２】
また、前記インク収納室内に前記インク吐出部へ前記インク中の異物を混入を防止するフィルタを有することとしてもよい。
【００４３】
本発明のインクジェット記録装置は、上記のいずれかに記載の記録ヘッドを搭載して一直線上を往復移動するキャリッジと、前記記録ヘッドの前記インク吐出部から吐出されたインクを受ける被記録媒体を前記キャリッジの移動方向と直交する方向に搬送する搬送手段とを有する。
【００４４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００４５】
図１は、本発明の一実施形態によるインクジェット記録装置の概略の構成を示す斜視図である。
【００４６】
図１に示すインクジェット記録装置は、記録ヘッド２０１の往復移動（主走査）と、一般記録紙、特殊紙、ＯＨＰフィルム等の記録用シートＳの所定ピッチごとの搬送（副走査）とを繰り返しつつ、これらの動きと同期させながら記録ヘッド２０１から選択的にインクを吐出させ、被記録媒体である記録用シートＳに付着させることで、文字や記号、画像等を形成するシリアル型の記録装置である。
【００４７】
図１において、記録ヘッド２０１は、２本のガイドレールに摺動自在に支持され不図示のモータ等の駆動手段によりガイドレールに沿って一直線上を往復移動されるキャリッジ２０２に着脱可能に搭載されている。記録ヘッド２０１のインク吐出部から吐出されたインクを受ける記録用シートＳは、搬送手段である搬送ローラ２０３により、記録ヘッド２０１のインク吐出面に対面し、かつ、インク吐出面との距離を一定に維持するように、キャリッジ２０２の移動方向と交差する方向（例えば、直交する方向である矢印Ａ方向）に搬送される。
【００４８】
記録ヘッド２０１は、複数のインク吐出部として、それぞれ異なる色のインクを吐出するための複数のノズル列を有する。記録ヘッド２０１から吐出されるインクの色に対応して、複数の独立したメインタンク２０４が、インク供給ユニット２０５に着脱可能に装着される。インク供給ユニット２０５と記録ヘッド２０１とは、それぞれインクの色に対応した複数のインク供給チューブ２０６によって接続され、メインタンク２０４をインク供給ユニット２０５に装着することで、メインタンク２０４内に収納された各色のインクを、記録ヘッド２０１の各ノズル列に独立して供給することが可能となる。
【００４９】
記録ヘッド２０１の往復移動範囲内で、かつ、記録用シートＳの通過範囲外の領域である非記録領域には、回復ユニット２０７が、記録ヘッド２０１のインク吐出面と対面するように配置されている。回復ユニット２０７は、記録ヘッド２０１のインク吐出面をキャッピングするためのキャップ部、インク吐出口面をキャッピングした状態で記録ヘッド２０１から強制的にインクを吸引するための吸引機構、インク吐出面の汚れを払拭するためのクリーニングブレード等を有する。前述した吸引動作は、このインクジェット記録装置の記録動作に先立って、この回復ユニット２０７によって行われる。
【００５０】
これにより、このインクジェット記録装置を長期間放置後に動作させた場合は、回復ユニット２０７はメインタンク２０４の底部に存在していた濃度の高いインクを吸引し、実際の記録には、撹拌されて濃度が安定したインクが使用される。したがって、インクジェット記録装置が長期間にわたって使用されず、例えばインク中の顔料成分や、記録用シートＳへの定着性を向上させるための樹脂微粒子がインクタンク２０４の底部に沈降していたとしても、これら顔料成分や樹脂微粒子の濃度が安定した高品質な画像等を良好に形成することが可能となる。
【００５１】
ここではシリアル型のインクジェット記録装置を例に挙げて説明したが、記録ヘッドの吸引手段を有するものであれば、ノズル列が被記録媒体の幅方向全幅にわたって設けられたライン型のインクジェット記録ヘッドを搭載するインクジェット記録装置にも、本発明は適用可能である。
【００５２】
図２は、図１に示されるキャリッジ２０２に搭載される記録ヘッド２０１の側断面図である。図３は、記録ヘッド２０１をその一部を分解して示す斜視図である。図４は、ヘッド基板が記録ヘッド２０１の前面に取り付けられる前の状態である記録ヘッド２０１の斜視図である。図５は、記録ヘッド２０１に備えられる弾性部材、押さえ部材およびサブタンクカバーを示す一実施例の斜視図である。図５（ａ）が弾性部材および押さえ部材の斜視図、図５（ｂ）が分解斜視図、図５（ｃ）が、サブタンクカバーに押さえ部材および取り付けネジによって複数の弾性部材が取り付けられた状態を示す斜視図である。図６は、記録ヘッド２０１内にある複数のサブタンクの配置を示す平面図である。図７は、ヘッド本体に弾性部材およびサブタンクカバーを取り付けた状態を示す平面図である。
【００５３】
本実施形態の記録ヘッド２０１の形状は、上面４０、下面４１、前面４２、後面４３、右側面および左側面の概ね６面で構成され、上面４０側を除いて一体的に形成されている。また、本実施形態の記録ヘッド２０１は、６色のインクを吐出可能であり、各色毎にニードル受容部２３に接続されるニードル保持部材のニードルを介してメインタンク２０４から各色のインクが、図６に示すようにヘッド本体３の隔壁５０で仕切られることによってインク収納部として形成された６つの各サブタンク３６内へと供給される構成となっている。このサブタンク３６に供給されたインクは、そのインク中の不純物（異物）を除去してインクを濾過するためのフィルタ５を介してインク溜め２１で一旦貯留される。そして、連通部３７および流路６を介してインク供給液室２０へと流れ込む。インク供給液室２０へと流れ込んだインクは、下面４１に設けられたヒータボード２６から供給される電気エネルギーを熱エネルギに変換する不図示の電気熱変換体により生じる発泡エネルギーにより、図４に示されるように各色毎に並列して配置された複数の吐出口２９から吐出される。ヒータボード２６には、ノズル列から構成されたインク吐出部が各色のインクに対応して、すなわち各サブタンク３６に対応して複数設けられており、各ノズルの先端が吐出口２９となってヒータボード２６の表面に開口している。
【００５４】
複数のサブタンク３６の上方には、サブタンクフタ９に開口部として形成された空気孔３８によりサブタンク３６内と連通する、弾性変形部であるゴム等の弾性部材１０で形成された、サブタンク３６内の急激な圧力変化を吸収する圧力調整室８が各サブタンク３６に対応して複数設けられている。本実施形態では、複数の圧力調整室８を形成するように、各サブタンク３６に対応した個別の弾性部材１０を複数個用いたが、それらが一体となるような形状、すなわち複数の弾性変形部を有する形状の弾性部材を用いて複数の圧力調整室８を形成してもよい。各弾性部材１０の形状はドーム状となっており、この弾性部材１０で囲まれた空間である圧力調整室８は、サブタンク３６内の圧力に応じて弾性部材１０の変形に伴って容積が変化することで、後述するようにサブタンク３６内の圧力を調整する機能を有している。
【００５５】
これについては図８を用いて説明する。但し、X軸とY軸の数値は、一例であるため、本発明の内容がこの数値に限定されるものではない。図１１は、図８を説明するために用いる直方体形状の弾性変形体の一例の代表図である。よって、この形状のみが本発明の内容に適合するものではない。
図８において直線Aは弾性変形体内の減少した空気体積と気体圧力調整室内の負圧力とが理想の関係を示す場合である。つまり、弾性変形体内の容積が減少すると、その割合で気体圧力調整室内の負圧が発生し相関関係が成り立つ。この場合は、気体圧力調整室内の負圧力が低減すると、それに応じて弾性変形体内の容積が増加する。このように、弾性変形体内容積の変化量と気体圧力調整室の負圧力がヒステリシスの関係であると、連通室内の圧力の変化に対する気体圧力調整室の応答性が常に安定することになり、インク吐出部へのインク供給状態も安定するので、印字画像に与える影響は少ない。
【００５６】
ところが、弾性変形体の変形がある時点で収縮し難くなると、曲線Bで示すように気体圧力調整室内の負圧力は急激に上昇する。そうなると、インク吐出部へのインク供給が印字に因るインク消費量に対して追いつかなくなり、印字濃度が低下するなど印字画像に悪影響を及ぼす恐れが生じるので、気体圧力調整室内の負圧力が低下するまでインク吐出部からインクを吐出させるのを控える必要が生じる。これを無視して更に上昇することになれば、インク吐出部のノズル内に大気側からの空気が進入し、ノズルからインクを吐出しない不吐状態になる。
【００５７】
図１１（ｂ）は図１１（ａ）で示す直方体形状の弾性変形体３２１が長手方向の側面から矢印方向に収縮した場合の一例図である。また、図１１（ｃ）は弾性変形体３２１の上面から矢印方向に収縮した場合の一例図である。これらの場合、ある時点から収縮し難くなる場合があり、その時は図８に示す曲線Bを描くようになる。
【００５８】
また、弾性変形体３２１の変形がある時点から、収縮し難くなったり、し易くなったりして不安定になると、曲線Cで示すように区間Iで気体圧力調整室３２２内の負圧力が変移点Ｐを幾つか持つ様に不安定となり、最後は区間IIで急激に負圧力が上昇する。このような場合には、インク吐出部３０１gへのインクの供給が不安定となり印字画像が乱れ、最後には不吐状態となる。このような特性を持つ弾性変形体３２１は、気体圧力調整室３２２内の負圧力が低下するとこれに応じて弾性変形体３２１内の容積が増加すると言うわけでもないので、連通室内の圧力の変化に対する応答性が安定しないことになる。
【００５９】
図１１（ｄ）は弾性変形体３２１が矢印方向から収縮している場合を示す一例図である。この場合、当初は図１１（ｃ）で示す様に上面方向から収縮し始め、更に短手方向の側面からも収縮してくる。この辺りは、図８で示す曲線Ｃの区間Iに当たる。最終的には収縮し難くなり、曲線Ｃの区間IIの様に急激に負圧力が上昇する。この時、上面方向と側面方向からの収縮変形の違いが、曲線Ｃの区間I変移点Ｐとして現れてくるものと考えている。
【００６０】
本発明は、直線Aもしくは直線Aの性質に近い曲線Dになるような弾性部材３２１を選択すればよい。そして、その弾性部材は、図８において例えば直線Aもしくは曲線Dの性質を持った弾性部材、つまり安定したヒステリシスを持つような弾性部材の形状について詳しく説明する。
【００６１】
図９（ａ）は、弾性変形体１０の一実施例の形状を示す側面図であり、図９（ｂ）は弾性変形体１０の上面図である。図１０（ａ）は、弾性変形体１０に対する比較例を示す側面図であり、図１０（ｂ）はその比較例の上面図である。
【００６２】
まず、記録ヘッド２０１をコンパクトにまとめるためには、気体圧力調整室の必要な容積を確保するために形状を直方体形状にすることが好ましい。しかし上述したように、直方体形状では安定した負圧特性を得ることは難しい。
【００６３】
次に容積を大きく確保できるのは図１０に示される比較例のように、弾性変形体９０の形状が円筒状であり、また、弾性変形体９０の先端部の形状が半球形状となっている「ドーム型」形状である。このように、弾性変形体９０の外周面に平坦面が全くないような場合には、最初に潰れ出す位置が一定せず、また、潰れる形状も一定しないために気体圧力調整室の負圧特性も安定しない。これは、「ドーム型」弾性変形体９０の内面が開口部以外凹面で構成されているために、内面から見ると引っ張りにくい構造になっている。よって、何かの「きっかけ」、例えば「肉厚が他より薄い」とか「折り目がついている」とかがないと内面側に潰れ難い。この「きっかけ」が場合によって異なるために上述の現象が起きると考えられる。
【００６４】
それを改善するためには、弾性変形体の一部に窪みや平面を設けることである。この形状だと、弾性変形体は特定の個所から必ず変形を開始することが可能となる。
【００６５】
しかし、縮小変形状態は一定の状態変化を得ることが可能となるが、気体圧力調整室内部の圧力が上昇した場合、つまり、図８で示すところの「弾性変形体容積からの減少量」が下がる方向（値０に近づく方向）へ条件が変化する場合には、縮小変形していた弾性変形体が復元する時の変形状態が必ずしも一定とはならない。それは、内面から見ると押し出ししやすい個所がたくさんある形状となるからである。
【００６６】
よって、図９（ａ）および図９（ｂ）などに示すように、弾性変形体１０におけるサブタンクフタ９側の底面の形状、つまり開口部は、気体圧力調整室８の上記のような機能を最大限に引き出すために円形となっている。弾性変形体１０は、その底面から上方に向かって気体圧力調整室８の断面積が小さくなるように、かつ、弾性変形体１０を上面から見てその底面の中心を通る直線に関して左右対称な２つの平坦面１０ａを弾性変形体１０がその外周面に有するように、サブタンクフタ９から上方に向かって延びている。それら２つの平坦面１０ａは、弾性変形体１０が変形前の状態で平らとなっており、弾性変形体１０の底面と平行な一直線上に延びる先端部１０ｂを介して繋がっている。すなわち、弾性変形体１０は変形前の状態においていわゆる「烏帽子」形状となっていて、先端部１０ｂの表面は曲面となっている。従って、２つの平坦面１０ａは、弾性変形体１０の底面と同じ角度を成しており、平坦面１０ａ同士の間隔が弾性変形体１０の底面側から先端部１０ｂへと上方に向かって徐々に小さくなっている。先端部１０ｂにおける弾性変形体１０の底面と平行な長手方向の長さは、その底面の直径とほぼ同じであってもよいし、その直径よりも大きくなっていてもよいが、その直径よりも大きくすることにより、気体圧力調整室８の容積を大きくとることが可能となる。
【００６７】
このような形状の弾性変形体１０では、気体圧力調整室８の容積が減少するように弾性変形体１０が変形する際に、図１２（ａ）、図１２（ｂ）に示すように、それらの平坦面１０ａのほぼ中央部が互いに近づくように平坦面１０ａからへこんでいくことになる。このとき、弾性変形体１０がその外周面に２つの平坦面１０ａを有したことにより、必ず、平坦面１０ａから潰れ出すことになる。さらには、これら平坦面ａのほぼ中央に窪み(不図示)を設けて、変形する個所を積極的に設けても良い。また、弾性変形体１０が潰れる形状もほぼ一定である上に、先端部１０ｂを中心にして平坦面１０ａがほぼ対称で設けられていることにより復帰する形状もほぼ一定であるため、気体圧力調整室８の負圧特性が安定することになる。
【００６８】
本実施形態では、このように気体圧力調整室８の負圧特性が安定するような形状の弾性変形体１０を、気体圧力調整室８の容積を十分に確保した上でサブタンクフタ９に取り付けることができるように、複数の弾性変形体１０を、サブタンク３６の配列方向だけでなく、その配列方向に対して交差する方向にも配列させている。すなわち、ヘッド本体３には複数のサブタンク３６を形成するための壁部と、サブタンクフタ９とからタンク部が構成されており、タンク部の内部は、５つの隔壁５０によって６つのサブタンク３６に分割されている。
【００６９】
そして、そのタンク部の上壁部すなわちサブタンクフタ９に、各空気孔３８を覆うように複数の弾性部材１０が取り付けられており、サブタンク３６上の気体圧力調整室８が、サブタンク３６の配列方向と、その配列方向に対して交差する方向とのそれぞれで分割されている。このような弾性変形体１０の配列により、各弾性変形体１０を少なくとも２つのサブタンク３６の上方にまたがって配置させることができ、その結果、幅の狭いサブタンク３６や、幅が制限された各サブタンク３６に対しても弾性変形体１０の底面の直径をより大きくとることができる。また、そのような弾性変形体１０の配列を実現するために、図６および図７に示すように空気孔３８が千鳥状に配列されている。各空気孔３８の形状は、各弾性変形体１０が２つのサブタンク３６の上部にまたがっている関係で半月状となっていることが好ましい。
【００７０】
さらに、この弾性部材１０を保護するために、弾性部材１０の上方にサブタンクカバー７が取り付けられている。サブタンクカバー７は、記録ヘッド２０１の前面４２から後面４３に向かって延びるようにサブタンクカバー７と一体的に形成されたリブ１５と、このリブ１５に対して交差する方向に延びるようにサブタンクカバー７と一体的に形成された補強リブ１４とを有している。このリブ１５は、サブタンク３６や、インク溜め２１、流路６、インク供給液室２０を各色毎に仕切る隔壁５０と共に、前面４２から後面４３に向かう前後方向で記録ヘッド２０１の剛性を高める機能を有する。また、記録ヘッド２０１においてその側面に対して垂直な方向である左右方向の剛性は、サブタンクカバー７の補強リブ１４およびサブタンクフタ９により確保されている。
【００７１】
図３や、図５（ａ）−図５（ｂ）に示すように、複数の弾性部材１０が押さえ部材１１によってサブタンクフタ９に押さえ付けられるように、各弾性部材１０がサブタンクフタ９や複数の取り付けネジ１２によってサブタンクフタ９に取り付けられている。このようにしてサブタンクフタ９に複数の弾性部材１０が組み付けられたものが、図３に示すようにヘッド本体３の凹部３ａ内に挿入され、これにより、複数のサブタンク３６が記録ヘッド２０１に形成されている。図６に示すように複数のサブタンク３６が並列に配列されるようにヘッド本体３に複数の隔壁５０が形成され、各サブタンク３６の形状は、その配列方向と直交する方向に長く延びる直方体形状となっている。そして、各サブタンク３６に対応する空気孔３８がサブタンクフタ９に複数形成されており、各空気孔３８が、対応するサブタンク３６と連通している。これら複数の空気孔３８は、図７に基づいて後述するように複数の弾性部材１０をサブタンク３６の配列方向と、その配列方向と直交すなわち交差する方向とにそれぞれ配列させるために千鳥状に配列されている。
【００７２】
また、隔壁５０は、前面４２と後面４３とを繋ぐように、カートリッジ３本体と一体的に成形されている。さらに、隔壁５０の長手方向がキャリッジ２０２の走査方向とほぼ直交した構成であるため、キャリッジ２０２の走査時の振動によるサブタンク３６内、あるいはインク供給液室２０内のインクの揺動を最小限に抑制することができる。
【００７３】
記録ヘッド２０１の、ニードル受容部２３が設けられた後面４３の対向面であり、記録装置本体が設置された際、奥面側となる前面４２には、ヘッド基板３５が取り付けられている。このヘッド基板３５には、キャリッジ２０２に設けられた複数の電極に対して押し付けられることで電気的に接続する複数の電極４が、図４に示されるように設けられている。ヘッド基板３５は、図４に示すようにフレキシブル基板１６によりヒータボード２６と電気的に接続されている。
【００７４】
次に、気体圧力調整室８の動作などについて詳しく説明する。
【００７５】
気体圧力調整室８は、内部の負圧が高まるにつれてその容積が縮小する部屋であり、気体圧力調整室８が本実施形態のように弾性変形体１０で構成される場合は、弾性変形体１０としてはゴム材等が好ましく用いられる。また、弾性変形体１０の他に、プラスチックシートとばねとの組み合わせによって構成してもよい。
【００７６】
図２１（ａ）、図２１（ｂ）、図２１（ｃ）は、弾性変形体１０を用いた気体圧力調整室８の機能を示す一概念図である。この気体圧力調整室８には液体注入管１０１と液体供給管１０２が図の様に配置されている。矢印Ａ方向から液体供給管１０１によって圧力調整室８に注入された液体１１０は、矢印Ｂ方向へ液体供給管１０２によって供給される。本説明で用いるこの２つの管の直径は、図に示すように液体注入管１０１より液体供給管１０２が大きい。これを用いるのは、液体供給管１０２の先に瞬間的に大量に液体を消費する機構がある場合であり、場合によっては２つの管の直径が同じであっても構わない。
【００７７】
図２１（ａ）は、気体圧力調整室８内に液体１１０が満たされている初期状態を示した図である。
【００７８】
図２１（ｂ）は、液体１１０が瞬時的に大量に液体供給管１０２を通じて供給された状態を示す図である。液体注入管１０１から液体１１０が注入される液体量よりも、液体供給管１０２によって供給される液体量が多いために、気体圧力調整室８内の液量が減少する。この際に、弾性変形体１０の収縮した容積の分が、気体圧力調整室８内の減少した液量に相当する。この働きにより、液体供給管１０２からの液体１１０の供給量が、液体注入管１０１からの液体１１０の注入量を瞬時的に上回っても、単位時間あたりの供給量は変動することがない。
【００７９】
図２１（ｃ）は、液体供給管１０２による液体１１０の供給が、単位時間あたりの供給量を変動せずにできる限界の状態を示した図である。よって、液体注入管１０１からの圧力調整室８への液体１１０の注入は、図２１の（a）から（ｃ）までの間であれば、液体供給管１０２による液体１１０の供給を、単位時間あたりの供給量を変動せず行うことが可能である。つまり、液体供給管１０２からの液体１１０の供給が止まっている間に行えばよい。この時、弾性変形体１０は、ヒステリシスに復元することが重要である。復元することができない場合は、液体注入管１０１からの液体１１０の注入量が不安定になるばかりでなく、単位時間あたりの供給量を変動せずに供給可能となる時間や回数なども不安定となる。本発明の弾性変形体１０を用いると、図２１にて示す（a）←→（b）←→（ｃ）の状態変化がヒステリシスに行えることが可能となる。
【００８０】
本例で用いた圧力調整室８は、弾性変形体１０と分離されているが、これらが同一であっても、本発明の機能を満たすことが可能である。
【００８１】
本例では、液体を用いて説明したが、この液体が気体であっても同じ効果を得ることが可能である。
【００８２】
気体圧力調整室８の容積は、この記録ヘッド２０１が使用される環境温度やサブタンク３６の容積等に応じて設定されるが、本実施形態では約０．５ｍｌとした。
【００８３】
気体圧力調整室８を設けない場合、サブタンク３６内の圧力は、インクがメインタンク２０４、インク供給ユニット２０５、およびインク供給チューブ２０６を通過する際の圧力損失による抵抗を直接受ける。そのため、記録ヘッド２０１の全てのノズルよりインクを吐出するなど、総ノズル数に対する高い割合でインクを吐出するいわゆる高デューティー吐出の場合には、吐出されるインクに対して記録ヘッド２０１に供給されるインクが不足状態となり、負圧が急激に上昇してしまう。記録ヘッド２０１のノズル内の負圧が、限界値である−２００ｍｍＡｑ（約−２．０２７ｋＰａ：ただし、インクの比重≒水の比重とする）を越えると、吐出が不安定になり印字が乱れるなど画像形成の上で不都合な状態となる。
【００８４】
本実施形態のような、シリアル型の記録装置においては、高デューティー吐出での画像形成であってもキャリッジ２０２（図１参照）の反転の際にインクの吐出を中断する状態が存在する。これを利用して、気体圧力調整室８は、インクの吐出中には容積を縮小させてサブタンク３６内の負圧の上昇時間を緩和し、反転時にはインク供給チューブ２０６を介して供給されるインク増加によって復元するといった、コンデンサのような役割を果たす。
【００８５】
例えば、気体圧力調整室８の容積の縮小に対する負圧の変化の割合をＫ＝−１．０１３ｋＰａ／ｍｌ、サブタンク３６の容積をＶs＝２ｍｌとすると、吐出されたインクに対して供給されたインクがΔＶ＝０．０５ｍｌ不足した場合を考える。この場合、気体圧力調整室８がなければ、「ＰＶ＝一定」の原理により、サブタンク３６内の負圧の変化はΔＰ＝Ｖs／（Ｖs＋ΔＶ）−１＝−２．４７１ｋＰａとなり、前述した限界値を越えてしまうため、吐出が不安定になる。これに対し、気体圧力調整室８があると、ΔＰ＝Ｋ×ΔＶ＝-０．０５１ｋＰａとなり、負圧の上昇が抑制され、安定した吐出が可能となる。
【００８６】
更には、回復ユニット２０７のキャップ部によりインク吐出口面をキャッピングした状態で、記録ヘッド２０１を長期使用しない場合には、温度によってはサブタンク３６内の気体の熱膨張や蒸気圧の上昇によって、サブタンク３６内の圧力が上昇する。これにより、記録ヘッド２０１のノズルからインクが漏れたり、インクをインクタンク２０４に押し戻してサブタンク３６内のインクと切れたりすることになる。
【００８７】
そのような場合には、気体圧力調整室８の容積を弾性変形体１０の働きにより拡大して、サブタンク３６内の気体の熱膨張や蒸気圧の上昇を吸収する。その後、回復ユニット２０７のキャップ部を開放する前に、インク吐出口面をキャッピングした状態で記録ヘッド２０１から強制的にインク吸引機構にてインクを吸引することにより、サブタンク３６内の負圧を通常値に戻す。これにより、安定した印字を確保することが可能となる。
【００８８】
上述のように、気体圧力調整室８により、インクの吐出の安定化を図るとともに、メインタンク２０４から記録ヘッド２０１までのインクの供給経路での圧力損失の影響が抑えられる。そのため、気体圧力調整室８の材質を調整することにより、キャリッジ２０２に従動させるインク供給チューブ２０６も直径の細いものを使用することができ、キャリッジ２０２の移動の負荷低減にも貢献することが可能となる。
【００８９】
本実施形態では、このように圧力調整室８の負圧特性が安定するような形状の弾性部材１０を、圧力調整室８の容積を十分に確保した上でサブタンクフタ９に取り付けることができるように、複数の弾性部材１０を、サブタンク３６の配列方向だけでなく、その配列方向に対して交差する方向にも配列させている。すなわち、サブタンク３６上の圧力調整室８が、サブタンク３６の配列方向と、その配列方向に対して交差する方向とのそれぞれで分割されている。このような弾性部材１０の配列により、各弾性部材１０を少なくとも２つのサブタンク３６の上方にまたがって配置させることができ、その結果、幅の狭いサブタンク３６や、幅が制限された各サブタンク３６に対しても弾性部材１０の底面の直径をより大きくとることができる。また、そのような弾性部材１０の配列を実現するために、図６および図７に示すように空気孔３８が千鳥状に配列されている。各空気孔３８の形状は、各弾性部材１０が２つのサブタンク３６の上部にまたがっている関係で半月状となっていることが好ましい。
【００９０】
図７では、各弾性変形体１０の先端部１０ｂがサブタンク３６の配列方向に対して直角となるように各弾性変形体１０が配置されている。これに対して、先端部１０ｂの長さを弾性変形体１０の底面の直径よりも大きくして、弾性変形体１０の容積を大きくする場合などには、図３および図５に示したように各先端部１０ｂをサブタンク３６の配列方向に対して斜めにしてもよい。弾性変形体１０と取り付けネジ１２との位置関係などに応じて、取り付けネジ１２を締め易くなるように、サブタンク３６の配列方向に対する各先端部１０ｂの角度を設定してもよい。図７に示される例では、取り付けネジ１２が取り付け易くなるように各弾性変形体１０が配置されている。
【００９１】
この場合の弾性変形体１０の形状は、上記に示したものに限定されない。弾性変形体１０の変形が安定すると共に、その変形が一定のものであり、気体圧力調整室８の上記の機能が十分に引き出されれば、弾性変形体１０の形状はどのようなものであってもよい。また、弾性変形体１０の大きさも、記録ヘッド２０１の構成やインク供給系の構成などに応じて適宜決定すればよい。
【００９２】
上記のように弾性部材１０をサブタンク３６の配列方向と、その配列方向に対して交差する方向の両方向に配列させる構成では、各サブタンク３６の幅が狭くても、圧力調整室８の負圧特性が安定するとともにその容積を十分に確保できる弾性部材１０を各サブタンク３６に対応して設けることができる。よって、複数のサブタンク３６を有する記録ヘッド２０１をコンパクトに収めることができ、また、圧力調整室８の機能を最大限に引き出すことが可能となる。また、記録ヘッド２０１のコンパクト化に伴って、インクジェット記録装置本体もコンパクトになり、製品としてもユーザーにとって望ましいものとなり、その上、記録ヘッド２０１およびインクジェット記録装置のコストダウンもできた。
【００９３】
次に、インク供給ユニット２０５およびメインタンク２０４について図１４を用いて説明する。
【００９４】
メインタンク２０４は、供給ユニット２０５に対して着脱可能な構成であり、その底部に、ゴム栓２０４ｂで密封されたインク供給口と、ゴム栓２０４ｃで密封された大気導入口とを有する。メインタンク２０４は、単体では気密な容器であり、インク２０９はメインタンク２０４内にそのまま収容される。
【００９５】
一方、インク供給ユニット２０５は、メインタンク２０４からインク２０９を取り出すためのインク供給針２０５ａと、メインタンク２０４内へ大気を導入させるための大気導入針２０５ｂとを有する。インク供給針２０５ａおよび大気導入針２０５ｂはともに中空の針であり、メインタンク２０４のインク供給口および大気導入口の位置に対応させて針先を上方に向けて配置されており、メインタンク２０４がインク供給ユニット２０５に装着されることで、インク供給針２０５ａおよび大気導入針２０５ｂがそれぞれゴム栓２０４ｂ，２０４ｃを貫通し、メインタンク２０４の内部に侵入する構成となっている。
【００９６】
インク供給針２０５ａは、液路２０５ｃ、遮断弁２１０、および液路２０５ｄという経路を経て、インク供給チューブ２０６と接続される。大気導入針２０５ｂは、液路２０５ｅ、バッファ室２０５ｆ、大気連通口２０５ｇを経て大気と連通する。インク供給針２０５ａからインク供給チューブ２０６までのインク供給経路のうち最も高さの低い位置にある液路２０５ｃと、大気導入針２０５ｂから大気連通口２０５ｇまでの経路のうち最も高さの低い位置にある液路２０５ｅとは、ともに同じ高さである。インク供給針２０５ａおよび大気導入針２０５ｂは、本実施形態では、インクの流動抵抗を抑えるため、内径が１．６ｍｍの太いものを使用し、また、針穴についても直径を１〜１．５ｍｍとした。
【００９７】
遮断弁２１０は、ゴム材からなるダイアフラム２１０ａを有し、このダイアフラム２１０ａを変位させることにより２つの液路２０５ｃ，２０５ｄ間の開閉を行う。ダイアフラム２１０ａの上面には、押圧ばね２１０ｃを内部に保持する筒状のばねホルダ２１０ｂが取り付けられており、この押圧ばね２１０ｃによりダイアフラム２１０ａを押し潰すことにより、液路２０５ｃ，２０５ｄ間が遮断される。ばねホルダ２１０ｂは、後述する回復ユニット２０７のリンク２０７ｅにより動作されるレバー２１０ｄが係合するフランジを有する。レバー２１０ｄを動作させて、押圧ばね２１０ｃのばね力に抗してばねホルダ２１０ｂを持ち上げることで、液路２０５ｃ，２０５ｄ間が連通する。遮断弁２１０は、記録ヘッド２０１がインクを吐出している状態では開かれ、待機中および休止中は閉じられ、後述するインク充填動作時には、回復ユニット２０７とタイミングを合わせて開閉される。
【００９８】
上述したインク供給ユニット２０５の構成は、レバー２１０ｄを除き、メインタンク２０４ごと、すなわちインクの色ごとに設けられている。レバー２１０ｄは全ての色に共通のものであり、全ての色についての遮断弁２１０を同時に開閉させる。
【００９９】
以上の構成により、記録ヘッド２０１内のインクが消費されると、その負圧により、インクが随時メインタンク２０４からインク供給ユニット２０５およびインク供給チューブ２０６を介して記録ヘッド２０１へ供給される。その際、メインタンク２０４から供給されたインクと同量の空気が、大気連通口２０５ｇからバッファ室２０５ｆ、大気導入針２０５ｂを経て、メインタンク２０４内に導入される。
【０１００】
バッファ室２０５ｆは、メインタンク２０４内の空気の膨張によりメインタンク２０４から流出したインクを一時的に保持する目的の空間であり、大気導入針２０５ｂの下端はバッファ室２０５ｆの底部に位置している。インクジェット記録装置の待機中または休止中に環境温度が上昇したり外気圧が低下する等、メインタンク２０４内の空気が膨張した場合は、遮断弁２１０は閉じられているため、メインタンク２０４内のインクが大気導入針２０５ｂから液路２０５ｅを経てバッファ室２０５ｆへ流出する。逆に、環境温度が低下する等、メインタンク２０４内の空気が収縮した場合は、バッファ室２０５ｆ内に流出していたインクはメインタンク２０４へ戻る。また、バッファ室２０５ｆにインクが存在している状態で記録ヘッド２０１からインクを吐出させると、まず、バッファ室２０５ｆ内のインクがメインタンク２０４へ戻り、バッファ室２０５ｆ内のインクがなくなった後、メインタンク２０４内に空気が導入される。
【０１０１】
バッファ室２０５ｆの容積Ｖbは、製品の使用環境を満足するように設定する。例えば、５℃（２７８Ｋ）〜３５℃（３０８Ｋ）の温度範囲内での使用を前提とする製品であれば、メインタンク２０４の容量を１００ｍｌとすると、Ｖb＝１００×（３０８-２７８）／３０８＝９．７ｍｌ以上として設定される。
【０１０２】
ここで、メインタンク２０４の基本水頭と、メインタンク２０４内に空気が導入される際のインク供給ユニット２０５の液路内での空気およびインクの挙動について、図１５を用いて説明する。
【０１０３】
図１５（ａ）に、メインタンク２０４から記録ヘッド２０１（図１４参照）へインクを供給可能な通常の状態を示す。この状態では、メインタンク２０４内は、バッファ室２０５ｆを除いて気密状態であるためメインタンク２０４内は負圧に保たれ、インクの先端２０９ａは、液路２０５ｅの途中に留まっている。インクの先端２０９ａの圧力は、大気と接しているため大気圧（＝０ｍｍＡｑ）である。
インクの先端２０９ａが位置する液路２０５ｃとインク供給チューブ２０６（図１４参照）に連通する液路２０５ｅとは同じ高さであり、両液路２０５ｃ，２０５ｅ間はインクのみで連通されているので、液路２０５ｃの圧力も大気圧となる。これはインクの先端２０９ａと液路２０５ｃとの高さの関係で決まるものであり、メインタンク２０４内のインク２０９の量には影響されない。
【０１０４】
メインタンク２０４内のインクが消費されると、図１５（ｂ）に示すように、インクの先端２０９ａは徐々に大気導入針２０５ｂへ向かって移動し、大気導入針２０５ｂの直下に達した時点で、図１５（ｃ）に示すように、気泡となって大気導入針２０５ｂ内を浮上し、メインタンク２０４内に導入される。これと入れ替えに、メインタンク２０４内のインクが大気導入針２０５ｂ内に侵入し、インクの先端２０９ａは図１５（ａ）に示した元の状態に戻る。
【０１０５】
図１５（ｄ）に、バッファ室２０５ｆ内にインクが溜まった状態を示す。この場合、インクの先端２０９ａはバッファ室２０５ｆの高さ方向中間の、液路２０５ｃよりもｈ１（ｍｍ）だけ高い位置に位置しており、液路２０５ｃの圧力が-ｈ１（ｍｍＡｑ）となっている。
【０１０６】
以上より、本実施形態において、ノズル２０１ｇ（図１４参照）にかかる水頭差による圧力は、図１６に示すように流路２０５ｃからサブタンク部２０１ｂ内のインク上面２０９ｂまでの高さをｈ２（ｍｍ）、フィルタ２０１ｃからサブタンク部２０１ｂ内のインク上面２０９ｂまでの高さをｈ３（ｍｍ）、ノズル２０１ｇの下端から液室２０１ｆ内のインク上面２０９ｃまでの高さをｈ４（ｍｍ）とすると、ノズル２０１ｇ下端での負圧Ｐnは、通常の状態では、Ｐn≒-（ｈ２-ｈ３-ｈ４）ｍｍＡｑとなり、バッファ室２０５ｆにインクが溜まった状態では、Ｐn≒-（ｈ２-ｈ１-ｈ３-ｈ４）ｍｍＡｑとなる。Ｐnの値は、前述した負圧の範囲（-４０ｍｍＡｑ〜-２００ｍｍＡｑ）の範囲に収まるように設定される。
【０１０７】
再び図１４を参照すると、インク供給針２０５ａと大気連通針２０５ｂとにはインクの電気抵抗を測定する回路２０５ｈが接続されており、メインタンク２０４内のインクの有無を検出可能となっている。この回路２０５ｈは、メインタンク２０４内にインクが存在している状態では、メインタンク２０４内のインクを介して回路２０５ｈに電流が流れるため電気的クローズを検出し、インクが存在しないまたはメインタンク２０４が装着されていない状態では電気的オープンを検出する。検出電流は微弱であるため、インク供給針２０５ａと大気導入針２０５ｂとの絶縁は重要であり、本実施形態では、インク供給針２０５ａから記録ヘッド２０１までの経路と、大気連通針２０５ｂから大気連通口２０５ｇまでの経路とを完全に独立させ、メインタンク２０４内のインクのみの電気抵抗を測定可能なように配慮している。
【０１０８】
次に、回復ユニット２０７について説明する。
【０１０９】
回復ユニット２０７は、ノズル２０１ｇからのインクや空気の吸引と、遮断弁２１０の開閉を行うものであり、記録ヘッド２０１のインク吐出面（ノズル２０１ｇが開口した面）をキャッピングする吸引キャップ２０７ａと、遮断弁２１０のレバー２１０ｄを動作させるリンク２０７ｅとを有する。
【０１１０】
吸引キャップ２０７ａは、少なくともインク吐出面と接触する部分がゴム等の弾性部材で構成され、インク吐出面を密閉する位置と記録ヘッド２０１から退避した位置との間を移動可能に設けられている。吸引キャップ２０７ａには、中間部位にチューブポンプ式の吸引ポンプ２０７ｃを有するチューブが接続されており、ポンプモータ２０７ｄによって吸引ポンプ２０７ｃを駆動することで、連続吸引が可能である。また、ポンプモータ２０７ｄの回転量に応じて吸引量を変えることが可能である。本実施形態では、０．４ａｔｍ（４０．５３ｋＰａ）まで減圧可能な吸引ポンプ２０７ｃを用いている。
【０１１１】
カム２０７ｂは吸引キャップ２０７ａを動作させるものであり、カム制御モータ２０７ｇにより、リンク２０７ｅを動作させるカム２０７ｆと同期して回転される。カム２０７ｂのａ〜ｃの位置がそれぞれ吸引キャップ２０７ａと接触するタイミングは、カム２０７ｆのａ〜ｃの位置がそれぞれリンク２０７ｅと接触するタイミングと一致している。ａの位置では、カム２０７ｂは吸引キャップ２０７ａを記録ヘッド２０１のインク吐出面から離間させ、カム２０７ｆはリンク２０７ｅを押しつけてレバー２１０ｄを押し上げ、遮断弁２１０を開かせる。ｂの位置では、カム２０７ｂは吸引キャップ２０７ａをインク吐出面に密着させ、カム２０７ｆはリンク２０７ｅを引き戻して遮断弁を閉じさせる。ｃの位置では、カム２０７ｂは吸引キャップ２０７ａをインク吐出面に密着させ、カム２０７ｆはリンク２０７ｅを押しつけて遮断弁２１０を開かせる。
【０１１２】
記録動作の際は、カム２０７ｂ，２０７ｆをａの位置とし、ノズル２０１ｇからのインクの吐出、およびメインタンク２０４から記録ヘッド２０１へのインクの供給を可能とする。待機中および休止中を含む非動作時は、カム２０７ｂ，２０７ｆをｂの位置とし、ノズル２０１ｇの乾燥を防止するとともに、記録ヘッド２０１からのインクの流出を防止する（特に装置自身の移動時は、装置が傾けられてインクが流出する場合もある）。カム２０７ｂ，２０７ｆのｃの位置は、以下に説明する、記録ヘッド２０１へのインク充填動作時に用いられる。
【０１１３】
以上、メインタンク２０４から記録ヘッド２０１までのインク供給経路を説明したが、図１４に示したような構成では、長期にわたって見ると、記録ヘッド２０１内に空気が蓄積してしまう。
【０１１４】
サブタンク部２０１ｂにおいては、インク供給チューブ２０６や弾性部材２０１ｈを透過して侵入する空気や、インク内に溶存していた空気が蓄積する。インク供給チューブ２０６や弾性部材２０１ｈを透過する空気については、それらを構成する材料としてガスバリア性の高いものを使用すればよいが、ガスバリア性の高い材料は高価であり、大量生産される民生用の機器では、コスト面の都合上、高性能な材料を容易に使用することはできない。本実施形態では、インク供給チューブ２０６には低コストかつ柔軟性が高く使い易いポリエチレンチューブを用い、弾性部材２０１ｈにはブチルゴムを使用している。
【０１１５】
一方、液室２０１ｆにおいては、ノズル２０１ｇからインクを吐出する際にインクの膜沸騰により生じた気泡が分裂して液室２０１ｆに戻ったり、インク中に溶存している微細な気泡がノズル２０１ｇ内のインクの温度上昇により集まって大きな気泡となることにより、徐々に空気が蓄積する。
【０１１６】
本発明者らが行った実験によると、本実施形態に示した構成においては、サブタンク部２０１ｂ内での空気の蓄積量は１ヶ月当たり約１ｍｌ、液室２０１ｆ内での空気の蓄積量は１ヶ月当たり約０．５ｍｌであった。
【０１１７】
サブタンク部２０１ｂ内および液室２０１ｆ内での空気の蓄積量が多いと、サブタンク部２０１ｂおよび液室２０１ｆが各々収納しているインク量が減少してしまう。サブタンク部２０１ｂにおいては、インクが不足すると、フィルタ２０１ｃが空気に露出してフィルタ２０１ｃの有効面積が減少し、その結果的としてフィルタ２０１ｃの圧力損失が上昇し、最悪の場合は液室２０１ｆへインクが供給できなくなってしまう。一方、液室２０１ｆにおいては、ノズル２０１ｇの上端が空気に露出すると、ノズル２０１ｇへのインク供給が不能となる。このように、サブタンク部２０１ｂおよび液室２０１ｆのいずれも、一定量以上のインクが収納されていないと致命的な問題が生じる。
【０１１８】
そこで、所定の期間ごとにサブタンク部２０１ｂおよび液室２０１ｆの各々に適量のインクを充填することで、ガスバリア性の高い材料を使用しなくてもインクの吐出機能を長期間にわたって安定して維持することができる。例えば本実施形態の場合、１ヶ月当たりに蓄積する空気の量に充填時のばらつきをプラスした量を、サブタンク部２０１ｂおよび液室２０１ｆにそれぞれ１ヶ月ごとに充填すればよい。
【０１１９】
サブタンク部２０１ｂおよび液室２０１ｆへのインクの充填は、回復ユニット２０７による吸引動作を利用して行う。すなわち、吸引キャップ２０７ａで記録ヘッド２０１のインク吐出面を密閉した状態で吸引ポンプ２０７ｃを駆動し、記録ヘッド２０１内のインクをノズル２０１ｇから吸引することによって行う。ただし、単にノズル２０１ｇからインクを吸引しただけでは、ノズル２０１ｇから吸引したインクとほぼ同量のインクがサブタンク部２０１ｂから液室２０１ｆへ流れ込み、同様に、サブタンク２０１ｂから流出したインクとほぼ同量のインクがメインタンク２０４からサブタンク部２０１ｂへ流れ込むだけで、吸引前と状況はほとんど変わらない。
【０１２０】
したがって、本実施形態では、フィルタ２０１ｃで仕切られたサブタンク部２０１ｂと液室２０１ｆとに各々適量のインクを充填するために、遮断弁２１０を利用してサブタンク部２０１ｂおよび液室２０１ｆを所定の圧力まで減圧し、サブタンク部２０１ｂおよび液室２０１ｆの容積設定を行う。
【０１２１】
以下に、サブタンク部２０１ｂと液室２０１ｆとへのインク充填動作、および容積設定について説明する。
【０１２２】
インク充填動作は、まず、記録ヘッド２０１が吸引キャップ２０７ａと対向する位置までキャリッジ２０２（図１参照）を移動させ、回復ユニット２０７のカム制御モータ２０７ｇを駆動してカム２０７ｂ，２０７ｅを、それぞれｂの位置が吸引キャップ１０７ａおよびリンク２０７ｅと接触するまで回転させる。これにより、記録ヘッド２０１のインク吐出面が吸引キャップ２０７ａにより密閉され、遮断弁２１０はメインタンク２０４から記録ヘッド２０１までのインク経路を閉じた状態となる。
【０１２３】
この状態でポンプモータ２０７ｄを駆動し、吸引ポンプ２０７ｃにより吸引キャップ２０７ａから吸引を行う。この吸引により、記録ヘッド２０１内に残留しているインクおよび空気がノズル２０１ｇを通して吸引され、記録ヘッド２０１内が減圧される。吸引ポンプ２０７ｃによる吸引量が所定の量に達した時点で、吸引ポンプ２０７ｃを停止させ、カム制御モータ２０７ｇを駆動してカム２０７ｂ，２０７ｆをそれぞれｃの位置が吸引キャップ２０７ａおよびリンク２０７ｅと接触するまで回転させる。これにより、吸引キャップ２０７ａによるインク吐出面の密閉状態はそのままで、遮断弁２１０が開かれる。吸引ポンプ２０７ｃによる吸引量は、記録ヘッド２０１内の圧力が、サブタンク部２０１ｂおよび液室２０１ｆ内に適量のインクを充填するのに必要な所定の圧力となる吸引量であり、これは計算や実験等によって求めることができる。
【０１２４】
記録ヘッド２０１内が減圧されると、インク供給チューブ２０６を介して記録ヘッド２０１内にインクが流れ込み、サブタンク部２０１ｂおよび液室２０１ｆの各々にインクが充填される。充填されるインクの量は、減圧されているサブタンク部２０１ｂおよび液室２０１ｆがほぼ大気圧に戻るのに必要な体積であり、サブタンク部２０１ｂおよび液室２０１ｆの容積および圧力により決定される。
【０１２５】
サブタンク部２０１ｂおよび液室２０１ｆへのインクの充填は、遮断弁２１０が開かれてから約１秒程度で完了する。インクの充填が完了すると、カム制御モータ２０７ｇを駆動してカム２０７ｂ，２０７ｆをｂの位置がそれぞれ吸引キャップ２０７ａおよびリンク２０７ｅと接触する位置まで回転させる。これにより吸引キャップ２０７ａを記録ヘッド２０１から離間させ、再び吸引ポンプ２０７ｃを駆動して吸引キャップ２０７ａ内に残ったインクを吸引する。またこの状態では遮断弁２１０は開いた状態であるので、ノズル２０１ｇからインクを吐出して記録用シートＳ（図１参照）へ文字や画像等を形成可能な状態となる。なお、待機中および休止中の場合は、カム制御モータ２０７ｇを再び駆動してカム２０７ｂ，２０７ｆをそれぞれｂの位置が吸引キャップ２０７ａおよびリンク２０７ｅと接触する位置まで回転させ、記録ヘッド２０１のインク吐出面を吸引キャップ２０７ａで密閉するとともに、遮断弁２１０を閉じる。
【０１２６】
サブタンク部２０１ｂおよび液室２０１ｆ内のインクの量が長期間にわたって不足することがなければ、回復ユニット２０７による吸引動作を頻繁に行う必要もなく、インクを無駄にする機会も減る。さらに、サブタンク部２０１ｂおよび液室２０１ｆの両方にインクの充填が必要な場合であっても１回の充填動作で済むのでインクを節約することができる。
【０１２７】
ここで、サブタンク部２０１ｂの容積をＶ１、サブタンク部２０１ｂに充填すべきインクの量をＳ１、サブタンク部２０１ｂ内の圧力をＰ１（大気圧からの相対値）とする。ここで、「ＰＶ＝一定」の原理により、これらの関係をＶ１＝Ｓ１／│Ｐ１│となるように設定することにより、充填動作によりサブタンク部２０１ｂに対して適量のインクを充填することができる。同様に、液室２０１ｆの容積をＶ２、液室２０１ｆに充填すべきインクの量をＳ１、液室２０１ｆ内の圧力をＰ２（大気圧からの相対値）としたとき、これらの関係をＶ２＝Ｓ２／│Ｐ２│となるように設定することにより、充填動作により液室２０１ｆに対して適量のインクを充填することができる。
【０１２８】
また、サブタンク部２０１ｂと液室２０１ｆとを区画するフィルタ２０１ｃは微細なメッシュ構造であり、前述したようにメニスカスが形成された状態では空気の流れが困難な性質を持っている。ここで、メニスカスが形成されたフィルタ２０１ｃに対して空気を透過させるのに必要な圧力をＰｍとする。回復ユニット２０７のよりノズル２０１ｇから吸引した場合、液室２０１ｆ内の圧力Ｐ２は、フィルタ２０１ｃを通してサブタンク部２０１ｂ内の空気を透過させるために、サブタンク部２０１ｂ内の圧力Ｐ１よりも上記圧力Ｐｍ分だけ低くなる。よって、この関係を、サブタンク部２０１ｂおよび液室２０１ｆの容積を決定する際に用いると、充填動作の条件を容易に決定することができる。
【０１２９】
ここで、上述した充填動作および容積設定についての具体的な例を説明する。
【０１３０】
インクの充填は、１ヶ月に１回実施し、１ヶ月間で蓄積する空気の量は、サブタンク部２０１ｂで１ｍｌ、液室２０１ｆで０．５ｍｌとする。また、サブタンク部２０１ｂにおいてフィルタ２０１ｃを空気に露出させないようにするために必要なインクの量は０．５ｍｌ、液室２０１ｆにおいてノズル２０１ｇを空気に吐出させないようにするために必要なインクの量は０．５ｍｌ、インクの充填量のばらつきは、サブタンク部２０１ｂ、液室２０１ｆとも０．２ｍｌとする。これらの数値は、実験によって求められたものである。以上より、１回の充填で充填すべきインクの量はこれらの合計値であり、サブタンク部２０１ｂでは１．７ｍｌ、液室２０１ｆでは１．２ｍｌと設定される。
【０１３１】
記録ヘッド２０１内の減圧圧力は、回復ユニット２０７の能力を超えない範囲で設定される。本実施形態では吸引ポンプ２０７ｃの実力限界が-０．６ａｔｍ（-６０．７９５ｋＰａ）であるため、余裕を持たせて、吸引キャップ２０７ａ内の圧力が-０．５ａｔｍ（-５０．６６２５ｋＰａ）となるように、吸引ポンプ２０７ｃの吸引量が実験により求められて設定され、ポンプモータ２０７ｄの回転量として制御される。
【０１３２】
ここで、ノズル２０１ｇのメニスカスによる空気を透過させるのに必要な圧力は実験値で-０．０５ａｔｍ（-５．０６６２５ｋＰａ）であるので、吸引キャップ２０７ａ内の圧力と液室２０１ｆ内の圧力との間にノズル２０１ｇの抵抗分の差が生じ、液室２０１ｆ内の圧力がキャップ２０７ａ内の圧力よりも０．０５ａｔｍ（５．０６６２５ｋＰａ）だけ高くなる。同様に、フィルタ２０１ｃのメニスカスによる空気を透過させるのに必要な圧力は実験値で-０．１ａｔｍ（-１０．１３２５ｋＰａ）なので、液室２０１ｆ内の圧力とサブタンク部２０１ｂ内の圧力との間にフィルタ２０１ｃの抵抗分の差が生じ、サブタンク部２０１ｂ内の圧力が液室２０１ｆ内の圧力よりも０．１ａｔｍ（１０．１３２５ｋＰａ）だけ高くなる。よって、吸引キャップ２０７ａ内の圧力を-０．５ａｔｍ（-５０．６６２５ｋＰａ）に設定すると、液室２０１ｆ内の圧力は-０．４５ａｔｍ（-４５．５９６３ｋＰａ）、サブタンク部２０１ｂ内の圧力は-０．３５ａｔｍ（-３５．４６３８ｋＰａ）となる。
【０１３３】
サブタンク部２０１ｂに１．７ｍｌのインクを充填するためには、内圧がほぼ１ａｔｍ（１０１．３２５ｋＰａ）となっているサブタンク部２０１ｂから１．７ｍｌだけインクを吸引した時点で内圧が-０．３５ａｔｍ（-３５．４６３８ｋＰａ）となるように、サブタンク部２０１ｂの容積Ｖ１を設定する。すなわち、Ｖ１＝１．７／０．３５＝４．８５ｍｌとなる。同様にして、液室２０１ｆの容積Ｖ２についても、Ｖ２＝１．２／０．４５＝２．６７ｍｌと設定する。
【０１３４】
以上の条件で記録ヘッド２０１内を減圧した後、遮断弁２１０を開くことで、負圧となっている記録ヘッド２０１内へインクが流れ込む。より詳しく説明すると、まず、サブタンク部２０１ｂ内にインクが流れ込み、減圧によってＶ１まで膨張していた空気がほぼ大気圧まで復元する。そのときのサブタンク部２０１ｂ内での空気の体積をＶ１aとすると、Ｖ１a＝Ｖ１×（１-０．３５）＝３．１５ｍｌであり、サブタンク部２０１ｂにＶ１-Ｖ１a＝１．７ｍｌのインクが充填された時点で落ち着く。同様に液室２０１ｆについても、サブタンク部２０１ｂからインクが流れ込み、減圧によってＶ２まで膨張していた空気がほぼ大気圧まで復元する。そのときの液室２０１ｆ内での空気の体積をＶ２aとすると、Ｖ２a＝Ｖ２×（１-０．４５）＝１．４７ｍｌであり、液室２０１ｆにＶ２-Ｖ２a＝１．２ｍｌのインクが充填された時点で落ち着く。
【０１３５】
以上のように、サブタンク部２０１ｂおよび液室２０１ｆの各々の容積と減圧する圧力とを設定することにより、フィルタ２０１ｃで仕切られたサブタンク部２０１ｂと液室２０１ｆとに各々適量のインクを１回の充填動作で充填することができ、空気が記録ヘッド２０１内に蓄積する状況下であってもその吸引動作なしに、長期間にわたって正常に稼働させることができる。
【０１３６】
また、前述したように、フィルタ２０１ｃと液室２０１ｆ内のインクの上面との間には空気層が介在しているが、この空気層の量は回復ユニット２０７による吸引動作での吸引圧力で任意に設定することが可能である。つまり、空気層は管理可能な空気層である。
【０１３７】
そのため、従来、フィルタとノズルとの間に発生した気泡が原因となって起こっていた吐出不良に対する信頼性を大幅に向上させることができる。すなわち、管理できない気泡がフィルタの下に存在することによってフィルタの有効面積が変化（低減）するという従来の問題に対しては、本実施形態においては、フィルタ２０１ｃは初めから管理された部分（図１４の開口部２０１ｄ）で空気層と接しており、フィルタ２０１ｃの有効面積は変化しないので、設計段階よりこのことを考慮しておけばよい。
【０１３８】
また、フィルタとノズルとの間の流路を気泡が塞いでしまうという問題に対しては、液室２０１ｆ内に存在し得る気泡の直径に対して液室２０１ｆの断面積を十分に大きく構成しているので、液室１０１ｆ内の気泡がインクの流れを妨げることはなくなる。
【０１３９】
さらに、液室内の気泡がノズル内に侵入したり液室とノズルとの間の連通部を塞いでしまうことによる問題に関しては、上述したように液室２０１ｆの断面積が十分に大きいので、液室２０１ｆ内に生じた気泡はその浮力により液室２０１ｆ内のインク中を上昇し、空気層と合体するので、ノズル２０１ｇ内に侵入することはなくなる。しかも、液室２０１ｆ内に生じた気泡が空気層と合体しても、この空気層は上述のように管理された空気層であるため、フィルタ２０１ｃの有効面積は変化しない。
【０１４０】
すなわち、フィルタ２０１ｃでサブタンク部２０１ｂと仕切られた液室２０１ｆを以上のように構成することで、液室２０１ｆ内に気泡が生じたり、生じた気泡が移動することが原因となって発生していた吐出不良に対する信頼性を大幅に向上させることができる。
【０１４１】
図１７は、図１４に示した記録ヘッド２０１の構成を詳細に示す断面図である。
【０１４２】
図１７に示す断面図は、図１４を図面左から右に向かって見たときの断面図である。本実施例の記録ヘッド２０１は、６個のノズル２０１ｇからそれぞれインクを吐出するもので、各ノズル２０１ｇのそれぞれについて、図１に示したメインタンク２０４およびインク供給チューブ２０６、さらに、サブタンク２０１ｂおよび液室２０１ｆを介してインクが独立に供給されている。
【０１４３】
図１８は記録ヘッド２０１をノズル２０１ｇ側から見た底面図である。
【０１４４】
ノズル２０１ｇは、複数の記録素子列からなる長手方向を有するもので、本実施例のものにおいては６個（２０１ｇ1〜２０１ｇ6）設けられている。また、サブタンク２０１ｂおよび液室２０１ｆもノズル２０１ｇと平行な長手方向を有する形状とされている。
【０１４５】
本実施例において、各ノズル２０１ｇ1〜２０１ｇ6は２０１ｇ1〜２０１ｇ3、２０１ｇ4〜２０１ｇ6それぞれが一組とされ、各組内でノズルは近接して配置され、その結果、記録ヘッドのインク吐出面としての幅（図１８における左右方向の長さ）はサブタンク２０１ｂ群についての幅よりも短いものとしている。これは、吸引キャップ２０７ａによるインク吐出面についての密閉空間を小さくするためである。
【０１４６】
本実施例のようなインクを大量に消費するインクジェット記録装置の場合、サブタンク２０１ｂの容量が大きくなることからサブタンク２０１ｂ群の幅も従来のものよりも大きくなる。各サブタンク２０１ｂからインクの供給を受けるノズル２０１ｇ1〜２０１ｇ6を各サブタンク２０１ｂの下方に配置すると、インク吐出面の幅も大きくなり、吸引キャップ２０７ａによるインク吐出面についての密閉空間も大きくなってしまい、吸引量も大きくなってしまう。このため、必要とされる吸引ポンプも大型化してしまい、装置全体が大きくなってしまう。本実施例においては、上述のようにインク吐出面としての幅はサブタンク２０１ｂ群についての幅よりも短いものとして装置の大型化を防止している。
【０１４７】
本実施例においては、インク吐出面の幅をサブタンク２０１ｂ群の幅よりも短いものとするために、各サブタンク２０１ｂと各ノズル２０１ｇとを結ぶ液室２０１ｆのそれぞれを各ノズル２０１ｇから各サブタンク２０１ｂに向けて放射状に拡がるものとしている。これにより、従来と同等の吸引ポンプを使用することができるとともに、複数のノズル列からなる吐出面について、小型のインクジェット記録装置との共通化を図ることができ、製造コストを低減することができるものとなっている。
【０１４８】
図１９は本実施例に用いられる液室（インク収納室）２０１ｆの形状を示す斜視図である。
【０１４９】
本実施例における液室２０１ｆは、各ノズル２０１ｇ1〜２０１ｇ6に対応する液室２０１ｆ1〜２０１ｆ6から構成されている。上述したように、各液室２０１ｆ1〜２０１ｆ6のそれぞれは、各ノズル２０１ｇ1〜２０１ｇ6から各サブタンク２０１ｂに向けて放射状に拡がるものとしており、各液室２０１ｆ1〜２０１ｆ6の形状も異なるものとなっている。各液室２０１ｆ1〜２０１ｆ6はその容積が実質的に等しいものとなるようにその長さが断面形状に応じて異なるものとされている。このように、容積を等しいものとしたことにより、各液室２０１ｆ1〜２０１ｆ6における容積Ｖ２、充填すべきインクの量Ｓ１、液室内の圧力Ｐ２を概ね等しいものとして見ることができ、各液室２０１ｆ1〜２０１ｆ6に対して同じ設定で適量のインクを充填することができる。このことは吐出回復動作についても同様である。
【０１５０】
図２０は各液室２０１ｆ1〜２０１ｆ6の容積を等しくするための異なる実施例の要部を説明するための図である。
【０１５１】
図１９に示した例においては、容積を等しくするために長さを異ならせた各液室２０１ｆ1〜２０１ｆ6のそれぞれを１つの部材として実現していたのに対し、本実施例においては、長さが等しい第１の部材と、第１の部材に対応する長さが異なる複数の突起を備えた第２の部材とを組み合わせることにより液室２０１ｆ1〜２０１ｆ6を実現している。
【０１５２】
図２０に示す容積調節部材９０１は、各液室２０１ｆ1〜２０１ｆ6に対応し、それぞれ長さが異なる突起９０１1〜９０１6を備えており、容積調節部材９０１を組み合わせることにより各液室２０１ｆ1〜２０１ｆ6の容積が実質的に等しいものとなる。
【０１５３】
上記のように構成される本実施例のものにおいては、各突起９０１1〜９０１6の長さにより、各液室２０１ｆ1〜２０１ｆ6の容積を等しくするとともにその容積自体をも調節することができるものとなっている。
【０１５４】
上述したような各実施例に示される液室を使用したインクジェット記録ヘッドを、図１に示したインクジェット記録装置に搭載して印字を行ったところ、良好な印字を行うことができた。なお、各実施例に示されるインクジェット記録ヘッドを搭載することにより効果を奏するインクジェット記録装置としては、図１に示したようなシリアル型に限定されることはなく、ライン型のものであっても同様の効果を奏する。
【０１５５】
本発明で用いた実施例は、インクジェット記録ヘッドに用いた圧力調整室の弾性変形体についてであるが、本発明の主旨を当てはめることができれば、本実施例以外の用途にも適応し、同様の効果を得ることが可能である。
【０１５６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、容器内の気体圧力を調整するようにこの気体圧力に応じて容積が変化可能な少なくとも一つの弾性変形体を有する気体圧力調整室において、弾性変形体の形状を一つのほぼ円形形状である開口部と、外周面に変形前の状態でほぼ平らな２つの面で構成し、この２つの面が前記開口部と反対側の先端部で曲面部を介して繋がっているような形状にすることにより、気体圧力調整室の機能を安定させ、また、その機能を最大限に引き出すことが可能になるという効果がある。また、この弾性変形体を採用した気体圧力調整室を有する記録ヘッドにおいては、弾性変形体の上記の配列では、弾性変形体の底面形状を円形とした際に、幅の狭いインク収納部や、幅が制限されたインク収納部に対しても弾性変形体の底面の直径も大きくすることができるので、複数のインク収納部を有するタンク部をコンパクトに収めることができ、また、記録ヘッドのコンパクト化に伴って、インクジェット記録装置本体もコンパクトになるという効果がある。さらに、そのように弾性変形体の底面を大きくとることができるので、気体圧力調整室の機能を最大限に引き出すことが可能な弾性変形体の形状を模索する上でも可能性が広がる。
【０１５７】
本発明のインクジェット記録装置は、上述したようにコンパクトになった記録ヘッドが搭載されるので、インクジェット記録装置本体もコンパクトになり、製品としてもユーザーにとって望ましいものとなる。インクジェット記録装置のコストダウンも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるインクジェット記録装置の概略の構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示されるキャリッジに搭載される記録ヘッドの側断面図である。
【図３】記録ヘッドをその一部を分解して示す斜視図である。
【図４】ヘッド基板が記録ヘッドの前面に取り付けられる前の状態の記録ヘッドの斜視図である。
【図５】記録ヘッドに備えられる弾性部材、押さえ部材およびサブタンクカバーを示す斜視図である。
【図６】記録ヘッド内の複数のサブタンクの配置を示す平面図である。
【図７】ヘッド本体に弾性部材およびサブタンクカバーを取り付けた状態を示す平面図である。
【図８】圧力調整室に取り付けられた弾性部材の特性を説明するためのグラフである。
【図９】弾性変形体の一実施例の形状を示す側面図および上面図である。
【図１０】弾性変形体の比較例の形状を示す側面図および上面図である。
【図１１】図８を説明するために用いる直方体形状の弾性変形体の一例の代表図である。
【図１２】図９に示される弾性部材の変形状態を示す模式図である。
【図１３】チューブ供給方式の従来のインクジェット記録装置のインク供給系を模式的に示す図である。
【図１４】本実施形態のインク供給ユニット、メインタンクおよび記録ヘッドの模式図である。
【図１５】メインタンクの基本水頭と、メインタンク内に空気が導入される際のインク供給ユニットの液路内での空気およびインクの挙動を説明する説明図である。
【図１６】メインタンクの基本水頭と、メインタンク内に空気が導入される際のインク供給ユニットの液路内での空気およびインクを説明する説明図である。
【図１７】図１４に示した記録ヘッドの構成を詳細に示す断面図である。
【図１８】図１８は記録ヘッドをノズル側から見た底面図である。
【図１９】本実施例に用いられる液室の形状を示す斜視図である。
【図２０】各液室の容積を等しくするための異なる実施例の要部を説明するための図である。
【図２１】弾性変形体を用いた気体圧力調整室の機能を示す一概念図である。
【符号の説明】
３    ヘッド本体
３ａ    凹部
４    電極
５、２０１ｃ    フィルタ
６    流路
７    サブタンクカバー
８、２０１ｉ    圧力調整室
９    サブタンク蓋
１０、９０、２０１ｈ    弾性部材（弾性変形体）
１０ａ    平坦面
１０ｂ    先端部
１１    押さえ部材
１２    取り付けネジ
１４    補強リブ
１５    リブ
１６    フレキシブル基板
２０    インク供給液室
２１    インク溜め
２３    ニードル受容部
２６    ヒーターボード
２９    吐出口
３５    ヘッド基板
３６、２０１ｂ    サブタンク
３７    連通部
３８    空気孔
４０    上面
４１    下面
４２    前面
４３    後面
５０    隔壁
１０１    液体注入管
１０２    液体供給管
１１０    液体
２０１    記録ヘッド
２０１ｄ    開口部
２０１ｅ    仕切部
２０１ｆ、２０１ｆ1〜２０１ｆ6    液室
２０１ｇ    ノズル
２０２    キャリッジ
２０３    搬送ローラ
２０４    メインタンク
２０５    インク供給ユニット
２０５ａ    インク供給針
２０５ｂ    大気導入針
２０５ｃ、２０５ｄ、２０５ｅ    液路
２０５ｆ    バッファ室
２０５ｇ    大気連通口
２０５ｈ    回路
２０６    インク供給チューブ
２０７    回復ユニット
２０７ａ    吸引キャップ
２０７ｂ、２０７ｆ    カム
２０７ｃ    吸引ポンプ
２０７ｇ    カム制御モータ
２０９    インク
２０９ａ    先端
２０９ｂ、２０９ｃ    インク上面
２１０    遮断弁
２１０ａ    ダイアフラム
２１０ｂ    ホルダ
２１０ｃ    押圧ばね
２１０ｄ    レバー
９０１    容積調節部材
９０１1〜９０１6    突起
Ｓ    記録用シート
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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