JP2002307712A - 圧力調整室およびこれを有するインクジェット記録ヘッド、これを用いたインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 容器内の気体圧力を調整するために設けられ
た弾性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、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、および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。 【解決手段】 連通する容器内の気体圧力を調整するよ
うに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１０と、この弾性変形部１０を上記容器に
支持するための支持部と、を有する圧力調整室を備え、
上記弾性変形部１０は、一つの略円形形状である開口部
と、外周面に変形前の状態で略平らな２つの面とを有
し、上記２つの面が、上記開口部と反対側の先端部で曲
面部を介して連続する形状を有する構成である。

Description

【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３０
９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３
０５ｇにより大気に開放されるとともに、インク室３０
５ｆ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３
０５の上面から突出している中空のインク供給針３０５
ａ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３０
４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３０５
ｂ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３
０１ｇと、サブタンク部３０１ｂとインク吐出部３０１
ｇ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３０１
ｂ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３
２１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３
０５ｂ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３０
１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３
１０ａ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３０１
ｂ、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、一つの略円形形状である開口
部と、外周面に変形前の状態で略平らな２つの面とを有
し、前記２つの面が、前記開口部と反対側の先端部で曲
面部を介して連続する形状を有す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、一つの略円形形状である開口部と、外周面
に変形前の状態で略平らな２つの面とを有し、前記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
連続する形状を有す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、一つの略円形形状であ
る開口部と、外周面に変形前の状態で略平らな２つの面
とを有し、前記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連続する形状を有することを特徴と
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、前記略平らな面
は、実質的に同形状であることとしてもよい。

【００２９】また、前記略平らな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、前記略平らな面には、少なくとも一
部に窪みがあることとしてもよい。

【００３１】また、前記略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す
ることを特徴とする。

【００３３】この場合、前記弾性変形部における前記イ
ンク収納部側の形状が略円形であることとしてもよい。

【００３４】また、前記弾性変形部は、一つの略円形形
状である開口部と、外周面に変形前の状態で略平らな２
つの面とを有し、前記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連続する形状を有することと
してもよい。

【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ほぼ
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、かつ各長手方向がほ
ぼ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、略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略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２０
７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２
０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１
０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３
２２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１
０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１
０ａ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３
６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３
６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２０
１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３
６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２０
２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２
０６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／ｍ
ｌ、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＝-０．０５
１ｋＰａ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３
６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２
０４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１
０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３
６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３
６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１０
ｂ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１０
ｂ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３
６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２０
１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２０
５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２０
４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，２０
４ｃ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２
０５ｂ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２０
５ａ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２０５
ｃ，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２１
０ｄ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２０
４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２
０４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℃（２
７８Ｋ）〜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２
０９ａ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２０９
ａ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２０
５ｂ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２
０１ｇ（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２０１
ｂ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２０１
ｇ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-ｈ
４）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）ｍｍ
Ａｑとなる。Ｐnの値は、前述した負圧の範囲（-４０ｍ
ｍＡｑ〜-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２
０５ａ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２０５
ｇ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２０７
ｆ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２０７
ｂ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２
０１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２
０１ｇ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２０１
ｆ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２０１
ｆ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２
０１ｆ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２
０１ｂ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２
０１ｃで仕切られたサブタンク部２０１ｂと液室２０１
ｆとに各々適量のインクを充填するために、遮断弁２１
０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２０
１ｆ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２０
１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，２
０７ｅ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２０７
ｇ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２０７
ａ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２０１
ｂ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２０
１ｆ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２０７
ａ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Ｖ
１、サブタンク部２０１ｂに充填すべきインクの量をＳ
１、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２０
１ｂ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Ｖ
２＝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２０１
ｆ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２
０７のよりノズル２０１ｇから吸引した場合、液室２０
１ｆ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０．５
ｍｌ、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０．５
ｍｌ、インクの充填量のばらつきは、サブタンク部２０
１ｂ、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２０
１ｆ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-０．６ａ
ｔｍ（-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-０．０
５ａｔｍ（-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０．０５ａ
ｔｍ（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（-１０．１３
２５ｋＰａ）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２
０１ｆ内の圧力よりも０．１ａｔｍ（１０．１３２５ｋ
Ｐａ）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-０．３
５ａｔｍ（-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２０１
ｂ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２
０１ｄ）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２０
１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２０１
ｇ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２
０１ｇ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、２０１ｇ4〜２０１
ｇ6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２
０１ｂ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２０１ｆ1〜２
０１ｆ6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２０１ｇ
1〜２０１ｇ6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２０１ｆ1〜２０
１ｆ6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２０１
ｆ1〜２０１ｆ6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９
０１を組み合わせることにより各液室２０１ｆ1〜２０
１ｆ6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

フロントページの続き (72)発明者 山口 武志 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 河野 健 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 前田 浩行 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 山中 昭弘 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 後藤 顕 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 飯島 康 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 小泉 寛 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 2C056 EA26 EB51 EC20 EC32 FA03 FA04 FA10 FA13 FB02 KB11 KB37 KC02

Claims (27)

【特許請求の範囲】
1. 【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、一つの略円形形状である開口部と、
   外周面に変形前の状態で略平らな２つの面とを有し、前
   記２つの面が、前記開口部と反対側の先端部で曲面部を
   介して連続する形状を有することを特徴とする圧力調整
   室。
2. 【請求項２】 前記略平らな面は、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。
3. 【請求項３】 前記略平らな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。
4. 【請求項４】 前記略平らな面には、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。
5. 【請求項５】 前記略平らな面は、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。
6. 【請求項６】 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、一つの略円形形状である開口部と、
   外周面に変形前の状態で略平らな２つの面とを有し、前
   記２つの面が、前記開口部と反対側の先端部で曲面部を
   介して連続する形状を有することを特徴とする圧力調整
   機構。
7. 【請求項７】 前記略平らな面は、実質的に同形状であ
   ることを特徴とする請求項６に記載の圧力調整機構。
8. 【請求項８】 前記略平らな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６に記載の圧力調整機構。
9. 【請求項９】 前記略平らな面には、少なくとも一部に
   窪みがあることを特徴とする請求項６に記載の圧力調整
   機構。
10. 【請求項１０】 前記略平らな面は、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
    ６に記載の圧力調整機構。
11. 【請求項１１】 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、一つの略円形形状である開口部と、
    外周面に変形前の状態で略平らな２つの面とを有し、前
    記２つの面が、前記開口部と反対側の先端部で曲面部を
    介して連続する形状を有することを特徴とする記録ヘッ
    ド。
12. 【請求項１２】 前記略平らな面は、実質的に同形状で
    あることを特徴とする請求項１１に記載の記録ヘッド。
13. 【請求項１３】 前記略平らな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１１に記載の記録ヘッド。
14. 【請求項１４】 前記略平らな面には、少なくとも一部
    に窪みがあることを特徴とする請求項１１に記載の記録
    ヘッド。
15. 【請求項１５】 前記略平らな面は、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
    １１に記載の記録ヘッド。
16. 【請求項１６】 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
    性変形部を有することを特徴とする記録ヘッド。
17. 【請求項１７】 前記弾性変形部における前記インク収
    納部側の形状が略円形である請求項１６に記載の記録ヘ
    ッド。
18. 【請求項１８】 前記弾性変形部は、一つの略円形形状
    である開口部と、外周面に変形前の状態で略平らな２つ
    の面とを有し、前記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連続する形状を有することを特
    徴とする請求項１７に記載の記録ヘッド。
19. 【請求項１９】 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１６
    に記載の記録ヘッド。
20. 【請求項２０】 前記開口部の形状が半月状である請求
    項１９に記載の記録ヘッド。
21. 【請求項２１】 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ほぼ並
    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１
    ６に記載の記録ヘッド。
22. 【請求項２２】 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、かつ各長手方向がほぼ
    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１６に記載の記録ヘッド。
23. 【請求項２３】 前記複数のインク収納室の各容積が、
    略等しいことを特徴とする請求項２１に記載の記録ヘッ
    ド。
24. 【請求項２４】 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略等しくなっていることを特徴
    とする請求項２３に記載の記録ヘッド。
25. 【請求項２５】 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１６
    に記載の記録ヘッド。
26. 【請求項２６】 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１６に記載の記録ヘッド。
27. 【請求項２７】 請求項１６〜２６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。