JP2003112435A - 液体供給装置および液体吐出記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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、大型化を招かず、インクジェ
ットヘッドのノズルに対して負圧を働かせてインク垂れ
落ちを防止する。 【解決手段】 変形しないインクタンク２２とここから
記録ヘッド１１にインク供給するインク供給管１７とイ
ンクタンク２２を大気に開放する大気開放管２６とから
インク供給装置が構成されている。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。

Description

【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１
９０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１
２０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１１
０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。

【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２１
０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２１
０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２１
０を囲むタンクケース２００を、アルミラミネート袋２
１０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、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
圧を発生させてい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。ま
た、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
に折り曲げられていることが考えられる。

【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。

【００１９】以上のような液体供給装置は、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。

【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１
１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０．５
ｍｍ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３
１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２
２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１
１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１
２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２
２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２
２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２
１０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１
５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２６
ｂの位置（高さＨ２）と、大気開放管２６の開放端２６
ａ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】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】次に、インクタンク２２の大気開放管２
６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２
６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】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２
９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Ｖ_B 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Ｖ_B
は、Ｖ_B≧（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、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、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、ノズル１
５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Ｓ
１１）。

【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Ｓ１
２、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２
９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２
９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（登録商標）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、液体収納容器に連結された管状の第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、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

フロントページの続き (72)発明者 山久保 毅 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 山口 裕久雄 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 KB08 KB37 KC17 KC27

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【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、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
   せていることを特徴とする液体供給装置。
2. 【請求項２】 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に在
   る、請求項１に記載の液体供給装置。
3. 【請求項３】 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、請求項２に記載の液体供給装置。
4. 【請求項４】 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いる請求項１から３のいず
   れか１項に記載の液体供給装置。
5. 【請求項５】 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から４のいずれか１項に記載
   の液体供給装置。
6. 【請求項６】 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、請求
   項１から５のいずれか１項に記載の液体供給装置。
7. 【請求項７】 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から６のいずれか１項に記載
   の液体供給装置。
8. 【請求項８】 請求項１から７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。