JP4047256B2 - インク供給システムおよびインクタンク - Google Patents

Description

本発明は、例えば、液体使用部としての記録ヘッドあるいはペンなどに、液体収納部としてのインクタンクなどからインクを無駄なくかつ安定して供給するとともに、液体使用部内に存在する気体を液体収納部へ排出するための流体連通構造を用いたインク供給システムおよびインクタンクに関するものである。

液体使用装置、例えばインクジェット記録ヘッドを用いて記録媒体へと液体であるインクを付与することにより記録媒体上に画像を形成するインクジェット記録装置は、記録時の騒音が比較的小さくしかも小さなドットを高い密度で形成できるため、昨今においてはカラー印刷を含めた多くの印刷に利用されている。このようなインクジェット記録装置の一形態として、一体不可分にまたは分離可能に取り付けられたインクタンクからインクの供給を受けるインクジェット記録ヘッドと、記録ヘッドを搭載して記録媒体に対し記録ヘッドを所定方向に相対的に走査させるキャリッジと、記録媒体を記録ヘッドに対して上記所定方向に直交する方向に相対的に搬送（副走査）させる搬送手段と、を具え、記録ヘッドの主走査の過程でインク吐出を行わせることにより記録を行うものがある。さらに、キャリッジ上に、ブラックインクおよびイエロー、シアン、マゼンタ等の各カラーインクが吐出が可能な記録ヘッドを搭載し、ブラックインクによるテキスト画像のモノクローム印刷のみではなく、各インクの吐出割合を変えることにより、フルカラー印刷を可能としたものもある。

かかるインクジェット記録装置においては、インク供給経路内部に混入してくる、またはしている空気等の気体の排出を適切に行うことが問題となる。

ここで、供給系内部に進入してくる気体には大きく分類して４種類の発生要因がある。
１）プリントヘッドのインク吐出口から進入する、ないしは吐出動作に伴って発生するもの、
２）インク内部に溶存していた気体が分離したもの、
３）供給経路を構成する素材を通して外部から気体透過により進入してくるもの、および、
４）カートリッジ形態のインクタンクを交換する際に進入してくるもの、
である。

ところで、インクジェット記録ヘッド内に形成される液路は非常に微細に構成されており、従ってインクタンクから記録ヘッドに供給されるインクは、塵埃等の異物が混入していない清浄な状態であることが要求される。すなわち、塵埃等の異物が混入しているような場合、記録ヘッド内のインク流路の中でも特に狭い吐出口ないしこれに直接連通する液路部分に異物が詰まるという問題が発生し、これにより正常なインクの吐出動作が行えなくなり、記録ヘッドの機能の回復が不可能となることもある。

そこで、一般に記録ヘッドと、インクタンクに突入するインク供給針との間のインク流路に、異物を除去するフィルタ部材を配置し、このフィルタ部材によって記録ヘッド側への異物の侵入が防止できるように構成されることが多い。

一方、昨今においては記録の高速化を実現するために、インクを吐出するための吐出口数も増してきており、またインクを吐出させるためのエネルギを発生する素子に加える駆動信号も益々高周波数のものが採用されつつある。このために、単位時間当たりのインクの消費量も急激に増加している。

これに伴い、フィルタ部材を通過するインク量も当然ながら増大するが、フィルタ部材による圧力損失を低減するためには、供給路を一部拡大して大面積のフィルタ部材を配置するのが有効である。このために、供給経路内に気泡が混入すると、拡大部におけるフィルタ部材の上流側の空間に滞留し易く、これを排出できない状態となって、インクの円滑な供給が阻害されるという問題が生じる。また、供給経路内部に溜まっていた気体が微細な気泡となって吐出口に導かれるインク内部に混入し、インクの不吐出を生じさせる等の問題を引き起こす恐れもある。

従って、インク供給経路内に滞留する空気は速やかに除去されることが強く望ましく、そのためにいくつかの方法が挙げられる。

その一つは、次に述べるようなクリーニング操作を行うことである。
インクジェット記録ヘッドは、記録媒体に対向して配置される吐出口から液体であるインクを例えば滴として吐出させて印刷を行う関係上、吐出口からのインク溶媒の蒸発に起因するインク粘度の上昇やインクの固化、吐出口への塵埃の付着、さらには吐出口内方の液路への気泡の混入などにより吐出口に目詰まり等が生じ、印刷不良を起こすことがある。

このために、インクジェット記録装置には、非印刷動作時に記録ヘッドの吐出口を覆うためのキャッピング手段や、吐出口が形成された記録ヘッドの面（吐出口形成面）を必要に応じて清掃するワイピング部材が備えられる。キャッピング手段は、印刷の休止時に前述した吐出口のインクの乾燥を防止する蓋として機能するだけではない。吐出口に目詰まりが生じた場合には、キャップ部材により吐出口形成面を覆い、例えばキャップ部材の内部に連通する吸引ポンプにより負圧を作用させることにより、吐出口からインクを吸引排出させ、吐出口のインク固化による目詰まりや、液路内の増粘インクあるいは混入気泡によるインク吐出不良を解消する機能をも備えている。

これらインク吐出不良を解消させるために行うインクの強制的な排出処理はクリーニング操作と呼ばれ、これは装置の長時間の休止後に印刷を再開する場合や、またユーザが記録画像の品質が悪化したのを認識して例えばクリーニングスイッチを操作した場合などに実行される。さらに、そのようにインクを強制排出させた後に、ゴムなどの弾性板からなるワイピング部材により吐出口形成面のワイピング操作を伴う。

そして、インクを初めて記録ヘッドの流路ないし液路内へ充填するための初期充填時や、インクタンクを交換した場合に実行されるクリーニング操作時において、キャッピングされた吐出口形成面に対し吸引ポンプを高速度で駆動することで大きな負圧を作用せしめ、これによりインク供給路内で高い流速を得て滞留気泡を排出させようとする試みもなされている。

しかしながら、上述したフィルタ部材が持つ動圧を抑えるためにフィルタ部材の面積を増大すると流路断面積も増大する。このため、前述のクリーニング操作において流路内に大きな負圧を発生せしめても、気泡を効果的に移送できるような高い流速が発生せず、残留気泡を吐出口側から吸引ポンプで除去するのは極めて困難となる。すなわち、吸引ポンプによるインクの流れにより気泡がフィルタを通過する条件として、フィルタを通過するインクに所定の流速が必要であるが、それを発生させるにはフィルタ両側に大きな圧力差を生じさせなくてはならない。それを実現するには、通常フィルタ面積を小さくして流路抵抗を高めるか、吸引ポンプを大流量化することが考えられるが、フィルタを小さくするとヘッドへの供給性能が損なわれ、また、大流量で気体を除去しようとする場合には、大量のインクが排出されてしまい、インクをいたずらに消費することにもなる。

そこで、気泡除去の他の方法として考えられるのは、気泡を外部へ直接排出させる方法と、インクタンク側に移動させ、インク供給を阻害しないタンク内の部位に留めてしまう方法との二つとなる。これらのうち、前者については、供給路中に外部への連通口を配置する構成を有するものとなるが、これは次の理由により好ましい方法とは言えない。

すなわち、通常のインクジェット記録装置においては、吐出口からのインクの好ましくない漏出を防止する目的で、インクタンク内に吸収体などの毛管力発生部材を配設したり、あるいは可撓性のインク収納袋に対しばね等の弾性部材を配置して内容積拡大方向への付勢力を作用させたりすることにより、インクタンクのインク収納空間に負圧を発生させているものが多い。このような場合においては、供給路に気泡除去のために単なる連通口が配置されると、却って連通口からエアが侵入することで負圧が解除されてしまうことになるので、連通口には圧力調整弁等の配設が必要となり、インク供給システムひいてはこれを用いる記録装置の構造が複雑化・大型化することになるからである。また、気泡排出用の連通口からのインクの漏洩を防止するために、気体は通過できるが液体は通過できない撥水膜等の配設を要したり、あるいは気泡が滞留した場合にのみ連通口を開放して排出させる装置（気泡量検知機構や連通口開閉機構等）が必要となるので、製造価格の増大や構造の複雑化・大型化が生じるからである。

一方、インクタンク側に気泡を移動させることを考える。このとき、インクタンクに移動する気泡の体積に相当する量のインクをヘッド側に移送することができれば、インクタンク内容積の変動はなく、発生する負圧を一定として、記録ヘッドに対し吐出口に形成されるメニスカスの保持力と平衡する負圧を作用することができるので、好ましいことである。また、インクタンクがカートリッジ形態のものであれば、収納するインク残量がなくなったときに新しいものと交換されるので、インク供給系から完全に気体を除去することができる構成であると言い得る。

しかし、民生用に広く普及しているインクジェット記録装置においては、ブラックインクおよびカラーインクをそれぞれ収納したカートリッジ形態のインクタンクを、記録ヘッドないしこれを搭載するキャリッジに対しその上部から着脱可能に装着できるように構成されることが多い。すなわち、例えばインクカートリッジにはキャリッジに上向きに搭載された中空のインク供給針が突入することで、記録ヘッドに対するインク供給が可能となるように構成されているものが多い。従って、インクカートリッジと記録ヘッドを連結するインク供給針の管内径が問題となる。つまり、大きな力を要さずにカートリッジ装着の操作が簡便に行われるようにするためにも、供給針として細いものを使用することが求められるが、管内径が小さくなればその分メニスカス力が大きくなるために気泡を円滑に移動することができないのである。

ところで、インクタンク側に気体を移動させる機構については、これまでにもいくつかの提案がなされている。

例えば、特許文献１においては、記録ヘッド側を、大気連通口を有する第１室と毛管力発生部材を有する第２室とに分離し、第１室とインクタンクとを第１室側の開口の高さが異なる２以上の連通路で連結させることで、連通路の１つからインクタンク側にエアが供給されるようにした構成が開示されている。かかる構成は、第１室と第２室との水頭差、あるいは、第２室に配置した毛管力発生部材によりヘッドに負圧を作用させているものであり、第１室に大気連通口を配置させることができている。

しかしながら、この特許文献１の構成は、変形しないインクタンク内のインクを使い切るためにインク供給に応じてインクタンク内に大気を導入することが目的であり、インク供給経路内に残留した気泡をインクタンクに排除することを目的とするものではない。すなわち、インク供給経路とりわけ第２室ないし記録ヘッド側からの気体をもインクタンクに移送するために同文献開示の技術を適用することはできない。

また、他の提案として、特許文献２には、負圧発生部材収納室と液体収納室とを分離可能とした場合に、両者を連結する連通部に気体優先導入路と液体導出路とを配置し、確実に気体を液体収納室に導入できるようにした構成が開示されている。しかしながら、同文献においても、インクタンクと記録ヘッドとの間に毛管力発生部材と大気連通口が配置されている構成が開示されており、特許文献１と同様、大気連通口としての開口から気体が自由に出入りする大気開放系のインク供給路であり、インク供給経路内に残留した気泡の排除を行う目的に対して、同文献開示の技術は適用できない。

さらに、特許文献３には、下側に液体導出管（drain conduit 66,72,74）と気体導入管（vent conduit 76,82,84）を突出させてなるインク収納容器（ink container 50）が開示され、液体導出管は収納容器の内壁底面に上部開口があり、気体導出管は収納容器の収納空間内部に開口が配置されている構成が示されている。同文献に開示の技術の目的は、リザーバ（reservoir 16,18,20）を有する部材（14）にインクをリフィルするためのシステムの構成であって、リザーバより下流のインク供給経路ないしインクを使用する部分内に残留している気泡除去を目的としたものではない。また、液体導出管と気体導入管の下部開口高さが等しいために管内でメニスカスを形成してしまうと、液体や気体の移動ができなくなるとも考えられる。さらに、同文献においては大気連通口の記載はないが、インク収納容器５０および部材１４で構成されている系が密閉されていると、インクの使用を続けて行くと内部の負圧が急激に高まり、インク使用部分に対するインク供給不能に陥るので、いずれかの部位に大気連通口が設けられているものと考えられる。リザーバ（reservoir 16,18,20）には吸収体（form 90）が収納されている点、及びFIG.2のインク収納容器、気体導出管等の構成および機能に鑑みれば、大気連通口はリザーバー（16,18,20）に設けられているものと考えられるが、いずれにせよ上記１）〜４）のような原因でインク供給経路内に残留した気泡の排除を積極的に行うという観点はない。

さらに、特許文献４には、負圧発生部材収納室とインク収納室とを有してなるリザーバタンクにインクを補充するための補充タンクが結合可能で、インク収納室の空間に対しその上部および下部において補充タンクが結合した場合に、下部の液体連通管を介して補充タンクからインクがインク収納室に導入される一方、上部の気体連通管を介してインク収納室から空気が補充タンク側に導入されるようにした構成が開示されている。しかしながら、同文献においても、インク収納室と記録ヘッドとの間に負圧発生部材と大気連通口とが配置されている構成において特許文献１および２と本質的に変わりはなく、従ってインク供給経路内に残留した気泡の排除を行う目的に対して、同文献開示の技術を適用することはできない。

また、特許文献５には、図２３に示すように、記録ヘッド１０１８に連通したメインタンク１０２０にインクを補充するためのサブタンク１０２２をメインタンクの上部に装着し、キャリッジの加減速によりメインタンク内の気体をサブタンク内に導入する一方、サブタンク内のインクをメインタンク内へ供給する構成が開示されている。同文献においては、サブタンクと連通しているメインタンク部が自由状態でインクを収容するものの、メインタンク部に大気を導入する手段を有しており、本質的には特許文献１，２，４の構成と変わりはない。すなわち上記１）〜４）のような原因でインク供給経路内に残留した気泡の排除を積極的に行うという観点はない。

特許文献１、２、４および５に共通する構成は、分離可能な液体収納部（インクタンク）が複数の連通路で記録ヘッド側と連通し、さらに連通路より下流側（記録ヘッド側）に大気導入手段を有することであるが、この構成による問題点について特許文献５を代表して記述する。

図２３は特許文献５に記載された同文献の発明を説明する概念図である。この状態において、エア移動（パイプ１０５６Ａを介したサブタンク１０２２のサブインク室１０８１への気体の移動）が停止しているとして、パイプ１０５６Ａで形成されているメニスカス部に作用する力のバランスを考える。まず、下向きに働く力は、サブインク室１０８１内のインク液面とパイプ１０５６Ａの開口部に形成されているメニスカス位置との水頭差による圧力ＨＡと、メニスカス力ＭＡとがある。さらに上向きに作用する力はメインタンク１０２０内に配設されたインクバッグ１１００に貯留されるエアによる圧力Ｐがある。これらの力がすべてつりあってエア移動が停止している。この場合、エアの圧力Ｐは、サブインク室１０８１内のインク液面とインクバッグ１１００内のインク液面位置との水頭差による圧力およびメニスカスによる圧力の和とつりあっている（Ｐ＝ＨＡ＋ＭＡ）。さらに、サブインク室１０８１内のインクとインクバッグ１１００内のインクはパイプ１０５６Ｂにより連通しているので、パイプ１０５６Ａに形成されているメニスカスに作用している下向きのインク圧力とインクバッグ１１００内の気体圧力との差は、パイプ１０５６Ａのメニスカス位置とインクバッグ１１００内の液面との水頭差による圧力ＨＢ−ＨＡと等しくなる。よって、結果としてこの水頭差による圧力ＨＢ−ＨＡとメニスカス圧力ＭＡとがつりあうことで平衡状態となっている。

この状態からさらにインク消費が進み、気泡発生装置１１０４から気泡が導入されるなどして、インクバッグ１１００内の液面が下がると、パイプ１０５６Ａのメニスカス位置とインクバッグ１１００内の液面との水頭差による圧力ＨＢ−ＨＡが増大し、ついにはメニスカス圧力を超えるとエアがサブインク室１０８１へ導入され、それに伴いサブインク室１０８１内のインクがインクバッグ１１００内に供給される。

しかしながら、記録ヘッド１０１８でインクを吐出する場合には、供給システム全体にインクの流れが生じるため、パイプ１０５６Ｂにおけるインク流量に応じた圧力損失がサブインク室１０８１とインクバッグ１１００との間で発生する。従って、上述のメニスカス圧力ＭＡと、メニスカス位置とインクバッグ１１００内の液面との水頭差による圧力ＨＢ−ＨＡとの関係にさらに、圧力損失を考慮する必要が生じ、結果として、上述のメニスカス圧力に圧力損失分を加えた圧力より、メニスカス位置とインクバッグ１１００内の液面との水頭差による圧力が大きい場合にエア移動が発生することになる。つまり、エア移動停止状態に比較して、インク吐出状態すなわち動的な状態では、そのインク流量に応じたパイプ１０５６Ｂの圧力損失分だけさらに液面が低下しなければ気液交換は発生しない。そして、その気液交換が開始されるべき液面がパイプ１０５６Ｂの開口部より低くなった場合には、気液交換は発生せず、サブタンク１０２２内のインクを使用しないままメインタンク１０２０内のインクを使い切ってしまうことになる。

したがって、前述のようにタンク装着の操作を簡便にするためにパイプを細くした場合には、その分圧力損失が増大するので、これに応じてメインタンクの気液交換が開始される液面が低くなることを考慮しなければならない。すなわち、メインタンクのサイズを増大させざるを得ず、ひいては記録装置全体のサイズアップにつながることになる。

さらに、図２３のような構成についての別の問題としては、気泡発生装置１１０４がメインタンクの下部に配設されている点にある。すなわち、インクの吐出口には気泡が極力移送されないようにすることが強く好ましいにもかかわらず、気泡発生装置１１０４から導入された気泡がインク吐出動作に伴って記録ヘッド１０１８に向かうインクの流れに乗って記録ヘッド１０１８に連通する流路１０４１に引き込まれてしまう恐れがあるのである。従って、そのような泡の引き込みを防止するためは、インク吐出動作に伴うインクの流れを制限したり、気泡発生装置１１０４をフィルタ部１０３９から離れた位置に配設するなどの手段を講じる必要が生じ、これによってさらにメインタンク１０２０のサイズが増大することになる。

これらの弊害については、連通路より記録ヘッド側に大気導入手段を備えた構成である特許文献１，２，４の構成についても同様である。

特開平５−９６７４４号公報 特開平１１−３０９８７６号公報 米国特許第６，３４７，８６３号明細書 特開平１０−２９３１８号公報 特開２００１−１８７４５９号公報

以上の通り、上記特許文献１〜５には、気体を最上流のインクタンクへと導入する点については開示があるが、使用状態において密閉構造であるインク供給経路内に滞留する気体、すなわち上記（１）〜（４）のような要因で進入し、滞留するような気体をインクタンク側に円滑に移送し、留めておく目的には、いずれも合致していない。

よって本発明は、液体（インク）使用部に対して密閉構造を持つインク供給システムにおいて、インク使用動作およびインク供給動作の障害となる気体を、構造の複雑化を伴うことなく液体使用部から迅速かつ円滑に排除できるようにすることを目的とする。

また、本発明の他の目的は、インクジェット記録装置に適用した場合に、密閉構造のインク供給経路内に残留する気体を円滑かつ迅速にインクタンク側に移送させるとともに、記録装置の実使用時においても、滞留気泡に起因する問題点、すなわちインク供給の不良や混入気泡による吐出口の目詰まり等に起因した記録不良が生じないようにすることにある。

そのために、本発明は、インクを吐出するための記録ヘッドと、
前記記録ヘッドに連通した液室と、
インクを収納するインク収納部を備えたインクタンクと、
前記液室と前記インク収納部とを連通する複数の連通路と、
を具えたインク供給システムであって、
前記液室は前記複数の連通路と前記記録ヘッドとを除いて実質的密閉空間を形成し
前記インク収納部は、前記システム内の圧力を調整するための圧力調整手段を有し、
前記圧力調整手段は、前記インク収納部の少なくとも一部をなし、変位または変形することで前記インク収納部の内容積を変更可能な可動部と、前記内容積を拡大する方向に前記可動部を付勢することで前記記録ヘッド内部を大気圧に対する負圧状態にするための付勢手段と、前記負圧状態を調整するために、前記液室を介さず前記インク収容部内に直接大気導入を行うバルブ手段とを有し、
前記複数の連通路の、前記記録ヘッド内の開口の鉛直方向の高さの差に対応した、前記インクの水頭による圧力差と、それぞれの前記連通路において前記インクが形成するメニスカスによる圧力の差との関係に応じて、前記複数の連通路の一部の連通路を介して前記密閉空間内の気体が前記液体収納部に移動すると共に、前記複数の連通路の他の一部の連通路を介して前記液体収納部から前記記録ヘッドに前記インクが移送される動作が行なわれ、
前記記録ヘッドからのインクの吐出に伴って、前記複数の連通路の液室側開口部がインクと接した状態で前記バルブ手段から前記インクタンク内に大気が導入されることを特徴とする。

また、本発明は、インクを吐出する記録ヘッドに連通し、複数の連通路と前記記録ヘッドとを除いて実質的密閉空間を形成する液室に対し、前記複数の連通路を介して接続されることで前記インクが連通するインク収納部を備えたインクタンクであって、
前記インク収納部は、前記記録ヘッドへのインク供給系内部の圧力を調整するための圧力調整手段と、前記複数の連通路とを備え、
前記圧力調整手段は、該インク収納部の少なくとも一部をなし、該変位または変形することでインク収納部の内容積を変更可能な可動部と、前記内容積を拡大する方向に前記可動部を付勢することで前記記録ヘッド内部を大気圧に対する負圧状態にするための付勢手段を備えた構成となっており、
前記負圧状態を調整するために、前記インク収納部内に直接大気導入を行う手段を備え、
前記複数の連通路の、前記記録ヘッド内の開口の鉛直方向の高さの差に対応した、前記インクの水頭による圧力差と、それぞれの前記連通路において前記インクが形成するメニスカスによる圧力の差との関係に応じて、前記複数の連通路の一部の連通路を介して前記密閉空間内の気体が前記インク収納部に移動すると共に、前記複数の連通路の他の一部の連通路を介して前記インク収納部から前記記録ヘッドに前記インクが移送されることを特徴とする。

さらに、本発明は、インクを吐出する記録ヘッドに連通し、複数の連通路と前記記録ヘッドとを除いて実質的密閉空間を形成する液室に対し、前記複数の連通路を介して接続されることで前記インクが連通するインク収納部を備えたインクタンクであって、
前記インク収納部は、前記記録ヘッドへのインク供給系内部の圧力を調整するための圧力調整手段を備えるとともに、前記複数の連通路のうち少なくとも１本の連通路を一体に有し、
前記圧力調整手段は、該インク収納部の少なくとも一部をなし、該変位または変形することでインク収納部の内容積を変更可能な可動部と、前記内容積を拡大する方向に前記可動部を付勢することで前記記録ヘッド内部を大気圧に対する負圧状態にするための付勢手段を備えた構成となっており、
前記負圧状態を調整するために、前記インク収納部内に直接大気導入を行う手段を備え、
前記複数の連通路の、前記記録ヘッド内の開口の鉛直方向の高さの差に対応した、前記インクの水頭による圧力差と、それぞれの前記連通路において前記インクが形成するメニスカスによる圧力の差との関係に応じて、前記複数の連通路の一部の連通路を介して前記密閉空間内の気体が前記インク収納部に移動すると共に、前記複数の連通路の他の一部の連通路を介して前記インク収納部から前記記録ヘッドに前記インクが移送されることを特徴とする。

本発明によれば、液体（インク）使用部に対して密閉構造を持つインク供給システムにおいて、インク使用動作およびインク供給動作の障害となる気体を、構造の複雑化を伴うことなく液体使用部から迅速かつ円滑に排除できる。

また、本発明をインクジェット記録装置に適用した場合、密閉構造のインク供給経路内に残留する気体を円滑かつ迅速にインクタンク側に移送させるとともに、記録装置の実使用時においても、滞留気泡に起因する問題点、すなわちインク供給の不良や混入気泡による吐出口の目詰まり等に起因した記録不良を防止できる。

また、インクに色材として顔料を含むものを用いた場合は、エアーがタンクに輸送される際に、顔料粒子の沈降を拡散させ、インクの保存安定性や吐出の信頼性を確保できる。

以上より、ヘッドへの負圧を安定化した状態でインク供給できる本発明によって、印字性能と信頼性およびコストダウンが同時に実現可能となる。

以下に、本発明をインクジェット記録装置に適用したいくつかの実施の形態について図面を参照して説明する。

なお、本明細書において、「記録」とは、文字、図形等有意の情報を形成する場合のみならず、有意無意を問わず、また人間が視覚で知覚し得るように顕在化したものであるか否かを問わず、広く記録媒体上に画像、模様、パターン等を形成する場合、または記録媒体の加工を行う場合を言うものとする。

また、「記録媒体」とは、一般的な記録装置で用いられる紙のみならず、広く、布、プラスチック・フィルム、金属板等、ガラス、セラミックス、木材、皮革等、インクを受容可能な物も言うものとするが、以下では「用紙」または単に「紙」ともいうものとする。

なお、本発明の液体供給システムに用いられる液体として、以下の各実施形態ではインクを例にとって説明を行っているが、適用可能な液体としては、インクに限ることなく、例えばインクジェット記録分野にあっては、記録媒体に対する処理液などを含むことは言うまでもない。

（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態による液体供給システムの模式的断面図である。

図１に示す実施形態のインク供給システムは概して、液体収納容器としてのインクタンク１０と、インクジェット記録ヘッド（以下、単に「記録ヘッド」と称する）２０と、それらの間を連絡するインク供給路を形成する液室５０とから構成されている。液室５０は、記録ヘッド２０と分離可能または分離不能に一体化されたものでも良く、また、記録ヘッド２０を搭載するキャリッジに設けられてその上部からインクタンク１０が着脱可能であるとともに、当該装着時においてインクタンク１０から記録ヘッド２０に至るインク供給経路を閉成するものでも良い。この液室５０は、インクタンク１０と記録ヘッド」２０への接続部を除いて実質的に密閉空間を形成しており、大気導入手段は有していない。

インクタンク１０は、概してインク収納空間が画成されるインク収納室１２およびバルブ室３０との２室からなり、その両室の内部は連通路１３を介して互いに連通されている。そして、インク収納室１２内には記録ヘッドから吐出させるためのインクが収納され、吐出動作に伴って記録ヘッドに供給される。

インク収納室１２には、一部に変形可能な可撓性膜（シート部材）１１が配設されており、この部分と不撓性の外装１５との間でインクを収納する空間を画成している。このシート部材１１から見たインク収納空間に対する外側空間、すなわち図におけるシート部材１１に対して上側の空間は、大気に開放され大気圧と等しくされている。さらにこのインク収納空間内は、下方に位置する液室５０の接続部５１への接続部およびバルブ室への連通路１３を除いて、実質的に密閉空間を形成している。

本例のシート部材１１の中央部分は平板状の支持部材である圧力板１４によって形状が規制されており、その周縁部分が変形可能となっている。そして、このシート部材１１は、予めその中央部分が凸状に形成されていて、側面形状がほぼ台形となっている。このシート部材１１は、後述するように、インク収納空間内におけるインク量の変化や圧力変動に応じて変形する。その際に、シート部材１１の周辺部分がバランスよく伸縮変形し、そのシート部材１１の中央部分がほぼ水平姿勢を保ったまま、図の上下方向に平行移動する。このようにシート部材１１がスムーズに変形（移動）するため、その変形に伴う衝撃の発生がなく、衝撃に起因するインク収納空間内に異常な圧力変動が生じることもない。

またインク収納空間内には、圧力板１４を介してシート部材１１を図の上方向に付勢する押圧力を作用することで、記録ヘッドのインク吐出部に形成されるメニスカスの保持力と平衡して記録ヘッドのインク吐出動作が可能な範囲にある負圧を発生させる圧縮ばね形態のばね部材４０が設けられている。それとともに、インク収納室内の空気が環境変化（周囲温度や気圧）によって体積変動した場合、ばねとシートの変位で受容し、室内の負圧が大きく変動しないようになっている。なお、図１の状態は、インク収納空間内にほぼ完全にインクが充填された状態を示しているが、この状態でもばね部材４０は圧縮された状態にあり、インク収納空間内に適切な負圧が生じているものとする。

バルブ室３０には、インクタンク１０内の負圧が所定値以上に高まったときに外部から気体（空気）を導入するとともに、インクタンク１０からのインク漏出を阻止するための一方向弁が構成される。この一方向弁は、連通口３６を有して弁閉鎖部材となる圧力板３４と、バルブ室筐体内壁の連通口３６との対向位置に固定されて連通口３６を密閉可能なシール部材３７と、圧力板と接合されるとともに連通口３６が貫通したシート部材３１とを有し、バルブ室３０内においてもインクタンク１０への連通口１３および大気への連通口３６を除いて実質的に密閉空間を維持している。そしてシート部材３１より図中右側の、バルブ室筐体内の空間は、大気連通口３２によって大気に開放され、大気圧と等しくされている。

シート部材３１は、中央部分の圧力板３４と接合されている部分以外の周縁部分は変形可能となっており、中央部分が凸状とされていて、側面形状がほぼ台形となっている。このような構成をとることによって弁閉鎖部材である圧力板３４の、図の左右方向への移動が円滑に行われる。

バルブ室３０の内部には、弁の開放動作を規制するための弁規制部材として、ばね部材３５を設けてある。ここでもばね部材３５はやや圧縮された状態としておき、この圧縮の反力によって圧力板３４を図の右方に押す構成としている。このばね部材３５の伸縮によって、連通口３６に対するシール部材３７の密着／離間を行うことで弁としての機能をもたせ、さらに大気連通口３２から連通口３６を介してバルブ室３０内部への気体の導入のみを許可する一方向弁機構としている。

ここでシール部材３７としては、連通口３６が確実に密閉されるものであればよい。すなわち、少なくとも連通口３６と接触する部位が開口面に対して平坦性を保つ形状を有したもの、あるいは連通口３６の周囲に密着可能なリブを有したもの、さらには連通口３６内に先端が突入して連通口３６を閉塞可能な形状を有するものなど、密着状態が確保できるものであればよく、またその材質も特に限定されない。しかし、この密着はばね部材３５の伸長力で達成されるものであるので、この伸長力の作用によって動くシート部材３１と圧力板３４に追随し易いもの、すなわち収縮性をもつゴムのような弾性体でシール部材を形成することは、より好ましい。

かかるインクタンク１０の構成では、インクが十分に満たされている初期状態からインク消費が進んで行き、インク収納室１２内の負圧と、バルブ室３０内における弁規制部材によって作用する力等とがつりあった状態からさらにインク消費が継続されて負圧がさらに強まった瞬間に、連通口３６が開放されて大気の流入が生じ、インク収納空間内に取り込まれるように各部の設計が行われる。そして、この大気の取り込みによってインク収納室１０内の容積はシート部材１１ないし圧力板１４が図の上方に変位可能であることで逆に増大することができ、同時に、負圧も弱まることによって連通口３６が閉鎖される。

また、インクタンクの周囲環境の変化、例えば、温度上昇あるいは減圧等が生じても、シート部材１１ないし圧力板１４の下方への最大変位位置から初期位置までの間の容積分、収納空間内に取り込まれている空気の膨張が許容されるので、換言すれば当該容積分の空間がバッファ領域として機能するので、周囲環境の変化に伴う圧力の上昇を緩和し、吐出口からのインク漏出を効果的に防止することができる。

また、初期充填状態からの液体導出に伴いインク収納空間の内容積が減少し、バッファ領域が確保されるまでは、外気が導入されないので、それまでに周囲環境の急激な変化や振動や落下などが生じてもインク漏れが発生しにくい。さらに、インク未使用状態から予めバッファ領域を確保しているのではないので、インク収納容器の容積効率も高く、コンパクトな構成とすることができる。

なお、図示の例ではインク収納室１２内のばね４０およびバルブ室３０内のばね３５をともにコイルばねの形態として模式的に示しているが、他の形態のばねを用い得るのは勿論である。特に、例えば円錐弦巻ばねとすることもできるし、板ばねを用いることもできる。さらに板ばねを用いる場合には、断面略Ｕ字形状を有する一対の板ばね部材を、Ｕ字形状の開放端同士を対応させた状態で組合せてなるものでもよい。

記録ヘッド２０とインクタンク１０との結合は、図示の例では記録ヘッドに一体に設けられている液室５０の接続部５１がインクタンク１０内に挿入されることによってなされる。すなわち本例の場合、接続部５１を有する液室５０が流体連通構造を構成する。これによって両者が流体的に結合され、記録ヘッド２０へ向けてインクが供給可能となる。なお、この接続部５１が挿通されるインクタンク側開口にはゴム等の封止部材１７が取り付けられ、接続部５１の周囲に密着してインクタンク１０からのインク漏出を防止するとともに、接続部５１とインクタンク１０との接続を確実なものにしている。なお、封止部材１７には、接続部５１の挿通を容易とするために、当該挿通位置に予めスリット等を形成しておいてもよい。そして、接続部５１が挿通されないときは、封止部材１７自体の弾性力によってスリットが閉じられることにより、インクの漏出を防止しているものである。

接続部５１は内部が軸方向に沿って２分割された中空針状の部材であり、それぞれの中空部の、上側すなわちインク収納室１２内に位置づけられる開口位置（以下、タンク側開口位置という）は鉛直方向に関してほぼ同一の高さである一方、下側すなわちヘッドに連結された液室内での開口位置（以下、ヘッド側開口位置という）は高さが異なる構成となっている。以下、液室５０内でのヘッド側開口位置が鉛直方向において相対的に下にある方の流路（図中の右の流路）をインク流路５４、ヘッド側開口位置が鉛直方向において上にある方の流路（図中の左の流路）をエア流路５４と便宜上称する。しかしこれは、気泡排除過程において、主としてインク流路５３からインクが記録ヘッド側に導出され、エア流路５４からはインクタンク側にエアが移送されるからであって、後述するように各流路においてインクおよびエアの両者の移動も行われるものである。すなわち、それら流路の呼称は、それぞれの流体専用であることを意味するものではない。

液室５０内におけるインク供給経路は、インクタンク１０との接続部（上流）側から徐々に拡大し、そして記録ヘッド２０（下流）に向かって徐々に縮小する断面を有する。インク供給経路の最大拡大部にはフィルタ２３が備えられ、供給されるインク中に混入した不純物が記録ヘッド２０内へ流れ込んでいくことを防止している。気体の滞留によって形成される液室５０内の気液界面は、流路５３および５４の横方向断面積より大きい。こうすることで、流路５３を通してインクタンク１０内のインクの水頭差が液室５０内のインクにかかった場合に、液室５０内に存在する気体の圧力がより高まり、エア流路５４から容易にインクタンク１０に向けて気体を排出することが可能となる。このことは、液室５０内におけるインク供給経路がインクタンク１０との接続部（上流）側から徐々に拡大していること、換言すれば上方に向かって窄まって行くよう構成されていることから、エア流路５４のヘッド側開口位置付近に気泡が集まりやすくなるので、より効果的なものとなる。

記録ヘッド２０には、所定方向（例えば後述のようにキャリッジ等の部材に搭載されて記録媒体に対し相対移動しつつ吐出動作を行うシリアル記録方式を採るものにあっては当該移動方向と異なる方向）に配列された複数の吐出口と、各吐出口に連通する液路と、液路に配置されてインクを吐出するために利用されるエネルギを発生する素子とが設けられる。ここで、記録ヘッドにおけるインクの吐出方式すなわちエネルギ発生素子の形態は特に限定されるものではなく、例えば、通電に応じ発熱する電気熱変換体を当該素子として用い、その発生する熱エネルギをインク吐出に利用するものであってもよい。その場合には、電気熱変換体の発熱によってインクに膜沸騰を生じさせ、そのときの発泡エネルギによってインク吐出口からインクを吐出させることができる。また、電圧の印加に応じて変形するピエゾ素子のような電気機械変換素子を用い、その機械的エネルギを利用してインク吐出を行うものでも良い。

なお、記録ヘッド２０および液室５０は、分離可能または分離不能に一体化されたものでもよく、また別体に構成されて連通路を介し接続されるものでも良い。一体化した場合には、記録装置内の搭載部材（例えばキャリッジ）に着脱可能なカートリッジの形態とすることもできる。

図２〜図７を用い、以上の構成による本実施形態のインクタンクへの気泡除去の過程を説明する。

図２は、新しいインクタンク１０が液室５０ないし記録ヘッド２０に未装着状態である状態を示す。ここで、インクタンク１０は完全にインクＩが充填されている状態であり、ばね部材４０による負圧が発生しているとともに、シート部材１１がインクタンク外側へ突出した状態となっている。記録ヘッド２０側においては、それまで装着されていたインクタンク１０が空になっても液室５０に残ったインクを使用して記録が行われていたため、そのインクタンク側からエアが侵入し、液室５０におけるフィルタ２３の上流領域において上部に気体が溜まっている状態となっている。

この状態においては、接続部５１の上部開口が大気に開放されているので、記録ヘッド２０のインクを吐出するノズル部のメニスカス力よりも液室５０内のインク液面からノズル部までの水頭差による圧力が大きい場合には、ノズル部からインクが漏洩してしまう場合がある。このインク漏洩は、この水頭差による圧力がメニスカス力より大とならないように設計を行うことで防止できる。液室５０に残留しているインクの量すなわちインク液面の高さによらずノズル部からのインク漏洩が生じないようにする設計の具体例を挙げれば、接続部５１の上部開口位置とノズル位置との間にインクが満たされているとした場合の水頭差による圧力が、ノズル部に形成されるインクのメニスカスによる保持力を超えないよう、接続部５１の上部開口位置とノズル位置との鉛直方向距離を定めた設計とすればよい。本発明では、後述のように、液室５０にはエアを導入する構成を有さないので、液室５０をコンパクトに構成することができ、従って有効かつ簡単にインク漏洩を防止する設計を行うための自由度も高いものである。

図３は、図２の状態から、新たなインクタンク１０を装着した直後の状態を示す。インクタンク装着前には、記録ヘッド２０ないし液室５０側は大気に開放されている状態であるために、フィルタ２３の上流領域の気体の圧力は大気圧と等しい。それに対し、インクタンク内は、ばね部材４０により大気圧よりも低い圧力（負圧）となっている。これにより、インクタンク１０を装着した瞬間にフィルタ２３の上流領域の気体の一部がインク収納室１２内に移動してその上部に溜まり、インク収納室１２内と液室５０内とで圧力が平均化される。しかしながら、接続部５１のインク流路５３およびエア流路５４内ではそれぞれインクがメニスカスを形成しており、そのメニスカスにより、圧力バランスがつりあった段階で気体の移動が停止する。液室側の気体の容積によってはこの状態で気体除去が完了する場合もあるが、図示の場合には気体の容積が大きく、除去すべき気体が残存している。

図４は、記録ヘッド２０からインクを例えば滴として吐出させている状態を模式的に示している。インクを吐出させると、記録ヘッド２０ないし液室５０内の負圧が高まり、接続部５１に形成されるインクのメニスカスを破り、インクタンク１０から液室５０に向けてインクが移動する。これに伴い、インク収納室１２の内容積が減少し、シート部材１１が圧力板１４に規制されつつ下方に向けて変形する。これによりばね部材４０が圧縮され、インク収納室１２内の負圧も高まる。

ここで、本実施形態では、インク流路５３とエア流路５４とは管径をほぼ等しくしてあり、そのため流路の圧力損失は記録ヘッド２０ないし液室５０内の負圧に対して大きな差がなく、流路それぞれからインクが供給される。インク流路５３のヘッド側開口５３ｈがインクに接している図示の状態では、インク流路５３からそのままインクが流れ込む一方、液室５０ないし記録ヘッド２０内で生じた気泡はフィルタ上流領域に移動し、既に残存している気体とともに当該領域すなわち液室５０の上部に滞留している。この状態で、エア流路５４のヘッド側開口５４ｈの位置において、インクはメニスカスを形成するが、記録ヘッド２０ないし液室５０内の負圧が高ければ滴下する。なお、本実施形態においては、記録動作に伴うインク吐出または記録動作以外の動作として行うインク吐出（予備吐出）により、接続部５１内がインクで満たされた状態となるが、記録ヘッド２０の吐出口形成面をキャップ部材で封止し、吸引ポンプにより、吐出口からインクを排出することによりこの状態を得ることもできる。

図５は、インク吐出あるいは吐出口形成面側からのインク吸引が停止した状態を示す。この状態で、水頭差により、インク流路５３では液室５０へのインク移動が生じるような力が発生し、エア流路５４ではインクタンク１０側へのエア排出が生じるような力が発生する。この状態の理論的な説明については後述する。

図６は、それらの力により、液室５０へのインク移動とインクタンク１０側へのエア排出とが同時に進行している状態である。

図７は、フィルタ上流領域内の気液界面がエア流路５４のヘッド側開口５４ｈの位置まで上昇し、インク移動およびエア排出が停止している状態を示すものである。

図８を用い、図５の状態における各部の圧力バランスについて説明する。図５はインク移動とエア排除と行われるときの状態であるが、図８においては説明のために仮にこの状態でかかる移動および排除がまだ行われないものとする。

フィルタ上流領域内に滞留する気体の圧力を考える。インク収納室１２内の気泡の圧力をＰ、インク収納室１２のインク界面とフィルタ上流領域のインク界面との水頭差による圧力をＨｓとすると、フィルタ上流領域内の気体の圧力はインク収納室１２の気体の圧力よりＨｓだけ大きいＰ＋Ｈｓとなる。これは、液室５０ないし記録ヘッド２０側が密閉構造であるために生じる圧力増加であり、前述の従来技術（例えば特許文献１）のようにインクタンクと記録ヘッドとの間に大気連通口があるような構成では生じることはない。

次に、エア流路５４のヘッド側開口５４ｈのメニスカス位置における圧力のバランスを考えると、下向きに作用する圧力はＰ＋Ｈａ、上向きに作用する圧力は上述の気体圧力Ｐ＋Ｈｓであるが、この状態でつりあっていると仮定しているので、上下方向の圧力差と、メニスカスに起因する次式で表される圧力Ｍａとがつりあっていることになる。
Ｍａ ＝ ２γｃｏｓθａ／Ｒａ （１）
ここで、γはインクの表面張力、θａはエア流路５４に対するインクの接触角、Ｒａはエア流路５４の管径（内径）である。

従って、エア流路５４のヘッド側開口５４ｈの位置での圧力バランスは次式で表される。
Ｐ＋Ｈｓ−（Ｐ＋Ｈａ） ＝ Ｍａ （２）
Ｈｓ−Ｈａ ＝ Ｍａ （３）
つまり、エア流路５４のメニスカス位置とフィルタ上流領域のインク界面との水頭差による圧力と、エア流路のメニスカスによる圧力とがつりあっている状態である。

この状態から、フィルタ上流領域に残留する気体の容積が大きなり、
Ｈｓ−Ｈａ ＞ Ｍａ （４）
となった場合においては、フィルタ上流領域内の気体圧力が高いので、エア流路５４内のメニスカスがインク収納室１２側に移動し始め、エアがインク収納室１２側に移動することになる。また、これに伴ってインク収納室１２内のインクはインク流路５３を介して液室５０内に移動し、液室内のインク液面位置もあがる。

エア流路の容積は液室に比較して非常に小さいので、エアが移動し始める初期の段階では、比較的容積の大きい液室５０内のインク液面の上昇はさほど大きくない一方、エア流路５４のメニスカス位置はインクタンク側開口５４ｔの位置に向けて素早く移動する。よって、エア流路５４タンク側開口位置５４ｔからフィルタ上流領域内のインク界面位置までの水頭差による圧力（Ｈｓ−Ｈａ）が、エア流路のメニスカスによる圧力に対してかなり大となり、エア排除が促進される。

インクタンク内へのエア導入が行われている状態においては、エア流路５４内におけるメニスカス位置はエア流路のタンク側開口５４ｔの位置となる。そのタンク側開口位置における水頭差による圧力をＨａ’とすると、
Ｈｓ−Ｈａ’ ＞ Ｍａ’ （５）
という関係である限りエア移動が行われ（ただし、Ｍａ’はエア流路タンク側開口位置に形成されるメニスカス圧力）、フィルタ上流領域のインク界面がエア流路ヘッド側開口５４ｈの位置に達するまでに、以下の関係
Ｈｓ−Ｈａ’ ＜ Ｍａ’ （６）
となった場合には、その時点でエア移動が停止する。

しかしながら、（５）式の関係のまま、フィルタ上流領域のインク界面がエア流路ヘッド側開口５４ｈの位置に達した場合には、エア流路ヘッド側開口５４ｈで形成されるメニスカス圧力も圧力バランスに関与するようになるので、
Ｌａ ＜ Ｍａ＋Ｍａ’ （７）
となったときにエア移動は停止する（ただし、エア流路長さ分の水頭差による圧力Ｌａ）。

しかし、
Ｌａ ＞ Ｍａ＋Ｍａ’ （８）
である場合にはエア移動は停止せず、さらにインク界面がエア流路内を上昇する。

エア流路内をインク界面が移動している場合には、
Ｈｓ’−Ｈａ’ ＞ Ｍａ’＋Ｍｓ’ （９）
という関係式である限り、エア移動が行われる。ただし、Ｈｓ’はエア流路内のインク界面とタンク内のインク界面との水頭差圧力、Ｍｓ’は、エア流路内のインク界面に発生する動的なメニスカス圧力である。ここで、動的状態と静的状態とでは流路に対するインクの接触角が異なるため、エア移動開始時に考察したＭａと、動的なＭｓ’とは管径が同じであっても値は異なり、Ｍａ＞Ｍｓ’である。

以上では、図２のように、インク流路５３のヘッド側開口５３ｈがインクに接している場合について考察したが、インク消費がさらに進み、図９のようにインク流路５３のヘッド側開口５３ｈも液室５０内のインクに接していない状態について考察する。

図２〜図７および図８においては、インク流路５３のヘッド側開口がインクに接しているためにエア流路内のメニスカス位置における圧力のバランスだけを考察すれば足りたが、図９の状態ではインク流路５３に形成されるメニスカスも考察されなければならない。

図９の状態で静止しているとする。液室５０内にある気体の圧力をＰ’、インク流路５３で形成されるメニスカスによる圧力をＭｉとすると、この状態でエア流路５４およびインク流路５３の各メニスカス位置での圧力バランスは次式
Ｐ’−（Ｐ＋Ｈａ） ＝ Ｍａ， Ｐ’−（Ｐ＋Ｈｉ） ＝ Ｍｉ （１０）
で表され、インクタンクおよび液室間で流体の交換は生じない。よってエア排除およびインク移動が行われるためには、
Ｐ’−（Ｐ＋Ｈａ） ＞ Ｍａ， Ｐ’−（Ｐ＋Ｈｉ） ＜ Ｍｉ
となればよい。これらから、
Ｐ’−Ｐ ＞ Ｈａ＋Ｍａ， Ｐ’−Ｐ ＜ Ｈｉ＋Ｍｉ
つまり、
Ｈｉ＋Ｍｉ ＞ Ｈａ＋Ｍａ
Ｈｉ−Ｈａ ＝ Ｈ ＞ Ｍａ−Ｍｉ （１１）
となる。従って、インク流路５３およびエア流路５４のヘッド側開口位置５３ｈおよび５４ｈの鉛直方向の差に対応した、水頭による圧力差Ｈと、エア流路５４およびインク流路５３のメニスカスによる圧力の差との関係によって、インクの移動が生じかつエア排除が行われるか否かが決定されることになるので、インク吐出あるいは吐出口形成面側からのインク吸引等による液室内の負圧調整を適切に行えばよい。

以上では、エア流路５４とインク流路５３とは完全に分離された独立の連通路であるものとして説明したが、実際には両流路が微小な連通路を介して連通していてもよい。なぜなら、ここで考察しているような流路開口部に形成されるメニスカス力、液面との水頭差による圧力あるいはインクタンク内の負圧などと比較して、その微小連通部に形成されるメニスカス力が実質的に影響しない程度であれば、前述のエア排出動作を妨げることなく所望の効果が得られるためである。このことは、後述する他の実施形態についても同様である。

上記実施形態のように、本発明の主たる特徴の一つは、液体供給システム内にエアを導入する手段をインクタンクに限って配設したことである。換言すれば、液室５０内に直接エアが導入されることがないため、上述のエア排出動作は実質的にインクタンク交換時のみで完了してしまい、通常のインク使用時（記録ヘッドによるインク吐出動作時）を考慮する必要がほとんどない。これに対して、特許文献５においては、インク使用時に液室内（特許文献５ではメインタンク）にエアを導入するので、インク使用時についても気液交換が可能となる条件について厳格に考慮されなければならない。

つまり前述したように、インク使用時には気液交換可能な液面位置が低下するため、静的な状態では図８のような状態で気液交換が行われても、インク流路長さＨには限界があるため、インク流量（インク供給量）が増大するといずれは図９のような状態となり、気液交換が停止してしまう限界インク流量が存在する。

これに対し、本実施例においては、インクタンク１０側にエア導入手段を有するため、インク使用時においてエア導入を原因としては液室内の液面が低下する（エアが滞留する）ことはない。従って、液室をコンパクトに設計できるだけでなく、インク使用時にはインク流路だけでなくエア流路からもインク供給が行われるので、接続部の圧力損失による影響を低減することが可能となり、接続部としても細い接続菅を使用することが可能となる。これらの結果として、インク供給システム全体のコンパクト化が実現できる。

本構成においても、インクタンク１０内のインクを完全に使い切った後にさらにインク消費を行うと、インク液面が液室内まで低下し、インクタンク１０のエア導入手段（バルブ室３０）からインク収容室１２を介して液室５０内にエアが導入されてしまう場合もある。しかしこの場合には、すでにインクタンク１０内や接続部５１にはインクがない状態であるので、その部分の圧力損失は生じない。このような場合を考えても、インク流量を制限することにはならないのである。

さらに、本実施形態によれば、接続部５１の内部を２分割して２つの流路を設け、各流路のヘッド側開口位置の高さに差をつけることで、複雑な構成を必要とすることなく、フィルタ上流領域の滞留気体をインクタンク側に速やかに移送することが可能となる。

また、インクタンクの交換操作後に若干のインク吐出あるいは吐出口形成面側からのインク吸引等を行えば液室内に滞留していた気体を迅速かつ円滑にインクタンク側に移送して供給経路から排除できることになり、吐出口側から吸引動作を行うことによって気体を排除する場合のような大量のインク浪費が生じることもない。

なお、インクタンクからのインク供給の過程でインク収納室内の負圧が所定値以上に高まった場合には、バルブ室の作用により外部から気体がインク収納室内に取り込まれることは前述した通りである。

また、インクに色材として顔料を含むものを用いた場合は、エアーがタンクに輸送される際に、顔料粒子の沈降を拡散させ、インクの保存安定性や吐出の信頼性を確保できる。

（第２の実施形態）
図１０および図１１を用いて本発明の第２の実施形態に係る液体供給システムを説明する。なお、第１の実施形態と同様に構成できる各部については、対応箇所に同一符号を付してある。

図１０は記録ヘッドと２０と一体化した液室６０の模式的断面図である。図示のように、本実施形態においても、接続部６１は第１の実施形態と同様に、その内部を２分割して２つの流路を設けているが、インク流路６３のヘッド側開口６３ｈの位置とエア流路６４のヘッド側開口６４ｈの位置には高さの差が実質的にない。しかしながら、エア流路６４のヘッド側開口６４ｈは液室６０内の空間にそのまま開口しているのに対し、インク流路６３のヘッド側開口６３ｈはその一部が液室６０の内壁面に接している。

図１１はかかる液室に対しインクタンク１０を装着した状態であり、この場合に生じる現象を説明する。

装着状態においてインクのメニスカスがインク流路６３内の領域に存在して圧力がバランスしている場合には、前述の（１０）式の説明から明らかな通りエア排除は行われない。しかしながら、インク吐出あるいは吐出口形成面側からのインク吸引等によって液室内の負圧が高まり、インク流路６３のメニスカス位置がヘッド側開口６３ｈの位置まで下がると、開口６３ｈの一部が液室内壁面に接しているので毛管力によりインクが内壁面を伝って流れ落ち、開口６３ｈにおいてメニスカスを形成することができなくなる。すると、液路６０内に移動したインク体積により、フィルタ上流領域内の気体圧力が増加し、エア流路６４のメニスカスが破れ、インクタンク１０側へのエア排除が行われる。

つまり、本実施形態の構成によれば、インク流路およびエア流路のヘッド側開口位置の高さに差がなくてもインク移動およびエア排出が行われ、結果として接続部６１の長さを短縮することが可能となる。これにより、第１の実施形態と比較して、液室ないしこれを一体化した記録ヘッドのさらなる小型化が可能となる。

なお本実施形態では、使用するインクの物性に応じて内壁の構成や材料、表面状態等を適切に選択することが望ましい。

（第３の実施形態）
図１２は、全体的には第２の実施形態と同様の液室の構成を採る第３の実施形態に適用される接続部の、ヘッド側開口部の詳細を示す図である。すなわち、本例の接続部７１にもその内部を２分割して２つの流路を設けているが、インク流路７３のヘッド側開口７３ｈの位置とエア流路７４のヘッド側開口７４ｈの位置には高さの差が実質的にない。しかしインク流路に沿って微細な溝を形成する部分７５が併設され、その部分７５がヘッド側開口７３ｈからさらに延長して液室内方に突出している。

この構成においては、インクの毛管力により微細溝にインクが侵入するが、このためインク流路７３のヘッド側開口部において高い圧力を作用するメニスカスが形成されなくなくなる。これにより、インク流路からインクが液室内に流れ落ち易くなる。すなわち、本実施形態においても、第２の実施形態と同様に、インク流路およびエア流路のヘッド側開口位置の高さに差がなくてもインク移動およびエア排除が行われ、同様の効果が得られる。

なお、インク流路のヘッド側開口部分において高い圧力を作用するメニスカスが形成できなくなるようにするための構成としては、第２および第３の実施形態に限られない。例えば、当該開口部分を拡大した形状とすること、流路間で径に差をつけること、あるいは材質の適切な選択や表面処理を行うことで流路内面の条件（インクとの接触角など）が流路間で異なっているようにすることなどによっても、同様の効果が期待できる。

（第４の実施形態）
図１３（ａ）および（ｂ）は、本発明の第４の実施形態に係る液室の構成および動作を説明するための図である。

本実施形態に係る液室８０においても、接続部８１には第１の実施形態と同様に、その内部を２分割してインク流路８３およびエア流路８４を設けているが、インク流路８３のヘッド側開口位置がフィルタ面より下部に位置するように構成されている。

従って、フィルタ上流領域に十分にインクが存在している場合には、図１３（ａ）中の矢印で示すようにインクが流れ、記録ヘッド２０に供給される。

一方、図１３（ｂ）は、インクタンク（不図示）が空になった状態でもインク消費が行われた状態である。この図から明らかなように、インク流路８３のヘッド側開口８３ｈがフィルタ２３の面よりも鉛直方向に低く位置しているので、ヘッド側開口８３ｈ付近のインクは使用されずに溜まっており、よって常にインク流路８３のヘッド側開口８３ｈはインクに接触している状態となっている。

従って、かかる構成では、（４）式の関係が満たされていれば常にエア排除が行われ、（１１）式の関係を考慮した液室内の負圧制御を行わなくても足りることになる。また、メニスカスを形成させない目的でインク流路のヘッド側開口がインクに常に接触しているようにするためのインク流路の長さを短縮することができる。

（第５の実施形態）
図１４（ａ）および（ｂ）は、第５の実施形態に係るインク供給システムの構成および動作を説明する図である。

以上の諸実施形態ではインクタンクにエア導入用のバルブ室が配設されており、インク供給とともにバルブ室からインクタンク内にエアを導入する構成であったが、本実施形態のインクタンク１０’には、図１４（ａ）に示すように、外部からのエア導入用のバルブ室が存在せず、実質的にインク収納室のみの構成となっている。液室５０および記録ヘッド２０については第１の実施形態と同様の構成である。

かかる形態では、シート部材１１、ばね部材４０および圧力板１４により適切な負圧が得られるように構成されることになり、式（４）の条件が満たされない限りは図１４（ｂ）のようにインク消費に伴ってシート部材１１がそのまま下方に変位して行くが、同式の条件が満たされれば、これまでの実施形態と同様にフィルタ上流領域のエアがインクタンク１０’側に移送され、インク供給経路から排除されることになるのは勿論である。

（第６の実施形態）
図１５（ａ）および（ｂ）は、第６の実施形態に係るインク供給システムの構成および動作を説明する図である。

以上の諸実施形態では記録ヘッド側ないしインク液室側にインク流路およびエア流路を有する接続部を設けたが、本実施形態では、第１の実施形態とほぼ同様の構成を有するインクタンク１０Ａに対し、図１５（ａ）に示すようにインク流路部材５３Ａおよびエア流路部材５４Ａを設け、装着時にはこれらが同図（ｂ）に示すように液室５０Ａ内に突入する構成としている。

インク流路部材５３Ａおよびエア流路部材５４Ａのそれぞれのヘッド側開口５３Ａｈおよび５４Ａｈは、インクタンク１０Ａの非装着時には、ばね５３Ａｓおよび５４Ａｓにより付勢された弁体５３Ａｖおよび５４Ａｖにより閉塞されている。そして、インク流路部材５３Ａおよびエア流路部材５４Ａを取り付け部５０Ａｊを通して液室５０Ａ内に突入させてゆくと、弁体５３Ａｖおよび５４Ａｖが取り付け部５０Ａｊに係合してばね５３Ａｓおよび５４Ａｓを圧縮しながら相対的に変位し、ヘッド側開口５３Ａｈおよび５４Ａｈが開放される構成となっている。

かかる構成においては、インクタンク１０Ａの装着によって第１の実施形態の図５の状態以降と同様の動作が行われ、同様の効果を得ることができる。すなわち、本実施形態では、インクタンク１０Ａを装着する前の状態においてインク流路部材５３Ｂおよびエア流路部材５４Ａはインクで満たされており、それぞれの部材の開口位置においては、それぞれの部材の長さに応じた水頭差による圧力が既に発生している。このため、インクタンク１０Ａが装着された時点で、液室５０Ａ側からエア流路部材５４Ａを介したエア排出が開始される。上記第１の実施形態においては、インクタンク１０を装着した直後は図３に示したような状態となり、インク流路５３およびエア流路５４に形成されるメニスカスの鉛直方向の位置には差がないため、図４で示したようなインク吸引動作やインク吐出動作が必要となる場合がある。これに対して、本実施形態では、エア排出を開始させるための条件は装着時に整っているので、それらの動作が不要となるので好ましい。

なお、図示の例では、インク流路部材５３Ａおよびエア流路部材５４Ａを別体の部材としているが、先の諸実施形態と同様、内部を２分割して２つの流路を形成した接続部を用いてもよい。逆に、先の諸実施形態においても、別体のインク流路部材およびエア流路部材を用いてもよい。

（第７の実施形態）
図１６（ａ）および（ｂ）は、第７の実施形態に係るインク供給システムの構成および動作を説明するための図である。
第６の実施形態においては、インクタンク側にインク流路およびエア流路を設けた場合について説明したが、本実施形態では、図１６（ａ）に示すように、第１の実施形態とほぼ同様の構成を有するインクタンク１０Ｂに対しインク流路部材５３Ｂを設ける一方、記録ヘッド側ないし液室５０Ｂ側にエア流路部材５４Ｂを設けている。すなわち、インクタンク装着時には、図１６（ｂ）に示すようにインク流路部材５３Ｂが液室５０Ｂ内に突入する一方、エア流路部材５４Ｂがインクタンク１０Ｂ内に突入する構成としている。

インク流路部材５３Ｂヘッド側開口５３Ｂｈおよびエア流路部材５４Ｂのタンク側開口５４Ｂｔは、インクタンク１０Ｂの非装着時には、ばね５３Ｂｓおよび５４Ｂｓにより付勢された弁体５３Ｂｖおよび５４Ｂｖにより閉塞されている。そして、インク流路部材５３Ｂおよびエア流路部材５４Ｂをそれぞれ液室５０Ｂ内およびインクタンク１０Ｂ内に突入させてゆくと、弁体５３Ｂｖおよび５４Ｂｖがばね５３Ｂｓおよび５４Ｂｓを圧縮しながら相対的に変位し、ヘッド側開口５３Ｂｈおよび５４Ｂｈが開放される。なお、エア流路部材５４Ｂが突入するインクタンク１０Ｂ側の開口部１５４ｒには、ばね１５４ｓによって付勢された弁体１５４ｖが設けられ、インクタンク１０Ｂの非装着時には開口部１５４ｒを閉塞してインクの漏出を防止する一方、装着動作に伴ってばね１５４ｓを圧縮しながら後退することで、エア流路部材５４Ｂの突入を受容するように構成されている。液室５０Ｂ側も同様に、インク流路部材５３Ｂが突入する開口部１５３ｒにはばね１５３ｓによって付勢された弁体１５３ｖが設けられ、インクタンク１０Ｂの非装着時には開口部１５３ｒを閉塞する一方、装着動作に伴ってばね１５３ｓを圧縮しながら後退することで、インク流路部材５３Ｂの突入を受容するように構成されている。

本構成においては、インクタンク１０Ｂ装着前の図１６（ａ）の状態において、インク流路５３Ｂはインクで満たされており、エア流路５４Ｂはエア状態となっている。この状態においても、第６の実施形態と同様に、インクタンク１０Ｂが装着した時点でエア排出が行われエア排出を行うためのインク吸引動作やインク吐出動作が不要となる。さらに、本構成ではインク流路部材５３Ｂの開口部５３Ｂｈとエア流路部材５４Ｂの開口部５４Ｂｔの高さの差を大きくすることが容易であるので、それぞれの流路部材の長さを短くしても、容易にエア排出が行われる点で好ましい。

（第８の実施形態）
図１７は、本発明における第８の実施形態を説明するための接続部の拡大図である。
本実施形態における接続部５１には、第１の実施形態と同様に、その内部を２分割して２つの流路を設けている。しかし本実施形態においては、エア流路５４には、流路側部に設けた第１開口５４ｃと、インク流路ヘッド側開口５３ｈと高さがほぼ等しい第２開口５４ｄとの２つのヘッド側開口を有している。これによる作用として第１実施形態と異なる点が２つある。まず、１つは、エア流路のインク充填のためのインク吐出動作が容易になる点である。これは、第２開口５４ｄがインク流路ヘッド側開口５３ｈとほぼ同位置にあり、インクに接している状態であるので、第１実施形態における図４の状態のようにインクの滴下が生じないため、図４の状態に比べ液室５０内の負圧がより低い状態でエア流路のインク充填が完了する点である。さらにもう１点として、インク充填が完了した場合に、第１開口５４ｃでのメニスカスが第１実施形態と比較して、より移動しやすいという点がある。第１開口５４ｃにメニスカスが形成されている場合、これまでの実施形態と同様に、メニスカスによる圧力と、第１開口５４ｃと液室５０内の液面位置との水頭差による圧力とのバランスにより、メニスカスが移動するかどうかが決まるが、本実施形態においては、図においてメニスカスに対し右方向に働く力として、エア流路５４内の第１開口５４ｃから第２開口５４ｄまでのインクの重力が加わるため、よりメニスカスが右方向へ移動しやすい状態となっている。

さちに、本構成のように、エア流路５４とインク流路５３とを同一部材で形成する場合には、両流路の長さを等しくできるので、接続部の製造における精度をより確保しやすいという点もあげられる。

（インク供給システムの具体的な構成例）
図１８（ａ）は第１の実施形態を適用したインクタンクの具体的な構成例を示す分解斜視図、図１８（ｂ）はインク収容室部分の横方向断面図である。

１５Ａおよび１５Ｂは、それぞれ、インクタンク１０の外装１５を構成する筐体部材および蓋部材であり、外装１５の内部は概してインク収容室１２と、バルブ室３０と、接続部５１の受容室６５とに区画される。

インク収納室１２に配置されるばね４０は、図示の例では、断面略Ｕ字形状を有する一対の板ばね部材４０Ａを、Ｕ字形状の開放端同士を対向させた状態で組合せてなるものである。この組み合わせの態様としては、各板ばね部材４０Ａの両端部に凹部および凸部を形成しておき、互いの凹部および凸部が嵌りあうようにしたものとすることができる。

さらに、各板ばね部材の背面部分には圧力板１４が互いに平行となる状態で溶着され、一方の板ばね部材の背面がシート部材１１の凸部の内側平面部に接合されている。シート部材１１は、その周縁部が蓋部材１５Ｂに設けたリブ１５Ｃに溶着され、シート部材１１と蓋部材１５Ｂとの間の空間は大気連通口１５Ｄを介して大気に開放されている。これにより、インク消費に伴うシート部材１１の変位ないし変形が許容される。

バルブ室３０には、ばね３５、シート部材３１および圧力板３４が収納され、さらに蓋部材１５Ｂには連通口３６を開閉可能にシール部材３７が取り付けられている。

接続部５１の受容室６５には、封止部材１７が収容される。封止部材１７は、本例では、接続部５１が突入する開口を形成し、少なくともその開口周囲がゴム等の弾性材料で構成された部材１７Ａと、開口を閉塞可能なボール状の弁体１７Ｂと、弁体１７Ｂをその閉塞位置に向けて付勢するばね１７Ｃとからなっている。尚、インクタンク１０内はばね４０の作用により未装着状態においても負圧状態となるので、未装着状態においても部材１７Ａの開口からのインク漏洩が生じないよう、ばね１７Ｃの強さを適切に定め、弁体１７Ｂがその開口を確実に封止するようにすることが望ましい。

図１９（ａ）および（ｂ）は主に図１に示した第１の実施形態の構成を適用したインク供給システムの具体的な構成例を示す。ここで、インクタンク１０は図１８に示した基本的構成を採用しているが、図１９（ａ）および（ｂ）においては模式化して示されている。

インクタンク１０は、記録ヘッド２０ないし液室５０を保持するキャリッジ１５３に着脱可能であり、同図（ａ）に示すようにキャリッジ上方より矢印方向に装着すると、同図（ｂ）に示すように、ラッチ部１５３Ａにタンク外装１５の一部が係合して装着状態が保持される。

５５はキャリッジ１５３に対し昇降可能に設けられた閉塞部材であり、ばね５６により上方に付勢され、タンクの非装着時にはインク流路５３およびエア流路５４のタンク側開口を閉塞する。この閉塞部材５５はインクタンク１０の装着動作に伴って下降することで、接続部５１のタンク側開口を開放しつつ、接続部５１の受容部６５への突入を許容する。

この例においては、エア流路５４およびインク流路５３の内径をともに０．８ｍｍ、エア流路の長さ（タンク側開口からヘッド側開口までの長さ）を１２ｍｍ、インク流路の長さを２８ｍｍとし、またエア流路およびインク流路ともに同じステンレス部材で形成している。この状態において、エア流路のヘッド側開口部の液面からの高さが５ｍｍ以上であると、確実にエア排出が行われることを本発明者は確認した。特に、液室５０内にエアが堆積し、エア流路ヘッド側開口部の液面からの高さが８ｍｍ以上となった場合に、次のタンク交換によってエア排出が行われる。したがって、インク流路は２０ｍｍ程度まで短縮してもエア排出に影響はない。

さらに、液室５５内の液面のフィルタ２３の面からのインク高さが５ｍｍの状態では、インク流量を８ｇ／ｍｉｎとしてインク供給が行ってもエアをフィルタ下流側に引き込むことはなく、良好な記録を行えることを確認できた。したがって、液室５５内にエアが堆積した場合には、確実にインクタンク１０側にエアを排出し、さらに高流量を得て高速の記録を行うことも可能となり、かつ全体として非常にコンパクトなインク供給システムを提供することができた。

また、いずれの実施形態においても、流路の数は２つに限られず、３以上設けられるものでもよい。また、内部を複数に分割して複数の流路を形成する接続部とする場合にも、上例のように流路間の隔壁を直線状に形成するのみならず、同心円状に形成することで多重管構成の接続部とすることができる。

さらに、内部を複数に分割して複数の流路を形成する接続部とする場合、気体の移送とインクの移動とが相互に干渉して円滑かつ迅速な気液交換を阻害しない限り、各流路が完全に区画されていなくても良い。

また、以上ではインクタンク１０内に外気を導入するためのバルブ室３０をインクタンク１０に一体とした。しかし、液室５０を介さずに外気を直接インクタンク１０内に導入可能であれば、バルブ室は必ずしもインクタンクと一体に構成されていなくてもよい。

図２０（ａ）および（ｂ）はそのインク供給システムの具体的構成例を示すもので、図１９（ａ）および（ｂ）とほぼ同様の構成を有するが、バルブ室３０”をキャリッジ１５３側に配設している。このバルブ室３０”の内部構成は上述のバルブ室３０とほぼ同様であるが、大気導入用の中空針３９がバルブ室３０”から上方に突出している。そして、インクタンク１０”の装着動作に伴って中空針３９がインクタンク１０”に設けられたゴム等の弾性部材でなる封止部材１９を介してインクタンク１０”内に突入する構成となっている。

かかる構成によっても、上述した第１の実施形態と同様の動作を行い、同様の効果を得ることができる。

（インクジェット記録装置の構成例）
図２１は、本発明を適用可能なインクジェット記録装置の構成例を説明するための図である。

本例の記録装置１５０はシリアルスキャン方式のインクジェット記録装置であり、ガイド軸１５１，１５２によって、キャリッジ１５３が矢印Ａの主走査方向に移動自在にガイドされている。キャリッジ１５３は、キャリッジモータおよびその駆動力を伝達するベルト等の駆動力伝達機構により、主走査方向に往復動される。キャリッジ１５３には、上記のいずれかの実施形態を可とし、記録ヘッドないし液室と、これに装着されてインクを供給するインクタンクとからなる液体供給システム１５４（例えば図１９（ａ）および（ｂ）に示したもの）が搭載される。記録媒体としての用紙Ｐは、装置の前端部に設けられた挿入口１５５から挿入された後、その搬送方向が反転されてから、送りローラ１５６によって矢印Ｂの副走査方向に搬送される。記録装置１５０は、記録ヘッドを主走査方向に移動させつつ、プラテン１５７上の用紙Ｐの記録領域に向かってインクを吐出させる記録動作と、その記録幅に対応する距離だけ用紙Ｐを副走査方向に搬送する搬送動作と、を繰り返すことによって、用紙Ｐ上に順次画像を記録する。

なお、記録ヘッドは、上述のように、インクを吐出するためのエネルギとして、電気熱変換体から発生する熱エネルギを利用するものであってもよい。その場合には、電気熱変換体の発熱によってインクに膜沸騰を生じさせ、そのときの発泡エネルギによって、インク吐出口からインクを吐出することができる。また、記録ヘッドにおけるインクの吐出方式は、このような電気熱変換体を用いた方式のみに限定されず、例えば、圧電素子を用いてインクを吐出する方式等であってもよい。

キャリッジ１５３の移動領域における図２１中の左端には、キャリッジ１５３に搭載された記録ヘッドのインク吐出口の形成面と対向する回復系ユニット（回復処理手段）１５８が設けられている。回復系ユニット１５８には、記録ヘッドのインク吐出口のキャッピングが可能なキャップと、そのキャップ内に負圧を導入可能な吸引ポンプなどが備えられており、インク吐出口を覆ったキャップ内に負圧を導入することにより、インク吐出口からインクを吸引排出させて、記録ヘッドの良好なインク吐出状態を維持するための回復処理を行うことができる。また、画像形成とは別に、キャップ内に向かってインク吐出口からインクを吐出させることによって記録ヘッドの良好なインク吐出状態を維持する回復処理（予備吐出処理」ともいう）を行うこともできる。これら処理は、インクタンクが新たに装着された場合に上記（４）式または（１１）式の条件を満たすようにするためにも行うことができる。

（その他）
上述のインク供給システムの諸実施形態では、基本的にいずれも吸収体等にインクを保持させずにそのまま貯留ないし供給されるようにした構成を採用する一方、可動部材（シート部材、圧力板）とこれを付勢するばね部材とにより負圧発生手段を構成するとともに供給システム内を密閉構造とすることで、記録ヘッドに対して適切な負圧を作用するようにした。

かかる構成は、吸収体により負圧を発生させる従来技術の構成に対して、容積効率が高く、かつインク選定の自由度も向上できるものである。また、そればかりでなく、近年の記録の高速化に伴って求められるインク供給の高流量化や安定化の要望にも好ましく応え得るものである。

また、本発明が特に主眼とした供給経路に滞留する気体を排除する目的に対しては、記録ヘッドから最も離れた最上流位置であるインクタンクにこれを移送するものとし、そのために複数の流路を介してインクタンクとインク供給経路とを連結するとともに、両者の圧力のバランスを利用することでインクタンクからのインク導出とインクタンクへの気体導入とが並行して行われるようにした。

かかる構成によれば、供給経路内の滞留気体を、複雑な装置を必要とせず、部品点数の増加が少なく簡単な構造でありながら、円滑かつ迅速にインクタンク側に排除することができる。また、排除のタイミングも、気体がある程度蓄積すると圧力のバランスに従って自ずと行われるため、気体排除の信頼性が高いものである。

また、気体排除の過程において、常にインクタンクの負圧を維持しているのでインクジェット記録ヘッドのインク吐出口などからの液体漏洩を確実に防止することができる。さらには、気体をインクタンク側に排除することによって、記録ヘッドの吐出口側からインク吸引を行うことで気体を排除する方法に比較してインク消費量を格段に減少させることができ、インク浪費を抑えて、ランニングコストの低減にも貢献するものである。

加えて、供給経路に対して着脱可能に構成されたインクタンクを用いる場合において、従来は、交換操作時に供給経路側に気体が侵入することを防止するために、供給経路がインクで満たされている状態で、すなわちインクを完全に消費しきる前にインクタンクの交換を行っている場合が多かった。しかし上記構成によれば、交換操作時に供給経路内に気体が侵入しても、新たなインクタンクを装着すればそのインクタンクに対して容易かつ迅速に気体を排除できるので、インクが完全に消費された後に交換を行うことができ、またこれにより、ランニングコストのさらなる低減できるのみならず、環境問題に対しても資するところが大きい。さらに、上述の実施形態においてはいずれも、通常の使用時の姿勢においてインクタンクを最も高所に配置し、供給部ないし記録ヘッドが低所に配置されている。これは、気液交換を迅速かつ円滑に、かつ簡単な構成で行う上で非常に好ましい配置である。

なお、インクタンクの構成にもよるが、インクタンクに導入された気体は、これがインク供給経路に戻らず、インク供給が阻害されない位置であれば、インクタンク内のどこに貯留されてもよい。しかし、インクを吸収体などに含浸させずにそのまま貯留するようにした上記実施形態の構成は、導入された気体がそのままインクタンク内の最上部に位置することになるので、好ましいものである。

そしてこのように、インクタンク内に吸収体が存在しない場合、タンクの容積そのものがインクの容量となりうるので、必要以上にインクタンクを大きくする必要がなく、またタンクの形状も比較的自由に設計できるのである。

本発明を構成するための基本的な条件は、液室がインクタンクとの接続部分および記録ヘッドとの接続部分を除き、インクをそのまま貯留する密閉構造を有すること、および、好ましい負圧を維持するための大気導入をインクタンクに対して直接行うようにして、記録ヘッドに直接連通する液室には気体が極力入らないようにしたことにある。この条件は、インク供給の高流量化や安定化を実現し、高速記録（吐出）を行っても吐出特性を常に良好に保持する上で極めて好ましく、特許文献１〜５のいずれにも開示ないし示唆されないものである。

この基本的な条件を満たす構成であれば、負圧発生手段は上記各実施形態のようなばねと可撓性部材との組み合わせによるもののほか、その他の構成を採ることもできる。すなわち、本発明の基本的な条件は負圧発生手段としての吸収体の採用を排除するものではない。

図２２は吸収体を用いつつも上記基本的な条件を満たすように構成したインク供給システムの構成例である。ここで、図１９（ａ）および（ｂ）と同様に構成できる各部については対応箇所に同一符号を付してある。

本例の構成は、インクタンク１００が、インクをそのまま収容して液室に直接インクを供給する一方、気体の排出を受容する液体収容室１２０と、この液体収容室１２０に連通して液体を吸引することで負圧を発生する部材としての吸収体４００を収納して内部が大気に開放された負圧発生部材収納室４０１とを有してなることである。かかる構成によっても本発明の基本的な条件を満たすことができ、また部品点数を減じて製造工程を簡略化することができるものである。また、本発明の特徴である、密閉構造とされた液室側に存在する気体をインクタンク内の圧力、各流路の水頭差による圧力および各流路に形成されるメニスカスによる圧力の条件に応じて、記録ヘッドから離れたインクタンクに迅速かつ確実に移送し、かつそこに留めておくことができることは勿論である。

また、以上の説明では本実施形態の記録方式として、シリアル型のインクジェット記録装置を適用してきたが、本発明および本実施形態はこれに限定されるものではない。また、シリアル型でなくライン走査型の記録装置であっても本発明および本実施形態を適用することは可能である。さらに、液体供給システムは、インクの色調（色や濃度など）に対応して複数設けることができるのは言うまでもない。

さらに、以上では本発明を記録ヘッドにインクを供給するインクタンクに適用した場合について説明したが、記録部としてのペンにインクを供給する供給部に適用されるものでもよい。

また、本発明は、そのような種々の記録装置の他、飲料水や液体調味料などの種々の液体を供給するための装置、あるいは薬品を供給する医療の分野などに広範囲に適用することができる。

本発明の第１の実施形態による液体供給システムの模式的断面図である。 第１の実施形態における気体除去過程を説明するための図であり、新しいインクタンクが液室ないし記録ヘッドに未装着である状態を示す模式的断面図である。 第１の実施形態における気体除去過程を説明するための図であり、図２の状態から、新たなインクタンクを装着した瞬間の状態を示す模式的断面図である。 第１の実施形態における気体除去過程を説明するための図であり、記録ヘッドからインクを吐出させている状態を示す模式的断面図である。 第１の実施形態における気体除去過程を説明するための図であり、図４のインク吐出あるいは排出が停止した状態を示す模式的断面図である。 第１の実施形態における気体除去過程を説明するための図であり、図５の状態からインク移動と気体排出とが同時に進行している状態を示す模式的断面図である。 第１の実施形態における気体除去過程を説明するための図であり、インク移動および気体排出が停止した状態を示す模式的断面図である。 第１の実施形態におけるインク移動および気体排出の原理を説明するための説明図である。 図８とは異なった条件下での第１の実施形態におけるインク移動および気体排出の原理を説明するための説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る液体供給システムに適用されるインク液室の模式的断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る液体供給システムの構成および動作を説明するための模式的断面図である。 本発明の第３の実施形態に適用されるインク供給システムに適用される接続部の主要部を示す斜視図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の第４の実施形態に係る液体供給システムの構成および動作を説明するための模式的断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の第５の実施形態に係る液体供給システムの構成および動作を説明するための模式的断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の第６の実施形態に係る液体供給システムの構成および動作を説明するための模式的断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の第７の実施形態に係る液体供給システムの構成および動作を説明するための模式的断面図である。 本発明の第８の実施形態を説明するための接続部の拡大図である。 （ａ）は本発明の第１の実施形態を適用したインクタンクの具体的な構成例を示す分解斜視図、（ｂ）はそのインク収容室部分の横方向断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の第１の実施形態の構成を適用したインク供給システムの具体的な構成例を示す断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、図１９の構成の変形例を示す断面図である。 本発明を適用可能なインクジェット記録装置の構成例を示す斜視図である。 本発明のさらに他の実施形態に係るインク供給システムを説明するための断面図である。 インク供給システム従来例を説明するための断面図である。

符号の説明

１０，１０Ａ，１０’，１０”，１００ インクタンク
１１ シート部材
１２ インク収納室
１３ 連通口
１４ 圧力板
１７ 封止部
２０ 記録ヘッド
２２ フィルタ
３０ バルブ室
３１ バルブ室シート部材
３４ バルブ室圧力板
３５ バルブ室ばね部材
３２，３６ 連通口
３７ シール部材
４０ ばね部材
５０，５０Ａ，６０，８０ 液室
５１，６１，７１，８１ 接続部
５３，６３，７３，８３ インク流路
５３ｈ インク流路ヘッド側開口
５３ｔ インク流路タンク側開口
５４，６４，７４，８４ エア流路
５４ｈ エア流路ヘッド側開口
５４ｔ エア流路タンク側開口
５３Ａ インク流路部材
５４Ａ エア流路部材
７５ 溝部材
１５０ インクジェット記録装置
１５４ 液体供給システム
１５３ キャリッジ
１５８ 回復系ユニット

Claims (3)

1. インクを吐出するための記録ヘッドと、
   前記記録ヘッドに連通した液室と、
   インクを収納するインク収納部を備えたインクタンクと、
   前記液室と前記インク収納部とを連通する複数の連通路と、
   を具えたインク供給システムであって、
   前記液室は前記複数の連通路と前記記録ヘッドとを除いて実質的密閉空間を形成し
   前記インク収納部は、前記システム内の圧力を調整するための圧力調整手段を有し、
   前記圧力調整手段は、前記インク収納部の少なくとも一部をなし、変位または変形することで前記インク収納部の内容積を変更可能な可動部と、前記内容積を拡大する方向に前記可動部を付勢することで前記記録ヘッド内部を大気圧に対する負圧状態にするための付勢手段と、前記負圧状態を調整するために、前記液室を介さず前記インク収容部内に直接大気導入を行うバルブ手段とを有し、
   前記複数の連通路の、前記記録ヘッド内の開口の鉛直方向の高さの差に対応した、前記インクの水頭による圧力差と、それぞれの前記連通路において前記インクが形成するメニスカスによる圧力の差との関係に応じて、前記複数の連通路の一部の連通路を介して前記密閉空間内の気体が前記液体収納部に移動すると共に、前記複数の連通路の他の一部の連通路を介して前記液体収納部から前記記録ヘッドに前記インクが移送される動作が行なわれ、
   前記記録ヘッドからのインクの吐出に伴って、前記複数の連通路の液室側開口部がインクと接した状態で前記バルブ手段から前記インクタンク内に大気が導入されることを特徴とするインク供給システム。
2. インクを吐出する記録ヘッドに連通し、複数の連通路と前記記録ヘッドとを除いて実質的密閉空間を形成する液室に対し、前記複数の連通路を介して接続されることで前記インクが連通するインク収納部を備えたインクタンクであって、
   前記インク収納部は、前記記録ヘッドへのインク供給系内部の圧力を調整するための圧力調整手段と、前記複数の連通路とを備え、
   前記圧力調整手段は、該インク収納部の少なくとも一部をなし、該変位または変形することでインク収納部の内容積を変更可能な可動部と、前記内容積を拡大する方向に前記可動部を付勢することで前記記録ヘッド内部を大気圧に対する負圧状態にするための付勢手段を備えた構成となっており、
   前記負圧状態を調整するために、前記インク収納部内に直接大気導入を行う手段を備え、
   前記複数の連通路の、前記記録ヘッド内の開口の鉛直方向の高さの差に対応した、前記インクの水頭による圧力差と、それぞれの前記連通路において前記インクが形成するメニスカスによる圧力の差との関係に応じて、前記複数の連通路の一部の連通路を介して前記密閉空間内の気体が前記インク収納部に移動すると共に、前記複数の連通路の他の一部の連通路を介して前記インク収納部から前記記録ヘッドに前記インクが移送されることを特徴とするインクタンク。
3. インクを吐出する記録ヘッドに連通し、複数の連通路と前記記録ヘッドとを除いて実質的密閉空間を形成する液室に対し、前記複数の連通路を介して接続されることで前記インクが連通するインク収納部を備えたインクタンクであって、
   前記インク収納部は、前記記録ヘッドへのインク供給系内部の圧力を調整するための圧力調整手段を備えるとともに、前記複数の連通路のうち少なくとも１本の連通路を一体に有し、
   前記圧力調整手段は、該インク収納部の少なくとも一部をなし、該変位または変形することでインク収納部の内容積を変更可能な可動部と、前記内容積を拡大する方向に前記可動部を付勢することで前記記録ヘッド内部を大気圧に対する負圧状態にするための付勢手段を備えた構成となっており、
   前記負圧状態を調整するために、前記インク収納部内に直接大気導入を行う手段を備え、
   前記複数の連通路の、前記記録ヘッド内の開口の鉛直方向の高さの差に対応した、前記インクの水頭による圧力差と、それぞれの前記連通路において前記インクが形成するメニスカスによる圧力の差との関係に応じて、前記複数の連通路の一部の連通路を介して前記密閉空間内の気体が前記インク収納部に移動すると共に、前記複数の連通路の他の一部の連通路を介して前記インク収納部から前記記録ヘッドに前記インクが移送されることを特徴とするインクタンク。

Images