特許 7604565 インクジェット記録装置およびインクタンク

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-13

(45)【発行日】2024-12-23

(54)【発明の名称】インクジェット記録装置およびインクタンク

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/175 20060101AFI20241216BHJP

   B41J 2/01 20060101ALI20241216BHJP

【ＦＩ】

B41J2/175 131

B41J2/175 169

B41J2/175 141

B41J2/01 305

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2023106364

(22)【出願日】2023-06-28

(62)【分割の表示】P 2019071351の分割

【原出願日】2019-04-03

(65)【公開番号】P2023115276

(43)【公開日】2023-08-18

【審査請求日】2023-07-27

(73)【特許権者】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100126240

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 琢磨

(74)【代理人】

【識別番号】100223941

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 佳子

(74)【代理人】

【識別番号】100159695

【弁理士】

【氏名又は名称】中辻 七朗

(74)【代理人】

【識別番号】100172476

【弁理士】

【氏名又は名称】冨田 一史

(74)【代理人】

【識別番号】100126974

【弁理士】

【氏名又は名称】大朋 靖尚

(72)【発明者】

【氏名】荒木 裕太

(72)【発明者】

【氏名】梅原 康佑

(72)【発明者】

【氏名】島田 皓樹

【審査官】牧島 元

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１０／０２０１７６１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－２２２１５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２３７０６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１９０３３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０６５０８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１４２４４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－３４９７８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０１４１２１０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ４１Ｊ ２／０１ － ２／２１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

インクを吐出して画像を記録する記録ヘッドと、前記記録ヘッドへ供給されるインクを収容しインクボトルからインクが注入されるインクタンクと、を備えるインクジェット記録装置であって、
前記インクタンクの外部に向けて開口する第１上端部と前記インクタンクの内部に向けて開口する第１下端部とによって規定される第１流路と、
前記インクタンクの外部に向けて開口し前記第１上端部より上方へ突出する第２上端部と前記インクタンクの内部に向けて開口する第２下端部とによって規定される第２流路と、を有する注入補助部材をさらに備え、
前記第１上端部と前記第２上端部を含む注入口を封止可能なタンクキャップは、前記インクタンクまたは装置本体に回動可能に軸支されたレバー部によって支持されることを特徴とするインクジェット記録装置。

【請求項2】

インクを吐出して画像を記録する記録ヘッドと、前記記録ヘッドへ供給されるインクを収容しインクボトルからインクが注入される１色の前記インクを収容するインクタンクと、を備えるインクジェット記録装置であって、
前記インクタンクの外部に向けて開口する第１上端部と前記インクタンクの内部に向けて開口する第１下端部とによって規定される第１流路と、
前記インクタンクの外部に向けて開口し前記第１上端部より上方へ突出する第２上端部と前記インクタンクの内部に向けて開口する第２下端部とによって規定される第２流路と、を有する注入補助部材をさらに備えることを特徴とするインクジェット記録装置。

【請求項3】

前記インクタンクが、１色の前記インクを収容するインクタンクであることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。

【請求項4】

前記第２下端部は、前記第１下端部よりも前記インクタンクの底面からの距離が小さいことを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェット記録装置。

【請求項5】

前記第２下端部は、前記第１下端部よりも下方へ突出することを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェット記録装置。

【請求項6】

前記第１上端部と前記第２上端部を含む注入口を封止可能なタンクキャップを備えることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録装置。

【請求項7】

前記タンクキャップは、前記インクタンクまたは装置本体に回動可能に軸支されたレバー部によって支持されることを特徴とする請求項６に記載のインクジェット記録装置。

【請求項8】

前記レバー部は、前記インクタンクに収容されるインクの色と対応する色に色分けされていることを特徴とする請求項１、３、７のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。

【請求項9】

前記記録ヘッドにより画像を記録された記録媒体を排出する排出部を備え、
前記レバー部が、前記排出部における前記記録媒体の排出方向の上流から下流に向けて上方に傾斜していることを特徴とする請求項１、３、７、８のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。

【請求項10】

前記レバー部を前記排出部における前記記録媒体の排出方向の上流から下流に向けて回動することで、前記第１上端部と前記第２上端部を含む注入口を封止することを特徴とする請求項９に記載のインクジェット記録装置。

【請求項11】

前記第１流路は、前記第２流路よりも前記記録媒体の排出方向の下流に配置されていることを特徴とする請求項９または１０に記載のインクジェット記録装置。

【請求項12】

前記インクタンクの上面を被覆するタンクカバーを有し、
前記タンクカバーは、前記インクタンクの上面を被覆する第１位置と、前記インクタンクの上面を被覆しない第２位置とに移動可能に構成されており、
前記タンクカバーが前記第１位置にある場合は、ユーザが前記タンクキャップにアクセスできないことを特徴とする請求項１、３、６から１１のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。

【請求項13】

前記インクジェット記録装置の上面を被覆するカバーを有し、
前記カバーは、前記インクジェット記録装置の上面を被覆する第１位置と、前記インクジェット記録装置の上面を被覆しない第２位置とに移動可能に構成されており、
前記カバーが前記第１位置にある場合は、ユーザが前記タンクカバーにアクセスできないことを特徴とする請求項１２に記載のインクジェット記録装置。

【請求項14】

前記第１下端部における断面積は、前記第１上端部における断面積より大きいことを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。

【請求項15】

前記第１流路の断面積は前記第２流路の断面積より大きいことを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。

【請求項16】

前記インクタンクを複数備え、
前記記録ヘッドにより吐出される前記インクの色毎に、１つの前記インクタンクを備えることを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。

【請求項17】

前記記録ヘッドにより画像を記録された記録媒体を排出する排出部を備え、
前記インクタンクは、ブラックインクを収容するブラック用インクタンクとカラーインクを収容するカラー用インクタンクとを含み、
前記排出部は前記ブラック用インクタンクと前記カラー用インクタンクの間に設けられていることを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。

【請求項18】

前記インクタンクは、複数に区画された空気を収容する空気収容室を有する請求項１から１７のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、インクを吐出して画像を記録するインクジェット記録装置およびインクタンクに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、インクタンクの開口を介してタンク内部に挿通する複数の流路がインクの流路及び空気の流路となり、インク補給容器とインクタンクの間で気液交換を行いながらインクの補給が可能な構成が開示されている。これにより、ユーザはインク補給容器を圧搾することなくインクタンクにインクを補給することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８－１６１８８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１の構成では、インクが流れる流路の開口面積が小さい場合にインクの注入に時間を要することがあり、ユーザビリティの低下を招く虞がある。

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、インクタンクへのインクの注入時間が短縮されたインクジェット記録装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するため、本発明に係るインクジェット記録装置は、インクを吐出して画像を記録する記録ヘッドと、前記記録ヘッドへ供給されるインクを収容しインクボトルからインクが注入されるインクタンクと、を備えるインクジェット記録装置であって、前記インクタンクの外部に向けて開口する第１上端部と前記インクタンクの内部に向けて開口する第１下端部とによって規定される第１流路と、前記インクタンクの外部に向けて開口し前記第１上端部より上方へ突出する第２上端部と前記インクタンクの内部に向けて開口する第２下端部とによって規定される第２流路と、を有する注入補助部材をさらに備え、前記第１上端部と前記第２上端部を含む注入口を封止可能なタンクキャップは、前記インクタンクまたは装置本体に回動可能に軸支されたレバー部によって支持されることを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、インクタンクへのインクの注入時間が短縮されたインクジェット記録装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１実施形態に係るインクジェット記録装置の外観斜視図である。

【図2】第１実施形態に係るインクジェット記録装置の内部構成を示す斜視図である。

【図3】第１実施形態に係るタンクユニットの外観斜視図である。

【図4】第１実施形態に係るインクタンクの斜視図である。

【図5】第１実施形態に係るニードルの詳細を示す断面模式図である。

【図6】インク注入動作を説明する模式図である。

【図7】第１実施形態に係るニードルの特徴を説明する断面模式図である。

【図8】ニードルの上端部に斜面を形成しない比較例を示す図である。

【図9】第１実施形態に係るニードルの上端部を説明する模式図である。

【図10】第２実施形態に係るニードルの詳細を示す断面図である。

【図11】第２実施形態に係るニードルのテーパ形状を説明する模式図である。

【図12】第２実施形態に係るニードルの変形例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

〔第１実施形態〕
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。但し、以下の実施形態は本発明を限定するものではなく、また、本実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須のものとは限らない。また、実施形態に記載されている構成要素の相対配置、形状等はあくまで例示であり、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

【0010】

＜装置構成＞
図１（ａ）は、本実施形態におけるインクジェット記録装置（以下、記録装置）１を示す外観斜視図である。記録装置１は、筐体５と、記録媒体に記録動作を行う記録ヘッド３（図２参照）と、記録ヘッド３へ供給されるインクを収容するインク収容容器としてのインクタンク１１と、を備える。本実施形態においてインクタンク１１は、筐体５の前面に配され装置本体に固定されている。同じく筐体５の前面には、ユーザが記録装置１に対して指令入力などの操作が可能な操作部４を備える。本実施形態の操作部４は、記録装置１のエラーなどを表示可能な表示パネルも含む。

【0011】

筐体５の前面には、ユーザが筐体５に対して挿抜可能な給紙カセット６が設けられている。給紙カセット６には、内部に積載された記録媒体をユーザが視認できるように窓部６ａが設けられている。窓部６ａはガラスやプラスチックなどの透明な部材により構成されることが望ましい。

【0012】

筐体５の上部には、原稿の読み取り動作を行うスキャナユニット２が、筐体５に対して開閉可能に設けられている。図１（ｂ）は、筐体５に対してスキャナユニット２が開いた状態を示す記録装置１の外観斜視図である。スキャナユニット２を開くと、インクタンク１１の上面を被覆可能なタンクカバー１２が露出する。図１（ｂ）において、タンクカバー１２は閉じた状態である。タンクカバー１２の詳細は後述する。なお、スキャナユニット２を搭載しない本体カバーが筐体５に対して開閉可能な構成であってもよい。

【0013】

図２は、記録装置１の内部構成を示す斜視図である。記録装置１は、筐体５の前面に設けられた給紙カセット６、または背面に設けられた給紙トレイ７に積載された記録媒体を不図示の給送手段により給送する。給送手段により給送された記録媒体は、搬送ローラ（搬送手段）４０によって、記録ヘッド３と対向する位置に配されたプラテン４２上に搬送される。プラテン４２は、記録ヘッド３により記録される記録媒体を案内支持するための部材である。記録ヘッド３による記録が完了した記録媒体は、排出ローラ（排出手段）４１により排紙トレイ（排出部）４３上へ排出される。排紙トレイ４３は、給紙カセット６の上方に配される。

【0014】

なお、搬送ローラ４０により記録媒体が搬送される方向（図２に示すＹ方向）を搬送方向と称する。すなわち、搬送方向の上流側は筐体５の背面側と対応し、搬送方向の下流側は筐体５の前面側と対応する。

【0015】

記録ヘッド３は、搬送方向と交差する主走査方向（図２に示すＸ方向）に往復移動するキャリッジ３１に搭載される。本実施形態において、搬送方向と主走査方向は直交する。

【0016】

記録ヘッド３は、キャリッジ３１とともに主走査方向に移動しながらインク滴を吐出して、記録媒体に対して１バンド分の画像を記録する（記録動作）。１バンド分の画像が記録されると、記録媒体は搬送ローラ４０によって所定量だけ搬送方向に搬送される（間欠搬送動作）。この１バンド分の記録動作と間欠搬送動作を繰り返すことによって、画像データに基づいて記録媒体の全体に画像が記録される。

【0017】

記録装置１には、キャリッジ３１の走査領域内であって、記録ヘッド３により記録動作が行われる記録領域の外側にメンテナンスユニットが設けられている。メンテナンスユニットは、記録ヘッド３の吐出性能を維持するためのメンテナンス処理を行うユニットであり、インクの吐出口が配列された吐出口面と対向可能な位置に配される。図２に示す記録ヘッド３は、メンテナンスユニットによるメンテナンス処理が可能な位置（ホームポジション）に位置する。メンテナンスユニットは、吐出口面をキャッピング可能なキャップや、キャッピングした状態で強制的にインクを吸引して吐出口内の残留気泡や増粘したインクを除去するための吸引動作を行う吸引回復機構などを備えている。

【0018】

なお、本実施形態では記録ヘッド３がキャリッジ３１に搭載されたシリアルヘッドの例を示すが、本発明はこれに限らず、記録媒体の幅に相当する領域に複数の吐出口が配列されたラインヘッドにも適用可能である。

【0019】

インクタンク１１は、記録ヘッド３により吐出されるインクの色毎に記録装置１に設けられている。本実施形態では、ブラック用インクタンク１１Ｋ、シアン用インクタンク１１Ｃ、マゼンタ用インクタンク１１Ｍ、イエロー用インクタンク１１Ｙの４つのインクタンクを備え、これらをまとめてインクタンク１１と称する。なお、シアン、マゼンタ、イエローはあくまでカラーインクの一例であり、これに限られない。

【0020】

図２に示すように、ブラック用インクタンク１１Ｋは記録装置１の正面から見て排紙トレイ４３及び給紙カセット６の左側に配される。一方、シアン用インクタンク１１Ｃとマゼンタ用インクタンク１１Ｍとイエロー用インクタンク１１Ｙは、記録装置１の正面から見て排紙トレイ４３及び給紙カセット６の右側に配される。すなわち、排紙トレイ４３及び給紙カセット６は、ブラック用インクタンク１１Ｋとカラー用インクタンクとの間に設けられている。各インクタンク１１は、記録ヘッド３へインクを供給するための供給流路を構成する可撓性のチューブ８によって記録ヘッド３と接続される。

【0021】

また、記録装置１には、ブラック用タンクカバー１２Ｂｋとカラー用タンクカバー１２Ｃｌが設けられている。ブラック用タンクカバー１２Ｂｋは、ブラック用インクタンク１１Ｋの上面を覆う。一方カラー用タンクカバー１２Ｃｌは、シアン用インクタンク１１Ｃとマゼンタ用インクタンク１１Ｍとイエロー用インクタンク１１Ｙの上面を一体的に覆う。以降で、ブラック用タンクカバー１２Ｂｋとカラー用タンクカバー１２Ｃｌをまとめてタンクカバー１２と称する。

【0022】

＜インク注入動作＞
図３（ａ）～（ｄ）は、インクタンク１１とその周辺構成を含むタンクユニット１０の外観斜視図である。タンクユニット１０の基本構成は各インク色で共通のため、ブラック用タンクユニットを例に説明する。

【0023】

図３（ａ）はタンクカバー１２が閉じた状態を示し、図３（ｂ）はタンクカバー１２が開いた状態を示す。ユーザは、タンクカバー１２をＳ１方向へ開くことでタンクキャップ１３へアクセス可能となる。

【0024】

インクタンク１１の上面には、インクを注入するための注入口１４が設けられており、注入口１４はタンクキャップ１３によって封止可能となっている。タンクキャップ１３は、注入口１４を封止するためのキャップ部１３ａと、キャップ部１３ａを支持しユーザが操作可能なレバー部１３ｂによって構成されており、レバー部１３ｂは記録装置１の本体に対して回動可能に軸支されている。ユーザは、レバー部１３ｂを図３（ｂ）に示すＳ２方向へ回動しながらキャップ部１３ａを注入口１４から取り外すことで、インクの注入が可能となる（図３（ｃ）参照）。なお、レバー部１３ｂは、インクタンク１１又はタンクカバー１２に対して回動可能に軸支される構成であってもよい。

【0025】

タンクキャップ１３のキャップ部１３ａはゴム弾性を有する部材で構成され、レバー部１３ｂはプラスチック等で構成される。本実施形態のレバー部１３ｂは、インクタンク１１に収容されるインクの色と対応する色に色分けされている。すなわち、ブラックインク用のレバー部１３ｂはブラック又はグレー、シアンインク用のレバー部１３ｂはシアン、マゼンタインク用のレバー部１３ｂはマゼンタ、イエローインク用のレバー部１３ｂはイエローに色分けされている。これにより、ユーザがインクタンク１１にインクを注入する際に、誤った色のインクを注入することを抑制することができる。なお、レバー部１３ｂのみならず、キャップ部１３ａも色分けされる形態であってもよい。

【0026】

図３（ｄ）は、タンクキャップ１３を取り外した状態で、インク補充容器であるインクボトル１５を注入口１４に挿入してインクを注入している様子を示す。本実施形態では、インクボトル１５のインクがインクタンク１１内の空気と気液交換されることによって、インクタンク１１へ注入される。

【0027】

＜インクタンクの構成＞
図４は、インクタンク１１の斜視図である。インクタンク１１は、インクを収容するインク収容室１６と、インク収容室１６のインクを記録ヘッド３へ供給するためのインク供給口１７と、空気を収容する空気収容室１８と、空気収容室１８を大気と連通させる大気連通口１９を備える。インク収容室１６はインクタンク１１の上部に配され、第１側面側に開口するように設けられている。図４（ａ）はインクタンク１１を第１側面側から見た斜視図である。インク供給口１７は一端がインク収容室１６と接続され、他端はチューブ８（図２参照）と接続される。インク収容室１６は第１側面側の開口を不図示の可撓性フィルムで塞がれることで、インクの収容が可能となる。

【0028】

空気収容室１８は、インク収容室１６の下に配され、第１側面と対向する第２側面側に開口するように設けられている。図４（ｂ）はインクタンク１１を第２側面側から見た斜視図である。空気収容室１８は、第２側面側が複数の部屋に区画されており、各部屋は第１側面側に配された連通流路１８ａにより連通する。空気収容室１８の開口する第２側面側も、不図示の可撓性フィルムによって塞がれる。空気収容室１８の各部屋は、第２側面側においては連通せず、第１側面側に配された連通流路１８ａを介して連通する。

【0029】

空気収容室１８とインク収容室１６は、インク収容室１６の下面から下方に延びる接続路２０によって接続され、接続路２０の下端がインクと空気の気液交換部となる。接続路２０はインクタンク１１の第１側面側に配される。なお、接続路２０の気液交換部はインクのメニスカスが維持される程度の断面積を有する。空気収容室１８の上部には大気と連通する大気連通口１９が設けられ、大気連通口１９と接続路２０は離れて配置される。

【0030】

通常使用時は、記録ヘッド３からのインクの吐出に伴いインク収容室１６から記録ヘッド３へインクが供給され、供給されたインクと同じ体積の空気が気液交換部を介して空気収容室１８からインク収容室１６へ供給される。しかしながら、気温や気圧の変動等によってインク収容室１６の空気が膨張し気液交換部のメニスカスが破壊された場合は、インク収容室１６のインクが水頭差によって空気収容室１８に落下する。そのため、空気収容室１８はインク収容室１６に満タンに収容されたインクを収容可能な容積を有する。このように、空気収容室１８は大気連通口１９からインクが装置内へ漏れるのを抑制するバッファ室としての役割も担う。

【0031】

また、空気収容室１８にインクが収容された状態で記録装置１が通常使用時とは異なる姿勢にされた場合であっても、大気連通口１９と接続路２０が離れて配置されることで、大気連通口１９からインクが漏れることが抑制される。また、接続路２０と大気連通口１９の間には、空気収容室１８が複数の部屋に区画されているため、インクの流れが妨げられてさらにインクの漏れを抑制する効果がある。さらに、区画された空気収容室１８の開口する側面と連通流路１８ａが設けられる側面が異なることで、隣り合う区画された部屋をインクが行き来しにくい構成となっており、大気連通口１９からのインクの漏れを防止する。

【0032】

＜ニードルの構成＞
インクタンク１１にはさらに、インクの注入を補助する注入補助部材としてのニードル２２が設けられている。図５は、本実施形態のニードル２２の詳細を示す断面模式図である。ニードル２２は、第１流路２４ａと、第１流路２４ａより短い第２流路２４ｂによって構成され、インクタンク１１の内部と外部を連通させる。本実施形態において、第１流路２４ａの断面積は第２流路２４ｂの断面積よりも大きく構成される。

【0033】

第１流路２４ａは、注入口１４の上端より上方へ露出しインクタンク１１の外部に向けて開口する第１上端部２３ａと、インクタンク１１（インク収容室１６）の内部に向けて開口する第１下端部２５ａとによって規定される。また、第２流路２４ｂは、注入口１４から露出しインクタンク１１の外部に向けて開口する第２上端部２３ｂと、インクタンク１１（インク収容室１６）の内部に向けて開口する第２下端部２５ｂとによって規定される。

【0034】

第１流路２４ａの第１上端部２３ａは、第２流路２４ｂの第２上端部２３ｂよりも上方へ突出するように、重力方向において高く形成されている。また、第１上端部２３ａと第２上端部２３ｂのいずれも、流路の延びる方向に対して斜めに開口しており、互いに接する中心部に向かって高い斜面となっている。さらに、第１下端部２５ａは、第２下端部２５ｂよりも下方へ突出するように、重力方向において低く形成されている。

【0035】

図６は、本実施形態の気液交換を利用したインク注入動作を説明する模式図である。図６（ａ）は、インクタンク１１が空の状態を示す。ニードル２２を形成する第１流路２４ａと第２流路２４ｂは、インク注入動作において一方がインクの流路として機能し、他方が空気の流路として機能する。インクボトル１５は不図示の封止部材によって開口が塞がれており、図６（ａ）に示すように開口を下に向けてもインクは垂れないように構成される。

【0036】

図６（ｂ）に示すように、インクボトル１５をインクタンク１１に挿入すると、ニードル２２によってインクボトル１５の封止部材が開放される。これに伴い、インクボトル１５のインクが第１流路２４ａを通ってインクタンク１１へ流入し、インクタンク１１内の空気が第２流路２４ｂを通ってインクボトル１５へ流入する。すなわち、第１流路２４ａはインクの流路として機能し、第２流路２４ｂは空気の流路として機能する。このように、インクタンク１１とインクボトル１５の間でインクと空気が行き来する気液交換を利用して、インクタンク１１へインクが注入される。

【0037】

図６（ｃ）に示すように、空気の流路として機能する第２流路２４ｂの第２下端部２５ｂまでインク液面Ｌが到達すると、第２下端部２５ｂからインクボトル１５へ空気が流出できなくなるため、気液交換が停止する。すなわち、インクボトル１５をインクタンク１１に挿入したときの第２下端部２５ｂの位置に基づいて、インクボトル１５からインクタンク１１へのインクの注入が停止する。以上が、気液交換を利用したインク注入動作の原理である。

【0038】

続いて、図７を用いて本実施形態のニードル２２の特徴を詳しく説明する。図７は、ユーザがインク注入動作を開始したときの断面模式図である。図７（ａ）は、インクボトル１５を注入口１４に挿入した直後の様子を示す。ニードル２２がインクボトル１５の内部へ挿入される際、第１流路２４ａの第１上端部２３ａが第２流路２４ｂの第２上端部２３ｂに比べて上方へ突出しているため、第１流路２４ａが先にインクボトル１５に収容されたインクと接触する。これにより、本実施形態のニードル２２は、第１流路２４ａがインクの流路として確定されやすい構成となっている。

【0039】

図７（ｂ）は、インクボトル１５からインクタンク１１（インク収容室１６）へのインク注入が開始した後の様子を示す。気液交換を利用したインクの注入は、インクタンク１１からインクボトル１５へ空気が流入した分、インクボトル１５からインクタンク１１へインクが流入する構成となっている。そのため、空気が気泡となってニードル２２から離れてやすい構成であるほど、インクの流入もスムーズに行われる。

【0040】

上述したように、第１上端部２３ａ及び第２上端部２３ｂは斜面を有する構成であり、この斜面によって空気がニードル２２から離れやすくなり、空気の流入を促進している。詳細を図８及び図９を用いて説明する。

【0041】

図８は、第１上端部２３ａ及び第２上端部２３ｂに斜面を形成しない構成を示す比較例であり、図９は本実施形態のように、斜面を有する第１上端部２３ａ及び第２上端部２３ｂを示す模式図である。第２上端部２３ｂからインクボトル１５のインク内に空気が流入する際は、図８（ａ）～図８（ｄ）及び図９（ａ）～図９（ｄ）に示すように、空気の気泡が形成されて第２上端部２３ｂから気泡が離れる必要がある。

【0042】

このとき、図８に示す比較例のように斜面が形成されていない場合、図８（ｂ）から図８（ｃ）へ遷移する際に、第２上端部２３ｂの開口面全体から気泡が離れる必要があり、時間がかかってしまう。すなわち、気泡が第２上端部２３ｂに対して面接触しており、接触面積が大きいため気泡が離れにくい。

【0043】

一方、本実施形態のように斜面が形成されていると、図９（ｂ）から図９（ｃ）へ遷移する際に、第２上端部２３ｂの頂部２３ｂｂから気泡が離れるため、気泡が容易に形成される。すなわち、気泡が頂部２３ｂｂに対して線接触しており、図８の場合と比較して接触面積が小さいため気泡が離れやすい。したがって、インクタンク１１からインクボトル１５への空気の流入がスムーズに行われるため、インクボトル１５からインクタンク１１へのインクの流入速度も向上する。さらに、斜面は第１上端部２３ａと第２上端部２３ｂが互いに接する部分に向けて高く形成されており、これにより、気泡が第１上端部２３ａの側面と接触しながら上昇するため、さらに離れやすい構成となっている（図９（ｃ）参照）。

【0044】

また、図７（ａ）を用いて第１流路２４ａがインクの流路として機能しやすい構成を説明したが、実際はインクが第１流路２４ａを流れない場合もある。その場合は第１上端部２３ａから気泡が流入する構成となるため、本実施形態においては第１上端部２３ａにも斜面を形成している。

【0045】

続いて、図７（ｃ）は、インクタンク１１のインク液面Ｌが第１流路２４ａの第１下端部２５ａに到達した様子を示す。第１下端部２５ａとインク収容室１６の底面との距離は、第２下端部２５ｂとインク収容室１６の底面との距離より小さい。インク液面Ｌが第１下端部２５ａに到達すると、第１下端部２５ａはインクによって塞がれるため、第１下端部２５ａから空気の流入は不可能になる。これにより、仮に第１流路２４ａを空気が流れ、第２流路２４ｂをインクが流れていたとしても、第１流路２４ａはインクの流路として機能し、第２流路２４ｂが空気の流路として機能することが確定される。このように、インクの流路として機能する第１流路２４ａの第１下端部２５ａとインク収容室１６の底面との距離をできるだけ小さくすることで、第１流路２４ａと第２流路２４ｂのどちらをインクが流れるかが早く確定される。これにより、インク注入に要する時間をより短縮することができる。

【0046】

仮に、第１下端部２５ａが第２下端部２５ｂと同じ高さで形成されている場合、インク液面Ｌが第１下端部２５ａになかなか到達しないため、第１流路２４ａがインクの流路として確定するまでに時間を要する。さらに、流路の確定までの間、第１流路２４ａ及び第２流路２４ｂにおいてインクと空気が混在することで圧力の均衡が生じた場合に、インクが満タンまで注入されるよりも前にインクの流入が停止することがある。これに対して、本実施形態のように第１下端部２５ａをインク収容室１６の底面近傍まで延在させることで、流路を早く確定させて、インク収容室１６が満タンになるまでインクを注入することができる。

【0047】

ここで、インクの流抵抗は空気の流抵抗より大きいため、第１流路２４ａの断面積を第２流路２４ｂの断面積より大きく形成している。これにより、単位時間あたりのインクの流入量を増やすことができる。例えば、第１流路２４ａの断面積は９．６ｍｍ^２、第２流路の断面積は５．４ｍｍ^２である。

【0048】

以上のように、本実施形態のニードル２２は、高さの異なる上端部を有する２つの流路から構成されることで、インクボトル１５から流出するインクの流路を確定しやすくしている。さらに、上端部に斜面を形成することで、インクボトル１５への空気の流入をスムーズにしている。また、第１流路２４ａの下端部とインク収容室１６の底面の距離を小さくすることで、インクの流路をより確定しやすくしている。インクの流路として確定される第１流路２４ａは、空気の流路として確定される第２流路２４ｂより断面積が大きいことで、単位時間あたりのインク注入量を増加させる。これらの構成により、インクの注入に必要な時間を短縮することができ、ユーザの使用感を向上させることができる。

【0049】

なお、本実施形態においてはインクタンク１１が記録装置１に固定され、チューブ８によってインクが供給される形態を示すが、これに限らず、インクタンクが記録ヘッド３と共にキャリッジ３１に搭載される、いわゆるオンキャリッジの形態にも適用可能である。すなわち、キャリッジ３１に搭載されるインクタンクに注入口とニードルが設けられており、ユーザがインクボトルからインクを注入する形態であってもよい。

【0050】

〔第２実施形態〕
以下、図面を参照して本発明の第２実施形態について説明する。なお、本実施形態の基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、以下では特徴的な構成についてのみ説明する。

【0051】

図１０は、第２実施形態におけるニードル２２を示す断面図である。図１０（ａ）は、第２実施形態のニードル２２を用いてインクボトル１５からインクが注入される様子を示し、図１０（ｂ）は第２実施形態のニードル２２の詳細構成を示す。第１実施形態と異なり、第１流路２４ａの断面積が第１下端部２５ａに向けて大きくなるようにテーパ形状を有している。また、第１流路２４ａの内部は凹凸がない平滑な面で構成される。このように、第１上端部２３ａから第１下端部２５ａに向けて断面積が拡大する滑らかな流路形状にすることで、第１実施形態よりもさらにインクの流速を向上させることができる。

【0052】

図１１を用いて、テーパ形状の効果を説明する。図１１（ａ）は、第２実施形態の第１流路２４ａの構成を示す模式図であり、図１１（ｂ）は流路の断面積が急拡大する比較例を示す模式図である。図１１（ａ）と図１１（ｂ）において、インクはＳ３方向に流れる。

【0053】

図１１（ｂ）に示すように断面積が急拡大する場合、拡大した部分において渦Ｖが発生して圧力損失が生じる。これにより、インクの注入速度は低下してしまう。これに対して、図１１（ａ）に示すように断面積が緩やかに拡大する場合は圧力損失が発生しないため、インクの流速が低減しない。このように、第１流路２４ａを緩やかに拡大するテーパ形状に構成することで、インクの流速を向上し、インクの注入時間をより短縮することができる。

【0054】

図１２は、第２実施形態の変形例におけるニードル２２を示す模式図である。インクは第１流路２４ａをＳ４方向へ流れる。図１２に示すように、第１流路２４ａの断面積を曲線的に拡大するラッパ形状に構成しても、テーパ形状のものと同様の効果を得ることができる。このように、インクが流れる流路の断面積を、第１下端部２５ａへ向けて滑らかに拡大する構成とすることで、インク注入に必要な時間を短縮することができる。

【符号の説明】

【0055】

１ インクジェット記録装置（記録装置）
３ 記録ヘッド
１１ インクタンク
２２ ニードル（注入補助部材）
２３ａ 第１上端部
２３ｂ 第２上端部
２４ａ 第１流路
２４ｂ 第２流路
２５ａ 第１下端部
２５ｂ 第２下端部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】