JP2003127412A - インク供給装置及びプリンタヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インク収容量が大きく、構造が簡素であり、
かつインク漏れがなく安定してインクを保持することが
できるようにする。 【解決手段】 インク収容部２０と、インク収容部２０
内のインクが流下可能にインク収容部２０と連結された
インク室５１と、インク収容部２０とインク室５１との
間を閉塞するように付勢されるとともに、インク室５１
のインク送出部５４からインクが供給されたときに発生
するインク室５１内の圧力の低下によってインク収容部
２０とインク室５１とが連通するように移動される弁５
２とを備え、インク収容部２０は、外気と連通するよう
に形成され、インク収容部２０からインク室５１にイン
クが送られたことによりインク量が減少したときに、そ
のインク量の減少分に相当する分の空気を内部に取り込
むための外気連通孔４２ａを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インク収容部から
所定量のインクを外部に送出するためのインク供給装置
と、このインク供給装置を適用したプリンタヘッドに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のプリンタヘッドに用いられるイン
ク供給装置としては、例えば以下のものが知られてい
る。図１３は、従来のこの種のインク供給装置の第１例
を示す図である。図１３において、インク収容部１０１
は、インクタンク１０１ａと、インク保持室１０１ｂと
に仕切られている。インクタンク１０１ａとインク保持
室１０１ｂとの間は、底面部で連通されている。

【０００３】インクタンク１０１ａ側には、インクが装
填されている。また、インク保持室１０１ｂの天面側に
は、外気と連通する外気連通孔１０２が形成されてい
る。さらにまた、インク保持室１０１ｂ内には、インク
を保持しておく多孔質体１０３が設けられている。さら
に、インク保持室１０１ｂの底面側には、インク送出部
１０４が形成されている。

【０００４】インクがインク送出部１０４から送り出さ
れると、空気がインクタンク１０１ａ側に入り、その空
気に相当する分のインクがインクタンク１０１ａからイ
ンク保持室１０１ｂ側に送られるとともに、多孔質体１
０３に保持される。ここで、多孔質体１０３の毛管力に
より、インクには吸い上げられる方向の力が加わってい
る。これにより、インク送出部１０４からインクが漏れ
ることはない。

【０００５】図１４は、従来のインク供給装置の第２例
を示す図である。図１４において、インク収容部１０５
の底面側には、上記第１例と同様に、インク送出部１０
４が形成されている。また、インク収容部１０５内に
は、内部にインクを収容した袋状体１０６が設けられて
いる。この袋状体１０６は、バネ１０７によって常時押
し広げる方向（図１４中、矢印方向）に力が加わってい
る。このバネ１０７の力により、袋状体１０６内部のイ
ンクには、吸い上げられる方向の力が加わっている。こ
れにより、上記第１例と同様に、インク送出部１０４か
らインクが漏れることはない。

【０００６】以上のように、プリンタヘッドに用いられ
るインク供給装置は、インク送出部１０４からインクが
漏れないように構成されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の従来の
技術では、以下の問題があった。第１例では、インク保
持室１０１ｂ内に多孔質体１０３を設けているので、イ
ンク供給装置内の容積は、多孔質体１０３の分だけ小さ
くなる。よって、インク供給装置全体の大きさに対し
て、内部に収容できるインク量が少ないという問題があ
った。

【０００８】また、第２例では、バネ１０７を用いる方
式であるので、例えばインク収容部１０５を薄型にした
場合には、袋状体１０６の内部にバネ１０７を収納する
ことができなくなったり、製造工程が複雑化する等の製
造上の問題があった。また、バネ１０７を用いるもので
あるので、機構が複雑化し、コストも高くなるという問
題があった。

【０００９】したがって、本発明が解決しようとする課
題は、インク収容量が大きく、構造が簡素であり、かつ
インク漏れがなく安定してインクを保持することができ
るようにすることである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、以下の解決手
段によって、上述の課題を解決する。請求項１の発明
は、インク収容部と、前記インク収容部の下側に配置さ
れるとともに前記インク収容部内のインクが流下可能に
前記インク収容部と連結され、インクを送り出すインク
送出部を有するインク室と、前記インク収容部と前記イ
ンク室との間を開閉するためのものであって、前記イン
ク収容部と前記インク室との間を閉塞するように付勢さ
れるとともに、前記インク室の前記インク送出部からイ
ンクが供給されたときに発生する前記インク室内の圧力
の低下によって前記インク収容部と前記インク室とが連
通するように移動される弁とを備え、前記インク収容部
は、外気と連通するように形成され、前記インク収容部
から前記インク室にインクが送られたことによりインク
量が減少したときに、そのインク量の減少分に相当する
分の空気を内部に取り込むための外気連通孔を備えるこ
とを特徴とするインク供給装置である。

【００１１】請求項２の発明は、請求項１に記載のイン
ク供給装置において、前記インク収容部は、インクタン
クと、前記インクタンクの下方に延在するノズル部と、
前記ノズル部の少なくとも下端部が入り込むインク溜め
部とを備え、前記弁は、前記インク室と前記インク溜め
部との間を開閉するものであり、前記外気連通孔は、前
記インク溜め部に形成されており、前記インク室内の圧
力の低下によって前記インク溜め部と前記インク室とが
連通するように前記弁が移動されたときに、前記インク
溜め部のインク量の減少により、前記外気連通孔から前
記ノズル部を通って空気が前記インクタンク内に入り込
むとともに、前記インクタンクから前記インク溜め部に
インクが流下するように構成されていることを特徴とす
る。

【００１２】請求項３の発明は、請求項１に記載のイン
ク供給装置において、前記インク収容部は、着脱可能に
形成されていることを特徴とする。

【００１３】請求項４の発明は、請求項１に記載のイン
ク供給装置において、前記インク収容部は、インクタン
クと、前記インクタンクの下方に延在するノズル部と、
前記ノズル部の少なくとも下端部が入り込むインク溜め
部とを備え、前記弁は、前記インク室と前記インク溜め
部との間を開閉するものであり、前記外気連通孔は、前
記インク溜め部に形成されており、前記インク室内の圧
力の低下によって前記インク溜め部と前記インク室とが
連通するように前記弁が移動されたときに、前記インク
溜め部のインク量の減少により、前記外気連通孔から前
記ノズル部を通って空気が前記インクタンク内に入り込
むとともに、前記インクタンクから前記インク溜め部に
インクが流下するように構成されており、前記インクタ
ンクは、前記インク溜め部から着脱可能に形成されてい
ることを特徴とする。

【００１４】請求項５の発明は、請求項１から請求項４
までのいずれか１項に記載のインク供給装置において、
前記弁は、前記インク室内に設けられており、付勢部材
によって前記インク収容部側に付勢されていることを特
徴とする。

【００１５】請求項６の発明は、インク供給装置とプリ
ンタヘッドチップとを含むプリンタヘッドであって、前
記インク供給装置は、インク収容部と、前記インク収容
部の下側に配置されるとともに前記インク収容部内のイ
ンクが流下可能に前記インク収容部と連結され、インク
を送り出すインク送出部を有するインク室と、前記イン
ク収容部と前記インク室との間を開閉するためのもので
あって、前記インク収容部と前記インク室との間を閉塞
するように付勢されるとともに、前記インク室の前記イ
ンク送出部からインクが供給されたときに発生する前記
インク室内の圧力の低下によって前記インク収容部と前
記インク室とが連通するように移動される弁とを備え、
前記インク収容部は、外気と連通するように形成され、
前記インク収容部から前記インク室にインクが送られた
ことによりインク量が減少したときに、そのインク量の
減少分に相当する分の空気を内部に取り込むための外気
連通孔を備えるものであり、前記プリンタヘッドチップ
は、発熱抵抗体を有するとともに前記インク供給装置の
前記インク室と連通されたインク加圧室を基板上に複数
並設し、前記発熱抵抗体を駆動することで、前記インク
加圧室内のインクをノズルから吐出させるものであるこ
とを特徴とする。

【００１６】請求項７の発明は、請求項６に記載のプリ
ンタヘッドにおいて、前記インク供給装置の前記インク
収容部は、インクタンクと、前記インクタンクの下方に
延在するノズル部と、前記ノズル部の少なくとも下端部
が入り込むインク溜め部とを備え、前記弁は、前記イン
ク室と前記インク溜め部との間を開閉するものであり、
前記外気連通孔は、前記インク溜め部に形成されてお
り、前記インク室内の圧力の低下によって前記インク溜
め部と前記インク室とが連通するように前記弁が移動さ
れたときに、前記インク溜め部のインク量の減少によ
り、前記外気連通孔から前記ノズル部を通って空気が前
記インクタンク内に入り込むとともに、前記インクタン
クから前記インク溜め部にインクが流下するように構成
されていることを特徴とする。

【００１７】請求項８の発明は、請求項６に記載のプリ
ンタヘッドにおいて、前記インク供給装置の前記インク
収容部は、着脱可能に形成されていることを特徴とす
る。

【００１８】請求項９の発明は、請求項６に記載のプリ
ンタヘッドにおいて、前記インク供給装置の前記インク
収容部は、インクタンクと、前記インクタンクの下方に
延在するノズル部と、前記ノズル部の少なくとも下端部
が入り込むインク溜め部とを備え、前記弁は、前記イン
ク室と前記インク溜め部との間を開閉するものであり、
前記外気連通孔は、前記インク溜め部に形成されてお
り、前記インク室内の圧力の低下によって前記インク溜
め部と前記インク室とが連通するように前記弁が移動さ
れたときに、前記インク溜め部のインク量の減少によ
り、前記外気連通孔から前記ノズル部を通って空気が前
記インクタンク内に入り込むとともに、前記インクタン
クから前記インク溜め部にインクが流下するように構成
されており、前記インクタンクは、前記インク溜め部か
ら着脱可能に形成されていることを特徴とする。

【００１９】請求項１０の発明は、請求項６から請求項
９までのいずれか１項に記載のプリンタヘッドにおい
て、前記インク供給装置の前記弁は、前記インク室内に
設けられており、付勢部材によって前記インク収容部側
に付勢されていることを特徴とする。

【００２０】（作用）請求項１又は請求項６の発明にお
いては、インク室のインク送出部からインクが供給され
ると、インク室内の圧力が低下する。これにより、イン
ク室内では、インクを引き込もうとする吸引力が発生
し、この吸引力によって弁が移動され、インク収容部と
インク室とが連通し、インク収容部からインク室にイン
クが送られる。

【００２１】インク収容部からインク室にインクが送ら
れると、インク収容部内のインク量が減少するが、この
減少分に相当する分の空気が外気連通孔からインク収容
部内に取り込まれる。また、インク収容部からインク室
にインクが送られることにより、インク室内の圧力が定
常状態に戻ると、弁は、インク収容部とインク室との間
を閉塞する。これにより、インク収容部からインク室へ
のインクの送りは停止する。

【００２２】したがって、インク収容部内にインクを保
持する多孔質体等を設けるものではないので、インク収
容量を大きくすることができる。また、バネ等を用いて
インク収容部内の圧力を低くするものではなく、インク
収容部とインク室との間で気液交換を行うとともに、弁
によってインク収容部とインク室とを開閉するものであ
るので、構造を簡素にすることができる。そして、イン
ク漏れがなく安定してインクを保持することができる。

【００２３】請求項２、請求項４、請求項７又は請求項
９の発明においては、インク室のインク送出部からイン
クが供給されると、弁は、インク室とインク溜め部との
間を開放する。これにより、インク溜め部からインク室
にインクが送られる。インク溜め部からインク室にイン
クが送られると、インク溜め部内のインク量が減少し、
インク溜め部の外気連通孔からノズル部を通ってインク
タンク内に空気が入り込むとともに、インクタンクから
インク溜め部にインクが流下する。

【００２４】また、インク溜め部からインク室にインク
が送られることにより、インク室内の圧力が定常状態に
戻ると、弁は、インク溜め部とインク室との間を閉塞す
る。これにより、インク溜め部からインク室へのインク
の送りは停止する。これに伴い、インク溜め部内のイン
ク量は減少しなくなるので、インクタンク内に空気が入
り込むことがなくなり、インクタンクからインク溜め部
へのインクの流下はなくなる。以上のようにして、イン
クタンクとインク溜め部との間で気液交換を行うことが
できる。

【００２５】請求項３又は請求項８の発明においては、
インク収容部は、インク供給装置から着脱可能である。
したがって、インク収容部をインクカートリッジとして
交換することができる。また、請求項４又は請求項９の
発明においては、インクタンクは、インク溜め部から着
脱可能である。したがって、インクタンクをインクカー
トリッジとして交換することができる。

【００２６】請求項５又は請求項１０の発明において
は、インク室内に設けられた弁がインク室とインク収容
部との間の開閉を行う。したがって、インク供給装置の
小型化を図ることができるとともに、インク室とインク
収容部との間の開閉を簡素な構造で確実に行うことがで
きる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、図面等を参照して、本発明
の一実施形態について説明する。 （第１実施形態）図１は、本発明の第１実施形態である
バブルインクジェットプリンタヘッド（以下、単に「プ
リンタヘッド」という。）１を示す正面の断面図であ
る。プリンタヘッド１は、インク供給装置１０と、プリ
ンタヘッドチップ１００とから構成されている。図１で
は、プリンタヘッドチップ１００は、外形のみを図示し
ている。

【００２８】インク供給装置１０は、インク収容部２０
と、弁部５０とを備える。さらに、インク収容部２０
は、インクタンク３０と、インク溜め部４１とを備え
る。インクタンク３０は、外気から密閉された容器状体
であり、内部にはインクが装填されたものである。イン
クタンク３０の底面側には、筒状のノズル部３１が形成
されている。ノズル部３１は、インク溜め部４１と連結
する部分である。

【００２９】インク溜め部４１は、インクタンク３０の
下側に配置されている。図１に示すように、インク溜め
部４１の基体は、上面が開口された形状をしているが、
この上面には、シール部材４２が設けられている。シー
ル部材４２は、インク溜め部４１内のインクが上面から
こぼれないようにするためのものである。また、シール
部材４２の一部の領域には、開口された外気連通孔４２
ａが設けられている。これにより、インク溜め部４１内
は、外気連通孔４２ａを介して外気と連通する構造とな
っている。

【００３０】さらに、シール部材４２の中央部は円形状
に開口されており、この部分にＯリング４３が取り付け
られている。インクタンク３０のノズル部３１の先端部
がこのＯリング４３内に入り込むと、ノズル部３１とＯ
リング４３とが隙間なく嵌め合う。また、インク溜め部
４１の底面側は、筒状に下方に延びており、弁部５０に
連結されている。

【００３１】弁部５０は、以下のインク室５１、弁５
２、バネ（付勢部材）５３及びインク送出部５４を備え
る。インク室５１は、インク溜め部４１の底面側から筒
状に延びる部分と一体となって形成され、略直方体状を
なすインク収容体である。このインク室５１の内部に
は、弁５２及びバネ５３が配置されている。弁５２は、
弁部５０側とインク収容部２０側との間を開閉するため
のものである。すなわち、図１では、インク収容部２０
側（インク溜め部４１の底面側から筒状に延びる部分）
と、弁部５０側（インク室５１）とを開放する位置に配
置された状態を示しているが、定常状態では、弁５２
は、バネ５３の付勢力によってインク室５１の上面（イ
ンク溜め部４１の底面側から筒状に延びる部分との連結
部分）に押し付けられており、弁部５０側とインク収容
部２０側との間を閉塞する位置に配置されている。

【００３２】なお、弁５２の材質は、その種類を問わな
いが、例えばゴム弾性体（エラストマー）から形成すれ
ば、高い閉塞性を有するので、好ましい。バネ５３は、
弁５２の下面側と、インク室５１の底面との間を連結す
るように取り付けられ、弁５２を上方向に付勢する圧縮
コイルバネである。インク送出部５４は、インク室５１
の底面側に設けられた筒状のものである。インク送出部
５４は、プリンタヘッドチップ１００側にインクを送り
出すためのものである。

【００３３】第１実施形態では、インクタンク３０がイ
ンクカートリッジとなり、プリンタヘッド１から着脱可
能に形成される。インクタンク３０の着脱構造として
は、例えば、図２に示す構造が挙げられる。図２は、ノ
ズル部３１に設けられる弁構造の一実施形態を示す図で
あり、開状態及び閉状態を併せて示す図である。先ず、
上側の図の閉状態では、コイルバネ３１ｄの付勢力によ
り弁３１ｃは閉じられている。そして、インクタンク３
０のノズル部３１がインク溜め部４１に装着されると、
棒体３１ｅが弁３１ｃを押し上げ、インクタンク３０の
ノズル部３１と、インク溜め部４１とが連通するように
なる。

【００３４】また、インクタンク３０をインク溜め部４
１から引き抜く際には、上記と逆の動作により、弁が３
１ｃが閉じられる。よって、インクタンク３０を装着す
る直前に、ノズル部３１の先端部が下方を向いている状
態であっても、内部のインクが漏れることはない。ま
た、インクタンク３０を交換するときに、インクタンク
３０を引き抜いたときには、直ちに弁３１ｃが閉じられ
るので、この時もまた、ノズル部３１の先端からインク
が漏れることはない。

【００３５】図３は、プリンタヘッド１の全体図（正面
の断面図）と、その全体図におけるＡ部を詳細に示す図
である。プリンタヘッドチップ１００は、基板１０１
と、フィルム１０３と、ノズルシート１０４等とを備え
る。

【００３６】基板１０１は、シリコン等の半導体基板か
らなるものであり、その一面（図３中、下面）に、発熱
抵抗体（ヒーター）１０２が形成されたものである。発
熱抵抗体１０２は、吐出するインクを加熱するためのも
のである。発熱抵抗体１０２の駆動制御等は、基板１０
１によって行われる。基板１０１には、図示しないが、
ロジックＩＣや、ドライバートランジスタ等が設けられ
ている。

【００３７】フィルム１０３は、基板１０１の図３中、
下面に積層されている。フィルム１０３は、例えば露光
硬化型のドライフィルムレジストからなるものであり、
基板１０１の発熱抵抗体１０２が形成された面の略全体
に積層された後、フォトリソプロセスによって不要部分
が除去されて、所定形状に形成される。これにより、フ
ィルム１０３は、各発熱抵抗体１０２の周囲部を略凹状
に囲むように形成される。この発熱抵抗体１０２を囲む
部分がインク加圧室１０５となる。よって、フィルム１
０３は、インク加圧室１０５の一部を形成している。

【００３８】ノズルシート１０４は、インクを吐出する
ためのノズル１０４ａが形成されたシート状部材であ
り、シート１０３の下層に積層されている。ノズル１０
４ａは、円形に開口された穴であり、各発熱抵抗体１０
２の下側に位置するように配置されている。なお、ノズ
ルシート１０４は、インク加圧室１０５の一部を形成し
ている。

【００３９】また、各インク加圧室１０５に連通するよ
うに、インク流路部１０６が形成されている。インク流
路部１０６は、インク供給装置１０から供給されたイン
クを各インク加圧室１０５に送り込むためのものであ
る。すなわち、インク流路部１０６と、上述のインク送
出部５４とが連通されている。よって、インク供給装置
１０から供給されるインクは、インク流路部１０６に流
れ込み、インク加圧室１０５内に充填される。

【００４０】以上のインク加圧室１０５やノズル１０４
ａは、基板１０１に、略直線状に多数並設されている。
そして、図３の全体図で示すように、各ノズル１０４ａ
からインクｉが吐出される。プリンタ制御部（図示せ
ず）からの指令によって、選択された発熱抵抗体１０２
に、短時間（例えば１〜３マイクロ秒程度）電流パルス
が流されることにより、その発熱抵抗体１０２が急速に
加熱される。その結果、発熱抵抗体１０２に接する部分
にインク気泡が発生し、そのインク気泡の膨張によっ
て、ある体積のインクが押しのけられる。これによっ
て、ノズル１０４ａに接する部分の上記押しのけられた
インクと同等の体積のインクｉがインク液滴としてノズ
ル１０４ａから吐出され、紙等の印画対象体に着弾され
る。

【００４１】インク液滴が吐出されると、インク液滴を
吐出したインク加圧室１０５内に、吐出された量と同量
のインクが直ちに補充される。このインクは、インク供
給装置１０のインク送出部５４を通じて供給される。

【００４２】続いて、インクが吐出された後のインクの
供給について、より詳細に説明する。図４から図７まで
は、図３の詳細図で示したプリンタヘッドチップ１００
を示す断面図であって、インクが吐出された後、インク
がインク加圧室１０５に供給されるまでの様子を順を追
って示す図である。さらに、各プリンタヘッドチップ１
００の右側には、その状態における弁部５０の様子を併
せて示している。

【００４３】先ず、図４は、ノズル１０４ａからインク
ｉが吐出された瞬間の様子を示すものである。インク気
泡の膨張によって、インクｉが吐出されると、インク加
圧室１０５内には、吐出したインクｉに相当する分のバ
ブル（インク気泡）Ｂが発生する。この時点では、図４
に示すように、弁５２は、バネ５３の付勢力によってイ
ンク室５１の上面に押し付けられており、弁部５０とイ
ンク収容部２０との間を閉塞する位置に配置されてい
る。

【００４４】次に、図５さらには図６に示すように、バ
ブルＢは、次第に収縮する。この収縮に伴い、毛管力に
よって、インク加圧室１０５内にインクを引き込む力が
発生する。この引込み力の発生により、インクは、イン
ク加圧室１０５内に供給される。

【００４５】ここで、インク加圧室１０５、インク流路
部１０６、弁部５０のインク送出部５４（インク室５
１）は、それぞれ連通されている。したがって、インク
加圧室１０５から弁部５０のインク室５１までの連通す
る部分の圧力は、それまでの圧力より低くなる。このた
め、それまでのバランスが崩れ、インク室５１内では、
インクを引き込もうとする吸引力が発生し、バネ５３に
は、その付勢力に抗して圧縮される力が作用する。この
ため、弁５２は下方側に移動され、インク室５１の上面
が開放される。これにより、インク収容部２０側から弁
部５０側にインクが送り込まれる。

【００４６】そして、図７に示すように、インク加圧室
１０５内のバブルＢがなくなると、弁部５０のインク室
５１からインク加圧室１０５までの連通する部分の圧力
は、元の状態に戻り、インク室５１内では、インクを引
き込もうとする吸引力が消滅する。よって、バネ５３
は、その付勢力によって弁５２をインク室５１の上面に
押し上げ、弁５２は、再度、弁部５０とインク収容部２
０との間を閉塞する。

【００４７】説明を図１に戻す。インクがノズル１０４
ａから吐出される前、すなわちインク加圧室１０５内に
バブルＢが発生する前は、図１中、インク溜め部４１内
には、インクが略空隙なく充填された状態にある。そし
て、インク溜め部４１内とインクタンク３０内とは、平
衡状態を保ち、インクタンク３０からインク溜め部４１
内にインクが流下してくることはない。

【００４８】次に、インクがノズル１０４ａから吐出さ
れ、上述のように弁５２が開放されると、インク溜め部
４１から弁部５０のインク室５１内にインクが流下す
る。ここで、インク溜め部４１内は、外気連通孔４２ａ
により外気と連通しているため、インク溜め部４１から
インクがインク室５１内に流下すると同時に、外気が外
気連通孔４２ａからインク溜め部４１内に入り込む（図
１中、矢印Ｄ１）。

【００４９】インク溜め部４１内からインク室５１にイ
ンクが流下すると、インク溜め部４１内のインクの水位
は低下する。例えば、図１に示す位置までインクの水位
が低下すると、ノズル部３１の下端部３１ａは、外気に
さらされる。これにより、インク溜め部４１内の空気が
ノズル部３１からインクタンク３０内に入り込む（図１
中、矢印Ｄ２）。この空気は、インクタンク３０内の上
部に送られる。空気がインクタンク３０内に入り込む
と、その空気の体積に相当する分のインクがインクタン
ク３０からインク溜め部４１に流下する（図１中、矢印
Ｄ３）。そして、インク溜め部４１内にインクが略空隙
なく充填され、ノズル部３１の下端部３１ａがインクで
再び覆われると、この位置でインクの流下が停止する。
これにより、インクがノズル１０４ａから吐出される前
の状態に戻り、平衡状態となる。

【００５０】インクが使用され、インク溜め部４１内の
インクの水位が低下すると、上記の動作を繰り返す。こ
れにより、インクタンク３０内のインクが徐々に減少し
ていく。

【００５１】（第２実施形態）図８は、本発明の第２実
施形態であるプリンタヘッド１Ａを示す正面の断面図で
ある。第２実施形態では、インク供給装置１０Ａのう
ち、インク収容部２０Ａが第１実施形態と異なる。その
他は第１実施形態と同一である。第２実施形態において
は、インクタンク３０と、インク溜め部４１とは、一体
で形成されている。よって、第１実施形態のようにＯリ
ング４３は設けられていない。

【００５２】第２実施形態では、第１実施形態のよう
に、インクタンク３０をインクカートリッジとして用い
るものではない。第２実施形態のプリンタヘッド１Ａが
プリンタに適用された場合において、インクタンク３０
内のインクが無くなったときには、インク供給装置１０
Ａ全体を交換するか（この場合には、インク供給装置１
０Ａをプリンタヘッドチップ１００に対して着脱可能に
形成する必要がある）、又はプリンタヘッドチップ１０
０を含めてプリンタヘッド１Ａ全体を交換する。このよ
うに形成しても、第１実施形態と同様の効果が得られ
る。

【００５３】（第３実施形態）図９は、本発明の第３実
施形態であるプリンタヘッド１Ｂを示す正面の断面図で
ある。第３実施形態では、インク供給装置１０Ｂのう
ち、インク収容部２０Ｂが第１実施形態と異なる。その
他は第１実施形態と同一である。第３実施形態では、第
１実施形態と同様に、インク溜め部４１Ａが設けられて
いる。インク溜め部４１Ａには、第１実施形態と同様
に、インクタンク３０Ａを着脱するためのＯリング４３
が設けられている。

【００５４】また、インク溜め部４１Ａは、インクタン
ク３０Ａのノズル部３１が挿入される部分（Ｏリング４
３が設けられた部分）のみが開口されており、その部分
以外は密閉されている。このため、第１実施形態のよう
に、インク溜め部４１Ａには、シール部材４２や外気連
通孔４２ａは設けられていない。

【００５５】また、インクタンク３０Ａは、第１実施形
態と同様に、その底面部に、インク溜め部４１Ａと連結
する部分となるノズル部３１が設けられている。さらに
また、インクタンク３０Ａの内部には、空気導入管３２
が設けられている。空気導入管３２は、インクタンク３
０Ａの上面側で開口されており、この部分が外気と連通
する外気連通孔３２ａを構成している。また、空気導入
管３２の中央付近には、外気連通孔３２ａや空気導入管
３２の下端部３２ｃの開口径より大きい径を有するバッ
ファ部３２ｂが設けられている。本実施形態では、図９
に示すように、バッファ部３２ｂは、断面が略菱形状に
形成されたものであり、その内部にインクを溜め込み可
能である。

【００５６】図９は、インクが平衡状態であるときを示
す図である。なお、図９では、空気導入管３２内にはイ
ンクがほとんどない状態を例に挙げている。第１実施形
態と同様に、プリンタヘッドチップ１００側でインクが
吐出されると、弁５２がバネ５３の付勢力に抗して下方
に移動され、インク室５１より上方にあるインクが弁部
５０側に流下する。ここで、インク溜め部４１Ａとイン
クタンク３０Ａとは連結されているため、インクタンク
３０Ａ及びインク溜め部４１Ａを含む、インク収容部２
０Ｂ内のインクが弁部５０のインク室５１内に流下す
る。

【００５７】そして、インク収容部２０Ｂ内のインクが
インク室５１に流下すると、インク収容部２０Ｂ内のイ
ンクが減少するが、このとき、空気導入管３２から外気
がインクタンク３０Ａ内に入り込む。インクタンク３０
Ａ内に入り込んだ空気は、インクタンク３０Ａの上方に
送られる。

【００５８】インクが弁部５０及びプリンタヘッドチッ
プ１００側に送られ、弁部５０及びプリンタヘッドチッ
プ１００内の圧力が定常状態に戻ると、弁５２がバネ５
３の付勢力によって、インク室５１の上面に押し上げら
れ、再度、弁部５０とインク収容部２０Ｂとの間を閉塞
する。そして、インク収容部２０Ｂ内では、図９に示す
ように、空気導入管３２内にインクがほとんどない状態
で平衡状態となる。

【００５９】第３実施形態では、第１実施形態の効果に
加え、さらに以下のような効果を有する。第１に、外気
連通孔３２ａを有する空気導入管３２がインクタンク３
０Ａ内部に設けられるとともに、空気導入管３２の下端
部３２ｃは、インクタンク３０Ａの上面より低い位置に
あるため、インクタンク３０Ａに振動が加わったり、傾
斜した場合であっても、インクタンク３０Ａ内のインク
が外部に漏れ出ることを防止することができる。

【００６０】また、第２に、圧力変化や温度変化に対し
ても、インクタンク３０Ａ内のインクが漏れ出ることを
防止することができる。図１０及び図１１は、この効果
を説明する図である。図１０は、常温、常圧時の状態を
示し、空気導入管３２内には、ほとんどインクがない状
態を示している。

【００６１】この状態で、圧力の低下又は温度上昇が起
こると、インクタンク３０Ａ内の空気導入管３２の外側
にある空気（外気から遮断されてインクタンク３０Ａの
上方部に存在する空気）が膨張する。この空気の膨張に
より、図１１に示すように、インクタンク３０Ａ内の空
気導入管３２の外側にあるインクの水位が低下する。そ
して、この分だけインクが空気導入管３２側に逆流する
が、このインクは、空気導入管３２のバッファ部３２ｂ
内に一時的に溜められる。よって、インクタンク３０Ａ
内のインクが外部に漏れ出ることを防止することができ
る。

【００６２】第３実施形態において、インクタンク３０
Ａ内のインクの初期状態は、空気導入管３２内にインク
がない状態でも良いが、インクが満たされている状態で
あっても良い。空気導入管３２内にインクがない状態が
初期状態である場合、インクタンク３０Ａが取り付けら
れた最初の時点で、図９に示す状態となる。

【００６３】これに対し、空気導入管３２内を含むイン
クタンク３０Ａ内のほぼ全てにインクが満たされている
状態でインクタンク３０Ａが取り付けられると、最初
は、空気導入管３２内のインクのみが使用される。これ
は、空気導入管３２内のみが外気連通孔３２ａによって
外気と連通されているためである。そして、空気導入管
３２内のほぼ全てのインクが使用されると、図９に示す
状態となる。

【００６４】ここで、空気導入管３２内を含むインクタ
ンク３０Ａ内のほぼ全てにインクが満たされている初期
状態では、インクタンク３０Ａ内の空気導入管３２の外
側に存在する密閉空気は、わずかな量である。よって、
圧力の低下又は温度上昇によって密閉空気の膨張が生じ
ても、空気導入管３２の外側に存在するインクの水位の
低下も、わずかとなる。よって、圧力の低下又は温度上
昇によって、空気導入管３２側へのインクの逆流量も、
わずかな量となる。これにより、外気連通孔３２ａから
インクが漏れ出すことはない。

【００６５】以上により、第３実施形態において、イン
クタンク３０Ａの初期状態は、空気導入管３２内にイン
クがない状態、又はインクが満たされている状態のいず
れでも良く、いずれの状態であっても、圧力の低下又は
温度上昇によりインクタンク３０Ａ内のインクが外部に
漏れ出ることを防止することができる。

【００６６】（第４実施形態）図１２は、本発明の第４
実施形態であるプリンタヘッド１Ｃを示す正面の断面図
である。第４実施形態では、インク収容部２０Ｃにおい
て、インクタンク３０Ａと弁部５０のインク室５１とが
一体で形成されたものである。よって、第４実施形態で
は、第３実施形態のようにインク溜め部４１Ａ及びＯリ
ング４３は設けられていない。その他は第３施形態と同
一である。

【００６７】第４実施形態では、第３実施形態のよう
に、インクタンク３０Ａをインクカートリッジとして用
いるものではない。第４実施形態のプリンタヘッド１Ｃ
がプリンタに適用された場合において、インクタンク３
０Ａ内のインクが無くなったときには、インク供給装置
１０Ｃ全体を交換するか（この場合には、インク供給装
置１０Ｃをプリンタヘッドチップ１００に対して着脱可
能に形成する必要がある）、又はプリンタヘッドチップ
１００を含めてプリンタヘッド１Ｃ全体を交換する。こ
のように形成しても、第３実施形態と同様の効果が得ら
れる。

【００６８】

【発明の効果】請求項１又は請求項６の発明によれば、
インク収容部内にインクを保持する多孔質体等を設ける
ものではないので、インク収容量を大きくすることがで
きる。また、バネ等を用いてインク収容部内の圧力を低
くするものではなく、インク収容部とインク室との間で
気液交換を行うとともに、弁によってインク収容部とイ
ンク室とを開閉するものであるので、構造を簡素にする
ことができる。そして、インク漏れがなく安定してイン
クを保持することができる。

【００６９】請求項２、請求項４、請求項７又は請求項
９の発明によれば、インクタンクとインク溜め部との間
で気液交換を行うことができる。

【００７０】請求項３又は請求項８の発明によれば、イ
ンク収容部をインクカートリッジとして交換することが
できる。また、請求項４又は請求項９の発明によれば、
インクタンクをインクカートリッジとして交換すること
ができる。

【００７１】請求項５又は請求項１０の発明によれば、
インク供給装置の小型化を図ることができるとともに、
インク室とインク収容部との間の開閉を簡素な構造で確
実に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態であるプリンタヘッドを
示す正面の断面図である。

【図２】インクタンクの着脱構造を示す図である。

【図３】プリンタヘッドの全体図（正面の断面図）と、
その全体図におけるＡ部を詳細に示す図である。

【図４】プリンタヘッドチップを示す断面図であって、
インクが吐出された後、インクがインク加圧室に供給さ
れるまでの様子を示す図であり、その状態における弁部
の様子を併せて示す図である。

【図５】図４の様子に続く様子を示す図である。

【図６】図５の様子に続く様子を示す図である。

【図７】図６の様子に続く様子を示す図である。

【図８】本発明の第２実施形態であるプリンタヘッドを
示す正面の断面図である。

【図９】本発明の第３実施形態であるプリンタヘッドを
示す正面の断面図である。

【図１０】インクタンク内のインクの様子を示す図であ
り、常温、常圧時の状態を示す図である。

【図１１】インクタンク内のインクの様子を示す図であ
り、高温、低圧時の状態を示す図である。

【図１２】本発明の第４実施形態であるプリンタヘッド
を示す正面の断面図である。

【図１３】従来のインク供給装置の第１例を示す図であ
る。

【図１４】従来のインク供給装置の第２例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ バブルインクジェットプリンタヘッド １０ インク供給装置 ２０ インク収容部 ３０ インクタンク ３１ ノズル部 ４１ インク溜め部 ４２ シール部材 ４２ａ 外気連通孔 ４３ Ｏリング ５０ 弁部 ５１ インク室 ５２ 弁 ５３ バネ（付勢部材） ５４ インク送出部 １００ プリンタヘッドチップ １０１ 基板 １０２ 発熱抵抗体 １０３ フィルム １０４ ノズルシート １０４ａ ノズル １０５ インク加圧室 １０６ インク流路部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 滑川 巧 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 堀井 伸一 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 2C056 EA23 EA24 FA03 KB04 KC16 KC22

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インク収容部と、 前記インク収容部の下側に配置されるとともに前記イン
   ク収容部内のインクが流下可能に前記インク収容部と連
   結され、インクを送り出すインク送出部を有するインク
   室と、 前記インク収容部と前記インク室との間を開閉するため
   のものであって、前記インク収容部と前記インク室との
   間を閉塞するように付勢されるとともに、前記インク室
   の前記インク送出部からインクが供給されたときに発生
   する前記インク室内の圧力の低下によって前記インク収
   容部と前記インク室とが連通するように移動される弁と
   を備え、 前記インク収容部は、 外気と連通するように形成され、前記インク収容部から
   前記インク室にインクが送られたことによりインク量が
   減少したときに、そのインク量の減少分に相当する分の
   空気を内部に取り込むための外気連通孔を備えることを
   特徴とするインク供給装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のインク供給装置におい
   て、 前記インク収容部は、 インクタンクと、 前記インクタンクの下方に延在するノズル部と、 前記ノズル部の少なくとも下端部が入り込むインク溜め
   部とを備え、 前記弁は、前記インク室と前記インク溜め部との間を開
   閉するものであり、 前記外気連通孔は、前記インク溜め部に形成されてお
   り、 前記インク室内の圧力の低下によって前記インク溜め部
   と前記インク室とが連通するように前記弁が移動された
   ときに、前記インク溜め部のインク量の減少により、前
   記外気連通孔から前記ノズル部を通って空気が前記イン
   クタンク内に入り込むとともに、前記インクタンクから
   前記インク溜め部にインクが流下するように構成されて
   いることを特徴とするインク供給装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のインク供給装置におい
   て、 前記インク収容部は、着脱可能に形成されていることを
   特徴とするインク供給装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載のインク供給装置におい
   て、 前記インク収容部は、 インクタンクと、 前記インクタンクの下方に延在するノズル部と、 前記ノズル部の少なくとも下端部が入り込むインク溜め
   部とを備え、 前記弁は、前記インク室と前記インク溜め部との間を開
   閉するものであり、 前記外気連通孔は、前記インク溜め部に形成されてお
   り、 前記インク室内の圧力の低下によって前記インク溜め部
   と前記インク室とが連通するように前記弁が移動された
   ときに、前記インク溜め部のインク量の減少により、前
   記外気連通孔から前記ノズル部を通って空気が前記イン
   クタンク内に入り込むとともに、前記インクタンクから
   前記インク溜め部にインクが流下するように構成されて
   おり、 前記インクタンクは、前記インク溜め部から着脱可能に
   形成されていることを特徴とするインク供給装置。
5. 【請求項５】 請求項１から請求項４までのいずれか１
   項に記載のインク供給装置において、 前記弁は、前記インク室内に設けられており、付勢部材
   によって前記インク収容部側に付勢されていることを特
   徴とするインク供給装置。
6. 【請求項６】 インク供給装置とプリンタヘッドチップ
   とを含むプリンタヘッドであって、 前記インク供給装置は、 インク収容部と、 前記インク収容部の下側に配置されるとともに前記イン
   ク収容部内のインクが流下可能に前記インク収容部と連
   結され、インクを送り出すインク送出部を有するインク
   室と、 前記インク収容部と前記インク室との間を開閉するため
   のものであって、前記インク収容部と前記インク室との
   間を閉塞するように付勢されるとともに、前記インク室
   の前記インク送出部からインクが供給されたときに発生
   する前記インク室内の圧力の低下によって前記インク収
   容部と前記インク室とが連通するように移動される弁と
   を備え、 前記インク収容部は、外気と連通するように形成され、
   前記インク収容部から前記インク室にインクが送られた
   ことによりインク量が減少したときに、そのインク量の
   減少分に相当する分の空気を内部に取り込むための外気
   連通孔を備えるものであり、 前記プリンタヘッドチップは、 発熱抵抗体を有するとともに前記インク供給装置の前記
   インク室と連通されたインク加圧室を基板上に複数並設
   し、前記発熱抵抗体を駆動することで、前記インク加圧
   室内のインクをノズルから吐出させるものであることを
   特徴とするプリンタヘッド。
7. 【請求項７】 請求項６に記載のプリンタヘッドにおい
   て、 前記インク供給装置の前記インク収容部は、 インクタンクと、 前記インクタンクの下方に延在するノズル部と、 前記ノズル部の少なくとも下端部が入り込むインク溜め
   部とを備え、 前記弁は、前記インク室と前記インク溜め部との間を開
   閉するものであり、 前記外気連通孔は、前記インク溜め部に形成されてお
   り、 前記インク室内の圧力の低下によって前記インク溜め部
   と前記インク室とが連通するように前記弁が移動された
   ときに、前記インク溜め部のインク量の減少により、前
   記外気連通孔から前記ノズル部を通って空気が前記イン
   クタンク内に入り込むとともに、前記インクタンクから
   前記インク溜め部にインクが流下するように構成されて
   いることを特徴とするプリンタヘッド。
8. 【請求項８】 請求項６に記載のプリンタヘッドにおい
   て、 前記インク供給装置の前記インク収容部は、着脱可能に
   形成されていることを特徴とするプリンタヘッド。
9. 【請求項９】 請求項６に記載のプリンタヘッドにおい
   て、 前記インク供給装置の前記インク収容部は、 インクタンクと、 前記インクタンクの下方に延在するノズル部と、 前記ノズル部の少なくとも下端部が入り込むインク溜め
   部とを備え、 前記弁は、前記インク室と前記インク溜め部との間を開
   閉するものであり、 前記外気連通孔は、前記インク溜め部に形成されてお
   り、 前記インク室内の圧力の低下によって前記インク溜め部
   と前記インク室とが連通するように前記弁が移動された
   ときに、前記インク溜め部のインク量の減少により、前
   記外気連通孔から前記ノズル部を通って空気が前記イン
   クタンク内に入り込むとともに、前記インクタンクから
   前記インク溜め部にインクが流下するように構成されて
   おり、 前記インクタンクは、前記インク溜め部から着脱可能に
   形成されていることを特徴とするプリンタヘッド。
10. 【請求項１０】 請求項６から請求項９までのいずれか
    １項に記載のプリンタヘッドにおいて、 前記インク供給装置の前記弁は、前記インク室内に設け
    られており、付勢部材によって前記インク収容部側に付
    勢されていることを特徴とするプリンタヘッド。