液体充填方法、液体収容容器及びインクジェット記録装置
【課題】 気泡の消滅をなくし、それにより気液分離膜へのインクの衝突を抑制することを可能としたインク充填方法、液体収容容器及びインクジェット記録装置を提供する。
【解決手段】 気液分離膜と該気液分離膜に接して配置される非透過部と有する気液分離部材が設けられ、前記気液分離部材の前記気液分離膜を介して気体が排出されることを利用して液体が充填される液体収容容器が、液体充填時、液体と気体との気液界面と前記気液分離膜とが接触する接線が、前記気液分離膜と前記非透過部とが接する境界に向けて移動し、前記接線が前記境界に達すると前記接線の移動が停止するように構成されている。
【解決手段】 気液分離膜と該気液分離膜に接して配置される非透過部と有する気液分離部材が設けられ、前記気液分離部材の前記気液分離膜を介して気体が排出されることを利用して液体が充填される液体収容容器が、液体充填時、液体と気体との気液界面と前記気液分離膜とが接触する接線が、前記気液分離膜と前記非透過部とが接する境界に向けて移動し、前記接線が前記境界に達すると前記接線の移動が停止するように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体充填方法、該液体充填方法が適用される液体収容容器及び該液体収容容器を備えるインクジェット記録装置に関し、より詳細には、気液分離機構を備える液体充填方法、該液体充填方法が適用される液体収容容器及び該液体収容容器を備えるインクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置には、紙などの記録媒体上を記録ヘッドが走査し、記録媒体が操作方向と９０゜の方向に送られることで、記録媒体上に画像を形成する方式がある。記録媒体上を走査する記録ヘッドにインクを供給する方法として、記録ヘッドの設置されたキャリッジに直接インクタンクを搭載し、走査線上を記録ヘッドと共にインクタンクを往復動させる場合（オンキャリッジ方式）と、キャリッジ外の固定された場所にメインタンクを設置し、チューブ等により適時キャリッジ上のサブタンクにインクを充填する場合（オフキャリッジ方式）とに大きく分けることができる。さらに、オフキャリッジ方式の場合には、メインタンクとキャリッジ上のサブタンクが定常的に接続され、常時インクが供給される方法と、メインタンクとサブタンクが非定常的に接続され、必要時のみ接続される方法とに分類することができる。
【０００３】
キャリッジ上にインクタンクを設置するオンキャリッジ方式の場合には、使用するインクの種類の数や搭載されるインクの量及び記録ヘッドの大きさによって往復動するキャリッジの大きさが決まる。インクの種類の数が増えたり、収容されるインクの量を増やすと、キャリッジの重量が増加し、それにより、キャリッジを走査する動力が大型化したり、助走距離が長くなり、あるいは、キャリッジの断面積も増えるため走査する空間が大きくなるなど弊害がある。したがって、この方式は、比較的小容量のインクを搭載する記録装置に向いていると言える。
【０００４】
オフキャリッジ方式でメインタンクとサブタンクの２つのタンクが定常的に接続されている場合は、例えば、特許文献１に示されるような、メインタンクと記録ヘッドとの水頭差を利用した負圧発生方法が一般的である。この方法では、キャリッジの小型化が可能なため、走査する空間が小さく、駆動する動力が大型化することは少ないが、チューブの剛性によっては、駆動源に負荷を与える可能性がある。また、メインタンクとサブタンクの相対位置が限定されたり、インクがチューブ内を流れるときの圧力損失の影響、キャリッジの往復動によるチューブ内のインクの圧力変動が大きくなったりする場合があり、大型化する場合は、装置の構成を考慮する必要がある。特許文献２で示される構成も同様で、サブタンクが大気に対して密閉系であることが開示されており、基本的にメインタンクとの水頭差が記録ヘッドに負圧として与えられる構成である。
【０００５】
オフキャリッジ方式でメインタンクとサブタンクの２つのタンクが非定常的に接続されている場合、記録ヘッドへインクを供給するときの負圧は、サブタンクのみで発生させるため、メインタンクとサブタンクの相対位置が限定されることはなく、キャリッジも小型にすることができれば利点が多いインク供給方法である。
【０００６】
メインタンクとサブタンクが常にチューブにより接続されているインク供給方法の中でも、インク経路の途中にバルブを設けることによりインク消費量に合わせて適時断続的にインクを供給する方法も同様の利点がある。例えば、特許文献３に示されるような方法では、上記のようにインク経路が定常的に接続されている方法に比べてインク供給経路における圧力損失やキャリッジの往復動の影響を抑制することができるが、チューブの剛性によっては駆動源に負荷を与える可能性は依然として残っている。
【０００７】
オフキャリッジ方式でメインタンクとサブタンクの２つのタンクが非定常的に接続されている場合において、サブタンクのみで負圧を発生させる方法として、バネで力を付与して負圧を発生させる方法、スポンジや繊維束などインク吸収体とインクの相互作用による毛管力によって負圧を発生させる方法等が知られている。例えば、特許文献４などで示されるような、バネ力を応用する場合は、構造が複雑で部品点数が増加する傾向はあるが、小型化が可能である。これに対して、インク吸収体を用いた特許文献５や特許文献６及び特許文献７に示された場合には、構成が簡略である利点を持つ。
【０００８】
サブタンクにインク吸収体を使用した従来のインク供給方法の概略を図１１に示す。
【０００９】
サブタンク５０１は、メインタンク５０２と供給チューブ５０３を介してジョイント部５０４で非定常的に接続されている。サブタンク５０１とメインタンク５０２の接続時には、サブタンク５０１は、減圧ポンプ５０５と減圧チューブ５０６を介して減圧ジョイント部５０７で同時に接続される構造になっている。サブタンク５０１内には、インクを含浸するインク吸収体５０８が吸収体室５０９内に収められ、該吸収体室５０９の上部には、減圧ジョイント部５０７につながり、撥水性多孔質膜５１０を介して吸収体室５０８とつながる空気流路５１５と、吸収体室５０８の下部には、フィルター５１１を介して記録ヘッド部５１２とつながるインク流路５１６とが設けられている。
【００１０】
撥水性多孔質膜５１０は、膜の表裏に一定以上の圧力差を与えない限り液体が透過しない孔径と、液体に対して撥水性を持った構造になっている。このとき、液体が透過しない最大圧力差を液体が水の場合一般に耐水圧と言う。また、この撥水性多孔質膜５１０は、気体を透過させ、液体を膜の片側に留める、すなわち液体を透過させない機能を有するため、該膜５１０を気液分離膜とも言う。
【００１１】
撥水性多孔質膜の他にも、単分子層などを表面に持つ膜の場合で、膜の分子間距離が、透過可能な気体分子サイズより大きく、透過不可能な気体もしくは液体分子サイズより狭い膜の場合にも同様の作用を得ることができる。この場合も、透過可能な気体分子が通る孔が開いていると考えることができるため、単分子層を表面に持つ膜は、本明細書でいう多孔質膜という表現に含まれ、同様に気液分離膜とも呼び得る。
【００１２】
ジョイント部５０４が定常的に接続された構成も同様に考えられ、この場合、供給チューブ５０３にはインク供給時以外は閉じる弁が配されていると共に、インク供給時以外における減圧ポンプは、大気と連通していて、減圧用チューブ５０６を介してサブタンク５０１内の圧力を大気圧に保持する構成となっている。
【００１３】
また、インク供給方法として、メインタンク５０２側を加圧する方法、メインタンク５０２のサブタンク５０１に対する水頭を変化させる方法等も考えられるが，ここでは説明を省略する。
【００１４】
図１２ａ〜図１２ｄを用いて従来のインク供給方法の動作原理を説明する。図１２ａは、インクを消費した状態、図１２ｂは、インク供給が開始された状態、図１２ｃは、インクがインク吸収体に行き渡った状態、図１２ｄは、インク供給が終了した状態を示す。
【００１５】
図１２ａに示されるように、サブタンク５０１内のインク吸収体５０８内のインク５１３を記録ヘッド部５１２が消費すると、インクと大気との気液界面５１４が下降する。
【００１６】
ある一定量までインク吸収体５０８内のインク５１３が減少したときには、図１２ｂに示されるように、供給チューブ５０３及び減圧チューブ５０６がそれぞれジョイント部５０４及び減圧ジョイント部５０７を介してサブタンク５０１に接続され、減圧ポンプ５０５によりサブタンク５０１内は減圧され、それによりメインタンク５０２からサブタンク５０１へインクが供給される。
【００１７】
減圧ポンプ５０５による減圧が維持されていると、図１２ｃに示されるように、インク５１３は、インク吸収体５０８全体に行き渡り、さらに、インク５１３が導入されると、インク吸収体５０８からあふれ、該インク吸収体５０８とインク吸収体室５０９の内壁との間を満たし、最終的には、図１２ｄに示されるように、インク５１３は気液分離膜５１０に到達する。気液分離膜５１０の表面の撥水性と十分に小さい孔径のため、気液分離膜５１０の構内にインク５１３が浸入することができないので、気液分離膜５１０全面にインク５１３が到達すると、インク供給が終了する。すなわち、サブタンク５０１内、より正確にはインク吸収体室５０９内にインク５１３が完全に充填される。なお、減圧ポンプ５０５は、例えば、経験則上設定された時間で自動的に停止する。
【００１８】
以上の動作を、サブタンク５０１内のインク５１３が減少した毎に行うことで、常に記録ヘッド部５１２へのインク供給を行うことができる状態を保つことができる。
【００１９】
【特許文献１】特開２００２−２３４１８０号公報
【特許文献２】特開平８−３００６７７号公報
【特許文献３】特開平１０−１５７１５５号公報
【特許文献４】特開平１０−１２８９９２号公報
【特許文献５】特開２００１−３０１１９４号公報
【特許文献６】特開２００１−３１０４７７号公報
【特許文献７】特開２００２−８６７５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
サブタンク５０１内にインク吸収体５０８を内包する方式は、構造が簡単でコスト的にメリットが大きいが、撥水性多孔質膜５０８による気体と液体の分離を行う点で、サブタンク５０１の構成によっては、撥水性多孔質膜５０８の耐久性に問題があることが知られている。
【００２１】
出願人は、その原因を追究し、インク吸収体室５０９内の空気を吸気し、液体が気体分離膜としての撥水性多孔質膜５０８に到達した後、インク吸収体室５０９内の撥水性多孔質膜５０８に接する空気が全て該多孔質膜５０８を透過した時点で、過大な圧力が多孔質膜５０８の一点に集中することを知得した。
【００２２】
図１３ａ〜図１３ｄを用いて、この現象を詳細に説明する。図１３ａ〜図１３ｄは、図１１に示す撥水性多孔質膜５１０の一部Ｂを拡大した断面図である。図１３ａは、インク５１３が撥水性多孔質膜５１０に接する直前の状態を示し、図１３ｂは、インク５１３の一部が撥水性多孔質膜５１０に到達し、気泡５２０が形成された直後の状態を示し、図１３ｃは、インク供給が進み、気泡５２０がさらに小さくなった状態を示し、図１３ｄは、気泡が消滅した時点を示す。
【００２３】
図１３ａに示されるように、減圧によりサブタンク５０１内へインク５１３が導入され、インク表面すなわち気液界面５２２が気液分離膜としての撥水性多孔質膜５０８に接近し、さらにインク５１３がサブタンク５０１内に流入すると、図１３ｂに示すように、多孔質膜５１０の一部にインク５１３が到達し、該多孔質膜５１０の撥水性により残存する空気が多孔質膜５１０上で気泡を形成する。減圧の維持により、気泡５２０内の空気が多孔質膜５１０を通過することで、気泡５２０は、図１３ｃに示されるように、次第に小さくなり、図１３ｄに示されるように、気泡５２０が消滅した時点でインク５１３の流入が停止する。
【００２４】
図１３ｂ、１３ｃ、１３ｄに示されるように、インク流入時には、気泡５２０との気液界面５２２に接するインク５１３は、該気液界面５２２に略垂直な方向に移動し、気液分離膜を透過する気体の時間当たりの量によってその速度ベクトル５２４は決まる。気泡５２０が小さくなってくると、膜に対する気体接触面積が減少するため気体の時間当たりの透過量が減少してくるが、液体の移動による慣性力のために気液界面に垂直な方向の速度はすぐには減速しないため、気泡内圧力が上昇する。気泡の消滅直前には気泡内圧力が最大となる。このため、多孔質膜５１０上の気泡の消滅点５２６に衝撃が加わり、この衝撃力が該多孔質膜５１０の耐水圧を超えるため、多孔質膜５１０の孔に形成されたメニスカスが破壊され、多孔質膜５１０の内部にインク５１３が浸入することになる。また、検討により、消泡時に衝撃が加わることで材料が破断し、実質的な孔径が広がることでインクが浸入する現象もあることが判った。多孔質膜５１０内にインク５１３が浸入すると、該多孔質膜５１０内にインク５１３が留まることになる。
【００２５】
このような多孔質膜５１０内へのインク５１３の浸入が繰り返されることにより、多孔質膜５１０内に留まるインク５１３の量が増大し、結果として、空気が多孔質膜５１０を透過できる面積が減少し、空気が多孔質膜５１０を透過するときの圧力損失が増加（すなわち、通気度が低下）する。
【００２６】
さらにインク５１３の浸入が進むと、インク５１３が多孔質膜５１０を透過し、多孔質膜５１０は気液分離膜としての機能を部分的に破壊することになり、外部にインク５１３が染み出し、障害を起こす恐れがある。
【００２７】
この現象は、気泡の消滅点を集中させないことにより、ある程度の耐久性の確保は可能であるが、さらなる耐久性の向上が求められている。すなわち、インクを繰り返し供給することによる通気度の劣化を防止すると共にインクの透過を生じさせないために、気液分離膜への局所的なインクの衝突を抑制する必要がある。
【００２８】
以上、サブタンク内にインク吸収体を内包し、インク吸収体の毛管力を利用したインク供給方法について言及したが、バネの弾性力を用いて負圧を発生させる方式においても、インクを収容した密閉空間内の気泡を取り除く用途で気液分離膜を用いることが可能である。気泡を取り除く時に発生する現象は同様に発生し、耐久性についても同様である。
【００２９】
したがって、本発明の目的は、上記問題点に鑑み、気泡の消滅をなくし、それにより気液分離膜への液体の衝突を抑制することを可能とした液体充填方法、該液体充填方法が適用される液体収容容器及び該液体収容容器を備えるインクジェット記録装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
上記目的を達成するために、本発明の液体充填方法は、液体収容容器と、気液分離膜と該気液分離膜に接して配置される非透過部とを有する気液分離部材を前記液体収容容器に設け、前記気液分離膜を介して気体が排出されることを利用して液体が前記液体収容容器に充填される液体充填方法であって、液体充填時、液体と気体との気液界面が、最初に前記気液分離膜に接触し、液体の充填がさらに進むと、前記気液界面と前記気液分離膜とが接触している接線が、前記気液分離膜と前記非透過部とが接する境界に向けて移動し、前記接線が前記境界に達すると前記接線の移動が停止することを特徴とする。
【００３１】
また、本発明の液体収容容器は、気液分離膜と該気液分離膜に接して配置される非透過部と有する気液分離部材が設けられ、前記気液分離部材の前記気液分離膜を介して気体が排出されるように構成された液体収容容器であって、液体充填時、液体と気体との気液界面と前記気液分離膜とが接触する接線が、前記気液分離膜と前記非透過部とが接する境界に向けて移動するように構成されていることを特徴とする。
【００３２】
さらに、前記気液分離部材は、該気液分離部材の気液分離膜が下方に、非透過部が上方に位置するように、水平方向に対して傾斜して配置されていてもよいし、水平に配置され、各々が水平方向に傾斜面を有する、断面台形状の１又は複数の通路が前記気液分離部材の下に形成されるとともに、該通路の幅の狭い側に気液分離膜が位置し、幅の広い側に非透過部が位置するように、前記気液分離部材が、前記通路を塞いでいてもよいし、水平に配置され、該気液分離部材の一部に非透過部を、該非透過部の周囲に気液分離膜を設けていてもよい。
【００３３】
また、本発明のインクジェット記録装置は、上記本発明に係る液体収容容器をインクジェット記録装置のサブタンクとして備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、気液分離膜上での気泡の消滅を起こすことがなく、該気液分離膜への液体の衝撃が起こらず、液体充填時における気液分離膜の通気度の劣化を抑制するとともに、気液分離膜を液体が透過することを防止できる。したがって、気液分離膜の耐久性能を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、図面を用いて本発明の実施例について詳細に説明する。
【００３６】
（第１の実施例）
図１は、本発明に係る一つの実施例が適用されたサブタンクの概略断面図であり、図２は、図１に示すサブタンクに設けられた気液分離部材の一部Ａを拡大した要部斜視図である。図３ａ〜図３ｃは、インク供給、充填時における動作を説明するために、図１の気液分離部材の一部Ａを拡大した断面図であり、図３ａは、インクが気液分離部材の撥水性多孔質膜に接する直前の状態を示し、図３ｂは、インクの一部が撥水性多孔質膜に到達した後の状態を示し、図３ｃは、インク供給が進み、インク供給が停止される状態を示す。
【００３７】
図１に示されるように、本発明に係るインク供給機構は、気液分離機構としての気液分離部材の構造が異なるのみでその他の構成は、図１１に示される従来例と同じであるが、簡単に説明する。
【００３８】
図１において、１は、サブタンク、３は、該サブタンク１とメインタンク（不図示）とをつなぐインク供給チューブ、４は、ジョイント部、６は、サブタンク１と減圧ポンプ（不図示）とをつなぐ減圧チューブ、７は、減圧ジョイント部、８は、インク吸収体、９は、インク吸収体室、１１は、フィルター、１２は記録ヘッド部、１４は、減圧ジョイント部７につながる空気通路、１５は、インク吸収体室９と空気通路１４を仕切る天井壁、１６は、天井壁１５を補強し、インク吸収体８に接しているリブ状吸収体保持部材、１７は、インク吸収体８からのインクを記録ヘッド部１２へ供給するインク通路、１００は、本実施例における気液分離部材であり、図１に示されるように、天井壁１５の開口部１５ａを塞ぐように天井壁１５に取り付けられている。
【００３９】
本実施例における気液分離部材１００は、上記したようにインク吸収体室９の天井壁１５に形成されている開口部１５ａを完全に塞ぐべく、その外郭が該開口部１５ａと相似形をなし、例えば熱融着により天井壁１５に固定される、平坦な外側水平部１１２を有し、外側水平部１１２の内側部分は、図１に示されるように、外側水平部１１２から中心に向かって左右方向に傾斜し、側面から見て重力の作用する方向（本実施例では、図１で下向き）に突出する略Ｖ字形をなしている。また、この内側部分のＶ字形をなす部分の、図１において前後方向（紙面に対して垂直方向）の構造は、本実施例では、垂直の非透過性側壁１１３で塞がれている。気液分離部材１００は、さらに、図２に明確に示されるように、内側部分のＶ字形をなす部分の中央部分が気体のみを通す気液分離機能を有する撥水性多孔質膜１１０で形成され、該撥水性多孔質膜１１０を取り囲む外周部分は、気体も液体も通さない非透過部１１１として形成されている。１１０ａは、撥水性多孔質部材１１０と非透過部１１１との間の境界線である。気液分離部材１００はこのように構成されているので、その中央部分に配置されている撥水性多孔質膜１１０も、断面Ｖ字形をなしており、１１０ａは、Ｖ字形撥水性多孔質膜１１０のインク吸収体室９側の稜線を示す。なお、気液分離部材１００は、もちろんこの製造方法に限られるものではないが、例えば、全体を撥水性多孔質膜で形成し、非透過部１１１に撥水性多孔質膜に非透過材料を接触させたり、撥水性多孔質膜に封止材料を塗布したりすることで作成可能である。また、Ｖ字形撥水性多孔質膜１１０及び非透過部１１１のＶ字をなす角は、１８０°に近い鈍角であることが好ましい。
【００４０】
図３ａ〜図３ｃを用いて、サブタンク１へ液体としてのインク１２１が供給、充填されるときの動作を説明する。
【００４１】
サブタンク１内に、より正確にはインク吸収体室９内にインクを供給する際、空気通路１４は、減圧ポンプに接続されるから、空気通路１４は減圧され、それによりインク吸収体室９内の気体（空気）１２０は、撥水性多孔質膜１１０を介して外部に排出されると共に、メインタンクに接続されている供給チューブ３を介してインク吸収体室９内にインク１２１が供給される。インク供給が進むにしたがい、インク吸収体室９内のインク１２１の液面すなわち気液界面１２２が上昇する（図３ａ）。
【００４２】
インク吸収体室９内の気体１２０が十分に排出され、インク供給が進むと、インク液面（気液界面）１２２は、撥水性多孔質膜１１０の稜線１１０ａに最初に接触する。その後、さらにインク供給が進み、インク液面（気液界面）の上昇と共に、撥水性多孔質膜１１０の表面と気液界面１２２の接線１２３は２つに分かれ、撥水性多孔質膜１１０の傾斜面に沿って移動する（図３ｂ）。気液界面１２２の接線１２３が、撥水性多孔質膜１１０と非透過部１１１との境界線１１０ａに達すると、インク吸収体室９内の気体１２０の排出が行われなくなり、インク供給が停止し、インク吸収体室９内にインク１２１が充填された状態となる（図３ｃ）。このインク供給の停止時において、非透過部１１１と気液界面１２２との間のインク吸収体室９内に空気が閉じ込められるが、この閉じ込められた空気は、消滅することがない。したがって、撥水性多孔質膜１１０へのインク１２１の衝突による衝撃も発生することがなく、撥水性多孔質膜１１０の寿命を長くすることができる。
【００４３】
また、インク使用時においては、上記インク充填時の動作と逆の動作が行われる。すなわち、記録ヘッド部１２におけるインク１２１の使用に伴い、インク表面すなわち気液界面１２２が下降することで、気液界面１２２と撥水性多孔質膜１１０との接線１２３がインク充填時と逆の方向に移動する。この接線１２３の移動動作は、撥水性多孔質膜１１０の表面を洗う態様をとることとなり、インク充填時に堆積する異物が撥水性多孔質膜１１０から排除される。したがって、この動作により、撥水性多孔質膜１１０における異物の堆積の繰り返しによる目詰まりを防止し、メインタンク２からサブタンク１へのインク供給時において、撥水性多孔質膜１１０での目詰まりによる圧力損失の増大を抑制することができる。この意味においても、撥水性多孔質膜１１０の寿命が延び、結果として、寿命の長いインクジェット記録装置が提供されることとなる。
【００４４】
本実施例において、気液分離部材１００の撥水性多孔質膜１１０と非透過部１１１で構成される部分を、稜線１１０ａを有するＶ字形状としたが、これに限定されるものではない。気液分離部材１００の撥水性多孔質膜１１０と非透過部１１１とで構成される部分は、例えば、Ｖ字形状の先端は稜線を形成せずに断面円弧状に滑らかに形成されていてもよいし、あるいは、Ｖ形状に代えて、角錐形状、円錐形状、半球形状等であってもよい。要は、撥水性多孔質膜及び非透過部が傾斜した面で連続し、それにより気液界面の撥水性多孔質膜との接線が撥水性多孔質膜と非透過部との境界に移動し得るように構成されていればどのような構造であってもよい。
【００４５】
（第２の実施例）
図４ａ、図４ｂは、本発明に係る第２の実施例を例示するものであり、図４ａは、気液分離部材をインク吸収体室側から見た斜視図であり、図４ｂは、気液分離部材を含む該気液分離部材近傍の要部拡大断面図である。また、図５ａ〜図５ｄは、本実施例におけるインク供給、充填時における動作を説明するために、空気通路側から見た気液分離部材の模式的透視図であり、図５ａは、天井壁の開口部にインク液面が到達する直前の状態、図５ｂは、インクが開孔部内に入り、インク液面が気液分離部材に到達したときの状態、図５ｃは、インク供給が進み、インク液面が上昇している途中の状態、図５ｄは、インク供給が停止したときの状態を示す。
【００４６】
図４ａ、図４ｂにおいて、２００は、本実施例における気液分離部材、２１０は、撥水性多孔質膜、２１１は、非透過部、２１５ａは、天井壁２１５に形成される複数の開口部、２１３は、複数の開口部２１５ａを仕切るリブ、２１６は、リブ状吸収体保持部材であり、その他の構成は、図１に示される第１の実施例のサブタンク構造と実質的に同じである。
【００４７】
インク吸収体室２０９の上部壁を構成する天井壁２１５の開口部２１５ａ各々は、リブ２１３によって挟まれた空間であり、図４ａ、図５ａに明示されるように、幅が長さ方向に対して傾斜を有する台形状をなしており、例えば、天井壁２１５を打ち抜くことにより形成される。なお、台形状の開口部２１５ａは、図４ａ、図５ａに示されるように、幅の広い側と幅の狭い側とを交互に配置することにより、狭い領域内で複数の開口部２１５ａを効率的に配置することができる。しかしこのような配置に限定されるものではない。
【００４８】
本実施例における気液分離部材２００は、上記複数の開口部２１５ａを全て覆う面積を有する平坦な矩形状の板状部材であり、中央部に長さＬ、幅Ｗの矩形状の撥水性多孔質膜２１０を備えている。矩形状撥水性多孔質膜２１０を取り囲む外周は、気体も液体も通さない非透過部２１１で形成されている。撥水性多孔質膜２１０の長さＬは、上記台形状開口部２１５ａの長さより小さく、その幅Ｗは、複数の開口部２１５ａが形成されている領域の幅より大きい（図５ａ参照）。
【００４９】
気液分離部材２００は、図４ｂに示されるように、撥水性多孔質部材２１０と非透過部２１１との幅方向の境界線２１０ａが開口部２１５ａの幅の広い側の内側に位置するように、空気通路２１４側から天井壁２１５に熱融着され、開口部２１５ａを塞ぐ。
【００５０】
図５ａ〜図５ｄを用いて、サブタンクへ液体としてのインク１２１が供給、充填されるときの動作を説明する。
【００５１】
サブタンク内に、より正確にはインク吸収体室２０９内にインクを供給する際、空気通路２１４は、減圧ポンプに接続されるから、空気通路２１４は減圧され、それによりインク吸収体室２０９内の気体（空気）２２０は、上記第１の実施例と同様に、撥水性多孔質膜２１０を介して外部に排出されると共に、メインタンクに接続されている供給チューブを介してインク吸収体室２０９内にインク２２１が供給される。インク供給が進むにしたがい、インク吸収体室２０９内のインク２２１の液面すなわち気液界面が上昇する（図５ａ）。
【００５２】
インク吸収体室２０９内の気体２２０が十分に排出され、インク供給が進むと、インク液面（気液界面）は、吸収体保持部２１６を伝って、天井壁２１９の下面に到達する。このとき、インク２２１は、毛管力によりリブ２１３の間隔の狭い空間から、すなわち開口部２１５ａの幅の狭い側から該開口部２１５ａ内に流入する（図５ｂ）。
【００５３】
その後、さらにインク供給が進むと、リブ２１３の間隔により設定される毛管力の違いにより、インク液面（気液界面）は、幅の狭い側から幅の広い側へ若干傾斜した状態で、開口部２１５ａ内を上昇する。すなわち、本実施例においても、上記第１の実施例と同様に、開口部２１５ａを塞いでいる撥水性多孔質膜２１０は、気液界面に対して相対的に傾斜した状態を構成している。したがって、本実施例においても、気液界面と撥水性多孔質膜２１０とが接触する接線２２３が形成され、該接線２２３が、相対的に傾斜している撥水性多孔質膜２１０に沿って移動する（図５ｃ）。
【００５４】
気液界面と撥水性多孔質膜２１０との接線２２３が、該撥水性多孔質膜２１０と非透過部２１１との境界線２１０ａに達すると、インク吸収体室２０９内の気体２２０の排出が行われなくなり、インク供給が停止し、インク吸収体室２０９内にインク２２１が充填された状態となる（図５ｄ）。このインク供給の停止時において、非透過部２１１と気液界面との間のインク吸収体室２０９（より正確には、開口部２１５ａ）内に空気が閉じ込められるが、この閉じ込められた空気は、消滅することがない。したがって、撥水性多孔質膜２１０へのインク２２１の衝突による衝撃も発生することがない。
【００５５】
本実施例においては、撥水性多孔質膜２１０を含む気液分離部材２００は、平坦であるため、取り付けが容易であり、また、撥水性多孔質膜２１０と気液界面との接線２２３の移動を該撥水性多孔質膜２１０に対して上下方向（高さ方向）ではなく水平方向に利用していることにより、容積を小さく抑えることができる。
【００５６】
（第３の実施例）
図６、図７は、本発明に係る第３の実施例を例示するものであり、図６は、気液分離部材をインク吸収体室側から見た斜視図であり、図７は、空気通路側から見た気液分離部材の模式的透視図である。また、図８ａ〜図８ｃは、本実施例におけるインク供給、充填時における動作を説明するために、本実施例の気液分離部材の要部を拡大した断面図であり、図８ａは、天井壁の開口部にインク液面が到達する直前の状態、図８ｂは、インク液面が気液分離部材の撥水性多孔質膜に接して上昇している途中の状態、図８ｃは、インク供給が停止したときの状態を示す。
【００５７】
図６、図７において、３００は、本実施例における気液分離部材、３１０は、撥水性多孔質膜、３１１は、非透過部、３１５ａは、天井壁３１５に形成される複数の開口部、３１３は、開口部３１５ａを仕切るリブである。
【００５８】
そして、インク吸収体室３０９の上部壁を構成する天井壁３１５の開口部３１５ａ各々は、リブ３１３によって挟まれた空間であり、図６、図７に明示されるように、上から見て幅が長さ方向に対して傾斜を有する台形状をなしている点で上記第２の実施例と同じであるが、本実施例では、さらに、リブ３１３間の間隔、すなわち開口部３１５ａの幅の広い側が上方に位置するように、開口部３１５ａは、側面から見ても傾斜している（図６及び図８ａ〜図８ｃ参照）点で第２の実施例とその構成を異にする。
【００５９】
さらに、本実施例では、上記のとおり開口部３１５ａが垂直方向に傾斜していることから、図６、７に示されるように、開口部３１５ａは、幅の広い側のみが一方向に揃うように配置される点でも第２の実施例とその構成を異にする。もちろん、第２の実施例のように幅の狭い側と広い側とが交互にくるように開口部３１５ａを配置することも可能であるが、その場合構造が複雑になる。
【００６０】
本実施例における気液分離部材３００は、上記複数の開口部３１５ａを全て覆う面積を有する矩形状の板状部材であり、中央部に長さＬ１、幅Ｗ１の矩形状の撥水性多孔質膜３１０を備えている。矩形状撥水性多孔質膜３１０を取り囲む外周は、気体も液体も通さない非透過部３１１で形成されている。撥水性多孔質膜３１０の長さＬ１は、上記台形状開口部３１５ａの長さより小さく、その幅Ｗ１は、複数の開口部３１５ａが形成されている領域の幅より大きい（図６参照）。また、本実施例における気液分離部材３００は、垂直方向に傾斜する開口部３１５ａに対応する部分は、傾斜面として構成される。
【００６１】
気液分離部材３００は、上記第２の実施例と同様に、撥水性多孔質部材３１０と非透過部３１１との幅方向の境界線３１０ａが開口部３１５ａの幅の広い側の内側に位置するように、空気通路３１４側から天井壁３１５に熱融着され、開口部３１５ａを塞ぐ。
【００６２】
本実施例におけるその他の構成は、上記第２の実施例のサブタンク構造と同じである。
【００６３】
図８ａ〜図８ｃを用いて、サブタンクへ液体としてのインク３２１が供給、充填されるときの動作を説明する。
【００６４】
サブタンクのインク吸収体室３０９内にインクを供給する際、空気通路３１４は、減圧ポンプに接続されるから、空気通路３１４は減圧され、それによりインク吸収体室３０９内の気体３２０は、上記第１、第２の実施例と同様に、撥水性多孔質膜３１０を介して外部に排出されると共に、メインタンクに接続されている供給チューブを介してインク吸収体室３０９内にインク３２１が供給される。インク供給が進むにしたがい、インク吸収体室３０９内のインク３２１の液面すなわち気液界面３２２が上昇する（図８ａ）。
【００６５】
インク吸収体室３０９内の気体３２０が十分に排出され、インク供給が進むと、インク３２１は、開口部３１５ａの幅の狭い側から流入し、インク液面すなわち気液界面３２２をさらに上昇させ、傾斜している撥水性多孔質膜３１０に接触する（図８ｂ）。
【００６６】
さらにインク供給が進み、気液界面３２２と撥水性多孔質膜３１０との接線３２３が該撥水性多孔質膜３１０と非透過部３１１との境界線３１０ａに達すると、インク吸収体室３０９内の気体３２０の排出が行われなくなり、インク供給が停止し、インク吸収体室３０９内にインク３２１が充填された状態となる（図８ｃ）。
【００６７】
このインク供給の停止時において、非透過部３１１と気液界面３２２との間のインク吸収体室３０９内に空気が閉じ込められるが、この閉じ込められた空気は、消滅することがない。したがって、撥水性多孔質膜３１０へのインク３２１の衝突による衝撃も発生することがない。
【００６８】
本実施例においては、動作自体は、第１の実施例と略同じであるが、さらに第２の実施例の動作原理を加えることにより、より安定した気液界面の移動を制御できる。
【００６９】
（第４の実施例）
図９は、本発明に係る第４の実施例を例示するものであり、空気通路側から見た気液分離部材の模式的透視図である。また、図１０ａ〜図１０ｃは、本実施例におけるインク供給、充填時における動作を説明するために、本実施例の気液分離部材の要部を拡大した断面図であり、図１０ａは、天井壁の開口部にインク液面が到達する直前の状態、図１０ｂは、インク５１３の一部が撥水性多孔質膜５１０に到達し、気泡５２０が形成された直後の状態を示し、図１０ｃは、インク供給が停止したときの状態を示す。
【００７０】
図９、図１０ａにおいて、４００は、本実施例における気液分離部材、４１０は、撥水性多孔質膜、４１１は、非透過部、４１５ａは、天井壁４１５に形成される円形の開口部、４１６は、リブ状吸収体保持部材であり、その他の構成は、図１に示される第１の実施例のサブタンク構造と実質的に同じである。
【００７１】
本実施例における気液分離部材４００は、上記開口部４１５ａを完全に覆う面積を有する板状部材（本実施例では矩形状）であり、中央部に円形状の撥水性多孔質膜４１０を備えている。なお、気液分離部材の形状は、平坦な開口部４１５ａの外郭形状（本実施例では円形状）に相似していてもよい。本実施例では、この円形状撥水性多孔質膜４１０の中心部に、さらに、気体も液体も通さない円形状の非透過部４１１が設けられている。なお、円形状撥水性多孔質膜４１０を取り囲む外周も、本実施例では、気体も液体も通さない非透過部４１１で形成されている。なお、撥水性多孔質膜４１０及び該撥水性多孔質膜４１０の中心部に配置される非透過部４１１は、その大きさ及び形状は、本実施例に限られるものではなく、適宜設定される。
【００７２】
気液分離部材４００は、図９、図１０ａに示されるように、撥水性多孔質部材４１０の中心部に配置される非透過部４１１が開口部４１５ａの略中心部に同心円状に位置するように、空気通路４１４側から天井壁４１５に熱融着され、開口部４１５ａを塞ぐ。
【００７３】
図１０ａ〜図１０ｃを用いて、サブタンクへ液体としてのインク４２１が供給、充填されるときの動作を説明する。
【００７４】
サブタンクのインク吸収体室４０９内にインクを供給する際、空気通路４１４は、減圧ポンプに接続されるから、空気通路４１４は減圧され、それによりインク吸収体室４０９内の気体４２０は、上記第１〜第３の実施例と同様に、撥水性多孔質膜４１０を介して外部に排出されると共に、メインタンクに接続されている供給チューブを介してインク吸収体室４０９内にインク４２１が供給される。インク供給が進むにしたがい、インク吸収体室４０９内のインク４２１の液面すなわち気液界面４２２が上昇する（図１０ａ）。
【００７５】
さらにインク４２１がサブタンク内に流入すると、撥水性多孔質膜４１０の一部にインク４２１が到達し、該撥水性多孔質膜４１０の撥水性により残存する気体が多孔質膜４１０上で気泡４２０を形成する（図１０ｂ）。
【００７６】
引き続き減圧が維持されることにより、気泡４２０内の気体は、撥水性多孔質膜４１０を通過し、気泡４２０は、次第に小さくなり、気泡４２０内の気体とインク４２１との気液界面４２２及び撥水性多孔質膜４１０との接触する接線４２３が、撥水性多孔質膜４１０と該多孔質膜４１０の中心部に配置されている非透過部４１１との境界に移動してきた時点で、気体の排出を行うことができなくなる。したがって、サブタンクへのインク４２１の供給が停止する（図１０ｃ）。
【００７７】
このインク供給の停止時において、撥水性多孔質膜４１０の中心部に配置されている非透過部４１１の真下のインク吸収体室４０９（より正確には、開口部４１５ａ）内に気体が気泡４２０の形態で閉じ込められるが、この気泡４２０は、該気泡４２０内の気体が排出されないのであるから、消滅することがない。したがって、撥水性多孔質膜４１０へのインク４２１の衝突による衝撃も発生することがない。
【００７８】
本実施例においても、撥水性多孔質膜４１０を含む気液分離部材４００は、平坦であるため、取り付けが容易であり、また、撥水性多孔質膜４１０と気液界面４２２との接線４２３の移動を該撥水性多孔質膜２１０に対して上下方向（高さ方向）ではなく水平方向に利用していることにより、容積を小さく抑えることができる。さらに、撥水性多孔質膜４１０を含む気液分離部材４００の下部の構造も単純な形状で第１ないし第３の実施例と同じ機能を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
以上、本発明の上記第１ないし第４の実施例においては、インクの供給方法及び装置として述べてきたが、密閉空間内の気泡の除去を含めた一般的な液体内の気泡の除去方法及び装置にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明に係る第１の実施例が適用されたサブタンクの概略断面図である。
【図２】図１に示されるサブタンクに設けられた気液分離部材の一部Ａを拡大した要部斜視図である。
【図３】第１の実施例におけるインク供給、充填時における動作を説明するために、図１の気液分離部材の一部Ａを拡大した断面図であり、ａは、インクが気液分離部材の撥水性多孔質膜に接する直前の状態を示し、ｂは、インクの一部が撥水性多孔質膜に到達した後の状態を示し、ｃは、インク供給が進み、インク供給が停止される状態を示す。
【図４】本発明に係る第２の実施例を示し、ａは、気液分離部材をインク吸収体室側から見た斜視図であり、ｂは、気液分離部材を含む該気液分離部材近傍の要部拡大断面図である。
【図５】第２の実施例におけるインク供給、充填時における動作を説明するために、空気通路側から見た気液分離部材の模式的透視図であり、ａは、天井壁の開口部にインク液面が到達する直前の状態、ｂは、インクが開孔部内に入り、インク液面が気液分離部材に到達したときの状態、ｃは、インク供給が進み、インク液面が上昇している途中の状態、ｄは、インク供給が停止したときの状態を示す。
【図６】本発明に係る第３の実施例を示し、気液分離部材をインク吸収体室側から見た斜視図である。
【図７】図６の気液分離部材を空気通路側から見た模式的透視図である。
【図８】第３の実施例におけるインク供給、充填時における動作を説明するために、本実施例の気液分離部材の要部を拡大した断面図であり、ａは、天井壁の開口部にインク液面が到達する直前の状態、ｂは、インク液面が気液分離部材の撥水性多孔質膜に接して上昇している途中の状態、ｃは、インク供給が停止したときの状態を示す。
【図９】本発明に係る第４の実施例を示し、空気通路側から見た気液分離部材の模式的透視図である。
【図１０】第４の実施例におけるインク供給、充填時における動作を説明するために、本実施例の気液分離部材の要部を拡大した断面図であり、ａは、天井壁の開口部にインク液面が到達する直前の状態、ｂは、インク５１３の一部が撥水性多孔質膜５１０に到達し、気泡５２０が形成された直後の状態を示し、ｃは、インク供給が停止したときの状態を示す。
【図１１】従来のインク供給方法の概略図を示す。
【図１２】図１１に示される従来のインク供給方法の動作原理を説明するための図であり、ａは、インクを消費した状態、ｂは、インク供給が開始された状態、ｃは、インクがインク吸収体に行き渡った状態、ｄは、インク供給が終了した状態を示す。
【図１３】図１１に示す従来のインク供給方法における撥水性多孔質膜の一部Ｂを拡大した断面図であり、ａは、インクが撥水性多孔質膜に接する直前の状態を示し、ｂは、インクの一部が撥水性多孔質膜に到達し、気泡が形成された直後の状態を示し、ｃは、インク供給が進み、気泡がさらに小さくなった状態を示し、ｄは、気泡が消滅した時点を示す。
【符号の説明】
【００８１】
１、５０１ サブタンク
３、５０３ 供給チューブ
４、５０４ ジョイント部
６、５０６ 減圧チューブ
７、５０７ 減圧ジョイント部
８、２０８、４０８、５０８ インク吸収体
９、２０９、３０９、４０９、５０９ インク吸収体室
１１、５１１ フィルター
１２、５１２ 記録ヘッド部
１４、２１４、３１４、４１４、５１５ 空気（気体）通路
１５、２１５、３１５、４１５ 天井壁
１５ａ、２１５ａ、３１５ａ、４１５ａ 開口部
１６、２１６、４１６ リブ状吸収体保持部材
１７、５１６ インク（液体）通路
１００、２００、３００、４００ 気液分離部材
１１０、２１０、３１０、４１０、５１０ 撥水性多孔質膜（気液分離膜）
１１０ａ、２１０ａ、３１０ａ、４１０ａ （撥水性多孔質膜と非透過部との）境界
１１１、２１１、３１１、４１１ 非透過部
１２０、２２０、３２０、４２０ 気体
１２１、２２１、３２１、４２１、５１３ インク（液体）
１２２、３２２、４２２、５２２ 気液界面（インク表面）
１２３、２２３、３２３、４２３、５２３ （気液界面と撥水性多孔質膜との）接線
５０２ メインタンク
５０５ 減圧ポンプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体充填方法、該液体充填方法が適用される液体収容容器及び該液体収容容器を備えるインクジェット記録装置に関し、より詳細には、気液分離機構を備える液体充填方法、該液体充填方法が適用される液体収容容器及び該液体収容容器を備えるインクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置には、紙などの記録媒体上を記録ヘッドが走査し、記録媒体が操作方向と９０゜の方向に送られることで、記録媒体上に画像を形成する方式がある。記録媒体上を走査する記録ヘッドにインクを供給する方法として、記録ヘッドの設置されたキャリッジに直接インクタンクを搭載し、走査線上を記録ヘッドと共にインクタンクを往復動させる場合（オンキャリッジ方式）と、キャリッジ外の固定された場所にメインタンクを設置し、チューブ等により適時キャリッジ上のサブタンクにインクを充填する場合（オフキャリッジ方式）とに大きく分けることができる。さらに、オフキャリッジ方式の場合には、メインタンクとキャリッジ上のサブタンクが定常的に接続され、常時インクが供給される方法と、メインタンクとサブタンクが非定常的に接続され、必要時のみ接続される方法とに分類することができる。
【０００３】
キャリッジ上にインクタンクを設置するオンキャリッジ方式の場合には、使用するインクの種類の数や搭載されるインクの量及び記録ヘッドの大きさによって往復動するキャリッジの大きさが決まる。インクの種類の数が増えたり、収容されるインクの量を増やすと、キャリッジの重量が増加し、それにより、キャリッジを走査する動力が大型化したり、助走距離が長くなり、あるいは、キャリッジの断面積も増えるため走査する空間が大きくなるなど弊害がある。したがって、この方式は、比較的小容量のインクを搭載する記録装置に向いていると言える。
【０００４】
オフキャリッジ方式でメインタンクとサブタンクの２つのタンクが定常的に接続されている場合は、例えば、特許文献１に示されるような、メインタンクと記録ヘッドとの水頭差を利用した負圧発生方法が一般的である。この方法では、キャリッジの小型化が可能なため、走査する空間が小さく、駆動する動力が大型化することは少ないが、チューブの剛性によっては、駆動源に負荷を与える可能性がある。また、メインタンクとサブタンクの相対位置が限定されたり、インクがチューブ内を流れるときの圧力損失の影響、キャリッジの往復動によるチューブ内のインクの圧力変動が大きくなったりする場合があり、大型化する場合は、装置の構成を考慮する必要がある。特許文献２で示される構成も同様で、サブタンクが大気に対して密閉系であることが開示されており、基本的にメインタンクとの水頭差が記録ヘッドに負圧として与えられる構成である。
【０００５】
オフキャリッジ方式でメインタンクとサブタンクの２つのタンクが非定常的に接続されている場合、記録ヘッドへインクを供給するときの負圧は、サブタンクのみで発生させるため、メインタンクとサブタンクの相対位置が限定されることはなく、キャリッジも小型にすることができれば利点が多いインク供給方法である。
【０００６】
メインタンクとサブタンクが常にチューブにより接続されているインク供給方法の中でも、インク経路の途中にバルブを設けることによりインク消費量に合わせて適時断続的にインクを供給する方法も同様の利点がある。例えば、特許文献３に示されるような方法では、上記のようにインク経路が定常的に接続されている方法に比べてインク供給経路における圧力損失やキャリッジの往復動の影響を抑制することができるが、チューブの剛性によっては駆動源に負荷を与える可能性は依然として残っている。
【０００７】
オフキャリッジ方式でメインタンクとサブタンクの２つのタンクが非定常的に接続されている場合において、サブタンクのみで負圧を発生させる方法として、バネで力を付与して負圧を発生させる方法、スポンジや繊維束などインク吸収体とインクの相互作用による毛管力によって負圧を発生させる方法等が知られている。例えば、特許文献４などで示されるような、バネ力を応用する場合は、構造が複雑で部品点数が増加する傾向はあるが、小型化が可能である。これに対して、インク吸収体を用いた特許文献５や特許文献６及び特許文献７に示された場合には、構成が簡略である利点を持つ。
【０００８】
サブタンクにインク吸収体を使用した従来のインク供給方法の概略を図１１に示す。
【０００９】
サブタンク５０１は、メインタンク５０２と供給チューブ５０３を介してジョイント部５０４で非定常的に接続されている。サブタンク５０１とメインタンク５０２の接続時には、サブタンク５０１は、減圧ポンプ５０５と減圧チューブ５０６を介して減圧ジョイント部５０７で同時に接続される構造になっている。サブタンク５０１内には、インクを含浸するインク吸収体５０８が吸収体室５０９内に収められ、該吸収体室５０９の上部には、減圧ジョイント部５０７につながり、撥水性多孔質膜５１０を介して吸収体室５０８とつながる空気流路５１５と、吸収体室５０８の下部には、フィルター５１１を介して記録ヘッド部５１２とつながるインク流路５１６とが設けられている。
【００１０】
撥水性多孔質膜５１０は、膜の表裏に一定以上の圧力差を与えない限り液体が透過しない孔径と、液体に対して撥水性を持った構造になっている。このとき、液体が透過しない最大圧力差を液体が水の場合一般に耐水圧と言う。また、この撥水性多孔質膜５１０は、気体を透過させ、液体を膜の片側に留める、すなわち液体を透過させない機能を有するため、該膜５１０を気液分離膜とも言う。
【００１１】
撥水性多孔質膜の他にも、単分子層などを表面に持つ膜の場合で、膜の分子間距離が、透過可能な気体分子サイズより大きく、透過不可能な気体もしくは液体分子サイズより狭い膜の場合にも同様の作用を得ることができる。この場合も、透過可能な気体分子が通る孔が開いていると考えることができるため、単分子層を表面に持つ膜は、本明細書でいう多孔質膜という表現に含まれ、同様に気液分離膜とも呼び得る。
【００１２】
ジョイント部５０４が定常的に接続された構成も同様に考えられ、この場合、供給チューブ５０３にはインク供給時以外は閉じる弁が配されていると共に、インク供給時以外における減圧ポンプは、大気と連通していて、減圧用チューブ５０６を介してサブタンク５０１内の圧力を大気圧に保持する構成となっている。
【００１３】
また、インク供給方法として、メインタンク５０２側を加圧する方法、メインタンク５０２のサブタンク５０１に対する水頭を変化させる方法等も考えられるが，ここでは説明を省略する。
【００１４】
図１２ａ〜図１２ｄを用いて従来のインク供給方法の動作原理を説明する。図１２ａは、インクを消費した状態、図１２ｂは、インク供給が開始された状態、図１２ｃは、インクがインク吸収体に行き渡った状態、図１２ｄは、インク供給が終了した状態を示す。
【００１５】
図１２ａに示されるように、サブタンク５０１内のインク吸収体５０８内のインク５１３を記録ヘッド部５１２が消費すると、インクと大気との気液界面５１４が下降する。
【００１６】
ある一定量までインク吸収体５０８内のインク５１３が減少したときには、図１２ｂに示されるように、供給チューブ５０３及び減圧チューブ５０６がそれぞれジョイント部５０４及び減圧ジョイント部５０７を介してサブタンク５０１に接続され、減圧ポンプ５０５によりサブタンク５０１内は減圧され、それによりメインタンク５０２からサブタンク５０１へインクが供給される。
【００１７】
減圧ポンプ５０５による減圧が維持されていると、図１２ｃに示されるように、インク５１３は、インク吸収体５０８全体に行き渡り、さらに、インク５１３が導入されると、インク吸収体５０８からあふれ、該インク吸収体５０８とインク吸収体室５０９の内壁との間を満たし、最終的には、図１２ｄに示されるように、インク５１３は気液分離膜５１０に到達する。気液分離膜５１０の表面の撥水性と十分に小さい孔径のため、気液分離膜５１０の構内にインク５１３が浸入することができないので、気液分離膜５１０全面にインク５１３が到達すると、インク供給が終了する。すなわち、サブタンク５０１内、より正確にはインク吸収体室５０９内にインク５１３が完全に充填される。なお、減圧ポンプ５０５は、例えば、経験則上設定された時間で自動的に停止する。
【００１８】
以上の動作を、サブタンク５０１内のインク５１３が減少した毎に行うことで、常に記録ヘッド部５１２へのインク供給を行うことができる状態を保つことができる。
【００１９】
【特許文献１】特開２００２−２３４１８０号公報
【特許文献２】特開平８−３００６７７号公報
【特許文献３】特開平１０−１５７１５５号公報
【特許文献４】特開平１０−１２８９９２号公報
【特許文献５】特開２００１−３０１１９４号公報
【特許文献６】特開２００１−３１０４７７号公報
【特許文献７】特開２００２−８６７５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
サブタンク５０１内にインク吸収体５０８を内包する方式は、構造が簡単でコスト的にメリットが大きいが、撥水性多孔質膜５０８による気体と液体の分離を行う点で、サブタンク５０１の構成によっては、撥水性多孔質膜５０８の耐久性に問題があることが知られている。
【００２１】
出願人は、その原因を追究し、インク吸収体室５０９内の空気を吸気し、液体が気体分離膜としての撥水性多孔質膜５０８に到達した後、インク吸収体室５０９内の撥水性多孔質膜５０８に接する空気が全て該多孔質膜５０８を透過した時点で、過大な圧力が多孔質膜５０８の一点に集中することを知得した。
【００２２】
図１３ａ〜図１３ｄを用いて、この現象を詳細に説明する。図１３ａ〜図１３ｄは、図１１に示す撥水性多孔質膜５１０の一部Ｂを拡大した断面図である。図１３ａは、インク５１３が撥水性多孔質膜５１０に接する直前の状態を示し、図１３ｂは、インク５１３の一部が撥水性多孔質膜５１０に到達し、気泡５２０が形成された直後の状態を示し、図１３ｃは、インク供給が進み、気泡５２０がさらに小さくなった状態を示し、図１３ｄは、気泡が消滅した時点を示す。
【００２３】
図１３ａに示されるように、減圧によりサブタンク５０１内へインク５１３が導入され、インク表面すなわち気液界面５２２が気液分離膜としての撥水性多孔質膜５０８に接近し、さらにインク５１３がサブタンク５０１内に流入すると、図１３ｂに示すように、多孔質膜５１０の一部にインク５１３が到達し、該多孔質膜５１０の撥水性により残存する空気が多孔質膜５１０上で気泡を形成する。減圧の維持により、気泡５２０内の空気が多孔質膜５１０を通過することで、気泡５２０は、図１３ｃに示されるように、次第に小さくなり、図１３ｄに示されるように、気泡５２０が消滅した時点でインク５１３の流入が停止する。
【００２４】
図１３ｂ、１３ｃ、１３ｄに示されるように、インク流入時には、気泡５２０との気液界面５２２に接するインク５１３は、該気液界面５２２に略垂直な方向に移動し、気液分離膜を透過する気体の時間当たりの量によってその速度ベクトル５２４は決まる。気泡５２０が小さくなってくると、膜に対する気体接触面積が減少するため気体の時間当たりの透過量が減少してくるが、液体の移動による慣性力のために気液界面に垂直な方向の速度はすぐには減速しないため、気泡内圧力が上昇する。気泡の消滅直前には気泡内圧力が最大となる。このため、多孔質膜５１０上の気泡の消滅点５２６に衝撃が加わり、この衝撃力が該多孔質膜５１０の耐水圧を超えるため、多孔質膜５１０の孔に形成されたメニスカスが破壊され、多孔質膜５１０の内部にインク５１３が浸入することになる。また、検討により、消泡時に衝撃が加わることで材料が破断し、実質的な孔径が広がることでインクが浸入する現象もあることが判った。多孔質膜５１０内にインク５１３が浸入すると、該多孔質膜５１０内にインク５１３が留まることになる。
【００２５】
このような多孔質膜５１０内へのインク５１３の浸入が繰り返されることにより、多孔質膜５１０内に留まるインク５１３の量が増大し、結果として、空気が多孔質膜５１０を透過できる面積が減少し、空気が多孔質膜５１０を透過するときの圧力損失が増加（すなわち、通気度が低下）する。
【００２６】
さらにインク５１３の浸入が進むと、インク５１３が多孔質膜５１０を透過し、多孔質膜５１０は気液分離膜としての機能を部分的に破壊することになり、外部にインク５１３が染み出し、障害を起こす恐れがある。
【００２７】
この現象は、気泡の消滅点を集中させないことにより、ある程度の耐久性の確保は可能であるが、さらなる耐久性の向上が求められている。すなわち、インクを繰り返し供給することによる通気度の劣化を防止すると共にインクの透過を生じさせないために、気液分離膜への局所的なインクの衝突を抑制する必要がある。
【００２８】
以上、サブタンク内にインク吸収体を内包し、インク吸収体の毛管力を利用したインク供給方法について言及したが、バネの弾性力を用いて負圧を発生させる方式においても、インクを収容した密閉空間内の気泡を取り除く用途で気液分離膜を用いることが可能である。気泡を取り除く時に発生する現象は同様に発生し、耐久性についても同様である。
【００２９】
したがって、本発明の目的は、上記問題点に鑑み、気泡の消滅をなくし、それにより気液分離膜への液体の衝突を抑制することを可能とした液体充填方法、該液体充填方法が適用される液体収容容器及び該液体収容容器を備えるインクジェット記録装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
上記目的を達成するために、本発明の液体充填方法は、液体収容容器と、気液分離膜と該気液分離膜に接して配置される非透過部とを有する気液分離部材を前記液体収容容器に設け、前記気液分離膜を介して気体が排出されることを利用して液体が前記液体収容容器に充填される液体充填方法であって、液体充填時、液体と気体との気液界面が、最初に前記気液分離膜に接触し、液体の充填がさらに進むと、前記気液界面と前記気液分離膜とが接触している接線が、前記気液分離膜と前記非透過部とが接する境界に向けて移動し、前記接線が前記境界に達すると前記接線の移動が停止することを特徴とする。
【００３１】
また、本発明の液体収容容器は、気液分離膜と該気液分離膜に接して配置される非透過部と有する気液分離部材が設けられ、前記気液分離部材の前記気液分離膜を介して気体が排出されるように構成された液体収容容器であって、液体充填時、液体と気体との気液界面と前記気液分離膜とが接触する接線が、前記気液分離膜と前記非透過部とが接する境界に向けて移動するように構成されていることを特徴とする。
【００３２】
さらに、前記気液分離部材は、該気液分離部材の気液分離膜が下方に、非透過部が上方に位置するように、水平方向に対して傾斜して配置されていてもよいし、水平に配置され、各々が水平方向に傾斜面を有する、断面台形状の１又は複数の通路が前記気液分離部材の下に形成されるとともに、該通路の幅の狭い側に気液分離膜が位置し、幅の広い側に非透過部が位置するように、前記気液分離部材が、前記通路を塞いでいてもよいし、水平に配置され、該気液分離部材の一部に非透過部を、該非透過部の周囲に気液分離膜を設けていてもよい。
【００３３】
また、本発明のインクジェット記録装置は、上記本発明に係る液体収容容器をインクジェット記録装置のサブタンクとして備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、気液分離膜上での気泡の消滅を起こすことがなく、該気液分離膜への液体の衝撃が起こらず、液体充填時における気液分離膜の通気度の劣化を抑制するとともに、気液分離膜を液体が透過することを防止できる。したがって、気液分離膜の耐久性能を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、図面を用いて本発明の実施例について詳細に説明する。
【００３６】
（第１の実施例）
図１は、本発明に係る一つの実施例が適用されたサブタンクの概略断面図であり、図２は、図１に示すサブタンクに設けられた気液分離部材の一部Ａを拡大した要部斜視図である。図３ａ〜図３ｃは、インク供給、充填時における動作を説明するために、図１の気液分離部材の一部Ａを拡大した断面図であり、図３ａは、インクが気液分離部材の撥水性多孔質膜に接する直前の状態を示し、図３ｂは、インクの一部が撥水性多孔質膜に到達した後の状態を示し、図３ｃは、インク供給が進み、インク供給が停止される状態を示す。
【００３７】
図１に示されるように、本発明に係るインク供給機構は、気液分離機構としての気液分離部材の構造が異なるのみでその他の構成は、図１１に示される従来例と同じであるが、簡単に説明する。
【００３８】
図１において、１は、サブタンク、３は、該サブタンク１とメインタンク（不図示）とをつなぐインク供給チューブ、４は、ジョイント部、６は、サブタンク１と減圧ポンプ（不図示）とをつなぐ減圧チューブ、７は、減圧ジョイント部、８は、インク吸収体、９は、インク吸収体室、１１は、フィルター、１２は記録ヘッド部、１４は、減圧ジョイント部７につながる空気通路、１５は、インク吸収体室９と空気通路１４を仕切る天井壁、１６は、天井壁１５を補強し、インク吸収体８に接しているリブ状吸収体保持部材、１７は、インク吸収体８からのインクを記録ヘッド部１２へ供給するインク通路、１００は、本実施例における気液分離部材であり、図１に示されるように、天井壁１５の開口部１５ａを塞ぐように天井壁１５に取り付けられている。
【００３９】
本実施例における気液分離部材１００は、上記したようにインク吸収体室９の天井壁１５に形成されている開口部１５ａを完全に塞ぐべく、その外郭が該開口部１５ａと相似形をなし、例えば熱融着により天井壁１５に固定される、平坦な外側水平部１１２を有し、外側水平部１１２の内側部分は、図１に示されるように、外側水平部１１２から中心に向かって左右方向に傾斜し、側面から見て重力の作用する方向（本実施例では、図１で下向き）に突出する略Ｖ字形をなしている。また、この内側部分のＶ字形をなす部分の、図１において前後方向（紙面に対して垂直方向）の構造は、本実施例では、垂直の非透過性側壁１１３で塞がれている。気液分離部材１００は、さらに、図２に明確に示されるように、内側部分のＶ字形をなす部分の中央部分が気体のみを通す気液分離機能を有する撥水性多孔質膜１１０で形成され、該撥水性多孔質膜１１０を取り囲む外周部分は、気体も液体も通さない非透過部１１１として形成されている。１１０ａは、撥水性多孔質部材１１０と非透過部１１１との間の境界線である。気液分離部材１００はこのように構成されているので、その中央部分に配置されている撥水性多孔質膜１１０も、断面Ｖ字形をなしており、１１０ａは、Ｖ字形撥水性多孔質膜１１０のインク吸収体室９側の稜線を示す。なお、気液分離部材１００は、もちろんこの製造方法に限られるものではないが、例えば、全体を撥水性多孔質膜で形成し、非透過部１１１に撥水性多孔質膜に非透過材料を接触させたり、撥水性多孔質膜に封止材料を塗布したりすることで作成可能である。また、Ｖ字形撥水性多孔質膜１１０及び非透過部１１１のＶ字をなす角は、１８０°に近い鈍角であることが好ましい。
【００４０】
図３ａ〜図３ｃを用いて、サブタンク１へ液体としてのインク１２１が供給、充填されるときの動作を説明する。
【００４１】
サブタンク１内に、より正確にはインク吸収体室９内にインクを供給する際、空気通路１４は、減圧ポンプに接続されるから、空気通路１４は減圧され、それによりインク吸収体室９内の気体（空気）１２０は、撥水性多孔質膜１１０を介して外部に排出されると共に、メインタンクに接続されている供給チューブ３を介してインク吸収体室９内にインク１２１が供給される。インク供給が進むにしたがい、インク吸収体室９内のインク１２１の液面すなわち気液界面１２２が上昇する（図３ａ）。
【００４２】
インク吸収体室９内の気体１２０が十分に排出され、インク供給が進むと、インク液面（気液界面）１２２は、撥水性多孔質膜１１０の稜線１１０ａに最初に接触する。その後、さらにインク供給が進み、インク液面（気液界面）の上昇と共に、撥水性多孔質膜１１０の表面と気液界面１２２の接線１２３は２つに分かれ、撥水性多孔質膜１１０の傾斜面に沿って移動する（図３ｂ）。気液界面１２２の接線１２３が、撥水性多孔質膜１１０と非透過部１１１との境界線１１０ａに達すると、インク吸収体室９内の気体１２０の排出が行われなくなり、インク供給が停止し、インク吸収体室９内にインク１２１が充填された状態となる（図３ｃ）。このインク供給の停止時において、非透過部１１１と気液界面１２２との間のインク吸収体室９内に空気が閉じ込められるが、この閉じ込められた空気は、消滅することがない。したがって、撥水性多孔質膜１１０へのインク１２１の衝突による衝撃も発生することがなく、撥水性多孔質膜１１０の寿命を長くすることができる。
【００４３】
また、インク使用時においては、上記インク充填時の動作と逆の動作が行われる。すなわち、記録ヘッド部１２におけるインク１２１の使用に伴い、インク表面すなわち気液界面１２２が下降することで、気液界面１２２と撥水性多孔質膜１１０との接線１２３がインク充填時と逆の方向に移動する。この接線１２３の移動動作は、撥水性多孔質膜１１０の表面を洗う態様をとることとなり、インク充填時に堆積する異物が撥水性多孔質膜１１０から排除される。したがって、この動作により、撥水性多孔質膜１１０における異物の堆積の繰り返しによる目詰まりを防止し、メインタンク２からサブタンク１へのインク供給時において、撥水性多孔質膜１１０での目詰まりによる圧力損失の増大を抑制することができる。この意味においても、撥水性多孔質膜１１０の寿命が延び、結果として、寿命の長いインクジェット記録装置が提供されることとなる。
【００４４】
本実施例において、気液分離部材１００の撥水性多孔質膜１１０と非透過部１１１で構成される部分を、稜線１１０ａを有するＶ字形状としたが、これに限定されるものではない。気液分離部材１００の撥水性多孔質膜１１０と非透過部１１１とで構成される部分は、例えば、Ｖ字形状の先端は稜線を形成せずに断面円弧状に滑らかに形成されていてもよいし、あるいは、Ｖ形状に代えて、角錐形状、円錐形状、半球形状等であってもよい。要は、撥水性多孔質膜及び非透過部が傾斜した面で連続し、それにより気液界面の撥水性多孔質膜との接線が撥水性多孔質膜と非透過部との境界に移動し得るように構成されていればどのような構造であってもよい。
【００４５】
（第２の実施例）
図４ａ、図４ｂは、本発明に係る第２の実施例を例示するものであり、図４ａは、気液分離部材をインク吸収体室側から見た斜視図であり、図４ｂは、気液分離部材を含む該気液分離部材近傍の要部拡大断面図である。また、図５ａ〜図５ｄは、本実施例におけるインク供給、充填時における動作を説明するために、空気通路側から見た気液分離部材の模式的透視図であり、図５ａは、天井壁の開口部にインク液面が到達する直前の状態、図５ｂは、インクが開孔部内に入り、インク液面が気液分離部材に到達したときの状態、図５ｃは、インク供給が進み、インク液面が上昇している途中の状態、図５ｄは、インク供給が停止したときの状態を示す。
【００４６】
図４ａ、図４ｂにおいて、２００は、本実施例における気液分離部材、２１０は、撥水性多孔質膜、２１１は、非透過部、２１５ａは、天井壁２１５に形成される複数の開口部、２１３は、複数の開口部２１５ａを仕切るリブ、２１６は、リブ状吸収体保持部材であり、その他の構成は、図１に示される第１の実施例のサブタンク構造と実質的に同じである。
【００４７】
インク吸収体室２０９の上部壁を構成する天井壁２１５の開口部２１５ａ各々は、リブ２１３によって挟まれた空間であり、図４ａ、図５ａに明示されるように、幅が長さ方向に対して傾斜を有する台形状をなしており、例えば、天井壁２１５を打ち抜くことにより形成される。なお、台形状の開口部２１５ａは、図４ａ、図５ａに示されるように、幅の広い側と幅の狭い側とを交互に配置することにより、狭い領域内で複数の開口部２１５ａを効率的に配置することができる。しかしこのような配置に限定されるものではない。
【００４８】
本実施例における気液分離部材２００は、上記複数の開口部２１５ａを全て覆う面積を有する平坦な矩形状の板状部材であり、中央部に長さＬ、幅Ｗの矩形状の撥水性多孔質膜２１０を備えている。矩形状撥水性多孔質膜２１０を取り囲む外周は、気体も液体も通さない非透過部２１１で形成されている。撥水性多孔質膜２１０の長さＬは、上記台形状開口部２１５ａの長さより小さく、その幅Ｗは、複数の開口部２１５ａが形成されている領域の幅より大きい（図５ａ参照）。
【００４９】
気液分離部材２００は、図４ｂに示されるように、撥水性多孔質部材２１０と非透過部２１１との幅方向の境界線２１０ａが開口部２１５ａの幅の広い側の内側に位置するように、空気通路２１４側から天井壁２１５に熱融着され、開口部２１５ａを塞ぐ。
【００５０】
図５ａ〜図５ｄを用いて、サブタンクへ液体としてのインク１２１が供給、充填されるときの動作を説明する。
【００５１】
サブタンク内に、より正確にはインク吸収体室２０９内にインクを供給する際、空気通路２１４は、減圧ポンプに接続されるから、空気通路２１４は減圧され、それによりインク吸収体室２０９内の気体（空気）２２０は、上記第１の実施例と同様に、撥水性多孔質膜２１０を介して外部に排出されると共に、メインタンクに接続されている供給チューブを介してインク吸収体室２０９内にインク２２１が供給される。インク供給が進むにしたがい、インク吸収体室２０９内のインク２２１の液面すなわち気液界面が上昇する（図５ａ）。
【００５２】
インク吸収体室２０９内の気体２２０が十分に排出され、インク供給が進むと、インク液面（気液界面）は、吸収体保持部２１６を伝って、天井壁２１９の下面に到達する。このとき、インク２２１は、毛管力によりリブ２１３の間隔の狭い空間から、すなわち開口部２１５ａの幅の狭い側から該開口部２１５ａ内に流入する（図５ｂ）。
【００５３】
その後、さらにインク供給が進むと、リブ２１３の間隔により設定される毛管力の違いにより、インク液面（気液界面）は、幅の狭い側から幅の広い側へ若干傾斜した状態で、開口部２１５ａ内を上昇する。すなわち、本実施例においても、上記第１の実施例と同様に、開口部２１５ａを塞いでいる撥水性多孔質膜２１０は、気液界面に対して相対的に傾斜した状態を構成している。したがって、本実施例においても、気液界面と撥水性多孔質膜２１０とが接触する接線２２３が形成され、該接線２２３が、相対的に傾斜している撥水性多孔質膜２１０に沿って移動する（図５ｃ）。
【００５４】
気液界面と撥水性多孔質膜２１０との接線２２３が、該撥水性多孔質膜２１０と非透過部２１１との境界線２１０ａに達すると、インク吸収体室２０９内の気体２２０の排出が行われなくなり、インク供給が停止し、インク吸収体室２０９内にインク２２１が充填された状態となる（図５ｄ）。このインク供給の停止時において、非透過部２１１と気液界面との間のインク吸収体室２０９（より正確には、開口部２１５ａ）内に空気が閉じ込められるが、この閉じ込められた空気は、消滅することがない。したがって、撥水性多孔質膜２１０へのインク２２１の衝突による衝撃も発生することがない。
【００５５】
本実施例においては、撥水性多孔質膜２１０を含む気液分離部材２００は、平坦であるため、取り付けが容易であり、また、撥水性多孔質膜２１０と気液界面との接線２２３の移動を該撥水性多孔質膜２１０に対して上下方向（高さ方向）ではなく水平方向に利用していることにより、容積を小さく抑えることができる。
【００５６】
（第３の実施例）
図６、図７は、本発明に係る第３の実施例を例示するものであり、図６は、気液分離部材をインク吸収体室側から見た斜視図であり、図７は、空気通路側から見た気液分離部材の模式的透視図である。また、図８ａ〜図８ｃは、本実施例におけるインク供給、充填時における動作を説明するために、本実施例の気液分離部材の要部を拡大した断面図であり、図８ａは、天井壁の開口部にインク液面が到達する直前の状態、図８ｂは、インク液面が気液分離部材の撥水性多孔質膜に接して上昇している途中の状態、図８ｃは、インク供給が停止したときの状態を示す。
【００５７】
図６、図７において、３００は、本実施例における気液分離部材、３１０は、撥水性多孔質膜、３１１は、非透過部、３１５ａは、天井壁３１５に形成される複数の開口部、３１３は、開口部３１５ａを仕切るリブである。
【００５８】
そして、インク吸収体室３０９の上部壁を構成する天井壁３１５の開口部３１５ａ各々は、リブ３１３によって挟まれた空間であり、図６、図７に明示されるように、上から見て幅が長さ方向に対して傾斜を有する台形状をなしている点で上記第２の実施例と同じであるが、本実施例では、さらに、リブ３１３間の間隔、すなわち開口部３１５ａの幅の広い側が上方に位置するように、開口部３１５ａは、側面から見ても傾斜している（図６及び図８ａ〜図８ｃ参照）点で第２の実施例とその構成を異にする。
【００５９】
さらに、本実施例では、上記のとおり開口部３１５ａが垂直方向に傾斜していることから、図６、７に示されるように、開口部３１５ａは、幅の広い側のみが一方向に揃うように配置される点でも第２の実施例とその構成を異にする。もちろん、第２の実施例のように幅の狭い側と広い側とが交互にくるように開口部３１５ａを配置することも可能であるが、その場合構造が複雑になる。
【００６０】
本実施例における気液分離部材３００は、上記複数の開口部３１５ａを全て覆う面積を有する矩形状の板状部材であり、中央部に長さＬ１、幅Ｗ１の矩形状の撥水性多孔質膜３１０を備えている。矩形状撥水性多孔質膜３１０を取り囲む外周は、気体も液体も通さない非透過部３１１で形成されている。撥水性多孔質膜３１０の長さＬ１は、上記台形状開口部３１５ａの長さより小さく、その幅Ｗ１は、複数の開口部３１５ａが形成されている領域の幅より大きい（図６参照）。また、本実施例における気液分離部材３００は、垂直方向に傾斜する開口部３１５ａに対応する部分は、傾斜面として構成される。
【００６１】
気液分離部材３００は、上記第２の実施例と同様に、撥水性多孔質部材３１０と非透過部３１１との幅方向の境界線３１０ａが開口部３１５ａの幅の広い側の内側に位置するように、空気通路３１４側から天井壁３１５に熱融着され、開口部３１５ａを塞ぐ。
【００６２】
本実施例におけるその他の構成は、上記第２の実施例のサブタンク構造と同じである。
【００６３】
図８ａ〜図８ｃを用いて、サブタンクへ液体としてのインク３２１が供給、充填されるときの動作を説明する。
【００６４】
サブタンクのインク吸収体室３０９内にインクを供給する際、空気通路３１４は、減圧ポンプに接続されるから、空気通路３１４は減圧され、それによりインク吸収体室３０９内の気体３２０は、上記第１、第２の実施例と同様に、撥水性多孔質膜３１０を介して外部に排出されると共に、メインタンクに接続されている供給チューブを介してインク吸収体室３０９内にインク３２１が供給される。インク供給が進むにしたがい、インク吸収体室３０９内のインク３２１の液面すなわち気液界面３２２が上昇する（図８ａ）。
【００６５】
インク吸収体室３０９内の気体３２０が十分に排出され、インク供給が進むと、インク３２１は、開口部３１５ａの幅の狭い側から流入し、インク液面すなわち気液界面３２２をさらに上昇させ、傾斜している撥水性多孔質膜３１０に接触する（図８ｂ）。
【００６６】
さらにインク供給が進み、気液界面３２２と撥水性多孔質膜３１０との接線３２３が該撥水性多孔質膜３１０と非透過部３１１との境界線３１０ａに達すると、インク吸収体室３０９内の気体３２０の排出が行われなくなり、インク供給が停止し、インク吸収体室３０９内にインク３２１が充填された状態となる（図８ｃ）。
【００６７】
このインク供給の停止時において、非透過部３１１と気液界面３２２との間のインク吸収体室３０９内に空気が閉じ込められるが、この閉じ込められた空気は、消滅することがない。したがって、撥水性多孔質膜３１０へのインク３２１の衝突による衝撃も発生することがない。
【００６８】
本実施例においては、動作自体は、第１の実施例と略同じであるが、さらに第２の実施例の動作原理を加えることにより、より安定した気液界面の移動を制御できる。
【００６９】
（第４の実施例）
図９は、本発明に係る第４の実施例を例示するものであり、空気通路側から見た気液分離部材の模式的透視図である。また、図１０ａ〜図１０ｃは、本実施例におけるインク供給、充填時における動作を説明するために、本実施例の気液分離部材の要部を拡大した断面図であり、図１０ａは、天井壁の開口部にインク液面が到達する直前の状態、図１０ｂは、インク５１３の一部が撥水性多孔質膜５１０に到達し、気泡５２０が形成された直後の状態を示し、図１０ｃは、インク供給が停止したときの状態を示す。
【００７０】
図９、図１０ａにおいて、４００は、本実施例における気液分離部材、４１０は、撥水性多孔質膜、４１１は、非透過部、４１５ａは、天井壁４１５に形成される円形の開口部、４１６は、リブ状吸収体保持部材であり、その他の構成は、図１に示される第１の実施例のサブタンク構造と実質的に同じである。
【００７１】
本実施例における気液分離部材４００は、上記開口部４１５ａを完全に覆う面積を有する板状部材（本実施例では矩形状）であり、中央部に円形状の撥水性多孔質膜４１０を備えている。なお、気液分離部材の形状は、平坦な開口部４１５ａの外郭形状（本実施例では円形状）に相似していてもよい。本実施例では、この円形状撥水性多孔質膜４１０の中心部に、さらに、気体も液体も通さない円形状の非透過部４１１が設けられている。なお、円形状撥水性多孔質膜４１０を取り囲む外周も、本実施例では、気体も液体も通さない非透過部４１１で形成されている。なお、撥水性多孔質膜４１０及び該撥水性多孔質膜４１０の中心部に配置される非透過部４１１は、その大きさ及び形状は、本実施例に限られるものではなく、適宜設定される。
【００７２】
気液分離部材４００は、図９、図１０ａに示されるように、撥水性多孔質部材４１０の中心部に配置される非透過部４１１が開口部４１５ａの略中心部に同心円状に位置するように、空気通路４１４側から天井壁４１５に熱融着され、開口部４１５ａを塞ぐ。
【００７３】
図１０ａ〜図１０ｃを用いて、サブタンクへ液体としてのインク４２１が供給、充填されるときの動作を説明する。
【００７４】
サブタンクのインク吸収体室４０９内にインクを供給する際、空気通路４１４は、減圧ポンプに接続されるから、空気通路４１４は減圧され、それによりインク吸収体室４０９内の気体４２０は、上記第１〜第３の実施例と同様に、撥水性多孔質膜４１０を介して外部に排出されると共に、メインタンクに接続されている供給チューブを介してインク吸収体室４０９内にインク４２１が供給される。インク供給が進むにしたがい、インク吸収体室４０９内のインク４２１の液面すなわち気液界面４２２が上昇する（図１０ａ）。
【００７５】
さらにインク４２１がサブタンク内に流入すると、撥水性多孔質膜４１０の一部にインク４２１が到達し、該撥水性多孔質膜４１０の撥水性により残存する気体が多孔質膜４１０上で気泡４２０を形成する（図１０ｂ）。
【００７６】
引き続き減圧が維持されることにより、気泡４２０内の気体は、撥水性多孔質膜４１０を通過し、気泡４２０は、次第に小さくなり、気泡４２０内の気体とインク４２１との気液界面４２２及び撥水性多孔質膜４１０との接触する接線４２３が、撥水性多孔質膜４１０と該多孔質膜４１０の中心部に配置されている非透過部４１１との境界に移動してきた時点で、気体の排出を行うことができなくなる。したがって、サブタンクへのインク４２１の供給が停止する（図１０ｃ）。
【００７７】
このインク供給の停止時において、撥水性多孔質膜４１０の中心部に配置されている非透過部４１１の真下のインク吸収体室４０９（より正確には、開口部４１５ａ）内に気体が気泡４２０の形態で閉じ込められるが、この気泡４２０は、該気泡４２０内の気体が排出されないのであるから、消滅することがない。したがって、撥水性多孔質膜４１０へのインク４２１の衝突による衝撃も発生することがない。
【００７８】
本実施例においても、撥水性多孔質膜４１０を含む気液分離部材４００は、平坦であるため、取り付けが容易であり、また、撥水性多孔質膜４１０と気液界面４２２との接線４２３の移動を該撥水性多孔質膜２１０に対して上下方向（高さ方向）ではなく水平方向に利用していることにより、容積を小さく抑えることができる。さらに、撥水性多孔質膜４１０を含む気液分離部材４００の下部の構造も単純な形状で第１ないし第３の実施例と同じ機能を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
以上、本発明の上記第１ないし第４の実施例においては、インクの供給方法及び装置として述べてきたが、密閉空間内の気泡の除去を含めた一般的な液体内の気泡の除去方法及び装置にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明に係る第１の実施例が適用されたサブタンクの概略断面図である。
【図２】図１に示されるサブタンクに設けられた気液分離部材の一部Ａを拡大した要部斜視図である。
【図３】第１の実施例におけるインク供給、充填時における動作を説明するために、図１の気液分離部材の一部Ａを拡大した断面図であり、ａは、インクが気液分離部材の撥水性多孔質膜に接する直前の状態を示し、ｂは、インクの一部が撥水性多孔質膜に到達した後の状態を示し、ｃは、インク供給が進み、インク供給が停止される状態を示す。
【図４】本発明に係る第２の実施例を示し、ａは、気液分離部材をインク吸収体室側から見た斜視図であり、ｂは、気液分離部材を含む該気液分離部材近傍の要部拡大断面図である。
【図５】第２の実施例におけるインク供給、充填時における動作を説明するために、空気通路側から見た気液分離部材の模式的透視図であり、ａは、天井壁の開口部にインク液面が到達する直前の状態、ｂは、インクが開孔部内に入り、インク液面が気液分離部材に到達したときの状態、ｃは、インク供給が進み、インク液面が上昇している途中の状態、ｄは、インク供給が停止したときの状態を示す。
【図６】本発明に係る第３の実施例を示し、気液分離部材をインク吸収体室側から見た斜視図である。
【図７】図６の気液分離部材を空気通路側から見た模式的透視図である。
【図８】第３の実施例におけるインク供給、充填時における動作を説明するために、本実施例の気液分離部材の要部を拡大した断面図であり、ａは、天井壁の開口部にインク液面が到達する直前の状態、ｂは、インク液面が気液分離部材の撥水性多孔質膜に接して上昇している途中の状態、ｃは、インク供給が停止したときの状態を示す。
【図９】本発明に係る第４の実施例を示し、空気通路側から見た気液分離部材の模式的透視図である。
【図１０】第４の実施例におけるインク供給、充填時における動作を説明するために、本実施例の気液分離部材の要部を拡大した断面図であり、ａは、天井壁の開口部にインク液面が到達する直前の状態、ｂは、インク５１３の一部が撥水性多孔質膜５１０に到達し、気泡５２０が形成された直後の状態を示し、ｃは、インク供給が停止したときの状態を示す。
【図１１】従来のインク供給方法の概略図を示す。
【図１２】図１１に示される従来のインク供給方法の動作原理を説明するための図であり、ａは、インクを消費した状態、ｂは、インク供給が開始された状態、ｃは、インクがインク吸収体に行き渡った状態、ｄは、インク供給が終了した状態を示す。
【図１３】図１１に示す従来のインク供給方法における撥水性多孔質膜の一部Ｂを拡大した断面図であり、ａは、インクが撥水性多孔質膜に接する直前の状態を示し、ｂは、インクの一部が撥水性多孔質膜に到達し、気泡が形成された直後の状態を示し、ｃは、インク供給が進み、気泡がさらに小さくなった状態を示し、ｄは、気泡が消滅した時点を示す。
【符号の説明】
【００８１】
１、５０１ サブタンク
３、５０３ 供給チューブ
４、５０４ ジョイント部
６、５０６ 減圧チューブ
７、５０７ 減圧ジョイント部
８、２０８、４０８、５０８ インク吸収体
９、２０９、３０９、４０９、５０９ インク吸収体室
１１、５１１ フィルター
１２、５１２ 記録ヘッド部
１４、２１４、３１４、４１４、５１５ 空気（気体）通路
１５、２１５、３１５、４１５ 天井壁
１５ａ、２１５ａ、３１５ａ、４１５ａ 開口部
１６、２１６、４１６ リブ状吸収体保持部材
１７、５１６ インク（液体）通路
１００、２００、３００、４００ 気液分離部材
１１０、２１０、３１０、４１０、５１０ 撥水性多孔質膜（気液分離膜）
１１０ａ、２１０ａ、３１０ａ、４１０ａ （撥水性多孔質膜と非透過部との）境界
１１１、２１１、３１１、４１１ 非透過部
１２０、２２０、３２０、４２０ 気体
１２１、２２１、３２１、４２１、５１３ インク（液体）
１２２、３２２、４２２、５２２ 気液界面（インク表面）
１２３、２２３、３２３、４２３、５２３ （気液界面と撥水性多孔質膜との）接線
５０２ メインタンク
５０５ 減圧ポンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体収容容器と、気液分離膜と該気液分離膜に接して配置される非透過部とを有する気液分離部材を前記液体収容容器に設け、前記気液分離膜を介して気体が排出されることを利用して液体が前記液体収容容器に充填される液体充填方法であって、
液体充填時、液体と気体との気液界面が、最初に前記気液分離膜に接触し、
液体の充填がさらに進むと、前記気液界面と前記気液分離膜とが接触している接線が、前記気液分離膜と前記非透過部とが接する境界に向けて移動し、
前記接線が前記境界に達すると前記接線の移動が停止することを特徴とする液体充填方法。
【請求項２】
気液分離膜と該気液分離膜に接して配置される非透過部と有する気液分離部材が設けられ、前記気液分離部材の前記気液分離膜を介して気体が排出されるように構成された液体収容容器であって、
液体と気体との気液界面と前記気液分離膜とが接触する接線が、前記気液分離膜と前記非透過部とが接する境界に向けて移動するように構成されていることを特徴とする液体収容容器。
【請求項３】
前記気液分離部材は、該気液分離部材の気液分離膜が下方に、非透過部が上方に位置するように、水平方向に対して傾斜して配置されていることを特徴とする請求項２に記載の液体収容容器。
【請求項４】
前記気液分離部材は、下方に向けて凸形状をなしていることを特徴とする請求項３に記載の液体収容容器。
【請求項５】
前記気液分離部材は、水平に配置され、各々が水平方向に傾斜面を有する、断面台形状の１又は複数の通路が前記気液分離部材の下に形成されるとともに、該通路の幅の狭い側に気液分離膜が位置し、幅の広い側に非透過部が位置するように、前記気液分離部材が、前記通路を塞いでいることを特徴とする請求項２に記載の液体収容容器。
【請求項６】
さらに、水平の天井壁を備え、
前記断面台形状の１又は複数の通路は、前記天井壁に開けられた１又は複数の開口部で形成されていることを特徴とする請求項５に記載の液体収容容器。
【請求項７】
前記気液分離部材は、水平に配置され、該気液分離部材の一部に非透過部を、該非透過部の周囲に気液分離膜を設けていることを特徴とする請求項２に記載の液体収容容器。
【請求項８】
前記気液分離部材の前記非透過部は、該気液分離部材の略中央部に設けられていることを特徴とする請求項７に記載の液体収容容器。
【請求項９】
前記液体は、インクであることを特徴とする請求項２ないし８のいずれかに記載の液体収容容器。
【請求項１０】
装置本体に設けられているメインタンクと、該メインタンクに連通し、記録ヘッドを含むキャリッジに搭載され、記録時記録ヘッドにインクを供給するサブタンクと、該サブタンクから気体を排出する減圧ポンプとを有するインクジェット記録装置であって、
前記サブタンクは、請求項２ないし９のいずれかに記載の液体収容容器として構成されていることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項１１】
気液分離膜と該気液分離膜に接して配置される非透過部と有する気液分離部材が設けられ、前記気液分離部材の前記気液分離膜を介して気体が排出されるように構成された液体収容容器であって、
前記気液分離部材は、液体と気体とが接する第１の面と、気体のみが接する第２の面を有し、前記第１の面から前記第２の面へ気体が移動する過程で、前記第１の面及び液体と気体との気体界面が接する接線が、前記気液分離膜と非透過部との境界線に向けて移動するように構成されている液体収容容器。
【請求項１】
液体収容容器と、気液分離膜と該気液分離膜に接して配置される非透過部とを有する気液分離部材を前記液体収容容器に設け、前記気液分離膜を介して気体が排出されることを利用して液体が前記液体収容容器に充填される液体充填方法であって、
液体充填時、液体と気体との気液界面が、最初に前記気液分離膜に接触し、
液体の充填がさらに進むと、前記気液界面と前記気液分離膜とが接触している接線が、前記気液分離膜と前記非透過部とが接する境界に向けて移動し、
前記接線が前記境界に達すると前記接線の移動が停止することを特徴とする液体充填方法。
【請求項２】
気液分離膜と該気液分離膜に接して配置される非透過部と有する気液分離部材が設けられ、前記気液分離部材の前記気液分離膜を介して気体が排出されるように構成された液体収容容器であって、
液体と気体との気液界面と前記気液分離膜とが接触する接線が、前記気液分離膜と前記非透過部とが接する境界に向けて移動するように構成されていることを特徴とする液体収容容器。
【請求項３】
前記気液分離部材は、該気液分離部材の気液分離膜が下方に、非透過部が上方に位置するように、水平方向に対して傾斜して配置されていることを特徴とする請求項２に記載の液体収容容器。
【請求項４】
前記気液分離部材は、下方に向けて凸形状をなしていることを特徴とする請求項３に記載の液体収容容器。
【請求項５】
前記気液分離部材は、水平に配置され、各々が水平方向に傾斜面を有する、断面台形状の１又は複数の通路が前記気液分離部材の下に形成されるとともに、該通路の幅の狭い側に気液分離膜が位置し、幅の広い側に非透過部が位置するように、前記気液分離部材が、前記通路を塞いでいることを特徴とする請求項２に記載の液体収容容器。
【請求項６】
さらに、水平の天井壁を備え、
前記断面台形状の１又は複数の通路は、前記天井壁に開けられた１又は複数の開口部で形成されていることを特徴とする請求項５に記載の液体収容容器。
【請求項７】
前記気液分離部材は、水平に配置され、該気液分離部材の一部に非透過部を、該非透過部の周囲に気液分離膜を設けていることを特徴とする請求項２に記載の液体収容容器。
【請求項８】
前記気液分離部材の前記非透過部は、該気液分離部材の略中央部に設けられていることを特徴とする請求項７に記載の液体収容容器。
【請求項９】
前記液体は、インクであることを特徴とする請求項２ないし８のいずれかに記載の液体収容容器。
【請求項１０】
装置本体に設けられているメインタンクと、該メインタンクに連通し、記録ヘッドを含むキャリッジに搭載され、記録時記録ヘッドにインクを供給するサブタンクと、該サブタンクから気体を排出する減圧ポンプとを有するインクジェット記録装置であって、
前記サブタンクは、請求項２ないし９のいずれかに記載の液体収容容器として構成されていることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項１１】
気液分離膜と該気液分離膜に接して配置される非透過部と有する気液分離部材が設けられ、前記気液分離部材の前記気液分離膜を介して気体が排出されるように構成された液体収容容器であって、
前記気液分離部材は、液体と気体とが接する第１の面と、気体のみが接する第２の面を有し、前記第１の面から前記第２の面へ気体が移動する過程で、前記第１の面及び液体と気体との気体界面が接する接線が、前記気液分離膜と非透過部との境界線に向けて移動するように構成されている液体収容容器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００６−１５９７９０（Ｐ２００６−１５９７９０Ａ）
【公開日】平成１８年６月２２日（２００６．６．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３５７３０３（Ｐ２００４−３５７３０３）
【出願日】平成１６年１２月９日（２００４．１２．９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月２２日（２００６．６．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月９日（２００４．１２．９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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