インクカートリッジおよび該インクカートリッジを搭載したインクジェット記録装置

【課題】 精度良いインク有無検知を行い、インク切れを起こすことなく安定したインク供給を行い、印字の乱れを起こすことのない、信頼性の高いインクカートリッジおよびインクジェット記録装置を提供する。
【解決手段】 インクジェット記録ヘッドへインクを供給するインク供給口及び大気と連通させる大気連通口を有し、インクを吸収保持する負圧発生部材を収容する負圧発生部材収容室と、インクを収容する液体収容室と、前記負圧発生部材収容室と前記液体収容室とを仕切る仕切り壁と、前記負圧発生部材収容室と前記液体収容室とを連通させる連通部とを備えたインクカートリッジであって、前記連通部を除き実質的に密閉された前記液体収容室に気体を導入することはできるが前記液体収容室から気体及び液体を排出することができないバルブが前記液体収容室に設けられている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、インクジェット記録ヘッドへ供給するインクを貯留するインクカートリッジおよび該インクカートリッジを搭載したインクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、インクジェット記録分野で使用される液体収容容器としてのインクカートリッジは、インクを吐出するための記録ヘッドに対してインク供給を良好に行うために、インクカートリッジ内に貯留されているインクの保持力を調整するための構成が設けられている。この保持力は、記録ヘッドのインク吐出部の圧力を大気に対して負とするためのものであることから、負圧、と呼ばれている。
【0003】
従来、インク負圧発生部材、例えば、スポンジ等の多孔質体、を利用していても、インクカートリッジ全体としての単位体積あたりのインク収容量を増加させ、且つ安定したインク供給を実現できる、液体収容室を備えたインクカートリッジが提案されている(特許文献1参照)。
【0004】
また、インクカートリッジの液体収容室に、光透過部材により形成された光学的反射部材を設け、インクカートリッジ外部の発光部から光学的反射部材に光を照射し、その光学的反射部材により反射された反射光をインクカートリッジ外部に設けた受光部にて検出することにより、インクの有無検知を行うインクカートリッジの構成も提案されている(特許文献2参照)。
【0005】
図5(a)に上記特許文献1および2に示されている構成を利用した従来のインクカートリッジの概略断面図を示す。インクカートリッジ110の内部は、連通口140を有する仕切り壁138で2つの空間に仕切られている。一方の空間は、仕切り壁138の連通口140を除いて密封されるとともにインク125を自由状態で保持する液体収容室136に、他方の空間は、負圧発生部材132を収容する負圧発生部材収容室134になっている。この負圧発生部材収容室134を形成する上壁面には、インク消費に伴うインクカートリッジ110内への大気の導入を行うための大気連通口112が、また、該負圧発生部材収容室134を形成する底壁面には、記録ヘッド(不図示)へインクを供給するためのインク供給口114が形成されている。図5(a)ないし(c)において、負圧発生部材132がインクを吸収保持している領域については、斜線部で示され、自由状態で液体収容室136などの空間内に収容されているインクは、網線部で示されている。
【0006】
上記構造を有するインクカートリッジ110において、記録ヘッドにより負圧発生部材132のインクが消費され、図5(a)に示されるように、気液界面位置が、位置161にまで下がってくると、以降のインク消費に伴って、大気連通口112から負圧発生部材収容室134に空気が導入され、該導入された空気は、さらに、仕切り壁138の連通口140を通じて液体収容室136に入る。これに替わって、液体収容室136からインク125が仕切り壁138の連通口140を通じて負圧発生部材収容室134の負圧発生部材132に充填される(このような動作を、以下、「気液交換動作」という)。従って、記録ヘッドによりインクが消費されても、その消費量に応じてインクが負圧発生部材132に充填され、負圧発生部材132は、一定量のインクを保持(気液界面位置161を維持)し、それによって記録ヘッドに対する負圧がほぼ一定に保たれるので、記録ヘッドへのインク供給が安定する。このような小型化と高使用率とを兼ね備えたインクカートリッジは、本出願人により製品化されており、現在も実用に供されている。
【0007】
なお、図5(a)に示す例においては、負圧発生部材収容室134とインク収容室136の連通口140の近傍に、大気導入を促進するための構造としての大気導入溝150が設けられている。また、大気連通口112近傍には、リブ142により負圧発生部材132がない空間(バッファ室)144が設けられている。
【0008】
さらに、液体収容室136の底面には、インクカートリッジ110と一体に形成されたプリズム形状の三角プリズム115が配置されている。この三角プリズム115の下方の記録装置本体(不図示)には、発光部と受光部を持つ光学センサーが配置されており、発光部より三角プリズム115の底面へ光を入射し、その光が三角プリズム115の2つの反射面にて反射され、光学センサーの受光部に戻る光の量により、液体収容室136内のインク125の有り無しの検知(インク残量検知)を行っている。
【0009】
【特許文献1】特開平06−328710号公報
【特許文献2】特開平07−218321号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
近年のインクジェット記録装置は、記録速度の高速化が進み、インクカートリッジからインクジェット記録ヘッドへの単位時間当たりのインク供給量が増大化している。上述の構成のインクカートリッジでは、このようなインクの供給量が増大した状態でインクを供給し続けた場合、該インクの供給量に見合った液体収容室への空気の供給が追いつかず、負圧発生部材内の液面(気液界面)が低下し、負圧発生部材へのインクの供給が間に合わず、液体収容室内にインクが残っているにも拘らず、記録ヘッドへのインク供給が途絶えてしまうこと(以下、「インク切れ」という)や、液体収容室へ大気(気体)が導入される際に発生する泡(気泡)が、液体収容室のインクがなくなる時に、液体収容室に配置されている三角プリズムに付着すると、液体収容室のインクがなくなったことを検知することができない場合があり、精度良いインク残量検知が行えず、負圧発生部材内の供給可能なインクを使い切ってしまい、インク切れを起こすことがあった。
【0011】
ここで、従来のインクカートリッジのインク切れのメカニズムについて、図5(a)ないし(c)を参照して説明する。図5(a)は、従来のインクジェット記録装置におけるインクカートリッジからインクジェット記録ヘッドへのインク供給量が比較的少ないときの気液交換の状態を、図5(b)は、インクジェット記録ヘッドへのインク供給量が増大した場合の気液交換の状態を、図5(c)は、インクジェット記録ヘッドへのインク供給量がさらに増大し続けた場合の気液交換の状態を示したものである。
【0012】
図5(a)に示されるインクカートリッジにおいては、比較的インクジェット記録ヘッドへのインク供給量が少ないので、液体収容室136から導出されるインク量と、それに伴って液体収容室へ導入される空気量が釣り合っている。すなわち、負圧発生部材132内の気液界面161が、大気導入溝150の上端と負圧発生部材132の当接した点151の近傍で、ほぼ一定の位置に保たれている。
【0013】
次に、インクジェット記録ヘッドへのインク供給量がさらに増えた場合を考える。図5(a)に示されるように、気液交換時における空気の通り道は、大気導入溝150の上端(図5(a)断面図において紙面垂直方向の幅線分)と負圧発生部材132との当接した線分(図5(a)において点151で示される)の一部領域又は全域のみである。該線分は小さく、すなわち、大気導入溝150の溝幅が小さいため、増大したインク供給量に見合う空気のインク供給室136への導入が追いつかない。そのため、前記大気導入溝150を通って導入可能な空気量に見合ってインク収容室136から導出されるインク量だけでは足らず、このインク量に加えて負圧発生部材132に保持されているインクをも記録ヘッドへ供給することになる。したがって、図5(b)で示されるように、負圧発生部材132内の気液界面161が低下していくことになる。このとき、気液界面161は、図に示されるように、インク供給口114に対応する部分を最下点とするいわゆるすり鉢状となり気液界面全体として低下する。
【0014】
この場合、気液界面161の低下により負圧も増大化され、インクジェット記録ヘッドへの安定した負圧でのインク供給ができなくなり、印字の乱れなどを引き起こすこととなる。また、インク供給量が、従来の供給量の3倍から5倍といった従来想定し得なかったインク供給量にまで増大した場合、図5(c)に示されるように、負圧発生部材132内の気液界面161がさらに低下し続け、ついにはインク供給口114に達し、インク切れを起こすことがあった。
【0015】
また、大気導入溝150より大気(気体)が導入される際に、該大気がインク125内を通過するため泡が発生するが、液体収容室136内のインク125がなくなる時、発生した泡が三角プリズム115に付着し、液体収容室136内のインクがなくなったことを正しく検知できない場合があり、精度良いインク残量検知がなされない場合があった。さらに、インク供給量が増大した場合、三角プリズム115に付着した泡が消泡する前に、負圧発生部材132内の供給可能なインクを使い切ってしまい、インク切れを起こすこともあった。
【0016】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、より高速化したインクジェット記録においても、精度良いインク有無検知を行い、インク切れを起こすことなく安定したインク供給を行い、印字の乱れを起こすことのない、信頼性の高いインクカートリッジおよびインクジェット記録装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0017】
上記目的を達成するため、本発明に係るインクカートリッジは、インクジェット記録ヘッドへインクを供給するインク供給口及び大気と連通させる大気連通口を有し、インクを吸収保持する負圧発生部材を収容する負圧発生部材収容室と、インクを収容する液体収容室と、前記負圧発生部材収容室と前記液体収容室とを仕切る仕切り壁と、前記負圧発生部材収容室と前記液体収容室とを連通させる連通部とを備えたインクカートリッジであって、前記連通部を除き実質的に密閉された前記液体収容室に気体を導入することはできるが前記液体収容室から気体及び液体を排出することができないバルブが前記液体収容室に設けられていることを特徴とする。
【0018】
本構成によれば、液体収容室に気体(大気)を導入することはできるが該液体収容室から気体及び液体を排出することができないバルブが設けられているので、液体収納室内の負圧が所望の圧力範囲でバルブが開閉し、該液体収容室に気体を導入することが可能となるため、インク供給量が増大しても、従来のインクカートリッジのように気液界面を低下させ、それにより負圧を増大させることも無く、インク供給量に見合った気体を液体収容室内に導入できる。
【0019】
したがって、より高速化したインクジェット記録装置においても、インク切れを起こすことなく安定したインク供給を行い、印字の乱れ等を起こすことの無い信頼性の高いインクカートリッジを提供できる。
【0020】
また、本発明に係るインクカートリッジは、液体収容室に設けられるバルブは、使用時姿勢で前記液体収容室の上方に設けられていることが好ましい。
【0021】
このような構成をとることにより、液体収容室に導入される気体は、液体収容室内の液体内を通過することなく直接液体収容室内の空気領域に導入されるので、液体収容室内に導入される気体で泡を発生することがない。したがって、液体収容室内のインクの有無を精度良く検知することができ、さらに、液体収容室内のインクがなくなったことを検知できないまま、負圧発生部材内の供給可能なインクを使い切ってしまうことによるインク切れを引き起こすこともない。
【0022】
さらに、本発明に係るインクカートリッジは、前記液体収容室に設けられる前記バルブは、前記大気連通口を介して大気と連通する、前記負圧発生部材収容室の前記負圧発生部材が無い部分に連通するように設けられていてもよい。
【0023】
このような構成により、バルブは、負圧発生部材収容室の負圧発生部材が無い部分(エアバッファ室)と連通するようにインクカートリッジの容器内に設けられるため、不意に落下させてしまったときなどにおけるバルブの破損を防止でき、また、落下の衝撃により仮にバルブが開いてしまい、インクが液体収容室から出てくる事態が発生してしまったとしても、負圧発生部材にインクが吸収されるため、インクカートリッジの外部にインクが漏れることがない。
【発明の効果】
【0024】
上記したように、本発明は、液体収容室に気体(大気)を導入することができるが、液体収容室から気体及び液体を排出することができないバルブが該液体収容室に設けられ、所望の圧力範囲においてバルブの開閉を行い、液体収容室内に要求されるインク供給量が急激に増大してもそれに見合った気体を容易に導入することができる、すなわち、気液交換が円滑に行なわれるので、従来のインクカートリッジのように増大したインク供給量に対応すべく気液交換が付いていくことができず、それによって気液界面が低下するとともに負圧が増大することがない。また、バルブを介して液体収容室内の空気溜まり領域に直接気体を導入することができるので、泡の発生を防止できることになり、液体収容室のインクの有無を精度良く検知でき、それにより、液体収容室内のインクがなくなったことを検知できないまま、負圧発生部材内の供給可能なインクを使い切ってしまうことによるインク切れを起こすこともない。
【0025】
したがって、より高速化したインクジェット記録装置においても、精度良いインク検知を行い、インク切れを起こすことも無く、安定したインク供給を行い、印字の乱れ等を引き起こすことの無い信頼性の高いインクカートリッジを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0026】
以下に、本発明の実施例の詳細を図面に基づいて説明する。
【0027】
なお、本発明の液体供給方法、液体供給システムに用いられる液体として、以下の実施例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られることはなく、例えば、インクジェット記録分野においては、記録媒体に対する処理液などを含むことはいうまでもない。
【0028】
また、図1ないし3に示される各断面図において、負圧発生部材がインクを保持している領域については斜線部で、空間内に収容されているインクについては網線部で示されている。さらに、図1ないし3に示される全ての断面図は、インクカートリッジからの負圧発生部材内のインクの消費が進み、液体収容室からのインクを消費している状態を示している。
【0029】
(実施例1)
図1は、本発明の一つの実施例としてのインクカートリッジの概略断面図を表したものである。
【0030】
図1において、液体収容容器としてのインクカートリッジ10は、蓋部材としての上壁18に設けられた大気連通部としての大気連通口12を介して大気に連通し、底壁16に設けられたインク供給部としてのインク供給口14を介して記録ヘッド(不図示)に連通し、内部に負圧発生部材32を収容する負圧発生部材収容室34と、液体としてのインク25を自由状態で収容する液体収容室36とを有し、負圧発生収容室34と液体収容室36とは、仕切り壁(隔壁)38により仕切られている。負圧発生部材収容室34を画成する上壁18には、負圧発生部材収容室34の内部に突出する形態で複数のリブ42が一体に形成され、該リブ42は、負圧発生部材収容室34に圧縮状態で収容される負圧発生部材32の上面と当接している。したがって、このリブ42の存在により、上壁18と負圧発生部材32の上面との間には、負圧発生部材が無い部分としてのエアバッファ室44が形成される。
【0031】
また、負圧発生部材収容室34と液体収容室36とは、負圧発生部材収容室34と液体収容室36とを連通させる連通部としての、液体収容室36から負圧発生部材収容室34へインクを導出するインク連通口41と、負圧発生部材収容室34のエアバッファ室44から液体収容室36へ大気(気体)を導入することができ、液体収容室36から気体及び液体を排出することができないバルブ70(このような気体のみ導入可能で気体及び液体の排出がされることのないバルブを、以下「バルブ」という)を介してのみ連通している。そして、インク連通口41は、インクカートリッジの使用状態において、負圧発生部材収容室34と液体収容室36とを仕切る仕切り壁38の下部に配置され、バルブ70は、液体収容室36の上方に、本実施例では、仕切り壁38上部を介して負圧発生部材収容室34の上部に形成されるエアバッファ室44に臨むように、配置されている。
【0032】
さらに、液体収容室36の底面には、インクカートリッジ10の底壁16と一体的に形成されたプリズム形状の三角プリズム15が配置されている。この三角プリズム15は、液体収容室36内のインク25の有無の検知(インク残量検知)に使用される。また、インク供給口14を備えるインク供給部には、負圧発生部材32より毛管力が高く、かつ、物理的強度の強い圧接体46(もちろん、これに限定されるものではない)が、その内部に設けられており、圧接体46の一端は、負圧発生部材32に圧接されている。
【0033】
次に、本実施例において、インクカートリッジ10内に設けられているバルブ70が、どのように動作するかを、図2(a)ないし(e)を用いて説明する。
【0034】
図2(a)ないし(c)は、負圧発生部材32内及び液体収容室36内のインク消費の様子を段階的に表したものである。
【0035】
(バルブ開閉動作)
本実施例において、負圧発生部材収容室34に収容されている負圧発生部材32には、多数の毛細管が形成されているとみなすことができ、そのメニスカスにより負圧を発生させる。通常、インクカートリッジ10には、その使用開始直後では、負圧を発生する部材である負圧発生部材32中に十分なインクが含浸されているので、各々のみなし毛細管の水頭高さは十分高いところに位置している。図2(a)に示されるように、仕切り壁38上部に配置されているバルブ70が閉じている状態で、インク供給口14を介してインクが消費されると、負圧発生部材収納室34の底部に圧力が低下し、各みなし毛細管の水頭も低下する。すなわち、インク消費にしたがって、負圧発生部材32の気液界面61が低下していく。この負圧発生部材32内の気液界面61の低下に伴い、該負圧発生部材32内の負圧も増加していく。また、負圧発生部材32内の負圧の増加に伴い、インク供給口41を介して連通する液体収容室36内の負圧も増加していく。
【0036】
ここで、バルブ70は、例えば、負圧−150mmHOで開、負圧−100mmHOに達すると閉となるように構成されている。図2(a)の状態からインクの消費が進み、図2(b)に示すような位置まで気液界面61が低下すると、バルブ70が開き、液体収容室36内に大気(気体)が導入され、その導入された気体に見合った量のインクがインク連通口41を介して負圧発生部材収納室34内に供給され、気液界面61の低下が止まることとなる。このとき、消費されるインク量が、導入可能な気体の量以下のとき、負圧発生部材32は、過剰な分のインクを吸収し、気液界面61を上昇させる(図2(e)参照)。
【0037】
上述したようなバルブ70の開放により液体収容室36内の負圧は減少し、−100mmHOに達すると、バルブ70は閉まり、気体の導入が停止する。したがって、液体溶質36内の負圧は、所望の圧力、例えば−120mmHO、に維持された状態となる。以後、外部へのインク供給に伴い、バルブ70の断続的な開閉動作と、それに対応した負圧発生部材収容室34内及び液体収容室36内の負圧の制御が行なわれる(図2(c)参照)。
【0038】
もし何らかの原因で負圧が−100mmHOを過ぎてからバルブ70が閉じることとなってしまっても、負圧発生部材32の気液界面61が低下している該負圧発生部材32内の負圧は、まだ高いままなので、負圧発生部材収容室34の底部の負圧と液体収容室36内の負圧との圧力差をなくそうと、図2(d)に示すように、負圧発生部材32は、インク連通口40を介して液体収容室36からインク25を吸収し、負圧発生部材収容室34の底部の負圧と液体収容室36内の負圧が釣り合うまで気液界面61を上昇させ、図2(e)に示すように、釣り合った時点で気液界面61の上昇を停止する。
【0039】
また、もし何らかの原因で負圧が−150mmHOに達する前にバルブ70が開いてしまった場合でも、上述したように、気液界面61が低下している状態においては、負圧発生部材収容室34の底部の負圧と液体収容室36の負圧は釣り合おうとし、負圧発生部材32がインク連通口40を介して液体収容室36からインク25を吸収し、液体収容室36内の負圧を増大させる状態にある。このような状態で液体収容室36からインク25が導出されることにより、液体収容室36内の負圧が上昇するので、バルブ70は開放されたままの状態にあり、液体収容室36内の負圧が所望の圧力、すなわち、−100mmHO、になったとき、バルブ70が閉じられる。
以上のようなバルブ70の開閉動作を繰り返すことで、液体収容室36内のインク25が消費されていく。
【0040】
このときバルブ70は、インクに浸からない状態で配置されていると、上述した気体の導入動作の安全性が確保される、例えば、バルブ70が圧力調整のために開放された状態でインクが漏れたりすることが抑制されるので、好ましい形態である。しかしながら、バルブ70がインクに浸っている状態に配置されていても、気体導入がなされる動作が生じた際に、外部にインクが移動しないような構成、例えば、撥水性能を有した通気膜のような構造を付加することで対処できる。
【0041】
(インクジェット記録装置内での環境変化)
密閉系の液体収容室36を有するインクカートリッジ10においては、インクジェット記録装置内に装着された状態での環境変化(温度上昇あるいは気圧の低下)に対し、液体収容室36内の気体の膨張・収縮が発生し、インク漏れを発生させる可能性がある。しかしながら、本発明のインクカートリッジ10においては、以下のような動作により、インク漏れが発生することを防いでいる。
【0042】
負圧発生部材収容室34の底部の負圧と液体収容室36内の負圧が釣り合っている状態(平衡状態)から、液体収容室36内の気体が膨張すると、該液体収容室36内の負圧が減少し、負圧発生部材収容室34の底部の負圧と液体収容室36内の負圧のバランスが崩れる。しかしながら、インク連通口41を介してインク25が、液体収容室36から負圧発生部材収容室34に移動することにより、負圧発生部材収容室34の底部の負圧と液体収容室36内の負圧が釣り合い、再び平衡状態に戻る。この間、液体収容室36から移動したインク25により、負圧発生部材32内の気液界面61は上昇する。
【0043】
また、その逆に、液体収容室36内の気体が収縮すると、液体収容室36内の負圧が増大し、先の例と同様、負圧発生部材収容室34底部の負圧と液体収容室36内の負圧のバランスが崩れるが、インク連通口41を介して負圧発生部材32に吸収保持されているインクが液体収容室36に移動し、それにより、負圧発生部材収容室34底部の負圧と液体収容室36内の負圧が釣り合い、平衡状態となる。この間、負圧発生部材32内に吸収保持されていたインクが液体収容室36へ移動することにより、負圧発生部材32内の気液界面61は下降する。
【0044】
以上のように、負圧発生部材収容室34と液体収容室36との間でインクを移動させ、その移動に伴い負圧発生部材32内の気液界面61を上下動させることにより、外部へのインク漏れを防止する。
【0045】
このように、本発明に係るインクカートリッジの構成は、液体収容室36上方に設けられたバルブ70を所望の圧力範囲で開閉させ、液体収容室36内に直接気体を導入するので、従来のインクカートリッジのように大気導入溝及びインク連通口を介して気液交換させる構成(図5参照)に対して、所望の範囲内で気液界面が制御され、気液界面の低下やそれに伴う負圧の増加という従来の課題(図5参照)が解決されることになる。
【0046】
また、バルブ70は、液体収容室36の上部に配置され、バッファ室44を介して間接的に外部と連通しているので、従来のインクカートリッジのようにインク連通口を介して液体収容室に導入される気体による泡の発生が防止できるので、液体収容室36内のインク25の有無を精度良く検知でき、さらに、液体収容室36内のインク25がなくなったことを検知できないまま、負圧発生部材32内の供給可能なインクを使い切ってしまうことによるインク切れを起こすこともない。
【0047】
したがって、より高速化したインクジェット記録装置においても、精度良いインクの有無の検知を行い、インク切れを起こすことなく、安定したインク供給を行い、印字の乱れ等を起こすことの無い信頼性の高いインクカートリッジを提供することができる。
【0048】
(実施例2)
図3は、本発明の別の実施例に係るインクカートリッジとしての液体収容容器の概略断面図である。基本的な構成、動作は、上記実施例1に開示されるインクカートリッジと同様であるので、説明を省略する。
【0049】
本実施例におけるインクカートリッジが、上記実施例1のインクカートリッジと異なる点は、液体収容室36の上方に配置されるバルブ70の配置位置が異なる点である。すなわち、実施例1のインクカートリッジでは、液体収容室36上方に設けられているバルブ70は、仕切り壁38の上方であって、負圧発生部材収容室34のエアバッファ室44に臨むように配置されていたが、本実施例では、図3に示すように、液体収容室36を画成する上壁18に配置され、直接外部に望むように配置されている。
【0050】
本実施例によれば、液体収容室36の上壁18にバルブ70が設けられていることで、実施例1のインクカートリッジに比べ、バルブ70の液体収容室36への取り付けが容易であり、それにより、実施例1のインクカートリッジより生産性に優れている。
なお、上記実施例1、2では、バルブ70は、液体収容室36の上方に設けるようにしているが、これに限られるものではない。要は、液体収容室36内のインク25上方に形成される空気溜まり領域に直接大気を導入できるように該空気溜まり領域に対応する部分に、言い換えれば、使用時の姿勢で液体収容室36の上方に、バルブ70を設ければよいことが理解されるであろう。
【0051】
(実施例3)
次に、上記実施例1、2に開示されるインクカートリッジを搭載可能なインクジェット記録装置の具体例を説明する。
【0052】
記録ヘッドユニットには、例えばブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)及びイエロー(Y)の4色に対応した4個のインクカートリッジを個別に着脱可能とすることができ、そして各インクカートリッジを装着することで、インクカートリッジホルダ底部に対応して配置された記録ヘッド側のインク導入口とインクカートリッジ側のインク供給口4とが結合し、両者間のインク連通路が形成されるようにするとともに、情報記憶媒体に対する電気的接続が行われるようにすることができる。
【0053】
例えば記録ヘッド100としては、ノズルを構成する液路内に電気熱変換素子を設け、これに記録信号となる電気パルスを与えることによりインクに熱エネルギを付与し、そのときのインクの相変化により生じる発泡(沸騰)時の圧力をインクの吐出に利用するものを用いることができる。
【0054】
図4は、上で説明したインクカートリッジを装着して記録を行うインクジェット記録装置(以下、「プリンタ」という。)200であって、本体カバー201を開いて示す斜視図である。なお、図4において、プリンタ200に搭載されるインクカートリッジは、代表として、実施例1におけるインクカートリッジ10である。
【0055】
図4に示すように、本実施形態のインクジェット記録装置200は、記録ヘッドユニットとインクカートリッジ10とを搭載したキャリッジが走査のための移動をして記録を行う機構などプリンタの主要部分が、本体カバー201およびその他のケース部分によって覆われているプリンタ本体と、その前後にそれぞれ設けられる排紙トレイ203と、自動給紙装置(ASF)202とを備えたものである。また、本体カバー201を閉じた状態および開いた状態の両方で本プリンタの状態を表示するための表示器、電源スイッチおよびリセットスイッチを備えた操作部213が設けられている。
【0056】
本体カバー201を取り外した状態では、図4に示すように、ユーザは、記録ヘッドユニット100および各色インクカートリッジ10K、10Y、10Mおよび10Cを搭載したキャリッジ205が移動する範囲およびその周辺を見ることができる。実際は、本体カバー201を開けると、キャリッジ1205が自動的に同図に示すほぼ中央の位置(「タンク交換位置」ともいう)へ移動するシーケンスが実行され、ユーザは、このタンク交換位置でそれぞれのインクカートリッジの交換操作などを行うことができる。
【0057】
本実施形態のプリンタ200は、記録ヘッドユニット100に各色のインクに対応した記録ヘッド(不図示)が設けられ、これら各色の記録ヘッドがキャリッジ205の移動によって用紙などの記録媒体に対して走査を行い、この走査の間に記録媒体にインクを吐出して記録を行うものである。すなわち、キャリッジ205は、その移動方向に延在するガイド軸207と摺動可能に係合するとともに、キャリッジモータおよびその駆動力伝達機構によって、上述の移動をすることができる。そして、ブラック、シアン、マゼンタおよびイエローのインクに対応したそれぞれの記録ヘッドでは、フレキシブルケーブル206を介して本体側の制御回路から送られる吐出データに基づいてインク吐出が行われる。また、紙送りローラや排紙ローラなどの紙送り機構が設けられ、自動給紙装置202から給紙された記録媒体(不図示)を排紙トレイ203まで搬送することができる。また、キャリッジ205には、記録ヘッドユニット100が着脱自在に装着され、一方、これに対してそれぞれのインクカートリッジ10が着脱自在に装着される。
【0058】
記録動作では、記録ヘッドが上記の移動によって走査しその間にそれぞれの記録ヘッドから記録媒体にインクを吐出して記録ヘッドにおける吐出口に対応した幅の領域に記録を行うとともに、この走査と次の走査の間に、上記紙送り機構によって上記幅に応じた所定量の紙送りを行うことにより、記録媒体に対して順次記録を行ってゆく。また、上記のキャリッジ移動による記録ヘッドの移動範囲の端部には、各記録ヘッドについてその吐出口が配設された面を覆うキャップなどの吐出回復ユニットが設けられている。これにより、記録ヘッドは所定の時間間隔で回復ユニットが設けられた位置へ移動して、予備吐出などの回復処理を行う。
【0059】
なお、用いるインクカートリッジの個数や色インクの収納形態、およびインクカートリッジが取り付けられる記録ヘッドユニットないしはインクジェット記録装置の構成は上述のものに限られない。また、用いるインクの色調としても、単色であっても複数色であってもよい。さらに複数色を用いる場合は、上述した4色のほか、それらとともに、あるいはそれらの少なくとも一部に代えて、他の色調、例えば淡シアン、淡マゼンタ、レッド、グリーン、ブルーなどのインクを用いるものであってもよい。さらには、色材としてのインクのほか、記録媒体上での定着性や発色性あるいは耐久性などを向上するための処理液を収納するインクカートリッジを用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【0060】
【図1】本発明の一つの実施例に係るインクカートリッジとしての液体収容容器の概略断面図である。
【図2】図1に示される液体収容容器において、インクの消費に伴うバルブの動作及び気液界面の変化を説明するための図であり、(a)は、インクジェット記録ヘッドへのインク供給量が比較的少ない場合における液体収容室内のインク消費が進んでいる状態を示し、(b)は、急激にインク供給量が増大し、液体収容室内の負圧が増大し、バルブが開いた状態を示し、(c)は、液体収容室に大気が導入され、所定の圧力まで負圧が減少し、バルブが閉じた状態を示し、(d)は、導入された気体量に見合う量のインクが負圧発生部材に移動する状態、(e)は、負圧発生部材と液体収容室の圧力が釣り合った状態を示す。
【図3】本発明の別の実施例に係るインクカートリッジとしての液体収容容器の概略断面図である。
【図4】上記図1に示される一つの実施例に係るインクカートリッジを搭載したインクジェット記録装置の概略斜視図を示す。
【図5】従来のインクカートリッジの概略断面図であり、(a)は、インクジェット記録ヘッドへのインク供給量が比較的少ないときの気液交換の状態を、(b)は、インクジェット記録ヘッドへのインク供給量が増大した場合の気液交換の状態を、(c)は、インクジェット記録ヘッドへのインク供給量がさらに増大し続けた場合の気液交換の状態を示す。
【符号の説明】
【0061】
10、110 インクカートリッジ
12、112 大気連通口
14、114 インク供給口
15、115 三角プリズム
25、125 インク
32、132 負圧発生部材
34、134 負圧発生部材収容室
36、136 液体収容室
38、138 仕切り壁
40 インク連通口
42、142 リブ
44、144 エアバッファ室
46、146 圧接体
61、161 気液界面
70 バルブ
140 連通口
150 大気導入溝

【特許請求の範囲】
【請求項1】
インクジェット記録ヘッドへインクを供給するインク供給口及び大気と連通させる大気連通口を有し、インクを吸収保持する負圧発生部材を収容する負圧発生部材収容室と、インクを収容する液体収容室と、前記負圧発生部材収容室と前記液体収容室とを仕切る仕切り壁と、前記負圧発生部材収容室と前記液体収容室とを連通させる連通部とを備えたインクカートリッジにおいて、
前記連通部を除き実質的に密閉された前記液体収容室に気体を導入することはできるが前記液体収容室から気体及び液体を排出することができないバルブが前記液体収容室に設けられていることを特徴とするインクカートリッジ。
【請求項2】
前記液体収容室に設けられる前記バルブは、使用時姿勢で前記液体収容室の上方に設けられていることを特徴とする請求項1に記載のインクカートリッジ。
【請求項3】
前記液体収容室に設けられる前記バルブは、前記大気連通口を介して大気と連通する、前記負圧発生部材収容室の前記負圧発生部材が無い部分に連通するように設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載のインクカートリッジ。
【請求項4】
前記インクカートリッジには、前記インクジェット記録ヘッドに供給されるインクを貯留していることを特徴とする請求項1に記載のインクカートリッジ。
【請求項5】
インクジェット記録ヘッドへインクを供給するインク供給口及び大気と連通させる大気連通口を有し、インクを吸収保持する負圧発生部材を収容する負圧発生部材収容室と、インクを収容する液体収容室と、前記負圧発生部材収容室と前記液体収容室とを仕切る仕切り壁と、前記負圧発生部材収容室と前記液体収容室とを連通させるインク連通部とを備えたインクカートリッジにおいて、
前記連通部を除き実質的に密閉された前記液体収容室に大気を導入することができるが前記液体収容室から気体及び液体を排出することができないバルブが前記液体収容室に設けられており、該液体収容室内に収容されているインクを介することなく大気が前記液体収容室に導入されることを特徴とするインクカートリッジ。
【請求項6】
前記液体収容室に導入される大気は、前記連通部を介することなく導入されることを特徴とする請求項5に記載のインクカートリッジ。
【請求項7】
前記インクカートリッジには、前記インクジェット記録ヘッドに供給されるインクを貯留していることを特徴とする請求項5に記載のインクカートリッジ。
【請求項8】
請求項1から7のいずれかに記載のインクカートリッジを搭載するインクジェット記録装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2006−123438(P2006−123438A)
【公開日】平成18年5月18日(2006.5.18)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−317061(P2004−317061)
【出願日】平成16年10月29日(2004.10.29)
【出願人】(000001007)キヤノン株式会社 (59,756)
【Fターム(参考)】