(57)【要約】      （修正有）【課題】単純な構造で部品数が少なく、小型化の妨げとなることなく、液体の蒸発を抑制できる液体収容容器を提供する。【解決手段】液体吐出ヘッド５Ｂに供給する液体を収容する液体収容容器１において、水平方向に延びて液体が流れる流路１２が内部に形成されており、流路の断面積が、鉛直方向上方から見た流路の平面形状の面積よりも小さく、液体収容容器に収容される液体の量が変動した時に流路内の液面１３のメニスカスが壊れることなく、流路の延びる方向に直交し鉛直方向に平行な液面が、流路の延びる方向に沿って前進または後退する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体吐出ヘッドに供給する液体を収容する液体収容容器であって、水平方向に延びて液体が流れる流路が内部に形成されており、前記流路の断面の面積が、鉛直方向上方から見た前記流路の平面形状の面積よりも小さい、液体収容容器。
【請求項２】
前記流路は、前記断面に、鉛直方向に平行な前記液体の液面が形成され、前記液体収容容器の内部に収容された前記液体の量の変動に応じて、前記液面を前記流路の延びる方向に沿って前進または後退させる、請求項１に記載の液体収容容器。
【請求項３】
前記流路の前記平面形状は蛇行形状である、請求項１または２に記載の液体収容容器。
【請求項４】
液体が流れる部分流路がそれぞれ形成された複数のユニットが積層され、複数の前記ユニットの各々の前記部分流路が接続されて前記流路が形成されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の液体収容容器。
【請求項５】
前記部分流路の、鉛直方向上方から見た平面形状は蛇行形状である、請求項４に記載の液体収容容器。
【請求項６】
前記ユニットは、天板部と底板部と側板部とからなる中空の筐体と、前記筐体の内部に設けられた複数の流路壁部と、を有し、前記流路壁部は、前記側板部から該側板部に対向する側板部の手前まで延びており、前記部分流路は、前記天板部と前記底板部と前記側板部と前記流路壁部とに囲まれた空間である、請求項５に記載の液体収容容器。
【請求項７】
前記流路の前記断面に形成された、鉛直方向に平行な前記液体の液面は、前記天板部と前記底板部と前記側板部と前記流路壁部とにそれぞれ接している、請求項６に記載の液体収容容器。
【請求項８】
前記流路の前記断面に形成された、鉛直方向に平行な前記液体の液面は、前記天板部に対して隙間なく接している、請求項６または７に記載の液体収容容器。
【請求項９】
前記流路の前記断面に、鉛直方向に平行な前記液体の液面が形成された前記ユニットよりも鉛直下方に位置する前記ユニットは、前記部分流路が液体で満たされている、請求項４から８のいずれか１項に記載の液体収容容器。
【請求項１０】
液体吐出ヘッドに供給する液体を収容する液体収容容器と、前記液体収容容器から供給された前記液体を吐出する前記液体吐出ヘッドと、を含み、
前記液体収容容器は、水平方向に延びて液体が流れる流路が内部に形成されており、前記流路の断面積が、鉛直方向上方から見た前記流路の平面形状の面積よりも小さい、液体吐出装置。
【請求項１１】
液体収容容器から液体吐出ヘッドに液体を供給する方法であって、前記液体収容容器の内部に形成された水平方向に延びる流路に前記液体を収容し、前記流路を通して前記液体吐出ヘッドに向けて前記液体を流れさせるステップを含み、前記液体収容容器の前記流路の断面の面積が、鉛直方向上方から見た前記流路の平面形状の面積よりも小さい、液体供給方法。
【請求項１２】
前記流路の前記断面に、鉛直方向に平行な前記液体の液面を形成させて、前記液体収容容器の内部に収容された前記液体の量の変動に応じて、前記液面を前記流路の延びる方向に沿って前進または後退させる、請求項１１に記載の液体供給方法。
【請求項１３】
前記流路に沿って前記液体を蛇行させながら前記流路を流れさせる、請求項１１または１２に記載の液体供給方法。
【請求項１４】
液体が流れる部分流路がそれぞれ形成された複数のユニットを積層して前記液体収容容器を構成し、前記液体を、複数の前記ユニットの各々の前記部分流路が接続されて形成された前記流路を流れさせる、請求項１１から１３のいずれか１項に記載の液体供給方法。
【請求項１５】
前記ユニットの各々において、前記部分流路に沿って前記液体を蛇行させながら前記部分流路を流れさせる、請求項１４に記載の液体供給方法。
【請求項１６】
請求項１１から１５のいずれか１項に記載の液体供給方法のステップと、前記液体収容容器から供給された前記液体を前記液体吐出ヘッドから吐出するステップと、を含む液体吐出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体収容容器、液体吐出装置、液体供給方法および液体吐出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体（例えば液体インク）を吐出する液体吐出ヘッドを備えた記録装置等の液体吐出装置には、液体吐出ヘッドに供給する液体を収容する液体収容容器が設けられている。液体収容容器に収容されている液体の粘度上昇によって、記録画像の品位低下などの問題が生じることがある。
特許文献１に記載されているインクジェット記録装置は、インクカートリッジから吸引したインクをサブポンプと記録ヘッドとの間で循環させる構成を有している。記録ヘッドからサブタンクへインクを戻す経路の途中に冷却部が設けられている。従って、サブポンプと記録ヘッドとの間で循環するインクと、インクとともに吸引されてサブタンク内や供給経路内に存在する空気とが、冷却部で冷却される。その結果、空気中の水分がインク中に回収されてサブタンクに戻される。これにより、インクの蒸発による粘度上昇が回避される。また、サブタンク内のインク液面上に浮き板を配置して水分の蒸発を抑えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2006-327152号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された構成では、水分の蒸発を抑えるために、インクの循環経路や冷却部が必要であり、構造が複雑で部品数が多く、装置の小型化の妨げとなる。また、インク供給の制御が複雑であり、高コスト化のおそれがある。
【０００５】
本発明の目的は、前述した課題を解決し、単純な構造で部品数が少なく、小型化の妨げとなることなく、液体の蒸発を抑制できる液体収容容器、液体吐出装置、液体供給方法および液体吐出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の液体収容容器は、液体吐出ヘッドに供給する液体を収容する液体収容容器であって、水平方向に延びて液体が流れる流路が内部に形成されており、流路の断面の面積が、鉛直方向上方から見た流路の平面形状の面積よりも小さい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によると、単純な構造で部品数が少なく、小型化の妨げとなることなく、液体の蒸発を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態の液体収容容器を含む液体吐出装置の一例を示す斜視図である。
【図２】図１に示す液体吐出装置の模式的な断面図である。
【図３】図１に示す液体吐出装置の正面図および側面図である。
【図４】図１に示す液体収容容器の設置部分を拡大して示す斜視図である。
【図５】図１に示す液体収容容器を構成するユニットを示す分解斜視図である。
【図６】図５に示すユニットの天板部を外した平面図と正面図である。
【図７】図１に示す液体収容容器を構成する他のユニットを示す分解斜視図である。
【図８】図７に示すユニットの天板部を外した平面図と正面図である。
【図９】図５〜８に示すユニットからなる液体収容容器を示す斜視図である。
【図１０】従来の一般的な液体収容容器を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面に基づいて説明する。
図１〜４に、本発明の液体収容容器１を含む液体吐出装置の一例であるインクジェットプリンターの概略構成を示している。図１は、インクジェットプリンターの蓋状の開閉部２を開いて内部構造の一部を露出させた状態を示す斜視図である。図２は、インクジェットプリンターの模式的な断面図である。図３（ａ）は、図１と同様な状態を示す正面図、図３（ｂ）はその側面図である。図４は、液体収容容器１の設置部分を拡大して示す斜視図である。
【００１０】
図１，３では一部を省略して図示しているが、図２に示すように、インクジェットプリンターは、給送部３、搬送部４、吐出部５、供給部６、表示部７（図１参照）を備えている。給送部３は、給送ローラ３Ａを用いて記媒媒体の束から１枚ずつ記録媒体を分離して搬送部４に供給する。搬送部４は、給送部３の搬送方向下流側に設けられ、給送ローラ３Ａから給送された記録媒体を、搬送ローラ４Ａや排紙ローラ４Ｂ等を用いて搬送する。そして、搬送部４は、記録媒体を保持するプラテン４Ｃを搬送ローラ４Ａと排紙ローラ４Ｂとの間に備えている。吐出部５は、キャリッジ５Ａに搭載された液体吐出ヘッド５Ｂにより、記録媒体に液体を吐出する。搬送部４により搬送された記録媒体は、プラテン４Ｃにより鉛直下方から支持される。そして鉛直上方に位置する液体吐出ヘッド５Ｂからの液体吐出により、画像情報に基づく画像が記録媒体に形成される。表示部７は、動作中のインクジェットプリンターの状態のユーザへの通知や、ユーザによる動作選択のための表示に用いられる。液体収容容器１は液体を収容可能なタンク等である。供給部６は、液体収容容器１から液体吐出ヘッド５Ｂへ液体を供給可能なチューブ状の液体供給路を有している。本実施形態では、液体はインクであり、供給部６の液体供給路が液体収容容器１から延出され、吐出部５の液体吐出ヘッド５Ｂに接続されている。液体吐出ヘッド５Ｂに供給された液体が液体吐出ヘッド５Ｂの吐出口から吐出されると、液体吐出ヘッド５Ｂには吐出された分と同量の液体が液体収容容器１から供給される。
【００１１】
本実施形態の液体収容容器１は、液体の蒸発を抑制するために、以下の構成を有している。液体収容容器１は、図５〜６に示す直方体状の外形を有するユニット１Ａと、図７〜８に示す直方体状の外形を有するユニット１Ｂとが、図９に示すように積層された積層体である。図５，７はユニット１Ａ，１Ｂの分解斜視図である。図６（ａ），８（ａ）はユニット１Ａ，１Ｂの天板部８Ａを外した状態の平面図であり、図６（ｂ），８（ｂ）はユニット１Ａ，１Ｂの正面図である。図９は複数のユニット１Ａ，１Ｂを積層した積層体である液体収容容器１の斜視図である。各ユニット１Ａ，１Ｂは、板状の天板部８Ａと底板部８Ｂと側板部８Ｃと流路壁部８Ｄとを有し、各部８Ａ〜８Ｄによって囲まれた、水平方向に延びる部分流路９が形成されている。具体的には、ユニット１Ａ，１Ｂは、天板部８Ａと底板部８Ｂと側板部８Ｃとからなる中空の筐体と、この筐体の内部に設けられた複数の流路壁部８Ｄとを有する。流路壁部８Ｄは、側板部８Ｃからその側板部８Ｃに対向する側板部８Ｃの手前まで延びている。部分流路９は、天板部８Ａと底板部８Ｂと側板部８Ｃと流路壁部８Ｄとに囲まれた空間である。天板部８Ａには部分流路９に連通する供給口１０Ａ，１０Ｂが設けられ、底板部８Ｂには部分流路９に連通する排出口１１Ａ，１１Ｂが設けられている。排出口１１Ａ，１１Ｂは底板部８Ｂに設けられている。ユニット１Ａとユニット１Ｂは外形が実質的に同じであり、供給口１０Ａ，１０Ｂおよび排出口１１Ａ，１１Ｂの位置が異なる。図２，９に示すようにこれらのユニット１Ａ，１Ｂが交互に重ね合わせられた時に、ユニット１Ａの排出口１１Ａがユニット１Ｂの供給口１０Ｂと接合され、ユニット１Ｂの排出口１１Ｂがユニット１Ａの供給口１１Ａと接合される。天板部８Ａの供給口１０Ａ，１０Ｂは、インクなどの液体をユニット１Ａ，１Ｂ内に導入するための開口である。底板部８Ｂの排出口１１Ａ，１１Ｂは、インクなどの液体を次のユニット１Ａ，１Ｂまたは液体供給路６へ供給するための開口である。側板部８Ｃと流路壁部８Ｄの高さは同じである。各ユニット１Ａ，１Ｂにおいて部分流路９は、鉛直方向上方から見た平面形状が蛇行形状である。ユニット１Ａ，１Ｂの積層体である液体収容容器１では、各ユニット１Ａ，１Ｂの部分流路９が接続されて、全てのユニット１Ａ，１Ｂに亘って連なり、水平方向にも延びる細長い流路１２が形成されている。流路１２は、鉛直方向上方から見た平面形状が蛇行形状である。この液体収容容器１に収容される液体の量が変動した時には、流路１２の延びる方向に直交する液面１３が、流路１２の延びる方向に沿って前進または後退する。この点について、以下に説明する。
【００１２】
細長い流路１２が形成されておらず、１つまたは複数の広い空間内に液体が収容される従来の一般的な容器１４の場合、図１０に示すように、収容される液体の量が変動すると、鉛直方向（Ｚ方向）に直交する液面（上面）１５の、鉛直方向の高さが上下する。従って、容器１４内が液体によって完全に満たされておらず、僅かであっても容器１４内に隙間が生じている場合、液体の液面１５は容器の天板から離れており、液面１５全体が空気に接している。すなわち、液体のうち空気に接する部分は、容器１４の内部空間の平面形状全体であり、その面積は比較的大きい。空気に接する面積が大きいため、液体の蒸発する量が大きい。その結果、液体の粘度が上昇して、液体吐出により形成される画像や文字等の品位が低下するおそれがある。
【００１３】
これに対し、本実施形態の液体収容容器１には、各部分流路９が接合されてなる細長い流路１２が形成されている。液体の表面張力によって、流路１２の延びる方向に直交する断面全体に亘って液体が存在してメニスカスを形成する。流路１２の断面に形成された液面１３は、天板部８Ａと底板部８Ｂと側板部８Ｃと流路壁部８Ｄとにそれぞれ接している。特に、従来の容器１４とは異なり、液面１３は天板部８Ａに対して隙間なく接している。液体収容容器１に収容される液体の量が変動した時にメニスカスが壊れることはなく、流路１２の延びる方向に直交し鉛直方向に平行な液面１３（図２，６参照）が、流路１２の延びる方向に沿って前進または後退する。流路１２はメニスカスを保持しやすい構成になっており、インクなどの液体の水位変動は鉛直方向（Ｚ方向）の上下の移動ではなく、連続する流路１２の延びる方向に沿う平面的な（Ｘ方向またはＹ方向の）移動によって行われる。従って、液体収容容器１内が液体によって完全に満たされておらず液体収容容器１内に隙間が生じている場合、液体のうち空気に接する部分の面積は、流路１２の延びる方向に直交する断面の面積（流路の断面積）と実質的に一致し、その面積は比較的小さい。空気に接する面積が、従来の容器１４に比べて小さいため、液体の蒸発する量が小さくなる。その結果、液体の粘度の上昇が抑えられ、液体吐出により形成される画像や文字等の品位が低下する可能性が低い。なお、液面１３が形成されるユニットは１つだけであり、そのユニットよりも鉛直下方に位置するユニットは、部分流路９が全て液体で満たされている。
【００１４】
このように、液体収容容器１に収容された液体の空気に接する面積を小さくすることで、液体の蒸発を抑制することができる。そのために、本実施形態では、流路１２の延びる方向に直交する断面全体に亘って液体が存在するようにしている。これは、液体が表面張力によって天板８Ａ、底板８Ｂ、側板８Ｃ、流路壁８Ｄにそれぞれ接してメニスカスを形成することで実現する。本実施形態では、液体が、流路１２の各部８Ａ〜８Ｄに接してメニスカスを形成し、液体の量が変動する場合にもメニスカスが壊れることなく液面１３が流路１２の延びる方向に沿って前進または後退するようにしている。
【００１５】
メニスカスを含む液面１３の前進および後退を実現する構成では、流路１２の液体が流れる方向に直交する断面の面積（図６（ｂ）にドット模様で表示）が、鉛直方向上方から見た流路１２の平面形状の総面積（図６（ａ）参照）よりも小さい。さらに好適な例では、流路１２の断面形状が円形、菱形または正方形である。ここで言う菱形および正方形は全ての辺の長さが等しい。言い換えると、流路の断面形状の互いに隣り合う辺の長さの比が１対１である。流路１２を形成する各部８Ａ〜８Ｄは、金属からなる場合も非金属からなる場合も、メニスカスの保持力を強くするために、表面が改質されて親水性を有していることが好ましい。また、各部８Ａ〜８Ｄは、表面に連続した凸凹が設けられて（例えば梨地処理が施されて）液体を保持しやすい形状や、流路１２の断面が一定では無く流路１２の延びる方向に沿って断面の拡大および縮小が繰り返される形状に形成されることも好ましい。より具体的な実験例では、図示しないが内法直径が６ｍｍの円形である断面形状を有するポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製のチューブ状の流路１２内に水を収容した場合、メニスカスが形成された。そして、水の収容量の変動に応じて、メニスカスが壊れることなく、流路の延びる方向に沿ってメニスカスを含む液面１３が前進および後退することが確認された。ただし、本発明は、ここで例示した構成に限定されるものではなく、使用する液体や各部８Ａ〜８Ｄの材質や表面状態等に応じて、流路１２の形状や寸法を適宜に設定すればよい。例えば、前述した実験で用いられた純水の２０℃における粘度は１．００ｃｐ［ｍＰａ・ｓ］で、表面張力は７２．７５［ｍＮ／ｍ］である。それに対し、一般的な液体インクは、粘度が２ｃｐ［ｍＰａ・ｓ］程度で表面張力が３５［ｍＮ／ｍ］程度である。このような液体インクを用いる場合には、流路１２の形状や寸法を適宜に変更すればよい。
【００１６】
以上説明した複数のユニット１Ａ，１Ｂの積層体である液体収容容器１が、図１〜３に示すインクジェットプリンターの手前側（ユーザー側）の位置に配置される。この液体収容容器１に液体を補充する際は、図１，３，４に示すように蓋状の開閉部２を開き、さらに容器カバー１６を開いて、最上位のユニット１Ａの供給口１０Ａを露出させる。そして、液体補充容器１７を供給口１０Ａに挿入して、液体補充容器１７から液体収容容器１に液体を注入する。なお、液体収容容器１は、本実施形態のようにインクジェットプリンター本体に組み込まれた構成に限定されない。液体収容容器１から液体吐出ヘッド５に液体を供給可能であれば、液体収容容器１がインクジェットプリンター本体の外部に設けられた構成であってもよい。
【００１７】
前述したように、流路を持たない従来の一般的な容器１４（図１０参照）を用いた場合、液体の注入後に容器カバー１６を閉めることで外気とは遮断されるが、容器１４内に存在する空気が、鉛直方向に直交する液面１５全域に接触する状態になる。これにより、液体に含まれる水分や溶剤分の揮発が早まってしまう。これに対し、本実施形態の液体収容容器１においては、空気に触れる部分は流路１２内の終端部、すなわち流路の断面に実質的に一致する大きさの液面１３であり、非常に小さい。それにより、液体の蒸発が抑えられる。その結果、液体の粘性変化を招きにくくなり、液体吐出ヘッド５Ｂにおける液体の吐出やリフィルの安定が期待できる。また液体自体の濃度変化が抑制されるため、この液体を吐出することで形成される記録（例えば色味）が安定する。
【符号の説明】
【００１８】
１      液体収容容器
５Ｂ    液体吐出ヘッド
１２    流路
１３    液面
【図１】
2020199640.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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