(57)【要約】【課題】  吐出する液体の沈降状態を電力を用いずに常に解消状態とすることで、常に安定した吐出品質を得ることができる液体容器、液滴吐出装置、および液滴吐出方法を提供すること。【解決手段】  液体が貯留されるインク室（液体室）１１ａを備え、該インク室１１ａから取り出された前記液体が、インクジェット式プリンタ（液滴吐出装置）による液滴吐出に用いられるメインタンク（液体容器）１０において、前記インク室１１ａの上部に一端が開口する上部液体供給路１１ｃと、該インク室１１ａの下部に一端が開口する下部液体供給路１１ｄと、これら上部液体供給路１１ｃと下部液体供給路１１ｄとが合流する接続口（合流部）１０ａとを備え、前記上部液体供給路１１ｃおよび下部液体供給路１１ｄを通って前記インク室１１ａから吐出した液体が混合して記録ヘッドに供給される。【選択図】  図４
2006082504.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体が貯留される液体室を備え、該液体室から取り出された前記液体が、液滴吐出装置による液滴吐出に用いられる液体容器において、
前記液体室の上部に一端が開口する上部液体供給路と、
該液体室の下部に一端が開口する下部液体供給路と、
これら上部液体供給路と下部液体供給路の各他端が合流する合流部とを備え、
前記上部液体供給路および下部液体供給路を通って前記液体室から吐出した液体が混合して液滴吐出に用いられることを特徴とする液体容器。
【請求項２】
前記液体室は、下方ほど水平断面積が小さくなる形状であることを特徴とする請求項１に記載の液体容器。
【請求項３】
前記液体室を形成するケーシング内に芯部材を備え、該芯部材と前記ケーシングとの間の空間に前記液体室、前記上部液体供給路および下部液体供給路が形成され、さらに該芯部材の前記液体室に面する一側面が前記液体室側に向かって傾斜する傾斜面であることにより、前記液体室は、下方ほど水平断面積が小さくなる形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の液体容器。
【請求項４】
液体室内に貯留した液体を記録ヘッドを用いて媒体に液滴塗布する液滴吐出装置において、
前記液体を収容する液体容器として、請求項１から３のいずれかに記載の液体容器を備えていることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項５】
液体が貯留される液体室から液体を取出し、媒体に前記液体による液滴を塗布する液滴吐出方法において、
前記液体室の上部と下部の両方から液体を取り出し、これら液体を混合して液滴吐出に用いることを特徴とする液滴吐出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズル開口から液滴を吐出させるヘッド部材を備えた液滴吐出装置及び方法、並びに当該液滴吐出装置に用いられる液体容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、液滴吐出装置の一例であるインクジェット式記録装置は、ノズル開口を有する記録ヘッドと、ノズル開口部分のインクを吐出させる吐出駆動手段（例えば、圧電振動子や発熱素子）と、記録データに応じて吐出駆動手段を制御する吐出制御手段とを備えている。ノズル開口へのインクの供給は、インクカートリッジ（液体容器）と、インクカートリッジからノズル開口に至るインク連通路とによって行われる。インクカートリッジは、通常交換可能である。
【０００３】
近年、耐光性に優れるインクとして、顔料インクが用いられている。顔料インクは、例えば、顔料と、分散剤と、溶剤と、添加剤とから構成され、特に対紫外線性に優れたインクである。しかしながら、顔料インクは、顔料粒子が分散剤によって溶媒中に分散している液体であるため、沈降現象が生じ易い。
【０００４】
インクカートリッジ内での顔料粒子の沈降は、インクカートリッジ内でのインク濃度差の発生を意味するため、これが放置されると、所定のインク濃度での記録を行うことができない。
【０００５】
このような問題を解決するために、特開昭６０−１１０４５８号公報は、インクジェット記録装置用インクタンクを開示している。このインクタンクには、インク攪拌用の回転子が内蔵されており、当該回転子を作動させることによってインクの攪拌が実現されて、インクの沈降が解消される。
【０００６】
また、特開２００２−２２５３０４号公報においては、液体室の底部に発熱手段を設け、液体を撹拌させてインク沈降を防止している。
【特許文献１】特開昭６０−１１０４５８号公報
【特許文献２】特開２００２−２２５３０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、回転子を内蔵させるインクタンクの場合、回転子自体及び回転子を回転させる機構が比較的大型であるため、小型化に不適であり、さらにコスト的にも問題がある。当該インクタンクの技術を使い捨てタイプの小型カートリッジに適用することは、実質的に不可能である。
また、発熱手段を設ける場合、長期間放置された後ですぐに印刷する、という場合にはその効果を期待できない。
また、いずれの場合でもインクの沈降を防止するための電力が必要である。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、吐出する液体の沈降状態を電力を用いずに常に解消状態とすることで、常に安定した吐出品質を得ることができる液体容器並びに液滴吐出装置及び方法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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の液体容器は、液体が貯留される液体室を備え、該液体室から取り出された前記液体が、液滴吐出装置による液滴吐出に用いられる液体容器において、前記液体室の上部に一端が開口する上部液体供給路と、該液体室の下部に一端が開口する下部液体供給路と、これら上部液体供給路と下部液体供給路の各他端が合流する合流部とを備え、前記上部液体供給路および下部液体供給路を通って前記液体室から吐出した液体が混合して液滴吐出に用いられることを特徴としている。
本発明においては、液体室の上部と下部の両方から液体が取り出され、これらが混合されて液滴吐出に用いられる。したがって、液体室内において液体成分、例えば顔料インクの顔料粒子が沈降している場合、下部からは顔料粒子濃度が濃い液体、上部からは顔料粒子濃度の薄い液体が取り出され、これらが混合されて適切な濃度の液体となる。液体室内で液体成分が沈降していない場合は、取り出されて混合される液体の濃度は無論適切である。
合流部の高さは、液体の種類（液体成分の沈降量）に応じて上部液体供給路および下部液体供給路の高さの間で変更すればよい。これにより、各液体供給路の長さ、すなわち流路抵抗が変わるから、上部の液体と下部の液体の混合比を調節することができる。同様に流路断面積、流路長さを調整するようにしてもよい。これらの設定は予め実験によって定めることができる。
なお、ケーシングの側壁を可撓性を有する素材により構成し、液体が前記液体室から吐出されるにしたがい内側に潰れるようにして液体室内に空気を導入させない構造とすればよい。
また、本発明の液体容器は、前記液体室が、下方ほど水平断面積が小さくなる形状であることを特徴としている。
本発明においては、液体室の液体成分が沈降した場合、下部液体供給路に集中して流入する。また、液体室の上部の液体は、上面の表面積が広いから外部への放熱量が大きい。その結果、液体室内部の液体に自然対流が生じ、これによって液体が撹拌され、液体成分の沈降が発生しにくくなる。従って、常に安定した品質の吐出結果を得ることができる。
また、本発明の液体容器は、前記液体室を形成するケーシング内に芯部材を備え、該芯部材と前記ケーシングとの間の空間に前記液体室、前記上部液体供給路および下部液体供給路が形成され、さらに該芯部材の前記液体室に面する一側面が前記液体室側に向かって傾斜する傾斜面であることにより、前記液体室は、下方ほど水平断面積が小さくなる形状であることを特徴としている。
本発明においては、芯部材により液体室の下方ほど水平断面積が小さくなるように形成され、上記のように液体成分の沈降が下部液体供給路に集中し、また、液体室内部の液体に自然対流が生じて液体成分の沈降が発生しにくくなる。従って、常に安定した品質の吐出結果を得ることができる。
なお、芯部材の傾斜面に加えて、またはこれに代わり、ケーシングの側壁を内側に傾斜させることで、前記液体室を、下方ほど水平断面積が小さくなる形状とするようにしてもよい。
また、本発明の液滴吐出装置は、液体室内に貯留した液体を記録ヘッドを用いて媒体に液滴塗布する液滴吐出装置において、前記液体を収容する液体容器として、請求項１から３のいずれかに記載の液体容器を備えていることを特徴としている。
本発明の液滴吐出装置では、液体室の上部と下部の両方から液体が取り出され、これらが混合されて記録ヘッドにより吐出される。したがって、液体室内において液体成分、例えば顔料インクの顔料粒子が沈降している場合、下部からは顔料粒子濃度が濃い液体、上部からは顔料粒子濃度の薄い液体が取り出され、これらが混合されて適切な濃度の液体で吐出が行われる。
また、本発明の液滴吐出方法は、液体が貯留される液体室から液体を取出し、媒体に前記液体による液滴を塗布する液滴吐出方法において、前記液体室の上部と下部の両方から液体を取り出し、これら液体を混合して液滴吐出に用いることを特徴とする。
本発明の液滴吐出方法では、液体室内において液体成分、例えば顔料インクの顔料粒子が沈降している場合、下部からは顔料粒子濃度が濃い液体、上部からは顔料粒子濃度の薄い液体が取り出される、これらを混合することにより、適切な濃度の液体を得ることができる。液体室内で液体成分が沈降していない場合は、取り出されて混合される液体の濃度は無論適切である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係るインクジェット式プリンタ（液滴吐出装置）の構成例を示す斜視図である。このインクジェット式プリンタ１は、フレーム２により用紙が通過可能な幅の窓３が形成されている。そして、窓３の上部には、主走査方向に往復移動可能なキャリッジ４に搭載されインク滴を吐出する記録ヘッド５が配設され、窓３の下部には、用紙を支持する用紙ガイド部材６が配設されている。さらに、フレーム２の図示右サイドには、内蔵されている制御部を操作するための操作パネル７が配設され、フレーム２の図示左サイドには、開閉可能なカバー８により覆われており、着脱可能なメインタンク（液体容器）１０Ｂ、１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ（図２参照）を収納するメインタンク収納部９が配設されている。
【００１１】
図２は、図１のインクジェット式プリンタ１の記録部の詳細を示す図である。キャリッジ４は、タイミングベルト３１を介してキャリッジ駆動モータ３２により往復駆動可能に構成されている。このキャリッジ４には、インク供給システム４０から供給されるブラックのインク滴を吐出する記録ヘッド５ａとイエロー、シアン、マゼンタの各インク滴を吐出する記録ヘッド５ｂが搭載されている。
【００１２】
インク供給システム４０は、各色のインクが貯留されているメインタンク１０Ｂ、１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍと、メインタンク１０Ｂ、１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍからの各色のインクを一時的に貯留するサブタンク２０Ｂ、２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍと、メインタンク収納部９に配設されてメインタンク１０Ｂ、１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍを収容する加圧室４１Ｂ、４１Ｙ、４１Ｃ、４１Ｍが配設されている。そして、各加圧室４１Ｂ、４１Ｙ、４１Ｃ、４１Ｍは、圧力検出器５１Ｂ、５１Ｙ、５１Ｃ、５１Ｍ及び圧力開放用の電磁バルブ５２Ｂ、５２Ｙ、５２Ｃ、５２Ｍを介して加圧ポンプ５３の吐出口５３ａに接続されている。
【００１３】
さらに、メインタンク１０Ｂ、１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍとサブタンク２０Ｂ、２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍを接続するインク輸送管４２Ｂ、４２Ｙ、４２Ｃ、４２Ｍと、インク輸送管４２Ｂ、４２Ｙ、４２Ｃ、４２Ｍの途中に接続された電磁バルブ４３Ｂ、４３Ｙ、４３Ｃ、４３Ｍと、サブタンク２０Ｂ、２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍと記録ヘッド５ａ、５ｂを接続するインク供給チューブ４４Ｂ、４４Ｙ、４４Ｃ、４４Ｍが配設されている。
【００１４】
用紙ガイド部材６の図示右サイドとなる非印刷傾城には、非印刷時に記録ヘッド５ａ、５ｂのインク乾燥に起因する目詰まり防止と、記録ヘッド５ａ、５ｂへのインクの初期充填や目詰まり解消のために、吸引ポンプ４５により記録ヘッド５ａ、５ｂに負圧を作用させるキャッピング装置４６が配設されている。また、用紙ガイド部材６は、吸引ポンプ４７の吸引口４７ａからの負圧を用紙に作用させて用紙を固定するために、用紙に対向する面に細孔が穿設された支持板６ａが配設されている。
【００１５】
図４は、上記メインタンク１０（１０Ｂ、１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ）の内部構造を示した断面図である。図の上下方向が鉛直上下方向である。このメインタンク１０は、ケーシング１１内部に顔料インクが充填されたインク室（液体室）１１ａを備えており、インク輸送管４２Ｂ、４２Ｙ、４２Ｃ、４２Ｍと接続可能な接続口（合流部）１０ａが側面に設けられている。接続口１０ａとは反対側のケーシング１１側面は、図示のように下方ほどケーシング１１の内側に向かって傾斜する傾斜面１１ｂとなっている。この傾斜面１１ｂは柔軟性を有する可撓性素材により形成されており、内部のインク量の減少に伴って変形し、図５のように内側に窪むようになっている。
メインタンク１０の内部には、芯部材１０ｂが設けられている。芯部材１０ｂは、傾斜面１１ｂと対向する側面が傾斜面１１ｂに向かって傾斜する傾斜面１０ｃとされている。これにより、傾斜面１１ｂと傾斜面１０ｃとの間の空間に形成されたインク室１１ａは、下方ほど水平断面積が小さくなる形状となっている。
芯部材１０ｂとケーシング１１との間には、上下にそれぞれ上部液体供給路１１ｃ、下部液体供給路１１ｄが設けられている。液体供給路１１ｃ、１１ｄは、インク室１１ａから芯部材１０ｂの周囲を通って芯部材１０ｂの背面側に位置する接続口１０ａにて合流する。
【００１６】
以上のような構成において、図３に示すように、メインタンク１０（１０Ｂ、１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ）は、接続口１０ａがインク輸送管４２（４２Ｂ、４２Ｙ、４２Ｃ、４２Ｍ）に接続され、サブタンク２０（２０Ｂ、２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ）は、流入口２１ａがインク輸送管４２に接続され、流出口２１ｂがインク供給チューブ４４（４４Ｂ、４４Ｙ、４４Ｃ、４４Ｍ）に接続されている。
【００１７】
そして、メインタンク１０に掛かる圧力を検出する圧力検出器５１（５１Ｂ、５１Ｙ、５１Ｃ、５１Ｍ）、圧力開放用の電磁バルブ５２（５２Ｂ、５２Ｙ、５２Ｃ、５２Ｍ）、加圧ポンプ５３、電磁バルブ４３（４３Ｂ、４３Ｙ、４３Ｃ、４３Ｍ）、サブタンク２０のインク量検出手段２３の変位により作動するスイッチ２５ａ、２５ｂ及び各吸引ポンプ４５、４７は、制御装置５０と電気的に接続されており、メインタンク１０内及びサブタンク２０内のインク量のチェック等、各吸引ポンプ４５、４７及び加圧ポンプ５３の駆動等、及び各電磁バルブ４３、５２の開閉を制御するようになっている。なお、図３においては、便宜上、メインタンク１０、サブタンク２０、加圧室４１、インク輸送管４２、電磁バルブ４３及びインク供給チューブ４４等は上述した各色のインク別には示しておらず、一色分のみを示している。
【００１８】
加圧ポンプ５３を作動させると、各加圧室４１内に空気が供給され、各メインタンク１０が加圧されて各サブタンク２０へ各メインタンク１０内のインクが流入する。
インクがメインタンク１０から流出する際には、インク室１１ａの上部のインクが上部液体供給路１１ｃを通り、インク室１１ａの下部のインクが下部液体供給路１１ｄを通り、接続口１０ａで合流してサブタンク２０に流入する。
また、インクがメインタンク１０から流出するにしたがって、流出した体積分、傾斜面１１ｂが図５に示したように内側に窪む。
【００１９】
さて、上記従来技術において説明したように顔料インクは顔料粒子が沈降しやすいが、上記のように構成されたメインタンク１０では、インク室１１ａ内で顔料粒子が沈降した場合、顔料粒子の濃度の濃いインクが下部液体供給路１１ｄを通り、顔料粒子の濃度の薄いインクが上部の上部液体供給路１１ｃを通り、接続口１０ａで合流し、適切な顔料濃度となって流出する。
さらに、本実施形態においては、インク室１１ａの向き合った側壁である傾斜面１１ｂと傾斜面１０ｃが、互いに下方ほど接近するように傾斜している。すなわちインク室１１ａは、下方ほど水平断面積が小さくなる形状となっており、下端において下部液体供給路１１ｄが開口している。すなわち沈降した顔料粒子は、下部液体供給路１１ｄの開口部に集中して流入する。
また、インク室１１ａの上部に存在するインクは、ケーシング１１を介して広い表面積にて外部の空気と接触している。したがって外部への放熱量が多く、その結果、インク室１１ａ内部のインクに自然対流が生じ、これによってインク顔料粒子が撹拌されて沈降が発生しにくくなる。
【００２０】
以上のように、本実施形態においては、インク室１１ａの上部と下部からインクを取り出して混合することで、電力不要で、長期間放置された後であっても常に安定した沈降対策が可能となる。
したがって、常に安定した品質の吐出結果を得ることができる。
【００２１】
なお、上記の例において、接続口１０ａの高さは、インクの種類（顔料粒子成分の沈降量）に応じて上部液体供給路１１ｃおよび下部液体供給路１１ｄの高さの間で変更すればよい。これにより、各液体供給路１１ｃ、１１ｄの長さ、すなわち流路抵抗が変わるから、上部の液体と下部の液体の混合比を調節することができる。同様に流路断面積、流路長さを調整するようにしてもよい。これらの設定は予め実験によって定めることができる。
また、インク室１１ａの形状は図６のような形状でもよい。図６では、芯部材１０ｂの形状は図４と同じであるが、ケーシング１１は傾斜面１１ｂを備えておらず、インク充填時は垂直な側壁１１ｅを備えている。要はインク室１１ａの形状が下方ほど水平断面積が小さくなる形状となっていればよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態として示したインクジェット式プリンタの構成例を示す斜視図である。
【図２】同インクジェット式プリンタの記録部の全体構成を示す図である。
【図３】同インクジェット式プリンタの記録部の詳細を示す図である。
【図４】同インクジェット式プリンタのメインタンクの構成を示した縦断面図である。
【図５】同メインタンクからインクが取り出されケーシングが窪んだ状態を示した図である。
【図６】同メインタンクの変形例を示した図である。
【符号の説明】
【００２３】
１……インクジェット式プリンタ（液滴吐出装置）
５……記録ヘッド
９……メインタンク収納部
１０……メインタンク（液体容器）
１０ａ……接続口（合流部）
１０ｂ……芯部材
１０ｃ……傾斜面
１１……ケーシング
１１ａ……インク室（液体室）
１１ｂ……傾斜面
１１ｃ……上部液体供給路
１１ｄ……下部液体供給路
【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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【図６】
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