(57)【要約】【課題】  顔料を着色剤として使用するインクを搭載したインクタンクにおいても、無駄なインク消費をすることなしに、供給インクの濃度むらを無くし、記録物に目視され得る程度の濃度差を生じさせないようなインク供給を行うインクタンクの提供。【解決手段】  インクジェット記録装置に供給するインク収納容器において、前記インクを収納するインク収納室と、前記インク収納室内壁の底部に設けられた、前記インク収納室内のインクを外部へ供給するためのインク供給口と、前記インク収納室の底部に設けられ前記インク収納室内に大気を導入するための大気導入口と、前記インク収納室の底部に連続する少なくとも１つの斜面と、を有することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェット記録装置に供給するインク収納容器において、
前記インクを収納するインク収納室と、
前記インク収納室内壁の底部に設けられた、前記インク収納室内のインクを外部へ供給するためのインク供給口と、
前記インク収納室の底部に設けられ前記インク収納室内に大気を導入するための大気導入口と、
前記インク収納室の底部に連続する少なくとも１つの斜面と、を有することを特徴とするインク収納容器。
【請求項２】
前記大気導入口のインクタンク側の端部が網状部材によって構成されていることを特徴とする請求項１に記載のインク収納容器。
【請求項３】
請求項１及び２に記載のインク収納容器を用いたインク供給システムであって、
前記インク供給口に接続するインク供給手段と、前記大気導入口に接続する大気導入手段と、を備えていることを特徴とするインク供給システム。
【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装置に着脱自在に搭載されるインク収納容器、並びにインク収納容器を用いたインク供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置は、インクジェット記録ヘッドに設けられた複数の吐出口からインクを記録媒体に対して吐出し、記録を行うものである。このインクジェット記録装置において、インクジェット記録ヘッドへインクを供給するインクタンクは、インクジェット記録ヘッドと一体的にキャリッジに搭載されるオンキャリッジタイプのインクタンクと呼ばれるものと、キャリッジに搭載されずにインクジェット記録ヘッドに対して供給部材を介してインクを供給するオフキャリッジタイプのインクタンクと呼ばれるもの  が挙げられる。このオフキャリッジタイプのインクタンクは、記録に用いられるインクを記録ヘッドへ供給するインク供給系の末端に、着脱自在に接続される構成のものが多い。従来の着脱自在型インクタンクには、インクタンクの内部にスポンジなどの毛管力発生部材を設け、これにインクを保持するもの、可撓性の袋内や剛性を有する筐体内部に直接インクを保持するものなどが知られている。特に紙面１枚あたりのインク供給量が大きいワイドフォーマットプリンタや稼働率の高いネットワークプリンタにおいては、大容量のインクが要求される。このため、インクタンクの交換頻度の低減、且つインク収容効率を考慮して、タンク内にスポンジなどの部材を設けずに直接インクを収容するタイプのインクタンク（以下、「全生タイプインクタンク」ともいう）が望まれている。
【０００３】
このような全生タイプインクタンクにおいては、インク濃度を常に均一に保つことができる染料インクが従来は使用されてきた。しかしながら、染料インクを使用して記録した記録物は、耐光性、耐ガス性、耐水性が悪く、屋外掲示物や長期保存用記録物には不向きである。一方、顔料を着色剤とする顔料インクは染料インクに比べて耐光性、耐ガス性、耐水性等が優れている。しかしながら、顔料は溶媒に溶解するのではなく溶媒内に分散しているので、静止状態のインクタンク中では顔料が沈降してしまう。
【０００４】
上述のオンキャリッジタイプインクタンクにおいては、キャリッジの走査によってインクタンクが振動し、内部のインクも攪拌された状態で随時インクを供給するので、顔料が分散された比較的均一濃度のインクが記録ヘッドへ送られる。一方、オフキャリッジタイプインクタンクでは、所定位置に据え置かれた状態でインクを供給するので、顔料の沈降現象が無視できないものとなる。
【０００５】
例えば、長時間放置されたインクタンク内部では顔料が沈降して、タンクの底部から液面付近に向かって顔料粒子の濃度傾斜が発生し、底部は過度に色の濃い層である一方、液面付近は過度に色の薄い層となり、底部と液面付近で大きくインク濃度が変わっている。仮にインクタンク底部からインクを導出する構成のインクタンクであれば、最初に過度に濃いインクが導出されることになる。この状態で大量の記録を行い、記録開始直後と終了直前の記録結果を比較すると目視されうる程度の色差が生じる場合もある。この現象は、色の濃淡によって画像を構成するカラー印刷において特に顕著となる。
【０００６】
この問題を解決するために、インクタンク底面から突出した位置にある管部材より気泡を発生させて、インクタンク内のインクに対流を発生させる方法がある。
【０００７】
構成としては特許文献１、２及び３の様に、インクジェット記録ヘッドにインクを供給するインク供給管と大気に連通した大気連通管とを、インクタンク底面から突出した位置に設けている。
【０００８】
インク供給口を通じて、インクタンクから記録ヘッドにインクが供給されると、その分の体積の空気が大気連通管からインクタンク内に入ってくる。その気泡がインクタンク内のインクに対流を発生させ、インクを撹拌させることにより、顔料の沈降を解消し、濃度むらを防止させている。
【０００９】
また、インクをインクジェット記録装置に供給する管をインクタンク底面より、高くすることにより、インクタンク底面に沈降し高濃度になったインクを少しでもインク供給管に取り込まないようしている。
【特許文献１】特開２００２−３０７７１０号公報
【特許文献２】特許第２９２９８０４号公報
【特許文献３】特開平９−８５９６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記従来のインクタンクにおいて、次のような問題がある。
【００１１】
顔料は当然タンク底部に沈降するが、泡が直接その底部に溜まった沈降層を撹拌するわけではなく、泡によって発生したインクタンク内の対流によって、間接的に撹拌される。従って、気泡を導入する管より鉛直下方向側では、十分な対流が生まれない。従って、沈降程度が重いと撹拌に時間を要したり、十分な撹拌が出来ないことになる。
【００１２】
特にインク供給管から供給されるインク量のみによって、気泡を発生させ、対流を起こすことが出来るため、十分な対流を起こせない場合がある。
【００１３】
また、タンク底部に沈降した高顔料濃度インク層をインクジェット記録ヘッドに供給しないように、インクタンク内のインク供給管はインクタンク底面より鉛直上方向に突出している。このことにより、インクタンク内のインク残量が増加することになり、印刷コストの上昇を招いている。
【００１４】
以上のような問題を解決するために、印字・回復の必要が無くとも撹拌に必要な気泡量に見合ったインクを強制的に消費すれば、顔料の沈降を防止・改善できるが、破棄されるインクが無駄になり、これもまた同様に有効な方法ではない。
【００１５】
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたものであり、顔料を着色剤として使用するインクを搭載したインクタンクにおいても、無駄なインク消費をすることなしに、供給インクの濃度むらを無くし、記録物に目視され得る程度の濃度差を生じさせないようなインク供給を行うインクタンク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】
【００１６】
上記課題を解決するために、本発明のインク収納容器はインクジェット記録装置に供給するインク収納容器において、前記インクを収納するインク収納室と、前記インク収納室内壁の底部に設けられた、前記インク収納室内のインクを外部へ供給するためのインク供給口と、前記インク収納室の底部に設けられ前記インク収納室内に大気を導入するための大気導入口と、前記インク収納室の底部に連続する少なくとも１つの斜面と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
上記構成によれば、沈降した顔料成分がインクタンク内の鉛直方向最底面に集約され、より効果的な撹拌が可能となる。さらにインクを無駄にすること無しに撹拌することが出来る。
【００１８】
従って、インクタンク内の濃度むらが解消され、一定濃度の液体をインク供給口より供給することが可能となり、濃度差のない高品位な印字品位を得ることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（第一の実施例）
本発明の第一の実施形態であるインクタンクについて、以下に図面を参照して説明する。
【００２０】
本発明のインクタンクに好適なインク供給システムを備えた記録装置について説明する。図２は本発明のインクタンクが適用される装置例としてインクジェット記録装置を示している。図２に示すインクジェット記録装置は、インクジェット記録ヘッド（図１７等のインクジェットヘッド４２に相当）１の往復移動（主走査）と、一般記録紙、特殊紙、ＯＨＰフィルム等の記録用シートＳの所定ピッチごとの搬送（副走査）とを繰り返しつつ、これらの動きと同期させながらインクジェット記録ヘッド１から選択的にインクを吐出させ、記録用シートＳに付着させることで、文字や記号、画像等を形成するシリアル型の記録装置である。
【００２１】
図２において、インクジェット記録ヘッド１は、２本のガイドレール８，９に摺動自在に支持され不図示のモータ等の駆動手段によりガイドレール８，９に沿って往復移動されるキャリッジ２に着脱可能に搭載されている。記録用シートＳは、搬送ローラ３により、インクジェット記録ヘッド１のインク吐出面に対面し、かつ、インク吐出面との距離を一定に維持するように、キャリッジ２の移動方向と交差する方向（例えば、直交する方向である矢印Ｅ方向）に搬送される。
【００２２】
インクジェット記録ヘッド１は、それぞれ異なる色のインクを吐出するための複数のノズル列を有する。インクジェット記録ヘッド１から吐出されるインクの色に対応して、複数の独立したインクタンクが、インク供給ユニット５に着脱可能に装着される。インクタンク１１をインク供給ユニット５に格納し、インク供給ユニットフタ１０を上部より閉じることにより、インクタンク１１はインク供給ユニット５に収納できる。
【００２３】
インクジェット記録ヘッド１は複数のノズルを有し、各ノズルに対応した電気熱変換体が発する熱エネルギーを利用してインク中に気泡を発生させ、この気泡の生成圧力によって前記各ノズルよりインク滴を吐出する。
【００２４】
インク供給ユニット５とインクジェット記録ヘッド１とは、それぞれインクの色に対応した複数のインク供給チューブ６によって接続され、インクタンク１１内に収納された各色のインクを、インクジェット記録ヘッド１の各ノズル列に独立して供給することが可能となる。
【００２５】
インクジェット記録ヘッド１の往復移動範囲内で、かつ、記録用シートＳの通過範囲外の領域である被記録領域には、回復ユニット７が、インクジェット記録ヘッド１のインク吐出面と対面するように配置されている。回復ユニット７は、インクジェット記録ヘッド１のインク吐出面をキャッピングするためのキャップ部、インク吐出口面をキャッピングした状態でインクジェット記録ヘッド１から強制的にインクを吸引するための吸引機構、インク吐出面の汚れを払拭するためのクリーニングブレード等を有する。
【００２６】
図３は、インクタンク１１を底部から見た斜視図である。
【００２７】
図３において、２１はボトムカバーであり、インクジェット記録装置に装着された際に、インクジェット記録装置側のインク供給経路とインクタンク１１とを接続するものである。ボトムカバー２１は、第１の接続口２７、第２の接続口２８を鉛直方向下向きにして装着される。つまり、ボトムカバー２１がある方がインクタンク１１の底部となる。
【００２８】
図４は図３に示したインクタンクを分解した状態を表す図である。
【００２９】
図４に示すようにインクタンクは、インク収納部１４、蓋１５ａ、弾性部材１６、記憶媒体ホルダ１７、記憶媒体１８、両面テープ１９、固定部材２０、ボトムカバー２１、蓋押さえ部材２２から構成される。インク収納部１４は天面１４ａが開口され、内部にインクを直接収納している。蓋１５ａにより、インク収納部１４の天面１４ａの開口が塞がれる。
【００３０】
インク収納部１４の外側の底部１４ｂには、開口案内部１４ｃに設けられた２つの開口に、それぞれ弾性体１６が挿入され、固定部材２０により固定される。不図示のインク導出用接続針及び空気導入用接続針とインク収容部１４の内側空間とを弾性部材１６を介して互いに連通している。
【００３１】
インク収納部１４の下部には、記憶媒体ホルダ収納部１４ｄが設けられている。記憶媒体ホルダ収納部１４ｄには、液体収納容器の識別情報（ＩＤ）を電気的に記憶する記憶媒体１８を有する電気配線基板２６を両面テープ１９で固定し保持する記憶媒体ホルダ１７が隙間を介して収納される。
【００３２】
さらに、底部１４ｂにはボトムカバー２１が装着され、これにより、弾性部材１６を挿入した開口案内部１４ｃと、記憶媒体１８を固定した記憶媒体ホルダ１７を隙間を介して収納した記憶媒体ホルダ収納部１４ｄとが覆われる。
【００３３】
また、図５は、図３におけるインクタンク１１にインク１２を導入した状態のインクタンクであって、断面ＦＦ方向の模式断面図である。
【００３４】
不図示のインク導出用接続針が挿入される第一の接続口２７と、不図示の空気導入用接続針が挿入される第二の接続口２８は、インクジェット記録装置に取り付けられた状態では、常に鉛直方向で下側となる。
【００３５】
また、インク収納部１４の内壁での鉛直方向最下方面（底面２９）と側壁との間に斜面３０が連続している。
【００３６】
また、図１０は、図３におけるインクタンク１１にインク１２を導入した状態のインクタンクであって、断面ＧＧ方向の模式断面図である。
【００３７】
ここでも同様にインク収納部１４の内壁での鉛直方向最下方面（底面２９）と側壁との間に斜面３０が連続している。
【００３８】
また、図６はインクジェット記録装置に設けられたインク供給ユニット５に取りつけられたインクジェット記録ヘッドが静的状態のインクタンク１１を示す模式断面図である。
【００３９】
インク供給ユニット５には、インクタンク内のインクを導出する中空のインク導出針３９と、インクタンク内に空気を導入する中空の空気導入針３８が設けられている。これらの針が、それぞれインクタンクの第一の接続口２７（図５に図示）、第二接続の口２８（図５に図示）に刺し込まれることによって、インク供給ユニット５はインクタンク内と連通する。また、空気導入針の端部３８ａはインク収納部１４の最底面に位置する。
【００４０】
ここで、インクジェット記録装置側は記録ヘッド１に供給されるインクが所定の負圧状態に保持されている必要がある。本実施形態の場合、空気をインクタンク内部へ導入する空気導入針３８の端面３８ａがインクジェット記録ヘッド１のインク吐出口面３１よりも鉛直方向下方位置に配されており、この下端３８ａとインク吐出口面３１との高さの差（水頭差Ｈ）が常に負圧としてインクジェット記録ヘッド１に作用する構成となっている。すなわち、インクタンク１１内のインクの液面の高さに関わらず、常にほぼ一定の負圧がインクジェット記録ヘッド１に作用する構成となっている。
【００４１】
図７はインクジェット記録装置に設けられたインク供給ユニット５に取りつけられた状態で使用しない状態にて長期おかれた場合のインクタンク１１のインク状態を示す模式断面図である。
【００４２】
本実施例のインクタンクに搭載しているインクは顔料インクであるが、顔料インクにはいくつかのタイプがある。すなわち、インク溶媒との親和性をもたせるために親水基を付与した顔料による自己分散タイプ、疎水的顔料を界面活性剤により分散安定化したもの、あるいは低分子樹脂による樹脂分散やマイクロカプセルタイプなどである。いずれも顔料は溶解系ではなく分散系である。したがって、インクタンクを長期間に渡り同じ姿勢にて保持した場合、分散している顔料が沈降する現象が起こる。インクはタンク底部において濃度が高くなっている。
【００４３】
図７において説明すると、インクタンク１１内のインクは上側から低濃度層インク層１２ａ、高濃度インク層１２ｂいうように鉛直方向に対し下側に顔料濃度が高いインクになっている。このままの状態にて、タンク底部よりインクタンクのインクを導出すると、顔料リッチ領域からインクを導出することになり、顔料濃度が増大したインクが供給されることになってしまう。また、インクタンク１１内のインクを使いきるまでの過程で、いつかは初期製造された顔料処方比から大きく濃度低下したインクが導出されることになる。
【００４４】
図１は本発明におけるインクタンク内の顔料成分が沈降したインクの撹拌方法を説明する図である。
【００４５】
図１において、インク導出針３９からインク導出管４１を通ってインクジェット記録装置へ導出されたインクは、インクジェット記録ヘッド１へ送られ、吐出される。すると、このようなインクの移動に伴ってインク収容部１４内のインクが減少すると、インク収容部１４内の圧力が低下する。すると、空気導入管４４から空気導入針３８を通して、気泡７０ａがインク収納部１４内に導入される。
【００４６】
空気導入は空気導入針３８端部のインクと空気が接している部分のメニスカス力とインクタンク１１内の圧力が釣り合う時点で終了する。導入された空気は気泡７０ａとなり、インクタンク内を上昇していく。
【００４７】
ところで、顔料濃度が高いほど所定量のインクの重さは重くなるので、攪拌されない状況ではインクの重さが重い高濃度層のインクよりも軽い低濃度層のインクが鉛直方向で下側にくることはない。ここで、発生した気泡７０ａによりインク収納部１４内の最底面の高濃度層のインクが低濃度層の上に押し上げられる。押し上げられた後、高濃度層のインク自体が有する重さにより、高濃度層のインクが沈もうとするため、矢印Ｅの様にインクが攪拌され、インクが均一に分布することになる。したがって、インクタンク全域においてインク濃度を均一にすることが可能となる。
【００４８】
さらに、斜面３０によりインク収納部内のよどみが減り、より効果的な撹拌が可能となる。また、斜面３０はインク１２が少なくなってくると、斜面が無い構成に比べ、より効果が顕著となる。
【００４９】
図９は従来のインクタンクを用いたインク供給システムでのインク撹拌状況を示す図である。ここで空気導入針３８の先端部がインクタンク底部に位置していないため、空気導入針３８の先端部より下側に沈降している顔料成分を直接撹拌することができない。また、インクタンク内部に斜面が無いことにより、インクタンク内の隅部によどみが存在し、発生した泡によるインクタンク内の対流が、そのよどみまで届かず十分な量の泡の導入が無いと、顔料高濃度インク層が残るインクタンク底面に残ることになる。
【００５０】
本実施例においては、インクタンク内壁の斜面は４面あったが、必ずしも４面なくてもよく、インク底面積が小さくなり、沈降する顔料成分が底面に集まる構造であれば、１面でも２面でも構わない。さらに斜面の角度も制約はなく、インクタンク内のよどみが減る構成になるのであれば、角度はいくつでも構わない。
【００５１】
また、インクジェット記録装置の印字動作及び回復動作に寄与しないインクを、インク導出針より排出し、破棄することもなく、常に均一濃度のインクをインクジェット記録ヘッドに供給することができる。
【００５２】
よって、インクタンク内の濃度むらが緩和され、一定濃度の液体をインク供給口より供給することが可能となり、濃度差のない高品位な印字品位を得ることが出来る。
【００５３】
（第二の実施例）
本発明の第一の実施形態ではインクタンク底部の空気導入針より気泡を導入したが、第二の実施例ではインクタンク底部に気液分離膜より、空気を導入することにより、インクタンク内のインクを撹拌するものである。以下に図面を参照して説明する。
【００５４】
図８は第二の実施例におけるインクタンク内の顔料成分が沈降したインクの撹拌方法を説明する図である。図８において、インクタンク内のインクを導出する中空のインク導出針３９と、インクタンク内に空気を導入する中空の空気導入針３８が設けられている。これらの針が、それぞれインクタンクの第一の接続口２７（図５に図示）、第二接続の口２８（図５に図示）に刺し込まれることによって、インク供給ユニット５はインクタンク内と連通する。網状部材５１は、インクタンクの内壁の底面に設けられている。ここで、網状部材５１はＳＵＳで構成されているが、この材料でなくても網の目上の構成であれば、この材料に限定されるものではない。
【００５５】
ここで、空気導入針より導入された空気は、網状部材５１全域から気泡７０ｂが発生し、インク収納部１４内の最底面に沈降している高濃度層のインクを上に押し上げ、インクを撹拌し、インク濃度を均一に分布させることが可能となる。
【００５６】
また、空気導入は空気導入針３８端部のインクと空気が接している部分のメニスカス力とインクタンク１１内の圧力が釣り合う時点で終了する。
【００５７】
また、紙面１枚あたりのインク供給量が大きいワイドフォーマットプリンタや稼働率の高いネットワークプリンタにおいては、大容量のインクが要求される。インクタンクの容量増加に伴い、インクタンクの底面積が大きくなってくると、沈降している顔料を撹拌するために本発明のインクタンクはより効果的である。
【００５８】
ところで本実施例１から２に記載のインクジェット記録ヘッドは、熱エネルギーを用いてインクに膜沸騰による状態変化を生起させることによって、インク滴を吐出する方式のインクジェット記録ヘッドであるが、圧電素子を用いてインクを吐出するインクジェット記録装置でも本実施例と同等の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第一の実施形態におけるインクタンクを用いたインクジェット記録ヘッドへのインク供給システムの撹拌状況を説明する図である。
【図２】本発明の第一の実施形態におけるインク供給システムを好適に実施するインクジェット記録装置を説明する図である。
【図３】本発明の第一の実施形態におけるインク収納容器の斜視図である。
【図４】図３に示したインク収納容器の構成部材を説明する分解斜視図である。
【図５】図３に示したインク収納容器のＦＦ断面の模式図である。
【図６】本発明の第一の実施形態におけるインクタンクを用いたインクジェット記録ヘッドへのインク供給システムのインク供給状況を説明する図である。
【図７】図７に示したインクタンクが、静止状態にて長期間おかれた場合のインク状態を示す模式断面図である。
【図８】本発明の第二の実施形態におけるインクタンクを用いたインクジェット記録ヘッドへのインク供給システムの撹拌状況を説明する図である。
【図９】従来のインクタンクを用いたインクジェット記録ヘッドへのインク供給システムの撹拌状況を説明する図である。
【図１０】図３に示したインク収納容器のＧＧ断面の模式図である。
【符号の説明】
【００６０】
１  インクジェット記録ヘッド
２  キャリッジ
３  搬送ローラ
５  インク吸引ユニット
６  インク供給チューブ
７  回復ユニット
８，９  ガイドレール
１１  インクタンク
１２  インク
１２ａ  顔料低濃度インク層
１２ｂ  顔料高濃度インク層
１４  インク収納部
１５ａ、１５ｂ  蓋
１６  弾性部材
１７  記憶媒体ホルダ
１８  記憶媒体
１９  両面テープ
２０  固定部材
２１  ボトムカバー
２２  蓋固定部材
２７  第１の接続口
２８  第２の接続口
２９  底面
３０  斜面
３８  インク導出針
３９  大気導入針
４１  インク導出管
４４  大気導入管
５１  網状部材
６５、６６  空気
７０ａ、７０ｂ  気泡
Ｅ  矢印
Ｓ  記録用シート
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
2007223159.tif 000011
【図１０】
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