JP2006123438A - Ink cartridge and inkjet recorder loaded with the ink cartridge - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to an ink cartridge for storing ink to be supplied to an ink jet recording head and an ink jet recording apparatus equipped with the ink cartridge.
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。 In general, an ink cartridge as a liquid container used in the field of ink jet recording has a holding force for ink stored in the ink cartridge in order to satisfactorily supply ink to a recording head for ejecting ink. A configuration for adjusting the is provided. This holding force is called negative pressure because it is for making the pressure of the ink discharge portion of the recording head negative with respect to the atmosphere.
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)。 Conventionally, even when an ink negative pressure generating member, for example, a porous material such as a sponge, is used, the ink capacity per unit volume of the entire ink cartridge can be increased and a stable ink supply can be realized. An ink cartridge having a storage chamber has been proposed (see Patent Document 1).
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)。 In addition, an optical reflection member formed of a light transmission member is provided in the liquid storage chamber of the ink cartridge, and light is emitted from the light emitting portion outside the ink cartridge to the optical reflection member and reflected by the optical reflection member. A configuration of an ink cartridge that detects the presence or absence of ink by detecting reflected light with a light receiving unit provided outside the ink cartridge has also been proposed (see Patent Document 2).
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。
FIG. 5A is a schematic cross-sectional view of a conventional ink cartridge using the configuration shown in Patent Documents 1 and 2 above. The interior of the
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。
In the
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。
In the example shown in FIG. 5A, an
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。
Furthermore, a prism-shaped
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。 In recent inkjet recording apparatuses, the recording speed has been increased, and the ink supply amount per unit time from the ink cartridge to the inkjet recording head has increased. In the ink cartridge having the above-described configuration, when the ink is continuously supplied in a state where the ink supply amount is increased, the supply of air to the liquid storage chamber corresponding to the ink supply amount cannot catch up and the negative pressure is reduced. The liquid level (gas-liquid interface) in the generating member is lowered, the supply of ink to the negative pressure generating member is not in time, and the ink supply to the recording head is interrupted even though the ink remains in the liquid storage chamber. Bubbles (bubbles) generated when air (gas) is introduced into the liquid storage chamber or when the ink in the liquid storage chamber runs out of ink. If it adheres to the triangular prism, it may not be possible to detect that the ink in the liquid storage chamber has run out, and the remaining amount of ink in the negative pressure generating member cannot be used accurately. The My, there may cause out of ink.
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。 Here, a mechanism of running out of ink in a conventional ink cartridge will be described with reference to FIGS. FIG. 5A shows the state of gas-liquid exchange when the ink supply amount from the ink cartridge to the ink jet recording head in the conventional ink jet recording apparatus is relatively small, and FIG. 5B shows the ink to the ink jet recording head. FIG. 5C shows the state of gas / liquid exchange when the amount of ink supplied to the inkjet recording head continues to increase.
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。
In the ink cartridge shown in FIG. 5 (a), the amount of ink supplied to the ink jet recording head is relatively small. Therefore, the amount of ink led out from the
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。
Next, consider a case where the ink supply amount to the ink jet recording head is further increased. As shown in FIG. 5A, the air passage at the time of gas-liquid exchange is the upper end of the air introduction groove 150 (width line segment in the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 5A) and the negative pressure generating member 132. Is a partial area or only the entire line segment (indicated by a
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。
In this case, the negative pressure is also increased due to the lowering of the gas-
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。
Further, when the atmosphere (gas) is introduced from the
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。 The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to accurately detect the presence / absence of ink even in higher speed ink jet recording, and to stably supply ink without running out of ink, It is an object of the present invention to provide a highly reliable ink cartridge and ink jet recording apparatus that do not cause printing disturbance.
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。 In order to achieve the above object, an ink cartridge according to the present invention has an ink supply port for supplying ink to an ink jet recording head and an air communication port for communicating with the air, and houses a negative pressure generating member that absorbs and holds ink. A negative pressure generation member storage chamber, a liquid storage chamber for storing ink, a partition wall that partitions the negative pressure generation member storage chamber and the liquid storage chamber, and the negative pressure generation member storage chamber and the liquid storage chamber. An ink cartridge including a communication portion that communicates, wherein gas can be introduced into the liquid storage chamber that is substantially sealed except for the communication portion, but gas and liquid are discharged from the liquid storage chamber. A valve that cannot be used is provided in the liquid storage chamber.
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。 According to this configuration, a valve that can introduce gas (atmosphere) into the liquid storage chamber but cannot discharge gas and liquid from the liquid storage chamber is provided. Since the valve opens and closes in a desired pressure range and gas can be introduced into the liquid storage chamber, even if the ink supply amount increases, the gas-liquid interface is lowered as in the conventional ink cartridge. Therefore, the gas corresponding to the ink supply amount can be introduced into the liquid storage chamber without increasing the negative pressure.
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。 Therefore, even in a higher speed ink jet recording apparatus, it is possible to provide a highly reliable ink cartridge that can stably supply ink without running out of ink and does not cause printing disturbance.
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。 In the ink cartridge according to the present invention, it is preferable that the valve provided in the liquid storage chamber is provided above the liquid storage chamber in a posture during use.
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。 By adopting such a configuration, the gas introduced into the liquid storage chamber is directly introduced into the air region of the liquid storage chamber without passing through the liquid in the liquid storage chamber, and is thus introduced into the liquid storage chamber. No bubbles are generated by gas. Therefore, it is possible to accurately detect the presence or absence of ink in the liquid storage chamber, and further, the ink that can be supplied in the negative pressure generating member is used up without being able to detect the absence of ink in the liquid storage chamber. Ink does not run out of ink.
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。 Furthermore, in the ink cartridge according to the present invention, the valve provided in the liquid storage chamber communicates with the atmosphere through the atmosphere communication port, and is provided in a portion where the negative pressure generation member of the negative pressure generation member storage chamber is absent. It may be provided so as to communicate.
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。 With such a configuration, the valve is provided in the container of the ink cartridge so as to communicate with a portion (air buffer chamber) of the negative pressure generating member accommodating chamber where there is no negative pressure generating member. The valve can be prevented from being damaged at times, and even if the valve opens due to the impact of a drop and the ink comes out of the liquid storage chamber, the ink is absorbed by the negative pressure generating member. Therefore, ink does not leak to the outside of the ink cartridge.
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。 As described above, the present invention can introduce gas (atmosphere) into a liquid storage chamber, but a valve that cannot discharge gas and liquid from the liquid storage chamber is provided in the liquid storage chamber. The valve is opened and closed in the pressure range, and even if the amount of ink supply required in the liquid storage chamber increases rapidly, the gas corresponding to it can be easily introduced, that is, the gas-liquid exchange is performed smoothly. Thus, the gas-liquid exchange cannot be performed in order to cope with the increased ink supply amount as in the conventional ink cartridge, whereby the gas-liquid interface is lowered and the negative pressure is not increased. Further, since the gas can be directly introduced into the air reservoir region in the liquid storage chamber through the valve, the generation of bubbles can be prevented, and the presence / absence of ink in the liquid storage chamber can be detected with high accuracy. Ink does not run out due to exhaustion of the ink that can be supplied in the negative pressure generating member without detecting that the ink in the storage chamber has run out.
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。 Therefore, even in a higher-speed ink jet recording apparatus, a highly reliable ink cartridge that performs accurate ink detection, does not run out of ink, stably supplies ink, and does not cause printing disturbance or the like. Can be provided.
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。 Details of embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
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。 In the following embodiments, ink is described as an example of the liquid used in the liquid supply method and the liquid supply system of the present invention. However, the applicable liquid is not limited to ink. For example, In the ink jet recording field, it goes without saying that the processing liquid for the recording medium is included.
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。 Further, in each of the cross-sectional views shown in FIGS. 1 to 3, the region where the negative pressure generating member holds ink is indicated by a hatched portion, and the ink accommodated in the space is indicated by a mesh portion. . Further, all the cross-sectional views shown in FIGS. 1 to 3 show a state in which the consumption of the ink in the negative pressure generating member from the ink cartridge proceeds and the ink from the liquid storage chamber is consumed.
(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。
Example 1
FIG. 1 is a schematic sectional view of an ink cartridge as one embodiment of the present invention.
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。
In FIG. 1, an
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。
Further, the negative pressure generating
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。
Furthermore, a prism-shaped
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。
Next, how the
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。
2A to 2C show the state of ink consumption in the negative
(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。
(Valve opening / closing operation)
In this embodiment, the negative
ここで、バルブ70は、例えば、負圧−150mmH2Oで開、負圧−100mmH2O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)。
Here,
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、−100mmH2O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−120mmH2O、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)。
By opening the
もし何らかの原因で負圧が−100mmH2O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。
Even if the
また、もし何らかの原因で負圧が−150mmH2O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、−100mmH2O、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。
Even if the
By repeating the opening and closing operation of the
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。
At this time, if the
(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。
(Environmental changes in inkjet recording equipment)
In the
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。
When the gas in the
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。
Conversely, when the gas in the
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。
As described above, the ink is moved between the negative pressure generating
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。
As described above, the configuration of the ink cartridge according to the present invention opens and closes the
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。
Further, since the
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。 Therefore, even in a higher-speed ink jet recording apparatus, highly reliable ink that detects the presence or absence of ink with high accuracy, supplies ink stably without causing ink shortage, and does not cause printing disturbance A cartridge can be provided.
(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。
(Example 2)
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a liquid container as an ink cartridge according to another embodiment of the present invention. Since the basic configuration and operation are the same as those of the ink cartridge disclosed in the first embodiment, description thereof is omitted.
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。
The ink cartridge in the present embodiment is different from the ink cartridge in the first embodiment in that the position of the
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。
According to this embodiment, since the
In the first and second embodiments, the
(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。
(Example 3)
Next, a specific example of an ink jet recording apparatus capable of mounting the ink cartridge disclosed in the first and second embodiments will be described.
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。 For example, four ink cartridges corresponding to four colors of black (K), cyan (C), magenta (M), and yellow (Y) can be individually attached to and detached from the recording head unit. By mounting the ink cartridge, the ink introduction port on the recording head side and the ink supply port 4 on the ink cartridge side, which are arranged corresponding to the bottom of the ink cartridge holder, are combined to form an ink communication path between them. In addition, electrical connection to the information storage medium can be performed.
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。
For example, as the
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。
FIG. 4 is a perspective view showing an ink jet recording apparatus (hereinafter referred to as a “printer”) 200 that performs recording by mounting the ink cartridge described above, with the
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。
As shown in FIG. 4, the ink
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。
In a state where the
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。
In the
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。 In the recording operation, the recording head scans by the above movement, and during that time, ink is ejected from the respective recording heads to the recording medium to perform recording in a region having a width corresponding to the ejection port in the recording head. During scanning, the paper feeding mechanism feeds a predetermined amount of paper according to the width, thereby sequentially recording on the recording medium. In addition, an ejection recovery unit such as a cap is provided at the end of the moving range of the recording head by the carriage movement described above to cover the surface of each recording head on which the ejection port is provided. As a result, the recording head moves to a position where the recovery unit is provided at predetermined time intervals, and performs recovery processing such as preliminary ejection.
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。 The number of ink cartridges to be used, the color ink storage mode, and the configuration of the recording head unit or the ink jet recording apparatus to which the ink cartridge is attached are not limited to those described above. Also, the color tone of the ink to be used may be a single color or a plurality of colors. Further, when using a plurality of colors, in addition to the above four colors, in addition to them, or in place of at least a part of them, other colors such as light cyan, light magenta, red, green, blue, etc. are used. It may be. Furthermore, in addition to the ink as the color material, an ink cartridge that contains a processing liquid for improving the fixing property, coloring property, durability, etc. on the recording medium can also be used.
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
10, 110
Claims (8)
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。 An ink supply port that supplies ink to the ink jet recording head, an air communication port that communicates with the air, a negative pressure generation member storage chamber that stores a negative pressure generation member that absorbs and holds ink, and a liquid storage chamber that stores ink An ink cartridge comprising: a partition wall that partitions the negative pressure generating member storage chamber and the liquid storage chamber; and a communication portion that communicates the negative pressure generation member storage chamber and the liquid storage chamber.
A valve that can introduce gas into the liquid storage chamber that is substantially sealed except for the communication portion but cannot discharge gas and liquid from the liquid storage chamber is provided in the liquid storage chamber. An ink cartridge characterized by.
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。 An ink supply port that supplies ink to the ink jet recording head, an air communication port that communicates with the air, a negative pressure generation member storage chamber that stores a negative pressure generation member that absorbs and holds ink, and a liquid storage chamber that stores ink An ink cartridge comprising: a partition wall that divides the negative pressure generating member storage chamber and the liquid storage chamber; and an ink communication portion that connects the negative pressure generation member storage chamber and the liquid storage chamber.
A valve that can introduce air into the liquid storage chamber that is substantially sealed except for the communication portion, but cannot discharge gas and liquid from the liquid storage chamber, is provided in the liquid storage chamber, An ink cartridge, wherein air is introduced into the liquid storage chamber without passing through the ink stored in the liquid storage chamber.
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WO2009072653A1 (en) * | 2007-12-07 | 2009-06-11 | S.T.Sangyo Co., Ltd. | Liquid container |
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