JP2006281588A - 液体収納容器及びインクジェット記録装置 - Google Patents

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邦夫 八角
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Abstract

【課題】 簡単な構成でインク取出部からの外気や塵埃の進入を防止することができる液体収納容器を提供する。
【解決手段】 インクカートリッジは、インクを収納する袋体22と、インク取出部31とからなる。袋体22内のインクは、挿通口32に挿入されたインク供給針36を通じて、記録ヘッドへ送られる。インク取出部31は、ゴム栓であり、インク取出部31には、挿通口32に接続され袋体22の内部へ通じる通路41が形成されており、この通路41に、逆流防止弁44と、これを格納する弁格納室46が設けられている。逆流防止弁44は、それ自体を境にして挿通口32側と袋体22の内部の圧力差によって移動して通路41を開閉する。記録ヘッドの吸引力が作用すると、開位置に移動し、インク供給針36を引き抜くときは、袋体22が大気に対して負圧となるため、閉位置に移動する。
【選択図】 図3

Description

本発明は、液体吐出方式の記録ヘッドに供給される液体を収納する液体収納容器及びインクジェット記録装置に関するものである。
液体を吐出する吐出口が設けられた液体吐出方式の記録ヘッドを備え、この記録ヘッドからインクを液滴として吐出しこれを用紙に付着させて画像を記録する、いわゆるインクジェット記録装置が知られている。インクジェット記録装置には、インクを収容する液体収納容器であるインクタンクが設けられており、このインクタンクから記録ヘッドへインクが供給される。記録ヘッドは、例えば、吐出口が形成されたノズルと、ピエゾ素子によって駆動される振動板とを備えており、振動板の振動による圧力変化を利用して、インクタンクからインクをノズルへ吸引して吐出口から噴射する。
インクは消耗品であるため、その補充の便宜を考慮して、インクタンクは、インクジェット記録装置に交換可能に取り付けられるカートリッジタイプのものが多い。このカートリッジタイプのインクタンク(以下、インクカートリッジという)は、インクが使い切られて空になると、インクが充填された新しいインクカートリッジに交換される。
また、インクには、Y(イエロー),M(マゼンタ),C(シアン),K(ブラック)などの各色のインクがある他、同じ色でも、写真画像印刷用や文書印刷用というように、その用途によって各種のものがある。こうした用途によるインクの使い分けを行う場合には、インクが残っている使用途中のインクカートリッジを取り外し、別のインクカートリッジを取り付けるという交換作業が繰り返されることになる。
インクカートリッジの中には、インクを外気から遮断してインクの変質を防止するために、インクを気体透過率の小さい袋体に収納し、この袋体をケースに収容するタイプのものが知られている(例えば、下記特許文献1及び2参照)。
こうしたインクカートリッジには、インク袋には、記録ヘッドへインクを供給するためのインク取出部が設けられている。このインク取出部は、例えば、ゴム製の栓からなり、この栓には、インクジェット記録装置に設けられたインク供給針が挿通され、インク袋内へ通じる挿通口が形成されている。
インク袋内のインクは、記録ヘッドが発生する吸引力によって前記インク供給針へ引き出される。インクが記録ヘッドへ吸引されると、その消費量に応じてインク袋は減圧されて大気に対して負圧になる。そのため、この状態でインクカートリッジをインクジェット記録装置から取り外すと、インク供給針が挿通口から引き抜かれた瞬間に、挿通口を通じてインク袋内に外気や塵埃がインク袋内に流入してしまう。また、使用途中のインクカートリッジは、インク残量が減少しているためインク袋が小さくなっている。このため、上記交換作業中のハンドリングの際に、インク袋がケース内で安定せず、インク袋内の圧力変化が激しくなるので、インク袋内に外気や塵埃が流入する危険性が高い。インク内に気泡や塵埃が混入すると、記録ヘッドの吐出不良の原因となる。
そこで、下記特許文献1のインクジェット記録装置では、圧力変化を遮断する弁膜を持つカプラ(連結器)を介して、インクカートリッジと記録ヘッドとを接続するようにしている。また、下記特許文献2のインクカートリッジでは、ゴム栓の外側に、インク供給針の引き抜きに連動して挿通口の一端を塞ぐ封止部材を取り付けている。
実公昭56−9549号公報 特公平2−40508号公報
しかしながら、上記特許文献1のカプラは、部品点数も多く構成が複雑であり、コストやサイズの点で問題がある。また、上記特許文献2の封止部材は、ゴム栓の外側に取り付けられているため、インクカートリッジのハンドリング中に封止部材に誤って接触すると挿通口が開放されてしまうおそれがある。
本発明は、簡単な構成でインク取出部からの外気や塵埃の進入を防止することができる液体収納容器及びこれを用いたインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
本発明の液体収納容器は、液体吐出方式の記録ヘッドへ供給される液体と、この液体を収納する袋体と、前記記録ヘッドへ通じる液体供給針を挿通可能な挿通口が形成されるともに、液体を前記袋体内から取り出して前記記録ヘッドへ供給するための液体取出部とを備えた液体収納容器において、前記液体取出部内に形成され前記挿通口から前記袋体内部へ通じる通路上に配置され、前記通路を開放し前記袋体から前記挿通口に挿入された前記液体供給針への液体の流入を許容する開位置と、前記通路を塞ぎ前記挿通口から前記袋体内への外気の流入を阻止する閉位置との間で変位自在な逆流防止弁と、この逆流防止弁を格納する弁格納室とが設けられており、前記逆流防止弁は、この逆流防止弁自体を境にして前記挿通口側と前記袋体内との圧力差によって前記開位置と前記閉位置の間を変位することを特徴とする。
前記液体取出部は、例えば、前記袋体の口に取り付けられた栓である。
前記逆流防止弁は、例えば、前記通路と略直交する姿勢で配置された平板である。前記弁格納室の内壁には、前記平板の外周端と当接し前記内壁と前記外周端との間に所定の間隔を確保する複数のリブが設けられており、前記平板が開位置にあるときに、これらのリブの隙間を通じて前記液供給針に向けて前記液体を流入させることが好ましい。また、前記平板はステンレス製であることが好ましい。なお、前記平板の外周端と前記各リブとは、前記平板が前記開位置と前記閉位置との間で変位可能な状態で当接する。
前記逆流防止弁は、例えば、前記通路と略直交する姿勢で配置され、一端が前記弁格納室の内壁に固定された可撓性シートである。
前記袋体を収容するケースを備えていることが好ましい。
前記逆流防止弁は、前記記録ヘッドの吸引力によって前記開位置に変位し、前記吸引力が発生しない間は、前記袋体内の負圧によって前記閉位置に保持される。
液体収納容器は、液体吐出方式の記録ヘッドへ供給される液体を収納する袋体と、前記記録ヘッドへ通じる液体供給針を挿通可能な挿通口が形成されるともに、液体を前記袋体内から取り出して前記記録ヘッドへ供給するための液体取出部とを備えた液体収納容器において、前記液体取出部内に形成され前記挿通口から前記袋体内へ通じる通路上に配置され、前記通路を開放し前記袋体から前記挿通口に挿入された前記液体供給針への液体の流入を許容する開位置と、前記通路を塞ぎ前記挿通口から前記袋体内への外気の流入を阻止する閉位置との間で変位自在な逆流防止弁と、この逆流防止弁を格納する弁格納室とが設けられており、前記逆流防止弁は、この逆流防止弁自体を境にして前記挿通口側と前記袋体内との圧力差によって前記開位置と前記閉位置の間を変位することを特徴とする。
本発明のインクジェット記録装置は、インクを吐出して画像を記録する吐出方式の記録ヘッドを備えたインクジェット記録装置において、前記インクを収納するインクタンクとして、前記液体収納容器を用いたことを特徴とする。
本発明によれば、液体吐出方式の記録ヘッドへ供給される液体と、この液体を収納する袋体と、前記記録ヘッドへ通じる液体供給針を挿通可能な挿通口が形成されるともに、液体を前記袋体内から取り出して前記記録ヘッドへ供給するための液体取出部とを備えた液体収納容器において、前記液体取出部内に形成され前記挿通口から前記袋体内部へ通じる通路上に配置され、前記通路を開放し前記袋体から前記挿通口に挿入された前記液体供給針への液体の流入を許容する開位置と、前記通路を塞ぎ前記挿通口から前記袋体内への外気の流入を阻止する閉位置との間で変位自在な逆流防止弁と、この逆流防止弁を格納する弁格納室とが設けられており、前記逆流防止弁は、この逆流防止弁自体を境にして前記挿通口側と前記袋体内との圧力差によって前記開位置と前記閉位置の間を変位させるようにしたから、簡単な構成でインク取出部からの外気や塵埃の進入を防止することができる。
図1に示すインクジェット記録装置10は、用紙11に対してインクを吐出して付着させることにより画像を記録する記録ヘッド12を備えている。記録ヘッド12は、インクを吐出する吐出口が形成された複数のノズルを備えており、これら複数のノズルの吐出口が配列された吐出面が用紙11の記録面と対面するように配置される。記録ヘッド12は、用紙11の幅方向(主走査方向X)に移動自在なキャリッジ13に取り付けられており、キャリッジ13の底面に形成された開口から前記吐出面が露呈される。記録ヘッド12は、キャリッジ13の移動に伴って用紙11の幅方向に沿って往復動しながら、画像をライン記録する。この記録ヘッド12が1往復動する毎に、用紙11が図示しない搬送ローラによって副走査方向Yに、記録ヘッド12の1往復動による記録幅分送られる。こうした動作が繰り返されて、1画面分の画像が記録される。
キャリッジ13は、ガイド棒14a,14bにスライド自在に取り付けられており、ベルト16と1対のプーリ17とからなるベルト機構18によって駆動される。
インクジェット記録装置10には、例えば、Y,M,C,Kの4色のインクがそれぞれ収納された4つのインクカートリッジ21が着脱自在に取り付けられるカートリッジ装着部15が設けられている。カートリッジ装着部15は、インクジェット記録装置10の所定位置に固定されて取り付けられる。このカートリッジ装着部15と記録ヘッド12とは、例えば、可撓性を有するチューブからなる供給管(図示せず)で接続されている。
カートリッジ装着部15には、各インクカートリッジ21が差し込まれる複数のスロット15aと、インクカートリッジ21に設けられたインク取出部31と嵌合する嵌合部15bとが設けられている。各嵌合部15bには、記録ヘッド12へインクを送り込む流路が形成された中空状のインク供給針36(図2参照)が設けられており、スロット15aへインクカートリッジ21を差し込むとともに、インク取出部31を嵌合部15bと嵌合させると、インク取出部31(図2参照)にインク供給針36が突き刺さる。
インクカートリッジ21に収納されたインクは、このインク供給針36及び供給管を通じて記録ヘッド12へ供給される。記録ヘッド12には、各ノズルに対応してピエゾ素子によって駆動される振動板が設けられており、この振動板の振動による圧力変化により、インクカートリッジ21内のインクがノズルへ吸引され、吐出口から噴射される。
図2に示すように、インクカートリッジ21は、インクを収納する袋体22と、この袋体22を収容して保護するケース23とからなる。袋体22は、インクが外気と接触して変質するのを防止するためのもので、袋体22の外部から内部への外気の進入を防止できるように気密性の高い材料で形成される。また、袋体22は、インクと接触するから、インクの変質を防止するため、インクに対する不溶性を備えていることが好ましい。この袋体22の材料としては、例えば、アルミニウム膜を両面からポリエチレンフイルムで挟み込んだ多層フイルム、ポリエチレンフイルムにナイロンを被着したフイルム、塩化ビニールと塩化ビニリデンとの共重合体などの高分子フイルムが用いられる。
インク取出部31は、この袋体22の口22aを塞ぐ栓として機能する。インク取出部31は、嵌合部15bの形状に合わせて略円筒形をしており、例えば、ゴムで形成される。袋体22とインク取出部31は、ゴム系の接着剤で接着される。このインク取出部31及び接着剤も、袋体22と同様に、インクと接触するものであるから、インクに対する不溶性を備えていることが好ましい。
インク取出部31には、そのほぼ中心位置に、インク供給針36が挿通される挿通口32が形成されている。インクカートリッジ21をカートリッジ装着部15に装着すると、インク供給針36が挿通口32に差し込まれて、インク供給針36と袋体22内が通じる。
ケース23は、前ケース38と後ケース39とからなる。前ケース38には、インク取出部31を挿通する開口38aが設けられており、この開口38aからインク取出部31の前端部が外部に突出して露出される。インクカートリッジ21の製造時には、まず袋体22にインクが封入され、この後、袋体22が前ケース38に取り付けられる。そして、袋体22の後方から後ケース39が前ケース38に取り付けられて、その接合部が溶着される。こうして、袋体22がケース23に収容される。
また、前ケース38には、通気穴38bが形成されている。記録ヘッド12によって袋体22内のインクが消費されると、袋体22が萎む。それに応じて、通気穴38bから外気がケース23内に取り込まれる。なお、本例では、ケース23内を大気圧に維持するようにしているが、記録ヘッド12の圧力変動等を考慮して、例えば、ポンプなどを用いて、ケース23内の圧力を加圧したり減圧してもよい。
図3及び図4に示すように、インク取出部31の内部には、挿通口32の一端に接続され、そこから袋体22の内部へ通じる通路41が形成されている。袋体22内のインクは、この通路41を通って、挿通口32に挿通されたインク供給針36へ流れ込む。この通路41上には、逆流防止弁44が配置されている。逆流防止弁44は、弁格納室46に格納される。インク取出部31は、挿通口32,通路41の第1区間41a,弁格納室46が形成された第1部材51と、通路41の第2区間41bが形成された第2部材52とからなる。これらはゴム系の接着剤で接着される。
逆流防止弁44は、インクの供給方向とは逆に、挿通口32から進入した外気が通路41を通じて袋体22内に流入するのを防止するためのものである。外気の進入を防ぐことにより、それに含まれる塵埃の進入も阻止される。
逆流防止弁44は、図3(A)に示すように、通路41を開放して、前記袋体22からインク供給針36へのインクの流入を許容する開位置と、図3(B)に示すように、前記通路41を塞ぎ、前記挿通口32から前記袋体22内への外気の流入を阻止する閉位置との間で移動自在に設けられている。この逆流防止弁44は、それ自体を境にして、挿通口32側と前記袋体22内部との圧力差によって開位置と閉位置との間で移動する。
図3(A)に示すように、インク供給針36が挿通口32に差し込まれると、インク供給針36の先端が第1区間41aに進入する。ここで、記録ヘッド12の吸引動作が開始されると、逆流防止弁44に対して挿通口32側となる第1区間41a内の圧力が、袋体22内部の圧力よりも負となるため、逆流防止弁44が開位置に移動する。
他方、図3(B)に示すように、インクカートリッジ21がカートリッジ装着部15から取り外されると、インク供給針36が挿通口32から引き抜かれる。このとき、袋体22内は、記録ヘッド12によるインクの吸引によって大気圧に対して負圧になっているので、インク供給針36が引き抜かれた瞬間に、逆流防止弁44が閉位置に移動する。このように、逆流防止弁44は、バネなどの付勢部材を用いずに、圧力差によって変位するので、弁機構の構成が簡単である。
図4に示すように、逆流防止弁44は、例えば、円板形状の平板で形成されており、板面が通路41と略直交する姿勢で配置される。逆流防止弁44は、インクと接触するものであるから、その面は流動抵抗が少ない平滑度が高いことが望ましい。その素材としては、硬質樹脂,金属,セラミックなどが使用される。また、インクに対する不溶性を備えていることが好ましい。こうした条件とコストを考慮すると、ステンレスが適している。
弁格納室46の内壁46aには、第2区間41b側に向けて突出した4つの凸部48が設けられている。凸部48には、逆流防止弁44が開位置に向けて移動したときに、逆流防止弁44と当接して、内壁46aと逆流防止弁44との間に所定の隙間を確保するための規制面48aが形成されている。また、凸部48には、逆流防止弁44の外周端44aと当接して、弁格納室46の内壁46b(図4(B))と外周端44aとの間に所定の隙間を確保するリブ48bが設けられている。各リブ48bは、例えば、逆流防止弁44の周方向に90°間隔で配置されている。これら隣接する各リブ48b間の隙間によって、第2区間41bから第1区間41aに向かってインクが流れ込む流路が確保される。袋体22から第2区間41bに流れ込んだインクは、各リブ48b間に形成される、内壁46bと外周端44aとの隙間を抜けて、さらに、各凸部48の間の内壁46aと逆流防止弁44との隙間を通って、第1区間41a内に突きだしたインク供給針36に流入する。なお、逆流防止弁44は、リブ48bと、外周端44aとの当接によりその変位方向、位置及び姿勢などが規制されるが、逆流防止弁44が開位置と閉位置との間で変位できるように、それらの間には僅かな隙間が確保される。
なお、インクカートリッジ21には、水性インク,油性インクなどの各種公知のインクが収納される。特に水性染料インクが好ましい。また、収納されるインクは、袋体22等のインクと接触する部材を侵食させないことが好ましい。
また、逆流防止弁44における密閉性および袋体22内の負圧を維持する観点から、収納されるインクの粘度は、25℃において1〜30mPa・Sであることが好ましく、更に好ましくは2〜20mPa・Sであり、特に好ましくは2〜10mPa・Sである。また、インクの表面張力は、動的・静的表面張力のいずれも、25℃において20〜40mN/mであることが好ましく、25〜35mN/mであることが更に好ましい。
以下、上記構成による作用について説明する。インクが充填されたインクカートリッジ21は、カートリッジ装着部15に取り付けられる。このとき、インク供給針36が挿通口32に挿入される。記録ヘッド12が作動すると、その吸引力によって、逆流防止弁44が開位置に移動する。これにより、通路41が開放されて、袋体22からインクが吸引されて通路41を通じてインク供給針36に流入し、記録ヘッド12へ供給される。このインクの消費量に応じて、袋体22は萎む。
インクを使い切っていない使用途中のインクカートリッジ21をカートリッジ装着部15から取り外すと、インク供給針36が挿通口32から引き抜かれる。このとき、袋体22内は大気に対して負圧になっているので逆流防止弁44が閉位置に移動し、挿通口32から袋体22内への外気の流入が阻止される。また、取り外されたインクカートリッジ21は、そのハンドリング中、使用初期と比較して小さくなった袋体22がケース内で安定しないため、袋体22内の圧力変動が激しくなる。しかし、袋体22内の圧力が大気に対して負圧になると、逆流防止弁44によって通路41が閉じられるので、袋体22への外気の進入が阻止される。これにより、インク内の気泡の発生や塵埃の混入が防止されるので、記録ヘッド12の吐出不良が防止される。また、逆流防止弁44は、インク取出部31の内部に設けられているので、インクカートリッジ21のハンドリング中の接触により不用意に開いてしまうようなことはない。
上記実施形態では、逆流防止弁を平板で形成した例で説明したが、図5に示す逆流防止弁61のように、可撓性を備えたシートで形成してもよい。この逆流防止弁61は、通路62上に配置されており、弁格納室63に格納される。逆流防止弁61の一端61aは、弁格納室63の内壁に固定されており、他端61bが自由端となっている。この逆流防止弁61も、それ自体を境にして挿通口32側と袋体22内部との圧力差によって、自由端が撓んで通路62を開閉する。この逆流防止弁61の材料としては、例えば、ポリエステルなどのフイルムが使用される。
なお、上記実施形態では、インクカートリッジを、所定位置に固定されたカートリッジ装着部に装着し、このカートリッジ装着部からチューブを介して記録ヘッドへインクを供給する例で説明しているが、インクカートリッジを、記録ヘッドが設けられたキャリッジに着脱式に装着するようにしてもよい。また、着脱自在に取り付けられるインクカートリッジ(カートリッジタイプのインクタンク)の例で説明したが、着脱不能に取り付けられるインクタンクでもよい。また、袋体を収容するケースを備えたインクタンクを例にしているが、ケースはなくてもよい。
なお、本発明の液体収納容器に収納される液体には、インクの他に、例えば、記録ヘッドから用紙に吐出されて記録面に対して表面処理を施す処理液なども含まれる。
本発明の液体収納容器が用いられるインクジェット記録装置の方式に制限はなく、公知の方式、例えば、静電誘引力を利用してインクを吐出させる電荷制御方式、ピエゾ素子の振動圧力を利用するドロップオンデマンド方式(圧力パルス方式)、電気信号を音響ビームに変えて、これをインクに照射して放射圧を利用してインクを吐出させる音響インクジェット方式、及びインクを加熱して気泡を形成し、生じた圧力を利用するサーマルインクジェット(バブルジェット(登録商標))方式などに用いられる。
インクジェット記録装置の概略構成を示す説明図である。 インクカートリッジの構成図である。 逆流防止弁が配置されるインク取出部の断面図である。 弁格納室の説明図である。 可撓性を備えたシートで形成した逆流防止弁の説明図である。
符号の説明
10 インクジェット記録装置
11 用紙
12 記録ヘッド
21 インクカートリッジ
22 袋体
23 ケース
31 インク取出部
32 挿通口
36 インク供給針
41 通路
44 逆流防止弁
46 弁格納室
48 凸部

Claims (10)

  1. 液体吐出方式の記録ヘッドへ供給される液体と、この液体を収納する袋体と、前記記録ヘッドへ通じる液体供給針を挿通可能な挿通口が形成されるともに、液体を前記袋体内から取り出して前記記録ヘッドへ供給するための液体取出部とを備えた液体収納容器において、
    前記液体取出部内に形成され前記挿通口から前記袋体内部へ通じる通路上に配置され、前記通路を開放し前記袋体から前記挿通口に挿入された前記液体供給針への液体の流入を許容する開位置と、前記通路を塞ぎ前記挿通口から前記袋体内への外気の流入を阻止する閉位置との間で変位自在な逆流防止弁と、この逆流防止弁を格納する弁格納室とが設けられており、前記逆流防止弁は、この逆流防止弁自体を境にして前記挿通口側と前記袋体内との圧力差によって前記開位置と前記閉位置の間を変位することを特徴とする液体収納容器。
  2. 前記液体取出部は、前記袋体の口に取り付けられた栓であることを特徴とする請求項1記載の液体収納容器。
  3. 前記逆流防止弁は、前記通路と略直交する姿勢で配置された平板であることを特徴とする請求項1又は2記載の液体収納容器。
  4. 前記弁格納室の内壁には、前記平板の外周端と当接し前記内壁と前記外周端との間に所定の間隔を確保する複数のリブが設けられており、前記平板が開位置にあるときに、これらのリブの隙間を通じて前記液供給針に向けて前記液体を流入させることを特徴とする請求項3記載の液体収納容器。
  5. 前記平板はステンレス製であることを特徴とする請求項3又は4記載の液体収納容器。
  6. 前記逆流防止弁は、前記通路と略直交する姿勢で配置され、一端が前記弁格納室の内壁に固定された可撓性シートであることを特徴とする請求項1又は2記載の液体収納容器。
  7. 前記袋体を収容するケースを備えていることを特徴とする請求項1〜6いずれか記載の液体収納容器。
  8. 前記逆流防止弁は、前記記録ヘッドの吸引力によって前記開位置に変位し、前記吸引力が発生しない間は、前記袋体内の負圧によって前記閉位置に保持されることを特徴とする請求項1〜7いずれか記載の液体収納容器。
  9. 液体吐出方式の記録ヘッドへ供給される液体を収納する袋体と、前記記録ヘッドへ通じる液体供給針を挿通可能な挿通口が形成されるともに、液体を前記袋体内から取り出して前記記録ヘッドへ供給するための液体取出部とを備えた液体収納容器において、
    前記液体取出部内に形成され前記挿通口から前記袋体内へ通じる通路上に配置され、前記通路を開放し前記袋体から前記挿通口に挿入された前記液体供給針への液体の流入を許容する開位置と、前記通路を塞ぎ前記挿通口から前記袋体内への外気の流入を阻止する閉位置との間で変位自在な逆流防止弁と、この逆流防止弁を格納する弁格納室とが設けられており、前記逆流防止弁は、この逆流防止弁自体を境にして前記挿通口側と前記袋体内との圧力差によって前記開位置と前記閉位置の間を変位することを特徴とする液体収納容器。
  10. インクを吐出して画像を記録する吐出方式の記録ヘッドを備えたインクジェット記録装置において、
    前記インクを収納するインクタンクとして、請求項1〜9いずれか記載の液体収納容器を用いたことを特徴とするインクジェット記録装置。
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