JP2008012762A - 液体収容体及び液体噴射装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】液体特性の劣化を抑制するとともに、加圧することなく液体を最後まで供給することが可能な液体収容体及び液体噴射装置を提供する。
【解決手段】インクカートリッジ21は、定形性を有する本体ケース22と、該本体ケース22内に支持された可撓性を有するインクパック23とを備える。インクパック23は、内部にインクを収容する相対的に弾性復元力の小さい袋状の内側パック26と、相対的に弾性復元力が大きく且つガスバリア性及び水蒸気バリア性に優れた材料で袋状に形成され、内側パック26を大気から遮断するように該内側パック26の外側に配設される外側パック27とを備える。外側パック27は、内側パック26に接合される接合部27cと、本体ケース22に脱離可能に取着される取着部27aとを有する。取着部27aは、インクの残量が僅かな量になったときに引っ張り力を受けて本体ケース22から脱離される。
【選択図】図2

Description

本発明は、例えばインクジェット式プリンタ等の液体噴射装置及びこれに装着される液体収容体に関する。
従来、記録ヘッド(液体噴射ヘッド)からインク(液体)をターゲットに対して噴射する液体噴射装置として、インクジェット式プリンタ(以下、単に「プリンタ」と言う)が知られている(例えば、特許文献1)。こうしたプリンタでは、通常、プリンタの所定箇所にインクカートリッジ(液体収容体)を着脱可能に装着し、そのインクカートリッジ内に収容された可撓性を有するインクパック(液体収容部材)を加圧ポンプにより加圧することで、インクパック内に充填されたインクを記録ヘッドへ圧送するようにしている。
このインクパックは、例えばポリエチレンフィルムにアルミニウムを蒸着したアルミラミネートフィルムにより構成されている。そして、このように構成されたアルミラミネートフィルムの場合は、一般に、ガスバリア性及び水蒸気バリア性に優れるため、インクパック内のインクが、そのインク特性を劣化させることなく、加圧ポンプの駆動に基づき記録ヘッド側へ供給されるようになっている。
特開2004−291246号公報
ところで、上記したようなプリンタの中には、インクパックを加圧するための加圧ポンプを持たないものもある。この場合は、インクパックが収容されるインクカートリッジ内を大気に開放した状態とし、その状態において記録ヘッドからインクが噴射される際に記録ヘッド側で発生する負圧により、インクパック内から記録ヘッド側へインクが供給されるようにしている。
しかしながら、こうした加圧ポンプを持たないプリンタにおいて、アルミラミネートフィルム製のインクパックを用いた場合、インクパック内のインク残量が僅かになると、インクパックが大きく潰れた状態になる。このような状態になると、アルミラミネートフィルムは弾性復元力が大きいため、該弾性復元力により、インクパックが潰れる前の元の状態に戻ろうとする。このため、逆にインクパック内に負圧が発生して、該インクパック内のインクを最後まで記録ヘッドに供給することが困難であった。
その一方、こうしたインクパックの弾性復元力を抑えるためには、アルミニウムを蒸着していないポリエチレンフィルムでインクパックを構成するということも考えられる。しかし、そのようにした場合には、ガスバリア性及び水蒸気バリア性が不足してインクパック内のインク特性が劣化し、プリンタとしての信頼性や印字品質が低下するおそれがあった。
本発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、液体特性の劣化を抑制するとともに、加圧することなく液体を最後まで供給することが可能な液体収容体及び液体噴射装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の液体収容体は、定形性を有する本体ケースを備え、該本体ケースに液体が収容された可撓性を有する液体収容部材を支持した液体収容体であって、前記液体収容部材は、内部に液体を収容する相対的に弾性復元力の小さい袋状の第1可撓性部材と、該第1可撓性部材よりも相対的に弾性復元力が大きく且つガスバリア性及び水蒸気バリア性に優れた材料で袋状に形成され、前記第1可撓性部材を大気から遮断するように該第1可撓性部材の外側に配設される第2可撓性部材とを備え、該第2可撓性部材は、前記第1可撓性部材に対して積層状態に接合される接合部と、前記第1可撓性部材からは離間した状態で前記本体ケースに対して脱離可能に取着される取着部とを有し、該取着部は、前記液体の残量が所定量以下になったときにおける前記第1可撓性部材の容積減少に伴って該第1の可撓性部材から前記接合部を介して前記第2可撓性部材に加えられる引っ張り力により前記本体ケースから脱離される。
第1可撓性部材内の液体の残量が、所定量以下(例えば、液体が空になる直前の僅かな量)になったときには、液体収容部材が大きく潰れた状態(第1可撓性部材の容積が大きく減少した状態)となる。この状態では、液体収容部材が外部から加圧されていないと、特に相対的に弾性復元力が大きい第2可撓性部材の弾性復元力により、第2可撓性部材のみならず第1可撓性部材までもが潰れる前の元の状態に戻ろうとして第1可撓性部材内に負圧が発生してしまい、液体を供給する(つまり、液体収容部材外へ導出する)ことが困難になる。
しかしながら、この発明によれば、第1可撓性部材内の液体の残量が所定量以下(例えば、液体が空になる直前の僅かな量)になったときには、このときの第1可撓性部材の容積減少に伴って第2可撓性部材が接合部を介して第1可撓性部材により容積が減少する方向へ引っ張られる。そして、このときに第2可撓性部材は容積減少方向に加えられる引っ張り力により取着部が本体ケースから脱離されるため、その脱離時点から相対的に弾性復元力が大きい第2可撓性部材の弾性復元力が無効化される。なお、この場合、第2可撓性部材の取着部が本体ケースから脱離されると、その脱離時点から第1可撓性部材は大気に晒されることになるため、第1可撓性部材内の液体の特性が劣化することも危惧される。しかし、その時点では第1可撓性部材内の液体量は僅かであるので、該液体の特性が多少劣化するようなことがあっても、その影響は軽微なもので済む。したがって、液体特性の劣化を抑制するとともに、加圧することなく液体を最後まで供給することが可能となる。
本発明の液体収容体において、前記第2可撓性部材は、前記接合部から見て前記取着部とは反対側となる部位に前記本体ケースに対して脱離不能に固着される固着部を有している。
この発明によれば、第1可撓性部材の容積減少に伴って第2可撓性部材が接合部を介して容積減少方向へ引っ張られる際に、力点となる接合部に対して固着部が支点となり、作用点となる取着部に対して引っ張り力を効果的に加えることができるようになる。また、本体ケースに対して液体収容部材を取着部と固着部の二点で支持できるため、本体ケースに液体収容部材を安定して支持することが可能となる。
本発明の液体収容体において、前記第1可撓性部材には該第1可撓性部材内から前記液体を導出するための導出口が前記本体ケースに支持されるように設けられており、前記取着部は前記固着部よりも前記導出口に近い側に位置している。
この発明によれば、第1可撓性部材内の液体の残量が所定量以下(例えば、液体が空になる直前の僅かな量)になったとき、液体収容部材における第1可撓性部材は少なくとも導出口から遠い側が大きく潰れた状態となっているため、導出口から第1可撓性部材内の液体を円滑に導出させることが可能となる。
本発明の液体収容体において、前記第1可撓性部材には該第1可撓性部材内から前記液体を導出するための導出口が前記本体ケースに支持されるように設けられており、前記取着部は前記固着部よりも前記導出口から遠い側に位置している。
この発明によれば、製品としての液体収容体の設計の自由度が増す。
本発明の液体収容体において、前記取着部は前記第1可撓性部材に連結部材を介して連結されており、該連結部材を介して伝達される前記引っ張り力により前記取着部は前記本体ケースから脱離される。
この発明によれば、連結部材の長さを変更することで、第2可撓性部材の取着部が本体ケースから脱離されるタイミングを自由に調節することが可能となる。
本発明の液体噴射装置は、上記構成の液体収容体が着脱自在に装着されるとともに、該液体収容体から供給される液体を噴射する液体噴射ヘッドを備えた。
この発明によれば、液体収容体に収容された液体の残量が所定量以下(例えば、液体が空になる直前の僅かな量)になった場合にも、液体特性の劣化を抑制しつつ加圧することなく液体を最後まで液体収容体側から液体噴射ヘッドに供給することが可能となる。
以下、本発明を、インクジェット式プリンタ及びこのプリンタに装着されるインクカートリッジに具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明において、「前後方向」、「左右方向」、「上下方向」をいう場合は図1に矢印で示す前後方向、左右方向、上下方向をそれぞれ示すものとする。
図1に示すように、液体噴射装置としてのインクジェット式プリンタ11は、平面視矩形状をなす本体フレーム12を備えるとともに、該本体フレーム12内にはプラテン13が主走査方向となる左右方向に沿って延びるように架設されている。このプラテン13上には、図示しない紙送り機構によりターゲットとしての記録用紙(図示略)が副走査方向となる前後方向に沿って給送されるようになっている。また、本体フレーム12内には、プラテン13の長手方向(左右方向)と平行に棒状のガイド軸14が架設されている。
このガイド軸14には、キャリッジ15が、該ガイド軸14の軸線方向(左右方向)への往復移動可能な状態で支持されている。キャリッジ15は、本体フレーム12の後壁内面に設けられた一対のプーリ16a間に張設された無端状のタイミングベルト16を介して本体フレーム12の背面に設けられたキャリッジモータ17に連結されている。したがって、キャリッジ15は、キャリッジモータ17の駆動により、ガイド軸14に沿って往復移動されるようになっている。
キャリッジ15におけるプラテン13と対向する面側には、液体噴射ヘッドとしての記録ヘッド18が搭載されている。また、キャリッジ15上には、一時貯留した液体としてのインクを記録ヘッド18に供給する複数(本実施形態では4つ)のバルブユニット19が設けられている。記録ヘッド18の下面には、図示しない複数のノズルが形成されており、これら各ノズルからプラテン13上に給送された記録用紙(図示略)にインク滴が噴射されることにより、印刷が行われるようになっている。
本体フレーム12内の右端部には、カートリッジホルダ20が設けられるとともに、該カートリッジホルダ20には、液体収容体としてのインクカートリッジ21が着脱自在に複数個(本実施形態では4個)装着されている。カートリッジホルダ20は、キャリッジ15上の各バルブユニット19とそれぞれインク供給チューブ24を介して接続されている。そして、カートリッジホルダ20に各インクカートリッジ21をそれぞれ装着した場合には、各インクカートリッジ21がインク供給チューブ24を介して各バルブユニット19とそれぞれ連通するようになっている。なお、本体フレーム12内の右端部寄り位置であって、キャリッジ15のホームポジションには、記録ヘッド18のクリーニング等を行うためのメンテナンスユニット25が配設されている。
次に、インクカートリッジ21について詳述する。
図2に示すように、インクカートリッジ21は、略直方体状の定形性を有する本体ケース22と、該本体ケース22内に収容状態となって支持される液体収容部材としてのインクパック23とを備えている。本体ケース22の前壁における上端部近傍には、該前壁を貫通する貫通孔22aが形成され、この貫通孔22aを介して本体ケース22内は大気開放されている。また、本体ケース22の後壁における略中央部には、該後壁を貫通するように支持孔22bが形成されている。
一方、インクパック23は、ポリエチレンフィルムにて袋状に形成され、内部にインクを収容(充填)した第1可撓性部材としての内側パック26と、ポリエチレンフィルムにアルミニウムを蒸着したアルミラミネートフィルムにて袋状に形成され、内側パック26の外側に配設された第2可撓性部材としての外側パック27とを備えている。内側パック26は、本体ケース22内の略中央で前後方向に延びるように配置されているとともに、その後端部には本体ケース22の後壁の支持孔22bに支持された状態となって該内側パック26内からインクを導出するための導出口26aが設けられている。
外側パック27を構成するアルミラミネートフィルムは、内側パック26を構成する単なるポリエチレンフィルムに比べて、ガスバリア性(ガス非透過性)及び水蒸気バリア性(水蒸気非透過性)が格段に優れているとともに、アルミニウムが蒸着されているが故に相対的に弾性復元力が大きくなっている。なお、仮にインクパック23が内側パック26のみで構成された場合には、ポリエチレンフィルムだけではガスバリア性及び水蒸気バリア性が不足するため、内側パック26内に収容されているインク特性が劣化してしまうおそれがある。
外側パック27は、該外側パック27の袋口部となる後端が内側パック26の外面から大きく離間した開口状態となって、内側パック26全体を包むようにして本体ケース22内に配設されている。そして、その配設状態において、外側パック27は、その後端部全体が、対向する本体ケース22の後端部における内面に対して脱離可能に取着(溶着)された取着部27aとされるとともに、その前端が本体ケース22内の前壁中央に脱離不能に固着(溶着)された固着部27bとされている。
したがって、本体ケース22内において、内側パック26は取着部27aが本体ケース22の内面に取着された外側パック27により大気から遮断されていることになる。そして、本体ケース22内において、内側パック26の外面と外側パック27の内面との間の空間には、インクカートリッジ21の組み立て時に自然に入る空気が存在している。なお、図2に示すように、外側パック27において、その取着部27aは、固着部27bよりも内側パック26の導出口26aに近い側に位置している。
また、外側パック27の取着部27aは、その外側パック27に対して容積が減少する方向へ所定以上の大きさの引っ張り力が加わった場合に、本体ケース22から脱離するようになっている。その一方、そのような引っ張り力により取着部27aが本体ケース22から脱離した場合でも、外側パック27の固着部27bは本体ケース22から脱離しないように強固に溶着されている。さらに、外側パック27の前後方向の長さは、本体ケース22内の前後方向の長さよりも長く設定されているため、その周壁は図2に示すように初期状態において弛んだ状態になっている。
また、外側パック27は、その前端部全体が内側パック26の前端部に重なった状態で接触しているとともに、その前端部以外の部分においては内側パック26と離間している。この場合、外側パック27の前端部における周壁は、内側パック26に対して積層状態に接合(溶着)された接合部27cとされている。したがって、外側パック27は、接合部27cから見て取着部27aとは反対側となる部位に固着部27bを有していることになる。
次に、インクカートリッジ21の動作について図1〜図4に基づいて説明する。
さて、インクカートリッジ21がカートリッジホルダ20に装着されている状態では、内側パック26の導出口26aがインク供給チューブ24に接続されるため、該インク供給チューブ24を介して内側パック26内とバルブユニット19とが連通した状態になっている。この状態で記録ヘッド18の各ノズルからインクが噴射されると、この噴射に伴って記録ヘッド18側で負圧が発生し、該負圧により内側パック26内からインク供給チューブ24を介して記録ヘッド18側へインクが供給される。
そして、内側パック26内のインクが記録ヘッド18側へ供給されると、図3に示すように、内側パック26内のインク量が減少し、このインク量の減少に伴って内側パック26の容積も減少する。内側パック26の容積が減少すると、その容積減少に伴って外側パック27が接合部27cを介して内側パック26の中央部側に(つまり、容積減少方向に)引っ張られる。そのため、その引っ張り力を受けて外側パック27は潰れて弛みが小さくなり、さらに内側パック26の容積が減少すると、外側パック27はさらに潰れて弛みが無くなる(すなわち、外側パック27はピンと張った状態になる)。
そして、図4に示すように、内側パック26内のインクの残量が所定量以下(本実施形態では、満タン状態のインク量の1割以下の僅かな量)になるまで内側パック26の容積が減少すると、このときの容積減少に伴う引っ張り力により、取着部27aが本体ケース22から脱離する。すなわち、このように内側パック26内のインクの残量が所定量以下になった場合に取着部27aが本体ケース22から脱離するように、外側パック27の弛み量及び取着部27aの本体ケース22に対する取着強度が設定されている。なお、この場合のこれら弛み量及び取着強度の両値は、予め実験等によって求められる。
ここで、内側パック26及び外側パック27は、潰れ量が大きくなるほど、潰れる前の形状に戻ろうとする弾性復元力も大きくなる。特に、外側パック27は、内側パック26よりも弾性復元力が大きい。そのため、この外側パック27の弾性復元力によって接合部27cを介して外側パック27に接合された内側パック26までもが潰れる前の形状に戻ろうとする結果、内側パック26内に負圧が発生してしまう。そして、内側パック26内に発生する負圧が大きくなると、内側パック26内のインクが記録ヘッド18側に供給されなくなり、内側パック26内のインクを最後まで使い切る(記録ヘッド18側に供給する)ことが出来なくなるという不具合が生じる。
しかしながら、この点、本実施形態においては、内側パック26内のインクの残量が所定量以下(僅かな量)になると、取着部27aが本体ケース22から脱離するため、外側パック27の弾性復元力が内側パック26に対して作用しなくなる。このため、相対的に弾性復元力が小さい内側パック26は、該内側パック26内のインクの残量が所定量以下(僅かな量)になっても、潰れる前の形状に戻ろうとはしないため、該内側パック26内に負圧が発生することもなくなる。したがって、内側パック26内のインクの残量が所定量以下(僅かな量)になっても、該内側パック26内のインクが記録ヘッド18側に供給されるため、内側パック26内のインクを最後まで使い切る(記録ヘッド18側に供給する)ことが可能となる。
また、取着部27aが本体ケース22から脱離すると、外側パック27において袋口部を構成する後端開口が開放されるため、該開口を介して内側パック26が大気に晒されるようになる。このため、ガスバリア性及び水蒸気バリア性に優れていないポリエチレンフィルムによって構成された内側パック26内に収容されているインク特性が劣化することも危惧される。しかし、このときに内側パック26内に残っているインク量は僅かな量であるため、たとえインク特性が劣化しても、その影響は極めて小さい。
以上詳述した実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
(1)インクパック23内のインクの残量が所定量以下(僅かな量)になったときには、内側パック26の容積減少に伴って外側パック27に加えられる引っ張り力により取着部27aが本体ケース22から脱離されるため、相対的に弾性復元力が大きい外側パック27の弾性復元力が無効化される。この場合、取着部27aが本体ケース22から脱離されると、内側パック26が大気に晒されて、内側パック26内のインク特性が劣化する虞もあるが、このときには既に内側パック26内のインク量は僅かであるので、該インク特性が多少劣化してもその影響は軽微なもので済む。したがって、インクパック23内のインク特性の劣化を抑制することができるとともに、インクパック23を加圧することなく該インクパック23内のインクを最後まで記録ヘッド18側に供給することができる。
(2)インクカートリッジ21は、外側パック27が、接合部27cから見て取着部27aとは反対側となる部位に本体ケース22に対して脱離不能に固着される固着部27bを有しているため、本体ケース22にインクパック23をバランスよく安定して支持することができる。また、内側パック26の容積減少に伴って外側パック27に内側パック26からの引っ張り力が作用する際には、力点となる接合部27cに対して固着部27bが支点となり、作用点となる取着部27aに対して引っ張り力を効果的に加えることができる。したがって、その引っ張り力により本体ケース22の内面から外側パック27の後端を容易に脱離させることができる。
(3)インクカートリッジ21は、内側パック26に該内側パック26内からインクを導出するための導出口26aが本体ケース22の後壁を貫通する支持態様となるように設けられており、取着部27aは固着部27bよりも導出口26aに近い側に位置している。このため、内側パック26内のインクの残量が所定量以下(僅かな量)になったときには、インクパック23は少なくとも導出口26aから遠い側が大きく潰れた状態となっているため、導出口26aから内側パック26内のインクを円滑に導出させることができる。
(変更例)
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・図5に示すように、取着部27aを内側パック26に連結部材30を介して連結するようにしてもよい。このようにすれば、内側パック26の容積減少に伴う引っ張り力が連結部材30を介して取着部27aに伝達されて、該取着部27aが本体ケース22から脱離される。このため、連結部材30の長さを変更することで、取着部27aが本体ケース22から脱離されるタイミングを自由に調節することができる。
・図6に示すように、外側パック27の前後方向の長さを短くして、取着部27aが本体ケース22の前後方向の中央部に位置するようにしてもよい。
・図7に示すように、インクカートリッジ21内において外側パック27を図2に示した実施形態の場合とは前後方向において逆向きとなるように配設してもよい。すなわち、取着部27aが固着部27bよりも導出口26aから遠い側に位置するようにしてもよい。このようにすれば、製品としてのインクカートリッジ21の設計の自由度を増すことができる。
・図8に示すように、インクカートリッジ21は、内側パック26の前端部と固着部27bとが離間するようにしてもよい。
・上記実施形態において、本体ケース22はインクパック23を支持した状態でカートリッジホルダ20にインクカートリッジ21を装着できる形態のものであればよく、必ずしも箱体形状をなしていなくてよい。例えば、枠体形状の本体ケース22であってもよい。
・上記実施形態では、液体噴射装置をインクジェット式プリンタ11として具体化したが、例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルタの製造や、有機ELディスプレイ等の画素形成に利用される液体噴射装置であってもよい。また、そうした液体噴射装置において噴射される液体としては、インク以外の他の液体(機能材料の粒子が分散されている液状体を含む)であってもよい。例えば基板などをエッチングするために該基板上に液体を噴射する液体噴射装置にあっては、液体としてエッチング液を噴射するものであってもよい。
実施形態のインクジェット式プリンタの平面図。 同プリンタに装着されるインクカートリッジの断面図。 同インクカートリッジのインクがある程度消費された状態を示す断面図。 同インクカートリッジのインクが残り僅かな量になった状態を示す断面図。 変更例のインクカートリッジの断面図。 変更例のインクカートリッジの断面図。 変更例のインクカートリッジの断面図。 変更例のインクカートリッジの断面図。
符号の説明
11…液体噴射装置としてのインクジェット式プリンタ、18…液体噴射ヘッドとしての記録ヘッド、21…液体収容体としてのインクカートリッジ、22…本体ケース、23…液体収容部材としてのインクパック、26…第1可撓性部材としての内側パック、26a…導出口、27…第2可撓性部材としての外側パック、27a…取着部、27b…固着部、27c…接合部、30…連結部材。

Claims (6)

  1. 定形性を有する本体ケースを備え、該本体ケースに液体が収容された可撓性を有する液体収容部材を支持した液体収容体であって、
    前記液体収容部材は、内部に液体を収容する相対的に弾性復元力の小さい袋状の第1可撓性部材と、該第1可撓性部材よりも相対的に弾性復元力が大きく且つガスバリア性及び水蒸気バリア性に優れた材料で袋状に形成され、前記第1可撓性部材を大気から遮断するように該第1可撓性部材の外側に配設される第2可撓性部材とを備え、
    該第2可撓性部材は、前記第1可撓性部材に対して積層状態に接合される接合部と、前記第1可撓性部材からは離間した状態で前記本体ケースに対して脱離可能に取着される取着部とを有し、
    該取着部は、前記液体の残量が所定量以下になったときにおける前記第1可撓性部材の容積減少に伴って該第1の可撓性部材から前記接合部を介して前記第2可撓性部材に加えられる引っ張り力により前記本体ケースから脱離されることを特徴とする液体収容体。
  2. 前記第2可撓性部材は、前記接合部から見て前記取着部とは反対側となる部位に前記本体ケースに対して脱離不能に固着される固着部を有していることを特徴とする請求項1に記載の液体収容体。
  3. 前記第1可撓性部材には該第1可撓性部材内から前記液体を導出するための導出口が前記本体ケースに支持されるように設けられており、前記取着部は前記固着部よりも前記導出口に近い側に位置していることを特徴とする請求項2に記載の液体収容体。
  4. 前記第1可撓性部材には該第1可撓性部材内から前記液体を導出するための導出口が前記本体ケースに支持されるように設けられており、前記取着部は前記固着部よりも前記導出口から遠い側に位置していることを特徴とする請求項2に記載の液体収容体。
  5. 前記取着部は前記第1可撓性部材に連結部材を介して連結されており、該連結部材を介して伝達される前記引っ張り力により前記取着部は前記本体ケースから脱離されることを特徴とする請求項1〜請求項4のうちいずれか一項に記載の液体収容体。
  6. 請求項1〜請求項5のうちいずれか一項に記載の液体収容体が着脱自在に装着されるとともに、該液体収容体から供給される液体を噴射する液体噴射ヘッドを備えたことを特徴とする液体噴射装置。
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JP2010214845A (ja) * 2009-03-18 2010-09-30 Ricoh Co Ltd 画像形成装置
CN104070816A (zh) * 2013-03-28 2014-10-01 京瓷办公信息系统株式会社 墨水盒以及喷墨式图像形成装置
US9050816B2 (en) 2013-03-25 2015-06-09 Seiko Epson Corporation Liquid container
US9067423B2 (en) 2013-03-25 2015-06-30 Seiko Epson Corporation Liquid container

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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