JP2009023108A - Liquid container, recording head and ink-jet recorder - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インク等の記録液を吐出して記録動作を行う記録装置に使用される液体収納容器(インクタンク)に関する。特に、インクを吸収保持するための多孔質部材などをインクタンク内部に配備することなく、好適な負圧を発生することの出来るインクタンクに関する。 The present invention relates to a liquid storage container (ink tank) used in a recording apparatus that performs a recording operation by discharging a recording liquid such as ink. In particular, the present invention relates to an ink tank that can generate a suitable negative pressure without providing a porous member or the like for absorbing and holding ink inside the ink tank.
液体であるインクを吐出する記録ヘッドを用い、記録媒体に画像を形成するインクジェット記録装置が急速に普及している。このようなインクジェット記録装置においては、装置内に固定した記録ヘッドに対し記録媒体を移動させることによって画像を形成するものもあるが、インクを吐出する記録ヘッドを記録媒体に対して移動させることにより画像を形成するものもある。近年のパーソナルユース向けの記録装置においては、より小型化が実現されやすいことから、後者の構成が採用されることが多い。 2. Description of the Related Art An ink jet recording apparatus that forms an image on a recording medium using a recording head that discharges liquid ink is rapidly spreading. Some ink jet recording apparatuses form an image by moving a recording medium with respect to a recording head fixed in the apparatus, but by moving a recording head that discharges ink with respect to the recording medium. Some form an image. In recent recording apparatuses for personal use, the latter configuration is often adopted because downsizing is easily realized.
このような構成のインクジェット記録装置においては、移動しながらインクを吐出する記録ヘッドに対し安定してインクを供給するための方式が求められる。従来のインク供給方式としては、例えば、装置内に固定されたインクタンクから可撓性チューブを介して、キャリッジに搭載される記録ヘッドにインクを供給するチューブ供給方式が挙げられる。この場合、キャリッジ上の記録ヘッドに直接的にインクを供給する中間タンク(サブタンク)を更に設け、装置内に固定されたメインタンクから上記可撓性チューブを介してサブタンクへとインクを供給する形態も含まれる。しかし、このようなチューブ供給方式は、記録装置自体が大型になりがちである。 In an ink jet recording apparatus having such a configuration, a method for stably supplying ink to a recording head that ejects ink while moving is required. As a conventional ink supply method, for example, a tube supply method for supplying ink from an ink tank fixed in the apparatus to a recording head mounted on a carriage via a flexible tube can be cited. In this case, an intermediate tank (sub tank) that supplies ink directly to the recording head on the carriage is further provided, and ink is supplied from the main tank fixed in the apparatus to the sub tank via the flexible tube. Is also included. However, in such a tube supply system, the recording apparatus itself tends to be large.
よって、パーソナルユース向けの記録装置においては、移動走査するキャリッジに対し、記録ヘッドとこれにインクを直接供給するインクタンクとを一体的に搭載する方式が近年一般的に採用されている。この場合、インクタンクは記録ヘッドに対し分離可能であっても分離不可能であってもよい。分離可能な構成であればインクタンク内のインクが完全に消費された段階でインクタンクのみを交換する形態となり、分離不可能な構成であればインクタンクと記録ヘッドを一体的に交換する形態となる。 Therefore, in a recording apparatus for personal use, a system in which a recording head and an ink tank that directly supplies ink to the carriage that moves and scans are integrally mounted has been generally adopted in recent years. In this case, the ink tank may be separable from the recording head or not. If the configuration is separable, only the ink tank is replaced when the ink in the ink tank is completely consumed, and if the configuration is not separable, the ink tank and the recording head are integrally replaced. Become.
記録ヘッドに供給されたインクは、一度共通液室に貯留された後、吐出口へと続く複数のノズルに毛細管力によって進入する。この現象により、吐出口からインクが消費されても即座にインクが供給されるようになっている。一方、記録ヘッドにおいては、このような毛細管力によって吐出口からインクが漏れることがないように、吐出口とは反対方向にインクを引くような力も要求される。個々のノズルにおいては、上記毛細管力と反対方向への引力の平衡によって適切なメニスカスが保持され、安定した吐出動作を繰り返し行うことが出来る。 The ink supplied to the recording head is once stored in the common liquid chamber, and then enters into a plurality of nozzles continuing to the ejection port by capillary force. Due to this phenomenon, ink is supplied immediately even when ink is consumed from the ejection port. On the other hand, the recording head is also required to have a force for pulling ink in the direction opposite to the discharge port so that the capillary force does not cause the ink to leak from the discharge port. In each nozzle, an appropriate meniscus is held by the balance of the attractive force in the direction opposite to the capillary force, and a stable discharge operation can be repeated.
上述したような適度な引力を発生させるための機構としては、インクを吸収保持するための多孔質部材をインクタンク内部に配備し、多孔質部材のインク吸収力によって負圧を発生させる構成が従来は多く採用されていた。しかし、このような構成では、多孔質部材に吸収されたインクの全てを消費することが出来なかったり、顔料インクや粘度の高いインクには好適に使用できなかったりという不具合も生じていた。よって、これとは別に、吸収部材なしでインクを収容しつつ、負圧を発生するための別な機構を備えたインクタンクも既に提案・提供されている。 As a mechanism for generating an appropriate attractive force as described above, a configuration in which a porous member for absorbing and holding ink is provided inside the ink tank and a negative pressure is generated by the ink absorbing force of the porous member has been conventionally used. Was widely adopted. However, in such a configuration, there is a problem that all of the ink absorbed by the porous member cannot be consumed, and that it cannot be suitably used for pigment ink or ink with high viscosity. Therefore, separately from this, an ink tank having another mechanism for generating a negative pressure while containing ink without an absorbing member has already been proposed and provided.
例えば、弾性力を有し、容積を拡張する方向に張力を発生するゴム等の材料で形成させた袋状の部材内にインクをそのまま充填し、この袋状部材が発生する張力によって内部のインクに負圧を発生させるようにしたものがある。 For example, ink is filled as it is into a bag-shaped member made of a material such as rubber that has elasticity and generates tension in the direction of expanding the volume, and the ink generated by the tension generated by the bag-shaped member There is one that generates negative pressure.
また、可撓性のフィルムで袋状部材を形成し、その内部または外部に、袋状部材が容積を拡張する方向にフィルムを付勢するばね等を接合することにより、負圧を発生させるようにしたものもある。 Moreover, a bag-like member is formed of a flexible film, and a negative pressure is generated by joining a spring or the like that urges the film in the direction in which the bag-like member expands the volume inside or outside the bag-like member. Some of them are
さらに特許文献1には、インクを直接収容しその収容量に応じて変形可能な可撓性の密閉袋状部材内にばね部材を設けるインクタンク構成が開示されている。これによれば、基本的に、ばね力と平衡する値に密閉袋状部材部材内の負圧が定まるため、インク消費に伴って袋状部材が収縮するほど、ばね力が高まり、袋状部材内部の負圧も高まっていく。 Further, Patent Document 1 discloses an ink tank configuration in which a spring member is provided in a flexible hermetic bag-like member that directly stores ink and can be deformed according to the amount of the ink. According to this, since the negative pressure in the sealed bag-shaped member is basically set to a value that balances with the spring force, the spring force increases as the bag-shaped member contracts as the ink is consumed. Internal negative pressure also increases.
以上の機構はいずれにおいても、インクタンク内のインク残量が少なくなるにつれ、負圧が徐々に高まる傾向を有している。 In any of the above mechanisms, the negative pressure tends to gradually increase as the remaining amount of ink in the ink tank decreases.
これに対し、特許文献2あるいは特許文献3には、インクタンクに疎水性膜と管状の通気口(ボス)とを設け、さらに通気口管内に球体を配設することによって、内部の負圧が必要以上に増大した際に、タンク内部に空気を取り込むようにした機構が開示されている。具体的には、外部から容器内に連通する管状の通気口(ボス)を具備し、外径がボスの内径より小さい球体を、ボス内壁に設けた複数の突起リブに取り付けることで、球体とボスとで略環状のオリフィスを形成する構成となっている。かかるオリフィスは、インクの毛管現象が少量のインクを液体シールとしてオリフィス内に保持するような大きさに選定される。また、容器内負圧が記録ヘッドの動作範囲の限界に近づくときに、その負圧がインクの毛細管現象に打ち勝ち、液体シールが無効とされるような形状とされている。 On the other hand, in Patent Document 2 or Patent Document 3, an ink tank is provided with a hydrophobic film and a tubular vent (boss), and a spherical body is provided in the vent pipe, thereby reducing the internal negative pressure. A mechanism is disclosed in which air is taken into the tank when it increases more than necessary. Specifically, a tubular vent (boss) communicating with the inside of the container from the outside is provided, and a sphere having an outer diameter smaller than the inner diameter of the boss is attached to a plurality of protruding ribs provided on the inner wall of the boss. A substantially annular orifice is formed with the boss. Such an orifice is selected to be sized so that the capillary action of the ink retains a small amount of ink in the orifice as a liquid seal. Further, when the negative pressure in the container approaches the limit of the operation range of the recording head, the negative pressure overcomes the capillary action of the ink and the liquid seal is invalidated.
また、特許文献4には、可撓性シートでなるインク袋内に穴付き板と突起付き板とを対向配置するとともに、それらの間にばね部材を配設する構成が開示されている。同文献によれば、インク残量が減ってインク袋が縮み、内部負圧が所定値を超えるところで突起が穴に挿入し、穴付き板と可撓性シートとを剥離させてタンク内部に空気を取り込む機構となっている。さらにこの機構では、空気の取り込みが行われると穴付き板と可撓性シートとが密接し、その間のインクメニスカス保持力、換言すれば液体シールによってインク漏洩が防止されている。 Patent Document 4 discloses a configuration in which a plate with a hole and a plate with a protrusion are disposed opposite to each other in an ink bag made of a flexible sheet, and a spring member is disposed therebetween. According to this document, the remaining amount of ink decreases, the ink bag shrinks, and when the internal negative pressure exceeds a predetermined value, the protrusion is inserted into the hole, the plate with the hole and the flexible sheet are peeled off, and the air inside the tank It is a mechanism to capture. Further, in this mechanism, when air is taken in, the holed plate and the flexible sheet are brought into close contact with each other, and ink leakage is prevented by an ink meniscus holding force between them, in other words, a liquid seal.
さらに特許文献5には、可撓性シートでなる袋状部材に液体を収納し、空気導入部に一方向弁を用いてインクタンク内が所定の負圧になると弁を開放して空気導入を行う構成が開示されている。この構成によれば、上記特許文献2〜4に記載される効果のほか、環境変化による空気膨張を許容するバッファ分の確保や、空気導入部のシール信頼性も向上する。 Furthermore, in Patent Document 5, liquid is stored in a bag-like member made of a flexible sheet, and when the inside of the ink tank reaches a predetermined negative pressure using a one-way valve in the air introduction portion, the valve is opened to introduce air. A configuration to perform is disclosed. According to this configuration, in addition to the effects described in Patent Documents 2 to 4, it is possible to secure a buffer portion that allows air expansion due to environmental changes and to improve the seal reliability of the air introduction portion.
しかしながら、上述したいずれの構成であっても、個々夫々に様々な問題が誘発されており、インクタンクの使用開始から消費完了まで安定してインクを供給し、信頼性の高い高品位な記録を維持することは困難な状況であった。 However, in any of the configurations described above, various problems have been induced in each of them, and the ink is stably supplied from the start of use of the ink tank to the completion of consumption, and highly reliable and high-quality recording is performed. It was a difficult situation to maintain.
例えば、特許文献1などのように、インクタンク内の残量に応じて負圧が高まって行く構成においては、負圧が所定レベルを超えた段階で、記録ヘッドに対しインクを安定して供給することが出来なくなる。結果、インクタンク内のインクを完全に消費することがないまま、インクタンクを交換することが要求される。また、このような構成においては、インクタンク内のインク残量が僅かになった状態で、記録ヘッドにメンテナンスのための吸引動作を行うと、吸引動作直後にインクの逆流が発生する恐れが生じる。 For example, in a configuration in which the negative pressure increases in accordance with the remaining amount in the ink tank as in Patent Document 1, ink is stably supplied to the recording head when the negative pressure exceeds a predetermined level. Can no longer do. As a result, it is required to replace the ink tank without completely consuming the ink in the ink tank. Further, in such a configuration, if the recording head is subjected to a suction operation for maintenance in a state where the ink remaining amount in the ink tank is small, there is a possibility that a reverse flow of ink occurs immediately after the suction operation. .
図8(a)および(b)は、上記逆流現象を説明するための模式図である。インクタンク80の内部に備えられ板部材84に接着された可撓性フィルム83は、インク収容室88のインクが消費されていくに従って、図の右側から左側に移動し、インク収容室88の容積を縮小していく。インク供給口90は、不図示の記録ヘッドにインクを供給している。吸引動作を実行する際、回復系ユニット60の先端に備えられたキャップ70が記録ヘッドの吐出口に吸着される。その後、回復形ユニット60の内部に負圧を発生することにより、インクタンク80に連結された記録ヘッドの吐出口から、液体供給路61を介して強制的にインクが排出される。排出された廃インク62は、吸引動作終了後、キャップ70を開放した後に、廃インクタンクへと矢印の方向に流出される。
FIGS. 8A and 8B are schematic diagrams for explaining the backflow phenomenon. The
但し、図に示すような密閉状態においては、吸引動作によってインク収容室88の内部が急激に減圧する。そして、この減圧の程度が所定レベル以上であると、吸引動作終了直後であってキャップ70を開放する前の短い時間内に、一度回復系ユニットに収容された廃インクが、再び記録ヘッドひいてはインク収容室88に逆流する。図8(b)はこのような状態を示している。回復系ユニット内に排出された廃インク62は蒸発等により増粘したり、不純物を含んでいたりして、記録ヘッドの吐出状態に弊害を与える恐れがある。また、複数のインクタンクに対して、1つのキャップ70を用いて上記吸引動作を実行する場合には、複数のインク色が回復系ユニット60内で混色した廃インク62となるので、これが複数の記録ヘッドへと逆流すると、誤った発色の画像弊害が招致される。そして、このように一度インク流路内に混色インクや物性変化したインクが混入すると、これを完全に排出するために更に多量の吸引動作およびインクの消費が必要となる。
However, in the sealed state as shown in the figure, the inside of the
これに対し、特許文献2〜5の構成であれば、負圧レベルが所定の水準より大きくならないように工夫されているので、インクを最後まで使い切ることや、逆流を抑制することが出来る。但し、特許文献2〜4の構成においては、液体によるシールを利用しているため、インクが消費され尽くす間際に外気が導入され、インク収容室内が一気に大気圧に戻されるという状況が発生する。このような、インク収容室内の急激な圧力変化は、吐出口近傍に残っているインクを押し出したり、メニスカスが形成されなくなった環状オリフィスから残留インクを漏出させたりする原因となる。 On the other hand, in the configurations of Patent Documents 2 to 5, since the negative pressure level is devised so as not to exceed a predetermined level, the ink can be used up to the end and the backflow can be suppressed. However, in the configurations of Patent Documents 2 to 4, since a liquid seal is used, outside air is introduced as soon as the ink is consumed, and the ink containing chamber is returned to atmospheric pressure all at once. Such a rapid pressure change in the ink storage chamber causes the ink remaining in the vicinity of the ejection port to be pushed out or the residual ink to leak out from the annular orifice where no meniscus is formed.
図7(a)および(b)は、インクタンク内部の急激な圧力変化に伴うインク漏れを説明するための模式図である。ここでは、インクの消費に伴い、インクタンクT内に空気が導入されていくインクタンクTが示されている。このようなインクタンクであっても、環境変化(外気圧の低下や温度上昇など)によって容器内の気体の圧力が極端に高まると、図7(b)に示すように、容器内からインクが押し出され、吐出口Nや通気口Aを通じてインクが漏れることがある。 FIGS. 7A and 7B are schematic diagrams for explaining ink leakage due to a rapid pressure change inside the ink tank. Here, an ink tank T is shown in which air is introduced into the ink tank T as the ink is consumed. Even in such an ink tank, when the pressure of the gas in the container is extremely increased due to an environmental change (such as a decrease in external air pressure or a temperature increase), as shown in FIG. The ink may be pushed out and ink may leak through the ejection port N or the vent port A.
これに対し、特許文献5のように、一方向弁の開閉を制御する構成であれば、環境変化などによる空気膨張を所用するバッファをある程度確保することが出来る。よって、上述したような急激な圧力変化を伴うことなく、インクタンク内の負圧レベルを所定の水準より大きくならないように制御することが出来、また、空気導入部のシールも液体シールではないので信頼性が向上する。 On the other hand, if it is the structure which controls opening and closing of a one-way valve like patent document 5, the buffer which uses the air expansion by an environmental change etc. can be ensured to some extent or more. Therefore, it is possible to control the negative pressure level in the ink tank so as not to become higher than a predetermined level without accompanying a rapid pressure change as described above, and the seal of the air introduction part is not a liquid seal. Reliability is improved.
しかしながら、特許文献5に開示されているような構成では、負圧発生機構要素の変動要因、つまり部品精度のばらつきによって、インクタンク内に取り込まれる空気の量すなわちメニスカスの状態が変動する。また、インクタンク内のインク使用途中で空気導入を行うと、インクタンク内にインク領域と空気領域が存在し、インクはインクタンク内で自由に動き易くなる。この場合、キャリッジの運動に伴ってインクタンク内のインクが激しく揺動し、記録ヘッドのインク吐出口近傍におけるインクのメニスカス状態を不安定し、記録不良を招致する。さらに、インク量が少ない場合にはインクタンクの傾斜によって記録ヘッドへのインク供給部に空気が混入し、インク供給不良も発生すれ恐れがある。 However, in the configuration disclosed in Patent Document 5, the amount of air taken into the ink tank, that is, the state of the meniscus, varies due to the variation factor of the negative pressure generating mechanism element, that is, the variation in component accuracy. In addition, when air is introduced during the use of ink in the ink tank, an ink area and an air area exist in the ink tank, and the ink can easily move freely in the ink tank. In this case, the ink in the ink tank vigorously swings with the movement of the carriage, and the meniscus state of the ink in the vicinity of the ink discharge port of the recording head becomes unstable, resulting in recording failure. Furthermore, when the amount of ink is small, air may enter the ink supply unit to the recording head due to the inclination of the ink tank, and ink supply failure may occur.
以上説明したように、インク吸収部材を設けずインクタンク内に直接インクを収容する形態のインクタンクにおいては、様々な工夫によって改良されてはいるものの、課題も残されている。 As described above, the ink tank in which the ink is directly stored in the ink tank without providing the ink absorbing member has been improved by various devices, but still has a problem.
本発明は、このような問題を解決するためになされたものである。よって、その目的とするところは、所定範囲内の内部負圧を維持しながらも、インクの漏れや記録ヘッドへのインク供給不良を起こすことなく、インク使用開始から消費完了まで安定した吐出動作を実現可能とするようなインクタンクを提供することである。 The present invention has been made to solve such problems. Therefore, the objective is to maintain a stable discharge operation from the start of ink use to the end of consumption without causing ink leakage or ink supply failure to the print head while maintaining an internal negative pressure within a predetermined range. It is to provide an ink tank that can be realized.
そのために本発明においては、筐体の開口周縁部との結合により内壁との間に液体収容室を形成する可撓性フィルムと、該可撓性フィルムに前記液体収容室の内側から接触する板部材と、前記板部材を前記内壁から離す方向へ付勢するばね部材と、前記液体収容室の内部に収容される液体を導出するための供給口と、前記筐体に前記液体収容室に突出部を有するように配置され、外部から前記液体収容室への気体の導入を許容し、かつ前記液体収容室から外部への液体および気体の導出を阻止する一方向弁と、を有する液体収納容器において、前記一方向弁は、前記板部材が前記突出部に接触することにより、外部から前記液体収容室への気体の導入を許容することを特徴とする。 Therefore, in the present invention, a flexible film that forms a liquid storage chamber with the inner wall by coupling with the opening peripheral edge of the casing, and a plate that contacts the flexible film from the inside of the liquid storage chamber A member, a spring member for urging the plate member in a direction away from the inner wall, a supply port for leading the liquid stored in the liquid storage chamber, and the housing protruding into the liquid storage chamber And a one-way valve that allows introduction of gas from the outside to the liquid storage chamber and prevents derivation of liquid and gas from the liquid storage chamber to the outside. The one-way valve allows the introduction of gas from the outside into the liquid storage chamber by the plate member coming into contact with the protruding portion.
また、筐体の開口周縁部との結合により内壁との間に液体収容室を形成する可撓性フィルムと、該可撓性フィルムに前記液体収容室の内側から接触する板部材と、前記板部材を前記内壁から離す方向へ付勢するばね部材と、前記液体収容室の内部に収容される液体を導出するための供給口と、該供給口に配置されて液体を保持することが可能なメニスカス形成部材と、前記筐体に前記液体収容室に突出部を有するように配置され、外部から前記液体収容室への気体の導入を許容し、かつ前記液体収容室から外部への液体および気体の導出を阻止する一方向弁と、を有する液体収納容器において、前記一方向弁は、前記板部材が前記突出部に接触することにより、外部から前記液体収容室への気体の導入を許容し、該導入により前記液体収容室および前記メニスカス形成部材に保持された液体がなくなった状態において前記メニスカス形成部材は前記液体収容室への気体の導入を許容することを特徴とする。 A flexible film that forms a liquid storage chamber with the inner wall by coupling with the peripheral edge of the housing; a plate member that contacts the flexible film from the inside of the liquid storage chamber; and the plate A spring member that urges the member in a direction away from the inner wall, a supply port for deriving the liquid stored in the liquid storage chamber, and the liquid disposed in the supply port can hold the liquid. A meniscus forming member and the casing are arranged to have a protrusion in the liquid storage chamber, permitting introduction of gas from the outside to the liquid storage chamber, and liquid and gas from the liquid storage chamber to the outside A one-way valve that prevents derivation of the gas, wherein the one-way valve allows gas to be introduced into the liquid storage chamber from the outside when the plate member contacts the protruding portion. , The introduction of the liquid storage chamber The meniscus forming member in a preliminary state in which the meniscus forming member the liquid held in the runs out, characterized in that to permit the introduction of gas into the liquid containing chamber.
本発明においては、環境の変化などが起こっても、急激な圧力変化を伴うことなくインク収容室の負圧レベルを所定の水準に抑えることが出来る。また、インクの残量が少量になった場合でも、残ったインクがインク収容室内で自由に移動することはなく、記録ヘッドに最後まで安定してインクを供給することが出来る。 In the present invention, even if an environmental change or the like occurs, the negative pressure level in the ink containing chamber can be suppressed to a predetermined level without accompanying a rapid pressure change. Even when the remaining amount of ink becomes small, the remaining ink does not move freely in the ink containing chamber, and the ink can be stably supplied to the recording head to the end.
以下、図面を参照して本発明のインクタンクに係る実施形態の基本的構成、及び、作用を説明する。 Hereinafter, a basic configuration and an operation of an ink tank according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図5は、本発明に適用可能なインクジェット記録装置の概観斜視図である。給紙部M3022に積載された複数の記録媒体は、1枚ずつ記録装置本体M1000に給紙され、記録が実行された後、排紙部M1004へと排出される。 FIG. 5 is a schematic perspective view of an ink jet recording apparatus applicable to the present invention. A plurality of recording media stacked on the paper supply unit M3022 are fed one by one to the recording apparatus main body M1000, and after recording is performed, the recording media are discharged to a paper discharge unit M1004.
図6は、上記インクジェット記録装置の内部構成を説明するための概観図である。シャーシM3019は、装置内部の様々な機構を保持および保護している。キャリッジM4001は、記録ヘッドおよび本実施形態のインクタンクを装着した状態で、図の主走査方向に移動可能になっており、給紙部M3022から給送されて来た記録媒体に対して、1行分の記録動作を実行する。このような1行分の記録走査と、給紙部M3022から排紙部M1044に向けての間欠的な副走査とを交互に繰り返すことにより、記録媒体に順次画像が形成されていく。 FIG. 6 is a schematic view for explaining the internal configuration of the ink jet recording apparatus. The chassis M3019 holds and protects various mechanisms inside the apparatus. The carriage M4001 is movable in the main scanning direction in the figure with the recording head and the ink tank of this embodiment mounted, and is 1 for the recording medium fed from the paper supply unit M3022. Execute the recording operation for the line. An image is sequentially formed on the recording medium by alternately repeating the recording scanning for one line and the intermittent sub-scanning from the paper feeding unit M3022 toward the paper discharging unit M1044.
本発明において、記録ヘッドからインクを吐出するための方式は特定されるものではないが、本実施形態で採用する記録ヘッドは、発熱抵抗体を有する電気熱変換素子によってインクを加熱し、膜沸騰の作用によりインク滴を吐出口より吐出させる構成とする。このような方式であれば、記録媒体に非接触に記録を行うことが出来るため、様々な種類の記録媒体に記録することが可能である。また、騒音がほとんど発生しない状態で比較的高速に記録動作を行うことが出来る。なお、本実施形態の記録ヘッドは、複数のインクタンク30に着脱可能に接続した状態でキャリッジM4001に搭載されるものとする。
In the present invention, the method for ejecting ink from the recording head is not specified, but the recording head employed in the present embodiment heats ink by an electrothermal conversion element having a heating resistor to cause film boiling. Thus, the ink droplets are ejected from the ejection port by the above action. With such a method, recording can be performed in a non-contact manner on a recording medium, and thus recording on various types of recording media is possible. Further, it is possible to perform a recording operation at a relatively high speed in a state where almost no noise is generated. Note that the recording head of this embodiment is mounted on the carriage M4001 in a state where it is detachably connected to the plurality of
図1は、本実施形態で採用するインクタンク30(液体収納容器)の内部構造を説明するための断面図である。40は、インクタンク30から記録ヘッド(不図示)にインクを導出するためのインク供給口である。本実施形態のインクタンク30と記録ヘッドは、分離可能にあるいは分離不可能に接続した状態で、キャリッジM4001に着脱可能に搭載される。
FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining the internal structure of an ink tank 30 (liquid storage container) employed in this embodiment.
インクタンク30は、主に、容器筐体31、ばね部材35、板部材34、可撓性フィルム33、蓋部材32、メニスカス形成部材36、押え部材37、および一方向弁である大気開放弁39から構成される。容器筐体31は、例えばポリプロピレンで形成されており、その底部には押え部材37によって支持されたメニスカス形成部材36を備えている。
The
メニスカス形成部材36は、例えばポリプロピレンの繊維材料から形成され毛細管力を有する毛管部材と、フィルター部材(透過寸法15〜30μm程度、材質は、例えば、ステンレス材料やプリプロピレン等)を組み合わせて形成されている。メニスカス形成部材36と容器筐体31の内部とはインク流路42によって連通しており、メニスカス形成部材36内にインクのメニスカスを形成することで、インク収納部38(液体収容部)に外部から気泡が侵入しないようになっている。
The
容器筐体31の内部には、その開口周縁部43に可撓性フィルム33が溶着(結合)されており、これによりインク収納室38が画成されている。可撓性フィルム33は、例えば、ポリプロピレンの薄膜を含むフィルム部材(厚み20〜100μm程度)で形成されている。容器筐体31のインク収納室38側の内壁には、ばね部材35が供えられており、これが板部材34を介して可撓性フィルム33を内側から外方に付勢することにより、インク収容室38の内部に負圧が発生するようになっている。ばね部材35と板部材34は、例えばステンレス材料により形成されている。
A
容器筐体31の開口部には蓋部材32が取り付けられ、外方に凸型となる可撓性フィルム33を保護している。蓋部材32には、不図示の大気連通部が設けられており、容器筐体31内のインク収納室38の外側は大気圧を維持している。
A
図では、インク収容室38にインクがほぼ充填されている状態を示しているが、記録ヘッドへの供給によってインクが徐々に消費されると、ばね部材35は縮み、板部材34は容器筐体31の内壁に略平行な状態で、図の左側に徐々に移動する。そして、これに伴い、可撓性フィルム33は撓み、インク収納室38の容積は少しずつ減少して行く。板部材34が接近する容器筐体31の内壁部には一方向弁からなる大気連通弁39が設けられおり、インク収容室38内のインクがほぼ完全に消費されるとき、板部材34はインク収容室38内部に突出部を有する大気開放弁39と接触する。
In the figure, the
図2は大気開放弁(バルブ)39の詳しい構造を説明するための拡大図である。本実施形態の大気開放弁39は、シール部材50、ばね51、弁カバー53、連通路52、大気連通部54および弁室55から構成され、外部からインク収容室への気体の導入を許容し、かつ液体収容室から外部への液体および気体の導出を阻止している。
FIG. 2 is an enlarged view for explaining the detailed structure of the air release valve (valve) 39. The
大気連通部54により大気圧に維持される弁室55は、連通路52を介してインク収容室38と連通しているが、通常状態においては、ばね51により図の右方向に付勢されシール部材50によって、連通路52は封鎖(シール)されている。本実施形態におけるシール部材50は、ばね51の付勢力を受けて容器筐体31の内壁に接触し、その状態でインク収容室38内のインクが弁室55側に十分漏れないような、樹脂または弾性体で構成されている。一方、シール部材50は、収納容器筐体31の内壁面よりもインク収容室38側に突出して配置されており、板部材34がこれに接触した際には、容器筐体31の内壁から離れ、弁室55とインク収容室38とを連通させる。このような役割を果たすシール部材50には、例えば、樹脂材としてはポリプロピレン、弾性体としては塩素化ブチルゴムまたはEPDMなどを好適に用いることが出来る。
The
なお、ここで示した大気連通弁(一方向弁)の構造は、その機能を象徴的に説明するための模式的なものであり、図示した状態が弁の開放状態または閉塞状態をそのまま示しているわけではない。 Note that the structure of the atmospheric communication valve (one-way valve) shown here is a schematic one for explaining the function symbolically, and the illustrated state shows the open state or the closed state of the valve as it is. I don't mean.
図3(a)〜(c)は、以上説明した本実施形態のインクタンクにおける、インク消費に伴う基本的な動作を説明するための図である。図3(a)は、インク収容室38内に使用可能なインクがある程度残っている状態を示している。この状態から、記録ヘッドによる繰り返しのインク吐出が行われると、インク収容室38のインクはインク供給口40から徐々に消費され、板部材34は容器筐体31の左内壁に徐々に接近する。図3(b)はインク収容室38のインクがほぼ消費され、板部材34が内壁に最も接近した状態を示している。さらにインクが消費されると、板部材34は内壁面から突出したシール部材50に接触し、これを、ばね51の反付勢力方向へと押し出そうとする。大気連通弁39においては、インク収容室38内の負圧力が記録ヘッドのインク吐出動作が正常に行われる範囲を超えないように、ばね部材51の反力が調整されている。すなわち、板部材34の押圧力によって連通路52のシールは外され、インク収容室38が弁室55に連通し、インク収容室38に空気が導入される。図3(c)は、このように大気開放弁39が作動した状態を示している。
FIGS. 3A to 3C are diagrams for explaining basic operations accompanying ink consumption in the ink tank of the present embodiment described above. FIG. 3A shows a state where usable ink remains in the
図3(c)に見るようにインク収容室38に空気が導入されると、板部材34は導入された空気の量だけインク収容室38の容積を拡張する方向(図の右方向)に移動する。これに伴い、板部材34は大気開放弁39のシール部材から外れ、シール部材50は再び容器筐体31の内壁に当接し、大気開放弁39を閉塞する。結果、インク収容室38は再び密閉状態となり、負圧が維持される。空気導入に伴って、インク収容室38には板部材34の移動可能領域が再び形成されるため、この状態から、インク収容室38に僅かに残るインクをさらに消費し続けることが出来る。このような、大気連通弁39からの大気導入とインク収容室38の拡大は、インク収容室38のインクが略完全に消費されるまで繰り返すことが出来る。
As shown in FIG. 3C, when air is introduced into the
以上説明した本実施形態の構成によれば、インク収容室38の内部は、インクの消費に伴って少しずつ大気を導入しながらも、基本的には適量な負圧が保たれている。結果、大きな圧力変動を伴わない状態で、インク収容室38のインクを最後まで安定して記録ヘッドに供給することが可能となる。
According to the configuration of the present embodiment described above, an appropriate amount of negative pressure is basically maintained inside the
図4(a)〜(c)は、本実施形態のインクタンクに連結した記録ヘッドに対し、インク収容室38のインクが残りわずかになった状態で吸引動作を行った際の、インクタンクの状態を説明するための模式的概略図である。図4(a)は、インク収容室38のインクはほとんど消費されているが、大気開放弁39はまだ開放されていない状態を示している。この段階において、インク収容室38に含まれる空気は、インク注入時と、物流や使用期間に各部材を透過(エア透過)して侵入する微量の空気のみとなる。インク収容室38内のインクはほぼ消費されているため、このままの状態でインクタンク30を交換することが好ましいが、記録装置のシーケンス設定によっては、この状態で回復系ユニット60による吸引動作が行われることもある。図4(a)では、吸引動作を実行するために、記録ヘッドの吐出口面に対し、回復形ユニット60のキャップ70を押し当てた状態を示している。
4A to 4C show the ink tank when the suction operation is performed in a state where the ink in the
図4(b)は、同図(a)の状態から吸引動作を実行した際の、インクタンクの状態を示している。回復系ユニット60内に負圧を生じさせることにより、インク収容室38に残っているインクはインク流路42を介して吸引され、廃インク62となる。この吸引動作によってインク収容室38の容積は縮小し、板部材34がシール部材50を押し出して、大気開放弁39を開放する。大気開放弁39が開放されると、上述した記録動作の際と同様に、インク収容室38には空気が導入されインク収容室38の容積は拡大する。そして、板部材34は容器筐体31の内壁から離れ、大気開放弁39は再び閉塞される。
FIG. 4B shows the state of the ink tank when the suction operation is executed from the state of FIG. By generating a negative pressure in the
さらに吸引動作を継続すると、大気連通弁39からの大気導入とインク収容室38の拡大が繰り返され、回復系ユニット60には大気連通弁から導入された空気71が吸引されるようになる。
When the suction operation is further continued, the introduction of the atmosphere from the
図4(c)は、吸引動作を継続した結果の、インクタンク30の状態を示す図である。図において、インク収容室38、メニスカス形成部材部材36および回復形ユニット60のインク流路61インクは、全て空気に置換されている。メニスカス形成部材36のインクが排出されると、ここにおけるインクメニスカスシールも開放されるので、インク供給口40からメニスカス形成部材36を通してインク収容室38に空気が導入され、インク収容室38は大気開放状態となる。
FIG. 4C is a diagram illustrating the state of the
以上説明したように、本実施形態の構成によれば、インク収容室38の内圧は、複数回に渡る大気連通弁39からの大気導入と、インクの吸引が繰り返されながら、徐々に大気圧に等しくなっていく。よって、従来課題となっていたような、急激な圧力変化に起因する逆流なども招致されず、インク収容室38および全てのインク供給排出経路のインクが好適に吸引消費され、空気に置き換えられる。
As described above, according to the configuration of the present embodiment, the internal pressure of the
本実施形態の構成によれば、環境の変化などが起こっても、急激な圧力変化を伴うことなくインク収容室の負圧レベルを所定の水準に抑えることが出来るという点では特許文献5と同様である。但し、インクの残量が少量になった場合に空気の導入は行われるが、特許文献5に開示されているように、残ったインクがインク収容室内で自由に移動することはない。よって、キャリッジの運動に伴ってインクタンク内のインクが激しく揺動したり、インクタンクの傾斜によって記録ヘッドへ空気を混入させたりすることもなく、記録ヘッドに最後まで安定してインクを供給することが出来る。 According to the configuration of the present embodiment, even if an environmental change or the like occurs, the negative pressure level of the ink storage chamber can be suppressed to a predetermined level without accompanying a rapid pressure change, as in Patent Document 5. It is. However, air is introduced when the remaining amount of ink becomes small, but as disclosed in Patent Document 5, the remaining ink does not move freely in the ink containing chamber. Therefore, the ink in the ink tank vigorously swings with the movement of the carriage, and air is not mixed into the recording head due to the inclination of the ink tank, and the ink is stably supplied to the recording head to the end. I can do it.
30 インクタンク
31 容器筐体
32 蓋部材
33 可撓性フィルム
34 板部材
35 ばね部材
36 メニスカス形成部材
37 押さえ部材
38 インク収容室
39 大気開放弁
40 インク供給口
42 インク流路
43 開口周辺部
50 シール部材
51 ばね
52 連通路
53 弁カバー
54 大気連通部
55 弁室
60 回復系ユニット
61 インク流路
62 廃インク
70 キャップ
71 空気
30 Ink tank
31 Container housing
32 Lid member
33 Flexible film
34 Plate member
35 Spring member
36 Meniscus forming member
37 Holding member
38 Ink chamber
39 Air release valve
40 Ink supply port
42 Ink flow path
43 Periphery of opening
50 Seal member
51 Spring
52 communication path
53 Valve cover
54 Air communication part
55 Valve chamber
60 recovery units
61 Ink flow path
62 Waste ink
70 cap
71 air
Claims (8)
該可撓性フィルムに前記液体収容室の内側から接触する板部材と、
前記板部材を前記内壁から離す方向へ付勢するばね部材と、
前記液体収容室の内部に収容される液体を導出するための供給口と、
前記筐体に前記液体収容室に突出部を有するように配置され、外部から前記液体収容室への気体の導入を許容し、かつ前記液体収容室から外部への液体および気体の導出を阻止する一方向弁と、を有する液体収納容器において、
前記一方向弁は、前記板部材が前記突出部に接触することにより、外部から前記液体収容室への気体の導入を許容することを特徴とする液体収納容器。 A flexible film that forms a liquid storage chamber with the inner wall by coupling with the peripheral edge of the opening of the housing;
A plate member in contact with the flexible film from the inside of the liquid storage chamber;
A spring member for urging the plate member in a direction away from the inner wall;
A supply port for leading out the liquid stored in the liquid storage chamber;
The casing is disposed so that the liquid storage chamber has a protruding portion, allows introduction of gas from the outside to the liquid storage chamber, and prevents liquid and gas from being led out from the liquid storage chamber. A liquid storage container having a one-way valve;
The one-way valve allows a gas to be introduced into the liquid storage chamber from the outside when the plate member contacts the protruding portion.
大気に開放された弁室と、
該弁室と前記液体収容室を接続する連通路と、
前記突出部を備え、前記連通路と前記弁室の接続の閉塞および開放を制御するシール部材と、
前記連通路と前記弁室の連通を閉塞するように前記シール部材を付勢するばねと
を有することを特徴とする請求項1に記載の液体収納容器。 The one-way valve is
A valve chamber open to the atmosphere;
A communication path connecting the valve chamber and the liquid storage chamber;
A seal member that includes the protrusion, and controls closing and opening of the connection between the communication passage and the valve chamber;
The liquid container according to claim 1, further comprising a spring that biases the seal member so as to block communication between the communication path and the valve chamber.
該可撓性フィルムに前記液体収容室の内側から接触する板部材と、
前記板部材を前記内壁から離す方向へ付勢するばね部材と、
前記液体収容室の内部に収容される液体を導出するための供給口と、
該供給口に配置されて液体を保持することが可能なメニスカス形成部材と、
前記筐体に前記液体収容室に突出部を有するように配置され、外部から前記液体収容室への気体の導入を許容し、かつ前記液体収容室から外部への液体および気体の導出を阻止する一方向弁と、を有する液体収納容器において、
前記一方向弁は、前記板部材が前記突出部に接触することにより、外部から前記液体収容室への気体の導入を許容し、
該導入により前記液体収容室および前記メニスカス形成部材に保持された液体がなくなった状態において前記メニスカス形成部材は前記液体収容室への気体の導入を許容することを特徴とする液体収納容器。 A flexible film that forms a liquid storage chamber with the inner wall by coupling with the peripheral edge of the opening of the housing;
A plate member in contact with the flexible film from the inside of the liquid storage chamber;
A spring member for urging the plate member in a direction away from the inner wall;
A supply port for leading out the liquid stored in the liquid storage chamber;
A meniscus forming member disposed at the supply port and capable of holding a liquid;
The casing is disposed so that the liquid storage chamber has a protruding portion, allows introduction of gas from the outside to the liquid storage chamber, and prevents liquid and gas from being led out from the liquid storage chamber. A liquid storage container having a one-way valve;
The one-way valve allows the introduction of gas from the outside into the liquid storage chamber by the plate member coming into contact with the protruding portion,
The liquid storage container, wherein the meniscus formation member allows gas to be introduced into the liquid storage chamber in a state in which the liquid held in the liquid storage chamber and the meniscus formation member disappears due to the introduction.
大気に開放された弁室と、
該弁室と前記液体収容室を接続する連通路と、
前記突出部を備え、前記連通路と前記弁室の接続の閉塞および開放を制御するシール部材と、
前記連通路と前記弁室の連通を閉塞するように前記シール部材を付勢するばねと
を有することを特徴とする請求項4に記載の液体収納容器。 The one-way valve is
A valve chamber open to the atmosphere;
A communication path connecting the valve chamber and the liquid storage chamber;
A seal member that includes the protrusion, and controls closing and opening of the connection between the communication passage and the valve chamber;
The liquid storage container according to claim 4, further comprising a spring that biases the seal member so as to block communication between the communication passage and the valve chamber.
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-
2007
- 2007-07-17 JP JP2007185552A patent/JP2009023108A/en active Pending
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