JP2013146977A - 液体容器、液体供給システム、および液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】マリオットの瓶の原理を利用した液体容器において、液体収容室への気泡の流入時に生じる圧力変動を抑制する。
【解決手段】液体収容室の液体が流出口から流出して液体収容室内の圧力が低下すると、大気と連通する空気通路を通って供給される空気を空気導入部から液体収容室の液体中に気泡として流入させて液体収容室内の圧力を上昇させる。そして、空気導入部には複数の空気導入孔を設けて、各空気導入孔は、空気通路の空気導入部が設けられた部分の断面積よりも小さくしておく。こうすれば、液体収容室に流入する気泡を小さくして、気泡の流入による液体収容室内の圧力変動を抑制することができる。また、複数の空気導入孔から気泡を流入させることにより、液体収容室への空気の流入量を確保することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、液体容器、液体供給システム、および液体噴射装置に関する。

液体噴射装置の一例として、インクなどの液体を噴射ヘッドから噴射することで画像等を印刷する、いわゆるインクジェットプリンターが知られている。噴射ヘッドから噴射される液体は、インクタンクなどの専用の液体容器に収容されており、この液体容器から噴射ヘッドに液体が供給される。液体を供給するために液体容器と噴射ヘッドとを単純に接続チューブ等で一連に接続する場合には、液体容器の底部の流出口から噴射ヘッドに向けて供給される液体の流量は液面の高さに依存し、液体容器内の液体が消費されて液面の高さが変化すると、噴射ヘッドへの液体の供給流量が変動することになる。これでは、噴射ヘッドから正確な分量の液体を噴射することが困難となる。

そこで、「マリオットの瓶」の原理を利用して、液体を一定の流量で噴射ヘッドに供給することが可能な液体容器が提案されている（特許文献１）。この液体容器では、上部が大気に開放されておらず、代わりに、大気開放通路を介して大気と連通する空気導入口が液体容器の底部に開口している。流出口から液体が流出すると、上部が密閉された液体容器では内部圧力が低下する（負圧が増大する）。そして、液体容器内の負圧が、ある限度に達すると、空気導入口から空気（気泡）が流入して液体容器内の負圧が解除される。これを繰り返すことによって、液体容器内の液面の高さに関係なく、噴射ヘッドに対する空気導入口の高さによって決まる一定の流量で液体が供給される。

特開２０１１−２４０７０５号公報

しかし、マリオットの瓶の原理を利用した液体容器をインクジェットプリンターに適用して画像等の印刷を行うと、バンディングと呼ばれる帯状の濃度斑ができてしまう不具合が発生することがあるという問題があった。これは、マリオットの瓶の原理を利用することにより、液体容器の流出口から流出する液体の平均流量は一定となるものの、液体の流出に伴って空気導入口から気泡が周期的に流入する際には液体容器内の圧力が大きく変動し、その圧力変動が接続チューブ等を介して噴射ヘッドに伝わるためである。

この発明は、従来の技術が有する上述した課題を解決するためになされたものであり、マリオットの瓶の原理を利用した液体容器において、空気導入口からの気泡の流入時に発生する圧力変動を抑制することが可能な技術の提供を目的とする。

上述した課題の少なくとも一部を解決するために、本発明の液体容器は次の構成を採用した。すなわち、
噴射ヘッドから液体を噴射する液体噴射装置に前記液体を供給するための液体容器であって、
前記液体を収容可能な液体収容室と、
前記液体収容室から前記液体噴射装置に向けて前記液体が流出する流出口と、
前記液体収容室を大気と連通させる空気通路と
を備え、
前記液体収容室と前記空気通路との間には、前記液体収容室の液体中に空気を導入する空気導入部が設けられており、
前記空気導入部は、前記空気通路の前記空気導入部が設けられた部分の断面積よりも小さい複数の空気導入孔を有していることを要旨とする。

このような本発明の液体容器では、液体収容室の液体が流出口から液体噴射装置に向けて流出することにより、液体収容室内の圧力が低下する。すると、大気と連通する空気通路を通って供給される空気が空気導入部から液体収容室の液体中に気泡となって流入するので、液体収容室内の圧力が上昇する。この空気導入部は複数の空気導入孔を有しており、各空気導入孔は、空気通路の空気導入部が設けられた部分の断面積よりも小さく設定されている。

液体収容室に流入する気泡の大きさは、空気導入孔の大きさに応じて大きくなるが、空気導入孔の大きさが空気通路の断面積を超えると、液体と空気との界面が空気導入孔の全体を覆った状態となる前に気泡化することになるため、気泡の大きさは一定となる。つまり、空気導入孔の大きさが空気通路の断面積と同じである場合の気泡が最大となる。そこで、空気導入孔を空気通路の断面積よりも小さくすることにより、気泡を小さくして液体収容室への気泡の流入を分散させれば、液体収容室内の圧力が変動する頻度が多くなる（圧力変動の周期が短くなる）ものの、気泡が流入する毎の圧力の変動幅（圧力の上限と下限との差）を小さくすることができる。結果として、液体収容室内の圧力変動に起因して液体噴射装置の噴射ヘッドから噴射される液体の噴射量が変化してしまう不具合を抑制することができる。

また、単に１つの小さな空気導入孔だけで空気導入部を構成したのでは、抵抗が大きくなって液体収容室への空気（気泡）の流入量の確保が困難となるところ、複数の空気導入孔から気泡を流入可能とすることによって、１つ１つの気泡を小さくしつつ、液体収容室への空気の流入量を十分に確保することが可能となる。

上述した本発明の液体容器では、空気導入部の複数の空気導入孔の大きさを互いに異ならせてもよい。

大きい空気導入孔よりも小さい空気導入孔から気泡が流入し易い（流入頻度が高い）ことから、複数の空気導入孔の大きさを互いに異ならせておけば、気泡が流入するタイミングに時間差をつけることができる。これにより、複数個所から同時に気泡が流入することを抑制できるので、液体収容室への気泡の流入による圧力の変動幅を低減することができる。

また、こうした本発明の液体容器では、空気導入部の複数の空気導入孔を、空気通路の空気の通過方向に並べておくこととして、空気導入部の空気通路側に液体が浸透（流入）していてもよい。

このような構成によれば、流出口から流出する液体の流量が小さい場合には、液体収容室への空気（気泡）の流入量も少ないので、空気通路内の液体と空気との界面が、空気の通過方向の最も上流側にある空気導入孔まで移動して、この最上流の空気導入孔から液体収容室に気泡が流入するだけで、気泡の流入量を確保できる。一方、流出口から流出する液体の流量が大きい場合には、液体収容室への空気の流入量も多くなり、最上流の空気導入孔からの気泡の流入だけでは気泡の流入量を確保できないので、液体と空気との界面が最上流の空気導入孔よりも下流側に移動することによって、下流側の複数の空気導入孔から気泡の流入が可能となる。このように、流出口から流出する液体の流量（液体収容室への空気の流入量）に応じて、気泡を流入させる空気導入孔の数が変化するので、流出口から流出する液体の流量が変化する場合でも、液体収容室に流入する気泡の１つ１つを小さくしつつ、液体収容室への空気の流入量を確保することができる。

また、複数の空気導入孔が空気通路の空気の通過方向に並べて設けられた液体容器では、空気通路の空気の通過方向の上流側から下流側に向かって空気導入孔の大きさを大きくしてもよい。

このようにすれば、液体収容室への空気（気泡）の流入量が少ない場合には、上流側の最も小さい空気導入孔から気泡が流入する。また、液体収容室への空気の流入量が多い場合には、何れかの空気導入孔から液体収容室に気泡が流入すると、下流側のより大きい空気導入孔から空気通路に液体が流入して空気通路内の空気が上流側（空気導入孔が小さい側）に押し戻されるので、上流側の小さい空気導入孔から優先して気泡が流入する。このように上流側の小さい空気導入孔からの気泡の流入を優先させることにより、液体収容室に流入する気泡の大きさを小さくすることができるので、気泡の流入による液体収容室内の圧力変動を抑制するのに好適である。

また、前述した本発明の液体容器では、多孔質材料で形成されてフィルターで空気導入部を構成してもよい。

多孔質材料で形成されたフィルターは、多数の細孔の集まりと把握することができ、各細孔が空気導入孔に相当する。このようなフィルターを通して液体収容室に流入する気泡は小さく、液体収容室への気泡の流入による圧力の変動幅を低減することができる。また、多数の細孔から気泡を流入させることによって液体収容室への気泡の流入量を確保することができる。さらに、多孔質材料で形成されたフィルターは、多数の細孔の大きさ等にばらつきがあることによって各細孔で空気の通り易さが異なる。そのため、全ての細孔から同時に気泡が流入するわけではなく、気泡が流入するタイミングに時間差を付けることができる。

また、本発明の液体容器を用いて、次のような液体供給システムを構成してもよい。すなわち、液体噴射装置に液体を供給する液体供給システムであって、上述した本発明の何れかの液体容器から、液体容器の流出口に接続された液体供給流路を介して液体噴射装置に液体を供給してもよい。

上述したように、本発明の液体容器は、液体収容室に流入する気泡を小さくすることによって液体収容室内の圧力の変動幅を低減できることから、液体収容室内の圧力変動に起因して液体噴射装置の噴射ヘッドからの液体の噴射量が変化してしまう不具合を抑制できる液体供給システムを実現することが可能となる。

また、本発明は、上述した本発明の何れかの液体容器、または本発明の液体供給システムを備える液体噴射装置の態様で把握することもできる。

このような本発明の液体噴射装置では、液体収容室内の圧力の変動幅が低減されるので、液体収容室内の圧力変動に起因して噴射ヘッドからの液体の噴射量が変化してしまう不具合を抑制できる。

いわゆるインクジェットプリンターを例として本実施例の液体噴射装置の大まかな構成を示した説明図である。 インクジェットプリンターの大まかな内部構造を示した説明図である。 インクタンクにインクを充填するために、インクジェットプリンターからタンクケースを取り外した状態を示した説明図である。 タンクケース内に設けられたインクタンクの構成を示した断面図である。 多孔質フィルターを有していない従来のインクタンクにおいて、インクジェットプリンターの印刷中に測定したインク室内の圧力の時間変化を示したグラフである。 従来のインクタンクにおいて、空気室の空気が連絡通路を通ってインク室のインク中に気泡となって流入する様子を示した説明図である。 本実施例のインクタンクにおいて、多孔質フィルターを通ってインク室のインク中に気泡が流入する様子、および印刷中におけるインク室内の圧力の時間変化を示した説明図である。 変形例のインクタンクにおける空気導入部を示した断面図である。

以下では、上述した本願発明の内容を明確にするために、次のような順序に従って実施例を説明する。
Ａ．インクジェットプリンターの構成：
Ｂ．インクタンクの構成：
Ｃ．インク室内の圧力変動：
Ｄ．変形例：

Ａ．インクジェットプリンターの構成 ：
図１は、いわゆるインクジェットプリンターを例として本実施例の液体噴射装置の大まかな構成を示した説明図である。図示したインクジェットプリンター１０は、略箱形の外観形状をしており、前面のほぼ中央には前面カバー１１が設けられ、その左隣には複数の操作ボタン１５が設けられている。前面カバー１１は下端側で軸支されており、上端側を手前に倒すと、印刷媒体としての印刷用紙２が排出される細長い排紙口１２が現れる。また、インクジェットプリンター１０の背面側には、図示しない給紙トレイが設けられており、給紙トレイに印刷用紙２をセットして操作ボタン１５を操作すると、給紙トレイから供給された印刷用紙２が所定量ずつ紙送りされて、内部で印刷用紙２の表面に画像等が印刷された後、排紙口１２から印刷用紙２が排出されるようになっている。

また、インクジェットプリンター１０の上面側には上面カバー１４が設けられている。上面カバー１４は、奥側で軸支されており、手前側を持ち上げて上面カバー１４を開くと、インクジェットプリンター１０の内部の状態を確認したり、あるいはインクジェットプリンター１０の修理などを行ったりすることが可能となっている。

さらに、インクジェットプリンター１０の図中の左側面には、箱形形状のタンクケース１００が設けられている。タンクケース１００の内部には４つのインクタンク１０２が設けられており、これらインクタンク１０２に収容されているインクがインクジェットプリンター１０に供給されて印刷に用いられるようになっている。本実施例のインクジェットプリンター１０では、シアン色、マゼンタ色、イエロー色、黒色の４種類のインクを用いてカラー画像を印刷可能であり、インクの種類毎にインクタンク１０２が設けられている。尚、タンクケース１００の側面（インクジェットプリンター１０から遠い側の面）には、確認窓１４０が設けられており、タンクケース１００内に設けられた４つのインクタンク１０２を目視可能となっている。また、インクタンク１０２は透明あるいは半透明な樹脂材料で形成されているため、インクタンク１０２内のインクの残量を目視によって確認することができる。

図２は、インクジェットプリンター１０の大まかな内部構造を示した説明図である。図示されているように、インクジェットプリンター１０の内部には、印刷用紙２上で往復動するキャリッジ２０が設けられている。キャリッジ２０の底面側（印刷用紙２を向いた側）には、複数の噴射ノズルが形成された噴射ヘッド２２が搭載されており、噴射ノズルから印刷用紙２に向かってインクが噴射される。本実施例のインクジェットプリンター１０では、シアン色、マゼンタ色、イエロー色、黒色の４種類のインクを用いることから、キャリッジ２０に搭載された噴射ヘッド２２には、インクの種類毎に噴射ノズルが設けられている。

キャリッジ２０は、図示しない駆動機構によって駆動されて、ガイドレール２８にガイドされながら印刷用紙２上で往復動を繰り返す。また、インクジェットプリンター１０には、印刷用紙２を紙送りするための図示しない紙送機構も設けられており、キャリッジ２０が往復動する動きに合わせて印刷用紙２が少しずつ紙送りされていく。そして、キャリッジ２０が往復動する動きと、印刷用紙２が紙送りされる動きとに合わせて、噴射ヘッド２２の噴射ノズルからインクを噴射することによって、印刷用紙２に画像等が印刷される。

噴射ヘッド２２の噴射ノズルから噴射される４種類のインク（シアン色、マゼンタ色、イエロー色、黒色）は、タンクケース１００内に設けられた４つのインクタンク１０２にそれぞれ収容されている。各インクタンク１０２内のインクは、インクの種類毎に設けられた接続チューブ１０４を介して、キャリッジ２０の噴射ヘッド２２に供給される。尚、インクタンク１０２の詳細な構成については、後ほど別図を用いて説明する。また、本実施例のインクタンク１０２は、本発明の「液体容器」に相当している。

また、キャリッジ２０をガイドレール２８に沿って印刷用紙２の外側まで移動させた位置には、ホームポジションと呼ばれる領域が設けられている。ホームポジションには、キャップ３０が設けられており、このキャップ３０は図示しない昇降機構によって上下方向に移動可能となっている。インクジェットプリンター１０が画像等を印刷していない間は、キャリッジ２０をホームポジションに移動させて、キャップ３０を上昇させると、キャップ３０が噴射ヘッド２２の底面側に押し当てられて噴射ノズルを覆うように閉空間が形成されるので、噴射ヘッド２２内のインクが乾燥することを防止できる。また、キャップ３０には、吸引チューブ３２を介して吸引ポンプ３４が接続されており、噴射ヘッド２２の底面側にキャップ３０を押し当てた状態で吸引ポンプ３４を作動させることで、噴射ヘッド２２へのインクの初期充填を行ったり、噴射ヘッド２２内の劣化したインク（乾燥して増粘したインクなど）を吸い出したりすることも可能である。

更に、インクジェットプリンター１０の内部には、インクジェットプリンター１０の全体の動作を制御する制御部４０が搭載されている。キャリッジ２０を往復動させる動作や、印刷用紙２を紙送りする動作や、噴射ノズルからインクを噴射する動作や、正常に印刷可能なようにメンテナンスを実行する動作などは、全て制御部４０によって制御されている。

図３は、インクタンク１０２にインクを充填するために、インクジェットプリンター１０からタンクケース１００を取り外した状態を示した説明図である。本実施例のインクタンク１０２を収納するタンクケース１００は、インクジェットプリンター１０の側面に設けられた台座１５０に対して着脱可能に構成されており、台座１５０に取り付けられる側の面（取付面）が開放されている。また、タンクケース１００は、台座１５０に取り付けられた状態で上面側を覆う上蓋カバー１４６が、台座１５０から遠い側の端部で回動可能に軸支されている。タンクケース１００を台座１５０から取り外して取付面が上方を向くようにタンクケース１００を倒すと、各インクタンク１０２に設けられた注入口１２４の開口面が鉛直上方を向くとともに、上蓋カバー１４６が水平方向に回動した状態となる。この状態でインクタンク１０２の注入口１２４を開栓してインクの充填を行う。

インクタンク１０２にインクを充填したら、注入口１２４を密栓した後、タンクケース１００を起こして台座１５０に取り付ける。タンクケース１００の取付面には、２箇所にフック１４８が立設されており、また、台座１５０には、フック１４８に対応する位置に引掛部１５２が設けられている。タンクケース１００を持ち上げてフック１４８の位置と引掛部１５２の位置とを合わせ、タンクケース１００を設置面に降ろすと、フック１４８と引掛部１５２とが係合してタンクケース１００が台座１５０に取り付けられた状態となる。一方、タンクケース１００を台座１５０から取り外す際には、タンクケース１００を上方に持ち上げることによって、容易にフック１４８と引掛部１５２との係合を解くことができる。

Ｂ．インクタンクの構成 ：
図４は、タンクケース１００内に設けられたインクタンク１０２の構成を示した断面図である。先ず、図４（ａ）には、タンクケース１００が台座１５０に取り付けられており、インクタンク１０２内のインクをインクジェットプリンター１０に供給している状態（使用状態）が示されている。図示されているように、インクタンク１０２の内部には、隔壁１１２によって仕切られた空気室１１４とインク室１１６とが隣り合わせて設けられている。これら空気室１１４およびインク室１１６は、連絡通路１１８によって空気室１１４の底部とインク室１１６の底部とが連通している。尚、本実施例のインク室１１６は、本発明の「液体収容室」に相当しており、本実施例の空気室１１４および連絡通路１１８は、本発明の「空気通路」に相当している。

空気室１１４は、隔壁１１２と向き合う側壁の上部に大気開放口１２２が設けられており、大気に開放されているので、空気室１１４内は大気圧となっている。一方、インクを収容するインク室１１６の上部は、大気開放されておらず、密閉された状態となっている。インク室１１６内のインクには重力がかかっており、液面１１６Ｌが下がろうとすると、インク室１１６の上部の空気相では体積が増大することになるので、圧力が大気圧よりも小さくなる（負圧になる）。この負圧とインクによる圧力（水圧）とを足し合わせた圧力が空気室１１４の大気圧と釣り合うことによって、インク室１１６のインクが空気室１１４に流れ込まないようになっている。

また、インク室１１６の底部には、流出口１２８が設けられており、この流出口１２８は、出口通路１３０を介して接続チューブ１０４と接続されている。インクジェットプリンター１０でインクが消費されて流出口１２８からインクが流出すると、インク室１１６内では液面１１６Ｌが下がって空気相の圧力が低下する（負圧が増大する）。すると、インク室１１６と空気室１１４との圧力の釣り合いが崩れ、空気室１１４から引き込まれた空気が連絡通路１１８を通ってインク室１１６のインク中に気泡となって流入する。これにより、インク室１１６の圧力が上昇する（負圧の一部が解除される）ので、インク室１１６と空気室１１４とで圧力が再び釣り合う。本実施例のインクタンク１０２では、連絡通路１１８とインク室１１６との間の空気導入部１２０が、単なる孔ではなく、発泡樹脂などで形成された多孔質フィルター１２０ｆによって構成されており、この多孔質フィルター１２０ｆを通してインク室１１６に気泡が導入される。尚、多孔質フィルター１２０ｆの役割については後ほど詳しく説明する。また、本実施例の出口通路１３０および接続チューブ１０４は、本発明の「液体供給流路」に相当し、本実施例のインクタンク１０２および接続チューブ１０４は、本発明の「液体供給システム」に相当している。

このような構成のインクタンク１０２では、「マリオットの瓶」の原理により、流出口１２８から流出するインクの流量は、空気導入部１２０の高さによって決まり、インク室１１６内の液面１１６Ｌの高さに関係なく、一定の流量でインクをインクジェットプリンター１０に供給することができる。尚、インクタンク１０２の空気導入部１２０は、インクジェットプリンター１０に搭載されたキャリッジ２０の噴射ヘッド２２よりも低い位置に設けられているので、水頭圧によって噴射ヘッド２２の噴射ノズルからインクが漏れ出ることはなく、噴射ノズルからインクを噴射した際に噴射ヘッド２２内に発生する負圧によってインク室１１６内のインクを吸い上げるようになっている。そして、噴射ヘッド２２の負圧に応じた一定の流量で流出口１２８からインクが供給される。

さらに、インク室１１６の上部には、空気室１１４よりも一段高く形成された部分があり、この部分の空気室１１４側の側壁には、注入口１２４が開口面を水平方向に向けて設けられている。図４に示した使用状態では、注入口１２４は栓部材１２６によって密栓されており、インク室１１６の上部（空気相）は密閉状態となっている。図３を用いて前述したように、インクタンク１０２にインクを充填する際には、注入口１２４の開口面が鉛直上方を向くようにタンクケース１００を倒して行う。この倒した状態では、空気室１１４がインク室１１６の上方に位置することになり、注入口１２４の栓部材１２６を外してインク室１１６にインクを充填しても、空気室１１４にインクが流れ込むことはない。また、インクタンク１０２を倒した状態でインク室１１６に規定量のインクを充填した際のインクの液面は、噴射ヘッド２２よりも低い位置に設定されているので、インクの充填中に水頭圧によって噴射ヘッド２２の噴射ノズルからインクが漏れ出ることもない。そして、インクを充填したら、注入口１２４を栓部材１２６で密栓した後、タンクケース１００を起こして台座１５０に取り付けると、図４に示したように、インク室１１６と空気室１１４とで圧力が釣り合った状態となる。

以上のように、マリオットの瓶の原理を利用したインクタンク１０２では、インクジェットプリンター１０でインクが消費されるのに伴って空気室１１４の空気が連絡通路１１８を通って空気導入部１２０からインク室１１６のインク中に気泡となって流入することより、インク室１１６内のインクの液面１１６Ｌが空気導入部１２０の位置に下がるまで流出口１２８からインクが一定の流量で供給される。その結果、インクジェットプリンター１０の噴射ヘッド２２から正確な分量のインクを噴射することが可能となる。また、本実施例のインクタンク１０２では、連絡通路１１８とインク室１１６との間の空気導入部１２０に多孔質フィルター１２０ｆを設けておくことにより、画像等の印刷中に「バンディング」と呼ばれる帯状の濃度斑ができる不具合の発生を抑制することが可能となっている。以下では、この点について詳しく説明するが、その準備として、先ずバンディングの原因となるインク室１１６内の圧力変動について説明する。

Ｃ．インク室内の圧力変動 ：
図５は、多孔質フィルター１２０ｆを有していない従来のインクタンク１０２において、インクジェットプリンター１０の印刷中に測定したインク室１１６内の圧力の時間変化を示したグラフである。図５のグラフでは、インクの充填直後でインク室１１６内のインクの液面１１６Ｌが空気室１１４の上端よりも高い位置にあるとき（Ａ）の圧力が破線で示され、インクが消費されて液面１１６Ｌがインク室１１６の略中央まで下がったとき（Ｂ）の圧力が実線で示されており、いずれもインク室１１６の上部の空気相の圧力を測定したものである。尚、液面１１６Ｌが高い場合（Ａ）には、液面１１６Ｌが低い場合（Ｂ）に比べて、インクにかかる重力によって液面１１６Ｌが下方に引き下げられることから、空気相の圧力が低く（負圧が大きく）なる傾向にある。

図示されているように、印刷中におけるインク室１１６の空気相の圧力（負圧）は、一定ではなく、周期的に下降と上昇を繰り返している。本明細書中では、このような周期的な圧力の変動を「脈動」と呼ぶこととする。尚、測定の便宜上、空気相の圧力を測定したが、インク室１１６の全体で圧力が脈動している。こうしたインク室１１６内の圧力の脈動は、インクジェットプリンター１０でインクが消費されるのに伴って空気室１１４の空気が連絡通路１１８を通ってインク室１１６のインク中に気泡となって流入することに起因して発生する。

図６は、従来のインクタンク１０２において、空気室１１４の空気が連絡通路１１８を通ってインク室１１６のインク中に気泡となって流入する様子を示した説明図である。図６に示した従来のインクタンク１０２では、本実施例のインクタンク１０２と異なり、連絡通路１１８とインク室１１６との間の空気導入部１２０は、連絡通路１１８と同じ断面積（例えば内径３ｍｍ）の単なる孔となっている。この孔からインクが連絡通路１１８に流入することによって連絡通路１１８内でインクと空気との界面１１８Ｌが形成される。前述したように、インクジェットプリンター１０でインクが消費されて流出口１２８からインクが流出すると、インク室１１６内のインクの液面１１６Ｌが下がるので、インク室１１６の上部の空気相の圧力は徐々に低下していく（負圧が増大していく）。このとき、図６（ａ）に示すように、連絡通路１１８内のインクと空気との界面１１８Ｌはインク室１１６側に引き寄せられる。

さらにインク室１１６の圧力が低下すると、図６（ｂ）に示すように、インクと空気との界面１１８Ｌが空気導入部１２０の孔全体を覆った状態となる。この状態で、インク室１１６の圧力が下限となる。その直後、図６（ｃ）に示すように、界面１１８Ｌが連絡通路１１８内の空気から引きちぎられるように気泡化し、インク室１１６内に流入する。こうして気泡がインク室１１６のインク中に流入することによって、インクの液面１１６Ｌが上がるので、インク室１１６の空気相の圧力は急激に上昇（負圧が減少）して上限となる。

また、インク室１１６のインク中に気泡が流入すると、図６（ｄ）に示すように、空気導入部１２０の孔からインクが連絡通路１１８に流入して連絡通路１１８内の空気を空気室１１４側に押し戻し、連絡通路１１８内にインクと空気との界面１１８Ｌが新たに形成される。そして、インクジェットプリンター１０でインクが消費されることによって再びインク室１１６の圧力が低下すると、図６（ａ）に示したように、界面１１８Ｌがインク室１１６側に引き寄せられる。

以上のように、マリオットの瓶の原理を利用したインクタンク１０２では、周期的に空気室１１４の空気が連絡通路１１８を通ってインク室１１６のインク中に気泡となって流入することに起因して、インク室１１６内の圧力が脈動する。また、図５に示したように、脈動する圧力の振幅（圧力の上限と下限との差）は、インク室１１６のインクの液面１１６Ｌが低い場合（Ｂ）よりも、液面１１６Ｌが高い場合（Ａ）に大きくなる傾向にある。これは、液面１１６Ｌが低い場合（Ｂ）には、液面１１６Ｌが高い場合（Ａ）に比べて、空気導入部１２０から気泡がインク室１１６のインク中に流入した際の空気相の体積減少率が小さく、圧力変動を吸収し易いためである。そして、こうしたインク室１１６内の圧力変動（脈動）が接続チューブ１０４を介して噴射ヘッド２２まで伝わると、噴射ヘッド２２の噴射ノズルから噴射されるインク量が変化してしまうため、画像等の印刷中に帯状の濃度斑（バンディング）が生じることとなり、特に、インクの充填直後でインク室１１６内のインクの液面１１６Ｌが高いときほど、影響が顕著に表れる。

こうした点に鑑み、本実施例のインクタンク１０２では、連絡通路１１８とインク室１１６との間の空気導入部１２０に多孔質フィルター１２０ｆが設けられており、これにより、画像等の印刷中に生じるバンディングを抑制することが可能となっている。

図７は、本実施例のインクタンク１０２において、多孔質フィルター１２０ｆを通ってインク室１１６のインク中に気泡が流入する様子、および印刷中におけるインク室１１６内の圧力の時間変化を示した説明図である。先ず、図７（ａ）に示すように、本実施例のインクタンク１０２では、連絡通路１１８とインク室１１６との間の空気導入部１２０に、発泡ウレタンなどの発泡樹脂で形成された多孔質フィルター１２０ｆが設けられている。この多孔質フィルター１２０ｆには、目の細かさが１０〜２０μのものが用いられており、多孔質フィルター１２０ｆの上面側（インク室１１６側）にメニスカス（表面張力によるインクと空気との境界面）が形成されることによって、インクが連絡通路１１８側に流入することはなく、多孔質フィルター１２０ｆの下面側（連絡通路１１８側）は空気と接している。

このような構成の本実施例のインクタンク１０２では、インクジェットプリンター１０でインクが消費されてインク室１１６の圧力が低下すると、空気室１１４と連通する連絡通路１１８の空気が多孔質フィルター１２０ｆの細孔を通ってインク室１１６のインク中に流入する。このとき流入する気泡は、図６を用いて前述した多孔質フィルター１２０ｆを有しない従来に比べての大きさが遥かに小さく、また、気泡の大きさが小さくなった分、気泡が流入する頻度が増加する。尚、多孔質フィルター１２０ｆの多数の細孔は、大きさ等のばらつきによって空気の通り易さがそれぞれ異なることから、全ての細孔から同時に気泡が流入するわけではなく、気泡が流入するタイミングに時間差が生じる。

図７（ｂ）のグラフには、インクジェットプリンター１０の印刷中に本実施例のインクタンク１０２で測定したインク室１１６内の圧力の時間変化が実線で示されている。また、比較として、多孔質フィルター１２０ｆを有しない従来のインクタンク１０２で測定したインク室１１６内の圧力の時間変化が破線で示されている。これらはインク室１１６内のインクの液面１１６Ｌを同じ高さにした状態で、インク室１１６の上部の空気相の圧力を測定したものである。

図７（ｂ）に示されているように、多孔質フィルター１２０ｆを有する本実施例のインクタンク１０２では、多孔質フィルター１２０ｆを有しない従来のインクタンク１０２に比べて、気泡の流入頻度が増加することによりインク室１１６の圧力変動（脈動）の周期が短くなるものの、流入する１つ１つの気泡の大きさが小さいことから気泡が流入する毎のインク室１１６内の圧力変動の振幅（圧力の上限と下限との差）を小さくすることができる。これにより、接続チューブ１０４を介して噴射ヘッド２２まで伝わる圧力変動の影響を低減し、結果として、画像等の印刷中に生じるバンディング（帯状の濃度斑）を抑制することができる。

また、図７（ｂ）に見られるように、多孔質フィルター１２０ｆを有することによって、本実施例のインクタンク１０２では、多孔質フィルター１２０ｆを有しない従来のインクタンク１０２に比べて、連絡通路１１８からインク室１１６に空気が流入する際の抵抗が増加し、インク室１１６の空気相の圧力が若干低くなる（負圧が増加する）ものの、多孔質フィルター１２０ｆ（空気導入部１２０）の断面積を適切に設定して多数の細孔から気泡を流入させることによって、気泡の大きさを小さくすることと、インク室１１６への気泡の流入量を確保することとを両立することができる。

Ｄ．変形例 ：
以上に説明した実施例のインクタンク１０２では、連絡通路１１８とインク室１１６との間の空気導入部１２０に多孔質フィルター１２０ｆが設けられていた。しかし、多孔質フィルター１２０ｆは、多数の細孔の集まりと把握することができることから、空気導入部１２０を複数の空気導入孔で構成することとしてもよい。

図８は、変形例のインクタンク１０２における空気導入部１２０を示した断面図である。図示されているように、変形例のインクタンク１０２では、連絡通路１１８とインク室１１６との間の空気導入部１２０が、鉛直上方に向けて形成された複数の空気導入孔１２０ｈによって構成されている。これら複数の空気導入孔１２０ｈの大きさは、いずれも連絡通路１１８のインク室１１６側の端部における断面積よりも小さく設定されている。また、複数の空気導入孔１２０ｈは、大きさ（内径）が互いに異なっており、しかも連絡通路１１８の通路方向（空気の通過方向）に並べて設けられて、空気室１１４に近いほど内径が小さくなっている。そして、これらの空気導入孔１２０ｈからインク室１１６のインクが連絡通路１１８に流入することによって連絡通路１１８内にインクと空気との界面１１８Ｌが形成される。

このような変形例のインクタンク１０２では、流出口１２８から流出するインクの流量に応じて、インク室１１６に気泡を流入させる空気導入孔１２０ｈの数が次のように変化する。先ず、前述したように、流出口１２８からは噴射ヘッド２２の負圧に応じた一定の流量でインクが流出するようになっており、流出口１２８から流出するインクの流量が小さい場合には、インク室１１６への空気（気泡）の流入量も少ないので、図８（ａ）に示すように、空気室１１４に近い側の最も小さい空気導入孔１２０ｈａからインク室１１６のインク中に気泡が流入するだけで、気泡の流入量を十分に確保することができる。

尚、この最も小さい空気導入孔１２０ｈａからインクが流入する際には、連絡通路１１８内のインクと空気との界面１１８Ｌが、最小の空気導入孔１２０ｈａの位置まで引き寄せられて、最小の空気導入孔１２０ｈａの全体を界面１１８Ｌが覆った後、界面１１８Ｌが連絡通路１１８内の空気から引きちぎられて気泡化し、インク室１１６内に流入する（図６参照）。すると、最小の空気導入孔１２０ｈａよりも大きい他の空気導入孔１２０ｈ（空気室１１４から遠い側にある空気導入孔１２０ｈ）からインクが連絡通路１１８に流入して連絡通路１１８内の空気を空気室１１４側に押し戻す。

これに対して、流出口１２８から流出するインクの流量が大きい（噴射ヘッド２２の負圧が大きい）場合には、インク室１１６への空気（気泡）の流入量も多くなり、最小の空気導入孔１２０ｈａから気泡が流入するだけでは気泡の流入量を確保できないので、図８（ｂ）に示すように、連絡通路１１８内の界面１１８Ｌが、最小の空気導入孔１２０ｈａを超えてインク室１１６側（図中の左側）に引き寄せられる。その結果、最小の空気導入孔１２０ｈａの隣の２番目に小さい空気導入孔１２０ｈｂや、その隣の３番目に小さい空気導入孔１２０ｈｃからも気泡が流入するようになる。尚、前述したように気泡が発生する過程では、インクと空気との界面１１８Ｌが空気導入孔１２０ｈの全体を覆った状態となる必要があるので、大きい空気導入孔１２０ｈよりも小さい空気導入孔１２０ｈから気泡が流入し易い。また、複数の空気導入孔１２０ｈは、連絡通路１１８の通路方向（空気の通過方向）に沿って大きさの順に並べられており、何れかの空気導入孔１２０ｈからインク室１１６に気泡が流入すると、より大きな空気導入孔１２０ｈから連絡通路１１８にインクが流入して連絡通路１１８内の空気を空気室１１４側（空気導入孔１２０ｈが小さい側）に押し戻すことから、小さい空気導入孔１２０ｈから優先して気泡が流入することになる。

以上に説明したように、変形例のインクタンク１０２では、連絡通路１１８とインク室１１６との間の空気導入部１２０が複数の空気導入孔１２０ｈで構成されており、何れの空気導入孔１２０ｈも連絡通路１１８のインク室１１６側の端部（空気導入部１２０が設けられている部分）の断面積よりも小さく形成されている。インク室１１６に流入する気泡の大きさは、空気導入孔１２０ｈの大きさに応じて大きくなるが、空気導入孔１２０ｈの大きさが連絡通路１１８の断面積を超えると、気泡の大きさは一定となる。これは、連絡通路１１８の断面積よりも大きい空気導入孔１２０ｈでは、インクと空気との界面１１８Ｌが空気導入孔１２０ｈの全体を覆った状態となる前に気泡化するためである（図６（ｂ）参照）。つまり、空気導入孔１２０ｈの大きさが連絡通路１１８の断面積と同じである場合の気泡の大きさが最大であり、空気導入孔１２０ｈを連絡通路の断面積よりも小さくすれば、流入する気泡の大きさを小さくすることができるので、気泡の流入によるインク室１１６内の圧力の変動幅を低減することができる。

また、変形例のインクタンク１０２では、複数の空気導入孔１２０ｈが連絡通路１１８の通路方向（空気の通過方向）に並べて設けられており、インク室１１６への空気（気泡）の流入量が少ないときには、空気室１１４に近い側の空気導入孔１２０ｈから気泡を流入させ、インク室１１６への空気の流入量が多くなると、空気室１１４から遠い側の空気導入孔１２０ｈからも気泡を流入させることが可能となっている。すなわち、単に空気導入孔１２０ｈを小さくしたのでは、抵抗が大きくなってインク室１１６への空気の流入量の確保が困難となるところ、複数の空気導入孔１２０ｈから気泡を流入させることによってインク室１１６への空気の流入量を確保することが可能となる。

また、複数の空気導入孔１２０ｈの大きさを互いに異ならせておけば、大きい空気導入孔１２０ｈよりも小さい空気導入孔１２０ｈから気泡が流入し易く、気泡が流入するタイミングに時間差を付けることができる。これにより、複数個所から同時に気泡が流入することを抑制できるので、気泡の流入によるインク室１１６内の圧力の変動幅を低減することができる。

さらに、変形例のインクタンク１０２では、連絡通路１１８の通路方向（空気の通過方向）に並べられた複数の空気導入孔１２０ｈが、空気室１１４に近いほど大きさ（内径）が小さくなっている。このため、インク室１１６への空気（気泡）の流入量が少ない場合には、最も小さい空気導入孔１２０ｈから気泡が流入することになる。また、インク室１１６への空気（気泡）の流入量が多い場合には、何れかの空気導入孔１２０ｈからインク室１１６に気泡が流入すると、より大きい空気導入孔１２０ｈ（空気室１１４から遠い側の空気導入孔１２０ｈ）から連絡通路１１８にインクが流入して連絡通路１１８内の空気が空気室１１４側（空気導入孔１２０ｈが小さい側）に押し戻されるので、小さい空気導入孔１２０ｈから優先して気泡が流入する。このように小さい空気導入孔１２０ｈからの気泡の流入を優先させることにより、インク室１１６に流入する気泡の大きさを小さくすることができるので、気泡の流入によるインク室１１６内の圧力変動（脈動）を抑制するのに好適である。

以上、各種の実施形態を説明したが、本発明は上記すべての実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。

１０…インクジェットプリンター、 ２０…キャリッジ、 ２２…噴射ヘッド、
１００…タンクケース、 １０２…インクタンク、 １０４…接続チューブ、
１１４…空気室、 １１６…インク室、 １１８…連絡通路、
１２０…空気導入部、 １２０ｆ…多孔質フィルター、
１２０ｈ…空気導入孔、 １２２…大気開放口、 １２４…注入口、
１２６…栓部材、 １２８…流出口、 １３０…出口通路

Claims (7)

1. 噴射ヘッドから液体を噴射する液体噴射装置に前記液体を供給するための液体容器であって、
   前記液体を収容可能な液体収容室と、
   前記液体収容室から前記液体噴射装置に向けて前記液体が流出する流出口と、
   前記液体収容室を大気と連通させる空気通路と
   を備え、
   前記液体収容室と前記空気通路との間には、前記液体収容室の液体中に空気を導入する空気導入部が設けられており、
   前記空気導入部は、前記空気通路の前記空気導入部が設けられた部分の断面積よりも小さい複数の空気導入孔を有している液体容器。
2. 請求項１に記載の液体容器であって、
   前記空気導入部の前記複数の空気導入孔は、大きさが互いに異なっている液体容器。
3. 請求項１または請求項２に記載の液体容器であって、
   前記空気導入部の前記複数の空気導入孔は、前記空気通路の空気の通過方向に並べて設けられており、
   前記空気導入部の前記空気通路側に前記液体が浸透している液体容器。
4. 請求項３に記載の液体容器であって、
   前記空気導入部の前記複数の空気導入孔は、前記空気通路の空気の通過方向の上流側から下流側に向かって大きさが大きくなっている液体容器。
5. 請求項１または請求項２に記載の液体容器であって、
   前記空気導入部は、多孔質材料で形成されたフィルターで構成されている液体容器。
6. 請求項１ないし請求項５の何れか一項に記載の液体容器と、
   前記液体容器の前記流出口と接続された液体供給流路と
   を備え、
   前記液体容器から前記液体供給流路を介して前記液体を前記液体噴射装置に供給する液体供給システム。
7. 請求項１ないし請求項５の何れか一項に記載の液体容器、または請求項６に記載の液体供給システムを備えた液体噴射装置。

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