JP4125250B2 - 液体収納容器、及び該容器を用いる記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェット記録装置等で使用するのに好適な交換型の液体収納容器、及び該容器を用いる記録装置に関し、具体的には、顔料などの分散系の液体を収容するのに 好適な液体収納容器、及び該容器を用いる記録装置に関する。

液体吐出型の記録装置としてのインクジェット記録方式は、記録手段としてのインクジェットヘッド（記録ヘッド）に設けられた微細な吐出口によりインク滴を飛翔させ、そのインク滴を記録媒体に着弾させることにより所望の記録を行うものである。インクジェット記録に使用されるインクには主に染料を用いる液体が使用されてきた。しかしながら、染料を用いる液体を使用して記録した記録物は、耐光性や耐候性などにおいて、屋外掲示プリント物等、耐光性や耐候性を重視する用途に求められる性能を提供できず、その代わりに顔料を用いた液体が実用化されている。顔料は溶解系ではなく分散系であるため、顔料を用いるインク（液体）は、液体収容部としてのインクタンク中において、顔料粒子の沈降が生じることになる。

そして、インクタンクが静的に固定されたアウトキャリッジタンク（例えば米国特許出願公開第２００２／１０９７５８号明細書などに開示の記録装置に用いられるメインタンク）の場合においては、インクジェット記録装置の使用頻度、使用間隔、記録枚数（印刷枚数）等によって顔料の沈降現象が無視できないことが判明してきた。特に、アウトキャリッジタンクの場合は、使用頻度の高いユーザーにおいても液体収納容器としてのインクタンクの交換頻度を減らす目的で、インク容量を大容量にすることが多く、この点からもユーザーによっては無視できないほどの顔料沈降が起こる懸念があった。

例えば、インクジェット記録装置に装着された状態でインクタンクが長期間放置されると、インクタンク内部で顔料粒子が徐々に沈降する。その結果、インクタンク（液体収納容器）内部で底部から上部の方向に顔料粒子の濃度傾斜が発生し、底部には顔料粒子濃度が高く過度に色の濃い層が生じ、上部には顔料粒子濃度が低く過度に色の薄い層が生じる。そして、インクタンク底部よりインク収納室のインクを導出する構成のインクタンクからインクを供給すると、最初に、顔料粒子濃度の高い層からインクが供給されるので、過度に色の濃い印刷物が生じ、インクタンクの使用初期と使用後期で記録物に目視され得る程度の濃度差が生じてくるという不都合（技術的課題）がある。この現象は、色の濃淡によって画像を構成するカラー印刷において特に顕著となる。

このような技術的課題を解決するため、例えば特開２００１−２７０１３１号公報（特許文献１）及び特開２００１−２９３８８０号公報（特許文献２）に開示されているように、インクタンクのインク供給口からインクタンク内に複数の孔を開けた管状パイプを設け、インクを吸引する際に、インクタンク内部のインク供給口近くの部分からのみ吸引するのではなく、インクタンク内の上下方向にわたって多数の箇所からインクを吸引するようにし、その多数の箇所から吸引されたインクを一時的に滞留する箇所を設け、その滞留箇所からインクの供給を行うことによって、長期間にわたる放置によるインクタンク内のインクに上下方向において濃度むらが軽減されることを可能としている。
特開２００１−２７０１３１号公報 特開２００１−２９３８８０号公報

しかしながら、上記特許文献１及び特許文献２に開示されているインクタンクの管状パイプに設けられた各孔においては、顔料の沈降特性との関係が何ら考慮されていないため、管状パイプ外から管状パイプに設けられた各孔を通して流入するインクの濃度や量が管理されておらず、管状パイプ内のインク濃度は元のインクの濃度と異なる結果となり、インクタンクの使用初期と使用後期で記録物に濃度差が生じてくるという不都合は未だ十分には解消されていなかった。

また、色材沈降を解消する手段として、メインタンク内部にプロペラ状の攪拌手段と、これを回転させる駆動手段を設けて、攪拌手段を定期的に所定速度で回転させる方法がある。しかし、攪拌機構は非常に高価である。また、インク流路近傍に駆動手段（モータ）を設けた場合、漏洩インクが駆動モータの電源コネクタ部に付着してショート等の故障の原因となり、発煙や発火等に繋がる可能性がある場合も考えられる。

本発明はこのような技術的課題を解決すべく創案されたものであり、本発明の目的は、着色剤として顔料等の内容物を含有する液体を貯留し、時間経過に伴って内容物が沈降する場合でも、取り出される液体の濃度を初期の濃度に近い値に維持することができ、記録装置等における長期間にわたる使用に当たっても、記録物の濃度変化を防止して所定の記録濃度を維持することができる液体収納容器、及び該収納容器を用いる記録装置を提供することである。

上記目的を達成するための本発明の液体収納容器は、内容物として顔料粒子を含むインクを直接収容する液体収容部と、該液体収容部の鉛直方向底部に設けられた液体取り出し用の接続部と、該接続部の液体収容部側の開口を覆うように該液体収容部内に設けられた管と、を備え、前記管には、鉛直方向の複数位置でそれぞれが前記液体収容部に連通する複数の液体流入孔が形成され、前記管の複数の液体流入孔のうち、鉛直方向最下部の液体１入孔が前記液体収容部の鉛直方向底部と同一高さに位置し、かつ該液体流入孔の孔径が他の液体流入孔の孔径よりも小さいことを特徴とする。

上記本発明の構成によれば、着色剤として顔料等の内容物を含有する液体を貯留し、時間経過に伴って内容物が沈降する場合でも、取り出される液体の濃度を初期の濃度に近い値に維持することができ、記録装置等における長期間にわたる使用に当たっても、記録物の濃度変化を防止して所定の記録濃度を維持することができる液体収納容器、及び該容器を用いる記録装置が提供される。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を具体的に説明する。なお、各図面を通して同一符号は同一又は対応部分を示すものである。図１は本発明の液体収納容器を搭載可能な記録装置を示す模式的斜視図である。図１において、記録紙等の記録媒体Ｓにインクを吐出して画像を記録するインクジェット記録装置は、インクを吐出する記録手段としての記録ヘッド１をキャリッジ２に搭載し、記録媒体Ｓを搬送ローラ３によって搬送方向Ａ（副走査方向）に搬送するとともに、キャリッジ２を副走査方向に直交する方向Ｂ（主走査方向）に往復移動させる。記録媒体Ｓは搬送ローラ３によって所定ピッチずつ副走査方向に搬送され、記録媒体Ｓの１ピッチ搬送ごとの間に、記録ヘッド１からインクを吐出しつつキャリッジ２を主走査方向に移動させることで１ライン分の記録が行われる。このような１ライン分の記録を繰り返し実行することで記録媒体Ｓの全体に対する記録が行われる。

記録ヘッド１の記録媒体Ｓと対向する面（吐出口面）には、副走査方向に直列配置された複数の吐出口から成る吐出口列が形成されている。前記吐出口列は使用されるインクの種類数に対応する数だけ設けられており、カラー記録や階調記録においては吐出口列ごとに異なるインクを吐出することで所望の画像が形成される。各色吐出口列に対して１セットのインク供給系が設けられ、インク供給系は、インクを収容するメインタンク（液体収納容器）４、メインタンク（液体収納容器）４を保持するインク供給ユニット５、及び、インク供給ユニット５から記録ヘッド１へインクを導くインク供給チューブ６を備えている。インク供給ユニット５は、メインタンク（液体収納容器）４からインク供給チューブ６にインクを供給する。

インクジェット記録装置では、時間経過や記録動作などによって吐出口内（ノズル内）のインクが増粘したり、該インク中に気泡が発生したりして不吐出などの吐出不良が発生することがある。また、記録動作などによって吐出口面にインク滴や紙粉などの異物が付着することでインク吐出にヨレ（吐出方向が乱れること）が生じることもある。そこで、このような不都合を解消すべくインク吐出性能を維持回復するために、記録装置の主走査方向における通紙範囲外の所定位置に回復ユニット７が配設されている。図１の構成では、回復ユニット７及びインク供給ユニット５の両ユニットとも、記録ヘッド１の移動方向の略同じ位置に配設されている。この回復ユニット７には、例えば、記録ヘッド１の吐出口を覆うためのキャップを有するキャッピング機構、キャップで吐出口を密閉した状態で該キャップ内に負圧を発生させて吐出口からインクを吸引するとともに新しいインクを導入するための吸引回復機構、吐出口面に付着した異物を拭き取り清掃するためのワイピング機構などが設けられている。

図２は本発明を適用した液体収納容器の第１実施例（実施例１）をインクジェット記録装置のインクタンクとして使用する場合のインク供給システムの概略構成（ａ）並びにタンク底面からの高さとインク濃度（顔料濃度、内容物濃度）との関係のグラフ（ｂ）を示す模式図である。図３は本発明を適用した液体収納容器の第１実施例を示す模式的斜視図であり、図４は図３の液体収納容器の概略構成を示すための模式的分解斜視図である。図５は図２〜図４に示す液体収納容器の接続ユニットの詳細構造を示す拡大縦断面図である。図６は図２の液体収納容器において液面（インク液面）が十分に高いときの内部状態（ａ）並びに液体供給（インク供給）のときにインク攪拌室（管）の各液体流入孔を通過するインク量の割合をグラフ（ｂ）で示す模式図である。

図７は図６の状態からインクが消費され初期の段階から約５０％程度にまで液面が下がったときの液体収納容器の内部状態（ａ）並びにインク供給のときにインク攪拌室（管）の各液体流入孔を通過するインク量の割合をグラフ（ｂ）で示す模式図であり、図８は図７の状態から更にインクが消費され初期の段階から約２０％程度にまで液面が下がったときの液体収納容器の内部状態（ａ）並びにインク供給のときにインク攪拌室（管）の各液体流入孔を通過するインク量の割合をグラフ（ｂ）で示す模式図である。

図２〜図８において、本発明を適用した液体収納容器１０００は、接続ユニット１００の接続口１５０、１５１を下方に向けた姿勢で装着され使用されるものであり、従って、接続口１５０、１５１を有する接続ユニット１００側が液体収納容器１０００の底部になる。つまり、図２の（ａ）に示すように液体収納容器１０００がインクジェット記録装置のインクタンクである場合には、接続口１５０、１５１を下側にした状態でインクジェット記録装置の装着部（図１のインク供給ユニット５）に着脱可能に装着され、該インクジェット記録装置の記録手段としてのインクジェットヘッド（記録ヘッド）にインクを供給するために使用される。

図３及び図４において、液体収納容器１０００は、液体（インク）を収容する液体収容部（インク収容部）２００と、該容器本体２００内の液体を取り出すための接続ユニット１００と、液体収納容器１０００に関する種々の情報を取り出すための情報記憶媒体ユニット３００と、キャップ部材４００と、を備えている。液体収容部２００はプラスチック材をブロー成形で成形された中空容器である。接続ユニット１００は液体供給用中空針及び大気導入用中空針を挿通するための複数の接続部を有する。図３〜図５において、接続ユニット１００は、液体収容部２００に形成された開口部２０１に対してシール部材１０１を介して気密状態で押圧挟持されている。キャップ部材４００は、液体収容部（容器本体）２００に形成された開口部２０１に対してシール部材１０１を介して接続ユニット１００を気密状態で押圧挟持するために、開口部２０１の外周の雄ねじ部にねじ込まれる（締結される）ものである。情報記憶媒体ユニット３００は、液体収容部２００の側面に超音波溶着等により位置決め固定されるものである。

次に、図４及び図５を参照して、接続ユニット１００について詳細に説明する。接続ユニット１００は、複数の接続部を有し、各接続部に通じる接続口１５０、１５１に対応する位置に形成された連通孔１５３、１５４を有するハウジング１０２と、ハウジング１０２内の連通孔１５３、１５４に対応する位置に装着されたゴム状弾性体から成る２個の弾性部材１０３と、接続口１５０、１５１に対応する位置に形成された連通孔１５５、１５６を有する押圧部材１０４と、押圧部材１０４に配された２つの吸収体１０５と、吸収体１０５の外側に装着される吸収体カバー１０６と、筒形状で筒側面に複数の孔（液体流入孔）１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ、１０７ｄ、１０７ｅ、１０７ｆ、１０７ｇ（図６参照）及び筒天井に孔１０７ｈを設けた管（インク攪拌室）１０７と、を一体化して構成されている。

こうして、開口２０１を有する液体収容部２００と、液体を液体収容部から導出する（取り出す）ための接続部及び該液体収容部に空気を導入するための接続部を有し、接続部には弾性部材１０３が圧縮された状態で保持された接続ユニット１００と、を備え、液体収容部２００と接続ユニット１００とを組み合わせて構成される液体収納容器１０００が提供されている。接続口１５０、１５１は吸収体カバー１０６に形成されている。また、押圧部材１０４はハウジング１０２に対して超音波溶着又は係止爪等（不図示）により固定することで挟止められている。弾性部材１０３はドーム形状をしており、押圧部材１０４により弾性部材１０３が圧縮固定された構成となっている。すなわち、各弾性部材１０３はドーム形状のゴム状弾性材で作られているので、ハウジング１０２の２箇所の凹部のそれぞれに装着されるとともに押圧部材１０４で圧縮固定されることで、弾性部材１０３の径方向への圧縮力が発生し、気密密封状態で装着される構成となっている。

また、押圧部材１０４に配された２つの吸収体１０５は、吸収体カバー１０６によって挟持（挟止）されている。吸収体カバー１０６は、押圧部材１０４又はハウジング１０２に対して超音波溶着又は係止爪（不図示）等により固定されている。さらに、インク攪拌室１０７もハウジング１０２に対して超音波溶着又は係止爪（不図示）、はめ込み等により固定されている。こうして、接続ユニット１００が構成されている。接続ユニット１００は、図５に示すように、液体収容部（容器本体）２００の開口部２０１に対して、シール部材１０１を介在させた状態で、内ねじを有するキャップ部材４００を開口部２０１の外周ねじにねじ込むことにより密封状態で固定される。

そして、液体収納容器１０００を使用するに際しては、図５に示すように、液体（インク）供給針５２８及び空気導入針５２９が、接続口１５０、１５１、吸収体１０５、１０５、連通孔１５５、１５６、弾性部材１０３、１０３、連通孔１５３、１５４を突き通してインク攪拌室１０７及び容器本体２００内と通じ、インク供給経路及び大気導入経路が接続ユニット１００を介して接続され、所定の機能（インク供給等）が実行される。つまり、接続ユニット１００内には複数の接続口１５０、１５１に通じる複数の接続部が構成されている。液体供給針５２８は液体収容部２００内の液体を導出するためのものであり、空気導入針５２９は容器本体２００内へ空気を導入するためのものである。

図５において、キャップ４００の頂面は図示のように開放されており、従って、接続ユニット１００の外側端面（吸収体カバー１０６）に形成された接続口１５０、１５１は、キャップ４００で接続ユニット１００に固定した状態でも露出している。キャップ４００は液体収容部（容器本体）２００の開口部２０１とのねじ係合によりねじ込む（締結する）構成となっており、その内径部には接続ユニット１００を開口部２０１とキャップ４００との間で挟持できるように係合部４０１が形成されている。

シール部材１０１は、キャップ４００のねじ込み（締結）によって、接続ユニット１００のハウジング１０２の外周に形成された環状段付き部１５７と容器本体（液体収容部）２００の開口部２０１との間で所定量だけ圧縮され、インクタンク１０００内部を外気から気密状態に保つように構成されている。すなわち、図５に示すように、接続ユニット１００のハウジング１０２には容器本体２００の開口部の先端面に当接する係合面（段付き部）１５７が形成されており、ハウジング１０２の外周に形成される環状溝内にシール部材（環状のシール部材）１０１を所定の圧縮力で挟持することで確実な封止状態で組み付けるように構成されている。

次に、情報記憶媒体ユニット３００について説明する。図４において、情報記憶媒体ユニット３００は、情報記憶媒体ホルダ３０１と、情報記憶媒体ホルダ３０１の凹部の内面に両面テープ３０３によって位置決め固定された情報記憶媒体３０２と、情報記憶媒体ホルダ３０１の外表面から突出した複数の突起３０４から成る櫛歯状のＩＤ部（機械式識別部）と、から構成されている。

先ず、情報記憶媒体３０２について説明する。この情報記憶媒体３０２は、インクタンク（液体収納容器）１０００がインクジェット記録装置に装着された状態で該インクジェット記録装置との間で情報交換が可能である。情報記憶媒体３０２とインクジェット記録装置との間で交信される情報は、例えば、インクの使用期限、インクタンク１０００内のインク量、インクの色などに関する情報である。インクジェット記録装置の制御部によりこのような情報を取り出すことにより、使用期限切れ又はインク切れのアラームを出してユーザーにインクタンクの交換を促すことなどを実行することができる。それによって、インクの変色や増粘によって記録画像に影響が生じることを防止したり、また、インクが空の状態で記録動作を行ったり、違う色のインクを保持するインクタンクを誤装着した状態で記録動作を行ったりして、記録不良が発生するのを防止したりなどの処理を行うことができる。このようにすることによって、常に良好な記録動作を行えるようにし、高品位な画像出力が得られるようにできる。

情報記憶媒体３０２としては、磁気、光磁気、電気、メカなど各種の情報取得手段により識別情報が得られる媒体であれば、フラッシュメモリやライトアットワンス的な磁気媒体など、そのようなものを用いても良い。本実施例のインクタンク１０００では、インクタンク識別情報の保持、記録装置本体側からの情報の書き込みに加えて、記録装置本体側からの記憶情報の追加、あるいは記憶情報の変更、削除などが可能な媒体として、電気的な書き込み消去処理可能なＥＥＰＲＯＭが用いられている。このＥＥＰＲＯＭは記録装置本体側に設けられた電気信号コネクタと電気的に接続される接点部を有するプリント基板上に搭載され、これらが一体となって情報記憶媒体３０２が構成されている。

次に前述の櫛歯状の突起３０４は、インクタンクの誤装着防止のためのＩＤとして用いられる。インクの色毎、あるいは記録装置の機種毎等、あらかじめ決められた部分を切除されており、そのインクタンクの切除された部分と対応する本体側の対応する位置には突起が設けられ、正しいインクタンク（機種、色等）のみが装着されるようになっている。前述の情報記憶媒体による誤装着防止に加えて、メカ構成により誤装着を防止している。

次に、本実施例の液体収納容器（インクタンク）１０００が接続されるインクジェット記録装置のインク供給システム（記録用液体供給系）の一例について図２の（ａ）を参照して説明する。図２の（ａ）は、液体収納容器１０００を接続ユニット１００を介して記録手段としてのインクジェットヘッド（記録ヘッド）５２４に接続し、該インクジェットヘッドから記録媒体にインクを飛翔させて記録を行うように構成された記録用液体供給系の全体の概略構成を示す模式図である。記録手段としての記録ヘッド（インクジェットヘッド）５２４は、熱エネルギーを利用してインクを吐出するインクジェット記録手段であって、熱エネルギーを発生するための電気熱変換体を備えたものである。また、記録手段（記録ヘッド）５２４は、電気熱変換体により印加される熱エネルギーによってインク内に膜沸騰を生じさせ、その時に生じる気泡の成長、収縮による圧力変化を利用して吐出口よりインクを吐出させ、記録を行うものである。

図２の（ａ）において、記録ヘッド（インクジェットヘッド）５２４は、インク供給管５２６を介してインクタンク１０００と流体接続されている。インク供給管５２６のインクタンク１０００側の先端は、インク供給ユニット５２５のバッファ室５３０に接続されている。インク供給ユニット５２５には、バッファ室５３０に連通する中空のインク供給針（インク導出針）５２８及び空気導入針５２９が設けられている。液体収容部（インク収容部）２００から液体（インク）を導出するためのインク供給針５２８はインクタンク１０００の第１の流体接続口１５０に対応配置された弾性部材１０３を貫通してインク収容部（容器本体）２００内に延びており、先端付近に開口している針孔を通して液体収容部（容器本体）２００内のインクを取り出して供給（導出）できるようになっている。その際、弾性部材１０３は、前述のように圧縮固定されているので、貫通したインク供給針５２８の外周を押圧することで、インク供給針５２８の周囲の気密性を保持し、インクの漏れ出しを防止している。

また、インク供給ユニット５２５には、バッファ室５３０に連通する空気導入針５２９が設けられており、この空気導入針５２９は、前述のインク供給針５２８と同様に、インクタンク１０００の第２の流体接続口１５１に対応配置された弾性部材１０３を貫通してインク収容部２００内に延びており、先端付近に開口している針孔を通してインク収容部２００内に空気（大気圧）を導入できるようになっている。この際も、弾性部材１０３は、前述のように圧縮固定されているので、貫通した空気導入針５２９の外周を押圧することで大気導入針５２９の周囲の気密性を保持している。

バッファ室５３０には、その上部からインク供給ユニット５２５の外部に連通するバッファ室空気連通部５２７が設けられている。空気導入針５２９はバッファ室５３０の高さ方向の中ほどまで延びており、インク導出針（インク供給針）５２８は空気導入針５２９よりも下方まで延びている。定常状態では、バッファ室５３０内には、空気導入針５２９の下端の位置までインクが満たされ、上方にバッファ空間が生じた状態になっている。

次に、インクジェット記録装置におけるインク供給システムを示す図２の（ａ）を参照して、図３〜図５で説明した第１実施例に係る液体収納容器１０００をインクタンクに用いる場合にインクを取り出す際のインク導出動作（インク供給動作）について説明する。なお、インク導出動作と本発明の特徴的構成に直接関わる部分の詳細説明は後述する。

図２の（ａ）において、インクジェットヘッド５２４は、インク吐出口面に形成された吐出口からインクを吐出して記録媒体（用紙等）に記録を行う。すると、吐出された分のインクを補うようにインクがインク供給管５２６を介してインクタンク１０００からインクジェットヘッド５２４へ供給される。接続ユニット１００と記録ヘッド５２４とを結ぶインク供給管（その途中でも良い）にはインク供給ユニット５２５が設けられている。インクの供給に伴ってインク収容部２００内のインクが減少すると、該インク収容部２００内の圧力が低下する。すると、インク供給ユニット５２５に設けられたバッファ室空気連通部５２７からバッファ室５３０に導入される空気が空気導入針５２９を通してインク貯蔵室内へ導入される。

ここで、インクジェット記録装置においては、インクジェットヘッド５２４に対して供給されるインクが所定の負圧状態に保持されている必要がある。本実施例のインク供給システムの場合、空気をタンク本体（容器本体）２００内へ導入する空気導入針５２９の下端開口がインクジェットヘッド５２４の吐出口面（吐出口が形成された面）より下方位置に配されており、この空気導入針５２９の下端開口と吐出口面の高さの差（水頭差ｈ）が常に負圧としてインクジェットヘッド５２４の吐出口に作用する構成となっている。すなわち、インクタンク１０００内のインクの液面の高さに関わらず、常にほぼ一定の負圧がインクジェットヘッド５２４の吐出口に作用する構成となっている。

次に、図２の（ａ）を参照して温度や気圧などの環境変化により液体収容部２００内の空気が膨張収縮した場合について説明する。液体収容部２００内の空気が膨張する時には、液体（インク）が空気導入管（針）５２９を介してバッファ室５３０内に押し出されるが、バッファ室５３０は、想定される環境変化が生じても、インクが該バッファ室から溢れないように十分を容積を有している。また、万一多少のインクが溢れても、このインクはバッファ室空気連通部５２７の先に設けられている廃インク吸収体（不図示）に吸収され、記録装置内の他の部分をインクで汚すことはない。一方、液体収容部２００内の空気が収縮する時には、中空の空気導入針５２９と管（攪拌室）１０７を介してインクタンク１０００内へ空気（外気）が導入される。

なお、本実施例では、インクジェットヘッド５２４へのインク供給に伴うインク収容部２００内の圧力低下を補うための構成として、空気導入針５２９から空気を導入する構成を示したが、これは、接続ユニット１００の第２の接続口（空気導入用の接続口）１５１に一定の圧力条件で液体を供給するシステムを接続し、圧力低下を補うのにインク（液体）を供給するように構成しても良い。この場合の液体（インク）は、特にインク収容部（容器本体）２００内に収納されている液体（インク）と同じ種類の液体であっても良い。

そこで、本発明を適用した一実施例に係る液体収納容器１０００においては、インク等の液体を収容する液体収容部２００と、該液体収容部の底部に設けられた液体取り出し用の接続部（接続口１５０に通じる接続部）と、該接続部の液体収容部側の開口を覆うように該液体収容部内に設けられた管から成る攪拌室１０７と、を備え、前記攪拌室には、鉛直方向の複数位置でそれぞれが前記液体収容部に連通する複数の液体流入孔１０７ａ〜１０７ｇが形成され、前記攪拌室の複数の液体流入孔のうち、時間経過に伴って液体収容部内の液体の内容物が沈降したときに該内容物の濃度が初期の濃度より濃くなる底部側の下層領域に位置する液体流入孔１０７ａの流入抵抗は、他の液体流入孔１０７ｂ〜１０７ｇの流入抵抗より大きくなるように構成されている。

以下に、図２及び図５〜図８を用いて、本発明を適用した一実施例に係る液体収納容器１０００の特徴的な構成、並びに、液体の内容物としての顔料（顔料粒子）が沈降した場合の作用効果について説明する。インクジェット記録装置に装着された状態で液体収納容器としてのインクタンク１０００が長期間放置され、インクタンク１０００内部で液体の内容物としての顔料粒子が沈降する。図２の（ｂ）は、液体収容部２００の底面からの鉛直方向の距離に応じて徐々に変化する顔料粒子濃度プロファイルを示している。沈降が発生するインクには、図２の（ｂ）中の曲線Ｂのように顔料粒子濃度が底面からの鉛直方向の距離に応じて徐々に変化するインクが存在し、本実施例によれば、曲線Ｂのようなプロファイルにおいてもある相当の効果を期待することができる。

しかし、インク中の沈降する粒子の粒子径や粒子径の分布、インクの成分によっては、図２の（ｂ）中の曲線Ａのようにインクタンク内部で底部から上部の方向に顔料粒子の濃度傾斜が発生し、概ね図２の（ａ）、（ｂ）及び図６に示すように、底部側には顔料粒子濃度が高い下層６０３（以下、顔料高濃度層６０３とも称す）が生じ、上部には顔料粒子濃度が低い上層６０１（以下、顔料低濃度層６０１とも称す）、そして、中間にはほぼ当初の顔料粒子濃度を保っている中層６０２（以下、顔料中濃度層６０２とも称す）に分かれるインクがあり、本実施例においては、図２の（ｂ）の曲線Ａのようなインクにおいて最大の効果を発揮することができる。従って、以下では、主として、沈降後に図２の（ｂ）中の曲線Ａに示すようなプロファイルを持つインクについて説明する。

図２の（ａ）及び図６の（ａ）は、インクタンク１０００内のインク量が満タンに近いときの、インクタンク内の各顔料沈降層６０１、６０２、６０３の高さと管（インク攪拌室）１０７に設けられた複数の液体流入孔１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ、１０７ｄ、１０７ｅ、１０７ｆ、１０７ｇの各孔までの高さとの関係を示している。そして、複数の液体流入孔１０７ａ〜１０７ｇの中で、顔料高濃度層６０３には液体流入孔１０７ａが設けられている。また、顔料中濃度層６０２には液体流入孔１０７ｂ、１０７ｃ、１０７ｄ、１０７ｅ、１０７ｆが設けられており、顔料低濃度層６０１には液体流入孔１０７ｇが設けられている状態にある。

図６の（ｂ）は図６の（ａ）の状態においてインクがインクジェットヘッド５２４へ供給されたときのインク攪拌室１０７の複数の孔１０７ａ〜１０７ｇの各孔を通過するインク量の割合を示している。そして、図６の（ａ）に示すように、顔料が沈降した状態で印刷やポンプによる吸引などによりインクがインク供給管５２６を通して外部へ（インクジェットヘッド５２４等へ）供給されると同時に、顔料高濃度層６０３、顔料低濃度層６０１、顔料中濃度層６０２の（ある特定の層のインクでなく）各層からのインクが、各液体流入孔１０７ａ〜１０７ｇを通して攪拌室１０７内に導入され、該攪拌室１０７内で一時的な滞留と混合が発生する。

ここで、本実施例では、顔料濃度（内容物濃度）が初期の濃度より濃い下層領域に位置する液体流入孔１０７ａのみ流入抵抗（流抵抗）の値を大きくして液体（インク）の流入量を抑えるために、この液体流入孔１０７ａの孔径は他の液体流入孔１０７ｂ〜１０７ｇの孔径に比べて小さくされている。例えば、液体流入孔１０７ａはＲ＝０．７５ｍｍの半円孔で形成され、液体流入孔１０７ｂ〜１０７ｇは直径２ｍｍの円形孔で形成されている。ここで、図６は、インクがプリンタ本体に供給されたときの孔１０７ａ〜１０７ｇの各孔からインク攪拌室（管）１０７へ流入する流入インク量である。

流入量は図６の（ｂ）に示す通りであり、インクはインク供給針５２８から吸引されるため、インク供給針５２８から遠ざかる孔からの流入量は少なくなる。また、上述の通り最もインク供給針５２８に近い孔１０７ａの流抵抗（流入抵抗）を大きくしているため、この孔１０７ａからの流入量は少ない。そのため、インクを供給する際には、インク攪拌室１０７への全流入量のほとんど（本実施例では９割）のインクは顔料中濃度層６０２より供給され、顔料高濃度層６０３と顔料低濃度層６０１からの流入量がほぼ等しいため、当初の顔料粒子濃度のインクを供給することができる。

図７は図６の状態からインクが消費されて液面が中間位置まで下がった状態を示している。図７の（ａ）はインクタンク内の各顔料沈降層６０１、６０２、６０３の高さとインク攪拌室１０７に設けられた複数の孔１０７ａ〜１０７ｇの各孔の高さとの関係を示しており、顔料高濃度層６０３には複数の孔１０７ａ〜１０７ｇのうちの孔１０７ａのみが設けられている。また、顔料中濃度層６０２には孔１０７ｂ〜１０７ｃが位置しており、顔料低濃度層６０１には孔１０７ｄのみが位置している状態となる。

図７の（ｂ）は図７の（ａ）の状態においてインクがインクジェットヘッド５２４へ供給されたときの各孔１０７ａ〜１０７ｇのそれぞれを通過するインク量の割合を示している。この場合、液面が孔１０７ｅより下側にあるため、インクは孔１０７ｅ〜１０７ｇからは供給されない。このように、インクが消費され液面が１０７ｇ以下に低下した場合は、図６の状態と比べて顔料高濃度層６０３と顔料低濃度層６０１からの流入量が増加する。しかし、依然流入するほとんどのインク（本実施例では７割〜８割）は顔料中濃度層６０２から流入し顔料高濃度層６０３と顔料低濃度層６０１からの流入量のバランスも変わらないため、当初の顔料粒子濃度のインクを供給することが可能となる。

図８は図７の状態から更にインクが消費され、初期の段階から２０％にまで液面が下がった状態を示している。図８の（ａ）はインクタンク内の各顔料沈降層の高さとインク攪拌室（管）１０７に設けられた複数の孔１０７ａ〜１０７ｇまでの各孔の高さとの関係を示している。複数の孔１０７ａ〜１０７ｇのうち、顔料高濃度層６０３には孔１０７ａが位置しており、顔料中濃度層６０２はほぼ消費されているため孔が存在しておらず、顔料低濃度層６０１には孔１０７ｂが位置している状態となっている。図８の（ｂ）は図８の（ａ）の状態においてインクが供給された際に各孔１０７ａ〜１０７ｇを通過するインク量の割合を示している。この場合、液面が孔１０７ｃの下側にあるため、それより高い孔１０７ｃ〜１０７ｇからはインクは供給されない。図８のように液面がインクタンク容器の２０％程度以下の高さになったときには、図６及び図７で説明した過程によって、ほぼ顔料中濃度層６０２のインクを使い切っており、残りの顔料高濃度層６０３と顔料低濃度層６０１がインク攪拌室１０７で攪拌することで、当初の顔料濃度のインクを供給することが可能となる。

以上説明した実施例のように、顔料（液体の内容物）が３つの沈降層６０１、６０２、６０３に分離することに着目し、先ず従来の顔料濃度を保っているインク（顔料中濃度層６０２）を使用した後に、最後に顔料濃度が薄い層６０１と濃い層６０３とを攪拌して混合することにより、長期間にわたる使用に当たっても、記録物に目視され得る程度の濃度差の発生を防止するとともに、当初の顔料濃度のインクをプリンタ本体に供給することができる液体収納容器１０００、つまり着色剤として顔料を使用したインクのインクタンクであって記録中の濃度変化を防止できる液体収納容器１０００を提供することが可能となる。

図９は本発明を適用した液体収納容器の第２実施例を示す模式的斜視図であり、図１０は図９の液体収納容器の概略構成を示すための模式的分解斜視図である。図９及び図１０を参照して、本発明を適用した液体収納容器の別の実施例（第２実施例）を説明する。図９及び図１０において、本発明を適用した液体収納容器１０００の第２実施例も、接続ユニット１００の接続口１５０、１５１を下方に向けた姿勢で装着されて使用されるものであり、従って、接続口１５０、１５１を有する接続ユニット１００側が液体収納容器１０００の底部になる。つまり、液体収納容器１０００がインクジェット記録装置のインクタンクである場合には、接続口１５０、１５１を下側にした状態でインクジェット記録装置の装着部に着脱可能に装着され、該インクジェット記録装置の記録手段としてのインクジェットヘッドにインクを供給するために使用される。

図９及び図１０において、液体収納容器１０００は、液体（インク）を収容する液体収容部（インク収容部）２００と、液体収容部２００内の液体を取り出すための接続ユニット１００と、液体収納容器１０００に関する種々の情報を取り出すための情報記憶媒体ユニット３００と、ガード部材４２０と、を備えている。本実施例では、液体収容部２００はプラスチック材をブロー成形で成形された偏平状の中空容器で構成されている。これは記録装置等の機器において複数の液体収納容器（インクタンク）を装着する場合、該機器の省スペース化（小型化）を図るためである。

接続ユニット１００は、複数の接続部を有し、各接続部に通じる接続口１５０、１５１に対応する位置に形成された連通孔を有するハウジング１０２と、該ハウジング１０２内の各連通孔に対応する位置に装着されたゴム状弾性体から成る２個の弾性部材１０３と、これらの弾性部材１０３に対応する位置に形成された連通孔を有する押圧部材１０４と、押圧部材１０４に配された２つの吸収体１０５と、吸収体１０５の外側に装着される吸収体カバー１０６と、を一体化して構成されている。本実施例でも、接続口１５０、１５１は吸収体カバー１０６に形成されている。さらに、本実施例では、このような接続ユニット１００の液体収容部２００内部側の開口部を覆うようにした該液体収容部２００内部に配置される管（インク攪拌室）１０７が設けられている。

前記インク攪拌室１０７は、前述の第１実施例の場合と同様に、筒形状で筒側面に複数の孔１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ、１０７ｄ、１０７ｅ、１０７ｆ、１０７ｇを有するとともに筒天井に孔１０７ｈを有する構造のものであり、接続ユニット１００に一体化して構成されている。こうして、本実施例においては、図２〜図８で説明した第１実施例に係る液体収納容器１０００の場合と実質的に同様に、開口２０１を有する液体収容部２００と、液体収容部２００から液体を導出するための接続部及び液体収容部２００に空気を導入するための接続部を有し、接続部には、弾性部材１０３が圧縮された状態で保持された接続ユニット１００と、接続ユニット１００の液体収容部２００内部側の開口部を覆うインク攪拌室１０７と、が設けられ、これらを組み合わせて構成される液体収納容器１０００が提供されている。

さらに、図９及び図１０の第２実施例においては、押圧部材１０４及びインク攪拌室１０７はハウジング１０２に対して超音波溶着又は係止爪等（不図示）により固定することで挟止められている。弾性部材１０３は、ドーム形状をしており、押圧部材１０４によりハウジング１０２内に圧縮固定されている。また、押圧部材１０４に配された２つの吸収体１０５は、吸収体カバー１０６によって挟持（挟止）されている。吸収体カバー１０６は押圧部材１０４又はハウジング１０２に対して超音波溶着又は係止爪（不図示）等により固定されている。こうして、一体化された接続ユニット１００が構成されている。この接続ユニット１００は、そのハウジング１０２を開口部２０１の接合面に超音波溶着することにより、液体収容部２００に固定されている。

さらに、第２実施例に係る液体収納容器１０００においては、接続ユニット１００（インク攪拌室１０７を含む）を液体収容部２００に固定した後、ガード部材４２０を、接続ユニット１００の上から液体収容部２００の底面に対し、弾性変形可能な突状フック部と該フック部に係止される係合孔とにより掛け止めする構造（いわゆるパッチン止め）となっており、ガード部材４２０により接続ユニット１００を保護するように構成されている。このガード部材４２０は、溶着された接続ユニット１００の保護と、情報記憶媒体ユニット３００の保護及び保持と、を目的とするものである。また、ガード部材４２０の長手方向の一端部には、前述の第１実施例の場合と同様の趣旨で、液体収納容器１０００の誤装着を防止するための櫛歯状の突起によるメカＩＤが設けられている。

図９及び図１０の第２実施例に係る液体収納容器１０００は、その他の点では図２〜図８で説明した第１実施例の場合と実質上同じ構成を有している。つまり、第２実施例において、前述の第１実施例と異なる主な点は次の通りである。第１に、液体収容部２００が図示のような偏平容器で構成されており、複数の液体収納容器（インクタンク）を記録装置等の機器に装着する場合に該機器の省スペース化（小型化）が可能になることである。第２に、一体化された接続ユニット１００が液体収容部２００に超音波溶着等で固定されており、前述の第１実施例におけるシール部材１０１及びキャップ部材４００に相当する部材を省略することができ、一層の構造の簡単化及び部品点数の低減が可能になることである。

第３に、第２実施例においては、ガード部材４２０を、液体収容部２００の底面に対し、弾性変形可能な突状フック部と該フック部に係止される係合孔とによって掛け止めする構造（いわゆるパッチン止め）とし、このガード部材４２０によって、溶着された接続ユニット１００及び情報記憶媒体ユニット３００の保護及び保持を図るとともに、液体収納容器１０００の誤装着防止用の櫛歯状の突起によるメカＩＤを形成するようにしたことである。従って、図９及び図１０の第２実施例によっても、第１実施例（実施例１）の場合と同様の作用効果を達成することができる。

なお、前述の実施例では、接続ユニット１００内に設けられる接続部の数が２つである場合を例に挙げて説明したが、本発明は、接続ユニット内に３個以上の接続部を設ける場合にも同様に適用することができ、同様の作用効果が得られるものであり、これらも本発明の範囲内に属するものである。また、接続部の数が１つでインクの供給と大気の導入が交互に行われる接続口でも同様に適用することができ、同様の作用効果が得られるものであり、これらも本発明の範囲内に属するものである。また、前述の実施例では、管（インク攪拌室）１０７の水平断面形状が円形である場合を例に挙げて説明したが、この管１０７の断面形状は、長円形や三角形やその他の多角形など、必要に応じて任意の形状を採り得るものである。

図１１は本発明の第３実施例に係るインクジェット記録装置のインク供給系を示す模式的縦断面図であり、図１２は本発明の効果を確認するための実験装置を示す模式的縦断面図であり、図１３は実験結果に基づくインクの濃度変化を示すグラフである。まず、本実施例で用いられるインクについて説明する。本実施例に適するインクとしては、水に対して不溶性あるいは難溶性の色材を水性媒体中に分散した水性インクを挙げることができる。色材は、物体に色を付与する性質のある物質であり、分散染料、金属醋塩染料、顔料等が使用される。

水性媒体中に色材を分散させる化合物としては、分散剤、界面活性剤、樹脂分散剤等があり、分散剤、界面活性剤としては、アニオン系、ノニオン系等が挙げられる。樹脂分散剤としては、スチレン及び誘導体、ビニルナフタレン及びその誘導体、アクリル酸及びその誘導体等が挙げられ、これらの樹脂分散剤は、塩基を溶解させた水溶液に可溶なアルカリ可溶型樹脂であることが望ましい。顔料としては、ウルトラマリン、酸化チタニウム、テナール青等の無機顔料のほか、ジアゾイエロー、ジスアゾオレンジ、パーマネントカーミンＦＢ、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、チオインジゴバイオレット等の有機顔料を挙げることができるが、これらの顔料に限定されるものではない。

次に、図１１を用いて本実施例の液体吐出記録装置及び液体収納容器について説明する。図１１において、記録ヘッド１は、インク供給チューブ６が気密接続される液体コネクタ挿入口１ａと、インクを一定量蓄えるサブタンク１ｂとを有し、液体コネクタ挿入口１ａから供給されたインクはサブタンク１ｂに保持される。サブタンク１ｂ内のインクはフィルタ１ｃ、液室１ｆを順次通って吐出ノズル（吐出口）１ｇに供給される。サブタンク１ｂの上面には圧力調整室１ｈが設けられ、サブタンク１ｂと圧力調整室１ｈとは上面開口穴（孔）１ｙによって連通されている。また、液体コネクタ挿入口１ａから吐出ノズル１ｇに至る流路は大気に対して気密な状態に保たれている。

吐出ノズル１ｇはノズル穴径（内径）が２０μｍ程度の微細な筒状孔であり、該筒の内部には、ＣＰＵの指令により選択的に発熱するヒータ（図示せず）が設けられている。このヒータを加熱すると、ヒータに接しているインクの溶存空気が膨張、発泡し、吐出ノズル１ｇ内のインクを押し出し、インクが吐出される。吐出後には吐出ノズル１ｇの毛細管力により吐出ノズル１ｇ内にインクが満たされる。通常インク吐出のサイクルを２０ＫＨｚ以上の高速で繰り返し、微細な画像形成を高速で行う。吐出ノズル１ｇ内は負圧に保たれるが、負圧が大気圧程度近くまで弱まると、吐出ノズル１ｇ先端に汚れやインク滴が付着した場合、吐出ノズル１ｇ内のインクメニスカスが崩れ、インクが漏出することがある。

逆に負圧が強すぎると、吐出圧よりも吐出ノズル１ｇ内にインクを引き戻す力が強くなり吐出不良となる。よって、吐出ノズル１ｇにおける負圧は大気圧よりも若干低く、一定の範囲に保つ必要がある。負圧の範囲は、吐出ノズルタイプによって、すなわち吐出ノズル形状、ヒータ性能等によって異なるが、本実施例では、実験結果により、−４０ｍｍＡｑ（やく０．００４ａｔｍ）〜−２００ｍｍＡｑ（約０．０２０ａｔｍ）の範囲としている。実験ではインクの比重を水の比重と略等しいものとした。フィルタ１ｃは吐出ノズル１ｇを詰まらせるような異物を除去する目的で設けられ、吐出ノズル１ｇのノズル径よりも小さい１０μｍ以下の金属メッシュによって異物を捕集する。

フィルタ１ｃの面積は、インクの圧力損失が許容値以下となるように充分大きく設定される。圧力損失は、フィルタ１ｃのメッシュが細かいほど、インクの流量が多いほど高くなり、逆にフィルタの面積に反比例する。近年のインクジェット記録装置における高速化、多ノズル化、ドット微細化は圧力損失を増加させる傾向を生じさせ、フィルタ１ｃのサイズが１０×２０ｍｍ程度と大きくなり、フィルタ１ｃの上流、下流にサブタンク１ｂ、液室１ｆの空間が必要である。インク透過に関して、フィルタ１ｃ上流で、フィルタ１ｃがインクに浸る面積がフィルタ有効面積となるので、充分大きな有効面積を得るため、サブタンク１ｂの底部にフィルタ１ｃを水平配置する。

フィルタ１ｃにインクが染みると各メッシュに微細なメニスカスが張り、空気の流れを阻止しつつインクの透過を可能にする。メッシュが細かい程、メニスカス強度は高く、空気を通しにくくなる。本実施例のフィルタ１ｃは、前後の圧力差が０．１ａｔｍ程度（実験値）にならなければ、空気はメニスカスを透過しない。これによって、フィルタ１ｃ下流の液室１ｆに空気が存在するとき、空気自身の浮力程度の圧力では、空気がサブタンク１ｂに上がることはできず液室１ｆに留まる。従って、空気の上流方向への侵入が防止される。吐出ノズル１ｇに空気やインク内の泡が入り込むと、吐出ノズル１ｇにインクが補充されず吐出不良を起こす。そこで、一定量以上のインクを蓄える液室１ｆの底部に、吐出ノズル１ｇを下向きに配置し、吐出ノズル１ｇ上面が常にインク中に浸り、空気に露出しないようになっている。

圧力調整室１ｈは負圧が高まるにつれてその容積を縮小する部屋であり、ゴム材等による弾性部材により構成される。全吐出ノズル（全吐出口）１ｇよりインクを吐出する等、単位時間当たりに多量のインクを吐出する（以下高デューティという）と、メインタンク４から、インク供給ユニット５、インク供給チューブ６を通過する際、インクには圧力損失が生じサブタンク１ｂ内の圧力が低下する。これによって、インクの吐出必要量に対してインク供給量が不足し、サブタンク１ｂ内の負圧が上昇し、吐出ノズル１ｇの負圧が限界値−２００ｍｍＡｑ（約−０．０２０ａｔｍ）を越すと吐出が不安定になる。

図１に示すようにキャリッジ２に記録ヘッド１を搭載し主走査方向Ｂに往復印字させるプリンタにおいては、高デューティ印字をした後、キャリッジ２の反転を行うので、吐出休止状態が存在する。圧力調整室１ｈは、容積縮小によって、サブタンク１ｂ内の負圧上昇を緩和し、キャリッジ２の反転時において、負圧を正常値に復元するというコンデンサのような役割をする。

次に、インク供給ユニット５及びメインタンク４について説明する。液体収納容器としてのメインタンク４は、下部に２口のゴム栓４ｂ、４ｃを設けた剛性の液体収容部としてのケース４ａを備え、インク供給ユニット５に対して着脱可能である。メインタンク４は単体として密閉された容器であり、インク９を液体のまま収容する。インク供給ユニット５には供給針５ａ、大気導入針５ｂが設けられ、メインタンク４を装着したときには、供給針５ａ、大気導入針５ｂがゴム栓４ｂ、４ｃを貫通し、メインタンク４内と供給針５ａ、大気導入針５ｂの流路が連通される。メインタンク４内部には、供給針５ａが下部に挿入され、かつゴム栓４ｂから上方に延びるパイプ（管）４ｄが設けられている。パイプ４ｄの周囲には複数の貫通孔４ｅ１〜４ｅ７が穿設され、パイプ４ｄの上端は開口している。このパイプ４ｄについては後述する。

インク供給ユニット５には、インク供給チューブ６に連通する流路５ｄ、流路５ｄへのインク供給を遮断する遮断弁１０、供給針５ａから遮断弁１０に至る流路５ｃが設けられ、遮断弁１０は選択的に開閉可能である。大気導入針５ｂは、流路５ｅ、大気連通室５ｆ、大気連通口５ｇを経て大気へ連通する。供給針５ａ、大気導入針５ｂは共にインクの流動抵抗を抑えるために内径をφ１．６ｍｍと大きめに設定している。遮断弁１０はゴム材質のダイヤフラム１０ａを上下動させることにより流路を開閉する。ダイヤフラム１０ａの中心部は、バネ１０ｃによりバネホルダ１０ｂを介して上方から押圧され、ダイヤフラム１０ａの下面によって流路５ｄの開口を閉じることができる。これによって流路遮断状態となる。

バネホルダ１０ｂの上部にはフランジ１０ｆが設けられ、フランジ１０ｆには回転可能なレバー１０ｄの作用点が係合されている。レバー１０ｄは、回復ユニット７に連結されたリンク７ｂに力点が当接し、リンク７ｂによって押されたときに、バネ１０ｃの付勢力に抗してダイヤフラム１０ａを持ち上げ、流路５ｃと流路５ｄとを連通状態とする。遮断弁１０は、記録ヘッドがインクを吐出している状態では開状態、待機及び休止中は閉状態であり、後述するインク充填時には回復ユニット７にタイミングを合わせて開閉動作する。

以上のインク供給ユニット５及びメインタンク４の構成は、黒、シアン、マゼンタ、イエロそれぞれの色のインクごとに設けられ、供給針５ａ、大気導入針５ｂ、流路５ｃ、５ｄ、５ｅ、遮断弁１０、大気連通室５ｆは、インク供給ユニット５内に一体に設けられているが、遮断弁１０のレバー１０ｄは全てのインクに対して１個設けられ、レバー１０ｄの作用点に、各色インクの遮断弁１０におけるバネホルダ１０ｂのフランジ１０ｆが係合し、各色の遮断弁が同時に開閉する。記録ヘッド１がインクを消費すると、その負圧によりインクは随時メインタンク４から記録ヘッド１に対して送られる。その際、インクと同量の空気が大気導入口５ｇから大気導入針５ｂを経てメインタンク４に導入される。

大気連通室５ｆは、メインタンク４内の空気の膨張により押し出されたインクを一時保存する。インクジェット記録装置の待機中あるいは休止中に周囲の環境温度が上昇し、メインタンク４内の空気が膨張した場合、メインタンク４のインク９は、大気連通針５ｂから、流路５ｅを経て大気連通室５ｆへと流出する。逆に環境温度が低下するとメインタンク４内の空気が収縮し、大気連通室５ｆ内に流出していたインクがメインタンク４へと戻る。また、大気連通室５ｆにインクが入っている状態で印字を行うと、まず大気連通室５ｆのインクがメインタンク４へと戻っていき、大気連通室５ｆのインクがなくなると、通常通りメインタンク４に空気が導入される。大気連通室５ｆの容積が不十分であると、大気連通口からインクが漏れ出してしまう。よって、装置の使用環境温度の範囲で、最大のインクの流出量を考慮して大気連通室５ｆの容積を確保することで、インクの漏れを防止できる。

メインタンク４内の空気の最大膨張体積は、最高温度時にタンク容積と等しい体積になる膨張体積でなり、最大膨張時の体積から、最低温度時のメインタンク４内空気体積を減じた体積が、大気連通室５ｆに要求される容積である。大気連通室５ｆから大気連通口５ｇへの流路には逆Ｕ字部５ｋが設けられ、逆Ｕ字部５ｋは、供給針５ａの上端開口よりも高い位置に配置される。このような逆Ｕ字部５ｋを設けなかった場合、誤って記録ヘッド１を取り付けずにインク９の入ったメインタンク４を装着し、遮断弁１０を開いてしまった場合、供給針５ａからメインタンク４内に空気が導入される。すると、供給針５ａの先端が大気圧となり、インクは低い方へと流れ、大気連通口（大気導入口）５ｇから漏出する。すなわち、逆Ｕ字部５ｋによって、メインタンク４内が大気圧となる誤操作が生じたときにもインク漏出を防止することができる。

インク供給ユニット５の供給針５ａと大気連通針５ｂにはインク９の電気抵抗を測定する検出回路５ｈが接続され、メインタンク４内のインクの有無を検出する。メインタンク４内にインクが存在すると、供給針５ａと大気連通針５ｂとは電気的に導通（クローズ）し、インクが無い、又はタンクが装着されていない状態では電気的に遮断（オープン）される。検出回路５ｈは、オープンを検出したときには制御装置（図示せず）に所定の信号を送る。検出電流は微少なため、供給針５ａと大気連通針５ｂとの間の絶縁性が重要であり、本実施例では供給針５ａから記録ヘッド１に至る流路と、大気連通針５ｂから大気口５ｇに至る流路とを完全に独立させ、メインタンク４内のインクのみの電気抵抗を測定可能とする。メインタンク４を外した場合は、インクなしの状態と同様に、供給針５ａと大気連通針５ｂとはオープンとなる。このときインクなしと判断し、印字不可能状態であることを示す信号を制御装置に送る。

各貫通孔４ｅの断面形状は例えば円形とされるが、流路抵抗を少なくするために、貫通孔外側開口端（パイプ外周側開口端）にテーパー面をもつサラ穴形状等も採用でき、その流量が等しくなるような孔であれば、多角形や異形形状であってもよい。パイプ４ｄの上端開口部の高さは、メインタンク４に最大量のインクを満たしたときの、インク液面９ａより上であり、最上部の貫通孔４ｅ７の位置はこの液面９ａよりやや低い位置である。最下部の貫通孔４ｅ１の位置はメインタンク底面と同一高さである。このような構成により、メインタンク４内のインク残留を極力減らし、インクを無駄なく使い切ることができる。液体（インク）流入孔としての貫通孔４ｅの配列は、パイプ４ｄの片側に配列し、パイプ４ｄ円周に沿ってラセン状に配列する等多様な配列を採用し得る。但し、いずれの配列においても、貫通孔個数や貫通孔ピッチＬは、インク９の沈降度（沈降した際の濃インクの体積比）により設定するのが望ましい。

インク液面が最下部から２番目の貫通孔４ｅ２よりも低下したとき、インクは最下部の貫通孔４ｅ１のみから供給されることになるので、貫通孔４ｅ１の貫通孔径φｄ１は、供給不足による泡の発生等、支障をきたさない大きさが必要である。実験によれば、貫通孔径φｄ１はφ１ｍｍ以上必要であり、本実施例においては、貫通孔４ｅ１〜４ｅ７の貫通孔径をφ１ｍｍ〜φ３ｍｍに設定している。パイプ（管）４ｄの内径φＤは、パイプ内に気泡がブリッジ（泡詰まり）しない大きさが必要であり、ブリッジ特性はインク９の表面張力と粘度に依存する。例えば、ユーザーがメインタンク４を振ってインク供給ユニット５に装着したとき等、パイプ内に泡がトラップされ、インク供給が滞る。

実験によれば、ブリッジを防止するにはパイプ断面積を２０ｍｍ² 以上とする必要があり、本実施例では、インク粘度のバラツキ等のマージンを考慮してφＤ＝φ８ｍｍとした。なお、パイプ断面積を最下部から上端開口部に向けて徐々に大きくすることは、パイプ成形時に金型から剥離が容易になるという点で望ましいだけでなく、管長さの流路抵抗を緩和することができ、各貫通孔径の設定許容幅を広げることができる。また、これにより、特に最下部となる貫通孔４ｅ１の孔径φｄ１を大きくとることができるため、後述する供給不足による泡の発生も軽減することができるため、各貫通孔からのインクがパイプ内で攪拌され、濃度の均一化をはかる際にも有効である。このテーパ角度としては、１度〜５度程度であることが望ましい。

パイプ４ｄを設けたメインタンク４と、パイプ４ｄを設けないメインタンク４の両者について、（１）〜（４）手順による実験を２回ずつ行った。（１）メインタンク４内に純水Ｗを２５０ｃｃ満たし、大気連通針５ｂ側から注射器４００等で生インク２０（ブラックインク）１０ｃｃをゆっくりと注入する。（２）生インク２０の沈降を加速させるために、インク供給針５ａから吸引ポンプ２１によって、生インク２０を含む純水（以下混合液という）を吸引する。このときのインク供給針５ａからの流量は、実際のインクジェット記録装置のインク流量と等しく設定する。（３）吸引ポンプ２１で吸引された混合液を所定のタイミングでサンプリングする。（４）サンプリングされた混合液を試験紙２２上に適量滴下し、放置乾燥後その着色面２３のＯＤ値（濃度）を測定する。

図１３は横軸に時間、縦軸にＯＤ値をとったグラフであり、パイプ４ｄを設けたメインタンク４についての実験結果をグラフＡ１（黒三角プロット）、Ａ２（×プロット）、パイプ４ｄを設けないメインタンク４についての実験結果をグラフＡ３（黒丸プロット）、Ａ４（黒四角プロット）で示す。グラフＡ１、Ａ２は濃度が均一であるのに対し、グラフＡ３、Ａ４では濃度が急激に低下している。これにより、パイプ４ｄの濃度均一化効果が明らかである。

再び図１１において、回復ユニット７は、吐出ノズル（吐出口）１ｇに対向する位置で吐出ノズル１ｇに向かって上昇し得る吸引キャップ７ａを有し、吸引キャップ７ａはカム７ｂにより上下駆動される。吸引キャップ７ａはゴム材質よりなり、上昇したときに吐出ノズル１ｇが形成されたノズル面（吐出口面）を覆って密閉し、下降したときに記録ヘッド１から退避（離間）した位置に移動可能である。カム７ｂはカム制御モータ７ｇにより駆動される。吸引キャップ７ａには吸引ポンプ７ｃが接続され、ポンプモータ７ｄを駆動することにより吸引キャップ７ａ内からインクや空気を吸引する。吸引ポンプ７ｃは、複数のコロを有するチューブポンプ方式であり、連続吸引が可能であるとともに、ポンプモータ７ｄの回転速度により吸引量を調節し得る。吸引ポンプ７ｃの最大吸引圧力は例えば０．４ａｔｍに設定される。

カム制御モータ７ｇには、リンク７ｅを駆動するカム７ｆが連結され、吸引キャップ７ａの上下動に連動してリンク７ｅに駆動されて、レバー１０ｄが回転される。これによって遮断弁１０は吸引キャップ７ａに連動して開閉される。カム制御モータ７ｇは同軸で矢印Ｃｄ方向にカム７ｂ、７ｆを回転駆動し、カム７ｂ、７ｆは図１１中のポジションａ、ｂ、ｃにおいて吸引キャップ７ａ、遮断弁１０を所定の状態に設定する。ポジションａでは吸引キャップ７ａ及び遮断弁１０の両者が開放状態、ポジションｂでは吸引キャップ７ａ及び遮断弁１０の両者が閉じ状態、ポジションｃでは、吸引キャップ７ａが閉じ状態で遮断弁１０が開放状態となる。画像記録動作に際しては、カム７ｂ、７ｆはポジションａに設定され、吸引キャップ７ａ及び遮断弁１０が開き、インク吐出及びインク供給を可能とする。

装置停止待機中は、カム７ｂ、７ｆはポジションｂに設定され、吸引キャップ７ａによって記録ヘッド１のノズル面（吐出口面）を覆い、吐出ノズル（吐出口）１ｇの乾燥を防ぐ。このとき、遮断弁１０を閉じ、装置移動、装置傾き等によるインクの流出を防止する。カム７ｂ、７ｆのポジションｂの状態において、回復ユニット７によってインクの充填が行われる。インク充填動作に際しては、キャリッジ２を主走査方向に移動して、記録ヘッド１を、吸引キャップ７ａに対向する位置まで移動する。次に回復ユニット７のカム制御モータ７ｇを駆動し、カム７ｂとカム７ｆをポジションｂまで回転する。すると吸引キャップ７ａは記録ヘッド１のノズル面を覆い密閉した状態となり、遮断弁１０はインク流路を閉じる。

次にポンプモータ７ｄを駆動し、吸引ポンプ７ｃの吸引動作を行うと、吐出ノズル１ｇを通して、記録ヘッド１内に残留しているインク、空気が吸い出され、記録ヘッド１内が減圧される。吸引ポンプ７ｃの吸引動作は、計算や実験から求められた、所定の圧力に達するまで（所定吸引量）続行される。吸引ポンプ７ｃを停止した時点で、カム制御モータ７ｇを駆動し、カム７ｂ及びカム７ｆをポジションｃまで回転させ、遮断弁１０を開く。すると、減圧されている記録ヘッド１内にインクが流れ込み、インクがサブタンク１ｂ及び液室１ｆのそれぞれに充填される。充填されるインク量は減圧されている各室の圧力がほぼ大気圧に戻る際に必要な体積であり、各室の体積と圧力により決定される。インク充填は遮断弁１０を開いてから約１秒程度で完了する。

インク充填が完了すると、カム制御モータ７ｇを駆動し、カム７ｂ及びカム７ｆをポジションａまで回転させ、吸引キャップ７ａを開き、吸引ポンプ７ｃによって吸引キャップ７ａ内に残ったインクを排出する。この時点では遮断弁１０は開放状態であるので、画像記録が可能であるが、画像記録命令が無ければ、再びカム制御モータ７ｇを駆動し、カム７ｂ及びカム７ｆをポジションｂまで回転させ、待機状態とする。

次に本発明の第４実施例について説明する。図１４は本発明の第４実施例に係るインクジェット記録装置のインク供給系のメインタンク（液体収納容器）を示す模式的縦断面図である。なお、本実施例は、特に説明しない部分では前述の第３実施例と実質的に同じ構成を有する有するものである。図１４において、第３実施例と同様、メインタンク３０は、下部に２口のゴム栓３０ｂ、３０ｃを設けた剛性のケース（液体収容部）３０ａを備え、インク供給ユニット３１に対して着脱可能である。メインタンク３０は単体として密閉された容器であり、インク３２を液体のまま収容する。メインタンク３０は、図１４中の矢印Ｔｄ方向（水平方向）にスライドしてインク供給ユニット３１に装着される。

インク供給ユニット３１には、その上部に大気連通口３１ａが穿設され、大気連通口３１ａには中空の大気導入針３１ｃが連通されている。インク供給ユニット３１の下部には供給針３１ｂが設けられ、供給針３１ｂはインク供給チューブ３３を介して記録ヘッド１と連通される。メインタンク３０を装着したときには、供給針３１ｂ、大気導入針３１ｃがゴム栓３０ｂ、３０ｃを貫通し、メインタンク３０内と供給針３１ｂ、大気導入針３１ｃの流路が連通される。メインタンク４内部には、ゴム栓３０ｂから斜め上方に延びるパイプ（管）３０ｄが設けられ、供給針３１ｂはパイプ３０ｄの下部で、パイプ３０ｄ内に向かって開口している。

以上説明した実施例によれば、着色剤として顔料等の内容物を含有する液体を貯留し、時間経過に伴って内容物が沈降する場合でも、取り出される液体の濃度を初期の濃度に近い値に維持することができ、記録装置等における長期間にわたる使用に当たっても、記録物の濃度変化を防止して所定の記録濃度を維持することができる液体収納容器及び該容器を用いる記録装置が提供される。

なお、以上の実施形態においては、記録手段としての記録ヘッドを記録紙等の記録媒体（被記録材）に対して相対移動させながら記録するシリアル記録方式のインクジェット記録装置を例に挙げて説明したが、本発明は、被記録材の全幅又は一部をカバーする長さのラインタイプの記録ヘッドを用いて副走査のみで記録するライン記録方式のインクジェット記録装置に対しても同様に適用することができ、同様の効果を達成し得るものである。また、本発明は、１個の記録ヘッドを用いる記録装置、異なる色のインクで記録する複数の記録ヘッドを用いるカラー記録装置、あるいは同一色彩で異なる濃度で記録する複数の記録ヘッドを用いる階調記録装置、さらには、これらを組み合わせた記録装置の場合にも、同様に適用することができ、同様の効果を達成し得るものである。

さらに、本発明は、記録ヘッドとインクタンクを一体化した交換可能なインクカートリッジを用いる構成、記録ヘッドとインクタンクを別体にし、その間をインク供給用チューブ等で接続する構成など、記録ヘッドとインクタンクの配置構成がどのような場合にも同様に適用することができ、同様の効果が得られるものである。また、本発明は、インクジェット記録装置が、例えば、ピエゾ素子等の電気機械変換体等を用いる記録手段を使用するものである場合にも適用できるが、中でも、熱エネルギーを利用してインクを吐出する方式の記録手段を使用するインクジェット記録装置において優れた効果をもたらすものである。かかる方式によれば、記録の高密度化、高精細化が達成できるからである。

本発明を適用可能な液体吐出記録装置を示す模式的斜視図である。 本発明を適用した液体収納容器の第１実施例（実施例１）をインクジェット記録装置のインクタンクとして使用する場合のインク供給システムの概略構成（ａ）並びにタンク底面からの高さとインク濃度（顔料濃度、内容物濃度）との関係のグラフ（ｂ）を示す模式図である。 本発明を適用した液体収納容器の第１実施例を示す模式的斜視図である。 図３の液体収納容器の概略構成を示すための模式的分解斜視図である。 図２〜図４に示す液体収納容器の接続ユニットの詳細構造を示す拡大縦断面図である。 図２の液体収納容器において液面（インク液面）が十分に高いときの内部状態（ａ）並びに液体供給（インク供給）のときにインク攪拌室（管）の各液体流入孔を通過するインク量の割合をグラフ（ｂ）で示す模式図である。 図６の状態からインクが消費され液面が中間高さまで下がったときの液体収納容器の内部状態（ａ）並びにインク供給のときにインク攪拌室（管）の各液体流入孔を通過するインク量の割合をグラフ（ｂ）で示す模式図である。 図７の状態から更にインクが消費され初期の段階から約２０％程度にまで液面が下がったときの液体収納容器の内部状態（ａ）並びにインク供給のときにインク攪拌室（管）の各液体流入孔を通過するインク量の割合をグラフ（ｂ）で示す模式図である。 本発明を適用した液体収納容器の第２実施例を示す模式的斜視図である。 図９の液体収納容器の概略構成を示すための模式的分解斜視図である。 本発明の第３実施例に係るインクジェット記録装置のインク供給系を示す模式的縦断面図である。 本発明の効果を確認するための実験装置を示す模式的縦断面図である。 実験結果に基づくインクの濃度変化を示すグラフである。 本発明の第４実施例に係るインクジェット記録装置のインク供給系のメインタンク（液体収納容器）を示す模式的縦断面図である。

符号の説明

１ 記録手段（記録ヘッド）
１ｂ サブタンク
１ｃ フィルタ
１ｆ 液室
１ｈ 圧力調整室
１ｇ 吐出ノズル（吐出口）
２ キャリッジ
３ 搬送ローラ
４ 液体収納容器（メインタンク）
４ａ 液体収容部（ケース）
４ｄ 管（パイプ、攪拌室）
４ｅ１〜４ｅ７ 液体流入孔（貫通孔）
５ インク供給ユニット
５ａ 供給針
５ｂ 大気導入針
５ｃ、５ｄ 流路
５ｆ 大気連通室
５ｇ 大気導入口
６ インク供給チューブ
７ 回復ユニット
７ａ キャップ
７ｂ カム
７ｃ 吸引ポンプ
７ｄ ポンプモータ
７ｅ リンク
７ｆ カム
７ｇ カム制御モータ
９ インク
１０ 遮断弁
１０ａ ダイヤフラム
１０ｃ バネ
１０ｄ レバー
３０ 液体収納容器（メインタンク）
３０ｄ 管（パイプ、攪拌室）
３０ｅ１〜３０ｅ６ 液体流入孔（貫通孔）
３２ インク
１００ 接続ユニット
１０１ シール材
１０２ ハウジング
１０３ 弾性部材
１０４ 押圧部材
１０５ 吸収体
１０６ 吸収体カバー
１０７ 管（攪拌室）
１０７ａ〜１０７ｇ 液体流入孔
１５０、１５１ 接続口
１５３、１５４、１５５、１５６ 連通孔
２００ 液体収容部
２０１ 開口部
３００ 情報記憶媒体ユニット
４００ キャップ部材
４２０ ガード部材
５２４ 記録手段（インクジェット記録ヘッド）
５２５ 液体供給ユニット（インク供給ユニット）
５２６ 液体供給管（インク供給管）
５２７ バッファ室空気連通部
５２８ 液体供給針（液体導出針）
５２９ 空気導入針
５３０ バッファ室
６０１ 顔料低濃度層
６０２ 顔料中濃度層
６０３ 顔料高濃度層（下層）
１０００ 液体収納容器（インクタンク）

Claims (4)

1. 内容物として顔料粒子を含むインクを直接収容する液体収容部と、該液体収容部の鉛直方向底部に設けられた液体取り出し用の接続部と、該接続部の液体収容部側の開口を覆うように該液体収容部内に設けられた管と、を備え、
   前記管には、鉛直方向の複数位置でそれぞれが前記液体収容部に連通する複数の液体流入孔が形成され、前記管の複数の液体流入孔のうち、鉛直方向最下部の液体流入孔が前記液体収容部の鉛直方向底部と同一高さに位置し、かつ該液体流入孔の孔径が他の液体流入孔の孔径よりも小さいことを特徴とする液体収納容器。
2. 前記管は前記液体収容部の前記底部から鉛直方向上方に該液体収容部内の高さとほぼ等しい高さまで延びていることを特徴とする請求項１に記載された液体収納容器。
3. 前記管の鉛直方向最下部の内断面積が、鉛直方向最上部の内断面積よりも小さく、該管の内断面積は、鉛直方向最下部から最上部に沿って徐々に大きくなっていることを特徴とする請求項１に記載された液体収納容器。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液体収納容器と、該液体収納容器内の液体を吐出する記録手段を有していることを特徴とする記録装置。

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