JP4217659B2 - インクジェット記録用インクタンク - Google Patents

Description

本発明は、インクジェット記録ヘッドへ供給するインクを収納するインクタンク、および該インクタンクを搭載したインクジェット記録装置に関するものである。

まず始めにインク残量を検出する技術について触れる。

従来、インクジェット記録分野で使用されるインクタンクは、インクを吐出するための記録ヘッドに対してインク供給をし続けるために、ある有限のインク収容量をもったインクタンクを、記録装置に着脱自在に構成し、インクがなくなったインクタンクを、新たなインクタンクに交換することによって、記録装置（記録ヘッドを含む）の寿命の許す限り、インク供給が可能に構成されているのが一般的である。

このインクタンクのインクなし状態を検出するために、種々の構成が提案され、実用に供されている。具体的には、インクの電気伝導度を利用し、あるインクレベル（インク液面の高さ）にあるか否かを検出する方法、インクが存在する空間とインクがなくなった空間との屈折率差を利用し、比較的インクの屈折率に近い材料で反射プリズムを構成して、あるインクレベル（インク液面の高さ）にあるか否かを検出する方法、インクと電極間の静電容量を利用し、あるインクレベル（インク液面の高さ）にあるか否かを検出する方法、などがある。また、ここにあげた１つの方法を複数構成して、多段階的にインクレベルを検出する方法、あるいはここにあげた方法を複数組合せる方法や、インク吐出量等から換算するドットカウント法と呼ばれる方法との組合せなどがある。

続いて、インクタンク内へのインク収容技術について触れる。

インクジェット記録分野で使用される液体収納容器としてのインクタンクは、インクを吐出するための記録ヘッドに対してインク供給を良好に行うために、インクカートリッジ内に貯留されているインクの保持力を調整するための構成が設けられている。この保持力は、記録ヘッドのインク吐出部の圧力を大気に対して負とするためのものであることから、負圧と呼ばれている。インクタンクを記録装置への着脱や取り扱い容易な構成とするため、堅いケースに直接インクを収容し、インク収容効率を高めるとともに、収容したインクを最後まで使い切れるように、インクタンクの使いきりまでの過程において、記録ヘッドへのインク供給に伴って、インクタンク外部より、直接インクを収容したインク収容室内部へ空気（大気）を導入し、記録ヘッドへのインク供給に伴って適正負圧から逸脱する（強くなり過ぎる）のを抑制するように作用させる構成が知られている。この構成のインクタンクとしては例えば図１１および図１２に示すものがある。図１１のインクタンク１００１は容器内に直接インクが収容され、容器内の上部空間１００９には空気が溜り、容器底面にはインク供給口１００３と大気導入部が設けられている。大気導入部は容器外側の表面の穴１００４と、容器内側の表面の穴１００６と、穴１００４と穴１００６を容器の壁の中を通って連絡する蛇行状の連通路１００５とからなる。このような構成により、インク供給口１００３からインクジェット記録ヘッド（不図示）にインクを供給するに伴って気液界面１００８が低下するとともに、前記大気導入部から、容器内の適正負圧を保つように上部空間１００９に気泡１００７が導入される。一方、図１２に示されるインクタンク１０１１（特許文献１参照）は内部に直接インク１０１２が収容され、容器内の上部空間１０１９には空気が溜り、容器底面には、長さの異なる連通部材１０２２、１０２３が装着されている。インクタンク１０１１が、不図示のインクジェット記録ヘッドを備えたインク受給部１０２１に取り付けられたとき、インク受給部１０２１に設けられたインク受給室内にインク１０２４が連通部材１０２２によって供給され、これに伴って容器内の気液界面１０１８が低下するとともに、容器内の適正負圧を保つように、インク受給部室内の上方に位置する空気１０２５が連通部１０２３を介して上部空間１０１９に向かって気泡１０１７となって導入される。そして、インク受給室内のインクレベルが連通路１０２３の下端部に達すると、インク供給が停止される。

また、図１１及び図１２のインクタンクとは動作原理が異なるが、負圧発生部材を収納した負圧発生部材収納室を介してインク収容室に大気を導入する構成が知られている。（特許文献２および図１３に構成を示し、後に詳述する。）
以上述べてきたように、直接インクを収容し、適正負圧を維持するために外部から大気を導入し、直接インクを収容する構成はよく知られている。またそうした、直接インクを収容する収容室の内部には（底面ないしは底面近傍が多い）以下の特許文献２で説明するように、光学的反射構造体が設けられている構成もまたよく知られた構成となっている。

ここで、特許文献２に記載の技術について、補足説明しておく。

本出願人は、特許文献２などにおいて、インク負圧発生部材を利用しつつも、インクタンクの単位体積あたりのインク収容量を増加させ、且つ安定したインク供給を実現できる、インク収容室を備えたインクタンクを提案している。

図１３（ａ）に上述の構成を利用したインクタンク１０３１の概略断面構成図を示す。インクタンク１０３１の内部は連通部１０３６を有する仕切り壁１０４０で２つの空間に仕切られている。一方の空間は仕切り壁１０４０の連通部１０３６を除いて密閉されるとともにインク１０３２を直接収容するインク収容室１０３１ａ、他方の空間は負圧発生部材１０３５を収納する負圧発生部材収納室１０３１ｂとなっている。この負圧発生部材収納室１０３１ｂを形成する壁面には、インク消費に伴うインクタンク１０３１内への大気の導入を行うための大気連通口１０３４と、記録ヘッド部（不図示）へインクを供給するためのインク供給口１０３３とが形成されている。図１３（ａ）において、負圧発生部材１０３５がインクを保持している領域については斜線部１０３９で示す。

上述の構造では、不図示の記録ヘッドにより負圧発生部材１０３５のインクが消費され、図１３（ａ）に示した気液界面１０３８に達すると、以後のインク消費に伴って大気連通口１０３４から負圧発生部材収納室１０３１ｂに空気１０３７が導入され、仕切り壁１０４０の連通部１０３６を通じてインク収容室１０３１ａに入る。これに替わって、インク収容室１０３１ａからインクが仕切り壁の連通部１０３６を通じて負圧発生部材収納室１０３１ｂの負圧発生部材１０３５に充填される（以下、気液交換動作と称する）。従って、記録ヘッドによりインクが消費されてもその消費量に応じてインクが負圧発生部材１０３５に充填され、負圧発生部材１０３５は一定量のインクを保持（気液界面１０３８を維持）し、それによって、記録ヘッドに対する負圧をほぼ一定に保つので、記録ヘッドへのインク供給が安定する。

なお、図１３（ａ）に示す例においては、負圧発生部材収納室１０３１ｂとインク収容室１０３１ａの連通部１０３６の近傍には、大気導入を促進する為の構造として気体導入溝１０４０ａが設けられており、一方、大気連通口１０３４近傍には負圧発生部材１０３５がない空間（バッファ室）１０５４が設けられている。

同様に、図１３（ｂ）に示した構成例も同様であり、インクタンク１０４１の内部空間を、インク収容室１０４１ａと負圧発生部材収納室１０４１ｂに仕切る仕切り壁１０５０、および近傍に設けられた連通部１０４４、気体導入溝１０５０ａ、さらにインク供給口１０４３、大気連通口１０４４、負圧発生部材１０４５等から構成されている。大気連通口１０４４近傍には、リブ１０５２を突出させることにより、負圧発生部材１０３５がない空間（バッファ室）１０５３が設けられている。

そして、インクタンク１０４１のインク収容室１０４１ａの底面には、インクタンク１０４１の内部空間を画成する筐体と一体に形成された三角プリズム形状（頂稜線につながる２つの反射面のなす角は９０度）の光学反射体１０５１が配置されている。この光学反射体１０５１の下方の本体には、発光部と受光部を持つ光学センサーが配置されており（不図示）、発光部より光学反射体１０５１の底面へ光を入射し、その光が光学反射体１０５１の２つの反射面にて反射され、光学センサーの受光部に戻る光の光量により、インク収容室１０４１ａ内の、光学反射体１０５１を設けた高さまでのインクの有り無しの検知（インク残量検知）を行っている。

このような小型化と高使用効率とを兼ね備えたインクカートリッジは本出願人により製品化されており、現在も実用に供されている。
特開平５−９６７４４号公報 特許第２９５１８１８号

以上述べたような構成のインクタンクでは、インクを直接収容した収容室内に設けられた光学構造体に対し、収容されているインクがその位置（高さ）まで存在するか否かにより、光学反射体を用いて簡便にインク残量を検出することが可能であるが、近年のインクジェット記録装置は、特に記録速度の高速化（吐出ノズル数の向上および吐出周波数の向上）が進むことで、インクタンクから記録ヘッドへの単位時間当たりのインク供給量が増えている。また写真画質のプリントを連続して印刷する機会も多くなり、従来は記録紙面に対して印刷される文字や図柄・表などがまばらに配置されている程度の印刷であったものが、紙面全域にわたってインクを供給するような自然画など（デジタルカメラで撮影された画像等）が増え、またそうしたデータを連続プリントする機会も増えてきているため、吐出ノズル当たりの使用率（印字デューティともいう）が格段に上昇し、また連続して使用率が高いケースが増えてきている。

そうした場合に、上述の構成のインクタンク構成では認識していなかった新たな問題が、いくつかのケースで生じることがわかった。

気液交換によりインク収容室に導入された大気は気泡となり、インク液面の上方に向かって上昇し（図１３（ｂ）の気泡１０４７参照）、その環境下におけるインク物性等から決まる消泡時間までは、液面とともにその気泡は低下してくる。もし、光学反射体による検知レベルにまで低下してくると、光学反射体を取り囲んだ気泡が消えるまでは、実際にはインクがその高さより低くなってしまっているにもかかわらず「そのレベルまでインクあり」と判断してしまうことになる。

以後、はじめて「インクなし」と検知できた時には、実際のインク収容状態（収容量）とずれを生じており、インクタンク使いきり前にインクが枯渇してしまうことになる。特に近年のプリントスピードの上昇に伴う、単位時間あたりのインク供給流量の増大は、前記気泡が消える時間を見込めないケースが増えてきている。

また高速に紙面にインクを吸収させるために界面活性剤を添加し記録紙面への浸透性を高めたインクでは、比較的起泡性が高く、また泡が消えるまでに時間もかかる状況となっている。また、違った色を表現するために独立した複数のタンクを配列して構成するプリンタにおいては、配列方向に幅の狭い偏平形状のインクタンクを構成することが多く、この場合、インク収容室内壁と該収容室の底部に設けられた三角プリズム形状の光学反射体との距離が近接しており、泡が消えにくい状況をも作り出している。

より具体的に例示すれば、インク収容室のインクが残り少なくなり、インク収容室内に設けられた光学反射体のやや上方にインク液面がある状態で、記録ヘッドへのインクの供給を従来より極めて大きい供給量で供給した場合、あるいは、インク収容室のインク量によらず、記録ヘッドへのインクの供給を従来より極めて大きい供給量で供給し続けた場合、等である。

こうした場合、インク収容室内のインクに導入された大気が気泡となって上方に向かう過程で、前記光学反射体の周辺に集まり、正常な検出を阻害してしまう、あるいは、インク液面まで気泡は上昇するが、消泡する間もなく、インク供給に伴うインク液面の低下とともに気泡も低下し、前記光学反射体周辺に集まってしまう場合などである。

この様子を図１４および図１５を用いて説明する。

図１４は従来のインクジェット記録装置および搭載されるインクタンクの代表的な状態を示したものであり、図１４（ａ）は、前述した気液交換動作過程にある（気液界面を１０６２ａで示す）インクタンクにおける、文字や図表主体の比較的インク供給量ｑ（μｌ／ｓあるいはｍｌ／ｍｉｎ）が小さいインク供給状態を模式的に示したものである。単位時間あたりのインク供給量が小さいために、発生する気泡１０６７も単位時間あたり少なく、またプリントも多数枚に及ぶことが少ないために、発生総気泡量も少ない。

したがって、次のプリントまでには（例えば５分後か１時間後か３日後かといった時間的スケールが通常ある）、立ち上った気泡１０６７は消滅（消泡）してしまっていて（図１４（ｂ）参照）、光学反射体（ここではプリズム）の誤動作、すなわち記録装置側の検出手段（発光部１０７２と受光部１０７３を持つ光学センサー１０７１）の誤検出は生じない。

インク収容室内のインク液面が、光学反射体１０７０の上方近傍にまで低下してきている場合（図１４（ｃ）中、符号１０６１ｃでインク面高さを示す）には、大気連通口１０６４から取り込まれ、負圧発生部材、大気導入溝１０５０ａ、連通部１０４４を介してインク収容室に導入される気泡１０７４は、光学反射体１０７０周辺に存在しつつ、インク中を上昇し、インク液面１０６１ｃの上方あるいは液面直下で消泡するまで滞留している。

したがって、インク収容室が空に近づき、まさに的確に残量検知を行いたいという際に、光学反射体の反射面（インクと接触する面側）に図１５（ａ）に示すように気泡１０７５が張り付いて、プリンタ本体側が放つ光の一部領域が反射せずに屈折透過し、「まだインクがある」と万一誤検出したとしても、従来のプリンタでは実際には、図１５（ａ）の状態から、次に印刷するまでに消泡の時間が見込めるために、図１５（ｂ）に示すような正常に検知可能な状態に移行してしまうため、実用上問題は生じていない。

一方、図１５（ａ）の状態で、「まだインクあり」と誤検出してしまったとしても、図１５（ｂ）の状態になるまでに供給してしまうであろうインク量は非常に少なく、本来、光学反射体により、その設けられた高さまでのインクの有無を的確に検知した場合の、負圧発生部材の気液界面１０６２ａに対し、時間的に遅れて検知がなされたとしても、小さな供給量であり、しかも連続してプリントするケースが少ないため、せいぜい、気液界面は図１５（ｂ）中の符号１０６２ｅで示す高さとなる程度で、その差分量（例えば０．１〜０．２ｇ）からみて、インクタンクの最終的な残量検出機能（インクタンク内のインク使いきり検知）およびその精度には支障がない。

本実施の形態で説明しているインクタンクの構成、およそのサイズでは、図１５に示す気液界面１０６２ａより下方の負圧発生部材に保持され外部に供給可能なインク量は、約３ｇ程度ある。

なお、補足として、一般に採用されているインクでは、その発色濃度、紙面上のにじみ率などから、Ａ４サイズの記録紙に最大濃度でベタ塗り印刷すると、およそ１ｇ程度のインク消費となる。一般的なテキスト主体の原稿では、５％（約０．０５ｇに相当）とか７．５％（約０．０７５ｇ）といわれており、前記差分量と比しても十分に小さいインク量である。

一方、本発明の課題を説明する図１６では、図１６（ａ）に示すように、単位時間に供給するインク量が増大しているため、インク中に導入される単位時間あたりの気泡１０８１の量も、インク液面上部で消泡せずに滞留している気泡１０８２の絶対量も、ともに格段に増大する。しかも、インク供給量が大きいために、図１６（ｂ）に示すように、インク収容室のインク液面１０６１ａとともに、速やかに前記気泡も低下し（インク液面が符号１０６１ｂで示す位置となり、気泡は符号１０８３で示す位置となる）、正常に検知できる状態を時間的余裕を持って作り出すことなく、インクを供給し続けてしまうことがありうることとなる。

すなわち、図１６（ｃ）の状態では、インク収容室内のインクが完全に消費されてしまったにもかかわらず、インク液面１０６１ｂとともに低下してきた気泡が光学反射体の反射面に覆い被さり、気泡を形作っているインクの薄皮の集団を通して、反射面からインク収容室内に投光光が逃げてしまい、結果として受光部に反射光が戻ってこないため、インクがまだ存在していると記録装置側の検出手段である光学センサー１０７１は検出してしまい、インク収容室が空（ほぼ空）という状態を正常に検出できないこととなる。その間、インク供給を続けていれば、高々１分間の印刷であっても、あるいは２〜３ページの印刷であっても、印字デューティの高い印刷をした場合には、記録装置が判断する残インク量と、実際の残インク量は、図１６（ｄ）の符号１０９０で示す領域に収容されているインク量に相当するインク分（例えば２ｇ）だけ、残量検出がずれてしまうこととなる。

その結果、インクタンクの最終的なインク切れ状態を警告する前に、インクが実際に空状態となり、かすれ印刷、インク切れ印刷となってしまうこととなる。高価な写真用紙にプリントしていた場合には、用紙代を無駄するばかりか、インク代、時間も無駄するとともに、記録ヘッドに進入してしまった空気を除去するための操作等、正常な印刷を可能とするまでに大きな損失をこうむることとなる。

したがって、本発明の目的は、直接インクを収容した収容室内に光学反射体を設け、それを用いてインク残量を検出するインクタンクであって、インク供給動作に伴って気液交換動作等により、外部からインク中に大気を取り込む方式のインクタンクにおける残検検知ミス（検知遅れ）の対策手段を提供する。

なお、本発明は、インク収容室に収容されたインクの上方に存在する空気が、前記インクを介することなく大気を導入する構成（例えば図１７に示すようにインクタンク１１０１の容器内に直接インク１１０２が収容され、容器内の上部空間１１０７には空気が溜り、容器底面には弾性部材で付勢された栓で閉じされたインク供給口１１０３が設けられ、上部には容器外部の大気を導入する大気導入部１１０４が設けられており、インク供給口からインクジェット記録ヘッドにインク１１０２を供給するに伴って気液界面１１０６が低下するとともに、大気導入部１１０４を介して上部空間１１０７に空気が導入される構成）では、上述した課題そのものが存在しないため、技術的範囲には含まれない。

また、光学反射体に対し、インクのしずくが反射面上に残って誤動作するという課題認識はすでに存在するが、気液交換動作するインクタンクにおける気泡と光学反射体との問題について過去に課題認識されたことはなかった。

上記諸目的を達成するための本発明は、直接インクを収容するインク収容室をもち、該インク収容室内に収容されているインクの残量を検知するためのセンサ部を備え、インクジェット記録ヘッドへのインクの供給に伴って、インク収容室外部より大気を大気導入部からインク液中に導入するインクタンクにおいて、
前記インク収容室内には、前記大気導入部と前記センサ部との間であって、前記大気導入部から離間した個所に前記インク収容室の底面から天井面に向かって垂直に前記インク収容室の内部空間を区画し、かつ、その上端は前記インク収容室内の天井面と隔たれて設けられ、その下端はインクの流通を可能とするが前記大気導入部から離間して設けられることで気泡が到達して侵入することがない開口部が設けられた区画壁が備えられており、
前記大気導入部が設けられた空間に面した前記区画壁の壁面には、複数の突起が設けられていることを特徴とする。

上記のように構成された本発明では、インク収容室のセンサ部が設けられた区画への、気液交換に伴って発生した気泡の進入を、区画壁によって抑制することが可能となる。このため、より高速化した（インク供給量の増大した）インクジェット記録時においても、安定したインク供給を行えるとともに、前記センサ部を用いたインク残量の正常な検出に遅れを生じることがない。

本発明によれば、気液交換により上昇する空気泡を、インク残量検出のためのセンサ部に近づけることなく速やかにインク収容室底面から上方領域へ導くとともに、インク液面低下に伴って空気泡が同伴・下降しないように進行を抑制することができる。このため、インク供給流量の高い状態での連続プリントであっても、インク液面とともに気液交換泡が低下してきて、前記センサ部を用いたインク残量検出に誤検知を生じさせることがない信頼性の高いインクタンクを提供することができる。

インクジェット記録装置に用いられるインクタンクとして、本発明を実施するための簡便な構成で効果が得られる最良の形態を以下に説明する。

図１に示したのが、最良の形態の１つの構成である。インクタンク１の内部は仕切り壁１４によって、その下部の連通部９を介して連通する、独立した２つの空間に仕切られている。一方は、大気連通口８およびインク供給口１０が設けられ、内部に負圧発生部材１１が収納された負圧発生部材収納室５であり、他方は、直接インクを収容するインク収容室６である。

インク収容室６内には仕切り壁状の構造体である区画壁１７が配置される。この区画壁１７は、区画壁１７の一方の面が気体が導入されてくる連通部９に向くように位置し、他方の面側には、インク残量を検知する光学構造体である光学反射体１３が配置されている。

このインクタンク１をプリンタ内に装着し、インク供給口１０より不図示のインクジェット記録ヘッドへインク供給を行うと、まず負圧発生部材収納室５のインクが、インク高さが符号１１ａの位置（気体導入溝１９の上端）に達するまで消費されていく。その後、気体導入溝１９および連通部９を介して、インク収容室６には大気が気泡状となって導入され、代わりにインク収容室６内のインク１５が連通路９を介して負圧発生部材１１に充填される。インク収容室６内のインク１５を消費していく気液交換過程にある時は、負圧発生部材１１内のインク液面は基本的に位置１１ａに維持され続ける。

本構成では、光学反射体１３と連通部９との間には、気泡から気液交換により上昇する気泡群を、インク残量検出のための光学反射体１３に近づけることなく速やかに上方に導く手段（Ａ）として、底部近傍から上方に向かって区画壁１７が設けられている。

そして、インク収容室内のインクの上方領域に向かって気泡を導く手段（Ｂ）として、区画壁１７は、仕切り壁１４近傍に、仕切り壁１４から、気泡の上昇を阻害することない程度の距離に隔たれて、インク収容室６の天井近傍まで延在している。

さらに、気泡を導く手段の上部近傍すなわち区画壁１７の上端部にはインク液面低下に伴って気泡が同伴・下降しないように進行を抑制する手段（Ｃ）として、気泡を滞留させる突起等が設けられている（図３を用いて後述する）ため、気泡が消泡する時間を十分に稼ぐことが可能となり、従来のような低速で、あるいは断続的な使用のみならず、インク供給流量の高い状態での連続プリントであっても、インク液面とともに気液交換泡が低下してきて、プリズムによる残検を誤検知する、という不具合が生じない簡便なインクタンクを提供することができる。

以下に、図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明する。なお、本発明の液体供給方法、液体供給システムに用いられる液体として、以下の実施例ではインクを例にとって説明を行っているが、適用可能な液体としてはインクに限ることなく、例えばインクジェット記録分野にあっては記録媒体に対する処理液などを含むことは言うまでもない。

また、本発明の前提となる構成は、図１３に示したような負圧発生部材収納室とインク収容室とを仕切り壁で仕切り、これらの室を仕切り壁の下部の開口のみによって連通させた構成のように、インクを収容するインク収容室へ負圧を制御するために大気が泡状に導入される構成であり、必ずしも負圧発生部材収容室や仕切り壁が設けられた構成に限定されるものではない。なお、以下の説明で参照する図面は、前者の構成において、インクタンクからの負圧発生部材内のインクの消費が進み、インク収容室からのインクを消費している（気液交換している）状態を主に示したものである。

（実施例１）
図１は本発明の実施例１のインクタンク１の概略断面図である。図１において、インクタンク１は、上部が開口したケース２と、負圧発生部材収納室５およびインク収容室６を覆う蓋３等から構成される。上部で大気連通口８を介して大気と連通し、下部でインク供給口１０と連通し、内部に負圧発生部材１１を収容する負圧発生部材収納室５と、インク１５を収容する実質的に密閉されたインク収容室６とは、仕切り壁１４によって仕切られている。仕切り壁１４の下部には、負圧発生部材収納室５とインク収容室６を連通する連通部９が開口している。

また、インク収容室６の底面には、ケース２と一体に形成された頂上の稜線をはさむ２つの反射面のなす角が９０度の三角プリズム形状の光学反射体１３が配置されている。そして、インク収容室６内において、光学反射体１３を連通路９側と区画するための構造体である区画壁１７が、インク収容室６の底部近傍から上部の蓋３近傍に至るまで設けられている。この区画壁１７によって、インク収納室６の連通路９側に区画７（中間室ともいう）が形成される。

区画壁１７の下部は、インク収容室６の光学反射体１３側の区画のインクが残ることなくスムーズに連通路９を介して負圧発生部材１１に移動可能なように、かつ、連通路９からの気泡が光学反射体側に進入しない程度に開口１８ａが設けられている。一方、区画壁１７の上部には、インク収容室の、区画壁をはさんだ両側（光学反射体１３が底部に設けられた真のインク収容室６と中間室７）のインク面が同じ高さとなるよう、エアの行き来を可能にする開口１８ｂが設けられている。図２は、図１の概略断面図で説明した実施例１の透視斜視模式図である。また、本実施例において、図２のＡ−Ａ断面、Ｂ−Ｂ断面、Ｃ−Ｃ断面を詳細に説明する図が、図３（ａ）〜（ｇ）である。

図３において、図３（ａ）には、インク収容室６と負圧発生部材収納室５とを仕切る仕切り壁およびその下部に設けられ、インクと大気を行き来させるための連通部９が示されている。そして、図３（ｇ）は、真のインク収容室６の底部に設けられた光学反射体と、中間室７を形成する区画壁１７およびその上部、下部に設けられた開口１８ｂ、１８ａの概略を示したものである。

さらに図３（ｂ）から（ｆ）には、仕切り壁１４と区画壁１７との間を上昇する気泡を滞留させ、区画壁の反対側（光学反射体が設けられた真のインク収容室６側）に気泡が流れ込まないようにするための構成が示されている。

図３（ｃ）では、インク収容室６の内天井と区画壁１７上端部との間に開口１８ｂを形成するとともに、区画壁１７の上端部１８ｃの形状を、気泡の通過を妨げるように三角鋸歯状としている。開口面積を確保しつつ、開口周長を長く構成しているため、大量に発生した気泡もここでトラップされ、消泡までの時間を稼ぐとともに、積極的に消泡させる作用も得られている。なお、気泡を完全にトラップさせ、場合によっては開口部において、大きなメニスカス力を発生させることで、区画壁１７の両側の圧力差を生じるように作用させることは、本発明の目的ではないので付記しておく。

図３（ｄ）は、開口を複数とした点、および、内天井や稜線部に比較的気泡がトラップされやすいという知見から、内天井より少し下がった位置に開口を設けた点が異なるが、本発明の作用効果は同様である。

図３（ｅ）は、開口１８ｂを形成する区画壁１７の上端部１８ｃの形状の変形例を示すものである。また、区画壁１７はインクタンク容器２と一体的に形成する必要もなく、例えば別部材を容器の開口側から配置してもよく、その場合は、インク収容室６の内壁と、開口１８ａ、１８ｂを除き完全に密着していなければならないということはなく、本発明の効果が得られる限り、部分的な圧入構成として符号１８ｆで示されるような隙間が生じていてもよい。この隙間は、気泡の通過を妨げる程度であれば、稜線部が気泡をトラップさせる作用も得られ、より効果的である。気泡の実体は空気であり、インク液面にまで到達しない限り、消失（消泡）しないが、一時的にトラップさせておくと、時間とともに徐々に上昇し、インク供給量に対応した気泡の発生を平準化できる効果がある。

図３（ｆ）は、図３（ｅ）の変形例であり、符号１８ｅは区画壁１７の微小開口（スリット状）を示している。

以上説明してきたように、区画壁１７の下部では気泡群を光学反射体に接近させないで速やかに上方に導き、区画壁１７全体では気泡をインク収容室に設けられた中間室７の上部領域に向かって導き、区画壁上部では気泡を滞留させるという作用が効果的に働き、従来技術の課題が解決される。

この様子を示した模式図が図４である。図４中の符号８０は気泡を示している。気泡は、インク液面に向かって上昇するとまず液面直下に溜まるが、インク消費に伴いインク液面が低下してくると、溜まってくた気泡は取り残され、液面上方に顔を出し、消泡を待つようになる。本構成は、特に中間室７を含めたインク収容室６にインクが十分収容されていて、液面高さが上部開口１８ｂに近接している状況下で一番、仕切り壁１７および上部開口１８ｂの効果的な作用が現れる。液面が低下してくると、仕切り壁１７の効果が相対的に高くなってくる。

（実施例２）
図５（ａ）で示される従来技術のインクタンク５０（記録ヘッド部５３と一体的に設けられたインクカートリッジとなっている）に対し、本発明の実施例２の概略断面が図５（ｂ）である。

記録ヘッド部５３と一体構成ではあるが、記録ヘッド５３との接続のためのインク供給管５２から右側は、基本的な構成、動作は実施例１と同様であるので、説明を省略する。なお、図５にはこれまで説明したインクタンクの構成部品と同一のものには同一符号を用いている。

従来の構成では、図５（ａ）に示すように、光学反射体として仕切り壁１４の表面が用いられ、仕切り壁１４に対向して配置された光学センサー１０７１の発光部１０７２からの赤外光が１回の反射により受光部１０７３に戻ってくる構成である。具体的には、インク収容室６を透明材料で構成するとともに、仕切り壁１４は白く着色することで反射面としている。インク残量は、インクの光透過率と空気の光透過率差を利用して検知を行うものである。

本実施例では図５（ｂ）に示すように、光学反射体として白く着色した区画壁１７の表面が用いられている。これにより、気液交換動作時の泡群が区画壁１７の裏側に存在するだけなので、光学センサーの光に干渉せず、インク残量を誤検知することがなくなる。

（実施例３）
図６で示されるインクタンクは、容器内に直接インク１１１２が収容され、容器内の上部空間１１１７には空気が溜り、容器底面には弾性部材で付勢された栓で閉じされたインク供給口１１１３が設けられた構成である。インクタンクの底部には容器外部の大気を導入する微細な開口部である大気連通口１１１４が設けられており、その径、形状、インク物性とから決定されるメニスカス力により、容器内部に負圧を発生させる機構となっている。そして、インク供給口１１１３からインクジェット記録ヘッド（不図示）にインク１１１２を供給するに伴って気液界面１１１６が低下するとともに、大気連通口１１１４を介して上部空間１１１７に気泡１１１８が導入される。

さらに、インクタンクの底部には、インク残量を検知する手段を構成するための光学反射体１１１９が設けられている。

本実施例では、実施例１および２同様、光学反射体１１１９と大気連通口１１１４の間には、両者を区画する構造体である区画壁１７が設けられており、上部には開口１８ｂが、下部には開口１８ａが設けられている。動作およびその効果は実施例１および２と同様であり、説明を省略する。

なお、実施例１では、図３（ｆ）に示した構成でトラップ効果を発揮する構造体（区画壁１７）を示したが、本実施例では図７に示すように、区画壁１７の大気連通口側の面に鮫の歯形状の複数の突起１１２１を設けることで、実施例１と同様のトラップ効果を達成させた。すなわち、インク中を上昇する気泡の補助的なトラップ効果と、インク液面近傍に溜まる気泡をトラップさせる効果が得られるため、上部の開口１８ｂを介して気泡が仕切り壁１７の反対側に流れ込み、インク液面とともに気泡が下降していく動作を抑制することができるため、効果的である。なお、仕切り壁１７と上部開口１８ｂで、大きな作用効果が得られるため、突起１１２１は万が一気泡が上部の開口１８ｂを介して気泡が仕切り壁１７の反対側に流れ込んだ場合を想定して、区画壁１７の光学反射体側に設けても、トラップ効果を得るようにしてもよい。

（その他の実施例）
図８〜図１０は本発明のその他の実施例を示す図であり、実施例１と同一の構成要素には同一符号を付してある。

図８で示されるインクタンクでは、インク収容室６の仕切り壁１４と対向する側面に光学反射体１３が設けられている。この場合も、光学反射体１３を仕切り壁１４の連通路９側と区画するための区画壁１７を設けることにより、実施例１および２と同様の作用・効果を奏する。

図９で示されるインクタンクでは、インク収容室６の底面に設けられた光学反射体１３の上方に配置されるように、インク収容室６の仕切り壁１４と対向する側面から複数の、インク収容室底面と略平行な壁１１４１が突出している。この構成によっても、気液交換動作によってインク収容室のインク液面に滞在した気泡が、インク消費によってインク液面とともに下降していく際に、複数段の壁１１４１によってトラップさせて光学反射体１３に到達しないようにすることが可能である。

図１０に示されるインクタンクは、実施例１と類似の構成に見えるが、動作原理の異なる構成例である。

図１０について説明すると、インク収容室６には底部にインク供給口１０があり、一方、負圧発生部材１１が収容され、かつ大気連通口８が設けられた負圧発生部材収納室５とは、仕切り壁１４で２つの室に区画されるとともに仕切り壁１４の下部に設けられた微小連通路９を介して連通している。また、インク収容室６の底面には光学反射体１３が設けられ、微小連通路９が設けられた仕切り壁１４と光学反射体１３との間には、区画壁１７が、上部の開口１８ｂと下部の開口１８ａとともに設けられている。

不図示のインクジェット記録ヘッドにインクを供給すると、まず負圧発生部材収納室５に収容されたインク１５が消費されインクがなくなるとともに、その後は、微小連通路９を介して気泡がインク収容室６に導入され、インク供給口１０からのインク消費がなされる。この場合、微小連通路９のメニスカス力で負圧を発生させており、また、インク消費後の負圧発生部材収納室１１は、温度や気圧の変化下でのインク収容室６の空気膨張収縮によるインク溢れ出しを受け止めるバッファ空間として機能する。

こうした動作のインクタンクであっても、インク中に導入される気泡による残量検知の誤動作を、区画壁１７および開口１８ｂ、さらには本実施例ではインク収容室へインクを注入するための開口およびその封止栓部１８ｃによって効果的に防止する。また、図３や図７に挙げた構成を本実施例に適宜用いることができることは言うまでもない。

なお、以上、光学反射体がインクタンクに設けられた実施例を述べてきたが、気泡が付着して誤検知につながる残量検知方法には、静電容量式や音響特性法などもあり、それらのセンサ、あるいはセンサに対向する検出部位に対し、本発明の構造体を設けることが有効であることは、説明するまでもない。

以上複数の実施例をあげて説明してきたように、本発明の構成では、インクを介してインク収容室へ大気を導入するインクタンクにおいて、導入に伴って発生した気泡が、区画壁によって光学反射体に近づくことができないように構成され、また光学反射体から離れるように上方のインク液面に向かって上昇し、さらにインク液面領域、消泡のための時間を稼ぐべく滞留させる構造物、さらには、積極的に消泡させる構造物が設けられているため、インク収容室内に設けられたインク残量検出のための光学反射体周辺を取り囲むことによってもたらされていた残量誤検出を防止することができる。

本発明のインクタンクの実施例１を説明する概略断面図である。 本発明の実施例１によるインクタンクの内部構造を説明する斜視透視図である。 本発明の実施例１の変形例を説明する断面図である。 本発明の動作を説明する断面図である。 本発明の実施例２を説明する概略断面図である。 本発明の実施例３を説明する概略断面図である。 本発明の実施例３の変形例を説明する斜視透視図である。 本発明の他の実施例を説明する概略断面図である。 本発明の他の実施例を説明する概略断面図である。 本発明の他の実施例を説明する概略断面図である。 従来技術のインクタンクを例示する図である。 従来技術のインクタンクを例示する図である。 従来技術のインクタンクを例示する図である。 従来技術のインクタンクを例示する図である。 従来技術のインクタンクが正常に機能する状況を説明する図である。 従来技術のインクタンクの課題を説明する図である。 本発明の範囲外を明示する図である。

符号の説明

１ インクタンク
２ インクタンク筐体を構成する容器
３ インクタンク筐体を構成する蓋
４ インクタンク筐体
５ 負圧発生部材収納室
６ インク収容室
８ 大気連通口
９ 連通路（連通部）
１０ インク供給口
１１ 負圧発生部材
１１ａ 気液交換時のインク液面
１３ 光学反射体
１４ 仕切り壁
１５ インク
１６ インク収容室のインク液面
１７ 区画壁
１８ａ，１９ｂ 開口
１９ 気体導入溝
８０ 気泡

Claims (5)

1. 直接インクを収容するインク収容室をもち、該インク収容室内に収容されているインクの残量を検知するためのセンサ部を備え、インクジェット記録ヘッドへのインクの供給に伴って、インク収容室外部より大気を大気導入部からインク液中に導入するインクタンクにおいて、
   前記インク収容室内には、前記大気導入部と前記センサ部との間であって、前記大気導入部から離間した個所に前記インク収容室の底面から天井面に向かって垂直に前記インク収容室の内部空間を区画し、かつ、その上端は前記インク収容室内の天井面と隔たれて設けられ、その下端はインクの流通を可能とするが前記大気導入部から離間して設けられることで気泡が到達して侵入することがない開口部が設けられた区画壁が備えられており、
   前記大気導入部が設けられた空間に面した前記区画壁の壁面には、複数の突起が設けられていることを特徴とするインクタンク。
2. 前記センサ部は、インクタンク外部からの光学的な検出手段と連携して、前記インク収容室内に収容されているインクの残量を検知するための光学反射体であることを特徴とする請求項１に記載のインクタンク。
3. 前記大気導入部は、前記インク収容室の内部の圧力を調整するためになされるものであり、前記インク収容室の底部ないしは底部近傍に設けられている、請求項１に記載のインクタンク。
4. 負圧発生部材を収納する負圧発生部材収納室が前記インク収容室と仕切り壁により隔てて備えられているとともに、該仕切り壁の下部で前記負圧発生部材収納室と前記インク収容室とが連通した連通部として構成されており、該連通部が前記大気導入部として機能することを特徴とする請求項１に記載のインクタンク。
5. 負圧発生部材を収納する負圧発生部材収納室と、直接インクを収容するインク収容室と、前記負圧発生部材収納室と前記インク収容室とを区分する仕切り壁と、該仕切り壁の下部で前記負圧発生部材収納室と前記インク収容室とを連通し、前記インク収容室に大気を導入する大気導入部として機能する連通部と、を備え、前記インク収容室には、インクタンク外部からの光学的な検出手段と連携して、該インク収容室内に収容されているインクの残量を検知するための光学反射体を備えて構成され、インクジェット記録ヘッドへのインクの供給に伴ってインク収容室外部より大気をインク液中に導入するインクタンクにおいて、
   前記インク収容室の底面に備えられた前記光学反射体の上方に前記光学反射体を覆うように、前記仕切り壁と対向した前記インク収容室の壁面から前記インク収容室の底面と平行な壁が前記仕切り壁に到達することのない状態で突出して設けられていることを特徴とするインクタンク。

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