JP4924273B2

JP4924273B2 - 液体収容体

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Application number: JP2007200709A
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Inventors: 浩一鳥羽; 修一小金平; 翔平塩野
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Current assignee: Seiko Epson Corp
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Description

本発明は、液体消費装置に液体を供給するための液体収容体に関する。

インクを収容したインクカートリッジが装着され、当該インクカートリッジから供給されたインクを消費して、印刷媒体上に印刷を行うインクジェットプリンタが知られている。このようなインクカートリッジに収容されるインクとして、比重の異なる複数種類の成分が混合されたもの、例えば、顔料系インクが用いられることがある。このようなインクは、時間の経過に応じて比重の高い成分が沈降し、インクの均一性が低下するおそれがある。

ここで、インクカートリッジのインク収容室に、球体などの撹拌体を配置して、インクの均一性を向上する技術が知られている（例えば、特許文献１）。

特開２００６―１２４０号公報特開２００６―１０８２号公報特開２００６―１１７５号公報特開２００３―２６６７３０号公報

しかしながら、従来、撹拌体を配置する位置がインクカートリッジのインク供給口から遠く、撹拌体の配置位置を過ぎた後にインクの沈降現象が起こるおそれが高い等の問題があり、インクの均一性のさらなる向上が求められていた。かかる課題は、インクジェットプリンタ用のインクカートリッジに限らず、例えば、金属を含む液体材料を噴射して半導体上に電極層を形成する噴射装置に液体材料を供給する液体収容体など、液体消費装置に液体を供給するための液体収容体に共通する課題であった。

本発明は、液体収容体において、収容されている液体の均一性を向上することを目的とする。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するために以下の形態または適用例として実現することが可能である。
第１の形態の液体収容体は、液体消費装置に液体を供給するための液体収容体であって、前記液体を収容する液体収容部と、前記液体消費装置に前記液体を供給するための液体供給部と、前記液体収容部から前記液体供給部に至る液体流動部と、前記液体流動部に設けられ、前記設けられた位置における前記液体の有無を検出するためのセンサと、前記液体流動部において、前記センサより前記液体供給部側に配置され、前記液体を撹拌する撹拌体と、を備え、前記液体流動部は、前記センサより前記液体供給部側に設けられたバッファ室を備え、前記撹拌体は、前記バッファ室に配置され、前記バッファ室内の前記液体を撹拌し、前記液体収容体は、前記液体消費装置に備えられ水平方向に往復移動する装着部に、前記液体供給部よりも前記液体収容部が重力方向の上方に位置する姿勢で装着されて用いられ、前記バッファ室は、前記姿勢において、前記装着部の移動方向に沿って前記液体が流動する移動方向流動部を備え、前記撹拌体は、前記バッファ室の前記移動方向流動部に配置されている。
このような形態であれば、撹拌体がセンサより液体供給部側に配置されているので、センサでインク切れが検出された後に、収容体に残っている液体についても均一性を向上することができる。この結果、液体収容体のインクを使い切るまで、液体の均一性を維持することができる。また、装着部の水平方向への往復移動により、撹拌体を移動させ、液体を撹拌できると共に、装着部が往復移動をしていない時であっても、液体の流動によって撹拌体を移動させて、液体を撹拌することができる。

［適用例１］液体消費装置に液体を供給するための液体収容体であって、前記液体を収容する液体収容部と、前記液体消費装置に液体を供給するための液体供給部と、前記液体収容部から前記液体供給部に至る液体流動部と、前記液体流動部に設けられ、前記設けられた位置における前記液体の有無を検出するためのセンサと、前記液体流動部において、前記センサより前記液体供給部側に配置され、前記液体を撹拌する撹拌体と、を備える、液体収容体。

適用例１に係る液体収容体によれば、撹拌体がセンサより液体供給部側に配置されているので、センサでインク切れが検出された後に、収容体に残っている液体についても均一性を向上することができる。この結果、液体収容体のインクを使い切るまで、液体の均一性を維持することができる。

適用例１に係る液体収容体において、前記液体流動部は、前記センサより前記液体供給部側に設けられたバッファ室を備え、前記撹拌体は、前記バッファ室に配置され、前記バッファ室内の前記液体を撹拌しても良い。

適用例１に係る液体収容体において、前記撹拌体の比重は、前記液体の比重と同じあるいは前記液体の比重より大きくても良い。こうすれば、撹拌体の全体を用いて、効率良く液体を撹拌することができる。

適用例１に係る液体収容体において、前記液体流動部は、前記液体を減圧する差圧弁が収容された差圧弁収容室を備え、前記差圧弁収容室は、前記バッファ室より前記液体供給部側に前記バッファ室と直接に連通するように設けられていても良い。こうすれば、バッファ室から液体供給部までの空間を少なくし、撹拌後のインクが滞留して沈降状態になる可能性を低減することができる。

適用例１に係る液体収容体において、前記液体収容体は、前記液体消費装置に備えられた所定の移動方向に往復移動する装着部に装着されて用いられ、前記バッファ室は、前記移動方向に沿って前記液体が流動する移動方向流動部を備え、前記撹拌体は、前記バッファ室の前記移動方向流動部に配置されていても良い。こうすれば、装着部の往復移動により、撹拌体を移動させ、液体を撹拌できると共に、装着部が往復移動をしていない時であっても、液体の流動によって撹拌体を移動させて、液体を撹拌することができる。

適用例１に係る液体収容体において、前記撹拌体の前記移動方向の投影面積の、前記移動方向流動部の前記移動方向の投影面積に対する比は、１５％以上であっても良い。こうすれば、移動方向への撹拌体の移動だけで、液体を十分に撹拌することができる。

適用例１に係る液体収容体において、前記撹拌体の前記移動方向の投影面積の、前記移動方向流動部の前記移動方向の投影面積に対する比は、３０％以下であっても良い。こうすれば、撹拌体によって、収容体内における液体の流動が妨げられることを抑制することができる。

適用例１に係る液体収容体において、前記移動方向流動部は、前記液体を前記移動方向流動部に流入させるための孔であって、前記撹拌体の外径より小さく、前記移動方向と垂直な内壁に設けられた流入孔を備えても良い。こうすれば、液体の流入方向に対して対向するように移動体が移動するときに、液体を効果的に撹拌することができる。

適用例１に係る液体収容体において、前記撹拌体の重力方向の巾は、前記移動方向流動部の重力方向の巾の略半分あるいは半分より大きくても良い。また、前記移動方向流動部の前記移動方向の巾は、前記移動方向に垂直かつ重力方向に垂直な方向の巾より大きくても良い。こうすれば、移動方向への撹拌体の移動だけで、液体を十分に撹拌することができる。

適用例１に係る液体収容体において、前記撹拌体の体積の前記移動方向流動部の容積に対する比は、５パーセント以上であっても良い。こうすれば、撹拌体により移動方向流動部内のインク全体を十分に撹拌することができる。

適用例１に係る液体収容体において、前記撹拌体の体積の前記移動方向流動部の容積に対する比は、１５パーセント以下であっても良い。こうすれば、移動方向流動部の内部において、撹拌体により液体の流動が妨げられることを抑制できる。

次に、本発明の実施態様について図面を参照して実施例に基づいて説明する。
Ａ．実施例：
図１は、本発明の液体収容体の実施例としてのインクカートリッジの第１の外観斜視図である。図２は、実施例としてのインクカートリッジの第２の外観斜視図である。図２は、図１とは反対方向からみた図を示している。図３は、実施例としてのインクカートリッジの第１の分解斜視図である。図４は、実施例としてのインクカートリッジの第２の分解斜視図である。図４は、図３とは反対方向からみた図を示している。図５は、インクカートリッジがキャリッジに取り付けられた状態を示す図である。なお、図１〜図５には、方向を特定するため、ＸＹＺ軸が図示されている。

インクカートリッジ１は、内部に液体のインクを収容する。図５に示すように、インクカートリッジ１は、インクジェットプリンタのキャリッジ２００に装着され、当該インクジェットプリンタにインクを供給する。

図１および図２に示すようにインクカートリッジ１は、略直方体形状を有し、Ｚ軸正方向側の面１ａと、Ｚ軸負方向側の面１ｂと、Ｘ軸正方向側の面１ｃと、Ｘ軸負方向側の面１ｄと、Ｙ軸正方向側の面１ｅと、Ｙ軸負方向側の面１ｆとを有している。以下では、説明の便宜上、面１ａを上面、面１ｂを底面、面１ｃを右側面、面１ｄを左側面、面１ｅを正面、面１ｆを背面とも呼ぶ。また、これらの面１ａ〜１ｆのある側を、それぞれ上面側、底面側、右側面側、左側面側、正面側、背面側とも呼ぶ。

底面１ｂには、インクジェットプリンタにインクを供給するための供給孔を有する液体供給部５０が設けられている。底面１ｂには、さらに、インクカートリッジ１の内部に大気を導入するための大気解放孔１００が開口している（図４）。

大気解放孔１００は、インクジェットプリンタのキャリッジ２００に形成された突起２３０（図５）が所定の隙間を有するように余裕を持って嵌るような深さと径を有している。ユーザは、大気解放孔１００を気密に封止する封止フィルム９０を剥がしてから、インクカートリッジ１をキャリッジ２００に装着する。突起２３０は、封止フィルム９０の剥がし忘れを防止するために設けられている。

図１および図２に示すように、左側面１ｄには、係合レバー１１が設けられている。係合レバー１１には、突起１１ａが形成されている。突起１１ａが、キャリッジ２００への装着時にキャリッジ２００に形成された凹部２１０と係合することによりキャリッジ２００に対してインクカートリッジ１が固定される（図５）。以上から解るように、キャリッジ２００はインクカートリッジ１が装着される装着部である。インクジェットプリンタの印刷時には、キャリッジ２００は、印刷ヘッド（図示省略）と一体になって、印刷媒体の紙巾方向（主走査方向）に往復移動する。主走査方向は、図５において矢印ＡＲ１で示すとおりである。すなわち、インクカートリッジ１は、インクジェットプリンタが印刷を行っているとき、各図におけるＹ軸方向に沿って往復移動させられる。

左側面１ｄの係合レバー１１の下方には、回路基板３４が設けられている（図２）。回路基板３４上には、複数の電極端子３４ａが形成されており、これらの電極端子３４ａは、キャリッジ２００に設けられた電極端子（図示省略）を介して、インクジェットプリンタと電気的に接続される。

インクカートリッジ１の上面１ａと背面１ｆには、外表面フィルム６０が貼り付けられている。

さらに、図３、図４を参照しながら、インクカートリッジ１の内部構成、部品構成について説明していく。インクカートリッジ１は、カートリッジ本体１０と、カートリッジ本体１０の正面側を覆う蓋部材２０とを有している。

カートリッジ本体１０の正面側には、様々な形状を有するリブ１０ａが形成されている（図３）。カートリッジ本体１０と蓋部材２０との間には、カートリッジ本体１０の正面側を覆うフィルム８０が設けられている。フィルム８０は、カートリッジ本体１０のリブ１０ａの正面側の端面に隙間が生じないように緻密に貼り付けられている。これらのリブ１０ａとフィルム８０により、複数の小部屋、例えば、後述するインク収容室、バッファ室がインクカートリッジ１の内部に区画形成される。バッファ室には、バッファ室の内部のインクを撹拌するための撹拌球１０００が配置されている。これらの各部屋および撹拌球１０００については、さらに詳細を後述する。

カートリッジ本体１０の背面側には、差圧弁収容室４０ａと気液分離室７０ａとが形成されている（図４）。差圧弁収容室４０ａは、バルブ部材４１とバネ４２とバネ座４３とからなる差圧弁４０を収容する。気液分離室７０ａの底面を囲む内壁には土手７０ｂが形成され、気液分離膜７１が、当該土手７０ｂに貼着されており、全体で気液分離フィルタ７０を構成している。

カートリッジ本体１０の背面側には、さらに、複数の溝１０ｂが形成されている（図４）。これらの溝１０ｂは、カートリッジ本体１０の背面側の略全体を覆うように外表面フィルム６０が貼り付けられたときに、カートリッジ本体１０と外表面フィルム６０との間に後述する各種の流路、例えば、インクや大気が流動するための流路を形成する。

次に、上述した回路基板３４周辺の構造を説明する。カートリッジ本体１０の右側面の下面側には、センサ収容室３０ａが形成されている（図４）。センサ収容室３０ａには、液体残量センサ３１と、固定バネ３２とが収容されている。固定バネ３２は、液体残量センサ３１をセンサ収容室３０ａの下面側の内壁に押し当てて固定する。センサ収容室３０ａの右側面側の開口は、カバー部材３３によって覆われ、カバー部材３３の外表面３３ａに、上述した回路基板３４が固定される。センサ収容室３０ａ、液体残量センサ３１、固定バネ３２、カバー部材３３、回路基板３４と、後述するセンサ流路形成室３０ｂとを全体で、センサ部３０とも呼ぶ。

詳細の図示は省略するが、液体残量センサ３１は、後述するインク流動部の一部を形成するキャビティと、キャビティの壁面の一部を形成する振動板と、振動板上に配置された圧電素子とを備えている。圧電素子の端子は、電気的に回路基板３４の電極端子の一部に接続されており、インクジェットプリンタにインクカートリッジ１が装着されたとき、圧電素子の端子は、回路基板３４の電極端子を介してインクジェットプリンタと電気的に接続される。インクジェットプリンタは、圧電素子に電気エネルギを与えることにより、圧電素子を介して振動板を振動させることができる。その後、振動板の残留振動の特性（周波数等）を、圧電素子を介して検出することにより、インクジェットプリンタはキャビティにおけるインクの有無を検出することができる。具体的には、カートリッジ本体１０に収容されていたインクが消尽されることにより、インクが満たされた状態から大気が満たされた状態に、キャビティの内部の状態が変化すると、振動板の残留振動の特性が変化する。かかる振動特性の変化を、液体残量センサ３１を介して検出することにより、インクジェットプリンタは、キャビティにおけるインクの有無を検出することができる。

また、回路基板３４には、ＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）などの書換可能な不揮発性メモリが設けられており、インクジェットプリンタのインク消費量などが記録される。

カートリッジ本体１０の底面側には、上述した液体供給部５０と大気解放孔１００と共に、減圧孔１１０と、センサ流路形成室３０ｂと、迷路流路形成室９５ａが設けられている（図４）。減圧孔１１０は、インクカートリッジ１の製造工程においてインクを注入する際に、空気を吸い出してインクカートリッジ１内部を減圧するために用いられる。センサ流路形成室３０ｂおよび迷路流路形成室９５ａは、後述するインク流動部の一部を形成する。

液体供給部５０、大気解放孔１００、減圧孔１１０、迷路流路形成室９５ａ、センサ流路形成室３０ｂは、インクカートリッジ１が製造された直後には、それぞれ封止フィルム５４、９０、９８、９５、３５によって開口部が封止されている。このうち、封止フィルム９０は、上述したようにインクカートリッジ１がインクジェットプリンタのキャリッジ２００に装着される前にユーザによって剥離される。これにより、大気解放孔１００は外部と連通し、インクカートリッジ１の内部に大気が導入される。また、封止フィルム５４は、インクカートリッジ１がインクジェットプリンタのキャリッジ２００に装着された際に、キャリッジ２００に備えられたインク供給針２４０によって破られるように構成されている。

液体供給部５０の内部には、下面側から順に、シール部材５１と、バネ座５２と、閉塞バネ５３とが収容されている。シール部材５１は、液体供給部５０にインク供給針２４０が挿入されているときに、液体供給部５０の内壁とインク供給針２４０の外壁との間に隙間が生じないようにシールする。バネ座５２は、インクカートリッジ１がキャリッジ２００に装着されていないときに、シール部材５１の内壁に当接して液体供給部５０を閉塞する。閉塞バネ５３は、バネ座５２をシール部材５１の内壁に当接させる方向に付勢する。インク供給針２４０が液体供給部５０に挿入されると、インク供給針２４０の上端がバネ座５２を押し上げ、バネ座５２とシール部材５１との間に隙間が生じ、当該隙間からインク供給針２４０にインクが供給される。

次に、さらに詳しくインクカートリッジ１の内部構造について説明する前に、理解の容易のため、大気解放孔１００から液体供給部５０に至る経路を、図６を参照して概念的に説明する。図６は、大気解放孔から液体供給部に至る経路を概念的に示す図である。

大気解放孔１００から液体供給部５０に至るまでの経路は、インクを収容するためのインク収容部と、インク収容部の上流側の大気導入部と、インク収容部の下流側のインク流動部とに大きく分けられる。

インク収容部は、上流から順に、第１のインク収容室３７０と、収容室接続路３８０と、第２のインク収容室３９０とから構成される。収容室接続路３８０の上流側は第１のインク収容室３７０と連通し、収容室接続路３８０の下流側は第２のインク収容室３９０と連通している。

大気導入部は、上流側から順に、蛇行路３１０と、上述した気液分離膜７１を収納する気液分離室７０ａと、気液分離室７０ａとインク収容部とを連結する連結部３２０〜３６０とから構成される。蛇行路３１０は、上流端が大気解放孔１００と連通し、下流端が気液分離室７０ａと連通している。蛇行路３１０は、大気解放孔１００から第１のインク収容部までの距離を長くするために細長く蛇行して形成されている。これにより、インク収容部内のインク中の水分の蒸発を抑制することができる。気液分離膜７１は、気体の透過を許容すると共に、液体の透過を許容しない素材で構成されている。気液分離膜７１を、気液分離室７０ａの上流側と下流側との間に配置することにより、インク収容部から逆流してきたインクが、気液分離室７０ａより上流に進入することを抑制することができる。連結部３２０〜３６０の具体的構成は、後述する。

インク流動部は、上流側から順に、迷路流路４００と、第１流動路４１０と、上述したセンサ部３０と、第２流動路４２０と、バッファ室４３０と、上述した差圧弁４０を収容する差圧弁収容室４０ａと、第３流動路４５０とから構成されている。迷路流路４００は、上述した迷路流路形成室９５ａによって形成される空間を含み、３次元の迷路状の形状に形成されている。迷路流路４００によって、インク内に混入した気泡を補足して迷路流路４００より下流のインクに気泡が混入することを抑制することができる。第１流動路４１０は、上流端に連通し、下流端がセンサ部３０のセンサ流路形成室３０ｂに連通している。第２流動路４２０は、上流端がセンサ部３０のセンサ流路形成室３０ｂに連通し、下流端がバッファ室４３０に連通している。バッファ室４３０の内部には、上述した撹拌球１０００が配置されている。バッファ室４３０は、途中に流動路を挟むことなく、直接に差圧弁収容室４０ａに連通している。これによりバッファ室４３０から液体供給部５０までの空間を少なくし、撹拌後のインクが滞留して沈降状態になる可能性を低減することができる。差圧弁収容室４０ａにおいて、差圧弁４０により、差圧弁収容室４０ａより下流側のインクの圧力は、上流側のインクの圧力より低く調整され、下流側のインクが負圧となるようにされる。第３流動路４５０は、上流端が差圧弁収容室４０ａに連通し、下流端が液体供給部５０に連通している。

インクは、インクカートリッジ１の製造時には、図６において破線ＭＬ１で液面を概念的に示すように、第１のインク収容室３７０まで充填されている。インクカートリッジ１の内部のインクがインクジェットプリンタによって消費されていくと、液面は下流側に移動し、その代わりに大気解放孔１００を介して上流から大気がインクカートリッジ１の内部に流入する。そして、インクの消費が進むと、図６において破線ＭＬ２で液面を概念的に示すように、液面がセンサ部３０にまで到達する。そうすると、センサ部３０に大気が導入され、液体残量センサ３１により、インク切れが検出される。インク切れが検出されると、インクカートリッジ１は、センサ部３０より下流側（バッファ室４３０等）に存在するインクが完全に消費されるより前の段階で、印刷を停止し、ユーザにインク切れを通知する。完全にインクが切れて、さらに印刷を行うと印刷ヘッドに空気が混入し、不具合が発生するおそれがあるためである。

以上の説明を踏まえて、大気解放孔１００から液体供給部５０に至るまでの経路の各構成要素のインクカートリッジ１内における具体的構成を、図７〜９を参照して説明する。図７は、カートリッジ本体１０を正面側から見た図である。図８は、カートリッジ本体１０を背面側から見た図である。図９（ａ）は、図７を簡略化した模式図である。図９（ｂ）は、図８を簡略化した模式図である。

インク収容部のうち、第１のインク収容室３７０および第２のインク収容室３９０は、カートリッジ本体１０の正面側に形成されている。第１のインク収容室３７０および第２のインク収容室３９０は、図７および図９（ａ）において、それぞれ、シングルハッチングおよびクロスハッチングで示されている。収容室接続路３８０は、カートリッジ本体１０の背面側に、図８および図９（ｂ）に示す位置に形成されている。連通孔３７１は収容室接続路３８０の上流端と第１のインク収容室３７０とを連通させる孔であり、連通孔３９１は収容室接続路３８０の下流端と第２のインク収容室３９０とを連通させる孔である。

大気導入部のうち、蛇行路３１０および気液分離室７０ａは、カートリッジ本体１０の背面側に図８および図９（ｂ）に示す位置にそれぞれ形成されている。連通孔１０２は、蛇行路３１０の上流端と大気解放孔１００とを連通する孔である。蛇行路３１０の下流端は、気液分離室７０ａの側壁を貫通して気液分離室７０ａに連通している。

図６に示す大気導入部の連結部３２０〜３６０は、詳述すると、カートリッジ本体１０の正面側に配置された第１の空間３２０、第３の空間３４０、第４の空間３５０（図７および図９（ａ）参照）と、カートリッジ本体１０の背面側に配置された第２の空間３３０、第５の空間３６０（図８および図９（ｂ）参照）とから構成され、各空間は上流から符合の順に直列に一本の流路を形成している。連通孔３２２は、気液分離室７０ａと第１の空間３２０とを連通する孔である。連通孔３２１、３４１は、第１の空間３２０と第２の空間３３０との間、第２の空間３３０と第３の空間３４０との間を、それぞれ連通する孔である。第３の空間３４０と第４の空間３５０との間は、第３の空間３４０と第４の空間３５０を隔てるリブに形成された切欠３４２により連通している。連通孔３５１、３７２は、第４の空間３５０と第５の空間３６０との間、第５の空間３６０と第１のインク収容室３７０との間を、それぞれ連通する孔である。

インク流動部のうち、迷路流路４００、第１流動路４１０は、カートリッジ本体１０の正面側に、図７および図９（ａ）に示す位置に形成されている。連通孔３１１は、第２のインク収容室３９０と迷路流路４００とを隔てるリブに設けられ、第２のインク収容室３９０と迷路流路４００とを連通している。センサ部３０は、図４を参照して説明したように、カートリッジ本体１０の右側面の下面側に配置されている（図７〜図９）。第２流動路４２０と、上述した気液分離室７０ａは、カートリッジ本体１０の背面側に図８および図９（ｂ）に示す位置にそれぞれ形成されている。バッファ室４３０および第３流動路４５０は、カートリッジ本体１０の正面側に、図７および図９（ａ）に示す位置に形成されている。連通孔３１２は、センサ部３０の迷路流路形成室９５ａ（図４）と第２流動路４２０の上流端とを連通する孔であり、連通孔４３１は、第２流動路４２０の下流端とバッファ室４３０とを連通する孔である。連通孔４３２は、バッファ室４３０と差圧弁収容室４０ａとを直接に連通する孔である。連通孔４５１および連通孔４５２は、差圧弁収容室４０ａと第３流動路４５０との間と、第３流動路４５０と液体供給部５０内部のインク供給孔との間とを、それぞれ連通する孔である。

なお、ここで図７および図９（ａ）に示す空間５０１は、インクが充填されない未充填室である。未充填室５０１は、大気解放孔１００から液体供給部５０に至る経路上にはなく、独立している。未充填室５０１の背面側には、大気と連通する大気連通孔５０２が設けられている。未充填室５０１は、インクカートリッジ１を減圧パックにより包装した時に、負圧を蓄圧した脱気室となる。これにより、インクカートリッジ１は包装された状態で、カートリッジ本体１０内部の気圧が規定値以下に保たれ、溶存空気の少ないインクを供給することができる。

・バッファ室４３０の構成：
次に、図１０〜図１３を参照して、バッファ室４３０とその内部に配置された撹拌球１０００について、さらに説明する。図１０は、バッファ室４３０の周辺の第１の拡大斜視図である。図１１は、バッファ室４３０の周辺の第２の拡大斜視図である。図１０と図１１は、同じバッファ室４３０の周辺を異なる角度から見た図を示している。図１２は、バッファ室４３０を正面側から見た図である。図１３は、バッファ室４３０を上面側から見た図である。図１３は、図１０における破線ＡＡを含みＺ軸に垂直な平面でバッファ室４３０を切断し、その切断面を上面側から見た図を示している。

バッファ室４３０は、仕切リブ４３５によって、上流部４３０ａと下流部４３０ｂとに分けられている。上流部４３０ａに、撹拌球１０００が配置されている。上流部４３０ａの背面側の壁面、すなわち、Ｙ軸方向と垂直な内壁には、上述した連通孔４３１が設けられている（図１１、図１２）。また、上流部４３０ａの仕切リブ４３５の下面側には、切り欠き４３３が設けられている。また、仕切リブ４３５の上面側には、隙間４３６が設けられている。

センサ部３０から第２流動路４２０を通って流動してきたインクは、連通孔４３１からバッファ室４３０に流入し、切り欠き４３３または隙間４３６から下流部４３０ｂに流れていく。すなわち、連通孔４３１は、上流部４３０ａに液体を流入させる流入孔であり、切り欠き４３３および隙間４３６は、上流部４３０ａから液体を流出させる流出孔である。流入孔としての４３１は、上流部４３０ａの背面側かつ左側面側に位置し、流出孔としての切り欠き４３３および隙間４３６は、上流部４３０ａの正面側かつ左側面側に位置しているため、図１１において白抜きの矢印で示すように、上流部４３０ａの内部には、Ｙ軸方向に沿ってインクが流動する。Ｙ軸方向は、上述したようにインクカートリッジ１がキャリッジ２００と共に往復移動する方向である。これにより、上流部４３０ａ内の撹拌球１０００は、キャリッジ２００の往復移動による加速度だけでなく、上流部４３０ａ内のインクの流れによっても、Ｙ軸方向に移動させられる。この結果、上流部４３０ａ内のインクはより効果的に撹拌され、インクの均一性が向上する。以上の説明から解るように、本実施例における上流部４３０ａは、請求項における移動方向流動部に対応する。

上流部４３０ａのＹ軸方向の巾ｄ１（図１０）は、例えば、１０ｍｍ（ミリメートル）程度である。一方、下流部４３０ｂのＹ軸方向の巾ｄ２（図１０）は、下流部４３０ｂの背面側に差圧弁収容室４０ａが形成されているために、上流部４３０ａのＹ軸方向の巾ｄ１より短く、５ｍｍ程度である。撹拌球１０００の直径は、約５ｍｍであり、製造誤差を考慮すると、４．５ｍｍ〜５．７ｍｍの範囲内である。上流部４３０ａのＹ軸方向の巾ｄ１は撹拌球１０００の直径と概ね２倍程度あり、撹拌球１０００のＹ軸方向への移動距離は十分確保されている。一方、上流部４３０ａのＸ軸方向の巾は、正面側の巾Ｗ１が約９ｍｍ、背面側の巾Ｗ２が約７ｍｍである。このように、上流部４３０ａのＹ軸方向の巾ｄ１は、上流部４３０ａの上流部４３０ａのＸ軸方向の巾より大きいことが好ましい。この理由について説明すると、撹拌球１０００には、Ｙ軸方向に移動させようとする力（キャリッジ２００の往復移動やインク流れによる力）が働くが、Ｘ軸方向にはあまり力が働かない。このため、Ｘ軸方向の巾をＹ軸方向の巾より狭くすることにより、撹拌球１０００のＹ軸方向の移動だけで、上流部４３０ａの内部のインクが十分に撹拌できるようにしている。なお、実施例におけるＸ軸方向は、請求項における移動方向に垂直かつ重力方向に垂直な方向に対応する。

また、上流部４３０ａのＺ軸方向の巾ｈ１（重力方向の巾）は、約１０ｍｍである。このように、撹拌球１０００のＺ軸方向の巾（本実施例では撹拌球１０００は球形であるので撹拌球１０００の直径ｒ１）は、上流部４３０ａのＺ軸方向の巾の略半分あるいは半分より大きいことが好ましい。この理由は、上記同様、撹拌球１０００は、Ｙ軸方向の移動は期待できるが、Ｚ軸方向の移動はあまり期待できない。このため、撹拌球１０００のＺ軸方向の巾を、上流部４３０ａのＺ軸方向の巾の略半分あるいは半分より大きく設定することにより、撹拌球１０００のＹ軸方向の移動だけで、上流部４３０ａの内部のインクが十分に撹拌できるようにしている。

上流部４３０ａのＹ軸方向の投影面積Ｓ１（図１２のハッチングされた領域の面積）は、約９１ｍｍ^２（平方ミリメートル）である。一方、撹拌球１０００のＹ軸方向の投影面積Ｓ２は、約１７ｍｍ^２〜２５ｍｍ^２である。したがって、撹拌球１０００のＹ軸方向の投影面積Ｓ２の、上流部４３０ａのＹ軸方向の投影面積Ｓ１に対する比率は、概ね１８％〜２７％である。この比率は、１５％以上３０％以下であることが好ましい。１５％より小さいと、撹拌球１０００が小さく、Ｙ軸方向の移動だけで、上流部４３０ａの内部のインクを十分に撹拌できないおそれがある。また、３０％より大きいと、撹拌球１０００が大きく、上流部４３０ａ内部のインクの円滑な流動を妨げるおそれがある。

なお、下流部４３０ｂのＹ軸方向の投影面積は、約１０２ｍｍ^２である。したがって、バッファ室４３０全体のＹ軸方向の投影面積は、約１９３ｍｍ^２である。撹拌球１０００のＹ軸方向の投影面積Ｓ２の、バッファ室４３０のＹ軸方向の投影面積に対する比率は、概ね９％〜１３％である。

撹拌球１０００の体積の上流部４３０ａの容積に対する比は、約５％〜１５％程度である。この比率があまりに小さいと、上流部４３０ａの内部のインク全体を撹拌するのに十分でなく、あまりに大きいと、上流部４３０ａ内部のインクの円滑な流動を妨げるおそれがある。

また、図１３に示すように、インクの流入孔としての連通孔４３１は、Ｙ軸方向に対して垂直な内壁に設けられている。そして、撹拌球１０００の期待される移動方向はＹ軸方向である。このため、図１３に示すように、撹拌球１０００がＹ軸負方向に移動しているとき、撹拌球１０００は連通孔４３１から上流部４３０ａに流入してくるインクの流れ（図１３：破線矢印）に正面からぶつかる。この結果、連通孔４３１から上流部４３０ａに流入してくるインクは、上流部４３０ａの全体に拡散され、効果的な撹拌が実現される。

また、切り欠き４３３のＺ軸方向の巾ｈ２およびＹ軸方向の巾ｗ３、隙間４３６のＺ軸方向の巾ｈ３、連通孔４３１の直径ｒ２は、いずれも撹拌球１０００の直径ｒ１より十分に小さく、これらに撹拌球１０００が引っ掛かったり、詰まったりして、撹拌球１０００の移動が妨げられることはない。

撹拌球１０００の比重は、インクの比重と同じ、あるいは、インクの比重より大きくされている。撹拌球１０００は、例えば、樹脂などの有機材料、金属その他の無機材料、あるいはこれらの複合材料で形成される。図１４は、撹拌球１０００の比重について説明する説明図である。比重の異なる複数の成分を混合したインク（例えば、顔料インク）は、図１４に示すように、長時間放置しておくと、高比重層（例えば、分散粒子層）と低比重層（例えば、溶媒層）に分離する。ここで、撹拌球１０００の比重がインクの比重より小さいと、撹拌球１０００は、インクの中に浮いてしまう（図１４（ａ））。そうすると、例えば、バッファ室４３０の全体にインクが充填されていない場合、撹拌球１０００の上部はインクの液面から上に出てしまい、撹拌球１０００全体を有効に用いてインクを撹拌することができない。また、撹拌球１０００は低比重層の内部に存在し、低比重層を撹拌することになり、あまり効率良くインクを撹拌することができない。

一方、撹拌球１０００の比重がインクの比重と同じであると、撹拌球１０００は高比重層と低比重層との境界に位置し、撹拌球１０００の全体を用いて、効率良くインクを撹拌することができる。また、低比重層と高比重層の両方を撹拌して、インクの均一性を向上することができる。

撹拌球１０００の比重がインクの比重より大きいと、撹拌球１０００は高比重層の中に沈む。そうすると、撹拌球１０００の全体を用いて効率良くインクを撹拌することができる。また、高比重層を中心に撹拌する方が、低比重層を中心に撹拌するより、全体が均一になりやすい。

以上説明した本実施例によれば、撹拌球１０００がセンサ部３０より下流側、すなわち、液体供給部５０側に配置されているので、センサ部３０でインク切れが検出された後に、インクカートリッジ１内部に残っているインクについても均一性を向上することができる。この結果、インクカートリッジ１のインクを使い切るまで、インクの均一性を維持することができる。

さらに、撹拌球１０００が収容されたバッファ室４３０は、連通孔４３２により、差圧弁４０が収容された差圧弁収容室４０ａに直接に連通している。この結果、これによりバッファ室４３０から液体供給部５０までの空間を少なくし、撹拌後のインクが滞留して沈降状態になる可能性を低減することができる。

さらに、撹拌球１０００は、キャリッジ２００の往復移動により、当該往復移動の移動方向（本実施例ではＹ軸方向）に沿って移動することによって、バッファ室４３０の上流部４３０ａにおいてインクを撹拌するが、上流部４３０ａは、キャリッジ２００の往復移動に沿ってインクが流動するように流路が構成されている。この結果、キャリッジ２００が往復移動をしていない時であっても、インクの流動によって撹拌球１０００を移動させて、インクを撹拌することができる。例えば、インクジェットプリンタは、印刷前にキャリッジ２００を停止した状態で、インクを消費するクリーニング処理を行うことがある。本実施例では、このようなクリーニング処理時にもインクの流動によって、撹拌球１０００の移動が促され、インクを撹拌してインクの均一性を向上することができる。クリーニング処理は、印刷ヘッドの各ノズルからインクを吐出してノズルの目詰まりを解消するフラッシングや、フラッシングのみではノズルの目詰まりが解消しない場合に行なう吸引クリーニングを実行する処理を含む。

さらに、本実施例では、撹拌球１０００の大きさおよび比重、バッファ室４３０の上流部４３０ａの形状および大きさを、上述したように好適化している。この結果、上流部４３０ａにおける撹拌球１０００によるインクの撹拌能力を向上し、インクの均一性を向上することができる。

Ｂ．変形例：
上記の実施例では、撹拌体として球形の撹拌球１０００を用いているが、撹拌球１０００の形状は、さまざまは変形が可能である。例えば、楕円形の撹拌体を用いて、撹拌体の移動に不規則性を持たせても良い。また、撹拌球１０００の表面に凹凸や小さなフィンを設けて、撹拌動作をより積極的に行っても良い。

上記実施例では、顔料などのインクを撹拌するために本発明を適用しているが、様々な液体を収容する収容体に本発明を適用できる。例えば、溶媒に電極材料の微粒子を混合した液体材料を半導体に噴射して、半導体上に電極を形成する装置に対して、当該液体材料を供給する液体収容体などに適用されても良い。

上記実施例では、バッファ室４３０、上流部４３０ａを始めとするインクカートリッジ１の形状、大きさ、撹拌球１０００の形状、大きさを具体的に特定しているが、これらは一例であり、当業者に自明な範囲で変形、改良され得る。

以上、実施例、変形例に基づき本発明について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれる。

実施例におけるインクカートリッジの第１の外観斜視図である。実施例におけるインクカートリッジの第２の外観斜視図である。実施例としてのインクカートリッジの第１の分解斜視図である。実施例としてのインクカートリッジの第２の分解斜視図である。インクカートリッジがキャリッジに取り付けられた状態を示す図である。大気解放孔から液体供給部に至る経路を概念的に示す図である。カートリッジ本体を正面側から見た図である。カートリッジ本体を背面側から見た図である。図７および図８を簡略化した模式図である。バッファ室の周辺の第１の拡大斜視図である。バッファ室の周辺の第２の拡大斜視図である。バッファ室を正面側から見た図である。バッファ室を上面側から見た図である。撹拌球の比重について説明する説明図である。

符号の説明

１...インクカートリッジ
１０...カートリッジ本体
１０ａ...リブ
１０ｂ...溝
１１...係合レバー
２０...蓋部材
３０...センサ部
３０ａ...センサ収容室
３０ｂ...センサ流路形成室
３１...液体残量センサ
３２...固定バネ
３３...カバー部材
３３ａ...外表面
３４...回路基板
３４ａ...電極端子
４０...差圧弁
４０ａ...差圧弁収容室
４１...バルブ部材
４２...バネ
４３...バネ座
５０...液体供給部
５１...シール部材
５２...バネ座
５３...閉塞バネ
５４...封止フィルム
６０...外表面フィルム
７０...気液分離フィルタ
７０ａ...気液分離室
７０ｂ...土手
７１...気液分離膜
８０...フィルム
９０...封止フィルム
９５ａ...迷路流路形成室
１００...大気解放孔
１０２...連通孔
１１０...減圧孔
２００...キャリッジ
２１０...凹部
２３０...突起
２４０...インク供給針
３１０...蛇行路
３１１、３１２、３２１、３２２、３５１、３７１、３９１、４３１、４３２、４５１、４５２...連通孔
３２０〜３６０...連結部
３７０、３９０...インク収容室
３８０...収容室接続路
４００...迷路流路
４１０、４２０、４５０...流動路
４３０...バッファ室
４３０ａ...上流部
４３０ｂ...下流部
４３５...仕切リブ
５０１...未充填室
５０２...大気連通孔
１０００...撹拌球

Claims

液体消費装置に液体を供給するための液体収容体であって、
前記液体を収容する液体収容部と、
前記液体消費装置に前記液体を供給するための液体供給部と、
前記液体収容部から前記液体供給部に至る液体流動部と、
前記液体流動部に設けられ、前記設けられた位置における前記液体の有無を検出するためのセンサと、
前記液体流動部において、前記センサより前記液体供給部側に配置され、前記液体を撹拌する撹拌体と、
を備え、
前記液体流動部は、前記センサより前記液体供給部側に設けられたバッファ室を備え、
前記撹拌体は、前記バッファ室に配置され、前記バッファ室内の前記液体を撹拌し、
前記液体収容体は、前記液体消費装置に備えられ水平方向に往復移動する装着部に、前記液体供給部よりも前記液体収容部が重力方向の上方に位置する姿勢で装着されて用いられ、
前記バッファ室は、前記姿勢において、前記装着部の移動方向に沿って前記液体が流動する移動方向流動部を備え、
前記撹拌体は、前記バッファ室の前記移動方向流動部に配置されている、液体収容体。
請求項１に記載の液体収容体において、
前記液体流動部は、前記液体を減圧する差圧弁が収容された差圧弁収容室を備え、
前記差圧弁収容室は、前記バッファ室より前記液体供給部側に前記バッファ室と直接に連通するように設けられている、液体収容体。
請求項１または請求項２に記載の液体収容体において、
前記撹拌体の重力方向の巾は、前記姿勢において、前記移動方向流動部の重力方向の巾の半分あるいは半分より大きい、液体収容体。
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の液体収容体において、
前記移動方向流動部の前記移動方向の巾は、前記姿勢において、前記移動方向に垂直かつ重力方向に垂直な方向の巾より大きい、液体収容体。