JP2009034890A - 液体収容体 - Google Patents

Abstract

【課題】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。
【解決手段】液体消費装置に供給される液体を収容する液体収容体は、重力方向の成分を有する流動方向に液体が流動する重力方向流動部と、重力方向流動部に配置され、液体の比重より小さい比重を有する撹拌体と、を備える。
【選択図】図１０

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。

装着された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。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。この種のインクは、時間の経過に応じて比重の大きい成分が沈降し、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

この技術では、撹拌体を動かすために利用されるエネルギは、インクカートリッジ本体に加えられる運動エネルギである。例えば、印刷動作時に往復動作をするキャリッジに搭載されるインクカートリッジでは、キャリッジの往復動作による運動エネルギを利用して撹拌体を動かしている。

しかしながら、インクカートリッジ本体に加えられる運動エネルギのみでは撹拌が不十分な場合があり、撹拌力を向上してインクの均一性をさらに向上することが求められていた。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。

［適用例１］液体消費装置に供給される液体を収容する液体収容体であって、重力方向の成分を有する流動方向に前記液体が流動する重力方向流動部と、前記重力方向流動部に配置され、前記液体の比重より小さい比重を有する撹拌体と、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、液体の流動による重力方向の力と、浮力により、撹拌体を重力方向に沿って揺動させ、液体を撹拌することができる。この結果、液体の均一性を向上させることができる。

適用例１に係る液体収容体は、さらに、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、前記液体供給部より上流側に設けられ、前記液体を減圧する差圧弁が収容された差圧弁収容室と、を備え、前記重力方向流動部は、前記液体供給部と、前記差圧弁収容室との間に設けられていても良い。こうすれば、液体供給部により近いところで、液体を撹拌でき、液体を使い切る間際まで、インクの均一性を向上できる。

適用例１に係る液体収容体において、前記重力方向流動部における前記液体の流動速度は、前記液体収容体内部における前記液体の平均流動速度より速くても良い。こうすれば、液体の速い流動を用いて、撹拌体をより効果的に揺動させることができる。

適用例１に係る液体収容体において、前記重力方向流動部は、前記重力方向に垂直な方向の寸法が前記重力方向の寸法より短くても良い。こうすれば、重力方向流動部における液体の流動速度を向上し、撹拌体をより効果的に揺動させることができる。

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、前記重力方向流動部は、前記重力方向に垂直かつ前記移動方向に垂直な方向の寸法が前記重力方向の寸法および前記移動方向の寸法より短くても良い。こうすれば、撹拌体を重力方向に揺動させると共に、撹拌体を装着部の移動方向にも揺動させることができ、より液体の均一性を向上することができる。

［適用例２］液体消費装置に供給される液体を収容する液体収容体であって、重力の反対方向の成分を有する流動方向に前記液体が流動する反重力方向流動部と、前記反重力方向流動部に配置され、前記液体の比重より大きい比重を有する撹拌体と、を備える、液体収容体。

適用例２に係る液体収容体によれば、液体の流動による重力方向と反対の力と、重力により、撹拌体を重力方向に沿って揺動させ、液体を撹拌することができる。この結果、液体の均一性を向上させることができる。

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．第１実施例：
図１は、本発明の液体収容体の第１実施例としてのインクカートリッジの外観斜視図である。図２は、第１実施例としてのインクカートリッジを図１とは反対方向からみた外観斜視図である。図３は、第１実施例としてのインクカートリッジの分解斜視図である。図４は、第１実施例としてのインクカートリッジを図３とは反対方向からみた分解斜視図である。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。これらの各部屋については、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、第１実施例におけ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。

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。

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。

インク流動部の上流側には、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とが。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。

インク流動部は、さらに、第２のインク収容室３９０の下流側に、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とを、この順番に備えている。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は、センサ部３０にインクがなくなり、インク切れが検出された後においても、所定量の印刷が実行できるように所定量のインクが貯留される部屋である。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。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。第３流動路４５０には、撹拌球１０００が配置されている。

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、インク流動部の最も上流側に位置する第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、液体は下流に向かって流動し、これにしたがって液面は下流側に移動し、その代わりに大気導入部を通って上流から大気がインク流動部に流入する。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。

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、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。

・第３流動路４５０の構成：
次に、図１０を参照して、第３流動路４５０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、第１実施例の第３流動路４５０の拡大斜視図である。

第３流動路４５０は、略四角柱形状を有している。第３流動路４５０は、完全な四角柱形状ではなく、Ｚ軸正方向の内面が半円アーチ状の曲面に、Ｚ軸負方向の内面が逆半円アーチ状の曲面になっている。第３流動路４５０のＹ軸負方向の内面には、Ｚ軸正方向の端部に連通孔４５１が、Ｚ軸負方向の端部に連通孔４５２がそれぞれ設けられている。連通孔４５１を通って、インクは差圧弁収容室４０ａから第３流動路４５０に流入する。第３流動路４５０内のインクは、連通孔４５２を通って液体供給部５０へと流出する。

以上から解るように第３流動路４５０におけるインクの流動方向は、図１０において白抜きの矢印で示すように、Ｚ軸負方向である。さらに、インクカートリッジ１がキャリッジ２００に搭載されて使用されているときのインクカートリッジ１の姿勢は、図５に示す通りであるから、インクカートリッジ１の使用時における重力方向は、第３流動路４５０におけるインクの流動方向と同じ方向である。

ここで、インクの液面が第３流動路４５０より上流側にある場合、すなわち、インクがある程度、インクカートリッジ１内に残存している場合には、第３流動路４５０の内部は、インクで満たされている。

撹拌球１０００の比重は、インクの比重より小さくされている。撹拌球１０００は、例えば、樹脂などの有機材料などインクより比重の小さな材料で形成されても良い。また、撹拌球１０００は、金属などインクより比重の大きな材料で形成されていても、中空構造に形成されるなどにより撹拌球１０００全体の比重がインクより小さくされていれば良い。
この結果、図１０において黒塗りの矢印で示すように、第３流動路４５０の内部において、撹拌球１０００は、重力方向の反対方向（図１０：Ｚ軸正方向）に浮力を受ける。

インクジェットプリンタの印刷動作時には、インクの消費に伴って、インクカートリッジ１の内部で、上述した流動方向へのインクの流動が起こる。この結果、撹拌球１０００に対して、流動方向の力が加えられる。インクの流速は、インクの消費速度に依存する。インクの消費速度は、印刷の内容、すなわち、印刷される模様、文字の形状、色彩などにより、変動する。この結果、通常、印刷動作時のインクの流速は連続的に変動する。したがって、インクの流動によって撹拌球１０００にかかる流動方向の力は、一定ではなく、連続的に変化する。例えば、インクの消費量が大きくなったときには、インクの流動による力は、浮力より大きくなり、撹拌球１０００に加えられる力は、全体としてＺ軸負方向になる。一方、インクの消費量が小さくなったとき、あるいは、インクの消費が止まったときには、インクの流動による力は浮力より小さくなり、撹拌球１０００に加えられる力は、全体としてＺ軸正方向になる。このように、インクの消費に応じて、撹拌球１０００に係る力の方向が入れ替わることにより、撹拌球１０００は、第３流動路４５０の内部において、Ｚ軸方向に揺動する。この結果、撹拌球１０００は、第３流動路４５０の内部において、インクを撹拌することができる。このような、Ｚ軸方向の撹拌球１０００の揺動は、印刷動作時に限られず、インクの消費が行われる場合に起こりえる。例えば、インクジェットプリンタは、印刷動作の前などに、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の揺動が促される。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、印刷動作時には、図１０においてハッチングされた矢印で示すようにキャリッジのＹ軸方向に沿った往復移動によって、撹拌球１０００に対して、Ｙ軸正方向の力、Ｙ軸負方向の力が交互に働く。この結果、第３流動路４５０の内部において、撹拌球１０００はＹ軸方向に揺動する。この結果、印刷動作時において、撹拌球１０００は、上述したＺ軸方向の揺動とＹ軸方向の揺動とが組み合わされた動きを、第３流動路４５０内部で行う。この結果、第３流動路４５０内部のインクが、さらに、効率良く撹拌される。

ここで、撹拌球１０００をＺ軸方向に揺動させるインクの流動速度を確保するために、第３流動路４５０における流動方向に垂直な断面の面積が小さくされている。すなわち、インク流動部のうちの大部分を占める第１のインク収容室３７０、第２のインク収容室３９０、バッファ室４３０と比較して、第３流動路４５０は、流動方向に垂直な断面の面積が小さい。これにより、第３流動路４５０内部におけるインクの流動速度は、インクカートリッジ１内部におけるインクの平均流動速度より速くなる。具体的には、第３流動路４５０のＸ軸方向の巾ａを、撹拌球１０００のＸ軸方向の巾の２倍程度、あるいは、２倍より小さくし、第３流動路４５０のＹ軸方向の巾ｂを、Ｘ軸方向の巾ａの２倍程度にしている。なお、本実施例では、撹拌球１０００は球であるので、撹拌球１０００のＸ軸方向の巾は、撹拌球１０００の直径ｒである。第３流動路４５０のＸ軸方向の巾ａおよびＹ軸方向の巾ｂは、いずれも、第３流動路４５０のＺ軸方向の巾ｃより小さく、半分以下である。本実施例では、撹拌球１０００の直径ｒは、１．２〜１．７ｍｍ（ミリメートル）である。また、第３流動路４５０のＸ軸方向の巾ａ、Ｙ軸方向の巾ｂ、Ｚ軸方向の巾ｃは、それぞれ、約２ｍｍ、約４ｍｍ、約１１ｍｍである。

ここで、撹拌球１０００がＸ軸方向に運動することはあまり期待できない。上述したようにＹ軸方向の移動およびＺ軸方向には力がかかるが、Ｘ軸方向には、あまり力がかからないためである。このため、上述したように、第３流動路４５０のＸ軸方向の巾ａを、撹拌球１０００の巾（本実施例では直径ｒ）の２倍程度、あるいは、２倍より小さくすることにより、第３流動路４５０の内部に撹拌が行われにくい領域ができることを抑制するとともに、なるべく流動方向に垂直な断面を小さくして、第３流動路４５０におけるインクの流動速度を確保している。また、第３流動路４５０のＹ軸方向の巾ｂ、および、Ｚ軸方向の巾ｃを、第３流動路４５０のＸ軸方向の巾ａより大きくしているのは、上述したように、撹拌球１０００はＹ軸方向およびＺ軸方向に揺動するため、撹拌球１０００がこれらの方向に移動するためのストロークを確保するためである。このような寸法に第３流動路４５０の形状を設定することにより、撹拌球１０００のＺ軸方向およびＹ軸方向の運動を促進し、第３流動路４５０内部においてインクを効率良く撹拌することができる。

以上の説明から解るように、第１実施例における第３流動路４５０は、請求項における重力方向流動部に対応する。

以上説明した第１実施例によれば、撹拌球１０００にかかる力のうち、浮力と、インクの流動による力が逆方向になるので、これらの力を用いて撹拌球１０００を揺動させることができる。この結果、第３流動路４５０の内部における撹拌球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。

さらに、撹拌球１０００は、差圧弁収容室４０ａと液体供給部５０との間に形成された第３流動路４５０に配置される。このように、なるべく液体供給部５０に近い位置に撹拌球１０００を配置することにより、インク切れの直前までインクの均一性を保つことができる。また、撹拌球１０００で撹拌された後に、下流で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、第１実施例では、撹拌球１０００の大きさ、第３流動路４５０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、撹拌球１０００をＹ軸方向およびＺ軸方向に効率良く揺動させることができる。したがって、第３流動路４５０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。

さらに、Ｚ軸方向の撹拌球１０００の揺動は、印刷動作時に限られず、インクの消費が行われる場合に起こるので、印刷動作時、すなわち、キャリッジ２００がＹ軸方向に往復動作していない場合であっても、インクが消費される処理、例えば、上述したクリーニング処理が行われていれば、インクの撹拌を行うことができる。

Ｂ．第２実施例：
図１１〜図１３を参照して、第２実施例について説明する。図１１は、第２実施例におけ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。図１２は、第１流動路４１０周辺の拡大図である。図１３は、図１２におけるＡ−Ａ断面図である。

第２実施例におけるインクカートリッジ２が、第１実施例におけるインクカートリッジ１と異なる点は、撹拌球１０００ｂが配置されている位置である。第２実施例におけるインクカートリッジ２のそれ以外の構成は、図６に示す第１実施例におけるインクカートリッジ１の構成と同一であるので、図１１において、図６と同一の構成要素については図６と同一の符号を付しその説明を省略する。

第２実施例におけるインクカートリッジ２では、撹拌球１０００ｂは、第１流動路４１０に配置されている。第１流動路４１０におけるインクの流動方向は、図１２において黒い矢印で示すように、図１２における右上から左下に向かう方向である。つまり第１流動路４１０におけるインクの流動方向は、重力方向（Ｚ軸負方向）の成分と、図１２における左方向（Ｘ軸負方向）の成分を含む。インクの流動方向の重力方向の成分によって、インクの流動時には、撹拌球１０００ｂに対して、重力方向の力が加えられる。第１流動路４１０の流動方向に垂直な断面の面積は、比較的小さくされており、第１流動路４１０におけるインクの流動速度は、インク流動部におけるインクの平均流動速度より速い。

一方、第１流動路４１０の内部は、第３流動路４５０と同様に、インクがある程度、インクカートリッジ１内に残存している場合には、インクで満たされている。撹拌球１０００ｂの比重は、第１実施例と同様に、インクの比重より小さくされている。したがって、撹拌球１０００ｂは、第１流動路４１０の内部において、重力方向と反対方向に浮力を受ける。この結果、撹拌球１０００ｂは、第１実施例と同様に、インクの消費に応じて、第１流動路４１０の内部において、Ｚ軸方向に揺動する。

図１３に示すように、第１流動路４１０の上流側のＹ軸方向の巾ｈ１は、撹拌球１０００ｂの直径ｒより２倍以上大きい。一方、第１流動路４１０の下流側のＹ軸方向の巾ｈ２は、撹拌球１０００ｂの直径ｒより小さい。したがって、撹拌球１０００ｂは、第１流動路４１０の上流側のＹ軸方向の巾が大きい部分に位置し、下流側のＹ軸方向の巾が小さい部分には移動しない。

実施例１と同様に、キャリッジのＹ軸方向に沿った往復移動によって、撹拌球１０００ｂに対して、Ｙ軸正方向の力、Ｙ軸負方向の力が交互に働く。この結果、第１流動路４１０の内部において、撹拌球１０００ｂはＹ軸方向にも揺動する。

以上の説明から解るように、第２実施例における第１流動路４１０は、請求項における重力方向流動部に対応する。

以上のように、第２実施例におけるインクカートリッジ２によれば、第１実施例と同様に、印刷動作時において、撹拌球１０００ｂは、上述したＺ軸方向の揺動とＹ軸方向の揺動とが組み合わされた動きを、第１流動路４１０の上流側で行う。この結果、インクが、効率良く撹拌され、インクの均一性を向上することができる。

また、第１実施例と同様に、Ｚ軸方向の撹拌球１０００ｂの揺動は、印刷動作時に限られず、インクの消費が行われる場合に起こるので、印刷動作時、すなわち、キャリッジ２００がＹ軸方向に往復動作していない場合であっても、インクが消費される処理、例えば、上述したクリーニング処理が行われていれば、インクの撹拌を行うことができる。

Ｃ．変形例：
・第１変形例：
上記第１実施例および第２実施例では、重力方向の成分を有する流動方向にインクが流動する流動部に、インクより比重が小さい撹拌球を配置している。これにより重力方向に沿って撹拌球を揺動させている。これに代えて、重力方向と反対方向の成分を有する流動方向にインクが流動する流動部に、インクより比重が大きい撹拌球を配置しても良い。かかる場合には、インクの流動による重力方向と反対方向の力と、重力により撹拌球が重力方向に沈む力が、撹拌球に加えられる。この結果、互いに反対向きのインクカートリッジ２つの力のバランスがインクの流動速度によって変化することにより、第１実施例および第２実施例と同様に、撹拌球１０００を重力方向に沿って揺動させることができる。したがって、第１実施例および第２実施例と同様に、インクの均一性を向上することができる。

・第２変形例：
上述のとおり、上記実施例において、Ｚ軸方向の撹拌球の揺動は、インクの消費が行われる場合に起こる。したがって、キャリッジと共に往復動作をしないタイプのインクカートリッジにも本発明は採用可能である。例えば、印刷装置の本体にインクカートリッジを搭載し、チューブによりインクカートリッジとキャリッジを接続し、チューブを介してキャリッジの印刷ヘッドにインクを供給するタイプの印刷装置用のインクカートリッジに本発明を適用しても良い。かかる場合にもＺ軸方向の撹拌球の揺動により、インクを撹拌し、インクの均一性を向上することができる。

・第３変形例：
上記の実施例では、撹拌体として球形の撹拌球を用いているが、撹拌球の形状は、さまざまは変形が可能である。例えば、楕円径の撹拌体を用いて、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。

・第４変形例：
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たいして、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、第１流動路４１０、第３流動路４５０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。

第１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。 第１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。 第１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。 第１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。 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。 第１実施例におけ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。 カートリッジ本体１０を正面側から見た図。 カートリッジ本体１０を背面側から見た図。 図７および図８を簡略化した模式図。 第１実施例の第３流動路４５０の拡大斜視図。 第２実施例の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。 第１流動路周辺の拡大図。 図１２におけるＡ−Ａ断面図。

符号の説明

１、２...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、４１１、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、１０００ｂ...撹拌球

Claims (6)

1. 液体消費装置に供給される液体を収容する液体収容体であって、
   重力方向の成分を有する流動方向に前記液体が流動する重力方向流動部と、
   前記重力方向流動部に配置され、前記液体の比重より小さい比重を有する撹拌体と、
   を備える、液体収容体。
2. 請求項１に記載の液体収容体は、さらに、
   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、
   前記液体供給部より上流側に設けられ、前記液体を減圧する差圧弁が収容された差圧弁収容室と、
   を備え、
   前記重力方向流動部は、前記液体供給部と、前記差圧弁収容室との間に設けられている、液体収容体。
3. 請求項１または請求項２に記載の液体収容体において、
   前記重力方向流動部における前記液体の流動速度は、前記液体収容体内部における前記液体の平均流動速度より速い、液体収容体。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の液体収容体において、
   前記重力方向流動部は、前記重力方向に垂直な方向の寸法が前記重力方向の寸法より短い、液体収容体。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の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、
   前記重力方向流動部は、前記重力方向に垂直かつ前記移動方向に垂直な方向の寸法が前記重力方向の寸法および前記移動方向の寸法より短い、液体収容体。
6. 液体消費装置に供給される液体を収容する液体収容体であって、
   重力の反対方向の成分を有する流動方向に前記液体が流動する反重力方向流動部と、
   前記反重力方向流動部に配置され、前記液体の比重より大きい比重を有する撹拌体と、
   を備える、液体収容体。

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