JP2003080730A - インクカートリッジおよびこれを用いたインクジェット式記録装置 - Google Patents

インクカートリッジおよびこれを用いたインクジェット式記録装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 インク使用時にカートリッジ内のインクを十
分に混合させ、均一な印字濃度・品質を得ることができ
るインクカートリッジおよびこれを用いたインクジェッ
ト式記録装置を提供すること。 【解決手段】 記録ヘッドに着脱可能に接続され濃度勾
配が生じるインクを内封する複数の第１インク収容室１
１（第３インク収容室１７を含む）およびこれらインク
収容室を連通させるインク流路１８を、第１インク収容
室１１内において下方領域に形成される高濃度インク層
ａのインクと上方領域に形成される低濃度インク層ｂの
インクとが、記録ヘッドに対するインクの供給に伴い流
動して合流するようなインク流路によって形成した構成
とされる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、記録ヘッドにイン
クを供給するためのインクカートリッジおよびこれを用
いたインクジェット式記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】インクジェット式記録装置は、一般にキ
ャリッジ上に搭載されて記録用紙の幅方向に移動する記
録ヘッドと、この記録ヘッドの移動方向と直交する方向
に記録用紙を相対的に移動させる紙送り手段とを備えて
いる。
【０００３】このようなインクジェット式記録装置にお
いて、記録用紙に対する印刷は、印刷データに基づいて
記録ヘッドからインク滴を吐出させることにより行われ
る。
【０００４】そして、キャリッジ上に例えばブラック，
イエロー，シアンおよびマゼンタの各インクを吐出可能
な記録ヘッドを搭載し、ブラックインクによるテキスト
印刷ばかりでなく、各インクの吐出割合を変えることに
より、フルカラー印刷を可能としている。
【０００５】このため、記録ヘッドに各インクを供給す
るインクカートリッジが装置本体内に配設されている。
【０００６】通常のインクジェット式記録装置にあって
は、前記ブラック，イエロー，シアンおよびマゼンタの
インクが貯留された各インクカートリッジがキャリッジ
上に載置され、キャリッジと共に移動する。
【０００７】一方、例えばオフィス向けまたは業務用に
提供されるこの種の記録装置においては、比較的大量の
印刷に対応させるために、前記した各インクが貯留され
た大容量のインクカートリッジがキャリッジ上には配置
されず、装置本体側に配置されている。
【０００８】また、装置本体側（カートリッジホルダ）
にインクカートリッジとしてのメインタンクを配置する
とともに、記録ヘッドが搭載されたキャリッジ上にサブ
タンクを配置する形式の記録装置も提供されている。そ
して、各メインタンクから各サブタンクに対してインク
供給チューブを介してそれぞれインクを補給し、さらに
各サブタンクからそれぞれ記録ヘッドに対してインクを
供給するように構成されている。
【０００９】このような記録装置においては、スループ
ットを向上させるために、印刷を実行しながら、各メイ
ンタンクから各サブタンクに対して逐次インクを補給
し、各サブタンクからそれぞれ記録ヘッドに対してイン
クを安定して供給するような機能が求められる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところで、昨今におい
ては、高精度な印刷品質の要求が高まり、印刷用のイン
クとして例えば顔料を含むインク（顔料インク）が用い
られる趨勢となっている。
【００１１】このようなインクにおいては、染料を含む
インク（染料インク）と比べて色材の粒子径が大きいこ
とから、カートリッジ（インク収容室）内の底部に顔料
が沈降し、カートリッジ内のインクに濃度分布が生じ易
い。
【００１２】このため、使用時にカートリッジ内のイン
クが十分に混合されず、均一な印字濃度・品質を得るこ
とができないという技術的な課題があった。
【００１３】本発明は、このような技術的な課題を解決
するためになされたもので、使用時にカートリッジ内の
インクを十分に混合させることができ、もって均一な印
字濃度・品質を得ることができるインクカートリッジお
よびこれを用いたインクジェット式記録装置を提供する
ことを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】前記した目的を達成する
ためになされた本発明に係るインクカートリッジは、イ
ンクを収容した複数のインク収容室と、これらインク収
容室を連通させるインク流路とを有するインクカートリ
ッジであって、前記インク流路を、前記インク収容室の
下方領域のインクと上方領域のインクとが、インクの供
給に伴い流動して合流するよう形成したことを特徴とす
る。
【００１５】このように構成されているため、インク収
容室内に顔料インク等の濃度勾配が生じる可能性のある
インクを収容した場合、インク収容室内に高濃度インク
層と低濃度インク層が発生する可能性があるが、このよ
うな場合でもインク流路内で両層のインクが流動して合
流し、高濃度インク層のインクと低濃度インク層のイン
クとが混合して記録装置用ヘッドに供給されるため、均
一な印字濃度・品質を得ることができる。
【００１６】また、前記インク収容室が、複数の上方イ
ンク収容室と、該上方インク収容室と連通する下方イン
ク収容室とからなり、前記インク流路が前記複数の上方
インク収容室間を連通するインク流路であることを特徴
とする。
【００１７】この構成によれば、複数に区画されたイン
ク収容室を有するインクカートリッジにおいて濃度勾配
が生じた場合でも有効に解消することができる。
【００１８】また、前記インク収容室が、上方インク収
容室と、該上方インク収容室と連通する下方インク収容
室とを備え、前記インク流路が前記上方インク収容室と
下方インク収容室間を接続する連通流路の下方インク収
容室側の連通口近傍に形成されていることを特徴とす
る。
【００１９】この構成によれば、上方インク収容室に略
均一な濃度のインクを下方インク収容室から供給でき、
上下のインク収容室間での濃度勾配を低減することがで
きる。
【００２０】また、前記インク流路が下方領域と連通す
る第一連通口と、上方領域と連通する第二連通口とから
構成されていることを特徴とする。
【００２１】この構成によれば、高濃度インク層のイン
クが第一連通口からインク流路に流動し、低濃度インク
層のインクが第二連通口からインク流路に流動し、高低
両濃度インク層のインクがインク流路で合流して濃度勾
配を低減することができる。
【００２２】また、前記第一連通口が、前記インク収容
室における重力方向の最下方位置に配置されていること
を特徴とする。
【００２３】このように構成されているため、インク収
容室における重力方向の最下方位置にあるインクが第一
連通口からインク流路に流動する。また、第一連通口を
通過するインクの流量ａと第二連通口を通過するインク
の流量ｂとの流量比ａ：ｂがａ：ｂ＝１：１〜ａ：ｂ＝
１：３の範囲であることが望ましい。
【００２４】この構成によれば、第一連通口の流通抵抗
（流路抵抗）が第二連通口の流通抵抗に比べて大きくな
り過ぎ（流通抵抗比が不十分となり）、第一連通口を通
過するインクの流量が少なくなる。
【００２５】また、前記複数の上方インク収容室を区画
する隔壁を備え、該隔壁に第一連通口及び第二連通口が
形成されていることを特徴とする。
【００２６】このように構成されているため、上方イン
ク収容室において、インクの供給時に高濃度インク層の
インクが第一連通口からインク流路に流動し、低濃度イ
ンク層のインクが第二連通口からインク流路に流動し、
高低両濃度インク層のインクがインク流路で合流して濃
度勾配を低減する。
【００２７】また、前記上方インク収容室内に、インク
供給状態においてインクを収容室上方部から収容室下方
部に向かって流動させるためのインク誘導路が設けられ
ていることを特徴とする。
【００２８】このように構成されているため、上方イン
ク収容室内において、記録装置用ヘッドに対するインク
の供給時にインクがインク誘導路を通過すると、収容室
下方部から収容室上方部に向かって混合しながら流動す
る。
【００２９】また、前記インク収容室が、上方インク収
容室と、該上方インク収容室と連通する下方インク収容
室とからなり、前記上方インク収容室は差圧弁収容室を
介してインク供給口と連通し、下方インク収容室は大気
と連通可能に構成されている。
【００３０】これにより、記録ヘッドと接続するインク
供給口に所定の流量でかつ濃度勾配の少ないインクを安
定的に供給することができる。
【００３１】また、前記差圧弁収容室の上流側にフィル
タを配置してもよい。
【００３２】これにより、インク中の異物や気泡等をト
ラップして、記録ヘッドのノズル目詰まり等を生じさせ
ることのない信頼性の高いインクを供給することができ
る。
【００３３】また、前記インク流路が、前記差圧弁収容
室またはフィルタよりも上流側に複数箇所形成されてい
てもよい。
【００３４】これにより、より濃度勾配を低減したイン
クを記録ヘッドに供給することができる。
【００３５】また、複数のインク収容室を区画する隔壁
を有し、該隔壁には下方領域と連通する第一連通口と上
方領域と連通する第二連通口を備え、前記第二連通口の
開口面積は、第一連通口の開口面積よりも大きくするこ
とが好ましい。これにより、効果的に上方領域のインク
と下方領域のインクの連通口から流を生じさせることが
できる。
【００３６】一方、本発明に係るインクジェット式記録
装置は、印刷領域と非印刷領域との間を往復可能なヘッ
ド装着用のキャリッジを備えたインクジェット式記録装
置において、前記したインクカートリッジを用いたこと
を特徴とする。
【００３７】このように構成されているため、記録装置
用ヘッドに対するインクの供給時にインク収容室内にお
ける下方領域の高濃度インク層のインクと上方領域の低
濃度インク層のインクとがインク流路内で流動して合流
する。
【００３８】したがって、高濃度インク層のインクと低
濃度インク層のインクとが混合して記録装置用ヘッドに
供給されるため、均一な印字濃度・品質を実現するイン
クジェット式記録装置を得ることができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】以下、本発明が適用されたインク
カートリッジおよびこれを用いたインクジェット式記録
装置につき、図に示す実施の形態に基づいて説明する。
【００４０】先ず、インクジェット式記録装置につき、
図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施形態に係
るインクジェット式記録装置の全体構成の概略を示す斜
視図である。
【００４１】図１において、符号１０１で示すキャリッ
ジは、キャリッジモータ１０２によって駆動されるタイ
ミングベルト１０３を介し、ガイド部材１０４に案内さ
れてプラテン１０５の軸線方向に往復移動し得るように
構成されている。
【００４２】なお、前記ガイド部材１０４は、互いに対
向する左右二つのフレーム１３１，１３２に支架されて
いる。両フレーム１３１，１３２は背面板１３３および
底板１３４によって連結されている。
【００４３】前記キャリッジ１０１の下面部には、イン
クジェット式の記録ヘッド１１２が記録用紙１０６に対
向するように装着されている。前記キャリッジ１０１の
上面部には、前記記録ヘッド１１２にインクを供給する
ブラックインクカートリッジ１０７およびカラーインク
カートリッジ１０８が着脱可能に保持されている。
【００４４】また、前記キャリッジ１０１の移動領域に
おける非印字領域（ホームポジション）には、キャップ
部材１０９ａを有するキャッピング手段１０９が配置さ
れている。そして、前記記録ヘッド１１２が直上に移動
した時に上昇し、記録ヘッド１１２のノズル形成面を封
止し得るように構成されている。このキャッピング手段
１０９の下方には、前記キャップ部材１０９ａの内部空
間に負圧を与えるためのポンプユニットとしてのチュー
ブポンプ１１０が配置されている。
【００４５】前記キャッピング手段１０９は、インクジ
ェット式記録装置の休止期間中における記録ヘッド１１
２のノズル開口の乾燥を防止する蓋体としての機能を備
えている。また、印刷とは関係のない駆動信号を記録ヘ
ッド１１２に印加してインク滴を空吐出させるフラッシ
ング動作時のインク受けとして機能、およびチューブポ
ンプ１１０からの負圧を記録ヘッド１１２に作用させて
インクを吸引するクリーニング手段としての機能も兼ね
備えている。
【００４６】前記キャッピング手段１０９における印字
領域側部の近傍には、ゴムなどの弾性板を備えたワイピ
ング手段１１１が水平方向に進退可能となるように配置
されている。そして、キャリッジ１０１がキャッピング
手段１０９側において往復移動する際に、記録ヘッド１
１２の移動経路上にワイピング手段１１１が進出し得る
ように構成されている。
【００４７】次に、このように構成されたインクジェッ
ト式記録装置に用いられるインクカートリッジにつき、
図２〜図１０を用いて説明する。図２（ａ）および
（ｂ）は、本発明の第一実施形態に係るインクカートリ
ッジの外観を示す斜視図である。
【００４８】図３および図４は、同じく本発明の第一実
施形態に係るインクカートリッジの内部構造を斜め上方
と斜め下方から見た斜視図、図５および図６は、本発明
の第一実施形態に係るインクカートリッジの内部構造を
示す正面図と背面図である。図７および図８は、本発明
の第一実施形態に係るインクカートリッジの負圧発生手
段収容室とバルブ収容室を拡大して示す断面図、図９は
本発明の第一実施形態に係るインクカートリッジのカー
トリッジホルダに対する接続状態を示す正面図である。
図１０（ａ）および（ｂ）は、本発明の第一実施形態に
係るインクカートリッジのインク流路を説明するため
に、その内部構造を模式化して示す断面図である。
【００４９】図２（ａ）および（ｂ）に示すインクカー
トリッジ１（図１において、ブラックインクカートリッ
ジ１０７，カラーインクカートリッジ１０８）は、一方
側に開口する扁平な平面ほぼ矩形状の容器本体２と、こ
の容器本体２の開口部を封止する蓋体３とを有してい
る。
【００５０】前記容器本体２の下部には記録ヘッド１１
２のインク供給針７２（共に図９に図示）に接続可能な
インク供給口４が、上方側部にはカートリッジホルダに
着脱可能な係止部材５，６が一体に設けられている。そ
して、一方の係止部材５の下方には記憶手段７が配設さ
れ、他方の係止部材６の下方にはバルブ収容室８が配設
されている。
【００５１】なお、前記インク供給口４内には、インク
供給針の挿抜によって開閉する弁体（図示せず）が収容
されている。
【００５２】前記バルブ収容室８は、図８に示すよう
に、カートリッジ挿入側（下側）に開口する内部空間を
有し、前記インクカートリッジ１に適合する記録装置側
の識別片７３（図９に図示）およびバルブ作動杆７０を
進退させ得るように形成されている。そして、上部は前
記バルブ作動杆７０の進退によって回動する操作アーム
６６が収容されており、下部には記録装置に対する適否
を判断するための識別用凸部６８が設けられている。そ
して、インク供給針７２をインク供給口４に連通させる
以前（後述する大気開放弁が開弁する以前）において、
カートリッジホルダ７１（図９に図示）のバルブ作用杆
７０（識別片）による判定を可能にする位置に配置され
ている。
【００５３】また、バルブ収容室８の室壁８ａには、図
８に示すように、大気開放弁６０１の開閉動作によって
開閉する貫通孔６０が設けられている。この貫通孔６０
の一方開口部側には前記操作アーム６６が配置されてお
り、他方開口部側には前記大気開放弁６０１が配置され
ている。前記操作アーム６６は、押圧部材６１を押圧す
る操作部６６ｂを有し、前記バルブ作動杆７０の進路に
斜め上方に突出して配置され、かつ回動支点６６ａを介
して前記容器本体２に固定されている。
【００５４】前記押圧部材６１は、前記貫通孔６０を閉
塞するように前記室壁８ａに取り付けられており、全体
がゴム等の弾性部材によって形成されている。そして、
この押圧部材６１と前記貫通孔６０の開口周縁との間に
形成された内部空間は、第１インク収容室１１に連通す
る貫通孔６７（共に図５に図示）に開口されている。
【００５５】前記大気開放弁６０１は、図８に示すよう
に、前記貫通孔６０の開口周縁に常時付勢する弁体６５
を有している。この弁体６５は、突起６４によって移動
規制された弾性部材６２を有し、その下端部が前記容器
本体２に突起６３を介して固定されている。
【００５６】次に、前記容器本体２の内部空間（インク
カートリッジの内部）について説明する。本インクカー
トリッジの内部は、主として「インク流路系」および
「空気流路系」から構成されているため、「インク流路
系」と「空気流路系」に分けて説明する。また、本発明
の要部は、高濃度インク層のインクと低濃度インク層の
インクとが流動して合流するような複雑構造をもつイン
ク流路（インクカートリッジ内でインクが流動する通
路）にあるため、「インク流路系」については特に詳細
に説明する。なお、「インク流路系」の説明は、〔イン
クの流動動作〕，〔インク流路の構成〕の順序で行う。
【００５７】「インク流路系」 〔インクの流動動作〕記録ヘッド１１２（図１，図９に
図示）に対するインクの供給が開始されると、図１０
（ａ）に示すように、第１インク収容室１１における高
濃度インク層ａのインクが連通口１９ａから連通口１８
ａ（図５に図示）を経由して連通流路（第１インク収容
室１１と第２インク収容室１６とを結ぶ流路）１８内に
流動する。一方、第１インク収容室１１内における低濃
度インク層ｂのインクが連通流路１８内に連通口１９ｂ
から連通口１８ａを経由して流動する。そして、連通流
路１８内に流動した高低両濃度インク層ａ，ｂのインク
が合流し、さらに連通流路１８内を上昇し第２インク収
容室１６に向かって流動する。
【００５８】この場合、連通口１９ａ，１８ａが同一の
高さ位置に配置されているため、第１インク収容室１１
内のインクが残ることなく連通流路１８によって第２イ
ンク収容室１６へ導かれる。
【００５９】なお、図１０〜図１３（図１１および図１
２はそれぞれ第二実施形態と第三実施形態を示し、また
図１３は第四実施形態を示す。）においては、連通口１
８ａの図示が省略されている。
【００６０】次に、第１インク収容室１１内から連通流
路１８を経由して第２インク収容室１６内に流動したイ
ンクが、図１０（ａ）に矢印で示すように、第２インク
収容室１６内における高濃度インク層ａのインクと合流
し、さらに垂直壁１５の連通口１５ａを通過して第３イ
ンク収容室１７内に流動し、仕切壁２６の連通口２６ａ
を通過する。そして、仕切壁２６の連通口２６ａを通過
したインクが、同図に矢印で示すように仕切壁２７の連
通口２７ａを通過し、さらにインク流路２８を上昇して
連通口２４ａからフィルタ室３４内に流動する。
【００６１】この後、インクが仕切壁２５の貫通孔２５
ａを通過して図１０（ｂ）に示すように差圧弁収容室３
３内に流動し、差圧弁（図７に示す膜弁５２）の開弁に
よって貫通孔５２ｃを通過し凹部３５を経由してインク
供給口４に至る。
【００６２】〔インク流路の構成〕前記インクカートリ
ッジ１には、前記容器本体２に前記蓋体３を接合し、さ
らに容器本体背面には遮気性フィルムを接合することに
より内部空間が形成されている。この内部空間は、図３
〜図５に示すように、前記記録ヘッド１１２に対するイ
ンク供給口側が若干下方となるように延在する仕切壁１
０によって上下に分割形成されている。この内部空間の
下部領域は、前記記録ヘッド１１２の接続状態において
大気中に開放する第１インク収容室１１とされている。
一方、その上部領域は、前記仕切壁１０を底面部とする
枠部１４によって区画されている。前記枠部１４の内部
空間は、連通口１５ａを有する垂直壁１５によって左右
に分割形成されている。この分割形成された内部空間の
一方側領域は第２インク収容室１６と、また他方側領域
は第３インク収容室１７とされている。
【００６３】前記第２インク収容室１６には、前記第１
インク収容室１１に連通する連通流路１８が接続されて
いる。この連通流路１８は、上下方向位置に連通口１８
ａ，１８ｂを有し、前記容器本体２の背面に開口して上
下方向に延在する凹部１８ｃ（図６に図示）およびこの
凹部１８ｃの開口を閉塞して封止する遮気性フィルムに
よって形成されている。また、この連通流路１８の上流
側には、前記第１インク収容室１１内に連通する上下二
つの連通口１９ａ，１９ｂを有する仕切壁１９が設けら
れている。前記連通口（第一連通口）１９ａは、前記第
１インク収容室１１内の下方領域に形成される高濃度イ
ンク層ａ（図１０（ａ）に図示）内に開口する位置に配
置されている。そして、前記連通口（第二連通口）１９
ｂは、前記第１インク収容室１１内の上方領域に形成さ
れる低濃度インク層ｂ内に開口する位置に配置されてい
る。これにより、前記各連通口１９ａ，１９ｂを通過し
た前記第１インク収容室１１からのインクが前記連通口
１８ａ，１８ｂのうち下方の連通口１８ａ内に流動する
ようなインク流路（隔室）が形成されている。
【００６４】一方、前記第３インク収容室１７側には、
横長の仕切壁２２および環状の仕切壁２４によって、差
圧弁５２（膜弁）を収容する差圧弁収容室３３（図６に
図示）とフィルタ５５（図７に図示）を収容するフィル
タ室３４（図５に図示）が形成されている。前記仕切壁
２５には、前記フィルタ５５を通過したインク（顔料イ
ンク）を前記フィルタ室３４から前記差圧弁収容室３３
に導く貫通孔２５ａが設けられている。
【００６５】前記仕切壁２４の下部には前記仕切壁１０
との間に連通口２６ａを有する仕切壁２６が、またその
片側側方には前記枠部１４との間に連通口２７ａを有す
る仕切壁２７が設けられている。そして、前記仕切壁２
７と前記枠部１４との間には、前記連通口２７ａに連通
し、かつ上下方向に延在する連通路２８が設けられてい
る。この連通路２８の上方部には、前記フィルタ室３４
に前記連通口２４ａおよび領域３１を介して連通する貫
通孔２９が連設されている。
【００６６】前記貫通孔２９は、前記仕切壁２７に連続
する仕切壁（環状壁）３０によって形成されている。
【００６７】前記領域３１は、前記仕切壁２４，３０お
よび仕切壁３０ａ（図６に図示）によって形成されてい
る。この領域３１は、前記容器本体２の一方端部（前記
貫通孔２９に連通する部分）が深く、他方端部（前記フ
ィルタ室３４に連通する部分）が浅く形成されている。
【００６８】前記差圧弁収容室３３には、図７に示すよ
うに、圧縮コイルスプリングからなるばね５０および貫
通孔５２ｃを有するエラストマー等の弾性変形可能な差
圧弁としての膜弁５２が収容されている。この膜弁５２
は、その外周縁が環状の厚肉部５２ａを介して容器本体
２に固定されている。前記ばね５０は、一方端部が前記
膜弁５２のばね受け部５２ｂに、他方端部が前記蓋体５
３のばね受け部５３ａに支持されている。
【００６９】なお、図中符号５４は、前記膜弁５２の厚
肉部５２ａに一体に成形された枠部を示す。また、符号
５６および５７は、前記容器本体２の正面部側と背面部
側に配置された遮気性フィルムを示す。
【００７０】前記フィルタ室３４には、図７に示すよう
に、インクを通過させ、かつ塵埃等を捕捉するフィルタ
５５が配置されている。このフィルタ室３４および前記
差圧弁収容室３３の開口部は、流体（インク・空気）遮
断フィルムによって封止されている。これにより、イン
ク供給口４内の圧力が低下すると、膜弁５２がばね５０
の付勢力に抗して弁座部２５ｂから離れるため、フィル
タ５５を通過したインクは貫通孔５２ｃを通過し、凹部
３５によって形成された流路を経てインク供給口４に流
れ込むように構成されている。また、インク供給口４内
のインク圧力が所定の値に上昇すると、膜弁５２がばね
５０の付勢力によって弁座部２５ｂに着座し、インクの
流通を遮断するように構成されている。このような動作
を繰り返すことにより、一定の負圧を維持しながらイン
クがインク供給口４に供給される。
【００７１】「空気流路系」前記容器本体２の背面部に
は、図６に示すように、流路抵抗を高くする蛇行溝３
６，大気中に開口する幅広な凹溝３７および前記第２イ
ンク収容室１６に隔壁６０２を介して隣接する平面ほぼ
矩形状の凹部３８（空間部）が設けられている。前記凹
部３８内には枠部３９およびリブ４０が設けられ、これ
ら通気性フィルムを張設して大気通気室が形成されてい
る。また、前記凹部３８の底面部（壁部）には貫通孔４
１が設けられ、前記第２インク収容室１６の仕切壁４２
（図５に図示）によって区画された細長い領域４３に連
通されている。この領域４３は、貫通孔４４を有し、仕
切壁６０３によって区画された連通溝４５およびこの連
通溝４５に開口する貫通孔４６を介して大気開放室５０
１（図８に図示）に連通されている。
【００７２】以上の構成により、図９に示すようにカー
トリッジホルダ７１にインクカートリッジ１が装着され
ると、カートリッジホルダ７１のバルブ作動杆７０が図
８に示すインクカートリッジ１の操作アーム６６に当接
して凸部６６ｂ（押圧部材６１）を弁体側に移動させ
る。これにより、弁体６５が貫通孔６０の開口周縁から
離間し、図５に示す第１インク収容室１１が貫通孔６
７，貫通孔６０，貫通孔４６，溝４５，貫通孔４４，領
域４３および貫通孔４１等を介して図６に示す凹部３８
（大気中）に開放する。また、インク供給口４内の弁体
（図示せず）がインク供給針７２の挿入によって開弁す
る。
【００７３】そして、インク供給口４内の弁体が開弁
し、記録ヘッド１１２によってインク（顔料インク）が
消費されると、インク供給口４の圧力が規定値以下に低
下するため、図７に示す差圧弁収容室３３内の膜弁５２
が開弁し（インク供給口４の圧力が規定値以上に上昇す
ると、膜弁５２が閉弁する）、上方インク収容室である
差圧弁収容室３３内のインクがインク供給口４を介して
記録ヘッド１１２に流れ込む。
【００７４】さらに、記録ヘッド１１２でのインクの消
費が進行すると、下方インク収容室である第１インク収
容室１１のインクが図５に示す連通流路１８を介して第
２インク収容室１６に流れ込む。
【００７５】この場合、第１インク収容室１１の下方領
域に位置する高濃度インク層ａ（図１０（ａ）に図示）
のインクが連通流路１８（図６に図示）内に連通口１９
ａ（図５に図示）から流動し、また第１インク収容室１
１の上方領域に位置する低濃度インク層ｂ（図１０
（ａ）に図示）のインクが連通流路１８内に連通口１９
ｂから流動するため、高低両濃度インク層ａ，ｂのイン
クが連通流路１８内で合流する。
【００７６】一方、インク消費に伴い、大気と連通した
貫通孔６７（図５に図示）から空気が流入し、第１イン
ク収容室１１のインク液面が下がる。さらに、インクが
消費され、インク液面が連通口１９ａに達すると、第２
インク収容室１６内に第１インク収容室１１（インク供
給時に貫通孔６７を介して大気中に開放）からのインク
が連通流路１８を経由して空気と共に流れ込む。そし
て、気泡が浮力によって上昇するため、インクだけが垂
直壁１５下部の連通口１５ａを経て第３インク収容室１
７に流れ込み、この第３インク収容室１７から仕切壁２
６の連通口２６ａを通過して連通路２８を上昇し、連通
路２８から領域３１および連通口２４ａを介してフィル
タ室３４の上部に流れ込む。
【００７７】この後、フィルタ室３４内のインクが図７
に示すフィルタ５５を通過して貫通孔２５ａから差圧弁
収容室３３に流れ込み、さらに弁座部２５ｂから離間す
る膜弁５２の貫通孔５２ｃを通過してから、図６に示す
凹部３５内を下降してインク供給口４に流れ込む。
【００７８】このようにして、インクカートリッジから
記録ヘッドにインクを供給することができる。
【００７９】したがって、本実施形態においては、高濃
度インク層ａのインクと低濃度インク層ｂのインクとが
混合して記録ヘッド１１２に供給されるため、インク濃
度のばらつき発生を抑制して均一な印字濃度・品質を得
ることができる。
【００８０】なお、異種のインクカートリッジ１がカー
トリッジホルダ７１に装着される場合には、インク供給
口４がインク供給針７２に到達する以前に、識別用凸部
６８（図８に示す）がカートリッジホルダ７１の識別片
７３（図９に図示）に当接し、バルブ作用杆７０の進入
が阻止される。したがって、異種インクカートリッジの
装着による不具合の発生を防止することができる。ま
た、この状態では、バルブ作動杆７０が操作アーム６６
にも到達しないため、弁体６５が閉弁状態を維持して、
放置による第１インク収容室１１内のインク溶媒の蒸発
が防止される。
【００８１】一方、インクカートリッジ１がカートリッ
ジホルダ７１の装着位置から引き抜かれた場合には、操
作アーム６６が作動杆７０による支持を失って弾性復帰
し、これに伴い弁体６５が弾性復帰して貫通孔６０を閉
塞するため、凹部３８と第１インク収容室１１との連通
が遮断される。
【００８２】なお、本実施形態におけるインク流路とし
ては、第１インク収容室１１の高低両濃度インク層ａ，
ｂ内のインクがインク供給時に流動して連通流路１８内
で合流するようなインク流路である場合について説明し
たが、本発明はこれに限定されず、図１１（第二実施形
態）および図１２（第三実施形態）に示すようなインク
流路としてもよい。この場合、高濃度インク層のインク
と低濃度インク層のインクとを複数回にわたって混合さ
せ、混合回数の増加に応じてインクの混合率を高めるこ
とができる。
【００８３】「第二実施形態」図１１に示すように、前
記第３インク収容室１７（第２インク収容室１６）内に
おいて、高濃度インク層ａ内に開口する前記連通口１５
ａおよび低濃度インク層ｂ内に開口する連通口１５ｂ
（開口面積は連通口１５ａの三倍程度）が前記垂直壁１
５に設けられている。このうち連通口１５ａは、前記第
２インク収容室１６における重力方向の最下方位置に配
置されている。
【００８４】これにより、記録ヘッド１１２に対するイ
ンクの供給時に第１インク収容室１１から第２インク収
容室１６に流動したインクが、同図に矢印で示すよう
に、第２インク収容室１６内における高濃度インク層ａ
のインクと合流して連通口１５ａを通過し、さらに低濃
度インク層ｂのインクと合流して連通口１５ｂを通過す
る。そして、これら各連通口１５ａ，１５ｂを通過した
インクが第３インク収容室１７の下方領域（高濃度イン
ク層ａ）で合流し、仕切壁２６の連通口２６ａに向かっ
て流動する。
【００８５】なお、本実施形態においては、連通口１５
ａを通過するインクの流量ａと連通口１５ｂを通過する
インクの流量ｂとの流量比ａ：ｂをａ：ｂ＝１：３（連
通口１５ｂの開口面積を連通口１５ａの開口面積の三倍
程度）に設定する場合について説明したが、本発明はこ
れに限定されず、ａ：ｂ＝１：１〜ａ：ｂ＝１：３の範
囲に設定されていればよい。この場合、流量比ａ：ｂを
ａ：ｂ＝１：１〜ａ：ｂ＝１：３の範囲外に設定する
と、連通口１５ａの流通抵抗が連通口１５ｂの流通抵抗
に比べて大きくなり過ぎ（流通抵抗比が不十分とな
り）、連通口１５ａを通過するインクの流量が少なくな
る。
【００８６】「第三実施形態」図１２に示すように、前
記第３インク収容室１７内において、高濃度インク層ａ
内に開口する連通口５１ａおよび低濃度インク層ｂ内に
開口する連通口５１ｂを有する仕切壁５１が前記両仕切
壁２４，２７間に配設されている。
【００８７】これにより、第３インク収容室１７の下方
領域（高濃度インク層ａ）にある仕切壁２６の連通口２
６ａを通過したインクが、同図に矢印で示すように、仕
切壁２６の左方における高濃度インク層ａのインクと合
流して連通口５１ａを通過し、さらに仕切壁２４の左方
における低濃度インク層ｂのインクと合流して連通口５
１ｂを通過する。そして、これら各連通口５１ａ，５１
ｂを通過したインクが両仕切壁２７，５１間の下方領域
（高濃度インク層ａ）で合流し、仕切壁２７の連通口２
７ａに向かって流動する。
【００８８】このように、各実施形態（第一〜第三実施
形態）においては、インクを混合させるために、仕切壁
（隔壁）に連通口を設けることにより行う場合について
説明したが、本発明はこれに限定されず、図１３（第四
実施形態）に示すようなインク誘導路６１をフィルタ室
３４内に設けることにより行うものでもよい。
【００８９】同図に示すように、前記インク誘導路６１
は、前記仕切壁２４の内周面に沿って延在し、かつ前記
領域３１（図５に図示）および前記フィルタ室３４内に
開口するように形成されている。そして、フィルタ室３
４内において、インク供給時に領域３１（連通口２４
ａ）からのインクを上方部から下方部に向かって流動さ
せるように構成されている。
【００９０】これにより、領域３１を通過したインク
が、同図に矢印で示すように、記録ヘッド１１２に対す
るインクの供給時にインク誘導路６１に沿ってフィルタ
室下方部に誘導され、このフィルタ室下方部から貫通孔
２５ａ（フィルタ室上方部に設けられた貫通孔）に向か
って混合しながら流動する。
【００９１】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
係るインクカートリッジおよびこれを用いたインクジェ
ット式記録装置によると、インク使用時にカートリッジ
内のインクを十分に混合させることができるため、均一
な印字濃度・品質を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るインクジェット式記録
装置の基本構成の概略を示す斜視図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、本発明の第一実施形態
に係るインクカートリッジの外観を示す斜視図である。
【図３】本発明の第一実施形態に係るインクカートリッ
ジの内部構造を斜め上方から見た斜視図である。
【図４】本発明の第一実施形態に係るインクカートリッ
ジの内部構造を斜め下方から見た斜視図である。
【図５】本発明の第一実施形態に係るインクカートリッ
ジの内部構造を示す正面図である。
【図６】本発明の第一実施形態に係るインクカートリッ
ジの内部構造を示す背面図である。
【図７】本発明の第一実施形態に係るインクカートリッ
ジの負圧発生手段収容室を拡大して示す断面図である。
【図８】本発明の第一実施形態に係るインクカートリッ
ジのバルブ収容室を拡大して示す断面図である。
【図９】本発明の第一実施形態に係るインクカートリッ
ジのカートリッジホルダに対する接続状態を示す正面図
である。
【図１０】（ａ）および（ｂ）は、本発明の第一実施形
態に係るインクカートリッジのインク流路を説明するた
めに、その内部構造を模式化して示す断面図である。
【図１１】本発明の第二実施形態に係るインクカートリ
ッジの内部構造を模式化して示す断面図である。
【図１２】本発明の第三実施形態に係るインクカートリ
ッジの内部構造を模式化して示す断面図である。
【図１３】本発明の第四実施形態に係るインクカートリ
ッジの内部構造を模式化して示す断面図である。
【符号の説明】
１ インクカートリッ
ジ ２ 容器本体 ３ 蓋体 ４ インク供給口 ８ バルブ収容室 １１ インク収容室 １５ 垂直壁 １５ａ 連通口 １６ バッファ室 １７ 負圧発生手段収容
室 １８ 連通流路 １８ａ，１８ｂ 連通口 １８ｃ 凹部 １９ 仕切壁 １９ａ，１９ｂ 連通口 ２５ａ 貫通孔 ２５ｂ 弁座部 ２６ 仕切壁 ２６ａ 連通口 ２８ 連通路 ２９ 貫通孔 ３１ 領域 ３３ 差圧弁収容室 ３４ フィルタ室 ３５，３８ 凹部 ５２ 膜弁 ５１ 貫通孔 ５５ フィルタ ５６，５７ 遮気性フィルム １０１ キャリッジ １０２ キャリッジモータ １０３ タイミングベルト １０４ ガイド部材 １０５ プラテン １０６ 記録用紙 １１２ 記録ヘッド ａ 高濃度インク層 ｂ 低濃度インク層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 酒井 真理 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内 Ｆターム(参考） 2C056 EA26 EC43 FA10 KB11 KB27 KB31 KC01 KC13 KC15 KC16

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 インクを収容した複数のインク収容室
    と、これらインク収容室を連通させるインク流路とを有
    するインクカートリッジであって、 前記インク流路を、前記インク収容室の下方領域のイン
    クと上方領域のインクとが、インクの供給に伴い流動し
    て合流するよう形成したことを特徴とするインクカート
    リッジ。
  2. 【請求項２】 前記インク収容室が、複数の上方インク
    収容室と、該上方インク収容室と連通する下方インク収
    容室とからなり、前記インク流路が前記複数の上方イン
    ク収容室間を連通するインク流路であることを特徴とす
    る請求項１記載のインクカートリッジ。
  3. 【請求項３】 前記インク収容室が、上方インク収容室
    と、該上方インク収容室と連通する下方インク収容室と
    を備え、前記インク流路が前記上方インク収容室と下方
    インク収容室間を接続する連通流路の下方インク収容室
    側の連通口近傍に形成されていることを特徴とする請求
    項１記載のインクカートリッジ。
  4. 【請求項４】 前記インク流路が下方領域と連通する第
    一連通口と、上方領域と連通する第二連通口とから構成
    されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか
    １項に記載のインクカートリッジ。
  5. 【請求項５】 前記第一連通口が、前記インク収容室に
    おける重力方向の最下方位置に配置されていることを特
    徴とする請求項４記載のインクカートリッジ。
  6. 【請求項６】 前記第一連通口を通過するインクの流量
    ａと前記第二連通口を通過するインクの流量ｂとの流量
    比ａ：ｂがａ：ｂ＝１：１〜ａ：ｂ＝１：３の範囲であ
    ることを特徴とする請求項４記載のインクカートリッ
    ジ。
  7. 【請求項７】 前記複数の上方インク収容室を区画する
    隔壁を備え、該隔壁に第一連通口及び第二連通口が形成
    されていることを特徴とする請求項２記載のインクカー
    トリッジ。
  8. 【請求項８】 前記上方インク収容室内に、インク供給
    状態においてインクを収容室上方部から収容室下方部に
    向かって流動させるためのインク誘導路が設けられてい
    ることを特徴とする請求項２または３記載のインクカー
    トリッジ。
  9. 【請求項９】 前記インク収容室が、上方インク収容室
    と、該上方インク収容室と連通する下方インク収容室と
    からなり、前記上方インク収容室は差圧弁収容室を介し
    てインク供給口と連通し、下方インク収容室は大気と連
    通可能に構成されていることを特徴とする請求項１記載
    のインクカートリッジ。
  10. 【請求項１０】 前記差圧弁収容室の上流側にフィルタ
    を配置したことを特徴とする請求項９記載のインクカー
    トリッジ。
  11. 【請求項１１】 前記インク流路が、前記差圧弁収容室
    またはフィルタよりも上流側に複数箇所形成されている
    請求項９または１０記載のインクカートリッジ。
  12. 【請求項１２】 複数のインク収容室を区画する隔壁を
    有し、該隔壁には下方領域と連通する第一連通口と上方
    領域と連通する第二連通口を備え、前記第二連通口の開
    口面積は、第一連通口の開口面積よりも大きいことを特
    徴とする請求項１記載のインクカートリッジ。
  13. 【請求項１３】 印刷領域と非印刷領域との間を往復可
    能なヘッド装着用のキャリッジを備えたインクジェット
    式記録装置において、 請求項１乃至請求項１２のいずれかに記載されたインク
    カートリッジを用いたことを特徴とするインクジェット
    式記録装置。
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