JP2005349731A - インクカートリッジおよびインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高速でインクを消費した場合であっても、カートリッジ内に残留するインクの量を少なくし、インクの利用効率を向上させる。
【解決手段】 インクカートリッジ１０は、記録ヘッドへインクを供給するためのインク供給部１４と大気連通口１２とを備えた負圧発生部材収容室３４と、連通部４０において負圧発生部材収容室３４に連通する液体収容室３６と、それらを仕切る隔壁３８と、負圧発生部材収容室３４内に収容され、インクを吸収保持する負圧発生部材３２とを有している。負圧発生部材の下面側の領域の、インク供給部１４から離れた部位には、負圧発生部材３４の圧縮度を部分的に低下させるためのくり抜き部３０が形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、インクジェット記録ヘッドへ供給するためのインクを収容するインクカートリッジおよび該インクカートリッジを搭載したインクジェット記録装置に関する。

プリンタ、複写機、ファクシミリ等の機能を有する記録装置、あるいは、コンピューターやワードプロセッサ等を含む複合型電子機器やワークステーションなどの出力機器として用いられる記録装置は、記録情報に基づいて紙、布、プラスチックシート、ＯＨＰ用シート等の被記録媒体に画像（文字や記号等を含む）を記録するものである。記録装置は、その記録方式により、インクジェット式、ワイヤドット式、サーマル式、レーザービーム式等に分けることができる。

インクジェット記録装置は、インクジェット記録ヘッド（単に「記録ヘッド」とも言う）から被記録媒体へインクを吐出して記録を行うものであり、記録ヘッドのコンパクト化が容易であり、高精細な画像を高速で記録することができる。また、普通紙に特別の処理を必要とせずに記録することができ、ランニングコストが安く、さらに多種類のインク（例えばカラーインク）を用いてカラー画像を記録するのが容易であるなどの利点を有している。

インクカートリッジは、記録ヘッドに供給するためのインクを収容する液体収容容器であり、インクジェット記録装置に対して交換可能に構成されていることが多い。また、インクカートリッジから記録ヘッドへのインクの供給を良好に行うために、インクカートリッジ内に多孔質材料からなり、毛管力によりインクを保持する負圧発生部材を収容することが知られている。

本出願人は、このような負圧発生部材を利用しつつもインクカートリッジの単位容積あたりのインク収容量を増加させ、かつ、安定したインク供給を実現可能なインクカートリッジを提案している（特許文献１参照）。

図９を参照して特許文献１に示された従来のインクカートリッジの構成例について説明する。

インクカートリッジ１１０は、隔壁１３８によって仕切られた２つの内部空間を有している。一方は、負圧発生部材１３４を収容するための負圧発生部材収容室１３４であり、他方は、インクを自由状態で収容する液体収容室１３６である。

負圧発生部材収容室１３４の底面には、インクを記録ヘッドに供給するためのインク供給部１１4が設けられており、このインク供給部１１４内には、負圧発生部材１３２より高い毛管力を備えた圧接体１４６が配置されている。負圧発生部材収容室１３４の上面には、負圧発生部材収容室１３４の内外を大気連通させる大気連通口１１２と、バッファ空間１４４を形成するための複数のリブ１４２とが設けられている。

負圧発生部材収容室１３４と液体収容室１３６とは、隔壁１３８の下側に設けられた連通部１４０により互いに連通している。隔壁１３８には、その連通部１４０から上方に向かって大気連通溝１３８ａが形成されている。大気連通溝１３８ａは溝状に形成されているため、負圧発生部材１３２がその溝内に入り込むことはない。したがって、大気連通溝１３８ａ内のインクは自由状態で保持される。

なお、図中、点線で示されている「空気導入高さＬ₁」は、大気導入溝１３８ａの上端の高さを示しており、負圧発生部材収容室１３４内の気液界面がこの高さより低くなったときに、負圧発生部材収容室１３４内の空気が大気導入溝１３８ａ内に保持されたインクに接触する高さを示している。

以上のように構成されたインクカートリッジ１１０の使用時の挙動について説明する。なお、図９では、負圧発生部材１３２がインクを保持している領域は網線部で、また、インクが自由状態で保持されている領域は斜線部で示されている。また、図示する状態は、インクカートリッジ１１０内のインクが既にいくらか消費され、負圧発生部材収容室１３４内の気液界面が空気導入高さＬ₁まで達した状態を示している。

気液界面が空気導入高さＬ₁まで低下した状態でさらに記録を行うと、負圧発生部材１３２内に保持されていたインクが消費され、気液界面が空気導入高さＬ₁よりもわずかに低くなる。すると、負圧発生部材収容室１３４内の空気が大気導入溝１３８ａ内のインクに接触する。ここで、液体収容室１３６内は負圧となっているため、上記空気は気泡となって大気導入溝１３８ａおよび連通部１４０を経由して液体収容室１３６内に引き込まれる。これに替わって、液体収容室１３６内のインクが連通部１４０を経由して負圧発生部材１３２に供給され、負圧発生部材収容室１３４内の気液界面が再び上昇して気体導入高さＬ₁に保たれる。このような気液交換動作によって、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たインクが液体収容室１３６から負圧発生部材１３２に供給されるため、負圧発生部材１３２は一定量のインクを保持することとなる。したがって、記録ヘッドに対する負圧はほぼ一定となり、記録ヘッドへのインクの供給が安定化する。

なお、インクカートリッジ１１０内のインクの残量は、不図示のセンサによって検出される。このセンサは、負圧発生部材収容室１３４内に所定量のインクが残った状態で作動するように構成されており、これにより、記録ヘッドへの空気の導入が防止されている。また、インクカートリッジ１１０内に収容される負圧発生部材１３２としては、例えば、熱可塑性を有するオレフィン系樹脂からなる繊維体を用いたものが提案されている（特許文献２参照）。同文献の構成によれば、インクの収容安定性が向上すると共に、インクカートリッジ筐体と繊維体材料とが同種の材料からなるためにリサイクル性も向上する。

また、従来、気液交換動作の安定化を１つの目的として、収容する負圧発生部材の圧縮度を変化させて毛管力を調整したインクカートリッジが提案されている。図１０は、負圧発生部材の圧縮度を変化させるための構造を示すインクカートリッジの横断面図である。

図１０（ａ）のインクカートリッジ１１１は、図９のインクカートリッジ１１０同様、隔壁１３８によって負圧発生部材収容室１５０と液体収容室１３６とが仕切られている。負圧発生部材収容室１５０は、緩和部１５０ａと圧縮部１５０ｂと傾斜部１５０ｃとから構成されている。緩和部１５０ａは、隔壁１３８に隣接して設けられており、その幅寸法は液体収容室１３６の幅寸法と同一となっている。圧縮部１５０ｂは、緩和部１５０ａの反対側に設けられており、その幅寸法は緩和部１５０ａより小さくなっている。傾斜部１５０ｃは、緩和部１５０ａと圧縮部１５０ｂとを接続する領域に設けられており、その幅寸法は、緩和部１５０ａの幅寸法から圧縮部１５０ｂの幅寸法まで、徐々に変化するものとなっている。

このように形成された負圧発生部材収容室１５０に負圧発生部材１３２を押し込むと、その圧縮度は、緩和部１５０ａでは比較的低くなり、一方の圧縮部１５０ｂでは比較的高くなる。したがって、緩和部１５０ａにおける負圧発生部材１３２の毛管力が圧縮部１５０ｂと比較して小さくなる。このように負圧発生部材１３２における隔壁１３８側の毛管力を小さくすることにより、気液交換動作の促進や、インク供給部１１４へのインクの供給の安定化といった効果が得られる。

図１０（ｂ）、（ｃ）は、上記インクカートリッジ１１１の比較例であるインクカートリッジ１１２、１１３の横断面図を示している。インクカートリッジ１１２は、上記インクカートリッジ１１１の外径幅寸法を変更することなく、負圧発生部材収容室１５１の圧縮部１５１ｂの幅寸法をインクカートリッジ１１１のものより小さくしたものである。これにより、負圧発生部材１３２の毛管力の差をより大きくすることができる。また、インクカートリッジ１１３は、負圧発生部材収容室１５２の圧縮部１５２ｂの幅寸法はインクカートリッジ１１１のものと同一であるが、緩和部１５２ａの幅寸法がより大きくされている。また、それに併せて、インクカートリッジ１１３の外径幅寸法が大きくなっている。インクカートリッジ１１３の構成では、インクカートリッジ１１１の構成と比較して、緩和部１５２ａにおける負圧発生部材１３２の圧縮度がより緩和される。

図１１は、特許文献３に示された従来のインクカートリッジの構成例を示す縦断面図である。

インクカートリッジ１１５は、収容された負圧発生部材１３３を除く他の構造は図９のインクカートリッジ１１０と同様に構成されている。負圧発生部材１３３は、その角部のうち、連通部１４０に近接する角部が切り欠かれている。これにより、負圧発生部材収容室１３４内に負圧発生部材１３３が存在しない不存在部１３４ａが設けられている。不存在部１３４ａは、連通部１４０を介して液体収容室１３６に連通しており、インクカートリッジ１１５の使用時にはインクを自由状態で保持する。
特許第２９５１８１８号公報 特開平８−２０１１５号公報 特許第２８５２９１４号公報

しかしながら、近年のインクジェット記録装置では、記録速度の高速化が進んでおり、インクカートリッジから記録ヘッドへの単位時間当たりのインク供給量も増加している。上述したような従来のインクカートリッジ（例えば図９参照）を用いてそのような高速記録動作を行う場合、インク供給部１１４の近傍の領域のインクが優先的に使用される結果として、負圧発生部材収容室１３４内の気液界面は、インク供給部１１４の上方を谷として略Ｖ字状となる。この状態で記録動作を継続すると、気液界面がさらに低下し、負圧発生部材１３２内に多量のインクを残した状態でインク切れを起こしてしまう。

このインク切れについて、図１２を参照してより詳細に説明する。図１２（ａ）は、図９の状態からさらにインクを消費して、液体収容室１３６内のインクを使い切った状態を示している。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）の状態から、通常の記録速度で記録動作が行われてインクが消費された状態を示している。図１２（ｃ）は、図１２（ａ）の状態から、高速で記録動作が行われてインクが消費された状態を示している。

図１２（ｂ）に示すように、通常の記録速度で記録動作を行った場合、インクの消費速度はそれほど高速ではないため、負圧発生部材収容室１３４内の気液界面は略平行に保たれながら低下する。すなわち、負圧発生部材１３２内に保持されているインクがほぼ均一に供給されている状態である。一方、図１２（ｃ）に示すように、高速で記録動作を行った場合、インクの消費速度が高速であるため、気液界面は、インク供給部１１４の上方を谷として略Ｖ字上となる。図示する状態からさらに記録動作を継続すると、谷の部分がインク供給部１１４に達し、インクの供給が行われないため、負圧発生部材１３２内に多量のインクを残した状態でインク切れとなってしまう。負圧発生部材１３２内におけるインクの残留量は、負圧発生部材１３２の圧縮度にもよるが基本的にはインク供給部１１４から離れるほど多くなる。例えば、図１２（ｃ）では、インク供給部１１４から離れた隔壁１３８側に多量のインクが残留している。

このようなインクの残留に対して、図１０に示したインクカートリッジ１１１のように、負圧発生部材収容室１５０の隔壁１３８側の断面幅寸法を大きく形成して、負圧発生部材１３２の圧縮度を緩和させることにより、負圧発生部材１３２の毛管力を部分的に小さくすれば、隔壁１３８側に残るインクの量は少なくなる。これは、隔壁１３８側の毛管力が小さくなるため、その領域における負圧発生部材１３２のインク保持力が低下するためである。しかしながら、このような方法による効果には未だ改善の余地が残されている。しかも、断面幅寸法を変化させることによって圧縮度を変化させるこの構成では、負圧発生部材収容室１３４の容積が小さくなり、収容できるインクの量が少なくなるといった問題がある。さらに、負圧発生部材収容室１３４をこのように形成すると、例えば負圧発生部材１３２に繊維材料を用いた場合に、その繊維材料からなる負圧発生部材１３２が収容室１３４の周壁に沿って安定的に接触することができず、周壁との間に隙間が形成されてしまう可能性もある。このような隙間は、インクカートリッジの挙動を不安定とする原因となる。

また、負圧発生部材１３２に適度な毛管力差を設けるためには、図１０（ｂ）に示すようにインクカートリッジ１１２の外径幅寸法はそのままにインク供給部１１４側の幅を狭めたり、図１０（ｃ）に示すようにカートリッジ１１３自体の幅寸法を大きくして隔壁１３８側の幅を広げたりする必要がある。しかながら、図１０（ｂ）の構成では、インクの収容効率が悪化すると共に、インク供給部１１４側の毛管力が過度に大きくなってしまい記録ヘッドへのインクの供給に悪影響を及ぼすおそれがある。また図１０（ｃ）の構成ではカートリッジ１１３の幅寸法が大きくなっており、近年の多色化や装置の小型化といった観点から考えると好ましくない。

また、図１１に示したインクカートリッジ１１５では、連通部１４０の近傍の負圧発生部材１３３が切り欠かれて不存在部１３４ａが設けられており、その不存在部１３４ａにはインクが残留することはないから、上述したような隔壁１３８側のインクの残留を抑えるという点では有利ではあるもののその効果は大きくない。しかも、負圧発生部材１３３の角部を切り欠いているため、負圧発生部材１３３と周壁との圧接が不十分となり、両部材間に隙間が生じるおそれもある。例えば、負圧発生部材１３３と負圧発生部材収容室１３４の底面との間に、不存在部１３４ａとインク供給部１１４とを連通するような隙間が生じれば、インクが漏れてしまう危険性もある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、高速でインクを消費した場合であっても、カートリッジ内に残留するインクの量を少なくし、インクの利用効率を向上させたインクカートリッジおよび該インクカートリッジを搭載したインクジェット記録装置を提案することにある。

上記目的を達成するため、本発明のインクカートリッジは、記録ヘッドへインクを供給するためのインク供給部と大気連通口とを備えた負圧発生部材収容室と、前記負圧発生部材収容室と底部の連通部において連通し、前記連通部を除き実質的に密封された内部空間にインクを収容する液体収容室と、前記連通部が形成され、前記負圧発生部材収容室と前記液体収容室とを仕切る隔壁と、前記負圧発生部材収容室内に収容されインクを吸収保持する負圧発生部材とを有するインクカートリッジにおいて、前記負圧発生部材の下面側の領域の前記インク供給部から離れた部位に、前記負圧発生部材の圧縮度を部分的に低下させるための少なくとも１つのくり抜き部を設けたことを特徴とする。なお、本発明のインクカートリッジは、インクを収容するものに限らず、例えば、記録媒体に対する処理液を収容するものであってもよい。

本発明のインクカートリッジによれば、負圧発生部材のインク供給部から離れた部位にくり抜き部を設けたことにより、くり抜き部周辺の負圧発生部材の圧縮度が部分的に低下するため、その領域における毛管力が小さくなり、インク保持力が低下する。これにより、インク供給部から離れた領域からもインクが良好に供給されるため、高速でインクを消費した場合であっても負圧発生部材内のインクがほぼ均一に消費される。したがって、カートリッジ内に残留するインクの量が少なくなり、インクの利用効率が向上する。

また、本発明のインクジェット記録装置は、上記本発明のインクカートリッジを搭載して記録を行うものであるため、インクカートリッジを頻繁に交換する必要がなくなる。また記録動作を高速で行った場合であっても、記録ヘッドに空気が導入されてしまうといった不具合が発生しにくい。

上述したように本発明のインクカートリッジによれば、負圧発生部材にくり抜き部を設けることにより、その周辺の圧縮度を緩和させてインク保持力を低下させている。これにより、インク供給部から離れた領域からもインクが良好に供給されるため、高速でインクを消費した場合であっても、負圧発生部材内のインクがほぼ均一に消費され、カートリッジ内に残留するインクの量が少なくなり、インクの利用効率が向上する。また、本発明のインクジェット記録装置によれば、上記本発明のインクカートリッジを搭載するものであるため、インクカートリッジを頻繁に交換する必要がなく、記録動作を高速で行った場合の信頼性も向上する。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態によるインクカートリッジの構成を示す縦断面図である。

インクカートリッジ１０は、負圧発生部材３２にくり抜き部３０が形成されている点を除いては図９に示したインクカートリッジ１１０と同様に構成されている。

すなわち、インクカートリッジ１０は、隔壁３８によって仕切られた負圧発生部材収容室３４および液体収容室３６を有している。負圧発生部材収容室３４の周壁には、図９のインクカートリッジ１１０同様に、インク供給部１４、大気連通口１２、バッファ空間４４を形成するための複数のリブ４２が設けられている。なお、インク供給部１４は負圧発生部材収容室３４の底面であって、隔壁３８から離れた位置に設けられている。また、インク供給部１４内には、負圧発生部材３２より高い毛管力を備えると共に高い機械的強度を有する圧接体４６が配置されており、圧接体４６の上面と負圧発生部材３２の下面とは互いに圧接するように構成されている。また、負圧発生部材収容室３４と液体収容室３６とは、隔壁３８の下側に設けられた連通部１４０を介してそれぞれの底部同士が互いに連通している。液体供給室３６は、その連通部１４０を除き、実質的に密封された内部空間を形成している。隔壁３８には大気導入溝３８ａが、連通部１４０から上方に向かって形成されており、大気連通溝３８ａの上端の高さが空気導入高さＬ₁で図示されている。

くり抜き部３０は、その少なくとも一部が空気導入高さＬ₁より下方であって、インク供給部１４から離れた隔壁３８の近傍に形成されている。くり抜き部３０は、負圧発生部材３２の一部を、インクカートリッジ１０の幅方向（図１０の上下方向参）に貫通して形成されており、その断面形状は円形となっている。くり抜き部３０を設けることにより、くり抜き部３０周辺の負圧発生部材３２には圧縮緩和部３２ａが発生している。圧縮緩和部３２ａでは、負圧発生部材３２の圧縮度がくり抜き部３０の中心に向かって緩和されている。

このように構成されたインクカートリッジ１０は、同カートリッジを着脱自在に保持する保持機構を備えた不図示のインクジェット記録装置に搭載して使用可能である。このインクジェット記録装置は、例えば、インクカートリッジ１０のインク供給部１４から供給されたインクを吐出する記録ヘッドを搭載するキャリッジと、インクカートリッジ１０内のインク残量を検出するためのセンサと、それらの記録ヘッドやセンサの駆動を制御するための制御装置等を有し、制御装置から記録ヘッドに入力した記録信号に基づいて記録ヘッドからインクを吐出することにより記録動作を行う。

以下、インクカートリッジ１０の使用時の挙動について図２、図３を参照して説明する。なお、図２、図３において、負圧発生部材３２がインクを保持している領域は網線部で、負圧発生部材３２の圧縮緩和部３２ａがインクを保持している領域は右下がり斜線部で、インクが自由状態で保持（収容）されている領域は左下がり斜線部で示されており、これにより、毛管力も小さくなっている。

図２（ａ）は、既にインクカートリッジ１０内のインクが初期状態からいくらか消費された状態を示しており、負圧発生部材収容室３４内の気液界面は空気導入高さＬ₁に位置し、液体収容室３６内の気液界面も初期状態より低くなっている。また、くり抜き部３０では、インクが自由状態で保持されている。

次いで、さらにインクが消費されると、図２（ｂ）に示すように、前述した気液交換動作によって、負圧発生部材収容室３４内の気液界面の高さが空気導入高さＬ₁に維持されながら、液体収容室３６内のインクが消費されて液体収容室３６内が空となる。この状態では、負圧発生部材３２の空気導入高さＬ₁より下方の領域と、くり抜き部３０内にインクが保持されている。

次いで、さらにインクが消費されると、図２（ｃ）に示すように、インク供給部１４の近傍の領域のインクが優先的に使用され、気液界面は、インク供給部１４の上方を谷として、なだらかな略Ｖ字状となる。なお、このときのインクの消費速度は、図１２（ｃ）の場合と同じ程度に高速とされている。

このように高速でインクを消費した場合であっても、気液界面が図１２の従来のインクカートリッジ１１０と比較してなだらかな形状となるのは、くり抜き部３０の周辺に発生した圧縮緩和部３２ａの作用による。すなわち、圧縮緩和部３２ａでは負圧発生部材３２の圧縮度がインク供給部１４側と比較して緩和されており、毛管力が相対的に小さくなっている。したがって、図１２のインクカートリッジ１１０のような、毛管力がインク供給部１１４からの距離に関わらずほぼ一定となっている従来の構成に比べ、毛管力に差が設けられている本実施形態のインクカートリッジ１０では、インク供給部１４から離れた領域（圧縮緩和部３２ａ）からもインクが良好に供給される。その結果、負圧発生部材３２内のインクがほぼ均一に消費され、気液界面の形状もなだらかものとなる。

次いで、さらにインクが消費されると、図３（ｄ）に示すように、気液界面ささらに低下して圧縮緩和部３２ａ内に保持されていたインクの一部も消費される。

次いで、さらにインクが消費されると、図３（ｅ）に示すように、くり抜き部３０が大気開放される。すると、くり抜き部３０内はインクを保持していることができなくなり、くり抜き部３０内に保持されていたインクは、圧縮緩和部３２ａを経由してインク供給部１４側の負圧発生部材３２内に移動する。このように、くり抜き部３０内に保持されていたインクがインク供給部１４側に移動することにより、気液界面が一時的に平坦化する。

次いで、さらにインクが消費されると、図３（ｆ）に示すように、毛間力の比較的小さい圧縮緩和部３２ａのインクが全て消費され、残りのインクはインク供給部１４側の負圧発生部材３２内に保持される。

次に、インクの消費量とインクカートリッジの負圧との関係を図４を参照して以下に説明する。

図４のグラフは、横軸にインクカートリッジのインク消費量を、縦軸にインク供給部からインクを引き出すために必要な負圧の大きさを示している。なお、グラフ内の６３ｂ部は、くり抜き部３０を備えていない従来構造のインクカートリッジ１１０（図９参照）の特性を示しており、６４部、６５部は、本実施形態のインクカートリッジ１０の特性を示している。また、６６の一点鎖線は、記録ヘッドの記録動作に不具合を発生させない限界の負圧の大きさを示している。

まず、インクが満タン状態に充填されたインクカートリッジ１０の初期状態から、負圧発生部材３２内に保持されたインクのみが消費されて負圧発生部材収容室３４内の気液界面が空気導入高さＬ₁まで低下し、気液交換動作が開始されるまでの間は、６１部に示すように、負圧は直線的に低下する。

次いで、図２（ａ）、（ｂ）に示したように、気液交換動作が開始され、負圧発生部材収容室３４内の気液界面を高さＬ₁に保ちつつ液体収容室３６内のインクを全て消費するまでの間は、６２部に示すように、負圧は一定となる。

次いで、図２（ｃ）に示したように、液体収容室３６内が空となって、負圧発生部材３２内のインクが消費され始めると、６３ａ部に示すように、負圧は再び低下し始める。

ここで、従来構造のインクカートリッジ１１０の特性と、本実施形態のインクカートリッジ１０の特性とを比較する。従来構造のインクカートリッジ１１０では、６３ｂ部に示すように、負圧はそのままさらに低下し続け、負圧の限界値に達する。これに対して、本実施形態のインクカートリッジ１０では、図３（ｅ）に示したように、くり抜き部３０が大気開放された直後にくり抜き部３０内に保持されていたインクがインク供給部１４側に移動する結果として、６４部に示すように負圧は一旦上昇する。その後、インクカートリッジ１０内のインクがなくなるまで、６５部に示すように、負圧は再び低下し続ける。

以上説明したように、本実施形態のインクカートリッジによれば、負圧発生部材３２の下面側であって隔壁３８の近傍にくり抜き部３０を設けているため、くり抜き部３０周辺の負圧発生部材３２に圧力緩和部３２が発生している。圧力緩和部３２では、その毛管力がインク供給部１４に比べて小さくなり、インク保持力が低下している。このように、従来、インクが残りやすかった領域のインク保持力を低下させることにより、その領域からのインクの供給が良好に行われ、負圧発生部材３２内のインクがほぼ均一に消費されるようになる。したがって、カートリッジ内に残留するインクの量が少なくなり、インクの利用効率が向上する。

また、くり抜き部３０はインクを自由状態で保持するものであるため、くり抜き部３０を設けることで、負圧発生部材３４内に保持されるインクの量が増加し、インクの保持効率が向上する。

また、くり抜き部３０は負圧発生部材３２の下面から所定の高さに位置しているため、図３（ｆ）に示したように、気液界面がくり抜き部３０まで低下してくり抜き部３０が大気開放された時点で、保持されていたインクが一斉に負圧発生部材３２内に供給され、一時的に気液界面が平坦化する。したがって、従来構造（図１２（ｃ）参照）のように気液界面が略Ｖ字状となることが防止され、記録ヘッドに空気が導入されてしまうと言った不具合も発生しにくくなる。

なお、くり抜き部３０による上記のような効果を得るためには、本実施形態のように、くり抜き部３０をある程度高い位置（例えばその一部が連通部４０より高くなる程度の位置）に形成する必要がある。上述したように、くり抜き部３０を設けることによりその周辺の毛管力が低下するため、気液界面のＶ字形状は従来構造と比べてなだらかになるものの、略Ｖ字状となる傾向があることには変わらない。したがって、くり抜き部３０の位置が低すぎる場合では、気液界面がくり抜き部３０まで低下する前にインク供給部１４が先に露出してしまう可能性もある。これでは、くり抜き部３０内にはインクがそのまま残留してしまい、上記のようなインク保持効率の向上や、気液界面の平坦化といった効果を得ることはできない。

さらに、本実施形態によれば、図１０、図１１に示した従来のインクカートリッジと比較して次のような効果が得られる。

まず、図１０のインクカートリッジ１１１〜１１３は負圧発生部材収容室１５０〜１５２の断面幅寸法を変化させて負圧発生部材１３２の圧縮度を変化させるものであったが、本実施形態のインクカートリッジ１０は負圧発生部材収容室３４の断面幅寸法を変化させる必要がない。したがって、断面形状を矩形としてもよく、インクの収容効率を悪化させたり、インクカートリッジの大型化を招いたりすることがない。また、断面形状が矩形であれば、負圧発生部材３２に繊維材料を用いた場合であっても、負圧発生部材３２は、周壁との間に隙間を生じることなく良好に収容される。もっとも、本発明は断面形状が矩形であることに限られるものではなく、インクカートリッジ１１１〜１１３の負圧発生部材にくり抜き部を形成してもよい。

また、図１１のインクカートリッジ１１５は負圧発生部材１３３の角部が切り欠かれたものであったが、本実施形態のインクカートリッジ１０に収容された負圧発生部材３２は角部を切り欠く必要はない。したがって、負圧発生部材３２の外壁面と負圧発生部材収容室３４の周壁面とが安定的に当接し、インクが漏れるといった不具合の発生が抑えられる。また、図１１の構成でも、負圧発生部材１３３の切り欠かれた角部周辺の圧縮度は低減するものの、本実施形態のくり抜き部３０による作用と比較してその効果は大きくない。

また、インクジェット記録装置が、本実施形態によるインクカートリッジ１０を搭載して記録を行うものであれば、インクカートリッジ１０を頻繁に交換する必要がなくなる。これは、上述したように本実施形態のインクカートリッジ１０は、残留するインクの量が少ないためインクの利用効率がよいこと、および、くり抜き部３０にインクを自由状態に保持でき、インクの保持効率がよいことによる。また、インクカートリッジ１０では、インクの消費速度が高速であっても気液界面は比較的平坦なまま低下するため、インクジェット記録装置の記録動作の高速化に有利であるとともに、その場合であっても、記録ヘッドに空気が導入されてしまうといった不具合も発生しにくい。

なお、図１に示したように、本実施形態のくり抜き部３０は断面が円形で負圧発生部材３２を貫通するものであったが、周辺の負圧発生部材の所定の領域に圧力緩和部を発生させるものであれば、くり抜き部の形状は種々変更可能であり、例えば図５に示すようなものであってもよい。なお図５（ａ）は本実施形態のくり抜き部３０を示している。

図５（ｂ）のくり抜き部３０ｂは、断面が円形ではなく矩形に形成されている。このように、断面形状は円形に限らず多角形としてもよい。図５（ｃ）のくり抜き部３０ｃは、負圧発生部材３２を貫通するものではなく、負圧発生部材３２の両側面に１つずつ形成されている。くり抜き部３０ｂは、側面から所定量だけ掘り込まれることによって形成されている。なお、図５（ｃ）では２つのくり抜き部３０ｃが形成されているが、個数は限定されるものではない。図５（ｄ）のくり抜き部３０ｄは、図５（ｂ）のくり抜き部３０ｂに連続するように、その下部に他の空間が形成されたものである。このようなくり抜き部３０ｄは、例えば、負圧発生部材３２の底面から他のくり抜き部を掘り込んで、くり抜き部３０ｂと連続させることによって形成可能である。

さらに、負圧発生部材の側面から掘り込むことによって形成した上記くり抜き部３０、３０ｂ〜３０ｄの他にも、負圧発生部材の内部に密閉空間を形成してくり抜き部としてもよい。このようなくり抜き部は、例えば、２つの負圧発生部材を圧接して１つの負圧発生部材とするものであって、その２つの部材の対向面の両方または一方に掘り込み部を形成し、それら圧接することで形成可能である。

（第２の実施形態）
第１の実施形態のインクカートリッジ１０は、インク供給部１４が隔壁３８から離れた位置に設けられたものであったが、インク供給部の配置位置は特に限定されるものではなく、図６、図７に示すようなものであっても本発明を適用することができる。

図６のインクカートリッジ１１は、インク供給部１４ａが負圧発生部材収容室３４の底面のほぼ中央に設けられている。この場合、負圧発生部材３２の下面側の両側にくり抜き部５１ａ、５１ｂをそれぞれ設けることが好ましい。インク供給部１４ａから、各くり抜き部５１ａ、５１ｂまでの距離はほぼ同一となっており、これにより、負圧発生部材３２内のインクの消費がほぼ均一に行われるようになっている。また、くり抜き部５１ａ、５１ｂの周囲には、負圧発生部材３２の圧縮度が緩和された圧縮緩和部３２ａ、３２ｂがそれぞれ発生している。

このように構成されたインクカートリッジ１１では、図６（ｂ）に示すように、インクの消費が進んだ場合であっても、両端の圧縮緩和部３２ａ、３２ｂから中央のインク供給部１４ａに向けて良好にインクが供給されるため、インクは、その気液界面がほぼ平坦なまま低下する。その後、さらにインクが消費されると、図３（ｅ）、（ｆ）に示したような挙動により、くり抜き部５１ａ、５１ｂ内のインクが負圧発生部材３２内に供給され、次いで圧縮緩和部３２ａ、３２ｂ内のインクが消費される。その結果、負圧発生部材３２内におけるインクの残留量が最小限に抑えられる。

図７のインクカートリッジ１２は、インク供給部１４ｂが、負圧発生部材収容室３４の隔壁３８に対向する周壁の下側に設けられている。また、くり抜き部５２は、負圧発生部材３２の下面側であってインク供給部１４ｂから離れた部位に１つのみ形成されており、くり抜き部５２の周辺には圧力緩和部３２ａが発生している。

上述したように、インク供給部１４ａ、１４ｂの配置位置を種々変更した場合、くり抜き部５１ａ、５１ｂ、５２は、インク供給部１４ａ、１４ｂから離れた部位、すなわち、インクが残留しやすい領域内に形成することが好ましい。

さらに、以上説明したインクカートリッジは、横断面形状が長方形の細長い負圧発生部材を収容するものであったが、本発明は例えば図８に示すような負圧発生部材を収容するインクカートリッジにも適用可能である。図８の負圧発生部材３３は、横断面形状がほぼ正方形に形成されており、部材下面のほぼ中央に位置するインク供給部１４にインクを供給するものである。このような構成の場合、くり抜き部３２ｅを例えば各側面に１つずつ設けてもよい。これにより、インク供給口１４から各くり抜き部１４までの距離はほぼ同一となり、負圧発生部材３３内のインクがほぼ均一に消費されるものとなる。

本発明の第１の実施形態によるインクカートリッジの構成例を示す縦断面図である。 図１のインクカートリッジの使用時の挙動を説明するための図である。 図１のインクカートリッジの使用時の挙動を説明するための図である インクの消費量とインクカートリッジの負圧との関係を示すグラフである。 くり抜き部の種々の変形例を示す斜視図である。 第２の実施形態によるインクカートリッジの一例を示す縦断面図である。 第２の実施形態によるインクカートリッジの他の例を示す縦断面図である。 負圧発生部材の外形形状を変形した一例を示す斜視図である。 従来のインクカートリッジの構成例を示す縦断面図である。 負圧発生部材の圧縮度を変化させる構造部を有する従来のインクカートリッジを示す横断面図である。 負圧発生部材の１つの角部が切り欠かれた従来のインクカートリッジの構成を示す縦断面図である。 インクを高速で消費した場合に発生するインクの残留について説明するための図である。

符号の説明

１０ インクカートリッジ
１２ 大気連通口
１４、１４ａ、１４ｂ インク供給部
３０、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、５１ａ、５１ｂ、５２ くり抜き部
３２、３３ 負圧発生部材
３２ａ、３２ｂ 圧縮緩和部
３４ 負圧発生部材収容室
３６ 液体収容室
３８ 隔壁
３８ａ 大気導入溝
４０ 連通部
４２ リブ
４４ バッファ空間
４６ 圧接体
Ｌ₁ 空気導入高さ

Claims (7)

1. 記録ヘッドへインクを供給するためのインク供給部と大気連通口とを備えた負圧発生部材収容室と、前記負圧発生部材収容室と底部の連通部において連通し、前記連通部を除き実質的に密封された内部空間にインクを収容する液体収容室と、前記連通部が形成され、前記負圧発生部材収容室と前記液体収容室とを仕切る隔壁と、前記負圧発生部材収容室内に収容されインクを吸収保持する負圧発生部材とを有するインクカートリッジにおいて、
   前記負圧発生部材の下面側の領域の前記インク供給部から離れた部位に、前記負圧発生部材の圧縮度を部分的に低下させるための少なくとも１つのくり抜き部を設けたことを特徴とするインクカートリッジ。
2. 前記隔壁の前記負圧発生部材収容室側には、前記負圧発生部材収容室内の空気を前記液体収容室内に導入するための大気導入溝が、前記連通部から上方に向かって形成されており、
   前記くり抜き部の少なくとも一部は、前記大気導入溝の上端より低い位置に設けられている、請求項１に記載のインクカートリッジ。
3. 前記くり抜き部の少なくとも一部は、前記連通部より高い位置に設けられている、請求項１または２に記載のインクカートリッジ。
4. 前記くり抜き部は、前記隔壁に当接する前記負圧発生部材の側面の近傍に設けられている、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のインクカートリッジ。
5. 前記くり抜き部は前記負圧発生部材を貫通して形成されている、請求項１ないし４のいずれか１項に記載に記載のインクカートリッジ。
6. 前記負圧発生部材は繊維材料からなる、請求項１ないし５のいずれか１項に記載のインクカートリッジ。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載のインクカートリッジを搭載して記録を行うインクジェット記録装置。
   
   
   

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