JP2019081267A - カートリッジ - Google Patents

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教幸 深澤
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Abstract

【課題】液体吸収体を備えるカートリッジにおいて、液体の吐出不良が発生する可能性を低減する。【解決手段】カートリッジは、液体供給針を受け入れる液体供給部と、液体吸収体が配置された第1室と、液体吸収体が配置されておらず、液体供給部が設けられた第2室と、第1室と第2室との間に設けられたフィルターと、を備える。フィルターの長手方向に沿った長さは、液体吸収体の長手方向に沿った長さの半分よりも大きく、液体吸収体の底面部の毛管力が、液体吸収体の高さ方向の中央部の毛管力よりも大きい。【選択図】図8

Description

本発明は、カートリッジに関する。
インクジェットプリンターなどの液体噴射装置に利用されるカートリッジとして、カートリッジ内の液体収容室内に、液体を保持するための液体吸収体が配置されたものが知られている(特許文献1〜4参照)。液体吸収体としては、例えば、多孔質体や繊維体が用いられる。液体吸収体に保持された液体は、カートリッジの底面等に設けられた液体供給部から液体噴射装置に吸引され、液体噴射装置に供給される。
特許第3278410号公報 特開平4−173343号公報 特開2006−76313号公報 特開2006−76314号公報
こうしたカートリッジにおいては、液体吸収体の毛管力によって、液体吸収体の、液体供給部から遠い部分に液体が残留しやすいという課題があった。そこで、本願発明者らは、液体吸収体から液体供給部に液体を流通させやすくするため、液体収容室と液体供給部との間に、大きなフィルターを配置し、そのフィルターを通じて液体供給部に液体を流すことを検討した。しかし、そのような大きなフィルターを設けると、例えば、落下等によりカートリッジに衝撃が加わった場合に、液体吸収体側に存在する空気がフィルターを通じて液体供給部側に移動しやすくなり、その結果、液体の吐出不良が発生する可能性があるという課題を見出した。
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なされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
(1)本発明の第1の形態によれば、液体供給針を備えた液体噴射装置に装着されるカートリッジが提供される。このカートリッジは、前記液体供給針を受け入れる液体供給部と;液体吸収体が配置された第1室と;前記液体吸収体が配置されておらず、前記液体供給部が設けられた第2室と;前記第1室と前記第2室との間に設けられたフィルターと、を備える。そして、前記フィルターの長手方向に沿った長さは、前記液体吸収体の前記長手方向に沿った長さの半分よりも大きく、前記液体吸収体の底面部の毛管力が、前記液体吸収体の高さ方向の中央部の毛管力よりも大きいことを特徴とする。
このような形態のカートリッジであれば、フィルターの長手方向に沿った長さが、液体吸収体の長手方向に沿った長さの半分よりも大きいので、液体吸収体の、液体供給部から遠い部分に液体が残留することを抑制できる。また、液体吸収体の底面部の毛管力が、液体吸収体の高さ方向の中央部の毛管力よりも大きいので、液体吸収体のフィルター付近にインクが良好に保持される。この結果、フィルターの面積が大きな場合でも、液体吸収体側に存在する空気が第2室側(液体供給部側)に移動しにくくなる。そのため、液体の吐出不良が発生することを抑制できる。
(2)上記形態のカートリッジにおいて、前記フィルターの毛管力は、前記液体吸収体の毛管力よりも大きくてもよい。このような形態のカートリッジであれば、液体吸収体内の空気が第2室側により侵入しにくくなる。
(3)上記形態のカートリッジにおいて、前記第1室の天井面に、下方に突出する段差部が形成されていてもよい。このような形態のカートリッジであれば、液体吸収体の底面部の毛管力を容易に高めることができる。
(4)上記形態のカートリッジにおいて、前記フィルターの短手方向に沿った前記段差部の最大幅が、前記短手方向に沿った前記フィルターの最大幅よりも大きくてもよい。このような形態のカートリッジであれば、液体吸収体の底面部の毛管力を良好に高めることができる。
(5)上記形態のカートリッジにおいて、前記第1室の側壁に、前記第1室の内部に向けて突出する凸部が設けられており、前記凸部は、上下方向に沿って延びており、前記凸部は、前記第1室の上部から底部に向かうにつれて突出量が大きくなるよう傾斜してもよい。このような形態のカートリッジであれば、第1室の底部側ほど液体吸収体を圧縮することができるので、液体吸収体の毛管力を底部側ほど大きくすることができる。そのため、液体吸収体内において、上部側から底部側に向けてスムーズに液体を流通させることができる。また、第1室の側壁に凸部を設けることにより、液体吸収体と側壁との間に空間が形成されるので、液体吸収体内の空気が膨張した場合等において、液体吸収体内の液体は、その空間に染み出すことができる。従って、液体収容室内の液体の液面が上昇して液体が外部に漏れ出すことを抑制できる。また、前述の空間に染み出した液体は、再度、液体吸収体に吸収されるので、カートリッジ内に液体が残存することを抑制できる。
本発明は、上述したカートリッジとしての形態以外にも、種々の形態で実現することが可能である。例えば、カートリッジを備える液体噴射装置や、カートリッジと液体噴射装置とを備える液体噴射システム等の形態で実現することができる。
液体噴射システムの構成を示す斜視図である。 キャリッジの上面図である。 キャリッジの斜視図である。 カートリッジの第1斜視図である。 カートリッジの第2斜視図である。 カートリッジの分解斜視図である。 図2のVII−VII断面図である。 図2のVIII−VIII断面図である。 液体収容室を上面側から見た斜視図である。 液体収容室を上面視した平面図である。 図10のXI−XI断面図である。 図10のXII−XII断面図である。 図10のXIII−XIII断面図である。 蓋部材を上面視した平面図である。 蓋部材を下面視した平面図である。 蓋部材の下面側を示す斜視図である。 カートリッジの内部の断面構造を示す斜視図である。 気泡トラップ室の構造を示す斜視図である。 図18のXIX−XIX断面図である。 図18のXX−XX断面図である。 液体供給部付近のXZ断面図である。 第2実施形態におけるカートリッジの断面図である。 図22に示したカートリッジの斜視図である。 第3実施形態におけるカートリッジの断面図である。 図24に示したカートリッジの斜視図である。 第4実施形態におけるカートリッジの断面図である。 図26に示したカートリッジの斜視図である。 第5実施形態におけるカートリッジの断面図である。
A.第1実施形態:
A1.液体噴射システムの構成:
図1は、液体噴射システム100の構成を示す斜視図である。図1には、互いに直交するXYZ軸が描かれている。図1のXYZ軸は他の図のXYZ軸に対応している。これ以降に示す図についても必要に応じてXYZ軸を付している。X軸に沿った方向をX方向とし、Y軸に沿った方向をY方向とし、Z軸に沿った方向をZ方向とする。また、X方向の一方の方向を+X方向とし、X方向の他方の方向を−X方向とする。また、Y方向の一方の方向を+Y方向とし、他方の方向を−Y方向とする。また、Z方向の一方の方向を+Z方向とし、他方の方向を−Z方向とする。液体噴射システム100が、X方向とY方向とに平行なXY平面(水平面)に設置された状態において、Z方向は上下方向であり、+Z方向は反重力方向(上方向)であり、−Z方向は重力方向(下方向)である。また、液体噴射システム100において、Y方向が前後方向であり、X方向が幅方向(左右方向)である。
液体噴射システム100は、第1カートリッジ10および第2カートリッジ20からなるカートリッジセット30と、液体噴射装置50とを備える。液体噴射システム100では、液体噴射装置50のカートリッジホルダー60に、利用者によって2種類のカートリッジ10,20が着脱可能に装着される。液体噴射装置50は、最大A3サイズぐらいまでの用紙への印刷に対応可能なインクジェットプリンターである。液体噴射装置50は、3種類以上の液体を噴射可能なヘッド63を有する。本実施形態では、ヘッド63は、色が異なる4種類のインク(ブラックインク、イエローインク、マゼンタインク、シアンインク)を射出可能である。
第1カートリッジ10と第2カートリッジ20とは、X方向に並んでカートリッジホルダー60に装着される。第1カートリッジ10は、1種類の液体を収容する。本実施形態では、第1カートリッジ10はブラックインクを収容する。第2カートリッジ20は、イエローインク、マゼンタインク、シアンインクの3種類のインクを収容する。つまり、第2カートリッジ20は、ヘッド63が射出可能な3種類以上(本実施形態では4種類)の液体から第1カートリッジ10が収容する1種類の液体を除いた残りの種類の液体のうち、複数種類の液体を収容する。ここで、カートリッジホルダー60に装着されるカートリッジの数や種類は、本実施形態に限定されるものではない。例えば、2つの第1カートリッジ10と1つの第2カートリッジ20をカートリッジホルダー60に装着してもよい。この場合、カートリッジの数に応じてカートリッジホルダー60の構成を変更すればよい。また、第1カートリッジ10と第2カートリッジ20に収容される液体の種類は、本実施形態に限定されるものではない。例えば、第2カートリッジ20に他の色(例えば、ライトアゼンタやライトシアン)のインクを収容してもよい。また、第2カートリッジ20は、2種類の液体を収容できる構成であってもよいし、4種類以上の液体を収容できる構成であってもよい。
液体噴射装置50は、カートリッジホルダー60の他に、制御部61と、カートリッジホルダー60を有するキャリッジ62と、を備える。キャリッジ62は上述のヘッド63を備える。ヘッド63は、カートリッジホルダー60に装着された第1カートリッジ10および第2カートリッジ20から後述する液体供給針を介してインクを吸引し、紙やラベルなどの印刷媒体64に対してインクを吐出(供給)する。これにより、文字、図形および画像などのデータが印刷媒体64に印刷される。
制御部61は、液体噴射装置50の各部を制御する。キャリッジ62は、印刷媒体64に対して相対的に移動可能に構成されている。ヘッド63は、カートリッジホルダー60に装着されたカートリッジ10,20から供給されるインクを印刷媒体64に吐出するインク吐出機構を備える。制御部61とキャリッジ62との間はフレキシブルケーブル65を介して電気的に接続されており、ヘッド63のインク吐出機構は、制御部61からの制御信号に基づいて動作する。
本実施形態では、キャリッジ62は、ヘッド63とカートリッジホルダー60とを備える。このように、ヘッド63を移動させるキャリッジ62上のカートリッジホルダー60にカートリッジ20が装着される液体噴射装置50のタイプは、「オンキャリッジタイプ」とも呼ばれる。他の実施形態では、キャリッジ62とは異なる部位に、不動のカートリッジホルダー60を構成し、カートリッジホルダー60に装着されたカートリッジ20からのインクを、フレキシブルチューブを介してキャリッジ62のヘッド63に供給しても良い。このようなプリンターのタイプは、「オフキャリッジタイプ」とも呼ばれる。
液体噴射装置50は、キャリッジ62と印刷媒体64とを相対的に移動させて印刷媒体64に対する印刷を実現するための主走査送り機構および副走査送り機構を備える。液体噴射装置50の主走査送り機構は、キャリッジモーター67および駆動ベルト68を備える。駆動ベルト68を介してキャリッジモーター67の動力をキャリッジ62に伝達することによって、キャリッジ62がX方向に沿って往復移動する。液体噴射装置50の副走査送り機構は、搬送モーター69およびプラテン80を備え、搬送モーター69の動力をプラテン80に伝達することによって、+Y方向に印刷媒体64を搬送する。キャリッジ62が往復移動する方向を主走査方向、印刷媒体64が搬送される方向を副走査方向と呼ぶこともある。本実施形態では、主走査方向はX方向、副走査方向はY方向である。主走査送り機構のキャリッジモーター67、および副走査送り機構の搬送モーター69は、制御部61からの制御信号に基づいて動作する。
図2は、キャリッジ62の上面図である。図3は、キャリッジ62の斜視図である。図2には、カートリッジホルダー60に、第1カートリッジ10および第2カートリッジ20が装着された状態のキャリッジ62を示している。
図2,3に示すように、カートリッジホルダー60は、5つの壁部601,603,604,605,606を有する。これら5つの壁部601,603,604,605,606によって形成された凹部が、第1カートリッジ10および第2カートリッジ20を装着するためのカートリッジ装着部602となる。図2に示すように、カートリッジ装着部602は、+X方向側に位置し、第1カートリッジ10を装着するための第1装着部608と、−X方向側に位置し、第2カートリッジ20を装着するための第2装着部609とを有する。カートリッジ装着部602は、上側(+Z方向側)が開口しており、この開口を介して第1カートリッジ10および第2カートリッジ20がカートリッジホルダー60に着脱される。壁部601を「装置側底壁部601」とも呼ぶ。壁部603を「第1装置側側壁部603」とも呼ぶ。壁部604を「第2装置側側壁部604」とも呼ぶ。壁部605を「第3装置側側壁部605」とも呼ぶ。壁部606を「第4装置側側壁部606」とも呼ぶ。
装置側底壁部601は、凹形状のカートリッジ装着部602の底面を形成する。第1〜第4装置側側壁部603,604,605,606は、装置側底壁部601から+Z方向に立ち上がり、凹形状のカートリッジ装着部602の側面を形成する。第1装置側側壁部603と第2装置側側壁部604とは、Y方向において対向する。第1装置側側壁部603は−Y方向側に位置し、第2装置側側壁部604は+Y方向側に位置する。第3装置側側壁部605と第4装置側側壁部606とは、X方向において対向する。第3装置側側壁部605は+X方向側に位置し、第4装置側側壁部606は−X方向側に位置する。
図3に示すように、カートリッジホルダー60は、さらに、複数の液体供給針640と、装置側端子を有する複数の接点機構70と、を備える。本実施形態では、複数の液体供給針640は4つ設けられている。4つの液体供給針640を区別して用いる場合は、符号「640A」,「640B」,「640C」,「640D」を用いる。本実施形態では、複数の接点機構70は2つ設けられている。2つの接点機構70を区別して用いる場合は、符号「70A」,「70B」を用いる。
液体供給針640は、キャリッジ62(カートリッジホルダー60)内であるカートリッジ装着部602に設けられている。液体供給針640は、内部に液体を流通させる流路を有する。液体供給針640は、第1カートリッジ10および第2カートリッジ20の対応する液体供給部180,280(図2)に受け入れられる。これにより、第1カートリッジ10および第2カートリッジ20に収容された液体が液体供給針640の内部の流路に導入される。液体供給針640に導入された液体は、ヘッド63に供給される。
液体供給針640は、装置側底壁部601から+Z方向に延びる部材であり、基端部645と先端部642とを有する。液体供給針640の基端部645側は円柱形状であり、先端部642側は+Z軸方向側に向かうに従い外径が小さくなる略円錐形状である。基端部645は、液体供給針640の−Z方向側端部を形成する。先端部642は、液体供給針640の+Z方向側端部を形成する。先端部642には、第1カートリッジ10および第2カートリッジ20から供給される液体を内部の流路に導入するための導入孔が形成されている。液体供給針640は、Z軸方向に沿った中心軸Cを有する。
4つの液体供給針640A〜640D(図3)は、X方向に並んで配置されている。4つのうちの3つの液体供給針640A〜640Cは、第2装着部609に配置されている。3つの液体供給針640A〜640Cは、それぞれ第2カートリッジ20が有する3つの対応する液体供給部280に挿入される。これにより、3つの液体供給針640A〜640C内には、それぞれ第2カートリッジ20に収容された異なる種類の液体が流通する。本実施形態では、液体供給針640Aにはイエローインクが流通し、液体供給針640Bにはマゼンタインクが流通し、液体供給針640Cにはシアンインクが流通する。4つのうちの1つの液体供給針640Dは、第1カートリッジ10が有する1つの液体供給部180に挿入される。これにより、液体供給針640D内には、第1カートリッジ10に収容された液体(本実施形態ではブラックインク)が流通する。
接点機構70は、第1装置側側壁部603に設けられている。接点機構70Aは、第2カートリッジ20が第2装着部609に装着された状態(以下、単に「装着状態」ともいう)において、第2カートリッジ20に設けられた回路基板400(図4参照)上の接触部cpと接触する装置側端子(装置側端子群)を有する。接点機構70Bは、第1カートリッジ10の装着状態において、第1カートリッジ10に設けられた回路基板上の接触部と接触する装置側端子(装置側端子群)を有する。
カートリッジホルダー60は、さらに、装置側係合部632を備える。装置側係合部632は、第1装置側側壁部603に設けられ、かつ、接点機構70よりも+Z方向側に設けられている。装置側係合部632は2つ設けられている。2つの装置側係合部632を区別して用いる場合には、符号「632A」,「632D」を用いる。装置側係合部632は、第1装置側側壁部603からカートリッジ装着部602側(+Y方向側)に突出する突出片である。第2装着部609に設けられた装置側係合部632Aは、第2カートリッジ20の装着状態において、第2カートリッジ20の係合部材230(図4参照)を係止する。第1装着部608に設けられた装置側係合部632Dは、第1カートリッジ10の装着状態において、第1カートリッジ10の係合部材を係止する。
A2.カートリッジの構成:
第1カートリッジ10としては、種々の構成のカートリッジを適用可能である。本実施形態では、第1カートリッジ10として、特開2013−248786号公報に記載された構成のカートリッジを採用する。以下では、第2カートリッジ20の特徴について詳細に説明する。なお、以下では、第2カートリッジ20のことを、単に、「カートリッジ20」ともいう。
図4は、カートリッジ20の第1斜視図である。図5は、カートリッジ20の第2斜視図である。カートリッジ20の長さ(Y方向の寸法)、幅(X方向の寸法)、高さ(Z方向の寸法)は、長さ、高さ、幅の順に大きい。また、カートリッジ20は、第1カートリッジ10よりも幅(X方向の寸法)が大きい。なお、カートリッジ20の長さ、幅、高さの大小関係は任意に変更可能であり、例えば、高さ、長さ、幅の順に大きくても良いし、高さ、長さ、幅がそれぞれ等しくても良い。
カートリッジ20の外観形状は略直方体形状である。カートリッジ20は6つの面を備える。6つの面は、底面201、上面202、第1側面(正面)204、第2側面(背面)203、第3側面(左側面)205、第4側面(右側面)206である。6つの面201〜206は、カートリッジ20の筐体21を構成する。各面201〜205は、平面状である。平面状とは、面全域が完全に平坦である場合と、面の一部に凹凸を有する場合とを含む。図5に示すように、底面201からは、後述する液体供給部280や大気連通口44が形成されている部分が突出している。各面201〜206の平面視における外形は、いずれも略長方形である。
底面201は、装着状態においてカートリッジ20の底壁を形成する壁を含む概念であり、「底壁201」とも呼ぶことができる。また、上面202は、装着状態においてカートリッジ20の上壁を形成する壁を含む概念であり、「上壁203」とも呼ぶことができる。また、第1側面204は、装着状態においてカートリッジ20の正面壁を形成する壁を含む概念であり、「正面壁204」とも呼ぶことができる。また、第2側面203は、装着状態においてカートリッジ20の背面壁を形成する壁を含む概念であり、「背面壁203」とも呼ぶことができる。また、第3側面205は、装着状態において左側壁を形成する壁を含む概念であり「左側面壁205」とも呼ぶことができる。また、第4側面206は、装着状態において右側壁を形成する壁を含む概念であり、「右側面壁206」とも呼ぶことができる。なお、「壁」とは、単一の壁によって形成されている必要はなく、複数の壁によって形成されていても良い。
底面201と上面202とはZ方向において対向する。底面201は−Z方向側に位置し、上面202は+Z方向側に位置する。装着状態において底面201は、カートリッジホルダー60の装置側底壁部601(図3)と向かい合う。底面201および上面202は、装着状態において水平な面である。底面201および上面202は、第1側面204,第2側面203,第3側面205,第4側面206と略直角に交わる。底面201および上面202は、X方向とY方向に平行な面である。底面201および上面202は、Z方向と直交する面である。X方向とY方向に平行な面(Z方向と直交する面)をXY平面としたとき、底面201および上面202は、XY平面に平行な面である。なお、本実施形態において、2つの面が「交わる」あるいは「交差する」とは、2つの面が相互に繋がって交わる状態と、一方の面を延長した場合に他方の面に交わる状態と、それぞれの面を延長した場合に交わる状態と、のいずれかの状態であることを意味する。また、2つの面が「対向する」とは、2つの面の間に他の物が存在しない場合と存在する場合との両方を含む意味である。
第1側面204と第2側面203とはY方向において対向する。第1側面204は+Y方向側に位置し、第2側面203は−Y方向側に位置する。装着状態において、第1側面204は、カートリッジホルダー60の第2装置側側壁部604(図3)と向かい合う。第2側面203は、カートリッジホルダー60の第1装置側側壁部603(図3)と向かい合う。第1側面204および第2側面203は、装着状態において垂直な面である。第1側面204および第2側面203は、底面201,上面202,第3側面205,第4側面206と略直角に交わる。第1側面204および第2側面203は、X方向とZ方向に平行な面である。第1側面204および第2側面203は、Y方向と直交する面である。X方向とZ方向に平行な面(Y方向に直交する面)をXZ平面としたとき、第1側面204および第2側面203は、XZ平面に平行な面である。
第3側面205と第4側面206とはX方向において対向する。第3側面205は+X方向側に位置し、第4側面206は−X方向側に位置する。装着状態において、第3側面205は、第1カートリッジ10と向かい合う。装着状態において、第4側壁206は、カートリッジホルダー60の第4装置側側壁部606(図3)と向かい合う。第3側面205および第4側面206は、底面201,上面202,第1側面204,第2側面203と略直角に交わる。第3側面205および第4側面206は、Y方向とZ方向に平行な面である。第3側面205および第4側面206は、X方向と直交する面である。Y方向とZ方向に平行な面(X方向に直交する面)をYZ平面としたとき、第3側面205および第4側面206は、YZ平面に平行な面である。
図4に示すように、カートリッジ20は、第2側面203上に、回路基板400と、装置側係合部632Aに係止されるレバー状の係合部材230とを有する。回路基板400の表面には、カートリッジ側端子群499が設けられている。カートリッジ側端子群499は、カートリッジ装着部602に備えられた接点機構70に接触する接触部cpを含む。回路基板400の裏面には、カートリッジ側端子群499に電気的に接続された記憶装置が備えられている。記憶装置は、カートリッジ20に関する情報を格納する。カートリッジ20に関する情報としては、例えば、収容する液体の種類を表す情報、収容する液体の量を表す情報、液体の消費量を表す情報、カートリッジ20の製造年月日を表す情報がある。液体噴射装置50に備えられた制御部61は、接点機構70およびカートリッジ側端子群499を介して、回路基板400に備えられた記憶装置から、これらの情報を読み込むことができる。
図6は、カートリッジ20の分解斜視図である。カートリッジ20の筐体21の内部には、上述した複数種類の液体(本実施形態ではイエローインク、マゼンタインク、シアンインク)の1種類ずつをそれぞれ収容する複数(本実施形態では3つ)の液体収容室200A,200B,200Cが設けられている。3つの液体収容室200A〜200Cは、YZ平面に沿って筐体21内に設けられた側壁24により、互いの液体が混じり合わないように区画されている。液体収容室200Aにはイエローインクが収容され、液体収容室200Bにはマゼンタインクが収容され、液体収容室200Cにはシアンインクが収容される。例えば、カートリッジ20が収容する複数種類の液体(イエローインク、マゼンタインク、シアンインク)はそれぞれ染料インクである。液体収容室200A,200B,200Cの底部には、それぞれ、フィルター210が固定され、そのフィルター210上に、直方体状の液体吸収体299が配置される。液体吸収体299は、所定の毛管力によって液体を保持(吸収)するための部材である。液体吸収体299は、例えばウレタンフォームのような発泡性部材でも、ポリプロピレンを繊維状に加工したものを束ねた繊維部材であってもよい。カートリッジ20の筐体21の上面202は、蓋部材207と、その蓋部材207上に貼付される上面フィルム部材208とによって構成される。以下では、液体収容室200A、液体収容室200B、液体収容室200Cを特に区別しない場合には、液体収容室200という。なお、本実施形態では、カートリッジ20は、3つの液体収容室200を備えているが、1つまたは2つの液体収容室200を備えてもよく、4以上の液体収容室200を備えてもよい。
図7は、図2のVII−VII断面図である。図8は、図2のVIII−VIII断面図である。図8には、液体収容室200A付近の断面構成を示しているが、液体収容室200Bおよび液体収容室200C付近の断面構成も、液体収容室200A付近の断面構成とほぼ同じである。図7に示すように、第1カートリッジ10のカートリッジホルダー60への装着状態では、第1カートリッジ10の液体供給部180内に液体供給針640Dが挿入される。これにより、液体供給針640Dを介して第1カートリッジ10からヘッド63にブラックインクが供給される。第1カートリッジ10は、インクを保持(吸収)するための液体吸収体を有していない。つまり、第1カートリッジ10は直液タイプのカートリッジである。
図8に示すように、カートリッジ20は、液体吸収体299が配置された液体収容室200と、液体供給部280と、液体供給部280が設けられた気泡トラップ室212と、薄いフィルター210とを有する。液体供給部280は、液体供給針640を受け入れ、液体収容室200内のインクを液体噴射装置50に供給するためのものである。液体供給部280は、Y方向において、第1側面204よりも第2側面203に近い位置に設けられている。装着状態において、気泡トラップ室212は、液体収容室200の鉛直下方に配置される。フィルター210は、液体収容室200と気泡トラップ室212との間に設けられている。フィルター210は、例えば、PET不織布やステンレス不織布によって構成される。本実施形態では、フィルター210は、装着状態において水平方向に沿って配置される。なお、気泡トラップ室212内には、液体吸収体は配置されていない。液体収容室200のことを「第1室」とも呼び、気泡トラップ室212のことを「第2室」とも呼ぶ。
カートリッジ20の使用開始時には、気泡トラップ室212、および、液体収容室200の大部分がインクによって満たされている。液体収容室200および気泡トラップ室212内のインクが液体供給部280を通じて消費されると、それに伴い、後述する大気連通路40から大気が液体収容室200内に導入される。つまり、本実施形態のカートリッジ20は、大気開放タイプのカートリッジである。
気泡トラップ室212は、液体収容室200に収容された液体を液体供給部280に供給する機能と、気泡を捕捉(トラップ)する機能とを有する。気泡トラップ室212には、(1)落下などの衝撃発生時において、フィルター210を通じて液体収容室200から流入した気泡や、(2)液体供給部280が液体供給針640を受け入れる際に、液体供給部280を通じて侵入した気泡、(3)気泡トラップ室212内で成長した気泡、が貯留される。本実施形態では、このように、何らかの原因で発生あるいは侵入した気泡が気泡トラップ室212内に貯留されるため、液体の供給不良が生じることを抑制できる。
図7および図8に示すように、カートリッジ20の装着状態では、カートリッジ20の液体供給部280内に、対応する液体供給針640が挿入される。これにより、液体供給針640を介して液体収容室200および気泡トラップ室212からヘッド63にイエローインク、マゼンタインク、シアンインクが供給される。
図6〜8に示すように、液体供給部180および液体供給部280A〜280Cは、弁機構284を備えている。弁機構284は、液体供給部180,280の内部流路を開閉する。弁機構284は、液体供給部180,280の先端側から順に、シール部287と、液体供給針640が接触することにより開く弁体286と、弁体286を閉じるための付勢部材285と、を含む。液体供給部280は、弁室294(図18参照)を備えている。この弁室294に、弁体286と付勢部材285とが配置される。
シール部287は、略円環状の部材である。シール部287は、例えば、ゴムやエラストマー等の弾性体によって構成されている。シール部287は、液体供給部180,280の先端の開口から内部に圧入されている。シール部287は、装着状態において、液体供給針640の外周面に気密に接触することで、液体供給部180,280と液体供給針640との隙間から外部に液体が漏れ出すことを抑制する。シール部287は、弁体286が閉弁時に接触する弁座としても機能する。
弁体286は、略円柱状の部材である。弁体286は、カートリッジ10,20がカートリッジホルダー60に装着される前の状態(未装着状態)において、付勢部材285によってシール部287に向かう方向に付勢され、シール部287に形成された孔を塞いでいる。すなわち、未装着状態において、弁機構284は閉状態である。
付勢部材285は、圧縮コイルばねである。カートリッジ10,20の装着状態では、液体供給針640が弁体286をシール部287から離れる方向に向けて押すことで、付勢部材285が圧縮され、弁体286がシール部287から離れる。これにより、弁機構284が開状態になる。付勢部材285の+Z方向側の端部は、弁室294の+Z方向側の壁295に接触している。そのため、付勢部材285が圧縮された際には、弁室294によって付勢部材285の+Z方向側への移動が規制される。
カートリッジ20の未使用状態では、液体供給部280の先端の開口288は、フィルムFM(図5、図6)で塞がれている。フィルムFMは、カートリッジホルダー60の第2装着部609にカートリッジ20が装着されるときに、液体供給針640A,640B,640Cによって破られるように構成されている。
図9は、液体収容室200を上面側から見た斜視図である。図10は、液体収容室200を上面視した平面図である。図11は、図10のXI−XI断面図である。図12は、図10のXII−XII断面図である。図13は、図10のXIII−XIII断面図である。図14は、蓋部材207を上面視した平面図である。図15は、蓋部材207を下面視した平面図である。図16は、蓋部材207の下面側を示す斜視図である。図17は、カートリッジ20の内部の断面構造を示す斜視図である。なお、図10には蓋部材207を示していないが、図10の各断面を示す図12,13には、蓋部材207の断面も示している。
図9に示すように、液体収容室200の側壁24には、液体収容室200の内部に向けて突出する凸部216が設けられている。凸部216は、X方向において対向する一対の側壁24の内面にそれぞれ設けられている。凸部216は、上下方向(Z方向)に沿って延びている。凸部216は、液体収容室200の上部から、液体収容室200の底部214に向かうにつれて突出量が大きくなるよう傾斜している部分を含む。なお、本実施形態において、液体収容室200の「底部214」とは、より具体的には、液体収容室200のうちの液体吸収体299が配置される部分(吸収体室223(図10参照))の底部である。
凸部216は、複数の第1凸部217と、複数の第2凸部218とを含んでいる。第2凸部218は、第1凸部217よりも上下方向における高さが高い。換言すれば、第1凸部217は、上下方向における高さが第2凸部218よりも低い。また、第2凸部218の第1凸部217よりも高さの低い部分は、第1凸部217よりも、液体収容室200の内部への突出量が小さい。これら複数の第1凸部217と複数の第2凸部218とは、上下方向(Z方向)に交差する方向であるY方向に一定の間隔を空けて、液体収容室200の側壁24に交互に配置されている。図11に示すように、第1凸部217の液体収容室200の内部側を向く面217sと、第2凸部218の第1凸部217よりも高さの高い部分において液体収容室200の内部側を向く面218sとは、概ね同一の仮想平面VP上にある。仮想平面VP上において、第1凸部217と第2凸部218との境界部分では、わずかに第2凸部218の方が突出量が小さくなっており、小さな段差が形成されている。
以上で説明した凸部216の構成により、液体収容室200の水平方向に沿った内部空間の断面積は、液体収容室200の上部側よりも液体収容室200の底部214側の方が小さくなっている。そのため、液体収容室200に配置された液体吸収体299は、液体収容室200の上面側よりも底面側ほど圧縮される。なお、本実施形態では、凸部216を傾斜させることにより、液体収容室200の上部側よりも底部214側の断面積を小さくしているが、側壁24を傾斜させることによっても、液体収容室200の上部側よりも底部214側の断面積を小さくすることが可能である。
本実施形態では、それぞれの凸部216が液体吸収体299に接触することにより、液体吸収体299と側壁24との間にわずかな空間が形成される。そしてそれらの空間は、高さの異なる第1凸部217と第2凸部218との間で繋がり、後述する大気室224まで連通する。つまり、本実施形態では、液体収容室200の側壁24に凸部216が形成されることによって、液体吸収体299と側壁24との間に、空気またはインクが大気室224まで流れることが可能な空間A1(図12参照)が形成される。
図10には、液体収容室200Aにフィルター210が配置され、液体収容室200Cに液体吸収体299が配置されている様子を示し、液体収容室200Bには、フィルター210も液体吸収体299も配置されていない様子を示している。液体収容室200の底部214の形状は、長手方向および短手方向を有する略長方形である。長手方向はY方向に沿っており、短手方向はX方向に沿っている。長方形状の底部214の角部は丸められていてもよい。液体収容室200の底部214には、大きな開口部215が形成されている。開口部215は、液体収容室200と気泡トラップ室212とを連通させる。液体収容室200と気泡トラップ室212との間には、この開口部215を覆うようにフィルター210が設けられる。液体収容室200と気泡トラップ室212とは、このフィルター210によって仕切られている。本実施形態では、フィルター210の毛管力は、液体吸収体299のいずれの部分の毛管力よりも大きい。
フィルター210の外形は長方形であり、その大きさは、開口部215よりも大きい。液体収容室200の底部214には、フィルター210を位置決めするための位置決め突起219が形成されている。本実施形態では、この位置決め突起219は、開口部215の長手方向(Y方向)の両端部の角部に、対角上に1箇所ずつ設けられている。フィルター210は、液体収容室200の底部214に固定される際、まず、開口部215よりも外側において、位置決め突起219に仮溶着される。その後、フィルター210は、開口部215の周囲全体に溶着される。
図10に示すように、本実施形態では、フィルター210の外形の大きさは、開口部215よりも大きい。しかし、以下の説明においては、フィルター210の大きさ(長さ、幅、面積等を含む)は、フィルター210の外形における大きさではなく、フィルター210がフィルターとしての機能を発揮する部分の大きさ、つまり、開口部215に対応する部分の大きさであるものとする。
本実施形態では、フィルター210の長手方向(Y方向)に沿った最大の長さL1は、フィルター210の長手方向に沿った液体吸収体299の長さL2の半分よりも大きい。つまり、液体吸収体299の長さL2に対するフィルター210の長さL1の比は、50%以上である。この比は、75%以上であることがより好ましく、90%以上であることが更に好ましい。また、この比は、100%であってもよい。本実施形態では、この比は、93%である。
本実施形態では、フィルター210の長手方向(Y方向)および短手方向(X方向)の両方向において、開口部215の最外周から底部214の外周までの最短距離がほぼ等しい。そのため、底部214の長手方向の両端部および短手方向の両端部のいずれかにインクが偏って残留することを抑制できる。
液体収容室200は、液体吸収体299が配置された吸収体室223と、液体吸収体299が配置されていない大気室224とを有している。吸収体室223と大気室224とは、水平方向に並べて配置されている。より具体的には、吸収体室223と大気室224とは、フィルター210の長手方向(Y方向)に並べて配置されている。フィルター210および開口部215は、液体収容室200のうち、吸収体室223内に配置されており、大気室224には配置されていない。
本実施形態では、液体吸収体299の、大気室224と隣接する側面291の少なくとも一部が、大気室224内の大気と接している。液体吸収体299の側面291の他の部分は、大気室224内に上下方向に設けられた仕切りリブ225に接触している。この仕切りリブ225により、吸収体室223内の液体吸収体299が、大気室224側へ移動することが規制される。図11に示すように、仕切りリブ225の上下方向に沿った高さは、液体収容室200の内部空間の高さよりも低い。そのため、仕切りリブ225によって大気室224内の大気の流通は妨げられない。また、1つの大気室224内には、複数の仕切りリブ225が設けられており、それぞれ、上下方向に異なる長さになっている。
図13に示すように、大気室224の上部には、大気室224と大気連通路40とを接続する接続口41が設けられている。本実施形態では、この接続口41は、大気室224の天井面226から下側に突出した円筒状の管42の先端に設けられている。管42は、液体収容室200の上面202を構成する蓋部材207の下面に形成されている。管42は、蓋部材207の上面側に連通している。接続口41が接続される大気連通路40(図12)は、液体収容室200を筐体21の外部の大気に接続するための流路であり、筐体21の内部に設けられている。図12に示すように、大気連通路40は、筐体21の上面側から底面側へ延びている。大気連通路40は、カートリッジ20の第1側面204内を上下方向に貫いている。大気連通路40と大気との接続口である大気連通口44は、筐体21の底面201に設けられている。
図14に示すように、液体収容室200上に配置される蓋部材207の上面には、複雑に蛇行した細い流路が設けられている。この流路のことを蛇行流路43という。蛇行流路43は、蓋部材207の上面に形成された溝と、蓋部材207の上面に貼付される上面フィルム部材208(図6参照)とによって区画される。蛇行流路43は、その一端が、蓋部材207の上面に設けられた凹部45を通じて管42(図13)に連通しており、他端が、蓋部材207に設けられた貫通孔209を通じて大気連通路40(図12)に連通している。そのため、大気室224と大気連通路40とは、この蛇行流路43を介して接続される。なお、蛇行流路43は、大気室224と大気連通路40とを接続しているため、大気連通路40の一部を構成しているともいえる。
蛇行流路43は、液体収容室200から大気連通口44までの距離を長くしており、これにより、液体収容室200内のインクが蒸発して大気連通口44から排出されることを抑制している。また、大気連通路40の一部を構成する蛇行流路43は、細く形成されているため、インクに対して一定の毛管力を有している。そのため、仮にインクが蛇行流路43に侵入したとしても、インクが大気連通路40(蛇行流路43)を通じて大気連通口44から排出されることを抑制できる。また、本実施形態では、仮に管42からインクが逆流したとしても、そのインクは一旦、蛇行流路43と管42との間に存在する凹部45に貯留される。そのため、インクが蛇行流路43に侵入することを抑制できる。
図15および図16に示すように、本実施形態では、液体収容室200の天井面226を構成する蓋部材207の下面には、吸収体室223に対応する部分に、下方に突出する段差部227が形成されている。段差部227の下面は、平面状である。また、段差部227は、下面視において、略長方形である。段差部227は、液体吸収体299の上面に接触し、液体吸収体299を、液体収容室200の底部214側に向けて圧縮する。これにより、液体吸収体299の底面部298(図8,17参照)がフィルター210に押し付けられ、液体吸収体299の底面部298の空孔が小さくなり、底面部298の毛管力が、液体吸収体299の高さ方向の中央部297(図8,17参照)の毛管力よりも大きくなる。なお、液体吸収体299の底面部298において空孔が小さくなる部分の厚みは、数十μm以上である。本実施形態では、段差部227は、液体吸収体299の上面に接触するため、カートリッジ20が上下逆さまの姿勢にされた場合に、蓋部材207付近に溜まったインクをその接触部分から液体吸収体299に再度吸収させることができる。
本実施形態では、フィルター210の短手方向(X方向)に沿った段差部227の最大幅W1(図15)が、フィルター210の短手方向に沿ったフィルター210の最大幅W2(図10)よりも大きい。また、本実施形態では、フィルター210の長手方向(Y方向)に沿った段差部227の最大長さL3(図15)が、フィルター210の長手方向に沿ったフィルター210の最大長さL1(図10)よりも大きい。つまり、本実施形態では、フィルター210よりも、段差部227の方が大きい。そのため、液体吸収体299を、フィルター210に向けて良好に圧縮することができる。なお、図15,16に示すように、本実施形態では、段差部227に、筋状の切り込み229が+X方向および−X方向から複数設けられている。これらの切り込み229により、蓋部材207を製造する際にヒケが生じることを抑制できる。なお、この切り込み229は省略してもよい。
本実施形態では、段差部227が液体吸収体299の上面に接触した状態において、段差部227の周囲には、蓋部材207と液体吸収体299との間に若干の空間A2(図15)が存在する。この空間A2は、大気室224に連通する。そのため、液体吸収体299の上部において空気が膨張した場合であっても、その空気を、切り込み229、空間A2および大気室224を通じて大気連通路40から外部に逃がすことができる。これにより、液体収容室200内の圧力が高まって、液体供給部280側からインクが漏れることを抑制できる。
図15および図16に示すように、筐体21の上面202を構成する蓋部材207の下面には、突出壁46が形成されている。突出壁46は、蓋部材207において、段差部227と接続口41(管42)との間に位置している。また、突出壁46は、液体収容室200内において、吸収体室223と接続口41(管42)との間に位置している。突出壁46のX方向に沿った幅は、液体収容室200の上部の幅とほぼ同じである。本実施形態では、図17に示すように、突出壁46には、液体吸収体299の上部の角部が接触する。
図18は、気泡トラップ室212の構造を示す斜視図である。図19は、図18のXIX−XIX断面図である。図20は、図18のXX−XX断面図である。図21は、液体供給部280付近のXZ断面図である。なお、図18〜図21には、3つの液体収容室200のうちの1つの液体収容室200に対応する気泡トラップ室212の構造を示している。
図18には、液体収容室200の底部214に形成された開口部215から気泡トラップ室212を見た状態を示している。本実施形態では、気泡トラップ室212は、液体供給部280へ液体を誘導するための液体誘導路231を有している。気泡トラップ室212内に気泡が存在する場合であっても、液体誘導路231内をインクが流れることによって、気泡トラップ室212内において液体供給部280に対してインクをスムーズに流すことができる。
本実施形態では、複数の液体誘導路231が、気泡トラップ室212に設けられている。複数の液体誘導路231は、第1液体誘導路232と第2液体誘導路233とを含む。第1液体誘導路232は、図18および図19に示すように、気泡トラップ室212の側面に、上部から下部へ延びるように形成されている。第2液体誘導路233は、図18および図20に示すように、気泡トラップ室212の底面213に、液体供給部280に向かって気泡トラップ室212の長手方向(Y方向)に延びるように形成されている。本実施形態では、各液体誘導路231は、溝によって構成されている。そして、図8に示すように、第2液体誘導路233は、液体供給部280に近い位置ほど、流路断面積が大きくなるように、液体供給部280に近い位置ほど底面213からの深さが深くなっている。なお、液体誘導路231は、溝に限らずリブによって構成することも可能である。リブによって構成する場合、例えば、一対のリブを気泡トラップ室212の底面213や側面に設け、その一対のリブの間をインクが流れるようにする。
図8および図18に示すように、気泡トラップ室212の底面213は、液体供給部280に向かうに従って低くなるよう傾斜している。そして、本実施形態では、図8および図20に示すように、フィルター210の外周部の少なくとも一部と気泡トラップ室212の底面213との距離、より具体的には、液体供給部280から遠い側のフィルター210の外周部Pと気泡トラップ室212の底面213との距離が、フィルター210の他の部分(外周部P以外の部分)と気泡トラップ室212の底面213との距離よりも近接している。本実施形態では、液体供給部280からフィルター210の外周部Pに近づくほど、水平方向に対する底面213の傾斜角が段階的に小さくなるように気泡トラップ室212を構成することによって、フィルター210の外周部Pと底面213との距離を、フィルター210の他の部分(外周部P以外の部分)と底面213との距離よりも近接させている。
図18に示すように、本実施形態では、液体供給部280の弁室294の上方に円形の孔が設けられ、また、弁室294の側方には、上下方向に延びるスリット状の孔が設けられている。これらの孔により、弁室294の内部空間は、上方および側方で気泡トラップ室212に連通している。また、本実施形態では、気泡トラップ室212は、弁室294によって、Y方向に2つの空間A3,A4に分割されている。しかし、この2つの空間A3,A4は、図18および図21に示すように、弁室294の上面293とフィルター210との間の隙間Gによって連通している。
A3.第1実施形態の効果:
(1−1)以上で説明した本実施形態によれば、図8および図10に示すように、カートリッジ20の液体収容室200と気泡トラップ室212との間に比較的大きなフィルター210が配置されている。そのため、カートリッジ20の使用時において、液体収容室200から気泡トラップ室212および液体供給部280にインクが流れやすくなる。この結果、液体吸収体299の、液体供給部280から遠い部分にインクが残留することを抑制できる。
(1−2)本実施形態では、液体吸収体299の底面部298(図17)が、液体吸収体299の高さ方向の中央部297よりも圧縮されているので、液体吸収体299の底面部298の毛管力を大きくすることができる。これにより、カートリッジ20にインクが充填された状態において、液体吸収体299の底面部298にインクの層が形成される。この結果、例えば、カートリッジ20を落下させるなどしてカートリッジ20に衝撃が加わった場合等に、このインクの層により、液体吸収体299側から気泡トラップ室212側に気泡が流出することを抑制できる。そのため、本実施形態のようにフィルター210のサイズが大きい場合であっても、液体吸収体299側から気泡トラップ室212側に気泡が流出することを効果的に抑制できる。また、液体吸収体299側から気泡トラップ室212側に気泡が流出することを抑制できるので、気泡トラップ室212への気泡の侵入に伴って、気泡トラップ室212側から液体吸収体299側にインクが過度に戻されることを抑制できる。この結果、液体収容室200から大気連通路40を通じてインクが漏れ出すことを抑制できる。
(1−3)本実施形態では、液体収容室200の水平方向に沿った内部空間の断面積が、液体収容室200の上部側よりも液体収容室200の底部214側の方が小さいので、液体収容室200の底部214側ほど直方体状の液体吸収体299を圧縮することができる。そのため、液体吸収体299の毛管力を底部214側ほど大きくすることができ、液体吸収体299内において、上部側から底部214側に向けてスムーズにインクを流通させることができる。
(1−4)本実施形態では、液体収容室200の側壁24に、上下方向に沿って延びる凸部216(図9)が設けられており、凸部216は、液体収容室200の上部から底部214に向かうにつれて突出量が大きくなるよう傾斜している。そのため、液体収容室200の底部214側ほど液体吸収体299を圧縮することができるので、液体吸収体299の毛管力を底部214側ほど大きくすることができる。この結果、液体吸収体299内において、上部側から底部214側に向けてスムーズにインクを流通させることができる。また、側壁24に凸部216を設けることにより、液体吸収体299の側面と側壁24との間に空間が形成される。そのため、外気温の上昇など、何らかの原因により液体吸収体299内の空気が膨張した場合には、液体吸収体299内のインクは、液体吸収体299と側壁24の間の空間に染み出す。従って、液体吸収体299内の空気の膨張によって液体収容室200内のインクの液面が上昇し、インクがカートリッジ20の外部に漏れ出すことを抑制できる。また、液体吸収体299と側壁24との間の空間に染み出したインクは、再度、液体吸収体299に吸収されるので、カートリッジ10内に液体が残留することを抑制できる。
(1−5)本実施形態では、液体収容室200内において、第1凸部217と第1凸部よりも高さが高い第2凸部218とが、間隔を空けて、側壁24に交互に配置されている。そのため、凸部216と液体吸収体299との接触によって形成される空間同士を第1凸部217の上方で連通させることができ、液体吸収体299から染み出したインクが液体収容室200内に偏って存在することを抑制できる。この結果、インクがカートリッジ10の外部に漏れることをより効果的に抑制できる。しかも、本実施形態では、この空間は、大気室224まで連通するので、液体吸収体299から染み出した液体は、比較的容積の大きい大気室まで流れることができ、外部に漏れることを抑制できる。また、液体吸収体299から空気が前述の空間に排出された場合には、その空気が大気室224および大気連通路40を通じて外部に排出される。従って、膨張した空気によってインクが液体供給部280側から漏れることを効果的に抑制できる。
(1−6)本実施形態では、図11に示すように、第1凸部217の液体収容室200側を向く面217sと、第2凸部218の第1凸部217よりも高さの高い部分において液体収容室200側を向く面218sとが、同一の仮想平面VP上にあるので、第1凸部217と第2凸部218とで液体吸収体299の側面を、良好に圧縮することができる。そのため、液体吸収体299の毛管力を、上部から底部にかけて徐々に高めることができ、インクをスムーズに底部へ向けて流通させることができる。
(1−7)本実施形態では、液体収容室200の底部214に、フィルター210を位置決めするための位置決め突起219が形成されている。そのため、液体収容室200の底部214に対してフィルター210を容易に固定できる。
(2−1)本実施形態によれば、液体吸収体299の底面部298の毛管力が、液体吸収体299の高さ方向の中央部297の毛管力よりも大きいので、液体吸収体299のフィルター210付近にインクが良好に保持される。この結果、フィルター210の面積が大きな場合でも、落下等によりカートリッジ20に衝撃が加わった場合等に、液体吸収体299側に存在する空気が気泡トラップ室212側(液体供給部280側)に侵入しにくくなる。そのため、インクの吐出不良(供給不良)が発生することを抑制できる。
(2−2)しかも、本実施形態では、液体吸収体299の下方に配置されるフィルター210の毛管力が、液体吸収体299の毛管力よりも大きいので、フィルター210にインクが保持されやすくなる。この結果、液体吸収体299内の空気が気泡トラップ室212側により侵入しにくくなる。また、フィルター210にインクを集めることができるので、液体吸収体299にインクが残存することを抑制できる。なお、他の実施形態では、フィルター210の毛管力は、液体吸収体299の底面部298の毛管力よりも小さくてもよい。
(2−3)本実施形態では、液体収容室200の天井面226に、下方に突出する段差部227が形成されている。そのため、液体吸収体299の底面部298の毛管力を容易に高めることができる。
(2−4)本実施形態では、フィルター210の短手方向に沿った段差部227の最大幅W1(図15)が、フィルター210の短手方向に沿ったフィルター210の最大幅W2(図10)よりも大きい。そのため、液体吸収体299の底面部298の毛管力を良好に高めることができる。
(3−1)本実施形態では、液体吸収体299が配置された吸収体室223と、液体吸収体299が配置されていない大気室224とが、液体収容室200において水平方向に並べて配置されており、液体吸収体299の側面が大気室224内の大気と接している。そのため、温度変化や内部圧力の変化、カートリッジ10の姿勢の変動等によって液体吸収体299から漏出したインクは、液体吸収体299に隣接する大気室224に流入し、大気室224に流入したインクは、再び液体吸収体299に吸収される。また、本実施形態では、大気室224と大気連通路40とを接続する接続口41が大気室224の上部に設けられているので、液体吸収体299から大気室224に漏出したインクがカートリッジ10の外部にまで漏出する可能性を低減できる。従って、本実施形態のカートリッジ20によれば、インクが漏出しにくく、かつ、無駄なくインクを液体噴射装置50に供給することができる。
(3−2)本実施形態では、大気と連通する接続口41が、大気室224の天井面226から下側に突出した管42の先端に設けられているので、大気室224にインクが存在する状態でカートリッジ10の姿勢を変化させてもインクが大気連通路40に侵入しにくい。従って、インクが外部に漏出することを抑制できる。
(3−3)本実施形態では、大気連通路40と大気との接続口41である大気連通口44が、筐体21の底面201に設けられており、大気連通路40は、筐体21の上面202側から底面201側へ延びている。そのため、仮にカートリッジ20を上下逆さまの姿勢にした場合であっても、大気連通口44が上側を向くため、インクがカートリッジ10の外部に流出しにくい。
(3−4)本実施形態では、大気連通路40の一部である蛇行流路43がインクに対して毛管力を有しているので、仮にインクが蛇行流路43に侵入したとしても、外部に流出しにくい。また、仮にインクが蛇行流路43に侵入した場合には、液体収容室200内のインクの消費と共に、大気が大気連通路40から蛇行流路43に流れ込むため、蛇行流路43内のインクを再び、大気室224を通じて液体収容室200まで戻すことが可能である。
(3−5)本実施形態では、筐体21の上面202の、吸収体室223と接続口41との間に、下方に突出する突出壁46が設けられている。そのため、仮にカートリッジ20を上下逆さまの姿勢にした場合であっても、吸収体室223側から接続口41側にインクが流れることを抑制できる。また、吸収体室223と接続口41との間に突出壁46が設けられているので、液体吸収体299が突出壁46を越えて大気室224側に移動することを抑制できる。また、本実施形態では、液体吸収体299が突出壁46に接触しているので、仮にカートリッジ20を上下逆さまの姿勢にした場合であっても、蓋部材207付近に溜まったインクを、液体吸収体299と突出壁46の接触部分から液体吸収体299に戻すことができる。
(4−1)本実施形態によれば、気泡トラップ室212に、液体供給部280へインクを誘導する液体誘導路231が設けられているので、気泡トラップ室212内のインクは、液体誘導路231を通って液体供給部280へ流れやすい。そのため、気泡トラップ室212に気泡が存在する場合であっても、その気泡によってインクの流通が妨げられることを抑制できる。この結果、インクの吐出不良が発生することを抑制できる。
(4−2)本実施形態では、気泡トラップ室212に複数の液体誘導路231が設けられている。そのため、気泡トラップ室212内においてインクをより良好に液体供給部280まで流すことができる。
(4−3)本実施形態では、複数の液体誘導路231は、気泡トラップ室212の側面に上部から下部へ延びるように形成された第1液体誘導路232を含んでいる。そのため、液体収容室200から気泡トラップ室212にインクを良好に流通させることができる。
(4−4)本実施形態では、複数の液体誘導路231は、液体供給部280に向かって気泡トラップ室212の長手方向に延びるように形成された第2液体誘導路233を含んでいる。そのため、気泡トラップ室212内のインクを液体供給部280に良好に流すことができる。
(4−5)本実施形態では、第2液体誘導路233は、溝によって形成されており、液体供給部280に近い位置ほど流路断面積が大きい。そのため、第2液体誘導路233の流路抵抗を低下させることができ、インクを液体供給部280に良好に流すことができる。
(4−6)本実施形態では、気泡トラップ室212の底面213は、液体供給部280に向かうに従って低くなるよう傾斜している。そのため、気泡トラップ室212内のインクを液体供給部280に良好に流すことができる。
(4−7)本実施形態では、液体誘導路231は、溝またはリブによって構成できる。そのため、単純な構造によって液体誘導路231を形成できる。
(4−8)本実施形態では、フィルター210の外周部の少なくとも一部において、フィルター210と気泡トラップ室212の底面213との距離が、フィルター210の他の部分と底面213との距離よりも近接している。そのため、その近接した部分に、気泡トラップ室212の他の部分から気泡が侵入しにくくなる。この結果、その近接した部分において、フィルター210から気泡トラップ室212内にインクを良好に流通させることができる。
(4−9)本実施形態では、液体供給部280を構成する弁室294の内部は、気泡トラップ室212に、上方および側方で連通している。そのため、気泡トラップ室212内の気泡が、弁室294内にも侵入できる。この結果、気泡が液体供給部280から排出される可能性を低減できる。
(4−10)本実施形態では、気泡トラップ室212が、弁室294によって複数の空間A3,A4に分割され、その複数の空間A3,A4は、弁室294の上面293とフィルター210との間の隙間Gにより連通している。そのため、気泡トラップ室212内において気泡が存在可能な空間が大きくなる。この結果、気泡が液体供給部280から排出される可能性を低減できる。
(5−1)本実施形態によれば、液体吸収体299の底面部298や液体吸収体299の下方に配置されたフィルター210にインクを集中できるので、液体収容室200側から、その下方に配置された気泡トラップ室212にインクをスムーズに供給することができる。また、気泡トラップ室212内に液体誘導路231を設けているので、気泡トラップ室212内に気泡が存在する場合であっても、気泡トラップ室212内をインクがスムーズに流れる。従って、インクを高速に噴射する液体噴射装置に適用可能なカートリッジ20を提供できる。
(5−2)本実施形態のカートリッジ20は、液体供給部280に、液体供給針640を受け入れ可能とするため、弁体286や付勢部材285によって構成された弁機構284を備えている。そのため、カートリッジ20の未使用状態において、液体収容室200内のインクが液体供給部280から漏出することを、フィルムFMだけではなく、弁機構284により、効果的に抑制できる。
B.第2実施形態:
図22は、第2実施形態におけるカートリッジ20bの断面図である。図23は、図22に示したカートリッジ20bの斜視図である。上記第1実施形態では、カートリッジ20に設けられたフィルター210の長さは、Y方向に沿った液体吸収体299の長さの50%以上である。これに対して、本実施形態では、フィルター210bは、液体吸収体299の長さの50%よりも小さい。そして、気泡トラップ室212bの形状が略直方体となっており、液体誘導路231bが、気泡トラップ室212bの+Y方向および−Y方向の内面に鉛直方向に延びるように形成されている。このような第2実施形態によっても、気泡トラップ室212b内のインクを液体供給部280にスムーズに流すことが可能である。
C.第3実施形態:
図24は、第3実施形態におけるカートリッジ20cの断面図である。図25は、図24に示したカートリッジ20cの斜視図である。上記第2実施形態では、フィルター210bの長さは、Y方向に沿った液体吸収体299の長さの50%よりも小さい。これに対して、本実施形態では、フィルター210cの長さは、第1実施形態と同様に、液体吸収体299の長さの50%以上である。ただし、本実施形態では、第1実施形態とは異なり、気泡トラップ室212cの底面213cは、液体供給部280に向かって傾斜しておらず、水平であり、液体供給部280付近において、垂直に落ち込んでいる。そして、本実施形態では、液体誘導路231cは、気泡トラップ室212の底面213cに沿って水平に形成されており、気泡トラップ室212c付近で、垂直に落ち込んでいる。このような第3実施形態によっても、気泡トラップ室212c内のインクを液体供給部280にスムーズに流すことが可能である。
D.第4実施形態:
図26は、第4実施形態におけるカートリッジ20dの断面図である。図27は、図26に示したカートリッジ20dの斜視図である。本実施形態では、第1実施形態と同様に、気泡トラップ室212dの底面213dが、液体供給部280に向けて傾斜している。しかし、第1実施形態とは異なり、気泡トラップ室212dの底面213dは、フィルター210dの外周部においてフィルター210dに近接しておらず、垂直に落ち込んでいる。ただし、フィルター210dの外周部において、垂直に落ち込んでいる部分には、垂直方向に液体誘導路231dが形成されており、その液体誘導路231dが、傾斜した底面213dにも連続して形成され、液体供給部280まで到達している。このような第4実施形態によっても、気泡トラップ室212d内のインクを液体供給部280にスムーズに流すことが可能である。
E.第5実施形態:
図28は、第5実施形態におけるカートリッジ20eの断面図である。本実施形態では、カートリッジ20eの装着状態において、フィルター210eが、破線で示した水平方向(Y方向)に対して傾斜している。このような構成であれば、傾斜したフィルター210eに沿って、気泡トラップ室212e内の気泡が上方に移動するので、気泡が液体供給部280から排出される可能性を低減できる。本実施形態では、液体供給部280から遠い側のフィルター210eの端部の位置が、もう一方の端部よりも高くなるように、フィルター210が傾斜している。そのため、気泡が溜まる位置と液体供給部280との距離を離すことができ、気泡が液体供給部280から排出される可能性をより低減できる。
F.他の実施形態:
(F1)上記実施形態では、フィルター210の大きさは、液体収容室200の底部214の大きさよりも小さい。これに対して、液体収容室200の底部のすべて、または、気泡トラップ室212の上面のすべてが、フィルター210によって構成されていてもよい。
(F2)カートリッジ20は、上述した実施形態に限られず、種々の構成を採用することが可能である。例えば、カートリッジ20は、少なくとも液体収容室200と液体供給部280とを備えていればよい。そして、フィルター210や気泡トラップ室212、液体吸収体299、吸収体室223、大気室224、接続口41、管42、大気連通路40、大気連通口44、蛇行流路43、凹部45、凸部216、突出壁46、段差部227、液体誘導路231、弁体286、付勢部材285、弁室294、位置決め突起219などは、カートリッジ20が上述した実施形態の少なくとも一部の効果を奏することが可能であれば、一部または全部を適宜、省略可能である。
(F3)本発明は、プリンター及びそのインクカートリッジに限らず、インク以外の他の液体を消費する任意の液体噴射装置及びそれらの液体噴射装置に用いられるカートリッジにも適用することができる。例えば、以下のような各種の液体噴射装置に用いられるカートリッジとして本発明は適用可能である。
(1)ファクシミリ装置等の画像記録装置。
(2)液晶ディスプレイ等の画像表示装置用のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射装置。
(3)有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイや、面発光ディスプレイ(Field Emission Display、FED)等の電極形成に用いられる電極材噴射装置。
(4)バイオチップ製造に用いられる生体有機物を含む液体を噴射する液体噴射装置。
(5)精密ピペットとしての試料噴射装置。
(6)潤滑油の噴射装置。
(7)樹脂液の噴射装置。
(8)時計やカメラ等の精密機械にピンポイントで潤滑油を噴射する液体噴射装置。
(9)光通信素子等に用いられる微小半球レンズ(光学レンズ)などを形成するために紫外線硬化樹脂液等の透明樹脂液を基板上に噴射する液体噴射装置。
(10)基板などをエッチングするために酸性又はアルカリ性のエッチング液を噴射する液体噴射装置。
(11)他の任意の微小量の液滴を吐出させる液体消費ヘッドを備える液体噴射装置。
なお、「液滴」とは、液体噴射装置から吐出される液体の状態をいい、粒状、涙状、糸状に尾を引くものも含むものとする。また、ここでいう「液体」とは、液体噴射装置が消費できるような材料であればよい。例えば、「液体」は、物質が液相であるときの状態の材料であれば良く、粘性の高い又は低い液状態の材料、及び、ゾル、ゲル水、その他の無機溶剤、有機溶剤、溶液、液状樹脂、液状金属(金属融液)のような液状態の材料も「液体」に含まれる。また、物質の一状態としての液体のみならず、顔料や金属粒子などの固形物からなる機能材料の粒子が溶媒に溶解、分散または混合されたものなども「液体」に含まれる。また、液体の代表的な例としては上記実施形態で説明したようなインクや液晶等が挙げられる。ここで、インクとは一般的な水性インクおよび油性インク並びにジェルインク、ホットメルトインク等の各種の液体状組成物を包含するものとする。
本発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
10…第1カートリッジ、20,20b,20c,20d,20e…第2カートリッジ、21…筐体、24…側壁、30…カートリッジセット、40…大気連通路、41…接続口、42…管、43…蛇行流路、44…大気連通口、45…凹部、46…突出壁、50…液体噴射装置、60…カートリッジホルダー、61…制御部、62…キャリッジ、63…ヘッド、64…印刷媒体、65…フレキシブルケーブル、67…キャリッジモーター、68…駆動ベルト、69…搬送モーター、70,70A,70B…接点機構、80…プラテン、100…液体噴射システム、180…液体供給部、200,200A,200B,200C…液体収容室、201…底面、202…上面、203…第2側面(背面)、204…第1側面(正面)、205…第3側面(左側面)、206…第4側面(右側面)、207…蓋部材、208…上面フィルム部材、209…貫通孔、210,210b,210c,210d,210e…フィルター、212,212b,212c,212d,212e…気泡トラップ室、213,213c,213d…底面、214…底部、215…開口部、216…凸部、217…第1凸部、217s…面、218…第2凸部、218s…面、219…位置決め突起、223…吸収体室、224…大気室、225…仕切りリブ、226…天井面、227…段差部、229…切り込み、230…係合部材、231,231b,231c,231d…液体誘導路、232…第1液体誘導路、233…第2液体誘導路、280,280A〜280C…液体供給部、284…弁機構、285…付勢部材、286…弁体、287…シール部、288…開口、291…側面、293…上面、294…弁室、295…壁、297…中央部、298…底面部、299…液体吸収体、400…回路基板、499…カートリッジ側端子群、601…装置側底壁部、602…カートリッジ装着部、603…第1装置側側壁部、604…第2装置側側壁部、605…第3装置側側壁部、606…第4装置側側壁部、608…第1装着部、609…第2装着部、632,632A,632D…装置側係合部、640,640A,640B,640C,640D…液体供給針、642…先端部、645…基端部、A1,A2,A3,A4…空間、C…中心軸、FM…フィルム、G…隙間、P…外周部、cp…接触部、仮想平面…VP

Claims (5)

  1. 液体供給針を備えた液体噴射装置に装着されるカートリッジであって、
    前記液体供給針を受け入れる液体供給部と、
    液体吸収体が配置された第1室と、
    前記液体吸収体が配置されておらず、前記液体供給部が設けられた第2室と、
    前記第1室と前記第2室との間に設けられたフィルターと、を備え、
    前記フィルターの長手方向に沿った長さは、前記液体吸収体の前記長手方向に沿った長さの半分よりも大きく、
    前記液体吸収体の底面部の毛管力が、前記液体吸収体の高さ方向の中央部の毛管力よりも大きい、カートリッジ。
  2. 請求項1に記載のカートリッジであって、
    前記フィルターの毛管力は、前記液体吸収体の毛管力よりも大きい、カートリッジ。
  3. 請求項1または請求項2に記載のカートリッジであって、
    前記第1室の天井面に、下方に突出する段差部が形成されている、カートリッジ。
  4. 請求項3に記載のカートリッジであって、
    前記フィルターの短手方向に沿った前記段差部の最大幅が、前記短手方向に沿った前記フィルターの最大幅よりも大きい、カートリッジ。
  5. 請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載のカートリッジであって、
    前記第1室の側壁に、前記第1室の内部に向けて突出する凸部が設けられており、
    前記凸部は、上下方向に沿って延びており、
    前記凸部は、前記第1室の上部から底部に向かうにつれて突出量が大きくなるよう傾斜している、カートリッジ。
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