JP3811925B2 - インクカートリッジ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インク室とフォーム室とを有するインクカートリッジに関し、特にフォーム室とインク室とを連通するインク通路の構造を改良したものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、インクジェット記録装置の記録ヘッドへインクを供給するインクカートリッジとして、例えば特開平６−２３８９０８号公報に記載のように、カートリッジケース内をインク室とフォーム室とに仕切壁で区画し、インク室にインクを収容するとともにフォーム室に収容した多孔質部材にインクを含浸させ、カートリッジケースのインク室側部分に形成されたインク供給孔から記録ヘッドへインクを供給するものが実用に供されている。
【０００３】
また、特開平６−２５５１２２号公報のインクカートリッジにおいては、カートリッジケースのインク室の底壁部にインク供給孔が形成され、カートリッジケースのフォーム室の上部を大気に連通する大気連通孔が形成され、仕切壁の下端部分にインク室とフォーム室を連通するインク通路が形成されている。インク室のインクがインク供給孔から記録ヘッドへ供給されると、インク室は負圧気味になりつつ、フォーム室の多孔質部材内のインクがインク通路を通ってインク室に補充され、フォーム室には大気連通孔から空気が導入される。なお、フォーム室内の多孔質部材の細かな多孔通路をインクが流れる際には粘性抵抗や毛管現象による抵抗が作用し、インク通路に装着されるフィルターに異物が付着すると抵抗が作用するため、フォーム室にインクがあってもインク室のインクは負圧気味になる。
【０００４】
理想的なインクカートリッジでは、フォーム室のインクがインク通路とインク室とを経て優先的に消費され、その後フォーム室からインク室へ空気が供給されつつインク室のインクが消費される。尚、記録ヘッドはキャリッジに搭載されており、キャリッジが高速で往復移動する関係上インク室の上部の空気が泡粒となってインク内に混入し易いが、インクに空気が混入すると記録性能が低下する。
ところで、この種のインクカートリッジにおいて、インクを含浸させた多孔質部材は、フォーム室を形成する壁面に隙間無く密着状に装着することが望ましいが、実際にはフォーム室の壁面同士が直交する複数の稜線部に多孔質部材が密着しない空隙が残っており、その空隙が空気通路になり易い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記特開平６−２３８９０８号公報のインクカートリッジでは、インク室とフォーム室間の仕切り壁の下端から所定小高さ位置にインク通路を短筒部にて形成し、この短筒部のフォーム室側に主に多孔質部材から発生する微小異物を除去する為のフィルターを装着してある。しかし、このインク通路のサイズや形状や形成位置について、インク室への空気の流入を防止する為の工夫は何らなされていない。このインク通路の幅が大きい場合にはインクの消費にともないインク室内が負圧になると、多項質部材からインクを吸引するよりも、大気連通孔から導入した空気がフォーム室の稜線部の空隙からインク通路を経て吸引する方が抵抗が小さいため、空気がインク室に流入しやすくなる。その結果、多孔質部材内のインクが供給されにくくなり、インク消費率（インク消費量／インク充填量）が低下し、また、インク室内のインクへの空気の混入によって記録性能が低下する。特に、特開平６−２３８９０８号公報のものでは、フィルターが目詰まりしたときや低温時でインクの粘性抵抗が大きいときなど、インク室内の負圧が大きくなることがあり、それが著しい。
【０００６】
前記特開平６−２５５１２２号公報のインクカートリッジにおいても、前記と同様に、インク通路のサイズや形状や形成位置について、インク室への空気の流入を防止する為の工夫は何らなされていないばかりか、インク通路が仕切り壁の下端部分にフォーム室の幅とほぼ同幅に形成してあるため、前記稜線部の空隙に侵入した空気がインク室へ容易に流入し易く、前記と同様インクカートリッジ内のインクを理想的な形態で消費できなくなりインク消費率が低下するし、また、インク室内のインクへの空気の混入により記録性能が低下する。そして、本発明者等の実験によれば、フォーム室の稜線部からインク通路までの距離が過小になると、稜線部の空隙からインク通路へ空気が流入し易くなることが判明した。一方、インク室をフォーム室に比べて過大に形成する場合には、インクへの空気の混入が生じ易く、記録性能確保の面からは好ましくない。
【０００７】
本発明の目的は、インク室とフォーム室とを有するインクカートリッジにおいて、フォーム室のインクを十分消費しないうちにインク室へ空気が流入するのを防止すること、記録ヘッドへインクを安定的に供給できるようにすること、インクの使用効率を高めること等である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１のインクカートリッジは、記録ヘッドへインクを導入する為のインク導入部を有するホルダーに着脱自在に装着されるインクカートリッジにおいて、インクを収容したインク室と、インクを含浸させた多孔質部材を収容したフォーム室と、インク室とフォーム室を連通するインク通路とを有するカートリッジケースと、カートリッジケースのインク室側部分に形成され、インク導入部にインクを供給する為のインク供給孔と、カートリッジケースのフォーム室を大気に連通する大気連通孔とを備え、インク通路は、インク室とフォーム室とを仕切る仕切壁の幅方向中央部分のうちのフォーム室の両側面からフォー ム室の幅の１／４以上且つ２ｍｍ以上隔てた位置に、仕切壁の下端に開放状に形成されると共に、フォーム室の幅の１／４以上且つ１／２以下の横幅とフォーム室の幅の１／８以上の高さを有する矩形状に形成されたことを特徴とするものである。
【０００９】
インクカートリッジをホルダーに装着した状態で、記録ヘッドでインクが消費されるとインク室のインクがインク供給孔からインク導入部へ導入されて記録ヘッドへ供給されるフォーム室の多孔質部材にインクが含浸されている状態では、インク室のインクがインク供給孔から記録ヘッドへ供給されると、インク室は負圧気味になりつつ、多孔質部材に含浸されているインクがインク通路を通ってインク室に補充され、フォーム室には大気連通孔から空気が導入される。
【００１０】
更にインク供給孔から記録ヘッドへインクが供給され、フォーム室の多孔質部材に含浸されているインクが消費されて、多孔質部材のインク液面がインク通路に達すると、次にフォーム室の空気がインク通路を通ってインク室に導入されつつ、インク室のインクが消費されていく。このように、このインクカートリッジにおいては、フォーム室のインクがインク通路とインク室とを経て優先的に消費され、その後フォーム室からインク室へ空気が供給されつつインク室のインクが消費されるように構成されている。
【００１１】
インクを含浸させた多孔質部材は、フォーム室を形成する壁面に隙間無く密着状に装着されるが、実際にはフォーム室の壁面同士が直交する複数の稜線部に多孔質部材が密着しない空隙が残っており、その空隙が空気通路になり易い。
このインクカートリッジにおいては、インク通路を、インク室とフォーム室とを仕切る仕切壁の幅方向中央部分のうちのフォーム室の両側面からフォーム室の幅の１／４以上且つ２ｍｍ以上隔てた位置に、仕切壁の下端に開放状に形成されると共に、フォーム室の幅の１／４以上且つ１／２以下の横幅とフォーム室の幅の１／８以上の高さを有する矩形状に形成したので、フォーム室の稜線部に空隙があっても、フォーム室のインクを充分に消費しないうちに、インク室の負圧によってその空隙をとおして空気をインク室に導入することが少なくなる。
【００１２】
従って、フォーム室のインクを優先的に消費させた後、インク室のインクを消費させる理想的な形態で、インクカートリッジ内に収容したインクを消費することができるため、インク消費率（インク消費量／インク充填量）を高めることが可能になり、また、インク室内のインクへの空気の混入も極力阻止できるため、記録ヘッドへインクを安定的に供給でき、記録ヘッドの記録性能が低下するのを防止することができる。
また、インク通路は、仕切壁の下端に開放状に形成されたので、多孔質部材のインク液面がインク通路に達して、フォーム室の空気がインク通路を通ってインク室に導入される際、フォーム室のインクは十分に消費された状態になっているため、インク消費率を著しく高めることができる。
更に、インク通路は、横長の矩形状に形成されたので、インク通路を通過するインクの流速等の条件を具備して設定されるインク通路の大きさを適正な大きさに確保できるうえ、フォーム室の底面からインク通路の上端部までの距離、即ち、多孔質部材のインク液面がインク通路に達する高さを低くでき、インク消費率を高めることが可能になる。
【００１３】
請求項２のインクカートリッジは、請求項１の発明において、フォーム室の幅方向におけるインク通路の幅を２mm〜４mmに形成したものである。即ち、インク消費率（インク消費量／インク充填量）を高めることができる。その他請求項１と同様の作用を奏する。
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
請求項３のインクカートリッジは、請求項１又は２の発明において、インク室はフォーム室の容積よりも十分小さい容積に形成されたものである。ここで、例えば、多孔質部材に含浸可能なインク量は、フォーム室の容積（多孔質部材の体積）の約７５％であるとしても、フォーム室に収容されているインク量が、インク室に収容されているインク量よりも非常に多くなるため、インクカートリッジに収容されている殆どのインクが、フォーム室からインク室へインクを補充可能な状態、即ち、インク室にインクが充満した状態で記録ヘッドへ供給されるため、インク室のインクに空気が混入せずに、記録ヘッドへインクを安定的に供給できるようになる。
【００１９】
フォーム室のインクが消費されてた後に、また、仮にフォーム室のインクが消費されないうちに、フォーム室の空気がインク室に導入されても、インク室の容積が非常に小さいため、インクカートリッジを搭載したキャリッジが高速で往復移動しても、インク室のインクの泡立ちが抑制されて、インクに空気が混入しにくくなり、記録ヘッドへのインクの安定的な供給を確保することができる。
【００２０】
請求項４のインクカートリッジは、請求項１〜３の何れか１項の発明において、記録媒体にインクを噴射し印字を行うインクジェット記録装置に適用されるインクカートリッジであることを特徴とするものである。即ち、インクカートリッジをインクジェット記録装置に適用することで、フォーム室のインクを十分消費しないうちにインク室へ空気が流入するのを防止し、記録ヘッドへインクを安定的に供給でき、インクの使用効率を高める等の作用が得られる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
本実施形態は、Ｃ（シアン：青緑）、Ｍ（マゼンタ：赤紫）、Ｙ（イエロー：黄）、Ｋ（ブラック：黒）の４色のインクを、記録ヘッドのインク噴射ノズルから噴射し、記録紙（記録媒体）にカラー画像を記録するインクジェット記録装置において、前記４色のインクを夫々収容した４組のインクカートリッジの各々に、本発明を適用した場合の例である
【００２２】
図１、図２に示すように、本実施形態のインクジェット記録装置１は、基本的に、本体カバー２内に設けられた本体フレーム３に、ゴム製のプラテン１１を含む用紙搬送機構１０と、キャリッジ２１を移動駆動するキャリッジ駆動機構２０と、記録紙Ｐにカラー画像を記録する為の記録機構３０等を設けた構造であり、キャリッジ２１上に一体的に設けられたホルダー３１に、４組のインクカートリッジ５０〜５３が夫々着脱自在に装着されるように構成してある。
【００２３】
用紙搬送機構１０について説明すると、プラテン１１は左右方向向きに配設され、その左右両端部のプラテン軸１１ａが本体フレーム３の側板３ａ，３ｂに回転自在に枢支されている。側板３ｂには、フィードモータ１２が取付けられ、制御ユニット（図示略）により、フィードモータ１２が回転駆動されると、ギヤ１４〜１７を有するギヤ機構１３を介して、プラテン１１が回動されるようになっている。
【００２４】
キャリッジ駆動機構２０について説明すると、プラテン１１の前側には、左右両端部を側板３ａ，３ｃに支持されたガイドロッド２２が、プラテン１１と平行に配設され、またガイドロッド２２の前側には、本体フレーム３の前端上部に形成されたガイドレール３ｄが、ガイドロッド２２（プラテン１１）と平行に設けられ、これらガイドロッド２２及びガイドレール３ｄに、キャリッジ２１が左右方向移動自在に支持されている。
【００２５】
キャリッジ２１の移動範囲の左端側には、本体フレーム３に回転自在に枢支された従動プーリー２５が設けられ、キャリッジ２１の移動範囲の右端側には、ステッピングモータ２６及びステッピングモータ２６の出力軸に取付けられた駆動プーリー２７が設けられている。そして、これら両プーリー２５，２７には、キャリッジ２１に連結された無端状のタイミングベルト２８が掛け渡されている。即ち、制御ユニット（図示略）により、キャリッジ駆動モータ２６が回転駆動されると、キャリッジ２１が左右方向へ移動駆動されるようになっている。
【００２６】
記録機構３０について説明すると、キャリッジ２１上に一体的に設けられたホルダー３１は、シアンインク、マゼンタインク、イエローインク、ブラックインクを夫々収容した４組のインクカートリッジ５０〜５３を、夫々着脱自在に装着可能な略箱型に構成されており、シアン用記録ヘッド３５とマゼンタ用記録ヘッド３６とイエロー用記録ヘッド３７とブラック用記録ヘッド３８、及び、シアン用インク導入部４０とマゼンタ用インク導入部４１とイエロー用インク導入部４２とブラック用インク導入部４３を有している。
【００２７】
前記記録ヘッド３５〜３８は、ヘッドホルダー３１の後端の立壁部３１ａの背面部において、キャリッジ２１の移動方向に並設されている。各記録ヘッド３５〜３８は、例えば６４個の噴射ノズル（図示略）を有し、圧電素子を有する噴射機構（図示略）により噴射ノズルからインクを噴射可能に構成されている。インク導入部４０〜４３は、対応する記録ヘッド３５〜３８と接続された状態で立壁部３１ａに挿通状に固定され、その前端部分が立壁部３１ａから前方へ突出している。図３の鎖線で示すように、インク導入部４０〜４３の前端部には、シールアダプタ４５が夫々取付けられており、ホルダー３１にインクカートリッジ５０〜５３を装着した際、これらシールアダプタ４５とインクカートリッジ５０〜５３側のアダプタ８５が接続するように構成されている。
【００２８】
インクカートリッジ５０〜５３について説明する。但し、インクカートリッジ５０〜５３は基本的に同じ構造であるため、インクカートリッジ５０について説明し、その他のインクカートリッジ５１〜５３についての説明を省略する。尚、ブラック用のインクカートリッジ５３は、他のインクカートリッジ５０〜５２と比べると、使用頻度が高いためやや幅広に構成されている。
【００２９】
図３〜図６に示すように、インクカートリッジ５０は、合成樹脂製の上端開放状のケース本体６１とケース本体６１の上端部を塞ぐ蓋体６２からなるカートリッジケース６０を有している。ケース本体６１には仕切壁６３が側壁６１ａから突出状に一体形成されている。この仕切壁６３は、カートリッジケース６０内を後方から約１：１３もしくはそれ以下に区画するように設けられ、仕切壁６３の後側にインク室６５が形成され、仕切壁６３の前側にフォーム室６６が形成され、インク室６５及びフォーム室６６の幅はｄ（例えばｄ＝８mm）に形成されている。
【００３０】
即ち、前記インク室６５とフォーム室６６は、仕切壁６３で約１：１３の容積比に区画されており、インク室６５にはインクＩが収容され、フォーム室６６にはインクＩを含浸させた多孔質部材６８が収納されている。多孔質部材６８としては、例えば、連続的に気泡を有するスポンジ等で構成され、この多孔質部材６８に含浸可能なインク量は、多孔質部材６８の体積の例えば約７５％である。図表７に示すように、例えば、インク室６５に収容されるインク量は、インク室６５の容積と同様の1.1 ccであり、フォーム室６６に収容されるインク量は、フォーム室６６の容積 14.5 cc（多孔質室部材６８の体積）の約７５％である10.7 cc であり、インクカートリッジ５０全体のインク収容量は 11.8 ccである。
【００３１】
インク室６５とフォーム室６６とを仕切る仕切壁６３の下端部分には、インク室６５とフォーム室６６とを連通するインク通路６７が形成され、このインク通路６７により、インク室６５とフォーム室６６との間でインクＩが行き来できるようになっている。
インク通路６７は、図３、図６に示すように、幅ｄ／２（例えば、４mm）、高さｄ／８以上（例えば2.5 mm）の横長の矩形状に形成され、フォーム室６６の両側面６６ａから１／４ｄ隔てて、フォーム室６６の幅方向の中央部分の位置に、下端に開放状に設けられている。
【００３２】
図３に示すように、カートリッジケース６０の前端上部には、前方へ突出しインクカートリッジ５０をホルダー３１へ着脱する際に保持する為の把持部７０が形成されており、この把持部７０にフォーム室６６を大気に連通する迷路状のエア通路７１及び大気連通孔７２が形成されている。インクカートリッジ５０内にインクＩが充満させた状態で、カートリッジケース６０の側面部を押す等して、カートリッジケース６０内が加圧されても、フォーム室６６内のインクＩをエア通路７１に流入させ、外部へ漏れるのを防止することができる。
【００３３】
図３〜図６に示すように、カートリッジケース６０のインク室６５側部分において、ケース本体６１の後端側側壁６１ｂの下端部分には、前記インク導入部４０にインクＩを供給する為のインク供給孔７３が形成され、インク供給孔７３の後端部には、ステンレス製のフィルター８０が設けられている。このフィルター８０は、カートリッジケース６０に形成された凹部７４に、アダプタ８５を嵌合し溶着することにより固定されている。尚、フィルター８０の多数の微細孔のメッシュが、多孔質部材６８の多数のセル孔よりも細かくなるように構成されているため、インクカートリッジ５０をホルダー３１から取外した状態では、フィルター８０でのインクの表面張力により、インク供給孔７３から外部へインクが漏れるのを防止することができる。
【００３４】
また、インク供給孔７３には、その内側下部を遮蔽する整流部７５がケース本体６１と一体的に設けられている。インクカートリッジ５０の製作時においてインクＩを充填する場合、多孔質部材６８をインクＩを含浸させないでケース本体６１に圧縮状に収納した後インク供給孔７３からインクＩをインク室６５に供給するが、その際、整流部材７５の後面部に形成された案内傾斜面７６により、インクＩがインク室６５の上方へ案内され、インク室６５内に空気を残留させることなく、インク室６５にインクＩを充填することが可能になる。
【００３５】
インクカートリッジ５０の作用・効果について説明する。
インクカートリッジ５０をホルダー３１に装着して、インク供給孔７３のアダプタ８５がインク導入部４０のシールアダプタ４５に接続し、記録ヘッド３５側から吸引装置（図示せず）によりインクを吸引すると、フィルター８０の両側にインクＩが充満し、フィルター８０のインクＩに表面張力が作用しなくなり、インク室６５のインクＩをインク導入部４０をとおして記録ヘッド３５へ供給可能な状態になる。
この状態で、記録ヘッド３５でインクＩが消費されると、インク室６５のインクＩが、フィルター８０で濾過されて、インク供給孔７３からインク導入部４０へ導入されて記録ヘッド３５へ供給される。
【００３６】
ここで、フォーム室６６の多孔質部材６８にインクＩが含浸されている状態では、インク室６５のインクＩがインク供給孔７３から記録ヘッド３５へ供給されると、インク室６５が負圧気味になり、フォーム室の６６の多孔質部材６８に含浸されているインクＩがインク通路６７を通ってインク室６５に補充されつつ、フォーム室６６には大気連通孔７２及びエア通路７１から空気が導入される。即ち、フォーム室６６は大気圧が作用しているため、そのインク液面がインクの消費にともない下降していくが、インク室６５は蓋体６２によって上端が密閉状であるため、インク室６５のインクＩは充満した状態が保持される。
【００３７】
更にインク供給孔７３から記録ヘッド３５へインクＩが供給されて、フォーム室６６の多孔質部材６８に含浸されているインクＩが消費され、多孔質部材６８のインク液面がインク通路６７に達すると、次に、フォーム室６６の空気がインク通路６７を通ってインク室６５に導入されつつ、インク室６５のインクＩが消費されていく。つまり、このインクカートリッジ５０においては、フォーム室６６のインクＩがインク通路６７とインク室６５とを経て優先的に消費され、その後フォーム室６６からインク室６５へ空気が供給されつつインク室６５のインクＩが消費されるように構成されている。
【００３８】
インクＩを含浸させた多孔質部材６８は、フォーム室６６を形成する壁面に隙間無く密着状に装着されるが、フォーム室６６の壁面同士が直交する複数の稜線部に多孔質部材６８が密着しない空隙９５が残っており、その空隙９５が空気通路になり易い。インクカートリッジに収容されているインクＩの理想的な消費の形態においては、フォーム室６６のインクＩが優先的に消費された後にインク室６５のインクＩが消費されるのが最も望ましい。ところが、従来のインクカートリッジでは、前記理想的な消費の形態がなされないために、インク消費率（インク消費量／インク充填量）が非常に低い。
【００３９】
これは、フォーム室６６の多孔質部材６８にインクＩが含浸されているにも関わらず、フォーム室６６の空気がインク室６５に流入するため、インク室６５のインクＩが消費されて減少し、多孔質部材６８のインクＩがインク室６５に補充されなくなりフォーム室６６に残存するのが原因である。そこで、本発明者等は、インク消費率はフォーム室６６の前記稜線部（空隙９５）からインク通路６７までの距離に関係すると推測し、本実施形態のカートリッジケース６０を使用し、仕切壁６３の下端部分のフォーム室６６の幅方向中央に、フォーム室６６の幅８mmに対して種々の幅のインク通路６７を形成して、インク消費率Ｐ（インク消費量／インク充填量×１００）を測定した。
【００４０】
図表８に示す実験結果のように、幅８mmのインク通路６７を形成すると、インク消費率Ｐは３０〜４５％と非常に低い値になり、また、幅７mm，５mmのインク通路６７を形成しても、インク消費率Ｐは５０〜６５，５５〜７０％と余り高い値にならなかった。そして、幅４mm2.5 mm，２mmのインク通路６７を形成したところ、インク使用効率Ｐは７０〜８５，７５〜８５％となり非常に高い値が得られた。なお、残り１５〜２５％のインクは、多孔質部材６８中に細かく分散されて毛管現象により残るインクである。
【００４１】
つまり、この実験により、フォーム室６６の稜線部からインク通路６７までの距離が過小になると、稜線部の空隙９５からインク通路６７へ空気が流入し易く、インク消費率Ｐが低くなり、また、インク通路６７の幅を４mm以下に、即ち、フォーム室６６の両側面６６ａからフォーム室６６の幅の１／４（２mm）以上隔てた位置にインク通路６７を形成すると、稜線部の空隙９５からインク通路６７へ空気が流入しにくくなり、インク消費率Ｐが高くなることが判明した。本実施形態においては、フォーム室６６の幅ｄに対して、幅ｄ／２のインク通路６７が、フォーム室６６の両側面６６ａから１／４ｄ隔てた位置に形成されている。
【００４２】
上記のように、このインクカートリッジ５０によれば、インク通路６７を、インク室６５とフォーム室６６とを仕切る仕切壁６３の幅方向中央部分のうちのフォーム室６６の両側面からフォーム室６６の幅の１／４以上且つ２ｍｍ以上隔てた位置に、仕切壁６３の下端に開放状に形成されると共に、フォーム室６６の幅の１／４以上且つ１／２以下の横幅とフォーム室６６の幅の１／８以上の高さを有する矩形状に形成したので、フォーム室６６のインクＩを十分消費しないうちに、フォーム室６６の空気が稜線部の空隙９５からインク通路６７へ流入してインク室６５へ供給されることを防止することができる。
【００４３】
従って、フォーム室６６のインクＩを優先的に消費させた後、インク室６５のインクＩを消費させる理想的な形態で、インクカートリッジ５０内に収容したインクＩを消費することができるため、インク消費率Ｐ（インク消費量／インク充填量）を高めることが可能になり、また、インク室６５内のインクＩへの空気の混入も極力阻止できるため、記録ヘッド３５へインクＩを安定的に供給でき、記録ヘッド３５の記録性能が低下するのを防止することができる。
【００４４】
しかも、インク通路６７は、仕切壁６３の幅方向中央部分の位置に、仕切壁６３の下端に開放状に形成されているので、多孔質部材６８のインク液面がインク通路６７に達して、フォーム室６６の空気がインク通路６７を通ってインク室６５に導入される際においては、フォーム室６６のインクＩは十分に消費された状態になっているため、インク消費率Ｐを著しく高めることができる。
【００４５】
更に、インク通路６７は、横長の矩形状に形成されているため、インク通路６７を通過するインクＩの流速等の条件を具備して設定される、インク通路６７の大きさを適正な大きさに確保できるうえ、フォーム室６６の底面６６ｂからインク通路６７の上端部までの距離、即ち、多孔質部材６８のインク液面がインク通路６７に達する高さを低くできるため、インク消費率Ｐを高めることが可能になる。
【００４６】
また、インク室６５はフォーム室６６に対して十分小さい容積、例えば約１：１３もしくはそれ以下の容積比に区画されているため、フォーム室６６に収容されているインク量が、インク室６５に収容されているインク量よりも非常に多くなる。それ故、インクカートリッジ５０に収容されている殆どのインクＩが、フォーム室６６からインク室６５へインクＩを補充可能な状態、即ち、インク室６５にインクＩが充満した状態で記録ヘッド３５へ供給されるため、インク室６５のインクＩに空気が混入せずに、記録ヘッド３５へインクＩを安定的に供給できるようになる。
【００４７】
しかも、フォーム室６６のインクＩが消費された後に、また、仮にフォーム室６６のインクＩが消費されないうちに、フォーム室６６の空気がインク室６５に導入されても、インク室６５の容積（1.1 cc）が非常に小さいため、インクカートリッジ５０を搭載したキャリッジ２１が高速で往復移動しても、インク室６５のインクＩの泡立ちが抑制されてインクＩに空気が混入しにくくなり、記録ヘッド３５へのインクＩの安定的な供給を確保することができる。
【００４８】
このように、前記インクカートリッジ５０を記録紙ＰにインクＩを噴射し印字を行うインクジェット記録装置１に適用することで、フォーム室６６のインクＩを十分消費しないうちにインク室６５へ空気が流入するのを防止し、記録ヘッド３５へインクＩを安定的に供給でき、インクＩの使用効率を高めることができる。
【００４９】
次に、前記実施形態のインクカートリッジ５０を部分的に変更した別実施形態のインクカートリッジについて説明する。但し、前記実施形態と同じものには同一符号を付して説明を省略する。
【００５０】
第１別実施形態・・・図９、図１０参照
このインクカートリッジ５０Ａは、仕切壁６３Ａの下端部から所定高さｈ（例えば、ｈ＝1.5 mm）高い位置に、インク通路６７Ａを形成したものである。また、このインク通路６７Ａは、前記実施形態同様に、フォーム室６６の幅ｄに対して、幅ｄ／２，高さｄ／８の横長の矩形状に形成され、フォーム室６６の両側面６６ａから１／４ｄ隔てた位置に形成されている。
インクカートリッジ５０Ａによれば、前記実施形態と同様の作用・効果を奏するが、インク通路６７Ａを、仕切壁６３Ａの壁面と底面６６ｂが直交する稜線部から遠ざけることができるため、その稜線部と多孔質部材６８との空隙９６から、空気がインク通路６７Ａへ流入するのを確実に防止することができる。
【００５１】
第２別実施形態・・・図１１参照
このインクカートリッジ５０Ｂは、前記第１別実施形態のインクカートリッジ５０Ａにおいて、仕切壁６３Ｂにインク通路６７Ｂに連通する通路９０ａを有し且つフォーム室６６側へ僅かに突出する筒部９０を設けものである。
このインクカートリッジ５０Ｂによれば、前記別実施形態と同様の作用・効果を奏するが、多孔質部材６８のインクＩは、筒部９０の通路９０ａとインク通路６７Ｂとを通ってインク室６５に流入する。筒部９０は多孔質部材６８に圧着するため、複数の稜線部に多孔質部材６８が密着しない空隙９５，９６から、インク通路６７Ｂに空気が流入するのを確実に防止できる。
【００５２】
更に、前記実施形態及び第１、第２別実施形態のインクカートリッジ５０，５０Ａ，５０Ｂにおいては、次のように変更してもよい。
１〕幅ｄ／２（例えば、2.5mm や2mm ）以下のインク通路を、フォーム室６６の両側面６６ａからフォーム室６６の幅ｄの１／４以上隔てて形成してもよい。
２〕２以上のインク通路を、フォーム室６６の両側面６６ａからフォーム室６６の幅ｄの１／４以上隔てて形成してもよい。
【００５３】
３〕インク通路の形状に関しては、前記実施形態のように正面視矩形状に限らず、円形や楕円形等種々の形状に構成することも可能である。
４〕前記稜線部が形成されないように、少なくともフォーム室６６を形成する複数の側面６６ａの交差部を湾曲状に形成し、前記交差部に多孔質部材６８を密着させるように構成してもよい。この場合、前記空隙が無くなるためため、フォーム室６６の多孔質部材６８にインクが含浸されている状態で、フォーム室６６の空気がインク通路６７を経てインク室６５に流入するのを確実に防止できる。
５〕インクカートリッジを図３のようにインク供給孔が水平に向く状態で説明したが、インク供給孔が垂直下向きまたは約４５度下向きに傾斜した状態で使用することもできる。
【００５４】
【発明の効果】
請求項１のインクカートリッジによれば、インク通路を、インク室とフォーム室とを仕切る仕切壁の幅方向中央部分のうちのフォーム室の両側面からフォーム室の幅の１／４以上且つ２ｍｍ以上隔てた位置に、仕切壁の下端に開放状に形成されると共に、フォーム室の幅の１／４以上且つ１／２以下の横幅とフォーム室の幅の１／８以上の高さを有する矩形状に形成したので、フォーム室のインクを十分消費しないうちに、フォーム室の空気が稜線部の空隙からインク通路へ流入してインク室へ供給されることを防止できる。
従って、フォーム室のインクを優先的に消費させた後、インク室のインクを消費させる理想的な形態で、インクカートリッジ内に収容したインクを消費することができるため、インク消費率（インク消費量／インク充填量）を高めることが可能になり、また、インク室内のインクへの空気の混入も極力阻止できるため、記録ヘッドへインクを安定的に供給でき、記録ヘッドの記録性能が低下するのを防止することができる。
また、インク通路は、仕切壁の下端に開放状に形成されたものであるので、多孔質部材のインク液面がインク通路に達して、フォーム室の空気がインク通路を通ってインク室に導入される際、フォーム室のインクは十分に消費された状態になっているため、インク消費率を著しく高めることができる。
更に、インク通路は、横長の矩形状に形成されたものであるので、インク通路を通過するインクの流速等の条件を具備して設定されるインク通路の大きさを適正な大きさに確保することができる。
【００５５】
請求項２のインクカートリッジによれば、請求項１と同様の効果を奏するが、フォーム室の幅方向におけるインク通路の幅を２mm〜４mmに形成したので、インク消費率（インク消費量／インク充填量）を高めることができる。
【００５６】
【００５７】
【００５８】
【００５９】
【００６０】
請求項３のインクカートリッジによれば、請求項１と同様の効果を奏するが、インク室はフォーム室の容積よりも十分に小さい容積に形成されたものであるので、フォーム室に収容されているインク量が、インク室に収容されているインク量よりも非常に多くなり、インクカートリッジに収容されている殆どのインクが、フォーム室からインク室へインクを補充可能な状態、即ち、インク室にインクが充満した状態で記録ヘッドへ供給されるため、インク室のインクに空気が混入せずに、記録ヘッドへインクを安定的に供給できるようになる。
【００６１】
フォーム室のインクが消費されてた後に、また、仮にフォーム室のインクが消費されないうちに、フォーム室の空気がインク室に導入されても、インク室の容積が非常に小さいため、インクカートリッジを搭載したキャリッジが高速で往復移動しても、インク室のインクの泡立ちが抑制されて、インクに空気が混入しにくくなり、記録ヘッドへのインクの安定的な供給を確保することができる。
【００６２】
請求項４のインクカートリッジによれば、前記インクカートリッジをインクジェット記録装置に適用することで、フォーム室のインクを十分消費しないうちにインク室へ空気が流入するのを防止し、記録ヘッドへインクを安定的に供給でき、インクの使用効率を高める等の作用が得られる。
【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記録装置の斜視図である。
【図２】図１のインクジェット記録装置の要部平面図である。
【図３】インクカートリッジの縦断面図である。
【図４】図３のIV−IV矢視図である。
【図５】図３のV −V 線断面図である。
【図６】図３のVI−VI線断面図である。
【図７】インクカートリッジ内の収容可能なインク量を示す図表である。
【図８】インクカートリッジの使用効率を示す図表である。
【図９】第１別実施形態に係るインクカートリッジの縦断面図である。
【図１０】図９のX −X 線断面図である。
【図１１】第２別実施形態に係るインクカートリッジの縦断面図である。
【符号の説明】
Ｉ インク
Ｐ 記録紙
１ インクジェット記録装置
３１ ホルダー
３５〜３８ 記録ヘッド
４０〜４３ インク導入部
５０〜５３，５０Ａ，５０Ｂ インクカートリッジ
６０ カートリッジケース
６３，６３Ａ，６３Ｂ 仕切壁
６５ インク室
６６ フォーム室
６６ａ 側面
６６ｂ 底面
６７，６７Ａ，６７Ｂ インク通路
６８ 多孔質部材
７２ 大気連通孔
７３ インク供給孔
９０ 筒部
９０ａ 通路
【発明の属する技術分野】
本発明は、インク室とフォーム室とを有するインクカートリッジに関し、特にフォーム室とインク室とを連通するインク通路の構造を改良したものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、インクジェット記録装置の記録ヘッドへインクを供給するインクカートリッジとして、例えば特開平６−２３８９０８号公報に記載のように、カートリッジケース内をインク室とフォーム室とに仕切壁で区画し、インク室にインクを収容するとともにフォーム室に収容した多孔質部材にインクを含浸させ、カートリッジケースのインク室側部分に形成されたインク供給孔から記録ヘッドへインクを供給するものが実用に供されている。
【０００３】
また、特開平６−２５５１２２号公報のインクカートリッジにおいては、カートリッジケースのインク室の底壁部にインク供給孔が形成され、カートリッジケースのフォーム室の上部を大気に連通する大気連通孔が形成され、仕切壁の下端部分にインク室とフォーム室を連通するインク通路が形成されている。インク室のインクがインク供給孔から記録ヘッドへ供給されると、インク室は負圧気味になりつつ、フォーム室の多孔質部材内のインクがインク通路を通ってインク室に補充され、フォーム室には大気連通孔から空気が導入される。なお、フォーム室内の多孔質部材の細かな多孔通路をインクが流れる際には粘性抵抗や毛管現象による抵抗が作用し、インク通路に装着されるフィルターに異物が付着すると抵抗が作用するため、フォーム室にインクがあってもインク室のインクは負圧気味になる。
【０００４】
理想的なインクカートリッジでは、フォーム室のインクがインク通路とインク室とを経て優先的に消費され、その後フォーム室からインク室へ空気が供給されつつインク室のインクが消費される。尚、記録ヘッドはキャリッジに搭載されており、キャリッジが高速で往復移動する関係上インク室の上部の空気が泡粒となってインク内に混入し易いが、インクに空気が混入すると記録性能が低下する。
ところで、この種のインクカートリッジにおいて、インクを含浸させた多孔質部材は、フォーム室を形成する壁面に隙間無く密着状に装着することが望ましいが、実際にはフォーム室の壁面同士が直交する複数の稜線部に多孔質部材が密着しない空隙が残っており、その空隙が空気通路になり易い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記特開平６−２３８９０８号公報のインクカートリッジでは、インク室とフォーム室間の仕切り壁の下端から所定小高さ位置にインク通路を短筒部にて形成し、この短筒部のフォーム室側に主に多孔質部材から発生する微小異物を除去する為のフィルターを装着してある。しかし、このインク通路のサイズや形状や形成位置について、インク室への空気の流入を防止する為の工夫は何らなされていない。このインク通路の幅が大きい場合にはインクの消費にともないインク室内が負圧になると、多項質部材からインクを吸引するよりも、大気連通孔から導入した空気がフォーム室の稜線部の空隙からインク通路を経て吸引する方が抵抗が小さいため、空気がインク室に流入しやすくなる。その結果、多孔質部材内のインクが供給されにくくなり、インク消費率（インク消費量／インク充填量）が低下し、また、インク室内のインクへの空気の混入によって記録性能が低下する。特に、特開平６−２３８９０８号公報のものでは、フィルターが目詰まりしたときや低温時でインクの粘性抵抗が大きいときなど、インク室内の負圧が大きくなることがあり、それが著しい。
【０００６】
前記特開平６−２５５１２２号公報のインクカートリッジにおいても、前記と同様に、インク通路のサイズや形状や形成位置について、インク室への空気の流入を防止する為の工夫は何らなされていないばかりか、インク通路が仕切り壁の下端部分にフォーム室の幅とほぼ同幅に形成してあるため、前記稜線部の空隙に侵入した空気がインク室へ容易に流入し易く、前記と同様インクカートリッジ内のインクを理想的な形態で消費できなくなりインク消費率が低下するし、また、インク室内のインクへの空気の混入により記録性能が低下する。そして、本発明者等の実験によれば、フォーム室の稜線部からインク通路までの距離が過小になると、稜線部の空隙からインク通路へ空気が流入し易くなることが判明した。一方、インク室をフォーム室に比べて過大に形成する場合には、インクへの空気の混入が生じ易く、記録性能確保の面からは好ましくない。
【０００７】
本発明の目的は、インク室とフォーム室とを有するインクカートリッジにおいて、フォーム室のインクを十分消費しないうちにインク室へ空気が流入するのを防止すること、記録ヘッドへインクを安定的に供給できるようにすること、インクの使用効率を高めること等である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１のインクカートリッジは、記録ヘッドへインクを導入する為のインク導入部を有するホルダーに着脱自在に装着されるインクカートリッジにおいて、インクを収容したインク室と、インクを含浸させた多孔質部材を収容したフォーム室と、インク室とフォーム室を連通するインク通路とを有するカートリッジケースと、カートリッジケースのインク室側部分に形成され、インク導入部にインクを供給する為のインク供給孔と、カートリッジケースのフォーム室を大気に連通する大気連通孔とを備え、インク通路は、インク室とフォーム室とを仕切る仕切壁の幅方向中央部分のうちのフォーム室の両側面からフォー ム室の幅の１／４以上且つ２ｍｍ以上隔てた位置に、仕切壁の下端に開放状に形成されると共に、フォーム室の幅の１／４以上且つ１／２以下の横幅とフォーム室の幅の１／８以上の高さを有する矩形状に形成されたことを特徴とするものである。
【０００９】
インクカートリッジをホルダーに装着した状態で、記録ヘッドでインクが消費されるとインク室のインクがインク供給孔からインク導入部へ導入されて記録ヘッドへ供給されるフォーム室の多孔質部材にインクが含浸されている状態では、インク室のインクがインク供給孔から記録ヘッドへ供給されると、インク室は負圧気味になりつつ、多孔質部材に含浸されているインクがインク通路を通ってインク室に補充され、フォーム室には大気連通孔から空気が導入される。
【００１０】
更にインク供給孔から記録ヘッドへインクが供給され、フォーム室の多孔質部材に含浸されているインクが消費されて、多孔質部材のインク液面がインク通路に達すると、次にフォーム室の空気がインク通路を通ってインク室に導入されつつ、インク室のインクが消費されていく。このように、このインクカートリッジにおいては、フォーム室のインクがインク通路とインク室とを経て優先的に消費され、その後フォーム室からインク室へ空気が供給されつつインク室のインクが消費されるように構成されている。
【００１１】
インクを含浸させた多孔質部材は、フォーム室を形成する壁面に隙間無く密着状に装着されるが、実際にはフォーム室の壁面同士が直交する複数の稜線部に多孔質部材が密着しない空隙が残っており、その空隙が空気通路になり易い。
このインクカートリッジにおいては、インク通路を、インク室とフォーム室とを仕切る仕切壁の幅方向中央部分のうちのフォーム室の両側面からフォーム室の幅の１／４以上且つ２ｍｍ以上隔てた位置に、仕切壁の下端に開放状に形成されると共に、フォーム室の幅の１／４以上且つ１／２以下の横幅とフォーム室の幅の１／８以上の高さを有する矩形状に形成したので、フォーム室の稜線部に空隙があっても、フォーム室のインクを充分に消費しないうちに、インク室の負圧によってその空隙をとおして空気をインク室に導入することが少なくなる。
【００１２】
従って、フォーム室のインクを優先的に消費させた後、インク室のインクを消費させる理想的な形態で、インクカートリッジ内に収容したインクを消費することができるため、インク消費率（インク消費量／インク充填量）を高めることが可能になり、また、インク室内のインクへの空気の混入も極力阻止できるため、記録ヘッドへインクを安定的に供給でき、記録ヘッドの記録性能が低下するのを防止することができる。
また、インク通路は、仕切壁の下端に開放状に形成されたので、多孔質部材のインク液面がインク通路に達して、フォーム室の空気がインク通路を通ってインク室に導入される際、フォーム室のインクは十分に消費された状態になっているため、インク消費率を著しく高めることができる。
更に、インク通路は、横長の矩形状に形成されたので、インク通路を通過するインクの流速等の条件を具備して設定されるインク通路の大きさを適正な大きさに確保できるうえ、フォーム室の底面からインク通路の上端部までの距離、即ち、多孔質部材のインク液面がインク通路に達する高さを低くでき、インク消費率を高めることが可能になる。
【００１３】
請求項２のインクカートリッジは、請求項１の発明において、フォーム室の幅方向におけるインク通路の幅を２mm〜４mmに形成したものである。即ち、インク消費率（インク消費量／インク充填量）を高めることができる。その他請求項１と同様の作用を奏する。
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
請求項３のインクカートリッジは、請求項１又は２の発明において、インク室はフォーム室の容積よりも十分小さい容積に形成されたものである。ここで、例えば、多孔質部材に含浸可能なインク量は、フォーム室の容積（多孔質部材の体積）の約７５％であるとしても、フォーム室に収容されているインク量が、インク室に収容されているインク量よりも非常に多くなるため、インクカートリッジに収容されている殆どのインクが、フォーム室からインク室へインクを補充可能な状態、即ち、インク室にインクが充満した状態で記録ヘッドへ供給されるため、インク室のインクに空気が混入せずに、記録ヘッドへインクを安定的に供給できるようになる。
【００１９】
フォーム室のインクが消費されてた後に、また、仮にフォーム室のインクが消費されないうちに、フォーム室の空気がインク室に導入されても、インク室の容積が非常に小さいため、インクカートリッジを搭載したキャリッジが高速で往復移動しても、インク室のインクの泡立ちが抑制されて、インクに空気が混入しにくくなり、記録ヘッドへのインクの安定的な供給を確保することができる。
【００２０】
請求項４のインクカートリッジは、請求項１〜３の何れか１項の発明において、記録媒体にインクを噴射し印字を行うインクジェット記録装置に適用されるインクカートリッジであることを特徴とするものである。即ち、インクカートリッジをインクジェット記録装置に適用することで、フォーム室のインクを十分消費しないうちにインク室へ空気が流入するのを防止し、記録ヘッドへインクを安定的に供給でき、インクの使用効率を高める等の作用が得られる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
本実施形態は、Ｃ（シアン：青緑）、Ｍ（マゼンタ：赤紫）、Ｙ（イエロー：黄）、Ｋ（ブラック：黒）の４色のインクを、記録ヘッドのインク噴射ノズルから噴射し、記録紙（記録媒体）にカラー画像を記録するインクジェット記録装置において、前記４色のインクを夫々収容した４組のインクカートリッジの各々に、本発明を適用した場合の例である
【００２２】
図１、図２に示すように、本実施形態のインクジェット記録装置１は、基本的に、本体カバー２内に設けられた本体フレーム３に、ゴム製のプラテン１１を含む用紙搬送機構１０と、キャリッジ２１を移動駆動するキャリッジ駆動機構２０と、記録紙Ｐにカラー画像を記録する為の記録機構３０等を設けた構造であり、キャリッジ２１上に一体的に設けられたホルダー３１に、４組のインクカートリッジ５０〜５３が夫々着脱自在に装着されるように構成してある。
【００２３】
用紙搬送機構１０について説明すると、プラテン１１は左右方向向きに配設され、その左右両端部のプラテン軸１１ａが本体フレーム３の側板３ａ，３ｂに回転自在に枢支されている。側板３ｂには、フィードモータ１２が取付けられ、制御ユニット（図示略）により、フィードモータ１２が回転駆動されると、ギヤ１４〜１７を有するギヤ機構１３を介して、プラテン１１が回動されるようになっている。
【００２４】
キャリッジ駆動機構２０について説明すると、プラテン１１の前側には、左右両端部を側板３ａ，３ｃに支持されたガイドロッド２２が、プラテン１１と平行に配設され、またガイドロッド２２の前側には、本体フレーム３の前端上部に形成されたガイドレール３ｄが、ガイドロッド２２（プラテン１１）と平行に設けられ、これらガイドロッド２２及びガイドレール３ｄに、キャリッジ２１が左右方向移動自在に支持されている。
【００２５】
キャリッジ２１の移動範囲の左端側には、本体フレーム３に回転自在に枢支された従動プーリー２５が設けられ、キャリッジ２１の移動範囲の右端側には、ステッピングモータ２６及びステッピングモータ２６の出力軸に取付けられた駆動プーリー２７が設けられている。そして、これら両プーリー２５，２７には、キャリッジ２１に連結された無端状のタイミングベルト２８が掛け渡されている。即ち、制御ユニット（図示略）により、キャリッジ駆動モータ２６が回転駆動されると、キャリッジ２１が左右方向へ移動駆動されるようになっている。
【００２６】
記録機構３０について説明すると、キャリッジ２１上に一体的に設けられたホルダー３１は、シアンインク、マゼンタインク、イエローインク、ブラックインクを夫々収容した４組のインクカートリッジ５０〜５３を、夫々着脱自在に装着可能な略箱型に構成されており、シアン用記録ヘッド３５とマゼンタ用記録ヘッド３６とイエロー用記録ヘッド３７とブラック用記録ヘッド３８、及び、シアン用インク導入部４０とマゼンタ用インク導入部４１とイエロー用インク導入部４２とブラック用インク導入部４３を有している。
【００２７】
前記記録ヘッド３５〜３８は、ヘッドホルダー３１の後端の立壁部３１ａの背面部において、キャリッジ２１の移動方向に並設されている。各記録ヘッド３５〜３８は、例えば６４個の噴射ノズル（図示略）を有し、圧電素子を有する噴射機構（図示略）により噴射ノズルからインクを噴射可能に構成されている。インク導入部４０〜４３は、対応する記録ヘッド３５〜３８と接続された状態で立壁部３１ａに挿通状に固定され、その前端部分が立壁部３１ａから前方へ突出している。図３の鎖線で示すように、インク導入部４０〜４３の前端部には、シールアダプタ４５が夫々取付けられており、ホルダー３１にインクカートリッジ５０〜５３を装着した際、これらシールアダプタ４５とインクカートリッジ５０〜５３側のアダプタ８５が接続するように構成されている。
【００２８】
インクカートリッジ５０〜５３について説明する。但し、インクカートリッジ５０〜５３は基本的に同じ構造であるため、インクカートリッジ５０について説明し、その他のインクカートリッジ５１〜５３についての説明を省略する。尚、ブラック用のインクカートリッジ５３は、他のインクカートリッジ５０〜５２と比べると、使用頻度が高いためやや幅広に構成されている。
【００２９】
図３〜図６に示すように、インクカートリッジ５０は、合成樹脂製の上端開放状のケース本体６１とケース本体６１の上端部を塞ぐ蓋体６２からなるカートリッジケース６０を有している。ケース本体６１には仕切壁６３が側壁６１ａから突出状に一体形成されている。この仕切壁６３は、カートリッジケース６０内を後方から約１：１３もしくはそれ以下に区画するように設けられ、仕切壁６３の後側にインク室６５が形成され、仕切壁６３の前側にフォーム室６６が形成され、インク室６５及びフォーム室６６の幅はｄ（例えばｄ＝８mm）に形成されている。
【００３０】
即ち、前記インク室６５とフォーム室６６は、仕切壁６３で約１：１３の容積比に区画されており、インク室６５にはインクＩが収容され、フォーム室６６にはインクＩを含浸させた多孔質部材６８が収納されている。多孔質部材６８としては、例えば、連続的に気泡を有するスポンジ等で構成され、この多孔質部材６８に含浸可能なインク量は、多孔質部材６８の体積の例えば約７５％である。図表７に示すように、例えば、インク室６５に収容されるインク量は、インク室６５の容積と同様の1.1 ccであり、フォーム室６６に収容されるインク量は、フォーム室６６の容積 14.5 cc（多孔質室部材６８の体積）の約７５％である10.7 cc であり、インクカートリッジ５０全体のインク収容量は 11.8 ccである。
【００３１】
インク室６５とフォーム室６６とを仕切る仕切壁６３の下端部分には、インク室６５とフォーム室６６とを連通するインク通路６７が形成され、このインク通路６７により、インク室６５とフォーム室６６との間でインクＩが行き来できるようになっている。
インク通路６７は、図３、図６に示すように、幅ｄ／２（例えば、４mm）、高さｄ／８以上（例えば2.5 mm）の横長の矩形状に形成され、フォーム室６６の両側面６６ａから１／４ｄ隔てて、フォーム室６６の幅方向の中央部分の位置に、下端に開放状に設けられている。
【００３２】
図３に示すように、カートリッジケース６０の前端上部には、前方へ突出しインクカートリッジ５０をホルダー３１へ着脱する際に保持する為の把持部７０が形成されており、この把持部７０にフォーム室６６を大気に連通する迷路状のエア通路７１及び大気連通孔７２が形成されている。インクカートリッジ５０内にインクＩが充満させた状態で、カートリッジケース６０の側面部を押す等して、カートリッジケース６０内が加圧されても、フォーム室６６内のインクＩをエア通路７１に流入させ、外部へ漏れるのを防止することができる。
【００３３】
図３〜図６に示すように、カートリッジケース６０のインク室６５側部分において、ケース本体６１の後端側側壁６１ｂの下端部分には、前記インク導入部４０にインクＩを供給する為のインク供給孔７３が形成され、インク供給孔７３の後端部には、ステンレス製のフィルター８０が設けられている。このフィルター８０は、カートリッジケース６０に形成された凹部７４に、アダプタ８５を嵌合し溶着することにより固定されている。尚、フィルター８０の多数の微細孔のメッシュが、多孔質部材６８の多数のセル孔よりも細かくなるように構成されているため、インクカートリッジ５０をホルダー３１から取外した状態では、フィルター８０でのインクの表面張力により、インク供給孔７３から外部へインクが漏れるのを防止することができる。
【００３４】
また、インク供給孔７３には、その内側下部を遮蔽する整流部７５がケース本体６１と一体的に設けられている。インクカートリッジ５０の製作時においてインクＩを充填する場合、多孔質部材６８をインクＩを含浸させないでケース本体６１に圧縮状に収納した後インク供給孔７３からインクＩをインク室６５に供給するが、その際、整流部材７５の後面部に形成された案内傾斜面７６により、インクＩがインク室６５の上方へ案内され、インク室６５内に空気を残留させることなく、インク室６５にインクＩを充填することが可能になる。
【００３５】
インクカートリッジ５０の作用・効果について説明する。
インクカートリッジ５０をホルダー３１に装着して、インク供給孔７３のアダプタ８５がインク導入部４０のシールアダプタ４５に接続し、記録ヘッド３５側から吸引装置（図示せず）によりインクを吸引すると、フィルター８０の両側にインクＩが充満し、フィルター８０のインクＩに表面張力が作用しなくなり、インク室６５のインクＩをインク導入部４０をとおして記録ヘッド３５へ供給可能な状態になる。
この状態で、記録ヘッド３５でインクＩが消費されると、インク室６５のインクＩが、フィルター８０で濾過されて、インク供給孔７３からインク導入部４０へ導入されて記録ヘッド３５へ供給される。
【００３６】
ここで、フォーム室６６の多孔質部材６８にインクＩが含浸されている状態では、インク室６５のインクＩがインク供給孔７３から記録ヘッド３５へ供給されると、インク室６５が負圧気味になり、フォーム室の６６の多孔質部材６８に含浸されているインクＩがインク通路６７を通ってインク室６５に補充されつつ、フォーム室６６には大気連通孔７２及びエア通路７１から空気が導入される。即ち、フォーム室６６は大気圧が作用しているため、そのインク液面がインクの消費にともない下降していくが、インク室６５は蓋体６２によって上端が密閉状であるため、インク室６５のインクＩは充満した状態が保持される。
【００３７】
更にインク供給孔７３から記録ヘッド３５へインクＩが供給されて、フォーム室６６の多孔質部材６８に含浸されているインクＩが消費され、多孔質部材６８のインク液面がインク通路６７に達すると、次に、フォーム室６６の空気がインク通路６７を通ってインク室６５に導入されつつ、インク室６５のインクＩが消費されていく。つまり、このインクカートリッジ５０においては、フォーム室６６のインクＩがインク通路６７とインク室６５とを経て優先的に消費され、その後フォーム室６６からインク室６５へ空気が供給されつつインク室６５のインクＩが消費されるように構成されている。
【００３８】
インクＩを含浸させた多孔質部材６８は、フォーム室６６を形成する壁面に隙間無く密着状に装着されるが、フォーム室６６の壁面同士が直交する複数の稜線部に多孔質部材６８が密着しない空隙９５が残っており、その空隙９５が空気通路になり易い。インクカートリッジに収容されているインクＩの理想的な消費の形態においては、フォーム室６６のインクＩが優先的に消費された後にインク室６５のインクＩが消費されるのが最も望ましい。ところが、従来のインクカートリッジでは、前記理想的な消費の形態がなされないために、インク消費率（インク消費量／インク充填量）が非常に低い。
【００３９】
これは、フォーム室６６の多孔質部材６８にインクＩが含浸されているにも関わらず、フォーム室６６の空気がインク室６５に流入するため、インク室６５のインクＩが消費されて減少し、多孔質部材６８のインクＩがインク室６５に補充されなくなりフォーム室６６に残存するのが原因である。そこで、本発明者等は、インク消費率はフォーム室６６の前記稜線部（空隙９５）からインク通路６７までの距離に関係すると推測し、本実施形態のカートリッジケース６０を使用し、仕切壁６３の下端部分のフォーム室６６の幅方向中央に、フォーム室６６の幅８mmに対して種々の幅のインク通路６７を形成して、インク消費率Ｐ（インク消費量／インク充填量×１００）を測定した。
【００４０】
図表８に示す実験結果のように、幅８mmのインク通路６７を形成すると、インク消費率Ｐは３０〜４５％と非常に低い値になり、また、幅７mm，５mmのインク通路６７を形成しても、インク消費率Ｐは５０〜６５，５５〜７０％と余り高い値にならなかった。そして、幅４mm2.5 mm，２mmのインク通路６７を形成したところ、インク使用効率Ｐは７０〜８５，７５〜８５％となり非常に高い値が得られた。なお、残り１５〜２５％のインクは、多孔質部材６８中に細かく分散されて毛管現象により残るインクである。
【００４１】
つまり、この実験により、フォーム室６６の稜線部からインク通路６７までの距離が過小になると、稜線部の空隙９５からインク通路６７へ空気が流入し易く、インク消費率Ｐが低くなり、また、インク通路６７の幅を４mm以下に、即ち、フォーム室６６の両側面６６ａからフォーム室６６の幅の１／４（２mm）以上隔てた位置にインク通路６７を形成すると、稜線部の空隙９５からインク通路６７へ空気が流入しにくくなり、インク消費率Ｐが高くなることが判明した。本実施形態においては、フォーム室６６の幅ｄに対して、幅ｄ／２のインク通路６７が、フォーム室６６の両側面６６ａから１／４ｄ隔てた位置に形成されている。
【００４２】
上記のように、このインクカートリッジ５０によれば、インク通路６７を、インク室６５とフォーム室６６とを仕切る仕切壁６３の幅方向中央部分のうちのフォーム室６６の両側面からフォーム室６６の幅の１／４以上且つ２ｍｍ以上隔てた位置に、仕切壁６３の下端に開放状に形成されると共に、フォーム室６６の幅の１／４以上且つ１／２以下の横幅とフォーム室６６の幅の１／８以上の高さを有する矩形状に形成したので、フォーム室６６のインクＩを十分消費しないうちに、フォーム室６６の空気が稜線部の空隙９５からインク通路６７へ流入してインク室６５へ供給されることを防止することができる。
【００４３】
従って、フォーム室６６のインクＩを優先的に消費させた後、インク室６５のインクＩを消費させる理想的な形態で、インクカートリッジ５０内に収容したインクＩを消費することができるため、インク消費率Ｐ（インク消費量／インク充填量）を高めることが可能になり、また、インク室６５内のインクＩへの空気の混入も極力阻止できるため、記録ヘッド３５へインクＩを安定的に供給でき、記録ヘッド３５の記録性能が低下するのを防止することができる。
【００４４】
しかも、インク通路６７は、仕切壁６３の幅方向中央部分の位置に、仕切壁６３の下端に開放状に形成されているので、多孔質部材６８のインク液面がインク通路６７に達して、フォーム室６６の空気がインク通路６７を通ってインク室６５に導入される際においては、フォーム室６６のインクＩは十分に消費された状態になっているため、インク消費率Ｐを著しく高めることができる。
【００４５】
更に、インク通路６７は、横長の矩形状に形成されているため、インク通路６７を通過するインクＩの流速等の条件を具備して設定される、インク通路６７の大きさを適正な大きさに確保できるうえ、フォーム室６６の底面６６ｂからインク通路６７の上端部までの距離、即ち、多孔質部材６８のインク液面がインク通路６７に達する高さを低くできるため、インク消費率Ｐを高めることが可能になる。
【００４６】
また、インク室６５はフォーム室６６に対して十分小さい容積、例えば約１：１３もしくはそれ以下の容積比に区画されているため、フォーム室６６に収容されているインク量が、インク室６５に収容されているインク量よりも非常に多くなる。それ故、インクカートリッジ５０に収容されている殆どのインクＩが、フォーム室６６からインク室６５へインクＩを補充可能な状態、即ち、インク室６５にインクＩが充満した状態で記録ヘッド３５へ供給されるため、インク室６５のインクＩに空気が混入せずに、記録ヘッド３５へインクＩを安定的に供給できるようになる。
【００４７】
しかも、フォーム室６６のインクＩが消費された後に、また、仮にフォーム室６６のインクＩが消費されないうちに、フォーム室６６の空気がインク室６５に導入されても、インク室６５の容積（1.1 cc）が非常に小さいため、インクカートリッジ５０を搭載したキャリッジ２１が高速で往復移動しても、インク室６５のインクＩの泡立ちが抑制されてインクＩに空気が混入しにくくなり、記録ヘッド３５へのインクＩの安定的な供給を確保することができる。
【００４８】
このように、前記インクカートリッジ５０を記録紙ＰにインクＩを噴射し印字を行うインクジェット記録装置１に適用することで、フォーム室６６のインクＩを十分消費しないうちにインク室６５へ空気が流入するのを防止し、記録ヘッド３５へインクＩを安定的に供給でき、インクＩの使用効率を高めることができる。
【００４９】
次に、前記実施形態のインクカートリッジ５０を部分的に変更した別実施形態のインクカートリッジについて説明する。但し、前記実施形態と同じものには同一符号を付して説明を省略する。
【００５０】
第１別実施形態・・・図９、図１０参照
このインクカートリッジ５０Ａは、仕切壁６３Ａの下端部から所定高さｈ（例えば、ｈ＝1.5 mm）高い位置に、インク通路６７Ａを形成したものである。また、このインク通路６７Ａは、前記実施形態同様に、フォーム室６６の幅ｄに対して、幅ｄ／２，高さｄ／８の横長の矩形状に形成され、フォーム室６６の両側面６６ａから１／４ｄ隔てた位置に形成されている。
インクカートリッジ５０Ａによれば、前記実施形態と同様の作用・効果を奏するが、インク通路６７Ａを、仕切壁６３Ａの壁面と底面６６ｂが直交する稜線部から遠ざけることができるため、その稜線部と多孔質部材６８との空隙９６から、空気がインク通路６７Ａへ流入するのを確実に防止することができる。
【００５１】
第２別実施形態・・・図１１参照
このインクカートリッジ５０Ｂは、前記第１別実施形態のインクカートリッジ５０Ａにおいて、仕切壁６３Ｂにインク通路６７Ｂに連通する通路９０ａを有し且つフォーム室６６側へ僅かに突出する筒部９０を設けものである。
このインクカートリッジ５０Ｂによれば、前記別実施形態と同様の作用・効果を奏するが、多孔質部材６８のインクＩは、筒部９０の通路９０ａとインク通路６７Ｂとを通ってインク室６５に流入する。筒部９０は多孔質部材６８に圧着するため、複数の稜線部に多孔質部材６８が密着しない空隙９５，９６から、インク通路６７Ｂに空気が流入するのを確実に防止できる。
【００５２】
更に、前記実施形態及び第１、第２別実施形態のインクカートリッジ５０，５０Ａ，５０Ｂにおいては、次のように変更してもよい。
１〕幅ｄ／２（例えば、2.5mm や2mm ）以下のインク通路を、フォーム室６６の両側面６６ａからフォーム室６６の幅ｄの１／４以上隔てて形成してもよい。
２〕２以上のインク通路を、フォーム室６６の両側面６６ａからフォーム室６６の幅ｄの１／４以上隔てて形成してもよい。
【００５３】
３〕インク通路の形状に関しては、前記実施形態のように正面視矩形状に限らず、円形や楕円形等種々の形状に構成することも可能である。
４〕前記稜線部が形成されないように、少なくともフォーム室６６を形成する複数の側面６６ａの交差部を湾曲状に形成し、前記交差部に多孔質部材６８を密着させるように構成してもよい。この場合、前記空隙が無くなるためため、フォーム室６６の多孔質部材６８にインクが含浸されている状態で、フォーム室６６の空気がインク通路６７を経てインク室６５に流入するのを確実に防止できる。
５〕インクカートリッジを図３のようにインク供給孔が水平に向く状態で説明したが、インク供給孔が垂直下向きまたは約４５度下向きに傾斜した状態で使用することもできる。
【００５４】
【発明の効果】
請求項１のインクカートリッジによれば、インク通路を、インク室とフォーム室とを仕切る仕切壁の幅方向中央部分のうちのフォーム室の両側面からフォーム室の幅の１／４以上且つ２ｍｍ以上隔てた位置に、仕切壁の下端に開放状に形成されると共に、フォーム室の幅の１／４以上且つ１／２以下の横幅とフォーム室の幅の１／８以上の高さを有する矩形状に形成したので、フォーム室のインクを十分消費しないうちに、フォーム室の空気が稜線部の空隙からインク通路へ流入してインク室へ供給されることを防止できる。
従って、フォーム室のインクを優先的に消費させた後、インク室のインクを消費させる理想的な形態で、インクカートリッジ内に収容したインクを消費することができるため、インク消費率（インク消費量／インク充填量）を高めることが可能になり、また、インク室内のインクへの空気の混入も極力阻止できるため、記録ヘッドへインクを安定的に供給でき、記録ヘッドの記録性能が低下するのを防止することができる。
また、インク通路は、仕切壁の下端に開放状に形成されたものであるので、多孔質部材のインク液面がインク通路に達して、フォーム室の空気がインク通路を通ってインク室に導入される際、フォーム室のインクは十分に消費された状態になっているため、インク消費率を著しく高めることができる。
更に、インク通路は、横長の矩形状に形成されたものであるので、インク通路を通過するインクの流速等の条件を具備して設定されるインク通路の大きさを適正な大きさに確保することができる。
【００５５】
請求項２のインクカートリッジによれば、請求項１と同様の効果を奏するが、フォーム室の幅方向におけるインク通路の幅を２mm〜４mmに形成したので、インク消費率（インク消費量／インク充填量）を高めることができる。
【００５６】
【００５７】
【００５８】
【００５９】
【００６０】
請求項３のインクカートリッジによれば、請求項１と同様の効果を奏するが、インク室はフォーム室の容積よりも十分に小さい容積に形成されたものであるので、フォーム室に収容されているインク量が、インク室に収容されているインク量よりも非常に多くなり、インクカートリッジに収容されている殆どのインクが、フォーム室からインク室へインクを補充可能な状態、即ち、インク室にインクが充満した状態で記録ヘッドへ供給されるため、インク室のインクに空気が混入せずに、記録ヘッドへインクを安定的に供給できるようになる。
【００６１】
フォーム室のインクが消費されてた後に、また、仮にフォーム室のインクが消費されないうちに、フォーム室の空気がインク室に導入されても、インク室の容積が非常に小さいため、インクカートリッジを搭載したキャリッジが高速で往復移動しても、インク室のインクの泡立ちが抑制されて、インクに空気が混入しにくくなり、記録ヘッドへのインクの安定的な供給を確保することができる。
【００６２】
請求項４のインクカートリッジによれば、前記インクカートリッジをインクジェット記録装置に適用することで、フォーム室のインクを十分消費しないうちにインク室へ空気が流入するのを防止し、記録ヘッドへインクを安定的に供給でき、インクの使用効率を高める等の作用が得られる。
【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記録装置の斜視図である。
【図２】図１のインクジェット記録装置の要部平面図である。
【図３】インクカートリッジの縦断面図である。
【図４】図３のIV−IV矢視図である。
【図５】図３のV −V 線断面図である。
【図６】図３のVI−VI線断面図である。
【図７】インクカートリッジ内の収容可能なインク量を示す図表である。
【図８】インクカートリッジの使用効率を示す図表である。
【図９】第１別実施形態に係るインクカートリッジの縦断面図である。
【図１０】図９のX −X 線断面図である。
【図１１】第２別実施形態に係るインクカートリッジの縦断面図である。
【符号の説明】
Ｉ インク
Ｐ 記録紙
１ インクジェット記録装置
３１ ホルダー
３５〜３８ 記録ヘッド
４０〜４３ インク導入部
５０〜５３，５０Ａ，５０Ｂ インクカートリッジ
６０ カートリッジケース
６３，６３Ａ，６３Ｂ 仕切壁
６５ インク室
６６ フォーム室
６６ａ 側面
６６ｂ 底面
６７，６７Ａ，６７Ｂ インク通路
６８ 多孔質部材
７２ 大気連通孔
７３ インク供給孔
９０ 筒部
９０ａ 通路
Claims (4)
- 記録ヘッドへインクを導入する為のインク導入部を有するホルダーに着脱自在に装着されるインクカートリッジにおいて、
インクを収容したインク室と、インクを含浸させた多孔質部材を圧縮状にして収容したフォーム室とインク室とフォーム室を連通するインク通路とを有するカートリッジケースと、
前記カートリッジケースのインク室側部分に形成され、前記インク導入部にインクを供給する為のインク供給孔と、
前記カートリッジケースのフォーム室を大気に連通する大気連通孔とを備え、
前記インク通路は、インク室とフォーム室とを仕切る仕切壁の幅方向中央部分のうちのフォーム室の両側面からフォーム室の幅の１／４以上且つ２ｍｍ以上隔てた位置に、仕切壁の下端に開放状に形成されると共に、フォーム室の幅の１／４以上且つ１／２以下の横幅とフォーム室の幅の１／８以上の高さを有する矩形状に形成された、
ことを特徴とするインクカートリッジ。 - 前記フォーム室の幅方向におけるインク通路の幅を２ mm 〜４ mm に形成したことを特徴とする請求項１に記載のインクカートリッジ。
- 前記インク室はフォーム室の容積よりも十分に小さい容積に形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のインクカートリッジ。
- 記録媒体にインクを噴射し印字を行うインクジェット記録装置に適用されるインクカートリッジであることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のインクカートリッジ。
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