JP5056589B2 - 液体収容体 - Google Patents

Description

本発明は、液体噴射装置へ供給する液体を収容する液体収容体に関する。

液体噴射装置に装着される液体収容体として、例えば、インクジェットプリンタに搭載されるインクカートリッジであって、インクカートリッジ内のインク量を検出するためにインクセンサを備えるインクカートリッジが実用化されている。インクセンサは、一般的に、インク収容部と連通されているセンサ室にインクが存在するか否かを検出する。具体的には、液体であるインクと空気の物理的特性、例えば、センサ室を含む系の固有振動数、センサ室を透過する光の屈折率、の相違に基づいてインクの有無を検出しているため、センサ室内のインクに気泡が混入すると、検出精度が低下するという問題がある。この問題を解決するために、センサ室とインク収容部との間に気泡捕捉部を設け、センサ室に対する気泡の進入を抑制する技術が提案されている（例えば、特許文献１）。

特開２００６−２４８２０１号公報

しかしながら、従来の技術では、気泡捕捉部は、インクカートリッジの底面に対して平行に露出して形成されている流路部と、流路部を封止する封止材とによって形成されていたため、流路のほとんどが可撓性の封止材で覆われていた。この結果、流路内部の圧力変動の頻度が高くなり気泡を十分に捕捉できない、流路部を専用の封止材によって封止しなければならず、工程数およびコストを要するという問題があった。また、インクカートリッジの姿勢変化によっては、センサ室に対する気泡の進入を十分に抑制できないという課題があった。

なお、これらの問題は、インクカートリッジに限らず、例えば、金属を含む液体材料を噴射して半導体上に電極層を形成する噴射装置に液体材料を供給する液体収容体など、液体噴射装置に対して液体を供給するために用いられる液体収容体に共通する問題である。

本発明は、上記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、検出部を備える液体収容体において、検出部への気泡の流入を抑制または防止することを目的とする。

上記課題の少なくとも一部を解決するために、本発明は以下の種々の態様を採る。

第１の態様は、液体噴射装置に装着可能な液体収容体を提供する。第１の態様に係る液体収容体は、液体を収容するための液体収容部と、前記液体収容体の底部に配置され、前記液体収容部内の液体を前記液体噴射装置に対して供給するための液体供給部と、前記液体収容部を大気と連通するための大気連通部と、前記液体に含まれる気泡を分離するための気泡分離部と、前記液体収容部と連通する導入部と、前記導入部よりも前記底部から鉛直方向に高い位置において前記気泡分離部と連通する導出部と、を備える鉛直連通路と、前記液体供給部および前記気泡分離部と接続され、前記液体収容体の液体量を検出するための検出部とを備える。

第１の態様に係る液体収容体によれば、鉛直連通路は導入部よりも底部から鉛直方向に高い位置において気泡分離部と連通する導出部を備えるので、検出部を備える液体収容体において、検出部への気泡の流入を抑制または防止することができる。

第１の態様に係る液体収容体において、前記鉛直連通路は、前記導入部から導出部に向かって折り返し階段状に形成されていても良い。この場合には、鉛直連通路の流路長を少ないスペースで稼ぐことができるとともに、液体収容体の姿勢に関わらず気泡の移動を抑制または防止することができる。

第１の態様に係る液体収容体において、前記鉛直連通路は、前記鉛直方向と交差すると共に前記鉛直方向に千鳥状に配置されている複数の円筒流路と、前記複数の円筒流路を互いに接続して１つの流路を形成するための接続流路とを備えても良い。この場合には、鉛直連通路を簡易に形成することができると共に、角部のないまたは角部の少ない断面形状を有する鉛直連通路を形成することができる。したがって、角部を通じた気泡分離部と液体収容部間における液体の流動を抑制または防止することができる。

第１の態様に係る液体収容体において、前記複数の円筒流路はそれぞれ、一方の端部に他の部分より流路断面積が小さい絞り部を備えても良い。この場合には、絞り部によって、円筒流路と接続流路とのつなぎ目における気泡分離部と液体収容部間における液体の流動を抑制または防止することができる。

第１の態様に係る液体収容体において、前記鉛直方向は、前記液体噴射装置に対して前記液体収容体が装着された状態で前記底部を下側とする方向に相当しても良い。底部を下側とする方向を鉛直方向とすることによって、液体の流動を円滑化できる。

第１の態様に係る液体収容体において、前記鉛直連通路は、前記底部が下側とならない姿勢において、内包する液体に含まれる気泡の前記気泡分離部への移動を抑制する構造を有しても良い。この場合には、液体収容体が液体噴射装置から外されている状態においても、気泡分離部と液体収容部間における気泡の流動を抑制または防止することができる。

第１の態様に係る液体収容体において、前記気泡分離部への移動を抑制する構造は、前記底部が下側とならない姿勢において、重力方向に下がる流路部を有する構造であっても良い。この場合には、液体よりも比重の小さい気体は重力方向に下がることはできず、気泡分離部と液体収容部間における気泡の流動を抑制または防止することができる。

以下、本発明に係る液体収容体について、図面を参照しつつ、実施例に基づいて説明する。なお、本明細書では、液体収容体としてインクカートリッジを例にとって以下、説明する。

Ａ．インクカートリッジの構成：
図１は本実施例に係る液体収容体としてのインクカートリッジの外観斜視図である。図２は図１に示す本実施例に係るインクカートリッジを裏面から見た外観斜視図である。図３は図１に対応する本実施例に係るインクカートリッジの分解斜視図である。図４は図２に対応する本実施例に係るインクカートリッジの分解斜視図である。図５は本実施例に係るインクカートリッジをキャリッジに取り付けた状態を示す図である。なお、図１〜図５には、インクカートリッジの姿勢（方向）を特定するためにＸＹＺ軸が図示されている。

インクカートリッジ１は、内部に液体のインクを収容する。図５に示すように、インクカートリッジ１は、例えば、インクジェットプリンタのキャリッジ２００に装着され、インクジェットプリンタにインクを供給する。なお、図５では、インクカートリッジ１は、キャリッジ２００に装着されているが（いわゆる、オンキャリッジ）、キャリッジ２００とは別の場所に設けられた装着部に装着されても良い（いわゆる、オフキャリッジ）。

図１および図２に示すようにインクカートリッジ１は、略直方体形状を有し、Ｚ軸正方向側の面１ａと、Ｚ軸負方向側の面１ｂと、Ｘ軸正方向側の面１ｃと、Ｘ軸負方向側の面１ｄと、Ｙ軸正方向側の面１ｅと、Ｙ軸負方向側の面１ｆとを有している。以下では、説明の便宜上、面１ａを上面、面１ｂを底面、面１ｃを右側面、面１ｄを左側面、面１ｅを正面、面１ｆを背面とも呼ぶ。また、これらの面１ａ〜１ｆのある側を、それぞれ上面側、底面側、右側面側、左側面側、正面側、背面側とも呼ぶ。

底面１ｂには、インクジェットプリンタにインクを供給するための供給孔を有する液体供給部５０が設けられている。底面１ｂには、さらに、インクカートリッジ１の内部に大気を導入するための大気解放孔１００が開口している（図４）。

大気解放孔１００は、インクジェットプリンタのキャリッジ２００に形成された突起２３０（図５）が所定の隙間を有するように余裕を持って嵌るような深さと径を有している。ユーザは、大気解放孔１００を気密に封止する封止フィルム９０を剥がしてから、インクカートリッジ１をキャリッジ２００に装着する。突起２３０は、封止フィルム９０の剥がし忘れを防止するために設けられている。

図１および図２に示すように、左側面１ｄには、係合レバー１１が設けられている。係合レバー１１には、突起１１ａが形成されている。インクカートリッジ１がキャリッジ２００に装着されると突起１１ａは、キャリッジ２００に形成された凹部２１０と係合し、キャリッジ２００に対してインクカートリッジ１が固定される（図５）。キャリッジ２００はインクカートリッジ１が装着される装着部である。インクジェットプリンタの印刷時には、キャリッジ２００は、印刷ヘッド（図示省略）と一体になって、印刷媒体の紙巾方向（図５においてＹ軸方向として示される主走査方向）に往復移動する。

左側面１ｄの係合レバー１１の下方には、回路基板３５が設けられている（図２）。回路基板３５には、複数の電極端子３５ａが配置されており、これらの電極端子３５ａは、キャリッジ２００に設けられた電極端子（図示省略）を介して、インクジェットプリンタと電気的に接続される。

インクカートリッジ１の上面１ａと背面１ｆには、外表面フィルム６０が貼り付けられている。

さらに、図３、図４を参照しながら、インクカートリッジ１の内部構成、部品構成について説明していく。インクカートリッジ１は、カートリッジ本体１０と、カートリッジ本体１０の正面側を覆う蓋部材２０とを有している。

カートリッジ本体１０の正面側には、様々な形状を有するリブ１０ａが形成されている（図３）。カートリッジ本体１０と蓋部材２０との間には、カートリッジ本体１０の正面側を覆うフィルム８０が設けられている。フィルム８０は、カートリッジ本体１０のリブ１０ａの正面側の端面に隙間が生じないように緻密に貼り付けられている。これらのリブ１０ａとフィルム８０により、複数の小部屋、例えば、後述するタンク室、エンド室、バッファ室がインクカートリッジ１の内部に区画形成される。

カートリッジ本体１０の背面側には、差圧弁収容室４０ａと気液分離室７０ａとが形成されている（図４）。差圧弁収容室４０ａは、バルブ部材４１とバネ４２とバネ座４３とからなる差圧弁４０を収容する。気液分離室７０ａの底面を囲む内壁には段差部７０ｂが形成されている。段差部７０ｂには、気液分離膜７１がに貼着されており、全体で気液分離フィルタ７０を構成している。

カートリッジ本体１０の背面側には、さらに、複数の溝１０ｂが形成されている（図４）。これらの溝１０ｂは、カートリッジ本体１０の背面側の略全体を覆うように外表面フィルム６０が貼り付けられたときに、カートリッジ本体１０と外表面フィルム６０との間に後述する各種の流路、例えば、インクや大気が流動するための流路を形成する。

次に、上述した回路基板３５周辺の構造を説明する。カートリッジ本体１０の右側面の下面側には、センサ収容室３０ａが形成されている（図４）。センサ収容室３０ａには、液体残量センサ３１が収容され、フィルム３２により接着されている。センサ収容室３０ａの右側面側の開口は、カバー部材３３によって覆われ、カバー部材３３の外表面３３ａに、中継端子３４を介して、上述した回路基板３５が固定される。センサ収容室３０ａと、液体残量センサ３１と、フィルム３２と、カバー部材３３と、中継端子３４と、回路基板３５とを全体で、検出部（センサ）３０とも呼ぶ。

詳細の図示は省略するが、液体残量センサ３１は、後述するインク流動部の一部を形成するキャビティと、キャビティの壁面の一部を形成する振動板と、振動板上に配置された圧電素子とを備えている。圧電素子の端子は、電気的に回路基板３５の電極端子の一部に接続されており、インクジェットプリンタにインクカートリッジ１が装着されたとき、圧電素子の端子は、回路基板３５の電極端子を介してインクジェットプリンタと電気的に接続される。インクジェットプリンタは、圧電素子に電気エネルギを与えることにより、圧電素子を介して振動板を振動させることができる。その後、振動板の残留振動の特性（周波数等）を、圧電素子を介して検出することにより、インクジェットプリンタはキャビティにおけるインクの有無を検出することができる。具体的には、キャビティ内部にインクが存在する場合と存在しない場合とで異なる、振動板の振動数（検出信号の周波数）を利用する。すなわち、カートリッジ本体１０に収容されていたインクが消尽されることにより、インクが満たされた状態から大気が満たされた状態に、キャビティの内部の状態が変化すると、振動板の残留振動の特性が変化する。かかる振動特性の変化を、液体残量センサ３１を介して検出することにより、インクジェットプリンタは、キャビティにおけるインクの有無、すなわち、インクカートリッジにインクが残っているか否かを検出することができる。

回路基板３５には、ＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）などの書き換え可能な不揮発性メモリが設けられており、インクカートリッジ内におけるインクの残量または消費量、インク種、製造年月日などが記録される。

カートリッジ本体１０の底面側には、上述した液体供給部５０と大気解放孔１００と共に、減圧孔１１０が設けられている（図４）。減圧孔１１０は、インクカートリッジ１の製造工程においてインクを注入する際に、空気を吸い出してインクカートリッジ１内部を減圧するために用いられる。

液体供給部５０、大気解放孔１００、減圧孔１１０は、インクカートリッジ１が製造された直後には、それぞれ封止フィルム５４、９０、９８によって封止されている。このうち、封止フィルム９０は、上述したようにインクカートリッジ１がインクジェットプリンタのキャリッジ２００に装着される前にユーザによって剥離される。これにより、大気解放孔１００は外部と連通し、インクカートリッジ１の内部に大気が導入される。また、封止フィルム５４は、インクカートリッジ１がインクジェットプリンタのキャリッジ２００に装着された際に、キャリッジ２００に備えられたインク供給針２４０によって破られるように構成されている。

液体供給部５０の内部には、下面側から順に、シール部材５１と、バネ座５２と、閉塞バネ５３とが収容されている。シール部材５１は、液体供給部５０にインク供給針２４０が挿入されているときに、液体供給部５０の内壁とインク供給針２４０の外壁との間に隙間が生じないようにシールする。バネ座５２は、インクカートリッジ１がキャリッジ２００に装着されていないときに、シール部材５１の内壁に当接して液体供給部５０を閉塞する。閉塞バネ５３は、バネ座５２をシール部材５１の内壁に当接させる方向に付勢する。キャリッジ２００のインク供給針２４０が液体供給部５０に挿入されると、インク供給針２４０の上端がバネ座５２を押し上げ、バネ座５２とシール部材５１との間に隙間が生じ、この隙間からインク供給針２４０にインクが供給される。

次に、さらに詳しくインクカートリッジ１の内部構造について説明する前に、理解の容易のため、大気解放孔１００から液体供給部５０に至る経路を、図６を参照して概念的に説明する。図６は、大気解放孔から液体供給部に至る経路を概念的に示す図である。

大気解放孔１００から液体供給部５０に至るまでの経路は、インクを収容するためのインク収容部と、インク収容部の上流側の大気導入部（大気連通部）と、インク収容部の下流側のインク流動部とに大きく分けられる。

インク収容部は、上流から順に、第１の液体収容室としてのタンク室３７０と、収容室間連通路３８０と、第２の液体収容室としてのエンド室３９０とから構成される。なお、液体収容室を第１および第２の液体収容室、すなわち、タンク室３７０とエンド室３９０とに分けることなく１つの液体収容室を備えてもよく、あるいは、３つ以上の液体収容室を備えていても良い。一般的に、液体収容室を複数の部屋に分割することによって、環境温度変化等に起因する収容室に含まれる空気の体積変化の影響を抑制（吸収）することができる。収容室間連通路３８０の上流側はタンク室３７０と連通し、下流側はエンド室３９０と連通している。

大気導入部は、上流側から順に、蛇行路３１０と、上述した気液分離膜７１を収納する気液分離室７０ａと、気液分離室７０ａとインク収容部とを連結する空気室３２０〜３６０とから構成され、大気とインク収容部とを連通する大気連通部として機能する。蛇行路３１０は、上流端が大気解放孔１００と連通し、下流端が気液分離室７０ａと連通している。蛇行路３１０は、大気解放孔１００から第１のインク収容部までの距離を長くするために細長く蛇行して形成されている。これにより、インク収容部内のインク中の水分の蒸発を抑制することができる。気液分離膜７１は、気体の透過を許容すると共に、液体の透過を許容しない素材で構成されている。気液分離膜７１を、気液分離室７０ａの上流側と下流側との間に配置することにより、インク収容部から逆流してきたインクが、気液分離室７０ａより上流に進入することを抑制することができる。空気室３２０〜３６０の具体的構成は、後述する。

インク流動部は、上流側から順に、鉛直連通路４００と、気泡分離室４１０と、第１流動路４２０と、上述したセンサ部３０と、第２流動路４３０と、バッファ室４４０と、上述した差圧弁４０を収容する差圧弁収容室４０ａと、第３流動路４５０と、第４流動路４６０とから構成されている。

鉛直連通路４００は、複数の屈曲部を立体的に有し、折り返し階段形状に形成されている。鉛直連通路４００の詳細な構成について、図７〜１０を参照して説明する。図７は後述する図１１に示すインクカートリッジを７−７線によって切断した断面図である。図８は本実施例における鉛直連通路の特徴を説明するための説明図である。図９は本実施例における鉛直連通路の特徴を説明するために対比例を示す説明図である。図１０は本実施例に係るインクカートリッジの姿勢と関連する鉛直連通路の特徴を説明するための説明図である。

鉛直連通路４００は、４つの円筒流路部、第１の円筒流路部４０４ａ〜第４の円筒流路部４０４ｄと３つの接続流路部、第１の接続流路部４０５ａ〜第３の接続流路部４０５ｃを備えている。各円筒流路部４０４ａ〜４０４ｄは、鉛直方向に交差して形成（配置）されている（図８参照）と共に鉛直方向に千鳥状に配置されている（図１１参照）。具体的には、各円筒流路部４０４ａ〜４０４ｄは、インクカートリッジ１の底面に対して平行に厚さ方向（Ｙ方向）に横断し、かつそれぞれ鉛直方向（高さ方向）に異なる高さで配置されている。本実施例では、４つの円筒流路部４０４ａ〜４０４ｄは、鉛直方向に重なる２つのグループ、すなわち、第１の円筒流路部４０４ａと第３の円筒流路部４０４ｃ、および第２の円筒流路部４０４ｂと第４の円筒流路部４０４ｄを構成している。各円筒流路部４０４ａ〜４０４ｄの鉛直方向の高さは、第１の円筒流路部４０４ａから第４の円筒流路部４０４ｄに向かって順次高くなる。

接続流路部４０５は、インクカートリッジ１の両側面側において斜め上方に２つの円筒流路部４０４を接続することによって導入部４０１から導出部４０２にわたる１つの連通路として鉛直連通路４００を形成する。なお、２つの接続流路部４０５が配置される側面側においては、２つの接続流路部４０５が平行となるように２つの円筒流路部４０４が接続される。具体的には、第１の側面側（図１１に示す側）において、第２の円筒流路部４０４ｂの一端と第３の円筒流路部４０４ｃの一端が第１の接続流路部４０５ａによって接続される。また、第２の側面側（図１２に示す側）において、第１の円筒流路部４０４ａの他端と第２の円筒流路部４０４ｂの他端が第２の接続流路部４０５ｂによって接続され、第３の円筒流路部４０４ｃの他端と第４の円筒流路部４０４ｄの他端とが第３の接続流路部４０５ｃによって接続される。この結果、導入部４０１から導出部４０２に向かって鉛直方向に折り返し階段状（あるいは螺旋状）に繋がる鉛直連通路４００が形成される。なお、第１の接続流路部４０５ａ〜第３の接続流路部４０５ｃは、外表面フィルム６０およびフィルム８０が貼り付けられることによって、流路部として機能するので、第１〜第３の接続流路部形成部と呼ぶこともできる。また、第１の接続流路部４０５ａ〜第３の接続流路部４０５ｃは、エッジ部を有しない断面が半円形状または曲線形状であることが望ましい。流路に侵入した気泡は表面張力により球になろうとするが、流路にエッジ部を有するとエッジ部と気泡の曲線部との間に隙間が生じ、インクの封止が困難になるためである。これにより、気泡は流路の形状に追随しやすくなり、気泡と接続流路部との隙間がなくなり、気泡を残したままインクのみが下流から上流へ排出されることを防止することができる。

鉛直連通路４００は、上記形状を有することにより、外部環境変化、例えば、外気温の変動、外気圧に起因する、気泡分離室４１０に対する気泡の進入を抑制することができる。具体的には、例えば、外気温の低下によってインクが凍結する場合、気泡分離室を満たしているインクは、体積の増大によってエンド室へと流動する。インクが解凍すると体積は元に戻る（減少する）が、インクカートリッジ１の姿勢によっては気泡分離室の導入口とエンド室内の空気と接触した状態でインクが解凍することもある。この場合、気泡分離室にエンド室内の空気が流入し、気泡分離室内に気泡が発生する。これに対して、本実施例では、鉛直連通路４００の体積を、気泡分離室４１０〜バッファ室４４０間を満たしているインクが凍結した際に増大する体積よりも大きな体積とすることによって、インクの解凍後であっても鉛直連通路４００内にインクを残留させて、気泡分離室４１０への空気（気泡）の進入を抑制または防止している。なお、バッファ室４４０もインクの体積増加を考慮して設計されている。

本実施例における各円筒流路部４０４はさらに、図７および図８に示すように、接続流路部４０５と接続される端部に円筒流路部４０４の他の部分および接続流路部４０５の流路径よりも径が小さい絞り部４０４Ｔを有する。この結果、接続流路部４０５から円筒流路部４０４に対するインクの流動が防止または抑制される。なお、円筒流路部４０４の他の部分の流路径と接続流路部４０５の流路径とは同一であってもよくあるいはいずれか一方が小さく（あるいは大きく）ても良い。

円筒流路部が絞り部を有しない場合には、図９に示すように、接続流路部４０５’に気泡Ｂが存在する場合であっても、円筒流路部４０４’と接続流路部４０５’とは、気泡Ｂの曲線部と接続流路部４０５’との間にできる隙間ＣＮで連通されている。したがって、インクはこの隙間ＣＮを介してエンド室と気泡分離室との間を流動することができるため、上流側（気泡分離室側）から圧力を受けるとエンド室に向かって流れ出てしまう。一方、気泡Ｂは、隙間ＣＮを介したインクの流動が可能であるため移動せず、上流側から更に移動してくる気泡Ｂと共に下流側に貯まっていく。この結果、鉛直連通路には気泡が貯まりやすくなる。

これに対して、円筒流路部が絞り部を有する場合には、図８に示すように、絞り部４０４Ｔの径は円筒流路部４０４の他の部位の径および接続流路部４０５の径よりも小さいので、接続流路部４０５に進入した気泡Ｂは円筒流路部４０４の絞り部４０４Ｔよりも大きな径を有する。したがって、絞り部４０４Ｔによって、気泡Ｂの曲線部と接続流路部４０５との間にできる隙間と円筒流路部４０４との連通が妨げられ、円筒流路部４０４は気泡Ｂによって封止された状態となる。すなわち、接続流路部４０５に進入した気泡Ｂは下流側からの圧力によって上流側の円筒流路部４０４に押し出されるので、円筒流路部４０４（絞り部４０４Ｔ）は気泡Ｂによって封止される。この結果、インクはエンド室３９０と気泡分離室４１０との間を流動することができず、インクのエンド室３９０への流出を抑制または防止することができる。

さらに、図１０に示すように、鉛直流路部４００は、インクカートリッジ１がインクジェットプリンタに装着される姿勢以外の姿勢、すなわち、インクカートリッジ１の底部１ｂが下側を向く姿勢以外の姿勢の場合に、気泡が重力方向に移動しなければ気泡分離室４１０に移動できない流路構成を有している。

具体的には、第１の接続流路部４０５ａと第３の接続流路部４０５ｃとが図１０に示すインクカートリッジ１の姿勢においてＶ字状をなすように形成されている。すなわち、少なくとも、鉛直方向において気泡分離室４１０から斜め下方（第１の方向）に下がる接続流路部Ａと、接続流路部Ａと接続されていると共に接続流路部Ａと線対称の斜め下方（第２の方向）に下がる接続流路部Ｂを有するように構成されていれば良い。

この構成を有する鉛直流路部４００によれば、インクジェットプリンタから取り外されたインクカートリッジ１の姿勢によらず気泡分離室４１０に対する気泡の移動（流動）を抑制または防止することができる。すなわち、インクカートリッジ１がインクジェットプリンタに装着される姿勢においては、エンド室３９０の最下部に位置する鉛直流路部４００の導入部４０１は空気に晒されず、そもそも鉛直流路部４００に対する気泡の流動は生じない。一方、その他の姿勢においては、気泡が重力方向に移動しなければ気泡分離室４１０に移動できない流路構成となるため、気泡の移動が抑制または防止される。この結果、インクカートリッジ１の保管姿勢によらず、鉛直流路部４００から気泡分離室４１０への気泡の移動を抑制または防止することができる。

気泡分離室４１０は、気泡分離室４１０に形成された連通孔４１２により第１流動路４２０と連通しており、第１流動路４２０は、下流端がセンサ部３０に連通している。気泡分離室４１０は、鉛直連通路４００から流入したインクに含まれる気泡を分離し、センサ部３０に対する気泡の移動を抑制または防止する。具体的には、気泡分離室４１０は、上方（Ｚ方向）に形成されている鉛直連通路４００の導出部４０２を介してインクを、下方に形成されている第２流動路４３０を介してセンサ部３０へ導出する構成を備えている。この構成を備えることによって、鉛直連通路４００から気泡分離室４１０に流入した気泡を含有するインクは、気泡分離室４１０の上方に止まる気体成分（含有されている空気）と、気泡分離室４１０の内壁面を伝って気泡分離室４１０の下方へ移動する液体成分であるインクとに分離される。すなわち、気体と液体の比重の差を利用して、気泡分離室４１０の上面側で気泡が捕捉される。気泡は、空気またはインクのいずれか一方を取り除けば発生しないので、空気とインクを分離することによって、センサ部３０に気泡が進入し、液体残量センサ３１が誤検出する事態を抑制または防止することができる。具体的には、インクカートリッジ１にインクが残存している場合に、気泡がセンサ部３０に進入することによってインク切れを検出する場合、または、インクカートリッジ１にインクが残存していない場合に、毛管作用によって空気と共にわずかに残留するインクがセンサ部３０に吸引され、すなわち気泡を含有する液体としてセンサ部３０に吸引されてインク有りを検出する場合がある。前者の場合には、インクが残存しているにもかかわらず印刷を実行することができず、後者の場合にはインクが残存していないにもかかわらず印刷を実行して印刷ヘッドの損傷を招く可能性がある。

第２流動路４３０は、上流端がセンサ部３０に連通し、下流端がバッファ室４４０に連通している。バッファ室４４０の内部には、撹拌球を配置してもよく、その場合は、インク流やカートリッジの主走査方向への往復動に伴う撹拌球の動作により、バッファ室４４０内のインクを撹拌して、インクの一部成分の沈降を防止し、均一性を確保することができる。バッファ室４４０は、途中に流動路を挟むことなく、バッファ室４４０に形成された連通孔４４２により、直接的に差圧弁収容室４０ａに連通している。これによりバッファ室４４０から液体供給部５０までの空間を少なくし、撹拌後のインクが滞留して沈降状態になる可能性を低減することができる。差圧弁収容室４０ａにおいて、差圧弁４０により、差圧弁収容室４０ａより下流側のインクの圧力は、上流側のインクの圧力より低く調整され、下流側のインクが負圧となるようにされる。これにより、インクの逆流が防止される。第３流動路４５０は、上流端が差圧弁収容室４０ａに連通し、下流端が液体供給部５０に連通している。

インクは、インクカートリッジ１の製造時には、図６において破線ＭＬ１で液面（気液界面）を概念的に示すように、タンク室３７０まで充填されている。インクカートリッジ１の内部のインクが、インクジェットプリンタによって消費されていくと、インクは、下流側に移動し、大気解放孔１００を介して上流側から大気がインクカートリッジ１の内部に流入してくる。この結果、液面は鉛直方向（下方）に下がりインクの消費が進むと、破線ＭＬ２で液面を概念的に表す図６に示すように、気液界面がセンサ部３０にまで到達する。

センサ部３０に対する大気の導入は液体残量センサ３１により、インク切れとして検出される。すなわち、既述のように、液体残量センサ３１は、センサ部３０に気体が存在する場合と存在しない場合（液体で満たされている場合と気泡が混入している場合）とでは、異なる信号波形（共振振動数）の検出結果信号を出力する。検出結果信号に基づきインク切れが検出されると、インクジェットプリンタは、インクカートリッジ１において、センサ部３０より下流側（バッファ室４４０等）に存在するインクが完全に消費されるより前の段階で、印刷を停止し、ユーザにインク切れを通知する。完全にインクが切れて、さらに印刷を行うと印刷ヘッドに空気が混入し、いわゆる空撃ちによって印刷ヘッドに不具合が発生するおそれがあるためである。

以上の説明を踏まえて、大気解放孔１００から液体供給部５０に至るまでの経路の各構成要素のインクカートリッジ１内における具体的構成を、図１１〜１３を参照して説明する。図１１は、カートリッジ本体１０を正面側から見た図である。図１２は、カートリッジ本体１０を背面側から見た図である。図１３（ａ）は、図１１を簡略化した模式図である。図１３（ｂ）は、図１２を簡略化した模式図である。

インク収容部のうち、タンク室３７０およびエンド室３９０は、カートリッジ本体１０の正面側に形成されている。タンク室３７０およびエンド室３９０は、図１１および図１３（ａ）において、それぞれ、シングルハッチング及びクロスハッチングで示されている。タンク室３７０は、大気解放孔１００と液体供給部５０との間であって、カートリッジ本体１０の頂面（平面）の直下、すなわち、カートリッジ本体１０の上部または最上部に形成されている。エンド室３９０は、大気解放孔１００液体供給部５０との間であって、カートリッジ本体１０の底面の直上、すなわち、カートリッジ本体１０の下部または最下部に形成されている。収容室間連通路３８０は、図１２および図１３（ｂ）に示すように、カートリッジ本体１０の背面側の中央部付近に形成されている。収容室間連通路３８０は、タンク室３７０とエンド室３９０とを連通する連通路であり、上流端がタンク室３７０と連通され、下流端がエンド室３９０とを連通されている。なお、収容室間連通路３８０の上流端は、タンク室３７０の最も底面側に近い位置に形成されている（図１１、図１３（ａ）参照）。

大気導入部のうち、蛇行路３１０および気液分離室７０ａは、図１２および図１３（ｂ）に示すように、カートリッジ本体１０の背面側のうち右側面側の位置にそれぞれ形成されている。連通孔１０２は、蛇行路３１０の上流端と大気解放孔１００とを連通する孔である。蛇行路３１０の下流端は、気液分離室７０ａの側壁を貫通して気液分離室７０ａに連通している。

図６に示す大気導入部の第１の空気室３２０〜第５の空気室３６０は、詳述すると、カートリッジ本体１０の正面側に配置された第１、第３および第４の空気室３２０、３４０、３５０（図１１および図１３（ａ）参照）と、カートリッジ本体１０の背面側に配置された第２および第５の空気室３３０、３６０（図１２および図１３（ｂ）参照）とから構成され、各空間は上流から符合の順に直列に一本の流路を形成している。空気室３２０、３３０は、カートリッジ本体１０の上面１ａの直下に、空気室３４０、３５０は、カートリッジ本体１０の右側面１ｃの直下に形成されている。連通孔３２２は、気液分離室７０ａと空気室３２０とを連通する孔である。連通孔３２１、３４１は、空気室３２０と空気室３３０との間、空気室３３０と空気室３４０との間を、それぞれ連通する孔である。空気室３４０と空気室３５０との間は、空気室３４０と空気室３５０を隔てるリブに形成された切欠３４２により連通している。連通孔３５１、３７２は、空気室３５０と空気室３６０との間、空気室３６０とタンク室３７０との間を、それぞれ連通する孔である。このように、複数に区画され、立体的に構成された第１〜第５の空気室３２０〜３６０を設けることで、タンク室３７０から気液分離室７０ａへ、インクが逆流することを抑制することができる。

インク流動部のうち、鉛直連通路４００、気泡分離室４１０は、図１１および図１３（ａ）に示すように、カートリッジ本体１０の正面側の、液体供給部５０に近接する位置に形成されている。鉛直連通路４００は、エンド室３９０の最下部と連通する導入部４０１と、気泡分離室４１０の最上部と連通する導出部４０２を有している。鉛直連通路４００は、カートリッジ本体１０の背面側と正面側との間を２往復してエンド室３９０と気泡分離室４１０とを連通する。センサ部３０は、図４を参照して説明したように、カートリッジ本体１０の左側面の下面側に配置されている（図１１〜図１３）。

気泡分離室４１０とセンサ部３０とを連通する第１流動路４２０、センサ部３０とバッファ室４４０とを連通する第２流動路４３０は、図１２および図１３（ｂ）に示すように、カートリッジ本体１０の背面側にそれぞれ形成されている。気泡分離室４１０の底面側には、連通孔４１２が形成され、気泡分離室４１０と第１流動路４２０との間を連通している。連通孔３１１は、第１流動路４２０とセンサ部３０との間を連通する孔である。また、連通孔３１２、４４１は、センサ部３０と第２流動路４３０との間、第２流動路４３０とバッファ室４４０との間を連通する孔である。

バッファ室４４０、第３流動路４５０及び第４流動路４６０は、図１１および図１３（ａ）に示すように、カートリッジ本体１０の正面側のうち、左側面側にそれぞれ形成されている。連通孔４４１は、第２流動路４３０の下流端とバッファ室４４０とを連通する孔である。連通孔４４２は、バッファ室４４０と差圧弁収容室４０ａとを直接に連通する孔であり、バッファ室４４０の底面側に形成されている。連通孔４５１は、差圧弁収容室４０ａと第３流動路４５０との間を連通する孔である。連通孔４５２は、第３流動路４５０と液体供給部５０内部に形成された第４流動路４６０との間を連通する孔である。

なお、上述した収容室間連通路３８０の上流端、導入部４０１、４１２、４４２は、それぞれ、タンク室３７０、エンド室３９０、気泡分離室４１０、バッファ室４４０の底面側に形成されている。これは、底面側が鉛直下方となる向きでインクカートリッジ１をキャリッジ２００に装着した際に、各連通孔をタンク室３７０、エンド室３９０、気泡分離室４１０、バッファ室４４０の鉛直下側に位置させることを目的としている。かかる構成とすることで、インクが消費されて、残余量が減少した際に、これらの空間にインクを無駄に残留させることがない。また、気泡は、鉛直上方へ移動するので、気泡が下流側に進入しにくくなっている。

また、図１１および図１３（ａ）に示す空間５０１、５０３は、インクが充填されない未充填室である。未充填室５０１、５０３は、大気解放孔１００から液体供給部５０に至る経路上にはなく、独立している。未充填室５０１、５０３の背面側には、大気と連通する大気連通孔５０２、５０４が設けられている。未充填室５０１、５０３は、インクカートリッジ１を減圧パックにより包装した時に、負圧を蓄圧した脱気室となる。これにより、インクカートリッジ１は包装された状態で、カートリッジ本体１０内部の気圧が規定値以下に保たれ、溶存空気の少ないインクを供給することができる。

以上説明したように、本実施例に係るインクカートリッジによれば、鉛直方向に低い位置にエンド室３９０と接続される導入部４０１を有し、導入部４０１よりも高い位置に気泡分離室４１０と接続される導出部４０２を有する鉛直連通路４００を備えるので、エンド室３９０から気泡分離室４１０への気泡の移動を抑制または防止することができる。この結果、センサ部３０に気泡が進入することによって発生するインク量検出の誤検出を抑制または防止することができる。

また、本実施例における鉛直連通路４００は、インクカートリッジ１を完成させるために貼り付けられる外表面フィルム６０およびフィルム８０の貼付によって完成されるので、従来のインクカートリッジと異なり、専用のフィルムの貼付が不要となる。また、各円筒流路部４０４を穿孔により形成し、各円筒流路部４０４を連通するように接続流路部４０５を形成するという簡易な製造工程によって鉛直連通路４００を形成することができる。この結果、インクカートリッジ１の製造工程の簡略化、製造コストの低減化を図ることができる。さらに、鉛直連通路４００の多くを円形の断面形状（角部の少ない断面形状）とすることができるので、気泡が角部に応じて変形することができないことに起因する予期せぬインクの流動を抑制または防止することができる。

さらに、本実施例における鉛直連通路４００は、鉛直方向に折り返す階段形状を描く折り返し階段形状を有するので、インクカートリッジの姿勢によらず、エンド室３９０から気泡分離室４１０への気泡の移動を抑制または防止することができる。より具体的には、インクカートリッジ１がインクジェットプリンタに装着される姿勢以外の姿勢、すなわち、インクカートリッジ１の底部が下側を向く姿勢以外の姿勢の場合に、気泡が重力方向に移動しなければ気泡分離室４１０に移動できない流路構成を有しているので、液体であるインクよりも比重の軽い（密度の低い）空気（気泡）はインクが流動しない限り気泡分離室４１０へ移動することができない。インクカートリッジ１が取り外された状態では、インクが液体供給部５０から吸引されないためインクは移動しない。また、インクカートリッジ１が装着された状態では、エンド室３９０の最下端に位置する鉛直連通路４００の導入部４０１はインクに晒されているので、他の姿勢において導入部４０１が空気に晒されることによって鉛直連通路４００に進入した気泡以外の気泡（空気）の気泡分離室４１０への進入を抑制または防止することができる。なお、鉛直方向に折り返す階段形状は、底部が下側とならない姿勢において、内包する液体に含まれる気泡の気泡分離室への移動を抑制する構造と言うことも可能であり、更には、気泡分離室への気泡の移動を抑制する構造は、底部が下側とならない姿勢において、重力方向に下がる流路部を有する構造であるということもできる。

またさらに、本実施例における鉛直連通路４００は、各円筒流路部４０４に絞り部４０４Ｔを有しているので、接続流路部４０５に気泡が混入した場合であっても、気泡分離室４１０からエンド室３９０へのインクの流出を抑制または防止することができる。

その他の実施例：
（１）上記実施例では、４つの円筒流路部４０４ａ〜４０４ｄを備える例を用いて説明したが、２つの円筒流路部と１つの接続流路部とを備えても良い。この場合であっても、鉛直連通路４００から気泡分離室４１０への気泡の移動の抑制または防止、気泡分離室４１０からエンド室３９０へのインクの流出の抑制または防止といった利点を始め、上述した鉛直連通路４００によって得られる種々の利点を享受することができる。あるいは、５つ以上の円筒流路部を備えても良い。この場合には、円筒流路部が増大するに従って、気泡分離室４１０に対する気泡の移動の抑制または防止の確度を向上させることができる。

（２）上記実施例では、液体収容部としてタンク室３７０とエンド室３９０との２つの部屋を備える例を用いて説明したが、いずれか一方のみを備えても良い。この場合には、インクカートリッジ１内部の区画壁数を削減することができる。

（３）上記実施例では、鉛直連通路４００は外表面フィルム６０およびフィルム８０の貼付によって完成されるが、導入部４０１とエンド室３９０および導出部４０２と気泡分離室４１０とを連通するように、螺旋形状の溝を有する別部材をカートリッジ本体１０に挿入またはねじ込むことによって螺旋状の鉛直連通路４００を形成しても良い。この場合には、外部からの圧力変動、温度変化の影響を受けやすいフィルムを用いることなく鉛直連通路４００を形成することができるので、外部要因に起因する気泡の発生、移動を抑制または防止することができる。

（４）上記実施例では液体噴射装置としてインクジェットプリンタを例にとって説明したが、インク以外の他の液体（機能材料の粒子が分散されている液状体、ジェルのような流状体を含む）や液体以外の流体（流体として噴射できる固体など）を噴射したり吐出したりする流体噴射装置としての構成も可能である。具体的には、例えば、液晶ディスプレイ、ＥＬディスプレイ、面発光ディスプレイ、カラーフィルタの製造などに用いられる電極材や色材などの材料の液状体を噴射する液状体噴射装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機物を噴射する液体噴射装置、精密ピペットとして用いられ試料となる液体を噴射する液体噴射装置であってもよい。さらに、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、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等の透明樹脂液を基板上に噴射する液体噴射装置、基板などをエッチングするために酸又はアルカリ等のエッチング液を噴射する液体噴射装置、ジェルを噴射する流状体噴射装置、トナーなどの粉体を例とする固体を噴射する粉体噴射式記録装置であってもよい。

以上、実施例、変形例に基づき本発明について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれる。

本実施例に係る液体収容体としてのインクカートリッジの外観斜視図である。 図１に示す本実施例に係るインクカートリッジを裏面から見た外観斜視図である。 図１に対応する本実施例に係るインクカートリッジの分解斜視図である。 図２に対応する本実施例に係るインクカートリッジの分解斜視図である。 本実施例に係るインクカートリッジをキャリッジに取り付けた状態を示す図である。 本実施例に係るインクカートリッジにおける大気解放孔から液体供給部に至る経路を概念的に示す図である。 図１１に示すインクカートリッジを７−７線によって切断した断面図である。 本実施例における鉛直連通路の特徴を説明するための説明図である。 本実施例における鉛直連通路の特徴を説明するために対比例を示す説明図である。 本実施例に係るインクカートリッジの姿勢と関連する鉛直連通路の特徴を説明するための説明図である。 本実施例におけるカートリッジ本体を正面側から見た図である。 本実施例におけるカートリッジ本体を背面側から見た図である。 図１１および図１２を簡略化した模式図である。

符号の説明

１…インクカートリッジ
１０…カートリッジ本体
１０ａ…リブ
１０ｂ…溝
１１…係合レバー
１１ａ…突起
２０…蓋部材
３０…センサ部
３０ａ…センサ収容室
３１…液体残量センサ
３２…フィルム
３３…カバー部材
３３ａ…外表面
３４…中継端子
３５…回路基板
３５ａ…電極端子
４０…差圧弁
４０ａ…差圧弁収容室
４１…バルブ部材
４２…バネ
４３…バネ座
５０…液体供給部
５１…シール部材
５２…バネ座
５３…閉塞バネ
５４…封止フィルム
６０…外表面フィルム
７０…気液分離フィルタ
７０ａ…気液分離室
７０ｂ…段差部
７１…気液分離膜
８０…フィルム
９０…封止フィルム
１００…大気解放孔
１０２…連通孔
１１０…減圧孔
２００…キャリッジ
２１０…凹部
２３０…突起
２４０…インク供給針
３１０…蛇行路
３１１…連通孔
３１２…連通孔
３２０…第１の空気室
３２１…連通孔
３２２…連通孔
３３０…第２の空気室
３４０…第３の空気室
３４２…切欠
３５０…第４の空気室
３５１…連通孔
３６０…第５の空気室
３７０…タンク室
３７１…連通孔
３８０…収容室間連通路
３９０…エンド室
４００…鉛直連通路
４０１…導入部
４０２…導出部
４０４…円筒流路部
４０４Ｔ…絞り部
４０４ａ〜４０４ｄ…第１の円筒流路部〜第４の円筒流路部
４０５…接続流路部
４０５ａ〜４０５ｃ…第１の接続流路部〜第３の接続流路部
４１０…気泡分離室
４２０…第１流動路
４３０…第２流動路
４４０…バッファ室
４４１…連通孔
４４２…連通孔
４５０…第３流動路
４５１…連通孔
４５２…連通孔
４６０…第４流動路
５０１…未充填室
５０２…大気連通孔
ＭＬ１…破線
ＭＬ２…破線

Claims (7)

1. 液体噴射装置に装着可能な液体収容体であって、
   液体を収容するための液体収容部と、
   前記液体収容体の底部に配置され、前記液体収容部内の液体を前記液体噴射装置に対して供給するための液体供給部と、
   前記液体収容部を大気と連通するための大気連通部と、
   前記液体に含まれる気泡を分離するための気泡分離部と、
   前記液体収容部と連通する導入部と、前記導入部よりも前記底部から鉛直方向に高い位置において前記気泡分離部と連通する導出部と、を備える鉛直連通路と、
   前記液体供給部および前記気泡分離部と接続され、前記液体収容体の液体量を検出するための検出部と、
   を備える液体収容体。
2. 請求項１記載の液体収容体において、
   前記鉛直連通路は、前記導入部から導出部に向かって折り返し階段状に形成されている液体収容体。
3. 請求項２記載の液体収容体において、
   前記鉛直連通路は、前記鉛直方向と交差すると共に前記鉛直方向に千鳥状に配置されている複数の円筒流路と、前記複数の円筒流路を互いに接続して１つの流路を形成するための接続流路とを備える液体収容体。
4. 請求項３記載の液体収容体において、
   前記複数の円筒流路はそれぞれ、一方の端部に他の部分よりも流路断面積が小さい絞り部を備える液体収容体。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の液体収容体において、
   前記鉛直方向は、前記液体噴射装置に対して前記液体収容体が装着された状態で前記底部を下側とする方向に相当する液体収容体。
6. 請求項１記載の液体収容体において、
   前記鉛直連通路は、前記底部が下側とならない姿勢において、内包する液体に含まれる気泡の前記気泡分離部への移動を抑制する構造を有する液体収容体。
7. 請求項６記載の液体収容体において、
   前記気泡分離部への移動を抑制する構造は、前記底部が下側とならない姿勢において、重力方向に下がる流路部を有する構造である液体収容体。

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