次に、本発明の実施形態について説明する。なお、以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
(第1の実施形態)
以下の実施形態では、液体収容容器の一例として、液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録装置(プリンタ)に装着されるインクカートリッジを挙げて説明する。
(インクカートリッジの概要)
図1は本発明に係る液体収容容器の第1の実施の形態としてのインクカートリッジの外観斜視図であり、図2は本実施形態のインクカートリッジを図1とは逆の角度からみた外観斜視図である。図3は本実施形態のインクカートリッジの分解斜視図、図4は本実施形態のインクカートリッジを図3とは逆の角度からみた分解斜視図である。図5は本実施形態の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り、図6はキャリッジへの取付直前の状態を示す断面図、図7はキャリッジへの取付直後の状態を示す断面図である。
本実施の形態のインクカートリッジ1は、図1及び図2に示すように、略直方体形状を有し、内部に設けられたインク収容室にインクを貯留・収納する液体収容容器である。インクカートリッジ1は、液体消費装置の一例としてのインクジェット式記録装置のキャリッジ200に装着され、当該インクジェット式記録装置にインクを供給する(図5参照)。
インクカートリッジ1の外観的特徴について説明すると、図1及び図2に示すように、インクカートリッジ1は、フラットな上面1aを有し、上面1aに対向する底面1bにインクジェット式記録装置に接続されてインクを供給するインク供給口50が設けられている。また、底面1bには、インクカートリッジ1内部に大気を導入する大気開放孔100(図4参照)が開口している。すなわち、インクカートリッジ1は、インク供給口50からインクを供給しつつ大気開放孔100から空気を導入する大気開放型のインクカートリッジである。
本実施形態では、大気開放孔100は、図6に示すように、底面1bに底面側から上面側に向けて開口した略円筒形状の凹部101と、凹部101の内周面に開口した小穴102とを有している。小穴102は、後述の大気開放流路に連通しており、この小穴102を介して大気が後述の最上流のインク収容室370に導入される。
大気開放孔100の凹部101は、キャリッジ200に形成された突起230を受け入れるような深さに構成されている。この突起230は、大気開放孔100を気密に閉塞する閉塞手段としての封止フィルム90の剥がし忘れを防止するための剥離忘れ防止突起である。すなわち、封止フィルム90が貼り付けられた状態では、大気開放孔100内に突起230が挿入されないため、インクカートリッジ1がキャリッジ200に取り付けられない。これによりユーザが、大気開放孔100上に封止フィルム90が貼り付けたままキャリッジ200にインクカートリッジ1を取り付けようとしても取り付けられないようにして、インクカートリッジ1の装着時には確実に封止フィルム90を剥がすように促すことができる。
また、図1に示すように、インクカートリッジ1の上面1aの一つの短辺側に隣り合う狭側面1cには、インクカートリッジ1が誤った位置に装着されることを防ぐための誤挿入防止突起22が形成されている。受け手となるキャリッジ200側には、図5に示すように、誤挿入防止突起22と対応する凹凸220が形成されており、インクカートリッジ1は誤挿入防止突起22と凹凸220とが干渉しない場合のみキャリッジ200に装着される。誤挿入防止突起22は、インクの種類毎に異なる形状を有し、受け手となるキャリッジ200側の凹凸220も対応するインクの種類に応じた形状を有している。したがって、図5に示すように、キャリッジ200が複数のインクカートリッジを装着可能な場合でも、誤った位置にインクカートリッジを装着することがない。
また、図2に示すように、インクカートリッジ1の狭側面1cと対向する狭側面1dには、係合レバー11が設けられている。この係合レバー11は、キャリッジ200への装着時にキャリッジ200に形成された凹部210(図5参照)と係合する突起11aが形成されており、係合レバー11が撓みつつ突起11aと凹部210が係合することによりキャリッジ200に対してインクカートリッジ1が位置決め固定される。
また、係合レバー11の下方には、回路基板34が設けられている。この回路基板34上には、複数の電極端子34aが形成されており、これら電極端子34aがキャリッジ200に設けられた電極部材(不図示)と接触することにより、インクカートリッジ1が電気的にインクジェット式記録装置と接続される。回路基板34には、データ書換可能な不揮発性メモリ(図示略)が設けられており、インクカートリッジ1に関する各種情報やインクジェット式記録装置のインク使用情報等が記憶される。また、回路基板34の裏側には、インクカートリッジ1内のインク残量を、残留振動を利用して検出する液体残量センサ(センサユニット)31(図3または図4参照のこと)が設けられている。以下の説明では、液体残量センサ31と回路基板34とを合わせてインクエンドセンサ30と呼称することとする。
また、インクカートリッジ1の上面1aには、図1に示すように、インクカートリッジの中身を示すラベル60aが貼り付けられている。このラベル60aは、広側面1fを覆う外表面フィルム60の端部が上面1aにまでまたがって貼り付けられることによって形成されている。
また、図1及び図2に示すように、インクカートリッジ1の上面1aの2つの長辺側に隣り合う広側面1e,1fは、フラットな面形状とされている。以下の説明では、便宜上、広側面1eの側を正面側、広側面1fの側を背面側、狭側面1cの側を右側面側、そして狭側面1dの側を左側面側として説明する。
次に、図3及び図4を参照しながら、インクカートリッジ1を構成する各部について説明する。
インクカートリッジ1は、ケース10と、ケース10の正面側を覆う蓋部材20とを有している。
ケース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。これらのリブ10aが、間仕切り壁となって、インクが充填される複数のインク収容室(液体収容室)、インクは充填されずに減圧空間とされる脱気室、後述の大気開放流路150の途中に位置する空気室などを、ケース10の内部に区画形成する。
ケース10と蓋部材20との間には、ケース10の正面側を覆う開口封止フィルム80が設けられており、この開口封止フィルム80によってリブ、凹部、溝の上面が塞がれて複数の流路やインク収容室、脱気室、空気室が形成される。
またケース10の背面側には、差圧弁40を収容する凹部としての差圧弁収容室40aと気液分離フィルタ70を構成する凹部としての気液分離室70aとが形成されている。
差圧弁収容室40aには、バルブ部材41とバネ42とバネ座43とが収納されて差圧弁40を構成している。差圧弁40は、下流側のインク供給口50と上流側のインク収容室との間に配置されており、上流側に対して下流側を減圧することで、インク供給口50に供給されるインクが負圧となるように構成されている。
気液分離室70aの上面には、気液分離室70aの中央部近傍に設けられた外周を囲む周囲壁70bに沿って気液分離膜71が貼着されている。この気液分離膜71は、気体を通過させるとともに液体を通過不可能に遮断する素材であり、全体で気液分離フィルタ70を構成している。気液分離フィルタ70は、大気開放孔100とインク収容室とを結ぶ大気開放流路150(図10(b)参照)内に設けられており、インク収容室のインクが大気開放流路150を逆流して大気開放孔100から流出しないようにするためのものである。
ケース10の背面側には、差圧弁収容室40aと気液分離室70a以外にも複数の溝10bが刻まれている。これらの溝10bは、差圧弁40と気液分離フィルタ70が構成された状態で外表面を外表面フィルム60が覆うことにより各溝10bの開口部が塞がれ、大気開放流路150やインク流路が形成される。
ケース10の右側面側には、図4に示すように、インクエンドセンサ30を構成する各部材を収納する凹部としてセンサ室30aが形成されている。このセンサ室30aには、液体残量センサ31と、液体残量センサ31をセンサ室30aの内壁面に押しつけて固定する圧縮バネ32とが収納される。また、センサ室30aの開口部はカバー部材33によって覆われ、このカバー部材33の外表面33a上に回路基板34が固定される。液体残量センサ31のセンシング部材は回路基板34と接続されている。
液体残量センサ31は、インク収容室からインク供給口50との間のインク流路の一部を形成するキャビティと、このキャビティの壁面の一部を形成する振動板と、この振動板上に振動を印加させる圧電素子(圧電アクチュエータ)とを備えて、前記振動板に振動を印加した際の残留振動から前記インク流路内におけるインクの有無を検出する。この液体残量センサ31は、インクと気体との間での残留振動(自由振動)の特性例えば振幅、周波数等の違いを検出して、ケース10内におけるインクの有無を検出する。
具体的には、ケース10内のインク収容室のインクが消尽されて、インク収容室内に導入された大気がインク流路を伝って、液体残量センサ31のキャビティ内に進入すると、その時の残留振動(自由振動)の特性、例えば振幅や周波数の変化から、その旨を検知し、インクエンドを示す電気信号を出力する。
ケース10の底面側には、既述したインク供給口50と大気開放孔100以外に、図4に示すように、インク注入時に真空引き手段を介してインクカートリッジ1内部から空気を吸い出してケース10内を減圧する減圧孔110と、インク収容室からインク供給口50に至るインク流路を構成する凹部95aと、インクエンドセンサ30の下方に設けられたバッファ室30bとが形成されている。
インク供給口50、大気開放孔100、減圧孔110、凹部95a、及びバッファ室30bは、インクカートリッジ製造直後には、全てそれぞれ封止フィルム35,54,90,98,95によってそれぞれの開口部が封止された状態となっている。このうち、大気開放孔100を封止する封止フィルム90は、インクカートリッジをインクジェット式記録装置に装着して使用状態とする前にユーザによって剥離される。これにより、大気開放孔100が外部に露出し、インクカートリッジ1内部のインク収容室が大気開放流路150を介して外気と連通する。
また、インク供給口50の外表面に貼り付けられた封止フィルム35は、図6及び図7に示すように、インクジェット式記録装置への装着時にインクジェット式記録装置側のインク供給針240によって破られるように構成されている。
インク供給口50の内部には、図6及び図7に示すように、装着時にインク供給針の240の外表面に押しつけられる環状のシール部材51と、プリンタに装着されていない場合はシール部材51と当接してインク供給口50を閉塞するバネ座52と、バネ座52をシール部材51の当接方向に付勢する圧縮バネ53とを備えている。
図6及び図7に示すように、インク供給針240がインク供給口50内に挿入されると、シール部材51の内周とインク供給針240の外周がシールされ、インク供給口50とインク供給針240との間の隙間が液密に封止される。また、インク供給針51の先端がバネ座52と当接し、バネ座52を上に押し上げ、バネ座52とシール部材51のシールが解除されることにより、インク供給口50からインク供給針240にインクが供給可能となる。
次に、図8〜図12を参照しながら、本実施形態のインクカートリッジ1の内部構造について説明する。
図8は本実施の形態のインクカートリッジ1のケース10を正面側から見た図であり、図9は本実施の形態のインクカートリッジ1のケース10を背面側から見た図であり、図10(a)は図8の簡略模式図であり、図10(b)は図9の簡略模式図であり、図11は図8のA−A断面図である。また、図12はケース10に形成された流路構造の概念図である。
本実施の形態のインクカートリッジ1では、インクが充填される主なインク収容室として、上下2つに分断された上部インク収容室370及び下部インク収容室390とバッファ室430とが、ケース10の正面側に形成されている。また、ケース10の背面側には、インクの消費量に応じて、大気を最上流のインク収容室である上部インク収容室370に導入する大気開放流路150(図10(b)参照)が形成されている。
インク収容室370,390及びバッファ室430は、リブ10aにより区分されている。そして、各インク収容室370,390及びバッファ室430は、ケース10を厚さ方向に貫通する貫通孔を介して、ケース10の背面側に形成されたインク流路380,420に連通しており、インク流路380,420を介してインク収容室間をインクが移動可能となっている。
以下、まず主たるインク収容室である上部インク収容室370からインク供給口50に至るまでのインク流路を図8〜図12を参照しながら説明する。
上部インク収容室370は、ケース10内の最上流のインク収容室で、図8に示すように、ケース10の正面側に形成されている。この上部インク収容室370は、インク収容室の約半分を占めるインク収容領域であり、ケース10の略半分から上の部分に形成されている。上部インク収容室370の下方には、インク流路380と連通する貫通孔371が開口している。この貫通孔371は、上部インク収容室370を形成するリブ10aの最も底面側に近い位置近傍に形成されており、上部インク収容室370内のインクが少なくなってきても、液面よりも下方に位置するように構成されている。
インク流路380は、図9に示すように、ケース10の背面側に形成され上方からインクを下方の下部インク収容室390に導くように構成されている。
下部インク収容室390は、上部インク収容室370に貯留されているインクが導入されるインク収容室で、図8に示すように、ケース10の正面側に形成されるインク収容室の約半分を占めるインク収容領域であり、ケース10の略半分から下の部分に形成されている。下部インク収容室390の下方には、インク流路380と連通する貫通孔391が開口している。この貫通孔391は、下部インク収容室390を形成するリブ10aの最も底面側に近い位置近傍に形成されている。
下部インク収容室390は、図示せぬ貫通孔により上流側インクエンドセンサ連絡流路400に連通している。上流側インクエンドセンサ連絡流路400には、三次元的に形成された迷路流路が形成されており、この迷路流路にてインクエンド前に流入した気泡等を捕捉して下流側に流れないように構成されている。なお、上流側インクエンドセンサ連絡流路400の詳細については、他の実施形態にて説明する。
上流側インクエンドセンサ連絡流路400は、不図示の貫通孔を介して下流側インクエンドセンサ連絡流路410に連通しており、下流側インクエンドセンサ連絡流路410を介してインクが液体残量センサ31に導かれる。
液体残量センサ31に導かれたインクは、液体残量センサ31内のキャビティ(流路)を通って、ケース10の背面側に形成されたインク流路420に導かれる。インク流路420は、液体残量センサ31から斜め上方にインクを導くように形成されており、バッファ室430と連通する貫通孔431に接続されている。これにより、液体残量センサ31を出たインクは、インク流路420を経てバッファ室430に導かれる。
バッファ室430は、上部インク収容室370と下部インク収容室390との間にリブ10aにより区画形成された小部屋であり、差圧弁40の直前のインク貯留空間として形成されている。バッファ室430は、差圧弁40の裏側に対向するように形成されており、貫通孔432を介して差圧弁40にインクが流入する。
差圧弁40に流入したインクは、差圧弁40によって下流側に導かれ、貫通孔451を介して出口流路450に導かれる。出口流路450は、インク供給口50に連通しており、インク供給口50に差し込まれたインク供給針240を介してインクがインクジェット式記録装置側に供給される。
次に、大気開放孔100から上部インク収容室370に至るまでの大気開放流路150を図8〜図12を参照しながら説明する。
インクカートリッジ1内のインクが消費されてインクカートリッジ1内部の圧力が低下すると、貯留しているインクの減少分だけ大気開放孔100から大気(空気)が上部インク収容室370に流入する。
大気開放孔100の内部に設けられた小穴102は、ケース10の背面側に形成された蛇道310の一端に連通している(図10参照)。蛇道310は、大気開放孔100から上部インク収容室370までの距離を長くしインク中の水分の蒸発を抑制するように細長く形成された蛇行路である。蛇道310の他端は、気液分離フィルタ70に接続されている。
気液分離フィルタ70を構成する気液分離室70aの底面には、貫通孔322が形成されており、貫通孔322を介してケース10の正面側に形成された空間320に連通している(図9参照)。気液分離フィルタ70においては、貫通孔322と蛇道310の他端との間に気液分離膜71(図4参照)が配置される。気液分離膜71は撥水性および撥油性の高い繊維材料をメッシュ状に編みこんだもので形成される。
図8に示すように、空間320は、ケース10の正面側からみて上部インク室の右上方に形成されている。空間320には、貫通孔322の上部に貫通孔321が開口している。空間320は、この貫通孔321を介して背面側に形成された上部連結流路330(図9参照)に連通している。
図9及び図10(a)に示すように、上部連結流路330は、インクカートリッジ1の最も上面側、すなわちインクカートリッジ1が取り付けられた状態における重力方向で最も上となる部分を通過するように、背面側から見て貫通孔321から長辺に沿って右方向に延びる流路部分333と、短辺近傍の折り返し部335で折り返して流路部分333よりもインクカートリッジ1の上面側を通って貫通孔321の近傍に形成された貫通孔341まで延びる流路部分337とを有している。なお、貫通孔341は、正面側に形成されたインクトラップ室340に連通している。
ここで、背面側からこの上部連結流路330を見ると、折り返し部335から貫通孔341まで延びる流路部分337には、貫通孔341が形成された位置336と、位置336よりカートリッジ厚さ方向位置が深く掘り下げられた凹部332が設けられており、この凹部332を区切るようにリブ331が複数形成されている。また、貫通孔321から折り返し部335まで延びる流路部分333は、折り返し部335から貫通孔341まで延びる流路部分337よりも深さが浅く形成されている。
本実施の形態では、上部連結流路330を重力方向で最も上となる部分に形成しているので、基本的にはインクが上部連結流路330を超えて大気開放孔100側に移動しないように構成されている。また、上部連結流路330は、毛細管現象等によりインクの逆流が発生しない程度に幅広の太さを有するとともに、流路部分337には凹部332が形成されているので逆流してきたインクを捕捉しやすく構成されている。
図8及び図10(a)に示すインクトラップ室340は、正面側から見てケース10の右上方の隅の位置に形成された直方体形状の空間である。貫通孔341は、図10(a)に示すように、インクトラップ室340の左上方奥側隅部近傍に開口している。また、インクトラップ室340の右下方手前側隅部には、仕切となるリブ10aの一部が切り欠かれた切り欠き部342が形成されており、この切り欠き部342を介して連絡バッファ室350に連通している。ここで、インクトラップ室340および連絡バッファ室350は、大気開放流路150の途中の容積を拡張した形態の空気室で、何らかの理由により上部インク収容室370からインクが逆流した場合でもこのインクトラップ室340および連絡バッファ室350にインクを留め、これ以上大気開放孔100側へインクが流れ込まないように構成されたものである。
図8及び図10(a)に示すように、連絡バッファ室350は、インクトラップ室340の下方に形成された空間である。連結バッファ室350の底面352にはインク注入時に空気抜きを行うための減圧孔110が設けられている。また、底面352近傍であってインクジェット式記録装置への装着時最も重力方向下方の部位には厚さ方向側に貫通孔351が開口しており、この貫通孔351を介して背面側に形成された連絡流路360に連通している。
図10(a)に示す連絡流路360は、背面側から見て中央上方側に延びており、上部インク収容室370の底面近傍に開口した貫通孔372を介して上部インク収容室370と連通している。すなわち、大気開放孔100から連絡流路360までが本実施の形態の大気開放流路150を構成している。
(脱気室)
本実施の形態のインクカートリッジ1の場合、図8にも示したように、ケース10の正面側には、前述のインク収容室(上部インク収容室370,390、バッファ室430)や、空気室(インクトラップ室340、連絡バッファ室350)や、インク流路(上流側インクエンドセンサ連絡流路400、下流側インクエンドセンサ連絡流路410)の他に、インクが充填されずに減圧空間とされる脱気室501が画成されている。
図8に示すように、脱気室501は、ケース10の正面側で、左側面寄りのハッチングを施した領域で、上部インク収容室370、下部インク収容室390及びバッファ室430に隣接している。脱気室501と上部インク収容室370とは間仕切り壁10a1で仕切られ、脱気室501と下部インク収容室390とは間仕切り壁10a2で仕切られ、脱気室501とバッファ室430とは間仕切り壁10a3で仕切られている。
この脱気室501は、ケース10を減圧雰囲気に接地した状態で開口封止フィルム80により封止することで、外気に連通しない密閉空間でかつ減圧空間とされる。
以上に説明したインクカートリッジ1では、工場等でのインク充填工程において、液体残量センサ31のキャビティ内に微少な気泡が残存した場合でも、その後、インクカートリッジ1が減圧パッケージ包装された後に、インクカートリッジ1の内部を脱気する脱気用負圧の作用により、液体残量センサ31のキャビティ内の気泡が液体に溶解し、消滅する。
そして、さらに、減圧パッケージ包装時の脱気用負圧がケース10の脱気室501に蓄圧されていて、脱気室501が減圧空間として、減圧パッケージ包装後から開封までの間に加えて、開封後の状態でも、ケース10内の気泡の溶解・消滅に寄与する。
つまり、減圧パッケージ包装時の脱気用負圧がケース10の脱気室501に蓄圧されていているので、大気圧である上部インク収容室370、下部インク収容室390及びバッファ室430に対して、間仕切り壁10a1,10a2,10a3を介して隣接する脱気室501内の圧力は低い。この差圧により、上部インク収容室370、下部インク収容室390及びバッファ室430内の気体は、ガス透過性を有する例えばポリオレフィン系材料にて形成されたケース10の間仕切り壁10a1,10a2,10a3を通過して、差圧を有する脱気室501側に吸引される。この脱気作用は、脱気室501内が減圧されている限り、つまり、減圧パッケージ包装後から開封までの間に加えて、開封後の状態でも行なわれる。なぜなら、脱気室501は開口封止フィルム80にて封止された後は密閉空間とされ、減圧雰囲気を維持できるからである。なお、脱気室501の三方を形成する間仕切り壁10a1,10a2,10a3を除く外壁リブ10aもガス透過性を有する。このため、脱気室501の減圧度は、開封後は徐々に低下すると考えられるが、脱気室501を外気と連通させて、減圧パッケージ包装時にのみ脱気作用を担保するものと比較すれば、脱気作用をより長く継続性させることができ、インクカートリッジ1の使用時にも脱気作用を発揮しえる。
従って、より確実に液体残量センサ31内の気泡を消滅させることができ、気泡の残留に起因する液体残量センサ31の誤検出を防止することのできるインクカートリッジ1を提供することができる。
なお、本実施形態では、脱気室501の形成は、ケース10の成形と、ケース10を開口封止フィルム80にて封止する作業のみで実現できる。つまり、従来と比較して、ケース10を開口封止フィルム80にて封止する作業を、減圧雰囲気下で行うだけで済む。
なお、本発明に係る脱気室の装備位置や、脱気室の容積、装備数は、上記実施の形態に限らない。例えば、第1の実施形態にて説明したインクカートリッジ1と同一の外形サイズにて、インク容量のみを変更した各種のインクカーカートリッジを、インク容量の調整を脱気室の容積や数の変更によって作成することもできる。以下の実施形態に、脱気室の容積や数を変更したものを示す。
(第2の実施形態)
図13は、本発明に係る脱気室を具備した液体収容容器の第2の実施の形態となるインクカートリッジのケース10Aの正面図である。
この第2の実施の形態のケース10Aは、第1の実施の形態のケース10における上部インク収容室370及び下部インク収容室390の領域を狭めて、これらのインク収容室370,390と容器右側面側に装備されている空気室(インクトラップ室340,連絡バッファ室350)との間に、新たに2つの脱気室511,512を追加したものである。
この第2の実施の形態のケース10Aの場合、脱気室511,512を追加した点以外の構成は、第1の実施の形態のケース10と共通であり、共通の構成については第1の実施の形態と同番号を付して、説明を省略する。
2つの脱気室511,512は、上下に並んで設けられている。上側の脱気室511は、上部インク収容室370の領域を短縮することで、上部インク収容室370とインクトラップ室340との間に挟まれるように、装備されている。脱気室511が主体的に脱気作用する対象である上部インク室370との間の壁部を間仕切り壁10a4と称する。
また、下側の脱気室512は、下部インク収容室390を短縮することで、下部インク収容室390と連絡バッファ室350との間に挟まれるように、装備されている。脱気室512が主体的に脱気作用する対象である下部インク室390との間の壁部を間仕切り壁10a5と称する。これら間仕切り壁10a4,10a5を通過して、上部インク収容室370、下部インク収容室390及びバッファ室430内の気体が脱気室511,512側に取り込まれる。
以上の2つの脱気室511,512も、第1の実施の形態の脱気室501の場合と同様に、インクが充填されず、インクカートリッジの減圧パッケージ包装後から開封までの間に加えて、開封後も、脱気用負圧を蓄圧した脱気室として脱気作用が可能となる。
本実施の形態の場合、脱気室511,512を追加したことにより、脱気室がケース10A内の複数箇所に分散して設けられた形態になっている。この結果、上部インク収容室370は2つの脱気室501,511と隣接し、下部インク収容室390も2つの脱気室501,512と隣接するので、脱気効率が向上する。
また、追加した脱気室511,512は、インク収容室370,390と、空気室である室340,350とに隣接するように設けられている。そして、各脱気室501,511,512の容積の総和は、空気室であるインクトラップ室340及び連絡バッファ室350の容積の和よりも大きな容積に設定されている。
以上に説明した第2の実施の形態のインクカートリッジでは、各脱気室501,511,512に蓄圧された脱気用負圧による減圧作用が、ケース10A内の複数箇所で発揮される結果、ケース10上のより広範な範囲で、より均等に、気泡の消滅に有効な減圧作用を確保でき、また、気泡の発生箇所には、より多方向から減圧作用が働くため、第1の実施の形態のインクカートリッジよりも更に効率よく気泡を消滅させることができる。
また、インクトラップ室340及び連絡バッファ室350といった空気室を備えたインクカートリッジでは、これらの室340,350の容積分だけケース内における空気量の残存量が増えるため、気泡の発生を防止するための脱気性能をより高くすることが求められるが、空気室であるインクトラップ室340及び連絡バッファ室350よりも脱気室501,511,512の容積の総和を大きく設定したことで、高い脱気性能の維持が容易になり、十分な脱気性能の確保により、液体残量センサ31内の気泡をより確実に消滅させることができる。
さらに、本実施の形態のインクカートリッジでは、インク収容室370,390や空気室であるインクトラップ室340及び連絡バッファ室350と、脱気室511,512が区画壁を介して広い面積で隣接しているため、ケース10A内での脱気効率を高めることができ、それにより、より確実に、液体残量センサ31内の気泡を消滅させることができ、気泡の残留に起因する液体残量センサ31の誤検出を防止することができる。
(第3の実施形態)
図14は本発明に係る脱気室を具備した液体収容容器の第3の実施の形態となるインクカートリッジのケース10Bの正面図、図15は同背面図である。
この第3の実施の形態のケース10Bは、第2の実施の形態のケース10Aにおける下部インク収容室390の領域をさらに狭めて、バッファ室430と下部インク収容室390との間に、新たに脱気室521を追加したものである。脱気室521が下部インク収容室390と区画される壁部を間仕切り壁10a6と称し、脱気室521がバッファ室430と区画される壁部を間仕切り壁10a7と称す。これら間仕切り壁10a6,10a7を通過して、インク収容室390及びバッファ室430内の気体が脱気室521側に取り込まれる。
この第3の実施の形態のケース10Bの場合、脱気室521を追加した点以外の構成は、第2の実施の形態のケース10Aと共通であり、共通の構成については第2の実施の形態と同番号を付して、説明を省略する。
脱気室521は、液体残量センサ31のキャビティに近接した下部インク収容室390並びにそれに連通する上流側インクエンドセンサ連絡流路400及び下流側インクエンドセンサ連絡流路410に隣接する。
この脱気室521も、他の脱気室と同様に、インクは充填されず、インクカートリッジの減圧パッケージ包装後から開封までの間に加えて、開封後も、脱気用負圧を蓄圧した脱気室となる。
本実施の形態の場合、脱気室521の追加により、各脱気室の容積の総和は、インク収容室としての容積の総和(即ち、上部インク収容室370と下部インク収容室390とバッファ室430との容積の総和)よりも、大きくなっている。
この第3の実施の形態のように、脱気室の容積の総和が、インク収容室の容積の総和よりも大きくなっていると、各脱気室501,511,512,521による脱気用負圧の蓄圧量が増え、減圧パッケージ包装が開封された以降、開封後であっても、脱気室501,511,512,521をより高い減圧環境に維持して、減圧による気泡の消滅効力を、より長期に維持することが可能になり、減圧パッケージ包装されたインクカートリッジの長期保存性を更に向上させ、開封後の脱気効果も向上させることができる。特に、脱気室521は、液体残量センサ31のキャビティに近接する液体収容域に隣接して配置されているので、液体残量センサのキャビティに残留した気泡を確実に消滅させることができる。
また、脱気室521の追加により、より多くの脱気室がケース上に分散配置された構造になり、脱気室の分散配置による効力(カートリッジの全域に対して、減圧作用の均等化)も、更に向上する。
(第4の実施形態)
図16は本発明に係る脱気室を具備した液体収容容器の第4の実施の形態となるインクカートリッジのケース10Cの正面図である。
この第4の実施の形態のケース10Cは、第3の実施の形態のケース10Bにおける脱気室521の領域を拡大させて下部インク収容室390をさらに縮小し、加えて、上部インク収容室370とバッファ室430との間に、新たに脱気室531を追加したものである。脱気室521が下部インク収容室390と区画される間仕切り壁10a6は延長され、脱気室531が上部インク収容室370と区画される壁部を間仕切り壁10a8と称し、脱気室531がバッファ室430と区画される壁部を間仕切り壁10a9と称す。これら間仕切り壁10a8,10a9を通過して、上部インク収容室370及びバッファ室430内の気体が脱気室531側に取り込まれる。
この第4の実施の形態のケース10Cの場合、脱気室521の拡大と脱気室531を追加した点以外の構成は、第3の実施の形態のケース10Bと共通であり、共通の構成については第3の実施の形態と同番号を付して、説明を省略する。
追加された脱気室531も、他の脱気室と同様に、インクは充填されず、インクカートリッジの減圧パッケージ包装後から開封までの間に加えて、開封後も、脱気用負圧を蓄圧した脱気室となる。
本実施の形態の場合、脱気室521の拡大と脱気室531の追加とにより、各脱気室の容積の総和は、インク収容室としての容積の総和(即ち、上部インク収容室370と下部インク収容室390とバッファ室430との容積の総和)よりも、さらに大きくなっている。
ここで、脱気室521が拡大された結果、脱気室521は、間仕切り壁10a6を介して上流側インクエンドセンサ流路400とも隣接することになった。この上流側インクエンドセンサ流路400には、図17及び図18に示す気泡トラップ手段600が配置されている。
このため、気泡トラップ手段600にてインクから分離された気体(気泡)は、上流側インクエンドセンサ流路400に止まらずに、間仕切り壁10a6を介して脱気室521側に吸引することができる。よって、気泡トラップ手段600では、気泡補足空間が気泡で飽和されて、気泡トラップ機能が低下することを防止できる。
このように、気泡トラップ手段600が設けられる上流側インクエンドセンサ流路400は、液体残量センサ31のキャビティの直ぐ上流側にて気泡トラップするので、インク残量が多いにもかかわらず液体残量センサ31のキャビティに気泡が混入してインクエンドを誤検出してしまう事態を防止できる。
図17は、気泡トラップ手段600に設けられた気泡トラップ流路610を示している。気泡トラップ流路610は、図17に示すように、全体の概略構造としては、ケース3の底部に収まる略直方体形状を成している。気泡トラップ流路610は、図17に示すように、上面の略中央に、下部インク収容室390からインクが流入する入口612が形成されるとともに、センサ側に位置する外側面に、インクを排出する出口614が形成されている。
この気泡トラップ流路610は、図17及び図18に示すように、インクの流れを垂直方向逆向きに方向変換する複数の垂直方向変換部621a〜621gと、流れを水平方向に約90度ずつ方向変換する複数の水平方向変換部623a〜623fとが組み合されて、屈曲部の多い複雑な流路構造に形成されている。
そして、この気泡トラップ流路610は、流路途中の数箇所に、流路断面を該気泡トラップ流路610の出口端に採用される前後の流路の位置である標準流路断面位置C(図18参照)よりも垂直上方に拡張した気泡捕集空間624a〜624cが形成されている。
図示した例の場合、気泡捕集空間624a〜624cの内では、一番下流側に位置する気泡捕集空間624cが一番大きな容積に設定されている。
さらに、本実施の形態の気泡トラップ流路610では、流路途中に、行き止まりの気泡捕集空間625が形成されている。
このように、インクエンドセンサ30による検出位置よりも上流に設けられた気泡トラップ流路610を通過する際に、気泡捕集空間624a〜624c及び625にて、インクから分離されて捕捉される。補足された気泡は、図16に示す間仕切り壁10a6を通過して、気泡トラップ流路610から脱気室521側に移動する。そのため、気泡がインクエンドセンサ30のキャビティに流入することがなく、インクエンドの誤検出が防止される。
(第5の実施形態)
この第5の実施形態は、第1〜第4の実施形態にて説明した脱気室の変形例を示すものである。
図19及び図20は、第1の実施形態における例えば脱気室501に第5の実施形態を適用した概略斜視図及び断面図である。図19及び図20では、少なくとも一つのインク室(液体収容室)390と少なくとも一つの脱気室501とが間仕切り壁10a2,10a3により区画され、少なくとも一つの脱気室501を、開口封止フィルム80とは異なる脱気室形成フィルム700により封止したものである。なお、第5の実施形態においても、第1〜第4の実施形態と同じく、開口封止フィルム80はケース10の開口部を封止するために用いられている。また、脱気室形成フィルム700により脱気室501を封止する前に、脱気室501を含むケース10内は減圧状態とされる。一方、開口封止フィルム80によりケース10の開口部を封止する際には、ケース10内は必ずしも減圧状態とする必要はない。開口封止フィルム80による封止工程を大気圧下で行うこともできるので、作業性は向上する。ただし、脱気室形成フィルム700と開口封止フィルム80による封止工程の双方を、ケース10内を減圧状態として実施してもよい。
ここで、間仕切り壁10a2の少なくとも一部の立ち上がり高さは、外壁10aや他の間仕切り壁10a1,10a3の立ち上がり高さよりも低い。つまり、間仕切り壁10a2の両端位置A,Bは外壁10aまたは間仕切り壁10a3と同一高さであるが、その両端より中心に向うに従い低くなり、中間点Cで最も低い立ち上がり高さとなっている。
この脱気室501を脱気室形成フィルム700で封止すると、図20に示すように、低い間仕切り壁10a2で区画されるインク室390は脱気室形成フィルム700の上方まで拡大される。つまり、脱気室形成フィルム700が間仕切り壁として機能することになる。従って、脱気室形成フィルム700として通気性(ガス透過性)の良い材質を用いれば、脱気室形成フィルム700を介して、図20の矢印で示すように、インク室390中の気泡を差圧によって脱気室501内に捕獲することができる。このため、脱気室形成フィルム700は、開口封止フィルム80の材質や間仕切り壁10a1〜10a3の材質(つまりケース10の材質)とは異なる材質を選択でき、これらよりも通気性の良い材質を選択できる。
図21は、インク室710内に設けた脱気室720を脱気室形成フィルム730により封止した他の例を示している。この場合、インク室710から脱気室720を区画するための間仕切り壁722,724の底面740からの立ち上がり高さは、インク室710を区画する壁部712,714よりも低い。そして、インク室710が開口封止フィルム80で封止されるのに対して、脱気室720は脱気室形成フィルム730により封止される。この場合でも、図20および図21の実施形態と同様な作用・効果を奏することができる。
なお、特に第5実施形態のように、間仕切り壁として機能する脱気室形成フィルム700,730が通気性(ガス透過性)を有する場合には、脱気室501,720をインク室390,710から区画するための間仕切り壁10a2,10a3,722,724は、必ずしもケース10と一体成形されたものに限らない。例えば脱気室501の他の一部である外壁10a(ケース10の外壁)は、脱気の機能を維持するためには、むしろ気体透過性を有しない材質、例えば金属、または金属を蒸着したフィルム、ガラス等にて形成してもよい。
なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるものである。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。
例えば、本発明では脱気室をケース10の射出成形と、減圧下にてケース10を開口封止フィルム80や脱気室形成フィルム700で封止して脱気室を形成するものに限らない。脱気室用としてケース10に区画された部屋に、ケース10とは別体にて形成された保形性を有する材料にて封止された減圧空間室を収容しても良い。
また、上述した実施形態では、間仕切り壁10a1〜10a9を、他のリブ10aよりも薄く形成して、他のリブ10aよりも単位面積当たりの気体透過率を高くして、気体補足効果を高めても良い。
また、特に第3,第4の実施形態では、脱気室521は、液体供給口50と、バッファ室430とを連通させる最下流の流路421(図10(a)参照)と隣接している。あるいは、脱気室521は、下部インク収容室390とバッファ室430とを連通させる中間流路として機能する、下流側インクエンドセンサ連絡流路に接続された流路420と隣接している。よって、最下流の流路421や中間流路420途中の気泡を脱気室521にて捕捉することができる。
上記実施形態では、ヘッドが取り付けられたキャリッジにインクカートリッジを搭載する例について説明したが、本発明のインクカートリッジは、液体消費装置のキャリッジに搭載されるものには限らない。本発明の液体収容容器は、ヘッドが取り付けられたキャリッジとは異なる場所に取り付けても良い。例えば、液体消費装置のキャリッジとは別の場所に容器装着部が設けられており、そこからキャリッジにインクを供給する流路が形成されているような液体消費装置が知られている。本発明のインクカートリッジは、このような液体消費装置にも適用することが可能である。また、上記実施形態では、キャリッジが往復移動しつつ液体の射出が行なわれる液体消費装置の例を示しているが、本発明の液体収容容器は、キャリッジが固定されている液体消費装置にも適用可能である。
液体消費装置としては、液体収容容器が着脱可能に装着される容器装着部を備え、前記液体収容容器に貯留されている液体が装置に供給される各種の装置が該当し、具体例としては、例えば液晶ディスプレー等のカラーフィルタ製造に用いられる色材噴射ヘッドを備えた装置、有機ELディスプレー、面発光ディスプレー(FED)等の電極形成に用いられる電極材(導電ペースト)噴射ヘッドを備えた装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッドを備えた装置、精密ピペットとしての試料噴射ヘッドを備えた装置等が挙げられる。
さらに、ケースの外観、流路の構成等については、本発明の趣旨を逸脱しない限り、自由に変更可能である。