JP6070235B2 - カートリッジ - Google Patents

Description

本発明は、カートリッジ等に関する。

印刷装置に供給する印刷材を収容するカートリッジにおいて、例えば、印刷材の一例であるインクを印刷装置の一例であるインクジェットプリンターに供給するためのカートリッジが知られている。このようなカートリッジには、通常、インクを外部に供給するためのインク供給口が設けられている。供給口の形態としては、様々なものが知られているが、その一例として、収容部内のインクをインクジェットプリンターに受け渡す多孔部材が設けられたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１のように、多孔部材を介してインクを導出するカートリッジでは、供給口内部の空間を大気に連通させることがある。供給口内部の空間を大気に連通させることにより、例えばカートリッジがプリンターに装着されているときなど、供給口が塞がれているときに、供給口内部の空間に存在する空気が温度変化などによって膨張しても、膨張した分の空気が外部に開放されるため、供給口内部の空間の圧力変動を低く抑えることができる。また、カートリッジをプリンターに装着する際など、供給口が塞がれる際に、供給口内部の空間に存在する空気が急激に圧縮されたような場合でも、圧縮された空気が外部に開放されるため、供給口内部の空間の圧力変動を低く抑えることができる。このように、供給口内部の空間の圧力変動を低く抑えることができれば、この空間に存在する空気が多孔部材を介して収容部内に流入したり、インクジェットプリンターに流入したりするのを防ぐことが可能である。特許文献１のカートリッジでは、多孔部材に開口が設けられている。この開口は、カートリッジ内部に設けられた通気路と接続しており、この通気路は大気連通口と接続する。すなわち、特許文献１のカートリッジでは、供給口内部の空間が、多孔部材に設けられた開口、カートリッジ内部に設けられた通気路、及び大気連通口を介して大気に連通する。

米国特許出願公開第２００８／２０４５２６号明細書

ところが、特許文献１のカートリッジでは、多孔部材が開口の部分で空気と接している。よって、多孔部材を介してインクが導出される際、多孔部材の内部に空気が引き込まれやすい。多孔部材の内部に空気が引き込まれると、引き込まれた空気は、インクに溶けたり、気泡としてインクと混ざりあったりすることで、インクに混入する。

インクに混入した空気は、インクジェットプリンターに流入し、記録ヘッドに到達するまでの経路や記録ヘッドの内部で気泡として現れることがある。記録ヘッド内のインクに気泡が混じっていると、気泡によってインクの吐出性能が低下することがある。吐出性能の低下としては、例えば、インク滴の量が規定範囲から外れたり、インク滴が吐出されなかったり、インク滴の進行方向がずれたりすることなどが挙げられる。

すなわち、上記のような構成の供給口を備えたカートリッジでは、多孔部材が空気と接していると、多孔部材を介して印刷材が導出される際に、印刷材に空気が混入してしまう可能性がある。

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、以下の形態又は適用例として実現される。

［適用例１］ケースの内部に設けられた印刷材収容部と、前記印刷材収容部に収容された印刷材を印刷装置に供給する供給口と、を備え、前記供給口には、前記印刷材を導出する多孔部材が設けられ、前記ケースには、前記ケースの内部と外部とを連通させる貫通孔が設けられ、前記ケースの内部に、前記供給口内部の空間と前記貫通孔とを接続する通気路が設けられた、カートリッジであって、前記多孔部材のメニスカス耐圧が、前記多孔部材を介して前記印刷材が導出されるときに前記多孔部材の内側に作用する圧力と、前記多孔部材を介して前記印刷材が導出されるときに前記通気路内に作用する圧力との差の絶対値よりも大きい、ことを特徴とするカートリッジ。

この適用例のカートリッジでは、供給口内部の空間が、通気路と貫通孔とを介してケースの外側に通じる。これにより、供給口内部の空間の圧力変動を低く抑えることができ、この空間に存在する空気が多孔部材を介して収容部内に流入したり、印刷装置に流入したりするのを防ぐことが可能である。さらに、このカートリッジでは、メニスカス耐圧が、多孔部材を介して印刷材が導出されるときに多孔部材の内側に作用する圧力と、多孔部材を介して印刷材が導出されるときに通気路内に作用する圧力との差の絶対値よりも大きい。つまり、多孔部材に形成されるメニスカスは、多孔部材を介して印刷材が導出されるときに多孔部材と空気との界面に作用する圧力に耐える。このため、多孔部材を介して印刷材が導出されるときにおいても、多孔部材と空気との接触部分を介して印刷材に空気が混入してしまう可能性を低減することが可能である。

［適用例２］上記のカートリッジであって、前記ケースの内部において、前記印刷材収容部と前記通気路とが、互いに隔離されている、ことを特徴とするカートリッジ。

この適用例では、ケースの内部において、印刷材収容部と通気路とが互いに隔離されているので、印刷材収容部内の印刷材が通気路を介してケースの外側に漏出することを避けやすい。

［適用例３］上記のカートリッジであって、前記印刷材収容部と前記通気路との間に、可撓性を有するシート部材が設けられており、前記印刷材収容部と前記通気路とが、前記シート部材によって隔離されている、ことを特徴とするカートリッジ。

この適用例では、印刷材収容部の一部を可撓性を有するシート部材によって形成することができるため、印刷材の減少に応じて印刷材収容部の容積を減少させやすい。このため、印刷材が減少したときの印刷材収容部内の圧力変動を軽減することができる。

［適用例４］上記のカートリッジであって、前記通気路内と前記印刷材収容部とを導通させる通気孔と、前記通気孔を開閉する弁と、を有し、前記弁は、通常は前記通気孔を閉じており、前記印刷材収容部の容積が所定の値まで減少したときにのみ前記通気孔から離れるように構成され、前記弁が通気口から離れたときに前記通気路内の大気が前記印刷材収容部に導入される、ことを特徴とするカートリッジ。

この適用例では、印刷材収容部の容積が減少したときに、弁を介して通気路内の大気を印刷材収容部に導入することができる。これにより、印刷材収容部内の圧力変動を軽減することができる。

［適用例５］上記のカートリッジであって、前記印刷材収容部内に、前記印刷材を保持する第２多孔部材が前記印刷材収容部を区画する壁の少なくとも一部に対して隙間をあけた状態で設けられ、前記通気路は前記収容部内の前記隙間によって構成され、前記第２多孔部材の第２メニスカス耐圧が、前記供給口から前記印刷材が導出されるときに前記第２多孔部材の内側に作用する圧力と、前記供給口から前記印刷材が導出されるときに前記隙間に作用する圧力との合計以上である、ことを特徴とするカートリッジ。

この適用例では、収容部内に設けられた第２多孔部材が、通気路において空気と接している。第２多孔部材における第２メニスカス耐圧は、供給孔から液体が導出されるときに第２多孔部材の内側に作用する圧力と、供給孔から液体が導出されるときに隙間に作用する圧力との合計以上である。つまり、第２多孔部材に形成されるメニスカスは、供給口から印刷材が導出されるときに作用する圧力に耐える。このため、印刷材が導出されるときに、第２多孔部材と空気との接触部分を介して印刷材に空気が混入してしまう可能性を低減することが可能である。

本実施形態におけるインクジェットプリンターの構成を示す斜視図。 本実施形態におけるホルダーの構成を示す斜視図。 図２中のＡ−Ａ線における断面図。 第１実施形態におけるカートリッジの構成を示す斜視図。 第１実施形態におけるケースを示す斜視図。 第１実施形態における連通路を示す斜視図。 第１実施形態におけるカートリッジをＸＺ平面で切断したときの断面図。 第１実施形態におけるカートリッジをホルダーに装着した状態を示す図。 第２実施形態におけるカートリッジの構成を示す斜視図。 第２実施形態におけるケースを示す斜視図。 第２実施形態におけるカートリッジ内の構成を説明する図。 第２実施形態におけるカートリッジの内部を模式的に示す図。 第２実施形態におけるカートリッジをホルダーに装着した状態を示す図。

インクジェットプリンターを例に、実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、各図面において、それぞれの構成を認識可能な程度の大きさにするために、構成や部材の縮尺が異なっていることがある。

［インクジェットプリンターの構成］
インクジェットプリンター１は、図１に示すように、プリンター５と、印刷材としてのインクを収容する印刷材収容容器の一例であるカートリッジ７と、を有している。なお、図１には、相互に直交する座標軸であるＸＹＺ軸が付されている。これ以降に示す図についても必要に応じてＸＹＺ軸が付されている。図１では、プリンター５は、Ｘ軸方向とＹ軸方向とによって規定される水平な平面に配置されている。Ｚ軸方向は、水平な平面に直交する方向であり、Ｚ軸負方向が鉛直下方向となる。

プリンター５は、副走査送り機構と、主走査送り機構と、ヘッド駆動機構を有している。副走査送り機構は、図示しない紙送りモーターを動力とする紙送りローラー１１を用いて印刷用紙Ｐを副走査方向に搬送する。主走査送り機構は、キャリッジモーター１３の動力を用いて、駆動ベルト１５に接続されたキャリッジ１７を主走査方向に往復動させる。プリンター５の主走査方向はＹ軸方向であり、副走査方向はＸ軸方向である。ヘッド駆動機構は、キャリッジ１７に備えられた印刷ヘッド１９を駆動して印刷材としてのインクの吐出及びドット形成を実行する。プリンター５は、さらに、上述した各機構を制御するための制御部２１を備えている。印刷ヘッド１９は、フレキシブルケーブル２３を介して制御部２１に接続されている。

キャリッジ１７は、ホルダー２５と、印刷ヘッド１９とを備えている。ホルダー２５は、複数のカートリッジ７を装着可能に構成されており、印刷ヘッド１９の上側に配置されている。本実施形態では、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアン、ライトマゼンタ、及びライトシアンの６種類のカートリッジ７が、ホルダー２５に１つずつ装着される。６つのカートリッジ７は、それぞれ、ホルダー２５に対して着脱可能に構成されている。なお、カートリッジ７の種類は、上記の６種類に限定されず、他の任意の種類を採用することもできる。また、ホルダー２５に装着可能なカートリッジ７の個数は、６つに限定されず、１つ以上の任意の個数を採用することもできる。印刷ヘッド１９は、インクを吐出することによりインクを噴射する印刷材噴射部として機能する。

ホルダー２５は、図２に示すように、凹部３１を有している。カートリッジ７は、ホルダー２５の凹部３１内に装着される。本実施形態では、凹部３１内に６つのカートリッジ７が収容される。本実施形態では、凹部３１内に装着される６つのカートリッジ７は、相互に隙間をあけた状態で凹部３１内に収容される。凹部３１内には、凹部３１内に装着される６つのカートリッジ７のそれぞれに対応する装着位置が規定されている。６つの装着位置は、凹部３１内において、Ｙ軸方向に並んでいる。つまり、６つのカートリッジ７は、Ｙ軸方向に並んだ状態で凹部３１内に収容される。

凹部３１内には、ホルダー２５の底部２５Ａに、カートリッジ７から印刷材としてのインクが導入される６つの印刷材導入部３３が設けられている。６つの印刷材導入部３３は、それぞれ、装着位置ごとに設けられている。つまり、６つの印刷材導入部３３は、それぞれ、凹部３１内に装着される６つのカートリッジ７のそれぞれに対応して設けられている。このため、６つの印刷材導入部３３は、凹部３１内において、Ｙ軸方向に並んでいる。そして、ホルダー２５に装着される６つのカートリッジ７は、凹部３１内において、Ｙ軸方向に沿って並ぶ。なお、図２では、ホルダー２５に１つのカートリッジ７が装着された状態が示されている。

また、ホルダー２５には、６つのレバー３５と、６つの係合穴３７と、が設けられている。本実施形態では、カートリッジ７の装着位置ごとに、１つのレバー３５と、１つの係合穴３７と、が設けられている。６つのレバー３５は、Ｙ軸方向に並んでいる。６つの係合穴３７も、Ｙ軸方向に並んでいる。

レバー３５は、印刷材導入部３３の−Ｘ軸方向側に設けられている。ホルダー２５では、印刷材導入部３３を挟んでレバー３５の反対側（＋Ｘ軸方向側）に、側壁４１が設けられている。また、印刷材導入部３３を挟んでＹ軸方向に対峙するそれぞれの位置に、側壁４３と側壁４５とが設けられている。側壁４３は、底部２５Ａの＋Ｙ軸方向側に位置している。側壁４５は、底部２５Ａの−Ｙ軸方向側に位置している。また、Ｙ軸方向にレバー３５を挟んで側壁４１に対峙する位置には、側壁４７が設けられている。側壁４１と、側壁４３と、側壁４５と、側壁４７とは、それぞれ、底部２５Ａから＋Ｚ軸方向に突出している。底部２５Ａは、側壁４１と、側壁４３と、側壁４５と、側壁４７とによって囲まれている。これにより、凹部３１が区画されている。

レバー３５は、図２中のＡ−Ａ線における断面図である図３に示すように、側壁４７と側壁４１との間に設けられている。なお、図３は、ホルダー２５を、印刷材導入部３３を貫通するＸＺ平面で切断したときの断面図に相当する。レバー３５は、側壁４７と印刷材導入部３３との間に設けられている。レバー３５は、ホルダー２５に装着されるカートリッジ７を固定する。作業者は、レバー３５によるカートリッジ７の固定を解除することによって、カートリッジ７をホルダー２５から外すことができる。係合穴３７は、側壁４１に設けられている。係合穴３７は、側壁４１を貫通している。

印刷材導入部３３は、底部２５Ａに設けられている。印刷材導入部３３のＸ軸方向における位置は、レバー３５よりも、その反対側の側壁４１に近い。印刷材導入部３３は、流路５１と、筒状部５３と、フィルター５５と、パッキン５７と、を含む。流路５１は、カートリッジ７から供給されたインクの通路である。筒状部５３は、底部２５Ａに設けられており、底部２５Ａから＋Ｚ軸方向に向かって凸となる向きに突出している。筒状部５３は、流路５１を囲んでいる。フィルター５５は、筒状部５３の開口を覆うように設けられている。すなわち、流路５１の入口を覆うように設けられている。フィルター５５は、筒状部５３の開口端に、熱溶着などによって取り付けられる。パッキン５７は、底部２５Ａに設けられており、筒状部５３を囲んでいる。パッキン５７は、例えば、ゴムやエラストマーなどの弾性を有する材料で構成されている。

［第１実施形態］
第１実施形態におけるカートリッジ７について説明する。

［カートリッジの構成］
第１実施形態におけるカートリッジ７は、図４に示すように、ケース６０と、第１フォーム６５と、第２フォーム６７と、シート部材６９と、を有している。ケース本体６１と蓋部材６３とによってカートリッジ７のケース６０が構成される。ケース６０は、Ｙ軸方向において対向する第１壁７１と第８壁７８を有している。第１壁７１が＋Ｙ軸方向側に、第８壁７８が−Ｙ軸方向側に位置する。第１壁７１は、ケース本体６１によって構成され、第８壁７８は、蓋部材６３によって構成される。また、ケース６０は、第１壁７１及び第８壁７８に交差する壁７２〜７７を有している。これらの壁７２〜７７は、ケース本体６１によって構成されている。また、壁７２〜７７は、それぞれ、第１壁７１から−Ｙ軸方向側に向かって、すなわち第１壁７１から蓋部材６３側に向かって突出している。これらの壁のうち、第２壁７２と第３壁７３は、Ｚ軸方向において対向している。第２壁７２が−Ｚ軸方向側に、第３壁７３が＋Ｚ軸方向側に位置する。カートリッジ７がプリンター５に装着された状態では、第２壁７２が底壁、第３壁７３が上壁となる。第４壁７４と第５壁７５は、Ｘ軸方向において対向している。第４壁７４が＋Ｘ軸方向側に、第５壁７５が−Ｘ軸方向側に位置する。

第２壁７２と第３壁７３とは、第１壁７１をＺ軸方向に挟んで互いに対峙する位置に設けられている。第４壁７４と第５壁７５とは、第１壁７１をＸ軸方向に挟んで互いに対峙する位置に設けられている。第４壁７４及び第５壁７５は、それぞれ、第３壁７３に交差している。また、第４壁７４は、第３壁７３側とは反対側において、第２壁７２に交差している。

第６壁７６は、Ｚ軸方向における第５壁７５の第２壁７２側、すなわち第５壁７５の第３壁７３側とは反対側において、第５壁７５に交差している。第７壁７７は、第６壁７６の第５壁７５側とは反対側において、第６壁７６に交差している。また、第７壁７７は、第２壁７２の第４壁７４側とは反対側において、第２壁７２に交差している。第６壁７６は、第５壁７５及び第２壁７２のそれぞれに対して傾斜している。第６壁７６は、第３壁７３側から第２壁７２側に近づくにつれて第４壁７４に近づく向きに傾斜している。

第１壁７１は、第２壁７２〜第７壁７７によって囲まれている。第２壁７２〜第７壁７７は、第１壁７１から−Ｙ軸方向に向かって突出している。このため、ケース本体６１は、第１壁７１を底部として、第２壁７２〜第７壁７７によって凹状に構成されている。第１壁７１〜第７壁７７によって、凹部６１Ａが構成されている。凹部６１Ａは、＋Ｙ軸方向に向かって凹となる向きに構成されている。凹部６１Ａは、−Ｙ軸方向に向かって、すなわち蓋部材６３側に向かって開口している。

図４に示す第１フォーム６５は、凹部６１Ａ内に収容される。第１フォーム６５は、インクを吸収可能な材料で構成されている。第１フォーム６５の材料としては、例えば、スポンジやフェルトなどの多孔部材を採用することができる。インクは、第１フォーム６５に吸収された状態で凹部６１Ａ内に収容される。

蓋部材６３は、Ｙ軸方向に第２壁７２〜第７壁７７を挟んで、第１壁７１に対峙する位置に設けられている。蓋部材６３は、凹部６１Ａを覆っている。ケース本体６１と蓋部材６３とは、互いに接合されている。本実施形態では、ケース本体６１と蓋部材６３とは、溶着によって接合されている。これにより、蓋部材６３は、第１フォーム６５が収容された凹部６１Ａを封止している。

このように、本実施形態では、ケース本体６１の凹部６１Ａと蓋部材６３とによって形成された空間内に、インクを吸収した第１フォーム６５が収容されることにより、ケース６０の内部にインク収容部７０（図７及び図８参照）が形成される。

図５（ａ）、図５（ｂ）、及び図６（ａ）に示すように、第３壁７３には、ケース６０の内部と外部とを貫通させる貫通孔８５が設けられている。また、図６（ａ）に示すように、第３壁７３の第３壁７３の外面には、溝１０１が設けられている。そして、シート部材６９は、貫通孔８５及び溝１０１を覆っている。溝１０１は、蛇行部１０１Ａを有している。溝１０１は、貫通孔８５を起点として、蛇行部１０１Ａで蛇行してから通気口１０３に至る。通気口１０３は、第３壁７３の外面に設けられた凹部として構成されている。通気口１０３と貫通孔８５は、溝１０１によって接続されている。カートリッジ７が使用される前の状態において、貫通孔８５、溝１０１及び通気口１０３は、図６（ｂ）に示すように、シート部材６９によって封止されている。

シート部材６９は、封止部６９Ａと、剥離部６９Ｂとに区分されている。封止部６９Ａは、貫通孔８５から通気口１０３までの領域のうち、貫通孔８５と蛇行部１０１Ａとを含む領域にわたって設けられている。剥離部６９Ｂは、通気口１０３から貫通孔８５までの領域のうち、通気口１０３から蛇行部１０１Ａの直前までの領域に設けられている。図６（ｃ）に示すように、剥離部６９Ｂは、カートリッジ７を使用する際に使用者によって剥離される。これにより、通気口１０３が露出し、シート部材６９によって覆われた溝１０１及び貫通孔８５を介して、ケース６０の内部が大気に開放される。すなわち、本実施形態では、第３壁７３に設けられた通気口１０３、溝１０１、及び貫通孔８５と、シート部材６９の封止部６９Ａとの組み合わせによって、大気の連通路が構成されている。なお、シート部材６９や溝１０１は必須ではなく、貫通孔８５を直接大気に露出させれば、ケース６０の内部を大気に開放することが可能である。しかし、本実施形態では、貫通孔８５を直接大気に露出させず、シート部材６９で塞いでいる。さらに、蛇行部１０１Ａを有する溝１０１をシート部材６９で塞ぐことによって形成した連絡路を介して、貫通孔８５と通気口１０３とを接続している。このように、貫通孔８５を直接大気に露出させないことで、インク収容部からインクが蒸発するのを低減することが可能となる。また、貫通孔８５と通気口１０３との間に連絡路を設けることで、貫通孔８５からインクが漏れだした場合でも、この連絡路の、特に蛇行部１０１Ａの部分で、漏れだしたインクをトラップすることが可能となる。

図５（ａ）、図５（ｂ）、及び図７に示すように、第２壁７２には、インク供給口８０が設けられている。インク供給口８０は、第２壁７２を貫通するように設けられた供給孔８１と、第２壁７２の外面上に設けられた囲壁８３と、第２フォーム６７と、を備えている。囲壁８３は、第２壁７２から第３壁７３側とは反対側（−Ｚ軸方向側）に向かって突出している。囲壁８３は、供給孔８１及び第２フォーム６７を外側から囲んでいる。第２フォーム６７は、供給孔８１に嵌入されている。第２フォーム６７は、インクを吸収可能な材料で構成されている。第２フォーム６７の材料としては、例えば、スポンジやフェルトなどの多孔部材を採用することができる。第１フォーム６５に吸収されているインクは、第１フォーム６５から第２フォーム６７を伝ってカートリッジ７の外側に排出され、プリンターの印刷材導入部３３（図２及び図３参照）に導入される。すなわち、第２フォーム６７は、インク収容部７０に収容されたインクをプリンター５（図１）に受け渡す多孔部材として機能する。

図７に示すように、第２壁７２の、囲壁８３の内側の空間Ｓの内部、且つ供給孔８１の外側の領域に、連通孔９１が設けられている。この連通孔９１は、囲壁８３の内側の空間Ｓを、ケース６０の内部に連通させる。ケース６０の内部において、さらに、第１フォーム６５とケース６０の内壁の一部との間には、隙間があけられている。具体的には、第１フォーム６５と第４壁７４との間、及び第１フォーム６５と第３壁７３との間に、隙間があけられている。また、連通孔９１は、第１フォーム６５によって塞がれておらず、この隙間に接続している。この隙間は、連通孔９１を介して囲壁８３の内側の空間Ｓに接続しており、また、貫通孔８５を介してケース６０の外部と接続している。すなわち、この隙間は、囲壁８３の内側の空間Ｓと貫通孔８５とを接続する通気路１１１として機能する。通気路１１１の機能の詳細については、後述する。

第４壁７４には、突起部８７が設けられている。突起部８７は、第４壁７４から第５壁７５側とは反対側（＋Ｘ軸方向側）に向かって突出している。突起部８７は、Ｚ軸方向において、第２壁７２と第３壁７３との間に位置している。突起部８７は、カートリッジ７がホルダー２５に装着された状態において、図３に示す係合穴３７に嵌合する。また、図５（ｂ）に示すように、第５壁７５には、突起部８９が設けられている。突起部８９は、第５壁７５から第４壁７４側とは反対側（−Ｘ軸方向側）に向かって突出している。突起部８９は、カートリッジ７がホルダー２５に装着された状態において、図３に示すレバー３５によって係止される。これにより、カートリッジ７がホルダー２５に固定される。

第６壁７６の凹部６１Ａ側とは反対側、すなわち第６壁７６の外面上には、図５（ｂ）に示すように、回路基板９３が取付けられている。第６壁７６と同様、回路基板９３も、第２壁７２及び第５壁７５のそれぞれに対して傾斜している。回路基板９３は、その表面、すなわち第６壁７６側とは反対側の面が、−Ｚ軸方向及び−Ｘ軸方向を向くように傾斜している。回路基板９３の表面には、ホルダー２５の接点機構９５（図３）に接触する複数の端子９７が設けられている。回路基板９３の裏面、すなわち第６壁７６側の面には、不揮発性メモリーなどの記憶装置（図示せず）が設けられている。複数の端子９７のうち、少なくとも一部は、この記憶装置に電気的に接続されている。

カートリッジ７がホルダー２５に装着された状態において、複数の端子９７は、図３に示す接点機構９５に接触する。接点機構９５は、フレキシブルケーブル２３（図１）を介して制御部２１に電気的に接続されている。そして、接点機構９５とカートリッジ７の記憶装置とが、回路基板９３を介して電気的につながることによって、制御部２１とカートリッジ７の記憶装置との間で各種情報の伝達が可能となる。

上記の構成を有するカートリッジ７は、図８に示すように、ホルダー２５に装着された状態において、レバー３５によって位置が固定される。カートリッジ７がホルダー２５に装着されると、カートリッジ７のインク供給口８０とプリンター５の印刷材導入部３３とが接続される。このとき、インク供給口８０の囲壁８３が、印刷材導入部３３のパッキン５７に当接し、囲壁８３によって囲まれた空間内に印刷材導入部３３の筒状部５３が挿入される。つまり、囲壁８３は、筒状部５３よりも外側から印刷材導入部３３の流路５１を囲む。そして、囲壁８３によって囲まれた空間内において、第２フォーム６７が印刷材導入部３３のフィルター５５に接触する。これにより、凹部６１Ａ内で第１フォーム６５に吸収されているインクは、第１フォーム６５から第２フォーム６７及びフィルター５５を経て流路５１に供給される。

このとき、囲壁８３は、筒状部５３を囲んだ状態で、パッキン５７に当接している。このため、インクがカートリッジ７からプリンター５に供給されるときに、筒状部５３の外側にインクがこぼれたとしても、パッキン５７と囲壁８３とによってせき止められる。

また、本実施形態では、囲壁８３の内側の空間Ｓ内に連通孔９１が設けられている。先に、図７を用いて説明したとおり、連通孔９１は通気路１１１へ接続し、通気路１１１は貫通孔８５を介してケース６０の外部へと接続している。すなわち、囲壁８３の内側の空間Ｓが、通気路１１１を介して大気に連通する。これにより、以下のような効果がもたらされる。

例えば、図８のようにカートリッジ７がプリンター５に装着されているときや、未使用状態のカートリッジ７においてインク供給口８０にキャップが取り付けられているときなど、囲壁８３の開口端が塞がれた状態で、囲壁８３の内側の空間Ｓ内に存在する空気が温度変化などによって膨張することがある。本実施形態では、このような場合でも、膨張した分の空気が通気路１１１を介して外部に開放されるため、囲壁８３の内側の空間Ｓ内の圧力変動を低く抑えることができる。

また、例えば、カートリッジ７をプリンター５に装着する際や、プリンター５から取り外したカートリッジ７のインク供給口８０にキャップを取り付ける際など、囲壁８３の開口端が急に塞がれる際に、囲壁８３の内側の空間Ｓ内の空気が急激に圧縮されることもある。本実施形態では、このような場合でも、圧縮された空気が外部に開放されるため、囲壁８３の内側の空間Ｓ内の圧力変動を低く抑えることができる。

このように、囲壁８３の内側の空間Ｓ内の圧力変動を低く抑えることができれば、この空間Ｓ内の空気が第２フォーム６７を介してインク収容部７０内に流入したり、プリンター５に流入したりするのを防ぐことが可能である。

さらに、本実施形態では、第２フォーム６７におけるメニスカス耐圧Ｐが、第２フォーム６７を介してインクが導出されるときに第２フォーム６７の内側に作用する圧力ＰＡと、第２フォーム６７を介してインクが導出されるときに通気路１１１内に作用する圧力ＰＢとの差の絶対値よりも大きい値に設定されている。すなわち、本実施形態では、メニスカス耐圧Ｐが下記（１）式の関係を満たす値に設定されている。
Ｐ＞｜ＰＡ−ＰＢ｜・・・（１）

具体的には、本実施形態では、第２フォーム６７におけるメニスカス耐圧Ｐが４．０ｋＰａに設定されており、この値は、圧力ＰＡと圧力ＰＢとの差の絶対値よりも大きい。その作用効果について、以下、詳細に説明する。

本実施形態では、カートリッジ７のインク供給口８０からプリンター５の印刷材導入部３３（図２）に導出されるインクの流量の最大値が、２０ｍｌ／分に設定されている。このインク流量の最大値において、インクの導出によって第２フォーム６７の内部に、１ｋＰａの圧力損失が発生する。つまり、本実施形態では、第２フォーム６７を介してインクが導出されるときに第２フォーム６７の内側に作用する圧力ＰＡは、１．０ｋＰａである。

また、本実施形態では、インク流量の最大値において、インクの導出によって通気路１１１の内部に、０．２ｋＰａの圧力損失が発生する。つまり、本実施形態では、第２フォーム６７を介してインクが導出されるときに通気路１１１内に作用する圧力ＰＢは、０．２ｋＰａである。

以上より、本実施形態では、第２フォーム６７を介してインクが導出されるときに、フォーム６７と空気との界面には、下記（２）式によって算出される圧力ＰＴが作用する。
ＰＴ＝｜ＰＡ−ＰＢ｜・・・（２）

本実施形態では、圧力ＰＴは、０．８ｋＰａである。第２フォーム６７におけるメニスカス耐圧Ｐは、４．０ｋＰａであり、圧力ＰＴ（０．８ｋＰａ）よりも大きい。よって、本実施形態によれば、インク流量の最大値においても、第２フォーム６７におけるインクのメニスカスを保持することができる。すなわち、第２フォーム６７を介してインクが導出されるときに、第２フォームと空気との界面（接触部分）に圧力が作用しても、インクのメニスカスが壊れにくい。よって、この部分から空気が流入するのを防ぐことができる。

このように、本実施形態では、第２フォーム６７におけるメニスカス耐圧Ｐが、第２フォーム６７を介してインクが導出されるときに第２フォーム６７の内側に作用する圧力ＰＡと、第２フォーム６７を介してインクが導出されるときに通気路１１１内に作用する圧力ＰＢとの差の絶対値よりも大きい。これにより、第２フォーム６７を介してインクが導出されるときに、第２フォーム６７と空気との接触部分を介してインクに空気が混入してしまう可能性を低減することができる。また、この結果、プリンター５の印刷ヘッド１９におけるインクの吐出性能を高く維持することが可能となり、印刷の品質を向上させることが可能となる。

［第２実施形態］
第２実施形態におけるカートリッジ７Ａについて説明する。なお、第２実施形態において、第１実施形態と同一の構成については、第１実施形態と同一の符合を付して詳細な説明を省略する。

［カートリッジの構成］
第２実施形態におけるカートリッジ７Ａは、図９に示すように、ケース本体１２１と、蓋部材１２３とによって構成された、ケース１２０を有している。第１実施形態では、第３壁７３に、通気口１０３、溝１０１、貫通孔８５、シート部材６９などが設けられていたが、本実施形態では、蓋部材１２３に貫通孔１４３が設けられる。貫通孔１４３は、ケース１２０の内部と外部とを連通させる。また、本実施形態では、蓋部材１２３とケース本体１２１の凹部６１Ａとの間にシート部材１３７が設けられている。蓋部材１２３とシート部材１３７との間の空間は、貫通孔１４３によって大気に連通するため、この空間を、大気室１４５Ａとよぶ。

第２実施形態におけるカートリッジ７Ａでは、凹部６１Ａの内部に、弁ユニット１３１と、コイルばね１３３と、受圧板１３５とが設けられる。第１実施形態では、凹部６１Ａの開口が蓋部材６３（図３参照）によって塞がれていたが、本実施形態では、凹部６１Ａの開口がシート部材１３７によって塞がれる。そして、蓋部材１２３は、シート部材１３７との間に空間を形成しつつ、シート部材１３７を覆うように、ケース本体１２１に接合される。シート部材１３７は、合成樹脂（例えば、ナイロンや、ポリプロピレン等）により形成される。本実施形態では、凹部６１Ａとシート部材１３７とによって囲まれた領域が、インク収容部１３９となる。シート部材１３７は、可撓性を有しており、収容部１３９内のインクの消費に伴って、その容積を変化させることができる。シート部材１３７は、収容部１３９の容積の変化に追従し易いよう、あらかじめ凹部６１Ａの内壁に沿って押し伸ばされた状態でケース本体１２１に接合されている。

インク収容部１３９内に設けられたコイルばね１３３は、円錐台形状に巻かれている。図９では、コイルばね１３３が簡略化された状態で示されている。コイルばね１３３の下底部分は、第１壁７１に当接している。コイルばね１３３の上底部分は、受圧板１３５のシート部材１３７側の面とは反対側の面に当接している。また、コイルばね１３３の上底部分は、受圧板１３５の略中央部分に当接する。受圧板１３５は、コイルばね１３３とシート部材１３７との間に設けられている。受圧板１３５は、ポリプロピレン等の合成樹脂や、ステンレスなどの金属により形成される。

コイルばね１３３は、受圧板１３５をシート部材１３７側に向かって付勢する。言い換えると、コイルばね１３３は、Ｙ軸負方向に受圧板１３５を付勢する。すなわち、コイルばね１３３は、インク収容部１３９の容積を拡大する方向に受圧板１３５を付勢する。

弁ユニット１３１は、インク収容部１３９内に大気を導入するための大気導入口１７１（図１２（ａ）〜（ｃ）を参照）を開閉するために設けられる。シート部材１３７は、凹部６１Ａと弁ユニット１３１の両方を覆った状態で、ケース本体１２１に接合される。これによって、凹部６１Ａがシート部材１３７によって密閉され、同時に、弁ユニット１３１がケース本体１２１に固定される。シート部材１３７の弁ユニット１３１に重なる部位には、大気導入口１７１を塞いでしまわないよう、通気孔１４１が形成されている。

図１２（ａ）に示すように、弁ユニット１３１は、カバーバルブ１６３と、レバーバルブ１６５と、ばね部材１６７と、を含む。

カバーバルブ１６３には、大気導入口１７１が設けられている。大気導入口１７１は、カバーバルブ１６３を貫通している。大気導入口１７１は、カートリッジ７Ａ内において、収容部１３９と、大気室１４５Ａとを連通させる。レバーバルブ１６５は、カバーバルブ１６３の蓋部材１２３側とは反対側に設けられている。レバーバルブ１６５は、弁部１７３と、レバー部１７５と、を含む。弁部１７３は、カバーバルブ１６３の大気導入口１７１を開閉する。レバー部１７５は、弁部１７３から、受圧板１３５と第１壁７１との間の領域内に延在している。ばね部材１６７は、レバーバルブ１６５のカバーバルブ１６３側とは反対側に設けられている。ばね部材１６７は、レバーバルブ１６５の弁部１７３をカバーバルブ１６３側に向かって付勢している。これにより、図１２（ａ）及び図１２（ｃ）に示したように、カバーバルブ１６３の大気導入口１７１は、通常、弁部１７３によって塞がれている。図１２（ａ）及び図１２（ｃ）に示したように、大気導入口１７１が弁部１７３によって塞がれている状態を、「閉状態」と表現する。

収容部１３９内のインク１６１が消費されていくと、受圧板１３５は、図１２（ｂ）に示すように、第１壁７１側に向かって変位する。このとき、受圧板１３５によってコイルばね１３３も徐々に圧縮されていき、収容部１３９内の負圧は大きくなっていく。受圧板１３５が第１壁７１側に向かって所定の位置まで変位すると、受圧板１３５がレバー部１７５を第１壁７１側に向かって押す。これにより、レバーバルブ１６５の姿勢が変化し、弁部１７３とカバーバルブ１６３との間に隙間が発生する。これにより、大気導入口１７１と収容部１３９とが連通する。このように、大気導入口１７１から弁部１７３が離れることによって、大気導入口１７１が開放された状態を、「開状態」と表現する。開状態になると、蓋部材１２３に設けられた貫通孔１４３、収容部１３９の外側にある大気室１４５Ａ、及び大気導入口１７１を介して、収容部１３９の内部に大気が導入される。

収容部１３９の内部に大気が導入されると、受圧板１３５は、図１２（ｃ）に示すように、蓋部材１２３側に向かって変位して、レバーバルブ１６５から離れ、再び閉状態となる。つまり、大気が収容部１３９の内部に流入することによって、図１２（ｂ）に示す状態よりも、収容部１３９の容積が増大する。これにより、収容部１３９内の負圧が軽減される（収容部１３９の圧力が大気圧に近づく）。このように、収容部１３９のインク１６１の消費に伴って、収容部１３９内の負圧が大きくなると一次的にレバーバルブ１６５が開状態になることで収容部１３９内の圧力を適切な圧力範囲に維持することが可能となる。

図９に戻って、本実施形態のインク供給口８０Ａについて説明する。本実施形態においても、第１実施形態と同様、インク供給口８０Ａが第２壁７２に設けられている。インク供給口８０Ａは、第２壁７２を貫通するように設けられた供給孔８１Ａと、第２壁７２の外面上に設けられた囲壁８３とを備えている。囲壁８３の内側には、板ばね１５１と、フォーム１５３と、フィルター１５５と、が設けられている。第１実施形態では、供給孔８１に第２フォーム６７が嵌入されていたが、本実施形態では、供給孔８１Ａを外側から覆うように、板ばね１５１と、フォーム１５３と、フィルター１５５と、が設けられている。すなわち、図１０に示すように、囲壁８３の内側の空間Ｓ内で、且つ供給孔８１Ａに重なる領域に、凹部１５７が設けられている。そして、図１１に示すように、板ばね１５１とフォーム１５３が、凹部１５７におさめられている。フィルター１５５は、凹部１５７を第２壁７２の外側から覆うように、第２壁７２に取り付けられている。フィルター１５５としては、例えば、プレス加工などでフィルム材に貫通孔をあけたものや、ＰＡＬＬ社製のＭＭＭ膜などの非対称膜、例えば織布のような対称膜などを採用することができる。

図１３に示したように、本実施形態のカートリッジ７Ａが、ホルダー２５に装着されると、インク供給口８０の囲壁８３が印刷材導入部３３のパッキン５７と当接し、囲壁８３によって囲まれた空間内に印刷材導入部３３の筒状部５３が挿入される。つまり、囲壁８３は、筒状部５３よりも外側から印刷材導入部３３の流路５１を囲む。そして、囲壁８３によって囲まれた空間内において、フィルター１５５が、印刷材導入部３３のフィルター５５に接触する。これにより、インク収容部１３９に収容されているインクが、フィルター１５５及びフィルター５５を経て流路５１に供給される。すなわち、フィルター１５５は、インク収容部１３９に収容されたインクをプリンター５（図１）に受け渡す多孔部材として機能する。

第２実施形態においても、第１実施形態のカートリッジ７と同様、囲壁８３の内側の空間Ｓ内に連通孔９１が設けられている。図１２に示すように、連通孔９１は、カートリッジ７Ａの内部のうち、シート部材１３７によって密閉されない空間１４５Ｂ（図９及び図１０も参照）に接続する。この空間１４５Ｂは、先に説明した大気室１４５Ａへ接続し、貫通孔１４３を介してケース１２０の外部へと接続している。つまり、囲壁８３の内側の空間Ｓ内が、空間１４５Ｂ及び大気室１４５Ａからなる通気路１４５を介して大気に連通する。これにより、第１実施形態と同様、囲壁８３の内側の空間Ｓ内の圧力変動を低く抑えることができる。

また、第２実施形態では、フィルター１５５におけるメニスカス耐圧Ｐが、フィルター１５５を介してインクが導出されるときにフィルター１５５の内側に作用する圧力ＰＡと、フィルター１５５を介してインクが導出されるときに通気路１４５内に作用する圧力ＰＢとの差との絶対値よりも大きい値に設定されている。すなわち、本実施形態においても、第１実施形態と同様、メニスカス耐圧Ｐが、上記（１）式の関係を満たす値に設定されている。メニスカス耐圧Ｐ、圧力ＰＡ、圧力ＰＢの具体的な値は、先に説明した第１実施形態と同様である。また、作用効果についても、第１実施形態で説明したとおりである。

［変形例］
上記の実施形態では、ケース６０，１２０が、第１〜第７壁７１〜７７を構成するケース本体６１，１２１と、第８壁７８を構成する蓋部材６３，１２３とによって構成されていたが、ケースの構成はこれに限られない。たとえば、第３壁７３を蓋部材によって構成し、その他の壁７１，７２，７４〜７８をケース本体によって構成するようにしても良い。また、ケースを、３つ以上の部品によって構成するようにしても良い。また、壁の数も８つである必要はない。たとえば、ケースを円柱や楕円柱の形状にしたり、直方体や立方体にしたりすることも可能である。

また、上記の実施形態では、インク供給口８０，８０Ａが、ケース６０，１２０の第２壁７２から外側に突出した状態で設けられていたが、インク供給口はケースの壁から突出しないように設けられていても良い。インク供給口がケースの壁から突出していない場合でも、インク供給口が塞がれることによって圧力が変動するような空間が形成され、このような圧力変動によって、多孔部材を介して空気がインク室やプリンターに流入し得る状況にあるならば、本発明を適用することが可能である。

本発明は、インクジェットプリンター及びそのインクカートリッジに限らず、インク以外の他の印刷材を噴射する任意の印刷装置及びその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印刷装置及びそのカートリッジに適用可能である。
（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する印刷装置。（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を噴射する印刷装置。（４）バイオチップ製造に用いられる生体有機物を含む印刷材を噴射する印刷装置。（５）精密ピペットとしての試料印刷装置。（６）潤滑油の印刷装置。（７）樹脂液の印刷装置。（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印刷装置。（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印刷装置。（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印刷装置。（１１）他の任意の微小量の液滴を吐出させる印刷材噴射ヘッドを備える印刷装置。

なお、「液滴」とは、印刷装置から吐出される印刷材の状態をいい、粒状、涙状、糸状に尾を引くものも含むものとする。また、「印刷材」とは、印刷装置が噴射させることができるような材料であれば良い。例えば、「印刷材」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「印刷材」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「印刷材」に含まれる。上記のような「印刷材」を、「液状体」とも表現することができる。液体や液状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。

１…インクジェットプリンター、５…プリンター、７，７Ａ…カートリッジ、１９…印刷ヘッド、２５…ホルダー、２５Ａ…底部、３１…凹部、３３…印刷材導入部、３５…レバー、３７…係合穴、５１…流路、５３…筒状部、５５…フィルター、５７…パッキン、６０…ケース、６１…ケース本体、６１Ａ…凹部、６３…蓋部材、６５…第１フォーム、６７…第２フォーム、６９…シート部材、６９Ａ…封止部、６９Ｂ…剥離部、７０…インク収容部、７１…第１壁、７２…第２壁、７３…第３壁、７４…第４壁、７５…第５壁、７６…第６壁、７７…第７壁、７８…第８壁、８０，８０Ａ…インク供給口、８１，８１Ａ…供給孔、８３…囲壁、８５…貫通孔、８７…突起部、８９…突起部、９１…連通孔、９３…回路基板、９５…接点機構、９７…端子、１０１…溝、１０１Ａ…蛇行部、１０３…端部、１１１…通気路、１２０…ケース、１２１…ケース本体、１２３…蓋部材、１３１…弁ユニット、１３３…コイルばね、１３５…受圧板、１３７…シート部材、１３９…インク収容部、１４１…通気孔、１４３…貫通孔、１４５…通気路、１４５Ａ…大気室、１４５Ｂ…空間、１５１…板ばね、１５３…フォーム、１５５…フィルター、１５７…凹部、１６１…インク、１６３…カバーバルブ、１６５…レバーバルブ、１６７…ばね部材、１７１…大気導入口、１７３…弁部、１７５…レバー部、Ｐ…印刷用紙。

Claims (3)

1. ケースの内部に設けられた印刷材収容部と、前記印刷材収容部に収容された印刷材を印刷装置に供給する供給口と、を備え、
   前記供給口には、前記印刷材を導出する多孔部材が設けられ、
   前記ケースには、前記ケースの内部と外部とを連通させる貫通孔が設けられ、
   前記ケースの内部に、前記供給口内部の空間と前記貫通孔とを接続する通気路が設けられ、
   前記通気路内と前記印刷材収容部とを導通させる通気孔と、前記通気孔を開閉する弁と、を有し、前記弁は、通常は前記通気孔を閉じており、前記印刷材収容部の容積が所定の値まで減少したときにのみ前記通気孔から離れるように構成され、前記弁が通気口から離れたときに前記通気路内の大気が前記印刷材収容部に導入される、
   カートリッジであって、
   前記多孔部材のメニスカス耐圧が、前記多孔部材を介して前記印刷材が導出されるときに前記多孔部材の内側に作用する圧力と、前記多孔部材を介して前記印刷材が導出されるときに前記通気路内に作用する圧力との差の絶対値よりも大きい、ことを特徴とするカートリッジ。
2. 請求項１に記載のカートリッジであって、
   前記ケースの内部において、前記印刷材収容部と前記通気路とが、互いに隔離されている、ことを特徴とするカートリッジ。
3. ケースの内部に設けられた印刷材収容部と、前記印刷材収容部に収容された印刷材を印刷装置に供給する供給口と、を備え、
   前記供給口には、前記印刷材を導出する多孔部材が設けられ、
   前記ケースには、前記ケースの内部と外部とを連通させる貫通孔が設けられ、
   前記ケースの内部に、前記供給口内部の空間と前記貫通孔とを接続する通気路が設けられた、カートリッジであって、
   前記多孔部材のメニスカス耐圧が、前記多孔部材を介して前記印刷材が導出されるときに前記多孔部材の内側に作用する圧力と、前記多孔部材を介して前記印刷材が導出されるときに前記通気路内に作用する圧力との差の絶対値よりも大きく、
   前記印刷材収容部と前記通気路との間に、可撓性を有するシート部材が設けられており、前記印刷材収容部と前記通気路とが、前記シート部材によって隔離されている、ことを特徴とするカートリッジ。