インクカートリッジおよびインクジェットプリンタ
【課題】インク消費に伴って可動蓋が下降する複数のインク室に各色のインクが充填されているインクカートリッジのインクの混色、インク内への異物混入を防止すること。
【解決手段】インクカートリッジ１０の各インク室１３（１）〜１３（４）は、昇降可能な可動蓋３３とインク室内周側面３１ａの隙間３７に形成されたインクメニスカスによって密閉状態のインク貯留部３５が形成され、インク貯留部３５からインク取り出し部１５を介してインクが外部に供給される。衝撃などが加わって隙間３７から可動蓋３３の背面側にインクが流出しても、背面側の部分は仕切り板２０によってインク室毎に独立した空間３８に仕切られているので、インクの混色が発生しない。流出したインクが廃インク室１４のインク吸収体１７に接触していないので、異物の混入も起きないので、再び隙間３７を介してインク貯留部３５に戻ったインクを用いても問題がない。
【解決手段】インクカートリッジ１０の各インク室１３（１）〜１３（４）は、昇降可能な可動蓋３３とインク室内周側面３１ａの隙間３７に形成されたインクメニスカスによって密閉状態のインク貯留部３５が形成され、インク貯留部３５からインク取り出し部１５を介してインクが外部に供給される。衝撃などが加わって隙間３７から可動蓋３３の背面側にインクが流出しても、背面側の部分は仕切り板２０によってインク室毎に独立した空間３８に仕切られているので、インクの混色が発生しない。流出したインクが廃インク室１４のインク吸収体１７に接触していないので、異物の混入も起きないので、再び隙間３７を介してインク貯留部３５に戻ったインクを用いても問題がない。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクの消費に伴って可動部材が下降する構成の複数のインク室を備えたインクカートリッジに関し、さらに詳しくは、落下等により衝撃が加わった場合に、各インク室の可動部材の背面側に流出したインクの混色や、当該インクが外部に漏れ出ることを防止可能なインクカートリッジに関するものである。また、本発明は、かかるインクカートリッジをインク供給源とするインクジェットプリンタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタのインクカートリッジとしては、インクが充填された可撓性のインク袋を剛性のプラスチックケースに収納した構成の袋式インクタンクや、インクを吸収保持したフォームやフェルトを剛性のプラスチックケースに収納した構成のフォーム式インクタンクが知られている。しかしながら、袋式インクタンクやフォーム式インクタンクは充填されているインクの取り出し効率が悪いという問題点がある。また全容量に対するインクの充填効率が低いので、インクタンクの小型化が困難であるとう問題点がある。さらに、袋式インクタンクでは、インク袋のインクシール不良によるインク漏れ、輸送時におけるインク袋とこれが収納されているプラスチックケースとの擦れに起因するインク袋の破れによるインク漏れなどの危険性がある。擦れや破れを防止するためにはインク袋を構成している可撓性材料の剛性、強度を高くすればよいが、このようにすると、インク供給用の負圧が増加してしまい、また、インク残量が増加する、インク残量のばらつきが増加するなどの弊害が発生してしまう。さらには、フォーム式インクタンクの場合には、フォームにインクを吸収保持させているので、ここから供給されるインク中に異物が混入する危険性が高く、異物がインクジェットヘッドの側に侵入してヘッド詰まりなどの弊害を引き起こす危険性が高い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本願出願人は、このような問題点に鑑みて、構造が簡単でコンパクトに構成でき、しかも、インク取り出し効率およびインク充填効率の高いインクカートリッジを提案している。例えば、下記の特許文献においてかかるインクカートリッジを提案している。
特願２００２−２３８４９１号（特開２００４−７４５９９号公報）
【０００４】
図７にはこの特許文献に記載された形式のインクカートリッジを示してある。この図に示すように、インクカートリッジ１００は、カートリッジケース１０１の内部に、上端が開口した４つのインク室１０２（１）〜１０２（４）が並列配置され、これらの上側部分から側方部分に掛けてＬ状に廃インク室１１０が形成されている。
【０００５】
各インク室１０２（１）〜１０２（４）は、それらの内周側面１０２ａに沿って上下に移動可能な可動蓋１０３（１）〜１０３（４）と、各インク室１０２（１）〜１０２（４）の底面に形成したインク取り出し部１０４（１）〜１０４（４）とを備えている。また、インク室底面１０２ｂとインク室内周側面１０２ａと各可動蓋１０３（１）〜１０３（４）によりインク貯留部１０５が区画形成されており、ばね部材１０６によって可動蓋１０３（１）〜１０３（４）が常に上方に付勢され、これにより、インク貯留部１０５が負圧状態に保持されている。
【０００６】
インク室内周側面１０２ａと各可動蓋１０３（１）〜１０３（４）の隙間に形成されているインクメニスカスの強度は、インク取り出し部１０４（１）〜１０４（４）に作用するインクジェットヘッド側のインク吸引力によって破壊することの無い強度に設定されている。
【０００７】
この構成のインクカートリッジ１００は、独立した各インク室１０２（１）〜１０２（４）に異なる色のインクを貯留した多色用のインクカートリッジとして用いることができる。
【０００８】
しかしながら、この構成のインクカートリッジ１００では、各インク室１０２（１）〜１０２（４）のインク貯留部１０５は可動蓋１０３（１）〜１０３（４）とインク室内周側面１０２ａの隙間に形成されたインクメニスカスにより当該インク貯留部１０５に保持されている。従って、インクカートリッジ１００を誤って落下させた場合や、インクカートリッジ１００に衝撃力が加わった場合には、インクメニスカスが壊れて、可動蓋１０３（１）〜１０３（４）の背面側、すなわち、廃インク室１１０の側にインクが流出する惧れがある。
【０００９】
廃インク室１１０の側にインクが流出すると、各インク室１０２（１）〜１０２（４）から流出したインクが相互に混じり合う可能性がある。可動蓋１０３（１）〜１０３（４）の背面側に流出したインクは、再びインク貯留部１０５の側に戻るので、混色状態のインクが各インク貯留部１０５に戻る危険性がある。また、廃インク室１１０にはフォームやフェルト製のインク吸収材が充填されているので、インク吸収材に含まれている細かな異物が流出したインクに混入して、インク貯留部１０５の側に侵入する危険性もある。
【００１０】
本発明の課題は、このような点に鑑みて、廃インク室からの異物侵入を防止可能なインクカートリッジを提案することにある。
【００１１】
また、本発明の課題は、廃インク室からの異物混入および流出したインクの混色を防止可能なインクカートリッジを提案することにある。
【００１２】
さらに、本発明の課題は、かかる新しいインクカートリッジをインク供給源とするインクジェットプリンタを提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するために、本発明のインクカートリッジは、
内部を大気に開放する為の大気開放孔を備えたカートリッジケースと、
このカートリッジケースの内部において、上端が開口した状態に形成された複数のインク室と、
各インク室の上端開口部を封鎖した状態に配置され、前記カートリッジケースの内部を、各インク室と、各インク室から溢れたインクを収容するための共通のインクトラップとに仕切っている仕切り部材と、
前記インクトラップ内に充填したインクを吸収保持可能なインク吸収体とを有し、
各インク室は、当該インク室の底面に形成されているインク取り出し部と、当該インク室の内周側面との隙間にインクメニスカスを形成しインク収容量の変化に伴い当該インク室の前記内周側面に沿って移動可能な可動部材と、前記底面、前記内周側面および前記可動部材によって区画形成されているインク貯留部と、このインク貯留部を負圧状態に保持するために、前記可動部材を付勢している付勢部材とを備えており、
前記インクトラップは前記大気開放孔を介して大気に開放されており、
前記仕切り部材は、各インク室の前記上端開口部を封鎖している部位における前記内周側面から離れた位置に形成された複数の大気連通孔を備え、
各インク室の前記可動部材と、当該インク室の前記上端開口部を封鎖している前記仕切り部材の部位との間の空間が、各大気連通孔を介して前記インクトラップに連通していることを特徴としている。
【００１４】
本発明のインクカートリッジでは、インク室の上端開口部がインク室内周側面から離れ且つ上端開口部に対応した部位に形成され、前記インク室を前記大気開放孔を介して大気開放するための大気連通孔を備えた仕切り部材によって封鎖されている。すなわち、インク室はインクトラップから仕切られている。従って、可動部材の外周から背面側に流出したインクは大気連通孔からインクトラップ側に流出しにくい。たとえ、流出したとしても、インクトラップによりトラップされるためインクカートリッジの大気開放孔からのインク流出を防止できる。
【００１５】
また、各インク室の上端開口部が仕切り部材によって封鎖されている。従って、各インク室において可動部材の背面側に流出したインクが、相互に混ざり合ってしまうことを防止できる。よって、流出したインクが再びインク貯留部に戻った場合においても混色による弊害が発生しない。また、可動部材の背面側に流出したインクに異物が混入し、インク貯留部に異物が侵入してしまうこともない。
【００１６】
ここで、本発明では、前記インク吸収体は、各大気連通孔から離れた位置において各大気連通孔を取り囲む状態に充填されていることを特徴としている。
【００１７】
大気連通孔にインク吸収体が接している場合には、可動部材の背面側に流出したインクが大気連通孔からインク吸収体の側に吸い上げられてしまい、インクの無駄が発生する。しかし、本発明では、大気連通孔からインクトラップの側に漏れ出たインクのみがインク吸収体に吸収されるので、インクの無駄を最小限に食い止めることができる。また、大気連通孔の周囲がインク吸収体によって包囲されているので、インク室からインクトラップの側に流出したインクがインク吸収体に吸収され、インク室に戻ってしまうことがない。
【００１８】
また、本発明では、前記インクトラップの側の各大気連通孔は、前記仕切り部材の上面より突出している上端突出部に形成されていることを特徴としている。このようにすれば、インク室から大気連通孔を介して仕切り部材の上面に溢れ出たインクはインク室に戻ることが阻止されるので、インクと共に異物が混入し、インク貯留部に異物が侵入するという弊害を防止できる。
【００１９】
本発明において、前記カートリッジケースの底板部分により前記インク室底面が規定される場合には、当該底板部分に、前記インク取り出し部と、前記インクトラップに廃インクを回収するための廃インク回収部を形成し、前記カートリッジケースの天板部分に前記大気開放孔を形成すればよい。
【００２０】
一方、本発明はインクジェットプリンタに関するものであり、上記構成のインクカートリッジをインク供給源とすることを特徴としている。本発明によれば、インクカートリッジにおいてインクの混色、インクへの異物混入、インク貯留部への気泡の侵入を防止できるので、インクジェットヘッドの目詰まりなどの危険性がなく、常に高印字品位の印刷を行うことができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のインクカートリッジにおいては、インク室の上端開口部がインク室内周側面から離れ且つ上端開口部に対応した部位に形成され、前記インク室を前記大気開放孔を介して大気開放するための大気連通孔を備えた仕切り部材によって封鎖されている。インクカートリッジを落下させた場合、衝撃力が作用した場合などにおいて、インク貯留部から可動部材の背面側にインクが流出しても、仕切り部材の上側の大気連通孔は、インク室の内周側面から離れ部位に形成されているので、可動蓋の周囲から流出したインクが大気連通孔からインクトラップの側に直接に漏れ出てしまうことがない。流出したインクは仕切り部材によって仕切られたインク室の可動部材の背面側の空間に一旦溜まるが、再び各インク室のインク貯留部に戻り、所定のインク取り出し量を保つことができる。
【００２２】
多色用のインクカートリッジの場合も同様に各インク室から流出したインクが、それぞれ各インク室の背面側の空間に溜まるので、各色のインクの混色を防止できる。よって、流出したインクが再び各インク室のインク貯留部に戻っても問題が発生しない。インクが流出したとしても、インクトラップによりトラップされるためインクカートリッジの大気開放孔からのインク流出を防止できる。
【００２３】
また、インクトラップ側において、大気連通孔の周囲がインクを吸収するインク吸収体によって包囲されている場合には、インク室から流出したインクがインク吸収体に吸収されてインク室に戻れないので効果的である。大気連通孔からインク吸収体を離してある場合には、可動部材の背面側に流出したインクが大気連通孔からインク吸収体に吸い上げられてしまうことがなく、大気連通孔からインクトラップに漏れ出たインクのみがインク吸収体に吸収される。よって、インクの無駄を極力防止できる。
【００２４】
さらに、仕切り部材の大気連通孔が、仕切り部材の上面より突出している上端突出部に形成した場合には、インク室のインクが大気連通孔から仕切り部材の上面に溢れ出た場合に、当該インクが再びインク室に戻ることが阻止されるので、インクに混入した異物がインク貯留部に侵入するという弊害を防止できる。
【００２５】
一方、本発明のインクカートリッジをインク供給源とするインクジェットプリンタでは、衝撃が加わった場合でも、インクカートリッジのインク室においては、インク室内への異物混入、気泡混入が発生せず、また、多色印字用のインクカートリッジの場合にはインクの混色も発生しない。よって、インクノズルの目詰まりの発生が起きず、印字品位に優れた印字を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に、図面を参照して、本発明を適用したインクカートリッジを備えたインクジェットプリンタの実施の形態を説明する。
【００２７】
（インクジェットプリンタ）
図１は本実施の形態に係るインクジェットプリンタの概略構成図である。インクジェットプリンタ１は、記録用紙２を紙送り方向Ｙに向けて搬送するプラテン３と、このプラテン３にノズル面が対峙しているインクジェットヘッド４と、このインクジェットヘッド４を印刷方向Ｘに向けて往復移動させるためのキャリッジ５と、インクジェットヘッド４の各インクノズルに各色のインクを供給する多色印字用のインクカートリッジ１０を装着可能なインクカートリッジ装着部７と、各部分の駆動を制御する駆動制御装置８とを有している。
【００２８】
インクカートリッジ１０には、後述のように、例えば、ブラックインク、シアンインク、イエローインク、マゼンタインクがそれぞれ貯留されている独立した４つのインク室と廃インクを回収する１つの廃インク室とが備わっている。インクカートリッジ装着部７には、各インク室からインクを取り出すためのインク供給針７（１）〜７（４）と、廃インクを排出するためのインク回収針７（５）とが備わっている。このインクカートリッジ装着部７にインクカートリッジ１０を装着すると、インクカートリッジ１０からインクジェットヘッド４へ、各色のインクを供給するインク供給経路が形成される。
【００２９】
また、インクジェットプリンタ１は、プラテン３から印刷方向Ｘに外れた位置に、ノズルキャップ９を備えている。このノズルキャップ９はインクポンプ６を介してインク回収針７（５）に繋がっている。従って、インクカートリッジ１０をインクカートリッジ装着部７に装着すると、ノズルキャップ９からインク回収針７（５）を経てインクカートリッジ１０内の廃インク室に到る廃インク回収経路が形成される。インクジェットヘッド４のノズル面４ａにノズルキャップ９を被せた状態でインクポンプ６を駆動すると、ヘッド側から廃インクを廃インク室に回収できる。
【００３０】
（インクカートリッジ）
図２（ａ）〜（ｄ）はインクカートリッジ１０を示す平面図、正面図、左側側面図および右側側面図であり、図３はその斜視図であり、図４はその分解斜視図である。また、図５（ａ）および（ｂ）は図２のＡ−Ａで切断した部分を示す断面図および拡大部分断面図である。
【００３１】
まず、これらの図を参照して、インクカートリッジ１０の全体構成を説明する。インクカートリッジ１０は、横に長い扁平な矩形筒状のカートリッジケース１２と、この内部を仕切ることにより形成されている４個のインク室１３（１）〜１３（４）および１個の廃インク室１４とを備えている。カートリッジケース１２は、ケース本体１２ａと、このケース本体１２ａの上端開口を封鎖しているケース蓋板（カートリッジケースの天板部分）１２ｂから構成されており、ケース蓋板１２ｂは薄板状で、裏面はほぼ平坦面となっている。ケース本体１２ａの底板部分２１には、各インク室１３（１）〜１３（４）からインクを取り出すためのインク取り出し部１５（１）〜１５（４）と、廃インクを廃インク室１４に回収するための廃インク回収部１６が形成されている。
【００３２】
次に、インクカートリッジ１０の各部分を詳細に説明する。カートリッジケース１２のケース本体１２ａは、インク取り出し部１５（１）〜１５（４）および廃インク回収部１６が形成されている底板部分２１と、この底板部分２１の長辺側の縁から直角に起立している一対の側板部分２２、２３と、底板部分２１の短辺側の縁から垂直に起立している一対の端板部分２４、２５から構成されている。本実施の形態では、端板部分２５は円弧形状をしており、前後の側板部分２２、２３に滑らかに連続している。
【００３３】
カートリッジケース１２のケース本体１２ａの内部には、一対の側板部分２２、２３の間に掛け渡した状態に形成した４ヶ所の仕切り板部分２６、２７、２８、２９によって、上端が開口している４個の円形断面のインク室１３（１）〜１３（４）が形成されている。各インク室１３（１）〜１３（４）の上端開口部１３ａは一枚のプラスチック製などの素材からなる仕切り部材である仕切り板２０によって封鎖されている。
【００３４】
ここで、図６（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、仕切り板２０を上面側および裏面側から見た場合の斜視図である。これらの図に示すように、仕切り板２０の裏面には、各インク室１３（１）〜１３（４）の上端開口部１３ａの円環状縁端面１３ｂ(図４参照）に対応した４つの円環状突起２０ａが形成されている。円環状縁端面１３ｂに対して当該突起２０ａを熱融着することにより、当該円環状端面１３ｂに仕切り板２０が接合されている。
【００３５】
仕切り板２０における各円環状突起２０ａの中心には、当該仕切り板２０を厚さ方向に貫通している大気連通孔２０ｂが形成されている。各大気連通孔２０ｂの裏面側の外周縁部分には垂直に突出させた円筒状突起２０ｃが形成されている。各大気連通孔２０ｂの仕切り板上面側の開口端は、仕切り板上面２０ｅよりも突出している上端突出部２０ｄの中央部に位置している。
【００３６】
再び、図２〜図５を参照して説明すると、仕切り板２０とケース蓋板１２ｂの間には、横方向に延びる細長い空間のインクトラップが形成されている。また、端板部分２４と仕切り板部分２６の間には廃インク用の空間部が形成されている。本実施の形態では、インクトラップと廃インク室とは連通して略Ｌ状の空間を成しているので、これらを廃インク室１４と呼ぶものとする。
【００３７】
廃インク室１４にはフォーム、フェルトなどのインク吸収体１７が充填されている。ケース蓋板１２ｂにおけるインク室１３（１）よりも横方の部位には大気開放孔１２ｄが形成され、廃インク室１４はこの大気開放孔１２ｄを介して大気開放されている。ここで、廃インク室１４において、仕切り板２０の各大気連通孔２０ｂが位置している部分にはインク吸収体１７が存在しない円形断面の空所１４ａがそれぞれ形成されている。これにより、大気連通孔２０ｂは当該空所１４ａによってインク吸収体１７から隔てられている。
【００３８】
次に、インク室１３（１）〜１３（４）の構造を説明する。これらのインク室１３（１）〜１３（４）には、ブラックインク、シアンインク、マゼンタインクおよびイエローインクがそれぞれ充填されている。これらのインク室１３（１）〜１３（４）の構造は同一であるので、インク室１３（２）の構造を以下に説明し、それ以外のインク室１３（１）、１３（３）、１３（４）の説明に当たっては対応する部分には同一符号を付して説明するものとする。
【００３９】
インク室１３（２）は、底板部分２１と、一対の側板部分２２、２３と、一対の仕切り板部分２７、２８とによって構成されている円筒状容器部分３１を備えている。この円筒状容器部分３１の上端開口部、すなわちインク室１３（２）の上端開口部１３ａは、上記のように仕切り板２０によって封鎖されている。円筒状容器部分３１の内部には、仕切り板２０を熱融着するのに先立って上端開口部１３ａからコイルばね３４および可動蓋（可動部材）３３が挿入されている。可動蓋３３は、コイルばね３４（付勢部材）によって上方に付勢されている。円筒状容器部分３１の底面中心部分にはインク取り出し部１５（２）が形成されている。
【００４０】
円筒状容器部分３１の底面３１ｂと、その内周側面３１ａと、可動蓋３３によって、インクが貯留されているインク貯留部３５が区画形成されている。可動蓋３３の上側空間３８は、仕切り板２０に形成されている大気連通孔２０ｂを介して、大気開放されている廃インク室１４に連通している。
【００４１】
可動蓋３３は、円筒状容器部分３１の内周側面３１ａに沿って上下に往復移動可能であり、円盤状の蓋本体部分３３ａと、この外周縁から下方に延びている一定長さの筒状胴部３３ｂとを備えている。筒状胴部３３ｂを所定の長さとすることにより、可動蓋３３のがたつきや筒状胴部３３ｂの内周側面に対するかじりなどを伴うことなく、円滑に可動蓋３３を移動させることができる。インク貯留部３５にインクを充填すると、可動蓋３３と円筒状容器部分３１の内周側面３１ａとの隙間３７にインクが進入してインクメニスカスを形成する。この隙間３７を適切な寸法に設定することにより、インク取り出し部１５（２）に作用するインク吸引力よりも当該隙間３７に形成されるインクメニスカスの強度を大きくして、インク吸引時においてもインクメニスカスが壊れることの無い様にすることができる。
【００４２】
例えば、可動蓋３３の筒状胴部３３ｂの外径寸法が円筒状容器部分３１の内周側面３１ａの内径寸法よりも約０．１ｍｍ小さくなるように形成されている。この場合、可動蓋３３が円筒状容器部分３１に同心状態に挿入されると、これらの間には幅０．０５ｍｍの隙間３７が円環状に形成されることになる。また、筒状胴部３３ｂの内周側面に対するかじりがないように長さを８ｍｍに設定している。
【００４３】
また、コイルばね３４による可動蓋３３の押し上げ力によって、インク貯留部３５は常に所定の負圧状態に保持されているので、インク取り出し部１５（２）にインク吸引力が作用しない状態においても、インク貯留部３５からインク取り出し部１５（２）を介してインクが外部に漏洩することがない。
【００４４】
さらに、コイルばね３４による可動蓋３３の押し上げ力はインクメニスカスの強度およびインク取り出し孔１５ｂに作用するインク吸引力よりも小さくなるように設定されているので、コイルばね３４の押し上げ力でインクメニスカスを壊して気泡がインク貯留部３５に進入することなく、インク取り出し部１５（２）からインクが吸引されると、インク吸引量に応じて可動蓋３３がインク取り出し部１５（２）の側に移動することになる。例えば、コイルばねの押し上げ力は隙間３７のメニスカス強度から５ｇｆ〜１５ｇｆに設定されている。
【００４５】
ここで、上記のように、各インク室１３（１）〜１３（４）の上端開口部１３ａの中心部分に対応する仕切り板２０の裏面部分には下方に僅かに突出した円筒状突起２０ｃがそれぞれ形成されている（図６（ｂ）参照）。可動蓋３３の上面中央部分は平坦な面とされているので、可動蓋３３が上昇すると、円形突起２０ｃに実質的に線接触状態で当接して、当該可動蓋３３がそれ以上上昇することはない。
【００４６】
また、図５（ｂ）に示すように、各インク室１３（１）〜１３（４）におけるインク貯留部３５の内周側面３１ａにおける底面３１ｂの近傍部分は、下方に向かうに連れて内径寸法が漸減しているテーパ状内周側面部分３１ｄとされている。また、このテーパ状内周側面部分３１ｄの下端３１ｅの内径寸法は可動蓋３３の外径寸法と同一とされ、これよりも下側部分は円弧状の湾曲内周面部分３１ｆとされ、この湾曲内周面部分３１ｆの下端が底面３１ｂに滑らかに連続している。従って、可動蓋３３が下降して底面３１ｂに接近すると、可動蓋３３と内周側面３１ａの隙間が狭くなり、従って、そこに形成されるインクメニスカス強度が高くなる。可動蓋３３の下端がテーパ状内周側面部分３１ｄの下端に至ると、可動蓋３３が当該内周側面部分に嵌り込み、ロックされた状態が形成されている。
【００４７】
次に、本例のインク取り出し部１５（２）の構造を説明する。円筒状容器部分３１の底面中心には円形開口４１が形成され、この外周縁部分からは底板部分２１の下方に突出した円筒枠４２が形成されている。この円筒枠４２には円盤状のゴムパッキン４３が装着されており、その中心に開けた貫通孔がインク取り出し孔１５ｂとして機能する。円形開口４１のインク貯留部側の外周縁部分からも円筒枠４４が上方に突出しており、この中心開口部分がインク取り出し孔１５ｂとインク貯留部３５とを連通する連通路４５とされている。この連通路４５には、インク取り出し孔１５ｂを封鎖可能な弁４６が配置されており、この弁４６は常にコイルばね４７によってゴムパッキン４３の背面に押し付けられ、インク取り出し孔１５ｂを封鎖している。
【００４８】
インク貯留部３５内に突出している円筒枠４４の上端開口には異物除去用のフィルタ４９が取り付けられている。従って、インク貯留部３５からインク供給針７（２）の側に供給されるインクに混入している異物がこのフィルタ４９によって捕捉され、インクジェットヘッド４の側に入り込むことを防止できる。
【００４９】
（インク供給動作、作用効果）
このように構成した本例のインクカートリッジ１０のインク供給動作、および作用効果を説明する。図５に示すように、インク室１３（１）〜１３（４）のインク貯留部３５内に各色のインクが充填されている状態では可動蓋３３が仕切り板２０の側に偏位している。すなわち、可動蓋３３は円筒状容器部分３１の上端位置近傍に位置している。
【００５０】
また、可動蓋３３と円筒状容器部分３１の内周側面３１ａとの隙間３７にはインクメニスカスが形成されているので、廃インク室１４に通じている可動蓋３３の背面側の上側空間３８とインク貯留部３５とは当該可動蓋３３によって仕切られた状態にある。さらに、コイルばね３４によって可動蓋３３が押し上げられているので、インク貯留部３５は所定の負圧状態に保持されている。
【００５１】
インク取り出し孔１５ｂに、インクジェットプリンタ１のインクジェットヘッド４の側からのインク吸引力が作用すると、可動蓋３３はコイルばね３４のばね力に逆らってインク取り出し孔１５ｂの側に移動するので、所定量のインクがインク取り出し孔１５ｂからインクジェットヘッド４の側に供給される。
【００５２】
ここで、移動する可動蓋３３と円筒状容器部分３１の内周側面３１ａの隙間３７に形成されているインクメニスカスの強度はインク吸引力よりも大きいので、インク吸引力によってインクメニスカスが破壊されることはない。よって、可動蓋３３の上側から当該隙間３７を介して気泡がインク貯留部３５の側に進入することはない。また、当該隙間３７を介してインク貯留部３５の側から可動蓋３３の上側にインクが漏れ出ることもない。
【００５３】
各インク室１３（１）〜１３（４）におけるインクエンドの状態では、各可動蓋３３が円筒状容器部分３１の底面に当たる位置まで下降し、インク貯留部３５の容積が最小となる。可動蓋３３が円筒状容器部分３１の底面近傍まで下降して、円筒状容器部分３１のテーパ状内周側面部分３１ｄに到った後は、図５（ｂ）を参照して説明したように、可動蓋３３の下降に伴って、可動蓋３３とテーパ状内周側面部分３１ｄの隙間３７が漸減する。この結果、可動蓋３３の下降に伴って、隙間３７に形成されているインクメニスカスの強度が大きくなる。可動蓋３３が下降すると、コイルばね３４が圧縮され、可動蓋３３の押し上げ力が増加するので、インクメニスカスが壊れ易くなる。
【００５４】
しかしながら、上記のように、可動蓋３３の下降に伴ってインクメニスカス強度が大きくなるので、インクメニスカスが破壊されることを確実に回避できる。よって、インク残量が少なくなった状態においても、インクメニスカスが壊れて気泡がインク貯留部３５に侵入することを防止できる。
【００５５】
なお、可動蓋３３がテーパ状内周側面部分３１ｄの下端３１ｅに至ると、その部分の内径寸法は可動蓋３３の外径寸法と同一であるので、可動蓋３３はここに嵌り込み、ロックされた状態になる。
【００５６】
ここで、この構成のインクカートリッジ１０を誤って落下させた場合、あるいはインクカートリッジ１０に衝撃力が加わった場合について説明する。この場合には、可動蓋３３が振動して、一時的に隙間３７のインクメニスカスが壊れるなどして、可動蓋３３の背面側にインクが流出することがある。可動蓋３３の背面側の空間３８は、可動蓋３３と仕切り板２０とによって、各インク室１３（１）〜１３（４）毎に独立した空間となっている。
【００５７】
従って、ここに流出したインクが、他のインク室から流出したインクと混じ合ってしまうことがない。また、大気連通孔２０ｂは、インク室の内周側面３１ａから離れ部位に形成されており、本実施の形態では各インク室の略中央部に配置されていることから、可動蓋３３の周囲から流出したインクが大気連通孔２０ｂから廃インク室１４の側に直接に漏れ出てしまうことがない。そこで背面側の空間に溜まったインクは、インク室の壁面を伝わって、再び各インク室のインク貯留部に戻るため、所定のインク取り出し量を保つことができる。
【００５８】
仕切り板２０の上側の大気連通孔２０ｂは、仕切り板上面２０ｅよりも突出している上端突出部２０ｄの中央部に設けられている、したがって、インクが廃インク室１４の側に漏れ出たとしても、流出したインクが他の大気連通孔２０ｂから各インク室１３（１）〜１３（４）に入ることはない。よって、流出したインクの混色を防止できる。
【００５９】
また、仕切り板２０の上側の大気連通孔２０ｂは、廃インク室１４に充填されているインク吸収材１７に囲まれていることから、廃インク室１４側に流出したインクはインク吸収体１７に吸収され再び各インク室１３（１）〜１３（４）に入ることはない。
【００６０】
上記のように各インク室１３（１）〜１３（４）から流出したインクが再びインク室に入ることはないので、インク吸収体１７に接触した際の異物などがインク室のインクに混入することもない。従って、例え可動蓋３３の背面側に流出したインクが再び可動蓋３３と内周側面３１ａの隙間３７を通ってインク貯留部３５に戻っても、インクには混色、異物混入などの弊害が発生しない。
【００６１】
さらには、大量のインクが流出して空間３８がインクで充たされた場合において、当該空間３８と廃インク室１４を連通している大気連通孔２０ｂにはインク吸収体１７が接していないので、当該大気連通孔２０ｂから流出したインクがインク吸収体１７に吸い上げられてしまうこともない。よって、大気連通孔２０ｂから廃インク室１４に漏れ出たインクのみがインク吸収体１７に吸収されるだけであるので、無駄インクの発生を極力抑えることができる。
【００６２】
さらにまた、可動蓋３３は、仕切り板２０の円筒状突起２０ｃに当接した状態になるので、可動蓋３３の上面が仕切り板２０に面接触して当該仕切り板２０に貼りついてしまう危険性もない。
【００６３】
これに加えて、インク残量が少なくなり、可動蓋３３が底面部分に接近した場合には、隙間３７が漸減しているので、インクメニスカス強度が増加する。よって、可動蓋３３に作用しているコイルばね３４の押し上げ力が増加しても、インクメニスカスが壊れて、気泡がインク貯留部に侵入することも確実に防止される。
【００６４】
（その他の実施の形態）
上記の実施の形態に係るインクカートリッジ１０は４つのインク室を備えているが、４つ以外の複数のインク室を備えている場合であっても、本発明を同様に適用可能である。
【００６５】
また、本実施の形態はベストの対策を施したが、それぞれの対策が全て施さなければ達成できないものではない。例えば、仕切り板２０の上側の大気連通孔２０ｂは、仕切り板上面２０ｅよりも突出している上端突出部２０ｄに設けられているが、突出していなくとも、周囲にインク吸収部体があるだけでも、他のインク室への移動を防ぎ、混色を防ぐことができるものである。
【００６６】
さらには、本実施の形態では、仕切り板２０に設けた円筒状突起２０ｃによって、仕切り板２０と可動蓋３３の接触面同士が密着するリンギング現象を無くしているが、その突起は可動蓋３３だけにあってもよいし、両方にあってもよいものである。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明を適用したインクカートリッジをインク供給源としているインクジェットプリンタの例を示す概略構成図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、図１のインクカートリッジを示す平面図、正面図、左側側面図、および右側側面図である。
【図３】図１のインクカートリッジを示す斜視図である。
【図４】図１のインクカートリッジを示す分解斜視図である。
【図５】（ａ）は図２のインクカートリッジをＡ−Ａで切断した部分の断面図であり、（ｂ）はその部分拡大断面図である。
【図６】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ図２のインクカートリッジにおける仕切り板を上側および下側から見た場合の斜視図である。
【図７】本発明の前提となるインクカートリッジを示す説明図である。
【符号の説明】
【００６８】
１ インクジェットプリンタ、４ インクジェットヘッド、７ インクカートリッジ装着部、７（１）〜７（４） インク供給針、７（５） インク回収針、１０ インクカートリッジ、１２ カートリッジケース、１２ａ ケース本体、１２ｂ ケース蓋板、１３（１）〜１３（４） インク室、１４ 廃インク室（インクトラップ）、１４ａ 空所、１５（１）〜１５（４） インク取り出し部、１６ 廃インク回収部、１７ インク吸収体、２０ 仕切り板、２０ａ 円環状突起、２０ｂ 大気連通孔、２０ｃ 円筒状突起、２０ｄ 上端突出部、２０ｅ 上面、２１ 底板部分、２２，２３ 側板部分、２４，２５ 端板部分、２６〜２９ 仕切り板部分、３１ 円筒状容器部分、３１ａ 内周側面、３１ｂ 底面、３１ｄ テーパ状内周側面部分、３３ 可動蓋、３４ コイルばね、３５ インク貯留部、３７ 隙間、３８ 可動蓋の背面側の空間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクの消費に伴って可動部材が下降する構成の複数のインク室を備えたインクカートリッジに関し、さらに詳しくは、落下等により衝撃が加わった場合に、各インク室の可動部材の背面側に流出したインクの混色や、当該インクが外部に漏れ出ることを防止可能なインクカートリッジに関するものである。また、本発明は、かかるインクカートリッジをインク供給源とするインクジェットプリンタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタのインクカートリッジとしては、インクが充填された可撓性のインク袋を剛性のプラスチックケースに収納した構成の袋式インクタンクや、インクを吸収保持したフォームやフェルトを剛性のプラスチックケースに収納した構成のフォーム式インクタンクが知られている。しかしながら、袋式インクタンクやフォーム式インクタンクは充填されているインクの取り出し効率が悪いという問題点がある。また全容量に対するインクの充填効率が低いので、インクタンクの小型化が困難であるとう問題点がある。さらに、袋式インクタンクでは、インク袋のインクシール不良によるインク漏れ、輸送時におけるインク袋とこれが収納されているプラスチックケースとの擦れに起因するインク袋の破れによるインク漏れなどの危険性がある。擦れや破れを防止するためにはインク袋を構成している可撓性材料の剛性、強度を高くすればよいが、このようにすると、インク供給用の負圧が増加してしまい、また、インク残量が増加する、インク残量のばらつきが増加するなどの弊害が発生してしまう。さらには、フォーム式インクタンクの場合には、フォームにインクを吸収保持させているので、ここから供給されるインク中に異物が混入する危険性が高く、異物がインクジェットヘッドの側に侵入してヘッド詰まりなどの弊害を引き起こす危険性が高い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本願出願人は、このような問題点に鑑みて、構造が簡単でコンパクトに構成でき、しかも、インク取り出し効率およびインク充填効率の高いインクカートリッジを提案している。例えば、下記の特許文献においてかかるインクカートリッジを提案している。
特願２００２−２３８４９１号（特開２００４−７４５９９号公報）
【０００４】
図７にはこの特許文献に記載された形式のインクカートリッジを示してある。この図に示すように、インクカートリッジ１００は、カートリッジケース１０１の内部に、上端が開口した４つのインク室１０２（１）〜１０２（４）が並列配置され、これらの上側部分から側方部分に掛けてＬ状に廃インク室１１０が形成されている。
【０００５】
各インク室１０２（１）〜１０２（４）は、それらの内周側面１０２ａに沿って上下に移動可能な可動蓋１０３（１）〜１０３（４）と、各インク室１０２（１）〜１０２（４）の底面に形成したインク取り出し部１０４（１）〜１０４（４）とを備えている。また、インク室底面１０２ｂとインク室内周側面１０２ａと各可動蓋１０３（１）〜１０３（４）によりインク貯留部１０５が区画形成されており、ばね部材１０６によって可動蓋１０３（１）〜１０３（４）が常に上方に付勢され、これにより、インク貯留部１０５が負圧状態に保持されている。
【０００６】
インク室内周側面１０２ａと各可動蓋１０３（１）〜１０３（４）の隙間に形成されているインクメニスカスの強度は、インク取り出し部１０４（１）〜１０４（４）に作用するインクジェットヘッド側のインク吸引力によって破壊することの無い強度に設定されている。
【０００７】
この構成のインクカートリッジ１００は、独立した各インク室１０２（１）〜１０２（４）に異なる色のインクを貯留した多色用のインクカートリッジとして用いることができる。
【０００８】
しかしながら、この構成のインクカートリッジ１００では、各インク室１０２（１）〜１０２（４）のインク貯留部１０５は可動蓋１０３（１）〜１０３（４）とインク室内周側面１０２ａの隙間に形成されたインクメニスカスにより当該インク貯留部１０５に保持されている。従って、インクカートリッジ１００を誤って落下させた場合や、インクカートリッジ１００に衝撃力が加わった場合には、インクメニスカスが壊れて、可動蓋１０３（１）〜１０３（４）の背面側、すなわち、廃インク室１１０の側にインクが流出する惧れがある。
【０００９】
廃インク室１１０の側にインクが流出すると、各インク室１０２（１）〜１０２（４）から流出したインクが相互に混じり合う可能性がある。可動蓋１０３（１）〜１０３（４）の背面側に流出したインクは、再びインク貯留部１０５の側に戻るので、混色状態のインクが各インク貯留部１０５に戻る危険性がある。また、廃インク室１１０にはフォームやフェルト製のインク吸収材が充填されているので、インク吸収材に含まれている細かな異物が流出したインクに混入して、インク貯留部１０５の側に侵入する危険性もある。
【００１０】
本発明の課題は、このような点に鑑みて、廃インク室からの異物侵入を防止可能なインクカートリッジを提案することにある。
【００１１】
また、本発明の課題は、廃インク室からの異物混入および流出したインクの混色を防止可能なインクカートリッジを提案することにある。
【００１２】
さらに、本発明の課題は、かかる新しいインクカートリッジをインク供給源とするインクジェットプリンタを提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するために、本発明のインクカートリッジは、
内部を大気に開放する為の大気開放孔を備えたカートリッジケースと、
このカートリッジケースの内部において、上端が開口した状態に形成された複数のインク室と、
各インク室の上端開口部を封鎖した状態に配置され、前記カートリッジケースの内部を、各インク室と、各インク室から溢れたインクを収容するための共通のインクトラップとに仕切っている仕切り部材と、
前記インクトラップ内に充填したインクを吸収保持可能なインク吸収体とを有し、
各インク室は、当該インク室の底面に形成されているインク取り出し部と、当該インク室の内周側面との隙間にインクメニスカスを形成しインク収容量の変化に伴い当該インク室の前記内周側面に沿って移動可能な可動部材と、前記底面、前記内周側面および前記可動部材によって区画形成されているインク貯留部と、このインク貯留部を負圧状態に保持するために、前記可動部材を付勢している付勢部材とを備えており、
前記インクトラップは前記大気開放孔を介して大気に開放されており、
前記仕切り部材は、各インク室の前記上端開口部を封鎖している部位における前記内周側面から離れた位置に形成された複数の大気連通孔を備え、
各インク室の前記可動部材と、当該インク室の前記上端開口部を封鎖している前記仕切り部材の部位との間の空間が、各大気連通孔を介して前記インクトラップに連通していることを特徴としている。
【００１４】
本発明のインクカートリッジでは、インク室の上端開口部がインク室内周側面から離れ且つ上端開口部に対応した部位に形成され、前記インク室を前記大気開放孔を介して大気開放するための大気連通孔を備えた仕切り部材によって封鎖されている。すなわち、インク室はインクトラップから仕切られている。従って、可動部材の外周から背面側に流出したインクは大気連通孔からインクトラップ側に流出しにくい。たとえ、流出したとしても、インクトラップによりトラップされるためインクカートリッジの大気開放孔からのインク流出を防止できる。
【００１５】
また、各インク室の上端開口部が仕切り部材によって封鎖されている。従って、各インク室において可動部材の背面側に流出したインクが、相互に混ざり合ってしまうことを防止できる。よって、流出したインクが再びインク貯留部に戻った場合においても混色による弊害が発生しない。また、可動部材の背面側に流出したインクに異物が混入し、インク貯留部に異物が侵入してしまうこともない。
【００１６】
ここで、本発明では、前記インク吸収体は、各大気連通孔から離れた位置において各大気連通孔を取り囲む状態に充填されていることを特徴としている。
【００１７】
大気連通孔にインク吸収体が接している場合には、可動部材の背面側に流出したインクが大気連通孔からインク吸収体の側に吸い上げられてしまい、インクの無駄が発生する。しかし、本発明では、大気連通孔からインクトラップの側に漏れ出たインクのみがインク吸収体に吸収されるので、インクの無駄を最小限に食い止めることができる。また、大気連通孔の周囲がインク吸収体によって包囲されているので、インク室からインクトラップの側に流出したインクがインク吸収体に吸収され、インク室に戻ってしまうことがない。
【００１８】
また、本発明では、前記インクトラップの側の各大気連通孔は、前記仕切り部材の上面より突出している上端突出部に形成されていることを特徴としている。このようにすれば、インク室から大気連通孔を介して仕切り部材の上面に溢れ出たインクはインク室に戻ることが阻止されるので、インクと共に異物が混入し、インク貯留部に異物が侵入するという弊害を防止できる。
【００１９】
本発明において、前記カートリッジケースの底板部分により前記インク室底面が規定される場合には、当該底板部分に、前記インク取り出し部と、前記インクトラップに廃インクを回収するための廃インク回収部を形成し、前記カートリッジケースの天板部分に前記大気開放孔を形成すればよい。
【００２０】
一方、本発明はインクジェットプリンタに関するものであり、上記構成のインクカートリッジをインク供給源とすることを特徴としている。本発明によれば、インクカートリッジにおいてインクの混色、インクへの異物混入、インク貯留部への気泡の侵入を防止できるので、インクジェットヘッドの目詰まりなどの危険性がなく、常に高印字品位の印刷を行うことができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のインクカートリッジにおいては、インク室の上端開口部がインク室内周側面から離れ且つ上端開口部に対応した部位に形成され、前記インク室を前記大気開放孔を介して大気開放するための大気連通孔を備えた仕切り部材によって封鎖されている。インクカートリッジを落下させた場合、衝撃力が作用した場合などにおいて、インク貯留部から可動部材の背面側にインクが流出しても、仕切り部材の上側の大気連通孔は、インク室の内周側面から離れ部位に形成されているので、可動蓋の周囲から流出したインクが大気連通孔からインクトラップの側に直接に漏れ出てしまうことがない。流出したインクは仕切り部材によって仕切られたインク室の可動部材の背面側の空間に一旦溜まるが、再び各インク室のインク貯留部に戻り、所定のインク取り出し量を保つことができる。
【００２２】
多色用のインクカートリッジの場合も同様に各インク室から流出したインクが、それぞれ各インク室の背面側の空間に溜まるので、各色のインクの混色を防止できる。よって、流出したインクが再び各インク室のインク貯留部に戻っても問題が発生しない。インクが流出したとしても、インクトラップによりトラップされるためインクカートリッジの大気開放孔からのインク流出を防止できる。
【００２３】
また、インクトラップ側において、大気連通孔の周囲がインクを吸収するインク吸収体によって包囲されている場合には、インク室から流出したインクがインク吸収体に吸収されてインク室に戻れないので効果的である。大気連通孔からインク吸収体を離してある場合には、可動部材の背面側に流出したインクが大気連通孔からインク吸収体に吸い上げられてしまうことがなく、大気連通孔からインクトラップに漏れ出たインクのみがインク吸収体に吸収される。よって、インクの無駄を極力防止できる。
【００２４】
さらに、仕切り部材の大気連通孔が、仕切り部材の上面より突出している上端突出部に形成した場合には、インク室のインクが大気連通孔から仕切り部材の上面に溢れ出た場合に、当該インクが再びインク室に戻ることが阻止されるので、インクに混入した異物がインク貯留部に侵入するという弊害を防止できる。
【００２５】
一方、本発明のインクカートリッジをインク供給源とするインクジェットプリンタでは、衝撃が加わった場合でも、インクカートリッジのインク室においては、インク室内への異物混入、気泡混入が発生せず、また、多色印字用のインクカートリッジの場合にはインクの混色も発生しない。よって、インクノズルの目詰まりの発生が起きず、印字品位に優れた印字を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に、図面を参照して、本発明を適用したインクカートリッジを備えたインクジェットプリンタの実施の形態を説明する。
【００２７】
（インクジェットプリンタ）
図１は本実施の形態に係るインクジェットプリンタの概略構成図である。インクジェットプリンタ１は、記録用紙２を紙送り方向Ｙに向けて搬送するプラテン３と、このプラテン３にノズル面が対峙しているインクジェットヘッド４と、このインクジェットヘッド４を印刷方向Ｘに向けて往復移動させるためのキャリッジ５と、インクジェットヘッド４の各インクノズルに各色のインクを供給する多色印字用のインクカートリッジ１０を装着可能なインクカートリッジ装着部７と、各部分の駆動を制御する駆動制御装置８とを有している。
【００２８】
インクカートリッジ１０には、後述のように、例えば、ブラックインク、シアンインク、イエローインク、マゼンタインクがそれぞれ貯留されている独立した４つのインク室と廃インクを回収する１つの廃インク室とが備わっている。インクカートリッジ装着部７には、各インク室からインクを取り出すためのインク供給針７（１）〜７（４）と、廃インクを排出するためのインク回収針７（５）とが備わっている。このインクカートリッジ装着部７にインクカートリッジ１０を装着すると、インクカートリッジ１０からインクジェットヘッド４へ、各色のインクを供給するインク供給経路が形成される。
【００２９】
また、インクジェットプリンタ１は、プラテン３から印刷方向Ｘに外れた位置に、ノズルキャップ９を備えている。このノズルキャップ９はインクポンプ６を介してインク回収針７（５）に繋がっている。従って、インクカートリッジ１０をインクカートリッジ装着部７に装着すると、ノズルキャップ９からインク回収針７（５）を経てインクカートリッジ１０内の廃インク室に到る廃インク回収経路が形成される。インクジェットヘッド４のノズル面４ａにノズルキャップ９を被せた状態でインクポンプ６を駆動すると、ヘッド側から廃インクを廃インク室に回収できる。
【００３０】
（インクカートリッジ）
図２（ａ）〜（ｄ）はインクカートリッジ１０を示す平面図、正面図、左側側面図および右側側面図であり、図３はその斜視図であり、図４はその分解斜視図である。また、図５（ａ）および（ｂ）は図２のＡ−Ａで切断した部分を示す断面図および拡大部分断面図である。
【００３１】
まず、これらの図を参照して、インクカートリッジ１０の全体構成を説明する。インクカートリッジ１０は、横に長い扁平な矩形筒状のカートリッジケース１２と、この内部を仕切ることにより形成されている４個のインク室１３（１）〜１３（４）および１個の廃インク室１４とを備えている。カートリッジケース１２は、ケース本体１２ａと、このケース本体１２ａの上端開口を封鎖しているケース蓋板（カートリッジケースの天板部分）１２ｂから構成されており、ケース蓋板１２ｂは薄板状で、裏面はほぼ平坦面となっている。ケース本体１２ａの底板部分２１には、各インク室１３（１）〜１３（４）からインクを取り出すためのインク取り出し部１５（１）〜１５（４）と、廃インクを廃インク室１４に回収するための廃インク回収部１６が形成されている。
【００３２】
次に、インクカートリッジ１０の各部分を詳細に説明する。カートリッジケース１２のケース本体１２ａは、インク取り出し部１５（１）〜１５（４）および廃インク回収部１６が形成されている底板部分２１と、この底板部分２１の長辺側の縁から直角に起立している一対の側板部分２２、２３と、底板部分２１の短辺側の縁から垂直に起立している一対の端板部分２４、２５から構成されている。本実施の形態では、端板部分２５は円弧形状をしており、前後の側板部分２２、２３に滑らかに連続している。
【００３３】
カートリッジケース１２のケース本体１２ａの内部には、一対の側板部分２２、２３の間に掛け渡した状態に形成した４ヶ所の仕切り板部分２６、２７、２８、２９によって、上端が開口している４個の円形断面のインク室１３（１）〜１３（４）が形成されている。各インク室１３（１）〜１３（４）の上端開口部１３ａは一枚のプラスチック製などの素材からなる仕切り部材である仕切り板２０によって封鎖されている。
【００３４】
ここで、図６（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、仕切り板２０を上面側および裏面側から見た場合の斜視図である。これらの図に示すように、仕切り板２０の裏面には、各インク室１３（１）〜１３（４）の上端開口部１３ａの円環状縁端面１３ｂ(図４参照）に対応した４つの円環状突起２０ａが形成されている。円環状縁端面１３ｂに対して当該突起２０ａを熱融着することにより、当該円環状端面１３ｂに仕切り板２０が接合されている。
【００３５】
仕切り板２０における各円環状突起２０ａの中心には、当該仕切り板２０を厚さ方向に貫通している大気連通孔２０ｂが形成されている。各大気連通孔２０ｂの裏面側の外周縁部分には垂直に突出させた円筒状突起２０ｃが形成されている。各大気連通孔２０ｂの仕切り板上面側の開口端は、仕切り板上面２０ｅよりも突出している上端突出部２０ｄの中央部に位置している。
【００３６】
再び、図２〜図５を参照して説明すると、仕切り板２０とケース蓋板１２ｂの間には、横方向に延びる細長い空間のインクトラップが形成されている。また、端板部分２４と仕切り板部分２６の間には廃インク用の空間部が形成されている。本実施の形態では、インクトラップと廃インク室とは連通して略Ｌ状の空間を成しているので、これらを廃インク室１４と呼ぶものとする。
【００３７】
廃インク室１４にはフォーム、フェルトなどのインク吸収体１７が充填されている。ケース蓋板１２ｂにおけるインク室１３（１）よりも横方の部位には大気開放孔１２ｄが形成され、廃インク室１４はこの大気開放孔１２ｄを介して大気開放されている。ここで、廃インク室１４において、仕切り板２０の各大気連通孔２０ｂが位置している部分にはインク吸収体１７が存在しない円形断面の空所１４ａがそれぞれ形成されている。これにより、大気連通孔２０ｂは当該空所１４ａによってインク吸収体１７から隔てられている。
【００３８】
次に、インク室１３（１）〜１３（４）の構造を説明する。これらのインク室１３（１）〜１３（４）には、ブラックインク、シアンインク、マゼンタインクおよびイエローインクがそれぞれ充填されている。これらのインク室１３（１）〜１３（４）の構造は同一であるので、インク室１３（２）の構造を以下に説明し、それ以外のインク室１３（１）、１３（３）、１３（４）の説明に当たっては対応する部分には同一符号を付して説明するものとする。
【００３９】
インク室１３（２）は、底板部分２１と、一対の側板部分２２、２３と、一対の仕切り板部分２７、２８とによって構成されている円筒状容器部分３１を備えている。この円筒状容器部分３１の上端開口部、すなわちインク室１３（２）の上端開口部１３ａは、上記のように仕切り板２０によって封鎖されている。円筒状容器部分３１の内部には、仕切り板２０を熱融着するのに先立って上端開口部１３ａからコイルばね３４および可動蓋（可動部材）３３が挿入されている。可動蓋３３は、コイルばね３４（付勢部材）によって上方に付勢されている。円筒状容器部分３１の底面中心部分にはインク取り出し部１５（２）が形成されている。
【００４０】
円筒状容器部分３１の底面３１ｂと、その内周側面３１ａと、可動蓋３３によって、インクが貯留されているインク貯留部３５が区画形成されている。可動蓋３３の上側空間３８は、仕切り板２０に形成されている大気連通孔２０ｂを介して、大気開放されている廃インク室１４に連通している。
【００４１】
可動蓋３３は、円筒状容器部分３１の内周側面３１ａに沿って上下に往復移動可能であり、円盤状の蓋本体部分３３ａと、この外周縁から下方に延びている一定長さの筒状胴部３３ｂとを備えている。筒状胴部３３ｂを所定の長さとすることにより、可動蓋３３のがたつきや筒状胴部３３ｂの内周側面に対するかじりなどを伴うことなく、円滑に可動蓋３３を移動させることができる。インク貯留部３５にインクを充填すると、可動蓋３３と円筒状容器部分３１の内周側面３１ａとの隙間３７にインクが進入してインクメニスカスを形成する。この隙間３７を適切な寸法に設定することにより、インク取り出し部１５（２）に作用するインク吸引力よりも当該隙間３７に形成されるインクメニスカスの強度を大きくして、インク吸引時においてもインクメニスカスが壊れることの無い様にすることができる。
【００４２】
例えば、可動蓋３３の筒状胴部３３ｂの外径寸法が円筒状容器部分３１の内周側面３１ａの内径寸法よりも約０．１ｍｍ小さくなるように形成されている。この場合、可動蓋３３が円筒状容器部分３１に同心状態に挿入されると、これらの間には幅０．０５ｍｍの隙間３７が円環状に形成されることになる。また、筒状胴部３３ｂの内周側面に対するかじりがないように長さを８ｍｍに設定している。
【００４３】
また、コイルばね３４による可動蓋３３の押し上げ力によって、インク貯留部３５は常に所定の負圧状態に保持されているので、インク取り出し部１５（２）にインク吸引力が作用しない状態においても、インク貯留部３５からインク取り出し部１５（２）を介してインクが外部に漏洩することがない。
【００４４】
さらに、コイルばね３４による可動蓋３３の押し上げ力はインクメニスカスの強度およびインク取り出し孔１５ｂに作用するインク吸引力よりも小さくなるように設定されているので、コイルばね３４の押し上げ力でインクメニスカスを壊して気泡がインク貯留部３５に進入することなく、インク取り出し部１５（２）からインクが吸引されると、インク吸引量に応じて可動蓋３３がインク取り出し部１５（２）の側に移動することになる。例えば、コイルばねの押し上げ力は隙間３７のメニスカス強度から５ｇｆ〜１５ｇｆに設定されている。
【００４５】
ここで、上記のように、各インク室１３（１）〜１３（４）の上端開口部１３ａの中心部分に対応する仕切り板２０の裏面部分には下方に僅かに突出した円筒状突起２０ｃがそれぞれ形成されている（図６（ｂ）参照）。可動蓋３３の上面中央部分は平坦な面とされているので、可動蓋３３が上昇すると、円形突起２０ｃに実質的に線接触状態で当接して、当該可動蓋３３がそれ以上上昇することはない。
【００４６】
また、図５（ｂ）に示すように、各インク室１３（１）〜１３（４）におけるインク貯留部３５の内周側面３１ａにおける底面３１ｂの近傍部分は、下方に向かうに連れて内径寸法が漸減しているテーパ状内周側面部分３１ｄとされている。また、このテーパ状内周側面部分３１ｄの下端３１ｅの内径寸法は可動蓋３３の外径寸法と同一とされ、これよりも下側部分は円弧状の湾曲内周面部分３１ｆとされ、この湾曲内周面部分３１ｆの下端が底面３１ｂに滑らかに連続している。従って、可動蓋３３が下降して底面３１ｂに接近すると、可動蓋３３と内周側面３１ａの隙間が狭くなり、従って、そこに形成されるインクメニスカス強度が高くなる。可動蓋３３の下端がテーパ状内周側面部分３１ｄの下端に至ると、可動蓋３３が当該内周側面部分に嵌り込み、ロックされた状態が形成されている。
【００４７】
次に、本例のインク取り出し部１５（２）の構造を説明する。円筒状容器部分３１の底面中心には円形開口４１が形成され、この外周縁部分からは底板部分２１の下方に突出した円筒枠４２が形成されている。この円筒枠４２には円盤状のゴムパッキン４３が装着されており、その中心に開けた貫通孔がインク取り出し孔１５ｂとして機能する。円形開口４１のインク貯留部側の外周縁部分からも円筒枠４４が上方に突出しており、この中心開口部分がインク取り出し孔１５ｂとインク貯留部３５とを連通する連通路４５とされている。この連通路４５には、インク取り出し孔１５ｂを封鎖可能な弁４６が配置されており、この弁４６は常にコイルばね４７によってゴムパッキン４３の背面に押し付けられ、インク取り出し孔１５ｂを封鎖している。
【００４８】
インク貯留部３５内に突出している円筒枠４４の上端開口には異物除去用のフィルタ４９が取り付けられている。従って、インク貯留部３５からインク供給針７（２）の側に供給されるインクに混入している異物がこのフィルタ４９によって捕捉され、インクジェットヘッド４の側に入り込むことを防止できる。
【００４９】
（インク供給動作、作用効果）
このように構成した本例のインクカートリッジ１０のインク供給動作、および作用効果を説明する。図５に示すように、インク室１３（１）〜１３（４）のインク貯留部３５内に各色のインクが充填されている状態では可動蓋３３が仕切り板２０の側に偏位している。すなわち、可動蓋３３は円筒状容器部分３１の上端位置近傍に位置している。
【００５０】
また、可動蓋３３と円筒状容器部分３１の内周側面３１ａとの隙間３７にはインクメニスカスが形成されているので、廃インク室１４に通じている可動蓋３３の背面側の上側空間３８とインク貯留部３５とは当該可動蓋３３によって仕切られた状態にある。さらに、コイルばね３４によって可動蓋３３が押し上げられているので、インク貯留部３５は所定の負圧状態に保持されている。
【００５１】
インク取り出し孔１５ｂに、インクジェットプリンタ１のインクジェットヘッド４の側からのインク吸引力が作用すると、可動蓋３３はコイルばね３４のばね力に逆らってインク取り出し孔１５ｂの側に移動するので、所定量のインクがインク取り出し孔１５ｂからインクジェットヘッド４の側に供給される。
【００５２】
ここで、移動する可動蓋３３と円筒状容器部分３１の内周側面３１ａの隙間３７に形成されているインクメニスカスの強度はインク吸引力よりも大きいので、インク吸引力によってインクメニスカスが破壊されることはない。よって、可動蓋３３の上側から当該隙間３７を介して気泡がインク貯留部３５の側に進入することはない。また、当該隙間３７を介してインク貯留部３５の側から可動蓋３３の上側にインクが漏れ出ることもない。
【００５３】
各インク室１３（１）〜１３（４）におけるインクエンドの状態では、各可動蓋３３が円筒状容器部分３１の底面に当たる位置まで下降し、インク貯留部３５の容積が最小となる。可動蓋３３が円筒状容器部分３１の底面近傍まで下降して、円筒状容器部分３１のテーパ状内周側面部分３１ｄに到った後は、図５（ｂ）を参照して説明したように、可動蓋３３の下降に伴って、可動蓋３３とテーパ状内周側面部分３１ｄの隙間３７が漸減する。この結果、可動蓋３３の下降に伴って、隙間３７に形成されているインクメニスカスの強度が大きくなる。可動蓋３３が下降すると、コイルばね３４が圧縮され、可動蓋３３の押し上げ力が増加するので、インクメニスカスが壊れ易くなる。
【００５４】
しかしながら、上記のように、可動蓋３３の下降に伴ってインクメニスカス強度が大きくなるので、インクメニスカスが破壊されることを確実に回避できる。よって、インク残量が少なくなった状態においても、インクメニスカスが壊れて気泡がインク貯留部３５に侵入することを防止できる。
【００５５】
なお、可動蓋３３がテーパ状内周側面部分３１ｄの下端３１ｅに至ると、その部分の内径寸法は可動蓋３３の外径寸法と同一であるので、可動蓋３３はここに嵌り込み、ロックされた状態になる。
【００５６】
ここで、この構成のインクカートリッジ１０を誤って落下させた場合、あるいはインクカートリッジ１０に衝撃力が加わった場合について説明する。この場合には、可動蓋３３が振動して、一時的に隙間３７のインクメニスカスが壊れるなどして、可動蓋３３の背面側にインクが流出することがある。可動蓋３３の背面側の空間３８は、可動蓋３３と仕切り板２０とによって、各インク室１３（１）〜１３（４）毎に独立した空間となっている。
【００５７】
従って、ここに流出したインクが、他のインク室から流出したインクと混じ合ってしまうことがない。また、大気連通孔２０ｂは、インク室の内周側面３１ａから離れ部位に形成されており、本実施の形態では各インク室の略中央部に配置されていることから、可動蓋３３の周囲から流出したインクが大気連通孔２０ｂから廃インク室１４の側に直接に漏れ出てしまうことがない。そこで背面側の空間に溜まったインクは、インク室の壁面を伝わって、再び各インク室のインク貯留部に戻るため、所定のインク取り出し量を保つことができる。
【００５８】
仕切り板２０の上側の大気連通孔２０ｂは、仕切り板上面２０ｅよりも突出している上端突出部２０ｄの中央部に設けられている、したがって、インクが廃インク室１４の側に漏れ出たとしても、流出したインクが他の大気連通孔２０ｂから各インク室１３（１）〜１３（４）に入ることはない。よって、流出したインクの混色を防止できる。
【００５９】
また、仕切り板２０の上側の大気連通孔２０ｂは、廃インク室１４に充填されているインク吸収材１７に囲まれていることから、廃インク室１４側に流出したインクはインク吸収体１７に吸収され再び各インク室１３（１）〜１３（４）に入ることはない。
【００６０】
上記のように各インク室１３（１）〜１３（４）から流出したインクが再びインク室に入ることはないので、インク吸収体１７に接触した際の異物などがインク室のインクに混入することもない。従って、例え可動蓋３３の背面側に流出したインクが再び可動蓋３３と内周側面３１ａの隙間３７を通ってインク貯留部３５に戻っても、インクには混色、異物混入などの弊害が発生しない。
【００６１】
さらには、大量のインクが流出して空間３８がインクで充たされた場合において、当該空間３８と廃インク室１４を連通している大気連通孔２０ｂにはインク吸収体１７が接していないので、当該大気連通孔２０ｂから流出したインクがインク吸収体１７に吸い上げられてしまうこともない。よって、大気連通孔２０ｂから廃インク室１４に漏れ出たインクのみがインク吸収体１７に吸収されるだけであるので、無駄インクの発生を極力抑えることができる。
【００６２】
さらにまた、可動蓋３３は、仕切り板２０の円筒状突起２０ｃに当接した状態になるので、可動蓋３３の上面が仕切り板２０に面接触して当該仕切り板２０に貼りついてしまう危険性もない。
【００６３】
これに加えて、インク残量が少なくなり、可動蓋３３が底面部分に接近した場合には、隙間３７が漸減しているので、インクメニスカス強度が増加する。よって、可動蓋３３に作用しているコイルばね３４の押し上げ力が増加しても、インクメニスカスが壊れて、気泡がインク貯留部に侵入することも確実に防止される。
【００６４】
（その他の実施の形態）
上記の実施の形態に係るインクカートリッジ１０は４つのインク室を備えているが、４つ以外の複数のインク室を備えている場合であっても、本発明を同様に適用可能である。
【００６５】
また、本実施の形態はベストの対策を施したが、それぞれの対策が全て施さなければ達成できないものではない。例えば、仕切り板２０の上側の大気連通孔２０ｂは、仕切り板上面２０ｅよりも突出している上端突出部２０ｄに設けられているが、突出していなくとも、周囲にインク吸収部体があるだけでも、他のインク室への移動を防ぎ、混色を防ぐことができるものである。
【００６６】
さらには、本実施の形態では、仕切り板２０に設けた円筒状突起２０ｃによって、仕切り板２０と可動蓋３３の接触面同士が密着するリンギング現象を無くしているが、その突起は可動蓋３３だけにあってもよいし、両方にあってもよいものである。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明を適用したインクカートリッジをインク供給源としているインクジェットプリンタの例を示す概略構成図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、図１のインクカートリッジを示す平面図、正面図、左側側面図、および右側側面図である。
【図３】図１のインクカートリッジを示す斜視図である。
【図４】図１のインクカートリッジを示す分解斜視図である。
【図５】（ａ）は図２のインクカートリッジをＡ−Ａで切断した部分の断面図であり、（ｂ）はその部分拡大断面図である。
【図６】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ図２のインクカートリッジにおける仕切り板を上側および下側から見た場合の斜視図である。
【図７】本発明の前提となるインクカートリッジを示す説明図である。
【符号の説明】
【００６８】
１ インクジェットプリンタ、４ インクジェットヘッド、７ インクカートリッジ装着部、７（１）〜７（４） インク供給針、７（５） インク回収針、１０ インクカートリッジ、１２ カートリッジケース、１２ａ ケース本体、１２ｂ ケース蓋板、１３（１）〜１３（４） インク室、１４ 廃インク室（インクトラップ）、１４ａ 空所、１５（１）〜１５（４） インク取り出し部、１６ 廃インク回収部、１７ インク吸収体、２０ 仕切り板、２０ａ 円環状突起、２０ｂ 大気連通孔、２０ｃ 円筒状突起、２０ｄ 上端突出部、２０ｅ 上面、２１ 底板部分、２２，２３ 側板部分、２４，２５ 端板部分、２６〜２９ 仕切り板部分、３１ 円筒状容器部分、３１ａ 内周側面、３１ｂ 底面、３１ｄ テーパ状内周側面部分、３３ 可動蓋、３４ コイルばね、３５ インク貯留部、３７ 隙間、３８ 可動蓋の背面側の空間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を大気に開放する為の大気開放孔を備えたカートリッジケースと、
このカートリッジケースの内部において、上端が開口した状態に形成された複数のインク室と、
各インク室の上端開口部を封鎖した状態に配置され、前記カートリッジケースの内部を、各インク室と、各インク室から溢れたインクを収容するための共通のインクトラップとに仕切っている仕切り部材と、
前記インクトラップ内に充填したインクを吸収保持可能なインク吸収体とを有し、
各インク室は、当該インク室の底面に形成されているインク取り出し部と、当該インク室の内周側面との隙間にインクメニスカスを形成しインク収容量の変化に伴い当該インク室の前記内周側面に沿って移動可能な可動部材と、前記底面、前記内周側面および前記可動部材によって区画形成されているインク貯留部と、このインク貯留部を負圧状態に保持するために、前記可動部材を付勢している付勢部材とを備えており、
前記インクトラップは前記大気開放孔を介して大気に開放されており、
前記仕切り部材は、各インク室の前記上端開口部を封鎖している部位における前記内周側面から離れた位置に形成された複数の大気連通孔を備え、
各インク室の前記可動部材と、当該インク室の前記上端開口部を封鎖している前記仕切り部材の部位との間の空間が、各大気連通孔を介して前記インクトラップに連通していることを特徴とするインクカートリッジ。
【請求項２】
前記インク吸収体は、各大気連通孔から離れた位置において各大気連通孔を取り囲む状態に充填されている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。
【請求項３】
前記インクトラップの側の各大気連通孔は、前記仕切り部材の上面より突出している上端突出部に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のインクカートリッジ。
【請求項４】
前記カートリッジケースの底板部分により前記インク室底面が規定されており、
当該底板部分には、前記インク室から前記インクを取り出すためのインク取り出し部と、前記インクトラップに廃インクを回収するための廃インク回収部が形成されており、
前記カートリッジケースの天板部分に前記大気開放孔が形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかの項に記載のインクカートリッジ。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかの項に記載のインクカートリッジをインク供給源とすることを特徴とするインクジェットプリンタ。
【請求項１】
内部を大気に開放する為の大気開放孔を備えたカートリッジケースと、
このカートリッジケースの内部において、上端が開口した状態に形成された複数のインク室と、
各インク室の上端開口部を封鎖した状態に配置され、前記カートリッジケースの内部を、各インク室と、各インク室から溢れたインクを収容するための共通のインクトラップとに仕切っている仕切り部材と、
前記インクトラップ内に充填したインクを吸収保持可能なインク吸収体とを有し、
各インク室は、当該インク室の底面に形成されているインク取り出し部と、当該インク室の内周側面との隙間にインクメニスカスを形成しインク収容量の変化に伴い当該インク室の前記内周側面に沿って移動可能な可動部材と、前記底面、前記内周側面および前記可動部材によって区画形成されているインク貯留部と、このインク貯留部を負圧状態に保持するために、前記可動部材を付勢している付勢部材とを備えており、
前記インクトラップは前記大気開放孔を介して大気に開放されており、
前記仕切り部材は、各インク室の前記上端開口部を封鎖している部位における前記内周側面から離れた位置に形成された複数の大気連通孔を備え、
各インク室の前記可動部材と、当該インク室の前記上端開口部を封鎖している前記仕切り部材の部位との間の空間が、各大気連通孔を介して前記インクトラップに連通していることを特徴とするインクカートリッジ。
【請求項２】
前記インク吸収体は、各大気連通孔から離れた位置において各大気連通孔を取り囲む状態に充填されている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。
【請求項３】
前記インクトラップの側の各大気連通孔は、前記仕切り部材の上面より突出している上端突出部に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のインクカートリッジ。
【請求項４】
前記カートリッジケースの底板部分により前記インク室底面が規定されており、
当該底板部分には、前記インク室から前記インクを取り出すためのインク取り出し部と、前記インクトラップに廃インクを回収するための廃インク回収部が形成されており、
前記カートリッジケースの天板部分に前記大気開放孔が形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかの項に記載のインクカートリッジ。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかの項に記載のインクカートリッジをインク供給源とすることを特徴とするインクジェットプリンタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−１２３５６２（Ｐ２００６−１２３５６２Ａ）
【公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３３３５５（Ｐ２００６−３３３５５）
【出願日】平成１８年２月１０日（２００６．２．１０）
【分割の表示】特願２００３−４１０３１３（Ｐ２００３−４１０３１３）の分割
【原出願日】平成１５年１２月９日（２００３．１２．９）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月１０日（２００６．２．１０）
【分割の表示】特願２００３−４１０３１３（Ｐ２００３−４１０３１３）の分割
【原出願日】平成１５年１２月９日（２００３．１２．９）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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