(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の液体を貯蔵可能な液体貯蔵容器において、
前記液体を吸収可能な液体吸収部材を含む液体収容部を有する容器本体と、
前記液体収容部と前記容器本体の外部とを連通させる通気路と、
前記通気路と連なるように配置された気液分離膜と、
前記気液分離膜と前記液体収容部との間に配置されており、毛細管力を発生し得る毛管構造体と、を備え、
前記毛管構造体の毛管力は前記液体吸収部材の毛管力よりも小さく、前記毛管構造体の前記気液分離膜側端面のうち少なくとも一部が前記気液分離膜に常に接触し、前記毛管構造体の前記液体吸収部材側端面のうち少なくとも一部が前記液体吸収部材に常に接触していることを特徴とする液体貯蔵容器。
【請求項２】
前記容器本体内には、前記液体吸収部材が複数配設されており、前記各液体吸収部材ごとに液体を貯留させることが可能であり、１体の前記気液分離膜が前記各液体吸収部材について共通に用いられる一方、前記毛管構造体が前記各液体吸収部材ごとに配置されていることを特徴とする請求項１に記載の液体貯蔵容器。
【請求項３】
前記毛管構造体は、多孔質体であることを特徴とする請求項１または２に記載の液体貯蔵容器。
【請求項４】
前記多孔質体の毛細管力は、５０Ｐａ以上５００Ｐａ以下であることを特徴とする請求項３に記載の液体貯蔵容器。
【請求項５】
前記毛管構造体は、その一端面から他端面まで延びる細幅の空隙部を含むものであることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の液体貯蔵容器。
【請求項６】
前記空隙部の幅は、１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項４に記載の液体貯蔵容器。
【請求項７】
前記液体収容部と容器本体の外部とを連通させる連通口を更に備え、前記通気路、前記気液分離膜および前記毛管構造体を介して前記液体収容部内の気体を吸引することによって前記液体収容部内を減圧させ、前記連通口を介して前記液体を前記液体収容部に導入可能であることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の液体貯蔵容器。
【請求項８】
前記液体は、インクジェット記録用のインクであることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の液体貯蔵容器。
【請求項９】
画像記録用のインクを収容可能なインク貯蔵容器と、前記インク貯蔵容器に固定または着脱自在に接続され、前記インク貯蔵容器からのインクを吐出させることが可能なインクジェット記録ヘッドとからなるインクジェットカートリッジにおいて、
前記インク貯蔵容器は、
前記インクを吸収可能なインク吸収部材を含むインク収容部を有する容器本体と、
前記インク収容部と前記容器本体の外部とを連通させる通気路と、
前記インク収容部と前記容器本体の外部とを連通させるインク取入口と、
前記通気路と連なるように配置された気液分離膜と、
前記気液分離膜と前記インク収容部との間に配置されており、毛細管力を発生し得る毛管構造体と、を備え、
前記毛管構造体の毛管力は前記インク吸収部材の毛管力よりも小さく、前記毛管構造体の前記気液分離膜側端面のうち少なくとも一部が前記気液分離膜に常に接触し、前記毛管構造体の前記インク吸収部材側端面のうち少なくとも一部が前記インク吸収部材に常に接触していることを特徴とするインクジェットカートリッジ。
【請求項１０】
前記容器本体内には、前記インク吸収部材が複数配設されると共に、前記各インク吸収部材ごとに異なる色のインクを貯留させることが可能であり、１体の前記気液分離膜が前記各インク吸収部材について共通に用いられる一方、前記毛管構造体が前記各インク吸収部材ごとに配置されていることを特徴とする請求項９に記載のインクジェットカートリッジ。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載のインクジェットカートリッジを備えるインクジェット記録装置であって、
前記インク貯蔵容器の前記通気路、前記気液分離膜および前記毛管構造体を介して前記液体収容部内を吸気することによって前記液体収容部内を減圧させ、前記インク取入口を介してインクを前記液体収容部に補給可能であることを特徴とするインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体貯蔵容器、インクジェットカートリッジ、および、インクジェット記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、インクジェット記録装置において、インクジェット記録ヘッドにインクを供給する手段として、数多くのものが提案・実用化されている。インクジェット記録装置における最も古典的なインク供給手法は、記録装置側のインクタンクからチューブを介してキャリッジ上の記録ヘッドにインクを供給するチューブ供給手法である。しかしながら、このようなチューブ供給手法によると、キャリッジの移動に伴い、そのキャリッジの移動方向におけるチューブ内のインクの流れが影響を受けることから、記録ヘッドからのインクの吐出が不安定になるおそれがある。このため、記録速度の高速化を図るためには、チューブ内のインクの揺動を抑制する必要があった。
【０００３】
また、チューブ供給手法に関しては、キャリッジの往復を許容し得る長さのチューブが必要となることに伴う様々な弊害が存在していた。例えば、長期保存に伴うチューブ内への空気の侵入による不具合を回避するためには、記録装置の使用初期時等に、インクタンクなどのインク供給源からチューブ内に大量のインクを流通させる必要がある。そして、上述のようなチューブは、単に、インクタンクから記録ヘッドにインクを配送する経路を形成するだけのものであり、付加価値が少ない割には、記録装置のサイズアップ、コストアップ、更には、構造の複雑化等を招いてしまう。
【０００４】
このようなインク供給用のチューブを廃すべく考案されたものが、図１５に示されるような、いわゆるヘッドタンクオンキャリッジ方式を採用するインクジェット記録装置である。図１５に示されるインクジェット記録装置１００は、互いに着脱自在であるインクジェット記録ヘッドとインクタンクとからなるインクジェットカートリッジ１０１を含む。このインクジェットカートリッジ１０１は、ガイド軸１０２によって案内された状態で主走査方向Ａに往復自在であるキャリッジ１０３上に搭載される。インクジェット記録装置１００は、インクジェットカートリッジ１０３と共にキャリッジ１０４を矢印Ａの主走査方向に移動させながら、記録データに基づいてインクジェットカートリッジ１０１の記録ヘッドからインクを吐出させる動作と、主走査方向と交差する副走査方向Ｂに記録媒体Ｐを搬送する動作とを交互に繰り返す。これにより、記録媒体Ｐ上に所望の画像が記録される。
【０００５】
また、インクジェット記録装置１００には、インクジェットカートリッジ１０１を構成する記録ヘッドのインク吐出口をキャッピング可能なキャッピングユニット１０４が備えられている。記録ヘッドからキャッピングユニットに向けて画像記録に寄与しないインクを吐出させることによって、インクの吐出状態を良好に維持するための回復処理（予備吐出）を実施することができる。また、記録ヘッドのインク吐出口をキャッピングしているキャッピングユニット１０４内を負圧にして記録ヘッドのインク吐出口からインクを強制的に吸引すれば、インクの吐出状態を良好に維持するための吸引回復処理を実施することができる。インクジェットカートリッジ１０１を構成する記録ヘッドは、インク吐出口からインク滴を吐出するために、例えば電気熱変換体を備える。この場合、当該記録ヘッドは、電気熱変換体の発熱によりインクを膜沸騰させ、その発泡エネルギーを利用してインク吐出口からインク滴を吐出させる。
【０００６】
このようなヘッドタンクオンキャリッジ方式のもとでは、インクジェットカートリッジ１０１を構成する記録ヘッドとインクタンクとの間にインク供給路が形成されるので、インク供給路の構成を極めてシンプルにすることができる。また、インク供給路が記録ヘッドまたはインクタンクに一体的に内包されるため、ダウンサイジング化とコストダウン化を図ることが可能となる。更に、インク供給路自体を短く設計可能となる。そして、インク供給路において、その延在方向がキャリッジ１０４の移動方向と平行をなす部分を大幅に低減させることができるので、高速記録の際にインク供給路内のインクの揺動に起因してインク吐出が不安定となる事態を効果的に抑制可能となる。
【０００７】
しかしながら、このようなヘッドタンクオンキャリッジ方式において、キャリッジにインクを大量に搭載しようとすれば、インクジェットカートリッジを構成するインクタンクの容量が必然的に増大化してしまう。そして、インクジェットカートリッジのサイズアップや重量増に伴い、インクジェットカートリッジを搭載するキャリッジ全体の重量も増加する。これは、キャリッジの駆動源となるモーターの大型化や、駆動電力の増加、ひいては、記録装置全体の大型化や大重量化をも招いてしまう。一方、小型インクジェット記録装置においては、キャリッジをできるだけ小型化することが求められることから、そのキャリッジに搭載できるインクタンクの容量は極端に小さく制限される。この場合、ユーザは、キャリッジ上のインクタンクを頻繁に交換する必要に迫られるが、頻繁なインクタンクの交換は、ユーザフレンドリーな装置や環境保全に対する要請に反する。
【０００８】
これらの問題を解決可能なインクジェット記録装置としては、いわゆるピットイン方式を採用するものが知られている。ピットイン方式のインクジェット記録装置では、キャリッジに記録ヘッドと小容量のサブタンクとが搭載される。サブタンク内のインクが減少すると、キャリッジは、所定のホームポジションに位置付けられる。そして、キャリッジ上のサブタンクには、記録装置内に設けられているメインタンクからインクが補給される。このようなピットイン方式によれば、キャリッジ全体が軽量化されるので、記録ヘッドを高速で走査させることができ、高速記録の実現が可能となる。また、メインタンクからサブタンクにインクが補給されている限り、記録枚数が制限されることもない。更に、上述のチューブ供給方式におけるチューブも不要となるため、装置全体の構成も簡略化され得る。
【０００９】
このようなピットイン方式において、最も重要な技術的ポイントは、サブタンクに如何に確実にインクを補給するか、ということである。すなわち、キャリッジをホームポジションに移動させてサブタンクにインクを供給するピットインに際して、メインタンクからサブタンクに如何にしてインクの供給を実施するか、ということが最も重要なポイントとなる。
【００１０】
このようなピットイン時のインク供給手法の一例としては、サブタンク内にインク量を検知するセンサーを設け、ピットイン時にサブタンクに供給可能なインク量を検知し、その検知結果に基づいて、サブタンクにインクを供給する手法がある。しかしながら、この手法を実施するための機構は、極めて複雑かつ繊細で高価なものとなってしまう。その解決策としては、ピットイン時に、一旦サブタンク内のインクをすべて吸い出し、その後、サブタンク内をインクで満たすという手法も知られている。この手法を採用した場合、サブタンク内のインク量を検知する手段を追加する必要はなくなるが、ピットインの度にサブタンク内から吸い出される廃インクの延べ容量が無視し得なくなる。このため、廃インクを貯留するための領域を大きくする必要が生じ、特に、小型のインクジェット記録装置において、設計的制約が多大になってしまう。
【００１１】
以上のような問題の解決策として、図１６および図１７に示されるように、気液分離膜を用いたピットイン方式のインク供給手段が提案されている。これらの図面に示される例では、インクなどの液体の流れを遮断する一方、空気などの気体を通過させる気液分離膜の性質が利用される。この場合、キャリッジがホームポジションにピットインする前には、図１６に示されるように、キャリッジ側のサブタンクユニット２００と、記録装置の所定位置に配置されたメインタンク側のインク供給回復ユニット２０１とは、互いに離間している。図１６に示される状態では、容器本体２０６内のインク液面Ｌは、低いレベルにある。
【００１２】
サブタンクユニット２００を構成する容器本体２０６内には、インク吸収部材２２４が配置されている。容器本体２０６内のインクは、フィルター２２５を通してインクジェット記録ヘッド２２６に供給される。容器本体２０６の上部には、気液分離膜２２３を介して吸引受け口２２７に連通する吸引路が形成されている。また、サブタンクユニット２００は、容器本体２０６と連通する中空針２２２を有する。一方、インク供給回復ユニット２０１は、ユニット２００側の吸引受け口２２７と接続可能であると共に吸引路を介して図示しない吸引ポンプに接続された吸引ジョイント２２９を有する。また、吸引ジョイント２２９の近傍には、ユニット２００側の中空針２２２と接続可能な供給ジョイント２３０が配置されている。供給ジョイント２３０は、インク供給路を介して図示しないメインタンクに接続されている。記録ヘッド２２６をキャッピング可能なキャップ２０８には、弁体２２８によって開閉される大気連通路と、吸引ポンプに接続される吸引路とが接続されている。
【００１３】
ピットイン時には、図１７に示されるように、ユニット２００，２０１が相対的に接近して互いに結合し、これにより、メインタンク側のユニット２０１からサブタンク側のユニット２００にインクが供給される。すなわち、図４中実線の矢印にて示されるように、吸引ジョイント２２９、吸引受け口２２７、および、気液分離膜２２３を通して、吸引ポンプにより、ユニット２００の容器本体２０６内の空気が吸い出される。その結果、容器本体２０６内が負圧となり、図１７において点線の矢印にて示されるように、供給ジョイント２３０および中空針２２２を通して、メインタンクから容器本体２０６内にインクが導入される。そして、容器本体２０６内のインクの液面Ｌが、気液分離膜２２３のレベルまで上昇すると、気液分離膜２２３がインクの通過を阻止するようになり、インクの補給が自動的に停止される。
【００１４】
吸引ポンプによる空気吸引量は、容器本体２０６の内容積以上であればよい。このように容器本体２０６内から空気を吸引すれば、容器本体２０６内に残留するインク量の如何に拘わらず、容器本体２０６内の空気が気液分離膜２２３を通して排出され、その代わりにメインタンクから容器本体２０６内にインクが供給される。すなわち、容器本体２０６内にインクを満杯状態にするためには、気液分離膜２２３を通して、容器本体２０６内から一定量以上の空気を吸い出せばよい。このため、空気の吸出し制御を行う必要は特になく、原理的には、十分なマージンもって吸引ポンプを設計しておけば、容器本体２０６内をインクで満杯にすることができる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年のインクジェット記録装置の進歩にはめざましいものがあり、写真画質並の高精細カラー画像の実現はもはや常識となっている。また、市場の拡大に伴い、より廉価で高品質の記録装置に対する要求が高まっており、当然のことながら、かかる要求は、小型プリンタや先に説明されたピットイン方式の記録装置においても存在する。このような記録装置のカラー化、低廉化に対する要求は、図１６および図１７に示されるような構成を実際に適用するにあたって、様々な課題をもたらす。
【００１６】
すなわち、図１６および図１７の構成をカラー記録可能なピットイン式の記録装置に適用する場合、複数色分のサブタンク（インク容器）と各色ごとのピットイン構造を採用して多色同時に作用させる必要が生じる。また、この場合、比較的高価である気液分離膜を各インク吸収部材ごとに個別に備えれば、サブタンクユニットの部品点数が増加すると共に組立工数も増加するので、記録装置全体のコストダウン化を図ることが困難となる。また、気液分離膜を介してインク吸収部材内の気体を吸引すると、気液分離膜にインクが少なからず付着する。この場合、気液分離膜にインクが残留したままになると、気液分離膜を通した通気特性（吸引特性）が悪化してしまい、サブタンクの各インク吸収部材へのインク供給を安定化させると共に、信頼性を維持することが困難となる。
【００１７】
上述の気液分離膜の数に関連する問題を解決するためには、１体の気液分岐膜を各インク吸収部材ついて共通に備えることも考えられる。しかしながら、このような構成のもとでも、上述のような気液分離膜におけるインク残留の問題が依然として残ったままとなる。また、気液分離膜におけるインクの残留を解消するためには、インクが気液分離膜からインク吸収部材に戻り易くなるように、インク吸収部材の形状を工夫することが考えられる。しかしながら、この場合、インク吸収部材の形状が複雑になり、結果的に、サブタンクユニット、ひいては、記録装置全体のコストアップを招いてしまう。更に、場合によっては、気液分離膜とインク吸収部材とが干渉し合って、インクや内部の気体の漏洩が引き起こされてしまうおそれもある。
【００１８】
そこで、本発明は、インクを貯蔵可能な液体貯蔵容器やそれを備えた記録装置等を安価に構成すると共に、容器に対する液体の供給の安定性や信頼性を向上させることを課題とし、かかる課題を克服し得る液体貯蔵容器、インクジェットカートリッジおよびインクジェット記録装置の提供を目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の一形態は、所定の液体、例えば、インクジェット記録用のインク等を貯蔵可能な液体貯蔵容器に係るものである。この液体貯蔵容器は、液体収容部を有する容器本体と、液体収容部と容器本体の外部とを連通させる通気路と、通気路と連なるように配置された気液分離膜とを備えている。液体収容部は、好ましくは、液体を吸収可能な液体吸収部材を含んでおり、各種液体を貯留することができる。そして、この液体貯蔵容器では、気液分離膜と液体収容部との間に、例えば多孔質体や、スリットのような細幅の空隙部を有する部材からなり、毛細管力を発生し得る毛管構造体が配置される。毛管構造体の毛細管力は、好ましくは、液体吸収部材の毛細管力よりも小さく定められる。また、好ましくは、毛管構造体の気液分離膜側の端面のうち、少なくとも一部が気液分離膜に接触させられる。
【００２０】
この液体貯蔵容器では、通気路、気液分離膜、更には、毛管構造体を介して容器本体の液体収容部から気体を吸引すれば、液体収容部内が毛管構造体等を通して減圧され、これにより、液体収容部と容器本体の外部とを連通させる連通口等を介して、対象となる液体を液体収容部に確実に導入することができる。また、かかる構成のもとでは、気液分離膜と液体収容部との間に介設された毛管構造体の特性、形状、配置等を工夫するだけで、吸気によって気液分離膜に達した液体を、インクの補給が自動的に停止した後、毛管構造体を通して液体収容部側に戻すことが可能となる。従って、気液分離膜にインクが残留することを防止可能となるので、気液分離膜を通した吸気特性を良好に維持して、液体収容部へのインク供給の安定性および信頼性を向上させることができる。更に、液体収容部の構造（液体吸収部材の形状）を単純化することができると共に、各部材の配置の自由度を高めることが可能となる。そして、気液分離膜とインク吸収部材との直接の干渉が防止されるので、インクや内部の気体の漏洩が確実に防止される。この結果、本発明によれば、液体貯蔵容器やそれを備えた記録装置等を安価に構成すると共に、容器に対する液体の供給の安定性や信頼性を向上させることが可能となる。また、液体収容部が液体を吸収可能な液体吸収部材を含んでいれば、液体収容部内を常時負圧に保つことが可能となるので、液体収容部内に確実に液体を導入、保持させることができる。更に、液体貯蔵容器が移動されるような場合に、慣性により液体収容部内のインクが揺動してしまうことを防止可能となる。また、毛管構造体の毛細管力が液体吸収部材の毛細管力よりも小さくされていれば、吸気によって気液分離膜に達した液体は、インクの補給が自動的に停止した後、毛管構造体を通して液体収容部側に速やかに戻ることになる。従って、気液分離膜にインクが残留することを極めて確実に防止可能となるので、気液分離膜を通した吸気特性を良好に維持して、液体収容部へのインク供給の安定性および信頼性を飛躍的に向上させることができる。
【００２１】
そして、容器本体内には、液体吸収部材が複数配設され、１体の気液分離膜が各液体吸収部材について共通に用いられる一方、毛管構造体が各液体吸収部材ごとに配置されると好ましい。
【００２２】
このような構成を採用すれば、比較的高価である気液分離膜を各インク吸収部材ごとに個別に備える必要がなくなる。従って、部品点数や組立工数の増加を抑制することが可能となり、液体貯蔵容器や、それが適用される装置全体のコストダウン化を図ることができる。また、かかる構成のもとでも、気液分離膜と液体収容部との間に介設された毛管構造体の特性、形状、配置等を工夫するだけで、吸気によって気液分離膜に達した液体を、インクの補給が自動的に停止した後、毛管構造体を通して液体収容部側に戻すことが可能となる。従って、液体収容部の構造（液体吸収部材の形状）を単純化することができると共に、各部材の配置の自由度を高めることが可能となる。更に、気液分離膜とインク吸収部材との直接の干渉が防止されるので、インクや内部の気体の漏洩が確実に防止される。この結果、液体貯蔵容器やそれを備えた記録装置等を安価に構成すると共に、容器に対する液体の供給の安定性や信頼性を向上させることが可能となる。
【００２３】
また、毛管構造体が多孔質体である場合、多孔質体の毛細管力は、５０Ｐａ以上５００Ｐａ以下であると好ましい。液体収容部にスポンジ等の液体吸収部材が含まれる場合、通常、液体吸収部材の毛細管力は、５００Ｐａ以上とされるのが望ましいことから、このような範囲に多孔質体の毛細管力を設定すれば、毛細管力の発生を担保しつつ、実用上極めて良好な結果を得ることができる。
【００２４】
更に、毛管構造体が、その一端面から他端面まで延びる、例えばスリットのような細幅の空隙部を含んでいる場合、空隙部の幅を１ｍｍ以下とすれば、毛管構造体の毛細管力を液体吸収部材の毛細管力よりも小さく設定することが可能となる。
【００２７】
本発明の他の形態は、インクジェットカートリッジに係るものである。このインクジェットカートリッジは、画像記録用のインクを収容可能なインク貯蔵容器と、インク貯蔵容器に固定または着脱自在に接続され、インク貯蔵容器からのインクを吐出させることが可能なインクジェット記録ヘッドとからなる。このインクジェットカートリッジを構成するインク貯蔵容器は、インクを貯留させることができるインク収容部を有する容器本体と、インク収容部と容器本体の外部とを連通させる通気路と、インク収容部と容器本体の外部とを連通させるインク取入口と、通気路と連なるように配置された気液分離膜とを備える。そして、このインクジェットカートリッジのインク容器では、気液分離膜とインク収容部との間に、毛細管力を発生し得る毛管構造体が配置される。インク容器のインク収容部は、インクを吸収可能なインク吸収部材からなり、容器本体内には、インク吸収部材が複数配設されると共に、各インク吸収部材ごとに異なる色のインクを貯留させることが可能とされるとよい。そして、１体の気液分離膜が各インク吸収部材について共通に用いられる一方、毛管構造体が各インク吸収部材ごとに配置されると好ましい。
【００２９】
本発明の更に他の形態は、上述のインタージェットインクジェットカートリッジを備えるインクジェット記録装置に係るものである。このインクジェット記録装置では、インク貯蔵容器の通気路、気液分離膜および毛管構造体を介して液体収容部内を吸気することによって、液体収容部内を減圧させ、インク取入口を介してインクを液体収容部に補給することができる。
【００３０】
この場合、インクジェットカートリッジのインクジェット記録ヘッドは、熱エネルギを発生可能な電気熱変換素子を有し、熱エネルギ変換素子が発生する熱エネルギを利用してインクを吐出すると好ましい。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明による液体貯蔵容器、インクジェットカートリッジ、および、インクジェット記録装置の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００３２】
図１は、本発明によるインクジェット記録装置を示す概略構成図である。同図に示されるインクジェット記録装置１は、いわゆるピットイン方式のインクジェットプリンタであり、ガイド軸２によって案内された状態で主走査方向に往復自在であるキャリッジ３を備えている。このキャリッジ３上には、インクジェットカートリッジ２０が搭載される。インクジェットカートリッジ２０は、画像記録用のインクを所定量だけ収容可能な、本発明による液体貯蔵容器の一例であるサブタンクユニット（インク貯蔵容器）３０と、サブタンクユニット３０に固定または着脱自在に接続され、サブタンクユニット３０からのインクを吐出させることが可能なインクジェット記録ヘッド２１とからなる。
【００３３】
インクジェットカートリッジ２０を構成する記録ヘッド２１は、インク吐出口からインク滴を吐出するために電気熱変換体を備える。この場合、記録ヘッド２１は、電気熱変換体の発熱によりインクを膜沸騰させ、その発泡エネルギーを利用してインク吐出口からインク滴を吐出させる。インクジェット記録装置１は、インクジェットカートリッジ２０と共にキャリッジ３を矢印Ａの主走査方向に移動させながら、記録データに基づいてインクジェットカートリッジ２０の記録ヘッド２１からインクを吐出させると共に、主走査方向と交差する副走査方向Ｂに記録媒体Ｐを搬送する。これにより、記録媒体Ｐ上に所望の画像が記録される。また、インクジェット記録装置１には、インクジェットカートリッジ２０を構成する記録ヘッド２１のインク吐出口をキャッピング可能なキャッピングユニット４が備えられている。
【００３４】
記録動作の進行に伴ってサブタンクユニット３０内のインクが消費され、サブタンクユニット３０内のインク残量が所定量以下になると、キャリッジ３は、図１に示されるように所定のホームポジションに移動される。このホームポジションにおいて、メインタンクユニット５からサブタンクユニット３０にインクが供給され、サブタンクユニット３０内にインクが十分満たされた後、記録動作が再開される。メインタンクユニット５からサブタンクユニット３０にインクを補給する場合、サブタンクユニット３０と、メインタンクユニット５側の連結体６とが連結される。また、サブタンクユニット３０には、所定の配管等を介して図示しない吸気手段（例えば、吸引ポンプ）が連結される。
【００３５】
ここで、サブタンクユニット３０には、イエローインク（Ｙ）、マゼンタインク（Ｍ）、およびシアンインク（Ｃ）という三色のインクを収容可能である。そして、サブタンクユニット３０には、各色ごとにインク補給用の中空針３１が備えられている。メインタンクユニット５は、各色のインクを収容した袋体７（図１では、そのうちの１体のみを示している）を含んでおり、各袋体７は、連結体６と可撓性のチューブ８を含むインク流路９を介して接続されている。インクの補給時には、移動体１０がガイド軸２と概ね平行に移動され、そのアーム１０ａが連結体６と結合する。その後、移動体１０は、図１において上下方向に移動し、これにより、連結体６がサブタンクユニット３０の各中空針３１と連結することになる。
【００３６】
このようなピットイン式のインクジェット記録装置１では、記録ヘッド２１と小容量のサブタンクユニット３０とからなるインクジェットカートリッジ２０が搭載されるキャリッジ３の全体を軽量化することができる。従って、記録ヘッド２１を高速で走査させて画像の高速記録を実現することができる。また、ホームポジションにて、メインタンクユニット５からサブタンクユニット３０にインクが補給される限り、記録媒体Ｐの記録枚数が制限されることもなくなる。更に、チューブ供給方式の記録装置のようなチューブを用いる必要がなくなるため、装置全体の構成も簡略化することができる。
【００３７】
図２は、上述のインクジェット記録装置１のインクジェットカートリッジ２０を構成するサブタンクユニット３０を示す概略構成図である。同図に示されるように、サブタンクユニット３０は、容器本体３２を備える。上述のように、サブタンクユニット３０には、三色のインク（Ｙ，Ｍ，Ｃ）をそれぞれ独立に収容することができる。このため、容器本体３２には、図２における上部が開放された例えば略直方体状を呈する３つのチャンバ３３が形成されている。
【００３８】
各チャンバ３３内には、例えばスポンジ等の吸液性を有するインク吸収部材（液体吸収部材）３４が配置される。上記各色のインクをサブタンクユニット３０に収容するに際しては、各インク吸収部材３４に、それぞれ異なる色のインクを吸収させる。各インク吸収部材３４を形成する材料としては、ウレタン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、セルロース等の高密度発泡体を採用することが可能である。また、インク吸収部材３４を形成する材料は、インクの種類や容器本体３２の材質等に合わせて任意に選択することができる。各インク吸収部材３４は、各チャンバ３４にフィットするように例えば略直方体状に形成されている。また、インク吸収部材３４の高さは、チャンバ３３の高さよりも小さく定められている。
【００３９】
各インク吸収部材３４は、対応するチャンバ３３と共に、サブタンクユニット３０（容器本体３２）のインク収容部３５（液体収容部）を構成する。このように、各インク収容部３５は、それぞれインク吸収部材３４を含んでいるので、その内部は常時負圧に保たれる。これにより、インク収容部３５内に確実に液体を導入、保持させることができる。また、サブタンクユニット３０、すなわち、インクジェットカートリッジ２０が記録動作のために移動されても、慣性により各インク収容部３５内のインクが揺動してしまうことが防止される。
【００４０】
更に、容器本体３２は、各チャンバ３３ごとにインク取入口（連通口）３６を有しており、各インク取入口３６は、上述の中空針３１に接続される。そして、容器本体３２には、各チャンバ３３の図２における下方に位置するように、３つのフィルタ３７が配置されている。これらの各フィルタ３７を介して、各インク収容部３５と、記録ヘッド２１側の対応するインク流路２２とが接続される。なお、各インク流路２２は、記録ヘッド２１の図示しないインク吐出口と連通している。
【００４１】
図２に示されるように、容器本体３２には、中蓋３８および上蓋３９とが装着されている。中蓋３８は、凹部３８ａを有すると共に、図３に示されるように、各チャンバ３３に対応する開口３８ｂを３箇所に有している。中蓋３８の各開口３８ｂには、毛管構造体４０が配置される。本実施形態では、各毛管構造体４０は、各開口３８ｂに隙間なく嵌め込まれている。ここで、毛管構造体４０の毛細管力は、インク吸収部材３４の毛細管力よりも小さい。本実施形態では、毛管構造体４０を構成する材料は、この条件を満たす各種多孔質体の中から選択される。図２に示されるように、各毛管構造体４０の一方の端面（図２における下端面）は、その全体が対応する各インク吸収部材３４の端面と接触している。
【００４２】
また、中蓋３８の凹部３８ａの上面には、例えば平板状に形成された１体の気液分離膜４１が接着または溶着によって固定されている。このように、サブタンクユニット３０には、気液分離膜４１が１体のみ備えられる。すなわち、サブタンクユニット３０には、比較的高価である気液分離膜を各インク吸収部材３４ごとに個別に備える必要はない。これにより、部品点数や組立工数の増加を抑制することが可能となり、サブタンクユニット３０（インクジェットカートリッジ２０）、ひいては、それが適用される記録装置１の全体のコストダウン化を図ることができる。上述の各毛管構造体４０の他方の端面（図２における上端面）は、その全体が対応する気液分離膜４１と接触している。
【００４３】
気液分離膜４１は、空気等の気体を通過させる一方、インク等の液体の流れを遮断する特性を有するものである。従って、中蓋３８と容器本体３２との接合部分に隙間がなければ、各インク収容部３５内のインクが中蓋３８を越えて漏洩することはない。また、図３からわかるように、各毛管構造体４０が配置される中蓋３８の開口３８ｂは、互いに間隔をおいて配置されている。従って、１体の気液分離膜４１で３つのチャンバ３３を覆っても、各開口３８ｂ間の仕切部により、互いのインクが混ざり合うことはない。更に、上述のように、インク吸収部材３４の高さは対応するチャンバ３３の深さよりも小さく定められている。従って、中蓋３８が容器本体３２に接合された際、各インク吸収部材３４が容器本体３２と中蓋３８とに挟み込まれることはない。すなわち、各インク吸収部材３４と気液分離膜４１との直接の干渉が防止されるので、インクや内部の気体の漏洩が確実に防止される。
【００４４】
中蓋３８には、図２に示されるように、上蓋３９が、接着または溶着により固定される。これにより、中蓋３８と上蓋３９との間には、空間（通気路）４２が画成される。また、中蓋３８の側壁部には、外部に通じる吸引口３８ｃが形成されている。この吸引口３８ｃに吸引ポンプ等の吸気手段を接続した上で、当該吸気手段を作動させることにより、各インク取入口３６を介して、各インク収容部３５にインクを導入することができる。
【００４５】
次に、上述にインクジェット記録装置１のインクジェットカートリッジ２０を構成するサブタンクユニット３０にインクを補給する動作について説明する。
【００４６】
この場合、上述のように、サブタンクユニット３０内のインク残量が所定量以下になると、キャリッジ３は、図１に示されるように所定のホームポジションに移動される。キャリッジ３がホームポジションで停止すると、インクジェットカートリッジ２０のサブタンクユニット３０に含まれる吸引口３８ｃには、吸引ポンプ等の吸気手段が接続される。また、サブタンクユニット３０の各中空針３１は、上述のような手順に従って、メインタンクユニット５の連結体６に連結される。
【００４７】
この状態から、吸気手段を作動させると、吸引口３８ｃ、空間（通気路）４２および気液分離膜４１、更には、各毛管構造体４０を介して容器本体３２の各インク収容部３５、すなわち、各インク吸収部材３４から気体が吸引される。これにより、各インク収容部３５内は、各毛管構造体４０等を通して減圧され、この結果、各中空針３１およびインク取入口３６等を介して、メインタンクユニット５から各インク吸収部材３４にインクが確実に導入（吸収）されることになる。
【００４８】
各インク収容部３５におけるインクの液面が、気液分離膜４１のレベルまで上昇すると、気液分離膜４１がインクの通過を阻止するようになり、インクの補給が自動的に停止される。ここで、インク収容部３５内を吸気している間に、図４に示されるように、気液分離膜４１とインク吸収部材３４との間の界面近傍まで、インクが引き上げられると、インクがそこに残留してしまうことがあるが、サブタンクユニット３０では、上述のように、毛管構造体４０の毛細管力が、インク吸収部材３４の毛細管力よりも小さく定められている。また、各毛管構造体４０は、各インク吸収部材３４と気液分離膜４１との間に、双方に接触するように配置されている。従って、上記界面近傍の残留インクＲＩは、図５に示されるように、毛管構造体４０の毛管力により速やかに吸い取られ、インク吸収部材３４に向けて速やかに移動することになる。
【００４９】
このように、本発明のサブタンクユニット（液体貯蔵容器）３０によれば、気液分離膜４１の近傍にインクが残留することを極めて確実に防止可能となる。従って、気液分離膜４１を通した吸気特性を良好に維持して、各インク収容部３５へのインク供給の安定性および信頼性を飛躍的に向上させることができる。また、各インク収容部３５（インク吸収部材３４）と気液分離膜４１との間に毛管構造体４０を介設することにより、インク収容部３５の構造（インク吸収部材３４の形状）を単純化することができると共に、各部材の配置の自由度を高めることが可能となる。更に、サブタンクユニット３０では、気液分離膜４１とインク吸収部材３４との直接の干渉が防止されるので、インクや内部の気体の漏洩が確実に防止される。この結果、本発明によれば、サブタンクユニット３０やそれを備えたインクジェットカートリッジ２０、ひいては、記録装置１自体を安価に構成すると共に、サブタンクユニット３０に対するインクの供給の安定性や信頼性を向上させることが可能となる。
【００５０】
また、上述の構成において、インクジェット記録装置１（インクジェットカートリッジ２０）におけるインクの吐出を安定化させるためには、インクジェット記録ヘッド２１の吐出口において一定の負圧が必要となる。そして、この負圧は、各インク吸収部材３４の毛細管力によって発生される。また、一般に、インク吸収部材３４の毛細管力は、およそ５００Ｐａ（約５０ｍｍＡｑ）以上が望ましいとされている。これらの点に鑑みて、毛管構造体（多孔質体）４０の毛細管力を、５０Ｐａ（約５．０ｍｍＡｑ）以上５００Ｐａ以下、より好ましくは、５０Ｐａ以上３００Ｐａ以下に設定すると好ましい。これにより、毛細管力の発生を担保しつつ、実用上極めて良好な結果を得ることができる。なお、上述の作用を実現するためには、毛管構造体４０の気液分離膜４１側の端面のうち、少なくとも一部が気液分離膜４１に接触するようにしておけばよいことはいうまでもない。
【００５１】
以下、図６〜図８を参照しながら、本発明による液体貯蔵容器の第２実施形態について説明する。なお上述の実施形態と同一の要素については、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５２】
図６に示されるサブタンクユニット３０Ａは、基本的に上述のサブタンクユニット３０と同様の構成を有するが、サブタンクユニット３０の毛管構造体４０とは異なる構造の毛管構造体４０Ａを備えている。図６および図７に示されるように、毛管構造体４０Ａは、その中央付近に例えば断面略矩形状の孔部４４を有すると共に、孔部４４の縁部から構造体断面の長手方向外方に延びる細幅のスリット（空隙部）４５を複数有する。孔部４４および各スリット４５は、毛管構造体４０Ａの一端面（気液分離膜側の端面）から他端面（インク吸収部材側の端面）まで延在し、構造体を貫通している。このような毛管構造体４０Ａは、樹脂の射出成型、金属ダイキャストまたは機械加工等により形成可能である。
【００５３】
毛管構造体４０Ａは、各インク収容部３５のインク吸収部材３４と、気液分離膜４１との間に配置されると共に、各インク吸収部材３４および気液分離膜４１の双方と接触している。また、各スリット４５は、毛管構造体４０Ａの毛細管力がインク吸収部材３４の毛細管力よりも低くなるように、それぞれの幅が設定されている。なお、本実施形態では、毛管構造体４０Ａは、中蓋３８とは別体であり、開口３８ｂに嵌め込まれるものとして構成されているが、これに限られるものではない。すなわち、毛管構造体と中蓋３８とを一体に構成してもよい。
【００５４】
このような毛管構造体４０Ａを備えるサブタンクユニット３０Ａにおいても、インク収容部３５内を吸気している間に、図４の場合と同様に、気液分離膜４１とインク吸収部材３４との間の界面近傍まで、インクが引き上げられると、インクがそこに残留してしまうことがある。この場合、サブタンクユニット３０Ａでは、上述のように、毛管構造体４０Ａが細幅のスリット４５を複数有している。このため、当初、図８（ａ）に示されるように、孔部４４および各スリット４５の全体に広がっていた残留インクＲＩは、速やかに、図８（ｂ）および図８（ｃ）に示されるように、毛細管力によって孔部４４から各スリット４５内に吸引される。そして、各スリット４５内のインクは、毛管構造体４０Ａの毛細管力がインク吸収部材３４の毛細管力よりも小さいことに起因して、図８（ｄ）に示されるように、インク吸収部材３４に向けて速やかに移動することになる。
【００５５】
このように、サブタンクユニット（液体貯蔵容器）３０Ａによっても、気液分離膜４１の近傍にインクが残留することを極めて確実に防止可能となる。従って、気液分離膜４１を通した吸気特性を良好に維持して、各インク収容部３５へのインク供給の安定性および信頼性を飛躍的に向上させることができる。また、各インク収容部３５（インク吸収部材３４）と気液分離膜４１との間に毛管構造体４０Ａを介設することにより、インク収容部３５の構造（インク吸収部材３４の形状）を単純化することができると共に、各部材の配置の自由度を高めることが可能となる。更に、サブタンクユニット３０Ａにおいても、気液分離膜４１とインク吸収部材３４との直接の干渉が防止されるので、インクや内部の気体の漏洩が確実に防止される。
【００５６】
また、サブタンクユニット３０Ａを備えるインクジェット記録装置１（インクジェットカートリッジ２０）においても、インクの吐出を安定化させるためには、インクジェット記録ヘッド２１の吐出口において一定の負圧が必要となる。上述のように、インク吸収部材３４の毛細管力は、一般に、およそ５００Ｐａ（約５０ｍｍＡｑ）以上が望ましいとされており、この点に鑑みて、毛管構造体（多孔質体）４０Ａの毛細管力を、５０Ｐａ（約５．０ｍｍＡｑ）以上５００Ｐａ以下、より好ましくは、５０Ｐａ以上３００Ｐａ以下に設定すると好ましい。これを、スリット４５を有する毛管構造体４０Ａにおいて満たすためには、スリット（空隙部）４５の幅が１ｍｍ以下であればよい。スリット４５の幅が１ｍｍを超えると、スリット４５による毛細管力が発生しない場合がある。
【００５７】
なお、毛管構造体４０は、各スリット４５や孔部４４を画成する周囲の領域のみがインク吸収部材３４や気液分離膜４１と接触しているが、これでも、十分速やかに残留インクＲＩをインク吸収部材３４に戻すことができる。すなわち、表面張力が十分大きいインクの場合、図８（ｂ）のようにスリット４５内のインクＲＩは孔部４４に位置するインクＲＩと表面張力により繋がっているので、インクＲＩは途切れることなく図８（ｃ）および図８（ｄ）のようにインク吸収部材３４に吸い取られる。すなわち、複雑なスリット４５は、毛管構造体４０Ａの必要最低限の範囲に配置すれば十分である。
【００５８】
図９〜図１４は、上述の第２実施形態における毛管構造体の様々な変形例を示すものである。これらの図面に示される毛管構造体４０Ｂ〜４０Ｇのように、毛管構造体としては、容器本体３２のサイズや形状、インクの特性等によってさまざまな形態を選択することが可能である。
【００５９】
図９に示される毛管構造体４０Ｂや、図１０に示される毛管構造体４０Ｃでは、スリット４５が構造体断面の長手方向と直交する方向に延びるように形成されている。また、図９に示される毛管構造体４０Ｂは、完全に一体に構成される一方、図１０に示される毛管構造体４０Ｃは、スリット４５を画成する部分が本体とは別体化されている。図１１に示される毛管構造体４０Ｄは、上述された毛管構造体４０Ａ等を３つ一体化させたものに相当し、それ１体で複数のインク収容部に対応可能なものである。更に、図１２〜図１４に示される毛管構造体４０Ｅ〜４０Ｇのように、スリット４５を画成する部材を本体から延出させてもよい。
【００６０】
【発明の効果】
本発明では、所定の液体を貯蔵可能な液体貯蔵容器に、液体を貯留させることができる液体収容部を有する容器本体と、液体収容部と容器本体の外部とを連通させる通気路と、通気路と連なるように配置された気液分離膜と、気液分離膜と液体収容部との間に配置されており、毛細管力を発生し得る毛管構造体とが備えられる。これにより、液体貯蔵容器やそれを備えたインクジェットカートリッジおよび記録装置を安価に構成すると共に、容器に対する液体の供給の安定性や信頼性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるインクジェット記録装置を概略的に示す斜視図である。
【図２】図１のインクジェット記録装置に備えられたインクジェットカートリッジを概略的に示す部分断面図である。
【図３】図２におけるIII−III線についての断面図である。
【図４】図２のインクジェットカートリッジに含まれるサブタンクユニットにおけるインクの流動を説明するための模式図である。
【図５】図２のインクジェットカートリッジに含まれるサブタンクユニットにおけるインクの流動を説明するための模式図である。
【図６】本発明による液体貯蔵容器の第２実施形態に相当するサブタンクユニットを備えたインクジェットカートリッジ概略的に示す部分断面図である。
【図７】図６におけるVII−VII線についての断面図である。
【図８】図６のインクジェットカートリッジに含まれるサブタンクユニットにおけるインクの流動を説明するための模式図である。
【図９】本発明による第２実施形態における毛管構造体の変形例を示す平面図である。
【図１０】本発明による第２実施形態における毛管構造体の変形例を示す平面図である。
【図１１】本発明による第２実施形態における毛管構造体の変形例を示す平面図である。
【図１２】本発明による第２実施形態における毛管構造体の変形例を示す平面図である。
【図１３】本発明による第２実施形態における毛管構造体の変形例を示す平面図である。
【図１４】本発明による第２実施形態における毛管構造体の変形例を示す平面図である。
【図１５】従来のインクジェット記録装置を概略的に示す斜視図である。
【図１６】従来のピットイン式のインクジェット記録装置の要部を示す断面図である。
【図１７】従来のピットイン式のインクジェット記録装置の要部を示す断面図である。
【符号の説明】
１  インクジェット記録装置
２  ガイド軸
３  キャリッジ
４  キャッピングユニット
５  メインタンクユニット
６  連結体
７  袋体
９  インク流路
１０  移動体
２０  インクジェットカートリッジ
２１  インクジェット記録ヘッド
３０，３０Ａ  サブタンクユニット
３１  中空針
３２  容器本体
３３  チャンバ
３４  インク吸収部材
３５  インク収容部
３６  インク取入口
３７  フィルタ
３８  中蓋
３９  上蓋
４０，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ，４０Ｅ，４０Ｆ，４０Ｇ  毛管構造体
４１  気液分離膜
４２  通気路
４５  スリット
【図１】
0003658373.tif 000002
【図２】
0003658373.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0003658373.tif 000006
【図６】
0003658373.tif 000007
【図７】
0003658373.tif 000008
【図８】
0003658373.tif 000009
【図９】
0003658373.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0003658373.tif 000014
【図１４】
0003658373.tif 000015
【図１５】
0003658373.tif 000016
【図１６】
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【図１７】
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