(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクが貯蔵されるインク貯蔵部と，前記インク貯蔵部に貯蔵されたインクの液滴を放出するヘッドとを備えたインクジェットプリンタ用インクカートリッジにおいて，
前記インク貯蔵部は，
インクが液体状態で満たされるチャンバと，
前記チャンバの上部側に設けられ，前記チャンバの内部の圧力を負圧に維持させる負圧維持手段と，
前記チャンバと前記ヘッドとの間に設けられて前記チャンバ内のインクが前記ヘッドに均一に供給されるようにガイドする均一供給ガイド手段とを含み，
前記負圧維持手段は，
一側が開放され，他側には前記チャンバと連絡する貫通孔が形成された収納部と，
前記貫通孔に接するように前記収納部に設けられる第１スポンジと，
前記収納部に設けられて，内部には前記収納部の開放された外部側と前記第１スポンジ側とを連絡させる中空が形成されたスクリューとを
含むことを特徴とするインクジェットプリンタ用インクカートリッジ。
【請求項２】
前記均一供給ガイド手段は，
前記チャンバの下部側に有する前記チャンバと前記ヘッドとの間のインク排出経路上に設けられて，前記チャンバのインクを吸収した後に前記ヘッド側に伝える第２スポンジを含むことを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリンタ用インクカートリッジ。
【請求項３】
前記収納部は，その先端部が前記第２スポンジに当接するように形成されたことを特徴とする請求項２に記載のインクジェットプリンタ用インクカートリッジ。
【請求項４】
前記収納部は，前記貫通孔側にいくほど直径が次第に狭くなるテーパ状に形成されたことを特徴とする請求項３に記載のインクジェットプリンタ用インクカートリッジ。
【請求項５】
前記インク貯蔵部には，前記チャンバ内のインクの消耗状態を感知するための感知手段がさらに備えられたことを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリンタ用インクカートリッジ。
【請求項６】
前記感知手段は，
前記チャンバ内でインクに浮遊可能に設けられる浮遊部材と，
前記浮遊部材に設けられる磁石と，
前記磁石の位置を感知してインクの消耗状態を知らせる近接センサとを含むことを特徴とする請求項５に記載のインクジェットプリンタ用インクカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はインクジェットプリンタ用インクカートリッジに係り，特に使用効率を大幅に向上でき，インクの消耗状態を容易に知らせることのできるインクジェットプリンタ用インクカートリッジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に，インクジェットプリンタ用インクカートリッジは，インクを貯蔵しておいてから，ヘッドを通じてインク液滴を放出させて用紙上に所定色合いの画像を印刷する装置であって，図６に示したように，インクが貯蔵されるインク貯蔵部１０と，インク液滴が放出されるヘッド２０とを含む。このインク貯蔵部１０の内部は，インクが染み込んで貯蔵されるスポンジ１１で満たされている。インク貯蔵部１０を覆うカバー１２には空気流入孔１２ａが形成されていて，オープン用ビニールカバー１３を外すと，ここから内部に空気が通じるようになる。スポンジ１１に染み込んでいるインクは，毛細管現象によりヘッド２０側に供給され，ヘッド２０を通じて所望のときに液滴の形で放出される。
【０００３】
このような従来の構成においては，インクをスポンジ１１の気孔に染み込ませて貯蔵した後に毛細管現象によりヘッド２０側に移動させるため，過度な量のインクがヘッド２０に漏れる恐れはない。したがって，印刷をしないときにもヘッド２０が常に湿っているウェット現象は抑えられるが，インクの使用効率が相当低くなってしまうといういう短所がある。すなわち，スポンジ１１に染み込んだインクを毛細管現象によりヘッド２０に供給しているため，スポンジ１１内のインクを完全に取り出して使用することは難しい。とくに，スポンジ１１をインク貯蔵部１０内に取り入れる時にしわが寄ると，その部分に染み込んだインクは移動が難しくなって，ほとんど使えなくなる。したがって，実際には，貯蔵された量の約５０％しか印刷に使えず，残りはスポンジ１１内に残ったまま廃棄される。このようにインクがたくさん残っている状態でも使うことができないため，インク貯蔵部を透明にして内部を目視で覗けるようにも，インクカートリッジがあとどのくらい使えるかが分からない。このような理由から，貯蔵されたインクの使用効率を向上できる新しい構造のインクカートリッジが望まれていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は，このような問題点にに鑑みて成されたもので，その目的とするところは，カートリッジに貯蔵された量を無駄なく印刷に使用できるので，使用効率を大幅に向上でき，取り替えが必要な時期を容易に知らせることのできるインクジェットプリンタ用インクカートリッジを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前述した課題を達成するために本発明は，インクが貯蔵されるインク貯蔵部と，このインク貯蔵部に貯蔵されたインクの液滴を放出するヘッドとを備えたインクジェットプリンタ用インクカートリッジにおいて，インク貯蔵部は，インクが液体状態で満たされるチャンバと，チャンバの上部側に設けられ，チャンバの内部の圧力を負圧に維持させる負圧維持手段と，チャンバと前記ヘッドとの間に設けられてチャンバ内のインクがヘッドに均一に供給されるようにガイドする均一供給ガイド手段とを含み，負圧維持手段は，一側が開放され，他側にはチャンバと連絡する貫通孔が形成された収納部と，貫通孔に接するように収納部に設けられる第１スポンジと，収納部に設けられて，内部には収納部の開放された外部側と第１スポンジ側とを連絡させる中空が形成されたスクリューとを含むことを特徴とするインクジェットプリンタ用インクカートリッジである。
【０００７】
均一供給ガイド手段は，チャンバの下部側に有するチャンバとヘッドとの間のインク排出経路上に設けられて，チャンバのインクを吸収した後にヘッド側に伝える第２スポンジを含む。
【０００８】
収納部は，その先端部が第２スポンジに当接するように形成され，貫通孔側にいくほど直径が次第に狭くなるテーパ状に形成される。
【０００９】
また，インク貯蔵部には，チャンバ内のインクの消耗状態を感知するための感知手段がさらに備えられ，チャンバ内でインクに浮遊可能に設けられる浮遊部材と，浮遊部材に設けられる磁石と，磁石の位置を感知してインクの消耗状態を知らせる近接センサとを含むのが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１及び図２を参照すると，本発明の一実施の形態によるカラーインクカートリッジは，イエロー，マゼンタ，シアンの３種のインクを各々３つのインク貯蔵部に貯蔵するが，各インク貯蔵部はいずれも図２と同一の構造をもつ。
【００１１】
示したように，インクカートリッジは，インクを貯蔵するインク貯蔵部１００と，インクを液滴状で放出するヘッド１６０とを含む。そして，インク貯蔵部１００は，インクが満たされるチャンバ１４０と，チャンバ１４０の上部側に設けられる負圧維持手段と，チャンバ１４０の下部側に設けられる均一供給ガイド手段及び，側壁側に設けられる感知手段を含んでなる。
【００１２】
先ず，チャンバ１４０は，従来のようにスポンジなどの多孔性媒体にインクを入り込ませて貯蔵するのではなく，液体状態のインクをそのまま貯蔵する。よって，チャンバ１４０内のインクは液体の流動性及び自重により下部のヘッド１６０側に容易に移動する。
【００１３】
しかし，チャンバ１４０内のインクが液体状態のままであるため，チャンバ１４０内を負圧（−）に維持しなければ過度な量のインクがヘッド１６０に漏れ，ウェット現象が生じ易い。したがって，負圧維持手段はチャンバ１４０内の圧力を負圧に維持させる役目をするものであって，貫通孔１２３ａが形成された収納部１２３に設けられる第１スポンジ１２２と，第１スポンジ１２２を貫通孔１２３ａ側に押し付けるスクリュー１２１とを含む。収納部１２３の一側は外部に開放されており，その収納部１２３に嵌合されるスクリュー１２１には内部を貫通する中空１２１ａが形成されていて，外気がこの中空１２１ａと第１スポンジ１２２の気孔及び貫通孔１２３ａを通じてチャンバ１４０の内部まで伝えられる。
【００１４】
しかし，チャンバ１４０の内部まで空気が通じるためには第１スポンジ１２２の気孔を通過しなければならないが，その気孔の大きさはスクリュー１２１の押し付けにより縮少される。すなわち，スクリュー１２１が第１スポンジ１２２を強く押し付けるほど気孔が狭くなって空気が通じにくくなり，これにより，チャンバ１４０の内部は次第に強い負圧がかかるようになる。反対に，スクリュー１２１の押し付け力を緩くすれば，相対的に空気がよく通じるようになり，チャンバ１４０の内部の負圧が次第に弱くなる。したがって，このスクリュー１２１の押し付け力を調節すると，チャンバ１４０の内部の負圧が調節可能になる。参照符号１２４は中空１２１ａを塞いでいる保護テープであるが，インクカートリッジを用いるときには除去される。
【００１５】
均一供給ガイド手段は，チャンバ１４０に貯蔵されたインクが常に均一にヘッド１６０に供給されるようにガイドする機能をするものであって，チャンバ１４０とヘッド１６０との間のインク排出経路に設けられる第２スポンジ１３１を含む。チャンバ１４０内のインクは一旦この第２スポンジ１３１に吸収された後にヘッド１６０側に伝わる。したがって，チャンバ１４０内のインクが自由に流動する液体状態にあっても，一旦第２スポンジ１３１を経なければならないため，過度な量のインクが一度にヘッド１６０に漏れることがなくなる。
【００１６】
また反対に，インクがほとんど消耗されて底面にだけ少し残っている場合にも，第２スポンジ１３１がこれを先に吸収した後でヘッド１６０に供給するため，最後まで均一にインクを供給できる。したがって，この均一供給ガイド手段によりチャンバ１４０に貯蔵されたインクを常に均一にヘッド１６０に供給することができる。
【００１７】
感知手段はチャンバ１４０内のインク消耗状態を知らせるように設けられるものであって，チャンバ１４０内でインクに浮遊されるように設けられるスチロフォーム浮遊物１５１と，このスチロフォーム浮遊物１５１に設けられた磁石１５２と，磁石１５２の近接を感知する近接センサ１５３とを含んでなる。
【００１８】
参照符号１５４はガイド板であって，スチロフォーム浮遊物１５１の浮遊による昇降をガイドする。このような構成において，インクが十分に満たされているときにはスチロフォーム浮遊物１５１が上昇するため，近接センサ１５３は作動しない。しかし，インクがほとんど消耗されてスチロフォーム浮遊物１５１が底面の近くまで下降すると，近接センサ１５３が磁石１５２を感知して信号を発生させる。したがって，この近接センサ１５３の信号に基づきインクの消耗状態を把握し，インクカートリッジの取り替え時期が分かるようになる。
【００１９】
参照符号１１０は蓋であり，参照符号１１１は蓋１１０に設けられたラバーである。インクを注入するときにはこのラバー１１１に注入用針を差し込んでインクをチャンバ１４０に注入する。参照符号１３２はインク内の不純物及び微細なバブルをろ過することによりヘッド１６０の噴出口（図示せず）が閉塞することを防止するためのフィルタである。このフィルタは，図２のように，チャンバ１４０内に設けられる形であるが，図３のようにチャンバ１４０の外側から内側に差し込む形のフィルタ１３２′を採用しても良い。
【００２０】
前述の構成によるインクカートリッジの全体的な動作を調べてみると，負圧維持手段はスクリュー１２１の加圧力により第１スポンジ１２２の気孔を縮少しつつ，チャンバ１４０内の圧力を負圧に維持させる。そして，均一供給ガイド手段の第２スポンジ１３１はチャンバ１４０のインクを吸収してヘッド１６０に供給しつつ，常に均一な量のインクが供給されるようにガイドする。また，スチロフォーム浮遊物１５１及び磁石１５２を含む感知手段は，インクが消耗されほとんど無くなった場合，近接センサ１５３の作動で取り替え時期を知らせる。
【００２１】
したがって，このように本発明の一実施の形態によるインクカートリッジでは，インクをスポンジなどの多孔性媒体に染み込ませて貯蔵するのではなく，流動性の良い液体状態のままで貯蔵してヘッド１６０に供給するため，貯蔵された量のほとんどを印刷作業に使用できる。すなわち，従来にはスポンジ内に含まれたままで廃棄されるインクが多かったが，前述のように本発明の一実施の形態による構成ではチャンバ１４０内のインクがほとんどヘッド１６０に供給できるので，使用効率が大幅に向上される。
【００２２】
そして，負圧維持手段がチャンバ１４０内の圧力を適切な負圧に維持するため，液体状態のインクを使用しても，ヘッド１６０でのウェット発生を抑えることができる。また，均一供給ガイド手段によりインクの供給を常に均一に維持でき，感知手段によりインクカートリッジの取り替え時期も分かるようになる。
【００２３】
次に，図４は，本発明の第２実施形態によるインクカートリッジを示したものである。示したように，本実施形態のインクカートリッジも，インクを貯蔵するインク貯蔵部２００と，インクを液滴形態で放出するヘッド２６０とを含む。そして，インク貯蔵部２００はインクが満たされるチャンバ２４０と，チャンバ２４０の上部側に設けられる負圧維持手段と，チャンバ２４０の下部側に設けられる均一供給ガイド手段及び，側壁側に設けられる感知手段を含んでなる。チャンバ２４０には，液体状態そのままのインクが貯蔵される。
【００２４】
この負圧維持手段はチャンバ２４０内の圧力を負圧に維持させる役目をするものであって，貫通孔２２３ａが形成された収納部２２３に設けられる第１スポンジ２２２と，第１スポンジ２２２を貫通孔２２３ａ側に押し付けるスクリュー２２１とを含む。収納部２２３の一側は外部に開放されており，その収納部２２３に嵌合されるスクリュー２２１には内部を貫通する中空２２１ａが形成されていて，外気が中空２２１ａと第１スポンジ２２２の気孔及び貫通孔２２３ａを通じてチャンバ２４０の内部まで伝えられる。参照符号１２４は，中空２２１ａを塞いでいる保護テープであるが，インクカートリッジを用いるときには除去される。
【００２５】
ここで均一供給ガイド手段は，チャンバ２４０に貯蔵されたインクが常に均一にヘッド２６０に供給されるようにガイドする機能をするものであって，チャンバ２４０とヘッド２６０との間のインク排出経路に設けられる第２スポンジ２３１を含む。チャンバ２４０内のインクは一旦この第２スポンジ２３１に吸収された後ヘッド２６０側に伝えられる。
【００２６】
本実施形態の特徴は，収納部２２３が第２スポンジ２３１にその先端部が接するように長く形成されているという点である。これにより，中空２２１ａと第１スポンジ２２２及び貫通孔２２３ａを通じての外気の流入路が，インクをほとんど消耗するまでインク中に沈んでいることになる。すなわち，第１実施形態では，インクを少しでも使用すると貫通孔１２３ａ（図３）の下方に外気が満たされる空間が生じるため，もし，この状態で長時間放置された場合，チャンバ内に外気が徐々に流入されて内部の圧力が次第に外部の圧力と等しくなる可能性がある。
【００２７】
しかし，本第２実施形態では外気流入路が常にインク中に沈んでいるため，経時的な圧力の変化を抑えることができる。実際に実験したところ，図５のグラフに示したように，第１実施形態の場合（Ｔ１）にはインク消耗量が約１５ｍｌを越えつつ内部の負圧が徐々に減少する傾向を示したが，第２実施形態の場合（Ｔ２）にはほとんど一定の負圧を維持することが確認できた。したがって，本実施形態によれば，負圧の低下の可能性まで抑えることができる。
【００２８】
また，収納部２２３は貫通孔２２３ａに近くなるほど縮径されるテーパ状である。したがって，第１スポンジ２２２の気孔の大きさも貫通孔２２３ａ側に行くほど次第に小さくなるので，毛細管圧力が貫通孔２２３ａの方向に作用する。よって，インク中に沈んでいる貫通孔２２３ａを通じて第１スポンジ２２２にインクが入り込んでも，毛細管圧力により主として貫通孔２２３ａの周辺だけ湿るため，インクがスクリュー２２１の中空２２１ａを通じて逆に漏れるようなことは生じない。その他の構造及び機能は第１実施形態のそれとほとんど同一なため，その詳細な説明は省略する。
【００２９】
参照符号２５１，２５２，２５３は感知手段であるスチロフォーム浮遊物と，磁石及び，近接センサである。参照符号２５４はガイド板であって，スチロフォーム浮遊物２５１の浮遊による昇降をガイドする。また，参照符号２１０は蓋であり，参照符号２１１は蓋に設けられたラバーであり，参照符号２３２はフィルタである。
【００３０】
したがって，前述のような第２実施形態の構成ではチャンバの内部の負圧の低下を防止しつつも，インクの使用効率を高めることができる。
【００３１】
以上，添付図面を参照しながら本発明にかかるインクジェットプリンタ用インクカートリッジの好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかでありそれについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００３２】
【発明の効果】
以上，詳細に説明したように本発明によれば，カートリッジに貯蔵された量を無駄なく印刷に使用できるので，使用効率を大幅に向上でき，取り替えが必要な時期を容易に知らせることのできるインクジェットプリンタ用インクカートリッジを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態によるインクカートリッジを示した平面図である。
【図２】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って切断した断面図である。
【図３】図２の変形例を示した断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態によるインクカートリッジを示した断面図である。
【図５】図１及び図４に示された各実施形態のカートリッジの内部圧力の測定結果を示したグラフである。
【図６】従来のインクカートリッジを示した図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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