(57)【要約】【課題】液体貯留における容積効率の向上、良好な液体保存性の確保、組み立て性の向上、リサイクル性の向上等を図ることのできる液体カートリッジを提供する。【解決手段】液体カートリッジ２が、液体貯留容器３０と供給口３３を有する供給構造部３１とを備え、供給構造部３１は液体貯留容器３０内の液体の圧力を所定値に制御しながら供給口３３に液体を供給する圧力制御手段３２と、液体の消費に伴って液体貯留容器３０内に空気を導入する導入手段３４とを有し、液体貯留容器３０は、金属製の板材により形成され、圧力制御手段３２に連通して圧力制御手段３２に対して液体を流出させる流出口４６と、導入手段３４に連通して液体貯留容器３０に空気を導入する導入口４７が設けられている。これにより、容積効率の高い液体カートリッジがえられ、流出口４６と導入口４７とが簡単に成形できる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体噴射ユニットに供給される液体を貯留する液体カートリッジであって、上記液体を貯留する液体貯留容器と、上記液体貯留容器に取り付けられて液体貯留容器の液体を液体噴射ユニットに供給する供給口を有した供給構造部とを備え、
上記供給構造部は上記液体貯留容器内の液体の圧力を所定値に制御しながら上記供給口に液体を供給する圧力制御手段と、液体の消費に伴って液体貯留容器内に空気を導入する導入手段とを有し、
上記液体貯留容器は、金属製の板材により形成され、上記圧力制御手段に連通して圧力制御手段に対して液体を流出させる流出口と、上記導入手段に連通して液体貯留容器に空気を導入する導入口が設けられていることを特徴とする液体カートリッジ。
【請求項２】
上記供給構造部は、主として合成樹脂材料を成形することにより構成されたものである請求項１記載の液体カートリッジ。
【請求項３】
上記流出口と導入口は、液体貯留容器の同じ面に設けられている請求項１または２記載の液体カートリッジ。
【請求項４】
上記流出口と導入口は、液体貯留容器における供給構造部に対する取付面を形成する底部材に設けられている請求項３記載の液体カートリッジ。
【請求項５】
上記流出口と導入口は、液体貯留容器から突出成形された流出管と導入管によって形成されている請求項３または４記載の液体カートリッジ。
【請求項６】
上記流出管と導入管は、液体貯留容器を構成する金属製の板材を塑性加工することにより液体貯留容器と一体に形成されている請求項５記載の液体カートリッジ。
【請求項７】
上記底部材は、平たい形状の底板である請求項４〜６のいずれか一項に記載の液体カートリッジ。
【請求項８】
上記液体貯留容器は、一方が開放された箱型の容器本体の端縁部に、上記底部材が接合部を介して接合されている請求項４〜７のいずれか一項に記載の液体カートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、より多くの液体を貯留することができる容積効率の高い液体カートリッジに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射装置の代表例であるインクジェット式記録装置は、液体であるインクを貯留したインクカートリッジから、インク噴射ユニットにインクを供給するようになっている。そして、このインクカートリッジは、インク貯留部と、インク貯留部の内圧を制御する圧力制御弁と、インク消費に伴ってインク貯留部内に空気を導入する導入通路等が、例えば、合成樹脂材料をインジェクション成形したモールド成形品として提供されている。
【特許文献１】特開平７−６８７７６号公報
【特許文献２】特開平７−６８７８２号公報
【特許文献３】特開平７−１０１０７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１に開示されているインクカートリッジは、タンクが２つに分離され、それぞれのタンクが合成樹脂をモールド成形したものなので、所定の剛性を維持するために肉厚が厚く、容積効率が悪いとともに、一方のタンクには多孔質部材が充填されているので、より容積効率が悪いといった課題を有する。また、特許文献２に開示されている例も、インク貯留室を構成する材質が合成樹脂製であるために、上記のものと同様に容積効率が悪い。さらに、特許文献３の開示されているものは、カートリッジの材質が合成樹脂製であると同時に、容器内部にスポンジ等を入れてあるので、やはり容積効率が悪い。
【０００４】
上記のように合成樹脂でインク貯留室を構成したり、それに付随する圧力制御弁等を構成したりするものにおいては、カートリッジとしての所定の剛性を確保するために、例えば、１．５ｍｍの肉厚が必要であり、さらに補強リブを設けることが行なわれている。したがって、上記のように容積効率が低くなり、インクカートリッジのインク貯留量が少なく、インクカートリッジの交換サイクルが短くなって、不経済であるという問題がある。また、このようないわゆる使い捨て式のものは、リサイクル性がなく材料資源の節減や原価低減の面に問題がある。
【０００５】
さらに、合成樹脂製のインク貯留室であると、気体透過率が大きいのでインクの性状を長期間にわたって安定したものとすることが困難であるという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、液体貯留における容積効率の向上、良好な液体保存性の確保、組み立て性の向上、リサイクル性の向上等を図ることのできる液体カートリッジの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の液体カートリッジは、液体噴射ユニットに供給される液体を貯留する液体カートリッジであって、上記液体を貯留する液体貯留容器と、上記液体貯留容器に取り付けられて液体貯留容器の液体を液体噴射ユニットに供給する供給口を有した供給構造部とを備え、上記供給構造部は上記液体貯留容器内の液体の圧力を所定値に制御しながら上記供給口に液体を供給する圧力制御手段と、液体の消費に伴って液体貯留容器内に空気を導入する導入手段とを有し、上記液体貯留容器は、金属製の板材により形成され、上記圧力制御手段に連通して圧力制御手段に対して液体を流出させる流出口と、上記導入手段に連通して液体貯留容器に空気を導入する導入口が設けられていることを要旨とする。
【０００８】
すなわち、金属製の板材により形成された液体貯留容器の流出口が圧力制御手段に連通し、また、液体貯留容器の導入口が上記導入手段に連通した状態で液体カートリッジが形成されている。したがって、金属製の板材で形成された液体貯留容器は、その構成部材が所定の剛性を備えた薄肉構造となるので、液体貯留量をできるだけ多く確保し、容積効率の高い液体カートリッジが得られる。また、金属製の板材により液体やその蒸気の透過が略なくなるので、液体の性状を適正に維持して液体の保存性を良好に保つことができる。
【０００９】
さらに、液体貯留機能を果たす部位である液体貯留容器と、液体貯留容器内の圧力制御や空気導入を図る部位である供給構造部とを区分して構成することができるので、液体貯留容器の容積をできるだけ大きく設定し、供給構造部の大きさをできるだけ小型化することにより、液体貯留容量の大きな液体カートリッジがコンパクトな形態で形成することができる。同時に、本発明の液体カートリッジをユーザから回収して、金属製の液体貯留容器と供給構造部を再利用することができる。その場合、液体貯留容器は、金属製の板材で形成されているから、剛性が変わることなく維持され耐食性にも優れているので、容器としての耐久性を高く設定することができる。
【００１０】
本発明の液体カートリッジにおいて、上記供給構造部が、主として合成樹脂材料を成形することにより構成されたものである場合には、上記圧力制御手段や導入手段等の複雑な構造部分が、例えば、インジェクション成形によって精密にしかも簡単に成形でき、それ以外の液体貯留容器も金属製の板材を成形加工することにより、高い成形精度のものが簡単な工程で確保され、液体カートリッジの製造原価を低減することができる。
【００１１】
本発明の液体カートリッジにおいて、上記流出口と導入口が、液体貯留容器の同じ面に設けられている場合には、上記供給構造部に対して流出口と導入口を１回の組付工程で連通させることができるので、液体カートリッジとしての組立性が良好になり、逆に液体貯留容器を供給構造部から外すときの作業も簡素化される。さらに、上記のように液体貯留容器を簡単に取り外しができることにより、リサイクルが行ないやすくなり材料資源の節減や原価低減等に貢献することができる。また、この場合において流出口や導入口を塑性加工で成形する場合は、金属製の板材の平坦な部分に流出口と導入口を同時に塑性加工で成形することが可能となり、成形精度の向上や製造の簡素化が実現する。
【００１２】
本発明の液体カートリッジにおいて、上記流出口と導入口が、液体貯留容器における供給構造部に対する取付面を形成する底部材に設けられている場合には、液体貯留容器を供給構造部に取り付けるのと同時に、流出口と圧力制御手段および導入口と導入手段の各連通を成立させることができるので、製造面における組立性が向上する。また、液体貯留容器を供給構造部から外すことが簡単にできるので、リサイクルが行ないやすくなり材料資源の節減や原価低減等に貢献することができる。
【００１３】
本発明の液体カートリッジにおいて、上記流出口と導入口が、液体貯留容器から突出成形された流出管と導入管によって形成されている場合には、液体貯留容器を供給構造部に組み付ける際に、流出管と導入管とが供給構造部に差し込まれる状態になるので、組立工程が簡素化される。そして、流出管と導入管が金属製の板材で成形されているので、両管を薄肉で管径を小さくすることができ、それに伴って底部材の幅が小さくなり、液体貯留容器の厚みを小さくすることができる。また、上記のような差し込み構造により、差し込み部分のシールが行ないやすくなり、液体や空気，水蒸気等のリークを確実に防止することができる。さらに、供給構造部側に、例えば接続用の筒部を合成樹脂成形時に突出させた状態で成形し、この筒部を液体貯留容器の流出口と導入口に挿入する構造であると、筒部に所定の剛性を付与するために筒部の肉厚を大きく設定する必要があり、結果として筒部の外径が大きくなって流出口や導入口が大口径となる。このように流出口や導入口が大口径になると、上記底部材の幅が大きくなって、液体貯留容器をコンパクトに形成することが困難になる。本発明では、このようなことが回避できる。
【００１４】
本発明の液体カートリッジにおいて、上記流出管と導入管は、液体貯留容器を構成する金属製の板材を塑性加工することにより液体貯留容器と一体に形成されている場合には、流出管と導入管を別の部材として準備する必要がなく、構造や製造工程の簡素化が行なえる。また、流出管と導入管が液体貯留容器と一体に成形されているので、液体貯留容器に対する流出管と導入管の取付け剛性を高くすることができ、供給構造部との結合一体化において好適である。
【００１５】
本発明の液体カートリッジにおいて、上記底部材が、平たい形状の底板である場合には、流出口や導入口あるいはそれらを構成する流出管や導入管が平坦な板部材に形成されるので、供給構造部に対する流出口や導入口等の接続構造を簡素化し、しかも液体や気体の漏洩のない確実な接続ができる。
【００１６】
本発明の液体カートリッジにおいて、上記液体貯留容器は、一方が開放された箱型の容器本体の端縁部に、上記底部材が接合部を介して接合されている場合には、流出口や導入口が設けられた底部材を容器本体の端縁部に接合することにより、液体貯留容器が完成し製造工程が簡素化され、原価低減に有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
つぎに、本発明の液体カートリッジを実施するための最良の形態を説明する。
【００１８】
本発明の液体カートリッジは、上述のように種々な液体を対象にして機能させることができ、以下に説明する実施例においてはその代表的な事例として、インクジェット式記録装置に適用した例を示している。
【実施例１】
【００１９】
図１〜図９は、本発明の液体カートリッジの一実施例を示す。
【００２０】
図１は、本発明が適用されるインクジェット式記録装置１の周辺構造の一例を示す図である。この装置は、インクカートリッジ２が搭載されるとともに液体噴射ユニットである記録ヘッド１０が搭載されたキャリッジ３を備えている。
【００２１】
上記キャリッジ３は、タイミングベルト４を介してステッピングモータ５に接続され、ガイドバー６に案内されて記録紙７の紙幅方向すなわち主走査方向に往復移動するようになっている。上記キャリッジ３は、上部に開放する箱型を呈し、被噴射物である記録紙７と対向する面（この例では下面）に、記録ヘッド１０のノズル面が露呈するよう取り付けられるとともに、インクカートリッジ２を収容するようになっている。
【００２２】
そして、上記記録ヘッド１０にインクカートリッジ２からインクが供給され、キャリッジ３を移動させながら記録紙７上面にインク滴を吐出させて記録紙７に画像や文字をドットマトリックスにより印刷するようになっている。図１において、８は印刷休止中に記録ヘッド１０のノズル開口を封止することによりノズルの乾燥をできるだけ防ぐとともに、後述のノズル開口１１や記録ヘッド１０内のインク流路をクリーニングするための吸引キャップ、９は記録ヘッド１０のノズル面をワイピングするワイパーブレードである。また、キャリッジ３には、図１に示すように、ガイドバー６が挿通されている。さらに、９ａはワイパーブレード９でワイピングされたインクを貯留する廃インク貯留部である。
【００２３】
図２は、上記記録ヘッド１０の基本構造を示す断面図である。この基本構造の一例を図２にしたがって説明すると、この記録ヘッド１０の先端部に流路ユニット１３が配置されている。この流路ユニット１３は、ノズル形成面１６ａにノズル開口１１が列設されたノズルプレート１６と、上記ノズル開口１１に連通し圧電振動子１４によりインクを加圧する圧力発生室１２と、上記圧力発生室１２に供給されるインクを貯留するインク貯留室１７から構成されている。なお、ノズル開口１１が主走査方向に直交する方向（副走査方向）に列設されて、ノズル列１１ａが形成されている。
【００２４】
上記流路ユニット１３は、ノズル開口１１が穿設されたノズル形成面１６ａを有するノズルプレート１６と、圧力発生室１２と共通の液体貯留室であるインク貯留室１７ならびにこれらを連通させるインク供給路１８とに対応する空間が形成された圧力発生室形成板１９と、上記圧力発生室１２やインク貯留室１７の開口を封止する封止板すなわち振動板２０とが積層されて形成されている。そして、上記ノズル形成面１６ａは平坦面とされている。図２に示すように、流路ユニット１３は、接着剤を用いてヘッドケース１５の先端面２７に接合されている。
【００２５】
上記圧電振動子１４は、駆動信号の入力により、充電状態で長手方向に収縮し、充電状態から放電する過程で長手方向に伸長する、いわゆる縦振動モードの振動子である。上記圧電振動子１４は、その先端が圧力発生室１２の一部を形成する振動板２０の島部２０ａに固着された状態で、他端が基台２１に固定されている。なお、本発明においては、上記縦振動モードの圧電振動子１４を、たわみ振動モードの圧電振動子に変更してもよい。
【００２６】
また、上記ヘッドケース１５には、そのインク貯留室１７に対応する部分に、インク貯留室１７にインクカートリッジ２のインクを導入するヘッド流路２４が形成されている。上記ヘッド流路２４の開口縁には、管部材で構成された環状突起２３が形成されている。
【００２７】
上記記録ヘッド１０では、上記圧電振動子１４の収縮および伸長を受けて圧力発生室１２が拡張および収縮し、圧力発生室１２の圧力変動によりインクの吸引とインク滴の吐出とが行なわれるようになっている。図２において、２２は圧電振動子１４に駆動信号を入力するフレキシブル回路板であり、ヘッドケース１５に結合された制御基板２５に結線されている。また、インクジェット式記録装置１全体を動作する制御装置１ａ（図１参照）からの動作信号を制御基板２５に供給するフレキシブル回路板２２が、ターミナル３０ａを介して制御基板２５に接続されている。
【００２８】
ヘッドケース１５には、流路ユニット１３とは反対の側にフランジ１５ａが設けられ、上記制御基板２５はこのフランジ１５ａ上に載置されている。
【００２９】
上記記録ヘッド１０では、図２において紙面に垂直な方向に圧電振動子１４，圧力発生室１２，ノズル開口１１が列設されており、ノズルプレート１６には、２列のノズル列が一対となり、複数対のものが形成されている。上記のノズル開口１１は一直線上に列設され、このようなノズル列に符号１１ａが付してある。
【００３０】
上記流路ユニット１３は、接着剤等を用いてヘッドケース１５に接合されている。上記のワイパーブレード９でノズル形成面１６ａをワイピングするときには、ワイパーブレード９が流路ユニット１３の角部に擦れてワイパーブレード９が滑らかに動作しなかったり、流路ユニット１３の角部に傷がついたりするのを防止するために、ノズル形成面１６ａの周縁部を保護するヘッドカバー２６が設けられている。
【００３１】
インクカートリッジ２から送られてきたインクは、ヘッド流路２４からインク貯留室１７に流入し、その後、圧力発生室１２において圧電振動子１４の動作で加圧され、ノズル開口１１から記録紙７に向ってインク滴の状態で吐出され、印刷が進行するようになっている。
【００３２】
図３は、インクが貯留されるインク貯留容器３０と、後述の圧力制御弁や空気導入路等が設けられた供給構造部３１とが一体化されたインクカートリッジ２の全体形状を示す斜視図である。図４は、上記インク貯留容器３０と供給構造部３１とを分離した状態を示す斜視図である。
【００３３】
図５は、インクカートリッジ２とキャリッジ３との位置関係を示す断面図であり、インクカートリッジ２がキャリッジ３に装着される直前の状態である。上記供給構造部３１には、インク貯留容器３０内の圧力を所定の値に維持する圧力制御弁３２と、この圧力制御弁３２からのインクを記録ヘッド１０に供給する供給口３３と、インク貯留容器３０内のインク消費に伴って空気を導入する空気導入路３４と、上記供給口３３の近傍に配置された逆止弁３５等が設けられている。これらの構造物３２，３３，３４，３５は、供給構造部３１を合成樹脂でインジェクション成形する際に、必要な箇所の形状が同時に成形される。そして、供給構造部３１は、図３，図４，図５等に示すように、細長い直方体の形状とされている。
【００３４】
上記インク貯留容器３０は、金属製の板材により構成されたもので、図５に示したものは、素材板をプレス装置で深絞りして形成した箱型の容器本体３８の開口縁３９に平板状の底板４０が接合されたものである。上記接合の方法としては、種々なものが採用できるが、図５に示したものは「かしめ加工」である。すなわち、開口縁３９にかしめ部４１により接合してある。他の方法としては、図６に示すように、溶接で接合することができる。同図の符号４２は、開口縁３９と底板４０の周縁部との溶接部を示している。ここで使用されている素材板は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）製であり、厚さは０．２ｍｍである。
【００３５】
上記底板４０は上記のように平たい面形状が付与され、その下面が取付面４３とされ、それに対応する平たい面４８が供給構造部３１の上部に形成されている。
【００３６】
上記底板４０に、インク貯留容器３０の外側に向って突出した断面円形の流出管４４と導入管４５が、プレス装置により成形されている。これらの管構造により、流出管４４に流出口４６が形成され、導入管４５に導入口４７が成形されている。これらの流出口４６および導入口４７は、底板４０によって構成される１つの面に形成されている。
【００３７】
上記金属製の素材板は上記ステンレス鋼（ＳＵＳ）以外に、鋼鉄，ニッケル，チタニウム，アルミニウム，銅など、またはそれらの合金により構成されている。そして、素材板の厚さは塑性加工の難易度等を考慮して０．１〜０．４ｍｍの範囲とされている。また、必要に応じて、耐食性等を高めるためのコーティングを行なうことが望ましい。
【００３８】
上記取付面４３に円形の凹部５０（図７参照）が設けられ、ここに流出管４４が差し込まれる。インク漏れを防止するためにエラストマーのような弾性材料でできたＯリング５１が、凹部５０と流出管４４の外周面との間に配置されている。
【００３９】
圧力制御手段である圧力制御弁３２について説明する。
【００４０】
主として図７に示すように、上記圧力制御弁３２を構成するために、供給構造部３１の下面に円形の凹部５２が設けられ、この凹部５２により弁室５３が形成されている。上記弁室５３の天井面５４に弁５５の着座面５６が設けられている。上記弁５５は、エラストマーのような弾性材料で構成された弁膜５７の中央部に形成され、この弁膜５７の外周部はリング部材５８と凹部５２の段部５９によって挟み付けられている。弁５５の周囲と蓋部材であるシール材６０との間に圧縮コイルスプリング６１が挿入され、弁５５を着座面５６に押し付けて弁封止がなされている。また、弁５５の中央部に通口６２が設けられ、弁５５が着座面５６から離れると弁膜５７の上側から下側へインクが流通できるようになっている。
【００４１】
上記シール材６０は、ガスバリア性に優れた可撓性のある合成樹脂性フィルム材であり、供給構造部３１の下面に接着されている。そして、その中央部に上記圧縮コイルスプリング６１を支持する円盤状のばね座６３が介入されている。
【００４２】
上記天井面５４に通口６４が開口し、この通口６４が流出口４６に連通して、弁５５の上流側にインクが流入するようになっている。また、弁５５の下流側の弁室５３に連通している通路６５が逆止弁３５を経て供給口３３に連通している。
【００４３】
上記逆止弁３５は、図９に示すように、断面円形の弁室６９内に摺動可能な状態で弁７０が挿入され、弁室６９の底面に形成した着座面７１に弁７０が着座して、逆止弁３５を閉じるようになっている。このように弁７０を着座させるために、圧縮コイルスプリング７２が弁室６９の上部と弁７０との間に挿入されている。符号７３は着座面７１の中央部に設けた通口であり、７４は弁７０の外周部に形成した流通溝である。また、供給口３３の開口部分には、後述の中空のインク供給針７５に密着してシール機能を果たす環状のシールゴム７６がはめ込んである。上記の構成により、供給口３３は、供給構造部３１の下部に下向きに開口した状態で配置されている。なお、インク供給針７５は、フィルタ７７と通路７８を経て記録ヘッド１０に連通している。
【００４４】
一方、上記記録ヘッド１０からのインク滴吐出によりインク貯留容器３０のインクが消費されて行き、このインク消費にしたがってインク貯留容器３０内に外部空気を導入して、記録ヘッド１０から正常なインク吐出を行なうようになっている。そのために、上記導入口４７が導入手段である空気導入路３４に連通させてある。
【００４５】
供給構造部３１の上面に形成されている上記面４８に円形の凹部７９（図５参照）が設けられ、ここに導入管４５が差し込まれる。インク漏れを防止するためにエラストマーのような弾性材料でできたＯリング８０が、凹部７９と導入管４５の外周面との間に配置されている。
【００４６】
つぎに、空気の導入手段である空気導入路３４について説明する。
【００４７】
上記インク貯留容器３０のインクが消費されて、インク液面が下がって行くのにしたがい上記空気導入路３４から空気が導入される。この空気導入部分の構造には、インクが外部に流出することを防止し、インクの液面低下に伴う空気導入は円滑になされ、また、印刷動作の休止中にインクが蒸発することを抑制する機能を与える必要がある。
【００４８】
図５および図８に示すように、上記供給構造部３１の下面に凹部を形成してフィルタ室８３が形成され、そこにシート状の規制フィルタ８４がフィルタ室８３を区分するような状態で配置されている。上記規制フィルタ８４は、気体の流通は可能であるがインク液の流通は不可能とされた部材である。すなわち、インクの消費に伴ってインク貯留容器３０内に導入される空気の通過は許容し、インク貯留容器３０内に導入される上記空気とは逆方向のインク液の通過を阻止するものである。
【００４９】
このような機能の規制フィルタとしてはいくつかのものがあるが、その代表的なものとして「ゴアテックス」（登録商標）をあげることができる。このものは、上記機能を果たすために、１平方センチメータの領域に１４億個に及ぶ微細穴が設けられたメンブレンが使用される。この微細穴の穴径は、微細な水滴の直径の約２万分の１であり、また、水蒸気分子の大きさの約７００倍である。したがって、空気やインクからの水蒸気は通過させるがインク液は通過させない機能を果たす。
【００５０】
導入口４７は、供給構造部３１に設けられた流路８５を経てフィルタ室８３に連通している。一方、フィルタ室８３と外気との間に、気体の流路抵抗が所定値に設定された抵抗流路８６が設けられている。この抵抗流路８６は、閉断面の流路でその流路面積と長さおよび湾曲あるいは屈曲形状を選定することによって、所定の流路抵抗が設定されている。この例では、蛇行形状の流路とされている。上記抵抗流路８６は開放口８７を経て外気に開口している。
【００５１】
供給構造部３１は上記のように合成樹脂材料をインジェクション成形をしたもので、上記フィルタ室８３，抵抗流路８６等は、供給構造部３１の下面を窪ませた形状の構造とされている。そこで、空気導入路３４を閉断面の封止された通路とするために、供給構造部３１の下面にガスバリア性のある合成樹脂製のフィルム材８８が接着してある。このフィルム材８８は透明のものが使用されている。
【００５２】
上記実施例では、図５に示すように、平たい弁膜５７がインク液面と略平行となるような向きに圧力制御弁３２が配置され、また、上記インク液面と略平行な供給構造部３１の下面に空気導入路３４（抵抗流路８６）が形成されている。このように、圧力制御弁３２や空気導入路３４を水平方向に配置することによって、供給構造部３１の上下方向の寸法を小さくすることができ、それに応じたインクカートリッジ２の高さを低くしたり、インク貯留容器３０の容量を大きくしたりすることができる。なお、抵抗流路を通気性のある焼結合金やスチールウールを押し固めたもので形成することもできる。
【００５３】
インクカートリッジ２がキャリッジ３に取り付けられると、供給口３３側ではインク供給針７５が相対的に供給口３３内に差し込まれ、インク供給針７５の先端部が通口７３を経て弁７０を押し上げて、弁７０が着座面７１から離れ流通溝７４が開通状態になって開弁状態になる。このときには、弁７０が圧縮コイルスプリング７２の張力に抗して押し上げられる。上記のようにインクカートリッジ２がキャリッジ３に取り付けられることにより、インク貯留容器３０内のインクが記録ヘッド１０へ供給されるようになる。
【００５４】
上記実施例による空気導入の動作を説明する。
【００５５】
図５に示す状態からインクカートリッジ２を真下に下降させると、インク供給針７５は供給口３３，通口７３を貫通して圧縮コイルスプリング７２の弾力に抗して弁７０を開き、インク貯留容器３０のインクが記録ヘッド１０に供給されるようになる。
【００５６】
印刷動作により、インクが消費されてゆくと、インク貯留容器３０のインク液面が低下してゆくので、それに伴って外部の空気が、開放口８７，抵抗流路８６，規制フィルタ８４，流路８５，導入口４７等を経てインク貯留容器３０内に導入される。したがって、記録ヘッド１０からのインク吐出が正常になされる。また、上記空気導入の途上で空気中の塵埃等の不純物が規制フィルタ８４で捕捉されるので、インクに異物が混入することがなく、インク吐出にとって好適である。さらに、抵抗流路８６によって空気導入路３４の気圧が高く維持されているので、印刷動作が休止されているときのインクからの水蒸気の揮散を抑制できる。そして、インク液が規制フィルタ８４を通過することが阻止されるので、空気導入路３４から外部にインクが流出することがない。
【００５７】
図７に示すように、上記インク消費の継続中には、弁膜５７の記録ヘッド１０側の圧力がインク貯留容器３０側の圧力よりも低下し、この圧力差によって圧縮コイルスプリング６１のばね力に抗して弁膜５７が図７の下方に移動し、弁５５が開いてインクが通口６２から記録ヘッド１０側に流入する。その後、記録ヘッド１０側の圧力が上昇すると、圧縮コイルスプリング６１のばね力によって弁５５が閉じる。このような弁５５の開閉が継続的になされることにより、圧縮コイルスプリング６１の張力に応じてインク貯留容器３０内の圧力が大気圧よりも低く維持される。
【００５８】
上記第１の実施例の作用効果を列記すると、つぎのとおりである。
【００５９】
上記のように、金属製の板材により形成されたインク貯留容器３０の流出口４６が圧力制御弁３２に連通し、また、インク貯留容器３０の導入口４７が上記空気導入路３４に連通した状態でインクカートリッジ２が形成されている。したがって、金属製の板材で形成されたインク貯留容器３０は、その構成部材が所定の剛性を備えた薄肉構造となるので、インク貯留量をできるだけ多く確保し、容積効率の高いインクカートリッジ２が得られる。また、金属製の板材によりインクやその水蒸気の透過が略なくなるので、インクの性状を適正に維持してインクの保存性を良好に保つことができる。
【００６０】
さらに、インク貯留機能を果たす部位であるインク貯留容器３０と、インク貯留容器３０内の圧力制御や空気導入を図る部位である供給構造部３１とを区分して構成することができるので、インク貯留容器３０の容積をできるだけ大きく設定し、供給構造部３１の大きさをできるだけ小型化することにより、インク貯留容量の大きなインクカートリッジ２がコンパクトな形態で形成することができる。同時に、本発明のインクカートリッジ２をユーザから回収して、金属製のインク貯留容器３０と供給構造部３１を再利用することができる。その場合、インク貯留容器３０は、金属製の板材で形成されているから、剛性が変わることなく維持され耐食性にも優れているので、容器としての耐久性を高く設定することができる。
【００６１】
上記供給構造部３１が、主として合成樹脂材料を成形することにより構成されたものであることから、上記圧力制御弁３２や空気導入路３４等の複雑な構造部分が、例えば、インジェクション成形によって精密にしかも簡単に成形でき、それ以外のインク貯留容器３０も金属製の板材を成形加工することにより、高い成形精度のものが簡単な工程で確保され、インクカートリッジ２の製造原価を低減することができる。
【００６２】
上記流出口４６と導入口４７が、インク貯留容器３０の同じ面に設けられていることにより、上記供給構造部３１に対して流出口４６と導入口４７を１回の組付工程で連通させることができるので、インクカートリッジ２としての組立性が良好になり、逆にインク貯留容器３０を供給構造部３１から外すときの作業も簡素化される。さらに、上記のようにインク貯留容器３０を簡単に取り外しができることにより、リサイクルが行ないやすくなり材料資源の節減や原価低減等に貢献することができる。また、この場合において流出口４６や導入口４７を塑性加工で成形する場合は、金属製の板材の平坦な部分に流出口４６と導入口４７を同時に塑性加工で成形することが可能となり、成形精度の向上や製造の簡素化が実現する。
【００６３】
上記流出口４６と導入口４７が、インク貯留容器３０における供給構造部３１に対する取付面４３を形成する底板４０に設けられていることにより、インク貯留容器３０を供給構造部３１に取り付けるのと同時に、流出口４６と圧力制御弁３２および導入口４７と空気導入路３４の各連通を成立させることができるので、製造面における組立性が向上する。また、インク貯留容器３０を供給構造部３１から外すことが簡単にできるので、リサイクルが行ないやすくなり材料資源の節減や原価低減等に貢献することができる。
【００６４】
上記流出口４６と導入口４７が、インク貯留容器３０から突出成形された流出管４４と導入管４５によって形成されているので、インク貯留容器３０を供給構造部３１に組み付ける際に、流出管４４と導入管４５とが供給構造部３１に差し込まれる状態になるので、組立工程が簡素化される。そして、流出管４４と導入管４５が金属製の板材で成形されているので、両管を薄肉で管径を小さくすることができ、それに伴って底板４０の幅が小さくなり、インク貯留容器３０の厚みを小さくすることができる。また、上記のような差し込み構造により、差し込み部分のシールが行ないやすくなり、インクや空気，水蒸気等のリークを確実に防止することができる。さらに、供給構造部３１側に、例えば接続用の筒部を合成樹脂成形時に突出させた状態で成形し、この筒部をインク貯留容器３０の流出口４６と導入口４７に挿入する構造であると、筒部に所定の剛性を付与するために筒部の肉厚を大きく設定する必要があり、結果として筒部の外径が大きくなって流出口４６や導入口４７が大口径となる。このように流出口４６や導入口４７が大口径になると、上記底板４０の幅が大きくなって、インク貯留容器３０をコンパクトに形成することが困難になる。本発明では、このようなことが回避できる。
【００６５】
上記底部材が、平たい形状の底板４０であるから、流出口４６や導入口４７あるいはそれらを構成する流出管４４や導入管４５が平坦な底板４０に形成され、供給構造部３１に対する流出口４６や導入口４７等の接続構造を簡素化し、しかもインクや気体の漏洩のない確実な接続ができる。
【００６６】
上記インク貯留容器３０は、一方が開放された箱型の容器本体３８の開口縁３９に、上記底板４０がかしめ部４１や溶接部４２を介して接合されていることから、流出口４６や導入口４７が設けられた底板４０を容器本体３８の開口縁３９に接合することにより、インク貯留容器３０が完成し製造工程が簡素化され、原価低減に有効である。
【実施例２】
【００６７】
図１０は、本発明の液体カートリッジの第２の実施例を示す。
【００６８】
第１の実施例は、圧力制御弁３２を形成する円形の凹部５２の軸線が、図５，図７に示すように、上下方向すなわち平たい弁膜５７がインクの液面と略平行に配置され、空気導入路３４は供給構造部３１の下面に配置されている。それに対して第２の実施例は、圧力制御弁３２や空気導入路３４の配置の向きを第１の実施例に対して略９０度立てた状態のものである。したがって、圧力制御弁３２を形成する円形の凹部５２が供給構造部３１の横側面に設けられその軸線が、図１０に示すように、略水平方向すなわち平たい弁膜５７がインクの液面に対して略垂直となるように配置され、空気導入路３４は供給構造部３１の横側面に配置されている。それ以外は、上記実施例と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００６９】
上記構成により、供給構造部３１の厚さ方向の寸法、すなわち図１０の紙面に対して垂直方向の寸法を小さくすることができる。そのため、図１のように多数のインクカートリッジ２を搭載するときに、できるだけ多くのインクカートリッジ２が配列できる。それ以外は、上記実施例と同様の作用効果を奏する。
【実施例３】
【００７０】
図１１，図１２および図１３は、本発明の液体カートリッジの第３の実施例を示す。
【００７１】
この実施例は、金属製の素材板の加工の仕方をかえてインク貯留容器３０を形成するものである。略長方形の素材板を下向きに開放した断面コ字型の形状に折り曲げて、すなわち塑性加工をして主ケース部材９０を形成する。一方、細長い短冊状の素材板を上向きに開放した断面コ字型の形状に折り曲げて、すなわち塑性加工をして副ケース部材９１を形成する。この副ケース部材９１には、上記底板４０が形成され、そこに流出管４４と導入管４５がプレス加工で成形されている。
【００７２】
ついで、主ケース部材９０の内側に副ケース部材９１を挿入し、図１２に示す溶接部４２のように溶着するか、または図１３に示すかしめ部４１で接合する。なお、図１２および図１３は、主ケース部材９０と副ケース部材９１を組み合わせて接合した箇所を示す図１１の（Ａ）−（Ａ）断面図である。それ以外は、上記各実施例と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００７３】
上記のように、上記流出管４４と導入管４５は、インク貯留容器３０を構成する金属製の板材を塑性加工することによりインク貯留容器３０と一体に形成されているので、流出管４４と導入管４５を別の部材として準備する必要がなく、構造や製造工程の簡素化が行なえる。また、流出管４４と導入管４５がインク貯留容器３０と一体に成形されているので、インク貯留容器３０に対する流出管４４と導入管４５の取付け剛性を高くすることができ、供給構造部３１との結合一体化において好適である。それ以外は、上記各実施例と同様の作用効果を奏する。
【００７４】
上記各実施例においては、インク貯留容器３０の底板４０が別部材の状態で下側に配置されているが、例えば、図５に示すインク貯留容器３０を上下逆向きにして、深絞りをした容器本体３８の底部に流出管４４と導入管４５を塑性加工で成形し、容器本体３８の上部開放箇所を閉塞板で封じるようにすることも可能である。
【００７５】
上記各実施例は、インクジェット式記録装置を対象にしたものであるが、本発明によってえられたインクカートリッジおよびそれを装着した液体噴射装置は、インクジェット式記録装置用のインクだけを対象にするのではなく、グルー，マニキュア，導電性液体（液体金属）等を噴射することができる。さらに、上記実施例では、液体の一つであるインクを用いたインクジェット式記録装置について説明したが、プリンタ等の画像記録装置に用いられる記録ヘッド，液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド，有機ＥＬディスプレー，ＦＥＤ（面発光ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド，バイオチップ製造に用いられる生体有機噴射ヘッド等の液体を吐出する液体噴射ヘッド全般に適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】インクジェット式記録装置全体を示す斜視図である。
【図２】記録ヘッドの断面図である。
【図３】インクカートリッジの斜視図である。
【図４】インクカートリッジを分解して示した斜視図である。
【図５】インクカートリッジの断面図である。
【図６】インク貯留容器の溶接箇所を示す断面図である。
【図７】圧力制御弁の拡大断面図である。
【図８】図５に示した供給構造部を下から見た空気導入路の図である。
【図９】逆止弁とインク供給針を示す断面図である。
【図１０】他の構造例を示すインクカートリッジの断面図である。
【図１１】インク貯留容器の主ケース部材と副ケース部材を示す斜視図である。
【図１２】主ケース部材と副ケース部材が組立てられた状態の断面図である。
【図１３】主ケース部材と副ケース部材が組立てられた状態の断面図である。
【符号の説明】
【００７７】
１  インクジェット式記録装置，１ａ  制御装置，２  インクカートリッジ，３  キャリッジ，４  タイミングベルト，５  ステッピングモータ，６  ガイドバー，７  記録紙，８  吸引キャップ，９  ワイパーブレード，９ａ  廃インク貯留部，１０  記録ヘッド，１１  ノズル開口，１１ａ  ノズル列，１２  圧力発生室，１３  流路ユニット，１４  圧電振動子，１５  ヘッドケース，１５ａ  フランジ，１６  ノズルプレート，１６ａ  ノズル形成面，１７  インク貯留室，１８  インク供給路，１９  圧力発生室形成板，２０  振動板，２０ａ  島部，２１  基台，２２  フレキシブル回路板，２３  環状突起，２４  ヘッド流路，２５  制御基板，２６  ヘッドカバー，２７  先端面，３０  インク貯留容器，３０ａ  ターミナル，３１  供給構造部，３２  圧力制御弁，３３  供給口，３４  空気導入路，３５  逆止弁，３８  容器本体，３９  開口縁，４０  底板，４１  かしめ部，４２  溶接部，４３  取付面，４４  流出管，４５  導入管，４６  流出口，４７  導入口，４８  面，５０  凹部，５１  Ｏリング，５２  凹部，５３  弁室，５４  天井面，５５  弁，５６  着座面，５７  弁膜，５８  リング部材，５９  段部，６０  シール材，６１  圧縮コイルスプリング，６２  通口，６３  ばね座，６４  通口，６５  通路，６９  弁室，７０  弁，７１  着座面，７２  圧縮コイルスプリング，７３  通口，７４  流通溝，７５  インク供給針，７６  シールゴム，７７  フィルタ，７８  通路，７９  凹部，８０  Ｏリング，８３  フィルタ室，８４  規制フィルタ，８５  流路，８６  抵抗流路，８７  開放口，８８  フィルム材，９０  主ケース部材，９１  副ケース部材
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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