(57)【要約】【課題】液体貯留部に対する空気導入部を液体タンクから分離し、上記空気導入部を複数の液体タンクに対して配置した液体噴射装置およびそれに用いる液体タンクを提供する。【解決手段】装置本体１に装着された液体タンク２の液体を液体噴射ユニット１０から噴射する液体噴射装置であって、上記液体タンク２の液体貯留部２ｂに対し液体消費に伴って外気を導入する空気導入部７０が、装置本体１側に設けられ、上記空気導入部７０は、複数の液体タンク２に対して共通するよう各液体タンク２の液体貯留部２ｂに連通している。このような構成により、空気導入部７０が、液体タンク２から分離されるとともに、複数の液体タンク２に連通しているので、空気導入部７０は継続的に使用し、液体タンク２だけを消耗品とすることができ、材料資源の節減や構造簡素化および原価低減が実現する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置本体に装着された液体タンクの液体を液体噴射ユニットから噴射する液体噴射装置であって、上記液体タンクの液体貯留部に対して液体の消費に伴って外気を導入する空気導入部が装置本体側に設けられ、上記空気導入部は、複数の液体タンクに対して共通するよう各液体タンクの液体貯留部に連通するように構成されていることを特徴とする液体噴射装置。
【請求項２】
上記空気導入部は１つである請求項１記載の液体噴射装置。
【請求項３】
上記空気導入部は、上記液体タンクの液体貯留部を外気に連通させる連通路に、液体の消費に伴って液体貯留部内に導入される空気の通過は許容し、上記導入される空気とは逆方向の液体の通過を阻止する規制フィルタを備えている請求項１または２記載の液体噴射装置。
【請求項４】
上記空気導入部は、上記液体タンクの液体貯留部を外気に連通させる連通路に、気体の流路抵抗が所定値に設定された抵抗流路を備えている請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体噴射装置。
【請求項５】
上記液体タンクの液体貯留部に、上記液体貯留部内に液体を保持するための弾性フォーム材を充填した請求項１〜４のいずれか一項に記載の液体噴射装置。
【請求項６】
上記液体タンクの液体貯留部よりも下流側に、液体の消費に伴って動作することによって、液体の供給を選択的に許容する圧力制御弁が配置されている請求項１〜４のいずれか一項に記載の液体噴射装置。
【請求項７】
上記空気導入部が、液体タンクが装着される装着部材に形成されている請求項１〜６のいずれか一項に記載の液体噴射装置。
【請求項８】
上記装着部材は、略水平方向に配置された基部材とこの基部材から略垂直に起立している支持部材を含んで構成され、上記基部材に、液体タンクの液体貯留部を液体噴射ユニットに連通させる第１接続部材と、液体貯留部を上記空気導入部に連通させる第２接続部材が配置されている請求項７記載の液体噴射装置。
【請求項９】
上記第１接続部材と第２接続部材はそれぞれ、液体タンクを装着部材に装着する動作により液体タンクに相対的に差し込まれる液体供給針と空気流通針である請求項８記載の液体噴射装置。
【請求項１０】
上記液体タンクには、空気導入部との接続箇所に、液体タンクが上記装置本体に装着されているときには開き、液体タンクが装置本体から外されたときに閉じる大気弁が設けられている請求項１〜９のいずれか一項に記載の液体噴射装置。
【請求項１１】
液体貯留部に貯留されている液体を液体噴射ユニットへ供給する供給口と、液体の消費に伴って液体貯留部に外気を導入する導入口とを備え、上記供給口と導入口がそれぞれ液体タンクの下部に下方に向って開口した状態で形成され、上記導入口への空気導入時に開状態になる大気弁が配置されていることを特徴とする液体噴射装置用液体タンク。
【請求項１２】
上記導入口は、装置本体側に設けられ液体の消費に伴って外気を導入する空気導入部に連通するものである請求項１１記載の液体噴射装置用液体タンク。
【請求項１３】
液体タンクを装置本体に対して一方向に移動させて装着することにより、上記供給口から液体噴射ユニットへの液体供給流路の形成と、上記空気導入部に対する導入口の連通とが、同時になされるように構成されている請求項１２記載の液体噴射装置用液体タンク。
【請求項１４】
上記大気弁は、導入口の近傍に配置されている請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の液体噴射装置用液体タンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体の消費に伴う空気導入の構成を経済的なものとした液体噴射装置および液体噴射装置用液体タンク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、上記インクカートリッジ内のインク消費に伴って、インクカートリッジのインク貯留部内へ空気が導入され、インク噴射ユニットへのインク供給が円滑になされるようになっている。一方、インク貯留部内への空気導入流路を通じて、インク貯留部から大気の方へインクが蒸発するので、その蒸発量を低減するために、上記空気導入流路の途中に流路抵抗を大きくした制御流路が配置されている。
【０００３】
上記制御流路は、流路面積の小さな流路を長くした状態で配置したり、流路を迷路状に湾曲や屈曲した形状にしたりしている。
【特許文献１】特開２０００−６２２０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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、各カートリッジ毎に上記制御流路が設けられている。また、必要に応じてこの制御流路からインクが外部に漏洩することを防止する構造も採用され、カートリッジとしては複雑で価格の高い構造物を備えている。ところが、インクエンドになると、上記の価格の高い構造物も一緒にしてカートリッジが廃棄され、新品カートリッジが装着される。
【０００５】
上記のような消耗品のサイクルは、継続使用が可能な部分、すなわち制御流路等も廃棄するので、材料資源の節減や環境問題にとって好ましいものではない。さらに、インクカートリッジの単価を低減する点からも好ましくない。
【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、液体の消費に伴って液体貯留部に導入される空気の空気導入部を液体タンクから分離し、上記空気導入部を複数の液体タンクに対して配置することのできる液体噴射装置およびそれに用いる液体タンク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、本発明の液体噴射装置は、装置本体に装着された液体タンクの液体を液体噴射ユニットから噴射する液体噴射装置であって、上記液体タンクの液体貯留部に対して液体の消費に伴って外気を導入する空気導入部が装置本体側に設けられ、上記空気導入部は、複数の液体タンクに対して共通するよう各液体タンクの液体貯留部に連通するように構成されていること要旨とする。
【０００８】
また、上記目的を達成するため、本発明の液体噴射装置用液体タンクは、液体貯留部に貯留されている液体を液体噴射ユニットへ供給する供給口と、液体の消費に伴って液体貯留部に外気を導入する導入口とを備え、上記供給口と導入口がそれぞれ液体タンクの下部に下方に向って開口した状態で形成され、上記導入口への空気導入時に開状態になる大気弁が配置されていることを要旨とする。
【０００９】
すなわち、本発明の液体噴射装置は、上記液体タンクの液体貯留部に対し液体の消費に伴って外気を導入する空気導入部が、装置本体側に設けられ、上記空気導入部は、複数の液体タンクに対して共通するよう各液体タンクの液体貯留部に連通するように構成されている。
【００１０】
このように、いくつかの部品等で構成される上記空気導入部が液体タンクから分離した箇所である装置本体に設けてあるとともに、空気導入部が複数の液体タンクの液体貯留部に対して連通させてあるので、液体タンクの交換時には空気導入部はそのまま継続使用をすることができ、液体タンクだけが交換される。したがって、空気導入部を無駄に処分することがなく、材料資源の節減や環境問題にとって好適である。さらに、消耗品である液体タンクの構造が簡素化され原価低減を促進することができる。
【００１１】
本発明の液体噴射装置において、上記空気導入部が１つである場合には、空気導入部を最少限度の個数で機能させることができ、装置本体側の構造簡素化と原価低減にとって有効である。
【００１２】
本発明の液体噴射装置において、上記空気導入部は、上記液体タンクの液体貯留部を外気に連通させる連通路に、液体の消費に伴って液体貯留部内に導入される空気の通過は許容し、上記導入される空気とは逆方向の液体の通過を阻止する規制フィルタを備えている場合には、液体消費に伴う空気導入と液体の流出防止が上記規制フィルタによって行なわれ、空気導入による円滑な液体供給と液体貯留部からの不用意な液体流出が防止され、信頼性の高い液体噴射装置が得られる。
【００１３】
本発明の液体噴射装置において、上記空気導入部は、上記液体タンクの液体貯留部を外気に連通させる連通路に、気体の流路抵抗が所定値に設定された抵抗流路を備えている場合には、液体の蒸気の流路抵抗を高く設定して液体蒸気の流出を抑制することができる。また、このような抵抗流路により、空気導入部中の気体の圧力を高く設定して液体の蒸発を抑制することができ、液体の粘度変化等の物性変化が抑制されるとともに浪費が防止される。
【００１４】
本発明の液体噴射装置において、上記液体タンクの液体貯留部に、上記液体貯留部内に液体を保持するための弾性フォーム材を充填した場合には、弾性フォーム材に液体が保持されるため、液体の流出が防止され、空気導入部の機能が良好に果たされる。
【００１５】
本発明の液体噴射装置において、上記液体タンクの液体貯留部よりも下流側に、液体の消費に伴って動作することによって、液体の供給を選択的に許容する圧力制御弁が配置されている場合には、液体の消費に伴って圧力制御弁の下流側の圧力が一定値以上低くなった場合のみ開弁し、通常は閉弁するため液体の流出が防止され、空気導入部の機能が良好に果たされる。
【００１６】
本発明の液体噴射装置において、上記空気導入部が、液体タンクが装着される装着部材に形成されている場合には、液体タンクにきわめて近い箇所に空気導入部を形成することができるので、空気導入部の機能を忠実に液体タンクの液体貯留部に反映させることができる。さらに、液体タンクを上記装着部材に取り付けるのと同時に液体タンクの液体貯留部を空気導入部に連通させることができ、液体タンクの装着という簡単な動作で空気導入部を液体貯留部に連通させることができる。
【００１７】
本発明の液体噴射装置において、上記装着部材は、略水平方向に配置された基部材とこの基部材から略垂直に起立している支持部材を含んで構成され、上記基部材に、液体タンクの液体貯留部を液体噴射ユニットに連通させる第１接続部材と、液体貯留部を上記空気導入部に連通させる第２接続部材が配置されている場合には、液体タンクを上記基部材に取り付ける際に、上記第１接続部材と第２接続部材における上記各連通が成立するので、装着部材に対する簡単な装着動作で液体タンクや空気導入部の機能を果たすことができる。
【００１８】
本発明の液体噴射装置において、上記第１接続部材と第２接続部材がそれぞれ、液体タンクを装着部材に装着する動作により液体タンクに相対的に差し込まれる液体供給針と空気流通針である場合には、液体タンクの装着動作で上記液体供給針と空気流通針の差し込みが完了するので、液体供給針を通じての目的箇所への液体供給と、空気流通針を通じての空気導入部への連通を一時に達成できるようにすることができる。したがって、簡素化された装着動作で液体もれや気体もれのない接続が成立し、信頼性の高い液体噴射装置が得られる。
【００１９】
本発明の液体噴射装置において、上記液体タンクには、空気導入部との接続箇所に、液体タンクが上記装置本体に装着されているときには開き、液体タンクが装置本体から外されたときに閉じる大気弁が設けられている場合には、液体タンクを装置本体から外したときに液体タンクと空気導入部との接続箇所から液体がもれることがない。したがって、装置本体を液体で汚すようなことが防止できる。また、外された液体タンクを持ち運ぶ際にも液体もれが発生しないので、楽な取り扱いができる。
【００２０】
また、本発明の液体噴射装置用液体タンクにおいては、上記供給口と導入口とが液体タンクの下部に下方に向って開口させてあるので、例えば、液体タンクを装置本体に取り付ける場合には、装置本体側における供給口と導入口に対する対応構造を簡素化された配列にすることができ、合わせて液体タンクの着脱が容易になる。そして、上記大気弁が配置されているので、大気弁を開閉させて液体消費に伴う外気導入が確実に行なわれて、円滑な液体供給がなされ、安定した液体噴射性能が得られる。
【００２１】
本発明の液体噴射装置用液体タンクにおいて、上記導入口が、装置本体側に設けられ液体の消費に伴って外気を導入する空気導入部に連通するものである場合には、液体消費とともに空気導入部から液体貯留部内に空気が導入されるので、供給口から液体噴射ユニットへの液体供給が円滑になされ、安定した液体噴射性能が得られる。
【００２２】
本発明の液体噴射装置用液体タンクにおいて、液体タンクを装置本体に対して一方向に移動させて装着することにより、上記供給口から液体噴射ユニットへの液体供給流路の形成と、上記空気導入部に対する導入口の連通とが、同時になされるように構成されている場合には、一方向の最も単純な液体タンクの装着動作で、供給口と導入口との連通を成立させながら液体タンクの装着ができ、空気導入部と導入口との連通について特別な装着動作を必要としないので、簡単に液体タンクの着脱ができる。さらに、液体タンクの装着動作が一方向であるから、装置本体側の供給口や導入口に対する構造も、例えば、液体供給針や空気流通針のような部品配置によって簡素化しやすくなる。
【００２３】
本発明の液体噴射装置用液体タンクにおいて、上記大気弁が、導入口の近傍に配置されている場合には、大気弁を動作させる部材が導入口に挿入された段階で直ちに大気弁を開くことができる。したがって、大気弁の開動作が確実になされる。また、大気弁の閉動作は導入口の近傍でなされるので、液体タンク内の液体が外部に漏れ出すことが確実に防止される。すなわち、導入口の近傍で流路が閉じられるので、液体タンクを装置本体から外したときに、空気導入部から液体が滴下したりしない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
つぎに、本発明の液体噴射装置および液体噴射装置用液体タンクを実施するための最良の形態を説明する。
【００２５】
本発明の液体噴射装置および液体噴射装置用液体タンクは、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】
【００２６】
図１〜図７は、本発明の液体噴射装置および液体噴射装置用液体タンクの一実施例を示す。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
図３は、液体タンクである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。
【００４０】
このインクカートリッジ２は、偏平な略直方体の形状とされた箱型のカートリッジケース２ａによって構成され、図３の紙面の奥側が２点鎖線で示されたインク貯留部２ｂとされている。上記インク貯留部２ｂに貯留されているインク２ｃは、圧力制御弁２８を通過して流出口２９と逆止弁３０を経て供給口３１に流れるようになっている。図３の（４）−（４）断面図が図４に示されている。図４に示すように、上記インク貯留部２ｂは、蓋板３２によって密閉されている。
【００４１】
圧力制御弁２８を構成するために、カートリッジケース２ａに円形の凹部３３が設けられ、この凹部３３に蓋部材３４を嵌入して弁室３５が形成されている。上記弁室３５の底板３６に弁３７の着座部３８が設けられている。上記弁３７は、エラストマーのような弾性材料で構成された弁膜３９の中央部に形成され、この弁膜３９の外周部は蓋部材３４とカートリッジケース２ａによって挟み付けられている。弁３７の周囲と蓋部材３４との間に圧縮コイルスプリング４０が挿入され、弁３７を着座部３８に押し付けて弁封止がなされている。また、弁３７の中央部に通口４１が設けられ、弁３７が着座部３８から離れると弁膜３９の右側から左側へインクが流通できるようになっている。
【００４２】
上記底板３６に通口４２が設けてある。また、蓋部材３４の中央部に通口４３が設けられ、蓋部材３４に半径方向に形成した通溝４４に上記通口４３が連通している。そして、通溝４４に上記流出口２９が連通している。なお、符号４５は、ガスバリア性に優れた合成樹脂製のフィルム材であり、カートリッジケース２ａに接合されて通溝４４のシールをしている。
【００４３】
上記逆止弁３０は、断面円形の弁室４７内に摺動可能な状態で弁４８が挿入され、弁室４７の底面に形成した着座面４９に弁４８が着座して、逆止弁３０を閉じるようになっている。このように弁４８を着座させるために、圧縮コイルスプリング４６が弁室４７の上面部と弁４８との間に挿入されている。符号５０は着座面４９の中央部に設けた通口であり、５１は弁４８の外周部に形成した流通溝である。また、供給口３１の開口部分には、後述の中空のインク供給針５２に密着してシール機能を果たす環状のシールゴム５３がはめ込んである。上記の構成により、供給口３１は、カートリッジケース２ａ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５２は、フィルタ６７と通路６８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部２ｂ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部２ｂ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。そこで、カートリッジケース２ａの下部に下方に向って開口する導入口５４が設けられ、この導入口５４の近傍に大気弁５５が配置されている。この大気弁５５は、カートリッジケース２ａに設けた空気流路５６に連通し、その端部はインク貯留部２ｂの上部に開口する空気穴５７に連通している。
【００４５】
上記大気弁５５は、インクカートリッジ２が装置本体側の部材であるキャリッジ３に装着されているときに開弁状態となり、インクカートリッジ２がキャリッジ３から外されると直ちに閉弁状態になる。このような開閉機能を付与するための弁構造としては種々なものが採用できるが、この例は上記逆止弁３０と同様な構造の弁である。
【００４６】
すなわち、断面円形の弁室６０内に摺動可能な状態で弁６１が挿入され、弁室６０の底面に形成した着座面６２に弁６１が着座して、大気弁５５を閉じるようになっている。このように弁６１を着座させるために、圧縮コイルスプリング６３が弁室６０の上面部と弁６１との間に挿入されている。また、上記弁６１の外周部に流通溝６４が設けられ、上記導入口５４は着座面６２の中央部に設けられている。また、導入口５４はエラストマーのような弾性材料で形成した膜部材６５で封止されている。この膜部材６５は、接着剤でカートリッジケース２ａに接合されている。
【００４７】
上記膜部材６５に後述の中空の空気流通針６６が差し込まれると空気流通針６６の外周部に密着してシール機能を果たし、空気流通針６６を抜き取ると、膜部材６５は自己の弾性で空気流通針６６の貫通穴を閉塞して、空気やインク２ｃの流通を阻止する。
【００４８】
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３１側ではインク供給針５２が相対的に供給口３１内に差し込まれ、インク供給針５２の先端部が通口５０を経て弁４８を押し上げて、弁４８が着座面４９から離れ流通溝５１が開通状態になって開弁状態になる。このときには、弁４８が圧縮コイルスプリング４６の張力に抗して押し上げられる。また、導入口５４側では、空気流通針６６によって弁６１が着座面６２から離れて、逆止弁３０と同様な動作を経て開弁状態になる。
【００４９】
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、インク貯留部２ｂ内のインク２ｃが記録ヘッド１０へ供給されるようになり、また、導入口５４からインク貯留部２ｂに空気が導入される状態になる。
【００５０】
上記インク貯留部２ｂのインク２ｃ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導入口５４から空気が導入される。この空気導入に際しては、インク２ｃ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２ｃが蒸発することを抑制する必要がある。また、使用者が装置本体を持ち運んだりして傾けた結果、インク２ｃが液状のまま導入口５４に逆流して、外部にもれることを防止する必要がある。
【００５１】
上記のような要請に応えるために、空気導入部７０が設けられている。本発明においては、この空気導入部７０は、インクカートリッジ２から離隔した箇所に配置され、複数のインクカートリッジ２が上記空気導入部７０に連通されている。空気導入部７０は、インクジェット式記録装置１の本体側の適当な箇所であれば、どこに配置してもよいのであるが、この例ではキャリッジ３の一部を利用している。
【００５２】
図３に示すように、インクカートリッジ２が装着される部材であるキャリッジ３は、略水平方向に配置された基部材７１とこの基部材７１から略垂直に起立している支持部材７２を有しており、空気導入部７０は上記支持部材７２に設けられている。図３の（５）矢視図が図５であり、また、図３の（６）−（６）断面図が図６である。
【００５３】
上記支持部材７２の背面に１つの四角い凹部を形成してフィルタ室７３が形成され、そこに設けた段部７４に規制フィルタ７５が接着剤で接合してある。上記規制フィルタ７５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２ｃの消費に伴ってインク貯留部２ｂ内に導入される空気の通過は許容し、インク貯留部２ｂ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。
【００５４】
このような機能の規制フィルタとしては、例えば、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程度の微細穴が多数設けられたメンブレン等をあげることができる。
【００５５】
上記空気流通針６６は先端が尖った形状で内部が中空とされ、導入空気が通過する通口７６が設けられている。空気流通針６６に連通する通路７７が設けられ、その端部はフィルタ室７３に連通している。フィルタ室７３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７８が設けられている。この抵抗流路７８は、閉断面の流路でその流路面積と長さ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７８の連通口７９がフィルタ室７３に連通し、抵抗流路７８の開放口８０が外気に開口している。
【００５６】
上記キャリッジ３は合成樹脂材料をインジェクション成形をしたもので、上記通路７７，フィルタ室７３，抵抗流路７８，連通口７９および開放口８０等は、キャリッジ３の外側面を窪ませた形状の構造とされている。通路７７を閉断面の封止された通路とするために、基部材７１の下面にガスバリア性のある合成樹脂製のフィルム材８１が接合してある。また、同様に、フィルタ室７３や抵抗流路７８を封止された流路とするために、支持部材７２の外側面にガスバリア性のある合成樹脂製のフィルム材８２が接合されている。これらのフィルム材８１，８２は透明のものが使用されている。
【００５７】
この例では１つの上記空気導入部７０に対して、６つのインクカートリッジ２のインク貯留部２ｂが連通している。すなわち、１つの空気導入部７０が複数のインクカートリッジ２に対して共通した状態で機能するようになっている。そのために、通路７７は、各空気流通針６６に連通する共通路７７ａと、この共通路７７ａから分岐した１つの連通路７７ｂがフィルタ室７３に開口している。
【００５８】
上記の場合は、１つの空気導入部７０に対して６つのインクカートリッジ２が連通してあるが、これを２つの空気導入部７０に対して３つずつのインクカートリッジ２を連通させることもできる。このようにすることによって、規制フィルタ７５の使用期間を著しく長期化してメンテナンスを楽にすることができる。
【００５９】
上記インク供給針５２と空気流通針６６は、上記のように略水平方向に配置された基部材７１からほぼ垂直方向に起立している。したがって、インクカートリッジ２をキャリッジ３に取り付けるときには、一方向の取り付け動作で一時にインク供給針５２と空気流通針６６の相対的な差し込みがなされ、取付が簡素化される。また、インク供給針５２が第１接続部材であり、空気流通針６６が第２接続部材である。
【００６０】
図７は、抵抗流路７８の変形例を示す。同図（Ａ）に示したものは、通気性のある焼結合金によって所定の流路抵抗が設定されている。上記焼結合金８３は細長い円柱形または直方体に成形され、その密度や連通口７９から開放口８０までの長さ等によって所定の流路抵抗が設定されている。同図（Ｂ）に示したものは、スチールウールをつき固めて形成したウールブロック８４であり、所定の流路抵抗を設定するために、ウールブロック８４の断面積やウール材の密度等が選定されている。他の構造部分は、図５に示したものと同様であり、同じ部材には同じ符号が図７に記載されている。
【００６１】
上記実施例による空気導入の動作を説明する。
【００６２】
図３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５２は供給口３１，通口５０を貫通して圧縮コイルスプリング４６の弾力に抗して弁４８を開き、インク貯留部２ｂのインク２ｃが記録ヘッド１０に供給されるようになる。一方、インク供給針５２の差し込み動作と同時に、空気流通針６６は膜部材６５を突き破って導入口５４を貫通して圧縮コイルスプリング６３の弾力に抗して弁６１を開き、インク貯留部２ｂが空気導入部７０に連通する。このような連通は、１つの空気導入部７０に対して６つのインクカートリッジ２との間で成立する。
【００６３】
印刷動作により、インク２ｃが消費されてゆくと、インク貯留部２ｂ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８０，抵抗流路７８，規制フィルタ７５，通路７７，空気流通針６６，通口７６，開弁状態の大気弁５５，空気通路５６等を経てインク貯留部２ｂ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７５で捕捉されるので、インク２ｃ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。
【００６４】
図４に示すように、上記インク消費の継続中には、弁膜３９の記録ヘッド１０側の圧力がインク貯留部２ｂ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４０のばね力に抗して弁膜３９が図４の左方に移動し、弁３７が開いてインク２ｃが通口４１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４０のばね力によって弁３７が閉じる。このような弁３７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４０の張力に応じてインク貯留部２ｂ内の圧力が大気圧よりも低く維持される。
【００６５】
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。
【００６６】
上記のように、規制フィルタ７５や抵抗流路７８等の部品で構成される上記空気導入部７０がインクカートリッジ２から分離した箇所である装置本体１すなわちキャリッジ３に設けてあるとともに、空気導入部７０が複数のインクカートリッジ２のインク貯留部２ｂに対して連通させてあるので、インクカートリッジ２の交換時には空気導入部７０はそのまま継続使用をすることができ、インクカートリッジ２だけが交換される。したがって、空気導入部７０を無駄に処分することがなく、材料資源の節減や環境問題にとって好適である。さらに、消耗品であるインクカートリッジ２の構造が簡素化され原価低減を促進することができる。
【００６７】
上記空気導入部７０が１つであることにより、空気導入部７０を最少限度の個数で機能させることができ、装置本体１側の構造簡素化と原価低減にとって有効である。
【００６８】
上記空気導入部７０は、上記インクカートリッジ２のインク貯留部２ｂを外気に連通させる連通路に、インク２ｃの消費に伴ってインク貯留部２ｂ内に導入される空気の通過は許容し、インク貯留部２ｂ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規制フィルタ７５を備えていることにより、インク消費に伴う空気導入とインクの流出防止が上記規制フィルタ７５によって行なわれ、空気導入による円滑なインク供給とインク貯留部２ｂからの不用意なインク流出が防止され、信頼性の高いインクジェット式記録装置１が得られる。
【００６９】
上記空気導入部７０は、上記インクカートリッジ２のインク貯留部２ｂを外気に連通させる連通路に、気体の流路抵抗が所定値に設定された抵抗流路７８，８３，８４等を備えているため、インク２ｃの蒸気の流路抵抗を高く設定してインクの水蒸気の流出を抑制することができる。また、このような抵抗流路７８，８３，８４等により、空気導入部７０中の気体の圧力を高く設定してインク２ｃの蒸発を抑制することができ、インク２ｃの粘度変化等の物性変化が抑制されるとともに浪費が防止される。
【００７０】
上記インクカートリッジ２のインク貯留部２ｂよりも下流側に、インクの消費に伴って動作することによって、インクの供給を選択的に許容する圧力制御弁２８が配置されているため、インクの消費に伴って圧力制御弁２８の下流側の圧力が一定値以上低くなった場合のみ開弁し、通常は閉弁するためインクの流出が防止され、空気導入部７０の機能が良好に果たされる。
【００７１】
上記空気導入部７０が、インクカートリッジ２が装着されるキャリッジ３に形成されているため、インクカートリッジ２にきわめて近い箇所に空気導入部７０を形成することができ、空気導入部７０の機能を忠実にインクカートリッジ２のインク貯留部２ｂに反映させることができる。さらに、インクカートリッジ２を上記キャリッジ３に取り付けるのと同時にインクカートリッジ２のインク貯留部２ｂを空気導入部７０に連通させることができ、インクカートリッジ２の装着という簡単な動作で空気導入部７０をインク貯留部２ｂに連通させることができる。
【００７２】
上記キャリッジ３は、略水平方向に配置された基部材７１とこの基部材７１から略垂直に起立している支持部材７２を含んで構成され、上記基部材７１に、インク貯留部２ｂに連通する第１接続部材であるインク供給針５２と、インク貯留部２ｂを上記空気導入部７０に連通する第２接続部材である空気流通針６６が配置されていることにより、インクカートリッジ２を上記基部材７１に取り付ける際に、上記インク供給針５２と空気流通針６６における上記各連通が成立するので、キャリッジ３に対する簡単な装着動作でインクカートリッジ２や空気導入部７０の機能を果たすことができる。
【００７３】
上記第１接続部材と第２接続部材が、それぞれインクカートリッジ２をキャリッジ３に装着する動作によりインクカートリッジ２に相対的に差し込まれるインク供給針５２と空気流通針６６であることにより、インクカートリッジ２の装着動作で上記インク供給針５２と空気流通針６６の差し込みが完了するので、インク供給針５２を通じての目的箇所へのインク供給と、空気流通針６６を通じての空気導入部７０への連通を一時に達成できるようにすることができる。したがって、簡素化された装着動作でインクもれや気体もれのない接続が成立し、信頼性の高いインクジェット式記録装置１が得られる。
【００７４】
インクカートリッジ２と上記空気導入部７０との接続箇所に、インクカートリッジ２が上記装置本体１に装着されているときには開き、インクカートリッジ２が装置本体１から外されたときに閉じる大気弁５５が設けられているため、インクカートリッジ２を装置本体１から外したときにインクカートリッジ２と空気導入部７０との接続箇所からインク２ｃがもれることがない。したがって、装置本体１をインク２ｃで汚すようなことが防止できる。また、外されたインクカートリッジ２を持ち運ぶ際にもインクもれが発生しないので、楽な取り扱いができる。
【００７５】
また、インクジェット式記録装置１に用いるインクカートリッジ２においては、上記供給口３１と導入口５４とがインクカートリッジ２の下部に下方に向って開口させてあるので、例えば、インクカートリッジ２をキャリッジ３に取り付ける場合には、キャリッジ３側における供給口３１と導入口５４に対する対応構造を簡素化された配列にすることができ、合わせてインクカートリッジ２の着脱が容易になる。そして、上記大気弁５５が配置されているので、大気弁５５を開閉させてインク消費に伴う外気導入が確実に行なわれて、円滑なインク供給がなされ、安定したインク吐出性能が得られる。
【００７６】
上記導入口５４が、装置本体１側に設けられインク消費に伴って外気を導入する空気導入部７０に連通するように構成されているので、インク消費とともに空気導入部７０からインク貯留部２ｂ内に空気が導入され、供給口３１から記録ヘッド１０へのインク供給が円滑になされ、安定したインク吐出性能が得られる。
【００７７】
インクカートリッジ２をキャリッジ３に対して一方向に移動させて装着することにより、上記供給口３１から記録ヘッド１０へのインク供給流路の形成と、上記空気導入部７０に対する導入口５４の連通とが、同時になされる。このため、一方向の最も単純なインクカートリッジ２の装着動作で、供給口３１と導入口５４との連通を成立させながらインクカートリッジ２の装着ができ、空気導入部７０と導入口５４との連通について特別な装着動作を必要としないので、簡単にインクカートリッジ２の着脱ができる。さらに、インクカートリッジ２の装着動作が一方向であるから、キャリッジ３側の供給口３１や導入口５４に対する構造も、例えば、インク供給針５２や空気流通針６６のような部品配置によって簡素化しやすくなる。
【００７８】
上記大気弁５５が、導入口５４の近傍に配置されているため、大気弁５５を動作させる空気流通針６６が導入口５４に挿入された段階で直ちに大気弁５５を開くことができる。したがって、大気弁５５の開動作が確実になされる。また、大気弁５５の閉動作は導入口５４の近傍でなされるので、インクカートリッジ２内のインク２ｃが外部に漏れ出すことが確実に防止される。すなわち、導入口５４の近傍で流路が閉じられるので、インクカートリッジ２を装置本体１から外したときに、空気導入部７０からインク２ｃが滴下したりしない。
【実施例２】
【００７９】
図８は、本発明の液体噴射装置および液体噴射装置用液体タンクの第２の実施例を示す。なお、図８は、理解しやすくするために基部材７１と支持部材７２を、図３のように屈曲したものではなく、展開して図示してある。
【００８０】
上記第１の実施例においては、各インクカートリッジ２から規制フィルタ７５までの流路が、規制フィルタ７５の手前で共通の空間になっているが、この第２の実施例では、各インクカートリッジ２から規制フィルタ７５までの流路が独立した状態になっている。そのために、各流路に隔壁部材８６が設けられ、この隔壁部材８６の端面に規制フィルタ７５が密着した状態で接合されている。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。
【００８１】
上記構成により、何等かの原因でインクカートリッジ２内のインクが空気流通針６６に流入しても、規制フィルタ７５までの流路において他のインクカートリッジ２からのインクと交じり合うことがない。インクの種類によっては、このような混色によって固化する場合があるので、このような独立した流路にしておくことにより、流路面積が小さくなったり詰まったりすることが回避できる。
【００８２】
上記のように流路が独立しているので、各流路毎にその流路のインクの性状に適した規制フィルタを配置することができる。また、隔壁部材８６の位置を変更して、各インクカートリッジ２に適した規制フィルタの面積を設定し、インクによって異なる蒸発速度の違いを面積の大小でできるだけ均一化することができる。さらに、各規制フィルタの面積を選定することにより、インクの消費に伴う空気の導入抵抗を各インクカートリッジ２毎に均一化することができ、各インク色において吐出特性がばらつくことがない。
【００８３】
インク色毎に粘度が異なって流路抵抗に差ができる場合、上記のように各色毎に規制フィルタの面積を変えることにより、上記流路抵抗の差を補正することができる。また、例えば、ノズル列が２列で、１列がブラック、他の１列をカラーの３色で分割する場合には、ブラックのノズル数は他の３倍になり、インクの流速も３倍になる。このような場合には、ブラックのインクカートリッジ２への空気導入を、面積の大きな規制フィルタによって促進することにより、ブラックと３カラーの各インクカートリッジ２における空気導入が均衡のとれたものとなる。この場合、記録ヘッド１０が取り付けられた記録装置１本体
において補正するのが効果的であり、装置本体１側に規制フィルタを配置することの有意性が向上する。
【００８４】
さらに、各インクカートリッジ２から規制フィルタ７５までの流路が独立していても、高価な規制フィルタ７５は１部品であり、組立てコストも低減し、コスト上昇が少なくてすむ。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】
【００８５】
図９は、本発明の液体噴射装置および液体噴射装置用液体タンクの第３の実施例を示す。
【００８６】
この実施例は、インク貯留部２ｂの内部にインクを保持するために、インク貯留部２ｂ内に弾性フォーム材８５が充填されている。上記弾性フォーム材８５には、連続気泡とされた弾性材料製のスポンジ材が採用されている。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。
【００８７】
上記構成により、弾性フォーム材８５の気泡内に保持されているインク２ｃが消費されてゆくと、弾性フォーム材８５にインクが保持されるため、インク２ｃの流出が防止され、空気導入部７０の機能が良好に果たされる。それ以外は、上記各実施例と同様の作用効果を奏する。
【００８８】
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】
【００８９】
【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とキャリッジの断面図である。
【図４】図３の（４）−（４）断面図であり、圧力制御弁を示している。
【図５】図３の（５）矢視図であり、空気導入部を示している。
【図６】図３の（６）−（６）断面図である。
【図７】抵抗流路の変形例を示す正面図である。
【図８】他の実施例を示す断面図である。
【図９】インクカートリッジの変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００９０】
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，２ａ  カートリッジケース，２ｂ  インク貯留部，２ｃ  インク，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，２８  圧力制御弁，２９  流出口，３０  逆止弁，３０ａ  ターミナル，３１  供給口，３２  蓋板，３３  凹部，３４  蓋部材，３５  弁室，３６  底板，３７  弁，３８  着座部，３９  弁膜，４０  圧縮コイルスプリング，４１  通口，４２  通口，４３  通口，４４  通溝，４５  フィルム材，４６  圧縮コイルスプリング，４７  弁室，４８  弁，４９  着座面，５０  通口，５１  流通溝，５２  インク供給針，５３  シールゴム，５４  導入口，５５  大気弁，５６  空気流路，５７  空気穴，６０  弁室，６１  弁，６２  着座面，６３  圧縮コイルスプリング，６４  流通溝，６５  膜部材，６６  空気流通針，６７  フィルタ，６８  通路，７０  空気導入部，７１  基部材，７２  支持部材，７３  フィルタ室，７４  段部，７５  規制フィルタ，７６  通口，７７  通路，７７ａ  共通路，７７ｂ  連通路，７８  抵抗流路，７９  連通口，８０  開放口，８１  フィルム材，８２  フィルム材，８３  焼結合金，８４  ウールブロック，８５  弾性フォーム材，８６  隔壁部材
【図１】
2006035795.tif 000003
【図２】
2006035795.tif 000004
【図３】
2006035795.tif 000005
【図４】
2006035795.tif 000006
【図５】
2006035795.tif 000007
【図６】
2006035795.tif 000008
【図７】
2006035795.tif 000009
【図８】
2006035795.tif 000010
【図９】
2006035795.tif 000011