(57)【要約】【課題】インク使用効率の向上およびインク供給の安定化を図ることができる安価かつ簡単な構成のインクタンクの提供を目的とする。【解決手段】インクを収容するインク収容部材１０２は可撓性部材１０８、１０９によって構成される。このインク収容部材１０２内には、インク収容空間が拡大する方向に可撓性部材１０８、１０９を付勢する弾性部材１１０が設けられている。また、可撓性部材１０８、１０９には、磁力発生手段１１１、１１２の磁力によって前記インク収容空間を縮小させる方向へと付勢力が加えられる。【選択図】図３
2007098856.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェット記録装置の記録ヘッドに供給するインクを収容するインク収容部材を有し、前記インク収容部材を少なくとも部分的に可撓性部材によって構成すると共に、前記インク収容空間が拡大する方向に前記可撓性部材を付勢する弾性部材を設けたインクタンクにおいて、
前記弾性部材の付勢力に抗して前記インク収容空間を縮小させる方向に前記可撓性部材を付勢する磁力を発生させる磁力発生手段を設けたことを特徴とするインクタンク。
【請求項２】
前記磁力発生手段は、第１の磁性体と、該磁性体との間で磁力を発生させる第２の磁性体とを有し、前記第１の磁性体と前記第２の磁性体の少なくとも一方が前記可撓性部材に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のインクタンク。
【請求項３】
前記インク収容部材は、相対向する位置に設けられた一対の面を有する可撓性部材を有し、
前記弾性部材は、前記可撓性部材における前記一対の面を離間させる方向に付勢するバネによって構成され、
前記磁力発生手段は、前記可撓性部材における前記一対の面の一方の面に固定された第１の磁性体と、前記一対の面の他方の面に固定された第２の磁性体とを有し、前記両磁性体の間に互いに吸引し合う磁力を発生させ、該磁力により前記バネの付勢力に抗して前記一対の面を近接させる方向に付勢することを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のインクタンク。
【請求項４】
前記磁力発生手段における前記第１の磁性体と、第２の磁性体との組み合わせは、永久磁石と磁化されていない磁性体、永久磁石と永久磁石、永久磁石と電磁石、電磁石と磁化されていない磁性体、電磁石と電磁石の組み合わせのいずれかであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のインクタンク。
【請求項５】
前記インク収容部材は、可撓性部材を袋状に形成してなるインク袋からなり、
前記弾性部材は、前記インク袋内に配置され前記インク袋を拡大させる方向に付勢されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のインクタンク。
【請求項６】
前記磁性体と可撓部材との間、または前記電磁石と可撓性部材との間には、所定の間隔を保持するためのスペーサを配置したことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のインクタンク。
【請求項７】
前記インク収容部材内に発生させるべき負圧の適正範囲における最低負圧を発生させるために前記可撓性部材を外方に向けて付勢する力をFmin、
前記インク収容部材内に発生させるべき負圧の適正範囲における最大負圧を発生させるために前記可撓性部材を外方に向けて付勢する力をFmax、
前記弾性部材の弾性係数をk、
前記可撓性部材の変位量をL、
前記インク収容空間内にインクを最大に充填した時の前記弾性部材から前記可撓性部材に作用する力をF0、
前記可撓性部材が最も縮小した時の磁性体と磁力発生手段との間に発生する吸引力をFmとしたとき、
Fmax＞(F0+ｋ×L)−Fm＞Fmin
の関係を満たすことを特徴とする請求項1ないし６のいずれかに記載のインクタンク。
【請求項８】
前記インク収容部材の中にインクが収容されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のインクタンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット記録装置から吐出させるインクを収容したインクタンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置にインクを供給するインクタンクとしては、従来よりさまざまな構成のものが提案されている。  
近年のインクジェット記録装置には、交換作業において使用者の手間を省くことができ、インク汚れや漏出の危険性を排除することができる交換型のインクタンク（以下、インクカートリッジと呼ぶ）が多く採用されている。
【０００３】
インクカートリッジは、前記のような利点を有しているが、最近では要求される機能に一層の充実が求められている。例えば、インクを多く貯留することができ、適正かつ安定した負圧をインクに付与することができ、大流量における良好な耐インク切れ特性を得ることができる機能が求められている。そして、このような要求を低コストで実現できる構成が必要とされている。
【０００４】
こうしたインクカートリッジにおいてインクを貯留する手段としては、スポンジに代表される毛管構造物質でインクを吸収する通称“スポンジ方式”と、インクを袋や密封容器に直接貯留する、通称“生インク方式”とがある。
【０００５】
“スポンジ方式”は毛管構造物質の特性によりインクを保持するという機能と、インクに負圧を付与するという機能とを合わせ持っているため、従来より多くの企業の多くの製品で実施されてきている。
【０００６】
しかしながら、“スポンジ方式”は“生インク方式”に比べてインクの収容量が少なく、インクカートリッジの全体積に対する使用可能なインク量の割合、つまり貯留効率が少なくなるという課題がある。
【０００７】
さらに、“スポンジ方式”には次のような課題もある。現在のインクジェット記録装置では、鮮やかな発色艶が特徴の染料系インクと、耐水性の向上や独特の発色を呈する顔料系インクとを使用することがある。このうち顔料系インクは、インクカートリッジ内で顔料が沈降するという不具合が発生することがある。この不具合を解決するためにはインクカートリッジ内のインクを攪拌することが必要となるが、スポンジ方式の場合には、構造的にインクを攪拌することが困難になる。
【０００８】
これに対し、インクの貯留効率や顔料攪拌などを考慮した場合、生インク方式は有効である。従来、生インク方式を採用するインクカートリッジとしては、可撓性の袋と金属製バネとを併用してインクの貯留と負圧の発生とを行う方式（通称：スプリングバッグ方式）が提案されている。
【０００９】
以下、このスプリングバッグ方式を採る従来のインクカートリッジの構成を、図８ないし図１０を用いて説明する。  
図８はインクカートリッジ６００がインクジェット記録装置に配置される方向に置かれた状態を示す外観図である。図において、インクカートリッジ６００のケース６０１は、設計の自由度、コスト、成形性から一般的にＰＳ（ポリスチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、変性ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）などの熱可塑性樹脂で構成されている。このケース６０１には、内部との大気圧のバランスを図るために大気連通口６０５と、インクを外部へと導出させるためのインク導出部６０４とが形成されている。
【００１０】
インク導出部６０４は、インクジェット記録装置へのインクカートリッジの装着時において、記録ヘッドに連通しているインク流路に連結され、インクカートリッジ内に収容されているインクを記録ヘッドへと供給し得るようになっている。このインク導出部６０４は、インクカートリッジの使用形態などによってその構造および材質が異なるが、基本的には何らかのバルブ機能を備えた構造となっている。つまり、インクカートリッジ６００がインクジェット記録装置に装着されたときには記録ヘッドの液室に連通し、インクジェット記録装置に対して非装着状態（単独状態）にあるときにはインク６０３が外部に漏出しないようなバルブ機能を持たせた構造となっている。このバルブ機能の簡便な構成としては、ゴム材料で構成されたゴム栓をインク導出部６０４に配置したものがある。インクジェット記録装置のインク流路への接続は、インクジェット記録装置側に予め準備された中空針がゴム栓を貫通することで接続される構成となっている。
【００１１】
また、図９は、図８に示すインクカートリッジ６００の一面（一点鎖線にて囲んだ部分）を切り取って内部構造を示す図であり、図１０は、図９に示すインクカートリッジ６００を図９の一点鎖線で示した面に沿って切断し、内部構造を示した断面図である。  
図９および図１０において、ケース６０１の内部には、可撓性の樹脂フィルムで構成されたインク袋６０２が配置され、その内部にはインクが収容される。このインク袋６０２には、インク出口６０２ａが形成され、このインク出口６０２ａがインク導出部６０４に連結されている。インクカートリッジがインクジェット記録装置に装着されたとき、インク袋６０２に収容されたインクは、インク出口６０２ａからインク導出部６０４を介してインクジェット記録装置のインク流路へと導出されるようになっている。
【００１２】
インク袋６０２は２枚のフィルム（可撓性部材）を重ねた後に４辺を相互に熱溶着して密封した構造であって、インクが注入されることで自然と立体的に膨らむようになっている。インク袋６０２の素材は、耐インク性、耐候性、耐衝撃性および耐蒸発性を備えることが好ましい。そのためにＰＥ（ポリエチレン）、ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合体）、ＰＰ、PET（ポリエチレンテレフタレート）、ナイロン、ＡＬ（アルミニウム）箔などの複数のフィルムを使用したラミネート構造となっている。さらに、可能な限りインク残量を少なくするために薄い材料を選ぶことで可撓性が確保される必要がある。
【００１３】
このような剛性の非常に小さい袋にインクを満杯状態まで充填したときの内部圧力はインク導出部６０４からインクの一番高い部位までの高さとなる。これを一般的に水頭（Head）と呼んでおり、単位は[mmAq]（1[mmAq]≒10[Pa]）で表現する。なお、単位[mmAq]は、通常、比重が１である水の圧力に対して用いられるが、現実のインクジェット用インクの比重も１に非常に近い。従って、本明細書においては、インクの比重は全て水と同等とした上で便宜上、[mmAq]を用いて説明することにした。
【００１４】
本実施形態では、インクが満杯状態にあるとき、インク導出部６０４からインク袋６０２の鉛直方向の最も高い位置までの距離は１５ｍｍなので、インク導出部６０４におけるインクの圧力は１５[mmAq]の陽圧（加圧）となる。  
しかしながら、インクジェット記録装置に使用される記録ヘッドのノズル部分には、一般的に数十から百[mmAq]程度の負の圧力（負圧）を印加する必要がある。このため、インク袋６０２内には、前述の陽圧を考慮して負圧を印加する必要がある。
【００１５】
インク袋６０２を構成する第１のフィルム部材６０８と第２のフィルム部材６０９の内面には、それぞれ平面形状を有する第１の圧力板６０６と第２の圧力板６０７とが互いに向かい合うように貼り合わされている。さらに両圧力板６０６と６０７の間には、圧縮バネ６１０が配置されている。圧縮バネ６１０はインク袋６０２内部のインク６０３に適正な負圧を印加する手段であって、通常はステンレス製のコイルバネまたは板バネによって構成されている。本実施形態における第１のフィルム部材６０８および第２のフィルム部材６０９の平面状態における寸法は３０[mm]×６０[mm]であり、インク袋６０２として充填可能なインク量は１５００[mm3]である。
【００１６】
また、第１の圧力板６０３および第２の圧力板は２５[mm]×５０[mm]である。インク袋６０２がインク６０３により満杯になっている状態では、インク袋の厚さは１０[mm]となる。インク導出部６０４は第１のフィルム部材６０８と第２のフィルム部材６０９とに挟まれるように配置され、かつインク袋６０２の短手方向(幅３０[mm])の中央（１５[mm])に配置されている。
【００１７】
インクカートリッジ６００はインクジェット記録装置に対して縦向きに配置するように設計されているため、インク出口６０４から導出されるインクの圧力は通常ならば、１５[mmAq]である。本実施形態では第１の圧力板６０６と第２の圧力板６０７が相互に反発するように圧縮バネ６１０が配置されている。インク袋６０２がインク満杯状態にあり、第１の圧力板６０６と第２の圧力板６０７との間が１０[mm]であるとする。圧縮ばね６１０の反発応力によってインクにかかる負圧と、インクが消費されて第１の圧力板６０６と第２の圧力板６０７の隙間が０[mm]に近いとき、圧縮バネ６１０の反発応力によってインクに発生する負圧とがある。この２つの負圧のいずれもが設定すべき負圧の適正範囲に納まるように圧縮バネ６１０が設計されている。
【００１８】
例えば、インク導出部６０４のインクの適正圧力が、−４０[mmAq]以下、かつ−１８０[mmAq]以上である場合を想定する。この場合、圧縮バネ６１０の反発力によって発生させるべき負圧は、前述したインク導出部６０４の水頭である１５[mmAq]を考慮して、−５５[mmAq]以下、かつ−１９５[mmAq]以上に設定すれば良い。
【００１９】
第１の圧力板６０３と第２の圧力板６０４の面積は、それぞれ２５[mm]×５０[mm]＝１２５０[mm2]（＝１２．５[cm2]）である。したがって、両圧力板に掛けるべき圧縮バネ６１０の反発力は、１２．５×５．５ないし１２．５×１９．５＝６９[gf]ないし２４３[gf]となる。これは、インクへ印加される圧力が、原理上パスカルの法則に従うことを想定した値である。
【００２０】
インク袋６０２が、満杯のときは−８０[mmAq]、空に近いときは−１２０[mmAq]と設定されている。したがって、満タン時のバネ応力は１００[gf]〜１５０[gf]として作用する（バネ定数は１０mm変位あたり５０gfのバネ応力を発生させる値とする）。  
スプリングバッグ方式のインクカートリッジにおいて、袋内部にバネを設けた方式の場合、インクの負圧は、圧縮バネが圧縮された量と、バネ定数とに応じて増加する。従って負圧を設定するにはバネの自由高さとバネ定数を設定すればよく、バネが最大に密着して負圧が最大となった時であっても、計算上はインクジェット記録ヘッドに対して負圧が過大にならないように設計される。  
しかしながら、実際にはインクが少なくなってくると、袋のシワが屈曲する抵抗、バネ自身の不均一な密着、および第１の圧力板６０６と第２の圧力板６０７同士の傾きに伴う不均一な密着、などによって、バネ定数に従って設定された反発力以外の制御不能な抵抗成分が生じてくる。
【００２１】
この関係を、実際に発生するインク消費量と、バネの移動量と、負圧との関係を図１１に示す。  
この過大な抵抗成分は、インクの終了間際に指数級数的に増大するので、インクの負圧の極端な増加として現れ、内部にインクが残っているにも関わらずインクをインクジェット記録装置に供給することができなくなり、インクの無駄が生じる。
【００２２】
また大きなサイズのインクカートリッジの場合、インク消費と共にインクの水頭も高くなることから、必要な初期負圧を得るためにはバネ力を十分確保すると共に、バネの作動行程を長くする必要がある。このため、前述のような通常の設計ルールに従ってバネを設定した場合には、インクがなくなる前にバネによって生じる負圧が過大になるという不具合が生じる。
【００２３】
こうした不具合を改善するために、特許文献１では、一定負圧に達したとき、インク袋に形成した穴を開放してインク袋内部の圧力を下げことが提案されている。また、特許文献２では機械的に袋に掛かる応力を緩和させることが提案されている。さらに特許文献３では複雑なバネ機構を設けることによって圧力を緩和させる手段が提案されている。
【００２４】
【特許文献１】特開平４−６４０７５２号公報
【特許文献２】特開平１０−２７８５４２号公報
【特許文献３】特開２００１−１５１６２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
以上のようにスプリングバッグ方式のインクカートリッジでは、固定されたバネ定数とバネ自由長の設定だけなので簡便に設計できる反面、負圧の厳密な制御が難しく、特にインクの終了間際を最後まで使うことが困難な場合が多い。またこの問題に対応すべくなされた上記各特許文献に開示の技術は、機構が複雑化したり、インク漏れが発生したり、動作の信頼性確保するための設計が困難になったりする。その結果、装置のコストが高くなると共に、インクカートリッジのサイズが増大してインクの使用効率が上がらないという問題が生じる。
【００２６】
本発明は、上記従来技術の課題に着目してなされたもので、インク収容空間内の負圧特性を改善することができ、インク使用効率の向上および安定したインク供給を可能とする安価かつ簡単な構成のインクタンクの提供を目的とする。  
【課題を解決するための手段】
【００２７】
上記従来の課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。
【００２８】
すなわち、本発明は、インクジェット記録装置の記録ヘッドに供給するインクを収容するインク収容部材を有し、前記インク収容部材を少なくとも部分的に可撓性部材によって構成すると共に、前記インク収容空間が拡大する方向に前記可撓性部材を付勢する弾性部材を設けたインクタンクにおいて、前記弾性部材の付勢力に抗して前記インク収容空間を縮小させる方向に前記可撓性部材を付勢する磁力を発生させる磁力発生手段を設けたことを特徴とする。
【００２９】
なお、本発明においてインクとは、インクジェット記録装置の記録ヘッドに供給する液体の全てを含む。また、記録媒体上に文字、図形、画像などを形成するための色剤を含んだ液体に限らず、記録媒体上に記録される文字、図形、画像などの品位を向上させるために記録ヘッドから吐出させる処理液なども含む。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、インク収容部材の可撓性部材に作用する磁力を発生する磁力発生手段を設けるという安価かつ簡単な構成により、インク収容空間内の負圧特性を改善することが可能となり、インク収容部材からのインク供給を安定化させることができる。このため、インク収容空間内にインク収容空間内に貯留されているインクを最後まで使い切ることが可能になり、インク使用効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
（第１の実施形態）
図１ないし図６に基づき、本発明の第１の実施形態におけるスプリングバッグ方式のインクカートリッジを説明する。
【００３２】
図１はインクカートリッジ１００がインクジェット記録装置に配置される方向に置かれた状態を示す外観図である。図２は図１に示すインクカートリッジ１００の一面（一点鎖線にて囲んだ部分）を切り取って内部構造を示す図である。図３は図２に示すインクカートリッジ１００を図２の一点鎖線で示した面に沿って切断し、内部構造を示した断面図である。
【００３３】
以下の説明では、本発明の第１の実施形態と上記従来技術とが相違する部分を中心に説明を行い、上記実施形態と従来技術との共通部分についての詳細説明は省略する。
【００３４】
図１に示すように、この第１の実施形態におけるインクカートリッジは、上記従来技術と同様に、熱可塑性樹脂などよって成形されたケース１０１によってその外殻が構成されている。このケース１００には、内部との大気圧のバランスを図るための大気連通口１０５と、インクを外部へと導出させるためのインク導出部１０４とが形成されている。
【００３５】
また、図２および図３に示すように、ケース１００の内部には、可撓性の樹脂フィルムで構成されたインク袋（インク収容部材）１０２が配置され、その内部にはインクが収容されている。このインク袋１０２にあっても、上記従来技術にて示したインク袋６０２と同様に構成されている。すなわち、インク袋１０１は、第１のフィルム部材１０８と第２のフィルム部材１０９とにより構成され、その短辺部中央には、インク出口１０２ａが形成され、このインク出口１０２ａがインク導出部１０４に連結されている。また、第１のインク袋の第１のフィルム部材１０８と第２のフィルム部材１０９の内面には、それぞれ平面形状を有する第１の圧力板１０６と第２の圧力板１０７とが互いに向かい合うように貼り合わされている。そして、両圧力板１０６と１０７の間には、圧縮バネ１１０が配置されている。
【００３６】
次に、この第１の実施形態と上記従来技術との相違点を詳細に説明する。  
第１のフィルム部材１０８の外面には、同フィルム部材を挟んで前記第１の圧力板１０６と対向する位置に、磁化されている板状の磁性体（以下、永久磁石と称す）１１１が貼り合わされている。また、第２のフィルム部材１０９の外面には、同フィルム部材を挟んで前記第２の圧力板１０７と対向する位置に磁化されていない板状の磁性体（以下、単に磁性体と称す）１１２が貼り合わされている。第1の圧力板１０６と第２の圧力板１０７とは互いに対向する位置に配置されており、これらの圧力板に固定された永久磁石（第２の磁性体）１１１と磁性体（第１の磁性体）１１２も互いに対向する位置に配置されている。本実施形態における第１のフィルム部材１０８および第２のフィルム部材１０９の平面状態における寸法は３０ mm×６０mmであり、インク袋１０２として形成されたとき、充填可能なインク量は１５００mm３である。また第１の圧力板１０６および第２の圧力板１０７は、いずれも２５mm×５０mmの寸法を有している。
【００３７】
また、永久磁石１１１は最近では数々のものが存在するが、厚さが厚いとインク袋１０２のサイズに影響が出てくるため、可能な限り薄いものを選択することが望ましい。例えば、Sm-Fe-N系磁性粉末をアクリル系ゴムをバインダとして圧延ロールで薄板状に成形したシート状のSm-Fe-Nボンド磁石を使用することが望ましい。このボンド磁石は磁力が強力で、可撓性にも優れており、厚さ1mm以下のものも一般に知られている。なお、上記永久磁石１１１と磁性体１１２とにより磁力発生手段が構成されている。
【００３８】
以上のように、この第１の実施形態では、第１、第２のフィルム部材１０８、１０９の外面に、永久磁石と磁性体とをそれぞれ相対向して取り付けた点が上記従来技術と異なる。  
次に、上記構成を有する本発明の第１の実施形態における作用を説明する。  
この第１の実施形態では、永久磁石１１１と磁性体１１２との間に形成される磁場１１３によって発生する磁力は、第１の圧力板１０６と第２の圧力板１０７とを互いに離間させる吸引力として作用する。  
図４は、第１の実施形態において、インク袋１０２に作用する圧縮バネ１１０の応力と、永久磁石１１１と磁性体１１２との間に生じる磁力との関係などを示す図である。  
図４のラインｄに示すように、永久磁石１１１と磁性体１１２との間に生じる磁場１１３によって発生する磁力（吸引力）は、周知の物理法則に従って永久磁石１１１と磁性体１１２の間の距離の二乗の逆数に比例して増大する。このため、インク袋１０２にインク１０３が満杯状態で入っているとき、永久磁石１１１と磁性体１１２とは所定の最大距離に保たれる。このとき、永久磁石１１１と磁性体１１２との間に生じる磁力は最小となる。
【００３９】
この後、インクジェット記録装置の記録動作などによってインクが消費されるにつれて永久磁石１１１と磁性体１１２との間の距離が狭まる。互いの距離間隔が狭まるに従って、第１の圧力板１０６と第２の圧力板１０７の間に生じる磁力は高まり、両圧力板１０６、１０７を互いに離反させる力は増大して行く。本実施形態では、図２のラインｅに示すように、インク残量が０に近づくと（インク消費量が１５ｍｌ付近になると）、両圧力板１０６、１０７に作用する吸引力は大幅に増大する。
【００４０】
一方、圧縮バネ１１０の応力は、図２のラインｄに示すように、インク消費量に略比例した状態で増大して行くが、インク消費が進み残量が０に近づくと、設計値である圧縮バネの反発力以外に抵抗成分が作用する。すなわち、
（１）インク袋１０２のシワが出来るときに発生する第１のフィルム部材１０８または第２のフィルム部材１０９の曲げ応力、
（２）圧縮バネ１１０自身の密着に伴う干渉反発力、
（３）第１の圧力板１０６と第２の圧力板１０７とが配置されている平面部が傾きながら密着することに伴う抵抗力、
などの抵抗成分が圧縮バネ１１０の反発力以外に発生する。そして、インク消費が進み、インク残量が０に近づくとこの抵抗成分が急激に増大し、それに伴ってインク袋１０２に作用する負圧は図２のラインａに示すように急激に増大する。従来のいわゆるスプリングバッグ方式のインクカートリッジでは、この急激な負圧の増大によって、インク袋１０２内に残留しているインクを供給できなくなるという状態が発生する。
【００４１】
しかしながら、この第１の実施形態では、インク残量が０に近づいてきたときに、磁性体１１１と永久磁石１１２との間に発生する磁場１１３によって生じる磁力（吸引力）が増大し、それが第１の圧力板１０７と第２の圧力板１０６とに作用する。この磁力の増大によって前記抵抗成分によるインク袋１０２内の負圧は、図２のラインｃに示すように減少し、過大な負圧が発生するのを防止することができる。これにより、インク袋１０２内のインク残量が０に近づいたとしても、記録ヘッドへと適正にインクを供給することができる。
【００４２】
特に、本実施形態では、磁性体１１１と永久磁石１１２との間に発生する磁場１１３によって各押圧板１０６、１０７に作用する力と、圧縮バネ１１０によって各押圧板１０６、１０７に作用する力とを、以下のように設定している。これによって過不足のない負圧をインク袋１０２内に発生させることができる。
【００４３】
いま、インク袋１０２内に発生させるべき負圧の許容範囲における最低負圧を発生をさせるためにインク袋１０２を膨らませる方向に付勢する力（反発力）をFmin、インク袋１０２内に発生させるべき負圧の許容範囲における最大負圧を発生させるためにインク袋１０２を膨らませる方向に付勢する力（反発力）をFmax、圧縮バネ１１０のバネ定数をk、磁性体１１１と永久磁石１１２との間の距離の変化量（インク袋１０２の厚さ変化量）をL、インク袋１０２内にインクを最大に充填した時の圧縮バネ１１０からインク袋１０２に作用する力（反発力）をF0、インク袋１０２が最も縮小した時の厚さ（最小厚さとなった時）の磁石と磁性体同士の吸引力をFmとしたとき、本実施形態では、
Fmax＞(F0＋ｋ×L)−Fm＞Fmin
である条件を満たすように圧縮バネおよび磁力発生手段の各値を設定している。なお、前述のインク収容部材内に発生させるべき負圧の適正範囲とは、本インクカートリッジ１００をインクジェット記録装置に装着したとき、記録ヘッドのノズルに適正なメニスカスを形成することができるような負圧の範囲を意味する。
【００４４】
上記のような設定を行うことにより、インク残量の多少に拘わらず、常にインク袋１０２内に適正範囲内の負圧を発生させることができる。このため、インク袋１０２内のインクをほぼ完全に消費することが可能となり、良好なインク使用効率を得ることができる。
【００４５】
（本発明の第２の実施形態）
次に本発明の第２の実施形態を図５および図６と共に説明する。  
上記第１の実施形態では、主としてインク残量が少なくなったときに生じる圧縮バネおよび抵抗成分による負圧の急激な増大を、永久磁石（第２の磁性体）１１１と磁性体（第１の磁性体）１１２との間に発生する磁力で緩和するようにしている。しかし、この第２の実施形態では、インク残量が少なくなった際にのみ磁力の作用によってインクの負圧を安定させるだけでなく、インク残量が０に近づく前までの途中の段階においても、負圧を一定に近い状態に保つようにしている。これにより、より印字品質を良好に保つことが可能となる。
【００４６】
一般にインクタンク側の負圧が増大すると、それに伴って液滴を吐出する記録ヘッドのノズルにインクが再充填されるまでに要する時間が増大し、吐出されるまでに再充填されるインクの量が少なくなる傾向が生じる。その結果、吐出するインク滴の量が減少する可能性が高まる。  
従って、この第２の実施形態では、圧縮バネと磁石による磁力と磁性体との間に発生する磁力（吸引力）のパラメータとを変更し、インクが満杯状態に近い状態から磁力の影響を与えるものとなっている。
【００４７】
図５は、この第２の実施形態におけるインクカートリッジ３００の内部構造を示す断面図である。なお、図５において、上記第１の実施形態と同一部分には同一符号を付し、その説明の詳細は省略する。  
図示のように、この第２の実施形態におけるインクカートリッジ３００は、上記第１の実施形態と同様に、ケース１０１、インク袋１０２および磁性体１１２を有している。しかし、この第２の実施形態では、以下の点が上記第１の実施形態と異なる。
【００４８】
すなわち、インク袋１０２を構成する第１のフィルム部材１０８の外面に均一な厚さのスペーサ３１４が張り合わせてあり、このスペーサ３１４の外面に永久磁石３１１が固定されている。この永久磁石３１１は、上記第１の実施形態に示した永久磁石１１１より強力に磁化されたものとなっている。このため、この永久磁石３１１とこれに対向する磁性体１１２との間には、より強力な磁力（吸引力）を発生する磁場３１３が形成される。また、この第２の実施形態においては、インク３０３に負圧を発生させるためにインク袋１０２内に配置された圧縮バネ３１０が、前記強力な磁力に応じて強力な応力を発生させ得るようなバネ定数を有している。従って、インク袋１０２内のインクには、強力な磁場３１３と圧縮バネ３１０の強力な応力とを合成した負圧が加わることとなる。
【００４９】
上記のように構成されたインクカートリッジ３００において、永久磁石３１１の磁力は強力である。しかし、永久磁石３１１と第１の圧力板１０６との間には、スペーサ３１４によって一定の距離が確保されているため、インク消費量に対応する磁力の発生は第１の実施形態で説明した図４とは異なる特性が得られる。  
この第２の実施形態における圧縮バネ３１０と磁力との関係を図６に示す。  
図６において、強力な圧縮バネ３１０の応力は、インク消費量に伴って、ラインｄに示すように一次関数的に変化する。これに対し、強力な磁場３１３による磁力はラインｅに示すように二次関数的に変化する。また、図６に示すラインｂは、磁力がインク１０３に作用する圧力を、ラインａは圧縮バネ３１０と前述の抵抗成分とによりインク１０３に印加される負圧を示している。インク袋１０２内のインク１０３には、ラインｂに示す圧力と、ラインａに示す負圧とを合成した圧力、すなわち、ラインｃに示すような安定した負圧が加わることとなる。
【００５０】
このように、第２の実施形態における基本原理は、磁力の変化をスペーサ３１４によって緩慢にすることにより、図６のようにインク袋１０２内のインク圧をインク消費量に関わらずほぼ一定に保つことが可能になる。また、この作用を調整する際には、スペーサ３１４の厚さ、強力な磁石３１１の磁力、強力な圧縮バネ３１０の作用力のいずれかのパラメータを変更すれば良い。
【００５１】
さらに、この第２の実施形態においては、インク袋１０２内のインク１０３に印加される圧力（負圧）は、磁力と圧縮バネ３１０の力が強力な力関係で支配的に作用している。そのため、記録動作中のキャリッジの往復移動に伴うインクの瞬間的な揺動の影響を受けにくくなり、安定するという効果もある。
【００５２】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態を図７に基づき説明する。  
この第３の実施形態におけるインクカートリッジ５００は、上記第１の実施形態に示した第２の磁性体としての永久磁石１１１に代えて、図７に示すような電磁石５１１を第２の磁性体として用いたものであり、その他の構成は上記第１の実施形態と同一である。なお、図中、上記第１の実施形態と同一部分には同一符号を付し、その説明の詳細は省略する。
【００５３】
図７に示す電磁石５１５は、第１の圧力板５０６に取り付けられ、２本の電線５１４がケース５０１の表面に配置された一対の電極５１６、５１６に接続されている。この電極５１６、５１６にはインクジェット記録装置の電力供給部５１７が接続されている。磁場５１３の持つ磁力は、両電極５１６、５１６に供給される電力量で決定されるため、状況に応じて、インクジェット記録装置から供給される電力量を制御することにより、磁力を制御することができる。このため、インク袋１０２内の負圧をより精密に制御することが可能になり、インクカートリッジの各部の設計自由度も向上する。
【００５４】
インクカートリッジに供給する電力の制御としては、例えば、次のようにして行うことができる。  
すなわち、インクカートリッジ５００におけるインク残量は、インクジェット記録装置内に設けられた演算回路で、記録動作時のインク吐出量およびヘッドクリーニング時の吐出量などに基づきインク消費量を算出する。そして、その算出されたインク消費量を、満了時のインク量から減算することで求めることができる。そして、算出されたインク残量に基づき、インクジェット記録装置の制御部によって、インク残量に応じた適切な磁力が得られるように電極５１６、５１６に電力を供給すればよい。なお、インクジェット記録装置において行うインク残量の算出方法は、現在、種々の方法が提案されており、上記のインク残量算出方法以外の方法も適用可能である。
【００５５】
（その他の実施形態）
上記各実施形態では、インク収容空間を形成するインク袋内に圧縮バネを設け、圧縮バネの伸長方向への弾性復元力によってインク収容空間内に負圧を発生させるようになっている。しかし、インク収容空間内に負圧を発生させるバネをインク収容空間外に設けることも可能である。例えば、インク収容空間を形成するインク袋とケースとの間の少なくとも一箇所に引きバネを配設し、その引きバネの一端部をインク袋に、他端部をケースに固定するようにしてもよい。
【００５６】
これにより、引きバネの収縮方向への復元力がインク収容空間拡大させる方向へとに作用し、インク収容空間内に負圧を発生させることができる。この引きバネを用いる方法は、上記各実施形態に適用可能であり、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。しかも、引きバネはインクに接触しないため、引きバネに腐食が発生しにくく、バネの素材あるいは形状なども種々のものを適用することができ、設計の自由度を高めることができる。
【００５７】
また、上記各実施形態では、インク袋の相対向する面、すなわち、各圧力板が取り付けられている一対の面がいずれもケースの内面に固定されていない状態となっている。しかし、一方の面をケースの内面に磁性体または磁力発生部などを介して固定し、他方の面のみを圧縮バネおよび磁力発生手段の磁力によって移動させるようにすることも可能である。
【００５８】
さらに、上記実施形態では、可撓性のシート（第１のシートと第２のシート）により形成されたインク袋によって、インク収容空間を形成するインク収容部材を構成した場合を例に採り説明した。しかし、インク収容部材は可撓性シートのみで構成する場合に限らず、その他の部材を用いて構成することも可能である。例えば、所定の剛性を有する筐体の少なくとも一部に可撓性部材を取り付けてインク収容空間を形成し、インク収容空間内のインクの消費に伴って可撓性部材が変位するようにしても良い。この場合も、上記実施形態と同様に、可撓性部材に圧縮バネあるいは引きバネによってインク収容空間を拡大させる方向へ付勢すると共に、磁力発生手段の磁力によってバネの付勢力を緩和させるようにすることで、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５９】
さらに、本発明はインク収容部材の可撓性部材に対して作用する磁力発生手段として、磁化されていない磁性体と磁化されている磁性体（永久磁石）とを組み合わせたもの、あるいは磁化されていない磁性体と電磁石とを組み合わせたものを例に挙げて説明した。しかしながら、本発明は、永久磁石と永久磁石の組み合わせ、あるいは永久磁石と電磁石の組み合わせ、さらには電磁石と電磁石の組み合わせを採用することも可能であり、本発明は特に上記実施形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１の実施形態においてインクカートリッジがインクジェット記録装置に配置される方向に置かれた状態を示す外観斜視図である。
【図２】図１に示すインクカートリッジ一面を切り取って内部構造を示す斜視図である。
【図３】図２に示すインクカートリッジを図２の一点鎖線で示した面に沿って切断した横断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態において、インク袋に作用する圧縮バネの応力と、永久磁石と磁性体との間に生じる磁力との関係などを示す線図である。
【図５】本発明の第２の実施形態におけるインクカートリッジの内部構造を示す横断面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態において、インク袋に作用する圧縮バネの応力と、永久磁石と磁性体との間に生じる磁力との関係などを示す線図である。
【図７】本発明の第３の実施形態におけるインクカートリッジの内部構造を示す横断面図である。
【図８】従来のインクカートリッジがインクジェット記録装置に配置される方向に置かれた状態を示す外観斜視図である。
【図９】図８に示すインクカートリッジ一面を切り取って内部構造を示す斜視図である。
【図１０】図１０に示すインクカートリッジを図９の一点鎖線で示した面に沿って切断した横断面図である。
【図１１】従来のインクジェットカートリッジにおいてインク袋に作用する圧縮バネの応力と、永久磁石と磁性体との間に生じる磁力との関係などを示す線図である。
【符号の説明】
【００６１】
１００、３００、５００  インクカートリッジ
１０１  ケース
１０２  インク袋
１０３  インク
１０４  インク導出部
１０６  第１の圧力板
１０７  第２の圧力板
１０８  第１のフィルム部材
１０９  第２のフィルム部材
１１０  引っ張りバネ
１１１、３１１  永久磁石
１１２  磁性体
１１３、３１３、５１３  磁場
３１４  スペーサ
５１１  電磁石
５１６  電極
５１７  電力供給部
【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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