(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを収容した複数のインク収容室と、前記複数のインク収容室を連通させる連通流路とを有するインクカートリッジであって、
前記複数のインク収容室は、上方インク収容室と、該上方インク収容室と連通する下方インク収容室とを備え、
前記インクカートリッジおける、前記上方インク収容室と前記下方インク収容室との間を接続する前記連通流路の前記下方インク収容室側の連通口の近傍に、インク流路が設けられ、
前記インク流路は、前記下方インク収容室の下方領域と連通する第一連通口と、前記下方インク収容室の上方領域と連通する第二連通口とを有し、前記下方インク収容室に収容されているインクを前記第一連通口および前記第二連通口から前記連通流路に流入させるとともに、前記下方インク収容室の下方領域のインクと上方領域のインクとがインクの供給に伴い流動して合流し前記上方インク収容室に流動するよう構成されたことを特徴とするインクカートリッジ。
【請求項２】
前記第一連通口が、前記インク収容室における重力方向の最下方位置に配置されていることを特徴とする請求項１記載のインクカートリッジ。
【請求項３】
前記第一連通口を通過するインクの流量ａと前記第二連通口を通過するインクの流量ｂとの流量比ａ：ｂがａ：ｂ＝１：１〜ａ：ｂ＝１：３の範囲であることを特徴とする請求項１記載のインクカートリッジ。
【請求項４】
前記複数のインク収容室が、複数の上方インク収容室と、該上方インク収容室と連通する下方インク収容室とからなり、さらに前記複数の上方インク収容室同士の間を連通する第二のインク流路を有し、
前記第二のインク流路が、前記上方インク収容室の下方領域のインクと上方領域のインクとがインクの供給に伴い流動して合流するように構成されたことを特徴とする請求項１記載のインクカートリッジ。
【請求項５】
前記上方インク収容室内に、インク供給状態においてインクを収容室上方部から収容室下方部に向かって流動させるためのインク誘導路が設けられていることを特徴とする請求項１または４記載のインクカートリッジ。
【請求項６】
前記インク収容室が、上方インク収容室と、該上方インク収容室と連通する下方インク収容室とからなり、前記上方インク収容室は差圧弁収容室を介してインク供給口と連通し、下方インク収容室は大気と連通可能に構成されていることを特徴とする請求項１または４記載のインクカートリッジ。
【請求項７】
前記差圧弁収容室の上流側にフィルタを配置したことを特徴とする請求項６記載のインクカートリッジ。
【請求項８】
前記第二のインク流路が、前記差圧弁収容室またはフィルタよりも上流側に複数箇所設けられている請求項６または７記載のインクカートリッジ。
【請求項９】
印刷領域と非印刷領域との間を往復可能なヘッド装着用のキャリッジを備えたインクジェット式記録装置において、
請求項１乃至請求項８のいずれかに記載されたインクカートリッジを用いたことを特徴とするインクジェット式記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録ヘッドにインクを供給するためのインクカートリッジおよびこれを用いたインクジェット式記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット式記録装置は、一般にキャリッジ上に搭載されて記録用紙の幅方向に移動する記録ヘッドと、この記録ヘッドの移動方向と直交する方向に記録用紙を相対的に移動させる紙送り手段とを備えている。
【０００３】
このようなインクジェット式記録装置において、記録用紙に対する印刷は、印刷データに基づいて記録ヘッドからインク滴を吐出させることにより行われる。
【０００４】
そして、キャリッジ上に例えばブラック，イエロー，シアンおよびマゼンタの各インクを吐出可能な記録ヘッドを搭載し、ブラックインクによるテキスト印刷ばかりでなく、各インクの吐出割合を変えることにより、フルカラー印刷を可能としている。
【０００５】
このため、記録ヘッドに各インクを供給するインクカートリッジが装置本体内に配設されている。
【０００６】
通常のインクジェット式記録装置にあっては、前記ブラック，イエロー，シアンおよびマゼンタのインクが貯留された各インクカートリッジがキャリッジ上に載置され、キャリッジと共に移動する。
【０００７】
一方、例えばオフィス向けまたは業務用に提供されるこの種の記録装置においては、比較的大量の印刷に対応させるために、前記した各インクが貯留された大容量のインクカートリッジがキャリッジ上には配置されず、装置本体側に配置されている。
【０００８】
また、装置本体側（カートリッジホルダ）にインクカートリッジとしてのメインタンクを配置するとともに、記録ヘッドが搭載されたキャリッジ上にサブタンクを配置する形式の記録装置も提供されている。そして、各メインタンクから各サブタンクに対してインク供給チューブを介してそれぞれインクを補給し、さらに各サブタンクからそれぞれ記録ヘッドに対してインクを供給するように構成されている。
【０００９】
このような記録装置においては、スループットを向上させるために、印刷を実行しながら、各メインタンクから各サブタンクに対して逐次インクを補給し、各サブタンクからそれぞれ記録ヘッドに対してインクを安定して供給するような機能が求められる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、昨今においては、高精度な印刷品質の要求が高まり、印刷用のインクとして例えば顔料を含むインク（顔料インク）が用いられる趨勢となっている。
【００１１】
このようなインクにおいては、染料を含むインク（染料インク）と比べて色材の粒子径が大きいことから、カートリッジ（インク収容室）内の底部に顔料が沈降し、カートリッジ内のインクに濃度分布が生じ易い。
【００１２】
このため、使用時にカートリッジ内のインクが十分に混合されず、均一な印字濃度・品質を得ることができないという技術的な課題があった。
【００１３】
本発明は、このような技術的な課題を解決するためになされたもので、使用時にカートリッジ内のインクを十分に混合させることができ、もって均一な印字濃度・品質を得ることができるインクカートリッジおよびこれを用いたインクジェット式記録装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明のインクカートリッジは、インクを収容した複数のインク収容室と、前記複数のインク収容室を連通させる連通流路とを有するインクカートリッジであって、前記複数のインク収容室は、上方インク収容室と、該上方インク収容室と連通する下方インク収容室とを備え、前記インクカートリッジおける、前記上方インク収容室と前記下方インク収容室との間を接続する前記連通流路の前記下方インク収容室側の連通口の近傍に、インク流路が設けられ、前記インク流路は、前記下方インク収容室の下方領域と連通する第一連通口と、前記下方インク収容室の上方領域と連通する第二連通口とを有し、前記下方インク収容室に収容されているインクを前記第一連通口および前記第二連通口から前記連通流路に流入させるとともに、前記下方インク収容室の下方領域のインクと上方領域のインクとがインクの供給に伴い流動して合流し前記上方インク収容室に流動するよう構成されたことを特徴とする。
【００１５】
このように構成されているため、インク収容室内に顔料インク等の濃度勾配が生じる可能性のあるインクを収容した場合、インク収容室内に高濃度インク層と低濃度インク層が発生する可能性があるが、このような場合でもインク流路内で両層のインクが流動して合流し、高濃度インク層のインクと低濃度インク層のインクとが混合して記録装置用ヘッドに供給されるため、均一な印字濃度・品質を得ることができる。
【００１６】
また、前記インク収容室が、複数の上方インク収容室と、該上方インク収容室と連通する下方インク収容室とからなり、前記インク流路が前記複数の上方インク収容室間を連通するインク流路であることを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、複数に区画されたインク収容室を有するインクカートリッジにおいて濃度勾配が生じた場合でも有効に解消することができる。
【００１８】
また、前記インク収容室が、上方インク収容室と、該上方インク収容室と連通する下方インク収容室とを備え、前記インク流路が前記上方インク収容室と下方インク収容室間を接続する連通流路の下方インク収容室側の連通口近傍に形成されていることを特徴とする。
【００１９】
この構成によれば、上方インク収容室に略均一な濃度のインクを下方インク収容室から供給でき、上下のインク収容室間での濃度勾配を低減することができる。
【００２０】
また、前記インク流路が下方領域と連通する第一連通口と、上方領域と連通する第二連通口とから構成されていることを特徴とする。
【００２１】
この構成によれば、高濃度インク層のインクが第一連通口からインク流路に流動し、低濃度インク層のインクが第二連通口からインク流路に流動し、高低両濃度インク層のインクがインク流路で合流して濃度勾配を低減することができる。
【００２２】
また、前記第一連通口が、前記インク収容室における重力方向の最下方位置に配置されていることを特徴とする。
【００２３】
このように構成されているため、インク収容室における重力方向の最下方位置にあるインクが第一連通口からインク流路に流動する。
また、第一連通口を通過するインクの流量ａと第二連通口を通過するインクの流量ｂとの流量比ａ：ｂがａ：ｂ＝１：１〜ａ：ｂ＝１：３の範囲であることが望ましい。
【００２４】
この構成によれば、第一連通口の流通抵抗（流路抵抗）が第二連通口の流通抵抗に比べて大きくなり過ぎ（流通抵抗比が不十分となり）、第一連通口を通過するインクの流量が少なくなる。
【００２５】
また、前記複数の上方インク収容室を区画する隔壁を備え、該隔壁に第一連通口及び第二連通口が形成されていることを特徴とする。
【００２６】
このように構成されているため、上方インク収容室において、インクの供給時に高濃度インク層のインクが第一連通口からインク流路に流動し、低濃度インク層のインクが第二連通口からインク流路に流動し、高低両濃度インク層のインクがインク流路で合流して濃度勾配を低減する。
【００２７】
また、前記上方インク収容室内に、インク供給状態においてインクを収容室上方部から収容室下方部に向かって流動させるためのインク誘導路が設けられていることを特徴とする。
【００２８】
このように構成されているため、上方インク収容室内において、記録装置用ヘッドに対するインクの供給時にインクがインク誘導路を通過すると、収容室下方部から収容室上方部に向かって混合しながら流動する。
【００２９】
また、前記インク収容室が、上方インク収容室と、該上方インク収容室と連通する下方インク収容室とからなり、前記上方インク収容室は差圧弁収容室を介してインク供給口と連通し、下方インク収容室は大気と連通可能に構成されている。
【００３０】
これにより、記録ヘッドと接続するインク供給口に所定の流量でかつ濃度勾配の少ないインクを安定的に供給することができる。
【００３１】
また、前記差圧弁収容室の上流側にフィルタを配置してもよい。
【００３２】
これにより、インク中の異物や気泡等をトラップして、記録ヘッドのノズル目詰まり等を生じさせることのない信頼性の高いインクを供給することができる。
【００３３】
また、前記インク流路が、前記差圧弁収容室またはフィルタよりも上流側に複数箇所形成されていてもよい。
【００３４】
これにより、より濃度勾配を低減したインクを記録ヘッドに供給することができる。
【００３５】
また、複数のインク収容室を区画する隔壁を有し、該隔壁には下方領域と連通する第一連通口と上方領域と連通する第二連通口を備え、前記第二連通口の開口面積は、第一連通口の開口面積よりも大きくすることが好ましい。
これにより、効果的に上方領域のインクと下方領域のインクの連通口から流を生じさせることができる。
【００３６】
一方、本発明に係るインクジェット式記録装置は、印刷領域と非印刷領域との間を往復可能なヘッド装着用のキャリッジを備えたインクジェット式記録装置において、前記したインクカートリッジを用いたことを特徴とする。
【００３７】
このように構成されているため、記録装置用ヘッドに対するインクの供給時にインク収容室内における下方領域の高濃度インク層のインクと上方領域の低濃度インク層のインクとがインク流路内で流動して合流する。
【００３８】
したがって、高濃度インク層のインクと低濃度インク層のインクとが混合して記録装置用ヘッドに供給されるため、均一な印字濃度・品質を実現するインクジェット式記録装置を得ることができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明が適用されたインクカートリッジおよびこれを用いたインクジェット式記録装置につき、図に示す実施の形態に基づいて説明する。
【００４０】
先ず、インクジェット式記録装置につき、図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施形態に係るインクジェット式記録装置の全体構成の概略を示す斜視図である。
【００４１】
図１において、符号１０１で示すキャリッジは、キャリッジモータ１０２によって駆動されるタイミングベルト１０３を介し、ガイド部材１０４に案内されてプラテン１０５の軸線方向に往復移動し得るように構成されている。
【００４２】
なお、前記ガイド部材１０４は、互いに対向する左右二つのフレーム１３１，１３２に支架されている。両フレーム１３１，１３２は背面板１３３および底板１３４によって連結されている。
【００４３】
前記キャリッジ１０１の下面部には、インクジェット式の記録ヘッド１１２が記録用紙１０６に対向するように装着されている。前記キャリッジ１０１の上面部には、前記記録ヘッド１１２にインクを供給するブラックインクカートリッジ１０７およびカラーインクカートリッジ１０８が着脱可能に保持されている。
【００４４】
また、前記キャリッジ１０１の移動領域における非印字領域（ホームポジション）には、キャップ部材１０９ａを有するキャッピング手段１０９が配置されている。そして、前記記録ヘッド１１２が直上に移動した時に上昇し、記録ヘッド１１２のノズル形成面を封止し得るように構成されている。このキャッピング手段１０９の下方には、前記キャップ部材１０９ａの内部空間に負圧を与えるためのポンプユニットとしてのチューブポンプ１１０が配置されている。
【００４５】
前記キャッピング手段１０９は、インクジェット式記録装置の休止期間中における記録ヘッド１１２のノズル開口の乾燥を防止する蓋体としての機能を備えている。また、印刷とは関係のない駆動信号を記録ヘッド１１２に印加してインク滴を空吐出させるフラッシング動作時のインク受けとして機能、およびチューブポンプ１１０からの負圧を記録ヘッド１１２に作用させてインクを吸引するクリーニング手段としての機能も兼ね備えている。
【００４６】
前記キャッピング手段１０９における印字領域側部の近傍には、ゴムなどの弾性板を備えたワイピング手段１１１が水平方向に進退可能となるように配置されている。そして、キャリッジ１０１がキャッピング手段１０９側において往復移動する際に、記録ヘッド１１２の移動経路上にワイピング手段１１１が進出し得るように構成されている。
【００４７】
次に、このように構成されたインクジェット式記録装置に用いられるインクカートリッジにつき、図２〜図１０を用いて説明する。図２（ａ）および（ｂ）は、本発明の第一実施形態に係るインクカートリッジの外観を示す斜視図である。
【００４８】
図３および図４は、同じく本発明の第一実施形態に係るインクカートリッジの内部構造を斜め上方と斜め下方から見た斜視図、図５および図６は、本発明の第一実施形態に係るインクカートリッジの内部構造を示す正面図と背面図である。図７および図８は、本発明の第一実施形態に係るインクカートリッジの負圧発生手段収容室とバルブ収容室を拡大して示す断面図、図９は本発明の第一実施形態に係るインクカートリッジのカートリッジホルダに対する接続状態を示す正面図である。図１０（ａ）および（ｂ）は、本発明の第一実施形態に係るインクカートリッジのインク流路を説明するために、その内部構造を模式化して示す断面図である。
【００４９】
図２（ａ）および（ｂ）に示すインクカートリッジ１（図１において、ブラックインクカートリッジ１０７，カラーインクカートリッジ１０８）は、一方側に開口する扁平な平面ほぼ矩形状の容器本体２と、この容器本体２の開口部を封止する蓋体３とを有している。
【００５０】
前記容器本体２の下部には記録ヘッド１１２のインク供給針７２（共に図９に図示）に接続可能なインク供給口４が、上方側部にはカートリッジホルダに着脱可能な係止部材５，６が一体に設けられている。そして、一方の係止部材５の下方には記憶手段７が配設され、他方の係止部材６の下方にはバルブ収容室８が配設されている。
【００５１】
なお、前記インク供給口４内には、インク供給針の挿抜によって開閉する弁体（図示せず）が収容されている。
【００５２】
前記バルブ収容室８は、図８に示すように、カートリッジ挿入側（下側）に開口する内部空間を有し、前記インクカートリッジ１に適合する記録装置側の識別片７３（図９に図示）およびバルブ作動杆７０を進退させ得るように形成されている。そして、上部は前記バルブ作動杆７０の進退によって回動する操作アーム６６が収容されており、下部には記録装置に対する適否を判断するための識別用凸部６８が設けられている。そして、インク供給針７２をインク供給口４に連通させる以前（後述する大気開放弁が開弁する以前）において、カートリッジホルダ７１（図９に図示）のバルブ作用杆７０（識別片）による判定を可能にする位置に配置されている。
【００５３】
また、バルブ収容室８の室壁８ａには、図８に示すように、大気開放弁６０１の開閉動作によって開閉する貫通孔６０が設けられている。この貫通孔６０の一方開口部側には前記操作アーム６６が配置されており、他方開口部側には前記大気開放弁６０１が配置されている。前記操作アーム６６は、押圧部材６１を押圧する操作部６６ｂを有し、前記バルブ作動杆７０の進路に斜め上方に突出して配置され、かつ回動支点６６ａを介して前記容器本体２に固定されている。
【００５４】
前記押圧部材６１は、前記貫通孔６０を閉塞するように前記室壁８ａに取り付けられており、全体がゴム等の弾性部材によって形成されている。そして、この押圧部材６１と前記貫通孔６０の開口周縁との間に形成された内部空間は、第１インク収容室１１に連通する貫通孔６７（共に図５に図示）に開口されている。
【００５５】
前記大気開放弁６０１は、図８に示すように、前記貫通孔６０の開口周縁に常時付勢する弁体６５を有している。この弁体６５は、突起６４によって移動規制された弾性部材６２を有し、その下端部が前記容器本体２に突起６３を介して固定されている。
【００５６】
次に、前記容器本体２の内部空間（インクカートリッジの内部）について説明する。本インクカートリッジの内部は、主として「インク流路系」および「空気流路系」から構成されているため、「インク流路系」と「空気流路系」に分けて説明する。また、本発明の要部は、高濃度インク層のインクと低濃度インク層のインクとが流動して合流するような複雑構造をもつインク流路（インクカートリッジ内でインクが流動する通路）にあるため、「インク流路系」については特に詳細に説明する。なお、「インク流路系」の説明は、〔インクの流動動作〕，〔インク流路の構成〕の順序で行う。
【００５７】
「インク流路系」
〔インクの流動動作〕
記録ヘッド１１２（図１，図９に図示）に対するインクの供給が開始されると、図１０（ａ）に示すように、第１インク収容室１１における高濃度インク層ａのインクが連通口１９ａから連通口１８ａ（図５に図示）を経由して連通流路（第１インク収容室１１と第２インク収容室１６とを結ぶ流路）１８内に流動する。一方、第１インク収容室１１内における低濃度インク層ｂのインクが連通流路１８内に連通口１９ｂから連通口１８ａを経由して流動する。そして、連通流路１８内に流動した高低両濃度インク層ａ，ｂのインクが合流し、さらに連通流路１８内を上昇し第２インク収容室１６に向かって流動する。
【００５８】
この場合、連通口１９ａ，１８ａが同一の高さ位置に配置されているため、第１インク収容室１１内のインクが残ることなく連通流路１８によって第２インク収容室１６へ導かれる。
【００５９】
なお、図１０〜図１３（図１１および図１２はそれぞれ第二実施形態と第三実施形態を示し、また図１３は第四実施形態を示す。）においては、連通口１８ａの図示が省略されている。
【００６０】
次に、第１インク収容室１１内から連通流路１８を経由して第２インク収容室１６内に流動したインクが、図１０（ａ）に矢印で示すように、第２インク収容室１６内における高濃度インク層ａのインクと合流し、さらに垂直壁１５の連通口１５ａを通過して第３インク収容室１７内に流動し、仕切壁２６の連通口２６ａを通過する。そして、仕切壁２６の連通口２６ａを通過したインクが、同図に矢印で示すように仕切壁２７の連通口２７ａを通過し、さらにインク流路２８を上昇して連通口２４ａからフィルタ室３４内に流動する。
【００６１】
この後、インクが仕切壁２５の貫通孔２５ａを通過して図１０（ｂ）に示すように差圧弁収容室３３内に流動し、差圧弁（図７に示す膜弁５２）の開弁によって貫通孔５２ｃを通過し凹部３５を経由してインク供給口４に至る。
【００６２】
〔インク流路の構成〕
前記インクカートリッジ１には、前記容器本体２に前記蓋体３を接合し、さらに容器本体背面には遮気性フィルムを接合することにより内部空間が形成されている。この内部空間は、図３〜図５に示すように、前記記録ヘッド１１２に対するインク供給口側が若干下方となるように延在する仕切壁１０によって上下に分割形成されている。この内部空間の下部領域は、前記記録ヘッド１１２の接続状態において大気中に開放する第１インク収容室１１とされている。一方、その上部領域は、前記仕切壁１０を底面部とする枠部１４によって区画されている。前記枠部１４の内部空間は、連通口１５ａを有する垂直壁１５によって左右に分割形成されている。この分割形成された内部空間の一方側領域は第２インク収容室１６と、また他方側領域は第３インク収容室１７とされている。
【００６３】
前記第２インク収容室１６には、前記第１インク収容室１１に連通する連通流路１８が接続されている。この連通流路１８は、上下方向位置に連通口１８ａ，１８ｂを有し、前記容器本体２の背面に開口して上下方向に延在する凹部１８ｃ（図６に図示）およびこの凹部１８ｃの開口を閉塞して封止する遮気性フィルムによって形成されている。また、この連通流路１８の上流側には、前記第１インク収容室１１内に連通する上下二つの連通口１９ａ，１９ｂを有する仕切壁１９が設けられている。前記連通口（第一連通口）１９ａは、前記第１インク収容室１１内の下方領域に形成される高濃度インク層ａ（図１０（ａ）に図示）内に開口する位置に配置されている。そして、前記連通口（第二連通口）１９ｂは、前記第１インク収容室１１内の上方領域に形成される低濃度インク層ｂ内に開口する位置に配置されている。これにより、前記各連通口１９ａ，１９ｂを通過した前記第１インク収容室１１からのインクが前記連通口１８ａ，１８ｂのうち下方の連通口１８ａ内に流動するようなインク流路（隔室）が形成されている。
【００６４】
一方、前記第３インク収容室１７側には、横長の仕切壁２２および環状の仕切壁２４によって、差圧弁５２（膜弁）を収容する差圧弁収容室３３（図６に図示）とフィルタ５５（図７に図示）を収容するフィルタ室３４（図５に図示）が形成されている。前記仕切壁２５には、前記フィルタ５５を通過したインク（顔料インク）を前記フィルタ室３４から前記差圧弁収容室３３に導く貫通孔２５ａが設けられている。
【００６５】
前記仕切壁２４の下部には前記仕切壁１０との間に連通口２６ａを有する仕切壁２６が、またその片側側方には前記枠部１４との間に連通口２７ａを有する仕切壁２７が設けられている。そして、前記仕切壁２７と前記枠部１４との間には、前記連通口２７ａに連通し、かつ上下方向に延在する連通路２８が設けられている。この連通路２８の上方部には、前記フィルタ室３４に前記連通口２４ａおよび領域３１を介して連通する貫通孔２９が連設されている。
【００６６】
前記貫通孔２９は、前記仕切壁２７に連続する仕切壁（環状壁）３０によって形成されている。
【００６７】
前記領域３１は、前記仕切壁２４，３０および仕切壁３０ａ（図６に図示）によって形成されている。この領域３１は、前記容器本体２の一方端部（前記貫通孔２９に連通する部分）が深く、他方端部（前記フィルタ室３４に連通する部分）が浅く形成されている。
【００６８】
前記差圧弁収容室３３には、図７に示すように、圧縮コイルスプリングからなるばね５０および貫通孔５２ｃを有するエラストマー等の弾性変形可能な差圧弁としての膜弁５２が収容されている。この膜弁５２は、その外周縁が環状の厚肉部５２ａを介して容器本体２に固定されている。前記ばね５０は、一方端部が前記膜弁５２のばね受け部５２ｂに、他方端部が前記蓋体５３のばね受け部５３ａに支持されている。
【００６９】
なお、図中符号５４は、前記膜弁５２の厚肉部５２ａに一体に成形された枠部を示す。また、符号５６および５７は、前記容器本体２の正面部側と背面部側に配置された遮気性フィルムを示す。
【００７０】
前記フィルタ室３４には、図７に示すように、インクを通過させ、かつ塵埃等を捕捉するフィルタ５５が配置されている。このフィルタ室３４および前記差圧弁収容室３３の開口部は、流体（インク・空気）遮断フィルムによって封止されている。これにより、インク供給口４内の圧力が低下すると、膜弁５２がばね５０の付勢力に抗して弁座部２５ｂから離れるため、フィルタ５５を通過したインクは貫通孔５２ｃを通過し、凹部３５によって形成された流路を経てインク供給口４に流れ込むように構成されている。また、インク供給口４内のインク圧力が所定の値に上昇すると、膜弁５２がばね５０の付勢力によって弁座部２５ｂに着座し、インクの流通を遮断するように構成されている。このような動作を繰り返すことにより、一定の負圧を維持しながらインクがインク供給口４に供給される。
【００７１】
「空気流路系」
前記容器本体２の背面部には、図６に示すように、流路抵抗を高くする蛇行溝３６，大気中に開口する幅広な凹溝３７および前記第２インク収容室１６に隔壁６０２を介して隣接する平面ほぼ矩形状の凹部３８（空間部）が設けられている。前記凹部３８内には枠部３９およびリブ４０が設けられ、これら通気性フィルムを張設して大気通気室が形成されている。また、前記凹部３８の底面部（壁部）には貫通孔４１が設けられ、前記第２インク収容室１６の仕切壁４２（図５に図示）によって区画された細長い領域４３に連通されている。この領域４３は、貫通孔４４を有し、仕切壁６０３によって区画された連通溝４５およびこの連通溝４５に開口する貫通孔４６を介して大気開放室５０１（図８に図示）に連通されている。
【００７２】
以上の構成により、図９に示すようにカートリッジホルダ７１にインクカートリッジ１が装着されると、カートリッジホルダ７１のバルブ作動杆７０が図８に示すインクカートリッジ１の操作アーム６６に当接して凸部６６ｂ（押圧部材６１）を弁体側に移動させる。これにより、弁体６５が貫通孔６０の開口周縁から離間し、図５に示す第１インク収容室１１が貫通孔６７，貫通孔６０，貫通孔４６，溝４５，貫通孔４４，領域４３および貫通孔４１等を介して図６に示す凹部３８（大気中）に開放する。また、インク供給口４内の弁体（図示せず）がインク供給針７２の挿入によって開弁する。
【００７３】
そして、インク供給口４内の弁体が開弁し、記録ヘッド１１２によってインク（顔料インク）が消費されると、インク供給口４の圧力が規定値以下に低下するため、図７に示す差圧弁収容室３３内の膜弁５２が開弁し（インク供給口４の圧力が規定値以上に上昇すると、膜弁５２が閉弁する）、上方インク収容室である差圧弁収容室３３内のインクがインク供給口４を介して記録ヘッド１１２に流れ込む。
【００７４】
さらに、記録ヘッド１１２でのインクの消費が進行すると、下方インク収容室である第１インク収容室１１のインクが図５に示す連通流路１８を介して第２インク収容室１６に流れ込む。
【００７５】
この場合、第１インク収容室１１の下方領域に位置する高濃度インク層ａ（図１０（ａ）に図示）のインクが連通流路１８（図６に図示）内に連通口１９ａ（図５に図示）から流動し、また第１インク収容室１１の上方領域に位置する低濃度インク層ｂ（図１０（ａ）に図示）のインクが連通流路１８内に連通口１９ｂから流動するため、高低両濃度インク層ａ，ｂのインクが連通流路１８内で合流する。
【００７６】
一方、インク消費に伴い、大気と連通した貫通孔６７（図５に図示）から空気が流入し、第１インク収容室１１のインク液面が下がる。さらに、インクが消費され、インク液面が連通口１９ａに達すると、第２インク収容室１６内に第１インク収容室１１（インク供給時に貫通孔６７を介して大気中に開放）からのインクが連通流路１８を経由して空気と共に流れ込む。そして、気泡が浮力によって上昇するため、インクだけが垂直壁１５下部の連通口１５ａを経て第３インク収容室１７に流れ込み、この第３インク収容室１７から仕切壁２６の連通口２６ａを通過して連通路２８を上昇し、連通路２８から領域３１および連通口２４ａを介してフィルタ室３４の上部に流れ込む。
【００７７】
この後、フィルタ室３４内のインクが図７に示すフィルタ５５を通過して貫通孔２５ａから差圧弁収容室３３に流れ込み、さらに弁座部２５ｂから離間する膜弁５２の貫通孔５２ｃを通過してから、図６に示す凹部３５内を下降してインク供給口４に流れ込む。
【００７８】
このようにして、インクカートリッジから記録ヘッドにインクを供給することができる。
【００７９】
したがって、本実施形態においては、高濃度インク層ａのインクと低濃度インク層ｂのインクとが混合して記録ヘッド１１２に供給されるため、インク濃度のばらつき発生を抑制して均一な印字濃度・品質を得ることができる。
【００８０】
なお、異種のインクカートリッジ１がカートリッジホルダ７１に装着される場合には、インク供給口４がインク供給針７２に到達する以前に、識別用凸部６８（図８に示す）がカートリッジホルダ７１の識別片７３（図９に図示）に当接し、バルブ作用杆７０の進入が阻止される。したがって、異種インクカートリッジの装着による不具合の発生を防止することができる。また、この状態では、バルブ作動杆７０が操作アーム６６にも到達しないため、弁体６５が閉弁状態を維持して、放置による第１インク収容室１１内のインク溶媒の蒸発が防止される。
【００８１】
一方、インクカートリッジ１がカートリッジホルダ７１の装着位置から引き抜かれた場合には、操作アーム６６が作動杆７０による支持を失って弾性復帰し、これに伴い弁体６５が弾性復帰して貫通孔６０を閉塞するため、凹部３８と第１インク収容室１１との連通が遮断される。
【００８２】
なお、本実施形態におけるインク流路としては、第１インク収容室１１の高低両濃度インク層ａ，ｂ内のインクがインク供給時に流動して連通流路１８内で合流するようなインク流路である場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、図１１（第二実施形態）および図１２（第三実施形態）に示すようなインク流路としてもよい。この場合、高濃度インク層のインクと低濃度インク層のインクとを複数回にわたって混合させ、混合回数の増加に応じてインクの混合率を高めることができる。
【００８３】
「第二実施形態」
図１１に示すように、前記第３インク収容室１７（第２インク収容室１６）内において、高濃度インク層ａ内に開口する前記連通口１５ａおよび低濃度インク層ｂ内に開口する連通口１５ｂ（開口面積は連通口１５ａの三倍程度）が前記垂直壁１５に設けられている。このうち連通口１５ａは、前記第２インク収容室１６における重力方向の最下方位置に配置されている。
【００８４】
これにより、記録ヘッド１１２に対するインクの供給時に第１インク収容室１１から第２インク収容室１６に流動したインクが、同図に矢印で示すように、第２インク収容室１６内における高濃度インク層ａのインクと合流して連通口１５ａを通過し、さらに低濃度インク層ｂのインクと合流して連通口１５ｂを通過する。そして、これら各連通口１５ａ，１５ｂを通過したインクが第３インク収容室１７の下方領域（高濃度インク層ａ）で合流し、仕切壁２６の連通口２６ａに向かって流動する。
【００８５】
なお、本実施形態においては、連通口１５ａを通過するインクの流量ａと連通口１５ｂを通過するインクの流量ｂとの流量比ａ：ｂをａ：ｂ＝１：３（連通口１５ｂの開口面積を連通口１５ａの開口面積の三倍程度）に設定する場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、ａ：ｂ＝１：１〜ａ：ｂ＝１：３の範囲に設定されていればよい。この場合、流量比ａ：ｂをａ：ｂ＝１：１〜ａ：ｂ＝１：３の範囲外に設定すると、連通口１５ａの流通抵抗が連通口１５ｂの流通抵抗に比べて大きくなり過ぎ（流通抵抗比が不十分となり）、連通口１５ａを通過するインクの流量が少なくなる。
【００８６】
「第三実施形態」
図１２に示すように、前記第３インク収容室１７内において、高濃度インク層ａ内に開口する連通口５１ａおよび低濃度インク層ｂ内に開口する連通口５１ｂを有する仕切壁５１が前記両仕切壁２４，２７間に配設されている。
【００８７】
これにより、第３インク収容室１７の下方領域（高濃度インク層ａ）にある仕切壁２６の連通口２６ａを通過したインクが、同図に矢印で示すように、仕切壁２６の左方における高濃度インク層ａのインクと合流して連通口５１ａを通過し、さらに仕切壁２４の左方における低濃度インク層ｂのインクと合流して連通口５１ｂを通過する。そして、これら各連通口５１ａ，５１ｂを通過したインクが両仕切壁２７，５１間の下方領域（高濃度インク層ａ）で合流し、仕切壁２７の連通口２７ａに向かって流動する。
【００８８】
このように、各実施形態（第一〜第三実施形態）においては、インクを混合させるために、仕切壁（隔壁）に連通口を設けることにより行う場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、図１３（第四実施形態）に示すようなインク誘導路６１をフィルタ室３４内に設けることにより行うものでもよい。
【００８９】
同図に示すように、前記インク誘導路６１は、前記仕切壁２４の内周面に沿って延在し、かつ前記領域３１（図５に図示）および前記フィルタ室３４内に開口するように形成されている。そして、フィルタ室３４内において、インク供給時に領域３１（連通口２４ａ）からのインクを上方部から下方部に向かって流動させるように構成されている。
【００９０】
これにより、領域３１を通過したインクが、同図に矢印で示すように、記録ヘッド１１２に対するインクの供給時にインク誘導路６１に沿ってフィルタ室下方部に誘導され、このフィルタ室下方部から貫通孔２５ａ（フィルタ室上方部に設けられた貫通孔）に向かって混合しながら流動する。
【００９１】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明に係るインクカートリッジおよびこれを用いたインクジェット式記録装置によると、インク使用時にカートリッジ内のインクを十分に混合させることができるため、均一な印字濃度・品質を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るインクジェット式記録装置の基本構成の概略を示す斜視図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、本発明の第一実施形態に係るインクカートリッジの外観を示す斜視図である。
【図３】本発明の第一実施形態に係るインクカートリッジの内部構造を斜め上方から見た斜視図である。
【図４】本発明の第一実施形態に係るインクカートリッジの内部構造を斜め下方から見た斜視図である。
【図５】本発明の第一実施形態に係るインクカートリッジの内部構造を示す正面図である。
【図６】本発明の第一実施形態に係るインクカートリッジの内部構造を示す背面図である。
【図７】本発明の第一実施形態に係るインクカートリッジの負圧発生手段収容室を拡大して示す断面図である。
【図８】本発明の第一実施形態に係るインクカートリッジのバルブ収容室を拡大して示す断面図である。
【図９】本発明の第一実施形態に係るインクカートリッジのカートリッジホルダに対する接続状態を示す正面図である。
【図１０】（ａ）および（ｂ）は、本発明の第一実施形態に係るインクカートリッジのインク流路を説明するために、その内部構造を模式化して示す断面図である。
【図１１】本発明の第二実施形態に係るインクカートリッジの内部構造を模式化して示す断面図である。
【図１２】本発明の第三実施形態に係るインクカートリッジの内部構造を模式化して示す断面図である。
【図１３】本発明の第四実施形態に係るインクカートリッジの内部構造を模式化して示す断面図である。
【符号の説明】
１                                インクカートリッジ
２                                容器本体
３                                蓋体
４                                インク供給口
８                                バルブ収容室
１１                              インク収容室
１５                              垂直壁
１５ａ                            連通口
１６                              バッファ室
１７                              負圧発生手段収容室
１８                              連通流路
１８ａ，１８ｂ                    連通口
１８ｃ                            凹部
１９                              仕切壁
１９ａ，１９ｂ                    連通口
２５ａ                            貫通孔
２５ｂ                            弁座部
２６                              仕切壁
２６ａ                            連通口
２８                              連通路
２９                              貫通孔
３１                              領域
３３                              差圧弁収容室
３４                              フィルタ室
３５，３８                        凹部
５２                              膜弁
５１                              貫通孔
５５                              フィルタ
５６，５７                        遮気性フィルム
１０１                            キャリッジ
１０２                            キャリッジモータ
１０３                            タイミングベルト
１０４                            ガイド部材
１０５                            プラテン
１０６                            記録用紙
１１２                            記録ヘッド
ａ                                高濃度インク層
ｂ                                低濃度インク層
【図１】
0004026407.tif 000002
【図２】
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【図３】
0004026407.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004026407.tif 000008
【図８】
0004026407.tif 000009
【図９】
0004026407.tif 000010
【図１０】
0004026407.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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