JP2008246900A - インクカートリッジ、及び、インクカートリッジのインク充填方法 - Google Patents

Abstract

【課題】特別な装置または機構を必要とすることなく、手軽に、使用済みインクカートリッジ内の残留インクを、直接新しいインクカートリッジに供給できるインクカートリッジ、及び、インクの充填方法を提供することである。
【解決手段】インクカートリッジは、インクを貯留するインク貯留室を有するインク貯留体と、インク貯留室内のインクを外部に導出するインク導出路を含むインク導出部と、インク貯留室を大気と連通させる大気連通路を含む大気連通路を備えている。一方のインクカートリッジ４ａの大気連通部２２ａを別のインクカートリッジ４ｂのインク導出部２１ｂと連結させると、一方の大気連通路が開放されるとともに他方のインク導出路も開放され、２つのインク貯留室同士が連通する。
【選択図】図５

Description

本発明は、インクを貯留するインクカートリッジ、及び、このインクカートリッジのインク充填方法 に関する。

記録用紙に向けてインクジェットヘッドからインクを吐出して印刷を行うインクジェットプリンタが知られている。このようなインクジェットプリンタには、インクを貯留するインク貯留室を有する、インクカートリッジ が着脱自在に装着される。インクカートリッジがインクジェットプリンタに装着されたときには、インク貯留室からインクが供給される。

ところで、インク貯留室内のインクが空の状態でインクジェットヘッドがインクを吐出すると、単に印刷が行なわれないだけでなく、インクジェットヘッド内にエアが侵入し、最悪の場合印字不良となってしまう。このような問題を防止するため、一般的なインクジェットプリンタは、インク貯留室にインクが少量残った状態でもインク切れとして、ユーザーにインクカートリッジを交換するように促す。また、インクカートリッジ内の構造上、内部のインクを完全に使い切ることは、実際には不可能である。従って、取り外されたインクカートリッジは、インク貯留室内に少量のインクが残った状態で廃棄される。

しかし、ユーザーはインクが残っていることに対して不満に感じる。また、廃棄されるインクについて無駄なコストが発生する。さらに、インクを廃棄することは環境に良くない。そこで、残留インクを廃棄せずに再利用することが望ましい。

このような残留インクを回収する技術として以下のようなものが知られている。例えば、特許文献１に記載されたインクカートリッジの再生処理装置によると、装置に連結された使用済みインクカートリッジを回転させ、遠心力により残留インクを回収する。また、特許文献２に記載されたプリンタには、インクカートリッジからインクジェットヘッドまでのインク供給路内に、容積を変動可能な小室が配置されている。インクカートリッジをプリンタから取り外す際、小室の体積を膨張させてインクカートリッジ内の残留インクを全て吸引する。さらに、新しいインクカートリッジを装着した際、小室の体積を収縮させ、小室内のインクを新しいインクカートリッジ内へ移動させ、使用済みインクカートリッジ内の残留インクを再利用する。

特開平９‐１０９４１２号 特開２００４‐２３７５９５号

しかし、特許文献１に記載のインクカートリッジの再生処理装置では、残留インクを遠心力を用いて排出するための専用の装置が必要となるため、残留インクを回収するためのコストが増大する。また、特許文献２に記載のプリンタでは、インクジェットプリンタに残留インクを吸引し、一旦蓄えた後、新しいインクカートリッジに移動させる機構が必要となる。そのため、プリンタの部品数が多くなり、構造も複雑になるため製造コストが増大する。

本発明の目的は、特別な装置または機構を必要とすることなく、手軽に、使用済みインクカートリッジ内の残留インクを、直接新しいインクカートリッジに供給できるインクカートリッジ、及び、このインクカートリッジのインクの充填方法を提供することである。

請求項１に記載のインクカートリッジは、インクを貯留するインク貯留室を有するカートリッジ本体と、前記カートリッジ本体に設けられるとともに、前記インク貯留室内のインクを外部に導出するインク導出路を含むインク導出部と、同じく前記カートリッジ本体に設けられるとともに、前記インク貯留室を大気と連通させる大気連通路を含み、さらに、別の前記カートリッジ本体に設けられた前記インク導出部と連結可能な形状に形成された大気連通部と、前記インク導出路と前記大気連通路のうちの一方の流路を閉止する第１弁機構とを備え、２つの前記カートリッジ本体の一方に設けられた前記インク導出部と他方に設けられた前記大気連通部とが連結されるときに、その連結動作に伴って前記第１弁機構により閉止されていた前記一方の流路が開放されて、前記２つのカートリッジ本体の前記インク貯留室同士が連通するように構成されていることを特徴とする。

インク貯留室は、インク導出路と大気連通路の２つの流路によって外部と連通する。２つの流路のうち一方の流路が閉止されていれば、他方の流路からインクが自然に流れ出すことはない。本発明のインクカートリッジは、インク導出路と大気連通路の少なくとも一方が弁機構により閉止されていることから、プリンタから取り外された状態では、インクカートリッジからインクが外部に流れ出さない。その一方で、使用済みのインクカートリッジ内には、インクジェットヘッドへのエア混入を防止する等の理由で、ある程度のインクが残っている。そこで、インクが残っている使用済みインクカートリッジのインク導出部又は大気連通部を、使用前のインクカートリッジの大気連通部又はインク導出部に連結すると、第１弁機構により閉止されていたインク導出路又は大気連通路が開放され、２つのインクカートリッジのインク貯留室同士が連通する。そのため、使用済みインクカートリッジのインク貯留室内の残留インクを、直接新しいインクカートリッジのインク貯留室内に充填できる。

請求項２に記載のインクカートリッジは、請求項１において、前記インク導出部と前記大気連通部の少なくとも一方に、前記２つのカートリッジ本体の一方の前記インク導出部と他方の前記大気連通部とが連結されているときにその連結部分からインクが漏れ出すのを防止する、シール部材が設けられていることを特徴とする。これにより、２つのインクカートリッジを連結し、インクを充填するときに、これらの連結部分からインクが漏れ出すのを防止できる。

請求項３に記載のインクカートリッジは、請求項１又は２における使用前の状態において、前記インク貯留室が大気圧よりも低い負圧状態であることを特徴とする。これにより、ほぼ大気圧状態の使用済みインクカートリッジのインク貯留室内に残っているインクを、使用前のインクカートリッジのインク貯留室内へ容易に充填することができる。

請求項４に記載のインクカートリッジは、請求項１〜３の何れかにおいて、前記大気連通部が前記大気連通路に沿って外側へ突出する凸状に形成されるとともに、前記インク導出部が前記インク導出路に沿って内側へ凹み、且つ、凸状の前記大気連通部と嵌合可能な凹状に形成されていることを特徴とする。これにより、インク導出部と大気連通部を連結させることが可能になる。

請求項５に記載のインクカートリッジは、請求項１〜４の何れかにおいて、前記インク導出路と前記大気連通路のうちの他方の流路を閉止する第２弁機構をさらに備え、前記２つのカートリッジ本体の前記連結動作に伴って、前記第１弁機構により閉止されていた前記一方の流路が開放されるとともに、前記第２弁機構により閉止されていた前記他方の流路も開放されることを特徴とする。これにより、インク貯留室と外部とを連通する２つの流路の両方が閉止されるため、プリンタから取り外された状態において、インクカートリッジからインクが漏れるのをさらに確実に防止できる。また、２つのインクカートリッジを連結すると、第１弁機構により閉止されていたインク導出路又は大気連通路が開放されるとともに、第２弁機構により閉止されていた大気連通路又はインク導出路が開放されるため、２つのインクカートリッジのインク貯留室同士を連通させることができる。

請求項６に記載のインクカートリッジは、請求項５において、前記第１弁機構が、前記インク導出部の前記インク導出路を開閉可能に設けられるとともに、前記第２弁機構が、前記大気連通部の前記大気連通路を開閉可能に設けられており、前記第１弁機構は、前記インク導出路と連通する連通孔と、この連通孔を取り囲むように設けられた環状の弁座とを有する第１環状部材と、前記インク導出路内に配設され、前記第１環状部材の前記弁座に当接することにより前記インク導出路を閉止する第１弁部材と、前記第１弁部材を前記インク導出路を閉止する方向に付勢する第１付勢手段とを備え、前記第２弁機構は、前記大気連通路と連通する連通孔と、この連通孔を取り囲むように設けられた環状の弁座とを有する第２環状部材と、前記大気連通路内に配設され、前記第２環状部材の前記弁座に当接することにより前記大気連通路を閉止する第２弁部材と、前記第２弁部材を前記大気連通路を閉止する方向に付勢する第２付勢手段とを備え、前記第２弁部材に一体的に設けられ、前記第２環状部材の前記連通孔を通って前記第２弁部材と反対側へ突出する突出部とを備え、前記２つのカートリッジ本体の前記連結動作に伴って、前記第２弁機構の前記突出部が、前記第１弁機構の前記第１弁部材を押圧して、前記第１付勢手段の付勢力に抗して前記インク導出部を開放し、同時に、前記突出部が設けられている前記第２弁部材が、前記第２付勢手段の付勢力に抗して前記大気連通部を開放するように構成されていることを特徴とする。これにより、２つのインクカートリッジを連結したとき、第１弁機構により閉止されていたインク導出路を開放させるとともに、第２弁機構により閉止されていた大気連通路を開放させることが可能になる。

請求項７に記載のインクカートリッジのインク充填方法は、インクを貯留するインク貯留室を有するカートリッジ本体と、前記カートリッジ本体に設けられるとともに、前記インク貯留室内のインクを外部に導出するインク導出路を含むインク導出部と、同じく前記カートリッジ本体に設けられるとともに、前記インク貯留室を大気と連通させる大気連通路を含み、さらに、別の前記カートリッジ本体に設けられた前記インク導出部と連結可能な形状に形成された大気連通部と、前記インク導出路と前記大気連通路のうちの一方の流路を閉止する第１弁機構とを備えた、インクカートリッジのインクを、別のインクカートリッジに充填する方法であって、充填作業の対象となる２つの前記インクカートリッジのうち、充填元のインクカートリッジを、充填先のインクカートリッジよりも上方の位置に配置する配置工程と、前記充填元のインクカートリッジの前記インク導出部と前記大気連通部の少なくとも一方を、前記充填先のインクカートリッジの前記大気連通部と前記インク導出部の対応する一方に連結するとともに、この連結動作に伴って前記第１弁機構により閉止されていた前記一方の流路を開放して、２つのカートリッジ本体の前記インク貯留室同士を連通させる、カートリッジ連結工程と、を備えていることを特徴とする。これにより、充填元のインクカートリッジが充填先のインクカートリッジよりも上方に位置する状態で、２つのインクカートリッジのインク貯留室を連通させるため。充填元のインクカートリッジ内のインクを、充填先のインクカートリッジ内に充填することが可能になる。なお、配置工程とカートリッジ連結工程の順序は、どちらが先であってもよい。

請求項８に記載のインクカートリッジの充填方法は、請求項７における前記カートリッジ連結工程において、前記充填元のインクカートリッジの前記インク導出部と前記大気連通部の両方を、前記充填先のインクカートリッジの前記大気連通部と前記インク導出部にそれぞれ連結することを特徴とする。これにより、２つのインクカートリッジ間でインク導出部と大気連通部の両方をそれぞれ連通させるため、充填元のインクカートリッジから充填先のインクカートリッジへのインクの充填と、充填先のインクカートリッジから充填元のインクカートリッジへの空気の移動の両方を行うことができる。従って、インクをより効率よく充填することができる。

請求項９に記載のインクカートリッジの充填方法は、請求項７における前記カートリッジ連結工程において、前記充填元のインクカートリッジの前記インク導出部と前記大気連通部の一方のみを、前記充填先のインクカートリッジの前記大気連通部と前記インク導出部の対応する一方に連結し、前記充填元のインクカートリッジの、前記充填先のインクカートリッジと連結されていない、前記インク導出部と前記大気連通部の他方から、前記充填元のインクカートリッジの前記インク貯留室を大気開放する、大気開放工程をさらに備えていることを特徴とする。これにより、２つのインクカートリッジを連結した後に、充填元のインクカートリッジのインク貯留室を大気開放することで、迅速にインク充填を行うことができる。

本発明によれば、インクが残っている使用済みのインクカートリッジのインク導出部又は大気連通部を、使用前のインクカートリッジの大気連通部又はインク導出部に連結することにより、２つのインクカートリッジのインク貯留室同士が連通する。これにより、使用済みのインクカートリッジの内の残留インクを別容器に移し替えることなく、直接新しいインクカートリッジに充填できる。従って、特別な装置又は機構を必要とすることなく、手軽に残留インクを再利用することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。図１に示すように、本実施形態のインクジェットプリンタ１は、記録用紙Ｐに対してインクを吐出するノズル１０を備えたインクジェットヘッド２と、インクカートリッジ４が装着される装着部３と、インクジェットヘッド２を一方向（紙面に対して垂直方向）に直線的に往復移動させるキャリッジ５と、記録用紙Ｐをインクジェットヘッド２の移動方向に対して垂直で且つインクジェットヘッド２のインク吐出面に平行な方向に搬送する搬送機構６と、インクジェットヘッド２内のエアや高粘度化したインクを吸引するパージ機構７等を備えている。

このインクジェットプリンタ１においては、インクジェットヘッド２がキャリッジ５により図１の紙面垂直方向に往復駆動されつつ、記録用紙Ｐが搬送機構６により図１の左右方向に搬送される。これに連動して、インクカートリッジ４が装着された装着部３からチューブ８を介してインクジェットヘッド２のノズル１０にインクが供給されるとともに、記録用紙Ｐに向けてノズル１０からインクが吐出されて、記録用紙Ｐに所望の文字や画像等が印刷される。

また、パージ機構７は、インク吐出面に対して接近及び離隔する方向に移動可能で且つインク吐出面を覆うようにインクジェットヘッド２に装着可能なパージキャップ１１と、ノズル１０からインクを吸引する吸引ポンプ１２とを備えている。そして、インクジェットヘッド２が記録用紙Ｐに印刷可能な印刷範囲よりも外側に位置しているときは、吸引ポンプ１２により、インクジェットヘッド２内に混入したエアや水分が蒸発して高粘度化したインクをノズル１０から吸引することが可能である。

また、図１に示すように、装着部３は、一方向（図１の右方）に向かって開口した形状を有する。この開口側からインクカートリッジ４が図１の左方に向けて水平方向に挿入されることで、装着部３内にインクカートリッジ４が装着される。

次に、インクカートリッジ４について詳細に説明する。図２、図３に示すように、インクカートリッジ４は、インクを貯留するインク貯留体２０（カートリッジ本体）と、インク貯留体２０内のインクを外部に導出するインク導出部２１と、インク貯留体２０内に大気を導入する大気連通部２２と、カートリッジ本体の略全体を覆う略直方体形状の外部ケース２３とを備えている。なお、以下のインクカートリッジの説明において、装着方向に関する前方（図１の左方）を前方、装着方向に関する後方（図１の右方）を後方と定義して説明する。

図１、３に示すように、インクカートリッジ４の外形上、インク導出部２１は、外部ケース２３の前面４０から内側へ水平に凹んだ凹状に形成され、大気連通部２２は、外部ケース２３の前面４０よりも前方へ水平に突出した凸状に形成されている。

図３に示すように、インク貯留体２０の内部には、インクを貯留するインク貯留室３０が形成されている。使用前の状態において、インク貯留室３０内は、大気圧よりも低い負圧状態となっている。これにより、インク導出部２１及び大気連通部２２からインクが外部に漏れることを防ぐことができる。また、インク貯留室３０内のインクの脱気状態が維持できる。

図４に示すように、インク導出部２１は、インク貯留体２０の前壁部（前方の壁部）３１の下部に設けられている。インク導出部２１は、インク貯留室３０内のインクを外部に導出するインク導出路５０と、このインク導出路５０を開閉する第１弁機構５１とを備えている。

インク導出路５０は、インク貯留体２０の前壁部３１に前方開放状に形成されている。インク導出路５０は、第１弁機構５１の大部分が収納される第１収納室６０と、第１収納室６０の後方上部に形成されて、第１収納室６０とインク貯留室３０とを連通させる連通孔６１とを有する。そして、インク導出路５０は全体として前方に水平に延びており、インク貯留室３０内のインクは、連通孔６１を介して第１収納室６０へ流出するように構成されている。

第１弁機構５１は、供給キャップ７０と、供給リング（第１環状部材）７１と、供給バルブ７２（第１弁部材）と、第１供給スプリング７３（第１付勢部材）と、供給スライダ７４と、第２供給スプリング７５（第１付勢部材）とを備えている。

供給リング７１は、ゴム等の弾性を有する材料で構成され、第１収納室６０の開放端に配置されている。供給リング７１の中央部には、外部と第１収納室６０とを連通させる連通孔９０が形成されている。連通孔９０は、前後方向に水平に延びるとともに、前方に向かって徐々に径が大きくなる形状に形成されている。供給リング７１の後端部の、連通孔９０を取り囲む領域には、後方（図中右方）に突出した環状の弁座９１が形成されている。なお、連通孔９０の径の小さい部分と後述するインク供給管１４の外周側面とが密着することにより、装着部３にインクカートリッジ４が装着されている際、連通孔９０とインク供給管１４の外周側面との間からインクが外部に漏れだすのを防ぐことができる。

図３、４に示すように、供給キャップ７０は、前後方向に水平に延びた円筒状に形成され、供給リング７１の外面を前方から覆っている。また、図４に示すように、この供給キャップ７０の後端（図中右方）は、インク貯留体２０の前壁部３１に取り付けられている。また、供給キャップ７０の前端部は、外部ケース２３の前面４０よりも後方に位置している。このため、インク導出部２１は、外部ケース２３の前面４０よりも内側に凹んだ形状を有する。

図４に示すように、供給バルブ７２は、第１収納室６０内において、供給リング７１の弁座９１と当接することにより、インク導出路５０を閉止する閉止位置と、弁座９１から離間してインク導出路５０を開放する開放位置とにわたって、前後方向に移動可能に配設されている。

第１供給スプリング７３と第２供給スプリング７５は、同じ材料でほぼ同形状に形成されており、供給スライダ７４を挟んで向かい合うように配置されている。また、第１供給スプリング７３の前端は供給バルブ７２に当接し、第２供給スプリング７５の後端は第１収納室６０の奥端に当接している。さらに、供給スライダ７４は、第１収納室６０内において前後に移動可能であり、第２供給スプリング７５により前方へ付勢されている。つまり、第２供給スプリング７５により供給スライダ７４が前方へ付勢され、さらに、その付勢力が第１供給スプリング７３を介して供給バルブ７２に作用しており、その結果、供給バルブ７２が、供給リング７１の弁座９１と当接し、インク導出路５０を塞ぐ閉止位置へ向けて前方へ付勢されている。

インクカートリッジ４が装着部３に装着されていないときには、前方へ付勢されている供給バルブ７２が弁座９１に当接して、連通孔９０が閉止されており、インク導出部２１からインクが漏れ出すのが確実に防止される。一方、インクカートリッジ４が装着部３に装着されるときには、後述するインク供給管１４が供給リング７１の連通孔９０に前後方向に沿って挿入される。さらに、インク供給管１４の先端により、供給バルブ７２が第２供給スプリング７５の付勢力に抗して後方へ押圧され、弁座９１との当接が解除され、連通孔９０が開放される。そのため、インク貯留室３０内のインクが、インク導出路５０を介してインク供給管１４内へ導出される

また、図４に示すように、大気連通部２２は、インク貯留体２０の前壁部３１に設けられている。大気連通部２２は、インク貯留室３０を大気と連通させる大気連通路５２と、この大気連通路５２を開閉する第２弁機構５３とを備えている。

大気連通路５２は、インク貯留体２０の前壁部３１に前方開放状に形成されて、第２弁機構５３の大部分が収納される第２収納室６２と、前壁部３１に形成されて、第２収納室６２とインク貯留室３０とを連通させる連通孔６３とを有する。そして、大気導入路６２は全体として前方へ向けて水平に延びており、第２収納室６２及び連通孔６３を介して、大気がインク貯留室３０へ流入するように構成されている。

第２弁機構５３は、大気キャップ８０と、大気リング（第２環状部材）８１と、大気バルブ（第２弁部材）８２と、第１大気スプリング（第２付勢部材）８３と、大気スライダ８４と、第２大気スプリング（第２付勢部材）８５とを備えている。

大気リング８１は、ゴム等の弾性を有する材料で構成され、第２収納室６２の開放端に配置されている。大気リング８１の中央部には、外部と第２収納室６２とを連通させる連通孔１００が形成されている。連通孔１００は、前後方向に水平に延びるとともに、前方に向かって徐々に径が大きくなる形状に形成されている。また、大気リング８１の後端部の、連通孔１００を取り囲む領域には、後方（図中右方）に突出した環状の弁座１０１が形成されている。また、大気リング８１の前端部の、連通孔１００を取り囲む領域は、前方に突出した環状突起（シール部材）１０２が形成されている。

図３、４に示すように、大気キャップ８０は、前後方向に水平に延びた円筒状に形成され、大気リング８１の外面を前方から覆っている。また、図４に示すように、大気キャップ８０の後端（図中右方）は、インク貯留体２０の前壁部３１に取り付けられている。また、大気キャップ８０の前端部は、外部ケース２３の前面４０よりも前方に突出している。

大気バルブ８２は、第２収納室６２内において、大気リング８１の弁座１０１と当接することにより、大気連通路５２を閉止する閉止位置と、弁座１０１から離間して大気連通路５２を開放する開放位置とにわたって、前後方向に移動可能に配設されている。さらに、大気バルブ８２の前面には、連通孔１００を貫通し、前方に突出する突出部（突出部材）１０３が一体的に設けられている。突出部１０３の前端は、大気キャップ８０及び大気リングの環状突起１０２の前端よりもさらに前方に突出している。また、突出部１０３の径は、連通孔１００の径よりも小さく、突出部１０３の側面と連通孔１００との間には隙間が形成されている。

第１大気スプリング８３と第２大気スプリング８５は、同じ材料でほぼ同形状に形成されており、大気スライダ８４を挟んで向かい合うように配置されている。また、第１大気スプリング８３の前端は大気バルブ８２に当接し、第２大気スプリング８５の後端は第２収納室６２の奥端に当接している。さらに、大気スライダ８４は、第２収納室６２内において前後に移動可能であり、第２大気スプリング８５により前方へ付勢されている。つまり、第２大気スプリング８５により大気スライダ８４が前方へ付勢され、さらに、その付勢力が第１大気スプリング８３を介して大気バルブ８２に作用しており、その結果、大気バルブ８２が、大気リング８１の弁座１０１と当接し、大気連通路５２を塞ぐ閉止位置へ向けて前方へ付勢されている。

インクカートリッジ４が装着部３に装着されていないときには、前方へ付勢されている大気バルブ８２が弁座１０１に当接して、第２収納室６２が閉止され、インク貯留室３０内に大気が導入されるのが防止される。一方、インクカートリッジ４が装着部３に装着されるときには、大気バルブ８２の突出部１０３が後述する装着部３の挿入孔１７の奥端（図１参照）に当接することにより、大気バルブ８２が第２大気スプリング８５の付勢力に抗して後方へ押圧され、弁座１０１との当接が解除される。すると、大気連通路５２（第２収納室６２）が開放され、この大気連通路５２を介して大気がインク貯留室３０内に流れ込む。これにより、インク貯留室３０内の圧力が大気圧まで上昇する。

次に、外部ケース２３について説明する。外部ケース２３は、合成樹脂材料により構成され、図１、２に示すように、直方体形状に形成されている。外部ケース２３の前面４０の下部には、円形の連結孔４１が形成され、インクカートリッジ４が装着部３に装着される際、後述するインク供給管１４がこの連結孔４１を貫通し、インク導出部２１の連通孔９０に挿入される。また、外部ケース２３の前面４０の上部には、大気連通部２２の大気キャップ８０の前端部を外部に露出させる円形の貫通孔４２が形成されている。

次に、インクジェットプリンタの装着部３について少し説明しておく。図１に示すように、装着部３の奥側の側面は、装着部に装着されたインクカートリッジ４の前面が当接する装着面１３となっている。

装着面１３の下方の位置（インクカートリッジ４のインク導出部２１に対応する位置）には、水平に突出するインク供給管１４が設けられている。インク供給管１４は、装着部３の内部に形成されたインク流路１５に連通しており、さらに、このインク流路１５はチューブ８の一端と接続されている。

インクカートリッジ４が装着部３に装着されると、インク供給管１４がインク導出部２１の連通孔９０に挿入され、インク供給管１４の先端により供給バルブ７２が第２供給スプリング７５に抗する方向に押し込まれ、弁座９１との当接が解除される（図４参照）。このとき、インク供給管１４の先端から、インク供給管１４内にインクが流れ込む。そして、インク供給管１４内に流れ込んだインクは、インク流路１５を介してチューブ８内に流れ、インクジェットヘッド２に供給される。

一方、装着面１３の上方の位置（インクカートリッジ４の大気連通部２２に対応する位置）は、装着部３にインクカートリッジ４が装着された際、大気連通部２２の大気キャップ８０の前端部と嵌合可能な形状を有する凹部１６が形成されており、さらに、この凹部１６の奥端の中央には、挿入孔１７が形成されている。装着部３にインクカートリッジ４が装着された際、この挿入孔１７の奥端に突出部１０３の先端が当接する。また、装着部３の内部には、外部と挿入孔１７とを連通させる大気導入路１８が形成されている。

インクカートリッジ４が装着部３に装着されると、突出部１０３が挿入孔１７に挿入され、さらに、突出部１０３の先端が挿入孔１７の奥端と当接することにより、大気バルブ８２が第２大気スプリング８５に抗する方向に押し込まれ、弁座１０１との当接が解除される（図４参照）。このとき、装着部３の大気導入路１８から導入された大気が、挿入孔１７を介して、インク貯留室３０内に流れ込む。

装着部３に装着されたインクカートリッジ４のインク貯留室３０内のインクが消費され、インク切れになると、インクカートリッジは新しいものに交換される。しかし、このとき装着部３から取り外されたインクカートリッジ４のインク貯留室３０内には少量のインクが残っている。インクカートリッジ４は、この残留インクを新しいインクカートリッジ内に充填することができる構成を備える。

インクカートリッジ４の大気連通部２２の凸形状は、別のインクカートリッジ４のインク導出部２１の凹形状に嵌合可能に形成されている。さらに、２つのインクカートリッジのインク導出部２１と大気連通部２２とを連結させたとき、この連結動作に連動し、第１弁機構５１により閉止されていたインク導出路５０を開放し、同時に、第２弁機構５３による閉止されていた大気連通路５２を開放する構成を備える。これにより、２つのインク貯留室３０内が連通することができる。

以下具体的に説明する。外部ケース２３の連結孔４１は、インク導出部２１の軸中心に沿った直線と、外部ケース２３の前面４０との交点を中心とした円形状に形成されている。そのため、インク導出部２１の凹形状は、インク導出路５０に沿って、内側に凹んだ形状であり、また、大気連通部２２の凸形状は、前述したように大気連通路５２に沿って外側に突出した形状である。また、外部ケース２３の連結孔４１の径は、大気キャップ８０の径よりも大きい。さらに、インク導出部２１の供給キャップ７０の先端から外部ケース２３の前面４０までの距離は、大気連通部２２の環状突起１０２の先端と外部ケース２３の前面４０までの距離よりもわずかに小さい。

大気連通部２３の突出部１０３を、インク導出部２１の連通孔９０内にインク導出路５０に沿って挿入していくと、大気キャップ８０の前端部が外部ケース２３の連結孔４１に挿入され、さらに、大気連通部２２の環状突起１０２が供給キャップ７０の前面に当接する。このように、大気連通部２２は、別のインクカートリッジ４のインク導出部２１と連結することができる。

また、大気連通部２２の環状突起（シール部材）１０２の径は、インク導出部２１の供給キャップ７０の前面の開口部の径よりも大きい。これにより、インク導出部２１と大気連通部２２を連結させたとき、環状突起１０２の先端面が供給キャップ７０の先端面に当接するため、連結部分からインクが外部に漏れ出さない。

また、大気バルブ７１の突出部１０３の突出長さは、インク導出部２１と大気連通部２２を連結させたとき、第１弁機構５１及び第２弁機構５３によって閉止されていたインク導出路５０及び大気連通路５２をそれぞれ開放させることができる長さに設定されている。また、大気連通部２２の突出部１０３は、インク導出部２１の連通孔９０よりも小さい径を有するように形成されており、突出部１０３の外周側面と連通孔９０との間には隙間が形成される。

突出部１０３をインク導出部２１の連通孔９０に挿入すると、突出部１０３の先端が供給バルブ７２と当接する。さらに、突出部１０３の先端により供給バルブ７２が、挿入方向（第１供給スプリング７３及び第２供給スプリング７５の付勢力に抗する方向）に押圧され、弁座９１との当接が解除され、突出部１０３の側面と連通孔９０との間の隙間を介して、インク導出路５０が外部に開放される。同時に、大気バルブ８２が挿入方向と反対方向（第１大気スプリング８３及び第２大気スプリング８５の付勢力に抗する方向）に押圧され、弁座１０１との当接が解除され、大気連通路５２が開放される。このように、インク導出部２１と、別のインクカートリッジの大気連通部２２とを連結させると、インク導出路５０と大気連通部５２が開放され、２つのインク貯留室３０同士が連通する。

次に、使用済みインクカートリッジ内に残留したインクを新しいインクカートリッジ内に充填するインク充填方法について説明する。なお、使用済みインクカートリッジの符号として、前述したインクカートリッジの符号にａを付けたものを用い、新しいインクカートリッジの符号として前述したインクカートリッジの符号にｂを付けたものを用いる。

まず、充填元となる使用済みインクカートリッジ４ａを、充填先となる新しいインクカートリッジ４ｂよりも上方に位置するように保持する（配置工程）。

次に、図５に示すように、使用済みインクカートリッジ４ａの前面４０を下方に向けるとともに、新しいインクカートリッジ４ｂの前面４０ｂを上方に向け、使用済みインクカートリッジ４ａの大気連通部２２ａの突出部１０３ａを、新しいインクカートリッジ４ｂのインク導出部２１ｂの連通孔９０ｂに挿入し、２つのインクカートリッジ４ａ、４ｂを連結させる（カートリッジ連通工程）。図６に示すように、この連結動作に伴って、第２弁機構５３ａにより閉止されていた大気連通路５２ａが開放され、同時に、第１弁機構５１ｂによって閉止されていたインク導出路５０ｂが開放される。これにより、２つのインク貯留室３０ａ、３０ｂが連通する。このとき、使用済みインクカートリッジ４ａのインク導出路５０ａは、第１弁機構５１ａによって閉止されているため、インク導出部２１ａからインクが外部に漏れることはない。

インク貯留室３０ａ内の残留インクは、大気連通部２２ａが下方を向いているため、第２収納室６２ａ内に溜まっている。そのため、第２収納室６２a 内のインクが、その重力により、突出部１０３ａの側面と大気リング８１ａの連通孔１００ａとの間の隙間を通って下方に排出される。さらに、大気連通部２２ａから排出されたインクは、突出部１０３ａの側面と供給リング７１ｂの連通孔９０ｂとの間の隙間を通って第１収納室６０ｂ内に流れ込み、連通孔６１ｂを介してインク貯留室３０ｂ内に流れ込む。

また、前述したように、新しいインクカートリッジ４ｂのインク貯留室３０ｂ内は、大気圧よりも低い負圧状態である。一方、使用済みインクカートリッジ４ａのインク貯留室３０ａ内は大気圧状態である。そのため、インク貯留室３０ａ、３０ｂを連通させると、インク貯留室３０ｂの負圧によりインク貯留室３０ａ内の残留インクは、インク貯留室３０ｂ内に吸引される。この間、徐々にインク貯留室３０ｂ内の圧力が上昇し、インク貯留室３０ａ内の圧力が低下する。そして、２つのインク貯留室３０ａ、３０ｂ内の圧力が同じになると、残留インクが吸引されないため、充填速度が遅くなる。

そこで、使用済みインクカートリッジ４ａの連結されていないインク導出部２１ａからインク貯留室３０ａを大気開放することが好ましい（大気開放工程）。具体的には、細長い形状の治具（図示省略）を、使用済みインクカートリッジ４ａのインク導出部２１ａの連通孔９０ａ内に挿入し、その端部を供給バルブ７２ａに当接させる。さらに、第１供給スプリング７３ａ及び第２供給スプリング７５ａの付勢力に抗して上方に押し込むと、供給バルブ７２ａと弁座９１ａとの当接が解除され、インク導出路５０ａが開放される。そして、外部からインク導出路５０ａを介して大気がインク貯留室３０ａに導入される。そのため、インク貯留室３０ａ内の圧力が大気圧まで上昇し、再び、残留インクがインク貯留室３０ｂ内に吸引される。従って、使用済みインクカートリッジ４ａのインク貯留室３０ａ内を大気開放することにより、インクの充填を迅速に行うことができる。

充填が終了し、突出部１３０ａを連通孔９０ｂから抜き出すとき、供給バルブ７２ｂが弁座９１ｂと当接する位置に戻るときの移動により、第１弁収納室６０ｂ内のインクが外部側に押し出される場合がある。また。突出部１０３ａの先端に付着したインクが、突出部１０３ａを連通孔９０ｂから抜き出した後、供給キャップ７０ｂに落下する場合がある。しかしながら、インク導出部２１ｂは、外部ケース２３ｂの前面４０ｂよりも内側に凹んだ凹状の形状を有するため、インクが周囲に飛散したり付着したりしない。従って、新しいインクカートリッジや周囲が汚れたり、手が汚れたりするのを防ぐことができる。

以上説明したインクの充填方法によると、使用済みインクカートリッジ４ａの大気連通部２２ａと、新しいインクカートリッジ４ｂのインク導出部２１ｂを連結させ、２つのインク貯留室３０ａ、３０ｂを連通させることにより、使用済みインクカートリッジ４ａ内の残留インクを別容器に移し替えることなく、直接新しいインクカートリッジ４ｂ内に移し変えることができる。そのため、特別な装置又は機構を必要とすることなく、手軽に残留インクを再利用することができる。

次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同じ構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。

１］突出部１０３が、インク導出部２１の供給バルブ７２の前面に設けられていてもよい。使用済みインクカートリッジ４ａの大気連通部２２ａと、新しいインクカートリッジ４ｂのインク導出部２１ｂを連結させると、供給バルブ７２ｂに設けられた突出部１０３ｂが、大気バルブ８２ａと当接し、大気連通路５２ａとインク導出路５０ｂが開放され、残留インクが充填される。しかし、供給バルブ７２に突出部１０３を設けると、インクカートリッジ４を装着部３に装着する作業などの際、誤って突出部１０３を押してしまいインクが漏れ出す虞がある。一方、前述の本実施形態では、大気バルブ８２に突出部１０３が形成されているため、装着姿勢（大気連通部２２がインク導出部２１の上方に位置する姿勢）では、突出部１０３を押してもインクは漏れない。従って、この観点からは、大気バルブ８２に突出部１０３が設けられていることが好ましい。

２］インク導出部２１と大気連通部２２の両方が弁機構を備えていなくてもよい。例えば、インク導出部２１のみが弁機構を備えていてもよい。この場合、大気連通部２２は、使用前の状態においてシールテープ等により封止され、インクカートリッジ４を使用する直前に、このシール材が剥離される。２つのインクカートリッジを連結させる直前、使用済みインクカートリッジ４の大気連通部２２を下方に向ける場合がある。インク貯留室３０の外部との連通は、インク導出路５０と大気連通路５２の２つの流路により行われる。インク導出路５０が弁機構により閉止され、２つの流路のうちの一方であるインク導出路５２から大気が流入することがないため、他方の流路である大気連通路５２からインクが漏れだすことはない。

３］インク導出部２１と大気連通部２２の形状は、それぞれ凹形状と凸形状に形成されるものに限られず、連結可能な形状であるとともに、連結動作と連動して、弁機構により閉止されていたインク導出路５０及び大気連通路５２を開放させるものであれば、他の構成も採用することができる。例えば、大気連通部２２が凹形状に形成され、インク導出部２１が凸形状に形成されていてもよい。

４］前述本実施形態では、使用済みインクカートリッジを、新しいインクカートリッジ４よりも上方に配置した後に連結させているが、連結させた後に使用済みインクカートリッジを新しいインクカートリッジの上方に配置してもよい。

５］インクを充填する際、使用済みインクカートリッジ４ａのインク貯留室３０ａを大気開放させなくてもよい。使用済みインクカートリッジ４ａ内の残留インクは、重力により新しいインクカートリッジ４ｂ内に充填される。２つのインク貯留室３０ａ、３０ｂ内の圧力が同じであるとき、連結部分では、使用済みインクカートリッジ４ａ内から残留インクが落下すると同時に、使用済みインクカートリッジ４ａ内に大気が流入される。従って、残留インクを全て新しいインクカートリッジ４ａ内に充填することができる。また、インクの残留量が少ない場合、２つのインク貯留室３０ａ、３０ｂ内の気圧が同じになる前に、新しいインクカートリッジ４ｂのインク貯留室３０ｂ内の負圧により残留インクを全て吸引することも可能である。

６］インクを充填する際、新しいインクカートリッジ４ｂのインク導出部２１ｂと大気連通部２２ｂを、それぞれ使用済みインクカートリッジ４ａの大気連通部２２ａとインク導出部２１ａに連結させてもよい。連結直後は、新しいインクカートリッジ４ｂ内の負圧により残留インクが吸引される。２つのインク貯留室３０ａ、３０ｂ内の圧力が同じになると、残留インクが、例えば、大気連通部２２ａから重力により落下する。同時に、インク導出部２１ａから大気が導入される。従って、２つのインク貯留室３０ａ、３０ｂ間でインクの移動と空気の移動を同時に行うことができるため、インクを効率良く充填することができる。

７］前記実施形態のインクカートリッジ４は、インク貯留室３０を有するインク貯留体２０（カートリッジ本体に相当）が、剛性の高い外部ケース２３によって保護された、いわゆる、２重構造のインクカートリッジである。しかし、剛性の高いケース部材の内部にインク貯留室が直接形成された、いわゆる、１重構造のインクカートリッジに本発明を適用することも可能である。この場合、インク貯留室が形成されたケース部材が、本願発明のカートリッジ本体に相当する。

本発明の一実施形態によるインクカートリッジが採用されたインクジェットプリンタの概略構成図である。 インクカートリッジの鉛直断面図ある。 インクカートリッジの正面図である。 インクカートリッジのインク導出部及び大気連通部を含む前端部の鉛直断面図である。 ２つのインクカートリッジを連結した状況を説明する図であり、（ａ）は鉛直上方から見た図であり、（ｂ）は斜視図である。 ２つのインクカートリッジの連結した部分の、図５（ａ）のV‐V線断面図である。

符号の説明

１ インクジェットプリンタ
４ インクカートリッジ
２０ インク貯留体（カートリッジ本体）
３０ インク貯留室
２１ インク導出部
５０ インク導出路
５１ 第１弁機構
７１ 供給リング（第１環状部材）
９０ 連通孔
９１ 弁座
７２ 供給バルブ（第１弁部材）
７３ 第１供給スプリング（第１付勢部材）
７５ 第２供給スプリング（第１付勢部材）
２２ 大気連通部
５２ 大気連通路
５３ 第２弁機構
８１ 大気リング（第２環状部材）
１００ 連通孔
１０１ 弁座
１０２ 環状突起（シール部）
８２ 大気バルブ（第２弁部材）
１０３ 突出部（突出部材）
８３ 第１大気スプリング（第２付勢部材）
８５ 第２大気スプリング（第２付勢部材）

Claims (9)

1. インクを貯留するインク貯留室を有するカートリッジ本体と、
   前記カートリッジ本体に設けられるとともに、前記インク貯留室内のインクを外部に導出するインク導出路を含むインク導出部と、
   同じく前記カートリッジ本体に設けられるとともに、前記インク貯留室を大気と連通させる大気連通路を含み、さらに、別の前記カートリッジ本体に設けられた前記インク導出部と連結可能な形状に形成された大気連通部と、
   前記インク導出路と前記大気連通路のうちの一方の流路を閉止する第１弁機構とを備え、
   ２つの前記カートリッジ本体の一方に設けられた前記インク導出部と他方に設けられた前記大気連通部とが連結されるときに、その連結動作に伴って前記第１弁機構により閉止されていた前記一方の流路が開放されて、前記２つのカートリッジ本体の前記インク貯留室同士が連通するように構成されていることを特徴とするインクカートリッジ。
2. 前記インク導出部と前記大気連通部の少なくとも一方に、前記２つのカートリッジ本体の一方の前記インク導出部と他方の前記大気連通部とが連結されているときにその連結部分からインクが漏れ出すのを防止する、シール部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のインクカートリッジ。
3. 使用前の状態において、前記インク貯留室が大気圧よりも低い負圧状態であることを特徴とする請求項１又は２に記載のインクカートリッジ。
4. 前記大気連通部が前記大気連通路に沿って外側へ突出する凸状に形成されるとともに、前記インク導出部が前記インク導出路に沿って内側へ凹み、且つ、凸状の前記大気連通部と嵌合可能な凹状に形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のインクカートリッジ。
5. 前記インク導出路と前記大気連通路のうちの他方の流路を閉止する第２弁機構をさらに備え、
   前記２つのカートリッジ本体の前記連結動作に伴って、前記第１弁機構により閉止されていた前記一方の流路が開放されるとともに、前記第２弁機構により閉止されていた前記他方の流路も開放されることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のインクカートリッジ。
6. 前記第１弁機構が、前記インク導出部の前記インク導出路を開閉可能に設けられるとともに、前記第２弁機構が、前記大気連通部の前記大気連通路を開閉可能に設けられており、
   前記第１弁機構は、
   前記インク導出路と連通する連通孔と、この連通孔を取り囲むように設けられた環状の弁座とを有する第１環状部材と、
   前記インク導出路内に配設され、前記第１環状部材の前記弁座に当接することにより前記インク導出路を閉止する第１弁部材と、
   前記第１弁部材を前記インク導出路を閉止する方向に付勢する第１付勢手段とを備え、
   前記第２弁機構は、
   前記大気連通路と連通する連通孔と、この連通孔を取り囲むように設けられた環状の弁座とを有する第２環状部材と、
   前記大気連通路内に配設され、前記第２環状部材の前記弁座に当接することにより前記大気連通路を閉止する第２弁部材と、
   前記第２弁部材を前記大気連通路を閉止する方向に付勢する第２付勢手段とを備え、
   前記第２弁部材に一体的に設けられ、前記第２環状部材の前記連通孔を通って前記第２弁部材と反対側へ突出する突出部とを備え、
   前記２つのカートリッジ本体の前記連結動作に伴って、前記第２弁機構の前記突出部が、前記第１弁機構の前記第１弁部材を押圧して、前記第１付勢手段の付勢力に抗して前記インク導出路を開放し、
   同時に、前記突出部が設けられている前記第２弁部材が、前記第２付勢手段の付勢力に抗して前記大気連通路を開放するように構成されていることを特徴とする請求項５に記載のインクカートリッジ。
7. インクを貯留するインク貯留室を有するカートリッジ本体と、前記カートリッジ本体に設けられるとともに、前記インク貯留室内のインクを外部に導出するインク導出路を含むインク導出部と、同じく前記カートリッジ本体に設けられるとともに、前記インク貯留室を大気と連通させる大気連通路を含み、さらに、別の前記カートリッジ本体に設けられた前記インク導出部と連結可能な形状に形成された大気連通部と、前記インク導出路と前記大気連通路のうちの一方の流路を閉止する第１弁機構とを備えた、インクカートリッジのインクを、別のインクカートリッジに充填する方法であって、
   充填作業の対象となる２つの前記インクカートリッジのうち、充填元のインクカートリッジを、充填先のインクカートリッジよりも上方の位置に配置する配置工程と、
   前記充填元のインクカートリッジの前記インク導出部と前記大気連通部の少なくとも一方を、前記充填先のインクカートリッジの前記大気連通部と前記インク導出部の対応する一方に連結するとともに、この連結動作に伴って前記第１弁機構により閉止されていた前記一方の流路を開放して、２つのカートリッジ本体の前記インク貯留室同士を連通させる、カートリッジ連結工程と、
   を備えていることを特徴とするインクカートリッジのインク充填方法。
8. 前記カートリッジ連結工程において、前記充填元のインクカートリッジの前記インク導出部と前記大気連通部の両方を、前記充填先のインクカートリッジの前記大気連通部と前記インク導出部にそれぞれ連結することを特徴とする請求項７に記載のインクカートリッジのインク充填方法。
9. 前記カートリッジ連結工程において、前記充填元のインクカートリッジの前記インク導出部と前記大気連通部の一方のみを、前記充填先のインクカートリッジの前記大気連通部と前記インク導出部の対応する一方に連結し、
   前記充填元のインクカートリッジの、前記充填先のインクカートリッジと連結されていない、前記インク導出部と前記大気連通部の他方から、前記充填元のインクカートリッジの前記インク貯留室を大気開放する、大気開放工程をさらに備えていることを特徴とする請求項７に記載のインクカートリッジのインク充填方法。

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