JP3684572B2 - 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 - Google Patents

Description

【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ように構成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インクジェット式の記録ヘッドと、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。
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よりインク滴を吐出させることにより行われる。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の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。
【０００３】
そのため、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記録装置内に配設されている。
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。
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、大容量のインクカートリッジがキャリッジ外に配置されている。
【０００４】
また、例えば装置本体側に配置された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装填させる形式の記録装置が提供されている。そして、記録ヘッドが搭載されたキャリッジ上にはサブタンクが配置され、各メインタンクから各サブタンクに対してインク補給チューブ（インク経路）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。
【０００５】
ところで、昨今においては、キャリッジ走査距離の長い大型の記録装置であって、より大きな紙面に対して印刷を行うことが可能な記録装置の需要が高まっている。
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。
【０００６】
このような機能を充足させるための手段としては、例えばメインタンクにおけるインクパックを空気で加圧することにより、メインタンクからサブタンクに対してインク流を発生させて、サブタンクに対してインクの補給を可能にする構成が好適に採用される。加えて、キャリッジ上に搭載された各サブタンクにおいては、記録ヘッドにおけるインクの消費に応じて、メインタンクからのインクの受け入れ量が調整できるような構成を採用することにより、各サブタンクにおいては常にほぼ一定量のインクを貯留することが可能となる。
【０００７】
従来、この種のインクジェット式記録装置には、図１３（ａ）および（ｂ）に示すような栓体を有し、カートリッジホルダ（インク導入管）に対して着脱（挿抜）可能なインクカートリッジを備えたものが採用されている。
このインクカートリッジの栓体につき、図１３（ａ）および（ｂ）を用いて概略説明すると、同図において、符号５０で示す栓体は、インクパック（図示せず）のインク導出管として構成され、記録装置用ヘッド（図示せず）にインク経路（図示せず）を介して接続するインク導入管５７に着脱可能に取り付けられる。
【０００８】
この栓体５０のインク出口内には、円環状のゴムパッキン５０ａが嵌め込まれている。また、栓体５０内には、軸線方向に沿って移動し、前記ゴムパッキン５０ａの開口部をコイル状ばね部材５０ｃの付勢力によって閉塞し得る弁体５０ｂが配置されている。
なお、前記インク導入管５７の先端部には、前記インク導出管５０の装着状態において、前記インクパックからインクを前記インク経路に導出し得るような開口５７ａが設けられている。
【０００９】
このような構成により、栓体５０が図１３（ａ）に示すようにインク導入管５７から離脱している場合には、ゴムパッキン５０ａの開口部が弁体５０ｂによって閉塞されているため、インクパックからのインクが栓体５０，インク導入管５７およびインク経路を介して記録装置用ヘッドに供給されることはない。
一方、栓体５０が図１３（ｂ）に示すようにインク導入管５７に装着されている場合には、ゴムパッキン５０ａの開口部がインク導入管５７の押圧による弁体５０ｂの移動によって開放されているため、インクパックからインクが栓体５０，インク導入管５７およびインク経路を介して記録装置用ヘッドに供給可能な状態とされる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような記録装置においては、弁体５０ｂがインク導入管５７の栓体５０への差し込みによる押圧によって開放するものであるため、次に示すような問題を抱えている。
すなわち、栓体５０とインク導入管５７とを装着する前の状態において、ユーザが栓体５０内にスクリュードライバ等の棒状体を差し込んで弁体５０ｂを開放させた場合には、外気がインクパック内に流入する。このような状態となったインクカートリッジを記録装置に装着した場合、流入した空気が記録ヘッドへ送られ吐出不良となってしまう問題となる。また、印刷時にメインタンクとサブタンクとを接続するインク流路中に配置されるインク補給バルブが故障した場合には、メインタンク外に流出したインクがインクパック内に再度流入（逆流）する。このため、メインタンクのインクパック内におけるインクの脱気度およびクリーン度を保証することができないという問題もある。
【００１１】
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あり、インクパック内に対する空気の流入およびインクの逆流を阻止することができ、もってインクパック内におけるインクの脱気度およびクリーン度を保証す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ものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記した目的を達成するためになされた本発明に係るインクカートリッジは、記録装置に着脱可能なインクカートリッジにおいて、インクを収容した領域と連通するインク導出管を備え、前記インク導出管には、前記記録装置に設けられたインク導入管の挿入によって開弁する第一の弁体と、前記インク導出管の管路内のインクの流れによって前記管路の軸線方向に移動するよう規制された平板状の第二の弁体と、前記第二の弁体と当接する弁座とを備えている。
【００１３】
このように構成されているため、記録装置に設けられたインク導入管がインク導出管に挿入されることによって第一の弁体が開き、インクがインクパック外に流動すると、この流動力を閉弁状態の第二弁体が受けて、第二の弁体は開弁状態となり、インク導出管とインク導入管とが連通する。一方、インク導出管内に外気および逆流インクが流動すると、この流動力を閉弁状態の第二の弁体が受けて閉弁状態を維持し、インク導出管とインク導入管とが連通することはない。
したがって、インクを収容した領域に対する外気の流入およびインクの逆流を阻止することができ、インクを収容した領域内におけるインクの脱気度およびクリーン度を保証することができる。
なお、第二の弁体は管路の軸線方向に移動するよう規制されているため、管路の軸線方向に移動することによって、閉弁状態から開弁状態となり、また開弁状態から閉弁状態となる。
【００１４】
この場合、前記第二の弁体が、薄板からなることが望ましい。
このように構成されているため、閉弁時に第二の弁体の一方端面がインク導入管の管路を閉塞する。
また、前記第二の弁体が、弾性変形可能な素材によって形成されている構成も採用し得る。このように構成されているため、第二の弁体をインク導出管に固定し、逆止弁として機能させることができる。
【００１５】
また、前記第二の弁体が、球体からなる構成も採用し得る。
このように構成されているため、閉弁時に第二の弁体の球面がインク導入管の管路を閉塞する。
この場合、前記第二の弁体の比重が、インクの比重と同一であることが望ましい。
このように構成されているため、インクの流動によって第二の弁体の移動が円滑に行われ、逆止弁としての機能が十分に発揮される。
【００１６】
また、前記第二の弁体は、管路の軸線方向の二位置間を移動可能に形成されていることが望ましい。このように構成されているため、第二の弁体が二位置間を管路の軸線に沿って移動する。
さらに、前記第二の弁体の管路の軸線方向における移動を規制するストッパと、軸線方向と垂直な方向を規制する規制片とを備えていることが望ましい。
このように構成されているため、移動規制片によって管路の軸線方向と直角な方向への第二の弁体の移動が規制される。
【００１７】
また、前記第二の弁体に対応する弁座が、インク被供給側に突出して形成されていることが望ましい。
このように構成されているため、第二の弁体の縁部にインクパック側に突出するようなばりが発生していると、この発生ばりを閉弁状態において弁体周囲の空間部に位置付けることができる。
【００１８】
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。
このように構成されているため、インクパックへの外気および逆流インクの流動を阻止することができ、インクパック内におけるインクの脱気度およびクリーン度を保証することができるインクジェット式記録装置が得られる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、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つき、図に示す実施の形態に基づいて説明する。図１は、インクジェット式記録装置の基本構成を平面図で示したものである。
図中符号１で示すキャリッジは、キャリッジモータ２によって駆動されるタイミングベルト３を介し、ガイド部材４に案内されて紙送り部材５の長手方向、すなわち記録用紙の幅方向である主走査方向に往復移動されるように構成されている。そして、図１には示されていないが、キャリッジ１の紙送り部材５に対向する面には、インクジェット式の記録ヘッド６が搭載されている。
【００２０】
また、前記キャリッジ１には、前記記録ヘッド６にインクを供給するためのサブタンク７ａ〜７ｄが搭載されている。
これらサブタンク７ａ〜７ｄは、その内部において各インクを一時的に貯留するために、ブラック，イエロー，マゼンタおよびシアンの各インクに対応して４個具備されている。そして、これら各サブタンク７ａ〜７ｄには、装置本体に配置されたカートリッジホルダ８に装填されたインクカートリッジとしてのメインタンク９ａ〜９ｄから、可撓性材料からなるインク補給チューブ１０，１０，…をそれぞれ介して各インクが供給されるように構成されている。
【００２１】
なお、前記したインクカートリッジとしての各メインタンク９ａ〜９ｄは、その外郭形状が偏平状に形成されている。そして、前記カートリッジホルダ８において、偏平状の面がそれぞれ鉛直面に対向するように、いわゆる縦置き状態で装着されている。
【００２２】
一方、前記キャリッジ１の移動経路上における非印字領域（ホームポジション）には、前記記録ヘッド６のノズル形成面を封止することができるキャッピング手段１１が配置されている。さらに、このキャッピング手段１１の上面には、前記記録ヘッド６のノズル形成面を封止し得るゴム等の可撓性素材により形成されたキャップ部材１１ａが配置されている。
そして、前記キャリッジ１がホームポジションに移動したときに、前記キャップ部材１１ａによって記録ヘッドのノズル形成面を封止することができるように構成されている。
【００２３】
このキャップ部材１１ａは、記録装置の休止期間中において前記記録ヘッド６のノズル形成面を封止し、ノズル開口の乾燥を防止する蓋体として機能する。また、キャップ部材１１ａには、図には示されていないが、吸引ポンプ（チューブポンプ）におけるチューブの一端が接続され、吸引ポンプによる負圧を前記記録ヘッド６に作用させて、この記録ヘッド６からインクを吸引排出させるクリーニング動作が実行されるように構成されている。
そして、前記キャッピング手段１１の印字領域側に隣接してゴムなどの弾性素材によるワイピング部材１２が配置され、必要に応じて記録ヘッド６のノズル形成面を払拭して清掃することができるように構成されている。
【００２４】
図２は、図１に示した記録装置に搭載されたインク供給システムの構成を模式的に示したものであり、このインク供給システムについてそれぞれ相当する各部を同一符号で示した図１と共に説明する。
図１および図２において、符号２１は空気加圧ポンプを示す。この空気加圧ポンプ２１により加圧された空気は、圧力調整弁２２に供給され、さらに圧力検出器２３を介して前記した各メインタンク９ａ〜９ｄ（図２においては代表して符号９で示す。）にそれぞれ供給されるように構成されている。
【００２５】
なお、前記圧力調整弁２２は、空気加圧ポンプ２１によって加圧された空気圧が所定以上に達した時に、開弁状態として各メインタンク９ａ〜９ｄに加わる空気圧を所定の範囲に維持させる機能を有している。
【００２６】
また、前記圧力検出器２３は、空気加圧ポンプ２１によって加圧された空気圧を検知し、空気加圧ポンプ２１の駆動を制御するように機能する。
すなわち、空気加圧ポンプ２１によって加圧された空気圧が所定の圧力に達したことを検出した場合には、空気加圧ポンプ２１の駆動を停止させる。また、圧力検出器２３によって空気圧が定められた圧力以下となったことを検出した場合には、空気加圧ポンプ２１を駆動させる。
したがって、この繰り返しによって前記した各メインタンク９ａ〜９ｄに加わる空気圧は所定の範囲に維持される。
【００２７】
前記メインタンク９（インクカートリッジ）の外郭ケース内には、図２に示すように、インクを封入した可撓性素材により形成されたインクパック２４が収納されている。そして、メインタンク９とインクパック２４とで形成される空間が圧力室２５を構成しており、この圧力室２５内に前記圧力調整弁２２，圧力検出器２３を介した空気加圧ポンプ２１からの加圧空気が供給されるように構成されている。
【００２８】
この構成により、前記各メインタンク９ａ〜９ｄ内に収納された各インクパック２４は、それぞれ加圧空気による圧力を受け、各メインタンク９ａ〜９ｄから各サブタンク７ａ〜７ｄに対して所定の圧力によるインク流が発生するようになされる。
なお、前記各メインタンク９ａ〜９ｄにおいて加圧されたインクは、各インク補給バルブ２６，２６，…および各インク補給チューブ１０，１０，…を介して、キャリッジ１に搭載された各サブタンク７ａ〜７ｄ（図２においては代表して符号７で示す。）に供給される。
【００２９】
図２に示すように、サブタンク７には内部にフロート部材３１が配置されており、そのフロート部材３１には永久磁石３２が取り付けられている。そして、ホール素子に代表される磁電変換素子３３ａ，３３ｂが、基板３４に実装されてサブタンク７の側壁に添接されている。
これにより、フロート部材３１の浮上位置にしたがった永久磁石３２による磁力線量に応じて、ホール素子３３ａ，３３ｂにより電気的出力を発生するインク量検出手段を構成している。
【００３０】
したがって、例えばサブタンク７内のインク量が少なくなった場合には、サブタンク内に収納されたフロート部材３１の位置が重力方向に移動し、これに伴い永久磁石３２の位置も重力方向に移動する。
このため、永久磁石３２の移動によるホール素子３３ａ，３３ｂの電気的出力は、サブタンク７内のインク量として感知することができ、ホール素子３３ａ，３３ｂにより得られた電気的出力によってインク補給バルブ２６が開弁される。
【００３１】
これにより、前記メインタンク９内で加圧されているインクは、インク量が低下したそれぞれのサブタンク７内に個別に送出される。そして、当該サブタンク７内におけるインク量が所定の容量に達した場合には、前記したホール素子３３ａ，３３ｂの電気的出力に基づいてインク補給バルブ２６が閉弁される。
このような繰り返しにより、メインタンク９からサブタンク７に対して断続的にインクが補給されるように作用し、各サブタンク７内には常にほぼ一定の範囲のインクが貯留される。
【００３２】
そして、前記各サブタンク７からはバルブ３５およびチューブ３６を介して前記記録ヘッド６に対してインクが供給されるように構成されている。このため、前記記録ヘッド６のアクチェータ（図示せず）に供給される印刷データに基づいて、記録ヘッド６のノズル形成面に形成されたノズル開口６ａよりインク滴が吐出されるように作用する。
【００３３】
図３は、以上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（前記したメインタンク９）の全体構成を示す斜視図である。
図３に示すように、前記インクパック２４の外郭ケースは、第一ケース４１および第二ケース４２により構成されている。
【００３４】
このうち第二ケース４２は、第一ケース側に開放されて偏平状の函型形状になされており、その内部に例えばブラックインクを封入した状態の前記インクパック２４（図２参照）を収納し得るように構成されている。また、この第二ケース４２の開放部は、前記インクパック２４を収納した状態において、フィルム部材（図示せず）によって密閉されている。さらに、前記第二ケース４２の角部には、それぞれが互いに直交する二面部が開放された切り欠き４２ａおよびこの切り欠き４２ａ内に位置する載置部４２ｂが設けられている。
なお、前記フィルム部材は、前記第二ケース４２の開放部を構成する側壁上端面に融着されることによって固定されている。
【００３５】
前記第一ケース４１は、第二ケース側に開放されて同じく扁平状の函型形状になされており、前記第二ケース４２（フィルム部材の融着面側）に装着されている。
また、前記インクパック２４は、ガスバリア性を確保するために、中間層としてのアルミ箔を二枚の可撓性フィルム（例えば、内側および外側をそれぞれポリエチレンフィルムとナイロンフィルムとする）で挟み込み、これを袋状にして形成されている。
【００３６】
このようなインクカートリッジとしての前記メインタンク９においては、図３に示すように、前記カートリッジケース（インクパック２４の外郭ケース）の一面部に、記録装置へ装填する場合に利用される位置決め手段としての一対の開口孔５１が形成されている。これら両開口孔５１は、栓体５０の両側に配置されている。
なお、これら両開口孔５１は、前記下ケース４２を例えば射出成形する場合に同時に形成される。
【００３７】
また、前記カートリッジケースの長手方向端縁におけるほぼ中央部（両開口孔５１のほぼ中間位置）には、前記インクパック２４に接続する前記栓体５０が配置されている。前記カートリッジケースにおける各開口孔５１の外側には、加圧空気導入口５２と回路基板（ＩＣ基板）５３がそれぞれ配置されている。
【００３８】
前記加圧空気導入口５２は、前記第二ケース４２を成形する場合において中空状に同時成形され、前記インクカートリッジ９内に加圧空気を導入し得るように構成されている。
前記回路基板５３は、インクに関する情報データ、例えば色種，顔料／染料系インクの種別，インク残量，シリアル番号，有効期限および対象機種等のデータを書き込み可能に保存した記憶素子（図示せず）を有し、前記下ケース４２の載置部４２ｂ上に取り付けられている。
【００３９】
また、この回路基板５３は、前記メインタンク９を記録装置側の前記カートリッジホルダ８に装着した状態において、カートリッジホルダ８側に配置された端子機構５９に接続される。そして、前記した情報データの授受が、記録装置に内蔵されているデータ識別素子（ＣＰＵ）と前記端子機構５９を介して前記回路基板５３との間でなされるように構成されている。
なお、前記したインク残量に関する情報データについては、前記インクカートリッジ９を前記カートリッジホルダ８から引き抜いた（カートリッジ・ホルダ間の接続を解除した）場合に、前記記憶素子において書き込まれる。
【００４０】
図４は、前記カートリッジホルダ８側に配置された接続機構５５を示す斜視図である。
図４に示すように、前記接続機構５５（カートリッジホルダ８）には、円柱状に形成された一対の位置決めピン５６が配置されている。そして、これら両位置決めピン５６は、前記各開口孔５１に着脱自在に嵌合するように構成されている。
また、前記カートリッジホルダ８の長手方向ほぼ中央部には、前記栓体５０内に挿抜可能なインク導入管５７が取り付けられている。このインク導入管５７は、前記サブタンク７に前記インク補給チューブ１０を介して接続されている。
【００４１】
このような構成において、インクカートリッジ９をカートリッジホルダ８（接続機構５５）に接続するには、メインタンク側の両開口孔５１に対し、記録装置側に配置された二つの位置決めピン５６を差し込み、インク導出管（栓体）５０とインク導入管５７とを連通させることにより行われる。
この場合、インク導入管５７が栓体５０内に差し込まれると、インクカートリッジ９から記録装置側のサブタンク７にインクを導入し得る態勢とされる。
また、前記加圧空気導入口５２がカートリッジホルダ８側に配置された加圧空気送出口５８に接続され、メインタンク９側に加圧空気を送出し得る態勢にされる。
【００４２】
次に、前記メインタンク９の栓体５０内に配置された弁構造につき、図５乃至図７を用いて説明する。図５（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における栓体の全体を示す局部断面図である。図６（ａ）および（ｂ）はインクカートリッジにおける栓体の第一管体と第二管体を示す斜視図、図７（ａ）および（ｂ）は同じくインクカートリッジにおける栓体の第一管体と第二管体を示す平面図である。
図５乃至図７において、前記栓体５０は、第一管体６１および第二管体６２を有し、前記カートリッジホルダ８のインク導入管５７に着脱可能に構成されている。
【００４３】
この栓体５０のインク被供給側には第一弁体としての前記弁体５０ｂ（図１３に図示）が配置され、またインク供給側（インクパック側）には第二弁体としての弁体６３（後述）が配置されている。
なお、前記弁体５０ｂは、前記したように、前記栓体５０が前記インク導入管５７に挿入されることによって開弁状態となり、かつ前記インク導入管５７から引き抜かれることによって閉弁状態となる開閉弁によって構成されている。
【００４４】
図６（ａ）および図７（ａ）に示す前記第一管体６１内には、前記インク導入管５７に接続可能な流入路６１ａおよびこの流入路６１ａを横切るようなストッパ６４が設けられている。前記流入路６１ａの路壁には、円周方向に等間隔をもって並列し、かつ前記弁体６３の側方（流入路６１ａの軸線方向と直角な方向）への移動を規制する二つのストッパ面６１ｂが形成されている。また、前記第一管体６１のインク供給側端面には、前記流入路６１ａ外に位置し、かつ円周方向に等間隔をもって並列する一対の位置決め用凸部６１ｃが一体に設けられている。
【００４５】
前記ストッパ６４は、インク供給口６４ａを有する平面十字状の薄片からなり、前記弁体６３のインク被供給側（弁体５０ｂのインク供給側）に配置されている。このストッパ６４には、前記ストッパ面６１ｂと円周方向に所定の間隔をもって並列し、かつインク供給側に突出する一対の移動規制片６５が一体に設けられている。
【００４６】
図６（ｂ）および図７（ｂ）に示す前記第二管体６２は、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、そのインク被供給側端部を前記流入路６１ａ内に圧入して前記第一管体６１に固定されている。この第二管体６２内には、前記流入路６１ａに連通可能な流出路６２ａおよびこの流出路６２ａのインク被供給側開口周縁に延在する弁座（弁座環）６２ｂが設けられている。前記流出路６２ａは、前記インクパック２４に接続されている。前記弁座６２ｂは、前記第二管体６２のインク被供給側端面よりインク被供給側に突出して形成されている。そして、図８（ａ）に示すように、前記弁体６３の縁部にインク被供給側に突出するようなばり６３ａが発生している場合に、この発生ばり６３ａを閉弁状態において弁座６２ｂ周囲の空間部に位置付けるように構成されている。
【００４７】
また、前記第二管体６２には、インク被供給側端面に開口し、かつ前記両移動規制片６５の先端部がそれぞれ臨む二つの凹部６２ｃが設けられている。そして、図８（ｂ）に示すように、前記第二管体６２のインク被供給側端面６２Ａと前記移動規制片６５の先端面６５Ａ間への弁体６３の入り込みを阻止するように構成されている。前記第二管体６２のインク供給側端部には、前記両位置決め用凸部６１ｃの先端部がそれぞれ挿通する二つの挿通孔６６ａを有し、かつ前記第一管体６１のインク供給側端面に対接するフランジ６６が一体に設けられている。なお、前記両管体６１，６２は、第二管体６２のインク被供給側端部を第一管体６１の流入路６１ａ内に圧入した後、フランジ６６の挿通孔６６ａに挿通する位置決め用凸部６１ｃの挿通端部をかしめることにより抜け止めされる。
【００４８】
前記弁体６３は、前記インク導出管５７の管路を常時閉塞し、かつ前記インクパック２４の加圧によるインクの流動によって開放する逆止弁によって構成されている。また、この弁体６３は、前記流出路６２ａ内における前記第二管体６２（インク被供給側端面）と前記ストッパ６４との間に往復可能に配設されている。そして、全体が前記弁座６２ｂに着座可能なステンレス等の金属材料あるいはポリプロピレン，ポリエチレン等の合成樹脂材料からなる平面円形状の薄板によって形成されている。
【００４９】
以上の構成により、加圧空気ポンプ２１の加圧によってインクパック２４内のインクがインクパック２４外に流出してインク被供給側に流動すると、この流動力を閉弁状態の弁体６３が弁座６２ｂから離間する方向に受けてインク被供給側に移動し、図９（ａ）および（ｂ）に示すように開弁状態となる。
このため、第一管体６１と第二管体６２（栓体５０とインク導入管５７）とが連通し、インクパック２４からのインクが図９（ｂ）に矢印で示すように流出路６２ａおよび流入路６１ａ内を流動してインク導入管５７に供給される。
【００５０】
一方、ユーザが栓体５０内にスクリュードライバ等の棒状体を差し込んで弁体５０ｂを開放させた場合、また印刷時にインク補給バルブ２６が故障した場合には、弁体６３によって栓体５０の流出路６２ａが閉塞されたままである。
すなわち、図１０（ｂ）に示すように栓体５０外の空気および逆流インクがインクパック側に向かって流入路６１ａ内を流動すると、この流動力を閉弁状態の弁体６３が弁座６２ｂに着座する方向に受けて閉弁状態を維持する。
このため、図１０（ａ）および（ｂ）に示すように第一管体６１と第二管体６２（栓体５０とインク導入管５７）とが連通せず、逆流インクあるいは外気がインクパック２４内に流入することはない。
【００５１】
したがって、本実施形態においては、インクパック２４に対する外気の流入およびインクの逆流を阻止することができ、インクパック２４内におけるインクの脱気度およびクリーン度を保証することができる。
なお、前記弁体６３は、インクの流動によって流入路６１ａ内を移動するに際し、ストッパ６４によって流入路６１ａにおけるインク被供給側への移動が規制される。また、移動規制片６５およびストッパ面６１ｂによって流入路６１ａにおける径方向（軸線方向と直角な方向）への移動が規制される。これにより、弁体６３が流入路６１ａ内を軸線に沿って移動し、流入路６１ａ内の軸線方向二位置間における弁体６３の円滑動作が行われる。
【００５２】
次に、前記栓体内に配置された弁構造（第二実施形態）につき、図１１（ａ）および（ｂ）を用いて説明する。図１１（ａ）および（ｂ）は、本発明の第二実施形態に係るインクカートリッジの開弁状態と閉弁状態を示す断面図で、同図において図５乃至図１０と同一または同等の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
同図において、前記栓体５０は、前記第一管体６１および第二管体７２を有し、前記カートリッジホルダ８のインク導入管５７に着脱可能に構成されている。
【００５３】
この栓体５０のインク被供給側には、第一弁体としての前記弁体５０ｂ（図１３に図示）が配置され、またインク供給側（インクパック側）には第二弁体としての弁体７３（後述）が配置されている。
なお、前記弁体５０ｂは、前記したように、前記栓体５０が前記インク導入管５７に挿入されることによって開弁状態となり、かつ前記インク導入管５７から引き抜かれることによって閉弁状態となる開閉弁によって構成されている。
【００５４】
前記第二管体７２は、そのインク被供給側端部を前記流入路６１ａ内に圧入して前記第一管体６１に固定されている。この第二管体７２内には、前記流入路６１ａに連通可能な流出路７２ａおよびこの流出路７２ａのインク被供給側開口周縁に延在する弁座７２ｂが設けられている。前記流出路７２ａは、前記インクパック２４に接続されている。前記弁座７２ｂは、前記第二管体７２のインク被供給側端面と同一の面上に配置されている。
前記第二管体７２のインク供給側端部には、前記両位置決め用凸部６１ｃの先端部がそれぞれ挿通する二つの挿通孔７６ａを有し、かつ前記第一管体６１のインク供給側端面に対接するフランジ７６が一体に設けられている。
なお、前記両管体６１，７２は、第二管体７２のインク被供給側端部を第一管体６１の流入路６１ａ内に圧入した後、フランジ７６の挿通孔７６ａに挿通する位置決め用凸部６１ｃの挿通端部をかしめることにより抜け止めされる。
【００５５】
前記弁体７３は、前記インク導出管５７の管路を常時閉塞し、かつ前記インクパック２４の加圧によるインクの流動によって開放する逆止弁によって構成されている。また、弁体７３は、前記弁座７２ｂに着座可能な弁体部７３ａを有し、前記第二管体７２のインク被供給側端面（弁座７２ｂの外側）にスポット溶接等によって固定されている。そして、全体がポリプロピレン，ポリエチレン等の合成樹脂材料からなる弾性変形可能な平面円形状の薄片（薄膜）によって形成されている。
【００５６】
以上の構成により、加圧空気ポンプ２１の加圧によってインクパック２４内のインクがインクパック２４外に流出してインク被供給側に流動すると、この流動力を閉弁状態の弁体７３が弁座７２ｂから離間する方向に受けてインク被供給側に移動し、図１１（ａ）に示すように開弁状態となる。
このため、第一管体６１と第二管体７２（栓体５０とインク導入管５７）とが連通し、インクパック２４からのインクが図１１（ａ）に矢印で示すように流出路７２ａおよび流入路６１ａを流動してインク導入管５７に供給される。
【００５７】
一方、ユーザが栓体５０内にスクリュードライバ等の棒状体を差し込んで弁体５０ｂを開放させた場合、また印刷時にインク補給バルブ２６が故障した場合には、弁体７３によって栓体５０の流出路７２ａが閉塞されたままである。
すなわち、図１１（ｂ）に矢印で示すように栓体５０外の空気および逆流インクがインクパック側に向かって流動すると、この流動力を閉弁状態の弁体６３が弁座７２ｂに着座する方向に受けて閉弁状態を維持する。
このため、図１１（ｂ）に示すように第一管体６１と第二管体７２（栓体５０とインク導入管５７）とが連通せず、逆流インクあるいは外気がインクパック２４内に流入することはない。
したがって、本実施形態においては、第一実施形態と同様に、インクパック２４に対する外気の流入およびインクの逆流を阻止することができ、インクパック２４内におけるインクの脱気度およびクリーン度を保証することができる。
【００５８】
次に、前記栓体内に配置された弁構造（第三実施形態）につき、図１２（ａ）および（ｂ）を用いて説明する。図１２（ａ）および（ｂ）は、本発明の第三実施形態に係るインクカートリッジの開弁状態と閉弁状態を示す断面図で、同図において図５乃至図１０と同一または同等の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
同図において、前記栓体５０は、前記第一管体６１および第二管体８２を有し、前記カートリッジホルダ８のインク導入管５７に着脱可能に構成されている。
【００５９】
この栓体５０のインク被供給側には第一弁体としての前記弁体５０ｂ（図１３に図示）が配置され、またインク供給側（インクパック側）には第二弁体としての弁体８３（後述）が配置されている。
なお、前記弁体５０ｂは、前記したように、前記栓体５０が前記インク導入管５７に挿入されることによって開弁状態となり、かつ前記インク導入管５７から引き抜かれることによって閉弁状態となる開閉弁によって構成されている。
【００６０】
前記第二管体８２は、そのインク被供給側端部を前記流入路６１ａ内に圧入して前記第一管体６１に固定されている。この第二管体８２内には、前記流入路６１ａに連通可能な流出路８２ａおよびこの流出路８２ａのインク被供給側開口部内で円周方向に延在する弁座８２ｂが設けられている。前記流出路８２ａは、前記インクパック２４に接続されている。前記弁座６２ｂは、前記流出路８２ａのインク被供給側開口部がインク供給側からインク被供給側に向かって広がるような傾斜面で形成されている。
【００６１】
また、前記第二管体８２には、インク被供給側端面に開口し、かつ前記両移動規制片６５の先端部がそれぞれ臨む二つの凹部８２ｃが設けられている。前記第二管体８２のインク供給側端部には、前記両位置決め用凸部６１ｃの先端部がそれぞれ挿通する二つの挿通孔８６ａを有し、かつ前記第一管体６１のインク供給側端面に対接するフランジ８６が一体に設けられている。
なお、前記両管体６１，８２は、第二管体８２のインク被供給側端部を第一管体６１の流入路６１ａ内に圧入した後、フランジ８６の挿通孔８６ａに挿通する位置決め用凸部６１ｃの挿通端部をかしめることにより抜け止めされる。
【００６２】
前記弁体８３は、前記インク導出管５７の管路を常時閉塞し、かつ前記インクパック２４の加圧によるインクの流動によって開放する逆止弁によって構成されている。そして、弁体８３は、前記第二管体８２と前記ストッパ６４との間に往復かつ自転可能に配設され、全体が前記弁座８２ｂに着座可能なステンレス等の金属材料あるいはポリプロピレン，ポリエチレン等の合成樹脂材料からなる球体によって形成されている。
なお、前記弁体８３は、その移動がインクの流動によって円滑に行われ、かつ逆止弁としての機能が十分に発揮されるために、インクパック２４内のインクの比重と同一の比重（１．０６×１０^-3ｇ／ｍｍ³ 程度）をもつ材料によって形成されていることが望ましい。
【００６３】
以上の構成により、加圧空気ポンプ２１の加圧によってインクパック２４内のインクがインクパック２４外に流出してインク被供給側に流動すると、この流動力を閉弁状態の弁体８３が弁座８２ｂから離間する方向に受けてインク被供給側に移動し、図１２（ａ）に示すように開弁状態となる。
このため、第一管体６１と第二管体８２（栓体５０とインク導入管５７）とが連通し、インクパック２４からのインクが図１２（ａ）に矢印で示すように流出路８２ａおよび流入路６１ａを流動してインク導入管５７に供給される。
【００６４】
一方、ユーザが栓体５０内にスクリュードライバ等の棒状体を差し込んで弁体５０ｂを開放させた場合、また印刷時にインク補給バルブ２６が故障した場合には、弁体８３によって栓体５０の流出路８２ａが閉塞されたままである。
すなわち、図１２（ｂ）に矢印で示すように栓体５０外の空気および逆流インクがインクパック側に向かって流動すると、この流動力を閉弁状態の弁体８３が弁座８２ｂに着座する方向に受けて閉弁状態を維持する。
このため、図１２（ｂ）に示すように第一管体６１と第二管体８２（栓体５０とインク導入管５７）とが連通せず、逆流インクあるいは外気がインクパック２４内に流入することはない。
【００６５】
したがって、本実施形態において、インクパック２４に対する外気の流入およびインクの逆流を阻止することができ、インクパック２４内におけるインクの脱気度およびクリーン度を保証し得ることは、第一実施形態および第二実施形態と同様である。
なお、前記弁体８３は、インクの流動によって流入路６１ａ内を移動するに際し、ストッパ６４によって流入路６１ａにおけるインク被供給側への移動が規制される。また、移動規制片６５およびストッパ面６１ｂによって流入路６１ａにおける径方向（軸線方向と直角な方向）への移動が規制される。これにより、弁体８３が流入路６１ａ内を軸線に沿って移動し、流入路６１ａ内の軸線方向二位置間における弁体８３の円滑動作が行われる。
【００６６】
なお、これまで述べた第一，第二および第三実施形態では、インクを供給する手段として、いずれも加圧空気ポンプ２１の加圧によってインクパック２４内のインクを押し出す手段（方法）について述べたが、その他のインク供給手段として次に示すようなものでもよい。例えば、サブタンク７内を減圧ポンプ（図示せず）で減圧して吸引する手段や、サブタンクを用いない構成ではキャッピング手段１１を減圧ポンプ（図示せず）で減圧して吸引する手段でもよい。要するに、インクを供給する手段は、インクパック２４とサブタンク７との間あるいはインクパック２４と記録ヘッド６との間に圧力差を発生させるものであれば、いかなるものでもよい。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、インクパックに対する外気の流入およびインクの逆流を阻止することができるため、インク供給時に記録装置用ヘッドへ空気を送ることがなく、またインクパック内におけるインクの脱気度およびクリーン度を保証することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るインクジェット式記録装置の一例を示す平面図である。
【図２】図１に示す記録装置におけるインクカートリッジから記録ヘッドに至るインク供給システムを示す模式図である。
【図３】インクカートリッジの外観構成を示す斜視図である。
【図４】カートリッジホルダに配置された接続機構を示す斜視図である。
【図５】（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要部を示す断面図である。
【図６】（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第一管体と第二管体を示す斜視図である。
【図７】（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第一管体と第二管体を示す平面図である。
【図８】（ａ）および（ｂ）は第二弁体にばりが発生している場合と第二管体と移動規制片間への第二弁体の入り込みが阻止される場合について説明するために示す断面図である。
【図９】（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開弁状態を拡大して示す断面図である。
【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閉弁状態を拡大して示す断面図である。
【図１１】（ａ）および（ｂ）は、本発明の第二実施形態に係るインクカートリッジの開弁状態と閉弁状態を示す断面図である。
【図１２】（ａ）および（ｂ）は、本発明の第三実施形態に係るインクカートリッジの開弁状態と閉弁状態を示す断面図である。
【図１３】（ａ）および（ｂ）は、従来におけるインクカートリッジの栓体とインク導入管の離脱状態と装着状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１ キャリッジ
６ 記録ヘッド
７（７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ） サブタンク
８ カートリッジホルダ
９（９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ） メインタンク（インクカートリッジ）
１０ インク補給チューブ
２１ 空気加圧ポンプ
２２ 圧力調整弁
２３ 圧力検出器
２４ インクパック
２５ 圧力室
２６ インク補給バルブ
４１ 第一ケース
４２ 第二ケース
５０ 栓体（インク導出管）
５１ 開口孔
５２ 加圧空気導入口
５３ 回路基板
５５ 接続機構
５６ 位置決めピン
５７ インク導入管
６１ 第一管体
６１ａ 流入路
６１ｂ ストッパ面
６１ｃ 位置決め用凸部
６２ 第二管体
６２ａ 流出路
６２ｂ 弁座
６２ｃ 凹部
６３ 弁体
６４ ストッパ
６４ａ インク供給口
６５ 移動規制片
６６ フランジ
６６ａ 挿通孔

Claims (9)

1. 記録装置に着脱可能なインクカートリッジにおいて、
   インクを収容した領域と連通するインク導出管を備え、前記インク導出管には、前記記録装置に設けられたインク導入管の挿入によって開弁する第一の弁体と、前記インク導出管の管路内のインクの流れによって前記管路の軸線方向に移動するよう規制された平板状の第二の弁体と、前記第二の弁体と当接する弁座とを備えたインクカートリッジ。
2. 前記第二の弁体が薄板からなる請求項１に記載のインクカートリッジ。
3. 前記第二の弁体が弾性変形可能な素材からなる請求項１に記載のインクカートリッジ。
4. 前記第二の弁体の比重が、インクの比重と同一である請求項１に記載のインクカートリッジ。
5. 前記第二の弁体は、管路の軸線方向の二位置間を移動可能に形成されている請求項１に記載のインクカートリッジ。
6. 前記第二の弁体の管路の軸線方向における移動を規制するストッパと、軸線方向と垂直な方向を規制する規制片とを備えた請求項１に記載のインクカートリッジ。
7. 前記弁座が、前記第二の弁体側に突出して形成されている請求項１に記載のインクカートリッジ。
8. 前記インク導出管は、流路が形成された第一の管体に、前記第二の弁体を挟むように前記弁座が形成された第二の管体が挿入されて形成されている請求項１に記載のインクカートリッジ。
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インクジェット式記録装置。

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