JP3687517B2 - インクカートリッジの接続構造およびこれを用いたインクジェット式記録装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば空気加圧ポンプにより生成される空気圧を印加することにより、記録ヘッド側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の接続構造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に対して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】
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を配備する必要が生じる。
このため、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。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
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。
【０００５】
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溜することが可能となる。
【０００６】
この場合、記録ヘッドに対して供給されるメインタンクからのインク中に気泡が含まれないことが望ましいが、カートリッジホルダにメインタンクを装填する際にインク経路内に気泡が封入され、印字障害が発生するという技術的課題を抱えていた。
これは、カートリッジホルダが記録ヘッドにインク経路を介して接続されるインク導入管を有しており、一方メインタンクがインク導入管に接続可能なインク導出管およびこのインク導出管を開閉する弁体を有しているため、両管の接続に伴う弁開時に管外の空気が管内に侵入することによるものと考えられる。
【０００７】
すなわち、インク導入管のインク導出管内への圧入による押圧によって弁体を開放させて行われる両管の接続時に、インク導入管による圧入開始位置から弁体の押圧位置までの空間において存在する空気が、インク導出管内に閉じ込められて管外に排出されず、この空気がインク中に混入してしまうからである。
【０００８】
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、インクカートリッジ（メインタンク）のカートリッジホルダに対する接続時に管内への空気の侵入を阻止して印字障害の発生を防止することができるインクカートリッジの接続構造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。
【０００９】
【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かかるインクカートリッジの接続構造は、記録装置用ヘッドにインク経路を介して接続するインク導入管を有するカートリッジホルダと、前記カートリッジホルダのインク導入管に連通可能なインク導出管と、前記インク導出管の出口部分に設けられた円環状のゴムパッキンと、このインク導出管のインク導出口を開閉する弁体とを有するインクカートリッジとを備え、前記インクカートリッジのインク導出管内に前記インク導入管を圧入することにより、前記弁体を押圧して前記インク導出口を開放させるとともに、前記インク導出管と前記インク導入管とを連通させ、前記インクカートリッジを前記カートリッジホルダに接続する構造であって、前記インク導入管の圧入側側面にインク導入口が形成されると共に、前記インク導入管の圧入側端面に、前記弁体を押圧するインク導入管よりも径の小さな円柱状の凸部が設けられ、かつ前記凸部にはインク導入管の管軸線方向に空気排出路が延在し、前記インク導入管の凸部をゴムパッキンに圧入した空気排出状態において、前記空気排出路を介して前記インク導出口の内外が連通し、空気が排出され、更に、インク導入管をゴムパッキンに圧入することにより、弁体が移動するとともにインク導入口が開放され、前記インク導出管と前記インク導入管とが連通することを特徴とする。
【００１０】
このように構成されているため、インク導入管がインク導出管への圧入を開始してから、凸部が弁体を押圧してインク導出口を開放するまで、インク導出口内の空気が空気排出路を経てインク導出管外に排出される。
したがって、インクカートリッジの接続時に管内への空気の侵入を阻止することができるため、インク経路内におけるインク中に気泡が存在せず、印字障害の発生を防止することができる。
【００１１】
この場合、前記空気排出路が、前記凸部の外側面部に形成された凹溝であることが望ましい。
このように構成されているため、空気排出路を単一の直線路として形成加工することができる。このため、凹溝からなる空気排出路の形成加工が、二以上の直線路からなる（折曲路となる）孔明け加工と比較して簡単かつ確実に行われる。
【００１２】
また、前記弁体に、前記凸部に嵌合可能な凹部が設けら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、インクカートリッジの接続時にインク導入管とインク導出管との軸合わせが簡単かつ確実に行われる。
【００１３】
さらに、前記凹部および前記凸部の各嵌合面に、前記インク導出管内に前記インク導入管を案内するためのテーパが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、インク導出管内に対するインク導入管の圧入が円滑に行われる。
【００１４】
また、本発明に係るインクジェット式記録装置は、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に対して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た記録装置において、前記したインクカートリッジの接続構造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、印字障害の発生を防止可能なインクジェット式記録装置を提供することができる。
【００１５】
【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の接続構造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、走査ガイド部材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、後述するインクジェット式の記録ヘッド６が搭載されている。
【００１６】
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、本実施形態においては、その内部において各インクを一時的に貯溜するために、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。
【００１７】
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、後で詳細に説明するように、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。
【００１８】
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、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。
【００１９】
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、このキャップ部材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。
【００２０】
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。
【００２１】
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、弁開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。
【００２２】
さらに、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ようになされる。
【００２３】
前記メインタンク９としてのインクカートリッジの詳細な構成については後述するが、その概略構成は図２に示されたように、その外郭ケースが気密状態に形成されており、その内部には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内に前記圧力検出器２３を介した加圧空気が供給されるように構成されている。
【００２４】
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。
【００２５】
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。）に供給されるように構成されている。
【００２６】
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前記永久磁石３２による磁力線量に応じて、前記ホール素子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。
【００２７】
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、これに伴い前記永久磁石３２の位置も重力方向に移動する。それ故、前記永久磁石３２の移動によるホール素子３３ａ，３３ｂの電気的出力は、前記サブタンク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、前記インク補給バルブ２６が開弁される。
【００２８】
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、前記インク補給バルブ２６が閉弁される。このような繰り返しにより、前記メインタンク９から前記サブタンク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溜されるようになされる。
【００２９】
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。
なお、図２において符号１１は、前記したキャッピング手段を示す。このキャッピング手段１１に接続されたチューブは、図示せぬ吸引ポンプ（チューブポンプ）に接続されている。
【００３０】
図３乃至図５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）の例を示したものである。なお、図３はメインタンクの全体構成を示した斜視図であり、図４は図３に示すＡ−Ａ線から矢印方向に視た状態のメインタンクの拡大断面図である。また、図５は図３に示す外郭ケース内に収納されたインクパック２４の構成を示した斜視図である。
図３および図４に示すように、前記インクパック２４の外郭ケースは、上ケース４１および下ケース４２により構成されている。
このうち下ケース４２は、偏平状の函型形状になされており、上面部が開放されてその内部にはインクを封入した状態の前記インクパック２４（図５参照）が収納できるように構成されている。
【００３１】
本実施形態においては、図４に示されたように、前記下ケース４２に収納されたインクパック２４の各四辺を押さえるために、中央部が窓状に開口された四辺形の中蓋４３が挿入されている。さらに、前記下ケース４２の開口端縁に形成された鍔部４２ａおいて、太線で示したようにフィルム部材４４が熱溶着されて、前記下ケース４２が気密状態となるように閉塞されている。そして、その上部から偏平函型形状に成された前記上ケース４１が装着された構成とされている。
【００３２】
前記上ケース４１には、その内面に沿って楔形の爪部４１ａが間欠的に形成されている。この上ケース４１を下ケース４２に対して押し込むことにより、前記各爪部４１ａが下ケース４２の開口端縁に形成された前記鍔部４２ａに係合し、両者は一体に結合される。
この構成によって、前記フィルム部材４４で閉塞された前記下ケース４２内に加圧空気が導入された場合、前記フィルム部材４４は前記上ケース４１の内面に沿って添接するようにして位置しているので、加圧空気を受けて前記フィルム部材４４が外側に膨出するのを避けることができる。
【００３３】
図５は、前記のようにして形成される外郭ケース内に収納された前記インクパック２４の構成を示したものである。
このインクパック２４は、矩形状に形成された２枚の可撓性素材、例えばポリエチレンフィルムが用いられ、ガスバリア性の向上のために、例えばアルミ泊等によって表面にラミネート処理が施されている。そして、長手方向端縁におけるほぼ中央部にはインク導出管を構成する栓体５０（インク導出管）が取り付けられている。
【００３４】
前記栓体５０が取り付けられた側端部と、これに直交する二つの側端部との三辺が、先ず熱溶着によって接合されて袋状に形成される。なお、符号２４ｂは前記三辺に施された熱溶着部分を示す。
そして、前記のようにして袋状に形成されたインクパック２４における残りの一辺における開口を利用して、インクパック２４内にインクが導入され、最後に残りの一辺が熱溶着によって接合されて、インクパック２４内にインクが封入された状態とされる。なお、符号２４ｃは前記残りの一辺に施された熱溶着部分を示す。
【００３５】
以上のように構成されたインクカートリッジとしての前記メインタンク９は、図３に示されたように、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、前記カートリッジケースの前記一面における長手方向に沿った二箇所に離間した状態で配置されている。
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。
【００３６】
また、前記カートリッジケースにおける両開口孔５１のほぼ中間部には、前記インクパック２４からのインク導出管を構成する前記栓体５０が、図示せぬ気密用のＯリングを噛んだ状態で取り付けられている。
【００３７】
そして、前記カートリッジケースにおける各開口孔５１の両外側には、加圧空気導入口５２および回路基板５３がそれぞれ配置されている。
加圧空気導入口５２は、下ケース４２を成形する場合において同時に中空状に成形され、これを介してフィルム部材４４により閉塞された下ケース４２内に加圧空気が導入できるように構成されている。
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、前記メインタンク９に封入されたインクの種類，インク残量，シリアル番号および有効期限等のデータの授受がなされるように構成されている。
【００３８】
図６には、前記したように形成されたインクカートリッジとしてのメインタンク９の一面側の端部が断面状態で示されており、記録装置側のカートリッジホルダ８に配置された接続機構５５に対してメインタンク９が装着される状態を示している。また、図７には、カートリッジホルダ８側に配置された接続機構５５が斜視図の状態で示されている。
図６および図７に示すように、前記カートリッジホルダ８側には、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。前記メインタンク９側に形成された前記両開口孔５１が、各位置決めピン５６を包囲して装着されるように構成されている。
【００３９】
このように、カートリッジ（メインタンク９）側の位置決め用開口孔５１に対し、記録装置側に配置された２本の位置決めピン５６を装着することにより、メインタンク９の三次元方向の位置決めを達成することができる。そして、前記位置決めピン５６に対してメインタンク９が装着されることによって、カートリッジホルダ８（接続機構５５）側におけるほぼ中央部に配置された中空状のインク導入管５７が、前記栓体５０内に差し込まれ、メインタンク９からインクを導入できる態勢となされる。
【００４０】
また、前記メインタンク９の装着により、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することができる態勢になされる。さらに、前記メインタンク９側に配置された前記回路基板５３に対して複数の接触片を備えた端子機構５９が接続され、回路基板５３に備えられた半導体記憶手段との間で、データの授受が実現できる態勢になされる。
【００４１】
なお、前記メインタンク９を前記カートリッジホルダ８に装着した場合においては、図６に示すようにメインタンク９側に配置された前記回路基板５３が重力方向にして上部に位置する縦置き状態に装着される。
【００４２】
図８および図９は、本発明に係るインクカートリッジの接続構造を示す断面図と分解斜視図である。なお、図８は、前記メインタンク９の装着により、前記カートリッジホルダ８側に配置された前記インク導入管５７が、インク導出管を構成する前記栓体５０内に差し込まれ、前記メインタンク９のインクパック２４からインクが導出できるようになされる状態を示したものである。また、図９は、前記インク導入管５７が前記栓体５０内に差し込まれる前の状態を示したものである。
【００４３】
図８および図９において、前記インクパック２４側の前記栓体５０内の出口部分には、インク導出口５０ａ1 が内部に形成された円環状のゴムパッキン５０ａが嵌め込まれている。
また、前記した栓体５０内には、軸線方向に進退して前記インク導出口５０ａ1 を開閉し得るようになされた弁体としての可動体５０ｂが収納されている。この可動体５０ｂのカートリッジホルダ側端面中央部には、前記インク導入管５７の凸部（後述）を案内するためのテーパ面ｂを有し、先端面に向かって広がるように開口するほぼ円錐形状の凹部５０ｂ1 が設けられている。
【００４４】
そして、前記可動体５０ｂは、図８に二点鎖線で示すように、コイル状のばね部材５０ｃの付勢力によって、前記ゴムパッキン５０ａにおけるインク導出口５０ａ1 の開口周縁に突設された弁座部ａに着座して前記インク導出口５０ａ1 を閉塞する（弁閉状態となる）ように構成されている。また、前記可動体５０ｂは、図８に実線で示すように、前記インク導入管５７の前記栓体５０内への圧入による当接（押圧）によって押圧力を受け、この押圧動作に伴い前記弁座部ａから離間して前記インク導出口５０ａ1 を開放する（弁開状態となる）ように構成されている。
【００４５】
一方、前記インク導入管５７は、前記ゴムパッキン５０ａのインク導出口５０ａ1 内に圧入される有底管体からなり、カートリッジホルダ８側に配置されている。そして、インク導入管５７は、前記メインタンク９が前記カートリッジホルダ８に装着（接続）された状態において、前記栓体５０に軸線を一致させて連結されている。前記インク導入管５７の先端部には、管壁側方に開口するインク導入口５７ａが設けられている。
【００４６】
また、前記インク導入管５７の圧入側端面（管底面）には、前記可動体５０ｂを押圧する凸部５７ｂが一体に設けられている。この凸部５７ｂはインク導出口５０ａ内の空気を管外に排出する機能を有している。前記凸部５７ｂは、図１０（Ａ）および（Ｂ）に示すように、前記インク導入管５７の底面部に連接する胴部５７ｂ1 および前記凹部５０ｂ1 に嵌合可能な押圧部５７ｂ2 によって形成されている。このうち胴部５７ｂ1 はゴムパッキン５０ａ内に圧入可能な円柱状体によって形成され、押圧部５７ｂ2 は前記凹部５０ｂ1 のテーパ面ｂに適合（密接）するようなテーパ面ｃを有する截頭円錐形状体によって形成されている。
【００４７】
そして、前記凸部５７ｂには、前記インク導入管５７の前記栓体５０への圧入によって前記インク導出口５０ａ1 内の空気が排出される状態において、前記インク導出口５０ａ1 の内外に連通する二つの空気排出路５７ｃが設けられている。これら両空気排出路５７ｃは、前記胴部５７ｂ1 の断面中心点に関して点対称な部位に配置されている。そして、それぞれの空気排出路５７ｃは、前記胴部５７ｂ1 の外周面部に管軸線方向に延在する断面ほぼ半円形状の凹溝によって構成されている。これにより、空気排出路５７ｃを単一の直線路として形成加工することができる。このため、凹溝からなる空気排出路５７ｃの形成加工が、二以上の直線路からなる（折曲路となる）孔明け加工と比較して簡単かつ確実に行われる。
【００４８】
なお、前記インク導出口５０ａ1 内の空気が前記空気排出路５７ｃを経て管外に円滑に排出されるためには、図１０（Ｂ）に示すように、空気排出路５７ｃの二箇所に曲面部ｓ，ｔを形成し、これら曲面部ｓ，ｔの半径が次に示すように設定されることが望ましい。すなわち、図１０（Ｂ）に示すように、前記胴部５７ｂ1 の半径を１．７ｍｍの寸法に設定した場合に、曲面部ｓ，ｔがそれぞれ０．１ｍｍと０．２ｍｍに設定される。
また、図１０（Ｂ）において、符号Ｇは、前記凸部５７ｂ（インク導入管５７）の成形後（冷却時）におけるひけ発生を防止するために、前記凸部５７ｂに設けられた凹孔（開口半径０．２５ｍｍ）である。
【００４９】
次に、本実施形態に係るインクカートリッジの接続構造において、インクカートリッジをカートリッジホルダに接続する場合の動作につき、図１１（Ａ）乃至（Ｄ）を用いて説明する。
図１１（Ａ）乃至（Ｄ）は、インクカートリッジをカートリッジホルダに接続する場合の動作について説明するために示す断面図である。なお、同図（Ａ）は前記インク導入管５７が前記栓体５０内に挿入される前の状態を示し、同図（Ｂ）は前記インク導入管５７の凸部５７ｂが前記インク導出口５０ａ1 内の空気の排出を開始する直前の状態を示す。また、同図（Ｃ）は前記インク導入管５７の凸部５７ｂが前記インク導出口５０ａ内の空気の排出を終了した状態を示し、同図（Ｄ）は前記インク導入管５７が前記栓体５０に接続された後の状態を示す。
【００５０】
先ず、同図（Ａ）に示すように、栓体（インク導出管）５０の軸線をインク導入管５７の軸線に一致させ、インクカートリッジとしてのメインタンク９を記録装置側のカートリッジホルダ８に対向する位置に配置する。
この場合、ばね部材５０ｃによる矢印Ｅ方向の付勢力によって可動体５０ｂがゴムパッキン５０ａの弁座部ａに着座し、インク導出口５０ａ1 を閉塞する弁閉状態とされている。このため、メインタンク９のインクパック２４からインク導入管５７内へのインクの漏出が阻止される。
【００５１】
次いで、同図（Ｂ）に示すように、メインタンク９をインク導入管５７の軸線に沿ってカートリッジホルダ８側に移動操作する。
この場合、メインタンク９の移動に伴い、インク導入管５７の凸部５７ｂがゴムパッキン５０ａにおけるインク導出口５０ａ1 内の空気排出開始位置に変位する。
【００５２】
しかる後、同図（Ｃ）に示すように、インク導入管５７における凸部５７ｂのテーパ面ｃが可動体５０ｂにおける凹部５０ｂ1 のテーパ面ｂに密接し、凸部５７ｂが凹部５０ｂ1 内に嵌合するまで、カートリッジホルダ８側にメインタンク９を移動操作する。
この場合、メインタンク９の移動に伴い、凸部５７ｂの押圧部５７ｂ2 が可動体５０ｂにおける凹部５０ｂ1 のテーパ面ｂに案内され、凸部５７ｂがゴムパッキン５０ａにおけるインク導出口５０ａ1 内の空気排出開始位置から空気排出終了位置に変位する。
このため、凸部５７ｂの胴部５７ｂ1 がインク導出口５０ａ1 内に圧入するとともに、押圧部５７ｂ2 がインク導出口５０ａ1 内の空気を凹部５０ｂ1 内に押し込み、この押し込まれたインク導出口５０ａ1 内の空気が空気排出路５７ｃを経て栓体５０外に排出される。
【００５３】
そして、同図（Ｄ）に示すように、メインタンク９がカートリッジホルダ８に装着（接続）されるまで、メインタンク９をインク導入管５７の軸線に沿ってカートリッジホルダ８側に移動操作する。
この場合、メインタンク９の移動に伴い、インク導入管５７がゴムパッキン５０ａ内に圧入する。また、可動体５０ｂが、栓体５０内をメインタンク９の移動方向と反対方向にばね部材５０ｃの弾撥力に抗して移動する。この際、凹部５０ｂ1 のテーパ面ｂを凸部５７ｂのテーパ面ｃに密接させた状態が維持される。
このため、インク導入管５７のインク導入口５７ａが栓体５０内に開口し、インク導入管５７と栓体５０とが連通し、同図（Ｄ）に矢印ｅで示す方向にインクパック２４からのインクをインク導入管５７内に流すインク流路が形成される。
このようにして、インクカートリッジとしてのメインタンク９がカートリッジホルダ８に接続される。
【００５４】
なお、本実施形態においては、凸部５７ｂと凹部５０ｂ1 とが嵌合すると、凹孔Ｇが可動体５０ｂによって閉塞されるため、凹孔Ｇ内に存在する空気が凹孔Ｇ内に閉じ込められる。このため、凹孔Ｇ内の空気がインクパック２４からインク導入管５７内に導出されるインク中に混入することはない。
【００５５】
以上のように、メインタンク９の接続時に栓体（インク導出管）５０およびインク導入管５７内へのインク導出口５０ａ1 内の空気の侵入を阻止することができるため、インク経路内におけるインク中に気泡が存在せず、印字障害の発生を防止することができる。
【００５６】
また、メインタンク９の接続時に可動体５０ｂの凹部５０ｂ1 内にインク導入管５７の凸部５７ｂが嵌合するため、栓体５０とインク導入管５７との軸合わせが簡単かつ確実に行われる。この場合、凹部５０ｂ1 および凸部５７ｂの各嵌合面に、栓体５０内にインク導入管５７を案内するためのテーパｂ，ｃが形成されているため、栓体５０内に対するインク導入管５７の圧入が円滑に行われる。
【００５７】
なお、本実施形態においては、空気排出路５７ｃの断面形状がほぼ半円形状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１２（Ａ）に示すように断面ほぼ矩形状の空気排出路５７Ａとしてもよい。
また、本実施形態においては、空気排出路５７ｃの個数が二個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、一個としてもよく、あるいは図１２（Ｂ）に示すように三個以上としても何等差し支えない。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、インクカートリッジの接続時に管内へのインク導出口内の空気の侵入を阻止して印字障害の発生を防止することができる。
また、印字障害の発生を防止可能なインクジェット式記録装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるインクカートリッジを使用し得るインクジェット式記録装置の一例を示した平面図である。
【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した模式図である。
【図３】本発明にかかるインクカートリッジの外観構成を示した斜視図である。
【図４】図３に示すＡ−Ａ線から矢印方向に視た状態のインクカートリッジの拡大断面図である。
【図５】図３に示したカートリッジ内に収納されたインクパックの構成を示した斜視図である。
【図６】インクカートリッジの一面側の端部およびカートリッジホルダに配置された接続機構の構成を示した断面図である。
【図７】カートリッジホルダに配置された接続機構を示した斜視図である。
【図８】本発明に係るインクカートリッジの接続構造を示す断面図である。
【図９】本発明に係るインクカートリッジの接続構造を示す分解斜視図である。
【図１０】（Ａ）および（Ｂ）は、本発明に係るインクカートリッジの接続構造におけるインク導入管の凸部の断面図とそのＢ−Ｂ線断面図である。
【図１１】（Ａ）乃至（Ｄ）は、インクカートリッジをカートリッジホルダに接続する場合の動作について説明するために示す断面図である。
【図１２】（Ａ）および（Ｂ）は、本発明に係るインクカートリッジの接続構造におけるインク導入管の凸部の変形例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 上ケース
４２ 下ケース
４２ｃ，４２ｄ 熱溶着用突起
５０ 栓体（インク導出管）
５０ａ ゴムパッキン
５０ａ1 インク導出口
５０ｂ 可動体
５０ｂ1 凹部
５０ｃ ばね部材
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
５７ａ インク導入口
５７ｂ 凸部
５７ｂ1 胴部
５７ｂ2 押圧部
ａ 弁座部
ｂ，ｃ テーパ面
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば空気加圧ポンプにより生成される空気圧を印加することにより、記録ヘッド側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の接続構造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に対して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】
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を配備する必要が生じる。
このため、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。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
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。
【０００５】
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溜することが可能となる。
【０００６】
この場合、記録ヘッドに対して供給されるメインタンクからのインク中に気泡が含まれないことが望ましいが、カートリッジホルダにメインタンクを装填する際にインク経路内に気泡が封入され、印字障害が発生するという技術的課題を抱えていた。
これは、カートリッジホルダが記録ヘッドにインク経路を介して接続されるインク導入管を有しており、一方メインタンクがインク導入管に接続可能なインク導出管およびこのインク導出管を開閉する弁体を有しているため、両管の接続に伴う弁開時に管外の空気が管内に侵入することによるものと考えられる。
【０００７】
すなわち、インク導入管のインク導出管内への圧入による押圧によって弁体を開放させて行われる両管の接続時に、インク導入管による圧入開始位置から弁体の押圧位置までの空間において存在する空気が、インク導出管内に閉じ込められて管外に排出されず、この空気がインク中に混入してしまうからである。
【０００８】
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、インクカートリッジ（メインタンク）のカートリッジホルダに対する接続時に管内への空気の侵入を阻止して印字障害の発生を防止することができるインクカートリッジの接続構造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。
【０００９】
【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かかるインクカートリッジの接続構造は、記録装置用ヘッドにインク経路を介して接続するインク導入管を有するカートリッジホルダと、前記カートリッジホルダのインク導入管に連通可能なインク導出管と、前記インク導出管の出口部分に設けられた円環状のゴムパッキンと、このインク導出管のインク導出口を開閉する弁体とを有するインクカートリッジとを備え、前記インクカートリッジのインク導出管内に前記インク導入管を圧入することにより、前記弁体を押圧して前記インク導出口を開放させるとともに、前記インク導出管と前記インク導入管とを連通させ、前記インクカートリッジを前記カートリッジホルダに接続する構造であって、前記インク導入管の圧入側側面にインク導入口が形成されると共に、前記インク導入管の圧入側端面に、前記弁体を押圧するインク導入管よりも径の小さな円柱状の凸部が設けられ、かつ前記凸部にはインク導入管の管軸線方向に空気排出路が延在し、前記インク導入管の凸部をゴムパッキンに圧入した空気排出状態において、前記空気排出路を介して前記インク導出口の内外が連通し、空気が排出され、更に、インク導入管をゴムパッキンに圧入することにより、弁体が移動するとともにインク導入口が開放され、前記インク導出管と前記インク導入管とが連通することを特徴とする。
【００１０】
このように構成されているため、インク導入管がインク導出管への圧入を開始してから、凸部が弁体を押圧してインク導出口を開放するまで、インク導出口内の空気が空気排出路を経てインク導出管外に排出される。
したがって、インクカートリッジの接続時に管内への空気の侵入を阻止することができるため、インク経路内におけるインク中に気泡が存在せず、印字障害の発生を防止することができる。
【００１１】
この場合、前記空気排出路が、前記凸部の外側面部に形成された凹溝であることが望ましい。
このように構成されているため、空気排出路を単一の直線路として形成加工することができる。このため、凹溝からなる空気排出路の形成加工が、二以上の直線路からなる（折曲路となる）孔明け加工と比較して簡単かつ確実に行われる。
【００１２】
また、前記弁体に、前記凸部に嵌合可能な凹部が設けら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、インクカートリッジの接続時にインク導入管とインク導出管との軸合わせが簡単かつ確実に行われる。
【００１３】
さらに、前記凹部および前記凸部の各嵌合面に、前記インク導出管内に前記インク導入管を案内するためのテーパが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、インク導出管内に対するインク導入管の圧入が円滑に行われる。
【００１４】
また、本発明に係るインクジェット式記録装置は、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に対して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た記録装置において、前記したインクカートリッジの接続構造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、印字障害の発生を防止可能なインクジェット式記録装置を提供することができる。
【００１５】
【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の接続構造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、走査ガイド部材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、後述するインクジェット式の記録ヘッド６が搭載されている。
【００１６】
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、本実施形態においては、その内部において各インクを一時的に貯溜するために、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。
【００１７】
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、後で詳細に説明するように、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。
【００１８】
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、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。
【００１９】
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、このキャップ部材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。
【００２０】
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。
【００２１】
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、弁開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。
【００２２】
さらに、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ようになされる。
【００２３】
前記メインタンク９としてのインクカートリッジの詳細な構成については後述するが、その概略構成は図２に示されたように、その外郭ケースが気密状態に形成されており、その内部には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内に前記圧力検出器２３を介した加圧空気が供給されるように構成されている。
【００２４】
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。
【００２５】
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。）に供給されるように構成されている。
【００２６】
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前記永久磁石３２による磁力線量に応じて、前記ホール素子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。
【００２７】
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、これに伴い前記永久磁石３２の位置も重力方向に移動する。それ故、前記永久磁石３２の移動によるホール素子３３ａ，３３ｂの電気的出力は、前記サブタンク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、前記インク補給バルブ２６が開弁される。
【００２８】
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、前記インク補給バルブ２６が閉弁される。このような繰り返しにより、前記メインタンク９から前記サブタンク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溜されるようになされる。
【００２９】
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。
なお、図２において符号１１は、前記したキャッピング手段を示す。このキャッピング手段１１に接続されたチューブは、図示せぬ吸引ポンプ（チューブポンプ）に接続されている。
【００３０】
図３乃至図５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）の例を示したものである。なお、図３はメインタンクの全体構成を示した斜視図であり、図４は図３に示すＡ−Ａ線から矢印方向に視た状態のメインタンクの拡大断面図である。また、図５は図３に示す外郭ケース内に収納されたインクパック２４の構成を示した斜視図である。
図３および図４に示すように、前記インクパック２４の外郭ケースは、上ケース４１および下ケース４２により構成されている。
このうち下ケース４２は、偏平状の函型形状になされており、上面部が開放されてその内部にはインクを封入した状態の前記インクパック２４（図５参照）が収納できるように構成されている。
【００３１】
本実施形態においては、図４に示されたように、前記下ケース４２に収納されたインクパック２４の各四辺を押さえるために、中央部が窓状に開口された四辺形の中蓋４３が挿入されている。さらに、前記下ケース４２の開口端縁に形成された鍔部４２ａおいて、太線で示したようにフィルム部材４４が熱溶着されて、前記下ケース４２が気密状態となるように閉塞されている。そして、その上部から偏平函型形状に成された前記上ケース４１が装着された構成とされている。
【００３２】
前記上ケース４１には、その内面に沿って楔形の爪部４１ａが間欠的に形成されている。この上ケース４１を下ケース４２に対して押し込むことにより、前記各爪部４１ａが下ケース４２の開口端縁に形成された前記鍔部４２ａに係合し、両者は一体に結合される。
この構成によって、前記フィルム部材４４で閉塞された前記下ケース４２内に加圧空気が導入された場合、前記フィルム部材４４は前記上ケース４１の内面に沿って添接するようにして位置しているので、加圧空気を受けて前記フィルム部材４４が外側に膨出するのを避けることができる。
【００３３】
図５は、前記のようにして形成される外郭ケース内に収納された前記インクパック２４の構成を示したものである。
このインクパック２４は、矩形状に形成された２枚の可撓性素材、例えばポリエチレンフィルムが用いられ、ガスバリア性の向上のために、例えばアルミ泊等によって表面にラミネート処理が施されている。そして、長手方向端縁におけるほぼ中央部にはインク導出管を構成する栓体５０（インク導出管）が取り付けられている。
【００３４】
前記栓体５０が取り付けられた側端部と、これに直交する二つの側端部との三辺が、先ず熱溶着によって接合されて袋状に形成される。なお、符号２４ｂは前記三辺に施された熱溶着部分を示す。
そして、前記のようにして袋状に形成されたインクパック２４における残りの一辺における開口を利用して、インクパック２４内にインクが導入され、最後に残りの一辺が熱溶着によって接合されて、インクパック２４内にインクが封入された状態とされる。なお、符号２４ｃは前記残りの一辺に施された熱溶着部分を示す。
【００３５】
以上のように構成されたインクカートリッジとしての前記メインタンク９は、図３に示されたように、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、前記カートリッジケースの前記一面における長手方向に沿った二箇所に離間した状態で配置されている。
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。
【００３６】
また、前記カートリッジケースにおける両開口孔５１のほぼ中間部には、前記インクパック２４からのインク導出管を構成する前記栓体５０が、図示せぬ気密用のＯリングを噛んだ状態で取り付けられている。
【００３７】
そして、前記カートリッジケースにおける各開口孔５１の両外側には、加圧空気導入口５２および回路基板５３がそれぞれ配置されている。
加圧空気導入口５２は、下ケース４２を成形する場合において同時に中空状に成形され、これを介してフィルム部材４４により閉塞された下ケース４２内に加圧空気が導入できるように構成されている。
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、前記メインタンク９に封入されたインクの種類，インク残量，シリアル番号および有効期限等のデータの授受がなされるように構成されている。
【００３８】
図６には、前記したように形成されたインクカートリッジとしてのメインタンク９の一面側の端部が断面状態で示されており、記録装置側のカートリッジホルダ８に配置された接続機構５５に対してメインタンク９が装着される状態を示している。また、図７には、カートリッジホルダ８側に配置された接続機構５５が斜視図の状態で示されている。
図６および図７に示すように、前記カートリッジホルダ８側には、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。前記メインタンク９側に形成された前記両開口孔５１が、各位置決めピン５６を包囲して装着されるように構成されている。
【００３９】
このように、カートリッジ（メインタンク９）側の位置決め用開口孔５１に対し、記録装置側に配置された２本の位置決めピン５６を装着することにより、メインタンク９の三次元方向の位置決めを達成することができる。そして、前記位置決めピン５６に対してメインタンク９が装着されることによって、カートリッジホルダ８（接続機構５５）側におけるほぼ中央部に配置された中空状のインク導入管５７が、前記栓体５０内に差し込まれ、メインタンク９からインクを導入できる態勢となされる。
【００４０】
また、前記メインタンク９の装着により、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することができる態勢になされる。さらに、前記メインタンク９側に配置された前記回路基板５３に対して複数の接触片を備えた端子機構５９が接続され、回路基板５３に備えられた半導体記憶手段との間で、データの授受が実現できる態勢になされる。
【００４１】
なお、前記メインタンク９を前記カートリッジホルダ８に装着した場合においては、図６に示すようにメインタンク９側に配置された前記回路基板５３が重力方向にして上部に位置する縦置き状態に装着される。
【００４２】
図８および図９は、本発明に係るインクカートリッジの接続構造を示す断面図と分解斜視図である。なお、図８は、前記メインタンク９の装着により、前記カートリッジホルダ８側に配置された前記インク導入管５７が、インク導出管を構成する前記栓体５０内に差し込まれ、前記メインタンク９のインクパック２４からインクが導出できるようになされる状態を示したものである。また、図９は、前記インク導入管５７が前記栓体５０内に差し込まれる前の状態を示したものである。
【００４３】
図８および図９において、前記インクパック２４側の前記栓体５０内の出口部分には、インク導出口５０ａ1 が内部に形成された円環状のゴムパッキン５０ａが嵌め込まれている。
また、前記した栓体５０内には、軸線方向に進退して前記インク導出口５０ａ1 を開閉し得るようになされた弁体としての可動体５０ｂが収納されている。この可動体５０ｂのカートリッジホルダ側端面中央部には、前記インク導入管５７の凸部（後述）を案内するためのテーパ面ｂを有し、先端面に向かって広がるように開口するほぼ円錐形状の凹部５０ｂ1 が設けられている。
【００４４】
そして、前記可動体５０ｂは、図８に二点鎖線で示すように、コイル状のばね部材５０ｃの付勢力によって、前記ゴムパッキン５０ａにおけるインク導出口５０ａ1 の開口周縁に突設された弁座部ａに着座して前記インク導出口５０ａ1 を閉塞する（弁閉状態となる）ように構成されている。また、前記可動体５０ｂは、図８に実線で示すように、前記インク導入管５７の前記栓体５０内への圧入による当接（押圧）によって押圧力を受け、この押圧動作に伴い前記弁座部ａから離間して前記インク導出口５０ａ1 を開放する（弁開状態となる）ように構成されている。
【００４５】
一方、前記インク導入管５７は、前記ゴムパッキン５０ａのインク導出口５０ａ1 内に圧入される有底管体からなり、カートリッジホルダ８側に配置されている。そして、インク導入管５７は、前記メインタンク９が前記カートリッジホルダ８に装着（接続）された状態において、前記栓体５０に軸線を一致させて連結されている。前記インク導入管５７の先端部には、管壁側方に開口するインク導入口５７ａが設けられている。
【００４６】
また、前記インク導入管５７の圧入側端面（管底面）には、前記可動体５０ｂを押圧する凸部５７ｂが一体に設けられている。この凸部５７ｂはインク導出口５０ａ内の空気を管外に排出する機能を有している。前記凸部５７ｂは、図１０（Ａ）および（Ｂ）に示すように、前記インク導入管５７の底面部に連接する胴部５７ｂ1 および前記凹部５０ｂ1 に嵌合可能な押圧部５７ｂ2 によって形成されている。このうち胴部５７ｂ1 はゴムパッキン５０ａ内に圧入可能な円柱状体によって形成され、押圧部５７ｂ2 は前記凹部５０ｂ1 のテーパ面ｂに適合（密接）するようなテーパ面ｃを有する截頭円錐形状体によって形成されている。
【００４７】
そして、前記凸部５７ｂには、前記インク導入管５７の前記栓体５０への圧入によって前記インク導出口５０ａ1 内の空気が排出される状態において、前記インク導出口５０ａ1 の内外に連通する二つの空気排出路５７ｃが設けられている。これら両空気排出路５７ｃは、前記胴部５７ｂ1 の断面中心点に関して点対称な部位に配置されている。そして、それぞれの空気排出路５７ｃは、前記胴部５７ｂ1 の外周面部に管軸線方向に延在する断面ほぼ半円形状の凹溝によって構成されている。これにより、空気排出路５７ｃを単一の直線路として形成加工することができる。このため、凹溝からなる空気排出路５７ｃの形成加工が、二以上の直線路からなる（折曲路となる）孔明け加工と比較して簡単かつ確実に行われる。
【００４８】
なお、前記インク導出口５０ａ1 内の空気が前記空気排出路５７ｃを経て管外に円滑に排出されるためには、図１０（Ｂ）に示すように、空気排出路５７ｃの二箇所に曲面部ｓ，ｔを形成し、これら曲面部ｓ，ｔの半径が次に示すように設定されることが望ましい。すなわち、図１０（Ｂ）に示すように、前記胴部５７ｂ1 の半径を１．７ｍｍの寸法に設定した場合に、曲面部ｓ，ｔがそれぞれ０．１ｍｍと０．２ｍｍに設定される。
また、図１０（Ｂ）において、符号Ｇは、前記凸部５７ｂ（インク導入管５７）の成形後（冷却時）におけるひけ発生を防止するために、前記凸部５７ｂに設けられた凹孔（開口半径０．２５ｍｍ）である。
【００４９】
次に、本実施形態に係るインクカートリッジの接続構造において、インクカートリッジをカートリッジホルダに接続する場合の動作につき、図１１（Ａ）乃至（Ｄ）を用いて説明する。
図１１（Ａ）乃至（Ｄ）は、インクカートリッジをカートリッジホルダに接続する場合の動作について説明するために示す断面図である。なお、同図（Ａ）は前記インク導入管５７が前記栓体５０内に挿入される前の状態を示し、同図（Ｂ）は前記インク導入管５７の凸部５７ｂが前記インク導出口５０ａ1 内の空気の排出を開始する直前の状態を示す。また、同図（Ｃ）は前記インク導入管５７の凸部５７ｂが前記インク導出口５０ａ内の空気の排出を終了した状態を示し、同図（Ｄ）は前記インク導入管５７が前記栓体５０に接続された後の状態を示す。
【００５０】
先ず、同図（Ａ）に示すように、栓体（インク導出管）５０の軸線をインク導入管５７の軸線に一致させ、インクカートリッジとしてのメインタンク９を記録装置側のカートリッジホルダ８に対向する位置に配置する。
この場合、ばね部材５０ｃによる矢印Ｅ方向の付勢力によって可動体５０ｂがゴムパッキン５０ａの弁座部ａに着座し、インク導出口５０ａ1 を閉塞する弁閉状態とされている。このため、メインタンク９のインクパック２４からインク導入管５７内へのインクの漏出が阻止される。
【００５１】
次いで、同図（Ｂ）に示すように、メインタンク９をインク導入管５７の軸線に沿ってカートリッジホルダ８側に移動操作する。
この場合、メインタンク９の移動に伴い、インク導入管５７の凸部５７ｂがゴムパッキン５０ａにおけるインク導出口５０ａ1 内の空気排出開始位置に変位する。
【００５２】
しかる後、同図（Ｃ）に示すように、インク導入管５７における凸部５７ｂのテーパ面ｃが可動体５０ｂにおける凹部５０ｂ1 のテーパ面ｂに密接し、凸部５７ｂが凹部５０ｂ1 内に嵌合するまで、カートリッジホルダ８側にメインタンク９を移動操作する。
この場合、メインタンク９の移動に伴い、凸部５７ｂの押圧部５７ｂ2 が可動体５０ｂにおける凹部５０ｂ1 のテーパ面ｂに案内され、凸部５７ｂがゴムパッキン５０ａにおけるインク導出口５０ａ1 内の空気排出開始位置から空気排出終了位置に変位する。
このため、凸部５７ｂの胴部５７ｂ1 がインク導出口５０ａ1 内に圧入するとともに、押圧部５７ｂ2 がインク導出口５０ａ1 内の空気を凹部５０ｂ1 内に押し込み、この押し込まれたインク導出口５０ａ1 内の空気が空気排出路５７ｃを経て栓体５０外に排出される。
【００５３】
そして、同図（Ｄ）に示すように、メインタンク９がカートリッジホルダ８に装着（接続）されるまで、メインタンク９をインク導入管５７の軸線に沿ってカートリッジホルダ８側に移動操作する。
この場合、メインタンク９の移動に伴い、インク導入管５７がゴムパッキン５０ａ内に圧入する。また、可動体５０ｂが、栓体５０内をメインタンク９の移動方向と反対方向にばね部材５０ｃの弾撥力に抗して移動する。この際、凹部５０ｂ1 のテーパ面ｂを凸部５７ｂのテーパ面ｃに密接させた状態が維持される。
このため、インク導入管５７のインク導入口５７ａが栓体５０内に開口し、インク導入管５７と栓体５０とが連通し、同図（Ｄ）に矢印ｅで示す方向にインクパック２４からのインクをインク導入管５７内に流すインク流路が形成される。
このようにして、インクカートリッジとしてのメインタンク９がカートリッジホルダ８に接続される。
【００５４】
なお、本実施形態においては、凸部５７ｂと凹部５０ｂ1 とが嵌合すると、凹孔Ｇが可動体５０ｂによって閉塞されるため、凹孔Ｇ内に存在する空気が凹孔Ｇ内に閉じ込められる。このため、凹孔Ｇ内の空気がインクパック２４からインク導入管５７内に導出されるインク中に混入することはない。
【００５５】
以上のように、メインタンク９の接続時に栓体（インク導出管）５０およびインク導入管５７内へのインク導出口５０ａ1 内の空気の侵入を阻止することができるため、インク経路内におけるインク中に気泡が存在せず、印字障害の発生を防止することができる。
【００５６】
また、メインタンク９の接続時に可動体５０ｂの凹部５０ｂ1 内にインク導入管５７の凸部５７ｂが嵌合するため、栓体５０とインク導入管５７との軸合わせが簡単かつ確実に行われる。この場合、凹部５０ｂ1 および凸部５７ｂの各嵌合面に、栓体５０内にインク導入管５７を案内するためのテーパｂ，ｃが形成されているため、栓体５０内に対するインク導入管５７の圧入が円滑に行われる。
【００５７】
なお、本実施形態においては、空気排出路５７ｃの断面形状がほぼ半円形状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１２（Ａ）に示すように断面ほぼ矩形状の空気排出路５７Ａとしてもよい。
また、本実施形態においては、空気排出路５７ｃの個数が二個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、一個としてもよく、あるいは図１２（Ｂ）に示すように三個以上としても何等差し支えない。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、インクカートリッジの接続時に管内へのインク導出口内の空気の侵入を阻止して印字障害の発生を防止することができる。
また、印字障害の発生を防止可能なインクジェット式記録装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるインクカートリッジを使用し得るインクジェット式記録装置の一例を示した平面図である。
【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した模式図である。
【図３】本発明にかかるインクカートリッジの外観構成を示した斜視図である。
【図４】図３に示すＡ−Ａ線から矢印方向に視た状態のインクカートリッジの拡大断面図である。
【図５】図３に示したカートリッジ内に収納されたインクパックの構成を示した斜視図である。
【図６】インクカートリッジの一面側の端部およびカートリッジホルダに配置された接続機構の構成を示した断面図である。
【図７】カートリッジホルダに配置された接続機構を示した斜視図である。
【図８】本発明に係るインクカートリッジの接続構造を示す断面図である。
【図９】本発明に係るインクカートリッジの接続構造を示す分解斜視図である。
【図１０】（Ａ）および（Ｂ）は、本発明に係るインクカートリッジの接続構造におけるインク導入管の凸部の断面図とそのＢ−Ｂ線断面図である。
【図１１】（Ａ）乃至（Ｄ）は、インクカートリッジをカートリッジホルダに接続する場合の動作について説明するために示す断面図である。
【図１２】（Ａ）および（Ｂ）は、本発明に係るインクカートリッジの接続構造におけるインク導入管の凸部の変形例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 上ケース
４２ 下ケース
４２ｃ，４２ｄ 熱溶着用突起
５０ 栓体（インク導出管）
５０ａ ゴムパッキン
５０ａ1 インク導出口
５０ｂ 可動体
５０ｂ1 凹部
５０ｃ ばね部材
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
５７ａ インク導入口
５７ｂ 凸部
５７ｂ1 胴部
５７ｂ2 押圧部
ａ 弁座部
ｂ，ｃ テーパ面
Claims (5)
- 記録装置用ヘッドにインク経路を介して接続するインク導入管を有するカートリッジホルダと、
前記カートリッジホルダのインク導入管に連通可能なインク導出管と、前記インク導出管の出口部分に設けられた円環状のゴムパッキンと、このインク導出管のインク導出口を開閉する弁体とを有するインクカートリッジとを備え、
前記インクカートリッジのインク導出管内に前記インク導入管を圧入することにより、前記弁体を押圧して前記インク導出口を開放させるとともに、前記インク導出管と前記インク導入管とを連通させ、前記インクカートリッジを前記カートリッジホルダに接続する構造であって、
前記インク導入管の圧入側側面にインク導入口が形成されると共に、前記インク導入管の圧入側端面に、前記弁体を押圧するインク導入管よりも径の小さな円柱状の凸部が設けられ、かつ前記凸部にはインク導入管の管軸線方向に空気排出路が延在し、
前記インク導入管の凸部をゴムパッキンに圧入した空気排出状態において、前記空気排出路を介して前記インク導出口の内外が連通し、空気が排出され、
更に、インク導入管をゴムパッキンに圧入することにより、弁体が移動するとともにインク導入口が開放され、前記インク導出管と前記インク導入管とが連通することを特徴とするインクカートリッジの接続構造。 - 前記空気排出路が、前記凸部の外側面部に形成された凹溝であることを特徴とする請求項１に記載されたインクカートリッジの接続構造。
- 前記弁体に、前記凸部に嵌合可能な凹部が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載されたインクカートリッジの接続構造。
- 前記凹部および前記凸部の各嵌合面に、前記インク導出管内に前記インク導入管を案内するためのテーパが形成されていることを特徴とする請求項３に記載されたインクカートリッジの接続構造。
- 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に対して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た記録装置において、
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載されたインクカートリッジの接続構造を用いたことを特徴とするインクジェット式記録装置。
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