JP3722030B2 - インクカートリッジおよびそのインク注入方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録装置用の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そのインク注入方法に関する。
【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。
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。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。
【０００３】
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。
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。
【０００４】
最近の記録装置においては、記録速度の向上を図る目的から、キャリッジの移動を高速で行うようになってきている。
このような記録装置においては、キャリッジの加減速に伴うインク供給チューブの伸張・屈曲によってその内部インクに圧力変動が生じてしまい、記録ヘッドからのインク滴の吐出を不安定にする。
【０００５】
このため、大気側に開放される下方インク収容室（インクタンク室）と、この下方インク収容室にインク流路を介して接続するヘッド接続用の上方インク収容室（インクエンド室）とを備え、この上方インク収容室とヘッド供給口とを結ぶ経路途中に差圧弁を配置してなるインクカートリッジが提案されている。
【０００６】
これによれば、負圧発生手段によってヘッド側に負圧が発生し、これに伴い差圧弁が開放して記録ヘッドにインクを供給するため、前記した圧力変動によるインクへの悪影響が少なくなり、記録ヘッドへのインクの供給を最適な水頭差で行うことができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなインクカートリッジにインクを注入する場合、インクカートリッジ（ケース）の外表面に設けられたインクタンク室に連通する開口部にインク注入具の先端部を位置付けてインク注入が行われる。そのためインクの注入当初にあってはインク注入位置（開口部）とインクタンク室の底部との距離が大きく、またインクの注入後（インク液面の上昇後）にあってもインク注入位置とインク液面との高低差がある。
このため、インク注入時にインク中に空気が混入し易くなり、インクタンク室内に泡立ちが発生するという課題があった。
【０００８】
本発明は、このような技術的課題を解決するためになされたもので、インク注入時にインク中への空気の混入を阻止することができ、もってインクタンク室の泡立ち発生を防止することができるインクカートリッジおよびそのインク注入方法を提供することを目的とする。
【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係るインクカートリッジは、記録装置用のヘッドに接続可能なインク供給口と、前記インク供給口と連通したインクエンド室と、前記ヘッド−カートリッジ接続状態において大気中に開放するインクタンク室と、前記インクエンド室とインクタンク室とを連通する連通流路と、前記インクタンク室にインクを注入するための開口部とを備えたインクカートリッジであって、前記インクタンク室内をインク注入方向に並列する二つの空間部に隔成する中間壁が設けられと共に、前記中間壁にインクを注入するノズルが挿通する貫通部が設けられ、かつ前記中間壁と開口部の間の空間部内に、前記連通流路のインクタンク室側の連通口が設けられ、前記インク注入によって生じるインクの泡立ちの中間壁と開口部の間の空間部内への移動が、前記中間壁によって阻止されることを特徴とする。
このように構成されているため、ケースの開口部より奥深い位置（貫通部付近）でインク注入を行うことができる。この場合、インクの注入当初にあってはインク注入位置とインクタンク室の底部との距離が小さいため、空気の巻き込みが少なくインクの泡立ちが少ない。またインク液面が上昇し、中間壁より高位置にある場合には、空気の巻き込みはなく、インクの泡立ちは抑制される。
したがって、インク注入時におけるインク中への空気の混入を阻止することができ、インクタンク室の泡立ち発生を防止することができる。
また、前記中間壁と開口部の間の空間部内に、前記連通流路のインクタンク室側の連通口が設けられているため、泡立ちのないインクを連通口を介して連通流路に供給でき、最終的にインク供給口に供給することができる。
【００１０】
ここで、前記開口部の形成位置と同一の側に、前記インクタンク室内の空気をインクの注入に伴い排出するための大気連通口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、インクタンク室に対するインクの注入が大気連通口から空気を排出しながら行われる。
また、前記貫通部が、前記開口部の軸線上に配置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、インクタンク室にインク注入機（インク注入具）によってインクを注入する場合、その注入部（先端部）はケースの開口部を挿通し、貫通部に位置させることができる。
【００１１】
さらに、前記貫通部は、インク注入具の先端部が前記貫通部を介して奥側の空間部に挿入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、インクタンク室においてインク注入具の先端部をケースの開口部に挿通させ、さらに奥側の空間部に位置付けてインク注入を確実に行うことができる。
なお、前記した貫通部は貫通した断面円形状の孔または断面Ｕ字状の孔であることが望ましい。
【００１２】
一方、本発明に係るインクカートリッジのインク注入方法によると、記録装置用のヘッドに接続可能なインク供給口と、前記インク供給口と連通したインクエンド室と、前記ヘッド−カートリッジ接続状態において大気中に開放するインクタンク室と、前記インクエンド室とインクタンク室とを連通する連通流路と、前記インクタンク室にインクを注入するための開口部とを備え、更に、前記インクタンク室内をインク注入方向に並列する二つの空間部に隔成する中間壁が設けられと共に、前記中間壁にインクを注入するノズルが挿通する貫通部が設けられ、かつ前記中間壁と開口部の間の空間部内に、前記連通流路のインクタンク室側の連通口が設けられているインクカートリッジカートリッジにインクを注入する方法であって、前記開口部及び中間壁の貫通部をノズルが挿通した状態において、中間壁より奥側の空間にインクを注入すると共に、前記インク注入によって生じるインクの泡立ちの中間壁と開口部の間の空間部内への移動が、前記中間壁によって阻止されることを特徴とする。
このような方法によると、インクタンク室においてケースの開口部より奥深い位置（貫通部付近）でインク注入を行うことができる。
したがって、インク注入時におけるインク中への空気の混入を阻止し、インクタンク室の泡立ち発生を防止するインクカートリッジを得ることができる。
また、前記中間壁と開口部の間の空間部内に、前記連通流路のインクタンク室側の連通口が設けられているため、泡立ちのないインクを連通口を介して連通流路に供給でき、最終的にインク供給口に供給することができる。
なお、前記した貫通部は貫通した断面円形状の孔または断面Ｕ字状の孔であることが望ましい。
【００１３】
ここで、インクを注入するにあたり、インク注入具の先端部を前記貫通部に挿通させて前記両空間部のうち奥側の空間部に位置付けることが望ましい。
このような方法によると、インク注入時にインクタンク室においてインク注入具の先端部をケースの開口部に挿通させ、さらに奥側の空間部に位置付けることにより、インク注入を確実に行うことができる。
また、前記インクタンク室内の空気を排出しながらインクを注入することが望ましい。
このような方法によると、インクタンク室に対するインクの注入が円滑に行われる。
【００１４】
【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そのインク注入方法につき、図に示す実施の形態に基づいて説明する。
先ず、インクカートリッジにつき、図１〜図１０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カートリッジの全体を分解して示す斜視図である。図２（ａ）および（ｂ）は、本発明の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および図４は、本発明の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である。図５および図６は、本発明の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である。図９は、本発明の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、本実施形態に係るインクカートリッジのインク注入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とインク注入孔を示す下面図である。
【００１５】
図２（ａ）および（ｂ）に示すインクカートリッジ１は、一方側に開口する平面ほぼ矩形状の容器本体（下ケース）２と、この容器本体２の開口部を封止する蓋体（上ケース）３とを有し、その内部がインク流路系および空気流路系（共に後述）から大略構成されている。
【００１６】
前記容器本体２の下方部には、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およびこのインク供給口４の側方に並列する第一開口部（開放孔）８５，第二開口部８６（共に図４および図５に図示）が設けられている。前記インク供給口４は後述するインクエンド室（差圧弁収容室）に連通され、前記第一開口部８５はインク収容室（インクタンク室）１１に連通されている。
【００１７】
前記インク供給口４内には、図１に示すように、ゴム等からなる略円柱状のシール部材２００が装着されている。このシール部材２００の中央部には、軸線方向に開口する貫通孔２００ａが設けられている。また、前記インク供給口４内には、前記インク供給針７２の挿抜によって前記貫通孔２００ａを開閉するスプリング受け（弁体）２０１が配設され、さらにこのスプリング受け２０１を前記シール部材２００に付勢する圧縮コイルスプリング２０２が弾装されている。
前記第二開口部８６は、図１０（ａ）および（ｂ）に示すように、大気連通口８６ａを介してインク収容室１１に連通され、またインク注入口８６ｂを介してインクエンド室（バッファ室１６，負圧発生手段収容室１７等）に連通されている。
【００１８】
前記容器本体２の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、図２（ａ）に示すように一方の係止部材５の下方部には回路基板（ＩＣ基板）７が配設され、他方の係止部材６の下方部には同図（ａ）および（ｂ）に示すようにバルブ収容室８が配設されている。
なお、前記回路基板７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を有している。
【００１９】
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、その内部空間中を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が進退する。そして前記内部空間の上部には、前記バルブ作動杆７０の進退によって回動する識別用のブロック８７の操作アーム６６が収容されている。また前記内部空間の下部には、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、この識別用凸部６８は、記録装置側のインク供給針７２（図９に図示）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による判定を可能にする位置に配置されている。
【００２０】
また、バルブ収容室８（大気開放室５０１）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大気導通孔としての貫通孔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、加圧フィルム（伸縮性フィルム）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。
【００２１】
前記加圧フィルム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シール部材によって形成されている。そして、この加圧フィルム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、インク収容室（インクタンク室）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。
【００２２】
前記大気開放弁６０１は、図８に示すように、前記貫通孔６０を開閉する弁体６５およびこの弁体６５を前記貫通孔６０の開口周縁に常時付勢する弾性部材（板ばね）６２を有している。このうち弾性部材６２の上方端部には貫通孔６２ｂが設けられ、この貫通孔６２ｂに突起６４が挿入され、前記突起６４によって移動規制（案内）される。一方、その下端部は前記容器本体２上に突起６３を介して固定されている。
【００２３】
なお、図１において、符号８８は前記容器本体２の上面部に前記ブロック８７に対応して貼付される識別用のラベル、８９は前記インク供給口４（貫通孔２００ａ）を封止するためのフィルム、９０は前記第一開口部８５，第二開口部８６を封止するためのフィルムである。また、９１はインク充填済みのインクカートリッジ１を包むための減圧パックである。
【００２４】
次に、前記した容器本体２内の「インク流路系」と「空気流路系」につき、図１〜図１０を用いて説明する。
「インク流路系」
前記インクカートリッジ１には、図１に示すように、前記容器本体２の正面側に内フィルム（遮気性フィルム）５６，５０２を介して前記蓋体３を接合することにより、また前記容器本体２の背面側に外フィルム（遮気性フィルム）５７を介して保護ラベル８３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（図９に図示）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インク収容室１１とされている。
【００２５】
前記インク収容室１１には、各高さ位置が互いに異なる二つの中間壁３００，３０１が配設されている。一方の中間壁３００は、前記インク収容室１１の片側側面部と所定の間隔をもって配置されている。他方の中間壁３０１は、前記インク収容室１１の底面部に対向し、前記中間壁３００のインク供給口側に配置されている。この中間壁３０１は、インク注入方向（上下）に並列する二つの空間部１１ａ，１１ｂに前記インクタンク室１１を隔成している。また、この中間壁３０１には、前記第一開口部８５の軸線と同一の軸線をもつ貫通部３０１ａが設けられている。この貫通部３０１ａは、後述するインク注入機（インク注入具）のノズル先端部を挿通させ、かつ前記両空間部１１ａ，１１ｂのうち奥側の空間部１１ａに位置付けるような開口部（切り欠き）によって形成されている。
なお、前記貫通部は図示した貫通した断面Ｕ字状の孔に限らず、貫通した断面円形形状の孔であってもよい。
【００２６】
一方、前記内部空間の上部領域は、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、前記記録ヘッド１１２に接続するインクエンド室（一部）を構成し、このインクエンド室の正面側が連通口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バッファ室（インク収容室）１６とされ、また他方側領域は負圧発生手段収容室（インク収容室）１７とされている。
【００２７】
前記バッファ室１６には、前記インク収容室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、上下位置に連通口１８ａ，１８ｂを有している。そして、この連通流路１８は、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（外フィルム５７）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を有する隔壁１９が設けられている。一方の連通口１９ａは、前記インク収容室１１内の下方領域にに開口する位置に配置されている。他方の連通口１９ｂは、前記インク収容室１１内の上方領域に開口する位置に配置されている。
【００２８】
一方、前記負圧発生手段収容室１７には、横長の仕切壁２２および環状の仕切壁２４によって、図７に示す差圧弁５２（膜弁）を収容する差圧弁収容室３３（図６に図示）と、同じく図７に示すフィルタ５５（不織布フィルタ）を収容するフィルタ室３４（図５に図示）とが形成されている。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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
前記領域３１は、前記仕切壁２２，２４，３０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。
【００３１】
前記差圧弁収容室３３には、図７に示すように、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、貫通孔５２ｃを有し、圧縮コイルスプリング５０によってフィルタ室側に付勢され、かつその外周縁が環状の厚肉部５２ａを介して容器本体２に超音波溶着によって固定されている。前記圧縮コイルスプリング５０は、一方端部が前記膜弁５２のスプリング受け５２ｂに、他方端部が前記差圧弁収容室３３内のスプリング受け２０３に支持されている。この圧縮コイルスプリング５０と前記膜弁５２の位置精度は、この差圧弁で差圧を制御する場合に重要な要素であり、図７に示すように、曲がりや位置ずれ等がなく、圧縮コイルスプリング５０で膜弁５２の凸部を配置する必要がある。
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。
【００３２】
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前記フィルタ５５が配置されている。このフィルタ室３４の開口部は前記内フィルム５６によって、また前記差圧弁収容室３３の開口部は前記外フィルム５７によって封止されている。そして、インク供給口４内の圧力が低下すると、膜弁５２が圧縮コイルスプリング５０の付勢力に抗して弁座部２５ｂから離れる（貫通孔５２ｃが開口する）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が圧縮コイルスプリング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。
【００３３】
「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および大気中に開口する幅広な凹溝３７（斜線部）が、さらには前記インク収容室１１（図５に図示）に至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、これらに通気性フィルム８４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、前記バッファ室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。この大気開放室５０１の開口部は、図１に示す前記内フィルム（遮気性フィルム）５０２によって封止されている。
【００３４】
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に示す操作アーム６６に当接して凸部６６ｂ（加圧フィルム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２０１がインク供給針７２の挿入によって開弁する。
【００３５】
そして、インク供給口４内の弁体２０１が開弁し、記録ヘッド１１２によって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）、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。
さらに、記録ヘッド１１２でのインクの消費が進行すると、インク収容室１１のインクが図４に示す連通流路１８を介してバッファ室１６に流れ込む。
【００３６】
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、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、バッファ室１６内にインク収容室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を経て負圧発生手段収容室１７に流れ込み、この負圧発生手段収容室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。
【００３７】
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。
このようにして、インクカートリッジ１から記録ヘッド１１２にインクが供給される。
【００３８】
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７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、放置によるインク収容室１１内のインク溶媒の蒸発が防止される。
【００３９】
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とインク収容室１１との連通が遮断される。
【００４０】
次に、本実施形態に係るインクカートリッジ１のインク注入方法につき、図５，図１０および図１１に基づいて説明する。なお、図１１は、本発明の実施形態に係るインクカートリッジの注入方法を説明するために示す概略図である。
本実施形態におけるインクカートリッジのインク注入方法は、インクタンク室１１に対するインクの注入位置を、インクタンク室１１において第一開口部８５より奥深い位置に配置して行う点に特徴がある。
【００４１】
そのため、図１１に示すようなインク注入機１００が用いられる。このインク注入機１００には、インクタンク室１１にインクを注入するためのノズル１００ｂおよびインクエンド室（バッファ室１６，負圧発生手段収容室１７等）にインクを注入するためのノズル１００ｃと、さらにはインクエンド室１１内の空気を排出するために真空吸引を行うためのノズル１００ａを備えている。そして、ノズル１００ａはインク供給口４に、ノズル１００ｂは第一開口部８５に、ノズル１００ｃは第二開口部８６に接続される。
【００４２】
ここで、前記ノズル１００ｂは図３〜５および図１１に示す中間壁３０１の貫通部３０１ａよりもカートリッジ内部に挿入配置される。
このように、ノズル１００ｂが第一開口部８５，貫通部３０１ａを挿通し、貫通部３０１ａより奥に（カートリッジ内の奥部）にインク注入位置を配置することにより、インク注入時のインクの泡立ち発生を防止することができる。すなわち、インク注入当初はノズル１００ｂのインク注入口とインク液面との高低差が少ないため、泡立ちが少ない。また、インクの注入が進行するにしたがい、インク液面が上昇すると、ノズル１００ｂのインク注入口は注入されたインク中に没入し、空気の巻き込みが生じないため、泡立ちが発生しない。仮に、インク注入時にインクの泡立ちが生じても、中間壁３０１によってその上昇が妨げられ、中間壁３０１と第一開口部８５との間にインクの泡立ちが生じることはない。
そのため、インク注入後にインクカートリッジ１の上下を反転（図５に示す状態）になすと、インクの泡立ちはインクカートリッジ１の上部に移動する。
その結果、泡立ちのないインクを連通口１９ａ，１９ｂを介して連通流路１８に供給でき、最終的にインク供給口４に供給することができる。
【００４３】
また、図１０に矢印（実線）で示すように第一開口部８５からインクをインクタンク室１１に供給する際、同図に矢印（一点鎖線）で示すように大気連通口８６ａからインクタンク室１１内の大気を逃がすことにより、ノズル１００ｂからのインク供給を可能としている。すなわち、インクタンク室１１は貫通孔６７を介して大気開放弁６０１に連通しているが、インクカートリッジ１がカートリッジホルダ７１に装着されていない状態にあっては、大気開放弁６０１は閉じている。このため、インク注入時におけるインクタンク１１内の大気（空気）を逃がすために前記大気連通口８６ａが設けられている。
この大気連通口８６ａは、インク注入口８６ｂと共に第二開口部８６に臨んで開口している。そのため、第二開口部８６をインク注入後にフィルム９０によって封止されることにより、大気連通口８６ａおよびインク注入口８６ｂを密閉することができる。
【００４４】
次に、ノズル１００ｃによるインクエンド室へのインク注入について、図１１に基づいて説明する。
ノズル１００ｃが接続される第二開口部８６のインク注入口８６ｂとインク供給口４との間には差圧弁５２が配置されている。そのため、インク供給口４側の圧力が低くなければ、インク供給口４までインクを充填することができない。
また、インクエンド室には空気の混入を防止する必要がある。そのため、ノズル１００ｃからインクを供給すると同時にインク供給口４側からノズル１００ａによって真空吸引がなされるように構成されている。
さらに、第二開口部８６のインク注入口８６ｂに近接して連通口１８ａが設けられているため、ノズル１００ｃから供給されたインクは連通口１８ａ，連通流路１８，バッファ室１６，負圧発生手段収容室１７を介してインク供給口４まで空気（大気）の混入していないインクが充填される。
【００４５】
次に、本実施形態におけるインク注入動作について、図１１に基づいて説明する。なお、インクカートリッジとしては、フィルム８９によってインク供給口４を、またフィルム９０によって第一開口部８５，第二開口部８６を封止（密閉）する前の前記インクカートリッジ１が用意される。
同図に示すように、インク注入機１００の各ノズル１００ａ〜１００ｃをインク供給口４，第一開口部８５，第二開口部８６（インク注入口８６ｂ）に接続した後、第一開口部８５からインク収容室１１にインクを注入するとともに、インク注入口８６ｂからインクエンド室（バッファ室１６，負圧発生手段収容室１７等）にインクを注入することにより行う。この際、インク収容室１１へのインク注入は、大気連通口８６ａ（図１０に図示）からインク収容室１１内の大気を排出しながら行う。
【００４６】
そして、インク収容室１１の容積の約５０％のインクが充填された時点でインクノズル１００ｂによるインクの注入を終了する。また、インクエンド室へのインク注入は、インク供給口４を介して真空吸引（真空度１００％）しながら行う。この場合、気泡残り，空気の混入を防止するために、インクをインクエンド室の容積の約１００％のインクを注入することが望ましい。なお、過剰に注入されたインクはインク供給口４から排出されてもよい。
ノズル１００ａ，１００ｂ，１００ｃによるインク注入後、第一開口部８５および第二開口部８６とインク供給口４とを密閉することによりインクの注入動作は終了する。
【００４７】
このように、本実施形態においては、インクの注入がインクタンク室においてケースの開口部より奥深い位置（貫通孔３０１ａ付近）で行われる。この場合、インクの注入当初にあってはインク注入位置とインクタンク室の底部との距離が小さく、またインクの注入後（インク液面の上昇後）にあってもインク注入位置とインク液面との高低差が小さい。
したがって、インク注入時におけるインク中への空気の混入を阻止することができ、インクタンク室の泡立ち発生を防止することができる。この場合、脱気モジュール等で脱気したインクを注入すれば、より効果的にインク注入時の泡立ち発生を防止することができる。特に泡立ち易いインクには好ましい。
【００４８】
なお、本実施形態においては、インク収容室１１の大気充填率を５０％と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、注入インク量に応じて適宜変更することが可能である。
【００４９】
【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そのインク注入方法によると、インク注入時にインク中への空気の混入を阻止することができ、インクタンク室の泡立ち発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るインクカートリッジの全体を分解して示す斜視図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、本発明の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、本実施形態に係るインクカートリッジのインク注入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とインク注入口を示す下面図である。
【図１１】本発明の実施形態に係るインクカートリッジの注入方法を説明するために示す概略図である。
【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 隔壁
１９ａ，１９ｂ 連通口
２５ 仕切壁
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 内フィルム
５７ 外フィルム
８５ 第一開口部
８６ 第二開口部
８６ａ 大気連通口
８６ｂ インク注入口
１００ インク注入機
１００ａ〜１００ｃ ノズル
３００，３０１ 中間壁
３０１ａ 貫通部
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録装置用の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そのインク注入方法に関する。
【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。
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。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。
【０００３】
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。
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。
【０００４】
最近の記録装置においては、記録速度の向上を図る目的から、キャリッジの移動を高速で行うようになってきている。
このような記録装置においては、キャリッジの加減速に伴うインク供給チューブの伸張・屈曲によってその内部インクに圧力変動が生じてしまい、記録ヘッドからのインク滴の吐出を不安定にする。
【０００５】
このため、大気側に開放される下方インク収容室（インクタンク室）と、この下方インク収容室にインク流路を介して接続するヘッド接続用の上方インク収容室（インクエンド室）とを備え、この上方インク収容室とヘッド供給口とを結ぶ経路途中に差圧弁を配置してなるインクカートリッジが提案されている。
【０００６】
これによれば、負圧発生手段によってヘッド側に負圧が発生し、これに伴い差圧弁が開放して記録ヘッドにインクを供給するため、前記した圧力変動によるインクへの悪影響が少なくなり、記録ヘッドへのインクの供給を最適な水頭差で行うことができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなインクカートリッジにインクを注入する場合、インクカートリッジ（ケース）の外表面に設けられたインクタンク室に連通する開口部にインク注入具の先端部を位置付けてインク注入が行われる。そのためインクの注入当初にあってはインク注入位置（開口部）とインクタンク室の底部との距離が大きく、またインクの注入後（インク液面の上昇後）にあってもインク注入位置とインク液面との高低差がある。
このため、インク注入時にインク中に空気が混入し易くなり、インクタンク室内に泡立ちが発生するという課題があった。
【０００８】
本発明は、このような技術的課題を解決するためになされたもので、インク注入時にインク中への空気の混入を阻止することができ、もってインクタンク室の泡立ち発生を防止することができるインクカートリッジおよびそのインク注入方法を提供することを目的とする。
【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係るインクカートリッジは、記録装置用のヘッドに接続可能なインク供給口と、前記インク供給口と連通したインクエンド室と、前記ヘッド−カートリッジ接続状態において大気中に開放するインクタンク室と、前記インクエンド室とインクタンク室とを連通する連通流路と、前記インクタンク室にインクを注入するための開口部とを備えたインクカートリッジであって、前記インクタンク室内をインク注入方向に並列する二つの空間部に隔成する中間壁が設けられと共に、前記中間壁にインクを注入するノズルが挿通する貫通部が設けられ、かつ前記中間壁と開口部の間の空間部内に、前記連通流路のインクタンク室側の連通口が設けられ、前記インク注入によって生じるインクの泡立ちの中間壁と開口部の間の空間部内への移動が、前記中間壁によって阻止されることを特徴とする。
このように構成されているため、ケースの開口部より奥深い位置（貫通部付近）でインク注入を行うことができる。この場合、インクの注入当初にあってはインク注入位置とインクタンク室の底部との距離が小さいため、空気の巻き込みが少なくインクの泡立ちが少ない。またインク液面が上昇し、中間壁より高位置にある場合には、空気の巻き込みはなく、インクの泡立ちは抑制される。
したがって、インク注入時におけるインク中への空気の混入を阻止することができ、インクタンク室の泡立ち発生を防止することができる。
また、前記中間壁と開口部の間の空間部内に、前記連通流路のインクタンク室側の連通口が設けられているため、泡立ちのないインクを連通口を介して連通流路に供給でき、最終的にインク供給口に供給することができる。
【００１０】
ここで、前記開口部の形成位置と同一の側に、前記インクタンク室内の空気をインクの注入に伴い排出するための大気連通口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、インクタンク室に対するインクの注入が大気連通口から空気を排出しながら行われる。
また、前記貫通部が、前記開口部の軸線上に配置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、インクタンク室にインク注入機（インク注入具）によってインクを注入する場合、その注入部（先端部）はケースの開口部を挿通し、貫通部に位置させることができる。
【００１１】
さらに、前記貫通部は、インク注入具の先端部が前記貫通部を介して奥側の空間部に挿入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、インクタンク室においてインク注入具の先端部をケースの開口部に挿通させ、さらに奥側の空間部に位置付けてインク注入を確実に行うことができる。
なお、前記した貫通部は貫通した断面円形状の孔または断面Ｕ字状の孔であることが望ましい。
【００１２】
一方、本発明に係るインクカートリッジのインク注入方法によると、記録装置用のヘッドに接続可能なインク供給口と、前記インク供給口と連通したインクエンド室と、前記ヘッド−カートリッジ接続状態において大気中に開放するインクタンク室と、前記インクエンド室とインクタンク室とを連通する連通流路と、前記インクタンク室にインクを注入するための開口部とを備え、更に、前記インクタンク室内をインク注入方向に並列する二つの空間部に隔成する中間壁が設けられと共に、前記中間壁にインクを注入するノズルが挿通する貫通部が設けられ、かつ前記中間壁と開口部の間の空間部内に、前記連通流路のインクタンク室側の連通口が設けられているインクカートリッジカートリッジにインクを注入する方法であって、前記開口部及び中間壁の貫通部をノズルが挿通した状態において、中間壁より奥側の空間にインクを注入すると共に、前記インク注入によって生じるインクの泡立ちの中間壁と開口部の間の空間部内への移動が、前記中間壁によって阻止されることを特徴とする。
このような方法によると、インクタンク室においてケースの開口部より奥深い位置（貫通部付近）でインク注入を行うことができる。
したがって、インク注入時におけるインク中への空気の混入を阻止し、インクタンク室の泡立ち発生を防止するインクカートリッジを得ることができる。
また、前記中間壁と開口部の間の空間部内に、前記連通流路のインクタンク室側の連通口が設けられているため、泡立ちのないインクを連通口を介して連通流路に供給でき、最終的にインク供給口に供給することができる。
なお、前記した貫通部は貫通した断面円形状の孔または断面Ｕ字状の孔であることが望ましい。
【００１３】
ここで、インクを注入するにあたり、インク注入具の先端部を前記貫通部に挿通させて前記両空間部のうち奥側の空間部に位置付けることが望ましい。
このような方法によると、インク注入時にインクタンク室においてインク注入具の先端部をケースの開口部に挿通させ、さらに奥側の空間部に位置付けることにより、インク注入を確実に行うことができる。
また、前記インクタンク室内の空気を排出しながらインクを注入することが望ましい。
このような方法によると、インクタンク室に対するインクの注入が円滑に行われる。
【００１４】
【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そのインク注入方法につき、図に示す実施の形態に基づいて説明する。
先ず、インクカートリッジにつき、図１〜図１０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カートリッジの全体を分解して示す斜視図である。図２（ａ）および（ｂ）は、本発明の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および図４は、本発明の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である。図５および図６は、本発明の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である。図９は、本発明の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、本実施形態に係るインクカートリッジのインク注入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とインク注入孔を示す下面図である。
【００１５】
図２（ａ）および（ｂ）に示すインクカートリッジ１は、一方側に開口する平面ほぼ矩形状の容器本体（下ケース）２と、この容器本体２の開口部を封止する蓋体（上ケース）３とを有し、その内部がインク流路系および空気流路系（共に後述）から大略構成されている。
【００１６】
前記容器本体２の下方部には、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およびこのインク供給口４の側方に並列する第一開口部（開放孔）８５，第二開口部８６（共に図４および図５に図示）が設けられている。前記インク供給口４は後述するインクエンド室（差圧弁収容室）に連通され、前記第一開口部８５はインク収容室（インクタンク室）１１に連通されている。
【００１７】
前記インク供給口４内には、図１に示すように、ゴム等からなる略円柱状のシール部材２００が装着されている。このシール部材２００の中央部には、軸線方向に開口する貫通孔２００ａが設けられている。また、前記インク供給口４内には、前記インク供給針７２の挿抜によって前記貫通孔２００ａを開閉するスプリング受け（弁体）２０１が配設され、さらにこのスプリング受け２０１を前記シール部材２００に付勢する圧縮コイルスプリング２０２が弾装されている。
前記第二開口部８６は、図１０（ａ）および（ｂ）に示すように、大気連通口８６ａを介してインク収容室１１に連通され、またインク注入口８６ｂを介してインクエンド室（バッファ室１６，負圧発生手段収容室１７等）に連通されている。
【００１８】
前記容器本体２の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、図２（ａ）に示すように一方の係止部材５の下方部には回路基板（ＩＣ基板）７が配設され、他方の係止部材６の下方部には同図（ａ）および（ｂ）に示すようにバルブ収容室８が配設されている。
なお、前記回路基板７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を有している。
【００１９】
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、その内部空間中を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が進退する。そして前記内部空間の上部には、前記バルブ作動杆７０の進退によって回動する識別用のブロック８７の操作アーム６６が収容されている。また前記内部空間の下部には、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、この識別用凸部６８は、記録装置側のインク供給針７２（図９に図示）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による判定を可能にする位置に配置されている。
【００２０】
また、バルブ収容室８（大気開放室５０１）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大気導通孔としての貫通孔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、加圧フィルム（伸縮性フィルム）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。
【００２１】
前記加圧フィルム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シール部材によって形成されている。そして、この加圧フィルム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、インク収容室（インクタンク室）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。
【００２２】
前記大気開放弁６０１は、図８に示すように、前記貫通孔６０を開閉する弁体６５およびこの弁体６５を前記貫通孔６０の開口周縁に常時付勢する弾性部材（板ばね）６２を有している。このうち弾性部材６２の上方端部には貫通孔６２ｂが設けられ、この貫通孔６２ｂに突起６４が挿入され、前記突起６４によって移動規制（案内）される。一方、その下端部は前記容器本体２上に突起６３を介して固定されている。
【００２３】
なお、図１において、符号８８は前記容器本体２の上面部に前記ブロック８７に対応して貼付される識別用のラベル、８９は前記インク供給口４（貫通孔２００ａ）を封止するためのフィルム、９０は前記第一開口部８５，第二開口部８６を封止するためのフィルムである。また、９１はインク充填済みのインクカートリッジ１を包むための減圧パックである。
【００２４】
次に、前記した容器本体２内の「インク流路系」と「空気流路系」につき、図１〜図１０を用いて説明する。
「インク流路系」
前記インクカートリッジ１には、図１に示すように、前記容器本体２の正面側に内フィルム（遮気性フィルム）５６，５０２を介して前記蓋体３を接合することにより、また前記容器本体２の背面側に外フィルム（遮気性フィルム）５７を介して保護ラベル８３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（図９に図示）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インク収容室１１とされている。
【００２５】
前記インク収容室１１には、各高さ位置が互いに異なる二つの中間壁３００，３０１が配設されている。一方の中間壁３００は、前記インク収容室１１の片側側面部と所定の間隔をもって配置されている。他方の中間壁３０１は、前記インク収容室１１の底面部に対向し、前記中間壁３００のインク供給口側に配置されている。この中間壁３０１は、インク注入方向（上下）に並列する二つの空間部１１ａ，１１ｂに前記インクタンク室１１を隔成している。また、この中間壁３０１には、前記第一開口部８５の軸線と同一の軸線をもつ貫通部３０１ａが設けられている。この貫通部３０１ａは、後述するインク注入機（インク注入具）のノズル先端部を挿通させ、かつ前記両空間部１１ａ，１１ｂのうち奥側の空間部１１ａに位置付けるような開口部（切り欠き）によって形成されている。
なお、前記貫通部は図示した貫通した断面Ｕ字状の孔に限らず、貫通した断面円形形状の孔であってもよい。
【００２６】
一方、前記内部空間の上部領域は、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、前記記録ヘッド１１２に接続するインクエンド室（一部）を構成し、このインクエンド室の正面側が連通口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バッファ室（インク収容室）１６とされ、また他方側領域は負圧発生手段収容室（インク収容室）１７とされている。
【００２７】
前記バッファ室１６には、前記インク収容室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、上下位置に連通口１８ａ，１８ｂを有している。そして、この連通流路１８は、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（外フィルム５７）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を有する隔壁１９が設けられている。一方の連通口１９ａは、前記インク収容室１１内の下方領域にに開口する位置に配置されている。他方の連通口１９ｂは、前記インク収容室１１内の上方領域に開口する位置に配置されている。
【００２８】
一方、前記負圧発生手段収容室１７には、横長の仕切壁２２および環状の仕切壁２４によって、図７に示す差圧弁５２（膜弁）を収容する差圧弁収容室３３（図６に図示）と、同じく図７に示すフィルタ５５（不織布フィルタ）を収容するフィルタ室３４（図５に図示）とが形成されている。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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
前記領域３１は、前記仕切壁２２，２４，３０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。
【００３１】
前記差圧弁収容室３３には、図７に示すように、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、貫通孔５２ｃを有し、圧縮コイルスプリング５０によってフィルタ室側に付勢され、かつその外周縁が環状の厚肉部５２ａを介して容器本体２に超音波溶着によって固定されている。前記圧縮コイルスプリング５０は、一方端部が前記膜弁５２のスプリング受け５２ｂに、他方端部が前記差圧弁収容室３３内のスプリング受け２０３に支持されている。この圧縮コイルスプリング５０と前記膜弁５２の位置精度は、この差圧弁で差圧を制御する場合に重要な要素であり、図７に示すように、曲がりや位置ずれ等がなく、圧縮コイルスプリング５０で膜弁５２の凸部を配置する必要がある。
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。
【００３２】
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前記フィルタ５５が配置されている。このフィルタ室３４の開口部は前記内フィルム５６によって、また前記差圧弁収容室３３の開口部は前記外フィルム５７によって封止されている。そして、インク供給口４内の圧力が低下すると、膜弁５２が圧縮コイルスプリング５０の付勢力に抗して弁座部２５ｂから離れる（貫通孔５２ｃが開口する）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が圧縮コイルスプリング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。
【００３３】
「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および大気中に開口する幅広な凹溝３７（斜線部）が、さらには前記インク収容室１１（図５に図示）に至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、これらに通気性フィルム８４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、前記バッファ室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。この大気開放室５０１の開口部は、図１に示す前記内フィルム（遮気性フィルム）５０２によって封止されている。
【００３４】
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に示す操作アーム６６に当接して凸部６６ｂ（加圧フィルム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２０１がインク供給針７２の挿入によって開弁する。
【００３５】
そして、インク供給口４内の弁体２０１が開弁し、記録ヘッド１１２によって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）、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。
さらに、記録ヘッド１１２でのインクの消費が進行すると、インク収容室１１のインクが図４に示す連通流路１８を介してバッファ室１６に流れ込む。
【００３６】
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、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、バッファ室１６内にインク収容室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を経て負圧発生手段収容室１７に流れ込み、この負圧発生手段収容室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。
【００３７】
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。
このようにして、インクカートリッジ１から記録ヘッド１１２にインクが供給される。
【００３８】
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７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、放置によるインク収容室１１内のインク溶媒の蒸発が防止される。
【００３９】
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とインク収容室１１との連通が遮断される。
【００４０】
次に、本実施形態に係るインクカートリッジ１のインク注入方法につき、図５，図１０および図１１に基づいて説明する。なお、図１１は、本発明の実施形態に係るインクカートリッジの注入方法を説明するために示す概略図である。
本実施形態におけるインクカートリッジのインク注入方法は、インクタンク室１１に対するインクの注入位置を、インクタンク室１１において第一開口部８５より奥深い位置に配置して行う点に特徴がある。
【００４１】
そのため、図１１に示すようなインク注入機１００が用いられる。このインク注入機１００には、インクタンク室１１にインクを注入するためのノズル１００ｂおよびインクエンド室（バッファ室１６，負圧発生手段収容室１７等）にインクを注入するためのノズル１００ｃと、さらにはインクエンド室１１内の空気を排出するために真空吸引を行うためのノズル１００ａを備えている。そして、ノズル１００ａはインク供給口４に、ノズル１００ｂは第一開口部８５に、ノズル１００ｃは第二開口部８６に接続される。
【００４２】
ここで、前記ノズル１００ｂは図３〜５および図１１に示す中間壁３０１の貫通部３０１ａよりもカートリッジ内部に挿入配置される。
このように、ノズル１００ｂが第一開口部８５，貫通部３０１ａを挿通し、貫通部３０１ａより奥に（カートリッジ内の奥部）にインク注入位置を配置することにより、インク注入時のインクの泡立ち発生を防止することができる。すなわち、インク注入当初はノズル１００ｂのインク注入口とインク液面との高低差が少ないため、泡立ちが少ない。また、インクの注入が進行するにしたがい、インク液面が上昇すると、ノズル１００ｂのインク注入口は注入されたインク中に没入し、空気の巻き込みが生じないため、泡立ちが発生しない。仮に、インク注入時にインクの泡立ちが生じても、中間壁３０１によってその上昇が妨げられ、中間壁３０１と第一開口部８５との間にインクの泡立ちが生じることはない。
そのため、インク注入後にインクカートリッジ１の上下を反転（図５に示す状態）になすと、インクの泡立ちはインクカートリッジ１の上部に移動する。
その結果、泡立ちのないインクを連通口１９ａ，１９ｂを介して連通流路１８に供給でき、最終的にインク供給口４に供給することができる。
【００４３】
また、図１０に矢印（実線）で示すように第一開口部８５からインクをインクタンク室１１に供給する際、同図に矢印（一点鎖線）で示すように大気連通口８６ａからインクタンク室１１内の大気を逃がすことにより、ノズル１００ｂからのインク供給を可能としている。すなわち、インクタンク室１１は貫通孔６７を介して大気開放弁６０１に連通しているが、インクカートリッジ１がカートリッジホルダ７１に装着されていない状態にあっては、大気開放弁６０１は閉じている。このため、インク注入時におけるインクタンク１１内の大気（空気）を逃がすために前記大気連通口８６ａが設けられている。
この大気連通口８６ａは、インク注入口８６ｂと共に第二開口部８６に臨んで開口している。そのため、第二開口部８６をインク注入後にフィルム９０によって封止されることにより、大気連通口８６ａおよびインク注入口８６ｂを密閉することができる。
【００４４】
次に、ノズル１００ｃによるインクエンド室へのインク注入について、図１１に基づいて説明する。
ノズル１００ｃが接続される第二開口部８６のインク注入口８６ｂとインク供給口４との間には差圧弁５２が配置されている。そのため、インク供給口４側の圧力が低くなければ、インク供給口４までインクを充填することができない。
また、インクエンド室には空気の混入を防止する必要がある。そのため、ノズル１００ｃからインクを供給すると同時にインク供給口４側からノズル１００ａによって真空吸引がなされるように構成されている。
さらに、第二開口部８６のインク注入口８６ｂに近接して連通口１８ａが設けられているため、ノズル１００ｃから供給されたインクは連通口１８ａ，連通流路１８，バッファ室１６，負圧発生手段収容室１７を介してインク供給口４まで空気（大気）の混入していないインクが充填される。
【００４５】
次に、本実施形態におけるインク注入動作について、図１１に基づいて説明する。なお、インクカートリッジとしては、フィルム８９によってインク供給口４を、またフィルム９０によって第一開口部８５，第二開口部８６を封止（密閉）する前の前記インクカートリッジ１が用意される。
同図に示すように、インク注入機１００の各ノズル１００ａ〜１００ｃをインク供給口４，第一開口部８５，第二開口部８６（インク注入口８６ｂ）に接続した後、第一開口部８５からインク収容室１１にインクを注入するとともに、インク注入口８６ｂからインクエンド室（バッファ室１６，負圧発生手段収容室１７等）にインクを注入することにより行う。この際、インク収容室１１へのインク注入は、大気連通口８６ａ（図１０に図示）からインク収容室１１内の大気を排出しながら行う。
【００４６】
そして、インク収容室１１の容積の約５０％のインクが充填された時点でインクノズル１００ｂによるインクの注入を終了する。また、インクエンド室へのインク注入は、インク供給口４を介して真空吸引（真空度１００％）しながら行う。この場合、気泡残り，空気の混入を防止するために、インクをインクエンド室の容積の約１００％のインクを注入することが望ましい。なお、過剰に注入されたインクはインク供給口４から排出されてもよい。
ノズル１００ａ，１００ｂ，１００ｃによるインク注入後、第一開口部８５および第二開口部８６とインク供給口４とを密閉することによりインクの注入動作は終了する。
【００４７】
このように、本実施形態においては、インクの注入がインクタンク室においてケースの開口部より奥深い位置（貫通孔３０１ａ付近）で行われる。この場合、インクの注入当初にあってはインク注入位置とインクタンク室の底部との距離が小さく、またインクの注入後（インク液面の上昇後）にあってもインク注入位置とインク液面との高低差が小さい。
したがって、インク注入時におけるインク中への空気の混入を阻止することができ、インクタンク室の泡立ち発生を防止することができる。この場合、脱気モジュール等で脱気したインクを注入すれば、より効果的にインク注入時の泡立ち発生を防止することができる。特に泡立ち易いインクには好ましい。
【００４８】
なお、本実施形態においては、インク収容室１１の大気充填率を５０％と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、注入インク量に応じて適宜変更することが可能である。
【００４９】
【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そのインク注入方法によると、インク注入時にインク中への空気の混入を阻止することができ、インクタンク室の泡立ち発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るインクカートリッジの全体を分解して示す斜視図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、本発明の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、本実施形態に係るインクカートリッジのインク注入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とインク注入口を示す下面図である。
【図１１】本発明の実施形態に係るインクカートリッジの注入方法を説明するために示す概略図である。
【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 隔壁
１９ａ，１９ｂ 連通口
２５ 仕切壁
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 内フィルム
５７ 外フィルム
８５ 第一開口部
８６ 第二開口部
８６ａ 大気連通口
８６ｂ インク注入口
１００ インク注入機
１００ａ〜１００ｃ ノズル
３００，３０１ 中間壁
３０１ａ 貫通部
Claims (8)
- 記録装置用のヘッドに接続可能なインク供給口と、前記インク供給口と連通したインクエンド室と、前記ヘッド−カートリッジ接続状態において大気中に開放するインクタンク室と、前記インクエンド室とインクタンク室とを連通する連通流路と、前記インクタンク室にインクを注入するための開口部とを備えたインクカートリッジであって、
前記インクタンク室内をインク注入方向に並列する二つの空間部に隔成する中間壁が設けられと共に、前記中間壁にインクを注入するノズルが挿通する貫通部が設けられ、かつ前記中間壁と開口部の間の空間部内に、前記連通流路のインクタンク室側の連通口が設けられ、
前記インク注入によって生じるインクの泡立ちの中間壁と開口部の間の空間部内への移動が、前記中間壁によって阻止されることを特徴とするインクカートリッジ。 - 前記開口部の形成位置と同一の側に、前記インクタンク室内の空気をインクの注入に伴い排出するための大気連通口が設けられてい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。
- 前記貫通部が、前記開口部の軸線上に配置さ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。
- 前記貫通部は、インク注入具の先端部が前記貫通部を介して奥側の空間部に挿入可能に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載されたインクカートリッジ。
- 前記貫通部は貫通した断面円形形状の孔または断面Ｕ字状の孔であることを特徴とする請求項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。
- 記録装置用のヘッドに接続可能なインク供給口と、前記インク供給口と連通したインクエンド室と、前記ヘッド−カートリッジ接続状態において大気中に開放するインクタンク室と、前記インクエンド室とインクタンク室とを連通する連通流路と、前記インクタンク室にインクを注入するための開口部とを備え、
更に、前記インクタンク室内をインク注入方向に並列する二つの空間部に隔成する中間壁が設けられと共に、前記中間壁にインクを注入するノズルが挿通する貫通部が設けられ、かつ前記中間壁と開口部の間の空間部内に、前記連通流路のインクタンク室側の連通口が設けられているインクカートリッジカートリッジにインクを注入する方法であって、
前記開口部及び中間壁の貫通部をノズルが挿通した状態において、中間壁より奥側の空間にインクを注入すると共に、前記インク注入によって生じるインクの泡立ちの中間壁と開口部の間の空間部内への移動が、前記中間壁によって阻止されることを特徴とするインクカートリッジカートリッジにインクを注入する方法。 - インクを注入するにあたり、インク注入具の先端部を前記貫通部に挿通させて前記両空間部のうち奥側の空間部に位置付けることを特徴とする請求項６に記載されたインクカートリッジ。
- 前記インクタンク室内の空気を排出しながらインクを注入することを特徴とする請求項６または請求項７に記載されたインクカートリッジのインク注入方法。
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