JP4492144B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェット記録装置に関し、特に、インクカートリッジと接続されインクカートリッジ内部と連通する中空状のインク抽出部材及び中空状の外気導入部材を備えるインクジェット記録装置に関するものである。

インクカートリッジのインクジェット記録装置への装着は、インクカートリッジをインクジェット記録装置側に押し込んで行われる。インクカートリッジには、そのインクカートリッジの内部と外部との連通を封止するゴム栓が取り付けられている。インクジェット記録装置には、そのゴム栓を突き刺し可能な先端が尖形に形成された中空針が突出して設けられ、インクカートリッジをインクジェット記録装置側に押し込んで装着すると、中空針がゴム栓を突き刺すことによりインクカートリッジ内と中空針とが連通し、インクジェット記録装置側にインクを供給可能となる。よって、先端尖形に形成された中空針は、ユーザー側にその先端を突起して配設されるため、その先端にユーザーが触れることに対する安全性の確保が必要となる。

特開平３−１９７０５２号公報（特許文献１）には、中空針を保護する保護装置が備えられたインクジェット記録装置が開示されている。保護装置は、中空針がインクカートリッジの挿入側に露出することを防止するために中空針とインクカートリッジの挿入側との間に板状の保護板が配設されている。インクカートリッジが装着される際、遮蔽位置にある保護板のロックが外れて中空針が露出する。さらに、インクカートリッジを差し込むことにより中空針がゴム栓を突き刺し装着される。また、インクカートリッジを脱着すると、保護板がねじりコイルバネにより遮蔽位置に起こされ、ロック部材によってその位置に保持される。よって、中空針がユーザー側から触れないようにされる。
特開平３−１９７０５２号公報（第２図等）

しかしながら、上述のように、保護装置を備えるインクジェット記録装置では、保護板とロック部材、ねじりコイルバネなどを必要とするので、その各部品を取り付けるスペースを確保する必要がありインクジェット記録装置が大規模化すると共に、部品点数が増えるため製作コストが高くなるという問題点があった。

本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであり、生産コストを低減して安全性を向上することができるインクジェット記録装置を提供することを目的としている。

請求項１記載のインクジェット記録装置は、インクを吐出して記録を行う記録ヘッドと、インクを貯留するインクカートリッジと着脱可能に接続してそのインクカートリッジから抽出したインクを前記記録ヘッドへ供給する中空状の抽出部材とを備え、前記インクカートリッジは、前記抽出部材と連通して前記インクをその抽出部材へ供給する流路と、その流路を前記抽出部材に対して選択的に連通及び遮断する弁部材と、前記弁部材よりも下流側において前記抽出部材の外周に密着可能なシール手段とを備えており、前記抽出部材は、前記シール手段に挿入され前記弁部材を押したとき、前記シール手段よりも前記弁部材側に位置してその抽出部材の内部流路を前記流路と連通させる連通口と、前記抽出部材が前記シール手段に挿入されるとき、前記弁部材と前記抽出部材との間の空気を前記インクカートリッジ外に排出する排気通路とを備えている。

請求項２記載のインクジェット記録装置は、請求項１に記載のインクジェット記録装置において、前記排気通路は、前記抽出部材が前記シール手段に挿入され前記弁部材をほぼ押す前の位置に達するまで、前記シール手段よりも前記インクカートリッジ内と外とを連通させる長さを有している。

請求項３記載のインクジェット記録装置は、請求項２記載のインクジェット記録装置において、前記排気通路は、前記抽出部材の連通口が前記流路と連通したとき、前記シール手段によって前記インクカートリッジ外との連通が遮断される。

請求項４記載のインクジェット記録装置は、請求項１から３のいずれかに記載のインクジェット記録装置において、前記排気通路は、前記抽出部材の外周壁の外面に沿って溝状に形成されている。

請求項１記載のインクジェット記録装置によれば、そのインクジェット記録装置と着脱可能に接続されるインクカートリッジには、抽出部材と連通してインクをその抽出部材へ供給する流路と、その流路を抽出部材に対して選択的に連通及び遮断する弁部材と、弁部材よりも下流側において抽出部材の外周に密着可能なシール手段とが備えられている。また、抽出部材は、シール手段より弁部材側に位置し抽出部材の内部流路と流路とを連通する連通口と、弁部材と抽出部材との間の空気をインクカートリッジ外部に排出する排気通路とが備えられている。よって、抽出部材がシール手段に挿入されて弁部材を押すときには、シール手段によって抽出部材の外周が密閉されるので、抽出部材の外周からのインク漏れを防止することができるという効果があり、さらに、弁部材と抽出部材との間の空気が排気通路を介してインクカートリッジ外に排気されるので、抽出部材の内部流路に空気が流れ込むことを防止し、インクの正常な吐出を維持することができるという効果がある。

請求項２記載のインクジェット記録装置によれば、請求項１に記載のインクジェット記録装置の奏する効果に加え、排気通路は、抽出部材がシール手段に挿入され弁部材をほぼ押す前の位置に達するまで、シール手段よりもインクカートリッジ内と外とを連通させる長さを有しているので、流路と抽出部材の内部流路とが連通する直前まで空気を排気することができ、空気の侵入を確実に阻止することができるという効果がある。

請求項３記載のインクジェット記録装置によれば、請求項２記載のインクジェット記録装置の奏する効果に加え、排気通路は、抽出部材の連通口が流路と連通したとき、シール手段によってインクカートリッジ外との連通が遮断されるので、排気通路を介してインクがインクカートリッジ外に漏れ出すことを防止することができるという効果がある。

請求項４記載のインクジェット記録装置によれば、請求項１から３のいずれかに記載のインクジェット記録装置の奏する効果に加え、排気通路は、抽出部材の外周壁の外面に沿って溝状に形成されているので、抽出部材の製作が容易となり生産コストを低減することができるという効果がある。

以下、本発明の好ましい実施例について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施例におけるインクカートリッジ１と、そのインクカートリッジ１を装着するインクジェット記録装置２とを示した概略図である。

インクカートリッジ１は、インクを吐出する記録ヘッド７を備えたインクジェット記録装置２に着脱可能に構成され、記録ヘッド７に供給するインクを貯留するためのものである。

インクカートリッジ１は、上面を開放した中空箱状の本体ケース１ａと、その本体ケース１ａの開放上面を密閉する蓋１ｂとを備え、記録ヘッド７に供給するインクは本体ケース１ａの内部に形成されるインク室１６（図２参照）に貯留されている。尚、インクジェット記録装置２には、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のカラーインクがそれぞれ充填された複数個のインクカートリッジが装着される。

インクジェット記録装置２は、インクカートリッジ１を着脱可能に装着する装着部３と、インクカートリッジ１からインク供給チューブ４を介して供給されるインクを貯留するタンク５と、そのタンク５に貯留されたインクを記録用紙６に向けて吐出する記録ヘッド７と、タンク５と記録ヘッド７とが搭載され直線方向に往復動作するキャリッジ８と、そのキャリッジ８が往復移動するガイドとなるキャリッジ軸９と、記録用紙６を搬送する搬送機構１０と、パージ装置１１とを備えている。

装着部３は、ベース部３ａと、そのベース部３ａの両側から立設するガイド部３ｂとから成り、ガイド部３ｂに挟まれたベース部３ａからは、インクカートリッジ１内に貯留されたインクを抽出する中空状のインク抽出管１２と、インクカートリッジ１内に外気を導入する中空状の外気導入管１３とが突出して配設されている。

このインク抽出管１２の一端側には、インク供給チューブ４が連結され、インク抽出管１２は、インク供給チューブ４を介してタンク５と連通されている。外気導入管１３の一端側には、外気導入チューブ１５が連結され、外気導入管１３は、外気導入チューブ１５を介して外気と連通されている。

インクカートリッジ１は装着部３に対して垂直方向（矢印Ｘ方向）から装着される。この際、インク抽出管１２と外気導入管１３とは、インクカートリッジ１の内部に備えられた各弁部材３２，５２（図２参照）に当接し、その各弁部材３２，５２をインク室１６側に押し上げ、インク室１６の内部と連通する。インク抽出管１２と外気導入管１３のインクカートリッジ１と接続する側の端部は、垂直方向に延び、それぞれ端面の開口を上方に向け開口している。

記録ヘッド７には、記録用紙６と対向する面に複数のノズル孔が備えられ、圧電素子からなるアクチュエータを駆動することによって、ノズル孔からタンク５に貯留されたインクが記録用紙６に向けて吐出される。尚、実際に記録動作をする場合には、記録ヘッド７を搭載したキャリッジ８が往復移動しながら、記録用紙６に記録が行われる。

また、記録ヘッド７は、装着部３よりも上方に配置されており、ノズル孔内のインクは、装着部３に装着されたインクカートリッジ１とノズル孔との水頭差により負の圧力（背圧）が与えられている。

パージ装置１１は、記録範囲外であって記録ヘッド７に対向するように配置されており、記録ヘッド７のノズル孔形成面を覆うパージキャップ１１ａと、パージキャップ１１ａと連通する廃インクチューブ１１ｂと、廃インクチューブ１１ｂを介してノズル孔からインクを吸引するポンプ１１ｃとを備えている。

パージ処理を実行する場合には、キャリッジ８をパージ処理実行位置に移動させ、記録ヘッド７のノズル孔形成面をパージキャップ１１ａで覆う。この状態でポンプ１１ｃを駆動して、記録ヘッド７の内部に溜まる気泡などを含んだ不良インクを吸引する。吸引された不良インクは、廃インクチューブ１１ｂを介して図示しない廃インクタンクに貯められる。なお、記録動作やパージ処理は、インクジェット記録装置２に搭載された中央演算装置であるＣＰＵ（図示せず）の下で制御される。

次に、図２及び図３を参照して、インクカートリッジ１のインクジェット記録装置２へのジョイント部分（図１のＡ部分）の構成について説明する。図２は、インクジェット記録装置２に装着する前の状態を示すジョイント部分の断面図である。図３は、弁部材３１を拡大して示す斜視図である。

インクカートリッジ１の本体ケース１ａは、筒状外周壁の内部を上下に区画する仕切壁１ｃをその筒状外周壁と一体に形成し、上部の区画をインク室１６とし、また仕切壁１ｃの下側に、下方へ開放した２つの連通室３０，５０を有している。インクカートリッジ１を装着部３に装着したとき、一方の連通室３０にはインク抽出管１２が、他方の連通室５０には外気導入管１３がそれぞれ挿入される。

一方の連通室３０の天井部にあたる仕切壁１ｃには、インク室１６と連通室３０とを連通する連通孔２１が形成され、仕切壁１ｃから連通孔２１を囲んで垂下した筒状壁２２の下端に、連通孔２１を閉塞する薄膜部材３１が、本体ケース１ａと一体に樹脂材料により形成されている。また、他方の連通室５０の天井部にあたる仕切壁１ｃにも、インク室１６と連通室５０とを連通する連通孔２３が形成され、仕切壁１ｃから連通孔２３を囲んで垂下した筒状壁２４の下端に、連通孔２３を閉塞する薄膜部材５１が、本体ケース１ａと一体に樹脂材料により形成されている。これにより、インク室１６内のインクは、後述するように薄膜部材３１，５１が破断されるまでは、本体ケース１ａと蓋１ｂとにより確実に封入されている。外気導入管１３側の薄膜部材５１は、インク抽出管１２側の薄膜部材３１よりも後述する破断部７２との間隔が小さくなるように、筒状壁２４の仕切壁１ｃからの垂下量が筒状壁２２の垂下量よりも大きく形成されている。

また、連通孔２３から筒部材２５がインク室１６内に突出して設けられ、その筒部材２５の上端は、インク室１６内のインク液面よりも上に開口しており、外気導入管１３から導入された外気を筒部材２５を経てインク室１６の上部に導くようにしている。

本体ケース１ａに形成された連通室３０には弁装置２３が固着され、連通室５０には弁装置２４が固着されている。以下に、弁装置２３について説明する。

弁装置２３は、ゴム状の弾性部材で一体に製作された支持部材４６と、樹脂材料で構成された弁部材３２とを備えている。支持部材４６は、ほぼ円筒形の外形をなし、その軸線方向の中間部に弁座部４６ａ、その弁座部４６ａよりもインク室１６側に付勢部４６ｂ、付勢部４６ｂとは反対側へ弁座部４６ａから延びる円筒部３５、その円筒部３５の外周に間隔を置いて平行に延びる外周壁３３とを一体に成形して構成される。弁部材３２は、付勢部４６ｂによって弁座部４６ａに当接する方向に付勢されてその付勢部４６ｂ内に収容されている。

外周壁３３は、本体ケース１ａ外部側となる端部に半径方向外方に突起した位置決部３３ａを有し、その位置決部３３ａよりインク室１６側となる部分が位置決部３３ａの外径よりも小さな外径となるよう構成されている。また、連通室３０は、位置決部３３ａを収納するために外側へ径が大きくなる段状面４４を有している。

なお、図２の弁装置２３と連通室３０との固着部を拡大して示した拡大図に示したように、段状面４４の位置決部３３と対向する面に突起４３が形成され、ケース本体１ａの連通室３０の開口部周囲には、保持壁４２が外側に突起して連接されている。この保持壁４２は、弁装置２３を連通室３０に挿入した後に、位置決部３３ａを突起４３に押圧して変形させながら保持壁４２を熱により屈曲して、弁装置２３を連通室３０内に固着するものである。これにより、弁装置２３の外周壁と連通室３０の内壁との間に形成される空間からインクが流出することを防止している。

弁座部４６ａはその中央に前記軸線方向に貫通した開口４１を有する。円筒部３５は、インクカートリッジ１が装着部３に装着されたとき、インク抽出管１２が挿入される誘導路４０を有し、その誘導路４０を開口４１と連通した状態で弁座部４６ａから一体に連接されている。弁座部４６ａに当接した弁部材３２は、開口４１、誘導路４０を通して外部に露出し、挿入されたインク抽出管１２と対向することができる。誘導路４０は、挿入されたインク抽出管１２と密着するようにその内径をインク抽出管１２の外径よりも小さく形成され、開口４１は、誘導路４０の内径よりも大きくかつインク抽出管１２の外径よりも大きく形成されている。誘導路４０のインク抽出管１２の挿入側端部は、外方に向け拡大するテーパ形に形成されている。

円筒部３５と外周壁３３との間は、環状の溝３４によって隔てられ、外周壁３３に対して円筒部３５が誘導路４０の中心軸線方向と直交する面内で弾性変形可能とされている。これにより、誘導路４０へインク抽出管１２の挿入にともない円筒部３５が拡径（図５の矢印Ｙ方向）しやすくし、誘導路４０とインク抽出管１２との密着性を良くしてインク漏れを防止することができる。よって、円筒部３５は、インクの漏れを防止するシール手段として作用する。また、誘導路４０に対してインク抽出管１２が傾斜あるいはずれて挿入されても、円筒部３５の変形により、誘導路４０へインク抽出管１２の挿入を可能にしている。さらに誘導路４０へインク抽出管１２の挿入にともない、誘導路４０の内壁部が弁部材３２側に若干押されながら弾性変形するが、その変形は径の大きい開口４１内の空間で吸収され、弁部材３２がその変形した誘導路４０の内壁部により押されることがない。

また、円筒部３５は、外周壁３３の下端すなわちインク抽出管１２の挿入側端部に達しない長さに形成され、弁装置２３単体で机上等に置いたとき、円筒部３５に残留しているインクが置いた面を汚すことがないようにしている。

付勢部４６ｂは、弁座部４６ａの外周からインク室１６側に円筒状に立ち上がった側壁部３６と、その側壁部３６と連接し弁部材３２のインク室１６側に当接するように内側に張り出した張出部３７とにより形成され、張出部３７の中央に開口３７ａを有している。付勢部４６ｂは、弁部材３２を弁座部４６ａに当接させる方向に、側壁部３６と張出部３７との弾性力により弁部材３２を付勢し、常態では弁部材３２を弁座部４６ａに密着させている。また、インク抽出管１２が誘導路４０に侵入して弁部材３２をインク室１６側に押し上げることで、側壁部３６が伸び張出部３７が傾斜して弁部材３２と弁座部４６ａとの間にインク流路のための隙間が形成される。

側壁部３６の半径方向（前記軸線方向と直交方向）の肉厚ｔ１（図５（ａ）参照）は、弁座部４６ａのインク抽出管１２の誘導路４０への侵入方向における肉厚ｔ２（図５（ａ）参照）に比して薄く且つ外周壁３３の半径方向の肉厚に比して薄く形成されている。そのため、インク抽出管１２により弁部材３２を押し上げると、弁座部４６ａ及び外周壁３３に比べて付勢部４６ｂが大きく弾性変形して、弁部材３２と弁座部４６ａとの間に隙間を形成する。

次に、図３を参照して弁部材３２について説明する。

弁部材３２は、支持部材４６の弁座部４６ａと当接する底部７０と、その底部７０の外周よりインク室１６側に円筒状に延びる弁側壁部７１と、底部７０の略中心部に弁側壁部７１よりもインク室１６側に突出し、そのインク室１６側の先端が尖形に形成された破断部７２とを備えている。

底部７０は、その弁座部４６ａと対向する端面に、連通路３８よりも中心側でかつ開口４１よりも外側となる位置に、弁座部４６ａ側に突起し環状に形成された突起部材３９（図２参照）を有している。弁部材３２が支持部材４６内に収納された状態で、弁側壁部７１は、付勢部４６ｂの張出部３７の下面に密着しかつ押圧され、その押圧により、突起部材３９は、弁座部４６ａを弾性変形させてその弁座部４６ａの上面に密着する。

底部７０は、突起部３９よりも外周で弁側壁部７１よりも内周側に、弁部材３２のインク室１６側と弁座部４６ａ側とを連通する連通路３８が複数貫通形成されている。なお、本第１実施例では、８個の連通路３８が形成されているが、その数は特に限定されるものでなく、何個形成するものとしても良い。

破断部７２は、底部７０の略中心部に配設され略十字形状に組み合わされた４つの板部材７３ａ〜７３ｄからなり、隣接する板部材間に軸線方向と平行に延びる溝７７を備えている。その各板部材７３ａ〜７３ｄは、先端７６より底部７０方向に、その同方向に延びる中心軸線に対して第１の角度（例えば、本第１実施例では略「４５度」とする）を有して傾斜する第１傾斜部７７ａと、その第１傾斜部７７ａに連接されその第１傾斜部７７ａから底部７０方向に、第１の角度よりも鋭角となる第２の角度（例えば、本第１実施例では、略「１０度」とする）を有する第２傾斜部とを備えている。破断部７２は、張出部３７の開口３７ａをとおって突出し、先端７６と薄膜部材３１との間に隙間をあけて薄膜部材３１と対向配置される。

次に、図４を参照して、インク抽出管１２及び外気導入管１３について説明する。図４は、インク抽出管１２の弁部材３２側となる先端部近傍の形状を示した斜視図である。なお、インク抽出管１２と外気導入管１３とは同形状、同一寸法に構成されているので、インク抽出管１２について説明し外気導入管１３についてはその説明を省略する。

インク抽出管１２の弁部材３２と当接する端面（上端端部）は開口されており、その弁部材３２との当接面は、略平面に形成された端面８０ａ〜８０ｄにより構成されている。また、インク抽出管１２は、インク抽出管１２の弁部材３２との当接面において、そのインク抽出管１２の外周壁を半径方向に貫通して欠切した溝状の連通口８１ａ〜８１ｄが形成されている。この連通口８１ａ〜８１ｄは、インク抽出管１２の内部流路と外部を連通させるもので、円周方向において略均等となるよう形成されている。なお、本第１実施例では、連通口８１ａ〜８１ｄを４つ形成するものとしたが、その数は何個で形成するものとしても良い。

インク抽出管１２は、端面８０ａ〜８０ｄが略平面に形成されているため、弁部材３２と当接したときその弁部材３２の当接面を略均等に押圧することができるので、弁部材３２が傾いたりすることがなく、インクの流路を常に一定に保つことができる。また、連通口８１ａ〜８１ｄは、インク抽出管１２の弁部材３２との当接面を含んで欠切されているので、インク抽出管１２が弁部材３２と当接した状態であっても、確実にインクの流路を形成することができる。

さらに、インク抽出管１２が装着部３から突出して設けられた状態であっても、従来のように、インク抽出管１２の先端が尖形に形成されていないので、ユーザーがインク抽出管１２に触れて怪我をすることがない。

外気導入側の連通室５０に配置される弁装置２４は、上記インク供給側の弁装置２３と全く同じ部品が共通に使用され、同様に固着され、各部が外気導入管１３に対してインク抽出管１２と同様の寸法関係にあるので、詳細な説明を省略する。

ここで、図５を参照して、インクカートリッジ１がインクジェット記録装置２に装着される場合の弁装置２３の動作を説明する。

インクカートリッジ１が装着部３に装着されると、インク抽出管１２は、誘導路４０（シール手段）内に侵入し（図５（ａ））、誘導路４０内面に、インクの流出を阻止する状態で密着する。インク抽出管１２と弁部材３２とが当接して弁部材３２がインク室１６側に押されると（図５（ｂ））、付勢部４６ｂの弾性に抗して弁部材３２が弁座部４６ａから離れて押し上げられる。さらに、弁部材３２が押し上げられると、破断部７２の先端７６が薄膜部材３１に当接してその薄膜部材３１を破断する。その結果、インク室１６内のインクは、連通室３０に供給され、弁装置２３の上端の開口３７ａに入り、弁部材３８の連通路３８から、弁部材３８の下面と弁座部４６ａの上面との間をとおり、連通口８１ａ〜８１ｄからインク抽出管１２の内部流路に入り（インクの流路Ｂ）、記録ヘッド７に供給される。なお、薄膜部材３１を破断部７２により破断する動作についてはさらに詳細に後述する。

一方、上記インク抽出管１２の侵入と同時に、外気導入管１３も連通室５０側の弁装置２４に侵入し、同装置内の弁部材３２を押し上げる。外気導入管１３側の薄膜部材５１は、インク抽出管１２側の薄膜部材３１よりも破断部７２の先端７６との間隔が小さいから、インク抽出管１２側の薄膜部材３１よりも早く破断される。一般にインクカートリッジ１は中のインクを脱気状態に維持するために減圧状態で包装袋内に包装され、インク室１６内も減圧状態にある。上記のように、外気導入管１３側の薄膜部材５１を早く破断することで、外気を筒部材２５をとおしてインク室１６上部に導入した後、インク抽出管１２側の薄膜部材３１を破断して、インク抽出管１２へのインク供給を確実にしている。仮に、インク抽出管１２側の薄膜部材３１を早く破断すると、インク抽出管１２へのインク流路に空気が侵入してインクの円滑な供給を阻害してしまう。

装着したインクカートリッジ１をインクジェット記録装置２から脱着すべく、インクカートリッジ１を装着部３から引き上げると、インク抽出管１２および外気導入管１３が対応する各弁部材３２と離れると共に、付勢部４６の付勢作用によって各弁部材３２は、弁座部４６ａに密着した状態に戻る。このとき、弁部材３２の弁座部４６ａと対向する面には環状の突起部材３９が設けられているので、確実にインク室１６が密閉され、インク漏れが防止される。また、インク抽出管１２側の弁座部４６ａの開口４１近傍に残留しているインクは、その上部が弁部材３２によって閉塞されて大気圧が作用していないことと、誘導路４０が小径（直径約２ｍｍ）であることで、その位置でメニスカスを形成して保持され、外部に垂れてくることはない。

次に、図６を参照して、破断部７２により薄膜部材３１を破断する様子を説明する。なお、外気導入管１３による薄膜部材５１の破断の様子は、インク抽出管１２による薄膜部材３１の破断と同様であるため、その説明は省略する。

図６（ａ−１）は、破断部７２が弁部材３２と共にインク室１６側に押し上げられて、先端７６が薄膜部材３１と当接した状態を示している。この状態では、薄膜部材３１はまだ破断されていない（図６（ａ−２）の状態）。

図６（ｂ−１）は、破断部７２がさらに押し上げられて第１傾斜部７４ａ〜７４ｄにより薄膜部材３１が破断された状態を示している。薄膜部材３１は、破断部７２の第１傾斜部７４ａ〜７４ｄと接触しており、破断部７２の平面形状にほぼ倣って密着しているので、この状態では溝７７が閉塞されインクの流路が殆ど形成されていない（図６（ｂ−２）の状態）。

図６（ｃ−１）は、インクカートリッジ１がインクジェット記録装置２に装着完了した状態であり、薄膜部材３１は、破断部７２の第２傾斜部７５ａ〜７５ｄにより押し広げられて破断されている。そのため、各板部材７３ａ〜７３ｄ間の溝７７が開放されインク室１６とインク抽出管１２とを結ぶインクの流路Ｃが形成される（図６（ｃ−２）の状態）。また、このインク流路Ｃは、破断部７２の外周において略均等に４つ形成されるので、インクをインク抽出管１２側に略均等に供給可能となる。

なお、第１傾斜部７４ａ〜７４ｄから第２傾斜部７５ａ〜７５ｄに変わって薄膜部材３１を押し広げると、薄膜部材３１の破断された部分の湾曲角度が変わり、破断された部分が各板部材７３ａ〜７３ｄ間の溝７７から離れ、上記のようにインクの流路が形成される。また、薄膜部材３１と各板部材７３ａ〜７３ｄとの密着性が低くなるため、インクカートリッジ１を脱着した場合には、付勢部４６ｂの付勢により破断部７２と薄膜部材３１とが確実に離される。

以上、説明したように、上記インクカートリッジ１によれば、薄膜部材３１を破断する先端が尖形に形成された破断部７２を有する弁部材３２が支持部材４６に保持されており、その支持部材４６は連通室３０内に固着されている。そのため、インクカートリッジ１をインクジェット記録装置２に装着すると、インク抽出管１２により弁部材３２がインク室１６側に押し上げられて弁開状態にされると共に薄膜部材３１が破断され、インク室１６とインク抽出管１２とを結ぶインクの流路Ｂ，Ｃが形成される。よって、インク抽出管１２を先端尖形に形成する必要がなく、ユーザーがインク抽出管１２により怪我などをすることを防止でき、安全性を向上させることができる。さらに、外気導入管１３側の弁部材５２及び支持部材４６も同形状に形成されているので、さらに安全性を向上させることができる。

また、インク抽出管１２を先端尖形に形成する必要がないので、そのインク抽出管１２が露出することを防止する保護装置などを新たに配置しなくてすみ、インクジェット記録装置２が大規模化することを防止できると共に、部品点数が増えないので生産コストが増加することを防止できる。

上記実施例では、弁装置２３，２４の外形を連通室３０，５０の内形より若干小さくし、押圧部材４２により押圧して固着するものとしたが、弁装置２３，２４の外形を連通室３０，５０の内形より若干大きく形成し、弁装置２３，２４を連通室に押し込み嵌合して固着するものとしても良い。

また、上記実施例では、インク抽出管１２及び外気導入管１３は、そのインク室１６側となる先端を含んで欠切して連通口８１ａ〜８１ｄを形成するものとしたが、インク抽出管１２及び外気導入管１３の側壁に内部と外部とを連通する連通口を穿設するものとしても良い。

また、上記実施例では、弁部材３２は、先端が尖形に形成された破断部７２と、底部７０及び弁側壁部７１とを一体に形成するものとしたが、薄膜部材を破断する破断部とインク室１６側と本体ケース１ａ外部側との間を連通及び遮断する弁とを別々に構成するものとしても良い。

次に、図７〜図９を参照して、第２実施例のインクカートリッジ１００について説明する。図７は、第２実施例のインクカートリッジ１００の断面図であり、図８は、第２実施例のインク抽出管１１２の先端部近傍の形状を示した斜視図であり、図９は、インク抽出管１１２が弁装置１２３に侵入する様子を示した図である。なお、第１実施例と同一の部分には同一の符号を付して、その説明は省略する。

図７に示すように、第２実施例のインクカートリッジ１００は、インク室１６を形成する底壁１００ｃと周壁１００ｄとを有し上面が開放された本体ケース１００ｂと、その本体ケース１００ｂの開放上面を覆う蓋部材１００ａと、本体ケース１００ｂの底壁１００ｃをキャップするキャップ部材１００ｅとにより構成され、本体ケース１００ｂに蓋部材１００ａ及びキャップ部材１００ｅとを溶着してインクカートリッジ１００が形成される。キャップ部材１００ｅには、後述する弁装置１２３，１２４を外部に露出する２つの露出孔１００ｆ，１００ｇがそれぞれ形成されている。

底壁１００ｃの下面には、インク室１６内のインクを外部に抽出するために開口した抽出側連通室１３０と、インク室１６内に外気を導入するために開口した外気側連通室１５０とが形成されている。抽出側連通室１３０及び外気側連通室１５０は、底壁１００ｃの下面から突出形成された筒状壁内に、その底壁１００ｃと一体に樹脂材料で形成されている。

さらに、底壁１００ｃには、抽出側連通室１３０とインク室１６との間を連通する複数の連通孔１２１が形成されており、その複数の連通孔１２１を開閉する略傘状の逆止弁１０１が配設されている。逆止弁１０１は、連通孔１２１の下面に対向する傘状の弾性膜部と、その膜部を一端に支持する軸部とを合成樹脂材料にて一体成形して構成されている。軸部は底壁１００ｃの貫通孔に上下摺動可能に挿通され、常態では、弾性膜部が連通孔と間隔を置き、インク室１６から連通室１３０へ向かうインクの流れを可能にしている。インク抽出管１２側からインク室１６へ向かう流れが生じたとき、弾性膜部が上昇して連通孔１２１を塞ぎ、その流れを阻止する。前述のようにインク室１６は減圧状態で包装されているため、インクカートリッジ１をインクジェット記録装置２に装着するとき、仮に外気導入側の弁装置１２４よりも先にインク供給側の弁装置１２３が開放すると、インク抽出管１２側からインク室１６へ向かう流れが生じることになるので、逆止弁１０１によってこれを防止している。

また、底壁１００ｃには、底壁１００ｃから本体ケース１００ｂの開放上面に向かう方向に立ち上がってその底壁１００ｃと一体に形成された中空筒状の筒部材１２５が形成されている。この筒部材１２５の内部流路は、外気側連通室１５０と連通しており、内部流路の先端開口は、インク室１６内のインク液面よりも上方で開口している。なお、筒部材１２５と外気側連通室１５０とは、底壁１００ｃを介して一体に形成されており、筒部材１２５と外気連通室１５０との接合部分は、筒部材１２５の先端開口から底壁１００ｃに向かって拡大する形状に形成されている。

上述した抽出側連通室１３０の筒状壁内には弁装置１２３が配設され、外気側連通室１５０の筒状壁内には弁装置１２４が配設されている。この弁装置１２３，１２４について以下に説明する。

弁装置１２３は、第１実施例と同様に、ゴム状の弾性部材で一体に製作された支持部材１４６と、樹脂材料で構成された弁部材１３２とを備えている。支持部材１４６は、第１実施例同様に、弁座部１４６ａ、付勢部１４６ｂ、円筒部１３５、外周壁１３３を一体に成形して構成されている。外周壁１３３は、第１実施例のように円筒部１３５よりも長くなく、弁座部１４６ａ及び位置決部１３３ａとともにほぼ同一平面上に形成されている。さらに、弁座部１４６ａには開口１４１、円筒部１３５には誘導路１４０、付勢部１４６ａには側壁部１３６及び張出部１３７、開口１３７ａが形成されている。支持部材１４６の各部分の作用は、第１実施例の支持部材４６と同様であるため、その詳細な説明は省略する。

弁部材１３２は、第１実施例同様に、支持部材１４６の弁座部１４６ａと当接する底部１７０と、その底部１７０の外周よりインク室１６側に円筒状に延びる弁側壁部１７１とを備え、底部１７０の弁座部１４６ａ側には突起部材１３９が形成されている。連通路１３８は、底部１７０の突起部材１３９よりも外周側から弁側壁部１７１に亘って形成され、円周方向に略等間隔に複数個形成されている。

弁装置１２４は、ゴム状の弾性部材で一体に製作された支持部材２４６と、樹脂材料で構成された弁部材２３２とを備えている。弁装置１２４の支持部材２４６は、弁座部２４６ａ、付勢部２４６ｂ、外周壁２３３を一体に成形して構成され、外周壁２３３には位置決部２３３ａ、付勢部２４６ｂには側壁部２３６及び張出部２３７、開口２３７ａが形成されている。これらの構成は、上記支持部材１４６と同一であり、同一の作用を達成する。この支持部材２４６は、円筒部に代えて、円筒部よりも十分に内径が大きい円筒状のシール部２０１を有する。

弁部材２３２は、弁部材１３２と同形状の底部２７０、弁側壁部２７１、連通路２３８、突起部材２３９とを備え、さらに、底部２７０上面の略中心部に弁側壁部２７１よりもインク室１６側に突起した突出部２７２と、底部２７０下面の略中心部に装着部３側に延びる略軸状の操作部材２７３とを備えている。突出部２７２は、インクカートリッジ１が装着部３に正常に装着され、弁部材２３２が弁座部２４６ａから上昇したとき、その上端が筒部材１２５の内と間隔を置いて位置し、インク室１６と弁座部２４６ａの開口２４１との連通を確保する。

装着部３は、第１実施例と同様に、ベース部３ａと、そのベース部３ａの両側に立設するガイド部３ｂとからなる。ベース部３ａからは、インクカートリッジ１００内に貯留されたインクを抽出するインク抽出管１１２が突出して配設されている。ベース部３ａのインク抽出管１１２との接合部には凹部３０３が形成されており、その凹部３０３内には、インクを吸収可能でかつ柔軟性を有する多孔質部材３００が配設されている。この多孔質部材３００の大きさは、キャップ部材１００ｅの露出孔１００ｆの孔外形より大きな外形になるよう構成されている。また、第１実施例とは異なり、外気導入管１３は配設されておらず、シール部２０１よりも内側であって操作部材２７３の下端で塞がれない位置に外気導入路３０１が形成されている。ベース部３ａの外気導入路３０１の外周部分は、シール部２０１外形よりも大きな外形となる凹部３０２が形成されている。

次に、図８に示した第２実施例のインク抽出管１１２について説明する。第２実施例のインク抽出管１１２の外周壁には、インク抽出管１１２が誘導路１４０（シール手段）内に挿入されるときに、弁部材１３２とインク抽出管１１２との間の空気（誘導路１４０及び開口１４１内の空気）をインクカートリッジ１００外に排気する排気通路３１０が形成されている。この排気通路３１０は、インク抽出管１１２の外周壁に沿って略直線状に延びる溝によって構成されており、連通口８１ｂ，８１ｃの間の略中間となる位置にその連通口８１ａ〜８１ｄに対して略平行に形成されている。即ち、各連通口８１ａ〜８１ｄと排気通路３１０とは、インク抽出管１１２の外周壁上において互いに接続しないよう形成されている。なお、図８に二点鎖線で示すように、連通口の１つの延長線上に排気通路３１０ａを形成することもできる。また、排気通路３１０の長手方向の長さは、端面８０ｃから装着部３側に長さＬ延びて形成されている。

ここで、図９を参照して、排気通路３１０の長さＬについて説明する。インクカートリッジ１００の装着部３への装着が開始されると、第１実施例と同様に、インク抽出管１１２は、円筒部１３５を拡径しながら誘導路１４０内に侵入する。その際、侵入したインク抽出管１１２の体積分だけ誘導路１４０内の空気が圧縮されるが、その空気は排気通路３１０から外部に排気される。

図９（ａ）に示すように、インク抽出管１１２の先端部が開口１４１内まで侵入した状態では、排気通路３１０を介して開口１４１が外部と連通しているため、さらにインク抽出管１１２が侵入したとしても開口１４１内の空気を排気通路３１０を介して外部に排気することができる。

図９（ｂ）に示すように、インク抽出管１１２の端面８０ａ〜８０ｄが弁部材１３２の底部１７０に当接した状態では、排気通路３１０の装着部３側の端部が誘導路１４０の内壁と当接して覆われるので、外部との連通が遮断される。さらにインク抽出管１１２の侵入が進行すると、弁部材１３２が押し上げられインクの流路が形成されるが、このとき、排気通路３１０を介しての外部との連通は遮断されているので、排気通路３１０を介してインク漏れが発生することを防止できる。

よって、長さＬは、インク抽出管１１２が誘導路１４０内に挿入されてそのインク抽出管１１２が弁部材１３２をほぼ押す前の位置に達するまで、弁部材１３２とインク抽出管１１２との間にある空気をインクカートリッジ１００外部に排気可能で、かつインク抽出管１１２の内部流路とインク流路とが連通するときには、誘導路１４０の内壁が排気通路３１０の装着部３側となる端部を覆って、排気通路３１０のインクカートリッジ１００外部との連通が遮断可能となる長さに構成されている。

また、インクカートリッジ１００が装着部３に装着されたとき、露出孔１００ｆ周辺部の下端は多孔質部材３００（図７参照）に接するよう構成されているので、例えば、インクカートリッジ１００の着脱を繰り返し行った場合に、弁装置１２３からのインク漏れやインク抽出管１１２に付着したインクが垂れるなどしても、その多孔質部材３００によって吸収できるので、インクによる汚れを最小限にすることができる。

さらに、インクカートリッジ１００が装着部３に装着されるときの外気の導入側は、シール部２０１がベース部３ａの凹部３０２に対し弾性変形して密着することで、シール部２０１の内部は、外側から密閉された状態となる。このとき、操作部材２７３は凹部３０２の底面に当接し、弁部材２３２を押し上げ外気導入路３０１とインク室１６とを連通する大気の流路を形成する。

以上、説明したように、第２実施例では、上記インクカートリッジ１００がインクジェット記録装置２に装着されるときには、インク抽出管１１２の外周壁に形成された排気通路３１０によって、誘導路１４０および開口１４１内部にある空気を外部に排出することができる。よって、インク抽出管１１２の内部流路に空気が流入することを防止できるので、内部流路に流入した空気によってインクが正常に供給されずにインクの吐出不良が発生することを防止でき、良質な記録を行うことができる。

なお、第１および第２実施例とも、連通口の８１ａ〜８１ｄのインク抽出管１２の上端からの欠切深さは、インク抽出管１２内のインクが図１０に示すように表面張力により上端の開口の周縁部にほぼ達することができる大きさとすることが好ましい。

仮に、連通口の８１ａ〜８１ｄの欠切深さがインク抽出管１２の上端から十分に大きい場合、インクカートリッジ１を装着部３から取り外したとき、インク抽出管１２内のインク液面が上端の開口から離れた連通口の８１ａ〜８１ｄのほぼ下端位置に形成される。この状態で、新しいインクカートリッジ１を装着部３に装着してインクを導入すると、インク抽出管１２の上端の開口からインク液面までの容積の空気がインク抽出管１２内に侵入し、記録ヘッド７のインク吐出を妨げるので、公知のように空気排出のための吸引回復動作を頻繁に行わなければならない。

しかし、図１０に示すように、インク抽出管１２内のインクが表面張力により上端の開口の周縁部にほぼ達することができる範囲内に、連通口８１ａ〜８１ｄの欠切深さを設定することで、新しいインクカートリッジ１を装着部３に装着してインクを導入するとき、インク抽出管１２の上端の開口からインク液面までの空間を最小限に抑え、インクを導入する際に侵入する空気の量を少なくして、記録ヘッド７のインク吐出への影響を少なくすることができる。具体的には、インク抽出管１２の内径Ｄは１．６ｍｍ、連通口の８１ａ〜８１ｄの欠切深さＨは０．５ｍｍ、連通口の８１ａ〜８１ｄの幅（インク抽出管１２の円周方向の長さ）は０．４ｍｍである。

また、第２実施例において排気通路３１０は、前述のように空気を排出するという意味においてはインク抽出管１２の内部流路と外部とを連通するように外周壁を半径方向に貫通して形成することもできるが、このような形状にした場合、上記連通口の欠切深さについて説明したように、インクカートリッジ１を装着部３から取り外したとき、インク抽出管１２内のインク液面が排気通路３１０の下端まで下がってしまい、空気が侵入する問題を生じる。このため、排気通路３１０の全長において、インク抽出管１２の上端から連通口８１ａ〜８１ｄの欠切深さを越える部分は、インク抽出管１２の外周壁を貫通しない溝状であることが好ましい。

上記第２実施例では、排気通路３１０を１つとしたが、排気通路３１０は、インク抽出管１１２の外周壁に複数形成するものとしても良い。この場合、誘導路１４０及び開口１４１内の空気の排気効率が向上し、インク抽出管１１２の内部流路への空気の流入を防止できる。また、排気通路が複数形成される場合、連通口８１ａ〜８１ｃのそれぞれの略中間位置に略均等に形成するものとしても良い。

また、上記第２実施例では、排気通路３１０がインク抽出管１１２の外周壁に形成される略直線上の溝によって構成されるものとしたが、溝の形状は略直線状でなくても良く、湾曲したり屈曲したりする形状で構成されるものとしても良い。

さらに、排気通路３１０は、インク抽出管１１２の外周壁に形成されるものとしたが、インク抽出管１１２の外周壁の厚みの内部を通る通路によって構成するものとしても良い。

また、上記実施例では、排気通路３１０が形成されたインク抽出管１１２と第２実施例のインクカートリッジ１００との組合せで構成するものとしたが、第１実施例のインクカートリッジ１と排気通路３１０が形成されたインク抽出管１１２との組合せで構成するものとしても良いし、第２実施例のインクカートリッジ１００と第１実施例のインク抽出管１２との組合せで構成するものとしても良い。

本発明の実施例におけるインクジェット記録装置の概略図である。 インクカートリッジのジョイント部分の断面図である。 弁部材を拡大して示す斜視図である。 インク抽出管の先端部近傍の形状を示した斜視図である。 図５（ａ）は、インク抽出管を弁装置に挿入する過程を示す断面図、図５（ｂ）は、インク抽出管が弁装置を開いた状態の断面図である。 図６（ａ−１）、図６（ｂ−１）、図６（ｃ−１）は、破断部が薄膜部材を破断する過程を示す側面図、図６（ａ−２）、図６（ｂ−２）、図６（ｃ−２）は、その平面図である。 第２実施例のインクカートリッジの断面図である。 第２実施例のインク抽出管の先端部近傍の形状を示した斜視図である。 インク抽出管が弁装置に侵入する様子を示した図である。 インク抽出管の上端部分の断面図である。

符号の説明

１，１００ インクカートリッジ
２ インクジェット記録装置
７ 記録ヘッド
１２，１１２ インク抽出管（抽出部材）
１３ 外気導入管（外気導入部材）
１６ インク室
２３，２４，１２３，１２４ 弁装置
３０，５０，１３０，１５０ 連通室
３１，５１ 薄膜部材
３２，１３２，２３２ 弁部材
３３，１３３，２３３ 外周壁
３４，１３４ 溝
３５，１３５，２３５ 円筒部（シール手段）
３８，１３８，２３８ 連通路
３９，１３９，２３９ 突出部材
４０，１４０，２４０ 誘導路（シール手段の一部）
４４ 段状面
４６，１４６，２４６ 支持部材
４６ａ，１４６ａ，２４６ａ 弁座部
４６ｂ，１４６ｂ，２４６ｂ 付勢部
７２ 破断部
７４ａ〜７４ｄ 第１傾斜部
７５ａ〜７５ｄ 第２傾斜部
８０ａ〜８０ｄ 端面
８１ａ〜８１ｄ 欠切溝（連通口）
３１０ 排気通路

Claims (4)

1. インクを吐出して記録を行う記録ヘッドと、インクを貯留するインクカートリッジと着脱可能に接続してそのインクカートリッジから抽出したインクを前記記録ヘッドへ供給する中空状の抽出部材とを備えたインクジェット記録装置において、
   前記インクカートリッジは、前記抽出部材と連通して前記インクをその抽出部材へ供給する流路と、その流路を前記抽出部材に対して選択的に連通及び遮断する弁部材と、前記弁部材よりも下流側において前記抽出部材の外周に密着可能なシール手段とを備え、
   前記抽出部材は、前記シール手段に挿入され前記弁部材を押したとき、前記シール手段よりも前記弁部材側に位置してその抽出部材の内部流路を前記流路と連通させる連通口と、前記抽出部材が前記シール手段に挿入されるとき、前記弁部材と前記抽出部材との間の空気を前記インクカートリッジ外に排出する排気通路とを備えていることを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記排気通路は、前記抽出部材が前記シール手段に挿入され前記弁部材をほぼ押す前の位置に達するまで、前記シール手段よりも前記インクカートリッジ内と外とを連通させる長さを有していることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
3. 前記排気通路は、前記抽出部材の連通口が前記流路と連通したとき、前記シール手段によって前記インクカートリッジ外との連通が遮断されることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記排気通路は、前記抽出部材の外周壁の外面に沿って溝状に形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
   

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