JP4894557B2 - インクカートリッジのインク充填方法 - Google Patents

Description

本発明は、インクカートリッジ、特に外部及びインク貯留室に連通するインク供給室を有するインクカートリッジのインク充填方法とに関する。

インクを噴射して印刷用紙に画像を印刷するインクジェットプリンタ等のインク噴射装置において、インクを貯留するインクカートリッジを用いるものがある。かかるインクカートリッジにおいて、インクの品質が低下するのを防止する等のために、使用前の状態でカートリッジ内のインク貯留室を負圧に保つ場合がある。これにより、インク貯留室内の空気がインクに溶解したり、インクが酸化したりすることが抑制される。特許文献１のインクカートリッジは、スペーサ部材で形成されたカートリッジ内の空間が減圧された状態で包装されている。

特開２０００−１７７１４２

しかし、インク貯留室が減圧されたインクカートリッジをインクジェットプリンタ等のインク噴射装置に装着して使用する際に、インク貯留室内の負圧がインク噴射装置内に伝播することがある。そして、インクの噴射口に負圧が到達すると、噴射口近傍に形成されたメニスカスが破壊され、その後の印刷処理に支障をきたすおそれがある。

本発明の目的は、インク噴射装置への装着時にインク貯留室内の負圧がインク噴射装置内に伝播しないインクカートリッジのインク充填方法を提供することにある。

本発明のインク充填方法は、インクを貯留するインク貯留室を有するカートリッジ本体と、前記カートリッジ本体に設けられ、前記インク貯留室内のインクを外部へ供給するインク供給部と、同じく前記カートリッジ本体に設けられ、前記インク貯留室と大気とを連通させる少なくとも１つの大気連通部と、を備え、さらに、前記インク供給部が、前記インク貯留室に連通するとともに、インク供給口を介して外部に連通するインク供給室と、前記インク供給口を封止可能な封止手段と、前記インク供給室から前記インク貯留室へのインクの逆流を防止するように、両者の連通部を閉止可能に構成された逆止弁とを有する、インクカートリッジのインク充填方法である。そして、前記大気連通部から前記インク貯留室内の空気を排出し、前記インク貯留室内の圧力を負圧にする第１減圧工程と、前記第１減圧工程後、前記大気連通部から、前記インク貯留室内、及び、これに連通する前記インク供給室内にインクを注入する注入工程と、前記注入工程後に、前記インク供給室内の圧力を高くすることにより、その圧力を負圧状態の前記インク貯留室内の圧力よりも高くして、その差圧によって前記逆止弁に前記連通部を閉止させる、供給室昇圧工程と、を備えている。

本発明のインクカートリッジのインク充填方法によると、インク供給口が封止された使用前状態において、インク貯留室内の圧力が負圧である一方で、インク供給室内の圧力がインク貯留室内の圧力よりも高くなっており、逆止弁によりインク供給室とインク貯留室とが遮断されたインクカートリッジが実現する。かかるインクカートリッジがインク噴射装置へ装着されたときに、インク貯留室内の負圧が、インク供給室からインク噴射口へ伝播することがなく、メニスカスの破壊が防止される。なお、本発明における大気連通部は、インク貯留室とカートリッジ本体の外の大気を連通させるものを意味している。また、本発明において、前記供給室昇圧工程は、前記インク供給口から前記インク供給室内へとインクを注入する工程を有していることが好ましい。

また、本発明の前記供給室昇圧工程において、前記インク供給室内の圧力を、前記インク貯留室よりも高くしつつも、大気圧よりも低い圧力に抑えることが好ましい。この工程によると、逆支弁が連通部を閉止してインク貯留室内の負圧がインク噴射口へと伝播することがないと共に、インク供給口からインクが漏れにくいインクカートリッジが実現する。

また、本発明においては、前記注入工程後に、再び前記大気連通部から前記インク貯留室内の空気を排出し、前記インク貯留室内の圧力を低下させる第２減圧工程をさらに備えていることが好ましい。この工程によると、インク注入によって圧力が上昇したインク貯留室内を、第２減圧工程で再び減圧することにより、インク貯留室内の圧力を大気圧よりも十分に低い圧力とすることができる。それに加えて、逆止弁で閉止させるために必要なインク供給室との間の差圧を容易に確保することができる。また、供給室昇圧工程においてインク供給室の圧力を大気圧よりも低い圧力にした場合には特に、インク供給室とインク貯留室との間に必要な差圧を確保するために重要となる工程である。

また、前記インク供給室内において、前記インク供給口を封止する封止位置と前記インク供給口から離れた開放位置の間で移動可能に配設された弁体と、前記第１減圧工程及び注入工程の両方において前記封止位置に位置するように前記弁体を前記封止位置に向けて付勢する付勢部材とを前記封止手段が有している場合には、本発明の前記供給室昇圧工程は、前記付勢部材が前記弁体を付勢している方向と反対の方向に前記弁体を押圧することによって前記弁体を前記開放位置に移動させる供給口開放工程と、前記供給口開放工程において開放された前記インク供給口を介して、前記インク供給室内の圧力を負圧状態の前記インク貯留室内の圧力よりも高くする開放後昇圧工程とを有していることが好ましい。この工程によると、弁体を開放位置に移動させることにより、インク供給口を介して昇圧工程を実行することができる。

また、本発明において、前記大気連通部は、前記第１減圧工程において前記インク貯留室内の空気を排出するための大気連通路と、前記注入工程において前記インク貯留室内、及びこれに連通する前記インク供給室内にインクを注入するインク注入路を有していることが好ましい。この構成によると、前記第１減圧工程から前記注入工程にスムーズに移行することができ、インク充填作業をより迅速に行うことが可能となる。

本発明の好適な一実施形態について図面を参照しつつ説明する。まず、第１の実施形態について説明する。

［第１の実施形態］
図１に示すように、本実施形態に係るインクジェット記録システム１は、記録用紙Ｐに対してインクを噴射して所望の画像等を記録するインクジェットプリンタ２と、このインクジェットプリンタ２の全体動作を制御する制御装置３と、インクジェットプリンタ２で使用される４色（シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、及び、ブラック（ＢＫ））のインクをそれぞれ貯留する４つのインクカートリッジ４などを備えている。

インクジェットプリンタ２は、インクの液滴を下方へ噴射する複数のノズル５ａを有するインクジェットヘッド５と、このインクジェットヘッド５の下方において記録用紙Ｐを所定の用紙搬送方向（図１の左方）へ搬送する搬送機構６と、４つのインクカートリッジ４がそれぞれ装着される４つのカートリッジ装着部８を有するホルダ７とを備えている。

インクジェットヘッド５は、図１の紙面垂直方向に延びる２本のガイド軸１０に沿って往復移動可能なキャリッジ９に装着されている。インクジェットヘッド５の内部には、ノズル５ａのそれぞれに連通するインク流路が形成されている（不図示）。また、ホルダ７の４つのカートリッジ装着部８には、４色のインクをそれぞれ貯留するインクカートリッジ４が所定の装着方向（図１の紙面垂直方向）に着脱自在に装着される。カートリッジ装着部８の所定位置には後述のインク抽出管１６３が設置されており、インクカートリッジ４が装着されると、インク抽出管１６３がインクカートリッジ４のインク供給口に挿入される（図５参照）。さらに、インクジェットヘッド５とホルダ７の４つのカートリッジ装着部８は、４本のチューブ１５を介して互いに接続されている。４つのカートリッジ装着部８に４つのインクカートリッジ４がそれぞれ装着されている状態では、４つのインクカートリッジ４に貯留されている４色のインクがインク抽出管１６３及びチューブ１５を介してインクジェットヘッド５内のインク流路にそれぞれ供給される。

そして、インクジェットプリンタ２は、インクジェットヘッド５をキャリッジ９と一体的に図１の紙面垂直方向に移動させながら、インクジェットヘッド５の複数のノズルから、搬送機構６により図１の左方へ搬送される記録用紙Ｐに対して４色のインクを噴射して、記録用紙Ｐに画像等を記録するように構成されている。

また、インクジェットプリンタ２は、インクジェットヘッド５のインク流路内に混入したエアや高粘度化したインクを吸引するパージ機構１１をさらに備えている。このパージ機構１１は、インクジェットヘッド５の複数のノズルが開口するインク噴射面（図１の下面）に対して接近／離隔する方向に移動可能で、且つ、インクジェットヘッド５にインク噴射面を覆うように装着可能なパージキャップ１２と、ノズルからインクを吸引する吸引ポンプ１３を備えている。そして、パージ機構１１は、パージキャップ１２がインク吐出面を覆っている状態で吸引ポンプ１３による吸引動作を行うことにより、インク流路内に混入したエアや、あるいは、水分が蒸発して高粘度化したインクを、ノズルから強制的に排出するように構成されている。

次に、インクカートリッジ４について図２〜図６を参照しつつ説明する。尚、４色のインクをそれぞれ貯留する４つのインクカートリッジ４は全て同様の構造を有することから、以下ではそれらのうちの１つについて説明する。

図２に示すように、インクカートリッジ４は、ほぼ６面体（直方体）に構成されている。さらに、その６面のうち最も大きな面積を有する２つの矩形面が対向し、これら２つの矩形面が他の４面によって連結された構造を有する。そして、インクカートリッジ４は、前記２つの矩形面が鉛直面となるような姿勢（図４に示す姿勢）で、矩形面の長手方向に沿ってカートリッジ装着部８に装着される。尚、以下のインクカートリッジ４の説明において、インクカートリッジ４の装着方向である矩形面の長手方向を前後方向、矩形面の短手方向を上下方向と定義する。また、矩形面に直交する方向をインクカートリッジ４の幅方向と定義する。

図２、図３に示すように、インクカートリッジ４は、インクを貯留するカートリッジ本体２０と、このカートリッジ本体２０のほぼ全体を覆う外部ケース２１と、外部ケース２１の前端部に取り付けられるプロテクタ２２とを備えている。尚、本実施形態においては、カートリッジ本体２０、外部ケース２１、及び、プロテクタ２２は、ナイロン、ポリエチレン、あるいは、ポリプロピレンなどの合成樹脂材料で形成されている。以下、カートリッジ本体２０、及び、外部ケース２１について順に説明する。

図３に示すように、カートリッジ本体２０は、内部にインクを貯留するインク貯留室４０を有するインク貯留体３０と、このインク貯留体３０の前端部の下部に設けられてインク貯留室４０内のインクを前方へ導出するインク供給部３１と、インク貯留体３０の前端部の上部に設けられてインク貯留室４０内に大気を前方から導入する大気連通部３２とを備えている。また、インク貯留室４０内にインクを導入するインク分注部６０を備えている（図４参照）。そして、後述するように、大気連通部３２とインク分注部６０は、それぞれインク貯留室４０とカートリッジ本体２０の外の大気とを連通させる通路であり、大気連通部３２は、本発明における「大気連通部」と「大気連通路」に対応し、インク分注部６０は、本発明における「大気連通部」と「インク注入路」に対応する。すなわち、第１実施形態の構成は、本発明の「大気連通部」を２つ有している形態である。

図４に示すように、インク貯留体３０は、フレーム部４１と、このフレーム部４１に連結されたリブ４３〜４９と、フレーム部４１及びリブ４３〜４９（特に、図４の黒塗りされた部分）に両側（図４の紙面手前側と紙面向こう側）からそれぞれ溶着される２枚のフィルム４２とを有する。そして、フレーム部４１により区画された空間が２枚のフィルム４２により両側から塞がれることによって、その内部にインクを貯留する空間であるインク貯留室４０が形成されている。尚、フィルム４２は、例えば、超音波溶着によりフレーム部４１及びリブ４３〜４９に溶着される。この構成によれば、インク貯留室４０の周囲が全て厚みのある壁部で囲われている場合に比べて、インク貯留体３０の厚みを薄くするとともに、フィルム４２を用いることによる強度低下をリブ４３〜４９により補うことが可能になっている。

また、図４に示すように、インク貯留体３０の前端部（図４において右端部）には、フィルム４２が溶着されるフレーム部４１よりもさらに前方（装着方向先端側）へ突出するとともに、透光性を有する被検知部５０が設けられている。この被検知部５０の内部空間は後方に位置するインク貯留室４０とフレーム部４１を越えて連通している。

インク貯留室４０内にはセンサアーム５１が配設されている。センサアーム５１は、インク貯留室４０の下部において、ほぼ前後方向に沿って延在している。センサアーム５１の前端には遮光板５２が固定されており、後端にはフロート５３が固定されている。フロート５３はインク貯留室４０内のインクより比重が小さく、インク貯留室４０内のインク液面に従動するように構成されている。センサアーム５１は、遮光板５２とフロート５３との間を枢支位置として、アーム支持部５５に枢支されている。これによって、フロート５３がインク貯留室４０内のインク液面に従動すると、遮光板５２が被検知部５０内を上下に移動するように構成されている。一方で、インクカートリッジ４がカートリッジ装着部８に装着された状態では、被検知部５０の下端部は、プリンタ側の図示しない光センサの発光部と受光部との間に位置する。インクジェットプリンタ２は、光センサにおいて遮光板５２の通過を検出することにより、インク貯留室４０内のインクの量を検出することができる。

次に、インク供給部３１及び大気連通部３２について説明する。図５に示すように、インク供給部３１と大気連通部３２は、インク貯留体３０の前壁部３０ａ（装着方向先端側の壁部）の、被検知部５０を挟む上下両端部から前方へ水平に延びている。そして、大気連通部３２においてインク貯留室４０へ前方から大気を導入しつつ、インク供給部３１においてインク貯留室４０内のインクを前方へ導出するように構成されている。尚、図５においてはセンサアーム５１の図示を省略している。

インクカートリッジ４が装着姿勢にあるときには、大気連通部３２がインク貯留体３０の上端側に位置するとともに、インク供給部３１がインク貯留体３０の下端側に位置している。そのため、大気連通部３２によりインク貯留室４０の上部空間に大気をスムーズに導入するとともに、インク貯留室４０内の下部空間に残留するインクをできるだけ最後まで排出することが可能になる。

図５に示すように、インク供給部３１は、インク貯留体３０内のインク貯留室４０に連通するインク導出路７０と、このインク導出路７０を開閉する第１開閉機構７１とを備えている。インク導出路７０は、インク貯留体３０の前壁部３０ａに設けられた隔壁３０ｂによって区画されるとともに、隔壁３０ｂに形成された連通孔７２を介してインク貯留室４０に連通する供給前室７３と、インク貯留体３０の前壁部３０ａに前方開放状に形成されて、第１開閉機構７１の大部分が収納される第１収納室７４（インク供給室）と、前壁部３０ａに形成されて供給前室７３と第１収納室７４とを連通させる連通孔７５とを有する。そして、インク導出路７０は全体として前方へ向けてほぼ水平に延びており、インク貯留室４０内のインクは、供給前室７３から連通孔７５を介して第１収納室７４へ流出するように構成されている。

第１開閉機構７１は、供給キャップ７６と、供給ジョイント７７（ジョイント部）と、供給バルブ７８（弁体）と、第１供給スプリング７９（付勢部材）と、供給スライダ８０と、第２供給スプリング８１（付勢部材）と、弁座８２と、逆止弁８３と、カバー８４とを備えている。

供給キャップ７６は、インク貯留体３０の前端面に第１収納室７４を覆うように装着されている。また、供給ジョイント７７は、ゴム等の弾性を有する材料で構成され、その中央部に貫通孔７７ａを有する環状に形成されており、インク導出路７０の出口である、第１収納室７４の開口を一部を残して塞いでいる。さらに、供給バルブ７８は、第１収納室７４内において、貫通孔７７ａの開口（インク供給口）を塞いでインク導出路７０を閉止する閉止位置と、供給ジョイント７７から離間してインク導出路７０を開放する開放位置とにわたって、前後方向に移動可能に配設されている。

第１供給スプリング７９と第２供給スプリング８１は、同じ材料で形成されており、供給スライダ８０を挟んで向かい合うように配置されている。第１供給スプリング７９の前端は供給バルブ７８に当接し、第２供給スプリング８１の後端は弁座８２に当接している。供給スライダ８０は、供給バルブ７８の後方（図中右方）に配置されるとともに、第１収納室７４内において前後に移動可能であり、第２供給スプリング８１により前方へ付勢されている。つまり、第２供給スプリング８１により供給スライダ８０が前方へ付勢され、さらに、その付勢力が第１供給スプリング７９を介して供給バルブ７８に作用しており、その結果、供給バルブ７８が、供給ジョイント７７の貫通孔７７ａを塞ぐ閉止位置へ向けて前方へ付勢されている。

逆止弁８３は軸部８３ｂと弁本体８３ａとを有しており、弁座８２とカバー８４とに支持されている。弁座８２は第２供給スプリング８１の後端に配置されている。弁座８２内には前後方向に沿って貫通孔が形成されており、その貫通孔の内表面に第２供給スプリング８１の後端が当接している。カバー８４は弁座８２の背面を覆うように弁座８２に当接しており、インク導出路７０の後端に配置されている。カバー８４の内表面８４ｃと弁座８２との間には逆止弁８３の弁本体８３ａを収容する空間が形成されている。カバー８４には連通孔７５と連通する貫通孔８４ａ及び８４ｂが形成されている。弁本体８３ａが収容された上記の空間は貫通孔８４ａ及び連通孔７５を介して供給前室７３と連通していると共に、弁座８２の貫通孔を介して第１収納室７４内の空間と連通している。

逆止弁８３の軸部８３ｂは貫通孔８４ｂを前方から後方へと貫通している。また弁本体８３ａは、前方から弁座８２に支持されている。逆止弁８３は樹脂などの弾性材料からなり、弁本体８３ａが収容された上記の空間における流体の圧力と供給前室７３における流体の圧力との差に応じて弾性変形する。そして、かかる弾性変形により、第１収納室７４内の圧力がインク貯留室４０内の圧力より所定の大きさ以上に大きい場合には弁本体８３ａが貫通孔８４ａの開口を封止し、第１収納室７４内の圧力がインク貯留室４０内の圧力より所定の大きさ以上に大きくない場合には弁本体８３ａが貫通孔８４ａを開放するように構成されている。これによって、インク貯留室４０から第１収納室７４へはインクが円滑に流出するのに対して、第１収納室７４からインク貯留室４０へのインクの逆流が防止されている。

上記の構成において、インクカートリッジ４がカートリッジ装着部８に装着されていない未装着状態（使用前の状態）にあるときには、前方へ付勢されている供給バルブ７８の前面が供給ジョイント７７の後端に当接して、供給バルブ７８により供給ジョイント７７の貫通孔７７ａの開口が封止されている。これによって、インク供給部３１からインクが漏れ出すのが確実に防止されている。一方、インクカートリッジ４がカートリッジ装着部８に装着されるときには、カートリッジ装着部８に設置されたインク抽出管１６３が供給ジョイント７７の貫通孔７７ａに前後方向に沿って挿入される。そして、貫通孔７７ａを塞いでいる供給バルブ７８が、インク抽出管１６３の先端により第２供給スプリング８１の付勢力に抗して後方へ押圧される。すると、供給バルブ７８が供給ジョイント７７から離間して貫通孔７７ａが開放され、インク貯留室４０内のインクがインク導出路７０を介してインク抽出管１６３へ導出される。

図５に示すように、大気連通部３２は、インク貯留体３０内のインク貯留室４０に連通する大気導入路９０と、この大気導入路９０を開閉する第２開閉機構９１とを備えている。大気導入路９０は、インク貯留体３０の前壁部３０ａに前方開放状に形成されて、第２開閉機構９１の大部分が収納される第２収納室９４と、前壁部３０ａに形成されてインク貯留室４０と第２収納室９４とを連通させる連通孔９５とを有する。そして、大気導入路９０は全体として前方へ向けてほぼ水平に延びており、第２収納室９４及び連通孔９５を介して、大気がインク貯留室４０へ流入するように構成されている。

第２開閉機構９１は、大気キャップ９６と、大気ジョイント９７と、大気バルブ９８と、第１大気スプリング９９と、大気スライダ１００と、第２大気スプリング１０１とを備えている。

大気キャップ９６は、インク貯留体３０の前端に第２収納室９４を覆うように装着されている。また、大気ジョイント９７は、ゴム等の弾性を有する材料で構成され、その中央部に貫通孔９７ａを有する環状に形成されており、大気導入路９０の出口である、第２収納室９４の開口を一部を残して塞いでいる。さらに、大気バルブ９８は第２収納室９４内において、大気ジョイント９７の貫通孔９７ａを塞いで大気導入路９０を閉止する閉止位置と、大気ジョイント９７から離間して大気導入路９０を開放する開放位置とにわたって、前後方向に移動可能に配設されている。さらに、大気バルブ９８には、その前面から大気ジョイント９７の貫通孔９７ａ内において前方へ延び、大気キャップ９６及び大気ジョイント９７よりもさらに前方へ突出する突出部９８ａが設けられている。

第１大気スプリング９９と第２大気スプリング１０１は、同じ材料でほぼ同形状に形成されており、大気スライダ１００を挟んで向かい合うように配置されている。また、第１大気スプリング９９の前端は大気バルブ９８に当接し、第２大気スプリング１０１の後端は第２収納室９４の奥端に当接している。さらに、大気スライダ１００は、大気バルブ９８の後方（図中右方）に配置されるとともに、第２収納室９４内において前後に移動可能であり、第２大気スプリング１０１により前方へ付勢されている。つまり、第２大気スプリング１０１により大気スライダ１００が前方へ付勢され、さらに、その付勢力が第１大気スプリング９９を介して大気バルブ９８に作用しており、その結果、大気バルブ９８が、大気ジョイント９７の貫通孔９７ａを塞ぐ閉止位置へ向けて前方へ付勢されることになる。

上記の構成において、インクカートリッジ４がカートリッジ装着部８に装着されていない未装着状態のときには、前方へ付勢されている大気バルブ９８の前面が大気ジョイント９７の後端面に当接して、大気バルブ９８により大気ジョイント９７の貫通孔９７ａの開口が封止されている。これによって、インク貯留室４０内と外部との通気が抑制され、インク貯留室４０内のインクの乾燥や変質が抑制される。一方、インクカートリッジ４がカートリッジ装着部８に装着されるときには、大気バルブ９８の突出部９８ａがカートリッジ装着部８に当接することにより、大気バルブ９８が第２大気スプリング１０１の付勢力に抗して後方へ押圧される。すると、大気バルブ９８が大気ジョイント９７から離間して大気導入路９０が開放され、この大気導入路９０を介して大気がインク貯留室４０内に導入される。

次に、インク分注部６０について図６を参照しつつ説明する。図６（ａ）は、図４のインク分注部６０周辺の拡大図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）のＢ−Ｂ線に沿ったインク分注部６０の断面図である。

インク分注部６０は、インク貯留体３０の後端からほぼ前方に向かう方向に沿って形成された分注室６１を有している。分注室６１は隔壁６２によって画定されている。隔壁６２は筒状の概略形状を有しており、フレーム部４１と一体に形成されている。隔壁６２には連通孔６２ａが形成されている。また、隔壁６２には、Ｕ字型の形状を有する隔壁６３が一体に固定されている。隔壁６３は隔壁６２の表面から、隔壁６２に垂直な方向へとインク貯留室４０の内部に向かって延在している。そして、隔壁６３の端面６３ａにはフィルム４２が溶着されている。フィルム４２、隔壁６２及び６３によって、分注流路６４が画定されている。分注流路６４は隔壁６３のＵ字型の先端６３ｂが形成されている位置においてインク貯留室４０内の空間へと開口しており、開口６４ａが形成されている。分注室６１内の空間６１ｂは、連通孔６２ａ、分注流路６４、及び連通孔６２ａを介して、インク貯留室４０内の空間と連通している。

分注室６１にはゴム栓６５が、図６（ｂ）の白抜き矢印に沿って挿入されている。ゴム栓６５は分注室６１とほぼ同じ形状を有しているが、分注室６１より若干大きく、圧縮されて挿入されている。インク分注部６０を介してインク貯留室４０内にインクを導入する際には、例えばインクを流出させる流出口を有した金属管が、その流出口が連通孔６２ａと連通するようにゴム栓６５に刺し通される。そして、流出口から連通孔６２ａへとインクが流入される。インクの導入が完了してゴム栓６５から金属管が引き抜かれた後は、分注室６１にゴム栓６５が挿入された状態でインクカートリッジ４が使用される。しかし、金属管が引き抜かれてもその刺し痕はゴム栓６５の圧縮により塞がれるため、インクが漏れ出ることはない。

次に、外部ケース２１について図２及び図３を参照しつつ説明する。外部ケース２１は、略直方体形状のブロック体であり、インク貯留体３０を幅方向両側からそれぞれ挟み込む２つのケース部材、第１ケース部材２３及び第２ケース部材２４から構成されている。第１ケース部材２３はインク貯留体３０の一方の側面を覆う部材であり、第２ケース部材２４はインク貯留体３０の他方の側面を覆う部材である。尚、これら第１ケース部材２３と第２ケース部材２４は、それぞれ合成樹脂材料から射出成形等によって成形される。

第１ケース部材２３と第２ケース部材２４とは略同形状に形成されている。これら第１ケース部材２３と第２ケース部材２４の前端部には、インク貯留体３０を挟み込んだ状態において、インク供給部３１の一部を外部に露出させる略円形の貫通孔を構成するケース切欠部１１０，１１１と、大気連通部３２の一部を外部に露出させる略円形の貫通孔を構成するケース切欠部１１２，１１３が形成されている。さらに、第１ケース部材２３と第２ケース部材２４の前端部には、カートリッジ装着部８に設けられた光センサを、被検知部５０を挟み込む位置まで挿入するための貫通孔を構成するケース切欠部１１４，１１５とがそれぞれ形成されている。

第１ケース部材２３の上下両端部（インクカートリッジ４の短手方向両端部）には、この第１ケース部材２３の表面よりも一段低い段差部分１２０，１２１が前後方向（インクカートリッジ４の長手方向）に延在するように形成されている。同様に、第２ケース部材２４の上下両端部にも、この第２ケース部材２４の表面よりも一段低い段差部分１２２，１２３が前後方向に延在するように形成されている。これらの段差部分１２０〜１２３において、相対向する第１ケース部材２３と第２ケース部材２４が溶着される。即ち、第１ケース部材２３の上側（大気連通部３２側：図３左奥側）の段差部分１２０と、第２ケース部材２４の上側の段差部分１２２とが溶着され、また、第１ケース部材２３の下側（インク供給部３１側：図３右手前側）の段差部分１２１と、第２ケース部材２４の下側の段差部分１２３とが溶着される。さらに、段差部分１２０〜１２３は、それぞれ、第１ケース部材２３、第２ケース部材２４の前端面よりもさらに前方に突出する突出部１２０ａ〜１２３ａを有する。尚、２つの突出部１２０ａ，１２２ａには、後方へ延びる嵌合溝１２０ｂ，１２２ｂがそれぞれ形成されている。

また、第２ケース部材２４において、段差部分１２３の後端部には、段差部分１２３の表面から第２ケース部材２４の表面と面一となる高さまで突出するとともに、下方へ延びる係合部１２３ｂが形成されている。また、図には示されていないが、第１ケース部材２３の段差部分１２１にも、係合部１２３ｂと同様の係合部１２１ｂが形成されている。さらに、第１ケース部材２３の上側の段差部分１２０と第２ケース部材２４の上側の段差部分１２２には、前後方向に関する略中間位置において凹状の係止部１２０ｃ，１２２ｃが形成されている。

次に、プロテクタ２２について図２及び図３を参照して説明する。このプロテクタ２２は、インク貯留体３０のインク供給部３１及び大気連通部３２が設けられている前端部を覆う部材であり、インクカートリッジ４が出荷される場合に、インク供給部３１及び大気連通部３２を保護するための部材である。図３に示すように、プロテクタ２２には、大気連通部３２側（図２左奧側）に対応した箇所にプロテクタ貫通孔２２ａが形成されている。そのため、インク供給部３１を覆うとともに、大気バルブ９８の突出部９８ａをプロテクタ貫通孔２２ａで逃しながら大気連通部３２を覆うことができ、インク供給部３１と大気連通部３２の両方を確実に保護することができる。尚、インクカートリッジ４は、プロテクタ２２が取り外された状態（つまり、インク供給部３１及び大気連通部３２が露出した状態）で、次述のホルダ７のカートリッジ装着部８に装着される。

以下、インクカートリッジ４にインクを充填する方法について、図７〜図１２を参照しつつ説明する。図７は一連の工程を示すフローチャートである。図８〜図１２には、各工程におけるカートリッジ本体２０が示されている。これらの図においては、図を見やすくするため、各構成を適宜簡略化したり省略したりして示している。特に、第１開閉機構７１及び第２開閉機構９１の構成を簡略化して図示している。

図８は、インクカートリッジ４にインクを充填する前のカートリッジ本体２０を示している。この状態において第１及び第２開閉機構により、貫通孔７７ａ及び９７ａの開口が封止されている。また、第１収納室７４内の圧力とインク貯留室４０内の圧力とは同じ大きさであり、逆止弁８３は貫通孔８４ａを封止しておらず、インク貯留室４０と第１収納室７４とは互いに連通している。

図８の状態から、図９に示されるように、カートリッジ本体２０の大気連通部３２に吸入管１０８の一端を挿入する。そして、吸入管１０８の一端を大気バルブ９８に当接させ、第１大気スプリング９９及び第２大気スプリング１０１の付勢力に抗して大気バルブ９８を後方へと移動させる。これによって、貫通孔９７ａを開放させると共に、貫通孔９７ａを介して吸入管１０８の一端を第２収納室９４内に進入させ、吸入管１０８の一端近傍に形成された吸入口１０１ａを第２収納室９４と連通させる。

吸入管１０８の他端にはポンプ１０２が設置されており、吸入管１０８の一端と他端との間にバルブ１０３が設置されている。バルブ１０３を切り替えることによって、吸入管１０８の一端から他端までを連通させた状態とこれらの間を閉塞させた状態とを切り替えることができる。バルブ１０３を開放してポンプ１０２を作動することにより、一点鎖線の矢印で示されるように、大気連通部３２を介してインク貯留室４０から空気を排出する。これによって、インク貯留室４０内の空気を減圧し、Ｐ１の大きさの負圧にする（図７のＳ１；第１減圧工程）。Ｐ１は、例えば大気圧より９０ｋＰａ（キロパスカル）小さい程度である。

次に、図１０（ａ）に示されるように、インク分注部６０（のゴム栓６５）に注入管１０４の一端を挿入する。注入管１０４の一端近傍には連通孔１０４ａが形成されており、連通孔１０４ａが連通孔６２ａと連通する位置まで注入管１０４を挿入する。注入管１０４の一端と他端との間にはバルブ１０５が設置されている。バルブ１０５を切り替えることにより、注入管１０４の一端から他端までを連通させた状態とこれらの間を閉塞させた状態とを切り替えることができる。バルブ１０５を開放して注入管１０４の他端からインクを流入させることによって、二点鎖線の矢印で示されるように、連通孔１０４ａ及び６２ａを介してインク分注部６０からインク貯留室４０内にインクを注入する（Ｓ２；注入工程）。そして、図１０（ｂ）に示されるようにインクの液面Ｓが連通孔９５より下方の所定の充填位置まで達すると、インクの注入を停止する。なお、これによって、貫通孔８４ａを介して第１収納室７４にもインクが注入される。

ここで、インクを注入する際に、インク貯留室４０内の圧力が工程Ｓ１の直後と比べて高くなる場合がある。そこで、バルブ１０３を開放しポンプ１０２を作動して、図１０（ｂ）の一点鎖線の矢印で示されるようにインク貯留室４０から空気を排出する。これによって、インク貯留室４０内の空気を再び減圧し、Ｐ２の大きさの負圧にする（図７のＳ３；第２減圧工程）。例えばＰ２は、Ｓ１の工程と同様に大気圧より９０ｋＰａ小さい程度である。なお、第１減圧工程（インク貯留室４０からの空気の排出）、注入工程（インク貯留室４０内へのインクの注入）、及び第２減圧工程（インク貯留室４０からの空気の排出）を同一の連通路（例えば、大気連通部３２）から行うことも可能であるが、その場合は、各工程の間に、吸入管１０８と注入管１０４を付け外すための手間を要するため、インク充填作業にかかる時間は長くなる。しかし、本実施形態においては、第１減圧工程及び第２減圧工程と注入工程とを異なる連通路で行うため、各工程の間に、吸入管１０８と注入管１０４を付け外すための手間がかからず、インク充填作業にかかる時間を短くすることができる。

次に、図１１に示されるように、インク供給部３１に注入管１０６の一端を挿入する。そして、注入管１０６の一端を供給バルブ７８に当接させ、第１供給スプリング７９及び第２供給スプリング８１の付勢力に抗して供給バルブ７８を後方へと移動させる。これによって、貫通孔７７ａを開放する（供給口開放工程）と共に、貫通孔７７ａを介して注入管１０６の一端を第１収納室７４内に進入させ、注入管１０６の一端近傍に形成された注入口１０６ａを第１収納室７４と連通させる。

注入管１０６の一端と他端との間にはバルブ１０７が設置されている。バルブ１０７を切り替えることによって、注入管１０６の一端から他端までを連通させた状態とこれらの間を閉塞させた状態とを切り替えることができる。バルブ１０７を開放して注入管１０６の他端からインクを流入させることによって、二点鎖線の矢印で示されるように、注入口１０６ａを介して第１収納室７４内にインクを注入する。そして、第１収納室７４内の圧力を、インク貯留室４０内の圧力Ｐ２より大きく且つ大気圧より小さいＰ３にする。ここでＰ３は、インク貯留室４０内と第１収納室７４との間の差圧Ｐ３−Ｐ２によって逆止弁８３が貫通孔８４ａの開口を封止する程度の大きさである。例えば、第１収納室７４の圧力がインク貯留室４０の圧力より１０ｋＰａ（キロパスカル）程度大きければ十分に貫通孔８４ａの開口を封止するように逆止弁８３が構成されているとする。このときには、Ｐ３はＰ２より１０ｋＰａ以上大きく且つ大気圧より小さい値に調整される。これによって、貫通孔８４ａの開口が封止される（Ｓ４；供給室昇圧工程、開放後昇圧工程）。

そして、吸入管１０８、注入管１０４及び１０６が、大気連通部３２、インク分注部６０及びインク供給部３１から引き抜かれる。この状態において、図１２に示されているように、インク貯留室４０内にインクが充填されていると共に、第１開閉機構７１及び第２開閉機構９１によって、貫通孔７７ａ及び９７ａの開口が封止されている。また、上記の通り、ゴム栓６５により、インク分注部６０も閉止されている。

以下、本実施形態の作用及び効果について説明する。上記のようにインクが充填されたインクカートリッジ４のカートリッジ本体２０は、インクジェットプリンタ２に装着される前の未装着状態において図１２に示される状態に保持される。そして、インクカートリッジ４がインクジェットプリンタ２に装着されると、インク抽出管１６３がインク供給部３１に挿入されると共に、大気連通部３２が開放される。

ここで、インクカートリッジ４の装着時において逆止弁８３が貫通孔８４ａの開口を封止しており、インク貯留室４０と第１収納室７４とは遮断されている。したがって、インク抽出管１６３がインク供給部３１に挿入された際に、インク貯留室４０内の負圧がインク抽出管１６３を伝播することがない。したがって、本実施形態によると、インク貯留室４０内の負圧がインク抽出管１６３を介してノズル５ａまで伝播することでノズル５ａのメニスカスが破壊されることが防止される。

そして、大気連通部３２が開放されると、インク貯留室４０内の圧力が大気圧となり、第１収納室７４の圧力がインク貯留室４０の圧力以下となるため、逆止弁８３が貫通孔８４ａの開口を開放する。これによって、インク貯留室４０内のインクを第１収納室７４を介してインクジェットプリンタ２へと導出可能な状態が実現する。

また、未装着状態において第１収納室７４内の圧力が、インク貯留室４０内の圧力より大きく且つ大気圧より小さいものに保持されている。これによって、装着時にインク貯留室４０内の負圧がノズル５ａまで伝播するのを防止すると同時に、装着前に第１収納室７４からインクが漏れ出るのが抑制される。

また、未装着状態において第１収納室７４にインクが充填されているので、空気が充填される場合と比べて装着時にインクジェットプリンタ２のインク流路へと空気が流れることが抑制される。なお、インク流路に空気が流れた場合でもパージ機構１１によってインク流路内の空気を除去した後に印刷処理を実行することが可能であるが、上記の構成によるとこのような余計な除去処理を少なくすることができる。

また、本実施形態には第１開閉機構７１が設けられているので、インク供給部３１が確実に閉止される。そして、後述の第２の実施形態のようにシールテープで封止する場合と異なり、インクジェットプリンタ２に一旦装着してから取り外した後でも、再びインク供給部３１が閉止される。

また、本実施形態のインク充填方法においては、インク分注部６０からインクを注入した後に、インク貯留室４０の減圧を再び実行している。インク分注部６０からインクを注入した際にインク貯留室４０内の圧力が上昇するおそれがある。インク貯留室４０内の圧力が上昇すると、インクの品質劣化を防止するほどの負圧を確保できなくなるおそれがあるばかりか、逆止弁８３による封止を保てなくなるおそれがある。しかし、上記のようにインク貯留室４０の減圧を再び実行することにより、インク貯留室４０内の負圧を確保することができ、インクの品質劣化を抑制すると共に逆止弁８３による封止を確保することが可能となる。

［第２の実施形態］
以下、第２の実施形態について図１３を参照しつつ説明する。第２の実施形態のインクカートリッジにおいて第１の実施形態との違いはインク供給部にあり、以下においてはインク供給部の周辺についてのみ説明する。また、第２の実施形態において第１の実施形態と同じ構成には同じ符号を付す。

図１３（ａ）は、第２の実施形態のインクカートリッジに設置されたインク供給部１３１の構成を示す概略図である。第２の実施形態のインクカートリッジは第１の実施形態のインクカートリッジ４においてインク供給部３１をインク供給部１３１に置換したものに相当する。インク供給部１３１はインク供給部３１と異なり、第１開閉機構７１を有していない。インク供給部１３１は、第３収納室１７４及び逆止弁８３を有している。逆止弁８３は、第１の実施形態と同様に、第３収納室１７４とインク貯留室４０との差圧によって貫通孔８４ａの開口を封止することができる。インク充填前において第３収納室１７４は、前方に向かって開口する開口１７７ａ（インク供給口）を介して外部へと開放されている。

第２の実施形態のインクカートリッジにインクを充填する方法について、図１３（ｂ）〜図１３（ｅ）を参照しつつ説明する。まず、図１３（ａ）に示されるように、開口１７７ａから注入管１０６が挿入される。そして、バルブ１０７が閉鎖される。

次に、大気連通部３２を介してインク貯留室４０が減圧される（第１減圧工程）。そして、インク分注部６０を介してインク貯留室４０にインクが注入される（注入工程）。図１３（ｃ）は、インクが注入された後の様子を示している。さらに、大気連通部３２を介してインク貯留室４０が減圧される（第２減圧工程）。

次に、バルブ１０７が開放され、図１３（ｄ）の二点差線で示されるように注入管１０６を介して第３収納室１７４へとインクが注入される。これによって、第３収納室１７４の圧力がインク貯留室４０の圧力より高くなり、逆止弁８３が貫通孔８４ａの開口を封止する（供給室昇圧工程）。ここで、第３収納室１７４内の圧力は大気圧まで上昇されてもよいし、大気圧未満の大きさまで上昇されてもよい。

そして、注入管１０６がインク供給部１３１から引き抜かれ、その後、開口１７７ａを覆うようにインク供給部１３１の外表面にシールテープ２０１が貼り付けられる。シールテープ２０１により、第３収納室１７４からインクが漏れ出すのが防止される。なお、注入管１０６が引き抜かれる際に開口１７７ａを介して第３収納室１７４内に空気が流入し得るが、この場合には第３収納室１７４内の圧力が上昇するか大気圧が維持されるかのどちらかであるため、逆止弁８３が貫通孔８４ａの開口を封止した状態は維持される。

以上、第２の実施形態においても、インクカートリッジの装着時において逆止弁８３が貫通孔８４ａの開口を封止しており、インク貯留室４０と第３収納室１７４とは遮断されている。したがって、インク抽出管１６３がインク供給部１３１に挿入された際に、インク貯留室４０内の負圧がインク抽出管１６３を伝播することがない。したがって、インク貯留室４０内の負圧がインク抽出管１６３を介してノズル５ａまで伝播することでノズル５ａのメニスカスが破壊されることが防止される。

また、インク供給部１３１に開閉機構が設けられていない。しかし、インク貯留室４０にインクを導入する前に開口１７７ａに注入管１０６を挿入することで、インク貯留室４０にインクを導入する際に開口１７７ａを通じてインクが漏れだすことが防止される。

＜変形例＞
以上は、本発明の好適な実施形態についての説明であるが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、課題を解決するための手段に記載された範囲の限りにおいて様々な変更が可能なものである。

例えば、上述の実施形態のインク充填方法においては、第１収納室７４又は第３収納室１７４にインクを注入している。しかし、これらの収納室に空気などの気体を充填してもよい。また、これらの圧力が負圧ではなく、大気圧であってもよいし、大気圧より大きくてもよい。

また、上述の実施形態において、インクカートリッジにはインク分注部６０が設けられているが、インク分注部６０が設けられていなくてもよい。この場合には、例えば大気連通部３２を介してインクが注入されればよい。

また、上述の第１の実施形態のインク充填方法において、吸入管１０８や注入管１０４は大気連通部３２やインク分注部６０に一旦挿入すると、全ての工程が終了するまで挿入したままである。しかし、それぞれを使用し終わった段階ですぐに抜き取ってもよい。この場合でも、第２開閉機構９１やゴム栓６５により各開口が封止されるので、開口を封止する工程を必要とせず速やかに次の工程を実行することが可能である。あるいは、吸入管１０８、注入管１０４及び１０６がいずれも図１の工程Ｓ１の前に挿入され、インク充填が終了するまで挿入されたままでもよい。

また、上述の実施形態のインク充填方法において、インク貯留室４０内の減圧を２回実施している。しかし、インク分注部６０を介してインクを注入してもインク貯留室４０内の圧力がそれほど変化しない場合など、必要がなければ１回実施するだけでもよい。

また、上述の実施形態においてインク分注部６０は、ゴム栓６５の圧縮によって注入管１０４の抜き差し後の刺し痕を塞いでいるが、他の構成によって塞いでもよい。例えば、注入管１０４を分注室６１から抜き取った後、分注室６１にシール部材を充填することでインク分注部６０を塞いでもよい。

また、上述の実施形態においては、移動可能なキャリッジにインクジェットヘッドを装着したインクジェットプリンタが想定されているが、プリンタ筐体に対して固定されたインクジェットヘッドを有するプリンタに本発明が適用されてもよい。

本発明の一実施形態に係るインクジェット記録システムの構成を示す害略図である。 図１のインクジェット記録システムにおいて用いられるインクカートリッジの斜視図である。 図２のインクカートリッジの分解斜視図である。 図３のカートリッジ本体の左側面図である。 図３のカートリッジ本体の右側面から見た部分断面図である。 図６（ａ）は図４のインク分注部付近の拡大図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 図２のインクカートリッジにインクを充填する方法の一連の工程を示す工程図である。 図７のインク充填方法においてインクを充填する前のカートリッジ本体の概略図である。 図７のインク充填方法においてインク貯留室を減圧する工程を示すカートリッジ本体の概略図である。 図７のインク充填方法においてインク貯留室にインクを注入する工程を示すカートリッジ本体の概略図である。 図７のインク充填方法においてインク供給部にインクを注入する工程を示すカートリッジ本体の概略図である。 図７のインク充填方法において全ての工程が終了した後のカートリッジ本体の概略図である。 本発明の別の実施形態の構成及びインク充填方法を示すインク供給部の概略図である。

１ インクジェット記録システム
２ インクジェットプリンタ
４ インクカートリッジ
５ インクジェットヘッド
５ａ ノズル
２０ カートリッジ本体
３０ インク貯留体
３１ インク供給部
３２ 大気連通部
４０ インク貯留室
４１ フレーム部
６０ インク分注部
７１ 第１開閉機構
７４ 第１収納室
７７ａ 貫通孔
７８ 供給バルブ
７９ 供給スプリング
８１ 供給スプリング
８３ 逆止弁
９１ 第２開閉機構
９４ 第２収納室
９７ａ 貫通孔
９９ 第１大気スプリング
１０１ 第２大気スプリング
１３１ インク供給部
１７４ 第３収納室
１７７ａ 開口
２０１ シールテープ

Claims (6)

1. インクを貯留するインク貯留室を有するカートリッジ本体と、前記カートリッジ本体に設けられ、前記インク貯留室内のインクを外部へ供給するインク供給部と、同じく前記カートリッジ本体に設けられ、前記インク貯留室と大気とを連通させる少なくとも１つの大気連通部と、を備え、
   さらに、前記インク供給部が、前記インク貯留室に連通するとともに、インク供給口を介して外部に連通するインク供給室と、前記インク供給口を封止可能な封止手段と、前記インク供給室から前記インク貯留室へのインクの逆流を防止するように、両者の連通部を閉止可能に構成された逆止弁とを有する、インクカートリッジのインク充填方法であって、
   前記大気連通部から前記インク貯留室内の空気を排出し、前記インク貯留室内の圧力を負圧にする第１減圧工程と、
   前記第１減圧工程後、前記大気連通部から、前記インク貯留室内、及び、これに連通する前記インク供給室内にインクを注入する注入工程と、
   前記注入工程後に、前記インク供給室内の圧力を高くすることにより、その圧力を負圧状態の前記インク貯留室内の圧力よりも高くして、その差圧によって前記逆止弁に前記連通部を閉止させる、供給室昇圧工程と、
   を備えていることを特徴とするインクカートリッジのインク充填方法。
2. 前記供給室昇圧工程において、前記インク供給室内の圧力を、前記インク貯留室よりも高くしつつも、大気圧よりも低い圧力に抑えることを特徴とする請求項１に記載のインクカートリッジのインク充填方法。
3. 前記注入工程後に、再び前記大気連通部から前記インク貯留室内の空気を排出し、前記インク貯留室内の圧力を低下させる第２減圧工程をさらに備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載のインクカートリッジのインク充填方法。
4. 前記封止手段は、前記インク供給室内において、前記インク供給口を封止する封止位置と前記インク供給口から離れた開放位置の間で移動可能に配設された弁体と、前記第１減圧工程及び注入工程の両方において前記封止位置に位置するように前記弁体を前記封止位置に向けて付勢する付勢部材とを有し、
   前記供給室昇圧工程は、
   前記付勢部材が前記弁体を付勢している方向と反対の方向に前記弁体を押圧することによって前記弁体を前記開放位置に移動させる供給口開放工程と、
   前記供給口開放工程において開放された前記インク供給口を介して、前記インク供給室内の圧力を負圧状態の前記インク貯留室内の圧力よりも高くする開放後昇圧工程とを有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のインクカートリッジのインク充填方法。
5. 前記大気連通部は、前記第１減圧工程において前記インク貯留室内の空気を排出するための大気連通路と、前記注入工程において前記インク貯留室内、及びこれに連通する前記インク供給室内にインクを注入するインク注入路を有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のインクカートリッジのインク充填方法。
6. 前記供給室昇圧工程は、前記インク供給口から前記インク供給室内へとインクを注入する工程を有していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のインクカートリッジのインク充填方法。
   

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