JP5223740B2 - 液体容器 - Google Patents

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Description

本発明は、液体供給装置の容器装着部に着脱自在に装着される液体容器に関する。
従来、例えば、特許文献1に記載されているように、インクジェット記録装置に装着して使用されるインクカートリッジ(液体容器)が知られている。このようなインクカートリッジは、インク室(液体収容室)に収容されているインク(液体)をインクジェット記録装置に供給する連通室(液体導出部)と、インク室に大気を導入する外気連通室(大気導入部)を備えている。外気連通室内には、弁部材が配置されており、インクカートリッジがインクジェット記録装置に装着されたときに、この弁部材が樹脂材料により形成された薄膜部材を破断することにより、外気連通室を介してインク室と大気とが連通する。これによれば、インクカートリッジがインクジェット記録装置に装着されるまでは、薄膜部材がインクをブロックすることで外気連通室介して外部にインクが漏れないようにすることができる。
しかしながら、インクカートリッジがインクジェット記録装置に装着されて一旦薄膜部材が破断されるとインク室と大気とが連通した状態になるため、インクジェット記録装置を移動させたりした場合に、外気連通室を通して外部にインクが漏れる問題がある。例えば、インクジェット記録装置が故障し、修理のためにユーザーが製造元にインクカートリッジを装着した状態でインクジェット記録装置を送り返す場合、その輸送過程において、インクジェット記録装置が揺さぶられたり、上下を逆に扱われたりして、外部にインクが漏れるおそれがある。
また、特許文献2には、ケース内部(液体収容室)と大気とを連通する通気孔(大気導入部)に空気は通過させるがインクを通過させない気体透過膜が取り付けられたインクカートリッジ(液体容器)が開示されている。これによれば、常時インクを収容したケース内部と大気とを気体透過膜を介して通気させることができるため、インクカートリッジをプリンタ等のインクジェット記録装置に装着した後も外部にインクが漏れるのを防ぐことができる。
特開2005−153285号公報 特開平9−141891号公報
もっとも、上記のように気体透過膜を単に通気孔に設けた場合、インクと気体透過膜とが常時接触可能な状況におかれる。そして、このようにインクと気体透過膜とが常時接触可能な状況下であると、例えば、インクカートリッジを製造元から販売店に輸送する場合、その過程において、インクカートリッジが揺さぶられたりして、インクと気体透過膜とが接触してしまう場合がある。このようにインクと気体透過膜とが接触すると気体透過膜の微小間隙にインクのメニスカスが形成されてしまい、大気をケース内に導入することができなくなってしまう恐れがある。また、インクカートリッジがインクジェット記録装置に装着される前にインクと気体透過膜とが接触してしまった場合、そのインクカートリッジがインクジェット記録装置に装着されて、インクがケース内からインクジェット記録装置に供給され続けると、ケース内に大気を導入することができないため、ケース内の圧力が下がってしまう。ケース内の圧力が下がると、インクジェット記録装置は画像等の記録を正常に行うことができなくなってしまう恐れがある。
とすれば、通気孔等の大気導入部に気体透過膜を使用する場合でも、インクと気体透過膜とが接触する機会が少ない方がよく、特にインクカートリッジをインクジェット記録装置に装着する前の段階では、インクと気体透過膜とが接触する機会を無くすことが望まれる。また、インクジェット記録装置の設置スペースを小さくしたい等の理由によりインクジェット記録装置を小型化することが近年ますます要望されている。そのため、インクカートリッジも小型化することが望まれる。
そこで、本発明の目的は、コンパクトな構成にて、液体容器が液体供給装置に装着される前は、液体と気体透過膜とを接触させずに液体収容室と大気とを遮断して液体が容器外へ漏れるのを防ぎ、液体容器が液体供給装置に装着された時は、気体透過膜を使用して液体が容器外へ漏れるのを防ぐことができる液体容器を提供することにある。
上記課題を達成するための第1の発明に係る液体容器は、液体供給装置の容器装着部に着脱自在に装着される液体容器であって、容器本体と、前記容器本体内に形成された、液体を収容する液体収容室と、前記液体収容室から液体を外部へ導出する液体導出部と、前記液体収容室へ大気を導入する大気導入部とを備え、前記大気導入部は、前記容器本体内に設けられて、大気に開放されている大気開放端部から前記液体収容室まで延びており、前記液体収容室を大気と連通させる大気連通路と、前記大気連通路を遮断する遮断手段と、前記大気連通路内の前記遮断手段よりも前記大気開放端部側の位置において、前記大気連通路を画定している壁と密着しつつ前記遮断手段による前記大気連通路の遮断を開放するように前記遮断手段に向かって移動可能に配設されるとともに、前記大気連通路と連通する大気通路を備えた移動部材と、前記大気通路を塞ぐように前記移動部材に設けられた気体透過膜と、を備えたことを特徴とするものである。
この構成によると、移動部材が大気連通路を画定している壁と密着しつつ移動されるのに伴い、移動部材よりも液体収容室側に位置した遮断手段による大気連通路の遮断を開放することができる。このため、液体容器が液体供給装置に装着される前は、遮断手段により液体収容室と大気との連通を遮断して液体収容室内の液体が容器外へ漏れるのを防ぐことができる。また、液体容器が液体供給装置に装着される時は、移動部材を移動させて遮断手段による大気連通路の遮断を開放することで、移動部材に設けられた大気通路の気体透過膜を介して大気を液体収容室へ導入するとともに、この気体透過膜により液体収容室内の液体が容器外へ漏れるのを防ぐことができる。また、移動部材自体が大気通路を備え、その大気通路に気体透過膜が配置されているので、コンパクトな構成にて、液体収容室の液体が容器外へ漏れるのを防ぐことができる。
また、第2の発明に係る液体容器は、第1の発明において、前記移動部材は、前記液体容器が装着方向に沿って前記容器装着部に装着される時に、前記容器装着部と当接することにより前記容器本体に対して前記装着方向と逆方向に移動することを特徴とするものである。
この構成によると、液体容器が容器装着部に装着された際、自動的に大気を液体収容室へ導入することができ、液体容器を容器装着部に装着するのとは別途に、遮断手段による大気連通路の遮断を開放する手間を省くことができる。
また、第3の発明に係る液体容器は、第1又は第2の発明において、前記遮断手段は、遮断膜であり、前記移動部材は、前記遮断膜に向けて凸形状に形成されている凸形状部を有することを特徴とするものである。
この構成によると、移動部材の移動時に凸形状部が遮断膜を突き破ることで、移動部材に設けられた大気通路の気体透過膜を介して大気を液体収容室へ導入するとともに、この気体透過膜により液体収容室内の液体が容器外へ漏れるのを防ぐことができる。また、遮断手段の開放を、膜と凸形状部という比較的簡単な構成により実現することができ、液体容器のコンパクト化及び製造コストの削減が可能となる。
また、第4の発明に係る液体容器は、第1〜第3の発明の何れかにおいて、前記移動部材は、移動部材本体と、移動部材本体の外周に配置された環状の弾性部材とを備えていることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の液体容器。
この構成によると、移動部材本体の外周に弾性部材を備えた状態で、その弾性部材が大気連通路を画定している壁と移動部材本体との間で弾性変形することにより、大気連通路を画定している壁と移動部材本体との間の密閉性をより高めることができ、壁と移動部材本体との間から液体が漏れるのを防ぐことができる。
また、第5の発明に係る液体容器は、第1又は第2の発明において、前記遮断手段は、弁機構であって、前記容器本体に設けられ、前記大気連通路の一部を形成する貫通孔が形成されている弁座と、前記弁座と当接することにより前記貫通孔を閉止可能な弁体と、前記貫通孔を閉止する方向に前記弁体を付勢する付勢手段と、を備え、前記移動部材が前記弁体側に移動したときには、前記付勢手段の付勢力に打ち勝って前記弁体が前記弁座から離れて前記貫通孔を開放することを特徴とするものである。
この構成によると、移動部材が弁体側に移動したときに付勢手段の付勢力に打ち勝って弁体が弁座から離れて貫通孔を開放することで、移動部材に設けられた大気通路の気体透過膜を介して大気を液体収容室へ導入するとともに、この気体透過膜により液体収容室の液体が容器外へ漏れるのを防ぐことができる。また、弁座と弁体が当接することにより、移動部材を移動させる力よりも付勢手段の付勢力が強い場合には、大気連通路の一部を形成する貫通孔を閉止することができる。
また、第6の発明に係る液体容器は、第5の発明において、前記移動部材は、前記弁体から前記貫通孔を通って延びており、前記弁座における前記貫通孔を画定している部分と密着しつつ前記弁体と一体的に移動可能な筒部材であることを特徴とするものである。
この構成によると、移動部材は弁体から貫通孔を通って延びており、弁体と一体的に移動可能な筒部材としているため、移動部材と遮断手段としての弁体とを一体的に構成することができる。また、移動部材は、弁座における貫通孔を画定している部分と密着しつつ前記弁体と一体的に移動可能であるため、移動部材と弁座における貫通孔との間の気密性を高めることができる。
また、第7の発明に係る液体容器は、第5又は第6の発明において、前記弁座は、弾性部材であることを特徴とするものである。
この構成によると、弁座が弾性部材であるため、弁座と弁体とが当接された場合に弁座が弾性変形して、弁座と弁体との間の気密性を高めることができる。また、移動部材が弁座における貫通孔を画定している部分と密着した場合、弁座が弾性変形することにより、移動部材と弁座との間の気密性を高めることができる。
また、第8の発明に係る液体容器は、第1〜第7の発明の何れかにおいて、前記気体透過膜は、前記大気通路の前記大気開放端部側の開口端より内側に設けられていることを特徴とするものである。
この構成によれば、気体透過膜は大気通路の大気開放端部側の開口端より内側に設けられているため、移動部材を移動させる力が大気通路の大気開放端部側の開口端を画定している部分に与えられたとしても、気体透過膜が直接力を受けて破断することを避けることができる。
また、第9の発明に係る液体容器は、第1〜第8の発明の何れかにおいて、前記大気通路の幅は、気体透過膜に向かって広くなっていることを特徴とするものである。
この構成によれば、大気通路の幅は、気体透過膜に向かって広くなっているため、もし液体が大気通路に進入してきたとしても、大気通路の幅の狭い部分のほうが幅の広い部分よりも毛管力が強いため、液体は大気通路の幅の狭い部分に引っ張られる。これにより、液体が気体透過膜に付着しにくくすることができる。
本発明によれば、コンパクトな構成にて、液体容器が液体供給装置に装着される前は、液体と気体透過膜とを接触させずに液体収容室と大気とを遮断して液体が容器外へ漏れるのを防ぎ、液体容器が液体供給装置に装着された時は、気体透過膜を使用して液体が容器外へ漏れるのを防ぐことができる。
第1実施形態に係るインクカートリッジが装着されるプリンタの概略構成を示す平面図である。 (a)第1実施形態に係るインクカートリッジの正面図である。(b)第1実施形態に係るインクカートリッジの断面図である。 第1実施形態に係るインクカートリッジがカートリッジ装着部に装着される過程を示すインクカートリッジ及びカートリッジ装着部の断面図である。 第1実施形態に係るインクカートリッジがカートリッジ装着部に装着された状態を示すインクカートリッジ及びカートリッジ装着部の断面図である。 (a)第2実施形態に係るインクカートリッジの正面図である。(b)第2実施形態に係るインクカートリッジの断面図である。 第2実施形態に係るインクカートリッジがカートリッジ装着部に装着される過程を示すインクカートリッジ及びカートリッジ装着部の断面図である。 第2実施形態に係るインクカートリッジがカートリッジ装着部に装着された状態を示すインクカートリッジ及びカートリッジ装着部の断面図である。 変形例に係るインクカートリッジの移動部材の断面図である。
(第1実施形態)
まず、本発明の第1実施形態について説明する。本実施形態は、液体供給装置として、記録用紙に対してインクを噴射して画像等を記録する、インクジェットプリンタ(以下、プリンタ1)のインク供給系に本発明を適用したものである。
(プリンタ1)
図1は、本実施形態に係るインクカートリッジ5(液体容器)が装着されるプリンタ1の概略構成を示す平面図である。図1に示すように、プリンタ1は、図1の走査方向に沿って往復移動可能に構成されたキャリッジ2と、このキャリッジ2に搭載されたインクジェットヘッド3及びサブタンク4a〜4dと、4つのインクカートリッジ5a〜5dが装着されるホルダ10と、記録用紙Pを図1の紙送り方向に搬送する搬送機構6等を備えている。
キャリッジ2は、図1の左右方向(走査方向)に平行に延びる2本のガイド軸17に沿って往復移動可能に構成されている。また、キャリッジ2には、無端ベルト18が連結されており、キャリッジ駆動モータ19によって無端ベルト18が走行駆動されたときに、キャリッジ2は、無端ベルト18の走行に伴って走査方向に移動するようになっている。
インクジェットヘッド3は、その下面(図1の紙面向こう側の面)に多数のインク噴射用ノズルを備えている。また、4つのサブタンク4a〜4dは、走査方向に沿って並べて配置されており、これら4つのサブタンク4a〜4dにはチューブジョイント20が一体的に設けられている。そして、チューブジョイント20に連結された可撓性のチューブ11によって、4つのサブタンク4a〜4dとホルダ10とが接続されている。
ホルダ10は、一方向(図1では走査方向)に配列された4つのカートリッジ装着部7(容器装着部)を備え、これら4つのカートリッジ装着部7に、4つのインクカートリッジ5a〜5dがそれぞれ装着される。4つのインクカートリッジ5a〜5dには、ブラック、イエロー、シアン、マゼンタの、4色のインクがそれぞれ貯留されている。なお、カートリッジ装着部7の詳細は後述する。
4つのインクカートリッジ5a〜5dにそれぞれ貯留された4色のインクは、ホルダ10に接続された4本のチューブ11を介して4つのサブタンク4a〜4dに供給され、サブタンク4a〜4dにおいて一時的に貯留された後、インクジェットヘッド3に供給される。そして、インクジェットヘッド3は、キャリッジ2とともに走査方向に往復移動しつつ、その下面に設けられた多数のインク噴射用ノズルから、搬送機構6により図1の下方(紙送り方向)に搬送される記録用紙Pにインクの液滴を噴射する。すなわち、プリンタ1のインク供給系は、4つのカートリッジ装着部7を備えたホルダ10及び4本のチューブ11によって構成されている。
搬送機構6は、インクジェットヘッド3よりも紙送り方向上流側に配置された給紙ローラ25と、インクジェットヘッド3よりも紙送り方向下流側に配置された排紙ローラ26とを有する。給紙ローラ25と排紙ローラ26とは、それぞれ、給紙モータ27と排紙モータ28とにより回転駆動される。そして、この搬送機構6は、給紙ローラ25により、記録用紙Pを図1の上方からインクジェットヘッド3に供給するとともに、排紙ローラ26により、インクジェットヘッド3によって画像や文字等が記録された記録用紙Pを図1の下方へ排出するように構成されている。
(インクカートリッジ5)
次に、上記カートリッジ装着部7に装着されるインクカートリッジ5a〜5dについて説明する。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5a〜5dは同じ構成を有するものであるため、以下では、それらのうちの1つについて説明する(以下、インクカートリッジ5)。図2(a)は、第1実施形態に係るインクカートリッジ5の正面図である。図2(b)は、第1実施形態に係るインクカートリッジ5の断面図である。尚、図2(b)において、インク導出部32はその断面でなく、その側面が示されている。また、図2において、インクカートリッジ5がカートリッジ装着部7に装着される際のインクカートリッジ5の移動方向を装着方向83とし、その逆を装着方向83と逆の方向(取り外し方向)とする。
図2(a)及び(b)に示すように、インクカートリッジ5(液体容器)は、インクカートリッジ5の本体となる筐体30(容器本体)と、筐体30内に形成されたインクを収容するインク収容室31(液体収容室)と、インク収容室31のインクをプリンタ1のインク供給系に導出するインク導出部32(液体導出部)と、インク収容室31に大気を導入する大気導入部33を備える。筐体30は、例えば、ポリアセタール、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン等の樹脂材料で形成されている。なお、筐体30の外面のうち、装着方向83に関して前端に位置する面(図2(b)において左側に位置する面)を前面、装着方向83に関して後端に位置する面(図2(b)において右側に位置する面)を背面と呼ぶこととする。また、筐体30の外面のうち、インクカートリッジ5がカートリッジ装着部7に装着された状態において、上端に位置する面(図2(b)において上側に位置する面)を上面、下端に位置する面(図2(b)において下側に位置する面)を下面と呼ぶことにする。
図2(a)及び(b)に示すように、筐体30の前面の下部に、すなわち、筐体30の前面における下面に近い位置に、インク導出部32が設けられている。そして、インク導出部32には、円形の開口41が形成されている。また、図示しないが、インク導出部32内には、開口41とインク収容室31とを連通する通路とこの通路を閉止するインク供給バルブがある。つまり、このインク供給バルブは、開口41とインク収容室31とを連通する通路を開放又は閉止する弁機構として構成されている。
このインク導出部32には、インクカートリッジ5がカートリッジ装着部7(図3及び4参照)に装着されたときに、樹脂管のインクニードル80(図3及び図4参照)が挿入される。このインクニードル80が開口41からインク導出部32内に挿入されると、インク供給バルブが開口41とインク収容室31とを連通する通路を開放するように構成されている。これにより、インクカートリッジ5がカートリッジ装着部7に装着されたときにインク収容室31内のインクをインクニードル80、チューブ11及びチューブジョイント20を通じてサブタンク4a〜4dへ導出することが可能となる。
図2(a)及び(b)に示すように、筐体30の上部に、大気導入部33が設けられている。そして、大気導入部33は、筐体30の前面の上部において、すなわち、筐体30の前面における上面に近い位置において、筐体30の前面を形成している壁を貫通するように形成された円形の開口51(大気開放端部)を有する。また、大気導入部33は、筐体30の内部に開口51に連続して形成された円筒状の大気連通路52・53を有する。大気連通路52・53は、筐体30の奥行き方向(矢印35の方向)へ延設されている。なお、筐体30の奥行き方向(矢印35の方向)とは、筐体30の前面と背面とを結ぶ方向である。大気連通路52・53は、筐体30の背面側においてインク収容室31の上部31aに連通している。つまり、インク収容室31の上部31aに溜まる空気層と大気連通路52・53とが連通している。そして、大気連通路52と大気連通路53の間には、薄膜部材55(遮断手段・遮断膜)を支持する支持部54が設けられている。この薄膜部材55は、大気連通路52と大気連通路53とを遮断する機能を有し、樹脂材料により形成されている。これにより、インク収容室31内は、薄膜部材55が破断されるまでは、確実に密閉されることになる。より具体的には、薄膜部材55とインク導出部32内のインク供給バルブとにより、インク収容室31内は、インクカートリッジ5の外部、すなわち、大気と遮断されている。
大気導入部33は、さらに、大気連通路52内に配置されている移動部材56を有している。移動部材56は、大気連通路52内の薄膜部材55よりも開口51側(大気開放端部側)の位置に配置されている。移動部材56は、開口51から薄膜部材55が取り付けられた支持部54に至る大気連通路52内を移動可能に構成されている。この移動部材56は、主として、本体枠57、シール部材58、凸形状部59、気体透過膜60などの部材で構成されている。
本体枠57は、例えば、ポリアセタール、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン等の樹脂材料により、円筒状に形成されている。本体枠57の外径は、大気連通路52の径よりも小さい。つまり、本体枠57は、円筒状の大気連通路52内を筐体30の奥行き方向(矢印35の方向)へスライド可能な形状をしている。そして、本体枠57には、その内部に大気連通路52と連通する大気通路61・62が形成されている。大気通路61・62は、奥行き方向(矢印35の方向)における本体枠57の一端から他端にかけて、本体枠57を貫通している。また、大気通路61と大気通路62の間には、移動部材56を補強し凸形状部59を支持する仕切板63が設けられている。仕切板63は、奥行き方向(矢印35の方向)における本体枠57の一端から他端に延びている。
シール部材58は、弾性を有する合成樹脂で構成されている環状のO型リングである。すなわち、シール部材58は、奥行き方向(矢印35の方向)に垂直な面における断面視で環状に形成されていることになる。シール部材58は、大気連通路52を画定している筐体30の内壁に密着するように本体枠57の外周面に奥行き方向(矢印35の方向)に間隔をあけて複数設けられている。本実施形態では、シール部材58は2つ使用されている。大気連通路52を画定している筐体30の壁と本体枠57の外周面との間で弾性変形することにより、シール部材58は、大気連通路52を画定している筐体30の壁と本体枠57の外周面との間を密閉している。
なお、シール部材58は、環状に形成されたO型を使用しているが、後述の押圧部82(図3及び図4参照)が挿入された際に、本体枠57の外周面と大気連通路52を画定している壁との間を密閉するものであれば、如何なる形態のシール部材でも適用可能である。また、移動部材56はシール部材を有していなくてもよい。その場合には、大気連通路52の径とほぼ等しい外径を有する本体枠57が大気連通路52内に圧入される。移動部材56がシール部材を有していなくても、本体枠57が大気連通路52内に圧入されることにより、本体枠57が大気連通路52を画定している筐体30の壁に直接密着して、大気連通路52を画定している筐体30の壁と本体枠57の外周面との間が密閉される。
凸形状部59は、本体枠57の薄膜部材55側の端部の略中心部から薄膜部材55に向かって奥行き方向(矢印35の方向)に延びている。凸形状部59は、奥行き方向(矢印35の方向)に垂直な面における断面視において略十字形状をしている。また、凸形状部59は、薄膜部材55に向かうにつれてその径が小さくなっており、凸形状部59の薄膜部材55側の先端は尖形に形成されている。つまり、凸形状部59は、その尖形をした先端と薄膜部材55とが対向配置されることになる。これにより、移動部材56が大気連通路52内を薄膜部材55に向かってスライドした場合に、凸形状部59の先端が薄膜部材55に当接することにより薄膜部材55が破断されることになる。
気体透過膜60は、前述した本体枠57の薄膜部材55側とは反対側の端部、すなわち、開口51側の端部に設けられている。即ち、気体透過膜60は、大気通路61・62を塞ぐように本体枠57の開口51側の端部に取り付けられている。そして、気体透過膜60としては、常圧では、大気は通過させるがインクを通過させない膜として、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)やポリプロピエン(PP)等の多孔質膜を用いており、この多孔質膜における平均孔径は、0.2〜5μmの範囲にあるものが使用される。例えば、住友電気工業社製FP022、FP100、FP500等が使用される。
なお、気体透過膜60としては、大気は通過させるが、インクを通過させない膜であれば、その材質及び構造は特に限定されるものでないが、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)やポリプロピエン(PP)の他に、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体,テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体等のフッ素樹脂からなる多孔質膜などが挙げられる。また、多孔質膜における平均孔径は0.2〜5μmの範囲にあるものを使用しているが、この平均孔径が0.2μmよりも小さくなると、大気の通気性が低下して、インク収容室31内の空間に生じた圧力を速やかに解消することが困難になる傾向を示し、5μmよりも大きくなると、膜強度が低下し破断しやすい傾向となる。
(カートリッジ装着部7)
次に、インクカートリッジ5が装着されるカートリッジ装着部7について説明する。尚、4つのインクカートリッジ5a〜5dが装着されるカートリッジ装着部7はそれぞれ同じ構成を有するものであるため、以下では、それらのうちの1つについて説明する。図3は、インクカートリッジ5がカートリッジ装着部7に装着される過程を示すインクカートリッジ5及びカートリッジ装着部7の断面図である。
図3に示すように、カートリッジ装着部7は、断面視でコの字型をした箱状に形成されたフレーム81によってその筐体が形成されている。フレーム81の内部空間が、インクカートリッジ5を収容するための空間である。
図3に示されるように、フレーム81はその開口端とは反対側の端部に装着ユニット84を備え、装着ユニット84は押圧部82を備える。押圧部82は、インクカートリッジ5がカートリッジ装着部7に装着されたときに、インクカートリッジ5の筐体30の前面と対向する装着ユニット84の壁面85の上部に設けられている。押圧部82は、大気導入部33に対応する位置に配置されている。この押圧部82は、インクカートリッジ5がカートリッジ装着部7に挿入された際に、開口51を通じて移動部材56の本体枠57を押圧する。
図3に示すように、押圧部82は、壁面85に対して垂直に突出した円筒形状に形成されている。この押圧部82は、インクカートリッジ5がカートリッジ装着部7に挿入される過程において、大気導入部33の開口51に挿通される。押圧部82の突出長さは、インクカートリッジ5がカートリッジ装着部7に挿入されたときに、他の部位に先立って押圧部82が開口51に挿通され得る寸法に設定されている。
また、押圧部82は、内部を大気が通過可能なように、その内部に内孔86が形成されている。内孔86は、押圧部82の先端から装着ユニット84の背面、すなわち、壁面85とは反対側の面に至るように押圧部82を貫通している。そして、内孔86は、装着ユニット84の背面側でカートリッジ装着部7の外部に連通している。内孔86は、インクカートリッジ5がカートリッジ装着部7へ装着された時に、移動部材56の気体透過膜60を介して大気通路61及び大気通路62とそれぞれ連通するように構成されている(図4参照)。
図3に示すように、装着ユニット84の壁面85の下部に、インク導出部32と連結されるインクニードル80が設けられている。インクニードル80は、インクカートリッジ5のインク導出部32に対応する位置に配置されている。インクニードル80は、樹脂管である。また、インクニードル80は、図3に示されるように、装着ユニット84の背面側で可撓性を有するチューブ11に接続されている。
(インクカートリッジ5の装着動作)
以下、図3及び図4を参照して、カートリッジ装着部7に対するインクカートリッジ5の装着動作について説明する。図3は、インクカートリッジ5がカートリッジ装着部7に装着される過程を示すインクカートリッジ5及びカートリッジ装着部7の断面図である。図4は、インクカートリッジ5がカートリッジ装着部7に装着された状態を示すインクカートリッジ5及びカートリッジ装着部7の断面図である。尚、図3及び図4において、インク導出部32はその断面でなく、その側面が示されている。
図3及び図4に示されるように、カートリッジ装着部7内へインクカートリッジ5が挿入されると、インクカートリッジ5の筐体30の前面と装着ユニット84の壁面85が対向した位置関係になる。そして、この位置関係でインクカートリッジ5がカートリッジ装着部7に装着方向83へ挿入されると、まず、インクカートリッジ5の開口51に押圧部82が挿入される。この際、押圧部82の先端が、移動部材56と当接する。
更に、インクカートリッジ5が壁面85へ向かって移動し、押圧部82の先端が移動部材56と当接した状態でインクカートリッジ5が装着方向83へ押し付けられると、移動部材56が押圧部82と当接して静止したままの状態で、筐体30だけが装着方向83へ移動する。つまり、筐体30が装着ユニット84に近づく方向へ移動する。
この際、押圧部82と当接した移動部材56は、大気連通路52内を薄膜部材55へ向かって相対移動することになる。すなわち、移動部材56は筐体30に対して装着方向83と逆方向に移動する。押圧部82の先端が移動部材56と当接した状態でインクカートリッジ5が装着方向83へさらに押し付けられると、移動部材56の先端に設けられた凸形状部59が薄膜部材55に当接して薄膜部材55を破断する。その結果、図4に示すように、インク収容室31と大気とが大気連通路53、大気通路61・62、気体透過膜60及び内孔86を介して連通されることになる。これにより、図4に示すように、外部の大気を、気体透過膜60を介してインク収容室31に導入することができる(矢印90及び矢印91参照)。
一方、インクカートリッジ5が壁面85へ向かって移動すると、インクニードル80も開口41からインク導出部32に挿入される。このインクニードル80が開口41からインク導出部32内に挿入されると、インク供給バルブが開口41とインク収容室31とを連通する通路を開放する。これにより、インク収容室31内のインクが、インク導出部32、インクニードル80、チューブ11、チューブジョイント20及びサブタンク4(4a〜4d)を通じてインクジェットヘッド3に供給可能となる。
なお、インク収容室31内のインクをインクニードル80へ供給可能とするタイミングは、薄膜部材55を破断して大気をインク収容室31に導入した後としている。これは、薄膜部材55の破断前は、インク収容室31内はインクを脱気状態に維持するために減圧状態にあるため、仮に、大気をインク収容室31に導入する前に、インク収容室31内のインクをインクニードル80へ供給可能な状態にすると、チューブ11からインク収容室31内にインクもしくは空気が逆流してしまう。
以上、説明したように、上記第1の実施形態のインクカートリッジ5によれば、大気連通路52を画定している筐体30の壁と密着しつつ移動部材56が移動されるのに伴い、凸形状部59が移動部材56よりもインク収容室31側に位置した薄膜部材55を突き破ることにより大気連通路52・53の遮断を開放することができる。このため、インクカートリッジ5がカートリッジ装着部7に装着される前は、薄膜部材55によりインク収容室31と大気との連通を遮断してインク収容室31のインクが外部へ漏れるのを防ぐことができる。また、インクカートリッジ5がカートリッジ装着部7に装着される時は、移動部材56を移動させて薄膜部材55による大気連通路52・53の遮断を開放することで、移動部材56に設けられた大気通路61・62内の気体透過膜60を介して大気をインク収容室31へ導入するとともに、この気体透過膜60によりインク収容室31のインクが外部へ漏れるのを防ぐことができるようになる。
また、シール部材58が、大気連通路52を画定している筐体30の壁と本体枠57の外周面との間で弾性変形することにより、大気連通路52を画定している筐体30の壁と本体枠57の外周面との間の密閉性をより高めることができる。つまり、シール部材58が、大気連通路52を画定している筐体30の壁と本体枠57の外周面との間を密閉しているので、インクが大気連通路52を画定している筐体30の壁と本体枠57との間を介して外部へ漏れることが防止される。
また、移動部材56自体が大気通路61・62を備え、その大気通路61・62に気体透過膜60が配置されているので、コンパクトな構成にて、インク収容室31のインクがインクカートリッジ5外へ漏れるのを防ぐことができる。
また、大気連通路52・53の遮断を開放するに際して、薄膜部材55と凸形状部59という比較的簡単な構成により実現することができ、インクカートリッジ5のコンパクト化及び製造コストの削減が可能となる。
また、移動部材56は、インクカートリッジ5が装着方向83に沿ってカートリッジ装着部7に装着される時に、押圧部82と当接することにより筐体30に対して装着方向83と逆方向に移動するように構成されているため、インクカートリッジ5がカートリッジ装着部7に装着された際、自動的に大気をインク収容室31へ導入することができる。よって、インクカートリッジ5をカートリッジ装着部7に装着するのとは別途に、薄膜部材55による大気連通路52・53の遮断を開放する手間を省くことができる。
尚、インクカートリッジ5がカートリッジ装着部7に装着された状態では、気体透過膜60はインクカートリッジの上部に位置するため、インク収容室31内のインクが気体透過膜60に達する可能性は低い。仮に、ユーザーがプリンタ1をある机の上から別の机の上に動かしたとしても、プリンタ1が激しく揺さぶられたり、プリンタ1の上下が逆にされることは稀であるので、インク収容室31内のインクが気体透過膜60に達する可能性は低い。プリンタ1が故障し、修理のためにユーザーが製造元にインクカートリッジ5を装着した状態でプリンタ1を送り返す場合には、その輸送過程において、プリンタ1が激しく揺さぶられたり、プリンタ1の上下が逆にされて、インク収容室31内のインクが気体透過膜60に達する可能性がある。しかしながら、気体透過膜60により、そのインクがインクカートリッジ5の外部へ漏れるのを防ぐことができ、よって、プリンタ1の内部がインクによって汚れたり、プリンタ1の梱包部材がインクによって汚れたりすることを防止できる。この場合、インクと気体透過膜60が接触してしまうので、大気をインク収容室31内に導入することができなくなってしまう恐れがある。しかしながら、プリンタ1が製造元に届き、プリンタ1が修理される際には、そのインクカートリッジ5はプリンタ1から取り外され、再び使用されることはないので、ユーザーが不具合を被ることはない。
(第2実施形態)
次に、図5、図6及び図7を参照して、第2実施形態について説明する。図5(a)は、インクカートリッジ205の正面図である。図5(b)は、インクカートリッジ205の断面図である。尚、インク導出部32は、その断面でなく、その側面が示されている。図6は、インクカートリッジ205がカートリッジ装着部207に装着される過程を示すインクカートリッジ205及びカートリッジ装着部207の断面図である。図7は、インクカートリッジ205がカートリッジ装着部207に装着された状態をインクカートリッジ205及びカートリッジ装着部207示す断面図である。インク導出部32は、その断面でなく、その側面が示されている。なお、第1実施形態と同じ形状および機能を持つ部分には、第1実施形態と同じ部番を付し説明を省略する。
(インクカートリッジ205)
まず、カートリッジ装着部207に装着される第2実施形態に係るインクカートリッジ205について説明する。
図5(a)及び(b)に示すように、インクカートリッジ205(液体容器)は、インクカートリッジ205の本体となる筐体230(容器本体)と、筐体230内に形成されたインクを収容するインク収容室31(液体収容室)と、インク収容室31のインクをプリンタ1のインク供給系に導出するインク導出部32(液体導出部)と、インク収容室31に大気を導入する大気導入部233によって構成されている。
筐体230の前面の下部に、すなわち、筐体230の前面における下面に近い位置に、インク導出部32が設けられている。このインク導出部32は、第1の実施形態と同様である。
図5(a)及び(b)に示すように、筐体230の上部に、大気導入部233が設けられている。そして、大気導入部233は、筐体230の前面の上部において、すなわち、筐体230の前面における上面に近い位置において、筐体230の前面を形成している壁を貫通するように形成された円形の開口251(大気開放端部)を有する。この開口251には後述する押圧部282が挿入される。開口251に連続して筐体230の内部に筐体230の奥行き方向(矢印35の方向)へ延設された円筒状の挿入通路270(大気連通路の一例)が形成されている。挿入通路270の開口251とは反対側の端部は、仕切り壁300によって画定されている。さらに、仕切り壁300には、仕切り壁300を奥行き方向(矢印35の方向)に貫通する円筒形状の摺動通路271(大気連通路の一例)が形成されている。後述する移動弁256の筒部273(移動部材)が摺動通路271に挿入されている。また、摺動通路271は、挿入通路270とは反対側の端部において、筐体230の内部に形成された大気連通路253に連通している。大気連通路253は、筐体30の背面側においてインク収容室31の上部31aに連通している。つまり、インク収容室31の上部31aに溜まる空気層と大気連通路253とが連通している。また、仕切り壁300における、摺動通路271の大気連通路253側出口の外縁部には、環状の凹部302が形成されている。そして、凹部302内には、環状の弁座部272(弁座)が配置されている。この弁座部272は、樹脂等の弾性力を有する弾性部材により形成されている。凹部302の内部に配置される前の弁座部272の外径は、凹部302の内径より大きく、弁座部272は弾性変形された状態で、凹部302内に嵌め込まれている。弁座部272には、弁座部272を奥行き方向(矢印35の方向)に貫通する円筒形状の貫通孔304(大気連通路の一部を形成する貫通孔)が形成されている。
挿入通路270内、摺動通路271内、及び、大気連通路253内に、移動弁256が配置されている。移動弁256は、主として、円筒形状の筒部273(移動部材)と、筒部273に設けられた気体透過膜60と、弁座部272と当接する弁体275と、弁体275を付勢するバネ276(付勢手段)などの部材で構成されている。筒部273及び弁体275は、例えば、ポリアセタール、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン等の樹脂材料にて形成されている。バネ276は、例えば、金属のコイルバネである。
筒部273は、摺動通路271内及び貫通孔304に挿入されており、摺動通路271を画定している壁及び弁座部272における貫通孔304を画定している部分と摺動可能なように円筒状に形成されている。筒部273は、筒状の摺動通路271内及び貫通孔304内を筐体230の奥行き方向(矢印35の方向)にスライド可能となっている。つまり、筒部273は、弁体275から貫通孔304及び摺動通路271を通って装着方向83に延びており、摺動通路271を画定している壁及び弁座部272における貫通孔304を画定している部分と密着しつつ弁体275と一体的に移動可能な構成となっている。また、筒部273には、筒部273内を奥行き方向(矢印35の方向)に延びる大気通路261が形成されている。筒部273における筐体230の前面側端部の上部には開口が設けられており、その開口を塞ぐように気体透過膜60が設けられている。よって、気体透過膜60を介して大気通路261と筒部273の外部との間で気体が移動することができる。また、筒部273における筐体230の背面側端部は筒部273の他の部分に比べて外径が小さくなっており、その外径が小さい部分に複数のスリット274が形成されている。大気通路261は、スリット274を介して筒部273の外部と連通している。また、大気通路261の幅は、スリット274が形成されている部分から気体透過膜60に向かって広くなるように形成されている。
気体透過膜60としては、第1実施形態と同様に常圧では大気は通過させるがインクを通過させない膜として、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)やポリプロピエン(PP)等の多孔質膜を用いており、この多孔質膜における平均孔径は、0.2〜5μmの範囲にあるものを使用している。
弁体275は、弁座部272と当接することにより摺動通路271と大気連通路253とを遮断するものであり、筒部273における筐体230の背面側端部と接続されている。また、弁体275は、環状の弁座部272と密着して当接できるように弁座部272よりも大きめの当接面を有している。また、バネ276は、弁体275を弁座部272に当接する方向に付勢するように配置されている。
(カートリッジ装着部207)
次に、インクカートリッジ205が装着されるカートリッジ装着部207について説明する。
図6に示すように、カートリッジ装着部207は、断面視でコの字型をした箱状に形成されたフレーム81によってその筐体が形成されている。フレーム81の内部空間が、インクカートリッジ205を収容するための空間である。
図6に示すように、フレーム81はその開口端とは反対側の端部に装着ユニット84を備え、装着ユニット84は押圧部282を備える。押圧部282は、インクカートリッジ205がカートリッジ装着部207に装着されたときに、インクカートリッジ205の筐体230の前面と対向する装着ユニット84の壁面85の上部に設けられている。押圧部282は、大気導入部233に対応する位置に配置されている。この押圧部282は、インクカートリッジ205がカートリッジ装着部207に挿入された際に、開口251を通じて移動弁256の筒部273を押圧する。
図6に示すように、押圧部282は、壁面85に対して垂直に突出した円筒形状に形成されている。押圧部282は、その内部に移動弁256の筒部273と直接接触する当接部283を有している。押圧部282は、インクカートリッジ205の装着方向83と逆方向に突出している。この押圧部282は、インクカートリッジ205がカートリッジ装着部207に挿入される過程において、大気導入部233の開口251に挿通される。押圧部282の突出長さは、インクカートリッジ205がカートリッジ装着部207に挿入されたときに、他の部位に先立って押圧部282が開口251に挿通され得る寸法に設定されている。
また、押圧部282は、内部を大気が通過可能なように、その内部に内孔286が形成されている。内孔286は、押圧部282の先端から装着ユニット84の背面、すなわち、壁面85とは反対側の面に至るように押圧部282を貫通している。そして、内孔286は、装着ユニット84の背面側でカートリッジ装着部207の外部に連通している。そして、内孔286は、インクカートリッジ205のカートリッジ装着部207へ装着された時に、気体透過膜60を介して筒部273に設けられた大気通路261と連通するように構成されている(図7参照)。
また、図6に示すように、装着ユニット84の壁面85の下部に、第1実施形態と同様にインク導出部32と連結されるインクニードル80が設けられている。
(インクカートリッジ205の装着動作)
以下、図6及び図7を参照して、カートリッジ装着部207に対するインクカートリッジ205の装着動作について説明する。図6は、インクカートリッジ205がカートリッジ装着部207に装着される過程を示すインクカートリッジ205及びカートリッジ装着部207の断面図である。図7は、インクカートリッジ205がカートリッジ装着部207に装着された状態を示すインクカートリッジ205及びカートリッジ装着部207の断面図である。尚、図6及び図7において、インク導出部32はその断面でなく、その側面が示されている。
図6及び図7に示されるように、カートリッジ装着部207内へインクカートリッジ205が挿入されると、インクカートリッジ205の筐体230の前面と装着ユニット84の壁面85が対向した位置関係になる。そして、この位置関係でインクカートリッジ205がカートリッジ装着部207に装着方向83へ挿入されると、まず、インクカートリッジ205の開口251に押圧部282が挿入される。この際、押圧部282内の当接部283が、移動弁256の筒部273と当接する。
インクカートリッジ205が壁面85へ向かってさらに移動し、押圧部282の当接部283が筒部273と当接した状態でインクカートリッジ205が装着方向83へ押し付けられると、移動弁256が押圧部282と当接して静止したままの状態で、筐体230だけが装着方向83へ移動する。つまり、筐体230が装着ユニット84に近づく方向へ移動する。
この際、押圧部282と当接した筒部273及び弁体275は、バネ276の付勢力に抗して相対移動することになる。すなわち、筒部273及び弁体275は筐体230に対して装着方向83と逆方向に移動する。さらに、押圧部282と移動弁256とが当接した状態でインクカートリッジ205が装着方向83へ押し付けられると、バネ276の付勢力により弁座部272と密着していた弁体275が、装着方向83と逆方向へ相対移動し、弁座部272と弁体275とが離反することになる。その結果、図7に示すように、インク収容室31と大気とが大気連通路253、大気通路261、気体透過膜60及び内孔286を通じて連通されることになる。これにより、図7に示すように、外部の大気を、気体透過膜60を介してインク収容室31に導入することができる(矢印290参照)。なお、筒部273が移動する際に、筒部273は、弁座部272における貫通孔304を画定している部分と密着しつつ移動する。弁座部272における貫通孔304を画定している部分と密着すると、弁座部272は弾性変形し、弁座部272と筒部273との密着性が高まる。
一方、インクカートリッジ205が壁面85へ向かって移動すると、インクニードル80もインク導出部32に挿入される。これにより、インク収容室31内のインクが、インク導出部32、インクニードル80、チューブ11、チューブジョイント20及びサブタンク4(4a〜4d)を通じてインクジェットヘッド3に供給可能となる。
以上、説明したように、上記第2実施形態のインクカートリッジ205によれば、筒部273が弁体275側に移動したときにバネ276の付勢力に打ち勝って弁体275が弁座部272から離れて大気連通路253を開放することで、筒部273に設けられた大気通路261の気体透過膜60を介して大気をインク収容室31へ導入するとともに、この気体透過膜60によりインク収容室31のインクがインクカートリッジ5外へ漏れるのを防ぐことができる。また、弁座部272と弁体275が当接することにより、筒部273を押圧する力よりもバネ276の付勢力が強い場合には、大気連通路253を大気から遮断することができる。
また、弁座部272が弾性変形することにより、弁座部272と筒部273との間を密閉しているので、インクが弁座部272と筒部273との間を介して外部へ漏れることが防止される。
また、弁座部272は、弾性部材であるため、弁座部272と弁体275とが当接された場合の気密性を高めることができる。
また、大気通路261の幅は、筒部273におけるスリット274部分が形成されている部分から気体透過膜60に向かって広くなるように形成されているため、もしインクが大気通路261に進入してきたとしても、大気通路261の幅の狭い部分のほうが幅の広い部分よりも毛管力が強いため、インクは大気通路261の幅の狭い部分に引っ張られることになる。これにより、インクが気体透過膜60に付着しにくくすることができるようになる。
(変形例)
以上、本発明の実施形態として、第1実施形態及び第2実施形態を例として挙げて説明したが、本発明を適用可能な形態はこのような実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、前記実施形態に様々な変更を加えることも可能である。以下に、その変形例を挙げる。
図2に示したように、上記第1実施形態で説明した気体透過膜60は、移動部材56において、本体枠57の薄膜部材55側とは反対側の端部、すなわち、開口51側の端部に設けられているが、これに限らず大気通路61・62内部に設けてもよい。即ち、図8に示すように、気体透過膜60は、大気通路61・62の大気側の開口端301より内側に設けた構成としてもよい。
この構成によれば、気体透過膜60は大気通路61・62の大気側の開口端301、すなわち、開口51側の開口端より内側に設けられているため、本体枠57における大気通路61・62の大気側の開口端301を画定している部分が押圧部82に当接し、押圧部82から力を受けたとしても、気体透過膜60が直接力を受けて破断することを避けることができる。
また、第1実施形態では、移動部材56は、インクカートリッジ5が装着方向83に沿ってカートリッジ装着部7に装着される時に、押圧部82と当接することにより装着方向83と逆方向に移動するようにしているが、これに限らず、ユーザー自身が、移動部材56を押圧することにより薄膜部材55による大気連通路52・53の遮断を開放するようにしてもよい。この時、ユーザーが移動部材56を押圧し易いように、移動部材56を筐体30の外に突出するように構成するとよい。
また、第1実施形態及び第2実施形態では、インクカートリッジ5・205のカートリッジ装着部7・207への装着方向83が水平方向のものを例で挙げているが、これに限らず、垂直方向に装着される構成としてもよい。
上記で説明した実施形態は、プリンタ1に用いられるインクカートリッジ5・205に本発明を適用した例であるが、本発明の適用対象はインクカートリッジに限られるものではない。つまり、用途や貯留される液体の種類に関わらず、本発明を適用することが可能である。
1 プリンタ
5 インクカートリッジ
7 カートリッジ装着部
30 筐体
31 インク収容室
32 インク導出部
33 大気導入部
52・53 大気連通路
55 薄膜部材
56 移動部材
60 気体透過膜
61・62 大気通路

Claims (9)

  1. 液体供給装置の容器装着部に着脱自在に装着される液体容器であって、
    容器本体と、前記容器本体内に形成された、液体を収容する液体収容室と、前記液体収容室から液体を外部へ導出する液体導出部と、前記液体収容室へ大気を導入する大気導入部とを備え、
    前記大気導入部は、
    前記容器本体内に設けられて、大気に開放されている大気開放端部から前記液体収容室まで延びており、前記液体収容室を大気と連通させる大気連通路と、
    前記大気連通路を遮断する遮断手段と、
    前記大気連通路内の前記遮断手段よりも前記大気開放端部側の位置において、前記大気連通路を画定している壁と密着しつつ前記遮断手段による前記大気連通路の遮断を開放するように前記遮断手段に向かって移動可能に配設されるとともに、前記大気連通路と連通する大気通路を備えた移動部材と、
    前記大気通路を塞ぐように前記移動部材に設けられた気体透過膜と、
    を備えたことを特徴とする液体容器。
  2. 前記移動部材は、前記液体容器が装着方向に沿って前記容器装着部に装着される時に、前記容器装着部と当接することにより前記容器本体に対して前記装着方向と逆方向に移動することを特徴とする請求項1に記載の液体容器。
  3. 前記遮断手段は、遮断膜であり、
    前記移動部材は、前記遮断膜に向けて凸形状に形成されている凸形状部を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の液体容器。
  4. 前記移動部材は、移動部材本体と、移動部材本体の外周に配置された環状の弾性部材とを備えていることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の液体容器。
  5. 前記遮断手段は、弁機構であって、
    前記容器本体に設けられ、前記大気連通路の一部を形成する貫通孔が形成されている弁座と、
    前記弁座と当接することにより前記貫通孔を閉止可能な弁体と、
    前記貫通孔を閉止する方向に前記弁体を付勢する付勢手段と、
    を備え、
    前記移動部材が前記弁体側に移動したときには、前記付勢手段の付勢力に打ち勝って前記弁体が前記弁座から離れて前記貫通孔を開放することを特徴とする請求項1又は2に記載の液体容器。
  6. 前記移動部材は、前記弁体から前記貫通孔を通って延びており、前記弁座における前記貫通孔を画定している部分と密着しつつ前記弁体と一体的に移動可能な筒部材であることを特徴とする請求項5に記載の液体容器。
  7. 前記弁座は、弾性部材であることを特徴とする請求項5又は6に記載の液体容器。
  8. 前記気体透過膜は、前記大気通路の前記大気開放端部側の開口端より内側に設けられていることを特徴とする請求項1〜7の何れかに記載の液体容器。
  9. 前記大気通路の幅は、気体透過膜に向かって広くなっていることを特徴とする請求項1〜8の何れかに記載の液体容器。
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