(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク室と、前記インク室に連通して常時閉弁状態を維持する大気連通用接続口、及び前記インク室に連通して常時閉弁状態を維持するインク注入用接続口と、前記インク室に連通して記録ヘッドに連通するインク流出口とが形成され、前記インク室のインクを所定の負圧状態を維持しつつ前記インク流出口に排出する負圧発生機構を備えたインクカートリッジと、
前記大気連通用接続口を開弁させてキャピラリを介して前記インク室を大気に連通させる接続部、前記インク注入用接続口を閉弁状態で収容するとともに外部からの液注入手段の挿入により前記インク注入用接続口を開弁させる貫通孔、及び前記インク流出口と接続して記録ヘッドにインクを供給する接続ユニットと、
からなるインクジェット記録装置用インク供給機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、印刷信号に対応してインク滴を吐出する記録ヘッドにインクを適正な負圧状態で供給するインクジェット記録装置用インク供給機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録装置は、通常、記録用紙の紙幅方向に往復動するキャリッジに印刷信号に対応してインク滴を吐出するインクジェット記録ヘッドを搭載して、外部のインクタンクから記録ヘッドにインクを供給するように構成されている。このようなインクタンク等のインク貯蔵容器は、小型の記録装置にあってはキャリッジに着脱可能に搭載され、また大型の記録装置にあっては、函体に設置されてインク供給チューブを介して記録ヘッドに接続されている。
【０００３】
キャリッジに搭載されるインクタンクは、キャリッジの往復動によるインクの波立ち等による圧力変化を可及的に減少させるため、通常、スポンジ等の多孔質材を収容し、これにインクを含浸させて構成されている。
【０００４】
また、函体に設置された大容量のインク袋からインク供給チューブを介してインクの供給を受ける場合にも、キャリッジの往復動によるチューブの屈曲に起因するインク圧の変化を防止するため、キャリッジの運動によるインク圧の変化を防止するためのダンピング機能を備えたサブタンクを介して記録ヘッドにインクを供給するように構成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このため、前者にあっては多孔質材を収容する分だけ、インクタンクのサイズや、また重量が収容可能なインク量に比較して大きくなるという問題があり、また後者にあっては、揺動によるインクの圧力変化を防止する機構が必要となり構造が複雑化するという問題がある。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、キャリッジの移動に関わりなく印刷に適した負圧状態を維持してインクカートリッジのインクを記録ヘッドに供給することができるインクジェット記録装置用のインク供給機構を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために本発明においては、インク室と、前記インク室に連通して常時閉弁状態を維持する大気連通用接続口、及び前記インク室に連通して常時閉弁状態を維持するインク注入用接続口と、前記インク室に連通して記録ヘッドに連通するインク流出口とが形成され、前記インク室のインクを所定の負圧状態を維持しつつ前記インク流出口に排出する負圧発生機構を備えたインクカートリッジと、前記大気連通用接続口を開弁させてキャピラリを介して前記インク室を大気に連通させる接続部、前記インク注入用接続口を閉弁状態で収容するとともに外部からの液注入手段の挿入により前記インク注入用接続口を開弁させる貫通孔、及び前記インク流出口と接続して記録ヘッドにインクを供給する接続ユニットと、を備える。
【０００７】
【作用】
インクカートリッジは、接続手段から取り外されている状態では、インク室が弁体により密封状態に維持され、インクの漏洩やインク溶媒の揮散が防止される。また接続手段に装着された状態では、弁体が開弁してインク室が大気に連通されて一定の負圧を維持しながらインク室のインクを記録ヘッドに供給する。
また、インク室のインクが消費された場合には、インクカートリッジを交換するか、インク注入口にシリンジ等の液注入手段を挿入してインク注入用接続口を強制的に開弁させてインク室にインクを補給する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例に基づいて説明する。
図１乃至図３は、それぞれ本発明のインクカートリッジの一実施例を示すものであって、インクカートリッジ１は、一側に上下方向に延びるインク室２が、また他側に後述する負圧発生部３が形成され、インク室２の上部、及び下部にはそれぞれ外部との接続を行う筒状体からなる大気連通用接続口４と、インク注入用接続口５が形成され、また最下部には記録ヘッドにインクを供給するインク流出口６が形成されている。
【０００９】
各接続口４、５には、その周面に連通用の窓４ａ、５ａが形成されていて、内部に弁体１０、２０が軸方向に移動可能に収容されている。各弁体１０、２０は、閉弁状態では一端１１ａ、２１ａが接続口４、５から突出するスライド軸１１、２１の他端側に、接続口４、５と連通する開口１２、２２を封止する弾性体からなるパッキン１３、２３を嵌装され、バネ１４、２４により開口１２、２２にパッキン１３、２３を弾接させるように接続口４、５に挿入されている。
【００１０】
このような構成により、インクカートリッジ１が後述する接続ユニット５０に装着されると、大気連通用接続口４は、開弁状態を維持し、またインク注入用接続口５は閉弁状態を維持する一方、インク注入具が挿入された場合に開弁する。
【００１１】
負圧発生部３は、図３に示したようにインク室２と連通する断面円形の凹部からなる弁室３０に、膜弁３１、及び膜弁３１の外周を固定する固定具を兼ねた流路形成部材３２を収容し、インク室２を含む領域に遮気性を備えた膜３３、３３’を貼付して構成されている。弁室３０の中心には凸部３４が、また膜弁３１には凸部３４と対向する位置に貫通孔３５が形成されている。
【００１２】
図４（ａ）、（ｂ）は、それぞれ負圧発生部３に形成されたインク流路を表裏に分けて示す図であって、インク室２からフィルタ３６に流入する流れ▲１▼、通孔３７から流路３８を経由して弁室３０の通孔３９に流入する流れ▲２▼、膜弁３１を通過する流れ▲３▼、弁室３０の通孔４０、４１と通孔４１、４２とを結ぶ流路４３を経由する流れ▲４▼、及びインク流出口６に連通する通孔４４と通孔４２とを接続する流路４５を流れる流れ▲５▼によりに連通する。なお、図３における符号４６は、インク流出口６に嵌め込まれるパッキンを示す。
【００１３】
図５は、負圧発生部３の断面構造を示すものであって、膜弁３１は、周囲を厚肉部とするダイヤフラムとして形成されていて、バネ４７により貫通孔３５が凸部３４に弾接されている。このバネ４７は、その弾圧力が、記録ヘッドへのインクの圧力が負圧を維持し、かつ記録動作に追従してインクを供給できる程度に設定されている。
【００１４】
図６は、接続ユニット５０の一実施例を示すものであって、インクカートリッジの前面と底面の形状に一致する壁５１、５２とを備えた本体５３に、インクカートリッジの大気連通用接続口４、インク注入用接続口５、及びインク流出口６を収容する凹部５４、貫通孔５５、及び凹部５６がそれぞれ形成されている。
【００１５】
大気連通用接続口４に係合する凹部５４は、本体の表面に形成されたキャピラリ５７を介して大気に開放されており、内部に大気連通孔の弁体を押圧する壁５４ａが形成されている。
インク注入用接続口を収容する貫通孔５５は、インクカートリッジの弁体と当接する壁を備えず、閉弁状態を維持させる。インク流出口６に接続する凹部５６は、連通孔５８を介して記録ヘッド５９に連通されている。
【００１６】
このような構成において、インクが充填されたインクカートリッジを図７に示したようにインク流出口６を凹部５６に位置決めして上部を接続ユニット側に倒し込んで接続ユニット５０に接続する。
なお、インクカートリッジが接続ユニット５０に装着されるまでは、膜弁３１が閉弁状態を維持しているので、インク室２のインクがインク流出口６から漏れ出すことがなく、大気連通用接続口４の弁体１０が閉弁状態を維持しているので、インク室２のインクが蒸発することもない。
【００１７】
接続された状態では、インクカートリッジ１の大気接続口のスライド軸が壁に押されてバネに抗して後退し、開弁する。これにより、インク室２がキャピラリ５７を介して大気に連通する。また、インク注入用接続口５の弁体２０は閉弁状態を維持してインクの漏洩や、大気の進入を阻止する。
【００１８】
この状態で、記録ヘッド５９をキャッピング手段により封止して記録ヘッド５９に負圧を作用させると、インク流出口６が強い負圧となるため、膜弁３１が開いてインク室２のインクが記録ヘッド５９に流れ込み、記録ヘッド５９にインクが充填される。
【００１９】
一方、記録ヘッド５９によりインクが消費され、インク流出口６の負圧が大きくなると、膜弁３１の表裏の差圧が大きくなるため、インク室２のインクの圧力を受けた膜弁３１がバネ４７の付勢力に抗して凸部３４から離れる。これにより膜弁３１の貫通孔３５が開放され、通孔３９と通孔４２が連通し、インク流出口６にインクが流れ込む。
記録ヘッドにインクが流れ込んで、インク流出口６の負圧が小さくなると、膜弁３１がバネ４７の付勢力により凸部３４に押し付けられて貫通孔３５が凸部３４により封止される。以下、インク流出口６のインク圧力が一定の負圧となるように、膜弁３１は凸部３４との接離を繰返す。
【００２０】
インクカートリッジ１のインクが消費されてインクの補充が必要になった場合には、貫通孔５５にシリンジ６０を挿入すると、弁体２０がシリンジ６０の先端部６０ａに押されて後退して開弁する。この状態でシリンジ６０のピストン６１を押圧すると、開口６０ｂからインクがインク室２に流れ込み、またインク充填によるインク室２の圧縮された空気は、大気連通用接続口４からキャピラリ５７を経て大気に放出される。
【００２１】
所定量のインクの注入が終了した段階でシリンジ６０を引き抜くと、弁体２０が支持を失ってバネ２４の付勢力により閉弁し、インク室２からのインクの漏れ出しを防止する。
【００２２】
なお、上述の実施例では単純にインクを注入しているが、空のシリンジを挿入してインク室のインクを吸引して排出し、その後に規定量のインクを注入することにより、印刷量に合わせてインク消費量を管理することにより、インク残量を正確に判定することができる。
【００２３】
なお、上述の実施例においては、大気連通用接続口４とインク注入用接続口５とをそれぞれインク室２の上部、及び下部に配置しているが、それぞれの接続口を連通路を介してインク室２の所定の領域に連通させれば、接続口４、５は配置位置に拘束を受けることなく、適所に設けることができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、インクカートリッジ等のインク供給手段が取り外されている状態では、インク室が弁体により密封状態に維持され、インクの漏洩やインク溶媒の揮散を防止でき、接続ユニットに装着された状態では、弁体が開弁してインク室が大気に連通されて一定の負圧を維持しながらインク室のインクを記録ヘッドに供給することができ、さらには、インク室のインクが消費された場合には、インクカートリッジを交換するか、インク注入口にシリンジ等の液注入手段を挿入することにより、インク室にインクを補給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインクカートリッジの一実施例を示す斜視図である。
【図２】同上インクカートリッジの一実施例を示す断面図である。
【図３】同上インクカートリッジの組立分解斜視図である。
【図４】図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ同上インクカートリッジの負圧発生部のインクの流れを示す図である。
【図５】同上負圧発生部の断面構造及びインクの流れを示す図である。
【図６】図（ａ）、（ｂ）は、ぞれぞれ接続ユニットの一実施例を示す正面図と断面図である。
【図７】図（ａ）乃至（ｃ）は、それぞれ同上接続ユニットにインクカートリッジが装着された状態、インク注入工程、及びシリンジの先端の構造を示す図である。
【符号の説明】
１  インクカートリッジ
２  インク室
３  負圧発生部
４  大気連通用接続口
５  インク注入用接続口
６  インク流出口
１０、２０  弁体
１１、２１  スライド軸
１３、２３  パッキン
１４、２４  バネ
３１  膜弁
５０  接続ユニット
５４  凹部
５４ａ  壁
５５  貫通孔
５６  凹部
５７  キャピラリ
５８  連通孔
５９  記録ヘッド
６０  シリンジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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