(57)【要約】【課題】  液体インク画像形成装置において用いられ、同様の従来技術の装置から得られる利益を得る一方で、それらの装置のそれぞれに対する欠点および損失を回避する。【解決手段】  本発明のインクカートリッジ１００は、第１の流体槽１０１を画定するハウジング１０２と、該ハウジングにより支持される取り付け具１１２を有する空気管理システム１１０と、第２の流体槽１２１を画定し、かつ前記取り付け具により前記第１の流体槽内に支持されるワンピースの膨張式ブラダ１２０であって、膨張することにより、前記第２の流体槽を第１の容積から第２の容積へ増大させるように構成され、形状記憶性の材料から製造されることにより、前記第１の容積に向けて付勢されるワンピースの膨張式ブラダ１２０とを備えている。【選択図】図３
2004230890.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の流体槽を画定するハウジングと、
該ハウジングにより支持される取り付け具を有する空気管理システムと、
第２の流体槽を画定し、かつ前記取り付け具により前記第１の流体槽内に支持されるワンピースの膨張式ブラダであって、膨張することにより、前記第２の流体槽を第１の容積から第２の容積へ増大させるように構成され、形状記憶性の材料から製造されることにより、前記第１の容積に向けて付勢されるワンピースの膨張式ブラダとを備えている、インクカートリッジ。
【請求項２】
前記取り付け具には、通気孔が設けられ、それにより前記第２の流体槽に大気を入れるようにしている、請求項１に記載のインクカートリッジ。
【請求項３】
前記取り付け具は、延長部、張出部、および前記延長部と前記張出部との間に画定された凹部を備え、さらに、前記ワンピースの膨張式ブラダは、該ワンピースの膨張式ブラダへの開口を画定するエラストマーのリング部を備え、前記ワンピースの膨張式ブラダの前記エラストマーのリング部は、前記取り付け具の前記凹部の周りに嵌合されている、請求項２に記載のインクカートリッジ。
【請求項４】
前記ワンピースの膨張式ブラダは、天然ゴム、ネオプレンゴム、ニトリルゴム、エチレン−プロピレン、イソブチレン−イソプレン、クロロスルホン化ポリエチレン、バイトン、シリコンゴム、アクリル−ニトリルブタジエン、スチレン−ブタジエン、またはフルオロシリコンからなる群から選択される材料から製造されている、請求項１に記載のインクカートリッジ。
【請求項５】
前記ハウジングは、内面および外面によって画定され、前記ハウジングの前記内面上に隆起部をさらに備え、該隆起部は、流体通路を画定している、請求項１に記載のインクカートリッジ。
【請求項６】
第１の流体槽を画定するハウジングと、
一体成形品を含む空気管理システムとを備え、前記一体成形品は、前記ハウジングにより支持されるように構成された取り付け具セクションと、該取り付け具セクションから延び、第２の流体槽を画定し、かつ前記取り付け具セクションにより前記第１の流体槽内に支持される膨張式ブラダセクションとを画定し、前記膨張式ブラダセクションは、膨張することにより前記第２の流体槽を第１の容積から第２の容積へ増大させるように構成され、前記空気管理システムは、形状記憶性を有する材料から製造されることにより、前記膨張式ブラダが前記第１の容積に向けて付勢されるようになっている、インクカートリッジ。
【請求項７】
前記膨張式ブラダセクションは、互いに鋭角に接合される複数の面を画定し、前記膨張式ブラダセクションの膨張中に、前記複数の面が互いに接合された角度が大きくなっている、請求項６に記載のインクカートリッジ。
【請求項８】
前記複数の面はベローを画定している、請求項７に記載のインクカートリッジ。
【請求項９】
前記空気管理システムは、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、またはポリプロピレンからなる群から選択される材料から製造されている、請求項６に記載のインクカートリッジ。
【請求項１０】
前記空気管理システムの前記取り付け具セクションは、内部に画定された空気通路を有し、それにより、前記膨張式ブラダセクションに空気が入るようになっている、請求項６に記載のインクカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクカートリッジおよびインクカートリッジ用空気管理（air management）システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置は主に、２つの異なる構造で提供され、液体インク画像形成装置および乾式トナー画像形成装置がある。本明細書中で用いる場合、「画像形成装置」は、画像形成媒体のシート（紙など）に画像を生成するように構成されたいかなるタイプの装置をも含み、プリンタ、写真複写機、ファクシミリ機、およびそれらの組み合わせ（すなわち、いわゆる「多機能プリンタ」）を含んでいる。液体インク画像形成装置は、液体インクの小滴がプリントヘッドから画像形成媒体のシートへ噴射されて画像を形成するため、「インクジェット画像形成装置」として一般に知られている。液体インクは、インク送出システムによりインクジェット画像形成装置へ供給され、インク送出システムは通常、使い捨てで交換可能なカートリッジであるか、または画像形成装置内にあり、かつより大きな槽から定期的に補充されるタンクである。
【０００３】
どのタイプのインク送出システムが用いられるかに関わらず、主な目的の１つは、プリントヘッドから外部へ滴下する、すなわち「垂れ落ちる」インクを減らす（好ましくは無くす）ことである。この目的を果たすために、２つの主な設計が用いられる。第１の設計は、液体インクを取り込む毛管発泡体（capillary foam）を用いることであり、この設計では、発泡体の毛管作用は、それがなければプリントヘッドからのインクの滴下すなわち垂れ落ちをもたらす傾向がある重力に十分に打ち勝てる。第２の設計は、負圧システム（すなわち「空気管理システム」）を用いて液体インクにわずかな負圧（すなわち、周囲大気圧よりもわずかに低い圧力）を加え、それにより、プリントヘッドが作用して槽からインクを押し出すまで、槽内へとインク流を付勢することである。インク送出システムの別の主な目的は、混入空気が液体インクに入ることを減らす（好ましくは無くす）ことであり、このように混入空気が液体インクに入ることは、画像形成装置の性能および結果として生成される画像の品質に悪影響を与える可能性がある。より一般的なタイプの負圧システムの１つでは、インク槽内に配置された膨張式バッグすなわちブラダを利用している。このようなシステムは、図１（後述）に示されている。これらの従来技術のブラダは通常、一般には成形された板の形状の個別の金属ばねを備え、これにより、ブラダの壁部材を付勢して、互いに近づけたり遠ざけたりすることを容易にしている。
【０００４】
従来技術の設計は、概して、インクカートリッジのプリントヘッドからのインクの垂れ落ちを減らすかまたは無くすのに有効である。しかしながら、ブラダの壁を互いに対して所定の位置に付勢するために用いられる金属ばね部材は、組み立て中にブラダを傷つけることがあり、それによりカートリッジは使い物にならなくなる。さらに、個別のばね部材によると、ブラダシステムの設計および構成の複雑性が増すことになる。さらに、従来技術の空気管理システムは、比較的多数の部品を有し、比較的集中した製造プロセスを必要とするため、一般的に複雑である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、必要とされるのは、液体インク画像形成装置において用いられ、同様の従来技術の装置から得られる利益を得る一方で、それらの装置のそれぞれに対する欠点および損失を回避する液体インク収容および送出システムである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１つの代表的な実施形態では、インクカートリッジは、第１の流体槽を画定するハウジングと、該ハウジングにより支持される取り付け具（fitment）を有する空気管理システムとを備えている。また、空気管理システムは、第２の流体槽を画定し、かつ取り付け具により第１の流体槽内に支持される膨張式ブラダも備えている。膨張式ブラダは、膨張することにより、第２の流体槽を第１の容積から第２の容積へ増大させるように構成されている。膨張式ブラダは、形状記憶性の材料から製造され、それにより膨張式ブラダは第１の容積に向けて付勢されるようになっている。
【０００７】
別の実施形態は、インクカートリッジにおいて用いるための空気管理システムを提供するものである。空気管理システムは、インクカートリッジにより支持されるように構成された取り付け具セクションと、取り付け具セクションから一体的に延び、かつ流体槽を画定する膨張式ブラダセクションとを有している。膨張式ブラダセクションは、膨張することにより流体槽を第１の容積から第２の容積へ増大させるように構成されている。空気管理システムは、形状記憶性の材料から製造され、それにより膨張式ブラダセクションは第１の容積に向けて付勢されるようになっている。
【０００８】
次に、本発明のこれらおよび他の態様および実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
上述のように、画像形成装置において用いるためのいくつかの従来技術のインクカートリッジは、ブラダ（膨張式ブラダまたは折り畳み式ブラダ）を備え、ブラダは、液体インクを画像形成媒体のシートに塗布するために用いられるプリントヘッドへのインクの流れを制御することを容易にするものである。従来技術のブラダは、液体インク自体を収容するか、またはカートリッジからインクが消耗するにつれ液体インクと入れ替わる空気を収容するために用いられている。さらに、これらの従来技術のブラダは通常、一般には成形された板の形状の個別の金属ばねを備え、これにより、ブラダの壁部材を付勢して、互いに近づけたり遠ざけたりすることを容易にしている。同様に上述したように、従来技術の空気管理システムは、システムにおいて用いられる構成要素の数、およびシステムを組み立てるのに必要な製造ステップの数の点で、複雑になる傾向がある。本発明は、液体インクカートリッジにおいて用いられ、構成要素の数を減らした空気管理システムを提供するものである。本発明の実施形態は、通常の使用中にインクがインクカートリッジから出されるにつれてインクの枯渇により形成される空隙を満たすために、空気管理システムが用いられる用途において、特に有用である。
【００１０】
図１は、上部１３および下部１２を有するハウジング１１を備えた従来技術のインクカートリッジ１０の側面断面図である。上部１３は通常、組み立て中に、各部を合わせて接着または融着することにより下部１２と接合されている。ハウジングの下部１２は、インク槽１４を画定し、プリントヘッド１５を支持している。直立管１６が、インク槽１４からプリントヘッドへインクを流している。直立管１６は、プリントヘッド１５からインク槽１４への空気の流れに抵抗する細かい編目から部分的に製造することが可能である。インクカートリッジ１０は、取り付け具２２により支持される膨張式ブラダ型の負圧システム２０をさらに備え、取り付け具２２はハウジングの上部１３により支持されている。膨張式ブラダ２０および取り付け具２２は、一緒になって空気管理システム２１を構成している。インクカートリッジ１０の組み立て中に、上部１３およびハウジングの下部１２が接合されると、負圧システム２０はインク槽１４のハウジングの下部１２内に配置されることになる。
【００１１】
図１に示す負圧システム２０は、２つの膨張式ブラダ２８Ａ，２８Ｂを備えている。膨張式ブラダ２８Ａ，２８Ｂはそれぞれ、ポリエチレンフィルムなどの可撓性の不浸透性フィルムからできているため、ブラダは空気を収容することが可能となっている。より詳細には、ブラダ２８Ａ，２８Ｂを製造する際に、第１のポリエチレンフィルム３０が第２のポリエチレンフィルム３２の上に置かれ、次にこれらのフィルムは開いた周縁に沿って互いにシールされる。そして、接着されたフィルム３０，３２は、通常は半分に折り畳まれ、側壁３０Ａ，３２Ａを有する第１の膨張式ブラダ２８Ａと、側壁３０Ｂ，３２Ｂを有する第２の膨張式ブラダ２８Ｂとが製造される。折り畳まれたブラダアセンブリ２０は、取り付け具２２に固定される。取り付け具２２の通気開口２４により、周囲空気が膨張式ブラダ２８Ａ，２８Ｂ内へ移動することが可能になる。ブラダ２８Ａ，２８Ｂの製造中に、金属ばね２６もまた外側フィルム層３０に固定される。これは、熱および／または接着剤を用いて行なわれる。その結果、フィルム／ばねアセンブリが図１に示す形状に「折り畳まれる」と、ばね２６は、ブラダ２８Ａに関連する第１のばね部材２６Ａと、ブラダ２８Ｂに関連する第２のばね部材２６Ｂとが製造されることになる。ばね２６は、外側フィルム層３０を「Ａ」および「Ｂ」の方向に付勢し、それにより、ブラダ２８Ａ，２８Ｂのそれぞれの端部３４Ａ，３４Ｂが、ハウジングの下部１２の内壁に押し付けられる。しかしながら、内側フィルム層３２は、「Ｈ」および「Ｊ」の方向の内側に向かって自由に動ける。ブラダ２８Ａ，２８Ｂがハウジング１１に最初に取り付けられると、内側フィルム層３２は外側フィルム層３０と接触する。インクがインク槽１４から消耗すると、インク槽内の圧力は低下し、内側フィルム層３２Ａ，３２Ｂは「Ｈ」および「Ｊ」の方向のそれぞれに動く。インク槽１４内の圧力の低下時の２つのフィルム層３０，３２の分離を容易にするために、各ブラダに通気路を挿入することができる（ブラダ２８Ａの通気路３６Ａおよびブラダ２８Ｂの通気路３６Ｂ）。通気路３６Ａ，３６Ｂは、通気開口２４と流体連通しており、周囲空気がブラダ２８Ａ，２８Ｂに流入することを可能にしている。より詳細には、通気路３６Ａ，３６Ｂは、内部に形成された長手方向のチャネル２５Ａ，２５Ｂ（破線で示す）をそれぞれ有している。ブラダ２８Ａ，２８Ｂが初期の折り畳み位置にあり、内側フィルム層３２の上部３２Ｕが通気路３６Ａ，３６Ｂと接触している場合、チャネル２５Ａ，２５Ｂは、空気が「Ｚ」の方向で、ブラダ２８Ａ，２８Ｂの下側部分２８Ｌ内へ移動することを可能にしている。通気路３６Ａ，３６Ｂが設けられていない場合、ブラダ２８Ａ，２８Ｂの下側部分２８Ｌがブラダの上側部分２８Ｕから遮断される可能性がある。通気路３６Ａ，３６Ｂは、空気がブラダ２８Ａ，２８Ｂの上側部分２８Ｕからブラダの下側部分２８Ｌへ移動するように、チャネル２５Ａ，２５Ｂを設けることにより、このような可能性を防いでいる。
【００１２】
動作時に、インクが液体インクカートリッジ１０のインク槽１４から出されるにつれて、膨張式ブラダ２８Ａ，２８Ｂは、出されたインクにより形成された空隙を満たすために膨張し、それにより、プリントヘッド１５からインクが流出しないほど槽１４内の残りのインクの圧力が低くならないようにしている。より詳細には、ブラダの外壁３０Ａ，３０Ｂは、「Ａ」および「Ｂ」の方向のそれぞれに付勢されるが、ブラダの内壁３２Ａ，３２Ｂは、「Ｈ」および「Ｊ」の方向のそれぞれに自由に動けるため、ブラダ２８Ａ，２８Ｂが膨張すなわち拡張することが可能になる。
【００１３】
図２を参照すると、図１の膨張式ブラダ２８Ａ，２８Ｂを構成する選択された構成要素の側面断面図が示されている。内側フィルム層３２と、通気路３６Ａ，３６Ｂと、解放ダイヤフラム４２と、外側フィルム層３０と、アーム２６Ａ，２６Ｂを有するばね部材２６とが含まれる。構成要素は、重ねて組み立てられ、ブラダの構成要素の端部３４Ａ，３４Ｂで、フィルム層３０，３２の縁部に沿って、（熱または接着により）固定されている。また、構成要素を重ねて組み立てたものは、「Ｆ」の方向に「折り畳まれ」、図１に示すインク圧力制御システム２０が作成されているが、図１では、ばね２６のアーム２６Ａ，２６Ｂは、「静止」位置から圧縮されている（すなわち、アーム２６Ａ，２６Ｂは、図１の「Ｈ」および「Ｊ」の方向に互いに向かって押し付けられている）。図示からわかるように、ばね２６には空気孔３８が形成され、外側フィルム層３０には別の空気孔４０が形成されている。組み立てられたブラダ構成要素が取り付け具２２（図１）に固定されると、空気孔３８，４０（図２）は、通気開口２４（図１）と位置合わせされ、空気がフィルム層３０と３２との間の領域に流れることを許容している。解放ダイヤフラム４２は、シリコン被覆またはシリコン含浸パッチであり、外側フィルム層３０と内側フィルム層３２との間で、外側フィルム層３０が取り付け具２２(図１）に熱接着される領域に配置され、熱接着プロセス中に２つのフィルム層３０，３２が互いに張り付かないようにしている。
【００１４】
図１および図２に示すブラダ構成要素（すなわち、外側フィルム層３０および内側フィルム層３２、ばね２６、ならびに通気路３６Ａ，３６Ｂ）の厚さは、図面では構成要素を容易に見ることができるように誇張されていることは理解されるであろう。実際には、これらの構成要素は通常は非常に薄い。たとえば、フィルム層３０，３２は通常、厚さ１．２ミルのポリエチレンフィルムであり、金属ばね部材２６は、わずか５〜１０ミルの厚さであっても良い。
【００１５】
図１および図２、ならびに上記の説明からわかるように、従来技術の空気管理システム２１（図１）は、かなりの数の構成要素（取り付け具２２、ばね２６、フィルム層３０，３２、通気路３６Ａ，３６Ｂ、ならびに解放ダイヤフラム４２（図２））を備えている。多数の構成要素を同時に多数の組み立てステップで組み立てる必要があり、このような構成要素全てが手元に揃っている必要がある。したがって、より少数の構成要素を有するインクカートリッジ用空気管理システムを提供することが望まれている。
【００１６】
図３を参照すると、側面断面図は、本発明の一実施形態による空気管理システム１１０を有する液体インクカートリッジ１００を示している。インクカートリッジ１００は、外面１３７と第１の流体槽１０１を画定する内面１３５とを有するハウジング１０２を備えている。第１の流体槽１０１は、液体インク（図示せず）を収容するように構成される。図示のように、ハウジング１０２は上部１０４および下部１０６を備え、これら上部１０４および下部１０６は、融着または接着、あるいは上部１０４と下部１０６との間を液密シールするように設計された任意の他の方法により一緒に接合されるように構成されている。ハウジング１０２の下部１０６はさらに、プリントヘッド１０３および直立管１０５を支持し、プリントヘッド１０３および直立管１０５は、図１に関連して上述したプリントヘッド１５および直立管１６と同様に機能するものである。
【００１７】
図３のインクカートリッジ１００には、空気管理システム１１０が設けられ、空気管理システム１１０は、ハウジングの上部１０４により支持される取り付け具１１２と、取り付け具１１２により第１の流体槽１０１内に支持されるワンピースの膨張式ブラダ１２０とを備えている。取り付け具１１２は、スタッド１０９によりハウジングの上部１０４に固定されるフランジ部１１４を備えている。スタッド１０９は、ハウジングの上部１０４の延長部分であってもよく、取り付け具１１２のフランジ部１１４をハウジングの上部１０４の内面に対して固定するために加熱および変形されてもよい。図示のように、取り付け具１１２は、延長部１１５、張出部１１８、および延長部１１５と張出部１１８との間に画定される凹部１１６をさらに備えている。この構造により、ワンピースの膨張式ブラダ１２０は、膨張式ブラダへの開口を画定するエラストマーのリング部１２２を備えてもよく、膨張式ブラダのエラストマーのリング部１２２は、取り付け具１１２の凹部１１６の周りに嵌合させることが可能となっている。すなわち、ワンピースの膨張式ブラダは、風船と類似している。この構造により、ブラダ１２０のリング部１２２を単に取り付け具の張出部１１８上に滑らせるだけでよいため、空気管理システム１１０の組み立てが簡単になる。
【００１８】
空気管理システム１１０のワンピースの膨張式ブラダ１２０は、空気を収容するように構成された第２の流体槽１２１を画定している。取り付け具１１２には通気孔１１３が設けられ、それにより第２の流体槽１２１に大気を入れるようになっている。ブラダ１２０は、（仮想線で示す膨張したブラダ１２０Ａにより示されるように）膨張することにより、第２の流体槽を第１の容積１２１から第２の容積１２１Ａへ増大させるように構成されている。すなわち、インクカートリッジ１００の使用中にインクが第１の流体槽１０１から出されるにつれて、周囲空気は空気口１１３を通してブラダ内部１２１へ向かって「Ｃ」の方向に移動し、ブラダ１２０は、インクが出されて残った空隙を満たすために膨張するようになっている。さらに、膨張式ブラダ１２０は、形状記憶性の材料から製造され、それにより膨張式ブラダは第１の容積１２１に向けて（すなわち、矢印「Ｄ」とは逆の方向に）付勢されるようになっている。このように、第１の流体槽１０１内のインクに対して、わずかな負圧が維持されることになる。膨張式ブラダを製造するために用いることができる材料としては、天然ゴム、ネオプレンゴム、ニトリルゴム、イソブチレン−イソプレン、クロロスルホン化ポリエチレン、バイトン、シリコンゴム、アクリル−ニトリルブタジエン、エチレン−プロピレン、スチレン−ブタジエン、およびフルオロシリコンが挙げられる。選択された材料は、前述の形状記憶特性を有するはずであり、また、第１の流体槽１０１内のインクに曝されることによる劣化、およびブラダ１２０により画定される第２の槽１２１に収容された空気に曝されることによる脆性から生じる劣化に対して化学的な耐性を有するはずである。
【００１９】
膨張式ブラダ１２０は、内面１３１および外面１３３により画定されている。膨張式ブラダ１２０の外面１３３は、第１の流体槽１０１内のインクに曝される（かつインクと接触する）ことが意図されている。したがって、第１の流体槽１０１からインクが出ることにより、インクカートリッジ１００内に負圧状態がもたらされ、ブラダ１２０が「Ｄ」の方向に膨張することになる。しかしながら、膨張式ブラダ１２０の製造材料の形状記憶特性により、槽１０１内のインクと（インク槽の外部の）周囲圧力との間の均圧化が回避されるため、インク槽１０１内にはわずかな負圧が維持される。前述のように、インク槽１０１内のわずかな負圧は、プリントヘッド１０３からのインクの「垂れ落ち」を減らすために望ましい。さらに、膨張式ブラダ１２０の空気室１２１に、取り付け具１１２の空気口１１３を介して大気を入れることにより、インクの温度変化に基づきインク槽１０１内のインクが膨張および収縮すると、膨張式ブラダ１２０の製造材料の形状記憶特性により確立されるようにインク槽１０１内に定圧が維持されることになる。一例では、膨張式ブラダ１２０は、ブラダの外面１３３が約０．０１ｐｓｉ〜０．５０ｐｓｉの圧力を受ける場合に、「Ｄ」の方向に膨張するように構成されている。
【００２０】
図３に示す実施形態においてわかるように、膨張式ブラダ１２０が「Ｄ」の方向に膨張し続ける場合、ブラダ１２０の外面１３３がハウジングの内面１３５と接触して、第１の流体槽１０１の上部１０１Ｕを槽１０１の下部１０１Ｌから封止する可能性があると考えられる。この場合、インクは槽１０１の上部１０１Ｕに閉じ込められてしまう可能性がある。この可能性に対処するため、インクカートリッジのハウジング１０２の内面１３５には、隆起部１３０が設けられている。隆起部１３０は、流体通路を画定するものであって、膨張式ブラダが膨張してハウジング１０２の内面１３５と接触しても液体インクがインク槽１０１の上部１０１Ｕから下部１０１Ｌに流れ込むことを可能にするように形成されている。図４は、インクカートリッジのハウジングの下部１０６の平面断面図であり、隆起部１３０から断面が取られている。図示のように、隆起部１３０は、流体通路１３２を画定する波形を画定している。
【００２１】
図３に示すインクカートリッジの実施形態の変形では、ハウジング上部１０４および取り付け具１１２を個別に設けるのではなく、ハウジングの上部および取り付け具は一体成形の単品として作製することができ、それにより、取り付け具１１２はハウジングの上部１０４の一体部分となる。これは、プラスチックの射出成形などの既知の製造技術を用いて行うことができる。この場合、膨張式ブラダ１２０は依然として、図３に示すように張出部１１８上に嵌合させることができる。
【００２２】
図３に示すインクカートリッジは、インクカートリッジにおいて用いるためのツーピースの空気管理システム１１０を提供するものである（ツーピースとは、取り付け具１１２および膨張式ブラダ１２０である）。別の実施形態によると、インクカートリッジにはツーピースの空気管理システムが設けられるのではなく、ワンピースの空気管理システムが設けられてもよい。図５は、本発明の一実施形態によるワンピースの空気管理システム２１０の一例を示す側面断面図である。以下の説明から明らかとなるように、図５に示す空気管理システム２１０は、図３に示す空気管理システム１１０の代わりとなることができ、したがって、次により詳細に説明するように、本発明の別の実施形態は、ワンピースの空気管理システムを含むインクカートリッジを備えている。
【００２３】
図５の空気管理システム２１０は、一体成形品（single molding）である。空気管理システム／一体成形品２１０は、インクカートリッジのハウジング（図３のインクカートリッジ１００のハウジング１０２など）により支持されるように構成された取り付け具セクション２１２を画定している。たとえば、取り付け具セクション２１２には、図３に示す取り付けスタッド１０９などの取り付けスタッドを受けるように構成された１つまたは複数の取り付け孔２１５が設けられている。一体成形品２１０はさらに、膨張式ブラダセクション２２０を画定し、膨張式ブラダセクション２２０は、内面２３５および外面２３７により画定され、かつ取り付け具セクション２１２から延びている。膨張式ブラダセクション２２０は、図３のインク槽１０１などのインクカートリッジの第１の流体槽（インク槽）内に（取り付け具セクション２１２により）吊り下げられるように構成されている。取り付け具セクション２１２の内部には空気通路２１３が画定され、空気通路２１３により、周囲空気が膨張式ブラダセクション２２０に出入りすることが可能となっている。このように、空気管理システム２１０の膨張式ブラダセクション２２０は、周囲空気を収容するように構成された第２の流体槽２２１（以下でより詳細に説明する）を画定している。膨張式ブラダセクション２２０は、「Ｅ」の方向に膨張することにより、第２の流体槽２２１を第１の容積から第２の容積へ増大させるように構成されている。すなわち、膨張式ブラダセクション２２０が支持されているインクカートリッジ内のインクがインクカートリッジから出されるにつれて、膨張式ブラダセクション２２０は、インクが出された結果残された空隙を満たすために膨張し、周囲空気は空気室２２１内へ「Ｃ」の方向に移動するようになっている。膨張式ブラダセクション２２０の周囲のインクに対してわずかな負圧を維持するために、空気管理システム２１０は、形状記憶性の材料から製造され、それにより膨張式ブラダセクションは第１の容積に向けて（すなわち、矢印「Ｅ」とは逆の方向に）付勢されている。
【００２４】
図５に示す例では、空気管理システム２１０の膨張式ブラダセクション２２０は、互いに鋭角に接合されてベロー２２２を形成する複数の面を備えている。膨張式ブラダセクション２２０のベロー構造は、（ブラダ２２０が配置されるインク槽からインクが引き出されることにより）真空圧がベロー２２２の外面に加えられる結果、ブラダセクション２２０が「Ｅ」の方向に膨張することを可能にするものである。一方、空気管理システム２１０の製造材料の形状記憶特性により、矢印「Ｅ」とは逆の方向にわずかな付勢が与えられ、それにより、膨張式ブラダ２２０の周囲のインクにおいて所望の負圧状態がもたらされることになる。前述のように、インク槽内のわずかな負圧は、プリントヘッド（図３のプリントヘッド１０３など）からのインクの「垂れ落ち」を減らすために望ましい。さらに、空気室２２１に取り付け具セクションの空気口２１３を通して大気を入れることにより、インクの温度変化に基づいて周囲のインク槽内のインクが膨張および収縮すると、空気管理システム２１０の製造材料の形状記憶特性により確立されるようにインク槽内に定圧が維持されることになる。一例では、膨張式ブラダセクション２２０は、ブラダ２２０の外面２３７が約０．０１ｐｓｉ〜０．５０ｐｓｉの圧力を受ける場合に膨張するように構成されている。図５に示すベロー２２２は、空気管理システム２１０を容易に見ることができるように、実際に用いられるよりも厚い側壁を有して示されている。さらに、ベロー２２２は、図５ではいくらか膨張しているものとして示されているが、最初は（すなわち、ベローが配置されるインクカートリッジからインクが出される前は）、ベローは基本的に折り畳まれており、インクカートリッジ内のインク容積が増加できるようになっている。
【００２５】
図５に示す空気管理システム２１０がインクカートリッジ内で（たとえば、図３のインクカートリッジ１００内の空気管理システム１１０の代わりとして）用いられる場合、インクカートリッジのハウジングには、上述のインクバイパス１３０と同様のインクバイパスシステムを設けることができる。
【００２６】
図５の空気管理システム２１０の膨張式ブラダセクション２２０を構成する面は、ベロー２２２を形成するように示されているが、同じ結果をもたらすために他の構成を設けてもよいことは理解されるであろう。概して、膨張式ブラダセクションを構成する面は、膨張式ブラダが折り畳まれた位置、すなわち初期位置にある場合に、互いに鋭角に配置されている（すなわち、互いに対してほぼ「折り畳まれている」）。この面の折り畳みにより、膨張式ブラダ２２０の最初の容積を減らすことができ、これにより、膨張式ブラダが配置される関連のインクカートリッジ内にインクが入る余地を増やすことが可能となっている。インクがカートリッジから出されると、膨張式ブラダは膨張し始め、膨張式ブラダを画定する面が「広がり」始める（すなわち、面の間の角度が大きくなる）。したがって、ベローを形成することに加えて、膨張式ブラダセクションを構成する面は、１つまたは複数のひだとして形成されるか、互いの上に「Ｚ」状のひだとなるように折り畳まれるか、または他の初期位置に位置付けられて、ブラダの膨張を可能にするが、折り畳まれた状態にある場合には膨張式ブラダの容積を減らすようにすることが可能となっている。
【００２７】
図５の空気管理システム２１０を製造することができる材料としては、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、およびポリプロピレンが挙げられる。空気管理システムの製造のために選択される材料は、膨張式ブラダセクションが接触することになるインクに対して化学的な耐性を有すべきであり、上述の所望の形状記憶特性を提供すべきである。さらに、空気管理システムの製造のために選択される材料は、ワンピースの一体成形の空気管理システムを製造可能にする製造プロセスに適応すべきである。
【００２８】
次に、図５に示す空気管理システム２１０が製造される方法の一例を説明する。図６は、図５の空気管理システム２１０を形成するために用いられる金型３００を示す側面断面図である。金型３００は、１つのキャビティ３１０を画定し、キャビティ３１０は、取り付け具セクション３１２および膨張式ブラダセクション３２０をさらに画定している。図５および図６の両方を見ることによってわかるように、キャビティ３１０の取り付け具セクション３１２は、空気管理システム２１０の取り付け具２１２を形成するために用いられ、キャビティ３１０の膨張式ブラダセクション３２０は、空気管理システム２１０の膨張式ブラダ２２０を形成するために用いられている。図６の金型３００は、射出プローブ３２２が挿入される入口開口３０２をさらに備えている。金型３００は、出口弁３３２により選択的に開閉され得る出口開口３３０をさらに備え、出口弁３３２の動作は、以下でより詳細に説明する。射出プローブ３２２は、三方弁３２４に接続され、三方弁３２４により、「プラスチック」３２６または「ガス」３２８がプローブ３２２を介して金型のキャビティ３１０に選択的に射出されることが可能になっている。「プラスチック」３２６は、前述のように、空気管理システム２１０（図５）の製造のために選択される任意の材料であってもよい。次に、空気管理システム（図５の空気管理システム２１０など）を形成するために、金型３００を操作する１つの非限定的な例を、図７Ａおよび図７Ｂに関連して説明する。
【００２９】
以下の例では、一体成形の（ワンピースの）空気管理システム（図５の空気管理システム２１０など）は、１つの金型を用いて、２ステップのプロセスで製造される。第１のステップにおいて、空気管理システムの取り付け具が射出成形され、第２のステップにおいて、空気管理システムの膨張式ブラダがブロー成形される。図７Ａを参照すると、「プラスチック」３２６が、取り付け具セクション３１２において材料「Ｐ」で示すように、プローブ３２２を介して金型３００の取り付け具セクション３１２に射出成形され、空気管理システム２１０（図５）の取り付け具２１２を形成している。この射出成形プロセス中、三方弁３２４は「ガス」３２８に対しては閉じられている。さらに、射出成形プロセス中、金型３００の膨張式ブラダセクション３２０の大部分は、「プラスチック」が膨張式ブラダセクション３２０へ移動することを防ぐために、液体「Ｌ」で充填されている。しかしながら、膨張式ブラダセクション３２０の所定の容積は液体「Ｌ」で充填されておらず、それにより、残りの量「Ｍ」の「プラスチック」が膨張式ブラダセクション３２０の上部に射出されることができる。（射出成形プロセスで用いられる従来のガス抜き方法を金型３００に用いて、取り付け具セクション３１２および膨張式ブラダセクション３２０の上部が射出成形プロセス中にガス抜きされることを可能にできることは理解されるであろう。）
【００３０】
次に図７Ｂを参照すると、取り付け具セクション３１２およびさらなる量「Ｍ」の「プラスチック」が金型３００に射出成形されると、出口弁３３２が開かれ、液体「Ｌ」が出口開口３３０を介して膨張式ブラダセクション３２０から排出されることが可能となる。さらに、三方弁３２４が「プラスチック」３２６の入口に対して閉じられ、弁３２４は「ガス」３２８の入口に対して開かれる。次に、「ガス」３２８は、プローブ３２２により金型３００に吹き込まれる。ガス「Ｇ］が金型３００に吹き込まれると、残りの量「Ｍ」の「プラスチック」が金型３００の膨張式ブラダセクション３２０に吹き込まれ、空気管理システム２１０（図５）の膨張式ブラダ２２０が形成される。ガス「Ｇ」３２８は、膨張式ブラダセクション２２０が完全に形成されるまで金型３００に吹き込まれ続ける。その後、プローブ３２２が取り外され、それにより、取り付け具２１２に空気口２１３（図５）が形成される。金型３００は割り型（図６に示すセクションに沿って分割される）であってよく、それにより、金型を分割することができ、その後、完全に形成された空気管理システムが取り出される。
【００３１】
金型３００（図７Ｂ）の膨張式ブラダセクション３２０内に膨張式ブラダ（２２０、図５）を形成することを容易にするために、熱「Ｑ」を膨張式ブラダセクション３２０に加えて、残りの量「Ｍ」の「プラスチック」を成形可能な状態に維持することができる。熱は、たとえば、金型３００の膨張式ブラダセクション３２０の周りに電気加熱コイルを巻くことにより加えることができる。さらに、熱は、液体「Ｌ」を加熱することにより加えてもよい。さらに、取り付け具２１２の硬化を促すために、金型３００の取り付け具セクション３１２から熱を取り除くことができる。熱は、たとえば金型３００の取り付け具セクション３１２の周りに冷却コイルを巻くことにより、取り付け具セクション３１２から取り除くことができる。
【００３２】
図７Ａおよび図７Ｂに示され、インクカートリッジにおいて用いられる一体成形の空気管理システムの作製の例は、単なる例示であり、他の製造プロセスを用いてもよいことは理解されるであろう。たとえば、図５に示す空気管理システム２１０の取り付け具セクション２１２および膨張式ブラダセクション２２０は、個別に（射出成形プロセスおよびブロー成形プロセスのそれぞれを個別に行なうことによるなどして）作製することができ、２つの構成要素を接着、融着、超音波溶接、加熱などにより接合することができる。すなわち、一体成形の空気管理システムは、１つの金型で作製される必要はなく、空気管理システムの完成時に、（少なくとも一部は）成形プロセスにより単品にされる。さらに、取り付け具セクションおよび／または膨張式ブラダセクションは、成形プロセス以外のプロセスにより形成してもよく、その後、２つのセクションを（接着、融着、超音波溶接、加熱などにより）接合することにより、インクカートリッジにおいて用いられる空気管理システムを形成して、空気管理システムが、インクカートリッジにより支持されるように構成される取り付け具セクションと、取り付け具セクションから一体的に延びる膨張式ブラダセクションとを有するようにしてもよい。このように、従来技術に関連し、かつ上記で確認された問題を克服し、インクカートリッジにおいて用いるためのワンピースの空気管理システムを提供することができる。
【００３３】
上記の発明は、構造的および方法的な特徴に関連して、いくぶん特定的な用語で説明されたが、本明細書中に開示した手段は本発明を実行する好ましい形態を含むため、本発明は図示および説明した特定の特徴に限定されないことを理解するべきである。したがって、本発明は、均等論に従って適宜解釈される添付の特許請求の範囲の適切な範囲内で、その任意の形態または変更形態で特許請求されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】従来技術の液体インクカートリッジおよび従来技術の空気管理システムを示す側面断面図である。
【図２】図１に示す空気管理システムにおいて用いられ得る、選択された従来技術の構成要素を示す拡大側面断面図である。
【図３】本発明の一実施形態による液体インクカートリッジおよび空気管理システムを示す側面断面図である。
【図４】インクカートリッジのハウジングの内面に形成された流体通路を示す、図３のインクカートリッジの平面断面図である。
【図５】本発明の別の実施形態による空気管理システムを示す側面断面図である。
【図６】図５の空気管理システムを形成するために用いられ得る金型を示す側面断面図である。
【図７Ａ】図６に示す金型を用いて図５の空気管理システムを形成するステップを示す断面図である。
【図７Ｂ】図６に示す金型を用いて図５の空気管理システムを形成するステップを示す断面図である。
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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