(57)【要約】  インクタンク（２０）と外部環境（２１）の間を連通する通気孔（１７）とインク吐出口（１１）に設けられたバルブ（２２）とを備え、バルブはインクカートリッジをプリンタに装填すると、弾性部材（６）の付勢力に抗して閉弁位置から開弁位置へ変位し、プリンタから取り外すと開弁位置から閉弁位置に変位するインクジェットプリンタ用インクカートリッジ（１０）が設けられる。インク吐出口（１１）に設けられたバルブ（２２）は、インクカートリッジをプリンタに装填すると、インク吐出口（１１）と通気孔（１７）が順次開き、インクカートリッジ（１０）をプリンタから取り出すと、逆の順で閉鎖するように、通気孔（１７）に設けられたバルブ（２３）と連結している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェットプリンタの対応するプリントヘッドのインク吐出ノズルの高さよりも低い位置に装填するインクカートリッジ（１０）であって、
インクカートリッジ（１０）は、インクタンク（２０）用の通気孔（１７）と、プリンタに装填する際に弾性部材（６）の付勢力に抗して閉弁位置から開弁位置へ変位し、プリンターから取り外す際は開弁位置から閉弁位置へ変位する、インク吐出口（１１）に設けられたバルブ（２２）とを備え、
インク吐出口（１１）に設けられた前記バルブ（２２）は通気孔（１７）に設けられたバルブ（２３）と連結し、プリンタに装填する際にはインク吐出口（１１）、通気孔（１７）の順で開き、逆にインクカートリッジ（１０）がプリンタから取り外される際は通気孔（１７）からインク吐出口（１１）の順で閉じ、
更には、前記通気孔（１７）が外部環境と直接通じていることによって、インクカートリッジ（１０）の使用中はインクタンク（２０）が通気孔（１７）を介して直接外気と連通することを特徴とするインクカートリッジ。
【請求項２】
インクカートリッジをプリンタに装填すると、まずインク吐出口（１１）が開いた後に通気孔（１７）が開き、プリンタから取外す際には通気孔（１７）に続いてインク吐出口（１１）が閉じ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。
【請求項３】
インク吐出口（１１）に設けられたバルブ（２２）は、インク吐出口（１１）内に収容された封止体（４）と協働する第一バルブ本体（１８）を備え、通気孔（１７）に設けられたバルブ（２３）は、通気孔（１７）に収容された封止体（５）と協働する第二バルブ本体（１９）を備え、前記２つのバルブ本体（１８，１９）は互いに剛結合し、特にはロッド状結合部材（タペット３）によって結合していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のインクカートリッジ。
【請求項４】
インク吐出口（１１）に設けられたバルブ本体（１８）と、インクカートリッジ（１０）又はインクカートリッジ（１０）のハウジングの反対側の壁面（蓋２）との間の領域において、弾性部材、特には圧縮ばね（６）が、その付勢力に抗して、前記バルブ本体（１８）が閉弁位置から開弁位置へ、特には押し込まれる（矢印２４）ことができるように配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載のインクカートリッジ。
【請求項５】
弾性部材又は圧縮ばね、特にはヘリカル圧縮ばね（６）は、一端を肩部（２５）に対して、特には両バルブ本体（１８，１９）の間にある結合部材（３）の環状肩部に対して、他端を通気孔（１７）を画定するインクカートリッジ（１０）の壁面（蓋２）に対して応力支持されていることを特徴とする請求項３及び／又は請求項４に記載のインクカートリッジ。
【請求項６】
ロッド状結合部材（タペット３）は、円形、長方形、三角形又は十字形の輪郭の断面形状を有することを特徴とする請求項３乃至請求項５の何れか１項に記載のインクカートリッジ。
【請求項７】
通気孔（１７）に設けられたバルブ本体（１９）は、外側に円筒形ピストン部（２６）を、内側に通気部（２７）を備え、通気部（２７）はインクタンク（２０）に面しており、インク吐出口（１１）に設けられたバルブ（２２）が開いた後にのみ通気位置である作動位置へ変位することを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載のインクカートリッジ。
【請求項８】
通気部（２７）はピストン部（２６）と連続的に形成されるとともに、長手方向に延びる少なくとも一部の減少した断面を有し、特には十字状の輪郭の断面を有することを特徴とする請求項７に記載のインクカートリッジ。
【請求項９】
不透明性又は光反射性を有するタブ（１５）を備えるインク充填レベル表示部を有するインクカートリッジで、前記タブ（１５）は、インクカートリッジ（１０）又はインクカートリッジ（１０）のハウジング（１）の内側に配置された浮動部（７）と結合しており、インクレベルが下がると、プリンタ内に配置された光電センサ（１６）の領域の内側、又は好ましくは外側の領域に移動するインクカートリッジであって、
浮動部（７）は、インクカートリッジ（１０）又はインクカートリッジ（１０）のハウジング（１）のベース壁面（１３）に対して略垂直に延びるガイド部（垂直ガイド３０）に沿って移動するように配設されていることを特徴とする、請求項１乃至請求項８の何れか１項に記載のインクカートリッジ。
【請求項１０】
浮動部（７）は環状の構造、特にはスリーブ状の構造であり、インクカートリッジ（１０）又はインクカートリッジ（１０）のハウジング（１）の内側で、ロッド状又はスリーブ状のガイド部（３０）の周囲を取囲んで延在していることを特徴とする請求項９に記載のインクカートリッジ。
【請求項１１】
２つのバルブ本体（１８，１９）の間に延びるロッド状結合部材（タペット３）が、浮動部（７）用のスリーブ状ガイド部（３０）の内側において、長手方向に可動に配設されていることを特徴とする請求項３乃至請求項１０の何れか１項に記載のインクカートリッジ。
【請求項１２】
スリーブ状ガイド部（３０）はインクカートリッジ（１０）のベース壁面（１３）又は蓋（２）と一体に結合していることを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載のインクカートリッジ。
【請求項１３】
浮動部（７）のガイド部材（３０）はインク吐出口（１１）と通気孔（１７）との間に延在していることを特徴とする請求項９乃至請求項１２の何れか１項に記載のインクカートリッジ。
【請求項１４】
ベース壁面（１３）と複数の側面を含むハウジング（１）及び蓋（２）から構成されるインクカートリッジであって、前記ベース壁面（１３）にはインク吐出口（１１）が形成され、前記蓋（２）にはインク吐出口（１１）の反対側に通気孔（１７）が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１３の何れか１項に記載のインクカートリッジ。
【請求項１５】
浮動部（７）と結合したタブ（１５）は、側面に形成された桟形スリット側面領域（３１）の内側において、インク充填レベルに応じて、蓋に近い最高位置からベース壁面に近い最低位置へ移動するよう配置され、前記側面は、特には、インクカートリッジ（１０）又はインクカートリッジ（１０）のハウジング（１）のベース壁面（１３）に対して垂直に延びる幅狭の前側面であることを特徴とする請求項９乃至請求項１４の何れか１項に記載のインクカートリッジ。
【請求項１６】
少なくとも桟形スリット側面領域（３１）が透明又は半透明の素材、特にはプラスチックからなることを特徴とする請求項１５に記載のインクカートリッジ。
【請求項１７】
インクカートリッジ（１０）のインクの液面の高さが当該のプリントヘッドのインク吐出口の高さより常に低いことを特徴とする請求項１乃至請求項１６の１項又は複数項に記載のインクカートリッジ（１０）の配置法。
【請求項１８】
インクカートリッジ（１０）はプリンタ内で固定して装填されていることを特徴とする請求項１７に記載の配置法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットプリンタ用のインクカートリッジに関する。本インクカートリッジは、インクタンクと外部環境を連通する通気孔と、インク吐出口に設けられたバルブとを備え、カートリッジをプリンタに装填すると、バルブは弾性部材の付勢力に抗して閉弁位置から開弁位置に変位し、逆も同様である。
【背景技術】
【０００２】
本発明は上述の種類のインクカートリッジであって、不透明又は光反射性を有するタブからなるインク充填レベル表示部を備えるインクカートリッジにも関する。このカートリッジでは、インクレベルが下がると、プリンタ内に配置された光電センサの領域内、好ましくは光電センサの領域外側にタブが移動するように、タブとインクカートリッジ又はインクカートリッジのハウジングの内側に配置された浮動部とが結合する。
【０００３】
上述の種類のインクカートリッジは輸送用に密封されているが、プリンタに装填する際、又はその前に、外部環境とインクカートリッジ内部つまりインクタンクとを連通させて通気を行う必要がある。さらに、吸収材を備えていないインクカートリッジ、つまり、インクタンクに繊維材や発泡材等の吸収材を備えていないインクカートリッジの場合、インクカートリッジをプリンタから取外す際に余ったインクが漏れ出さないように、通気孔を再封止しなくてはならない。
【０００４】
この問題について、従来の解決方法は以下の通りであった。
（ａ）通気孔は所謂「剥離ラベル」によって封止される。つまり、インクカートリッジを最初に使用する前にユーザがラベルを引剥がす。この場合、ユーザがラベルを剥がすのを失念するとシステムが機能しないというデメリットがある。更に、通気孔は再封止できないので、カートリッジをプリンタから取り外したときに余ったインクが漏れ出す虞があるというデメリットもある。
（ｂ）通気孔はホイルによって封止され、プリンタへ装填する際に穿孔される。この場合のデメリットは、通気孔は再封止できないので、プリンターから取外す際にやはり余ったインクがカートリッジから漏れ出す虞がある。
（ｃ）通気孔はバルブによって封止されており、インクカートリッジがプリンタに装填されるとバルブが作動した結果通気孔は開く。カートリッジをプリンタから取外すとバルブは再び閉鎖する。
【０００５】
また、上記全ての解決方法に共通の要因は、インク吐出口と閉鎖バルブが関係しているということである。閉鎖バルブはカートリッジをプリンタに装填するとカートリッジ内部又はインクタンクと流体接続を達成し、カートリッジをプリンタから取外すと再び閉鎖する。先行技術に基づく解決方法のうち最後に言及した方法では、２つの別個のバルブ、即ち、通気孔に設けられたバルブと、カートリッジのインク吐出口に設けられたバルブが備わっている。カートリッジとプリンタについて、この構造に係る費用は概して高額である。
【０００６】
ヨーロッパ出願公開公報４６４５０２Ａ１では、インク吐出口に設けられたバルブと通気孔に設けられたバルブを一体に形成することによって構造に係るコストを下げることを提示している。一方、最後に言及した従来技術において、構造に係るコストはやはり実質的に上がる。というのは、通気孔が円板バルブを備える弁室の内側に向かって開口しているからである。この弁室の目的は、インクカートリッジ内の圧力が所定まで下がっていることを保証することであり、従って、どんな使用状況下でも、インク吐出口の孔部を通ってインクが漏れ出すのを確実に防止する。しかしながら、こうした問題は一般的に、インクカートリッジがプリントヘッドのインク吐出ノズルの高さよりも上に装填される場合、例えば、往復運動するプリントヘッド上に配置されるような場合にのみ起こる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、冒頭で述べた種類のインクカートリッジを提供することにあり、特に、プリンタ内の固定されたアセンブリとして特に有効なインクカートリッジで、且つ、この特定の用途の従来のインクカートリッジと比べて、取扱が格段に安全で、従ってユーザの使い勝手がよく、これらのメリットを最小のコストで実現できるインクカートリッジを提供することにある。
【０００８】
本発明の更なる課題は、シンプルで運用に信頼性のあるインク充填レベル表示器を備える、冒頭に述べたインクカートリッジを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の課題は、請求項１及び請求項９に記載した特徴を備えた発明に基づいて達成される。好適な新規構成とその実施例は各々の請求項に従属する請求項に記載する。
【００１０】
発明に基づく配置方法については、請求項１７及び請求項１８に記載する。
【００１１】
本発明に基づく構成によれば、インクタンクの通気は、インク吐出口の開口部と構造的に連結しており、通気孔に設けられたバルブ本体とインク吐出口に設けられたバルブ本体とがロッド状結合部材又はタペットによって結合していることが望ましい。この結合部、両バルブ本体つまり設けられたバルブとが一直線上に並ぶことによって、カートリッジをプリンタに挿入すると、まずインク吐出口が開き、次に通気孔が開く。インクカートリッジを取り外すときは、カートリッジはそれとは逆の順番で閉じる。つまり、まず通気孔が閉じ、その後インク吐出口が閉じる。従って、取扱いの際に周囲の環境を汚さない。特にユーザが汚れず、操作的に信頼性のあるカートリッジが簡単な手段で提供される。ユーザが通気孔の開閉状態を気にする必要はない。何故なら、インク吐出口に設けられたバルブの作動が機能することによって、通気孔は自動的に開閉するからである。
【００１２】
また、前述のインクカートリッジ内のインク充填レベル表示器に関して更に言及しておくと、既述のタブは、インクカートリッジ又はインクカートリッジのハウジングのベース壁面に対して略垂直に延びているガイドに沿って移動するように配置されている浮動部と結合している。浮動部はリング状の構造を有し、カートリッジ又はカートリッジのハウジングの内側において、ロッド状又はスリーブ状のガイドの周囲を取り巻いていることが望ましい。浮動部とタブが傾かないようにするためには、浮動部はスリーブ状の構造が好適である。また、浮動部はインクの密度よりわずかに低い密度を有する材料から形成され、好ましくはプラスチックを用いる。
【００１３】
インクカートリッジは一般的にベース壁面、４つの側面、蓋からなり、浮動部と結合したタブは、側面に形成された桟形スリット領域の内側において、インク充填レベルに応じて、蓋に近い最高位置からベース壁面に近い最低位置へ移動するように配置され、その側面は、特には、インクカートリッジに対して垂直に延びる側面幅狭の前側面内側である。少なくとも桟形スリット側面領域において、側面領域は上述したプリンタ又はプリンタのインクカートリッジ収容部の光電センサ内に突出し、インクカートリッジはプラスチック等の透明又は半透明の素材からなるので、光電センサは既存の方法で浮動部と結合したタブと協働することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明のインクカートリッジの縦断面図である。
【００１５】
以下では、インクカートリッジの縦断面を示す図１を参照して、本発明に基づいて構成されたインクカートリッジの好適な実施例を詳細に説明する。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、インクジェットプリンタ（図示せず）用のインクカートリッジ１０を示す。インクカートリッジ１０は、インクタンク２０と外部環境２１とを連通する通気孔１７と、インクカートリッジ１０のハウジング１のベース壁面１３のインク吐出口１１に設けられたバルブ２２とを備える。バルブ２２は、インクカートリッジをプリンタに装填すると、ここではヘリカル圧縮ばね６である弾性部材の付勢力に抗して、図示する閉弁位置から開弁位置へ変位するように配設されている。又、逆の場合も同様である。本発明では、インクカートリッジをプリンタに装填するとインク吐出口１１と通気孔１７が開く、又、インクカートリッジをプリンタから取り外すときは逆になるように、インク吐出口１１に設けられたバルブ２２は通気孔１７に設けられたバルブ２３と連結している。ここで言う連結とは、インクカートリッジをプリンタに装填すると、まずインク吐出口１１が開き、次に通気孔１７が開く、又はインクカートリッジがプリンタから取り外すときはその逆となるような仕組みの連結である。
【００１７】
インク吐出口１１に設けられたバルブ２２はインク吐出口１１内に収容された結合封止体４と協働する第一バルブ本体１８を備える。一方、通気孔１７に設けられたバルブ２３は、通気孔内１７に収容された入口封止体５と協働する第二バルブ本体１９を備える。２つのバルブ本体１８及び１９は互いに剛結合している、即ち、タペット３の態様であるロッド状結合部材によって結合している。インク吐出口１１に設けられたバルブ本体１８と、バルブ本体１８と反対側の壁面、つまりインクカートリッジ１０又はインクカートリッジのハウジング１の蓋２との間の領域内ではヘリカル圧縮ばね等の弾性部材の付勢力が作用しており、バルブ本体１８は、弾性部材の付勢力に抗して閉弁位置から開弁位置に矢印２４方向に変位又は押し出されるように配置されている。ヘリカル圧縮ばね６は、一端を２つのバルブ本体１８及び１９間のタペット３の肩部２５に対して、他端を通気孔１７を画定する壁面に、つまりインクカートリッジ又はインクカートリッジのハウジングの蓋面部に対して応力支持されている。
【００１８】
ロッド状結合部材つまりタペット３の断面は、円形、長方形又は十字形の輪郭を有する。図１の実施例は、最後に述べた十字形の断面を採用している。
【００１９】
通気孔１７に設けられたバルブ本体１９は、外側の円筒形ピストン部２６と、インクタンク２０に連通する内側の通気部２７とから構成される。インクタンク２０に設けられた通気部２７は、インク吐出口１１に設けられたバルブ２２が開いた後にのみに作動位置、すなわち通気位置に移動する。通気部２７はピストン部２６と連続的に形成される。つまり、ピストン部２６と同一の外径を有する。しかし、ピストン部２６が入口封止体５から移動した後にインクタンク２０を通気することができるように、通気部２７は長手方向に延在する減少した断面を少なくとも一部に有する。実施例では、通気部２７は十字形状の断面を有し、ヘリカル圧縮ばね６の領域まで延在している。
【００２０】
これにより、第二バルブ本体１９のピストン部２６が入口封止体５の外側、又は環状封止体２８の外側まで動いたとき、入口封止体は通気部２７の周囲において気密に作用しなくなる。このとき、バルブ本体１９は入口封止体５の環状封止体２８をスムースに通過し、ピストン部２６と通気部２７との間の通過領域内でも円滑な移動が可能となる。
【００２１】
金属又はプラスチック製の支持リング２９が蓋とヘリカル圧縮ばね６の間に配置されて、通気孔１７を画定する蓋に対してヘリカル圧縮ばね６を支持してもよい。更に、支持リング２９は入口封止体５を通気孔１７の内側に固定し、入口封止体５がハウジング内部又はインクタンク２０へ入り込むことを防ぐ。
【００２２】
更に、インクカートリッジ１０は蓋２に設けられたインク充填口１２を介してインクが充填される。充填口はカートリッジにインクが充填された後、封止栓８によって液密に封止される。
【００２３】
第一バルブ本体１８の輪郭は球形状であってもよい。その場合、結合封止体４の封止座部は第一バルブ本体１８と相補的に構成される。
【００２４】
最後に、バルブ本体１８の底部自由端には、突出ピンの形態の突部９が設けられ、インクカートリッジ１０がテーブル等の平坦な支持体に置かれたとき、突部は、支持体から距離を空けてインク吐出口１１を保持し、支持体の上にインクが漏出することを防ぐか、又は少なくとも漏量を減らす。
【００２５】
上述のインクカートリッジは、特にプリンタ内の固定のアセンブリに適する。この場合、インクと流体接続をなすプリントヘッドのインク吐出ノズルの高さに比べて、インク液面が常に低い位置にあるように配置する。これにより、インクカートリッジがプリンタに装填され、インクカートリッジのインク容器が外気に連通することによって、プリントヘッドノズルからインクが不意に噴出るのを確実に回避することができる。
【００２６】
本発明に基づくインクカートリッジは、原則的に、往復運動するように設けられたプリントヘッド上の可動アセンブリにも適する。その場合にも、カートリッジのインク液面が確実にプリントヘッドのインク吐出口の高さより常に低い位置にあるようアセンブリを設ければよい。
【００２７】
図示した実施例においては、さらに、インクカートリッジは不透明か、又は光反射性のあるタブ１５からなるインク充填レベル表示部を備える。タブ１５と、インクカートリッジ１０又はインクカートリッジ１０のハウジング１内に設けれられた浮動部７とが結合しており、インクレベルが下がるにつれ、タブ１５がプリンタの光電センサ１６の領域内へ、又はこの場合は光電センサ１６の領域外側へ移動するように設置されている。浮動部７はガイド３０に沿って移動するように設けられ、ガイド３０は、インクカートリッジ１０又はインクカートリッジ１０のハウジング１のベース壁面１３に対して垂直方向に延びると共にインク吐出口１１の周囲にも延びている。この目的のために、浮動部７はスリーブ状の構造を有する。浮動部７は、カートリッジ又はカートリッジのハウジングの内側において、ロッド状ガイド、又はこの場合のようにスリーブ状ガイド３０の周囲を取り巻いている。スリーブ状ガイド３０の内側には、２つのバルブ本体１８及び１９と両端で結合しているタペット３が、ヘリカル圧縮ばね６より予め付勢された状態で長手方向に変位可能に取り付けられている。
【００２８】
実施例に示すように、スリーブ状ガイド３０はインクカートリッジ１０の蓋２と一体に結合しており、インク吐出口１１とインク吐出口の反対側に設けられた通気孔１７との間に延びている。
【００２９】
また、特に重要なことは、浮動部７に結合したタブ１５が、インクレベルに応じて蓋に近い最高位置からベース壁面に近い最低位置まで移動するように設置されており、 狭小な前側面に形成され且つインクカートリッジ１０又はインクカートリッジ１０のハウジング１のベース壁面１３へ垂直に延びた桟形スリット側面領域１４内をタブ１５が移動するということである。実施例に示すように、タブ１５はインクカートリッジが空になった時には既に最低位置に達している。少なくとも桟形スリット側面領域１４は透明又は半透明の素材、特にはプラスチックで形成することによって、この領域で光電センサ１６とタブ１５が確実に協働することができる。インクカートリッジの実際の充填レベル、特にインクが空になる際に適時に表示するために、光電センサ１６は複数のセグメントに分かれていることが好ましい。 しかし、これについてはプリンタの詳細事項であるため本発明では関与しない。本願においては、タブ１５の機能を説明するためにのみ光電センサ１６を参照する。
【００３０】
冒頭で述べたように、浮動部７は、カートリッジ１０のインクタンク２０内のインクの密度より少なくともわずかに低い密度の材料で形成する。タブ１５と浮動部７は同一の素材からなり、好ましくは一体に製造される。浮動部７とタブ１５は蓋２が装着される前に垂直ガイド３０上に設ける。更に、入口封止体５、支持リング２９、ヘリカル圧縮ばね６及びタペット３が、タペット３に結合したバルブ本体１８、１９と共に、蓋２が装着される前に垂直ガイド３０に挿入される。その後、インク吐出口１１と、インク吐出口に収容された結合封止体４に対応して蓋２が取り付けられる。
【００３１】
支持リング２９の説明について付言すると、支持リング２９によって、入口封止体５はヘリカル圧縮ばね６の作用を直接受けることがなく、変形することもない。
【００３２】
浮動部とタブ１５は、約０.９ g/cm3の密度ρを有する素材で形成されてもよい。
【００３３】
桟形スリット側面領域１４の説明について付言すると、桟形スリット側面領域１４は外側から舌状に突出している。桟部は、ハウジングの内側から、内部でタブ１５が上下に移動する垂直スリットを形成する。
【００３４】
本出願書類において開示した特徴のすべては、これらが個々又は組み合わせの何れにせよ従来技術に対し新規である限り、本発明にとって重要であるとして特許を請求する。
【符号の説明】
【００３５】
１    ハウジング
２    蓋
３    ロッド状結合部材（タペット）
４    結合封止体
５    入口封止体
６    圧縮ばね
７    浮動部
８    封止栓
９    突部
１０  インクカートリッジ
１１  インク吐出口
１２  インク充填口
１３  底部
１４  桟形スリット側面領域
１５  タブ
１６  光電センサ
１７  通気孔
１８  第一バルブ本体
１９  第二バルブ本体
２０  インクタンク
２１  外部環境
２２  バルブ
２３  バルブ
２４  矢印
２５  肩部
２６  ピストン部
２７  通気部
２８  環状封止体
２９  支持リング
３０  垂直ガイド
【図１】
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【国際調査報告】
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