(57)【要約】  【課題】インクカートリッジの装着の際、インクヘッド内に気泡が混入するのを防ぐと共に、電力が不要で、インクカートリッジ装着時に必要となる廃インク回収用の廃液タンクを不要または小さくすること。  【解決手段】インクカートリッジ３２は、インクカートリッジ３２の外部よりも圧力が低いインク室５０と、インク室５０に充填されたインクと、インクカートリッジ３２の外部よりも圧力が低くされ、インクヘッド３０から排出される廃インクを回収する負圧室６２と、を有する。また、プリンタ装置１０は、インクカートリッジ３２から供給されたインクを噴出すると共に、廃インクを負圧室６２へ送り出すインクヘッド３０と、インクをインクヘッド３０に供給する第１接続部４４と、インクヘッド３０に当接した状態で、インク噴出用の全てのノズル４０を気密に覆うキャップ３６と、負圧室６２内とキャップ３６内とを連通する第２接続部７０と、を有する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリンタ装置のインクヘッドに装着して上記インクヘッドにインクを供給するインクカートリッジにおいて、
上記インクカートリッジの外部よりも圧力が低いインク室と、
上記インク室に充填されたインクと、
上記インクカートリッジの外部よりも圧力が低くされ、上記インクヘッドの内部から排出される廃インクを回収する負圧室と、
を有することを特徴とするインクカートリッジ。
【請求項２】
前記負圧室の内部に、インク吸収材を設けたことを特徴とする請求項１記載のインクカートリッジ。
【請求項３】
前記負圧室の内部に、インク凝固材を設けたことを特徴とする請求項１記載のインクカートリッジ。
【請求項４】
インクが充填されていると共に、インクカートリッジの外部よりも圧力が低いインク室と、上記インクカートリッジの外部よりも圧力が低い負圧室と、を有する上記インクカートリッジの上記インク室から供給された上記インクを噴出すると共に、内部から排出される廃インクを上記負圧室へ送り出すインクヘッドと、
上記インクカートリッジを上記インクヘッドに装着した状態で、上記インク室に接続され、上記インクをインクヘッドに供給する第１接続部と、
上記インクヘッドに当接した状態で、上記インクヘッドに設けられたインク噴出用の全てのノズルを気密に覆うキャップと、
上記インクカートリッジを上記インクヘッドに装着する際に、上記負圧室内と上記キャップ内とを連通する第２接続部と、
を有することを特徴とするプリンタ装置。
【請求項５】
前記負圧室と前記キャップとの間に、前記負圧室内に流れ込んだ廃インクが逆流することを防止する逆流防止機構を有することを特徴とする請求項４記載のプリンタ装置。
【請求項６】
インクが充填されていると共に、外部よりも圧力が低いインク室と、上記インク室と並設され外部よりも圧力が低い負圧室と、を有するインクカートリッジと、
上記インクカートリッジの上記インク室から供給された上記インクを噴出するインクヘッドと、
上記インクカートリッジを上記インクヘッドに装着した状態で、上記インク室に接続され上記インクをインクヘッドに供給する第１接続部と、
上記インクカートリッジを上記インクヘッドに装着する際に、上記負圧室内と上記インクヘッド内とを連通する第２接続部と、
を備え、上記インクヘッドから排出される廃インクを上記負圧室に回収するようにしたことを特徴とするプリンタシステム。
【請求項７】
前記インクヘッドに当接した状態で、前記インクヘッドに設けられたインク噴出用の全てのノズルを気密に覆うキャップと、
上記キャップを前記インクヘッドに当接させるキャッピング機構と、
を有し、
前記負圧室は上記キャップを介して前記インクヘッド内と連通することを特徴とする請求項６記載のプリンタシステム。
【請求項８】
前記負圧室には、インク吸収材またはインク凝固材が設けられ、前記インクヘッドから排出される廃インクを貯留することを特徴とする請求項６または７記載のプリンタシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット方式のプリンタ装置に用いられるインクカートリッジ、プリンタ装置およびプリンタシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
印刷時の騒音が小さく、しかも小さなインクドットを高密度で形成できるため、インクジェット方式のプリンタ装置が用いられている。インクジェット方式のプリンタ装置は、インクヘッドを搭載していて、インクヘッドは、インクカートリッジのインク室からインクの供給を受けて、一定量のインクを蓄える。蓄えられたインクは、インクヘッドに設けられたノズルから滴状に噴出され、プリンタ装置内を通過する印刷用紙にドットを形成することによって印刷が行われる。
【０００３】
新品のインクカートリッジのインク室内は、インクカートリッジの外部より圧力が低くなっている。インク室内が外気より負圧のままインクカートリッジをインクヘッドに装着すると、インク室内と外気の圧力差によって、インクヘッドに気泡が混入する。インクヘッドに気泡が混入すると、その後の印刷において、インクヘッドからインク滴を正常に噴出できなくなる。気泡の混入を防止するには、インクカートリッジをインクヘッドに装着する前に、インク室と外気を連通させて、圧力差をなくす必要がある。
【０００４】
一方、インクジェット方式のプリンタ装置には、インクヘッドのインク噴出用のノズルを覆うキャップと、キャップ内の圧力を低下させる吸引ポンプを備えたものがある（たとえば、特許文献１参照）。このプリンタ装置においては、ノズルをキャップで覆い、吸引ポンプでキャップ内をインク室より負圧にさせた状態で、新品のインクカートリッジをインクヘッドに装着すれば、インク室のインクは、インクヘッドを経由してキャップ内に吐出されるので、インク室と外気との圧力差があっても、ノズルからインクヘッド内に気泡が混入するのを防ぐことができる。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１１５２１８号公報（要約書）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ノズルをキャップで覆い、吸引ポンプでキャップ内をインク室より負圧にさせた状態で、新品のインクカートリッジをインクヘッドに装着する場合、（１）吸引ポンプの配設スペースが必要となる、（２）インクカートリッジの装着時は、インク室の負圧に負けない圧力で吸引する必要があるため、吸引ポンプの駆動電力が大きくなり、その結果、消費電力が大きくなってしまう、（３）装着時に吸引ポンプで吸引したインク（廃インク）を回収する廃液タンクが、プリンタ装置内に必要となる（吸引クリーニングの廃液タンクと兼用する場合でも、容量を大きくしなければならない）、という問題点がある。
【０００７】
本発明は、これらの問題点を解決するためになされたものであって、インクカートリッジの装着の際、インクヘッド内に気泡が混入するのを防ぐと共に、電力が不要で、インクカートリッジ装着時に必要となる廃インク回収用の廃液タンクを不要または小さくできるインクカートリッジ、プリンタ装置およびプリンタシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するため、本発明のインクカートリッジは、プリンタ装置のインクヘッドに装着してインクヘッドにインクを供給するインクカートリッジにおいて、インクカートリッジの外部よりも圧力が低いインク室と、インク室に充填されたインクと、インクカートリッジの外部よりも圧力が低くされ、インクヘッドの内部から排出される廃インクを回収する負圧室と、を有するものである。
【０００９】
この発明では、インク室を外気と連通させた直後にこのインクカートリッジをする際、インク室とインクヘッド内部の連通と同時に、負圧室とインクヘッドのインク噴出用ノズルを連通させるように構成することができる。この構成を採用することで、インク室の負圧を負圧室の負圧で相殺することができ、インクヘッド内への気泡混入を防止できる。しかも、インク室内のインクが、インクヘッド内部およびノズルを順次経由して、負圧室に流れ込むため、ノズルからインクヘッド内に気泡が混入するのを、さらに一層防ぐことができる。また、廃インクが負圧室に流れ込むため、プリンタ装置側には廃液タンクの設置が不要となるか、または、設置するとしても容量を小さくでき、省スペース化が図れる。
【００１０】
負圧室の内部に、インク吸収材を設けた構成を採用することができる。この構成によって、負圧室に流れ込んでくる廃インクがインク吸収材に吸収されるため、流れ込んできた廃インクが、負圧室の外部に逆流する危険性を減少させることができる。特に、インク吸収材は、再利用できるものが多く、環境にやさしいものとなる。
【００１１】
また、負圧室の内部に、インク凝固材を設けた構成を採用することができる。この構成によって、負圧室に流れ込んだ廃インクは凝固されるため、廃インクが、負圧室の外部に逆流する危険性を減少させることができる。特に、インク凝固材を使用すると、廃インクを可燃ごみとして処分できる場合があるので、環境にやさしいものとなる。
【００１２】
また本発明のプリンタ装置は、インクが充填されていると共に、インクカートリッジの外部よりも圧力が低いインク室と、インクカートリッジの外部よりも圧力が低い負圧室と、を有するインクカートリッジのインク室から供給されたインクを噴出すると共に、内部から排出される廃インクを負圧室へ送り出すインクヘッドと、インクカートリッジをインクヘッドに装着した状態で、インク室に接続されインクをインクヘッドに供給する第１接続部と、インクヘッドに当接した状態で、インクヘッドに設けられたインク噴出用の全てのノズルを気密に覆うキャップと、インクカートリッジをインクヘッドに装着する際に、負圧室内とキャップ内とを連通する第２接続部と、を有するものである。
【００１３】
この発明では、インクカートリッジのインク室を外気と連通させた直後に、インクカートリッジをインクヘッドに装着する際、インク室とインクヘッド内部の連通と同時に、負圧室とインクヘッドのノズルを覆っているキャップ内を連通させるように構成することができる。この構成を採用することによって、インク室の負圧を負圧室の負圧で相殺することができ、インクヘッド内への気泡混入を防止できる。しかも、インク室内のインクが、インクヘッド内部の連通と同時に、ノズルおよびキャップ内を順次経由して、負圧室に流れ込むため、ノズルからインクヘッド内に気泡が混入するのを、さらに一層防ぐことができる。また、廃インクが負圧室に流れ込むため、プリンタ装置側には廃液タンクの設置が不要となるか、または、設置するとしても容量を小さくでき、省スペース化が図れる。
【００１４】
負圧室とキャップとの間に、負圧室内に流れ込んだ廃インクが逆流することを防止する逆流防止機構を有する構成を採用することができる。この構成によって、負圧室に流れ込んだ廃インクが、負圧室の外部に逆流することを防ぐことができる。逆流防止機構としては、空気を通し液体を通さない材料を使用し、負圧室側にのみ液体が注入されるように動作する一方向弁や、負圧室とキャップが連通した後、一定時間経過後に弁を閉じる開閉機構等が考えられる。
【００１５】
また、本発明のプリンタシステムは、インクが充填されていると共に、外部よりも圧力が低いインク室と、インク室と並設され外部よりも圧力が低い負圧室と、を有するインクカートリッジと、インクカートリッジのインク室から供給されたインクを噴出するインクヘッドと、インクカートリッジをインクヘッドに装着した状態で、インク室に接続され、インクをインクヘッドに供給する第１接続部と、インクカートリッジをインクヘッドに装着する際に、負圧室内とインクヘッド内とを連通する第２接続部と、を備え、インクヘッドから排出される廃インクを負圧室に回収するようにしたものである。
【００１６】
この発明では、インクカートリッジのインク室を外気と連通させた直後に、インクカートリッジをインクヘッドに装着する際、インク室とインクヘッド内部の連通と同時に、負圧室内とインクヘッド内を連通させるように構成することができる。この構成を採用することによって、インク室の負圧を負圧室の負圧で相殺することができ、インクヘッド内への気泡混入を防止できる。しかも、インク室内のインクが、インクヘッド内部の連通と同時に、インクヘッド内を経由して、負圧室に流れ込むため、ノズルからインクヘッド内に気泡が混入するのをさらに一層防ぐことができる。また、廃インクが負圧室に流れ込むため、プリンタ装置側には廃液タンクの設置が不要となるか、または、設置するとしても容量を小さくでき、省スペース化が図れる。
【００１７】
インクヘッドに当接した状態で、インクヘッドに設けられたインク噴出用の全てのノズルを気密に覆うキャップと、キャップをインクヘッドに当接させるキャッピング機構と、を有し、負圧室はキャップを介してインクヘッド内と連通する構成を採用することができる。この構成によって、簡易な機構でインクカートリッジの負圧室内に廃インクを確実に回収することができる。
【００１８】
負圧室には、インク吸収材またはインク凝固材が設けられ、インクヘッドから排出される廃インクを貯留する構成を採用することができる。この構成によって、インクヘッドからインクカートリッジの負圧室内に流れ込んできた廃インクは、負圧室内で吸収または凝固されるため、負圧室の外部に逆流する危険性を減少させることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、インクカートリッジの装着の際、インクヘッド内に気泡が混入するのを防ぐと共に、電力が不要で、インクカートリッジ装着時に必要となる廃インク回収用の廃液タンクを不要または小さくできるインクカートリッジ、プリンタ装置およびプリンタシステムが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら本発明に係るインクカートリッジ、プリンタ装置およびプリンタシステムの実施の形態について説明する。まず、第１の実施の形態について、図１から図５を参照しながら説明する。
【００２１】
図１は、本発明の実施の形態に係るプリンタ装置１０の内部に設けられた主な部品の構成を示したものである。キャリッジ１２は、キャリッジ軸１４に摺動可能に保持されていると共に、ベルト１６の一部に固定されている。ベルト１６は、主動プーリ１８と従動プーリ２０に掛け渡されている。
【００２２】
主動プーリ１８は、キャリッジモータによって往復回転駆動され、これに連動して、ベルト１６が、図１の矢示Ｘ方向に往復運動する。ベルト１６の往復運動に伴って、キャリッジ１２も、キャリッジ軸１４に案内されながら、図１の矢示Ｘ方向に往復運動する。
【００２３】
印刷用紙２４は、紙送りローラ２６と、図示されない対向ローラとで挟まれており、紙送りローラ２６が図示されない紙送りモータによって回転駆動されると対向ローラも回転する。このように、紙送りローラ２６と、対向ローラが回転することによって、印刷用紙２４は、図１の矢示Ｙ方向に移動する。
【００２４】
キャリッジ１２には、印刷用紙２４の方向に向かって、インクヘッド３０が突出形成されている。黒インクおよびシアン、マゼンタ、イエロー等のカラーインクのインクカートリッジ３２は、インクヘッド３０に装着されて、キャリッジ１２に搭載されている。
【００２５】
インクヘッド３０が、図１の矢示Ｘ方向で往復しながら、図１の矢示Ｙ方向に移動している印刷用紙２４に向けて、インク滴を噴出することによって、印刷用紙２４にドットを形成する、すなわち、印刷用紙２４に印刷する。
【００２６】
プリンタ装置１０の内部で、印刷用紙２４が通過しない領域、すなわち、非印刷領域には、キャッピング機構３４が設けられている。キャッピング機構３４の上面には、キャップ３６が形成されている。キャッピング機構３４は、インクヘッド３０内のインクが凝固したり、インクヘッド３０のインク噴出口にインクが詰まったとき等に、インクヘッド３０内のインク凝固体やインク噴出口に詰まったインクを吸引するインクヘッド３０の吸引クリーニングに使用される。
【００２７】
キャップ３６は、１つのインクヘッド３０に１つのキャップ３６が配されている。キャップ３６は、上端部がゴム等の弾性体３８から形成されており、インクヘッド３０に当接された状態では、キャップ３６内が気密になるように構成されている。
【００２８】
なお、この実施の形態では、キャップ３６が２つ設けられている。これはインクヘッド３０が、黒インク用とカラーインク用とに分けられているためであり、黒インク用に１つ、カラーインク用に１つの計２つとなっている。
【００２９】
次に、図２を参照しながらインクヘッド３０の構造について説明する。
【００３０】
図２（ａ）に示すように、インクヘッド３０は、インクを印刷用紙２４に向けて噴出するノズル４０と、インクカートリッジ３２から供給されたインクを蓄えるインク貯留室４２と、インクカートリッジ３２をインクヘッド３０に装着した際に、インク貯留室４２とインクカートリッジ３２とを連通する先端が針状の第１接続部となる第１中空管４４と、電圧を印加すると変形してインク貯留室４２の体積を拡大または縮小するピエゾ素子等の圧電素子４６とを有する。
【００３１】
インクヘッド３０は、インクカートリッジ３２から供給されたインクをインク貯留室４２に一定量蓄え、蓄えたインクをインク滴の状態にして、ノズル４０から印刷用紙２４に向けて噴出する。なお、ノズル４０は、複数存在するが、１つのみ図示してある。
【００３２】
次に、図３を参照しながら本発明の実施の形態に係るインクカートリッジ３２の構造について説明する。
【００３３】
図３は、黒インクが充填されている黒インクカートリッジの実施例である。なお、シアン、マゼンタ、イエロー等のカラーインクが充填されている各カラーインクカートリッジも、基本的構造は同じである。
【００３４】
インクカートリッジ３２は、室内がインクカートリッジ３２の外部より圧力が低い直方体形状のインク室５０と、インク室５０内に配置されインクが充填されている多孔体５２と、インク室５０上面に形成された通気孔５４と、インク室５０上面に貼着され通気孔５４を封止している通気栓５６と、インク室５０下面に形成されたインク栓５８と、インク室５０側面下部に形成された端子６０と、インク室５０と配設され、室内がインクカートリッジ３２の外部より圧力が低い直方体形状の負圧室６２と、負圧室６２内にあり廃インクを吸収するインク吸収材６４と、負圧室６２下面に形成された負圧栓６６とから構成されている。
【００３５】
多孔体５２は、直方体形状に形成された多孔質部材、たとえば、発泡ポリウレタン等から構成されていて、インクが含浸されている。インクカートリッジ３２の包装を開封して、通気栓５６を剥がすと、インク室５０とインクカートリッジ３２の外部とが、通気孔５４を通して連通する。この結果、大気がインク室５０内の多孔体５２の孔部にも進入し、含浸されているインクが、多孔体５２の外部６８に流出する。
【００３６】
本実施の形態に係るインクカートリッジ３２では、インクカートリッジ３２を包装から取り出した後、通気栓５６を剥がすことによって、通気孔５４が開通するが、インクカートリッジ３２の包装の一部を通気栓５６と兼用し、インクカートリッジ３２を包装から取り出すことによって、通気孔５４が開通するようにしても良い。また、包装と通気栓５６とをつなげておき、インクカートリッジ３２を包装から取り出すことによって、通気栓５６が剥がされ、通気孔５４が開通するようにしても良い。
【００３７】
通気栓５６は、インクを透過しないが、水蒸気や空気を透過する膜から構成されている。この構成によって、インクカートリッジ３２を包装する際に、包装内部を吸気することで、インク室５０内を再び脱気することができる。また、この構成によって、インクカートリッジ３２の流通過程において、インクが、インク室５０内からインク室５０外に漏れることがない。
【００３８】
インク栓５８は、第１中空管４４（図２（ａ）参照）の被接続部となるもので、ゴム等の弾性体から形成されていて、インクカートリッジ３２をインクヘッド３０に装着する際に、第１中空管４４をインク室５０に差し込みやすくなっている。端子６０は、第１中空管４４との間の電気抵抗を測定することによって、インク室５０内のインクが空になったことを検出するためのものである。
【００３９】
負圧室６２は、インクカートリッジ３２をインクヘッド３０に装着した際に、ノズル４０を覆っているキャップ３６内に負圧を与えてノズル４０から廃インクを吐出させる。併せて、この吐出された廃インクを回収する機能を有している。
【００４０】
なお、負圧室６２は、通気栓５６を剥がす前のインク室５０の負圧より低い負圧にされるのが好ましいが、インク室５０の負圧と同一としても良く、時には、インク室５０の負圧より高い負圧としても良い。
【００４１】
インク吸収材６４は、スポンジ等から構成され、回収した廃インクを吸収して、廃インクが負圧室６２外に逆流するのを防ぐためのものである。なお、インク吸収材６４に代えて、または、インク吸収材６４と併せて、インク凝固材を負圧室６２内に設けても良い。
【００４２】
負圧栓６６は、後述する第２接続部となる第２中空管７０（図５参照）の被接続部となるもので、ゴム等の弾性体から形成されていて、インクカートリッジ３２をインクヘッド３０に装着する際に、第２中空管７０を負圧室６２に差し込みやすくなっている。
【００４３】
次に、インクヘッド３０がインクを噴出する仕組みを、図１から図３を参照しながら説明する。なお、この説明に当たっては、負圧室６２の部分は省略する。負圧室６２の働きの詳細は後述する。
【００４４】
まず、インクカートリッジ３２をインクヘッド３０に装着する。より具体的には、インクカートリッジ３２のインク室５０に第１中空管４４を差し込んで、インク室５０とインク貯留室４２を連通させる。そうすると、インクヘッド３０のインク貯留室４２にインクが充填される。
【００４５】
その後、インク貯留室４２にインクが充填された状態で、印刷指令に基づいて、図示されない電源から圧電素子４６に電圧が印加される。初めは、インク貯留室４２の体積が拡大する向きに電圧が印加される（図２（ｂ））。
【００４６】
次いで、先ほどとは逆向きの電圧が印加されて、インク貯留室４２の体積が縮小する。インク貯留室４２の体積が縮小することによって、インク貯留室４２に蓄えられたインクが、ノズル４０からインク滴として噴出されて（図２（ｃ））、印刷用紙２４上にドットを形成する。
【００４７】
なお、本実施の形態に係るインクヘッド３０では、圧電素子４６が、形成されている平面方向に変形するタイプであったが、圧電素子４６が、形成されている平面と直交する方向に伸縮するタイプであっても良い。圧電素子４６が、形成されている平面と直交する方向に伸縮するタイプでは、図４に示すように、圧電素子４６の片面４６ａを他の部材７２によって固定し、他の片面４６ｂをインク貯留室４２の外壁７４に固定する。そして、圧電素子４６に印加する電圧の方向を変換させることによって、圧電素子４６と共に外壁７４が伸縮し、インク貯留室４２の体積を拡大したり（図４（ａ））、縮小したりする（図４（ｂ））。
【００４８】
次に図５を参照しながら、負圧室６２を有するインクカートリッジ３２が装着されるプリンタ装置１０の構造について説明する。
【００４９】
プリンタ装置１０は、上述したインクヘッド３０やキャップ３６の他に、次の部材、部分を有している。すなわち、キャップ３６には、インクカートリッジ３２をインクヘッド３０に装着する際に、負圧室６２内とキャップ３６内とを連通する第２接続部となる第２中空管７０が接続されている。第２中空管７０の途中には、負圧室６２に回収された廃インクの逆流を防止する逆流防止機構となるバルブ７６が設けられている。バルブ７６によって、負圧室６２内とキャップ３６内との連通または遮断を切り替えている。また、キャップ３６には、ノズル４０の吸引クリーニングに使用する吸引ポンプ７８が、開閉バルブ７９を介して接続されている。
【００５０】
インクカートリッジ３２をインクヘッド３０に装着した際に、インクカートリッジ３２が安定するように、負圧室６２を支持する支持台８０が設けられている。第２中空管７０は、支持台８０を通過して、負圧室６２内とキャップ３６内とを連通できるように構成されている。また、キャップ３６を有するキャッピング機構３４（図５では図示省略）を動作させる駆動回路８２が設けられている。
【００５１】
次に、インクカートリッジ３２をインクヘッド３０に装着する手順について説明する。
【００５２】
まず、プリンタ装置１０にインクカートリッジ３２を交換する指令を与えて、インクヘッド３０をキャッピング機構３４の上方に移動させる。これは、プリンタ装置１０に設けられたスイッチ等を操作しても良いし、プリンタ装置１０に接続されたコンピュータから指示しても良い。また、キャリッジ１２の標準位置（ホームポジション）がキャッピング機構３４の上方に来るように、プリンタ装置１０を構成しても良い。
【００５３】
次いで、駆動回路８２に指令を出し、キャッピング機構３４を動作させて、キャップ３６を上昇させる。キャップ３６は、この上昇によって、インクヘッド３０の下面３０ａに当接する。この工程によって、１つのインクヘッド３０の全てのノズル４０が、インクヘッド３０の外部から１つのキャップ３６で気密に覆われる。この状態で、空になった等の理由により、取り外したいインクカートリッジ３２を、インクヘッド３０から取り外す。
【００５４】
そして、新品のインクカートリッジ３２を包装から取り出し、通気栓５６を剥がし、インク栓５８と負圧栓６６が、それぞれ第１、第２中空管４４，７０に刺さるようにインクヘッド３０に装着する。インク栓５８を第１中空管４４に差し込む動作と、負圧栓６６を第２中空管７０に差し込む動作は、同時とする。
【００５５】
なお、この「同時」は、ほとんど同時をも含むものとする。差し込む動作が同時に起こるように、この実施の形態では、インク室５０と負圧室６２とを、それぞれのインクヘッド３０側の面が同一平面となるように設け、かつ、インク栓５８と負圧栓６６の配置位置を、その同一平面に沿うように設けている。しかも、この実施の形態では、インク栓５８と負圧栓６６の形状を同一にすると共に、第１中空管４４と第２中空管７０の形状を同一にし、その高さ位置を同一としている。さらに、インクヘッド３０のインクカートリッジ３２と当接する面の位置と、支持台８０の上面の位置とを、同一高さとしている。
【００５６】
時間差を零または少なくすることによって、インクカートリッジ３２の通気栓５６を剥がした後、すぐにインクヘッド３０に装着したときに生じる、インクヘッド３０への気泡の引き込みを、防ぐことができる。
【００５７】
すなわち、インク栓５８を第１中空管４４に差し込む動作の方が早すぎると、ノズル４０からインク貯留室４２に気泡が混入してしまう。逆に、負圧栓６６を第２中空管７０に差し込む動作の方が早すぎると、第１中空管４４からインク貯留室４２に気泡が混入してしまう。したがって、この時間差は、気泡が生じない範囲内とする必要が有る。具体的には、０．５秒以内が好ましく、０．１秒以内とすることがさらに好ましい。
【００５８】
インクカートリッジ３２が、インクヘッド３０に装着されると、負圧室６２の働きでインクヘッド３０内の廃インクがキャップ３６へ排出される。このとき、開閉バルブ７９は閉じられており、廃インクは、開放にされているバルブ７６、第２中空管７０を介して、負圧室６２内に流れ込む。負圧室６２に流れ込んできた廃インクは、インク吸収材６４に吸収され、逆流が防止される。また、バルブ７６は、負圧室６２とキャップ３６が連通した後、一定時間経過後に閉じられることとなり、廃インクの逆流を確実に防止している。
【００５９】
次に、図６を参照しながら本発明の第２の実施の形態に係るプリンタ装置１００のインクヘッド８４と、インクヘッド８４にインクカートリッジ３２を装着する手順について説明する。なお、第１の実施の形態と同一部材には同一符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
【００６０】
インクヘッド８４は、インクを噴出するノズル８６と、インクを蓄えるインク貯留室８８と、インク貯留室８８とインクカートリッジ３２のインク室５０とを連通する第１接続部となる第１中空管９０と、キャップ３６を上昇させたときに、キャップ３６に接続された第２接続部となる第２中空管９２が通過する円柱状の貫通孔９４と、インク貯留室８８の体積を拡大または縮小する圧電素子９６とを有する。なお、貫通孔９４は、複数の扇形形状の弾性体を組み合わせて構成される弁体９８，９９で塞がれている。なお、この実施の形態では、インクヘッド８４が、インク室５０に加え、負圧室６２をも支持している。
【００６１】
この第２の実施の形態に係るインクヘッド８４にインクカートリッジ３２を装着する手順は次のようになる。
【００６２】
まず、プリンタ装置１００にインクカートリッジ３２を交換する指令を与えて、インクヘッド８４をキャッピング機構３４の上方に移動させる。次いで、キャップ３６を少しだけ上昇させて、インクヘッド８４の下面８４ａに弾性体３８がわずかに押圧するようにする。
【００６３】
１つのインクヘッド８４の全てのノズル８６が、インクヘッド８４の外部から１つのキャップ３６で気密に覆われるようにする。この状態で、空になった等の理由により取り外したいインクカートリッジ３２を、インクヘッド８４から取り外す。
【００６４】
そして、キャップ３６を図示しないキャッピング機構３４によってさらに上昇させて、第２中空管９２の先端（最上端）を、第１中空管９０の先端（最上端）と略同一の高さにする。一方で、新品のインクカートリッジ３２を包装から取り出し、通気栓５６を剥がし、インク栓５８と負圧栓６６が、それぞれ第１、第２中空管９０，９２に刺さるようにインクヘッド８４に装着する。
【００６５】
上述のように、キャップ３６の上昇を二段階に分けて行うのは、次の理由による。すなわち、取り外したいインクカートリッジ３２がインクヘッド８４に装着された状態で、第２中空管９２の先端を第１中空管９０の先端と略同一の高さにすると、第２中空管９２によって、時には、インクカートリッジ３２が持ち上げられて、インクヘッド８４からインクカートリッジ３２が外れてしまうか、インクカートリッジ３２が外れないままキャップ３６の上昇を妨害して、キャッピング機構３４を故障させるおそれがあるからである。
【００６６】
なお、キャップ３６を最も上昇させたときに、第２中空管９２の先端を第１中空管９０の先端よりも低くなるように構成して、上述したインクカートリッジ３２の外れおよびキャッピング機構３４の故障を防ぎつつ、一段階でキャップ３６を上昇させる方法でも良い。この場合、インクカートリッジ３２が取り外された際、それを検出して第２中空管９２を上昇させ、第１中空管９０と同一高さとするのが好ましい。
【００６７】
このように、第２中空管９２の先端を第１中空管９０の先端と略同一の高さにすることで、新しいインクカートリッジ３２をインクヘッド８４に装着した際に、インク室５０とインク貯留室８８との連通と、負圧室６２内とキャップ３６内との連通の時間差を少なくできるので、いずれの方法を採用するにしても、二段階に分けて上昇させる方が好ましい。なお、以後の動作は、第１の実施の形態と同一となっている。
【００６８】
以上に説明した各実施の形態は、本発明の好適な実施例であるが、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更実施可能である。たとえば、上述の各実施の形態ではインク室５０と負圧室６２とを並設しているが、インク室５０内に負圧室を設けるようにしたり、インク室５０を囲むように負圧室を設けるようにしても良い。
【００６９】
また、インク栓５８と負圧栓６６を同一高さ位置に設けないようにしても良い。すなわち、負圧栓６６をインクカートリッジ３２のたとえば側方に設け、その側方に設けられた負圧栓６６に第２中空管７０が側方から差し込まれるようにしても良い。
【００７０】
また、上述の各実施の形態では、バルブ７６を設け逆流を確実に防止していたが、バルブ７６を設けないようにしても、負圧室６２内に配置されているインク吸収材６４やインク凝固材の利用によって充分逆流を防止できる。また、負圧室６２内に配置するインク吸収材６４やインク凝固材を設けないようにしても良い。これは、バルブ７６の活用によって、逆流を充分防止できるためである。また、バルブ７６の代わりに、負圧栓６６のさらに奥（負圧室６２の内部）に、空気を通すが液体を通さない材料を付設し、負圧室６２側にのみ液体が注入されるように動作する一方向弁を配置しても良い。
【００７１】
また、第１接続部を内部が中空となり、先端が突出している第１中空管４４としているが、インクカートリッジ３２側が突出し、インクヘッド３０側が内部にへこんでいる接続部としたり、シャッタ式に開閉がなされる接続部としても良い。なお、第２接続部となる第２中空管７０を同様の構造としても良い。また、キャップ３６を、１つのインクヘッド３０に対応させるものとしたが、２つのインクヘッド３０を１つのキャップ３６に覆うような構造としても良い。
【００７２】
上述の各実施の形態では、キャップ３６を吸引クリーニングの際に使用するキャップと兼用したが、キャッピング機構３４とキャップ３６とを、吸引クリーニングの際に使用するものとは別に設けるようにしても良い。また、インクカートリッジ３２の装着の際は、キャップ３６を使用せず、第２中空管７０の端部をキャップ３６の代わりとしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は、印刷用紙にインクを噴出して印刷するインクジェット方式のプリンタ装置に適用できる。さらに、本発明は、半導体基板等の被処理体を微細処理する等の液滴噴射装置一般にも応用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るプリンタ装置を示す図で、その内部に設けられた主な構成部品を示す斜視図である。
【図２】図１のプリンタ装置のインクヘッドの構造とインクヘッドからインクが噴出される仕組みを示す断面模式図で、（ａ）はインク貯留室の体積が標準の状態のもの、（ｂ）はインク貯留室の体積が拡大した状態のもの、（ｃ）はインク貯留室の体積が縮小した状態のものである。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るインクカートリッジの構造を示す断面模式図である。
【図４】図１のプリンタ装置に使用される他のインクヘッドの例を示す断面図で、（ａ）はインク貯留室の体積が拡大した状態のもの、（ｂ）はインク貯留室の体積が縮小した状態のものである。
【図５】図１のプリンタ装置のインクヘッドとその周辺部材の構造を示す正面模式図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係るプリンタ装置のインクヘッドとその周辺部品の構造を示す断面模式図である。
【符号の説明】
【００７５】
１０  プリンタ装置
３０  インクヘッド
３２  インクカートリッジ
３４  キャッピング機構
３６  キャップ
４０  ノズル
４２  インク貯留室
４４  第１中空管（第１接続部）
４６  圧電素子
５０  インク室
５２  多孔体
５４  通気孔
５６  通気栓
５８  インク栓（被接続部）
６２  負圧室
６４  インク吸収材
６６  負圧栓
７０  第２中空管（第２接続部）
７６  バルブ（逆流防止機構）
８２  駆動回路
８４  インクヘッド
９０  第１中空管（第１接続部）
９２  第２中空管（第２接続部）
１００  プリンタ装置
【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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