(57)【要約】【課題】  インクが重力で自由落下することによって容易に供給可能な、信頼性の高いインク供給機構およびそれに用いられるインク収納容器を提供する。【解決手段】  メインタンク３の連結管１５の先端に開口部１６が設けられており、この開口部１６が球状の封止部材１９に封止されている。メインタンク３をサブタンク２に接続すると、連結管１５がインク導入部に挿入され、Ｏリング２０が壁部材２５と連結管１５に挟みつけられ、棒状部２１が密閉部材２３を押し込んで、インク導入口２４を開放させる。突起部２７が連結管１内の封止部材１９を押し込んで、開口部１６を開放させる。これによって、サブタンク２の内部とメインタンク３の内部は、Ｏリング２０によって外気から遮断された状態で、開口部１６およびインク導入口２４を介して連通し、相互にインクや空気の受け渡しが行われる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にインクを自由状態で貯留し、記録ヘッドを搭載するキャリッジに着脱可能に構成されているインク収納容器において、
先端部に開口部を有する筒状突出部と、前記開口部を封止可能であり、かつその封止位置から移動可能な封止部材と、前記筒状突出部の周囲に配置されている円環状の弾性部材とを有し、
前記キャリッジへの装着時に、前記弾性部材によって外部に対して遮断しつつ、前記封止部材が前記封止位置から非封止位置に移動させられて、前記開口部が前記キャリッジに配置されているサブタンクに連通させられることを特徴とするインク収納容器。
【請求項２】
前記弾性部材は複数個設けられている請求項１に記載のインク収納容器。
【請求項３】
前記弾性部材はＯリングである請求項１または２に記載のインク収納容器。
【請求項４】
前記封止部材は球形であり、前記筒状突出部内に配置されている請求項１〜３のいずれか１項に記載のインク収納容器。
【請求項５】
前記筒状突出部の内部には、前記封止部材の前記インク収納容器の筐体内への進入を阻止する狭窄部が設けられている請求項１〜４のいずれか１項に記載のインク収納容器。
【請求項６】
前記筒状突出部の前記開口部の前方に延びる棒状部を有する請求項１〜５のいずれか１項に記載のインク収納容器。
【請求項７】
ブロー成形によって一体形成され、前記筒状突出部の先端には、前記封止部材が圧入されることによって封止され得る前記開口部が形成され、前記筒状突出部の周囲には前記弾性部材を配置するための凹溝部が形成されている請求項１〜６のいずれか１項に記載のインク収納容器。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のインク収納容器と、
前記筒状突出部が挿入可能な筒状の壁部材と、前記壁部材に囲まれている柱状部材とを有し、前記インク収納容器の前記キャリッジへの装着時に、前記壁部材が前記弾性部材を挟み付けながら前記筒状突出部の外周部を挿入させるとともに、前記柱状部材が前記封止部材に当接して前記封止部材を前記封止位置から非封止位置に移動させて、前記開口部を前記キャリッジに配置されているサブタンクに連通させるインク導入部とを有するインク供給機構。
【請求項９】
前記インク導入部の前記柱状部材は、前記インク収納容器の前記キャリッジへの装着時に、先端が前記開口部の内部に入って前記封止部材を押し込んで前記筒状突出部内にインクの通路を確保する請求項８に記載のインク供給機構。
【請求項１０】
前記柱状部材にはインクに対する接触角を小さくする処理が施されている請求項８または９に記載のインク供給機構。
【請求項１１】
前記インク導入部には、ばね部材で付勢されてインク導入口を封止する密閉部材が設けられており、前記柱状部材は前記密閉部材上に設けられている請求項８〜１０のいずれか１項に記載のインク供給機構。
【請求項１２】
前記筒状突出部の外周部には、先端の前記開口部から離れた位置に第２の開口部が設けられており、前記弾性部材が前記第２の開口部を封止可能であり、前記キャリッジへの装着時に前記弾性部材が前記第２の開口部の封止位置から非封止位置に移動させられる請求項１〜７のいずれか１項に記載のインク収納容器。
【請求項１３】
前記筒状突出体には前記弾性部材を保持する凹溝部が形成されており、前記第２の開口部は前記凹溝部内に形成されている請求項１２に記載のインク収納容器。
【請求項１４】
請求項１２または１３に記載のインク収納容器と、
前記筒状突出部が挿入可能な筒状の壁部材と、前記壁部材に囲まれている柱状部材とを有し、前記インク収納容器の前記キャリッジへの装着時に、前記壁部材が前記弾性部材を挟み付けながら前記筒状突出部の外周部を挿入させるとともに、前記柱状部材が前記封止部材に当接して前記封止部材を前記封止位置から非封止位置に移動させて、前記開口部を前記キャリッジに配置されているサブタンクに連通させるインク導入部とを有し、
前記インク導入部には、前記インク収納容器の前記キャリッジへの装着時に前記弾性部材に当接して前記弾性部材を前記第２の開口部の封止位置から非封止位置に移動させる当接部材が設けられているインク供給機構。
【請求項１５】
筒状突出部を有し、内部にインクを自由状態で貯留し、記録ヘッドを搭載するキャリッジに着脱可能に構成されているインク収納容器において、
前記筒状突出部の外周部には、先端部近傍の少なくとも１つの第１の開口部と、前記インク収納容器の前記キャリッジへの装着時に前記先端部近傍の前記第１の開口部よりも上方に位置する少なくとも１つの第２の開口部がそれぞれ形成されており、前記第１の開口部と前記第２の開口部をそれぞれ封止可能な２つの円環状の弾性部材が嵌合されており、
前記キャリッジへの装着時に、前記弾性部材が封止位置から非封止位置に移動させられて、前記第１および第２の開口部が前記キャリッジに配置されているサブタンクに連通させられることを特徴とするインク収納容器。
【請求項１６】
前記筒状突出体には前記弾性部材を保持する２つの凹溝部が形成されており、前記第１の開口部および前記第２の開口部はそれぞれ前記凹溝部内に形成されている請求項１５に記載のインク収納容器。
【請求項１７】
前記キャリッジへの装着時に第１の弾性部材が封止位置から非封止位置に移動した際に、前記第１の弾性部材に遮断されずに空気の通過を可能にするバイパス溝を有する請求項１５または１６に記載のインク収納容器。
【請求項１８】
請求項１５または１６に記載のインク収納容器と、
前記筒状突出部が挿入可能な筒状の壁部材と、前記インク収納容器の前記キャリッジへの装着時に前記弾性部材に当接する当接部材とを有し、前記インク収納容器の前記キャリッジへの装着時に、前記壁部材が前記弾性部材を挟み付けながら前記筒状突出部の外周部を挿入させるとともに、前記当接部材が前記弾性部材に当接して前記弾性部材を封止位置から非封止位置に移動させて、前記第１および第２の開口部を前記キャリッジに配置されているサブタンクに連通させるインク導入部とを有するインク供給機構。
【請求項１９】
前記当接部材は、前記インク収納容器の前記キャリッジへの装着時に、前記第１の開口部を封止する第１の弾性部材に当接して前記第１の弾性部材を封止位置から非封止位置に移動させる凸部と、前記第１の弾性部材を通過させた後に、前記第２の開口部を封止する前記第２の弾性部材に当接して前記第２の弾性部材を封止位置から非封止位置に移動させるシーソー型の揺動部材とからなる請求項１８に記載のインク供給機構。
【請求項２０】
前記インク収納容器の前記キャリッジへの装着時に前記第１の弾性部材が封止位置から非封止位置に移動した際に、前記第１の弾性部材に遮断されずに空気の通過を可能にするバイパス溝を有する請求項１８または１９に記載のインク供給機構。
【請求項２１】
前記筒状突出部は、先端側の内径が小さくなるように形成されており、前記封止部材には、前記筒状突出部の先端側が小さくなっている凹部が形成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載のインク収納容器。
【請求項２２】
前記筒状突出部の内径は２段階に構成されており、先端側が小径である請求項２１に記載のインク収納容器。
【請求項２３】
請求項２１または２２に記載のインク収納容器と、
前記筒状突出部が挿入可能な筒状の壁部材と、前記壁部材に囲まれている柱状部材とを有し、前記インク収納容器の前記キャリッジへの装着時に、前記壁部材が前記弾性部材を挟み付けながら前記筒状突出部の外周部を挿入させるとともに、前記柱状部材が前記封止部材に当接して前記封止部材を封止位置から非封止位置に移動させて、前記開口部を前記キャリッジに配置されているサブタンクに連通させるインク導入部とを有し、
前記柱状部材には、前記インク収納容器の前記キャリッジへの装着時に前記凹部に嵌合して係合する相補形状部が形成されているインク供給機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録ヘッドから被記録媒体にインクを吐出して記録を行うインクジェット記録装置において、記録ヘッドを搭載するキャリッジ上のサブタンクにインクを供給する、容易に交換可能なメインタンクであるインク収納容器と、インク供給機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的なインクジェット記録装置（インクジェットプリンタ）は、キャリッジに搭載された記録ヘッドによって記録を行う。具体的には、キャリッジおよび記録ヘッドが紙等の被記録媒体を横切って往復移動する際に、制御システムが記録ヘッドを作動させて被記録媒体上にインク滴を射出することによって画像や文字等の記録を形成する。
【０００３】
記録動作で消費されるインクは、キャリッジに搭載されて一緒に移動するか、あるいはキャリッジではなく記録装置の筐体内に固定されており移動しないインク供給源（インクタンク）に貯留されて、記録ヘッドに供給される。
【０００４】
インクタンクが記録装置に固定されている場合には、キャリッジとともに移動しないので大量のインクを収容し大型化できる。しかし、記録ヘッドにインクを供給するために、柔軟なインク供給チューブでインクタンクをキャリッジに繋いでインクを供給しなければならず、インク供給チューブには比較的大きな屈曲半径を必要とし、記録装置全体が大型化する欠点がある。
【０００５】
一方、インクタンクがキャリッジとともに移動する構成では、インクタンクは記録ヘッドと分離可能に搭載され、収納しているインクが無くなると、インクタンクは交換される。この場合、インク供給チューブを必要とせず記録装置全体として小型化できるので、市販されている多くのインクジェット記録装置がこの方法を採用している。しかしながら、インクタンクはキャリッジとともに移動するので重量的にも寸法的にもあまり大型化することはできず、あまり大量のインクを収容できない。
【０００６】
キャリッジとともに移動するタイプのインクタンクは、インクがなくなったときの交換などのためにキャリッジに対して着脱される。特に、インクタンクの小型化のためにインク収納量を少なくされたインクタンクは、頻繁に交換しなくてはならず、それに応じて安価に作らなくてはならない。このようにキャリッジとともに移動するインクタンクは小型でかつ安価であることが要求される。また、インクタンクは、着脱時にインクを漏らすことがないように確実な着脱および接続機構（開口部の開閉手段等を含む）や封止機構が必要である。さらに、それらは、輸送時や保存時に生じる気圧や温度等の環境の幅広い変化にも耐えるような着脱および接続機構や封止機構である必要がある。
【０００７】
従来、インクを自由状態で貯留させる種々のインクタンクが提案されており、例えば、インクを可撓性の袋に入れて貯留してその袋の開口部をゴム栓等によって封止する構成のものがある。この場合、ゴム栓に注射針のような細針を差し込んで袋内からインクを取り出す。しかしこの方法では、細針を差し込むのでゴム栓の耐久性が低くなったり、ゴム栓の破片が生じたり、金属製の細針を使用する必要があるなど、様々な問題が存在する。インクを自由状態で貯留させる他の構成としては、図１３に示すタイプのインクタンク（第１の従来例）がある。目薬の容器のように一体に成型された容器１０１にインクを自由状態で収容して開口１０１ａを球状栓１０２で封止したものである。このタイプのインクタンクは、基本的には一体部品の容器１０１と球状栓１０２だけのシンプルな構成である。
【０００８】
一方、例えばスポンジのようなインク吸収体を内部に配して、インクをインク吸収体に含浸させて貯留するタイプのインクタンクも存在する。このタイプのインクタンクは、インク吸収体がインクタンク内部全体またはインク開口の周囲を含む部分を占めていると、インク開口の封止手段として比較的簡便な手段が採用可能である。すなわち、使用者がインクタンクを装着する時にインク開口の封止手段を解除しても、インク開口の周辺にインク吸収体が存在しているので直ぐにはインクが漏れることはない。従って、簡単なプラスチック薄膜によるシール手段やキャップ手段を採用可能であり、広く用いられている。
【０００９】
このようなインク吸収体を有するインクタンクが用いられる背景について補足説明する。インクタンクは、記録装置の何処に位置しているかに拘らず、記録ヘッドに確実にインクを供給することが必須である。インクジェット記録装置が正常に機能するためには、インクを途切れることなく記録ヘッドに供給するとともに、インクタンクおよび／または記録ヘッド内に負圧を形成して維持することも必要である。なお、負圧とは大気圧を基準として記録ヘッド内に生じるマイナスの圧力であり、記録ヘッドの内部の圧力を大気圧より低い値に保ち、インクタンクや記録ヘッドからのインク漏れを防いで一定の印刷品位を保つために必要である。インクタンクおよび／または記録ヘッドは、記録装置の保管中および作動中に遭遇する幅広い温度および気圧において、常に一定の負圧を形成して維持することを要求される。なお、負圧維持の要求を実現するためのインク供給機構の様々な例が、特許文献１〜３等に開示されている。
【００１０】
前記したようにインクタンク内にインク吸収体を有する構成によって、インク漏れを防ぎつつ適切な負圧を維持することが可能になる。しかしながら、この構成には以下のような問題が存在する。
【００１１】
第１に、インク吸収体にインクを含浸させるので内容積の７０％程度しかインクを収容できず空間使用効率が悪い。第２に、含浸させたインクを全量消費できず、インク吸収体にインクが残ってしまう。第３に、インク吸収体の材質が繊維質である場合には細かいごみが出易いため、このごみなど記録ヘッドのノズルを詰まらせるおそれのある固形物への対策が欠かせない。第４に、インク吸収体にインクを含浸させているのでインク残量の確認が困難である。第５に、製造時には、インク吸収体にインクを含浸させるのに時間が掛かるので、真空で注入させる必要があり、製造装置の複雑化や製造コストの上昇を招く。このように、透明な容器１０１にインクを自由状態で貯留する第１の従来例においては殆ど問題にならなかった、別種の問題が生じる。
【００１２】
図１４は、従来の交換可能なインクタンクを含むインク供給装置の一例（第２の従来例）の断面図である。このインク供給装置は、特許文献１，２の構成と同様に、図示しないキャリッジ上の記録ヘッド１０３内のヘッド液室およびインク通路にインクを供給するものであり、第１のインク室１０４と第２のインク室１０５とを有する交換可能なインクタンク（インク収納容器）１０６が、気泡や異物の通過を阻止するフィルタ１０７と、インク漏れを防ぐパッキング部材１０８を介して記録ヘッド１０３に接続されている。このインクタンク１０６は、インク供給源であり自由状態でインクを保持する第１のインク室１０４と、インクを保持するためのポリエステルフェルトなどの毛細管部材（インク吸収体）１０９を内蔵するとともにその上部に大気連通孔１１０が形成されている第２のインク室１０５を備えており、インクを記録ヘッド１０３へ供給するために着脱可能な連結口部１１１を備えている。さらに、第１のインク室１０４には、模式的に示しているが、インクの残量を検出するための４５度に形成された光学的反射部材１１２が設けられている。第１のインク室１０４と第２のインク室１０５との隔壁１１３には、流通口１１４ａと、空気の移動をスムースにする、縦方向に複数形成されたスリット状の溝１１４ｂが設けられている。
【００１３】
第２のインク室１０５内のインク吸収体１０９は、周囲環境が変動した際の負圧制御手段として機能する。例えば、周囲の気圧が低下した場合やインクタンク１０６の温度が上昇した場合には、自由状態でインクを保持する第１のインク室１０４内の空気の圧力が外気に対して高くなる。このように外気に対して圧力の高くなった空気の膨張分だけ、第１のインク室１０４内のインクが第２のインク室１０５に押し出される。この押し出されたインクを、第２のインク室１０５内のインク吸収体１０９が吸収することによって、環境変化時にも記録ヘッド１０３に適正な負圧を作用させることができる。
【００１４】
図１５に示すように、第２のインク室１０５内に２つのインク吸収体１０９Ａ，１０９Ｂが設けられている構成（第３の従来例）の場合、一方のインク吸収体１０９Ａは常時インクを含浸し、第１のインク室１０４からのインクを記録インク１０３へ導く機能を有する。他方のインク吸収体１０９Ｂは、通常はインクを含浸せず、前記した通り、記録装置自体の温度や周囲の環境が変動した際の負圧制御手段として機能する。
【００１５】
また、図１６，１７に示すインク供給装置（第４の従来例）では、特許文献２と同様に、ある程度のインクを貯留するサブタンク１１５が記録ヘッド１０３とともにキャリッジを構成している。サブタンク１１５の上部には大気連通孔１１６が設けられ、大気連通孔１１６の近傍にインク吸収体１０９が配置され、インク吸収体１０９を介してサブタンク１１５内部が外気と連通する。キャリッジ側にこのような構成が設けられ、容易に着脱可能なメインタンク（インクタンク）１１８が、図１７に示すように筒状突出部１２３に設けられたインク導出用の開口部１１７の周囲がＯリング１１９で封止された状態でキャリッジのサブタンク１１５に接続される。キャリッジへの接続時に、Ｏリング１１９が移動されて開口部１１７が開放され、インクを供給可能になる。
【００１６】
サブタンク１１５上部の大気連通孔１１６の近傍に配されたインク吸収部材１０９に隣接するインク室１１５ａからのインクを充分に含浸し、インク室１１５ａを外気から遮断する。外気圧の低下や周囲や機器の温度上昇の際には、インク室１１５ａ内の膨張した空気は、インク吸収体１０９の微細な内部空間に充満するインクを押し退けて、大気連通口１１６から徐々に放出される。印刷の実行によりインクが消費されると、インクで満たされたインク吸収体１０９の毛細管力により、サブタンク１１５は外気と遮断され内部に負圧が発生し、インクの消費に連れて徐々に負圧が大きくなっていく。さらに負圧が大きくなると、インク吸収体１０９に外部から大気が徐々に進入し、少量づつサブタンク１１５内にも侵入して、負圧をある一定の値に保ち、良好な記録を保つ。そして、進入する空気がメインタンク１１８の開口部１１７に達すると、メインタンク１１８の内部のインクと入れ替わる。このようにしてメインタンク１１８内のインクは、サブタンク１１５側に供給される。
【００１７】
また、メインタンク１１８内の空気が膨張した場合は、メインタンク１１８内のインクがサブタンク１１５に押し出されてサブタンク１１５内の上部の空気を外部に押し出す。このように、サブタンク１１５の上部にはある程度広い容積の空間１２０が存在し、メインタンク１１８内の空気が膨張した時にバッファの役割を果す。なお、メインタンク１１８自体はインクを自由状態で貯留するのでインクの貯留率は１００％である。
【特許文献１】特開２００１−２４６７６１号公報（図２）
【特許文献２】特開２００１−１８７４５９号公報（図１，２）
【特許文献３】特開２００１−１３００２４号公報（図７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
前記した各従来例にはそれぞれ一長一短があり、それぞれに欠点がある。
【００１９】
第１の従来例のインクタンクは、新品状態でキャリッジに装着され、使い終わってインクが完全に無くなった状態で抜き取られれば問題はないが、途中のインクが残った状態で抜き取られ際にインク漏れが発生しないように、図に示すように球状栓１０２を、模式的に示すばね部材１２１で付勢させておく必要がある。ばね部材１２１としては金属製のコイルばねなどが使用される。このコイルばねはインク導出用の開口部１０１ａから挿入される必要があり、組み立てが面倒である。また、金属製のコイルばねを用いると,金属イオンが生じてインク中の溶解成分を凝集させ易いという問題がある。このようにばね部材１２１の使用は好ましくない。
【００２０】
第２，３の従来例のインクタンクにおいては、インク吸収体であるインク吸収体１０９，１０９Ａ，１０９Ｂの毛細管力によってインクの少なくとも一部を保持するので、その部分では、前記した通りインク吸収体１０９，１０９Ａ，１０９Ｂの体積の約２０％〜７０％の範囲しかインクが収容できない。この場合、記録ヘッド１０３に供給可能なインクの収容量は、自由状態でインクを貯蔵する場合に比べて約５０％程度であり、使用効率が悪い。そこでインクタンク１０６の使用寿命を延ばそうとして収容可能なインク量を増やすと、それに応じて、インクの消費に伴って移動する空気の量も増えて、インク収容量の増加に比例してインク吸収体１０９，１０９Ａ，１０９Ｂの体積を増大させなくてはならず、インクタンク１０６が必然的に大型化してしまう。
【００２１】
また、第２〜４の従来例には以下の不都合もある。フルカラーインクジェット印刷を行うためには、少なくともイエロー、シアン、マゼンタ、およびブラックの４色、またはこれらの４色にそれぞれ薄い色を加えた７〜８色が用いられる。通常は各色のインクタンクが横一列に配置される。この４〜８色のインクタンクを搭載したキャリッジが被記録媒体上を左右に走査して印刷を行うので、キャリッジおよびインクタンクの横幅が大きくなると左右の両端部ではみ出す幅が大きくなる。従って、記録装置全体を小型化するために各色のインクタンクの横幅を極力小さくすることが好ましい。通常は、１個のインクタンクの幅は大きくても１０ｍｍ強程度である。
【００２２】
従って、第４の従来例の構成では、メインタンク１１８に設けられているインク導出用の開口部１１７を有する筒状突出部１２３の直径は１０ｍｍ以下程度が望ましく、当然、開口部１１７も小さくなる。さらに、Ｏリング１１９によって開口部１１７を封止する構成の場合には、開口部１１７の直径は基本的にＯリング１１９の断面直径より小さくなる。Ｏリング１１９に沿う方向（横方向）にはやや大きくすることができるが、少なくともそれに直交する方向（縦方向）には通常３ｍｍ程度以下の大きさにせざるを得ない。また、Ｏリング１１９ではなく第１の従来例と同様な球状栓１０２を用いる構成の場合には、インクの導出時には球状栓１０２を筒状突出部１２３内に押し込む必要があり、そのストロークは小さい方が好ましいため、球状栓１０２の直径は６ｍｍ程度以下であることが望ましい。そうすると、前記したような小さい開口部１１７を介して、その開口部１１７以外は密閉状態であるメインタンク１１８から液体であるインクの重力だけに頼った自然落下導出を行うことは、インクの表面張力のため困難である。もちろんメインタンク１１８および開口部１１７を大きめに設計すれば問題ないが、記録装置全体の大型化を招くため得策ではない。
【００２３】
本発明の目的は、これらの問題をそれぞれ解決して、構造の複雑化および大型化を伴うことなく相対的に低いコストで製造可能であり、インクが重力で自由落下することによって容易に供給可能な、信頼性の高いインク供給機構およびそれに用いられるインク収納容器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明のインク収納容器は、内部にインクを自由状態で貯留し、記録ヘッドを搭載するキャリッジに着脱可能に構成されているインク収納容器であって、先端部に開口部を有する筒状突出部と、開口部を封止可能であり、かつその封止位置から移動可能な封止部材と、筒状突出部の周囲に配置されている円環状の弾性部材とを有し、キャリッジへの装着時に、弾性部材によって外部に対して遮断しつつ、封止部材が封止位置から非封止位置に移動させられて、開口部がキャリッジに配置されているサブタンクに連通させられるところにある。
【００２５】
弾性部材は複数個設けられていてもよい。弾性部材はＯリングであってもよい。封止部材は球形であり、筒状突出部内に配置されていてもよい。筒状突出部の内部には、封止部材のインク収納容器の筐体内への進入を阻止する狭窄部が設けられているのが好ましい。ブロー成形によって一体形成され、筒状突出部の先端には、封止部材が圧入されることによって封止され得る前記開口部が形成され、筒状突出部の周囲には弾性部材を配置するための凹溝部が形成されていることが好ましい。
【００２６】
本発明のインク供給機構は、前記したいずれかの構成のインク収納容器と、筒状突出部が挿入可能な筒状の壁部材と壁部材に囲まれている柱状部材とを有し、インク収納容器のキャリッジへの装着時に、壁部材が弾性部材を挟み付けながら筒状突出部の外周部を挿入させるとともに、柱状部材が封止部材に当接して封止部材を封止位置から非封止位置に移動させて、開口部をキャリッジに配置されているサブタンクに連通させるインク導入部とを有することを特徴とする。インク導入部の柱状部材は、インク収納容器のキャリッジへの装着時に、先端が開口部の内部に入って封止部材を押し込んで筒状突出部内にインクの通路を確保する。柱状部材にはインクに対する接触角を小さくする処理が施されていると、インクに馴染み易い親水性を持つ柱状部材がインクを下方に導くことにより、細い開口部からでもインクを供給できるようになる。インク導入部には、ばね部材で付勢されてインク導入口を封止する密閉部材が設けられており、柱状部材は密閉部材上に設けられていることが好ましい。その場合、インク収納容器は、筒状突出部の開口部の前方に延びる棒状部を有していると、インク収納容器のキャリッジへの装着時に、棒状部が密閉部材に当接して押し下げてインク導入口を開くとともに、柱状部材が封止部材に当接して押し込んで開口部を開く。
【００２７】
本発明の他のインク収納容器は、前記したいずれかの構成に加えて、筒状突出部の外周部には、先端の開口部から離れた位置に第２の開口部が設けられており、弾性部材が第２の開口部を封止可能であり、キャリッジへの装着時に弾性部材が第２の開口部の封止位置から非封止位置に移動させられることを特徴とする。筒状突出体には弾性部材を保持する凹溝部が形成されており、第２の開口部は凹溝部内に形成されていてもよい。
【００２８】
本発明の他のインク供給機構は、このようなインク収納容器と、筒状突出部が挿入可能な筒状の壁部材と、壁部材に囲まれている柱状部材とを有し、インク収納容器のキャリッジへの装着時に、壁部材が弾性部材を挟み付けながら筒状突出部の外周部を挿入させるとともに、柱状部材が封止部材に当接して封止部材を封止位置から非封止位置に移動させて、開口部をキャリッジに配置されているサブタンクに連通させるインク導入部とを有し、インク導入部には、インク収納容器のキャリッジへの装着時に弾性部材に当接して弾性部材を第２の開口部の封止位置から非封止位置に移動させる当接部材が設けられていることを特徴とする。
【００２９】
これらの構成によると、インク導出用の開口部からある程度離れた上方に、空気導入用の第２の開口部が存在するため、両開口部を同時に開くことにより、水頭差を利用して、インク収納容器内のインクとサブタンク内の空気とをスムースに入れ替えることができ、細い開口部からでもインクが供給できる。
【００３０】
本発明のさらに他のインク収納容器は、筒状突出部を有し、内部にインクを自由状態で貯留し、記録ヘッドを搭載するキャリッジに着脱可能に構成されているインク収納容器であって、筒状突出部の外周部には、先端部近傍の少なくとも１つの第１の開口部と、インク収納容器のキャリッジへの装着時に先端部近傍の第１の開口部よりも上方に位置する少なくとも１つの第２の開口部がそれぞれ形成されており、第１の開口部と第２の開口部をそれぞれ封止可能な２つの円環状の弾性部材が嵌合されており、キャリッジへの装着時に、弾性部材が封止位置から非封止位置に移動させられて、第１および第２の開口部がキャリッジに配置されているサブタンクに連通させられることを特徴とする。筒状突出体には弾性部材を保持する２つの凹溝部が形成されており、第１の開口部および第２の開口部はそれぞれ凹溝部内に形成されていることが好ましい。
【００３１】
本発明のさらに他のインク供給機構は、このようなインク収納容器と、筒状突出部が挿入可能な筒状の壁部材とインク収納容器のキャリッジへの装着時に弾性部材に当接する当接部材とを有し、インク収納容器のキャリッジへの装着時に、壁部材が弾性部材を挟み付けながら筒状突出部の外周部を挿入させるとともに、当接部材が弾性部材に当接して弾性部材を封止位置から非封止位置に移動させて、前記第１および第２の開口部を前記キャリッジに配置されているサブタンクに連通させるインク導入部とを有することを特徴とする。当接部材は、インク収納容器のキャリッジへの装着時に、第１の開口部を封止する第１の弾性部材に当接して第１の弾性部材を封止位置から非封止位置に移動させる凸部と、第１の弾性部材を通過させた後に、第２の開口部を封止する第２の弾性部材に当接して第２の弾性部材を封止位置から非封止位置に移動させるシーソー型の揺動部材とからなっていてもよい。インク収納容器のキャリッジへの装着時に第１の弾性部材が封止位置から非封止位置に移動した際に、第１の弾性部材に遮断されずに空気の通過を可能にするバイパス溝を有することが好ましい。
【００３２】
これらの構成でも、前記したのと同様に、第１および第２の開口部を同時に開くことにより、水頭差を利用して、インク収納容器内のインクとサブタンク内の空気とをスムースに入れ替えることができ、小さい開口部からでもインクが供給できる。
【００３３】
本発明のさらに他のインク収納容器は、冒頭に述べた構成に加えて、筒状突出部は、先端側の内径が小さくなるように形成されており、封止部材には、筒状突出部の先端側が小さくなっている凹部が形成されていることを特徴とする。筒状突出部の内径は２段階に構成されていてもよく、その場合先端側が小径である。
【００３４】
本発明のさらに他のインク供給機構は、このようなインク収納容器と、筒状突出部が挿入可能な筒状の壁部材と、壁部材に囲まれている柱状部材とを有し、インク収納容器のキャリッジへの装着時に、壁部材が弾性部材を挟み付けながら筒状突出部の外周部を挿入させるとともに、柱状部材が封止部材に当接して封止部材を封止位置から非封止位置に移動させて、開口部を前記キャリッジに配置されているサブタンクに連通させるインク導入部とを有し、柱状部材には、インク収納容器のキャリッジへの装着時に凹部に嵌合して係合する相補形状部が形成されていることを特徴とする。これによって、封止部材とインク収納容器内面との間に固定されるばね部材を設けなくても、封止部材が柱状部材に押し込まれてもインク収納容器の筐体内まで入り込むことはない。
【００３５】
本発明によると、キャリッジに搭載されてインクを記録ヘッドへ供給する交換可能なインク収納容器を含むインク供給機構において、ある程度のインクを貯留するサブタンクがキャリッジに設けられている。一方、インク収納容器には、移動可能な封止部材でインク導出用の開口部が封止され、かつ外気と密閉を保つための円環状の弾性部材が装着された筒状突出部を備えている。このインク収納容器をキャリッジへ装着する時にインク導出用の開口部内に進入する柱状部材がインクを誘導して、円滑な気液交換によりインクを供給することができる。
【００３６】
なお、キャリッジに設けられたサブタンクの上部に大気連通孔が設けられ、大気連通孔の一部に、サブタンクの下部からインクが供給される毛細管部が設けられており、サブタンクの内部が、インクを含浸している毛細管部を介して外気と連通する構成にすると、簡単な構成で信頼性の高い気液交換および負圧制御が可能になる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によると、従来のインク供給機構で用いられていた、インク室内で大きな容積を占めるインク吸収体が不要であり、インクをすべて自由状態で収納するため、インクの収容効率が高くなり、大量のインクの収容およびインク収納容器の小型化が可能になる。このインク収納容器はブロー成形により一体成形することができ、シンプルで安価かつ軽量な構成にすることができる。また、インク収納容器内にインク吸収体を用いる必要がないため、インク中に異物が混入するおそれを低減でき、インクをピュアな状態で貯留可能な信頼性の高いインク収納容器を実現可能である。収納しているインクを実質的に全て使い切ることができるため、インクが残留したまま廃棄されることがなく、環境に配慮する上で効果的である。
【００３８】
インク収納容器の最下部に配されたインク導出用の開口部を封止する封止部材をインク収納容器の内部に移動させることによって開口部を開放する構成の場合、封止部材の体積分だけインクを外部に押し出して、封止部材がインクを誘導して、比較的小さな開口部からでも円滑にインクを供給できる。特に、封止部材に親水化処理が施されている場合には、より円滑なインク供給が可能になる。
【００３９】
インク収納容器の筒状突出部の先端部に配されたインク導出用の開口部から上方に離れた位置に第２の開口部を設ける構成によると、水頭差を利用して比較的小さな開口部から容易にインクを供給できる。それによって、インク収納容器の寸法、特に横幅を小さくできる。したがって、４〜８色のインク収納容器をキャリッジに搭載しても、全体を比較的小型に保つことができる。
【００４０】
また、封止部材に凹部を設け、突起部にこの凹部と係合する相補形状部を設けた場合には、消耗品であるインク収納容器を、基本的に、筒状突出部を含む一体部品である筐体と、筒状突出部の開口部を封止する封止部材と、筒状突出部の外周に位置する弾性部材だけで構成することができ、部品点数が低減でき安価になる。さらに、使用途中の着脱でもインクが漏れるおそれがなく、長期間の保管中にもインクと接するのは筐体と封止部材だけであり、それ以外の異なる材料とはインクは接触しないため、インクが変質するおそれがなく、高い信頼性を保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００４２】
［第１の実施形態］
まず、図１〜５に示す本発明の第１の実施形態のインク供給機構について説明する。本実施形態のインク供給機構はインクジェット記録装置に使用されるものである。このインクジェット記録装置は、詳述しないが、キャリッジ上に記録ヘッドが搭載されており、記録紙等の被記録媒体の前方をキャリッジが往復走査するのと同時にインクを被記録媒体に吐出する。この往復装置およびインク吐出と、キャリッジの走査方向と交差する（例えば直交する）方向に行われる被記録媒体の所定ピッチずつの移動とが交互に行われることによって、被記録媒体への記録が行われる。カラー記録を行う場合には、少なくともイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色分のインク供給機構が設けられるが、ここでは、簡略化のために１色分のインク供給機構についてのみ示す。
【００４３】
本実施形態では、キャリッジを構成する記録ヘッド１およびサブタンク２の上方に、インク供給源である交換可能なメインタンク（インク収納容器）３が搭載されている。記録ヘッド１とサブタンク２とは一体的に構成されており、インク通路５によって連結されている。記録ヘッド１には、多数のノズル１ａが列をなして高密度に形成されている。図１には簡略化して記載しているが、例えば１２８個のノズル１ａが３００dpi（dot per inch）の密度で形成されている。各ノズル１ａには、図示しないが、通電によって発熱してインク中に気泡を発生させ、その発泡エネルギーによってインク滴を吐出させる発熱体が設けられている。なお、図１におけるインク滴の吐出方向は下方である。また、図示していないが記録ヘッド１の発熱体に電気信号を供給するプリント配線基板等も設けられている。
【００４４】
サブタンク２やメインタンク３の本体である筐体は、剛性が高く耐インク性の良い材料から製造されている。サブタンク２は、初期状態においてはインクがインク導入部付近まで充満している。サブタンク２とインク通路５の間には、フィルタ部材４が設けられている。フィルタ部材４は、異物やインクの凝集成分や気泡などが記録ヘッド１へ混入するのを防ぐために設けられており、記録ヘッド１のノズル１ａを詰まらせるような大きさの異物の混入を防ぐ目的から濾過精度２０μｍ程度のものが使用される。サブタンク２内にはインク残量検出部材７が配置されており、これは、模式的に図示しているが、インクが空になると屈折率の比が変わって射出された光が戻ってくるように４５度の２等辺直角三角形状に成型された透明な光学的反射部材である。
【００４５】
サブタンク２の上部近傍には、大気連通孔８のサブタンク２内部側の内側開口部９がある。大気連通孔８は、サブタンク２の側部で内側開口部９から一旦下降してサブタンク２の底部近傍において折り返して再び上昇し、サブタンク２の上部の大気側開口部１０において外気に開放されている。大気連通孔８の途中には、サブタンク２内外の空気を微量ずつかつ円滑に相互交換するための幅が広いインク貯留部１１および微細な毛細管部１２が設けられており、図１，２では簡略に示しているがサブタンク２の壁面に沿って微細で長い迷路状に形成されている。
【００４６】
前記した通り、大気連通孔８の一部に、微細な毛細管部１２が形成されている。この毛細管部１２は、内側開口部９から大気側開口部１０へ至る大気連通孔８の一部を構成するとともに、サブタンク２の底部近傍の折り返し部分においてサブタンク２内に連通する分岐開口部１３を有しており、サブタンク２内に貯留されているインクが流通可能な状態になっている。従って、この分岐開口部１３から毛細管部１２にインクが流入しているため、大気連通孔８は、このサブタンク２の底部近傍の折り返し部分の毛細管部１２によって内側開口部９側と大気側開口部１０側とに分けられ、内側開口部９側に存在する空気と、大気側開口部１０側に存在する空気とは、折り返し部分の毛細管部１２内のインクによって遮断されている。すなわち、サブタンク２内の空気（内側開口部９側の空気）は、外気（大気側開口部１０側の空気）と遮断されている。このように通常はインクで満たされている折り返し部分の毛細管部１２は、周囲環境が変動した際の負圧制御手段として機能する。
【００４７】
図２は、大気連通孔８の、サブタンク２の側壁部に内包されている主要部分を示している。大気連通孔８は、サブタンク２の内側開口部９から、インク貯留部１１および毛細管部１２を経て、サブタンク２の底部近傍の分岐開口部１３へ繋がる部分を経由して、さらにインク貯留部１１および毛細管部１２を経て、上部の大気側開口部１０へ至る。本実施形態では、幅広のインク貯留部１１は折り返し部分を挟んで両側に２つずつ設けられているが、その個数は限定されない。よりきめ細かな気泡の移動を可能にするためには、折り返し部分を挟んで両側にそれぞれ複数のインク貯留部１１が設けられているのが好ましい。なお、図２には、インクの最高水位１４ａと最低水位１４ｂが示されており、少なくとも最下部の毛細管部１２は常時冠水した状態に保たれる。
【００４８】
周囲の気圧が低下した場合やサブタンク２の内部温度が上昇した場合には、サブタンク２内の空気が膨張する。この膨張によりサブタンク２内の空気圧が上昇するため、サブタンク２内の空気は、徐々に微細な気泡として大気連通孔８の大気側開口部１０から外部へ放出される。こうして空気が徐々に外部に放出されることによって、ある程度以上の空気圧の上昇が阻止される。逆に、外気圧が上昇した場合や、記録動作によってサブタンク２内のインクが消費されてインクが減少しサブタンク２の内部の空気圧が低下した場合には、相対的に圧力が高い外気が、大気連通孔８の大気側開口部１０からインク貯留部１１および微細な毛細管部１２を介して微細な気泡として徐々にサブタンク２内に侵入して来る。こうしてサブタンク２内の空気が徐々に外部に放出されたり、外気がサブタンク２内に徐々に進入することによって、サブタンク２内の負圧がほぼ一定範囲内に保たれる。
【００４９】
微細な毛細管部１２と幅広のインク貯留部１１とが交互に配置されているため、空気の入出時に気泡を一時的にトラップさせることによって、気泡を連続させることなく遮断し密閉状態を保つことができる。従って、サブタンク２内の圧力が大気圧と等しくなってしまうことはない。また、微細な毛細管部１２の内面には親水処理が施されている。それによってインクとの接触角が低くなりインクを含浸し易くなるため、密閉性が良くなる。サブタンク２内の負圧は、この毛細管部１２の毛管力（微細さ）や長さやインクの接触角等によって決まるため、これらを最適に設計することによって、サブタンク２内を最適な負圧状態に保持することができる。
【００５０】
この構成では、メインタンク３からのインク供給のためのインクと空気の気液交換のポイントとなる開口部１６を、サブタンク２側のインク導入口２４の大きさに合わせた最大の直径にすることができ、インクの表面張力による、インクが開口部１６から出ることを妨げる要素を最小限にすることができる。
【００５１】
このように本実施形態では、サブタンク２の上部から外気に連なる大気連通孔８の一部に配された毛細管部１２が、サブタンク２の下部において分岐開口部１３から供給されるインクを充分に含浸し、サブタンク２の内部を外気から遮断状態にする。外気圧の低下やサブタンク２自体の温度上昇の際には、サブタンク２内の膨張した空気が大気側に徐々に放出される。記録動作でインクが消費されると、インクを充分に含浸した毛細管部１２の毛細管力によってサブタンク２内に負圧が発生し徐々に大きくなってくる。さらに負圧が大きくなってくると、毛細管部１２に外気側から大気が徐々に進入し、少量づつサブタンク２内にも進入する。こうして一定の負圧が保たれて良好な記録が行える。なお、進入する空気が増えて、後述するようにサブタンク２に装着されているメインタンク３のインク導出用の開口部１６に達すると、メインタンク３の内部のインクと入れ替わる。このようにして、交換可能なメインタンク３内のインクは、サブタンク２内の空気と交換されてサブタンク２内に供給される。
【００５２】
サブタンク２には、メインタンク３が着脱可能に装着される。メインタンク３は、サブタンク２に装着されるとそれと一体となって、キャリッジとともに走査可能である。このメインタンク３内にはインクが自由状態で保持されている。
【００５３】
図１に示す本実施形態のメインタンク３は、例えばペットボトルのようにブロー成形によって一体成形されている。このメインタンク３には、図３に拡大して示す連結管（筒状突出部）１５が設けられており、その先端部（最下部）にインクや空気の出入口となる開口部１６が形成されている。メインタンク３の連結管１５の外周部には凹溝部１８が形成されており、連結管１５の先端の開口部１６の内側近傍の、凹溝部１８の裏側に当たる位置は狭窄部になっている。そして、開口部１６を塞ぐ球状の封止部材１９が、連結管３５の内部に配置されて落下しないように狭窄部に保持されており、インクが注入された後に漏れないように開口部１６を封止している。また、球状の封止部材１９はメインタンク３の筐体内部に完全に落ち込んでしまうことがないように、連結管１５の内側の付け根部分近傍にはもう１つの狭窄部１７が形成されている。
【００５４】
また、連結管１５の外周部には複数のＯリング（弾性部材）２０が配置され、凹溝部１８に嵌合して保持されている。このＯリング２０は外気に対する密閉状態を保つ。連結管１５の先端には、図３に示すように複数の棒状部２１が形成されている。この棒状部２１は、メインタンク３をサブタンク２に装着した時に、後述するばね部材２２によるばね力に抗して密閉部材２３を押し込んで、インク導入口２４を開放するものである。
【００５５】
一方、サブタンク２にはインク導入部が設けられている。インク導入部とは、インク導入口２４等を含み、メインタンク３の連結管（筒状突出部）を受け入れる部分である。このインク導入部には、連結管１５が挿入される筒状の壁部材２５と、その近傍において複数の支柱２６およびリング部材２８によって支えられている突起部（柱状部材）２７が設けられている（図４参照）。また、インク導入口２４は、模式的に図示されているコイルばねなどのばね部材２２で付勢された密閉部材２３によって閉鎖可能である。突起部２７、リング部材２８、および支柱２６は、密閉部材２３上に設けられている。
【００５６】
図５に示すように、メインタンク３がサブタンク２に接続される際には、連結管１５がインク導入部に挿入され、Ｏリング２０がインク導入口２４の壁部材２５と連結管１５に挟みつけられる。そして、棒状部２１がリング部材２８の中空部を貫通して密閉部材２３に当接してそれを押し込んで、インク導入口２４を開放させる。それと同時に、またはその後に、突起部２７が連結管１内の球状の封止部材１９に当接してそれを押し込んで、開口部１６を開放させる。これによって、サブタンク２の内部とメインタンク３の内部は、Ｏリング２０によって外気から遮断され密閉が保たれた状態で、開口部１６およびインク導入口２４を介して連通し、相互にインクや空気の受け渡しが行われる。なお、図５では、棒状部２１と重なるため支柱２６は省略している。
【００５７】
サブタンク２内のインクが消費されて減少すると、メインタンク３内のインクがサブタンク２内に供給され、その代わりにサブタンク２内の空気がメインタンク３内に進入して、気液交換が行われる。すなわち、前記したように記録動作でサブタンク２内のインクが消費されて、サブタンク２内の負圧がある程度大きくなると、大気連通孔８の毛細管部１２に外気側から大気が徐々に進入し、少量づつサブタンク２内に進入する。こうして進入する空気は、サブタンク２に装着されているメインタンク３の開口部１６に到達すると、開口部１６からメインタンク３内に進入し、それと入れ替わりにメインタンク３のインクが開口部１６およびインク導入口２４を介してサブタンク２内に進入する。このようにして、交換可能なメインタンク３内のインクは、サブタンク２内の空気と交換されてサブタンク２内に供給され、リアルタイムでのインクが補給される。これはいわゆる鳥の水差しに用いられている原理を利用している。
【００５８】
なお、メインタンク３のインクが消費され尽くすと内部は殆ど空気だけになる。この空気も温度変化などにより膨張収縮する。しかし、Ｏリング２０によって外気から遮断され密閉が保たれた状態で、サブタンク２とメインタンク３との間で相互にインクや空気の受け渡しが行われる。
【００５９】
本実施形態によると、メインタンク３は、インクの出口である単一の開口部１６のみを有する一体構造の筐体とすることができ、ブロー成形により例えばペットボトルのようにシンプルな形状に形成することができる。そしてメインタンク３には内容積あたりほぼ１００％のインクを自由状態で収納することができ、そのインクをほぼ全て使用できる理想的なインク収納容器が実現できる。なお、仮にインクが残った状態でメインタンク３がサブタンク２から取り外されても、封止部材１９がメインタンク３の開口部１６を封止し、密閉部材２３およびばね部材２２がサブタンク２のインク導出口２４を封止するため、大量のインクが漏れることは防げる。
【００６０】
本実施形態では、前記した通り、メインタンク３がサブタンク２に接続された状態では、開口部１６を封止している球状の封止部材１９が突起部２７によってメインタンク３の内部に押し込まれている。この時、メインタンク３内のインクの一部は、開口部１６から突出して、突起部２７の少なくとも一部を包み込んだ状態になる。
【００６１】
従来、インクタンクを構成するプラスチック（合成樹脂）部材のインクに対する接触角は４０度以上であり濡れ性が悪い。したがって、開口部１６が小径であると、インクの表面張力によってサブタンク２内に落下せず、連結管１５の先端部に保持されるおそれがある。例えば、表面張力が５０ニュートン／メートル程度であるインクが、密閉されたプラスチック容器から自然落下するには、直径１０ｍｍ程度以上の開口部が必要である。このようなインクは、直径５ｍｍ程度の開口部からは揺さぶられない限り自然落下はできない。
【００６２】
そこで、前記した通り開口部１６から突出した状態のインクに触れている突起部２７に、インクに対する接触角が０度に近づくように濡れ性を改善する親水化処理を施すことが好ましい。親水化処理方法としては、６０度以上に熱したインクに２４時間以上漬ける腐食処理法や、サンドブラスト処理などにより表面を粗くする方法や、表面に微細な溝を形成する方法などがある。インクに対する濡れ性を改善するこれらの親水化処理が施された突起部２７によって、インクに働く重力方向の力が、開口部１６において働くインクの表面張力などに対して相対的に十分大きくなれば、開口部１６がたとえ直径数ｍｍ（例えば５〜６ｍｍ）程度の大きさであっても、メインタンク３内のインクがサブタンク２に落下することができる。こうして落下したインクに代わり、サブタンク２内の空気が開口部１６からメインタンク３内に入り、前記したような気液交換によるインク供給が行われる。なお、突起部２７は、インク導入口１５の中央に周囲から梁で支えられて固定的に配置されていても、同様な効果を得ることができる。
【００６３】
なお、大気連通孔８および負圧制御手段の構成は、前記した構成に限定されず、様々な変更が可能である。
【００６４】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同様の部分については同一の符号を付与し説明を省略する。図６，７には本実施形態の要部である、サブタンク２とメインタンク３の接続部分のみを拡大して示している。
【００６５】
本実施形態のインク供給機構の基本構成は、第１の実施形態と同一である。すなわち、キャリッジを構成する記録ヘッド１とサブタンク２に、メインタンク３が搭載されている。サブタンク２には大気連通孔８が設けられており、大気連通孔８の途中にはインク貯留部１１と毛細管部１２が設けられている。少なくとも最下部の毛細管部１２は常時冠水した状態に保たれ、毛細管部１２は、周囲環境が変動した際の負圧制御手段として機能する。
【００６６】
本実施形態のメインタンク３には、連結管（筒状突出部）１５が設けられており、その先端部（最下部）にインクや空気の出入口となる開口部１６が形成されている。さらに、連結管１５の外周部には、先端部、すなわち開口部１６から約１０ｍｍ以上の距離を隔てた位置に形成されている凹溝部１８内に、もう１つの開口部２９が設けられている。連結管１５内には、先端の開口部１６を塞ぐ球状の封止部材１９が配置されている。また、連結管１５の外周部に配置され、凹溝部１８に嵌合して保持されているＯリング（弾性部材）２０の１つが、開口部２９を密閉する。開口部２９は、Ｏリング２０によって覆われる凹溝部１８内の１個所または複数個所に設けられている。また、連結管１５の先端には複数の棒状部２１が形成されている。
【００６７】
一方、サブタンク２のインク導入部には、連結管１５が挿入される筒状の壁部材２５と、その近傍において複数の支柱２６およびリング部材２８によって支えられている突起部（柱状部材）２７が設けられている（図４参照）。また、インク導入口２４は、模式的に図示されているコイルばねなどのばね部材２２で付勢された密閉部材２３によって閉鎖可能である。突起部２７、リング部材２８、および支柱２６は、密閉部材２３上に設けられている。また、壁部材２５の内周には、連結管１５が挿入された際に上方のＯリング２０と係合するひさし部（凸部）３０が設けられている。
【００６８】
図７に示すように、メインタンク３がサブタンク２に接続される際には、連結管１５がインク導入部に挿入される。すると、棒状部２１が密閉部材２３に当接してそれを押し込んで、インク導入口２４を開放させると同時に、突起部２７が連結管１５内の封止部材１９に当接してそれを押し込んで、開口部１６を開放させる。また、上方のＯリング２０がひさし部３０に当接して押し上げられ、凹溝部１８から脱出する。これによって、凹溝部１８内のもう１つの開口部２９が開放される。Ｏリング２０は凹溝部１８外にてインク導入部の壁部材２５と連結管１５に挟みつけられる。
【００６９】
このようにして、サブタンク２の内部とメインタンク３の内部は、Ｏリング２０によって外気から遮断され密閉が保たれた状態で、２つの開口部１６，２９およびインク導入口２４を介して連通し、相互にインクや空気の受け渡しが行われる。
【００７０】
この状態では、開口部１６と２９の間に存在する液体であるインクに水頭差が生じる。この水頭差に伴う圧力が下方の開口部１６に働くインクの表面張力などに打ち勝って、メインタンク３内のインクは開口部１６からサブタンク２内へ重力により自由落下する。落下したインクに代わり、サブタンク２内の空気がインク導入口２４および開口部２９からメインタンク３内に入る。このようにして気液交換が行われ、サブタンク２への迅速なインクの補給が可能になる。
【００７１】
本実施形態では、連結管１５の先端の開口部１６は十分な大きさを有しているので、水頭差が比較的小さくてもインクの落下に支障はない。もう１つの開口部２９は比較的小径であるものの、流入する気体（空気）は液体（インク）に比べて粘性がはるかに小さく（１００分の１以下であり）、小さな孔であっても良好に機能する。本実施形態でも、第１の実施形態と同様な効果が得られる。
【００７２】
図８，９には本実施形態の変形例が示されている。この変形例では、連結管１５の先端に開口部１６が設けられておらず、その代わりに、先端近傍の外周部に凹溝部１８が形成されてその凹溝部１８内の１個所に開口部３１が設けられている。そして、メインタンク３がサブタンク２に装着されていない時には、開口部３１は、開口部２９と同様に、凹溝部１８に嵌合するＯリング２０によって封止されている。なお、本構成では連結管１５の先端に開口部１６が設けられていないため、球状の封止部材１９が不要であり、それに伴って狭窄部１７が形成されていなくてもよい。連結管１５の先端には複数の棒状部２１が形成されている。
【００７３】
サブタンク２のインク導入部には、連結管１５が挿入される筒状の壁部材２５が設けられており、インク導入口２４は、ばね部材２２で付勢された密閉部材２３によって閉鎖可能である。本構成では突起部２７、リング部材２８、および支柱２６は設けられていない。
【００７４】
壁部材２５の内周には、連結管１５が挿入された際に下方のＯリング２０と係合するひさし部３０が設けられている。そしてこのひさし部３０の上方に、支持点を中心として揺動可能なシーソー型の揺動部材３２が設けられている。この揺動部材３２は、図７に示す状態で連結管１５の挿入に伴って下方のＯリング２０を通過させると、Ｏリング２０に押されて揺動し、図９に示すように、上方のＯリング２０の通過を阻止するように連結管１５に向かって内向きに突出した状態になるものである。また、壁部材２５の内面には、下方のＯリング２０がひさし部３０に当接して凹溝部１８外に脱出したときの位置と対向する位置に、空気が流通可能な微小なバイパス溝３３が形成されている。
【００７５】
このような構成において、メインタンク３がサブタンク２に接続される際には、連結管１５がインク導入部に挿入される。まず、連結管１５の先端部に位置する下方のＯリング２０がシーソー型の揺動部材３２を揺動させながら、連結管１５は下方へ進行する。そして、下方のＯリング２０がひさし部３０に当接して押しとどめられて、凹溝部１８から脱出し、それによって開口部３１が開放される。一方、連結管１５の下方への進行に伴って、上方のＯリング２０が揺動部材３２に当接して押しとどめられて、少なくとも部分的に凹溝部１８から脱出し、それによって開口部２９が開放される。
【００７６】
Ｏリング２０は少なくとも部分的に凹溝部１８から脱出して壁部材２５と連結管１５に挟みつけられる。しかし、下方のＯリング２０の外側にはバイパス溝３３が存在するため、空気の流通は可能である。
【００７７】
このようにして、サブタンク２の内部とメインタンク３の内部は、Ｏリング２０によって外気から遮断され密閉が保たれた状態で、開口部２９，３１およびインク導入口２４を介して連通し、相互にインクや空気の受け渡しが行われる。ただし、下方のＯリング２０より下の空間と、上方のＯリング２０と下方のＯリング２０の間の空間とは、バイパス溝３３によって、空気の流通が可能な程度に連通している。
【００７８】
この構成でも、開口部３１と２９の間に存在する液体であるインクに水頭差が生じる。その水頭差に伴う圧力が、下方の開口部３１に働くインクの表面張力などに比べて十分に大きければ、開口部３１がたとえ直径数ｍｍ程度の大きさであっても、それらの力に打ち勝って、メインタンク３内のインクは開口部３１およびインク導入口２４からサブタンク２内へ重力により自由落下する。落下したインクに代わり、サブタンク２内の空気が、インク導入口２４からバイパス溝３３を介して開口部２９からメインタンク３内に入る。このようにして気液交換が行われ、サブタンク２への迅速なインクの補給が可能になる。
【００７９】
なお、空気を流通させるバイパス溝３３は、サブタンク２の壁部材２５の内面でなく、メインタンク３の連結管１５の外面に設けられていてもよい。また、図示している例では、開口部３１，２９はそれぞれ凹溝部１８中に１個所（図８，９の右側）に設けられており、その反対側（図８，９の左側）ではＯリング２０を必ずしも移動させなくてもよいのでそこにはひさし部３０や揺動部材３２は配置しなくてもよい。しかし、気液交換をより迅速にするために、開口部３１，２９をそれぞれ複数設けてもよく、それに応じて複数の揺動部材３２およびひさし部３０を配置してもよい。
【００８０】
［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。なお、第１〜２の実施形態と同様の部分については同一の符号を付与し説明を省略する。図１０〜１２には本実施形態の要部である、サブタンク２とメインタンク３の接続部分のみを拡大して示している。
【００８１】
本実施形態のインク供給機構の基本構成は、第１〜２の実施形態と同一である。すなわち、キャリッジを構成する記録ヘッド１およびサブタンク２にメインタンク３が搭載されている。サブタンク２には大気連通孔８が設けられており、大気連通孔８の途中にはインク貯留部１１と毛細管部１２が設けられている。少なくとも最下部の毛細管部１２は常時冠水した状態に保たれ、この毛細管部１２は、周囲環境が変動した際の負圧制御手段として機能する。
【００８２】
本実施形態のメインタンク３には、連結管（筒状突出部）１５が設けられており、その先端部（最下部）にインクや空気の出入口となる開口部１６が形成されている。連結管１５の外周部には、凹溝部１８に嵌合して保持されているＯリング（弾性部材）２０が配置されている。連結管１５内には段差３４が設けられており、先端の開口部１６を塞ぐ封止部材３５が配置されている。封止部材３５は、弾性体からなり、連結管１５の先端部側が狭い形状の凹部３５ａが設けられている。
【００８３】
一方、サブタンク２のインク導入部には、連結管１５が挿入される筒状の壁部材２５と、壁部材２５に囲まれている突起部（柱状部材）３６が設けられている。突起部３６の先端は、封止部材３５の凹部３５ａに嵌合して係合する凸状の相補形状部３６ａが形成されている。突起部３６は長手方向（図１０〜１２の上下方向）に実質的に移動不能に固定されている。
【００８４】
図１１に示すように、メインタンク３がサブタンク２に接続される際には、連結管１５がインク導入部に挿入され、Ｏリング２０が壁部材２５と連結管１５に挟みつけられる。そして、突起部３６が連結管１５内の封止部材３５に当接してそれをメインタンク３の筐体内まで押し込んで、開口部１６を開放させる。この時、突起部３６の先端の相補形状部３６ａが封止部材３５の凹部３５ａに嵌合して係合する。
【００８５】
このようにして、サブタンク２の内部とメインタンク３の内部は、Ｏリング２０によって外気から遮断され密閉が保たれた状態で、開口部１６およびインク導入口２４を介して連通し、相互にインクや空気の受け渡しが行われる。すなわち、メインタンク３内のインクは、表面張力などに打ち勝って、開口部１６からインク導入口２４を介してサブタンク２内へ重力により自由落下する。落下したインクに代わり、サブタンク２内の空気がインク導入口２４から開口部１６を介してメインタンク３内に入る。このようにして気液交換が行われ、サブタンク２への迅速なインクの補給が可能になる。
【００８６】
メインタンク３をサブタンク２から取り外す時には、図示していないレバー等の操作部材を操作して、メインタンク３を上昇させる。しかし、相補形状部３６ａと凹部３５ａが嵌合し係合しているため、突起部３６の先端に保持された封止部材３５は突起部３６から離れられず、連結管１５の内部に入り込む。この時、図１２に示すように、封止部材３５は連結管１５の内壁の段差３４を乗り越えられずに停止する。そこでさらにメインタンク３が上昇するため、突起部３６の先端の相補形状部３６ａは、封止部材３５を弾性変形させて凹部３５ａから抜け出す。こうして、メインタンク３がサブタンク２から取り外される。
【００８７】
メインタンク３の封止部材３５は、未使用の新品状態では圧縮状態で、図１０に示すように連結管１５の先端（段差３４よりも先端側）に保持されて、内部のインクが漏れないように封止する。そして、メインタンク３がサブタンク２に装着される時に、図１１に示すように、封止部材３５は突起部３６に押し込まれて段差３４を乗り越えて連結管１５の奥の筐体内に移動する。この時、相補形状部３６ａと凹部３５ａの係合によって、封止部材３５はメインタンク３の筐体の奥に入り込み過ぎずに保持される。それから、メインタンク３がサブタンク２から取り外されるときには、封止部材３５は突起部３６に引っ張られて連結管１５の先端方向に移動しようとするが、図１２に示すように段差３４を乗り越えられずに停止し、最終的には突起部３６のみが連結管１５の外に引き出される。段差３４に接して停止した封止部材３５が連結管１５の途中で封止しているため、内部のインクの漏れが防げる。
【００８８】
なお、メインタンク３の未使用の新品状態では、封止部材３５は圧縮状態で連結管１５内に圧入されており、メインタンク３のサブタンク２への接続に伴ってメインタンク３の筐体内まで押し込まれた時点で、封止部材３５の圧縮が解除されて自然状態に復帰するように膨張する。その場合、一旦膨張した封止部材３５は、段差３４を乗り越えることができなくなる。
【００８９】
段差３４を設ける代わりに、図示しないが連結管１５の内壁を先端側に向かって狭くなるように傾斜させてもいてもよく、前記した段差３４と傾斜とが併用されていてもよい。連結管１５の内径は、先端側が小径で奥が大径である２段階の構成になっていてもよい。または、段差３４が、封止部材３５が連結管１５の先端から奥に向かうときには乗り越えることができ、連結管１５の奥から先端に向かうときには乗り越えられないような形状に形成されていてもよい。いずれにしても、一旦奥に押し込まれた封止部材３５が連結管１５の先端から外に引き出されることがないように構成されることによって、前記したインク漏れの効果を得ることができる。
【００９０】
本実施形態では、メインタンク３を製造した後に輸送時や保管時に遭遇し得る気圧や温度の幅広い変化に対して、封止部材３５によって強固な密閉状態を維持できるため、インク漏れ等に対する信頼性が高い。そして、このメインタンク３を一旦装着した後に、メインタンク３をサブタンク２から取り外す場合には、段差３４に停止させられる封止部材３５によってインク漏れが防止される。この構成によると、メインタンク３を比較的小さい力でサブタンク２に対して脱着できる。それによって、コイルばねなどの部材を用いることなく、封止部材３５により開口部１６を容易に開閉できる。ばね部材等として金属製品を用いる必要がないので、部品点数の削減ができ、金属イオンの問題が回避できる。
【００９１】
なお、本実施形態において、第１，２の実施形態と同様にサブタンク２のインク導入口２４を塞ぐための密閉部材２３およびばね部材２２を設け、サブタンク２からのインク漏れを防ぐ構成にしてもよい。その場合、メインタンク３の連結管１５の先端には、サブタンク２への装着時に密閉部材２３に当接して押し込んでインク導入口２４を開くための棒状部２１が設けられる。また、突起部３６は密閉部材２３上に設けられる。なお、これらの構成は、第１，２の実施形態と同様な構成であってよい。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の第１の実施形態の全体を示す概略断面図である。
【図２】図１に示す大気連通孔の要部を示す拡大側面断面図である。
【図３】図１に示すメインタンクとサブタンクの接続前の状態を示す要部拡大断面図である。
【図４】図１に示すサブタンクの突起部およびリング部材を示す拡大平面図である。
【図５】図１に示すメインタンクとサブタンクの接続状態を示す要部拡大断面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態のメインタンクとサブタンクの接続前の状態を示す要部拡大断面図である。
【図７】図６に示すメインタンクとサブタンクの接続状態を示す要部拡大断面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態のメインタンクとサブタンクの接続前の状態を示す要部拡大断面図である。
【図９】図８に示すメインタンクとサブタンクの接続状態を示す要部拡大断面図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態のメインタンクとサブタンクの接続前の状態を示す要部拡大断面図である。
【図１１】図１０に示すメインタンクとサブタンクの接続状態を示す要部拡大断面図である。
【図１２】図１０に示すメインタンクとサブタンクの接続解除動作中の状態を示す要部拡大断面図である。
【図１３】第１の従来例の全体を示す概略断面図である。
【図１４】第２の従来例の全体を示す概略断面図である。
【図１５】第３の従来例の全体を示す概略断面図である。
【図１６】第４の従来例の全体を示す概略断面図である。
【図１７】図１６に示すメインタンクの要部を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００９３】
１      記録ヘッド
１ａ    ノズル
２      サブタンク
３      メインタンク
４      フィルタ
５      インク通路
７      インク残量検出部材
８      大気連通孔
９      内側開口部
１０    大気側開口部
１１    インク貯留部
１２    毛細管部
１３    分岐開口部
１４ａ  最高水位
１４ｂ  最低水位
１５    連結管（筒状突出部）
１６    開口部
１７    狭窄部
１８    凹溝部
１９    封止部材
２０    Ｏリング（弾性部材）
２１    棒状部
２２    ばね部材
２３    密閉部材
２４    インク導入口
２５    壁部材
２６    支柱
２７    突起部（柱状部材）
２８    リング部材
２９    第２の開口部
３０    ひさし部（凸部）
３１    第１の開口部
３２    シーソー型の揺動部材
３３    バイパス溝
３４    段差
３５    封止部材
３５ａ  凹部
３６    突起部（柱状部材）
３６ａ  相補形状部
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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