インクカートリッジ
【課題】上方インク収容室と下方インク収容室を有するインクカートリッジの上方インク収容室に対して、空気の混入を防止して、インク使用時にヘッドに供給されるインク中への気泡の混入を防止することができるインクカートリッジを提供する。
【解決手段】上方インク収容室と下方インク収容室１１が仕切壁１０によって上下に分割形成されている。上方インク収容室のインクは、環状の仕切壁２４によって仕切られた差圧弁を介してインク供給口４から排出される。上方インク収容室は、下部に連通口１５ａを有する垂直壁１５によって上部第１インク収容室１６と上部第２インク収容室１７に分割されている。連通流路１８は、上下位置に連通口を有して、上位置の連通口１８ｂにより上部第１インク収容室に連通し、下位置の連通口１８ａにより下方インク収容室に連通している。下位置の連通口１８ａに近接して上方インク収容室に連通する開口部８６が設けられている。
【解決手段】上方インク収容室と下方インク収容室１１が仕切壁１０によって上下に分割形成されている。上方インク収容室のインクは、環状の仕切壁２４によって仕切られた差圧弁を介してインク供給口４から排出される。上方インク収容室は、下部に連通口１５ａを有する垂直壁１５によって上部第１インク収容室１６と上部第２インク収容室１７に分割されている。連通流路１８は、上下位置に連通口を有して、上位置の連通口１８ｂにより上部第１インク収容室に連通し、下位置の連通口１８ａにより下方インク収容室に連通している。下位置の連通口１８ａに近接して上方インク収容室に連通する開口部８６が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録装置用のヘッドにインクを供給するためのインクカートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット式記録装置は、一般にキャリッジ上に搭載されて記録用紙の幅方向に移動する記録ヘッドと、この記録ヘッドの移動方向と直交する方向に記録用紙を相対的に移動させる紙送り手段とを備えている。
【０００３】
このようなインクジェット式記録装置において、記録用紙に対する印刷は、印刷データに基づいて記録ヘッドからインク滴を吐出させることにより行われる。
【０００４】
そして、キャリッジ上に例えばブラック，イエロー，シアンおよびマゼンタの各インクを吐出可能な記録ヘッドを搭載し、ブラックインクによるテキスト印刷ばかりでなく、各インクの吐出割合を変えることにより、フルカラー印刷を可能としている。
【０００５】
このため、記録ヘッドに各インクを供給するインクカートリッジが装置本体内に配設されている。
【０００６】
通常のインクジェット式記録装置にあっては、前記ブラック，イエロー，シアンおよびマゼンタのインクが貯留された各インクカートリッジがキャリッジ上に載置され、キャリッジと共に移動する。
【０００７】
最近の記録装置においては、記録速度の向上を図る目的から、キャリッジの移動を高速で行うようになってきている。
【０００８】
このような記録装置においては、キャリッジの加減速に伴うインク供給チューブの伸張・屈曲によってその内部インクに圧力変動が生じてしまい、記録ヘッドからのインク滴の吐出を不安定にする。
【０００９】
このため、大気側に開放される下方インク収容室（インクタンク室）と、この下方インク収容室にインク流路を介して接続するヘッド接続用の上方インク収容室（インクエンド室）とを備え、この上方インク収容室とヘッド供給口とを結ぶ経路途中に差圧弁を配置してなるインクカートリッジが提案されている。
【００１０】
これによれば、負圧発生手段によってヘッド側に負圧が発生し、これに伴い差圧弁が開放して記録ヘッドにインクを供給するため、前記した圧力変動によるインクへの悪影響が少なくなり、記録ヘッドへのインクの供給を最適な水頭差で行うことができる。
【００１１】
差圧弁を用いたインクカートリッジが特許文献１に記載されているが、インクカートリッジに記録ヘッドが取り付けられているヘッド一体型であり、インク収容室は、１つであって、下方インク収容室と、この下方インク収容室にインク流路を介して接続するヘッド接続用の上方インク収容室からなるインクカートリッジについては記載がない。
【特許文献１】特開昭６２−２３１７５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、前記した下方インク収容室および上方インク収容室を有するインクカートリッジにおいては、下方インク収容室および上方インク収容室の各室に異なるインク注入条件が要求される。
【００１３】
即ち、上方インク収容室は大気が存在しないことおよび適正インク量であることが要求される。一方、下方インク収容室には適正インク量であることが要求される。
【００１４】
したがって、異なる条件で別々のインク収容室にインクを注入する必要がある。
【００１５】
特に、上方インク収容室に対して、下方インク収容室に要求されるインク注入（大気注入）条件でインクをカートリッジ内に注入すると、下方インク収容室のみならず上方インク収容室にも空気が混入してしまう。この結果、インク使用時に記録ヘッドに供給されるインク中に気泡が混入してしまい、印字上の安定性を確保することができないという課題があった。
【００１６】
本発明は、このような技術的課題を解決するためになされたもので、上方インク収容室に対して、空気の混入を防止して、インク使用時にヘッドに供給されるインク中への気泡の混入を防止することができ、もって印字上の安定性を確保することができるインクカートリッジ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】
【００１７】
本発明に係るインクカートリッジは、容器本体内に仕切壁によって上下に分割形成された上方インク収容室と大気に連通可能な下方インク収容室を有し、カートリッジホルダのインク供給針に接続可能なインク供給口と、前記下方インク収容室と前記上方インク収容室を接続する連通流路と、前記上方インク収容室と前記インク供給口との間に配置された差圧弁とを備え、前記上方インク収容室のインクを前記差圧弁を介して前記インク供給口から排出するとともに、前記上方インク収容室のインクの消費の進行により前記下方インク収容室から前記連通流路を介して前記上方インク収容室にインクが流れ込むように構成されたインクカートリッジであって、前記仕切壁は、前記上方インク収容室のインク供給口側が下方となるように斜めに延在し、前記上方インク収容室は、垂直壁によって上部第１インク収容室と上部第２インク収容室に分割されているとともに、前記垂直壁の下部には前記上部第１インク収容室から前記上部第２インク収容室へインクを流れ込ませるための連通口が設けられており、前記連通流路は、上下位置に連通口を有して、上位置の連通口により前記上部第１インク収容室に連通されるとともに、下位置の連通口により前記下方インク収容室に連通されており、前記下位置の連通口に近接して前記上方インク収容室に連通する開口部のインク注入口が設けられていることを特徴とする。
【００１８】
上方インク収容室を減圧吸引するための吸引口を設けることが望ましい。減圧吸引を行う吸引口が、記録ヘッドにインクを供給するためのインク供給口であることが望ましい。
【００１９】
このように構成すると、インク注入時に上方インク収容室に空気（大気）の混入していないインクを充填することができる。
【００２０】
差圧弁収容室には、インク供給口から吸引されながらインクを注入することができる。
【００２１】
このように構成すると、差圧弁収容室にも気泡の取り込みを防止してインクを注入することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係るインクカートリッジによると、上方インク収容室に空気の混入を防止して、インクを注入することができ、印字上の安定性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明が適用されたインクカートリッジおよびそのインク注入方法につき、図に示す実施の形態に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２４】
先ず、インクカートリッジにつき、図１〜図１１を用いて説明する。図１は、本発明の実施形態に係るインクカートリッジの全体を分解して示す斜視図である。図２（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態に係るインクカートリッジの外観を示す斜視図である。図３および図４は、本発明の実施形態に係るインクカートリッジの内部構造を斜め上方と斜め下方から見た斜視図である。図５および図６は、本発明の実施形態に係るインクカートリッジの内部構造を示す正面図と背面図である。図７および図８は、本発明の実施形態に係るインクカートリッジの負圧発生手段収容室とバルブ収容室を拡大して示す断面図である。図９は、本発明の実施形態に係るインクカートリッジのカートリッジホルダに対する接続状態を示す正面図である。図１０（ａ）および（ｂ）は、本実施形態に係るインクカートリッジのインク注入流路を説明するために、その内部構造を模式化して示す断面図とインク注入孔を示す下面図である。
【００２５】
図２（ａ）および（ｂ）に示すインクカートリッジ１は、一方側に開口する平面ほぼ矩形状の容器本体（下ケース）２と、この容器本体２の開口部を封止する蓋体（上ケース）３とを有し、その内部がインク流路系および空気流路系（共に後述）から大略構成されている。
【００２６】
容器本体２の下方部には、記録ヘッド１１２のインク供給針７２（共に図９に図示）に接続可能なインク供給口４およびこのインク供給口４の側方に並列する第１開口部（開放孔）８５，第２開口部８６（共に図４および図５に図示）が設けられている。インク供給口４は後述する上方インク収容室に形成された差圧弁収容室に連通され、第１開口部８５は下方インク収容室１１に連通されている。
【００２７】
インク供給口４内には、図１に示すように、ゴム等からなる略円柱状のシール部材２００が装着されている。このシール部材２００の中央部には、軸線方向に開口する貫通孔２００ａが設けられている。また、インク供給口４内には、インク供給針７２の挿抜によって貫通孔２００ａを開閉するスプリング受け（弁体）２０１が配設され、さらにこのスプリング受け２０１をシール部材２００に付勢する圧縮コイルスプリング２０２が弾装されている。
【００２８】
第２開口部８６は、図１０（ａ）および（ｂ）に示すように、大気連通口８６ａを介して下方インク収容室１１に連通され、またインク注入口８６ｂを介して上方インク収容室（上部第１インク収容室１６，上部第２インク収容室１７等）に連通されている。
【００２９】
容器本体２の上方側部にはカートリッジホルダに着脱可能な係止部材５，６が一体に設けられている。そして、図２（ａ）に示すように一方の係止部材５の下方部には回路基板（ＩＣ基板）７が配設され、他方の係止部材６の下方部には同図（ａ）および（ｂ）に示すようにバルブ収容室８が配設されている。
【００３０】
なお、回路基板７は、インクに関する情報データ、例えば色種，顔料／染料系インクの種別，インク残量，シリアル番号，有効期限および対象機種等のデータを書き込み可能に保存した記憶素子を有している。
【００３１】
バルブ収容室８は、図８に示すように、カートリッジ挿入側（下側）に開口する内部空間を有し、その内部空間中をインクカートリッジ１に適合する記録装置側の識別片７３（図９に図示）およびバルブ作動杆７０が進退する。そして内部空間の上部には、バルブ作動杆７０の進退によって回動する識別用のブロック８７の操作アーム６６が収容されている。また内部空間の下部には、記録装置に対する適否を判断するための識別用凸部６８が設けられている。そして、この識別用凸部６８は、記録装置側のインク供給針７２（図９に図示）をインク供給口４に連通させる以前（後述する大気開放弁が開弁する以前）において、カートリッジホルダ７１（図９に図示）のバルブ作用杆７０による判定を可能にする位置に配置されている。
【００３２】
また、バルブ収容室８（大気開放室５０１）の室壁８ａには、図８に示すように、大気開放弁６０１の開閉動作によって開閉する大気導通孔としての貫通孔６０が設けられている。この貫通孔６０の一方開口部側には操作アーム６６が配置されており、他方開口部側には大気開放弁６０１が配置されている。操作アーム６６は、加圧フィルム（伸縮性フィルム）６１を押圧する操作部６６ｂを有し、バルブ作動杆７０の進路に斜め上方に突出して配置され、かつ回動支点６６ａを介して容器本体２に固定されている。
【００３３】
加圧フィルム６１は、貫通孔６０を閉塞するように室壁８ａに取り付けられており、全体がゴム等の弾性シール部材によって形成されている。そして、この加圧フィルム６１と貫通孔６０の開口周縁との間に形成された内部空間は、下方インク収容室１１に連通する貫通孔６７（共に図５に図示）に開口されている。
【００３４】
大気開放弁６０１は、図８に示すように、貫通孔６０を開閉する弁体６５およびこの弁体６５を貫通孔６０の開口周縁に常時付勢する弾性部材（板ばね）６２を有している。このうち弾性部材６２の上方端部には貫通孔６２ｂが設けられ、この貫通孔６２ｂに突起６４が挿入され、突起６４によって移動規制（案内）される。一方、その下端部は容器本体２上に突起６３を介して固定されている。
【００３５】
なお、図１において、符号８８は容器本体２の上面部にブロック８７に対応して貼付される識別用のラベル、８９はインク供給口４（貫通孔２００ａ）を封止するためのフィルム、９０は第１開口部８５，第２開口部８６を封止するためのフィルムである。また、９１はインク充填済みのインクカートリッジ１を包むための減圧パックである。
【００３６】
次に、前記した容器本体２内の「インク流路系」と「空気流路系」につき、図１〜図１０を用いて説明する。
【００３７】
「インク流路系」
インクカートリッジ１には、図１に示すように、容器本体２の正面側に内フィルム（遮気性フィルム）５６，５０２を介して蓋体３を接合することにより、また、容器本体２の背面側に外フィルム（遮気性フィルム）５７を介して保護ラベル８３を接合することにより内部空間が形成されている。この内部空間は、図３〜図５に示すように、記録ヘッド１１２（図９に図示）に対するインク供給口側が若干下方となるように斜めに延在する仕切壁１０によって上下に分割形成されている。この内部空間の下部領域は、記録ヘッド１１２の接続状態において大気中に開放する下方インク収容室１１とされている。
【００３８】
下方インク収容室１１には、各高さ位置が互いに異なる２つの中間壁３００，３０１が配設されている。一方の中間壁３００は、下方インク収容室１１の片側側面部と所定の間隔をもって配置されている。他方の中間壁３０１は、下方インク収容室１１の底面部に対向し、中間壁３００のインク供給口側に配置されている。この中間壁３０１は、インク注入方向（上下）に並列する２つの空間部１１ａ，１１ｂに下方インク収容室１１を隔成している。また、この中間壁３０１には、第１開口部８５の軸線と同一の軸線をもつ貫通孔３０１ａが設けられている。
【００３９】
内部空間の上部領域は、仕切壁１０を底面部とする枠部１４によって区画されている。枠部１４の内部空間は、記録ヘッド１１２に接続する上方インク収容室（一部）を構成し、この上方インク収容室の正面側が連通口１５ａを有する垂直壁１５によって左右に分割形成されている。この分割形成された内部空間の一方側領域は上部第１インク収容室１６とされ、また他方側領域は上部第２インク収容室１７とされている。
【００４０】
上部第１インク収容室１６には、下方インク収容室１１に連通する連通流路１８が接続されている。この連通流路１８は、上下位置に連通口１８ａ，１８ｂを有している。そして、この連通流路１８は、容器本体２の背面に開口して上下方向に延在する凹部１８ｃ（図６に図示）およびこの凹部１８ｃの開口を閉塞して封止する遮気性フィルム（外フィルム５７）によって形成されている。また、この連通流路１８の上流側には、下方インク収容室１１内に連通する上下２つの連通口１９ａ，１９ｂを有する隔壁１９が設けられている。一方の連通口１９ａは、下方インク収容室１１内の下方領域に開口する位置に配置されている。他方の連通口１９ｂは、下方インク収容室１１内の上方領域に開口する位置に配置されている。
【００４１】
一方、上部第２インク収容室１７には、横長の仕切壁２２および環状の仕切壁２４によって、図７に示す差圧弁５２（膜弁）を収容する差圧弁収容室３３（図６に図示）と、同じく図７に示すフィルタ５５（不織布フィルタ）を収容するフィルタ室３４（図５に図示）とが形成されている。仕切壁２５には、フィルタ５５を通過したインクをフィルタ室３４から差圧弁収容室３３に導く貫通孔２５ａが設けられている。
【００４２】
仕切壁２４の下部には仕切壁１０との間に連通口２６ａを有する仕切壁２６が、またその側方には枠部１４との間に連通口２７ａを有する仕切壁２７が設けられている。そして、仕切壁２７と枠部１４との間には、連通口２７ａに連通し、かつ上下方向に延在する連通路２８が設けられている。この連通路２８の上方部には、フィルタ室３４に連通口２４ａおよび領域３１を介して連通する貫通孔２９が連設されている。
【００４３】
貫通孔２９は、仕切壁２７に連続する仕切壁（環状壁）３０によって形成されている。
【００４４】
領域３１は、仕切壁２２，２４，３０および仕切壁３０ａ（図６に図示）によって形成されている。この領域３１は、容器本体２の一方端部（貫通孔２９に連通する部分）が深く、他方端部（フィルタ室３４に連通する部分）が浅く形成されている。
【００４５】
差圧弁収容室３３には、図７に示すように、エラストマー等の弾性変形可能な差圧弁としての膜弁５２が収容されている。この膜弁５２は、貫通孔５２ｃを有し、圧縮コイルスプリング５０によってフィルタ室側に付勢され、かつその外周縁が環状の厚肉部５２ａを介して容器本体２に超音波溶着によって固定されている。圧縮コイルスプリング５０は、一方端部が膜弁５２のスプリング受け５２ｂに、他方端部が差圧弁収容室３３内のスプリング受け２０３に支持されている。この圧縮コイルスプリング５０と膜弁５２の位置精度は、この差圧弁で差圧を制御する場合に重要な要素であり、図７に示すように、曲がりや位置ずれ等がなく、圧縮コイルスプリング５０で膜弁５２の凸部を配置する必要がある。
【００４６】
なお、図中符号５４は、膜弁５２の厚肉部５２ａに一体に成形された枠部を示す。
【００４７】
フィルタ室３４には、図７に示すように、インクを通過させ、かつ塵埃等を捕捉するフィルタ５５が配置されている。このフィルタ室３４の開口部は内フィルム５６によって、また、差圧弁収容室３３の開口部は、外フィルム５７によって封止されている。そして、インク供給口４内の圧力が低下すると、膜弁５２が圧縮コイルスプリング５０の付勢力に抗して弁座部２５ｂから離れる（貫通孔５２ｃが開口する）ため、フィルタ５５を通過したインクは貫通孔５２ｃを通過し、凹部３５によって形成された流路を経てインク供給口４に流れ込むように構成されている。また、インク供給口４内のインク圧力が所定の値に上昇すると、膜弁５２が圧縮コイルスプリング５０の付勢力によって弁座部２５ｂに着座し、インクの流通を遮断するように構成されている。このような動作を繰り返すことにより、一定の負圧を維持しながらインクがインク供給口４に供給される。
【００４８】
内部空間の下部領域は、仕切壁１０を上面部とし、その内部空間により下方インク収容室１１が構成されている。この下方インク収容室１１の上部に連通する貫通孔６７（図５に図示）からの開口は、斜めに延在する仕切壁１０の下面の上方側に開口している。したがって、貫通孔６７からの開口は、インクカートリッジの装着時において、下方インク収容室に存在する大気で満たされ、空気流路系にインクが流れ込みにくいようにされている。
【００４９】
「空気流路系」
容器本体２の背面部には、図６に示すように、流路抵抗を高くする蛇行溝３６および大気中に開口する幅広な凹溝３７（斜線部）が、さらには下方インク収容室１１（図５に図示）に至る平面ほぼ矩形状の凹部３８（空間部）が設けられている。凹部３８内には枠部３９およびリブ４０が設けられ、これらに通気性フィルム８４を張設して大気通気室が形成されている。また、凹部３８の底面部（壁部）には貫通孔４１が設けられ、上部第１インク収容室１６の仕切壁４２（図５に図示）によって区画された細長い領域４３に連通されている。この領域４３は貫通孔４４を有し、仕切壁６０３によって区画された連通溝４５およびこの連通溝４５に開口する貫通孔４６を介して大気開放室５０１（図８に図示）に連通されている。この大気開放室５０１の開口部は、図１に示す内フィルム（遮気性フィルム）５０２によって封止されている。
【００５０】
以上の構成により、図９に示すようにカートリッジホルダ７１にインクカートリッジ１が装着されると、カートリッジホルダ７１のバルブ作動杆７０が図８に示す操作アーム６６に当接して凸部６６ｂ（加圧フィルム６１）を弁体側に移動させる。これにより、弁体６５が貫通孔６０の開口周縁から離間し、図５に示す下方インク収容室１１が貫通孔６７，貫通孔６０，貫通孔４６，溝４５，貫通孔４４，領域４３および貫通孔４１等を介して図６に示す凹部３８（大気中）に開放する。また、インク供給口４内の弁体２０１がインク供給針７２の挿入によって開弁する。
【００５１】
そして、インク供給口４内の弁体２０１が開弁し、記録ヘッド１１２によってインクが消費されると、インク供給口４の圧力が規定値以下に低下するため、図７に示す差圧弁収容室３３内の膜弁５２が開弁し（インク供給口４の圧力が規定値以上に上昇すると、膜弁５２が閉弁する）、差圧弁収容室３３内のインクがインク供給口４を介して記録ヘッド１１２に流れ込む。
【００５２】
さらに、記録ヘッド１１２でのインクの消費が進行すると、下方インク収容室１１のインクが図４に示す連通流路１８を介して上部第１インク収容室１６に流れ込む。
【００５３】
一方、インク消費に伴い、大気と連通した貫通孔６７（図５に図示）から空気が流入し、下方インク収容室１１のインク液面が下がる。さらに、インクが消費され、インク液面が連通口１９ａに達すると、上部第１インク収容室１６内に下方インク収容室１１（インク供給時に貫通孔６７を介して大気中に開放）からのインクが連通流路１８を経由して空気と共に流れ込む。そして、気泡が浮力によって上昇するため、インクだけが垂直壁１５下部の連通口１５ａを経て上部第２インク収容室１７に流れ込み、この上部第２インク収容室１７から仕切壁２６の連通口２６ａを通過して連通路２８を上昇し、連通路２８から領域３１および連通口２４ａを介してフィルタ室３４の上部に流れ込む。
【００５４】
この後、フィルタ室３４内のインクが図７に示すフィルタ５５を通過して貫通孔２５ａから差圧弁収容室３３に流れ込み、さらに弁座部２５ｂから離間する膜弁５２の貫通孔５２ｃを通過してから、図６に示す凹部３５内を下降してインク供給口４に流れ込む。
【００５５】
このようにして、インクカートリッジ１から記録ヘッド１１２にインクが供給される。
【００５６】
なお、異種のインクカートリッジ１がカートリッジホルダ７１に装着される場合には、インク供給口４がインク供給針７２に到達する以前に、識別用凸部６８（図７に示す）がカートリッジホルダ７１の識別片７３（図９に図示）に当接し、バルブ作用杆７０の進入が阻止される。したがって、異種インクカートリッジの装着による不具合の発生を防止することができる。また、この状態では、バルブ作動杆７０が操作アーム６６にも到達しないため、弁体６５が閉弁状態を維持して、放置による下方インク収容室１１内のインク溶媒の蒸発が防止される。
【００５７】
一方、インクカートリッジ１がカートリッジホルダ７１の装着位置から引き抜かれた場合には、操作アーム６６が作動杆７０による支持を失って弾性復帰し、これに伴い弁体６５が弾性復帰して貫通孔６０を閉塞するため、凹部３８と下方インク収容室１１との連通が遮断される。
【００５８】
次に、本実施形態に係るインクカートリッジ１のインク注入方法につき、図５，図１０および図１１に基づいて説明する。なお、図１１は、本発明の実施形態に係るインクカートリッジの注入方法を説明するために示す概略図である。
【００５９】
本実施形態におけるインクカートリッジのインク注入方法は、下方インク収容室１１と上方インク収容室とに異なるインク充填条件でインクを充填できる点に特徴がある。
【００６０】
すなわち、下方インク収容室１１内には大気が充填された状態でインクを充填でき、かつ上方インク収容室内には大気が存在しないようにインクを充填できる点に特徴がある。
【００６１】
そのため、図１１に示すようなインク注入機１００が用いられる。このインク注入機１００には、下方インク収容室１１にインクを注入するためのノズル１００ｂおよび上方インク収容室（上部第１インク収容室１６，上部第２インク収容室１７等）にインクを注入するためのノズル１００ｃと、さらには上方インク収容室内の空気を排出するために減圧吸引（真空吸引）を行うためのノズル１００ａを備えている。そして、ノズル１００ａはインク供給口４に、ノズル１００ｂは第１開口部８５に、ノズル１００ｃは第２開口部８６に接続される。
【００６２】
ここで、ノズル１００ｂは図３〜５および図１１に示す中間壁３０１の貫通孔３０１ａよりもカートリッジ内部に挿入配置されることが好ましい。このように、ノズル１００ｂが第１開口部８５，貫通孔３０１ａを挿通し、貫通孔３０１ａより奥に（カートリッジ内の奥部）にインク注入位置を配置することにより、インク注入時のインクの泡立ち発生を防止することができる。すなわち、インク注入当初はノズル１００ｂのインク注入口とインク液面との高低差が少ないため、泡立ちが少ない。また、インクの注入が進行するにしたがい、インク液面が上昇すると、ノズル１００ｂのインク注入口は注入されたインク中に没入し、空気の巻き込みが生じないため、泡立ちが発生しない。仮に、インク注入時にインクの泡立ちが生じても、中間壁３０１によってその上昇が妨げられ、中間壁３０１と第１開口部８５との間にインクの泡立ちが生じることはない。
【００６３】
そのため、インク注入後にインクカートリッジ１の上下を反転（図５に示す状態）になすと、インクの泡立ちはインクカートリッジ１の上部に移動する。
【００６４】
その結果、泡立ちのないインクを連通口１９ａ，１９ｂを介して連通流路１８に供給でき、最終的にインク供給口４に供給することができる。
【００６５】
また、図１０に矢印（実線）で示すように第１開口部８５からインクを下方インク収容室１１に供給する際、同図に矢印（一点鎖線）で示すように大気連通口８６ａから下方インク収容室１１内の大気を逃がすことにより、ノズル１００ｂからのインク供給を可能としている。すなわち、下方インク収容室１１は貫通孔６７を介して大気開放弁６０１に連通しているが、インクカートリッジ１がカートリッジホルダ７１に装着されていない状態にあっては、大気開放弁６０１は閉じている。このため、インク注入時における下方インク収容室１１内の大気（空気）を逃がすために大気連通口８６ａが設けられている。
【００６６】
この大気連通口８６ａは、インク注入口８６ｂと共に第２開口部８６に臨んで開口している。そのため、第２開口部８６をインク注入後にフィルム９０によって封止されることにより、大気連通口８６ａおよびインク注入口８６ｂを密閉することができる。
【００６７】
次に、ノズル１００ｃによる上方インク収容室へのインク注入について、図１１に基づいて説明する。
【００６８】
ノズル１００ｃが接続される第２開口部８６のインク注入口８６ｂとインク供給口４との間には差圧弁５２が配置されている。そのため、インク供給口４側の圧力が低くなければ、インク供給口４までインクを充填することができない。
【００６９】
また、上方インク収容室には空気の混入を防止する必要がある。そのため、ノズル１００ｃからインクを供給すると同時にインク供給口４側からノズル１００ａによって真空吸引がなされるように構成されている。
【００７０】
さらに、第２開口部８６のインク注入口８６ｂに近接して連通口１８ａが設けられているため、ノズル１００ｃから供給されたインクは連通口１８ａ，連通流路１８，上部第１インク収容室１６，上部第２インク収容室１７を介してインク供給口４まで空気（大気）の混入していないインクが充填される。
【００７１】
次に、本実施形態におけるインク注入動作について、図１１に基づいて説明する。なお、インクカートリッジとしては、フィルム８９によってインク供給口４を、またフィルム９０によって第１開口部８５，第２開口部８６を封止（密閉）する前のインクカートリッジ１が用意される。
【００７２】
同図に示すように、インク注入機１００の各ノズル１００ａ〜１００ｃをインク供給口４，第１開口部８５，第２開口部８６（インク注入口８６ｂ）に接続した後、第１開口部８５から下方インク収容室１１にインクを注入するとともに、インク注入口８６ｂから上方インク収容室（上部第１インク収容室１６，上部第２インク収容室１７等）にインクを注入することにより行う。この際、下方インク収容室１１へのインク注入は、大気連通口８６ａ（図１０に図示）から下方インク収容室１１内の大気を排出しながら行う。
【００７３】
そして、下方インク収容室１１の容積の約５０％のインクが充填された時点でインクノズル１００ｂによるインクの注入を終了する。また、上方インク収容室へのインク注入は、インク供給口４を介して真空吸引（真空度１００％）しながら行う。この場合、気泡残り，空気の混入を防止するために、インクを上方インク収容室の容積のほぼ１００％のインクを注入することが望ましい。なお、過剰に注入されたインクはインク供給口４から排出されてもよい。
【００７４】
ノズル１００ａ，１００ｂ，１００ｃによるインク注入後、第１開口部８５および第２開口部８６とインク供給口４とを密閉することによりインクの注入動作は終了する。
【００７５】
このように、本実施形態においては、下方インク収容室および上方インク収容室の各室に要求されるインク注入条件でインクの注入を行うことができるため、インク使用時にヘッドに供給されるインク中への気泡の混入を防止することができ、印字上の安定性を確保することができる。
【００７６】
なお、本実施形態においては、下方インク収容室１１の大気充填率を５０％とする場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、注入インク量に応じて適宜変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の実施形態に係るインクカートリッジの全体を分解して示す斜視図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態に係るインクカートリッジの外観を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係るインクカートリッジの内部構造を斜め上方から見た斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係るインクカートリッジの内部構造を斜め下方から見た斜視図である。
【図５】本発明の実施形態に係るインクカートリッジの内部構造を示す正面図である。
【図６】本発明の実施形態に係るインクカートリッジの内部構造を示す背面図である。
【図７】本発明の実施形態に係るインクカートリッジの負圧発生手段収容室を拡大して示す断面図である。
【図８】本発明の実施形態に係るインクカートリッジのバルブ収容室を拡大して示す断面図である。
【図９】本発明の実施形態に係るインクカートリッジのカートリッジホルダに対する接続状態を示す正面図である。
【図１０】（ａ）および（ｂ）は、本実施形態に係るインクカートリッジのインク注入流路を説明するために、その内部構造を模式化して示す断面図とインク注入口を示す下面図である。
【図１１】本発明の実施形態に係るインクカートリッジの注入方法を説明するために示す概略図である。
【符号の説明】
【００７８】
１ インクカートリッジ
２ 容器本体
３ 蓋体
４ インク供給口
８ バルブ収容室
１１ 下方インク収容室
１５ 垂直壁
１５ａ 連通口
１６ バッファ室
１７ 負圧発生手段収容室
１８ 連通流路
１８ａ，１８ｂ 連通口
１８ｃ 凹部
１９ 隔壁
１９ａ，１９ｂ 連通口
２５ 仕切壁
２５ａ 貫通孔
２５ｂ 弁座部
２６ 仕切壁
２６ａ 連通口
２８ 連通路
２９ 貫通孔
３１ 領域
３３ 差圧弁収容室
３４ フィルタ室
３５，３８ 凹部
５２ 膜弁
５１ 貫通孔
５５ フィルタ
５６ 内フィルム
５７ 外フィルム
８５ 第１開口部
８６ 第２開口部
８６ａ 大気連通口
８６ｂ インク注入口
１００ インク注入機
１００ａ〜１００ｃ ノズル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録装置用のヘッドにインクを供給するためのインクカートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット式記録装置は、一般にキャリッジ上に搭載されて記録用紙の幅方向に移動する記録ヘッドと、この記録ヘッドの移動方向と直交する方向に記録用紙を相対的に移動させる紙送り手段とを備えている。
【０００３】
このようなインクジェット式記録装置において、記録用紙に対する印刷は、印刷データに基づいて記録ヘッドからインク滴を吐出させることにより行われる。
【０００４】
そして、キャリッジ上に例えばブラック，イエロー，シアンおよびマゼンタの各インクを吐出可能な記録ヘッドを搭載し、ブラックインクによるテキスト印刷ばかりでなく、各インクの吐出割合を変えることにより、フルカラー印刷を可能としている。
【０００５】
このため、記録ヘッドに各インクを供給するインクカートリッジが装置本体内に配設されている。
【０００６】
通常のインクジェット式記録装置にあっては、前記ブラック，イエロー，シアンおよびマゼンタのインクが貯留された各インクカートリッジがキャリッジ上に載置され、キャリッジと共に移動する。
【０００７】
最近の記録装置においては、記録速度の向上を図る目的から、キャリッジの移動を高速で行うようになってきている。
【０００８】
このような記録装置においては、キャリッジの加減速に伴うインク供給チューブの伸張・屈曲によってその内部インクに圧力変動が生じてしまい、記録ヘッドからのインク滴の吐出を不安定にする。
【０００９】
このため、大気側に開放される下方インク収容室（インクタンク室）と、この下方インク収容室にインク流路を介して接続するヘッド接続用の上方インク収容室（インクエンド室）とを備え、この上方インク収容室とヘッド供給口とを結ぶ経路途中に差圧弁を配置してなるインクカートリッジが提案されている。
【００１０】
これによれば、負圧発生手段によってヘッド側に負圧が発生し、これに伴い差圧弁が開放して記録ヘッドにインクを供給するため、前記した圧力変動によるインクへの悪影響が少なくなり、記録ヘッドへのインクの供給を最適な水頭差で行うことができる。
【００１１】
差圧弁を用いたインクカートリッジが特許文献１に記載されているが、インクカートリッジに記録ヘッドが取り付けられているヘッド一体型であり、インク収容室は、１つであって、下方インク収容室と、この下方インク収容室にインク流路を介して接続するヘッド接続用の上方インク収容室からなるインクカートリッジについては記載がない。
【特許文献１】特開昭６２−２３１７５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、前記した下方インク収容室および上方インク収容室を有するインクカートリッジにおいては、下方インク収容室および上方インク収容室の各室に異なるインク注入条件が要求される。
【００１３】
即ち、上方インク収容室は大気が存在しないことおよび適正インク量であることが要求される。一方、下方インク収容室には適正インク量であることが要求される。
【００１４】
したがって、異なる条件で別々のインク収容室にインクを注入する必要がある。
【００１５】
特に、上方インク収容室に対して、下方インク収容室に要求されるインク注入（大気注入）条件でインクをカートリッジ内に注入すると、下方インク収容室のみならず上方インク収容室にも空気が混入してしまう。この結果、インク使用時に記録ヘッドに供給されるインク中に気泡が混入してしまい、印字上の安定性を確保することができないという課題があった。
【００１６】
本発明は、このような技術的課題を解決するためになされたもので、上方インク収容室に対して、空気の混入を防止して、インク使用時にヘッドに供給されるインク中への気泡の混入を防止することができ、もって印字上の安定性を確保することができるインクカートリッジ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】
【００１７】
本発明に係るインクカートリッジは、容器本体内に仕切壁によって上下に分割形成された上方インク収容室と大気に連通可能な下方インク収容室を有し、カートリッジホルダのインク供給針に接続可能なインク供給口と、前記下方インク収容室と前記上方インク収容室を接続する連通流路と、前記上方インク収容室と前記インク供給口との間に配置された差圧弁とを備え、前記上方インク収容室のインクを前記差圧弁を介して前記インク供給口から排出するとともに、前記上方インク収容室のインクの消費の進行により前記下方インク収容室から前記連通流路を介して前記上方インク収容室にインクが流れ込むように構成されたインクカートリッジであって、前記仕切壁は、前記上方インク収容室のインク供給口側が下方となるように斜めに延在し、前記上方インク収容室は、垂直壁によって上部第１インク収容室と上部第２インク収容室に分割されているとともに、前記垂直壁の下部には前記上部第１インク収容室から前記上部第２インク収容室へインクを流れ込ませるための連通口が設けられており、前記連通流路は、上下位置に連通口を有して、上位置の連通口により前記上部第１インク収容室に連通されるとともに、下位置の連通口により前記下方インク収容室に連通されており、前記下位置の連通口に近接して前記上方インク収容室に連通する開口部のインク注入口が設けられていることを特徴とする。
【００１８】
上方インク収容室を減圧吸引するための吸引口を設けることが望ましい。減圧吸引を行う吸引口が、記録ヘッドにインクを供給するためのインク供給口であることが望ましい。
【００１９】
このように構成すると、インク注入時に上方インク収容室に空気（大気）の混入していないインクを充填することができる。
【００２０】
差圧弁収容室には、インク供給口から吸引されながらインクを注入することができる。
【００２１】
このように構成すると、差圧弁収容室にも気泡の取り込みを防止してインクを注入することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係るインクカートリッジによると、上方インク収容室に空気の混入を防止して、インクを注入することができ、印字上の安定性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明が適用されたインクカートリッジおよびそのインク注入方法につき、図に示す実施の形態に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２４】
先ず、インクカートリッジにつき、図１〜図１１を用いて説明する。図１は、本発明の実施形態に係るインクカートリッジの全体を分解して示す斜視図である。図２（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態に係るインクカートリッジの外観を示す斜視図である。図３および図４は、本発明の実施形態に係るインクカートリッジの内部構造を斜め上方と斜め下方から見た斜視図である。図５および図６は、本発明の実施形態に係るインクカートリッジの内部構造を示す正面図と背面図である。図７および図８は、本発明の実施形態に係るインクカートリッジの負圧発生手段収容室とバルブ収容室を拡大して示す断面図である。図９は、本発明の実施形態に係るインクカートリッジのカートリッジホルダに対する接続状態を示す正面図である。図１０（ａ）および（ｂ）は、本実施形態に係るインクカートリッジのインク注入流路を説明するために、その内部構造を模式化して示す断面図とインク注入孔を示す下面図である。
【００２５】
図２（ａ）および（ｂ）に示すインクカートリッジ１は、一方側に開口する平面ほぼ矩形状の容器本体（下ケース）２と、この容器本体２の開口部を封止する蓋体（上ケース）３とを有し、その内部がインク流路系および空気流路系（共に後述）から大略構成されている。
【００２６】
容器本体２の下方部には、記録ヘッド１１２のインク供給針７２（共に図９に図示）に接続可能なインク供給口４およびこのインク供給口４の側方に並列する第１開口部（開放孔）８５，第２開口部８６（共に図４および図５に図示）が設けられている。インク供給口４は後述する上方インク収容室に形成された差圧弁収容室に連通され、第１開口部８５は下方インク収容室１１に連通されている。
【００２７】
インク供給口４内には、図１に示すように、ゴム等からなる略円柱状のシール部材２００が装着されている。このシール部材２００の中央部には、軸線方向に開口する貫通孔２００ａが設けられている。また、インク供給口４内には、インク供給針７２の挿抜によって貫通孔２００ａを開閉するスプリング受け（弁体）２０１が配設され、さらにこのスプリング受け２０１をシール部材２００に付勢する圧縮コイルスプリング２０２が弾装されている。
【００２８】
第２開口部８６は、図１０（ａ）および（ｂ）に示すように、大気連通口８６ａを介して下方インク収容室１１に連通され、またインク注入口８６ｂを介して上方インク収容室（上部第１インク収容室１６，上部第２インク収容室１７等）に連通されている。
【００２９】
容器本体２の上方側部にはカートリッジホルダに着脱可能な係止部材５，６が一体に設けられている。そして、図２（ａ）に示すように一方の係止部材５の下方部には回路基板（ＩＣ基板）７が配設され、他方の係止部材６の下方部には同図（ａ）および（ｂ）に示すようにバルブ収容室８が配設されている。
【００３０】
なお、回路基板７は、インクに関する情報データ、例えば色種，顔料／染料系インクの種別，インク残量，シリアル番号，有効期限および対象機種等のデータを書き込み可能に保存した記憶素子を有している。
【００３１】
バルブ収容室８は、図８に示すように、カートリッジ挿入側（下側）に開口する内部空間を有し、その内部空間中をインクカートリッジ１に適合する記録装置側の識別片７３（図９に図示）およびバルブ作動杆７０が進退する。そして内部空間の上部には、バルブ作動杆７０の進退によって回動する識別用のブロック８７の操作アーム６６が収容されている。また内部空間の下部には、記録装置に対する適否を判断するための識別用凸部６８が設けられている。そして、この識別用凸部６８は、記録装置側のインク供給針７２（図９に図示）をインク供給口４に連通させる以前（後述する大気開放弁が開弁する以前）において、カートリッジホルダ７１（図９に図示）のバルブ作用杆７０による判定を可能にする位置に配置されている。
【００３２】
また、バルブ収容室８（大気開放室５０１）の室壁８ａには、図８に示すように、大気開放弁６０１の開閉動作によって開閉する大気導通孔としての貫通孔６０が設けられている。この貫通孔６０の一方開口部側には操作アーム６６が配置されており、他方開口部側には大気開放弁６０１が配置されている。操作アーム６６は、加圧フィルム（伸縮性フィルム）６１を押圧する操作部６６ｂを有し、バルブ作動杆７０の進路に斜め上方に突出して配置され、かつ回動支点６６ａを介して容器本体２に固定されている。
【００３３】
加圧フィルム６１は、貫通孔６０を閉塞するように室壁８ａに取り付けられており、全体がゴム等の弾性シール部材によって形成されている。そして、この加圧フィルム６１と貫通孔６０の開口周縁との間に形成された内部空間は、下方インク収容室１１に連通する貫通孔６７（共に図５に図示）に開口されている。
【００３４】
大気開放弁６０１は、図８に示すように、貫通孔６０を開閉する弁体６５およびこの弁体６５を貫通孔６０の開口周縁に常時付勢する弾性部材（板ばね）６２を有している。このうち弾性部材６２の上方端部には貫通孔６２ｂが設けられ、この貫通孔６２ｂに突起６４が挿入され、突起６４によって移動規制（案内）される。一方、その下端部は容器本体２上に突起６３を介して固定されている。
【００３５】
なお、図１において、符号８８は容器本体２の上面部にブロック８７に対応して貼付される識別用のラベル、８９はインク供給口４（貫通孔２００ａ）を封止するためのフィルム、９０は第１開口部８５，第２開口部８６を封止するためのフィルムである。また、９１はインク充填済みのインクカートリッジ１を包むための減圧パックである。
【００３６】
次に、前記した容器本体２内の「インク流路系」と「空気流路系」につき、図１〜図１０を用いて説明する。
【００３７】
「インク流路系」
インクカートリッジ１には、図１に示すように、容器本体２の正面側に内フィルム（遮気性フィルム）５６，５０２を介して蓋体３を接合することにより、また、容器本体２の背面側に外フィルム（遮気性フィルム）５７を介して保護ラベル８３を接合することにより内部空間が形成されている。この内部空間は、図３〜図５に示すように、記録ヘッド１１２（図９に図示）に対するインク供給口側が若干下方となるように斜めに延在する仕切壁１０によって上下に分割形成されている。この内部空間の下部領域は、記録ヘッド１１２の接続状態において大気中に開放する下方インク収容室１１とされている。
【００３８】
下方インク収容室１１には、各高さ位置が互いに異なる２つの中間壁３００，３０１が配設されている。一方の中間壁３００は、下方インク収容室１１の片側側面部と所定の間隔をもって配置されている。他方の中間壁３０１は、下方インク収容室１１の底面部に対向し、中間壁３００のインク供給口側に配置されている。この中間壁３０１は、インク注入方向（上下）に並列する２つの空間部１１ａ，１１ｂに下方インク収容室１１を隔成している。また、この中間壁３０１には、第１開口部８５の軸線と同一の軸線をもつ貫通孔３０１ａが設けられている。
【００３９】
内部空間の上部領域は、仕切壁１０を底面部とする枠部１４によって区画されている。枠部１４の内部空間は、記録ヘッド１１２に接続する上方インク収容室（一部）を構成し、この上方インク収容室の正面側が連通口１５ａを有する垂直壁１５によって左右に分割形成されている。この分割形成された内部空間の一方側領域は上部第１インク収容室１６とされ、また他方側領域は上部第２インク収容室１７とされている。
【００４０】
上部第１インク収容室１６には、下方インク収容室１１に連通する連通流路１８が接続されている。この連通流路１８は、上下位置に連通口１８ａ，１８ｂを有している。そして、この連通流路１８は、容器本体２の背面に開口して上下方向に延在する凹部１８ｃ（図６に図示）およびこの凹部１８ｃの開口を閉塞して封止する遮気性フィルム（外フィルム５７）によって形成されている。また、この連通流路１８の上流側には、下方インク収容室１１内に連通する上下２つの連通口１９ａ，１９ｂを有する隔壁１９が設けられている。一方の連通口１９ａは、下方インク収容室１１内の下方領域に開口する位置に配置されている。他方の連通口１９ｂは、下方インク収容室１１内の上方領域に開口する位置に配置されている。
【００４１】
一方、上部第２インク収容室１７には、横長の仕切壁２２および環状の仕切壁２４によって、図７に示す差圧弁５２（膜弁）を収容する差圧弁収容室３３（図６に図示）と、同じく図７に示すフィルタ５５（不織布フィルタ）を収容するフィルタ室３４（図５に図示）とが形成されている。仕切壁２５には、フィルタ５５を通過したインクをフィルタ室３４から差圧弁収容室３３に導く貫通孔２５ａが設けられている。
【００４２】
仕切壁２４の下部には仕切壁１０との間に連通口２６ａを有する仕切壁２６が、またその側方には枠部１４との間に連通口２７ａを有する仕切壁２７が設けられている。そして、仕切壁２７と枠部１４との間には、連通口２７ａに連通し、かつ上下方向に延在する連通路２８が設けられている。この連通路２８の上方部には、フィルタ室３４に連通口２４ａおよび領域３１を介して連通する貫通孔２９が連設されている。
【００４３】
貫通孔２９は、仕切壁２７に連続する仕切壁（環状壁）３０によって形成されている。
【００４４】
領域３１は、仕切壁２２，２４，３０および仕切壁３０ａ（図６に図示）によって形成されている。この領域３１は、容器本体２の一方端部（貫通孔２９に連通する部分）が深く、他方端部（フィルタ室３４に連通する部分）が浅く形成されている。
【００４５】
差圧弁収容室３３には、図７に示すように、エラストマー等の弾性変形可能な差圧弁としての膜弁５２が収容されている。この膜弁５２は、貫通孔５２ｃを有し、圧縮コイルスプリング５０によってフィルタ室側に付勢され、かつその外周縁が環状の厚肉部５２ａを介して容器本体２に超音波溶着によって固定されている。圧縮コイルスプリング５０は、一方端部が膜弁５２のスプリング受け５２ｂに、他方端部が差圧弁収容室３３内のスプリング受け２０３に支持されている。この圧縮コイルスプリング５０と膜弁５２の位置精度は、この差圧弁で差圧を制御する場合に重要な要素であり、図７に示すように、曲がりや位置ずれ等がなく、圧縮コイルスプリング５０で膜弁５２の凸部を配置する必要がある。
【００４６】
なお、図中符号５４は、膜弁５２の厚肉部５２ａに一体に成形された枠部を示す。
【００４７】
フィルタ室３４には、図７に示すように、インクを通過させ、かつ塵埃等を捕捉するフィルタ５５が配置されている。このフィルタ室３４の開口部は内フィルム５６によって、また、差圧弁収容室３３の開口部は、外フィルム５７によって封止されている。そして、インク供給口４内の圧力が低下すると、膜弁５２が圧縮コイルスプリング５０の付勢力に抗して弁座部２５ｂから離れる（貫通孔５２ｃが開口する）ため、フィルタ５５を通過したインクは貫通孔５２ｃを通過し、凹部３５によって形成された流路を経てインク供給口４に流れ込むように構成されている。また、インク供給口４内のインク圧力が所定の値に上昇すると、膜弁５２が圧縮コイルスプリング５０の付勢力によって弁座部２５ｂに着座し、インクの流通を遮断するように構成されている。このような動作を繰り返すことにより、一定の負圧を維持しながらインクがインク供給口４に供給される。
【００４８】
内部空間の下部領域は、仕切壁１０を上面部とし、その内部空間により下方インク収容室１１が構成されている。この下方インク収容室１１の上部に連通する貫通孔６７（図５に図示）からの開口は、斜めに延在する仕切壁１０の下面の上方側に開口している。したがって、貫通孔６７からの開口は、インクカートリッジの装着時において、下方インク収容室に存在する大気で満たされ、空気流路系にインクが流れ込みにくいようにされている。
【００４９】
「空気流路系」
容器本体２の背面部には、図６に示すように、流路抵抗を高くする蛇行溝３６および大気中に開口する幅広な凹溝３７（斜線部）が、さらには下方インク収容室１１（図５に図示）に至る平面ほぼ矩形状の凹部３８（空間部）が設けられている。凹部３８内には枠部３９およびリブ４０が設けられ、これらに通気性フィルム８４を張設して大気通気室が形成されている。また、凹部３８の底面部（壁部）には貫通孔４１が設けられ、上部第１インク収容室１６の仕切壁４２（図５に図示）によって区画された細長い領域４３に連通されている。この領域４３は貫通孔４４を有し、仕切壁６０３によって区画された連通溝４５およびこの連通溝４５に開口する貫通孔４６を介して大気開放室５０１（図８に図示）に連通されている。この大気開放室５０１の開口部は、図１に示す内フィルム（遮気性フィルム）５０２によって封止されている。
【００５０】
以上の構成により、図９に示すようにカートリッジホルダ７１にインクカートリッジ１が装着されると、カートリッジホルダ７１のバルブ作動杆７０が図８に示す操作アーム６６に当接して凸部６６ｂ（加圧フィルム６１）を弁体側に移動させる。これにより、弁体６５が貫通孔６０の開口周縁から離間し、図５に示す下方インク収容室１１が貫通孔６７，貫通孔６０，貫通孔４６，溝４５，貫通孔４４，領域４３および貫通孔４１等を介して図６に示す凹部３８（大気中）に開放する。また、インク供給口４内の弁体２０１がインク供給針７２の挿入によって開弁する。
【００５１】
そして、インク供給口４内の弁体２０１が開弁し、記録ヘッド１１２によってインクが消費されると、インク供給口４の圧力が規定値以下に低下するため、図７に示す差圧弁収容室３３内の膜弁５２が開弁し（インク供給口４の圧力が規定値以上に上昇すると、膜弁５２が閉弁する）、差圧弁収容室３３内のインクがインク供給口４を介して記録ヘッド１１２に流れ込む。
【００５２】
さらに、記録ヘッド１１２でのインクの消費が進行すると、下方インク収容室１１のインクが図４に示す連通流路１８を介して上部第１インク収容室１６に流れ込む。
【００５３】
一方、インク消費に伴い、大気と連通した貫通孔６７（図５に図示）から空気が流入し、下方インク収容室１１のインク液面が下がる。さらに、インクが消費され、インク液面が連通口１９ａに達すると、上部第１インク収容室１６内に下方インク収容室１１（インク供給時に貫通孔６７を介して大気中に開放）からのインクが連通流路１８を経由して空気と共に流れ込む。そして、気泡が浮力によって上昇するため、インクだけが垂直壁１５下部の連通口１５ａを経て上部第２インク収容室１７に流れ込み、この上部第２インク収容室１７から仕切壁２６の連通口２６ａを通過して連通路２８を上昇し、連通路２８から領域３１および連通口２４ａを介してフィルタ室３４の上部に流れ込む。
【００５４】
この後、フィルタ室３４内のインクが図７に示すフィルタ５５を通過して貫通孔２５ａから差圧弁収容室３３に流れ込み、さらに弁座部２５ｂから離間する膜弁５２の貫通孔５２ｃを通過してから、図６に示す凹部３５内を下降してインク供給口４に流れ込む。
【００５５】
このようにして、インクカートリッジ１から記録ヘッド１１２にインクが供給される。
【００５６】
なお、異種のインクカートリッジ１がカートリッジホルダ７１に装着される場合には、インク供給口４がインク供給針７２に到達する以前に、識別用凸部６８（図７に示す）がカートリッジホルダ７１の識別片７３（図９に図示）に当接し、バルブ作用杆７０の進入が阻止される。したがって、異種インクカートリッジの装着による不具合の発生を防止することができる。また、この状態では、バルブ作動杆７０が操作アーム６６にも到達しないため、弁体６５が閉弁状態を維持して、放置による下方インク収容室１１内のインク溶媒の蒸発が防止される。
【００５７】
一方、インクカートリッジ１がカートリッジホルダ７１の装着位置から引き抜かれた場合には、操作アーム６６が作動杆７０による支持を失って弾性復帰し、これに伴い弁体６５が弾性復帰して貫通孔６０を閉塞するため、凹部３８と下方インク収容室１１との連通が遮断される。
【００５８】
次に、本実施形態に係るインクカートリッジ１のインク注入方法につき、図５，図１０および図１１に基づいて説明する。なお、図１１は、本発明の実施形態に係るインクカートリッジの注入方法を説明するために示す概略図である。
【００５９】
本実施形態におけるインクカートリッジのインク注入方法は、下方インク収容室１１と上方インク収容室とに異なるインク充填条件でインクを充填できる点に特徴がある。
【００６０】
すなわち、下方インク収容室１１内には大気が充填された状態でインクを充填でき、かつ上方インク収容室内には大気が存在しないようにインクを充填できる点に特徴がある。
【００６１】
そのため、図１１に示すようなインク注入機１００が用いられる。このインク注入機１００には、下方インク収容室１１にインクを注入するためのノズル１００ｂおよび上方インク収容室（上部第１インク収容室１６，上部第２インク収容室１７等）にインクを注入するためのノズル１００ｃと、さらには上方インク収容室内の空気を排出するために減圧吸引（真空吸引）を行うためのノズル１００ａを備えている。そして、ノズル１００ａはインク供給口４に、ノズル１００ｂは第１開口部８５に、ノズル１００ｃは第２開口部８６に接続される。
【００６２】
ここで、ノズル１００ｂは図３〜５および図１１に示す中間壁３０１の貫通孔３０１ａよりもカートリッジ内部に挿入配置されることが好ましい。このように、ノズル１００ｂが第１開口部８５，貫通孔３０１ａを挿通し、貫通孔３０１ａより奥に（カートリッジ内の奥部）にインク注入位置を配置することにより、インク注入時のインクの泡立ち発生を防止することができる。すなわち、インク注入当初はノズル１００ｂのインク注入口とインク液面との高低差が少ないため、泡立ちが少ない。また、インクの注入が進行するにしたがい、インク液面が上昇すると、ノズル１００ｂのインク注入口は注入されたインク中に没入し、空気の巻き込みが生じないため、泡立ちが発生しない。仮に、インク注入時にインクの泡立ちが生じても、中間壁３０１によってその上昇が妨げられ、中間壁３０１と第１開口部８５との間にインクの泡立ちが生じることはない。
【００６３】
そのため、インク注入後にインクカートリッジ１の上下を反転（図５に示す状態）になすと、インクの泡立ちはインクカートリッジ１の上部に移動する。
【００６４】
その結果、泡立ちのないインクを連通口１９ａ，１９ｂを介して連通流路１８に供給でき、最終的にインク供給口４に供給することができる。
【００６５】
また、図１０に矢印（実線）で示すように第１開口部８５からインクを下方インク収容室１１に供給する際、同図に矢印（一点鎖線）で示すように大気連通口８６ａから下方インク収容室１１内の大気を逃がすことにより、ノズル１００ｂからのインク供給を可能としている。すなわち、下方インク収容室１１は貫通孔６７を介して大気開放弁６０１に連通しているが、インクカートリッジ１がカートリッジホルダ７１に装着されていない状態にあっては、大気開放弁６０１は閉じている。このため、インク注入時における下方インク収容室１１内の大気（空気）を逃がすために大気連通口８６ａが設けられている。
【００６６】
この大気連通口８６ａは、インク注入口８６ｂと共に第２開口部８６に臨んで開口している。そのため、第２開口部８６をインク注入後にフィルム９０によって封止されることにより、大気連通口８６ａおよびインク注入口８６ｂを密閉することができる。
【００６７】
次に、ノズル１００ｃによる上方インク収容室へのインク注入について、図１１に基づいて説明する。
【００６８】
ノズル１００ｃが接続される第２開口部８６のインク注入口８６ｂとインク供給口４との間には差圧弁５２が配置されている。そのため、インク供給口４側の圧力が低くなければ、インク供給口４までインクを充填することができない。
【００６９】
また、上方インク収容室には空気の混入を防止する必要がある。そのため、ノズル１００ｃからインクを供給すると同時にインク供給口４側からノズル１００ａによって真空吸引がなされるように構成されている。
【００７０】
さらに、第２開口部８６のインク注入口８６ｂに近接して連通口１８ａが設けられているため、ノズル１００ｃから供給されたインクは連通口１８ａ，連通流路１８，上部第１インク収容室１６，上部第２インク収容室１７を介してインク供給口４まで空気（大気）の混入していないインクが充填される。
【００７１】
次に、本実施形態におけるインク注入動作について、図１１に基づいて説明する。なお、インクカートリッジとしては、フィルム８９によってインク供給口４を、またフィルム９０によって第１開口部８５，第２開口部８６を封止（密閉）する前のインクカートリッジ１が用意される。
【００７２】
同図に示すように、インク注入機１００の各ノズル１００ａ〜１００ｃをインク供給口４，第１開口部８５，第２開口部８６（インク注入口８６ｂ）に接続した後、第１開口部８５から下方インク収容室１１にインクを注入するとともに、インク注入口８６ｂから上方インク収容室（上部第１インク収容室１６，上部第２インク収容室１７等）にインクを注入することにより行う。この際、下方インク収容室１１へのインク注入は、大気連通口８６ａ（図１０に図示）から下方インク収容室１１内の大気を排出しながら行う。
【００７３】
そして、下方インク収容室１１の容積の約５０％のインクが充填された時点でインクノズル１００ｂによるインクの注入を終了する。また、上方インク収容室へのインク注入は、インク供給口４を介して真空吸引（真空度１００％）しながら行う。この場合、気泡残り，空気の混入を防止するために、インクを上方インク収容室の容積のほぼ１００％のインクを注入することが望ましい。なお、過剰に注入されたインクはインク供給口４から排出されてもよい。
【００７４】
ノズル１００ａ，１００ｂ，１００ｃによるインク注入後、第１開口部８５および第２開口部８６とインク供給口４とを密閉することによりインクの注入動作は終了する。
【００７５】
このように、本実施形態においては、下方インク収容室および上方インク収容室の各室に要求されるインク注入条件でインクの注入を行うことができるため、インク使用時にヘッドに供給されるインク中への気泡の混入を防止することができ、印字上の安定性を確保することができる。
【００７６】
なお、本実施形態においては、下方インク収容室１１の大気充填率を５０％とする場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、注入インク量に応じて適宜変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の実施形態に係るインクカートリッジの全体を分解して示す斜視図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態に係るインクカートリッジの外観を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係るインクカートリッジの内部構造を斜め上方から見た斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係るインクカートリッジの内部構造を斜め下方から見た斜視図である。
【図５】本発明の実施形態に係るインクカートリッジの内部構造を示す正面図である。
【図６】本発明の実施形態に係るインクカートリッジの内部構造を示す背面図である。
【図７】本発明の実施形態に係るインクカートリッジの負圧発生手段収容室を拡大して示す断面図である。
【図８】本発明の実施形態に係るインクカートリッジのバルブ収容室を拡大して示す断面図である。
【図９】本発明の実施形態に係るインクカートリッジのカートリッジホルダに対する接続状態を示す正面図である。
【図１０】（ａ）および（ｂ）は、本実施形態に係るインクカートリッジのインク注入流路を説明するために、その内部構造を模式化して示す断面図とインク注入口を示す下面図である。
【図１１】本発明の実施形態に係るインクカートリッジの注入方法を説明するために示す概略図である。
【符号の説明】
【００７８】
１ インクカートリッジ
２ 容器本体
３ 蓋体
４ インク供給口
８ バルブ収容室
１１ 下方インク収容室
１５ 垂直壁
１５ａ 連通口
１６ バッファ室
１７ 負圧発生手段収容室
１８ 連通流路
１８ａ，１８ｂ 連通口
１８ｃ 凹部
１９ 隔壁
１９ａ，１９ｂ 連通口
２５ 仕切壁
２５ａ 貫通孔
２５ｂ 弁座部
２６ 仕切壁
２６ａ 連通口
２８ 連通路
２９ 貫通孔
３１ 領域
３３ 差圧弁収容室
３４ フィルタ室
３５，３８ 凹部
５２ 膜弁
５１ 貫通孔
５５ フィルタ
５６ 内フィルム
５７ 外フィルム
８５ 第１開口部
８６ 第２開口部
８６ａ 大気連通口
８６ｂ インク注入口
１００ インク注入機
１００ａ〜１００ｃ ノズル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器本体内に仕切壁によって上下に分割形成された上方インク収容室と大気に連通可能な下方インク収容室を有し、カートリッジホルダのインク供給針に接続可能なインク供給口と、前記下方インク収容室と前記上方インク収容室を接続する連通流路と、前記上方インク収容室と前記インク供給口との間に配置された差圧弁とを備え、前記上方インク収容室のインクを前記差圧弁を介して前記インク供給口から排出するとともに、前記上方インク収容室のインクの消費の進行により前記下方インク収容室から前記連通流路を介して前記上方インク収容室にインクが流れ込むように構成されたインクカートリッジであって、
前記仕切壁は、前記上方インク収容室のインク供給口側が下方となるように斜めに延在し、
前記上方インク収容室は、垂直壁によって上部第１インク収容室と上部第２インク収容室に分割されているとともに、前記垂直壁の下部には前記上部第１インク収容室から前記上部第２インク収容室へインクを流れ込ませるための連通口が設けられており、
前記連通流路は、上下位置に連通口を有して、上位置の連通口により前記上部第１インク収容室に連通されるとともに、下位置の連通口により前記下方インク収容室に連通されており、
前記下位置の連通口に近接して前記上方インク収容室に連通する開口部のインク注入口が設けられていることを特徴とするインクカートリッジ。
【請求項１】
容器本体内に仕切壁によって上下に分割形成された上方インク収容室と大気に連通可能な下方インク収容室を有し、カートリッジホルダのインク供給針に接続可能なインク供給口と、前記下方インク収容室と前記上方インク収容室を接続する連通流路と、前記上方インク収容室と前記インク供給口との間に配置された差圧弁とを備え、前記上方インク収容室のインクを前記差圧弁を介して前記インク供給口から排出するとともに、前記上方インク収容室のインクの消費の進行により前記下方インク収容室から前記連通流路を介して前記上方インク収容室にインクが流れ込むように構成されたインクカートリッジであって、
前記仕切壁は、前記上方インク収容室のインク供給口側が下方となるように斜めに延在し、
前記上方インク収容室は、垂直壁によって上部第１インク収容室と上部第２インク収容室に分割されているとともに、前記垂直壁の下部には前記上部第１インク収容室から前記上部第２インク収容室へインクを流れ込ませるための連通口が設けられており、
前記連通流路は、上下位置に連通口を有して、上位置の連通口により前記上部第１インク収容室に連通されるとともに、下位置の連通口により前記下方インク収容室に連通されており、
前記下位置の連通口に近接して前記上方インク収容室に連通する開口部のインク注入口が設けられていることを特徴とするインクカートリッジ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００７−１４５０３３（Ｐ２００７−１４５０３３Ａ）
【公開日】平成１９年６月１４日（２００７．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−６９４１７（Ｐ２００７−６９４１７）
【出願日】平成１９年３月１６日（２００７．３．１６）
【分割の表示】特願２００２−１４５１６０（Ｐ２００２−１４５１６０）の分割
【原出願日】平成１４年５月２０日（２００２．５．２０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月１４日（２００７．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月１６日（２００７．３．１６）
【分割の表示】特願２００２−１４５１６０（Ｐ２００２−１４５１６０）の分割
【原出願日】平成１４年５月２０日（２００２．５．２０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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