インクカートリッジ及び画像記録装置
【課題】インク供給部の構造を工夫することによって、ニードルが挿入されたときに記録ヘッド側へ流れるインクの量を少なくする手段を提供する。
【解決手段】インクカートリッジ３０は、インクを貯留するインク室３６と、インク室３６とインク流路５９を介してインクが流通可能に接続されたバルブ収容室５８と、インク流路５９に設けられた弁体６１と、を具備する。バルブ収容室５８は、その壁の少なくとも一部が、バルブ収容室５８の容積が拡大するように変形可能なものである。
【解決手段】インクカートリッジ３０は、インクを貯留するインク室３６と、インク室３６とインク流路５９を介してインクが流通可能に接続されたバルブ収容室５８と、インク流路５９に設けられた弁体６１と、を具備する。バルブ収容室５８は、その壁の少なくとも一部が、バルブ収容室５８の容積が拡大するように変形可能なものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ニードルが挿入されることによって当該ニードルを通じて外部へインクを流出可能なインクカートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、いわゆるチューブ供給方式のインクジェット記録装置では、インクカートリッジが、記録ヘッドを搭載するキャリッジの外部に配置されており、このインクカートリッジと記録ヘッドとがチューブを介して接続されている。このインクカートリッジは、装置本体に設けられたカートリッジ装着部に対して着脱される。カートリッジ装着部にインクカートリッジが装着されると、インクカートリッジからカートリッジ装着部を経て記録ヘッドに至るインク流路が形成される。このインク流路を通じてインクカートリッジから記録ヘッドにインクが供給される（特許文献１参照）。
【０００３】
インクカートリッジの内部には、インクを貯留するインク室と、弁やシールを介して外部と連通するインク供給部と、インク室とインク供給部とを連絡する流路とが設けられている。インク供給部には、弁やシールを収容する部屋（室）が設けられており、カートリッジ装着部へインクカートリッジが装着される際に、カートリッジ装着部に設けられたニードルなどがインク供給部の部屋へ挿入されて、弁が開く方向へ移動されたり、シールが破られたして、ニードルへインクが供給される。また、インク供給部からインク室へのインクの逆流を防止するために、これらを繋ぐ流路に逆止弁が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２３１０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
インク供給部の部屋へニードルが挿入されると、挿入されたニードルの体積分だけ部屋に貯留されるインクが押しやられ、部屋内の圧力が上昇する。そうすると、インク供給部の部屋からインク室又は外部へインクが移動しようとする。しかしながら、インク供給部の部屋からインク室への流路には逆止弁が設けられているので、インクはニードルを通じて記録ヘッドへ流れる。記録ヘッドのサブタンクの一部はフィルムにより構成されている。サブタンクにインクが流入すると、フィルムが変形して圧力変動が吸収される。サブタンクにおいて変形したフィルムが復元する過程において、サブタンクからインク供給部の部屋へインクが流れる。
【０００６】
インク供給部の部屋からサブタンクへインクが流出してから、サブタンクからインク供給部の部屋へインクが戻るまでの間において、カートリッジ装着部からインクカートリッジから取り外されると、本来インク供給部の部屋に流れ込むはずのインクがニードルから滴り落ちるおそれがある。滴り落ちたインクは、カートリッジ装着部を汚染してインクカートリッジの外壁に付着する。また、インクカートリッジの外壁に付着したインクが、着脱時に飛散して装置本体の基板などに付着して、電気的なトラブルや腐食の原因となり得る。
【０００７】
本発明は、前述された事情に鑑みてなされたものであり、インク供給部の構造を工夫することによって、ニードルが挿入されたときに記録ヘッド側へ流れるインクの量を少なくする手段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】
本発明に係るインクカートリッジは、インクを貯留する第１インク室と、上記第１インク室と第１流路を介してインクが流通可能に接続されており、開口を通じて外部へインクを流出可能な第２インク室と、上記第１流路において、上記第１インク室から上記第２インク室へのインクの流れを許容し、かつ上記第２インク室から上記第１インク室へのインクの流れを制限するインク流量制御手段と、上記第２インク室（５８）の圧力上昇を制御する圧力上昇制御手段と、具備する。圧力上昇制御手段は、第２インク室（５８）の圧力が所定以上となると、その圧力を逃がすように作用する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、第２インク室へニードルが挿入されたことによって上昇する圧力に対して、その第２インク室内の圧力を逃がすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプリンタ１０の内部構造を模式的に示す模式断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るインクカートリッジ３０の外観構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るインクカートリッジ３０の内部構成を示す斜視図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係るインクカートリッジ３０の内部構成を示す右側面図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係るインクカートリッジ３０の内部構成を示す分解斜視図である。
【図６】図４におけるVI-VI切断線の断面構造を示す拡大斜視図である。
【図７】図６の矢視VIIからみた平面図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係るバルブ収容室５８へインクニードル１１１が挿入された状態を示す拡大斜視図である。
【図９】図８の矢視IXからみた平面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係るインクカートリッジの構成を示す斜視図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係るインクカートリッジ３０の内部構成を示す右側面図である。
【図１２】図１１におけるX11-X11切断線の断面構造を示す拡大斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、適宜図面が参照されつつ本発明の実施形態が説明される。なお、以下に説明される実施形態は本発明が具体化された一例にすぎず、本発明の要旨が変更されない範囲で実施形態が適宜変更されてもよいことは言うまでもない。
【００１２】
［第１実施形態］
プリンタ１０は、インクジェット記録方式に基づいて、記録用紙に対してインク滴を選択的に吐出することにより画像を記録するものである。プリンタ１０は、本発明に係る画像記録装置の一例である。
【００１３】
図１に示されるように、プリンタ１０は、インク供給装置１００を備えている。インク供給装置１００には、カートリッジケース１１０が設けられており、このカートリッジケース１１０に４つのインクカートリッジ３０が保持可能である。カートリッジケース１１０には、その一面が外部に開放された開口１１２が設けられている。４つのインクカートリッジ３０は、開口１１２を介してカートリッジケース１１０にほぼ水平方向（図１における左右方向）へ挿入され、或いはカートリッジケース１１０から抜き出される。カートリッジケース１１０に装着されたインクカートリッジ３０は、インクニードル１１１を通じて、インク室３６内のインクをインクチューブ２０へ供給する。インクチューブ２０により構成される流路が、本発明における第３流路に相当する。
【００１４】
開口１１２は、プリンタ部１０のフレームなどに軸支されたカバー１９によって覆われている。カバー１９は、開口１１２の下端部の下方で軸支されている。カバー１９は、倒伏可能に軸支されており、開口１１２を開放する開放姿勢と閉塞する閉塞姿勢とに姿勢変化する。
【００１５】
各インクカートリッジ３０には、プリンタ１０で使用可能なインクが貯留されている。具体的には、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色のインクがそれぞれの色に対応するインクカートリッジ３０に貯留されている。
【００１６】
図１に示されるように、キャリッジ２１には、記録ヘッド２９及びサブタンク２８が設けられている。記録ヘッド２９は、各インク色毎に設けられたインクチューブ２０及びインク流路２７によって各インクカートリッジ３０と接続されている。記録ヘッド２９は、各インクカートリッジ３０から供給されたインクを微少なインク滴として選択的に吐出する。インクチューブ２０及びインク流路２７が、本発明における第３流路に相当する。
【００１７】
キャリッジ２１には各インク色毎にサブタンク２８がそれぞれ設けられている。各サブタンク２８には、各インクカートリッジ３０からインクチューブ２０を通じて、供給された各インク色のインクが一時的に貯留される。サブタンク２８の上壁は可撓性のフィルムによって構成されている。このフィルムの撓みによって、サブタンク２８は、インクからの圧力に応じて容積が変化して、サブタンク２８内の圧力変動を吸収する。このサブタンク２８が、本発明における第４インク室に相当する。
【００１８】
給紙トレイ１５には、複数枚の記録用紙が積載されている。給紙ローラ２３によって搬送路２４へ送給された記録用紙は、搬送ローラ対２５によってプラテン２６上へ搬送される。記録ヘッド２９は、キャリッジ２１と共に記録用紙の搬送方向と直交し、かつ記録面に水平な方向へ移動しながら、プラテン２６上の記録用紙に対してインクを選択的に吐出する。これにより、記録用紙に画像が記録される。プラテン２６を通過した記録用紙は、排出ローラ対２２によって、搬送路２４の最下流側に設けられた排紙トレイ１６に排出される。
【００１９】
［インクカートリッジ３０］
以下、インクカートリッジ３０の構成が詳細に説明される。
【００２０】
インクカートリッジ３０はインクが貯留される容器である。インクカートリッジ３０は、図２に示された起立状態において、下側の面を底面とし、上側の面を上面として、カートリッジケース１１０に対して矢印１０４で示される向き（以下「挿入向き１０４」と称する。）に挿入される。カートリッジケース１１０に装着された状態において、インクカートリッジ３０は、起立姿勢に維持される。
【００２１】
図２に示されるように、インクカートリッジ３０は、略直方体形状に形成されている。インクカートリッジ３０は、幅方向１０１に細く、且つ、高さ方向１０２及び奥行き方向１０３が幅方向１０１よりも大きい扁平形状である。本実施形態では、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色に対応するそれぞれのインクカートリッジ３０が同じ形状に形成されている。インクカートリッジ３０は、フレーム３２及びフィルム３３，３４などの内部の構成部材が外装材３１によって覆われている。
【００２２】
図３から図５に示されるように、インクカートリッジ３０の内部には、フレーム３２、フィルム３３，３４、大気連通バルブ５０及びインク供給バルブ６０が設けられている。フレーム３２及びフィルム３３，３４に囲まれて、インクを貯留可能なインク室３６が形成されている。このインク室３６が、本発明における第１インク室に相当する。また、フィルム３３が、本発明における圧力上昇制御手段に相当する。なお、インク室３６の内部には、強度を保つ為のリブや、残量検知を行う為の構造があるが、これらは、本発明に直接に関連しないので、ここでは詳細な説明が省略される。
【００２３】
フレーム３２は、光センサから出射される光、例えば赤外線に対して透光性のある樹脂材料で構成されている。フレーム３２は、透光性を有するものであれば如何なる樹脂で構成されていてもよく、例えば、透明或いは半透明の樹脂で構成することも可能である。樹脂材料としては、ポリアセタールやナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレンなどが挙げられる。フレーム３２には、前壁４１、上壁４２、後壁４３、下壁４４が概ね沿って環状に連続して形成されている。これら各壁が環状に連結されて、フレーム３２の左面４５及び右面４６に開口がそれぞれ形成されている。
【００２４】
フレーム３２の左面４５、右面４６それぞれに、透明な樹脂で構成された薄肉のフィルム３３，３４が貼り付けられている。このフィルムは、可撓性、伸縮性又は弾性を有するものである。フィルム３３，３４は、フレーム３２の左面４５、右面４６の外縁部分に超音波溶着されている。フィルム３３，３４によって左面４５及び右面４６の開口が閉塞される。これにより、フレーム３２とフィルム３３，３４とによって囲まれた空間がインク室３６として区画される。インク室３６はインクを貯留可能である。もちろん、超音波溶着に代えて熱溶着が用いられてもよい。
【００２５】
なお、本実施形態においては、フィルム３３，３４がフレーム３２に溶着されて、フレーム３２の左面４５、右面４６の開口が閉塞されてインク室３６が構成されているが、フレーム３２の左面４５又は右面４６のいずれか一方が樹脂によって閉塞されており、他方のみにフィルムが溶着されてインク室３６が構成されていてもよい。つまり、左面４５、右面４６のいずれか一方が開口された箱形状とし、その開口にフィルムが溶着されてインク室が構成されてもよい。
【００２６】
フレーム３２の前壁４１の上部から突出するように円筒形のバルブ収容室４８が設けられている。バルブ収容室４８において、前壁４１から突出先端には、円形の開口４７が設けられている。バルブ収容室４８の一部はフレーム３２の内部側へ進入して、カートリッジ本体２０の奥行き方向１０３へ延設されている。バルブ収容室４８は、その奥部においてインク室３６に連通している。バルブ収容室４８に、大気連通バルブ５０が収容されている。
【００２７】
図５に示されるように、大気連通バルブ５０は、開口４７からインク室３６の空気層に至る経路を開放又は閉塞する弁機構として構成されている。大気連通バルブ５０は、圧縮コイルバネ５１と、バルブ本体５２と、シール部材５３と、キャップ５４とを有している。これらの各部材は、ポリアセタールやシリコンゴムなどの樹脂で構成されている。
【００２８】
大気連通バルブ５０は、上記各構成部材（圧縮コイルバネ５１、バルブ本体５２、シール部材５３、キャップ５４）が順次組み付けられて構成される。大気連通バルブ５０を構成する部材のうち、圧縮コイルバネ５１及びバルブ本体５２がバルブ収容室４８に収容され、シール部材５３及びキャップ５４は、開口４７の周縁に取り付けられる。
【００２９】
バルブ本体５２は、バルブ収容室４８において、カートリッジ本体２０の奥行き方向１０３へ移動可能に設けられている。バルブ本体５２は、蓋５５とロッド５６とを有する。ロッド５６は、蓋５５の中心軸から開口４７の中心を通って開口４７の外側へ突出している。開口４７の外縁部分にシール部材５３を介してキャップ５４が取り付けられている。キャップ５４及びシール部材５３には貫通孔が設けられている。ロッド５６は、この貫通孔を通じてバルブ収容室４８の外側へ突出されている。
【００３０】
圧縮コイルバネ５１は、蓋５５をシール部材５３に近づける方向へバルブ本体５２を押圧している。このため、蓋５５がシール部材５３に密着している。したがって、大気連通バルブ５０は、常時は、バルブ収容室４８から外部に至る通路を閉塞している。カートリッジケース１１０へインクカートリッジ１０が挿入される過程で、ロッド５６がバルブ収容室４８の奥部側へ向けて押圧される。これにより、圧縮コイルバネ５１の付勢力に抗してバルブ本体５２の蓋５５がシール部材５３から離隔する。その結果、バルブ収容室４８から外部に至る通路が開放される。この状態では、開口４７を通じてインク室３６内に大気が流入するので、インク室３６内の空気層が大気圧と同圧になる。この大気圧連通バルブ５０は、インク室３６が負圧に維持されるときには必要ではない。また、大気連通バルブ５０に代えて、少なくともインク室３６と外気とが連通される通路が備わっていてもよい。
【００３１】
カートリッジ本体２０の前壁４１の下部に円筒形のバルブ収容室５８が設けられている。バルブ収容室５８において、前壁４１から突出先端には、円形の開口５７が設けられている。バルブ収容室５８の一部はフレーム３２の内部側へ進入して、カートリッジ本体２０の奥行き方向１０３へ延設されている。バルブ収容室５８は、その奥部においてインク室３６に連通している。バルブ収容室５８に、インク供給バルブ６０が収容されている。このバルブ収容室５８が、本発明における第２インク室に相当する。
【００３２】
図６及び図７に示されるように、バルブ収容室５８は、インク室３６とインク流路５９を通じてインクを流通可能に連続されている。インク流路５９は、バルブ収容室５８とインク室３６とを区画する壁４９に形成された孔である。インク供給バルブ６０は、インク流路５９を開放又は閉塞する弁機構として構成されている。インク流路５９が、本発明における第１インク流路に相当する。
【００３３】
図５及び図６に示されるように、インク供給バルブ６０は、弁体６１と、弁座６２と、圧縮コイルバネ６３と、バルブ本体６４と、シール部材６５と、キャップ６６とを有している。これらの各部材は、ポリアセタールやシリコンゴムなどの樹脂で構成されている。
【００３４】
インク供給バルブ６０は、上記各構成部材（弁体６１、弁座６２、圧縮コイルバネ６３、バルブ本体６４、シール部材６５、キャップ６６）が順次組み付けられてなる。上記各構成部材のうち、弁体６１、弁座６２、圧縮コイルバネ６３、バルブ本体６４がバルブ収容室５４に収容される。シール部材６５及びキャップ６６は、開口５７の周縁に取り付けられる。
【００３５】
図６に示されるように、バルブ収容室５４の奥部に弁体６１が設けられている。弁体６１は、弁座６２に保持された状態で、壁４９に接離可能に弾性変形可能である。弁体６１は、壁４９に形成されたインク流路５９を開閉する逆止弁であり、例えばシリコンゴムを射出成形することにより得られる。弁体６１は、筒形状に形成されており、その奥部側の開口は壁６７によってほぼ閉塞されている。ここで、ほぼ閉塞されているとは、壁６７に形成された貫通孔６８によって、壁６７をインクが通過可能なことをいう。壁６７の中央には、半球部６９が形成されている。壁６７の弾性変形によって、半球部６９が移動して壁４９のインク流路５９を開閉する。
【００３６】
弁座６２は、弁体６１を内部に嵌め込むことができる筒形状であり、例えばポリプロピレン樹脂を射出成形することにより得られる。弁座６２は、弁座基部７０と弁座受け部７１とを備える。弁座基部７０は、筒形状であり、圧縮コイルバネ９６に挿入されるようにして、圧縮コイルバネと係合される。また、弁座基部７０は、バルブ本体６４をスライド可能に支持する。
【００３７】
弁座受け部７１は、弁座基部７０の一端側に外側から嵌め込まれている。弁座受け部７１は、バルブ収容室５８の内面形状に合致した円筒形状であり、壁４９と接触する側において内側へ突出するフランジ７２が形成されている。このフランジによって、弁座受け部７１と弁座基部７０との間に弁体６１が嵌め入れられる。
【００３８】
インク供給バルブ６０が組み付けられると、弁座受け部７２は、圧縮コイルバネ６３からの付勢力を受けて壁４９に密着される。弁体６１と壁４９との間に弁座受け部７２が介在されることによって、弁体６１の壁６７と壁４９との間に空間が生じ、半球部６９がインク流路５９から離れる。つまり、弁体６１がインク流路５９を開放する。したがって、インク室３６から、インク流路５９及び弁体６１の貫通孔６８を通じて、バルブ収容室５８へインクが流れ込む。
【００３９】
バルブ収容室５８からインク室３６側へインクが流れ込むと、弁体６１の壁６７が壁４９側へ変形して、半球部６９がインク流路５９に密接する。これにより、インク流路５９が閉塞されて、バルブ収容室５８からインク室３６へインクが流れ込むことが防止される。バルブ収容室５８からインク室３６側へインクが流れなくなると、弁体６１の弾性力により半球部６９が元の位置に復帰してインク流路５９から離間する。このように、弁体６１は、インク室３６からバルブ収容室５８へのインクの流れを許容し、かつバルブ収容室５８からインク室３６へのインクの流れを抑制する逆止弁として機能する。この弁体６１が、本発明におけるインク流量制御手段に相当する。
【００４０】
図６に示されるように、バルブ収容室５４に圧縮コイルバネ６３が設けられている。圧縮コイルバネ６３は、弁座基部７０とバルブ本体６４との間に収縮された状態で配置されている。この圧縮コイルバネ６３によって、弁座基部７０及び弁座受け部７１が壁４９側へ弾性付勢され、また、バルブ本体６４がシール部材６５側へ弾性付勢されている。
【００４１】
バルブ本体６４は、円盤部７４からロッド部７５が延出された形状である。円盤部７４は、シール部材６５と対向して配置されており、圧縮コイルバネ６３に付勢されてシール部材６５に密着される。ロッド部７５は、弁座基部７０の内部空間に挿入されている。ロッド部７５が弁座基部７０によって案内されて、円盤部７４がシール部材６５と接離する方向へスライドされる。
【００４２】
シール部材６５は、キャップ６６によってバルブ収容室５４の開口５７に密着されている。シール部材６５は、弾性変形可能なゴムなどの樹脂で構成された密封性の高いものである。シール部材６５は、中央に孔７３が形成された円板形状である。シール部材６５にバルブ本体６５が密接することによって、孔７３が閉塞されている。圧縮コイルバネ６３の付勢力に抗して、バルブ本体６５がシール部材６５から離れると、孔７３が開放される。
【００４３】
シール部材６５の孔７３にインクニードル１１１が挿入されると、圧縮コイルバネ６３の付勢力に抗してバルブ本体６４の円盤部７４がシール部材６５から離間される。これにより、孔７３が開放されて、孔７３を通じてインクが外部へ流出される。
【００４４】
インク供給バルブ６０には、各構成部材の組み付け部分等にインクが流通可能な隙間等が形成されており、インク室３６からバルブ収容室５８へ流入したインクは、インク供給バルブ６０内を通過してシール部材６５へ到達する。そして、シール部材６５の孔７３が開放されると、バルブ収容室５８内のインクが外部へ流出する。なお、孔７３の内周の直径はインクニードル１１１の外周面の直径に比べて小さいので、インクニードル１１１の外周面と孔７３とが弾性的に接する。これにより、孔７３とインクニードル４９との隙間からインクが漏れることはない。
【００４５】
バルブ収容室５８には、右面４６側の壁の一部に開口７８が形成されている。開口７８を通じて、右面４６側に開口する空間７６と連続している。空間７６は、バルブ収容室５８から下方へ延びており、空間７６の縁７７は、フレーム３２の前壁４１、上壁４２、後壁４３、下壁４４とともに右面４６を構成する。この縁７７にフィルム３３が超音波溶着されて、空間７６が閉塞されている。縁７７に溶着されたフィルム３３によって構成される壁面が、バルブ収容室５８とインクが流通可能な空間を構成する平面形状の壁面のうち最大面積である。フィルム３３は、縁７７に溶着された状態において、バルブ収容室５８の容積が拡大する向きへ、つまり外側へ膨らむように変形可能である。空間７６を閉塞するフィルム３３によって、本発明における変形可能な壁が構成されている。
【００４６】
［カートリッジケース１１０］
図２に示されるように、カートリッジケース１１０には、インクカートリッジ３０が収容される。本実施形態では、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色に対応する４つのインクカートリッジ１１０が、それぞれカートリッジケース１１０に収容されるが、インク色が異なっても各カートリッジケース１１０の構成は同じである。
【００４７】
カートリッジケース１１０は、その前面に開口１１２を有する。開口１１２を通じてカートリッジケース１１０内にインクカートリッジ３０が挿入される。インクカートリッジ３０は、カートリッジケース１１０内において、前述された起立姿勢に保持される。
【００４８】
［インクニードル１２２］
図７に示されるように、カートリッジケース１１０の奥部には、樹脂製の管状のインクニードル１１１が設けられている。インクニードル１２２は、開口１２２へ向けて突出された管・円筒形状である。インクニードル１１１にはインクチューブ２０（図１参照）が接続されている。カートリッジケース１１０にインクカートリッジ３０が装着されると、インクニードル１２２がインク供給バルブ６０の孔７３に挿入される。インクニードル１１１の先端には、切欠き１１３が設けられている。この切欠き１１３を通じて、インクニードル１１１の内部空間とインク供給バルブ６０におけるバルブ本体６４との間にインクが流れる。
【００４９】
カートリッジケース１１０にインクカートリッジ３０が装着されると、インクニードル１１１がインク供給バルブ６０のシール部材７５の孔７３に挿入されて、孔７３を閉塞していたバルブ本体６４が、圧縮コイルバネ６３の付勢力に抗してシール部材７５から離間する。これにより、インクニードル１１１の先端側がバルブ収容室５８に進入する。
【００５０】
バルブ収容室５８においては、挿入されたインクニードル１１１の体積分だけインクが収容できる空間が減少するので、バルブ収容室５８に収容されるインクの圧力が上昇する。そのインクの圧力によって、弁体６１が弾性変形して、半球部６９がインク流路５９を閉塞する。これにより、バルブ収容室５８からインク室３６へインクが流れ込むことが防止される。また、図８における鎖線で示されるように、インクの圧力によって、空間７６を閉塞しているフィルム３３が外側へ膨らんでバルブ収容室５８の容積が拡大される。その結果、インクニードル１１１の挿入によって上昇したバルブ収容室５８内のインクの圧力が元に戻る。
【００５１】
［第１実施形態の作用効果］
第１実施形態によれば、バルブ収容室５８へインクニードル１１１が挿入されたことによって容積が減少されると、フィルム３３が変形してバルブ収容室５８の容積を拡大させるので、バルブ収容室５８においてインクの圧力上昇が抑制されて、バルブ収容室５８からインクニードル１１１を通じてチューブへインクが流出されることが抑制される。これにより、キャリッジ２１にサブタンク２８が設けられていても、インクカートリッジ３０の装着に際して、サブタンク２８にインクが流入し、その反動によってサブタンク２８からインクニードル１１１へインクが戻されることがない。また、サブタンク２８へ流入するインクの量が抑えられ、記録ヘッド２９内における圧力上昇が小さくなるので、記録ヘッド２９においてインクのメニスカスが壊される可能性が低減される。
【００５２】
また、縁７７に溶着されたフィルム３３によって、本発明における変形可能な壁が簡易かつ低コストに実現されている。
【００５３】
また、縁７７に溶着されたフィルム３３によって構成される壁面が、バルブ収容室５８を構成する平面形状の壁面のうち最大面積の壁なので、フィルム３３の撓み又は弾性によって拡大されるバルブ収容室５８の容量が大きい。
【００５４】
縁７７の内側におけるフィルム３３の面積を大きくするほど、撓み、伸縮又は弾性によって拡大される容積が大きくなるので、最大面積の壁が変形可能な壁とされることが効率的である。
【００５５】
また、フィルム３３は、インク室３６を構成する壁でもあるので、インク室３６の壁とバルブ収容室５８における変形可能な壁とが１枚のフィルム３３で実現され、インクカートリッジ３０の製造工程が簡略化される。
【００５６】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態が説明される。第２実施形態においては、第１実施形態における空間７６に代えて、バルブ収容室５８と流路８２を介してインクが流通可能に接続されたインクバッファ室８０が設けられている点において、第１実施形態と異なり、その他の構成は、上記実施形態と同様である。したがって、第２実施形態においては、インクバッファ室８０近傍の構成について詳細な説明がなされ、その他の構成についての説明が省略される。なお、第２実施形態の説明において、第１実施形態と同じ参照符号によって示される構成は、第１実施形態と同様の構成である。インクバッファ室８０が、本発明における圧力上昇制御手段としての第３インク室に相当する。流路８２が、本発明における第２流路に相当する。
【００５７】
図１０から図１２に示されるように、バルブ収容室５８には、右面４６側の壁の一部に開口する流路８２が形成されている。流路８２は、バルブ収容室５８から上方へ細長く延びてから前壁４１側へ折れ曲がり、さらに上方へ延びてインク室３６の上側においてインクバッファ室８０に連続している。インクバッファ室８０及び流路８２の縁８１は、フレーム３２の前壁４１、上壁４２、後壁４３、下壁４４とともに右面４６を構成する。各図には現れていないが、この縁８１にフィルム３３（図３参照）が超音波溶着されている。縁８１に溶着されたフィルム３３によって構成される壁面が、バルブ収容室５８を構成する平面形状の壁面のうち最大面積である。フィルム３３は、縁８１に溶着された状態において、インクバッファ室８０の容積が拡大する向きへ、つまり外側へ膨らむように変形可能である。このフィルム３３によって、本発明における変形可能な壁が構成されている。
【００５８】
インクバッファ室８０及び流路８２には、インク吸収体８３が充填されている。インク吸収体８３は、インクを吸収して保持するものであり、例えば、スポンジや不織布などによって構成される。インク吸収体８３によって、バルブ収容室５８からインクバッファ室８０及び流路８２へ流れ出たインクが吸収されて保持されて、再びバルブ収容室５８に戻ることが防止される。このインク吸収体８３が、本発明における流出防止手段に相当する。
【００５９】
第１実施形態において説明されたように、カートリッジケース１１０にインクカートリッジ３０が装着されると、インクニードル１１１がインク供給バルブ６０のシール部材７５の孔７３に挿入されて、孔７３を閉塞していたバルブ本体６４が、圧縮コイルバネ６３の付勢力に抗してシール部材７５から離間する。これにより、インクニードル１１１の先端側がバルブ収容室５８に進入する。
【００６０】
バルブ収容室５８においては、挿入されたインクニードル１１１の体積分だけインクが収容できる空間が減少するので、バルブ収容室５８に収容されるインクの圧力が上昇する。そのインクの圧力によって、弁体６１が弾性変形して、半球部６９がインク流路５９を閉塞する。これにより、バルブ収容室５８からインク室３６へインクが流れ込むことが防止される。また、インクの圧力によって、バルブ収容室５８から流路８２を通じてインクバッファ室８０へ向かってインクが流れ出す。流れ出たインクは、インクバッファ室８０又は流路８２において、インク吸収体８３に吸収されて保持される。また、インクバッファ室８０又は流路８２の一壁面を構成するフィルム３３が外側へ膨らんで、バルブ収容室５８からインクが流通可能な空間の容積が拡大される。その結果、インクニードル１１１の挿入によって上昇したバルブ収容室５８内のインクの圧力が元に戻る。これにより、第１実施形態と同様の作用効果が奏される。
【００６１】
また、インクバッファ室８０の一壁面であるフィルム３３により構成される壁は、インクカートリッジ３０からインクが流出される姿勢において、その一部が、インク室３６に予め充填されるインクの液面より高い位置に配置されるので、インクバッファ室８０においてフィルム３０が受けるインクからの圧力が小さくなる。これにより、バルブ収容室５８のインクの圧力変動によるフィルム３３の変形量を大きくすることができる。
【００６２】
［第２実施形態の変形例］
なお、第２実施形態においては、本発明における流出防止手段として、インクバッファ室８０及び流路８２にインク吸収体８３が設けられているが、このインク吸収体８３に代えて、流路８２において、バルブ収容室５８からインクバッファ室８０へのインクの流れを許容し、かつインクバッファ室８０からバルブ収容室５８へのインクの流れを制限する逆止弁が設けられてもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１０・・・プリンタ（画像記録装置）
２０・・・インクチューブ（第３流路）
２８・・・サブタンク（第４インク室）
２９・・・記録ヘッド
３０・・・インクカートリッジ
３３・・・フィルム（圧力上昇制御手段、壁）
３６・・・インク室（第１インク室）
５７・・・開口
５８・・・バルブ収容室（第２インク室）
５９・・・インク流路（第１流路）
６１・・・弁体（インク流量制御手段、逆止弁）
８０・・・インクバッファ室（第３インク室）
８２・・・流路（第２流路）
８３・・・インク吸収体（流出防止手段）
１１１・・・インクニードル（ニードル）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ニードルが挿入されることによって当該ニードルを通じて外部へインクを流出可能なインクカートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、いわゆるチューブ供給方式のインクジェット記録装置では、インクカートリッジが、記録ヘッドを搭載するキャリッジの外部に配置されており、このインクカートリッジと記録ヘッドとがチューブを介して接続されている。このインクカートリッジは、装置本体に設けられたカートリッジ装着部に対して着脱される。カートリッジ装着部にインクカートリッジが装着されると、インクカートリッジからカートリッジ装着部を経て記録ヘッドに至るインク流路が形成される。このインク流路を通じてインクカートリッジから記録ヘッドにインクが供給される（特許文献１参照）。
【０００３】
インクカートリッジの内部には、インクを貯留するインク室と、弁やシールを介して外部と連通するインク供給部と、インク室とインク供給部とを連絡する流路とが設けられている。インク供給部には、弁やシールを収容する部屋（室）が設けられており、カートリッジ装着部へインクカートリッジが装着される際に、カートリッジ装着部に設けられたニードルなどがインク供給部の部屋へ挿入されて、弁が開く方向へ移動されたり、シールが破られたして、ニードルへインクが供給される。また、インク供給部からインク室へのインクの逆流を防止するために、これらを繋ぐ流路に逆止弁が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２３１０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
インク供給部の部屋へニードルが挿入されると、挿入されたニードルの体積分だけ部屋に貯留されるインクが押しやられ、部屋内の圧力が上昇する。そうすると、インク供給部の部屋からインク室又は外部へインクが移動しようとする。しかしながら、インク供給部の部屋からインク室への流路には逆止弁が設けられているので、インクはニードルを通じて記録ヘッドへ流れる。記録ヘッドのサブタンクの一部はフィルムにより構成されている。サブタンクにインクが流入すると、フィルムが変形して圧力変動が吸収される。サブタンクにおいて変形したフィルムが復元する過程において、サブタンクからインク供給部の部屋へインクが流れる。
【０００６】
インク供給部の部屋からサブタンクへインクが流出してから、サブタンクからインク供給部の部屋へインクが戻るまでの間において、カートリッジ装着部からインクカートリッジから取り外されると、本来インク供給部の部屋に流れ込むはずのインクがニードルから滴り落ちるおそれがある。滴り落ちたインクは、カートリッジ装着部を汚染してインクカートリッジの外壁に付着する。また、インクカートリッジの外壁に付着したインクが、着脱時に飛散して装置本体の基板などに付着して、電気的なトラブルや腐食の原因となり得る。
【０００７】
本発明は、前述された事情に鑑みてなされたものであり、インク供給部の構造を工夫することによって、ニードルが挿入されたときに記録ヘッド側へ流れるインクの量を少なくする手段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】
本発明に係るインクカートリッジは、インクを貯留する第１インク室と、上記第１インク室と第１流路を介してインクが流通可能に接続されており、開口を通じて外部へインクを流出可能な第２インク室と、上記第１流路において、上記第１インク室から上記第２インク室へのインクの流れを許容し、かつ上記第２インク室から上記第１インク室へのインクの流れを制限するインク流量制御手段と、上記第２インク室（５８）の圧力上昇を制御する圧力上昇制御手段と、具備する。圧力上昇制御手段は、第２インク室（５８）の圧力が所定以上となると、その圧力を逃がすように作用する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、第２インク室へニードルが挿入されたことによって上昇する圧力に対して、その第２インク室内の圧力を逃がすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプリンタ１０の内部構造を模式的に示す模式断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るインクカートリッジ３０の外観構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るインクカートリッジ３０の内部構成を示す斜視図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係るインクカートリッジ３０の内部構成を示す右側面図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係るインクカートリッジ３０の内部構成を示す分解斜視図である。
【図６】図４におけるVI-VI切断線の断面構造を示す拡大斜視図である。
【図７】図６の矢視VIIからみた平面図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係るバルブ収容室５８へインクニードル１１１が挿入された状態を示す拡大斜視図である。
【図９】図８の矢視IXからみた平面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係るインクカートリッジの構成を示す斜視図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係るインクカートリッジ３０の内部構成を示す右側面図である。
【図１２】図１１におけるX11-X11切断線の断面構造を示す拡大斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、適宜図面が参照されつつ本発明の実施形態が説明される。なお、以下に説明される実施形態は本発明が具体化された一例にすぎず、本発明の要旨が変更されない範囲で実施形態が適宜変更されてもよいことは言うまでもない。
【００１２】
［第１実施形態］
プリンタ１０は、インクジェット記録方式に基づいて、記録用紙に対してインク滴を選択的に吐出することにより画像を記録するものである。プリンタ１０は、本発明に係る画像記録装置の一例である。
【００１３】
図１に示されるように、プリンタ１０は、インク供給装置１００を備えている。インク供給装置１００には、カートリッジケース１１０が設けられており、このカートリッジケース１１０に４つのインクカートリッジ３０が保持可能である。カートリッジケース１１０には、その一面が外部に開放された開口１１２が設けられている。４つのインクカートリッジ３０は、開口１１２を介してカートリッジケース１１０にほぼ水平方向（図１における左右方向）へ挿入され、或いはカートリッジケース１１０から抜き出される。カートリッジケース１１０に装着されたインクカートリッジ３０は、インクニードル１１１を通じて、インク室３６内のインクをインクチューブ２０へ供給する。インクチューブ２０により構成される流路が、本発明における第３流路に相当する。
【００１４】
開口１１２は、プリンタ部１０のフレームなどに軸支されたカバー１９によって覆われている。カバー１９は、開口１１２の下端部の下方で軸支されている。カバー１９は、倒伏可能に軸支されており、開口１１２を開放する開放姿勢と閉塞する閉塞姿勢とに姿勢変化する。
【００１５】
各インクカートリッジ３０には、プリンタ１０で使用可能なインクが貯留されている。具体的には、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色のインクがそれぞれの色に対応するインクカートリッジ３０に貯留されている。
【００１６】
図１に示されるように、キャリッジ２１には、記録ヘッド２９及びサブタンク２８が設けられている。記録ヘッド２９は、各インク色毎に設けられたインクチューブ２０及びインク流路２７によって各インクカートリッジ３０と接続されている。記録ヘッド２９は、各インクカートリッジ３０から供給されたインクを微少なインク滴として選択的に吐出する。インクチューブ２０及びインク流路２７が、本発明における第３流路に相当する。
【００１７】
キャリッジ２１には各インク色毎にサブタンク２８がそれぞれ設けられている。各サブタンク２８には、各インクカートリッジ３０からインクチューブ２０を通じて、供給された各インク色のインクが一時的に貯留される。サブタンク２８の上壁は可撓性のフィルムによって構成されている。このフィルムの撓みによって、サブタンク２８は、インクからの圧力に応じて容積が変化して、サブタンク２８内の圧力変動を吸収する。このサブタンク２８が、本発明における第４インク室に相当する。
【００１８】
給紙トレイ１５には、複数枚の記録用紙が積載されている。給紙ローラ２３によって搬送路２４へ送給された記録用紙は、搬送ローラ対２５によってプラテン２６上へ搬送される。記録ヘッド２９は、キャリッジ２１と共に記録用紙の搬送方向と直交し、かつ記録面に水平な方向へ移動しながら、プラテン２６上の記録用紙に対してインクを選択的に吐出する。これにより、記録用紙に画像が記録される。プラテン２６を通過した記録用紙は、排出ローラ対２２によって、搬送路２４の最下流側に設けられた排紙トレイ１６に排出される。
【００１９】
［インクカートリッジ３０］
以下、インクカートリッジ３０の構成が詳細に説明される。
【００２０】
インクカートリッジ３０はインクが貯留される容器である。インクカートリッジ３０は、図２に示された起立状態において、下側の面を底面とし、上側の面を上面として、カートリッジケース１１０に対して矢印１０４で示される向き（以下「挿入向き１０４」と称する。）に挿入される。カートリッジケース１１０に装着された状態において、インクカートリッジ３０は、起立姿勢に維持される。
【００２１】
図２に示されるように、インクカートリッジ３０は、略直方体形状に形成されている。インクカートリッジ３０は、幅方向１０１に細く、且つ、高さ方向１０２及び奥行き方向１０３が幅方向１０１よりも大きい扁平形状である。本実施形態では、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色に対応するそれぞれのインクカートリッジ３０が同じ形状に形成されている。インクカートリッジ３０は、フレーム３２及びフィルム３３，３４などの内部の構成部材が外装材３１によって覆われている。
【００２２】
図３から図５に示されるように、インクカートリッジ３０の内部には、フレーム３２、フィルム３３，３４、大気連通バルブ５０及びインク供給バルブ６０が設けられている。フレーム３２及びフィルム３３，３４に囲まれて、インクを貯留可能なインク室３６が形成されている。このインク室３６が、本発明における第１インク室に相当する。また、フィルム３３が、本発明における圧力上昇制御手段に相当する。なお、インク室３６の内部には、強度を保つ為のリブや、残量検知を行う為の構造があるが、これらは、本発明に直接に関連しないので、ここでは詳細な説明が省略される。
【００２３】
フレーム３２は、光センサから出射される光、例えば赤外線に対して透光性のある樹脂材料で構成されている。フレーム３２は、透光性を有するものであれば如何なる樹脂で構成されていてもよく、例えば、透明或いは半透明の樹脂で構成することも可能である。樹脂材料としては、ポリアセタールやナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレンなどが挙げられる。フレーム３２には、前壁４１、上壁４２、後壁４３、下壁４４が概ね沿って環状に連続して形成されている。これら各壁が環状に連結されて、フレーム３２の左面４５及び右面４６に開口がそれぞれ形成されている。
【００２４】
フレーム３２の左面４５、右面４６それぞれに、透明な樹脂で構成された薄肉のフィルム３３，３４が貼り付けられている。このフィルムは、可撓性、伸縮性又は弾性を有するものである。フィルム３３，３４は、フレーム３２の左面４５、右面４６の外縁部分に超音波溶着されている。フィルム３３，３４によって左面４５及び右面４６の開口が閉塞される。これにより、フレーム３２とフィルム３３，３４とによって囲まれた空間がインク室３６として区画される。インク室３６はインクを貯留可能である。もちろん、超音波溶着に代えて熱溶着が用いられてもよい。
【００２５】
なお、本実施形態においては、フィルム３３，３４がフレーム３２に溶着されて、フレーム３２の左面４５、右面４６の開口が閉塞されてインク室３６が構成されているが、フレーム３２の左面４５又は右面４６のいずれか一方が樹脂によって閉塞されており、他方のみにフィルムが溶着されてインク室３６が構成されていてもよい。つまり、左面４５、右面４６のいずれか一方が開口された箱形状とし、その開口にフィルムが溶着されてインク室が構成されてもよい。
【００２６】
フレーム３２の前壁４１の上部から突出するように円筒形のバルブ収容室４８が設けられている。バルブ収容室４８において、前壁４１から突出先端には、円形の開口４７が設けられている。バルブ収容室４８の一部はフレーム３２の内部側へ進入して、カートリッジ本体２０の奥行き方向１０３へ延設されている。バルブ収容室４８は、その奥部においてインク室３６に連通している。バルブ収容室４８に、大気連通バルブ５０が収容されている。
【００２７】
図５に示されるように、大気連通バルブ５０は、開口４７からインク室３６の空気層に至る経路を開放又は閉塞する弁機構として構成されている。大気連通バルブ５０は、圧縮コイルバネ５１と、バルブ本体５２と、シール部材５３と、キャップ５４とを有している。これらの各部材は、ポリアセタールやシリコンゴムなどの樹脂で構成されている。
【００２８】
大気連通バルブ５０は、上記各構成部材（圧縮コイルバネ５１、バルブ本体５２、シール部材５３、キャップ５４）が順次組み付けられて構成される。大気連通バルブ５０を構成する部材のうち、圧縮コイルバネ５１及びバルブ本体５２がバルブ収容室４８に収容され、シール部材５３及びキャップ５４は、開口４７の周縁に取り付けられる。
【００２９】
バルブ本体５２は、バルブ収容室４８において、カートリッジ本体２０の奥行き方向１０３へ移動可能に設けられている。バルブ本体５２は、蓋５５とロッド５６とを有する。ロッド５６は、蓋５５の中心軸から開口４７の中心を通って開口４７の外側へ突出している。開口４７の外縁部分にシール部材５３を介してキャップ５４が取り付けられている。キャップ５４及びシール部材５３には貫通孔が設けられている。ロッド５６は、この貫通孔を通じてバルブ収容室４８の外側へ突出されている。
【００３０】
圧縮コイルバネ５１は、蓋５５をシール部材５３に近づける方向へバルブ本体５２を押圧している。このため、蓋５５がシール部材５３に密着している。したがって、大気連通バルブ５０は、常時は、バルブ収容室４８から外部に至る通路を閉塞している。カートリッジケース１１０へインクカートリッジ１０が挿入される過程で、ロッド５６がバルブ収容室４８の奥部側へ向けて押圧される。これにより、圧縮コイルバネ５１の付勢力に抗してバルブ本体５２の蓋５５がシール部材５３から離隔する。その結果、バルブ収容室４８から外部に至る通路が開放される。この状態では、開口４７を通じてインク室３６内に大気が流入するので、インク室３６内の空気層が大気圧と同圧になる。この大気圧連通バルブ５０は、インク室３６が負圧に維持されるときには必要ではない。また、大気連通バルブ５０に代えて、少なくともインク室３６と外気とが連通される通路が備わっていてもよい。
【００３１】
カートリッジ本体２０の前壁４１の下部に円筒形のバルブ収容室５８が設けられている。バルブ収容室５８において、前壁４１から突出先端には、円形の開口５７が設けられている。バルブ収容室５８の一部はフレーム３２の内部側へ進入して、カートリッジ本体２０の奥行き方向１０３へ延設されている。バルブ収容室５８は、その奥部においてインク室３６に連通している。バルブ収容室５８に、インク供給バルブ６０が収容されている。このバルブ収容室５８が、本発明における第２インク室に相当する。
【００３２】
図６及び図７に示されるように、バルブ収容室５８は、インク室３６とインク流路５９を通じてインクを流通可能に連続されている。インク流路５９は、バルブ収容室５８とインク室３６とを区画する壁４９に形成された孔である。インク供給バルブ６０は、インク流路５９を開放又は閉塞する弁機構として構成されている。インク流路５９が、本発明における第１インク流路に相当する。
【００３３】
図５及び図６に示されるように、インク供給バルブ６０は、弁体６１と、弁座６２と、圧縮コイルバネ６３と、バルブ本体６４と、シール部材６５と、キャップ６６とを有している。これらの各部材は、ポリアセタールやシリコンゴムなどの樹脂で構成されている。
【００３４】
インク供給バルブ６０は、上記各構成部材（弁体６１、弁座６２、圧縮コイルバネ６３、バルブ本体６４、シール部材６５、キャップ６６）が順次組み付けられてなる。上記各構成部材のうち、弁体６１、弁座６２、圧縮コイルバネ６３、バルブ本体６４がバルブ収容室５４に収容される。シール部材６５及びキャップ６６は、開口５７の周縁に取り付けられる。
【００３５】
図６に示されるように、バルブ収容室５４の奥部に弁体６１が設けられている。弁体６１は、弁座６２に保持された状態で、壁４９に接離可能に弾性変形可能である。弁体６１は、壁４９に形成されたインク流路５９を開閉する逆止弁であり、例えばシリコンゴムを射出成形することにより得られる。弁体６１は、筒形状に形成されており、その奥部側の開口は壁６７によってほぼ閉塞されている。ここで、ほぼ閉塞されているとは、壁６７に形成された貫通孔６８によって、壁６７をインクが通過可能なことをいう。壁６７の中央には、半球部６９が形成されている。壁６７の弾性変形によって、半球部６９が移動して壁４９のインク流路５９を開閉する。
【００３６】
弁座６２は、弁体６１を内部に嵌め込むことができる筒形状であり、例えばポリプロピレン樹脂を射出成形することにより得られる。弁座６２は、弁座基部７０と弁座受け部７１とを備える。弁座基部７０は、筒形状であり、圧縮コイルバネ９６に挿入されるようにして、圧縮コイルバネと係合される。また、弁座基部７０は、バルブ本体６４をスライド可能に支持する。
【００３７】
弁座受け部７１は、弁座基部７０の一端側に外側から嵌め込まれている。弁座受け部７１は、バルブ収容室５８の内面形状に合致した円筒形状であり、壁４９と接触する側において内側へ突出するフランジ７２が形成されている。このフランジによって、弁座受け部７１と弁座基部７０との間に弁体６１が嵌め入れられる。
【００３８】
インク供給バルブ６０が組み付けられると、弁座受け部７２は、圧縮コイルバネ６３からの付勢力を受けて壁４９に密着される。弁体６１と壁４９との間に弁座受け部７２が介在されることによって、弁体６１の壁６７と壁４９との間に空間が生じ、半球部６９がインク流路５９から離れる。つまり、弁体６１がインク流路５９を開放する。したがって、インク室３６から、インク流路５９及び弁体６１の貫通孔６８を通じて、バルブ収容室５８へインクが流れ込む。
【００３９】
バルブ収容室５８からインク室３６側へインクが流れ込むと、弁体６１の壁６７が壁４９側へ変形して、半球部６９がインク流路５９に密接する。これにより、インク流路５９が閉塞されて、バルブ収容室５８からインク室３６へインクが流れ込むことが防止される。バルブ収容室５８からインク室３６側へインクが流れなくなると、弁体６１の弾性力により半球部６９が元の位置に復帰してインク流路５９から離間する。このように、弁体６１は、インク室３６からバルブ収容室５８へのインクの流れを許容し、かつバルブ収容室５８からインク室３６へのインクの流れを抑制する逆止弁として機能する。この弁体６１が、本発明におけるインク流量制御手段に相当する。
【００４０】
図６に示されるように、バルブ収容室５４に圧縮コイルバネ６３が設けられている。圧縮コイルバネ６３は、弁座基部７０とバルブ本体６４との間に収縮された状態で配置されている。この圧縮コイルバネ６３によって、弁座基部７０及び弁座受け部７１が壁４９側へ弾性付勢され、また、バルブ本体６４がシール部材６５側へ弾性付勢されている。
【００４１】
バルブ本体６４は、円盤部７４からロッド部７５が延出された形状である。円盤部７４は、シール部材６５と対向して配置されており、圧縮コイルバネ６３に付勢されてシール部材６５に密着される。ロッド部７５は、弁座基部７０の内部空間に挿入されている。ロッド部７５が弁座基部７０によって案内されて、円盤部７４がシール部材６５と接離する方向へスライドされる。
【００４２】
シール部材６５は、キャップ６６によってバルブ収容室５４の開口５７に密着されている。シール部材６５は、弾性変形可能なゴムなどの樹脂で構成された密封性の高いものである。シール部材６５は、中央に孔７３が形成された円板形状である。シール部材６５にバルブ本体６５が密接することによって、孔７３が閉塞されている。圧縮コイルバネ６３の付勢力に抗して、バルブ本体６５がシール部材６５から離れると、孔７３が開放される。
【００４３】
シール部材６５の孔７３にインクニードル１１１が挿入されると、圧縮コイルバネ６３の付勢力に抗してバルブ本体６４の円盤部７４がシール部材６５から離間される。これにより、孔７３が開放されて、孔７３を通じてインクが外部へ流出される。
【００４４】
インク供給バルブ６０には、各構成部材の組み付け部分等にインクが流通可能な隙間等が形成されており、インク室３６からバルブ収容室５８へ流入したインクは、インク供給バルブ６０内を通過してシール部材６５へ到達する。そして、シール部材６５の孔７３が開放されると、バルブ収容室５８内のインクが外部へ流出する。なお、孔７３の内周の直径はインクニードル１１１の外周面の直径に比べて小さいので、インクニードル１１１の外周面と孔７３とが弾性的に接する。これにより、孔７３とインクニードル４９との隙間からインクが漏れることはない。
【００４５】
バルブ収容室５８には、右面４６側の壁の一部に開口７８が形成されている。開口７８を通じて、右面４６側に開口する空間７６と連続している。空間７６は、バルブ収容室５８から下方へ延びており、空間７６の縁７７は、フレーム３２の前壁４１、上壁４２、後壁４３、下壁４４とともに右面４６を構成する。この縁７７にフィルム３３が超音波溶着されて、空間７６が閉塞されている。縁７７に溶着されたフィルム３３によって構成される壁面が、バルブ収容室５８とインクが流通可能な空間を構成する平面形状の壁面のうち最大面積である。フィルム３３は、縁７７に溶着された状態において、バルブ収容室５８の容積が拡大する向きへ、つまり外側へ膨らむように変形可能である。空間７６を閉塞するフィルム３３によって、本発明における変形可能な壁が構成されている。
【００４６】
［カートリッジケース１１０］
図２に示されるように、カートリッジケース１１０には、インクカートリッジ３０が収容される。本実施形態では、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色に対応する４つのインクカートリッジ１１０が、それぞれカートリッジケース１１０に収容されるが、インク色が異なっても各カートリッジケース１１０の構成は同じである。
【００４７】
カートリッジケース１１０は、その前面に開口１１２を有する。開口１１２を通じてカートリッジケース１１０内にインクカートリッジ３０が挿入される。インクカートリッジ３０は、カートリッジケース１１０内において、前述された起立姿勢に保持される。
【００４８】
［インクニードル１２２］
図７に示されるように、カートリッジケース１１０の奥部には、樹脂製の管状のインクニードル１１１が設けられている。インクニードル１２２は、開口１２２へ向けて突出された管・円筒形状である。インクニードル１１１にはインクチューブ２０（図１参照）が接続されている。カートリッジケース１１０にインクカートリッジ３０が装着されると、インクニードル１２２がインク供給バルブ６０の孔７３に挿入される。インクニードル１１１の先端には、切欠き１１３が設けられている。この切欠き１１３を通じて、インクニードル１１１の内部空間とインク供給バルブ６０におけるバルブ本体６４との間にインクが流れる。
【００４９】
カートリッジケース１１０にインクカートリッジ３０が装着されると、インクニードル１１１がインク供給バルブ６０のシール部材７５の孔７３に挿入されて、孔７３を閉塞していたバルブ本体６４が、圧縮コイルバネ６３の付勢力に抗してシール部材７５から離間する。これにより、インクニードル１１１の先端側がバルブ収容室５８に進入する。
【００５０】
バルブ収容室５８においては、挿入されたインクニードル１１１の体積分だけインクが収容できる空間が減少するので、バルブ収容室５８に収容されるインクの圧力が上昇する。そのインクの圧力によって、弁体６１が弾性変形して、半球部６９がインク流路５９を閉塞する。これにより、バルブ収容室５８からインク室３６へインクが流れ込むことが防止される。また、図８における鎖線で示されるように、インクの圧力によって、空間７６を閉塞しているフィルム３３が外側へ膨らんでバルブ収容室５８の容積が拡大される。その結果、インクニードル１１１の挿入によって上昇したバルブ収容室５８内のインクの圧力が元に戻る。
【００５１】
［第１実施形態の作用効果］
第１実施形態によれば、バルブ収容室５８へインクニードル１１１が挿入されたことによって容積が減少されると、フィルム３３が変形してバルブ収容室５８の容積を拡大させるので、バルブ収容室５８においてインクの圧力上昇が抑制されて、バルブ収容室５８からインクニードル１１１を通じてチューブへインクが流出されることが抑制される。これにより、キャリッジ２１にサブタンク２８が設けられていても、インクカートリッジ３０の装着に際して、サブタンク２８にインクが流入し、その反動によってサブタンク２８からインクニードル１１１へインクが戻されることがない。また、サブタンク２８へ流入するインクの量が抑えられ、記録ヘッド２９内における圧力上昇が小さくなるので、記録ヘッド２９においてインクのメニスカスが壊される可能性が低減される。
【００５２】
また、縁７７に溶着されたフィルム３３によって、本発明における変形可能な壁が簡易かつ低コストに実現されている。
【００５３】
また、縁７７に溶着されたフィルム３３によって構成される壁面が、バルブ収容室５８を構成する平面形状の壁面のうち最大面積の壁なので、フィルム３３の撓み又は弾性によって拡大されるバルブ収容室５８の容量が大きい。
【００５４】
縁７７の内側におけるフィルム３３の面積を大きくするほど、撓み、伸縮又は弾性によって拡大される容積が大きくなるので、最大面積の壁が変形可能な壁とされることが効率的である。
【００５５】
また、フィルム３３は、インク室３６を構成する壁でもあるので、インク室３６の壁とバルブ収容室５８における変形可能な壁とが１枚のフィルム３３で実現され、インクカートリッジ３０の製造工程が簡略化される。
【００５６】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態が説明される。第２実施形態においては、第１実施形態における空間７６に代えて、バルブ収容室５８と流路８２を介してインクが流通可能に接続されたインクバッファ室８０が設けられている点において、第１実施形態と異なり、その他の構成は、上記実施形態と同様である。したがって、第２実施形態においては、インクバッファ室８０近傍の構成について詳細な説明がなされ、その他の構成についての説明が省略される。なお、第２実施形態の説明において、第１実施形態と同じ参照符号によって示される構成は、第１実施形態と同様の構成である。インクバッファ室８０が、本発明における圧力上昇制御手段としての第３インク室に相当する。流路８２が、本発明における第２流路に相当する。
【００５７】
図１０から図１２に示されるように、バルブ収容室５８には、右面４６側の壁の一部に開口する流路８２が形成されている。流路８２は、バルブ収容室５８から上方へ細長く延びてから前壁４１側へ折れ曲がり、さらに上方へ延びてインク室３６の上側においてインクバッファ室８０に連続している。インクバッファ室８０及び流路８２の縁８１は、フレーム３２の前壁４１、上壁４２、後壁４３、下壁４４とともに右面４６を構成する。各図には現れていないが、この縁８１にフィルム３３（図３参照）が超音波溶着されている。縁８１に溶着されたフィルム３３によって構成される壁面が、バルブ収容室５８を構成する平面形状の壁面のうち最大面積である。フィルム３３は、縁８１に溶着された状態において、インクバッファ室８０の容積が拡大する向きへ、つまり外側へ膨らむように変形可能である。このフィルム３３によって、本発明における変形可能な壁が構成されている。
【００５８】
インクバッファ室８０及び流路８２には、インク吸収体８３が充填されている。インク吸収体８３は、インクを吸収して保持するものであり、例えば、スポンジや不織布などによって構成される。インク吸収体８３によって、バルブ収容室５８からインクバッファ室８０及び流路８２へ流れ出たインクが吸収されて保持されて、再びバルブ収容室５８に戻ることが防止される。このインク吸収体８３が、本発明における流出防止手段に相当する。
【００５９】
第１実施形態において説明されたように、カートリッジケース１１０にインクカートリッジ３０が装着されると、インクニードル１１１がインク供給バルブ６０のシール部材７５の孔７３に挿入されて、孔７３を閉塞していたバルブ本体６４が、圧縮コイルバネ６３の付勢力に抗してシール部材７５から離間する。これにより、インクニードル１１１の先端側がバルブ収容室５８に進入する。
【００６０】
バルブ収容室５８においては、挿入されたインクニードル１１１の体積分だけインクが収容できる空間が減少するので、バルブ収容室５８に収容されるインクの圧力が上昇する。そのインクの圧力によって、弁体６１が弾性変形して、半球部６９がインク流路５９を閉塞する。これにより、バルブ収容室５８からインク室３６へインクが流れ込むことが防止される。また、インクの圧力によって、バルブ収容室５８から流路８２を通じてインクバッファ室８０へ向かってインクが流れ出す。流れ出たインクは、インクバッファ室８０又は流路８２において、インク吸収体８３に吸収されて保持される。また、インクバッファ室８０又は流路８２の一壁面を構成するフィルム３３が外側へ膨らんで、バルブ収容室５８からインクが流通可能な空間の容積が拡大される。その結果、インクニードル１１１の挿入によって上昇したバルブ収容室５８内のインクの圧力が元に戻る。これにより、第１実施形態と同様の作用効果が奏される。
【００６１】
また、インクバッファ室８０の一壁面であるフィルム３３により構成される壁は、インクカートリッジ３０からインクが流出される姿勢において、その一部が、インク室３６に予め充填されるインクの液面より高い位置に配置されるので、インクバッファ室８０においてフィルム３０が受けるインクからの圧力が小さくなる。これにより、バルブ収容室５８のインクの圧力変動によるフィルム３３の変形量を大きくすることができる。
【００６２】
［第２実施形態の変形例］
なお、第２実施形態においては、本発明における流出防止手段として、インクバッファ室８０及び流路８２にインク吸収体８３が設けられているが、このインク吸収体８３に代えて、流路８２において、バルブ収容室５８からインクバッファ室８０へのインクの流れを許容し、かつインクバッファ室８０からバルブ収容室５８へのインクの流れを制限する逆止弁が設けられてもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１０・・・プリンタ（画像記録装置）
２０・・・インクチューブ（第３流路）
２８・・・サブタンク（第４インク室）
２９・・・記録ヘッド
３０・・・インクカートリッジ
３３・・・フィルム（圧力上昇制御手段、壁）
３６・・・インク室（第１インク室）
５７・・・開口
５８・・・バルブ収容室（第２インク室）
５９・・・インク流路（第１流路）
６１・・・弁体（インク流量制御手段、逆止弁）
８０・・・インクバッファ室（第３インク室）
８２・・・流路（第２流路）
８３・・・インク吸収体（流出防止手段）
１１１・・・インクニードル（ニードル）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを貯留する第１インク室（３６）と、
上記第１インク室（３６）と第１流路（５９）を介してインクが流通可能に接続されており、開口を通じて外部へインクを流出可能な第２インク室（５８）と、
上記第１流路（５９）において、上記第１インク室（３６）から上記第２インク室（５８）へのインクの流れを許容し、かつ上記第２インク室（５８）から上記第１インク室（３６）へのインクの流れを制限するインク流量制御手段（６１）と、
上記第２インク室（５８）の圧力上昇を制御する圧力上昇制御手段と、具備するインクカートリッジ。
【請求項２】
上記圧力上昇制御手段は、上記第２インク室（５８）のインクが流通可能な空間の容積を拡大するように変形可能なものである請求項１に記載のインクカートリッジ。
【請求項３】
上記圧力上昇制御手段は、上記第２インク室（５８）の壁（３３）の少なくとも一部が、上記第２インク室（５８）の容積が拡大するように変形可能なものである請求項１又は２に記載のインクカートリッジ。
【請求項４】
上記変形可能な壁（３３）は、フィルム（３３）である請求項３に記載のインクカートリッジ。
【請求項５】
上記変形可能な壁（３３）は、上記第２インク室（５８）を構成する壁のうち最大面積の壁である請求項４に記載のインクカートリッジ。
【請求項６】
上記フィルム（３３）は、上記第１インク室（３６）の壁（３３）をも構成するものである請求項４又は５に記載のインクカートリッジ。
【請求項７】
上記インク流量制御手段（６１）は、逆止弁（６１）である請求項３から６のいずれかに記載のインクカートリッジ。
【請求項８】
請求項３から７のいずれかに記載のインクカートリッジと、
上記第２インク室（５８）の開口へ挿入されるニードル（１１１）と、
上記ニードル（１１１）から第３流路（２０）を通じてインクが供給される記録ヘッド（２９）と、
上記第３流路（２０）に設けられており、インクからの圧力に応じて容積変化する第４インク室（２８）と、を具備する画像記録装置。
【請求項９】
上記圧力上昇制御手段は、上記第２インク室（５８）と第２流路（８２）を介してインクが流通可能に接続された第３インク室（８０）である請求項１又は２に記載のインクカートリッジ。
【請求項１０】
上記第３インク室は、その壁の少なくとも一部が、上記第３インク室の容積が拡大するように変形可能である請求項９に記載のインクカートリッジ。
【請求項１１】
上記変形可能な壁は、フィルムである請求項１０に記載のインクカートリッジ。
【請求項１２】
上記第２流路を介して上記第３インク室へ流入したインクが上記第２流路へ流出することを防止する流出防止手段を有する請求項９に記載のインクカートリッジ。
【請求項１３】
上記流出防止手段は、上記第２流路において、上記第２インク室から上記第３インク室へのインクの流れを許容し、かつ上記第３インク室から上記第２インク室へのインクの流れを制限するものである請求項１２に記載のインクカートリッジ。
【請求項１４】
上記流出防止手段は、上記第３インク室に設けられて、上記第３インク室内のインクを吸収して保持するものである請求項１２に記載のインクカートリッジ。
【請求項１５】
上記インク流量制御手段（６１）は、逆止弁（６１）である請求項９から１４のいずれかに記載のインクカートリッジ。
【請求項１６】
請求項９から１５のいずれかに記載のインクカートリッジと、
上記第２インク室（５８）の開口へ挿入されるニードル（１１１）と、
上記ニードル（１１１）から第３流路（２０）を通じてインクが供給される記録ヘッド（２９）と、
上記第３流路（２０）に設けられており、インクからの圧力に応じて容積変化する第４インク室（２８）と、を具備する画像記録装置。
【請求項１】
インクを貯留する第１インク室（３６）と、
上記第１インク室（３６）と第１流路（５９）を介してインクが流通可能に接続されており、開口を通じて外部へインクを流出可能な第２インク室（５８）と、
上記第１流路（５９）において、上記第１インク室（３６）から上記第２インク室（５８）へのインクの流れを許容し、かつ上記第２インク室（５８）から上記第１インク室（３６）へのインクの流れを制限するインク流量制御手段（６１）と、
上記第２インク室（５８）の圧力上昇を制御する圧力上昇制御手段と、具備するインクカートリッジ。
【請求項２】
上記圧力上昇制御手段は、上記第２インク室（５８）のインクが流通可能な空間の容積を拡大するように変形可能なものである請求項１に記載のインクカートリッジ。
【請求項３】
上記圧力上昇制御手段は、上記第２インク室（５８）の壁（３３）の少なくとも一部が、上記第２インク室（５８）の容積が拡大するように変形可能なものである請求項１又は２に記載のインクカートリッジ。
【請求項４】
上記変形可能な壁（３３）は、フィルム（３３）である請求項３に記載のインクカートリッジ。
【請求項５】
上記変形可能な壁（３３）は、上記第２インク室（５８）を構成する壁のうち最大面積の壁である請求項４に記載のインクカートリッジ。
【請求項６】
上記フィルム（３３）は、上記第１インク室（３６）の壁（３３）をも構成するものである請求項４又は５に記載のインクカートリッジ。
【請求項７】
上記インク流量制御手段（６１）は、逆止弁（６１）である請求項３から６のいずれかに記載のインクカートリッジ。
【請求項８】
請求項３から７のいずれかに記載のインクカートリッジと、
上記第２インク室（５８）の開口へ挿入されるニードル（１１１）と、
上記ニードル（１１１）から第３流路（２０）を通じてインクが供給される記録ヘッド（２９）と、
上記第３流路（２０）に設けられており、インクからの圧力に応じて容積変化する第４インク室（２８）と、を具備する画像記録装置。
【請求項９】
上記圧力上昇制御手段は、上記第２インク室（５８）と第２流路（８２）を介してインクが流通可能に接続された第３インク室（８０）である請求項１又は２に記載のインクカートリッジ。
【請求項１０】
上記第３インク室は、その壁の少なくとも一部が、上記第３インク室の容積が拡大するように変形可能である請求項９に記載のインクカートリッジ。
【請求項１１】
上記変形可能な壁は、フィルムである請求項１０に記載のインクカートリッジ。
【請求項１２】
上記第２流路を介して上記第３インク室へ流入したインクが上記第２流路へ流出することを防止する流出防止手段を有する請求項９に記載のインクカートリッジ。
【請求項１３】
上記流出防止手段は、上記第２流路において、上記第２インク室から上記第３インク室へのインクの流れを許容し、かつ上記第３インク室から上記第２インク室へのインクの流れを制限するものである請求項１２に記載のインクカートリッジ。
【請求項１４】
上記流出防止手段は、上記第３インク室に設けられて、上記第３インク室内のインクを吸収して保持するものである請求項１２に記載のインクカートリッジ。
【請求項１５】
上記インク流量制御手段（６１）は、逆止弁（６１）である請求項９から１４のいずれかに記載のインクカートリッジ。
【請求項１６】
請求項９から１５のいずれかに記載のインクカートリッジと、
上記第２インク室（５８）の開口へ挿入されるニードル（１１１）と、
上記ニードル（１１１）から第３流路（２０）を通じてインクが供給される記録ヘッド（２９）と、
上記第３流路（２０）に設けられており、インクからの圧力に応じて容積変化する第４インク室（２８）と、を具備する画像記録装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−８６０（Ｐ２０１２−８６０Ａ）
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３７８１２（Ｐ２０１０−１３７８１２）
【出願日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
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