液体カートリッジ
【課題】液体カートリッジのインク収容室の負圧の如何に関わり無く液体カートリッジの負圧が液体噴射ヘッドに影響するのを防止すること。
【解決手段】液体噴射装置へ装着されることにより液体を供給する液体カートリッジであって、液体収容室と供給部１６０との間に設けられてこれらを連通させる連通孔９１０を有する隔壁９７０と、隔壁９７０の供給部側に配され、液体収容室と供給部との連通、非連通を制御する膜弁９００と、膜弁９００が閉弁状態を形成でき、かつ供給部側の圧力が上昇することによる膜弁９００の収容室側への弾性変形を規制する変形規制部９０４とを有する。
【解決手段】液体噴射装置へ装着されることにより液体を供給する液体カートリッジであって、液体収容室と供給部１６０との間に設けられてこれらを連通させる連通孔９１０を有する隔壁９７０と、隔壁９７０の供給部側に配され、液体収容室と供給部との連通、非連通を制御する膜弁９００と、膜弁９００が閉弁状態を形成でき、かつ供給部側の圧力が上昇することによる膜弁９００の収容室側への弾性変形を規制する変形規制部９０４とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負圧が維持された状態で液体を収容し、差圧手段を介して一定の負圧を維持しながら供給部から液体噴射ヘッドに液体を供給する液体カートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
差圧弁を用いてインク供給口の圧力をインク漏れが生じない程度の負圧に維持しながらインクを供給するインクカートリッジは、包装袋に減圧状態で封止されて流通されるため、使用開始時点ではインク供給口からインク収容室まで大気圧よりも圧力が低い状態に維持されている。
これにより、カートリッジから新しいインクを液体噴射ヘッドであるインクジェットヘッドに供給すると、カートリッジ着脱によりインクジェットヘッドやインク供給針に侵入した気泡を、カートリッジから供給した脱気状態のインクにより容易に溶解させてインク滴の吐出特性を、気泡の侵入に関わり無く維持することができるという利点がある。
一方、カートリッジのインク供給口がインク供給針に接続された時点で、カートリッジの負圧がインクジェットヘッドにそのまま作用するため、インクジェットヘッドのノズル開口のメニスカスが引き込まれてしまい、インク滴の吐出特性に悪い影響を与える恐れがある。
このため、このようなインクカートリッジは、特許文献１に見られるように、液体噴射ヘッドに連通するインク供給針がインク供給口に連通する以前に、インク収容室を大気に開放させる構造が採用されている。
【特許文献１】欧州特許公開番号1199179号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記構成によれば、ホルダの大気開放弁を開放するための構造や、カートリッジの大気開放弁の位置に制約があり、ホルダの構造が複雑化したり、液体カートリッジの構造が複雑化するという問題がある。
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところはインク供給針の直前に大気開放弁を開放させるといった特別なホルダの構造を不要として、液体カートリッジのインク収容室の負圧の如何に関わり無く液体カートリッジの負圧が液体噴射ヘッドに影響するのを防止した液体カートリッジを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
このような課題を達成するために本発明の請求項１の発明は、液体噴射装置へ装着されることにより前記液体噴射装置に液体を供給する液体カートリッジであって、液体を収容する液体収容室と、前記液体収容室に収容された液体を、前記液体噴射装置に供給する供給部と、前記液体収容室と前記供給部との間に設けられ、前記液体収容室と前記供給部とを連通する連通孔を有する隔壁と、前記隔壁の供給部側に配され、前記液体収容室と前記供給部との連通、非連通を制御する膜弁と、前記膜弁が閉弁状態を形成でき、かつ前記供給部側の圧力が上昇することによる前記膜弁の前記収容室側への弾性変形を規制する変形規制部と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１の発明によれば、供給部が液体噴射装置に接合されて膜弁が差圧により弾性変形しようとしても、膜弁が、変形規制部に当接して所定の位置で強制的に停止させられるため、液体噴射ヘッドのノズル開口のメニスカスを液滴が形成できる位置に留めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１は、液体噴射装置の液体噴射ヘッドに液体を供給するのに適した液体カートリッジの一例を、インクジェット式記録装置用のインクカートリッジ１００に例を採り、その構造を斜め上方からみた状態で示す正面斜視図である。
【０００７】
なお、本発明でいう液体噴射装置における液体噴射ヘッドとは、インクジェット式記録装置のインクジェットヘッドだけではなく、液晶ディスプレイのカラーフィルタを製造するカラーフィルタ製造装置の色剤液体噴射ヘッドや、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極を形成する電極材（導電ペースト）液体噴射ヘッド、さらにはバイオチップを製造するバイオチップ製造装置の生体有機物液体噴射ヘッド及び精密ピペットしての試料液体噴射ヘッドなどを含む。
【０００８】
図２及び図３は、図１のインクカートリッジ１００を斜め下方からみた背面斜視図で、図２は、インクカートリッジ１００の表面にフィルム１１０が貼り付けられる前の状態を示す図であり、図３は、インクカートリッジ１００にフィルム１１０が貼り付けられた状態を示す図である。さらに図４、図５は、インクカートリッジを構成する部材を分解して示す組み立て斜視図である。
【０００９】
インクカートリッジ１００は、図４に示すように開口部１２２を有する有底の略筐体形状のカートリッジ本体１２０、この開口部１２２のほぼ全面を覆うフィルム１３０、及びこのフィルム１３０の外側を覆う蓋体１４０を備えている。インクカートリッジ本体１２０の内部は、後述するようにリブや壁により区画されていると共に、インクカートリッジ本体１２０の開口部１２２のほぼ全面をフィルム１３０により内部を密閉状態となるように封止し、さらにフィルム１３０の外側を蓋体１４０により非密閉状態で被覆するように固定されている。
【００１０】
カートリッジ本体１２０は、インク収容領域及びインク流路からなるインク流路部と、インク収容領域を大気に連通させるインク側通路２３０、大気弁収容室及び大気側通路２１０からなる大気連通部とを備えている。
【００１１】
図６、７はカートリッジ本体１２０の内部を説明するための図であり、図７はカートリッジ本体１２０の開口部をフィルム１３０により封止（斜線部で示す領域）した状態を示す図である。
インク収容領域は、図６、７に示したように水平方向に延びる壁２７２により、上部と下部とに大きく分割され、下部には連通孔２４２により大気と連通可能な大気側収容室２７０が、また上部には大気から遮断された２つの第１供給側収容室２９２及び第２供給側収容室２９４からなる供給側収容室２９０が形成されている。供給側収容室２９０は、壁２７２の近傍（下部領域）に連通部２７６を有する斜めの壁２７１により２つに分割され、第１供給側収容室２９２及び第２供給側収容室が形成されている。また、第２供給側収容室２９４に周りを囲まれるように、流路部２９６が形成されている。流路部２９６は下部の連通部２７８を介して、第２供給側収容室２９４と接続されるとともに、通路２９８、３００及び通孔９１８を介して後述する膜弁を有する差圧弁を備えたインク供給制御手段１５０に接続されている。
また、インク供給制御手段１５０の下流側は、インク供給制御手段１５０と連通する連通孔９１０、この連通孔９１０と連通する流路３２１、流路３２１の一端に形成され、表面側に向けて形成された通孔３２３、通孔３２３と一端が連通した流路３０４、流路３０４と連通するインク供給部１６０が形成されている。
【００１２】
大気側収容室２７０と第１供給側収容室２９２とは垂直に延びる連通路２９５により連通されていて、インク供給部１６０からのインクの消費に対応して大気側収容室２７０のインクを第１供給側収容室２９２に吸い上げ、ここから第２供給側収容室２９４、流路部２９６等を介してインク供給制御手段１５０に流れ込ませるように構成されている。
【００１３】
一方、大気弁部２５０は、大気弁２５４が収容される大気弁収容室である中空部２３２を有し、中空部２３２の下方の壁面には、大気弁２５４の軸部２６４の径より若干径が大きく連通流路をも兼ねる連通孔２３９を有し、ここに大気弁２５４の軸部２６４がバネ２５５により常時、カートリッジの底面に向かって付勢されて摺動自在に挿入されて、カートリッジが装置本体に装着されていない場合に大気弁２５４によって連通孔２３９を封止している。
図７に示すように、ハッチングで示した領域がフィルム１３０により封止されることにより、大気側収容室２７０と供給側収容室２９０からなるインク収容室１１１、大気弁部２５０及びそれらを接続するインク流路、大気流路が形成される。
【００１４】
上述した連通孔２３９を境として大気と連通する側である大気側通路２１０は、開口２１２、蛇行した通路２１４、フィルタ収容室２１６、連通孔２１８および連通部２２２、連通部２２２の底面に形成された連通孔２５３、連通部２２４により構成されている。
詳細には、図８に示すように、カートリッジ本体１２０の表側に形成された迷路状に蛇行した１本の通路２１４は、その一端を開口２１２として大気に開放され、また他端を撥インク性と通気性との機能を備えたフィルタ２１５(図４、図５)を収容したフィルタ収容室２１６に接続されている。フィルタ収容室２１６は、カートリッジ本体１２０の表側から裏側に貫通する連通孔２１８と連通する。連通孔２１８は、カートリッジ本体１２０の裏側において連通部２２２、連通部２２２を区画する部屋の底部に形成された連通孔２５３を介して連通部２２４と接続している。通路２１４の途中には、凹部からなるチャンバー９３０が設けられている。このチャンバー９３０により、通路２１４の流体抵抗をチャンバー９３０が形成されていない状態よりも下げ、液体カートリッジを初回使用時におけるカートリッジ内の減圧解除を素早く行うことができる。また、フィルタ収容室２１６に対するフィルタ２１５の固定が不十分な場合にインクが通路２１４に漏れてきた場合でも、チャンバー９３０によりインクをトラップして外部への漏れ出しを防止することができる。
【００１５】
図２に示したように、連通部２２４は、カートリッジ本体１２０の底面に凹部２５７として形成され、大気弁２５４の作動棹である軸部２６４を露出させ、かつ大気弁２５４を収容する中空部２３２との連通が可能な連通孔２３９と、連通部２２２に連通する連通孔２５３が凹部２５７内に形成され、凹部２５７の外面を第１のインク注入口１６１、第２のインク注入口１６２を封止するフィルム１３２により封止して形成されている。
このフィルム１３２は、ホルダ２００に設けられた操作部材２０２(図１３)の押圧力により弾性変形可能なものが選択されている。
【００１６】
一方、図６に示したように、上述した連通孔２３９を境として大気側収容室２７０と連通するインク側通路２３０は、中空部２３２、通孔２３４ａ、連通室２３４ｂ、連通部２３４ｃ、連通室２３４ｄ、連通部２３６、連通室２３７および連通孔２３８、連通溝２４０、連通孔２４２とで形成されている。
詳細には、中空部２３２の上部の壁には通孔２３４ａが形成されており、この通孔２３４ａを介して連通室２３４ｂ、連通室２３４ｂの上部の壁の切り欠きによって形成された連通部２３４ｃ、連通部２３４ｃと連通する連通室２３４ｄ、連通室２３４ｄの上部の壁の切り欠きによって形成された連通部２３６、下方に連通孔２３８が形成された連通室２３７と順に連通する大気通路が形成されている。
なお、図６において図中符号２３２、２３４ｂ、２３４、２３７、及び２２２で示す部材の領域の、太線の矢印は、Ｉ、ＩＩの順で大気側から大気側収容室２７０へと大気が流れる方向を示すものである。
カートリッジ本体１２０の裏側から表側に貫通する連通孔２３８は、連通孔２３８と連通する連通溝２４０、連通溝２４０と連通すると共にカートリッジ本体１２０の表側から裏側に貫通する連通孔２４２を介して大気側収容室２７０と連通する。
これら、大気側収容室２７０、供給側収容室２９０、大気弁部２５０、及び大気側通路２１０、インク側通路２３０は、それぞれを区画する壁にフィルム１３０、１１０を熱溶着などの方法で貼着することにより大気と隔離された領域となる。
フィルム１３０は、図９(ロ)に示したように最内層９５０、強度層９５２、及び透過防止層９５４との３層構造を有し、大気側収容室２７０、供給側収容室２９０、大気弁部２５０、及び大気側通路２１０の圧力と大気圧との差圧で、或る程度弾性変形できるように構成されている。
【００１７】
最内層９５０は、インク収容領域に接するように配置されるもので、カートリッジ本体１２０を構成する材質と同一の材料、例えばポリプロピレンにより形成するのが望ましい。最内層９５０の材質をカートリッジ本体１２０の材質とを同一にすることにより、フィルム１３０をカートリッジ本体１２０の開口部に熱溶着により確実に接着することができる。
【００１８】
強度層９５２は、中間層として形成され、最内層９５０よりも強度が高く、最内層９５０を補強する目的で形成される。透過防止層９５４は、インクの蒸気や、大気が透過するのを阻止するもので、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等を使用してもよい。
また、図１０に示すように、カートリッジ本体１２０の開口部に貼着されたフィルム１３０の外面は、フィルム１３０との間の空間１３５の容積が可及的に少なくなるように略密着した状態で蓋体１４０が嵌着されていて、後述する減圧袋１０１に収容された場合にフィルム１３０が無用に膨張したり、また突起などの衝突による破損を防止するように構成されている。
【００１９】
次に、カートリッジ本体１２０のインク供給部１６０には、図９に示すように、ホルダのインク供給針に押圧されて摺動、開弁する供給弁１３と、インク供給針の周囲に嵌合して挿入口２６を有するエラストマ等の弾性材料からなるシール部材１２と、供給弁１３をシール部材１２に向けて付勢するコイルバネからなる付勢部１４とを有する。これらは、付勢部１４を装填し、次いでシール部材１２を供給部１６０に嵌合させ、最後に供給弁１０を挿入口２６から押し込むことにより組み立てられている。これにより、組み立て時のバネ押さえ工程を不要として装填作業だけで組み立てることができる。
【００２０】
図１、及び図５に典型的に示されているようにインクカートリッジ１００は、一方の側面に、ホルダの所定の位置に位置規制するための位置決めブロック１９０が装着され、その正面の下方に表面に電極１７１が形成され、裏面に半導体記憶素子が実装された記憶装置である回路基板１７０が設けられている。回路基板１７０の記憶素子には、インクカートリッジの種類等の識別情報と、インクカートリッジが保持するインクの色の情報ならびにインクの現存量等の情報を格納している。
また、位置決めブロック１９０の上部には、後述するホルダ２００のレバー２０４に係合してインク供給部１６０をホルダ側に押圧する凸部１９２を図１３、１４に示すように設けることもできる。
一方、位置決めブロック１９０と対向する他方の側面には、ホルダ２００の係合部２０５に突起１８１により係合するレバーからなる係合部材１８０が、カートリッジ本体１２０の射出成形に合わせて一体的に成形されている。
【００２１】
図１０(イ)は、前述のインク供給制御手段１５０の一実施例を示すもので、隔壁９７０と、膜弁９００と、本体側連通室９１２と、供給側連通室９０６及び９０８と、変形規制部９８０と、コイルバネ９０７とにより構成され、押え部材１５１によりカートリッジ本体１２０に固定されている。
隔壁９７０は、インク収容室１１１とインク供給部１６０との間の位置し、インク収容室１１１と連通する側に形成された本体側連通室９１２と、インク供給部１６０に連通するように形成された供給側連通室９０６及び９０８とに区画し、本体側連通室９１２と連通する連通孔９１８が周縁部に、前記膜弁９００により封止される連通孔９１０が中心に位置するように形成されている。なお図４に示すように本体側連通室９１２には、インクろ過用のフィルタ３１０を収容することも可能で、これによりインクに紛れ込んだ異物をここで阻止して下流側への移動を阻止して、膜弁９００の封止機能を保証するとともに、記録ヘッドの目詰まりを防止できる。
【００２２】
この変形規制部９８０として機能する凸条９０４は、膜弁９００の凸部９１３よりも高さが低く、かつ膜弁９００の凸部９１３が連通孔９１０を確実に封止できるように間隙Δｇ(図１０(ロ))を形成できる程度に選択されている。
【００２３】
なお、膜弁９００は、エラストマーなどにより弾性変形可能な材料により円形に構成され、中心部に連通孔９１０に当接してここを封止する凸部９１３が形成され、背面のバネ装着用凸部９０２に装填されたバネ９０７により連通孔９１０の側に、インク供給部１６０が一定の負圧を維持できる程度の圧力で付勢されている。このようにバネ９０７が封止用の凸部９１３と表裏をなす凸部９０２にバネ９０７の力が作用するため、周縁部の変形を可及的に防止して膜弁を平面に維持することができ、流路抵抗が上昇するのを防止できる。
【００２４】
このように構成されたインクカートリッジ１００は、インク供給部１６０に接続具を装填して供給弁１３を押し込んで開弁させ、カートリッジ内部を排気する。この排気により膜弁９００がバネ９０７に抗して変位するため、供給側収容室２９２、２９４の圧力が低下する。この状態で第１のインク注入口１６２からインクを注入すると供給側収容室２９２、２９４及び流路にインクが吸引されて充填できる。また第２のインク注入口１６１からインクを注入すると、大気側収容室２７０にインクが流れ込む。インクの充填が終了した時点で、インク供給部１６０にシール６０４を貼着する。更に減圧下で第１のインク注入口１６２及び第２のインク注入口１６１にシール１３２を貼着することにより、カートリッジ内部を大気圧よりも低い状態で密閉することができる。
【００２５】
ついで、カートリッジを減圧袋１０１に収容してカートリッジ内部の圧力よりも低い圧力で減圧しつつ、袋の開口部を封止すると、図１２に示したように減圧状態で梱包される。
この状態では大気弁２５４によりインク収容室１１１が外界との連通を遮断されているから、カートリッジ本体１２０の開口を封止しているフィルム１３０が膨張するが、これに近接して蓋体１４０が存在するため、フィルム１３０は蓋体１４０に規制されるため、外側への膨張量を可及的に小さく抑えられる。
【００２６】
このようにフィルム１３０が若干膨張した状態となるから、収容室１１１のインク全体にフィルム１３０を介して減圧袋１０１の負圧が作用し、インクの脱気が進行する。この状態で流通ルートに乗せられ、インクカートリッジを構成するケースから徐々にインク収容室の空気が減圧袋とカートリッジの間の空間に漏洩し、インク収容室の圧力を大気圧以下に維持して、使用時までインクを脱気した状態で保存することができる。
【００２７】
使用する際に、減圧袋１０１からインクカートリッジを取り出すと、インクカートリッジのフィルム１３０に大気圧が作用するから、フィルム１３０が、大気側収容室２７０との差圧により大気側収容室２７０の側に弾性変形して大気側収容室２７０の負圧の程度を低下させる。
この大気側収容室２７０の負圧の程度がフィルム１３０の弾性変形によって低下することになり、インクカートリッジを、図１４に示したようにホルダ２００に装着したときの、インクカートリッジ内の負圧による液体噴射ヘッドのノズル開口に形成されたメニスカスの引き込みを低減することができる。
特に本実施例においては、インク収容室を構成する全ての領域をフィルム１３０により封止されているので、一部のインク収容室のみをフィルム１３０により封止するよりも素早く負圧の解除（圧力の上昇）を行うことができる。
【００２８】
以下は上述のフィルム１３０を用いなかった場合、またはフィルム１３０の選択における制約等により十分な負圧の解除（圧力の上昇）ができない場合、またはより確実に負圧の解除を行うために有効な構成についての説明である。
インクカートリッジを、図１３に示したようにホルダ２００に装着し、図１４に示したように装填レバー２０４を回動させて装填すると、インク供給部１６０にインク供給針２０１が進入し、続いて大気弁２５４が底面の操作部材２０２により開弁される。
インク供給針２０１が進入してインク供給部１６０がインク供給針２０１に接続した瞬間に、インク供給針２０１に連通する液体噴射ヘッド２０３を介して膜弁９００の背面が大気に連通する。このときインク収容室側の圧力が低いため、膜弁９００はインク供給部１６０の側に大気圧が作用し、膜弁９００が隔壁９７０の側に弾性変形しようとするが、隔壁９７０に形成された変形規制部９８０に当接し所定の位置で停止する。
【００２９】
もとより、この変形量は、変形規制部９８０、この実施例では隔壁９７０の凸条９０４により抑止されて間隙Δｇ程度と、変形規制部９８０が存在しない場合に比較して極めて少ないため、液体噴射ヘッド２０３のノズル開口のメニスカスは若干引き込まれるものの、液滴の形成に影響がない程度の位置で停止する。
【００３０】
なお、膜弁９００の封止用の凸部９１３の高さを小さくすることにより、膜弁９００のわずかな変位で膜弁９００の周辺部を隔壁９７０に当接させることも考えられるが、隔壁と膜弁との間隙が小さくなってインクの流路抵抗を上昇させてインクの供給能力の低下を招いたり、また凸部９１３の寸法を高い精度で管理する必要上、コストが掛かるという問題がある。
【００３１】
このようにしてカートリッジ１００の装着が完了して液体噴射ヘッド２０３でインクが消費されると、インク供給制御手段１５０のインク供給部１６０側の圧力が所定値以下に低下する。これにより、インク供給制御手段１５０を構成する膜弁９００は、その背面の広い面積にインク供給部１６０の負圧を受ける(なお、連通孔９１０を介して供給部１６０の負圧が作用するが、連通孔９１０の開口面積が膜弁９００の背面の面積に比較して極めて小さいため、変位を阻害することにはならない)。
【００３２】
膜弁９００の背面、つまり供給部１６０に連通する側の面に作用する負圧がバネ９０７に打ち勝つと、膜弁９００は隔壁９７０から離れるため、流路部２９６のインクが隔壁９７０の連通孔９１８から膜弁９００の側に流れ込み、隔壁９７０の連通孔９１０から連通部３０４を経由してインク供給部１６０に流れ込む。凸条９０４は、連通孔９１８の近傍が切り欠きにより開放されているため、流路抵抗の増加を受けることなく供給部１６０に流れ込む。
【００３３】
大気側収容室２７０は、連通孔２４２を介して大気を引き込みながら、連通路２９５を経由して大気側収容室２７０のインクを第１供給側収容室２９２に吸い上げ連通部２７６から第２供給側収容室２９４にインクを補充する。
このようにして所定量のインクが供給部１６０に流れ込んで、膜弁９００に作用する差圧がバネ９０７の圧力よりも小さくなると、膜弁９００が隔壁側に押し戻され、流路が絶たれる。
以下、このような工程を繰り返すことにより、供給部１６０の圧力を所定の負圧に維持してインクを液体噴射ヘッドに供給することができる。
【００３４】
なお、上述の実施例においては、カートリッジ１００をインク供給針２０１に平行な方向に移動させて装填する場合について説明したが、図１６に示したように位置決めブロック１９０を下方とし、かつこの領域を支点として回動させて装填する場合にあっては、供給部１６０がインク供給針２０１に係合する以前に大気弁２５４が操作部材２０２に当接させてインク収容室１１１を大気に開放することが可能となる。
詳細には、インクカートリッジ１００が装着されると、大気弁部２５０の開放により大気側通路２１０からインク側通路２３０を介して大気側収容室２７０に大気が流れこみ、インクカートリッジ１００内の減圧状態が解除される。この状態でインク供給部１６０にインクジェット式記録装置のインク供給針が進入すると、既にインクカートリッジ１００内の減圧状態が緩和されているから、膜弁を境界にしてインク収容室側の圧力の方がインク供給口側の圧力よりも高くなり、記録液体噴射ヘッドのインクをインクカートリッジ１００の側に引き込むことがなく、記録液体噴射ヘッドのノズル開口から空気を引き込むといった不都合を確実に防止できる。
この様な構成の装置であっても、カートリッジを無理矢理インク供給針に平行な方向に挿入するような装着ミス等によって大気開放がインク供給針のインク供給口への挿入よりも遅れた場合に有効である。
【００３５】
なお、上述の実施例においては、変形規制部が切欠部を有する略環状に形成されているが、膜弁９００が閉弁機能を損なわないように膜弁９００の周辺部９０５に対向する隔壁９７０の面に複数個、分散して形成しても同様の作用を奏する。
【００３６】
図１７、図１８は、それぞれ変形規制部９８０の他の実施例を、膜弁９００の構造で示すものであって、連通孔９１０を封止する膜弁９００の凸部９１３よりも周辺側に、隔壁９７０の連連通孔９１８と対向する領域が切り欠れた略環状の凸条９１４を形成しても同様の作用を奏する。なお、凸条９１４は、その高さｈ１が膜弁９００の凸部９１３の高さｈ２よりも低く設定されていて、膜弁９００が閉弁した状態では、図１７(ロ)に示したように隔壁９７０との間に間隙Δｇを形成できて、閉弁機能を阻害しないように構成されている。
【００３７】
この実施例においても、インク供給針２０１が進入してインク供給部１６０がインク供給針２０１に接続した瞬間に、インク供給針２０１に連通する液体噴射ヘッド２０３を介して大気に連通するため、膜弁９００はインク供給部１６０の側に大気圧を、また他方の面に大気側収容室２７０の負圧の作用を受け、図１９(イ)、(ロ)に示したように膜弁９００が隔壁９７０の側に弾性変形しようとするが、膜弁９００の凸条９１４が隔壁９７０に当接して所定の位置で停止する。したがって、変形量が極めて少ないため、液体噴射ヘッド２０３のノズル開口のメニスカスは若干引き込まれるものの、液滴の形成に影響がない程度の位置で停止する。
【００３８】
なお、上述の実施例においては、変形規制部が切欠部を有する略環状のものとして形成されているが、膜弁９００の閉弁機能を損ないように隔壁９７０に複数の突起を分散して形成しても同様の作用を奏する。
【００３９】
また上述の実施例においては、隔壁９７０の中央部に連通孔９１０を形成し、膜弁９００をインク供給部側の圧力に応動させてこの連通孔９１０を開閉する形態の差圧弁構造を有するインクカートリッジについて説明をしたが、図２０(イ)に示すように隔壁９７０の中央領域以外の領域に１つの連通孔９１８'を、また中央部に凸部９９０を、また膜弁９００の中央には凸部９９０に弾接する連通孔９９２を形成して、常時はコイルバネ９０７により膜弁９００の連通孔９９２を凸部９９０に当接させて連通孔９９２を封止させ、インク供給部の圧力が低下した時点で図２０(ロ)に示したように膜弁９００をコイルバネ９０７の弾性力に抗して膜弁９００を凸部９９０から離反させて符号Ａで示す線の流路のように膜弁９００の連通孔９９２を介してインクを供給する形式の供給制御部に適用しても同様の作用を奏する。
【００４０】
すなわち、隔壁９７０の膜弁９００に対向する面には図２１(イ)に示したように、凸部９９０よりも外側に連通孔９１８'の近傍に切り欠きを有する凸条９０４'を設けたり、また図２１(ロ)に示したように膜弁９００の隔壁９７０に対向する面には連通孔９９２を囲み、かつ隔壁９７０の連通孔９１８'に対向する領域に切り欠きを有する凸条９１４'を形成すると、これら凸条９０４'や凸条９１４'により膜弁９００の過剰な隔壁側への変形を規制することができる。
【００４１】
さらに、上述の実施例においては、インクカートリッジの記録装置との係合によってインク収容室を大気と連通させるための大気開放部の機構として大気弁を備えたインクカートリッジを例に採って説明したが、インクカートリッジと記録装置とが係合することによりインク収容室の大気側に連通する通路の一部に孔を開けさせて、インク収容室を大気に連通させる構造のインクカートリッジに適用しても上述した効果と同等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】インクカートリッジを斜め上方からみた正面斜視図である。
【図２】インクカートリッジを斜め下方からみた背面斜視図である。
【図３】インクカートリッジを斜め下方からみた背面斜視図である。
【図４】インクカートリッジの一方の面から見た組み立て斜視図である。
【図５】インクカートリッジの他方の面から見た組み立て斜視図である。
【図６】カートリッジ本体の開口側から見た構造を、封止用フィルムを外した状態で示す平面図である。
【図７】カートリッジ本体の開口側から見た平面図である。
【図８】カートリッジ本体の表面側から見た構造を、膜弁押さえ部材、及びフィルムを外した上体で示す平面図である。
【図９】図(イ)、(ロ)は、それぞれインクカートリッジの供給部材近傍の断面を示す断面図と、開口を封止するフィルムの一実施例を示す断面図である。
【図１０】図(イ)、(ロ)は、供給制御部の一実施例を示す断面図と、変形規制部の近傍を拡大して示す断面図である。
【図１１】変形規制部の一実施例を隔壁の構造で示す斜視図である。
【図１２】インクカートリッジを減圧袋に収容した状態を示す斜視図である。
【図１３】インクカートリッジをホルダに装填した状態を示す図である。
【図１４】インクカートリッジをホルダに装着した状態を示す図である。
【図１５】図(イ)、(ロ)は、それぞれインクカートリッジがホルダに装着された瞬間の膜弁の形状を示す断面図、及び変形規制部を拡大して示す断面図である。
【図１６】インクカートリッジの他の装着方法を示す図である。
【図１７】図(イ)、(ロ)は、供給制御部の一実施例を示す断面図と、変形規制部の近傍を拡大して示す断面図である。
【図１８】変形規制部の一実施例を膜弁の構造で示す斜視図である。
【図１９】図(イ)、(ロ)は、それぞれインクカートリッジがホルダに装着された瞬間の膜弁の形状を示す断面図、及び変形規制部を拡大して示す断面図である。
【図２０】図(イ)、(ロ)は、それぞれ本発明の適用可能な供給制御部を、非インク供給状態、及びインク供給状態で示す断面図である。
【図２１】図(イ)、(ロ)は、それぞれ図２０に示した供給制御部に適用される変形規制部の一実施例を、隔壁に対向する膜弁の面の構造、及び膜弁に対向する隔壁の面の構造で示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４３】
１００ インクカートリッジ、 １１１ インク収容室、 １２０ カートリッジ本体、 １１０、１３０、１３２ フィルム、 １４０ 蓋、 １５０ インク供給制御手段、 １６０ インク供給部、 １７０ 記憶手段、 １８０ 係合部材、 ２１０ 大気側通路、 ２１２ 開口、 ２１４ 通路、 ２１６ フィルタ収容室、 ２１８、２２４ 連通孔、 ２３０ インク側通路、 ２３２ 中空部、 ２３６、２４０、２７４、２７６、２７８ 連通部、 ２３８、２４２ 連通孔、 ２５０ 大気弁部、 ２７０ 大気側収容室、 ２７２ 壁、 ２９０ 供給側収容室、 ２９２ 第１供給側収容室、 ２９４ 第２供給側収容室、 ２９６ 流路部、 ２９８、３００ 通路、 ３０２、３０４ 連通部、 ９００ 膜弁、 ９０２ 中央部、 ９０４ 凸条、 ９０５ 周辺部、 ９０６、９０８ 供給側連通室、 ９１２ 本体側連通室、 ９１４ 凸条、 ９７０ 隔壁、 ９８０ 変形規制部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負圧が維持された状態で液体を収容し、差圧手段を介して一定の負圧を維持しながら供給部から液体噴射ヘッドに液体を供給する液体カートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
差圧弁を用いてインク供給口の圧力をインク漏れが生じない程度の負圧に維持しながらインクを供給するインクカートリッジは、包装袋に減圧状態で封止されて流通されるため、使用開始時点ではインク供給口からインク収容室まで大気圧よりも圧力が低い状態に維持されている。
これにより、カートリッジから新しいインクを液体噴射ヘッドであるインクジェットヘッドに供給すると、カートリッジ着脱によりインクジェットヘッドやインク供給針に侵入した気泡を、カートリッジから供給した脱気状態のインクにより容易に溶解させてインク滴の吐出特性を、気泡の侵入に関わり無く維持することができるという利点がある。
一方、カートリッジのインク供給口がインク供給針に接続された時点で、カートリッジの負圧がインクジェットヘッドにそのまま作用するため、インクジェットヘッドのノズル開口のメニスカスが引き込まれてしまい、インク滴の吐出特性に悪い影響を与える恐れがある。
このため、このようなインクカートリッジは、特許文献１に見られるように、液体噴射ヘッドに連通するインク供給針がインク供給口に連通する以前に、インク収容室を大気に開放させる構造が採用されている。
【特許文献１】欧州特許公開番号1199179号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記構成によれば、ホルダの大気開放弁を開放するための構造や、カートリッジの大気開放弁の位置に制約があり、ホルダの構造が複雑化したり、液体カートリッジの構造が複雑化するという問題がある。
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところはインク供給針の直前に大気開放弁を開放させるといった特別なホルダの構造を不要として、液体カートリッジのインク収容室の負圧の如何に関わり無く液体カートリッジの負圧が液体噴射ヘッドに影響するのを防止した液体カートリッジを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
このような課題を達成するために本発明の請求項１の発明は、液体噴射装置へ装着されることにより前記液体噴射装置に液体を供給する液体カートリッジであって、液体を収容する液体収容室と、前記液体収容室に収容された液体を、前記液体噴射装置に供給する供給部と、前記液体収容室と前記供給部との間に設けられ、前記液体収容室と前記供給部とを連通する連通孔を有する隔壁と、前記隔壁の供給部側に配され、前記液体収容室と前記供給部との連通、非連通を制御する膜弁と、前記膜弁が閉弁状態を形成でき、かつ前記供給部側の圧力が上昇することによる前記膜弁の前記収容室側への弾性変形を規制する変形規制部と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１の発明によれば、供給部が液体噴射装置に接合されて膜弁が差圧により弾性変形しようとしても、膜弁が、変形規制部に当接して所定の位置で強制的に停止させられるため、液体噴射ヘッドのノズル開口のメニスカスを液滴が形成できる位置に留めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１は、液体噴射装置の液体噴射ヘッドに液体を供給するのに適した液体カートリッジの一例を、インクジェット式記録装置用のインクカートリッジ１００に例を採り、その構造を斜め上方からみた状態で示す正面斜視図である。
【０００７】
なお、本発明でいう液体噴射装置における液体噴射ヘッドとは、インクジェット式記録装置のインクジェットヘッドだけではなく、液晶ディスプレイのカラーフィルタを製造するカラーフィルタ製造装置の色剤液体噴射ヘッドや、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極を形成する電極材（導電ペースト）液体噴射ヘッド、さらにはバイオチップを製造するバイオチップ製造装置の生体有機物液体噴射ヘッド及び精密ピペットしての試料液体噴射ヘッドなどを含む。
【０００８】
図２及び図３は、図１のインクカートリッジ１００を斜め下方からみた背面斜視図で、図２は、インクカートリッジ１００の表面にフィルム１１０が貼り付けられる前の状態を示す図であり、図３は、インクカートリッジ１００にフィルム１１０が貼り付けられた状態を示す図である。さらに図４、図５は、インクカートリッジを構成する部材を分解して示す組み立て斜視図である。
【０００９】
インクカートリッジ１００は、図４に示すように開口部１２２を有する有底の略筐体形状のカートリッジ本体１２０、この開口部１２２のほぼ全面を覆うフィルム１３０、及びこのフィルム１３０の外側を覆う蓋体１４０を備えている。インクカートリッジ本体１２０の内部は、後述するようにリブや壁により区画されていると共に、インクカートリッジ本体１２０の開口部１２２のほぼ全面をフィルム１３０により内部を密閉状態となるように封止し、さらにフィルム１３０の外側を蓋体１４０により非密閉状態で被覆するように固定されている。
【００１０】
カートリッジ本体１２０は、インク収容領域及びインク流路からなるインク流路部と、インク収容領域を大気に連通させるインク側通路２３０、大気弁収容室及び大気側通路２１０からなる大気連通部とを備えている。
【００１１】
図６、７はカートリッジ本体１２０の内部を説明するための図であり、図７はカートリッジ本体１２０の開口部をフィルム１３０により封止（斜線部で示す領域）した状態を示す図である。
インク収容領域は、図６、７に示したように水平方向に延びる壁２７２により、上部と下部とに大きく分割され、下部には連通孔２４２により大気と連通可能な大気側収容室２７０が、また上部には大気から遮断された２つの第１供給側収容室２９２及び第２供給側収容室２９４からなる供給側収容室２９０が形成されている。供給側収容室２９０は、壁２７２の近傍（下部領域）に連通部２７６を有する斜めの壁２７１により２つに分割され、第１供給側収容室２９２及び第２供給側収容室が形成されている。また、第２供給側収容室２９４に周りを囲まれるように、流路部２９６が形成されている。流路部２９６は下部の連通部２７８を介して、第２供給側収容室２９４と接続されるとともに、通路２９８、３００及び通孔９１８を介して後述する膜弁を有する差圧弁を備えたインク供給制御手段１５０に接続されている。
また、インク供給制御手段１５０の下流側は、インク供給制御手段１５０と連通する連通孔９１０、この連通孔９１０と連通する流路３２１、流路３２１の一端に形成され、表面側に向けて形成された通孔３２３、通孔３２３と一端が連通した流路３０４、流路３０４と連通するインク供給部１６０が形成されている。
【００１２】
大気側収容室２７０と第１供給側収容室２９２とは垂直に延びる連通路２９５により連通されていて、インク供給部１６０からのインクの消費に対応して大気側収容室２７０のインクを第１供給側収容室２９２に吸い上げ、ここから第２供給側収容室２９４、流路部２９６等を介してインク供給制御手段１５０に流れ込ませるように構成されている。
【００１３】
一方、大気弁部２５０は、大気弁２５４が収容される大気弁収容室である中空部２３２を有し、中空部２３２の下方の壁面には、大気弁２５４の軸部２６４の径より若干径が大きく連通流路をも兼ねる連通孔２３９を有し、ここに大気弁２５４の軸部２６４がバネ２５５により常時、カートリッジの底面に向かって付勢されて摺動自在に挿入されて、カートリッジが装置本体に装着されていない場合に大気弁２５４によって連通孔２３９を封止している。
図７に示すように、ハッチングで示した領域がフィルム１３０により封止されることにより、大気側収容室２７０と供給側収容室２９０からなるインク収容室１１１、大気弁部２５０及びそれらを接続するインク流路、大気流路が形成される。
【００１４】
上述した連通孔２３９を境として大気と連通する側である大気側通路２１０は、開口２１２、蛇行した通路２１４、フィルタ収容室２１６、連通孔２１８および連通部２２２、連通部２２２の底面に形成された連通孔２５３、連通部２２４により構成されている。
詳細には、図８に示すように、カートリッジ本体１２０の表側に形成された迷路状に蛇行した１本の通路２１４は、その一端を開口２１２として大気に開放され、また他端を撥インク性と通気性との機能を備えたフィルタ２１５(図４、図５)を収容したフィルタ収容室２１６に接続されている。フィルタ収容室２１６は、カートリッジ本体１２０の表側から裏側に貫通する連通孔２１８と連通する。連通孔２１８は、カートリッジ本体１２０の裏側において連通部２２２、連通部２２２を区画する部屋の底部に形成された連通孔２５３を介して連通部２２４と接続している。通路２１４の途中には、凹部からなるチャンバー９３０が設けられている。このチャンバー９３０により、通路２１４の流体抵抗をチャンバー９３０が形成されていない状態よりも下げ、液体カートリッジを初回使用時におけるカートリッジ内の減圧解除を素早く行うことができる。また、フィルタ収容室２１６に対するフィルタ２１５の固定が不十分な場合にインクが通路２１４に漏れてきた場合でも、チャンバー９３０によりインクをトラップして外部への漏れ出しを防止することができる。
【００１５】
図２に示したように、連通部２２４は、カートリッジ本体１２０の底面に凹部２５７として形成され、大気弁２５４の作動棹である軸部２６４を露出させ、かつ大気弁２５４を収容する中空部２３２との連通が可能な連通孔２３９と、連通部２２２に連通する連通孔２５３が凹部２５７内に形成され、凹部２５７の外面を第１のインク注入口１６１、第２のインク注入口１６２を封止するフィルム１３２により封止して形成されている。
このフィルム１３２は、ホルダ２００に設けられた操作部材２０２(図１３)の押圧力により弾性変形可能なものが選択されている。
【００１６】
一方、図６に示したように、上述した連通孔２３９を境として大気側収容室２７０と連通するインク側通路２３０は、中空部２３２、通孔２３４ａ、連通室２３４ｂ、連通部２３４ｃ、連通室２３４ｄ、連通部２３６、連通室２３７および連通孔２３８、連通溝２４０、連通孔２４２とで形成されている。
詳細には、中空部２３２の上部の壁には通孔２３４ａが形成されており、この通孔２３４ａを介して連通室２３４ｂ、連通室２３４ｂの上部の壁の切り欠きによって形成された連通部２３４ｃ、連通部２３４ｃと連通する連通室２３４ｄ、連通室２３４ｄの上部の壁の切り欠きによって形成された連通部２３６、下方に連通孔２３８が形成された連通室２３７と順に連通する大気通路が形成されている。
なお、図６において図中符号２３２、２３４ｂ、２３４、２３７、及び２２２で示す部材の領域の、太線の矢印は、Ｉ、ＩＩの順で大気側から大気側収容室２７０へと大気が流れる方向を示すものである。
カートリッジ本体１２０の裏側から表側に貫通する連通孔２３８は、連通孔２３８と連通する連通溝２４０、連通溝２４０と連通すると共にカートリッジ本体１２０の表側から裏側に貫通する連通孔２４２を介して大気側収容室２７０と連通する。
これら、大気側収容室２７０、供給側収容室２９０、大気弁部２５０、及び大気側通路２１０、インク側通路２３０は、それぞれを区画する壁にフィルム１３０、１１０を熱溶着などの方法で貼着することにより大気と隔離された領域となる。
フィルム１３０は、図９(ロ)に示したように最内層９５０、強度層９５２、及び透過防止層９５４との３層構造を有し、大気側収容室２７０、供給側収容室２９０、大気弁部２５０、及び大気側通路２１０の圧力と大気圧との差圧で、或る程度弾性変形できるように構成されている。
【００１７】
最内層９５０は、インク収容領域に接するように配置されるもので、カートリッジ本体１２０を構成する材質と同一の材料、例えばポリプロピレンにより形成するのが望ましい。最内層９５０の材質をカートリッジ本体１２０の材質とを同一にすることにより、フィルム１３０をカートリッジ本体１２０の開口部に熱溶着により確実に接着することができる。
【００１８】
強度層９５２は、中間層として形成され、最内層９５０よりも強度が高く、最内層９５０を補強する目的で形成される。透過防止層９５４は、インクの蒸気や、大気が透過するのを阻止するもので、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等を使用してもよい。
また、図１０に示すように、カートリッジ本体１２０の開口部に貼着されたフィルム１３０の外面は、フィルム１３０との間の空間１３５の容積が可及的に少なくなるように略密着した状態で蓋体１４０が嵌着されていて、後述する減圧袋１０１に収容された場合にフィルム１３０が無用に膨張したり、また突起などの衝突による破損を防止するように構成されている。
【００１９】
次に、カートリッジ本体１２０のインク供給部１６０には、図９に示すように、ホルダのインク供給針に押圧されて摺動、開弁する供給弁１３と、インク供給針の周囲に嵌合して挿入口２６を有するエラストマ等の弾性材料からなるシール部材１２と、供給弁１３をシール部材１２に向けて付勢するコイルバネからなる付勢部１４とを有する。これらは、付勢部１４を装填し、次いでシール部材１２を供給部１６０に嵌合させ、最後に供給弁１０を挿入口２６から押し込むことにより組み立てられている。これにより、組み立て時のバネ押さえ工程を不要として装填作業だけで組み立てることができる。
【００２０】
図１、及び図５に典型的に示されているようにインクカートリッジ１００は、一方の側面に、ホルダの所定の位置に位置規制するための位置決めブロック１９０が装着され、その正面の下方に表面に電極１７１が形成され、裏面に半導体記憶素子が実装された記憶装置である回路基板１７０が設けられている。回路基板１７０の記憶素子には、インクカートリッジの種類等の識別情報と、インクカートリッジが保持するインクの色の情報ならびにインクの現存量等の情報を格納している。
また、位置決めブロック１９０の上部には、後述するホルダ２００のレバー２０４に係合してインク供給部１６０をホルダ側に押圧する凸部１９２を図１３、１４に示すように設けることもできる。
一方、位置決めブロック１９０と対向する他方の側面には、ホルダ２００の係合部２０５に突起１８１により係合するレバーからなる係合部材１８０が、カートリッジ本体１２０の射出成形に合わせて一体的に成形されている。
【００２１】
図１０(イ)は、前述のインク供給制御手段１５０の一実施例を示すもので、隔壁９７０と、膜弁９００と、本体側連通室９１２と、供給側連通室９０６及び９０８と、変形規制部９８０と、コイルバネ９０７とにより構成され、押え部材１５１によりカートリッジ本体１２０に固定されている。
隔壁９７０は、インク収容室１１１とインク供給部１６０との間の位置し、インク収容室１１１と連通する側に形成された本体側連通室９１２と、インク供給部１６０に連通するように形成された供給側連通室９０６及び９０８とに区画し、本体側連通室９１２と連通する連通孔９１８が周縁部に、前記膜弁９００により封止される連通孔９１０が中心に位置するように形成されている。なお図４に示すように本体側連通室９１２には、インクろ過用のフィルタ３１０を収容することも可能で、これによりインクに紛れ込んだ異物をここで阻止して下流側への移動を阻止して、膜弁９００の封止機能を保証するとともに、記録ヘッドの目詰まりを防止できる。
【００２２】
この変形規制部９８０として機能する凸条９０４は、膜弁９００の凸部９１３よりも高さが低く、かつ膜弁９００の凸部９１３が連通孔９１０を確実に封止できるように間隙Δｇ(図１０(ロ))を形成できる程度に選択されている。
【００２３】
なお、膜弁９００は、エラストマーなどにより弾性変形可能な材料により円形に構成され、中心部に連通孔９１０に当接してここを封止する凸部９１３が形成され、背面のバネ装着用凸部９０２に装填されたバネ９０７により連通孔９１０の側に、インク供給部１６０が一定の負圧を維持できる程度の圧力で付勢されている。このようにバネ９０７が封止用の凸部９１３と表裏をなす凸部９０２にバネ９０７の力が作用するため、周縁部の変形を可及的に防止して膜弁を平面に維持することができ、流路抵抗が上昇するのを防止できる。
【００２４】
このように構成されたインクカートリッジ１００は、インク供給部１６０に接続具を装填して供給弁１３を押し込んで開弁させ、カートリッジ内部を排気する。この排気により膜弁９００がバネ９０７に抗して変位するため、供給側収容室２９２、２９４の圧力が低下する。この状態で第１のインク注入口１６２からインクを注入すると供給側収容室２９２、２９４及び流路にインクが吸引されて充填できる。また第２のインク注入口１６１からインクを注入すると、大気側収容室２７０にインクが流れ込む。インクの充填が終了した時点で、インク供給部１６０にシール６０４を貼着する。更に減圧下で第１のインク注入口１６２及び第２のインク注入口１６１にシール１３２を貼着することにより、カートリッジ内部を大気圧よりも低い状態で密閉することができる。
【００２５】
ついで、カートリッジを減圧袋１０１に収容してカートリッジ内部の圧力よりも低い圧力で減圧しつつ、袋の開口部を封止すると、図１２に示したように減圧状態で梱包される。
この状態では大気弁２５４によりインク収容室１１１が外界との連通を遮断されているから、カートリッジ本体１２０の開口を封止しているフィルム１３０が膨張するが、これに近接して蓋体１４０が存在するため、フィルム１３０は蓋体１４０に規制されるため、外側への膨張量を可及的に小さく抑えられる。
【００２６】
このようにフィルム１３０が若干膨張した状態となるから、収容室１１１のインク全体にフィルム１３０を介して減圧袋１０１の負圧が作用し、インクの脱気が進行する。この状態で流通ルートに乗せられ、インクカートリッジを構成するケースから徐々にインク収容室の空気が減圧袋とカートリッジの間の空間に漏洩し、インク収容室の圧力を大気圧以下に維持して、使用時までインクを脱気した状態で保存することができる。
【００２７】
使用する際に、減圧袋１０１からインクカートリッジを取り出すと、インクカートリッジのフィルム１３０に大気圧が作用するから、フィルム１３０が、大気側収容室２７０との差圧により大気側収容室２７０の側に弾性変形して大気側収容室２７０の負圧の程度を低下させる。
この大気側収容室２７０の負圧の程度がフィルム１３０の弾性変形によって低下することになり、インクカートリッジを、図１４に示したようにホルダ２００に装着したときの、インクカートリッジ内の負圧による液体噴射ヘッドのノズル開口に形成されたメニスカスの引き込みを低減することができる。
特に本実施例においては、インク収容室を構成する全ての領域をフィルム１３０により封止されているので、一部のインク収容室のみをフィルム１３０により封止するよりも素早く負圧の解除（圧力の上昇）を行うことができる。
【００２８】
以下は上述のフィルム１３０を用いなかった場合、またはフィルム１３０の選択における制約等により十分な負圧の解除（圧力の上昇）ができない場合、またはより確実に負圧の解除を行うために有効な構成についての説明である。
インクカートリッジを、図１３に示したようにホルダ２００に装着し、図１４に示したように装填レバー２０４を回動させて装填すると、インク供給部１６０にインク供給針２０１が進入し、続いて大気弁２５４が底面の操作部材２０２により開弁される。
インク供給針２０１が進入してインク供給部１６０がインク供給針２０１に接続した瞬間に、インク供給針２０１に連通する液体噴射ヘッド２０３を介して膜弁９００の背面が大気に連通する。このときインク収容室側の圧力が低いため、膜弁９００はインク供給部１６０の側に大気圧が作用し、膜弁９００が隔壁９７０の側に弾性変形しようとするが、隔壁９７０に形成された変形規制部９８０に当接し所定の位置で停止する。
【００２９】
もとより、この変形量は、変形規制部９８０、この実施例では隔壁９７０の凸条９０４により抑止されて間隙Δｇ程度と、変形規制部９８０が存在しない場合に比較して極めて少ないため、液体噴射ヘッド２０３のノズル開口のメニスカスは若干引き込まれるものの、液滴の形成に影響がない程度の位置で停止する。
【００３０】
なお、膜弁９００の封止用の凸部９１３の高さを小さくすることにより、膜弁９００のわずかな変位で膜弁９００の周辺部を隔壁９７０に当接させることも考えられるが、隔壁と膜弁との間隙が小さくなってインクの流路抵抗を上昇させてインクの供給能力の低下を招いたり、また凸部９１３の寸法を高い精度で管理する必要上、コストが掛かるという問題がある。
【００３１】
このようにしてカートリッジ１００の装着が完了して液体噴射ヘッド２０３でインクが消費されると、インク供給制御手段１５０のインク供給部１６０側の圧力が所定値以下に低下する。これにより、インク供給制御手段１５０を構成する膜弁９００は、その背面の広い面積にインク供給部１６０の負圧を受ける(なお、連通孔９１０を介して供給部１６０の負圧が作用するが、連通孔９１０の開口面積が膜弁９００の背面の面積に比較して極めて小さいため、変位を阻害することにはならない)。
【００３２】
膜弁９００の背面、つまり供給部１６０に連通する側の面に作用する負圧がバネ９０７に打ち勝つと、膜弁９００は隔壁９７０から離れるため、流路部２９６のインクが隔壁９７０の連通孔９１８から膜弁９００の側に流れ込み、隔壁９７０の連通孔９１０から連通部３０４を経由してインク供給部１６０に流れ込む。凸条９０４は、連通孔９１８の近傍が切り欠きにより開放されているため、流路抵抗の増加を受けることなく供給部１６０に流れ込む。
【００３３】
大気側収容室２７０は、連通孔２４２を介して大気を引き込みながら、連通路２９５を経由して大気側収容室２７０のインクを第１供給側収容室２９２に吸い上げ連通部２７６から第２供給側収容室２９４にインクを補充する。
このようにして所定量のインクが供給部１６０に流れ込んで、膜弁９００に作用する差圧がバネ９０７の圧力よりも小さくなると、膜弁９００が隔壁側に押し戻され、流路が絶たれる。
以下、このような工程を繰り返すことにより、供給部１６０の圧力を所定の負圧に維持してインクを液体噴射ヘッドに供給することができる。
【００３４】
なお、上述の実施例においては、カートリッジ１００をインク供給針２０１に平行な方向に移動させて装填する場合について説明したが、図１６に示したように位置決めブロック１９０を下方とし、かつこの領域を支点として回動させて装填する場合にあっては、供給部１６０がインク供給針２０１に係合する以前に大気弁２５４が操作部材２０２に当接させてインク収容室１１１を大気に開放することが可能となる。
詳細には、インクカートリッジ１００が装着されると、大気弁部２５０の開放により大気側通路２１０からインク側通路２３０を介して大気側収容室２７０に大気が流れこみ、インクカートリッジ１００内の減圧状態が解除される。この状態でインク供給部１６０にインクジェット式記録装置のインク供給針が進入すると、既にインクカートリッジ１００内の減圧状態が緩和されているから、膜弁を境界にしてインク収容室側の圧力の方がインク供給口側の圧力よりも高くなり、記録液体噴射ヘッドのインクをインクカートリッジ１００の側に引き込むことがなく、記録液体噴射ヘッドのノズル開口から空気を引き込むといった不都合を確実に防止できる。
この様な構成の装置であっても、カートリッジを無理矢理インク供給針に平行な方向に挿入するような装着ミス等によって大気開放がインク供給針のインク供給口への挿入よりも遅れた場合に有効である。
【００３５】
なお、上述の実施例においては、変形規制部が切欠部を有する略環状に形成されているが、膜弁９００が閉弁機能を損なわないように膜弁９００の周辺部９０５に対向する隔壁９７０の面に複数個、分散して形成しても同様の作用を奏する。
【００３６】
図１７、図１８は、それぞれ変形規制部９８０の他の実施例を、膜弁９００の構造で示すものであって、連通孔９１０を封止する膜弁９００の凸部９１３よりも周辺側に、隔壁９７０の連連通孔９１８と対向する領域が切り欠れた略環状の凸条９１４を形成しても同様の作用を奏する。なお、凸条９１４は、その高さｈ１が膜弁９００の凸部９１３の高さｈ２よりも低く設定されていて、膜弁９００が閉弁した状態では、図１７(ロ)に示したように隔壁９７０との間に間隙Δｇを形成できて、閉弁機能を阻害しないように構成されている。
【００３７】
この実施例においても、インク供給針２０１が進入してインク供給部１６０がインク供給針２０１に接続した瞬間に、インク供給針２０１に連通する液体噴射ヘッド２０３を介して大気に連通するため、膜弁９００はインク供給部１６０の側に大気圧を、また他方の面に大気側収容室２７０の負圧の作用を受け、図１９(イ)、(ロ)に示したように膜弁９００が隔壁９７０の側に弾性変形しようとするが、膜弁９００の凸条９１４が隔壁９７０に当接して所定の位置で停止する。したがって、変形量が極めて少ないため、液体噴射ヘッド２０３のノズル開口のメニスカスは若干引き込まれるものの、液滴の形成に影響がない程度の位置で停止する。
【００３８】
なお、上述の実施例においては、変形規制部が切欠部を有する略環状のものとして形成されているが、膜弁９００の閉弁機能を損ないように隔壁９７０に複数の突起を分散して形成しても同様の作用を奏する。
【００３９】
また上述の実施例においては、隔壁９７０の中央部に連通孔９１０を形成し、膜弁９００をインク供給部側の圧力に応動させてこの連通孔９１０を開閉する形態の差圧弁構造を有するインクカートリッジについて説明をしたが、図２０(イ)に示すように隔壁９７０の中央領域以外の領域に１つの連通孔９１８'を、また中央部に凸部９９０を、また膜弁９００の中央には凸部９９０に弾接する連通孔９９２を形成して、常時はコイルバネ９０７により膜弁９００の連通孔９９２を凸部９９０に当接させて連通孔９９２を封止させ、インク供給部の圧力が低下した時点で図２０(ロ)に示したように膜弁９００をコイルバネ９０７の弾性力に抗して膜弁９００を凸部９９０から離反させて符号Ａで示す線の流路のように膜弁９００の連通孔９９２を介してインクを供給する形式の供給制御部に適用しても同様の作用を奏する。
【００４０】
すなわち、隔壁９７０の膜弁９００に対向する面には図２１(イ)に示したように、凸部９９０よりも外側に連通孔９１８'の近傍に切り欠きを有する凸条９０４'を設けたり、また図２１(ロ)に示したように膜弁９００の隔壁９７０に対向する面には連通孔９９２を囲み、かつ隔壁９７０の連通孔９１８'に対向する領域に切り欠きを有する凸条９１４'を形成すると、これら凸条９０４'や凸条９１４'により膜弁９００の過剰な隔壁側への変形を規制することができる。
【００４１】
さらに、上述の実施例においては、インクカートリッジの記録装置との係合によってインク収容室を大気と連通させるための大気開放部の機構として大気弁を備えたインクカートリッジを例に採って説明したが、インクカートリッジと記録装置とが係合することによりインク収容室の大気側に連通する通路の一部に孔を開けさせて、インク収容室を大気に連通させる構造のインクカートリッジに適用しても上述した効果と同等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】インクカートリッジを斜め上方からみた正面斜視図である。
【図２】インクカートリッジを斜め下方からみた背面斜視図である。
【図３】インクカートリッジを斜め下方からみた背面斜視図である。
【図４】インクカートリッジの一方の面から見た組み立て斜視図である。
【図５】インクカートリッジの他方の面から見た組み立て斜視図である。
【図６】カートリッジ本体の開口側から見た構造を、封止用フィルムを外した状態で示す平面図である。
【図７】カートリッジ本体の開口側から見た平面図である。
【図８】カートリッジ本体の表面側から見た構造を、膜弁押さえ部材、及びフィルムを外した上体で示す平面図である。
【図９】図(イ)、(ロ)は、それぞれインクカートリッジの供給部材近傍の断面を示す断面図と、開口を封止するフィルムの一実施例を示す断面図である。
【図１０】図(イ)、(ロ)は、供給制御部の一実施例を示す断面図と、変形規制部の近傍を拡大して示す断面図である。
【図１１】変形規制部の一実施例を隔壁の構造で示す斜視図である。
【図１２】インクカートリッジを減圧袋に収容した状態を示す斜視図である。
【図１３】インクカートリッジをホルダに装填した状態を示す図である。
【図１４】インクカートリッジをホルダに装着した状態を示す図である。
【図１５】図(イ)、(ロ)は、それぞれインクカートリッジがホルダに装着された瞬間の膜弁の形状を示す断面図、及び変形規制部を拡大して示す断面図である。
【図１６】インクカートリッジの他の装着方法を示す図である。
【図１７】図(イ)、(ロ)は、供給制御部の一実施例を示す断面図と、変形規制部の近傍を拡大して示す断面図である。
【図１８】変形規制部の一実施例を膜弁の構造で示す斜視図である。
【図１９】図(イ)、(ロ)は、それぞれインクカートリッジがホルダに装着された瞬間の膜弁の形状を示す断面図、及び変形規制部を拡大して示す断面図である。
【図２０】図(イ)、(ロ)は、それぞれ本発明の適用可能な供給制御部を、非インク供給状態、及びインク供給状態で示す断面図である。
【図２１】図(イ)、(ロ)は、それぞれ図２０に示した供給制御部に適用される変形規制部の一実施例を、隔壁に対向する膜弁の面の構造、及び膜弁に対向する隔壁の面の構造で示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４３】
１００ インクカートリッジ、 １１１ インク収容室、 １２０ カートリッジ本体、 １１０、１３０、１３２ フィルム、 １４０ 蓋、 １５０ インク供給制御手段、 １６０ インク供給部、 １７０ 記憶手段、 １８０ 係合部材、 ２１０ 大気側通路、 ２１２ 開口、 ２１４ 通路、 ２１６ フィルタ収容室、 ２１８、２２４ 連通孔、 ２３０ インク側通路、 ２３２ 中空部、 ２３６、２４０、２７４、２７６、２７８ 連通部、 ２３８、２４２ 連通孔、 ２５０ 大気弁部、 ２７０ 大気側収容室、 ２７２ 壁、 ２９０ 供給側収容室、 ２９２ 第１供給側収容室、 ２９４ 第２供給側収容室、 ２９６ 流路部、 ２９８、３００ 通路、 ３０２、３０４ 連通部、 ９００ 膜弁、 ９０２ 中央部、 ９０４ 凸条、 ９０５ 周辺部、 ９０６、９０８ 供給側連通室、 ９１２ 本体側連通室、 ９１４ 凸条、 ９７０ 隔壁、 ９８０ 変形規制部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体噴射装置へ装着されることにより前記液体噴射装置に液体を供給する液体カートリッジであって、
液体を収容する液体収容室と、
前記液体収容室に収容された液体を、前記液体噴射装置に供給する供給部と、
前記液体収容室と前記供給部との間に設けられ、前記液体収容室と前記供給部とを連通する連通孔を有する隔壁と、
前記隔壁の供給部側に配され、前記液体収容室と前記供給部との連通、非連通を制御する膜弁と、
前記膜弁が閉弁状態を形成でき、かつ前記供給部側の圧力が上昇することによる前記膜弁の前記収容室側への弾性変形を規制する変形規制部と、
を備えたことを特徴とする液体カートリッジ。
【請求項２】
前記変形規制部は、前記隔壁の、前記膜弁の周縁領域に対向する位置に設けた突起部として構成されていることを特徴とする請求項１に記載の液体カートリッジ。
【請求項３】
前記変形規制部は、前記膜弁の前記隔壁に対向する面に設けられ、前記膜弁が閉じたときに前記隔壁と当接する肉厚部として形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液体カートリッジ。
【請求項４】
前記変形規制部は、前記隔壁に形成された連通孔を結ぶ領域を切欠部とするように略環状の凸条として形成されている請求項１に記載の液体カートリッジ。
【請求項５】
前記連通孔に膜弁が当接することにより閉弁状態を形成することを特徴とする請求項１に記載の液体カートリッジ。
【請求項６】
前記膜弁に連通孔を備え、この連通孔を封止する封止部を前記隔壁に形成したことを特徴とする請求項１に記載の液体カートリッジ。
【請求項１】
液体噴射装置へ装着されることにより前記液体噴射装置に液体を供給する液体カートリッジであって、
液体を収容する液体収容室と、
前記液体収容室に収容された液体を、前記液体噴射装置に供給する供給部と、
前記液体収容室と前記供給部との間に設けられ、前記液体収容室と前記供給部とを連通する連通孔を有する隔壁と、
前記隔壁の供給部側に配され、前記液体収容室と前記供給部との連通、非連通を制御する膜弁と、
前記膜弁が閉弁状態を形成でき、かつ前記供給部側の圧力が上昇することによる前記膜弁の前記収容室側への弾性変形を規制する変形規制部と、
を備えたことを特徴とする液体カートリッジ。
【請求項２】
前記変形規制部は、前記隔壁の、前記膜弁の周縁領域に対向する位置に設けた突起部として構成されていることを特徴とする請求項１に記載の液体カートリッジ。
【請求項３】
前記変形規制部は、前記膜弁の前記隔壁に対向する面に設けられ、前記膜弁が閉じたときに前記隔壁と当接する肉厚部として形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液体カートリッジ。
【請求項４】
前記変形規制部は、前記隔壁に形成された連通孔を結ぶ領域を切欠部とするように略環状の凸条として形成されている請求項１に記載の液体カートリッジ。
【請求項５】
前記連通孔に膜弁が当接することにより閉弁状態を形成することを特徴とする請求項１に記載の液体カートリッジ。
【請求項６】
前記膜弁に連通孔を備え、この連通孔を封止する封止部を前記隔壁に形成したことを特徴とする請求項１に記載の液体カートリッジ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２００６−６９２２３（Ｐ２００６−６９２２３Ａ）
【公開日】平成１８年３月１６日（２００６．３．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３２１７０９（Ｐ２００５−３２１７０９）
【出願日】平成１７年１１月７日（２００５．１１．７）
【分割の表示】特願２００３−３０１２４６（Ｐ２００３−３０１２４６）の分割
【原出願日】平成１５年８月２６日（２００３．８．２６）
【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１８年３月１６日（２００６．３．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月７日（２００５．１１．７）
【分割の表示】特願２００３−３０１２４６（Ｐ２００３−３０１２４６）の分割
【原出願日】平成１５年８月２６日（２００３．８．２６）
【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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