JP2001341324A - インクジェット記録装置用インクカートリッジ、及びインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インクの漏れ出しや、インク溶媒の揮散を防
止することができる着脱可能なインクカートリッジを提
供すること。 【解決手段】 インク貯蔵大室７が形成された基体５
に、常時バネ１７により閉弁状態を維持し、かつ記録ヘ
ッドとの接続により開弁する弁体１８を備えたインク供
給口８と、常時バネ２４により閉弁状態を維持し、かつ
記録ヘッドとの接続により開弁してインク貯蔵大室７を
大気に連通させる弁体２６とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、印刷信号に対応し
てインク滴を吐出する記録ヘッドにインクを供給する着
脱可能なインクカートリッジに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、特開平5-229137号公報に見られ
るように、インクを収容し、大気に連通する容器のイン
ク供給口に筒状パッキンを備え、記録ヘッドに連通する
接続具とパッキンを介してインク室から記録ヘッドにイ
ンクを供給するインクカートリッジにおいて、筒状パッ
キンのインク室側の表面にバネで常時弾接され、かつ筒
状の接続具の挿入により後退する球体を収容したインク
カートリッジが提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】これによれば、いった
ん記録ヘッドに装着されたインクカートリッジを記録ヘ
ッドから取り外した場合でも球体によりインク供給口を
封止してインクの漏れ出しを防止できるものの、容器が
大気に連通されたままであるため、インクの染み出し
や、またインク溶媒の揮散が生じ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、インクの漏れ出しや、イ
ンク溶媒の揮散を防止することができるインクカートリ
ッジを提供することである。

【０００４】また本発明の他の目的は、上記インクカー
トリッジから記録ヘッドにインクの供給を受けて記録動
作を行うインクジェット記録装置を提供することであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために本発明のインクカートリッジは、インク室が形
成された基体に、常時バネにより閉弁状態を維持し、か
つ前記記録ヘッドとの接続により開弁して前記記録ヘッ
ドにインクを供給する弁体を備えたインク供給口が、ま
た常時バネにより閉弁状態を維持し、かつ前記記録ヘッ
ドとの接続により開弁して前記インク室を大気に連通さ
せる弁体を備えた大気連通接続口が形成されている。

【０００６】

【作用】記録装置から取り外された状態では、インク室
が弁体により密封状態に維持され、また記録装置に装着
された状態では、弁体が開弁してインク室が大気に連通
されてインク供給口からインクを記録ヘッドに供給する
ことが可能となる。

【０００７】

【発明の実施の形態】そこで以下に本発明の詳細を図示
した実施例に基づいて説明する。図１、図２は、それぞ
れ本発明のインクカートリッジの一実施例を、その表裏
の構造で示すものであって、インクカートリッジ１は、
一方の面に開口する凹部２と、この開口の面に平行に上
部と、挿入方向に突出するガイド部３、４とを備えた基
体５と、凹部２を封止するフィルム６とによりインク貯
蔵室７を形成して構成されている。フィルム６は、イン
クの圧力変動により変形可能で、かつ遮気性と接着性を
備えた材料が選択されている。

【０００８】記録装置に装着されたとき下部となる位置
には後述するバルブ機構が装填されたインク供給口８
が、また上部には後述する大気連通接続口９が形成され
ている。凹部２の底部を構成する基体５の表面には一端
１０ａが基体５の側面に開孔され、また他端１０ｂが大
径の凹部１１ａに接続する細溝１０が蛇行して形成され
ている。凹部１１には、図１（ｂ）に見られるように若
干径が細くなった枠部１１ｂが形成されていて、ここに
インクに対して撥水性を有する通気性フィルム１１ｃを
貼着または溶着してインクトラップとなる大径の凹部１
１ａと仕切られている。通気性フィルム１１ｃは、例え
ばフッ化樹脂の多孔質フィルムから構成され、記録ヘッ
ドのノズル開口のメニスカスのインク保持力よりも高
い、３０００乃至５０００Ｐａ以上の撥水力を備えてい
るのが望ましい。これら細溝１０及び凹部１１の露出面
は、遮気性と接着性を備えたフィルム１２により封止さ
れて、細溝１０がキャピラリを構成し、また凹部１１が
インクトラップを構成している。

【０００９】連通用凹部１１は、大気連通接続口９の近
傍に形成された連通室１３に接続用凹部１４を介して接
続されている。接続用凹部１４と連通室１３は、毛細管
力により少なくともインクが凹部１１に到達せず、かつ
望ましくはたとえインクが凹部１１に流入したとして
も、インク貯蔵室７のインク液面との水頭差により連通
室１３に戻される程度の間隙を確保できる断面寸法に形
成されている。

【００１０】図３は、上述したインクカートリッジの断
面構造を示すものであって、インク供給口８には裁頭円
錐状のバネ受け部１５を中心に有する筒状部１６が形成
されていて、バネ受け部１５にガイドされたコイルバネ
１７にインク供給口側に付勢されてパッキン１９に常時
弾接された弁体１８が移動可能に嵌め込まれており、イ
ンク供給口側に抜け止め部材を兼ねる前述のパッキン１
９が嵌装されている。そして、この筒状部１６には、弁
体１８がバネ受け部１５に押し付けられた状態でインク
収容室７に連通する通孔２０が穿設されている。

【００１１】弁体１８は、図４に示したように筒状部１
６の内面を摺動する筒体１８ａと、その中央部に仕切り
壁１８ｂを形成して、記録ヘッド側からの作動杆と、バ
ネ受け部１５とが仕切り壁１８ｂに当接可能に構成され
ている。

【００１２】一方、大気連通接続口９には、開口２１を
介して連通室１３に、また貫通孔２２によりインク貯蔵
大室７の上部に連通する筒状部２３が形成されていて、
コイルバネ２４により外方に付勢された弁体２５が嵌め
込まれていて、開口側に抜け止め部材を兼ねるパッキン
３０が嵌装されている。

【００１３】弁体２５は、図４（ｂ）に示したように開
口２２に挿入可能な作動杆２６と、受圧部材２７と、シ
ール部材２８とからなり、作動杆２６の大径部２６ａに
形成された環状凹部２６ｂにシール部材２８を嵌合さ
せ、細径部２６ｃを、インク収容室側から開口２２に貫
通させ、細径部２６ｃにコイルバネ２４を嵌め込んでか
ら、細径部の先端に受圧部材２７を固定することにより
組み込まれている。

【００１４】なお、開口２２の内径を作動杆２６の大径
部２６ａの外径よりも大きく、かつシール部材２８の外
径よりも小さく形成すると、開口２２に作動杆２６を挿
通した状態でインク室側にシール部材２８を嵌装し、ま
た大気連通接続口９側からコイルバネ２４を挿通して受
圧部材２７を固定することもできる。

【００１５】図５は、上述したインクカートリッジに適
した接続ユニットの一実施例を示すものであって、この
接続ユニット３１は、インクカートリッジに接続されて
インク溜め室３２の上部空間を大気に連通され、また下
部からインクの供給を受けて、下部のインク流出口３３
から記録ヘッドにインクを排出するように構成されてい
る。

【００１６】そして、インクカートリッジのインク供給
口８、及び大気連通接続口９に対向する位置には、先端
部にインク流入用切欠き部３４ａ、大気流入用の切欠き
部３５ａを備えたインク流入管３４、大気連通管３５が
形成されていて、結合ユニットを構成するケース３６の
貫通孔３６ａ、３６ｂを介してインク溜め室３２に連通
しており、また前述した弁体２５とほぼ同一の構成を採
る弁体３７、３８が装填されている。

【００１７】そしてこの実施例においては、インク溜め
室３２のインクを記録ヘッドに対して一定の負圧に維持
して供給するための差圧弁を構成すべく、膜弁３９、流
路形成部材４０を凹部４１に組み込んで、その外側を遮
気性の高いフィルム４２で封止して構成した負圧発生室
が設けられている。この膜弁３９は、これに形成されて
いる開口３９ａをコイルスプリングにより弁座４１ａに
弾接されている。

【００１８】この実施例において、インクカートリッジ
１が記録装置に未装着の状態では、インク供給口８の通
孔２０、及び大気連通接続口９の開口２２がそれぞれ弁
体１８、２５により封止され、インク貯蔵大室７が大気
と遮断されている。また、接続ユニット３１もそれぞれ
弁体３７、３８により封止されている（図６、図９
（ａ））。

【００１９】一方、図７、図８、及び図９（ｂ）に示す
ように、インクカートリッジ１を接続ユニット３１に装
着すると、その過程でインク流入管３４、及び大気連通
管３５が、インク供給口８、及び大気連通接続口９のパ
ッキン１９、３０に嵌合して移動し、その先端で弁体１
８の仕切り壁１８ｂ、及び受圧部材２７をバネ１７、２
４の弾性や、またインクの固化に起因する固着に関わり
なく規定の位置まで押圧、移動させる。これによりイン
ク収容室７に連通する通孔２０が開放され、またシール
部材２８が開口２２から離れて筒状部２３及びインク貯
蔵大室７が凹部１１及び細溝１０を介して大気に連通す
る。

【００２０】この大気連通管３５と大気連通接続口９と
の接合位置、より詳細には開弁時期を、インク供給口８
とインク流入管３４とによる弁体１８の開弁時期よりも
前となるように、それぞれの相対位置を設定しおくこと
により、インクカートリッジ１の装着時のインクの漏れ
出しを防止することができる。

【００２１】すなわち、インク貯蔵大室７の空気が膨張
していて大気圧よりも圧力が高い場合にも、インク供給
口８の弁体１８を閉弁状態を維持させた状態で、大気連
通接続口９の弁体２６を開弁させてインク貯蔵大室７の
空気を外部に逃がすことができる。これにより、引き続
くインク供給口８の開弁時には、インクが大気圧に維持
されているから、インク供給口８からインクが漏れ出す
のを防止される。

【００２２】もとより、この状態では接続ユニット３１
の弁体３７、３８もそれぞれ開弁されているから、図９
（ｂ）にインク貯蔵大室７のインクは、接続ユニット３
１を経由してインク流出口３３から記録ヘッドに供給可
能となる。この状態では、インクカートリッジ１のイン
ク貯蔵大室７及び接続ユニット３１のインク溜め室３２
は、溝１０とフィルム１２により形成されたキャピラリ
を介して大気に連通しているから、記録ヘッドＨで必要
となるインクを確実に供給することができ、またこれら
室７、３２のインク溶媒の蒸気の大気への揮散が可及的
に防止される。

【００２３】一方、記録装置の移動等によりカートリッ
ジ１の姿勢が大きな変化を受けると、上部の開口２２に
インクが到達して、開口２２から連通室１３に漏れ出
す。このインクは凹部１４を流れて凹部１１の広い空間
でトラップされ、さらに凹部１１が通気フィルム１１ｃ
により分割されているため、記録装置に移動や保管時に
倒立したとしても細溝１０に流れ込み、外部に漏れ出す
のが防止される。さらに通気フィルム１１ｃが、記録ヘ
ッドのノズル開口のメニスカスのインク保持力よりも高
い撥水性を備えていると、少なくともインク貯蔵室７が
空気の膨張に起因して圧力が高まった場合でも、インク
は記録ヘッド側から流出してカートリッジから漏れ出す
のを防止することができる。なお、たとえ記録ヘッドの
ノズル開口からインクが流出しても、通常は、ノズル開
口の目詰まり防止のためのキャップで封止されているか
ら、記録装置をインクで汚染するような事態にはならな
い。

【００２４】一方、凹部１１にまで流れ込んだインク
は、インクカートリッジが元の正規の姿勢に戻される
と、間隙が大きく、毛細管力を発現しない凹部１４を流
れて連通室１３に重力で移動し、開口２２からインク貯
蔵大室７に戻る。

【００２５】このようにして、インクの消費が進むと、
インク貯蔵大室７の底部の小室７ａにインクが集まるか
ら、インクレベルが通孔２０よりも上に維持されてほぼ
最後までインクを記録ヘッドに供給することができる。

【００２６】一方、印刷媒体等の交換に伴って装着され
ているインクカートリッジを交換する場合には、インク
カートリッジ１を接続ユニット３１から取り外すと、イ
ンク流入管３４、及び大気連通管３５が引き抜かれるた
め、インク供給口８、及び大気連通接続口９の弁体１８
及び弁体２５がバネ１７、２４により押し戻されてイン
ク収容室７に連通する通孔２０、及び開口２２を封止
し、インク貯蔵大室７のインクや、インク溶媒の漏れ出
しや揮散が防止される。

【００２７】なお、上述の実施例においては、インク供
給口、及び大気連通接続口を、それぞれ記録装置に装着
されたとき、下部、及び上部となる位置に設けている
が、インク供給口は、流路を介してインク室のインク
に、また大気連通接続口は、流路を介して非インク存在
領域に連通されていれば、その位置に関係なく同様の作
用を奏することは明らかである。

【００２８】また、上述の実施例においては、負圧発生
手段を備えた接続ユニット３１を介して記録ヘッドに装
着する場合について説明したが、記録ヘッドのノズル開
口のメニスカスのインク保持力が高い場合には負圧発生
手段を介することなく接続できることは明らかである。

【００２９】

【発明の効果】以上、説明したように本発明において
は、インク室が形成された基体に、常時バネにより閉弁
状態を維持し、かつ記録ヘッドとの接続により開弁して
記録ヘッドにインクを供給する弁体を備えたインク供給
口が、また常時バネにより閉弁状態を維持し、かつ記録
ヘッドとの接続により開弁してインク室を大気に連通さ
せる弁体を備えた大気連通接続口が形成されているの
で、インクカートリッジが記録装置から取り外された状
態では、インク室を弁体により密封状態に維持してイン
クの漏れ出しや、インク溶媒の揮散を防止でき、また記
録装置に装着した状態では弁体が開弁され、インク室が
大気に連通されて記録ヘッドでの消費に見合うインクを
供給することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明のインク
カートリッジの一実施例を示す図と、同上インクカート
リッジの凹部を拡大して示す図である。

【図２】同上インクカートリッジの裏面の構造を示す図
である。

【図３】同上インクカートリッジの断面構造を示す図で
ある。

【図４】図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ同上インクカー
トリッジに使用する弁体の一実施例を示す図である。

【図５】同上インクカートリッジが装着される記録装置
側の接続ユニットの一実施例を示す組立斜視図である。

【図６】同上インクカートリッジを使用する記録装置に
適した接続ユニットの一実施例の断面構造を示す図であ
る。

【図７】同上インクカートリッジを接続ユニットに装着
した状態を示す断面図である。

【図８】図（ａ）、（ｂ）は、それぞれインクカートリ
ッジを接続ユニットに装着した状態での大気連通接続口
及びインク供給口の弁体の状態を拡大して示す断面図で
ある。

【図９】図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ同上インクカー
トリッジが接続ユニットに非装着の状態、及び装着状態
での流路構造を模式的に示す図である。

【符号の説明】

１ インクカートリッジ ３、４ ガイド部 ５ 基体 ６、１２ フィルム ７ インク貯蔵大室 ７ａ 小室 ８ インク供給口 ９ 大気連通接続口 １０ 細溝 １１ 連通用凹部 １１ｃ 通気フィルム １３ 連通室 １４ 接続用凹部 １５ バネ受け部 １６、２３ 筒状部 １７、２４ コイルバネ １９、３０ パッキン １８、２５ 弁体 ２０ 通孔 ２１ 開口 ２６ 作動杆 ２６ｂ 環状凹部 ２６ｃ 細径部 ２７ 受圧部材 ２８ シール部材 ３１ 接続ユニット

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インク室が形成された基体に、常時バネ
   により閉弁状態を維持し、かつ前記記録ヘッドとの接続
   により開弁して前記記録ヘッドにインクを供給する弁体
   を備えたインク供給口が、また常時バネにより閉弁状態
   を維持し、かつ前記記録ヘッドとの接続により開弁して
   前記インク室を大気に連通させる弁体を備えた大気連通
   接続口が形成されているインクジェット記録装置用イン
   クカートリッジ。
2. 【請求項２】 前記インク室が、前記基体の一方の面に
   開口する凹部を形成し、前記凹部をインクの圧力変動を
   受けて変形し、かつ遮気性を備えたフィルムにより封止
   して構成されている請求項１に記載のインクジェット記
   録装置用インクカートリッジ。
3. 【請求項３】 前記記録ヘッドに接続される過程で、前
   記大気連通接続口が、前記インク供給口よりも先に開弁
   される請求項１に記載のインクジェット記録装置用イン
   クカートリッジ。
4. 【請求項４】 前記大気連通接続口が、前記基体の表面
   に形成された細溝をフィルムにより封止して形成された
   キャピラリを介して大気に連通されている請求項１に記
   載のインクジェット記録装置用インクカートリッジ。
5. 【請求項５】 前記キャピラリと前記大気連通接続口と
   が、毛細管力によりインクを保持して前記キャピラリに
   インクを到達させない程度の間隙を備えた流路を介して
   接続されている請求項４に記載のインクジェット記録装
   置用インクカートリッジ。
6. 【請求項６】 前記キャピラリの端部が、撥水性膜によ
   り封止されたインクトラップ室に接続されている請求項
   ４に記載のインクジェット記録装置用インクカートリッ
   ジ。
7. 【請求項７】 前記撥水性膜が、前記記録ヘッドのノズ
   ル開口のメニスカス保持力よりも高い撥水力を有する請
   求項６に記載のインクジェット記録装置用インクカート
   リッジ。
8. 【請求項８】 前記記録ヘッドに接続されたとき下部と
   なる領域に、前記インク供給口に連通する小室が形成さ
   れている請求項１に記載のインクジェット記録装置用イ
   ンクカートリッジ。
9. 【請求項９】 前記インク供給口には、裁頭円錐状のバ
   ネ受け部を中心に有する筒状部が形成されていて、前記
   バネ受け部にガイドされたコイルバネにインク供給口側
   に付勢された仕切り壁を備えた円筒状の弁体が装填され
   ている請求項１に記載のインクジェット記録装置用イン
   クカートリッジ。
10. 【請求項１０】 前記大気連通接続口には、貫通孔によ
    り前記キャピラリに連通し、かつ前記インク室側に開口
    する筒状部が形成され、前記開口をコイルバネにより外
    方に付勢された弁体が嵌め込まれている請求項１に記載
    のインクジェット記録装置用インクカートリッジ。
11. 【請求項１１】 インク室が形成された基体に、常時バ
    ネにより閉弁状態を維持し、かつ前記記録ヘッドとの接
    続により開弁して前記記録ヘッドにインクを供給する弁
    体を備えたインク供給口が、また常時バネにより閉弁状
    態を維持し、かつ前記記録ヘッドとの接続により開弁し
    て前記インク室を大気に連通させる弁体を備えた大気連
    通接続口が形成されているインクジェット記録装置用イ
    ンクカートリッジと、 前記インクカートリッジが装着されたとき、前記弁体の
    それぞれを開弁させる作動部材と、前記インク供給口に
    連通して前記記録ヘッドにインクを供給する流路の途中
    に、前記記録ヘッド側が所定の負圧になったとき開弁す
    る差圧弁を備えた接続ユニットとからなるインクジェッ
    ト記録装置。