JP2002036589A - 流体カートリッジ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 より高機能のインクジェット印刷装置用イン
クカートリッジを提供する。 【解決手段】 流体カートリッジ１０は、フリーインク
室２４と芯室２２とを連通させる流体コンジット３０
と、芯室２２からインクを出させる出口孔４０と、上壁
１４の外面に形成された凹部７０と芯室２２とを連通さ
せる開口部６０と、一端が凹部７０に、他端が下壁１８
に配設されたあふれ管８２と、開口部６０から溢れ出た
インクのあふれ管８２への流れを妨げる流体ダム９０と
を有する。あふれ管８２の上記他端は、下壁１８を封止
したテープがはがされたとき、カートリッジ外面におい
て「濡れる」可能性のある下壁１８の出口孔４０の近傍
に配設される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、インクジェット
印刷装置に関し、特にサーマルインクジェット印刷ヘッ
ドに流体インクを供給するインクカートリッジに関す
る。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】サーマ
ルインクジェット印刷装置には、印刷ヘッドにインクを
供給するインクタンクを含むインクカートリッジが使用
されているが、より高機能のサーマルインクジェット印
刷装置用インクカートリッジが要求されている。

【０００３】

【課題を解決するための手段】本発明に係る流体カート
リッジは、要求に応じて流体を供給する流体カートリッ
ジにおいて、内部チャンバを画定する複数の壁をもつ筐
体と、前記筐体壁の一つを貫通して前記内部チャンバ中
に流体連通する開口部と、前記筐体壁の一つを貫通して
前記内部チャンバ中に流体連通する出口孔と、前記開口
部近傍に第一の端部をもち、前記出口孔近傍に第二の端
部をもつ流体コンジットとを含むことを特徴とする。

【０００４】また、前記筐体壁の一つは上壁であり、前
記開口部は、前記上壁を貫通し、前記出口孔は、前記上
壁以外の筐体壁を貫通することを特徴とする。

【０００５】更に、前記出口孔は、前記筐体の底壁を貫
通することを特徴とする。

【０００６】あるいは、前記流体コンジットは、前記開
口部に隣接した前記上壁外面上に形成された凹部と、前
記凹部に第一の端部をもち、前記出口孔近傍に第二の端
部をもつオーバーフローチューブとを含むことを特徴と
する。

【０００７】更にまた、前記オーバーフローチューブの
前記第二の端部は、前記出口孔と同じ前記筐体壁上に位
置することを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１及び図２を参照すると、流体
カートリッジ１０（特にサーマルインクジェット印刷ヘ
ッド用のインクカートリッジ）は筐体１２を含む。図１
には、カートリッジの内部構造が破線で示されている。
図２は、このカートリッジの側断面図である。筐体１２
は、ある部分の上壁１４、他の部分の上壁１５、複数の
側壁１６（図示した本実施の形態では四つの側壁）、お
よび底壁１８で形成されており、内部チャンバを封入し
ている。本実施の形態における上壁１４は、長方形であ
って、長辺および短辺をもつ。カートリッジの寸法は、
筐体内部に要求される流体の容量によって定まる。図で
は長方形が示されているが、カートリッジが装入される
印刷ヘッドの形状によって他の形状を使用することもで
きる。

【０００９】本実施の形態においては、上壁１４から底
壁１８に向かって延びた分離壁２０によって、内部チャ
ンバは芯室(wick chamber)２２とフリーインク室(free
inkchamber)２４とに分割される。流体コンジット３０
が芯室２２とフリーインク室２４とを連通させている。
図に示した実施形態では、流体コンジット３０は筐体の
底壁１８と分離壁２０の下端との間の隙間で形成されて
いる。

【００１０】流体すなわちインク室を形成する筐体壁１
５，１６，１８は一体形成すなわち封止されていて、流
体コンジット３０および芯室２２を通じた経路以外では
流体室２４と周囲環境とが流体連通しないようになって
いる。好適な実施形態では、筐体の上壁１４，１５およ
び側壁１６は、芯室２２の上壁１４を貫通した唯一の開
口部６０以外は開口を形成されずに一体形成される。こ
れらの上壁および側壁は、射出成型法を用いてポリプロ
ピレンなどのプラスチック材料で成型される。しかしな
がら、当業者に周知のように、その他の材料および製造
方法を用いて筐体を作製することもできる。

【００１１】出口孔４０は、芯室２２の筐体を形成する
壁の一つを貫通して形成される。この出口孔４０は、カ
ートリッジが印刷ヘッドの残部に作用を及ぼす位置であ
り、この出口孔４０を通じてインクはカートリッジから
インクジェット印刷ヘッドに供給される。出口孔４０
は、上壁１４のほぼ対面に位置した、芯室２２の底壁１
８が貫通されて形成されている。ただし、この出口孔４
０は、筐体の側壁１６の一つを貫通して形成することも
できる。側壁の一つに出口孔を設ける場合は、カートリ
ッジの底面近傍の、側壁の下部に設置することが最適で
ある。

【００１２】出口孔４０は、カートリッジが印刷装置の
印刷ヘッドに取り付けられるまでシール５０によってカ
バーされる。例えば、インクを浸透させない金属テー
プ、箔、または他の材料が、出口孔４０をもつ壁１８の
外面に出口孔４０をカバーするように配置されて、底壁
１８の外面に貼着される。シール５０は取り外し可能で
あって、ユーザが印刷ヘッドにカートリッジを挿入する
前に外せるようになっている。シール５０の延長端は底
壁１８の端を越えて張り出している。ユーザは、カート
リッジを印刷ヘッドに取り付ける際に、この延長端を掴
んでテープを底壁１８から取り外すことができる。しか
しながら、構成によっては、シールを付けたまま、使用
に際してカートリッジを印刷装置に取り付ける時に印刷
ヘッドでシールを刺し通して孔開けするものもある。

【００１３】開口部６０は、芯室２２の上壁１４中を貫
通していて、芯室２２の内圧が周囲環境の外気圧と等し
くなるようにされている。インク室２４は、インク室２
４と芯室２２との間の流体コンジット３０を経た芯室２
２からの経路以外では、周囲環境と流体連通しないこと
が好ましい。開口管６１は、開口部６０から芯室２２の
内部方向へ延びている。

【００１４】芯６２などのインク保持部材が芯室２２の
内部にほぼ一杯に充填される。流体インクカートリッジ
などの流体供給カートリッジに適した芯材については、
従来から当業者に周知である。例えば、ポリエーテル系
発泡材料が芯６２として使用される。（インクなどの）
流体に浸されると、芯材は印刷ヘッドの適正動作に必要
な負の圧力を保持しやすくする働きをする。したがっ
て、種々の印刷装置の構造に応じて使用される芯材の種
類も様々に異なる。

【００１５】インク室２４は、実質的にインク保持材料
を含まない。インク室２４に蓄えられた流体インクは、
流体コンジット３０を通じてインク室２４から芯６２に
移送される。必要に応じて出口孔４０からインクが放出
されて、印刷ヘッドに印刷用インクが供給される。

【００１６】分離壁２０の芯室側の面上で、縦方向の溝
６６が流体コンジット３０から上向きに延びている。溝
６６は芯６２へのインク供給を促進する作用がある。

【００１７】筐体の内部構造材６４は、芯材６２が開口
管６１および開口部６０に接触することから防止する。
芯材６２と開口部６０との接触が防止されることによ
り、開口部６０からインク漏れが発生する可能性が減少
する。

【００１８】流体コンジットは、開口部６０からインク
カートリッジの筐体の外面上の別の位置（好適には出口
孔４０の位置またはその近傍）まで延びている。本実施
の形態における流体コンジットの第一の部分は、筐体の
上壁１４の外面の凹部７０で形成されている。したがっ
て、筐体の上壁１４を貫通した開口部６０は、凹部７０
と同一空間内に位置する。本実施の形態における凹部７
０は、開口部６０を取り囲んで、実質的に筐体１２の上
壁１４の長辺方向に沿って細長く伸びている。図１に示
したように、本実施の形態における凹部７０は、筐体の
上壁の大半の部分を取り囲んでいる。しかしながら、大
形のカートリッジでは、凹部が上壁領域中のごく微小な
一部のみを取り囲んでいるものもある。

【００１９】凹部７０内のバッフルすなわちアイランド
７２は、凹部の深さに等しい高さを有しており、各アイ
ランド７２の上面が筐体の上壁１４の外面と同一平面に
位置するようにされている。図では長円形のアイランド
が示されているが、他の形状を用いることもできる。各
アイランドは凹部の幅の一部のみを横切っていて、凹部
中の流体の流れを完全には遮断しないようになってい
る。

【００２０】流体インクを浸透させない金属または箔の
テープ８０、または他の材料が凹部をカバーする（図３
参照）。このテープは、凹部７０を取り巻く上壁１４の
外面の一段高い部分に接着剤で貼付される。アイランド
７２によってテープが凹部内に落下することが抑止され
る。場合により、テープをアイランドの上面に貼付する
こともある。したがって、テープ８０は開口部を封止し
て（すなわち塞いで）いない。

【００２１】凹部７０の一端は、凹部から筐体外面の別
の位置まで延びたあふれ管(overflow tube)８２に連通
している。あふれ管８２は、開口部から筐体外面の別の
位置まで通じたコンジットの第二の部分を形成する。あ
ふれ管８２の第一の端部は、筐体上壁１４の凹部の一端
内に開いている。あふれ管８２の第二の端部は、筐体の
芯室２２からの出口孔４０の近傍に位置する。本実施の
形態では筐体の底壁１８を貫通している。このあふれ管
８２の第二の端部の位置は、出口孔４０の端から１／８
インチ（２ｍｍ）離れた場所にある。本実施の形態で
は、あふれ管の第二の端部を出口孔４０と同一平面内に
配置した。しかしながら、他の構成においては、他の面
に設ける場合があり得ることを当業者に示唆しておく。
構成によっては、出口孔４０は、筐体の側壁の一つを貫
通して設けられ、あふれ管８２の第二の端部は、出口孔
４０とは別の平面内（ただしそのごく近傍）に設けられ
る。この構成の場合は、あふれ管を出口孔と同じ側壁上
に形成することが好ましい。

【００２２】あふれ管８２は、筐体の側壁１６の一つに
沿って延びる。あふれ管８２は、好適には拡張された側
壁の一部として、筐体の側壁と一体に形成される。あふ
れ管８２の第一の端部は、筐体の上壁の凹部７０と同一
の空間に位置する。

【００２３】あふれ管８２の上部は、例えば０．０３イ
ンチ（０．７ｍｍ）の小径チューブとしてよく、芯室か
らの出口孔４０の近傍の大きめの第二の端部孔より大き
く開口されている。このような構成において、あふれ管
８２は、筐体内部の一チャンバとして形成され、このチ
ャンバは、芯室２２あるいはインク室２４とは直接流体
連通しておらず、開口部６０を通じてのみ連通してい
る。別の構造（図示せず）では、あふれ管８２は全長に
わたって小径チューブからなる。このあふれ管の内径は
０．０３インチ（０．７ｍｍ）である。あふれ管８２
は、大量の流体を流すことはないため、特に小径にする
ことができる。

【００２４】あふれ管８２の第二の端部および出口孔４
０は、筐体の外面上で（好適には筐体の同じ面で）近接
し合っていて、両インク出口共に筐体中の同一領域に存
在するようになっている。したがって、ある時点でイン
クがのっている筐体外面上の各位置（筐体表面の「濡れ
る」可能性のある位置）は同一領域内に存在し、ユーザ
は、カートリッジの取り扱い時に複数のインク源の可能
性を懸念する必要はない。この構成により、エンドユー
ザはインクカートリッジをより手際よく取り扱うことが
できる。

【００２５】本実施の形態における流体用ダムすなわち
バリア９０は、開口部６０とあふれ管８２との間で凹部
７０を幅方向に横切る。凹部７０は、あふれ管８２への
開口のある端部で幅が狭くなっている。流体ダム９０
は、この凹部中の狭い部分の幅方向に設置される。ダム
の高さは凹部の深さより低く、溢れた流体があふれ管８
２に流入することをダムが完全には阻止しないようにな
っている。例えば、流体ダム９０の高さは、凹部７０の
深さの１／２乃至１／３にされる。流体ダム９０の上面
とテープ８０との間の隙間によって、溢れた流体のあふ
れ管８２への流入がダムによって完全に遮られることが
防がれる。

【００２６】インクを充填する前に、インク室２４およ
び芯室２２は、大半の空気（または他のガス）が抜かれ
て、真空状態にされている。しかしながら、当業者に周
知のように、多くの場合量産において完全な真空を得る
ことは事実上不可能である。したがって、少量の空気が
インク室２４内に残留して気泡を形成するため、インク
室内をインクで完全に充填することはほとんど不可能に
なる。周囲環境の変化によってカートリッジ中のフリー
インク室部分内の空気の体積が増すと、フリーインク室
２４と芯室２２間の流体コンジット３０を通ってインク
が流れ出す。芯室中の芯材６２が完全にインクに浸され
ると、インクは芯材の上面と開口部６０との間の空間に
充填されていく。インクの一部は、筐体内から開口部６
０を通って凹部７０に排出される。開口部６０から排出
されたインクは凹部内に収容される。流体ダム９０は、
インクを凹部内に堰き止めて、インクがあふれ管８２に
流れ込んでカートリッジから出ていかないようにする。
このことは、カートリッジ外面をユーザが操作しやすい
ようにしておく上で役立つ。しかしながら、環境の変化
が極端に大きくなると、多量のインクが開口部６０から
排出され、インクは流体ダム９０を越えてあふれ管８２
内に流れ込む。前述のあふれ管８２の構造に基づき、流
れ込んだインクは出口チューブと同一の筐体外面領域に
向かう。ユーザは、カートリッジを開けるときに、イン
クは出口孔４０に存在すると予想するので、あふれ管端
のインクに備えることができ、カートリッジ外面の他の
位置でのインクの存在を懸念する必要はない。

【００２７】以上述べた構造により、あふれ管８２の端
部がシール５０によって封止されていて（シール５０は
出口孔４０も封止している）、かつ環境の変化が生じて
筐体１２の内と外の間に顕著な圧力差が形成された場合
の、シール取り外し時のインクの突然の噴出は減少す
る。外圧が内圧に比べて著しく低い場合は、あふれ管内
の上昇した圧力によって、インクが上壁の凹部またはあ
ふれ管内に流入することが防止される。あふれ管８２の
出口および芯室からの出口孔４０をカバーするテープ５
０が外されると、出口孔４０より先にあふれ管８２が開
く。先にあふれ管８２および凹部７０内の空気が抜けた
後に、（圧力差が十分大きければ）インクは凹部に流入
し始める。ダム９０が凹部に流入したインクを堰き止め
て、インクがあふれ管８２に流入しないようにする。ご
くまれに、多量のインクが凹部に流入して凹部内のイン
ク深さがダムの高さを越え、インク流がダムを越えて
（ダム上面とテープとの間の隙間を通って）あふれ管ま
で達する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る流体カートリッジの一実施形態
である典型的なインクタンクであって、内部構造が破線
で示されたインクタンクの斜視図である。

【図２】 本実施の形態におけるインクカートリッジの
側断面図である。

【図３】 本実施の形態におけるインクカートリッジの
平面図である。

【図４】 図２に示したライン４−４に沿った断面図で
ある。

【図５】 図２に示したライン５−５に沿った断面図で
ある。

【図６】 本実施の形態におけるインクカートリッジの
底面図である。

【符号の説明】

１０ 流体カートリッジ、１２ 筐体、１４，１５ 上
壁、１６ 側壁、２０分離壁、２２ 芯室、２４ イン
ク室、３０ 流体コンジット、４０ 出口孔、５０，８
０ テープ（シール）、６０ 開口部、６１ 開口管、
６２ 芯、６４ 内部構造材、７０ 凹部、７２ バッ
フル、８２ あふれ管、９０ 流体ダム。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エドワード エム カーレス アメリカ合衆国 ニューヨーク州 ロチェ スター チマ ドライブ 24 (72)発明者 デニス エム レンジェル アメリカ合衆国 ニューヨーク州 ヘムロ ック パーセル ロード 5058 Ｆターム(参考） 2C056 EA16 KC11 KC13 KC17

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 要求に応じて流体を供給する流体カート
   リッジにおいて、 内部チャンバを画定する複数の壁をもつ筐体と、 前記筐体壁の一つを貫通して前記内部チャンバ中に流体
   連通する開口部と、 前記筐体壁の一つを貫通して前記内部チャンバ中に流体
   連通する出口孔と、 前記開口部近傍に第一の端部をもち、前記出口孔近傍に
   第二の端部をもつ流体コンジットと、 を含むことを特徴とする流体カートリッジ。
2. 【請求項２】 請求項１記載の流体カートリッジにおい
   て、 前記筐体壁の一つは上壁であり、 前記開口部は、前記上壁を貫通し、 前記出口孔は、前記上壁以外の筐体壁を貫通することを
   特徴とする流体カートリッジ。
3. 【請求項３】 請求項２記載の流体カートリッジにおい
   て、 前記出口孔は、前記筐体の底壁を貫通することを特徴と
   する流体カートリッジ。
4. 【請求項４】 請求項２記載の流体カートリッジにおい
   て、 前記流体コンジットは、 前記開口部に隣接した前記上壁外面上に形成された凹部
   と、 前記凹部に第一の端部をもち、前記出口孔近傍に第二の
   端部をもつオーバーフローチューブと、 を含むことを特徴とする流体カートリッジ。
5. 【請求項５】 請求項４記載の流体カートリッジにおい
   て、 前記オーバーフローチューブの前記第二の端部は、前記
   出口孔と同じ前記筐体壁上に位置することを特徴とする
   流体カートリッジ。