JP2004322658A - インク供給制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】一方の面と他方の面との差圧により移動可能な弁体84と、弁体84の一方の面には、インクを収容したインクタンク142に連通する連通部140と、弁体84が接離し、かつインク排出口86と連通する連通路88の開口部82とが設けられ、弁体84の他方の面にはインク排出口86に連通する空間109が形成されている。
【選択図】 図24
Description
一方で、印字品質や、印刷速度の向上が求められ、これにともなって記録ヘッドのノズル開口数が多くなり、単位時間当りのインク消費量が増加する傾向にある。
このような問題を解消するため、特許文献1に見られるように、インクの圧力により変形可能な膜体の中心に貫通孔を設けて膜弁座を形成する一方、これと対向する位置に弁体を設けたインクカートリッジが提案されている。
このような問題を解消するため、特許文献2には、弾性を有する高分子材料の射出成形により弁体を構成し、中央に貫通孔を形成して、背面をばねにより封止体に押圧し、弁体の背面に作用する負圧により弁体を移動させてインクを貫通孔を経由させてインク供給口に流出させるインクカートリッジが提案されている。
近年、高速印字等の要求に応えるために、記録ヘッドに大量のインクを供給できるインク供給能力の高いインクカートリッジが要求されてきている。記録ヘッドへのインクの供給能力を左右する要因の最も大きなものはカートリッジ内の流路抵抗である。
特許文献2に示されたインクカートリッジでは、膜体のインク流通となる貫通孔が流体抵抗の発生要因となり、さらにこの貫通孔と共同する弁体との相互の間隙でも大きな流体抵抗が生じる。
膜体の貫通孔による流体抵抗を下げる方策としては、貫通孔の径を拡大することが考えられるが、膜体は弾性高分子材料で構成する必要があるため、貫通孔を大きくすると単位面積当たりの荷重が低下してシール圧が低下し、シール性が悪くなるという問題がある。
このため、弁体の封止体に対向する領域に凸部を形成してシール性を高め、この凸部に貫通孔を形成することも行われているが、ばねの付勢力により凸部が弾性変形して押し潰された状態で閉弁状態を維持することになる。
したがって、弁体に負圧が作用して負圧に見合う量だけ封止体から後退しても、弾性変形している凸部が元の状態に復帰するため、開弁時の流路抵抗が高くなり、画像などの印刷のように単位時間当たりのインク消費量が多くなる場合には、十分なインクを供給できなくなる虞がある。
さらに、弁体の閉状態を安定させるため、前記凸部はバネの付勢力で十分押し潰され、弁体の封止体に密接させるため、弁体の凸部はエラストマーからなる弾性材料により構成されている。また、弁体の凸部は、差圧を受ける膜面に比較して厚いために射出成形時に樹脂の乱流が生じ、成形時のウエルドが発生し易く、弁体の凸部を膜面より大きく突出させて形成することが困難であった。
また、弁体の凸部と封止体の同心度のズレが、部品精度や組み立てバラツキから生じるため、弁体凸部の径に比較して封止体の当接面を大きく構成する必要があった。
これらの事情により弁体の凸部の周辺には、封止体が広い面積で存在することになり、流路抵抗が大きくなるという問題がある。
また、弁体に凸部と貫通孔を形成する必要上、封止領域にウエルドによる皺や溝が発生しやすく、製造の歩留まりが低いという問題がある。
さらに、流路抵抗を下げるための弁体の貫通孔形状について、例えばテーパ状の貫通孔を膜体に形成した場合、凸部の下方の肉厚が薄くなり、凸部が貫通孔内に変形してしまう問題もあるため、貫通孔の形状が制約されてしまう問題もある。
図1及び図2(イ)は、それぞれ本発明のインクカートリッジの一実施例を、その表裏の構造でもって示す組み立て斜視図であり、また図3は断面構造を示す図であって、両側面に開口1を有する枠体2と、この開口1を封止する蓋体3、4とを主体として構成されている。挿入方向の先端側、この実施例では底面にインク供給口5が形成されている。なお、本願発明におけるインク供給口とは、キャリッジに設けられた記録ヘッドとインクカートリッジとを着脱可能に接続する接続部材、例えば中空針や、パイプが挿入、または接続できる部材や開口部を意味する。
図4(イ)に示すように第1の貫通孔10は、弾性部材側が略円筒状のストレート部Sに、またインク供給方向下流側が下流側に拡開し、つまりインクの流出口側が拡開してストレート部Sに連続するロート状部Rとして構成されている。これによってストレート部Sで確実なシール性を確保し、またロート状部Rにより第1の貫通孔10の全体の流路抵抗を下げることができる。
このため、インク供給流路形成部材6の流路部9と対向する領域、または押え部材23の一方、または両方に凹部9a、23aが形成されている。
なお、押え部材23の表面を覆うようにフィルム24を、弁体収容部8と流路部9とを封止するようにインク供給流路形成部材6を構成する隔壁6bに接合して確実な封止と、インク収容領域との分割が行われている。
負圧が弁体20の剛性とばね22により設定されている圧力以上に低下すると、インク供給口5の負圧が凹部23a、または9aにより連通されている弁体20の圧力作用室27に作用する(図4(ハ))。これにより弁体20はばね22の付勢力に抗して凸部11から離れ(図4(ロ))、インク収容領域17のインクが第2の貫通孔12(図5(イ)矢印A)、凸部11の第1の貫通孔10を経由して連通路15'に流れ込む。連通路15'に流れ込んだインクは第3の貫通孔13から流路部9を経て(図5(イ)矢印B)、インク供給口5に流れ込む(図5(ロ)矢印C)。
以下、このような動作を繰り返してインク供給口側の圧力を所定の負圧に維持しつつ、記録ヘッドにインクを供給する。
これに対して従来の弁体40は、図8(イ)、(ハ)に示したようにばね43の弾性力により凸部42が封止体44に押し付けられて押し潰されるように弾性変形した状態となる。
さらに、弾性変形可能な材料で構成された弁体40に貫通孔41を形成する関係上、弁体40のたわみなどによる貫通孔41の位置ずれに対応するため、封止体40の面積を大きく形成する必要があり、貫通孔41の近傍の狭い間隙の領域が広く、流路抵抗の増加を招くという問題を抱えている。
図10乃至図13は、インクカートリッジの表裏の構造を、開口封止部材を取り外して示したものであり、また図14乃至図16は、負圧発生機構の断面構造を示す図であり、インク収容領域を構成する容器本体50の内側には、略水平方向、より詳細にはインク供給口51の側が若干下方となるように延びる壁52により上下に分割されている。なお、インク供給口51には、弁体(前述の弾性部材に相等する部材)54、固定部材55及びばね53が収容されており、インクカートリッジが記録装置本体に装着されていない状態では、弁体54は固定部材55にばね53により弾接してインク供給口51を封止している。
第4のインク収容領域69には、枠部59との間に区画壁70を設けてインク流路71が形成されている。インク流路71の上部は、必要に応じてフィルタ室となる貫通孔72を介して容器本体50の表面側に連通されている。
この枠部93には撥インク性と通気性とを備えた通気性フィルム95を張設して大気通気室が形成される。
これにより、凹部74、86、105がフィルム104と協働してインク流路を構成し、また細溝90、91、凹部92、108がフィルムと協働してキャピラリーや大気連通用の流路を構成する。
なお、図中符号120は、インクカートリッジの語装着を防止する識別片を、また符号121は、インクの情報などを記憶し、容器本体の凹部122に装着される記憶手段をそれぞれ示す。
これにより、インク供給流路形成部材67の隔壁65と枠体59'との高さが異なるため、インク供給流路形成部材67の隔壁65の開口部を第3のフィルム130により封止するように構成されている。
これにより、弁体84は、その背面を開放されて広い面積でインク供給口側の圧力を受ける一方、弁体84の他方の面は、開口82を介してのみインク供給口側の低下した圧力を受ける。このため、弁体84は、その表裏の受圧面積の相違によりバネ102を圧縮させる方向に力が作用する。インク供給口側の圧力がバネ102により設定された圧力よりも低下すると、図20(ロ)に示したように弁体84が凸部83から離れるため、開口82が開放され連通路85を経由してインク収容室62のインクが流路88を通って記録ヘッドに流れ込む。
これによりインク供給口側の圧力変化がインクを介して弁体84の背面に確実に作用することになり、インクの供給が停止される事態を生じることはない。なお、記録ヘッドに気泡が流れ込んでも、記録ヘッドに負圧を作用させてインクを強制的に排出させれば、気泡を簡単に排除することができる。
すなわち、図21(イ)、(ロ)は、それぞれ従来のインクカートリッジの負圧発生機構を簡素化して、閉弁状態、及び開弁状態で示す模式図であって、インク収容領域200とインク供給口201とを弁体40が遮断している状態(図21(イ))で、インク供給口201の圧力が低下して弁体40の背面の領域203の圧力が低下すると、弁体40が図21(ロ)のようにバネ204の付勢力に抗して後退し、弁体40のインク流路となる貫通孔41が凸部206から離れ、インク収容領域200のインクが貫通孔41を通過して弁体40の背面の領域203を経由してインク供給口201に流れ込む。なお、図中符号208は、インク収容領域200と弁体40とを連通させる通孔を示す。
インク容器142は、下部に中空針140と液密に契合可能なインク排出口143が形成され、未使用の状態ではインクの漏れ出しを防止できるように中空針140が挿通可能な図示しないシール用フィルムで封止して構成されている。なお、図中符号144は、中空針140の外周に弾接する環状のパッキンを、また符号145は、大気連通孔をそれぞれ示す。
このように弁体84を機能させるに必要な領域だけを弁体構造体141として独立に構成することにより、弁体構造体141の底部に記録ヘッド146を固定し、記録ヘッド146のインク導入口147を弁体構造体141のインク排出口(図中符号86で示す流路)に接続しても、インク容器142を図中符号Aの方向に挿入して装着、また反対側に移動させて引き出すことにより交換でき、記録ヘッド146にインクを供給することができる。
また、上述の実施例においては、接続部材(中空針140)にインク容器142を直接接続(装着)しているが、記録装置本体に設置されたインクカートリッジとをチューブにより接続しても同様の作用を相することは明らかである。
Claims (5)
- 一方の面と他方の面との差圧により移動可能な弾性部材と、前記弾性部材の一方の面には、インクを収容したインク収容部に連通する連通部と、前記弾性部材が接離し、かつインク排出口と連通する連通路の開口部と設けられ、前記弾性部材の他方の面には前記インク排出口と連通する空間が形成されているインク供給制御装置。
- 前記弾性部材の上流側には前記弾性部材との間に空間を形成するように隔壁が配置され、前記隔壁には、前記弾性部材が弾接する突出部が形成され、前記突出部に前記インク排出口に連通する流路の開口が形成されている請求項1記載のインク供給制御装置。
- 前記弾性部材が、前記突出部と対向する位置に配置された付勢部材により前記突出部の側に付勢されている請求項2に記載のインク供給制御装置。
- 前記弾性部材が、自身の弾性変形力により前記突出部の側に付勢されている請求項2に記載のインク供給制御装置。
- 前記突出部の開口が、前記弾性部材の略中心に対向するように配置されている請求項2に記載のインク供給制御装置。
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