JP2012121275A - Ink control mechanism, and ink storage container - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インクの吐出量を制御するインク制御機構、及び該インク制御機構を備えたインク貯蔵容器に関する。 The present invention relates to an ink control mechanism that controls an ink discharge amount, and an ink storage container including the ink control mechanism.
インク貯蔵容器の例としては筆記具のインクタンクや、インクジェットプリンタのインク(タンク)カートリッジなどがある。これらは文字や画像を形成する筆記や印刷に消費されたインク量に対応して外気をタンク内に取込んで空気交換し、タンク内の気圧変化がインクの消費に悪影響を及ぼさないようにした機構とされており、その機構としては、外気の取込み口として単なる孔を形成したものや、液体は通さないが通気のみを行う弁機構付きの通気路を形成したものを挙げることができる。 Examples of ink storage containers include ink tanks for writing instruments and ink (tank) cartridges for inkjet printers. In response to the amount of ink consumed for writing and printing to form letters and images, outside air is taken into the tank and the air is exchanged so that changes in atmospheric pressure in the tank do not adversely affect ink consumption. Examples of the mechanism include a mechanism in which a simple hole is formed as an outside air intake port, and a mechanism in which an air passage with a valve mechanism that allows only ventilation but does not allow liquid to pass therethrough.
しかし、外気の取込み口として単なる孔を設けたものでは、この孔からのインクが漏れてしまう可能性がある。また、単に気体は通すが液体は通さない膜を配置しただけのものでは、インクカートリッジの内部が大気圧と同一になるため、インクが吐出口から吹き出してしまう可能性がある。そこで、スポンジなどのインク吸蔵体をインク吐出口上に広範囲に配置し、このインク吸蔵体の毛管現象を利用して負圧を発生させて、インクを保持する技術が提案されている。 However, if a simple hole is provided as an outside air intake, ink from this hole may leak. In addition, in the case where only a film that allows gas to pass but does not allow liquid to pass is disposed, the inside of the ink cartridge becomes the same as the atmospheric pressure, and thus ink may blow out from the ejection port. In view of this, a technique has been proposed in which an ink occlusion body such as a sponge is disposed over a wide range on the ink discharge port, and a negative pressure is generated by utilizing the capillary phenomenon of the ink occlusion body to hold the ink.
また、特許文献1又は2に開示されているように、例えば、空気の流量を制御可能な空気流量制御部を、貯蔵容器の上蓋に内蔵するインク貯蔵容器が提案されている。このインク貯蔵容器によれば、インク吸蔵体を容器内部に配置したものと比べて、インク保持量が少なくなってしまうことを回避し、更に、この空気流量制御部によって容器内部を負圧にすることができるので、内部のインクが、吐出ノズルから安易に吹き出てしまうことを防止できる。
Further, as disclosed in
上述のように、スポンジなどのインク吸蔵体の負圧のみでインクを保持しようとする場合、インク貯蔵部の容積の大半が、インク吸蔵体に専有されてしまうという問題があった。結果、空のインク貯蔵部に比べてインク保持量が少なくなり、その分だけ印刷可能な印字数が少なくなる。 As described above, when the ink is held only by the negative pressure of the ink occlusion body such as a sponge, there is a problem that most of the volume of the ink storage unit is occupied by the ink occlusion body. As a result, the amount of ink retained is smaller than that of an empty ink storage unit, and the number of printable prints is reduced accordingly.
上記特許文献2等に記載のインク貯蔵容器は、基本的に極めて優れたものであり、容器内の気圧が適切に負圧に維持されるので、安定した印刷が可能である。一方、本発明者らの未公知の実験によると、この種のインク貯蔵容器では、空気側の流量を制御することで、間接的にインクの吐出を制御する構造であるため、プリンタ側のトラブル等によって、プリンタ側のインク吸引力が増大すると、インクが出過ぎてしまう恐れがあった。
The ink storage container described in
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、インク貯蔵容器におけるインク貯蔵用空間の利用効率を極大化しつつも、インクの過大吐出等を抑制し、環境変化やプリンタ側のトラブル等を含めた、微少な気圧変化から大きな気圧変化に亘って、安定したインク吐出制御を確実に行えるインク貯蔵容器を提供することをその主な目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, and while maximizing the utilization efficiency of the ink storage space in the ink storage container, it suppresses excessive discharge of ink, etc. The main object of the present invention is to provide an ink storage container that can reliably perform stable ink ejection control from a slight change in atmospheric pressure to a large change in atmospheric pressure, including troubles on the printer side.
上記目的を達成する本発明は、インク貯蔵部を有するインク貯蔵容器に配置されて、インク吐出口からのインクの吐出量を制御するインク制御機構であって、前記インク吐出口に配置され、多孔質素材で構成されることで前記インクを吸収するインク吸収体と、前記インク吸収体よりも前記インク貯蔵部側に配置され、前記インク吐出口の吐出径と比較して小さい内径となるインク制御路によって前記インク吸収体への前記インクの供給量を制限するインク流量制限部と、を備えることを特徴とするインク制御機構である。 The present invention that achieves the above object is an ink control mechanism that is disposed in an ink storage container having an ink storage portion and controls the amount of ink discharged from the ink discharge port, and is disposed at the ink discharge port and is porous. An ink absorber that absorbs the ink by being formed of a material, and an ink control that is disposed closer to the ink storage unit than the ink absorber and has a smaller inner diameter than the ejection diameter of the ink ejection port An ink control mechanism, comprising: an ink flow rate limiting unit that limits a supply amount of the ink to the ink absorber by a path.
上記目的を達成するインク制御機構において、前記インク吸収体と前記インク流量制限部の間には、前記インク制御路に連続すると共に該インク制御路よりも拡張されることで、前記インクを溜める拡張空間が形成され、前記インク制御路を通過した前記インクは、前記拡張空間を介して前記インク吸収体に供給されることを特徴とすることが好ましい。 In the ink control mechanism that achieves the above object, an expansion is provided between the ink absorber and the ink flow rate restricting unit so as to be continuous with the ink control path and to be expanded beyond the ink control path, thereby accumulating the ink. It is preferable that the ink that has formed a space and passes through the ink control path is supplied to the ink absorber through the expansion space.
上記目的を達成するインク制御機構において、前記拡張空間は、放射状に配置される溝によって構成されることを特徴とすることが好ましい。 In the ink control mechanism that achieves the above object, it is preferable that the expansion space is constituted by grooves arranged radially.
上記目的を達成するインク制御機構において、前記インク吸収体と前記インク流量制限部の間には、前記インク吸収体が外部から押し込まれる際に、前記インク吸収体を内側から支持する支持面が形成されており、前記支持面は、少なくとも、前記インク吸収体における前記インク吐出口よりも半径方向内側の領域を支持することを特徴とすることが好ましい。 In the ink control mechanism that achieves the above object, a support surface that supports the ink absorber from the inside when the ink absorber is pushed in from outside is formed between the ink absorber and the ink flow restriction unit. Preferably, the support surface supports at least a region inside the ink absorber in the radial direction from the ink discharge port.
上記目的を達成するインク制御機構において、前記インク吸収体は、厚さが20mm以下のシート材であることを特徴とすることが好ましい。 In the ink control mechanism that achieves the above object, the ink absorber is preferably a sheet material having a thickness of 20 mm or less.
上記目的を達成するインク制御機構において、前記インク制御路の内径は0.1mm〜1.2mmであることを特徴とすることが好ましい。 In the ink control mechanism that achieves the above object, the inner diameter of the ink control path is preferably 0.1 mm to 1.2 mm.
上記目的を達成するインク制御機構において、前記流量制御部には前記インク制御路が複数形成されることを特徴とすることが好ましい。 In the ink control mechanism that achieves the above object, it is preferable that a plurality of the ink control paths are formed in the flow rate control unit.
上記目的を達成するインク制御機構において、前記インク流量制御部よりも前記インク貯蔵部側に弁機構が配置されており、前記弁機構は、弾性変形可能な膜状に構成され、且つ貫通する貫通孔を備える弾性弁と、前記弾性弁の下流側に配置され、前記インク流量制限部の前記インク制御路と連通される負圧形成空間と、前記弾性弁の上流側に配置され、前記インク貯蔵部と連通されることで前記弾性弁側にインクを供給するインク供給空間と、前記インク供給空間側に配置されて前記弾性弁と当接し、前記インク供給空間と前記貫通孔の間を遮断する遮断部と、前記負圧形成空間側に配置されて、前記弾性弁を前記インク供給空間側に付勢して前記遮断部と前記弾性弁を当接させるバネと、を備え、前記負圧形成空間に印加される負圧により、前記バネの付勢に抗して前記弾性弁が下流側に変位して、前記遮断部と前記弾性弁が離反し、前記インク供給空間から前記貫通孔を介して前記負圧形成空間にインクが流れるようにし、前記弁機構を介して前記インク流量制限部に前記インクが供給されることを特徴とすることが好ましい。 In the ink control mechanism that achieves the above object, a valve mechanism is disposed closer to the ink storage unit than the ink flow rate control unit, and the valve mechanism is configured as an elastically deformable film and penetrates therethrough. An elastic valve having a hole; a negative pressure forming space that is disposed on the downstream side of the elastic valve and communicates with the ink control path of the ink flow restriction unit; and an upstream side of the elastic valve, and the ink storage An ink supply space for supplying ink to the elastic valve side by communicating with the portion, and an elastic valve disposed on the ink supply space side to contact the elastic valve, thereby blocking between the ink supply space and the through hole. A negative pressure forming device, comprising: a blocking portion; and a spring disposed on the negative pressure forming space side to urge the elastic valve toward the ink supply space to bring the blocking portion into contact with the elastic valve. Due to the negative pressure applied to the space The elastic valve is displaced downstream against the bias of the spring, and the blocking portion and the elastic valve are separated from each other, and ink is supplied from the ink supply space to the negative pressure forming space through the through hole. It is preferable that the ink is supplied to the ink flow rate restriction unit via the valve mechanism.
上記目的を達成するインク制御機構において、前記弁機構の前記負圧形成空間には、前記弾性弁が下流側に変位する際に前記貫通孔の近傍と当接して、前記弾性弁の変位量を制限する変位規制部を備えることを特徴とすることが好ましい。 In the ink control mechanism that achieves the above object, the negative pressure forming space of the valve mechanism abuts the vicinity of the through hole when the elastic valve is displaced downstream, and the displacement amount of the elastic valve is reduced. It is preferable to include a displacement restricting portion for limiting.
上記目的を達成するインク制御機構において、前記変位規制部内には、前記弾性弁と当接した状態で前記貫通孔と前記負圧形成空間を連通させるスリットが形成されることを特徴とすることが好ましい。 In the ink control mechanism that achieves the above object, a slit for communicating the through hole and the negative pressure forming space in a state of being in contact with the elastic valve is formed in the displacement restricting portion. preferable.
上記目的を達成するインク制御機構において、前記変位規制部によって、前記バネの一端が保持されることを特徴とすることが好ましい。 In the ink control mechanism that achieves the above object, it is preferable that one end of the spring is held by the displacement restricting portion.
上記目的を達成するインク制御機構において、前記変位規制部は、前記バネの内側に嵌り込んで前記バネを一端を保持する円形突起を有していることを特徴とすることが好ましい。 In the ink control mechanism that achieves the above object, it is preferable that the displacement restricting portion has a circular protrusion that fits inside the spring and holds one end of the spring.
上記目的を達成するインク制御機構において、前記弾性弁には、前記貫通孔の外周を囲う環状の肉厚部が形成されていることを特徴とすることが好ましい。 In the ink control mechanism that achieves the above object, it is preferable that the elastic valve is formed with an annular thick portion surrounding an outer periphery of the through hole.
上記目的を達成するインク制御機構において、前記肉厚部は、前記バネの内側に嵌り込んで前記バネの他端を保持することを特徴とすることが好ましい。 In the ink control mechanism that achieves the above object, it is preferable that the thick portion is fitted inside the spring to hold the other end of the spring.
上記目的を達成するインク制御機構において、前記遮断部は、前記弾性弁の前記貫通孔の外周近傍を囲む環状の遮断突起が形成され、前記バネの内径は、前記遮断突起の外径と同等又は大きく設定されることを特徴とすることが好ましい。 In the ink control mechanism that achieves the above object, the blocking portion is formed with an annular blocking protrusion that surrounds the vicinity of the outer periphery of the through hole of the elastic valve, and the inner diameter of the spring is equal to the outer diameter of the blocking protrusion or It is preferable that the setting is large.
上記目的を達成するインク制御機構において、前記インク供給空間は、前記インク貯蔵部の底面に対向した状態で近接配置されるインク吸い込み口を有することを特徴とすることが好ましい。 In the ink control mechanism that achieves the above object, it is preferable that the ink supply space has an ink suction port disposed close to the bottom surface of the ink storage unit.
上記目的を達成する本発明は、上記のいずれかのインク制御機構と、前記インク貯蔵部の上方側に設けられて内外間の空気流量を制御する空気流量制御部と、を備えることを特徴とするインク貯蔵容器である。 The present invention that achieves the above object includes any one of the ink control mechanisms described above and an air flow rate control unit that is provided above the ink storage unit and controls the air flow rate between the inside and the outside. An ink storage container.
上記目的を達成するインク貯蔵容器において、前記空気流量制御部は、通気性を有しかつ撥水処理を施された撥液膜体によって構成されることが好ましい。 In the ink storage container that achieves the above object, it is preferable that the air flow rate control unit is constituted by a liquid repellent film that has air permeability and is subjected to a water repellent treatment.
上記目的を達成するインク貯蔵容器において、前記空気流量制御部は、通常時は空気を流通させないが、前記インク貯蔵部の内圧変化に応じて外部との間で空気交換を行わせる弾性変形可能な連通多孔質の弁体と、前記弁体よりも前記インク貯蔵部側に配設されて通気性を有しかつ撥水処理を施された撥液膜体と、を備えることを特徴とすることが好ましい。 In the ink storage container that achieves the above object, the air flow rate control unit does not normally circulate air, but is elastically deformable to exchange air with the outside in accordance with a change in internal pressure of the ink storage unit. A continuous porous valve body; and a liquid repellent film body that is disposed closer to the ink storage unit than the valve body and has air permeability and is subjected to a water repellent treatment. Is preferred.
本発明によれば、インクの供給を常に安定させることができるという優れた効果を奏し得る。 According to the present invention, it is possible to obtain an excellent effect that the supply of ink can always be stabilized.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の例について詳細に説明する。なお、以下の各実施形態におけるインク貯蔵容器は、インクジェットプリンタ用のインクカートリッジに適用した場合を例に挙げて説明する。 Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the case where the ink storage container in each of the following embodiments is applied to an ink cartridge for an ink jet printer will be described as an example.
図1は、本実施形態に係るインク貯蔵容器100の構造を示す断面図である。インク貯蔵容器100は、適宜の合成樹脂から構成されており、同図に示されるように、内部にインクMを貯蔵するインク貯蔵部10と、インク貯蔵部10の内外間で空気の流量を制御する空気流量制御部20と、インク貯蔵部10に貯蔵されたインクMの吐出を制御するためのインク制御機構30を備える。なお、インク制御機構30は、弁機構70を有して構成されている。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of an
<インク貯蔵部> <Ink storage unit>
インク貯蔵部10は、上部が開口した中空の本体部11と、本体部11の開口を塞ぐ蓋として上部に組み合わされる上面部12から構成されている。本体部11は、図の縦横の寸法よりも奥行きの寸法が小さい略直方体状に形成されている。本体部11の底部には、インク制御機構30が設けられている。
The
上面部12は、平面視(図の上から見た場合)が横長の長方形板状である天板12aと、天板12aの周縁のやや内側の下面から下方に向けて突出する嵌合壁12bから構成されている。上面部12は、この嵌合壁12bを本体部11の内部に嵌合させることによって本体部11と組み合わされる。
The
<空気流量制御部> <Air flow control unit>
図1に示されるように、上面部12の天板12aには、図の右側の長手方向端部の近傍に空気流量制御部20が設けられている。図2は、空気流量制御部20の断面図である。同図に示されるように、上面部12の天板12aには、陥没する平断面円形状の凹部12eが形成されており、空気流量制御部20は、この凹部12e内に収容される弁体22、撥水膜体24、押圧リング26およびキャップ28を備えている。空気流量制御部20は、凹部12e内に撥水膜体24を載置し、その上に押圧リング26を載置し、さらにその上に弁体22を載置した上で、これらの上からキャップ28を凹部12eに嵌合させ、弁体22、撥水膜体24および押圧リング26をキャップ28と凹部12eの間に挟持することによって構成されている。なお、ここではキャップ28の嵌め合い構造によって、撥水膜体24や押圧リング26を固定しているが、熱溶着や超音波溶着によって、これらを凹部12eに直接固定するようにしても良い。キャップ28自体も、熱溶着や超音波溶着によって天板12aに固定するようにしても良い。
As shown in FIG. 1, the
凹部12eの底部12fには、その中央においてインク貯蔵部10の内部13に連通する円形断面の導通口12gが穿たれている。この導通口12gは、内部13に向けて内径が拡大するように形成されている。なお、この導通口12gの内面および周縁部に撥水処理加工を施すようにしてもよい。撥水処理加工を施すことで、導通口12gの内面および周縁部、または撥水膜体24下面に付着するインクを効率的に滴下し、導通口12gまたは撥水膜体24の詰りを未然に防止することができる。
The bottom 12f of the
底部12fの導通口12gの周囲には、撥水膜体着座部12hと下端受容部12iが設けられている。撥水膜体着座部12hは、撥水膜体24を位置決めして受け止める環状の窪み(環状の段部)である。下端受容部12iは、この撥水膜体着座部12hの外周に同心円状に設けられる環状溝であり、後述するキャップ28の周面部28bの下端を受容する構造となっている。
A water repellent
撥水膜体着座部12hは、オレフィン系樹脂素材によって成型されると共に平滑面として形成され、これにより、撥水膜体24が撥水膜体着座部12hに着座したときに、撥水膜体24の撥水膜体着座部12hに対する密着度を高め、インクMが接触面の間から浸入するのを極力抑制するように設定されている。特に、オレフィン系樹脂素材は濡れ性が低いため、撥水効果が高い。従って、撥水膜体24と密着することで、その隙間にインクが浸入できないようになっている。なお、オレフィン系樹脂としては、ポリプロピレンや、ポリエチレン等の各種素材があるが、本実施形態ではポリプロピレンを採用している。
The water repellent film
撥水膜体着座部12hと下端受容部12iの間には、図の上方に向けて突出する環状の突条部12jが形成されている。この突条部12jは、撥水膜体24が横方向にずれないように位置決めすると共に、キャップ28の周面部28bの進入を円滑にするガイドとしても機能するようになっている。
Between the water repellent film
図3は、空気流量制御部20が備える各部材の斜視図である。同図に示されるように、弁体22は、複数の微細孔が連通した弾性材料からなる略円板形状の平板であり、例えばポリウレタン等の素材を圧縮多孔体とすることにより構成される。
FIG. 3 is a perspective view of each member provided in the air flow
弁体22は、インク貯蔵部10の内部13と外部との間に気圧差がない通常時には、通気性が遮断され空気の出入りはないが、所定値以上の気圧差が生じた場合には、微少な弾性変形により伸び、これにより微細孔が押し広げられて通気性が惹起し、気圧の高い側から低い側へ空気が流入することで、空気流量の制御を行う機能が発揮されるように構成されている。
In the normal state where there is no pressure difference between the inside 13 and the outside of the
すなわち、空気流量制御部20は、外部とインク貯蔵部10の内部13との気圧差に応じてこの弁体22の複数の微細孔を通過する空気量が変化し、この変化によって外部からインク貯蔵部10の内部13への空気流量を制御する機能を有するものである。なお、弁体22の材質や構造等は特に限定されるものではなく、弁体22として上記特許文献1で開示されたものや市販品を採用することができる。
That is, the air flow
弁体22は、本実施形態では圧縮体として、圧縮した場合に通気性がないようにしている。すなわち、弾性材料からなる連通多孔体を通気性がなくなるまで圧縮して、圧縮多孔体を作ることで空気流量制御機能をより発揮できるように加工している。このような圧縮多孔体では、内部において、連通多孔体を構成している弾性体が押し潰され折り重なってできた不定形の空間が多数形成されているが、圧縮された状態では通気性がなくなる。ところが、圧縮多孔体内で形成された多数の不定形の空間は連通されているので、内外の気圧差が生じた場合、弁体22が延びることによって生じた所定の気圧差以上によって、外部から圧縮多孔体の内部へと空気が押し込まれ、空気は、圧縮多孔体内にネットワークされた空間を結んでいる通気孔を押し広げながら、弁体を変形させ、圧縮多孔体の反対側、すなわちインク貯蔵部10の内部13側へ移動することで通気性を生じる。
In this embodiment, the
この通気量(空気流量)は、圧縮多孔体内にネットワークされた空間の通りやすさによって決められるので気圧差が大きい場合には弁体22は大きく伸び、圧縮多孔体内にネットワークされた空間中を空気が通りやすくなり、通気量は大きくなる。一方、所定の気圧差以上であって気圧差が小さい場合には弁体22は小さく伸び、圧縮多孔体内にネットワークされた空間中を空気が通る量は少なくなり、通気量は小さくなる。弁体22による通気によって気圧差が減少した場合、弁体22も縮み、通気量が少なくなる。さらに所定の気圧差未満となった場合、弁体22が再び圧縮されるため弁体22の通気性はなくなる。このように気圧差の大きさに応じて通気量も応じるので迅速で適切なインク貯蔵部10内の気圧を一定化する気圧調整が可能となる。
This air flow rate (air flow rate) is determined by the ease of passage of the space networked in the compressed porous body. Therefore, when the pressure difference is large, the
外部(大気)とインク貯蔵部10内部との気圧差がどの程度で弁体22の通気性を生じさせるようにするかは、連通多孔、圧縮の程度などを適宜選択して決めればよいが、例えば、気圧差が20mmH2O以下のときは通気性が無く、気圧差が20mmH2O以上のときは通気性が有るように圧縮するようにすると好適である。
The degree of the pressure difference between the outside (atmosphere) and the inside of the
弁体22を構成する弾性材料は複数の微細孔を有するもので伸びた状態でこの微細孔を通過するものであれば足りるが、例えば、ポリプロピレン、各種ゴム、各種エラストマーを挙げることができる。連通多孔孔質体の場合には、ゴム及び/又はプラスチック原料に不活性ガス、分解性発泡剤、揮発性有機液体を混合し、内部に気泡を形成することにより発砲させて連通多孔を形成したものや、ゴム・プラスチック原料に炭酸カルシウムなどの無機粒子を混練りしたものを板状に形成した後、無機粒子を溶出して連通多孔を形成したもの等が挙げられ、前記ゴム及び/又はプラスチック原料としては、弾性材料として、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ネオプレンゴム、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリロニトリルブタジエン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリウレタン、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、フッ素樹脂などが挙げられる。中でも特に、液体に対しての耐久性や、連通多孔質体の形成しやすさ、生産性等を考慮するとエーテル系ポリウレタン樹脂などが好適である。
The elastic material constituting the
弁体22を構成する弾性材料は気圧差が働くと伸び、通気すると気圧差は減少し、ついには元の状態に戻り通気は無くなるという繰り返しによっても、常にはじめの圧縮された通気性のない状態が維持されると好適である。このためには圧縮体であると圧縮永久ひずみ特性が優れていることが好適である。この圧縮は、圧縮率を圧縮前の材料の厚みの5%以上40%以下とすることが好ましく、これによって気圧差が所定値未満の場合に確実に閉塞されたものとしやすい。
The elastic material constituting the
撥水膜体24は、通気性を有する撥水性材料から構成された略円板形状の平板である。本実施形態では、撥水膜体24の材料として通気性の撥水性材料を用いているが、これに限られることなく、防水性材料、弁体22に対してインク成分が接触することを防止する膜であれば足り、臨界表面張力が大きい材料であってもよい。また通気性は、膜が導通口12g全体を塞がず少なくとも一部が貫通している場合については必要ではない場合がある。
The water
本実施形態で用いられる撥水性材料は、それ自体通気性を有する材料であれば足りる。特に臨界表面張力が25dyn/cm以下である撥水性材料であると好適である。そのような材料として、各種樹脂膜、無機膜が用いられるが、フッ素樹脂、フッ素ゴムなどを好適に用いることができ、テフロン(登録商標)、すなわちポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を用いるとさらに好適である。 The water-repellent material used in the present embodiment may be a material that itself has air permeability. In particular, a water repellent material having a critical surface tension of 25 dyn / cm or less is preferable. As such a material, various resin films and inorganic films are used, and fluororesin, fluororubber, and the like can be preferably used, and Teflon (registered trademark), that is, polytetrafluoroethylene (PTFE) is more preferable. It is.
撥水膜体24は、通気性を考慮して連通している複数の微細孔を有し、複数の微細孔の孔径は5μm以下、より好ましくは0.1μm以下とすると好適である。
The water
この撥水膜体24は、弁体10と同様に、インク貯蔵部10の内部13と外部との間に気圧差がない通常時には、通気性が遮断され空気の出入りは極めて少ないが、所定値以上の気圧差が生じた場合には、この微細孔を介して通気性が惹起し、気圧の高い側から低い側へ空気が流入することで、空気流量の制御を行う機能が発揮されるようにすることが可能である。
The water
特に図示しないが、撥水膜体24に空気流量の制御機能を発揮させる場合は、弁体10を省略することが可能になり、空気流量制御部20を一層コンパクトに構成される。撥水膜体24の空気流量制御機能の能力(即ち、圧力差を生じさせる能力)は、弁体10と比較すれば小さいと推測されるが、とりわけ本実施形態のように、インク制御機構30がインク貯蔵部10の内部に設けられて機械的に圧力差を生成する場合は、空気流量制御部20はその不足分を補えば十分であるため、空気流量の制御能力を小さくすることが可能になる。結果、撥水膜体24のみで空気流量制御部20を構成することが可能になる。
Although not particularly illustrated, when the water
押圧リング26は、略円形状の平板の中央に略円形断面の貫通孔26aが形成された所謂ドーナツ型形状の平板である。本実施形態では、押圧リング26をドーナツ形状とすることで、撥水膜体24と弁体22の間に空気層29(図2参照)を形成するようにしている。この空気層により、例え撥水膜体24を通過しても空気層29があるので、より弁体22にインク貯蔵部10に貯えられたインクMが達することを防止できるので好適である。
The
なお、本実施形態では所謂ドーナツ型形状の押圧リング26を例示したがこれに限られることなく、空気層29を形成できる構造のものを用いて代用することが可能である。すなわち撥水膜体24と弁体22の間に空気の層を形成できる部材形状、配置であれば代用することが可能である。本実施形態では上述の通り、弁体22を均一に押圧するので好適であることから中空略円盤形状の押圧リング26を用いている。
In the present embodiment, the so-called donut-shaped
また、押圧リング26は、本実施形態では金属を素材として形成されている。これにより、押圧リング26の上下両面の平滑度が高められ、弁体22や撥水膜体24に均一な面圧が作用して互いの接触面の密着度を高め、これによりインクが漏れるのを阻止できるようにしている。
In addition, the
キャップ28は、適宜の剛性を有する樹脂材で成形され、円板状の天井部28aと、その周縁から軸方向に延在する筒状の周面部28bとを有する。天井部28aには、撥水膜体着座部12fに対向する位置(図の下面)に平坦な面を成す環状の弁体着座部28cが形成され、この弁体着座部28cには3個の通気孔28dが設けられている。
The
図2に戻って、キャップ28の天井部28aと周面部28bの内側における角部、換言すると、天井部28aの下面側の周縁(周面部28bの内周側の付け根)には、薄肉で形成した弾性ヒンジPが設けられる。こうして、弁体着座部28cを形成する円状の突条部28fの外側近傍に存するヒンジPを基点として周面部28bが弾性変形し易くなるようにしている。さらに、周面部28bの下端は下端受容部12iに当接しうるように形成されている。
Returning to FIG. 2, the corners on the inside of the
本実施形態では、この下端が下端受容部12iに当接することでキャップ28の押し込み量を一定に制限し、空気流量制御部20が無理に圧縮されるのを回避している。すなわち、周面部28aの下端は、キャップ28を凹部12eに装着する際に、一時的に下端受容部12iに当接するストッパとして機能するようになっている。この結果、組み立て時において弁体22や撥水膜体24に過負荷が作用し、空気流量制御部20の機能が低下するのを防止することができる。
In the present embodiment, the lower end abuts on the lower
なお、組み立てを完了した後は、弁体22および撥水膜体24の復元力によって、キャップ28が上方に付勢され、キャップ28の周面部28aの下端と下端受容部12iの間には微小な隙間が形成されるようになっている。このようにすることで、凹部12eにキャップ28を装着した場合に、弁体22、押圧リング26および撥水膜体24を、キャップ28の弁体着座部28cと凹部12eの撥水膜体着座部12hの間に適正な圧力で挟持することが可能となっている。
After the assembly is completed, the
即ち、この空気流量制御部20は、弾性変形可能とされることで、インク貯蔵部の内圧変化に応じて外部との間で正負双方向の空気交換を行わせる連通多孔質の弁体22に対して、インクM側に当接するように押圧リング26が配置され、更に押圧リング26のインクM側には撥水膜体24が当接するように配置される。更に、弁体22の空気通過方向両外側には、弁体22が弾性変形するための空隙が形成され、この撥水膜体24、押圧リング26、および弁体22が挟圧保持される構造となる。
That is, the air flow
<インク制御機構> <Ink control mechanism>
インク制御機構30は、図4に拡大して示されるように、インクを外部に吐出する際の開口部分となるインク吐出口32と、このインク吐出口32の内側に配置されるインク吸収体33と、インク吸収体33よりもインク貯蔵部10側に配置されるインク流量制限部36と、インク吸収体33とインク流量制限部36の間に形成される拡張空間38と、インク吸収体33とインク流量制限部36の間においてインク吸収体33を内側から支持する支持面37と、インク流量制限部36よりもインク貯蔵部10側に配置される弁機構70を備える。
As shown in an enlarged view in FIG. 4, the
部品又は部材の観点からインク制御機構30を説明する。本体部11の底面には、円筒状の突出部31が外側(図の下方)に向けて突出形成されている。また、本体部11の底面において、円筒状の継ぎ手部材34が内側(図の上方)に向けて突出配置される。突出部31の内部には円形断面の挿通孔15が形成されており、この挿通孔15の突端がインク吐出口32となる。挿通孔15の内部にはインク吸収体33が配置される。挿通孔15におけるインク吐出口32の近傍には、半径方向内側に拡張する突起15Aが形成され、この突起15Aがインク吸収体33の下側面と係合する。結果、インク吸収体33が、挿通孔15のインク吐出口32側から脱落することを防止している。
The
継ぎ手部材34は、上方がL字状に折れ曲がっており、その内部にインク通過路34Aが形成されている。このインク通過路34Aの上方側の端部には、弁機構70のインク流出路72が接続される。インク通過路34Aの下側の端部は、半径方向外側に拡張されており、その内部に制御弁35が配置されている。なお、このインク通過路34Aの内径は1.2mmに設定されている。
The upper part of the
継ぎ手部材34の下端は、挿通孔15内に挿入されており、両者が互いに係合している。また、継ぎ手部材34の外周面には、板状で弾性変形可能な一対のアーム部材40が突出形成されており、その先端が、本体部11の底面に凸設される一対の受け部材42と係合している。即ち、継ぎ手部材34は、挿通孔15及び一対の受け部材42の3箇所によって固定されているので、常に、安定した姿勢を維持できる。これは、後述する弁機構70と、本体11の底面との隙間の安定化につながる。
The lower end of the
図5に拡大して示されるように、制御弁35は、円筒形状の部材となっている。制御弁35の内周には、継ぎ手部材34のインク通過路34Aと連続しているインク通過路35Aと、このインク通過路35Aの下流側に連続形成されて、その内径を更に小さくするインク制御路35Bと、このインク制御路35Bの下流側に連続形成されて、その内径を拡張する拡張空間38とが形成される。インク通過路35Aの内径は1.3mmとなっており、インク制御路35Bの内径は0.5mmとなっている。このインク制御路35Bがインク流量制限部36として機能し、インクの流量を抑制することで、インク吸収体33側に供給するインクの流量を抑制する。結果、インク吸収体33から外部にインクが漏れ出すことを防止する。なお、このインク制御路35Bの内径は、インク吐出口32の吐出径と比較して小さい内径となるように設定する。好ましくは、インク制御路35Bの内径を0.1mm〜1.2mmの範囲内に設定し、より望ましくは0.2mm〜0.8mmの範囲内に設定する。
As shown enlarged in FIG. 5, the
拡張空間38は、放射状に広がる複数の溝35Cによって構成される。この溝35Cは幅が1mm以上、望ましく間2mm以上に設定される。この溝35Cによって、インク制御路35Bから供給されたインクが放射状に広がる。この拡張空間38に一時的にインクを溜めることで、インク吸収体33の全体に、出来る限り均等にインクを染み込ませることができる。結果、インク吸収体33の内部にインク膜が形成されるので、外部から空気が逆流することを抑制できる。
The
なお、制御弁35の下側面における溝35Cが形成されていない領域は、インク吸収体33を支持する支持面37の一部を構成する。なお、継ぎ手部材34の下側面も支持面37の一部を構成している。この支持面37は、少なくとも、インク吸収体33におけるインク吐出口32よりも半径方向内側の領域を支持する。好ましくは本実施形態のように、支持面37が、インク吸収体33の直径Dに対して3分の2直径(2D/3)、好ましくは2分の1直径(D/2)となる中央側円形領域の少なくとも一部を支持するように構成する。このようにすると、図6に示されるように、プリンタのヘッド側の吸収ノズル50が、インク吸収体33に押しつけられた際に、インク吸収体33が、支持面37によって内側から支持されることで、インク吸収体33が潰れる。インク吸収体33が適切に押し潰されることで、吸収ノズル50と接触している部分の密度が局所的に増加する。結果、毛管現象によって、インクの流れが吸収ノズル50側に集中する状態となる。
The region where the
インク吸収体33は、インクを吸収可能な弾性体、スポンジ体や繊維集合体などであって、複数の微細孔を有する多孔質体であれば良い。特に本実施形態では、インク吸収体33の空間率が60%から95%の範囲内、好ましくは82%から92%の範囲内に設定しており、実際に89%に設定している。なお、例えば弾性体を用いる場合は、ポリプロピレン、各種ゴム、各種エラストマーを挙げることができる。弾性体に微細孔を形成した物として、ゴム及び/又はプラスチック原料に不活性ガス、分解性発泡剤、揮発性有機液体を混合し、内部に気泡を形成することにより発砲させて連通多孔を形成したものや、ゴム・プラスチック原料に炭酸カルシウムなどの無機粒子を混練りしたものを板状に形成した後、無機粒子を溶出して連通多孔を形成したもの等が挙げられる。また、ゴム及び/又はプラスチック原料としては、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ネオプレンゴム、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリロニトリルブタジエン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリウレタン、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、フッ素樹脂などが挙げられる。中でも特に、液体に対しての耐久性や、連通多孔質体の形成しやすさ、生産性等を考慮するとエーテル系ポリウレタン樹脂などが好適である。
The
インク吸収体33は、厚みが20mm以下、好ましくは10mm以下、更に好ましくは5mm以下となるシート材とすることが好ましい。このようにすると、インク吸収体33を挿通孔15の内部に完全に収容することが可能になる。また、このようにインク吸収体33を薄く構成しても、先の述べた空気流量制御部20と、後述する弁機構70との相乗効果によって、このインク吸収体33の内部は、インクを保持するための適切な負圧状態となる。具体的にインク吸収体33の内部は、記録ヘッドの吐出ノズルの先端に形成されるメニスカスの保持力と平衡して、インク吸収体33からのインク漏れを防止するに十分な負圧であって、かつ、記録ヘッドのインク吐出動作を阻害しない程度の負圧状態とする。
The
図1に戻って、弁機構70は、インク貯蔵部10の底面に対向して近接配置されるインク吸い込み口74と、継ぎ手部材34のインク通過路34Aに連結されるインク流出路72を備えている。インク通過路34A側からインク流出路72を介して弁機構70の内部に負圧が印加されると、弁機構70内の弁が開放し、更にインク吸い込み口74からインクMを吸い上げて、インク流出路72を介してインク制御機構30にインクMを供給する。一方、インク制御機構30側からの負圧の印加が停止すると、弁機構70の内部の弁が閉じて、機械的にインクMの供給が遮断される。
Returning to FIG. 1, the
図7(A)は閉じた状態の弁機構70の水平方向に沿った断面図、図7(B)は閉じた状態の弁機構70の垂直方向に沿った断面図である。弁機構70は、弾性弁76、第1ケース78、第2ケース80、負圧形成空間82、インク供給空間84、バネ86、変位規制部88、遮断部90を有する。
7A is a cross-sectional view along the horizontal direction of the
弾性弁76は、シリコン等の弾性材料による円形薄膜であり、外周縁には環状に肉厚となる保持部76Aが形成され、中央には貫通孔76Bが形成され、貫通孔76Bを囲むように環状の肉厚部76Cが形成される。貫通孔76Bの内径は1.5mm以下、望ましくは1.0mm以下、より好ましくは0.8mm以下に設定される。なお、本実施形態では0.8mmとなっている。更にこの弾性弁76は、保持部76Aと肉厚部76Cの間において、周方向に沿って屈曲部76Dが形成されている。この屈曲部76Dは、軸方向に向かって断面U字状に突出するように折れ曲がっている。従って弾性弁76が半径方向に伸縮できるようになり、弾性変形時の柔軟性が高められる。
The
第1ケース78は、概ね円形のプレート材料であって、弾性弁76と平行且つ上流側に配置される。この第1ケース78の外周縁には、環状の第1連結突起78Aが形成されており、この第1連結突起78Aが、後述する第2ケース80と係合する。また、第1ケース78における第1連結突起78Aの半径方向内側には、環状の第1弁固定突起78Bが形成されており、弾性弁76の保持部76Aに食い込んで係合する。更に、第1ケース78の中央、即ち弾性弁76の貫通孔76Bと対向する場所には、遮断部90が形成されている。この遮断部90は貫通孔76Bの周囲と当接する。弾性弁76と第1ケース78によって形成される空間を、ここではインク供給空間84と定義する。従って、遮断部90と弾性弁76が当接すると、インク供給空間84と貫通孔76Bが遮断され、インクMの供給が停止される。一方、遮断部90と弾性弁76が離反すると、インク供給空間84と貫通孔76Bが連通され、インクMが供給される。
The
鉛直方向に沿って配置される第1ケース78の下縁近傍には、インクMを吸い上げるためインク吸引路78Cが形成されている。即ち、インク供給空間84はインク吸引路78Cを介してインク貯蔵部10と連通している。既に述べたように、インク吸引路78Cの下端に形成されるインク吸い込み口74は、インク貯蔵部10の底面に対向して近接配置されていることから、このインク吸い込み口74及びインク吸引路78Cを介してインク供給空間84内ににインクMが吸い上げられる構造となっている。
In the vicinity of the lower edge of the
第2ケース80は、概ね円形のプレート材料であって、弾性弁76と平行且つ下流側に配置される。第2ケース80の外周縁には、環状の第2連結突起80Aが形成されており、第1ケース78の第1連結突起78Aと係合する。第2ケース80における第2連結突起80Aの半径方向内側には、環状の第2弁固定突起80Bが形成される。弾性弁76の周縁は、第1ケース78の第1弁固定突起78Bと、第2ケース80の第2弁固定突起80Bによって周方向に沿って挟持される。
The
更に、第2ケース80の中央、即ち弾性弁76の貫通孔76Bと対向する場所には、変位規制部88が形成されており、弾性弁76の貫通孔76Bの周囲と当接する。弾性弁76と第2ケース80によって形成される空間を、ここでは負圧形成空間82と定義する。詳細は後述するが、変位規制部88にはバネ86が設けられており、このバネ86によって弾性弁76の肉厚部76Cを第1プレート78の遮断部90側に付勢する。負圧形成空間82に負圧が印加されると、バネ86の付勢に抗して弾性弁76が負圧形成空間82側に弾性変形して、肉厚部76Cが第2ケース80側に移動して変位規制部88に当接する。この結果、肉厚部76Cの変位量が変位規制部88によって制限される。負圧形成空間82はインク流出路72を介してインク通過路34A及びインク制御路35Bと連通している。
Further, a
第1プレート78に形成される遮断部90は、弾性弁76側に突出する環状の遮断突起90Aを備えている。この遮断突起90Aは、弾性弁76側に向かって次第に径が小さくなるような部分円錐形状の傾斜面90Bを有している。この遮断突起90Aの突端は、貫通孔76Bの周囲を囲むようにして弾性弁76に当接する。面接触させる場合と比較して、遮断突起90Aを弾性弁76に線接触させることで、接触部分の圧力が高くなる。この結果、インク供給空間84と貫通孔76Bの間の遮断力が高められる。更に、遮断突起90Aの突端の直径は、貫通孔76Aの内径(0.8mm)よりも大きく設定され、一方で、バネ86の内径と略同等またはそれ以下に設定される。具体的にバネ86の内径は約2.5mmであることから、遮断突起90Aの突端の直径は、0.8mm〜2.5mmの範囲内で設定される。なお、本実施形態では約2mmに設定される。このようにすることで、バネ86によって付勢される弾性弁76の肉厚部76Cが、遮断突起90Aの傾斜面90Bに沿って変形するので、互いの密着性が良好になる。
The blocking
第2プレート80に形成される変位規制部88は、図8に示されるように、弾性弁76側に突出する円形の突起となっている。変位規制部88の突端面88Eは、弾性弁76の貫通孔76B及び肉厚部76Cと当接することで、肉厚部76Cの変位量を規制する。更にこの変位規制部88には、環状溝88Aが形成されており、この環状溝88Aに囲まれる範囲が円形の中央突起88Dとなる。この中央突起88Dの外周壁の外径(環状溝88Aの内側径)は、バネ86の内径よりも僅かに小さく設定されていることから、この中央突起88Dがバネ86の内側に嵌り込むようにして、バネ86の一端が保持される。なお、弾性弁76の肉厚部76Cの外径もバネ86の内径よりも僅かに小さく設定されていることから、この肉厚部76Cがバネ86の内側に嵌り込むようにして、バネ86の他端が保持されている。即ち、肉厚部76Cと中央突起88Dの外径は略同じに設定される。
As shown in FIG. 8, the
図7に示したように、このバネ86が、弾性弁76の肉厚部76Cを遮断部90側に付勢することにより、肉厚部76Cが遮断部90に当接する際、遮断部90の遮断突起90Aが肉厚部76Cに1mm程度食い込むようになっている。この状態において、弾性弁76(肉厚部76C)と突端面88Eの隙間は5mm以下、好ましくは3mm以下に設定され、ここでは3mmとなっている。図9に示されるように、弾性弁76の肉厚部76Cと遮断部90が離反し、この肉厚部76Cが変位規制部88側に当接する際、弾性弁76(肉厚部76C)と、遮断部90の遮断突起90Aの突端の隙間は4mm以下、好ましくは2mm以下に設定され、ここでは2mmとなっている。
As shown in FIG. 7, the
変位規制部88の環状溝88Aの内側には、半径方向に延びる内側スリット88Bが1本形成されている。また、変位規制部88の環状溝88Aの外側にも、半径方向に延びる外側スリット88Cが周方向に90度間隔で4本形成されている。内側スリット88B、及び外側スリット88Cは、弾性弁76の貫通孔76Bから流れ込んだインクMが、この変位規制部88から負圧形成空間82側に流れ出るための流路として機能する。
One
次に、このインク貯蔵容器100の動作について説明する。
Next, the operation of the
図1のように、インク貯蔵部10にインクMが溜まっている状態で、特に図示しないインクジェットプリンタにセットされると、図6で示されるように、インク制御機構30におけるインク吸収体33が、記録ヘッド側の吸収ノズル50によって上方に押し上げされる。この際、インク吸収体33は、支持面37によって内側から支持されているので、このインク吸収体33が適切に押し潰されて、インクが吸収ノズル50側に集中して流れやすい状態になる。なお、インクジェットプリンタが停止している状態では、弁機構70は図7に示した状態となっており、バネ86によって、弾性弁76の肉厚部76Cが遮断部90側に変位して当接され、インク供給空間84と貫通孔76Bが遮断される。また、インク制御路35Bによってインクが流れる際に抵抗を生じさせる構造となっている。これらの結果、インク吸収体33からインクMが漏れ出さないようになっている。
As shown in FIG. 1, when ink M is stored in the
印刷を行う際には、インクジェットプリンタ側からインク制御機構30に負圧が印加される。この負圧は、インク吸収体33、拡張空間38、インク制御路34B、インク通過路35A、インク流出路72を介して負圧形成空間82に印加され、この負圧によって、弾性弁76がバネ86の力に抗して負圧形成空間82側に弾性変形する。この結果、インク供給空間84と貫通孔76Bが連通されるので、負圧形成空間82側の負圧が貫通孔76Bを介してインク供給空間84にも印加される。この負圧によって、インク貯蔵部10内のインクMは、インク吸い込み口74及びインク吸引路78Cを介してインク供給空間84に吸い上げられ、貫通孔76Bに流れ込み、変位規制部88のスリット88B、88Cを経て負圧形成空間82に供給される。このインクMは、インク流出路72、インク通過路35A、インク制御路35B、拡張空間38、インク吸収体33を経てインクジェットプリンタに吐出される。
When printing is performed, negative pressure is applied to the
この過程で、インク貯蔵部10内のインクMの量が減少するので、インクMの上方の空間Sも負圧となる。空気流量制御部20は、内部と外部の間で必要以上の気圧差が生じる場合、弁体22が微少な弾性変形により伸び、これにより微細孔が押し広げられて通気性が惹起し、気圧の高い側から低い側へ空気が流入して空気流量の制御を行う。しかし、所望(定格)の気圧差が生じない場合は、弁体22の弾性変形量が小さいので空気交換が行われない。即ち、この空気流量制御部20の気圧バイアスによって、基本的にインクMの上方の空間Sは負圧に維持される。
In this process, since the amount of ink M in the
インクジェットプリンタによる印刷が終了し、インク制御機構30に対する負圧の印加が停止すると、負圧形成空間82の負圧が無くなるので、図7のようにバネ86の付勢力によって弾性弁76が遮断部90側に変位して、インクMの供給が停止される。この際、変位規制部88によって、弾性弁76の変形量が2mmに設定されていることに加えて、空気流量制御部20によって内部空間S側に負圧のバイアスが作用しているので、弁機構70が素早く閉じられるので、インクMの漏れが抑制される。
When printing by the ink jet printer is finished and the application of the negative pressure to the
以上、本実施形態のインク貯蔵容器100によれば、インク制御機構30によって、インクの供給が適切に制御される。具体的に、インク吸収体33によってインクを含浸保持させることでインク膜を形成し、外部から空気が逆流することを抑制しながらも、インク流量制限部36によって、このインク吸収体33からインクが漏れ出すことを抑制する。また、このインク吸収体33とインク流量制限部36の間に拡張空間38を形成することで、流量を制御しながらも、インク吸収体33の広範囲にインクを染み渡らせることが可能となり、インク吸収体33内のインク膜が切れてしまう事態を抑制している。特に拡張空間38は、溝35Cによって放射状に構成されているので、一つのインク制御路35Bであっても、インク吸収体33の全体にインクを供給できる。
As described above, according to the
更にこのインク制御機構30では、インク吸収体33を内側から支持する支持面37が形成されている。この支持面37は、少なくとも、インク吸収体33において、インク吐出口32よりも半径方向内側の領域を支持している。このようにすることで、外部からインク吸収体33を押し上げた際に、インク吸収体33が内側に湾曲してしまうことを抑制する。結果、インク吸収体33が適切に押し潰されるので、押し潰された部分の密度を局所的に増大させることが可能となる。特に、インク吸収体の厚さを20mm以下、好ましくは10mm以下、更に好ましくは5mm以下にしても、インク吸収体33が湾曲せずに、押し潰されるようになる。
Further, the
更にこのインク制御機構30は、弁機構70によってインクの供給経路が機械的に開閉するので、インクジェットプリンタにセットされた状態における未使用時(印刷を行わないとき)のインクの漏れを防止できる。特にこの弁機構70は、弾性弁76の変位量を変位規制部88によって5mm以下、好ましくは3mm以下に制限しているので、開閉の応答性が向上する。開状態から閉状態に移行する際には、その変位量が約4mm以下、好ましくは2mm以下の移動によって弾性弁76と遮断部90が接触するようにしているので、素早く閉じることが出来る。
Furthermore, since the ink supply path is mechanically opened and closed by the
更に、弁機構70の肉厚部76Cがバネ86の内周に嵌り込んでいるので、開閉動作中の肉厚部76Cの安定性が増し、肉厚部76Cの位置ずれが低減する。この結果、肉厚部76Cと遮断部90の当接状態や、肉厚部76Cと変位規制部88の当接状態が良好となり、製品の信頼性を高めることが出来る。
Furthermore, since the
また、インクジェットプリンタ側からインク制御機構30に負圧が印加される際、弁機構70を素早く開くためには、バネ86の力を出来る限り弱くすることが好ましい。一方で、インクジェットプリンタによる印字が終了しても、インクジェットプリンタから弁機構70に積極的に正圧が印加される訳ではないため、弁機構70の弾性弁76は時間(例えば1時間程度)をかけながら徐々に閉じていく。この時間を出来る限り短くするには、バネ86の力を強くすることが好ましい。即ち、弁機構70において、素早く開くことと、素早く閉じることは矛盾関係にある。
Further, when a negative pressure is applied to the
そこで本実施形態では、空気流量制御部20と弁機構70を併用し、バネ86の力を出来る限り弱くすることでこの矛盾を解消している。例えば、弁機構70にセットされたバネ86は、弾性弁76が閉じた状態において、3gf(重量グラム)〜20gf(重量グラム)の弱い力(ここでは5gf)で弾性弁76を付勢する。空気流量制御部20は、インク貯蔵容器100の内圧を、大気圧と比較して微小な負圧状態(−20mmH2O)に維持し、それ以上の気圧差が生じる際、時間をかけながら通気性を確保する。従って、印字時にインクジェットプリンタ側からインク制御機構30に負圧が印加されると、バネ86の付勢力が比較的弱いため、弾性弁76が素早く開く。印字中は、弁機構70に負圧が継続して印加され、且つインク量も減少するので、インク貯蔵容器100の内圧が更に低下する。この負圧により、空気流量制御部20の弁体22に通気性が生じ、容器外から大気を取り込むが、これにはある程度の時間が必要となるため、印字中はインク貯蔵容器100の内圧は下がり続けて、例えば−200mmH2Oの負圧状態まで低下する。
Therefore, in this embodiment, the contradiction is resolved by using the air flow
インクジェットプリンタによる印字が終了しても、空気流量制御部20が通気抵抗を生じさせるので、インク貯蔵容器100の内圧はしばらくの間−40mmH2O近傍に維持される(これを時間差作用と呼ぶ)。従って、バネ86の復元力に加えて、インク貯蔵容器100内の負圧が、弾性弁76を強制的に復帰させようとするので、例えば30分以内で弾性弁76を素早く閉じさせる。弾性弁76が閉じた後も、空気流量制御部20のバイアス作用によって内圧が−20mmH2Oに維持されるので、環境変化や振動等が生じても、弾性弁76が想定外に開いてしまうことを防止できる。
Even when printing by the ink jet printer is completed, the air flow
以上の結果、空気流量制御部20と弁機構70の相乗効果によって、開閉動作の双方の応答性をより高めることが可能となる。
As a result, the responsiveness of both the opening and closing operations can be further enhanced by the synergistic effect of the air flow
また、このように空気流量制御部20と弁機構70を併用することで、仮に一方の機能が失われても、インク漏れを抑制することが可能となる。例えば、何らかの理由で弾性弁76が閉じなくなっても、空気流量制御部20が容器内を負圧に維持できるので、インクが漏れにくい。同様に、空気流量制御部20の弁体22が損傷して、インク貯蔵容器100の内部が常に大気圧となってしまっても、弁機構70が存在するのでインクが漏れにくい。
In addition, by using the air flow
また、インク貯蔵容器100は、弁構造70の変位規制部88内にスリット88A(インク用流路)が形成されるので、弾性弁76の変位量を規制しながらも、貫通孔76Bを利用したインクの供給を円滑に行うことが出来る。また、貫通孔76Bの内径を1mm以下に設定しつつ、その周囲を肉厚部76Cで囲っているので、弾性弁76の貫通孔76C近辺の剛性が部分的に増し、変形量を小さくすることができる。この結果、遮断部90や変位規制部88と当接する際の密着精度が増大する。更に、この遮断部90における遮断突起90Aの直径と比較して、バネ86の内径が同等またはそれ以上に設定されるので、バネ86が弾性弁76を押し広げるようにして付勢して、遮断突起90Aとの密着性を高めることが出来る。
In addition, since the
なお、本実施形態では、インク制御機構30における拡張空間38が、放射状に伸びる溝35Cで構成される場合を示したが、本発明はこれに限定されず、図10に示されるような環状の溝であったり、その他にも、複数の凹みが形成されているようにしても良い。要は、拡張空間38によって、インク吸収体33に対して広範囲にインクを供給できれば良い。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、拡張空間38によってインク吸収体33の全域にインクを含浸させる場合を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、図11に示されるように、制御弁35に複数のインク制御路35Bを拡散させた状態で形成しても良い。このようにすると、拡張空間38を形成することなく、インクの流量を制御しながら、インク吸収体33の全体にインクを直接的に供給することができる。
Further, in the present embodiment, the case where ink is impregnated in the entire area of the
以上、本発明を実施形態により詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も本発明の範囲に含まれるものである。 Although the present invention has been described in detail with reference to the embodiments, the specific configuration is not limited to these embodiments, and design changes and the like within the scope of the present invention are also included in the scope of the present invention. Is.
本発明は、インク貯蔵容器、特にインクジェットプリンタ用のインクカートリッジとして利用できる。 The present invention can be used as an ink storage container, particularly an ink cartridge for an ink jet printer.
10 インク貯蔵部
11 本体部
12 上面部
13 インク貯蔵部の内部
20 空気流量制御部
22 弁体
24 撥水膜体
30 インク制御機構
32 インク吐出口
33 インク吸収体
34 継ぎ手部材
34A インク通過路
35 制御弁
35A インク通過路
35B インク制御路
36 インク制限部
70 弁機構
72 インク流出路
74 インク吸い込み口
76 弾性弁
82 負圧形成空間
84 インク供給空間
86 バネ
88 変位規制部
90 遮断部
100 インク貯蔵容器
M インク
DESCRIPTION OF
Claims (19)
前記インク吐出口に配置され、多孔質素材で構成されることで前記インクを吸収するインク吸収体と、
前記インク吸収体よりも前記インク貯蔵部側に配置され、前記インク吐出口の吐出径と比較して小さい内径となるインク制御路によって前記インク吸収体への前記インクの供給量を制限するインク流量制限部と、
を備えることを特徴とするインク制御機構。 An ink control mechanism that is disposed in an ink storage container having an ink storage unit and controls the amount of ink discharged from an ink discharge port,
An ink absorber that is disposed in the ink discharge port and absorbs the ink by being made of a porous material;
An ink flow rate that is disposed closer to the ink reservoir than the ink absorber and restricts the amount of ink supplied to the ink absorber by an ink control path that has a smaller inner diameter than the ejection diameter of the ink ejection port. A restriction section;
An ink control mechanism comprising:
前記インク制御路を通過した前記インクは、前記拡張空間を介して前記インク吸収体に供給されることを特徴とする、
請求項1に記載のインク制御機構。 Between the ink absorber and the ink flow restriction unit, an extended space for storing the ink is formed by being continuous with the ink control path and being expanded from the ink control path.
The ink that has passed through the ink control path is supplied to the ink absorber through the expansion space,
The ink control mechanism according to claim 1.
請求項2に記載のインク制御機構。 The expansion space is configured by grooves arranged radially,
The ink control mechanism according to claim 2.
前記支持面は、少なくとも、前記インク吸収体における前記インク吐出口よりも半径方向内側の領域を支持することを特徴とする、
請求項1乃至3のいずれかに記載のインク制御機構。 Between the ink absorber and the ink flow restriction unit, when the ink absorber is pushed from the outside, a support surface that supports the ink absorber from the inside is formed,
The support surface supports at least a region radially inward of the ink discharge port in the ink absorber.
The ink control mechanism according to claim 1.
請求項1乃至4のいずれかに記載のインク制御機構。 The ink absorber is a sheet material having a thickness of 20 mm or less,
The ink control mechanism according to claim 1.
請求項1乃至5のいずれかに記載のインク制御機構。 The inner diameter of the ink control path is 0.1 mm to 1.2 mm,
The ink control mechanism according to claim 1.
請求項1乃至6のいずれかに記載のインク制御機構。 A plurality of the ink control paths are formed in the flow rate control unit,
The ink control mechanism according to claim 1.
前記弁機構は、
弾性変形可能な膜状に構成され、且つ貫通する貫通孔を備える弾性弁と、
前記弾性弁の下流側に配置され、前記インク流量制限部の前記インク制御路と連通される負圧形成空間と、
前記弾性弁の上流側に配置され、前記インク貯蔵部と連通されることで前記弾性弁側にインクを供給するインク供給空間と、
前記インク供給空間側に配置されて前記弾性弁と当接し、前記インク供給空間と前記貫通孔の間を遮断する遮断部と、
前記負圧形成空間側に配置されて、前記弾性弁を前記インク供給空間側に付勢して前記遮断部と前記弾性弁を当接させるバネと、を備え、
前記負圧形成空間に印加される負圧により、前記バネの付勢に抗して前記弾性弁が下流側に変位して、前記遮断部と前記弾性弁が離反し、前記インク供給空間から前記貫通孔を介して前記負圧形成空間にインクが流れるようにし、
前記弁機構を介して前記インク流量制限部に前記インクが供給されることを特徴とする、
請求項1乃至7のいずれかに記載のインク制御機構。 A valve mechanism is disposed closer to the ink storage unit than the ink flow rate control unit;
The valve mechanism is
An elastic valve configured to be elastically deformable and having a through-hole penetrating;
A negative pressure forming space that is disposed downstream of the elastic valve and communicates with the ink control path of the ink flow restriction unit;
An ink supply space that is disposed on the upstream side of the elastic valve and that communicates with the ink storage unit to supply ink to the elastic valve side;
A blocking portion disposed on the ink supply space side and in contact with the elastic valve to block between the ink supply space and the through hole;
A spring disposed on the negative pressure forming space side and biasing the elastic valve toward the ink supply space side to abut the blocking portion and the elastic valve;
Due to the negative pressure applied to the negative pressure forming space, the elastic valve is displaced downstream against the biasing of the spring, and the blocking portion and the elastic valve are separated from each other, and the ink supply space Ink flows in the negative pressure forming space through the through hole,
The ink is supplied to the ink flow rate restriction unit via the valve mechanism,
The ink control mechanism according to claim 1.
前記バネの内径は、前記遮断突起の外径と同等又は大きく設定されることを特徴とする請求項8乃至14のいずれかに記載のインク制御機構。 The blocking portion is formed with an annular blocking protrusion that surrounds the vicinity of the outer periphery of the through hole of the elastic valve,
The ink control mechanism according to claim 8, wherein an inner diameter of the spring is set to be equal to or larger than an outer diameter of the blocking protrusion.
前記インク貯蔵部の上方側に設けられて内外間の空気流量を制御する空気流量制御部と、を備えることを特徴とするインク貯蔵容器。 An ink control mechanism according to any one of claims 1 to 16,
An ink storage container, comprising: an air flow rate control unit that is provided above the ink storage unit and controls an air flow rate between the inside and the outside.
通気性を有しかつ撥水処理を施された撥液膜体によって構成されることを特徴とする請求項17に記載のインク貯蔵容器。 The air flow rate control unit
18. The ink storage container according to claim 17, wherein the ink storage container is constituted by a liquid repellent film body having air permeability and subjected to a water repellent treatment.
通常時は空気を流通させないが、前記インク貯蔵部の内圧変化に応じて外部との間で空気交換を行わせる弾性変形可能な連通多孔質の弁体と、
前記弁体よりも前記インク貯蔵部側に配設されて通気性を有しかつ撥水処理を施された撥液膜体と、を備えることを特徴とする請求項17に記載のインク貯蔵容器。 The air flow rate control unit
Normally, air is not circulated, but an elastically deformable communicating porous valve body that exchanges air with the outside in accordance with a change in internal pressure of the ink storage unit;
The ink storage container according to claim 17, further comprising a liquid repellent film body that is disposed closer to the ink storage unit than the valve body and has air permeability and is subjected to water repellent treatment. .
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