JP2012176587A

JP2012176587A - インキジェットプリンタ用インキタンク

Info

Publication number: JP2012176587A
Application number: JP2011041698A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Tamai; 淳玉井
Original assignee: Pentel Co Ltd
Current assignee: Pentel Co Ltd
Priority date: 2011-02-28
Filing date: 2011-02-28
Publication date: 2012-09-13

Abstract

【課題】環境変化によって生じるインキ吐出口からのインキの流出を抑制しつつ、インキ収容部に豊富な量のインキを収容して、本来の生インキ式としての、印字持続性、インキ残量の視認という特長点を得たインキジェットプリンタ用インキタンクを提供する。
【解決手段】インキを自由状態で収容するインキ収容部３ａと、そのインキ収容部３ａからインキ１が供給されるインキ吐出口２と、インキ収容部３ａの内部圧力上昇分のインキ１を、一時的に収容可能とした、一時的インキ溜め部１０を配置してなるインキジェットプリンタ用インキタンクであって、前記インキタンクに直接、前記インキタンクの内外の圧力差によって作動可能とした差圧弁を接続すると共に、一時的インキ溜め部１０の、インキ１の収容容積を、インキ収容部３ａに収容したインキ１の収容容積の５０％未満としたインキジェットプリンタ用インキタンク。
【選択図】図１

Description

本発明は、インキを自由状態で収容するインキ収容部と、プリンタヘッドからの要求に対して該インキ収容部のインキを供給するインキ吐出口と、温度上昇や気圧変化などの環境変化によって生じるインキ収容部の内部圧力上昇分のインキを、一時的に収容可能とした、一時的インキ溜め部を配置してなるインキジェットプリンタ用インキタンクに関するものである。

繊維収束体などのインキ吸蔵体にインキを含浸保持させるのではなく、自由状態でインキタンクにインキを収容した、所謂、生インキ式のインキジェットプリンタ用インキタンクは、その豊富に収容できるインキ量による印字の持続性や、透明な材料でインキ収容部を形成することで、インキタンク内部のインキ残量が視認可能となるなどの利点により近年では多くのインキジェットプリンタにおいて使用されている。

このような生インキ式のインキジェットプリンタ用インキタンクのインキ収容部に収容されているインキは、自由状態で束縛されない状態にあるため、減圧、温度上昇などの環境変化に伴い、インキ収容部内の空気の膨張によってインキ収容部より押し出され、インキ吐出口から流出してしまうこととなる。即ち、このインキ吐出口からのインキの流出は、インキ吐出口と連結しているプリンタヘッドからインキジェットプリンタ内へのインキ洩れを招くことになる。
このようなインキ吐出口からのインキの流出、即ち、プリンタヘッドからインキジェットプリンタ内へのインキ洩れを抑制するために、インキ収容部より押し出されたインキを、毛管現象を利用した、縦断面櫛歯状の合成樹脂射出成形品や、繊維収束体などからなるインキ吸蔵体に収容できる一時的インキ溜め部をインキ収容部とインキ吐出口との間に形成したもの（特許文献１）、一時的インキ溜め部を用いず、インキ収容部に直接、インキ収容部内の空気膨張などによる内外圧力差をその差圧によって作動可能とした差圧弁を配置し、インキ収容部からインキを押し出そうとする膨張した空気を、インキ収容部から外気へ排出するもの（特許文献２）が知られている。

特開２００９−２６５５６号公報特開２０１０−１４９４５９号公報

しかしながら、特許文献１に記載のインキタンクでは、想定される環境変化に対して、インキ収容部から押し出されるインキ量に見合うだけのインキを貯溜できる一時的インキ溜め部とすると、一時的インキ溜め部の容積は、インキ収容部の容積以上となり、見かけ上では、インキタンクの３５〜４５％程度のインキ収容部となり、実際には生産上、インキ収容部の全てに満遍なくインキを収容することは困難であるため、インキタンクに対して、３０〜４０％程度のインキ量しか収容できないものとなる。このため、見かけ上にも、実際にも、豊富なインキ量を収容しているインキタンクとはいえず、その結果、印字距離が短くなり、本来の生インキ式のインキジェットプリンタ用インキタンクとしての印字持続性という特長点を損なってしまうという問題点があった。
特許文献２に記載のインキタンクでは、差圧弁によって、インキ収容部の空気が膨張した際、開口して、インキ収容部から膨張空気を外気へ排出するものであるが、所定の外気との圧力差によって、差圧弁が開閉するため、インキ収容部内の圧力は、所定の圧力差に達するまでの間、インキジェットプリンタへの取り付けにより、プリンタヘッドと連結して開口しているインキ吐出口側にも付加されることとなり、インキ吐出口からインキが流出して、インキ吐出口と連結しているプリンタヘッドからインキジェットプリンタ内へのインキ洩れを招いてしまうという問題点があった。
一般的に、インキジェットプリンタは電力で作動するため、インキジェットプリンタ内には温度上昇による僅かな圧力上昇に対して、インキジェットプリンタ用インキタンクの差圧弁は作動する必要があり、外気をインキ収容部外に排出できることを考慮して、耐久仕様などにより若干上下するが、０．５ｍｍＨ_２Ｏ〜５．０ｍｍＨ_２Ｏ程度の微少な圧力差で、速やかに開口し、外気の排出後は速やかに閉塞するような瞬間的な開閉作動を行うように設定されている。
しかしながら、開閉作動が瞬間的であったとしても、開閉作動の時間差を完全に無くすことはできないため、インキ収容部内の圧力上昇時には、インキ吐出口側にインキ収容部内の微少な圧力が必ず付加する。微少な圧力の付加では、インキ吐出口へのインキの移動は極めて微量であるため、一回の差圧弁の開閉作動により、インキ吐出口からのインキ流出が即座に生じてしまうことは殆どないが、瞬間的な、差圧弁の開閉作動は、環境変化が持続する限り、反復して行われることになるので、やがて、インキ吐出口へ移動した微量のインキは堆積してしまうことになりインキ吐出口からインキが流出することになり、単に、差圧弁の微少な開閉作動の調整だけでは、インキ吐出口からのインキ流出を生じ、インキ吐出口と連結しているプリンタヘッドから、インキジェットプリンタ内へのインキ洩れするという問題点を解消するには至らなかった。

本発明は、インキを自由状態で収容するインキ収容部と、そのインキ収容部から前記インキが供給されるインキ吐出口と、前記インキ収容部の内部圧力上昇分の前記インキを、一時的に収容可能とした、一時的インキ溜め部を配置してなるインキジェットプリンタ用インキタンクであって、前記インキタンクに直接、前記インキタンクの内外の圧力差によって作動可能とした差圧弁を接続すると共に、前記一時的インキ溜め部の、前記インキの収容容積を、前記インキ収容部に収容した前記インキの収容容積の５０％未満としたインキジェットプリンタ用インキタンクを要旨とするものである。

環境変化に対する仕様や、インキの種類、含有する溶剤、粘度や表面張力などの物性及び、インキとインキ収容部とのぬれ性、インキ収容部へのインキの充填容積、差圧弁の開閉能力などによって多少の前後はあるが、インキ収容部の内外の微少な圧力差による、差圧弁の瞬間的、且つ、反復する開閉作動により、微量のインキが堆積することによって生じるインキの流出は、インキの充填容積の１％〜４５％程度である。特に、多くのインキジェットプリンタ用インキタンクのインキとして使用される１〜１００ｍＰａ・ｓ程度で低粘度の、一般的な、水を主溶剤とした水性インキや、エタノールなどを主溶剤とした油性インキでは、３％〜３０％程度である。これらのインキが収容できるだけの容積である一時的インキ溜め部を配置しているため、インキ吐出口からのインキの流出を抑え、インキ吐出口と連結しているプリンタヘッドから、インキジェットプリンタ内へのインキ洩れを抑制し得る。
また、インキジェットプリンタ用インキタンクにおける差圧弁は、インキ収容部の内外の所定の微少な圧力差にて作動するため、インキ収容部内の空気量の大小にかかわらず、インキ収容部内の圧力は、微少な圧力以上に、上昇することはなく、ほぼ一定の圧力状態を維持することができるので、インキ収容部には、収容且つ、組立において充填可能な限りの量のインキを収容することができる。
さらに、一時的インキ溜め部の、インキの収容容積を、インキ収容部に収容可能な量のインキの充填容積の５０％未満とすることにより、少なくとも、全体の７０％程度がインキの充填容積となり、見かけ上にも実際にも豊富に、自由状態で束縛されないインキを収容したインキジェットプリンタ用インキタンクを得ることとなり、本来の生インキ式のインキジェットプリンタ用インキタンクとしての印字持続性、インキ残量の視認という特長点を得ることができる。

一例を示す縦断面図。図１のＩ部拡大図。図２のＩＩ−ＩＩ横断面図。他の一例を示す縦断面図。従来例を示す縦断面図。

本発明は、自由状態でインキ収容部にインキを収容し、そのインキ収容部と接続されたインキ吐出口と連結しているプリンタヘッドから、噴射などによって行われるインキ吐出によるインキ収容部内の減圧状態や、環境温度上昇などによるインキ収容部内の増圧状態に応じてインキ収容部内と外気を連通して空気交換させるインキジェットプリンタ用インキタンクなどにおいて好適に使用できるものである。

インキジェットプリンタ用インキタンクのインキ収容部に収容されるインキとしては、水を主溶媒とする水性インキや、イソプロピルアルコールやエタノールなどの有機溶剤を主溶媒とする油性インキ、染料、顔料、又はこれら両方を着色剤として使用したものなどを問わず、プリンタヘッドの噴射などによるインキ吐出性能の許す限り適宜使用できる。特に、一時的インキ溜め部へのインキ収容能力、差圧弁をインキ収容部に収容されるインキの毛管作用により形成したインキ弁とする場合における、インキ弁へのインキの供給し易さを考慮すると、インキ粘度が、１〜１００ｍＰａ・ｓ（Ｂ型粘度計Ｎｏ．３ローター、６０ｒｐｍ、２５℃）であるような比較的低粘度ものが良好である。

インキジェットプリンタ用インキタンクに使用されるインキ吐出口としては、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリアミド繊維、ポリアクリロニトリル繊維、ポリプロピレン繊維を接着剤によって収束させた繊維収束体を適宜形状に研磨切削により加工したものや、射出成形後の熱処理によって硬化させる焼結体などが例示できる。
また、インキ吐出口には、インキジェットプリンタ用インキタンクをインキジェットプリンタから取り外して保管した際、インキ吐出口からのインキの蒸発などによるインキの減量や、インキの増粘を抑制するために、インキジェットプリンタへの取り付けにて開口し、取り外しにて閉塞する弁体や、インキ中の凝集物や塵や埃、印字阻害を引き起こすインキ中の気泡などをプリンタヘッドへ供給することを抑制するために、インキの通過が可能な網目状のフィルタを、インキジェットプリンタ用インキタンクやプリントヘッドの仕様やインキ収容部に収容されるインキの性質などに応じて併設してもよい。例えば、弁体としては、スプリングなどの弾性部品によって合成樹脂や金属など弁を弁座に付勢させたものや、加硫ゴムや熱可塑性エラストマーなどの弾性材料自身が変形して開閉作動を行うものなどが挙げられる。更に、フィルタとしては、例えば、骨格部分が互いに接触するように熱圧縮された連通多孔質性の合成樹脂の板状部材や、綾畳織、平畳織、綾むしろ織、縦撚線平織、共撚線織、平織、綾織、杉綾織で、厚み０．０６〜２．００ｍｍ、メッシュを１２００〜３５００ＭＥＳＨとした金網などが挙げられる。

インキジェットプリンタ用インキタンクに使用されるインキ収容部など、インキの通過や収容などにより接触する部材としては、収容されているインキに対して、膨潤、融解、溶解、分解などによる反応によって形状変化を生じないものであれば、特に材質の制約はなく、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリスチレン、エチレン・ビニルアルコール共重合体、ポリメタクリレートなどの合成樹脂や、金属などをインキの種類、インキジェットプリンタ用インキタンクのデザインや用途に応じて適宜使用できる。例えば、水を主溶媒とする水性インキや、イソプロピルアルコールやエタノールなどの有機溶剤を主溶媒とする油性インキなどでは、インキとの反応性、インキタンク内部のインキ蒸発によるインキ減量性、価格、成形性などを考慮すると、汎用的なポリプロピレンやポリエチレンなどの合成樹脂などが好適である。また、本発明のインキジェットプリンタ用インキタンクは、インキをインキ収容部に自由状態で収容する、所謂、生インキ式のインキジェットプリンタ用インキタンクであるので、透明若しくは半透明の合成樹脂とすると、外部からインキの残量が視認でき得るものとすることができる。また、合成樹脂の成形法としては、射出成形、押出成形、ブロー成形など適宜利用できる。

インキジェットプリンタ用インキタンクに使用される差圧弁は、常時は閉塞してインキ収容部内を負圧化し、電力による温度上昇や、印字における微量なインキの吐出量に応じて開口するものであればよく、即ち、インキ吐出口の種類や、インキジェットプリンタ用インキタンクの耐久性に対する仕様などにより若干上下するが、０．５ｍｍＨ_２Ｏ〜５．０ｍｍＨ_２Ｏ程度の微少な圧力差で開口し、開口と共に、微少な圧力差を生みだす微少な空気を排出し、差圧弁の開口状態が続くと、インキの圧力水頭によりインキ吐出口からインキが流出し、インキ吐出口と連結しているプリンタヘッドから、インキジェットプリンタ内へインキ洩れを引き起こすので、微少な圧力差がなくなると同時に閉塞してインキ収容部内を負圧化する、瞬間的な微動により開閉作動するものであればよい。
差圧弁としては、エラストマーなどのゴム状弾性体に、一文字又は十文字のスリット状開閉部を設けるスリット弁や、インキ収容部の内外の連通孔となる部分を弁座とし、バネ荷重によってこの弁座を閉塞する弁を設けたバネ弁、インキなどの液体とインキ収容部の内外の連通孔となる部分に生じる毛管力による毛管作用にて、液膜を形成して閉塞させ、連通孔に介在した液体を、微少な圧力差によって押しのけて開口する液弁などがある。
液弁は、常に、連通孔に対して、液体の毛管力を生じているため、インキ収容部の内部に圧力差がなくなると同時に瞬間的に連通孔を閉塞することができるものであり、連通孔に介在する液量及び液体の毛管力さえ設定すればよく、開閉部の摩擦抵抗や開閉部の重なり、及び弾性力や寸法の精度が必要となるスリット弁や、極小の線径や荷重精度が必要となるバネ弁に比べ、作動性及び形成し易さ等を考慮すれば、液弁が差圧弁としては最も好適である。更に、液弁の液は、弁となる液体の性状維持や供給及び収容手段、これらの手段に対するコストなどを考慮すると、インキ収容部内に収容したインキを用いたインキ弁であることが特に好ましい。
インキ弁において、インキ収容部に収容されたインキを、インキ収容部の内外の連通孔に供給するためのインキ供給手段としては、一方がインキ収容部に収容されたインキと接続し、もう一方が、連通孔に接続して、インキ収容部に収容されたインキから連通孔へのインキの供給が可能となるものであれば毛管力の強弱の程度に制約はなく、例えば、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリアミド繊維、ポリアクリロニトリル繊維、ポリプロピレン繊維を接着剤によって収束させた繊維収束体を適宜形状に研磨切削により加工したものや、射出成形後の熱処理によって硬化させる焼結体、ポリアセタール等を押出成形によって形成した細管体などが挙げられる。また、毛管力のある繊維収束体や押出成形による細管体ではなく、インキ収容部の内壁面にスリット状の毛管溝を形成して、インキ収容部のインキを液膜に供給するインキ供給手段としてもよく、部品点数の低減化によるコストダウンを図ることもできる。尚、インキ収容部の内壁面のスリット状毛管溝は、インキの毛管状況に応じて、インキぬれし易いように、表面に凹凸状態を成形上、または、成形後の処理などによって成してもよい。

インキジェットプリンタ用インキタンクに使用される一時的インキ溜め部としては、常時インキを収容させず、インキ収容部の内部の空気が温度上昇や気圧低下による環境変化によって膨張した際における、差圧弁の瞬間的、且つ、反復する開閉作動により、インキ収容部から押し出された微量のインキを、インキ吐出口からの流出する以前に収容可能であればよい。例えば、櫛歯間の毛細管力によってインキを収容可能な櫛歯状の合成樹脂成形品よりなるものや、この櫛歯状の合成樹脂成形品の樹脂表面を、インキ収容能力を向上させるために、櫛歯表面を凹凸の粗面状としたり、各種インキの主溶媒と親和性のある粉体や溶剤によって親インキ処理を施したり、繊維収束体や焼結体などよりなるインキ吸蔵体を用いたりしたものなどが例示できる。親インキ処理の具体例としては、シリカ粉末をイソプロピルアルコールで分散させ塗布させたものなどが挙げられる。また、櫛歯状の樹脂成形品よりなるものとしては、極めて狭い櫛歯の成形性等を考慮すると、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体やポリアセタールなどが合成樹脂として好適である。インキ吸蔵体を用いた一時的インキ溜め部としては、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリアミド繊維、ポリプロピレン繊維、ポリアクリロニトリル繊維などを接着剤や、融点の異なる繊維を溶融することによって収束させた繊維収束体やウレタンなどの合成樹脂を発泡や溶出により連通多孔を形成した連通多孔質体、これらの繊維収束体や連通多孔質体を熱などで圧縮して多孔密度を調整したもの、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリエチレンなどの合成樹脂を小球体や粉末状にして堆積させた粒状物の集合体などが挙げられる。特に、インキ吸蔵体を用いた一時的インキ溜め部は、櫛歯状の合成樹脂成形品に比べて、インキが収容される部分の毛管力が強いため、表面改質などの処理を必要とせず、また、イソプロピルアルコールやエタノールなどの有機溶剤を主溶媒とする油性インキなどでも使用可能であり、組立も簡単で比較的低価格であり好適である。
また、一時的インキ溜め部は、インキ収容部からのインキを、印字の際にインキ吐出口へ供給するインキ誘導部に接続して配置されていればよい。このインキ誘導部は、一部品によって形成しても良いが、特に一部品で形成する必然性はなく、例えば、インキ吸蔵体を用いた一時的インキ溜め部においては、インキ吸蔵体のインキ吐出口と接続している側を圧縮して、インキ吸蔵体の一部分に、インキの移動が容易となりインキ誘導部と同様の機能を得る、高密度部を形成させても良いし、繊維収束体を適宜形状に加工したものや、焼結体などのインキ吐出口であれば、インキ誘導部と一体型のインキ吐出口となしても良く、部品点数や価格的にも好適なものとすることができる。

以下、図面に基づき一例について説明する。図１に示したインキタンクの本体は、部材を通してインキ１が蒸発して減量し難いように気体の非透過性に優れ、且つインキ１の外部からの残量が目視可能なように透明性を有するポリプロピレン樹脂の射出成形品よりなり、有底箱型形状で、インキ１を自由状態で２８ｃｃ収容するインキ収容部３ａと、底部にプリンタヘッド（図示せず）にインキ１を供給するためのインキ吐出口２が配置される吐出口形成部３ｂを有した箱体３と、外気連通孔４ａ及び通気口４ｂを備えた蓋体４とを組み合わせることにより全体としてのインキタンクを形成している。箱体３には、インキ収容部３ａを形成する部屋と吐出口形成部３ｂを有する部屋に、蓋体４に形成されている隔壁部４ｃにより、インキ通孔３ｃを介してインキタンクが二つの部屋に隔離され、蓋体４の外気連通孔４ａがインキ収容部３ａを形成する部屋に、通気口４ｂが吐出口形成部３ｂを有する部屋にそれぞれが連通するようになしてある。箱体３と蓋体４の接合部分は、気密、且つ液密となる乗り越え嵌合や接着剤、熱などの溶融による結合などインキ１が洩れ出さないことが必要であるが、本例のものでは、超音波による融着を施すものとしてある。

インキタンクの、インキ収容部３ａには、主溶媒である水に、黒色の染料を溶解させて、表面張力３５．０ｍＮ／ｍで、３．９ｍＰａ・ｓ（Ｂ型粘度計Ｎｏ．３ローター、６０ｒｐｍ、２５℃）の低粘度水性のインキ１が自由状態で２８ｃｃ収容されている。インキ１の表面張力は、インキ吐出口２への浸透性、プリンタヘッドへの流出性、印字の滲み、後述する差圧弁部材５のインキ弁形成溝５ａへの、インキ１の介在性を考慮して、２０ｍＮ／ｍ〜６０ｍＮ／ｍとすることが好ましい。
また、インキ収容部３ａを形成する部屋には、図１のＩ部拡大図である図２に示すように、蓋体４の外気連通孔４ａの内側に、蓋体４と同じく、ポリプロピレン製の射出成形品である差圧弁部材５が圧入嵌合されている。差圧弁部材５の中孔５ｂの内方には、本例の差圧弁であるインキ弁となるインキ弁形成溝５ａが形成されており、インキ１を使い切る間、このインキ弁形成溝５ａへインキ１を常に供給できるように、ポリエチレンテレフタレート繊維の繊維収束体よりなるインキ誘導芯６が、インキ収容部３ａの底面から、中孔５ｂを貫通して、蓋体４の外気連通孔４ａ内に形成された障壁４ｄまで延在し、この障壁４ｄに当接して固定されている。
尚、本例では、差圧弁部材５に形成するインキ弁形成溝５ａの金型作製の容易性と成形性を考慮して、差圧弁部材５と蓋体４を別々の部品としたが、勿論、一体であってもよい。

差圧弁部材５の中孔５ｂとインキ誘導芯６の側方には、ＩＩ−ＩＩ横断面図である図３に示すように、インキ弁形成溝５ａが形成されている。このインキ弁形成溝５ａは、インキ１に対して毛管力が生じており、インキ誘導芯６を通じてインキ１が介在し、差圧弁であるインキ弁を形成している。このインキ弁形成溝５ａに介在したインキ１によるインキ弁を支える能力を得るため、インキ弁形成溝５ａは最小巾が０．０５ｍｍ、最大巾が０．１５ｍｍの四角柱状の孔状となっている。インキ弁形成溝５ａは、インキ弁の支持と内外気圧差による通気性の確保との両立のために、ある程度の開口巾を有する必要があるが、その最大巾は、インキ１が表面張力３５．０ｍＮ／ｍである場合には、０．０２１ｍｍ〜０．５２ｍｍとする必要がある。更に好ましくは、０．０３ｍｍ〜０．２０ｍｍとすれば、成形し易く、且つ、差圧弁部材５の中孔５ｂとインキ誘導芯６の接触面積を極力確保できるので、インキ誘導芯６の位置のバラツキが低減されて好ましい。また、このインキ弁形成溝５ａの長手方向の長さは、７．０ｍｍとしており、インキ収容部３ａ内の空気の減圧力及び増圧力が微少な１ｍｍＨ_２Ｏ〜５ｍｍＨ_２Ｏ程度になった時、このインキ収容部３ａ内の変化した空気の圧力と、元のインキ収容部３ａ内の空気の圧力との圧力差によって、インキ弁形成溝５ａに介在したインキ１が、押しのけ可能となるようになしている。インキ弁形成溝５ａの長手方向の長さは、インキ弁形成溝５ａからのインキ１の押しのけ易さや、インキ１の押しのけ後における、空気の流通性を考慮すると、インキ弁形成溝５ａの横断面積０．００７５ｍｍ^２に対して、０．２ｍｍ〜２０．０ｍｍとすればよいが、インキ１の容量を多くできるようにインキ収容部３ａの容積を確保し、且つ、インキ誘導芯６の落下などによる抜け強度を考慮すると、１．０ｍｍ〜１２．０ｍｍとすることが好適である。また、インキ１を押しのけるための、インキ収容部３ａ内の減圧力や増圧力を、本例では、インキジェットプリンタの作動における電力による温度上昇によって、インキ収容部３ａが暖められ、インキ収容部３ａ内の空気が増圧したときの圧力２０ｍｍＨ_２Ｏ以下と、プリンタヘッドへのインキ１の供給量の大小を生じないための、インキ収容部３ａ内の空気の減圧限度７ｍｍＨ_２Ｏ〜１５ｍｍＨ_２Ｏを考慮して設定したが、特に、インキ弁形成溝５ａに介在したインキ１の押しのけ可能な圧力は限定されるものではなく、各種インキジェットプリンタやインキタンクの仕様に応じて、適宜設定されるものである。
以上のように、インキ収容部３ａからインキ誘導芯６を介して浸透したインキ１は、インキ弁形成溝５ａに毛管力によって浸透してインキ弁を形成し、インキジェットプリンタの作動における電力による温度上昇や、プリンタヘッドへのインキ１の供給に応じて、インキ収容部３ａ内に生じた空気の微少な圧力差によって、インキ１がインキ弁形成溝５ａから、微少な圧力差故に瞬間的に押しのけられ、インキ弁が開放し、必要な空気を外部より取り込む、又は、不要な空気を外部へ排出すると、再びインキ誘導芯６から浸透したインキ１が、インキ弁形成溝５ａに毛管力故に瞬間的に浸透してインキ弁の閉塞が行われるようになされている。

蓋体４の外気連通孔４ａの外方開口部４ｅには、インキ１を通過させず、空気を通過させる、撥インキフィルタ７ａをインサート成形により組み込んだ栓体７が圧入配置されている。この栓体７は、インキ弁形成溝５ａに形成されたインキ弁が、インキ収容部３ａ内の圧力変化に応じて開閉する際に移動したインキ１が、誤って、インキ収容部３ａの外部へ流出してしまうことを防止するものである。この撥インキフィルタ７ａは、ポリテトラフルオロエチレンを孔径１．０μｍとなる三次元網目構造で形成したものに、フッ素系の添加剤により撥インキ処理を施したものである。この栓体７は、インキ１が万一、流出した場合に有効な部品であるが、常に設置しているため、撥インキフィルタ７ａには、インキ弁形成溝５ａに形成されたインキ弁が開閉する際には、空気の出入りが可能であることが求められる。したがって、撥インキフィルタ７ａは、インキ１の経時的な浸透と、空気の出入りの性能を加味すると、孔径としては０．２μｍ〜３．０μｍ、厚みとしては、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度であることが好ましい。更に、本例では、撥インキフィルタ７ａの固定方法としてインサート成形により一部品の栓体７とし、蓋体４の外気連通孔４ａの外方開口部４ｅに圧入配置したが、必ずしも、インサート成形による栓体７とする必要はなく、撥インキフィルタ７ａを外方開口部４ｅに直接、接着、熱溶着、超音波溶着、振動溶着、溶剤溶着などによって取り付けたり、栓体７と外方開口部４ｅの間に、撥インキフィルタ７ａを挟持したり嵌着または螺合したりするなど適宜なすことができる。
また、本例では、蓋体４の天面にシール部材８を接合して、外気連通孔４ａと通気口４ｂが連通して外気へ開口する通気溝４ｆを設けている。この通気溝４ｆは、インキタンク内から外気までの距離を稼ぎ、インキ１の蒸気の外気への移動抵抗を強くしてインキ１が減量し難いようになしたものである。通気溝４ｆは１本の溝であっても複数の溝であっても構わないが、特に減量し易いインキ１である場合、蒸気の移動抵抗を強めるために曲路の溝にするなどできる。勿論、減量し難いインキ１であれば、通気溝４ｆを必ずしも設ける必要性はなく、インキ１の減量性能やインキタンクの仕様に応じて適宜設置されるものである。

インキタンクの吐出口形成部３ｂを有する部屋には、プリンタヘッドにインキ１を供給するための、ポリエチレンテレフタレート繊維の繊維収束体よりなるインキ吐出口２と、インキ１を、インキ通孔３ｃを介してインキ吐出口２へ供給する、ポリウレタンを発泡させて形成した連通多孔質体よりなるインキ供給部９と、このインキ供給部９の通気口４ｂ側に、支持突起４ｇと挟持して接続した、ポリプロピレン繊維の繊維収束体よりなる一時的インキ溜め部１０が配置されている。一時的インキ溜め部１０は、インキ１に対して良好なぬれ性と毛管力により設定され、収容可能なインキ１の量を２．０ｃｃとしている。但し、この一時的インキ溜め部１０のインキ１の収容部分のぬれ性と毛管力は、インキ供給部９のぬれ性及び毛管力より低く設定されている。これは、外力などが生じない場合、毛管が高い方から低い方へは液体が移動しない一般的法則を利用したものであり、常時インキ１を、一時的インキ溜め部１０に収容させず、インキ収容部３ａ内の空気が膨張した際、インキ収容部３ａ内から流出したインキ１を、インキ供給部９を経て、インキ吐出口２から流出する前に、一時的インキ溜め部１０に収容することになる。このインキ供給部９と一時的インキ溜め部１０との、毛管力の設定により、環境変化よって温度や圧力差が生じても、一時的インキ溜め部１０が、微量のインキ１を、インキ吐出口２から流出する以前に収容する。
尚、本例では、ぬれ性及び毛管力の設定し易さや組立性を考慮して、インキ吐出口２とインキ供給部９と一時的インキ溜め部１０を別部品としたが、インキ吐出口２の方向の毛管力を強めるために支持突起４ｇをインキ吐出口２側へ延在させるなどすれば、インキ供給部９と一時的インキ溜め部１０、又は、インキ吐出口２とインキ供給部９と一時的インキ溜め部１０を一体化させることもできる。

前述した通り、インキ弁は、インキジェットプリンタの作動における電力による温度上昇や、プリンタヘッドへのインキ１の供給に応じて、インキ収容部３ａ内に生じた空気の微少な１ｍｍＨ_２Ｏ〜５ｍｍＨ_２Ｏ程度の圧力差によって開放し、外部との空気取り込みや排出を行った後、インキ１の毛管力によって閉塞する瞬間的な開閉作動である。環境変化よって温度や圧力差が生じるに至っては、空気の圧力変化が非常に大きいものとなるため、インキ弁は、外部環境下の空気の圧力と、インキ収容部３ａ内の空気の圧力が安定するまでの間、インキ収容部３ａ内に生じた微少な圧力差に応じて、その都度、活発的に反復する開閉作動を繰り返すことになる。インキ収容部３ａ内に生じる圧力差は１ｍｍＨ_２Ｏ〜５ｍｍＨ_２Ｏ程度で微少であり、瞬間的で極めて短時間であるものの、インキ弁が閉塞している際は、この微少な圧力が、インキ収容部３ａ内のインキ１の界面上に付加することになり、微量ではあるが、少なからずインキ１をインキ吐出口２側へ押し下げることになる。一回のインキ弁の開閉作動により、インキ吐出口２からインキ１が滴り落ちることはないが、インキジェットプリンタの高地などでの使用を想定して、０．８気圧の環境変化が生じたとすると、インキ弁は、５００回〜数千回の開閉作動が行われることになり、その間に、インキ吐出口２側へ押し下げられる微量のインキ１は増加し、外部環境下の空気の圧力と、インキ収容部３ａ内の空気の圧力が安定するまでの間に、０．５〜１．０ｃｃ程度のインキ１の洩れとなる。従って、一時的インキ溜め部１０は、収容可能なインキ１の収容量を２．０ｃｃとしているので、インキ１のインキ吐出口２からの流出を防止し得る。また、一時的インキ溜め部１０に収容可能なインキ１の収容量は僅か２．０ｃｃであるので、インキ収容部３ａに収容した２８ｃｃのインキ１に対して７％、ポリプロピレン繊維部分を含めても、一時的インキ溜め部１０の容積は３．０ｃｃ程度であるため、１２％とすることができる。このため、本例のインキジェットプリンタ用インキタンクの成形樹脂部等を含め全体の６５〜７５％程度がインキ１の収容量とすることができ、本来の生インキ式としての、見かけ上だけでなく、２８ｃｃの豊富な自由状態のインキ１による印字の持続性と、インキ１の残量の視認が可能となるインキタンクとすることができる。

更に、一時的インキ溜め部１０に収容可能なインキ１の収容量を僅か２．０ｃｃとすることに伴い、インキ吐出口２とインキ収容部３ａとを接続するインキ供給部９の距離は、極力短くなり、インキ収容部３ａからインキ吐出口２へのインキ１の移動抵抗が低減され、インキ吐出口２からプリンタヘッドへのインキ１の供給を良好なものとすることができる。
これにより、例えば、プリンタヘッドへのインキ１の供給不足により、印字中にインキジェットプリンタがプリンタヘッドに対して行う、インキ１の吸引作動などの手間が極力省かれることになり、印字上がり時間の短縮など印字の効率化を図ることができる。

図４に他の一例を示す。上述の一例と異なる点は、蓋体４の通気口４ｂと支持突起４ｇに相当する部分に、インキ１の毛管力を有する複数の隣接した狭い隙間となる、外気側に通気口４ｈが配置された櫛歯４ｉを形成し、上述の一例の一時的インキ溜め部１０と同様に、インキ１が２．０ｃｃ収容可能な一時的インキ溜め部とした点である。一時的インキ溜め部を蓋体４と一体に形成することにより、部品点数が減り且つ、組立工数が減ることによりコストダウンを図ることができるものである。

図５に示したものは、インキ収容部３ａ内に収容されているインキ１、インキ吐出口２及び、一時的インキ溜め部１０は、図１に示した例と同様の材質のものを用いた、従来技術にて構成されたインキジェットプリンタ用インキタンクの比較例である。
図５の例は、内外気を蓋体４によって完全に遮断したインキ収容部３ａと、インキ収容部３ａに収容される１０ｃｃのインキ１の充填容積に対して、２００％のインキ１が収容可能な一時的インキ溜め部１０が配置されている。
本比較例では、インキ弁がないため、インキ収容部３ａ内のインキ１を吐出によって消費し、インキ収容部３ａ内の空気が大きくなるほど、空気は膨張することとなると共に、膨張した空気圧は全て、インキの界面に付荷することとなるため、一時的インキ溜め部１０に収容可能なインキ１の容積は、インキ収容部３ａに収容されるインキ１の容積の７０〜２１０％程度となり、インキタンク全体の７０％程度以上どころか、２０％〜４０％程度のインキ１しか収容できないものとなり、見かけ上にも、実質的にも、インキ１を大量に収容するものとはなり得ない。

効果を確認するための試験用として、図１に示したインキタンクを使用して、インキ収容部３ａのインキ１の充填容積及び、一時的インキ溜め部１０のインキ１の収容容積、インキ収容部３ａとインキ吐出口２を接続するインキ供給部９の長さを変化させ、実施例１〜５及び比較例１〜５のサンプルを得た。これらの各実施例１〜５及び比較例１〜５のサンプルについて、一時的インキ溜め部１０のインキ１の収容量が変化することによって生じる、インキ供給部９の長さ変化によるインキ１の移動抵抗確認としての印字試験、一時的インキ溜め部１０へのインキ１の収容容積の妥当性の確認としての減圧環境試験、見た目で、インキ１の量が豊富であると感じるか否かの確認としての視覚性試験に対する各試験結果を表１に示す。

印字試験
インキジェットプリンタＰＩＸＵＳ６１００ｉ（キャノン（株））にセットして、４．０ｍｍ巾の塗りつぶしを１０ｍ印字し、インキ吐出量を測定すると共に、印字跡について、カスレ、ボテの有無を目視確認した。
尚、インキジェットプリンタのプリンタヘッドに対して行うインキ吸引装置は、効果の確認を明確にするため、取り外して印字試験を実施した。
カスレ；印字跡において、本来インキがついていなくてはならない部分にインキのついていない部分がある状態。
ボテ；印字跡において、本来インキがつく必要がない部分にインキがついている部分がある状態。

減圧環境試験
プリンタヘッドに取り付けた状態と同様にしたサンプルを、耐圧ガラスケース中に入れ、耐圧ガラスケース内を、耐減圧仕様の０．８０気圧に達するまで減圧して、インキ洩れが発生した時の気圧を測定した。尚、０．８０気圧でインキ洩れしないサンプルに対しては、インキ洩れが発生するまで減圧を行い、インキ洩れが発生する気圧を測定した。

視覚性試験
外観から、サンプルを視認し、視覚的に大容量のインキを収容したインキジェットプリンタ用インキタンクと認識されるか否かについて、１０人に対して調査した。

以上により、本発明によれば、環境変化によって生じるインキ吐出口からのインキの流出を抑制しつつ、インキ収容部に豊富な量のインキを収容して、本来の生インキ式としての、印字持続性、インキ残量の視認という特長点を得たインキジェットプリンタ用インキタンクを、インキタンクに直接、インキタンクの内外の微少な圧力差によって作動可能とした差圧弁を接続し、一時的インキ溜め部が収容可能とするインキの収容容積を、インキタンクに収容されたインキの収容容積の５０％未満とすることで得ることができるものである。

１インキ
２インキ吐出口
３箱体
３ａインキ収容部
３ｂ吐出口形成部
３ｃインキ通孔
４蓋体
４ａ外気連通孔
４ｂ通気口
４ｃ隔壁部
４ｄ障壁
４ｅ外方開口部
４ｆ通気溝
４ｇ支持突起
４ｈ通気口
４ｉ櫛歯
５差圧弁部材
５ａインキ弁形成溝
５ｂ中孔
６インキ誘導芯
７栓体
７ａ撥インキフィルタ
８シール部材
９インキ供給部
１０一時的インキ溜め部

Claims

インキを自由状態で収容するインキ収容部と、そのインキ収容部から前記インキが供給されるインキ吐出口と、前記インキ収容部の内部圧力上昇分の前記インキを、一時的に収容可能とした、一時的インキ溜め部を配置してなるインキジェットプリンタ用インキタンクであって、前記インキタンクに直接、前記インキタンクの内外の圧力差によって作動可能とした差圧弁を接続すると共に、前記一時的インキ溜め部の、前記インキの収容容積を、前記インキ収容部に収容した前記インキの収容容積の５０％未満としたインキジェットプリンタ用インキタンク。
前記差圧弁が、前記インキ収容部の内外の連通孔に、前記インキの毛管作用によって形成されると共に、前記インキ収容部の内部の圧力状態に応じて前記インキ収容部の内外を連通して空気交換可能となるインキ弁である請求項１に記載のインキジェットプリンタ用インキタンク。
前記一時的インキ溜め部が、インキ吸蔵体よりなる請求項１乃至請求項２に記載のインキジェットプリンタ用インキタンク。
前記インキタンクが、インキジェットプリンタに着脱可能としたインキジェットプリンタ用インキカートリッジである請求項１乃至請求項３に記載のインキジェットプリンタ用インキタンク。