JP3343876B2 - 弁体、弁、これらを備えたインクタンクおよび該インクタンクを有するインクジェットカートリッジ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクを吐出して
記録を行うインクジェット記録装置に用いられる弁体、
弁、結合機構、これらを備えたインクタンク及び該イン
クタンクを有するインクジェットカートリッジに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】現在、インクジェット記録装置などのイ
ンクの供給構成において、記録手段とインク収容部を有
するインクタンクが別体であり、かつ記録装置に対して
双方とも分離でき、使用時に一体にして使用する構成が
主流となっている。この方法では、インク収容部から記
録手段までの経路が短いので、記録装置の小型化が容易
であり、また、インクの補給はインク収容部のみを交換
することにより可能であるため、ランニングコストが低
いという利点をもつ。

【０００３】このような構成のインク供給構成におい
て、インクタンクにおける記録手段との結合部（以下、
単に結合部と称する）には、インクタンク部と記録手段
とが分離可能であるために、少なくとも以下の３つの条
件を同時に満足させることが望まれる。

【０００４】一つは、記録手段とインクタンクを一体と
した時（以下、単に結合時と称する）及び分離した時
（以下、単に非結合時と称する）に、インクタンクの姿
勢にかかわらずインク漏れを防ぐことであり、一つは、
結合時において安定してインクを供給することである。
そしてもう一つは、使用者によっては結合と非結合をく
り返し行うことが考えられるので、結合と非結合をくり
返し行う場合においても、その都度結合時及び非結合時
に求められる条件を満たすことである。

【０００５】上記の課題を同時に解決するために、結合
部には図１３（ａ）、（ｂ）のような弁を用いることが
行われてきた。図１３（ａ）に示すように、この弁は、
インクタンク１１０のインク供給口にゴムなどの弾性気
密保持部材１１１を嵌入し、気密保持材である栓１１２
を容器内側からバネ材１１３で押圧するものである。非
結合時には、栓がバネ部材で押圧されていることにより
供給口は塞がれ、インクタンクの姿勢にかかわらずイン
ク漏れが生じることはない。また、結合時には、記録手
段に設けられた供給管で栓をインク収容部へ押しだすこ
とにより、容器の姿勢差によらずインク収容部と記録手
段とを連通することができる。なお、図１３（ｂ）は、
弾性気密部材を無くすために、栓１１６とインク供給口
との間に隙間を有さないようにしたものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記の従来例
には、結合部に求められる条件のうち、特に第３の条件
である、結合と非結合をくり返し行うという点を満たす
ことができない恐れがあった。その原因として、以下の
課題を指摘することが出来る。

【０００７】まず、図１３（ａ）に示す弁においては、
弁を構成する部品点数が多く、特に本従来例のように各
部材をそれぞれ別の材質で構成する場合には、コストダ
ウンの思想に反するのみならず、各部材について組込み
性、耐インク性とを考慮しながら材料を選択しなければ
ならないという問題があった（これらを第１の課題と称
する。）。

【０００８】また、図１３（ｂ）に示す弁においては、
弾性気密部材を減らすことで第１の課題を解決している
ものの、通常は機密性を高める目的で、栓とインク供給
口との間に隙間を有さないようにするために、栓と供給
口とに高い精度が求められ、また栓が移動する際の応答
性に問題が生じる恐れがあった（これらを第２の課題と
称する。）。

【０００９】さらに、図１３（ａ）、（ｂ）のいずれの
場合においても、結合時及び非結合時にかかわらず、結
合部には絶えずバネによる力が加わり、供給管を結合す
る際にはバネにさらに力がかかる構造になっているた
め、耐久性の点で問題が生じる恐れがあった。さらに、
バネの支持部材が長期にわたる繰り返しの使用に耐えき
れず、破壊され、非結合時にインク供給口を栓で塞ぐこ
とが出来なくなる恐れもあった（これらを第３の課題と
称する。）。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このため、本発明の請求
項１においては、インクジェットヘッドと連結可能なイ
ンク供給部を有したインクタンクの前記インク供給部に
設けられたインク供給用開口に対して配される弁体であ
って、弾性変形可能な略平板からなる板状部材と、該板
状部材の略中央部に該平板に直交して設けられる棒状の
栓部材と、前記板状部材の前記栓部材と同一面の周辺部
に配設され、前記板状部材を前記インクタンクに対し支
持する支持部材と、を備えており、前記栓部材は、その
端部に前記インク供給用開口に挿入されるとともに、前
記板状部材に平行な切断面における断面積が該栓部材の
他の部分よりも大きく、かつインク供給用開口に挿入し
た際に該開口との間にわずかな隙間を形成可能な封止部
を有し、前記隙間に保持されるインクのメニスカスによ
り、前記弁体が前記インクタンクに保持されることを特
徴とすることで上記の課題を解決し、結合部に要求され
る３つの条件を満たす弁を提供することができる。

【００１１】本発明の請求項５においては、上記弁体
と、インク供給口への接続部と、記録手段へのインク供
給可能な開口部とを有する弁座と設けることで、インク
タンクのインク供給口が単純な開口の場合にも、上記の
課題を解決し、結合部に要求される３つの条件を満たす
弁を提供することができる。

【００１２】本発明の弁を用いると、記録手段側の供給
管が挿入された時、弁体の板状部材が弁座及び弁体の支
持部材に支えられ弾性変形することで、栓部材がインク
収容部内部へ移動し、インクタンクのインク収容部から
記録手段へインクが供給される。一方、保管時及び供給
管の非装着時には、弁体板状部材の変形は開放され、弁
体栓部材の封止部の径が前記弁座の開口部の径よりもわ
ずかに小さいことで、インク収容部のインクのメニスカ
スにより、弁体が弁座およびインクタンクに保持され
る。

【００１３】本発明の請求項８においては、上記の弁
に、弁座上部を覆う繊維部材からなる圧接体を付加した
結合構造を構成することで、弁座開口部近傍を実質的に
密閉系とし、非結合時におけるインクの蒸発をより一層
抑えるとともに、記録手段側の供給管の形状及び挿入方
法の制限の少ない結合構造を提供することができる。

【００１４】本発明の結合構造を用いると、圧接体が記
録手段の供給管と弁座凹部との間を埋めるので、供給管
が弁座凹部の径より小さい場合でも、任意の姿勢でイン
ク漏れを起すことなく記録手段へのインク供給が可能と
なる。また、弁座の凹部の奥行は弁体の支持部材の長さ
より長く、かつ前記栓部材の長さより短くなっているの
で、記録手段の非装着時及びインクタンクの保管時にお
いて、圧接体と弁体が密着することはない。また、イン
クタンクの落下などの急激な環境の変化に対しても、圧
接体があるために弁体がインクタンクから離れることが
ない。

【００１５】また、請求項１０においては、上記の結合
機構を有するインクタンクを提案する。さらに、インク
タンクの結合機構を、インク収容部と同一材料で形成す
ることで、使用後のインクタンクを回収し、材料を容易
に分別し、原料として再利用することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施例の詳細を
図面に基づいて説明する。

【００１７】はじめに、本発明のインクタンク用弁につ
いて、図１及び図２を用いて説明する。図１は本発明の
一実施例にかかる弁を含む結合機構の分解斜視図、図２
（ａ）、（ｂ）は、本発明の一実施例にかかる弁の模式
的概略図であり、該弁はインクタンクのインク供給口に
設けられるものである。

【００１８】図１及び図２（ａ）に示すように、弁は弁
体１０及び弁座２０の２部品により構成されており、イ
ンクタンク７０のインク供給口部７３にとりつけられる
ものである。

【００１９】弁体１０は、板状部材１１、支持部材１
２、栓部材１３とを有し、弁座に対して分離可能であ
り、弁座２０は略凹型で、インク供給口との接合部分で
あるつば部２３と、底面２１に開口部２２とを有してい
る。

【００２０】弁体の板状部材１１は略平板であり、支持
部材１２及び栓部材１３が取付けられている。支持部材
１２は柱状で、弁座２０の凹部の底面２１に接してお
り、弁体板状部材１１と弁座凹部の底面２１との間に空
間３１を形成している。栓部材１３は柱状で、本実施例
では板状部材１１から栓部材１３の途中まで連通溝１４
が形成されており、その封止部１５ｂの径は該栓部材１
３の他の部分（インク流通部）１５ａに比べて大きくな
っている。また、栓部材の封止部１５ｂの径は、弁座２
０の開口部２２の径よりもわずかに小さくなっており、
微小空隙３２が形成されている。

【００２１】一方、弁座２０は略凹型で、開口部２２の
底面に弁体の支持部材１２が接することで弁体１０を支
持しており、弁体１０は弁座内部に存在している。ま
た、弁座のつば部２３は、不図示のインクタンクの供給
口と溶着することによりインクタンクに接合されが、そ
の接合方向は、弁体１０とインクタンクとの間に弁座２
０の開口部が存在する方向である。

【００２２】インクタンクが記録ヘッドなどの記録手段
と接続されていないときは、図２（ａ）に示すように、
弁体の栓部材の封止部１５ｂと弁座の開口部２２との間
に形成される微小空隙３２に存在するインクによりメニ
スカスが形成されるので、容器の姿勢、及びインク収容
部内のインク量にかかわらず、弁体１０が弁座２０から
はずれることはなく、かつインク漏れを起すことがな
い。

【００２３】弁体１０が弁座２０からはずれないために
は、弁体１０の重さが、微小隙間のインクによるメニス
カスによる力によって支えることができればよい。本実
施例では、前記弁部はポリエチレン樹脂より一体に成形
され、その質量は約３０mg、また、前記微小空隙３２
は、弁体の栓部材の封止部１５ｂと弁座の開口部２２と
の、寸法公差の調整によるはめあいによって形成され、
本実施例における形状は、直径２０mmの円環で、その空
隙は１０〜４０μmである。

【００２４】一方、インクタンクに記録ヘッドなどの記
録手段が接続する時には、図２（ｂ）に示すように、記
録手段側の供給管１００によって、弁体板状部材１１が
押圧される。弁体板状部材１１は支持部材１２により支
持されているので、支持部材１２を一端としてたわみが
生じ、この結果、弁体の栓部材の封止部１５ｂが弁座の
開口部２２から突出し、インクタンク中に押込まれる。
弁体の栓部材１３は封止部１５ｂの径が一番大きくなる
ように設定されているので、このときに弁体の栓部材１
３と弁座の開口部２２との間に形成される空隙３３は、
図２（ａ）に示されている微小空隙３２に比べてかなり
大きなものとなる。したがって、記録ヘッドからのイン
クの吐出により、記録手段側に吸引力が生れると、この
空隙３３を流路としてインクはインクタンクから記録ヘ
ッド側へ供給される。

【００２５】前記弁体１０はそれ自身が弾性変形するこ
とに特徴があるが、弁体板状部材１１が弾性変形をする
たわみ方向は、弁座２０に弁体１０を装着した状態での
内側方向であり、この方向に栓部材が取付けられてい
る。

【００２６】記録手段とインクタンクとの結合時におい
て、弁体栓部材１３が弁座の開口部２２よりインクタン
クのインク収容部側に挿入されることにより、インク収
容部が可撓性の袋で構成されている場合には、インク収
容部がインク消費に伴い収縮した際に、収容部を構成す
る可撓性の袋が弁体１０及び弁座２０に張付くことによ
る、流路閉鎖を防ぐことができる。また、インク収容部
のインク供給口付近に吸収体を用いているインクタンク
においては、供給口付近の吸収体が圧縮され、毛管力が
高まることにより、結合時にインク供給口付近のインク
流れを良くすることができる。

【００２７】本実施例においては、弁座２０の凹部の形
状は略円筒状、弁体の板状部材１１の形状は前記弁座凹
部の円筒の径より僅かに小さい円板となっており、この
円盤の円周部に、該円周部を略３等分した位置に、支持
部材１２としてそれぞれ足部が配置されている。また、
栓部材１３には封止部１５ｂを除き、連通溝１４が設け
られており、板状部材１１にある連通孔１６と連通して
いる。

【００２８】弁体の板状部材１１は、記録手段との結合
時に同一荷重が加わる場合、大きさが同じなら薄い方
が、同じ厚さなら板状部材が大きい方が大きな変位を得
ることができるので望ましい。が、同時に板状部材は、
記録手段との非結合時には、たわむことなく栓部材を確
実に保持する必要があり、弁体は弁座の内部に存在する
ため、板状部材の大きさにも限度がある。さらに板状部
材１１と弁座２０との隙間３４は、記録ヘッドとの結合
時に板状部材１１の変形を妨げない程度の大きさが要求
される。

【００２９】本実施例における板状部材１１の肉厚は、
０．２ｍｍ、隙間３４の大きさは、１０〜１４０μmで
あるが、記録ヘッドとの結合時においては板状部材１１
の弾性変形を規制することはなく、また非結合時におい
ては板状部材がたわむことなく栓部材を安定に支持する
ことができた。

【００３０】また、このように弁体の板状部材１１と弁
座２０との隙間３４を僅かなものにすることで、より一
層、弁体１０が弁座２０からはずれないようにし、イン
クタンクの落下などの、環境の急激な変化に対してある
程度対応することができる。さらに、弁体板状部材１１
と弁座凹部の底面２１との間に形成される空間３１は密
閉系ではないが、ある程度閉ざされているため、前記空
間の湿度は大気中より高く、弁座の開口部がむき出しで
ある場合に比べて、インクタンク内のインクの蒸発を抑
えることができる。

【００３１】本実施例では、板状部材１１に径約２mmの
連通孔１６が存在している。従って、記録ヘッドとの結
合時には、インクは連通孔１６を通じて確実に記録ヘッ
ドにインクを供給することができる。一方、連通孔１６
がない場合においても、記録ヘッドとの結合時における
弁体板状部材１１のたわみにより、弁体の板状部材１１
と弁座２０との隙間は前記連通孔１６と同じ程度の隙間
を有し、この隙間をインク流路とすることができるの
で、この連通孔は必ずしも必要であるものではない。

【００３２】また、栓部材１３には、該栓部材の封止部
１５ｂを除き、連通溝１４が形成されており、このため
封止部１５ｂの径がインク流通部１５ａの径より大きく
なっている。この連通溝１４は、記録ヘッドの結合時に
は、インクの流路となるが、連通溝は必ずしも必要であ
るものではない。すなわち、結合時に弁座底面の開口部
２２と栓部材１３との間の空間が結合前より大きくなる
ように構成され、このとき、記録ヘッドからインクが吐
出され、記録手段に生じる吸引力によって前記空間がイ
ンク流路となり、インクタンクから記録ヘッドへ安定し
てインクを供給することができれば、図４（ａ）、
（ｂ）に示す形状でもよい。図４（ａ）の栓部材４３
は、インク流通部４４ａの天井部材と平行な平面で切断
した断面積が、基端部に行くほど小さくなっている。ま
た、図４（ｂ）では、インク流通部４６ａに溝を有する
代わりに、先端部４６ｂより径が細くなっている。

【００３３】しかし、本実施例においては、既に述べた
ように、弁体１０はポリプロピレン樹脂で一体に成形さ
れている。このとき、栓部材１３を単純な中実円柱、板
状部材１１を円板として成形し、板状部材１１から栓部
材１３の一部に溝を形成するように穿孔すると、本実施
例のような連通孔１６及び連通溝１４を一工程で作成す
ることができる。この場合、弁体１０を作るための金型
の形状は非常に単純なものですむため、金型製作が容易
であること、および成形しやすいという利点を持つ。

【００３４】本実施例においては、弁体の支持部材１２
として足部を持つものを取上げたが、支持部材１２は自
由端であれば良い。これは、支持部材１２を自由端にす
ることで、支持部材１２が固定されている場合の装着及
び非装着動作を多数回行う時に生じる恐れのある、支持
部材の破壊の問題を回避できるためである。図５
（ａ）、（ｂ）に、支持部材として足部を持たない場合
の弁体の例を示す。

【００３５】この場合、弁体周辺部５１、５４が弁体支
持部材となっている。また、弁座５２、５５に弁体周辺
部を支持するための部材５３、５６がそれぞれ設けられ
ている。しかし、弁体周辺部が弁体支持部材となる場合
には、結合時の板状部材の変形が単なるたわみではなく
大たわみとなった場合、非結合時に板状部材が弁座にひ
っかかり、元に戻らなくなる恐れがある。そこで、本実
施例では弁体支持部材として足部を持つものを採用し
た。

【００３６】足部は円周上全面、あるいは円周部の任意
の２ヶ所にあっても良く、また、必ずしも円周部に存在
する必要はない。しかし、足部が円周部全面にある場合
は板状部材１１のたわみ量が小さくなるので、充分なた
わみ量を得られない恐れがあり、２つの自由端による支
持では、弁体１０の支持が不安定になり、板状部材１１
が傾くことにより安定して弁機能が作動しなくなる恐れ
がある。また、支持部材１２が周辺部以外に存在する場
合は、同一荷重における板状部材１１のたわみ量は小さ
くなるので、充分なたわみ量を得られない恐れがある。

【００３７】そこで、板状部材１１のたわみ量、復元
量、安定性を考慮すると、周辺部における３点支持が望
ましい。さらに、該３点を結んでできる３角形の重心位
置と前記弁体板状部材との重心位置とを結ぶ線と、弁体
板状部材とのなす角度が直角になるよう３点の位置を定
めることにより、一層安定して支持をすることが出来
る。これは、弁体板状部材１１が本実施例のように単純
な円盤状の場合、円周をほぼ３等分するような位置に足
部を設けることで容易に実現できる。

【００３８】本実施例における足部の肉厚は、弁座２０
の内径９．８ｍｍに対して０．５ｍｍが好適であり、肉
厚の許容範囲は０．１〜１ｍｍの範囲である。

【００３９】また、足部は図２（ａ）に示すように弁座
２０に対して、フラットとなる面で接するような先端形
状をなしているが、変形例としては図３（ａ）、（ｂ）
に示すように、先端形状を尖状にしたもの４１、Ｒを付
けたもの４２がある。

【００４０】以上の話においては、図１に示すような、
インク供給口が単純な開口である場合を想定し、弁を構
成する要素として、弁体と弁座を挙げたが、インク供給
口がここで説明した弁座のような形状の場合は、弁を構
成する要素は弁体だけで構わない。

【００４１】次に、本発明のインクタンク用結合機構に
ついて図１、図６、及び図７を用いて説明する。

【００４２】図１は本発明の一実施例にかかる結合構造
の分解斜視図、図６（ａ）、（ｂ）は、本発明の一実施
例にかかる結合機構の模式的概略図であり、該結合機構
はインクタンクのインク供給口に設けられるものであ
る。また、図７は本結合機構を構成する圧接体６１の模
式的概略図である。

【００４３】図６（ａ）に示すように、結合機構は、弁
体１０及び弁座２０により構成される弁と、圧接体６１
とにより構成されている。ここで、弁は図２（ａ）に示
すものと同一のものであり、圧接体６１は図７に示すよ
うに繊維密度が粗の不織布Ａ６２、及び繊維密度が密の
不織布Ｂ６３により構成されている。前記２種類の不織
布はつば部（不織布溶着部）６４で溶着され、圧接体６
１は圧接体のつば部６４と弁座のつば部２３を、繊維密
度が密の不織布の方が内側に来るように溶着することで
弁と一体化している。なお、繊維密度が密の不織布Ｂ６
３の中央部は、インクを確実に供給するために、複数の
連通穴６５を有している。

【００４４】本実施例では、圧接体６１は、不織布Ａに
ポリプロピレン不織布を、不織布Ｂにポリエチレン、ポ
リプロピレン混合不織布を用い、この２種類の不織布を
超音波溶着し、この時同時に超音波成形を行うことで図
７に示す形状に成形している。また、弁体１０及び弁座
２０は図２（ａ）に示す弁の実施例と同様、ポリエチレ
ン樹脂を用いている。

【００４５】既に述べた本実施例の弁は、弁体１０と弁
座２０だけで十分弁としての機能を果たすものである
が、前記弁に圧接体６１を溶着し、結合機構とすること
で、インクの蒸発速度を抑え、かつ急激な環境の変化に
対しても、弁体１０が弁座２０より脱落することはな
く、さらに、記録手段側のインク供給管１００の形状に
対する制限の少ない、インクタンクの供給口の結合部を
提供することができる。以下、この２つの効果の説明を
行う。

【００４６】まずはじめに、インクの蒸発速度を抑え、
かつ急激な環境の変化に対する対応について、図６
（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。

【００４７】既に述べたように、圧接体のつば部６４は
弁座のつば部２３と溶着されている。圧接体６１と弁座
２０を溶着することでインクタンクの口元の密閉性が向
上し、インク漏れを防ぐことができる。

【００４８】本実施例では圧接体６１と弁座２０とは超
音波溶着により溶着されているので、通常の溶着に比
べ、口元の密閉性はより向上している。圧接体により弁
座が覆われていることにより、弁座の開口部付近は、弁
座と弁体がある場合に比べて更にインクが蒸発しにくく
なっている。弁体１０と圧接体６１は、記録手段が結合
しない状態では接しないように設けられているので、毛
管力によりインクが外に漏れ出ることもない。

【００４９】また、圧接体のつば部６４は超音波溶着の
際に固化し、インクを通さなくなるので、圧接体中心部
のみをインクが通過し、圧接体溶着部（円周部）からの
インク漏れを防ぐことができる。

【００５０】さらに落下などの急激な外部衝撃を受ける
場合や、インクタンクのインク収容部に空気が混入し、
混入した空気が外部の急激な温度変化により膨張するよ
うな特殊な場合には、弁のみでは弁体１０がはずれ、イ
ンクが外に漏れる恐れがある。しかし、本実施例におい
て圧接体６１は、弁座２０の凹部を塞ぐ形で、弁体１０
に接しないように設けられており、弁体１０の装着方向
と逆方向の動きを規制している。したがって、上記のよ
うな環境の急激な変化に対しても弁体１０ははずれるこ
とはなくなり、また、圧接体６１は不織布により構成さ
れているので、外に漏れたインクを吸収し、インクの飛
散を防止することができる。

【００５１】次に、本結合機構に求められる、記録手段
側のインク供給管の形状に対する制限について説明す
る。

【００５２】インクタンクと記録手段との結合部は、イ
ンクが漏れ出ることのないように結合する必要があるた
め、通常、記録手段側の結合部分であるインク供給管１
００は、複雑な形状が要求されることが多い。しかし、
本実施例の結合構造では、インク供給管１００は弁座２
０の凹部より径が小さければ、結合部の圧接体６１によ
り弁座２０と供給管１００との隙間が埋められるので、
漏れのない、安定したインク供給が実現できる。このと
き同時に、供給管１００により押圧されている圧接体６
１の中央部は、他の部分に比べ圧縮されるため、毛管力
が高められる。したがって、インク供給管１００に押圧
されることで圧接体６１が弁体１０に接し、弁体１０が
変形してインク流路が形成されると、この部分を通過す
るインクは確実にインク供給管１００から記録手段へと
供給される。

【００５３】さらに、記録手段側のインク供給管１００
が、圧接体中央部のどの部分を押圧していても、圧接体
６１を介して弁体１０に力を加えるために、弁体１０に
効率よく力が加わり、弁体１０は確実に栓部材１３をイ
ンク収容部に挿入する形で変形することができる。

【００５４】本発明の結合構造の圧接体６１は、１種類
の材料により構成しても良く、弁座２０に超音波溶着で
きるものであればより望ましい。しかし、本実施例では
圧接体６１を繊維密度の異なる２種類の不織布から構成
することで、それぞれの不織布に機能を分離させてい
る。具体的には、繊維密度が密の不織布Ｂの方が内側に
来るように弁座２０と溶着することで、圧接体６１の形
状を弁座２０に溶着しやすい形状に整え、弁座２０との
溶着をより確実なものにし、また、繊維密度が粗の不織
布Ａを外側に配置することで、インク漏れをより確実に
防いでいる。本実施例においては、繊維密度が密の不織
布Ｂにポリエチレン、ポリプロピレンの混合不織布を、
繊維密度が粗の不織布Ａにポリプロピレン不織布を用
い、弁座２０にはポリエチレン樹脂を用いているので、
不織布どうし、および繊維密度が密の不織布Ｂと弁座２
０との超音波溶着が可能となっている。

【００５５】次に、本発明の結合機構を有するインクタ
ンクについて図８を用いて説明する。

【００５６】図８は、本発明の一実施例にかかる結合機
構を有するに最適なインクタンクの構造の模式的概略図
であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は底面図を示してい
る。ブロー成形によりインクタンク内壁と外壁を同時に
一工程で成形された容器の一実施例として以下説明す
る。

【００５７】図８に示されるインクタンク７０は、外
壁、内壁、密着部、空気取入れ口、及び結合機構により
構成されている。インクは内壁に囲まれた領域であるイ
ンク収容部に充填されている（以下、この状態のことを
初期状態と表記する）。

【００５８】内壁７２は、インクがインクタンク７０に
接続されている不図示の記録ヘッドから吐出されると
き、インク収容部からインクを前記記録ヘッドに送ると
きに発生する微小な力により変形され、また、このとき
の内壁の弾性力により、記録手段に供給されるインク流
れに対して適正な背圧（以下、負圧と称する）を与え、
インクを保持することができる。一方、外壁７１は内壁
７２に比べて十分厚く、外部から圧力をかけられてもほ
とんど変形することはない。この外壁はインク収容部に
収容されているインクが不用意な内壁の変形によって外
部に漏れることがないようインク収容部を保護してい
る。したがって、それぞれの壁に用いられる材質として
は、内壁を耐インク性を持つものとし、外壁を耐衝撃性
等を持つものとすることが望ましい。

【００５９】本実施例では、外壁の厚みを１mmとし、内
壁の厚みを２００μmとして、内壁の表面積を約４０cm
２になる様に設定した。外壁の材質にはハイインパクト
ポリスチレン樹脂、内壁の樹脂にはハイインパクトポリ
スチレン樹脂よりも弾性率の低いポリエチレン樹脂を用
いている。

【００６０】インクタンクの外壁７１とインクタンク内
壁７２とは空間を隔てて配置されるように構成され、該
空間には空気が入っている。この空間は、初期状態では
微小なものであり、この時、インクタンクの内壁は、外
壁７１の形状に沿って、外壁７１の隅部に対応した位置
に内壁７２の隅部がくるように成形されている。

【００６１】したがって、初期状態において、インクタ
ンク外壁７１に対してインクタンク内壁７２がほぼ相似
形となり、インクタンク内壁７２を筐体となるインクタ
ンク外壁７１の形状に所定範囲の間隔で沿わせることが
できる。すなわち、従来の筐体内部に袋状容器を収容し
た場合にみられたデッドスペースを実質的になくすこと
ができ、インクタンク外壁内の単位体積あたりのインク
収容量を多くする（インク収容効率を高くする）ことが
できる。

【００６２】７３はインク供給口で、記録手段との接続
部分であり、既に説明した本発明の弁または結合構造の
いずれかが採用されている。弁、結合機構のいずれの場
合においても、弁座２０はインクタンク内壁と同一材料
により構成され、インク収容部と弁座２０は超音波溶着
により確実に接合されている。また、この部分におい
て、内壁と外壁は接合されている。本実施例では弁座２
０及び弁体１０からなる弁に圧接体６１を組み合わせた
結合構造７６を採用した場合を示す。

【００６３】インク供給口７３に、本発明の結合機構７
６を取りつけることにより、インクタンクのインク保持
機能を更に強め、急激な環境の変化に対してインクが漏
れることや、インクの蒸発を防ぐことができる。また、
本発明の結合機構を用いることで、記録手段側のインク
供給管１００は、弁座２０の径より小さいものであれば
よく、供給管１００の設計の自由度を高めることができ
る。

【００６４】さらに、インク供給口に弁座２０を超音波
溶着することにより、インクタンクの密閉性を増し、イ
ンク供給口の記録手段との接続性を高めるだけでなく、
供給口付近の内壁の形態を保持し、形態安定性を向上さ
せることができる。また、インクの消費に伴う内壁の変
形の際には、内壁は弁座２０を支持部材の一つとして安
定に変形することが可能で、さらに弁のところで既に説
明したように、弁体の栓部材１３がインク収容部に挿入
される形で記録手段のインク供給管１００と接続される
ので、内壁がインク供給口内部を塞ぐことによって生じ
るインク流路の遮断の恐れが無く、安定してインクを供
給することが可能である。

【００６５】７４は内壁７２が外壁７１に固定される密
着部（内壁支持部）であり、ダイレクトブロー成形時に
内壁７２が外壁７１に密着される部分を利用して、内壁
７２を支持している。

【００６６】従って、インク収容部に収容されたインク
が初期状態から消費されて、インクタンク内容積が収縮
した時には、インク供給口部７３と支持部７４によりイ
ンク収容部７２が支えられることになる。これにより、
インクタンク内壁７２の不規則な変形を規制し、安定し
た負圧発生を達成することが可能となる。

【００６７】本実施例では、ダイレクトブロー成形法に
より成形されているために、内壁支持部を支持部７４及
びインク供給口部７３の複数箇所に設けることが容易に
実現可能であるが、内壁支持部は必ずしも複数箇所に必
要なものではない。インク使用時の内壁の不規則な変形
を規制することができれば、内壁支持部は支持部７４が
なく、インク供給口部７３のみという構成でも構わな
い。

【００６８】そして７５は、内壁７２が内部のインクの
消費に伴って体積が減少し変形した場合に、内壁７２と
外壁７１の間へ空気を導入するための取り入れ口であ
る。本実施例では、内壁７２に外壁７１との接着性の低
い材質を選択しているので、支持部材７４部分に外力を
加える事で外壁７１から内壁７２を容易に剥離させるこ
とができる。この時、外壁には剥離した部分に微小な隙
間が生じるので、この隙間を空気取り入れ口７５として
用いている。

【００６９】この場合、内壁７２は外壁７１とは剥離し
ているが、剥離した時にできる隙間は数μｍ〜数十μｍ
程度の極めて微小なものであるため、内壁７２は外壁７
１に支持されている状態は変わらない。

【００７０】前記隙間の形成方法としては、異なる材料
により外壁７１と内壁７２を作ることによる残留応力等
を利用して、前述したように内壁７２を外壁７１から剥
離させてもよい。ここで重要なのは、後述するブロー成
形において、一体成形される外壁と内壁を剥離させる工
程の際に、同時に大気取り入れ口を設けることである。

【００７１】もちろん、本実施例のように外力をかける
ことによって作られる密着部７４の隙間を用いなくと
も、インクタンクの外壁７１の任意の位置に穴を開ける
ことによって、空気取り入れ口７５としてもよい。

【００７２】上記のような結合機構を有するインクタン
クを製造する製造方法として、本実施例ではブローイン
グエアーを用いるブロー成形を採用した。

【００７３】これは、インクタンクを構成する壁を実質
的に延伸していない、即ち配向性を有しない樹脂で構成
するためであり、これにより、特定方向に対して裂けに
くく、インク収容部を構成するインクタンク内壁をどの
方向に対してもほぼ均一な負荷に耐えられるようにして
いる。従って、特にある程度インクを消費した状態でイ
ンクタンク内壁により収容されたインクがどの方向に揺
動しても確実にインクタンク内壁はインクを保持するこ
とができ、総合的なインクタンクの耐久性を向上させて
いる。ここでは、ダイレクトブロー成形方法による加工
について、より詳細に説明する。

【００７４】図９（ａ）〜（ｄ）のそれぞれは、本実施
例のインクタンク製造工程を示す図であり、図１０はイ
ンクタンク製造手順を示すフローチャートである。

【００７５】図９中、８１は内壁樹脂を供給する主アキ
ュムレータ、８２は内壁樹脂を押し出す主押出機、８３
は外壁樹脂を供給する副アキュムレータ、８４は外壁樹
脂を押し出す副押出機である。これらにより供給される
内壁樹脂および外壁樹脂はリング８５を介してダイ８６
に供給され、これらが一体となったパリソン８７が形成
される。該パリソン８７は、図９（ｂ）〜図９（ｄ）に
示すようにパリソン８７を挟み込む金型８８および上部
よりエアを注入するエアノズル８９により成形加工され
る。

【００７６】インクタンク製造手順について、図９およ
び図１０を参照して説明する。

【００７７】内側樹脂および外側樹脂の供給が行われ
（ステップＳ９０１、Ｓ９０２）、パリソン８７が押し
出される（ステップＳ９０３）。次に、パリソン８７に
対して、これを挟むように配置された金型８８が図９
（ｂ）に示す状態から図９（ｃ）に示す状態となるよう
に移動してパリソン８７を挟み込む（ステップＳ９０
４）。続いて、図１０（ｃ）に示すようにエアノゾル８
９よりエアの注入がなされて金型８８に合った形状にブ
ロー成形される（ステップＳ９０５）。

【００７８】この後、前述したように内壁と外壁とで熱
収縮率の異なる材料を用いるか、冷却後に外力を加える
等の方法により、内壁と外壁の剥離を行うが、この時、
同時に大気連通口も設けることができる。

【００７９】この後、弁座２０を超音波溶着して（ステ
ップＳ９０７）、真空引きを行った後に（ステップＳ９
０８）、インクを注入し（ステップＳ９０９）、弁体１
０を取りつける。そして、最後に圧接体６１を超音波溶
着する（ステップＳ９１１）。

【００８０】インクタンク内にインクを注入する時は、
インク収容部を、真空にて吸引した後、初期状態の内壁
内の体積の約９０％〜９５％の量を注入する。このよう
にすることで、内壁と外壁の剥離を完全にするだけでな
く、インクタンクの置かれる環境の変化に対応させる為
であり、この事により外力、温度変化、気圧の変化から
インクが外部に漏れる事を防ぐ助けをしている。さら
に、インクタンク使用時の最初の時点から、適切な静負
圧を得ることが容易に実現可能とすることができる。

【００８１】ブロー成形では、パリソン８７は粘性があ
る状態で加工されるため、内壁樹脂、外壁樹脂ともに配
向性を持たないものとなる。ブロー成形を用いることに
より、製造時の工程数の減少と、部品点数を少なくした
こと等による歩留まりの向上だけでなく、図８に示した
ように、インクタンク外壁７１の形状に沿って、外壁７
１の隅部に対応した位置に内壁７２の隅部がくるように
内壁７２の形状を容易に作ることができる。

【００８２】次に、図８に示したインクタンクをインク
ジェット記録装置に搭載する場合を説明する。図１１
（ａ）に本発明のインクタンクと接続可能な記録手段で
ある記録ヘッドの概略図を示し、図１１（ｂ）に、この
記録ヘッドとインクタンクとの接続状態における断面概
略図を示す。

【００８３】図１１（ａ）において、１０１は記録手段
としての記録ヘッドユニットであり、フルカラー印刷が
可能なように、ブラック、イエロー、シアン、マゼンタ
各色用の記録ヘッドが一体的な構成となるように組み立
てられている。１００は、それぞれの記録ヘッド部にイ
ンクを導入するためのインク導入部としてのインク供給
管であり、このインク供給管１００端部には気泡やゴミ
をトラップするためのフィルタ１０２が設けられてい
る。

【００８４】この記録ヘッドユニット１０１に対して前
述したインクタンク７０を装着する場合、図１１（ｂ）
に示したように、インク供給管１００がインクタンク７
０に設けられた弁７６に接続されることによりインク供
給が可能となる。

【００８５】そして、インクタンク装着後には不図示の
記録装置に設けられた回復手段等により記録ヘッド側に
インクタンク内部のインクを導入し、インク連通状態が
形成される。この後、印字動作中には記録ヘッドに設け
られたインク吐出部１０３からインクが吐出され、イン
クタンク内に保持されたインクが消費されることにな
る。

【００８６】最後に、図８に示したインクタンクを搭載
して記録を行うインクジェット記録装置の説明を行う。
図１２に、本発明の一実施例にかかるインクタンクを搭
載するインクジェット記録装置の概略図を示す。

【００８７】図１２において、ヘッドユニット１０１及
びインクタンク７０は、インクジェット記録装置本体に
キャリッジ不図示の位置決め手段によって固定支持され
るとともに、該キャリッジに対してそれぞれ着脱可能な
形で装着される。

【００８８】駆動モータ５０１３の正逆回転は駆動伝達
ギア５０１１、５００９を介してリードスクリュー５０
０４に伝達され、これを回転させ、またキャリッジはリ
ードスクリュー５００４の螺旋溝５００５に係合するピ
ン（不図示）を有する。これによって、キャリッジは装
置長手方向に往復移動される。

【００８９】５００２は記録ヘッドユニット内の各記録
ヘッドの前面をキャップするキャップであり、不図示の
吸引手段によりキャップ内開口を介して記録ヘッドの吸
引回復を行うために用いられる。キャップ５００２はギ
ア５００８等を介して伝達される駆動力により移動して
各記録ヘッドの吐出口面を覆うことができる。キャップ
５００２の近傍には、不図示のクリーニングブレードが
設けられ、このブレードは図の上下方向に移動可能に支
持されている。ブレードは、この形態に限られず、周知
のクリーニングブレードが本例に適用できることは言う
までもない。

【００９０】これらのキャッピング、クリーニング、吸
引回復は、キャリッジがホームポジションに移動したと
きにリードスクリュー５００５の作用によってそれらの
対応位置で所望の処理が行えるように構成されている
が、周知のタイミングで所望の動作を行うようにすれ
ば、本例にはいずれも適応できる。

【００９１】キャリッジに装着された記録ヘッドユニッ
トの接続パッド４５０２は、キャリッジに設けられた接
続板５０３０が所定軸廻りに回動することにより、その
接続パッド５０３１と接続し、電気的接続がなされる。
この接続にはコネクタを用いないため、記録ヘッドに不
要な力が作用しない。

【００９２】上記のインクタンク、インクタンクを記録
ヘッドに搭載する場合、及びインクタンクを搭載するイ
ンクジェット記録装置の説明においては、内壁と外壁を
有し、インク消費の際に内壁が変形する、２重壁構造の
インクタンクを用いて説明を行ったが、本発明の弁構造
の適用できるインクタンクはこれに限られるものではな
く、負圧発生手段として、内部に吸収体を有するインク
タンクにおいても同様の効果が得られる。

【００９３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の弁体を用
いることで、インクタンクの結合部に求められる条件、
即ち記録手段とインクタンクの結合時及び非結合時に、
インクタンクの姿勢にかかわらずインク漏れを防ぎ、結
合時において安定してインクを供給し、さらに、結合と
非結合をくり返し行う場合においても、その都度結合時
及び非結合時に求められる条件を満たすことができる。

【００９４】また、本発明の弁を用いることで、インク
タンクのインク供給口が単純な開口の場合にも、結合部
に要求される条件を満たす弁を提供することができる。

【００９５】また、本発明の結合構造を用いることで、
上記の弁の効果の他に、急激な環境の変化に対しても、
弁体が弁座より脱落することはなく、かつ記録手段側の
インク供給管の形状や挿入方向に対する制限の少ない、
インクタンクの供給口の結合部を提供することができ
る。さらに、圧接体と弁座内部に囲まれる領域を密閉系
に近い状態とすることで、該領域の湿度を大気中より高
くし、インクタンク部からのインクの蒸発を妨げる効果
を有することができる。

【００９６】また、このような結合構造を有するインク
タンクを用いることで、上述した結合機構それぞれの効
果の他に、記録手段とインクタンクとの結合時におい
て、弁体栓部材が弁座の開口部よりインクタンクのイン
ク収容部側に挿入されることにより、インク収容部のイ
ンク供給口付近に吸収体を用いているインクタンクにお
いては、供給口付近の吸収体が圧縮され、毛管力が高ま
ることにより、結合時にインク供給口付近のインク流れ
を良くすることができる。一方、インク収容部が袋状の
もので構成されている場合には、インク収容部がインク
消費に伴い収縮した際に、収容部を構成する袋状のもの
が弁体及び弁座に張付くことによる、流路閉鎖を防ぐこ
とができる。さらに、インクタンクの結合機構を、イン
ク収容部と同一材料で形成することで、使用後のインク
タンクを回収し、材料を容易に分別し、原料として再利
用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る結合機構の分解斜視図
である。

【図２】本発明の一実施例に係る弁の模式的概略断面図
であり、（ａ）は記録ヘッドとインクタンクが結合して
いない場合、（ｂ）は記録ヘッドとインクタンクが結合
している場合を示す。

【図３】（ａ）、（ｂ）は本発明の一実施例に係る弁の
弁体円周部の足部の変形例を示す概略断面図である。

【図４】（ａ）、（ｂ）は本発明の一実施例に係る弁の
弁体突起部の変形例を示す概略断面図である。

【図５】（ａ）、（ｂ）は本発明の実施例の弁の弁座及
び弁体の変形例を示す概略断面図である。

【図６】本発明の一実施例に係る結合機構の模式的概略
断面図であり、（ａ）は記録ヘッドとインクタンクが結
合していない場合、（ｂ）は記録ヘッドとインクタンク
が結合している場合を示す。

【図７】本発明の実施例の結合機構に用いた圧接体の模
式的概略図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は底面図で
ある。

【図８】本発明の実施例に係る二重構造を有するインク
タンクの模式的概略断面図であり、（ａ）は断面図、
（ｂ）は底面図である。

【図９】（ａ）〜（ｄ）のそれぞれは、本発明の実施例
のインクタンク製造工程を示す図である。

【図１０】本発明の実施例に係るインクタンク製造手段
を示すフローチャートである。

【図１１】（ａ）は、本発明のインクタンクを接続可能
な記録ヘッドを示す概略斜視図であり、（ｂ）は、この
記録ヘッドとインクタンクとの接続状態を示す概略断面
図である。

【図１２】本発明の一実施例にかかるインクタンクを搭
載するインクジェット記録装置を示す概略図である。

【図１３】（ａ）、（ｂ）は、従来のインクタンクの弁
を示す概略図である。

【符号の説明】

１０ 弁体 １１ 板状部材 １２，４１，４２，５１，５４ 支持部材 １３，４３，４５ 栓部材 １４ 連通溝 １５ａ，４４ａ，４６ａ インク流通部 １５ｂ，４４ｂ，４６ｂ 封止部 １６ 連通孔 ２０，５２，５５ 弁座 ２１ 凹部の底面 ２２ 開口部 ２３ つば部 ３１ 空間 ３２ 微小空隙 ３３ 空隙 ３４ 隙間 ６１ 圧接体 ６２ 不織布Ａ ６３ 不織布Ｂ ６４ 圧接体のつば部 ６５ 連通穴 ７０，１１０，１１５ インクタンク ７１ 外壁 ７２ 内壁 ７３ インク供給口 ７４ 密着部（内壁支持部） ７５ 空気取り入れ口 ７６ 弁 ８１ 主アキュムレータ ８２ 主押出機 ８３ 副アキュムレータ ８４ 副押出機 ８５ リング ８６ ダイ ８７ パリソン ８８ 金型 ８９ エアノズル １００ 供給管 １０１ 記録ヘッドユニット １０２ フィルタ １０３ インク吐出部 １１１ 弾性気密保持部材 １１２，１１６ 栓 １１３，１１７ バネ材 １１４，１１８ インク供給口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−254138（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−229137（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−9546（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−6777（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−169240（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−25020（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/175

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクジェットヘッドと連結可能なイン
   ク供給部を有したインクタンクの前記インク供給部に設
   けられたインク供給用開口に対して配される弁体であっ
   て、 弾性変形可能な略平板からなる板状部材と、 該板状部材の略中央部に該平板に直交して設けられる棒
   状の栓部材と、 前記板状部材の前記栓部材と同一面の周辺部に配設さ
   れ、前記板状部材を前記インクタンクに対し支持する支
   持部材と、を備えており、 前記栓部材は、その端部に前記インク供給用開口に挿入
   されるとともに、前記板状部材に平行な切断面における
   断面積が該栓部材の他の部分よりも大きく、かつインク
   供給用開口に挿入した際に該開口との間にわずかな隙間
   を形成可能な封止部を有し、 前記隙間に保持されるインクのメニスカスにより、前記
   弁体が前記インクタンクに保持されることを特徴とする
   弁体。
2. 【請求項２】 前記弁体の板状部材が前記記録手段と連
   通する際に前記インク供給口側に向かって弾性変形し、
   栓部材の封止部が前記インク供給用開口からインク収容
   部内に挿入され、該封止部より断面積の小さい栓部材と
   開口部との隙間によりインク流路を形成し、 前記記録手段と結合していないときには少なくとも前記
   弁体の板状部材の弾性力が開放されることによりインク
   流路が閉ざされることを特徴とする請求項１に記載の弁
   体。
3. 【請求項３】 前記栓部の封止部以外の領域に、インク
   が導通可能な溝を有することを特徴とする請求項１に記
   載の弁体。
4. 【請求項４】 前記支持部材は前記栓部材より短い柱状
   部材であることを特徴とする請求項１ないし請求項３の
   何れか１項に記載の弁体。
5. 【請求項５】 インクジェットヘッドと連結可能なイン
   ク供給部を有したインクタンクの、前記インク供給部に
   設けられたインク供給口に対して配される弁であって、 前記インク供給口との接続部と記録手段へのインク供給
   可能な開口部とを持つ 弁座と、 弁座の開口部を実質的に塞ぐ弁体と、を有し、 該弁体は、弾性変形可能な略平板からなる板状部材と、
   該板状部材の略中央部に該平板に直交して設けられる棒
   状の栓部材と、前記板状部材の前記栓部材と同一面の周
   辺部に配設され、前記板状部材を前記インクタンクに対
   し支持する支持部材と、を備えており、 前記栓部材は、その端部に前記インク供給用開口に挿入
   されるとともに、前記板状部材に平行な切断面における
   断面積が該栓部材の他の部分よりも大きく、かつインク
   供給用開口に挿入した際に該開口との間にわずかな隙間
   を形成可能な封止部を有し、 前記隙間に保持されるインクのメニスカスにより、前記
   弁体が前記インクタンクに保持されることを特徴とする
   弁。
6. 【請求項６】 前記弁座の形状は略凹型であり、該凹部
   内部に前記弁体板状部材が存在することを特徴とする請
   求項５に記載の弁。
7. 【請求項７】 前記弁座に弁体板状部材の周辺部を支持
   する部分を有することを特徴とする請求項６に記載の
   弁。
8. 【請求項８】 前記弁座の上部を覆う、繊維部材からな
   る圧接体をさらに備えることを特徴とする請求項５ない
   し請求項７の何れか１項に記載の弁。
9. 【請求項９】 前記圧接体は、２種以上の不織布を超音
   波成形及び超音波溶着して形成されることを特徴とする
   請求項８に記載の弁。
10. 【請求項１０】 インクを内部に収容可能なインク収容
    部と、 記録手段と連通し、該記録手段にインクを供給し、記録
    手段との結合機構を有するインク供給口とを備えるイン
    クタンクであって、 前記インク供給口との接続部と記録手段へのインク供給
    可能な開口部とを持つ弁座と、 弁座の開口部を実質的に塞ぐ弁体と、を有し、 該弁体は、弾性変形可能な略平板からなる板状部材と、
    該板状部材の略中央部に該平板に直交して設けられる棒
    状の栓部材と、前記板状部材の前記栓部材と同一面の周
    辺部に配設され、前記板状部材を前記インクタンクに対
    し支持する支持 部材と、を備えており、 前記栓部材は、その端部に前記インク供給用開口に挿入
    されるとともに、前記板状部材に平行な切断面における
    断面積が該栓部材の他の部分よりも大きく、かつインク
    供給用開口に挿入した際に該開口との間にわずかな隙間
    を形成可能な封止部を有し、 前記隙間に保持されるインクのメニスカスにより、前記
    弁体が前記インクタンクに保持されることを特徴とする
    インクタンク。
11. 【請求項１１】 前記インクタンクは、インクを収容可
    能な空間を形成するための内壁と、該内壁を覆う外壁と
    を有し、外壁の形状に沿って外壁の隅部に対応した位置
    に内壁の隅部を有することを特徴とする請求項１０に記
    載のインクタンク。
12. 【請求項１２】 前記弁座と前記圧接体及び前記内壁と
    は同材料からなることを特徴とする請求項１０に記載の
    インクタンク。
13. 【請求項１３】 前記インク収容部にインクを収容した
    ことを特徴とする請求項１０ないし請求項１２の何れか
    １項に記載のインクタンク。
14. 【請求項１４】 請求項１０に記載のインクタンクと、 該インクタンクのインク供給口に着脱自在に接合される
    インクジェットヘッドとを備えたインクジェットカート
    リッジ。