JP3712055B2 - インクカートリッジ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、印刷信号に対応してインク滴を吐出する記録ヘッドにインクを適正な負圧状態で供給するインクカートリッジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録装置は、通常、記録用紙の紙幅方向に往復動するキャリッジに印刷信号に対応してインク滴を吐出するインクジェット記録ヘッドを搭載して、外部のインクタンクから記録ヘッドにインクを供給するように構成されている。このようなインクタンク等のインク貯蔵容器は、小型の記録装置にあっては取り扱いの便を考慮してキャリッジに着脱可能に搭載できるように構成されている。
【０００３】
このようなインク貯蔵容器は、通常、記録ヘッドからのインクの漏れ出しを防止するため、多孔質材を収容し、この多孔質材にインクを含浸させて毛細管力によりインクを保持するように構成されている。
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。
【０００４】
このような傾向に対応するためには、望ましくはインク貯蔵容器に収容するインク量を増量する必要があり、多孔質材の体積が増大する。しかしながら、多孔質材の毛細管力でインクを保持するには、高さ、つまり水頭に限界があるため、底面積を増加させて体積を大きくせざるを得ず、キャリッジのサイズが大きくなり、結果として記録装置が大型化するという問題がある。
【０００５】
もとより、平均孔径が小さい多孔質材を用いてインクの保持力を上げることも考えられるが、インクの流れに対する流体抵抗が大きくなり、記録ヘッドのインク消費量に対応して安定にインクを供給することが困難となるばかりでなく、インク供給口から離れた領域のインクを記録ヘッドに確実に供給することが困難となり、結果としてインク貯蔵容器のインクが消費し切れなくなり、無駄が生じるという新たな問題が生じる。
このような問題を解消するため、特開平8-174860号公報に見られるように、上部にインク貯蔵室を配置するとともに、インク貯蔵室とインク供給口との間に、常時閉弁状態を維持し、また記録ヘッドのインク消費による負圧により開弁する膜弁を配置したインク貯蔵容器が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
これによれば、膜弁によりインクの漏れ出しを防止できるため、収容できるインク量を増大することができるものの、記録ヘッドで使用されるインク量に見合うインクをスムーズに供給するため、インク貯蔵領域が大気連通口を通じて大気に連通されているため、インクの消費に伴って外部からインクに塵埃等の異物が浸入し、膜弁の開閉動作や、記録ヘッドの動作に悪影響を与える。
これを防止しようとして塵埃等の異物の除去が可能なフィルタを膜弁の上流側に挿入すると、流路抵抗が増加して記録ヘッドへのインクの供給が阻害されたり、また顔料を含むインクにあっては粒径によっては顔料がフィルタにより補足されて濃度が変化する等の問題がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、インク流路に途中に配置されるフィルタによる不都合を無くして、インクを記録ヘッドに確実に供給することができるインクカートリッジを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような課題を達成するために本発明においては、インク収容室とインク供給口との間にフィルタ、及び差圧弁機構を配置し、インク供給口の負圧が一定以上に高まった時点で前記差圧弁機構を開弁させてインク収容室のインクをインク供給口に流出させるインクカートリッジにおいて、前記インク収容室が、前記フィルタの細孔よりも小さい細孔を備えた通気性フィルムを介して大気に連通され、前記通気性フィルムから前記インク収容室に至る流路の途中に、常時閉弁状態を維持し、記録装置に装着された時点で開弁する弁機構が配置されている。
【０００８】
【作用】
記録ヘッドのノズル開口を目詰まりさせるような外部から浸入する塵埃を通気性フィルムにより除去できるため、インク流路に配置するフィルタとして、製造時にまぎれ込む比較的大きな異物や、また印刷中に発生する気泡の除去が可能な目の粗いものを使用しても、印刷に障害を招くことがない。
【０００９】
【発明の実施の形態】
そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例に基づいて説明する。
図１（イ）、（ロ）は、それぞれ本発明のインクカートリッジの一実施例の外観を示すものであって、カートリッジ１は、一方の面が開口した扁平な矩形状の有底箱型の容器本体２と、この開口を封止する蓋体３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の、長手方向の一方に偏するようにインク供給口４が、上部の側方にはそれぞれ係止部材５、６が容器本体２と一体に形成されている。
【００１０】
図２（イ）、（ロ）は、同上インクカートリッジを構成する容器本体２の一実施例を、その表裏の構造で示すものであって、容器本体２の内側には、略水平方向、より詳細にはインク供給口４の側が若干下方となるように延びる壁１０により上下に分割されている。
【００１１】
下部領域には第１のインク収容室１１が、また上部は、壁１０を底面とするように容器本体２の壁１２と一定の間隙を持たせて大気連通路１３を形成するように枠部１４により区画されている。枠部１４は、底部に連通口１５ａが形成された垂直な壁１５により分割され、一方の領域を第２のインク収容室１６として、また他方の領域を第３のインク収容室１７として形成されている。
【００１２】
第１のインク収容室１１に対向する領域には、第２のインク収容室１６と容器本体２の底面２ａとを接続する吸い上げ流路１８が形成されている。吸い上げ流路１８は、記録ヘッドでのインク消費量に対応できる程度の断面積に形成され、その下端に第１のインク収容室１１に開口し、かつ毛細管力によりインクを保持できる吸い込み口１８ａが、また上端が第２のインク収容室１６の底部に連通するように流出口１８ｂが開口するように形成されている。
【００１３】
吸い上げ流路１８の吸い込み口１８ａの近傍には連通口１９ａ、１９ｂを備えた壁１９が形成されている。この吸い上げ流路１８は、容器本体２の表面に凹部１８ｃ（図２（ロ））を形成し、この凹部１８ｃを遮気性のフィルム９５（図４、図５）により封止することにより構成されている。
【００１４】
第３のインク収容室１７は、枠部１４の上面１４ａと一定の間隙を隔てて壁２２、２４、２６により、また第４のインク収容室２３は壁１０、２４、２６、２７により区画されている。壁２２に連続して差圧弁収容室３３（図５）の裏面に連通する流路が壁２４により区画されている。
【００１５】
壁２４の下部には壁１０との間に連通口２６ａを備えた区画壁２６が、また下部に連通口２７ａを備えた区画壁２７を設けて枠部１４との間にインク流路２８が形成されている。インク流路２８の上部は、フィルタ室となる貫通穴２９を介してカートリッジ１の表面側に連通している。この貫通孔２９には多孔質材からなるフィルタ５５（図４）が挿入されている。このフィルタは、後述する通気性フィルム９８（図５）の細孔よりも粗いものが選択されている。たとえば顔料成分を含むインクを使用する場合には、顔料を通過させることができ、かつ気泡を補足できる程度の細孔が形成されたものが選択される。なお、図中符号２ｂは、記憶手段７を収容する凹部を示す。
【００１６】
貫通穴２９は、図３に示したように壁２７に連続するように形成された壁３０により分離され、凹部３０ａを介してインク流路２８の上端に連通し、容器本体２の表面側の水滴形の凹部３０ｂを介して壁２４により区画された流路の、上部の凹部２４ａに連通されている。
【００１７】
差圧弁収容室３３の下部とインク供給口４とは、容器本体２の表面に形成された凹部３５と、この凹部３５を覆う遮気性フィルム９５とからなる流路により接続されている。
【００１８】
また、容器本体２の表面には、可及的に流路抵抗が高くなるように蛇行する細溝３６と、これの周囲に幅広の溝３７と、第２のインク収容室１６に対向する領域に矩形状の凹部３８が形成されている。矩形状の凹部３８にはさらに一段下がった位置に枠部３８ａと離散的にリブ３８ｂが形成され、この枠部３８ａで固定するように撥インク性と通気性とを備えた通気性フィルム９８（図５）を張設して大気通気室が区画形成されている。通気性フィルム９８は、記録ヘッドの記録動作に影響を与える塵埃を除去できる程度の細孔が形成されたものが選択されている。
【００１９】
凹部３８の底面には貫通穴３８ｃが形成されていて、第２のインク収容室１６の壁３９で区画された細長い領域３９ａ（図２（イ）、図３）に連通されている。また凹部３８の、通気性フィルム９８よりも表面側の領域には細溝３６の一端３６ａが連通している。領域３９ａの他端は、ここに形成された貫通穴４０、容器本体２の表面に形成された溝４１、及び貫通孔４１ａを介してバルブ収容室８に連通されている。
【００２０】
一方、バルブ収容室８の裏面には凹部４３が形成され、その先端に第２のインク収容室１６の近傍に開口する貫通孔４３ａが形成されている。これら凹部４３から貫通孔４３ａの領域は、フィルム６１により封止されて大気連通用の流路を形成している。この貫通孔４３ａは、枠部１４と一定の間隙をもって形成された垂直に延びる壁４４と蓋体３とに区画された流路４５に連通している。流路４５の上端４５ａは、壁４４と枠部１４とで形成された流路４６、または大気連通路１３を介して第１のインク収容室１１の上端に連通されている。
【００２１】
このような流路構造を採ることにより、第１のインク収容室１１のインクのバルブ収容室８への流れ込みや、また第１のインク収容室１１のインクの揮散を防止しつつ、第１のインク収容室１１を大気に開放させることができる。
【００２２】
バルブ収容室８の、カートリッジ挿入側の先端、この実施例では図２（ロ）に示したように下部が窓８ａにより開放されていて、記録装置本体のキャリッジに設けられた複数の識別片及びバルブ作動杆が進入可能な後述する識別ブロック７０が下部に、また大気開放弁６５が上部に装着されている。
【００２３】
このような状態で、図４に示したように容器本体２の開口側の枠部１４、壁１０、１５、２２、２４、２６、２７、３０、及び３９には、フィルム９４を熱溶着等により接着して上部に位置するインク収容室（１６、１７、２３）を形成するとともに、下部のインク収容室（１１）とは分離された状態で、蓋体３が気密的に嵌着されている。また、バルブ収容室８には弁体６５と板バネ６２を収容した状態で、フィルム９６が貼着されている。
【００２４】
他方、図５に示したように容器本体２の表面側には差圧弁収容室３３に膜弁５２、バネ５０、膜弁５２の排出口側と凹部３５を連通させる溝５３ａを備えた膜弁押え板５３とを装着してから、差圧弁収容室３３、細溝３６、溝４１、凹部３０ｂ、凹部３５、凹部３８、凹部１８ｃを覆うように遮気性フィルム９５が貼着される。
またバルブ収容室８の凹部３８に対向する領域には遮気性を有し、作動杆により容易に弾性変形する膜６１を貼着して、その表面側に識別ブロック７０が爪７０ａ、７０ｂ（図８）により装着されている。
【００２５】
また、インク供給口４は、インク供給針の挿通により開弁する弁体９０を、バネ９１により常時閉弁状態、この実施例では下方に押圧するように挿入して、弁体９０、及びインク供給針と容器本体２との気密性を確保するパッキン９２を挿入して構成されている。なお、図中符号９３は、インク供給口に貼着されて流通工程でのインクの漏れ出しを防止し、かつインク供給針の挿通が可能な保護用のフィルムを示す。
【００２６】
図６は、前述の差圧弁収容室３３の近傍の断面構造を示すものであって、差圧弁収容室３３には、バネ５０とエラストマー等の弾性変形可能な材料により構成され、中心に貫通穴５１を備えた膜弁５２が収容されている。膜弁５２はその周囲を環状の厚肉部５２ａと、この厚肉部５２ａと一体的に形成された枠部５４とを備え、この枠部５４を介して容器本体２に固定され、またバネ５０は、一端を膜弁５２のバネ受け部５２ｂに、他端を容器本体２に嵌着された膜弁押え板５３により支持されている。
【００２７】
このような構成により、フィルタ５５を通過したインクは、インク流通口２５ａを通過して膜弁５２に阻止される。この状態でインク供給口４の圧力が低下すると、膜弁５２がバネ５０の付勢力に抗して弁座部２５ｂから離れるため、貫通穴５１を通過し、凹部３５により形成された流路を経由してインク供給口４に流れ込む。
【００２８】
インク供給口４のインク圧力が所定の値に上昇すると、膜弁５２がバネ５０の付勢力に負けて弁座部２５ｂに弾接され、インクの流通が遮断される。このような動作を繰返すことにより一定の負圧を維持しながらインクをインク供給口４に排出することができる。
【００２９】
図７は、大気連通用のバルブ収容室８の断面構造を示すものであって、バルブ収容室８を区画する壁には貫通穴６０が穿設され、ここに弁体６５の凸部６５ａが移動可能に装填されている。また本体６５ｂの側が、下端を突起６３により固定され、中央部を突起６４により規制された板バネなどの弾性部材６２に常時閉弁するように押圧されている。弁体６５は、貫通穴６０の側にエラストマ等の比較的柔らかい材料で形成された封止部６５ｃを設けて構成するのが望ましい。
【００３０】
また膜９８の他面に装着された識別ブロック７０は、図８に示したように、爪７０ａ、７０ｂにより容器本体２の穴２ｃ、２ｄ（図３）に固定され、カートリッジの挿入方向に平行でな複数、この実施例では３本の溝７１、７２、７３が形成されている。これらの１つの溝７２にはインクカートリッジの挿入方向側、この実施例では下端が弁体６５の凸部６５ａを押圧するためのアーム７４が形成されている。各溝７１、７２、７３は、その奥行きを複数の識別片の挿通が可能な程度に設定されていている。
【００３１】
アーム７４は、若干内側に位置するように回動支点７４ａにより回動可能で、かつ引き抜き側、この実施例では上部側が作動杆１１３（図７）の進入路に斜めに突出するように構成されている。また、それぞれの溝７１乃至７３には、キャリッジの識別片の先端に対向するように突出部７１ａ、７２ａ，７３ａが形成されている。
【００３２】
このように構成されたインクカートリッジのインクの流れを図９に示した模式図に基づいて説明する。なお、この模式図においては、第１のインク収容室１１と大気との連通関係を説明することを目的とするため、説明の簡素化するために第４のインク収容室２３が省略されている。
未使用の状態においては、第１のインク収容室１１、第２のインク収容室１６、第３のインク収容室１７にインクが充填されている。インクカートリッジが記録装置に装着されると、バルブ収容室８の弁体６５が開弁され、第１のインク収容室１１が凹部３８の通気性フィルム９８で区画された一方の領域に連通する。凹部３８の他方の領域は、細溝３６とフィルム９５とに形成されたキャピラリにより大気に連通しているから、第１のインク収容室１１が大気に連通した状態となる。
【００３３】
この状態で記録装置の記録ヘッドによりインクが消費されると、インク流路２８から第３のインク収容室１７のインクがフィルタ５５を通過し、膜弁５２を開弁させてインク供給口４に流出する。同時に第１のインク収容室１１のインクが吸い上げ流路１８から第２のインク収容室１６に流れ込み、第３のインク収容室１７の消費された分のインクを補給する。
【００３４】
ところで、インク収容室１１や、インク収容室１６、１７には、通気性フィルム９８を通過した空気だけが流入する。一方、カートリッジには、異物等が完全に除去されたインクが充填されているから、フィルタ５５は、記録動作により発生する気泡を除去できる程度の孔径のものを使用することができる。これにより、フィルタ５５による流路抵抗を低減しつつ、しかもインクに含まれている顔料をもスムーズに通過させて適正な顔料濃度のインクを記録ヘッドに供給することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、記録ヘッドのノズル開口を目詰まりさせるような外部から浸入する塵埃を通気性フィルムにより除去できるから、インク流路に配置するフィルタを、製造時にまぎれ込む比較的大きな異物や、また印刷中に発生する気泡の除去が可能な目の粗いものを使用しても、印刷に障害を招くことなく、しかもインク流路に途中に配置されたフィルタによる不都合を無くして、インクを記録ヘッドに確実に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図（イ）、（ロ）は、それぞれ本発明のインクカートリッジの一実施例の表裏の外観を示す斜視図である。
【図２】図（イ）、（ロ）は、それぞれインクカートリッジを構成する容器本体の一実施例を、開口面及び表面の構造で示す斜視図である。
【図３】同上インクカートリッジを構成する容器本体の開口面の構造を示す正面図である。
【図４】同上インクカートリッジの一実施例を示す組立斜視図である。
【図５】同上インクカートリッジの一実施例を示す組立斜視図である。
【図６】差圧弁収容室近傍の断面構造を拡大して示す図である。
【図７】図（イ）、（ロ）は、それぞれ大気連通用のバルブ収容室の断面構造を閉状態、及び開状態で拡大して示す図である。
【図８】図（イ）、（ロ）は、それぞれ識別用ブロックの一実施例を示す斜視図と正面図である。
【図９】同上インクカートリッジの大気連通路、及びインク流路を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１ カートリッジ
２ 容器本体
３ 蓋体
４ インク供給口
５、６ 係止部材
５ａ 突起
７ 記憶手段
８ バルブ収容室
９ スリット部
３６ キャピラリを構成する細溝
３８ 大気通気室を形成する凹部
５５ フィルタ
６５ 弁体
７０ 識別ブロック
９８ 通気性フィルム

Claims (3)

1. インク収容室とインク供給口との間にフィルタ、及び差圧弁機構を配置し、インク供給口の負圧が一定以上に高まった時点で前記差圧弁機構を開弁させてインク収容室のインクをインク供給口に流出させるインクカートリッジにおいて、
   前記インク収容室が、前記フィルタの細孔よりも小さい細孔を備えた通気性フィルムを介して大気に連通され、前記通気性フィルムから前記インク収容室に至る流路の途中に、常時閉弁状態を維持し、記録装置に装着された時点で開弁する弁機構が配置されているインクカートリッジ。
2. 前記インク収容室を構成する容器に凹部が形成され、前記凹部を２つの領域に分割するように前記通気性フィルムが張設され、一方の領域が前記弁機構を介して前記インク収容室に連通し、他方の領域が大気に連通されている請求項１に記載のインクカートリッジ。
3. 前記インク収容室を構成する容器の表面に形成された細溝と、この細溝の開口面を封止するフィルムによりキャピラリが構成され、前記キャピラリの一端が大気に開放され、また他端が前記他方の領域に連通されている請求項２に記載のインクカートリッジ。

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