JP3956994B2 - インクカートリッジ - Google Patents

Description

本発明は、カラーのインクジェット記録装置に用いるインクカートリッジに関する。

イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックといった各インクを用いて記録書込みを行う形式のプリンタ、特にカラーのインクジェットプリンタには、必要な数のインク収容室を区画形成したインクカートリッジが用いられる。

この種のインクカートリッジには、イエロー、マゼンタ、シアンといった各色のインクばかりでなく、必要によっては濃度多値化記録方式を採るべく、これらの色について濃淡２種のインクをも収容するようにしなければならないが、これらのインクを収容するインク収容室を一列に配置した場合には、インク供給口を小型にするのに限界があってインク収容室の巾を必要以上に狭めることができないため、インクカートリッジが極端に大型化してしまって、オンキャリッジ式のものではその搭載に問題をきたすほか、カートリッジの装填等に際しては巾方向に位置ずれを起こしてインク供給針を折損しかねない問題を惹起こす。

また、限られた大きさのインクカートリッジ内で各インク収容室の内容積を大きくしてゆくには隔壁等の肉厚を薄くしてゆく必要があるが、これには強度的な問題が発生し、また、記録装置側では、製造上及び管理上の観点からキャリッジを一定の大きさに揃える必要があるが、これに応えるべく、各種のインクカートリッジの外形を揃えると、装填ミスを起しかねない問題が派生し、さらには、キャリッジに搭載させるべく、インクカートリッジの外形寸法を小さくしていった場合には、使用量の少ないインクを収容するインク収容室の内容積がますます小さくなって、僅かなインクの蒸発によっても個々のインクの粘性に大きな違いが生じてきてしまうといった不都合が生じる。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、インクの蒸発量をインクの収容量に応じて差を持たせることにより、それぞれのインクの粘性をほぼ均一に維持することのできる新たなインクカートリッジを提供することにある。

すなわち、本発明は係る課題を達成するためのインクカートリッジとして、内部に大小複数のインク収容室を区画形成したインクカートリッジの開口部を覆う蓋体に、一端が上記各インク収容室に、他端が外気に通じる各通気路のうち、上記小インク収容室に連通する通気路が上記大インク収容室に連通する通気路よりも流路抵抗が大きくなるように形成したこと。

蓋体に設ける通気路の抵抗を、小インク収容室に連通する通気路を大インク収容室に連通する通気路よりも大きくしたことにより、収容量の如何に拘りなくインクの粘性をほぼ均一に維持することができ、僅かな蒸発によっても粘性が大きく変化する小インク収容室内のインクの蒸発を可能な限り抑えて、長期にわたって安定した記録書込みを行わせることができる。

そこで以下に本発明の実施例について説明する。
図１は、濃度多値記録方式を採るインクジェット記録装置に用いる本発明の一実施例をなすインクカートリッジを示したものである。

このインクカートリッジ本体１には、マゼンタ、シアン、イエローの各インクと、マゼンタ、シアンの各淡いインクを収容する各インク収容室２ａ〜ｅと、これらよりも容量の大きなブラックのインクを収容するインク収容室２ｆがそれぞれ横の隔壁３ｈを介して区画形成されている。

このインクカートリッジ本体１には、その底面一側に、各インク収容室２ａ〜ｆに連通するインク供給口４ａ〜ｆが千鳥状に配列されていて、インクカートリッジ本体１の外形寸法を抑えるべく各インク収容室２ａ〜ｆを可能な限り薄く形成しても、それぞれのインク供給口４ａ〜ｆが互いに干渉し合わないように構成されている。

このように構成されたインクカートリッジ本体１を記録ヘッドｐの背面に装着して、各インク供給口４ａ〜ｆに対応するインク供給針ｑを挿入すると、各インク収容室２ａ〜ｆ内に収容された各インクは、インク流路ｒを経てノズルプレートｓの各ノズルｔのもとに供給されることになる。

この実施例では、インク供給口４ａ〜ｆの外径に促われることなく各インク収容室２ａ〜ｆを薄く形成することにより、インクカートリッジ本体１をその分小型に形成することができる。

図２は、シアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの４種のインクを用いたフルカラー記録対応のインクカートリッジとして構成したもので、同図（ｂ）はブラックのインクを収容するインク収容室２ｄのみを分割構成したもので、これらも第１の実施例と同様に、各インク供給口４ａ〜ｄを千鳥状に配列することによりインク供給口４ａ〜ｄの外径に制約されることなくインクカートリッジ１の外形をその分小型に形成することができる。

図３は、濃淡多値記録方式を採るインクジェット記録装置に用いるインクカートリッジとして構成したものである。
同図（ａ）に示したインクカートリッジ本体１には、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックについて各濃淡２種のインクを収容する合計８個のインク収容室２ａ〜ｈが、１つの縦の隔壁３υと３つの横の隔壁３ｈを介して左右に４個ずつ区画形成され、さらに、縦の隔壁３ｖを挟むようにしてその中央には、各インク収容室２ａ〜ｈと連通するインク供給口４ａ〜ｈが。記録ヘッドｐ側のインク供給針ｑの配列位置に合わせるようにして配設され、各インク収容室２ａ〜ｈを左右に振り分けることにより、各インク収容室２ａ〜ｈをさほど薄く形成しなくともインクカートリッジ本体１を小型化することができるとともに、インクカートリッジを装着する際の傾きをなくして、その装着をより容易に、かつより確実に行うことができる。

この実施例では、各インク収容室ａ〜ｈの内容積を同じにしたものであるが、図８（ａ）に示した実施例のように、使用量に応じて容量の大きなインク収容室と容量の小さなインク収容室を左右に振り分け配置することもでき、また、図３（ｂ）に示したように、シアン、マゼンタについてはそれぞれの濃淡インクを収容する各インク収容室２ａ〜ｄを左右に振り分け配置する一方、使用量の大なるイエロー及びブラックの各インクを収容するインク収容室２ｅ〜ｆについては、他のインク収容室２ａ〜ｄのように縦にぶんかつすることなく、インク供給口４ｅ〜ｆのみを他のインク供給口４ａ、ｃと同列になるように一方に偏して配設するようにすることもできる。

これに対して図４に示した実施例は、８個の各インク収容室２ａ〜ｈをインクカートリッジ本体１の両側端に配列するようにしたもので、この実施例によれば、同図（ａ）に示したように、インク供給口４ａ〜ｈの位置を記録ヘッドｐの各インク供給針ｑの位置に合わせ、単に縦の隔壁３υの位置のみをずらすだけで、自然画、人物画や写真のように、ハイライトの粒状性を意識した画像や、グラフ、テキストを主とした画像等、その用途に応じて各インク収容室２ａ〜ｈの容積を変えるようにすることもでき、また、同図（ｂ）に示したように、インクカートリッジ本体１内を１枚の縦の隔壁３υで仕切ることにより、一方を容量の大きなインク収容室２ａ〜ｄ、他方を容量の小さなインク収容室２ｅ〜ｈとして振り分け配置するようにすることもでき、さらには、同図（ｃ）に示したように、インク供給口４ａ〜ｆの位置を変えることなく、イエロー、ブラックの各インク収容室２ｅｆについては縦の隔壁３υを省くことによってこれらの大きな使用量に対処させることができる。

以上述べた実施例は、いずれもインク供給口４を２列に配列したものであるが、インク収容室２の数、あるいはインクカートリッジに要求される形状、寸法等によっては、インク供給口の列を３列あるいはそれ以上の列にすることもできる。

ところで、図５乃至図７に示した実施例は、限られた大きさのインクカートリッジの内部に複数のインク収容室を、インクカートリッジ自体の強度を弱めることなく、しかも可能な限り大きな収容容積を持たせるようにして、かつインクの粘性を均一に維持させるようにして、形成したものである。

このインクカートリッジ本体１１は、水蒸気の透過度は低いが、強度的には若干劣るポリプロピレンを素材として、可能な限りのインクを収容し得るよう直方体状に形成され、その内部には、縦に１つの隔壁１３υ、１３υ、横に２つの隔壁１３ｈを用いて、幅が等しく内容積が異なる２種６室のインク収容室１２ａ〜ｆが３列２段に区画形成され、狭い方のインク収容室（以下小室という）１２ａ〜ｃには、濃いマゼンタ、シアンの各インクとブラックのインクが、広い方のインク収容室（以下大室という）１２ｄ〜ｆには、中間色を出すことができるように、淡いマゼンタ及びシアンの各インクと、イエローのインクがそれぞれ収容されている。

このインクカートリッジ本体１１には、その開口部周縁に、巾方向よりも長手方向の巾を広くした補強用のリブ１５が張出し形成され、また、各側壁１６には、検出器の度当りを兼ねた変形防止用のリブ１７が深さ方向に突出形成され、さらに、これらの各側壁１６のコーナ部分には、図６に示したように、開口部側と底面側の各肉厚をほぼ一定にしつつ、開口部側（同図ａ）から底面部側（同図ｂ）へかけて内外の各アールｒ、Ｒを徐々に小さくするように形成されている。

一方、これら各インク収容室１２ａ〜ｆは、可能な限り内容積が大となるように、各底面１８をインクカートリッジ本体１１の底面と同一面となるように形成され、かつ、これらの底面１８には、小室１２ａ〜ｃと大室１２ｄ〜ｆとにそれぞれ共通の位置決め溝１９ａ、１９ｄが凹設されていて、これらの溝１９ａ、１９ｄ内には、各インク収容室１２ａ〜ｆの底部と連通する円筒状のインク供給口２０ａ〜２０ｆが、端縁をインク収容室１２ａ〜ｆの各底面１８と同じ高さになるように突出形成されていて、これらの各開口部は共通のテープ２２ａ、２２ｄによって封止されている。

またこのインクカートリッジ１１には、図７（ｂ）に示したように、その長手方向一方の側壁１６の、隣接するインク収容室１２ｅ、１２ｆを区画する隔壁１３ｈに誤装着防止用の溝２４が設けられ、また、側壁１６の上方にも誤装着防止用の隆条突起２５が突出形成されていて、図示しないキャリッジに設けた突部と係合することができるか否かによって誤装着が防がれるように構成されている。

この実施例における誤装着防止用の溝２４は、１番目と２番目のインク室１２ｅ、１２ｆとを区画する隔壁１３ｈの部分に１本設けられているが、機種毎に位置を変えたり溝２４の数を複数にするなど、溝２４の位置と数との組み合わせによって各種のインクカートリッジを識別して誤装着を防ぐことができるように構成され、このことは、側壁１６の上部に設ける誤装着防止用の突起２５についても同様のことが言える。

これに対して図中符号３０は、インクカートリッジ本体１１の開口部を封止する蓋体で、この蓋体３０は、本体１１の開口部に設けた補強用リブ１５の外縁と同じ平面形状をなし、かつ、この内面には、図５（ｂ）に示したように、インク収容室１２ａ〜ｆ内に収容したフォーム２９を押圧する２列の縦リブ３１、３１が、各インク収容室１２ａ〜ｆ毎に設けられ、さらに、これらの縦リブ３１、３１はインク供給口２０寄りの部分が他の部分よりも高く形成されていて、インク収容室１２の内部に突出形成されたインク供給口２０と協動してこの部分のフォーム２９をより強く押圧して空孔を縮小することによって得られる強い毛細管作用により、フォーム２９内に均一に吸収されたインクをインクの減少とともにインク供給口２０の部分に集めることができるように構成さている。

他方、インクカートリッジ本体１１の開口部を覆う蓋体３０には、図８（ｂ）に示したように、各インク収容室１２ａ〜ｆに対応させてインクの充填と空気抜きを兼ねた通孔３４ａ〜ｆが貫通形成され、またこの上面には、始端部が通孔３４ａ〜ｆに連通し、末端が大室１２ｄ〜ｆ側の上面に設けた通孔部３６ａ〜ｆへ伸びるへび溝３５が各インク収容室１２ａ〜ｆ毎に迷路状に形成され、かつ、大室１２ｄ〜ｆに連通するへび溝３５ｄ〜ｆよりも小室１２ａ〜ｃに連通するへび溝３５ａ〜ｃの方が遥かに長く形成されていて、フィルム３８を引剥して各インク収容室１２ａ〜ｆ内を大気に開放した際に、小室１２ａ〜ｃ内のインクの蒸発量を大室１２ｄ〜ｆのインクの蒸発量よりも少なくするように構成されている。

これらのへび溝３５については、また、図９（ａ）（ｂ）に示したように、大室１２ｄ〜ｆに連通するへび溝３５ｄ〜ｆよりも小室１２ａ〜ｃに連通するへび溝３５ａ〜ｃの方の流路断面積を小さく形成して流路抵抗を大きくすることにより、小室１２ａ〜ｃ内のインクの蒸発量を大室１２ｄ〜ｆのインクの蒸発量よりも少なくするように構成することもできる。
これらのへび溝３５の末端の通孔部３６ａ〜ｆは一個所にまとめられた上、これらの通孔部３６ａ〜ｆの１つ、この実施例では、通孔部３６ｄが引剥し方向に頂点を形成するよう三角形状に配列することにより、フィルム３８が容易に引剥せるように構成されている。

他方、この通孔３４ａ〜ｆに通じるへび溝３５の上面を封止するフィルム３８は、リール材を単純にカットすれば形成することができるよう、一辺が蓋体３０の巾に相当する寸法を有し、他辺が蓋体３０の長さを越える寸法の長方形状をなしていて、その一側には、通孔部３６を大気に開放することができるような切れ込み３９が設けられている。

このようにして構成されたインクカートリッジ本体１１は、蒸気の透過度は低いが、柔軟で強度的にも弱いポリプロピレンによって成形されているにも拘らず、開口部口縁に縦方向よりも横方向の巾を広くした補強用のリブ１５によって、インクカートリッジ本体１１の長手方向及び巾方向はほぼ均一に補強され、また、側壁１６に設けた深さ方向のリブ１７と、コーナー部分に開口部側から底面部側へ徐々に小さくなるように形成したアールＲ，ｒとにより、インクカートリッジ本体１１の高さ方向も補強されることになって、その肉厚を可能な限り薄くしてインクの収容力を増大させると同時に、ポリプロピレンの持つ水蒸気の低透過率特性により、インクを劣化させることなく長期に保存することを可能にする。

しかも、インクカートリッジ本体１１の側壁１６に、底面１８に達する深さ方向の誤装着防止用の溝２４を隔壁１３に沿わせるようにして設けたことにより、インク収容室１２ａ〜ｄ内のフォーム２９に影響を与えることなく、キャリッジに設けた係合突部との間でその誤装着の防止を図りつつ、キャリッジへの安定的な載置を図ることができる。

ところで、図５乃至図９で示した実施例は、インク収容室１２ａ〜ｆを左右に振り分け配置したインクカートリッジについての補強とインクの粘性の均一化に関するものであるが、これらの課題は、インク収容室の振り分け配置式のインクカートリッジに限らず図１に示した１列配置式のものにも適用し得ることは云うまでもなく、図１０乃至１２に示した実施例はこの種のインクカートリッジに関するものである。

このインクカートリッジ本体４１には、マゼンタ、シアン及びイエローの各インクを収容するインク収容室４２ａ〜ｃと、これらよりも巾の広いブラックのインクを収容するインク収容室４２ｄとがそれぞれ隔壁４３を介して区画形成されている。

このインクカートリッジ本体４１には、その開口部周縁に、縦横の強度が等しくなるように、巾方向よりも長手方向の巾を大となした補強用のリブ４５が張出し形成され、また、巾方向及び長手方向の各側壁４６には、図１１に示したように、検出器の度当りを兼ねた変形防止用のリブ４７が深さ方向に突出形成され、さらに、これらの側壁４６のコーナ部分には、開口部側と底面側の各肉厚をほぼ一定にした状態で、開口部側から底面部側へかけて内外のアールを徐々に小さくするように形成されている。

またさらに、このインクカートリッジ本体１には、その長手方向一端の側壁４６に、底面４８に達する誤装着防止用の溝５４が隔壁に沿うように凹設され、また上方には誤装着防止用の隆条突起５５が設けられていて、これらの誤装着防止用の溝５４と隆条突起５５を図示しないキャリッジの内部に突設した識別用の突起と凹部に係合させて、装着ミスをなくすように構成されている。

一方、これらのインク収容室４２ａ〜ｄの各底面４８は、図１２（ａ）に示したように、それぞれの隔壁４３‥‥に沿う溝４９によって区画形成され、また、これらの底面の一端には、互いに結合し合った円筒状のインク供給口５０ａ〜ｄが突出形成され、さらに、これらのインク供給口５０ａ〜ｄは、外周を左右の枠５２により短冊状に囲われた上、それぞれリブ５１によって枠５２に結合されている。

これらの、左右の枠５２は、外側壁４６よりも内側で、かつ両端のインク供給口５０ａ、５０ｄよりも若干突き出すような長さに形成されていて、これらの枠５２からはみださないようにその上に１枚のテープ５８を貼着して全てのインク供給口５０ａ〜ｄを同時に封止した上、このテープ５８を枠５２の端部で切り取るように構成されており、さらに、この枠５２の頂稜部には空気を逃がす切欠き５３が設けられていて、テープ５８を確実に貼着することができるように構成されている。

なお、図中符号５６は、各インク供給口５０ａ〜ｄに嵌込まれて記録ヘッドに連通するプラスチック製のインク供給針との気密な結合を図るシールゴムを示している。

これに対して、図中符号６０はインクカートリッジ本体４１の開口部を封止する蓋体で、この蓋体６０の内面には、図１０に示したように、インク収容室５０ａ〜ｄ内に収容したフォーム５９を押圧する２条の縦リブ６１、６１が各インク収容室４２ａ〜ｄ毎に間隔をおいて突出形成されている。

この蓋体６０には、図１２（ｂ）に示したように、その中央部とインク供給口５０寄りの部分に、各インク収容室５０ａ〜ｄに対応させてインク充填孔６３と空気抜き孔６４が貫通形成され、また、この蓋体６０の上面には、始端部が空気抜き孔６４に連通し、末端が蓋体６０の上面他半に設けた通孔部６６ａ〜ｄへと伸びるへび溝６５が各インク収容室４２ａ〜ｄ毎に迷路状に形成され、インクカートリッジを使用するに際に、この上を被覆しているフィルム６７の他半部を引剥すことによって、各インク収容室４２ａ〜ｄ内を大気に開放すると同時に、この長いへび溝６５によりもたらす大きな流路抵抗によって内部のインクが蒸発するのを防ぐように形成されている。

さらに、これらのへび溝６５の末端の通孔６６ａ〜ｄは一個所にまとめられた上、これらの通孔部６６ａ〜ｄのうちの最も突出した通孔部６６ｂ、ｃを引剥し方向の頂点をなすように配列することにより、フィルム６７がこの部分で容易に引剥せるように構成されている。

本発明の一実施例をなすインクカートリッジの下面図と記録ヘッドとの関係を示した側面図である。 （ａ）（ｂ）はいずれも本発明の他の実施例を示すインクカートリッジの底面図である。 （ａ）（ｂ）はいずれも本発明のさらに別の実施例を示すインクカートリッジの底面図である。 （ａ）乃至（ｃ）はいずれも本発明のさらに別の実施例を示すインクカートリッジの底面図である。 （ａ）（ｂ）は本発明の他の実施例をなすインクカートリッジを断面で示した側面図と正面図である。 （ａ）（ｂ）は同上インクカートリッジのコーナ部分を断面で示した図である。 （ａ）（ｂ）は同上インクカートリッジの外側面を示した側面図と正面図である。 （ａ）（ｂ）は同上インクカートリッジの底面と蓋を示した図である。 （ａ）（ｂ）はいずれもへび溝の断面について示した図である。 （ａ）（ｂ）は本発明のさらに別の実施例をなすインクカートリッジを断面で示した側面図と正面図である。 （ａ）（ｂ）は同上インクカートリッジの外側面を示した側面図と正面図である。 （ａ）（ｂ）は同上インクカートリッジの底面と蓋を示した図である。

符号の説明

１、１１、４１ インクカートリッジ本体
２ａ〜ｄ、１２ａ〜ｆ、４２ａ〜ｄ インク収容室
３ｈ、３υ、１３ｈ、１３υ、４３ 隔壁
４ａ〜ｄ、２０ａ〜ｆ、５０ａ〜ｄ インク供給口
３０、６０ 蓋体
３４ａ〜ｆ、６４ａ〜ｄ 通孔
３５ａ〜ｆ、６５ へび溝
３８、６７ フィルム

Claims (4)

1. 内部に大小複数のインク収容室を区画形成したインクカートリッジの開口部を覆う蓋体に、一端が上記各インク収容室に、他端が外気に通じる各通気路のうち、上記小インク収容室に連通する通気路が上記大インク収容室に連通する通気路よりも流路抵抗が大きくなるように形成したことを特徴とするインクカートリッジ。
2. 一端が上記各インク収容室に、他端が外気に通じる上記各通気路のうち、上記小インク収容室に連通する通気路が上記大インク収容室に連通する通気路よりも長くなるように形成したことを特徴とする請求項１記載のインクカートリッジ。
3. 一端が上記各インク収容室に、他端が外気に通じる上記各通気路のうち、上記小インク収容室に連通する通気路が上記大インク収容室に連通する通気路よりも流路断面積が小さくなるように形成したことを特徴とする請求項１記載のインクカートリッジ。
4. 一端が上記各インク収容室に、他端が外気に通じる上記各通気路を、上記蓋体に形成した溝と上記蓋体の上面を覆うフィルムとによって形成するとともに、該フィルムに長尺フィルムを用いて、該長尺フィルムに上記通孔を外気に連通させるための切り込みを設けたことを特徴とする請求項１記載のインクカートリッジ。

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