JP3992030B2 - Liquid supply device - Google Patents
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Description
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供給装置に関する。 The present invention relates to an ink supply KyuSo location for supplying ink to a recording head for ejecting ink droplets in response to print signals in a proper negative pressure state.
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。 An ink jet recording apparatus usually includes an ink jet recording head that ejects ink droplets in response to a print signal on a carriage that reciprocates in the paper width direction of the recording paper, and supplies ink from an external ink tank to the recording head. It is configured. An ink storage container such as an ink tank is configured to be detachably mounted on a carriage in consideration of handling convenience in a small recording apparatus.
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。
Such an ink storage container is usually configured to contain a porous material in order to prevent leakage of ink from the recording head, and to impregnate the porous material with ink and hold the ink by capillary force. Has been.
On the other hand, improvement in printing quality and printing speed is required, and along with this, the number of nozzle openings in the recording head increases, and ink consumption per unit time tends to increase.
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。
このような問題を解消するため、特許文献1に見られるように、インクの圧力により変形可能な膜体の中心に貫通孔を設けて膜弁座を形成する一方、これと対向する位置に弁体を設けたインクカートリッジが提案されている。
このような問題を解消するため、特許文献2には、弾性を有する高分子材料の射出成形により弁体を構成し、中央に貫通孔を形成して、背面をばねにより封止体に押圧し、弁体の背面に作用する負圧により弁体を移動させてインクを貫通孔を経由させてインク供給口に流出させるインクカートリッジが提案されている。
近年、高速印字等の要求に応えるために、記録ヘッドに大量のインクを供給できるインク供給能力の高いインクカートリッジが要求されてきている。記録ヘッドへのインクの供給能力を左右する要因の最も大きなものはカートリッジ内の流路抵抗である。
特許文献2に示されたインクカートリッジでは、膜体のインク流通となる貫通孔が流体抵抗の発生要因となり、さらにこの貫通孔と共同する弁体との相互の間隙でも大きな流体抵抗が生じる。
膜体の貫通孔による流体抵抗を下げる方策としては、貫通孔の径を拡大することが考えられるが、膜体は弾性高分子材料で構成する必要があるため、貫通孔を大きくすると単位面積当たりの荷重が低下してシール圧が低下し、シール性が悪くなるという問題がある。
このため、弁体の封止体に対向する領域に凸部を形成してシール性を高め、この凸部に貫通孔を形成することも行われているが、ばねの付勢力により凸部が弾性変形して押し潰された状態で閉弁状態を維持することになる。
したがって、弁体に負圧が作用して負圧に見合う量だけ封止体から後退しても、弾性変形している凸部が元の状態に復帰するため、開弁時の流路抵抗が高くなり、画像などの印刷のように単位時間当たりのインク消費量が多くなる場合には、十分なインクを供給できなくなる虞がある。
さらに、弁体の閉状態を安定させるため、前記凸部はバネの付勢力で十分押し潰され、弁体の封止体に密接させるため、弁体の凸部はエラストマーからなる弾性材料により構成されている。また、弁体の凸部は、差圧を受ける膜面に比較して厚いために射出成形時に樹脂の乱流が生じ、成形時のウエルドが発生し易く、弁体の凸部を膜面より大きく突出させて形成することが困難であった。
また、弁体の凸部と封止体の同心度のズレが、部品精度や組み立てバラツキから生じるため、弁体凸部の径に比較して封止体の当接面を大きく構成する必要があった。
これらの事情により弁体の凸部の周辺には、封止体が広い面積で存在することになり、流路抵抗が大きくなるという問題がある。
また、弁体に凸部と貫通孔を形成する必要上、封止領域にウエルドによる皺や溝が発生しやすく、製造の歩留まりが低いという問題がある。
さらに、流路抵抗を下げるための弁体の貫通孔形状について、例えばテーパ状の貫通孔を膜体に形成した場合、凸部の下方の肉厚が薄くなり、凸部が貫通孔内に変形してしまう問題もあるため、貫通孔の形状が制約されてしまう問題もある。
In order to solve such a problem, as seen in
In order to solve such problems,
In recent years, an ink cartridge having a high ink supply capability capable of supplying a large amount of ink to a recording head has been required to meet the demand for high-speed printing and the like. The greatest factor that affects the ink supply capacity to the recording head is the flow path resistance in the cartridge.
In the ink cartridge disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561, a through hole that causes ink circulation in the film body becomes a cause of fluid resistance, and a large fluid resistance is also generated in the gap between the through hole and the valve body that cooperates.
As a measure to reduce the fluid resistance due to the through-holes of the membrane body, it is conceivable to enlarge the diameter of the through-holes. However, there is a problem that the load is reduced, the sealing pressure is lowered, and the sealing performance is deteriorated.
For this reason, a convex portion is formed in a region facing the sealing body of the valve body to improve the sealing performance, and a through hole is formed in the convex portion, but the convex portion is formed by the biasing force of the spring. The valve closed state is maintained in a state of being elastically deformed and crushed.
Therefore, even if the negative pressure is applied to the valve body and the convex portion that is elastically deformed returns to the original state even if the negative pressure acts to retreat from the sealing body, the flow resistance at the time of valve opening is reduced. When the amount of ink consumption increases per unit time, such as when printing an image or the like, sufficient ink may not be supplied.
Further, in order to stabilize the closed state of the valve body, the convex part is sufficiently crushed by the urging force of the spring, and in order to closely contact the sealing body of the valve body, the convex part of the valve body is made of an elastic material made of an elastomer. Has been. In addition, since the convex part of the valve body is thicker than the film surface that receives the differential pressure, resin turbulence occurs during injection molding, and welds are likely to occur during molding. It was difficult to form a large protrusion.
In addition, since the deviation of the concentricity between the convex part of the valve body and the sealing body arises from component accuracy and assembly variation, it is necessary to configure the contact surface of the sealing body larger than the diameter of the convex part of the valve body. there were.
Under these circumstances, there is a problem that the sealing body exists in a wide area around the convex portion of the valve body, and the flow path resistance increases.
In addition, since it is necessary to form convex portions and through-holes in the valve body, there is a problem that wrinkles and grooves due to welds are likely to occur in the sealing region, resulting in a low manufacturing yield.
Furthermore, with regard to the shape of the through hole of the valve body for reducing the flow resistance, for example, when a tapered through hole is formed in the film body, the thickness below the convex part becomes thin, and the convex part is deformed into the through hole. There is also a problem that the shape of the through hole is restricted.
本発明はこのような問題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負圧発生機構における貫通孔の流路抵抗を小さくして記録ヘッドでの大量のインクの消費に対応できる液体供給装置を提供することである。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to reduce the flow resistance of the through hole in the negative pressure generating mechanism and cope with the consumption of a large amount of ink in the recording head. to provide a liquid test KyuSo location.
このような課題を達成するために本発明においては、一方の面と他方の面との差圧により移動可能な弾性部材と、前記弾性部材の一方の面には、インクを収容したインク収容部に連通する連通部と、前記弾性部材が接離し、かつインク排出口と連通する連通路の開口部と設けられ、前記弾性部材の他方の面には前記インク排出口と連通する空間が形成されている。 In order to achieve such a problem, in the present invention, an elastic member that can be moved by a differential pressure between one surface and the other surface, and an ink storage portion that stores ink on one surface of the elastic member A communicating portion that communicates with the ink discharge port and an opening portion of the communication passage that communicates with the ink discharge port, and a space that communicates with the ink discharge port is formed on the other surface of the elastic member. ing.
このような課題を達成するために本発明においては、接続部材と、前記接続部材を介して外部のインク容器と接続される上流領域と、前記上流領域と連通するインク排出口と、インクの消費に伴って開弁する負圧発生機構と、を備えた液体供給装置において、前記負圧発生機構は、前記上流領域と前記インク排出口とを接続する流路の間に配置され、前記負圧発生機構は、第1の面と第2の面とを有し、該第1及び第2の面を貫通する孔を有しない弾性部材と、前記弾性部材の前記第1の面側に設けられ、前記上流領域と前記弾性部材の前記第1の面側の第1の空間とを連通させる第1の連通路と、前記インク排出口と、前記弾性部材の前記第1の面側に、前記弾性部材が接離するように設けられた開口と、を連通させる流路と、前記弾性部材の前記第2の面側に設けられ、第2の連通路を介して前記インク排出口と連通し、かつ前記第2の連通路にのみ連通する第2の空間と、を備え、前記弾性部材が前記インク排出口側の低下した圧力の作用を受けて前記開口を開放したときに、前記第1の連通路と前記開口とを通じて前記上流領域から前記インク排出口にインクを供給し、弾性部材の第1の面にインク消費に伴う下流側、つまりインク排出口側の圧力変化を影響させて弾性部材に確実に開弁動作を行なわせる。 In order to achieve such a problem, in the present invention, a connection member, an upstream region connected to an external ink container via the connection member, an ink discharge port communicating with the upstream region, and ink consumption A negative pressure generating mechanism that opens along with the negative pressure generating mechanism, the negative pressure generating mechanism being disposed between a flow path connecting the upstream region and the ink discharge port, and The generating mechanism is provided on the first surface side of the elastic member, the elastic member having a first surface and a second surface, and not having a hole penetrating the first and second surfaces. , The first communication path for communicating the upstream region and the first space on the first surface side of the elastic member, the ink discharge port, and the first surface side of the elastic member on the first surface side. A flow path communicating with an opening provided so that the elastic member is in contact with and away from, and the elastic portion And a second space that communicates with the ink discharge port through a second communication path and communicates only with the second communication path, and is provided with the elastic member. When the opening is opened under the action of the reduced pressure on the ink discharge port side , ink is supplied from the upstream region to the ink discharge port through the first communication path and the opening, and the elastic member The first surface of the elastic member is influenced by the pressure change on the downstream side, that is, on the ink discharge port side as the ink is consumed, and the elastic member is surely opened.
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及び図2(イ)は、それぞれ本発明のインクカートリッジの一実施例を、その表裏の構造でもって示す組み立て斜視図であり、また図3は断面構造を示す図であって、両側面に開口1を有する枠体2と、この開口1を封止する蓋体3、4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にインク供給口5が形成されている。なお、本願発明におけるインク供給口とは、キャリッジに設けられた記録ヘッドとインクカートリッジとを着脱可能に接続する接続部材、例えば中空針や、パイプが挿入、または接続できる部材や開口部を意味する。
Therefore, details of the present invention will be described below based on the illustrated embodiment.
FIGS. 1 and 2 (a) are assembled perspective views showing an embodiment of the ink cartridge of the present invention with front and back structures, respectively, and FIG. 3 is a cross-sectional view showing both side surfaces. The main body is composed of a
枠体2のインク供給口5に対向する近傍には負圧発生手段(負圧発生機構)30を構成するインク供給流路形成部材6が、枠体2の一方の開口面側を開口部7とするように一体に形成されている。
In the vicinity of the
インク供給流路形成部材6は、略円形の弁体(弾性部材とも称する)20を収容する弁体収容部8と、インク供給口5を連通させる流路部9とに大きく分けられ、弁体収容部8の中心にはインク流出口をなす第1の貫通孔10を備えた凸部11が、また凸部11からずれた位置にインク流入口をなす第2の貫通孔12がそれぞれ形成されている。また、流路部9には、弁体20の前面領域と連通を図るインク流入口をなす第3の貫通孔13が形成されている。
図4(イ)に示すように第1の貫通孔10は、弾性部材側が略円筒状のストレート部Sに、またインク供給方向下流側が下流側に拡開し、つまりインクの流出口側が拡開してストレート部Sに連続するロート状部Rとして構成されている。これによってストレート部Sで確実なシール性を確保し、またロート状部Rにより第1の貫通孔10の全体の流路抵抗を下げることができる。
The ink supply flow
As shown in FIG. 4 (a), the first through-
一方、インク供給流路形成部材6を区画する壁面6aの表面14には凸部11の第1の貫通孔10と流路部9の第3の貫通孔13とを結ぶ凹部15が形成され、この凹部15をフィルム16により封止して連通路(以下、15'で表現する)が形成されている。
On the other hand, a
このように構成されたインク供給流路形成部材6には、図4に示したように周囲に厚肉部20aを備え、凸部11側が平面として形成された弾性変形可能な弁体20が位置調整用の枠21を介して装填され、その裏面(背面)に差圧調整用のばね22を中心部に形成された凸部20bに位置決めして当接させ、外側を押え部材23により流路部9と弁体20との背面との連通を図り、かつインク収容領域と区画するように液密に封止されている。
このため、インク供給流路形成部材6の流路部9と対向する領域、または押え部材23の一方、または両方に凹部9a、23aが形成されている。
As shown in FIG. 4, the ink supply flow
For this reason, recesses 9 a and 23 a are formed in a region facing the
弁体20は、好ましくは射出成形が可能で、かつ弾性を有する高分子材料、例えばエラストマにより構成され、凸部11と対向する領域、つまり中心部にばね受け用凸部20bが設けられている。
なお、押え部材23の表面を覆うようにフィルム24を、弁体収容部8と流路部9とを封止するようにインク供給流路形成部材6を構成する隔壁6bに接合して確実な封止と、インク収容領域との分割が行われている。
The
In addition, the film 24 is bonded to the partition wall 6b constituting the ink supply flow
なお、上述の実施例においては、第2の貫通孔12を第1の貫通孔10と同等のサイズにより形成しているが、図2(ロ)に示したように弁体20を付勢するばね22の押圧力で変形せず、かつ連通路となる凹部15を形成できる程度の部分を残し、それ以外の部分を窓12'として形成しても同様の作用を奏する。
In the above-described embodiment, the second through
この実施例において、インクカートリッジを記録装置に装着して、記録ヘッドでのインクの消費等によりインク供給口5の側、つまりインクカートリッジからインクが排出される最下流の領域の圧力が低下すると、流路部9、及び凹部15とフィルム16とで形成された流路部15'、及びこれに連通する弁体20の背面の、凹部23aにより形成される流路でのみ開放されている閉鎖空間(以下、圧力作用室とも称する)27の圧力が低下し、ばね22に押圧されている面に負圧が作用する。しかし、インク供給口5の負圧が所定値に達しない場合には、ばね22の付勢力により弁体20は第1の貫通孔10を封止した状態を維持する。なお、弁体20の前面側は、連通路15'を介して第1の貫通孔10にもこの負圧が作用するものの、貫通孔10の面積が極めて小さいため、弁体の前面側に作用する力は、背面に比較して無視できる。
In this embodiment, when the ink cartridge is mounted on the recording apparatus and the pressure on the
図4(ハ)は、負圧発生手段(負圧発生機構)30の流路部9を通る断面図である。
負圧が弁体20の剛性とばね22により設定されている圧力以上に低下すると、インク供給口5の負圧が凹部23a、または9aにより連通されている弁体20の圧力作用室27に作用する(図4(ハ))。これにより弁体20はばね22の付勢力に抗して凸部11から離れ(図4(ロ))、インク収容領域17のインクが第2の貫通孔12(図5(イ)矢印A)、凸部11の第1の貫通孔10を経由して連通路15'に流れ込む。連通路15'に流れ込んだインクは第3の貫通孔13から流路部9を経て(図5(イ)矢印B)、インク供給口5に流れ込む(図5(ロ)矢印C)。
FIG. 4C is a cross-sectional view passing through the
When the negative pressure drops below the pressure set by the rigidity of the
このようにして所定量のインクがインク供給口5に流れ込んで、弁体20の背面の圧力が上昇すると、弁体20がばね22の付勢力により凸部11に弾圧され、貫通孔10を封止する(図4(イ))。
以下、このような動作を繰り返してインク供給口側の圧力を所定の負圧に維持しつつ、記録ヘッドにインクを供給する。
In this way, when a predetermined amount of ink flows into the
Thereafter, such an operation is repeated to supply ink to the recording head while maintaining the pressure on the ink supply port side at a predetermined negative pressure.
ところで、本発明の弁体は、その封止側が図6(イ)に示したように平面に成形されているため、図7に示した従来の弁体40のように弁座に当接する領域に貫通孔41を有する凸部42が存在しないため、射出成形時に発生しやすいウエルド、つまり溝(図7における割れ目)がなく、製造の歩留まりを向上させることができる。
By the way, the sealing body of the valve body of the present invention is formed into a flat surface as shown in FIG. 6 (a), so that the valve body is in contact with the valve seat as in the
また、弁体20の、凸部11に当接する領域を可及的に広い平面として形成することができるため、弁座となる凸部11に確実に密着して、高い封止力を得ることができる。
これに対して従来の弁体40は、図8(イ)、(ハ)に示したようにばね43の弾性力により凸部42が封止体44に押し付けられて押し潰されるように弾性変形した状態となる。
Moreover, since the area | region which contact | abuts to the
On the other hand, the
一方、開弁時に作用する負圧は一定であるから、たとえ封止体44から離れたとしても、弾性変形した領域42aが元の状態に復帰して流路間隙L'が極めて小さく、流路抵抗が大きいという不都合がある。
さらに、弾性変形可能な材料で構成された弁体40に貫通孔41を形成する関係上、弁体40のたわみなどによる貫通孔41の位置ずれに対応するため、封止体40の面積を大きく形成する必要があり、貫通孔41の近傍の狭い間隙の領域が広く、流路抵抗の増加を招くという問題を抱えている。
On the other hand, since the negative pressure acting when the valve is opened is constant, the elastically deformed region 42a returns to the original state even if it is separated from the sealing
Further, since the through
これに対して本願発明では、弁体20の封止側が平面として形成されているから、負圧の作用で復帰した場合にも復元がなく、間隙Lが大きく維持される。同時に、開弁時にインク流路を形成する第1の貫通孔10を、弁体に比較して剛性の大きな弁体収容部に形成できるため、凸部11を可及的に小さく、かつ弁体20と貫通孔10の端面との間に十分な流路を確保するように構成でき、貫通孔10の近傍の流路抵抗を小さく抑えることができる。
On the other hand, in the present invention, since the sealing side of the
なお、上述の実施例においては弁座に当接する面が平面となるように構成されているが、図6(ロ)に示したようにウエルドが発生しない程度に凸部28を形成しても同様の作用を奏する。この場合、凸部11の貫通孔10に進入するテーパとして形成することもできる。
In the above-described embodiment, the surface abutting on the valve seat is configured to be a flat surface. However, as shown in FIG. The same effect is exhibited. In this case, it can also be formed as a taper entering the through
また、上述の実施例においては、弁体と枠体とを別体として構成したが、それぞれに適した材料を2色成形技術により一体物として構成することもできる。 Moreover, in the above-mentioned Example, although the valve body and the frame body were comprised as a different body, the material suitable for each can also be comprised as a monolith by a two-color molding technique.
また、上述の実施例においては、負圧発生機構を収容する領域を区画する壁を、インク収容領域を区画する部材と一体に構成しているが、図9に示したように負圧発生機構を収容する領域を区画する部材を別部材31として構成し、インク供給口5の上流側の開口5aに挿入するようにしても同様の作用を奏する。
Further, in the above-described embodiment, the wall that partitions the region for accommodating the negative pressure generating mechanism is integrally formed with the member that partitions the ink storing region. However, as shown in FIG. Even if the member that divides the region for storing the ink is configured as the
次に、本発明の他実施例について説明する。
図10乃至図13は、インクカートリッジの表裏の構造を、開口封止部材を取り外して示したものであり、また図14乃至図16は、負圧発生機構の断面構造を示す図であり、インク収容領域を構成する容器本体50の内側には、略水平方向、より詳細にはインク供給口51の側が若干下方となるように延びる壁52により上下に分割されている。なお、インク供給口51には、弁体(前述の弾性部材に相等する部材)54、固定部材55及びばね53が収容されており、インクカートリッジが記録装置本体に装着されていない状態では、弁体54は固定部材55にばね53により弾接してインク供給口51を封止している。
Next, another embodiment of the present invention will be described.
10 to 13 show the front and back structures of the ink cartridge with the opening sealing member removed, and FIGS. 14 to 16 show the cross-sectional structure of the negative pressure generating mechanism. Inside the container
壁52の下部の領域には第1のインク収容領域56が、また上部は、壁52を底面とするように容器本体50の壁57と一定の間隙を持たせて大気連通路58を形成するように枠部59により区画されている。枠部59の内側の領域は、底部に連通口60aが形成された垂直な壁60によりさらに分割され、一方の領域(図中、右側の領域)を第2のインク収容領域61として、また他方の領域を第3のインク収容領域62として形成されている。
A first
第1のインク収容領域56に対向する領域には、第2のインク収容領域61と容器本体50の底面50aとを接続する吸い上げ流路63が形成されている。吸い上げ流路63は、容器本体50の表面に凹部64(図11)を形成し、この凹部64を後述する遮気性のフィルム104により封止することにより構成されている。
A
第3のインク収容領域62には、枠部59と同一面となるように環状の枠壁65と、表裏を分割する平面66を形成してインク供給流路形成部材67が構成されている。枠壁65の下部には壁52との間に垂直な壁68が形成され、第4のインク収容領域69が形成されている。なお、壁68の下部には連通用の凹部68aが形成されている。
第4のインク収容領域69には、枠部59との間に区画壁70を設けてインク流路71が形成されている。インク流路71の上部は、必要に応じてフィルタ室となる貫通孔72を介して容器本体50の表面側に連通されている。
In the third
In the fourth
貫通孔72は、壁70に連続するように形成された壁73により分離され、凹部73aを介してインク流路71の上端に連通され、容器本体50の表面側の水滴形の凹部74、連通口73bを介して最終的には枠壁65の内側に連通されている。
The through
インク供給流路形成部材67の下部とインク供給口51とは、容器本体50の表面に形成された凹部86と、この凹部86を覆う遮気性フィルムとからなる流路により接続されている。インク供給流路形成部材67は、容器本体50の表面側に図13に示したようにインク収容領域とは反対側の平面66と環状の壁80により弁体収容部81が形成されている。平面66の略中心には、貫通孔82を有する凸部83が形成され、凸部83から離れた位置には弁体84の前面に連通する連通路85が形成されている。この貫通孔82は、図4(イ)に示したのと同様に、弾性部材側が略円筒状のストレート部Sに、またインク供給方向下流側が下流側に拡開し、つまりインクの流出口側が拡開してストレート部Sに連続するロート状部Rとして構成されている。これによってストレート部Sで確実なシール性を確保し、またロート状部Rにより貫通孔82の全体の流路抵抗を下げることができる。
The lower part of the ink supply flow
また、壁80の下端近傍にはインク供給口51の方向に伸びる凹部86に接続する切欠部87が形成されている。この切欠部87は、弁体84が装填されたとき、弁体84の背面側にのみ開口する深さに設定されている。一方、貫通孔82と対向する裏面、つまり上部インク収容領域側には、連通路85を避けるようにして周囲と区画し、かつ凹部86の上端方向に延びる壁88が形成され、下端で貫通孔89により凹部86の上端領域に接続されている。
Further, a
容器本体50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90と、これの周囲に幅広の溝91と、第2のインク収容領域61に対向する領域に矩形状の凹部92が形成されている。矩形状の凹部92にはさらに一段下がった位置に枠部93が形成され、その内側に離散的にリブ94が形成されている。
この枠部93には撥インク性と通気性とを備えた通気性フィルム95を張設して大気通気室が形成される。
On the surface of the container
An air vent chamber is formed on the frame portion 93 by stretching a breathable film 95 having ink repellency and breathability.
凹部92の底面には貫通孔96が形成されていて、第2のインク収容領域61の内部に形成された壁97で区画された細長い領域98に連通されている。また凹部92の、通気性フィルム95よりも表面側の領域には細溝90の一端90aが連通している。領域98の他端は、ここに形成された貫通孔99、容器本体50の表面に形成された溝108、及び貫通孔99aを介して記録装置に装着された状態で開弁する大気開放弁100を収容したバルブ収容領域101に連通されている。
A through-
このように構成された容器本体50の弁体収容部81に、前述の実施例と同様に図11に示した弁体84、ばね102を装填し、押え部材103を装填し、容器本体50の表面を覆うフィルム104を貼着する。なお、押え部材103には、切欠部87と連通する溝105、及び弁体84の背面に連通する流路106,107が形成されている。
これにより、凹部74、86、105がフィルム104と協働してインク流路を構成し、また細溝90、91、凹部92、108がフィルムと協働してキャピラリーや大気連通用の流路を構成する。
The valve body accommodating portion 81 of the
Accordingly, the
また、容器本体50の開口側は、枠部59、及び壁52により囲まれた上部インク収容領域61,67、69、及びインク供給流路形成部材67の開口をフィルム110で封止して、下部インク収容領域56、及び大気連通路58と区画する。そして蓋体111で容器本体50を封止することにより、下部インク収容領域56が形成される。
なお、図中符号120は、インクカートリッジの語装着を防止する識別片を、また符号121は、インクの情報などを記憶し、容器本体の凹部122に装着される記憶手段をそれぞれ示す。
Further, the opening side of the
In the figure,
このように構成されたインクカートリッジを記録ヘッドに連通するインク供給針に装着すると、弁体54がばね53に抗してインク供給針により後退させられてインク供給口51が開放される。この状態で記録動作などにより記録ヘッドでインクが消費されてインク供給口51の圧力が低下すると、凹部86とフィルム104とで形成された流路、及び切欠部87を介して弁体84の背面、つまりばね102により押圧を受けている面にその圧力が作用する。インク供給口51の圧力が規定の値まで低下していない状態では、弁体84が凸部83にばね102の付勢力により弾圧された状態を維持して貫通孔82を閉塞しているから、インク収容領域からインク供給口51へのインクの流れは生じない。
When the thus configured ink cartridge is attached to the ink supply needle that communicates with the recording head, the
記録ヘッドでのインクの消費が進行してインク供給口51、つまりキャリッジに設けられた記録ヘッドとインクカートリッジとを着脱可能に接続する接続部材、例えば中空針や、パイプが挿入、または接続できる部材や開口部の流路の圧力が規定値よりも低下すると、前述した流路を介して弁体84の背面に作用する圧力がばね102に打ち勝つから、弁体84が凸部83から離れる。これにより、連通路85からインクが弁体84と平面66との間の領域に流れ込み、貫通孔82から壁88とフィルム110とで形成された流路、貫通孔89、凹部86とフィルム104で形成された流路を経由してインク供給口51から記録ヘッドに流れ込む。
A connecting member for detachably connecting the ink supply port 51, that is, the recording head provided in the carriage and the ink cartridge as the ink consumption of the recording head proceeds, for example, a hollow needle or a member into which a pipe can be inserted or connected When the pressure of the flow path in the opening portion falls below the specified value, the pressure acting on the back surface of the
所定量のインクが弁体84の背面に流れ込んで弁体84の背面の圧力が上昇すると、弁体84がばね102の付勢力により凸部83に押し付けられて貫通孔82を閉塞させて流路を塞ぐ。これにより、インク供給口51の側の圧力を記録ヘッドからのインクの漏れを防止できる程度の負圧状態に維持しつつ記録ヘッドにインクを供給することが可能となる。
When a predetermined amount of ink flows into the back surface of the
なお、インクが消費される過程では、第4のインク収容領域69のインクが流路71、貫通孔72からインク供給流路形成部材67の弁体84の前面に流れ込む。一方、第1のインク収容領域56だけが大気に開放されているから、第4のインク収容領域69のインクが消費されると、凹部60a、68aで連通している第3のインク収容領域62のインクが、また第3のインク収容領域が消費されると第2のインク収容領域59のインクが第3のインク収容領域62に流れ込む。そして第2のインク収容領域61のインクが消費されると、吸い上げ流路63を介して第1のインク収容領域56のインクが流れ込む。この結果、最初に第1のインク収容領域56のインクが消費され、次に第2のインク収容領域61のインクがというように、上流側のインク収容領域ほど先に空になる。
In the process of consuming ink, the ink in the fourth
図17は、上述のインクカートリッジのインク容量を増加させた実施例を示すものであって、この実施例の容器本体50'は、幅Wを大きく構成されている以外は、上述の実施例の容器本体52と同一の構造を有する。
これにより、インク供給流路形成部材67の隔壁65と枠体59'との高さが異なるため、インク供給流路形成部材67の隔壁65の開口部を第3のフィルム130により封止するように構成されている。
FIG. 17 shows an embodiment in which the ink capacity of the above-described ink cartridge is increased, and the
Accordingly, the height of the
なお、図10乃至図16に示した実施例においては、インク供給流路形成部材67の凸部83の表面を貫通孔82の径に比較して数倍の径として構成しているが、図18及び図19に示したように貫通孔82'、及び凸部83'を断面円錐状に形成すると、貫通孔82'の孔径を拡大して流路抵抗を下げつつ、しかも弁体84と貫通孔82'の近傍の壁83a'との流路空間を広く確保することができ、流路抵抗を下げることが可能になる。
10 to 16, the surface of the
次に、図10乃至図16に示した上述のインクカートリッジの負圧発生機構の作用を、構造を簡素化した模式図である図20(イ)、(ロ)に基づいてさらに説明する。図20(イ)、(ロ)は、それぞれ上述の負圧発生機構を簡素化して、閉弁状態、及び開弁状態で示す模式図であって、負圧発生機構の構成と対応させるため、図10乃至図16に示した実施例と同一の符号を付して説明する。 Next, the operation of the above-described negative pressure generating mechanism of the ink cartridge shown in FIGS. 10 to 16 will be further described with reference to FIGS. 20A and 20B, which are schematic diagrams with simplified structures. FIGS. 20A and 20B are schematic diagrams showing the above-described negative pressure generating mechanism in a simplified state and a valve-closed state and a valve-opened state, respectively, in order to correspond to the configuration of the negative pressure generating mechanism. Description will be made with the same reference numerals as those in the embodiment shown in FIGS.
図20(イ)の閉弁状態では、弁体84がバネ102の付勢力により貫通孔82を閉鎖しているから、インク収容室62のインクがインク供給口に流れ出すのが阻止されている。この状態で、記録ヘッドによりインクが消費されると、インク供給口側の圧力が低下し、連通路87及び流路88を経由して弁体84に圧力が作用する。
In the closed state of FIG. 20 (a), the
ところで、連通路87が連通している弁体84の背面は、弁体84との間に空隙を形成し、かつ連通路87を介してのみ外部に開放された閉鎖空間を形成している。つまり弁体84の背面にインク供給口の圧力変化を伝達するための圧力作用室として機能する。
これにより、弁体84は、その背面を開放されて広い面積でインク供給口側の圧力を受ける一方、弁体84の他方の面は、開口82を介してのみインク供給口側の低下した圧力を受ける。このため、弁体84は、その表裏の受圧面積の相違によりバネ102を圧縮させる方向に力が作用する。インク供給口側の圧力がバネ102により設定された圧力よりも低下すると、図20(ロ)に示したように弁体84が凸部83から離れるため、開口82が開放され連通路85を経由してインク収容室62のインクが流路88を通って記録ヘッドに流れ込む。
By the way, the back surface of the
As a result, the
このとき、インクは、弁体84の表面側のみを経由して流れるから、インク収容室62に停滞していた気泡が引き込まれてもインクの流れに乗って記録ヘッドにそのまま流れ込む。すなわち、弁体84の背面は、上述したように閉鎖空間(なお、以下、圧力作用室とも称する)109となっているため、連通路87には速いインクの流れが生じないため、気泡Bが連通路87に流れ込むことがなく、弁体84の背面側に入り込むことはほとんどない。
これによりインク供給口側の圧力変化がインクを介して弁体84の背面に確実に作用することになり、インクの供給が停止される事態を生じることはない。なお、記録ヘッドに気泡が流れ込んでも、記録ヘッドに負圧を作用させてインクを強制的に排出させれば、気泡を簡単に排除することができる。
At this time, since the ink flows only through the surface side of the
As a result, the pressure change on the ink supply port side surely acts on the back surface of the
これに対して図7に示したように弁体40にインク流路となる貫通孔41が形成されている従来のインクカートリッジにあっては、弁体40の背面、つまりインク供給口の圧力を受ける領域に気泡が流れ込み、この気泡が弁体の駆動力を低下させる可能性がある。
すなわち、図21(イ)、(ロ)は、それぞれ従来のインクカートリッジの負圧発生機構を簡素化して、閉弁状態、及び開弁状態で示す模式図であって、インク収容領域200とインク供給口201とを弁体40が遮断している状態(図21(イ))で、インク供給口201の圧力が低下して弁体40の背面の領域203の圧力が低下すると、弁体40が図21(ロ)のようにバネ204の付勢力に抗して後退し、弁体40のインク流路となる貫通孔41が凸部206から離れ、インク収容領域200のインクが貫通孔41を通過して弁体40の背面の領域203を経由してインク供給口201に流れ込む。なお、図中符号208は、インク収容領域200と弁体40とを連通させる通孔を示す。
On the other hand, as shown in FIG. 7, in the conventional ink cartridge in which the through
That is, FIGS. 21A and 21B are schematic diagrams showing the negative pressure generating mechanism of the conventional ink cartridge, respectively, in a valve-closed state and a valve-opened state. When the pressure of the
このとき、貫通孔40から流れ込んだインクに気泡Bが存在すると、この気泡Bが弁体202の背面の領域203に停滞することになる。このように、弁体40の背面の領域203、つまりインク供給口201の圧力を受ける領域に気泡Bが入ると、この領域203の圧力が低下した場合には、気泡Bが容易に膨張して圧力の低下を緩衝するため、弁体40を移動させることが不可能となり、記録ヘッドにインクの供給ができなくなるという問題を生じる。
At this time, if bubbles B are present in the ink flowing from the through
また、弁体40の貫通孔41を凸部206で封止する必要上、弁体40の貫通孔41は凸部42に形成することが好ましいが、弁体40の変形よる位置ずれに対応するため、弁体40の貫通孔41を封止する凸部206のサイズSを可及的に大きくする必要があり、凸部206の周辺の面積が拡大し、凸部206と弁体40との狭い間隙の面積が増大しインク流路の抵抗も上昇するという問題がある。
In addition, the through
これに対して、本発明においては、凸部83に形成された開口82を封止するため、弁体84の表面が開口82に密着すればよいので、凸部83のサイズは、開口82を形成できる程度で済み、凸部83のサイズを可及的に小さくすることができて、この近傍、つまり弁体84と凸部83とで形成される狭い間隙の領域の面積を縮小して流路抵抗を下げることができる。
On the other hand, in the present invention, in order to seal the
なお、上述の実施例においては、弁体84の背面を連通路87でのみ外部に開放させた閉鎖空間109として構成したが、図22(イ)、(ロ)にそれぞれ示したように開口82とインク供給口とを接続する流路88、及び弁体84の背面の閉鎖空間109の一端に接続し、また圧力作用室にインク供給口に連通する流路を形成することにより、弁体84の背面の領域をインク流路として作用させることができる。
In the above-described embodiment, the back surface of the
そして、図22(ロ)に示した実施例のように弁体84の背面の圧力作用室109に、弁体84の面に垂直なインク排出流路86'を形成することにより、弁体84を水平な姿勢で使用することが可能となる。
Then, as in the embodiment shown in FIG. 22 (b), an
なお、弾性変形可能な膜により構成された弁体と、この弁体が当接可能な凸部と、この凸部に弁体により閉塞可能な流路を形成し、弁体の一方の面に需要側の負圧を作用させて弁体を流路から離間させて液の供給、または供給停止を制御する弁構造は、特許文献3に示されているが、開弁状態では弁体の液圧を受ける面積(受圧力面積)が極端に小さくなり、表裏の面積差が大きくなるから、記録ヘッドでのインクの消費に伴って発生する小さな圧力変化では開弁状態を維持できず、また閉弁状態となった時点では受圧面積が極端に大きくなるため、開弁するという動作を繰り返し、インクの供給時に脈動を生じるという問題がある。
In addition, a valve body made of an elastically deformable membrane, a convex portion that can be contacted by the valve body, and a flow path that can be closed by the valve body are formed in the convex portion, and is formed on one surface of the valve body. A valve structure that controls supply or stop of supply of a liquid by separating a valve body from a flow path by applying a negative pressure on the demand side is disclosed in
なお、例えば図4に示した実施例を例に採ると、弁体20の背面に差圧調整用のばね22を配置して凸部11に弾圧接触させているが、図23に示したように弁体20が自体で形成する平面Pよりも凸部11を相対的に弁体20の側に突出させることにより、弁体20をゴム等の弾性材料で製作すれば、弁体20の弾性力だけで凸部11に弾圧接触させて、ばね22のような付勢部材を省くことができる。
For example, when the embodiment shown in FIG. 4 is taken as an example, a
さらに、本発明においては記録ヘッドに着脱可能な形式のインクカートリッジについて説明したが、記録ヘッドがタンクのようなインク収容体に作りつけられる形式のインクタンク(インクカートリッジ)に適用することができる。このような形式を採る場合、前記インク供給口は、インク収容体と記録ヘッドとが接続されている境界領域、つまり記録ヘッドのインク導入口を意味する。 Furthermore, in the present invention, an ink cartridge of a type that can be attached to and detached from the recording head has been described. In the case of adopting such a format, the ink supply port means a boundary region where the ink container and the recording head are connected, that is, an ink introduction port of the recording head.
図24は、上述した弁体の動作原理を積極的に利用して記録ヘッドにインクを負圧を維持しながら供給する液体供給装置の実施例を示すものであって、この実施例では弁体84の直近上流(上述のインク収容領域62)の領域を閉鎖する一方、接続部材、この実施例では中空針140により外部と接続可能として弁体構造体141として構成し、インクを収容したインクタンクなどのインク容器142を着脱可能としたものである。
インク容器142は、下部に中空針140と液密に契合可能なインク排出口143が形成され、未使用の状態ではインクの漏れ出しを防止できるように中空針140が挿通可能な図示しないシール用フィルムで封止して構成されている。なお、図中符号144は、中空針140の外周に弾接する環状のパッキンを、また符号145は、大気連通孔をそれぞれ示す。
このように弁体84を機能させるに必要な領域だけを弁体構造体141として独立に構成することにより、弁体構造体141の底部に記録ヘッド146を固定し、記録ヘッド146のインク導入口147を弁体構造体141のインク排出口(図中符号86で示す流路)に接続しても、インク容器142を図中符号Aの方向に挿入して装着、また反対側に移動させて引き出すことにより交換でき、記録ヘッド146にインクを供給することができる。
FIG. 24 shows an embodiment of a liquid supply apparatus that positively utilizes the above-described operating principle of the valve body and supplies ink to the recording head while maintaining a negative pressure. In this embodiment, the valve body An ink tank containing ink, which is configured as a
The
In this way, by configuring only the area necessary for the function of the
なお、この実施例においても、弁体構造体144の作用効果は、上述の実施例と同一であるから、インク容器142とを一体化させると前述のインクカートリッジとして機能することは言うまでもない。
また、上述の実施例においては、接続部材(中空針140)にインク容器142を直接接続(装着)しているが、記録装置本体に設置されたインクカートリッジとをチューブにより接続しても同様の作用を相することは明らかである。
In this embodiment as well, the effect of the valve body structure 144 is the same as that of the above-described embodiment, and it goes without saying that when the
In the above-described embodiment, the
84 弁体 86 インク排出口 88 連通路 109 空間 140 中空針 141 弁体構造体 142 インク容器 143 インク排出口 144 環状のパッキン 145 大気連通孔 146 記録ヘッド 147 インク導入口
84
Claims (5)
前記負圧発生機構は、前記上流領域と前記インク排出口とを接続する流路の間に配置され、
前記負圧発生機構は、
第1の面と第2の面とを有し、該第1及び第2の面を貫通する孔を有しない弾性部材と、
前記弾性部材の前記第1の面側に設けられ、前記上流領域と前記弾性部材の前記第1の面側の第1の空間とを連通させる第1の連通路と、
前記インク排出口と、前記弾性部材の前記第1の面側に、前記弾性部材が接離するように設けられた開口と、を連通させる流路と、
前記弾性部材の前記第2の面側に設けられ、第2の連通路を介して前記インク排出口と連通し、かつ前記第2の連通路にのみ連通する第2の空間と、
を備え、
前記弾性部材が前記インク排出口側の低下した圧力の作用を受けて前記開口を開放したときに、前記第1の連通路と前記開口とを通じて前記上流領域から前記インク排出口にインクを供給する液体供給装置。 A connecting member; an upstream region connected to an external ink container through the connecting member; an ink discharge port communicating with the upstream region; and a negative pressure generating mechanism that opens as ink is consumed. In the liquid supply device
The negative pressure generating mechanism is disposed between a flow path connecting the upstream region and the ink discharge port,
The negative pressure generating mechanism is
An elastic member having a first surface and a second surface, and not having a hole penetrating the first and second surfaces;
A first communication path that is provided on the first surface side of the elastic member and communicates the upstream region with the first space on the first surface side of the elastic member;
A flow path for communicating the ink discharge port with an opening provided on the first surface side of the elastic member so that the elastic member comes in contact with and separates from the first discharge port;
A second space provided on the second surface side of the elastic member, communicated with the ink discharge port via a second communication path, and communicated only with the second communication path;
With
When the elastic member receives the action of the reduced pressure on the ink discharge port side and opens the opening , ink is supplied from the upstream region to the ink discharge port through the first communication path and the opening. Liquid supply device.
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