JP7483472B2 - インクカートリッジおよび記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、インクカートリッジおよび記録装置に関する。

特許文献１には、インクカートリッジの装置との接続部にパッキング部材とキャップ部材とを設ける構成が記載されている。このような構成にすることで、インクカートリッジの取り外し時に、パッキング部材周辺のインクがニードルに引っ張られてインクカートリッジの外部に漏れ出ても、漏れ出たインクをキャップ部材の受け部が受けることができる。このため、インクがカートリッジから漏れることを防止することができる。

特開２０１９－２５７９４号公報

しかし、特許文献１の構成では、パッキング部材のより外のキャップ部材の受け部にインクを溜めているだけなので、カートリッジを装置から取り外した後、受け部に溜まったインクがキャップ外に漏れ出る虞がある。

よって本発明は、インク漏れを抑制することができるインクカートリッジを提供することを目的とする。

本発明のインクカートリッジは、筐体に貯留したインクを外部へ供給可能な供給部と、前記供給部における開口部の周縁部に配され、外部から前記開口部に挿入されるニードルに対して封止するためのシール部材と、前記シール部材と第一の面で当接することで前記供給部と外部との連通を遮断可能なバルブ手段と、を備えたインクカートリッジであって、前記供給部を介してインクを供給する際のインクの流れ方向において、前記バルブ手段に対して下流側でインクを保持するための凹凸を前記第一の面が備えており、前記バルブ手段と前記シール部材とで一部が隔てられた空間でインクを保持するように構成される。

本発明によれば、インク漏れを抑制することができるインクカートリッジを提供することができる。

カートリッジと、仲介部材とを示した図である。 カートリッジを示した斜視図である。 記録装置に装着されたカートリッジを示した断面図である。 記録装置の装着部にカートリッジを装着する工程を順に示した断面図である。 記録装置の装着部からカートリッジを取り外す工程を示した断面図である。 第１の実施形態の特徴的構成を示した図である。 第１の実施形態の変形例のバルブを示した図である。 第２の変形例のバルブを示した図である。 第３の変形例のバルブを示した図である。 第２の実施形態におけるシール部材を示した図である。 第２の実施形態の変形例を示した図である。 第２の実施形態の変形例を示した図である。 その他の実施形態におけるシール部材とニードルとを示した図である。

（第１の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

図１（ａ）、（ｂ）は、本実施形態のカートリッジ１００と、カートリッジ１００を装着する装置の装着部において、装置とカートリッジ１００との仲介をする仲介部材２００とを示した図である。カートリッジ１００は、不図示の記録装置に装着可能であり記録装置に装着されて用いられる。カートリッジ１００は、筐体１１０の内部にインク１３０を貯留可能なインクカートリッジであり、蓋１２０によって内部のインク１３０が漏れないよう蓋がされている。カートリッジ１００は、供給部１４０を備えており、供給部１４０を介して筐体１１０内のインク１３０を記録装置に供給可能となっている。

仲介部材２００は、インク貯蔵部１６０と、ニードル１５０とを備えており、カートリッジ１００の供給部１４０と、記録装置の装着部との間でインクの供給を仲介する。仲介部材２００と供給部１４０との接続では、インク貯蔵部１６０から突出したニードル１５０を供給部１４０に挿入することで、接続が成される（図１（ｂ）参照）。

図２（ａ）は、カートリッジ１００の全体を示した斜視図であり、図２（ｂ）は、カートリッジ１００の供給部１４０を分解して示した分解斜視図である。図２（ａ）のように、カートリッジ１００は、供給部１４０にカバー１４１を備えている。供給部１４０は、カバー１４１、シール部材１４２、バルブ１４３、コイルバネ１４４を備えている。

供給部１４０には、記録装置に配置されているインク貯蔵部１６０から突出したニードル１５０と連結した際に、連結部を封止するシール部材１４２が設けられている。カバー１４１は、供給部１４０にシール部材１４２を固定している。また、供給部１４０には、バルブ１４３とコイルバネ１４４とが設けられており、筐体１１０内部のインク１３０が外部に漏れ出さないように、コイルバネ１４４によってバルブ１４３をシール部材１４２に押圧している。供給部１４０では、仲介部材２００のニードル１５０と連結されていない状態で、コイルバネ１４４が伸びることでバルブ１４３を押圧し、シール部材１４２と当接することで供給部１４０と外部との連通を遮断可能となっている。このように、シール部材１４２は、カバー１４１の開口の周縁部で開口からの漏出を防ぐ封止と、ニードル１５０との封止と、バルブ１４３との封止の３か所における封止を担っている。

図３は、記録装置に装着されたカートリッジ１００を示した断面図である。カートリッジ１００が記録装置に装着されると、供給部１４０にニードル１５０が挿入される。ニードル１５０が挿入されると、シール部材１４２がニードル１５０の外周と当接することで封止される。ニードル１５０は、その内部に、バルブ１５１、シール部材１５２、コイルバネ１５３を備えている。

図４（ａ）から（ｄ）は、記録装置の装着部にカートリッジ１００を装着する工程を順に示した断面図である。以下、カートリッジ１００の装着工程を順に説明する。

供給部１４０の先端のカバー１４１は、カートリッジ１００を装着しやすいように、ニードル１５０の外径よりも大きな開口を備えており、装着時にニードル１５０を案内する形状となっている。図４（ａ）のように、ニードル１５０挿入前の供給部１４０では、バルブ１４３とシール部材１４２とが当接することで封止されている。

図４（ｂ）は、供給部１４０を位置Ａから位置Ｂまで移動させ、ニードル１５０の先端が供給部１４０の先端に挿入された状態を示している。ニードル１５０が挿入された状態では、供給部１４０内のシール部材１４２の内側にニードル１５０の外周が当接することで封止されている。この時、ニードル１５０内の凸状のバルブ１５１の先端は、バルブ１４３と当接しており、バルブ１４３とニードル１５０とシール部材１４２とで囲われた空間は密閉されている。

図４（ｃ）は、供給部１４０を位置Ｂから位置Ｃまで移動した状態を示している。位置Ｃまで移動することにより、ニードル１５０内のバルブ１５１が押圧されて開く。２つのコイルバネ１４４、１５３では、ニードル１５０のコイルバネ１５３の方が弱いため、挿入過程において、カートリッジ１００のバルブ１４３が開く前に、ニードル１５０のバルブ１５１が開く。バルブ１５１が開くことで、バルブ１４３とニードル１５０とシール部材１４２とで囲われた空間は、インク貯蔵部１６０と連通される。

図４（ｄ）は、供給部１４０を位置Ｃから位置Ｄまで移動した状態を示している。位置Ｄまで移動したことにより、バルブ１４３が押圧されて開く。これによって、インク貯蔵部１６０とカートリッジ１００内のインク１３０とが連通した状態になる。供給部１４０を位置Ｄまで移動させることで、記録装置の装着部に対するカートリッジ１００の装着が完了する。

図５（ａ）から（ｃ）は、記録装置の装着部からカートリッジ１００を取り外す工程を順に示した断面図である。以下、カートリッジ１００の取り外し工程を順に説明する。

図５（ａ）は、装着部に装着されたカートリッジ１００を取り外すために、供給部１４０を位置Ｂまで移動した状態を示している。供給部１４０が位置Ｂまで移動することで、バルブ１４３がシール部材１４２と当接し、インク貯蔵部１６０とカートリッジ１００内のインク１３０との連通が遮断される。この状態で、カートリッジ１００からインク貯蔵部１６０へのインク１３０の流入はできなくなる。

図５（ｂ）は、供給部１４０を位置Ｂから位置Ｅまで移動した状態を示している。供給部１４０を位置Ｅまで移動することで、バルブ１５１とバルブ１４３との当接が解除され、バルブ１５１は閉じた状態となる。この状態で、バルブ１４３とニードル１５０とシール部材１４２とで囲われた空間は、再度密閉された状態となる。この密閉された空間は、インク１３０で満たされた状態である。

図５（ｃ）は、供給部１４０を位置Ｅら位置Ａまで移動した状態を示している。供給部１４０を位置Ａまで移動することで、ニードル１５０は、供給部１４０から外れる。ニードル１５０が供給部１４０から外れることで、バルブ１４３とニードル１５０とシール部材１４２とで囲われていた空間は、密閉状態が解除されて、密閉空間を満たしていたインク１３０がシール部材１４２の開口から露出した状態となる。この時、インク１３０はバルブ１４３とシール部材１４２とで形成された凹状部に、インク１３０の粘性によって残留した状態となる。しかし、単なるバルブ１４３の面とシール部材１４２とで形成された凹状部にインクが残留しているだけでは、インク１３０は安定的に残留しているのではなく、例えば外力の影響を受けることで、シール部材１４２の開口から漏れ出す虞もある。

そこで、本実施形態では以下のような特徴的な構成を備えることで、凹状部においてインク１３０を安定的に残留させる（以下、保持するとも表現する）ことを可能にしている。

図６（ａ）から（ｃ）は、本実施形態の特徴的構成を示した図であり、図６（ａ）は、ニードル１５０と供給部１４０とを示しており、図６（ｂ）、（ｃ）は、バルブ１４３の正面図と側面図である。

バルブ１４３の面とシール部材１４２とで形成される凹状部では、バルブ１４３の面とシール部材１４２の面とにおける表面張力によってインク１３０が保持されている（図６（ａ）参照）。本実施形態のバルブ１４３におけるインク１３０を保持する保持面１４５には、保持面１４５と同心円の凹部１７０が形成されている。このように、バルブ１４３の保持面１４５に凹部１７０を形成することで、凹部１７０の溝において、表面張力により毛細管現象が生じる。これにより、凹部１７０にインクが溜まる効果があり、保持面１４５においてインク１３０を保持する保持力が強くなる。

凹部１７０における溝の幅が広い場合、毛細管現象が生じにくくなるため、凹部１７０は、溝の幅を細くし、溝における容積は大きい方が好ましい。このため、形状が環状に設けられている（図６（ｂ）参照）。なお、図６（ｃ）のように、保持面１４５と同心円の複数の凹部１７０を形成してもよい。また、凹部１７０の各部の寸法や表面粗さは、インク１３０の粘性等の性質を考慮して適宜設定することが好ましい。

（第１の変形例）
図７(ａ)、（ｂ）は、本実施形態の変形例のバルブ１４３を示した図である。第１の変形例のバルブ１４３は、保持面１４５の一部を突出させた凸部１７１を備えている。このような凸部１７１では、表面張力によってインク１３０が、保持面１４５から立ち上がる凸部１７１の面に対してぬれ上がり、保持面１４５と凸部１７１との接続部にインク１３０を保持する効果が生じる。これによって、保持面１４５においてインク１３０を保持する保持力が強くなる。保持する部分は多い（広い）方が保持力は強くなるため、凸部１７１は形状が環状に設けられている（図７（ａ）参照）。ただし、保持面１４５の中心部は、ニードル１５０のバルブ１５１の先端が当接するため、凸にならないようにする。また、保持面１４５の外周は、シール部材１４２と当接するため、凸にならないようにする。なお、図７（ｂ）のように、保持面１４５と同心円の複数の凸部１７１を形成してもよい。また、凸部１７１の各部の寸法や表面粗さは、インク１３０の粘性等の性質を考慮して適宜設定することが好ましい。

（第２の変形例）
図８は、本実施形態の第２の変形例のバルブ１４３を示した図である。第２の変形例のバルブ１４３は、保持面１４５に放射状の凹部１７２を備えている。このような凹部１７２でも、前述した凹部１７０と同様の効果を得ることができ、保持面１４５においてインク１３０を保持する保持力が強くなる。

また、凹部１７２は放射状に設けられていることから、保持面１４５の中心に近い部分でインク１３０を保持する保持力が働く。これにより、保持面１４５の中心にインク１３０が移動しやすくなり、カバー１４１から離れた中心部により集まりやすくなる。そのため、インク１３０は飛び散りにくくなる。

（第３の変形例）
図９は、本実施形態の第３の変形例のバルブ１４３を示した図である。第３の変形例のバルブ１４３は、保持面１４５に放射状の凸部１７３を備えている。このような凸部１７３でも、前述した凸部１７１と同様の効果を得ることができ、保持面１４５においてインク１３０を保持する保持力が強くなる。

また、凸部１７１は放射状に設けられていることから、保持面１４５の中心に近い部分でインク１３０を保持する保持力が働くことから、保持面１４５の中心にインク１３０が移動しやすくなり、カバー１４１から離れた中心部により集まりやすくなる。そのため、インク１３０は飛び散りにくくなる。

なお、本実施形態では、バルブ１４３の保持面１４５に凹凸を設けた例を説明したが、これに限定するものでなく、供給部１４０の開口部においてインクを留まらせる（保持する）インク残留（保持）手段が設けられていればよい。

このように、カートリッジ１００における供給部１４０の開口部で、インク供給時の流れ方向において、バルブ１４３の下流側にインクを保持するインク保持手段を設ける。これによって、インク漏れを抑制することができるインクカートリッジを提供することができる。

（第２の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第２の実施形態を説明する。なお、本実施形態の基本的な構成は第１の実施形態と同様であるため、以下では特徴的な構成について説明する。

図１０（ａ）は、本実施形態におけるシール部材３００を示した図であり、図１０（ｂ）は、本実施形態における供給部１４０とニードル１５０とを示した図である。本実施形態のシール部材３００は、シール部材３００とバルブ１４３とが当接した際に封止されるバルブシール部３０１と、ニードル１５０との接続時にニードル１５０との封止を行うニードルシール部３０２と、供給部１４０の開口を塞ぐ膜体３０３とを備えている。シール部材３００の膜体３０３には、直線状に切込み３０４が設けられており、ニードル１５０との接続時に、ニードル１５０が切込み３０４を通して供給部１４０へ侵入することを可能にしている。

図１０（ｂ）は、供給部１４０とニードル１５０とが接続された状態から接続が解除された状態を示している。本実施形態では、シール部材３００が備える膜体３０３によって供給部１４０の開口が塞がれていることから、ニードル１５０と接続されていない状態では、シール部材３００とバルブ１４３とで密閉空間３０５が形成される。そして、ニードル１５０との接続が解除されると、図のように、密閉空間３０５はインク１３０で満たされた状態となる。膜体３０３には切込み３０４が形成されているが、ニードル１５０と接続されていない状態では、インク１３０のメニスカスにより、密閉空間３０５が形成されインク１３０を保持することができる。

カートリッジ１００の記録装置への装着時には、ニードル１５０により、切込み３０４が押し広げられ、ニードルシール部３０２によってニードル１５０の外周を封止する。

このように、供給部１４０の開口をシール部材３００の膜体３０３で塞ぐことによって、インク１３０がカバー１４１の開口から外に飛び散ることを抑制することができる。

図１１（ａ）から（ｃ）は、本実施形態の変形例を示した図である。インク１３０は重力方向下方に溜まることから、インク１３０が外部に漏れ出ないようにするためには、カートリッジ１００の使用時の姿勢において、供給部１４０の開口の下方部を膜体３０３によって塞ぐことが好ましい。したがって、切込み３０４は、供給部１４０の開口の下方部を避けて設けることが好ましい。

（第１変形例）
図１１（ａ）は、本実施形態における第１変形例のシール部材４００を示した図である。シール部材４００の膜体３０３には、十字状の切込み３０１が設けられている。十字状の切込み３０１は、カートリッジの使用時（記録装置への装着時）において、鉛直方向に延在する切込みと水平方向に延在する切込みから成るものでなく、切込みを垂直方向、水平方向に対して傾けている。このようにすることで、切込み３０１は、供給部１４０の開口の下方部を避けて設けている。なお、十字状とは、実質的な十字状を意味する。実質的に直線である２本の線分が略垂直に交わってできた形状は、十字状である。

（第２変形例）
図１１（ｂ）は、本実施形態における第２変形例のシール部材４１０を示した図である。シール部材４１０の膜体３０３には、Ｔ字を逆さにした切込み４１１が設けられている。逆さにしたＴ字状の切込み４１１とすることで、供給部１４０の開口の下方部を避けて設けている。なお、Ｔ字状とは、実質的なT字状を意味する。実質的な直線の中点付近から、別の実質的な直線が突き出さないように略鉛直に延びてできた形状は、Ｔ字状である。

（第３変形例）
図１１（ｃ）は、本実施形態における第３変形例のシール部材４２０を示した図である。シール部材４２０の膜体３０３は、開口の下半分にだけ設けられている。このように、膜体３０３を開口の下半分にだけ設けても、開口の下半分にインク１３０を貯留することが可能であり、開口から外に飛び散ることを抑制することができる。

（第４変形例）
図１２（ａ）から（ｅ）は、本実施形態の変形例を示した図である。前述のとおり、ニードル１５０の先端には凸状のバルブ１５１が設けられており、カートリッジ１００の挿入時に、ニードルシール部３０２によってニードル１５０の外周をシールする前に、凸状のバルブ１５１が膜体３０３と接触し、膜体３０３が変形する。この膜体３０３の変形によって、膜体３０３で保持されていたインク１３０が漏れ出す虞がある。そこで、凸状のバルブ１５１と当接する膜体３０３の中央部に逃げ孔４３１を設けることで、カートリッジ１００の挿入時に、ニードルシール部３０２によってニードル１５０をシールする前に、バルブ１５１と膜体３０３とが接触することを防ぐ。これによって、供給部１４０の開口からのインク１３０の飛散を抑制することができる。

図１２（ａ）は、本実施形態における第４変形例のシール部材４３０を示した図である。シール部材４３０は、膜体３０３の中央部に逃げ孔４３１を備えている。ニードル１５０との接続時には、膜体３０３の逃げ孔４３１がニードル１５０の径まで広がることで、ニードル１５０に対する封止を兼ねつつ、供給部１４０とニードル１５０との接続を可能にしている。

（第５変形例）
図１２（ｂ）は、本実施形態における第５変形例のシール部材４４０を示した図である。シール部材４４０は、膜体３０３の中央部に円形の逃げ孔４３１を備え、且つ水平の切込み４４１を備えている。これは、図１０（ａ）で説明した実施形態と、図１２（ａ）で説明した第４変形例とを組み合わせた変形例である。

（第６変形例）
図１２（ｃ）は、本実施形態における第６変形例のシール部材４５０を示した図である。シール部材４５０は、膜体３０３の中央部に円形の逃げ孔４３１を備え、且つ十字状の切込み４５１を備えている。これは、図１１（ａ）で説明した第１変形例と、図１２（ａ）で説明した第４変形例とを組み合わせた変形例である。

（第７変形例）
図１２（ｄ）は、本実施形態における第７変形例のシール部材４６０を示した図である。シール部材４６０は、膜体３０３の中央部に円形の逃げ孔４３１を備え、且つＴ字を逆さにした切込み４６１を備えている。これは、図１１（ｂ）で説明した第２変形例と、図１２（ａ）で説明した第４変形例とを組み合わせた変形例である。

（第８変形例）
図１２（ｅ）は、本実施形態における第８変形例のシール部材４７０を示した図である。シール部材４７０の膜体３０３は、開口の下半分にだけ設けられており、且つ開口の中央部に対応する膜体３０３の部分には、半円形の切込み４７１を備えている。これは、図１１（ｃ）で説明した第３変形例と、図１２（ａ）で説明した第４変形例とを組み合わせた変形例である。

（その他の実施形態）
以下、図面を参照して本発明のその他の実施形態を説明する。なお、本実施形態の基本的な構成は第１の実施形態と同様であるため、以下では特徴的な構成について説明する。
図１３（ａ）は、その他の実施形態におけるシール部材５００とニードル１５０とを示した図である。本実施形態のシール部材５００は、ニードルシール部３０２と膜体３０３とが離れて設けられており、膜体３０３は、ニードルシール部３０２よりも外側に設けられている。なお、膜体３０３をニードルシール部３０２よりも外側に設ける場合、ニードル１５０の挿入時に、図１３（ｂ）のように、膜体３０３がニードルシール部３０２とニードル１５０との間に挟み込まれてしまう虞がある。そのため膜体３０３の先端部がニードルシール部３０２と干渉しない位置関係となるよう、ニードルシール部３０２と膜体３０３との距離を確保することが好ましい。

図１３（ｃ）は、その他の実施形態におけるシール部材５１０とニードル１５０とを示した図である。本実施形態のシール部材５１０は、ニードルシール部３０２の内側に膜体３０３が設けられている。このように、ニードルシール部３０２の内側に膜体３０３が設けられている場合、カートリッジ１００の取り外しの際に、ニードルシール部３０２と膜体３０３との間にインク１３０が取り残される。そのため、インクが漏れ出るのを防ぐために、ニードルシール部３０２と膜体３０３とは離れつつも一体で形成されていることが好ましい。

図１３（ｄ）は、その他の実施形態におけるシール部材５２０とニードル１５０とを示した図である。本実施形態のシール部材５２０は、ニードルシール部３０２を備えたニードルシール部材５２１と、膜体３０３を備えた膜部材５２２とを備えている。このように、シール部材５２０が、ニードルシール部材５２１と、膜部材５２２との別体で構成されてもよい。なお、シール部材５２０の場合も、膜体３０３の先端部がニードルシール部３０２と干渉しない位置関係となるよう、ニードルシール部３０２と膜体３０３との距離を確保することが好ましい。

１００ カートリッジ
１３０ インク
１４０ 供給部
１４１ カバー
１４３ バルブ
１４５ 保持面
１５０ ニードル
１６０ インク貯蔵部
３０２ ニードルシール部
３０５ 密閉空間

Claims (9)

1. 筐体に貯留したインクを外部へ供給可能な供給部と、前記供給部における開口部の周縁部に配され、外部から前記開口部に挿入されるニードルに対して封止するためのシール部材と、前記シール部材と第一の面で当接することで前記供給部と外部との連通を遮断可能なバルブ手段と、を備えたインクカートリッジであって、
   前記供給部を介してインクを供給する際のインクの流れ方向において、前記バルブ手段に対して下流側でインクを保持するための凹凸を前記第一の面が備えており、前記バルブ手段と前記シール部材とで一部が隔てられた空間でインクを保持するように構成されたインクカートリッジ。
2. 前記第一の面に凹部が形成されている請求項１に記載のインクカートリッジ。
3. 前記第一の面に環状の凹部が形成されている請求項１に記載のインクカートリッジ。
4. 前記第一の面に、前記第一の面の中心から放射状に広がる凹部が形成されている請求項１に記載のインクカートリッジ。
5. 前記第一の面に凸部が形成されている請求項１に記載のインクカートリッジ。
6. 前記第一の面に環状の凸部が形成されている請求項１に記載のインクカートリッジ。
7. 前記第一の面に、前記第一の面の中心から放射状に広がる凸部が形成されている請求項１に記載のインクカートリッジ。
8. 前記凹凸は、前記ニードルが挿入された際に前記ニードルと当接する前記バルブ手段の部材に設けられている、請求項１ないし７のいずれか１項に記載のインクカートリッジ。
9. 請求項１ないし８のいずれか１項に記載のインクカートリッジを装着可能な記録装置。

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