インクカートリッジ、及び液体供給装置
【課題】 負圧発生手段の流路抵抗を可及的に小さくして記録ヘッドでのインクの消費に対応でき、かつ製造の歩留まりを高めることができるインクカートリッジを提供する。
【解決手段】 負圧発生機構が、インク収容領域とインク供給口5との間に配置され、かつインク流通用の2つの貫通孔10,12とを有する壁面6aと、インク供給口側の圧力を受けて貫通孔10に接離する弁体20とを有し、貫通孔12から流れ込んだインクを貫通孔10を介してインク供給口5に供給するように構成されている。
【解決手段】 負圧発生機構が、インク収容領域とインク供給口5との間に配置され、かつインク流通用の2つの貫通孔10,12とを有する壁面6aと、インク供給口側の圧力を受けて貫通孔10に接離する弁体20とを有し、貫通孔12から流れ込んだインクを貫通孔10を介してインク供給口5に供給するように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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。
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。
【特許文献1】特開平8-174860号公報 0041乃至0043 図10
【特許文献2】国際公開第00/103877号パンフレット
【特許文献3】米国特許第5653251号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
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インクカートリッジを提供することを目的とする。
また、負圧発生機構における貫通孔周辺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インクカートリッジを提供することを目的とする。
また、上記インクカートリッジを歩留まり良く製造可能なインクカートリッジを提供することを目的とする。
さらに、インク容器のインクを、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記録ヘッド用流体制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
このような課題を達成するために請求項1の発明においては、インク収容領域と、前記インク収容領域と連通するインク供給口とを備え、インクの消費に伴って開弁する負圧発生機構を収容したインクカートリッジにおいて、 前記負圧発生機構が、前記インク収容領域と前記インク供給口を接続する流路の間に配置され、かつ前記インク供給口と連通可能に形成されたインク流通路を形成するインク供給流路形成部材と、前記インク供給流路形成部材に設けられ、前記インク供給流路形成部材に形成された第1の流路を介して一方の面に前記インク収容領域側の圧力を、また前記インク供給流路形成部材に形成された第2の流路を介して前記インク供給口側の圧力を他方の面に受け、前記インク流通路の開口部に弾性力により接離する弾性部材とを有し、前記弾性部材が前記インク供給口の圧力に応動して前記連通路の開口部を開放して前記インク供給口にインクを供給するように構成されている。
これによれば、弾性部材に貫通孔を形成することが不要となり、可及的に平面として構成できて、負圧の作用で復帰した場合にも凸部の復元による流路の狭まりがなく、また射出成形時に発生しやすいウエルドを無くして製造の歩留まりを向上させることができる。
さらに、弾性部材の、封止対象である連通路の開口部に対向する領域を平面として形成できて、連通路の開口部と弁体との間隙を大きく確保でき、かつ奥行きも短くできるため、流路抵抗が小さくなり、記録ヘッドでの大量のインク消費にも対応することができ、高速な印刷に適したインクカートリッジを提供できる。
【0007】
また請求項7の発明においては、インク収容領域と、前記インク収容領域と連通するインク供給口とを備え、インクの消費に伴って開弁する負圧発生機構を収容したインクカートリッジにおいて、前記インク収容領域が、大気に対して密封された上部インク収容領域と大気に開放された下部インク収容領域との2つに分割されていて、吸い上げ流路により相互に連通するように構成され、前記負圧発生機構が前記上部インク収容領域に収容され、前記負圧発生機構が、前記上部インク収容領域と前記インク供給口を接続する流路の間に配置され、かつ前記インク供給口と連通可能に形成されたインク流通路を形成するインク供給流路形成部材と、前記インク供給流路形成部材に設けられ、前記インク供給流路形成部材に形成された流路を介して一方の面に前記インク収容領域の圧力を、また前記インク供給流路形成部材に形成された流路を介して前記インク供給口の圧力を他方の面に受け、前記インク流通路の開口部に弾性力により接離する弾性部材とを有し、前記弾性部材が前記インク供給口の圧力に応動して前記連通路の開口部を開放して前記インク供給口にインクを供給するように構成されている。
この実施例によれば、インクカートリッジを構成する有底箱型の容器本体にインク供給流路形成部材を射出成形により容易に一体に形成することができる。
【0008】
請求項16の発明においては、インク収容領域と、前記インク収容領域と連通するインク供給口とを備え、インクの消費に伴って開弁する負圧発生機構を収容したインクカートリッジにおいて、前記負圧発生機構が弾性部材を備え、前記弾性部材の一方の面には、前記インク供給口と連通する連通路の開口部が前記弾性部材と接離可能に配置されていると共に、前記インク収容領域と連通する連通部が形成され、前記弾性部材の他方の面には、前記インク供給口と連通する空間が形成されている。
これにより、インク供給口と連通する連通路の開口部よりも空間の開口面積が大きいため、弾性部材にインク消費に伴う下流側、つまりインク供給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わせることができる。
請求項17の発明においては、前記弾性部材の上流側には前記弾性部材との間に空間を形成するように隔壁が配置され、前記隔壁には、前記弾性部材が弾接する突出部が形成され、前記突出部に前記インク供給口に連通する流路の開口が形成されている。
これにより、弾性部材が開口から離れてインクを供給する状態では、突出部周辺に可及的に広い空間を確保でき、インクの流れに伴う動圧損を抑えることができる。つまり、突出部を容器本体と同一の材料により構成でき、また突出部の突出量(高さ)を任意に設定でき、さらに突出部の形状、貫通孔の形状の自由度が高くなる。
請求項18の発明においては、前記弾性部材が、前記突出部と対向する位置に配置された付勢部材により前記突出部の側に付勢されている。
これにより、弾性部材の姿勢に関わりなく弾性部材が突出部に確実に当接し、キャリッジの移動等、外部からの振動に関わりなくシール性を維持することができる。また、弾性部材が突出部に当接する当接力(封止力)を最適な値、つまりキャリッジの移動による接離が防止可能で、かつ最適な負圧を維持してインクを供給できる程度に設定できる。
請求項20の発明においては、前記突出部の開口が、前記弾性部材の略中心に対向するように配置されている。
弾性部材の中心領域は、点対称として変形して略平面状を保持するので、開口を確実に封止してシール性を高めることができる。
請求項25の発明においては、前記連通路の開口部が、前記弾性部材側を円筒状に、またインク流れ方向の上流側を前記上流側に拡開するように構成されている。
これにより、弾性部材が円筒状の領域に当接して確実なシール性を確保し、また拡開部により連通路の開口の面積を拡大して流路抵抗を下げることができる。
請求項26の発明においては、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タンク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。
これにより、インク排出口と連通する連通路の開口部よりも空間の開口面積が大きいため、弾性部材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わせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
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。
【0010】
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。
【0011】
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。
【0012】
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。
【0013】
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。
【0014】
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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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)。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
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。
【0048】
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。
【0049】
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。
【0050】
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。
【0051】
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。
【0052】
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。
【0053】
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。
【0054】
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。
【0055】
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。
【0056】
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。
【0057】
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。
【図面の簡単な説明】
【0058】
【図1】本発明のインクカートリッジの一実施例を、インク収容領域側から見た状態で示す斜視図である。
【図2】図(イ)、(ロ)は同上インクカートリッジを、他方の面から見た状態で示す斜視図と、弁体収容部の他の実施例を示す斜視図である。
【図3】同上インクカートリッジを、負圧発生機構の近傍の断面構造で示す断面図である。
【図4】図(イ)乃至(ハ)は、それぞれ同上インクカートリッジの負圧発生機構の、閉弁状態、及び開弁状態をそれぞれ図2のA−A’線での断面として示す拡大断面図、及び負圧発生機構からインク供給口までのインク流路を図2のA−B線での断面として示す拡大断面図である。
【図5】図(イ)、(ロ)は、それぞれ同上インクカートリッジのインクの流れを示す図である。
【図6】図(イ)、(ロ)は、それぞれ弁体の実施例を示す斜視図である。
【図7】従来のインクカートリッジに使用されている弁体の一例を示す斜視図である。
【図8】図(イ)乃至(ハ)は、それぞれ従来のインクカートリッジの閉弁状態、開弁状態、及び閉弁状態での凸部の形状を拡大して示す図である。
【図9】負圧発生機構を収容する領域を区画する部材を、別部材として構成した他の実施例を示す図である。
【図10】本発明のインクカートリッジの他の実施例を、容器本体の開口側の構造で示す組み立て斜視図である。
【図11】同上インクカートリッジの表面側の構造で示す組み立て斜視図である。
【図12】同上容器本体の開口側の正面図である。
【図13】同上容器本体の底部側の正面図である。
【図14】同上容器の負圧発生機構が組み込まれる領域の断面図である。
【図15】同上容器の負圧発生機構が組み込まれる領域からインク供給口に至る流路での断面図である。
【図16】同上負圧発生機構の領域を拡大して示す断面図である。
【図17】本発明の他の実施例を、容器本体の開口側の構造で示す組み立て斜視図である。
【図18】同上容器の負圧発生機構が組み込まれる領域の断面図である。
【図19】同上負圧発生機構の領域を拡大して示す断面図である。
【図20】図(イ)、(ロ)は、それぞれ本発明のインクカートリッジの負圧発生機構の流路構造を、閉弁状態、及び開弁状態で示す模式図である。
【図21】図(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の流路構造を、閉弁状態、及び開弁状態で示す模式図である。
【図22】図(イ)、(ロ)は、それぞれ本発明のインクカートリッジの負圧機構の流路構造の他の実施例を、開弁状態で模式的に示す図である。
【図23】負圧発生機構の他の実施例を示す断面図である。
【図24】本発明の原理を利用した液体供給装置の実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
【0059】
2 枠体、 3、4 蓋体、 5 インク供給口、 6 インク供給流路形成部材、 7 開口部、 8 弁体収容部、 9 流路部、 10、12、13 貫通孔、 11 凸部、 12' 窓、 15 凹部、 15' 連通路、 16 フィルム、 17 インク収容領域、 20 弁体、 21 枠、 22 差圧調整用のばね、 24 フィルム、 27 圧力作用室、 30 負圧発生手段
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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。
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。
【特許文献1】特開平8-174860号公報 0041乃至0043 図10
【特許文献2】国際公開第00/103877号パンフレット
【特許文献3】米国特許第5653251号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
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インクカートリッジを提供することを目的とする。
また、負圧発生機構における貫通孔周辺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インクカートリッジを提供することを目的とする。
また、上記インクカートリッジを歩留まり良く製造可能なインクカートリッジを提供することを目的とする。
さらに、インク容器のインクを、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記録ヘッド用流体制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
このような課題を達成するために請求項1の発明においては、インク収容領域と、前記インク収容領域と連通するインク供給口とを備え、インクの消費に伴って開弁する負圧発生機構を収容したインクカートリッジにおいて、 前記負圧発生機構が、前記インク収容領域と前記インク供給口を接続する流路の間に配置され、かつ前記インク供給口と連通可能に形成されたインク流通路を形成するインク供給流路形成部材と、前記インク供給流路形成部材に設けられ、前記インク供給流路形成部材に形成された第1の流路を介して一方の面に前記インク収容領域側の圧力を、また前記インク供給流路形成部材に形成された第2の流路を介して前記インク供給口側の圧力を他方の面に受け、前記インク流通路の開口部に弾性力により接離する弾性部材とを有し、前記弾性部材が前記インク供給口の圧力に応動して前記連通路の開口部を開放して前記インク供給口にインクを供給するように構成されている。
これによれば、弾性部材に貫通孔を形成することが不要となり、可及的に平面として構成できて、負圧の作用で復帰した場合にも凸部の復元による流路の狭まりがなく、また射出成形時に発生しやすいウエルドを無くして製造の歩留まりを向上させることができる。
さらに、弾性部材の、封止対象である連通路の開口部に対向する領域を平面として形成できて、連通路の開口部と弁体との間隙を大きく確保でき、かつ奥行きも短くできるため、流路抵抗が小さくなり、記録ヘッドでの大量のインク消費にも対応することができ、高速な印刷に適したインクカートリッジを提供できる。
【0007】
また請求項7の発明においては、インク収容領域と、前記インク収容領域と連通するインク供給口とを備え、インクの消費に伴って開弁する負圧発生機構を収容したインクカートリッジにおいて、前記インク収容領域が、大気に対して密封された上部インク収容領域と大気に開放された下部インク収容領域との2つに分割されていて、吸い上げ流路により相互に連通するように構成され、前記負圧発生機構が前記上部インク収容領域に収容され、前記負圧発生機構が、前記上部インク収容領域と前記インク供給口を接続する流路の間に配置され、かつ前記インク供給口と連通可能に形成されたインク流通路を形成するインク供給流路形成部材と、前記インク供給流路形成部材に設けられ、前記インク供給流路形成部材に形成された流路を介して一方の面に前記インク収容領域の圧力を、また前記インク供給流路形成部材に形成された流路を介して前記インク供給口の圧力を他方の面に受け、前記インク流通路の開口部に弾性力により接離する弾性部材とを有し、前記弾性部材が前記インク供給口の圧力に応動して前記連通路の開口部を開放して前記インク供給口にインクを供給するように構成されている。
この実施例によれば、インクカートリッジを構成する有底箱型の容器本体にインク供給流路形成部材を射出成形により容易に一体に形成することができる。
【0008】
請求項16の発明においては、インク収容領域と、前記インク収容領域と連通するインク供給口とを備え、インクの消費に伴って開弁する負圧発生機構を収容したインクカートリッジにおいて、前記負圧発生機構が弾性部材を備え、前記弾性部材の一方の面には、前記インク供給口と連通する連通路の開口部が前記弾性部材と接離可能に配置されていると共に、前記インク収容領域と連通する連通部が形成され、前記弾性部材の他方の面には、前記インク供給口と連通する空間が形成されている。
これにより、インク供給口と連通する連通路の開口部よりも空間の開口面積が大きいため、弾性部材にインク消費に伴う下流側、つまりインク供給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わせることができる。
請求項17の発明においては、前記弾性部材の上流側には前記弾性部材との間に空間を形成するように隔壁が配置され、前記隔壁には、前記弾性部材が弾接する突出部が形成され、前記突出部に前記インク供給口に連通する流路の開口が形成されている。
これにより、弾性部材が開口から離れてインクを供給する状態では、突出部周辺に可及的に広い空間を確保でき、インクの流れに伴う動圧損を抑えることができる。つまり、突出部を容器本体と同一の材料により構成でき、また突出部の突出量(高さ)を任意に設定でき、さらに突出部の形状、貫通孔の形状の自由度が高くなる。
請求項18の発明においては、前記弾性部材が、前記突出部と対向する位置に配置された付勢部材により前記突出部の側に付勢されている。
これにより、弾性部材の姿勢に関わりなく弾性部材が突出部に確実に当接し、キャリッジの移動等、外部からの振動に関わりなくシール性を維持することができる。また、弾性部材が突出部に当接する当接力(封止力)を最適な値、つまりキャリッジの移動による接離が防止可能で、かつ最適な負圧を維持してインクを供給できる程度に設定できる。
請求項20の発明においては、前記突出部の開口が、前記弾性部材の略中心に対向するように配置されている。
弾性部材の中心領域は、点対称として変形して略平面状を保持するので、開口を確実に封止してシール性を高めることができる。
請求項25の発明においては、前記連通路の開口部が、前記弾性部材側を円筒状に、またインク流れ方向の上流側を前記上流側に拡開するように構成されている。
これにより、弾性部材が円筒状の領域に当接して確実なシール性を確保し、また拡開部により連通路の開口の面積を拡大して流路抵抗を下げることができる。
請求項26の発明においては、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タンク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。
これにより、インク排出口と連通する連通路の開口部よりも空間の開口面積が大きいため、弾性部材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わせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
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。
【0010】
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。
【0011】
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。
【0012】
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。
【0013】
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。
【0014】
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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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)。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
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。
【0048】
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。
【0049】
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。
【0050】
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。
【0051】
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。
【0052】
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。
【0053】
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。
【0054】
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。
【0055】
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。
【0056】
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。
【0057】
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。
【図面の簡単な説明】
【0058】
【図1】本発明のインクカートリッジの一実施例を、インク収容領域側から見た状態で示す斜視図である。
【図2】図(イ)、(ロ)は同上インクカートリッジを、他方の面から見た状態で示す斜視図と、弁体収容部の他の実施例を示す斜視図である。
【図3】同上インクカートリッジを、負圧発生機構の近傍の断面構造で示す断面図である。
【図4】図(イ)乃至(ハ)は、それぞれ同上インクカートリッジの負圧発生機構の、閉弁状態、及び開弁状態をそれぞれ図2のA−A’線での断面として示す拡大断面図、及び負圧発生機構からインク供給口までのインク流路を図2のA−B線での断面として示す拡大断面図である。
【図5】図(イ)、(ロ)は、それぞれ同上インクカートリッジのインクの流れを示す図である。
【図6】図(イ)、(ロ)は、それぞれ弁体の実施例を示す斜視図である。
【図7】従来のインクカートリッジに使用されている弁体の一例を示す斜視図である。
【図8】図(イ)乃至(ハ)は、それぞれ従来のインクカートリッジの閉弁状態、開弁状態、及び閉弁状態での凸部の形状を拡大して示す図である。
【図9】負圧発生機構を収容する領域を区画する部材を、別部材として構成した他の実施例を示す図である。
【図10】本発明のインクカートリッジの他の実施例を、容器本体の開口側の構造で示す組み立て斜視図である。
【図11】同上インクカートリッジの表面側の構造で示す組み立て斜視図である。
【図12】同上容器本体の開口側の正面図である。
【図13】同上容器本体の底部側の正面図である。
【図14】同上容器の負圧発生機構が組み込まれる領域の断面図である。
【図15】同上容器の負圧発生機構が組み込まれる領域からインク供給口に至る流路での断面図である。
【図16】同上負圧発生機構の領域を拡大して示す断面図である。
【図17】本発明の他の実施例を、容器本体の開口側の構造で示す組み立て斜視図である。
【図18】同上容器の負圧発生機構が組み込まれる領域の断面図である。
【図19】同上負圧発生機構の領域を拡大して示す断面図である。
【図20】図(イ)、(ロ)は、それぞれ本発明のインクカートリッジの負圧発生機構の流路構造を、閉弁状態、及び開弁状態で示す模式図である。
【図21】図(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の流路構造を、閉弁状態、及び開弁状態で示す模式図である。
【図22】図(イ)、(ロ)は、それぞれ本発明のインクカートリッジの負圧機構の流路構造の他の実施例を、開弁状態で模式的に示す図である。
【図23】負圧発生機構の他の実施例を示す断面図である。
【図24】本発明の原理を利用した液体供給装置の実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
【0059】
2 枠体、 3、4 蓋体、 5 インク供給口、 6 インク供給流路形成部材、 7 開口部、 8 弁体収容部、 9 流路部、 10、12、13 貫通孔、 11 凸部、 12' 窓、 15 凹部、 15' 連通路、 16 フィルム、 17 インク収容領域、 20 弁体、 21 枠、 22 差圧調整用のばね、 24 フィルム、 27 圧力作用室、 30 負圧発生手段
【特許請求の範囲】
【請求項1】
インク収容領域と、前記インク収容領域と連通するインク供給口とを備え、インクの消費に伴って開弁する負圧発生機構を収容したインクカートリッジにおいて、
前記負圧発生機構が、前記インク収容領域と前記インク供給口を接続する流路の間に配置され、かつ前記インク供給口と連通可能に形成されたインク流通路を形成するインク供給流路形成部材と、前記インク供給流路形成部材に設けられ、前記インク供給流路形成部材に形成された第1の流路を介して一方の面に前記インク収容領域側の圧力を、また前記インク供給流路形成部材に形成された第2の流路を介して前記インク供給口側の圧力を他方の面に受け、前記インク流通路の開口部に弾性力により接離する弾性部材とを有し、前記弾性部材が前記インク供給口の圧力に応動して前記連通路の開口部を開放して前記インク供給口にインクを供給するインクカートリッジ。
【請求項2】
前記弾性部材が、少なくとも連通路の開口部に当接する領域の近傍を平面として構成されている請求項1に記載のインクカートリッジ。
【請求項3】
前記弾性部材の、前記インク供給口に連通する面が付勢部材により前記連通路の開口部の側に付勢されている請求項1に記載のインクカートリッジ。
【請求項4】
前記各流路が前記インク供給流路形成部材に形成された凹部と、前記凹部を封止するフィルムとにより構成されている請求項1に記載のインクカートリッジ。
【請求項5】
前記連通路の開口部が、前記インク供給流路形成部材に貫通孔を設けて形成されている請求項1に記載のインクカートリッジ。
【請求項6】
インク供給口を備えた枠体と、前記枠体の開口面を封止する蓋体とにより構成され、また前記負圧発生機構を収容する領域が、前記枠体と一体、または別部材として構成されている請求項1に記載のインクカートリッジ。
【請求項7】
インク収容領域と、前記インク収容領域と連通するインク供給口とを備え、インクの消費に伴って開弁する負圧発生機構を収容したインクカートリッジにおいて、
前記インク収容領域が、大気に対して密封された上部インク収容領域と大気に開放された下部インク収容領域との2つに分割されていて、吸い上げ流路により相互に連通するように構成され、
前記負圧発生機構が前記上部インク収容領域に収容され、
前記負圧発生機構が、前記上部インク収容領域と前記インク供給口を接続する流路の間に配置され、かつ前記インク供給口と連通可能に形成されたインク流通路を形成するインク供給流路形成部材と、前記インク供給流路形成部材に設けられ、前記インク供給流路形成部材に形成された流路を介して一方の面に前記インク収容領域の圧力を、また前記インク供給流路形成部材に形成された流路を介して前記インク供給口の圧力を他方の面に受け、前記インク流通路の開口部に弾性力により接離する弾性部材とを有し、前記弾性部材が前記インク供給口の圧力に応動して前記連通路の開口部を開放して前記インク供給口にインクを供給するインクカートリッジ。
【請求項8】
前記上部インク収容領域が、隔壁により前記インク供給口に連通する下流側インク収容領域と前記吸い上げ流路に連通する上流側インク収容領域とに分割され、前記負圧発生機構が前記下流側インク収容領域に収容されている請求項7に記載のインクカートリッジ。
【請求項9】
前記インク供給流路形成部材が、インク収容領域を構成する容器本体に一体に形成されている請求項7に記載のインクカートリッジ。
【請求項10】
前記インク供給口と連通するインク流通路が、前記インク供給流路形成部材に形成された凹部、及び前記インク収容領域を構成する容器本体に形成された凹部をフィルムで封止して構成されている請求項7に記載のインクカートリッジ。
【請求項11】
前記インク供給流路形成部材が、前記インク収容領域を区画する環状の枠部と、底部とを備え、前記連通路の開口部が前記底部に形成され、また前記弾性部材が前記連通路の開口部に対向するように前記枠部に装填されている請求項7に記載のインクカートリッジ。
【請求項12】
前記インク供給流路形成部材が、前記インク収容領域を構成する容器本体と同一の幅となるように構成され、前記容器本体の一部を封止してインク収容領域を区画するフィルムにより封止されている請求項7に記載のインクカートリッジ。
【請求項13】
前記インク供給流路形成部材が、前記インク収容領域を構成する容器本体よりも幅狭に構成され、前記容器本体の一部を封止してインク収容領域を区画するフィルムとは異なるフィルムにより封止されている請求項7に記載のインクカートリッジ。
【請求項14】
前記連通路の開口が、先端が平面部を有する突部に貫通孔を形成して構成されている請求項7に記載のインクカートリッジ。
【請求項15】
前記連通路の開口が、断面円錐状の突部に貫通孔を形成して構成されている請求項7に記載のインクカートリッジ。
【請求項16】
インク収容領域と、前記インク収容領域と連通するインク供給口とを備え、インクの消費に伴って開弁する負圧発生機構を収容したインクカートリッジにおいて、
前記負圧発生機構が弾性部材を備え、前記弾性部材の一方の面には、前記インク供給口と連通する連通路の開口部が前記弾性部材と接離可能に配置されていると共に、前記インク収容領域と連通する連通部が形成され、前記弾性部材の他方の面には、前記インク供給口と連通する空間が形成されたインクカートリッジ。
【請求項17】
前記弾性部材の上流側には前記弾性部材との間に空間を形成するように隔壁が配置され、前記隔壁には、前記弾性部材が弾接する突出部が形成され、前記突出部に前記インク供給口に連通する流路の開口が形成されている請求項16記載のインクカートリッジ。
【請求項18】
前記弾性部材が、前記突出部と対向する位置に配置された付勢部材により前記突出部の側に付勢されている請求項17に記載のインクカートリッジ。
【請求項19】
前記弾性部材が、自身の弾性変形力により前記突出部の側に付勢されている請求項17に記載のインクカートリッジ。
【請求項20】
前記突出部の開口が、前記弾性部材の略中心に対向するように配置されている請求項17に記載のインクカートリッジ。
【請求項21】
前記弾性部材の他方の面の側に、前記弾性部材の略全体に前記インクの消費による前記弾性部材よりも下流の圧力を作用させことができる空間が形成されている請求項16に記載のインクカートリッジ。
【請求項22】
前記インク収容領域のインクが、前記弾性部材の一方の面とインク収容領域側とを接続する流路、前記連通路の開口部、前記連通路の開口部に接続する流路、前記弾性部材の他方の面に形成された空間、前記空間と前記インク供給口とを接続する流路を順に流れて前記インク供給口にインクが供給される請求項16に記載のインクカートリッジ。
【請求項23】
前記インク供給口と前記突出部の開口とを接続する流路が途中で分岐されて分岐路が形成され、また前記弾性部材の他方の面に前記弾性部材の略全面に圧力を作用させる閉空間が形成され、前記分岐路が前記閉空間に接続されている請求項17に記載のインクカートリッジ。
【請求項24】
前記弾性部材の前記一方の面、及び前記他方の面のほぼ等しい領域がインクに接している請求項16に記載のインクカートリッジ。
【請求項25】
前記連通路の開口部が、前記弾性部材側を円筒状に、またインク流れ方向の上流側を前記上流側に拡開するように構成されている請求項1、2、3、5、7、14、15、16のいずれかに記載のインクカートリッジ。
【請求項26】
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タンク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記録ヘッド用液体供給装置。
【請求項27】
前記弾性部材の上流側には前記弾性部材との間に空間を形成するように隔壁が配置され、前記隔壁には、前記弾性部材が弾接する突出部が形成され、前記突出部に前記インク排出口に連通する流路の開口が形成されている請求項26記載の記録ヘッド用液体供給装置。
【請求項28】
前記弾性部材が、前記突出部と対向する位置に配置された付勢部材により前記突出部の側に付勢されている請求項27に記載の記録ヘッド用液体供給装置。
【請求項29】
前記弾性部材が、自身の弾性変形力により前記突出部の側に付勢されている請求項27に記載の記録ヘッド用液体供給装置。
【請求項30】
前記突出部の開口が、前記弾性部材の略中心に対向するように配置されている請求項27に記載の記録ヘッド用液体供給装置。
【請求項1】
インク収容領域と、前記インク収容領域と連通するインク供給口とを備え、インクの消費に伴って開弁する負圧発生機構を収容したインクカートリッジにおいて、
前記負圧発生機構が、前記インク収容領域と前記インク供給口を接続する流路の間に配置され、かつ前記インク供給口と連通可能に形成されたインク流通路を形成するインク供給流路形成部材と、前記インク供給流路形成部材に設けられ、前記インク供給流路形成部材に形成された第1の流路を介して一方の面に前記インク収容領域側の圧力を、また前記インク供給流路形成部材に形成された第2の流路を介して前記インク供給口側の圧力を他方の面に受け、前記インク流通路の開口部に弾性力により接離する弾性部材とを有し、前記弾性部材が前記インク供給口の圧力に応動して前記連通路の開口部を開放して前記インク供給口にインクを供給するインクカートリッジ。
【請求項2】
前記弾性部材が、少なくとも連通路の開口部に当接する領域の近傍を平面として構成されている請求項1に記載のインクカートリッジ。
【請求項3】
前記弾性部材の、前記インク供給口に連通する面が付勢部材により前記連通路の開口部の側に付勢されている請求項1に記載のインクカートリッジ。
【請求項4】
前記各流路が前記インク供給流路形成部材に形成された凹部と、前記凹部を封止するフィルムとにより構成されている請求項1に記載のインクカートリッジ。
【請求項5】
前記連通路の開口部が、前記インク供給流路形成部材に貫通孔を設けて形成されている請求項1に記載のインクカートリッジ。
【請求項6】
インク供給口を備えた枠体と、前記枠体の開口面を封止する蓋体とにより構成され、また前記負圧発生機構を収容する領域が、前記枠体と一体、または別部材として構成されている請求項1に記載のインクカートリッジ。
【請求項7】
インク収容領域と、前記インク収容領域と連通するインク供給口とを備え、インクの消費に伴って開弁する負圧発生機構を収容したインクカートリッジにおいて、
前記インク収容領域が、大気に対して密封された上部インク収容領域と大気に開放された下部インク収容領域との2つに分割されていて、吸い上げ流路により相互に連通するように構成され、
前記負圧発生機構が前記上部インク収容領域に収容され、
前記負圧発生機構が、前記上部インク収容領域と前記インク供給口を接続する流路の間に配置され、かつ前記インク供給口と連通可能に形成されたインク流通路を形成するインク供給流路形成部材と、前記インク供給流路形成部材に設けられ、前記インク供給流路形成部材に形成された流路を介して一方の面に前記インク収容領域の圧力を、また前記インク供給流路形成部材に形成された流路を介して前記インク供給口の圧力を他方の面に受け、前記インク流通路の開口部に弾性力により接離する弾性部材とを有し、前記弾性部材が前記インク供給口の圧力に応動して前記連通路の開口部を開放して前記インク供給口にインクを供給するインクカートリッジ。
【請求項8】
前記上部インク収容領域が、隔壁により前記インク供給口に連通する下流側インク収容領域と前記吸い上げ流路に連通する上流側インク収容領域とに分割され、前記負圧発生機構が前記下流側インク収容領域に収容されている請求項7に記載のインクカートリッジ。
【請求項9】
前記インク供給流路形成部材が、インク収容領域を構成する容器本体に一体に形成されている請求項7に記載のインクカートリッジ。
【請求項10】
前記インク供給口と連通するインク流通路が、前記インク供給流路形成部材に形成された凹部、及び前記インク収容領域を構成する容器本体に形成された凹部をフィルムで封止して構成されている請求項7に記載のインクカートリッジ。
【請求項11】
前記インク供給流路形成部材が、前記インク収容領域を区画する環状の枠部と、底部とを備え、前記連通路の開口部が前記底部に形成され、また前記弾性部材が前記連通路の開口部に対向するように前記枠部に装填されている請求項7に記載のインクカートリッジ。
【請求項12】
前記インク供給流路形成部材が、前記インク収容領域を構成する容器本体と同一の幅となるように構成され、前記容器本体の一部を封止してインク収容領域を区画するフィルムにより封止されている請求項7に記載のインクカートリッジ。
【請求項13】
前記インク供給流路形成部材が、前記インク収容領域を構成する容器本体よりも幅狭に構成され、前記容器本体の一部を封止してインク収容領域を区画するフィルムとは異なるフィルムにより封止されている請求項7に記載のインクカートリッジ。
【請求項14】
前記連通路の開口が、先端が平面部を有する突部に貫通孔を形成して構成されている請求項7に記載のインクカートリッジ。
【請求項15】
前記連通路の開口が、断面円錐状の突部に貫通孔を形成して構成されている請求項7に記載のインクカートリッジ。
【請求項16】
インク収容領域と、前記インク収容領域と連通するインク供給口とを備え、インクの消費に伴って開弁する負圧発生機構を収容したインクカートリッジにおいて、
前記負圧発生機構が弾性部材を備え、前記弾性部材の一方の面には、前記インク供給口と連通する連通路の開口部が前記弾性部材と接離可能に配置されていると共に、前記インク収容領域と連通する連通部が形成され、前記弾性部材の他方の面には、前記インク供給口と連通する空間が形成されたインクカートリッジ。
【請求項17】
前記弾性部材の上流側には前記弾性部材との間に空間を形成するように隔壁が配置され、前記隔壁には、前記弾性部材が弾接する突出部が形成され、前記突出部に前記インク供給口に連通する流路の開口が形成されている請求項16記載のインクカートリッジ。
【請求項18】
前記弾性部材が、前記突出部と対向する位置に配置された付勢部材により前記突出部の側に付勢されている請求項17に記載のインクカートリッジ。
【請求項19】
前記弾性部材が、自身の弾性変形力により前記突出部の側に付勢されている請求項17に記載のインクカートリッジ。
【請求項20】
前記突出部の開口が、前記弾性部材の略中心に対向するように配置されている請求項17に記載のインクカートリッジ。
【請求項21】
前記弾性部材の他方の面の側に、前記弾性部材の略全体に前記インクの消費による前記弾性部材よりも下流の圧力を作用させことができる空間が形成されている請求項16に記載のインクカートリッジ。
【請求項22】
前記インク収容領域のインクが、前記弾性部材の一方の面とインク収容領域側とを接続する流路、前記連通路の開口部、前記連通路の開口部に接続する流路、前記弾性部材の他方の面に形成された空間、前記空間と前記インク供給口とを接続する流路を順に流れて前記インク供給口にインクが供給される請求項16に記載のインクカートリッジ。
【請求項23】
前記インク供給口と前記突出部の開口とを接続する流路が途中で分岐されて分岐路が形成され、また前記弾性部材の他方の面に前記弾性部材の略全面に圧力を作用させる閉空間が形成され、前記分岐路が前記閉空間に接続されている請求項17に記載のインクカートリッジ。
【請求項24】
前記弾性部材の前記一方の面、及び前記他方の面のほぼ等しい領域がインクに接している請求項16に記載のインクカートリッジ。
【請求項25】
前記連通路の開口部が、前記弾性部材側を円筒状に、またインク流れ方向の上流側を前記上流側に拡開するように構成されている請求項1、2、3、5、7、14、15、16のいずれかに記載のインクカートリッジ。
【請求項26】
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タンク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記録ヘッド用液体供給装置。
【請求項27】
前記弾性部材の上流側には前記弾性部材との間に空間を形成するように隔壁が配置され、前記隔壁には、前記弾性部材が弾接する突出部が形成され、前記突出部に前記インク排出口に連通する流路の開口が形成されている請求項26記載の記録ヘッド用液体供給装置。
【請求項28】
前記弾性部材が、前記突出部と対向する位置に配置された付勢部材により前記突出部の側に付勢されている請求項27に記載の記録ヘッド用液体供給装置。
【請求項29】
前記弾性部材が、自身の弾性変形力により前記突出部の側に付勢されている請求項27に記載の記録ヘッド用液体供給装置。
【請求項30】
前記突出部の開口が、前記弾性部材の略中心に対向するように配置されている請求項27に記載の記録ヘッド用液体供給装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【公開番号】特開2007−182084(P2007−182084A)
【公開日】平成19年7月19日(2007.7.19)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−96040(P2007−96040)
【出願日】平成19年4月2日(2007.4.2)
【分割の表示】特願2002−357040(P2002−357040)の分割
【原出願日】平成14年12月9日(2002.12.9)
【出願人】(000002369)セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成19年7月19日(2007.7.19)
【国際特許分類】
【出願日】平成19年4月2日(2007.4.2)
【分割の表示】特願2002−357040(P2002−357040)の分割
【原出願日】平成14年12月9日(2002.12.9)
【出願人】(000002369)セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Fターム(参考)】
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