インクカートリッジ

【課題】 長期の物流時や保管時にインク漏れがなく、開封時にはインクの飛び散りがなく、従来のキャップ封止部材のような封止部材に比べて低価格、かつ、簡便な包装形態、ひいては環境に優しいインクジェット記録装置用の分離交換型インクカートリッジを提供する。
【解決手段】 インクを貯留するための吸収体と、該吸収体を収納し、インクを外部に供給するためのインク供給口を備える筐体と、を備えるインクカートリッジにおいて、前記インク供給口内には、前記吸収体と接することなく対向する第1の毛管部材と該第1の毛管部材と間隔をとって対向する第2の毛管部材とが、前記吸収体から前記インク供給口の外部に向かう方向に順に配置されており、前記インク供給口の内部に押圧部材が挿入されて前記第1及び第2の毛管部材を押圧することにより、前記第1の毛管部材と前記第2の毛管部材とを当接させ、前記吸収体と前記第1の毛管部材とを当接させる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、インクジェット記録装置の記録ヘッドに分離可能に接続されて、貯蔵したインクを供給するインクジェット記録装置用の分離交換型のインクカートリッジに関するものである。
【背景技術】
【0002】
プリンター、ファクシミリ、複写機等の機能を有する記録装置、あるいはコンピュータやワードプロセッサ等を含む複合機やワークステーションの出力機器として用いられる記録装置は、画像情報に基づいて用紙やプラスチック薄板(OHPなど)等の被記録媒体に画像や文字を記録していくように構成されている。
【0003】
前記記録装置は、使用する記録手段によって、インクジェット式、ワイヤドット式、感熱式、熱転写式、レーザービーム式等に分けることができる。
【0004】
そのうち、インクジェット式は熱エネルギーを利用して記録手段(記録ヘッド)から被記録媒体にインクを吐出して記録を行うものであり、記録手段のコンパクト化が容易であり、高精細な画像を高速で記録することができ、普通紙に特別な処理を必要とせずに記録することができ、ランニングコストが安く、ノンインパクト方式であるため騒音が少なく、しかも多色のインクを使用してカラー画像を記録するのが容易であるなどの利点がある。
【0005】
従来のインクジェット記録装置用インクカートリッジとしては、大きく分類して次の2つが挙げられる。1つは、特開昭63−87242号広報に開示されているような記録ヘッド部とインク供給を行うインクタンクとが一体となった構成のインクカートリッジであり、もう一方は、インクジェット記録ヘッド部と分離独立し、インク導入管を介して接続される分離交換型インクカートリッジである。
【0006】
また、上記のインクジェット記録装置用インクカートリッジのインクタンク内には、多孔質部材が備えられ、この多孔質部材の毛管力を利用して負圧を発生させ、インクカートリッジの着脱の際を含め、インクが漏れ出さないように、インク吸収体に必要量のインクを保持させているのが一般的である。インク吸収体に保持されたインクは、インクタンクに設けられたインク供給口からインクジェット記録ヘッドのノズルの毛管力によりインクタンク内からインクジェット記録ヘッドへ導出されるが、記録ヘッドからインクが漏れ出さないようにするために、さらにまたオンデマンドインクジェットとして待機中も常に正常なインク吐出ができるようにインクメニスカスを維持しておくために、前記負圧はさらに適切に調整されている。
【0007】
上記のような構成により多孔質部材を使用する場合には、使用されずに残ってしまうインクの量が多い、つまり、インクの使用効率が低いという問題点がある。この問題点を解決するために、従来は、インクタンクからインクを導出するために設けられたインク供給口に毛管部材を備え、該毛管力を、インクタンクに備えられたインク吸収体の毛管力より大きくする構造にしたり、特開平2−187364号公報に開示されているように、記録ヘッド側へインクを供給する供給口近傍の多孔質部材を記録ヘッドのインク導入部で圧縮変形させて、毛管力を局所的に高くし、インク導入部近郊へインクを集中させることで、インクの使用効率を上げる方法が知られている。
【0008】
また、上記の構造を持つインクジェット記録装置用の分離交換型インクカートリッジでは、記録ヘッドに対して装着した際に、空気を進入させることなく、またインクを途切れることなく供給できるように、インク供給口に備えられた毛管部材は、インク吸収体に収容されたインクと液体連通するようにインクが満たされている。すなわち、該毛管部材にはさらに保持可能なインク量がほとんどない状態となっている。このため、インクカートリッジの物流時や保管状態に与えられる振動や落下衝撃といった外力、あるいは圧力変化や温度変化等により、インク漏れが生じる場合があった。この問題を解決する為に、従来はインク供給口に弾性材によるキャップをつけたり、粘着性を有するシールテープを貼ったり、それらの組み合わせ、あるいはシールテープを熱溶着する等で、開口の内側のインク溜まりが生ずる空間をなくすことでインク漏れ防止対策を行っていた。
【特許文献1】特開昭63−087242号
【特許文献2】特開平02−187364号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかし、物流時や保管状態に与えられる振動や落下衝撃といった外力、あるいは圧力変化や温度変化等により起こるインク漏れを解決するために、上記従来の分離交換型インクカートリッジのインク供給口に弾性材によるキャップをつけたり、粘着性を有するシールテープを貼ったりする対処法では、キャップやシールテープに種々の工夫を凝らさなければならないため、これらシール部材や梱包部材が複雑になり、部品コストが高くなるので、結果的に生産効率の障害となっている。
【0010】
本発明は、長期の物流時や保管時にインク漏れがなく、開封時にはインクの飛び散りがなく、従来のキャップ封止部材のような封止部材に比べて低価格、かつ、簡便な包装形態、ひいては環境に優しいインクジェット記録装置用の分離交換型インクカートリッジを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明のインクカートリッジは、インクを貯留するための吸収体と、該吸収体を収納し、インクを外部に供給するためのインク供給口を備える筐体と、を備えるインクカートリッジにおいて、前記インク供給口内には、前記吸収体と接することなく対向する第1の毛管部材と該第1の毛管部材と間隔をとって対向する第2の毛管部材とが、前記吸収体から前記インク供給口の外部に向かう方向に順に配置されており、前記インク供給口の内部に押圧部材が挿入されて前記第1及び第2の毛管部材が押圧されることにより、前記第1の毛管部材と前記第2の毛管部材とが当接され、前記吸収体と前記第1の毛管部材とが当接されることを特徴とする。
【0012】
また、本発明の別のインクカートリッジは、インクを貯留するための吸収体と、該吸収体を収納し、インクを外部に供給するためのインク供給口を備える筐体と、を備えるインクカートリッジにおいて、前記インク供給口内には、前記吸収体と間隔をとって対向する第1の毛管部材と該第1の毛管部材と間隔をとって対向する第2の毛管部材とが、前記吸収体から前記インク供給口の外部に向かう方向に順に配置されており、
前記吸収体の少なくとも前記第1の毛管部材と対向する部分にはインクが収容されており、前記第1の毛管部材と前記第2の毛管部材との間の空間とには、インクが収容されておらず、前記インク供給口の内部に押圧部材が挿入されて前記第1の毛管部材及び第2の毛管部材を押圧することにより、前記第1の毛管部材と前記第2の毛管部材とが当接され、前記吸収体と前記第1の毛管部材とが当接されることを特徴とする。
【0013】
さらに、前記第1の毛管部材の毛管力を前記吸収体の毛管力よりも強くし、前記第2の毛管部材の毛管力を前記第1の毛管部材よりも強くした場合、インクジェット記録装置使用時に、インクタンク内での毛管部材と吸収体の境界で圧力損失を低減し、インクの供給をスムーズに行うことができる。また、この場合、インクの使用効率の向上のために、インク供給口に備えられた毛管部材の毛管力をインク吸収体の毛管力より非常に大きくした場合であっても、インクの捕集性能が向上する反面、毛管力を発生させている空孔の中を流れるインクは急激に大きな空孔(毛管力が相対的に弱い吸収体部)から、小さな空孔(毛管力が相対的に非常に強い毛管部材部)へ流れ込むことが防止され、毛管部材と吸収体の界面で流路の急減少に伴う圧力損失が生じることないため、インクジェット記録装置で高速印字を行うことができる。
【発明の効果】
【0014】
本発明では、記録ヘッドにインクカートリッジを装着する前には、インク供給口の出口部分に、インク許容量を十分に持った毛管部材が複数備えられているため、長期の物流や保管時のインク漏れ、開封時によるインクの飛び散りがなく、また、従来の比較的サイズの大きなキャップ部材に代わり、簡便なシールテープを用いることが可能である為、キャップ部材に比べて低価格、かつ、環境に優しい商品を提供することができる。
【0015】
さらに、前記第1の毛管部材の毛管力が前記吸収体の毛管力よりも強く、前記第2の毛管部材の毛管力が前記第1の毛管部材よりも強い構成とすれば、吸収体と毛管部材との界面での圧力損失を低減し、従来のインクカートリッジに比べてインク供給能を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
以下、本発明の実施形態を具体的な実施例を挙げて説明する。
【実施例1】
【0017】
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【0018】
図1(a)は、本発明を適用したインクジェット記録装置用のインクカートリッジの第1実施例を示す模式的縦断面図である。図1(b)は、図1(a)のインク供給口の周辺部を拡大した図である。また、図1(c)は、インク供給口をインク供給方向から見た平面図である。
【0019】
吸収体3は、毛管力により負圧を発生させてインクを保持している。第1係合部4が設けられたカートリッジ構成面の反対側には片持ち梁形状で、弾性変形により第2係合部5の空間的位置を変位可能な着脱レバー2が設けられ、着脱レバー2には第2係合部5が設けられ、両方の係合部がインクタンクホルダ19に設けられた第1のインクタンク係合部8と第2のインクタンク係合部7とにかみ合わされることで相互に固定される。
【0020】
インク供給口6の内部には、前記吸収体3と間隔をとって対向する第1の毛管部材11と、この第1の毛管部材11と間隔をとって対向する第2の毛管部材12とが、吸収体3からインク供給口6の外部に向かう方向に順に配置されている。
【0021】
インクジェット記録装置使用時に、インクカートリッジがインクジェット記録ヘッド20に装着されると、図2(a)及び図2(b)に示すように、インクジェット記録ヘッド20のインク導入部10が毛管部材11,12を押し上げる。その結果、インク導入部10、複数個の毛管部材11、12、吸収体3がいずれも隣り合う部材と当接するため(図2)、インクが吸収体3から複数個の毛管部材11、12、さらにはインク導入部10を通り、記録ヘッド20へ供給される。
【0022】
図2(c)にインク導入部10の拡大模式図を示す。インクカートリッジ3との接続部であるインク導入部10の上端には、通常インク中のゴミを除去するために、あるいはインクカートリッジを着脱する際にゴミが進入するのを阻止するためにフィルター9が設けられている。
【0023】
さらにインク導入部10の上端のフィルター9は、そのインクの毛管力がインクタンク内の負圧より勝るように設定されており、具体的には、前記フィルター9には数ミクロン〜数十ミクロンの孔が枡目状に形成されている。
【0024】
インクカートリッジのインク使用効率の向上のために、インク供給口6に備えられた毛管部材11,12の毛管力を吸収体3の毛管力より大きくした構成をとる。その結果、インクの捕集性能が向上する反面、毛管力を発生させている空孔の中を流れるインクは急激に大きな空孔(毛管力が相対的に弱い吸収体部)から、小さな空孔(毛管力が相対的に非常に強い毛管部材部)へ流れ込むため、毛管部材11,12と吸収体3の境界で圧力損失が生じ、インクジェット記録装置で高速印字を行う際に障害となる。しかし、第1の毛管部材11の毛管力を前記吸収体の毛管力よりも強くし、第2の毛管部材12の毛管力が第1の毛管部材11よりも強くした構成とすれば、吸収体3と第1の毛管部材11、あるいは第1の毛管部材11と第2の毛管部材12の境界で生じる圧力損失を比較的抑えることができ、インク供給をスムーズに行うことができる。従って、従来のインク使用効率の向上のために行ってきた対策で生じた圧力損失問題に対して、本発明のインクカートリッジは、その問題を軽減することができるため、より高速記録等に好適である。
【0025】
上記の吸収体3、毛管部材の毛管力は、主に圧縮率、気孔径、濡れ性(材質)等によって変化させることが可能であるが、コストの低減のため、1種類の材料で圧縮率、気孔径を異ならせて毛管力の調節を行う方が望ましい。
【0026】
前述した吸収体3、毛管部材は繊維であり、その材質として適当なものは主にポリエステル,ナイロン,ポリプロピレン,ポリエチレン,セルロース,ポリウレタン等があり、インクに対して化学的に安定であって比較的濡れ性の良いものが望ましい。また、上記以外の繊維の材料として、金属、ガラス、カーボン等のファイバーを用いても良いし、前述したそれぞれの繊維材料を混合させても良い。
【0027】
本実施例によれば、本発明の構成によるインクカートリッジでは、インクジェット記録ヘッド20にインクカートリッジが装着される前には、吸収体3と第1の毛管部材11、第1の毛管部材11と第2の毛管部材12同士が接しない位置に配置されており、2部材間に空間が存在する。
【0028】
また、初期状態(工場出荷状態)においては、吸収体3にはインクが含まれており、毛管部材11,12にはインクが充填されていない状態、また吸収体および複数の毛管部材間の空間には空気のみが存在し、インクがいない構成としている。この状態においては、インク供給口6内の毛管部材11,12には十分にインク収容可能量があるため、搬送、保管を行い、インクカートリッジに振動や落下衝撃といった外力、あるいは圧力変化や温度変化等の環境変化が起こったとしても毛管力を持った毛管部材11,12にインクが保持される。
【0029】
また、本実施例の構成においては、複数の毛管部材11,12を有するため、第1の毛管部材11のインク許容量が限界を超えたとしても、インク許容量を十分に持った第2の毛管部材12が存在するため、極度の外力、環境の変化にも耐えうることができる。
【0030】
図6,図7は従来のインク供給口6の封止部材の例である。
【0031】
従来は、インク供給口6に設けられた毛管部材等から封止部材との間の空間にインクが漏れ出すことのないよう、インク供給口6の表面と封止部材との間の空間を無くすような封止構成を採用してきた。
【0032】
その具体的な例として、封止部材とインク供給口6との間に空間を無くすためには、図6に示すのように、あらかじめ熱処理を施し、シール部材15をインク供給口に密着できるような形状にした後、溶着を行い封止していた。図6(a)は従来のインクカートリッジの断面図であり、図6(b)はその斜視図である。
【0033】
また、図7(a)は従来の別のインクカートリッジの斜視図であり、図7(b)は図7(a)に示したキャップ部材18の平面図である。図7に示すのように、弾性部材17とを備えるキャップ部材18を設け、弾性部材17に圧力を加えながらキャップ部材18ごとインクタンクに溶着して封止したりしていた場合もあった。
【0034】
図5は本発明により可能となる封止部材を説明するための図である。図5(a)は本実施例のインクカートリッジの断面図を示し、図5(b)は本実施例のインクカートリッジの斜視図である。本実施例の構成によれば、インクカートリッジ使用開始時において、インク供給口6の出口近郊には、インク許容量を十分に持った毛管部材11,12が配置されているため、毛管部材11,12との空間を厳密に管理して製造する必要もなく、フラットな形状の簡便なシールテープ16を封止材に用いることができる。
【0035】
また、シールテープ16で覆われたインク供給口6の最外側の毛管部材12にはインクが保持されていないため、シールテープ16を引き剥がした際にも、カートリッジ内部からインクを吸い出してしまうような現象もおこらない。
【実施例2】
【0036】
図3は本発明の第2の実施例である。
【0037】
第2の実施例における基本的な機能は第1の実施例と同じである。
【0038】
図3(a)はインクジェット記録ヘッド20に装着される前のインクカートリッジの断面図を示し、図3(b)はインクジェット記録ヘッド20に装着されたインクジェットカートリッジの断面図を示す。
【0039】
第1の実施例との違いは、インクカートリッジのインク供給口6の形状である。第1の実施例では、複数の毛管部材11,12をインク供給口6のヘリによって毛管部材11,12同士を接しない位置に配置していたが、第2の実施例ではインク供給口6内部に設けられたリブ14によって毛管部材同士の配置を決定している(図3(a),図3(c)参照)。図3(c)は、インク供給口をインク供給方向から見た平面図である。リブ14が各毛管部材11,12に対応して6ヶ所づつ設けられている。
【0040】
本実施例においても、第1の実施例と同様に、インクカートリッジ1がインクジェット記録ヘッド20に装着されると、インクジェット記録ヘッド20のインク導入部10が毛管部材11,12を押し上げてインク導入部10、複数個の毛管部材11、12、吸収体3がいずれも隣り合う部材と当接するため(図3(c)参照)、インクが吸収体3から複数個の毛管部材11、12、さらにはインク導入部10を通り、記録ヘッド20へ供給される。
【0041】
本実施例の構成によっても、複数の毛管部材11,12を有するため、第1の毛管部材11のインク許容量が限界を超えたとしても、インク許容量を十分に持った第2の毛管部材12が存在するため、極度の外力、環境の変化にも耐えうることができる。
【実施例3】
【0042】
図4は本発明の第三の実施例である。
【0043】
第三の実施例における基本的な機能は第1の実施例と同じである。第1の実施例との違いは、インク供給口6内に配置された毛管部材11,12,13が3種類ある場合の代表図である。
【0044】
図4(a)はインクジェット記録ヘッドに装着される前のインクカートリッジの断面図を示し、図4(b)はインクジェット記録ヘッドに装着されたインクジェットカートリッジの断面図を示す。
【0045】
3種類の毛管部材が配置されているため、インク漏れ防止に対する効果がより高くなっている。
【0046】
すなわち、本構成においては、複数の毛管部材11,12,13を有するため、第1の毛管部材11のインク許容量が限界を超えたとしても、インク許容量を十分に持った第2の毛管部材12及び第三の毛管部材13が存在するため、上述の第1、第2の実施例の構成以上に、極度の外力、環境の変化に耐え得ることができる。
【0047】
さらに、本実施例では、吸収体3、第1の毛管部材11、第2の毛管部材12、第三の毛管部材13の順でそれぞれの毛管力が高くなっているため、上述の第1、第2の実施例の構成以上に、吸収体3と毛管部材11、あるいは毛管部材11,12と毛管部材12,13のそれぞれの境界で生じる圧力損失を抑えることができ、インク供給をスムーズに行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0048】
【図1】第1実施例のインクカートリッジを示す模式的縦断面図
【図2】第1実施例のインク供給口断面図
【図3】第2実施例のインク供給口断面図
【図4】第3実施例のインク供給口断面図
【図5】第1実施例のインクカートリッジとシールテープからなる封止部材
【図6】従来のインクカートリッジとシール形体の封止部材
【図7】従来のインクカートリッジとキャップ形体の封止部材
【符号の説明】
【0049】
1 インクカートリッジ
2 着脱レバー
3 吸収体
4 第1係合部
5 第2係合部
6 インク供給口
7 第1のインクタンク係合部
8 第2のインクタンク係合部
9 フィルター
10 インク導入部
11 第1の毛管部材
12 第2の毛管部材
13 第3の毛管部材
14 リブ
15 シール部材
16 シールテープ
17 弾性部材
18 キャップ部材
19 インクタンクホルダ
20 記録ヘッド

【特許請求の範囲】
【請求項1】
インクを貯留する吸収体と、該吸収体を収納し、インクを外部に供給するためのインク供給口を備える筐体と、を備えるインクカートリッジにおいて、
前記インク供給口内には、前記吸収体と接することなく対向する第1の毛管部材と該第1の毛管部材と間隔をとって対向する第2の毛管部材とが、前記吸収体から前記インク供給口の外部に向かう方向に順に配置されており、
前記インク供給口の内部に押圧部材が挿入されて前記第1及び第2の毛管部材が押圧されることにより、前記第1の毛管部材と前記第2の毛管部材とが当接され、前記吸収体と前記第1の毛管部材とが当接されることを特徴とするインクカートリッジ。
【請求項2】
インクを貯留する吸収体と、該吸収体を収納し、インクを外部に供給するためのインク供給口を備える筐体と、を備えるインクカートリッジにおいて、
前記インク供給口内には、前記吸収体と間隔をとって対向する第1の毛管部材と該第1の毛管部材と間隔をとって対向する第2の毛管部材とが、前記吸収体から前記インク供給口の外部に向かう方向に順に配置されており、
前記吸収体の少なくとも前記第1の毛管部材と対向する部分にはインクが収容されており、前記第1の毛管部材と前記第2の毛管部材との間の空間とには、インクが収容されておらず、
前記インク供給口の内部に押圧部材が挿入されて前記第1の毛管部材及び第2の毛管部材を押圧することにより、前記第1の毛管部材と前記第2の毛管部材とが当接され、前記吸収体と前記第1の毛管部材とが当接されることを特徴とするインクカートリッジ。
【請求項3】
前記第1の毛管部材の毛管力が前記吸収体の毛管力よりも強く、
前記第2の毛管部材の毛管力が前記第1の毛管部材よりも強いことを特徴とする請求項1または2に記載のインクカートリッジ。
【請求項4】
前記第1の毛管部材と前記第2の毛管部材とを間隔をとった状態に保持可能な保持手段を、前記インク供給口の内部に持つことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のインクカートリッジ。
【請求項5】
前記保持手段は、前記第1の毛管部材を保持する第1の保持部の開口面積よりも第2の毛管部材を保持する第2の保持部の開口面積の方が小さい形状を有することを特徴とする請求項4に記載のインクカートリッジ。
【請求項6】
前記保持部材は、前記インク供給口に設けられたリブであることを特徴とする請求項4に記載のインクカートリッジ。
【請求項7】
前記押圧部材はインクジェット記録ヘッドのインク導入部であり、前記インクカートリッジが前記インクジェット記録ヘッドに装着されることにより、前記インク導入部が前記インク供給口の内部に挿入されて前記第1の毛管部材及び前記第2の毛管部材とを押圧し、前記吸収体に貯留されたインクが前記インクジェット記録ヘッドに供給可能になることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のインクカートリッジ。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2006−116861(P2006−116861A)
【公開日】平成18年5月11日(2006.5.11)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−308330(P2004−308330)
【出願日】平成16年10月22日(2004.10.22)
【出願人】(000001007)キヤノン株式会社 (59,756)
【Fターム(参考)】