JP6709604B2 - インクカートリッジ - Google Patents

Description

本発明は、インクジェット式プリンタに搭載されるインクカートリッジに関し、さらに詳しくは、インクカートリッジ内部に備える負圧形成室によりインクカートリッジ内で負圧の形成を可能としたことにより、インク収容量を増量したインクカートリッジに関する。

印刷装置の一例として挙げられるインクジェット式プリンタは、通常、装置内のインクカートリッジ装着部に装着されたインクカートリッジに貯留されているインクをインク吐出口から記録ヘッドへ送り込み、この記録ヘッドが用紙等の被記録媒体にインクを噴射・塗布することで、画像や文字の記録を行う。

インクジェット方式の印刷装置に使用されるインクカートリッジの開発においては、圧電方式、サーマル方式などのインクジェットヘッドの駆動力に適応した負圧制御がなされている。

例えば、インクカートリッジ内部にスポンジ等の負圧発生部材を設け、負圧発生部材の毛管力により負圧を得るインクカートリッジが提案されている。（例えば特許文献１）

また、インクカートリッジ内部に、実質インク収容室と２層の負圧発生部材を設けることで、インクカートリッジ内のインク容量を多少大きくさせることができるインクカートリッジが提案されている。（例えば特許文献２）

さらに、インクカートリッジ内部に大気口から連通する膜弁からなる空気弁を備え、インクカートリッジ内部の負圧を調整するインクカートリッジが提案されている。（例えば特許文献３）

特開２００９−１１９７０３号公報 特開２０００−３３７１５号公報 特開２００５−１７００２７号公報

しかしながら、上記特許文献１に提案されているインクカートリッジは、インク収容室に対する負圧発生部材の占める割合が非常に大きく、インクカートリッジ内のインクの収容量が小さいという問題があった。

また、上記特許文献２に提案されているインクカートリッジは、インクカートリッジ内部に、実質インク収容室と２層の負圧発生部材を設けることでインクカートリッジ内のインク容量を多少大きくすることが可能であるが、インクカートリッジ内の構成が複雑になり、また、製造コストも高くなる問題があった。

また、上記特許文献３に提案されているインクカートリッジは、インクカートリッジ内部に大気口から連通する膜弁からなる空気弁を備え、インクカートリッジ内部の負圧を調整することで、インクカートリッジ内にスポンジなどからなる負圧材を設けていないので、インクカートリッジ内のインク充填量を大きくすることができるが、インクカートリッジ内の構成が複雑になるだけでなく、製造コストも高くなるという問題があった。

本発明は、同一容積のインクカートリッジに対して、いかにインク充填量を大きくしかつ負圧の安定したカートリッジを得ることを課題として鋭意研究した結果なされた発明である。

すなわち、本発明は、同一容積のインクカートリッジに対して、インク充填量が大きくかつ負圧が安定し、インク漏れがない良好な印刷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。さらに、輸送中の衝撃や温度変化、気圧変化に対してもインク漏れを起こさないインクカートリッジを提供することを目的とする。

この目的は、特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また、従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。

即ち、本発明の第１の発明は、インクを収容するインク収容室と、前記インクを吐出するインク吐出口と、大気開放口とを少なくとも備えるインクカートリッジであって、前記大気開放口に連通しかつ前記インク収容室に連通する負圧形成室が前記インク収容室の底部と空間を形成して前記インク収容室の内部に備えられ、前記インク収容室には前記インク収容室の底部近傍から前記負圧形成室の底部を貫通して前記負圧形成室の内部に連通する２つの端部を有するキャピラリが備えられ、前記キャピラリの前記２つの端部のうち前記インク収容室の底部近傍にある一方の端部から前記大気開放口からの空気が前記負圧形成室を経由して前記インク収容室に導入され、前記負圧形成室の底部の底面中心部分はキャピラリホルダの底面で構成され、前記キャピラリは前記キャピラリホルダの中心に設けられた穴に差し込まれることで前記負圧形成室の底部に固定され、前記キャピラリは円筒状に形成され、前記キャピラリの前記２つの端部のうち前記負圧形成室内にある他方の端部を、円筒を斜めに切断した楕円面形状とすることで、前記インク収容室内のインクが前記負圧形成室内へ移動する際に前記キャピラリの前記他方の端部でインクに働く表面張力を小さくさせることを特徴とするインクカートリッジである。

本発明の第２の発明は、第１の発明に記載の前記インク収容室の底部にインク溜り部が備えられ、前記インク溜り部の底面の位置は前記インク収容室の底面に設けられた前記インク吐出口につながるインク収容室開口部の位置より低い構成であることを特徴とするインクカートリッジである。

本発明の第３の発明は、第２の発明に記載の前記インク溜り部が前記インク収容室の底面に設けられた前記インク吐出口につながる前記インク収容室開口部から離れた位置に設けられていることを特徴とするインクカートリッジである。

本発明の第４の発明は、第２の発明ないし第３の発明のいずれかに記載の前記キャピラリの前記一方の端部が前記インク溜り部の底部近傍に設けられていることを特徴とするインクカートリッジである。

本発明の第５の発明は、第１の発明ないし第４の発明のいずれかに記載の前記大気開放口と前記インク収容室の間であって前記インク収容室の外側上面に大気連通路が設けられていることを特徴とするインクカートリッジである。

本発明の第１の発明であるインクカートリッジは、インクを収容するインク収容室と、インクを吐出するインク吐出口と、大気開放口とを少なくとも備えるインクカートリッジであって、大気開放口に連通しかつインク収容室に連通する負圧形成室がインク収容室の底部と空間を形成してインク収容室の内部に備えられ、インク収容室にはインク収容室の底部近傍から負圧形成室の底部を貫通して負圧形成室の内部に連通する２つの端部を有するキャピラリが備えられ、キャピラリの２つの端部のうちインク収容室の底部近傍にある一方の端部から大気開放口からの空気が負圧形成室を経由してインク収容室に導入され、負圧形成室の底部の底面中心部分はキャピラリホルダの底面で構成され、キャピラリはキャピラリホルダの中心に設けられた穴に差し込まれることで負圧形成室の底部に固定され、キャピラリは円筒状に形成され、キャピラリの２つの端部のうち負圧形成室内にある他方の端部を、円筒を斜めに切断した楕円面形状とすることで、インク収容室内のインクが負圧形成室内へ移動する際にキャピラリの他方の端部でインクに働く表面張力を小さくさせる構成にしている。本発明は、上記の構成としているので、同一容積のインクカートリッジに対して、インク充填量が大きくかつ負圧が安定し、インク漏れがない良好な印刷をすることができる。さらに、輸送中の衝撃や温度変化、気圧変化に対してもインク漏れを起こさないようにすることができる。そして、キャピラリの他方の端部が斜め下方へ下がった形状であるため、インクが負圧形成室内の下方へ流れやすくなるので、インクが負圧形成室内に急激に移動して大気開放口から漏れることを防止することができる。

また、本発明の第２の発明であるインクカートリッジは、インク収容室の底部にインク溜り部が備えられ、インク溜り部の底面の位置はインク収容室の底面に設けられたインク吐出口につながるインク室開口部の位置より低い構成としているので、インク残量が少なくてもインク溜まり部にはインクが残っているため、キャピラリのインク収容室の底部近傍の端部が常にインクの中に配置された状態となり、負圧が安定しインク漏れのない良好な印刷をすることができる。

また、本発明の第３の発明であるインクカートリッジは、インク溜り部がインク収容室の底面に設けられたインク吐出口につながるインク室開口部から離れた位置に設けられた構成にしているので、インクを吐出しようとする力によってインク溜まり部の中に溜められたインクが吸い出されず、キャピラリのインク収容室の底部近傍の端部が常にインクの中に配置された状態となり、負圧が安定しインク漏れのない良好な印刷をすることができる。

また、本発明の第４の発明であるインクカートリッジは、キャピラリの一方の端部がインク溜り部の底部近傍に設けられた構成にしているので、キャピラリの一方の端部がより確実にインクの中に配置された状態にし、負圧が安定しインク漏れのない良好な印刷をすることができる。

また、本発明の第５の発明であるインクカートリッジは、大気開放口とインク収容室の間であってインク収容室の外側上面に大気連通路を設けた構成にしているので、インクカートリッジからインクを吐出する際にインクカートリッジの外部からインク収容室へ空気が流入されるため、負圧が安定しインク漏れのない良好な印刷をすることができる。

本発明の１実施形態におけるインクカートリッジの平面図である。 図１におけるインクカートリッジの断面図である。 本発明のインク収容室のみを断面図とした分解斜視図である。 図３におけるキャピラリの説明図である。 図３におけるインク収容室の天蓋部を、(a)は上面側から見たとき、(b)は底面側から見たときの平面図である。

本発明の１実施形態について図面を参照して説明するが、本発明はこの事例に限られるものではなく、適宜選択が可能である。

図１〜３に示すように、本実施形態のインクカートリッジ１は、インクを収容するインク収容室２と、インクを吐出するインク吐出口３と、大気開放口４とを少なくとも備えるインクカートリッジ１であって、インク吐出口３がインク収容室２の底部１８側に設けられ、大気開放口４がインク収容室２の上部側に設けられ、大気開放口４に連通しかつインク収容室２に連通する負圧形成室６がインク収容室２の底部１８と空間を形成してインク収容室２の内部に備えられ、インク収容室２にはインク収容室２の底部１８近傍から負圧形成室６の底部７を貫通して負圧形成室６の内部に連通する２つの端部を有するキャピラリ８が備えられ、キャピラリ８の２つの端部のうちインク収容室２の底部１８近傍の端部から大気開放口４からの空気が負圧形成室６を経由してインク収容室２に導入される構成となっている。

インク収容室２は、底部１８及び側部からなり上方が開口している中空形状部と、中空形状部上方の開口部を覆う天蓋部１３とからなり、中空形状部は天蓋部１３に備えられたインク注入口２３からインクを充填可能である。インクカートリッジ１の下方にはインク収容室２内のインクを吐出するインク吐出口３が備えられ、インク収容室２の底部１８にはインク吐出口３へとつながるインク収容室開口部２４が備えられ、インク収容室２内部のインクをインク収容室開口部２４からインク吐出口３へと流すことで、インク吐出口３からインクカートリッジ１の外部へインクを吐出することができる。インク収容室２の底部１８にはインク溜まり部２０が備えられ、インク溜まり部２０の底面の位置はインク収容室開口部２４の位置より低くすることが望ましい。また、インク溜り部２０はインク収容室開口部２４から離れた位置に設けることが望ましく、より詳細には、インク溜り部２０をインク収容室２の底部１８の長手方向の一端付近に、インク収容室開口部２４をインク収容室２の底部１８の長手方向の他端付近に設けることが望ましい。

図５に示すように、天蓋部１３には大気開放口４、大気連通路１４及び開口部５が形成され、インク収容室２内部と外部とで大気を連通可能である。また、インク収容室２内部の上方が負圧形成室６により仕切られた構成とした場合、二分されたインク収容室２のそれぞれに繋がる様に天蓋部１３に２つの開口部２１を設け、２つの開口部２１を連通路２２により接続することが望ましい。なお、開口部５、大気連通路１４、開口部２１及び連通路２２は天蓋部１３の上面に設けられているが、天蓋部１３の上面は大気開放口４を除いてシールされるため、開口部５、大気連通路１４、開口部２１及び連通路２２には、元から内部に存在した空気及び新たに大気開放口４から流入した空気のみが通過する。

図２〜３に示すように、負圧形成室６は、底部７及び側部からなり上方が開口している中空形状であり、インク収容室２の底部１８と空間を形成してインク収容室２の内部に備えられ、開口している上方はインク収容室２の天蓋部１３で覆われている。負圧形成室６とインク収容室２とは、負圧形成室６の側部及び底部７とで仕切られており、インク収容室２内のインクは、底部７を貫通するキャピラリ８を介してのみ負圧形成室６に移動するようになっている。なお、インク収容室２から負圧形成室６へのインクの移動は、インク収容室２内の温度上昇や圧力変化により内部の空気やインクが膨張した時に、インクカートリッジ１から外部へインクが漏れることを防ぐための機能である。

図３、図４に示すように、キャピラリ８は、インク収容室２の底部１８近傍から負圧形成室６の底部７を貫通して負圧形成室６の内部に連通する２つの端部を備えている。負圧形成室６の底部７の底面中心部分はキャピラリホルダ９の底面で構成され、キャピラリ８はキャピラリホルダ９の中心に設けた穴に差し込まれることで負圧形成室６の底部７に固定される。キャピラリホルダ９は上側の円板部１０と、円板部１０の下面に一体に設けた下側の逆円錐台形部１１とからなり、円板部１０の上面の中心から逆円錐台形部１１の下面の中心まで通過する穴がキャピラリ８を固定可能に設けられ、負圧形成室６の内側下方に設けた凹部に嵌め込まれて固定される。さらに、キャピラリホルダ９の円板部１０の上面に中空円筒形のスローブ１２をキャピラリ８の側方を囲むように配置し、天蓋部１３のフィルタ収納部１７の下方開口部がスローブ１２の上方開口部に接する構成とし、スローブ１２を介してキャピラリホルダ９を天蓋部１３で抑えることで、より確実にキャピラリホルダ９を固定することができる。本実施形態では、キャピラリホルダ９を負圧形成室６と別体に設けたが、負圧形成室６と一体に構成しても良い。

さらに、キャピラリ８の一端は負圧形成室６内に、他端はインク収容室２の底部１８近傍となるように配置され、キャピラリ８は略円筒状に形成され、キャピラリ８の一端は円筒を斜めに切断した楕円面形状で、長手方向にインクや空気が通過できるように一端から他端まで中心に穴が設けられている。この構成により、大気開放口４からの空気が負圧形成室６を経由してインク収容室２に導入できるため、負圧を安定化することができる。

なお、インク残量が少なくなった時でもインク溜まり部２０にはインクが残っているため、キャピラリ８の他端をインク溜り部２０の底部近傍に設けることで、キャピラリ８の他端が常にインク内に配置されるので、より負圧を安定化させることができる。

また、キャピラリ８の一端を前記形状としたことで、インク収容室２内のインクが負圧形成室６内へ移動する際、キャピラリ８の一端の面積が大きくなるためキャピラリ８の一端でインクに働く表面張力が小さくなり、また、キャピラリ８の一端が斜め下方へ下がった形状のため、インクが負圧形成室６内の下方へ流れやすくなるので、インクが負圧形成室６内に急激に移動して大気開放口４から漏れることを防止できる。

大気連通路１４は、インク収容室２の天蓋部１３の上方に細溝状に設けられ、大気開放口４と負圧形成室６に通じる開口部５とを連通している。インク収容室２の天蓋部１３の大気開放口４を除いてシールすると、大気連通路１４は大気開放口４から開口部５までの細長い通路となり、この大気連通路１４が大気開放口４からの空気の流入に対して抵抗になるため、インク収容室２内を負圧の状態に保つことができる。

フィルタ１５は、略円柱形状であり、フィルタ１５の一端が円柱を斜めに切断した楕円面形状であり、この一端の楕円面形状の中心部分に、空気を通過させインクを通過不能とした薄膜状の空気弁１６を備えている。フィルタ１５の他端は中空円柱形状であり、インク収容室２の天蓋部１３の下方に設けた中空円柱形状のフィルタ収納部１７に嵌め込まれる。フィルタ１５は内部が空洞のため、天蓋部１３の開口部５からフィルタ１５内に流入した空気が空気弁１６を通過して負圧形成室６に流入する。

空気弁１６は、大気連通路１４を介して大気開放口４から負圧形成室６への空気移動を可能とし、インク収容室２から移動しキャピラリ８の一端から急激に出射したインクの通過を防止する。このため、大気開放口４からインクが漏れることを防止することができる。また、空気弁１６を含むフィルタ１５の一端が斜面であるため、インクが空気弁１６に付着してもフィルタ１５の一端の先端へ垂れていくので、インクが空気弁１６に固着して空気の流路を塞いでしまうことを防止する。

インク吐出口栓１９は、略円柱形状であり、インク吐出口３を密閉するように嵌合される。一方の中央には円形の穴が設けられ、インク吐出口３と嵌合後はインク収容室２内部を向くように備えられ、他方の中央にはスリットが設けられ、インク吐出口３と嵌合後はインクカートリッジ１の外面を向くように備えられる。インクカートリッジ１使用時には、印刷装置側のインク供給針がインク吐出口栓１９のスリットから挿入される構成とする。このとき、インク供給針とインク吐出口栓１９のスリットとの間に隙間ができ、この隙間からインクを外部へ吐出することができる。

図３に示すように、インク収容室２内の上方を負圧形成室６で仕切る構成とした場合、負圧形成室６によってインク収容室２の上方が二分される。このとき、大気開放口４からの空気がキャピラリを介してインク収容室２内に流入すると、二分されたインク収容室２のどちらかに空気が偏り、インク量が偏る。

図５に示すように、天蓋部１３には、二分されたインク収容室２のそれぞれに繋がる様に２つの開口部２１が設けられ、２つの開口部２１は連通路２２により接続される構成とする。この構成により、二分されたインク収容室２の間で空気の移動が起こり、空気量及びインク量のバランスをとることができる。

１…インクカートリッジ
２…インク収容室
３…インク吐出口
４…大気開放口
５…開口部
６…負圧形成室
７…底部
８…キャピラリ
９…キャピラリホルダ
１０…円板部
１１…逆円錐台形部
１２…スローブ
１３…天蓋部
１４…大気連通路
１５…フィルタ
１６…空気弁
１７…フィルタ収納部
１８…底部
１９…インク吐出口栓
２０…インク溜まり部
２１…開口部
２２…連通路
２３…インク注入口
２４…インク収容室開口部

Claims (5)

1. インクを収容するインク収容室と、前記インクを吐出するインク吐出口と、大気開放口とを少なくとも備え、前記インク吐出口が前記インク収容室の底部側に設けられ前記大気開放口が前記インク収容室の上部側に設けられたインクカートリッジであって、
   前記大気開放口に連通しかつ前記インク収容室に連通する負圧形成室が前記インク収容室の底部と空間を形成して前記インク収容室の内部に備えられ、前記インク収容室には前記インク収容室の底部近傍から前記負圧形成室の底部を貫通して前記負圧形成室の内部に連通する２つの端部を有するキャピラリが備えられ、前記キャピラリの前記２つの端部のうち前記インク収容室の底部近傍にある一方の端部から前記大気開放口からの空気が前記負圧形成室を経由して前記インク収容室に導入され、
   前記負圧形成室の底部の底面中心部分はキャピラリホルダの底面で構成され、前記キャピラリは前記キャピラリホルダの中心に設けられた穴に差し込まれることで前記負圧形成室の底部に固定され、
   前記キャピラリは円筒状に形成され、前記キャピラリの前記２つの端部のうち前記負圧形成室内にある他方の端部を、円筒を斜めに切断した楕円面形状とすることで、前記インク収容室内のインクが前記負圧形成室内へ移動する際に前記キャピラリの前記他方の端部でインクに働く表面張力を小さくさせることを特徴とするインクカートリッジ。
2. 前記インク収容室の底部にインク溜り部が備えられ、前記インク溜り部の底面の位置は前記インク収容室の底面に設けられた前記インク吐出口につながるインク収容室開口部の位置より低い構成であることを特徴とする請求項１のインクカートリッジ。
3. 前記インク溜り部が前記インク収容室開口部から離れた位置に設けられていることを特徴とする請求項２のインクカートリッジ。
4. 前記キャピラリの前記一方の端部が前記インク溜り部の底部近傍に設けられていることを特徴とする請求項２乃至３のインクカートリッジ。
5. 前記大気開放口と前記インク収容室の間であって前記インク収容室の外側上面に大気連通路が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のインクカートリッジ。

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