JP3873675B2 - インクカートリッジ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット記録装置のインクジェットヘッドに供給するためのインクを収容するインクカートリッジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録装置は、インクジェットヘッドのノズルからインク滴を噴射して、用紙などに所定の画像を記録するものであって、インクジェットヘッドにインクを供給するためのインクカートリッジが、インクジェットヘッドに着脱自在に装着されている。
【０００３】
このようなインクカートリッジは、たとえば、特開２０００−７１４７２に記載され、かつ、図６に示すように、上部および下部が開放される平板矩形状のケース部材１と、そのケース部材１の上部を覆う上蓋部材２と、下部を覆う下蓋部材３とを備えており、ケース部材１内には、インクを吸収した多孔質材４を収容する多孔質材室５と、インクを収容するインク室６と、多孔質材室５と大気とを連通させる大気連通室７とが区画形成されている。
【０００４】
すなわち、このケース部材１は、ケース部材１の側壁８および９とその内側に所定の間隔を隔てて平行状に延び、その上端部が上蓋部材２に当接される側部仕切り壁１０および１１と、ケース部材１の下蓋部材３と内側に所定の間隔を隔てて平行状に延び、側部仕切り壁１０および１１の下端部の間を閉鎖する底部仕切り壁１３とが設けられる２重壁構造として形成されている。また、底部仕切り壁１３と下蓋部材３との間には、長手方向略中央付近において、それらの間を閉鎖する分割仕切り壁１４が設けられている。
【０００５】
そして、多孔質材室５は、側部仕切り壁１０および１１と上蓋部材２と底部仕切り壁１３とによって区画される内側の空間として形成されており、その多孔質材室５内に、ウレタンフォームなどからなる多孔質材４が、インクを吸収した状態で収容されている。
【０００６】
インク室６は、上蓋部材２と一方の側壁８と一方の側部仕切り壁１０とによって区画される鉛直方向の空間と、その空間に連続し、下蓋部材３と底部仕切り壁１３と分割仕切り壁１４とによって区画される水平方向一方側の空間とによって、断面略Ｌ字状の空間として形成されている。
【０００７】
大気連通室７は、上蓋部材２と他方の側壁９と他方の側部仕切り壁１１とによって区画される鉛直方向の空間と、その空間に連続し、下蓋部材３と底部仕切り壁１３と分割仕切り壁１４とによって区画される水平方向他方側の空間とによって、断面略逆Ｌ字状の空間として形成されている。
【０００８】
そして、底部仕切り壁１３における分割仕切り壁１４の近くには、多孔質材室５とインク室６とを連通させるための断面円形状の連通孔１５が貫通形成されるとともに、ケース部材１の下蓋部材３には、インク室６からインクジェットヘッド１６にインクを供給するためのインク供給口１７が開口形成されている。
【０００９】
また、大気連通室７における下蓋部材３には、大気に開放される大気開放孔１８が開口形成されるとともに、上蓋部材２には、多孔質材室５と大気連通室７とを連通させるための断面略逆Ｕ字状の空気連通路１９が形成されている。
【００１０】
そして、インクジェットヘッド１６の駆動時においては、多孔質材４に吸収されているインクは、連通孔１５を介して、一旦、インク室６に溜められた後、そのインク室６からインク供給口１７を介してインクジェットヘッド１６に供給される。この時、多孔質材４に吸収されているインクは、インクジェットヘッド１６に供給されるに従って減少するが、大気開放孔１８を介して大気連通室７内に流入する空気が、空気連通路１９を介して、多孔質材室５の上方から多孔質材４に流入するので、インクは、その上方から流入する空気の圧力により、液面が次第に下がるように減少し、連続的なインクの供給が確保されている。
【００１１】
そして、多孔質材４に吸収されているインクがなくなると、次いで、インク室６内に溜まっているインクがインクジェットヘッド１６に供給されるようになるが、この時には、インクの供給に従って、多孔質材室５から連通孔１５を介してインク室６内に空気が入り込み、供給されるインクと置換するように、その連通孔１５から気泡としてインク室６の上方に移動して、そのインク室６の上部に溜まるようになる。そのため、インク室６においても、インクは、その液面が次第に下がるように減少し、連続的なインクの供給が確保されている。
【００１２】
一方、インクジェットヘッド１６が駆動されていない時には、多孔質材４内のインクがほとんどなくなっても、インク室６内のインクが連通孔１５を介して多孔質材４に接している限り、多孔質材４がインク室６内のインクを毛細管力により吸引しているので、これによって、インクジェットヘッド１６からのインク漏れが有効に防止されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、連通孔１５が水平断面において円形状であると、上記したように、多孔質材室５からインク室６に流入しようとする空気が、気泡となってその連通孔１５内において滞留してしまい、球形の気泡が大きくなると円形状の連通孔１５の内面に沿う状態となって、連通孔１５を塞いでしまう場合を生じる。
【００１４】
そうすると、多孔質材４とインク室６内のインクとが非接触となり、多孔質材４からの吸引力がインク室６内のインクに作用せず、その結果、たとえば、キャリジの移動や環境温度の変化による各部材の収縮などに起因して、インクジェットヘッド１６からインクが漏れてしまうという不具合を生じる。
【００１５】
本発明は、上記した不具合を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、多孔質材室とインク室とを連通する連通孔の気泡による閉塞を防止して、インクジェットヘッドからのインク漏れなどを有効に防止することのできる、インクカートリッジを提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、インクジェットヘッドに供給されるインクを収容するインクカートリッジにおいて、インクを吸収した多孔質材を収容する多孔質材室と、前記多孔質材室の少なくとも下方に配置され、前記多孔質材室から供給されるインクを収容するインク室とを備え、前記多孔質材室と前記インク室とは、長方形状の底部仕切り壁によって区画され、前記底部仕切り壁の長手方向における中央部には、前記多孔質材室と前記インク室とを連通する連通孔が形成されており、前記連通孔の開口断面形状が、気泡によって閉塞されない長方形状であり、その長辺が前記底部仕切り壁の長手方向に沿うとともに、前記底部仕切り壁における長手方向と直交する方向の両端からそれぞれ内側に所定の間隔を隔てており、前記連通孔の前記長辺の長さとこの長辺に直交する短辺の長さとの比が、前記底部仕切り壁の長手方向の長さとこの長手方向に直交する幅方向の長さとの比と等しいことを特徴としている。
【００１７】
このような構成によると、連通孔が、気泡によって閉塞されることがないので、多孔質材とインク室のインクとを、連通孔において常に接触させることができる。そのため、インク室内のインクを多孔質材によって常に吸引することができ、インクジェットヘッドからのインク漏れなどを有効に防止することができる。
【００１８】
また、連通孔の開口断面形状が長方形状であれば、気泡によって閉塞されない形状を簡易に形成することができる。そのため、気泡によって閉塞されない連通孔を有するインクカートリッジを生産効率よく製造することができる。
【００１９】
さらに、連通孔は、仕切り壁の長手方向に長く開口形成されるので、その仕切り壁の長手方向両端部に対向する、多孔質材の角部に滞留しやすいインクを、より連通孔に導き易くすることができ、良好なインクの供給を確保することができる。
【００２０】
そのうえ、連通孔は、仕切り壁における長手方向と直交する方向における両端から直ぐに開口形成されているのではなく、その両端には、所定の幅で仕切り壁があるので、多孔質材の抵抗の少ない多孔質材室の稜線部分を伝って流れてくる気泡が、連通孔に流れ込むことを有効に防止することができる。そのため、連通孔の気泡による閉塞を、より一層防止することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明のインクカートリッジの一実施形態としてのインクカートリッジ２２が装着されるカラーインクジェットプリンタを示す斜視図である。図１において、このカラーインクジェットプリンタ２１は、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のカラーインクがそれぞれ充填される、後に詳述するインクカートリッジ２２と、用紙２３に印字するための後に詳述するインクジェットヘッド２４を備えるヘッドユニット２５と、これらインクカートリッジ２２およびヘッドユニット２５が搭載されるキャリッジ２６と、このキャリッジ２６を直線方向に往復移動させる駆動ユニット２７と、キャリッジ２６の往復移動方向に延び、インクジェットヘッド２４と対向配置されるプラテンローラ２８と、パージ装置２９とを備えている。
【００２２】
駆動ユニット２７は、キャリッジ２６の下端部に配置されプラテンローラ２８と平行に延びるキャリッジ軸３０と、キャリッジ２６の上端部に配置されキャリッジ軸３０と平行に延びるガイド板３１と、そのキャリッジ軸３０とガイド板３１との間であって、キャリッジ軸３０の両端部に配置される２つのプーリ３２および３３と、これらプーリ３２および３３の間に掛け渡されるエンドレスベルト３４とを備えている。
【００２３】
キャリッジ２６の下端部には、キャリッジ軸３０を挿通可能なキャリッジ軸支持部３５が設けられるとともに、キャリッジ２６の上端部には、ガイド板３１に当接可能なガイド板当接部３６が設けられている。また、キャリッジ２６の後側面には、エンドレスベルト３４が接合されている。
【００２４】
そして、一方のプーリ３２が、モータ３２Ａの駆動により正逆回転されると、そのプーリ３２の正逆回転に伴って、エンドレスベルト３４に接合されているキャリッジ２６が、キャリッジ軸３０およびガイド板３１に沿って、直線方向に往復移動される。
【００２５】
用紙２３は、インクジェットプリンタ２１の側方に設けられた図示しない給紙カセットから給紙され、インクジェットヘッド２４と、プラテンローラ２８との間に導入されて、インクジェットヘッド２４から噴射されるインクにより所定の印字がなされ、その後、排紙される。なお、図１においては、これらの用紙２３の給紙機構および排紙機構の図示を省略している。
【００２６】
また、パージ装置２９は、プラテンローラ２８の側方に設けられ、ヘッドユニット２５がリセット位置にある時に、インクジェットヘッド２４と対向するように配置されている。このパージ装置２９は、インクジェットヘッド２４のインクの初期導入時におけるインクの滞留や気泡の成長などに起因する噴射不良などを防止するために用いられる。すなわち、このパージ装置２９は、インクジェットヘッド２４を覆い得る吸引キャップ３７と、ポンプ３８およびカム３９と、インク貯留部４０とを備えており、ヘッドユニット２５がリセット位置にある時に、インクジェットヘッド２４を吸引キャップ３７で覆い、インクジェットヘッド２４の内部に溜まる気泡などを含んだ不良インクを、カム３９の駆動によりポンプ３８によって吸引することにより、インクジェットヘッド２４の回復を図るようにしている。なお、吸引された不良インクは、インク貯留部４０に貯められる。また、ヘッドユニット２５のリセット位置には、このパージ装置２９とともに、パージ後のインクジェットヘッド２４の噴射面を払拭するワイパ部材４１や、印字停止時にインクジェットヘッド２４を覆う保護キャップ４２が設けられている。
【００２７】
次に、図２を参照して、インクカートリッジ２２およびヘッドユニット２５について詳述する。図２は、インクカートリッジ２２がヘッドユニット２５に装着されている状態を示す断面図である。
【００２８】
インクカートリッジ２２は、上部および下部が開放される平板矩形状のケース部材５１と、そのケース部材５１の上部を覆う上蓋部材５２と、下部を覆う下蓋部材５３とを備えており、ケース部材５１内には、インクを吸収した多孔質材５４を収容する多孔質材室５５と、インクを収容するインク室５６と、多孔質材室５５と大気とを連通させる大気連通室５７とが区画形成されている。
【００２９】
ケース部材５１は、ケース部材５１の側壁５８および５９とその内側に所定の間隔を隔てて平行状に延び、その上端部が上蓋部材５２に当接される側部仕切り壁６０および６１と、ケース部材５１の下蓋部材５３と内側に所定の間隔を隔てて平行状に延び、側部仕切り壁６０および６１の下端部の間を閉鎖する底部仕切り壁６３とが設けられる２重壁構造として形成されている。また、底部仕切り壁６３と下蓋部材５３との間には、長手方向略中央付近において、それらの間を閉鎖する分割仕切り壁６４が設けられている。
【００３０】
そして、多孔質材室５５は、側部仕切り壁６０および６１と上蓋部材５２と底部仕切り壁６３とによって区画される内側の空間として形成されており、その多孔質材室５５内に、ウレタンフォームなどからなる多孔質材５４が、インクを吸収した状態で収容されている。
【００３１】
インク室５６は、上蓋部材５２と一方の側壁５８と一方の側部仕切り壁６０とによって区画される鉛直方向の空間と、その空間に連続し、下蓋部材５３と底部仕切り壁６３と分割仕切り壁６４とによって区画される水平方向一方側の空間とによって、断面略Ｌ字状の空間として形成されている。
【００３２】
大気連通室５７は、上蓋部材５２と他方の側壁５９と他方の側部仕切り壁６１とによって区画される鉛直方向の空間と、その空間に連続し、下蓋部材５３と底部仕切り壁６３と分割仕切り壁６４とによって区画される水平方向他方側の空間とによって、断面略逆Ｌ字状の空間として形成されている。
【００３３】
そして、底部仕切り壁６３における分割仕切り壁６４の近くには、多孔質材室５５とインク室５６とを連通させるための、後述する断面矩形状の連通孔６５が貫通形成されるとともに、下蓋部材５３には、インク室５６からインクジェットヘッド２４にインクを供給するためのインク供給口６７が開口形成されている。
【００３４】
また、大気連通室５７における下蓋部材５３には、大気に開放される大気開放孔６８が開口形成されるとともに、上蓋部材５２には、多孔質材室５５と大気連通室５７とを連通させるための断面略逆Ｕ字状の空気連通路６９が形成されている。
【００３５】
ヘッドユニット２５は、インクカートリッジ２２が装着されるヘッドホルダ７１に取付けられ、ヘッドカバー８１により噴射面を除く周囲を覆われたインクジェットヘッド２４を備えており、ヘッドホルダ７１によりキャリッジ２６に装着されている。
【００３６】
インクジェットヘッド２４は、インクをノズルから液滴として噴射させるための複数の噴射チャンネル７６を備えるアクチュエータ７３と、このアクチュエータ７３に接合され、アクチュエータ７３の各噴射チャンネル７６にインクを供給するためのマニホールド７４とを備えている。
【００３７】
マニホールド７４は、樹脂からなり、インクカートリッジ２２からインクを導入するインク導入部７５と、アクチュエータ７３の各噴射チャンネル７６にインクを分配供給するインク供給部７８とが一体形成されている。
【００３８】
ヘッドホルダ７１には、インク供給口６７の対向位置にホルダ孔７２が形成されおり、そのホルダ孔７２の内周面には、リング状の弾性材料からなるシール部材７９が接着固定されている。
【００３９】
そして、マニホールド７４のインク導入部７５が、このシール部材７９内に挿入されることにより、そのシール部材７９を介して、マニホールド７４のインク導入部７５がインク室５６のインク供給口６７に接続されている。
【００４０】
なお、ヘッドホルダ７１とインク導入部７５との間には、金属材料からなるベースプレート８０が介在されている。このベースプレート８０は、インクジェットヘッド２４の基準位置を位置決めするものであって、インク供給部７８が、このベースプレート８０に接着固定されることによって、インクジェットヘッド２４が、このベースプレート８０に支持されている。なお、このベースプレート８０は、図示しないがヘッドホルダ７１に接着固定されている。
【００４１】
そして、インクカートリッジ２２のインク室５６内のインクは、そのインク供給口６７から、マニホールド７４のインク導入部７５を介してインク供給部７８に供給され、さらに、そのインク供給部７８から、アクチュエータ７３の各噴射チャンネル７６内に分配供給される。アクチュエータ７３は、圧電セラミック材料などからなり、アクチュエータ７３の各噴射チャンネル７６内に供給されたインクは、アクチュエータ７３の変形により、その容積減少時に、ノズルから液滴として噴射され、一方、容積増大時には、インク供給部７８から再び噴射チャンネル７６内にインクが導入される。このような動作が繰り返されることにより、用紙などに所定の印字が形成される。
【００４２】
そして、このようなインクジェットヘッド２４の駆動時においては、多孔質材５４に吸収されているインクは、連通孔６５を介して、一旦、インク室５６に溜められた後、そのインク室５６のインク供給口６７からシール部材７９を介してインクジェットヘッド２４に供給される。この時、多孔質材５４に吸収されているインクは、インクジェットヘッド２４に供給されるに従って減少するが、大気開放孔６８を介して大気連通室５７内に流入する空気が、空気連通路６９を介して、多孔質材室５５の上方から多孔質材５４に流入するので、インクは、その上方から流入する空気の圧力により、液面が次第に下がるように減少し、連続的なインクの供給が確保される。
【００４３】
そして、多孔質材５４に吸収されているインクがなくなると、次いで、インク室５６内に溜まっているインクがインクジェットヘッド２４に供給されるようになるが、この時には、インクの供給に従って、多孔質材室５５から連通孔６５を介してインク室５６内に空気が入り込み、供給されるインクと置換するように、その連通孔６５から気泡としてインク室５６の上方に移動して、そのインク室５６の上部に溜まるようになる。そのため、インク室５６においても、インクは、その液面が次第に下がるように減少し、連続的なインクの供給が確保される。
【００４４】
また、インクジェットヘッド２４の駆動が停止すると、多孔質材５４内のインクがほとんどなくなっても、インク室５６内のインクが連通孔６５を介して多孔質材５４に接している限り、多孔質材５４がインク室５６内のインクを毛細管力により吸引しているので、これによって、インクジェットヘッド２４からのインク漏れが有効に防止される。
【００４５】
そして、このインクカートリッジ２２においては、連通孔６５は、図２に示すように、底部仕切り壁６３の長手方向の中央部において、図３にも示すように、その水平方向の開口断面形状が矩形状をなし、底部仕切り壁６３の上面から下面に向かって狭まるテーパ状として形成されている。より具体的には、連通孔６５は、底部仕切り壁６３において、底部仕切り壁６３の長手方向に沿う長方形に形成されており、底部仕切り壁６３の長手方向に沿う長辺Ｘが、底部仕切り壁６３の幅方向（長手方向に直交する方向）に沿う短辺Ｙよりも長く形成され、それら長辺Ｘと短辺Ｙとの比が、底部仕切り壁６３の長手方向の長さと幅方向の長さとの比と略等しく形成されている。そして、各長辺Ｘは、底部仕切り壁６３の幅方向において、その底部仕切り壁６３の両端（すなわち、インクカートリッジ２２の側壁５８および５９と直交する側壁６６の内面）からそれぞれ内側に所定の間隔Ｗを隔てて、互いに対向するように形成されるとともに、各短辺Ｙがそれら各長辺Ｘの長手方向両端部間にわたって形成されている。
【００４６】
そして、このようなインクカートリッジ２２では、インク室５６内に溜まっているインクがインクジェットヘッド２４に供給されている時に、多孔質材室５５から連通孔６５を介してインク室５６内に入り込む空気が、その連通孔６５において気泡Ｋとなって滞留しても、連通孔６５の水平断面形状が矩形であるため、その連通孔６５の角部分で気泡Ｋが接触しない部分が形成される。そのため、このインクカートリッジ２２では、そのような気泡によって連通孔６５が完全に閉塞されることがないので、多孔質材５４とインク室５６のインクとを、連通孔６５において常に接触させることができる。そのため、インク室５６内のインクを多孔質材５４によって常に吸引することができ、インクジェットヘッド２４からのインク漏れなどを有効に防止することができる。しかも、このインクカートリッジ２２では、連通孔６５を矩形状に形成することにより、気泡によって閉塞されない形状が簡易に形成されている。そのため気泡によって閉塞されない連通孔６５を有するインクカートリッジ２２を生産効率よく製造することができる。
【００４７】
また、このインクカートリッジ２２では、連通孔６５は底部仕切り壁６３の長手方向の中央部において、その長手方向に沿う長方形に開口形成されている、つまり、底部仕切り壁６３の長手方向に長く開口形成されているので、その底部仕切り壁６３の長手方向両端部に対向する、多孔質材５４の角部（側部仕切り壁６０と底部仕切り壁６３との屈曲部分および側部仕切り壁６１と底部仕切り壁６３との屈曲部分）には、インクが滞留しやすいが、そのような滞留しやすいインクを、より連通孔６５に導き易くすることができ、良好なインクの供給を確保することができる。
【００４８】
さらに、このインクカートリッジ２２では、連通孔６５は、底部仕切り壁６３の幅方向両端から直ぐに各長辺Ｘが開口形成されているのではなく、その両端から、所定の間隔Ｗを隔てて各長辺Ｘが形成されており、その所定の間隔Ｗにはそれぞれ底部仕切り壁６３が形成されている。そのため、たとえば、多孔質材室５５の角部などの稜線部分では、多孔質材５４が十分に接触せず、多孔質材５４の抵抗が少なくなるので、そのような稜線部分を伝って気泡が流れてきやすくなるが、そのような気泡が、連通孔６５に流れ込むことを有効に防止することができる。そのため、連通孔６３の気泡による閉塞を、より一層有効に防止することができる。
【００４９】
また、以上の説明においては、インクカートリッジ２２の連通孔６５の開口断面形状を矩形状に形成したが、本発明においては、連通孔６５の開口断面形状が、気泡によって閉塞されない非円形状であれば特に限定されず、たとえば、図４に示すような三角形状として形成してもよい。連通孔６５の開口断面形状を三角形状に形成すれば、気泡と連通孔６５の内周面との接触面積をより一層小さくすることができ、連通孔６５の閉塞をより一層防止することができる。
【００５０】
さらに、連通孔６５の開口断面形状は、矩形状や三角形状などの多角形状でなくても、たとえば、図５に示すような、略Ｈ字状などの複雑な形状に形成してもよく、また、たとえば、星型などに形成してもよい。
【００５１】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１に記載の発明によれば、インク室内のインクを多孔質材によって常に吸引することができ、インクジェットヘッドからのインク漏れなどを有効に防止することができる。
【００５２】
また、気泡によって閉塞されない連通孔を有するインクカートリッジを生産効率よく製造することができる。
【００５３】
さらに、多孔質材の角部に滞留しやすいインクを、より連通孔に導き易くすることができ、良好なインクの供給を確保することができる。
【００５４】
そのうえ、多孔質材の抵抗が少ない多孔質材室の稜線部分を伝って流れてくる気泡が、連通孔に流れ込むことを有効に防止することができ、連通孔の気泡による閉塞を、より一層防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 カラーインクジェットプリンタの一実施形態を示す斜視図である。
【図２】 本発明のインクカートリッジの一実施形態を示す断面図である。
【図３】 図２に示すインクカートリッジの連通孔の平面図である。
【図４】 図２に示すインクカートリッジの連通孔の他の実施形態（開口断面形状を三角形状に形成したもの）の平面図である。
【図５】 図２に示すインクカートリッジの連通孔の他の実施形態（開口断面形状を略Ｈ字状に形成したもの）の平面図である。
【図６】 従来のインクカートリッジの断面図である。
【符号の説明】
２２ インクカートリッジ
２４ インクジェットヘッド
５４ 多孔質材
５５ 多孔質材室
５６ インク室
６０ 側部仕切り壁
６１ 側部仕切り壁
６３ 底部仕切り壁
６５ 連通孔
Ｘ 長辺
Ｙ 短辺
Ｗ 幅

Claims (1)

1. インクジェットヘッドに供給されるインクを収容するインクカートリッジにおいて、
   インクを吸収した多孔質材を収容する多孔質材室と、前記多孔質材室の少なくとも下方に配置され、前記多孔質材室から供給されるインクを収容するインク室とを備え、
   前記多孔質材室と前記インク室とは、長方形状の底部仕切り壁によって区画され、
   前記底部仕切り壁の長手方向における中央部には、前記多孔質材室と前記インク室とを連通する連通孔が形成されており、
   前記連通孔の開口断面形状が、気泡によって閉塞されない長方形状であり、その長辺が前記底部仕切り壁の長手方向に沿うとともに、前記底部仕切り壁における長手方向と直交する方向の両端からそれぞれ内側に所定の間隔を隔てており、
   前記連通孔の前記長辺の長さとこの長辺に直交する短辺の長さとの比が、前記底部仕切り壁の長手方向の長さとこの長手方向に直交する幅方向の長さとの比と等しいことを特徴とする、インクカートリッジ。

Images