JP3745161B2 - 液体収納容器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体吐出ヘッドに対して着脱自在に構成された液体収納容器に関し、特に仕切り壁によって内部が負圧発生部材収納室と液体収納室とに仕切られた構成の液体収納容器の液体の供給特性の安定化を可能にした液体収納容器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、液体噴射記録（以下、インクジェット記録とも称する。）分野で使用される液体収納容器としてのインクタンク（記録ヘッドと一体であるもの、あるいはインクタンク単体で交換型であるものの両者を含む）は、液体(記録に用いられる液体であって、着色成分を含むものと、着色成分を含まずに着色成分を含む液体に対して作用し記録品位の向上を図るために用いられるものを含む。以下、単にインクとも称する。)を吐出するための記録ヘッドに対してインク供給を良好に行うために、インクタンク内に貯溜されているインクの保持力を調整するための構成が設けられている。この保持力は、記録ヘッドのインク吐出部の圧力を大気に対して負とするためのものであることから、負圧、と呼ばれている(このような負圧を発生する部材を以下、負圧発生部材とも称する。)。
【０００３】
このような負圧を発生させるためのもっとも容易な方法の一つとして、インクタンク内にウレタンフォームなどのインク吸収体を備え、インク吸収体の毛管力を利用する方法が挙げられる。
【０００４】
さらに、インクタンク内におけるインクの容積効率を向上させるために、インク吸収体を収納した室と液体を直接収納した室とを併設して構成されたインクタンク(以下、併設タイプインクタンクと表記する。)が提案されている。
【０００５】
図１０（Ａ）に上述のインク吸収体を収納した室と液体を直接収納した室とを併設して構成されたインクタンクの概略断面構成図を示す。インクカートリッジ10の内部は連通孔40を有する仕切り壁38で２つの空間に仕切られている。一方の空間は仕切り壁38の連通孔40を除いて密閉されるとともにインク25を直接保持する液体収納室36、他方の空間は負圧発生部材32を収納する負圧発生部材収納室34になっている。この負圧発生部材収納室34を形成する壁面には、インク消費に伴う容器内への大気の導入を行うための大気連通部（大気連通口）12と、不図示の記録ヘッド部へタンク内のインクを導出するためのインク導出部材39を有した供給口14とが形成されている。図１０（Ａ）において、負圧発生部材がインクを保持している領域については斜線部で示す。また、空間内に収納されているインクを網線部で示す。
【０００６】
上述の構造では、不図示の記録ヘッドにより負圧発生部材32のインクが消費されると、大気連通口12から負圧発生部材収納室34に空気が導入され、仕切り壁38の連通孔40を通じて液体収納室36に入る。これに替わって、液体収納室36からインクが仕切り壁の連通孔を通じて負圧発生部材収納室34の負圧発生部材32に充填される（以下、この動作を気液交換動作と称する）。従って、記録ヘッドによりインクが消費されてもその消費量に応じてインクが負圧発生部材32に充填され、負圧発生部材32は一定量のインクを保持し、記録ヘッドに対する負圧をほぼ一定に保つので、記録ヘッドへのインク供給が安定する。
【０００７】
なお、図１０（Ａ）に示す例においては、負圧発生部材収納室とインク収納室の連通部の近傍に大気導入を促進するための構造としての大気導入溝5１が設けられており、大気連通部近傍にはリブ42により負圧発生部材がない空間（バッファ室）44が設けられている。
【０００８】
上述の負圧発生部材(インク吸収体ともいう。)として、従来はウレタンフォームが一般に用いられることが多かった。ところが、ウレタンフォームではインクの使用効率を一層向上させたいとする点で改善すべき点が存在し、また使用されるインクの特性によっては必ずしも好適な特性を発揮できない場合があった。
【０００９】
そこで、インク吸収体として広範囲のインク特性に優れた熱可塑性を有するオレフィン系樹脂からなる繊維を用いることを本出願人は提案した。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図１０(Ａ)に示されるような併設タイプインクタンクにおいては、負圧発生部材収納室と液体収納室との連通部分を構成する連通孔及びその周辺の構造がインクの安定供給において重要な要素をなしている。
【００１１】
すなわち、併設タイプインクタンクでは、インクの消費に伴って大気連通部（大気連通口）12から仕切り壁３８に形成された大気導入溝５１を経由した液体収納室内への空気の安定した導入が重要であり、それ以外の箇所から不必要に液体収納室内に空気が導入されてしまうとインクの消費と関連のない不必要な気液交換が行われてしまい、過剰に供給されたインクがタンク外部へ漏れ出してしまう事態を招くおそれが有る。
【００１２】
負圧発生部材としてウレタンフォームを用いた場合には、ウレタンフォーム自体が弾性に富む構造であるために、負圧発生部材収納室内に収納された状態で連通孔及びその周辺を構成する内壁面に対して良好に接触しており、上述したような不測の気液交換を招く事態はあまり発生することがなく、実用上の問題とならなかった。
【００１３】
ところが、ウレタンフォームに比べインクに対する特性や使用効率等の点で好ましい特性を発揮する繊維体は、その材料上の特性からウレタンフォームのようには弾性に富んでおらず(特に繊維の方向性に影響される場合がある。)負圧発生部材収納室内に収納した状態でタンクの内壁面に良好に接触した状態を形成しない場合があった。この様な事態を招かないようにするためには精度の高い切断を実行することが必要であるが消耗するような切断精度を出すことが十分に行いにくいことがある。
【００１４】
特に、図１０（Ａ）に示すような、インクタンクの下部よりインク供給を行い、インクタンクとヘッドとが分離されるタイプの併設タイプインクタンクにおいては、インク供給部に配されたインク導出部材39とヘッドに設けられた供給管先端のフィルタとの密着を確保するために、ヘッドが取り付けられた装着ホルダーにインクタンクを装着した際に上述のインク導出部材39を供給管によって多少押し上げることが必要である。この際、押し上げられたインク導出部材39の影響で吸収体底面も同時に持ち上げられることになる。
【００１５】
ウレタンフォームでは、上述のように材料自体が弾性に富むため局部的な変形によって圧接体39の押し上げを緩衝でき、連通孔近傍におけるウレタンフォームの配置構成に関して特に変化は発生しない。
【００１６】
ところが、繊維吸収体では材料の特性として繊維の方向性によって弾性に富んでいない場合があり、圧接体39の押し上げによって、繊維吸収体も押し上げられてしまい、インク供給部から連通孔付近における繊維吸収体の配置構成が変化し、繊維吸収体の収納室の底面と繊維吸収体底面との間に、通路が構成されてしまう事態を招きやすい。
【００１７】
この様な併設タイプのインクタンクにおいて液体収納室は、連通孔を除いて密閉されていなければならない。さらに、連通孔は安定した気液交換を達成するために、負圧発生部材によって覆われていることが好ましい。
【００１８】
ところが、図１０（Ｂ）あるいは（Ｃ）に示すような従来の半生タンクにおいては、負圧発生部材収納室と液体収納室とを結ぶ連通孔をタンク底面やタンク側面を構成する内壁によって構成しているため、上述したような繊維吸収体のような負圧発生部材が収納されている場合、繊維吸収体とインクタンクケース内壁との密着がタンクの接続といった上述のような原因によって十分でなくなり、繊維吸収体とインクタンクケース内壁との間に隙間(以下、通路、あるいはエアパスとも称する。)が生じ、この隙間が連通孔と通じ、外部の大気へと通じると、不必要な気液交換を発生し、インクがタンク外部へと漏れ出してしまうという事態を招く虞がある。
【００１９】
図１０（Ｄ）は、エアパス６０が生じ、不必要な気液交換を起こしているインクタンクの一例を示すものである。エアパス６０は、一度液体収納室と連通するとインク通路を構成し、供給部に向ってインクの通路を構成する。
【００２０】
なお、図１０（Ｅ）に不要な気液交換を生じさせ易いエアパス６０が形成され易い箇所を斜線で示したインクタンクの部分図を示す。図に示されるように各壁面の接合部分の稜線において隙間ガ形成され易い。
【００２１】
上述のように、負圧発生部材として、繊維吸収体を用いた場合には、繊維吸収体の有する硬さ、あるいは、切断の難しさなどから、タンクの内壁面あるいは稜線に対する密着不良が起こりやすいが、密着不良により構成される隙間をなくすために、無理に挿入しようとすると、繊維吸収体に座屈を生じ、予期しなかったインク残りを生じたり、インクの供給性能や発生する負圧等に関しても所期の特性を満足しない場合を生じてしまうことがある。
【００２２】
このように、エアパスが生じインク供給口からインク漏れを引き起こすと、所望の印字が行えなくなったり、印字媒体上にインクが垂れたり、また、プリンタ本体をインクで汚したりするほか、インクタンク交換の際に、ユーザーの手や衣服などを汚してしまうおそれがある。
【００２３】
本発明の目的は、併設タイプの液体収納容器において、吸収体とタンクケース内壁との間にエアパスを生じることなく、インク漏れや印字品位の低下など、上記の課題を発生しない液体収納容器を提供することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために提案された本発明は、繊維吸収体からなる負圧発生部材を収納するとともに液体供給部と大気連通部とを備える負圧発生部材収納室と、該負圧発生部材収納室と連通する連通孔を備え実質的な密閉空間を形成するとともに前記負圧発生部材へ供給される液体を貯留する液体収納室と、前記負圧発生部材収納室と前記液体収納室とを仕切るとともに前記連通孔を規定する仕切り壁と、を有し、収容される液体を吐出可能な液体吐出ヘッド対して着脱自在にされた液体収納容器において、前記連通孔の前記負圧発生部材収納室側の外周部全面にテーパーを有するとともに、前記液体収納室の底面から前記連通孔下端の前記負圧発生部材収納室側まで毛管力を発生可能な溝が配され、前記連通孔は前記仕切り壁と該仕切り壁に交差して設けられた側壁とによって構成される稜線のいずれにも非接触に構成されるとともに、前記液体供給部は前記負圧発生部材収納室の底面に設けられ、前記負圧発生部材の下面は前記液体吐出ヘッドに対して前記液体収納容器を装着した状態で前記負圧発生部材収納室の底面から装着方向に変移するように配されていることを特徴とする。
【００２５】
上述の構成によれば、負圧発生部材と負圧発生部材収納室を構成する内壁あるいは稜線部分との間に仮にエアパスが生じたとしても、エアパスが連通孔を介して液体収納室と連通することが防止できる。
【００２６】
これにより、不必要な気液交換を防止し、液体収納容器からの不要なインク漏れを妨げるとともに、エアパスを生じないようにするため行っていた精度の向上の必要性が低減でき製造上のマージンを向上させることができ、液体収納容器の製造を容易にする。また、液体収納容器の落下等の不足の事態が生じてもエアパスが連通孔に通じるおそれが低減できるため、信頼性の向上が図れる液体収納容器、インクジェットヘッドカートリッジ、液体噴射記録装置を提供できる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施例の詳細を図面に基づいて説明する。
【００２８】
なお、本発明の液体供給方法、液体供給システムに用いられる液体として、以下の実施例ではインクを例にとって説明を行っているが、適用可能な液体としては、インクに限ることなく、例えばインクジェット記録分野にあっては記録媒体に対する処理液などを含むことは言うまでもない。
【００２９】
また、各断面図において、負圧発生部材がインクを保持している領域については斜線部で、空間内に収納されているインクを網線部で示す。
【００３０】
上述の目的を達成するための具体的手段は、以下の構成から理解できよう。
【００３１】
（第一の実施例）
図１は本発明の第１実施例の液体収納容器の連通孔近傍を拡大して部分的に示す図であり、（Ａ）は負圧発生部材収納室側から観た概略斜視図、（Ｂ）は側面から見たときの概略断面図である。
【００３２】
図１（Ａ）において、隔壁38の下方の負圧発生部材収納室側に、繊維吸収体が収納されており、繊維吸収体に当接して開口する大気導入路51が形成され、また、該大気導入路51に連通する連通孔40が形成されている。図１（Ｂ）に示すように、連通孔40は繊維吸収体32を収納する負圧発生部材収納室と液体収納室36を連通している。本実施例の負圧発生部材収納室内には、ポリエチレンなどオレフィン系樹脂の繊維からなる繊維吸収体を収納している。
【００３３】
連通孔40は隔壁38の下端付近に位置してはいるが、図に示すように、連通孔の外周部は、負圧発生部材収納室32内の、隔壁38と交差するタンクケース内壁のいずれとも接していない。
【００３４】
上述のような液体収納容器の動作を図１（Ｃ）を用いて説明する。仮に、繊維吸収体とタンク内壁との密着が悪かったり、また、圧接体14の押し上げにより、繊維吸収体とタンク内壁との密着が崩れ、一部にエアパスが生じたとしても、エアパスは仕切り壁の下端部側に位置する壁によって遮られ、液体収納室36には通じず、液体収納容器の実質的な密閉状態は保たれるので、不必要な気液交換を起こすことがない。これにより、気液交換は大気導入路から安定的に行われることになり、インクタンクからの不測のインク洩れを防ぐことができる。
【００３５】
本実施例では、連通孔と負圧発生部材収納室内壁下端面(底面)との距離ｈを、液体収納室内のインク残り、気液交換動作の安定性等を考慮し、1mm程度としている。なお、この距離ｈは負圧発生部材の種類、あるいは、インク導出部材の押し上げ量、タンクケース寸法等により、適宜決定する必要があり、0.2mm〜1.0ｍｍ程度の間から適宜選択できる。なお、距離ｈは、１ｍｍ程度でもインクタンクの走査によるインクの揺動で負圧発生部材収納室側に移動することがあるためインクの消費効率を極端に低下させることはない。
【００３６】
（第二の実施例）
図２は本発明の第二実施例の液体収納容器の概略説明図であり、図１同様、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は断面図である。
【００３７】
本実施例では、連通孔外周部の下端側をテーパー４０ａ形状としている構成を除き第一実施例と同様の構成を採用している。これにより、上述の効果を十分発揮しつつ、さらに負圧発生部材収納室内に繊維吸収体をタンク容器上方から挿入してタンクを構成する場合にも吸収体の底部側の角部が連通孔下端部に引っかかりめくり上がるのを抑制することが可能になる。これにより、吸収体めくれによる不安定なインク供給動作を防ぐことができる。
【００３８】
なお、図３(Ａ)の斜視図、(Ｂ)の断面図に示されるように、連通孔外周部全面にテーパー４０ｂを施した例である。これにより、吸収体の挿入方向に関わらず、吸収体のめくれを防ぐことができる。
【００３９】
（第三の実施例）
図4は本発明の第三実施例の液体収納容器の概略説明図であり、(Ａ)は概略斜視図、(Ｂ)は概略断面図である。
【００４０】
本実施例は、図１と比較して、負圧発生部材収納室の底部の仕切り壁の近傍にわずかな段差６１を設けている。
【００４１】
この段差６１部分によって負圧発生部材収納室の底面及び底面と側面とによって構成される稜線部分で形成され易いエアパスがより確実に防止される。
【００４２】
（第四の実施例）
図５は本発明の第四実施例の液体収納容器の概略説明図であり、(Ａ)は概略斜視図、(Ｂ)は概略断面図である。
【００４３】
本実施例では、連通孔下端と液体収納室底面部の高さを等しくしている。この構成によれば、液体収納室内にインクが残存することが回避できる。また、負圧発生部材収納室との段差を低くする必要性がなくエアパスの課題を改善できる範囲であれば段差の高さを自由に設定できる。なお、段差があまり高いと液体収納室内に収納できるインク量が少なくなることになるので、インク収納量との兼ね合いで段差を規定すればよい。
【００４４】
（第五の実施例）
図６は本発明の第五実施例の液体収納容器の概略説明図であり、(Ａ)は概略斜視図、(Ｂ)は概略断面図である。
【００４５】
本実施例では、第一実施例の液体収納容器の連通孔下端に毛管力を発生する溝６２を設けている。この溝６２が発生する毛管力により、液体収納室内のインクを負圧発生部材収納室内へと導くことができるため、液体収納室内のインク残りを低減させることができる。
【００４６】
（第六の実施例）
図７は本発明の第六実施例の液体収納容器の概略説明図であり、(Ａ)は概略斜視図、(Ｂ)は概略断面図である。
【００４７】
本実施例では、液体収納容室側の段差部分に対してスロープ６３を構成した。スロープ６３を構成したことによって、第四実施例に比較してインクの収納量を増大させることができるとともに、第一実施例に比較してインクが負圧発生部材収納室に移動し易くなっており、インクの残存を少なくできる。
【００４８】
（第七の実施例）
図８は本発明の第七実施例の液体収納容器の概略説明図であり、(Ａ)は概略斜視図、(Ｂ)は概略断面図である。
【００４９】
本実施例では、第一実施例の液体収納容器の連通孔下端及び側縁近傍にリブ６４を構成している。これらの方向から連通孔に向って形成されるエアパスをブロックでき、インク供給に関する信頼性を一層向上できる。
【００５０】
（第八の実施例）
図９は本発明の第八実施例の液体収納容器の概略説明図であり、(Ａ)は概略斜視図、(Ｂ)は概略断面図である。
【００５１】
本実施例では、仕切り壁の厚みをタンクの底部側に向って順に厚くしたテーパー６５を有した構成を開示するほかは第一実施例と同様の構成を採用している。このような構成を採用することで、タンク下方における吸収体とタンク内壁、特に仕切り壁と吸収体との間の密着性を向上させることが可能になり、エアパスができるのを抑制することができる。その他の構成は第一実施例と同様である。
【００５２】
以上説明した各構成例は単独で構成されてもよく、更にはいずれかの構成を組み合わせて構成することで複合的な効果を発揮でき、インクの使用効率を損なうことなく、確実にエアパスを防止でき、もしエアパスができてしまっても連通孔には至らない様にできる優れた構成のインクタンクを提供できる。
【００５３】
なお、以上のように具体的に示した構成に限られることなく、本発明の趣旨を満足する各種変形例は発明に含まれるものである。
【００５４】
以上繊維吸収体を使用する構成について説明したが、ウレタンフォームにおいても本発明の構成は適用可能であり、本発明を適用することで、ウレタンフォームを使用したタンクを構成する際の信頼性は一層向上することができ、また製造の容易性も担保できる。
【００５５】
図１１は上記ヘッドカートリッジを用いたインクジェットプリント装置の概略斜視図を示す。この装置はキャリッジに対して着脱可能なインクタンク一体型のヘッドカートリッジを黒（Ｂｋ) ，シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ) ４色のインクに対応して備えたフルカラーシリアルタイプのプリンタである。本プリンタに使用したヘッドカートリッジのヘッド部は、解像度４００ｄｐｉ，駆動周波数４ＫＨｚで、１２８個の吐出口を有している。
【００５６】
図１１において、ＩＪＣはＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋの各インクに対応した４個のヘッドカートリッジであり、記録ヘッドとこれにインクを供給するインクを貯留したインクタンクとが一体に形成されている。各ヘッドカートリッジＩＪＣはキャリッジに対して不図示の構成によって着脱自在に装着される。キャリッジ８２は、ガイド軸８１１に沿って摺動可能に係合し、また、不図示の主走査モータによって移動する駆動ベルト８５２の一部と接続する。これにより、ヘッドカートリッジＩＪＣはガイド軸８１１に沿った走査のための移動が可能となる。８１５，８１６および８１７，８１８はヘッドカートリッジＩＪＣの走査によるプリント領域の図中奥側および手前側においてガイド軸８１１とほぼ平行に延在する搬送ローラである。搬送ローラ８１５，８１６および８１７，８１８は不図示の副走査モータによって駆動されプリント媒体Ｐを搬送する。この搬送されるプリント媒体ＰはヘッドカートリッジＩＪＣの吐出口面が配設された面に対向しプリント面を構成する。
【００５７】
ヘッドカートリッジＩＪＣによるプリント領域に隣接するカートリッジＩＪＣの移動可能な領域に臨んで回復系ユニットが設けられる。回復系ユニットにおいて、８３００はヘッド部を有する複数のカートリッジＩＪＣにそれぞれ対応して設けたキャップユニットであり、キャリッジ８２の移動に伴なって図中左右方向にスライド可能であるとともに、上下方向に昇降可能である。そしてキャリッジ８２がホームポジションにあるときには、ヘッド部と接合してこれをキャッピングする。また、回復系ユニットにおいて、８４０１は、ワイピング部材としてのブレードである。
【００５８】
さらに、８５００はキャップユニット８３００を介してヘッド部の吐出口およびその近傍からインク等を吸収するためのポンプユニットである。
【００５９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、吸収体の寸法ばらつきや、装着時の吸収体押し上げでできるエアパスが液体収納室と通じるのを防ぎ、インク供給口からのインク漏れ出しのない液体収納容器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施例を説明するための概略説明図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）、（Ｃ）は断面図である。
【図２】本発明の第二の実施例を説明するための概略説明図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は断面図である。
【図３】本発明の第二の実施例の変形例を説明するための概略説明図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は断面図である。
【図４】本発明の第三の実施例を説明するための概略説明図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は断面図である。
【図５】本発明の第四の実施例を説明するための概略説明図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は断面図である。
【図６】本発明の第五の実施例を説明するための概略説明図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は断面図である。
【図７】本発明の第六の実施例を説明するための概略説明図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は断面図である。
【図８】本発明の第七の実施例を説明するための概略説明図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は断面図である。
【図９】本発明の第八の実施例を説明するための概略説明図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は断面図である。
【図１０】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、(Ｅ)は本発明の課題を説明する概略図である。
【図１１】本発明が適用される液体噴射記録装置の概略図である。
【符号の説明】
１２ 大気連通口
１４ 液体供給口
３２ 負圧発生部材
３４ 負圧発生部材収納室
３６ 液体収納室
３８ 隔壁（仕切り壁）
４０ 連通孔
４２ リブ
４４ バッファ室
５０、５１ 大気導入路

Claims (3)

1. 繊維吸収体からなる負圧発生部材を収納するとともに液体供給部と大気連通部とを備える負圧発生部材収納室と、
   該負圧発生部材収納室と連通する連通孔を備え実質的な密閉空間を形成するとともに前記負圧発生部材へ供給される液体を貯留する液体収納室と、
   前記負圧発生部材収納室と前記液体収納室とを仕切るとともに前記連通孔を規定する仕切り壁と、
   を有し、収容される液体を吐出可能な液体吐出ヘッド対して着脱自在にされた液体収納容器において、
   前記連通孔の前記負圧発生部材収納室側の外周部全面にテーパーを有するとともに、前記液体収納室の底面から前記連通孔下端の前記負圧発生部材収納室側まで毛管力を発生可能な溝が配され、
   前記連通孔は前記仕切り壁と該仕切り壁に交差して設けられた側壁とによって構成される稜線のいずれにも非接触に構成されるとともに、前記液体供給部は前記負圧発生部材収納室の底面に設けられ、前記負圧発生部材の下面は前記液体吐出ヘッドに対して前記液体収納容器を装着した状態で前記負圧発生部材収納室の底面から装着方向に変移するように配されていることを特徴とする液体収納容器。
2. 前記負圧発生部材が繊維材料によって構成されることを特徴とする請求項１に記載の液体収納容器。
3. 繊維材料の断面構成が同心円状に２種類の材料によって構成され、中心部の材料はポリプロピレン、外周部の材料はポリエチレンであることを特徴とする請求項２に記載の液体収納容器。

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