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技術 液体収納容器

出願人 キヤノン株式会社
発明者 清水英一郎奥原宏文須釜定之越川浩志林弘毅北畠健二山本肇服部省三金田智之
出願日 1999年6月24日 (21年8ヶ月経過) 出願番号 1999-178570
公開日 2001年1月9日 (20年1ヶ月経過) 公開番号 2001-001538
状態 未査定
技術分野 インクジェット(インク供給、その他)
主要キーワード 圧縮突起 外側間隔 開口縁面 略多角柱形状 使い残り 接着樹脂材料 使用時姿勢 ジョイント口
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2001年1月9日)のものです。
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図面 (20)

課題

インク収納室負圧発生部材収納室に対して交換可能なインク供給システムにおいて、少なくとも両者の接続時または取り外し時、好ましくは接続、取り外し時の両方においてインク漏れ等の不具合を防止する。

解決手段

液体供給部内にインク吸収部材500を設け、液体収納容器記録ヘッドに装着する際、インク吸収部材500が記録ヘッドのジョイントパイプ180によって圧縮され、また、液体収納容器が記録ヘッドから取り外される際は、記録ヘッドのジョイントパイプ180によって圧縮されていたインク吸収部材500が圧縮状態から徐々に開放される構成とし、それにより、液体収納容器が記録ヘッドに着脱される際における液体の漏れ等の不具合の発生を防止する。

概要

背景

従来、外部へ液体を供給するために負圧を利用する液体供給方法としては、例えばインクジェット記録装置分野では、インク吐出ヘッドに対して負圧を与えるインクタンクが提案され、記録ヘッド一体化可能にした構成(インクジェットカートリッジ)が実施されてきた。インクジェットカートリッジは、さらに分類すると、記録ヘッドとインクタンク(インク収容部)とが常時一体の構成と、記録手段とインク収納部が別体で、かつ、記録装置に対して双方とも分離でき、使用時に一体にして使用する構成とに分けることができる。

このような液体供給システムにおいて負圧を発生させるための最も容易な方法の1つとして、多孔質体毛管力を利用する方法が挙げられる。この方法におけるインクタンクは、インクタンク内部全体にインク貯蔵を目的として収納、好ましくは圧縮収納されたスポンジ等の多孔質体と、印字中インク供給を円滑にするためのインク収納部に空気を取り入れ可能な大気連通口とを含む構成となる。

しかし、多孔質部材インク保持部材として使用する場合の課題として、単位体積当たりのインク収納効率が低いことが挙げられる。この課題を解決するために、本出願人は、EPO580433号公報ににおいて、負圧発生部材収納室に対して連通部を除く全体が実質密閉インク収納室を有し、負圧発生部材収納室を大気開放した状態で使用されるインクタンクを提案している。また、EPO581531号公報において、上述のインクタンクに対して、インク収納室を交換可能にした発明を提案している。この発明は、インクが無くなった場合にはインク収納室のみを交換すればよいので、廃棄物を減少させることができ、近年の環境問題にも即したものである。

上述のインクタンクは、インク収納室内のインク導出に伴って気体がインク収納室内に収納される気液交換動作によってインク収納室から負圧発生部材収納室へのインク供給が行われるために、この気液交換動作中は、ほぼ一定の負圧条件下でインクを供給できるメリットがある。

一方、本出願人は、EPO738605号公報において、略多角柱形状筺体と、筺体の内面と同等もしくは相似形の外面を有し内部に収納される液体の導出に伴い変形可能な収納部と、を備え、収納部の厚さを、略多角柱形状の各面の中央域より角部を構成する部分を薄くすることを特徴とする液体収納容器を提案している。この液体収納容器は、液体の導出に伴い収納部が適当に収縮する(現象的には気液交換をしていない)ことで、負圧を利用しながら液体供給ができるものである。そのため、従来の袋状のインク収納部材に比べて、配置する位置に制限されることがなくなり、キャリッジ上に配置することができる。また、収納部に直接インクを保持することで、インク収納効率の向上という点からも優れた発明である。

概要

インク収納室が負圧発生部材収納室に対して交換可能なインク供給システムにおいて、少なくとも両者の接続時または取り外し時、好ましくは接続、取り外し時の両方においてインクの漏れ等の不具合を防止する。

液体供給部内にインク吸収部材500を設け、液体収納容器を記録ヘッドに装着する際、インク吸収部材500が記録ヘッドのジョイントパイプ180によって圧縮され、また、液体収納容器が記録ヘッドから取り外される際は、記録ヘッドのジョイントパイプ180によって圧縮されていたインク吸収部材500が圧縮状態から徐々に開放される構成とし、それにより、液体収納容器が記録ヘッドに着脱される際における液体の漏れ等の不具合の発生を防止する。

目的

本発明は、上述したような従来の技術が有する問題点に鑑みてなされたものであって、インク収納室が負圧発生部材収納室に対して交換可能なインク供給システムにおいて、少なくとも両者の接続時または取り外し時、好ましくは接続、取り外し時の両方においてインクの漏れ等の不具合を防止することができる液体収納容器、該液体収納容器の製造方法及びインクジェット記録装置を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

大気と連通可能な大気連通部と、内部に液体収納する液体収納部と、該液体収納部に収納された液体を外部に供給するための液体供給部とを有し、液体を吐出して記録を行う記録ヘッドに対し相対的に略回動により着脱可能に構成された液体収納容器であって、前記液体供給部は、前記記録ヘッドへの着脱に応じて該記録ヘッドの供給管により弾性変形可能な液体吸収部材を有することを特徴とする液体収納容器。

請求項2

請求項1に記載の液体収納容器において、前記液体供給部は、前記記録ヘッドに対する当該液体収納容器の着脱に応じて開閉可能な弁を有し、前記記録ヘッドの供給管により前記液体吸収部材が圧縮された後、前記弁の開動作が行われることを特徴とする液体収納容器。

請求項3

請求項2に記載の液体収納容器において、前記液体吸収部材は、当該液体収納容器の記録ヘッドからの離脱によって前記弁の閉動作が完了した後、前記記録ヘッドの供給管による圧縮が開放されることを特徴とする液体収納容器。

請求項4

請求項2または請求項3に記載の液体収納容器において、前記液体供給部と前記記録ヘッドの供給管とのシールがされた後に前記液体吸収部材が圧縮されることを特徴とする液体収納容器。

請求項5

請求項1乃至4のいずれか1項に記載の液体収納容器において、前記液体吸収部材は、少なくとも前記液体供給部の装着方向下面に配置されていることを特徴とする液体収納容器。

請求項6

内部に負圧発生部材を収納した負圧発生部材収納室に着脱可能に接続され、該接続の際に前記負圧発生部材収納室の接続部材が挿入される接続口と、前記負圧発生部材収納室に供給する液体を密閉空間内に収納し、前記接続口と連通する液体収納部と、前記液体収納部内に設けられ、前記接続口を開閉する開閉手段と、前記接続部材により弾性変形可能な液体吸収部材とを有し、前記接続口に前記接続部材が挿入される動作に伴って、前記開閉手段の開動作の前に、前記接続部材と接続口とがシールされ、前記液体吸収部材が圧縮されることを特徴とする液体収納容器。

請求項7

請求項6に記載の液体収納容器において、前記シール手段は、前記接続部材の内周面にわたって設けられた環状の凸部であり、該凸部は、前記接続口の開口端からの距離が下端で大きく上端で小さくなるように斜めに設けられていることを特徴とする液体収納容器。

請求項8

請求項6に記載の液体収納容器において、前記開閉手段は、弁機構であり、前記接続口の前記凸部よりも前記接続口の開口端に対して奥側に配置されていることを特徴とする液体収納容器。

請求項9

請求項6乃至8のいずれか1項に記載の液体収納容器において、前記液体収納部は、液体の導出に伴い変形して負圧を発生可能な部材で構成されていることを特徴とする液体収納容器。

請求項10

請求項6乃至8のいずれか1項に記載の液体収納容器において、前記開閉手段は、弾性を有し、かつ、前記接続部材で破ることができるフィルム状の部材で構成されていることを特徴とする液体収納容器。

技術分野

0001

本発明は、液体吐出して記録を行うインクジェット記録装置に用いられるインクジェットヘッドに供給される液体を収容する液体収納容器、該液体収納容器の製造方法及びインクジェット記録装置に関する。

背景技術

0002

従来、外部へ液体を供給するために負圧を利用する液体供給方法としては、例えばインクジェット記録装置分野では、インク吐出ヘッドに対して負圧を与えるインクタンクが提案され、記録ヘッド一体化可能にした構成(インクジェットカートリッジ)が実施されてきた。インクジェットカートリッジは、さらに分類すると、記録ヘッドとインクタンク(インク収容部)とが常時一体の構成と、記録手段とインク収納部が別体で、かつ、記録装置に対して双方とも分離でき、使用時に一体にして使用する構成とに分けることができる。

0003

このような液体供給システムにおいて負圧を発生させるための最も容易な方法の1つとして、多孔質体毛管力を利用する方法が挙げられる。この方法におけるインクタンクは、インクタンク内部全体にインク貯蔵を目的として収納、好ましくは圧縮収納されたスポンジ等の多孔質体と、印字中インク供給を円滑にするためのインク収納部に空気を取り入れ可能な大気連通口とを含む構成となる。

0004

しかし、多孔質部材インク保持部材として使用する場合の課題として、単位体積当たりのインク収納効率が低いことが挙げられる。この課題を解決するために、本出願人は、EPO580433号公報ににおいて、負圧発生部材収納室に対して連通部を除く全体が実質密閉インク収納室を有し、負圧発生部材収納室を大気開放した状態で使用されるインクタンクを提案している。また、EPO581531号公報において、上述のインクタンクに対して、インク収納室を交換可能にした発明を提案している。この発明は、インクが無くなった場合にはインク収納室のみを交換すればよいので、廃棄物を減少させることができ、近年の環境問題にも即したものである。

0005

上述のインクタンクは、インク収納室内のインク導出に伴って気体がインク収納室内に収納される気液交換動作によってインク収納室から負圧発生部材収納室へのインク供給が行われるために、この気液交換動作中は、ほぼ一定の負圧条件下でインクを供給できるメリットがある。

0006

一方、本出願人は、EPO738605号公報において、略多角柱形状筺体と、筺体の内面と同等もしくは相似形の外面を有し内部に収納される液体の導出に伴い変形可能な収納部と、を備え、収納部の厚さを、略多角柱形状の各面の中央域より角部を構成する部分を薄くすることを特徴とする液体収納容器を提案している。この液体収納容器は、液体の導出に伴い収納部が適当に収縮する(現象的には気液交換をしていない)ことで、負圧を利用しながら液体供給ができるものである。そのため、従来の袋状のインク収納部材に比べて、配置する位置に制限されることがなくなり、キャリッジ上に配置することができる。また、収納部に直接インクを保持することで、インク収納効率の向上という点からも優れた発明である。

発明が解決しようとする課題

0007

上述したように、負圧発生部材収納室とインク収納室とを有する液体供給システムは、インク収納効率の向上及びインク供給特性の安定化の点で優れており、その中でも特に、インク収納室を交換可能としたものは、環境問題の点からも優れている。

0008

しかし、インク収納室を交換可能とした場合、インク収納室はインクをそのまま保持しており、負圧発生部材収納室と接続したとき、両者の負圧のバランスをとるためのインクの移動も生じるため、実際の設計に当たっては、負圧発生部材収納室との接続時のインク漏れを考慮した設計をする必要がある。負圧発生部材収納室とインク収納室とを接続したときのインクの移動は、インク収納室を、筺体の内側に、変位可能な収納部を有する構造とした場合、より大きくなりやすい。

0009

また、インク収納室を負圧発生部材収納室から取り外したとき、インク収納室の、負圧発生部材収納室との接続部にインクが残っていると、そのインクが漏出してしまうおそれもある。

0010

本発明は、上述したような従来の技術が有する問題点に鑑みてなされたものであって、インク収納室が負圧発生部材収納室に対して交換可能なインク供給システムにおいて、少なくとも両者の接続時または取り外し時、好ましくは接続、取り外し時の両方においてインクの漏れ等の不具合を防止することができる液体収納容器、該液体収納容器の製造方法及びインクジェット記録装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0011

上記目的を達成するために本発明は、大気と連通可能な大気連通部と、内部に液体を収納する液体収納部と、該液体収納部に収納された液体を外部に供給するための液体供給部とを有し、液体を吐出して記録を行う記録ヘッドに対し相対的に略回動により着脱可能に構成された液体収納容器であって、前記液体供給部は、前記記録ヘッドへの着脱に応じて該記録ヘッドの供給管により弾性変形可能な液体吸収部材を有することを特徴とする。

0012

また、前記液体供給部は、前記記録ヘッドに対する当該液体収納容器の着脱に応じて開閉可能な弁を有し、前記記録ヘッドの供給管により前記液体吸収部材が圧縮された後、前記弁の開動作が行われることを特徴とする。

0013

また、前記液体吸収部材は、当該液体収納容器の記録ヘッドからの離脱によって前記弁の閉動作が完了した後、前記記録ヘッドの供給管による圧縮が開放されることを特徴とする。

0014

また、前記液体供給部と前記記録ヘッドの供給管とのシールがされた後に前記液体吸収部材が圧縮されることを特徴とする。

0015

また、前記液体吸収部材は、少なくとも前記液体供給部の装着方向下面に配置されていることを特徴とする。

0016

また、内部に負圧発生部材を収納した負圧発生部材収納室に着脱可能に接続され、該接続の際に前記負圧発生部材収納室の接続部材が挿入される接続口と、前記負圧発生部材収納室に供給する液体を密閉空間内に収納し、前記接続口と連通する液体収納部と、前記液体収納部内に設けられ、前記接続口を開閉する開閉手段と、前記接続部材により弾性変形可能な液体吸収部材とを有し、前記接続口に前記接続部材が挿入される動作に伴って、前記開閉手段の開動作の前に、前記接続部材と接続口とがシールされ、前記液体吸収部材が圧縮されることを特徴とする。

0017

また、前記シール手段は、前記接続部材の内周面にわたって設けられた環状の凸部であり、該凸部は、前記接続口の開口端からの距離が下端で大きく上端で小さくなるように斜めに設けられていることを特徴とする。

0018

また、前記開閉手段は、弁機構であり、前記接続口の前記凸部よりも前記接続口の開口端に対して奥側に配置されていることを特徴とする。

0019

また、前記液体収納部は、液体の導出に伴い変形して負圧を発生可能な部材で構成されていることを特徴とする。

0020

また、前記開閉手段は、弾性を有し、かつ、前記接続部材で破ることができるフィルム状の部材で構成されていることを特徴とする。

0021

(作用)上記のように構成された本発明においては、液体収納容器が記録ヘッドに装着される際、液体供給部内に設けられた液体吸収部材が記録ヘッドの供給管によって圧縮され、その後、弁の開動作が行われ、液体収納容器内に収納された液体が記録ヘッドから吐出される。

0022

また、液体収納容器が記録ヘッドから取り外される際は、記録ヘッドの供給管によって圧縮されていた液体吸収部材が圧縮状態から徐々に開放される。

0023

これにより、液体収納容器が記録ヘッドに装着される際は、記録ヘッドの供給管と液体収納容器の液体供給部とが液体吸収部材によってシールされ、また、液体収納容器が記録ヘッドから取り外される際は、供給管と弁との間に存在している微少量の液体が液体吸収部材によって吸収され、液体の漏れ等の不具合が生じることはない。

発明を実施するための最良の形態

0024

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

0025

なお、本発明の以下の実施の形態では、インクを例に挙げて説明しているが、適用可能な液体としてはインクに限ることはなく、例えばインクジェット記録分野においては記録媒体に対する処理液等を含むことはいうまでもない。

0026

(第1の実施の形態)ここで、本発明における毛管力発生部材の「固さ」とは、毛管力発生部材が収納容器内に収容されている状態におけるときの「固さ」であり、毛管力発生部材の変形量に対する反発力の傾き(単位 kgf/mm)により規定される。2つの毛管力発生部材の「固さ」の大小は、変形量に対する反発力の傾きが大きい方の毛管力発生部材の方を「固い毛管力発生部材」とする。

0027

〈全体構成〉図1に本発明の一つの実施形態であるインクジェットヘッドカートリッジの斜視図を、図2にその断面図を示す。

0028

本実施形態は、本発明が適用されるインクジェットヘッドカートリッジを構成する各要素のそれぞれ、及びそれらの関係を説明するものである。本実施形態は、本発明の成立段階においてなされた数々の新規な技術が適用された構成となっているので、これらの構成を説明しながら、全体を説明することにする。

0029

本実施形態のインクジェットヘッドカートリッジは、図1及び図2に示すように、インクジェットヘッドユニット160、ホルダ150、負圧制御室ユニット100及びインクタンクユニット200などから構成されている。ホルダ150内に負圧制御室ユニット100が固定され、負圧制御室ユニット100の下方にはホルダを介してインクジェットヘッドユニット160が固定されている。なお、ここで説明した、ホルダ150と負圧制御室ユニット100、ホルダ150とインクジェットヘッドユニット160との固定は、例えば、互いをネジ止めや係合等により易分解性にすることで、リサイクルの面、バージョンの変更などの構成の変化に対するコストダウン等に対して効果がある。また、各部の部品寿命が異なるので交換を要する部品のみを簡易に交換できるという面でも易分解性にすることが好ましい。しかし、条件によっては溶着熱カシメなどで完全に固定してもよいことはもちろんである。負圧制御室ユニット100は、上面に開口部が形成された負圧制御室容器110と、負圧制御室容器110の上面に取り付けられた負圧制御室蓋120と、負圧制御室容器110内に装填された、インクを含浸保持するための2つの吸収体130、140とから構成されている。吸収体130、140は、このインクジェットヘッドカートリッジの使用状態において上下2段に積み重ねられて互いに密着して負圧制御室容器110内に充填されており、下段の吸収体140が発生する毛管力は、上段の吸収体130が発生する毛管力よりも高いため、下段の吸収体140のほうがインク保持力が高いものである。インクジェットヘッドユニット160へは、インク供給管165を通して負圧制御室ユニット100内のインクが供給される。

0030

インク供給管165の吸収体140側の先端の供給口131にはフィルタ161が設けられており、フィルタ161が吸収体140を押圧している。インクタンクユニット200は、ホルダ150に対して着脱自在な構成となっている。負圧制御室容器110のインクタンクユニット200側の面に設けられた被接合部であるジョイントパイプ180は、インクタンクユニット200のジョイント口230の内部に挿入されて接続されている。そのジョイントパイプ180とジョイント口230との接続部を介して、インクタンクユニット200内のインクが負圧制御室ユニット100内へと供給されるように負圧制御室ユニット100及びインクタンクユニット200が構成されている。負圧制御室容器110のインクタンクユニット200側の面におけるジョイントパイプ180よりも上方の部分には、その面から突出した、インクタンクユニット200の誤装着防止のためのID部材170が設けられている。

0031

負圧制御室蓋120には、負圧制御室容器110の内部と外気、ここでは負圧制御室容器110内に収納された吸収体130と外気とを連通させるための大気連通口115が形成されており、負圧制御室容器110内における大気連通口115の近傍には、負圧制御室蓋120の吸収体130側の面から突出したリブにより形成された空間、及び吸収体中のインク(液体)の存在しない領域からなる、バッファ空間116が設けられている。

0032

ジョイント口230内には弁機構が設けられており、その弁機構は第1弁枠260a、第2弁枠260b、弁体261、弁蓋262及び付勢部材263から構成されている。弁体261は、第2弁体260b内で摺動可能に支持されると共に付勢部材263によって第1弁枠260a側に付勢されている。ジョイント口230内にジョイントパイプ180が挿入されていない状態では、付勢部材263の付勢力により弁体261の第1弁枠260a側の部分の縁部が第1弁枠260aに押圧されることより、インクタンクユニット200内の気密性が維持される。

0033

ジョイント口230の内部へジョイントパイプ180が挿入され、ジョイントパイプ180によって弁体261が押圧されて第1弁枠260aから離れる方向に移動することにより、第2弁枠260bの側面に形成された開口を介してジョイントパイプ180内がインクタンクユニット200の内部と連通する。これによりインクタンクユニット200内の気密が開放され、インクタンクユニット200内のインクがジョイント口230及びジョイントパイプ180を通って負圧制御室ユニット100内へと供給される。つまり、ジョイント口230内の弁が開くことによって、密閉状態であったインクタンクユニット200のインク収容部内が前記開口を介してのみ負圧制御室ユニット100に対して連通状態となるものである。

0034

ここで、本実施形態のように、ホルダ150にインクジェットヘッドユニット160、負圧制御室ユニット100が固定される状態において、インクジェットヘッドユニット160及び負圧制御室ユニット100をそれぞれ、ホルダ150に対してねじなどの易分解性を有する方法で固定することは、それぞれのユニットをその耐用期間に応じて取り外して交換することができるので望ましい。

0035

すなわち、本実施形態のインクジェットヘッドカートリッジでは、通常は、インクタンクに設けられたID部材により誤って異なる種類のインクを収容するインクタンクを負圧制御室に装着することはないが、負圧制御室ユニット100に設けられたID部材の損傷や、使用者故意に異なる種類のインクタンクを負圧制御室ユニット100に装着した場合には、装着直後であれば、負圧制御室ユニット100のみを交換すればよい。また、落下などによりホルダ150が損傷した場合は、ホルダ150のみを交換することも可能である。

0036

なお、インクタンクユニット200を含め、負圧制御室ユニット100、ホルダ150、インクジェットヘッドユニット160をそれぞれ分離する場合において、各ユニットからのインク漏れを防ぐことができるように固定部の位置を定めることは望ましい。

0037

本実施形態の場合、インクタンクユニット200は、ホルダ150のインクタンク係止部155を利用して負圧制御室ユニット100と結合しているので負圧制御室ユニット100のみが、固定化された状態にある他のユニットに対して外れることがない。すなわち、少なくともインクタンクユニット200をホルダ150から外さないと、負圧制御室ユニット100はホルダ150から分離しにくいようになっている。このように、負圧制御室ユニット100はホルダ150からインクタンクユニット200を取り外してはじめて取り外しやすい構造になっているので、インクタンクユニット200が不用意に負圧制御室ユニット100から分離することによる結合部からのインク漏れが発生すること恐れがない。

0038

また、インクジェットヘッドユニット160のインク供給管165の端部には、フィルタ161が設けられており、負圧制御室ユニット100を分離した状態であっても、インクジェットヘッドユニット160内のインクが漏れ出す恐れはない。加えて、負圧制御室ユニット100には、インクタンク内のインクの漏れ出しを防止するバッファ空間116(吸収体130、140内のインクを保持していない領域も含む)を備えていること、また、毛管力の異なる2つの吸収体130、140の境界面113cがジョイントパイプ180より使用時の姿勢で上方に設けられていること(より望ましくは、本実施形態のように境界面113cを含むその近傍の層の毛管力が吸収体130、140の領域よりも高くなっていること)により、ホルダ150、負圧制御室ユニット100、インクタンクユニット200が一体化した構造物は、その姿勢が変化してもインクが漏れ出す恐れは少ない。そのため、本実施形態では、インクジェットヘッドユニット160はホルダ150の接続端子を有する面側である底面に固定部を備え、インクタンクユニット200がホルダ150に装着されている状態でも容易に分離可能となっている。

0039

なお、ホルダ150の形状によっては、負圧制御室ユニット100またはインクジェットヘッドユニット160とホルダ150とが、分離不能に一体化してもよい。一体化の方法としては、あらかじめ一体的に成形する方法や熱カシメなどで分離不能にしてもよい。

0040

図2図3(a)及び図3(b)に示すように、インクタンクユニット200は、インク収納容器201と、第1弁枠260a及び第2弁枠260bを含む弁機構と、ID部材250とから構成されている。ID部材250は、インクタンクユニット200と負圧制御室ユニット100との装着の際に誤装着を防止するためのものである。

0041

弁機構は、ジョイント口230内でインクの流れを制御するもので、負圧制御室ユニット100のジョイントパイプ180と係合されることにより開閉動作を行う。着脱時の弁開閉のこじれは、後述する弁構成やID部材170とID用凹部252によってタンク操作範囲規制する構造などにより防止している。

0042

〈インクタンクユニット〉図3は、図2に示したインクタンクユニット200について説明するための斜視図である。図3(a)は、インクタンクユニット200を示す斜視図であり、図3(b)は、インクタンクユニット200が分解された状態を示す斜視図である。

0043

また、ID部材250の、負圧制御室ユニット100側となる前面では、供給口穴253よりも上の部分が傾斜面251となっている。傾斜面251は、ID部材250の供給口穴253側の前端面からインク収納容器201側、すなわち後方へと傾斜している。この傾斜面251には、インクタンクユニット200の誤挿入防止のためのID用凹部252が複数(図3では3つ)形成されている。本実施形態では、ID部材250が、インク収納容器201の、負圧制御室ユニット100側となる前面(供給口を有する面)に配置されている。

0044

インク収納容器201は、負圧発生機能を有する、ほぼ多角柱形状中空容器である。インク収納容器201は筐体210と内袋220(図2参照)とから構成され、筐体210と内袋220とがそれぞれ剥離可能になっている。内袋220は可撓性を有しており、この内袋220は、内部に収納されたインクの導出に伴い変形可能である。また、内袋220はピンチオフ部(溶着部)221を有し、このピンチオフ部221で内袋220が筐体210に係合する形で支持されている。また、筐体210の、ピンチオフ部221の近傍の部分には外気連通口222が設けられており、外気連通口222を通して内袋220と筐体210との間に大気を導入可能となっている。

0045

図19に示すように、内袋220は、その内側から順に、耐インク性を有する接液層220c、弾性率支配層220b、ガスバリヤ性に優れたガスバリア層220aが積層された3層からなり、それぞれの層が接合状態で機能分離されている。弾性率支配層220bは、インク収納容器201の使用温度範囲内で弾性率支配層220bの弾性率がほぼ一定に保たれるものであり、すなわち、インク収納容器201の使用温度範囲内で内袋220の弾性率がその弾性率支配層220bによってほぼ一定に保たれる。内袋220では、中間の層と外側の層とが入れ代わり、弾性率支配層220bが最も外側の層で、ガスバリア層220aが中間の層であってもよい。

0046

このように内袋220が構成されていることにより、耐インク層、弾性率支配層220b及びガスバリア層220aという少ない層で内袋220がそれぞれの層の機能を十分に発揮することが可能となり、内袋220の弾性率などの、温度変化に対する影響が少なくなる。また、内袋220では、使用温度範囲内でインク収納容器201内の負圧を制御するために適した弾性率が確保されるので、インク収納容器201及び負圧制御室ユニット110内のインクに対して内袋220が後述するバッファの機能を有することとなる(詳しくは後述する。)。従って、負圧制御室容器110内の上部に設けられたバッファ室、すなわちインク吸収体が充填されていない部分及び、吸収体130、140中のインクの存在してない領域を減少させることができるので、負圧制御室ユニット100を小型化することができ、使用効率の高いインクジェットヘッドカートリッジ70が実現される。

0047

本実施形態においては、内袋220を構成する最も内側の接液層220cの材質としてポリプロピレン、中間の弾性率支配層220bの材質として環状オレフィンコポリマ、最も外側のガスバリア層220aの材質として、EVOH(EVA(エチレン酢酸ビニル共重合体樹脂)のけん化物)が用いられている。ここで、弾性率支配層220bに機能性接着樹脂材料を含ませることで、互いの層間に接着層を特別に備える必要がないため、内袋220の厚みを薄くすることができ、好ましい。

0048

筐体210の材質としては、内袋220の最内層と同じポリプロピレンが用いられている。また、第1弁枠260aの材質としてもポリプロピレンが用いられている。

0049

ID部材250は、インクタンクユニット200の誤装着防止のための複数のID部材170に対応する左右それぞれに設けられた複数のID用凹部252を有し、インク収納容器201に固定されている。

0050

ID部材170とID用凹部252によって得られる誤装着防止機能は、負圧制御室ユニット100側に設けられた複数のID部材170に対応してID部材250にID用凹部252が形成されることで誤装着防止機構が構成されるので、ID部材170及びID用凹部252の形状を位置を変えることにより、多種類のID機能を果たすことが可能となる。

0051

ID部材250のID用凹部252及び第1弁枠260aのジョイント口230は、インクタンクユニット200の着脱方向の前方となる前面に位置し、ID部材250と第1弁枠260aとの2部材で形成されている。

0052

また、インク収容容器201をブロー成形により形成し、ID部材250及び第1弁枠260aとをインジェクション射出)成形により形成し、インクタンクユニット200を3部材の構成とすることで、弁部材及びID用凹部252を精度良く成形することが可能となる。

0053

このようなID用凹部252を、ブロー成形により作製されたブロータンクであるインク収納容器201に直接形成した場合、インク収納容器201内層の内袋220の剥離に対して影響、つまり、インクタンク内形状が複雑となる為、インクタンクユニット200で発生する負圧に対して影響を与える場合がある。しかしながら、本実施形態のおけるインクタンクユニット200の構成のように、ID部であるID部材250をインク収納容器201と別部材とすることで、ID部材250をインク収納容器201に取り付けることによるインク収納容器201への上記のような影響がないので、インク収納容器201における安定した負圧の発生及び制御が可能となる。

0054

第1弁枠260aは、少なくともインク収納容器201の内袋220に接合されている。第1弁枠260aは、内袋220に対してインク収納容器201のインク導出部にあたる内袋220の内袋露出部221aと、ジョイント口230の部分の対応する面との溶着により接合される。ここで、筐体210も内袋220の最内層と同じポリプロピレンであるため、ジョイント口230の周囲でも第1弁枠260aと筐体210との溶着を行うことも可能である。

0055

これにより溶着による位置精度が高くなると共に、インク収納容器201の供給口部が完全にシールされ、インクタンクユニット200の着脱時等における第1弁枠260aとインク収納容器201とのシール部分からのインク漏れ等が防止される。本実施形態におけるインクタンクユニット200のように、溶着による接合をする際には、シール性を高める上で内袋220の接着面となる層の材質と第1弁枠260aの材質とが同じであることが好ましい。

0056

また、筐体210とID部材250との接合では、第1弁枠260aのインク収納容器201と接合されたシール面102に対向する面と、ID部材250の下部に形成されたクリック部250a、及び筐体210の側面部の係合部210aとそれに対応したID部材250側のクリック部250aとが係合されることにより、インク収納容器201にID部材が係合固定されている。

0057

ここでの係合固定というのは、例えば、凹凸による係合、はめ合わせ等による易分解性を持たせた構造にすることが好ましい。このようにインク収納容器201に対してID部材250を係合固定状態とすることで、互いに微小可動可能状態となっているので、着脱時におけるID部材170とID用凹部252との接触による力を吸収することができ、インクタンクユニット200及び負圧制御室ユニット100の破損を防止できる。

0058

また、このようにインク収納容器201に対してID部材250を部分的に係合固定状態に係合させることで、インクタンクユニット200を分解しやすくなり、リサイクルの観点で効果がある。また、このように筐体210の側面に、係合部210aとして係合用の凹部を設けることで、インク収納容器201をブロー成形により作製する際に構成が簡易になり、成形時の型部材も簡易になり、膜厚の管理も容易になる。

0059

さらに、筐体210とID部材250との接合では、第1弁枠260aを筐体210に接合した状態で行い、かつジョイント口230周辺では、第1弁枠260aを挟み込んだ状態でクリック部250aを係合部210aに係合させるので、着脱時のインクタンクユニット200、特にジョイント部の強度の向上を図ることが可能となる。

0060

また、インク収納容器201は、ID部材250によって覆われる部分が凹部形状となり、供給口の部分が突出しているので、インク収納容器201にID部材250を固定することにより、インクタンクユニット200の前面に突出形状をなくすことができる。また、筐体210の係合部210aと、それに対応したID部材250のクリック部250aとの凹凸の関係は逆であってもよい。

0061

またインク収納容器201とID部材250との縦横方向の位置規制を行うことができる。インク収納容器201とID部材250の接合方法は、上述したような形態に限られるものではなく、係合位置、固定方法は別の手段でも可能である。

0062

図2及び図22に示すように、インク収納容器201の底部は上部へ持ち上がる方向に傾斜しており、インク収納容器201の、ジョイント口230側と反対側の部分の下部がホルダ150のインクタンク係止部155と係合している。インクタンクユニット200をホルダ150から取り外す際に、インク収納容器201の、インクタンク係止部155との係合部が上方に持ち上がる構成となっており、インクタンクユニット200の着脱動作時にインクタンクユニット200がほぼ回動する。本実施形態においては、この回動中心はほぼ供給口(ジョイント口230)になる。ただし、厳密には後述するように回動中心は変化するものである。このようなほぼ回動によるインクタンクユニット200の着脱動作の場合、回動の支点からインクタンクユニット200のインクタンク係止部155側の部分の角部までの距離と、その支点からインクタンク係止部155までの距離との関係において、前者が後者よりも長くなるほど、インクタンクユニット200とインクタンク係止部155とのこじれが発生し、装着動作における不必要な力、及びインクタンクユニット200及びホルダ150のそれぞれの押圧部における変形等の不具合が起こる場合がある。

0063

本実施形態のインク収納容器201のように底面部を傾斜させて、インク収納容器201の、インクタンク係止部155側となる部分の下端を持ち上げられていることにより、インクタンクユニット200及びホルダ150のそれぞれの係合部で、インクタンクユニット200の回動における必要以上のこじれを防止できるので、インクタンクユニット200の着脱動作を良好に行うことが可能となる。

0064

本実施形態のインクジェットヘッドカートリッジでは、インク収納容器201の負圧制御室ユニット100側の面となる一側面の下部にジョイント口230が形成され、インク収納容器201の、ジョイント口230側と反対側の面である他側面の下部、すなわち、後端部の下側の部分がインクタンク係止部155と係合している。また、インクタンク係止部155の上部は、ジョイント口230の中心高603とほぼ同じ高さまでホルダ150の底部から上方に延びている。これにより、ジョイント口230の水平方向の移動がインクタンク係止部155により確実に規制され、ジョイント口230とジョイントパイプ180との接続状態を良好に保持することができる。ここでは、インクタンクユニット200の装着時におけるジョイント口230とジョイントパイプ180との接続を確実に保持するために、インクタンク係止部155の上端がジョイント口230の上部とほぼ同じ高さに配置されている。そして、インクタンクユニット200のジョイント口230側の前面の一部を中心とした回動動作により、ホルダ150に着脱可能に装着されている。インクタンクユニット200の着脱動作では、インクタンクユニット200の、負圧制御室ユニット100に突き当たった部分がインクタンクユニット200の回転中心となる。このようにインクジェットヘッドカートリッジで、上述したようにインク収納容器201の後端部の底部が傾斜していることにより、回転中心600からインクタンク係止部上端601までの距離と、回転中心600からインクタンク係止部下端602までの距離との差を小さくすることができるため、インクタンクユニット200及びホルダ150のそれぞれの係合部で、インクタンクユニット200の回動における必要以上のこじれを防止でき、インクタンクユニット200の着脱動作を良好に行うことが可能となる。

0065

インク収納容器201及びホルダー150が上記のような形状に形成されていることにより、インクの高速供給のためにジョイント口230の大きさを大きくした際においても、インクタンクユニット200の着脱動作時にインク収納容器201後端の下端部とインクタンク係止部155とのこじれ領域を減少させることができる。これにより、ホルダ150にインクタンクユニット200を装着した際における固定性を確保しつつも、インクタンクユニット200の装着時の、インクタンク係止部155との無駄なこじれを回避することができる。

0066

ここで、図22を用いて詳細に説明する。インクタンクユニット200の着脱動作における回転中心600からインクタンクユニット200のインクタンク係止部下端602までの距離が、その回転中心600からインクタンク係止部上端601までの距離よりも必要以上に大きくなると、着脱動作に必要とされる力が非常に強くなり、インクタンク係止部上端601が削れたり、インク収納容器201が変形してしまうことがある。従って、インクタンクユニット200の回転中心600からインクタンクユニット200のインクタンク係止部下端602までの距離と、その回転中心600からインクタンク係止部上端601までの距離との差は、適度な固定力を発揮しつつ、着脱性に優れた範囲で、できるだけ小さいことが望ましい。

0067

また、インクタンクユニット200の回転中心600がジョイント口230の中心よりも低い位置にある場合には、インクタンクユニット200の回転中心600からインクタンク係止部上端601までの距離がその回転中心600からインクタンク係止部下端602までの距離よりも長くなってしまうため、ジョイント口230の中心の高さでインク収納容器201を正確に抑えにくくなってしまう。従って、ジョイント口230の高さ方向の中心を正確に固定するために、インクタンクユニット200の回転中心600はジョイント口230の高さ方向の中心よりも上方にあることが望ましい。

0068

また、インクタンクユニット200の回転中心600をジョイント口230の中心高さ603よりも上方にあげた場合、インクタンクユニット200の、インクタンク係止部155にあたる部分の厚みが大きくなって、インクタンク係止部155にあたる部分が増えてしまい、インクタンクユニット200及びホルダ150が破損する可能性が高くなってしまう。そのため、インクタンクユニット200の回転中心600はジョイント口230の高さ方向の中心に近い方がインクタンクユニット200の着脱性の観点から望ましい。また、インクタンクユニット200のインクタンク係止部155の高さは、インクタンクユニット200の着脱性に基づいて適宜決めればよいが、回転中心600より高くすれば、インクタンクユニット200とホルダ150との係止部の接触距離が長くなり、着脱動作によってこすれる部分が増えるため、インクタンクユニット200及び150の劣化を考慮すると、その高さはインクタンクユニット200の回転中心600よりも低いことが望ましい。

0069

また、本実施形態のインクジェットヘッドカートリッジでは、インク収納容器201の水平方向の位置を固定するための付勢力が、弁体261を付勢する付勢部材263によるものと、ゴムジョイント部280(図4参照)の反発力によるものであるが、そのような形態のみに限られず、インク収納容器201後端に係止部、インクタンク係止部155のインク収納容器201側の面、または、負圧制御室ユニット100などにインク収納容器201の水平方向の位置を固定するための付勢手段が設けられていてもよい。なお、ゴムジョイント部280はインク収納容器が接続されている状態では、負圧制御室とインクタンクとの壁面で圧入された状態となり、結合部(ジョイントパイプ周辺部)の気密性を確保させる(完全な気密性をもたずとも大気にさらされている領域が少なくできればよい。)ほか、後述するシール用突起によるシールの補助的な役割を果たすことができる。

0070

次に、負圧制御室ユニット100の内部の構成について説明する。

0071

負圧制御室ユニット100の内部には、吸収体130を上段に、吸収体140を下段として積み重ねられた2段構成の負圧を発生する部材が収納されている。従って、吸収体130は大気連通口115と連通し、吸収体140は、その上面で吸収体130と密着するとともに、その下面でフィルタ161と密着している。吸収体130と140との境界面113cは、連通部としてのジョイントパイプ180の上端より使用時姿勢において上方となっている。

0072

吸収体130、140は、繊維方向がほぼ揃えられた繊維体からなるもので、その主たる繊維方向が、このインクジェットヘッドカートリッジ70をプリンタに搭載した状態で鉛直方向に対して傾いて(より望ましくは、本実施形態のように略水平方向になるように)負圧制御室容器110内に収納されている。

0073

このような、繊維方向が揃えられた吸収体130、140は、例えば、繊維としてけん縮された熱可塑性樹脂からなる短繊維(長さ60mm程度、例えば、ポリプロピレンとポリエチレン等の混紡繊維により構成される)を用い、この短繊維からなる繊維塊梳綿機で繊維方向を揃えた後に、加熱し(加熱の際の温度は、相対的に融点の低いポリエチレンの融点よりも高く、相対的に融点の高いポリプロピレンの融点よりも低い温度が望ましい)所望の長さに切断することによって製造されている。ここで、本実施形態の繊維部材は、その表層の繊維方向は、中央部に比べて相対的により整っており、発生する毛管力も中央部に比べて大きくなっているが、その表面は鏡面状ではなく主としてスライバー束ねる際に発生した多少の凹凸を備えており、表層部においても融着された交点を3次元的に有するものとなっている。このため、繊維方向が揃えられた吸収体130、140の境界面113cは、凹凸を有する表面同士が接触することで、その近傍の各吸収体130、140の表層領域とあわせ、全体としてインクは水平方向に対して適度な流動性を有する状態となる。すなわち、境界面113cのみが周りの領域に比べてインク流動性が格段に優れ、その結果として負圧制御室容器110と吸収体130、140との間の隙間と境界面113cとの間にインクパスを作る、ということはない。従って、吸収体130、140の境界面113cを使用時姿勢におけるジョイントパイプ180の上部、望ましくは、本実施形態のようにジョイントパイプ180の上部近傍に設けることで、後述する気液交換動作において、気液交換動作中の吸収体130、140中でのインクと気体との界面を、境界面113cとすることができ、結果としてインク供給動作中のヘッド部における静負圧を安定化させることができる。

0074

また、繊維部材としてその方向性に着目すると、図20に示すように、それぞれの繊維は主として梳綿機で整えられた長手方向F1に連続的に配列されるとともに、それと直行する方向F2については、熱成形により繊維間の交点の一部が融着することでつながりを有する構造となっている。このため、吸収体130、140は図中F1方向に引っ張りを加えても壊れにくい、図中F2方向に引っ張ると繊維間の結合部が破壊されることでF1方向の場合に比べて容易に分離することができる。

0075

繊維からなる吸収体130、140で、このように主となる繊維方向F1が存在するので、主となる繊維方向F1とそれと直交する繊維方向F2とでは、インクの流動性及び静止状態での保持の仕方が異なってくる。

0076

吸収体130、140の内部構造についてさらに詳細にみると、図21(a)に示すような捲縮された短繊維が、ある程度繊維方向が揃った状態で加熱されることにより、図21(b)に示すような状態となる。ここで、図21(a)で繊維方向に複数の短繊維が重なっていた領域αは、図21(b)に示すように交点が融着される確率が高く、結果として繊維方向には、図20に示すF1方向に対して切れにくい、連続した繊維が形成される。また、捲縮された短繊維を用いることで短繊維の端部領域(図21(a)に示すβ、γ)は、図21(b)に示すように3次元的に他の短繊維と融着したり(β)、そのまま端部として残ったり(γ)する。加えて、全ての繊維が全く同一の方向に揃っているわけではないので、はじめから他の短繊維に対して交差するように傾いて接触している短繊維(図21(a)に示すε)は、加熱後は、そのまま融着される(図21(b)に示すε)。このようにして、F2方向に対しても従来の一方向繊維束と比べて強度の高い繊維が形成される。

0077

また、本実施形態では、このような吸収体130、140を主となる繊維方向F1が略水平方向及び連通部からインク供給口に向かう方向に対して略平行になるように配置している。そのため、図6に示すように、インク収納容器201が接続された状態で吸収体140内の気液界面L(インクと気体の界面)は主となる繊維方向F1の方向と平行な略水平方向となり、環境変化による変動が起こった場合も、その気液界面は略水平方向を維持するため、環境の変動が収まればその気液界面は元の気液界面Lの位置に戻ることになり、環境変化のサイクル数に応じて気液界面の重力方向に対するばらつきが増大することはない。

0078

その結果、インク収納容器201内のインクを使い切って、新たなインクタンクユニット200に交換する際には、その気液界面は略水平方向が保たれるので、インクタンクユニット200の交換回数が増加してもバッファ空間116が減少することはない。

0079

このように環境の変化に関わらず気液交換動作中の気液界面Lの位置を安定化させるためには、接続部としての連通部(本実施形態の場合は、ジョイントパイプ180)の上端の領域、より望ましくは、上端より上方を含む領域に、略水平方向に主たる繊維の配列成分を有する層を備えていればよい。別の観点から見ると、この層は供給口131と連通部の上端部とを結ぶ領域にあればよく、また、さらに異なる観点から見れば、気液交換動作における気液界面上にこの領域があればよい。後者を作用的に捉えるならば、この配列の方向性を有する繊維層は、気液交換による液体供給動作における、吸収体140中の気液界面を水平化させるものであり、インク収納容器201からの液体移動に伴う吸収体140の鉛直方向の変化を規制する機能を有するものである。

0080

吸収体140中にこのような層を有することで、この領域内で気液界面Lは重力方向に対してのばらつきを抑えることができる。この場合、吸収体140の水平方向の切断面における長手方向に対しても、主たる繊維の配列成分が略平行であると、繊維の長手方向を有効に利用できるのでより望ましい。

0081

なお、ここで、繊維の配列方向は、鉛直方向からわずかでも傾いていれば、理論上は、わずかでも上述の効果を奏するが、実用上は水平方向に対して、およそ±30°の範囲にある場合、明確な効果が確認できた。従って、略水平の「略」は、本明細書中では上述の傾きを含むものである。

0082

本実施形態では、連通部の上端より下方の領域についても主たる繊維方向の配列成分は、同一の吸収体140で構成されているために同じに構成されている。そのため、図6に示すような気液交換動作において、不用意にその気液界面Lが連通部の上端より下方の領域でばらつくことがなくなるため、インク切れなどによるインク供給不良を起こすことがない。

0083

すなわち、気液交換動作において、大気連通口115から導入される大気は、気液界面Lに到達すると主たる繊維方向に沿って分散される。その結果、気液交換動作中の界面は略水平方向に保たれ、安定化することができる。その結果、安定した負圧を維持しながらインクを供給することが、より確実に行うことができるという効果がある。また、気液交換動作についても、本実施形態の場合は、主たる繊維方向が略水平方向であることから、インクは水平方向でほぼ均等に消費されていく。その結果、負圧制御室容器110のインクについても、使い残りの少ないインク供給システムを提供することができる。従って、特に本実施形態のように液体を直接収納するインクタンクユニット200が交換可能なシステムにおいては、吸収体130、140内のインクを保持していない領域を効果的に作り出すことができるので、バッファ空間効率が向上し、環境変動に強いインク供給システムを提供することができる。

0084

また、本実施形態のインクジェットヘッドカートリッジが、いわゆるシリアルタイプのプリンタに搭載されるものである場合は、往復走査されるキャリッジに装着される。このとき、キャリッジの往復動作に伴って、インクジェットヘッドカートリッジ内のインクには、キャリッジの移動方向成分の力が作用する。この力が及ぼす、インクタンクユニット200からインクジェットヘッドユニット160へのインク供給特性への悪影響をできるだけ排除するために、吸収体130、140の繊維方向、及びインクタンクユニット200と負圧制御室ユニット100との配列方向は、インクタンクユニット200のジョイント口230から負圧制御室容器110の供給口131へ向かう方向であることが望ましい。

0085

タンク装着動作〉次に、負圧制御室ユニット100とホルダ150が一体となったものにインクタンクユニット200を装着する動作について図4を参照して説明する。

0086

図4は、負圧制御室ユニット100が取り付けられたホルダ150にインクタンクユニット200を装着する動作について説明するための断面図である。なお、本図は、タンクの装着動作を説明する図であるため、本発明であるところのインク吸収部材の説明は図5で説明する。したがって、図4中におけるインク吸収部材の記載はここでは省略する。

0087

インクタンクユニット200は、幅方向ガイド(不図示)とホルダ150の底部151、負圧制御室ユニット100の負圧制御室蓋120に設けられたガイド部121、及びホルダ150後部のインクタンク係止部155に沿って矢印F及びGの方向へほぼ回動することで装着される。

0088

まず、インクタンクユニット200の装着動作として、図4(a)に示される位置、すなわち、負圧制御室ユニット100に設けられたインクタンクユニットの誤挿入防止のためのID部材170にインクタンクユニット200の傾斜面251が接触する位置までインクタンクユニット200を移動させる。この時点ではジョイント口230とジョイントパイプ180が接触しない構成となっている。この時点でもし、誤ったインクタンクユニット200を装着しようとした場合には傾斜面251とID部材170が干渉し、これ以降の、インクタンクユニット200の装着動作が阻止される。このようにインクジェットヘッドカートリッジ70が構成されていることにより、前述の通り、ジョイント口230とジョイントパイプ180は接触しない構成となっているので、誤装着時にジョイント部でのインクの混色や、インク固着(インクの成分によっては(ex.アニオンカチオンの反応)吸収体130、140で固着が起きてしまい、負圧制御室ユニット100が使用不可能となる場合も考えられる)等によるインクタンク交換型の装置でのヘッド及びインクタンクの不必要な交換などを未然に防止できる。また、上述したようにID部材250のID部を傾斜面に形成することで、複数のID部材170を、それぞれのID部材170が対応するID用凹部にほぼ同時に挿入することでIDの確認を行うことが可能となり、確実な誤装着防止機能を達成できる。

0089

次に、図4(b)に示すように、ID用凹部252にID用部材170が挿入されると共に、ジョイント口230にジョイントパイプ180が挿入されるように、インクタンクユニット200を負圧制御室ユニット100側に移動させる。

0090

次に、所定の位置に装着されたインクタンクユニット200は、図4(c)に示す位置、すなわちID部材170とID用凹部252とが対応する位置に設けられているので、さらに負圧制御室ユニット200側の奥まで移動させられる。さらに、インクタンクユニット200が矢印Gの方向に回動させられると、ジョイントパイプ180の先端部が弁体261に当接して弁体261が押される。これにより、弁機構が開いてインクタンクユニット200内と負圧制御室ユニット100内が連通され、インクタンクユニット200内のインク300が負圧制御室ユニット100内へ供給可能となる。この弁機構の開閉動作の詳細については後述する。

0091

その後、インクタンクユニット200が矢印Gの方向へさらに回動され、図2に示した位置へインクタンクユニット200が押し込まれる。これにより、インクタンクユニット200の後方面下部がホルダ150のインクタンク係止部155に係止され、インクタンクユニット200がホルダ150内の所望の位置に固定される。この状態において、ID部材170はID用凹部252から若干離脱する方向に移動することになる。インクタンクユニット200を固定するための後方(ホルダ係止部155側)への付勢力は、インクタンクユニット200内の付勢部材263と、ジョイントパイプ180の周囲に設けられているゴムジョイント部280とにより与えられる。

0092

以上のように回動動作に伴って着脱を行うインクタンクユニット200において、傾斜面251にID用凹部252が形成され、かつ、インクタンクユニット200の下面が傾斜していることで、誤装着及びインクの混色のない確実なインクタンクユニット200の着脱が最小限のスペースで可能となる。

0093

このように、インクタンクユニット200と負圧制御室ユニット100とを接続させたとき、負圧制御室ユニット100内とインク収納容器201内との圧力が等しくなるまでインクが移動し、図4(d)に示すように、ジョイントパイプ180及びジョイント口230内における圧力が負となる状態で平衡状態になる。(この状態を、使用開始状態、と称する。)そこで、この平衡状態となるためのインク移動について、詳細に説明する。

0094

インクタンクユニット200が装着されることでインク収納容器201のジョイント口230に設けられた弁機構が開くと、インク収納部はジョイント口230を除いて実質的な密閉状態となる。すると、インク収納容器201内のインクがジョイント口230へ流れて負圧制御室ユニット100の吸収体140との間にインクパスが形成される。インクパスが形成されると、吸収体140の毛管力により、インク収納容器201から吸収体140へのインク移動が開始され、その結果、吸収体140内のインクの界面が上昇する。また、内袋220は、内袋220内の体積が減少する方向に、面積最大の面の中央部から変形をはじめようとする。

0095

ここで、筐体210は内袋220の角部の変位を抑制する働きをするため、内袋220は、インク消費による変形の作用力と装着前の状態(本実施形態の図4(a)〜図4(c)に示す初期状態)の形状に戻ろうとする作用力とが働き、急激な変化をすることなく、変形の度合いに応じた負圧を発生するようになる。筐体210と内袋220の空間は、外気連通口222を介して外気に連通しているので、上記変形に応じて筐体210と内袋220との間に空気が導入される。

0096

なお、ジョイント口230及びジョイントパイプ180内に空気が存在していても、インク収納容器201内のインクが吸収体140に接触することでインクパスが形成されると、インクの導出に伴い内袋220が変形するので、その空気は内袋220内へと容易に移動することができる。

0097

インク移動は、インク収納容器201のジョイント口230における静負圧と、負圧制御室ユニット100のジョイントパイプ180における静負圧とが等しくなるまで行なわれる。

0098

以上説明したように、インク収納容器201と負圧制御室ユニット100との接続におけるインク収納容器201から負圧制御室ユニット100へのインクの移動は、インク収納容器201に吸収体130、140を介した気体の導入をすることなく行われる。平衡状態となった時のそれぞれの室の静負圧は、負圧制御室ユニット100のインク供給口に接続されるインクジェットヘッドユニット160などの液体吐出記録手段からインクが漏れ出ないよう、接続する液体吐出記録手段の種類に応じて適切な値となるように設定すればよい。

0099

また、接続前に吸収体130に保持されるインク量のばらつきが存在するため、平衡状態に達した場合でも、吸収体140にインクが充填されない領域が残っていることがある。この領域は、バッファ領域として利用することができる。

0100

逆に、ばらつき量の影響により、平衡状態に達した時のジョイントパイプ180及びジョイント口230内での圧力が正になってしまう恐れのある時は、液体吐出記録装置本体に設けられる後述の吸引回復手段により吸引回復を行ない、若干のインクを流出させることで対応してもよい。

0101

前述したように、本実施形態のインクタンクユニット200は、その外底面をホルダ150のインクタンク係止部155の上に乗せた状態で斜めに挿入し、インクタンク係止部155を乗り越えた後、ホルダ150の底面に押し込むという、略回動動作を伴ってホルダ150に装着される。また、この逆の動作によって、インクタンクユニット200はホルダ150から取り外される。そして、このインクタンクユニット200の着脱動作に伴って、インクタンクユニット200に設けられた弁機構の開閉動作が行われる。

0102

〈弁機構の開閉動作〉以下に、弁機構の開閉動作及び供給口の吸収部材500について図5(a)〜(e)を参照して説明する。図5(a)は、インクタンクユニット200がジョイント口230を斜め下向きにしてホルダ150に斜めに挿入され、ジョイントパイプ180がジョイント口230に挿入される直前の状態を示している。

0103

ここで、ジョイントパイプ180には、その外周面に全周にわたってシール用突起180aが一体的に設けられているとともに、先端に弁開閉用突起180bが設けられている。シール用突起180aは、ジョイントパイプ180がジョイント口230に挿入されたときにジョイント口230のジョイントシール面260に当接するものであり、上端部でのジョイントパイプ180の先端からの距離が下端部でのそれよりも大きくなるように斜めに設けられている。

0104

また、ジョイント口230内下面には、液体吸収部材500が設けられている。この吸収部材は弾性変形可能な部材からなり、例えばウレタンスポンジ等の多孔室体、また繊維部材からなる吸収部材等で構成されることが好ましい。また、この弾性部材500は図に示すように、弁部材とジョイント開口端部の間に存在し、本形態においては供給口の下面側にある。

0105

シール用突起180aは、後述するように、インクタンクユニット200の着脱動作時にジョイントシール面260に対して摺動するものであるので、ジョイントシール面260との摺動性及び密着性の良い材料が用いられることが好ましい。また、弁体261を第1弁枠260a側に付勢する付勢部材263の形態は特に限定されるものではなく、コイルばね板ばねのようなばね部材、あるいは、ゴムのような伸縮性を有する部材等を用いることができる。また、リサイクル性を考慮すると、樹脂からなる弾性部材にすると好ましい。

0106

図5(a)に示した状態では、弁開閉用突起180bは弁体261には当接しておらず、弁体261のジョイントパイプ180側端部の外周に形成されたシール部が、付勢部材263の付勢力によって第1弁枠260aのシール部に押圧されている。これにより、インクタンクユニット200の内部の気密性が維持されている。

0107

インクタンクユニット200をホルダ150に更に挿入して行くと、シール用突起180aによりジョイント口230のジョイントシール面260がシールされる。この際、シール用突起180aは上述したように斜めに設けられているので、まず、図5(b)に示すように、シール用突起180aの下端部がジョイントシール面260に当接し、インクタンクユニット200の挿入動作に伴ってジョイントシール面260に対して摺動しながら徐々にシール用突起180aの上部に向かって当接範囲広がり、最終的に、図5(c)に示すように、シール用突起180aの上端部がジョイントシール面260に当接する。これによりシール突起180aの全周がジョイントシール面260と当接し、ジョイント口230はシール用突起180aによってシールされる。

0108

また、図5(c)に示した状態では、弁開閉用突起180bは弁体261には当接しておらず、弁機構は開いていない。従って、弁機構の開く前にジョイント口230のシールがなされるので、インクタンクユニット200の装着動作中におけるジョイント口230からのインク漏れが防止される。

0109

さらに、上述したように、ジョイント口230のシールは、ジョイントシール面260の下側から徐々になされていくので、シール用突起180aによるジョイント口230のシールがなされるまでは、ジョイント口230内の空気はシール用突起180aとジョイントシール面260との隙間から排出される。このようにジョイント口230内の空気が排出されることによって、ジョイント口230がシールされた状態でジョイント口230内に残存する空気の量が最小限になり、ジョイントパイプ180のジョイント口230内への侵入による、ジョイント口230内の空気の過度の圧縮、すなわちジョイント口230内の圧力の過度の上昇が防止される。その結果、インクタンクユニット200がホルダ150に完全に装着される前の、ジョイント口230内の圧力の上昇に伴う不用意な弁の開き、及びこれによるジョイント口230内へのインクの流出を防止することができる。

0110

また、図5(c)の段階において、ジョイントパイプ180の下面側によりインク吸収部材500が圧縮され始める。このインク吸収部材500は弾性変形可能なものであるので、吸収部材500が圧縮されることで、ジョイントパイプ180とシール部材260との間に入り込むことになる。それにより、ジョイント部のシール性がより高められることになる。また、シールの順序に関しては、本形態で述べたように、ジョイントパイプとジョイント開口のシールが完了した後に、インク吸収部材が圧縮された方が好ましい。ただし、この例に限られず、少なくともジョイントパイプのシール突起180aの下面側がシールされた後に上部側が開放状態でインク吸収部材が圧縮され始めてもよい。

0111

インクタンクユニット200をさらに挿入していくと、図5(d)に示すように、シール用突起180aによるジョイント口230のシールがなされたまま、弁開閉用突起180bは付勢部材263の付勢力に抗して弁体261を押し込む。これにより、第2弁枠260bの開口260cがジョイント口230と連通し、ジョイント口230内の空気が開口260cを通ってインクタンクユニット200の内部に導入されるとともに、インクタンクユニット200内のインクは開口260c及びジョイントパイプ180を通って負圧制御室容器110(図2参照)へ供給される。この時にインクがすみやかにインク吸収部材に取り込まれることで、インク吸収部材がインクリッチ状態になる。

0112

このように、ジョイント口230内の空気がインクタンクユニット200内に導入されることで、例えば使用途中のインクタンクユニット200を再度装着したとき、内袋220(図2参照)内の負圧が緩和される。よって、負圧制御室容器110と内袋220との負圧のバランスが改善され、負圧制御室容器110へのインクの再供給性の悪化を防止することができる。

0113

以上の動作の後、インクタンクユニット200をホルダ150の底面に押し込み、図5(e)に示すように、インクタンクユニット200をホルダ150に装着することで、ジョイント口230とジョイントパイプ180とが完全に接続され、前述した気液交換が確実に行われる状態となっている。

0114

この状態において、図に示すようにインク吸収部材500のうち、圧縮されない領域が存在している方が好ましい。これは、その領域が常にインクリッチ状態であるため、インク供給動作時において、インク供給の信頼性が増し、インク切れの防止が可能となる。

0115

また、本形態の装着状態においては、ジョイント口下部にのみインク吸収体500が存在するので、後述するインク消費時の気液交換動作時においても、ジョイント口上部の気体の流れ、また、ジョイント口下部のインクの流れといった供給を制御することができ、確実な気液交換動作及びインク供給が可能となる。

0116

本実施形態では、第2弁枠260bには開口部260cをインクタンクの底部側でかつ弁枠シール部264の近傍に設けてある。この開口部260cの構成によれば、弁機構開時、すなわち弁体261が弁開閉用突起180bにより押圧され、弁蓋262側へ移動直後直ちにインクタンクユニット200内のインクが負圧制御室ユニット100へ供給が開始されかつ、インク使い切り時のインクタンク内のインク残量を最小にする事ができる。

0117

また本実施形態においては、第1弁枠260aのジョイントシール面260すなわち第1弁枠のシール部を構成する材料としてエラストマーを用いた。このように構成材料としてエラストマーを用いることでそのエラストマーの弾性力により、ジョイントシール面260ではジョイントパイプ180のシール用突起180aとの確実なシール性を確保することができ、第1弁枠260aのシール部では弁体261のシール部との確実なシール性を確保することができる。その上、第1弁枠260aとジョイントパイプ180との間のシール性を確保するのに最低限必要な弾性力以上の弾性力をエラストマーに持たせること(例えばエラストマーの肉厚を増やす)により、インクジェットヘッドカートリッジのシリアルスキャン走査の際のジョイントパイプ接続箇所の軸ぶれや拗れをエラストマーの撓みで抑え、より信頼性の高いシールを行うことができる。さらに、構成材料として用いたエラストマーは、第1弁枠260aと一体成形が可能であり、部品を増やすことなく、上記のような効果が得られる。また、構成材料としてエラストマーを用いる部分は、上記構成に限られるものではなく、ジョイントパイプ180に形成されたシール用突起180aの構成材料や、弁体261のシール部の構成材料としてエラストマーを用いてもよい。

0118

一方、インクタンクユニット200をホルダ150から取り外すと、上述した動作と逆の順で、ジョイント口230のシールの解除及び弁機構の動作が行われる。

0119

すなわち、インクタンクユニット200を引き抜くと、ジョイントパイプ180によるインク吸収部材500の圧縮状態が徐々に解除されていく。いままで圧縮されていたインク吸収部材が開放されることで、弁部材とジョイントパイプの間に存在している微少量のインクをすみやかに吸収することが可能となる。それにより、着脱時におけるジョイント部からのインク漏れを確実に防止することが可能となる。

0120

その後、さらにインクタンクユニット200を引き抜くことにより、シール用突起180aによるジョイント口230のシールが解除される。このように、ジョイント口230は弁機構の閉鎖後にシールが解除されるので、ジョイント口230への無駄なインクの供給が防止される。

0121

さらに、シール用突起180aは前述のように斜めに設けられているので、ジョイント口230のシールの解除は、シール用突起180aの上端部から行われる。ジョイント口230のシールが解除される前は、ジョイント口230及びジョイントパイプ180の内部にはインクが残っているが、はじめに開放されるのはシール用突起180aの上端部であり、下端部はまだシールされたままなので、ジョイント口230からインクが漏れることはない。しかも、ジョイント口230及びジョイントパイプ180の内部は負圧の状態であるので、シール用突起180aの上端部が開放されると、そこからジョイント口230内に大気が入り込み、ジョイント口230及びジョイントパイプ180に残っているインクは負圧制御容器110へ引き込まれる。

0122

本形態においては、インク吸収部材500の圧縮が開放された後に、ジョイントシール180aの上端が開放される。インク漏れ防止の観点においては、本順序が好ましいが、この例に限られるものではなく、少なくともジョイントシール180aの下部がシールされている状態でインク吸収部材が開放されればよい。

0123

このように、ジョイント口230のシールを解除する際に、シール用突起180aの上端部を先に開放させ、ジョイント口230内に残ったインクを負圧制御容器110へ移動させることで、インクタンクユニット200をホルダ150から取り外したときのジョイント口230からのインクの漏れが防止される。

0124

このようにインクタンクユニットを離脱状態において、インクタンクのジョイント口部のインク吸収部材には微少量のインクが含まれている。この量が微少であるため、インク吸収部材によって、確実に保持可能なので、インクタンクユニットから外への漏れ出しはない。そのため、そのまま空になったインクタンクユニットを廃棄することができる。

0125

また、インクタンクユニットのインクが残っている状態でユーザがインクタンクを離脱した場合、再度負圧制御室ユニットへの装着が行われる場合がある。

0126

この場合、インク吸収部材500には、離脱時のインクが若干存在しているが、その量が微少であれば、離脱期間において、蒸発するので、装着時のインク漏れはない。

0127

ただし、離脱後すぐにインクタンクユニットを再装着する場合には、インク吸収部材にはインクが存在している。この場合において、上記装着時の図5(c)において、インク吸収部材が、ジョイントパイプ180によって圧縮されるときに、吸収体内のインクが溢れ出す。ただし、上述したように、それ以前のジョイント口とジョイントパイプとの間でシールが行われているため、微少のあふれ出たインクが速やかに負圧制御室へ吸収される。

0128

本形態においては、インク吸収部材をジョイント口の下部にのみ設けたが、本発明はそれに限定されるものではなく、例えば、ジョイント口の内部全周に配置させてもよい。その場合、気液交換に支障をきたさない程度に設けることが好ましい。

0129

以上説明したように、本実施形態におけるインクタンクユニット200と負圧制御容器110との接続構造によれば、インクタンクユニット200の弁機構が作動する前にジョイント口230のシールがなされるので、ジョイント口230からの不用意なインクの漏れを防止することができる。しかも、インクタンクユニット200の接続時及び取り外し時において、シールタイミング及びその解除タイミングに上部と下部とで時間差を設けることにより、接続時の不用意な弁体261の動作及び取り外し時のジョイント口230に残存したインクの漏れを防止することができる。

0130

また、本実施形態では、弁体261及びインク吸収部材500をジョイント口230の開口端より奥に配置しており、ジョイントパイプ180の先端の弁開閉用突起180bによって、この弁体261の動作を行わせているので、ユーザーが弁体261に直接触れることはなく、弁体261に付着したインクによる汚れを防止することができる。

0131

以下に、インク吸収部材500の他の実施の形態について図5(f)を参照して説明する。

0132

図5(f)において、500は前述したインク吸収部材で、501は弁体に一体的に設けられた吸収部材押圧突起である。本形態においては、前述した構成とは異なり、インク吸収部材500は負圧発生部材側のジョイントパイプ内に設けられている。

0133

図5(f)に示す状態は、インクタンクユニットの装着が完了した状態であるが、機能は前述した実施の形態と同様である。つまり、ジョイント口とジョイントパイプのシールがされた後に、圧縮突起501がインク吸収部材500を圧縮し始める。インクタンクユニット離脱時は、前述したようにインク吸収部材500の圧縮が開放されることで、ジョイント口部のインクがすみやかに吸収される。

0134

本形態においては、圧縮突起501が介在することでジョイントパイプ内を上下に分割する構成となっているので、気液交換動作を安定的に行うことができる。つまり、気体はジョイントパイプ内の上部を通過し、インクはジョイントパイプ内の下部、つまりインク吸収部材内を積極的に通過するためにインク切れ等のない安定的な動作が可能となるものである。

0135

次に、インク吸収部材のさらなる他の実施の形態について図5(g)を用いて以下に説明する。

0136

図5(g)において、前述した実施の形態と異なる点は、インク吸収部材500、500’がジョイントパイプ内、および弁体の夫々に存在している点である。図5(g)はインクタンクユニットを負圧制御室ユニットに装着した状態を示している。

0137

図5(g)に示すように双方にインク吸収部材を介在させることで、インクタンクユニット装着時に互いの吸収体が圧縮される。それによりインク吸収部材がインクリッチ状態になり、インクの供給を確実に行うことが可能となる。この場合、インク吸収部材500よりも、インク吸収部材500’の毛管力をより強くしたほうがインクの供給性を考慮した場合好ましいものである。

0138

インクタンク離脱時には、互いのインク吸収部材の圧縮が開放されるため、ジョイント口部のインクは、夫々のインク吸収部材500、500’内にすみやかに取り込まれるので着脱時のインク漏れが防止できる。

0139

以上の説明においては、インクタンクユニットは負圧発生ユニット100への着脱について説明したが、本発明のインク吸収部材においては、これにかぎられるものではなく、インクタンクユニットを直接インクジェットヘッドへの着脱構成としてもよい。その場合、インクジェットヘッドに対する所望の負圧はインクタンクユニットにて発生すればよい。

0140

〈ジョイント部の着脱動作とIDの関係〉次に、図4図5を用いてジョイント部の着脱動作とIDの関係について説明する。図4図5はそれぞれ、インクタンクユニット200をホルダー150へ装着する過程を示す図であり、図4の(a)、(b)、(c)と図5の(a)、(b)、(c)は同一時期で、図4はIDの状態を、図5はジョイント部の詳細を示している。

0141

まず、図4(a)、図5(a)に示す位置、すなわち、負圧制御室ユニット100に設けられたインクタンクユニット200の誤挿入防止のための複数のID部材170とインクタンクの傾斜面251が接触する位置まで装着動作が行なわれる。この時点ではジョイント口230とジョイントパイプ180が接触しない構成となっている。この時点でもし、誤ったインクタンクユニットを装着しようとした場合には前記傾斜面251と前記ID部材170が干渉し、それ以上のインクタンクユニットの装着を阻止する。本構成によれば前述の通りジョイント口230とジョイントパイプ180が絶対接触しないので、誤装着時にジョイント部でインクが混色したり、インク固着、不吐出画像欠陥装置故障、インクタンク交換型の装置でのヘッドの不必要な交換を未然に防止できる。

0142

次に、正しい位置に装着されたインクタンクユニット200は図4(b)、図4(b)に示す位置、すなわち前記ID部材170とID用凹部252が対応する位置に設けられているので、更に奥(負圧制御室ユニット200側)まで装着される。この位置まで装着されたインクタンクユニット200はジョイント口230とジョイントパイプ180のシール用突起180aの下端部がジョイント口230のシール面260に当接する。

0143

以下、前述の過程の通りジョイント部が接続され、インクタンクユニット200内と負圧制御室ユニット100内が連通される。

0144

上記の実施形態において、シール用突起180aはジョイントパイプ180に一体的に設けられているが、シール用突起180aとジョイントパイプ180は別体で構成され、ジョイントパイプ180の周囲に設けられた凸部又は凹部にシール用突起180aを略係合させることで、シール用突起180aがジョイントパイプ180の周囲を可動できる構成でも良い。ただし、シール用突起180aの可動範囲はインクタンク200がホルダー150に装着される際に、可動範囲内におけるシール用突起180aがジョイントシール面260と完全に当接するまで弁体開閉突起180bが弁体261に当接することが無いように設計されている。

0145

インクタンクユニット200がホルダー150に装着される過程は、上記の実施形態では、シール用突起180aの下端部がジョイントシール面260に当接し、インクタンクユニット200の挿入動作に伴ってジョイントシール面260に対して摺動しながら徐々にシール用突起180aの上部に向かって当接範囲が広がり、最終的にシール用突起180aの上端部がジョイントシール面260に当接することを示したが、シール用突起180aの上端部がジョイントシール面260に当接し、インクタンクユニット200の挿入動作に伴ってジョイントシール面260に対して摺動しながら徐々にシール用突起180aの下部に向かって当接範囲が広がり、最終的にシール用突起180aの下端部がジョイントシール面260に当接しても構わないし、また、下端部と上端部が同時に当接しても構わない。その際、ジョイントパイプ180と弁体261との間に存在する空気が弁体261を押し込んで弁体261が開いたとしても、ジョイント口230がシール用突起180aとジョイントシール面260で完全にシールされているために収納容器201内のインク300が外に漏れ出すことはない。すなわち、本発明のポイントは、ジョイントパイプ180とジョイント口230が完全にシールされた後、弁機構が開放されることであり、本構成によれば、インクタンクユニット200の装着時にインクタンク内のインク300が外へ漏れ出すことはない。更に押し込まれた空気はインクタンクユニット200内に入り、インク収納容器201内のインク200をジョイント口230に押し出すため、インク収納容器201から吸収体140へのインク供給が速やかに行なわれる。

0146

〈インク供給動作〉次に、図2に示したインクジェットヘッドカートリッジにおけるインクの供給動作について図6を参照して説明する。図6は、図2に示したインクジェットヘッドカートリッジにおけるインクの供給動作について説明するための断面図である。

0147

上述したように負圧制御室ユニット100内の吸収体を複数の部材に分割し、分割された部材同士の境界面をジョイントパイプ180の上端より使用時姿勢において上方に配置することにより、図2に示したインクジェットヘッドカートリッジにおいて吸収体130、140の双方にインクが存在する場合では、上方の吸収体130内のインクを消費した後、下方の吸収体140内のインクを消費することが可能となる。また、環境変化により気液界面Lが変動する場合、はじめに吸収体140、及び吸収体130と140との境界面113c近傍が充填された後、吸収体130にインクが進入する。従って、吸収体140の繊維方向とあわせて、負圧制御室ユニット100内のバッファ空間116以外のバッファ領域を安定的に確保することができる。さらに、本実施形態のように、吸収体130の毛管力より吸収体140の毛管力の強さを相対的に高くすることで、使用時に確実に上方の吸収体130中のインクを消費することができる。

0148

さらに加えて、本実施形態の場合、負圧制御室蓋120のリブにより吸収体130が吸収体140側に押されていることにより吸収体130と吸収体140とは境界面113cで圧接しており、吸収体130、140の、境界面113c近傍の部分ではそれぞれ、他の部位と比較して圧縮率が高く、毛管力が強い状態となっている。すなわち、吸収体140の毛管力をP1、吸収体130の毛管力をP2、吸収体130、140同士の境界面113c、及び吸収体130、140の、境界面113c近傍の領域(境界層)の持つ毛管力をPSとすると、P2<P1<PSとなっている。このように毛管力の強い境界層を設けることで、疎密のばらつきを考慮したP1とP2の毛管力範囲が吸収体130、140内の疎密のばらつきによりオーバーラップしたとしても、界面に上記条件を満たす毛管力があるので、上述したような効果を確実に奏することができる。また、上述したように、吸収体130、140の境界面113cの下部近傍にジョイントパイプ180を配することで気液交換時の液面をこの位置で安定的に保つことが可能となるので好ましい。

0149

そこで、本実施形態における境界面113cを構成するための方法について説明する。本実施形態の場合、毛管力発生部材である吸収体140の構成材料としては、毛管力P1=−110mmAq.のオレフィン系樹脂繊維(2デニール)が用いられており、その固さは、0.69kgf/mmである。ここで、吸収体130、140の固さは、負圧制御室容器110内に収納された状態においてφ15mmの押し棒を吸収体に押し込んだ時の反発力を測定し、押し込み量に対する反発力の傾きにより求められている。一方、吸収体130の構成材料としては、吸収体140と同材料のオレフィン系樹脂繊を用いたが、吸収体130のP2は吸収体140に比べて弱くなっており、その毛管力P2=−80mmAq.であり、かつ、その繊維材料繊維径が太く(6デニール)、吸収体130の剛性は1.88kgf/mmと高くなっている。

0150

このように、毛管力の弱い吸収体130の方を毛管力の高い吸収体140に対して固くし、それらの吸収体130、140を圧接させて組み合わせることで、吸収体130、140同士の境界面113c付近では、吸収体140の方がつぶれることとなり、毛管力の強さをP2<P1<PSとすることができる。さらに、P2とPSの差を必ずP2とP1の差以上とすることができる。

0151

インク消費動作〉次に、負圧制御室ユニット100及びホルダ150にインクタンクユニット200を装着してからインク吸収容器201内のインクが消費されるまでのインク消費動作の概要について図6図8を参照して説明する。図7は、図6に基づいて説明するインク消費動作におけるインクの状態について説明するための図であり、図8は、そのインク消費動作で内袋220の変形による内部圧力変動の抑制効果について説明するための図である。

0152

まず、上述したようにインク収納容器201を負圧制御室ユニット100と接続させると、負圧制御室ユニット100内とインク収納容器201内との圧力が等しくなるまでインク収納容器201内のインクが負圧制御室ユニット100内へ移動して使用開始状態となる。次に、インクジェットヘッドユニット160によりインクの消費が開始されると、内袋220内と吸収体140の双方の発生する静負圧の値が増大する方向にバランスを取りつつ、内袋220内と吸収体140の双方に保持されたインクが消費される(第1のインク供給状態:図7(a)の領域A)。ここで、吸収体130にインクが保持されている場合には、吸収体130のインクも消費される。なお、図7(a)は、この時のインク供給管165内における負圧変化の割合の一例について説明するための図であり、図7(a)では、横軸が、インク供給管165から負圧制御室容器110の外部へのインク導出量縦軸が、インク供給管165内の負圧(静負圧)の値である。

0153

次に、内袋220内に気体が導入されることで吸収体130、140が気液界面Lを保ちながらインクの導出に対してほぼ一定の負圧を保持する気液交換状態(第2のインク供給状態:図7(a)の領域B)を経て、毛管力発生部材収納室10内に残存するインクを消費するようになる(図7(a)の領域C)。

0154

このように、本実施形態のインクジェットヘッドカートリッジは、内袋220内へ外気を導入することなく、内袋220内のインクを使用する工程を有するため、このインク供給工程(第1のインク供給状態)においてインク収納容器201の内容積の制限は、結合時において内袋220内に導入された空気のみを考慮すればよいことになる。その結果、インク収納容器201の内容積の制限を緩和しても、温度変化などの環境変化に対応可能であるという利点がある。

0155

また、図7(a)における上述の領域A、B、Cのどの状態においてインク収納容器201を交換したとしても、安定的に負圧を発生することができ、これにより確実なインク供給動作を行うことができる。すなわち、本実施形態のインクジェットヘッドカートリッジによれば、インク収納容器201内のインクをほぼ完全に消費することができる。また、それだけでなく、インクタンクユニット200の交換時にジョイントパイプ180またはジョイント口230内に空気を含んでいてもよく、吸収体130、140のインク保持量によらずインク収納容器201の交換をできるので、必ずしも残量検出機構を設けなくとも、インク収納容器201を交換可能なインクジェットヘッドカートリッジが得られる。

0156

ここで、以上説明した一連のインク消費過程における動作について、図7(b)にてさらに別の観点で説明する。

0157

図7(b)は、一連のインク消費過程における動作の一例について説明するための図であり、図7(b)では、横軸が時間、縦軸がインク収納部からのインク導出量、及び内袋220内への空気導入量である。また、経過時間においてインクジェットヘッドユニット160へのインク供給量は一定とする。

0158

図7(b)に示されるインク導出量及び空気導入量の観点で一連のインク消費過程における動作について説明する。図7(b)において、内袋220からのインク導出量が実線で、インク収納部への空気導入量が実線で示されている。

0159

時間t=0から時間t=t1までは、図7(a)に示した気液交換前の領域Aに相当する。この領域Aでは、前述したように吸収体140からと内袋220内からとのバランスをとりながらインクがヘッドから導出される。

0160

次に、時間t=t1から時間t=t2までは、図7(a)の気液交換領域(B領域)に相当する。この領域Bでは、前述したような負圧バランスに基づき、気液交換が行われる。図7(b)の実線で示すように、内袋220内にエアが導入される(実線の段差で示される)ことにより内袋220内からインクが導出される。その際に、エアの導入に伴い、導入されたエアに等しい量のインクが直ちに内袋220内から導出されるわけではなく、例えばエアの導入から、ある所定の時間を経た後、導入されたエアに等しい量のインクが最終的に内袋220内から導出されるようになっている。このような動作は、この図7(b)からも明らかなように、内袋220を有しておらず、インク収納部が変形しないインクタンクの動作に比べてタイミングのずれが生じるものである。以上のように気液交換領域においてこの動作が繰り返される。内袋220内のインクの導出が進むと、ある時点で、内袋220内のエアの量とインクの量とが逆転する。

0161

時間t=t2を過ぎると、図7(a)に示した気液交換後の領域(領域C)となる。この領域Cでは、前述したように内袋220内がほぼ大気圧になる。それに伴い、内袋220の弾性力により初期状態(使用開始前の状態)にもどる動作となる。ただし、内袋220では、いわゆる座屈により、完全には初期の状態には戻りきらない。そのため内袋220内への最終的な空気導入量Vcは(V>Vc)となる。領域Cでも内袋220からのインクはすべて使い切る状態となる。

0162

以上説明したように、本実施形態のインクジェットヘッドカートリッジの構成における気液交換動作の現象の特徴として、気液交換中の圧力変動図7(a)における振幅γ)が従来の気液交換を行うインクタンクシステムに比べて比較的大きいことがあげられる。

0163

この理由として、気液交換を行う以前に内袋220内からのインクの導出により、内袋220がタンク内方に変形した状態になっている。そのため内袋220の弾性力により内袋220の壁部では常に外方へ向かう力が働いている。そのため気液交換時に吸収体140内と内袋220内との圧力差を緩和させるために内袋220内に入るエアの量が、前述したように所定量以上に入る場合が多い。それにより内袋220内から負圧制御室ユニット100へのインクの導出も多くなる傾向にある。それに対して、インクタンクユニット200の内部が、内袋220のように壁部が変形しないようなインク収納部を有する構成にした場合は、そのインク収納部に所定量のエアが入ることにより直ちに負圧制御室ユニット100へインクが導出される。

0164

例えば、100%デューティベタモード)の印字を行う場合、インクジェットヘッドユニット160から一度に大量のインクが吐出される。これにより負圧制御室ユニット100内及びインク収納容器201内からも急激にインクの導出が行われるが、本実施形態のインクジェットヘッドカートリッジにおいては、気液交換によるインクの導出が比較的多いので、インク切れの心配がなく信頼性が向上する。

0165

また、本実施形態のインクジェットヘッドカートリッジの構成によれば、内袋220が内方に変形した状態でインクの導出が行われるため、キャリッジなどの振動や、環境変化などによる外的要因に対してのバッファ効果が高いという更なる利点がある。

0166

以上説明したように、本実施形態のインクジェットヘッドカートリッジは、微小な負圧変動を内袋220により緩和することができるが、さらに、その構成によれば、第2のインク供給状態など、内袋220内に空気を含む場合においても、従来の方法とは異なる解決方法により、温度変化などの環境の変化に対応することが可能となる。

0167

次に、図2に示したインクジェットヘッドカートリッジの環境条件を変化させた場合にそのユニット内で液体を安定して保持するメカニズムについて図8を参照して説明する。以下の説明では、吸収体130、140を毛管力発生部材とも称する。

0168

大気圧の減少あるいは気温の上昇により、内袋220内の空気が膨張すると、内袋220を構成する壁部や、内袋220内の液面が押圧される。これにより、内袋220の内容積が増加すると共に、内袋220内のインクの一部がジョイント口230及びジョイントパイプ180を通して内袋220内から負圧制御室容器110内へと流出する。ここで、内袋220の内容積が増加するために、吸収体140へ流出するインク量は、インクが収納される部分が変形不可能な場合に比べて大幅に少なくなる。

0169

ここで、ジョイント口230及びジョイントパイプ180を通じて負圧制御室容器110内へと流出するインク量は、気圧変化が急激な場合、内袋220内の負圧を緩和し、内袋220の内容積を増加させるため、内袋220の壁部の内方への変形を緩和することにより生じる壁面の抵抗力と、インクを移動させて毛管力発生部材に吸収させるための抵抗力と、の影響が初期的には支配的である。

0170

特に、本構成の場合、毛管力発生部材(吸収体130、140)の流抵抗が袋の復元に対する抵抗より大きいので、空気の膨張にともない、まず内袋220の内容積が増加する。そして、この増加分の上限より空気の膨張による体積の増加が大きい場合、ジョイント口230及びジョイントパイプ180を介して内袋220内から負圧制御室容器110側へインクが流出するようになる。つまり、内袋220内の壁面が環境変化に対するバッファとしての機能を果たすため、前記毛管力発生部材内のインクの移動が緩やかになり、インク供給管165近傍における負圧特性が安定する。

0171

なお、本実施形態では負圧制御室容器110に流出したインクは前記毛管力発生部材で保持されるようにしている。この場合、負圧制御室容器110のインク量が一時的に増加して気液界面が上昇するので、使用初期と同様にインク内圧安定期より一時的にやや正側の内圧になるが、インクジェットヘッドユニット160などの液体吐出記録手段の吐出特性への影響は小さく、実使用上の問題はない。また、大気圧が減圧前のレベル回復(1気圧に戻る)した場合(あるいは元の温度に戻った場合)は、負圧制御室容器110に漏出して前記毛管力発生部材に保持されていたインクが再び内袋220内に戻ると共に内袋220の内容積が元の状態へと戻るようになる。

0172

次に、気圧変化の後の初期的な動作の後、変化した気圧のもとで定常状態に至ったときの原理動作を説明する。

0173

この状態で特徴的なことは、内袋220内から導出されたインク量だけでなく、内袋220自体の内容積の変化による負圧の変動に対してバランスを保つように、前記毛管力発生部材に保持されているインクの界面が変化することである。ここで、本発明における、前記毛管力発生部材のインク吸収量とインク収納容器201との関係については、前述の減圧ないしは温度変化時の大気連通口などからのインクの漏れを防止するという観点から、インク収納容器201からの最悪条件下でのインク流出量と、インク収納容器201からのインク供給時に負圧制御室容器110に保持させるインク量とを考慮して負圧制御室容器110の最大インク吸収量を決め、少なくともその分の毛管力発生部材を収納するだけの容積を負圧制御室容器110に持たせれば良い。

0174

図8(a)に、内袋220内が空気の膨張に対して全く変形しない場合の、減圧前の内袋220内の初期空間体積(空気の体積)を横軸(X)、気圧をP気圧(0<P<1)に減圧した場合のインク流出量を縦軸(Y)、として、これらの関係を点線で示した。

0175

従って、内袋220内からのインク流出量の最悪条件での見積は、例えば、大気圧の最大減圧条件を0.7気圧とした場合、インク収納容器201からのインク流出量が最大となるのは内袋220の容積VBの30%のインクが内袋220内に残余している場合であり、内袋220内壁下端部より下のインクも負圧制御室容器110の毛管力発生部材に吸収されるとすれば、内袋220に残余している全てのインク(VBの30%)が漏出すると考えれば良い。

0176

これに対し、本実施形態では、内袋220内が空気の膨張に対して変形するので、膨張前の内袋220の内容積に対し、膨張後の内袋220の内容積は増加するとともに、この内袋220内の変形による負圧の変動に対してバランスを保つように、負圧制御室容器110内のインク保持レベルが変化する。そして、定常状態では、内袋220内からのインクによって気圧変動前に比べて負圧が減少した毛管力発生部材との負圧のバランスを保つようになる。すなわち、内袋220内の膨張量だけ、インク導出量は少なくなる。その結果、一例として実線で示したようになる。この点線と実線からも明らかなように、内袋220内からのインク流出量の最悪条件での見積は、内袋220内が空気の膨張に対して全く変形しない場合よりも小さくすることができる。上記の現象はインクタンクの温度変化の場合でも同様であるが、50deg程度の温度上昇があっても流出量は上記減圧時よりも少ない。

0177

このように、本発明のインクタンクによれば、環境の変化によるインク収納容器201内の空気の膨張を、負圧制御室容器110だけではなく、最大で内袋220内の外形形状が筐体210内面の形状と実質的に等しくなるまでインク収納容器201自体の体積を増加させるバッファ効果によりインク収納容器201でも許容することができるので、インク収納容器201のインク収納量を大幅に増大しても環境変化に対応可能なインク供給システムを提供することができる。

0178

また、初期の空気の体積をVA1とした時、t=0で大気圧下からP気圧(0<P<1)の減圧環境下にタンクの環境を変化させた場合の、時間の経過に伴う内袋220内からのインク導出量及び内袋220の内容積を図8(b)に模式的に示す。図8(b)において、横軸は時間(t)、縦軸は内袋220内からのインク導出量及び内袋220の内容積であり、内袋220内からのインク導出量の時間変化を実線で、内袋220内の体積の時間変化を実線で示す。

0179

図8(b)に示すように、急激な環境の変化に対しては、最終的に負圧制御室容器110とインク収納容器201とが負圧バランスを保つ定常状態となる前に、主としてインク収納容器201で空気の膨張に対応することができる。従って、急激な環境変化に対して、インク収納容器201から負圧制御室容器110へのインクの導出タイミングを遅らせることができる。

0180

従って、種々の使用環境下であっても、気液交換により導入された外気の気体膨張に対して許容力を高めつつ、インク収納容器201の使用中に安定した負圧条件下でインク供給を行なうことのできるインク供給システムを提供することができる。

0181

本実施形態のインクジェットヘッドカートリッジによれば、使用する毛管力発生部材(インク吸収体130、140)及び内袋220内の材料を適宜選択することで、負圧制御室容器110と内袋220内との体積割合を任意に決定することができ、1:2より大きな場合でも、実用上使用することができる。特に、内袋220内のバッファ効果を重視する場合には、弾性変形可能な範囲内で使用開始状態に対する気液交換状態での内袋220内の変形量を大きくするようにすればよい。

0182

このように、本実施形態のインクジェットヘッドカートリッジによれば、負圧制御室容器110の構成と合わせ、毛管力発生部材がわずかな占有体積しかない場合でも、外部環境に対する変化に対して相乗的に効果を発揮することができる。

0183

本実施形態のインクジェットヘッドカートリッジにおいて、図2に示したようにジョイントパイプ180は負圧制御室容器110の下端部より上方に設けられている。これにより、負圧制御室容器110内の吸収体130,140中のインク成分のばらつきを低減させる効果が得られる。この効果について、以下にさらに詳細に説明する。

0184

インクタンクユニット200からのインクはジョイント口230、吸収体130,140を介してインクジェットヘッドユニット160へと供給されるが、ジョイント口230からインク供給管165までの経路はさまざまである。インクが最短距離で直接供給される場合と、例えば、上述した環境変化などによる吸収体140内の液面の上昇によって、一度、吸収体140の上部までいった後、インク供給管165へと導かれるものとでは、その経路にかなりの差がでる。それによりインク成分のばらつきにより記録への影響がでる場合がある。本実施形態のインクジェットヘッドカートリッジの構成のように、ジョイントパイプ180を吸収体140の上部へ位置させることで、インク経路のばらつき、つまり、経路の長さの差を押さえ、それによりインク成分のばらつきも押さえることが可能となる。それにより、記録へのばらつき成分を押さえることができる。これにより、ジョイントパイプ180及びジョイント口230をなるべく上部にもっていくことが好ましいが、バッファー機能を確保するため、本実施形態のように、ある程度の位置にとどめることが好ましい。この位置は、吸収体130,140、インク、インクの供給量、インク量等の条件により、適宜決定される。

0185

ところで、本実施形態のインクジェットヘッドカートリッジの負圧制御室容器110内には、上述したように、毛管力をP1の吸収体140と毛管力をP2の吸収体130とが圧接して収納されることで、毛管力がPSの境界面113cが形成されている。各毛管力の強さの関係はP2<P1<PS、すなわち、境界面113cの毛管力が最も強く、ついで、下段側に配された吸収体140の毛管力が強く、上段側に配された吸収体130の毛管力が最も弱いという関係にある。境界面113cの毛管力が最も強く、かつ、上段側に配された吸収体130の毛管力が最も弱いということで、連通口231から供給されたインクが境界面113cを超えて上段側の吸収体130に流れ込んだとしても、インクは境界面113c側に強く引っ張られ、境界面113cの方に戻ることとなる。このように、境界面113cが存在することで、経路Jが吸収体140と吸収体130との両方を通過するようなラインを描くことはなく、よって、連通口230が供給口131より上方に形成されていることとあいまって、経路Kの長さと経路Jの長さとの差違を小さくすることができる。このため、吸収体140内を流れるインクの経路が異なった際に生じる、インクが吸収体140より受ける影響の差違も小さくできる。

0186

また、本実施形態においては、負圧制御室容器110に収納された、負圧発生部材であるインク吸収体は2部材の構成となっている。本実施形態においては、毛管力の異なる吸収体130、140で構成されており、下部の吸収体として毛管力の強いものを用いている。そして、吸収体130と140との境界面113cの界面近傍の下部にジョイントパイプ180を位置させることで、インク経路のばらつきを押さえつつ、確実なバッファー部をも確保することが可能となっている。

0187

また、供給口131は負圧制御室容器110の下壁中央付近に形成されたものを例として示したが、これに限定されることなく、必要であれば、連通口231から遠ざけられた方向、すなわち、図2での下壁の左端側あるいは左側の側壁に供給口が形成されるものであってもよい。これに伴い、ホルダ150に設けられたインクジェットヘッドユニット160の位置、及びインク供給管165の位置も下壁の左端側あるいは左側の側壁に形成された供給口に対応する位置に設けられたものであってもよい。

0188

〈弁機構〉次に、上述したインクタンクユニット200のジョイント口230の内部に設けられた弁機構について図9を参照して説明する。

0189

図9(a)は、第2弁枠260bと弁体261との関係の正面図、図9(b)は、図9(a)の側断面図、図9(c)は、第2弁枠260bと回転した弁体261との関係の正面図、図9(d)は、図9(d)の側断面図である。

0190

図3や、図9(a)及び図9(b)に示すように、ジョイント口230の開口形状は、インク収納容器201のインクの供給性能を高めるために、一方向に延びる長穴状になっており、ジョイント口230の開口面積が拡大されている。しかしながら、ジョイント口230の長手方向に対して垂直な横方向へジョイント口230の開口幅を拡大すると、インク収納容器201の占めるスペースが増大し、ひいては装置の大型化につながってしまう。この傾向は、最近のカラー化フォト化に伴い、インクタンクを横方向(キャリッジ走査方向)に並列して並べる場合、特に効果がある。このため、本実施形態においては、インク収納容器201のインク供給口であるジョイント口230の形状を長穴とした。

0191

さらに、本実施形態のインクジェットヘッドカートリッジでは、ジョイント口230は、インクを負圧制御室ユニット100に供給する役割と、インク収納容器201内に大気を導入する役割とを有している。従って、ジョイント口230が、重力方向に対して垂直な方向に長手方向を持つ長穴形状となっていることは、ジョイント口230内の下部を主としてインク供給路、ジョイント口230内の上部を主として大気導入路として容易に機能分離することが可能となり、確実なインク供給及び気液交換を達成することができる。

0192

前述したように、ジョイント口230の内部には、インクタンクユニット200の装着に伴って負圧制御室ユニット100のジョイントパイプ180が挿入される。これにより、ジョイントパイプ180先端の弁開閉用突起180bによって弁体261が押されてジョイント口230の弁機構が開くことで、インク収納容器201内のインクが負圧制御室ユニット100内へ供給される。インクタンクユニット200がジョイントパイプ180に装着される姿勢により、弁開閉用突起180bが弁部材に対して、かた当たりをした場合においても、ジョイントパイプ180の側面に配されているシール用突起180aの先端部の断面形状が半円形状であることにより、弁体261の捩じれを回避することが可能である。このとき、弁体261の安定的な摺動を可能とするために、ジョイント口230内側のジョイントシール面260と、弁体261の第1弁枠260a側の部分の外周との間には、図9(a)及び図9(b)に示すようにクリアランス266が設けられている。

0193

さらに、ジョイントパイプ180の先端部分では、少なくとも上部が開放されているので、ジョイントパイプ180がジョイント口230に挿入された場合にジョイントパイプ180内及びジョイント口230内の上部での主たる大気導入路の形成が阻害されることがなく、速やかな気液交換動作が可能となっている。逆に、インクタンクユニット200の取り外し動作時はジョイントパイプ180がジョイント口230から離れることにより、弁体261が付勢部材263から受ける弾性力により第1弁枠260a側の前方に摺動し、図9(d)に示すように、第1弁枠260aの弁枠シール部264と弁体261の弁体シール部265が係合することでインクの供給路遮断される。

0194

図10は、ジョイントパイプ180の先端部の形状の一例を示す斜視図である。図10に示すように、長穴形状のジョイントパイプ180の先端部における上方の部分には上側開口部181aが形成され、その先端部における下方の部分には下側開口部181bが形成されている。下側開口部181bはインク通路であり、上側開口部181aは、空気の通路用のものであるが、上側開口部181aにはインクが通されることもある。

0195

また弁体261の、第1弁枠260aへの付勢力の値としては、使用環境の変化においてインク収納容器201で内外圧の差が生じたとしても弁体261の付勢力がほぼ一定に保たれるように設定されている。このようなインクタンクユニット200を0.7気圧の高地で使用した後、弁体261を閉じ、インクタンクユニット200を1.0気圧の環境下に運搬した場合、インク収納容器201内は大気圧よりも圧力が低くなり、弁体261を押し開く方向にその弁体261に力が働くことになる。本実施形態の場合、大気が弁体261を押す力FAは、
FA=1.01×105[N/m2] (1.0気圧)
となる。

0196

また、インクタンク内の気体が弁体261を押す力FBは、
FB=0.709×105[N/m2] (0.7気圧)
となる。このような環境変化に対して常に弁体261に付勢力を発生させるためには弁体261の付勢力FVは、
FV−(FA−FB)>0
を満たす必要がある。つまり、本実施形態においては、
FV>1.01×105−0.709×105=0.304×105[N/m2]
となる。この値は弁体261と第1弁枠260aが係合している場合のものである。弁体261と第1弁枠260aが離れている場合、すなわち弁体261への付勢力を発生させるための付勢部材263の変位量が大きくなるため、弁体261を第1弁枠260a側に付勢する付勢力の値はさらに大きくなることは明らかである。

0197

このような構成の弁機構では、弁開閉用突起180bの弁体261との摺動面が、インクの固着などにより摩擦係数が増大することがあり、その際には弁体261が弁開閉用突起摺動面上を摺動せず、そのために回動動作に伴い、弁体261が弁開閉用突起180bによって図中上方に押し上げられつつストロークするといういわゆる拗れ現象が発生する恐れがある。

0198

そこで、拗れ(こじれ)現象の発生によるシール性能への影響を考慮できる弁の形態について比較例とともに以下に述べる。

0199

図11は本発明の弁機構と比較するための形態例を示し、図12及び図13図11の弁機構における拗れとシール状態を示している。図11の比較例では、長穴形状の弁体501および第2弁枠500bの間の、摺動のためのクリアランス506は一定量である。弁体501は付勢部材503により第1弁枠500aに押し付けられ、弁体501の第2弁枠500b側のテーパ状の弁体シール部501cと第1弁枠500aのテーパ状のシール部500cとの密着によりジョイント口530をシールする。このような比較例の構造において上記の拗れ現象が発生すると、図12に示すように弁体501と第2弁枠500bは接触面510aと接触面511bの2箇所で接触している。この2箇所の接触面間の距離をX、クリアランス量をYとするとその拗れ角θはθ=tan−1(2Y/X)となり、クリアランス量が同一であれば接触面間距離Xが大きいほど小さくできる。

0200

しかしこの比較例の場合は接触面間距離Xは比較的(例えば弁体直径と比べて)短いため、拗れ角θは比較的大きい。言い換えれば、拗れの修正のためには比較的大角度の回転動作を必要とする為、発生した拗れは修正される確率が低いことが判る。

0201

この拗れが修正されないまま、図13に示すように再び第1枠体500aとの当接がなされると、テーパ状の弁体シール部501c及び第1弁枠シール部500cの特に長穴形状におけるR部においては両者の当接半径が異なってしまい当接部が完全に密着せず、インク漏れが発生してしまう。

0202

また、第2弁枠500bと弁蓋502とは超音波で溶着されているが、比較例の弁蓋は単純な平面であるため、超音波振動による位置ずれが生じ、弁体501の摺動軸501aが挿入される弁蓋502の穴のセンター位置の精度がばらつく恐れがある。そのため、弁蓋502の穴と弁体501の摺動軸501aとが接触しないように弁蓋502の穴を大きくとる必要が生じる。付勢部材503の最小径は弁蓋502の穴径により決まるため、付勢部材503の小型化、ひいては弁の機構全体の小型化が難しいものとなる。

0203

このような比較例に対し、本実施形態の弁機構は次のような構成をとる。図14は本発明の実施の形態による弁機構を示し、図15及び図16図14の弁機構における拗れとシール状態を示している。図14に示すように、本実施形態では弁体261はストローク方向(図中右向き)に向かって直径(少なくとも長径)が小さくなる方向にテーパーが設けられている。第2弁枠260bの内周部は同じくストローク方向に向かって内径が大きくなる方向にテーパーが設けられている。この構成で弁体261が拗れた場合、図12の比較例の接触面511bの位置で弁体261と第2弁枠260bとが接触するには甚だ大きい角度が必要であり、その角度に到達する前に弁体261の摺動軸が弁蓋262の穴に接触する(図15参照)。これにより接触面間距離Xを長く設定することができ、その結果、拗れ角θを小さくすることができる。そのため、拗れが修正されないまま図16に示すように弁体261が第1枠体500aに当接されても、比較例に比べて拗れ角θが非常に小さいため、弁体シール部265と第1弁枠シール部264との密着性が良好である。

0204

ただこの場合の拗れ角は、接触面間距離をX、弁体261と第2弁枠260bの間のクリアランスをY1、弁体261の摺動軸と弁蓋260bの穴の間のクリアランスをY2とした場合、θ=tan−1(Y1+Y2/X)となる。

0205

また弁蓋252には、弁蓋252を第2弁枠260bの内側に進入させると共に第2弁枠260bの端部に当接することが可能な段部(弁蓋の進入量0.8mm)である弁蓋溶着ガイド262aが設けられている。そのため、弁蓋262において弁体261の摺動軸が入る穴の径が比較例よりも小さくしてある。つまり、弁蓋溶着ガイド262aにより、第2弁枠260bと弁蓋262の超音波溶着のときの振動による弁蓋262の位置ずれが小さくなるので、弁蓋262の穴のセンター位置の精度を向上することができる。この事により、弁蓋262の穴径を小さくでき、付勢部材263の最小径をさらに小さくできるため、弁機構の小型化を図ることができる。また、弁体261の拗れにより弁体261の摺動軸を介して弁蓋262に力が加わっても、弁蓋溶着ガイド262aにより弁蓋262の剛性を確保することができる。

0206

さらに、弁蓋262の穴の稜線上にはR部262bが設けられている。このR部262bは穴の稜線のうち非溶着面側(図中右側)のみに設けてある。この構成によると、拗れたままの弁体261の動作、特に弁閉時における弁体261の摺動軸と弁蓋262との接触抵抗を低減させることができる。

0207

また、弁体261の第1弁枠260a側と当接される端部は平面からなる弁体シール部265となっている。一方、第1弁枠260aの弁体シール部265が当接する部分は、第1弁枠260aの内側に設けたエラストマー267からなる第1枠体シール部264となっている。このように弁体261と第1弁枠260aのシール部分をフラット化することにより、仮に弁体が拗れて当接しても、長円形状の弁体261のR部の第1枠体260aに対する当接半径は一致するため、完全な当接がなされる。さらに、第1弁枠シール部264を舌状に突き出した形状にしているので、その当接時のシールがより確実なものとなる。

0208

また、このような構成の弁機構で、弁体261と第2弁枠260bとの間に摺動のためのクリアランスが設けられている場合、インクタンクユニット200の着脱動作において、図9(c)に示すように弁体261がその軸を中心として第2弁枠260b内で回転してしまうことがある。しかし本実施形態では、弁体261がその軸を中心として回転し、最大回転角を持った状態で第1弁枠260aに付勢されても、弁枠シール部264と弁体シール部265とが面で接触することとなるので、弁機構の密閉性を確保することができる。

0209

さらに、ジョイント口230及び弁機構の形状を長穴状にしたことで、弁体261の摺動に対して弁体261の回転角を最小限にとどめることができ、弁の応答性も向上させることができるので、ジョイント口230の弁機構のシール性を確保することが可能となる。また、ジョイント口230及び弁機構の形状が長穴状であることにより、インクタンクユニット200の着脱動作において、ジョイントパイプ180の側面に配されたシール用突起180a及び弁体261がジョイント口230内で速やかに摺動し、安定した接続動作が行われる。

0210

また、図10に示したように、ジョイントパイプ180の弁体261との当接端部は、気液交換と液供給のために上側開口部181a及び下側開口部181bを形成する2つの左右対向の弁開閉用突起180bとなっている。そのため、図17の(c)及び(d)に示すように、突起180bと当接する弁体261の、第1枠体シール部264と密着させる弁体シール部265を除いた箇所に、突起180bに対応する2つの当接リブ310を設けることが検討される。しかし、弁開時には弁体261は付勢部材263の押圧力に抗して押し戻されるため、そのリブ部分は変形しない程度の剛性が求められる。また、当接リブ部の配置と形状については、ジョイントパイプ180の2つの弁開閉用突起180bに対する弁体261の当接リブ部の位置が弁体261の摺動軸261aの軸周りにずれたとしても、摺動軸261aを中心に2つの当接位置に加わるモーメントが相殺されることが信頼性の観点から求められる。そこで本実施形態では、図17の(a)及び(b)に示すように長穴形状のジョイントパイプ180と相似形である円環形状のリブ311(例えば幅0.6mm、高さ1.3mm)が弁体261に設けられている。言い換えれば、弁体261の、第1枠体シール部264と密着させる弁体シール部265を除いた箇所である中央部に、長穴形状のくぼみ部311aが設けられている。この構成により、弁体261は弁開閉用突起180bとの当接の際の強度および信頼性を持ったものになっている。尚、リブの形状が円環状となっており、中央部に凹部を有することで弁体の成形性を向上することができる。また、この点からは、円環状のリブの基端部の凹部を形成する側の領域に微小曲面を設けることが好ましい。

0211

また、図2及び図3に示したように、インクタンクユニット200は、インク収納容器201の供給口部に、第1弁枠260a及び第2弁枠260bを含む弁機構を挿入した後、ID部材250を溶着と係合によって組み付けるものになっている。特に、インク収納容器201の供給口の開口縁面に内袋220が露出されており、この内袋露出部221aに弁機構の第1弁枠260aのフランジ部268が溶着され、さらにID部材250がフランジ部268の箇所で溶着されるとともにタンク筐体210の係合部210aで係合されている。

0212

このような組み付けの形態では、例えば図11の比較例のようにID部材550が接合される第1弁枠フランジ部508が平坦である場合、ID部材550に設けられた供給口穴の内側にはエラストマー567が存在しないことになり、図5に示したジョイントパイプ180の接続動作時においてシール漏れが生じる恐れがある。そこで本実施形態では、ジョイント口530の開口面と同一面上に在った、第1弁枠フランジ部508のID部材550の溶着面をタンク装着側と反対側に後退させてある。つまり、図2図14等に示すように第1弁枠フランジ部268にID部材250を接着したとき、ID部材250の外表面がジョイント口230の開口面と揃うように、第1弁枠フランジ部268が配置されている。この構成によれば、ID部材250に設けられた供給口穴の内側にはエラストマー267が確実に存在するため、上記のようなシール漏れが生じる恐れの無い信頼性の高い弁機構となる。また、ジョイント口230の開口面より第1枠体フランジ部268をずらしたことで、ジョイント口230の開口部が第1枠体フランジ部268のフランジ面より出っ張るので、ID部材250を組み付ける際にジョイント口230の開口部によりID部材250の位置が案内されて位置決めが容易になる。

0213

さらに本実施形態によるインクタンクユニット200の各インク収納容器201はホルダー150内に装着され、各負圧制御室容器110に対してジョイントパイプ180及び容器201のジョイント口230の弁機構を通じて、液供給を行なうものとなっている。このようにインク収納容器201を装着したホルダー150は、後述するようにシリアルスキャンタイプの記録装置(図24参照)ではキャリッジに搭載されて記録紙と平行な方向に往復移動される。この場合、キャリッジ往復移動時のジョイントパイプ180の軸ぶれやインク収納容器201の位置ずれ等による接続箇所での拗れにより、インク収納容器201のジョイント口230の内側面と負圧制御室容器110のジョイントパイプ180の外側面とのシール状態が悪化しないように、その予防策を講じてあることが製品信頼性の観点から好ましい。

0214

そのため本実施形態では、図2及び図14等に示した弁機構の第1弁枠260aの内側のエラストマー267の肉厚を、第1弁枠260aとジョイントパイプ180との間をただ単にシールするのに最低限必要な厚さ以上に厚くすることで、キャリッジ往復移動時のジョイントパイプ接続箇所の軸ブレや拗れをエラストマーの撓みで抑え、より信頼性の高いシールを確保させている。また他の対策としては、ジョイントパイプ180が挿入される弁枠の剛性をジョイントパイプ180の剛性よりも高くすることで、キャリッジ往復移動時のジョイントパイプ接続箇所の軸ブレや拗れによる弁枠の変形を抑えて、より信頼性の高いシールを確保してもよい。

0215

次に、上記の弁機構を実現するそれぞれの部品の寸法について図10図17図25を参照して説明する。

0216

図25において、弁体261の長手方向の長さe5が5.7mm、弁体シール部265から弁体摺動軸261aまでの長さe3が14.4mm、第2弁枠260bから弁蓋262の内側面までの長さe1が8.7mm、第2弁枠260bから弁蓋262の外側面までの長さe2が11.0mm、第1弁枠260aと第2弁枠260bの間の開口部の長さe4が3.0mm、弁体261のシール部265からのリブ部の突出量e6が1.3mm、弁蓋溶着ガイド262aの長さl2が0.8mm、弁体261のシール部265の長手方向の長さb1が9.7mm、弁体261の弁蓋262側の長手方向の長さb2が9.6mm、第2弁枠260bの第1弁枠260a側の長手方向の長さa1が10.2mm、第2弁枠260bの弁蓋262側の長手方向の長さa2が10.4mm、弁体摺動軸261aの軸径c1が1.8mm、弁蓋262の弁体摺動軸261aが挿入される穴径c2が2.4mm、付勢部材263としてのばねの長さが11.8mm(ばね定数:1.016N/mm)、弁蓋262のR部262bがR0.2mm(全周)、エラストマー267の一部である第1弁枠シール部264の長さg1が0.8mm、第1弁枠シール部264のR部がR0.4mm、第1弁枠シール部264の厚さu1が0.4mm、エラストマー267の厚みu2が0.8mm、エラストマー267の長手方向の内径g2が8.4mm、第1弁枠260aの長手方向の外径g3が10.1mm、ジョイントパイプ180の長手方向の外径g5が8.0mm、ジョイントパイプ180のシール用突起180aを含む長手方向の外径g4が8.7mm、第1弁枠フランジ部268の後退量l1が1.0mm、ジョイントパイプ180の長さl3が9.4mm、弁開閉用突起180bの長さl4が2.5mmである。

0217

第1弁枠シール部264の長さg1は0.8mmとしているが、第1弁枠シール部264がシール部弁体シール部165と当接された際に折れ曲がって弁枠の外に出る量で、かつ完全にシールできる量が望ましい。そのため、第1弁枠シール部264の長さg1は、(g3−g2)/2>g1>(b1−g2)/2の範囲内にあればよい。

0218

また図10及び図17に示した当接関係にある、ジョイントパイプ180の弁開閉用突起180bおよび弁体261のリブ311の寸法としては、ジョイントパイプ180及びリブ311の肉厚tが0.75mm、対向する弁開閉用突起180bの内側間隔f3が1.7mm、弁開閉用突起180bの外側間隔f4が3.2mm、弁体261の長穴形状のリブ311の短手方向の外側間隔f1が2.6mm、リブ311の短手方向の内側間隔f2が1.4mm、リブ311の長さdが3.6mmである。

0219

また、長穴形状の第1枠体260aの内側のエラストマー267は成形精度の観点から、その厚みu2は長穴形状の円周部分と直線部分とで同じであるのが望ましい。また、ジョイント口230の上下方向において、エラストマー267とジョイントパイプ180の最大径部(シール用突起180aを含んだ箇所)との間のシールのための食い込み量は、g4−g2=0.3mmであり、この量をエラストマー267で吸収させた。このとき、吸収するための実質肉厚が0.8mm×2=1.6mmあるが、上記食い込み量は0.3mmのため、エラストマー267の変形にはそれほど力は必要ない。一方、ジョイント口230の横方向においても、シールのための食い込み量を0.3mmとし、実質肉厚が0.8mm×2=1.6mmのエラストマー267でその食い込み量を吸収させた。ここで、縦方向についてジョイントパイプの外径g5<エラストマーの長手方向の内径g2であり、横方向についても同様にg5<g2なので、図25に示す状態において、エラストマーはジョイントパイプのシール用突起180aにのみ当接することで、スムーズな挿入と結合部の確実なシールを行うことができる。インク収納容器201のホルダー150における横方向のがたつきはエラストマーの肉厚で吸収される範囲(本実施形態の場合は±0.8mm)であればよく、本実施形態でのがたつきの許容範囲は最大で±0.4mmとした。ここで、本実施形態の場合、横方向のがたつきの量(中心の位置からのずれ量)が、ジョイントパイプの外径g5とエラストマーの長手方向の内径g2の差の絶対値の半分より大きい場合(すなわち、本実施形態での横方向のがたつきが±0.2mm以上の場合)には、ジョイントパイプのシール用突起180a以外の管の外壁がエラストマーに広範囲にわたり当接して押圧するために、エラストマーの弾性力により中心の位置に戻ろうとする力が働くことになる。

0220

以上のような寸法を採れば、上述した効果を奏する弁機構を実現することができた。

0221

〈弁機構の配置場所による効果〉また、本実施形態のインクジェットヘッドカートリッジでは、インクタンクユニット200のジョイント口230に取り付けられた弁機構における弁蓋262及び第2弁枠260bが、内袋220内に深く進入している。これにより、内袋220内のインクの消費に伴って内袋220が変形した際に、内袋220におけるジョイント口230付近の部分が筐体210から剥離しても、弁機構の、内袋220内に深く挿入された部分、すなわち弁蓋262や第2弁枠260bによって、内袋220におけるジョイント口230付近の部分の変形が規制される。このように、インクの消費に伴って内袋220が変形しても、内袋220の、弁機構近傍の部分、及びその周囲の変形が、その弁機構によって規制されることで、内袋220内における弁機構の周囲のインク流路、及び気液交換動作が行われる際の気泡上昇のための気泡用通路が確保される。そのため、内袋220の変形時における内袋220内から負圧制御室ユニット100へのインクの供給、及び内袋220内での気泡上昇が妨げられることがない。

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