(57)【要約】【課題】部品点数を抑え、工程の煩雑化を抑制しつつ、インク漏れやインクの乾燥等を生じにくくしたインクカートリッジを提供する。【解決手段】インク供給部２０４は、筐体２０６と、その内面に設けられた弾性部材２０８とにより構成される。弾性部材２０８は、筐体２０６と一体成形され、筐体２０６の内壁に密着し筐体２０６と一体化して設けられている。インク供給部２０４は、筐体２０６を構成する樹脂材料と、弾性部材２０８を構成する弾性材料とを用いる二色成形によって得られたものとする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェット記録装置に装着して用いられるインクカートリッジであって、
インクを収容するインク収容部と、
前記インクジェット記録装置に設けられたインク供給針を介して前記インクジェット記録装置に前記インクを供給するインク供給部と、
を備え、
前記インク供給部は、樹脂製の筐体と、該筐体の内面に密着し該筐体と一体化して設けられた弾性部材とを有し、
該弾性部材に前記インク供給針が進入するように構成されたことを特徴とするインクカートリッジ。
【請求項２】
前記インク供給部は、前記筐体を構成する樹脂材料と前記弾性部材を構成する弾性材料とを用いる二色成形によって得られたものである請求項１に記載のインクカートリッジ。
【請求項３】
前記弾性部材は、ゴムまたは高分子エラストマーからなる請求項１に記載のインクカートリッジ。
【請求項４】
前記弾性部材は、シリコーンゴムを含む熱可塑性エラストマーである請求項１に記載のインクカートリッジ。
【請求項５】
前記弾性部材は、前記インク供給針の進入方向に向かって突出する中央突出部を有し、該中央突出部に前記インク供給針が進入するように構成された請求項１に記載のインクカートリッジ。
【請求項６】
前記中央突出部の周囲に環状に設けられた溝部を有する請求項５に記載のインクカートリッジ。
【請求項７】
前記弾性部材は、前記インク供給針の進入方向に沿って、幅広部分と幅狭部分とを有する請求項１に記載のインクカートリッジ。
【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用インクカートリッジに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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、特許文献１に記載されたものがある。図１２は同文献記載のインクカートリッジの全体構造を示す図である。インクカートリッジ１００は、ケース部１０１にインクを収蔵した多孔質体１３０を収容させる。ケース部１０１には、開放可能な通気孔１０３、１０４を開設するとともに、底部１０５にインク供給部１１０を設けている。
【０００３】
図１３は、インク供給部１１０の要部拡大図である。フィルター１０６を介してケース部１０１内に連通された第１流路１１１と、プリンタ１０００のインク供給針１１００側に対向する第２流路１１２とからなるインク通路１１３が開設されている。第２流路１１２は第１流路１１１よりも拡張状に形成されており、この第２流路１１２内には第１流路１１１側に位置する第１封止体１２１と、インク供給針１１００側に対向する第２封止体１２２とを互いに当接させるようにして嵌着してなる封止手段１２０が配設されている。
【０００４】
この第１、第２封止体１２１、１２２は例えばシリコーンゴムなどの弾性変形可能な材料で形成されており、第１封止体１２１の外観形状はディスク状でありその中央部に常閉状のプラス状もしくはマイナス状のスリット１２１Ａ（Ｂ）が透設されて第２流路１１２内に圧縮された状態で装着されている。このスリット形状はカッタ等で切り裂いたもの、あるいは細かい針等で貫通させた切り裂き形状によって形成される。 
【０００５】
第２封止体１２２についても外観形状がディスク状であって、その中央部にインク供給針１１００を液封状に挿通させうる常開状の上向き先細の円錐台形状の貫通孔１２２Ａが開設されて第２流路１１２内に嵌着されている。 
【０００６】
上記のように、同文献記載のインクカートリッジは、インク供給部の流路内に、ゴム材料からなるパッキン（同文献中、「封止体」と表記されている）が圧縮された状態で装着された構成となっている。
【０００７】
しかしながら、この種のインクカートリッジは、インク供給部を構成する筐体と、ゴムパッキンとを別々に作製し、これらを組み立てることが必要となる。同文献では明示されていないが、ゴムパッキンをインク供給部に固定するためのキャップなども必要になる。こうしたことから、従来のインクカートリッジでは、部品点数が多くなるという問題があった。また、それぞれの部品を組み立ててインクカートリッジを作製する必要があるため、工程が煩雑になるという問題もあった。
【特許文献１】特開２０００−４３２８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、インクカートリッジにおいて、インク漏れやインクの乾燥等を抑制しつつ、部品点数を抑え、工程の煩雑化を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、
インクジェット記録装置に装着して用いられるインクカートリッジであって、
インクを収容するインク収容部と、
前記インクジェット記録装置に設けられたインク供給針を介して前記インクジェット記録装置に前記インクを供給するインク供給部と、
を備え、
前記インク供給部は、樹脂製の筐体と、該筐体の内面に密着し該筐体と一体化して設けられた弾性部材とを有し、
該弾性部材に前記インク供給針が進入するように構成されたことを特徴とするインクカートリッジ、
が提供される。
【００１０】
このインクカートリッジは、筐体の内面に密着し該筐体と一体化して設けられた弾性部材を備えるため、部品点数を抑え、工程の煩雑化を抑制しつつ、インク漏れやインクの乾燥等を効果的に抑制することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、部品点数を抑え、工程の煩雑化を抑制しつつ、インク漏れやインクの乾燥等を生じにくくしたインクカートリッジが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
［第一の実施形態］
図１は、本実施形態に係るインクカートリッジの概略構造を示す図である。インクカートリッジ２００は、インクジェット記録装置１５０に装着して用いられる。インクカートリッジ２００は、インクを収容するインク収容部２０２と、インク供給針１５２を介してインクジェット記録装置１５０にインクを供給するインク供給部２０４とを備えている。
【００１３】
図２はインク供給部２０４周辺部の構造を示す模式図である。また、図３はインク供給部２０４の断面構造を示す図である。図示したように、インク供給部２０４は、筐体２０６と、その内面に設けられた弾性部材２０８とにより構成されている。図中の寸法は特に限定されないが、たとえば、以下のような寸法とすることができる。
ａ：１０〜３０ｍｍ
ｂ：１０〜２５ｍｍ
ｃ：３〜１０φ
弾性部材２０８は、筐体２０６と一体成形され、筐体２０６の内壁に密着し筐体２０６と一体化して設けられている。インク供給部２０４は、筐体２０６を構成する樹脂材料と、弾性部材２０８を構成する弾性材料とを用いる二色成形によって得られたものである。二色成形については後述する。
【００１４】
弾性部材２０８は、中央付近に、内部の方向（針の進入する方向）に突出する中央突出部２０８ａを有している。中央突出部２０８ａの周囲には、中央突出部２０８ａの突出方向と逆方向へ凹むリング状凹部２０８ｂが形成されている。インク供給針１５２は、中央突出部２０８ａを刺通される。弾性部材２０８からインク供給針１５２を抜き去ると、弾性部材２０８を構成するゴムの復元力により刺通跡が塞がれるようになっている（以下、この性質を「セルフシール性」という）。
【００１５】
弾性部材２０８は上記のような凹凸を有する構造となっているため、中央突出部２０８ａの刺通跡が、好適に塞がれる。この理由は明らかではないが、上記構造とすることにより、中央突出部２０８ａから針を引き抜く際、針と中央突出部２０８ａとの間に生じる剪断応力が中央突出部２０８ａ全体に好適に分散することによると推察される。
【００１６】
インク供給部の構造としては、従来、図４、図５に示す構造のものが用いられていた。図示した構造は、従来技術の項で述べた特許文献１記載のものと同様の基本構造を有している。図４、図５において、インク供給部２２０は、インクカートリッジ２３０に設けられた筐体２２２に、弾性部材２２４が装着され、弾性部材２２４をキャップ２２６で固定、保護する構成となっている。弾性部材２２４は、圧縮された状態で装着され、これにより、筐体２２２に安定に固定するとともに針の進入跡を塞ぎやすくしている。
【００１７】
図２、図３と図４、図５とを対比するとわかるように、本実施形態に係るインク供給部は、従来技術に比べ、部品点数が少なく、簡便な構造となっている。従来技術に係る構造では、インクカートリッジ２３０のほかに弾性部材２２４およびキャップ２２６を作製し、これらを組み立てる工程を要する。これに対し、本実施形態の構造では、筐体２０６の内面に弾性部材２０８が一体化して設けられるため、部品点数および工程数を削減することができる。
【００１８】
以下、本実施形態に係るインクカートリッジの各部の構成について説明する。
【００１９】
［筐体］
筐体２０６の構成材料としては、
ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリエステル、ポリ塩化ビニル（PVC）、ポリ塩化ビニリデン（PDVC）、酢酸ビニル系重合体、ポリカーボネート、ＡＢＳ等の熱可塑性樹脂；
フッ素系重合体等の熱硬化性樹脂；
等を例示することができ、これらを単独または組み合わせて用いることができる。このうち、コスト、取扱性等の観点から、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンが好ましく用いられる。
【００２０】
［弾性部材］
弾性部材２０８は、ゴム、高分子エラストマー等の弾性材料により構成される。
【００２１】
ゴムとしては、針の進入跡を自然に塞ぐセルフシール性を有するものであればよく、種々の材料を用いることができる。具体的には、シリコーンゴム、エチレンープロピレンージエン共重合ゴム （ＥＰＤＭ）、イソプレンゴム （ＩＲ）、ブタジエンゴム （ＢＲ）、スチレン−ブタジエン共重合ゴム （ＳＢＲ）、天然ゴム （ＮＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム （ＮＢＲ）などが好ましく、中でも、セルフシール性に優れるという観点から、シリコーンゴム、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）がより好ましい。
【００２２】
高分子エラストマーとしては、ゴム変成樹脂等が用いられる。ゴム変成樹脂とは、樹脂マトリックス中にゴム状重合体が粒子状に分散してなる樹脂のことをいう。ゴム変成樹脂は、たとえば、ゴム状重合体をビニル単量体に溶解し、撹拌もしくは塊状重合、塊状懸濁重合又は溶液重合を行い、ゴム状重合体を析出し、粒子化することにより得ることができる。
【００２３】
高分子エラストマーのマトリックスを構成する樹脂としては、
ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリエステル、ポリ塩化ビニル（PVC）、ポリ塩化ビニリデン（PDVC）、酢酸ビニル系重合体、ポリカーボネート、ＡＢＳ等の熱可塑性樹脂；
フッ素系重合体等の熱硬化性樹脂；
等を例示することができ、これらを単独または組み合わせて用いることができる。
【００２４】
高分子エラストマーの分散相を構成するゴム状重合体としては、ゴムの例として挙げた材料を用いることができる。特に、セルフシール性に優れるという観点から、シリコーンゴム、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）が好ましく用いられる。
【００２５】
高分子エラストマーの好ましい例としては、シリコーンゴム変成オレフィン系熱可塑性エラストマー、シリコーンゴム変成スチレン系熱可塑性エラストマー、ＥＰＤＭ変成オレフィン系熱可塑性エラストマー、ＥＰＤＭ変成スチレン系熱可塑性エラストマー等が挙げられる。これらの材料を用いることにより、特に優れたセルフシール性を安定的に実現することができる。
【００２６】
高分子エラストマーを構成するゴム状重合体の含量について特に制約はないが、高分子エラストマー全体に対し、たとえば１〜５０質量％とし、好ましくは、５〜４０質量％とする。また、ゴム状重合体からなる粒子の平均粒子径は、０．５〜１０ミクロンの範囲に制御されることが好ましい。上記のようにすることにより、高分子エラストマーに適度な弾性を付与し、良好なセルフシール性を得ることができる。
【００２７】
［筐体と弾性部材］
インク供給部２０４は、筐体２０６を構成する樹脂材料と、弾性部材２０８を構成する弾性材料とを用いる二色成形によって得られたものである。二色成形とは、二種類の樹脂から成る一体の製品を作る成形法をいう。成形には、二組の射出装置を備えた専用機を使用する。二色成形品の一般的用途として、電卓やコンピュータのキー、スイッチ類の押しボタンなどに、文字や数字、記号などを入れる場合に適用されている。二色成形のプロセスで代表的な例として、第一シリンダより一色(一材)目を成形し、一度型開きをして、一次成形品をコア側に付着させたまま、金型回転盤を180゜回転させて型を閉じ、第二シリンダより二色(二材)目を成形し、再び型開きを行い、成形品を金型から取出して、二色成形品ができあがる。このプロセスでは、一次成形用金型と二次成形用金型の二組の金型を使用し、実際の操作では、二組の射出装置がほぼ同時に作動し、半回転ごとに1ショットの成形品が得られる。この他の方法としては、二組の金型を垂直軸のまわりに背中合わせに取付けて、垂直軸を中心にして半回転させる方法や一組の金型内に一次成形用と二次成形用のキャビティ、コアのセットを設ける方法などがある。
【００２８】
本実施形態においては、まず、第一の原料を用いて筐体２０６を射出成形した後、第二の原料を用いて弾性部材２０８を射出成形する。これにより、筐体２０６の内面に弾性部材２０８が一体化した構造が好適に形成される。第一および第二の原料の例は、前述したとおりである。
【００２９】
以下、本実施形態に係るインクカートリッジの作用効果について説明する。
第一の効果は、部品点数を抑え工程の煩雑化を抑制しつつ、インク漏れやインクの乾燥等を生じにくいインクカートリッジを実現できることである。弾性部材２０８は、筐体２０６とが一体成形され、筐体２０６の内壁に密着し筐体２０６と一体化して設けられているからである。さらに、インク供給部２０４は、筐体２０６を構成する樹脂材料と、弾性部材２０８を構成する弾性材料とを用いる二色成形によって得られたものであるため、両者が強固に密着して一体化される上、組み立て工程を短縮することができる。
第二の効果は、長期にわたって使用した場合においても、安定的にセルフシール性が得られることである。本実施形態では、弾性部材２０８に凹凸を設けた構造としている。すなわち、中央突出部２０８ａの周囲にリング状凹部２０８ｂを設けた構造を採用している。このため、中央突出部２０８ａに針を抜き刺しした際の応力が好適に分散され、繰り返し使用に耐える充分に良好なセルフシール性が得られる。
【００３０】
［第二の実施形態］
本実施形態では、弾性部材２０８として、インク供給針の進入方向に沿って幅広部分と幅狭部分とを有する形状のものを用いた例を示す。
図１０は、本実施形態におけるインク供給部２０４の構成を示す図である。図示したように、インク供給部２０４は、筐体２０６と、その内面に設けられた弾性部材２０８とにより構成されている。弾性部材２０８は、筐体２０６と一体成形され、筐体２０６の内壁に密着し筐体２０６と一体化して設けられている。インク供給部２０４は、筐体２０６を構成する樹脂材料と、弾性部材２０８を構成する弾性材料とを用いる二色成形によって得られたものである。
図１０（ａ）に示すように、弾性部材２０８の長手方向断面形状は、中央部にくびれ部（幅狭部分）を有する形状となっている。幅狭部分における直径ｒと幅広部分における直径Ｒの比ｒ／Ｒは、たとえば０．０５〜０．７、好ましくは０．２〜０．６とする。インク供給針１５２は、上記くびれ部を通るように刺通され、インク供給針１５２を抜き去ると弾性部材２０８を構成するゴムの復元力により刺通跡が塞がれるようになっている。
図１１は、インク供給部２０４の他の構成を示す図である。図１１（ａ）に示すように、弾性部材２０８の長手方向断面形状は、Ｔ字形状となっている。小径部分における直径ｒと大径部分における直径Ｒの比ｒ／Ｒは、たとえば０．０５〜０．７、好ましくは０．２〜０．６とする。インク供給針１５２は、上記幅狭部分を通るように刺通され、インク供給針１５２を抜き去ると弾性部材２０８を構成するゴムの復元力により刺通跡が塞がれるようになっている。
【００３１】
本実施形態の構成によれば、弾性部材２０８の幅狭部分において刺通跡がより確実に塞がれ、インキ漏れの抑制効果がより顕著なものとなる。実際、針を繰り返し刺し抜きした直後にパッキンの断面形状を顕微鏡観察すると、幅狭部分において刺通跡が早く塞がれる様子が確認された。
【００３２】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、これらに限定されることなく上記以外の様々な構成を採用することができる。
【００３３】
たとえば、弾性部材２０８の構造は、図２等に示したものに限られず、様々な形態のものを採用することができる。たとえば、図６に示すように、弾性部材２０８に凹凸を設けず、平坦なディスク形状としてもよい。
【００３４】
また、図７に示すように、弾性部材２０８のインク供給針が刺通する箇所に針先誘導部２０９を設けても良い。針先誘導部２０９は、筐体２０６に設けられた円錐上の凹部であり、インク供給針１５２は、針先誘導部２０９の壁面の傾斜に沿って弾性部材２０８中央部の刺通箇所に誘導される。筐体２０６の構成材料として、針が円滑に滑るものを用いれば、針先を、より好適に誘導することが可能となる。
【実施例１】
【００３５】
図１４および図１５に示すように、種々の構造のインク供給部を二色成形法により作製し、インク漏れ等の評価を行った。筐体（筐体２０６）およびパッキン（弾性部材２０８）の形状、材質は以下の通りである。
【００３６】
（パッキン形状）
ＮＯ．１，２，４，５，６，７については、図８に示した形状のパッキンとした。
ＮＯ．３については、ＮＯ．１等と同じ形状の筐体内面に円柱状のシリコーンゴムを接着させたものを用いた。
ＮＯ．８については、図１０に示したような、長手方向中央部にくびれを有する形状のパッキンとした。
ＮＯ．９については、図１１に示したような、長手方向の断面形状がＴ字形状のパッキンとした。
（材質）
筐体（筐体２０６）の材質として、ＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン）またはＰＰ（ポリプロピレン）を用いた。
パッキン（弾性部材２０８）の材質として、以下のものを用いた。
(i)スチレン系熱可塑性エラストマー（ａ）
(ii)オレフィン系熱可塑性エラストマー
(iii)スチレン系熱可塑性エラストマー（ｂ）
(iv)シリコーンゴム
(i)と(iii)は同系統のエラストマーであり、ポリスチレンをマトリクスとし、シリコーンゴムからなるゴム成分を分散相とするものである。(iii)の方が低分子量である。
【００３７】
（評価方法）
評価方法を図９に示す。まず、インク供給部を試作し、内部にインクを注入する（図９（ａ））。次いで、インク注入口を封着する（図９（ｂ））。以上のようにして作製したインク供給部に針を刺し（図９（ｃ））、これを抜き去る（図９（ｄ））。針の抜き去り後、インク漏れの有無を、光学顕微鏡を用いて観察し、評価した。また、筐体と弾性部材との間の密着性について評価した。
【００３８】
（結果）
評価結果を図１４および図１５に示す。評価は以下の段階評価とした。
(i)インク漏れの有無
◎：インク漏れがまったく認められなかった。
○：インク漏れはほとんど認められなかった。
△：わずかにインク漏れ発生。
×：インク漏れ発生。
(ii)密着性
○：密着性良好
△：密着性ほぼ良好
×：密着性不良
【００３９】
図１４および図１５に示した結果から、本発明に係る構造は、部品点数を削減し、製造工程を簡略化できるのみならず、パッキン密着性、インク漏れ性の点でも優れていることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本実施形態に係るインクカートリッジの概略構造を示す図である。
【図２】本実施形態に係るインク供給部の構造を示す模式図である。
【図３】本実施形態に係るインク供給部の断面構造を示す図である。
【図４】従来技術に係るインク供給部の構造を示す模式図である。
【図５】従来技術に係るインク供給部の断面構造を示す図である。
【図６】弾性部材の他の例を示す図である。
【図７】弾性部材の他の例を示す図である。
【図８】実施例で作製したインク供給部の先端部分の構造および寸法を示す図である。
【図９】実施例で行った評価方法を説明するための図である。
【図１０】本実施形態に係るインク供給部の断面構造を示す図である。
【図１１】本実施形態に係るインク供給部の断面構造を示す図である。
【図１２】従来技術に係るインクカートリッジの全体構造を示す図である。
【図１３】従来技術に係るインク供給部の要部拡大図である。
【図１４】実施例の評価結果を示す図である。
【図１５】実施例の評価結果を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１５０  インクジェット記録装置
１５２  インク供給針
２００  インクカートリッジ
２０２  インク収容部
２０４  インク供給部
２０６  筐体
２０８  弾性部材
２０８ａ  中央突出部
２０８ｂ  凹部
２０９  針先誘導部
２２０  インク供給部
２２２  筐体
２２４  弾性部材
２２６  キャップ
２３０  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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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