JP2002307714A - インクジェットプリンタ用インクタンク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インク容器のインクをの漏れ出しを防止しつ
つ確実に記録ヘッドに供給できるインクタンクを提供す
ること。 【解決手段】 インク容器２０にインク流出用の開口２
１を設けるとともに、常時は閉弁状態を維持し、また記
録ヘッド３５に連通する突起３０ａが挿入されたとき開
弁する弁２２をインク流出用の開口２１に設け、弁２２
を介して記録ヘッドにインクを供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット式
記録ヘッドを搭載するキャリッジに装着するのに適した
インク供給装置としてのインクタンクに関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットプリンタは、共通のイン
ク室とノズル開口とに連通する圧力発生室に圧力を印加
してノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェッ
ト式記録ヘッドをキャリッジと、記録ヘッドにインクを
供給するインクタンクを搭載し、キャリッジを往復動さ
せながら印刷データに一致させてインク滴を記録用紙に
吐出させるように構成されている。ところで記録ヘッド
のノズル開口は、インクタンクのインク液面よりも低い
箇所に位置していて、ノズル開口に水頭圧が作用するた
め、通常インクタンク内にフォームラバー等の多孔質弾
性体を収容し、多孔質弾性体による表面張力によりイン
クタンクの圧力がノズル開口よりも若干低くなるように
構成して、ノズル開口からのインクの滲み出しを防止す
る対策が採られている。

【０００３】しかしながら、インクの消費が進んで多孔
質弾性体に吸収されているインクの量が少なくなると、
多孔質弾性体内のインクの表面張力が大きくなって記録
ヘッドへのインクの供給が滞りやすくなり、タンク内の
インクを完全に消費できないという問題や、多孔質弾性
体の実質的な体積の分だけ、タンクに収容できるインク
が少なくなるため、インクタンクが大型化するという問
題や、さらには多孔質弾性体内の気泡が記録ヘッドに流
入するという問題がある。

【０００４】このような問題を解消するために、特開昭
2-522号公報に開示されたように、大気との連通を断っ
たインク容器と記録ヘッドとの間に一部に毛細管空間を
形成するように多孔質材を圧縮挿入し、また多孔質材の
近傍にインク溜となる空洞を設けたインク供給システム
が提案されている。これによれば、インク容器のインク
をインク溜に排出させ、ここから多孔質材を介して記録
ヘッドに供給することにより、多孔質材の毛細管力によ
り記録ヘッドへのインクに負圧を作用させることができ
るものの、インク容器、インク溜、及び毛細管空間がと
もに閉じた領域に形成されているため、インク容器から
記録ヘッドへのインク供給に不安が伴うという問題があ
る。

【０００５】このような問題を解消するために、図１１
（ａ）に示したようにインク容器Ａの底部Ｂに細管Ｃを
接続して容器の空間Ｄを細管Ｃの大気口Ｅに開放する一
方、底部Ｂのインク供給口Ｆからインクジェット式記録
ヘッドにインクを供給することも考えられる。これによ
れば、インクジェット式記録ヘッドが一種の吸引ポンプ
として機能するため細管Ｃの毛細管力に打ち勝つまでイ
ンク容器Ａの空間Ｄの圧力が低下した段階で、細管Ｃの
底部Ｇから空気が進入して気泡Ｋが発生するから、初め
て空間Ｄが大気口Ｅと連通する（図１１（ｂ））。

【０００６】このような作用によりインク容器Ａの空間
Ｄをインクジェット式記録ヘッドの印刷動作を維持でき
る程度の負圧に維持することが可能となるが、グラフィ
ック印刷などで記録ヘッドが大量のインクを使用する場
合には、細管Ｃを介しての空気の流入が追い付かなるた
め、インク容器Ａの空間Ｄの負圧が大きくなり、インク
ジェット式記録ヘッドへのインクの供給が途絶え勝ちと
なり、印字動作に支障を来し（図１１（ｃ））、さらに
細管Ｃの底部Ｇにまでインクの液面が低下すると、細管
Ｃの毛細管力が無くなるため、空間Ｄの負圧を維持でき
なくなり、記録ヘッドへの大量のインク供給による漏れ
だしや、さらにはインクジェット式記録ヘッドへの気泡
の侵入を招くという問題がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問
題に鑑みてなされたものであって、その目的とするとこ
ろは、インク容器のインクをの漏れ出しを防止しつつ確
実に記録ヘッドに供給できるインクタンクを提供するこ
とである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような問題を解消す
るために本発明においては、インク容器にインク流出用
の開口を設けるとともに、常時は閉弁状態を維持し、ま
た記録ヘッドに連通する凸部が挿入されたとき開弁する
弁を前記インク流出用の開口に設け、前記凸部及び弁を
介して前記記録ヘッドにインクを供給するようにした。

【０００９】

【作用】インク流出用の開口は、弁により常時は封鎖さ
れていてインク漏れが防止される。 一方、ホルダに装
着されたときには凸部により開弁されてインクが記録ヘ
ッドに流れ出す。

【００１０】

【実施の形態】そこで、以下に本発明の詳細を図示した
実施例に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施例
を示すものであって、図中符号１は、キャリッジで、こ
の実施例では下面から露出するようにしてインクジェッ
ト式記録ヘッド２が取付けられており、上面に後述する
インク供給装置を構成するインク容器３を着脱できるよ
うに構成されている。４は、パルスモータで、基台５の
一端に設けられたアイドラ６との間に掛け渡されたタイ
ミングベルト１３を介してキャリッジ１をプラテン７に
並行に移動させるものである。

【００１１】８は、キャッピング手段で、印字領域外に
配設され、休止時に記録ヘッド２のノズル面をキャップ
部材９により封止するとともに、インクタンク交換時に
は吸引ポンプ１０からの負圧をインクジェット式記録ヘ
ッド２のノズル開口に作用させて、インクを強制的に排
出させる機能を備えている。なお、図中符号１１は、キ
ャリッジのガイド部材を、また１２は記録ヘッドに駆動
信号を供給するフレキシブルケーブルを、さらに１４は
記録用紙をそれぞれ示す。

【００１２】図２は、インク供給装置の一実施例を示す
ものであって、インク容器２０とこれを着脱可能に保持
するホルダ３０との２つに大きく分けられている。

【００１３】インク容器２０は、底部に開口２１が設け
られた密閉容器として構成され、図３に示したように開
口２１には弾性膜の一部を接着して上部に押されたとき
に開弁する弁２２により封止されている。また開口２１
の下端近傍にはホルダ３０のパッキン３０ｂと共同して
密封状態を維持するための環状のリブ３８が形成されて
いる。

【００１４】ホルダ３０は、上面にインク容器２０を装
着でき、後述する多孔質材３３を収容する密閉容器とし
て構成され、インク容器２０の開口２１に対向する位置
にはインク容器２０の弁２２を開くための凸部３０ａが
形成され、この凸部３０ａには弁２２からのインクをイ
ンク溜３４に流出させる通孔３０ｃが設け、さらにイン
ク容器２０と対向しない領域には大気連通口３１が設け
られている。

【００１５】３３は、前述の多孔質材で、２つの領域３
３ａ、３３ｂに分割するとともに、インク容器２０の開
口２１の直下にインク溜３４となる空間が形成されてい
て、インク溜３４からインク供給路３６に至る空間を埋
める領域３３ａよりもインク溜３４から大気連通口３１
に至る空間を埋める領域３３ｂの方がインクに対する親
和性が高くなるように設定されている。このような多孔
質材としては、インクを通過させる一方、インクに含ま
れている気泡を細孔に捕捉できて、さらに毛細管力でイ
ンクの自然な流出を防止できる細孔径２０μｍ前後のセ
ラミック材や中空糸束が最適な材料となる。

【００１６】なお、図中符号３５は記録ヘッドを、また
Ｓ1、Ｓ2はインクエンドを電気抵抗として検出するため
の電極をそれぞれ示す。

【００１７】この実施例において、インク容器２０をホ
ルダ３０に装着すると、凸部３０ａにより弁２２が開か
れ、開口２１、３０ｃを経由してインク容器２０のイン
クがインク溜３４に流入し、インクに対する親和性が高
い多孔質材３３の領域３３ｂにインクが先に吸収され、
速やかに大気連通孔３１をインク溜３４からインクで遮
断する。

【００１８】この状態で、キャリッジ１に装着すると、
インク供給路が記録ヘッド２の図示しないインク供給口
に接続される。記録ヘッド２をキャッピング位置に移動
させてキャップ部材９を当接させ、吸引ポンプ１０の負
圧を作用させると、大気連通口３１から大気が引き込ま
れることなく、ホルダ３０のインク溜３４のインクが多
孔質材３３を経由してインク供給路３６から記録ヘッド
３５に流れ込む。

【００１９】この吸引工程におけるインクの流速は、印
刷による消費時に比較して極めて速いため、インク溜３
４に残留する気泡や空気は、インクの流れに乗って記録
ヘッド２を経由して外部に排出される。

【００２０】印刷により記録ヘッド３５でインクが消費
されると、インク供給路３６に弱い負圧が作用し、また
多孔質材３３を介して大気連通口３１に連通しているた
め、インク溜３４のインクが微小な流速で多孔質材３３
の中を流れてインク供給路３６に移動する。この過程で
インクに含まれている気泡は、多孔質材３３の細孔に捕
捉されて記録ヘッド３５への流入を阻止される。

【００２１】気泡が捕捉された細孔は、気泡との付着力
が強く、流路を塞ぐ栓として作用するため、気泡が捕捉
された細孔を迂回するようにしてインクが流れる。この
ようにしてインクに含まれる気泡が細孔に次々と捕捉さ
れて気泡が除去されたインクだけが記録ヘッド３５に流
れ込む。

【００２２】印刷の中断によりインクの消費が停止する
と、細孔に捕捉されている気泡は、温度変化等による膨
張等により多孔質材３３の細孔から遊離してインク溜３
４に移動して泡となってインク容器２０に排出された
り、また記録ヘッド３５でのインクの消費による負圧の
作用が無くなるため、インクに再溶解して消失する。

【００２３】以下、このように記録ヘッド３５でのイン
クの消費が行われている間は、インク中の気泡は多孔質
材３３に捕捉され、またインクの消費が停止した時点で
インク容器２０に排出するという動作を繰返す。

【００２４】ところで、本発明においてはインク容器２
０は、多孔質材３３の領域３３ｂに吸収されているイン
クを介して広い面積で大気に連通しているため、記録ヘ
ッド３５で大量にインクが消費された場合にも大気を取
り込むことができるから、細管を介して大気に連通する
場合のようなインクの供給不足を招くことが無く、記録
ヘッド３５でのインク消費に合わせてインクを適切に供
給することができる。

【００２５】このようにしてインク容器２０のインクが
消費されて、多孔質材３３のインクが少なくなると、電
極Ｓ１、Ｓ２の抵抗値が急速に大きくなるので、例えば
図４に示したように電極Ｓ１、Ｓ２に微分回路４０を接
続するとともに、インクエンドとなった時の電気抵抗値
を設定値とする比較回路４１により検出することによ
り、インクエンドを示す出力信号を発生させることがで
きる。

【００２６】また、本発明においてはインク容器２０
は、多孔質材３３の領域３３ｂに吸収されているインク
を介して大気に連通しているため、たとえインク容器２
０のインクが無くなっても、インク溜３４、及びインク
容器２０が多孔質材３３の領域３３ｂに吸収されている
インクを介して大気連通孔３１と連通しているため、そ
の毛細管力により大気の流入を防止して記録ヘッド３５
への気泡の流入を可及的に阻止できる。

【００２７】図５は、本発明の第２の実施例を示すもの
であって、この実施例においては、ホルダ３０の空間を
仕切り３０ｄにより２つの部屋に分け、各部屋に多孔質
材４３、４４を充填するとともに、それぞれの上端に凸
部４３ａ、４４ａを形成し、この凸部４３ａ、４４ａを
上方に突出させ、また多孔質材４３の他端の上面を大気
連通口３１に、さらに多孔質材４４の下面をインク供給
路３６に連通させたものである。

【００２８】一方、インク容器２０は、底部にこれら凸
部４３ａ、４４ａの挿入を可能ならしめる通孔４５、４
６を穿設するとともに、これら凸部４３ａ、４４ａによ
り開弁可能な膜弁４７、４８が張設されている。

【００２９】この実施例において、インク容器２０をホ
ルダ３０に装着すると、前述の実施例と同様に凸部４３
ａ、４４ａにより膜弁４７、４８が押し上げられて、イ
ンク容器２０のインクが各多孔質材４３、４４に吸収さ
れる。この状態で記録ヘッド３５でインクが消費される
と、インク容器２０は、多孔質材４３の毛細管力に一致
する負圧を維持しながら多孔質材４４を介して記録ヘッ
ド３５にインクを供給する。

【００３０】この実施例においても、多孔質材４３に吸
収されているインクを介して広い面積で大気に連通して
いるため、記録ヘッド３５で大量にインクが消費された
場合にも大気を取り込むことができるから、インクの供
給不足を招くことが無く、記録ヘッド３５でのインク消
費に合わせてインクを適切に供給することができる。

【００３１】また、インク容器２０は、多孔質材４３に
吸収されているインクを介して大気に連通しているた
め、たとえインク容器２０のインクが無くなっても、イ
ンク容器２０が多孔質材４３に吸収されているインクを
介して大気連通孔３１と連通しているため、その毛細管
力により大気の流入を防止して記録ヘッド３５への気泡
の流入を可及的に阻止できる。

【００３２】そして、大気連通口３１に接続する多孔質
材４３のインクに対する親和性を、多孔質材４４よりも
大きくしておくことにより、キャップ部材９（図１）に
よるインクの初期充填時に大気連通口３１からインク容
器２０への空気の流れ込みを可及的に防止することがで
きる。

【００３３】なお、上述の実施例においては多孔質材４
３、４４に凸部４３ａ、４４ａを形成して膜弁４７、４
８を開弁させるようにしているが、図６に示したように
ホルダ３０に２つの凸部３０ａ、３０ｅを形成しても同
様の作用を奏することは明らかである。

【００３４】図７は、前述した図５、図６における実施
例の変形例で、この実施例においては大気連通口３１側
の領域だけに多孔質材４３を収容し、インク供給路３６
側の領域には多孔質材４４を収容しないで空洞４９とし
たものである。

【００３５】この実施例において、インク容器２０がホ
ルダ３０に装着されると、凸部３０ａ、３０ｅにより膜
弁４７、４８が開かれてインク容器２０のインクが多孔
質材４３に吸収される。これにより大気連通孔３１とイ
ンク容器２０とが多孔質材４３に吸収されたインクで遮
断される。

【００３６】この状態で記録ヘッド３５に外部から負圧
を作用させると、開口４６から空洞４９にインクが流れ
出し、またインク容器２０の圧力が多孔質材４３とイン
クとの表面張力に一致するまで低下した時点で大気と連
通し、一定の負圧を維持する。

【００３７】記録ヘッド３５により印刷が行なわれて空
洞４９のインクが消費され、インク容器２０の圧力が多
孔質材４３の表面張力まで低下すると、大気連通孔３１
からインク容器２０に空気が流れ込み、低下した圧力を
印刷に最適な圧力に戻す。なお、この実施例においては
インク供給路３６の開口部に気泡を排除するフィルタ部
材５０を設けておくのが望ましい。

【００３８】図８は、本発明の他の実施例を示すもので
あって、図中符号５１は、ホルダで、上面にインク容器
２０が装着でき、後述する多孔質材５２を収容する容器
として構成され、インク容器２０の開口２１に対向する
位置にはインク容器２０の弁２２を開くための凸部５１
ａが形成され、この凸部５１ａには膜弁２２からのイン
クを通過させる通孔５１ｃが設けられている。

【００３９】５２は、前述の多孔質材で、この実施例で
は少なくとも記録ヘッド３５に接続するインク供給路５
３側にインク溜５４となる空間が形成でき、かつ開口２
１と大気連通孔５５とだけを封止できる程度の領域に装
填されている。

【００４０】この実施例において、インク容器２０がホ
ルダ５１に装着されると、凸部５１ａにより膜弁２２が
開かれてインク容器２０のインクが多孔質材５２に吸収
される。これにより大気連通孔５５とインク容器２０と
が多孔質材５２に吸収されたインクで遮断される。

【００４１】この状態で記録ヘッドに外部から負圧を作
用させると、多孔質材５２を経由してインク溜５４にイ
ンクが流れ出し、またインク容器２０の圧力が多孔質材
５２とインクとの表面張力に一致するまで低下した時点
で大気と連通し、一定の負圧を維持する。

【００４２】記録ヘッド３５により印刷が行なわれてイ
ンク溜５４内のインクが消費され、インク容器２０の圧
力が多孔質材５２の表面張力まで低下すると、大気連通
孔５５からインク容器２０に空気が流れ込み、低下し過
ぎた圧力を印刷に最適な圧力に戻す。

【００４３】図９は、本発明の他の実施例を示すもので
あって、この実施例においては、前述の図８に示した実
施例におけるホルダ５１の凸部５１ａを、図５に示した
実施例と同様に多孔質材５２に凸部５２ａを形成して、
この凸部で５２ａで膜弁２２を開弁させるようにしたも
のである。

【００４４】図１０は、本発明の他の実施例を示すもの
であって、図中符号６０は、インク容器５０と一体に構
成されたバッファ室で、上部に大気連通口６２が設けら
れ、また底部にはホルダ５１の大気連通口５５と接続す
る通孔６３が形成されていて、突起６４により液密に係
合するように構成されている。

【００４５】この実施例において、インク容器２０、及
びインク溜５４のインクは多孔質材５２の毛細管力によ
り大気連通口５５から溢れ出すのを阻止されつつ、大気
連通口５５、バッファ室６０、及び上部の連通口６２を
介して多孔質材５２の毛細管力により記録ヘッド３５の
印刷に適した負圧に維持されている。

【００４６】一方、気温等が上昇してインク容器２０の
空間２０ａの圧力が上昇して記録ヘッド３５で消費され
る以上のインクがインク溜５４に排出され、かつ多孔質
材５２の毛細管力以上の圧力となった場合には、大気連
通孔５５から溢れ出し、バッファ室６０に収容されて外
部に漏れ出すのが防止される。

【００４７】一方、気温が低下してインク容器２０内の
圧力が低下したり、また記録ヘッド３５でのインクの消
費が進んでインク溜５４の圧力が低下すると、バッファ
室６０に流れ込んだインクが多孔質材５２を介してイン
ク溜５４に流れ込んで回収され、印刷に供される。

【００４８】この実施例によれば、多孔質材５２の毛細
管力を印刷に適した負圧に維持できる程度に小さくでき
るため、多孔質材５２のコストを削減することが可能と
なる。

【００４９】なお、上述の実施例においては、インク供
給路３６に連通する領域の多孔質材３３、４４にもイン
クに対する親和性を持たせているが、新しいインクタン
クの装着時に吸引ポンプ１０によりノズル開口側から負
圧を作用させて、インクを記録ヘッド側に吸引すること
が可能であるから、これら多孔質材３３、４４が特にイ
ンクに対する親和性を備えた材料である必要はない。

【００５０】

【発明の効果】以上、説明したように本発明において
は、インク流出用の開口は、弁により常時は封鎖されて
いるからインク漏れが防止でき、またホルダに装着され
たときには凸部により開弁されるからインクを記録ヘッ
ドに供給することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクタンクが適用されるインクジェ
ット式記録装置の一実施例を示す図である。

【図２】図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明のインクタ
ンクの一実施例を示す側面図と、多孔質材の形状を示す
図である。

【図３】同上インクタンクの開口部の構造を示す断面図
である。

【図４】インクエンドを検出する手段の一実施例を示す
図である。

【図５】本発明の他の実施例を示す断面図である。

【図６】本発明の他の実施例を示す断面図である。

【図７】本発明の他の実施例を示す断面図である。

【図８】本発明の他の実施例を示す断面図である。

【図９】本発明の他の実施例を示す断面図である。

【図１０】本発明の他の実施例を示す断面図である。

【図１１】図（ａ）乃至（ｃ）は、それぞれ従来のイン
ク供給装置におけるインク供給動作を示す図である。

【符号の説明】

２０ インク容器 ２１ 開口 ２２ 弁 ３０ａ 突起 ３１ 大気連通口 ３３ 多孔質材 ３４ インク溜 ３５ 記録ヘッド ３６ インク供給路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平7−202855 (32)優先日 平成７年７月17日(1995．7．17) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） Ｆターム(参考） 2C056 EA26 EB20 EB51 KB05 KB09 KC11 KC16 KC22

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インク容器にインク流出用の開口を設け
   るとともに、常時は閉弁状態を維持し、また記録ヘッド
   に連通する凸部が挿入されたとき開弁する弁を前記イン
   ク流出用の開口に設け、前記凸部及び弁を介して前記記
   録ヘッドにインクを供給するインクジェットプリンタ用
   インクタンク。
2. 【請求項２】 前記インク容器に大気連通用の開口を設
   けるとともに、常時は閉弁状態を維持し、また大気に連
   通する凸部が挿入されたとき開弁する弁を前記大気連通
   用の開口に設けた請求項１に記載のインクジェットプリ
   ンタ用インクタンク。
3. 【請求項３】 前記弁が、膜弁として構成されている請
   求項1または請求項2に記載のインクジェットプリンタ用
   インクタンク。
4. 【請求項４】 前記凸部に連通用の通孔が形成されてい
   る請求項１または請求項２に記載のインクジェットプリ
   ンタ用インクタンク。