JP2003103794A - インク再注入方法及びインクジェットプリンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高速且つ高品位な記録ができる記録装置に搭
載されるインクカートリッジに迅速にインクの補給を行
うことが可能なインク再注入方法を提供すること。 【構成】 負圧部材としてスポンジ（多孔質吸収体）３
３が充填されている多孔質吸収体収納タイプのインクカ
ートリッジ３２の再生方法において、スポンジ（多孔質
吸収体）３３を圧縮した後でインクを注入し、その後、
スポンジ（多孔質吸収体）３３を開放し、スポンジ３３
の復元力を利用して該スポンジ３３にインクを染み込ま
せることによってインクをインクカートリッジ３２に再
注入する方法を採用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、記録手段から被記
録材ヘインクを吐出させて記録を行うインクジェット記
録装置に使用されるインクカートリッジヘインクを再注
入する方法及びインク再注入装置を搭載したインクジェ
ットプリンタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】先ず、インクカートリッジを備える記録
装置について説明し、次にインクカートリッジヘのリフ
ィル必要性について述べる。

【０００３】従来、紙、布、プラスチックシート、ＯＨ
Ｐ用シート等の被記録媒体（以下、記録紙と称する）に
対して記録を行う記録装置は、ワイヤードット式、感熱
方式、熱転写方式、インクジェット方式による記録ヘッ
ドを搭載可能な形態として提案されている。

【０００４】しかし、そのような記録装置の中で低騒音
なノンインパクト記録装置として、記録素子上に配置し
た吐出口からインクを吐出させて記録紙上に記録を行う
インクジェット方式の記録ヘッドを装備した記録装置は
高密度且つ高速な記録動作が可能であることから、情報
処理システムの出力手段、例えば複写機、ファクシミ
リ、電子タイプライタ、ワードプロセッサ、ワークステ
ーション等の出力端末としてのプリンタ、或はパーソナ
ルコンピュータ、ホストコンピュータ、光ディスク装
置、ビデオ装置等に具備されるハンディ又はポータブル
プリンタとして利用されている。この場合、インクジェ
ット記録装置はこれら装置の固有機能、使用形態等に対
応した構成を採る。

【０００５】一般にインクジェット記録装置は、記録ヘ
ッド及びインクカートリッジを搭載するキャリッジと、
記録紙を搬送する搬送手段と、これらを制御する制御手
段とを具備する。そして、複数の吐出口からインク滴を
吐出させる記録ヘッドを記録紙の搬送方向（副走査方
向）と直交する方向（主走査方向）にシリアルスキャン
させ、一方で非記録時に記録紙を記録幅に等しい量で間
欠搬送するものである。

【０００６】この記録方法は、記録信号に応じてインク
を記録紙上に吐出させて記録を行うものであり、ランニ
ングコストが安く、静かな記録方式として幅広く用いら
れている。又、インクを吐出する多数のノズルが副走査
方向に直線上に配置された記録ヘッドを用いることによ
り、記録ヘッドが記録用紙上を１回走査することによっ
てノズル数に応じた幅の記録がなされる。そのため、記
録動作の高速化が図られる。

【０００７】上記記録手段の記録素子、即ち、インクを
吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生手
段としては、ピエゾ素子等の電気機械変換体を用いたも
の、レーザー等の電磁波を照射して発熱させ、この発熱
による作用で液滴を吐出させるもの、或は発熱抵抗体を
有する電気熱変換素子によって液体を加熱、発泡させて
液滴を吐出させるものが可能である。

【０００８】その中でも、熱エネルギーを利用して液体
を吐出させる方式（バブルジェット（登録商標）方式）
の記録ヘッドは、液体吐出口を高密度に配列することが
できるために高解像度の記録をすることが可能である。
その中でも、電気熱変換素子をエネルギー発生手段とし
て記録ヘッドはコンパクト化が容易であり、且つ、最近
の半導体分野における技術の進歩によりその信頼性の向
上が著しい。又、ＩＣ技術やマイクロ加工技術の長所を
十二分に活用でき、高速度実装化が容易で、製造コスト
も安価なことから有利である。

【０００９】インクを記録ヘッドに供給するためのイン
クカートリッジは、インク吸収体と、このインク吸収体
を挿入するための容器と、これを封止する蓋部材とで略
構成される。このうち、インク吸収体には多孔質性の吸
水・保持性能を有する部材、例えばウレタンスポンジや
繊維吸収体等が使用されることが多い。

【００１０】又、上記記録ヘッドには、インクカートリ
ッジと一体化されたチップタイプのものと、インクカー
トリッジと着脱自在に結合するものとがある。前者の場
合、記録ヘッドの寿命に拘らずインクが無くなってしま
った時点で廃棄し、新品と交換せざるを得ない。

【００１１】他方、後者の場合には記録ヘッドの寿命が
続く限り記録ヘッドを使用することが可能で、インクカ
ートリッジのみを交換すれば良い。しかし、何れの場合
も交換の度に再利用不可能な廃品が発生する。このこと
は資源の再利用という観点から好ましいこととは言え
ず、ユーザーのみならず記録ヘッド及びインクカートリ
ッジを製造する側の環境及び資源保護という観点からも
好ましくない。

【００１２】又、キャリッジの移動空間を小さくし、コ
ンパクトな装置を構成させる観点から、インクカートリ
ッジを小さくし、必要なときにインクを充填するピット
イン方式のインクジェットプリント方式も考案されてい
る。このピットイン方式ではインクカートリッジは使い
捨てではないが、インクが少なくなった場合、インクカ
ートリッジにインクを注入する操作が必要である。

【００１３】そこで、インクカートリッジの容器を廃棄
することなく、インクが消費された後、インクのみを再
充填（リフィル）可能な装置の提案がなされている。

【００１４】特開平７−６０９７９号公報には、図６に
示すようにスポンジ収納タンクタイプのインクカートリ
ッジの再生装置において、インク注入部を具備した回転
センター部１０１と該回転センター部１０１と連結され
該回転センター部１０１の回転と共に回転するインク通
路１０２を内部に有する回転体１０３より成り、前記回
転センター部１０１と回転体との間にインク通路が連通
するように複数個のカートリッジ１０４をチューブ１０
５を介して連結して遠心力によりインクを充填すること
を特徴とするインクカートリッジの再生装置が提案され
ている。

【００１５】又、特開平７−１３２６１３号公報には、
図７に示すようにインクカートリッジヘインクを補給す
るためのインクカートリッジ用リフィル装置において、
インク領域と空気領域とから成るインク容器とインク領
域と連通するインク供給手段と、空気領域に連通する大
気連通手段とから成り、又、インクカートリッジヘのイ
ンクの補給はインク自重によってなされ、更に大気連通
手段が補給されたインクの一部分によって塞がれること
によってインク供給が停止することを特徴とする提案が
なされている。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平７−６０９７９号公報に記載された提案には次のよ
うな欠点があった。

【００１７】（１）インクカートリッジをプリンタ本体
から外してインク注入を行う必要がある。 （２）インク注入装置自体が大掛かりとなるため、これ
をプリンタ本体に組み込むことが難しい。又、特開平７
−１３２６１３号公報に記載された提案には次のような
欠点があった。

【００１８】（３）針刺し場所によってはインクがうま
くインクタンク内のスポンジに吸収されず、自由インク
となって溢れ易くなる。 （４）インクの自重を利用してインクタンク内のスポン
ジにインクを吸収させるためな時間が掛かる。 （５）インクタンク内のスポンジ材等が針穴に詰まり、
インクが出にくくなることがある。

【００１９】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、高速且つ高品位な記録ができ
る記録装置に搭載されるインクカートリッジに迅速にイ
ンクの補給を行うことが可能なインク再注入方法及びそ
の方法を用いたインクジェットプリンタを提供すること
にある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、負圧部材として多孔質吸収体が充填され
ている多孔質吸収体収納タイプのインクカートリッジの
再生方法において、多孔質吸収体を圧縮した後でインク
を注入し、その後、多孔質吸収体を開放し、多孔質吸収
体の復元力を利用して該多孔質吸収体にインクを染み込
ませることを特徴とする。

【００２１】又、本発明は、負圧部材として多孔質吸収
体が充填されている多孔質吸収体収納タイプのインクカ
ートリッジの再生方法において、多孔質吸収体を圧縮し
た後でインクを注入し、その後、多孔質吸収体を開放
し、多孔質吸収体の復元力を利用して該多孔質吸収体に
インクを染み込ませるインク再注入装置を搭載してイン
クジェットプリンタを構成したことを特徴とする。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００２３】＜実施の形態１＞図１はインクカートリッ
ジ用インク再注入（リフィル）装置を搭載したインクジ
ェットプリンタの斜視図であり、同図において、１は印
刷前の用紙を保持する給紙トレイ、３はインクカートリ
ッジ２により印刷されて排紙された印刷物、４再注入用
インクタンクであり、この再注入インクタンク４の上端
にはリフィルインク調整用弁５が設置され、下端にはイ
ンク再注入兼多孔質吸収体圧縮用部材６が設置されてい
る。

【００２４】又、７はインク注入時の印字ヘッドからの
インク漏れを防ぐストッパー兼リフトであり、これはリ
フト上下用ギヤ８により上下に移動可能に構成されてい
る。尚、その他インクジェットプリンタを構成するため
に必要な本体カバー、操作パネル、プリンタ内部基盤、
各種モータ、ガイド等は図１には図示していない。

【００２５】ところで、インクカートリッジ用リフィル
装置によりインクの補給を受けることが可能なインクカ
ートリッジは、本実施の形態ではインクジェット記録装
置に着脱可能なインクカートリッジに関して例示する
が、これに限定されることなく各種のインクカートリッ
ジに適用可能である。又、、本実施の形態は単色につい
て述べているが、多色を有するカラーインクジェットプ
リンタに適用することも可能であり、この場合、プリン
タ奥行き方向に各色用のリフィル装置を有する構成にす
ること等が考えれる。

【００２６】図２はインクカートリッジ付近の拡大図で
あり、インクカートリッジは、インクジェット記録ヘッ
ド３５、インク吸収体として多孔質吸収体の１つである
スポンジ３３、インクカートリッジ３２及びインクリフ
ィル時にインク注入兼多孔質吸収体圧縮部材３７が通過
するための可動蓋３６から構成されている。又、可動蓋
３６とスポンジ３３との間には隙間（空気室）が形成さ
れている。

【００２７】次に、インクカートリッジ再注入（リフィ
ル）過程についてその動作を説明する。

【００２８】インクカートリッジ３２内のインクが不足
すると、インクカートリッジ３２は通常の待機場所に当
たるホームポジションの更に外側にあるインクリフィル
ポジションに移動する。インクカートリッジ３２は、イ
ンクリフィルポジションに移動した後、印字ヘッド側か
らのインク漏れを防ぐストッパー兼リフト７がインクカ
ートリッジ３２下部の印字ヘッドに密着し上方に移動す
る。このとき、リフト上下用ギヤ８によりストッパー兼
リフト７がインクカートリッジ３２を乗せた形で上方へ
移動するため、印字ヘッドからインクが漏れることはな
い。ストッパー兼リフト７が上昇するとともに、インク
注入兼スポンジ圧縮部材３７によりインクカートリッジ
３２内のスポンジ３３が圧縮される（図３）。スポンジ
３３が圧縮されるとインク注入過程に移る。

【００２９】先ず、リフィルタンク調整弁５が大気と連
通してインクが注入される。その後、インクセンサーか
らの信号によりインク注入量が適量になるとリフィルタ
ンク調整弁５が閉じ、インク注入は終了する。注入され
るインク量は、スポンジ３３圧縮後の体積とインクタン
ク容量に見合ったインク量を合わせた位置にインクセン
サーが来るようにインク注入兼スポンジ圧縮部材３７に
取り付けられており、インク注入兼スポンジ圧縮部材３
７上端のリフィル用インクタンクからのインク注入を制
御するため、インクタンクから注入したインクが溢れる
ことはない。尚、インクセンサーにはフォトダイオード
を利用した光学式検知のもの等が利用可能である。

【００３０】インクが規定量までインクタンク内に溜ま
るとインク注入は終了し、続いてインクカートリッジ３
２を乗せたストッパー兼リフト７は下降し、このときス
ポンジ３３に掛かっていた圧力は開放され、スポンジ３
３の復元力によりスポンジ３３自身の体積が復活すると
ともに、注入されたインクをスポンジ３３が吸収するこ
とになる。尚、スポンジ３３の弾性を補助して長期間の
使用を助けるためにもインクカートリッジ空気室内にス
ポンジ３３とインクカートリッジ３２上部を結ぶ形でバ
ネを設けても良い。

【００３１】而して、本実施の形態によれば、リフィル
装置の構成が簡素化でき、インクタンクを大きく設置で
きる効果がある。

【００３２】＜実施の形態２＞次に、本発明の実施の形
態２について説明する。

【００３３】本発明は、通常ピットイン方式と言われて
いるプリンタに対しても適用可能である。ピットイン方
式ではインクカートリッジには通常より容量の小さいイ
ンクタンクが設置され、インクが不足した場合、インク
を注入する方式を採っている。この場合、インクの注入
の過程が増えるが、インクタンクの移動空間を小さくす
ることができ、プリンタの小型化には最適な手段とな
る。又、トータルのランニングコストも低価格になると
いう利点もある。

【００３４】ピットイン方式に本発明を適用した形態を
図４に示す。

【００３５】ピットイン方式の場合、実施の形態１のよ
うにインク注入兼多孔質吸収体圧縮棒の上端にリフィル
用インク入れを接続するとプリンタが大きくなるだけで
なく、設計の自由度が制限されるため、インク注入兼多
孔質吸収体圧縮棒にインクリフィルチューブ２６を沿わ
せることによりリフィルインクタンク設計の自由度を増
すことが可能である。

【００３６】本実施の形態に係るインクジェットプリン
タにおいて、２１は印刷前の用紙を保持する給紙トレ
イ、２３はインクカートリッジ２２により印刷されて排
紙された印刷物、２４は再注入用インクタンクであり、
該再注入用インクタンク２４の内部にはインク供給系２
５が設けられている。

【００３７】上記インク供給系２５よりリフィルチュー
ブ２６が延び、その先端はインク注入兼多孔質吸収体圧
縮部材２７に設置されている。このインク注入兼多孔質
吸収体圧縮部材２７は、インク注入兼多孔質吸収体圧縮
部材上下移動用ギヤ２８により上下に移動可能になって
いる。

【００３８】尚、図４には示されていないが、インク注
入時ヘッドに密着して印字ヘッドからのインク漏れを防
ぐストッパーがインクリフィルポジションに設けられて
いる。又、その他インクジェットプリンタを構成するた
めに必要な本体カバー、操作パネル、プリンタ内部基
盤、各種モータ、ガイド等は図４には図示していない。

【００３９】インク注入量は実施の形態１と同じくイン
ク注入捧兼多孔質吸収体圧縮部材２７に設置されたイン
クセンサーにより決定され、再注入用インクタンク２４
内のインク供給部にフィードバックされて調整される。

【００４０】而して、本実施の形態によれば、インクカ
ートリッジ２２を小型化することができ、これに伴って
インク注入兼多孔質吸収体圧縮部材２７も小さくできる
ため、プリンタの構成を小型・コンパクト化することが
できる。

【００４１】＜実施の形態３＞次に、本発明の実施の形
態３について説明する。

【００４２】本実施の形態は、多孔質吸収体のインクを
含んでいる量により多孔質吸収体が圧縮される変位量が
異なることに着目し、多孔質吸収体を圧縮するときに掛
かる荷重を一定にし、多孔質吸収体に残っているインク
の量により多孔質吸収体の圧縮変位量を自動的に調節で
きるようにしたことを特徴とする。

【００４３】図５において、５１は印刷前の用紙を保持
する給紙トレイ、５３はインクカートリッジ５２により
印字されて排紙された印刷物、５４はリフィル用インク
タンク、５５はフロート、５６はインクリフィルチュー
ブ、５７は多孔質吸収体圧縮部材である。

【００４４】インクカートリッジ５２ヘのインク再注入
の必要性が生じた場合、インクカートリッジ５２はホー
ムポジションヘ移動し、インクカートリッジ５２自体が
上方に一定の力で移動し、多孔質吸収体圧縮部材５７に
よりインクカートリッジ５２内の多孔質吸収体が圧縮さ
れる。尚、ホームポジションにはヘッド側からのインク
漏れを防ぐストッパーが設置されている。

【００４５】インクを多量に含んだ多孔質吸収体は圧縮
されにくく、逆にインクを殆ど含まない多孔質吸収体は
圧縮され易くなることから、多孔質吸収体のインク残量
により多孔質吸収体の圧縮変位量は変化する。この性質
のため、常に一定荷重で多孔質吸収体を圧縮した場合、
インク残量に応じて多孔質吸収体の圧縮変位量、つまり
インク吸引力も変化し、延てはインク再注入量が自動的
に調整されることになる。

【００４６】又、再注入インクはこの場合、下方、つま
りヘッド側から多孔質吸収体の吸引力を利用して吸い上
げる形となる。このため、ホームポジションに設置され
ているインクストッパーはインク再注入路も兼ねる構造
となっている。インクリフィル用タンク５４にはリフィ
ルインクのリフィルインクタンク内液面位置を知るため
にフロート５５が設置されている。このフロート５５と
多孔質吸収体圧縮部材５７は連結されており、リフィル
用インク残量に応じて多孔質吸収体圧縮部材５７の位置
が調整される構造になっている。これは、ヘッド側から
のインクを吸引するときにリフイル用インクタンク５４
の水面とインクカートリッジ５２の位置関係を常に一定
としておくために行う。

【００４７】而して、本実施の形態によれば、インクカ
ートリッジ５２のインク残量に応じて自動的に適量のイ
ンクを再注入することができる。

【００４８】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、負圧部材として多孔質吸収体が充填されている
多孔質吸収体収納タイプのインクカートリッジの再生方
法において、多孔質吸収体を圧縮した後でインクを注入
し、その後、多孔質吸収体を開放し、多孔質吸収体の復
元力を利用して該多孔質吸収体にインクを染み込ませる
ようにしたため、高速且つ高品位な記録ができる記録装
置に搭載されるインクカートリッジに迅速にインクの補
給を行うことができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係るインクジェットプ
リンタの斜視図である。

【図２】本発明を実施した場合のインクカートリッジ周
辺拡大図である。

【図３】本発明を実施した場合のインクリフィル時のイ
ンクカートリッジ周辺拡大図である。

【図４】本発明の実施の形態２に係るインクジェットプ
リンタの斜視図である。

【図５】本発明の実施の形態３に係るインクジェットプ
リンタの斜視図である。

【図６】従来のインクカートリッジ再充填装置図であ
る。

【図７】従来のインクカートリッジ再充填装置図であ
る。

【符号の説明】

１，２１，５１ 給紙トレイ ２，２２，３２，５２ インクカートリッジ ４，２４，５４ 再注入用インクタンク ５ リフィルインク量調整弁 ６，２７，３７ インク再注入兼多孔質吸収体圧
縮部材 ７ ストッパー兼リフト ３３ スポンジ（多孔質吸収体） ３５ インクジェット記録ヘッド ３６ 可動蓋 ５５ フロート

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 負圧部材として多孔質吸収体が充填され
   ている多孔質吸収体収納タイプのインクカートリッジの
   再生方法において、多孔質吸収体を圧縮した後でインク
   を注入し、その後、多孔質吸収体を開放し、多孔質吸収
   体の復元力を利用して該多孔質吸収体にインクを染み込
   ませることを特徴とするインク再注入方法。
2. 【請求項２】 前記多孔質吸収体を圧縮する部材とイン
   ク注入用部材を兼用することを特徴とする請求項１記載
   のインク再注入方法。
3. 【請求項３】 インクジェットプリンタのインクカート
   リッジにインクを再注入する過程において、インクカー
   トリッジ内の多孔質吸収体を圧縮するときにインクカー
   トリッジを移動させることにより該インクカートリッジ
   内の多孔質吸収体をインク注入兼多孔質吸収体圧縮部材
   により圧縮することを特徴とする請求項１記載のインク
   再注入方法。
4. 【請求項４】 インクジェットプリンタのインクカート
   リッジにインクを再注入する過程において、インクカー
   トリッジ内の多孔質吸収体を圧縮するときにインク注入
   兼スポンジ圧縮部材を移動させることによりインクカー
   トリッジ内の多孔質吸収体を圧縮することを特徴とする
   請求項１記載のインク再注入方法。
5. 【請求項５】 負圧部材として多孔質吸収体が充填され
   ている多孔質吸収体収納タイプのインクカートリッジの
   再生方法において、多孔質吸収体を圧縮した後でインク
   を注入し、その後、多孔質吸収体を開放し、多孔質吸収
   体の復元力を利用して該多孔質吸収体にインクを染み込
   ませるインク再注入装置を搭載したことを特徴とするイ
   ンクジェットプリンタ。
6. 【請求項６】 前記多孔質吸収体を圧縮する部材とイン
   ク注入用部材を兼用とすることを特徴とする請求項５記
   載のインクジェットプリンタ。
7. 【請求項７】 インクカートリッジ内の多孔質吸収体上
   端とインクカートリッジとの間に多孔質吸収体の弾力性
   を維持するためにバネ等の弾性変形部材を設けたことを
   特徴とする請求項５記載のインクジェットプリンタ。