JP2006168275A - インクジェットカートリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】複数のインク貯留部とノズル列とを備えつつ、それらを連通させるインク流路の長さにバラツキがないインクジェットカートリッジを提供する。
【解決手段】複数のインク貯留部１３Ａ〜１３Ｄを備えたタンク部１１と、タンク部１１から供給されたインクが吐出される複数の吐出口からなるノズル列１７Ａ〜１７Ｄを備えたヘッド部１２とを有し、各インク貯留部１３Ａ〜１３Ｄに設けられたインク供給口１４Ａ〜１４Ｄがインク流路１５Ａ〜１５Ｄを介して所定のノズル列１７Ａ〜１７Ｄに連通されており、複数のインク貯留部１３Ａ〜１３Ｄがタンク部１１の内部空間をインク吐出方向に対して垂直な平面内で等分することによって形成され、かつ、複数のインク流路１５Ａ〜１５Ｄの長さが同一である。
【選択図】図１

Description

本発明は、インクジェット方式の記録装置に用いられるインクジェットカートリッジに関するものである。

インクジェット記録方式では、記録ヘッドに設けられた吐出口（ノズルと称されることもある）から被記録媒体に向けてインク滴を吐出することによって記録を実現する。記録ヘッドから吐出されるインクは、一般的には、記録ヘッドと一体または別体のインクタンク内に貯蔵される。インクタンク内に貯蔵されているインクは、該インクタンクに設けられているインク供給口を介して記録ヘッドに供給される。インクタンクが記録ヘッドと一体であるか別体であるかを問わず、インクタンク内には複数のインク貯留部（「インク・チャンバー」又は単に「チャンバー」と称されることもある）を設けることができ、カラー印刷を行なう場合には、少なくとも２つのインク貯留部が設けられていることが望ましい。但し、インク貯留部の数が増加すればする程、インクタンクや記録ヘッドのサイズを大きくする必要があるが、これらのサイズはそれが搭載される記録装置内のスペース上の制約を受ける。一方、インクタンクや記録ヘッドのサイズを大きくすることなくインク貯留部の数を増やすためには、各インク貯留部の体積を減少させなければならない。しかし、インク貯留部の体積を減少させることは、より頻繁なタンク交換を招くこととなる。

そこで、外国特許文献１等には、多チャンバー型インクジェット印刷ヘッドを使用することが示されており、そこでは、個々のインク・チャンバーが平行に整列されている。

また、外国特許文献２や外国特許文献３には、第１のチャンバーと該第１のチャンバーの側壁に沿って並列配置された複数のチャンバーとを備えた構成が示されている。これらの例では第１のチャンバーを対応するノズルの近傍に配置することにより、該チャンバーに対して並列配置された他の複数のチャンバーから供給されるインクの流路を比較的短く、かつ、簡単な構造とする構成が示されている。

米国特許第4,771,295号明細書 米国特許第5,926,195号明細書 米国特許第6,260,961号明細書

外国特許文献１等に示されている構成には次のような問題があった。即ち、インクタンクが３つ或いはそれ以上のインク・チャンバーを有しおり、それらインク・チャンバーが線形的に配置されている場合には、遠方のチャンバーからノズルまでのインク流路が相対的に長くなる。インク流路が長くなると、ゴミや気泡が存在し易くなり吐出不良や不吐出の発生率が高まる。また、長さが異なる複数のインク流路が混在すると、流路設計が複雑になるという問題も生じる。また、そうしたインク流路の全長がインクで満たされなければならないので、インクの無駄が多くなる。さらに、各インク流路の長さと形状が異なるので、インク流路内の流抵抗が不均一になるという問題もある。加えて、複数のインク・チャンバーの全てを並列配置させる構成は、記録ヘッドが非常に幅広で扱いにくいものとなるという結果を招く。

外国特許文献２、３に示されている構成には次のような問題があった。即ち、第１のチャンバーと比べて、並列配置された複数の他のチャンバーからノズルまでのインク流路はやはり長いものになってしまい、やはりインク流路の長さを均一にすることはできない。また、配置と流路設計が複雑になるという問題も外国特許文献１等に示されている構成と同様である。さらには、チャンバーが４つ以上になった場合には、ノズルから最も遠方にあるチャンバーとノズルとの間のインク流路が、第１のチャンバーとノズルとの間のインク流路に比べて非常に長いものになってしまい、ほとんど効果が無い。

本発明の目的は、複数のインク貯留部を有するインクタンクに関する上記課題を解決し、カートリッジのサイズをなるべく小さくすることとインク貯溜部の容積の最大化を実現するインクジェットカートリッジを提供するものである。

本発明のインクジェットカートリッジの一つは、複数のインク貯留部を備えたタンク部と、そのタンク部から供給されたインクが吐出される複数の吐出口からなるノズル列を複数列備えたヘッド部とを有し、各インク貯留部に設けられたインク供給口と所定のノズル列とがインク流路を介して連通されているインクジェットカートリッジであって、複数のインク貯留部の容積が同一であって、かつ、複数のインク流路の長さが同一であることを特徴とする。

本発明のインクジェットカートリッジの他の一つは、上記複数のインク流路の長さが同一であって、かつ、タンク部のインク吐出方向と垂直な断面内における中心に対して、ヘッド部のインク吐出方向と垂直な断面内における中心が偏倚して設けられていることを特徴とする。

本発明のインクジェットカートリッジでは、複数のインク貯留部がタンク部の内部空間をインク吐出方向に対して垂直な平面内で等分することによって形成されている。従って、一組のインク貯留部とノズル列との間の距離は短いが、他の一組のインク貯留部とノズル列との間の距離が長いというようなバラツキのないインクジェットカートリッジが実現される。

（実施形態１）
以下、本発明のインクジェットカートリッジの実施形態の一例について、図１（ａ）〜（ｃ）を参照しながら詳細に説明する。図１（ａ）は、本例のインクジェットカートリッジ１０Ａの縦断面図である。図１（ｂ）は、同図（ａ）のＡ−Ａ′線に沿った横断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ′線に沿った横断面図である。

図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、本例のインクジェットカートリッジ１０Ａは、一体に設けられたタンク部１１とヘッド部１２とから構成されている。タンク部１１は、４つのインク貯留部１３Ａ〜１３Ｄを備えている。具体的には、タンク部１１の内部空間をその中心からインクの吐出方向に対して垂直な平面内で４等分することによって、４つのインク貯留部１３Ａ〜１３Ｄが形成されている。ここで、タンク部１１の内部空間は、底面及び上面が正方形の直方体であり、これを４等分してなる各インク貯留部１３Ａ〜１３Ｄの横断面は合同な二等辺三角形となっている。さらに、各インク貯留部１３Ａ〜１３Ｄは、その深さも同一である。すなわち、各インク貯留部１３Ａ〜１３Ｄは、三次元的に合同な形状を有する。

各インク貯留部１３Ａ〜１３Ｄの下方には、インク供給口１４Ａ〜１４Ｄ及びインク流路１５Ａ〜１５Ｄが設けられており、各インク貯留部１３Ａ〜１３Ｄ内のインクは、対応するインク供給口１４Ａ〜１４Ｄ及びインク流路１５Ａ〜１５Ｄを通ってヘッド部１２に供給される。ここで、４つのインク供給口１４Ａ〜１４Ｄは、タンク部１１の中心Ｐを中心とする半径ｒ１の円周上に設けられている。また、各インク供給口１４Ａ〜１４Ｄの入口には、インク流路内１５Ａ〜１５Ｄへのゴミの侵入を防止するためのフィルター１６が設けられている。

ヘッド部１２には、上記のようにして供給されたインクが不図示の被記録媒体へ向けて吐出される複数の吐出口と、各吐出口からインクを吐出させるためのエネルギーを発生する吐出エネルギー発生素子（本例では電気熱変換素子）とが少なくとも設けられている。さらに具体的には、複数の吐出口は、各インク貯留部１３Ａ〜１３Ｄに対応して群をなしており、同一の群に属するノズルは一列に並べられてノズル列１７Ａ〜１７Ｄを形成している。すなわち、本例では、４つのインク貯留部１３Ａ〜１３Ｄに対して４本のノズル列１７Ａ〜１７Ｄがそれぞれ設けられ、各インク貯留部１３Ａ〜１３Ｄから供給されたインクは対応するノズル列１７Ａ〜１７Ｄを形成している各吐出口から吐出されるように構成されている。さらに、４つのノズル列１７Ａ〜１７Ｄは、中心Ｐを中心とする半径ｒ２（ｒ１＞ｒ２）の円周上に設けられている。すなわち、各インク供給口１４Ａ〜１４Ｄと各ノズル列１７Ａ〜１７Ｄとは、同心円上に設けられており、各インク供給口１４Ａ〜１４Ｄと対応するノズル列１７Ａ〜１７Ｄとの連通させている各インク流路１５Ａ〜１５Ｄは全て同一の長さを有し、かつ、その長さは非常に短いものとなっている。

以上の構成を有する本例のインクジェットカートリッジ１０Ａは、射出成型、圧縮成型、トランスファー成型、熱成型その他の任意の成形方法によって成型可能であるが、熱可塑性樹脂（エンジニアリングプラスチック）を材料として射出成形することが望ましい。もっとも、材料として適切な熱可塑性樹脂は特定の樹脂に限定されるものではない。しかし、材料の選定にあたっては、成型性以外に、温湿度変化に強いこと、何らかの方法で接着、熱・振動等による溶着が可能なこと、耐薬品性、耐インク性があること等の要求を考慮することが望ましい。これらの要求を満足する材料の一例としては、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、変性ポリフェニレンオキサイド（ＰＰＯ）、並びにそれらの混合物が挙げられる。また、熱可塑性樹脂は充填剤入りでも、充填剤なしでもよい。充填剤を用いる場合、その充填剤は、無機質の充填剤に限定されることはないが、ガラス或いはグラファイト（黒鉛）を一例として挙げることができる。

タンク部１１を構成しているインク貯留部１３Ａ〜１３Ｄ、インク供給口１４Ａ〜１４Ｄ及びインク流路１５Ａ〜１５Ｄは、全てを一体成形してもよく、一部を別に成形し、最終的に一体化させてもよい。

（実施形態２）
本発明のインクジェットカートリッジの実施形態の他例について図２（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。もっとも、図２（ａ）〜（ｃ）に示す本例のインクジェットカートリッジ１０Ｂは、実施形態１のインクジェットカーとリッジ１０Ａと基本構成を共通する。そこで、実施形態１のインクジェットカートリッジ１０Ａと同一の構成については図２（ａ）〜（ｃ）中に同一の符号を付して説明を省略する。

本例のインクジェットカートリッジ１０Ｂと実施形態１のインクジェットカートリッジ１０Ａとの相違点は、ノズル列１７Ａ〜１７Ｄの配置状態のみである。すなわち、図１（ａ）〜（ｃ）に示すインクジェットカートリッジ１０Ａでは、２つのノズル列１７Ｂ及び１７Ｄがこれらノズル列１７Ｂ、１７Ｄと平行な共通の直線上に配置され、他の２つのノズル列１７Ａ及び１７Ｃがこれらノズル列１７Ａ、１７Ｃと直交する共通の直線上に配置されている。これに対し、本例のインクジェットカートリッジ１０Ｂでは、ノズル列１７Ａ及び１７Ｂがこれらノズル列１７Ａ、１７Ｂと平行な共通の直線上に配置され、ノズル列１７Ｃ及び１７Ｄがこれらノズル列１７Ｃ、１７Ｄと平行な他の共通の直線上に配置されている。さらに、ノズル列１７Ｂ及び１７Ｃとノズル列１７Ａ及び１７Ｄとは平行に配置されている。但し、各インク供給口１４Ａ〜１４Ｄと各ノズル列１７Ａ〜１７Ｄとを連通させているインク流路１５Ａ〜１５Ｄの長さは全て同一であって、かつ、可能な限り短くなっている。

（実施形態３）
図３〜図５に本発明のインクジェットカートリッジの異なる実施形態を示す。各図（ａ）は、異なるインクジェットカートリッジ１０Ｃ〜１０Ｅの縦断面図である。各図（ｂ）は、各図（ａ）のＡ−Ａ′線に沿った横断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ′線に沿った横断面図である。

図３〜図５に示すインクジェットカートリッジ１０Ｃ〜１０Ｅは、共通の特徴を有し、かつ、その特徴は実施形態１のインクジェットカートリッジ１０Ａと同一である。すなわち、各インク貯留部に対応したインク供給口、インク流路及びノズル列が設けられ、それらインク供給口及びノズル列は同心円上に配置され、かつ、全てのインク流路の長さが同一とされている。

次に、インクジェットカートリッジ１０Ｃ〜１０Ｅの相違点について説明する。但し、既に説明した構成に関しては、各図中に同一の符号を付して説明を省略する。インクジェットカートリッジ１０Ｃ〜１０Ｅの相違点は、インク貯留部１３の数である。具体的には、図３に示すインクジェットカートリッジ１０Ｃは、６つのインク貯留部１３Ａ〜１３Ｆを有する。図４に示すインクジェットカートリッジ１０Ｄは、８つのインク貯留部１３Ａ〜１３Ｈを有する。図５に示すインクジェットカートリッジ１０Ｅは、３つのインク貯留部１３Ａ〜１３Ｃを有する。いずれのインクジェットカートリッジのインク貯留部もタンク部１１の内部空間をインクの吐出方向に対して垂直な平面内で等分（インクジェットカートリッジ１０Ｃでは６等分、インクジェットカートリッジ１０Ｄでは８等分、インクジェットカートリッジ１０Ｅでは３等分）することによって、上記の数のインク貯留部が形成されている。よって、各インクジェットカートリッジ１０Ｃ〜１０Ｅがそれぞれ備えるインク貯留部は、三次元的に合同な形状を有する。

（実施形態４）
本発明のインクジェットカートリッジの実施形態の他例を図６（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。本例のインクジェットカートリッジ１０Ｆは、実施形態１のインクジェットカートリッジ１０Ａと基本構成を共通する。そこで、実施形態１のインクジェットカートリッジ１０Ａと同一の構成については図５（ａ）〜（ｃ）に同一の符号を付して説明を省略する。

本例のインクジェットカートリッジ１０Ｆにおいてもタンク部１１の内部空間がインクの吐出方向に垂直な平面内でタンク部１１の外壁と平行な隔壁によって４等分され、４つのインク貯留部１３Ａ〜１３Ｄが形成されている。また、各インク供給口１４Ａ〜１４Ｄ及び各インク供給口に設けられたフィルター１６は、同心円上に配置されている。但し、ノズル列１７Ａ〜１７Ｄは同心円上に配置されていない。具体的には、４つのノズル列１７Ａ〜１７Ｄが互いに平行に配置されている。しかしながら、各インク供給口１４Ａ〜１４Ｄと各ノズル列１７Ａ〜１７Ｄとを連通させている各インク流路１５Ａ〜１５Ｄの長さは、他の実施形態のインクジェットカートリッジと同様に全て同一である。

（実施形態５）
本発明のインクジェットカートリッジの実施形態の他例を図７（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。本例のインクジェットカートリッジ１０Ｇは、実施形態４のインクジェットカートリッジ１０Ｆと同様に、タンク部１１の内部空間が該タンク部１１の外壁と平行な隔壁によって４等分され、４つのインク貯留部１３Ａ〜１３Ｄが形成されている。但し、本例のインクジェットカートリッジ１０Ｇでは、ヘッド部１２がタンク部１１の中心から所定距離だけオフセットされた位置に設けられている。具体的には、図７（ａ）に示すように、当該インクジェットヘッドカートリッジ１０Ｇを一般的なプリンターに搭載した際に、ヘッド部１２がタンク部１１の中心よりも被記録媒体の搬送方向上流側に位置するようにオフセットされている。これは、排紙ローラー３０によって搬送される被記録媒体３１は、紙押さえ３２を抜けてから排紙部３３に到達するまでのあいだ開放状態となるため、少しでも紙押さえ３２に近い位置にヘッド部１２が配置されるように考慮したものである。

これまで説明したインクジェットカートリッジと異なり、図７（ａ）〜（ｃ）に示す４つのインク貯留部１３Ａ〜１３Ｄの高さ（ｈ）、幅（ｗ）、奥行き（ｄ）の寸法は同一ではないが、各々の容積は等しくなる様に高さ（ｈ）、幅（ｗ）、奥行き（ｄ）の各寸法が設定されている。具体的には、インク貯留部１３Ａ〜１３Ｄの幅（ｗ）は共通であるが、インク貯留部１３Ａ及び１３Ｂの高さ（ｈ）はインク貯留部１３Ｃ及び１３Ｄに比べて低い。そこで、インク貯留部１３Ａ及び１３Ｂの奥行き（ｄ）をインク貯留部１３Ａ〜１３Ｄよりも大きくして、容積を同一としてある。

また、本例のインクジェットカートリッジ１０Ｇでは、各インク貯留部１３Ａ〜１３Ｄに設けられたインク供給口１４Ａ〜１４Ｄが同心円上に配置されておらず、かつ、ノズル列１７Ａ〜１７Ｄは平行に配置されている。しかしながら、ノズル列１７Ａ〜１７Ｄとインク供給口１４Ａ〜１４Ｄとの相対的な位置関係やインク流路１５Ａ〜１５Ｄの取り回し等を調整することによって、全てのインク流路１５Ａ〜１５Ｄの長さを３次元的に同じ長さとしてある。

（ａ）は、実施形態１のインクジェットカートリッジを示す縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ′線に沿った横断面図、（ｃ）は（ａ）中のＢ−Ｂ′線に沿った横断面図である。 （ａ）は、実施形態２のインクジェットカートリッジの示す縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ′線に沿った横断面図、（ｃ）は（ａ）中のＢ−Ｂ′線に沿った横断面図である。 （ａ）は、実施形態３のインクジェットカートリッジの一つを示す縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ′線に沿った横断面図、（ｃ）は（ａ）中のＢ−Ｂ′線に沿った横断面図である。 （ａ）は、実施形態３のインクジェットカートリッジの他の一つを示す縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ′線に沿った横断面図、（ｃ）は（ａ）中のＢ−Ｂ′線に沿った横断面図である。 実施形態３のインクジェットカートリッジの他の一つを示す横断面図である。 （ａ）は、実施形態４のインクジェットカートリッジを示す縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ′線に沿った横断面図、（ｃ）は（ａ）中のＢ−Ｂ′線に沿った横断面図である。 （ａ）は、実施形態５のインクジェットカートリッジを示す縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ′線に沿った横断面図、（ｃ）は（ａ）中のＢ−Ｂ′線に沿った横断面図である。

符号の説明

１０Ａ〜１０Ｇ インクジェットカートリッジ
１１ タンク部
１２ ヘッド部
１３Ａ〜１３Ｈ インク貯留部
１４Ａ〜１４Ｈ インク供給口
１５Ａ〜１５Ｈ インク流路
１６ フィルター
１７Ａ〜１７Ｈ ノズル列

Claims (7)

1. 複数のインク貯留部を備えたタンク部と、前記タンク部から供給されたインクが吐出される複数の吐出口からなるノズル列を複数列備えたヘッド部とを有し、各インク貯留部に設けられたインク供給口がインク流路を介して所定のノズル列に連通されているインクジェットカートリッジであって、
   前記複数のインク貯留部が前記タンク部の内部空間をインク吐出方向に対して垂直な平面内で等分することによって形成され、かつ、前記複数のインク流路の長さが同一であるインクジェットカートリッジ。
2. 前記複数のインク供給口及び前記インク流路の前記ノズル列側の端部がそれぞれ同心円上に配置されている請求項１記載のインクジェットカートリッジ。
3. インクを貯溜するタンク部と、前記タンク部から供給されたインクを吐出するヘッド部と、を備えるインクジェットカートリッジであって、
   前記タンク部は、インク吐出方向に対して垂直な平面内で、該タンク部の中心を通る２つの壁によって４つのインク貯溜部に分割されるとともに、該４つの貯溜部はそれぞれ前記ヘッド部にインクを供給するためのインク供給口を備え、
   前記ヘッド部は前記４つのインク貯溜部に対応するノズル列を備え、
   前記各ノズル列から前記各インク供給口を結ぶ４つのインク流路の長さが等しく、前記各ノズル列が平行に並んで設けられていることを特徴とするインクジェットカートリッジ。
4. インクを貯溜するタンク部と、前記タンク部から供給されたインクを吐出するヘッド部と、を備えるインクジェットカートリッジであって、
   前記タンク部は、インク吐出方向に対して垂直な平面内で、４つのインク貯溜部に分割されるとともに、該４つの貯溜部はそれぞれ前記ヘッド部にインクを供給するためのインク供給口を備え、
   前記ヘッド部は前記４つのインク貯溜部に対応するノズル列を備え、
   前記各ノズル列から前記各インク供給口を結ぶ４つのインク流路の長さが等しく、前記各ノズル列が前記タンク部の中心から偏倚して設けられていることを特徴とするインクジェットカートリッジ。
5. 前記４つのインク貯溜部の容積が互いに等しいことを特徴とする請求項４記載のインクジェットカートリッジ。
6. 前記４つのインク貯溜部を形成するためのタンク部内部の壁の交差部分が、前記タンク部の中心から前記各ノズル列が設けられている方向に偏倚していることを特徴とする請求項４又は請求項５記載のインクジェットカートリッジ。
7. 複数のインク貯留部を備えたタンク部と、前記タンク部から供給されたインクが吐出される複数の吐出口からなるノズル列を複数列備えたヘッド部とを有し、各インク貯留部に設けられたインク供給口と所定のノズル列とがインク流路を介して連通されているインクジェットカートリッジであって、
   前記複数のインク流路の長さが同一であって、かつ、前記タンク部のインク吐出方向と垂直な断面内における中心に対して前記ヘッド部のインク吐出方向と垂直な断面内における中心が偏倚して設けられることを特徴とするインクジェットカートリッジ。
   
   

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