JP2008012904A - インクカートリッジ、インクカートリッジ袋、インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安価で簡単な方法を用い、インクをほぼ完全に使い切りかつエアがインク供給系内に混入しないインクカートリッジやインクカートリッジ袋の構造を提供し、またこれらを用いて安定した記録が可能なインクジェット記録装置を提供する。
【解決手段】インクカートリッジ１でインクを全て使いきった状態（第１インク貯蔵室３内のインクがない）でインクカートリッジ１を交換のため取り外そうとした場合、第２インク貯蔵室４があるため、インクカートリッジ１を交換しようとする途中状態のときに、中空針５の針穴５ａから第２インク貯蔵室４内のインクがインク流路内の付圧により吸引されて入り込み、インク供給経路内の減圧状態を防ぐことができる。すなわち単純な構造で、エアがインク供給経路内に入ることがなく、インクカートリッジ１内のインクをほぼ最後まで使い切ることが可能となる。
【選択図】図３

Description

本発明は、交換可能なインクカートリッジまたはインクカートリッジ袋とこれを用いるインクジェット記録装置に関する。

この種のインクジェット記録装置には、インクカートリッジとヘッドが一体型のものや、インクタンク（ヘッドタンク、サブタンクとも言う）をヘッドに接続する形態としてインクカートリッジとヘッドを分かれた構成にするものがある。

インクカートリッジとヘッドが一体型のインクジェット記録装置１０は、図１に概念的に示すように、箱状の記録ヘッド１１の下面に記録素子基板を設け、また記録ヘッド１１上には種々の色のインク（例えば、ブラック（以下、ｋ）、シアン（同ｃ）、マゼンタ（同ｍ）、イエロー（同ｙ））を収容したインクタンク１２ｋ、１２ｃ、１２ｍ、１２ｙを搭載して構成してある。なお図中１３はスキャナ、１４は搬送装置、１５は給紙トレイ、１６は記録ヘッド１１のガイドバーである。

このようなインクカートリッジとヘッドが一体型のインクジェット記録装置におけるインクの流れとしては、例えばブラックのインク用のインクタンク１２ｋ内のインクはそのインク供給口及びジョイントを介して記録ヘッド１１内に供給され、記録ヘッド１１内のインク流路を介して図示しない記録素子基板のインク供給口に供給される。

次にインクカートリッジとヘッドが別々のインクジェット記録装置２０は、図２に概念的に示すように、種々の色のインク（図１の例と同様に、ブラック（ｋ）、シアン（ｃ）、マゼンタ（ｍ）、イエロー（ｙ）とする）を収容したインクカートリッジ２１ｋ、２１ｃ、２１ｍ、２１ｙを装置本体の下部に設け、インクを収容するインクタンク（サブタンク）２２ｋ、２２ｃ、２２ｍ、２２ｙを記録ヘッド１１上に搭載して構成してある。図示しないが、インクカートリッジ２１ｋ、２１ｃ、２１ｍ、２１ｙがセットされるインクジェット記録装置２０の本体側には先端が先鋭な形状のインク供給針（中空針）が設けられており、このインク供給針がインクカートリッジに刺さって接続される構成となっている。インク供給針の他端には可撓性インク供給チューブ１７が接続されており、この可撓性インク供給チューブ１７を介してインクタンク２２へインクが供給されるようになっている。なお、図１の例と同様の部分には同一の符号を付してある。

インクジェット記録装置においては、インクカートリッジ内のインクがなくなった状態で印字動作を行うと、所望の印字品質が得られないだけでなく、特にサーマル方式の記録ヘッドでは記録ヘッドが故障する不具合が発生する。また、インクがインクカートリッジにない状態でインクを供給しようとすると、インク供給経路途中またはカートリッジ内部に減圧状態を発生させ、その後カートリッジを交換した際にエアを供給系に巻き込んでしまう不具合も発生する。

したがって、インクジェット記録装置においては、以上のような不具合を回避するためにインクカートリッジ内のインクがなくなった状態（インクエンド状態とも言う）を検出する必要がある。

これまでにインクカートリッジ内部のインクの残量を把握する目的で、数多くの提案がなされている。特許文献１には、インク残量を把握する方法として、電極ピンを用いてインクカートリッジ内のインクの残量を検知する方法が開示されている。また特許文献２には、光学的にインク残量を検出する方法が開示されている。どちらの方法に関してもインクカートリッジ内部のインク残量を把握するために新たな装置をインクカートリッジの装備としているため、インクカートリッジが複雑で高価になってしまう。

インク残量を把握する方法には、吐出したインクを計算で求める方法もあるが、この方法の場合、吐出量がばらつくため、実インク消費量と想定したインク消費量に差ができてしまう。またエア混入を回避するためには、ばらつきを加味した分量を残すこととなってしまう。

またなお特許文献３には、カートリッジ内部にエアを収集する領域を有したカートリッジが開示されている。そして特許文献４には、インクカートリッジ内部にインク袋が２つ用いられているものが開示されているが、双方ともインク袋を完全に使い切ってインク送液経路内の負圧が大きい状態でインクカートリッジを引き抜くと、インク送液経路内にエアが混入してしまうという問題がある。また特許文献３では、カートリッジに混入したエアの除去方法が記載されているが、その方法を採用すると、インクカートリッジの構造が複雑で高価になってしまう。

特願平８−６４５号公報 特願２００３−１９３３４０号公報 特願平１１−１８２７５９号公報 特願平４−１８３１１６号公報

上述のようなどちらのタイプのインクジェットプリンタにおいても、インクカートリッジ内のインクを全て使い切ることが望ましい。しかしながら、インクを最後まで使い切り、インクがなくなったらすぐにインクエンドを判断することは難しい。逆に、インクを使い切った後、数秒後に判断できた場合では、インク送液方法によっては、インク送液経路途中に減圧状態を発生させてしまう。この状態のまま、インクカートリッジを交換すると、インク供給経路内、さらにはヘッドタンクにまでエアが混入してしまう。エアが混入すると、インクジェット記録装置において吐出不良等の悪影響がでてしまう。

そして、インクを全て使いきった状態のインクカートリッジあるいはインクカートリッジ袋を使用し続けてインク送液を行おうとすると、インクカートリッジあるいはインクカートリッジ袋内にインクがない状態でインクを送液しようとすることになるので、インクカートリッジあるいはインクカートリッジ袋の内部が減圧されてしまい、この状態でインクカートリッジあるいはインクカートリッジ袋を取り外すと、減圧状態のままインクを吸い出すための中空針が大気に触れるので、針穴から外部からのエアが供給経路内に流入してしまう。

本発明は、上述のようなインクカートリッジあるいはインクカートリッジ袋を使用したインク送液に関する問題点にかんがみてなしたもので、インクカートリッジあるいはインクカートリッジ袋を交換しようと引き抜いた時にインク送液経路内にエアが混入することを防ぎ、インクをほぼ全て使い切るという目的を達成し得るインクカートリッジ、インクカートリッジ袋、インクジェット記録装置を提供することを目的とする。

このため、本発明の請求項１に係るインクカートリッジは、インクジェット記録ヘッドに対しインクを供給するインクカートリッジであって、内部にインクを貯蔵するインク室を二つ有し、一つを主室とし、他の一つを副室としてなり、該主室に対して前記副室が隣接し、前記主室からインクを吸い出して前記ヘッドへ供給するためのインク供給針が前記副室を貫通し、少なくとも該インク供給針の針穴が前記主室に達し、該主室内のインクを前記針穴から吸い出し、インクの供給路を介して前記ヘッドに対して供給可能とし、かつ前記インク供給針を前記主室内から引き抜く際には前記針穴が前記副室を通過して該副室内のインクを吸い出し可能とすることを特徴とする。

同請求項２に係るものは、請求項１のインクカートリッジにおいて、前記副室が、内部のインクが吸い出されるとつぶれた形態に変化するものであることを特徴とする。

同請求項３に係るものは、請求項１または２のインクカートリッジにおいて、前記副室は、少なくとも一部が前記主室内に位置することを特徴とする。

同請求項４に係るものは、請求項１または２のインクカートリッジにおいて、前記副室が前記主室に連通可能であることを特徴とする。

同請求項５に係るものは、請求項１から４のいずれかに記載のインクカートリッジにおいて、前記インク供給針の前記針穴が、前記主室と前記副室から同時にはインクを吸い出せないものであることを特徴とする。

同請求項６に係るものは、請求項１から５のいずれかに記載のインクカートリッジにおいて、前記副室を複数備え、前記針穴が全副室を通過してこれら副室内のインクを吸い出し可能なこと特徴とする。

同請求項７に係るインクカートリッジ袋は、インクジェット記録ヘッドに対しインクを供給するインクカートリッジ袋であって、該インク袋内部にインクを貯蔵するインク室を二つ有し、一つを主室とし、他を副室としてなり、該主室に対して前記副室が隣接し、前記主室からインクを吸い出して前記ヘッドへ供給するためのインク供給針が前記副室を貫通し、該インク供給針の針穴が前記主室に達し、該主室内のインクを前記針穴から吸い出し、インクの供給路を介して前記ヘッドに対して供給可能とし、かつ前記インク供給針を前記主室内から引き抜く際には前記針穴が前記副室を通過して該副室内のインクを吸い出し可能としてなること特徴とする。

同請求項８に係るものは、請求項７のインクカートリッジ袋において、前記副室が、内部のインクが吸い出されるとつぶれた形態に変化するものであることを特徴とする。

同請求項９に係るものは、請求項７または８のインクカートリッジ袋において、前記副室は、少なくとも一部が前記主室内に位置することを特徴とする。

同請求項１０に係るものは、請求項７から９のいずれかのインクカートリッジ袋において、前記副室が前記主室に連通可能であることを特徴とする。

同請求項１１に係るものは、請求項７から１０のいずれかに記載のインクカートリッジ袋において、前記インク供給針の前記針穴が、前記主室と前記副室から同時にはインクを吸い出せないものであることを特徴とする。

請求項１２に係るものは、請求項７から１１のいずれかに記載のインクカートリッジにおいて、前記副室を複数備え、前記針穴が全副室を通過してこれら副室内のインクを吸い出し可能なこと特徴とする。

同請求項１３に係るインクジェット記録装置は、請求項１から１２のいずれかに記載のインクカートリッジまたはインクカートリッジ袋を用いたことを特徴とする。

本発明は、単純な構造で、エアが供給経路内に入ることがなく、インクをほぼ最後まで使い切ることが可能なインクカートリッジ、インクカートリッジ袋、インクジェット記録装置を提供できるという効果を奏する。

以下本発明を実施するための最良の形態を、図に示す実施例を参照して説明する。

本発明の実施例１に係るインクカートリッジあるいはインクカートリッジ袋（以下、特に必要がなければ、いずれも単にインクカートリッジと言う。）１は、図３（Ａ）に示すように、内部にインク２を貯蔵する室として、主たる貯蔵室である第１インク貯蔵室３と、その内部に副たる貯蔵室である第２インク貯蔵室４を隣接させて有する。このインクカートリッジもしくは、インクカートリッジ袋を構成する材質はインク保存性の観点から、透湿性、透気性が低いものが望ましい。もちろん、副室を形成する材質も透湿性、透気性共に低いものが望ましい。なお両貯蔵室３、４には、適宜の方法で所望の色で同色のインクを充填あるいは収容しておくものとする。

また副たる貯蔵室である第２インク貯蔵室４は、図示の実施例ではほとんど全体が第１インク貯蔵室３内に含まれているが、後述する中空針５の挿入面は外部に露出しており、直接に中空針５の挿入が行えるように配置する。また第２インク貯蔵室４の個数はもちろん１個には限定されないが、複数個設ける場合には、最も外側に位置する第２インク貯蔵室４が上述したように中空針５の挿入面が外部へ一部であっても露出していることが望ましく、また中空針５を挿入する際に中空針５の挿入方向に沿って図３（Ｂ）のように直列的に並んでいる必要がある。また少なくとも第２インク貯蔵室４は、内部にインク２がなくなった場合にはつぶれてしまう構造であることが望ましい。材料としては、内側の接液層の材質としてポリプロピレンあるいはポリエチレン、中間の弾性率支配層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）としておくことが望ましい。

そして図３（Ａ）に矢印６で示すようにインクの供給が行われ、ついに図４（Ａ）に示すように、インクカートリッジ１でインクを全て使いきった状態、すなわち第１インク貯蔵室３内のインク２がなくなってインクカートリッジ１交換のために取り外そうとした場合、第２インク貯蔵室４がないと、インクカートリッジ１内にインクがない状態なので、インクカートリッジ１の内部が減圧されてしまい、記録ヘッドに通じるインク流路内が減圧状態のままで引き抜かれた中空針５が大気に触れ、それによって針穴５ａを介して外部からエアがインク流路に流入してしまう。

ところが本実施例では、第２インク貯蔵室４があるため、インクカートリッジ１を交換しようとする途中状態（図４（Ｂ）参照）のときに、矢印７で示すように、中空針５の針穴５ａから第２インク貯蔵室４内のインクがインク流路内の負圧により吸引されて入り込み、インク供給路内の減圧状態を解消してインク供給経路内へのエアの流入を防ぐことができる。すなわちこのような単純な構造で、エアがインク供給経路内に入ることがなく、インクカートリッジ１内のインクをほぼ最後まで使い切ることが可能となる。なお、この実施例では少なくとも第２インク貯蔵室４の外部へ露出していて中空針５を刺す面を構成する部材は、中空針５を抜いた後には塞がって、第２インク貯蔵室４のみならず第１インク貯蔵室３内をも外気から遮断できる材料とすることが望ましい。第２インク貯蔵室４と第１インク貯蔵室３の境をなす面についても同様であり、そうすれば中空針５が刺さっていない場合には、第１インク貯蔵室３と第２インク貯蔵室４とを分離状態にしておける。

図５は第２インク貯蔵室４を第１インク貯蔵室３の外側に隣接させて連結した実施例を示す。この実施例では、第２インク貯蔵室４の第１インク貯蔵室３側の面が第１インク貯蔵室３の側面に密着しており、その反対側の面から中空針５を通し得るように構成する必要がある。この実施例でも、第２インク貯蔵室４があるため、インクカートリッジ１の交換時に、中空針５の針穴５ａから第２インク貯蔵室４内のインクがインク流路内の負圧により吸引されて入り込み、インク供給経路内へのエアの流入を防ぐことができ、エアがインク供給経路内に入ることがなく、インクカートリッジ１内のインクをほぼ最後まで使い切ることが可能となる。なお、中空針５の針穴５ａから第２インク貯蔵室４内のインクを吸引する状態は、第２インク貯蔵室４が第１インク貯蔵室３の内にあるか、外にあるかの違いだけで、図４（Ｂ）と同じであるので、図示は省略する。なお、この実施例では、第１インク貯蔵室３と第２インク貯蔵室４ともに、中空針５を抜いた後には塞がって、外気から遮断できる材料とすることが望まれる。

図６は上述してきた本発明に係るインクカートリッジを使用可能なインクジェット記録装置の一例として、インクカートリッジとサブタンクが分かれているインクジェットプリンタを示す斜視図である。図中３０はインクジェットプリンタ、３１は給紙部、３２は排紙部、３３は装置本体、３４は開閉カバー、３５は表示部、３６はインクカートリッジ収納部、３７はその開閉扉であり、そしてインクカートリッジ収納部３６内には４色インクカートリッジ１が着脱可能に収納してあり、図示しないが、インクカートリッジ収納部３６の奥にある中空針でインクカートリッジ内部のインクをインク供給チューブを介してヘッドに供給するようになっている。もちろん本発明は、インクカートリッジとヘッドが一体型のインクジェット記録装置であっても、インクカートリッジを着脱交換するタイプのものには適用可能である。

サブタンク無しのインクカートリッジの例を示す断面図 サブタンクとインクカートリッジの構成の例を示す断面図 本発明の実施例１に係るインクカートリッジの断面図 本発明の実施例２に係るインクカートリッジの断面図 本発明の実施例３に係るインクカートリッジの断面図 本発明に係るインクカートリッジの使用対象となるインクジェット記録装置の一例を示す斜視図

符号の説明

１：インクカートリッジ（あるいはインクカートリッジ袋）
２：インク
３：第１インク貯蔵室
４：第２インク貯蔵室
５：中空針
５ａ：中空針の針穴
６、７：インクの流れ
１０：インクジェット記録装置
１１：記録ヘッド
１２ｋ、１２ｃ、１２ｍ、１２ｙ：インクタンク
１３：スキャナ
１４：搬送装置
１５：給紙トレイ
１６：記録ヘッドのガイドバー
１７：インク供給チューブ
２０：インクジェット記録装置
２１ｋ、２１ｃ、２１ｍ、２１ｙ：インクカートリッジ
２２：インクタンク
３０：インクジェットプリンタ
３１：給紙部
３２：排紙部
３３：装置本体
３４：開閉カバー
３５：表示部
３６：インクカートリッジ収納部
３７：インクカートリッジ収納部の開閉扉

Claims (13)

1. インクジェット記録ヘッドに対しインクを供給するインクカートリッジであって、内部にインクを貯蔵するインク室を二つ有し、一つを主室とし、他の一つを副室としてなり、該主室に対して前記副室が隣接し、前記主室からインクを吸い出して前記ヘッドへ供給するためのインク供給針が前記副室を貫通し、少なくとも該インク供給針の針穴が前記主室に達し、該主室内のインクを前記針穴から吸い出し、インクの供給路を介して前記ヘッドに対して供給可能とし、かつ前記インク供給針を前記主室内から引き抜く際には前記針穴が前記副室を通過して該副室内のインクを吸い出し可能とすることを特徴とするインクカートリッジ。
2. 請求項１のインクカートリッジにおいて、前記副室が、内部のインクが吸い出されるとつぶれた形態に変化するものであることを特徴とするインクカートリッジ。
3. 請求項１または２のインクカートリッジにおいて、前記副室は、少なくとも一部が前記主室内に位置することを特徴とするインクカートリッジ。
4. 請求項１または２のインクカートリッジにおいて、前記副室が前記主室に連通可能であることを特徴とするインクカートリッジ。
5. 請求項１から４のいずれかに記載のインクカートリッジにおいて、前記インク供給針の前記針穴が、前記主室と前記副室から同時にはインクを吸い出せないものであることを特徴とするインクカートリッジ。
6. 請求項１から５のいずれかに記載のインクカートリッジにおいて、前記副室を複数備え、前記針穴が全副室を通過してこれら副室内のインクを吸い出し可能なこと特徴とするインクカートリッジ。
7. インクジェット記録ヘッドに対しインクを供給するインクカートリッジ袋であって、該インク袋内部にインクを貯蔵するインク室を二つ有し、一つを主室とし、他を副室としてなり、該主室に対して前記副室が隣接し、前記主室からインクを吸い出して前記ヘッドへ供給するためのインク供給針が前記副室を貫通し、該インク供給針の針穴が前記主室に達し、該主室内のインクを前記針穴から吸い出し、インクの供給路を介して前記ヘッドに対して供給可能とし、かつ前記インク供給針を前記主室内から引き抜く際には前記針穴が前記副室を通過して該副室内のインクを吸い出し可能としてなること特徴とするインクカートリッジ袋。
8. 請求項７のインクカートリッジ袋において、前記副室が、内部のインクが吸い出されるとつぶれた形態に変化するものであることを特徴とするインクカートリッジ袋。
9. 請求項７または８のインクカートリッジ袋において、前記副室は、少なくとも一部が前記主室内に位置することを特徴とするインクカートリッジ袋。
10. 請求項７から９のいずれかのインクカートリッジ袋において、前記副室が前記主室に連通可能であることを特徴とするインクカートリッジ袋。
11. 請求項７から１０のいずれかに記載のインクカートリッジ袋において、前記インク供給針の前記針穴が、前記主室と前記副室から同時にはインクを吸い出せないものであることを特徴とするインクカートリッジ袋。
12. 請求項７から１１のいずれかに記載のインクカートリッジにおいて、前記副室を複数備え、前記針穴が全副室を通過してこれら副室内のインクを吸い出し可能なこと特徴とするインクカートリッジ袋。
13. 請求項１から１２のいずれかに記載のインクカートリッジまたはインクカートリッジ袋を用いたことを特徴とするインクジェット記録装置。