JP2009045744A - インクカートリッジおよび印刷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で気泡によるインクの吐出不良を防止する。
【解決手段】印刷装置２にインクを供給するためのインクカートリッジ１において、以下の構成を採用する。このインクカートリッジ１は、印刷装置２のインク流路２８に接続されインクを印刷装置２に供給する接続部１２と インクを貯留するための貯留部１４と、貯留部１４から接続部１２にインクを流通させるインク流路１６と、を備える。そして、インク流路１６は、印刷装置２にインクカートリッジ１が取り付けられた状態において上側に位置する部位に凹部１８を有する。このような態様においては、凹部１８は、インクカートリッジ１が交換されるまでの間だけ、気泡を収容すればよい。このため、凹部１８に収容された空気が外部にあふれ出さないように、インクカートリッジ１を構成することができる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、インクを吐出して画像を印刷する技術に関する。

インクジェットプリンタにおいては、インク流路内に気泡が混入することによって、インクの吐出不良が生じることがある。より具体的には、ピエゾ素子などのインクを吐出する機構の部分、およびその下流側の流路に気泡が混入すると、インクを吐出しようとしても気泡が圧縮されるのみで、インクが吐出されなくなる可能性がある。

そのような問題を解決するため、特許文献１の技術においては、インクジェットヘッドの連通路４の内壁面に、それぞれ内側へ向かう凸部よりなる気泡トラップ部８が設けられている。そして、ノズル２から侵入した気泡１０は気泡トラップ部８の段差部８ｂによりとどめられ加圧室３の方向へ移動するのを阻止される。

特開平７−３１４６７０号公報

また、特許文献２のインクジェット式記録装置においては、記録ヘッドユニット３２の上流側フィルタ室５０ａの天井部分に、気泡トラップ用凹部６２が形成される。インクカートリッジ４２からのインクに異物や気泡が混入していると、この異物や気泡はフィルタ板５７によって通過が阻止されて上流側フィルタ室５０ａ内に残り、気泡は上記気泡トラップ用凹部６２内にトラップされる。

特開２０００−１７７１４４号公報

さらに、特許文献３の液滴吐出装置１においては、給液タンク１５２から機能液滴吐出ヘッド３１に延びる分岐給液チューブ２１１に、気泡トラップ２５１が設けられる。気泡トラップ２５１は、流入した機能液中の気泡をトラップして貯留する貯留部２５４を備えている。そして、エアー吸引ポンプ２５６を駆動して貯留部２５４内のエアーを排気口２５５から排気し、貯留部２５４の液位を調整できる。

特開２００４−１６７７６０号公報

しかし、特許文献１の技術においては、気泡が大きくなり、または多くなると気泡トラップ部８では加圧室３への気泡の移動を阻止できなくなる。また、特許文献２の技術においても、気泡トラップ用凹部６２内に蓄積される空気の量が多くなると、気泡トラップ用凹部６２から気泡が流出する。そして、特許文献３の技術においてはそのような問題は生じないが、措置の構成が複雑となる。

このような問題はインクジェットプリンタに限らず、液体を供給されてノズルから吐出する液体処理装置において広く生じうる。

本発明は、上記の課題の少なくとも一部を取り扱うためになされたものであり、簡易な構成で気泡による液体の吐出不良を防止することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様は、印刷装置にインクを供給するためのインクカートリッジにおいて、以下の構成を採用する。このインクカートリッジは、印刷装置のインク流路に接続され印刷装置にインクを供給する接続部と インクを貯留するための貯留部と、貯留部から接続部にインクを流通させるインク流路と、を備える。そして、インク流路を構成する構造は、インク流路の外周を形成する内面部であって、印刷装置にインクカートリッジが取り付けられた状態において上側に位置する部分に、凹部を有する。

このような態様においては、インク流路内の気泡は上側の凹部に収容される。そして、凹部は、インクカートリッジが交換されるまでの間だけ、気泡を収容できるだけの大きさとすればよい。このため、印刷装置側において気泡をトラップする態様とは異なり、凹部に収容された空気が凹部の容積を超えて外部にあふれ出さないように、装置（インクカートリッジ）を構成することができる。よって、簡易な構成で気泡によるインクの吐出不良を防止することができる。

なお、凹部の少なくとも一部は、印刷装置にインクカートリッジが取り付けられた状態において、接続部の上に位置する場所に設けられることが好ましい。

このような態様において、インクは下方の接続部に向かって流れるのに対して、インクよりも比重が軽い気泡は、上方に向かう。このため、凹部に収容されるべき気泡の流れと、印刷装置に供給されるべきインクの流れを、効果的に分離することができる。よって、このような態様においては、接続部から先（印刷装置）に気泡が流出する可能性が低い。

また、インク流路を構成する構造は、凹部の一部を構成する傾斜部であって、インク流路内において貯留部から接続部に向かうインクの流れの方向に沿って下流になるほど凹部の深さが深くなるように設けられる傾斜部を有することが好ましい。

このような態様とすれば、インクの流れに沿って運ばれる気泡を、傾斜部に沿って、効果的に凹部に誘導できる。なお、「インク流路内において貯留部から接続部に向かって流れるインクの流れの下流になるほど」という記載は、傾斜部の下方を実際にインクが流れることを意味するものではない。すなわち、「インク流路内において貯留部から接続部に向かって流れるインクの流れの下流になるほど」という記載は、インクの流れを使って傾斜部の形状を説明するという意図のみを有する記載である。

なお、インク流路を構成する構造は、内面部に、貯留部から接続部に向かう方向に伸びる溝部を有することが好ましい。

このような態様とすれば、気泡が成長してインク流路内の大部分を塞ぐ場合にも、溝部を介して貯留部から印刷装置にインクを供給できる。なお、「貯留部から接続部に向かう方向に伸びる」という記載は、溝部が伸びる方向を記述するためのものであり、溝部の両端がそれぞれ貯留部と貯留部とに達していることを意味するものではない。

また、本発明の一態様として、上記のインクカートリッジを交換可能に取り付けることができるカートリッジ取り付け部と、インクカートリッジからインクを供給されてインクを吐出するノズルを備える印刷ヘッドと、を有する印刷装置を採用することもできる。

なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、インクカートリッジ、そのインクカートリッジを備えた印刷装置、そのような印刷装置を備える印刷システム、さらには、所定の液体を収容する液体カートリッジ、その液体カートリッジを備えた液体供給装置、そのような液体供給装置を備える液体供給システム等の形態で実現することができる。

Ａ．第１実施例：
図１は、本発明の一実施態様であるインクカートリッジ１と、インクカートリッジ１が取り付けられるプリンタ２を示す図である。プリンタ２は、主走査方向ＭＳに沿って往復動するキャリッジ２２と、キャリッジに取り付けられている印刷ヘッド２４と、を備えている。

キャリッジ２２には、シアン、マゼンタ、イエロ、ライトシアン、ライトマゼンタ、ブラックのインクをそれぞれ格納しているインクカートリッジ１Ｃ，１Ｍ，１Ｙ，１Ｌｃ，１Ｌｍ，１Ｋを交換可能に取り付けることができる。なお、本明細書においては、インクカートリッジ１Ｃ，１Ｍ，１Ｙ，１Ｌｃ，１Ｌｍ，１Ｋを区別せずに記述する際には、「インクカートリッジ１」と表現する（図１の右上参照）。

キャリッジ２２の上面には、インクカートリッジ１Ｃ，１Ｍ，１Ｙ，１Ｌｃ，１Ｌｍ，１Ｋにそれぞれ挿入される６本のニードル２６が設けられている。これらのニードル２６には、各インクカートリッジ１Ｃ，１Ｍ，１Ｙ，１Ｌｃ，１Ｌｍ，１Ｋから供給されるインクを、対応するノズル列に供給するためのインク流路２８が設けられている。

印刷ヘッド２４は、キャリッジ２２の下面に設けられている。印刷ヘッド２４には、シアン、マゼンタ、イエロ、ライトシアン、ライトマゼンタ、ブラックのインクをそれぞれ吐出する６列のノズル列が設けられている。

図１の右上に、キャリッジ２２の上面に設けられたニードル２６と、キャリッジ２２の上面に取り付けられ、そのニードル２６が挿入されるインクカートリッジ１の断面図を示す。なお、図１の右上の断面図の断面は、図１の左下に示す図において、紙面に垂直であり、かつ上下方向の直線として投影される断面である（図１の左下においてＣ０−Ｃ０で示す）。図１の右上の図では、理解を容易にするために、キャリッジ２２の構成は破線で示す。

インクカートリッジ１は、ニードル２６を挿入されニードル２６のインク流路２８に接続される接続部１２と、インクを貯留するための貯留部１４と、貯留部１４から接続部１２にインクを流通させるインク流路１６と、を備える。

接続部１２は、貯留部１４およびインク流路１６に対して下方に設けられる。そして、図１に示すように、接続部１２には、下方からニードル２６が挿入される。なお、ここで、「下」とは、プリンタにインクカートリッジが取り付けられ、かつ、プリンタが水平面上に置かれた状態における「下」の向きを意味する。

接続部１２は、内面にパッキン１３を有している。このパッキン１３は、接続部１２とニードル２６との間を封止する。その結果、接続部１２にニードル２６が挿入された後に、インク流路１６から供給されるインクが接続部１２から外に漏れ出すことがない。なお、接続部１２にニードル２６が挿入される前は、接続部１２は、図示しないフィルムによって封止されている。このため接続部１２からインクが漏れ出すことはない。

貯留部１４は液体のインクを保持している。インクカートリッジ１がキャリッジ２２の上面に取り付けられ、印刷が開始されると、貯留部１４からインク流路１６および接続部１２を経て、プリンタ２のニードル２６のインク流路２８に液体のインクが供給される（図１において実線で示す矢印Ａｉ参照）。ノズルクリーニングのために印刷ヘッド２４のノズルからインクが吐出される場合も同様である。なお、技術内容の理解を容易にするため、図１においては、貯留部１４の詳細な構成は省略する。

インク流路１６の外周を構成する壁部１５（図１においてクロスハッチで示す）は、
インク流路１６の外周を形成する内壁１５ｉであって、プリンタ２にインクカートリッジ１が取り付けられた状態において上側に位置する部分に、凹部１８を有する。この凹部１８は、傾斜部１８ｓを有する。傾斜部１８ｓは、インク流路１６内において貯留部１４から接続部１２に向かって流れるインクの流れＡｉの下流になるほど、上方に向かって深くなる。この傾斜部１８ｓの一部は、図１に示すように、接続部１２の上方に位置する場所に設けられている。なお、ここで、「上」とは、プリンタにインクカートリッジが取り付けられ、かつ、プリンタが水平面上に置かれた状態における「上」の向きを意味する。

図２は、図１のＣ１−Ｃ１断面についてのインク流路１６の断面図である。インク流路１６は、略長方形の断面形状を有する。そして、インク流路１６は、内壁１５ｉを構成する長方形の各辺に、貯留部１４から接続部１２に向かうインクの流れの方向（図１において右から左に向かう方向）に沿って伸びる溝部１７を、２本づつ有する。すなわち、インク流路１６は、溝部１７を合計８本有する。それぞれの溝部１７は、図２に示すように、略長方形の断面形状を有する。なお、図１の右上に示されたインク流路１６の図は、図２のＣ２−Ｃ２断面についての断面図である。

インク流路１６内、および貯留部１４内のインクには、気泡が混入しうる。そのような気泡は、たとえば、フィルムを破ってニードル２６が接続部１２に挿入される際に混入しうる。また、貯留部１４内においてインクに溶けていたガスが、気体となって気泡を形成することもある。

インク流路１６内の気泡Ｂｂは、印刷ヘッド２４のノズルからインクが吐出されると、インクの流れ（矢印Ａｉ参照）によって、貯留部１４から接続部１２に向かって運ばれる（図１において破線で示す矢印Ａｂ参照）。気泡Ｂｂは、インクに比べて比重が軽いため、インク流路１６内の上側の内壁１５ｉ近傍において、接続部１２に向かって運ばれる。

インクは、インク流路１６の末端近傍で、インク流路１６から接続部１２に向かって下向きに流れる（図１において実線で示す矢印Ａｉ参照）。これに対して、インクよりも比重の軽い気泡Ｂｂは、インク流路１６の内壁１５ｉの上面に沿って流される。インク流路１６において、接続部１２の上方には凹部１８の傾斜部１８ｓが設けられている。このため、気泡Ｂｂは、凹部１８の傾斜部１８ｓに沿って上方に誘導され、凹部１８内に収容される。

気泡は、インクよりも比重が軽い。このため、インク流路１６において上部に設けられた凹部１８内にいったん収容された気泡Ｂｂは、その後、凹部１８外に出にくい。また、凹部１８は、接続部１２の上方であってインク流路１６の末端近傍に設けられている。このため、インク流路１６の途中に凹部が設けられている態様に比べて、凹部１８から気泡Ｂｂを引き出すインクの流れが生じにくい。よって、この点からも、いったん凹部１８内に収容された気泡Ｂｂは、その後、凹部１８外に出にくい。よって、第１実施例によれば、気泡が印刷装置内のインク吐出機構に侵入することによって生じるインクの吐出不良を、効果的に防止することができる。

また、インクカートリッジ１は、収容しているインクがなくなると、交換される。このため、インクカートリッジ１の交換の後には、気泡が収容されていない凹部１８が新たに提供される。よって、凹部１８を、インクカートリッジ１のインクを使い切るだけの間、気泡を収容できるだけの大きさに設ければ、従来技術のような凹部１８内に収容した空気が外部にあふれ出すという問題は生じない。また、収容した空気を外部に排出する機構を備える態様に比べて、簡易な構成とすることができる。

一方、気泡は通常、丸く形成される。このため、気泡Ｂｂがインク流路１６内において成長した場合にも、丸くなると考えられる（図２において破線で示したＢｂ参照）。一方、第１実施例のインク流路１６は、長方形の断面を有し、さらに、長方形の各辺には溝部１７を有している。このため、インク流路１６内において気泡が大きく成長しても、長方形の角の近傍、および溝部１７を通って、貯留部１４からプリンタ２のニードル２６（プリンタ２のインク流路２８）へとインクが供給されうる。すなわち、第１実施例によれば、インク流路１６内において気泡が成長した場合にもインクの流通が阻害されにくい。

Ｂ．第２実施例：
第１実施例においては、インク流路１６は、水平方向に形成され、その端部において接続部１２と接続されている。第２実施例においては、インク流路１６は、少なくとも接続部１２側の端部近傍においては、鉛直方向に沿って設けられる。第２実施例のインクカートリッジの他の点は、第１実施例のインクカートリッジと同じである。

図３は、第２実施例のインクカートリッジ１ｂのインク流路１６の端部近傍の断面図である。図３の上部には、正面断面図を示す。なお、図３上部の断面図の断面は、図１の左下に示す図において、紙面に平行な面である。一方、図３の下部には、図３の上部の図におけるＣ３−Ｃ３断面の断面図を示す。

インク流路１６は、接続部１２側の端部近傍の所定の範囲において、略円形の断面を有する（図３下部参照）。インク流路１６のうち、接続部１２側の端部近傍の所定の範囲に含まれる部分を図３においてインク流路１６ｂとして示す。

接続部１２の内面は円形に構成される。このような構成とすることで、パッキン１３を円筒形に構成することができ、パッキン１３によるシールを容易に達成することができる。そして、インク流路１６ｂの内面が接続部１２の内面と同じ円形であることで、接続部１２とインク流路１６ｂとを容易に製造できる。また、インク流路１６ｂ内にインクが滞留しにくい。

インク流路１６ｂは、略円形の断面を構成する内壁１５ｉｂの４カ所に、インクの流れの方向に沿った溝部１７ｂを有する。溝部１７ｂは、図３に示すように、それぞれ円弧状の断面形状の内壁を有する。なお、インク流路１６ｂの略円形の断面において、溝部１７ｂのうちの一つの位置を１２時の方向の位置であるとすると、他の溝部１７ｂは、それぞれ３時、６時、９時の方向の近傍の位置に設けられる。

インク流路１６ｂは略円形の断面を有する。このため、インク流路１６ｂ内で気泡が成長した場合には、インク流路１６ｂが気泡によってふさがれる可能性がある。しかし、第２実施例のインク流路１６ｂは溝部１７ｂを有する。このため、インク流路１６ｂ内において気泡が大きく成長しても、溝部１７ｂを通って貯留部１４からプリンタ２のニードル２６へとインクが供給されうる。すなわち、第２実施例によれば、インク流路１６ｂ内において気泡が成長した場合にもインクの流通が阻害されにくい。そして、インクが供給され続けている間に、気泡が何らかのきっかけでインク流路１６ｂを離れ、上部に設けられた凹部１８内に収容されることが期待できる。

Ｃ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

Ｃ１．変形例１：
第１実施例においては、凹部１８は傾斜部１８ｓを備えている。しかし、インクの流路に設けられる凹部は、傾斜部１８ｓを備えない態様とすることができる。また、第１実施例においては、凹部１８は、断面が略三角形の空間を構成している。しかし、インクの流路に設けられる凹部は、円形断面や四角形断面、さらに他の多角形断面を有する形状や、ドーム状、直方体状など、任意の形状とすることができる。

また、第１実施例においては、凹部１８は、インク流路１６の末端近傍に設けられている。しかし、凹部１８は、インク流路１６のインクの流れの方向に沿った任意の位置に設けることができる。ただし、凹部は、インク流路の外周を構成する構造のうち、カートリッジ１がプリンタに取り付けられた状態において上側に位置する部分に設けられていることが好ましい。

また、インクの流路に設けられる凹部は、少なくとも一部が印刷装置に接続される接続部の上方に設けられることが好ましい。なお、接続部の上方に位置しない凹部の他の一部は、接続部の上方に設けられる一部に対して、インクを貯留する貯留部に近い側に設けられてもよく、貯留部から遠い側に設けられてもよい。

Ｃ２．変形例２：
第１実施例においては、インク流路１６は長方形断面を有し、長方形の各辺に２本づつの溝部１７を有している。また、第２実施例においては、インク流路１６ｂは、略円形の断面を有し、１２時、３時、６時、９時の方向の近傍の位置に溝部１７ｂを有している。しかし、インク流路の形状ならびに溝部の位置および形状は、任意の形状、位置とすることができる。たとえば、略長方形の断面形状を有するインク流路において、略円弧状の断面形状の内壁を有する溝部を備える態様を採用することもできる。また、溝部は、上記実施例のようにインク流路の長手方向に沿ってまっすぐ伸びる形状以外に、インク流路の内壁に沿って蛇行する形状や、インク流路の内壁に沿って螺旋状に設けられる形状など、任意の形状とすることができる。

本発明の一実施態様であるインクカートリッジ１と、インクカートリッジ１が取り付けられるプリンタ２を示す図。 図１のＣ１−Ｃ１断面についてのインク流路１６の断面図。 第２実施例のインクカートリッジ１ｂのインク流路１６の端部近傍の断面図。

符号の説明

１，１ｂ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｙ，１Ｌｃ，１Ｌｍ，１Ｋ…インクカートリッジ
１ｂ…インクカートリッジ
２…プリンタ
１２…接続部
１３…パッキン
１４…貯留部
１５…インク流路の外周を構成する壁部
１６…インク流路
１６ｂ…インク流路のうちの端部近傍の部分
１７，１７ｂ…溝部
１８…凹部
１８ｓ…傾斜部
２２…キャリッジ
２４…印刷ヘッド
２６…ニードル
２８…ニードル内のインク流路
Ａｂ…気泡の流れを示す矢印
Ａｉ…インクの流れを示す矢印
Ｂｂ…気泡
ＭＳ…主走査方向

Claims (5)

1. 印刷装置にインクを供給するためのインクカートリッジであって、
   前記印刷装置のインク流路に接続され前記印刷装置に前記インクを供給する接続部と、
   前記インクを貯留するための貯留部と、
   前記貯留部から前記接続部に前記インクを流通させるインク流路と、を備え、
   前記インク流路を構成する構造は、前記インク流路の外周を形成する内面部であって、前記印刷装置に前記インクカートリッジが取り付けられた状態において上側に位置する部分に、凹部を有する、インクカートリッジ。
2. 請求項１記載のインクカートリッジであって、
   前記凹部の少なくとも一部は、前記印刷装置に前記インクカートリッジが取り付けられた状態において、前記接続部の上に位置する場所に設けられる、インクカートリッジ。
3. 請求項１または２に記載のインクカートリッジであって、
   前記インク流路を構成する前記構造は、前記凹部の一部を構成する傾斜部であって、前記インク流路内において前記貯留部から前記接続部に向かうインクの流れの方向に沿って下流になるほど前記凹部の深さが深くなるように設けられる傾斜部を有する、インクカートリッジ。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載のインクカートリッジであって、
   前記インク流路を構成する構造は、前記内面部に、前記貯留部から前記接続部に向かう方向に伸びる溝部を有する、インクカートリッジ。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載のインクカートリッジを交換可能に取り付けることができるカートリッジ取り付け部と、
   前記インクカートリッジからインクを供給されてインクを吐出するノズルを備える印刷ヘッドと、を有する印刷装置。

Images