JP2519053B2 - インクカ−トリツジ - Google Patents

インクカ−トリツジ

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/17Ink jet characterised by ink handling
    • B41J2/175Ink supply systems ; Circuit parts therefor
    • B41J2/17503Ink cartridges
    • B41J2/17513Inner structure

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  • Ink Jet (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、インクジェット記録装置などにおける記録
媒質としてのインクを貯蔵するタンクを形成するインク
カートリッジに関する。
〔従来の技術〕
インクジェット記録装置は、インクタンクから記録ヘ
ッドへインクを供給するとともに、該記録ヘッドに設け
た複数のインク吐出口から成るドット形成手段を記録情
報に基いて駆動することにより、飛翔的インク滴を形成
しこれをシート(用紙等の記録媒体)に付着させて記録
するものである。
このインクジェット記録装置の特徴として、高速記録
が可能であること、ノンインパクト式であるため静かで
あること、記録画像の品質が高く種々のシートに容易に
記録できること、並びに、カラー化が容易であることな
どを挙げることができる。
このため、インクジェット記録方式の応用分野はます
ます拡大していくものと考えられ、例えば、現在のスタ
ンドアローン(据置式)の装置から携帯性のある装置へ
とその要求仕様も多岐にわたっていくものと考えられ
る。
インクジェット記録装置は、その方式によって、コン
ティニュアス方式とドロップオンデマンド(DOD)方式
の2種類に大別することができる。
前記コンティニュアス方式は、記録命令の有無にかか
わらず常時インク滴を形成し、その飛翔経路中にてイン
ク滴に荷電し、画像記録に必要なものと不要なものとを
選択し、必要なインク滴のみを記録シートを到達せしめ
て記録する方式である。この場合、不要なインク滴は回
収システムによって回収され再度利用される。
このコンティニュアス方式はその構成が非常に複雑で
ある。
一方、前記DOD方式は、記録命令に従って必要な時に
のみインク滴を形成して記録シートに付着させるもので
ある。
このDOD方式は、コンティニュアス方式に比べ、その
構成が簡単であり、インク滴形成システムがシンプルで
済みインク回収系が不要である。また、常にインク滴を
形成する必要がないのでエネルギーも少なくて済む。
さらに、DOD方式は、上記の各メリットに加え、メイ
ンテナンスが容易である等のメリットもあるので、低価
格モデルから比較的高級なものまで広く適用されてお
り、インクジェット記録装置の主流になりつつある。
ところで、このDOD方式のインクジェット記録装置に
おいて、インク吐出特性を充分に発揮させるためにはイ
ンク吐出口内のメニスカスの状態を若干の負圧状態に保
っておく必要があり、そのためには記録装置内でのヘッ
ドとインクカートリッジ(インクタンク)との位置関係
を所定範囲内に制限する必要があり、インクカートリッ
ジは通常記録ヘッドよりも低い位置に設置されることに
なる。
第2図はインクジェット記録装置の模式的断面図であ
る。
第2図において、1は記録ヘッド(インクジェットヘ
ッド)、2はインクタンクを形成するインクカートリッ
ジ、3はバッファ室やチューブなどから成るインク供給
系、4は被記録体である記録シート、5はプラテンであ
り、前記記録ヘッドは、不図示のキャリッジ等によって
記録シート4に沿って往復動し、その動きに同期して画
像データに基いて駆動されることにより、該記録シート
に画像や文字などが記録される。
第3図は第2図のようなシステムにおいて使用される
インクカートリッジを例示する。
第3図において、6は袋状のインク溜まりを形成する
可撓性部材、7は可撓性部材6を収納するカートリッジ
のケース、8はインク供給などのインク供給系3(第2
図)が接続されるジョイント部、9はインクをそれぞれ
示す。
第3図のインクカートリッジでは、インクを貯える部
分が可撓性の袋体6で作られ、該袋体6内のインク9は
常に大気圧と同等の圧力レベルに保たれるよう構成され
ている。これにより、記録ヘッド1(第2図)内には水
頭差Hの負圧が生じている。
この場合、袋体6内が満杯のときと空に近いときと
で、インク供給系に水頭差が生じないよう、インクカー
トリッジ2として第3図に示すような平板状またはこれ
に近い形状のものを使用することが多かった。
以上のようなインクジェットヘッドとインクタンク
(インクカートリッジ)との位置関係の制限があるた
め、従来技術では、例えば何にでも記録できるというイ
ンクジェット記録方式の利点を活かして携帯式の装置を
設計しようとしても、要求仕様に合致した構成のものを
設計することが困難または不可能になるという問題があ
った。
一例として、筆やペンあるいは刷毛を使う要領で記録
する平面記録用の携帯用プリンタなどを設計しようとし
ても、インクカートリッジをヘッドより下方に配置せね
ばならないという制限から、かかる新しいタイプのプリ
ンタの設計が不可能もしくは非常に困難であった。
また、前述のような配置上の制限があるため、スペー
ス効率が低く装置の小型化も不自由であった。
〔目的〕
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決でき、
装置内での配置上の制限をなくすことが可能であり、装
置の設計の自由度の向上並びに新しい機種など応用範囲
の拡大を可能とするインクカートリッジを提供すること
である。
〔目的達成のための手段〕
本発明は、インク供給口を備えたケースと、該ケース
内に配された吸収性インク保持部材とを有し、該吸収性
インク保持部材にインクを保持させた状態で前記インク
供給口を重力方向下向きにして記録装置本体に配設され
て使用されるインクカートリッジにおいて、前記吸収性
インク保持部材は、前記インク供給口に向かう方向に関
して相対的に下方部分より上方部分の方が大きいインク
保持力を有する構成とすることにより、上記目的を達成
するものである。
〔実施例〕
以下、第1図および第4図〜第6図を参照して本発明
を具体的に説明する。
第1図は本発明によるインクカートリッジの第1実施
例を示す。
第1図において、10は多孔質部材から成る吸収性イン
ク保持部材を、11は外装部材を、12は内部のインクを大
気圧状態にするための開口部、8はインク供給モジュー
ル3(第2図)を接続するためのジョイント部である。
前記インク保持部材10は、配設状態において、重力方
向に下方より上方の方が大きいインク保持力を有するよ
う構成されており、図示の多孔質部材10の場合は、その
空孔率または空孔の大きさを重力方向すなわち第1図の
上下方向に変化させることにより、上部の方がより強い
毛細力を発生するよう構成されている。
前記ジョイント部8にはカートリッジ内のインクの重
さ(水頭)による圧力Pが生じており、従来のインク保
持部材10を含まないカートリッジ(タンク)ではこの圧
力Pがそのままインク供給系内に作用していた。このた
め、記録ヘッド1(第2図)に対して前記圧力Pが加わ
ることになり、インク吐出特性を良好に維持すべくこの
圧力Pを相殺するためには、記録ヘッドが若干の負圧に
なるよう該記録ヘッドをインクカートリッジ(インクタ
ンク)より下方に配置せねばならなかった。
第4図はペンや刷毛を使う要領で記録する平面記録用
の携帯用プリンタを例示する側面図であり、1は記録ヘ
ッドを、2はインクカートリッジを、8はインク供給系
を接続するジョイント部を、14は外装ケースをそれぞれ
示す。
そこで、従来のインクカートリッジを使用する場合
は、インクジェット記録方式の特徴を活かして直接被記
録体に書き込みを行うプリンタを設計するに際し、その
使い勝手や画像品質の確保(被記録体とヘッドとのギャ
ップが小さいほど好ましい)等を考慮して第4図のよう
な構成にしようとしても、インクカートリッジ2を記録
ヘッド1より下方へ配置することによる圧力差を期待す
ることができず、逆に記録ヘッド1に水頭H分の圧力が
加わり、インク吐出特性を維持発揮できないことにな
る。
第1図のようにケース11内に吸収性インク保持部材10
を充填したものにおいては、該保持部材により毛細管力
等のインク保持力が発生し、インクカートリッジ内へイ
ンクを吸い上げ保持しようとする力が生じることにな
る。
この吸い上げ圧力をpとすると、前記ジョイント部8
にはΔP=P−pなる圧力が生じることになる。
この圧力ΔPが記録ヘッド1(第4図)に加わるの
で、このΔPが若干の負圧になるように毛細管力等のイ
ンク保持力pを設定することにより、インク吐出特性を
良好に維持することができる。
なお、前記インクの重さ(水頭)による圧力Pはイン
クカートリッジが満たされている時が最大であり、イン
ク消費に伴って低下していく。このため、もし多孔性の
インク保持部材10の空孔率が常に一定の毛細管力pを生
じるような状態であると、インク消費に伴ってΔPがマ
イナス方向へ移って負圧が高まってしまい、やはりイン
ク吐出特性が低下していく。
そこで、インクの重さ(水頭)による圧力Pが減少す
るのに伴って毛細管力pも減少するように多孔性に変化
がつけてある。すなわち、多孔性のインク保持部材10の
空孔率または隙間は上部ほど毛細管力pが大きくなるよ
うに変化させてある。
以上説明した実施例によれば、ケース11内にインク保
持用の多孔性部材(吸収性インク保持部材)10を充填
し、該多孔性部材の空孔率または空隙を変化させて毛細
管力(インク保持力)が重力方向に変化するよう構成し
たので、インクカートリッジ2から記録ヘッド1へ作用
する圧力(負圧を含む)を常に所望の値にコントロール
することができ、インクカートリッジ2および記録ヘッ
ド1の配置上の制限をなくすことが可能となり、装置設
計の自由度の向上および新しい機種などの応用範囲の拡
大を図ることが可能になった。
第5図は本発明によるインクカートリッジの第2実施
例を示す。
本実施例は吸収性インク保持部材13として不織布のよ
うなもので重力方向に上方が繊維密度の高い部材を使用
したものである。
すなわち、第5図中、7はインクカートリッジのケー
スを、8はインク供給系を接続するジョイント部を、12
はケース7に設けた大気連通口を、13は不織布あるいは
類似の部材から成る吸収性インク保持部材をそれぞれ示
す。
この不織布のような部材でも、上方ほど繊維密度を高
くすることにより、上方ほどインク保持力としての毛細
管力(インク吸い上げ力)が大きくなるよう構成するこ
とができ、したがって、本実施例によっても第1図の第
1実施例の場合と同じ作用、効果を奏すことができた。
第6図は本発明のインクカートリッジの第3実施例を
示す。
本実施例は、吸収性インク保持部材としての多孔性部
材15をプラスチックシートの袋などの可撓性部材6で包
み、これをケース7内に充填したものである。第6図中
の8はインク供給系3をインク保持部材15に接続するた
めのジョイント部である。
第6図の第3実施例によれば、インクの消費に伴って
可撓性部材6が潰れていくので第1および第2の各実施
例における大気連通口12をなくし、密封構造にすること
ができる。
また、この場合の多孔性部材15も、インク保持力とし
ての毛細管力(インク吸い上げ力)pが上部ほど強くな
るよう重力方向に変化するように、その空孔率または空
隙に変化がつけられている。
したがって、第6図の第3実施例によれば、前述の第
1および第2実施例の場合と同じ作用効果が得られる
他、大気連通口をなくして密封構造にしたので、インク
の保管や保存、長期使用時の物性値の変化防止が可能で
あり、また不測の転倒などによってインクが流出するこ
とを防止することも可能になった。
なお、以上の各実施例では多孔性部材の空孔率や空隙
などに重力方向の変化をつけたが、これに代えて、均一
な多孔性部材(均一な空孔率または空隙など)を使用
し、この多孔性部材に後処理として親水処理等を段階的
に施すことにより、重力方向に毛細管力の変化をつける
方法を採用することも可能である。この場合、重力方向
において上部ほど強い親水処理を施すのである。
この親水処理の方法としては、プラズマ処理あるいは
NMP等の界面活性剤を塗布する方法などがある。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかなごとく、本発明によれば、イ
ンク供給口を備えたケースと、該ケース内に配された吸
収性インク保持部材とを有し、該吸収性インク保持部材
にインクを保持させた状態で前記インク供給口を重力方
向下向きにして記録装置本体に配設されて使用されるイ
ンクカートリッジにおいて、前記吸収性インク保持部材
は、前記インク供給口に向かう方向に関して相対的に下
方部分より上方部分の方が大きいインク保持力を有する
構成としたので、インクカートリッジの配置上の制限を
除くことが可能になり、インクジェット記録装置の設計
上の自由度の向上並びに新機種などへのインクカートリ
ッジの応用範囲の拡大を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるインクカートリッジの第1実施例
の模式的縦断面図、第2図はインクジェット記録装置の
模式的構成図、第3図は従来のインクカートリッジの縦
断面図、第4図は携帯式インクジェット記録装置の側面
図、第5図は本発明によるインクカートリッジの第2実
施例の縦断面図、第6図は本発明によるインクカートリ
ッジの第3実施例の縦断面である。 7、11……ケース、10、13、15……吸収性インク保持部
材。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】インク供給口を備えたケースと、該ケース
    内に配された吸収性インク保持部材とを有し、該吸収性
    インク保持部材にインクを保持させた状態で前記インク
    供給口を重力方向下向きにして記録装置本体に配設され
    て使用されるインクカートリッジにおいて、 前記吸収性インク保持部材は、前記インク供給口に向か
    う方向に関して相対的に下方部分より上方部分の方が大
    きいインク保持力を有することを特徴とするインクカー
    トリッジ。
  2. 【請求項2】前記吸収性インク保持部材が空孔率をイン
    ク供給口に向かう方向に関して変化させた多孔性部材で
    あることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のイン
    クカートリッジ。
  3. 【請求項3】前記多孔性部材によって生じる毛細管力が
    インク供給口に向かう方向に関して変化するように該多
    孔性部材の空隙を変化させることを特徴とする特許請求
    の範囲第2項記載のインクカートリッジ。
  4. 【請求項4】前記吸収性インク保持部材は多孔性部材で
    あり、該多孔性部材に後処理として親水処理を段階的に
    施すことでインク供給口に向かう方向に関して毛細管力
    の変化をつけることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載のインクカートリッジ。
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