JP2704280B2 - インクカートリッジ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はインクジェットプリンタ等の記録装置に装着
されて、その記録ヘッドにインクを供給するためのイン
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においては、記録用インクの
タンクから記録ヘッドへインクを供給して、該記録ヘッ
ドに設けられたノズル先端のインク吐出口からインク滴
を吐出せしめることが行われる。ところで、この様なイ
ンクジェット記録装置においては、インクタンク又は該
タンクとノズルとの連通部にゴミや気泡が混入すること
がある。記録ヘッドのノズルは一般に内径が数十ミクロ
ン程度と細いため、上記ゴミや気泡が記録ヘッドのノズ
ルに到達すると、ノズル内に付着してインクの流れを阻
害し、インクの吐出効率を低下させたり記録信号に対す
る吐出応答性を低下させたり遂には目詰まりをおこして
インク吐出を不能にしたりする。

また、インクジェット記録装置にインクを充填したま
まで長時間インク吐出を行なわなかった場合にも、イン
クの構成成分が沈澱して同様にインク吐出異常を生ぜし
めることがある。

このため、ノズルのインク吐出を回復せしめることが
重要となる、この様なインク吐出回復のための回復手段
として、加圧回復法と負圧回復法とがある。

負圧回復法はノズルのインク吐出口を外側からキャッ
プ部材でキャッピングを行い、該キャップ部材を介して
吸引することによりインクの固着物、気泡、ゴミ等の障
害物を除去する方法である。しかしながら、この様な方
法の実行のためには記録ヘッドと別個にインク吐出回復
装置を設ける必要があり、このため従来法においては、
記録装置のコンパクト化をはかることが困難になり、更
にインク吐出口の位置とキャッピング機構に取付けられ
る吸引孔との位置精度を出さなければならず装置の組み
立てに非常に労力がかかったり、この位置精度が不良の
場合には使用時に吐出口の損傷を引きおこしたりすると
いう難点があった。

他方加圧回復方法は、ノズル部をインクタンク側から
加圧することにより、インクに含まれる固着物、気泡、
ゴミ等を除去する方法である。この様な方法の実行のた
めに、ポンプ等による加圧機構を設けている。そして、
このような加圧機構として、インクカートリッジに加圧
機構を設けたものと、記録装置内に加圧機構を設けたも
のとがある。後者の加圧機構として、ギヤポンプやチュ
ーブポンプなどがある。これらの方式は、インク流路中
に加圧機構を設けるため大がかりになり、コンパクト化
をはかることが困難である。更にギヤポンプはインクの
構成分がギヤの間に析出し、円滑なギヤの回転を妨げる
恐れがあり、チューブポンプはチューブの一部をしご
き、その際の加圧力を用いてインク供給を行うものであ
るため、チューブをしごいた後にチューブ同志が密着
し、インク流路を閉塞させる恐れがある。

また、前者の加圧機構を備えたインクカートリッジと
して、例えば、第８図乃至第10図に示すものがある。

第８図において、インク収容部２の側壁面にはノズル
部１が設けられ、インク収容部２内にはインク３が満た
されている。インク３の上部には空気層４が形成されて
いる。さらにインク収容部２の天井面の上部には、ノズ
ル部１の目詰まり、気泡を除去する加圧手段としてのダ
イヤフラム５が設けられている。ダイヤフラム５の内部
に形成される空気７と大気を連通するための通気孔８が
設けられている。

第８図の構成では、通気孔８を塞いだ状態でダイヤフ
ラム５を押圧すると、連通孔６を介して空気７内の空気
が空気層４へ流入し、空気層４が圧縮される。空気層４
が圧縮されると、インク収容部２内のインク３は、イン
ク収容部２の底部からインク流路を介してノズル部１へ
供給される。

第９図は従来のインクカートリッジの第２例を示し、
第８図と同一または同一機能を有するものには同一引用
符号を用い、重複する説明は省略する。

インク３はインクタンクケース11内のインク袋21に収
容されている。インクタンクケース11の天井部には押ボ
タン９が昇降自在に配設され、その首部には押ボタン９
を上方に押し上げるための圧縮コイルばね10が外嵌され
ている。さらに、押ボタン９の下部には、一端を支点13
としてインク袋21の一部に接するように開閉自在にレバ
ー12が配設されている。

第９図の構成では、押ボタン９を押下すると、レバー
12がインク袋21の膨張力に抗して下方へ移動し、インク
袋21の一部を圧する。レバー12の圧接によってインク袋
21は圧縮し、内部のインク３の圧力が高められ、ノズル
部１の吐出口より吐出する。

さらに、第10図は従来のインクカートリッジの第３例
を示している。この構成においても、第８図と同一また
は同一機能を有するものには同一引用符号を用いたの
で、重複する説明は省略する。

第10図において、インク収容部２の天井部には、端部
14A及び鍔14Bを有し、かつ上部に段差が形成された押圧
部材14が昇降自在に支持されている。押圧部材14の支持
部にはＯリング15が外嵌され、さらに天井部にはインク
収容部２内と大気を連通させる大気開放弁16が設けられ
ている。押圧部材14の下部にはコイルばね17が配設さ
れ、鍔14Bを常時上方に押し上げるように付勢してい
る。コイルばね17の内側のインク収容部２の底部には開
口19を有するダイヤフラム18が配設され、このダイヤフ
ラム18に対向させてインク流路の入口が設けられてい
る。

第10図の構成では、押圧部材14を押すと、その端部14
Aがダイヤフラム18の開口19を塞ぎながらダイヤフラム1
8を圧縮し、ダイヤフラム18内のインクをインク流路に
押し出し、ノズル部１からインクを吐出させる。大気開
放弁16は、印字中および回復動作時に押圧される。加圧
回復動作ののち、押圧部材14の押下を解除すると、コイ
ルばね17の弾性力によって押下部材14が押し上げられ、
所定の位置へ復帰する。このとき、端部14Aが開口19か
ら離れるので、インク収容部２内のインクがダイヤフラ
ム18内に導入され、ダイヤフラム18の形状回復が容易に
行われると共に、ノズル部１に負圧を生じさせることが
無い。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、このような従来のインクカートリッジにおい
ては、第８図の構成の場合、インク収容部２内のインク
の消費につれて空気層４の容積が変化するため、ダイヤ
フラム５による加圧力が変化し、空気層４の厚みが増大
するにつれてインク加圧能力が低下するという問題があ
る。

ここで、インク３が消費され、空気層４の容積が増大
したときも十分な加圧能力を維持するためには、ダイヤ
フラム５による加圧容積を大とする必要が生じ、従って
液体噴射記録ユニットが大型化するという第２の問題点
も生ずることになり、しかも安定した吐出回復を行うこ
とができないという問題点は依然として解決されないこ
とになる。

また、第９図の構成の場合、インク３の消費量が進む
につれてレバー12によるインク袋21の加圧量が大きく変
化し、加圧回復力が不安定になる問題がある。特に、イ
ンク３が殆どインク袋21に残っていないような状態で
は、加圧回復が不可能になる恐れがある。

さらに、第10図の構成の場合、押圧部材14の昇降にと
もなってＯリング15が摩耗し、その液密性が低下し、イ
ンク３が外部に漏洩する恐れがある。また、押圧部部材
14の端部14Aが開口19に接触したまま放置されると、ダ
イヤフラム18の形状復帰のときにノズル部１に負圧を生
じさせ、大気をノズル部１内に引き込むという問題点が
生じる。

本発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決
でき、装着対象の記録装置のコンパクト化および製造容
易化を可能にし、且つインク吐出回復操作の向上を図っ
たインクカートリッジを提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、加圧回復系を備えたインクジェット記録装
置のインクカートリッジにおいて、インク収容部とイン
クカートリッジのジョイント部との間のインク流路中に
インク加圧手段を設け、該加圧手段とインク収容部との
間のインク流路中にインク流れを塞ぐ手段を設けること
により、上記目的を達成するものである。

上記構成において、さらに、加圧回復によりヘッドの
ノズルから排出されたインクを該ヘッドのフェイス面よ
り除去する手段を設けることが好ましい。

さらにまた、記録ヘッドを上記インクカートリッジに
一体的に組付けることにより、“インクまわり”を全て
使い捨て式にすることが好ましい。

〔作用〕

インク流路閉塞手段によってインク収容部との流路を
閉塞したのち、一定量のインクを貯えているインク加圧
手段を動作させることにより、ノズルに加圧されたイン
クが供給されて回復動作がなされるので、常に安定な加
圧力が得られ、かつ開放時にヘッド側に負圧を生じさせ
ることがない。

また、ノズルから排出された廃インクは、廃インク吸
引手段によって発生した負圧によって廃インク溜めへ導
かれ、回復動作後の記録動作に障害を及ぼすことがな
い。

〔実施例〕

以下、第１図〜第７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を搭載した
記録装置の要部の斜視図である。

第１図において、101は記録ヘッド、102はインクカー
トリッジ、203は記録ヘッド101およびインクカートリッ
ジ102を搭載して主走査方向に移動するキャリッジ、204
は記録ヘッド101に面しその移動方向に沿って配設され
るプロテンローラ、205はプロテンローラ204に密着した
用紙などの記録媒体である。

第２図は第１図中のインクカートリッジ102の一実施
例の模式的斜視図である。

第２図において、インクカートリッジ102には記録ヘ
ッド101が一体的に組込まれている。

記録ヘッド101の内部にはオリフィス部103および廃イ
ンク吸引孔108が設けられ、該記録ヘッド101に対して前
記インクカートリッジ102よりインクが供給される。

第２図において、104は回復時にオリフィス部103をキ
ャッピングする為のヘッドキャップ、105はインクを加
圧する為の押圧部材、106はインク流路を開閉する為の
押圧部材、107はヘッド101に設けられた廃インク吸引穴
108から廃インクを吸引するための押圧部材、109はイン
クカートリッジ102の上部に設けられた大気開放弁であ
る。

前記記録ヘッド101は前記インクカートリッジ102と別
体にすることもできるが、図示のように一体型にする方
が好ましい。

第３図は第２図の実施例のIII−III矢視断面図であ
る。

第３図において、110はインクカートリッジ102内に収
納されるインク、111はインク加圧部、112はインク流路
中のインク流路閉塞部、113はインク加圧部111に結合さ
れるジョイント部、114は大気開放弁109を上方向へ付勢
するスプリング、115は大気開放弁109の下部よりの大気
との連通を遮るためのシール材、116はインクカートリ
ッジ102の上部に形成されたインク収容部である。な
お、インク加圧部111は蛇腹形としたが、凸形、平板形
の弾性体を用いるようにしてもよい。

次に、以上の構成による実施例の動作を第４図（Ａ）
〜（Ｅ）を参照して説明する。

加圧回復動作前、すなわち通常状態が第４図（Ａ）で
あり、加圧回復モードに入ると第４図（Ｂ）のように、
押圧部材106がインク流路閉塞部112に圧接し、インク流
路閉塞部112を閉塞する。これによってインク収容部116
とジョイント部113との間のインクの流れを遮断する。

次に、第４図（Ｃ）に示すように、第４図（Ｂ）の状
態のまま押圧部材105がインク加圧部111の頭部を圧接す
る。このとき、押圧部材105の移動距離、速度を変える
ことにより、加圧回復する際のインクの加圧量及び圧力
を任意に設定することができる。特に、インク流路中で
加圧するため、密閉された容器内で空気を加圧する場合
に比べ、インク残量の多少に拘わらず、常に一定量のイ
ンクを加圧することができ、さらに空気の圧縮が無いた
め、加圧するための押圧部材のストロークを小さくする
ことができる。

加圧が終了すると、第４図（Ｄ）のように押圧部材10
6が後退し、インク流路閉塞部112が開放（元の形状に復
帰）する。この際、インク加圧部111の圧縮が開放され
る時に生じる負圧がインク収容部116に伝達されてヘッ
ド101に負圧を与える事態は生じない。

第４図（Ｄ）の状態から押圧部材105が後退すると、
インク加圧部111は原状に復し、加圧回復動作前の第４
図（Ａ）の状態と同じになる。

第５図は第２図のＶ−Ｖ矢視断面図である。

第５図において、117はインク収容部116の下部に形成
される廃インク溜め、118はヘッド101より廃インクを吸
収して廃インク溜めへ供給する廃インク吸引ポンプ、11
9は廃インク溜め117に結合される廃インクジョイント、
120は廃インク溜め117と廃インク吸引ポンプ118を連結
するチューブである。

次に、第５図の構成における廃インク吸引ポンプ118
の動作を第６図（Ａ）〜第６図（Ｃ）を参照して説明す
る。

通常状態を示したのが第６図（Ａ）であり、この状態
から押圧部材107を押圧すると、第６図（Ｂ）のように
廃インク吸引ポンプ118の頂部（自由端）に押圧部材107
の先端が接触する。押圧部材107の先端の中引寄りは図
示のように空間部が形成されているため、この空間部内
に弁118Aが開いたまま廃インク吸引ポンプ118は圧縮さ
れる。このとき、ポンプ内には負圧も正圧も生じない。

次に、押込んだ押圧部材107を後退させると、廃イン
ク吸引ポンプ118は、その弾性力によって押圧部材107の
先端に接しながら膨張する。このとき、弁118Aは閉じ、
これによってポンプ内に負圧が生じる。この負圧によっ
て廃インク溜め117内が負圧にされ、廃インクジョイン
ト19を介して廃インク吸引孔108から、加圧回復時にノ
ズルより排出された廃インクを吸引し、廃インク溜め11
7に廃インクを溜める。

このとき、ヘッドキャップ104を開放にしてもよい
が、閉じた方がより速やかに廃インクの除去を行うこと
ができる。なお、廃インク吸引孔108は、ヘッド101のノ
ズルのオリフィス部103よりも下方に設けることが望ま
しいが、オリフィス部103の直下に設けることが最も望
ましい。

なお、前記インク加圧部111とともに前記記録ヘッド1
01をもインクカートリッジ102と一体型にすれば、“イ
ンクまわり”を全て使い捨てにすることができ、吐出回
復系等を記録装置本体側に配設する従来構造のものに比
べ、信頼性を向上させることができる。

第７図は本発明の他の実施例を示す断面図である。

本実施例が第３図と異なるところは、インク収容部を
インク袋121に代えたことにある。このような構成にし
ても、前記実施例と同一の効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上のより明らかな如く、本発明によれば、加圧回復
系を備えたインクジェット記録装置のインクカートリッ
ジにおいて、インク収容部とインクカートリッジのジョ
イント部との間のインク流路中にインク加圧手段を設
け、該加圧手段とインク収容部との間のインク流路中に
インクの流れを塞ぐ手段を設ける構成にしたので、記録
装置の小型化および信頼性の向上を図ることができる。
しかも、ノズルには適当量のインクを加圧供給すること
ができるため、回復時における廃インクの消費を極めて
少量にすることができる。

また、加圧回復によりヘッドのノズルから排出された
インクを該ヘッドのフェイス面より除去する手段を設け
たので、ノズルより排出さらた廃インクを速やかに廃イ
ンク溜めへ回収することができる。

さらに、記録ヘッドをインクカートリッジに一体的に
組付けたので、“インクまわり”を全て使い捨て式にす
ることができ、記録装置の信頼性を向上させることがで
きる。

【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を搭載した記
録装置の要部を示す斜視図、第２図は第１図中のインク
カートリッジの一実施例を示す斜視図、第３図は第２図
のIII−III矢視断面図、第４図（Ａ）〜（Ｅ）は第２図
の実施例の加圧動作の説明図、第５図は第２図のＶ−Ｖ
の矢視断面図、第６図（Ａ）〜（Ｃ）は第５図における
構成の廃インク回収動作の説明図、第７図は本発明の他
の実施例によるインクカートリッジを示す断面図、第８
図〜第10図は従来のインクカートリッジの３例を示す断
面図である。 101……ヘッド、102……インクカートリッジ、103……
オリフィス部、105、106、107……押圧部材、111……イ
ンク加圧部、112……インク流路閉塞部、113……ジョイ
ント部、116……インク収容部、118……廃インク吸引ポ
ンプ、120……廃インク溜め。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加圧回復系を備えたインクジェット記録装
   置のインクカートリッジにおいて、インク収容部とイン
   クカートリッジのジョイント部との間のインク流路中に
   インク加圧手段を設け、該加圧手段とインク収容部との
   間のインク流路中にインクの流れを塞ぐ手段を設けるこ
   とを特徴とするインクカートリッジ。
2. 【請求項２】加圧回復によりヘッドのノズルから排出さ
   れたインクを該ヘッドのフェイス面より除去する手段を
   備えたことを特徴とする請求項１に記載のインクカート
   リッジ。
3. 【請求項３】記録ヘッドを一体的に組付けたことを特徴
   とする請求項１に記載のインクカートリッジ。