JP2832088B2 - インクタンク、インクジェットヘッドカートリッジ及びインクジェット記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクの残量を検出可
能に構成されたインクタンク、インクジェットヘッドカ
ートリッジ及びインクジェット記録装置に関し、特にイ
ンク残量検出用の円筒状電極の先端形状を改善したイン
クタンク、インクジェットヘッドカートリッジ及びイン
クジェット記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明が発明されるに当たっての背景と
なったインクジエツトヘツドカートリツジの斜視図を図
５に示す。６０はインクを収納するインクタンク、１は
インクジエツトヘツドでありインクタンク６０にはめこ
まれている。インクは多孔質体６２と共にインク充填部
６０ａに充填され、不図示の連絡通路を通じてインクジ
エツトヘツド１へと供給される。

【０００３】３はインクジエツトヘツド１に設けられて
いる吐出口であり本体側からの画像信号を受け、インク
的を記録材へと吐出する。

【０００４】５は本体と電気的接続を行なうコネクタ部
である。

【０００５】タンク６０の一部には小室６０ｃが配置し
てあり、タンク内のインク充填部６０ａと連通溝６０ｂ
を通じて連通している。小室の一部には大気連通孔６０
ｄがあり、画像形成でインクが排出されるに従いこの大
気連通孔６０ｄからエアーが流入する構成となってい
る。

【０００６】一方、タンク６０の側面には小孔６０ｅ，
６０ｆが明いて小孔６０ｅ，６０ｆに電極、６３ａ，６
３ｂを挿入し、その先端部を多孔質体に挿入・接触させ
る。６４ａ，６４ｂはリード線で、一方は電極６３ａ，
６３ｂに、もう一方はコネクタ部５の接続部５ａ，５ｂ
にハンダ付けされ、電気的接続を行なっている。

【０００７】６１はフタであり、インク充填部６０ａと
小室６０ｃのシールを行なっている。

【０００８】ここで、前述の電極６３ａ，６３ｂに一定
の電流を流すと、インクが抵抗体として働くので、電極
間のインク量に応じて端子間の電圧が変化する。従って
この端子間の電圧を測定する事により、タンク内のイン
ク残量を検知する事ができる。

【０００９】

【発明が解決しようとしている課題】前述のようなイン
ク残量検知方式では、電極間の抵抗値に従がった電圧変
化を読み取るので、安定した検知を行なうには電極とイ
ンクを保持する多孔質との確実な接触が求められる。従
って電極は多孔質体に対して挿入状態にして、電極と多
孔質体との接触面積を広く取る事が必要である。しかし
ながら図６のように電極の先端形状を円錐形にした電極
６３ａ，６３ｂでは多孔質体を押し広げながら電極が挿
入しようとするために、電極がスムーズに多孔質体６１
へと挿入されず、電極先端が多孔質体に引掛って挿入さ
れない場合もあった。従って多孔質体と一定の接触面積
を得るためには挿入されるに十分な比較的長い電極が必
要だった。また、電極がスムーズに挿入されないため電
極の挿入初期に多孔質体６１の変形が発生し、電極挿入
部に多孔質体が充填されない空き領域を作ってしまい、
多孔質体のインク充填量を減らす結果となっていた。ま
た、多孔質体の変形部分は、多孔質体の密度が局部的に
高くなるために、タンク内インク残量が減少しても、変
形部分からインクは排出せずインク溜りが生じる。従っ
てタンク内残余インク量は増大し、インクのＮＥＴ（使
用可能なインク量）を減らす結果となっていた。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するためになされたもので、インクを吐出し記録を行
なう記録ヘッドに対して供給されるインクを貯留するイ
ンクタンク本体と、該インクタンク本体内に収容され前
記インクを吸収保持するインク吸収体と、該インク吸収
体内に挿入されインクの残量を検出するために用いられ
る円筒状電極と、を具えて構成されるインクタンクにお
いて、前記円筒状電極は、前記インク吸収体への挿入方
向先端部に前記インク吸収体を切り裂き可能な直線状ま
たは曲線状の刃部を有していることを特徴とする。前記
刃部は、前記円筒状電極の先端部において、少なくとも
１０°乃至６０°の範囲の鋭角端縁を構成する1以上の
断面で構成することが可能である。また、記録ヘッドが
インクタンクと一体的に構成されることは好適である。
さらに、記録ヘッドがインクタンクと一体的に構成され
たインクジェットヘッドカートリッジを着脱自在に搭載
して主走査されるキャリッジと、記録ヘッドから吐出さ
れるインクが被着されて画像が形成される被記録媒体を
副走査方向に搬送する搬送手段と、を備えて構成される
インクジェット記録装置に対して好ましく適用できる。
上記したように円筒状のインク残量検出用電極の先端に
インク吸収体を切り裂き可能な直線状または曲線状の刃
部を有する構成とすることで、インク吸収体への電極の
挿入を容易かつ確実に行い、さらに電極の挿入に関する
インク吸収体の変形量を少なくすることが可能であり、
インク容量を向上させるとともに残余インクを低減さ
せ、インク残量検出の信頼性を確保することができる。

【００１１】

【実施例】以下、図面を用いて本発明を適用したインク
ジエツトヘツドカートリツジ及びインクジエツト記録装
置の実施態様例を説明する。

【００１２】図１は本発明を適用した一実施態様例であ
る。

【００１３】図において、記録ヘツド１を備えたインク
ジエツトヘツドカートリツジＣを着脱可能に装填するた
めのキヤリツジ２は、操作レール１１に摺動自在に載置
され、一方を摺動レール１２に支えられており、記録媒
体３０に対して直角方向に走査を行ない画像を記録す
る。このキヤリツジ２の走査に従い、記録ヘツド１（画
像情報に応じてインク液滴を形成するための、複数個の
電気熱変換体（図示せず）を有している）の複数個の噴
射ノズル３から、タンク１３より供給されたインク粒子
を画像情報に応じて吐出記録させ、記録媒体３０に文字
や図形などの画像を記録する。そして記録媒体３０は送
りローラ１５・１６・１７・１８によって画像記録に応
じて順次搬送され画像記録を行う。なおＣはインクジエ
ツトカートリツジで、後述する通り記録ヘツド１とイン
クタンク１３を有して、キヤリツジ２に装填可能であ
る。

【００１４】ここで記録ヘツド１は、その突き当て面１
ａ、及び不図示の他の突き当て面をキヤリツジ２の突き
当て面２ａ、及び不図示の他の突き当て面に当接、加圧
され、位置決めされる構成となっている。すなわち、保
持部材４０に係号する押しピン１０により、記録ヘツド
１に加圧が加わり、記録ヘツド１の突き当て面１ａがキ
ヤリツジ２の突き当て面２ａに突き当たり、記録ヘツド
１のキヤリツジ２に対する水平方向の位置決めがなされ
る。

【００１５】又、押しピン１０と、記録ヘツド１との不
図示の加圧面は斜面で構成されているので、その分力に
より記録ヘツド１の突き当て面１ｃがキヤリツジ２の突
き当て面２ｃに同時に突き当たり、記録ヘツド１の高さ
方向の位置決めが成される。なお１０ａはコイルバネ
で、押しピン１０を押圧する。

【００１６】一方、保持部材４０には、信号線束４を介
して本体からの画像信号を伝える本体コネクタ６が取り
付けられていてカートリツジＣ側へヘツドコネクタと脱
着可能である。

【００１７】従って保持部材が右方に移動する事によ
り、押しピン１０はその係止部１０ａが保持部材４０と
突き当たり、記録ヘツドの加圧を解除すると同時に、カ
ートリツジコネクタ６が離脱してカートリツジＣを開放
する構成となっている。

【００１８】カートリツジＣを構成するタンク１３の内
部には、多孔質部材又は／及び繊維状部材からなるイン
ク吸収体５１が収納されインクが充填されている。この
インク吸収体５１により、カートリツジに振動又は衝撃
が加わっても、内部のインクの容易な移動を妨げるの
で、インクの突出や印字への悪影響を防ぐことができ
る。インクはタンク１３下部の連絡流路１ｇを通じて噴
射ノズル３へと供給され、ヘツドコネクタ５で受ける本
体からの画像記録信号に従ってインク滴を選択的に記録
媒体３０へと吐出させ、画像を記録する。

【００１９】２０は、タンク内部の小室であり、タンク
１３を構成するスペース内の略中央部に位置していて、
小室隔壁１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄにより形成さ
れている。そして小室２０は、隔壁１３ａ，１３ｂ，１
３ｃ，１３ｄの間に形成された連通孔２０ａ，２０ｂ，
２０ｃ，２０ｄを介し、インク吸収体５１と連通してい
る。また、小室２０を構成するスペースの略中心領域に
は大気連通孔の開孔部２１ａが位置するように筒状の突
出部材がある。この大気連通孔によって、インクの供給
による残インク量の減少に従い、外部からのエアーがタ
ンク内部へと導かれ、記録ヘツド１に対して良好なイン
ク供給が達成されている。

【００２０】２２，２４は残量検知を行なう電極で、そ
の先端部２２ａ，２４ａは多孔質体５１に挿入され根本
部２２ｂ，２４ｂでタンク１３と接着により封止及び固
定がなされている。後端部２２ｄ，２４ｄではそれぞれ
電極バネ２３，２５と係合していて、ヘツドコネクタ５
へと電気的接続がなされている。図２はヘツドコネクタ
５との電気的接続を示す詳細図で、ヘツド１は矢印Ａ方
向に移動する事でタンク１３と嵌合し、固定する構成と
なっている。電極２２は電極バネの２３ａの嵌合部２３
ａと圧入嵌合していて、電極バネ２３の他端２３ｂはバ
ネ性を持って、ヘツドコネクタ５の接点面５ａと接触
し、電気的接続がなされる。同様に電極２４はヘツドコ
ネクタ５と電気的接続がなされる。

【００２１】図３は電極２２の斜視図で、先端部２２ａ
は斜面状の面を形成し、斜線部で示す鋭利なエツジ部を
持つ。２２ｂはタンク１３との溶着嵌合部で、同心状の
溝形状をなし、タンク１３からの抜け止めとインクの封
止を兼用する。２２ｃはフランジで電極の挿入、溶着の
際のタンク１３に対するストッパー部である。２２ｄは
電極バネ２３との嵌合部で、円筒形状をなし、電極バネ
の圧入を容易にしている。

【００２２】図４は電極２２のタンク１３への圧入状態
を示す図である。

【００２３】多孔質体５１の材質は発砲ウレタンフオー
ム等が用いられその発砲密度は３０〜６００セル／ｉｎ
ｃｈ程度である。

【００２４】この多孔質体で適合する電極形状としては
径Ｄは０．５〜４ｍｍ程度、先端のテーパー角θ＝１０
°〜６０°程度、長さＬは５〜３０ｍｍ程度のものが適
合している。

【００２５】このような電極を多孔質体５１に挿入する
時、その先端エツジ部２２ａで、多孔質体のせんいを切
断しながら挿入されるので、挿入負荷は小さく、確実に
挿入でき、短い電極でも多孔質体と十分な接触面積をと
る事ができる。

【００２６】又、多孔質体の弾性変形も小さく押えられ
る。従って挿入後のタンク１３と多孔質体５１との空隙
Ｘも小さく、インクの吸収体である多孔質体の体積減少
が低くできるのでタンク内のインク容量を減らさない。
又、多孔質体の弾性変形量が小さいので、局部的な多孔
質体の密度増大も押えられ、インク溜りの発生を防止で
きる。又、電極の多孔質体への挿入もスムースに行なわ
れるので、電極の長さＬも小さくできるというメリット
がある。

【００２７】（他の実施例）図７は他の実施例では、電
極２６の先端部は２個の斜面２６ｂ，２６ｃで構成され
た鋭利な直線状のエツジ部２６ａがあり、その斜面間の
角度θは１０°〜６０°の程度である。

【００２８】図８は他の実施例では、電極２７の先端部
は２個の斜面２７ｂ，２７ｃで構成された鋭利な直線状
のエツジ２７ａがありその斜面間の角度θは１０°〜１
２０°程度であり、エツジ部と電極となす角度θ₂は１
０°〜６０°程度が適している。

【００２９】図９は他の実施例で、電極２８の先端部は
３個の斜面２８ａ，２８ｂ，２８ｃで構成された鋭利な
直線状のエツジ部２８ｄ，２８ｅ，２８ｆがあり、その
斜面と電極とのなす角度θ₁，θ₂，θ₃は１０°〜６０
°程度である。本実施例では電極の先端形状を構成する
斜面を３面までで説明したが、４面以上の斜面で構成し
てもよい。又、本実施例ては先端部形状を構成する斜面
を平面の場合で説明したが、Ｒを持つ円筒面等の曲面で
構成しても同等の効果が得られる事はもちろんである。

【００３０】なお本発明は、特にインクジェット記録方
式の中でも、インク吐出を行わせる為に利用されるエネ
ルギとして熱エネルギを発生する手段（例えば電気熱変
換体やレーザ光等）を備え、前記熱エネルギによりイン
クの状態変化を生気させる方式の記録ヘッド、記録装置
に於いて、優れた効果をもたらすものである。

【００３１】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第４７２３１２９号明細書、同第４７４０
７９６号明細書に開示されている基本的な原理を用いて
行なうものが好ましい。この方式は所謂オンデマンド
型、コンティニュアス型のいずれにも適用可能である
が、特に、オンデマンド型の場合には、液体（インク）
が保持されているシートや液路に対応して配置されてい
る電気熱変換体に、記録情報に対応していて核沸騰を越
える急速な温度上昇を与える少なくとも一つの駆動信号
を印加することによって、電気熱変換体に熱エネルギー
を発生せしめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰させて、
結果的にこの駆動信号に一対一対応し液体（インク）内
の気泡を形成出来るので有効である。この気泡の成長，
収縮により吐出用開口を介して液体（インク）を吐出さ
せて、少なくとも一つの滴を形成する。この駆動信号を
パルス形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が行な
われるので、特に応答性に優れた液体（インク）の吐出
が達成でき、より好ましい。このパルス形状の駆動信号
としては、米国特許第４４６３３５９号明細書、同第４
３４５２６２号明細書に記載されているようなものが適
している。尚、上記熱作用面の温度上昇率に関する発明
の米国特許第４３１３１２４号明細書に記載されている
条件を採用すると、更に優れた記録を行なうことができ
る。

【００３２】記録ヘッドの構成としては、上述の各明細
書に開示されているような吐出口、液路、電気熱変換体
の組み合わせ構成（直線状液流路又は直角液流路）の他
に熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成を開示
する米国特許第４５５８３３３号明細書、米国特許第４
４５９６００号明細書を用いた構成も本発明に含まれる
ものである。加えて、複数の電気熱変換体に対して、共
通するスリットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開
示する特開昭５９年第１２３６７０号公報や熱エネルギ
ーの圧力波を吸収する開孔を吐出部に対応せる構成を開
示する特開昭５９年第１３８４６１号公報に基づいた構
成としても本発明は有効である。

【００３３】更に、記録装置が記録できる最大記録媒体
の幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録ヘ
ッドとしては、上述した明細書に開示されているような
複数記録ヘッドの組み合わせによって、その長さを満た
す構成や一体的に形成された一個の記録ヘッドとしての
構成のいずれでも良いが、本発明は、上述した効果を一
層有効に発揮することができる。

【００３４】加えて、装置本体に装着されることで、装
置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給
が可能になる交換自在のチップタイプの記録ヘッド、あ
るいは記録ヘッド自体に一体的に設けられたカートリッ
ジタイプの記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効で
ある。

【００３５】又、本発明の記録装置の構成として設けら
れる、記録ヘッドに対しての回復手段、予備的な補助手
段等を付加することは本発明の効果を一層安定できるの
で好ましいものである。これらを具体的に挙げれば、記
録ヘッドに対しての、キャピング手段、クリーニング手
段、加圧或は吸引手段、電気熱変換体或はこれとは別の
加熱素子或はこれらの組み合わせによる予備加熱手段、
記録とは別の吐出を行なう予備吐出モードを行なうこと
も安定した記録を行なうために有効である。

【００３６】更に、記録装置の記録モードとしては黒色
等の主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘッド
を一体的に構成するか複数個の組み合わせによってでも
よいが、異なる色の複色カラー又は、混色によるフルカ
ラーの少なくとも一つを備えた装置にも本発明は極めて
有効である。

【００３７】以上説明した本発明実施例においては、液
体インクを用いて説明しているが、本発明では室温で固
体状であるインクであっても、室温で軟化状態となるイ
ンクであっても用いることができる。上述のインクジェ
ット装置ではインク自体を３０℃以上７０℃以下の範囲
内で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあ
るように温度制御するものが一般的であるから、使用記
録信号付与時にインクが液状をなすものであれば良い。
加えて、積極的に熱エネルギーによる昇温をインクの固
形状態から液体状態への態変化のエネルギーとして使用
せしめることで防止するか又は、インクの蒸発防止を目
的として放置状態で固化するインクを用いるかして、い
ずれにしても熱エネルギーの記録信号に応じた付与によ
ってインクが液化してインク液状として吐出するものや
記録媒体に到達する時点ではすでに固化し始めるもの等
のような、熱エネルギーによって初めて液化する性質の
インク使用も本発明には適用可能である。このような場
合インクは、特開昭５４−５６８４７号公報あるいは特
開昭６０−７１２６０号公報に記載されるような、多孔
質シート凹部又は貫通孔に液状又は固形物として保持さ
れた状態で、電気熱変換体に対して対向するような形態
としても良い。本発明においては、上述した各インクに
対して最も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行す
るものである。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、円筒状のインク残
量検出用電極の先端にインク吸収体を切り裂き可能な直
線状または曲線状の刃部を有する構成とすることで、イ
ンク吸収体への電極の挿入を容易かつ確実に行い、イン
ク吸収体との十分な接触を確保することが可能となっ
た。

【００３９】また、電極の挿入に関するインク吸収体の
変形量を小さくできるため、インク吸収体とインクタン
クの内面との間に生ずる空隙を小さくでき、インクの収
納容量を向上させることができるとともに残余インクを
低減させ、インク残量検出の信頼性を確保することが可
能になった。

【００４０】さらに、電極をインク吸収体内部にスムー
ズに挿入することができるため、電極に長さを短くする
ことが可能となり、インクタンクの組み立て性を向上で
きる。さらにまた、電極先端の刃部を構成する角度を限
定し、インク吸収体内への挿入の確実性を確保したイン
クタンクを提供できます。さらにまた、インク残量検出
の信頼性が確保されたインクタンクと記録ヘッドとを一
体化したインクジェットヘッドカートリッジ及び該イン
クジェットヘッドカートリッジを搭載することができる
インク残量検出を信頼性高く行なえるインクジェット記
録装置を提供することができます。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例

【図２】本発明の実施例の電気接続を示す詳細図

【図３】本発明の実施例の電極形状の詳細図

【図４】本発明の実施例の電極挿入状態を示す詳細図

【図５】従来の実施例

【図６】従来の実施例

【図７】他の実施例（１）

【図８】他の実施例（２）

【図９】他の実施例（３）

【符号の説明】

１ ヘツド １３ タンク ５１ 多孔質体 ２２，２３ 電極

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクを吐出し記録を行なう記録ヘッド
   に対して供給されるインクを貯留するインクタンク本体
   と、該インクタンク本体内に収容され前記インクを吸収
   保持するインク吸収体と、該インク吸収体内に挿入され
   インクの残量を検出するために用いられる円筒状電極
   と、を具えて構成されるインクタンクにおいて、 前記円筒状電極は、前記インク吸収体への挿入方向先端
   部に前記インク吸収体を切り裂き可能な直線状または曲
   線状の刃部を有していることを特徴とするインクタン
   ク。
2. 【請求項２】 前記刃部は、前記円筒状電極の先端部に
   おいて、少なくとも１０°乃至６０°の範囲の鋭角端縁
   を構成する1以上の断面で構成されていることを特徴と
   する請求項１に記載のインクタンク。
3. 【請求項３】 前記記録ヘッドは、請求項１に記載のイ
   ンクタンクと一体的に構成されていることを特徴とする
   インクジェットヘッドカートリッジ。
4. 【請求項４】 請求項３に記載のインクジェットヘッド
   カートリッジを着脱自在に搭載し、主走査されるキャリ
   ッジと、記録ヘッドから吐出されるインクが被着されて
   画像が形成される被記録媒体を副走査方向に搬送する搬
   送手段と、を備えたことを特徴とするインクジェット記
   録装置。