JP3023259B2 - インクカートリッジおよ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、記録液滴を記録媒体に
吐出して、画像を形成するインクジェットヘッドにイン
クを供給するインクカートリッジおよびこのインクカー
トリッジを用いたインクジェット記録装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットヘッドにインクを供給す
るインクカートリッジには、静止時のオリフィス部から
のインク漏れを防止するため、通常−２０〜−１００mm
Ａｑ（水柱）の負圧を与えることが機能上必要となる。

【０００３】したがって、キャリッジ上に走査型のイン
クジェットヘッドを持ち、インクカートリッジは装置内
の固定された位置に配置され、インクジェットヘッドと
インクカートリッジがインク供給チューブで連結された
構成のヘッド，インクカートリッジ分離型のプリンタで
は、インクカートリッジがヘッドの下方、−２０〜１０
０mmの位置に配置される。

【０００４】また、キャリッジ上にインクジェットヘッ
ドとインクカートリッジとを持ち、両者一体で記録媒体
に対して走査し画像を記録する、ヘッド，インクカート
リッジ一体型のプリンタでは、ヘッド，インクカートリ
ッジ間に高低差を持たせることが困難であるため、イン
クカートリッジ内部に負圧を発生させるような機構を持
つことが必要となる。この負圧を発生させる機構とし
て、第１に多孔質部材にインクを含浸させ、多孔質部材
内にインクのメニスカスを多数形成することで負圧を発
生させる方式がある。第２の機構としてインクを保持す
る袋にバネを取り付けバネの復元力により負圧を発生さ
せる方式がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ヘッ
ド，インクカートリッジ分離型のプリンタの場合、前述
のような構成となるので装置が上下方向に大きくなると
いう問題がある。またヘッド，インクカートリッジ一体
型のプリンタの場合は、前述の第１の方式では、多孔質
部材がカートリッジ内部に有るために、インクの内容量
が少なくなるという問題があり、第２の方式は、構成が
複雑なため、高コストとなり、また複数の部材が必要と
なるため、リサイクルに向かないという問題がある。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、装置が小型にでき、インク容量が大きく、部
品数が少なくて低コストでリサイクルに適したインクカ
ートリッジ、およびこのインクカートリッジを用いた記
録装置を提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明では、前記目的を
達成するため、インクカートリッジを次の（１）のとお
りに、またインクジェット記録装置を次の（２），
（３）のとおりに構成する。

【０００８】（１）ケースと、このケース内に保持され
たインク袋とを備えたインクカートリッジにおいて、 前
記ケースの内側とインク袋の外側との間の少くとも一部
分に粘着性の液体が介在するとともに、前記インク袋
は、インク使用前にはその外側が前記ケースの内側に密
着しており、インクの消費にしたがい変形してその外側
が前記ケースの内側から次第に分離するものであるイン
クカートリッジ。

【０００９】（２）前記（１）に記載のインクカートリ
ッジを備えたインクジェット記録装置。

【００１０】（３）インクに熱による状態変化を生起さ
せインクを吐出させる方式の記録ヘッドを備えた前記
（２）に記載のインクジェット記録装置。

【００１１】

【作用】前記（１）〜（３）の構成により、インクの消
費にしたがい、インク袋は、変形してその外側がケース
の内側から分離し、インクカートリッジに接続されたイ
ンクジェットヘッド内に所望の負圧が得られる。

【００１２】

【実施例】以下本発明を実施例により詳しく説明する。

【００１３】図１は本発明を適用可能な“インクカート
リッジ”の説明図であり、（ａ）はインク使用前の断面
を示し、（ｂ）はインク使用中の断面を示す。図におい
て、１１はインクであり、１２はインク１１を内部に保
有し、インクの消費により変形する、ＰＥＴ，ＰＥ等
（ポリエチレンテレフタラート，ポリエチレン）を材質
とするインク袋である。１３はインク袋１２を保持する
ケースである。１４はゴム栓であり、不図示の装置本体
のジョイント部に連結される。１５は大気と連通する空
気穴である。

【００１４】インク使用前には、（ａ）に示すようにイ
ンク袋１２の外側と、ケース１３の内側は互いに密着し
ており、このため、初期にはケース１３内の容積にほぼ
等しい体積のインクが充填されている。インクが消費さ
れると、（ｂ）に示すようにインク袋１２は変形し、ケ
ース１３の内側に密着していたインク袋の一部の領域が
ケース１３の内側から分離する。この際、ケース１３の
内側とインク袋１２の外側は後述の各実施例で説明する
ように互いに密着力を持っているため、インクが消費さ
れる際に、前記密着力を引き剥すために発生する力がイ
ンク袋１２内のインクの負圧となる。これによりインク
ジェットヘッド内のインクが適正な負圧となり、記録液
滴の形成が安定し、オリフィスからのインク漏れも発生
しない。

【００１５】このように、本発明を適用可能なインクカ
ートリッジによれば、装置が小型で、インク容量が大き
く、部品数の少ないインクカートリッジが得られる。

【００１６】（実施例１） 図２は、実施例１である“インクカートリッジ”の断面
図である。図において、２１はインク袋１２とケース１
３を互いに密着させるための粘着性の液体であり、材質
としては、ＴＥＧ，ＰＥＧ（トリエチレングリコール，
ポリエチレングリコール）等の不揮発性，高粘度の液体
が用いられる。この粘着性の液体によりインク袋１２と
ケース１３が互いに密着し、インクが消費される際にケ
ース１３からインク袋１２を引き剥すために発生する力
がインク袋１２内のインクの負圧となる。

【００１７】（実施例２） 図３は実施例２の断面図である。図において、３１はイ
ンク袋１２とケース１３を互いに密着させるための粘着
性の液体であるが、ケース１３内の一部に塗布されてい
る。これによりインク袋１２のうち、粘着性の液体３１
が塗布されていない領域が最初に変形し始める。

【００１８】図示のように、インク袋１２の端部から変
形し始めるため、インク袋１２の変形が上下対称に進行
し易くなり、インクが消費される際のケース１３からイ
ンク袋１２を引き剥すために発生する力がインクの残量
にかかわらず、比較的均一となる。

【００１９】（本発明の関連技術） 本発明は、特にインクジェット記録方式の中でも熱エネ
ルギを利用して飛翔的液滴を形成し、記録を行うインク
ジェット方式の記録ヘッド，記録装置において優れた効
果をもたらすものである。

【００２０】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
行うものが好ましい。この方式はいわゆるオンデマンド
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を
発生せしめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせ
て、結果的にこの駆動信号に一対一で対応した液体（イ
ンク）内の気泡を形成できるので有効である。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。

【００２１】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４３４５２６２号
明細書に記載されているようなものが適している。な
お、前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、さらに優れた記録を行うことができる。

【００２２】記録ヘッドの構成としては、前述の各明細
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（直線状液流路または直角液流路）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
４４５９６００号明細書を用いた構成も本発明に含まれ
るものである。

【００２３】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５９−１２３６７０号公報や熱エネルギの
圧力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開示
する特開昭５９−１３８４６１号公報に基づいた構成と
しても本発明は有効である。

【００２４】さらに、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、前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１個の記録ヘッドとして
の構成のいずれでもよいが、本発明は、前述した効果を
一層有効に発揮することができる。

【００２５】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インクタンクが設けら
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。

【００２６】また、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ッピング手段，クリーニング
手段，加圧あるいは吸引手段，電気熱変換体あるいはこ
れとは別の加熱素子あるい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う予備吐出モード
を行うことも安定した記録を行うために有効である。

【００２７】さらに、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、または混色によるフ
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。

【００２８】以上説明した本発明実施例においては、イ
ンクを液体として説明しているが、室温やそれ以下で固
化するインクであって、室温で軟化するもの、もしくは
液体であるもの、あるいは前述のインクジェット方式で
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よい。

【００２９】加えて、積極的に熱エネルギによる昇温を
インクの固形状態から液体状態への状態変化のエネルギ
として使用せしめることで防止するか、またはインクの
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の記録信号に応じ
た付与によってインクが液化し、液状インクとして吐出
するものや、記録媒体に到達する時点では既に固化し始
めるもの等のような、熱エネルギによって初めて液化す
る性質のインクの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、多孔質シート凹部または貫通孔に液状または固形
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よい。本発明においては、前述
した各インクに対して最も有効なものは、前述した膜沸
騰方式を実行するものである。

【００３０】さらに加えて、本発明に係る記録装置の形
態としては、ワードプロセッサやコンピュータ等の情報
処理機器の画像出力端末として一体または別体に設けら
れるものの他、リード等と組み合わせた複写装置、さら
には送受信機能を有するファクシミリ装置の形態を採る
ものであっても良い。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
インク袋の外側とケースの内側の間の密着力により、イ
ンク袋内部に負圧を発生させるものであるから、負圧発
生のために位置の差を必要とせず、装置を小型にでき、
ケース内部の容積とほぼ同一体積のインクが充填できて
インク容量が大きく、部品数が少なくてすみ、低コスト
でリサイクルも容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を適用可能なインクカートリッジの説
明図

【図２】 実施例１の断面図

【図３】 実施例２の断面図

【符号の説明】

１１ インク １２ インク袋 １３ ケース

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケースと、このケース内に保持されたイ
   ンク袋とを備えたインクカートリッジにおいて、 前記ケースの内側とインク袋の外側との間の少くとも一
   部分に粘着性の液体が介在するとともに、 前記インク袋は、インク使用前にはその外側が前記ケー
   スの内側に密着しており、インクの消費にしたがい変形
   してその外側が前記ケースの内側から次第に分離するも
   のであることを特徴とするインクカートリッジ。
2. 【請求項２】 請求項１ に記載のインクカートリッジを
   備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
3. 【請求項３】 インクに熱による状態変化を生起させイ
   ンクを吐出させる方式の記録ヘッドを備えたことを特徴
   とする請求項２に記載のインクジェット記録装置。