JP3161546U - インクカートリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】長期保存安定性に優れたインクジェットプリンタ用のインク収納容器を提供する。【解決手段】プリンタに装着されるインク収納容器１であって、インクを収納するインク室２と、大気を導入する大気孔９と、該プリンタにインクを供給するインク供給口３と、インク収納容器１に関わるインク残量検知とインク収納容器１の滅菌とを兼ねる紫外線を発光する紫外線ＬＥＤ１９を備える。【選択図】図１

Description

本考案は、インクプリンタ、インク印刷装置あるいは複合機等の機器に適用されるインクカートリッジおよび再充填インク収納リサイクル容器に関する。

一般に、インクプリンタ、インク印刷装置あるいは複合機等の機器の代表的なインクジェットプリンタは、記録ヘッドからインクの液滴を吐出し、記録媒体に付着させることで画像や文字などの記録画像を作り出すものであり、従来の記録装置に比べてコンパクト化、高速化およびカラー化が容易であって、また吐出する液滴を微小にすることによって高精細な画像を得ることができる。またインクジェットプリンタは、ノンインパクト方式であるため稼動時の騒音が少なく、オンデマンドであるためランニングコストが低い等の利点を有する。

インクジェットプリンタのヘッドノズルの孔径は、高精細な画像を得るため、近年一段と微細化されてきた。そのためインク中に含まれる異物によるノズル詰まりが発生し易い状況となっている。

インクには、着色剤と溶剤のほかに、ヘッドの乾燥を防止するための乾燥防止剤、記録紙への浸透乾燥を促進するための浸透剤、インクの安定性を保持するためのｐＨ調整剤、インクの諸物性を調整するための界面活性剤、インクの酸化を防止するための酸化防止剤等が含まれ、上記各種添加剤を含む環境は菌が繁殖し易く、そのため菌の繁殖を防止るための防かび剤も含まれる。

しかし、耐性の強い菌や、原生種の菌を抑制するには防かび剤だけでは十分ではない。インク中で菌が増殖すると、インクのｐＨの低下、インク成分の分離・凝集・沈降によるノズルの目詰りが発生し易くなり、また増殖した菌によりインクの粘度が上昇しインクの流動性が低下する。プリンタのヘッド近傍に備えられたフィルタを通すことで、ある程度の大きさの異物を除去することは可能だが、フィルタの網目の大きさが1μm〜2μmであってもそのフィルタを通り抜けるカビ胞子もあるため、フィルタを装着したとしてもプリンタのヘッド内に菌類は進入する。カビ胞子が一つでもインク内に存在すれば、長期間の滞留によって胞子は数10〜数100μmの長さの菌糸に成長し、該フィルタに菌糸が堆積し、記録ヘッドへのインク供給がスムーズに行われず、カスレなどの印字不良を引き起こす。特に近年記録ヘッドが高性能化したことに伴い、微小オリフィスや微細流路で安定して流動し、且つ記録ヘッドの目詰りを起こさないような物性のインクが要求されるようになってきた。

特許文献１は、紫外線照射ランプを備えたインクジェット記録装置において、リサイクルするインクのカビ発生の抑制について記載されている。特許文献１の段落（０００９）及び段落（００５９）には順に、「…紫外線照射装置は、リサイクルされたインクが回収される一時的なインク貯蔵部に具備され、リサイクルされたインクに紫外線を照射することでカビや細菌を殺菌することを特徴とする…」、「…サブタンク１０４内部とキャップ機構１０５内双方に紫外線照射ランプを設けることによって、画質に影響を与えるようなインク経路へのカビ胞子の混入、成長等を短時間でより確実に防ぐことが出来…」と記載されている。しかしながら、記載されている実施例は、インクタンクではなく記録装置の中のリサイクルインクを溜めるサブタンク１０４とキャップ機構１０５に紫外線照射ランプを装備するものである。また紫外線照射ランプは、図１１に３０１、１００１、１１０１として記載されているようにサブタンク及びキャップ機構全幅にわたる大型の装置であった。

一方、インクカートリッジをプリンタに搭載して印字する際、インクカートリッジ中のインク残量の検出は重要な課題であり、フォトセンサーや圧電素子を用いる方法等が公知である。特許文献２の段落（０００５）の課題「インク残量の検出器の光源として赤外ＬＥＤを用いた場合には、その光は可視域外にあるので目視で確認することが出来ず、複数のインクタンクの残量検出を一つのインク残量検出器で行う場合、どのインクタンクを検出しているのか目視では確認できず、またインク残量に応じた残量状況表示をすることができないという欠点」を解決するもので、段落（００２１）の「このとき、３１インクタンクに設けられた臨界角プリズムの検出部に、照射された光は、４インクが３インクタンク内に有る場合には、臨界角プリズムの作用により３インクタンク内の４インクを透過して、３インクタンク外に２１インクタンクを透過した光線の光路を通り出射するので、インク残量検出の状況が容易に目視で認識ができる。」と記載されている。

特開２００７−１０５９２９号公報 特開２００７−２２０３２号公報

一般に、インクプリンタ、インク印刷装置あるいは複合機等の機器に用いられるインクには染料や顔料等の色材のほか、多種類の有機物添加剤が含まれているため、それらの有機物を餌とする菌類の増殖に格好の環境となっている。そのためインクカートリッジに充填されたインクにはかび防止剤が添加されているが、耐性の強い菌や、原生種の菌を抑制するには防かび剤だけでは十分ではない。特に、インクジェットプリンタに装着されたインク収納容器は、一旦使用された後、数ヶ月あるいは１年近くも放置される場合がある。その間にインク収納容器内での菌類の増殖により異物が発生し、インクジェットプリンタの吐出ヘッドの孔詰りや、あるいはインクの粘度上昇によってインクの流動性が低下し、印字のカスレが発生し記録画像の品位が低下するという問題があった。

特に重要なことは、特許文献１のように、大型の紫外線照射装置を用いてリサイクルインクに紫外線を照射して殺菌する場合、インク中に含まれている色材が分解、劣化し、本来のインク性能が根本から失われるという新たな問題があることが本考案者によって発見されたことである。

本考案は、上記インク中に含まれる色材特性を維持しながら、インク収納容器に関わる情報判別用の発光と前記インク収納容器に収納されているインクの滅菌用の発光とを発光手段に兼用させることで、コンパクトでありながら、インク収納容器が長期間放置において発生するような菌類の増殖を抑制でき、さらには、印字のカスレによる記録画像の品位の低下をも防止でき、長期保存安定性のあるインク収納容器及び再充填インク収納リサイクル容器を提供することを主たる目的とするものである。

本考案の第１の考案は、プリンタに装着されるインク収納容器であって、インクを収納するインク室と、大気を導入する大気孔と、前記プリンタにインクを供給するインク供給口と、前記インク収納容器に関わる情報判別用の発光と前記インク収納容器に収納されているインクの滅菌用の発光とを兼ねる発光手段と、を備えたことを特徴とするインク収納容器である。

本考案の第２の考案は、プリンタに装着される再充填インク収納リサイクル容器であって、再充填されたインクを収納するインク収納部と、大気を導入する大気孔と、前記プリンタにインクを供給するインク供給口と、前記インク収納容器に関わる情報判別用の発光と前記インク収納容器に収納されているインクの滅菌用の発光とを兼ねる発光手段と、を備えたことを特徴とする再充填インク収納リサイクル容器である。

本考案の第３、４の考案は、大１，２考案の前記発光手段は、２６０ｎｍ近傍の波長を含む紫外線を発光する紫外線ＬＥＤであることを特徴とするものである。

本考案の第１の考案は、インク収納容器に関わる情報判別装置を用いて、プリンタの稼動時にインク収納容器のインクやインク収納容器を形成する部材に紫外線が照射されて、インク中やインク収納容器を形成する部材表面に付着している菌類の一部を死滅させあるいはそれらの菌類の増殖を抑制することによって、インクを劣化させずにプリンタのヘッド目詰まりやインクの流動性低下による印字不良の発生を防止できるという効果がある。

本考案の第２の考案は、再充填インク収納リサイクル容器においてさらに発生しがちな菌類に関わる問題を解決でき、再充填インク中や再充填インク収納リサイクル容器を形成する部材表面に付着している菌類の一部を死滅させ、あるいはそれらの菌類の増殖を抑制することによって、再充填インクを劣化させずにプリンタのヘッド目詰まりや再充填インクの流動性低下による印字不良の発生を防止できるという効果が生じる。

本考案の第３，４の考案は、上記第１、２の考案に加えて、より構成がコンパクトな紫外線発光ＬＥＤが発光する紫外線の波長で、菌類のＤＮＡの吸収スペクトルの波長とされる２６０ｎｍ近傍の波長を含むことによって、部分的にインクの劣化を抑制し菌類を効果的に死滅させ、菌類の増殖によるプリンタのヘッド目詰まりやインクの流動性低下による印字不良の発生を防止できるという効果がある。

本考案の第１及至第４の考案のインク収納容器にインクが満たされた状態で、インク残量センサの紫外線発光ＬＥＤから紫外線が発光された状態を示す前記インク収納容器の側断面模式図である。 本考案の第１及至第４の考案のインク収納容器のインクが空になった状態で、インク残量センサの紫外線発光ＬＥＤから紫外線が発光された状態を示す前記インク収納容器の側断面模式図である。

以下、本考案の第１および第２の考案であるインク収納容器１の実施形態について説明するが、本考案はこの事例に限られるものではない。本考案において、本考案のインク収納容器に関わる情報判別用の発光と前記インク収納容器に収納されているインクの滅菌用の発光とを兼ねる発光手段は、ＬＥＤのごときコンパクトな構成例を使用することが好ましいが、大型化しない構成であって、インク収納領域に対して部分照射できるものを包括するものである。この発光部の設置場所は、インクタンクにおいて上記目的を達成できる位置であればどこでもよく、発光を案内する光ファイバーや案内光路を形成するものや、反射板等を用いて案内、照射するものであっても良い。また、「インク収納容器に関わる情報判別用の発光」とは、インク収納容器の存在・装着確認や位置状態確認あるいは、インク残量検知確認などのいずれかを含むものであれば良い。

図１に従って本考案のインク収納容器１について説明する。インク収納容器１は、扁平な略直方体形状であって、インクを収納するインク室２と、負圧材押さえ８によって上方への移動を押さえられた負圧発生部材５を収納する負圧材室４と、プリンタ（不図示、以下同じ））にインクを供給するインク供給口３と、インク供給口３に挿入されプリンタへのインク供給時にプリンタのインク導入部と圧接してプリンタにインクを供給する圧接体６と、インク室２と負圧材室４とを連通する連通孔１０と、プリンタのインク収納容器１のキャリッジ（不図示、以下同じ）と係合するためのラッチレバー１１と、インク収納容器１内に大気を導入する大気孔９と、インクの残量を検知するインク残量検知プリズム７と、インク室２と負圧材室４にインクを充填するインク充填孔１８と、紫外線を発光する紫外線ＬＥＤ１９とを備える。インク残量センサ２０は、プリンタに備えられ、インク収納容器１の紫外線ＬＥＤ１９が発光する紫外線を受光して光電変換を行う受光部２１からなる。

インク残量検知プリズム７は光を透過するのに適した透明な樹脂、例えば、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリカーボネート等で、頂角がほ９０度に形成される。図１において、インク収納容器１にインクが満たされている場合、インク残量プリズム７の下方から光路１２を経て入射した紫外線は、インク残量検知プリズム７の斜面１６を透過し、インク室２のインクに光路１５のように照射される。また、図２において、インク収納容器１にインクが空の場合、インク残量検知プリズム７の下方から光路１２を経て入社した紫外線は、インク残量検知プリズム７の斜面Ｒ１６において全反射し光路１３を経て斜面Ｌ１７において全反射し、光路１４を経て受光部２１に受光される。即ち、紫外線ＬＥＤ１９から発光された紫外線は、インク室２にインクがある場合は、プリズム７を透過してインク中に照射され、インク室２にインクがない場合は、インク残量センサプリズム７の斜面Ｒ１６及び斜面Ｌ１７で全反射してインク残量センサ２１で検知される。

紫外線は赤外線や可視光線に比べて屈折し易いため、インク中で図１の光路１５のように散乱し、インク中の滅菌に寄与する。紫外線の中でも菌類のＤＮＡの吸収スペクトルとされる２６０ｎｍ近傍の短波長が殺菌に寄与するので好ましい。

また、紫外線はインクの劣化にも寄与するので紫外線のインクに対する照射量は適量に維持する必要がある。本考案の紫外線ＬＥＤ１９は、例えば文献１の図１１に記載のように紫外線照射ランプ３０１、１００１、１１０１のようなインク室全体に対して照射する大型の発光体ではなく、インク残量検知プリズムの一部である斜面１６を透過する紫外線だけをインク室２のインク中に照射する小型のものである。これによって、効率よく滅菌に寄与しインクの劣化を極小に抑えることができる。

このように構成されたインク残量の検出器によれば、インク収納容器１に関わるインク残量の検出とインク収納容器１の効率のよい滅菌とを兼備したインク収納容器１を提供することが可能となる。

本考案の第３および第４の考案であるインク収納容器１ａの実施形態について説明するが、本考案はこの事例に限られるものではない。インク収納容器１ａは、インクが満たされたインク収納容器１をプリンタに装着してインクを使い切った使用済みのインク収納容器１のインク充填孔１８から再充填用インクが充填された再充填インク収納リサイクル容器１ａである。図１に従って本考案のインク収納容器１ａについて説明する。インク収納容器１ａは、扁平な略直方体形状であって、インクを収納するインク室２ａと、負圧材押さえ８ａによって上方への移動を押さえられた負圧発生部材５ａを収納する負圧材室４ａと、プリンタ（不図示、以下同じ））にインクを供給するインク供給口３ａと、インク供給口３ａに挿入されプリンタへのインク供給時にプリンタのインク導入部と圧接してプリンタにインクを供給する圧接体６ａと、インク室２ａと負圧材室４ａとを連通する連通孔１０ａと、プリンタのインク収納容器１ａのキャリッジ（不図示、以下同じ）と係合するためのラッチレバー１１ａと、インク収納容器１ａ内に大気を導入する大気孔９ａと、インクの残量を検知するインク残量検知プリズム７ａと、インク室２ａと負圧材室４ａにインクを充填するインク充填孔１８ａとを備える。インク残量センサ２０は、プリンタに備えられ、紫外線を発光する紫外線発光ＬＥＤ１９と該紫外線を受光して光電変換を行う受光部２１からなる。

インク残量検知プリズム７ａは光を透過するのに適した透明な樹脂、例えば、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリカーボネート等で、頂角がほ９０度に形成される。図１において、インク収納容器１ａにインクが満たされている場合、インク残量プリズム７ａの下方から光路１２ａを経て入射した紫外線は、インク残量検知プリズム７の斜面１６ａを透過し、インク室２ａのインクに光路１４ａのように照射される。また、図２において、インク収納容器１ａにインクが空の場合、インク残量検知プリズム７の下方から光路１２ａを経て入社した紫外線は、インク残量検知プリズム７ａの斜面Ｒ１５ａにおいて全反射し光路１３ａを経て斜面Ｌ１７ａにおいて全反射し、光路１４ａを経て受光部２１に受光される。即ち、紫外線ＬＥＤ１９から発光された紫外線は、インク室２にインクがある場合は、プリズムを透過してインク中に照射され、インク室にインクがない場合は、プリズムの斜面Ｒ１６ａ及び斜面Ｌ１７ａで全反射してインク残量センサで検知される。

紫外線は赤外線や可視光線に比べて屈折し易い高いため、インク中で図１の光路１５ａのように散乱し、インク中に存在する菌の滅菌に寄与する。紫外線は滅菌力はあるがインクの劣化にも寄与するため、紫外線のインクに対する照射量は適量に維持する必要がある。本考案の紫外線ＬＥＤ２１は、例えば文献１の図１１に記載のように紫外線照射ランプ３０１、１００１、１１０１のようなインク室全体に対して照射する大型の発光体ではなく、インク残量検知プリズムの一部である斜面１６を透過する紫外線だけをインク室２のインク中に照射する小型のものである。これによって、インクの劣化のない適度な滅菌に寄与するインク収納容器１ａが得られる。

このように構成されたインク残量の検出器によれば、インク収納容器１ａに関わるインク残量の検出とインク収納容器１ａの効率のよい滅菌とを兼備したインク収納容器１ａを提供することが可能となる。

キヤノン社製インクタンク（ＢＣＩ−７ｅＹ：以下、Ｃ社タンク）を１２個準備した。そのうち９個のインク残量検知プリズムの下部の底壁に抵抗値１６２．５Ωの紫外線ＬＥＤを粘着フィルムによって貼り付けた。一方、Ｃ社タンクに備えられたＩＣチップに接続されている可視光ＬＥＤを取り外し、該可視光ＬＥＤのＩＣチップ側の端子と前記紫外線ＬＥＤの端子を接続した。このカートリッジのＩＣチップの電源端子をプリンタ（キヤノンｉＰ４５００）のキャリッジの電源端子と接続しプリンタのスイッチをオンにした。この状態で０．５時間放置したサンプルを３個作り実施例No.１〜３とし、１時間放置したサンプルを３個作り実施例No.４〜６とし、３時間経過放置したサンプルを３個作り実施例No.７〜９とした。

ブランクとして無処理のインクカートリッジのサンプル３個を比較例No.１〜３とした。これら１２個のサンプルを恒温槽にて２５℃に保持し１８０日間静置した。実施例No.１〜９の紫外線ＬＥＤを取り外し、左記に取り外した可視光ＬＥＤを元通り復帰させてプリンタ（キヤノンＰＩＸＵＳ ｉＰ４５００の受光部を紫外線受光部に変更して判断手段の光量閾値に合わせた構成を採用したプリンタを使用した）に装着し印字テストを行った。テスト結果は次のとおりであった。

実施例No. 紫外線照射時間 印字性 インクの退色
１ ０．５ × ○

２ ０．５ × ○
３ ０．５ × ○
４ １．０ △△ ○
５ １．０ △ ○
６ １．０ △△ ○
７ ３．０ ○ ○
８ ３．０ ○ ○
９ ３．０ ○ ○

比較例No. 紫外線照射時間 印字性 インクの退色
１０ ０ ×× ―
１１ ０ ×× ―
１２ ０ ×× ―

（印字性評価方法）
サンプル（実施例１〜９及び比較例１０〜１２）をプリンタに正常装着して印字を行った時、カスレが発生するか否かを確認し下記のように判定する。
○：印字開始初期にカスレが全く発生しない。
△：印字開始初期にカスレが発生した後、１回クリーニング後カスレが発生しなくなった。
△△：印字開始初期にカスレが発生した後、２回クリーニング後カスレが発生しなくなった。
×：印字開始初期にカスレが発生した後、３回クリーニング後カスレが発生しなくなった。
××：印字開始初期にカスレが発生した後、３回クリーニング後もカスレが発生する。

（インクの退色評価方法）
下記の判断基準による目視判定とする。
○：比較例１０〜１２の印字におけるいずれの色調に対しても、実施例１〜９の印字における色調が色褪せていない。
×：比較例１０〜１２の印字におけるいずれの色調に対しても、実施例１〜９の印字における色調が色褪せている。

上記の結果より、インク収納容器内に紫外線を照射した実施例１〜９は、紫外線を照射しない比較例１０〜１２より、印字性に優れており、インクの退色もないことが判明した。本実施例から、インク収納容器にインク残量検知と殺菌を兼ねる紫外線ＬＥＤを装備したことによって、長期間での菌類の増殖を防止できるので、新規なインク収納容器として実用できるものである。

記録装置は、高密度かつ高速な記録動作が可能であることから、情報処理システムの出力手段、例えば、複写機、ファクシミリ、電子タイプライタ、ワードプロセッサ、ワークステーションなとの出力端末としてのプリンタ、あるいはパーソナルコンピュータ、光ディスク装置、ビデオ装置などに具備されるハンディまたはポータブルプリンタとして利用できる。従って、本考案に従うインク収納容器としての適用範囲は単に記録装置に留まるにのみならず、ファクシミリ装置や複写機など様々な機器に及ぶことは言うまでもなく、更に、本考案は、複数の機器（例えばホストコンピュータ、インタフェース機器、リーダー、プリンタなど）から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置（例えば、複写機、ファクシミリ装置など）に適用してもよい。

１ インク収納容器２ インク室３ インク供給口４ 負圧剤室５ 負圧発生部材６ 圧接体７ インク残量検知プリズム８ 負圧材押さえ９ 大気孔１０ 連通孔１１ ラッチレバー１２ 光路１３ 光路１４ 光路１５ 光路１６ プリズム斜面Ｒ１７ プリズム斜面Ｌ１８ インク充填孔１９ 紫外線ＬＥＤ ２０ インク残量センサ２１ 受光部

Claims (4)

1. プリンタに装着されるインク収納容器であって、インクを収納するインク室と、大気を導入する大気孔と、前記プリンタにインクを供給するインク供給口と、前記インク収納容器に関わる情報判別用の発光と前記インク収納容器に収納されているインクの滅菌用の発光とを兼ねる発光手段と、を備えたことを特徴とするインク収納容器。
2. 前記発光手段は、２６０ｎｍ近傍の波長を含む紫外線を発光する紫外線ＬＥＤである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. プリンタに装着される再充填インク収納リサイクル容器であって、再充填されたインクを収納するインク収納部と、大気を導入する大気孔と、前記プリンタにインクを供給するインク供給口と、前記インク収納容器に関わる情報判別用の発光と前記インク収納容器に収納されているインクの滅菌用の発光とを兼ねる発光手段と、を備えたことを特徴とする再充填インク収納リサイクル容器。
4. 前記発光手段は、２６０ｎｍ近傍の波長を含む紫外線を発光する紫外線ＬＥＤであることを特徴とする請求項３に記載の再充填インク収納リサイクル容器。