JP3316943B2 - インクジェットプリンタ及びそれに用いられるインクカートリッジ - Google Patents

インクジェットプリンタ及びそれに用いられるインクカートリッジ

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JP3316943B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、インクジェットプリン
タのキャリッジに装着するインクカートリッジに関し、
特にインク貯蔵袋を有するインクカートリッジに関す
る。
【0002】
【従来の技術】インクジェットの印字品質を向上させる
ための条件として、インクジェット用ヘッド(インクジ
ェット用オリフィス)に静的な負圧をかけておくことの
重要性がかねてから知られていた。負圧をかけておくこ
とによって、オリフィス部分の液面が負メニスカスとな
ってインクを内部に引き込み、それによってインクが飛
び出していく部分の液面を安定かつ一様にすることがで
きるのである。
【0003】可搬型や交換型のインクカートリッジにお
いては、インク洩れは、たとえ運搬中、高海抜時、ある
いは衝撃や振動が与えられた時であっても起こしてはな
らないため、上述の負圧は一層重要である。また、オリ
フィスが下向きに置かれた場合にインクが洩れない様に
しておくメカニズムは、インクの表面エネルギだけであ
る。
【0004】従来これらを解決する技術として、インク
の貯蔵を弾性体(たとえばシリコンゴム或は他の天然ゴ
ム、合成ゴム等)で作成したインク貯蔵袋を有する、可
搬型や交換型のインクカートリッジがある。このような
構成のインクカートリッジとして、USP 4,50
0,895に記述されているような噴射抵抗器アセンブ
リとともに折り畳み式インク貯蔵袋を有する熱インクジ
ェットカートリッジが知られている。
【0005】インクをプリンタ動作中にカートリッジか
ら吐出するときには、相当分のインクがインク袋から抜
き出される。インク袋は気密であるから、インクの取り
出しにより、インク袋の内部への連続的なへこみを引き
起こす。インク袋は弾性力を有しており、このへこみい
わゆる変形によりオリフィスに負圧をあたえている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の従来技
術では、インク袋の開口部形状が円形であり、また、イ
ンク袋内のインク量の変動によるインク袋内の負圧変動
を小さくするために、壁の厚さが薄くほぼ均一にできて
いた。そして、インク袋内のインク量が減少するにつれ
て、インク袋が内部へへこんでいく。このへこみはキャ
リッジ動作方向とは関係なく任意な方向で発生するた
め、インク袋のキャリッジ動作方向の幅が狭くなるよう
にへこんだ場合、キャリッジ動作方向の剛性が弱くな
り、キャリッジ動作によりインク袋がキャリッジ動作方
向に揺られてしまう。これにより、インク袋内の負圧が
大きく脈動し、印字品質が乱れたり、かなりのインク量
が残った状態で正常に記録することが困難となる不経済
なものであった。
【0007】本発明はこのような欠点を解決するために
なされたものであり、その目的はキャリッジ動作に影響
されない安定した印字品質とインク取り出し量が多く経
済的なインク袋を得ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
プリンタは、インクを貯蔵するためのインク袋と、その
インク袋の一方の端に形成された開口部を所定の位置に
固定するハウジングと、そのハウジングに取り付けら
れ、インクを射出するためのインク射出手段とを備えた
インクカートリッジと、そのインクカートリッジを装着
可能なキャリッジとを有し、そのキャリッジの動作によ
り、インクを射出し、印字紙に印字を行うインクジェッ
トプリンタにおいて、インク袋の開口部の形状が略楕円
状に形成されており、開口部の長手方向がキャリッジの
動作方向Pと等しくなるように、インクカートリッジ
が、キャリッジに装着されるように定められていること
を特徴とするインクジェットプリンタである。また、本
発明のインクカートリッジは、インクを貯蔵するための
インク袋と、そのインク袋の一方の端に形成された開口
部を所定の位置に固定するハウジングと、そのハウジン
グに取り付けられ、インクを射出するためのインク射出
手段とを備え、インクジェットプリンタのキャリッジに
装着され、そのキャリッジの動作により、インクを射出
し、印字紙に印字を行うインクカートリッジにおいて、
インク袋の開口部の形状が略楕円状に形成されており、
キャリッジに装着されたときに、開口部の長手方向がキ
ャリッジの動作方向Pと等しくなるように定められてい
ることを特徴とするインクカートリッジである。また、
略楕円状に形成されたインク袋の開口部の長径L1と
短径L2の関係の好ましい関係は、1.9×L2≧L1
≧1.1×L2を満たすことである。また、インク袋を
覆うカバーの一部に、外部から前記インク袋を押圧する
部材が挿入可能な孔が設けられてもよい。
【0009】
【作用】本発明の上記の構成によれば、インクの減少に
よりインク袋がキャリッジの動作方向の幅が広くなるよ
うにへこみ、インク袋のキャリッジ動作方向の剛性の低
下を防ぎ、キャリッジ動作による揺れを防止し、負圧の
脈動及び高い背圧の発生を防止し、安定した印字品質の
印字を行う。
【0010】
【実施例】まず本発明の実施例の構成を図面に基ずいて
説明する。
【0011】図1は本発明の一実施例おけるインクカー
トリッジをキャリッジに装着したインクジェットプリン
タの斜視図であり、図2は前記インクカートリッジの概
要を示す。図3は図2断面AAを模式的に示す。1はイ
ンクカートリッジ、2はキャリッジ、3は印字紙、4は
プリンタケース、11は記録ヘッド(熱または他の形
式)、12はオリフィスプレート、13はオリフィスプ
レート上の開けられたオリフィス、14は基板、15は
インクをオリフィスへ供給するインク供給管、16はハ
ウジング、17はカバー、20はインク袋、21はイン
ク、18は通気口及び加圧穴を示している。インク貯蔵
リザーバとしての機能をする可撓性のインク袋20は、
ハウジング16の裏面に固定され密封されている。実施
例では、インク袋20は、技術的に知られた弾力のある
伸縮可能なゴムからできている。
【0012】インクカートリッジ1上の記録ヘッド11
は、オリフィスプレート12上の吐出オリフィス13よ
り記録液であるインクを吐出して飛翔的液滴を形成し、
キャリッジ2の動作(P方向)により印字紙3にインク
を滴下し文字等のデータを印字するものである。尚、本
発明のインク袋は図2、図3に示したシステム内に組込
むことだけに限定されない。その代わりに、インク袋
を、他のインクカートリッジ(熱または他の形式)で使
用することができる。
【0013】次に、従来例の課題について図面に基ずい
て詳細に説明する。従来例の構成も、インク袋の形状の
違いを除き、図2、図3で示したインクカートリッジと
同様に表わせるため、従来例の構成の説明は省略する。
図14は従来例のインク袋の部分断面図であり、図15
は図14のI矢視図である。220は従来例のインク袋
であり、220aはキャップ状の底部、220bは管状
の中間部、220cは開口部、220dはインクを貯蔵
するリザーバー部で構成されている。底部220a及び
中間部220bの壁厚は各々の部分で均一で等しく、イ
ンク袋220が拡張されたとき(インクが充満している
とき)、実質的に対称的な(図14)、開口部220c
の形状及び断面形状が円形(図15)であるような構成
になっている。
【0014】図10は従来例に係わるインク袋を装着し
たインクカートリッジの斜視図である。図11及び図1
2は、図10に示したインクカートリッジのFF断面図
であり、図11はインクが充満している初期状態、第1
2図はインクが減少した状態を示す。インク袋220は
印字によるインク221の減少にともないへこみが発生
する、よって断面形状が初期の円形(図11)からイン
クが減少した時の楕円及び長円形に似た長細い形状(図
12)に変化していく。このへこみは、上述したように
初期状態のインク袋220の開口形状及び断面形状が円
形であり、壁厚も均等である異方性の無い形状のため、
キャリッジの動作方向とは関係なく発生する。したがっ
て、細長い断面形状の長手方向がキャリッジの動作方向
とほぼ直交する場合(図12)も発生する。
【0015】図13は図10のEE断面図であり、図1
2のようにインク袋がへこんだ場合を示す。インク袋2
20の底220a及び中間部220bはインク量の減少
にともなうへこみにより幅が狭くなっており、キャリッ
ジ動作方向Pの剛性がインクが充満している初期状態に
比べ大幅に弱くなっている。したがって、インクカート
リッジがキャリッジ動作方向Pに印字にともない動作す
ると、インク袋220の特に底部220aもQ方向に揺
らされてしまう。このゆれQにより、負圧の脈動及び異
常に高い背圧を発生することが試験により分かってい
る。この状態は、印字システム全体に影響を及ぼし、印
字品質を乱したり印字不能を発生させる原因となる。
【0016】これまで述べた課題を排除するために、本
発明のインク袋がもたらせる。以下に本発明の効果を図
に基ずき説明する。本発明のインク袋を図8、図9に示
す。図8は本発明によるインク袋の部分断面図、図9
は、図8のH矢視図である。20はインク袋であり、2
0aはキャップ状の底部、20bは管状の中間部、20
cは開口部、20dはインクを貯蔵するリザーバー部で
構成されている。底部20a及び中間部20bの壁厚は
各々の部分で均一で等しく、インク袋20が拡張された
とき(インクが充満しているとき)、開口部20cの形
状及び断面形状が長円及び楕円等の長細い形状である。
望ましい形状として、開口部20cの長径寸法L1と、
短径寸法L2とが以下の式により決定される。
【0017】1.9×L2≧L1≧1.1×L2 楕円及び長円等の形状となっている。
【0018】図4及び図5は、図1に示したインクカー
トリッジのCC断面図であり、図4はインクが充満して
いる初期状態、第5図はインクが減少した状態を示す。
インク袋20は開口部20cの長手方向(L1寸法方
向)をキャリッジの動作方向Pと等しくインクカートリ
ッジ1に装着されている。インク袋20はインクの減少
にともないへこみが大きくなる、よって初期の楕円及び
長円等の断面形状(図4)が変形し、より片寄った楕円
及び長円等の断面形状(図5)に変化していく。このへ
こみはインク袋の剛性の弱いところより発生する。初期
状態から楕円及び長円等の断面形状をていし、壁厚が各
部で等しい本発明のインク袋20の場合、断面形状の長
手部分の壁の剛性が他の部分より弱く、へこみは長手部
分の壁より発生する。したがって、インクが減少したと
きのインク袋の断面の長手方向は、初期の断面の長手方
向と等しく、またインクの減少に関わらずつねに、キャ
リッジの動作方向Pとも等しい。
【0019】図6は図2のAA断面であり、図7は図2
のBB断面である。ともにインクが減少した状態であ
る。この状態においてインク袋20のP方向の幅は広
く、P方向と直交する方向の幅は狭いことが図6、図7
よりわかる。またP方向の幅はインクが充満している初
期状態に比べても広い。インク袋20のP方向の剛性は
初期状態と同等もしくはそれ以上に強く、インク量の減
少に左右され難い。したがって、インク袋20はキャリ
ッジ動作による揺れは微少であり、インク量に関わらず
負圧の脈動が発生しないことが試験より分かっている。
本発明のインク袋は、従来例のインク袋で発生した負圧
の脈動を無くし、安定した印字品質や効率の良いインク
の使用を提供するシステムを実現している。
【0020】本発明の他の効果を以下に示す。本実施例
のような可搬型や交換型のインクカートリッジは落下時
の衝撃等により、ヘッド内へ気泡が混入してしまうこと
が一般的に知られている。そこで、気泡の混入が生じた
場合には、良好なインク吐出を得るために混入した気泡
をヘッドより取り除く必要がある。この手段として、オ
リフィスを上方に向けた状態でインク袋を押し、その発
生圧力により気泡を押し出してオリフィスなどから放出
する方法が一般的に用いられ、この一連のヘッドからの
気泡排出動作をプライミング動作と呼んでいる。図6に
示した30はプライミングに使用するインク袋を押すた
めの加圧針である。この加圧針はプリンタ本体に具備さ
れてる場合やクリップ等で代用する場合が一般的であ
る。インク袋を押すことにより発生する圧力は、インク
袋を押す場所及び押す力により大きく影響を受け、ま
た、圧力が高い方が気泡が排出され易いことが試験より
分かっている。ここで述べた押す場所は、インクが減る
ことにより形成される形状(へこみが発生した状態)で
定義される位置であり、効果的なプライミングを行うた
めには初期状態からインクが減少した状態まで、圧力を
高く発生する場所を押す必要がある。加圧針30により
加圧する場所は加圧穴18の位置により限定することが
できる。本発明のインク袋20は前述したように、へこ
みの方向が常に一定であるため、加圧穴18の位置をプ
ライミングに最適ないわゆる圧力を高く発生する場所に
設定する事が可能である。よって、本発明の他の効果と
して、インク袋内のインク量に関わらず効率の良いプラ
イミングが可能となる。
【0021】本発明の他の実施例を以下に示す。従来例
のインク袋220は、その開口部220cの形状が円形
である。インク袋220(開口部220c部分により)
はハウジング216とカバー217により位置決めさ
れ、インクの外部への洩れを防止するシール性を付与さ
れている。したがって、円形であった開口部の形状をハ
ウジング216とカバー217の形状により、図8及び
図9で示したインク袋20のように開口部形状を楕円及
び長円等の横長形状に変形させることが可能である。こ
れにより、インク袋220はインク袋20と同様なへこ
みを発生し、同様な効果を実現することが可能である。
【0022】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、上述
した課題を解決しキャリッジの動作に影響されない安定
した印字品質と、インク取り出し量の多い経済性とを有
し、付与する効果として効率の良く安定したプライミン
グを行えるインクカートリッジを提供しうるという効果
が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すインクジェットプリン
タの部分斜視図。
【図2】本発明の一実施例を示すインクカートリッジの
斜視図。
【図3】インク袋内にインクが充満した状態を示す図2
のAA断面図。
【図4】インク袋内にインクが充満した状態を示す図2
のCC断面図。
【図5】インク袋内のインクが減少した状態を示す図2
のCC断面図。
【図6】インク袋内のインクが減少した状態を示す図2
のAA断面図。
【図7】インク袋内のインクが減少した状態を示す図2
のBB断面図。
【図8】本発明によるインク袋の部分断面図。
【図9】図8のH矢視図。
【図10】従来例のインク袋を適用したインクカートリ
ッジの斜視図。
【図11】インク袋内にインクが充満した状態を示す図
10のFF断面図。
【図12】インク袋内のインクが減少した状態を示す図
10のFF断面図。
【図13】インク袋内のインクが減少した状態を示す図
10のEE断面図。
【図14】従来例のインク袋の部分断面図。
【図15】図13のI矢視図。
【符号の説明】
1 インクカートリッジ 2 キャリッジ 11 記録ヘッド 16 ハウジング 17 カバー 20 インク袋 21 インク 30 加圧針
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41J 2/175

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 インクを貯蔵するためのインク袋と、当
    該インク袋の一方の端に形成された開口部を所定の位置
    に固定するハウジングと、当該ハウジングに取り付けら
    れ、インクを射出するためのインク射出手段とを備えた
    インクカートリッジと、当該インクカートリッジを装着
    可能なキャリッジとを有し、当該キャリッジの動作によ
    り、インクを射出し、印字紙に印字を行うインクジェッ
    トプリンタにおいて、 前記インク袋の開口部の形状が略楕円状に形成されてお
    り、開口部の長手方向がキャリッジの動作方向Pと等し
    くなるように、前記インクカートリッジが、キャリッジ
    に装着されるように定められていることを特徴とするイ
    ンクジェットプリンタ。
  2. 【請求項2】 前記インク袋の開口部の長径L1と短径
    L2の関係が、 1.9×L2≧L1≧1.1×L2 を満たすことを特徴とする請求項1記載のインクジェッ
    トプリンタ。
  3. 【請求項3】 前記インク袋を覆うカバーの一部に、外
    部から前記インク袋を押圧する部材が挿入可能な孔が設
    けられていることを特徴とする請求項1又は2のいずれ
    か記載のインクジェットプリンタ。
  4. 【請求項4】 インクを貯蔵するためのインク袋と、当
    該インク袋の一方の端に形成された開口部を所定の位置
    に固定するハウジングと、当該ハウジングに取り付けら
    れ、インクを射出するためのインク射出手段とを備え、 インクジェットプリンタのキャリッジに装着され、当該
    キャリッジの動作により、インクを射出し、印字紙に印
    字を行うインクカートリッジにおいて、 前記インク袋の開口部の形状が略楕円状に形成されてお
    り、前記キャリッジに装着されたときに、開口部の長手
    方向がキャリッジの動作方向Pと等しくなるように定め
    られていることを特徴とするインクカートリッジ。
  5. 【請求項5】 前記インク袋の開口部の長径L1と短径
    L2の関係が、 1.9×L2≧L1≧1.1×L2 を満たすことを特徴とする請求項4記載のインクカート
    リッジ。
  6. 【請求項6】 前記インク袋を覆うカバーの一部に、外
    部から前記インク袋を押圧する部材が挿入可能な孔が設
    けられていることを特徴とする請求項4又は5のいずれ
    か記載のインクカートリッジ。
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