JP3358224B2 - インクカートリッジ - Google Patents

インクカートリッジ

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JP3358224B2 JP3572093A JP3572093A JP3358224B2 JP 3358224 B2 JP3358224 B2 JP 3358224B2 JP 3572093 A JP3572093 A JP 3572093A JP 3572093 A JP3572093 A JP 3572093A JP 3358224 B2 JP3358224 B2 JP 3358224B2
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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、入力情報に応じて記録
媒体上にインク滴を噴射し、文字・図形をドットにより
形成するインクジェットプリンタにおけるインクカート
リッジに関する。
【0002】
【従来の技術】インクジェット記録装置に用いられる従
来のインクカートリッジには、記録ヘッドと一体に構成
されたタイプと、別体で構成され記録ヘッドとインク収
容体がチューブで連結されたタイプがある。一体に構成
されたタイプにおいては、インク収容体内にインクのみ
が収容されたタイプと吸収材にインクが含浸された状態
で収容されたタイプとがある。図9、図10は記録ヘッ
ド55とインク収容袋体51が一体に構成された従来の
インクカートリッジであり、インク収容袋体51にイン
ク52が収容されている。また、図11は記録ヘッド6
3が一体に構成されたタイプであっても、インクが吸収
材62に含浸された状態で収容されている。さらに、図
12に示すように記録ヘッド71とインクカートリッジ
73が別体で構成されたタイプにおいては、ラミネート
フィルムで構成されたインク袋74にインクが収容さ
れ、チューブ72を介して記録ヘッド71にインクが供
給される。
【0003】上記のいずれの場合のインクカートリッジ
においてもインク収容体内のインクの圧力は図13に示
すように、インクの消費に従って水頭値が減少してい
く。例えば図9に示すように、インクの減少によってイ
ンク収容袋体51が図10のように変形すると、インク
収容袋体51がもとの形に回復しようとする力によって
負圧が増大し、一例として図13に示すように全インク
量が5ccのインクカートリッジにおいて、インク消費量
が3cc程度になったところで記録ヘッドはインクの負圧
増大のために印字不能となり、インクは2cc程度残量と
して残ってしまうという不具合を有している。
【0004】ところで、固形インクを用いるインクジェ
ットプリントヘッドにおいて、加圧用蓋体がインクに圧
力を印加すべく、箱状容器内において自重下降するよう
に落し込み状態にはめ込まれている従来例が特公平4−
64860号公報に開示されている。この従来例におい
ては、まず、加圧用蓋体が自重下降するために、加圧用
蓋体の移動方向が重力の方向にたいして鉛直な構成であ
る必要があるため、この方向以外の方向においてはこの
方式を用いることが不可能である。さらに、インク貯室
は箱状の容器とされており、特公平4−64860号公
報における実施例においても立方体様であることは明白
であり、加圧用蓋体の移動方向に対して垂直な方向にお
ける断面形状が円形でないために、加圧用蓋体の四隅に
おけるシール性が完全でないことからもわかるように、
インク漏れを考慮すると、上記の従来例においては加圧
用蓋体の移動方向が重力の方向に対して鉛直であること
が限定される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の発明は前述のよ
うに、インクがまだ十分残っていても、インクの水頭値
の減少によって記録ヘッドの印字が不能となってしまう
ために、インク残量が多くなってしまうという課題を有
していた。
【0006】また、インクを収容する袋体はインクの減
少にしたがって潰れ易いゴムやラミネートフィルムなど
の可撓性を有する材料を用いるが、金属等に較べてガス
透過性が低いために長期間放置されると使用する材料を
透過して空気がインク中に溶け込んでしまう。図3はイ
ンク中の溶存気体量を示したものであるが、従来例にお
いては1日以内で、おもに窒素あるいは酸素の溶存量が
飽和量に達してしまっていた。一方、記録ヘッドが安定
的にインクを噴射するためにはインク中に溶存する気体
の量を低く押さえる必要があるが、可撓性のある材質で
なおかつガス透過性の低い性質をもたせることは困難で
あった。もとより、アルミラミネートフィルムを用いる
ことがあるが、記録ヘッドと一体に構成されたタイプの
インクカートリッジに用いることは現実的ではなかっ
た。
【0007】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、インク収容体内のイ
ンクの水頭値を一定にすることによってインクをほぼ1
00%使いきることができ、同時にガス透過性を低くく
押さえることによって良好な印字安定性を得ることの可
能なインクカートリッジを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題を改
善するためになされたもので、インクジェットヘッドが
噴射するインクを収容するインクカートリッジにおい
て、前記インクを収容する部材が少なくとも筒状部材と
前記筒状部材内で移動するピストン部材と、を備え、前
記ピストン部材は、前記筒状部材に圧接される周縁部を
有する部材と、前記筒状部材に圧入され、前記周縁部を
有する部材の背面側を押圧する加圧板とによって構成さ
れており、前記加圧板には前記周縁部を有する部材と前
記加圧板で囲われた部分の空気を排出する為の大気開放
穴が設けられていることを特徴とするインクカートリッ
ジ。また、前記周縁部を有する部材の前記加圧板と対向
する側に、ガス透過性を抑える金属フィルムが設けられ
ていることを特徴とする。また、前記金属フィルムが積
層状に設けられていることを特徴とする。本発明によれ
ば、気泡排出動作において、加圧板がインク漏れのない
状態で筒状部材に圧接されている周縁部を有する部材を
押圧する。その際、周縁部を有する部材と加圧板によっ
て囲まれた部分の空気は大気開放穴を通して排出され
る。また、万が一インクが周縁部を有する部材の周縁部
からにじみ出た場合でも大気開放穴のメニスカスによっ
てそれ以上インクは外部に漏れない。
【0009】
【実施例】以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説
明する。
【0010】図1は本発明のインクカートリッジを示す
断面図である。記録ヘッド2と一体に構成されたタイプ
であり、図示しないプリンタ本体におけるキャリッジに
着脱可能に構成されたディスポーザブルタイプである。
記録ヘッドは、圧電素子の変位によって圧力発生室内の
インク圧力を高めることによってノズルからインクを噴
射させる方式のものであるが、発熱素子による熱エネル
ギーを利用して気泡を成長させインクを噴射させる方式
のものにも適用できる。本発明は特に図1に示すような
一体タイプのインクカートリッジにおいて効果を発揮す
るものである。図2は記録ヘッド20とインクカートリ
ッジ25を別体で構成した場合に用いた本発明のインク
カートリッジを示す説明図であが、大容量のインクカー
トリッジに適する。さらに、上記のオンデマンド型記録
ヘッドだけでなくコンティニュアス型の記録ヘッドにも
本発明のインクカートリッジは適用可能である。
【0011】図1において本発明の詳細を説明する。記
録ヘッド30は圧電素子31の変位によって圧力発生室
33内のインク圧力を高めノズル32からインクを噴射
させる方式の記録ヘッドであり、インクカートリッジケ
ース3に固定されることによりインクカートリッジ1と
一体に構成されている。インク6は筒状部材2とピスト
ン部材100およびインクカートリッジケース3とによ
って収容され、記録ヘッド30のインクの消費に従って
フィルター5、インク供給口4を通過して供給される。
インクカートリッジケース3はインクカートリッジ1に
おけるベース部材であり、金属、セラミックス、ガラ
ス、シリコン、プラスチックスから選択される少なくと
も一つの材料で構成されている筒状部材2が接着や圧入
等の手段によって固定されている。筒状部材2がプラス
チックスで構成される場合にはインクカートリッジケー
ス3と一体に成形することが可能である。筒状部材2は
外気からインクへの気体の溶け込みを押さえるためにガ
ス透過性の低い金属、セラミックス、ガラス、シリコン
等の材料を用いるが、プラスチックスを用いる場合にも
ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等のガス透過性の
低い材料を用いると共に肉厚をできるだけ厚くしてい
る。そのため、本発明におけるインク中の溶存気体量は
図3に示すように、初期的には輸送や倉庫保管によって
やや急激に立ち上がるものの、常温で2年間放置されて
も飽和量に達しない。そのため、印字安定性を大幅に向
上でき、印字不具合を最低でも印字字数にしておよそ1
00万字に1回以下にすることが可能となった。また、
筒状部材2の内径はピストン部材100の移動方向に沿
って略ストレートかあるいは拡大しているテーパ形状に
なっている。筒状部材2とピストン部材100とのシー
ル性を良好に保つには内径がストレートであることが必
要とされる。内径がピストン部材100の移動方向に沿
って縮小していく場合には、筒状部材2とピストン部材
100とによる抵抗力が除々に大きくなっていくためイ
ンクの負圧も増大傾向となって好ましくない。内径が拡
大しているテーパ形状の場合には、インクエンド間際に
なっても圧入しろがあるようにあらかじめ筒状部材2と
ピストン部材100との圧入しろを大きめにとっておく
が、インクの負圧は除々に減少していく傾向になるため
良好な印字が可能となる。一方、ピストン部材100は
移動範囲における全ての位置において、筒状部材2に隙
間なく圧入されたゴム等の弾性材料によって構成されて
いる。図1のA−A線における断面図である図4に示す
ように、ピストン部材100の移動方向に対して垂直な
方向における筒状部材2およびピストン部材100の断
面の形状はシール性を良好にするために略円形あるいは
略楕円形にしてある。これによって、インク漏れが発生
しないため、ピストン部材100の移動方向が水平であ
るような構成であっても本発明が適用可能となるもので
ある。ピストン部材100を保護するための蓋7には大
気開放用の穴8があるが、図5に示すように加圧ピン8
0によってピストン部材100を加圧するための通孔を
兼ねている。この加圧動作は記録ヘッド内のインク中に
気泡が混入した場合の気泡排出手段である。
【0012】以上述べてきた構成において、記録ヘッド
がインクを消費するにしたがって、記録ヘッドにおける
毛細管力によってインクカートリッジからインクが導出
される。この場合、筒状部材2とピストン部材100に
よって発生する抵抗力は記録ヘッドにおける毛細管力に
較べて極めて小さいためにピストン部材は移動可能であ
り、負圧が発生しない。
【0013】つぎに、本発明の他の実施例について述べ
る。
【0014】図6はピストン部材100がゴム状弾性部
材101と板状部材102によって構成されている実施
例である。ゴム状弾性部材101は筒状部材2に圧接し
ている周縁部にリム状の突起部120が少なくとも2カ
所以上設けてある。これは、筒状部材2とによって発生
する抵抗力を小さくしながら接触箇所のスパンをできる
だけ広くすることにより姿勢を安定的に保ちインク漏れ
に対処するためである。また、板状部材102はガス透
過を低く押さえるために、金属、セラミックス、ガラ
ス、シリコン等の材質を用いいる他にガス透過性の低い
プラスチックス材料を用いる。図7はゴム状弾性部材1
04の内部あるいは片面にアルミフィルム103を併用
してガス透過性を抑えたものである。図8はアルミフィ
ルム107を外気側に張付けたゴム状弾性部材105の
筒状部材2に圧接している円周部106がゴム状弾性部
材105の移動方向に対して反対の方向に湾曲した形状
になっているものである。この形状によって、ゴム状弾
性部材105はシール性を持ちながら容易に移動可能に
なっている。ただし、前出の気泡排出動作を行う場合に
は円周部106からインクが漏れやすい構成であるた
め、加圧板200を設置する。加圧板200の円周部2
02はインク漏れの発生しない程度の圧接力で筒状部材
2に圧入されており、加圧ピン80で押された場合には
円周部202がゴム状弾性部材105の円周部106に
当接し、インク漏れのない状態でゴム状弾性部材105
を押圧する。その際、ゴム状弾性部材105と加圧板2
00によって囲まれた部分の空気は大気開放穴201を
通して排出される。また、万が一インクがゴム状弾性部
材105の円周部106からにじみ出た場合でも大気開
放穴201のメニスカスによってそれ以上インクは外部
に漏れない。
【0015】
【発明の効果】本発明によれば、ピストン構造を採用し
ているため、インク収容体内のインクの水頭値が使い始
めから使い終わりまで一定に保つことが可能になった。
このことにより、水頭値ダウンによる印字終了によっ
て、まだ残っているインクを捨てることなく100%使
いきれることが可能となった。従来に較べ約40%効率
が良くなっている。また、水頭値が一定になったことに
より、インクの消費に従って印字濃度が低下することも
なくなった。さらに、ピストン構造を採用したことによ
って、ガス透過性の低い構成が実現できた。
【0016】本発明は、インクが黒色等の単色のみを印
字する記録装置に用いられるだけでなく複数色によるカ
ラー記録装置にも有効である。カラーインクの場合には
記録紙上におけるインクの混色を避けるために浸透性の
高いインクを用いるが、その場合には記録ヘッドのノズ
ルにおけるメニスカスがインクの物性上負圧に対して敏
感であるため、インクカートリッジの負圧は低く押えな
ければならないが、本発明のインクカートリッジは負圧
の低下がないために極めて有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のインクカートリッジの断面図。
【図2】本発明のインクカートリッジにおける第2の実
施例を示す断面図。
【図3】インク中の溶存気体量を示すグラフ。
【図4】図1のA−A線における断面図。
【図5】本発明における気泡排出手段を説明する断面
図。
【図6】本発明のインクカートリッジにおけるピストン
部材の第2の実施例を示す図。
【図7】本発明のインクカートリッジにおけるピストン
部材の第3の実施例を示す図。
【図8】本発明のインクカートリッジにおけるピストン
部材の第4の実施例を示す図。
【図9】従来のインクカートリッジの断面図。
【図10】従来のインクカートリッジにおいてインクが
減少した状態を示す断面図。
【図11】吸収材を用いた従来のインクカートリッジの
断面図。
【図12】記録ヘッドと別体に構成された従来のインク
カートリッジの断面図。
【図13】インクの水頭値の変化を示すグラフ。
【符号の説明】
1 インクカートリッジ 2 筒状部材 3 インクカートリッジケース 4 インク供給口 5 フィルター 6 インク 7 蓋 30 記録ヘッド 100 ピストン部材
───────────────────────────────────────────────────── 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 (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 インクジェットヘッドが噴射するインク
    を収容するインクカートリッジにおいて、 前記インクを収容する部材が少なくとも筒状部材と前記
    筒状部材内で移動するピストン部材と、を備え、 前記ピストン部材は、前記筒状部材に圧接される周縁部
    を有する部材と、前記筒状部材に圧入され、前記周縁部
    を有する部材の背面側を押圧する加圧板とによって構成
    されており、前記加圧板には前記周縁部を有する部材と
    前記加圧板で囲われた部分の空気を排出する為の大気開
    放穴が設けられていることを特徴とするインクカートリ
    ッジ。
  2. 【請求項2】 前記周縁部を有する部材の前記加圧板と
    対向する側に、ガス透過性を抑える金属フィルムが設け
    られていることを特徴とする請求項1記載のインクカー
    トリッジ。
  3. 【請求項3】 前記金属フィルムが積層状に設けられて
    いることを特徴とする請求項2記載のインクカートリッ
    ジ。
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