JP4888167B2 - インクカートリッジ及びインクジェット記録装置 - Google Patents

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Description

本発明は、インクを吐出するインクジェットヘッドに対してインクを供給するためのインクカートリッジ及びこれを含むインクジェット記録装置に関する。
特許文献1には、インクカートリッジ内のインクをインクジェットヘッドに強制的に送ることが可能なポンプを有するインクジェットプリンタについて記載されている。このインクジェットプリンタのポンプは、ハウジングと、ハウジング内において回転可能なロータと、両端がハウジングの内周面に接触しつつロータの中心を横切って配置された仕切り部材とを有している。この構成で、ロータを回転させると、仕切り部材もその両端がハウジングの内周面に接触しつつ回転する。この結果、インクカートリッジ内のインクがハウジング内に流入し、その流入したインクがインクジェットヘッドに強制的に送られる。
特開2005−132025号公報
しかしながら、上述した特許文献1に記載のインクジェットプリンタにおいては、仕切り部材がゴムから構成されているので、仕切り部材がハウジングの内周面と接触しつつ回転すると、仕切り部材と内周面との摩擦によって仕切り部材の一部が削られる。仕切り部材の一部が削られると、この削られたものが異物となって、ハウジング内のインクに混入する。
そこで、本発明の目的は、ポンプで生じる異物がインクに混入するのを防ぐことが可能なインクカートリッジ及びインクジェット記録装置を提供することである。
本発明のインクカートリッジは、インクが充填されたインクパックと、前記インクパックを支持し、前記インクパックのインクを外部に向けて排出するインク排出口が形成された支持部材と、前記インクパックと前記インク排出口とを連通させるインク流路部材と、前記支持部材に設けられており、前記インクパックのインクが前記インク排出口から強制的に排出されるように前記インク流路部材を押圧する状態と前記インク流路部材を押圧しない状態とを選択的に取り得る押圧機構とを備えている。そして、前記押圧機構が、一方向に沿って延在した軸と、前記軸の回転に伴って前記インク流路部材を押圧する状態と前記インク流路部材を押圧しない状態とを交互に取り得るように、前記軸の延在方向に沿って並んで前記軸に固定された少なくとも3つのカムとを有しており、前記3つのカムは、前記軸の回転に伴って、当該3つのカムが前記インク流路部材を押圧しない状態を取り得るように、前記軸に固定されている。さらに前記押圧機構が、前記カムの動作に伴って前記インク流路部材を押圧する状態と前記インク流路部材を押圧しない状態とを交互に取り得るように、前記3つのカムと前記インク流路部材との間であって前記延在方向に沿って並んで配置された3つの押圧部材を有しており、前記延在方向に関して中央に位置する前記押圧部材の幅は、他の2つの前記押圧部材よりも前記延在方向に沿って長い(以下、このようなインクカートリッジを「インクカートリッジA」と称する)。
これによると、インクをポンプ内に流さずにインク排出口からインクを強制的に排出することができる。そのため、インク中にポンプで生じる異物が混入しなくなる。また、インク流路部材が押圧機構によって繰り返し押圧されることで痛んできても、インクパック内のインクが無くなったときには、インクカートリッジを新しいインクカートリッジに交換するので、インク流路部材も新しくなる。また、押圧機構を比較的小さくすることが可能になるので、インクカートリッジを小型化することができる。また、中央に位置する押圧部材でインク流路部材を押圧したときに、インク流路部材中のインクをより多く排出することができる。
また、このとき、前記3つのカムは、前記軸の回転に伴って、当該3つのカムが前記インク流路部材を押圧しない状態、最も下流側に位置する前記カムが前記インク流路部材を押圧しつつ最も上流側に位置する前記カムが前記インク流路部材を押圧する状態、及び、前記最も下流側に位置する前記カムが前記インク流路部材の押圧を解除し前記最も下流側及び上流側に位置する2つの前記カムに挟まれた前記カムが前記インク流路部材を押圧する状態を順次取り得るように、前記軸に固定されていてもよい。これにより、インクパックから流れ込んだインク流路部材内のインクをインク排出口へ確実に送ることができる
また、本発明において、前記支持部材には、前記インクパックを押圧する押圧手段が設けられており、前記インク流路部材が、前記インクパックの一部が前記インク排出口に向かって延在した部分であることが好ましい。これにより、インク流路部材がインクパックの一部からなるので、外気がインクパック内に侵入しにくくなる。また、インクパックのインクには押圧手段による圧力が加わるので、インクパックの延在した部分が押圧機構に押圧された後も確実に復元する。
また、本発明において、前記インク流路部材が、自身で復元可能な可撓性チューブからなることが好ましい。これにより、別にインクパックを押圧する手段を設ける必要がなくなり、インクカートリッジの構造が簡易になる。
本発明のインクジェット記録装置は、インクカートリッジAと、前記インクカートリッジAを収容する収容部と、前記収容部に収容された前記インクカートリッジAの前記軸に回転力を付与する回転力付与手段とを備えている。
これにより、インクをポンプ内に流さずにインク排出口からインクを強制的に排出することが可能なインクカートリッジAを有するので、インク中にポンプで生じる異物の混入が抑制されたインクジェット記録装置となる。また、インク流路部材が押圧機構によって繰り返し押圧されることで痛んできても、インクパック内のインクが無くなったときには、インクカートリッジを新しいインクカートリッジAに交換するので、インク流路部材も新しくなる。
本発明において、前記軸の一端部には、前記軸に回転力を伝達する第1歯車が設けられており、前記回転力付与手段が、駆動モータと、前記駆動モータによって回転する駆動軸と、前記駆動軸に設けられ、前記第1歯車に前記駆動軸の回転力を伝達する第2歯車とを有していることが好ましい。これにより、回転力付与手段の構成が簡易なものとなるので、故障しにくくなる。
また、本発明において、前記収容部が、複数の前記インクカートリッジAを収容しており、各インクカートリッジAの前記軸の一端部には、前記軸に回転力を伝達する第1歯車がそれぞれ設けられており、前記回転力付与手段が、駆動モータと、前記駆動モータによって回転する駆動軸と、前記駆動軸に回転可能に設けられ前記第1歯車のそれぞれに前記駆動軸の回転力を伝達する複数の第2歯車と、前記駆動軸に設けられ前記第2歯車とそれぞれ連結することで前記駆動軸の回転力を前記第2歯車に伝達する状態と、前記第2歯車とそれぞれ離隔することで前記駆動軸の回転力を前記第2歯車に伝達しない状態とに切換可能な複数のクラッチとを有していることが好ましい。これにより、1つの駆動モータで、複数のインクカートリッジAのうち選択した1以上のインクカートリッジAからインクを強制的に排出させることができる。
また、本発明において、前記軸の一端部には、スリットが形成されたスリット板が前記軸と共に回転可能に設けられており、前記スリットを検知する検知手段をさらに備えている。そして、前記検知手段が、前記3つのカムのいずれもが前記インク流路部材を押圧しないときに、前記スリットを検知することが好ましい。これにより、3つのカムがいずれもインク流路部材を押圧しない状態を検知することができる。
また、本発明において、前記収容部には、前記インクカートリッジAが前記収容部に完全に収容されたときに前記インクカートリッジAと係合する係合手段が設けられていることが好ましい。これにより、係合手段によって、収容部に完全に収容されたインクカートリッジAが外れにくくなる。
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
図1は、本発明の第1実施形態によるインクカートリッジが採用されたインクジェットプリンタの概略構成図である。図1に示すように、インクジェットプリンタ(インクジェット記録装置)1は、用紙Pに向けてインクを吐出する複数のノズル2aが形成された4つのインクジェットヘッド2と、インクジェットヘッド2にそれぞれ対応した4つのインクカートリッジ20を収容する収容部16と、インクジェットヘッド2と収容部16に収容されたインクカートリッジ20とをそれぞれ連通させる4つの可撓性のチューブ15と、インクジェットヘッド2を一方向に直線的に往復移動させるキャリッジ5と、用紙Pを搬送する搬送機構6と、インクジェットヘッド2のインク吐出面2bをそれぞれ覆う4つのキャップ10とを含んでいる。
なお、図1においては、インクジェットヘッド2、インクカートリッジ20、チューブ15及びキャップ10がそれぞれ1つずつしか示されていないが、図1の紙面垂直方向に4つずつ並んで配置されている。
用紙Pに対する印刷に際して、インクジェットプリンタ1の4つのインクジェットヘッド2がキャリッジ5により図1の紙面垂直方向に往復移動され、用紙Pが搬送機構6により図1の紙面左右方向に搬送される。各インクジェットヘッド2は用紙Pに対して所定間隔を介して対向配置され、互いに交差する方向に相対移動される。
インクジェットヘッド2の往復移動と用紙Pの搬送移動とは、図示しない制御部により同期して行われ、インクジェットヘッド2が用紙Pを横切るごとにノズル2aからインクが吐出されて印刷が行われる。インクは、収容部16に収容されたインクカートリッジ20からチューブ15を介してインクジェットヘッド2に供給されている。
なお、ノズル2aからインクが吐出されていない状態で、ノズル2aからインクが漏れるのを防止するために、ノズル2aは、収容部16及びインクカートリッジ20よりも高い位置に配置されている。
キャップ10は、図示しない移動機構によって、インク吐出面2bに対して接近及び離隔する方向に移動可能となっている。そして、インクジェットヘッド2が用紙Pに印刷可能な印刷範囲外にあるときに、キャップ10は、ノズル2a内のインクの乾燥を防ぐようにインク吐出面2bを覆う。
図2は、インクカートリッジ20及び収容部16の断面図である。図3(a)はインクカートリッジ20の正面図であり、図3(b)は収容部16に収容されたインクカートリッジ20の先端近傍の部分平面図である。図4は、図1に示すIV−IV線に沿ったインクカートリッジ20の断面図である。図5は、押圧機構30の動作状況図である。
図2に示すように、収容部16は、右方に向かって開口した凹部16aが形成されている。また、収容部16の左方側壁には、貫通孔17が形成されている。貫通孔17には、チューブ15の先端に設けられた中空針18が凹部16a内に配置されるように、チューブ15が挿入されている。また、凹部16aの下面には、チューブ15の先端を固定する固定部材19が設けられており、中空針18がインクカートリッジ20に接続されるときにぶれるのを防いでいる。
そして、この凹部16aの開口からインクカートリッジ20が左方に向けて水平方向に挿入され、収容部16にインクカートリッジ20が装着される。このとき、中空針18がインクカートリッジ20に接続され、インクカートリッジ20とインクジェットヘッド2とが連通し、インクカートリッジ20内のインクがインクジェットヘッド2に供給可能となる。
収容部16の凹部16aには、インクカートリッジ20が凹部16aに収容されたときに、インクカートリッジ20の上面(後述の湾曲溝21a)と係合して保持する保持機構(係合手段)50が設けられている。保持機構50は、凹部16aのインクカートリッジ20の上面と対向する面から下方に向かって延在し且つ図2中紙面垂直方向に並設された一対のフランジ51と、フランジ51間に配置されたローラ52と、ローラ52を下方に向かって付勢するバネ53とを含んでいる。
一対のフランジ51には、上下方向に延在した長孔51aが形成されている。長孔51aには、ローラ52の軸52aが通されており、ローラ52の上下方向の移動をガイドしている。
この構成において、インクカートリッジ20が凹部16aに挿入されたとき、インクカートリッジ20の上面とローラ52とが接触し、ローラ52がバネ53の付勢力に抗して上方に移動する。そして、インクカートリッジ20の右端と凹部16aの開口とがちょうど重なる所定位置、すなわち、図2に示すようにインクカートリッジ20が凹部16aに完全に収容される位置まで挿入されたときに、インクカートリッジ20の上面に形成された湾曲溝21a内にローラ52が入り込む。こうして、収容部16に完全に収容されたインクカートリッジ20が収容部16から外れにくくなる。
このように、保持機構50が設けられていることで、インクカートリッジ20が収容部16に完全に収容された状態から移動しにくくなる。このため、後述の傘歯車41に傘歯車73の回転力が伝達されたときに生じる、インクカートリッジ20を図2中右方に押す力によってインクカートリッジ20が移動せず、両傘歯車41,73が離隔しなくなる。したがって、傘歯車41と傘歯車73との当接が維持され、傘歯車73の回転力を傘歯車41に確実に伝達させることができる。
なお、インクカートリッジ20を収容部16から取り外す場合は、インクカートリッジ20の右端を右方に引っ張ったときに、ローラ52がバネ53の付勢力に抗して上方に移動する程度の力で引っ張ると、インクカートリッジ20を凹部16aから取り外すことができる。
インクカートリッジ20は、図2に示すように、インクが充填されたインクパック22と、インクパック22を収容し、インクパック22のインクを外部に向けて排出する排出口(インク排出口)23が形成された合成樹脂製のハウジング(支持部材)21とを含んでいる。本実施形態におけるハウジング21は、インクパック22全体を取り囲んでいるが、インクパック22を部分的に取り囲んでいてもよく、少なくともインクパック22を支持することが可能であればよい。
ハウジング21は、図2及び図3(a)に示すように、直方体形状を有している。排出口23は、ハウジング21の下端近傍であって、凹部16aにインクカートリッジ20を挿入したときに、中空針18と対向する位置に形成されている。
インクパック22は、脱気された状態のインクを内包するものである。インクパック22は、図2に示すように、インクパック本体24と、インクパック本体24の下端から排出口23に向かって水平に延在した延在部(インク流路部材)25とを有している。延在部25は、インクパック本体24内のインクを排出口23に流通させる流路25aを有している。また、ハウジング21内には、下方から延在部25を支持する支持部28が形成されている。
延在部25の先端には、インクパック22を密封するための樹脂製のスパウト26が設けられている。スパウト26は、排出口23に嵌め込まれている。スパウト26の開口部26aには、シリコンゴム製またはブチルゴム製のキャップ27が嵌め込まれている。また、凹部16aにインクカートリッジ20が完全に収容されたときに、図2に示すように、中空針18がキャップ27を貫通する。これにより、インクパック22内のインクが中空針18及びチューブ15を介してインクジェットヘッド2に供給される。
インクパック22は、複数の可撓性フィルムを熱圧着等によりラミネートして形成された樹脂フィルムにより構成されている。この樹脂フィルムは、最内側にポリプロピレン層が形成され、基材としてのポリエステル層と、そのポリエステル層に敷設されるガスバリア層としてのアルミナあるいはシリカ蒸着層と、フィルムの強度向上のためのナイロン層とが積層された構造となっている。
また、インクパック22の外周には、2枚の樹脂フィルムを熱圧着によって接合したシール部22aが形成されている。このシール部22aを形成する際の熱圧着と同時にスパウト26の一端部が、延在部25の端部と熱圧着される。こうして、インクパック22の延在部25とスパウト26との接続部でのインク漏れが防止されている。
また、ハウジング21内には、図4に示すように、インクパック本体24を押圧する板状部材61と、板状部材61をインクパック本体24に向かって付勢するバネ62とを含む押圧機構(押圧手段)60が設けられている。板状部材61は、インクパック本体24の一側面全体を押圧可能なように、ハウジング21の長手方向に沿って延在した略長方形平面形状を有している。また、板状部材61は、ハウジング21の上部に固定された軸63を介して揺動可能に支持されている。
また、板状部材61でインクパック本体24を押圧する圧力はバネ62によって調整されている。この圧力は、後述の押圧機構30によって押圧された延在部25の押圧が解除されたときに、板状部材61の押圧でインクに伝わった圧力によって延在部25が押圧前の状態に復元することができる程度である。なお、インクパック本体24を押圧する圧力によってノズル2aからインクが漏れ出すことはない。
ハウジング21内には、図2に示すように、延在部25を押圧する押圧機構30が設けられている。押圧機構30は、軸31と、軸31に固定された3つのカム32〜34と、延在部25を押圧可能に配置された3つの押圧部材35〜37とを有している。本実施形態においては、押圧部材35〜37を介して延在部25を押圧しているが、直接、カム32〜34で延在部25を押圧してもよい。
軸31は、図2に示すように、延在部25の延在方向に平行に延在しており、ハウジング21の左方側壁を貫通した状態でハウジング21に回転可能に支持されている。軸31のハウジング21の左方側壁から収容部16側に飛び出した部分の端部には、後述の駆動機構70からの回転力を軸31に伝達する傘歯車(第1歯車)41が固定されている。また、軸31のハウジング21内の部分には、3つのカム32〜34が軸31の延在方向に沿って並んで固定されている。
3つのカム32〜34は、図5に示すように、軸31が図中時計回り方向(矢印A方向)に回転することで、対応する押圧部材35〜37をそれぞれ異なるタイミングで延在部25を押圧し始める及びその押圧を解除するような、形状と位置関係で軸31の周方向に関して配置されている。
カム32は、他の2つのカム33,34よりも略扇状に大きく広がった押圧部32aを有している。カム33,34は、ともに同じ形状の押圧部33a,34aを有しているが、軸31を中心として互いに約180°回転した位置にずれて固定されている。カム32は、軸31の周回方向において、カム33,34から軸31を中心として約90°回転した位置にずれて固定されている。3つのカム32〜34は、いずれも軸31に同軸的に固定された円形の基部を有し、押圧部32a〜34aが基部からそれぞれのサイズにまで拡開している。
本実施形態では、軸31の延在方向に見たとき、各押圧部32a〜34aは、時計回り方向の端面が湾曲面で構成され、反時計回り方向の端面が直線的な平面で構成されている。この平面の延長線上に、軸31の中心がある。さらに、各押圧部32a〜34aの円弧状外周面が連続するように配置されている。各外周面は、押圧部33aの時計回り方向の端部と、押圧部32aの反時計回り方向の端部とが重なり、押圧部32aの時計回り方向の端部と、押圧部34aの反時計回り方向の端部とが重なっている。
押圧部材35〜37は、延在部25とカム32〜34との間において揺動可能に、軸31と平行に延在した共通の軸38に支持されている。押圧部材35は、カム32に対応して配置されており、押圧部32aと当接することで支持部材28との間で延在部25を押圧する。押圧部材36は、カム33に対応して配置されており、押圧部33aと当接することで支持部材28との間で延在部25を押圧する。押圧部材37は、カム34に対応して配置されており、押圧部34aと当接することで支持部材28との間で延在部25を押圧する。
押圧部材36は、他の2つの押圧部材35,37よりもインク流動方向B(図5中矢印B方向)に沿う幅が長く形成されている。これにより、押圧部材36で延在部25を押圧したときに、延在部25中のインクをより多くインクジェットヘッド2側に供給することができる。また、押圧部材35〜37は、図示しないバネによりカム32〜34に近づく方向に付勢されている。これにより、押圧部材35〜37は、押圧部32a〜34aとの当接が解除されると、延在部25の押圧を解除するように軸31側に揺動する。
延在部25に対する押圧部材35〜37の押圧動作について以下に説明する。インクジェットヘッド2で用紙Pに対して印刷するときは、インクジェットヘッド2のインク吐出によって生じる負圧とノズル2aの毛細管現象とを利用した吸引力によって、インクパック22内のインクがインクジェットヘッド2内の流路に吸引される。このため、印刷時においては、図5(a)に示すように、3つのカム32〜34は、ともに押圧部材35〜37を押圧しない位置で停止されており、インクパック22内のインクが延在部25内をインク流動方向Bに流動可能となっている。いずれの押圧部材35〜37も、対応するカム32〜34の基部の外周面に当接している。
一方、吐出不良などに陥っていたインクジェットヘッド2を回復させるパージ動作を行うときは、後述の駆動機構70によって軸31を図5(a)中矢印A方向に回転させる。軸31が回転すると、図5(b)に示すように、まず、インク流動方向Bの最も下流側に位置するカム34の押圧部34aが押圧部材37と当接し、押圧部材37が延在部25の一部を拉げるように押圧する。こうして、延在部25中のインクが下流側に流れない状態となる。押圧部34aの押圧部材37に対する当接面は、上述のように湾曲面のため、押圧時に生じる摩擦力が低く、延在部35は滑らかに押圧される。この間、押圧部材35,36は、対応するカム32,33の基部に当接している。
次に、図5(c)に示すように、押圧部材37が延在部25を押圧したまま、インク流動方向Bの最も上流側に位置するカム32の押圧部32aが押圧部材35と当接し、押圧部材35が延在部25の一部を拉げるよう押圧する。中央の押圧部材36は、カム33の基部に当接したままである。このとき、押圧部材35は、押圧部材37との間において、延在部25を押圧していない領域を挟んで延在部25の一部を押圧し、当該領域のインクが上流及び下流側に流れない状態となる。
また、このとき、上述の押圧機構60による圧力が、インクパック本体24から押圧部材37で押圧された部分までのインクに加わった状態で、押圧部材35が延在部25の一部を押圧するので、押圧部材35,37の間のインクには、ある程度の圧力が加わった状態が維持されている。このため、押圧部材35,37の間の領域には、常に所定量のインクが溜められることになる。
次に、図5(d)に示すように、押圧部材35が延在部25を押圧したまま、カム34の押圧部34aと押圧部材37との当接が解除され、押圧部材37による延在部25の押圧が解除される。押圧部材37は、押圧部材36と同様に、カム34の基部に当接する。このとき、押圧部材35,37の間に溜められていたインクが、インクジェットヘッド2側に供給(圧送)可能となる。
次に、図5(e)に示すように、押圧部材35が延在部25を押圧したまま、2つのカム32,34に挟まれたカム33の押圧部33aが押圧部材36と当接し、押圧部材36が延在部25の一部を拉げるようを押圧する。このとき、押圧部材36よりも下流側にある押圧部材37の延在部25に対する押圧が解除されているので、延在部25中のインクが強制的にインクジェットヘッド2側に送られる。
なお、延在部25の押圧部材37によって押圧されていた部分が、インクの圧力で押圧前の状態に復元していなくても、押圧部材36による押圧によって圧力が加えられた延在部25中のインクによって、延在部25の押圧部材37によって押圧されていた部分は押圧前の状態に復元し、インクが強制的にインクジェットヘッド2側に送られる。
次に、図5(f)に示すように、押圧部材36が延在部25を押圧したまま、カム32の押圧部32aと押圧部材35との当接が解除され、押圧部材35による延在部25の押圧が解除される。このとき、延在部25の押圧部材35によって押圧されていた部分は、押圧機構60による圧力によって、押圧前の状態に復元する。
次に、図5(a)に示すように、カム33の押圧部33aと押圧部材36との当接が解除され、押圧部材36による延在部25の押圧が解除される。このとき、3つの押圧部材35〜37はいずれも延在部25を押圧していない。また、延在部25の押圧部材36によって押圧されていた部分は、押圧機構60による圧力によって、押圧前の状態に復元する。
このようなカム32〜34及び押圧部材35〜37の動作が、軸31の回転に伴って順に繰り返し行われることで、延在部25中のインクが確実にインクジェットヘッド2側に送られる。そして、ノズル2aから強制的にインクが吐出され、吐出不良に陥っていたインクジェットヘッド2が回復する。
図2に戻って、軸31の傘歯車41とハウジング21の左方側壁との間には、円板(スリット板)42が軸31とともに回転可能に固定されている。円板42には、図3(a)に示すように、円板42の半径方向に沿って切り欠かれたスリット43が形成されている。
スリット43は、3つのカム32〜34が図5(a)に示す位置に存在しているときに、スリット43の延在方向が上下方向に平行で且つ円板42の上方に位置するように、円板42に形成されている。これは、後述するセンサ(検知手段)78によって延在部25を押圧部材35〜37によって押圧されていない状態を検知させるためである。
続いて、駆動機構70について説明する。駆動機構(回転力付与機構)70は、図2に示すように、収容部16に収容されたインクカートリッジ20と凹部16aとの間に設けられている。駆動機構70は、図3(b)に示すように、駆動モータ71と、駆動モータ71によって回転する軸72と、軸72に回転可能に設けられた4つの傘歯車(第2歯車)73と、対応する傘歯車73とそれぞれ隣接して軸72に固定された4つの電磁クラッチ74とを含んでいる。
軸(駆動軸)72は、図3(b)中左右方向に延在しており、一方の端部に固定されたギア72aが駆動モータ71の回転軸71aの端部に固定されたギア71bと噛み合っている。この構成により、駆動モータ71が駆動されることで軸72も回転する。
4つの傘歯車73は、軸72の延在方向に沿って等間隔に並べて配置されている。また、4つの傘歯車73は、インクカートリッジ20が収容部16に完全に収容されたときに、対応するインクカートリッジ20の傘歯車41とそれぞれ当接して噛み合う位置に配置されている。このため、傘歯車41と傘歯車73とが噛み合った状態で、傘歯車73が回転すると、軸31も回転し上述の押圧機構30が動作する。なお、4つの傘歯車73は、軸72に回転自在に設けられているので、軸72が回転しても傘歯車73と電磁クラッチ74とが当接しない限り軸72とともに傘歯車73は回転しない。
4つの電磁クラッチ74は、図示しない制御部の制御によって電流を供給されると、隣接する傘歯車73と当接し、電磁クラッチ74と傘歯車73との摩擦力によって軸72の回転力を傘歯車73に伝達する。一方、4つの電磁クラッチ74は電流の供給がなくなると、傘歯車73と離隔し、軸72の回転力が傘歯車73に伝達されない。
このように、傘歯車73毎に対応して電磁クラッチ74が設けられていることで、どの傘歯車73に軸72の回転力を伝達させるのかということを、制御部によって選択することが可能になる。つまり、1つのインクカートリッジ20に対して、及び、2以上のインクカートリッジ20に対して軸31を回転させる回転力を選択的に付与することができる。これにより、1つの駆動モータ71で4つのインクカートリッジ20のうち選択した1以上のインクカートリッジ20からインクを強制的に排出させ、インクジェットヘッド2側に送ることができる。
また、図2に示すように、凹部16aの円板42の上部と対向する位置には、反射式フォトセンサ78が設けられている。センサ78は、発光素子及び受光素子によって構成されており、スリット43の延在方向が上下方向に平行で且つ円板42の上方に位置したときにスリット43を検知し、その検知信号を図示しない制御部に送る。このため、制御部は、この検知信号に基づいて、電磁クラッチ74の電流の供給を所定のタイミングで停止することが可能になり、3つのカム32〜34を図5(a)に示す位置で停止させることができる。そのため、3つの押圧部材35〜37が延在部25を押圧しない状態を確実に作り出すことができ、印刷時にインクジェットヘッド2へのインク供給不良を引き起こすのを防ぐことができる。
以上のような第1実施形態によるインクジェットプリンタ1及びインクカートリッジ20によると、インクカートリッジ20内のインクは、3つのカム32〜34が軸31とともに回転し、押圧部材35〜37によって延在部25が外側から順に押圧されることで、強制的にインクジェットヘッド2側に送られる。つまり、インクをポンプ内に流さずに、インクカートリッジ20の排出口23からインクジェットヘッド2へ強制的に送ることができる。そのため、インク中にポンプで生じる異物が混入しなくなる。また、延在部25を押圧部材35〜37によって繰り返し押圧されることで痛んできても、インクパック22内のインクが無くなったときには、インクカートリッジ20を新しいインクカートリッジ20に交換するので、このときにインクパック22、すなわち延在部25も新しくなる。
延在部25を押圧する押圧部材35〜37を動作させる3つのカム32〜34が、1つの軸31の延在方向に沿って並んで固定されているので、押圧機構30を比較的小さくすることが可能になる。そのため、インクカートリッジ20を小型化することができる。
また、押圧部材35〜37によって押圧される部分が、インクパック本体24から延在した延在部25であるため、外気がインクパック22内に侵入しにくくなる。また、インクパック22のインクには、押圧機構60による圧力が加わるので、延在部25が押圧機構30に押圧された後も確実に押圧前の状態に復元する。
続いて、第2実施形態のインクジェットプリンタについて、図6及び図7を参照しつつ以下に説明する。図6は、本発明の第2実施形態によるインクカートリッジが収容部16に完全に収容されたときの部分断面図である。図7は、収容部に収容されたインクカートリッジの先端近傍の部分平面図である。なお、第1実施形態と同様のものについては、同符号で示し説明を省略する。
本実施形態のインクジェットプリンタは、図6及び図7に示すように、採用されたインクカートリッジ220の構成と、駆動機構270の構成とが、第1実施形態と若干異なっているだけである。本実施形態におけるインクカートリッジ220は、図6に示すように、第1実施形態のインクパック本体24とほぼ同様なインクパック222と、インクパック222と排出口23(インク排出口)とを繋ぐ可撓性チューブ(インク流路部材)225とを含んでおり、これら以外は第1実施形態のインクカートリッジ20とほぼ同様な構成を有している。
インクパック222は、第1実施形態のインクパック22と同様に、複数の可撓性フィルムを熱圧着等によりラミネートして形成された樹脂フィルムにより構成されている。インクパック222は、図6中左端下方に樹脂製の中空部材228を有している。中空部材228は、インクパック222の内外を連通させており、その一方の端部がインクパック222の外側に飛び出している。
また、インクパック222の外周には、2枚の樹脂フィルムを熱圧着によって接合したシール部222aが形成されている。このシール部222aを形成する際の熱圧着と同時に中空部材228の他方の端部が、インクパック222と熱圧着される。こうして、インクパック222と中空部材228との接続部でのインク漏れが防止されている。
中空部材228の一方の端部には、可撓性のチューブ225が接続されている。このチューブ225は、押圧部材35〜37によって押圧された後、その押圧が解除されると自身で押圧前の状態に復元可能となっている。このように、チューブ225が自身で復元可能であると、第1実施形態の押圧機構60と同様なインクパック222を押圧する押圧機構があってもよいが、必ずしも設ける必要がなく、インクカートリッジ220の構造が簡易になる。
チューブ225の図6中左方端部には、樹脂製のスパウト226が設けられている。このスパウト226は、チューブ225の端部に嵌め込まれており、第1実施形態のように熱圧着されていないが、その構成はほぼ第1実施形態のスパウト26と同様である。つまり、スパウト226は、排出口23に嵌め込まれており、その開口部226aには、シリコンゴム製またはブチルゴム製のキャップ227が嵌め込まれている。
これにより、凹部16aにインクカートリッジ220が完全に収容されたときに、図6に示すように、中空針18がキャップ227を貫通し、チューブ225及びインクパック222内のインクが中空針18及びチューブ15を介してインクジェットヘッド2に供給される。
続いて、駆動機構270について説明する。本実施形態における駆動機構270も、第1実施形態と同様に、収容部16に収容されたインクカートリッジ220と凹部16aとの間に設けられている。駆動機構270は、図7に示すように、インクカートリッジ220毎に設けられた駆動モータ271と、駆動モータ271の回転軸(駆動軸)271aの端部に固定された傘歯車273とを有している。
傘歯車(第2歯車)273は、インクカートリッジ220が収容部16に完全に収容されたときに、インクカートリッジ220の傘歯車41と当接して噛み合う位置に配置されている。このため、傘歯車41と傘歯車273とが噛み合った状態で、駆動モータ271が駆動され傘歯車273が回転すると、軸31も回転し押圧機構30が動作する。
このように駆動機構270には、電磁クラッチ74などが設けられておらず、その構成が簡易なものとなっているので故障しにくくなる。なお、第1実施形態と同様な構成については、同様な効果を得ることができる。
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。例えば、上述した各実施形態においては、押圧機構30が軸31と3つのカム32〜34とを有し、軸31の回転に伴って3つのカム32〜34が回転し延在部25を押圧してインクカートリッジ20内のインクをインクジェットヘッド2側に強制的に送っていたが、押圧機構が、例えば、回転自在に設けられたロータと、ロータの円周方向に等角度間隔離して配置され軸を介して回転自在に軸承された3つのローラとを有していてもよい。この場合、延在部25又はチューブ225は、ロータの外周とハウジングとの間に配置され、印刷中はロータのローラが延在部25又はチューブ225を押しつぶさない位置に配置されてロータの回転が停止される。一方、インクカートリッジ内のインクを強制的にインクジェットヘッド側に送りたいときは、ロータを回転させることで3つのローラが順次、延在部25又はチューブ225をインク流動方向に沿って押圧し、ノズルからインクが強制的に吐出される。この押圧機構においても、延在部25又はチューブ225の外側を押圧してインクカートリッジ内のインクをインクジェットヘッド側に強制的に送ることが可能になるので、同様の効果を得ることができる。
また、保持機構50は設けられていなくてもよい。また、傘歯車41、73は、平歯車であってもよく、インクカートリッジが凹部16aの完全に収容されたときに、互いに噛み合う又は回転力を伝達可能な歯車であればよい。
また、駆動モータ71,271側の傘歯車73,273とインクカートリッジ側の傘歯車41とは、直結して結合されているが、両者の間に動力の伝達機構(例えば、別の歯車)を介在させて結合してもよい。これにより、動力源の設置位置に対する自由度が増す。
本発明の第1実施形態によるインクカートリッジが採用されたインクジェットプリンタの概略構成図である。 インクカートリッジ及び収容部の断面図である。 (a)はインクカートリッジの正面図であり、(b)は収容部に収容されたインクカートリッジの先端近傍の部分平面図である。 図1に示すIV−IV線に沿ったインクカートリッジの断面図である。 押圧機構の動作状況図である。 本発明の第2実施形態によるインクカートリッジが収容部に完全に収容されたときの部分断面図である。 収容部に収容されたインクカートリッジの先端近傍の部分平面図である。
符号の説明
1 インクジェットプリンタ(インクジェット記録装置)
2 インクジェットヘッド
16 収容部
20,220 インクカートリッジ
21 ハウジング(支持部材)
22,222 インクパック
23 排出口(インク排出口)
25 延在部(インク流路部材)
31 軸
32〜34 カム
41 傘歯車(第1歯車)
42 円板(スリット板)
43 スリット
50 保持機構(係合手段)
60 押圧機構(押圧手段)
70 駆動機構(回転力付与手段)
71 駆動モータ
72 軸(駆動軸)
73,273 傘歯車(第2歯車)
74 電磁クラッチ
78 センサ(検知手段)
225 チューブ(インク流路部材)
271a 回転軸(駆動軸)

Claims (9)

  1. インクが充填されたインクパックと、
    前記インクパックを支持し、前記インクパックのインクを外部に向けて排出するインク排出口が形成された支持部材と、
    前記インクパックと前記インク排出口とを連通させるインク流路部材と、
    前記支持部材に設けられており、前記インクパックのインクが前記インク排出口から強制的に排出されるように前記インク流路部材を押圧する状態と前記インク流路部材を押圧しない状態とを選択的に取り得る押圧機構とを備えており、
    前記押圧機構が、
    一方向に沿って延在した軸と、
    前記軸の回転に伴って前記インク流路部材を押圧する状態と前記インク流路部材を押圧しない状態とを交互に取り得るように、前記軸の延在方向に沿って並んで前記軸に固定された少なくとも3つのカムとを有しており、
    前記3つのカムは、前記軸の回転に伴って、当該3つのカムが前記インク流路部材を押圧しない状態を取り得るように、前記軸に固定されており、
    さらに前記押圧機構が、前記カムの動作に伴って前記インク流路部材を押圧する状態と前記インク流路部材を押圧しない状態とを交互に取り得るように、前記3つのカムと前記インク流路部材との間であって前記延在方向に沿って並んで配置された3つの押圧部材を有しており、
    前記延在方向に関して中央に位置する前記押圧部材の幅は、他の2つの前記押圧部材よりも前記延在方向に沿って長いことを特徴とするインクカートリッジ。
  2. 前記3つのカムは、前記軸の回転に伴って、当該3つのカムが前記インク流路部材を押圧しない状態、最も下流側に位置する前記カムが前記インク流路部材を押圧しつつ最も上流側に位置する前記カムが前記インク流路部材を押圧する状態、及び、前記最も下流側に位置する前記カムが前記インク流路部材の押圧を解除し前記最も下流側及び上流側に位置する2つの前記カムに挟まれた前記カムが前記インク流路部材を押圧する状態を順次取り得るように、前記軸に固定されていることを特徴とする請求項に記載のインクカートリッジ。
  3. 前記支持部材には、前記インクパックを押圧する押圧手段が設けられており、
    前記インク流路部材が、前記インクパックの一部が前記インク排出口に向かって延在した部分であることを特徴とする請求項1又は2に記載のインクカートリッジ。
  4. 前記インク流路部材が、自身で復元可能な可撓性チューブからなることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載のインクカートリッジ。
  5. 請求項に記載のインクカートリッジと、
    前記インクカートリッジを収容する収容部と、
    前記収容部に収容された前記インクカートリッジの前記軸に回転力を付与する回転力付与手段とを備えていることを特徴とするインクジェット記録装置。
  6. 前記軸の一端部には、前記軸に回転力を伝達する第1歯車が設けられており、
    前記回転力付与手段が、駆動モータと、前記駆動モータによって回転する駆動軸と、前記駆動軸に設けられ、前記第1歯車に前記駆動軸の回転力を伝達する第2歯車とを有していることを特徴とする請求項に記載のインクジェット記録装置。
  7. 前記収容部が、複数の前記インクカートリッジを収容しており、
    各インクカートリッジの前記軸の一端部には、前記軸に回転力を伝達する第1歯車がそれぞれ設けられており、
    前記回転力付与手段が、駆動モータと、前記駆動モータによって回転する駆動軸と、前記駆動軸に回転可能に設けられ前記第1歯車のそれぞれに前記駆動軸の回転力を伝達する複数の第2歯車と、前記駆動軸に設けられ前記第2歯車とそれぞれ連結することで前記駆動軸の回転力を前記第2歯車に伝達する状態と、前記第2歯車とそれぞれ離隔することで前記駆動軸の回転力を前記第2歯車に伝達しない状態とに切換可能な複数のクラッチとを有していることを特徴とする請求項に記載のインクジェット記録装置。
  8. 前記軸の一端部には、スリットが形成されたスリット板が前記軸と共に回転可能に設けられており、
    前記スリットを検知する検知手段をさらに備えており、
    前記検知手段が、前記3つのカムのいずれもが前記インク流路部材を押圧しないときに、前記スリットを検知することを特徴とする請求項5〜7のいずれか1項に記載のインクジェット記録装置。
  9. 前記収容部には、前記インクカートリッジが前記収容部に完全に収容されたときに前記インクカートリッジと係合する係合手段が設けられていることを特徴とする請求項5〜8のいずれか1項に記載のインクジェット記録装置。
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