JPH02198861A - インクジェットおよびインクタンクおよびインクジェットカートリッジ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、記録液（インク）を吐出する吐出部を有した
記録ヘッド本体と、インク貯留部たるインクタンクとが
一体に構成された液体噴射記録ヘッドに関するものであ
る。

［従来の技術］ 従来の液体噴射記録装置としては、次の３つのタイプが
ある。

■交換を前提としない固定型の記録ヘッド本体とインク
タンクとを別体に備え、それらをインク供給チューブを
介して連結したもの、 ■交換を前提としない固定型の記録ヘッド本体とカート
リッジ型のインクタンクとを別体に備え、それらをイン
ク供給チューブを介して連結したもの、 ■インクタンク一体型の記録ヘッドを備え、その記録ヘ
ッドを使い捨て型（ディスポーザブルタイツ）としたも
の。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述の液体噴射記録装置においては次の
ような問題点があった。

まず、■の場合には、インク供給チューブを介してイン
クタンクから記録ヘッド本体にインクを供給するので、
以下のような問題点があった。

（１）記録ヘッドの寿命および信頼性を高める必要があ
るが、そのために製造コストが上昇してしまう。

（２）インク供給チューブを必要とするので、その分コ
ストが上昇し、かつキャリッジの走査のためにインク供
給チューブを引きするので、余分な走査空間が必要とな
る。

（３）インク供給チューブへの気泡等の混入が起こりや
すく、気泡等は記録ヘッドにおけるインク不吐出の原因
となる。また、気泡等が混入した場合、記録ヘッドの吐
出口からインクを強制的に排出させて回復動作を行わせ
る場合があるが、そのための加圧力または吸引力を大き
くしなければならず、その際にかなりの量のインクを捨
てなければならない。このことは、インクを無駄に消費
することであり、ひいてはランニングコストの上昇につ
ながる。

次に、■の場合には、■の場合と同様の問題があり、さ
らに、インクカートリッジを交換するときにもインク供
給チューブに気泡が混入しうるので、上述の　（３）の
問題が一層顕著となる。

■の場合には、インクタンク容量と走査空間の範囲との
兼ね合いが問題となる。すなわち、（１）ランニングコ
ストを下げるためにタンク容量を大きくすると、タンク
が大きいために記録ヘッドが走査する空間が拡がってし
まう。この場合さらに、ヘッドキャリッジが堅牢である
ことおよびｍ勤系（モータ）が高性能であることが要求
されるので、装置の小型化および低コスト化が困難とな
る。

（２）走査空間を狭くするためにタンク容量を小さくす
ると、記録ヘッドを交換する頻度が高くなり、このため
ランニングコストが高くなる。

本発明の目的は上述の問題点を解決し、記録ヘッドの走
査空間を拡大することなくランニングコストを低減し、
かつ記録装置の信頼性を高めることができる液体噴射記
録ヘッドを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ このような目的を達成するため、本発明は、インクを吐
出する吐出口と、吐出口に連通した液路と、液路に配置
される吐出エネルギ発生素子と、液路に連通１ノた液室
とを有する記録ヘッド本体と、インク吸収体を有し、液
室に直接にインクを供給するためのインク供給部材とを
備え、記録ヘッド本体とインク供給部とが着脱自在に構
成され、記録ヘッド本体の供給されるインクを受容する
部分に異物の進入を阻止するフィルタを設ける。

［作　用］ 本発明によれば、記録液の泡を取るためのフィルタを備
えた記録ヘッド本体とインク吸収体を備えた記録液貯留
部とを着脱自在とすることにより、記録液貯留部の交換
を容易に行なうことができる。

また、記録ヘッド部側に泡取り用のフィルタを備えるこ
とにより、吐出部に気泡が混入することがなく、したが
って記録液の吐出不良が起こりにくく、記録装置の信顆
性を高めることができる。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

東直里ユ 第１図（＾）および（Ｂ）は、本発明の一実施例に係る
インクタンク一体型の記録ヘッドカートリッジを示す、
この記録ヘッドカートリッジは、インク供給源であるイ
ンクタンクと記録ヘッドチップとを着脱自在な構成とし
た一体型の記録カートリッジであり、インクタンクのみ
の使い捨ても可能とし、交換可能としたディスポーザブ
ルタイプのものとしである。

第１図（＾）において、１は記録ヘッド本体たる記録へ
ラドチップである。このヘッドチップ１のうち２はイン
クを吐出するインク吐出部であり、インク吐出口および
インク液滴を吐出するためのエネルギを発生するエネル
ギ発生素子を有している。また同じく３は液室であり、
インク吐出部２のエネルギ発生素子を設けた液路に連通
している。ここに、インク吐出部２としては吐出エネル
ギ発生素子として電気熱変換体を有したものや電気機械
変換体を有したもの等が用いられるが、製造コストが低
廉であり、吐出口の高密度配置が可能であることから前
者が好適に用いられる。４はインクタンク７から直接に
液室３にインクを送るための流路である。

５は細かいメツシュで形成されているフィルタであり、
記録液貯留部たるインクタンク７側から記録ヘッドチッ
プ１側にインクを送るときに、インクに混入している気
泡あるいはごみ等を取り除く。

６はインク吸収体であり、多孔質体、繊維状物質あるい
は連続気孔体等の物質から成る。インク吸収体６はイン
クタンク７に収納されている。インクタンク７には、イ
ンクの残量を検出するための残量検知用電極８Ａおよび
８Ｂが設けられており、インクタンフッ中のインクの残
量を検知する。　１０はへラドチップ１に設けたフック
であり、インクタンク７の所定部位に掛ってこれと結合
する。

９は解除ボタンであり、これを押下することによりフッ
クｌＯが内側にたわみ、これによって第１図（Ｂ）に示
すように記録へラドチップ１とインクタンク７とを容易
に切り離し、取り外すことが可能である。一方、インク
タンク７を新たに取り付けるときは、記録へラドチップ
１に合わせてインクタンク７を押圧すると、フックｌＯ
が内側にたわみながらインクタンク７の所定部位に向け
て進入して行き、その後その所定部位に至るとばね力に
より元の状態に復帰してここに掛かり、記録へラドチッ
プ１とインクタンク７とが結合される。

このとき、インク吸収体６のうちの符合Ａで示す部分が
圧縮されるので、インク吸収体６とメツシュフィルタ５
とが密着される。圧縮されることにより、部分Ａはポン
プの作用を持つので、インク吸収体６が吸収しているイ
ンクを歿さず記録ヘッドｌ側に供給することが可能とな
る。　１１はインクタンク７に空気を導くための大気連
通孔である。

次に、インクタンク７を交換する場合について説明する
。インクタンク７中のインクが減少してくると、インク
タンク７に設けられている大気連通孔１１がら空気が取
り込まれ、吸収体６にも徐々に気泡が入ってくる。イン
クタンク７中のインクがほぼなくなると、吸収体６のう
ちで一番密度が高い部分である部分Ａにも気泡が入り込
んでくる。

一方、残量検知用電極８Ａおよび８Ｂに電圧を印加して
インクの電気抵抗を測定することにより、インクの残量
を検知しているが、吸収体６の部分Ａに気泡が入り込む
と、インクの電気抵抗が急激に増大する。そこでこの増
大を検知し、インクタンク７を交換することを促すため
に、例えば記録装置本体に設けられている点灯ランプを
点灯させることができる。

インクタンク７を交換することを促す表示がなされた後
でも、なおしばらくは内部に残ったインクを用いてか記
録が可能である場合がある。しかしいずれそのインクも
消費されるが、メツシュフィルタ５が気泡を通さないの
で、吸収体６の部分Ａに気泡が充満してくると、急に記
録を行なうことができなくなる。このとき記録へラドチ
ップ１側にはインクが充満されている。しかし、フィル
タ５から気泡を取り込むことができないことと、インク
吐出部２を構成する吐出口においてインクの表面張力に
よりメニスカスが保たれることにより、インク吐出部２
からインクが漏れることはない。インクタンク７を取り
外した状態でも、インク吸収体６のポンプ作用により記
録カートリッジの外部にインクが漏れることはない。

第２図に、第１図（Ａ）および（Ｂ）に示した記録カー
トリッジを使用して記録を行なう記録装置をに示す。こ
の記録装置においては、カートリッジが小型であるため
に記録ヘッドの走査空間が狭くなり、したがフて装置全
体を小型化することが可能になる。

第２図において、１４はインクジェットカートリッジで
あり、記録ヘッドチップ１およびインクタンク７が結合
したものである。インクジェットカートリッジ１４は、
押え部材４１によりキャリッジ１５の上に固定されてい
る。

キャリッジ１５はステッピングモータ等で構成されたモ
ータ１７によって駆動され、シャフト２１に沿って長手
方向に往復動可能となっている。キャリッジ１５と、記
録へラドチップ１に信号および電源電圧を送るラインと
がフラットケーブル１６を介して接続されている。

２２はモータ１７の駆動力をキャリッジ１５に伝達する
ワイヤである。２０はプラテンローラ１９に結合して記
録媒体１８を搬送させるためのフィードモータである。

インクタンク７のインクがなくなり、インク残量がない
ことを示すランプが点灯した場合は、押さえ部材４１を
解除し、インクジェットカートリッジ１４をキャリッジ
１５から取り出し、記録ヘッドチップ１とインクタンク
７とを分離する。インクタンク７を新品のものと交換し
、記録へラドチップ１と結合することにより、記録へラ
ドチップ１に再びインクを供給することが容易である。

インクタンク７を交換した後は、記録へラドチップ１側
にはインクが充満していて、しかもフィルタ５によって
気泡が取り込まれるということはないので、すぐに記録
動作を開始してもさしつかえはない。

しかし、新しいインクタンク７に収納されているインク
吸収体６のうちの部分Ａ（第１図参照）に気泡が溜って
いる場合も考えられ、その場合は一定力の吸引等による
回復動作を行なうことにより、部分Ａにインクを供給、
することが望ましい。

なお、部分Ａに気泡が溜っている状態のときは、残量検
知ランプが点灯する場合があるので、インクタンク７を
交換するときにはインクの残量検知を行なうことが望ま
しい。

残量検知ランプが点灯していない、すなわちインクタン
ク７にインクが残っているにもかかわらずインクの吐出
が不良となり、しかも回復動作を行なっても吐出不良が
回復しない場合は、記録へラドチップ１側の不具合ある
いはヘッド１の寿命であるので、記録へラドチップ１を
交換する。

本例においては、記録へラドチップは主としてインク吐
出部２と液室３とから成り、インクタンク７より直接液
室３内にインクを供給するようにしたので、ヘッドチッ
プに通常設けられるサブタンクを用いないことからその
構成が小型かつ簡単になり、また本例に係るヘッドチッ
プ１への気泡の進入もフィルタ５によって確実に阻止さ
れる。

しかし、本例ではインクタンク７をインク供給源とした
が、これをサブタンクとして機能させ、主たるインク併
給源をさらに別に設けてもよい。

夫五班ユ 第３図および第４図（Ａ）および（Ｂ）を参照して本発
明の第２の実施例を説明する。第３図はヘッドカートリ
ッジの＃！観を示す。第４図（Ａ）　は第３図に示すヘ
ッドカートリッジをキャリッジ１５に挿入した状態を示
す。

１２はへラドチップ１に設けられ、突出する方向に付勢
された固定ばねであり、ヘッドカートリッジをキャリッ
ジ１５に脱着する際に固定ばね１２がヘッドカートリッ
ジ内に引き込められて当該脱着が可能となる。そして、
固定ばね１２の爪は、カートリッジをキシリッジ１５に
差し込んだ状態のときにキャリッジの窪み３０に掛かり
、ヘッドカートリッジがキャリッジ１５に固定される。

すなわち、ヘッドカートリッジの脱着はキャリッジ１５
に対する抜き差しだけでよい。

また、固定ばね１２の表面には電極がバターニングされ
ており、キャリッジの窪み３０に突出している対向電極
パターン１２Ａと合致して接続され、記録装置の本体側
から記録ヘッド側に信号あるいは電源電圧を供給する電
極が設けられる他、残量検知用型ｆ！８のための電極も
設けられる。

一方、ヘッドチップ１とインクタンク７との脱着は、イ
ンクタンク７を第４図（Ｂ）のＢに示すように回しなが
ら行えば容易に行われる。

インクの供給は、インクタンク７に収納されているイン
ク吸収体６から、インクタンク７側に設けられ、導電性
の材料で形成して残量検知用の電極に兼用したメツシュ
フィルタ１３およびメツシュフィルタ１３に密着する記
録へラドチップ１側のメツシュフィルタ５を通過し、液
室３に供給される。この際、インクに混入しているとみ
あるいは気泡はフィルタ５および１３により遮断される
ので、これらが液室３に流れ込むことはない。

液室３に供給されたインクは、吐出部２に流れ込む、記
録装置本体側から出力された信号は、電極パターン１２
＾および固定ばね１２を介して、記録へラドチップ１側
に送出され、不図示の吐出ヒータにパルスを通電するこ
とにより、吐出口２からインク液滴が吐出される。

インクタンク７と記録へラドチップ１との連結部はねじ
込み式としであるので、矢印Ｂで示すようにインクタン
ク７を回転させると、インクタンク７をキャリッジ１５
から簡単に切り離すことができる。

インクタンク７中のインクの残量を検出するための残量
検知電極８はインクタンク７の回転の中心軸上に位置し
ており、インクタンク７を記録へラドチップ１に取り付
ける際は、フィルタ５および１３同志が密着するまで回
し込めばよい、すなわち、もう一方の残量検知電極はメ
ツシュフィルタ１３が残量検知電極を兼ねているので、
インクタンク７のねじ込みの程度に係わらず、残量検知
電極８はインクタンク７に対して同じ位置にくる。

このため、インクタンク７を交換した後でも検出の精度
が変化しないので、インクの残量の検知を確実に行なう
ことができる。

インクタンク７を交換する際に、交換の前後でインクの
色が異なる場合、インクの電気抵抗も異なる。そこで、
この場合は、インクタンク７の交換前後におけるインク
の残量検知の出力特性を一定にするために、インクタン
ク７の回転中心軸上であり、かつメツシュフィルタ５か
らの距離をインクに応じて変えた位置に残量検知電極８
を設けるとよい。

また、インクの色を変えたときには、記録へラドチップ
１内に残留しているインクの量以上のインクを吸引する
ことにより、インクタンク交換後のインクによる記録を
行なうことができる。

さらに、インクタンク７の交換はキャリッジの上で行な
うことができるので、その交換はオペレータがインクで
手を汚すこともなく容易に行なうことができる。

東五血ユ 第５図は本発明の第３の実施例の４色一体型カートリッ
ジを示す、第５図において、第１図ないし第４図と同様
の箇所には同一の符号を付す。

記録へラドチップ１は、４つの記録ヘッドＩＣ。

ＩＭ、ＩＹおよび１Ｋを一体化したものであり、インク
タンク７はインクタンク７Ｇ、７Ｍ、７Ｙおよび７Ｋを
一体化したものである。記録ヘッドＩＣ，ＩＭ、ＩＹお
よび１には、それぞれインクタンク７Ｃ，７Ｍ、７Ｙお
よび７にと結合している。インクタンク７Ｇ、７Ｍ、７
Ｙおよび７にには、それぞれ、Ｃ（シアン）１Ｍ（マゼ
ンタ）。

Ｙ（イエロー）およびＫ（ブラック）のインクが、符合
７Ａで示すように人っている。これらチップ１およびイ
ンクタンク７の結合部の構成は、例えば第１図と同様と
することができる。

インクタンク７Ｇ、７Ｍ、７Ｙおよび７ににはインク吸
収体６が収納されており、記録ヘッドＩＣ，ＩＭ、ＩＹ
およびＩＫにはインク吸収体６を介してインクが供給さ
れる。すなわち、インク吸収体６がインクを吸い上げて
記録ヘッドチップ１側にインクを供給している。

このように、カートリッジとしては一体型であるが、各
色に関してはそれぞれ機能は独立になっており、特にイ
ンクの残量検知は各色について別々に行なっている。４
色のうちの１色でもインクの残量がないことが検知され
ると、検知信号によって、インクの残量がないことを示
すランプが点灯される。

残量検知ランプが点灯され、インクタンク７を交換する
際、交換の前後でインクの色を変えてもよい。たとえば
、色の組み合わせがＲ，Ｇ、Ｂ。

およびＫ（それぞれ赤、緑、青、および黒）であるイン
クタンクあるいは色の組み合わせがＫ。

Ｋ、におよびＫであるインクタンクと上述のインクタン
ク７とを交換してもよい、このときは、記録へラドチッ
プ１内に残留しているインクの量以上のインクを吸引す
ることにより、記録ヘッドチップ１内のインクを完全に
入れ替える。

以上３つの実施例において、例えば記録へラドチップ１
に対するインクタンク７の交換回数を表示することによ
り、記録へラドチップの交換を促すようにしてもよい。

また、インクタンク７の交換の前後でインクの色を変え
る場合について説明したが、インクの色に限らず、コー
ト紙、普通紙、ＯＨＰ用透明フィルム等のような紙質の
違いにより、インクタンク７の交換の前後でインクの組
成が異なっていてもよい。

以上説明したように、本発明の実施例においては泡取り
用のフィルタを備えた記録へラドチップ１とインク吸収
体６を備えたインクタンク７とを着脱自在とすることに
より、インクタンクのみの交換も容易に行なうことがで
きるようになフた。

また、記録ヘッド側に備えられた泡取り用のフィルタに
より、吐出部２に気泡等の異物が混入することがなく、
シたがってインクの吐出不良を起こしにくい。また、イ
ンクタンク交換時にも、フィルタから記録ヘッドチップ
側に気泡が混入することがないので、記録へラドチップ
の先端からのインクの漏れはない、さらに、インクタン
ク７はインク吸収体を備えているので、インクタンク交
換時にもインクの漏れはない。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、記録ヘッドの走
査空間を広げることなくランニングコストを低減し、か
つ記録装置の信頼性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は（Ａ）および（Ｂ）本発明の実施例１に係るイ
ンクジェット記録ヘッドカートリッジを示す図、 第２図は第１図に示したインクジェット記録ヘッドカー
トリッジを備えた記録装置を示す図、 第３図は本発明の実施例２に係るインクジェット記録ヘ
ッドカートリッジの概観図、 第４図は（＾）および（Ｂ）第３図に示したインクジェ
ット記録ヘッドカートリッジをキャリッジに挿入した状
態を示す図、 第５図は本発明の実施例３に係る４色一体型゛カートリ
ッジを示す図である。 １・・・記録へラドチップ、 ２・・・インク吐出部、 ５．１３・・・メツシュフィルタ、 ６・・・インク吸収体、 ７・・・インクタンク、 ８．８＾、８Ｂ・・・残量検知用電極、１２・・・固定
ねじ、 １４・・・インクジェットカートリッジ、１５・・・キ
ャリッジ。 第 図 （Ｂ） （Ａ） 第 図 １１Ｘ製県長孔 第 図 （Ａ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）インクを吐出する吐出口と、該吐出口に連通した液
   路と、該液路に配置される吐出エネルギ発生素子と、前
   記液路に連通した液室とを有する記録ヘッド本体と、 インク吸収体を有し、前記液室に直接にインクを供給す
   るためのインク供給部材とを備え、前記記録ヘッド本体
   とインク供給部とが着脱自在に構成され、前記記録ヘッ
   ド本体の前記供給されるインクを受容する部分に異物の
   進入を阻止するフィルタを設けたことを特徴とするイン
   クジェット記録ヘッド。 ２）前記吐出エネルギ発生素子は電気熱変換体の形態を
   有することを特徴とする請求項１記載のインクジェット
   記録ヘッド。