JPH06246924A - インクカートリッジ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 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１００％使いきり、同時にガス
透過性を低くく押さえて良好な印字安定性を得る。 【構成】 インクカートリッジ１はインク６を収容する
部材が少なくとも筒状部材２と筒状部材内で移動するピ
ストン部材１００とによって構成されている。一体に構
成された記録ヘッド３０にはフィルター５、インク供給
口４を通過してインク６が供給される。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であり、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、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。筒状部材２および
ピストン部材１００はガス透過性の低い材料を用いてい
る。

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、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によって構成され
ていることを特徴とするものである。

【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

Claims (8)

【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、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によって構成さ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】 前記ピストン部材の移動方向に対して垂
   直な方向における前記筒状部材および前記ピストン部材
   の断面が略円形であ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】 前記ピストン部材の移動範囲における全
   ての位置において、前記ピストン部材が前記筒状部材に
   隙間なく圧入され、ゴム状弾性材料によって構成されて
   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。
4. 【請求項４】 前記ピストン部材の移動方向に沿って前
   記筒状部材の内径が略ストレートであり、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ことを特徴
   とする請求項１記載のインクカートリッジ。
5. 【請求項５】 前記ピストン部材の移動方向に沿って前
   記筒状部材の内径が拡大しているテーパ形状であり、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
   ことを特徴とする請求項１記載のインクカートリッジ。
6. 【請求項６】 前記ピストン部材が金属、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からなる板状部材およびゴム状弾
   性材料によって構成され、前記板状部材の周縁に前記ゴ
   ム状弾性材料が嵌合さ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。
7. 【請求項７】 前記ピストン部材がゴム状弾性材料およ
   び金属フィルムとによって積層状に構成されていること
   を特徴とする請求項１記載のインクカートリッジ。
8. 【請求項８】 前記ピストン部材において、前記筒状部
   材に圧接している周縁部にリム状の突起部が少なくとも
   ２カ所以上あ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。