JPH06328718A

JPH06328718A - インクジェットカートリッジ

Info

Publication number: JPH06328718A
Application number: JP11691093A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Otsubo; 一三大坪; Koei Matsuda; 光栄松田; Yasuhide Sonoda; 康英園田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-05-19
Filing date: 1993-05-19
Publication date: 1994-11-29

Abstract

(57)【要約】【目的】プリンタを大形化することなく印字時以外の
あらゆる使用条件においてユーザーの手を煩わさない
で、インクジェットカートリッジに配設されたキャッピ
ング機構が適切に働き、ノズルを目詰まりなどの不良か
ら守る、携帯性の良いインクジェットカートリッジを提
供することを目的とする。【構成】本発明のインクジェットカートリッジには自
らキャッピング手段を配設しており、このキャッピング
手段を形状記憶合金製付勢手段によって開閉移動させ
る。

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記録方式
におけるインク吐出手段、電気的接続手段、およびイン
ク収容手段等を一体化したインクジェットカートリッジ
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンピュータの形態がデスクトッ
プ型からラップトップ型、ノートサイズ型と小型化する
のに伴ってプリンタも携帯性の良さ、小型化が要求され
るようになってきた。このような状況を背景として、使
い捨てタイプのインクジェットカートリッジは使い勝手
の良さ、プリンタの小型化が容易であるといった理由か
らラップトップ型、ノートサイズ型コンピュータ用のプ
リンタ方式として注目を集めている。

【０００３】従来、インク吐出手段、電気的接続手段、
及びインク収容手段を一体化したインクジェットカート
リッジ、インクジェットプリンタは、図８，図９に示す
ような構成が一般的であった。以下、その構成について
図８，図９を参照しながら説明する。

【０００４】図８は従来のインクジェットカートリッジ
の外観斜視図を示す。１はヘッドで、インク吐出手段
（図示せず）及びプリンタと電気エネルギーの受け渡し
をするための電気的接続手段２を有している。３は前記
ヘッド１を支持し、インク４を収容する筐体、５はヘッ
ド１へインク４を導くため筐体３の前面に配設されたイ
ンク供給路、６はヘッド１に供給されるインク４中の気
泡や塵を除去するフィルタ、７はヘッド１上に適切なピ
ッチで配設された吐出ノズル、８は筐体３と嵌合してイ
ンク４を密封する裏蓋、９は筐体３内と大気を連通させ
る連通孔である。

【０００５】図９に従来のインクジェットプリンタのイ
ンクジェットカートリッジの移動範囲の概略図を示す。
１０は記録紙１１を主走査方向（図中矢印ａで示す）に
搬送するプラテン、１２はインクジェットカートリッジ
１３を装着するキャリッジ、１４はキャリッジベルト１
５を介してキャリッジ１２をプラテン１０と平行な方向
すなわち副走査方向（図中矢印ｂで示す）へ移動させる
キャリッジモーター、１６はキャリッジ移動の際にガイ
ドするキャリッジシャフト、１７は吐出ノズル７の端面
に付着している不必要なインク４を常時払拭するブレー
ド、１８はインク４の乾燥や塵の付着等による吐出ノズ
ル７の目詰まりを防止するためのゴムキャップである。

【０００６】以上のように構成されたインクジェットカ
ートリッジ１３、プリンタについて、以下にそのメカニ
ズムについて説明する。図８においてインク供給路５ま
で充填されているインク４は、毛細管力によりヘッド１
のインク供給路５に供給され、吐出ノズル７の端面まで
流れ込む。この間のフィルタ６を通過する際にインク４
中の気泡、塵は除去される。吐出信号に従って、電気エ
ネルギー供給手段（図示せず）より電気的接続手段２を
経てインク吐出手段に電気エネルギーが供給される。そ
の後、ヘッド１が有する吐出手段、例えば電気−熱変換
手段により電気エネルギーを熱エネルギーに変換してイ
ンク４を加熱し、相変化を起こさせること等で急激な圧
力変動を発生させ、これを吐出エネルギーとする方式を
実現することでインク４の吐出を行う。吐出後、筐体３
内は連通孔９により常時大気圧の背圧を受けているた
め、インク４は前述したメカニズムにより吐出ノズル７
の端面まで順次充填され、次の吐出に備えることにな
る。

【０００７】つぎに図９に示すようにインクジェットカ
ートリッジ１３をキャリッジ１２に装着すると、キャリ
ッジ１２は図中に示す待機位置に移動する。非印字時に
はゴムキャップ１８がインクジェットカートリッジ１３
の吐出ノズル７の部分を覆うように密着し、インク４の
乾燥や塵の付着などによる吐出ノズル７の目詰まりを防
ぐ。印字は、キャリッジモーター１４を制御しながら、
図中に示す印字範囲間でインクジェットカートリッジ１
３を副走査方向（図中矢印ｂで示す）に移動させなが
ら、適時インク４を吐出していき、任意の幅の印字が終
わると記録紙１１が主走査方向（図中矢印ａで示す）に
送られ次の印字幅の印字を行う。もし、印字中に突然、
電源がオフした時などは、インクジェットカートリッジ
１３は印字範囲のいづれかの位置で停止することにな
り、吐出ノズル７端面のインク４は大気に曝されること
になる。このままの状態が長時間続くと、吐出ノズル７
端面およびその周辺のインク４は乾燥し、目詰まりの原
因となる。また、塵などの付着によっても目詰まりを起
こす恐れがある。これを防止するための手段として、プ
リンタ側に緊急退避用の制御システムを備え、緊急時に
は確実にキャリッジ１２を待機位置まで移動させてキャ
ッピングするなどの対策が施されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、印字中の突然の電源オフ時などに備えて、
それを感知するセンサや、インクジェットカートリッジ
をキャッピング位置まで退避させるための電力を蓄える
コンデンサなど、非常退避時の一連のシーケンスを制御
する回路を設ける必要があり、プリンタの小型化、軽量
化の妨げになる。また携帯時などの非装着時のためにノ
ズル部をキャッピングするための専用の収納ケースなど
が必要となり、ユーザーがプリンタからインクジェット
カートリッジを取り外し、収納ケースにセットしなけれ
ばならなかった。またこの収納ケースはインクジェット
カートリッジに比べて大きいもので、インクジェットカ
ートリッジの携帯性は著しく失われるなどの問題点を有
していた。

【０００９】本発明は上記問題点を解決するもので、制
御用回路を用いて大形にすることなく、突然の電源オフ
時やその他の印字時以外の使用条件において、インクジ
ェットカートリッジに配設されたキャッピング機構がユ
ーザーの手を煩わすことなく適切に働く携帯性の良いイ
ンクジェットカートリッジを提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明のインクジェットカートリッジには、インク
の乾燥や塵の付着などによる吐出ノズルの目詰まりを防
ぐキャッピング手段を設けており、キャッピング手段に
取り付けるとともに、第１の温度範囲では吐出ノズルを
キャッピングする状態とし、第２の温度範囲では吐出ノ
ズルのキャッピングを開放状態にして印字を可能にする
形状記憶合金製付勢手段と、この形状記憶合金製付勢手
段を加熱する加熱手段を設けている。さらにインク供給
路を加熱手段に近接させてもよい。

【００１１】また形状記憶合金製付勢手段とこの形状記
憶合金製付勢手段に通電する通電手段を用いることもで
きる。そしてこのインク供給路をこの形状記憶合金製付
勢手段に近接して配設することもできる。

【００１２】

【作用】このような構成により、プリンタを大形にする
ことなく、印字実行時には形状記憶合金製付勢手段を加
熱することでキャッピングが開放されて印字可能な状態
となり、印字時以外のあらゆる使用条件においてユーザ
ーの手を煩わすことなく、キャッピング機構が適切に働
く状態となり、インクの乾燥や塵の付着などによる吐出
ノズルの目詰まりを防止する。また近接させることでイ
ンクをプリヒーティングすることができ、インクの温度
を一定に保つことができる。さらに形状記憶合金付勢手
段に直接通電することで加熱手段を他に設ける必要がな
くなり、よりコンパクトな構造にすることができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
にしながら説明する。

【００１４】図１は本発明の一実施例におけるインクジ
ェットカートリッジを搭載するインクジェットプリンタ
の外観斜視図で、２１はインクジェットカートリッジ、
２２はインクジェットカートリッジ２１を装着するキャ
リッジ、２３はキャリッジ２２を矢印Ｘの方向（副走査
方向）にガイドするキャリッジシャフト、２４は矢印Ｙ
の方向（主走査方向）に記録紙２５を搬送するプラテ
ン、２６はプリンタにインクジェットカートリッジ２１
を挿入する際の挿入口で、キャリッジ２２を副走査方向
に移動させながら適時インクを記録紙２５に吐出させ、
指定された印字幅の印字終了後、記録紙２５をプラテン
２４により搬送し、次の印字幅の印字に備えることにな
る。

【００１５】図２は本発明の一実施例におけるインクジ
ェットカートリッジ２１の外観斜視図である。２７はヘ
ッド基板で、インク吐出手段（図示せず）を内蔵し、吐
出ノズル２８及び電気的接続手段２９が適切なピッチで
配設されており、おもに配線（電極）材料と可撓性の樹
脂などから構成されている。３０は筐体で、ヘッド基板
２７を支持し、インク収容部３１を配しており、変性ポ
リフェニレンオキシド、ポリエチレンテレフタレートや
ポリエーテルサルフォン等の耐薬品性に優れ高剛性のエ
ンジニアリングプラスチックで形成されており、携帯に
便利なカードサイズの大きさ（約５６mm×８７mm、厚さ
２mm〜１５mm）となっている。３２は印字時に消費され
るインク、３３はインク３２と大気の境界に配されたイ
ンク封止部材、３４は吐出ノズル２８に供給されるイン
ク３２中に含まれる塵や気泡を捕捉するためのフィル
タ、３５は電気的接続手段２９を囲んで指先などとの接
触による劣化を防ぐコンタクトガード、３６はインク収
容部３１と大気とを連通する連通孔、３７はゴムキャッ
プ３８を配設し、吐出ノズル２８列の大きさに対応した
吐出口３９やガイド溝４０を有するシャッターである。
ここでシャッター３７は、ステンレス等の耐薬品性に優
れた金属または高剛性を有する樹脂等で形成されてい
る。４１は筐体３０に一方を固定され、もう一方はシャ
ッター３７に取付けられ、ある設計温度範囲でシャッタ
ー３７の開閉移動を行う形状記憶合金製付勢手段（以下
バネと呼ぶ）、４２はバネ４１を覆い隠すための目隠し
蓋で、ユーザーがインクジェットカートリッジ２１を取
り扱うときに、加熱されたバネ４１から指先などを守
る。

【００１６】以上のように構成されたインクジェットカ
ートリッジ２１、プリンタについて以下にそのメカニズ
ムについて説明する。インク収容部３１に充填されてい
るインク３２は、インク供給路４６（図５参照）を通っ
て毛細管力によりヘッド基板２７のインク流路（図示せ
ず）に供給され、吐出ノズル２８の端面まで流れ込む。
この間のフィルタ３４を通過する際にインク３２中の気
泡、塵は除去される。プリンタ本体側（図示せず）から
の吐出信号に従って、電気的接続手段２９からインク吐
出手段に電気エネルギーが供給される。その後、ヘッド
基板２７に内蔵された吐出手段によって急激な圧力変動
を発生させ、これを吐出エネルギーとしてインク３２の
吐出を行う。吐出後、インク３２は連通孔３６を通じて
常時背圧を受けているため、前述したメカニズムによ
り、吐出ノズル２８の端面まで順次充填され、次の印字
に備えることになる。

【００１７】図３（ａ），（ｂ）は図１に示す本発明の
一実施例におけるインクジェットカートリッジ２１の吐
出ノズル２８に対するシャッター３７のキャッピング動
作について説明するもので、（ａ）は非印字時の状態を
示したシャッター３７部の破断面図で、（ｂ）は印字実
行時の状態を示したシャッター３７部の破断面図であ
る。ヘッド基板２７、吐出ノズル２８、筐体３０、コン
タクトガード３５、シャッター３７、ゴムキャップ３
８、吐出口３９、ガイド溝４０、バネ４１は図２と同じ
ものなので説明は省略する。図３に示すように非印字時
には、バネ４１は矢印ｅ方向にシャッター３７を移動さ
せるように設計されており、ピン４３とガイド溝４０の
位置関係からゴムキャップ３８は吐出ノズル２８に対応
する位置まで移動し、最後は図３（ａ）に示すように吐
出ノズル２８の周辺はヘッド基板２７とゴムキャップ３
８の密着によりキャッピングが行われる。このバネ４１
は形状記憶合金で作成されており、図４に示すように特
定の温度範囲でその形状が変化するように設計されてい
る。例えば、バネ４１を加熱して特定の設計温度以上に
なると、支点−作用点の距離がｃだったものが距離ｄだ
け伸びた形になる。このような加熱変形後のバネ４１は
図３（ｂ）に示すように矢印ｆ方向にシャッター３７を
移動させるように働き、ピン４３とガイド溝４０の関係
からキャッピングは開放され、吐出ノズル２８に対応し
た位置にはシャッター３７の吐出口３９が対面したとこ
ろで停止する。ここで、バネ４１を加熱する加熱手段と
してはバネ４１と筐体３０との間にヒーター４４を設け
ることが考えられる（図５参照）。図３，図５で示すよ
うに、バネ４１をシャッター３７に取付ける際に、取付
部材４５を用いている。これを断熱材で形成することに
よって、取付機能はもちろん加熱されたバネ４１のシャ
ッター３７に対する熱伝導をある程度防ぐことができ
る。これにより印字時にユーザーが不注意にシャッター
３７に触れた場合でも安全を保つことができ、かつバネ
４１の加熱効率も上がる。

【００１８】さらにバネ４１を変形させるための熱を利
用して、次のような構造も考えられる。インク３２は温
度によって粘度や表面張力などの諸物性が変化するた
め、インク吐出手段（図示せず）で同じ吐出パワーによ
りインク３２を吐出させようとしても、印字時のインク
３２の温度によっては吐出するインク３２の滴の大きさ
が変化して記録紙上のドットサイズが揃わないことがあ
る。そこで、図５のようにヒーター４４にインク供給路
４６を近接させた構造とするものである。これはヒータ
ー４４の余熱を利用してインク吐出手段（図示せず）、
吐出ノズル２８に供給されるインク３２の温度をヒータ
ー４４への電流値を選択することにより放熱量とのバラ
ンスをとって一定に保つもので、安定したドットサイズ
で印字品質を向上させる。

【００１９】またその他の方法としては、図６に示すよ
うにバネ４１の両端あるいは任意の２箇所の間に電流を
通電することが考えられる。ここで図６（ａ）は本発明
の一実施例におけるインクジェットカートリッジ２１の
非印字時の状態を示すシャッター部の破断面図、図６
（ｂ）は本発明の一実施例におけるインクジェットカー
トリッジ２１の印字時の状態を示すシャッター部の破断
面図を示し、ヘッド基板２７、吐出ノズル２８、筐体３
０、コンタクトガード３５、シャッター３７、ゴムキャ
ップ３８、吐出口３９、ガイド溝４０、ピン４３は図４
と同じものなので説明は省略する。図６に示すようにバ
ネ４１はヘッド基板２７上に電気的接続手段２９と同じ
ように形成された通電手段４７に接触するように配設さ
れる。インクジェットカートリッジ２１を装着すれば電
気的接続手段２９を介してプリンタの電源（図示せず）
とつながったことになる。図６の実施例ではバネ４１の
変形後は、通電位置ｇがバネ４１に対して変わっている
が、バネ４１の熱伝導率が他の部材への熱伝導率より大
きければ、バネ４１は変形に十分な温度を保ち続けられ
る。ここで、変形させる設計温度としては、インクジェ
ットカートリッジ２１の保存環境保証温度よりも高い温
度を考えておかなければならない。そしてこの実施例に
よれば加熱手段を他に用意する必要がなく、よりコンパ
クトな構成にすることができる。そして図６のようにバ
ネ４１を通電などによって直接加熱する場合も図３の場
合と同様に図５に示すインク供給路４６をバネ４１に近
接させることができる。

【００２０】さらに図７は本発明の他の実施例における
インクジェットカートリッジ２１の吐出ノズル２８部の
破断面図で、それぞれ（ａ）は非印字時の状態、（ｂ）
は印字実行時の状態を示す。ここでヘッド基板２７、吐
出ノズル２８、筐体３０は図４と同じものなので説明は
省略する。４８はある設計温度範囲で変形する形状記憶
合金製のシャッターで非印字時には（ａ）に示すような
形状を保ち、リブ４９と係合して吐出ノズル２８からの
インク３２の蒸発や塵の混入を防ぎ、目詰まり不良を防
止する。印字実行時にはヒーター４４などでシャッター
４８が所定の温度に加熱され（ｂ）に示すように変形
し、吐出可能な状態となる。

【００２１】

【発明の効果】以上のように本発明は、インクジェット
カートリッジに自らキャッピング手段を配設し、キャッ
ピング手段を開閉移動させる機構部材に形状記憶合金を
用いることにより、プリンタを大形にすることなく印字
時以外のあらゆる使用条件において、インクジェットカ
ートリッジに配設されたキャッピング機構が適切に働く
携帯性の良いインクジェットカートリッジを提供する。
また、形状記憶合金あるいはこれを加熱する加熱手段に
近接してインク供給路を配設することで、インクのプリ
ヒーティングを行い、インクの温度を一定に保ち、印字
品質の良いインクジェットカートリッジを提供する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるインクジェットカー
トリッジを搭載するインクジェットプリンタの外観斜視
図

【図２】本発明の一実施例におけるインクジェットカー
トリッジの外観斜視図

【図３】（ａ）は本発明の一実施例におけるインクジェ
ットカートリッジの非印字時の状態を示したシャッター
部の破断面図（ｂ）は本発明の一実施例におけるインクジェットカー
トリッジの印字実行時の状態を示したシャッター部の破
断面図

【図４】本発明の一実施例におけるインクジェットカー
トリッジの形状記憶合金製のバネの一例を示す平面図

【図５】本発明の一実施例におけるインクジェットカー
トリッジのシャッター部の断面図

【図６】（ａ）は本発明の一実施例におけるインクジェ
ットカートリッジの非印字時の状態を示すシャッター部
の破断面図（ｂ）は本発明の一実施例におけるインクジェットカー
トリッジの印字時の状態を示すシャッター部の破断面図

【図７】（ａ）は本発明の他の実施例におけるインクジ
ェットカートリッジの非印字時の状態を示すノズルの破
断面図（ｂ）は本発明の他の実施例におけるインクジェットカ
ートリッジの印字実行時の状態を示すノズル破断面図

【図８】従来のインクジェットカートリッジの外観斜視
図

【図９】従来のインクジェットプリンタのインクジェッ
トカートリッジの移動範囲の概略図

【符号の説明】

１ヘッド２電気的接続手段３筐体４インク５インク供給路７吐出ノズル１２キャリッジ１３インクジェットカートリッジ１８ゴムキャップ２１インクジェットカートリッジ２５記録紙２７ヘッド基板２８吐出ノズル２９電気的接続手段３０筐体３１インク収容部３６連通孔３７シャッター３８ゴムキャップ４１バネ（形状記憶合金製付勢手段）４４ヒーター４５取付部材４６インク供給路４７通電手段４８シャッター

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インクを吐出ノズルより吐出させるインク
吐出手段、前記インク吐出手段に必要な電気エネルギー
をプリンタ本体より授受する電気的接続手段、前記イン
ク吐出手段に供給するためのインクを収容するインク収
容手段、前記インク収容手段より吐出ノズルへインクを
供給するインク供給路、インク乾燥や塵の付着などによ
る吐出ノズルの目詰まりを防ぐキャッピング手段を有す
るインクジェットカートリッジであって、前記キャッピ
ング手段に取り付けられているとともに、第１の温度範
囲では吐出ノズルをキャッピングする状態とし、第２の
温度範囲では吐出ノズルのキャッピングを開放する状態
とする形状記憶合金製付勢手段と、前記形状記憶合金製
付勢手段を加熱する加熱手段を備えたことを特徴とする
インクジェットカートリッジ。
【請求項２】前記インク供給路を前記加熱手段に近接し
て配設したことを特徴とする請求項１記載のインクジェ
ットカートリッジ。
【請求項３】インクを吐出ノズルより吐出させるインク
吐出手段、前記インク吐出手段に必要な電気エネルギー
をプリンタ本体より授受する電気的接続手段、前記イン
ク吐出手段に供給するためのインクを収容するインク収
容手段、前記インク収容手段より吐出ノズルへインクを
供給するインク供給路、インク乾燥や塵の付着などによ
る吐出ノズルの目詰まりを防ぐキャッピング手段を有す
るインクジェットカートリッジであって、前記キャッピ
ング手段に取り付けられているとともに、第１の温度範
囲では吐出ノズルをキャッピングする状態とし、第２の
温度範囲では吐出ノズルのキャッピングを開放する状態
とする形状記憶合金製付勢手段と、前記形状記憶合金製
付勢手段に電流を通電する通電手段を備えたことを特徴
とするインクジェットカートリッジ。
【請求項４】前記インク供給路を前記形状記憶合金製付
勢手段に近接して配設したことを特徴とする請求項３記
載のインクジェットカートリッジ。