JPH0768784A

JPH0768784A - インクジェットカートリッジ

Info

Publication number: JPH0768784A
Application number: JP24642293A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Tamai; 正義玉井; Yoshihiko Fujimura; 義彦藤村; Atsushi Takagi; 淳高木; Kazuyuki Oda; 和之小田; Junichi Yoshida; 淳一吉田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1993-09-07
Filing date: 1993-09-07
Publication date: 1995-03-14

Abstract

(57)【要約】【目的】簡単な構成により、記録ヘッドにおけるイン
ク圧をほぼ一定に制御するとともに、環境の変化にも適
応でき、常にインクを安定供給して良好な画質を得るこ
とのできるインクジェットカートリッジを提供する。【構成】インク室１は連通路２を介して記録ヘッド３
と接続されている。インク保持部材６は毛細管力を有
し、誘導芯７によりインク室１と連通している。インク
保持部材６にインクが保持されている場合は、誘導芯７
はインク保持部材６とインク室１とのインク流路とな
り、インク保持部材６の毛細管力で負圧を一定に保つ。
インク保持部材６にインクがない場合には、誘導芯７に
インクのメニスカスが生成され、負圧の上昇を気泡の発
生により打ち消し、インク室１内の負圧を一定に保つ。
インク室１内の空気が膨張しても、インク室１から誘導
芯７を介してインク保持部材６へインクが移動し、イン
ク漏れを防ぐ。

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装
置において、記録ヘッドにインクを供給するインクジェ
ットカートリッジに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、インクジェットプリンタにおいて
用いられていたインク供給機構としては、インクジェッ
トヘッドに連通接続されるインクタンクの内部全域にス
ポンジもしくは繊維状材料であるフェルト等のインク吸
収体を装填し、このインク吸収体にインクをあらかじめ
含浸保持させておき、インク吸収体内のインクを記録ヘ
ッドに供給するようにしたものが知られている。このタ
イプのインク供給機構においては、インク吸収体の毛細
管力によってインクを保持するものであるため、インク
が消費されるにつれて、インク吸収体で保持されるイン
ク量が減少すると、インク水頭圧の減少から、インク吸
収体に含浸したインクに作用する負圧が上昇し、記録ヘ
ッドへのインクの供給が妨げられるという問題が発生す
る。このような現象が顕著になると、記録ヘッドにイン
クが供給されない状態でインクの吐出動作が行なわれる
ため、結果的に印字ノズル部より気泡が逆流し、画質欠
陥を引き起こすという問題を生ずる。

【０００３】このような問題を解決するため、例えば、
特開平３−１８０３５７号公報に記載されたインクジェ
ットペンでは、密閉したインクタンク内にインクのみを
充填し、インクタンクの底面に小穴を設け、さらに、毛
管素子を有する小室を設けたものが提案されている。こ
のような構成によれば、インクタンク内のインクが消費
されるにしたがって、インクタンク内の負圧が増加する
と、小穴を通じて空気がインクタンク内に導入され、イ
ンクタンク内の負圧値はほぼ一定に保たれ、インクタン
ク内のインクを記録ヘッドに安定供給できる。また、環
境の変化などにより、インクタンク内の空気が膨張した
場合には、インクタンク内のインクが一時的に小室側へ
退避することにより、インクタンク内の圧力を低下させ
るので、記録ヘッドからのインク漏れや、大気に連通す
る毛細管や小穴からインクの漏れが生じる事態は有効に
阻止される。

【０００４】しかし、上述の構成では、小室がインクタ
ンクの下部に配置されている。従って、インクタンク内
部の圧力変動を緩和するために、インクタンクから小室
へ移動したインクが、再度、インクタンクに戻る際に
は、毛管力に打ち勝つとともに、重力方向に逆らって移
動させる必要がある。そのため、小室内のインクは、完
全にはインクタンクへ移行しきれず、小室に残留してし
まう。そのため、インクタンクに収容したインクを使い
きることができず、体積効率を低下させていた。また、
インクタンクの下部に小室や、小穴のための構成を有す
るため、カートリッジ全体の構成が複雑となり、製造コ
ストを押し上げることになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の事情
に鑑みてなされたものであり、簡単な構成により、記録
ヘッドにおけるインク圧をほぼ一定に制御するととも
に、環境の変化にも適応でき、常にインクを安定供給し
て良好な画質を得ることのできる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ものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、記録ヘッドに
連通接続されインクを記録ヘッドへ供給するインクジェ
ットカートリッジにおいて、インクが収容されたインク
室と、インクを毛細管力により保持するインク保持部材
と、該インク保持部材に接しあるいは没入し、前記イン
ク室内に延在して前記インク保持部材と前記インク室の
間のインクの移動を可能とする誘導部材を有することを
特徴とするものである。

【０００７】

【作用】本発明によれば、インク室にインクが充満され
ている状態においては、インク圧はインク保持部材の毛
細管力によって、記録ヘッドに適度な負圧が発生され、
良好な印字が補償される。このとき、インク保持部材に
保持されているインクが誘導部材を介してインク室に移
動し、消費される。また、インク保持部材に保持されて
いるインクがほとんどなくなると、誘導部材に発生する
空気とインクのメニスカスを介して、空気が気泡として
インク室内に入り込み、インク室内の負圧の上昇を抑
え、良好な印字を補償する。誘導部材は、インク室内に
延在しているので、インク室内のインクが減少しても、
誘導部材にインクが触れている間は、インクが誘導部材
に吸い上げられ、インクのメニスカスが破壊されること
はなく、ほぼ一定したインク圧に保たれる。また、環境
が変化し、インク室内に入り込んだ空気が膨張する場合
でも、インクが誘導部材を介してインク保持部材に移動
することにより、インク室内の負圧の減少によるインク
漏れ等を回避することができる。

【０００８】

【実施例】図１は、本発明のインクジェットカートリッ
ジの第１の実施例を示す断面図である。図中、１はイン
ク室、２は連通路、３は記録ヘッド、４はフィルタ、５
は栓、６はインク保持部材、７は誘導芯、８はシール部
材、９はカバー、１０は大気連通孔である。

【０００９】インク室１には、インクが収容されてい
る。インク室１内のインクは、連通路２を介して記録ヘ
ッド３に供給される。連通路２には、フィルタ４が配置
されている。このフィルタ４は、記録ヘッド３へゴミや
気泡が侵入するのを防ぐとともに、周囲環境が変化した
際に、インクが記録ヘッド３へ移動するのを防ぐ。フィ
ルタ４は、ゴミや気泡の侵入を防ぐ必要がなく、かつ、
連通路２の径が誘導芯７の開口径よりも小さい場合や、
環境変化に対しての保護を行なわなくて良い場合には、
設ける必要はない。記録ヘッド３には、図示しない複数
のノズルが配列されており、ノズル中に設けられたヒー
タの発熱により、ノズル先端からインク滴を噴射し、記
録を行なう。インク室１には、栓５が設けられている。
インク室１へインクを充填するときのみ、この栓５を開
き、インクを供給する。インク供給時は、記録ヘッド３
からインクが漏れ出さないようにする必要がある。イン
ク供給後、栓５は閉じられ、記録装置によりプライミン
グ等により、インク室１内は所定の負圧となる。その
後、インクがなくなるまで栓５は閉じられており、イン
ク室１内は大気と遮断されている。

【００１０】インク保持部材６は、毛細管力を有する材
料で構成され、例えば、フェルトや軽石など、繊維材料
や多孔質体等を用いることができる。誘導芯７は、一端
がインク保持部材６に接し、あるいは、インク保持部材
６内に没入するように構成され、他端はインク室１内に
挿入されている。インク室１内に挿入された誘導芯７
は、インク室１の底面まで延在し、常にインクと接して
いることが望ましい。誘導芯７としては、例えば、ポリ
エステル繊維を一方向に束ねた中綿材や、ポリウレタ
ン、メラミンフォーム等の多孔質性部材、２次元、３次
元状の繊維構造体等を使用することができる。誘導芯７
は、インク保持部材６よりも濾過精度が高くなるように
構成される。また、フィルタ４よりも誘導芯７の濾過精
度を低く構成している。誘導芯７がインク室１の壁面を
貫通する部分は、シール部材８によりシールされてお
り、インク室１内のインクがこの部分から漏れ出さない
ようするとともに、インク室１内が大気に解放されない
ようにしている。

【００１１】インク保持部材６の表面には、空気に触れ
るように構成されている。インク保持部材６に保持され
ているインクの飛散を防ぎ、また、カートリッジの取り
扱いを容易とするため、インク保持部材６の周囲にカバ
ー９を設けることもできる。その場合には、カバー９に
大気連通孔１０を設けるなど、密閉されないように構成
する必要がある。もちろん、カバー９はなくても良い。

【００１２】図１では、記録ヘッド３をインク室１の下
部に連接しているが、記録ヘッド３はインク室１と一体
として構成することもできるし、別体として構成するこ
とも可能である。また、記録ヘッド３の向きは、図１で
は、下向きに描かれているが、横向きにインクを噴射す
るように構成することもできる。

【００１３】本発明のインクジェットカートリッジの第
１の実施例の動作を説明する。初期状態において、イン
クはインク室１とインク保持部材６に保持されている。
上述のように、カートリッジが記録装置に装着され、プ
ライミングなどによって記録ヘッド３からインクが吸引
されると、インク室１内のインク圧は負圧となる。イン
ク室１内に空気が存在しない場合、負圧はインク保持部
材６の毛細管力とバランスする圧力に保たれる。また、
インク室１内に空気が存在している場合には、負圧と空
気の体積とがバランスする圧力に保たれる。それ以上の
負圧が発生すると、インク保持部材６に保持されている
インクが、誘導芯７を介してインク室１に移動し、イン
ク室１内はほぼ一定の負圧に保たれる。

【００１４】インク保持部材６内のインクがほぼ消費さ
れてしまい、さらにインクが消費されると、誘導芯７内
に空気が侵入し、インク室１内へ入り込む。このとき、
誘導芯７の繊維間あるいは微小孔等には、インクのメニ
スカスが形成され、メニスカスの表面張力によって、イ
ンク室１内の負圧が維持される。インク室１内の負圧が
増加すると、メニスカスを押した空気が気泡としてイン
ク中に入り込む。気泡発生後は、再びメニスカスが形成
される。発生した気泡は、ある場合には他の気泡と合体
して大きくなりながら、誘導芯７を離れてインク室１の
上部へ昇って行く。インク室１内は、発生した気泡の分
だけ負圧の増加が打ち消され、ほぼ一定の負圧に制御さ
れる。

【００１５】さらにインクが消費されて、誘導芯７の一
部がインク室１内に溜まった空気に触れるようになった
場合でも、誘導芯７がインクに触れている間は、誘導芯
７の毛細管力によりインクが吸い上げられ、誘導芯７に
形成されているメニスカスが破壊されることはない。そ
のため、メニスカスによる負圧の制御はそのまま行なわ
れ、インク室１内の負圧はほぼ一定に保たれる。誘導芯
７をインク室１の底面まで延在させておくことにより、
インク室１内のインクがほぼなくなるまで、誘導芯７は
インクに触れていることになり、インクを使いきるまで
安定した負圧により記録ヘッド３にインクを供給するこ
とができる。

【００１６】周囲の環境が変化し、例えば、外気温が低
下し、あるいは、大気圧が上昇すると、インク室１内の
負圧は相対的に増加する。この場合、インクが消費さ
れ、負圧が増加した場合と同様に、インク保持部材６か
ら誘導芯７を介してインクがインク室１内に移動し、あ
るいは、誘導芯７を介して気泡が発生することにより、
インク室１内の負圧の増加は打ち消され、インク室１内
の負圧は保たれる。

【００１７】また、外気温が上昇し、あるいは、大気圧
が低下すると、インク室１内の負圧は相対的に減少す
る。負圧が減少したままとなると、最悪の場合、記録ヘ
ッド３からインクが流出することになる。しかし、この
実施例の構成では、インク室１内の圧力増加による空気
の体積増加分だけ、インク室１内のインクが誘導芯７を
介してインク保持部材６に移動し、負圧の減少を打ち消
す。このとき、フィルタ４よりも誘導芯７の方が濾過精
度が低いので、インクは記録ヘッド３へ流出せず、イン
ク保持部材６へ移動する。このように、周囲の環境が変
化した場合でも、記録ヘッド３からインクが漏れ出すこ
とはなく、安定した記録を行なうことができる。

【００１８】図２は、本発明のインクジェットカートリ
ッジの第２の実施例を示す断面図である。図中、図１と
同様の部分には同じ符号を付して説明を省略する。１１
はパイプである。この第２の実施例では、誘導芯７の代
わりに、パイプ１１を用いた例を示している。

【００１９】パイプ１１は、一端がインク保持部材６に
接し、あるいは、インク保持部材６内に没入するように
構成され、他端はインク室１内に延在している。パイプ
１１のインク室１内の端部における内径は、インク保持
部材６の間隙の径よりも小さく構成されている。また、
フィルタ４の間隙の径よりも大きく構成される。パイプ
１１のインク室１内の端部は、インク室１の底面付近に
配置することが望ましい。パイプ１１は、インク室１の
壁面を貫通する部分では、シール部材８によりシールさ
れている。第１の実施例で用いた誘導芯７では、シール
時に誘導芯７に圧力をかけられないため、シールに技術
を要するが、このパイプ１１を用いた構成では、シール
作業を容易に行なうことができる。パイプ１１は１本に
限らず、複数本により構成することもできる。

【００２０】この第２の実施例における動作は、上述の
第１の実施例における動作とほぼ同様である。インク保
持部材６にインクが保持されている場合には、パイプ１
１はインク保持部材６とインク室１との間のインクの移
動のための流路となる。インク保持部材６に保持されて
いるインクがほぼなくなると、パイプ１１内に空気が入
り込むが、パイプ１１のインク室１内の端部において、
インクのメニスカスが形成され、このメニスカスによっ
てインク室１内の負圧が保持される。インクが消費され
てインク室１内の負圧が増加する場合には、パイプ１１
の端部から気泡がインク室１内に発生する。発生した気
泡の分だけインク室１内の空気の体積が増加し、負圧の
増加を打ち消すので、インク室１内の負圧をほぼ一定に
保たれる。この動作は、パイプ１１の端部がインク室１
内の空気にさらされるまで続く。パイプ１１の端部をイ
ンク室１の底面付近に配置することにより、ほぼインク
がなくなるまで、パイプ１１の端部はインク中に没し、
負圧が保たれるので、インクを使いきるまで良好な印字
を行なうことができる。

【００２１】図３は、本発明のインクジェットカートリ
ッジの第３の実施例を示す断面図である。図中、図２と
同様の部分には同じ符号を付して説明を省略する。１２
はインクタンク、１３は接合部、１４は固定部である。
この実施例では、上述の実施例におけるインク室を着脱
自在に構成した例を示している。

【００２２】インクタンク１２は、密閉された容器であ
り、インクが充填されている。インクタンク１２の一部
には、接合部１３が設けられている。接合部１３は、例
えば、弾性体等で構成することができる。パイプ１１
は、固定部１４に固定され、一端がインク保持部材６に
接続されるとともに、他端は固定部１４から突出してい
る。また、連通路２も、固定部１４に固定されるととも
に、端部は固定部１４から突出している。パイプ１１及
び連通路２の突出部は、インクタンク１２を装着したと
きに、インクタンク１２の接合部１３を貫通し、それぞ
れの端部がインクタンク１２内に挿入される。そのた
め、パイプ１１及び連通路２の端部は、斜めに切除して
おくとよい。固定部１４は、記録装置本体に取り付けら
れ、あるいは、記録装置本体と着脱自在に構成される。
図３では、記録ヘッド３は、固定部１４に設けられてい
るが、固定部１４と別体としてもよい。

【００２３】図３では、パイプ１１と連通路２を上下に
並べて配置しているが、横に並べて配置することもでき
る。その場合、なるべくインクタンク１２の底部に近い
位置にパイプ１１及び連通路２の開口部が配置されるよ
うに構成すると、インクタンク１２に充填されたインク
を効率よく用いることができる。

【００２４】このような構成とすることにより、交換頻
度の高いインクタンク１２の部分のみを安価に作成する
ことができるので、ランニングコストを低減できる。ま
た、密閉された容器であるので取り扱いが容易であり、
例えば、接合部１３に弾性体を用いている場合には、使
用途中でインクタンク１２を取り外しても、インクタン
ク１２からインクが漏れ出すことはない。

【００２５】この第３の実施例における動作は、上述の
第２の実施例における動作とほぼ同様である。ただし、
インクを使いきった状態から、インクタンク１２を交換
し、インクが充填されている新しいインクタンク１２を
装着した時点では、インク保持部材６にはインクが保持
されていない。そのため、インク保持部材６にインクが
なくなった状態から動作がスタートすることになる。イ
ンクタンク１２が装着された場合には、記録装置におい
てプライミングなどの動作を行ない、インクタンク１２
からインクを記録ヘッド３へ導入する。その際に、イン
クタンク１２内が負圧となり、パイプ１１の端部に形成
されるメニスカスの表面張力だけの負圧に調整される。
それ以上の負圧となると、インクタンク１２内に気泡を
発生し、負圧の上昇を抑える。その後、インクの消費と
ともに、インクタンク１２内への気泡の導入が行なわ
れ、負圧はほぼ一定に保たれる。そして、パイプ１１又
は連通路２が液面より上に出るまで、ほぼ一定の負圧に
より、良好な印字を行なうことができる。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、インク室とインク保持部材とを誘導部材によ
り連通させただけの簡単な構成にもかかわらず、記録ヘ
ッドにかかるインク圧をほぼ一定に制御し、良好な印字
を行なうことができるとともに、環境の変化にも対応で
き、インク漏れなどを回避することができるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクジェットカートリッジの第１
の実施例を示す断面図である。

【図２】本発明のインクジェットカートリッジの第２
の実施例を示す断面図である。

【図３】本発明のインクジェットカートリッジの第３
の実施例を示す断面図である。

【符号の説明】

１インク室、２連通路、３記録ヘッド、４フィ
ルタ、５栓、６インク保持部材、７誘導芯、８
シール部材、９カバー、１０大気連通孔、１１パ
イプ、１２インクタンク、１３接合部、１４固定
部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小田和之神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者吉田淳一神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】記録ヘッドに連通接続されインクを記録
ヘッドへ供給するインクジェットカートリッジにおい
て、インクが収容されたインク室と、インクを毛細管力
により保持するインク保持部材と、該インク保持部材に
接しあるいは没入し前記インク室内に延在して前記イン
ク保持部材と前記インク室の間のインクの移動を可能と
する誘導部材を有することを特徴とするインクジェット
カートリッジ。