JPS6260652A - 荷電偏向型インクジエツト印写装置のインクカ−トリツジ装置 - 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】 技能九更 本発明は、荷電偏向型インクジェット印写装置のインク
カートリッジ装置に関する。

災米艮亙 第６図は、従来の荷電偏向型インクジェット印写装置の
一例を説明するための構成図で、図中、２００はインク
ジェット噴射ヘッド、２０１は該インクジェット噴射ヘ
ッド２００を励振するための励振回路、２０２は荷電電
極、２０３は偏向電極、２０４はガター、２０５は荷電
位相検出電極。

２０６はインクジェット噴射ヘッド２００に供給するイ
ンクを加熱するヒータ、２０７はフィルタ、２１０はプ
ラテン、２１１は記録紙、２１２は偏向量検出電極、２
１３は偏向高さ検出回路、２１４は荷電位相検出回路、
２１５は荷電制御回路、２１６はインク回収ポンプ、２
１７はインクカートリッジ、２１８はインク加圧ポンプ
及びアキュームレータ、２１９はインクジェットヘッド
２００へ供給するインクをオン・オフ制御するバルブ、
２２０はインク供給経路で、Ａ−Ａ線を境に、■側がキ
ャリッジ上に搭載され、■側が本体側に取り付けられて
いる。而して、上述のごとき従来の荷電偏向型インクジ
ェット印写装置においては、インク供給系はプリンタカ
バー内にそれぞれ独立したスペースを必要とし、プリン
タカバー又はフレーム筐体にネジ等で固定されており、
図示のように、キャリッジＩ側（可動側）に配置される
ものとフレーム筐体（本体）■側（固定側）にネジ固定
されるものとに分けられている。なお、特公昭５４−３
９７３９号公報に記載された発明においては、インク加
圧ポンプがキャリッジ上に配置されているが、インクカ
ートリッジは本体側に取り付けられており、今だに、キ
ャリッジ上にインクカートリッジを配置したものはない
ゆ従って、これら可動側と固定側との間の結合はキャリ
ッジハーネスにより行なわれ、このキャリッジハーネス
はインク供給チューブ、インク回収チューブ。

高圧線、信号線等１０数本にのぼり、小型化、低コスト
化、高速印写化等に対して弊害となっていた。また、キ
ャリッジ往復動によるハーネスの繰り返し運動によって
該ハーネスが破損したり、更には、パーツ交換時、イン
ク供給チューブを含めて交換する必要があり作業効率が
著しく悪い等の欠点があった。

且−一血 本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、
特に、荷電インクジェット記録装置においてインク供給
系をキャリッジ上に搭載し小型化。

信頼性の向上を図ると同時にインクカートリッジをキャ
リッジの最後方に配置し、抜き差し可能にし、もって、
ユーザが容易に交換できるようにすることを目的として
なされたものである。

構　　　成 本発明は、上記目的を達成するために、複数の板状部材
を積層して積層体を構成するとともに、該積層体内にイ
ンク供給経路を形成してインク加圧ポンプ、フィルタ、
アキュムレータ、バルブ等を連結するインク供給系を形
成し、該積層体にインク加圧ポンプ、バルブ、インクジ
ェット噴射ヘッド、荷電偏向ユニットを取り付けでキャ
リッジに搭載した荷電偏向型インクジェット印写装置に
おいて、前記積層体の最上部でかつ前記インクジェット
噴射ヘッドの最後方に前記積層体に対して抜き差し可能
にインクカートリッジを具備し、該インクカートリッジ
内にベローズ形状のインクタンクを有し、該インクタン
ク内のインクが加圧手段により常時加圧されていること
を特徴としたものである。以下１本発明の実施例に基づ
いて説明する。

第１図は、本発明によるインクジェット印写装置の一実
施例を説明するための構成図で、図中、１はプラテン、
２，２′はプレッシャローラ、３はデフレクタ、４はペ
ーパペイルローラ、５は記録紙である。記録紙５はプラ
テン１の背後から手又はオートシートフィーダにより挿
入され、デフレクタとプラテンとの間を通って矢印方向
に排出される。６は側板で、該側板６は左右に各１枚づ
つあり、両側板の間にメインガイド軸７が貫通固定され
、同様にステー８も貫通されている。９はメインガイド
、１０はリアガイド、１１は板状のキャリッジベースで
、メインガイド９．及びリアガイド１０は樹脂で構成さ
れ、キャリッジベース１１はアミル又は鉄板で構成され
、メインガイド９及びリアガイド１０はキャリッジベー
ス１１にネジにて固定されている。１２はタイミングベ
ルト（歯付）であり、両側板６．６にエンドレスにプー
リ固定されている。両端プーリのうちの一方のプーリは
アイドラーであり、ベルト１２にテンションを与えてク
ルミをとっており、もう一方のプーリはモータプーリで
ある。メインガイド９の他端９′はベルトの歯形と同形
状をして互の歯部がかみ合ってキャリッジベース１１と
密着しており、これによりベルトスリップを防止してい
る。

図示しないキャリッジモータ（走査用）が回るとベルト
１２が回り、メインガイド軸７とステー８にそってメイ
ンガイド９及びリアガイド１０が移動し、メインガイド
９及びリアガイド１０に一体的に固定しであるキャリッ
ジベース１１が往復動する。なお１図で、キャリッジベ
ース１１より下がキャリッジ走査系を構成している。ま
た、その他に図示しないがスタートポジション、ホーム
ポジションを定めるセンサおよびセンサブレートがある
。更に、キャリッジベース１１に乗って、キャリッジ搭
載型のインク供給系（以下、単にインク供給系と呼ぶ）
があるが、これらは一体的に構成され、キャリッジベー
ス１１とはビスで取り付け。

取り外し可能になっている。インク供給系は大きくわけ
て４個の板状の基板１２，１３，１４゜１５を積層して
構成され互の基板はビス又は超音波溶着で固定されてお
り、この積層基板内にインク径路、液室等を設けると共
にこの積層体上に各ユニット、例えばバルブ、ソレノイ
ド、ヘッド等が取付けられている。

而して、インクジェット記録装置においては、キャリッ
ジ走査方式に限らず、記録装置内で消費するインクが空
になった場合、一般的には、ユーザ自身がインクをイン
クタンク内に直接補給し、或いは、インクカートリッジ
方式の場合にはカートリッジの交換を行っている。この
場合、ユーザがインクをタンク内に直接補給する方法は
、インクで手を汚したり、プリンタ周辺を汚したり、補
給に時間がかかったりするので、一般的には、カートリ
ッジ方式にしてワンタッチ交換にする必要性がある。補
給の問題として、更には、インク以外の物、例えば、水
、油、ホコリ等が入る恐れもあり、その時にマシントラ
ブルが生じる心配もある。従って、インクカートリッジ
方式により交換する方がペターであるが、この場合、ユ
ーザが交換し易い場所としては、プリンタのフロントカ
バーをあけてすぐの場所、つまり、キャリッジの上部で
あり、しかも、ヘッド荷電偏向部というような心臓部か
らはなれている場所、つまり、キャリッジの最も後部に
位置させるのがよい。これにより、インクカートリッジ
部と荷電偏向部が分離でき、かつ、荷電偏向部をキャリ
ッジカバーでつつみ込むようにすれば容易にユーザが触
れることなくカートリッジが簡単に着脱可能となる。

本発明は、上述のごとき観点に立ってなされたもので、
本発明においては、インクカートリッジ１６は、図示の
ように、キャリッジ積層体の最上部でかつインクジェッ
ト噴射ヘッドの最後方つまりキャリッジ上の最も手前側
に抜き差し可能に配設されており、インクカートリッジ
１６内のインクタンクはベローズ形状をなし、その内部
にはインク等の液体が封入されており、加圧手段により
インクに常時圧力が加えられている。

最初に、インク流路の順に従って説明する。

インクカートリッジ１６内には空間部１７があり、その
空間部にベローズ状（ポリエチレン薄板）のインクタン
ク１８．希釈液タンク１９があり、各タンク内には各々
新インクと希釈液が独立して入っている。希釈液タンク
１９内には使用中のインク粘度が所定値以上に上昇した
時に粘度を下げるために補給するための純水（防腐剤を
含む）が入っている。各ベローズの上部には段付部があ
り。

インクカートリッジ１６の段付部との間にスプリング２
０．２１が挿入されている。このスプリングは通常ベロ
ーズを圧縮し、タンク内の液体を下方に押し下げる作用
をしている。ベローズの他端は細目状部２２．２３にな
っており、ゴム製のブツシュ２４．２５が該細口状部２
２．２３をっつみ込むようにしてベローズの先端に取付
けられている。この細口状部２２．２３とブツシュ２４
゜２５とは密着しており、インクのもれが生じないよう
になっている。ブツシュの中間部には、っば２６．２７
があり、これとインクカートリッジ本体１６とが完全に
はまり合ってカートリッジを下方に押圧して装着する時
のベローズの抜け（移動）を防止している。２８．２９
はステンレス製の中空針で、先端部はブツシュが突き差
し易いように鋭利になっている。カートリッジ本体１６
を上方に引き抜くとブツシュ２４．２５から上が抜けて
いき、中空針２８．２９から抜けるとただちにブツシュ
２４．２５がゴムの弾性により口が閉じるためインクが
たれ落ちることはない。又、インクカートリッジ１６を
突き差す時はブツシュを中空針に突き差すことでベロー
ズ内のインクは該中空針の下端３０．３１迄流れてくる
。下端部３０゜３１はゴムシート３２と接しており、そ
れ以上のインクの流れは無い。基板１３にはインク液室
（タンク）４１が掘り込んであり、該タンク４１の上部
にはわずかに空間部が設けである。これは後述するよう
に希釈液のまざりを良くするためとガターへのエアー抜
きのための開口を大きくするためである。４２．４３は
インクの上限ラインと下限ラインであり、下限ライン４
２に等しい高さでインク検出電極棒４５が設けである。

４６は検知のためのリード線である。

上述のように、インクカートリッジ１６内には新インク
タンク１８と希釈液ターフ１９が配設されてキャリッジ
最後部上方に着脱自在に配設されており、インクタンク
１８内のインクが消費されると、インクタンク１８のベ
ローズが最小体積になり、この状態でインク無しのラン
プが点灯する。

このように、ベローズを用いることにより内部の液体を
容易に排出することができ、また、残存液量も最小限で
済み、有効使用量が大きくなる。

次に、インクの補給について説明をする。タンク４１内
のインクがライン４２と４３の間にある時、接地電極４
７と検出電極４５とはインクで導通されているため、抵
抗値はある値を示す。ところがインクの消費が進んで４
３のライン以下にインクが下るとこれら電極間が導通状
態でなくなり抵抗値が高くなる。これによりインクが無
くなったことを判断し、インクの補給を行なう。すなわ
ち、検出器４５は、インク液室４１内にのみ１個有し、
インクレベルが検出ライン４３以下になると、検出電極
４５と接地電極４７との間の抵抗値が、インクレベルが
検出ライン４２以上の時に比して非常に大きな値となり
、この抵抗値変化を検出してインク無しが検出され、こ
れにより、図示しないＣＰＵの制御により、一定時間、
新インク供給バルブをオープンにし、ベローズ１８内の
新インクをインク液室４１内に一定量挿入する。

第２図は、インクの補給方法を説明するための図で、イ
ンクを補給するには、まず、ソレノイド４８を通電させ
る。するとアクチュエータ４９が支点５１の回りに回動
し、弁シート３２の押えをはずしく通常はスプリング５
０で弁シート３２を中空針２８に押しつけている）、ベ
ローズ内のインクは内圧も手伝って流れ落ち、管路５２
を通って５３からタンク内へ落ちる。インク高さがライ
ン４３の位置からライン４２の位置になるのに相当する
時間だけソレノイド４８に通電させ、その後、通電を切
ると、スプリング５０により弁シー１−３２は中空針２
８と密着し、インクの流れ落ちが阻止され、インクの供
給がストップする。一定時間経過後に、検出電極４５と
接地電極４７との間の抵抗値が低下しない時、すなわち
、インク液室４１内がインクで満たされない場合は、ベ
ローズ１８内のインクがなくなったものと判断し、希釈
液ベローズ１９内の希釈液がまだ多く残っている場合で
も、新インク及び希釈液一体型のカートリッジ１６を新
しいものと交換する。

希釈液の補給の場合は、粘度上昇を圧力上昇検出等の方
法によって検出し、その検出信号によってベローズ１９
からインク液室４１に通ずるバルブを開き、もう一方の
ベローズすなわちベローズ１９内の希釈液をインク液室
４１に流す。希釈液は、通常、導電性がないためその残
量を検出するためのセンサを設けることは運かしいが、
前述のように、新インクと一体のカートリッジに希釈液
を設けるようにしておくと、センサは一個だけでよく、
最低、インク交換の周期で希釈液を交換することができ
、カビの発生等がなくなり、信頼性を向上させることが
できる。ソレノイド４８はインク用と希釈液用とに分け
て別々に設けてあり、希釈液のソレノイドを開くことで
前記と同様に管路５３から希釈液をタンク４１内に落す
。タンク内に落ちた希釈液は液面に広がるが、早く混ぜ
るためにはキャリッジを左右に動かすとよい。

次に、タンク内のインクの経路を説明する。液室４１内
から出たインクは第１フイルタ５４を通り、管路５６を
通って１度上に上がり管路５７から第２フイルタ５８に
入る。５５．５９はゴム製グロメットである。第１フイ
ルタ５４から第２フイルタ５８へ入るのに上から下に入
るようにしたのはエアートラップを兼ねるようにしたた
めである。つまり、液室４１内にはかなりの量の二アー
が入っており、これが液面がゆれたりして第１フイルタ
５４を通って管路５６へ入るので、そのエアーをとる（
分離する）ため管路を一度上に上げてエアーを管路５７
から上方向に出し、インクのみを第２フイルタ５８を通
すようにすると、エアーは管路６０から抜は出る。なお
、管路６０と液室４１とは管路６１で結ばれている。第
２フイルタ５８を通ったインクは管路６２から再び上に
上がり、ポンプの吸入口６３から下に下り、インサータ
６８を通り、弁座６４、弁６５を抜けて液室６６に入る
。、６９は吐出側の弁座、７０は弁、７１はインサータ
である。６７はダイヤフラム、７２はアーマチュア、７
３はアーマチュアとダイヤフラムの固定ネジ、７４はポ
ンプソレノイド鉄心、７５はコイルである。今、コイル
７５に通電すると（約５０Ｈｚ）、アーマチュア７２は
鉄心側に引きつけられ、ダイヤフラム６７が下方に曲げ
られ、液室６Ｇ内が負圧になるため、吸入側６３からイ
ンクが液室６６内に入り込む。通電を切るとダイヤフラ
ム６７の復元力で液室６６内のインクが押し上げられ、
吐出側から出ていくにれを５０１（ｚの動作でくり返し
、インクの圧力を高めて吐出させる（ダイヤフラム式ポ
ンプ）。吐出側から出たインクは第３フイルタ７６を通
って、アキュームレータ（Ａ　ＣＣ）に入る。アキュー
ムレータはポンプの脈動をとるための液室で、７７はダ
イヤフラム、７８は液室である。つまり下から加圧され
たインクが液室７８内に入ってくるが、断続的に入って
くるため圧力値が変動する。これをダイヤフラム７７の
タワミによって吸収させ、圧力を一定にする。第３フイ
ルタ７６はメインフィルタと呼ばれ、最もメツシュが細
かく１例えば３μｍ７１０μｍの２層重ねになっている
。アキュームレータを出たインクは管路７９を通ってバ
ルブ液室８０に入ろうとする。第１図では、バルブ液室
８０がＯＦＦの状態のため弁体８１は閉じており、イン
クはゴム製の弁８２によってシールされている。インク
噴射命令が出ると、第３図において、バルブソレノイド
８７が通電され、アーマチュア８８が引かれ、レバー８
４がＯリング８５の回りに矢印側に動く、そうすると管
路７９側が開き、同時に管路９２側（バルブＥＸＴ）が
閉じ、インクは液室８０内に充満し、その後。

９３の通電パイプを通ってヘッドから飛び出る。

９５は０リングでインクのシールとヘッドの上下アジャ
ストの支点を兼ねている。ヘッドとバルブとはジヨイン
トレスであり、ヘッド組立時はネジ９６をゆるめてフラ
ンジ９４をゆるめ、Ｏリング９５を広げた後、ヘッドを
抜き差しする。その後、ネジをしめてＯリングをパイプ
９３に密着させ、これによって、ジヨイントがなくなり
、簡単に交換も可能になる。

インク噴射を止める時にはソレノイド８７の通電を切る
。するとリターンスプリング８６によって矢印と反対側
にレバー８４が動き、第３図に示した状態になる。この
時、管路９２（ＥＸＴ）側が開くため、バルブ液室８０
内のインクは管路８３を通って管路９１から排出される
。この時、急激に開放されることがあったり、又、管径
が大なことのため、ヘッド内のインクも空にしてヘッド
内を負圧にし、ノズルからエアーを引き込む恐れがある
ため、ネジ８９によって流路に抵抗を設けるようにして
いる。これは９０と９７との隙間をコントロールして行
なう。管路９１から出たインクはタンク４１内に入る。

又、アキュームレータを出たインクは管路７９を通って
バルブ液室８０に行くものと管路９９を通って外部に開
放されるものがある。管路９９の目的は、エアー等の抜
きの他、圧力を測定したり、又、インクを交換する場合
に用いるもので、ネジ９８をゆるめることにより、イン
ク、エアー等を外に出す。

１００はヘッドハウジングで、管路９３を通して入った
インクはファイナルフィルタ（ヘッド内に内蔵）を通り
、次いでセラミック製のヘッドボディ１０１内の管路１
０４を通って、ノズル１０５から出ていく。１０２はピ
エゾ振動子、１０３はヒータで、ヒータ１０３はボディ
外周にパターン化してあり、ボディを直接加熱し、中の
インクを加熱する。１０６は荷電電極、１０７はキャッ
プであり、該キャップ１０７は荷電電極１０６を押して
いる。ヘッドの噴射方向の調整はスプリング１０９とネ
ジ１０８で行ない、ネジ１０８を回すとＯリング９５を
中心に上下に動き、これによりガター１１０との位置関
係（高さ）を一定に保つ。１１１は偏向電極（高圧側）
、１１２は偏向電極（ＧＮＤ）である。ガターから入っ
たインクは従来回収ポンプで回収されていたが、図示例
の場合は、自然に落下し、インクタンク４１内に入る。

これにより回収ポンプがなくなり、コストダウンがなさ
れる。１１２は回収インクの管路である。

第４図は、本発明の他の実施例を説明するための全体構
成図、第５図は、インクカートリッジ部の断面構成図で
、図中、１２０はキャリッジカバーであり、その他、第
１図乃至第３図に示した実施例と同様の作用をする部分
には第１図乃至第３図の場合と同一の参照番号が付しで
ある。而して、この実施例において、インクカートリッ
ジ１６の抜き差しつまり装着及び離脱は、前記実施例と
同様に上下方向に行なわれ、装着時、図示しないガイド
によって上方から押圧して差し込むと、ステンレスパイ
プ等から成る中空針２８．２９がゴム製のブツシュ２４
．２５を突き破り、最後は、カートリッジ１６の突起部
１６ｏが積層体１５の凹部１５ｏに入ってロックされる
。また、離脱時。

インクカートリッジ１６を上方に引っ張ると、カートリ
ッジの突起部１５０部が外側に押し広げられ、これによ
って、カートリッジ１５をキャリッジから抜き取ること
ができる。また、第１図乃至第３図に示した実施例にお
いては、インクカートリッジ１６はキャリッジの走査方
向と直角の方向に伸びており、２個のタンク１８．１９
がキャリッジの前後方向に並ぶことになり、キャリッジ
の前後方向寸法が長くなるが、第４図及び第５図に示し
たように、キャリッジの走査方向に並べるようにすると
、キャリッジの前後方向の寸法を短くしてキャリッジ全
体を小型化することができる。更に、インクカートリッ
ジが長方体であるため、カートリッジ内のベローズ１８
．１９の容積を増すためには、ベローズを楕円形状に構
成して空間スペースが少なくなるようにする。なお、こ
の場合、原理的にはベローズを四角形状するのが最も良
いことは明らかであるが、四角形状にすると、ベローズ
の角部か弱くなって破れる恐れがあるので、現状では楕
円がよい。

効　　　果 以上の説明から明らかなように、本発明によると、イン
ク供給系をキャリッジ上に搭載し、装置の小型化、高信
頼化を図ることができる。同時に、インクカートリッジ
をキャリッジ最後方上部に抜き差し可能に配置し得るよ
うにしたので、ユーザでも容易に交換することができる
等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を説明するための全体構成
図、第２図及び第３図は、それぞれインク供給系路の一
部を示す図、第４図は、本発明の他の実施例を示す全体
斜視図、第５図は、第４図に示した実施例のインクカー
トリッジ部断面図、第６図は、従来のインクジェット印
写装置の一例を示す図である。 １・・・プラテン、５・・・記録紙、１２〜１５・・・
板状部材、１６・・・カートリッジ、１８・・・新イン
クベローズ、１９・・・希釈液ベローズ、４１・・・イ
ンク液室、４５・・・インク液検出電極、５４，５８．
７６・・・フィルタ、７４・・・加圧ポンプソレノイド
、７８・・・アキュームレータ液室、８０・・・バルブ
液室、１００・・・インクジェットヘッド。 特許出願人　　株式会社　リコー 第２図 第３図 第４図 第５図 手続補正書（師） 昭和６１年１月１４日 特許庁長官　　　宇　賀　道　部　　殿昭和６０年　特
許願　第２００３３９号３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 オオタ　り　ナカマゴメ 住所　　東京都大田区中馬込１丁目３番６号氏名（名称
）　　（６７４）株式会社リコー代表者　　浜　　１）
　　　広 ４、代　理　人 住　所　　　　〒２３１　　＃ｒｉ浜市中区不老町１−
２−７シヤトレーイン横浜８０７号 ６、補正の対象 明細書の特許請求の範囲の欄 特許請求の範囲

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数の板状部材を積層して積層体を構成するとともに、
   該積層体内にインク供給経路を形成してインク加圧ポン
   プ、フィルタ、アキュムレータ、バルブ等を連結するイ
   ンク供給系を形成し、該積層体にインク加圧ポンプ、バ
   ルブ、インクジェット噴射ヘッド、荷電偏向ユニットを
   取り付けてキャリッジに搭載した荷電偏向型インクジェ
   ット印写装置において、前記積層体の最上部でかつ前記
   インクジェット噴射ヘッドの最後方に前記積層体に対し
   て抜き差し可能にインクカートリッジを具備し、該イン
   クカートリッジ内にベローズ形状のインクタンクを有し
   、該インクタンク内のインクが加圧手段により常時加圧
   されていることを特徴とする荷電偏向型インクジェット
   印写装置のインクカートリッジ装置。