JP3313808B2 - インクカートリッジ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェットプリン
タにおけるインクカートリッジに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、装置の小型化および印字速度の高
速化の要求から、特公昭６１−６０７７３号公報に記載
されたインクカートリッジが提案されている。以下、そ
の概要を説明する。

【０００３】図３に示すように、圧電素子７０、ノズル
部７２等から構成されるインクジェットヘッド７４はキ
ャリッジ本体７６に固着される。キャリッジ７８はシャ
フト８０に摺動自在に取り付けられる。そのキャリッジ
７８が印字用紙の幅方向に沿って移動しながらインクジ
ェットヘッド７４が作動して印字を行っていく。インク
ジェットヘッド７４に一端が接続された供給管８２は、
キャリッジ本体７６上部から、キャリッジ本体７６の印
字紙とは反対側の背面に沿って下方に導かれる。インク
ジェットヘッド７４および供給管８２は、キャリッジ外
壁８４とキャリッジ本体７６との間に形成された階段状
室に収容され、この階段状室は、キャリッジ本体７６底
面近傍の背面に突出して設けたインク溜め８６に接続さ
れる。

【０００４】インク溜め８６の上壁の一端（図３では右
端）にはインク溜め８６内を大気圧に保持するための通
気孔８８が設けられ、その上部には通気フィルタ９０が
装着されている。また供給管８２をインク溜め８６の底
面近傍まで挿入しておく。更に、インク溜め８６の上壁
には、インク導出管９２及び大気連通管９４を貫通させ
て装着する。

【０００５】ここで、インク導出管９２及び大気連通管
９４の図３中上端はくさび状に形成される。そして、イ
ンク導出管９２は大気連通管９４より短くし、インク導
出管９２の下端はインク溜め８６の底面近傍に配置し、
上端はインク溜め８６の上壁から突出させる。大気連通
管９４の下端はインク溜め８６の上壁の内側よりやや下
方に配置し、上端はインク導出管９２の上端より上方に
配置する。インクカートリッジ９６は弾性材料で構成さ
れ、内部にインク９８が充填される。

【０００６】ここで、インクカートリッジ９６をキャリ
ッジ７８の上方からインク導出管９２、大気連通管９４
に差し込むようにしてインク溜め８６の上面に装着する
と、インクカートリッジ９６内のインク９８がインク導
出管９２を介してインク溜め８６内に流入する。インク
溜め８６内のインク液面が図３に示すように大気連通管
９４の下端に達するとインクカートリッジ９６が大気と
遮断されるためインク溜め８６へのインク９８の流出は
止まり、インク９８がインク溜め８６から溢れることは
ない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上説
明したように、インクカートリッジ９６とインク溜め８
６とを連通させるためのくさび状開口部を有するインク
導出管９２及び大気連通管９４がキャリッジ本体に設け
られているので、インクカートリッジ９６を着脱する際
に作業者の手、指等を損傷してしまう危険性があった。
特に、インクカートリッジ９６を搭載せずにキャリッジ
７８が移動した場合、キャリッジ７８に固定された前記
くさび状開口部が高速で移動することになるので、非常
に危険である。

【０００８】また、インクカートリッジ９６とインク溜
め８６との連通を確実にするために、インク導出管９２
及び大気連通管９４のくさび状開口部をある程度インク
カートリッジ９６内に突き抜ける必要がある。そのた
め、インクカートリッジ９６内に突き出たインク導出管
９２の開口部より下方にあるインクを使いきることがで
きない。更に、インクカートリッジ９６をキャリッジ７
８から離脱したとき、インク導出管９２の開口部より下
方の残ったインクが、インク導出管９２及び大気連通管
９４がインクカートリッジ９６を貫通した部分から漏れ
て、装置が汚れてしまう。

【０００９】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、インクカートリッジ内のインク
を使いきることができ、インクカートリッジの交換時に
装置及び手などが汚れることがないインクカートリッジ
を提供することが目的である。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の請求項１では、インクが貯蔵され、インクジ
ェットヘッドにインクを供給するインク供給装置に着脱
可能なインクカートリッジにおいて、前記インクカート
リッジ内部の最下部に接してインクカートリッジの底面
に下向きに開口して形成され、その内部空間に収容した
インクを流出するインク排出孔と、前記インクカートリ
ッジの側面に形成され、前記インクを収容した内部空間
の上端と接続しその内部空間とは側方に隔てて下方に延
びて下向きに開口し、その内部空間と大気とを連通する
空気導入孔とを備える。

【００１１】請求項２では、請求項１記載のインクカー
トリッジにおいて、前記空気導入孔の前記開口を開閉す
る開閉部材をさらに備える。

【００１２】

【００１３】

【作用】上記の構成を有する本発明では、インクが貯蔵
されたインクカートリッジを装着状態では、前記空気導
入孔から空気が、インクを収容した内部空間の上端に導
入され、インクカートリッジ内のインクがインク排出孔
よりインク供給装置へと流出する。その後、インクジェ
ットヘッドからインクが噴射され、消費されると、その
分だけ空気導入孔から空気が内部空間の上端に導入さ
れ、インクカートリッジよりインクが流出し、インクカ
ートリッジ内のインクを使いきるまで、同様な動作が繰
り返される。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の参考例を図面を参照して説明
する。

【００１５】図１に示すように、キャリッジ１２は、シ
ャフト１４に摺動自在に取付けられ、図示しない記録用
紙の幅方向に沿って往復移動しながら、インクジェット
ヘッド１６によりインクを噴出させ、記録を行う。その
インクジェットヘッド１６は、ノズル部材２、圧電素子
４、コネクタ６等から構成されており、圧電素子４とコ
ネクタ６とは図示しない信号線により結ばれている。そ
して、コネクタ６には、外部から記録する画像情報に応
じた電気信号が供給される。すると、圧電素子４が駆動
されてインクが噴出される。

【００１６】キャリッジ１２には、インクジェットヘッ
ド１６がインクを噴出する方向を記録用紙に向けて固定
されており、インクジェットヘッド１６にはステンレス
メッシュ等のフィルタ１８を介して、インクジェットヘ
ッド１６にインクを供給する供給管２０が接続されてい
る。その供給管２０はインクジェットヘッド１６より下
方に導かれ、キャリッジ１２の底部にて図１中右側にＬ
字形に曲げられ、液室２２に接続される。そして、液室
２２はその上方に位置するインク溜め２４に、フィルタ
２６を介して連通されている。そのインク溜め２４の図
１中右上の上壁には、インク溜め２４内を大気圧に保持
するための通気孔２６が設けられ、その上部には通気フ
ィルタ２８が装着されている。

【００１７】インク溜め２４の上方に装填されるインク
カートリッジ３０の底面には、第一突出部３４と第二突
出部３８とが形成されており、その第一突出部３４の長
さは第二突出部３８の長さより長く形成されている。第
一突出部３４にはインクカートリッジ３０内のインクを
インク溜め２４に導出するインク排出孔３２が形成さ
れ、第二突出部にはインクカートリッジ３０内に空気を
導入する空気導入孔３６が形成されている。そして、イ
ンク排出孔３２の内径は、インクカートリッジ３０に充
填されるインクの表面張力、粘性及びインクの水頭圧を
考慮して、キャリッジ本体１２に装填されていてない時
にいたずらに漏れ出さない様、適正に設計される。ま
た、空気導入孔３６の内径も空気が適正に流入される様
に設計される。

【００１８】そして、空気導入孔３６内には、移動可能
に球４４が設けられ、且つその球４４を空気導入孔３６
の大気側の開口に付勢するバネ４２が設けられている。
また、球４４の下部にはＯリング４８が配置されてい
る。このため、インクカートリッジ３０が装着されてい
ない状態では、バネ４２の付勢によって球４４がＯリン
グ４８に押圧されて空気導入孔３６の大気側の開口が閉
じられている。

【００１９】ところで、インクカートリッジ３０の第二
突出部３８内の空気導入孔３６に於て、インク６６と大
気との臨界面が形成される内径が、第一突出部３４のイ
ンク排出孔３２の内径よりも小さく設計すると、その臨
界面の表面張力により、インクが空気導入孔３６へと流
出することが容易に防止することが出来る。このため、
Ｏリング４８等がインク６６によって劣化することが無
い。

【００２０】そして、インク溜め２４の上壁には、イン
クカートリッジ３０が装填されると同時に第一突出部３
４と第二突出部３８とが挿入される穴がそれぞれ設けら
れている。また、インク溜め２４には多孔性部材である
フォーム４０がフィルタ２２に適度に圧接した状態で収
容されている。そのフォーム４０には切り欠き部５０が
形成されており、その切り欠き部５０は第二突出部３８
が挿入され位置に配置されている。このフォーム４０に
より、キャリッジ１２が高速で往復移動した際のインク
溜め２４内のインクの飛散の防止および急激な圧力変動
の緩和が行なわれる。

【００２１】また、インク溜め２４の下壁には、インク
カートリッジ３０がキャリッジ１２に装填された際に、
空気導入孔３６に挿入され、球４４をバネ４２に抗して
押圧する突起部材４６が設置されている。その突起部材
４６の端部はインク溜め２４内に配置されている。

【００２２】ここで、インク６６を充填されたインクカ
ートリッジ３０がキャリッジ１２の上方から第一突出部
３４と第二突出部３８がインク溜め２４の上壁の前記穴
に挿入されるようにしてインク溜め２４の上面に装着さ
れると、突起部材４６が球４４をバネ４２に抗して上方
に移動させ、空気導入孔３６の大気側の開口が開放さ
れ、インクカートリッジ３０内に空気が導入される。す
ると、インクカートリッジ３０内のインク６６が、イン
ク排出孔３２からインク溜め２４内に流入する。このイ
ンクカートリッジ３０が装着された状態では、インク排
出孔３２の大気側の開口端及び空気導入孔３６の大気側
の開口端がインク溜め２４内に配置されると共に、空気
導入孔３６の大気側の開口端がインク排出孔３２の大気
側の開口端より上方に配置されている。

【００２３】インク溜め２４に流入したインクはフォー
ム４０全体に浸透した後、切り欠き部５０の周面である
フォーム４０の目の粗さとインクの表面張力に左右され
る臨界面保持力がインクカートリッジ３０内のインク６
６の水頭圧より大きい場合は、切り欠き部５０にしみ出
して切り欠き部５０内のインク液面が上昇する。そし
て、切り欠き部５０内のインク液面が空気導入孔３６に
達するとインクカートリッジ３０内は大気から遮断さ
れ、インク溜め２４内へのインク６６の流出が止まる。

【００２４】また、切り欠き部５０の周面であるフォー
ム４０の目の粗さとインクの表面張力に左右される界面
保持力がインクカートリッジ３０内のインク６６の水頭
圧より小さい場合は、切り欠き部５０のインク臨界面に
おける表面張力により、切り欠き部５０よりインクがし
み出ることなく、インクがフオーム４０に充填されフォ
ーム４０内のインク圧が、外部よりフォーム４０に働く
インク圧と釣り合うまで、インク６６がインク排出孔よ
り排出される。

【００２５】ここで、フォーム４０は、前述したインク
の水頭圧や臨界面保持力の他に、キャリッジ１２の移動
で発生する圧力変動の緩和力、インクジェットヘッド１
６へインクを供給時における粘性抵抗、インクジェット
ヘッド１６にかかる静的なインク圧力等を考慮して、適
正に選定される。尚、本参考例においてインクジェット
ヘッド１６はインクカートリッジ３０より上部に配置さ
れているが、ノズル部材２の径が数十ミクロンと十分に
小さいため、その毛細管応力が、インクジェットヘッド
１６からフォーム４０までの水頭差と釣合いを保ってい
る。

【００２６】そして、インクジェットヘッド１６からイ
ンクが噴出されると、ノズル部材２の毛細管応力により
インクを吸引し、フォーム４０内のインクを消費する。
フォーム４０内のインクが消費されると、フォーム４０
内のインク圧が下がるか、もしくは切り欠き部５０のイ
ンク液面が減少し、インクカートリッジ３０より、イン
クが消費される前の状態までフォーム４０にインクが充
填される。インク溜め２４内の空気がインクカートリッ
ジ３０内に導入されると共に、外部の空気が通気フィル
タ２８、通気孔２６を経由してインク溜め２４に補充さ
れて、インク溜め２４内が大気圧に保たれる。上述した
インク補給の動作を繰り返すことにより、インクカート
リッジ３０内のインク６６がなくなるまでインクジェッ
トヘッド１６に一定の圧力のインクを供給することがで
きる。

【００２７】尚、インクジェットヘッド１６からフィル
タ２６に至るインク通路に予めインクが充填されていな
い場合には、ノズル部材１６のインクが噴出される側よ
り、図示しない吸引手段を装着し、インク溜め２４から
インクを吸引して、前記インク通路にインクを充填す
る。

【００２８】上述したように、インクカートリッジ３０
の底面にインク排出孔３２が形成されているので、イン
クカートリッジ内のインク６６をすべて使いきることが
できる。また、インクカートリッジ３０をキャリッジ１
２に装着した状態では、空気導入孔３６の大気側の開口
端がインク排出孔３２の大気側の開口端より上方に配置
されているので、インク排出孔３２の径をある程度大き
くすることができる。このため、インクカートリッジ３
０内のインク６６が少なくなって、インク６６の水頭圧
が低くなっても、インク６６がインク排出孔３２からイ
ンク溜め２４に導出され、インク６６をすべて使いきる
ことができる。このようにインクカートリッジ３０内の
インク６６をすべて使いきることができるので、インク
カートリッジ３０の交換時に、インクカートリッジ３０
内に残ったインク６６によって、装置及び作業者の手な
どが汚れることがない。

【００２９】更に、キャリッジ１２の外部には、突出し
た部材が配置されていないので、インクカートリッジ３
０の着脱が安全に行うことができる。

【００３０】また、インクカートリッジ３０がキャリッ
ジ１２に装着されていない状態では、球４４，バネ４２
及びＯリング４８によって、空気導入孔３６が閉じられ
ているので、インクカートリッジ３０がキャリッジ１２
に装着されるまでインク６６が排出されることがない。
このため、インクカートリッジ３０の着脱において手な
どが汚れることがない。

【００３１】次に、本発明の一実施例を図２を参照して
説明する。以下図１の参考例と同一の部材には同一の付
号を付し、その説明を省略する。

【００３２】インク溜め２４ａの上方に装填されるイン
クカートリッジ３０ａの底面にはインク排出孔３２を有
する第一突出部３４が形成され、図２に示すとおり、イ
ンクカートリッジ３０ａの右側面に、空気導入孔３６ａ
を有する第二突出部３８ａが形成されている。第二突出
部３８ａは、図２に示すとおりその内部を、インクカー
トリッジ３０ａのインクを収容する内部空間の上端に接
続し、その内部空間とは側方に隔てて下方に延ばしてい
る。また第二突出部３８ａの内部には球４４ａがバネ４
２ａによって下向きに付勢されている。そして、インク
カートリッジ３０ａがキャリッジ１２ａに装填されてい
ない時には、空気導入孔３６ａ下部に設けられたＯリン
グ４８ａを球４４ａが押圧して空気導入孔３６ａをシー
ルドしている。

【００３３】インク溜め２４ａの図２中右上の上壁に
は、空気導入路６４が形成されている。その空気導入路
６４の上部には、Ｏリング６２及び突起部材４６ａが設
けられている。また、空気導入路６４の下端の開口はイ
ンク溜め２４ａ内に配置されている。そして、インクカ
ートリッジ３０ａが装填されると、空気導入孔３６ａの
大気側の開口端がＯリング６２と当接すると共に、突起
部材４６ａがバネ４２ａに抗して球４４ａを上方に移動
させる。すると、インクカートリッジ３０ａ内は空気導
入孔３６ａ及び空気導入路６４を介してインク溜め２４
と連通される。このとき、空気導入路６４の下端はイン
ク排出孔３２の大気側の開口端より上方に配置されてい
る。

【００３４】そして、インクカートリッジ３０ａ内部に
インク溜め２４ａより空気導入路６４及び空気導入孔３
６ａを経て大気が導入され、インクカートリッジ３０ａ
内部のインク６６がインク排出孔３２よりインク溜め２
４ａに排出される。インクの噴射に伴うインク溜め２４
ａへの補給は図１の参考例と同様に行われる。

【００３５】このように構成しても図１の参考例と同様
の効果が得られる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明によれば、インクカートリッジを装着状態では、空
気導入孔から空気がインクを収容した内部空間の上端に
導入され、インクカートリッジ内のインクがその最下部
のインク排出孔よりインク供給装置へと流出する。イン
クジェットヘッドからインクが噴射され、消費される
と、その分だけ空気導入孔から空気が内部空間の上端に
導入され、インクカートリッジよりインクが流出する動
作が繰り返され、インクカートリッジ内のインクを使い
きることができる。このため、インクカートリッジの交
換時に、インクカートリッジ内に残ったインクによっ
て、装置及び作業者の手などが汚れることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の参考例のインク供給装置及びインクカ
ートリッジを示す構成図である。

【図２】本発明の一実施例のインク供給装置及びインク
カートリッジを示す構成図である。

【図３】従来技術の実施例のインク供給装置及びインク
カートリッジを示す構成図である。

【符号の説明】

１６ インクジェットヘッド ２４ インク溜め ３０ インクカートリッジ ３２ インク排出孔 ３６ 空気導入孔 ６６ インク

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクが貯蔵され、インクジェットヘッ
   ドにインクを供給するインク供給装置に着脱可能なイン
   クカートリッジにおいて、 前記インクカートリッジ内部の最下部に接してインクカ
   ートリッジの底面に下向きに開口して形成され、その内
   部空間に収容したインクを流出するインク排出孔と、 前記インクカートリッジの側面に形成され、前記インク
   を収容した内部空間の上端と接続しその内部空間とは側
   方に隔てて下方に延びて下向きに開口し、その内部空間
   と大気とを連通する空気導入孔とを備えることを特徴と
   するインクカートリッジ。
2. 【請求項２】 前記空気導入孔の前記開口を開閉する開
   閉部材を備え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。