インク供給装置

【課題】 記録ヘッド部と着脱自在に構成され、流路途中に大型のインク吸収体を配設することなく、インクの漏洩が無く、インク保持性が良好で、かつインクを完全に使いきることができるインク供給装置を提供する。
【解決手段】 インクジェット記録ヘッドとインクカートリッジが分離可能であって、結合時にインクが結合部を介してインクジェット記録ヘッドに供給されるインク供給装置において、インクジェット記録ヘッド側の結合部には毛細管部材が設けられ、インクカートリッジ側の結合部にはインク吸収体及び流路抵抗部材が設けられ、結合時、インクカートリッジ結合部の流路抵抗部材は、インクジェット記録ヘッド結合部の毛細管部材に対向している。インクカートリッジ結合部のインク吸収体の直上流には、インクが自由状態に貯留されている室が配置されており、流路抵抗部材は、多数の小孔が開けられたステンレスの板材を複数枚重ねて構成している。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、インク供給装置に関し、より詳細には、インク漏洩のないインクカートリッジからインクジェット記録ヘッドへのインク供給装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、インクを用いて記録媒体に記録する記録装置において、記録ヘッドへインクを供給するインク供給装置は、インク保持方式により大きく2つに分類される。
【0003】
その1つは、インクを保持するインクカートリッジが記録装置本体内に内蔵され、記録ヘッドとインクカートリッジはインク供給チューブで連結されるとともに、インクカートリッジは記録ヘッドの吐出孔から20〜100mm下方の位置に配置されるように構成された、記録ヘッド、インクカートリッジ分離型の記録装置である。また、2つめの方式は、キャリッジ上に記録ヘッドとインクカートリッジを持ち、両者一体で記録媒体に対して走査し、画像を記録する、記録ヘッド、インクカートリッジ一体型の記録装置である。
【0004】
この一体型記録装置は、記録ヘッドとカートリッジ間に高低差をもたせることが困難であるため、記録ヘッドに連通、接続されるカートリッジ内部に負圧を発生させるために、インクカートリッジは、ウレタンスポンジ等からなる多孔質部材が収納される室(以下、「インク吸収体室」という。)と、インクを収容するインク室とに分割されている。また、インクを記録ヘッドに供給するインク供給口が、インク吸収体室底部に配設されており、記録ヘッドのインク吐出孔の毛細管力との釣り合いにより、インク吐出孔のメニスカスを維持している。
【0005】
従来のインク供給装置の一例を図3に示す(より詳細には、特許文献1等参照)。
図3において、210は、記録ヘッド部、211は、インク吐出孔、212は、インクカートリッジ、213は、インク室、214は、インク、215は、インク吸収体室、216a、216b、216cは、インク吸収体、217は、大気連通口、218は、毛細管部材、219は、インク流路、220は、ヘッド液室である。また、221は、インクの残量を検出するための光学的反射部材である。さらに、222は、隔壁であり、223は、隔壁222において縦方向に複数形成されている溝であり、該複数の縦溝223は、空気の移動を円滑にする働きを有する。
【0006】
インクカートリッジ212は、インク吸収体216aと毛細管部材218との間で、図示されていないラッチ機構を介して、記録ヘッド部210に対して着脱自在に構成されている。インク吸収体216aと毛細管部材218とは接触し、記録ヘッド部210へインク214が導かれる。当該インク供給装置において、インク供給源であるインクカートリッジ212は、自由状態でインク214を保持するインク室213及びインク214を含浸保持するためのウレタンスポンジ等からなる多孔質部材であるインク吸収体216b、216cが配設されるとともに、上部に外気に開放する大気連通口217が形成されているインク吸収体室215をさらに含んでいる。インク吸収体室215内のインク吸収体216b、216cは、周囲環境が変動した際の背圧制御手段として機能する。例えば、気圧が低下した場合やインクカートリッジの温度が上昇した際には、自由状態でインク214を保持するインク室213内上層部の空気が膨張する。この膨張により増加した空気の体積分だけインク室213から押し出されたインク214をインク吸収体室215内のインク吸収体216cが含浸することで、周囲環境が変化しても記録ヘッド部210及びインクカートリッジ212は、適正範囲内の背圧を維持することができる。インク吸収体216cは、インク吸収体216bよりも密度が粗く、空気が通り易く、したがって、インクが残り難くされている。インク吸収体216aは、インク吸収体216bよりも毛細管力が強く働き、したがって、インクを引き付け易くされている。
【0007】
【特許文献1】特開平6−40043号公報
【特許文献2】特開平7−52405号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、上記従来例においては、インク214を主として自由状態で貯留しているが、カートリッジ212内の負圧の生成、負圧の維持及びインク漏洩防止のために流路の途中に大型のインク吸収体216b、216cを配置し、インク214とインク吸収体216b、216cとの間に働く毛細管力によってインク214を保持しているため、インク214の残量を検出するための光学的反射部材221によってインク214の残量警告が発せられた時点で、かなりのインク214がインク吸収体216b、216cに含浸されている。インク吸収体216b、216cは、容積の約20%〜70%の範囲でしかインクの排出や収容ができず、容積効率が悪いという問題がある。
【0009】
加えて、例えば特許文献2に記載されているインク供給装置では、記録ヘッドとインクカートリッジが一体形成されており、インク供給装置自体が高価なものになってしまう。また、インクカートリッジ内にインク吸収体を設けず、インクカートリッジの供給口近傍に弁を設け、供給口にインク吸収体を設けたものも提案されているが、減圧などの環境変化に弱く、インク吐出孔からのインク漏れによる混色が発生する恐れがあり、さらに、使用途中のインクカートリッジを記録ヘッド部から外すと、インク供給口からインクが漏れるといった問題がある。
【0010】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、記録ヘッド部と着脱自在に構成され、流路途中に大型のインク吸収体を配設することなく、インクの漏洩が無く、インク保持性が良好で、かつインクを完全に使いきることができるインク供給装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記目的を達成するために、本発明に係るインク供給装置は、インクジェット記録ヘッドとインクカートリッジが分離可能であって、結合時にインクが結合部を介してインクジェット記録ヘッドに供給されるインク供給装置において、インクジェット記録ヘッド側の結合部には毛細管部材が設けられ、インクカートリッジ側の結合部にはインク吸収体及び流路抵抗部材が設けられ、結合時、インクカートリッジ結合部の流路抵抗部材は、インクジェット記録ヘッド結合部の毛細管部材に対向することを特徴とする。
【0012】
また、インクカートリッジ結合部のインク吸収体の直上流には、インクが自由状態に貯留されている室が配置されていることを特徴とする。
【0013】
さらに、前記流路抵抗部材は、多数の小孔が開けられたステンレスの板材であることが好ましく、該ステンレスの板材を複数枚重ねて構成することがより好ましい。
【発明の効果】
【0014】
本発明に係るインク供給装置は、上記構成を備えているので、その構造が簡単であり、製造コストの低下が図れる。また、インクカートリッジが記録ヘッドに対して着脱自在であるにも拘らず、その着脱時にインクカートリッジのインク供給口からインク漏れが発生することがない。さらに、インク保持性が良好であり、周囲の環境変化に対してもインク漏れのない信頼性の高いインク供給装置を提供できるとともに、インクカートリッジ内のインクを完全に使い切ることができる、使用効率のよいインク供給装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
(実施例1)
図1は、本発明に係るインク供給装置の一つの実施例を示す断面図である。
本実施例において使用される、記録ヘッド10にインク14を供給するインク供給装置を構成するインクカートリッジ12は、記録ヘッド10にインク14を供給すべく記録ヘッド10に連結されるインク供給口26を有し、該インク供給口26端部に流路抵抗部材30が配置されている。流路抵抗部材30は、多数の小孔が開けられたステンレスの板材を複数枚重ね合わせた部材であり、該流路抵抗部材30の流路抵抗は、記録時におけるインクカートリッジ12から記録ヘッド10へのインク供給に何ら影響を与えるものではないが、後述するインク吸収体室15のインク吸収体16bの流路抵抗より大きく設定されている。
【0016】
本実施例におけるインクカートリッジ12の内部は、隔壁22を隔てて、インク14を自由状態で貯留するインク室13とウレタンスポンジ等からなる多孔質部材16bを収納するインク吸収体室15とに分割されている。インク室13の下部には、インク供給口26が設けられており、インク吸収体室15の上部には大気連通口17が設けられ、インク吸収体室15を外気に開放している。なお、大気連通口17は、図では簡単に示されているが、大気連通口17を通ってインク14が蒸発することを防止するために、連通口17が微細で長い迷路状に形成されていてもよいし、あるいは、連通口17に気体は通すが液体は通さない非湿潤性ポリマー膜を貼ってもよい。
【0017】
インク室13とインク吸収体室15は、インクカートリッジ12の底面に位置する隔壁22の最下部に形成されている連通路25を介して連通している。したがって、連通路25付近のインク吸収体16bがインク室13内のインク14を毛細管力により吸収する。それにより、該連通路25は、インクの界面張力による擬似的な密閉状態を構成し、インク室13を外気から遮断した状態に保っている。
【0018】
図において、インクの残量を検出するための光学的反射部材21は、インクカートリッジ12の底壁に対して45度の傾斜角をなす二等辺三角形状に成形された透明な部材である。この光学的反射部材21は、インク14の消費によりインク室13内のインク14が無くなると、光学的反射部材21に接触する接触媒体が液体から気体に代わることにより屈折率比が変化する、すなわち、接触媒体が液体であるとき透過屈折していた放射光が、接触媒体が気体に変わることにより全反射して戻ってくることを利用してインク室13内のインク14の有無を検出する部材である。
【0019】
インクカートリッジ12から記録ヘッド10に供給されるインク14は、記録ヘッド10の毛細管部材18、インク流路19を通ってヘッド液室20に送られ、インク吐出孔11から吐出される。インク吐出孔11は、高密度に配置されている多数のノズルで形成されている。該ノズル各々には、通電によって気泡を発生させ、インク14を液滴の形で吐出させる発熱体(不図示)が設けられており、該発熱体に電気信号を供給するためにプリント配線基板(不図示)が記録ヘッド10に設けられている。
【0020】
毛細管部材18は、図に示されるように、インクカートリッジ12から記録ヘッド部10のインク流路19への、ジョイント部材31で形成されるインク14の流入口端部に配設されており、その濾過精度(フィルターを通すことにより除去できる粒子の大きさを示す指標)は、例えば20μm程度である。該毛細管部材18は、ゴミ、塵埃、インクの凝集成分、気泡など、インク吐出孔11の不吐出の原因となり得るような異物の混入を防いでいる。
【0021】
インクカートリッジ12のインク供給口26に配置されるインク吸収体16aは、記録行為中インクカートリッジ12を搭載するキャリッジが走査することで、インク室13内のインク14が暴れ、それにより発生する微少な圧力変動を吸収し、インク吐出孔11におけるメニスカスの状態を維持する機能を有する。
【0022】
ジョイント部材31は、上記したように、記録ヘッド10のインク流入口を構成するとともに、インクカートリッジ12と記録ヘッド10を密閉状態で結合するための部材としても機能し、インクカートリッジ12のインク供給口26が該ジョイント部材31内に嵌合することにより、インクに対して外気からの完全な遮断状態を保っている。すなわち、毛細管部材18を備えるジョイント部材31は、インク吸収体16a、流路抵抗部材30を備えるインク供給口26に対して着脱自在に構成されている。したがって、ジョイント部材31とインク供給口26とは、記録ヘッド10とインクカートリッジ12とを分離可能に結合させる結合部を構成している。
【0023】
以下、本実施例のインク供給装置の動作について説明する。
【0024】
インク14が消費され始めると、連通路25の開口部とインク吸収体室15のインク吸収体16bに含浸されたインクとの間に作用する界面張力が、外気に対するある程度の圧力差に耐えることにより、インク室13内に負圧が発生する。さらにインク14の消費が進むにつれ、その負圧は大きくなり、該負圧が上記界面張力を上回ると、外気がインク吸収体16b内に徐々に侵入し、連通路25を介して気泡の形で少量ずつインク室13内に入る。それと同時にインク室13内のインク14がインク吸収体室15内のインク吸収体16bに移動し、インク室13内の負圧と連通路25に作用する界面張力とが平衡した状態を維持し、それによりインク室13内における一定以上の負圧の増加を防ぎ、結果として良好な記録状態を保つ。
【0025】
上記したようなインク14の消費動作が繰り返され、インク14の消費は、インク室13内のインク14の残量を検出するための光学的反射部材21によりインク14の残量警告が発せられるまで継続して行われる。インク14の残量警告が発せられた時点においては、インク吸収体16bに含浸しているインク14には、連通路25における界面張力が作用しており、インク吸収体16bに含浸されているインク14の量は極めて少なくなっている。すなわち、インク14の残量警告が発せられた時点において、インクカートリッジ12内のインクは、その警告表示どおり略使い切られた状態にあるといえる。
【0026】
次に、周囲環境が変化した場合、例えば、気圧が下がり、又は気温が上昇したような場合、本実施例のインク供給装置においては、自由状態でインク14を保持するインク室13内上層部の空気が膨張する。ここで、インク供給口26端部に配置されている流路抵抗部材30の濾過精度が、インク吸収体室15のインク吸収体16bの濾過精度より小さくなるように設定されているので、言い換えれば、流路抵抗部材30の流路抵抗がインク吸収体16bの流路抵抗より大きくなるように設定されているので、インク室13内のインク14は、インク供給口26の流路抵抗部材30を通ってインク吐出孔11よりインク漏れすることはなく、インク14は、連通路25を通ってインク吸収体16bに確実に含浸されることになる。この状態で、記録動作が開始されると、見かけ上インク吸収体16bに含浸された分のインク14から先に消費される。
【0027】
反対に、気圧が上がり、又は気温が下降したような場合、本実施例のインク供給装置においては、自由状態でインク14を保持するインク室13内上層部の空気が収縮する。この場合は、上述したインク消費の場合と同様の動作により、インクカートリッジ12のインク室13内の負圧が維持されることになる。
【0028】
また、万が一、インクカートリッジ12内にインク14が入っている状態で、該インクカートリッジ12が記録ヘッド10から取り外されたとしても、上記したように、流路抵抗部材30の濾過精度をインク吸収体16bの濾過精度より小さくしてあること及び流路抵抗部材30自身の毛細管力により、インク供給口26からのインク漏れが発生することはない。
【0029】
(実施例2)
図2は、本発明に係るインク供給装置の別の実施例を示す断面図である。なお、上記実施例1と同一部材については同一符号を記し、その説明を省略し、相違する構成についてのみ以下説明する。本実施例においては、インクカートリッジ内がインクのみで占められ、該インクの流動制御を弁体により行なう構造を備えるインク供給装置である。
【0030】
図2において、12は、インクカートリッジであり、インク14を自由状態で貯留するインク室13がその大半を占めている。32は、圧力調整室であり、インクカートリッジ12の底壁部に設けられた微細な連通路35を介してインク室13と連通している。圧力調整室32には、一方向弁すなわち逆止弁(不図示)が設けられ、インクの流れの方向を規制している。33は、バッファー室であり、インク室13と同様にインクを自由状態で貯留するが、その大きさは、インク室13に比してかなり小さく設計されている。該バッファー室33は、インクカートリッジ12の底壁部に設けられた微細な連通路36を介して圧力調整室32に連通している。バッファー室33上部には空気が存在し、該空気の存在により、一方向弁を含む圧力調整室32、連通路36及びバッファー室33で形成される負圧状態の変動を吸収し、バッファー室33におけるインクの圧力が常に一定の負圧状態に維持される。バッファー室33上部には、また、インク室13に連通するスリット(不図示)が形成されている。該スリットは、バッファー室33からインク室13への空気の流れを許容するように形成されている。さらに、バッファー室33の底部には、記録ヘッド10へのインク供給口26が開口している。インク供給口26及びそれに続く記録ヘッド10へのインク供給構造及びインクカートリッジ12と記録ヘッド10との結合構造は、上記実施例1と同じである。
【0031】
以上の構成を備える本実施例におけるインク供給装置の動作を説明する。記録動作によりインクが消費されると、バッファー室33内の圧力が減少し、所定の圧力以下になると圧力調整室32の一方向弁が開き、インク室13内のインク14が連通路36を介してバッファー室33内に流入する。
【0032】
インク14の消費動作が繰り返され、実施例1と同様に、インク14の消費は、インク室13内のインク14の残量を検出するための光学的反射部材(不図示)によりインク14の残量警告が発せられるまで継続して行われる。インク室13内のインク14の残量警告が発せられた時点においては、インク14は、微細な連通路35、36、圧力調整室32に残るのみで極めて少なくなっている。
【0033】
次に、周囲環境が変化した場合、例えば、気圧が下がり、又は気温が上昇したような場合、本実施例のインク供給装置においては、バッファー室33内上層部の空気が膨張する。ここで、インク供給口26端部に配置されている流路抵抗部材30の流路抵抗をバッファー室上部に形成されているスリットの流路抵抗より大きく設定することで、バッファー室33内の空気がインク室13へ逃げることとなり、インク供給口26の流路抵抗部材30を通ってインク吐出孔11よりインク漏れすることはない。
【0034】
反対に、気圧が上がり、又は気温が下降したような場合、バッファー室33内上層部の空気が収縮する。この場合は、上述したインク消費の場合と同様の動作により、インクカートリッジ12のバッファー室33内の負圧が維持されることになる。
【0035】
また、インクカートリッジ12内にインク14が入っている状態で、該インクカートリッジ12が記録ヘッド10から取り外されたとしても、バッファー室33は圧力調整室32内の一方向弁で遮断されているのでインク室13の液圧がバッファー室33にかかることがなく、また、バッファー室33自体の大きさは小さいので流路抵抗部材30にかかる液圧も小さいから、流路抵抗部材30の毛細管力により、インク供給口26からのインク漏れを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0036】
【図1】本発明のインク供給装置の一つの実施例を示す断面図である。
【図2】本発明のインク装置の別の実施例を示す断面図である。
【図3】従来のインク供給装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【0037】
10 記録ヘッド
11 インク吐出孔
12 インクカートリッジ
13 インク室
14 インク
15 インク吸収体室
16a、16b、16c インク吸収体
17 大気連通口
18 毛細管部材
19 インク流路
20 ヘッド液室
21 光学的反射部材
22 隔壁
25 連通路
26 インク供給口
30 流路抵抗部材
31 ジョイント部材
32 圧力調整室
33 バッファー室
35 連通路
36 連通路

【特許請求の範囲】
【請求項1】
インクジェット記録ヘッドとインクカートリッジが分離可能であって、結合時にインクが結合部を介してインクジェット記録ヘッドに供給されるインク供給装置において、
インクジェット記録ヘッド側の結合部には毛細管部材が設けられ、
インクカートリッジ側の結合部にはインク吸収体及び流路抵抗部材が設けられ、
結合時、インクカートリッジ結合部の流路抵抗部材は、インクジェット記録ヘッド結合部の毛細管部材に対向する、
ことを特徴とするインク供給装置。
【請求項2】
インクカートリッジ結合部のインク吸収体の直上流には、インクが自由状態に貯留されている室が配置されていることを特徴とするインク供給装置。
【請求項3】
前記流路抵抗部材は、多数の小孔が開けられたステンレスの板材であることを特徴とする請求項1または2に記載のインク供給装置。
【請求項4】
前記流路抵抗部材は、請求項3に記載されるステンレスの板材を複数枚重ねたことを特徴とする請求項1または2に記載のインク供給装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2006−102996(P2006−102996A)
【公開日】平成18年4月20日(2006.4.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−288948(P2004−288948)
【出願日】平成16年9月30日(2004.9.30)
【出願人】(000001007)キヤノン株式会社 (59,756)
【Fターム(参考)】