JPH06115084A - インクジェットカートリッジおよびそれを備えた電子機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インクジェットヘッドに供給されるインクの
量が、インクの残量によらずにほぼ一定となるインクジ
ェットカートリッジを提供する。 【構成】 非可撓性材料から成る密閉容器４に設けるイ
ンク供給孔５のインク取出口５ａと空気導入孔６の空気
取入口６ａとを、容器４の底面４ｂの近傍に配置する。
この構成では、印字時に容器４内のインク４がインクジ
ェットヘッド８に吸引されると、外部の空気が空気導入
孔６から気泡となって入り込み、容器４内の空間部分へ
導入される。それによってインク取出口５ａにおける全
圧力は、インク３の残量によらずにほぼ一定に保たれ
る。その結果、一定の吸引力によってこのカートリッジ
１からヘッド８に供給されて射出されるインクの一滴の
量も、インク３の残量によらずにほぼ一定となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェットヘッド
に供給されるインクを収納するインクジェットカートリ
ッジ、およびそのインクジェットカートリッジを備えた
電子機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットプリンタでは、インクジ
ェットヘッドからインク滴を射出させて記録紙に印字を
行う。そしてそのインクジェットヘッドに供給されるイ
ンクを収納するためにインクジェットカートリッジを備
えている。

【０００３】図５は、従来のインクジェットカートリッ
ジの構成を示す側断面図である。

【０００４】図のようにこのインクジェットカートリッ
ジ２（以下単にカートリッジ２と呼ぶ）は、インク３を
収納する密閉された直方体状の容器４に、インク供給孔
５と空気導入孔６、およびインク充填孔７を設けて構成
されており、しかもこの例では、容器４の前壁部４ａの
外面中央に、インクジェットヘッド８（以下単にヘッド
８と呼ぶ）が埋め込まれた状態で一体化されている。上
記容器４は、硬質合成樹脂等の非可撓性材料によって形
成されたものである。

【０００５】上記インク供給孔５は、容器４の前壁部４
ａ内の下部に、上下に長くＬ状に形成されており、その
インク供給孔５の、容器４の内側に向いた開口部である
インク取出口５ａは容器４の底面４ｂの近傍に配置され
ている。そしてこのインク供給孔５の上端は、上記ヘッ
ド８内に設けられたインク供給路８ａに連結されてい
る。そのヘッド８には、複数のインク射出口８ｂが外部
に向けて設けられており（一つのみ図示）、上記インク
供給路８ａは、その各インク射出口８ｂに対応して複数
に分岐している（一本のみ図示）。

【０００６】また上記インク供給孔５のインク取出口５
ａには、インク３に混入したゴミや大きな気泡などを取
り除くストレーナ９が取り付けられている。

【０００７】一方、上記空気導入孔６は、容器４の天井
部４ｄに、上下に貫通した状態で設けられており、よっ
てこの空気導入孔６の、容器４の内側に向いた開口部で
ある空気流入口６ａは、容器４の天井面に配置されてい
る。

【０００８】上記インク充填孔７は、上記空気導入孔６
と同じように容器４の天井部４ｄに、上下に貫通した状
態で設けられ、しかもネジ式の栓１０とオーリング１１
とを用いて密閉されている。

【０００９】上述のごとくヘッド８と一体化されたカー
トリッジ２は、インクジェットプリンタに着脱可能に取
り付けられる。そして印字時には、そのプリンタのプラ
テンに沿って移動すると同時に、ヘッド８に内蔵された
圧電素子等を用いた図示せぬ吐出機構と毛細管力による
一定の吸引力により、容器４内のインク３がインク供給
孔５を通してヘッド８に供給され、そのヘッド８の選択
されたインク射出口８ｂから一滴ずつ射出される。その
際、容器４内のインク３の液面３ａが降下するのに伴っ
て、空気導入孔６から容器４内に空気が導入され、それ
により容器４内の空間部分が常に大気圧に保たれ、イン
ク３が連続的に供給される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のカートリッ
ジ２の場合、容器４内のインク３の、インク供給孔５の
インク取出口５ａにおける圧力は、インク取出口５ａか
らインク３の液面３ａまでの高さｈ、つまりインク３の
残量に応じて変化する。従って、ヘッド８の一定の吸引
力によってそのヘッド８に供給されるインクの量が、イ
ンク３の残量に応じて大きく変化してしまうという問題
があった。即ち、カートリッジ２のインク３の残量が多
いときは、ヘッド８から射出されるインクの一滴の量が
多く、また残量が少なくなると、射出されるインクの一
滴の量が少なくなってしまう。

【００１１】また、上記従来のカートリッジ２を備えた
インクジェットプリンタでは、ヘッド８に供給されるイ
ンク３の量がインク３の残量に応じて大きく変化するこ
とから、印字濃度が一定とならずに、印字品質が低下す
るという問題があった。

【００１２】本発明は、これらの問題を解決するために
なされたもので、インクジェットヘッドに供給されるイ
ンクの量が、インクの残量によらずにほぼ一定となるイ
ンクジェットカートリッジ、およびそのカートリッジを
備えた、印字品質の高い電子機器を提供することを目的
とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るインクジェットカートリッジでは、イ
ンク供給孔と空気導入孔との、容器内に向いた開口部
を、容器の底面の近傍に配置した。

【００１４】また、本発明に係る電子機器の印字部は、
インクジェットヘッドに供給されるインクを収納するイ
ンクジェットカートリッジとして、上記構成のインクジ
ェットカートリッジ、つまりインク供給孔と空気導入孔
との容器内に向いた開口部を容器の底面の近傍に配置し
て成るインクジェットカートリッジを設けた。

【００１５】

【作用】上記構成のインクジェットカートリッジでは、
容器のインクの液面より上には空気の入口がなく、しか
も容器自体が非可撓性材料から成るため、印字時に容器
内のインクがインクジェットヘッドの吐出機構と毛細管
力に吸引されてインクの液面が降下していくと、容器内
の空間部分の圧力が低下することにより、外部の空気が
空気導入孔から容器内のインク中へ気泡となって入り込
み、容器内の空間部分へ導入される。それによって、イ
ンクの液面にかかる容器内の空間部分の負圧が減少し、
インク供給孔の容器内に向いた開口部における全圧力
は、インクの残量によらずにほぼ一定に保たれることに
なる。その結果、インクジェットヘッドの吐出機構と、
毛細管力の一定の吸引力によってこのインクジェットカ
ートリッジからヘッドに供給されて射出されるインクの
一滴の量も、容器内のインクがほとんどなくなるまで、
インクの残量によらずにほぼ一定となる。

【００１６】また、上記構成のインクジェットカートリ
ッジを備えた電子機器では、インクジェットヘッドの吐
出機構と毛細管力の一定の吸引力によって上記インクジ
ェットカートリッジからヘッドに供給されて射出される
インクの一滴の量が、インクの残量によらずにほぼ一定
となるため、印字濃度を指定通りにほぼ一定に保つこと
ができる。

【００１７】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。

【００１８】図１は、本発明に係るインクジェットカー
トリッジの構成を示す破断斜視図である。なお、図１の
構成要素のうち、図５に示した従来例の構成要素に相当
するものには同一の符号を付し、さらに従来例の構成要
素と相違ないものについては説明を省略する。

【００１９】図のように、このインクジェットカートリ
ッジ１（以下単にカートリッジ１と呼ぶ）の特徴は、硬
質合成樹脂等の非可撓性材料から成る容器４に設けられ
たインク供給孔５と空気導入孔６との、容器４の内側に
向いた開口部であるインク取出口５ａと空気取入口６ａ
とが共に、容器４の底面４ｂの近傍に配置された点にあ
る。

【００２０】この実施例では、上記インク供給孔５のイ
ンク取出口５ａと、空気導入孔６の空気取入口６ａと
は、インクジェットヘッド８（以下単にヘッド８と呼
ぶ）が埋め込まれた容器４の前壁部４ａの内面下端に配
置されている。また上記空気導入孔６は、インク供給孔
５およびそれに続くヘッド８内のインク供給路８ａと同
じように、容器４の前壁部４ａの内部に上下に長く、し
かも上端と下端とがＬ状に曲げられた状態で設けられ、
その空気導入孔６の、容器４の外側に向いた開口部であ
る空気流入口６ｂは、ヘッド８のインク射出口８ｂと同
程度の高さに配置されている。

【００２１】上記構成のカートリッジ１では、インク充
填孔７から容器４内にインク３を充填した場合、空気導
入孔６の空気取入口６ａは、インク供給孔５のインク取
出口５ａと共に、常にインク３の液面３ａより下に位置
することになる。

【００２２】またインク充填孔７をネジ式の栓１０とオ
ーリング１１とで密閉すれば、容器４のインク３の液面
３ａより上には空気の入口がなくなり、しかも容器４自
体が非可撓性材料から成るため、インク３がインク供給
孔５、および空気導入孔６から流出し、容器４内の空間
部分が負圧になった状態で、インク供給孔５と空気導入
孔６とからのインク３の流出が抑えられる。

【００２３】この時のインク供給孔５のインク取出口５
ａにおける全圧力Ｐは、インク３の液面３ａにかかる容
器４内の空間部分の圧力Ｐａと、インク３による圧力ρ
ｇｈとの和（Ｐａ＋ρｇｈ）になる。ここでρはインク
３の比重、ｇは重力の加速度、ｈはインク取出口５ａか
らインク３の液面３ａまでの高さである。

【００２４】そして印字時には、ヘッド８に内蔵された
圧電素子等を用いた図示せぬ吸引機構と毛細管力の一定
の吸引力により、容器４内のインク３がインク供給孔５
を通してヘッド８に供給され、そのヘッド８の選択され
たインク射出口８ｂから一滴ずつ射出される。

【００２５】こうして容器４内のインク３がヘッド８に
吸引され、インク３の液面３ａが降下していくと、容器
４内の空間部分の圧力Ｐａが低下することにより、空気
導入孔６の内部に浸入していたインク３が容器４内に吸
い込まれ、さらに外部の空気が空気導入孔６から容器４
内のインク３中へ気泡となって入り込み、容器４内の空
間部分へ導入される。それによって、インク３の液面３
ａにかかる容器４内の空間部分の圧力Ｐａが増加し、そ
の空間部分の圧力Ｐａと、液面３ａの降下に伴って低下
するインク３による圧力ρｇｈとの和であるインク取出
口５ａにおける全圧力Ｐは、ほぼ一定に保たれる。

【００２６】即ち、このカートリッジ１では、インク供
給孔５のインク取出口５ａにおける全圧力Ｐは、インク
３の残量によらずにほぼ一定に保たれることになる。そ
の結果、ヘッド８の吐出機構と、毛細管力による一定の
吸引力によってそのヘッド８に供給され、ヘッド８のイ
ンク射出口８ｂから射出されるインクの一滴の量も、容
器４内のインク３がほとんどなくなるまで、インク３の
残量によらずにほぼ一定となる。

【００２７】ところで、容器４内にインク３を充填して
インク充填孔７を密閉した直後は、インク３の液面３ａ
には大気圧がかかるため、容器４内の空間部分が一定の
負圧になるまで、ヘッド８のインク射出口８ｂと空気導
入孔６の空気流入口６ｂとからインク３が流れ出してく
る。

【００２８】そこでインク充填時には、インク射出口８
ｂと空気流入口６ｂとを、図２の斜視図に示したような
直方体状のゴム製のキャップ２１で塞ぐようにする。こ
のキャップ２１には、ヘッド８および容器４の外面へ密
着する面に、インク射出口８ｂと空気流入口６ｂとに対
応して二つのインク受け部２１ａ，２１ｂが設けられる
とともに、そのインク射出口８ｂに対応するインク受け
部２１ａには、図示せぬ吸引装置に連結される吸引管２
２が接続されている。また空気流入口６ｂに対応するイ
ンク受け部２１ｂには、小さな空気穴２３が開けられて
いる。

【００２９】そしてインクを充填する際には、上記キャ
ップ２１をヘッド８および容器４の外面へ密着させ、イ
ンク射出口８ｂと空気流入口６ｂとから流れ出すインク
を二つのインク受け部２１ａ，２１ｂでそれぞれ受け
る。さらに吸引装置を作動させて、インク射出口８ｂか
ら容器４内のインク３を吸引し、上述のごとく外部の空
気が空気導入孔６から容器４内のインク３中へ気泡とな
って入り込むような状態とする。この状態でキャップ２
１を外して印字を開始すれば、印字開始時から一定量の
インクがヘッド８に供給されることになる。

【００３０】また、上記カートリッジ１の構成では、気
温や気圧の変化により容器４内の圧力が大気圧より高く
なった場合に、インク射出口８ｂと空気流入口６ｂとか
らインク３が流出するおそれがある。これを防止するに
は、図１中に示したように、容器４の天井部４ｄあるい
はその近傍に、バルブ３１を取り付けた開放孔３２を設
ければよい。そのバルブ３１は、常時はスプリング３１
ａの伸長力によって開放孔３２を容器４の内側から密閉
した状態にある。そして容器４内の圧力が大気圧より高
くなった場合には、容器４の外側に突出したバルブ３１
の操作部３１ｂを押圧してこのバルブ３１を開き、容器
４内の圧力を大気圧に戻す。なお、このバルブ３１を開
く際にも、上記インク充填時と同様にキャップ２１を使
用するとよい。

【００３１】上記容器４の開放孔３２に取り付けるバル
ブ３１としては、図３の破断斜視図に示したごとく、常
時はスプリング３１ａの伸長力によって開放孔３２を容
器４の外側から密閉した状態にあり、容器４内の圧力が
大気圧より、インク３を流出させる程度に高くなった場
合に、スプリング３１ａの伸長力に抗して自動的に開放
するような構成のものでもよい。

【００３２】次に、本発明に係る電子機器として、イン
クジェットプリンタについて、図１、図３、および図４
を用いて説明する。図４は、本発明に係るインクジェッ
トプリンタの正面概略構成図である。

【００３３】このインクジェットプリンタの特徴は、イ
ンクジェットヘッドに供給されるインクを収納するイン
クジェットカートリッジとして、上記図１あるいは図３
に示したようなカートリッジ１、つまり非可撓性材料で
形成された密閉容器４にインク供給孔５と空気導入孔６
とを設け、かつそのインク供給孔５のインク取出口５ａ
と空気導入孔６の空気取入口６ａとを容器４の底面４の
近傍に配置して成るカートリッジ１を備えた点にある。

【００３４】この実施例におけるインクジェットプリン
タでは、上記カートリッジ１は、ヘッド８と一体化され
ているため、そのヘッド８がフラットプラテン４１に対
向した状態で移動可能に、かつ着脱可能に取り付けられ
ている。つまりフラットプラテン４１の左右両端から突
設された二枚の支持板４２に、二本の互いに平行なシャ
フト４３が水平に、上下に並べられた状態で固定され、
その二本のシャフト４３に上記カートリッジ１が、フラ
ットプラテン４１に沿って移動可能に取り付けられてい
る。そしてこのカートリッジ１は、フラットプラテン４
１の横に配置されたキャリアモータ４４、および図示せ
ぬヘッド駆動機構によって駆動される。また、上記フラ
ットプラテン４１の四隅にはフィードローラ４５が、プ
ラテン４１上にわずかに突出するように埋め込まれた状
態で設けられ、その四つのフィードローラ４５の上側の
二つと下側の二つとにそれぞれ圧接する二本の長い圧接
ローラ４６が、上記二枚の支持板４２に回転可能に取り
付けられている。そして上記各フィードローラ４５は、
フラットプラテン４１の横に配置されたフィードモータ
４７、および図示せぬローラ駆動機構によって駆動され
る。

【００３５】その他、上記フラットプラテン４１の横に
は、上述のキャップ２１の機能を自動的に果たすクリー
ニングユニット４８が配置されている。このクリーニン
グユニット４８の駆動源としては、上記フィードモータ
４７が兼用される。

【００３６】上記構成のインクジェットプリンタでは、
図示せぬ制御装置が、外部からの印字指令に従って上記
ヘッド８，キャリアモータ４４，フィードモータ４７を
制御することにより、フラットプラテン４１上のフィー
ドローラ４５と圧接ローラ４６との間に通された記録紙
４９に対して印字を行う。つまりヘッド８が、一定の吸
引力でカートリッジ１からインクを吸い出し、そのイン
ク滴を、フィードローラ４５と圧接ローラ４６とによっ
て圧送される記録紙４９に向けて射出する。その際、上
記カートリッジ１では、上述のように、ヘッド８の吸引
力が一定であれば、供給されるインクの量も、インクの
残量によらずにほぼ一定となるため、ヘッド８から記録
紙４９に向けて射出される各インク滴のインク量もほぼ
一定となる。

【００３７】従って、上記カートリッジ１を備えたこの
インクジェットプリンタによれば、印字濃度を指定通り
にほぼ一定に保つことができ、その結果、高い印字品質
を得ることができる。

【００３８】またインク充填時には、カートリッジ１
は、クリーニングユニット４８と対向するホームポジシ
ョンに移動し、クリーニングユニット４８が上述のキャ
ップ２１と同じようにそのカートリッジ１の空気流入口
６ｂとヘッド８のインク射出口８ｂとを塞ぐ。さらにイ
ンク充填後には、クリーニングユニット４８はヘッド８
のインク射出口８ｂから容器４内のインク３を吸引し、
外部の空気が空気導入孔６から容器４内のインク３中へ
気泡となって入り込むような状態とする。これにより、
ヘッド８のインク射出口８ｂがクリーニングされるとと
もに、上述のごとく、印字開始時から一定量のインクが
ヘッド８に供給されて高い印字品質を得ることができる
ようになる。なおこの一連のクリーニング動作も、制御
装置の制御に従って自動的に行われる。

【００３９】本実施例において、本発明に係る、電子機
器として、インクジェットプリンタについて説明した
が、プロッタ、ファクシミリ等に本発明のインクジェッ
トカートリッジを搭載しても同様の効果を得ることがで
きる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明に係るイン
クジェットカートリッジによれば、インクジェットヘッ
ドに供給されるインクの量を、インクの残量によらずに
ほぼ一定とすることができる。

【００４１】また、このインクジェットカートリッジを
備えた本発明に係る電子機器によれば、印字濃度を指定
通りにほぼ一定に保つことができるため、高い印字品質
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例におけるインクジェットカート
リッジの破断斜視図である。

【図２】実施例において用いるキャップの斜視図であ
る。

【図３】容器の開放孔に取り付けるバルブの他の例を説
明する破断斜視図である。

【図４】本発明の実施例におけるインクジェットプリン
タの正面概略構成図である。

【図５】従来例におけるインクジェットカートリッジの
側断面図である。

【符号の説明】

１ インクジェットカートリッジ ３ インク ４ 容器 ４ｂ 底面 ４ｄ 天井部 ５ インク供給孔 ５ａ インク取出口（開口部） ６ 空気導入孔 ６ａ 空気取入口（開口部） ８ インクジェットヘッド ３１ バルブ ３２ 開放孔 ４９ 記録紙

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】非可撓性材料で形成された密閉容器にイン
   ク供給孔と空気導入孔とを設けて成り、インクジェット
   プリンタのインクジェットヘッドに供給されるインクを
   収納するインクジェットカートリッジにおいて、 上記インク供給孔と空気導入孔との、上記容器内に向い
   た開口部を、上記容器の底面の近傍に配置したことを特
   徴とするインクジェットカートリッジ。
2. 【請求項２】請求項１記載のインクジェットカートリッ
   ジにおいて、 上記容器の天井部あるいはその近傍に、その容器内の圧
   力が大気圧より高くなった場合にその容器内の圧力を大
   気圧に戻す、バルブ付きの開放孔を設けたことを特徴と
   するインクジェットカートリッジ。
3. 【請求項３】記録紙に向けてインク滴を射出するインク
   ジェットヘッドと、 非可撓性材料で形成された密閉容器にインク供給孔と空
   気導入孔とを設け、かつそのインク供給孔と空気導入孔
   との容器内に向いた開口部を容器の底面の近傍に配置し
   て成り、上記インクジェットヘッドに供給されるインク
   を収納するインクジェットカートリッジと、 を備えた電子機器。