JPH0872258A - インクジェットカートリッジおよびインクタンク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型化が可能でかつ体積効率が高いインクジ
ェットカートリッジおよびインクタンクを提供すること
を目的とする。 【構成】 インクタンク２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３
ｄの各々には、複数のメインタンク３０が並設される。
各インクタンク２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄにおい
て、メインタンク３０を除いた余剰部分に毛細管力によ
りインクを保持する複数のサブタンク３１が設けられ
る。複数のメインタンク３０および複数のサブタンク３
１の下端は互いに連通している。メインタンク３０およ
びサブタンク３１の上部にはテープ３５が貼付される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット記録方
式のプリンタに用いられるインクジェットカートリッジ
およびインクタンクに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンピュータの形態がデスクトッ
プ型からラップトップ型およびノートサイズ型と小型化
するに伴って、プリンタも携帯性の良さおよび小型化が
要求されるようになってきた。このような状況を背景と
して、使い捨てタイプのインクジェットカートリッジま
たはインクタンクは、使い勝手が良く、プリンタの小型
化が容易であるという理由から、ラップトップ型および
ノートサイズ型コンピュータ用のプリンタに最適である
として注目を集めている。ここで、インクジェットカー
トリッジとは、インク吐出手段、電気的接続手段および
インク収容手段（インクタンク）を一体化したものをい
う。

【０００３】以下、インクジェットカートリッジの一般
的な構成について図５を参照しながら説明する。図５は
従来のインクジェットカートリッジの分解斜視図であ
る。

【０００４】図５において、ヘッド基板１は、ノズル板
および電気的接続手段からなる。ノズル板は、インク吐
出手段および吐出ノズルを備える。図５には、吐出ノズ
ル２が図示される。電気的接続手段はプリンタと電気エ
ネルギーの授受を行う。このヘッド基板１はキャビティ
３に支持される。キャビティ３には多孔質材からなるイ
ンク収容手段４が収容される。キャビティ３の前面に
は、インク収容手段４からヘッド基板１へインクを導く
ためのインク供給孔５が設けられている。また、インク
収容手段４には、ヘッド基板１に供給されるインク中の
気泡や塵を除去するためのフィルタ６が設けられてい
る。キャビティ３には、インク収容手段５を密閉および
位置決めする裏蓋７が嵌合される。

【０００５】次に、以上のように構成されたインクジェ
ットカートリッジのメカニズムについて簡単に説明す
る。図５において、インク収容手段４としては、ポリウ
レタンフォームなどの多孔質材が用いられ、インクの表
面エネルギーを利用して多孔質材の微細な空間にインク
が保持される。このインク収容手段４におけるインク保
持力は、微細な空間の寸法に依存しており、（吐出ノズ
ル２の毛細管力）＞（インク収容手段４のインク保持
力）＞（吐出ノズル２端面にかかるインク水頭圧力）と
なるように多孔質材が選ばれる。

【０００６】このように、インクに関して力学的平衡を
保つことにより、吐出ノズル２等からの不要なインク漏
れを防ぐことができ、インク吐出手段および吐出ノズル
２へのインクの安定供給が可能となる。また、キャビテ
ィ３の内部は、裏蓋７に設けられた連通孔（図示せず）
により大気と連通しているため、ある範囲の温度、気圧
等の環境の変化に対しても、不要なインク漏れを防止す
ることができる。

【０００７】ところが、図５のような構成を有するイン
クジェットカートリッジでは、インクの消費とともに吐
出ノズル２での背圧が次第に大きくなり、使用できなく
てインク収容手段４内に残るインクの量も多く、体積効
率（＝有効インク量／容器体積）が良くないという問題
があった。

【０００８】そこで、特公平５−７６４２９号公報に
は、上記のような体積効率の問題を解決するインクタン
クが開示されている。図６は特公平５−７６４２９号公
報に開示された従来のインクタンクの断面図である。

【０００９】図６において、タンクキャビティ１１にイ
ンクが収容される。タンクキャビティ１１内には、可動
壁１２が摺動自在に設けられている。可動壁１２にはＯ
リング１３が組み込まれている。また、タンクキャビテ
ィ１１の側壁にはインク供給孔１４が設けられている。

【００１０】以上のように構成されたインクタンクにお
いて、タンクキャビティ１１内に満たされたインクは、
可動壁１２により密閉されており、可動壁１２に組み込
まれたＯリング１３によりタンクキャビティ１１の外部
へのインクの流出およびタンクキャビティ１１の外部か
らの空気の混入が阻止されている。タンクキャビティ１
１の断面は可動壁１２との慴動性を考慮して円形に形成
され、タンクキャビティ１１の内壁は円筒形となってい
る。

【００１１】印字ヘッド（図示せず）を駆動することに
より、タンクキャビティ１１内のインクはインク供給孔
１４を通って印字ヘッドへ導入される。インクの消費に
伴って、可動壁１２は、一方の面をインクに接触させ、
かつ他方の面を大気に接触させた状態で、図中の矢印Ｅ
の方向に移動していく。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】インクジェット方式の
プリンタのカラー化を考える場合、各色毎のインクジェ
ットカートリッジおよびインクタンクを並列に配置する
ことになる。プリンタを小型化するためには、インクジ
ェットカートリッジおよびインクタンクを偏平形状にす
ることが考えられるが、図５および図６に示した従来の
構成では、インクジェットカートリッジおよびインクタ
ンクを偏平形状にするのは難しく、偏平形状を実現でき
たとしても体積効率の悪いインクジェットカートリッジ
およびインクタンクとなってしまう。

【００１３】本発明は、小型化が可能でかつ体積効率の
良いインクジェットカートリッジおよびインクタンクを
提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係るインク
ジェットカートリッジは、インクを吐出ノズルより吐出
させるインク吐出手段と、インク吐出手段に必要な電気
エネルギーをプリンタ本体より授受する電気的接続手段
と、インク吐出手段に供給するインクを収容するインク
収容手段とを含むインクジェットカートリッジであっ
て、インク収容手段は並設された複数のインク収容部を
含み、複数のインク収容部の各々はインクの消費に応じ
てインク収容部の容量が減少する方向に移動する可動壁
を有し、かつ隣接するインク収容部が互いに連通してい
るものである。

【００１５】第２の発明に係るインクジェットカートリ
ッジは、インクを吐出ノズルより吐出させるインク吐出
手段と、インク吐出手段に必要な電気エネルギーをプリ
ンタ本体より授受する電気的接続手段と、インク吐出手
段に供給するインクを収容するインク収容手段とを含む
インクジェットカートリッジであって、インク収容手段
が複数の主インク収容部を含み、複数の主インク収容部
を除いたインク収容手段の余剰部分に毛細管型の副イン
ク収容部が設けられ、複数の主インク収容部および副イ
ンク収容部が互いに連通しているものである。

【００１６】特に、副インク収容部の開口部にシール部
材が貼付されていることが好ましい。

【００１７】第３の発明に係るインクタンクは、並設さ
れた複数のインク収容部を含み、複数のインク収容部の
各々はインクの消費に応じてインク収容部の容量が減少
する方向に移動する可動壁を有し、かつ隣接するインク
収容部が互いに連通しているのである。

【００１８】第４の発明に係るインクタンクは、複数の
主インク収容部を含み、複数の主インク収容部を除いた
余剰部分に毛細管型の副インク収容部が設けられ、複数
の主インク収容部および副インク収容部が互いに連通し
ているものである。

【００１９】特に、副インク収容部の開口部にシール部
材が貼付されていることが好ましい。

【００２０】

【作用】第１の発明に係るインクジェットカートリッジ
においては、複数のインク収容部が並設され、かつ隣接
するインク収容部が互いに連通しているので、偏平形状
のインク収容手段が実現される。また、各インク収容部
において、可動壁がインクの消費に応じてインク収容部
の容量が減少する方向に移動するので、使用可能なイン
ク量が多く、耐インクリーク性も高い。

【００２１】このインクジェットカートリッジにおいて
は、吐出ノズルおよびインク吐出手段に供給されるイン
ク供給圧力は、可動壁とインク収容部の内壁との摺動部
分における摩擦力によって制御される。

【００２２】第２の発明に係るインクジェットカートリ
ッジにおいては、複数の主インク収容部を除いたインク
収容手段の余剰部分に毛細管型の副インク収容部が設け
られ、かつ複数の主インク収容部および副インク収容部
が互いに連通しているので、体積効率が高い。また、副
インク収容部の開口部にシール部材を貼付することによ
り、耐インクリーク性が向上する。

【００２３】第３の発明に係るインクタンクにおいて
は、複数のインク収容部が並設され、かつ隣接するイン
ク収容部が互いに連通しているので、偏平形状が実現さ
れる。また、各インク収容部において、可動壁がインク
の消費に応じてインク収容部の容量が減少する方向に移
動するので、使用可能なインク量が多く、耐インクリー
ク性も高い。

【００２４】第４の発明に係るインクタンクにおいて
は、複数の主インク収容部を除いた余剰部分に毛細管型
の副インク収容部が設けられ、かつ複数の主インク収容
部および副インク収容部が互いに連通しているので、体
積効率が高い。また、副インク収容部の開口部にシール
部材を貼付することにより、耐インクリーク性が向上す
る。

【００２５】

【実施例】図１は本発明の一実施例におけるインクジェ
ットカートリッジを搭載するインクジェットプリンタの
一部欠截斜視図である。

【００２６】図１において、キャリッジ２１には印字ヘ
ッドを実装したヘッドブロック２２および複数のインク
タンク２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄが装着される。
キャリッジ２１は、キャリッジシャフト２４により副走
査方向（矢印Ｘで示される方向）に移動可能に支持され
る。一方、記録紙２５は、主走査方向（矢印Ｙで示され
る方向）に搬送される。

【００２７】図１のインクジェットプリンタに印字信号
が送られてくると、キャリッジ２１を副走査方向に移動
させながら、適時インクを記録紙２５に吐出させ、指定
された印字幅の印字終了後、記録紙２５をプラテン（図
示せず）等により指定された幅だけ搬送し、次の印字幅
の印字に備えることになる。

【００２８】図２は本発明の一実施例におけるインクジ
ェットカートリッジの分解斜視図である。図２のインク
ジェットカートリッジにおいては、複数のインクタンク
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄとヘッドブロック２２
とがキャリッジ２１（図１参照）上で離接自在となって
いる。

【００２９】ヘッドブロック２２には、複数のヘッドチ
ップ２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄがダイボンダー等
の実装機を用いて精度良く実装されている。ヘッドチッ
プ２６ａ〜２６ｄ上にパターニングされたインク吐出手
段（図示せず）へ電気的エネルギーを供給するために、
ヘッドチップ２６ａ〜２６ｄ上の電極パッド（図示せ
ず）は、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）２７にワ
イヤボンディング、インナーリードボンディング等の技
術を用いて電気的に結合されている。ＦＰＣ２７上にお
いて、ヘッドチップ２６ａ〜２６ｄとの結合部の反対側
の端部に複数のパッド２８が設けられている。複数のパ
ッド２８は、ヘッドブロック２２がキャリッジ２１（図
１参照）に装着されたときに、キャリッジ２１上の電気
的接合手段（図示せず）と接合するように構成されてい
る。

【００３０】ヘッドチップ２６上のインク吐出手段と相
対して、ノズル板に吐出ノズル２９が設けられている。
インクタンク２３ａ〜２３ｄとの接合端から吐出ノズル
２９までインクが充填されている。吐出ノズル２９とイ
ンクタンク２３ａ〜２３ｄとの間のインクの流路は、イ
ンク吐出手段を有する圧力室、その圧力室へインクを供
給するヘッド流路、全ヘッド流路がつながる共通インク
室、およびインクタンク２３ａ〜２３ｄと共通インク室
とをつなぐインク供給流路により構成される。インクタ
ンク２３ａ〜２３ｄとの接合部側のインク供給流路の端
部にはフィルタ等が設けられており、インクに混入した
気泡、塵等を捕捉する。

【００３１】以上のように構成されたヘッドブロック２
２において、プリンタ本体から電気的接続手段を通して
印字信号が与えられると、この印字信号に応じてインク
吐出手段に電圧が印加される。それにより、ヘッドチッ
プ２６ａ〜２６ｄに急激な圧力変動が発生され、その圧
力変動を吐出エネルギーとしてインクの吐出が行われ
る。吐出後、インクは圧力変動の反作用と吐出ノズル２
９の毛細管力により吐出ノズル２９の端面まで順次充填
される。消費されたインク分はインクタンク２３ａ〜２
３ｄから順次供給されることになる。

【００３２】インクタンク２３ａ〜２３ｄは、ヘッドブ
ロック２２に供給するためのインクを収容する容器であ
る。各インクタンク２３ａ〜２３ｄにおいて、ヘッドブ
ロック２２のインク供給流路の端部に相対する箇所に
は、それぞれインク供給孔２０が設けられている。各イ
ンクタンク２３ａ〜２３ｄは、円柱形状の複数のメイン
タンク３０および円柱形状の複数のサブタンク３１を含
む。

【００３３】図３は本発明の一実施例におけるインクジ
ェットカートリッジのインクタンクの断面図であり、
（ａ）は可動壁が上部に位置する状態を示し、（ｂ）は
可動壁が最下部に位置する状態を示す。

【００３４】図３の（ａ）に示すように、各メインタン
ク３０の上部開口部には可動壁３２が嵌め込まれてい
る。この可動壁３２は、図３の（ｂ）に示すように、イ
ンクの消費に伴ってメインタンク内壁３７に沿って下降
する。可動壁３２の外周部にはＯリング３３が組み込ま
れている。Ｏリング３３は、可動壁３２とメインタンク
内壁３７との間を密閉する。可動壁３２をシリコーンゴ
ム等の弾性体で構成すれば、Ｏリング３３を省くことも
考えられる。しかし、シリコーンゴムのみでは可動壁３
２に必要な剛性を確保するために厚みを増さなければな
らず、厚みが増す分だけインク容量が減ることになる。
したがって、図３に示すような構成が望ましい。なお、
可動壁３２の摺動を安定させるために、複数の可動壁３
２を重ねてもよい。

【００３５】各メインタンク３０の下端は隣接するメイ
ンタンク３０と連通している。隣接するメインタンク３
０を連通させるためのギャップＡは、可動壁３２の下端
からＯリング３３とメインタンク内壁３７との接触部ま
での高さＢよりも小さくする必要がある。これにより、
残留インクを最小にすることができる。また、メインタ
ンク３０とインク供給孔２０との間には、多孔質部材３
４を配設し、塵の混入を防ぐとともに不要なインク漏れ
も防止する。

【００３６】図４の（ａ）は本発明の一実施例における
インクジェットカートリッジのインクタンクの平面図で
あり、図４の（ｂ）は本発明の一実施例におけるインク
ジェットカートリッジの図４の（ａ）におけるインクタ
ンクのＣ−Ｃ断面図である。

【００３７】図４の（ａ）に示すように、複数のサブタ
ンク３１は、インクタンクにおいてメインタンク３０の
余剰スペースに設けられた複数の細管からなる。複数の
サブタンク３１の下端は、メインタンク３０と同様に、
それぞれ隣接するメインタンク３０およびサブタンク３
１に連通している。サブタンク３１は、インクおよびタ
ンクの材料で決まるぬれ角、およびインクの表面張力等
により支配される毛細管力によりインクを保持してい
る。なお、図４には、断面が円形になるような円柱形状
のサブタンク３１が示されているが、サブタンク３１の
形状は、加工およびスペースを考慮して多角柱形状であ
ってもよい。

【００３８】図４の（ｂ）に示すように、サブタンク３
１の上部には、インク充填後にテープ３５が貼り付けら
れる。テープ３５の貼付により、サブタンク３１からの
インク漏れに対する信頼性を格段に向上させることが可
能となる。

【００３９】テープ３５を貼った状態ではインクを消費
することができないので、サブタンク３１の断面に相当
するテープ３５の箇所にマークを描いておく。ユーザ
は、メインタンク３０の残量インクが少なくなったとき
に、テープ３５のマークの部分を貫通させる。図４の
（ａ）に示すように、メインタンク３０の上端部は互い
に連通溝３６でつながっている。テープ３５を貼り付け
てもメインタンク３０に大気が導入されるように、連通
溝３６の少なくとも一端部は、テープ３５の貼付範囲外
とされる（図２参照）。

【００４０】上記のように構成されたインクタンクにお
いて、図３の（ａ）に示すように、メインタンク３０内
に満たされたインクは、可動壁３２により密閉されてお
り、可動壁３２に組み込まれたＯリング３３によりメイ
ンタンク３０の外部へのインクの流出およびメインタン
ク３０の外部からの空気の混入が阻止されている。印字
ヘッドを駆動することにより、メインタンク３０内のイ
ンクは、多孔質部材３４およびインク供給孔２０を通っ
てヘッドブロック２２（図２参照）側へ導入される。イ
ンクの消費に伴って、可動壁３２は一方の面をインクに
接触させ、かつ他方の面を外気に接触させた状態で、矢
印Ｚの方向に移動し、図３の（ｂ）に示すように、メイ
ンタンク３０の最下部まで移動する。ユーザは、これよ
り以前にテープ３５上のマークを突き破ることにより、
サブタンク３１内のインクも消費されることになる。

【００４１】このような操作をユーザが行うことによ
り、インク切れに関する警鐘装置を設けなくても、イン
ク切れに対する認識が高くなり、適時にインクタンクま
たはインクジェットカートリッジが交換されることにな
る。

【００４２】上記実施例では、インクタンク２３ａ〜２
３ｄと印字ヘッドを実装したヘッドブロック２２とが離
接可能になっている例を示したが、本発明は、インクタ
ンクとヘッドブロック２２とが一体に形成されたインク
ジェットカートリッジにも適用することができる。

【００４３】また、上記実施例では、１つのヘッドブロ
ック２２に複数のヘッドチップ２６ａ〜２６ｄが実装さ
れた例が示されているが、本発明は、１つのヘッドチッ
プに対して１つのヘッドブロック２２が用意されたよう
な形態のインクジェットカートリッジにも適用すること
ができる。

【００４４】

【発明の効果】第１および第３の発明によれば、高い体
積効率および耐インクリーク性を確保しつつ偏平形状の
インク収容手段が実現される。したがって、薄型でコン
パクトでありかつ高い信頼性を有するインクジェットカ
ートリッジおよびインクタンクが提供される。その結
果、プリンタの小型化および高信頼性が実現される。

【００４５】第２および第４の発明によれば、体積効率
が向上されたインクジェットカートリッジおよびインク
タンクが提供される。その結果、印字に要する費用（ラ
ンニングコスト）を低減することが可能となる。また、
副インク収容部の開口部にシール部材を貼付することに
より耐インクリーク性が著しく向上するとともに、ユー
ザのインク切れに対する認識が適時行われるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるインクジェットカー
トリッジを搭載するインクジェットプリンタの一部欠截
斜視図

【図２】本発明の一実施例におけるインクジェットカー
トリッジの分解斜視図

【図３】（ａ）本発明の一実施例におけるインクジェッ
トカートリッジのインクタンクにおいて可動壁が上部に
位置する状態の断面図 （ｂ）本発明の一実施例におけるインクジェットカート
リッジのインクタンクにおいて可動壁が最下部に位置す
る状態の断面図

【図４】（ａ）本発明の一実施例におけるインクジェッ
トカートリッジのインクタンクの平面図 （ｂ）本発明の一実施例におけるインクジェットカート
リッジの図４の（ａ）におけるインクタンクのＣ−Ｃ断
面図

【図５】従来のインクジェットカートリッジの分解斜視
図

【図６】従来のインクタンクの断面図

【符号の説明】

２０ インク供給孔 ２１ キャリッジ ２２ ヘッドブロック ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ インクタンク ２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ ヘッドチップ ２８ パッド ２９ 吐出ノズル ３０ メインタンク ３１ サブタンク ３２ 可動壁 ３３ Ｏリング ３４ 多孔質部材 ３５ テープ ３６ 連通溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 園田 康英 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インクを吐出ノズルより吐出させるインク
   吐出手段と、前記インク吐出手段に必要な電気エネルギ
   ーをプリンタ本体より授受する電気的接続手段と、前記
   インク吐出手段に供給するインクを収容するインク収容
   手段とを含むインクジェットカートリッジであって、前
   記インク収容手段は並設された複数のインク収容部を含
   み、前記複数のインク収容部の各々はインクの消費に応
   じて前記インク収容部の容量が減少する方向に移動する
   可動壁を有し、かつ隣接するインク収容部が互いに連通
   している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】インクを吐出ノズルより吐出させるインク
   吐出手段と、前記インク吐出手段に必要な電気エネルギ
   ーをプリンタ本体より授受する電気的接続手段と、前記
   インク吐出手段に供給するインクを収容するインク収容
   手段とを含むインクジェットカートリッジであって、前
   記インク収容手段は複数の主インク収容部を含み、前記
   複数の主インク収容部を除いた前記インク収容手段の余
   剰部分に毛細管型の副インク収容部が設けられ、前記複
   数の主インク収容部および前記副インク収容部が互いに
   連通している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】前記副インク収容部の開口部にシール部材
   が貼付されたことを特徴とする請求項２記載のインクジ
   ェットカートリッジ。
4. 【請求項４】並設された複数のインク収容部を含み、前
   記複数のインク収容部の各々はインクの消費に応じて前
   記インク収容部の容量が減少する方向に移動する可動壁
   を有し、かつ隣接するインク収容部が互いに連通してい
   ることを特徴とするインクタンク。
5. 【請求項５】複数の主インク収容部を含み、前記複数の
   主インク収容部を除いた余剰部分に毛細管型の副インク
   収容部が設けられ、前記複数の主インク収容部および前
   記副インク収容部が互いに連通していることを特徴とす
   るインクタンク。
6. 【請求項６】前記副インク収容部の開口部にシール部材
   が貼付されたことを特徴とする請求項５記載のインクタ
   ンク。