JPH03288652A - インクカートリッジ及びインク供給装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、インクジェット記録ヘッド用のインクカート
リッジ及びインク供給装置に関する。

［従来の技術］ ワードプロセッサ、パーソナルコンピュータ等の電子機
器の出力装置としてプリンタが多く用いられており、こ
の種のプリンタには、インクジェット式の記録ヘッドを
設けたものがある。

第１１図は従来のインクジェット記録ヘッド部分の断面
図である。

同図において、１０はインクカートリッジ、ＩＩはイン
ク供給装置、１２はインクジェット記録ヘッドをそれぞ
れ示している。

インク供給装置１１は、キャリッジ１３の内部に設けら
れたインク室１４と、このインク室１４に連通した受給
口１５と、インク室１４とインクジェット記録ヘッド１
２とを連通させるゲート１６とを備えている。

インクジェット記録ヘッド１２は、インク導入路１７と
、圧力室１８と、この圧力室１８に圧力を与える圧電素
子１９と、ノズル２０とを有している。このヘッド１２
はキャリッジ１３と一体的に構成されている。

第１２図は第１１図に用いられる従来のインクカドリッ
ジ１０の断面図を示す。

同図において、インクカートリッジ１ｏの上面及び下面
には、密閉用のシーリングシート２１及び２２がそれぞ
れ設けられている。インクカートリッジ１０の内部には
、インク２３が貯蔵されている。なお、説明のため図は
上下方向に拡大されて示されている。

インクカートリッジ１０を使用するときは、突起部２２
を有するカッタ２３をインクカートリッジ１ｏの上面か
ら押圧しシーリングシート２１を破りながらインク供給
装置の受給口１４に挿入して押し当てる。

受給口１４にはブレークピン２４が設けられているので
、シーリングシート２２も開口せしめられる。これによ
りインクカートリッジ１０内のインク２３は、インク供
給装置１１のインク室１４に流入し貯蔵される。

インク室１４に貯蔵されたインクは、ゲー）１６を介し
てインクジェット記録ヘッド１２に供給される（第１１
図）。なお、インク供給後はインクカートリッジ１０は
取り外され、受給口１５は空気導入口として開口したま
ま用いられる。

第１１図において、インクジェット記録ヘッド１２は、
レール２５に沿って（紙面と垂直な方向に）移動しなが
ら用紙等に印字する。なお、ボタン２７を押すとゲート
ゴム２６によりゲート１６が閉鎖される。

これはインクジエツト記録ヘッド１２内部の空気を抜く
際に、インク室１４内のインクがインクジェット記録ヘ
ッド１２側へ吸引されるのを防止するためのものである
。

［発明が解決しようとする課題］ 前述した従来のインクカートリッジによると、インク供
給装置にこのインクカートリッジを手で挿入しシーリン
グシート２１及び２２をブレークピン２４やカッタ２３
で突き破った時、インクカートリッジ１０の上下の開口
からインクが飛散して手や周辺を汚染する恐れがある。

また、−旦シーリングシート２１及び２２が開口される
とインクカートリッジ１０内のインク２３が全て流出し
てしまい、インクの注入を途中で停止することができな
い。そのため、過剰補給によりインクが溢れて周辺を汚
染することがある。

さらにまた、キャリッジ１２の移動開始および停止の際
に、インク室１３内のインクが揺動して波打ち、空気導
入口としての開口１５からインクが飛散して周囲を汚染
したり、圧力室１８へのインク供給量が急激に変化する
ことにより、印字品位が劣化することがある。

従って本発明の目的は、このようなインクによる周辺の
汚染がなく、簡単かつ迅速にインクの補給、インクカー
トリッジの交換が行えるインクカートリッジ及びインク
供給装置を提供することである。

［課題を解決するための手段］ 上述の目的は本願の第１の発明によれば、インクを貯蔵
するためのインク室と、一端がインク室に連通しており
、他の一端が開口可能なインク供給通路とを備えたイン
クカートリッジであって、多孔質部材がインク供給通路
及びインク室内に設けられていることで達成される。

また上述の目的は本願の第２の発明によれば、インクを
貯蔵するためのインク室と、一端がインク室に連通して
おり、他の一端が開口可能なインク供給通路とを備えた
インクカートリッジであって、インク供給通路の一端が
使用時に開口可能な密閉部材で密閉されていることで達
成される。

さらに上述の目的は本願の第３の発明によれば、インク
を貯蔵するためのインク室と、一端がインり室に連通し
ており、他の一端が開口可能なインク供給通路とを備え
ており、インク供給通路の開口可能なインク供給通路か
らインク室内まで多孔質部材が設けられており、インク
室内にインク供給通路の開口可能なインク供給通路に連
通ずる空気導入路を設けたことで達成される。

さらにまた上述の目的は本願の第４の発明によれば、イ
ンクジェット記録ヘッドのノズルに連通ずるインク受給
通路を備えているインク供給装置であって、インク受給
通路の一端はインクカートリッジのインク供給通路と連
通すべく開口しており、インク供給通路には繊維東部材
が充填されていることで達成される。

［作用コ インクカートリッジに内蔵されている多孔質部材にイン
クが含浸されている。このインクカートリッジをインク
供給装置に装着すると、インクカートリッジのインク供
給通路の一端に設けられた密閉部材が開口される。密閉
部材が開口されるとインク供給通路の開口まで設けられ
た多孔質部材と、インク供給装置の繊維束部材とが連結
する。

これによりインクカートリッジ内のインクがインクジェ
ット記録ヘッドに供給される。

インクカートリッジを途中で取り外すと、インクは多孔
質部材に含浸された状態にあるのでインクの流出が阻止
される。

［実施例］ 以下本発明によるインクカートリッジ及びインク供給装
置を実施例により詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例として、使用する前のインク
カートリッジ３０の断面図である。

同図に示すようにインクカートリッジ３０は、断面がコ
の字状の樹脂製のハウジング３１を備えており、このハ
ウジング３１の内部にインクを貯蔵するためのインク室
３２と、インク室３２のインクを外部に導くためのイン
ク供給通路３３とが形成されている。

インク供給通路３３は、その一端がインク室３２の上部
でこのインク室３２と連通しており、その他端は下向き
に開口されている。インク室３２及びインク供給通路３
３の内部には、インクを含浸せしめた多孔質部材３４が
充填されている。多孔質部材３４の開口部付近の端面は
インク供給通路３３の開口面より内側に形成されている
。

多孔質部材３４は、毛細管経路が複雑に入り組んでいる
部材であり、例えばポリエステル又は他の材質のスポン
ジもしくはフェルトのように液体を含浸しやすい部材で
形成されている。

インク室３２とインク供給通路３３の内壁には複数の突
起、即ちリブ３５が設けられている。これら複数のリブ
３５によってハウジング３１と多孔質部材３４との間に
外部からインク室３２への空気導入路が形成されている
。この空気導入路はインク供給通路３３の開口部に連通
している。

第２図はこれらリブ３５の構造を説明するためのハウジ
ング３１の断面図である。同図に示すように長尺状のリ
ブ３５がハウジング３１の内壁に複数設けられており、
これらによって空気導入路が形成される。リブ３５の形
状は図では長尺状であるが、これに限らず空気導入路が
形成されれば他の形状であってもよい。リブ３５は、ハ
ウジング３５を射出成型で形成するときに同時に形成し
てもよく、射出成型した後に取り付けてもよい。

但し、リブ３５は、多孔質部材３４自体に空気導入路が
設けられる場合は無くてもよい。

第１図に示すように、インク供給通路３３の開口部は、
使用前は密閉部材の一例としてのシーリングシート３６
で密閉されるが、シーリングシート３６と多孔質部材３
４とは離隔されている。このシーリングシート３６は、
例えばアルミ箔で形成されている。このインクカートリ
ッジ３０は使用時には容易に破断せしめられる。

シーリングシート３６としてアルミ箔が用いられている
が、これに限らず装着の際に容易に開口することが可能
であれば他の金属、樹脂を用いてもよい。

ハウジング３１は、樹脂を射出成型して、ハウジング３
１を部分形成し、その中に多孔質部材３４を挿入して接
合してもよい。

また、ハウジング３１は樹脂で形成されているが、０ これに限らず金属であってもよい。金属で形成する場合
、プレスにより部分加工したものを接合して形成しても
よい。

さらにまた、空気導入路を多孔質部材３４自体の内部に
設けたとき、ハウジング３１は、多孔質部材３４をイン
クカートリッジ３０の形状に形成し、その表面を樹脂コ
ーティングすることにより形成してもよい。

多孔質部材３４に含浸させるインクは、染料と有機溶剤
と約３０％の水とを混合したもので、活性度が通常用い
られるインクより大きい。このため多孔質部材３４を故
意に押圧しない限り、インクは表面張力により多孔質部
材３４内に留まり、自然にスポンジ表面から滴下するこ
とはない。

インクカートリッジ３０内にインクを注入するには、例
えば真空ポンプ等の装置によりカートリッジ３０内の圧
力を減圧して注入すればよい。

第３図は、インクジェット記録ヘッドと一体的に構成さ
れたインク供給装置の断面図である。

同図に示すようにインク供給装置３７は、例えば１ ２つの平行なレール３８上にインクカートリッジを載置
するためのキャリッジ３９と、キャリッジ３９の前部（
図の左側）に設けられたインク受給通路４０とを備えて
いる。インク受給通路４０の内部には繊維束部材４１が
充填されている。このインク受給通路４０の前部にはイ
ンクジェット記録ヘッド４３の基部が取り付けられてい
る。

インク受給通路４０は、インク受給通路４０の底部でイ
ンク導入路４２に連通しており、このインク導入路４２
はインクジェット記録ヘッド４３の圧力室４４に連通し
ている。圧力室４４はノズル４５に連通しており、圧力
室４４の内壁の一部は圧電素子４６で形成されている。

キャリッジ３９は、プリンタの作動に応じて図示しない
駆動装置により紙面に垂直なレール３８上を移動する。

キャリッジ３９の後部（図の右側）はインク供給装置の
バランスを取るため肉厚に形成されているが、これにか
ぎらず錘を取り付るようにしてもよい。

同図はインク導入路４２の先端部４７をインク受給２ 通路４０の底部から２〜３ｍｍ突出させた場合であって
、この場合繊維東部材４１がインク導入路４２の先端部
４７に当たって変形し、絞り効果を増すので毛細管現象
が起こりやすくなっている。なお、同図は説明のためイ
ンク導入路４２の先端部４７付近の繊維東部材４１が円
状に省略されているが、実際はインク導入路４２の先端
部４６と繊維束部材４１とは接触している。

第４図（Ａ）は第３図のインク供給装置のインク受給通
路４０に収納される繊維束部材４１の平面図を示し、第
４図（Ｂ）はその側面図を示す。

なお、本明細書において繊維東部材とは、複数の繊維部
材が束ねられた部材である。繊維部材とは、プラスチッ
クファイバ、グラスファイバ、金属線等の線状の部材で
ある。これら複数の線状の部材が束ねられることにより
線状の部材間に毛細管経路が形成される。

同図（Ａ）に示すように、繊維束部材４１は、例えば複
数のポリエチレンのプラスチックファイバ４８（直径２
０〜３０μｍ）を芯として束ねたものの外側３ に複数のポリプロピレンのプラスチックファイバ４９（
直径２０〜３０μｍ）が被せられている。繊維東部材４
１は、全体として例えば円柱状に形成されている。繊維
束部材４１の直径はインク受給通路の内径に等しく、そ
の高さはインク受給通路に挿入した際にインク受給通路
の開口面より低くなるように形成されている。

同図（Ｂ）に示すように、これらのプラスチックファイ
バ４８９及び４９の円柱状の集合体の上部４１ａの表側
は加熱することにより融着されている。この集合体の内
側は融着されず毛細管経路が形成されている。繊維東部
材４１の形成には融着に限らず、樹脂コーティングを施
しても、樹脂、金属を巻着してもよい。

この繊維東部材４Ｉをインク供給装置３７のインク受給
通路４０に挿入すると、インク受給通路４θの内部のテ
ーパ部分により絞り込まれる（第５図）。

このため複数の繊維東部材４１の上部は円筒状であり、
密度がほぼ均一であるのに対し、下部の密度は上部より
高くなっているので毛細管現象が効４ 果的に起こる。

なお、インク受給通路４０の内部に用いられる繊維束部
材４１の代わりにスポンジ等の多孔質部材を用いてもよ
いが、インク経路が複雑に入り組んでいるのでインクの
供給の効率が悪い。そのためインク受給通路４０の内部
には繊維東部材４１を用いた方が好ましい。

従ってインクカートリッジ３０の内部に多孔質部材、イ
ンク受給通路４０には繊維東部材を組み合わせるのが好
ましい。

第５図は、第１図における使用する前のインクカートリ
ッジ３０を第３図に示したインク供給装置３７に装着し
た状態を表す図である。なお、同図においては、使用す
る前のインクカートリッジ３０が一点鎖線で示されてい
る。

インクカートリッジ３０はそのシーリングシート３６が
破られ開口された状態でインク供給装置３７に装着され
ている。シーリングシート３６が開口されると、インク
供給通路３３内の多孔質部材３４とインク受給通路４０
内の繊維束部材４１とが接触する。こ５ れにより毛細管現象によってインク室３２の多孔質部材
３４に含まれているインクがインク供給通路３３内の多
孔質部材３４、インク供給通路４０内の繊維東部材４１
．及びインク導入路４２を介してインクジェット記録ヘ
ッド４３の圧力室４３に供給され、ノズル４５から噴射
され用紙等に印字される。

インクカートリッジ３０がインク供給装置３７に装着さ
れるときインク受給通路４０の受給面はインク受給通路
４０の内側の奥にあり、しかも装着の際の衝撃は多孔質
部材３４に吸収される。多孔質部材３４に含浸されたイ
ンクは毛細管現象により速やかに繊維束部材４１に吸収
されるのでインク供給通路３３からインクが溢れること
がない。そのためインク供給通路３３の周辺を汚染する
ことがない。

インクジェット記録ヘッド４３は、印字動作中シル３８
上を紙面に垂直な方向に移動する。これによりインク室
３２も振動するが、多孔質部材３４が緩衝材の役割を果
たし、インク室３２のインクの揺らぎを抑圧する。その
ためインクジェット記録ヘッド４３に供給されるインク
の量が安定化され、イン６ りがインク供給通路３３を通って外部に流出することが
ない。これにより印字の品位も安定化される。

インク供給通路３３の多孔質部材３４の下部の端面はイ
ンク供給通路３３の開口部の開口面よりも内側に形成さ
れている。インク供給通路３３の開口面はインク供給装
置３７のインク受給通路４０の開口よりわずかに大きく
なっており、その間に間隙が形成されている。この間隙
及び空気導入路を介してインクカートリッジ３０のイン
ク室３２内に空気が流入するようになっている。

第６図は本発明のインクカートリッジの他の構成例の断
面図を示す。

同図に示すようにインクカートリッジは、断面がＬ字状
の樹脂製のハウジング５０を備えており、このハウジン
グ５０の内部にインクを貯蔵するためのインク室５０と
このインク室５０のインクを外部に供給するためのイン
ク供給通路５１とが形成されている。インク供給通路５
１はその一端がインク室５１に同じ高さで連通しており
、他端はインク室５１の底面より下の位置で下向きに開
口されている。イ７ ンク室５１及びインク供給通路５１の内部には、多孔質
部材５３が充填されている。多孔質部材５３の開口部付
近の端面ばインク供給通路５２の開口面より内側に形成
されている。インク室５１とインク供給通路５２の内壁
には複数のリブ５４が設けられている。

これら複数のリブ５４によってハウジング５０と多孔質
部材５３との間に空気導入路が形成されている。

この空気導入路はインク供給通路５２の開口部に連通し
ている。

インク供給通路５２は、前述のように使用時に容易に開
口することが可能なシーリングシート５５で密閉されて
いる。

第７図及び第８図は、第６図に示したインクカートリッ
ジに用いられる多孔質部材５３の他の構成例をそれぞれ
示す。但し、これらの多孔質部材はインクカートリッジ
にリブが設けられていない場合に用いられるが、インク
カートリッジにリブが設けられていてもよい。

第７図の例では、断面がＬ字状の多孔質部材５３ａの各
面に空気導入路として複数の溝５６が形成さ８ れている。これらの溝５５は、多孔質部材５３ａの後部
（図の右側）から前部の下面にかけて長さ方向に形成さ
れており、多孔質部材５３ａをハウジングに内蔵した場
合に開口部に連通ずるように形成されている。溝５６は
図では各面に１つずつ形成されているが、これに限らず
各面に２つ以上あってもよく、また複数の溝５６がそれ
ぞれ互いに交差してもよい。

第８図の例では、断面がＬ字状の多孔質部材５３ｂに、
空気導入路として２つの穴５７ａ及び５７ｂが形成され
ている。一方の５７ａは、多孔質部材５３ｂの後部側面
（図の右側）から前部の下面までＬ字状に貫通している
。他方の穴５７ｂは、多孔質部材５３ｂの中を図のよう
に右側面から左側面まで貫通している。これら２つの穴
５７ａ及び５７ｂは多孔質部材５３ｂの内部でそれぞれ
互いに連通している。

多孔質部材５３ｂの前部の下面の穴５７ａは、インク供
給装置のインク受給通路に設けられた繊維東部材４１に
接触したときに外部に通じるように形成されている。穴
５７ａ及び５７ｂの数は図では２つで９ あるが、これに限らず空気導入路の機能を果たすのなら
１つでも３つ以上であってもよい。

このような断面がＬ字状のインクカートリッジは、イン
ク供給通路５２の開口部かインク室５１の底面より下方
に位置しているため、多孔質部材５３内のインクをイン
ク供給装置に供給する際に毛細管現象だけでなく重力も
利用することになるのでインクの供給されやすい。

なお、第１図の実施例の如く断面がコの字状のインクカ
ートリッジ３１内の多孔質部材３４に空気導入路を形成
してもよい。

第９図及び第１０図は、第３図に示したインク受給通路
４０付近の他の構成例の断面図を示す。

第９図の例では、インク受給通路４０の内部は上部が円
筒状であり、下部５８は繊維束部材を絞り込むためテー
パ状に形成されている。インク受給通路４０の底面は球
面に形成されており、インク導入路４２に連通している
。インク導入路４２の先端部は突出していない。

第１０図の例では、インク受給通路４０の下部５９が０ 内側に湾曲している。このため第８図の場合と比較して
繊維東部材がより強く絞り込まれる。同図においてもイ
ンク導入路４２の先端部は突出していないが、これに限
らずインク導入路４２の先端部は突出していてもよい。

なお、空気導入路はインク供給通路に連通しており、イ
ンク供給通路の開口部は空気導入口を兼ねているので別
個に空気導入口を設ける必要がない。そのため製造工数
を減少することができる。

また、インク供給装置のインク受給通路は内部に繊維東
部材を設けており、毛細管現象によりインクジェット記
録ヘッドにインクを供給する。そのため、インクカート
リッジを取り外す場合にインク供給通路からインクがこ
ぼれたり、飛散したすせず、必要以上に供給して溢れる
ことがない。

さらにまた、従来のようにインク室の上部に空気導入口
がなく、インク室がほとんど密閉されているので使用中
のインクの蒸発を防止することができる。

また、インクカートリッジのシーリングシート１ が開口された場合に倒れてもインク室内のインクは多孔
質部材に留まるので外部に流出されにくい。

［発明の効果］ 以上詳細に説明したように、本願の第１の発明によれば
、インクを貯蔵するためのインク室と、インク室に連通
しており、一端が開口可能なインク供給通路とを備えた
インクカートリッジであって、多孔質部材がインク供給
通路及びインク、室に設けられていることで、多孔質部
材が緩衝材の役割を果たし、インク室のインクの揺らぎ
を抑圧する。そのためインクジェット記録ヘッドに供給
されるインクの量が安定化され、印字の品位も安定化さ
れる。

本願の第２の発明によれば、インクを貯蔵するためのイ
ンク室と、一端がインク室に連通しており、他の一端が
開口可能なインク供給通路とを備えたインクカートリッ
ジであって、インク供給通路の一端が使用時に開口可能
な密閉部材で密閉されていることで密閉部材を直接手で
開口することがないのでインクで手を汚染することがな
い。

２ 本願の第３の発明によれば、インクを貯蔵するためのイ
ンク室と、インク室に連通しており、端が開口可能なイ
ンク供給通路とを備えており、インク供給通路の開口可
能なインク供給通路からインク室まで多孔質部材が設け
られており、インク室内にインク供給通路の開口可能な
インク供給通路に連通ずる空気導入路を設けたことで、
インクカートリッジに別個に空気導入口を設ける必要が
なく、製造工数を減少することができる本願の第４の発
明によれば、インクジェット記録ヘッドのノズルに連通
ずるインク受給通路を備えているインク供給装置であっ
て、インク受給通路の一端は、インクカートリッジのイ
ンク供給通路と連通すべく開口しており、インク供給通
路には、繊維東部材が充填されていることで、インクカ
ートリッジを取り外す場合にインク供給通路からインク
がこぼれたり、飛散したすせず、必要以上に供給して溢
れることがない。

さらにスポンジと繊維とが密着するので空気が混入しな
い。

３ 従ってこれらことから、インクにより手、周辺を汚染す
ることなく、簡単かつ迅速にインクの補給作業が行うこ
とができるだけでなく、印字中のインクによる汚染を回
避することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における、インクカドリッジ
の断面図、第２図は第１図に示したハウジングの断面図
、第３図は、インキ供給装置の断面図、第４図（Ａ）は
繊維部材の平面図、第４図（Ｂ）は繊維部材の側面図、
第５図は第１図に示したインクカートリッジをインク供
給装置に装着したときの状態を説明するための説明図、
第６図はインクカートリッジの他の構成例の断面図、第
７図及び第８図は第６図に示したインクカートリッジに
用いられる多孔質部材の他の構成例、第９図及び第１０
図はインク受給通路付近の他の構成例の断面図、第１１
図は供給装置及びインクカートリッジの従来例の断面図
、第１２図はインクカートリッジの従来例の断面図であ
る。 ３０・・・・・・インクカートリッジ、３１・・・・・
・ハウジング、４ ３２・・・・・・インク室、３３・・・・・・インク供
給通路、３４・・・・・・多孔質部材、３５・・・・・
・リブ、３６・・・・・・シーリングシト、３７・・・
・・・インク供給装置、３８・・・・・・レール、３９
・・・・・・キャリッジ、４０・・・・・・インク受給
通路、４１・・・・・・繊維束部材、４２・・・・・・
インク導入路、４３・・・・・・インクジェット記録ヘ
ッド、４４・・・・・・圧力室、４５・・・・・・ノズ
ル、４６・・・・・・圧電素子。 黒肺艮入　（５０４）シャープ株式会社第２図 ５ −４２０− ノ ぐ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）インクを貯蔵するためのインク室と、一端が該イ
   ンク室に連通しており、他の一端が開口可能なインク供
   給通路とを備えたインクカートリッジであって、多孔質
   部材が該インク供給通路及び前記インク室内に設けられ
   ていることを特徴とするインクカートリッジ。
2. （２）インクを貯蔵するためのインク室と、一端が該イ
   ンク室に連通しており、他の一端が開口可能なインク供
   給通路とを備えたインクカートリッジであって、該イン
   ク供給通路の前記一端が使用時に開口可能な密閉部材で
   密閉されていることを特徴とするインクカートリッジ。
3. （３）インクを貯蔵するためのインク室と、一端が該イ
   ンク室に連通しており、他の一端が開口可能なインク供
   給通路とを備えており、該インク供給通路の前記開口可
   能なインク供給通路から前記インク室内まで多孔質部材
   が設けられており、前記インク室内に前記インク供給通
   路の前記開口可能なインク供給通路に連通する空気導入
   路を設けたことを特徴とするインクカートリッジ。
4. （４）インクジェット記録ヘッドのノズルに連通するイ
   ンク受給通路を備えているインク供給装置であって、前
   記インク受給通路の一端はインクカートリッジのインク
   供給通路と連通すべく開口しており、該インク供給通路
   には繊維束部材が充填されていることを特徴とするイン
   ク供給装置。