(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路内を加圧し、インクを噴射するインクジェットヘッドにインクを供給するインクカートリッジにおいて、
インクジェットヘッドと、
該インクジェットヘッドに供給するインクを含有保持したブチルゴムからなるインク袋と、
該インク袋を覆う保護部材と、
前記インク袋からのインクを前記インクジェットヘッドまで導出する流路部材と、を具備しており、
前記インク袋の構成部材は、インク噴射不良の際に行う前記インク袋への外部からの加圧により前記保護部材と接触する外周の表面に、微細な凹凸を設けてなることを特徴とするインクカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット記録装置に用いるインクカートリッジに関し、より詳しくは、小型のインクジェット記録装置用の記録ヘッドとインク容器が一体的に組み合わされたインクカートリッジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
入力情報に応じてノズルからインク滴を噴射し、文字、図形を記録媒体上にドットで形成するオンデマンド型のインクジェットヘッドを搭載したインクジェット記録装置は、良好な印刷品位と、印刷速度、低ランニングコスト、低騒音で普通紙に印刷できることから、数多く提案がなされている。またこれらのインクジェット記録装置に用いるインクカートリッジについても、インクジェットヘッドとインク含有部材を一体的に交換可能としたものや、インクジェットヘッドとインク含有部材を切り放し可能とした例など、多くの形態について提案がされている。
【０００３】
インクジェット記録装置では液体のインクを噴射させるためインクの物性変化により、インクの噴射不良が発生しやすく、従来のインクジェット記録装置においてはポンプシステム等のインク噴射不良の回復手段を備えている。しかし小型のインクジェット記録装置においては、ポンプシステム等を具備することは、記録装置の大きさから実用的ではなく、実開平４−１０７０４３等に開示されている、使い捨てのインクジェットヘッドが用いられている。すなわち、インクカートリッジのインク含有保持に可撓性のプラスチックからなるインク袋を用い、印字の回復はインク袋を外部より加圧することで実現したものであった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの従来技術では、インク袋に可撓性のプラスチック、あるいは耐インクに優れるシリコーンゴム等が用いられているが、可撓性のプラスチックの場合は、本来可撓性の低いプラスチック材料に柔軟性を付与するために、原材料のプラスチックに可塑剤を添加しているため、インクを長期にわたって注入しておくと、この可塑剤がインク中に溶出し、インクジェットヘッドのノズル部で析出し、目詰まりを発生させる要因となっていた。また、シリコーンゴムではインク中への異物の溶出は小さいものの、シリコーンゴムの気体透過性と水蒸気透過性が著しく低く、長時間放置された場合、大気中の窒素、酸素がインク袋の中に進入し、インク袋内のインクの圧力を高め、しいては、インクジェットヘッドのノズルよりインクを漏洩させるという欠点の他、オンディマンド型のインクジェット記録装置で主流をしめる、水系インクの水分がインク袋の壁面を通して蒸発し、インク物性変化を引き起こすため、やはり、インクジェットヘッドがインクを安定して噴射できなくなるという課題を有していた。ブチルゴムは気体透過性と水蒸気透過性が優れており、また可塑剤を含まないため、インク中への異物の溶出も小さいことが周知であったが、ブチルゴムの持つ自己融着性の特性のため、インク袋が保護部材等に接着してしまい、インクの消費とともに、その形状をスムーズに変化させる必要のある、インクジェットカートリッジのインク含有保持部材としては、使うことが、できなかった。
【０００５】
本発明はかかる従来技術の欠点を解決し、長期の放置でもインクの物性の変化がなく、また安定したインクの導出が行えるインクカートリッジを得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のインクカートリッジは、流路内を加圧し、インクを噴射するインクジェットヘッドにインクを供給するインクカートリッジにおいて、
インクジェットヘッドと、
該インクジェットヘッドに供給するインクを含有保持したブチルゴムからなるインク袋と、
該インク袋を覆う保護部材と、
前記インク袋からのインクを前記インクジェットヘッドまで導出する流路部材と、を具備しており、
前記インク袋の構成部材は、インク噴射不良の際に行う前記インク袋への外部からの加圧により前記保護部材と接触する外周の表面に、微細な凹凸を設けてなることを特徴とする。
【０００７】
さらには、インク袋を覆う保護部材の内面に微細なリブを設けたことを特徴とする。
【０００８】
【作用】
かかる手段では、自己融着性のあるブチルゴムを用いたインク袋であるが、他の部材と接するインク袋表面に微細な凹凸を設けることにより、インクの消費に伴うインク袋の変形とインク噴射不良の際に行ったインク袋のの外部からの加圧によりインク袋がインク袋の保護部材に接触しても、粘着力が小さくなり、インク袋の自己形状復元力により、保護部材より容易に引き剥がれることができる。すなわち、インク袋の変形が自由となり、インクジェットヘッドに対するインクの圧力が安定するため、インク噴射不良、すなわちドット抜けの発生頻度を低下させることができる。また、保護部材の内面に微少なリブを設けることにより、さらに表面の粘着力を低下させることができ、前述の効果を増すことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について図面をもとに詳細に説明する。
【００１０】
図１は本発明のインクジェットカートリッジの全体を示す、斜視図であり、図２は側面図である。図１において、１はインクを噴射するインクジェットヘッド、２はインクジェットヘッドを接着したヘッドケース、３はインク袋、４はインク袋の外周を保護するインク袋ケース、５はインクジェットヘッドに電気信号を伝達するフレキシブル基板である。インクジェットヘッドはシリコン基板に流路を形成してあり、両面にガラス基板を接合してある。インクは基板の端部より導入され、その反対に形成された、ノズルよりインクを噴射する。インク導入口はヘッドケース２とインク流路を形成するように接着してある。ヘッドケース２は耐インク性に優れるプラスチック材料からなり、インク袋３からインクを導出し、インクジェットヘッドまでインクを流出可能なように、微少隙間からなるインクリザーバと呼ばれるインク流路を一体的に形成してある。図３に単独の形状を示したインク袋３は、ブチルゴム製であり、一端が半球状、その他端が円形に解放してあり２端を直線で接続した形状としている。全体の厚みは０．４〜０．５ｍｍ程度であり、インクを保持していないときは自己の復元力により、上記形状を保っている。解放端はフランジ状のパッキンを設けてあり、ヘッドケース２とインク袋ケース４でフランジ部を挟持することで、シールをとり、インク袋ケース４、インク袋３、ヘッドケース２の順に積み重ねインクの容器を形成している。インク袋３はフランジ部をヘッドケース２とインク袋ケース４で挟持するだけで自立し、通常外周部はインク袋ケース４とは接触していない。インクジェットヘッド１が安定してインクの噴射を行うためには、インクジェットヘッド１に対してインクは大気圧より小さい圧力、すなわち負圧の状態で供給する必要があり、インク袋３のこの復元力を利用して負圧を作り出している。すなわち図１に示すように、インクジェットヘッドはインク袋３の水平中心より下部の約３ｍｍ下に取り付けられているが、インク袋３の復元力によりインクは水頭高さで−２０ｍｍ以下の圧力を発生するようにインク袋３の肉厚を設定してあり、従ってインクジェットヘッド１には少なくとも−１７ｍｍ水頭以下の圧力でインクを供給する。この負圧により、インクジェットヘッド１のノズルに形成する、インクのメニスカス形状が安定し、従ってインクの噴射が安定して行える。
【００１１】
図５に示すように、インク袋３はパッキン部を除いた全面を３０μｍ程度のシボ加工を施してある。このシボはインク袋３の成型金型に放電加工で設けたものであり、コーナが丸みをおびた凹凸となっている。
【００１２】
インク袋３は成型後、薬品で煮沸し、ゴム原材料に含まれる添加剤を除去してある。インク袋ケース４は汎用プラスチック材料からなり、前述の如くインク袋３、ヘッドケース２とともに、インクの容器を形成している。またインク袋３の外周部を覆いインク袋３の保護をしている。インク袋３とインク袋ケースの隙間は０．５〜３ｍｍである。また、下部には穴４−１が設けられており、この穴４−１から紙クリップ等でインク袋３を加圧することにより、インクジェットヘッド１からインクを流出させることができ、インク噴射不良の原因となる、物性の変化したインクをインクジェットヘッド１から追い出すことが可能となっている。図４に示すように、インク袋ケース４はこのインク噴射不良の回復処置時のインク袋３のガイド部材ともなっている。
【００１３】
インク袋ケース４の内面には高さ０．５ｍｍ×幅１ｍｍ程度のリブ４−２が設けられている。
【００１４】
フレキシブル基板５はインクジェットヘッド１から配線されており、インクカートリッジの外部と電気的に接続可能なようにコンタクト部を具備し、インク袋ケース４に保持されている。
【００１５】
本実施例の以上の構成に関する各作用を説明する。
【００１６】
ブチルゴムとしたことにより、従来用いられてきた可撓性プラスチックであるＥＰＤＭ、またはシリコーンゴムに対して、気体の透過性が１０倍以上低くいため、ブチルゴムで形成されたインク袋３を用いたインクカートリッジは長期間にわたって、インク袋３の内部に大気を構成するの窒素また酸素ガスの侵入が防止できる。インク袋３は自己の形状復元力で本来負の圧力を発生するが、インクが未充填の形状以上に内部容積が増加した場合が負圧を保つことができず、正圧となる。すなわち、従来の材料ではインク袋の内部に気体が侵入し、内部に保持しているインクに気体の容積が加わった場合、インク未充填時の容積より増加し正圧となるが、ブチルゴムで形成されたインク袋３の場合は、気体の侵入が抑えられ、従って、長期にわたる使用でもインクジェットヘッド１のノズルからのインクの漏れの発生がなくなる。
【００１７】
さらにブチルゴムは水蒸気の透過性も低いため、インク中の水の蒸発を小さく抑えることができる。たとえば、インクカートリッジを高温７０℃に３６０時間放置した場合、従来の可撓性プラスチックのインク袋ではインク中の水は２０％以上蒸発するが、本実施例のブチルゴムのインク袋３の場合は５％以下であり、その差は非常に大きくブチルゴムの効果は絶大である。インクの溶媒である水の蒸発が２０％の場合、インクの粘度変化は非常に大きく、インク噴射が不可能となが５％程度では問題なく噴射は可能である。
【００１８】
次にインクジェットヘッド１がインクの噴射不良となっ場合、インク袋ケース４の穴４４−１より、軸を通してインク袋３を加圧する。インク袋３はインク袋ケース４の穴４−１の反対のインク袋ケース４の内面で形状を規制され、インク袋３の内圧を上昇させる。この圧力によりインクジェットヘッド１のノズルよりインクを流出し、インク噴射能力の回復を行う。このとき、インク袋３はインク袋ケース４と接触するが、表面が適度の凹凸をシボ加工により設けてあるため、粘着力は低くなり、軸によるインク袋３の加圧終了後スムーズにインク袋ケース４の内面より剥離する。従ってインク袋３は自由状態となり、インク袋３の肉厚と形状で決定される、水頭値のインク圧力を安定してインクジェットヘッドに供給できる。シボ加工を施していない場合の、ブチルゴム製のインク袋では、加圧終了後、インク袋がインク袋ケースの内面に粘着してしまうため、インク圧力が安定せず、ドット抜けの発生がみられたが、インク袋表面の凹凸により張り付きが大幅に改善された。  またインク袋ケース４の内面にはリブがあるため、インク袋３とインク袋ケース４の密着面積はより少なくなり、インク噴射不良回復処置後のインク袋３の形状性が改善されている。
【００１９】
本実施例のさらなる効果としては、インクカートリッジ組立時にインク袋３のインク袋ケース４への組み込み時の摩擦負荷も低減されたため、スムーズな組立が可能になった。また大量にインク袋３を保管する際にインク袋同士の粘着がなくなり、取り扱いが良好となった。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、自己融着性のあるブチルゴムを用いたインク袋であっても、他の部材と接するインク袋表面に微細な凹凸を設けることにより、インクの消費に伴うインク袋の変形と、インク噴射不良の際に行ったインク袋の外部からの加圧によりインク袋がインク袋の保護部材に接触しても、粘着力が小さくなり、インク袋の自己形状復元力により、保護部材より容易に引き剥がれることができる。すなわち、インク袋の変形が自由となり、インクジェットヘッドに対するインクの圧力が安定するため、インク噴射不良、すなわちドット抜けの発生頻度を低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインクカートリッジの斜視図。
【図２】本発明のインクカートリッジの側断面図。
【図３】本発明のインク袋の斜視図。
【図４】本発明のインクカートリッジのインク噴射不良の回復処置をしめした側面図。
【図５】本発明のインクカートリッジの  インク袋の表面の拡大図。
【符号の説明】
１・・・・インクジェットヘッド
２・・・・ヘッドケース
３・・・・インク袋
４・・・・インク袋ケース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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