(57)【要約】【課題】  針刺し等の加圧式インク注入時又は、再注入時にノズルからのインク漏れや混色を防止し、また、初期のインク注入時においては、フィルタでインクを止めて、液室内のインク（泡）状態を安定させるインク注入方法を提供する。【解決手段】  インク注入時フェイス側より気体によりノズル又はノズルを介してフィルタを加圧しながらインク注入を行う。【選択図】        図１
2006224433.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクと前記インクを保持するためのインク吸収体を内包したインク容器と、前記インク容器から供給されるインクを吐出させるためのエネルギー発生手段と、インクを吐出させるインク吐出口を備えたインクジェット記録チップと、前記インク容器から前記インクジェット記録チップへのインク供給経路中にフィルタを備えたインクジェット記録カートリッジへのインク注入方法であり、インク注入時、インクを吐出させるためのインク吐出口部を気体によりインクジェット記録カートリッジ内部方向に加圧してインクを注入することを特徴としたインク注入方法。
【請求項２】
前記加圧圧力は前記フィルタのメニスカス力より弱いことを特徴とした請求項１に記載のインク注入方法。
【請求項３】
前記インク注入時の加圧圧力は前記インク吐出口で発生するインクのメニスカス力より弱い圧力であることを特徴とした請求項１に記載のインク注入方法。
【請求項４】
前記インク注入は少なくとも１度インクを注入されたインクジェット記録カートリッジへの再インク注入であることを特徴とした請求項１から３のいずれかに記載のインク注入方法。
【請求項５】
前記インクジェット記録カートリッジは複数色のインクを吐出させることを特徴とした請求項１から４のいずれかに記載のインク注入方法。
【請求項６】
前記インクジェット記録カートリッジは複数種の吐出量のインクを吐出するための、吐出口面積が異なる吐出口を持ち、前記加圧圧力は吐出口面積の大きな方のメニスカスより弱いことを特徴とした請求項１、３、４、５のいずれかに記載のインク注入方法。
【請求項７】
前記インクジェット記録カートリッジの吐出口を加圧するために用いる気体は不活性ガスであることを特徴とした請求項１から６のいずれかに記載のインク注入方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被記録媒体に記録ヘッドよりインクを吐出させ記録を行う、インクジェット記録装置に用いられるインクジェット記録カートリッジへのインク注入方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置は、いわゆるノンインパクト記録方式の記録装置であり、記録時に騒音がほとんど生じず、高速な記録と様々な被記録媒体に対する記録とが可能であるという特徴を有している。このようなことから、インクジェット記録装置は、プリンタ、複写機、ファクシミリ、ワードプロセッサ等の記録機構を担う装置として広く採用されている。
【０００３】
このようなインクジェット記録装置に搭載される記録ヘッドにおける代表的なインク吐出方式としては、ピエゾ素子等の電気機械変換体を用いたもの、レーザー等の電磁波を照射してインクを発熱させ、この発熱による作用でインク滴を吐出させるもの、あるいは発熱抵抗体を有する電気熱変換素子によってインクを加熱し、膜沸騰の作用によりインク滴を吐出させるものなどが知られている。
【０００４】
これらのうち、電気熱変換素子を用いたインクジェット記録ヘッドは、電気熱変換素子を記録液室内に設け、これに記録信号である電気パルスを供給して発熱させることによりインクに熱エネルギーを与え、そのときの記録液の相変化により生じる記録液の発泡時（沸騰時）の気泡圧力を利用して、微小な吐出口からインク液を吐出させて被記録媒体に対し記録を行うものである。電気熱変換素子を用いたインクジェット記録ヘッドは、一般に、インク滴を吐出するための吐出口が開口しているノズルと、このノズルにインクを供給するインク流路および共通液室とを有している。
【０００５】
また、インクジェット記録ヘッドはインクタンクとインクジェット記録ヘッド部が着脱可能であるタンク交換形態のものや、インクジェット記録ヘッド部とインクを内包するインク容器部が一体となったインクジェット記録カートリッジの形態のものなどがある。インクジェット記録ヘッド部とインク容器部が一体となったインクジェット記録カートリッジ形態のものは、ヘッドが古くなった場合ヘッドごと交換可能であるため、ヘッド自体の耐久性や、信頼性をある程度低く設定ができ、かつ、ユーザーに常に新しいヘッドを提供出るため様々な製品が提供されている。
【０００６】
次に一般的なインクジェット記録カートリッジを図７にインクジェット記録装置を図６にしめして説明する。
【０００７】
一般的なインクジェット記録装置を図６を用いて説明する。
【０００８】
図６はインクジェット記録装置を示す概略図であり、インクジェット記録カートリッジ６０１と６０２がキャリッジ６０３に位置決めして交換可能に搭載されている。本従来例において、インクジェット記録カートリッジ６０１、６０２はそれぞれブラックインクを吐出させるブラックカートリッジと、イエロー、マゼンタ、シアンのカラーインクを吐出させるカラーカートリッジである。前記キャリッジ６０３にはインクジェット記録カートリッジ６０１、６０２の外部信号入力端子を会して各吐出部に電気信号を伝達するための電気接続部が設けられている。
【０００９】
キャリッジ６０３は、主走査方向に延在して装置本体に設置されたガイドシャフト６０４に沿って往復移動方向に案内支持されている。そして、キャリッジ６０３は主走査モーター６０５によりモータープーリー６０６、従動プーリー６０７及びタイミングベルト６０８等の駆動機構を介して駆動されるとともにその位置及び移動が制御される。また、ホームポジションセンサ６０９がキャリッジ６０３に設けられている。これにより遮蔽板６１０の位置をキャリッジ６０３上のホームポジションセンサ６０９が通過した際に位置を知ることが可能となる。
【００１０】
印刷用紙やプラスチック薄板等の被記録媒体６１１は給紙モーター６１２からギヤを介してピックアップローラー６１３を回転させることにより、オートシートフィーダー６１４から１枚ずつ分離給紙される。更に搬送ローラー６１４の回転により、インクジェット記録カートリッジ６０１及び６０２の吐出口面と対向する位置（プリント部）を通って搬送（副走査）される。搬送ローラー６１４はＬＦローラー６１５の回転によりギヤを介して行われる。
【００１１】
その際、被記録媒体６１１が給紙されたかどうかの判定と給紙時の頭出し位置の確認は、ペーパーエンドセンサ６１６を被記録媒体６１１が通過した時点で行われる。更に被記録媒体６１１の後端が実際どこにあり、実際の後端から現在の記録位置を最終的に割り出すためにもペーパーエンドセンサ６１６は使用されている。
【００１２】
なお、被記録媒体６１１は、プリント部において平坦なプリント面を形成するように、その裏面をプラテン（不図示）により支持されている。この場合、キャリッジ６１３に搭載されたインクジェット記録カートリッジ６０１、６０２は、それらの吐出口面がキャリッジ６０３から下方に突出して前記２組の搬送ローラー間で被記録媒体６１１と平行になるように保持されている。
【００１３】
インクジェット記録カートリッジ６０１、６０２は各吐出部における吐出口の並び方向が上述したキャリッジ６０３の走査方向に対して交差する方向になるようにキャリッジ６０３に搭載され、これらの吐出口れつからインクを吐出させ記録を行う。
【００１４】
次に図７を用いて一般的なインクジェット記録カートリッジについて説明する。
【００１５】
本従来例には、イエロー、マゼンタ、シアンのインクを吐出させ印刷を行うためのカラーカートリッジを例にあげて説明する。
【００１６】
図７において、６０１はインクジェット記録カートリッジであり、７０２はインクジェット記録チップ部であり、このインクジェット記録チップは電気エネルギーを熱エネルギーに変換しインクを吐出させるためのエネルギー発生素子としてのヒーター、そのヒーターにインクジェット記録装置から供給される電気エネルギーを伝えるための配線を備えた基板と、インクをインクをヒーターに供給するための流路とインクを吐出させるためのインク吐出口をそなえたノズルプレートから構成されている。
【００１７】
本従来例においてはイエロー、マゼンタ、シアンの３色のインクを吐出させるための吐出口列７０３、７０４、７０５を１つのインクジェット記録チップ７０２に持っている。
【００１８】
７０６はインクジェット記録装置からインクジェット記録チップ７０２に電気信号を伝えるための電気配線テープであり、外部信号入力端子７０７を介しインクジェット記録装置から電気信号を入力される。
【００１９】
前記電気配線テープ７０６と、インクジェット記録チップ７０２は前記インクジェット記録チップ７０２の２つの端面で電気配線テープ７０６と電気的に接続されており、前記電気接続部は封止材７０８で覆われインクから保護されている。
【００２０】
前記インクジェット記録チップ７０２に供給されるインクは、ケース部７０９とフタ７１０で仕切られた各色のインクを保持収納するためのインク収納部（不図示）に収納されている。インク収納部の中にはインクを保持するためのインク吸収体が収納されている。また、ケース７０９の内部に設けられたインクジェット記録ヘッド部にインクを供給するためのインク供給路部にはインクジェット記録チップ７０２に設けられたインク吐出口に異物が入らないようにフィルタが備えられている。
【特許文献１】特開平１０−４４４６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
本発明が解決しようとする課題は、上述のようなインクジェット記録カートリッジへのインク注入時において、インク容器内にインクを加圧して注入する場合、インク容器からインクジェット記録チップへインクを供給するためのインク供給路中に中途半端にインクが入り込んでしまう場合がある。すると、その後のインク回復時にインク流路内に全くインクの無い状態より泡が残りやすくなる場合がある。
【００２２】
また、一度インクジェット記録カートリッジを使用し、インク容器内のインクを使い終わった場合でも、インクジェット記録チップ部７０２がまだ使用可能な状態である場合、ケース７０９内に具されたインク吸収体への再インク注入を行い、再使用を行おうとする場合もある。一般的にインクの再注入はインクジェット記録カートリッジのフタ７１０に設けられたインク注入口からケース７０９内にあるインク吸収体に注入器を用い、針を刺すなどしてインクを注入していく。
【００２３】
その注入の際、インク注入速度が速すぎるなど何らかの原因でケース内のインクが加圧状態になった場合、インクジェット記録チップ７０２に設けられたインク吐出口列７０３，７０４，７０５の再インク注入しているインク色に対応する吐出口列からインクが漏れ出してしまう場合があった。
【００２４】
上述のようにインク吐出口列からインクが漏れ出してしまい、他の色のインク吐出口列にその漏れたインクが触れてしまった場合、他色のインク吐出口列のインクにはケース内にあるインク吸収体の負圧がかかっているため、漏れたインクがインク吐出口列に引き込まれ、混色を起こしてしまう問題があった。
【００２５】
また、単色のインクを内包したインクジェット記録カートリッジへのインク再注入に関してもインクの漏れが発生した場合は、そのインクがたれ、前記インクジェット記録カートリッジのケース部や、インク再注入器、ユーザーの周りの環境を汚してしまう場合がある。
【００２６】
本発明は、以上の点に着目して成されたもので、針刺し等の加圧式インク注入時又は、再注入時にノズルからのインク漏れや混色を防止し、また、初期のインク注入時においては、フィルタでインクを止めて、液室内のインク（泡）状態を安定させるインク注入方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明は上記問題を鑑みてなされたものであり、
インクと前記インクを保持するためのインク吸収体を内包したインク容器と、前記インク容器から供給されるインクを吐出させるためのエネルギー発生手段と、インクを吐出させるインク吐出口を備えたインクジェット記録チップを備えたインクジェット記録カートリッジへのインク注入方法であり、インク注入時、インクを吐出させるためのインク吐出口部をインクジェット記録カートリッジの内部方向に加圧してインクを注入することを特徴としたインク注入方法、
を提案するものであり、インクジェット記録カートリッジにインクを注入する場合、インクジェット記録チップに設けられたインク吐出口から気体により加圧圧力を加えることで、前記インク吐出口を介し、インク流路に設けられたフィルタ部にも加圧圧力がかかり、インク注入時にインクがフィルタ部で止められ、インク流路内には自由に入りにくくなるのである。このとき加圧圧力はフィルタのメニスカス力より弱くしておく必要がある。フィルタのメニスカス力より強い圧力で加圧した場合は、フィルタ部からインク容器内に気泡が入り込んでしまうからである。
【００２８】
また、インクジェット記録カートリッジへのインク再注入時、インクジェット記録チップに設けられたインク吐出口列に加圧圧力を加えることにより、インク再注入時何らかの原因でケース内のインクが加圧状態になっても、インク吐出口列からのインク漏れ出しは非常に発生しにくくなるのである。
【００２９】
また、この加圧圧力は、インク吐出口列のメニスカス力より弱くしておくことが大切であり、メニスカス力より大きい場合は、インク吐出口列から気泡がインクジェット記録カートリッジ内に入り込んでしまうのである。
【００３０】
さらに、インク注入口列を加圧にしながらの再インク注入方法は複数色のインクを内包したインクジェット記録カートリッジへのインク再注入時に有効であり、前述したようなインクたれによる混色を防止することが可能となるのである。
【発明の効果】
【００３１】
インクと前記インクを保持するためのインク吸収体を内包したインク容器と、前記インク容器から供給されるインクを吐出させるためのエネルギー発生手段と、インクを吐出させるインク吐出口を備えたインクジェット記録チップを備えたインクジェット記録カートリッジへのインク注入時において、前記インク吐出口（インク）、又は吐出口を介しフィルタを加圧してインク注入を行うことにより、注入されるインクの圧力等により、インク吸収体に保持されたインクが加圧状態になった場合においても、インク流路内への中途半端なインク流入を防ぎ、また、インク流路内にインクが存在するようなインク再注入時においても、前記インク吐出口からのインク漏れを防止することが可能であり、インクたれによるインクジェット記録カートリッジや再インク注入機の汚れを防止することが可能となり、更に、複数色のインクを内包したインクジェット記録カートリッジにおいても、インクたれによりインクジェット記録チップでのインク混色を防ぐことが出来、信頼性の高いインク注入方法を提供することが可能となるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下に、本発明の実施例を図面を用い詳細に説明する。
【実施例１】
【００３３】
図１は本発明の第１の実施例にかかるインクジェット記録カートリッジにインク再注入を行う状態を表す模式図であり、前記インクジェット記録カートリッジ１１１タンクケース１０１とフタ１０２で囲われた筐体の中にインク吸収体１０３が備えられている。
【００３４】
また、タンクケース１０１にはインクジェット記録チップ１０６にインク吸収体１０３に保持されているインクを供給するためのインク供給路１０５が設けられており、そのインク供給路１０５の上部には、図１に示すようにフィルタ１０４が備えられている。インクを保持したインク吸収体１０３はフィルタ１０４と適正な量圧接しており、これによりインク切れなくインク吸収体１０３に保持されたインクはインクジェット記録チップ１０６に供給されるようになっている。
【００３５】
前記フタ１０２にはインクを注入するためのインク注入口１１２が設けられており、通常はラベル（不図示）などで閉じられインクジェット記録カートリッジ１１１内のインクの蒸発を防止する構成になっているが、インク再注入時には前記ラベルをはがすなどして再注入を行う。
【００３６】
１０８はインク注入器であり、前記インク注入器１０８にはインク注入針１０７が備えられており、インク注入針１０７を前記インク注入口１１２からインク吸収体１０３内に差し込み、インク注入器１０８内のインクを加圧してインク注入針１０７の先端から押し出しインクを注入する。このときのインクの出る方向を示したものが矢印１１０であり、一般的にインク吸収体１０３のインクの分布を考慮した場合、インク供給路１０５に設けられたフィルタ１０４の上近辺から注入する。
【００３７】
このようなインク注入を行った場合、インクが加圧注入されるため、そのインク流路１０５内のインク１１３には加圧圧力が働き、更にはインクジェット記録チップ１０６に備えられたインク流路に存在するインクにも加圧圧力が伝わる。この圧力は例えばインク注入処理数を上げるようにインク注入速度を上げた場合など更に強い圧力になる。
【００３８】
このとき前記インク注入圧力により前記インクジェット記録チップ１０６に設けられたインク吐出口（不図示）からインクが漏れ出してしまうのを防ぐようにキャップ１０９でインクジェット記録チップ１０９の周囲を密閉し、その中の気体を加圧状態にし、吐出口からのインク漏れを防ぐものである。
【００３９】
次に図を用いて、インクジェット記録チップに設けられたインク吐出口のメニスカス状態を説明する。
【００４０】
図２はインクジェット記録カートリッジ内に設けられたインク吸収体により適正な負圧がインクにかかっている場合の吐出口近辺のインクの様子をあらわしたものであり、２０１は流路部材でありそこにφｄの円形の穴があいており、そこからインクが吐出されることになる。（この部分が吐出口になる）φｄの穴の中にはインク２０２が充填されており、その表面張力によりメニスカス２０３が形成されている。この時のメニスカス形状は前述の様にインク吸収体の負圧がかかっているため、吐出口の内側に向かって形成される。
【００４１】
この時のインクメニスカス力は次の式で求められる。
【００４２】
Ｐ＝４γ／ｄ    −  式（１）
Ｐ：メニスカス力（ｄｙｎ／ｃｍ２）  γ：インク表面張力（ｄｙｎ／ｃｍ）  ｄ：吐出口径（ｃｍ）
【００４３】
例えばインク表面張力を３０（ｄｙｎ／ｃｍ）、吐出口径を０．００２（ｃｍ）とした場合は、
Ｐ＝４×３０／０．００２＝６×１０４（ｄｙｎ／ｃｍ）
となる。
【００４４】
上式からも分かるように、インクのメニスカス力は、インク吐出口の形状（径）とインクの物性値（表面張力）により決定する。
【００４５】
次に、インクが加圧された場合のインクメニスカス状態について図３を用いて説明する。
【００４６】
図２同様な構成において、インクが加圧状態になるため、図３中３０２で示したようにインクのメニスカスは流路部材より出っ張った状態で形成される。
【００４７】
理論上このときのメニスカス力は上記式（１）での計算値となるはずであるが、実際のインクジェット記録チップに設けられたインク吐出口部分は図４に示したように、その稜線部４０１には少なからずＲ形状がついてしまうなど理想的な形状でない場合が多い。前記稜線部４０１にＲがついてしまうと、その部分でインクがメニスカスを形成する場合、前記式（１）中の吐出口径φｄが大きくなってしまったことと同じで、メニスカス力は理想的な場合より低下してしまう。
【００４８】
また、インクジェット記録チップの表面（フェイス面）部には増粘したインクや紙粉等異物４０３が付着している場合があり、前記異物４０３とインク２０２が接してしまうとメニスカスが形成できず、インク漏れの原因となるのである。
【００４９】
従ってこれまで本発明の実施例１に述べたように、インクジェット記録チップに設けられた吐出口はインク保持部材側からの加圧圧力に弱く、インク漏れを防止する必要があるため、インクの再注入時においては、このようなインク吐出口を持ったインクジェット記録チップを図１に示したように吐出口側から加圧する事が良く、本実施例に示した例の吐出口径、インクを用いた場合、その加圧の場合は、６×１０４（ｄｙｎ／ｃｍ）より小さな圧力で加圧すれば、インクジェット記録チップに設けられたインクが通るインク流路等に気泡が入り込むなどの不具合なく、インク漏れを防止し、単色のインクを内包したインクジェット記録カートリッジにおいてはインクたれによるカートリッジ筐体の汚れや再インク注入装置の汚れ、複数色のインクを内包したインクジェット記録カートリッジにおいては、更に異色間の混色を防止することが出来、信頼性の高い再インク注入が可能となるのである。
【実施例２】
【００５０】
インクジェット記録カートリッジに具されたインクジェット記録チップには、図５に示すように複数の吐出量を吐出させるために複数種類の吐出口面積を持った吐出口を備えた物もある。本実施例においては、イエロー、マゼンタ、シアンの３種類のインクを吐出させるための吐出口列を設け、更に各色について、５ｐｌのインクを吐出させるための吐出口５０１、２ｐｌのインクを吐出させるための吐出口５０２を備えたインクジェット記録チップを使用した。このような場合は、吐出口面積の大きい方のメニスカス力に合わせてキャップより加圧するようにすれば信頼性を損なうことなく再注入が可能となる。
【実施例３】
【００５１】
さらにキャップ内のインクを加圧させるための気体を窒素等の不活性なガスを用いたり、前記加圧する気体の経路にフィルタを設けるなどして加圧気体に異物が混じらないようにしておくことにより、再インク注入時にインクジェット記録チップが加圧気体により汚染される心配もなく、更に信頼性の高い再インク注入が可能となるものである。
【実施例４】
【００５２】
インクジェット記録カートリッジへの初期インク注入時に関しても、前記実施例１に示したように、インク容器に設けられたインク吸収体にインク注入針を差し込み、そこからインク注入を行うが、このとき図８に示したように、インク流路１０５中にインク１１３が中途半端に入り込んでしまい、インク流路１０５内には大きな泡８０１が残ったような状態になってしまう。この泡をその後のインク回復で取り去るには、複雑な回復条件や大きな吸引圧力が必要となってしまう。
【００５３】
従って本実施例では、図９に示したように、初期のインク注入時において、インク流路１０５内にインクが存在しない状態でキャップ１０９から加圧圧力を加えることにより、インクジェット記録チップ１０６に具されたインク吐出口を介しフィルタ１０４に加圧圧力がかかることになる。このような状態でインク注入を行うと、フィルタ１０４のところでインクが押され、殆どインク流路１０５内にインク１１３が入ってこなくなる。
【００５４】
本実施例においてフィルタ１０４は金属（ＳＵＳ）を焼結した焼結フィルタを用いた。本実施例において用いたフィルタのメニスカス力は５×１０４（ｄｙｎ／ｃｍ）であるが、キャップ１０９からの加圧圧力はこの力より小さくしておく。このようなインク注入方法を行うことにより、インク容器内に気泡が入り込むことなく、インク流路１０５内にも中途半端にインクが入り込まず、回復の動作も簡単なインク注入を行うことが可能となるのである。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第１の実施例にかかる再インク注入を行う状態の模式図
【図２】通常のインク吐出口近辺のメニスカス状態を表す模式図
【図３】インクジェット記録カートリッジ内のインクが加圧状態になった場合の吐出口近辺のメニスカス状態を表す模式図
【図４】図３における吐出口近辺の拡大図
【図５】本発明の第２の実施例にかかる吐出口の配列を示した模式図
【図６】従来のインクジェット記録装置を表す模式図
【図７】従来のインクジェット記録カートリッジを表す模式図
【図８】従来のインク注入の状態を表す模式図
【図９】本発明の第３の実施例のインク注入を表す模式図
【符号の説明】
【００５６】
１０１  タンクケース
１０２  フタ
１０３  インク吸収体
１０４  フィルタ
１０５  インク流路
１０６  インクジェット記録チップ
１０７  インク注入針
１０８  インク注入器
１０９  キャップ
１１０  インクの流れを表す矢印
１１１  インクジェット記録カートリッジ
１１２  インク注入用穴
１１３  インク
２０１  流路部材
２０２  インク
２０３  メニスカス
３０１  メニスカス
４０１  吐出口稜線（Ｒ）
４０２  メニスカス
４０３  異物
５０１  インク吐出口（５ｐｌ用）
５０２  インク吐出口（２ｐｌ用）
６０１  インクジェット記録カートリッジ
６０２  インクジェット記録カートリッジ
６０３  キャリッジ
６０４  ガイドシャフト
６０５  主走査モーター
６０６  モータープーリー
６０７  従動プーリー
６０８  タイミングベルト
６０９  ホームポジションセンサ
６１０  遮蔽板
６１１  被記録媒体
６１２  給紙モーター
６１３  ピックアップローラー
６１４  搬送ローラー
６１５  ＬＦローラー
６１６  ペーパーエンドセンサ
７０２  インクジェット記録チップ
７０３  吐出口列
７０４  吐出口列
７０５  吐出口列
７０６  電気配線テープ
７０７  外部信号入力端子
７０８  封止材
７０９  ケース
７１０  フタ
８０１  泡
【図１】
2006224433.tif 000003
【図２】
2006224433.tif 000004
【図３】
2006224433.tif 000005
【図５】
2006224433.tif 000006
【図６】
2006224433.tif 000007
【図７】
2006224433.tif 000008
【図８】
2006224433.tif 000009
【図９】
2006224433.tif 000010
【図４】
2006224433.tif 000011