(57)【要約】【課題】  記録ヘッド部と着脱自在に構成され、流路途中に大型のインク吸収体を配設することなく、インクの漏洩が無く、インク保持性が良好で、かつインクを完全に使いきることができるインク供給装置を提供する。【解決手段】  インクジェット記録ヘッドとインクカートリッジが分離可能であって、結合時にインクが結合部を介してインクジェット記録ヘッドに供給されるインク供給装置において、インクジェット記録ヘッド側の結合部には毛細管部材が設けられ、インクカートリッジ側の結合部にはインク吸収体及び流路抵抗部材が設けられ、結合時、インクカートリッジ結合部の流路抵抗部材は、インクジェット記録ヘッド結合部の毛細管部材に対向している。インクカートリッジ結合部のインク吸収体の直上流には、インクが自由状態に貯留されている室が配置されており、流路抵抗部材は、多数の小孔が開けられたステンレスの板材を複数枚重ねて構成している。【選択図】  図１
2006102996.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェット記録ヘッドとインクカートリッジが分離可能であって、結合時にインクが結合部を介してインクジェット記録ヘッドに供給されるインク供給装置において、
インクジェット記録ヘッド側の結合部には毛細管部材が設けられ、
インクカートリッジ側の結合部にはインク吸収体及び流路抵抗部材が設けられ、
結合時、インクカートリッジ結合部の流路抵抗部材は、インクジェット記録ヘッド結合部の毛細管部材に対向する、
ことを特徴とするインク供給装置。
【請求項２】
インクカートリッジ結合部のインク吸収体の直上流には、インクが自由状態に貯留されている室が配置されていることを特徴とするインク供給装置。
【請求項３】
前記流路抵抗部材は、多数の小孔が開けられたステンレスの板材であることを特徴とする請求項１または２に記載のインク供給装置。
【請求項４】
前記流路抵抗部材は、請求項３に記載されるステンレスの板材を複数枚重ねたことを特徴とする請求項１または２に記載のインク供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インク供給装置に関し、より詳細には、インク漏洩のないインクカートリッジからインクジェット記録ヘッドへのインク供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インクを用いて記録媒体に記録する記録装置において、記録ヘッドへインクを供給するインク供給装置は、インク保持方式により大きく２つに分類される。
【０００３】
その１つは、インクを保持するインクカートリッジが記録装置本体内に内蔵され、記録ヘッドとインクカートリッジはインク供給チューブで連結されるとともに、インクカートリッジは記録ヘッドの吐出孔から２０〜１００ｍｍ下方の位置に配置されるように構成された、記録ヘッド、インクカートリッジ分離型の記録装置である。また、２つめの方式は、キャリッジ上に記録ヘッドとインクカートリッジを持ち、両者一体で記録媒体に対して走査し、画像を記録する、記録ヘッド、インクカートリッジ一体型の記録装置である。
【０００４】
この一体型記録装置は、記録ヘッドとカートリッジ間に高低差をもたせることが困難であるため、記録ヘッドに連通、接続されるカートリッジ内部に負圧を発生させるために、インクカートリッジは、ウレタンスポンジ等からなる多孔質部材が収納される室（以下、「インク吸収体室」という。）と、インクを収容するインク室とに分割されている。また、インクを記録ヘッドに供給するインク供給口が、インク吸収体室底部に配設されており、記録ヘッドのインク吐出孔の毛細管力との釣り合いにより、インク吐出孔のメニスカスを維持している。
【０００５】
従来のインク供給装置の一例を図３に示す（より詳細には、特許文献１等参照）。
図３において、２１０は、記録ヘッド部、２１１は、インク吐出孔、２１２は、インクカートリッジ、２１３は、インク室、２１４は、インク、２１５は、インク吸収体室、２１６ａ、２１６ｂ、２１６ｃは、インク吸収体、２１７は、大気連通口、２１８は、毛細管部材、２１９は、インク流路、２２０は、ヘッド液室である。また、２２１は、インクの残量を検出するための光学的反射部材である。さらに、２２２は、隔壁であり、２２３は、隔壁２２２において縦方向に複数形成されている溝であり、該複数の縦溝２２３は、空気の移動を円滑にする働きを有する。
【０００６】
インクカートリッジ２１２は、インク吸収体２１６ａと毛細管部材２１８との間で、図示されていないラッチ機構を介して、記録ヘッド部２１０に対して着脱自在に構成されている。インク吸収体２１６ａと毛細管部材２１８とは接触し、記録ヘッド部２１０へインク２１４が導かれる。当該インク供給装置において、インク供給源であるインクカートリッジ２１２は、自由状態でインク２１４を保持するインク室２１３及びインク２１４を含浸保持するためのウレタンスポンジ等からなる多孔質部材であるインク吸収体２１６ｂ、２１６ｃが配設されるとともに、上部に外気に開放する大気連通口２１７が形成されているインク吸収体室２１５をさらに含んでいる。インク吸収体室２１５内のインク吸収体２１６ｂ、２１６ｃは、周囲環境が変動した際の背圧制御手段として機能する。例えば、気圧が低下した場合やインクカートリッジの温度が上昇した際には、自由状態でインク２１４を保持するインク室２１３内上層部の空気が膨張する。この膨張により増加した空気の体積分だけインク室２１３から押し出されたインク２１４をインク吸収体室２１５内のインク吸収体２１６ｃが含浸することで、周囲環境が変化しても記録ヘッド部２１０及びインクカートリッジ２１２は、適正範囲内の背圧を維持することができる。インク吸収体２１６ｃは、インク吸収体２１６ｂよりも密度が粗く、空気が通り易く、したがって、インクが残り難くされている。インク吸収体２１６ａは、インク吸収体２１６ｂよりも毛細管力が強く働き、したがって、インクを引き付け易くされている。
【０００７】
【特許文献１】特開平６−４００４３号公報
【特許文献２】特開平７−５２４０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来例においては、インク２１４を主として自由状態で貯留しているが、カートリッジ２１２内の負圧の生成、負圧の維持及びインク漏洩防止のために流路の途中に大型のインク吸収体２１６ｂ、２１６ｃを配置し、インク２１４とインク吸収体２１６ｂ、２１６ｃとの間に働く毛細管力によってインク２１４を保持しているため、インク２１４の残量を検出するための光学的反射部材２２１によってインク２１４の残量警告が発せられた時点で、かなりのインク２１４がインク吸収体２１６ｂ、２１６ｃに含浸されている。インク吸収体２１６ｂ、２１６ｃは、容積の約２０％〜７０％の範囲でしかインクの排出や収容ができず、容積効率が悪いという問題がある。
【０００９】
加えて、例えば特許文献２に記載されているインク供給装置では、記録ヘッドとインクカートリッジが一体形成されており、インク供給装置自体が高価なものになってしまう。また、インクカートリッジ内にインク吸収体を設けず、インクカートリッジの供給口近傍に弁を設け、供給口にインク吸収体を設けたものも提案されているが、減圧などの環境変化に弱く、インク吐出孔からのインク漏れによる混色が発生する恐れがあり、さらに、使用途中のインクカートリッジを記録ヘッド部から外すと、インク供給口からインクが漏れるといった問題がある。
【００１０】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、記録ヘッド部と着脱自在に構成され、流路途中に大型のインク吸収体を配設することなく、インクの漏洩が無く、インク保持性が良好で、かつインクを完全に使いきることができるインク供給装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明に係るインク供給装置は、インクジェット記録ヘッドとインクカートリッジが分離可能であって、結合時にインクが結合部を介してインクジェット記録ヘッドに供給されるインク供給装置において、インクジェット記録ヘッド側の結合部には毛細管部材が設けられ、インクカートリッジ側の結合部にはインク吸収体及び流路抵抗部材が設けられ、結合時、インクカートリッジ結合部の流路抵抗部材は、インクジェット記録ヘッド結合部の毛細管部材に対向することを特徴とする。
【００１２】
また、インクカートリッジ結合部のインク吸収体の直上流には、インクが自由状態に貯留されている室が配置されていることを特徴とする。
【００１３】
さらに、前記流路抵抗部材は、多数の小孔が開けられたステンレスの板材であることが好ましく、該ステンレスの板材を複数枚重ねて構成することがより好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るインク供給装置は、上記構成を備えているので、その構造が簡単であり、製造コストの低下が図れる。また、インクカートリッジが記録ヘッドに対して着脱自在であるにも拘らず、その着脱時にインクカートリッジのインク供給口からインク漏れが発生することがない。さらに、インク保持性が良好であり、周囲の環境変化に対してもインク漏れのない信頼性の高いインク供給装置を提供できるとともに、インクカートリッジ内のインクを完全に使い切ることができる、使用効率のよいインク供給装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（実施例１）
図１は、本発明に係るインク供給装置の一つの実施例を示す断面図である。
本実施例において使用される、記録ヘッド１０にインク１４を供給するインク供給装置を構成するインクカートリッジ１２は、記録ヘッド１０にインク１４を供給すべく記録ヘッド１０に連結されるインク供給口２６を有し、該インク供給口２６端部に流路抵抗部材３０が配置されている。流路抵抗部材３０は、多数の小孔が開けられたステンレスの板材を複数枚重ね合わせた部材であり、該流路抵抗部材３０の流路抵抗は、記録時におけるインクカートリッジ１２から記録ヘッド１０へのインク供給に何ら影響を与えるものではないが、後述するインク吸収体室１５のインク吸収体１６ｂの流路抵抗より大きく設定されている。
【００１６】
本実施例におけるインクカートリッジ１２の内部は、隔壁２２を隔てて、インク１４を自由状態で貯留するインク室１３とウレタンスポンジ等からなる多孔質部材１６ｂを収納するインク吸収体室１５とに分割されている。インク室１３の下部には、インク供給口２６が設けられており、インク吸収体室１５の上部には大気連通口１７が設けられ、インク吸収体室１５を外気に開放している。なお、大気連通口１７は、図では簡単に示されているが、大気連通口１７を通ってインク１４が蒸発することを防止するために、連通口１７が微細で長い迷路状に形成されていてもよいし、あるいは、連通口１７に気体は通すが液体は通さない非湿潤性ポリマー膜を貼ってもよい。
【００１７】
インク室１３とインク吸収体室１５は、インクカートリッジ１２の底面に位置する隔壁２２の最下部に形成されている連通路２５を介して連通している。したがって、連通路２５付近のインク吸収体１６ｂがインク室１３内のインク１４を毛細管力により吸収する。それにより、該連通路２５は、インクの界面張力による擬似的な密閉状態を構成し、インク室１３を外気から遮断した状態に保っている。
【００１８】
図において、インクの残量を検出するための光学的反射部材２１は、インクカートリッジ１２の底壁に対して４５度の傾斜角をなす二等辺三角形状に成形された透明な部材である。この光学的反射部材２１は、インク１４の消費によりインク室１３内のインク１４が無くなると、光学的反射部材２１に接触する接触媒体が液体から気体に代わることにより屈折率比が変化する、すなわち、接触媒体が液体であるとき透過屈折していた放射光が、接触媒体が気体に変わることにより全反射して戻ってくることを利用してインク室１３内のインク１４の有無を検出する部材である。
【００１９】
インクカートリッジ１２から記録ヘッド１０に供給されるインク１４は、記録ヘッド１０の毛細管部材１８、インク流路１９を通ってヘッド液室２０に送られ、インク吐出孔１１から吐出される。インク吐出孔１１は、高密度に配置されている多数のノズルで形成されている。該ノズル各々には、通電によって気泡を発生させ、インク１４を液滴の形で吐出させる発熱体（不図示）が設けられており、該発熱体に電気信号を供給するためにプリント配線基板（不図示）が記録ヘッド１０に設けられている。
【００２０】
毛細管部材１８は、図に示されるように、インクカートリッジ１２から記録ヘッド部１０のインク流路１９への、ジョイント部材３１で形成されるインク１４の流入口端部に配設されており、その濾過精度（フィルターを通すことにより除去できる粒子の大きさを示す指標）は、例えば２０μｍ程度である。該毛細管部材１８は、ゴミ、塵埃、インクの凝集成分、気泡など、インク吐出孔１１の不吐出の原因となり得るような異物の混入を防いでいる。
【００２１】
インクカートリッジ１２のインク供給口２６に配置されるインク吸収体１６ａは、記録行為中インクカートリッジ１２を搭載するキャリッジが走査することで、インク室１３内のインク１４が暴れ、それにより発生する微少な圧力変動を吸収し、インク吐出孔１１におけるメニスカスの状態を維持する機能を有する。
【００２２】
ジョイント部材３１は、上記したように、記録ヘッド１０のインク流入口を構成するとともに、インクカートリッジ１２と記録ヘッド１０を密閉状態で結合するための部材としても機能し、インクカートリッジ１２のインク供給口２６が該ジョイント部材３１内に嵌合することにより、インクに対して外気からの完全な遮断状態を保っている。すなわち、毛細管部材１８を備えるジョイント部材３１は、インク吸収体１６ａ、流路抵抗部材３０を備えるインク供給口２６に対して着脱自在に構成されている。したがって、ジョイント部材３１とインク供給口２６とは、記録ヘッド１０とインクカートリッジ１２とを分離可能に結合させる結合部を構成している。
【００２３】
以下、本実施例のインク供給装置の動作について説明する。
【００２４】
インク１４が消費され始めると、連通路２５の開口部とインク吸収体室１５のインク吸収体１６ｂに含浸されたインクとの間に作用する界面張力が、外気に対するある程度の圧力差に耐えることにより、インク室１３内に負圧が発生する。さらにインク１４の消費が進むにつれ、その負圧は大きくなり、該負圧が上記界面張力を上回ると、外気がインク吸収体１６ｂ内に徐々に侵入し、連通路２５を介して気泡の形で少量ずつインク室１３内に入る。それと同時にインク室１３内のインク１４がインク吸収体室１５内のインク吸収体１６ｂに移動し、インク室１３内の負圧と連通路２５に作用する界面張力とが平衡した状態を維持し、それによりインク室１３内における一定以上の負圧の増加を防ぎ、結果として良好な記録状態を保つ。
【００２５】
上記したようなインク１４の消費動作が繰り返され、インク１４の消費は、インク室１３内のインク１４の残量を検出するための光学的反射部材２１によりインク１４の残量警告が発せられるまで継続して行われる。インク１４の残量警告が発せられた時点においては、インク吸収体１６ｂに含浸しているインク１４には、連通路２５における界面張力が作用しており、インク吸収体１６ｂに含浸されているインク１４の量は極めて少なくなっている。すなわち、インク１４の残量警告が発せられた時点において、インクカートリッジ１２内のインクは、その警告表示どおり略使い切られた状態にあるといえる。
【００２６】
次に、周囲環境が変化した場合、例えば、気圧が下がり、又は気温が上昇したような場合、本実施例のインク供給装置においては、自由状態でインク１４を保持するインク室１３内上層部の空気が膨張する。ここで、インク供給口２６端部に配置されている流路抵抗部材３０の濾過精度が、インク吸収体室１５のインク吸収体１６ｂの濾過精度より小さくなるように設定されているので、言い換えれば、流路抵抗部材３０の流路抵抗がインク吸収体１６ｂの流路抵抗より大きくなるように設定されているので、インク室１３内のインク１４は、インク供給口２６の流路抵抗部材３０を通ってインク吐出孔１１よりインク漏れすることはなく、インク１４は、連通路２５を通ってインク吸収体１６ｂに確実に含浸されることになる。この状態で、記録動作が開始されると、見かけ上インク吸収体１６ｂに含浸された分のインク１４から先に消費される。
【００２７】
反対に、気圧が上がり、又は気温が下降したような場合、本実施例のインク供給装置においては、自由状態でインク１４を保持するインク室１３内上層部の空気が収縮する。この場合は、上述したインク消費の場合と同様の動作により、インクカートリッジ１２のインク室１３内の負圧が維持されることになる。
【００２８】
また、万が一、インクカートリッジ１２内にインク１４が入っている状態で、該インクカートリッジ１２が記録ヘッド１０から取り外されたとしても、上記したように、流路抵抗部材３０の濾過精度をインク吸収体１６ｂの濾過精度より小さくしてあること及び流路抵抗部材３０自身の毛細管力により、インク供給口２６からのインク漏れが発生することはない。
【００２９】
（実施例２）
図２は、本発明に係るインク供給装置の別の実施例を示す断面図である。なお、上記実施例１と同一部材については同一符号を記し、その説明を省略し、相違する構成についてのみ以下説明する。本実施例においては、インクカートリッジ内がインクのみで占められ、該インクの流動制御を弁体により行なう構造を備えるインク供給装置である。
【００３０】
図２において、１２は、インクカートリッジであり、インク１４を自由状態で貯留するインク室１３がその大半を占めている。３２は、圧力調整室であり、インクカートリッジ１２の底壁部に設けられた微細な連通路３５を介してインク室１３と連通している。圧力調整室３２には、一方向弁すなわち逆止弁（不図示）が設けられ、インクの流れの方向を規制している。３３は、バッファー室であり、インク室１３と同様にインクを自由状態で貯留するが、その大きさは、インク室１３に比してかなり小さく設計されている。該バッファー室３３は、インクカートリッジ１２の底壁部に設けられた微細な連通路３６を介して圧力調整室３２に連通している。バッファー室３３上部には空気が存在し、該空気の存在により、一方向弁を含む圧力調整室３２、連通路３６及びバッファー室３３で形成される負圧状態の変動を吸収し、バッファー室３３におけるインクの圧力が常に一定の負圧状態に維持される。バッファー室３３上部には、また、インク室１３に連通するスリット（不図示）が形成されている。該スリットは、バッファー室３３からインク室１３への空気の流れを許容するように形成されている。さらに、バッファー室３３の底部には、記録ヘッド１０へのインク供給口２６が開口している。インク供給口２６及びそれに続く記録ヘッド１０へのインク供給構造及びインクカートリッジ１２と記録ヘッド１０との結合構造は、上記実施例１と同じである。
【００３１】
以上の構成を備える本実施例におけるインク供給装置の動作を説明する。記録動作によりインクが消費されると、バッファー室３３内の圧力が減少し、所定の圧力以下になると圧力調整室３２の一方向弁が開き、インク室１３内のインク１４が連通路３６を介してバッファー室３３内に流入する。
【００３２】
インク１４の消費動作が繰り返され、実施例１と同様に、インク１４の消費は、インク室１３内のインク１４の残量を検出するための光学的反射部材（不図示）によりインク１４の残量警告が発せられるまで継続して行われる。インク室１３内のインク１４の残量警告が発せられた時点においては、インク１４は、微細な連通路３５、３６、圧力調整室３２に残るのみで極めて少なくなっている。
【００３３】
次に、周囲環境が変化した場合、例えば、気圧が下がり、又は気温が上昇したような場合、本実施例のインク供給装置においては、バッファー室３３内上層部の空気が膨張する。ここで、インク供給口２６端部に配置されている流路抵抗部材３０の流路抵抗をバッファー室上部に形成されているスリットの流路抵抗より大きく設定することで、バッファー室３３内の空気がインク室１３へ逃げることとなり、インク供給口２６の流路抵抗部材３０を通ってインク吐出孔１１よりインク漏れすることはない。
【００３４】
反対に、気圧が上がり、又は気温が下降したような場合、バッファー室３３内上層部の空気が収縮する。この場合は、上述したインク消費の場合と同様の動作により、インクカートリッジ１２のバッファー室３３内の負圧が維持されることになる。
【００３５】
また、インクカートリッジ１２内にインク１４が入っている状態で、該インクカートリッジ１２が記録ヘッド１０から取り外されたとしても、バッファー室３３は圧力調整室３２内の一方向弁で遮断されているのでインク室１３の液圧がバッファー室３３にかかることがなく、また、バッファー室３３自体の大きさは小さいので流路抵抗部材３０にかかる液圧も小さいから、流路抵抗部材３０の毛細管力により、インク供給口２６からのインク漏れを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明のインク供給装置の一つの実施例を示す断面図である。
【図２】本発明のインク装置の別の実施例を示す断面図である。
【図３】従来のインク供給装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０          記録ヘッド
１１          インク吐出孔
１２          インクカートリッジ
１３          インク室
１４          インク
１５          インク吸収体室
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ  インク吸収体
１７          大気連通口
１８          毛細管部材
１９          インク流路
２０          ヘッド液室
２１          光学的反射部材
２２          隔壁
２５          連通路
２６          インク供給口
３０          流路抵抗部材
３１          ジョイント部材
３２          圧力調整室
３３          バッファー室
３５          連通路
３６          連通路
【図１】
2006102996.tif 000003
【図２】
2006102996.tif 000004
【図３】
2006102996.tif 000005