(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク噴射用のノズルを備えた印字ヘッドと、インクが収容された可撓性のインク収容部、該インク収容部に収容されたインクをインク取り出し口から外部へ導出するためのインク導出管、前記インク収容部内のインクの消費によって該インク収容部が均一につぶれるための規制板及び前記インク収容部を収容する筐体とを有するインクカートリッジと、前記印字ヘッドにインクカートリッジ内のインクを供給するインク供給管を有するインクジェット記録装置において、
前記インク収容部が装着された直後では、前記インク収容部を収容する筐体内に負圧を与え、インクの消費が進み規定量以下になった時点では、前記インク収容部を収容する筐体内を加圧する膨張圧迫手段と、前記筐体内を大気開放するリークバルブと、前記インク収容部の内圧を検出するセンサを有することを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
前記膨張圧迫手段は、減圧動作及び加圧動作可能なポンプよりなることを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置。
【請求項３】
インク噴射用のノズルを備えた印字ヘッドと、インクが収容された可撓性のインク収容部、該インク収容部に収容されたインクをインク取り出し口から外部へ導出するためのインク導出管、前記インク収容部内のインクの消費によって該インク収容部が均一につぶれるための規制板及び前記インク収容部を収容する筐体とを有するインクカートリッジと、前記印字ヘッドにインクカートリッジ内のインクを供給するインク供給管を有するインクジェット記録装置において、
前記インク収容部が装着された直後に前記インク収容部を収容する筐体内に負圧を与えるために前記規制板に取付けられた引張りコイルバネと、インクの消費が進み規定量以下になった時点で前記インク収容部を収容する筐体内を加圧する押圧手段と、前記引張りコイルバネと前記押圧手段と連結し、インクが規定量以下となった時点で所定の力が作用することによりこの連結が解除されるよう構成されている連結手段を有することを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項４】
前記押圧手段は、前記規制板に装着された加圧部材と、該加圧部材を前記規制板に押圧する圧縮コイルバネよりなることを特徴とする請求項３記載のインクジェット記録装置。
【請求項５】
インク噴射用のノズルを備えた印字ヘッドと、インクが収容された可撓性のインク収容部、該インク収容部に収容されたインクをインク取り出し口から外部へ導出するためのインク導出管、前記インク収容部内のインクの消費によって該インク収容部が均一につぶれるための規制板及び前記インク収容部を収容する筐体とを有するインクカートリッジと、前記印字ヘッドにインクカートリッジ内のインクを供給するインク供給管を有するインクジェット記録装置において、
前記インク収容部が装着された直後には前記インク収容部を収容する筐体内に負圧を与え、インクの消費が進み規定量以下になった時点で前記インク収容部を収容する筐体内を加圧することを特徴とするインクジェット記録装置のインク供給方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はノズルよりインク滴を吐出して記録紙に記録を行うインクジェット記録装置におけるインクカートリッジ、及び該インクカートリッジを用いたインクジェット記録装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェットプリンタにおいて良好な画像を得るには、ノズルで適正なメニスカスが得られていることが重要である。インクカートリッジとノズルとの間に高低差があると、ノズルに対して水圧が生じる。この水圧を水頭差と呼び高低差で表すが、この水頭差が正方向に大きくなるとノズルのメニスカスが破壊し、インク垂れなどの不具合が生ずる。また、水頭差が負方向に大きくなるとノズルから外気を引き込むことになり、ノズル内に入り込んだ気泡によりインクの不吐出という不具合が生ずる。しかるに、水頭差は、カートリッジ内のインク消費量に関わらず一定の範囲内にあり、大きな変動を起さないことが要求される。
【０００３】
つまり、インク残量が僅かとなり、未使用品のカートリッジに交換後、再びインク残量が少なくなり、交換時期となるまでの間において、ノズルのメニスカスを破壊するような大きな水頭差の変動がないことも要求される。
【０００４】
以上を、図６を用いて説明する。図６は、インクカートリッジのインク消費量と、水頭差との関係の一例を示したものである。水頭差がＡで示される領域より高くなると、ノズルのメニスカスに過剰な圧力がかかり、破壊が生じる。また、インクの消費が進みＡで示される領域より小さくなると、ノズル内に気泡を引き込む為インクが吐出できなくなり、インクカートリッジを交換することになる。この時、インクカートリッジ内部には、Ｂで示される量のインクが使われずに残っている。
【０００５】
可撓性のインク袋は、それ自体では形状を維持できず、内部のインク自重で容易に、また不規則に潰れるので、水頭差に大きな変動が起き、ノズルへの不具合が生じ易い。そこで、インク袋に板を取付け、インク袋が均一に潰れるようにし、水頭差が突発的でなく徐々に変化する、等の工夫が従来なされてきた。しかし、インク残量が少なくなくなった時の水頭差制御の工夫はされず、前記したように一定の水頭差以下となると、カートリッジ内にインクが残っていても交換を余儀なくされていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上の要求に鑑み、インクカートリッジ内のインク消費量に関わらず一定範囲内の水頭差を保つインクカートリッジ、及び該カートリッジを用いたインクジェット記録装置を得、交換時におけるインク残量がほとんど無く、カートリッジ内のインクを有効に使い切ることが可能なインク容器を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明では、インク噴射用のノズルを備えた印字ヘッドと、インクが収容された可撓性のインク収容部、該インク収容部に収容されたインクをインク取り出し口から外部へ導出するためのインク導出管、前記インク収容部内のインクの消費によって該インク収容部が均一につぶれるための規制板及び前記インク収容部を収容する筐体とを有するインクカートリッジと、前記印字ヘッドにインクカートリッジ内のインクを供給するインク供給管を有するインクジェット記録装置において、前記インク収容部が装着された直後では、前記インク収容部を収容する筐体内に負圧を与え、インクの消費が進み規定量以下になった時点では、前記インク収容部を収容する筐体内を加圧する膨張圧迫手段と、前記筐体内を大気開放するリークバルブと、前記インク収容部の内圧を検出するセンサを有することを特徴とする。これにより、初期状態からカートリッジ交換時期となるまで安定したインク供給を得ることができ、また、良好な画質を得ることができる。
【０００８】
本発明における膨張圧迫手段は、減圧動作及び加圧動作可能なポンプよりなることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明によれば、インク噴射用のノズルを備えた印字ヘッドと、インクが収容された可撓性のインク収容部、該インク収容部に収容されたインクをインク取り出し口から外部へ導出するためのインク導出管、前記インク収容部内のインクの消費によって該インク収容部が均一につぶれるための規制板及び前記インク収容部を収容する筐体とを有するインクカートリッジと、前記印字ヘッドにインクカートリッジ内のインクを供給するインク供給管を有するインクジェット記録装置において、前記インク収容部が装着された直後に前記インク収容部を収容する筐体内に負圧を与えるために前記規制板に取付けられた引張りコイルバネと、インクの消費が進み規定量以下になった時点で前記インク収容部を収容する筐体内を加圧する押圧手段と、前記引張りコイルバネと前記押圧手段と連結し、インクが規定量以下となった時点で所定の力が作用することによりこの連結が解除されるよう構成されている連結手段を有することを特徴とする。
【００１０】
更に、本発明では、インク噴射用のノズルを備えた印字ヘッドと、インクが収容された可撓性のインク収容部、該インク収容部に収容されたインクをインク取り出し口から外部へ導出するためのインク導出管、前記インク収容部内のインクの消費によって該インク収容部が均一につぶれるための規制板及び前記インク収容部を収容する筐体とを有するインクカートリッジと、前記印字ヘッドにインクカートリッジ内のインクを供給するインク供給管を有するインクジェット記録装置のインク供給方法において、前記インク収容部が装着された直後には前記インク収容部を収容する筐体内に負圧を与え、インクの消費が進み規定量以下になった時点で前記インク収容部を収容する筐体内を加圧することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を説明する。図１は、本発明によるインクジェット記録装置のインクカートリッジ周辺の一例を示す構成図である。図２は、本発明におけるインクカートリッジの一例の概略図である
インクカートリッジ１には、インク供給口２、通気口５が設けられている。インクジェット記録装置本体にインクカートリッジ１を装着すると、通気口５が、インクジェット記録装置本体の通気口接続部６を介し、給排気管７を経て、膨張圧迫手段９と繋がる。リークバルブ８が閉じた状態で、膨張圧迫手段９によって排気が行われ、図３の構成図によって示されるインクカートリッジ筐体１とインク収容部１０との間の空間が負圧となり、インク収容部１０は膨張する。インクカートリッジ内のインクは、インク供給口２から、インクジェット記録装置本体のインク供給口接続部３を介し、インク供給管４を経て、印字ヘッド（図示せぬ）のインク噴射ノズル（図示せぬ）に到り、記録媒体上への記録が行われる。ここで、インク供給口接続部３には、インク供給針等を用いることができる。また、インク収容部１０は可撓性のインク袋であり、袋を構成する膜にはアルミにポリエチレン、ナイロン等の樹脂をコートした多層シート等を用いることができる。
【００１２】
インクの消費が進み、膨張手段を用いずともメニスカスの破壊が起らない袋内圧が得られる状態になったことが、センサ１２により検知されると、膨張圧迫手段９は停止し、リークバルブ８が開放される。そのまま更にインクの消費が進み、ノズルからの外気吸引が生じる近辺まで袋内圧が低下したことがセンサ１２によって検知されると、リークバルブ８が再び閉じられ、膨張圧迫手段９がインクカートリッジ筐体１とインク収容部１０との間の空間に空気を送り込み、インク収容部１０を圧迫する。この為、袋内圧は上昇し、メニスカス破壊や外気吸引の起らない一定範囲内に収まる。
【００１３】
この様にして、インクカートリッジ装着初期から交換時にかけて安定した水頭差の維持が可能となる。
【００１４】
インクカートリッジ装着初期において、インク収容部１０の内圧が、メニスカス破壊が起らない値にある場合、膨張圧迫手段９を圧迫手段のみとする構成が可能である。この場合、膨張圧迫手段９は減圧動作を行わず、加圧動作のみを行う。インクカートリッジ１の通気口５は初期状態において封止されており、インクカートリッジ筐体１とインク収容部１０との間の空間は、密閉状態となっている。この時インク収容部１０の内圧は、メニスカス破壊が起らない値となっている。
【００１５】
インクの消費が進み、インクカートリッジ筐体１とインク収容部１０との間の空間が大気開放されても、メニスカスの破壊が起らない袋内圧が得られる状態になったことがセンサ１２により検知されると、リークバルブ８が開放される。そのまま更にインクの消費が進み、ノズルからの外気吸引が生じる近辺まで袋内圧が低下したことがセンサ１２によって検知されると、リークバルブ８が閉じられ、膨張圧迫手段９によってインクカートリッジ筐体１とインク収容部１０との間の空間に空気が送り込まれ、インク収容部１０を圧迫する。この為、袋内圧は上昇し、メニスカス破壊や外気吸引の起らない一定範囲内に収まる。
【００１６】
以上の例では、センサを用い袋内圧の検知をしているが、袋内部のインク残量を検知する電極、光センサ、他各種センサを用い膨張圧迫手段９の制御を行っても同様に効果がある。この場合、ノズルからの吐出インクドット数、あるいは、吐出信号をカウントすることで、インク残量を推測することが可能であり、センサ１２を省略することもできる。
【００１７】
図３は、本発明の第一の例によるインクカートリッジ内部を示す構成図である。（ｂ）は、（ａ）をＡ−Ａで切断した時の断面図である。インク収容部１０である可撓性のインク袋には、インクの消費によって袋が均一に潰れるように規制する規制板１１が設けられている。また、袋には、センサ１２として内圧を検知する圧力センサが設けられているが、これは前述したように、各種センサを用いることも、また省略することもできる。
【００１８】
また、インク袋は、三方シール型、ガセット型、または他の方法何れでも良いが、同容積のインクカートリッジ筐体に対して余分な空間が少なく、充填インク量を大容量とすることが可能であり、カートリッジの交換頻度が少なくできる為、ガセット型が望ましい。また、規制板は、袋の対向する両側面に貼り付けて用いているが、袋の片側側面にのみ貼り付け、袋の他の側面は、インクカートリッジ筐体１の壁面にとりつけても良い。本例では、膨張圧迫に空気を用いているが、他の気体を用いることも可能であり、また、液体を用いても同様な効果を得ることが可能である。
【００１９】
図４は、負圧を与える手段に引張りコイルばねを用い、正圧を与える手段に圧縮コイルばねを用いた、本発明の第二の例によるインク容器を示す構成図である。
【００２０】
可撓性のインク袋１０の片方の側面は、筐体に固定されており、他方の側面には、規制板１１が取付けられている。インク袋１０にインクが満ちている状態では、規制板１１に取付けられた引張りコイルばね１３により、該規制板１１が引かれ、インク袋１０に負圧が与えられる。インクの消費が進み、インク袋１０が筐体に固定されている側に規制板１１が引かれていくと、引張りコイルばね１３の他端に取付けられた、加圧部材１６を保持しているフック１５も引かれることになる。
【００２１】
更にインクの消費が進むと、引張りコイルばね１３を保持できる以上の力がフック１５にかかり、フック１５は加圧部材１６から外れ、加圧部材１６は、圧縮コイルばね１４により規制板１１に接し、インク袋１０に正圧を与えることになる。本例においては、複数個の引張りコイルばねと、単数個の圧縮コイルばねを用いているが、取付け数は規制されない。また、インク袋１０の対向する二面に規制板を取付け、ばねの作用を両側から与えても良い。
【００２２】
図５は、弾性部材からなる付勢部材をインク袋に装着することにより、インクの消費とともに該インク袋がインク導出管側へと巻き取られ加圧される、本発明による第三例を示す構成図である。
【００２３】
本例では、板ばねを付勢部材１７として用い、インク袋１０に装着している。付勢部材１７は、インク袋１０にインクが満たされている（a）の状態では、インク重量により延伸状態にあるが、インクの消費が進み、付勢部材１７を押えている力が弱まると、（ｂ）に示すようにインク導出管２側へと巻き取られのていく。この時同時に該インク袋１０もインク導出管２側へと巻き取られていくことになり、該インク袋１０内部のインクに圧力が付与される。付勢部材としては、本実施例で用いた板ばねでなくとも、他の弾性部材を用いることも可能である。
【００２４】
以上、各例について述べたが、本発明は、これら各例に限定されるものではなく、他の膨張圧迫手段を用いた構成とすることも可能である。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、インクカートリッジ交換初期から、インク残量が少なくなり交換時期に到るまでの間、安定した水頭差の範囲内で、良好な画質を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明によるインクジェット記録装置のインクカートリッジ周辺の構成を示す一例である。
【図２】  本発明におけるインクカートリッジの一例の概略図である。
【図３】  本発明の第一例におけるインクカートリッジのの構成図である。（ｂ）は、（ａ）のＡ-Ａでの断面図である。
【図４】  コイルばねを膨張圧迫手段として用いた本発明の第二例におけるインクカートリッジの構成図である。
【図５】  巻取り可能な弾性部材をインク袋にもつ本発明の第三例におけるインクカートリッジの構成図である。（ａ）はインク袋にインクが満たされている状態であり、（ｂ）はインクの消費が進んだ状態を各々示す。
【図６】  インクカートリッジのインク消費量と水頭差の関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１はインクカートリッジ、２はインク供給口、３はインク供給口接続部、４はインク供給管、５は通気口、６は通気口接続部、７は給排気管、８はリークバルブ、９は膨張圧迫手段、１０はインク収容部、１１は規制板、１２はセンサ、１３は引張コイルばね、１４は圧縮コイルばね、１５はフック、１６は加圧部材、１７は付勢部材である。
【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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【図６】
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