JP2007098856A - Ink tank - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インクジェット記録装置から吐出させるインクを収容したインクタンクに関する。 The present invention relates to an ink tank containing ink to be ejected from an ink jet recording apparatus.
インクジェット記録装置にインクを供給するインクタンクとしては、従来よりさまざまな構成のものが提案されている。
近年のインクジェット記録装置には、交換作業において使用者の手間を省くことができ、インク汚れや漏出の危険性を排除することができる交換型のインクタンク(以下、インクカートリッジと呼ぶ)が多く採用されている。
Various ink tanks have been proposed in the past for supplying ink to an ink jet recording apparatus.
In recent years, inkjet printers often use replaceable ink tanks (hereinafter referred to as ink cartridges) that can save the user trouble in replacement work and eliminate the risk of ink contamination and leakage. Has been.
インクカートリッジは、前記のような利点を有しているが、最近では要求される機能に一層の充実が求められている。例えば、インクを多く貯留することができ、適正かつ安定した負圧をインクに付与することができ、大流量における良好な耐インク切れ特性を得ることができる機能が求められている。そして、このような要求を低コストで実現できる構成が必要とされている。 The ink cartridge has the advantages as described above, but recently, further enhancement of required functions has been demanded. For example, there is a demand for a function capable of storing a large amount of ink, applying an appropriate and stable negative pressure to the ink, and obtaining a good ink resistance characteristic at a large flow rate. And the structure which can implement | achieve such a request | requirement at low cost is required.
こうしたインクカートリッジにおいてインクを貯留する手段としては、スポンジに代表される毛管構造物質でインクを吸収する通称“スポンジ方式”と、インクを袋や密封容器に直接貯留する、通称“生インク方式”とがある。 As a means for storing ink in such an ink cartridge, a so-called “sponge method” that absorbs ink with a capillary structure substance represented by a sponge, and a so-called “raw ink method” that directly stores ink in a bag or a sealed container. There is.
“スポンジ方式”は毛管構造物質の特性によりインクを保持するという機能と、インクに負圧を付与するという機能とを合わせ持っているため、従来より多くの企業の多くの製品で実施されてきている。 The “sponge method” has a function of holding ink according to the characteristics of the capillary structure material and a function of applying negative pressure to the ink, so it has been implemented in many products of many companies than before. Yes.
しかしながら、“スポンジ方式”は“生インク方式”に比べてインクの収容量が少なく、インクカートリッジの全体積に対する使用可能なインク量の割合、つまり貯留効率が少なくなるという課題がある。 However, the “sponge method” has a problem that the amount of ink contained is smaller than the “raw ink method”, and the ratio of the usable ink amount to the total volume of the ink cartridge, that is, the storage efficiency is reduced.
さらに、“スポンジ方式”には次のような課題もある。現在のインクジェット記録装置では、鮮やかな発色艶が特徴の染料系インクと、耐水性の向上や独特の発色を呈する顔料系インクとを使用することがある。このうち顔料系インクは、インクカートリッジ内で顔料が沈降するという不具合が発生することがある。この不具合を解決するためにはインクカートリッジ内のインクを攪拌することが必要となるが、スポンジ方式の場合には、構造的にインクを攪拌することが困難になる。 Furthermore, the “sponge method” has the following problems. In current inkjet recording apparatuses, there are cases where dye-based inks characterized by vivid color gloss and pigment-based inks exhibiting improved water resistance and unique color development are used. Among these, the pigment-based ink may cause a problem that the pigment settles in the ink cartridge. In order to solve this problem, it is necessary to stir the ink in the ink cartridge. However, in the case of the sponge method, it is difficult to stir the ink structurally.
これに対し、インクの貯留効率や顔料攪拌などを考慮した場合、生インク方式は有効である。従来、生インク方式を採用するインクカートリッジとしては、可撓性の袋と金属製バネとを併用してインクの貯留と負圧の発生とを行う方式(通称:スプリングバッグ方式)が提案されている。 On the other hand, the raw ink method is effective when considering the ink storage efficiency and the pigment agitation. Conventionally, as an ink cartridge adopting the raw ink method, a method (common name: spring bag method) in which a flexible bag and a metal spring are used together to store ink and generate negative pressure has been proposed. Yes.
以下、このスプリングバッグ方式を採る従来のインクカートリッジの構成を、図8ないし図10を用いて説明する。
図8はインクカートリッジ600がインクジェット記録装置に配置される方向に置かれた状態を示す外観図である。図において、インクカートリッジ600のケース601は、設計の自由度、コスト、成形性から一般的にPS(ポリスチレン)、PP(ポリプロピレン)、変性PPE(ポリフェニレンエーテル)などの熱可塑性樹脂で構成されている。このケース601には、内部との大気圧のバランスを図るために大気連通口605と、インクを外部へと導出させるためのインク導出部604とが形成されている。
Hereinafter, the configuration of a conventional ink cartridge employing this spring bag system will be described with reference to FIGS.
FIG. 8 is an external view showing a state where the
インク導出部604は、インクジェット記録装置へのインクカートリッジの装着時において、記録ヘッドに連通しているインク流路に連結され、インクカートリッジ内に収容されているインクを記録ヘッドへと供給し得るようになっている。このインク導出部604は、インクカートリッジの使用形態などによってその構造および材質が異なるが、基本的には何らかのバルブ機能を備えた構造となっている。つまり、インクカートリッジ600がインクジェット記録装置に装着されたときには記録ヘッドの液室に連通し、インクジェット記録装置に対して非装着状態(単独状態)にあるときにはインク603が外部に漏出しないようなバルブ機能を持たせた構造となっている。このバルブ機能の簡便な構成としては、ゴム材料で構成されたゴム栓をインク導出部604に配置したものがある。インクジェット記録装置のインク流路への接続は、インクジェット記録装置側に予め準備された中空針がゴム栓を貫通することで接続される構成となっている。
The ink lead-out
また、図9は、図8に示すインクカートリッジ600の一面(一点鎖線にて囲んだ部分)を切り取って内部構造を示す図であり、図10は、図9に示すインクカートリッジ600を図9の一点鎖線で示した面に沿って切断し、内部構造を示した断面図である。
図9および図10において、ケース601の内部には、可撓性の樹脂フィルムで構成されたインク袋602が配置され、その内部にはインクが収容される。このインク袋602には、インク出口602aが形成され、このインク出口602aがインク導出部604に連結されている。インクカートリッジがインクジェット記録装置に装着されたとき、インク袋602に収容されたインクは、インク出口602aからインク導出部604を介してインクジェット記録装置のインク流路へと導出されるようになっている。
9 is a diagram showing the internal structure by cutting out one surface (portion surrounded by a one-dot chain line) of the
9 and 10, an
インク袋602は2枚のフィルム(可撓性部材)を重ねた後に4辺を相互に熱溶着して密封した構造であって、インクが注入されることで自然と立体的に膨らむようになっている。インク袋602の素材は、耐インク性、耐候性、耐衝撃性および耐蒸発性を備えることが好ましい。そのためにPE(ポリエチレン)、EVA(エチレン酢酸ビニル共重合体)、PP、PET(ポリエチレンテレフタレート)、ナイロン、AL(アルミニウム)箔などの複数のフィルムを使用したラミネート構造となっている。さらに、可能な限りインク残量を少なくするために薄い材料を選ぶことで可撓性が確保される必要がある。
The
このような剛性の非常に小さい袋にインクを満杯状態まで充填したときの内部圧力はインク導出部604からインクの一番高い部位までの高さとなる。これを一般的に水頭(Head)と呼んでおり、単位は[mmAq](1[mmAq]≒10[Pa])で表現する。なお、単位[mmAq]は、通常、比重が1である水の圧力に対して用いられるが、現実のインクジェット用インクの比重も1に非常に近い。従って、本明細書においては、インクの比重は全て水と同等とした上で便宜上、[mmAq]を用いて説明することにした。
The internal pressure when the ink is filled to such a very small bag in the rigidity is the height from the
本実施形態では、インクが満杯状態にあるとき、インク導出部604からインク袋602の鉛直方向の最も高い位置までの距離は15mmなので、インク導出部604におけるインクの圧力は15[mmAq]の陽圧(加圧)となる。
しかしながら、インクジェット記録装置に使用される記録ヘッドのノズル部分には、一般的に数十から百[mmAq]程度の負の圧力(負圧)を印加する必要がある。このため、インク袋602内には、前述の陽圧を考慮して負圧を印加する必要がある。
In the present embodiment, when the ink is full, the distance from the
However, it is generally necessary to apply a negative pressure (negative pressure) of about several tens to one hundred [mmAq] to the nozzle portion of the recording head used in the ink jet recording apparatus. For this reason, it is necessary to apply a negative pressure in the
インク袋602を構成する第1のフィルム部材608と第2のフィルム部材609の内面には、それぞれ平面形状を有する第1の圧力板606と第2の圧力板607とが互いに向かい合うように貼り合わされている。さらに両圧力板606と607の間には、圧縮バネ610が配置されている。圧縮バネ610はインク袋602内部のインク603に適正な負圧を印加する手段であって、通常はステンレス製のコイルバネまたは板バネによって構成されている。本実施形態における第1のフィルム部材608および第2のフィルム部材609の平面状態における寸法は30[mm]×60[mm]であり、インク袋602として充填可能なインク量は1500[mm3]である。
A
また、第1の圧力板603および第2の圧力板は25[mm]×50[mm]である。インク袋602がインク603により満杯になっている状態では、インク袋の厚さは10[mm]となる。インク導出部604は第1のフィルム部材608と第2のフィルム部材609とに挟まれるように配置され、かつインク袋602の短手方向(幅30[mm])の中央(15[mm])に配置されている。
The
インクカートリッジ600はインクジェット記録装置に対して縦向きに配置するように設計されているため、インク出口604から導出されるインクの圧力は通常ならば、15[mmAq]である。本実施形態では第1の圧力板606と第2の圧力板607が相互に反発するように圧縮バネ610が配置されている。インク袋602がインク満杯状態にあり、第1の圧力板606と第2の圧力板607との間が10[mm]であるとする。圧縮ばね610の反発応力によってインクにかかる負圧と、インクが消費されて第1の圧力板606と第2の圧力板607の隙間が0[mm]に近いとき、圧縮バネ610の反発応力によってインクに発生する負圧とがある。この2つの負圧のいずれもが設定すべき負圧の適正範囲に納まるように圧縮バネ610が設計されている。
Since the
例えば、インク導出部604のインクの適正圧力が、−40[mmAq]以下、かつ−180[mmAq]以上である場合を想定する。この場合、圧縮バネ610の反発力によって発生させるべき負圧は、前述したインク導出部604の水頭である15[mmAq]を考慮して、−55[mmAq]以下、かつ−195[mmAq]以上に設定すれば良い。
For example, a case is assumed where the appropriate pressure of ink in the
第1の圧力板603と第2の圧力板604の面積は、それぞれ25[mm]×50[mm]=1250[mm2](=12.5[cm2])である。したがって、両圧力板に掛けるべき圧縮バネ610の反発力は、12.5×5.5ないし12.5×19.5=69[gf]ないし243[gf]となる。これは、インクへ印加される圧力が、原理上パスカルの法則に従うことを想定した値である。
The areas of the
インク袋602が、満杯のときは−80[mmAq]、空に近いときは−120[mmAq]と設定されている。したがって、満タン時のバネ応力は100[gf]〜150[gf]として作用する(バネ定数は10mm変位あたり50gfのバネ応力を発生させる値とする)。
スプリングバッグ方式のインクカートリッジにおいて、袋内部にバネを設けた方式の場合、インクの負圧は、圧縮バネが圧縮された量と、バネ定数とに応じて増加する。従って負圧を設定するにはバネの自由高さとバネ定数を設定すればよく、バネが最大に密着して負圧が最大となった時であっても、計算上はインクジェット記録ヘッドに対して負圧が過大にならないように設計される。
しかしながら、実際にはインクが少なくなってくると、袋のシワが屈曲する抵抗、バネ自身の不均一な密着、および第1の圧力板606と第2の圧力板607同士の傾きに伴う不均一な密着、などによって、バネ定数に従って設定された反発力以外の制御不能な抵抗成分が生じてくる。
It is set to −80 [mmAq] when the
In the case of a spring bag type ink cartridge in which a spring is provided inside the bag, the negative pressure of the ink increases in accordance with the amount of compression of the compression spring and the spring constant. Therefore, in order to set the negative pressure, the free height of the spring and the spring constant need only be set. Even when the spring is in close contact with the maximum pressure and the negative pressure is maximized, the calculation is performed with respect to the ink jet recording head. Designed so that negative pressure is not excessive.
However, in actuality, when the amount of ink decreases, the wrinkles of the bag are bent, the spring itself is unevenly adhered, and the unevenness is caused by the inclination of the
この関係を、実際に発生するインク消費量と、バネの移動量と、負圧との関係を図11に示す。
この過大な抵抗成分は、インクの終了間際に指数級数的に増大するので、インクの負圧の極端な増加として現れ、内部にインクが残っているにも関わらずインクをインクジェット記録装置に供給することができなくなり、インクの無駄が生じる。
FIG. 11 shows the relationship between the actual ink consumption, the amount of movement of the spring, and the negative pressure.
This excessive resistance component increases exponentially at the end of the ink, so it appears as an extreme increase in the negative pressure of the ink, and the ink is supplied to the ink jet recording apparatus even though the ink remains inside. Incapacitating ink waste.
また大きなサイズのインクカートリッジの場合、インク消費と共にインクの水頭も高くなることから、必要な初期負圧を得るためにはバネ力を十分確保すると共に、バネの作動行程を長くする必要がある。このため、前述のような通常の設計ルールに従ってバネを設定した場合には、インクがなくなる前にバネによって生じる負圧が過大になるという不具合が生じる。 In the case of a large-sized ink cartridge, the ink head becomes higher as the ink is consumed. Therefore, in order to obtain the necessary initial negative pressure, it is necessary to secure a sufficient spring force and lengthen the operation stroke of the spring. For this reason, when the spring is set according to the normal design rule as described above, there is a problem that the negative pressure generated by the spring becomes excessive before the ink runs out.
こうした不具合を改善するために、特許文献1では、一定負圧に達したとき、インク袋に形成した穴を開放してインク袋内部の圧力を下げことが提案されている。また、特許文献2では機械的に袋に掛かる応力を緩和させることが提案されている。さらに特許文献3では複雑なバネ機構を設けることによって圧力を緩和させる手段が提案されている。
In order to improve such a problem,
以上のようにスプリングバッグ方式のインクカートリッジでは、固定されたバネ定数とバネ自由長の設定だけなので簡便に設計できる反面、負圧の厳密な制御が難しく、特にインクの終了間際を最後まで使うことが困難な場合が多い。またこの問題に対応すべくなされた上記各特許文献に開示の技術は、機構が複雑化したり、インク漏れが発生したり、動作の信頼性確保するための設計が困難になったりする。その結果、装置のコストが高くなると共に、インクカートリッジのサイズが増大してインクの使用効率が上がらないという問題が生じる。 As described above, the spring bag type ink cartridge can be designed simply because it has only a fixed spring constant and spring free length, but it is difficult to strictly control the negative pressure, and it should be used until the end of the ink. Is often difficult. Further, the techniques disclosed in each of the above-mentioned patent documents designed to cope with this problem make the mechanism complicated, cause ink leakage, and make it difficult to design for ensuring operation reliability. As a result, the cost of the apparatus is increased, and the ink cartridge size is increased and the ink use efficiency is not increased.
本発明は、上記従来技術の課題に着目してなされたもので、インク収容空間内の負圧特性を改善することができ、インク使用効率の向上および安定したインク供給を可能とする安価かつ簡単な構成のインクタンクの提供を目的とする。 The present invention has been made by paying attention to the above-mentioned problems of the prior art, and can improve the negative pressure characteristic in the ink storage space, and can be inexpensive and simple, which can improve ink use efficiency and enable stable ink supply. An object is to provide an ink tank having a simple structure.
上記従来の課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。 In order to solve the above conventional problems, the present invention has the following configuration.
すなわち、本発明は、インクジェット記録装置の記録ヘッドに供給するインクを収容するインク収容部材を有し、前記インク収容部材を少なくとも部分的に可撓性部材によって構成すると共に、前記インク収容空間が拡大する方向に前記可撓性部材を付勢する弾性部材を設けたインクタンクにおいて、前記弾性部材の付勢力に抗して前記インク収容空間を縮小させる方向に前記可撓性部材を付勢する磁力を発生させる磁力発生手段を設けたことを特徴とする。 That is, the present invention has an ink containing member that contains ink to be supplied to a recording head of an ink jet recording apparatus, the ink containing member is at least partially constituted by a flexible member, and the ink containing space is enlarged. In an ink tank provided with an elastic member for urging the flexible member in a direction to move, the magnetic force for urging the flexible member in a direction to reduce the ink containing space against the urging force of the elastic member It is characterized by providing a magnetic force generating means for generating.
なお、本発明においてインクとは、インクジェット記録装置の記録ヘッドに供給する液体の全てを含む。また、記録媒体上に文字、図形、画像などを形成するための色剤を含んだ液体に限らず、記録媒体上に記録される文字、図形、画像などの品位を向上させるために記録ヘッドから吐出させる処理液なども含む。 In the present invention, the ink includes all of the liquid supplied to the recording head of the ink jet recording apparatus. In addition to liquids containing colorants for forming characters, figures, images, etc. on the recording medium, from the recording head to improve the quality of characters, figures, images, etc. recorded on the recording medium. Also includes processing liquid to be discharged.
本発明によれば、インク収容部材の可撓性部材に作用する磁力を発生する磁力発生手段を設けるという安価かつ簡単な構成により、インク収容空間内の負圧特性を改善することが可能となり、インク収容部材からのインク供給を安定化させることができる。このため、インク収容空間内にインク収容空間内に貯留されているインクを最後まで使い切ることが可能になり、インク使用効率を向上させることができる。 According to the present invention, it is possible to improve the negative pressure characteristic in the ink containing space by providing an inexpensive and simple configuration of providing a magnetic force generating means for generating a magnetic force acting on the flexible member of the ink containing member, Ink supply from the ink containing member can be stabilized. For this reason, the ink stored in the ink storage space can be used up to the end in the ink storage space, and the ink use efficiency can be improved.
(第1の実施形態)
図1ないし図6に基づき、本発明の第1の実施形態におけるスプリングバッグ方式のインクカートリッジを説明する。
(First embodiment)
A spring bag type ink cartridge according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1はインクカートリッジ100がインクジェット記録装置に配置される方向に置かれた状態を示す外観図である。図2は図1に示すインクカートリッジ100の一面(一点鎖線にて囲んだ部分)を切り取って内部構造を示す図である。図3は図2に示すインクカートリッジ100を図2の一点鎖線で示した面に沿って切断し、内部構造を示した断面図である。
FIG. 1 is an external view showing a state in which the
以下の説明では、本発明の第1の実施形態と上記従来技術とが相違する部分を中心に説明を行い、上記実施形態と従来技術との共通部分についての詳細説明は省略する。 In the following description, the description will focus on the differences between the first embodiment of the present invention and the above-described prior art, and the detailed description of the common parts between the above-described embodiment and the prior art will be omitted.
図1に示すように、この第1の実施形態におけるインクカートリッジは、上記従来技術と同様に、熱可塑性樹脂などよって成形されたケース101によってその外殻が構成されている。このケース100には、内部との大気圧のバランスを図るための大気連通口105と、インクを外部へと導出させるためのインク導出部104とが形成されている。
As shown in FIG. 1, the outer shell of the ink cartridge according to the first embodiment is constituted by a
また、図2および図3に示すように、ケース100の内部には、可撓性の樹脂フィルムで構成されたインク袋(インク収容部材)102が配置され、その内部にはインクが収容されている。このインク袋102にあっても、上記従来技術にて示したインク袋602と同様に構成されている。すなわち、インク袋101は、第1のフィルム部材108と第2のフィルム部材109とにより構成され、その短辺部中央には、インク出口102aが形成され、このインク出口102aがインク導出部104に連結されている。また、第1のインク袋の第1のフィルム部材108と第2のフィルム部材109の内面には、それぞれ平面形状を有する第1の圧力板106と第2の圧力板107とが互いに向かい合うように貼り合わされている。そして、両圧力板106と107の間には、圧縮バネ110が配置されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, an ink bag (ink containing member) 102 made of a flexible resin film is disposed inside the
次に、この第1の実施形態と上記従来技術との相違点を詳細に説明する。
第1のフィルム部材108の外面には、同フィルム部材を挟んで前記第1の圧力板106と対向する位置に、磁化されている板状の磁性体(以下、永久磁石と称す)111が貼り合わされている。また、第2のフィルム部材109の外面には、同フィルム部材を挟んで前記第2の圧力板107と対向する位置に磁化されていない板状の磁性体(以下、単に磁性体と称す)112が貼り合わされている。第1の圧力板106と第2の圧力板107とは互いに対向する位置に配置されており、これらの圧力板に固定された永久磁石(第2の磁性体)111と磁性体(第1の磁性体)112も互いに対向する位置に配置されている。本実施形態における第1のフィルム部材108および第2のフィルム部材109の平面状態における寸法は30 mm×60mmであり、インク袋102として形成されたとき、充填可能なインク量は1500mm3である。また第1の圧力板106および第2の圧力板107は、いずれも25mm×50mmの寸法を有している。
Next, differences between the first embodiment and the above-described prior art will be described in detail.
A magnetized plate-like magnetic body (hereinafter referred to as a permanent magnet) 111 is attached to the outer surface of the
また、永久磁石111は最近では数々のものが存在するが、厚さが厚いとインク袋102のサイズに影響が出てくるため、可能な限り薄いものを選択することが望ましい。例えば、Sm-Fe-N系磁性粉末をアクリル系ゴムをバインダとして圧延ロールで薄板状に成形したシート状のSm-Fe-Nボンド磁石を使用することが望ましい。このボンド磁石は磁力が強力で、可撓性にも優れており、厚さ1mm以下のものも一般に知られている。なお、上記永久磁石111と磁性体112とにより磁力発生手段が構成されている。
In addition, there are a number of
以上のように、この第1の実施形態では、第1、第2のフィルム部材108、109の外面に、永久磁石と磁性体とをそれぞれ相対向して取り付けた点が上記従来技術と異なる。
次に、上記構成を有する本発明の第1の実施形態における作用を説明する。
この第1の実施形態では、永久磁石111と磁性体112との間に形成される磁場113によって発生する磁力は、第1の圧力板106と第2の圧力板107とを互いに離間させる吸引力として作用する。
図4は、第1の実施形態において、インク袋102に作用する圧縮バネ110の応力と、永久磁石111と磁性体112との間に生じる磁力との関係などを示す図である。
図4のラインdに示すように、永久磁石111と磁性体112との間に生じる磁場113によって発生する磁力(吸引力)は、周知の物理法則に従って永久磁石111と磁性体112の間の距離の二乗の逆数に比例して増大する。このため、インク袋102にインク103が満杯状態で入っているとき、永久磁石111と磁性体112とは所定の最大距離に保たれる。このとき、永久磁石111と磁性体112との間に生じる磁力は最小となる。
As described above, the first embodiment is different from the prior art in that the permanent magnet and the magnetic body are attached to the outer surfaces of the first and
Next, the operation of the first embodiment of the present invention having the above configuration will be described.
In the first embodiment, the magnetic force generated by the
FIG. 4 is a diagram illustrating the relationship between the stress of the
As shown by the line d in FIG. 4, the magnetic force (attraction force) generated by the
この後、インクジェット記録装置の記録動作などによってインクが消費されるにつれて永久磁石111と磁性体112との間の距離が狭まる。互いの距離間隔が狭まるに従って、第1の圧力板106と第2の圧力板107の間に生じる磁力は高まり、両圧力板106、107を互いに離反させる力は増大して行く。本実施形態では、図2のラインeに示すように、インク残量が0に近づくと(インク消費量が15ml付近になると)、両圧力板106、107に作用する吸引力は大幅に増大する。
Thereafter, the distance between the
一方、圧縮バネ110の応力は、図2のラインdに示すように、インク消費量に略比例した状態で増大して行くが、インク消費が進み残量が0に近づくと、設計値である圧縮バネの反発力以外に抵抗成分が作用する。すなわち、
(1)インク袋102のシワが出来るときに発生する第1のフィルム部材108または第2のフィルム部材109の曲げ応力、
(2)圧縮バネ110自身の密着に伴う干渉反発力、
(3)第1の圧力板106と第2の圧力板107とが配置されている平面部が傾きながら密着することに伴う抵抗力、
などの抵抗成分が圧縮バネ110の反発力以外に発生する。そして、インク消費が進み、インク残量が0に近づくとこの抵抗成分が急激に増大し、それに伴ってインク袋102に作用する負圧は図2のラインaに示すように急激に増大する。従来のいわゆるスプリングバッグ方式のインクカートリッジでは、この急激な負圧の増大によって、インク袋102内に残留しているインクを供給できなくなるという状態が発生する。
On the other hand, as shown by the line d in FIG. 2, the stress of the
(1) Bending stress of the
(2) interference repulsive force accompanying the close contact of the
(3) a resistance force associated with the close contact of the flat surface portion on which the
Such a resistance component is generated in addition to the repulsive force of the
しかしながら、この第1の実施形態では、インク残量が0に近づいてきたときに、磁性体111と永久磁石112との間に発生する磁場113によって生じる磁力(吸引力)が増大し、それが第1の圧力板107と第2の圧力板106とに作用する。この磁力の増大によって前記抵抗成分によるインク袋102内の負圧は、図2のラインcに示すように減少し、過大な負圧が発生するのを防止することができる。これにより、インク袋102内のインク残量が0に近づいたとしても、記録ヘッドへと適正にインクを供給することができる。
However, in the first embodiment, when the remaining amount of ink approaches 0, the magnetic force (attraction force) generated by the
特に、本実施形態では、磁性体111と永久磁石112との間に発生する磁場113によって各押圧板106、107に作用する力と、圧縮バネ110によって各押圧板106、107に作用する力とを、以下のように設定している。これによって過不足のない負圧をインク袋102内に発生させることができる。
In particular, in this embodiment, the force acting on each
いま、インク袋102内に発生させるべき負圧の許容範囲における最低負圧を発生をさせるためにインク袋102を膨らませる方向に付勢する力(反発力)をFmin、インク袋102内に発生させるべき負圧の許容範囲における最大負圧を発生させるためにインク袋102を膨らませる方向に付勢する力(反発力)をFmax、圧縮バネ110のバネ定数をk、磁性体111と永久磁石112との間の距離の変化量(インク袋102の厚さ変化量)をL、インク袋102内にインクを最大に充填した時の圧縮バネ110からインク袋102に作用する力(反発力)をF0、インク袋102が最も縮小した時の厚さ(最小厚さとなった時)の磁石と磁性体同士の吸引力をFmとしたとき、本実施形態では、
Fmax>(F0+k×L)−Fm>Fmin
である条件を満たすように圧縮バネおよび磁力発生手段の各値を設定している。なお、前述のインク収容部材内に発生させるべき負圧の適正範囲とは、本インクカートリッジ100をインクジェット記録装置に装着したとき、記録ヘッドのノズルに適正なメニスカスを形成することができるような負圧の範囲を意味する。
Now, in order to generate the lowest negative pressure within the allowable range of the negative pressure to be generated in the
Fmax> (F0 + k × L) −Fm> Fmin
The values of the compression spring and the magnetic force generating means are set so as to satisfy the following condition. The appropriate range of the negative pressure to be generated in the above-described ink containing member is a negative range in which an appropriate meniscus can be formed on the nozzles of the recording head when the
上記のような設定を行うことにより、インク残量の多少に拘わらず、常にインク袋102内に適正範囲内の負圧を発生させることができる。このため、インク袋102内のインクをほぼ完全に消費することが可能となり、良好なインク使用効率を得ることができる。
By performing the setting as described above, a negative pressure within an appropriate range can always be generated in the
(本発明の第2の実施形態)
次に本発明の第2の実施形態を図5および図6と共に説明する。
上記第1の実施形態では、主としてインク残量が少なくなったときに生じる圧縮バネおよび抵抗成分による負圧の急激な増大を、永久磁石(第2の磁性体)111と磁性体(第1の磁性体)112との間に発生する磁力で緩和するようにしている。しかし、この第2の実施形態では、インク残量が少なくなった際にのみ磁力の作用によってインクの負圧を安定させるだけでなく、インク残量が0に近づく前までの途中の段階においても、負圧を一定に近い状態に保つようにしている。これにより、より印字品質を良好に保つことが可能となる。
(Second embodiment of the present invention)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the first embodiment, the permanent magnet (second magnetic body) 111 and the magnetic body (first magnetic body) 111 are caused by the sudden increase in negative pressure caused by the compression spring and the resistance component that occurs mainly when the remaining amount of ink decreases. The magnetic force is relaxed by a magnetic force generated between the
一般にインクタンク側の負圧が増大すると、それに伴って液滴を吐出する記録ヘッドのノズルにインクが再充填されるまでに要する時間が増大し、吐出されるまでに再充填されるインクの量が少なくなる傾向が生じる。その結果、吐出するインク滴の量が減少する可能性が高まる。
従って、この第2の実施形態では、圧縮バネと磁石による磁力と磁性体との間に発生する磁力(吸引力)のパラメータとを変更し、インクが満杯状態に近い状態から磁力の影響を与えるものとなっている。
In general, when the negative pressure on the ink tank increases, the time required for ink to be refilled in the nozzles of the recording head that ejects droplets increases accordingly, and the amount of ink that is refilled before ejection Tend to decrease. As a result, the possibility that the amount of ejected ink droplets is reduced is increased.
Therefore, in the second embodiment, the magnetic force generated by the compression spring and the magnet and the parameter of the magnetic force (attraction force) generated between the magnetic bodies are changed to influence the magnetic force from a state where the ink is almost full. It has become a thing.
図5は、この第2の実施形態におけるインクカートリッジ300の内部構造を示す断面図である。なお、図5において、上記第1の実施形態と同一部分には同一符号を付し、その説明の詳細は省略する。
図示のように、この第2の実施形態におけるインクカートリッジ300は、上記第1の実施形態と同様に、ケース101、インク袋102および磁性体112を有している。しかし、この第2の実施形態では、以下の点が上記第1の実施形態と異なる。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the internal structure of the
As illustrated, the
すなわち、インク袋102を構成する第1のフィルム部材108の外面に均一な厚さのスペーサ314が張り合わせてあり、このスペーサ314の外面に永久磁石311が固定されている。この永久磁石311は、上記第1の実施形態に示した永久磁石111より強力に磁化されたものとなっている。このため、この永久磁石311とこれに対向する磁性体112との間には、より強力な磁力(吸引力)を発生する磁場313が形成される。また、この第2の実施形態においては、インク303に負圧を発生させるためにインク袋102内に配置された圧縮バネ310が、前記強力な磁力に応じて強力な応力を発生させ得るようなバネ定数を有している。従って、インク袋102内のインクには、強力な磁場313と圧縮バネ310の強力な応力とを合成した負圧が加わることとなる。
That is, a
上記のように構成されたインクカートリッジ300において、永久磁石311の磁力は強力である。しかし、永久磁石311と第1の圧力板106との間には、スペーサ314によって一定の距離が確保されているため、インク消費量に対応する磁力の発生は第1の実施形態で説明した図4とは異なる特性が得られる。
この第2の実施形態における圧縮バネ310と磁力との関係を図6に示す。
図6において、強力な圧縮バネ310の応力は、インク消費量に伴って、ラインdに示すように一次関数的に変化する。これに対し、強力な磁場313による磁力はラインeに示すように二次関数的に変化する。また、図6に示すラインbは、磁力がインク103に作用する圧力を、ラインaは圧縮バネ310と前述の抵抗成分とによりインク103に印加される負圧を示している。インク袋102内のインク103には、ラインbに示す圧力と、ラインaに示す負圧とを合成した圧力、すなわち、ラインcに示すような安定した負圧が加わることとなる。
In the
FIG. 6 shows the relationship between the compression spring 310 and the magnetic force in the second embodiment.
In FIG. 6, the stress of the strong compression spring 310 changes in a linear function as shown by the line d along with the ink consumption. On the other hand, the magnetic force generated by the strong
このように、第2の実施形態における基本原理は、磁力の変化をスペーサ314によって緩慢にすることにより、図6のようにインク袋102内のインク圧をインク消費量に関わらずほぼ一定に保つことが可能になる。また、この作用を調整する際には、スペーサ314の厚さ、強力な磁石311の磁力、強力な圧縮バネ310の作用力のいずれかのパラメータを変更すれば良い。
As described above, the basic principle of the second embodiment is that the ink pressure in the
さらに、この第2の実施形態においては、インク袋102内のインク103に印加される圧力(負圧)は、磁力と圧縮バネ310の力が強力な力関係で支配的に作用している。そのため、記録動作中のキャリッジの往復移動に伴うインクの瞬間的な揺動の影響を受けにくくなり、安定するという効果もある。
Furthermore, in the second embodiment, the pressure (negative pressure) applied to the
(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態を図7に基づき説明する。
この第3の実施形態におけるインクカートリッジ500は、上記第1の実施形態に示した第2の磁性体としての永久磁石111に代えて、図7に示すような電磁石511を第2の磁性体として用いたものであり、その他の構成は上記第1の実施形態と同一である。なお、図中、上記第1の実施形態と同一部分には同一符号を付し、その説明の詳細は省略する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The
図7に示す電磁石515は、第1の圧力板506に取り付けられ、2本の電線514がケース501の表面に配置された一対の電極516、516に接続されている。この電極516、516にはインクジェット記録装置の電力供給部517が接続されている。磁場513の持つ磁力は、両電極516、516に供給される電力量で決定されるため、状況に応じて、インクジェット記録装置から供給される電力量を制御することにより、磁力を制御することができる。このため、インク袋102内の負圧をより精密に制御することが可能になり、インクカートリッジの各部の設計自由度も向上する。
An electromagnet 515 shown in FIG. 7 is attached to the first pressure plate 506, and two electric wires 514 are connected to a pair of
インクカートリッジに供給する電力の制御としては、例えば、次のようにして行うことができる。
すなわち、インクカートリッジ500におけるインク残量は、インクジェット記録装置内に設けられた演算回路で、記録動作時のインク吐出量およびヘッドクリーニング時の吐出量などに基づきインク消費量を算出する。そして、その算出されたインク消費量を、満了時のインク量から減算することで求めることができる。そして、算出されたインク残量に基づき、インクジェット記録装置の制御部によって、インク残量に応じた適切な磁力が得られるように電極516、516に電力を供給すればよい。なお、インクジェット記録装置において行うインク残量の算出方法は、現在、種々の方法が提案されており、上記のインク残量算出方法以外の方法も適用可能である。
The power supplied to the ink cartridge can be controlled as follows, for example.
That is, the ink remaining amount in the
(その他の実施形態)
上記各実施形態では、インク収容空間を形成するインク袋内に圧縮バネを設け、圧縮バネの伸長方向への弾性復元力によってインク収容空間内に負圧を発生させるようになっている。しかし、インク収容空間内に負圧を発生させるバネをインク収容空間外に設けることも可能である。例えば、インク収容空間を形成するインク袋とケースとの間の少なくとも一箇所に引きバネを配設し、その引きバネの一端部をインク袋に、他端部をケースに固定するようにしてもよい。
(Other embodiments)
In each of the above embodiments, a compression spring is provided in the ink bag forming the ink storage space, and a negative pressure is generated in the ink storage space by an elastic restoring force in the extension direction of the compression spring. However, a spring that generates a negative pressure in the ink storage space can be provided outside the ink storage space. For example, a tension spring is disposed at least at one position between the ink bag and the case forming the ink containing space, and one end of the tension spring is fixed to the ink bag and the other end is fixed to the case. Good.
これにより、引きバネの収縮方向への復元力がインク収容空間拡大させる方向へとに作用し、インク収容空間内に負圧を発生させることができる。この引きバネを用いる方法は、上記各実施形態に適用可能であり、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。しかも、引きバネはインクに接触しないため、引きバネに腐食が発生しにくく、バネの素材あるいは形状なども種々のものを適用することができ、設計の自由度を高めることができる。 As a result, the restoring force in the contracting direction of the pulling spring acts in the direction of expanding the ink containing space, and negative pressure can be generated in the ink containing space. The method using the tension spring is applicable to each of the above embodiments, and the same effect as the above embodiment can be obtained. In addition, since the pulling spring does not contact the ink, the pulling spring is unlikely to corrode, and various spring materials or shapes can be applied, thereby increasing the degree of freedom in design.
また、上記各実施形態では、インク袋の相対向する面、すなわち、各圧力板が取り付けられている一対の面がいずれもケースの内面に固定されていない状態となっている。しかし、一方の面をケースの内面に磁性体または磁力発生部などを介して固定し、他方の面のみを圧縮バネおよび磁力発生手段の磁力によって移動させるようにすることも可能である。 In each of the above embodiments, the opposing surfaces of the ink bag, that is, the pair of surfaces to which the pressure plates are attached, are not fixed to the inner surface of the case. However, it is also possible to fix one surface to the inner surface of the case via a magnetic body or a magnetic force generator and move only the other surface by the magnetic force of the compression spring and the magnetic force generator.
さらに、上記実施形態では、可撓性のシート(第1のシートと第2のシート)により形成されたインク袋によって、インク収容空間を形成するインク収容部材を構成した場合を例に採り説明した。しかし、インク収容部材は可撓性シートのみで構成する場合に限らず、その他の部材を用いて構成することも可能である。例えば、所定の剛性を有する筐体の少なくとも一部に可撓性部材を取り付けてインク収容空間を形成し、インク収容空間内のインクの消費に伴って可撓性部材が変位するようにしても良い。この場合も、上記実施形態と同様に、可撓性部材に圧縮バネあるいは引きバネによってインク収容空間を拡大させる方向へ付勢すると共に、磁力発生手段の磁力によってバネの付勢力を緩和させるようにすることで、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。 Furthermore, in the above embodiment, the case where the ink containing member that forms the ink containing space is configured by the ink bag formed by the flexible sheets (the first sheet and the second sheet) has been described as an example. . However, the ink containing member is not limited to being composed of only a flexible sheet, but may be composed of other members. For example, a flexible member is attached to at least a part of a casing having a predetermined rigidity to form an ink containing space, and the flexible member is displaced as ink in the ink containing space is consumed. good. Also in this case, as in the above-described embodiment, the flexible member is biased in the direction of expanding the ink containing space by the compression spring or the pull spring, and the biasing force of the spring is relieved by the magnetic force of the magnetic force generating means. By doing so, the same effect as the above-described embodiment can be obtained.
さらに、本発明はインク収容部材の可撓性部材に対して作用する磁力発生手段として、磁化されていない磁性体と磁化されている磁性体(永久磁石)とを組み合わせたもの、あるいは磁化されていない磁性体と電磁石とを組み合わせたものを例に挙げて説明した。しかしながら、本発明は、永久磁石と永久磁石の組み合わせ、あるいは永久磁石と電磁石の組み合わせ、さらには電磁石と電磁石の組み合わせを採用することも可能であり、本発明は特に上記実施形態に限定されるものではない。 Furthermore, in the present invention, the magnetic force generating means acting on the flexible member of the ink containing member is a combination of a non-magnetized magnetic material and a magnetized magnetic material (permanent magnet), or is magnetized. A combination of a non-magnetic material and an electromagnet has been described as an example. However, the present invention can employ a combination of a permanent magnet and a permanent magnet, a combination of a permanent magnet and an electromagnet, or a combination of an electromagnet and an electromagnet, and the present invention is particularly limited to the above embodiment. is not.
100、300、500 インクカートリッジ
101 ケース
102 インク袋
103 インク
104 インク導出部
106 第1の圧力板
107 第2の圧力板
108 第1のフィルム部材
109 第2のフィルム部材
110 引っ張りバネ
111、311 永久磁石
112 磁性体
113、313、513 磁場
314 スペーサ
511 電磁石
516 電極
517 電力供給部
100, 300, 500
Claims (8)
前記弾性部材の付勢力に抗して前記インク収容空間を縮小させる方向に前記可撓性部材を付勢する磁力を発生させる磁力発生手段を設けたことを特徴とするインクタンク。 An ink containing member for containing ink to be supplied to a recording head of the ink jet recording apparatus, wherein the ink containing member is at least partially constituted by a flexible member, and the flexible ink is formed in a direction in which the ink containing space is expanded. In an ink tank provided with an elastic member for urging the adhesive member,
An ink tank, comprising: a magnetic force generating means for generating a magnetic force for urging the flexible member in a direction to reduce the ink containing space against the urging force of the elastic member.
前記弾性部材は、前記可撓性部材における前記一対の面を離間させる方向に付勢するバネによって構成され、
前記磁力発生手段は、前記可撓性部材における前記一対の面の一方の面に固定された第1の磁性体と、前記一対の面の他方の面に固定された第2の磁性体とを有し、前記両磁性体の間に互いに吸引し合う磁力を発生させ、該磁力により前記バネの付勢力に抗して前記一対の面を近接させる方向に付勢することを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載のインクタンク。 The ink containing member has a flexible member having a pair of surfaces provided at opposite positions,
The elastic member is configured by a spring that biases the pair of surfaces of the flexible member in a direction to separate the pair of surfaces,
The magnetic force generating means includes: a first magnetic body fixed to one surface of the pair of surfaces of the flexible member; and a second magnetic body fixed to the other surface of the pair of surfaces. And generating a magnetic force attracting each other between the two magnetic bodies, and urging the pair of surfaces in a direction close to each other against the urging force of the spring by the magnetic force. The ink tank according to either 1 or 2.
前記弾性部材は、前記インク袋内に配置され前記インク袋を拡大させる方向に付勢されることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載のインクタンク。 The ink containing member is an ink bag formed by forming a flexible member into a bag shape,
The ink tank according to claim 1, wherein the elastic member is disposed in the ink bag and biased in a direction in which the ink bag is expanded.
前記インク収容部材内に発生させるべき負圧の適正範囲における最大負圧を発生させるために前記可撓性部材を外方に向けて付勢する力をFmax、
前記弾性部材の弾性係数をk、
前記可撓性部材の変位量をL、
前記インク収容空間内にインクを最大に充填した時の前記弾性部材から前記可撓性部材に作用する力をF0、
前記可撓性部材が最も縮小した時の磁性体と磁力発生手段との間に発生する吸引力をFmとしたとき、
Fmax>(F0+k×L)−Fm>Fmin
の関係を満たすことを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載のインクタンク。 Fmin is a force for urging the flexible member outward in order to generate a minimum negative pressure in an appropriate range of negative pressure to be generated in the ink containing member.
Fmax is a force for urging the flexible member outward in order to generate a maximum negative pressure in an appropriate range of the negative pressure to be generated in the ink containing member.
The elastic modulus of the elastic member is k,
The amount of displacement of the flexible member is L,
The force acting on the flexible member from the elastic member when the ink is filled in the ink containing space to the maximum is F0,
When the attractive force generated between the magnetic body and the magnetic force generating means when the flexible member is most contracted is Fm,
Fmax> (F0 + k × L) −Fm> Fmin
The ink tank according to claim 1, wherein the relationship is satisfied.
The ink tank according to claim 1, wherein ink is contained in the ink containing member.
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JP2009241426A (en) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Fujifilm Corp | Inkjet recording apparatus and inkjet recording method |
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-
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- 2005-10-06 JP JP2005293974A patent/JP2007098856A/en active Pending
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