JPH02198866A - 記録液補給機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はインクジェット記録装置に関するものである。

［従来の技術］ 第６図に、従来の記録液を含浸した記録液吸収体を有す
る第１の記録液収容部材と、前記収容部材から記録液の
供給を受け、これを記録媒体に対して吐出することによ
り記録を行う吐出部とを連結した状態でキャリッジ上に
搭載し、前記キャリッジを前記記録媒体と相対的に移動
させながら記録を行うインクジェット記録装置の本体図
を、第７図（ａ）、（ｂ）にインクタンク・ヘッド一体
カートリッジの斜視図とその断面図をそれぞれに示す。

ここで、１００は記録へラドチップであり、吐出部１０
２および供給タンク部１０４等から成る。吐出部１０２
は、記録媒体との対向面に形成した吐出口１０２Ａと、
その内方に延在する液路と、各液路に配設した電気熱変
換体等の吐出エネルギー発生素子と、各液路に連通した
共通液室とを有している。また、供給タンク部１０４は
インクタンク１１０側からインクの供給を受け、吐出部
１０２内の共通液室にインク導くサブタンクとして機能
する。

１１２はインクタンク１１０内に配設され、インクを含
浸させたインク吸収体であり、多孔質体または繊維等を
用いて形成できる。１１４はインクタンク１１０の蓋部
材である。

以上のような構成のインクジェット記録ヘッドを用いて
第６図のようなインクジェットプリンタ、すなわち、デ
ィスポーザブルのカートリッジ形態の記録ヘッドを用い
るインクジェットプリンタを構成することができる。

なお、第６図において１４は第７図（ａ）および（ｂ）
に示したカートリッジ形態の記録ヘッドであり、この記
録ヘッド１４は、押え部材４１によりキャリッジ１５の
上に固定されており、これらはシャフト２１に沿って長
手方向に往復動可能となっている。また、キャリッジ１
５に対する位置決めは、例えば記録へラドチップ１００
に設けた穴と、キャリッジ１５側に設けたダボ等により
行うことができる。さらに、電気的接続は吐出部１０２
に対する配線基板に設けた接続パッドに、キャリッジ１
５上のコネクタを結合させればよい。

記録ヘッドにより吐出されたインクは、記録ヘッドと微
少間隔をおいて、プラテン１９に記録面を規制された記
録媒体１８に到達し、記録媒体１８上に画像を形成する
。

記録ヘッドには、ケーブル１６およびこれに結合する端
子を介して適宜データ供給源より画像データに応じた吐
出信号が供給される。カートリッジ１４は、用いるイン
ク色等に応じて、１ないし複数個（図では２個）設ける
ことができる。

また、第６図において、１７はキャリッジ１５をシャフ
ト２１に沿って走査させるためのキャリッジモータ、２
２はモータ１７の駆動力をキャリッジ１５に伝達するワ
イヤである。また、２０はプラテンローラ１９に結合し
て記録媒体１８を搬送させるためのフィードモータであ
る。

以上のような構成により、それまでのパーマネント記録
ヘッドとインクタンクをチューブ等の連結手段により結
合した状態で使用する、いわゆるパーマネントヘッド型
インクジェット記録装置における信頼性問題（泡混入等
）を改善したディスポーザブルタイプのインクタンク一
体カートリッジを用いたインクジェット記録装置（ディ
スポーザブルヘッド型インクジェットプリンター）が構
成されていた。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、このような従来のディスポーザブルヘッド型イ
ンクジェットプリンターにおいては次に示す３つの大き
な問題点があった。

１、ランニングコスト低減のため、インクタンク容量を
大きくすると、キャリッジ上に占めるインクタンクの体
積が大きくなり、プリンター本体が大型化し、コストア
ップにつながる。かつ増したインクの重量分キャリッジ
駆動モータにかかる負荷が大きくなるため、高トルクの
出力できるモータが必要となり、モータのコストが上が
る。

すなわち、ランニングコスト低減のためインクタンクの
容量を大きくすると、本体コストが大巾に上がってしま
うという不具合があった。

２、また、ランニングコスト低減のため、吸収体のイン
ク吸収能力を大きくすると、プリンター本体は大型化せ
ず、前述と同様のキャリッジ駆動モータのコストアップ
だけで済む、しかし、インク吸収体のインク吸収能力が
大きい程、インク残量変化による水頭圧変化が大きくな
り、吐出特性が、インク残量により変化してしまうとい
う効果が大きくなり、安定した印字品位が保てなくなっ
てしまうという不具合があった。このインク残量変化に
よる吐出特性の変化は、以下のように説明できる。

インク吸収体を内包するインクタンクが記録用ヘッドに
接続されている時、ヘッド内のインクには吸収体の毛管
吸収による負圧が加わっており、この負圧とインク流路
の毛管吸収による圧力が釣り合うことでメニスカスが形
成されているため、インクの残量が変化する。即ち、イ
ンク吸収能力のある吸収体の体積が変化すると負圧が変
化するため水頭圧が変化してしまう、第８図にインク残
量と水頭圧の関係を示す０図よりインク残量が少なくな
るに従って水頭圧が減少してゆくことがわかる０図中、
ｂはａと較べて大きな吸収性を持つ吸収体を使用した場
合の曲線であり、吸収性の高いもの程、水頭圧変化が大
きいこともわかる。

第９図に水頭圧とインク吐出量の関係を示す。

水頭圧が減少してゆくに従い、インク吐出量がゆるやか
に減少し、さらに水頭圧が減少してゆくと急激に減少し
、最後には吐出しなくなってしまう、これは、水頭圧が
減少するに従い、負圧が大きくなるため、インクをイン
クタンク方向に引く力が大きくなり、吐出圧が減少する
ためで同一の吐出パワーをヘッドに与えている場合、イ
ンク吐出量が減少する。さらに水頭圧が減少すると、イ
ンクノズルの毛管吸収の力と負圧が同じ程度になってく
るため、インク吐出後、インクノズルにインクが流入し
にくくなり、インクのりフィル時間が長くなり、一定の
駆動周波数ではりフィルが間に合わなくなるためインク
吐出量が急激に減少し最後にはインクが残っているにも
かかわらず、吐出しなくなる。第１Ｏ図に水頭圧と適正
リフィル周波数の関係を示す。

このような理由によりインク吸収体を内包したインクタ
ンクと記録用ヘッドを連結して使用するインクジェット
記録装置においては、インクタンク内のインク残量によ
ってインク吐出量が変化してしまうと考えられる。

３、また、インクタンクと記録用ヘッドを分離して所定
の時期にインクタンクより記録用ヘッドにインクを補給
する、いわゆるビットイン方式のパーマネントヘッド型
インクジェット記録装置は公知であるが、インク補給時
の泡混入等のため実用性は低かった。

本発明は上記従来の問題点に鑑み、記録液の吐出特性が
安定し、かつ記録液の補給が可能なインクジェット記録
装置を提供するものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、記録液を含浸した記録液吸収体を内包
し、該記録液の残量検出手段を該吸収体内に有する第１
の記録液収容部材と、該収容部材から記録液の供給を受
けて該記録液を記録媒体に対して吐出することにより記
録を行う吐出部とを連結した状態でキャリッジ上に搭載
し、該キャリッジを前記記録媒体と相対的に移動させな
がら記録を行うインクジェット記録装置において、キャ
リッジ上に搭載されていない第２の記録液収容部材から
所定の時期に第１の記録液収容部材に記録液を補給する
記録液補給機構を設けることにより、従来のディスポー
ザブルタイプのインクタンク一体カートリッジと異なり
、カートリッジサイズアップ、記録液吸収体の吸収性増
大、本体サイズアップ、コストアップおよびキャリッジ
駆動モータトルクの増大等を伴うことなく、継続的に印
字動作を容易に行うことが可能となり、又、記録液の吐
出特性も安定化できるため、信頼性の高いインクジェッ
ト記録装置とすることができる。

本発明のインクジェット記録装置には、第１の記録液収
容部材（以下第１インクタンクと略称）と、これに記録
液（以下インクと略称）を補給する記録液補給機構（以
下インク補給機構と略称）が設けられている。該補給機
構は基本的に第１インクタンク、インク補給孔及び第２
の記録液収容部材（以下第２インクタンクと略称）から
成り、インク補給孔はキャリッジ上に搭載されている第
１インクタンク上に設けられており、該補給孔はキャリ
ッジ上に搭載されていない第２インクタンクと接続され
、かつ挿脱可能な形状を有している。すなわち、補給さ
れるインクは第２インクタンクからインク補給孔を通っ
て第１インクタンク中へ供給される。

第２インクタンクはキャリッジ上に搭載されていないが
、インクジェット記録装置本体に組み込まれていなくて
もよく、独立した扱いの出来る単独容器でもよいが、装
置本体に組み込んでもよい。

インク補給孔は第２インクタンクからのインクを有効に
第１インクタンク中のインク吸収体に供給できるような
形状、構造を有していればよく、通常は第１インクタン
クの上面、すなわち重力によりインクがもれない位置に
設ければよく、単に孔でもよいし、孔にもれ防止のヒダ
を設けてもよい。第２インクタンクは、インク補給孔と
接続できる接続管を有しており、該接続管は通常該補給
孔を通って第１インクタンク中へ挿入されるものである
。

本発明においては、インク吸収体中に設けられている残
量検出手段としては、基本的に電極間抵抗により残量検
出できるものでよく、たとえば１組のビン電極等で構成
することができる。電極を設置する位置は残量を最もよ
く検出できる位置であればどこでもよい、又、一方の電
極を第１インクタンク内の連結部ヘッド側の内側（イン
ク吸収体から記録へラドチップへインクが吐出する口）
の部分にかぶせるように設けたメツシュ電極とすると、
インク供給の際、泡混入防止フィルターの役割もはたす
ため好ましい。

該検出手段は単に補給時期を表示するだけでなく、供給
中に満杯時点を表示させることもできる０表示手段とし
ては光信号や音信号に変換して出力させることにより、
目視等により認知させることができる。さらに、第２イ
ンクタンクからの接続管部に自動に作動する弁を設け、
該検出手段と該弁を電気的に接続し、検出手段からの信
号を直接弁へ送り、自動的にインクの補給を行う（自動
インク補給機構）こともできる。

インクを第１インクタンクへ供給するタイミングとして
は、リフィルが適度に行ないえる程度までインクが減少
した時点であるが、前記自動インク補給機構を用いた場
合には、インク吸収体中のインク水頭圧をある一定の範
囲にするよう供給量を制御することもできる。インクの
供給タイミングは、インクジェット記録装置の使用状況
、第２インクタンクの形態、インク供給の手段等により
適宜設定すればよい。

以上説明した構成の他はインクジェット記録装置に用い
られる公知の構造、機構、インク等を用いることができ
る。

［実施例］ 以下に実施例によりさらに本発明の詳細な説明する。

実施例１ 次にインク補給を手動で行なう本発明の実施の態様を示
す。

従来の第６図に示したようなディスポーザブルヘッド型
インクジェットプリンターに第１図に示すような構成の
第１インクタンクを従来のインクタンクに代えてセット
し、本発明のインクジェット記録装置を構成する。第１
インクタンク上面にはインク補給孔として第２インクタ
ンク接合部１１３が設けられており、該接合部にはヒダ
が着けられている。又、吸収体内残量検出用ビン電極が
１組、図に示した位置に固定されている。インク補給用
の第２インクタンクは第１インクタンクとほぼ同等の大
きさで第２図に示したような構成であり、フレキシブル
な樹脂製インク容器兼加圧袋２０２及び挿入管２０１か
ら成り、装入管２０１にはインク保持用吸収体２０３が
該管を封ぐように固着されている。該インク保持用吸収
体はインクタンク振動時のインク漏れ防止及びインク注
入時の気泡混入防止のために有効なものである。

インク補給は以下の様に行なった。

残量検出手段・・・吸収体内に１組の残量検出用ビン電
極を設は電極間抵抗を検出 補給時期・・・残量検出による空警告信号を本体に表示
又は音発生 補給方法・・・ユーザが手動によって第２インクタンク
から吸収体部に注入補給する 補給停止時・・・残量検出による満杯警告信号を本体に
表示又は音発生 第１１図に残量検出用ビン電極間抵抗値とインり残量の
関係を示す、インクが満杯の時は抵抗値が小さく残量が
減少するにつれて抵抗値は増加するので、補給時期に相
当する抵抗値に達した時、及び補給を実施し満杯になり
抵抗値が最小になった時に空警告及び満杯信号をそれぞ
れ発するように電気信号系統を設定する。

補給の手順は次の要領で行なう。

■　空警告表示 ■　印字中止、ホームポジョンに戻る ■　ユーザーが本体のフタを開け、第１インクタンクに
第２インクタンクを挿入 ■　第２インクタンクの加圧袋を指で押しつぶし中のイ
ンクを第１インクタンクへ注入■　満杯警告が表示され
た場合、インク注入を中止する 又第２インクタンクを複数個用意し、順次第１インクタ
ンクに挿入してインク注入を行なっても良い。

以上説明した態様によれば、インクジェットプリンタの
本体の大型化、インクタンクの大型化等によらず、容易
にインク補給が可能となる。

実施ＦＩＩ２ 次にインク補給を自動で行なう本発明の実施の態様を示
す、この場合第１インクタンク内のインク残量を水頭圧
変動として検知することによりインク補給の機構を構成
する。

第３図（ａ）及び（ｂ）に用いる第１インクタンクの構
成を示す、第１インクタンク上面にはインク補給窓１１
５が設けられている。又、吸収体内残量検出用電極とし
て、一方にビン電極１１１、他方に連結部ヘッド側に設
けたメツシュ電極１１６を用いた、メツシュ電極はイン
クの出口を覆うように固定されており、泡フィルター的
効果を有し泡混入防止効果を兼ねるものである。残量検
出電極間抵抗と水頭圧の関係は第１２図のようであった
。これにより水頭圧変動警告点Ｃ及びインク補給中止点
Ｂを抵抗値により所望の水頭圧範囲内に設定することが
できる。

インクジェット記録装置本体に組み込んだ補給装置の構
成は第４図に示したようであり、第２インクタンク２３
（ＡとＢの２本ついている）は第１インクタンクより高
い位置に設置され接続管２６により第１インクタンクへ
接続されている。

接続管２６の途中にはメカニカル弁装置２４が設けられ
ており、該メカニカル弁装置は前記残量検出用電極から
の電気信号を受は作動するようになっている。メカニカ
ル弁装置は第５図に示したようなカム２７の回転により
接続管２６を密閉、開放する機構を有している。前記電
極からの信号によるカムの作動な水頭圧が常にほぼ一定
範囲内になるように設定する。

自動補給は次のように行なう。

水頭圧検出手段（残量検出手段兼用）・・・吸収体内に
残量検出ビン、連結部を覆うようにメツシュ電極を設け
、電極間抵抗値を検出 補給時期・・・水頭圧が所定値以上になったならば、自
動的に開始 補給方法・・・第１インクタンクより高い位置にある第
２インクタンクよりメカニカル弁を通して自動的に補給
（第２タンク〉第１タンク） 補給停止時・・・水頭圧が所定値以上になったならば自
動的に中止 自動補給手順は次のようである。

■　水頭圧変動警告点を残量検出電極が検出■　印字を
中止し、ホームポジョンに戻る■　メカニカル弁のカム
が回転、警告を受けたインクタンクに接続されているチ
ーブ（接続管）が開放され、インクが第２インクタンク
より第１インクタンクに補給される ■　補給中止点を残量検出電極が検出しメカニカル弁に
よりチーブが密閉、補給が中止される 以上説明した態様によれば、キャリッジの第１インクタ
ンクを小さくできるため、キャリッジを小さくでき、キ
ャリッジ駆動モータへの負担も減らせるのでコストダウ
ンがはかれ、又、メツシュ電極が泡混入防止フィルター
の役割を果たすため／ｅ１人によるインク吐出量の不安
定化が防止でき、信頼性を向上させることができる。さ
らに、水頭圧を常にある一定の範囲に制御できるためイ
ンク吐出量が安定し、印字品位が安定する効果がある。

又、上記の構成において、インク補給を残量検出電極が
インク満杯点を超えて検知するまで行い、その後インク
吸引を残量検出電極がインク補給中止点を検知するまで
行った後停止するような補給シーケンスにしても良く、
この場合、メカニカル弁の精度があまり要求されないの
で、コストダウンがはかれる。

又、インク補給位置をキャリッジの折り返し位置に設け
て、印字動作中にインク補給を行っても良く、この場合
、印字を中断せずにインク補給ができるため画像のスル
ーブツトを高くできる。

［発明の効果］ 以上説明したように、基本的に第１インクタンク、第２
インクタンク、それぞれのタンクをつなぐ補給孔から成
るインク補給機構を設けることにより、本体サイズアッ
プ、コストアップ及びキャリッジ駆動モータトルクの増
大等を伴なうことなく、継続的に印字動作を容易に行な
うことが可能となり、又、インク補給時の泡混入を防止
し、又、水頭圧の変動も小さくできるため、安定した吐
出特性を持った信頼性の高いインクジェット記録装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１において用いた第１インクタンクヘッ
ド一体型カートリッジの構成を示す模式％式％） 第２図は実施例１において用いた第２インクタンクの構
成を示す模式斜視図（透視図）、第３図は実施例２にお
いて用いた第１インクタンクヘッド一体型カートリッジ
の構成を示す模式図であり、（ａ）は一部透視斜視図、
（ｂ）は断面図、 第４図は実施例２において用いたインクジェット記録装
置の構成を示す模式図（一部略）第５図は第４図のメカ
ニカル弁装置の作動状態を示す説明図、 第６図は従来のディスポーザブルヘッド型インクジェッ
トプリンター本体の構成を示す模式斜視図、 第７図は従来のディスポーザブルタイプのインクタンク
一体カートリッジの構成を示す模式図であり、（ａ）は
一部遠視斜視図、（ｂ）は断面図、第８図は従来のディ
スポーザブルタイプのインクタンクにおけるインク残量
と水頭圧との関係を示す図（ｂはａよりも吸収性が大き
い吸収体の場合）、 第９図は第８図と同様のインクタンクにおける水頭圧と
インク吐出量の関係を示す図、第１０図は第８図と同様
のインクタンクにおける水頭圧とリフィル周波数の関係
を示す図、第１１図は実施例１において用いた残量検出
電極の残量検出ビン（桟構ピン）間抵抗値とインク残量
との関係を示す図、 第１２図は実施例２において用いた残量検出電極（桟構
電極）の電極間抵抗と水頭圧との関係を示す図である。 １４・・・記録ヘッド　　１５・・・キャリッジ１６・
・・ケーブル　　　１７・・・キャリッジモータ１８・
・・記録媒体　　　１９・・・プラテン２０・・・フィ
ードモータ ２１・・・シャフト　　　２２・・・ワイヤ２３・・・
第２インクタンクＡ（不図示のＢ有）２４・・・メカニ
カル弁装置 ２５・・・補給ステーション（カートリッジ交換時移動
可） ２６・・・接続管　２７・・・カム　２８・・・インク
４１・・・押え部材　　１００・・・記録へラドチップ
１０２・・・吐出部　　　１０２Ａ・・・吐出口１０４
・・・供給タンク部　１１０・・・インクタンクｔ　ｘ
　ｔ−・・インク残量検出用電極ビン１１２・・・イン
ク吸収体 １１３・・・第２インクタンク接合部 １１４・・・蓋部材　　　　１１５・・・インク補給窓
１１６・・・メツシュ電極 ２００・・・第２インクタンク　２０１・・・挿入管２
０２・・・インク容器兼加圧袋 ２０３・・・インク保持用吸収体 Ａ・・・インク満杯点 （イニシャル） Ｂ・・・インク満杯中止点 Ｃ・・・水頭圧変動警告点

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、記録液を含浸した記録液吸収体を内包し、該記録液
   の残量検出手段を該吸収体内に有する第１の記録液収容
   部材と、該収容部材から記録液の供給を受けて該記録液
   を記録媒体に対して吐出することにより記録を行う吐出
   部とを連結した状態でキャリッジ上に搭載し、該キャリ
   ッジを前記記録媒体と相対的に移動させながら記録を行
   うインクジェット記録装置において、キャリッジ上に搭
   載されていない第２の記録液収容部材から所定の時期に
   第１の記録液収容部材に記録液を補給する記録液補給機
   構を有することを特徴とするインクジェット記録装置。 ２、前記第１の記録液収容部材の残量検出手段の電気的
   出力に応じて、前記記録液の補給を自動的に行う自動記
   録補給機構を有することを特徴とする請求項１に記載の
   インクジェット記録装置。 ３、前記記録を行う吐出部は吐出エネルギー発生素子を
   有している請求項１に記載のインクジェット記録装置。 ４、前記吐出エネルギー発生素子は電気熱交換体である
   請求項３に記載のインクジェット記録装置。