JPH11286121A - インクタンク、該インクタンクを用いるインクジェットプリントヘッド、プリントヘッドカ―トリッジおよびインクジェットプリント装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インクタンクに配された吸収体にプリントヘ
ッド側に設けた中空体を突入させてインクジェットプリ
ントのためのインク供給を行う方式で発生していた問題
点、すなわちインクの消費の進行によりインクタンク側
の負圧が上昇し、ヘッドの吐出状態に影響を与える等の
問題点を解決する。 【解決手段】 インクタンク１１側ではばね４等により
貯蔵部２を押圧してインクを加圧状態で保持するととも
に、インク送給部には開閉器５を設けてヘッドのインク
消費量に応じたインク量のみを供給する。ヘッド１２側
のインク受給部はインク送給部と空間的に分離されて位
置するようにし、その空間をインクが飛翔して供給され
ようにするとともに、受容したインクを貯留する部分１
７や、飛翔してくるインクの衝撃を緩衝するための部材
１６等を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクなどの液体
を吐出して文字や画像のプリントなどを行うプリント装
置に用いられるインクタンク、該インクタンクを用いる
プリントヘッドカートリッジおよび該カートリッジを用
いるプリント装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のプリント装置に用いられ
るインクタンクないしはプリントヘッドカートリッジに
おけるインクの貯蔵部としては、インク使用部（インク
吐出ヘッド）に対する高低差によって生じる「水頭差」
によりインクを供給する方式のものが知られている。こ
の場合は、インク貯蔵部に特別な条件を必要としないた
め、通常、袋状等のインク収納部材を用いることが多
い。

【０００３】これに対し、インク供給経路の高低差をで
きるだけ小さく或いは無くすことで装置の小型化を実現
するために、インク吐出ヘッド側に対して負圧を作用す
るインクタンクが提案され、実施されてきた。負圧を発
生させるための最も容易な方法の一つとして、多孔質体
の毛管力を利用する方法が挙げられる。該方法における
インクタンクは、インク貯蔵を目的としてインクタンク
内部全体に収納、好ましくは圧縮収納されたスポンジ等
の多孔質体と、プリント動作中のインク供給を円滑にす
るためインク収容部に空気を取り入れ可能な大気連通口
とを含む構成となる。

【０００４】一方、近年のインクジェットプリント装置
では、写真調の画質が求められるなど、高画質、高精細
な記録に対する要求が高まっている。そのため、インク
ジェットプリント装置では複数のインクタンクを搭載可
能な構成となっていることが多い。この場合、異なる種
類のインクを収容するインクタンクの誤装着を防止する
ために、インクタンクにタンクの装着部に係合する突起
などによる誤装着防止機構を設けることが知られてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のプリ
ント装置は、より一層の小型化・高画質化が求められて
いる。そのため、搭載されるインクタンクについても、
限られたスペースを有効利用するために従来の負圧発生
型のインクタンク以上の使用効率が求められる。

【０００６】一方、従来の突起などによる誤装着防止機
構は落下などの際損傷を受けやすい。加えて、万一異な
る種類のインクタンクの装着が許容されると、装着と同
時にインクタンクとプリント装置本体のインク供給経路
との接続も行なわれるため、インクが混色する恐れがあ
る。

【０００７】特に、プリント媒体へのインクの定着性を
向上させるための処理液等をインクタンクに収容してい
る場合、処理液と反応性のあるインクを収容するタンク
の装着部に処理液用のタンクを誤って装着してしまう
と、インクと処理液とが接触し、反応を起す恐れがあっ
た。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の技術課題
を従来とは全く異なる観点から解決することを目的とす
るものであり、そのために、本発明のインクタンクは、
インクジェットプリントヘッドに供給するためのインク
を貯蔵するとともに該インクジェットプリントヘッドに
対し着脱可能なインクタンクにおいて、前記インクの貯
蔵部と、前記インクジェットプリントヘッドに対するイ
ンク供給を開閉するためのインク流路開閉手段を備える
とともに、前記貯蔵部のインクを外部に送給するための
インク送給部と、前記開閉手段を制御する制御手段と、
前記インク貯蔵部にインクを外部に対して加圧した状態
で保持させる加圧手段と、を具えたことを特徴とする。

【０００９】また、本発明は上記のインクタンクと着脱
可能なインクジェットプリントヘッドであって、当該装
着時に前記インクタンクのインク送給部と空間的に分離
されて位置する受給部と、当該受給されたインクを用い
て記録を行うための吐出機構部と、を具えたことを特徴
とする。

【００１０】上述の構成によれば、インク流路開閉器
（開閉バルブや開閉弁）と該インク流路開閉器を制御す
るインク流路開閉器制御電気回路部を具備し、インクジ
ェットプリントヘッドより送られてくるインク消費量に
相当したインクを適時供給することで、インクタンクよ
り導出されるインク量を一定化し、インクジェットプリ
ントヘッドへ負荷されるインク圧力を一定化することが
できる。

【００１１】また、タンク内部を外部に対して加圧状態
（ゲージ圧で正圧となる状態）で保持しておくことで、
インクの送受給部間は空間的に分離しておくことができ
る。これにより、圧力の伝播経路が連続しない構成を採
ることができるので、インクタンク側の圧力変動の影響
がプリントヘッド側に及ぶのをより効果的に抑制でき
る。さらに、誤ってインクタンクを装着した場合にも、
インク流路との接続は行なわれないので、インクの混色
の恐れも少なくすることができる。

【００１２】また、本発明は、上記のインクタンクとイ
ンクジェットプリントヘッドとを分離可能に具備してな
るプリントヘッドカートリッジを提供するものである。

【００１３】また、本発明は、上記のインクタンクとイ
ンクジェットプリントヘッドとを用いるインクジェット
プリント装置であって、前記インクジェットプリントヘ
ッドを搭載する手段と、該搭載手段およびプリント媒体
を相対的に走査する手段と、を具えたことを特徴とす
る。

【００１４】さらに、本発明は、上記のインクタンクを
着脱自在に搭載可能なインクジェットプリント装置にお
いて、インクを吐出するための吐出機構部と、通常使用
状態で負圧状態でインクを保持する第２のインク貯蔵部
と、を有するプリントヘッド部と、前記第２のインク貯
蔵部と前記インクタンクとを接続するための管状の液体
供給路と、を具え、前記第２のインク貯蔵部は、その内
部の気体を外部に排出するための一方向弁と、前記液体
供給路を開閉可能な供給路開閉弁と、を有することを特
徴とする。

【００１５】なお、本明細書において、「プリント」お
よび「記録」とは、文字，図形等有意の情報を形成する
場合のみならず、広く画像，模様，パターン等を媒体上
に形成（プリント）する場合も言うものとする。また、
「プリント媒体」とは、一般的な記録装置で用いられて
いる紙のみならず、広く布，プラスチックフィルム，金
属板等、ヘッドによって吐出されるインクや加工剤その
他のプリント剤（本発明ではこれらをもインクと総称す
る）を受容可能なものも言うものとする。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を詳
細に説明する。

【００１７】（第１実施形態）図１は本発明の好適な一
実施形態に係る相互分離可能な加圧型インクタンクおよ
びインクジェットプリントヘッドの概略構成を説明する
ための斜視透視図、図２はそれらを一体化したプリント
ヘッドカートリッジの断面図である。なお、図示の構成
部材のすべてが本実施形態に必須のものではなく、後述
するいくつかの実施形態においても構成部材の適宜の選
択を行って適用できるものである。

【００１８】図１中のインクタンク筐体１の内部には、
アルミ箔複合フィルム等の袋２に封入されたインク３が
貯蔵されている。そのアルミ箔複合フィルムよりなる袋
２を加圧バネ４にて圧縮し、ヘッドの吐出口部の位置の
自由度を保つため、インクの内圧をゲージ圧で所定の圧
力（正圧）以上に保持している。この所定の圧力の値と
しては、後述するように外部環境の圧力に対して０．０
６気圧以上であることが望ましい。インク袋２の一端
は、インク流路開閉器５と結合したインク送給部６とな
っている。

【００１９】また、インク袋２とインク流路開閉器５と
の間には、インクの圧力検出器７が配置されている。イ
ンク流路開閉器５およびインク圧力検出器７は、電気配
線８にてインク流路開閉器制御電気回路９に電気的に接
続される。また、これらの各部品は、筐体１にネジ止
め、もしくは接着にて固定され配置されている。本例の
インク流路開閉器５には、特にインクジェットプリント
ヘッドの上に搭載することを考慮して、超小型の電磁バ
ルブを用いており、ソレノイド方式により電磁的にアク
チュエータ（芯棒）を作動させて流路を開閉する方式の
ものである。

【００２０】図３にその構造の一例を示す。流路を開閉
する芯棒２７の一端は圧縮ばね２８に結合し、常に一定
方向（流路を閉じる方向）に付勢されている。芯棒２７
の他端には永久磁石２９が配置されており、この永久磁
石２９と接して高透磁性の鉄心３０がインク流路開閉器
５の筐体に固定されている。そしてこの鉄心３０の周り
には、コイル３１が巻回されている。

【００２１】芯棒２７の中央部には直径１ｍｍ程度の貫
通穴３２が形成されている。この貫通穴３２は、図３
（Ａ）に示すように、コイル３１の非通電時にはインク
の流入口３３おおよび導出路とは位置が異なっており、
その状態ではインク流路開閉器５はインク３が流れない
状態（閉状態）である。

【００２２】一方、インク流路開閉器制御電気回路９に
よってコイル３１に通電された場合、鉄心３１はその磁
極を瞬間的に反転させ、永久磁石２９と一体化された芯
棒２７をばね２８の付勢力に逆らって図中左方向に移動
させる。すると、芯棒２７に配置され貫通穴３２がイン
ク流入口３３および導出路と一致し、インク３が袋２の
加圧力によって流れ、インク送給部６の出口より飛び出
す構成となっている。図３（Ｂ）はインク３が流れる状
態（開状態）の概略図である。また、インクの供給を停
止させる場合は、コイルに流れる電流を停止すれば良
い。なお、磁力の反発力を用いるかわりに、吸引力を用
いてもよい。

【００２３】吸引力を用いる場合には、残留磁界を持た
ない高透磁率体（例えばパーマロイ）にて永久磁石２９
を形成するとともに芯棒２７および鉄心３０も同材料で
形成し、コイル３１に電流が流れることにより芯棒２７
が鉄心３０に引き付けられることで流路が開放される構
成とすればよい。

【００２４】インク流路開閉器５のインク送給部６は、
インク供給方向に沿って内径１ｍｍ未満の穴を有してい
る。この穴の周りの表面を撥液性の材料１０にて形成
し、これによってインクが送給部に液滴として残留する
ことを防止している。

【００２５】一方、インクジェットプリントヘッド１２
側にあるインク受給部１３は、内部に内径１．０ｍｍ以
下のインク受給口１４が形成された尖頭部を持つ中空円
筒形状のパイプ体１５である。パイプ体１５の奥側部分
は図４に示すように断面積が拡大しており、ここにイン
クの飛翔侵入による振動を緩衝するためのスパイラル体
１６が配置されている。

【００２６】ここで、インク受給口１４の大きさを１ｍ
ｍ未満とすることは、送給部などに付着したインクが液
滴（径は１ｍｍ〜２ｍｍ程度）として落下する場合の液
滴の侵入の可能性を低減させる効果があり、誤装着によ
るインクの混色防止効果をより一層高めている。また、
インク受給口を撥液性の材料で形成したり、インク受給
口を斜めに切断した形状とする、もしくは先端を尖らせ
た形状とするなどの対策を講じることは、滴下したイン
クが受給口付近に付着するのを防止することができるの
で望ましい。なお、インク送給部の大きさは、上述のイ
ンク受給口の大きさよりも小さくすることで、飛翔によ
り供給される液体が確実に供給されるようにしている。

【００２７】図５はスパイラル体１６構成例を示す斜視
図である。スパイラル体１６はその名の通り螺旋状（渦
巻き状）の形態を有しており、インクが飛び込んで侵入
してきても、インクは直接インク貯留部１７に飛び込む
ことなく、スパイラル体１６でその衝撃が緩和される。
この結果、液体供給動作に伴うヘッドの圧力変動を抑え
ることができる。

【００２８】スパイラル体１６のさらに先にはインクの
貯留部１７が設けられ、この貯留部１７にはインクの有
無の検出を行なうインク有無検知器１８が配置されてい
る。ここに貯留されたインク３は直接インクジェットプ
リントヘッドのインク吐出機構部１９に導かれ、インク
吐出口２０から紙などのプリント媒体に向けてインク吐
出が行われる。

【００２９】インク貯留部１７とインク吐出機構部１９
との間には、インク中の異物を除去する目的でフィルタ
２１を配置した。図４はこの部分の拡大断面図を示すも
ので、この図から明らかなように、インク受給口１４の
奥の方は断面が拡大しており、一度パイプ体１５の先端
に位置するインク受給口１４を通過したインクは、パイ
プ体１５の中に滞留することなく、スパイラル体１６の
方に進行することができる。このように、インクの進行
方向に沿って断面積を拡大したことで、インクが途中で
停止滞留することを防止できる。

【００３０】このことは、加圧インクタンクのインク送
給部６側についても同様であり、インク流路開閉器５の
開閉穴の出口からインク送給部６の出口までを断面積が
拡大して行く形状とすれば、インクが途中に滞留停止す
ることはなく、円滑にインクの供給を行うことができ
る。さらに、前述のインク流路開閉器５の開閉穴および
インク送給部６の穴の内表面が撥液性材料１０で形成さ
れていれば、インクの途中滞留の防止をより有効に行う
ことができる。

【００３１】このような配置とすることで、インク３
は、インクタンク２よりインクジェットプリントヘッド
１２ないしはインク吐出機構部１９のインク消費量に対
応して随時供給され、インク貯留部１７のレベルを一定
化することでインクの吐出を安定化させることが可能と
なる。また、新しいインクタンクと交換する際に誤った
インクタンクを装着したり、もしくは新しいインクタン
クから異なった種類のインクが滴下して来たりした場合
でも、インクジェットプリントヘッド側のインク受給部
のインクが混合したり、固着したりすることを防止する
ことが可能である。

【００３２】特に本例では、インクジェットプリントヘ
ッド側のインク受給口１４の開口断面積を、滴下しうる
インク液滴の推定される断面積未満にすることと、さら
には、受給口１４の表面１４′もしくは全体を撥液性材
料で形成することやインク液滴が侵入しにくい形状とす
ることで、異種インクの滴下によるインク受給口１４へ
の侵入を防止するものである。なお、撥液性材料を利用
する場合、雰囲気（環境の大気圧）との圧力差０．０２
気圧程度では、インクの送給が良好に行えない場合もあ
るが、０．０６気圧の差異があれば、円滑な供給が可能
となる。

【００３３】図１および図２に示した構成は次のように
して製造することができる。

【００３４】加圧インクタンクに必要とされる各部品を
保持する加圧インクタンク筐体１は、ポリプロピレンを
射出成形にて成形し、天井部分を除く底面および側面部
分を製作した。その中に、インク３の注入されたインク
貯蔵部（インク袋２）を入れ、板ばね４にて押圧しこれ
によってインク３が加圧されるようにした。

【００３５】インク袋２には、底の部分にインクを排出
供給するインク流路開閉器５やインク３の圧力を検知す
る圧力検出器７が固定接合されている。インク流路開閉
器５のインクの出口はインク送給部６の穴と嵌合するよ
うに形成されている。従って、インク流路開閉器５をイ
ンク送給部６と合致するように押し込めば、インク流路
開閉器５の出口とインク送給部６の出口とのアラインメ
ントを取ることができる構成となっている。

【００３６】その後、電気配線のコネクタを用いて、イ
ンク流路開閉器制御部９を電気的に接合したのちに、イ
ンク流路開閉制御部９を筐体１にネジにて固定した。次
に、電気接点部分２２とインク流路開閉器制御部９とを
コネクタで電気的に接合し、そののちに、電気接点部２
２を筐体１に熱カシメにより固定した。

【００３７】電気接点部分２２は、ポリアミドやポリイ
ミドなどのプラスチックフィルムの上に、めっきなどで
電気回路を配線し、その電極部分の上に金めっき処理を
施したものである。従って、電気接点部２２は一枚の薄
いシート形状をなしており、このシート部分の一部に数
箇所穴を開け、この部分を筐体１の部分から０．５ｍｍ
程度突出した円柱部分に掛け、この円柱部分を熱により
溶かして潰せば、このシート形状の電気接点部分は容易
に固定できる。なお、接着材や接着シート等を用いて固
定することもできる。

【００３８】その後、筐体１の天井部分を同材質のプラ
スチックで射出成形し、これを上記の筐体１の上に超音
波溶着にて接合した。超音波溶着とは、接合する物体同
士に超音波振動を加えて接合面を摩擦発熱させ固着する
もので、広く一般に用いられているものである。

【００３９】また、インクタンクの袋は、内部にアルミ
箔のフィルムを複合ラミネートしたアルミ箔複合フィル
ムを用いた。最外層がナイロンで構成され、内側にアル
ミ箔、ナイロン、ポリプロピレン系の接着層が構成され
ているフィルムであり、熱シールにより袋状に形成し、
ここにポリプロピレンの成形体よりなるインク排出ジョ
イント２６を熱接合して取り付けた。インク排出ジョイ
ント２６には、インク流路開閉器５とインク圧力検出器
７が取り付けられている。インク圧力検出器７は、本例
では圧力の変化による寸法方向の変位を電気に変換する
圧電式の圧力センサを用いた。このセンサをインク排出
ジョイント２６の穴の中に接着剤を塗布していれ、さら
に、挿入口側を熱カシメにより固定した。

【００４０】次に、インク流路開閉器５を同様にインク
排出ジョイント２６の開口穴に入れ、接着剤と熱カシメ
を用いて固定した。

【００４１】なお、加圧タンク内にインクがあるか否か
をインクの圧力にて検知するようにしたが、上記圧力セ
ンサを光センサに変えてインクの色調に合致したセンサ
感度を調整して行なうようにしても、インクの有無は問
題無く検知可能であり、構成に応じて色毎のインク有無
を検出することが望まれる場合（色毎のインク袋の交換
が可能な場合等）には有効である。しかし、インクの圧
力は検知できず、圧力が低下した場合はインク受給口に
入らないインクが増加する場合も考えられるので、この
場合は圧力センサと併用してもよい。

【００４２】また、加圧インクタンクの筐体１は金属製
のものでもよく、鉄板を深く絞った絞り缶形状のもので
も良い。特に、加圧インクタンクのスペースを広く取れ
ない場合は、筐体の厚さが薄くても構造を維持可能な金
属の場合の方が都合がよい。

【００４３】一方、インクジェットプリントヘッドの筐
体１′もポリプロピレンの射出成形にて製作した。この
筐体１′には、加圧インクタンクの筐体１と位置合せし
て嵌合する目的で位置決めピン２３の嵌入穴２４が設け
られており、図２に示すような状態で正しく嵌合できる
ようインクジェットプリントヘッド１２側の位置決めピ
ン２３および嵌入穴２４が適切にその形状、寸法および
配設位置が定められている。

【００４４】インクジェットプリントヘッド１２には、
図１および図２に示したように、電気接点部分２２′が
配置されており、この接点を介し電気信号が伝達されて
インクジェットプリントヘッドのインク吐出機構１９の
部分からインクが吐出され紙などのプリント媒体にプリ
ントが行われる。電気接点２２′は、インクジェットプ
リントヘッド１２側のインク貯留部１７のインクの有無
を検知する検出器１８の信号をも伝える接点を有してお
り、またプリンタ本体制御部からプリントヘッド１２を
介して加圧インクタンク１側のインク流路開閉器制御部
９に信号を送るように電気的配線も施されている。

【００４５】図２に示すように、インクジェットプリン
トヘッド１２のインクタンクとの対向部分４０はインク
受給口１３の突出部分を除いて窪ませた受け皿形状とな
っており、ここにインク受給口１３に侵入できなかった
インクが一時貯留される。また、その受け皿を形成する
壁の一部には、インク受給口１３に侵入できなかったイ
ンクが一定以上蓄積された場合にこれを外部に排出する
ための排出穴２５を配置した。この排出穴２５は、イン
クジェットプリントヘッド１２が、プリンタ本体に装着
された場合にあってホームポジションにある場合等に、
一定の間隔で吸引などを行うことによって、ここに蓄積
された異種インクやインク受給口１３に入らなかったイ
ンクを排出するのに用いることができる。

【００４６】なお、インクジェットプリントヘッド１２
のインク受給口１３は、内径１ｍｍ未満の表面が撥液性
の材料１０で形成されたプラスチック製のパイプ体１５
（全体もしくは表面を含む一部が撥液性材料で構成され
ていてもよい）を、ポリプロピレンで形成された受け板
状の板４０に挿し込む等して配置されるが、図４中の破
線で示すように、当該挿入部の周辺を少し窪ませ、ここ
にインク受給口１３に侵入できなかったインクが一時貯
留されるようにするとともに、一定量以上貯留された場
合は、外部へ排出するための排出溝ないし穴４１を配置
して、同様の操作によりインクを排出するようにするこ
ともできる。

【００４７】次に、スパイラル体１６は、形状が複雑な
ために、比較的所望の形状を形成しやすいポリエチレン
で射出成形により製作した。このスパイラル体１６もポ
リプロピレンで形成されたインクジェットプリントヘッ
ドの筐体に、挿し込み嵌合することで固定した。

【００４８】スパイラル体１６の下側部分はインクの貯
留部１７につながっており、このインクの貯留部１７に
は、貯留部のインク有無を検知する光センサ１８を配置
した。この光センサは反射型の光センサであり、インク
に吸収される波長の光を発する発光体、もしくはその種
のフィルタを光路に介在させたものであり、インクが貯
留部１７になくなると、発光した光の乱反射を受けてこ
れを感知し、インクの有無を知るものである。また、発
光部と受光部とが貯留部において分離配置された透過型
の光センサとして、その間にインク存在する構成とし、
インクがなくなると光路が形成されてインクの有無を感
知するような構成などを採ることもできる。

【００４９】また、インク貯留部１７とインクジェット
の吐出機構１９の間には、フィルタ２１を配置して、イ
ンク中の異物を捕集する構成とした。本例で用いたフィ
ルタ２１はポリプロピレン製のフェルトであり、ポリプ
ロピレン繊維を圧縮し焼き固めたものである。なお、光
センサ１８の位置は、ポリプロピレン製のフェルト２１
の高さよりも低い位置とし、フィルタ２１がすべてイン
クを吸収しない高さとした。

【００５０】インクジェットプリントヘッド吐出機構１
９の部分は、インクジェットプリントヘッドに一般的に
広く用いられているキヤノン株式会社製ＢＣ−２０のヘ
ッド機構を用いた。

【００５１】かかるヘッド機構は、インクを発熱させて
発泡させ、その瞬間的な膨張力に基づいてインクの推進
力および吐出力を得ているもので、一般的に通称でバブ
ルジェットと呼ばれている機構である。このヘッド機構
には１２８本のインク吐出ノズル２０が形成されている
が、このノズルはポリサルホン樹脂にエキシマレーザ光
を照射して形成したもので、その一本の大きさは約φ３
０μｍ程度の直径である。

【００５２】このノズルを構成する液路に面した適切な
位置に発熱素子が組み込まれており、発熱素子の数も各
ノズルに対応して１２８本配置されている。この１２８
本の発熱素子に電流を通じ、発熱素子が発熱した瞬間の
みインク３が吐出穴２０から吐出されて、紙などのプリ
ント媒体にプリントが行われる。この発熱素子の部分に
インクの供給圧力を一定にして送り込むことが、プリン
ト品質の安定化につながるものである。

【００５３】従って、インク吐出機構を有するインクジ
ェットプリントヘッドであれば、そのインク吐出機構の
直前までインクを導入する方法に本例のような方式を用
いることで、目的インク以外の混入の防止ができ、かつ
インクの供給圧力の変動（負圧タイプのインク供給方式
に即して言えばインクの負圧の増大）を格段に低減する
ことが可能である。もちろん、インク吐出機構に圧電素
子を用いるピエゾ素子や静電型ヘッドなどの電気機械エ
ネルギ変換素子を用いたヘッドであっても、同様にイン
クを良好に吐出させることが可能であることはいうまで
もない。

【００５４】（第２実施形態）加圧インクタンクにおい
てインク供給のための圧力を付与する手段として、上記
第１例ではインク袋２を板ばね４で圧縮する方式を採用
したが、外部環境よりも少なくとも使用開始前の状態に
おいて０．０６気圧以上高い圧力が得られ円滑な送給を
維持できる圧力が得られれば、加圧手段としては板ばね
等に限られることはない。

【００５５】別の方式としては、図６に示すように、イ
ンク貯蔵容器を例えばポリエチレン製の蛇腹体（ベロー
ズ）４２の形態とし、これをばね４′にて押圧圧縮可能
となして１．０６気圧以上の圧力を得るようにすること
もできる。

【００５６】また、別な方式としては、インク袋２をゴ
ム製の袋で形成し、これにインクを注入したものを用い
ることで圧縮力を加圧力に変換して用いるものでもよ
い。さらには、加圧ポンプをインクタンクに装着し、こ
のポンプを動作させて加圧力を得るようにしてもよい。

【００５７】ただし、インクジェットプリントヘッド１
２の上に装着して使用されるものである場合には、その
大きさや重量は、実用性の観点からすれば、高さ１００
ｍｍ、横８０ｍｍ、幅８０ｍｍ以下の寸法とし、かつそ
の重量は４００ｇ以下にすることが望ましい。また写真
調の記録を行なうプリント装置に適用する場合には、６
色程度のインクタンクと６色のインクジェットプリント
ヘッド機構とを搭載しても上記寸法および重量を満足す
るのが望ましい。さらに望ましくは、寸法的ないし体積
的には上記の大きさの半分、重量的にもその半分以下で
あることが小型のインクジェットプリンタを実現する上
でも望ましく、この点も本発明の重要なポイントであ
る。本発明においては、全ての部品に小型のものを用い
ており、特にインク流路開閉器にいたっては電子時計な
どの精密機械に用いられる超小型のソレノイドバルブを
用いている。

【００５８】インク３の圧力を変えて検討した結果、外
気圧プラス０．０５気圧では、インク３は良好に飛翔せ
ず、飛翔経路が若干逸れる傾向が少なからず見られた。
しかし、外気圧プラス０．０６気圧においては良好にイ
ンク供給が可能であった。望ましくは外気圧プラス０．
１気圧以上の圧力であり、この場合にはさらに良好なイ
ンク供給を行なうことが可能であった。なお、外気圧は
１．００気圧であった。

【００５９】（第３実施形態）インクジェットプリント
ヘッドに用いられるインクの中には、インク同士が混ざ
り合うと固着してしまうものがある。

【００６０】これに対し、本発明の加圧インクタンク
は、これを装着した段階ではインク供給口とインク受給
口とが接触していないために、固着や混合が生じる問題
点は回避できる。しかし、異種インクを収納したタンク
が誤装着された場合、インクジェットプリントヘッド１
２からの信号でインク流路開閉器５が開放の状態になっ
た時点で、固着や混合の問題は発生する。そこで、この
問題を解決するために、インク流路開閉器制御電気回路
部９に、１６ビットのＥＰＲＯＭなどのメモリ部を設
け、正しいインクタンクが装着された時にのみ、インク
流路開閉器５が動作するように設定する。すなわち、プ
リンタ側には、インクタンクの持つ情報（メモリ内容）
とインクジェットプリントヘッドの種類の持つ信号とを
演算し、合致する条件の時のみインク流路開閉器５が能
動するように構成した。このようなシステム構成とした
ことで、操作者が行なうおそれのある異種インクタンク
の誤装着を防止できるものである。

【００６１】ここで、タンクに搭載されるメモリとして
は、タンク単独で販売される形態を考慮すると、例えば
ＥＰＲＯＭや不揮発性ＲＡＭなど、電力の供給なしにそ
の記憶内容を保存できるタイプの記憶素子が好ましい。
また、電力供給部としての電池をインクタンク内に内蔵
することで、ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）などを使
用することもできる。

【００６２】特に、インクタンク内に電源供給部を設け
る場合、この電源により弁の開閉を可能とすることで、
ヘッドとタンクとの間の電気配線を簡略化することがで
きる。これは特に一つの記録装置で多数のインクタンク
を搭載する場合には望ましい。また、信号を電気配線に
よるデジタル信号のパラレル伝送方式から、発光ダイオ
ード等を用いたデジタル信号のシリアル伝送方式に変更
することで、所要の動作に一つの信号の授受で対応する
ことができるようになる。弁の開閉の電源としては、上
述のメモリ用の電源を共用するほか、インクタンクの筐
体表面に太陽電池を搭載することによって行なってもよ
い。

【００６３】図７は本実施形態による制御系の構成例を
示す。なお、この構成は、後述する他の実施形態におい
ても構成ブロックの適宜の選択ないし所要の追加を行っ
て適用できるものである。

【００６４】図７において、５００はプリンタ本体のプ
リント制御部である。また、４００は不図示のホスト装
置との間でプリントデータ等の送受信を行うためのイン
ターフェース、４０１は装置の主制御部をなすＭＰＵ、
４０２はＭＰＵが実行する制御手順に対応したプログラ
ムその他の固定データを格納したＲＯＭ、４０３は各種
データ（プリント動作の制御信号やプリントヘッド２０
１に供給すべきプリントデータ等）を保存するためのダ
イナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）である。

【００６５】４０４はプリントヘッド１２のインク吐出
機構部１９に対するプリントデータの供給制御を行うゲ
ートアレイであり、インターフェース４００、ＭＰＵ４
０１、ＤＲＡＭ４０３間のデータ転送制御等も行う。４
０６はプリントヘッドを搭載するキャリッジを移動（主
走査）させるための駆動源をなすキャリッジモータ、４
０５は当該主走査とは異なる方向に紙を搬送（副走査）
するための駆動源をなす紙送りモータである。４０７お
よび４０８は、それぞれ、キャリッジモータ４０６およ
び紙送りモータ４０５を駆動するためのモータドライバ
である。

【００６６】４０９はプリントヘッド１２のインク吐出
機構部１９を駆動するためのヘッド駆動部であり、さら
にインク有無検知器１８の信号をインクタンク１１側に
伝達したり、インクタンク１１側とＭＰＵ４０１との間
で所要の信号を授受するための回路部等を有している。

【００６７】一方インクタンク１１において、４２１は
ＤＲＡＭ等のメモリであり、上述したような所要のデー
タを格納する。また、４３１はインクタンク筐体１の上
に構成した太陽電池ボードであり、これをインク流路開
閉器制御部９等に対し、電力供給用の内部電池４３３と
並列に配線した。さらに、４４１は無接点型の信号伝送
手段であり、本例ではインク流路開閉器制御部９等各部
に対する入出力信号を光信号（可視光または赤外線でも
よい）の形態で外部との間で授受するためのフォトダイ
オードセット（送信用と受信用）である。なお、インク
流路開閉器制御部９は、後述する制御動作フローの過程
で授受される信号との関連において、メモリ４２１の記
憶内容や圧力検出器７の検出状態に応じ、流路開閉器５
の作動の可否を定めるロジック回路などの電気回路部と
することができる。

【００６８】インクジェットプリントヘッド１２側にも
同様のフォトダイオードセット４１１があり、これらに
より両者間での信号の授受が行われる。インクタンク１
１側へインクジェットプリントヘッド１２側から特定周
波数（例えば１ＭＨｚ）の所定のスタートアップ信号が
出され、これを受けてインクタンク１１側はインクタン
ク存在を示す同じく１ＭＨｚの所定パターンの信号を発
する構成とした。その後、インクジェットプリントヘッ
ド１２側がインクタンク１１の存在を確認した旨の所定
パターンの確認信を送信すると、インクタンク側１１か
ら８ビットのシリアル信号が後述する順序で送信される
構成とした。

【００６９】インクタンク１１とインクジェットプリン
トヘッド１２との間で授受される信号の構成および順序
は、シフト信号（同期信号）を含むインクタンクの種類
番号、インクタンクの色信号、インクタンクのグレード
信号、インクタンクの製造ロット信号、インクタンクの
インク圧信号、インク流路開閉器５の状態信号、インク
タンクの製造番号である。

【００７０】図８はインクジェットプリントヘッドとイ
ンクタンクとの信号授受の動作例を説明するためのフロ
ーチャートを、図９には双方が送出する信号の形態の概
略例を示す。

【００７１】図９の起動クロック信号に示すように、
インクジェットプリントヘッド１２が送出するシフト信
号（同期信号）７１の間にはデータ信号７２が有り、こ
れが１つのブロック信号として処理され、送信される
（処理ＳＨ１）。そして、当該起動クロック信号をイ
ンクタンク側が受けて、起動開始信号を返信する（処
理ＳＴ１，ＳＴ３）。これをインクジェットプリントヘ
ッド側が確認し、確認信号をインクタンク側へ送信す
ると（処理ＳＨ３，ＳＨ５）、インクタンク側は各種デ
ータ信号を図９に示されるような形態で送信する（処
理ＳＴ５，ＳＴ７）。

【００７２】本例では、各種データは、１８個のブロ
ックデータ信号からなり、その一例を図９に示すよう
に、インク種類（“６Ａ”）、色（“Ｂ”）、グレード
（“Ｆ”）、製造ロット（“９７年Ａ月２７日Ｆライ
ン”）、インク圧力（レベル５）、インク流路開閉器状
態０＜ＯＦＦ＞、製造番号（“５５５５５５”）という
ような信号形態で構成されている。

【００７３】これを、インクジェットプリントヘッド側
は受けて、このインクタンクが使用するに合致している
かどうか判断処理を行う（処理ＳＨ５，ＳＨ７）。そし
て合致していればインク貯留部１７のインク有無信号
を返信し、合致していなければプリンタ本体のＭＰＵ４
０１に不良（ＮＧ）信号を送出する（処理ＳＨ９，ＳＨ
１１，ＳＨ１３）。信号の形態を変えれば、何が合致し
ていないかの信号送致も可能である。すなわち、インク
タンクのインク圧力が足りないのか、インクが消費期限
を過ぎてて古くなっているか、インクのグレードが異な
るかなどの信号であり、これをプリンタ本体で何らかの
処理で操作者に報知することも可能であり、さらにはイ
ンターフェース４００を介してパーソナルコンピュータ
などのホスト装置（入力機器）に報知ないし表示を行わ
せることも可能である。

【００７４】インクタンク側は、インク貯留部１７のイ
ンク有無の信号を受けて、インク無しを示す信号であ
ればインク流路開閉器５を開放処理し（信号の出
力）、一方インク有りを示す信号であればインク流路開
閉器５を開放することはしない（処理ＳＴ９，ＳＴ１
１）。その後、インクジェットプリントヘッド側にイン
ク流路開閉器５の状態信号を送信する（処理ＳＴ１
３）。これを、インクジェットプリントヘッド側は受け
て、この一連の処理を終了し、次に別の色や種類のイン
クタンクの処理に移る（ＳＨ１５，ＳＨ１７）。

【００７５】なお、インクジェットプリントヘッド側や
インクタンク側がこれらの信号を送出して一定の時間
（確認信号送信から１ｍｓｅｃなど）が経過しても、対
応する処理ないし信号の受信が行われない場合は、ＮＧ
信号を出すか、もしくは初期の待機状態に戻るような動
作フローとした。

【００７６】これらの処理を、６色のインクタンクがあ
る場合は、１色ずつ順番で行う。１種類のインクタンク
とのこれら信号の授受は、高々２〜３ｍｓｅｃであり、
僅かな時間であって、６色分でも２０ｍｓｅｃ程度の時
間しか要さない。また、インク流路開閉制御電気回路部
９は、インクジェットプリントヘッド１２のインク貯留
部１７がインク無しの信号を送信していることを確認す
ると、０．６秒間インク流路開閉器５を開放する設計と
した。これは、１回の信号のやり取りが、２〜３ｍｓｅ
ｃと速く、機械的な流路開閉器の動作が追随しないため
である。

【００７７】光信号を用いるメリットは、配線信号であ
ると、その付帯静電容量から信号の伝達が遅くなるのと
同時に、電力を多分に必要とするからである。この分で
も、本実施形態の場合は電池の長寿命化を達成すること
ができる。この信号はあくまでもインクジェットプリン
トヘッドと加圧インクタンクとの間で授受される信号で
あって、インクジェットプリントヘッドのプリント動作
のためにインクジェットプリンタ本体５００のゲートア
レイ４０４から送出される１０ＭＨｚ程度の搬送信号ク
ロックに乗った画像信号等とは異なる。

【００７８】本例の場合、例えばインクジェットプリン
トヘッドにはインクジェットプリントヘッドの機種型式
番号を示すメモリやロジック演算を行う演算部があり
（ヘッド駆動回路４０９の一部として構成することがで
きる）、インクジェットプリントヘッドがインクジェッ
トプリンタ本体５００に装着されると接点部分２２′を
介して電力の供給を受け、能動を開始する構成とした。

【００７９】インクタンク内にインクが無いことを示す
信号は、単にインク無しの状態を報知するだけの信号で
はなく、何らかの理由によってインクの供給ができない
などの意味をも含むので、接点部分２２′には、インク
ジェットヘッドの吐出口２０よりインクを吐出する熱変
換素子用のパラレル８ビット信号と電力供給用の電極と
共通アース極の他に、インクタンクのインク有無をイン
クジェットプリンタ本体５００に知らせる信号接点（１
つ）が追加されている。

【００８０】なお、インクジェットプリントヘッド側の
インク貯留部１７のインクが無いという信号をも伝えら
れるようにＯＲ回路を構成するか、別にもう一つ信号接
点部を増加させるかの方式を採ることも、確実性を増す
上で望ましいものである。

【００８１】また、本例ではインクジェットプリントヘ
ッド１２のインク貯留部１７からインク有りの信号が送
致されるまでは、インク無しの信号を最初に受けてから
０．６秒間ずつ、インク流路開閉制御電気回路部９がイ
ンク流路開閉器５をインク送給部６からインク受給口１
３へ供給を続けさせる構成とした。しかし、かかる供給
時間は、インク貯留部１７の大きさやインク有無検知セ
ンサ１８の位置および感度により適宜変更可能であるこ
とは勿論である。

【００８２】ここで、本発明のインクジェットプリント
ヘッドについて更なる説明を行なう。本発明の特徴の一
つは、インクタンクの信号の授受が全てインクジェット
プリントヘッド１２を介して行われる点にある。そし
て、インクタンク１１側にその能動の制御権を与える方
式とした。このことにより、インクタンクの弁の開閉動
作の誤動作を防ぎ、プリンタ本体の設計の自由度を向上
させることができる。

【００８３】インクタンクとの信号の授受は、本例では
機械的な電気接点方式とした。電気接点部分２２には、
電力供給のための電極と共通アース極とを配置した。そ
の他に、上述したメモリを有する場合には、メモリに格
納されるインクジェットプリントヘッドの種類、製造ロ
ット、製品番号、使用期限などを獲得する電極と、イン
クの圧力をアナログ信号で伝達する電極、インク貯留部
１７のインク有無の信号を受理する電極接点などからな
る電気接点２２を配置した。

【００８４】本例においては、インクタンク１１がイン
クジェットプリントヘッド１２に装着され電気接点同士
が電気的に接合されると、電力（電圧）が電力供給回路
を介してインク流路開閉電気回路部９に伝達される。つ
ぎに、この電圧を元に演算ロジック部は能動を開始し、
インクジェットプリントヘッドに搭載されているメモリ
の内容を読む動作を行い、インクジェットプリントヘッ
ドとの合致性を確認する。そして合致した条件のときに
のみ、インク流路開閉器５を動作させる操作を行うこと
を了承するシステム構成とした。

【００８５】（第４実施形態）本発明の第４実施形態で
は、上述の第３の実施形態において、電力の供給をイン
クジェットプリントヘッド１２よりインクタンク側へ行
い、内部電池４３３や太陽電池４３１などの自己電力供
給能力を持たない加圧インクタンク１１も試作した。こ
の場合には１Ｋビットメモリの容量を持つＥＰＲＯＭを
メモリ４２１として用いた。そしてこの場合は、電気接
点部２２の接合により、前記ＥＰＲＯＭのメモリ部４２
１を含むインク流路開閉制御電気回路部９に電力が供給
されると演算部がロジック演算を開始し、インクジェッ
トプリントヘッド１２のフォトダイオードユニット４１
１より送信される前述したような信号を加圧インクタン
ク側のフォトダイオードユニット４４１が受け、前述し
たような信号の授受を行うことで、インクの供給と受給
とを行う構成とした。

【００８６】さらに、本実施形態で採用したフォトダイ
オードユニットは波長９６０ｎｍの赤外線近傍の波長の
信号の入出力を行うものとした。しかし採用できる通信
手段としては、可視光線領域のフォトダイオードなどを
用いる手段とするほか、その他の無線システムであって
もよい。

【００８７】また、この場合も、インクジェットプリン
トヘッドには、ロジック演算部とＥＰＲＯＭを含むメモ
リ部とを搭載した。またインクジェットプリンタ本体５
００との接続は、電力の供給を受ける電力端子と共通グ
ランド電極部とプリント信号処理用の１本のシリアル信
号端子とでまかなった。この場合の駆動ロジックの内部
クロックは２０ＭＨｚで動作し、プリント信号は１０Ｍ
Ｈｚで処理を行い、インクタンクとの通信は１ＭＨｚで
行う構成とした。２０ＭＨｚで送られてくる信号の中
に、時系列的にプリント信号の部分、インクタンクとの
間で授受される信号の部分、センサなどとの間で授受さ
れる信号の部分などと分割してデータ処理を行い、これ
をパルス遅延により、低周波側の信号へと落として利用
することとした。

【００８８】プリント信号とは、タイミング信号、同期
信号、データ信号、メモリ解除信号などのインクジェッ
トプリントヘッドによるプリント処理に必要な信号が時
系列的に配置されている信号全体を意味するものであ
る。また、インクジェットプリントヘッドの吐出機構１
８の熱変換素子の駆動電圧に達しない場合は、内部に昇
圧回路を配置してもよい。ここで用いた信号の電圧は１
２Ｖである。

【００８９】このように、インクジェットプリントヘッ
ド１２にロジック演算処理ユニットを搭載すれば、イン
ク吐出口２０からインク３を吐出させる能動素子（熱変
換素子やピエゾ素子）の動作信号はシリアル信号で送信
できる。

【００９０】（第５実施形態）図１０は本発明の実施形
態の第６例を示し、インクが自然の滴下現象では送受給
できないように、斜め上方向に飛翔してのみ、インク受
給口に供給できようにした構造となっている。このよう
にインクを飛翔させて供給するという手段を用いること
で、接触するインク同士の混ざり合いや固着を回避でき
る。

【００９１】本実施形態では、インクジェットプリンタ
に搭載されているプリントヘッドのインク受給部を、上
記第１例の如く内径が１．０ｍｍ以下のインク受給口と
しての開口部をインク供給口と重力方向に沿って対向す
る配置ではなく、インク供給を自然落下で行わないよう
な配置とした。そして、インクタンクの内圧が外部環境
よりも０．０６気圧以上高くないとインクが飛翔到達で
きないインク送給部６′とインク受給部１４との配置関
係とした。

【００９２】図１０にその概略断面図を示すように、イ
ンク送給部６′とインク受給部１４との間には高さ５ｍ
ｍの壁６３があり、インク送給部の出口から仰角６０度
の位置にその先端があるようにした。すなわち、自然の
インク滴下ではその障壁６３を飛び越えられるものでは
なく、０．０６気圧以上外部の環境よりも気圧が高い場
合にのみインクは飛び越えられるものである。

【００９３】前記の仰角を３０度とした場合は、インク
タンクの内圧を外気より０．０５気圧高い条件でその角
度に相当した障壁を乗り越えられるものであった。しか
し、滴下インク飛沫などの誤侵入防止のためには、上記
仰角を６０度以上とするのが望ましい。従って、この場
合の仰角とインク圧力とは構成に応じて適宜定めること
ができ、例えばインク圧力は大気圧プラス０．０６気圧
以下でもよい場合もある。

【００９４】さらに、その障壁の先には、インクの飛翔
進入による衝撃を緩和する衝撃吸収体６１が配置されて
いる。この衝撃吸収体６１は、前述のスパイラル体１６
の形状でもよく、あるいは、ステンレスの金属フィルタ
が多数枚重ねられたものでもよい。

【００９５】本例では、２００メッシュの網の目を持つ
ステンレスの網を６枚重ねたものを使用した。また、吐
出機構１９側には、５μｍの目を有する金属フィルタ６
２を配置した。

【００９６】フィルタ６２とインクジェットプリントヘ
ッドのインク吐出機構１９との間には、インクの有無を
検知するインク有無検出器１８を配置している。図１０
から明らかなように、障壁６３とインク吐出機構１９と
の間の空間はインクの貯留部１７の機能を有しているも
のである。さらに、インク３′が飛翔する空間に面した
部分には撥液性材料が塗布されており、壁面にインクが
付着しない構造を有している。インクの進入防止障壁６
３の前には、進入できなかったインクを排出するための
排出口２５と一時貯留のための貯留部を設けた。

【００９７】このような構成とすることで、インク３は
インク流路開閉器５の動作により、インク供給口６′か
ら飛翔し、障壁６３を飛び越え、インク受給口１４に到
達し、インクジェットヘッドのインク吐出機構１９側へ
順次供給されていく。

【００９８】このようにして構成されたインクジェット
プリントヘッドは、インクの供給圧の変動もほとんど検
知されるレベルになく、インクは良好にプリント媒体へ
と吐出された。そして、上記第４例と同様の制御系を構
成することで、インクタンクの圧力検出器７が外気圧プ
ラス０．０６気圧を下回った時点でインクタンク空の信
号がインクジェットプリントヘッドに送信され、これを
インクジェットプリントヘッドはインクジェットプリン
タ本体５００へ送信し、プリンタ本体５００ではその信
号を受けて、インクタンクが空（インク残量が実質的に
無い旨）の表示を行い、プリンタの動作を停止させるよ
うにした。そこで、新たな加圧インクタンク１１を装着
し、プリントを再開することが可能であった。

【００９９】（第６実施形態）本実施形態は、インクタ
ンクのインク流路開閉器の開閉制御やインク有無検出制
御をプリンタ本体で行うことに特徴がある。

【０１００】このような構成では、プリンタ本体５００
は、電源投入が行われると、インクジェットプリントヘ
ッド１２がヘッド搭載部に搭載され、かつインクタンク
１１がインクジェットプリントヘッド１２の正規の位置
に搭載されている場合にのみ、電気接点２２，２２−
Ｂ，２２−Ｃなどを介して、インクタンク１１のインク
圧力検出器７のアナログ出力を確認する。このとき、イ
ンクの圧力検出器７による圧力の検出結果が１．５気圧
を上回っておればインクフル状態と判断し、プリンタ本
体５００に搭載された緑のＬＥＤを発光させる。この検
出値が１．１気圧〜１．５気圧の間にあれば同じく黄色
のＬＥＤを発光させ、１．１気圧を下回れば同じく赤の
ＬＥＤを発光させる。そして１．０６気圧を下回ればプ
リント動作を拒否し、もしくはプリント中であればプリ
ント動作を停止し、かつ警報音の発生などの報知を行う
ようにする。このようにして、インクタンク１１中のイ
ンクの存在レベルを、操作者に認識させることができ
る。

【０１０１】従って、インクタンクの圧力検出器７の検
出値が１．０６気圧以上であれば、プリンタ本体５００
はインクジェットプリントヘッド１２にあるインク有無
検出器１８の信号を読み込む処理に入る。そして、該検
出器１８の信号がインク有りの信号であれば、プリンタ
本体５００はプリント処理に移行する。つまり、インク
ジェットプリントヘッド１２のインク吐出機構部１９に
プリント信号を送出し、インク吐出機構１９は動作を開
始する。一方、インク有無検出器１８の信号がインク無
しの信号であれば、プリンタ本体５００は、インクタン
クにあるインク流路開閉器５にインク供給処理を行わせ
しめるために、インク流路開閉器５に通電してインク流
路開閉器５を開にし、インク送給部６よりインク３をイ
ンク受給部１３に供給する。図８に本実施形態を適用し
た場合には、インク３がインク送給部６より飛翔し、イ
ンク受給口１４に供給される。

【０１０２】本実施形態の場合、インクの供給はインク
有無検出器１８の信号が「無し」から「有り」に変わる
まで、インク流路開閉器５を開状態にしてインクを供給
する構成とした。そしてインク有無検出器１８の信号
が、「有り」の信号に変わってのち、プリンタ本体５０
０はプリント信号の処理に入ることとした。

【０１０３】また、インクタンクが複数種類のインクを
収納してインクジェットプリントヘッド１２に供給して
いるタイプの場合は、これらの処理を各色のインクタン
クについて処理することとした。

【０１０４】プリント中である場合は、インク流路開閉
器５を開の状態にし、インク有無検出器１８の信号が１
０秒間以内に「有り」に変わらない場合にのみ、一時的
にプリントを停止し、インク有無検出器１８の信号が
「有り」に変わるのを待機することとした。この状態
で、１０秒間、インク有無検出器１８の信号が「有り」
に変わるのを待機し、それでも変化しない場合、プリン
タ本体５００に異常の信号を出すこととした。

【０１０５】（第７実施形態）図１１および図１２は本
発明の第７実施形態を説明するための説明図である。図
１１において、インクタンク１のインク流路開閉器５に
設けられたインク送給部６とパイプ１５０の一端部（イ
ンク受給端部）１５１とは、図１２について後述する接
続機構１５５を介して接続され、当該接続によりインク
タンク１からパイプ１５０へのインク送給が可能とな
る。パイプ１５０は、例えば、内径約１ｍｍのフルオロ
カーボン樹脂製の部材とすることができ、他端部（イン
ク送出端部）１５２はインクジェットヘッド１９０に設
けた２次インクタンク１７０に接続されている。２次イ
ンクタンク１７０には、パイプ１５０のインク送出端部
１５２を閉塞する方向にばね１５３により付勢された遮
蔽弁２５２が配置されている。

【０１０６】インクジェットヘッド１９０は、緻密で剛
性の高い材料でなる筐体１９１（例えばガラス繊維入り
のポリプロピレンを射出成形したもの）を有しており、
その大きさは１色のインクジェットヘッドで高さ２５ｍ
ｍ、幅１２ｍｍ、奥行３０ｍｍ程度である。その上面部
には、内部の空気は外部に逃がすが、外部から内部への
気体の流入を遮断する一方向弁２５１が配置されてい
る。この一方向弁２５１は、薄い硬質フッ素ゴム製の弁
部材を有して、０．０００５気圧程度の低い内部正圧で
開くように構成されているものである。

【０１０７】また、インクジェットヘッド１９０のイン
ク吐出部は、筐体１９１の底面部に、インクが２次イン
クタンク１７０と直接流通できる形態にて、フィルタ６
２０を介して配置されている。さらに筐体１９１の側面
には２次インクタンク内のインク残量を検知するセンサ
部７００が配置され、その端子はプリンタ本体またはイ
ンクタンク１に搭載されたインク流路開閉器制御部９に
接続されている。

【０１０８】これらの構成の加圧インクタンクを用いた
インク供給システムを有するプリント装置（プリンタ）
の動作を説明する。

【０１０９】プリンタを動作オン状態とすると、プリン
タ本体はインク残量検知センサ７００の信号を確認し、
残量が問題なければ、プリンタは通常のプリント動作を
行うか、またはパーソナルコンピュータ棟のホスト装置
からのプリント信号を待機する状態となる。もしくは、
吸引などによる所定の回復動作を行うこともある。

【０１１０】このようなプリント動作や吸引回復動作に
伴って２次インクタンク１７０内のインクが使用される
と、液面３００が低下する一方、これに伴って２次イン
クタンク１７０は、筐体１９１、一方向弁２５１および
遮蔽弁２５２によって密閉されているために、内部が負
圧状態となって行く。約５ｍｍの高さ分のインク３が消
費されれば、内部圧力はゲージ圧−０．０００５気圧
（負圧として０．０００５気圧）程度となる。

【０１１１】１０ｍｍの高さの分だけインク３を消費し
た段階で作動する位置にセンサ７００を配置し、負圧約
０．００１気圧の段階でセンサ７００がインク供給を指
示する信号を出力してインク供給がなされるようにすれ
ば、２次インクタンク１７０内の圧力は負圧０．００１
気圧以上とはならない。また、インク供給に伴って液面
が僅かに上昇しただけで、センサ７００は直ちにインク
「有り」と判断してインク「無し」の信号送出を停止
し、これに応じてインク流路開閉器制御部９はインク流
路開閉器５を遮断するので、２次インクタンク１７０内
のインク液面３００はほぼ一定に保持され、また負圧も
ほぼ０．００１気圧に保たれることになる。

【０１１２】ところで、外気温が急激に上昇したような
場合、２次インクタンク１７０内の空気が膨張し、完全
密閉されたものであれば負圧が正圧に変化することがあ
るが、本実施形態では一方向弁２５１が配設されている
ので、膨張した空気は外部に逃がされ、２次インクタン
ク１７０内の圧力は、一方向弁２５１の最低開放圧力レ
ベルの正圧になることはあってもそれ以上となることは
ない。この最低開放圧力レベルを０．０００５気圧以下
とすれば、これはもちろん厳密には正圧ではあるが、実
質的には０気圧とみなしてもよいと考えられる。

【０１１３】そこで、プリンタの電源をオフ状態として
センサ７００の作動を停止させ、外気を強制的に導入し
つつ、２次インクタンク１７０内よりインク３を除去
し、液面３００が底から３ｍｍ程度の高さ（通常は１５
〜２０ｍｍの深さとなるようインクが収容される）とな
るようにした。このときの２次インクタンク１７０内の
圧力は大気圧レベルである。この状態のプリンタを７０
℃の環境下に投入したが、本実施形態のプリンタは２次
インクタンク１７０に一方向弁２５１が配置されている
ためにインクジェットヘッド１９０のインク吐出部から
のインク漏出は発生しなかった。インクジェットヘッド
１９０のインク吐出部には、吐出口として直径２０μｍ
程度の微細な孔が多数配置されているので、その毛細管
力によって上記したような僅かな正圧であればインク漏
出を防止できる。

【０１１４】次に、上述のようにインク３を故意に深さ
３ｍｍまで除去した後にプリンタの電源をオンとした。
すると、インクタンク１から急激にインクが供給されて
２次インクタンク１７０は正圧状態となるが、一方向弁
２５１の作動によって内部の空気が逃がされて正圧状態
が解除され、インクジェットヘッド１９０のインク吐出
部からのインク漏出は発生しなかった。そしてインク残
量検知センサ７００はインク「有り」と判断し、通常の
プリント動作が可能となった。

【０１１５】本実施形態においても、インクタンク１に
メモリ部を配設し、インクジェットヘッド１９０および
インクタンク１双方の種類その他の情報の合致性を照合
するようにすれば、不適合のインクや処理液の誤混入の
問題等は生じない。また、インクタンク１のインク送出
部は常時閉の状態であり、かりに誤装着が生じてもその
状態ではインクは全く送出されないので、誤混入を有効
に防止できる。

【０１１６】以上のようなインク供給機構を有するイン
クジェットプリント装置にて、４色のインクとそれに対
応した４色のインクジェットプリントヘッドを搭載し画
像のプリントを行ったところ、各インクタンク１の残量
が無くなるまで良好なプリント動作を続行することが可
能であった。なお、インクタンク１の残量検知について
は、インクジェットヘッド１９０のインク残量検知セン
サ７００がインク「無し」の信号の送出を開始してから
所定時間（例えば３０秒間）以内に同センサ７００の出
力信号がインク「有り」の状態となら無い場合に、イン
クタンク１のインク残量が無いものと判断するようにし
た。

【０１１７】また、インクタンク１の別な形態として、
インク３が袋状の容器に収納され、プリンタ本体に装着
したときに所要の加圧状態となるような機構とした場合
でも同様の結果が得られた。かかる機構とは、袋状のイ
ンクタンクの先端に電磁バルブ形態の流路開閉手段を接
続するとともに、プリンタへの装着時に上方からおもし
部材等を乗せることによって加圧状態を得るものである
が、当該加圧手段はばねの付勢力その他を利用したもの
とすることができるのは言うまでもない。

【０１１８】なお、上記実施形態において、遮蔽弁２５
２には０．０３気圧で開放する程度の付勢力を持つもの
とした。このようにすると、２次インクタンク１７０の
高さ寸法が２５ｍｍ程度であるので、負圧が０．０３気
圧以上になることはなく、パイプ１５０の内部を常に正
圧状態にしておくことが可能であった。このようにパイ
プ内部が負圧状態となることを回避するためには、２次
インクタンク１７０の高さにもよるが、実用上、外気の
圧力に対して０．００５気圧以上０．０６気圧未満の圧
力で開放する遮蔽弁２５２を配置すればよい。また、イ
ンクタンク１の最低加圧レベルを、０．０６気圧ではな
く０．１気圧とすれば、遮蔽弁２５２の遮蔽圧力をあげ
ることができ、このようにすることでパイプ１５０内部
へのパイプ壁面を通した空気の透過侵入を防止できた。

【０１１９】図１２はインクタンク１とパイプ１５０と
の接続機構１５５の構成例を示す。なお、図１２におい
ては、説明の容易化のために、インクタンク１およびイ
ンク流路開閉器５については外形を概略で示し、その他
の部分については断面で示してある。また、図示の状態
はインクタンク１の寸法の小さい側面方向から見たもの
である。

【０１２０】接続機構１５５は、インク送給部６の先端
に形成されたラッチ部１５４を掛止可能なフック部１８
２および操作者による掛止解除操作を受容可能な把手１
８１を有して軸１８３のまわりに回動可能に支持された
掛止機構１８０と、パイプ１５０のインク受給端部１５
１の取付部およびインク送給路６の先端が押し付けられ
てパイプ１５０へのインク流路１４９を閉成するゴム製
の受け台１８４を有する支持固定部１８５とを有してい
る。

【０１２１】すなわち、インク送給部６の先端に形成さ
れたラッチ部１５４を接続機構１５５のフック部１８２
の開放部分を介して差し込み、当該先端を受け台１８４
に突き当てて押し付けることで、受け台１８４が撓み、
その反発力によってラッチ部１５４とフック部１８２と
の係合が確保され、インクタンク１の接続が行われる。
また、把手１８１を外方に開くことにより軸１８３を中
心に掛止機構１８０を回動させ、フック部１８２を開放
することでラッチ部１５４との掛止状態を解除させれ
ば、インクタンク１を容易に取り外すことができる。

【０１２２】ゴム製の受け台１８４の硬度および寸法等
によって接続時の適切な耐圧が決定される。本例では内
圧約０．７気圧（ゲージ圧）まで耐え得るものであり、
インクの供給圧力を０．０６気圧より高い０．２気圧に
設定しても接続機構１５５の部位からのインク漏洩は発
生しなかった。また、プリンタを動作させると、インク
流路開閉器５の作動に応じて、インクタンク１から接続
機構１５５およびパイプ１５０を介し、インクは円滑に
インクジェットヘッドの２次インクタンク１７０へと供
給された。

【０１２３】なお、図１２は接続機構１５５の例示であ
って、インクタンク１とパイプ１５０とを良好に接続固
定できるものであれば、適宜の構成を採用できるのは勿
論である。

【０１２４】以上のように、本実施形態の構成によれ
ば、上述のタンク単体の効果に加えて、急激な温度上昇
や、短時間に大量にインクを消費するような場合でも、
一方向弁を適宜開放することで、インク供給の安定化に
相乗的にすぐれた効果を発揮することができる。

【０１２５】（その他）図１３は本発明を適用可能な装
置の一例として、カラーインクジェットプリント装置の
概略構成例を示す斜視図である。

【０１２６】図１３において、イエロー，マゼンタ，シ
アン，ブラックなどのインクを収納したインクジェット
プリントヘッドカートリッジＩＪＣはガイド軸８１１の
軸方向に移動可能なキャリッジ８２に着脱可能に搭載さ
れている。また、キャリッジ８２は、ＤＣモータＭから
の駆動パワーを伝達するためにプーリ８０２２間に張架
されたタイミングベルト８０２３に接続されており、Ｄ
Ｃモータ４０６の駆動に応じてキャリッジ８２が矢印Ａ
方向へ往復移動する。

【０１２７】一方、インクジェットプリントヘッドカー
トリッジＩＪＣは、プリント媒体にインクを吐出するた
めの吐出口を有する上述のようなプリントヘッド１２
を、当該吐出口の形成された面をプリント媒体Ｐに対向
させた状態で有している。そして、ＤＣモータ４０６を
駆動することでキャリッジ８２を矢印Ａ方向に移動させ
ながら、所定のタイミングで与えられる吐出信号に応じ
てプリントヘッドからインクを吐出させることで、プリ
ント画像が得られる。

【０１２８】８１５，８１６および８１７，８１８はキ
ャリッジ８２の走査領域の図中奥側および手前側におい
てガイド軸８１１と平行に延在する搬送ローラであり、
これらはここには図示しない副走査モータ４０５によっ
て駆動され、プリント媒体Ｐを挟持搬送する。８３００
はプリントヘッドのそれぞれに対応して設けられたキャ
ップユニットであり、装置の非使用時や回復動作持にお
いてプリントヘッドの吐出口形成面を密閉する。８４０
１および８４０２は、それぞれ、プリントヘッドの吐出
口形成面をワイピングするワイピング部材、８４０３は
ワイピング部材４０１をクリーニングする部材、８５０
０はキャップユニット８３００を介してプリントヘッド
の吐出口およびその近傍からインク等を吸引するための
ポンプユニットである。

【０１２９】なお、本例ではプリントヘッドには、列状
に設けられた複数個の吐出口からインクを吐出させるた
めに、通電に応じて熱エネルギを発生する電気熱変換体
が吐出口に対応して配設されたものを用いている。そし
て、駆動信号を印加することによって、電気熱変換体に
熱エネルギを発生せしめて膜沸騰を生じさせ、吐出口内
方の液路内に気泡を形成し、この気泡の成長によって吐
出口からインクが吐出される。

【０１３０】また、これらのプリントヘッドは、インク
タンクと分離可能に一体に構成されてキャリッジ８２に
対し同時に着脱されること、あるいはインクタンクのみ
着脱されることができる。さらには、プリントヘッド自
体はキャリッジに固着されて着脱を前提としないもので
もよい。

【０１３１】加えて、図１３ではインクジェットプリン
トヘッドカートリッジＩＪＣはそれぞれ４個設けられ、
例えばイエロー，マゼンタ，シアンおよびブラックの４
色のインクの吐出を行ってフルカラープリントを可能と
する装置を示したが、インク色数あるいはカートリッジ
の個数や形態はこれに限定されないのは勿論である。

【０１３２】また、本発明を適用できる記録装置の構成
として、記録ヘッドの吐出回復手段（予備的な補助手段
等も含む）の形態は種々のものであってもよい。具体的
に挙げれば、記録ヘッドに対してのキャッピング手段、
ブレードなどのクリーニング手段、インク供給系の加圧
あるいは上例のような吸引によってインクを吐出口から
排除する手段、電気熱変換体或はこれとは別の加熱素子
或はこれらの組み合わせを用いて加熱を行う予備加熱手
段、記録とは別の吐出を行なう予備吐出手段を含むもの
であればよい。それらのような回復処理後に吐出口面に
インク付着ないし残留が生じうる場合には本例のような
キャップ内吸収体の配設が有効であるし、またブレード
を清浄に保つ吸収体の配設によって好ましくない部位へ
のインク滴下を防止できるからである。

【０１３３】さらに加えて、本発明に適用できるインク
ジェット記録装置の形態としては、コンピュータ等の情
報処理機器の画像出力端末として用いられるものの他、
リーダ等と組合せた複写装置、さらには送受信機能を有
するファクシミリ装置の形態を採るもの等であってもよ
い。

【０１３４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、イ
ンクの使用効率を向上させるとともに、インクタンクの
装着において、誤って装着した際の混色や固着などを効
果的に防止することができる。

【０１３５】また、インクタンク内のインクは加圧され
ているので、インクの供給方向としては重力方向に限定
されず、タンクとヘッドとの配置関係の自由度を増すこ
とができる。

【０１３６】その他の効果としては、インクの有無の確
認、インクの使用期限の確認、インクの合致性の確認、
インクジェットプリントヘッドとインクタンクとの情報
の授受などのために多くの接点を使用せず、小型のイン
クジェットプリントシステムを実現することが可能とな
るなどの点が挙げられる。

【０１３７】また、生産者側の立場からは、インクタン
クやインクジェットプリントヘッドに各種の情報をメモ
リデータとして保持しておくことが可能なために、イン
クタンクやインクジェットプリントヘッドのロット管理
や品質チェックに役立つこと大である。

【０１３８】このように、本発明は、インク供給の安定
性、安全性、信頼性を確保するばかりでなく、インクジ
ェットプリントシステムの小型化、特に各種のインクを
多く使用する写真調プリントシステムの小型化や簡便化
に寄与するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適な一実施形態に係る相互分離可能
な加圧型インクタンクおよびインクジェットプリントヘ
ッドの概略構成を説明するための斜視透視図である。

【図２】図１の加圧型インクタンクおよびインクジェッ
トプリントヘッドを一体化したカートリッジの断面図で
ある。

【図３】（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、図１のイン
クタンク側に配されたインク流路開閉器の構成例および
動作を説明するための図である。

【図４】図１のインクジェットプリントヘッドの主要部
を拡大して示す模式的断面図である。

【図５】図１のインクジェットプリントヘッドに用いら
れたインク突入衝撃緩衝材の一例であるスパイラル体の
構成例を示す概略斜視図である。

【図６】本発明の他の実施形態による加圧インクタンク
の構成例を示す概略断面図である。

【図７】本発明のさらに他の実施形態による制御系の構
成例を示すブロック図である。

【図８】図７の実施形態のインクジェットプリントヘッ
ドとインクタンクとの信号授受の動作例を説明するため
のフローチャートである。

【図９】図７の実施形態のインクジェットプリントヘッ
ドとインクタンクとが送受信する信号の形態の概略例を
示す信号波形図である。

【図１０】本発明の別な実施形態のインク受給部分の拡
大概略断面図である。

【図１１】本発明のさらに他の実施形態の概略説明図で
ある。

【図１２】図１１に示すインクタンクとインクパイプと
の接続機構の一例を示す説明図である。

【図１３】本発明を適用可能な装置の一例として、カラ
ーインクジェットプリント装置の概略構成例を示す斜視
図である。

【符号の説明】 １ インクタンク筐体 ２ インク貯蔵袋 ３ インク ４ 加圧バネ ５ インク流路開閉器 ６ インク送給部 ７ 圧力検出器 ８ 電気配線 ９ インク流路開閉制御電気回路（制御部） １０ 撥液材料 １１ 加圧インクタンク １２ インクジェットプリントヘッド １３ インク受給部 １８ インク有無検知器 １９ インク吐出機構 ２０ インク吐出口（ノズル） ２２ 接点部 ２６ インク排出ジョイント ４２ 蛇腹部 ４６ 中空体（注射針） ６１ 衝撃吸収体 ６３ 障壁 ６４ 排出インク貯留部 ７１ シフト信号 ７２ データ信号 ５００ インクジェットプリンタ本体 ＩＪＣ インクジェットプリントヘッドカートリッジ Ｐ プリント媒体

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクジェットプリントヘッドに供給す
   るためのインクを貯蔵するとともに該インクジェットプ
   リントヘッドに対し着脱可能なインクタンクにおいて、 前記インクの貯蔵部と、 前記インクジェットプリントヘッドに対するインク供給
   を開閉するためのインク流路開閉手段を備えるととも
   に、前記貯蔵部のインクを外部に送給するためのインク
   送給部と、 前記開閉手段を制御する制御手段と、 前記インク貯蔵部にインクを外部に対して加圧した状態
   で保持させる加圧手段と、を具えたことを特徴とするイ
   ンクタンク。
2. 【請求項２】 前記加圧手段は、少なくとも使用開始前
   の状態において内部の圧力を、前記インクタンクの置か
   れている環境の圧力より０．０６気圧以上高い状態に保
   持させることを特徴とする請求項１に記載のインクタン
   ク。
3. 【請求項３】 前記インク送給部は、インクの進行方向
   に沿って、断面寸法を拡大する送給口を有することを特
   徴とする請求項１記載のインクタンク。
4. 【請求項４】 前記制御手段は、外部から供給される前
   記インク供給路開閉手段の動作を行わせるための信号を
   伝達する電気配線部と、電気回路部とを有することを特
   徴とする請求項１に記載のインクタンク。
5. 【請求項５】 前記制御手段は、前記貯蔵部のインクの
   有無に応じて前記インク流路開閉手段の作動の可否を定
   める手段を有することを特徴とする請求項１に記載のイ
   ンクタンク。
6. 【請求項６】 当該インクタンクに係る情報を保持して
   いる記憶手段を具えるとともに、前記制御手段は、前記
   記憶手段の記憶内容に応じて前記インク供給路開閉手段
   の作動の可否を定める手段を有することを特徴とする請
   求項１に記載のインクタンク。
7. 【請求項７】 請求項１に記載のインクタンクと着脱可
   能なインクジェットプリントヘッドであって、 当該装着時に前記インクタンクのインク送給部と空間的
   に分離されて位置する受給部と、 当該受給されたインクを用いて記録を行うための吐出機
   構部と、を具えたことを特徴とするインクジェットプリ
   ントヘッド。
8. 【請求項８】 前記インク受給部は、内径１．０ｍｍ未
   満のインク受給口を有することを特徴とする請求項７に
   記載のインクジェットプリントヘッド。
9. 【請求項９】 前記インクタンクのインク送給部と前記
   インク受給部との間の空間をインクが飛翔して供給され
   ることを特徴とする請求項７に記載のインクジェットプ
   リントヘッド。
10. 【請求項１０】 前記インク受給部は、インクの進行方
    向に沿って、断面寸法を拡大する受給口を有することを
    特徴とする請求項７に記載のインクジェットプリントヘ
    ッド。
11. 【請求項１１】 前記インク受給部ないし前記吐出機構
    部にインクの有無を検知するインク有無検知部を具える
    とともに、該検知部のインク有無の信号に応じて前記イ
    ンクタンクのインク流路開閉手段を作動させるための制
    御信号を前記インクタンクに伝達する手段を具えたこと
    を特徴とする請求項７に記載のインクジェットプリント
    ヘッド。
12. 【請求項１２】 前記インク吐出機構部は、前記インク
    を吐出するために利用されるエネルギを発生する手段と
    して、通電に応じ熱エネルギを発生する電気熱変換体を
    有することを特徴とする請求項７に記載のインクジェッ
    トプリントヘッド。
13. 【請求項１３】 前記電気熱変換体より印加される熱エ
    ネルギによってインクに生じる膜沸騰を利用して、前記
    吐出口からインクをプリント媒体に向けて吐出させるこ
    とを特徴とする請求項７に記載のインクジェットプリン
    トヘッド。
14. 【請求項１４】 請求項１に記載のインクタンクと、請
    求項７に記載のインクジェットプリントヘッドとを分離
    可能に具備してなることを特徴とするプリントヘッドカ
    ートリッジ。
15. 【請求項１５】 前記インクタンクと前記インクジェッ
    トプリントヘッドとの間で、可視光または赤外線を用い
    た光信号形態で所要の信号の授受を行うための無接点型
    信号伝送手段を前記インクタンクおよび前記インクジェ
    ットプリントヘッドに有することを特徴とする請求項１
    ４に記載のプリントヘッドカートリッジ。
16. 【請求項１６】 請求項１に記載のインクタンクと、請
    求項７に記載のインクジェットプリントヘッドとを用い
    るインクジェットプリント装置であって、 前記インクジェットプリントヘッドを搭載する手段と、 該搭載手段およびプリント媒体を相対的に走査する手段
    と、を具えたことを特徴とするインクジェットプリント
    装置。
17. 【請求項１７】 前記搭載手段は前記インクジェットプ
    リントヘッドを着脱可能に支持することを特徴とする請
    求項１６に記載のインクジェットプリント装置。
18. 【請求項１８】 請求項１に記載のインクタンクを着脱
    自在に搭載可能なインクジェットプリント装置におい
    て、 インクを吐出するための吐出機構部と、通常使用状態で
    負圧状態でインクを保持する第２のインク貯蔵部と、を
    有するプリントヘッド部と、 前記第２のインク貯蔵部と前記インクタンクとを接続す
    るための管状の液体供給路と、を具え、 前記第２のインク貯蔵部は、その内部の気体を外部に排
    出するための一方向弁と、前記液体供給路を開閉可能な
    供給路開閉弁と、を有することを特徴とするインクジェ
    ットプリント装置。
19. 【請求項１９】 前記供給路開閉弁および前記一方向弁
    はそれぞれ前記第２のインク貯蔵部の上部に配設される
    ことを特徴とする請求項１８に記載のインクジェットプ
    リント装置。
20. 【請求項２０】 前記供給路開閉弁は、ゲージ圧で０．
    ００５気圧以上０．０６気圧未満の圧力で開放可能な付
    勢手段により遮蔽されるものであることを特徴とする請
    求項１８に記載のインクジェットプリント装置。