Ink-jet recording apparatus

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、着脱可能なインクカートリッジを具備するインクジェット記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図９は従来例のインクカートリッジのインク導出部と記録装置のインク供給パイプとの結合部を示す平断面図である。

【０００３】インクジェット記録装置、とりわけインクジェット方式のプリンター等においてはインクの補充の簡便さからインク容器交換式のインクカートリッジが多く用いられている。 このように交換式のインクカートリッジを用いた場合には、インクカートリッジ容器を交換するだけでインクの補充ができることや、補充量の判断が不要であること、および補充に際してインクによる汚染がほとんど起きないこと等の利点がある。 そして、図９に示すようにこのインクカートリッジを用いる場合には、インクカートリッジとインクカートリッジ内のインクをインクジェット記録ヘッドに供給するための供給路との結合を行うことが必要になり、一般には、針を用いて行われることが多い。 しかしながら、この針を用いる方法では針先の安全性を確保しなければならず、インクカートリッジを外した時の針先を覆う針先カバーやキャップなどを設けなければならない。 したがってそのためのスペース、部品等のためのコストアップや装置の大型化を招いていた。 そこでインクカートリッジとの結合をパイプで行う方法が考えられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このパイプを用いる結合方法においては、パイプ先端が鋭利でないため、インクカートリッジの装置に要する力が大きくなってしまうという欠点があり、この装置に要する力を減少させるためあらかじめインクカートリッジの結合部に下穴を開けておくという方式がとられる。

【０００５】しかし、この方式においてはインクカートリッジの結合部の下穴と、インク供給路の結合部の位置を十分に合わせなければならないという問題点があり、
特に１つのインクカートリッジ内に複数の結合部がある場合においては、位置合わせが困難であった。

【０００６】本発明は、この様な従来の問題点を解消することは勿論、インクカートリッジの取扱いやすさ等も考慮に入れてインクジェット記録装置全体が見直されたものである。 本発明の主たる目的は、インクカートリッジと記録装置のインク供給路との結合が確実で容易、安全になされ、脱着交換性の高いインクカートリッジを具備するインクジェット記録装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット記録装置は、 記録ヘッドにインクを供給するためのイン
ク供給パイプに対して連結され、内部に貯留したインク
を導出可能にするインク供給パイプ結合部を備えた着脱
可能なインクカートリッジを具備するインクジェット記
録装置において、インクジェット記録装置は、インク供
給パイプに近接して配置されインク供給パイプの先端よ
りもインクカートリッジの挿入方向に関して上流側に先
端が位置するように設けられた位置決めピンを有し、イ
ンクカートリッジは、位置決めピンを嵌合させる受け部
を具え、インク供給パイプと位置決めピンは、インク供
給部固定台に配置され、インク供給パイプ結合部と受け
部は、インク導出部固定台に配置され、インク供給部固
定台とインク導出部固定台のうち、少なくともいずれか
一方が、インクカートリッジの挿入方向に対して交差す
る方向に移動可能に構成されていることを特徴としている。 なお、 インクカートリッジをインクジェット記録装
置に装着する際に、位置決めピンと受け部が連結された
後に、インク供給パイプとインク供給パイプ結合部とが
連結される構造を有することを特徴とするものもある。

【０００８】なお、インクジェット記録装置は、 少なく
ともインクカートリッジの受け部が 、インクジェット記録装置の接続部の方向に向かい連続的に拡大している円錐形状を有すること、インクジェット記録装置のインク供給パイプおよび位置決めピンは 、鋭利でない先端を有するパイプ及びピンであること、が好ましい。

【０００９】

【作用】インク袋を接続されたインク導出部が容器の軸心に直角方向にスライド可能になるように、インクカートリッジ容器に空隙が設けられている場合、インク導出部の中心と、インクジェット記録装置に位置決め固定されているインク供給パイプが少しずれていても、インクカートリッジをインク供給パイプ側に動かしていくと、
まず導出部の例えば円錐形状部とパイプの先端が接触し、その後は、パイプ先端が円錐形状部に沿って進むにつれて導出部は容器内の空隙の方向にスライドし、容易に目的のインク供給パイプと結合部材の結合がなされる。

【００１０】以上とは反対に、インクカートリッジ容器に空隙を設けず、供給パイプ支持材をスライドさせるようにパイプ固定台内に空隙が設けられている場合も、上記と同様な相対的動作によってインク供給パイプと結合部材が容易に結合される。

【００１１】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。

【００１２】図１は本発明のインクジェット記録装置の一実施例のインクカートリッジにおけるスライド可能なインク導出部と記録装置におけるインク供給パイプとの結合部を示す平断面図、図２（ａ）は、図１のインクカートリッジ容器の斜視図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、図２（ｃ）は図２（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図、図３は、本実施例の１本のインクカートリッジとインク供給パイプの結合過程であって、（ａ）は結合前、（ｂ）は結合作業中、（ｃ）は結合作業完了時の状態を示す平断面図、図４は、本実施例のインクカートリッジの結合部材２に設けられたスリット２ａを示す平断面図および正面図、図５は、本実施例のインクカートリッジのインク導出部１にボール弁が設けられた場合の接合部の平断面図、および供給パイプの平面図である。

【００１３】インクカートリッジ５からインク４を導出するインクカートリッジ５のインク導出部１と、このインク導出部１と結合するインクジェット記録装置のインク供給パイプ６の接合部のうち、インク導出部１がこのインク供給パイプ６の軸心に対し直角方向にスライドさせることができるように、インクカートリッジ容器５
は、上記のスライド方向に空隙９を有する。

【００１４】ここでインクを収容するためのインク袋３
は、例えばポリエチレンフィルムにポリエチレンテレフタレートを被着して形成した１枚のフィルムを折り曲げて重ね合わせ、その周囲を熱溶着したものである。 インク袋３の一辺には、インク袋３の内部のインク４を外部へ導出するためのインク導出部１が接続されている。 インク導出部１には、インクジェット記録ヘッド（不図示）にインク４を導くため供給パイプ６を挿入する結合部材２が埋め込まれている。 結合部材２は、例えばゴム等の弾性部材の円柱状成型品であり、圧縮永久ひずみの少ない材料が望ましい。 供給パイプ６はパイプ固定台７
により所定の位置に動かないように固定されている。

【００１５】インクカートリッジ容器５は、インク袋３
のインク導出部１を所定位置に配置し、収容するためのものである。 左右のガイドレール８ａ，８ｂは、インクカートリッジ容器５をインクジェット記録装置に脱着する際にガイドするためのものである。

【００１６】次に、本実施例の結合の動作を図１，図２，図３を用いて説明する。

【００１７】インク袋３と接続されたインク導出部１はインクカートリッジ容器５に組み込まれる時、容器５の軸心に直角方向にある所定の範囲で図２（ｃ）のｘ，ｙ
方向にスライドすることが可能なように空隙９が作られている。 したがってインクカートリッジをガイドレール８ａ，８ｂに沿って装着したインクカートリッジのインク導出部１の中心とインクジェット記録装置に位置決め固定されているインク供給パイプ６が、例えば図３
（ａ）に示すように距離ｌだけずれている場合、インクカートリッジ５をインク供給パイプ６側に動かしていくと図３（ｂ）に示すようにインク導出部１とインク供給パイプ６が接触する。

【００１８】この時インク導出部１の形状は、インク供給パイプの方向に連続的に拡大している円錐形状であり、またインク導出部１は容器軸と直角方向に空隙９があるのでインク袋３とともに図３（ｂ）の矢印Ｘ方向に移動可能であるので、インク供給パイプ６の先端に沿って移動し、図３（ｃ）に示すようにインク導出部１は、
インク供給パイプ６の位置に合うように自然に横に進み最終的に、インク供給パイプ６と結合部材２が結合される。 なお、インク導出部１の移動範囲を決定する空隙９
の大きさは、インク供給パイプ６の寸法精度、インクカートリッジ容器５の寸法精度、取付精度等を綜合判断して決定される。 また、インク導出部１の結合部材２は、
インクカートリッジとインク供給パイプ６との脱着に要する力を減少させるため、また、結合部材２のちぎれ等を防止するため図４に示すようにあらかじめ小さな下穴またはスリット２ａを設けることが望ましい。

【００１９】さらに本実施例は、図５に示すようにインク導出部１がボール１０ａ、ばね１０ｂを有するボール弁をなす構造のインクカートリッジにも適用できる。

【００２０】図６（ａ）は、第２の実施例であって、インク供給パイプ２６が軸心と直角方向に所定範囲内をスライド可能な構造の場合の供給パイプ２６とパイプ固定台２７を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図である。

【００２１】図６（ｂ），（ｃ）に示すように、インク供給パイプ２６は、パイプ支持部材２８に固定されており、パイプ支持部材２８は空隙２９が得られるようにパイプ固定台２７に固定されている。

【００２２】したがって、不図示のインク導出部がインク容器に位置決め固定されているインクカートリッジの場合、インクカートリッジをインクジェット記録装置に装着するとインクカートリッジのインク導出部の位置に合うようにインク供給パイプ２６がパイプ支持部材２８
とともに空隙２９内で移動しそれぞれ自然に位置が調整され、インク供給パイプ２６はインク導出部のほぼ中央に正確に位置決め結合される。

【００２３】図７は、第３の実施例であって、インク供給部４７に位置決めピン４８が設けられ、かつインク導出部４１がインクカートリッジ容器４５に対して軸心と直角方向にスライド可能な構造の場合のインク導出部４
１とインク供給部４７を示す断面図である。

【００２４】インク供給部４７は、インクカートリッジのインク袋４３からインクを導き出すためのインク結合パイプ４６とさらにインクカートリッジのインク導出部４１の位置合わせを行うための位置決めピン４８が距離ｍで正確に位置決め固定されている。 そして、インクカートリッジはインクカートリッジ容器４５にインク導出部４１が所定範囲内で可動できるように空隙４９を設けて取付けられているインク導出部４１には、インク結合パイプ４６と結合するための結合部材４２が埋め込まれており、さらに結合部材４２を離れてインク袋４３の結合に妨げとならない位置にインク供給部４７の位置決めピン４８が挿入されるピン４８側の開口部の方向に連続的に拡大している円錐形状の受部４１ａが設けられている。

【００２５】つまり、インクカートリッジをインク結合パイプ４６に接続する場合、インク供給部４７に取付けられた位置決めピン４８をインク結合パイプ４６より長くしておくことにより、まずインク導出部４１の円錐形状の受け部４１ａが位置決めピン４８に当り円錐形状に沿ってインク袋４３と一体になったインク導出部４１全体が空隙４９内を移動し位置決めピン４８の位置に位置合わせされる。 そしてさらにインクカートリッジを押し込むことにより位置決めピン４８と正確に位置決めされたインク結合パイプ４６とは、インク導出部４１の結合部材４２に正確に位置合わせされ挿入される。 この方式によると位置決めピン４８と円錐形状部４１ａの接触すべりによってインク導出部４１が移動するため、インク供給パイプ４６の負荷が極めて少なくなり損傷を妨げるという利点がある。

【００２６】図８は、第４の実施例であって、インク供給部６７に位置決めピン６８がインク供給パイプ６６からｎだけ離れて設けられ、かつ、インク導出部６１がインクカートリッジ容器６５に固定され、インク供給部６
７がスライド可能な構造な場合のインク導出部６１とインク供給部６７を示す断面図である。

【００２７】インク導出部６１がインクカートリッジ容器６５に位置決め固定されている場合インクカートリッジをインク供給パイプ６６に装着する時、まずインク導出部６１の円錐形状の受け部６１ａがインク供給部６７
の位置決めピン６８につき当り、円錐形状に沿って位置決めピン６８が移動し、供給部６７のインク供給パイプ６６はインク導出部６１の結合部材６２のほぼ中央に位置決めされ結合される。

【００２８】本発明は、特にインクジェット記録方式の中でも熱エネルギーを利用して飛翔的液滴を形成し、記録を行うインクジェット方式の記録ヘッド、記録装置において優れた効果をもたらすものである。

【００２９】その代表的な構成や原理については、例えば、米国特許第４７２３１２９号明細書、同第４７４０
７９６号明細書に開示されている基本的な原理を用いて行うものが好ましい。 この方式はいわゆるオンデマンド型、コンティニュアス型のいずれにも適用可能であるが、特に、オンデマンド型の場合には、液体（インク）
が保持されているシートや液路に対応して配置されている電気熱変換体に、記録情報に対応していて核沸騰を越える急速な温度上昇を与える少なくとも一つの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ーを発生せしめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせて、結果的にこの駆動信号に一対一で対応した液体（インク）内の気泡を形成できるので有効である。 この気泡の成長、収縮により吐出用開口を介して液体（インク）を吐出させて、少なくとも一つの滴を形成する。 この駆動信号をパルス形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が行われるので、特に応答性に優れた液体（インク）の吐出が達成でき、より好ましい。

【００３０】このパルス形状の駆動信号としては、米国特許第４４６３３５９号明細書、同第４３４５２６２号明細書に記載されているようなものが適している。 なお、上記熱作用面の温度上昇率に関する発明の米国特許第４３１３１２４号明細書に記載されている条件を採用すると、さらに優れた記録を行うことができる。

【００３１】記録ヘッドの構成としては、上述の各明細書に開示されているような吐出口、液路、電気熱変換体の組み合わせ構成（直線状液流路または直角液流路）の他に、熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成を開示する米国特許第４５５８３３３号明細書、米国特許第４４５９６００号明細書を用いた構成も本発明に含まれるものである。

【００３２】加えて、複数の電気熱変換体に対して、共通するスリットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開示する特開昭５９−１２３６７０号公報や熱エネルギーの圧力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開示する特開昭５９−１３８４６１号公報に基づいた構成としても本発明は有効である。

【００３３】さらに、記録装置が記録できる最大記録媒体の幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録ヘッドとしては、上述した明細書に開示されているような複数記録ヘッドの組み合わせによってその長さを満たす構成や、一体的に形成された１個の記録ヘッドとしての構成のいずれでもよいが、本発明は、上述した効果を一層有効に発揮することができる。

【００３４】加えて、装置本体に装着されることで、装置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給が可能になる交換自在のチップタイプの記録ヘッド、あるいは記録ヘッド自体に一体的にインクタンクが設けられたカートリッジタイプの記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効である。

【００３５】また、本発明の記録装置の構成として設けられる、記録ヘッドに対しての回復手段、予備的な補助手段等を付加することは本発明の効果を一層安定できるので好ましいものである。 これらを具体的に挙げれば、
記録ヘッドに対してのキャッピング手段、クリーニング手段、加圧あるいは吸引手段、電気熱変換体あるいはこれとは別の加熱素子あるいはこれらの組み合わせによる予備加熱手段、記録とは別の吐出を行う予備吐出モードを行うことも安定した記録を行うために有効である。

【００３６】さらに、記録装置の記録モードとしては黒色等の主流色のみを記録モードだけではなく、記録ヘッドを一体的に構成するか複数個を組み合わせによってでもよいが、異なる色の複色カラー、または混色によるフルカラーの少なくとも一つを備えた装置にも本発明は極めて有効である。

【００３７】以上説明した本発明実施例においては、インクを液体として説明しているが、室温やそれ以下で固化するインクであって、室温で軟化するもの、もしくは液体であるもの、あるいは上述のインクジェット方式ではインク自体を３０℃以上７０℃以下の範囲内で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあるように温度制御するものが一般的であるから、使用記録信号付与時にインクが液状をなすものであればよい。

【００３８】加えて、積極的に熱エネルギーによる昇温をインクの固形状態から液体状態への状態変化のエネルギーとして使用せしめることで防止するか、またはインクの蒸発防止を目的として放置状態で固化するインクを用いるかして、いずれにしても熱エネルギーの記録信号に応じた付与によってインクが液化し、液状インクとして吐出するものや、記録媒体に到達する時点では既に固化し始めるもの等のような、熱エネルギーによって初めて液化する性質のインクの使用も本発明には適用可能である。 このような場合インクは、特開昭５４−５６８４
７号公報あるいは特開昭６０−７１２６０号公報に記載されるような、多孔質シート凹部または貫通孔に液状または固形物として保持された状態で、電気熱変換体に対して対向するような形態としてもよい。 本発明においては、上述した各インクに対して最も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行するものである。

【００３９】さらに加えて、本発明に係る記録装置の形態としては、ワードプロセッサやコンピュータ等の情報処理機器の画像出力端末として一体または別体に設けられるものの他、リーダ等と組み合わせた複写装置、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であっても良い。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、インクジェット記録装置が、インクカートリッジに設けられた導出口とこの導出口と接続するインク供給路のインク供給部とのうちどちらか一方を、結合位置へ向かって容易にスライドする構造とすることにより、インクカートリッジまたはインク供給部の位置決め精度および部品寸法精度が低くても正確にインクカートリッジとインク供給部の接続が可能であるとともに機構がシンプルでコストダウンを図ることができる効果がある。

【００４１】また、インク供給部の接続部分に先が鋭利でないパイプを使用することが可能であるため、針カバーやキャップが不要となり、インクジェット記録装置の小型化を図ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクジェット記録装置の一実施例のカートリッジにおけるスライド可能なインク導出部と記録装置におけるインク供給パイプとの結合部を示す平断面図である。

【図２】（ａ）は、図１のインクカートリッジ容器の斜視図、（ｂ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）
は図２（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図である。

【図３】本実施例の１本のインクカートリッジとインク供給パイプの結合過程であって、（ａ）は結合前、
（ｂ）は結合作業中、（ｃ）は結合作業完了時の状態を示す平断面図である。

【図４】本実施例のインクカートリッジの結合部材２に設けられたスリット２ａを示す平断面図および正面図である。

【図５】本実施例のインクカートリッジのインク導出部１にボール弁が設けられた場合の接合部の平断面図、および供給パイプの平面図である。

【図６】（ａ）は、第２の実施例であって、インク供給パイプ支持部材２８が軸心と直角方向に所定範囲内をスライド可能な構造の場合の供給パイプとパイプ固定台を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）
は（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図である。

【図７】第３の実施例であって、インク供給部４７に位置決めピンが設けられ、かつインク導出部がインクカートリッジ容器に対して軸心と直角方向にスライド可能な構造の場合のインク導出部とインク供給部を示す断面図である。

【図８】第４の実施例であって、インク供給部に位置決めピンが設けられ、かつ、インク導出部がインクカートリッジ容器に固定され、インク供給部６７がスライド可能な構造な場合のインク導出部とインク供給部を示す断面図である。

【図９】従来例のインクカートリッジとインク導出部と記録装置のインク供給パイプとの結合部を示す平断面図である。

【符号の説明】

１，４１，６１ インク導出部 ２，４２，６２ 結合部材 ２ａ スリット ３，４３，６３ インク袋 ４ インク ５，４５ インクカートリッジ容器 ６，２６，４６，６６ インク供給パイプ ７，２７ パイプ固定台 ８ａ，８ｂ ガイドレール ９，２９，４９，６９ 空隙 １０ａ ボール １０ｂ ばね ２８ パイプ支持部材 ４１ａ，６１ａ 受け部 ４７，６７ インク供給部 ４８，６８ 位置決めピン １０２ ゴム １０３ インク袋 １０５ インクカートリッジ容器 １０６ インク供給針 １０７ パイプ固定台 １０８ａ，１０８ｂ ガイドレール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青野 賢治 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−137658（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−22346（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−82260（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl. ⁷ ，ＤＢ名) B41J 2/175