JP2003191488A - 液体収納容器、インクジェットカートリッジおよびインクジェット記録装置 - Google Patents

液体収納容器、インクジェットカートリッジおよびインクジェット記録装置

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JP2003191488A JP2001398213A JP2001398213A JP2003191488A JP 2003191488 A JP2003191488 A JP 2003191488A JP 2001398213 A JP2001398213 A JP 2001398213A JP 2001398213 A JP2001398213 A JP 2001398213A JP 2003191488 A JP2003191488 A JP 2003191488A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 インクジェット記録装置で用いられるインク
収納容器について、その製造上の信頼性を確保できると
ともに、インクを良好に使い切ることを可能とし、ま
た、そのインク供給が環境変化などよる影響を受け難い
ものとする。 【解決手段】 インク収納容器10における、シート材
よりなる可動部材11の凸状の成型およびフレーム18
への溶着を適切に行なうとともに、インク収納容器10
は、外気に対する相対的な圧力に応じてインクメニスカ
スが形成されるとともに所定の長さを有した流路を介し
てインク収納空間内が外気と連通する通気部1を具え
る。これにより、収納空間の負圧が増大したときは空間
内に通気部1を介して気体が導入され、また、インク収
納空間内の気体が膨張してインクが収納空間外へ押し出
されたときは上記流路にそれを留めることができる。こ
の結果、インク収納空間内は、常にインク供給に適切な
負圧に保たれる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液体収納容器、イ
ンクジェットカートリッジおよびインクジェット記録装
置に関し、詳しくは、例えば記録部としてのペンやイン
クジェット記録ヘッドなどに供給するインクなど液体を
収納すべくシート部材でその容器を形成した液体収納容
器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、液体を収納するための容器とし
て、容器内部を負圧に保ちながら液体を供給する方式の
容器が知られている。この方式は、上記容器内部の負圧
が容器に接続される例えばペン先や記録ヘッドのような
液体使用部に対して適切な範囲に保たれることによっ
て、液体の非使用時には液体使用部での液漏れなどを適
切に防ぐとともに、使用にはその使用に伴う圧力変化に
応じて良好な液体供給を行うものである。
【0003】容器内部における負圧発生機構として、イ
ンクジェット記録分野では、液体収納容器としてのイン
クタンク内部に負圧発生源としてのスポンジを収納した
ものや、袋状のインク収納部にバネを設け、インクの消
費による袋の内方への変形に抗する力を与えることで負
圧を形成するもの(特開昭56-67269号公報、特
開平6-226993号公報など参照)が知られてい
る。また、米国特許第4509062号公報に開示され
ているゴム製インク収納部のような、円錐形形状の円錐
部を丸めた形状のもので、その丸めた円錐部を円錐周面
厚みよりも薄くするという構成のものも知られている。
【0004】一方、上記のような負圧発生機構により容
器内の負圧を維持する方式とは異なり、水頭差(液体使
用部と容器との高低差により生じる圧力差)によって、
上記の液体使用部に対する適切な負圧の範囲を定める方
式が知られている。この方式は、液体収納部に特別な機
構を必要としないため、袋などのシート部材によって形
成される液体収納袋を用いることが多い。しかし、この
方式は、液体収納袋と液体使用部(記録ヘッドなど)と
の間は一定の高低差を必要とするためこれらの間にチュ
ーブ等の供給管が介在することになり、結果的に装置が
大型化する傾向がある。
【0005】これに対し、前者の負圧発生機構を設けた
液体収納容器は、水頭差を必要としないことから、液体
収納容器と液体使用部とを接した構成とすることを可能
としている。例えば、インクジェット記録の分野では、
負圧発生機構が設けられたインクタンクとインクジェッ
ト記録ヘッドとを一体とした形態のものが知られてい
る。なお、本明細書では、このような記録ヘッドとイン
クタンクとを一体化したものをインクジェットカートリ
ッジと呼ぶ。さらに、このインクジェットカートリッジ
は、記録ヘッドとインクタンクとが常に一体である構成
と、記録ヘッドとインクタンクとが別体でかつ装置本体
に対して双方とも分離できるとともに、使用時に一体と
される構成とに大別することができる。
【0006】いずれの構成においても、インクタンクに
収納されたインクの使用効率を高めるために、インク収
容部におけるインク供給口の位置はインクタンクの使用
時の姿勢においてその中心より下方に設けられ、これに
応じて記録ヘッドの位置はその下側となることが多い。
このため、インクタンク内の負圧発生機構は、特にイン
クに作用する重力の影響をも考慮して記録ヘッドに対す
る適切な負圧の範囲を定めることが必要となる。このよ
うな負圧は、記録ヘッドに対するインク供給に関する背
圧を構成するものであり、記録ヘッドの吐出口の圧力を
大気圧に対して負とするためのものであることから負圧
と呼ばれている。
【0007】負圧発生機構として最も知られたものの一
つは、多孔質部材の毛管力を利用した機構である。この
構成によるインクタンクは、インクタンク内部全体にス
ポンジ等の多孔質部材が収納されたものであり、好まし
くは圧縮状態で収納されたものである。また、この構成
にはインクタンク内と大気とを連通するための大気連通
口が設けられ、これにより、インク消費に伴うタンク内
の負圧の増大を防ぎインク供給を円滑にしている。
【0008】しかし、多孔質部材を負圧発生機構として
用いるインクタンクは、多孔質部材の存在によってイン
クの収容効率が低くなることは避けられない。この問題
を軽減すべく、多孔質部材をインクタンク全体に挿入す
る構成の代わりにインクタンクの一部に収納する構成も
知られている。この構成は、インクタンク内のインク供
給口側に多孔質部材を収納して記録へッドに対する所定
の負圧を適切な範囲に保つとともに、インク供給口から
遠い側では多孔質部材を介さずに直接インクを収納する
ものである。これにより、多孔質部材がインクタンク内
全体に収納されている構成と比較してインク収容効率を
高めることができるとともに記録ヘッドに対するインク
供給性をも良好なものとすることができる。
【0009】ただし、インクの収容効率の点では、負圧
発生機構として多孔質部材を用いるものは未だ不充分で
あり、前述した、袋とバネの組み合わせによる袋状容器
やゴム製のインクタンクはこの収納効率の点ではより優
れたものである。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来知られ
ている袋状のインク収納容器にバネ用いて負圧を発生さ
せるものは、比較的大容量(例えば30〜40cc)の
インク収納容器に関するものである。このため、負圧を
発生させるためのバネの力が大きく、従って、相対的に
インク量に応じて変形するシートの剛性は小さなものと
なる。このようにインク消費に伴うシートの剛性もしく
は変形は、発生している負圧にそれほど大きく作用せ
ず、インク供給にある程度のバラツキや不安定性はある
ものの実用には支障のないものである。
【0011】しかしながら、比較的小容量(例えば30
cc未満)のインク収納容器をシートによって形成する
とともにバネによる負圧発生機構を設ける場合、特に相
対的なシート剛性が高くなることによる問題を新たに派
生することがある。
【0012】例えば、インク収納容器の製造について、
平面なシートを膨らませその形状を保ってフレームに対
し接着もしくは溶着して製造する場合には、その接着も
しくは溶着面にしわを生じたりして、組立安定性や接着
等の信頼性が低下することがある。また、このような製
造方法では、歩留まりの低下やインク容量自体のバラツ
キも生じ得る。
【0013】また、この袋状インク収納容器は密閉系で
あり、容器内のインク消費に伴いインクが残りわずかに
なると、シートの変位による容器内の負圧の上昇やシー
トの変形部分に形成されるしわによって容器内インクを
使い切ることができない場合がある。これは、小容量の
インク収納容器ではその収納するインク量がそもそも少
ない上に使用できる量がさらに少なくなることを意味
し、実用上問題となる場合がある。
【0014】さらに、物流時における衝撃や温度などの
環境変化により、インク収納容器内の圧力に大きな変化
が生じた場合にその変化をシートの変形によって吸収で
きず、インク漏れや供給不良などが発生するおそれがあ
る。
【0015】本発明は、上述した問題を解消するために
なされたものであり、その目的とするところは、製造上
の信頼性を確保できるとともに、液体を良好に使い切る
ことを可能とし、また、その液体供給が環境変化などよ
る影響を受け難い液体収納容器、インクジェットカート
リッジおよびインクジェット記録装置を提供することに
ある。
【0016】
【課題を解決するための手段】そのために、本発明で
は、その外部に液体を供給し、かつ液体を貯蔵するため
の液体収納容器において、該容器を形成し、凸形状に成
形された部分を有した変形可能な可動部材と、該可動部
材が液体の供給に伴って変形する方向とは反対の方向に
変形する力を当該可動部材に作用して当該容器内を外気
に対して負圧に保つための負圧発生手段と、外気に対す
る相対的な圧力に応じて液体のメニスカスが形成される
大気導入口と所定の長さを有した流路とを備え、該流路
および前記大気導入口を介して前記容器の内部が外気と
連通可能な通気部と、を具えたことを特徴とする。
【0017】また、インクジェットカートリッジにおい
て、その外部にインクを供給し、かつインクを貯蔵する
ためのインク収納容器であって、該容器を形成し、凸形
状に成形された部分を有した変形可能な可動部材と、該
可動部材がインクの供給に伴って変形する方向とは反対
の方向に変形する力を当該可動部材に作用して当該容器
内を外気に対して負圧に保つための負圧発生手段と、外
気に対する相対的な圧力に応じてインクメニスカスが形
成される大気導入口と所定の長さを有した流路とを備
え、該流路および前記大気導入口を介して前記容器の内
部が外気と連通可能な通気部と、を具えたインク収納容
器と、該インク収納容器から供給されるインクを吐出す
る記録ヘッドと、を一体に具えたことを特徴とする。
【0018】さらに、記録ヘッドを用い、記録媒体にイ
ンクを吐出して記録を行なうインクジェット記録装置に
おいて、記録へッドにインクを供給し、かつインクを貯
蔵するためのインク収納容器であって、該容器を形成
し、凸形状に成形された部分を有した変形可能な可動部
材と、該可動部材がインクの供給に伴って変形する方向
とは反対の方向に変形する力を当該可動部材に作用して
当該容器内を外気に対して負圧に保つための負圧発生手
段と、外気に対する相対的な圧力に応じてインクのメニ
スカスが形成される大気導入口と所定の長さを有した流
路とを備え、該流路および前記大気導入口を介して前記
容器の内部が外気と連通可能な通気部と、を具えたイン
ク収納容器を用いたことを特徴とする。
【0019】以上の構成によれば、可動部材が凸形状に
成型されているため、小容量の液体収納容器においても
容量が安定化され、可動部材に所定の剛性を持たせるこ
とができる。また、可動部材を、例えばフレームなどに
固定する際に可動部材の平面性を保つことができ、溶着
もしくは接着などにおける溶着面もしくは接着面にしわ
がよるなどの弊害を防止できる。
【0020】また、インク収納容器が、外気に対する相
対的な圧力に応じてメニスカスが形成されるとともに所
定の長さを有した流路を介して液体収納空間内が外気と
連通する通気部を具えるので、収納空間の負圧が増大し
たときは空間内に通気部を介して気体が導入され、ま
た、液体収納空間内の気体が膨張して液体が収納空間外
へ押し出されたときは上記流路にそれを留めることがで
きる。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を詳細に説明する。
【0022】(実施形態1)図1は本発明の一実施形態に
係わる液体収納容器であるインク収納容器を一部破断で
示す斜視図であり、図2は図1に示すインク収納容器の
断面図である。
【0023】これらの図に示すように、インク収納容器
10は、可動部材11、フレーム18および外装13の
一部を兼ねる底部部材によってインクの収納空間が形成
されるものである。液体収納容器10は一部に大気連通
口16が設けられた外装13を備えることにより、特に
可動部材11を外部の衝撃等から保護している。
【0024】可動部材11は変形可能な可撓性膜(シー
ト部材)を凸状に成型したものであり、図2に示される
ようにその側断面の形状が台形となっている。また、そ
の凸状の頂部をなす平面には板14が取り付けられ、そ
の頂部の周縁部分が変形可能となものである。また、収
納空間の中にはほぼ中央部にバネ40が設けられる。す
なわち、バネ40の一端は上記の板14に取り付けら
れ、他端は外装13を兼ねる底部に取り付けられる。可
動部材11は、基本的に、収納空間内のインク量に応じ
て、そのときバネ40から作用する上方への力と収納空
間に生じている負圧とがつり合うように変位(変形)す
る。その際、周縁部分はバランスよく伸縮変形し、これ
により、その可動部材11の頂部がほぼ水平姿勢を保っ
たまま上下動することができる。このように可動部材1
1がスムーズに変形(変位)できることにより、急激な
変形による衝撃の発生や異常な圧力変動を防ぐことがで
きる。
【0025】さらに、可動部材11が変位できる範囲の
最下端まで変位すると、その後はバネ40による力は変
化せず、可動部材11にはそのときの負圧に応じた張力
が作用してその位置は変化しないが、後述の通気部を介
して大気が導入されることにより、適切な負圧に調整さ
れる。
【0026】インク収納容器10は、また、その収納す
るインクを記録ヘッドに供給するためのインク供給口1
5と、外気圧に対してある所定の負圧に達したときに外
部より気体を導入するための通気部1を備える。通気部
1は、図6等にて詳述されるように、大気導入口30、
気体流路31、膜32およびこれらのカバー19とを備
えて構成されるものである。
【0027】図3は、上述したインク収納容器10とそ
の容器から供給されるインクを吐出する記録ヘッド20
とからなるインクジェットカートッジを、これらインク
収納容器などを分解して示す図である。
【0028】同図に示すように、記録ヘッド20は、イ
ンク吐出口やこれに連通するインク路が設けられたヘッ
ドチップ22とインク収納容器10のインク供給口15
と接続してヘッドチップ22へのインク供給を可能とす
るジョイント21を備えるものである。ジョイント21
からヘッドチップ22へ至るインク供給路にはフィルタ
が設けられ、これにより、気泡や塵埃がヘッドチップ2
2内に入り込むことを防いでいる。ヘッドチップ22
は、そのインク路に電気熱変換素子が設けられ、これが
発生する熱エネルギーを利用してインクに気泡を生じさ
せこの気泡の圧力によってインクを吐出するものであ
る。記録ヘッド20の両端部にはホルダ24が形成さ
れ、これにより、インク収納容器10との接合の際これ
を保持することができる。
【0029】図4(a)および(b)は、上記のインク供給
口15およびジョイント21それぞれの詳細とそれらの
接続を説明する図である。
【0030】図4(a)に示すように、インク収納容器の
インク供給口15は、中空円筒のベース部材15aの内
部にボール25とこれをゴム26に付勢するバネ24a
を備えるとともに、ベース部材15aの端部にスリット
が設けられたゴム26が取り付けられている。また、ベ
ース部材15aの上部にはその内部をインク収納空間と
連通させる孔15bが設けられる。この孔15bを介し
て収納空間内のインクはベース部材15aの内部に入り
込むが、同図(a)に示す非接合状態ではボール25がゴ
ム26のスリットを塞ぐので、このインク供給口を介し
てインクが外に漏れることはない。一方、ジョイント2
1は、そのベース部材21aの内部を摺動できるシール
ゴム27と、このシールゴム27の中央の孔を通る位置
に設けられた供給針28と、シールゴム27を図中上方
に付勢するバネ24bとを備える。供給針28は中空で
あり、また、その上部サイドに孔28aが設けられる。
【0031】以上のインク供給口15とジョイント21
との接合は、図4(b)に示すように、それらの接合動作
によりインク供給口15のベース部材15aがジョイン
ト21のベース部材21a内に入り込むことによってそ
の内部のシールゴム27をバネ24bの付勢力に抗して
押し下げることにより、ジョイント21の供給針28は
ベース部材15a内のボール25をバネ24aの付勢力
に抗して押し上げる。これにより、供給針28の孔28
aはベース部材15a内部およびその孔15bを介して
インク収納容器10の収納空間に連通することができ、
インク収納容器10からヘッドチップ22へのインク供
給が可能となる。
【0032】図5(a)、(b)および(c)は、以上説明し
た本実施形態の構成における、記録ヘッド20へのイン
ク供給に伴う主にインク収納容器10の可動部材11の
動きおよびインク収納空間内の負圧変化を説明するため
の図である。
【0033】図5(a)は、収納空間内にインクが最大に
収納されたインク収納容器10の初期状態からインクが
少し消費された状態を示す図である。この極初期の段階
では、可動部材11の凸形状側部の面部が変形しわずか
なたるみが無くなって張力が発生し負圧は比較的急激に
増大する。その後、増大した負圧によって平面部材14
に対応する部分の可動部材11が変位し始めると、容器
10内の負圧は主にバネ40の弾性力に応じたものとな
る。ここで、平面部14の変位に対して負圧変化が小さ
くなるようにバネ40の変位に対する弾性力変化特性を
比較的小さい値とすることによってこの段階での負圧の
変化を小さくし、インク供給に適切な一定範囲の負圧を
実現している。図5(b)は、この段階の最終段階の状態
を示す図である。
【0034】さらにインクが消費されても可動部材11
はそれ以上変位できずそれに作用する張力のみが増大す
るだけである。この結果、その後のインク消費に応じて
負圧は比較的大きく変化する。そして、圧力が所定の気
体導入圧力以下となると、図5(c)に示すように、通気
部1を介して収納空間内に気体が導入される。これによ
り、収納空間内の圧力(負圧)は所定値以下(以上)には減
少(増大)せず、その収納空間が所定範囲内の圧力に維持
されることになる。これにより、負圧が増大しすぎてイ
ンク供給に支障をきたすことを防ぐことができ、収納空
間から実質的にインクが無くなるまで安定したインク供
給を行なうことができる。
【0035】さらに、外気圧の低下や環境温度の上昇に
よって、インク収納容器10における収納空間内の気体
が膨張した場合、図5(d)に示すように、可動部材11
が上方に変位してこれを吸収することができる。この
際、バネ40は可動部材11を上方(容器10内の負圧
を増大させる方向)に付勢する方向にその力を作用する
ため容器内の負圧は維持されることはもちろんである。
【0036】まれに、通常の使用環境を越えてこの収納
空間内の気体膨張が非常に大きくなった場合や機械的振
動が与えられた場合、通気部1は、それを介してインク
が外部に押し出される作用を受ける場合があるがが、図
6などにて後述されるように、大気導入口部1は気体流
路と膜を備えて構成されるものである。これにより、上
記の膨張によって通気部1におけるインクメニスカスが
破れることがあっても、膨張の度合いに応じて、インク
は気体流路部に留まったり膜によってその通過が阻止さ
れ、インクが外部に漏出することはない。なお、図5
(c)に示した気体導入の際は、通気部1におけるインク
メニスカスが破れて外部より気体を導入することはもち
ろんである。
【0037】なお、気体導入の際、収納空間内に導入さ
れる気体による体積増加を許容できるよう、その増加量
以上可動部材11の変形(上方への変位)による容積増
加量が定められていることはもちろんである。
【0038】図6は、大気導入口部1の縦断面を示す図
であり、図7は分解斜視図である。
【0039】これらの図に示すように、大気導入口部1
は、インク収納容器10の底面の一部に設けられるもの
であり、容器の外装13とフレーム18を貫いて設けら
れる大気導入口30、一端部でこの大気導入口30に連
通する気体流路31の溝、および気体流路31の他方の
端部に対応して設けられる膜32、さらにこれらをカバ
ーして、気体流路31を形成し、また、膜32を固定す
るためのカバー19を備えて構成される。気体流路31
は一本の蛇行した流路であり、この蛇行によって、比較
的小さな面積の部位に長い流路を形成できる。これによ
り、図5(d)にて説明したインク収納空間内の気体が膨
張する際、膨張したインクがこの流路内にインクが入り
込んでも、それを流路内に留める部分を長くすることが
可能となり、インクが外部に漏れることを防止すること
ができる。また、気体流路31の一端部に設けられる膜
32は、空気(気体)を通過させる一方、インクの通過を
阻止する機能を持った膜であり、これにより、上記の気
体流路31の機能と併せてインク漏れを完全に防止する
ことが可能となる。なお、この膜は、仮にインクが漏れ
た場合でも一定以上の通気度を保持するべく、疎水性膜
であることが好ましい。また、膜の配置は、気体流路の
必ずしも一端だけに配置される必要はなく、この位置を
含めばその設けられる位置は上例に限られない。また、
気体流路を有することにより、流路内の湿度が高く保た
れ、インク収納容器内からの液体の蒸発を極力防ぐこと
が可能となる。すなわち、上述したように経路が長い
為、水蒸気の拡散抵抗が大きく、メニスカス部からのイ
ンク蒸発は小さく抑えられメニスカス部のインク固着が
無いため、極めて信頼性、安定性が高い。
【0040】以上説明した通気部1は、既に説明したよ
うに、インク収納容器内の負圧に応じて、大気をインク
収納空間に取り込み、また、インク収納空間の気体が膨
張したときに、いわゆるバッファとして機能してインク
の漏れを防ぐものである。その基本的構成は、通気部の
所定の箇所にインクのメニスカスを形成するものであ
る。そして、収納空間への大気の導入および収納空間に
おける気体膨張の際には、そのインクメニスカスが破れ
てそれぞれ気体の取りこみやインクの移動が行なわれ
る。上述した本実施形態の通気部は大気導入口31にイ
ンクメニスカスが形成されるようそのサイズなどが定め
られる。
【0041】図8は、気体導入時における大気導入口3
1におけるメニスカスなどの挙動を説明する図である。
【0042】図8(a)に示すように、メニスカス30a
は、通常の状態で大気導入口31の下端近傍に形成され
る。この位置は、もちろん収納空間内の圧力と気体流路
31の圧力との関係(記録ヘッドに対する収納空間内の
負圧)や大気導入口の径などのサイズによって定まるも
のであり、本実施形態ではこの下端近傍にメニスカスが
形成されるよう設計したものである。
【0043】収納空間内の負圧が増大すると、上記の所
定の圧力関係が維持されなくなることにより、図8(b)
に示すように形成されたメニスカス30aは破れ、気体
流路31等を介して入り込んだ気体は収納空間内へ移動
する。そして、図8(c)に示すように、気体が導入され
て圧力関係がもとに戻ると、再びメニスカス30aが形
成される。
【0044】図9(a)〜(d)は、大気導入口31の種々
の形態を示す図である。
【0045】図9(a)に示す形態は、上記実施形態に示
した筒状のものである。図9(b)に示す形態は、上記筒
状のものより小さな径の孔が複数(図示の例では4つ)設
けられたものである。
【0046】図9(c)に示す形態は、上記の筒状のもの
と異なり、円筒の内側に球体33を配設したものであ
る。すなわち、インクのメニスカスは円筒の内側と球体
33との間のわずかな隙間に形成される。また、図9
(d)に示す形態は、図9(c)に示す形態の円筒の内側に
複数の溝を形成したものである。この場合、メニスカス
は溝と球体33との間に形成される。
【0047】(実施形態2)図10は、本発明の第二の実
施形態に係わるインク収納容器を示す断面図である。
【0048】本実施形態のインク収納容器が上述した第
1実施形態のものと異なる点は、インクの収納空間の外
側にバネを設けた点である。すなわち、バネ42は、可
動部材11に引張力を作用して可動部材11を上方に引
張るものである。この構成によっても、上記の実施形態
と同様、インク収納容器の収納空間に記録ヘッドの吐出
口に形成されるメニスカスの保持力と平衡させつつ記録
ヘッドのインク吐出動作を良好に行なうことができる範
囲の負圧を発生させることができる。
【0049】ただし、本実施形態のバネ42は、インク
と直接接触しない構成であることからインクに対する腐
食などインクによる影響を考慮せずに済み、バネ自体の
長期保存性および耐久性が向上するとともに、バネおよ
びインクの材料選定の自由度が増すことにもなる。
【0050】(実施形態3)図11は、本発明の第三の実
施形態に係わるインク収納容器を一部破断で示す斜視図
である。また、図12(a)、(b)および(c)は、図11
に示すにインク収納容器を、それぞれ同図中ZX面で切
断した断面図、XY面で切断した断面図および側部の外
装を外してX方向から見た図である。
【0051】これらの図に示すように、本実施形態のイ
ンク収納容器は、ほぼ矩形の輪を形成するフレーム18
の両側に可動部材11およびそれに取り付けられる平面
板14を備えたものである。また、収納空間内部のバネ
43は、第1実施形態のコイル状のものと異なり、一対
の板バネ形態である。これらの点を除き、本実施形態の
インク収納容器10は、上記第1実施形態のものと同様
であり、特に示さない限り同様の要素には同一の符号を
付してその説明は省略する。
【0052】フレーム18の両側にそれぞれ設けられた
可動部材11は、上記実施形態と同様、凸形状に成型さ
れて側断面形状が台形とされたものである。通気部1と
インク供給口15は、両側の可動部材11が変位する方
向と直交する方向で、鉛直方向下部に設けれられる。こ
られらの可動部材11は、収納空間内におけるインク量
の変化や圧力変動に応じて図11においてX方向に変位
し、これによって良好なインク供給を行なうことができ
ることは上記第一の実施形態と同様である。
【0053】さらに第一の実施形態と同様、通気部1は
収納空間内への大気導入や空間内の気体膨張に際してそ
こで形成されるインクメニスカスが破れることにより、
適切なインクおよび気体の挙動を導くことができる。
【0054】このような本実施形態のインク収納容器に
よれば、可動部材に求められる、上述した所要の機能を
二つの可動部材11によって果たすため、第一の実施形
態のように片側に可動部材11を備えた場合に比べ、可
動部材11の変位量を小さくすることができる。その結
果、可動部材の剛性などの制約が緩和されて可動部材選
択の幅が広がると共に、可動部材が環境変化に応じて変
位量、すなわち膨張などを許容する体積を大きくするこ
とができ、信頼性が向上する。また、両側の可動部を板
バネで連結しているため、両者がバランス良く変形し、
大量のインク供給時にも良好にバッファとして機能でき
る。
【0055】なお、インク収納容器10における収納空
間の内壁は、上記の各実施形態のように少なくとも一部
を変形可能な可撓性膜などの可動部材11によって構成
する他、全部をそのような部材で構成してもよい。ま
た、そのような変形可能な部材を設ける代わりに、収納
空間の内容積に応じて変位する部材を一部に有したもの
でもよい。
【0056】また、上記各実施形態では記録ヘッドと固
定的に一体化され、または分離可能に一体化されて走査
されるインクタンクの構成について説明したが、記録ヘ
ッドとは別体に設けられ、チューブ等を介して記録ヘッ
ドに向けてインクを供給するとともに所要の負圧を発生
する手段が設けられているインクタンクに対しても本発
明を適用することができる。
【0057】さらに、以上では本発明を記録ヘッドにイ
ンクを供給するインクタンクに適用した場合について説
明したが、記録部としてのペンにインクを供給する供給
部に適用されるものでもよい。さらに、本発明は、その
ような種々の記録装置の他、飲料水や液体調味料などの
種々の液体を供給するための装置、あるいは薬品を供給
する医療の分野などに広範囲に適用することもできる。
【0058】(実施形態4)本実施形態は、上記第三の実
施形態に示した形態のインク収納容器インク収納容器の
製造方法に関するものである。特に、シート部材よりな
る可動部材を凸状に成型し、また、フレームに固定する
際の製造方法に関するものである。
【0059】図13〜図18は、このインク収納容器の
構成および製造方法を説明する図である。
【0060】図13は、本実施形態により製造されるイ
ンクタンク(インク収納容器)127を示す斜視図であ
り、四角枠状のフレーム115の上下の開口部に、上下
のバネ・シートユニット114を取付けた密閉構造とな
っている。バネ・シートユニット114は、後述するよ
うに、バネ107と圧力板109から成るバネユニット
112と、可撓性のタンクシート(可動部材)106と
によって構成される。フレーム115には、インクタン
ク127から記録ヘッドにインクを供給するためのイン
ク供給口128と通気部129が形成されている。この
通気部129は、上述した第一から第三の実施形態のも
のと同じ構造のものである。
【0061】図14から図18は、このようなインクタ
ンク127の製造方法を説明するための図である。
【0062】まず、図14(a),(b),(c)は、
可撓性のタンクシート106を凸型に成型する工程の説
明図である。
【0063】タンクシート106の成形素材としてのシ
ート材料101は、原材料から大きなサイズのシート状
に成型されたものであり、このシート材料101は、イ
ンクタンク性能の重要なファクターを占める。このシー
ト材料101には、気体とインク成分の透過度が低く、
かつ可撓性をもちつつ繰り返し変形に対する耐久性が要
求される。その好適な材料としては、PP,PE,PV
DC,EVOH、ナイロン等であり、また複合材とし
て、アルミニウムやシリカを蒸着したものなどを用いる
ことができ、さらに、これらを積層化して用いても良
い。特に、耐薬品性に優れたPPやPEと、気体・水蒸
気遮断性能に優れたPVDCを積層して用いることによ
り、優れたインクタンク性能を発揮することができる。
また、このようなシート材料101の厚さは、柔軟性と
耐久性に鑑みて、10μm〜100μm程度が適する。
【0064】このようなシート材料101は、図14
(a)のように、凸形状部103、バキューム孔10
4、および温度調整機構(図示せず)を有する成型金型
102を用いて凸型に成型する。すなわち、シート材料
101は、バキューム孔104に吸着され、成型金型1
02からの熱により凸形状部103に沿う凸型に成型さ
れる。シート材料101は、図14(b)のように凸型
に成型されてから、図14(c)のように、タンクシー
ト106として所定のサイズに切り出される。そのサイ
ズは、次工程の製造装置に適したサイズであればよく、
インクを収容するインクタンク127の容積などに応じ
て設定することができる。
【0065】図15(a)は、インクタンク127の内
部を負圧にするために用いられるバネユニット112の
製造工程の説明図である。予め半円状に形成されたバネ
107をバネ受け治具108に取り付けて、その上か
ら、溶接電極111を用いたスポット溶接により圧力板
109を取り付ける。圧力板109には、熱接着材11
0が付けられている。これらのバネ107と圧力板10
9とによって、バネユニット112が構成される。
【0066】図15(b)は、バネユニット112をタ
ンクシート106に取り付ける工程の説明図である。受
け治具(図示せず)の上に載置したタンクシート106の
内面に、バネユニット112を位置決めして配置する。
そして、ヒートヘッド113を用いて熱接着材110を
加熱することにより、バネユニット112とタンクシー
ト106とを接着して、バネ・シートユニット114を
構成する。
【0067】図16(a)は、バネ・シートユニット1
14をフレーム115に溶着する工程の説明図である。
フレーム115は、フレーム受け治具116に固定され
る。フレーム115を取り囲むシート吸着治具117
は、フレーム115が位置決め配置された後、バネ・シ
ートユニット114をバキューム孔117Aに吸着し
て、そのユニット114とフレーム115とを相対的に
位置ずれなく保持する。その後、ヒートヘッド118に
より、フレーム115の図中上側の周縁部と、バネ・シ
ートユニット114のタンクシート106と、の環状の
接合面同士を熱溶着する。シート吸着治具117が、フ
レーム115の図16(a)中、上側の周縁部と、バネ
・シートユニット114のタンクシート106の周縁部
分とを均一に対面させることにより、それらの接合面
は、極めて均一に熱溶着されてシールされることにな
る。ゆえに、シート吸着治具117は、均一なシール性
を確保すべく熱溶着する上において重要である。
【0068】図16(b)は、カッター(図示せず)に
よってフレーム115の外側にはみ出たタンクシート1
06の部分を切り取る工程の説明図である。このよう
に、フレーム115からはみ出たタンクシート106の
部分を切り取ることにより、バネ・シート・フレームユ
ニット119が完成する。
【0069】図17および図18(a),(b)は、こ
のようなバネ・シート・フレームユニット119に、前
述した工程により制作した他のバネ・シートユニット1
14を熱溶着する工程の説明図である。
【0070】図17のように、バネ・シート・フレーム
ユニット119は受け治具(図示せず)に取り付けら
れ、その受け治具と相対的に位置が規定された吸着治具
120によって、バネ・シート・フレームユニット11
9の外周部が囲まれる。その受け治具は、バネ・シート
・フレームユニット119のタンクシート106におけ
る外面の平面部106Aに面接触して、その平面部10
6Aを図18(a),(b)のように保持する。他のバ
ネ・シートユニット114は、そのタンクシート106
の外面の平面部106Aが押さえ治具121によって吸
着保持され、この押さえ治具121が下降することによ
って、バネ・シートユニット114側のバネ107の先
端部107A,107Bと、バネ・シート・フレームユ
ニット119側のバネ107の先端部107A,107
Bとがほぼ同時に嵌合する。すなわち、バネ107の一
方の先端部107Aは凸状、他方の先端部107Bは凹
状となっており、それぞれが自己アライメントにより嵌
まり込むようになっており、それらのバネ107は、一
対のバネ部材構成体として結合することにより1つのバ
ネ部材を構成する。
【0071】さらに、押さえ治具121を下降させて、
図18(a)のように、それら一対のバネ107を圧縮
させる。その際、押さえ治具121は、バネ・シートユ
ニット114における図17中、上側の平面部106
A、つまり凸部に形成されたタンクシート106の上側
のフラット領域を幅広く押さえ込む。これにより、タン
クシート106の平面部106Aの位置が規制され、下
側のユニット119や治具120に対して、バネ・シー
トユニット114が平行に保たれたまま接近する。した
がって、図18(b)のように、バネ・シートユニット
114のタンクシート106の周縁部分は、吸着治具1
20の面に接して、バキューム孔120Aに吸引保持さ
れる共に、フレーム115の溶着面(同図中上側の接合
面)にも均一に対面することになる。そして、この状態
において、ヒートヘッド122により、バネ・シート・
フレームユニット119のフレーム115の図中上側の
周縁部と、バネ・シートユニット114のタンクシート
106と、の環状の接合面同士を熱溶着する。
【0072】このように、上側のユニット114のタン
クシート106の平面部106Aと、下側のユニット1
19のタンクシート106の平面部106Aとの平行度
を維持しつつ、一対を成すバネ107を圧縮させること
により、それら一対のタンクシート106の平面部10
6Aの平行度が高いインクタンク127を安定的に大量
生産することができる。また、一対をなすバネ107
は、図18(a),(b)中において左右均一に圧縮変
形されるため、バネ・シートユニット114を傾けるよ
うな力を生じることがなく、一対のタンクシート106
の平面部106Aの平行度が高いインクタンク127を
より安定的に生産することができる。さらに、インクタ
ンク127内の容積変化に伴なって、一対をなすバネ1
07が図18(a),(b)中において左右均一に圧縮
変形されるため、一対のタンクシート106の平面部1
06Aは高い平行度を保ったまま対向間隔が変化するこ
とになり、この結果、インクを安定的に供給することが
できる。また、可撓性のタンクシート106の平面部1
06Aを斜めに傾けるような無理な力が作用しないた
め、インクタンク127のシール性、耐圧性、耐久性が
向上することになる。
【0073】その後、フレーム115の外側にはみ出た
タンクシート106の部分を切り取ることによって、図
13のインクタンク127が完成する。インクタンク1
27の内部は、第1インク供給口128と第2インク供
給口129によってのみ外部に連通する密閉構造となっ
ている。
【0074】図19は、上述した各実施形態のインク収
納容器(インクタンク)またはインクジェットカートリッ
ジ用いたインクジェット記録装置の一構成例を示す斜視
図である。
【0075】本実施例の記録装置50はシリアルスキャ
ン方式のインクジェット記録装置であり、ガイド軸5
1、52によって、キャリッジ53が矢印Aの主走査方
向に移動自在にガイドされている。キャリッジ53は、
キャリッジモータおよびその駆動力を伝達するベルト等
の駆動力伝達機構により、主走査方向に往復動される。
キャリッジ53には、インクジェット記録ヘッド20
(図19においては不図示)と、そのインクジェット記
録ヘッド20にインクを供給するインクタンク(インク
収納容器)10が搭載される。インクジェット記録ヘッ
ド20とインクタンク10は、上述した各実施形態と同
様に構成されており、インクジェットカートリッジを構
成するものであってもよい。記録媒体としての用紙P
は、装置の前端部に設けられた挿入口55から挿入され
た後、その搬送方向が反転されてから、送りローラ56
によって矢印Bの副走査方向に搬送される。記録装置5
0は、記録ヘッド20を主走査方向に移動させつつ、プ
ラテン57上の用紙Pのプリント領域に向かってインク
を吐出させる記録動作と、その記録幅に対応する距離だ
け用紙Pを副走査方向に搬送する搬送動作と、を繰り返
すことによって、用紙P上に順次画像を記録する。
【0076】インクジェット記録ヘッド20は、インク
を吐出するためのエネルギーとして、電気熱変換体から
発生する熱エネルギーを利用するものであってもよい。
その場合には、電気熱変換体の発熱によってインクに膜
沸騰を生じさせ、そのときの発泡エネルギーによって、
インク吐出口からインクを吐出することができる。ま
た、インクジェット記録ヘッド20におけるインクの吐
出方式は、このような電気熱変換体を用いた方式のみに
限定されず、例えば、圧電素子を用いてインクを吐出す
る方式等であってもよい。
【0077】キャリッジ53の移動領域における図19
中の左端には、キャリッジ53に搭載されたインクジェ
ット記録ヘッド20のインク吐出口の形成面と対向する
回復系ユニット(回復処理手段)58が設けられてい
る。回復系ユニット58には、記録ヘッド20のインク
吐出口のキャッピングが可能なキャップと、そのキャッ
プ内に負圧を導入可能な吸引ポンプなどが備えられてお
り、インク吐出口を覆ったキャップ内に負圧を導入する
ことにより、インク吐出口からインクを吸引排出させ
て、インクジェット記録ヘッド20の良好なインク吐出
状態を維持すべく回復処理(「吸引回復処理」ともいう)
をする。また、キャップ内に向かって、インク吐出口か
ら画像の寄与しないインクを吐出させることによって、
インクジェット記録ヘッド20の良好なインク吐出状態
を維持すべく回復処理(「吐出回復処理」ともいう)をす
ることもできる。
【0078】本実施例の記録装置においては、インクジ
ェット記録ヘッド20と共にキャリッジ53に搭載され
たインクタンク10から、インクジェット記録ヘッド2
0に対してインクが供給されることになる。
【0079】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、可
動部材が凸形状に成型されているため、小容量の液体収
納容器においても容量が安定化され、負圧を所定の値に
安定させつつ各種の良好な特性を得ることができる。ま
た、可動部材を、例えばフレームなどに固定する際に可
動部材の平面性を保つことができ、溶着もしくは接着な
どにおける溶着面もしくは接着面にしわがよるなどの弊
害を防止できる。
【0080】また、インク収納容器が、外気に対する相
対的な圧力に応じてメニスカスが形成されるとともに所
定の長さを有した流路を介して液体収納空間内が外気と
連通する通気部を具えるので、収納空間の負圧が増大し
たときは空間内に通気部を介して気体が導入され、ま
た、液体収納空間内の気体が膨張して液体が収納空間外
へ押し出されたときは上記流路にそれを留めることがで
きる。
【0081】この結果、液体収納容器の組立て安定性や
容量安定性を高めると共に、容積効率が高く、液体消費
の段階によらず安定した負圧特性を維持できるようにな
る。また、環境変化に対する液体収納部の内圧変化に対
して、インクなどの液体が漏出することがなく、信頼性
を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係わる液体収納容器であ
るインク収納容器を一部破断で示す斜視図である。
【図2】図1に示すインク収納容器の断面図である。
【図3】上記インク収納容器とその容器から供給される
インクを吐出する記録ヘッドとからなるインクジェット
カートッジを分解して示す図である。
【図4】(a)および(b)は、上記インク収納容器におけ
るインク供給口およびジョイントそれぞれの詳細とそれ
らの接続を説明する図である。
【図5】(a)、(b)および(c)は、上記実施形態の構成
における、記録ヘッドへのインク供給に伴う主にインク
収納容器の可動部材の動きおよびインク収納空間内の負
圧変化を説明するための図である。
【図6】上記実施形態のインク収納容器における大気導
入口部の縦断面を示す図である。
【図7】上記大気導入口部の分解斜視図である。
【図8】上記通気部の気体導入時における大気導入口に
おけるメニスカスなどの挙動を説明する図である。
【図9】(a)〜(d)は、大気導入口の種々の形態を示す
図である。
【図10】本発明の第二の実施形態に係わるインク収納
容器を示す断面図である。
【図11】本発明の第三の実施形態に係わるインク収納
容器を一部破断で示す斜視図である。
【図12】(a)、(b)および(c)は、図11に示すにイ
ンク収納容器を、それぞれ同図中ZX面で切断した断面
図、XY面で切断した断面図および側部の外装を外して
X方向から見た図である。
【図13】本発明の第四の実施形態にかかるインクタン
クの斜視図である。
【図14】(a),(b),(c)は、図13のインク
タンクにおけるタンクシートの成型工程の説明図であ
る。
【図15】(a)は、図13のインクタンクにおけるバ
ネユニットの製造工程の説明図、(b)は、図13のイ
ンクタンクにおけるバネ・シートユニットの製造工程の
説明図である。
【図16】(a),(b)は、図13のインクタンクに
おけるバネ・シート・フレームユニットの製造工程の説
明図である。
【図17】図13のインクタンクにおけるバネ・シート
ユニットとバネ・シート・フレームユニットの結合工程
の説明図である。
【図18】(a),(b)は、図17の結合工程におけ
る要部の断面図である。
【図19】上記各実施形態のインク収納容器および記録
ヘッドを用いたインクジェット記録装置一例を示す斜視
図である
【符号の説明】
1 通気部 10、127 インク収納容器(インクタンク) 11、106 可動部材 13 外装 14、109 平面部材(圧力板) 15、128 インク供給口 18、115 フレーム 19 カバー 20 記録ヘッド 21 ジョイント 22 ヘッドチップ 23 フィルター 24a、24b ジョイントバネ 25 ボール 26 スリットゴム 27 シールゴム 28 供給針 30 大気導入口 31 気体流路 32 膜 33 球体 34 溝 40、42、43、107 バネ 60 インク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桑原 伸行 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 (72)発明者 大橋 哲也 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 Fターム(参考) 2C056 EA26 EC19 EC32 FA03 FA04 KC01 KC09 KC16 KC22

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 その外部に液体を供給し、かつ液体を貯
    蔵するための液体収納容器において、 該容器を形成し、凸形状に成形された部分を有した変形
    可能な可動部材と、 該可動部材が液体の供給に伴って変形する方向とは反対
    の方向に変形する力を当該可動部材に作用して当該容器
    内を外気に対して負圧に保つための負圧発生手段と、 外気に対する相対的な圧力に応じて液体のメニスカスが
    形成される大気導入口と所定の長さを有した流路とを備
    え、該流路および前記大気導入口を介して前記容器の内
    部が外気と連通可能な通気部と、を具えたことを特徴と
    する液体収納容器。
  2. 【請求項2】 前記流路は、蛇行した流路であることを
    特徴とする請求項1に記載の液体収納容器。
  3. 【請求項3】 前記流路の少なくとも一端部に、さらに
    疎水性膜を具えたことを特徴とする請求項1または2に
    記載の液体収納容器。
  4. 【請求項4】 前記通気部は、前記容器内の圧力が所定
    値以下となったときに前記大気導入口における液体メニ
    スカスが破れることにより、当該大気導入口および前記
    流路を介して当該容器内に外気を導入することを特徴と
    する請求項1ないし3のいずれかに記載の液体収納容
    器。
  5. 【請求項5】 前記可動部材は、該可動部材を取り付け
    るフレームを挟んだ両側に設けら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液体収納容器。
  6. 【請求項6】 前記負圧発生手段は、コイルバネを有し
    て前記力を作用することを特徴とする請求項1ないし5
    のいずれかに記載の液体収納容器。
  7. 【請求項7】 前記負圧発生手段は、板バネを有して前
    記力を作用することを特徴とする請求項1ないし5のい
    ずれかに記載の液体収納容器。
  8. 【請求項8】 前記液体は、記録媒体に対する記録に用
    いられるインクであることを特徴とする請求項1ないし
    7のいずれかに記載の液体収納容器。
  9. 【請求項9】 その外部にインクを供給し、かつインク
    を貯蔵するためのインク収納容器であって、 該容器を形成し、凸形状に成形された部分を有した変形
    可能な可動部材と、 該可動部材がインクの供給に伴って変形する方向とは反
    対の方向に変形する力を当該可動部材に作用して当該容
    器内を外気に対して負圧に保つための負圧発生手段と、 外気に対する相対的な圧力に応じてインクメニスカスが
    形成される大気導入口と所定の長さを有した流路とを備
    え、該流路および前記大気導入口を介して前記容器の内
    部が外気と連通可能な通気部と、を具えたインク収納容
    器と、 該インク収納容器から供給されるインクを吐出する記録
    ヘッドと、を一体に具えたことを特徴とするインクジェ
    ットカートリッジ。
  10. 【請求項10】 前記流路は、蛇行した流路であること
    を特徴とする請求項9に記載のインクジェットカートリ
    ッジ。
  11. 【請求項11】 前記流路の少なくとも一端部に、さら
    に疎水性膜を具えたことを特徴とする請求項9または1
    0に記載のインクジェットカートリッジ。
  12. 【請求項12】 前記通気部は、前記容器内の圧力が所
    定値以下となったときに前記大気導入口におけるインク
    メニスカスが破れることにより、当該大気導入口および
    前記流路を介して当該容器内に外気を導入することを特
    徴とする請求項9ないし11のいずれかに記載のインク
    ジェットカートリッジ。
  13. 【請求項13】 前記可動部材は、該可動部材を取り付
    けるフレームを挟んだ両側に設けられることを特徴とす
    る請求項9ないし12のいずれかに記載のインクジェッ
    トカートリッジ。
  14. 【請求項14】 前記負圧発生手段は、コイルバネを有
    して前記力を作用することを特徴とする請求項9ないし
    13のいずれかに記載のインクジェットカートリッジ。
  15. 【請求項15】 前記負圧発生手段は、板バネを有して
    前記力を作用することを特徴とする請求項9ないし13
    のいずれかに記載のインクジェットカートリッジ。
  16. 【請求項16】 前記インクは、記録媒体に対する記録
    に用いられるインクであることを特徴とする請求項9な
    いし15のいずれかに記載のインクジェットカートリッ
    ジ。
  17. 【請求項17】 前記記録ヘッドは、熱エネルギーを利
    用してインクに気泡を生じさせ、該気泡の圧力によって
    インクを吐出することを特徴とする請求項9ないし16
    のいずれかに記載のインクジェットカートリッジ。
  18. 【請求項18】 記録ヘッドを用い、記録媒体にインク
    を吐出して記録を行なうインクジェット記録装置におい
    て、 記録へッドにインクを供給し、かつインクを貯蔵するた
    めのインク収納容器であって、 該容器を形成し、凸形状に成形された部分を有した変形
    可能な可動部材と、 該可動部材がインクの供給に伴って変形する方向とは反
    対の方向に変形する力を当該可動部材に作用して当該容
    器内を外気に対して負圧に保つための負圧発生手段と、 外気に対する相対的な圧力に応じてインクのメニスカス
    が形成される大気導入口と所定の長さを有した流路とを
    備え、該流路および前記大気導入口を介して前記容器の
    内部が外気と連通可能な通気部と、を具えたインク収納
    容器を用いたことを特徴とするインクジェット記録装
    置。
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