JP2003191495A - 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

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
収納容器において、インク導出に伴う、負圧が所定の好
ましい範囲でインクを供給できる領域を長くでき、ま
た、安定した負圧特性を可能とする。 【解決手段】 インク収納容器を構成するシート部材よ
りなる可動部材の変形とこれに対向するバネとによって
負圧を発生する機構において、可動部材を凸状に成型す
ることによって、インク導出の初期の、可動部材の変形
が主にその剛性に依存して急激に負圧が増大する第１線
形領域と、この領域より変化率が小さくかつインク供給
に適した範囲の負圧を示し、可動部材の変形が主にバネ
に依存した第２線形領域とを有する負圧特性とする。

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、シート部材を用いて形成される袋
状のインク等、液体の収納容器における、外部に対する
負圧の発生機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、外部に対して一定の負圧を保持し
て液体を供給する方式は、インクジェット記録の分野で
よく知られたものである。例えば、インクタンクは、こ
れから供給されるインクを吐出する記録ヘッドにおける
圧力に対して所定の範囲で負圧を保つことにより、記録
ヘッドにおけるインク吐出動作によって良好にインクを
供給できるとともに、そのインクタンクが単体で扱われ
るときなどにそれ自体からのインク漏れを防止してい
る。

【０００３】このような負圧発生機構を備えたインクタ
ンクは、多くはそのインク供給に水頭差を利用する必要
がなく、インクタンクと記録ヘッドとの距離を短くする
ことができるものである。このような点から、記録ヘッ
ドと一体化された形態のものが多い。本明細書では、こ
のようなインクタンクと記録ヘッドとが一体化されたも
のをインクジェットカートリッジと称する。なお、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
とが常時一体の構成と、記録ヘッドとインクタンクが別
体で、使用時に一体とされる構成とに分けることができ
る。

【０００４】負圧発生の具体的構成の一つは多孔質部材
を用い、その毛管力によって負圧を発生するものであ
る。すなわち、インクタンク内部にスポンジ等の多孔質
部材が、好ましくは圧縮状態で収納され、また、インク
供給口から遠い位置にその内部と外気とを連通するため
の大気連通口が設けられる。この多孔質部材を用いるイ
ンクタンクは、しかし、多孔質部材の存在によって基本
的にインク収納効率が低くなる。これに対し、多孔質部
材をインクタンク内の全部でなく一部に設けた構成も知
られている。これは、インクタンクのインク供給口が設
けられた側に多孔質部材を収納し、インク供給口から遠
い部分は直接インクを収納するようにしたものである。

【０００５】このような多孔質部材の毛管力を利用して
負圧を発生するインクタンクの負圧特性は多孔質部材自
体の毛管力を調節することにより適正な範囲に設定で
き、記録ヘッドへの安定したインク供給を確保してい
る。しかし、さらなるインクの収容効率の向上を考慮す
ると、多孔質部材を用いたものは未だ不充分である。

【０００６】これに対し、袋とバネの組み合わせた構成
の袋状容器や、ゴム製のインク収納容器を用いたインク
タンクが知られており、これらは直接インクを収納する
ものであることから収納効率は比較的高いものといえ
る。例えば、袋状のインク収納部にバネを設け、インク
の導出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）や、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が知られている。

【０００７】また、袋状のインク収納容器にバネを用い
て負圧を発生させるインクタンクは、シートに接してい
るバネの反力により生じる力を負圧に変換して利用する
ため、そのバネ設計により負圧調整が可能となるため、
多孔質部材による負圧設計に比べて負圧設計が容易とな
る利点がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなでバネとシートを用いた従来のインクタンクは、そ
の負圧特性について、負圧が安定した状態でインクを供
給できる範囲が狭い、もしくは負圧の挙動が不安定であ
るという問題があった。

【０００９】バネとシートを用いた従来のインクタンク
として、比較的大容量（例えば、３０〜４０ｃｃ）のも
のがあるが、このようなタンクでは、その製造上シート
材の形状のばらつきが生じ易く、また、それによってイ
ンク導出に伴うシート材の変形にもばらつきが生じ易
い。この結果、インク導出に伴った、負圧が一定の好ま
しい範囲にない領域が多く存在したり、または、インク
導出に伴う、タンクごとにあるいは供給ごとに負圧の特
性が異なることがある。この場合、安定したインク供給
が行なえないばかりか、例えば初期の負圧が好ましい範
囲でない領域で、導出されるインクの量が多くなること
がある。

【００１０】そして、この従来の構成を、比較的小容量
（〜３０ｃｃ）のインク収納容器に適用すると上述の問
題はより顕著となる。特に、初期の負圧が好ましくない
領域で使用するインクの量が相対的に多くなり、良好な
供給状態で導出できるインク量を十分に確保できない恐
れがある。

【００１１】本発明は、上述の従来の問題を解決するた
めになされたものであり、その目的とするところは、イ
ンク導出に伴う、負圧が所定の好ましい範囲で液体を供
給できる領域を長くでき、また、安定した負圧特性を示
す液体収納容器、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。

【００１２】

【課題を解決するための手段】そのために、本発明で
は、外部に液体を供給し、かつその液体を貯蔵するため
の液体収納容器であって、前記容器を形成し可撓性のシ
ート材よりなる可動部材と、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、を具え、液体供給による液体
の導出量に対する、該負圧発生手段による負圧の変化の
関係である負圧特性が、第一領域と該第一領域より小さ
な負圧の変化率を有した第二領域とを含むことを特徴と
する。

【００１３】別の形態では、外部に液体を供給し、かつ
その液体を貯蔵するための液体収納容器であって、前記
容器を形成し可撓性のシート材よりなる可動部材であっ
て、可撓部分に平面もしくは曲面をなす面部を有し、ま
た、平坦な頂部を有した凸形状の可動部材と、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、を具え、液
体供給による液体の導出に伴い、前記可動部材は、前記
凸状の側部が変形し、その後、前記負圧発生手段の力に
抗して前記凸状の頂部が変位することを特徴とする。

【００１４】また、インクジェットカートリッジにおい
て、外部にインクを供給し、かつそのインクを貯蔵する
ためのインク収納容器であって、前記容器を形成し可撓
性のシート材よりなる可動部材と、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、を具え、インク供給
によるインクの導出量に対する、該負圧発生手段による
負圧の変化の関係である負圧特性が、第一領域と該第一
領域より小さな負圧の変化率を有した第二領域とを含む
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、を具えたことを特徴とす
る。

【００１５】別の形態では、インクジェットカートリッ
ジにおいて、外部にインクを供給し、かつそのインクを
貯蔵するためのインク収納容器であって、前記容器を形
成し可撓性のシート材よりなる可動部材であって、可撓
部分に平面もしくは曲面をなす面部を有し、また、平坦
な頂部を有した凸形状の可動部材と、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、を具え、インク供
給によるインクの導出に伴い、前記可動部材は、前記凸
状の側部が変形し、その後、前記負圧発生手段の力に抗
して前記凸状の頂部が変位するインク収納容器と、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、を具えたことを特徴とする。

【００１６】さらに、記録ヘッドを用い、該記録ヘッド
から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、外部にインクを供給し、かつ
そのインクを貯蔵するためのインク収納容器であって、
前記容器を形成し可撓性のシート材よりなる可動部材
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、を具え、インク供給によるインクの導出量に対す
る、該負圧発生手段による負圧の変化の関係である負圧
特性が、第一領域と該第一領域より小さな負圧の変化率
を有した第二領域とを含むインク収納容器を用いたこと
を特徴とする。

【００１７】別の形態では、記録ヘッドを用い、該記録
ヘッドから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、外部にインクを供給
し、かつそのインクを貯蔵するためのインク収納容器で
あって、前記容器を形成し可撓性のシート材よりなる可
動部材であって、可撓部分に平面もしくは曲面をなす面
部を有し、また、平坦な頂部を有した凸形状の可動部材
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、を具え、インク供給によるインクの導出に伴い、前
記可動部材は、前記凸状の側部が変形し、その後、前記
負圧発生手段の力に抗して前記凸状の頂部が変位するイ
ンク収納容器を用いたことを特徴とする。

【００１８】以上の構成によれば、液体もしくはインク
の導出量に対する負圧の変化の関係である負圧特性が、
第一領域とその第一領域より小さな負圧の変化率を有し
た第二領域とを含むので、または、インクの導出に伴
い、可動部材は、前記凸状の面部で、例えば平面もしく
は曲面をなす側部が変形し、その後、負圧発生手段の力
に抗して上記凸状の頂部が変位するので、インク導出の
初期の段階、もしくは第一領域の負圧増大を大きくで
き、比較的少ないインク等の導出量でインク等を供給す
るための所定の負圧に至ることができるきる。

【００１９】また、可動部材は平坦な頂部を有した凸形
状であるので、その変形において常に一定の形状を成
し、これにより、変形を常に一定とすることができる。

【００２０】

【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。

【００２１】図１は、本発明の一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２
(ａ)、(ｂ)および(ｃ)は、図１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。

【００２２】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。すなわち、こられの部材に
よってインクの収納空間が形成される。また、液体収納
容器１０の外装１３は、可動部材１１などを外力から保
護するシェルとしての役割を果たす。

【００２３】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、その側断面形
状はほぼ台形(図２(ａ)、(ｂ)参照)をなすものである。
そして、その凸状の頂部は板(平面部材)１４が全体に接
続して平坦な面に形状が規制されており、また、その周
縁部分はシート部材について上記凸状の側部をなすよう
成型がされた部分である。すなわち、可動部材１１は、
上記凸状の側部を形成することによってその変形の初期
に一定の剛性を示すものである。また、収納空間内部に
は、２枚の板バネ４３が組み合わされたものが設けられ
る。それぞれのバネ４３は、ほぼ円弧の一部をなすもの
であり、それらの組み合わされたものが、これらに接す
る板１４からの力によって扁平になろうとするとき、そ
の変位に応じた弾性力を生ずるものである。以上の可動
部材１１とバネ４３の組み合わされた作用によって、後
述される負圧特性を有することができる。また、可動部
材１１は、環境温度の上昇などによって収納空間内の気
体の圧力が高まったときには、それによって外側へ変位
し収納空間内部の気体の膨張を許容するものである。

【００２４】二つの可動部材１１が変位する方向と直交
する方向で、鉛直方向下部に通気部１が設けれられる。
この通気部１は、収納空間の負圧が増大したときに外気
を導入し、また、収納空間内の気体が膨張したときそれ
によって収納空間からわずかに押し出されるインクをそ
の内部に留める機能を有するものである。すなわち、通
気部１は、インクメニスカスが形成される所定の通気口
３０、通気口３０からわずかに押し出されるインクを保
持するための蛇行した流路３１、流路３１の一端に設け
られる疎水性の膜３２、さらにはこれら要素を覆うカバ
ー１９によって構成されるものである。なお、この通気
部と同じ機能、すなわち、収納空間内の負圧が所定値以
上に増大したときは外部から大気を導入でき、一方、環
境温度の上昇などによって収納空間内の気体が膨張した
ときはインクを外部にもらさないようにする機能を有す
るものであれば、本実施形態の通気部にに限定されない
ことはもちろんである。また、インク供給口１５は、記
録ヘッドのジョイント(不図示)と接合し、これにより、
インク収納容器から記録ヘッドへインクを供給すること
が可能となる。

【００２５】図３は、本発明によるインク収納容器の収
納空間内に生ずる理想的な負圧特性曲線を説明する図で
あり、同図中、横軸にインクの導出される量、縦軸に生
ずる容器内部の負圧を示すものである。

【００２６】同図に示すように、負圧特性は大きく３つ
の線形領域、、に区分される。第一線形領域
は、インクの使い始め（０ｃｃ）において比較的急激に
負圧(圧力)が増す(減少する)領域であり、第二線形領域
は、インク導出に伴う負圧の変化が少ない領域であ
る。さらに第三線形領域は、急激に負圧が増す領域で
ある。第一線形領域と第二線形領域それぞれの線形関係
を示す二つの直線は、所定の曲線によってそれが接点Ａ
で接するように結ばれる。

【００２７】本発明による理想負圧特性は、第一に、第
一線形領域の範囲はできる限り短く第二線形領域に移行
するものである。すなわち、比較的急激に負圧を増大し
て所定のインク供給の初期負圧に至ることである。この
領域が小さいことは少量のインク導出で負圧特性が安定
した第二線形領域に移行できることを意味するものであ
る。第二に、第二線形領域の範囲ができるだけ長いも
の、換言すれば負圧の変化が第一線形領域より緩やかな
(傾きが小よりである)ことである。このことは、負圧が
比較的安定したインク供給を長く維持できることを意味
する。また、この二つの特性を合わせることにより、有
効使用インク量を多くすることが可能となる。後述され
るように、第一線形領域の負圧特性は、主に可動部材
１１の変形に依存し、また、第二線形領域の負圧特性
は、バネ４３の弾性力に依存して定められるものであ
る。

【００２８】また、本発明による理想負圧特性はその再
現性が高いものでもある。特に、初期負圧の発生に影響
を与える第一線形領域の再現性が重要である。この再現
性も主に可動部材１１の変形に依存して決定される。

【００２９】なお、この再現性を確保する上で、第一線
形領域で導出されるインク量は、収納空間の容量にかか
わらず、０．５、またより好ましくは０．２ｃｃ以下で
あることが望ましい。あるいは、このインク量は、少な
くとも収納されるインク容量の０％以上１０％以下であ
ることが望ましい。

【００３０】図４は、図１および図２に示した本実施形
態のインク収納容器の負圧特性曲線を示す図である。

【００３１】この負圧曲線は、図３に示した理想的な負
圧曲線と類似していることが分かる。換言すれば、本実
施形態のインク収納容器の、特に可動部材１１やバネ４
３は、図３に示した理想的な負圧特性を得るべく設計さ
れたものである。図４に示すように、ごく少量の（０．
２ｃｃ程度）のインクが導出されて比較的急激に負圧が
増大し初期負圧を発生する領域（第一線形領域）と、安
定した負圧領域（第二線形領域）とが存在する。すなわ
ち、第一線形領域および第二線形領域とみなすことがで
きる二つの曲線(直線)と、これらを結ぶ曲線との二つの
接点(Ａ)が認められる。

【００３２】さらに、インクを導出することにより、イ
ンク収納容器内のインクの残量がわずかになると、再び
急激に負圧が増大する領域である、第三線形領域が認め
られる。この第３線形領域は、容器内のインクをほとん
ど導出し、さらにバネ４３もしくは可動部材１１が物理
的に変形し難くなくなり、それによって急激な負圧の増
大を生じる領域で、インク容器としての使いきりを示す
ものである。

【００３３】図５(ａ)〜(ｄ)は、本実施形態のインク収
納容器によって、上述した負圧特性がどのように実現さ
れるかについて説明する図であり、図６は、上記負圧特
性において図５に示される各状態に対応した領域を示す
図である。

【００３４】図５(ａ)は、インクの使用が始まった導出
量がほぼゼロの段階を示す。このとき、可動部材１１は
変形していないが、その後の第１線形領域では、板１４
はバネ４３の応力が強い為ほとんど変位せず、板１４と
フレーム１８に支持された側部のわずかなたるみが変形
することで内部のインクを導出するが、側部は均一面を
有しており、もともとたるみがほとんどない構成である
ため、この部分がインク導出に寄与できる部分はわずか
である。これは、可動部材１１が、前述したように凸状
の側部をなすよう成型がされたものであり、この成型に
よって平面および曲面の均一面が構成され、一定の剛性
および定形性を有するからである。詳細には、この剛性
により伸縮がほとんどないためインク導出にともなう変
形は、すぐに飽和して張力を発生する。この結果、イン
ク導出に伴い負圧も急激に増大し、所定の負圧に到達す
ることになる。図６の(ａ)で示す領域は上記のインクの
使用が始まった導出量がほぼゼロの領域である。

【００３５】図５(ｂ)は、上記の第１線形領域の変化を
経て、第２線形領域の始まりである、インク供給の初期
負圧の発生時の可動部材などの変位を示す図である。こ
の図に示すように、この時点で可動部材１１は、それ以
上変形しなくなり、応力が非常に高くなり、バネ４３の
応力を超えるため、負圧特性は可動部材１１の側部から
バネ４３に支配が取って代わられる。そして、その後
は、バネ４３の弾性力が板１４の変位に対応することに
なる。この領域は、図６の(ｂ)に示す領域である。

【００３６】図５(ｃ)は、図６の(ｃ)に示す負圧安定領
域（第二線形領域）における板１４やバネ４３等の変位
を示す図である。この図に示すように、この領域の変位
は、可動部材１１が板の変位に伴う変形が生じつつも板
１４とフレーム１８の支持が継続されているため、その
張力が持続した状態でバネ４３に専ら依存するものであ
る。この結果、バネ４３の弾性を適切に設計することに
より、第２線形領域の変化率(傾き)を極めて平坦、すな
わちインク導出量に対する負圧の変化を小さく抑えるよ
うに設定することができる。このように、負圧特性の支
配を可動部材１１の側部とバネ４３に切り替わる接点Ａ
領域を持つことで、インクが導出されて比較的急激に負
圧が増大し初期負圧を発生する領域（第一線形領域）と
負圧安定領域（第二線形領域）とを独立に最適化設計す
ることができるのである。

【００３７】図５(ｄ)は、インク収納容器内のインク量
が極わずかになったときの可動部材などの状態を示す図
であり、図５の(ｄ)に示す領域に対応する。この領域
(第三線形領域)では、内部のインクもほとんど導出さ
れ、板１４や可動部材１１がほとんど変位できず、導出
負圧が急激に増大する。

【００３８】図７は、上述のように決定される負圧特性
について、可動部材１１(シート)およびバネ４３それぞ
れによる寄与を説明する図である。

【００３９】負圧特性は、図７(ｃ)に示すように、Ａ、
Ｂ、Ｃ の３つの線形領域に分けられることは上述のと
おりである。このうち、領域Ａは、図７(ａ)に示すよう
にシート(可動部材)の特性に依存する領域であり（バネ
４３が剛体で全く変形をしないものに置き換えた場合、
このような特性になる）、また、同様に領域Ｃは同様に
シート(厳密にはそれにバネの組合わされたもの；これ
をシートの特性として近似)の特性に依存する領域であ
る。また、領域Ｂは、図７(ｂ)に示すように、バネによ
る特性に依存した領域である（可動部材としてのシート
のたるみが十分あって、張力が一切発生しないものを取
り付けた場合、このような特性になる）。 図７（ｃ）
は（ａ）、（ｂ）をあわせたもので、本発明の構成の特
性を示したものである。

【００４０】図８は、比較例に係わるインク収納容器を
示す斜視図である。この構成は、可動部材を形成する
際、上述した実施形態のように凸状の成型は行なわず、
平らなシート部材をインクを注入して膨らませたもので
ある。しかも、上記実施形態の３０ｃｃ以下に対して比
較的大容量(例えば、３０ｃｃ〜４０ｃｃ)のものであ
る。また、図９は、この構成のインク収納容器につい
て、２回の負圧測定をした結果を示す図である。

【００４１】図９に示す負圧特性からわかるように、ま
ず、測定Ａ、Ｂのいずれによる負圧特性においても、上
述した実勢形態のような接点とみなされる点が存在しな
い。すなわち、比較例に係わる負圧特性は、ほぼ線形の
特性を有する二つの曲線(直線)によって構成されるもの
ではない。この結果、インク供給に適した所定の初期負
圧に至るまでに比較的多くのインクが導出され、安定領
域もほとんどないためインクジェットヘッドへのインク
供給に用いた場合は、負圧変化による印字劣化などが発
生することになる。

【００４２】また、２回の測定で相互に異なる負圧特性
を示すことがわかる。特に、第一線形領域に相当する初
期負圧に至るまでの領域で、負圧もしくはインク導出量
にバラツキが見られる。図９に示す例では、約４ｃｃ程
度のバラツキが生じていることがわかる。このことは、
インク収納容器ごとまたは充填されたインクが新たに供
給されるごとに負圧特性が異なることを意味する。これ
に対し、本発明の実施形態によれば、前述したように可
動部材は、それが凸形状に成型されることによる定形性
を有するため、常に一定の形状となり、その結果、常に
一定の負圧特性が期待できる。

【００４３】比較例にかかるインク収納容器は、平坦な
シート部材を成型することなく単に膨らませたものであ
ることから、インク導出の初期の段階で上記の実施形態
のように所定の剛性を有することがなく、インク導出に
追随して比較的容易に変形する。このため、急激な負圧
の増大は得られずに図９に示すような特性となる。

【００４４】また、平坦なシートを単に膨らませた結
果、そのインクタンクの外形を構成するシート部材の膨
らみの形状にばらつきを生じることが多い。図８に示す
ように、平らなシート１１を膨らませた状態でフレーム
１８に対して溶着しているため、バネおよび面部材によ
り規制されていないシート面には多くのシワＳが生じ
る。このシワは不規則あるいは不均一なため、この部分
での張力による応力もバラツキがあり、多量のインクを
導出しないと所定の負圧が発生しない。また、変形の再
現性も乏しくインク容器としての特性バラツキが大き
い。シート部材のシワ部分に保持されているインク量の
ばらつきや、インク導出に伴うシワ部分の変形も特性ば
らつきの要因となる。

【００４５】(他の実施形態)本実施形態は、上記実施形
態に示した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。

【００４６】図１０〜図１５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。

【００４７】図１０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。

【００４８】図１１から図１５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。

【００４９】まず、図１１（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。

【００５０】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。

【００５１】このようなシート材料１０１は、図１１
（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１１（ｂ）のように凸型
に成型されてから、図１１（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。

【００５２】図１２（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。

【００５３】図１２（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。

【００５４】図１３（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１３（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。

【００５５】図１３（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。

【００５６】図１４および図１５（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。

【００５７】図１４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１５（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。

【００５８】さらに、押さえ治具１２１を下降させて、
図１５（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１４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１５（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。

【００５９】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１５（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１５（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。

【００６０】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
１０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。

【００６１】図１６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。

【００６２】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（図１
６においては不図示）と、そのインクジェット記録ヘッ
ドにインクを供給するインクタンク(インク収納容器)１
０が搭載される。インクジェット記録ヘッドとインクタ
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５０は、記録ヘッドを
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。

【００６３】インクジェット記録ヘッドは、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。

【００６４】キャリッジ５３の移動領域における図１６
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。

【００６５】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に対し
てインクが供給されることになる。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、液
体もしくはインクの導出量に対する負圧の変化の関係で
ある負圧特性が、第一領域とその第一領域より小さな負
圧の変化率を有した第二領域とを含むので、または、イ
ンクの導出に伴い、可動部材は、前記凸状の面部で、例
えば平面もしくは曲面をなす側部が変形し、その後、負
圧発生手段の力に抗して上記凸状の頂部が変位するの
で、インク導出の初期の段階、もしくは第一領域の負圧
増大を大きくでき、比較的少ないインク等の導出量でイ
ンク等を供給するための所定の負圧に至ることができる
きる。

【００６７】また、可動部材は平坦な頂部を有した凸形
状であるので、その変形において常に一定の形状を成
し、これにより、変形を常に一定とすることができる。

【００６８】この結果、インク導出に伴う、負圧が所定
の好ましい範囲でインクを供給できる領域を長くでき、
また、安定した負圧特性が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係わるインク収納容器を
一部破断で示す斜視図である。

【図２】(ａ)、(ｂ)および(ｃ)は、図１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３】本発明によるインク収納容器の収納空間内に生
ずる理想的な負圧特性曲線を説明する図である。

【図４】図１および図２に示した本実施形態のインク収
納容器の負圧特性曲線を示す図である。

【図５】(ａ)〜(ｄ)は、本実施形態のインク収納容器に
よって、負圧特性がどのように実現されるかについて説
明する図である。

【図６】負圧特性において、図５に示される各状態に対
応した領域を示す図である。

【図７】負圧特性について、可動部材およびバネそれぞ
れによる寄与を説明する図である。

【図８】上記実施形態の比較例に係わるインク収納容器
を示す斜視図である。

【図９】上記比較例の構成のインク収納容器について、
２回の負圧測定をした結果を示す図である。

【図１０】本発明の他の実施形態にかかるインクタンク
の斜視図である。

【図１１】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、図１０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１２】（ａ）は、図１０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１０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１３】（ａ），（ｂ）は、図１０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１４】図１０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１５】（ａ），（ｂ）は、図１４の結合工程におけ
る要部の断面図である。

【図１６】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】

１０ 液体収納容器 １１ 可動部材 １３ 外装 １５ 液体供給口 １８ フレーム １９ カバー ４３ バネ

───────────────────────────────────────────────────── 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 (72)発明者 井上 良二 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 KC14 KC16 KC27 3E014 PA01 PC02 PC03 PC04 PC16 PE30 PF10

Claims (28)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部に液体を供給し、かつその液体を貯
   蔵するための液体収納容器であって、 前記容器を形成し可撓性のシート材よりなる可動部材
   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、を
   具え、液体供給による液体の導出量に対する、該負圧発
   生手段による負圧の変化の関係である負圧特性が、第一
   領域と該第一領域より小さな負圧の変化率を有した第二
   領域とを含むことを特徴とする液体収納容器。
2. 【請求項２】 外部に液体を供給し、かつその液体を貯
   蔵するための液体収納容器であって、 前記容器を形成し可撓性のシート材よりなる可動部材で
   あって、可撓部分に面部をを有した凸形状の可動部材
   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、を
   具え、液体供給による液体の導出に伴い、前記可動部材
   は、前記凸状の前記可撓部分である側部が変形し、その
   後、前記負圧発生手段の力に抗して前記凸状の頂部が変
   位することを特徴とする液体収納容器。
3. 【請求項３】 前記可撓部分の面部は平面であることを
   特徴とする請求項２に記載の液体収納容器。
4. 【請求項４】 前記可撓部分の面部は曲面であることを
   特徴とする請求項２に記載の液体収納容器。
5. 【請求項５】 前記凸形状は平坦な頂部を有したことを
   特徴とする請求項３または４に記載の液体収納容器。
6. 【請求項６】 前記第一領域は、導出される液体の量に
   関して０ｃｃより大で０．５ｃｃ以下の領域であること
   を特徴とする請求項１に記載の液体収納容器。
7. 【請求項７】 前記第一領域は、導出される液体の量に
   関して０ｃｃより大で０．２ｃｃ以下の領域であること
   を特徴とする請求項６に記載の液体収納容器。
8. 【請求項８】 前記第一領域は、導出される液体の量に
   関して当該液体収納容器の容量の０％より大で１０％以
   下の領域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。
9. 【請求項９】 前記負圧特性は、第二線形領域に隣接し
   た第三線形領域をさらに含み、該第三線形領域の変化率
   は、前記第二線形領域の変化率よりも大きいことを特徴
   とする請求項１に記載の液体収納容器。
10. 【請求項１０】 前記液体収納容器の容量は、３０ｃｃ
    以下であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれ
    か記載の液体収納容器。
11. 【請求項１１】 前記負圧発生手段は、バネを用いて当
    該力作用することを特徴とする請求項１ないし１０のい
    ずれかに記載の液体収納容器。
12. 【請求項１２】 前記第一線形領域の負圧特性は前記可
    動部材の変形に依存し、前記第二線形領域の負圧特性は
    前記バネの弾性に依存することを特徴とする請求項１１
    に記載の液体収納容器。
13. 【請求項１３】 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１２のいずれかに記載の液体収納容器。
14. 【請求項１４】 外部にインクを供給し、かつそのイン
    クを貯蔵するためのインク収納容器であって、 前記容器を形成し可撓性のシート材よりなる可動部材
    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、
    を具え、インク供給によるインクの導出量に対する、該
    負圧発生手段による負圧の変化の関係である負圧特性
    が、第一領域と該第一領域より小さな負圧の変化率を有
    した第二領域とを含むインク収納容器と、 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、を具えたことを特徴とするインクジェットカ
    ートリッジ。
15. 【請求項１５】 外部にインクを供給し、かつそのイン
    クを貯蔵するためのインク収納容器であって、 前記容器を形成し可撓性のシート材よりなる可動部材で
    あって、可撓部分に面部を有した凸形状の可動部材と、 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、
    を具え、インク供給によるインクの導出に伴い、前記可
    動部材は、前記凸状の前記可撓部分である側部が変形
    し、その後、前記負圧発生手段の力に抗して前記凸状の
    頂部が変位するインク収納容器と、 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、を具えたことを特徴とするインクジェットカ
    ートリッジ。
16. 【請求項１６】 前記可撓部分の面部は平面であること
    を特徴とする請求項１５に記載のインクジェットカート
    リッジ。
17. 【請求項１７】 前記可撓部分の面部は曲面であること
    を特徴とする請求項１５に記載のインクジェットカート
    リッジ。
18. 【請求項１８】 前記凸形状は平坦な頂部を有したこと
    を特徴とする請求項１６または１７に記載のインクジェ
    ットカートリッジ。
19. 【請求項１９】 前記第一領域は、消費導出される液体
    の量に関して０ｃｃより大で０．５ｃｃ以下の領域であ
    ることを特徴とする請求項１４に記載のインクジェット
    カートリッジ。
20. 【請求項２０】 前記第一領域は、導出される液体の量
    に関して０ｃｃより大で０．２ｃｃ以下の領域であるこ
    とを特徴とする請求項１９に記載のインクジェットカー
    トリッジ。
21. 【請求項２１】 前記第一領域は、導出されるインクの
    量に関して当該インク収納容器の容量の０％より大で１
    ０％以下の領域であることを特徴とする請求項１５に記
    載のインクジェットカートリッジ。
22. 【請求項２２】 前記負圧特性は、第二線形領域に隣接
    した第三線形領域をさらに含み、該第三線形領域の変化
    率は、前記第二線形領域の変化率よりも大きいことを特
    徴とする請求項１５に記載のインクジェットカートリッ
    ジ。
23. 【請求項２３】 前記インク収納容器の容量は、３０ｃ
    ｃ以下であることを特徴とする請求項１５ないし２２の
    いずれか記載のインクジェットカートリッジ。
24. 【請求項２４】 前記負圧発生手段は、バネを用いて当
    該力作用することを特徴とする請求項１５ないし２３の
    いずれかに記載のインクジェットカートリッジ。
25. 【請求項２５】 前記第一線形領域の負圧特性は前記可
    動部材の変形に依存し、前記第二線形領域の負圧特性は
    前記バネの弾性に依存することを特徴とする請求項２４
    に記載のインクジェットカートリッジ。
26. 【請求項２６】 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１５ないし２５
    のいずれかに記載のインクジェットカートリッジ。
27. 【請求項２７】 記録ヘッドを用い、該記録ヘッドから
    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、 外部にインクを供給し、かつそのインクを貯蔵するため
    のインク収納容器であって、 前記容器を形成し可撓性のシート材よりなる可動部材
    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、
    を具え、インク供給によるインクの導出量に対する、該
    負圧発生手段による負圧の変化の関係である負圧特性
    が、第一領域と該第一領域より小さな負圧の変化率を有
    した第二領域とを含む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。
28. 【請求項２８】 記録ヘッドを用い、該記録ヘッドから
    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、 外部にインクを供給し、かつそのインクを貯蔵するため
    のインク収納容器であって、 前記容器を形成し可撓性のシート材よりなる可動部材で
    あって、可撓部分に面部を有した凸形状の可動部材と、 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、
    を具え、インク供給によるインクの導出に伴い、前記可
    動部材は、前記凸状の前記可撓部分である側部が変形
    し、その後、前記負圧発生手段の力に抗して前記凸状の
    頂部が変位する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。