JP2003237102A

JP2003237102A - 液体貯蔵容器及びこれを用いたヘッドカートリッジ

Info

Publication number: JP2003237102A
Application number: JP2002045274A
Authority: JP
Inventors: Akira Tsujimoto; 明辻本; Toshihiko Ujita; 敏彦氏田; Junji Shimoda; 準二下田; Kiyomitsu Kudo; 清光工藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-02-21
Filing date: 2002-02-21
Publication date: 2003-08-27

Abstract

(57)【要約】【課題】安価かつ小型化な構成を有すると共に高い強
度を有し、液体の過剰供給防止性能を長期に亘って安定
して維持することができる信頼性に優れた液体貯蔵容器
を提供する。【解決手段】中空箱状をなす容器本体に、液体吐出手
段１との接続部４と、所定のインク供給源と連結され内
部にインクを補充するための補充口３と、大気と連通す
る大気連通部とを形成する。大気連通部は、容器本体に
形成した連通口５と、この連通口５を覆う多孔質部材９
とにより構成し、多孔質部材９は、通気性を有する金属
製多孔質部材によって構成する。また、金属製多孔質部
材の少なくとも一面に撥水性をもたせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種記録分野に利
用される液体（インク）を液体吐出手段に供給するため
のインクタンクとして利用可能な液体貯蔵容器、及びこ
れを用いたヘッドカートリッジに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、インクジェット記録装置は、トナ
ーを記録剤とするレーザービームプリンタなどに比べ、
小型軽量化が容易であり安価に構成し得るという優位性
を備えるため、小型な装置の出力装置としては最適なも
のとなっている。特に近年のデジタルカメラでは、撮影
した映像をその場で記録し得るようにするため、カメラ
本体に搭載する超小型インクジェット記録装置などが提
案、実施されている。

【０００３】こうした超小型インクジェット記録装置と
しては、インクを吐出する液体吐出手段と、この液体吐
出手段に対して液体を供給する液体貯蔵容器とを一体的
に接続したヘッドカートリッジを、キャリッジに対して
着脱可能に搭載したものが知られている。この液体貯蔵
容器は、少量のインクしか貯留し得ないため、こうした
超小型インクジェット記録装置では、記録装置本体に設
けられた液体供給源としてのメインタンクから頻繁に液
体を補充するようにした所謂ピットイン方式を採ること
も提案・実施されている。このピットイン方式による液
体貯蔵容器への液体の補充は、キャリッジを移動経路の
端部などに設定された所定の補充位置へと移動させ、そ
の位置にて液体貯蔵容器とメインタンクとを接続させる
と共に、吐出ユニットに配列されている記録素子のイン
ク吐出口にポンプに連結されているキャップを密着させ
る。この後、ポンプによって発生させた負圧をキャップ
内に与え、その負圧によってインク吐出口からインクを
吸引し、その吸引動作に伴って、メインタンクから液体
貯蔵容器内へとインクを吸引して補充する。

【０００４】こうした方式によってインクを補充する場
合、所定量のインクを過不足なく液体貯蔵容器に補充す
ることが必要である。特に、液体貯蔵容器に対して液体
が過剰に補充されて大気連通部から溢れ出した（オーバ
ーフローした）場合には、記録装置内部や記録媒体が汚
損されるという重大な問題が発生する。

【０００５】このため、従来では、過剰なインク供給を
防止するため、次のような手段を講じていた。ａ）液体貯蔵容器の大気開放する部分（大気連通部）に
逆止弁を設け、気体を大気に開放しつつ液体を充填さ
せ、液体貯蔵容器が満杯状態を越えた場合にインク溢れ
を防ぐように逆止弁の開閉制御を行ってインクを充填す
る。ｂ）気体は通過させるがインクなどの液体は通過させな
い多孔質体からなる撥水性の繊維膜を大気連通部に貼着
し、液体貯蔵容器へのインク補充の際にこの膜の撥水性
と通気性とによって内部の空気を排除しつつインクを充
填させ、膜のメニスカス保持力によって補充を行うとい
う構成が提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
ａ），ｂ）で述べた従来技術には、未だ次のような問題
点がある。

【０００７】すなわち、ａ）に述べた技術では、逆止弁
や逆止弁の開閉制御などを行うためのシステムが必要と
なり、そのためのコストがかかる。また、インク供給の
ためのシステムが複雑化し、小型化が困難になる。

【０００８】また、ｂ）で述べた技術においては、イン
ク補充システムが多孔質からなる撥水性の樹脂繊維膜を
貼り付けることによってなされるので、コストがかから
ず、小型化にも優れている。ところが、樹脂繊維膜は繊
維質の樹脂製薄膜を積層することによって製造されてい
るため、その樹脂製薄膜にはどうしても分布差が生じ、
撥水機能及び気体の透過分布にバラツキが生じる。

【０００９】また、樹脂製繊維膜は強度が低いため、貼
り付け面などにおいて剥がれが生じ、高圧の吸引力など
に対して十分な耐久性が得られず、信頼性が低下し易い
という問題がある。このため、樹脂製繊維膜には、液体
（インク）と気体とを分離するための逆止弁としての性
能にバラツキが生じており、その性能安定化に対して改
善が望まれているが、その実現は、製造上、極めて困難
であるとされているのが現状である。

【００１０】本発明は、上記各問題点に着目してなされ
たものであり、安価かつ小型化な構成を有すると共に高
い強度を有し、液体の過剰供給防止性能を長期に亘って
安定して維持することができる信頼性に優れた液体貯蔵
容器及びこれを用いたヘッドカートリッジの提供を目的
とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、中空箱状をなす容器本体に、液体吐出手
段との接続部と、所定のインク供給源と連結され内部に
インクを補充するための補充口と、大気と連通する大気
連通部とを形成してなる液体貯蔵容器であって、前記大
気連通部は、容器本体に形成した連通口と、この連通口
を覆う多孔質部材とにより構成し、前記多孔質部材は、
金属製多孔質部材によって構成されると共に、前記金属
製多孔質部材の少なくとも一面が撥水性を有することを
特徴とするものである。

【００１２】また、本発明は、中空箱状をなす容器本体
に、液体吐出手段との連結部と、所定のインク供給源と
連結され内部にインクを供給するインク供給部と、大気
と連通する大気連通部とを形成してなる液体貯蔵容器で
あって、前記大気連通部は、容器本体に複数の穿孔を形
成してなる多孔質部材によって形成され、前記多孔質部
材は、金属製多孔質部材と、樹脂製多孔質部材とにより
構成されると共に、前記各部材の中の少なくとも一面が
撥水性を有することを特徴とするものである。

【００１３】また、本発明は、上記の液体貯蔵容器と、
この液体貯蔵容器の連結部に連結され前記液体貯蔵容器
から供給される液体を吐出する液体吐出手段とからなる
ことを特徴とするヘッドカートリッジ。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。

【００１５】（第１の実施形態）図１は本発明に係る液
体貯蔵容器の第１の実施形態における構成を示す一部切
欠斜視図である。

【００１６】図１において、１は液体を吐出するための
吐出ユニット（液体吐出手段）であり、液体を吐出する
周知の記録素子が複数配列されている。この第１の実施
形態においては、吐出ユニット１内に形成された共通液
路から各記録素子に供給された液体を、各記録素子内に
配設された電気熱変換素子を駆動することによって吐出
させるものとなっている。すなわち、各記録素子は、通
電によって電気熱変換素子にジュール熱を生させ、その
ジュール熱によってインクに膜沸騰を発生させて液路内
に気泡を発生させ、その気泡の発生エネルギーによって
インクを電気熱変換素子から吐出させる所謂バブルジェ
ット（登録商標）吐出方式を採るものとなっている。な
お、前記吐出ユニット１から吐出する液体としては、記
録媒体上で視認させることを目的として吐出される液体
（色材）と、この色材の浸透状態などを調整する目的で
吐出される液体（記録性向上液）とがあるが、以下の説
明ではこれら液体をインクとも呼ぶ。

【００１７】Ｔは吐出ユニット１の各記録素子に連通す
る共通液室へとインクを供給する液体貯蔵容器であり、
次のように構成されている。すなわち、この液体貯蔵容
器Ｔにおいて、２は中空箱状（中空直方体形状）をなす
貯蔵部２である。この貯蔵部２の底部には、内部に貯蔵
されたインクＩｎを吐出させる管状の補充口３と、前記
吐出ユニット１の上面に突設された円筒状の接続部１ａ
が密接した状態で嵌挿される接続孔（接続部）４が形成
されている。なお、吐出ニユット部１の接続部１ａは共
通液室に連通しており、前記接続部１ａが吐出ユニット
１の接続孔４に嵌挿されることにより、貯蔵部２内のイ
ンク貯留空間と吐出ユニット１の共通液室とが連通す
る。

【００１８】また、前記液体貯蔵容器Ｔの貯蔵部２の上
面には、大気連通口（連通口）５が形成されている。一
方、６は前記液体貯蔵容器Ｔの上面に固定された蓋部で
ある。この蓋部６には、蓋部６の底面に開口部７ａを有
する連絡室７と、この連絡室７から蓋部６の側面に至る
大気連通路８とが形成されている。また、連絡室７の開
口部７ａには、図３（ａ）に示すような平坦な円形シー
ト状の多孔質部材９が固定されており、蓋部６が貯蔵部
２に固定された時、前記多孔質部材９が前記大気連通口
５を完全に覆うようになっている。なお、この大気連通
口５と多孔質部材９とによって大気連通部が形成されて
いる。この第１の実施形態に適用する多孔質部材９は、
円形シート状をなす金属製多孔質部材によって構成され
ている。この金属製多孔質部材は、例えば、図３（ｂ）
に示すような円形シート状の多孔質金属を用いたものと
なっており、この多孔質金属は、樹脂成形された蓋部材
の所定部分を加熱溶融することで、多孔質部材を構成
する繊維内にその樹脂を溶かし込み、確固に固定されて
いる。

【００１９】この多孔質金属としては、焼結法、加圧鋳
造法などをはじめとする種々の製造方法によって様々な
構造を有するものが提案・実施されており、図３（ａ）
に示すような構造を有するものとなっている。図３
（ａ）に示す多孔質部材９は、延伸によって得られた直
径が、数μｍ〜数十μｍのステンレス（ＳＵＳ３０４）
の線材を積層させ、真空炉内で加圧しながら焼成（焼
結）することによって形成された繊維部材となってお
り、全体が同一の材質によって均一な繊維密度に形成さ
れている。

【００２０】この実施形態では、厚さを０．２５ｍｍ、
開口穴とみなした時の開口径が１８μｍ〜２０μｍ（直
径）の繊維部材からなる多孔質部材（大阪金網株式会社
製のＴＤＷ−８）を使用した。

【００２１】なお、繊維部材の厚さ及び開口穴とみなし
た時の開口径は、前述した吸引ポンプの吸引圧力は、多
孔質部材９に塗布される撥水剤の撥水作用と、インクの
メニスカス力とのバランスによって、適宜、インク補充
が停止するように数値を決定すれば良い。

【００２２】また、多孔質部材９の材質は、合成とイン
クの接液耐久性を考慮し、ステンレス、ニッケルなどか
らなるものが望ましい。

【００２３】また、図３（ａ），（ｂ）に示す多孔質部
材９の上下両面のうち、一方の面９ａには撥水剤３０
（図中、斜線にて示す面）が塗工されている。この実施
形態では、撥水剤３０が塗工されている一方の面９ａ
は、貯蔵部２の上面部に対向する面（下面）となってい
る。

【００２４】なお、この蓋部６と貯蔵部２とにより液体
貯蔵容器Ｔの容器本体が構成され、さらに、この液体貯
蔵容器Ｔと吐出ユニット１とによってインクヘッドカー
トリッジＨＣが構成されており、このヘッドカートリッ
ジＨＣがインクジェット記録装置のキャリッジに対して
着脱可能に搭載されるようになっている。

【００２５】以上のように構成された液体貯蔵容器Ｔを
備えたインクジェット記録装置において、容器本体Ｔ内
へとインクを補充する場合には、まず、キャリッジと共
に容器本体Ｔが所定の補充位置へと移動し、補充口３に
供給源に接続されているインク供給用の管を挿入し、次
いで、気体連通路１０に接続されるポンプによって負圧
を発生させる。このポンプに連通している多孔質部材は
通気性を有しているため、本体Ｔ内にも負圧が発生し、
その負圧によってインク供給源からインク補充口３を介
してインクが流入する。

【００２６】また、この第１の実施形態において使用す
る各多孔質部材９は、上記のように通気性を有する反
面、下面９ａから上面側への液体（インク）の浸透を阻
止する撥水剤が塗工されているため、多孔質部材９の下
面９ａにおける開口は狭められ、液体の通過は遮断する
気液分離弁として機能する。従って、インク補充動作が
進み、補充位置Ｂが貯蔵部２の上面、すなわち蓋体５に
貼り付けられている多孔質部材９の面に達すると、多孔
質部材９に塗布されている撥水の作用によってそれ以上
のインクの導入は遮断される。

【００２７】また、この実施形態では、インクタンクの
大気連通行を覆う多孔質部材９を金属繊維部材によって
形成したため、十分な剛性を得ることができ、蓋部に対
して高い取付け強度を得ることができる。このため、回
復吸引動作などにおいて、記録ヘッドから高圧でインク
の吸引がなされた場合、及びインクタンク内にインクが
高圧で供給された場合にも、多孔質部材９がインクタン
ク本体から外れたり、脱落したりするのを防止すること
ができる。

【００２８】従って、金属製多孔質部材９を用いたこの
実施形態によれば、これまで超小型インクタンクなどに
おいて比較的破損し易いとされていた気液分離弁におい
て高い信頼性と耐久性を得ることが可能となる。このた
め、液体貯蔵容器Ｔ及びこれを用いた液体吐出ユニット
１の耐用年数を高めることができ、記録装置のランニン
グコストの低減を図ることができる。

【００２９】（第２の実施形態）ところで、上記第１の
実施形態においては、図３（ｂ）に示すように、多孔質
部材９を単層構造となすものとしたが、多孔質部材は、
図４に示す本発明２の実施形態のように多層構造に形成
することも可能である。

【００３０】例えば、図４に示す多孔質部材９Ｂは、外
層部９１，９３と、両外層部９１，９３の間に介在させ
た中間層９２とを組み合わせた３層構造をなしており、
いずれも通気可能な多孔質層となっている。また、外層
部９１，９３は同一の開口穴とみなした時の開口径を有
しており、中間層９２は両外層部９１，９３より小さい
開口穴とみなした時の開口径を有する高密度な層となっ
ている。

【００３１】本実施形態では、中間層９２が４μｍの開
口穴とみなした時の開口径を有する繊維部材によって形
成され、両外層部９１，９３が１２μｍの開口穴とみな
した時の開口径を有する繊維部材によって形成された多
孔質部材（東京製綱株式会社製のＳＦ−１０Ｈ）を使用
したものとなっている。その結果、この多孔質部材９の
全体の開口穴とみなした時の開口径は１０μｍとなって
いる。

【００３２】このように、異なる開口穴とみなした時の
開口径を有する繊維部材を用いて多層構造を形成すれ
ば、図３（ａ）に示すような単層構造を採るものに比
べ、厚さの低減、及び剛性の向上を図る上で有利であ
る。すなわち、単層構造をなす多孔質部材では、必要と
される開口穴とみなした時の開口径に対応して多孔質部
材の厚さが決定されるため、開口穴とみなした時の開口
径によっては、多孔質部材が薄くなり過ぎ、十分な剛性
を得ることができない状況が発生する可能性もある。こ
れに対し、上記のように多層構造を採る場合には、開口
穴とみなした時の開口径の異なる層を組み合わせて、全
体としての開口穴とみなした時の開口径を設定すること
ができ、これによって多孔質部材９Ｂに適当な厚さを確
保することができ、十分な剛性を得ることができる。な
お、その他の構成は、上記第１の実施形態と同様であ
る。

【００３３】（第３の実施形態）次に、本発明の第３の
実施形態を説明する。この第３の実施形態は、インクタ
ンク本体Ｔの大気連通口５を、図５に示す多孔質部材９
Ｃによって覆うようにしたものである。この多孔質部材
９Ｃは、金属製多孔質部９４と、樹脂製多孔質部９５と
を上下に重合・固定したものになっている。この多孔質
部９４，９５はいずれも円板形状をなし、上方に位置す
る金属製多孔質部９４は、インクタンク本体Ｔの大気連
通行孔５より大径に形成される一方、樹脂製多孔質部９
５は、大気連通口５より僅かに小径に形成されている。
また、前記多孔質部９４，９５の外部に露呈する下面部
（図中、斜線にて示す部分）には、撥水剤が塗工されて
いる。

【００３４】なお、この第３の実施形態では、樹脂製多
孔質部９５の樹脂繊維部材を上記のような円板形状に成
形したものとなっており、樹脂繊維部材の開口穴とみな
した時の開口径は、２〜１５μｍで、厚みは０．２ｍｍ
のＰＴＦＥ材を用いた。

【００３５】また、多孔質部材９Ｃは、その金属製多孔
質部９４が前記第１の実施形態における多孔質部材９と
同様に、蓋部６の所定個所を加熱溶融させ、多孔質部材
の繊維内に溶かし込むことによって強固に固定したもの
となっている。また、金属製多孔質部９４の製造方法
は、上記第１の実施形態と同様であるため、ここでは説
明を省略する。

【００３６】上記構成を有するこの第３の実施形態にお
いて、蓋部６に固定された多孔質部材９Ｃは、その金属
製多孔質部９４が大気連通口５を全体的に覆うと共に、
樹脂製多孔質部９５が大気連通口５内に殆ど隙間なく嵌
挿され、その下面が貯蔵部２の上部内面と同一面上に位
置する。

【００３７】このため、多孔質部材９Ｃは、貯蔵部２と
連絡室７との通気性を保つと共に、連絡室７へのインク
の浸入を防止することができ、気液分離弁としての機能
を果たす。また、この多孔質部材９Ｃは、前述の第１の
実施形態と同様に、剛性の高い金属繊維からなる金属製
多孔質部９４を備えた構成となっているため、高い強度
と耐久性を得ることができる。しかも、この実施形態で
は、多孔質部材として金属繊維だけでなく樹脂繊維から
なる樹脂製多孔質部材９４を併用した構成となっている
ため、多孔質部材９Ｃの開口穴とみなした時の開口径を
設定する際に、金属繊維だけでなく樹脂繊維の密度調整
によって、調整することが可能となり、金属繊維の密度
と樹脂繊維の密度との組み合わせによって、より選択の
自由度が高くなる。

【００３８】なお、上記第３の実施形態においては、金
属製多孔質部材の下面側（貯蔵部側）に樹脂製多孔質部
を設けた場合を例に採り説明したが、金属製多孔質部材
の上面側に樹脂製多孔質部材を設けることも可能であ
る。

【００３９】また、上記各実施形態においては、多孔質
部材の下面側（貯蔵部側）に撥水剤を塗布するようにし
たが、多孔質部材の上面側あるいは、多孔質部材を構成
する各層の間の面などに撥水剤を塗布するようにしても
良く、この発明は特に上記実施形態に限定されるもので
はない。

【００４０】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、容
器本体における大気連通部を、連通口とこの連通口を覆
う金属製多孔質部材とにより形成すると共に、前記金属
製多孔質部材の少なくとも一面を撥水性を有するものと
したため、安価かつ小型に構成することができると共
に、液体を過不足なく安定して補充することが可能とな
る。また、多孔質部材が金属製であることから優れた耐
久性を得ることができ、高い信頼性を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液体貯蔵容器の第１の実施形態を
示す概略斜視図である。

【図２】図１に示す液体貯蔵容器にインクを補充しつつ
ある状態を示す図であり、図１のＡ−Ａ線断面図であ
る。

【図３】この多孔質部材の通気構造を模式的に示す図で
あり、（ａ）は説明斜視図、（ｂ）は（ａ）に示した多
孔質部材の通気構造の一例を示す縦断側面図である。

【図４】本発明の第２の実施形態における多孔質部材を
示す縦断側面図である。

【図５】（ａ）は本発明の第３の実施形態における多孔
質部材を示す斜視図、（ｂ）は（ｂ）に示した多孔質部
材の取付け状態を示す縦断側面図である。

【符号の説明】

ＨＣヘッドカートリッジＴ容器本体１吐出ユニット２貯蔵部３補充口４接続部５大気連通口６蓋部７連絡室８大気連通路９金属製多孔質部材９Ｂ多孔質部材９１，９３外層部９２中間層９Ｃ多孔質部材９４金属製多孔質部材９５樹脂製多孔質部材

フロントページの続き (72)発明者下田準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 (72)発明者工藤清光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 EA23 EA24 FA03 KC01 KC11 KC16 KC21

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】中空箱状をなす容器本体に、液体吐出手
段との接続部と、所定のインク供給源と連結され内部に
インクを補充するための補充口と、大気と連通する大気
連通部とを形成してなる液体貯蔵容器であって、前記大気連通部は、容器本体に形成した連通口と、この
連通口を覆う多孔質部材とにより構成し、前記多孔質部材は、複数の穿孔を有する金属部材によっ
て構成されると共に、前記金属部材の少なくとも一面が
撥水性を有することを特徴とする液体貯蔵容器。
【請求項２】中空箱状をなす容器本体に、液体吐出手
段との連結部と、所定のインク供給源と連結され内部に
インクを供給するインク供給部と、大気と連通する大気
連通部とを形成してなる液体貯蔵容器であって、前記大気連通部は、容器本体に複数の穿孔を形成してな
る多孔質部材によって形成され、前記多孔質部材は、複数の穿孔を有する金属部材と、複
数の穿孔を有する樹脂部材とにより構成されると共に、
前記各部材の中の少なくとも一面が撥水性を有すること
を特徴とする液体貯蔵容器。
【請求項３】前記容器本体は、中空箱状をなす貯蔵部
と、前記貯蔵部の一部を覆う蓋部とからなり、前記大気連通部は、前記容器本体に形成された前記連通
口と、前記連通口と大気とを連通させるよう前記蓋部に
形成した連通路と、前記連通口を覆う多孔質部材とから
なることを特徴とする請求項１または２記載の液体貯蔵
容器。
【請求項４】前記多孔質部材は、前記蓋部に固定され
ていることを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載
の液体貯蔵容器。
【請求項５】前記多孔質部材は、前記容器本体に固定
されていることを特徴とする請求項１ないし３いずれか
記載の液体貯蔵容器。
【請求項６】請求項１ないし５いずれか記載の液体貯
蔵容器と、この液体貯蔵容器の連結部に連結され前記液
体貯蔵容器から供給される液体を吐出する液体吐出手段
とからなることを特徴とするヘッドカートリッジ。
【請求項７】前記液体吐出手段は、液体を吐出するた
めのエネルギーを発生する素子として、前記液体に膜沸
騰を生じさせるための熱エネルギーを発生させる電気熱
変換体を有することを特徴とする請求項６に記載のヘッ
ドカートリッジ。