JP2007223117A

JP2007223117A - 吐出用液体収納容器

Info

Publication number: JP2007223117A
Application number: JP2006045401A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Ishii; 勝弘石井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2006-02-22
Filing date: 2006-02-22
Publication date: 2007-09-06

Abstract

【課題】インクタンクの外形および容量等のサイズをほとんど変えずに、記録ヘッドへの液体の供給能力を向上させることが可能なインクタンクの提供する。
【解決手段】液体を吐出する記録ヘッドに前記液体を供給するための供給口と、液体を一時的に保持する負圧発生部材を収納した負圧発生部材収納室と、前記負圧発生部材収納室にサイフォン方式で供給する液体を収容する液体収納室と、を有する液体収納容器であって、記録ヘッドと前記負圧発生部材収納室が分離可能でかつ前記負圧発生部材収納室と液体を収納する液体収納室が分離可能であることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、インクジェット記録ヘッドに接続されてそのヘッドに供給されるインク等の記録液を貯蔵した液体収納容器に関する。

従来、インクタンクであるインクジェット記録用のインクタンクとして、少なくともインク供給口と大気連通口の少なくとも２つの開口部を有する交換型インクタンクが知られている。そのようなインクタンクでは、インク供給口を通してインクタンク内のインクが記録ヘッドに供給される。また、インクタンクの内部が大気連通口を介して大気と連通していて、その大気連通口を通してインクタンク内に大気が供給される。

上記のインク供給口および大気連通口の２つの開口部を有するインクタンクに要求されることとしては、まず、記録時に記録ヘッドに対してインク切れを伴わずに安定的にインクを供給できること、そして、非記録時には温度や圧力等のさまざまな環境条件の変化においてもインクの漏れや供給性能の低下を確実に防止できることが挙げられる。

このような目的を達成するための好適な例として、特許第２６８４５０８号明細書に記載されたインクタンクがある。そのインクタンクには、負圧発生部材を収納した負圧発生部材収納室と、負圧発生部材収納室に供給するためのインクを収納した液体収納室とが備えられている。負圧発生部材収納室に収納された負圧発生部材としては多孔質の材料からなるものが用いられ、その負圧発生部材にインクが吸収されることで負圧発生部材の内部にインクが保持される。負圧発生部材収納室と液体収納室とは連通部を介して接続されており、その連通部を通して液体収納室から負圧発生部材収納室へとインクが供給され、負圧発生部材収納室へと供給されたインクが負圧発生部材によって保持される。負圧発生部材収納室を構成する部材の上部には、負圧発生部材収納室内を大気と連通させるための大気連通部が形成されており、一方、液体収納室は、負圧発生部材収納室との連通部を除いて実質的に密閉されている。また、負圧発生部材収納室を構成する部材の底部には、記録ヘッドである記録ヘッド部に負圧発生部材収納室内のインクを供給するための液体供給部が形成され、その液体供給部を介して負圧発生部材収納室の底部に記録ヘッド部が接続されている。

また、上記のような負圧発生部材収納室と液体収納室を有するインクタンクをさらに改良したものとして、特開平１０−１９３６３４号公報で開示しているものがある。その公報に記載されたインクタンクでは、負圧発生部材収納室内で負圧発生部材により保持されたインクの消費に伴って負圧発生部材収納室から液体収納室に大気を導入する大気導入路に前記負圧発生部材が配置されている。ここで、負圧発生部材収納室内のインクが消費されるのに従って、大気導入路に構成された毛管力発生部の毛管力に打ち勝って負圧発生部材収納室内の大気が連通路を通して液体収納室に入り込む。この時に、液体収納室内のインクが大気の代わりに負圧発生部材収納室内に供給される、いわゆる気液交換が行われる。

吐出用液体の消費中の大半はこの気液交換が連続的に行われ、負圧発生部材内の発生負圧はこの大気導入路の毛管力発生部の毛管力により決定される。従って、この特開平１０−１９３６３４号公報のインクタンクでは、上記の毛管力を所定の値に設定することにより、発生負圧をほぼ一定に制御することを可能にし、負圧特性の安定化を図っている。

上述したような、負圧発生部材収納室と液体収納室を有するインクタンクのインク供給性能においては、特開平１１−１０９０６号公報で開示しているように、記録ヘッドに対してインクを正常に供給するために、インクタンク内における負圧のバランスが重要なファクターとなる。この負圧のバランスによって負圧発生部材内の気液界面の高さが維持されつつ、インクの供給動作が正常に行われる。さらに、この、インクタンク内における負圧のバランスは、負圧発生部材の毛管力、圧力損失、負圧発生部材収納室と液体収納室との連通部の圧力（負圧）、および、インク供給口（インク誘導部材である圧接体）から連通部までの距離といったパラメータで規定される。

以上説明した形態においては、水頭圧利用、負圧利用のいずれの形態においても、インクタンクは，インクがなくなり次第、新品に交換されるのが一般的である。
特許第２６８４５０８号公報特開平１０−１９３６３４号公報特開平１１−１０９０６号公報

しかしながら、上記のようにインクタンク内の負圧のバランスを規定するパラメータのうちの圧力損失は、基本的に供給流量（流速）で左右されるものであり、ある流速で設計されたインクタンクでは、インクジェット記録装置の記録速度を上げるために記録ヘッドのノズル数を増やしたり、インクの吐出周波数を上げたりして、インクの流速を上げようとすると、インク切れ、かすれといったインクの供給不良が発生する場合があった。

この問題点を解決しようとする場合、１つの解決手段としては、負圧発生部材収納室と液体収納室との連通部からインク供給口（インク誘導部材である圧接体）までの距離を小さくして、その連通部をインク供給口に近づけるという方法がある。このような方法をとった場合、インク供給口部分には圧接体が配されており、圧接体が吸収体に押し付けられているので、吸収体の圧接体に接する部分は変形する。従って、インク供給口が気液交換口である連通路に近すぎると吸収体の変形による歪みの影響が気液交換口に及ぶので、インクタンクの製造ばらつきが大きくなる。最悪の場合には、適正な負圧を発生できずにインク供給口からインク垂れを起こすこともある。

次に、大容量インクタンク（高さ方向を長くした容器）について説明する。大容量インクタンクの場合には、吸収体の高さも高くなる（たとえば４０ｍｍ以上）ので重力に抗してインクを吸い上げねばならず、結果として、吸収能力は単純に容積のみでは決定できない。特に、押し出されてくるインクの吸収体内での液位（気液界面）を高く必要とするときには、重力に抗して吸収体が吸い上げる液位上昇速度が追いつかず、インク供給口からインクが漏れてしまう場合がある。この液位上昇速度を制御するためには負圧発生部材収納室の底面積を広くとることが望ましい。しかし、限られた全体の容積の中でインクタンクの幅が同一である条件下では、負圧発生部材収納室の底面積を大きくとることになる、その結果、液体収納室の容積が小さくなってしまい収納できるインク量が少なくなり、インクタンクの全体の容積が減ってしまう。このように、供給流量が増えるのに、インク容量を減らすのでは、インクタンクの交換頻度が増えてしまい、インクジェット記録装置における記録の高速化の目的が達成されなくなってしまうという問題点がある。

また、供給量の増加に伴い、負圧発生部材の幅を増してその断面積を増やし、実質的に圧力損失を増やさない方法もあるが、インクタンクの幅も拡大する必要があり、これでは、インクジェット記録装置の作り替えが必要になる。

本発明の目的は、インクタンクの外形および容量等のサイズをほとんど変えずに、記録ヘッドへの液体の供給能力を向上させることが可能なインクタンクである。

また、インクタンクのインクがなくなると負圧部材収納室と液体収納室が一体のインクタンクでは、負圧発生部材収納室がまだ使用状態可能でも液体収納室のインクがなくなり次第、交換になってしまう。

本発明の第２目的は、インクタンクの外形および容量等のサイズをほとんど変えずに、記録ヘッドと負圧部材収納室と液体収納室の全てが分離できることが可能なインクタンクである。

上記目的を達成するために、本発明は、液体を吐出する記録ヘッドに前記液体を供給するための供給口と、液体を一時的に保持する負圧発生部材を収納した負圧発生部材収納室と、前記負圧発生部材収納室にサイフォン方式で供給する液体を収容する液体収納室と、を有する液体収納容器であって、
記録ヘッドと前記負圧発生部材収納室が分離可能でかつ前記負圧発生部材収納室と液体を収納する液体収納室が分離可能であることを特徴とする。

本発明は、インクタンクの外形形状および液体収納容量や、液体吐出記録装置の外形形状等の設計変更をせずとも、負圧発生部材収納室の密閉と液体収納室の大気連通口とサイフォン方式による連通口の構造変更とによって、記録ヘッドへの液体の供給能力を向上させることができる。

また、そのようなインクタンクを用いることにより、インクタンクから記録ヘッドへの液体供給が不能になるといったトラブルが発生することもない。さらに、インクタンクの外形形状や基本的な構造を変えずにすむため、本発明のインクタンクを従来の液体吐出記録装置でも十分に使用可能である。従って、インクタンクの外形形状の違いによるインクタンクの種類を増やさずに、従来のインクタンクを本発明のものに置き換えることも可能で、インクタンクの生産装置を複数用意する必要がなく、インクタンクのコストダウンを図ることができる。

さらに負圧発生部材収納室の容積を小さくすることができる。その結果、液体収納室の容積が大きくなり液体全体の容積が増やせる。インクタンク交換頻度が減少する。

また、負圧発生部材収納室と液体収納室が分離できることで液体がなくなったときは液体収納室の交換を行うだけで液体の補充が可能になり、液体供給不能や液体過剰供給になったときは負圧発生部材収納室の交換を行うだけで解消される。

上記で挙げたサイフォン式のインクタンクと分離できるサイフォン式インクタンクの部品構成は負圧発生部材収納室と液体収納室が一体のインクタンクだと部品点数７点であり、分離できるインクタンクは負圧発生部材収納室と液体収納室の部品点数は９点になってしまうが、通常ユーザが頻繁に交換する液体収納室の部品点数は５点と少ないため生産装置も安価に製作できることからユーザに安価な製品を提供することができる。

本発明の実施の形態に関して図１、図２を参照して以下に説明する。

本発明のインクタンクであるインクタンク１０には、負圧発生部材収納室３４および液体収納室３６が設けられている。負圧発生部材収納室３４は、負圧発生部材としての連続多孔質弾性部材３２を収納する負圧発生部材収納室３４であり、液体収納室３６は、吐出用液体であるインクを直接収納する液体収納室３６である。

負圧発生部材収納室３４を構成する部材の上壁１０Ｕには、液体収納室３６と連通した連通溝４３、第１連通口４４が形成されていてる。また、離壁３８には第２連通口４５が形成されており、その連通溝４３、第１連通口４４、第２連通口４５を通して液体収納室３６と連通しており、第２連通口４５先端にはメッシュフィルタ５０が取り付けられている。また、負圧発生部材収納室３４の下部は液体供給口１４Ａに連通している。液体供給口１４Ａには、記録ヘッドであるインクジェットヘッド２２ｈがインク通路筒１７を介して接続される。液体供給口１４Ａおよびインク通路筒１７の内部を通して負圧発生部材収納室３４内のインクがインクジェットヘッド２２ｈに供給される。

液体収納室３６構成する部材の上壁１０Zには、液体収納室３６内と連通した大気連通口１２が形成されていて、その大気連通口１２を通して液体収納室３６が大気と連通している。また、液体収納室３６の底壁１０Bには負圧発生部材収納室３４の第２連通口４５と連結する液洩れ防止部材５１が取り付けられている。

負圧発生部材収納室３４を画成するインクタンク１０の上壁１０Ｕ、すなわちインクタンク１０の上壁部における負圧発生部材収納室３４に対応する部分には、上壁１０Ｕの下面から負圧発生部材収納室３４の内部に向かって突出する複数個のリブ４２が上壁１０Ｕと一体に成形されている。負圧発生部材収納室３４内に圧縮された状態で収納された連続多孔質弾性部材３２に、それぞれのリブ４２の先端部が当接している。これにより、負圧発生部材収納室３４内における上壁１０Ｕと連続多孔質弾性部材３２の上面との間にエアバッファ室４７が形成されている。

液体収納室３６から負圧発生部材収納室３４にインクを供給する連通口４４、４５連通溝４３がインクタンク１０の上壁１０Uに成形されている。連通溝４３の上部をフィルムシール等３９で覆いかぶせることでインクの通路を形成する。

図１の実施形態では、インクタンク１０の長手方向の内寸法Ｌ01が約６３ｍｍ、高さ方向の内寸法ｈ01が約３５ｍｍ、負圧発生部材収納室３４の長手方向の内寸法Ｌ02は約２４〜３８ｍｍ、隔壁３８の連続多孔質弾性部材３２側の側面から庄接体４６の隔壁３８側の側面までの距離Ｌ1が約１０〜２６ｍｍである。そして、インクタンク１０全体の基本的な肉厚は約２ｍｍである。なお、負圧発生部材収納室３４内の底面における液体供給口１４Ａの周りには、インクタンク１０の底壁１０Ｂの容器内側底面より内方に突出する環状の段部１４Ｃが設けられている。その段部１４Ｃの寸法としては、高さｈ２３が０．３〜０．４ｍｍであり、幅Ｌ3が１．５〜３ｍｍである。

液体収納室３６から負圧発生部材収納室３４に液を供給する配管の寸法としては、先ず，第２連通口４５の高さは液体収納室３６インクタンク１０の底壁１０Bの容器内側底面より負圧発生部材収納室３４インクタンク１０の底壁１０Wの容器側面までの高さｈ４１が１０ｍｍである。第２連通口４５先端にはフィルタが取り付けられ、第２連通口４５のフィルタが取り付けられる位置の内径は、約φ４ｍｍ〜φ５ｍｍであり、奥に進むほど内径は小さくなり０．７ｍｍ〜２ｍｍになる。液体収納室３６の第２連通口４５の寸法は隔壁３８側面から第２連通口４５までの距離L０５は約１２〜２５ｍｍである。

負圧発生部材収納室３４の第１連通口４４は連続多孔質弾性部材３２の上面から第１連通口先端４０までの高さｈ40が約１ｍｍ〜３ｍｍであり、第１連通口４４の内径は、約φ０．７ｍｍ〜φ２ｍｍである。負圧発生部材収納室３４の第１連通口４４の寸法は隔壁３８側面から第１連通口４４までの距離L０６は約２〜１０ｍｍになり、インクタンク上壁１０Uの連通溝の距離はL０５、L０６、離壁３８を積算した値になる。連通溝の深さｈ42は約０．５〜２ｍｍ、幅L０７は約０．５〜２ｍｍである。

液体収納室３６の上壁１０U大気連通口１２の径は約５〜１０ｍｍであり、液体収納室３６インクタンク１０の底壁１０Bには負圧発生部材収納室３４に液を供給する連結部があり連結部には液洩れ防止のためにゴム部材５１が取り付けられ、連結部の寸法Ｌ０７は約１０ｍｍである。ゴム部材５１は外周から中心部に向けて肉厚が薄くなっており中心部には液体が洩れてこない穴が貫通している。また、流路と接するゴム部材５１面は水平ではなく傾斜になっておりフィルタに接しない形状になっている。

液体収納室の上壁１０U大気連通口１２にPTFE膜１３Ａで覆いかぶせることでインクが外部に漏れず、気体を取り入れることができる。

次に、上述した本実施形態のインクタンク１０の動作原理について、図２を参照して説明する。インクタンク１０は、インクジェットヘッド２２ｈと接続された状態で、液体吐出記録装置であるインクジェット記録装置に搭載される。

図２に示すように、インク通路筒１７がインク供給筒１４内に進入するように押し込まれた状態、すなわち装着状態でインクジェット記録装置が稼働すると、インクジェットヘッド２２ｈからインクが吐出されることにより、負圧発生部材収納室３４内にインク吸引力が生ずる。

負圧発生部材収納室３４内の連続多孔質弾性部材３２中に充分な量のインクが含浸されているときは、連続多孔質弾性部材３２中のインクが消費され、連続多孔質弾性部材３２内のインクの上面が低下する。このときの発生負圧の大きさは、連続多孔質弾性部材３２中のインクが消費量により決定される。

さらにインクの消費が進むことで、負圧発生部材収納室３４内の負圧が大きくなり、負圧の圧力でインクを直接に収納する液体収納室３６から、第１連通口４４、第２連通口４５、連通溝４３の通路からインクが供給される。負圧発生部材収納室に供給されたインクは毛管力により、気液界面まで移動する。液体収納室３６から負圧発生部材収納室３４にインクが供給されると液体収納室３６が負圧になるので大気連通口１２より大気が供給される。

インク消費中は、上述の動作が連続的に行われることで、液体収納室３６内のインクが連続多孔質弾性部材３２に供給される。従って、負圧発生部材収納室３４内のインクを消費中の発生負圧により、第１連通口４４、第２連通口４５、連通溝４３のインク通路寸法を選定することができる。

次に、上述した本実施形態の液体収納室３６交換時の動作原理について、図３を参照して説明する。負圧発生部材収納室３４と液体収納室３６は、インクジェットヘッド２２ｈと接続された状態で、液体吐出記録装置であるインクジェット記録装置に搭載される。

空になった液体収納室３６を負圧部材収納室３４から分離しても、連結部からの液体が洩れないようにするフィルタ５０が備えている。フィルタ５０が設けられることでフィルタ部にメニスカスが張りメニスカスを保持する力が発生するので液体の洩れや連結部から導入される気体を防ぐことも可能になる。

図３−a）を参照して説明すると負圧部材収納室３４と接合される液体収納室３６側の連結部には液体が洩れないようにする接液性のある液洩れ防止部材５１が備えている。液洩れ防止部材５１は外周から中心部に向けて肉厚が薄くなっており中心部には液体が洩れてこない穴が貫通している。また、フィルタ５０が取り付けられた流路と接する液洩れ防止部材５１面は水平ではなく傾斜になっておりフィルタ５０に接しないようにすることでフィルタ５０変形を防止している。

次に図３―ｂ）、ｃ）を参照して説明すると液体収納室３６を負圧発生部材収納室３４に連結結合する際にフィルタ５０と液洩れ防止部材５１面の間に気体５２が入ってしまうが、液体収納容器３６を連結結合位置まで装着すると液洩れ防止部材５１面の穴が広がり気体５２が液体収納室３６に導入されるが導入された気体５２はPTFE膜１３Aを通して大気に開放される。

このようなインクタンク１０を用いることにより、インクタンク１０からインクジェットヘッド２２ｈへの液体供給が不能になるといったトラブルが発生することもない。さらに、インクタンク１０の外形形状や基本的な構造を変えずにすむため、本発明のインクタンク１０を従来のインクジェット記録装置でも十分に使用可能である。従って、インクタンク１０の外形形状の違いによるインクタンクの種類を増やさずに、従来のインクタンクを本発明のものに置き換えることも可能で、インクタンクの生産装置を複数用意する必要がなく、インクタンクのコストダウンを図ることができる。

以上説明したように本発明のインクタンクは、実質的に密閉された負圧発生部材収納室３４と大気連通口１２を備えた液体収納室３６を設けることにより、外形形状等の大幅な設計変更をせずとも、負圧発生部材収納室３４と液体収納室３６の構造変更によって液体供給能力の向上を図ることができるという効果がある。

負圧発生部材収納室と液体収納室が分離できることで液体がなくなったときは液体収納室の交換を行うだけで液体の補充が可能になる。また、液体収納室の生産設備も安価にできることからユーザに安価に提供でき、更に交換部分が液体収納室になることからゴミ量の削減にも繋がる。

本発明の第１の実施形態の断面図である。図１に示したインクタンクの結合状態の断面図である。（ａ）〜（ｃ）は負圧発生部材室と液体収納室が結合するときの拡大断面図である。

符号の説明

１０インクタンク
１０Ｕ負圧発生部材収納室上壁
１０Ｚ液体収納室上壁
１０Ｗ負圧発生部材収納室底壁
１０Ｂ液体収納室底壁
１２大気連通口
１３Ａ気液交換膜（PTFE膜）
１４インク供給筒
１４Ａインク供給口
１７インク通路筒
２２ｈインクジェットヘッド
３２連続多孔質弾性部材（負圧発生部材）
３４負圧発生部材収納室
３６液体収納室
３８隔壁
３９フィルムシート等
４０第１連通口先端
４２リブ
４３連通溝
４４第１連通口
４５第２連通口
４６圧接体
４７エアバッファ室
５０メッシュフィルタ
５１液洩れ防止部材（ゴム部材）
５２気体

Claims

液体を吐出する記録ヘッドに前記液体を供給するための供給口と、液体を一時的に保持する負圧発生部材を収納した負圧発生部材収納室と、前記負圧発生部材収納室にサイフォン方式で供給する液体を収容する液体収納室と、を有する液体収納容器であって、
記録ヘッドと前記負圧発生部材収納室が分離可能でかつ前記負圧発生部材収納室と液体を収納する液体収納室が分離可能であることを特徴とする液体収納容器。
前記負圧発生部材収納室には液体を供給する流路であるサイフォン部が備え付られ、当該サイフォン部と連結する前記液体収納室の連結部にはフィルタが配されることを特徴とする請求項１に記載の吐出用液体収納容器。