JP2961395B2

JP2961395B2 - インク貯蔵タンク、該インク貯蔵タンクを備えたインクジェットヘッドカートリッジおよび該インクジェットヘッドカートリッジを備えたインクジェット記録装置

Info

Publication number: JP2961395B2
Application number: JP33861192A
Authority: JP
Inventors: 充志木谷; 兼資川野; 能史服部; 政己小島
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-12-18
Filing date: 1992-12-18
Publication date: 1999-10-12
Anticipated expiration: 2014-10-12
Also published as: JPH06183018A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内部にインクを保持す
るためのインク貯蔵部と、該インク貯蔵部内に保持され
たインクを必要に応じて外部に供給するための供給部と
を有するインク貯蔵タンク、該インク貯蔵タンクを備え
たインクジェットヘッドカートリッジおよび該インクジ
ェットヘッドカートリッジを備えたインクジェット記録
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、インクを吐出するための吐出口
を有する記録ヘッド部と、記録ヘッド部に供給されるイ
ンクを保持するためのインク貯蔵タンクとが一体的に設
けられたインクジェットヘッドカートリッジ（以下、
「カートリッジ」という）において、インク貯蔵部に保
持されたインクは、記録ヘッド部内のインク流路での毛
管現象、およびインクの吐出により発生する記録ヘッド
部内の負圧により、インク貯蔵タンクから記録ヘッド部
内に所定量だけ供給される。

【０００３】このためインク貯蔵タンクは、記録ヘッド
部にインクを十分供給できることと、インク貯蔵タンク
に保持されたインクが不用意に記録ヘッド部に供給され
て吐出口等から外部に漏れないような、適度のインク保
持力（負圧）があることが必要であり、従来のカートリ
ッジとしては以下に示すものが知られる。

【０００４】（１）インク貯蔵タンク内に、インクを含
浸させた多孔質体からなる吸収体を圧縮収納させ、吸収
体のインク吸収力によって、インク貯蔵タンク内に負圧
を発生させるもの（例えば、特開昭６３−８７２４２号
公報）。

【０００５】（２）インク貯蔵タンクに、内部にインク
が保持されたブレダーを備え、ブレダー内のインクの消
費に伴うブレダーのつぶれに対し、ブレダーの復元力を
利用して、インク貯蔵タンク内に負圧を発生させるもの
（例えば、特開昭５９−２０７２６３号公報）。

【０００６】（３）インク貯蔵タンクに、供給部である
弁体を一体的に設け、弁体には、インク貯蔵タンクに連
通する貫通孔を形成し、さらに、記録ヘッド部の負圧に
より移動して貫通孔を開閉する、弾性部材からなる弁を
設けたもの（例えば、特開昭６２−２３１７５９号公
報）。

【０００７】（４）インク貯蔵タンクに相当するもの
は、インクが貯蔵されるインクバッグと、負圧を発生さ
せるための嚢（ブレダー）とを有し、さらに、インクバ
ッグと嚢とを連通したり（充填モード）、嚢と記録ヘッ
ド部とを連通したり（印字モード）、インクバッグ、
嚢、記録ヘッド部のいずれも非連通状態（閉鎖モード）
に切り換え可能な三路バルブを有する。そして、非記録
時には三路バルブを閉鎖モードにしておき、記録時に
は、三路バルブを印字モードに切り換えて嚢内のインク
を使用する。このとき、嚢の復元力により負圧が発生す
る。嚢内のインクがなくなったら、三路バルブを充填モ
ードに切り換え、インクバッグから嚢にインクを充填す
る（例えば、特開昭６３−１７２６５４号公報）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た各実施例のうち、（１）および（２）のものは、イン
ク貯蔵タンクの構造が簡単になるものの、インク貯蔵タ
ンク内の負圧がある値以下の場合には、吐出口からのイ
ンク漏れを起こし、また、インクの吐出によりインク貯
蔵タンク内のインクが減少すると、インク貯蔵タンク内
の負圧が大きくなり、それがある範囲を越えた場合には
インクが記録ヘッド部に供給されなくなり、インク貯蔵
タンク内にインクが残ってしまう。さらに、特に（１）
のものにおいては、インク貯蔵タンクの容積に占めるイ
ンク量の割合が低くなり、（２）のものにおいては、シ
リアルタイプの記録装置に搭載されるカートリッジの場
合に、カートリッジを搭載するキャリッジの移動により
インク貯蔵タンク内のインクが振動し、ブレダー内が瞬
間的に加圧状態となるので、吐出口からのインク漏れを
招き易かった。

【０００９】また、（３）および（４）のものは、イン
ク貯蔵タンク内のインクをほとんど記録に使用できるも
のの、構成部品数が多くなり構造が複雑なものとなって
しまう。特に（３）のものにおいては、記録ヘッド部の
負圧のみで弁を安定的に移動させるのは困難であり、
（４）のものにおいては、三路バルブの切換えを制御す
る手段が別途必要となるので、全体のシステムとしては
さらに複雑な構成となってしまう。

【００１０】本発明の目的は、インク貯蔵タンク内のイ
ンクを、必要なときに確実に記録ヘッド部に供給できる
とともに、構造が簡単なインク貯蔵タンク、該インク貯
蔵タンクを備えたインクジェットヘッドカートリッジお
よび該インクジェットヘッドカートリッジを備えたイン
クジェット記録装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、内部にインクを保持するためのインク貯蔵
部と、該インク貯蔵部内のインクを必要に応じて外部に
供給するための供給部とを有するインク貯蔵タンクにお
いて、前記供給部は、定常状態では閉塞し、かつ前記イ
ンク貯蔵部と前記外部との間に所定の差圧が発生すると
開口するスリットが形成された弾性部材からなる隔壁
と、前記隔壁の周縁部が外嵌される、インク流路が形成
されたベース部材とを有し、前記隔壁の周縁部の内周長
さが前記ベース部材の前記外嵌部の外周長さよりも短い
ことを特徴とする。

【００１２】また、隔壁の周縁部の内周長さおよびベー
ス部材の外嵌部の外周長さをそれぞれＬ１，Ｌ２とする
と、Ｌ２／Ｌ１≦１．３の関係式が満たされているもの
や、隔壁は、少なくとも頂部が半球形状となる中空ドー
ム状であり、前記頂部にスリットが形成されているもの
や、さらには、隔壁の下部はストレート部となってお
り、該ストレート部の高さがベース部材の外嵌部の高さ
以上の高さに設定されているものとすることができる。

【００１３】本発明のインクジェットヘッドカートリッ
ジは、本発明のインク貯蔵タンクと、該インク貯蔵タン
クに接続される、インクを吐出口より吐出させる記録ヘ
ッド部とを有する。

【００１４】また、記録ヘッド部は、被記録媒体の記録
領域の全幅にわたって吐出口が形成されているフルライ
ンタイプのものや、熱エネルギーを利用してインクを吐
出するものであって、前記熱エネルギーを発生させるた
めのエネルギー発生素子として電気熱交換体を備えてい
るものとすることができる。

【００１５】そして、本発明のインクジェット記録装置
は、本発明のインクジェットヘッドカートリッジと、該
インクジェットヘッドカートリッジを載置するための手
段とを有し、記録信号に基づいて前記記録ヘッド部の吐
出口からインクを被記録媒体に向けて吐出することによ
り記録を行うものである。

【００１６】

【作用】上記のとおり構成された本発明のインクジェッ
トヘッドカートリッジは、初期状態では、インク貯蔵
部、供給部および記録ヘッド部にはインクが満たされて
いるとともに、隔壁のスリットは閉じている。

【００１７】記録が行われ、記録ヘッド部のインクが消
費されると、隔壁の記録ヘッド部側の圧力が小さくな
り、隔壁は、記録ヘッド部側にへこんで変形する。隔壁
の変形に伴って、隔壁のスリットが徐々に開口し、イン
ク貯蔵部のインクがスリットを介して記録ヘッド部側に
供給される。インク貯蔵部側のインクが記録ヘッド部側
に供給されると、記録ヘッド部側の圧力とインク貯蔵部
側の圧力との差が徐々に小さくなり、隔壁の形状が復元
するとともに、スリットが閉じられる。インクの消費と
ともに、上記動作が繰り返され、記録ヘッド部には必要
なだけインクが供給される。

【００１８】また、隔壁は極薄く形成されているため、
隔壁をベース部材に取り付ける際に隔壁を変形させてし
まうことがある。隔壁が変形すると、インクジェットヘ
ッドカートリッジごとの、スリットが開口するときの記
録ヘッド部側の圧力のばらつきが大きくなり、安定した
供給特性が得られなくなる。そこで、隔壁の周縁部をベ
ース部材に外嵌させ、隔壁の周縁部の内周長さを、ベー
ス部材の外嵌部の外周長さより短く設定することで、隔
壁の周縁部は所定の張力を与えられてベース部材に取り
付けられる。このことにより、隔壁の形状はベース部材
により矯正され、ベース部材への取付けによる隔壁ごと
の形状のばらつきが小さくなる。その結果、隔壁のベー
ス部材への取付け方によって隔壁が変形することがなく
なり、個々のインクジェットヘッドカートリッジによら
ず安定した供給特性が得られる。

【００１９】隔壁の周縁部の内周長さＬ１とベース部材
の外嵌部の外周長さＬ２との比を１．３以下に設定する
ことにより、隔壁の不必要な変形ひいてはスリットの開
きっぱなしが発生せず、静負圧を保持できる。

【００２０】また、隔壁のストレート部の高さをベース
部材の外嵌部の高さ以上の高さに設定することにより、
ベース部材が隔壁に与える張力は半球部に及ばないた
め、隔壁をベース部材に取り付ける際の隔壁ごとの形状
のばらつきがさらに小さくなるとともに、スリットが開
きっぱなしにならず、その結果、静負圧を確実に保持で
き、かつ静負圧と動負圧との差も小さくなる。

【００２１】

【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。

【００２２】まず、本発明のインクジェットヘッドカー
トリッジ（以下、「カートリッジ」という）の一実施例
について説明する。図１は本発明のカートリッジの一実
施例の一部を破断した側面図であり、図１に示すよう
に、カートリッジはインク吐出する記録ヘッド部２と、
記録ヘッド部２に供給するインクを保持するインク貯蔵
タンクとしてのインクタンク３とが一体となったもので
ある。

【００２３】図２に示すように、記録ヘッド部２は、被
記録媒体（不図示）と所定の間隔をおいて対面する吐出
口形成面２ａに、所定のピッチで複数の吐出口２ｂが形
成されており、共通液室２ｃと各吐出口２ｂとを連通す
る各液路２ｄの壁面に沿ってインク吐出用のエネルギー
を発生するための電気熱変換体（発熱抵抗体など）２ｅ
が配設されている。共通液室２ｃは、後述する供給部５
（図１参照）と連通している。供給部５から共通液室２
ｃに供給されて一時的に貯えられたインクは、毛管現象
により液路２ｄに侵入し、吐出口２ｂでメニスカスを形
成して液路２ｄを満たした状態を保つ。このとき、電極
（不図示）を介して電気熱変換体２ｅが通電されて発熱
すると、電気熱変換体２ｅ上のインクが急激に加熱され
て液路２ｄ内に気泡が発生し、この気泡の膨張により吐
出口２ｂからインクが吐出される。

【００２４】ここでは、エネルギーを発生させるエネル
ギー発生素子として、電気熱変換体２ｅを示したが、こ
れに限らず、瞬間的に吐出圧力を加える機械的エネルギ
ーを発生する圧電素子を用いてもよい。

【００２５】一方、図１に示したように、インクタンク
３は、内部にインクを保持するインク袋４、およびイン
ク袋４内に保持されたインクを必要に応じて記録ヘッド
部２に供給するための供給部５とを有する。インク袋４
は、ポリエチレンフィルムにポリエチレンテフタレート
が積層された可とう性材料からなり、インク袋４の外側
は、インクタンク３の外壁に形成された大気連通口（不
図示）により大気圧と同じ圧力になっているので、イン
ク袋４内のインクがなくなるにつれて、インク袋４は大
気圧で押しつぶされる構成となっている。

【００２６】次に、供給部５について詳細に説明する。
図３は図１に示した供給部５の分解斜視図であり、図４
は図１に示した供給部の組立後の断面図である。図３お
よび図４に示すように、円柱状の取付台６は、厚さ１ｍ
ｍのつば部６ａと、該つば部６ａより径の小さい円筒状
の取付基部６ｂを有している。また、取付台６には、取
付台６の一端面側と他端面側とを連通するインク流路６
ｃが形成されている。取付基部６ｂの外周面には、弾性
材料からなる中空半球状のスリットブレダー７が嵌め込
まれて固定されている。スリットブレダー７の肉厚は
０．３４ｍｍであり、スリットブレダー７の内半径Ｒ１
および取付基部６ｂの外半径Ｒ２はそれぞれ５ｍｍ，
５．５ｍｍに設定されており、以下の（１）式が満たさ
れている。

【００２７】１＜Ｒ２／Ｒ１＝１．１≦１．３ … （１）スリットブレダー７は、その開口端部を径方向に拡げら
れ、張力を与えられた状態で取付台６に固定されてい
る。スリットブレダー７の頂部にはスリット７ａが形成
されており、このスリット７ａは、通常は閉じている
が、スリットブレダー７が変形することで開くものであ
る。スリットブレダー７の外壁の互いに対向する部位に
は、厚さ１ｍｍのつば部７ｂからスリットブレダー７の
頂部に延びる２つのリブ７ｃ，７ｄが形成されている。
リブ７ｃ，７ｄは、スリット７ａの延長線に対して３５
°〜９０°の範囲で設けることが好ましい。

【００２８】スリットブレダー７としては、シリコーン
ゴム、ＳＢＲ、ＢＲ、ＩＲ、ＥＰＭ、ＥＰＤＭ、ブチル
ゴム、クロロプレンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム、
ニトリルゴム、アクリルゴム、多硫化ゴム、エチレンゴ
ム、フロロシリコーンゴム、ＳＥＰラバー（シリコーン
変性エチレンプロピレンゴム）等が好適に用いられ、そ
の硬度は、１５°〜７０°の範囲が好ましく、さらには
２５°〜５０°の範囲がより好ましい。また、これらの
材料は、インクタンク３（図１参照）内においてインク
と接するために、インクの物性（表面張力や粘度等）を
変化させたり、インク中に溶出するような性質があって
はならない。同時に、インクによりこれらの材料が、物
性変化を起こさないことが必要である。

【００２９】取付台６には、スリットブレダー７を覆う
ブレダーカバー８が、超音波溶着あるいは熱溶着等によ
って外嵌固定され、取付台６とブレダーカバー８との固
定面がシールされている。

【００３０】また、ブレダーカバー８には、インク袋４
（図１参照）の開口と連結されるインク供給路８ａが設
けられており、インク袋４のインクは、インク供給路８
ａからスリット７ａを介してスリットブレダー７に供給
され、記録ヘッド部２（図１参照）に供給される。

【００３１】ここで、本発明に用いられるインクについ
て説明する。

【００３２】インクに用いられる染料は、カラーインデ
ックス（ｃｏｌｏｒｉｎｄｅｘ）に記載されている水
溶性の酸性染料、中性染料、塩基性染料および反応性染
料が使用でき、カラーインデックスに記載されていない
染料であっても、水溶性の染料であれば使用できる。ま
た、上記染料の使用量については、特に制限されるもの
ではないが、一般的には、インク全重量の０．１〜２０
重量％、好ましくは０．３〜１０重量％、より好ましく
は０．５〜６重量％を占める量が好適である。そして、
インクに用いられる溶媒は、水、または水と水溶性有機
溶剤との混合溶媒であり、特に好適なものは前記混合溶
媒であって、水溶性有機溶剤としてインクの乾燥防止効
果を有する多価アルコール類を含有するものである。水
溶性有機溶剤の含有料は、一般にはインクの全重量の２
〜８０重量％、好ましくは３〜７０重量％、より好まし
くは４〜４０重量％の範囲である。水としては、種々の
イオンを含有する一般の水ではなく、脱イオン水を使用
するのが好ましく、その含有料はインク全体の３５重量
％以上、好ましくは４５重量％以上を占める割合であ
る。その他、インクには必要に応じて、防かび剤、防腐
剤、pH調整剤、粘度調整剤、表面張力調整剤等を包含し
てもよい。

【００３３】さらに、インクの粘度は、２５℃において
１〜２０ｃＰ、好ましくは１〜１５ｃＰの範囲にあり、
表面張力は、３０ｄｙｎｅ／ｃｍ以上、好ましくは４０
ｄｙｎｅ／ｃｍ以上、そして水素イオン濃度指数（pH）
が、４〜１０程度の物性を有するものが好ましい。上述
したインクは、インクタンク３にインク袋４および供給
部５をそれぞれ組込んだ後、取付台６のインク流路６ｃ
からインク袋４内に注入される。

【００３４】次に、本実施例の動作について説明する。

【００３５】図１および図５に示すように、カートリッ
ジの初期状態においては、スリットブレダー７のスリッ
ト７ａは閉じており、このときに記録ヘッド部２の吐出
口２ｂ（図２参照）にかかるインク圧は３０ｍｍ水頭以
下となっている。このため、この状態では吐出口２ｂで
のメニスカス保持力とインクタンク３の内圧とのバラン
スが保たれるので、温度変化や気圧変化や振動等によっ
て、インクが容易に吐出口２ｂから漏れることはない。
この状態から、記録ヘッド部２からインクとを出させて
記録を行うことにより、スリットブレダー７内部のイン
クが消費される。これに伴い、スリットブレダー７内部
のインク圧が次第に減少し、インク袋４内部のインク圧
との差圧が徐々に大きくなり、スリットブレダー７のリ
ブ７ｃ，７ｄのない部分がつぶれていく。このとき、ス
リットブレダー７は取付台６に張力を与えられた状態で
取り付けられているので、スリットブレダー７と取付台
６との取付け部に多少のばらつきがあっても、スリット
ブレダー７は安定して変形する。

【００３６】そして、図６に示すように、スリットブレ
ダー７内部とインク袋４との差圧がある値以上になる
と、スリットブレダー７は凹部７ｅで示すようにへこん
で変形し、スリットブレダー７のスリット７ａは、スリ
ットブレダー７の変形に伴って少しずつ開口し、インク
供給路８ａのインクがスリット７ａを通ってスリットブ
レダー７内部に供給される。このようにしてスリットブ
レダー７内部にインクが供給されると、スリットブレダ
ー７内部とインク袋４内部との差圧は徐々に小さくな
る。スリットブレダー７内部とインク袋４内部との差圧
の減少に伴い、スリットブレダー７の変形は徐々に復元
する。スリットブレダー７の変形がある程度復元する
と、開口したスリット７ａが閉鎖されて、初期状態かあ
るいは若干変形した状態に保たれる。記録が進行し、イ
ンクが消費されるに伴い、上記動作が繰り返され、良好
なインク供給が達成される。

【００３７】ここで、図１乃至図４に示したように、ス
リットブレダー７は極薄く形成されているため、スリッ
トブレダー７を取付台６に取り付ける際にスリットブレ
ダー７を変形させてしまうことがある。そこで、スリッ
トブレダー７を、その周縁部が張力を与えられて取付台
６に取り付けることで、スリットブレダー７の形状は取
付台６により規制され、取付台６への取付けによるスリ
ットブレダー７ごとの形状のばらつきが小さくなる。こ
れにより、スリットブレダー７の取付台６への取付け方
によってスリットブレダー７の変形が不安定になった
り、スリット７ａが開きっぱなしになることがなくなる
とともに、静負圧（非記録時に記録ヘッド部２にインク
が引っ張られていない場合の負圧）を保持でき、インク
タンク３内のインクが安定して記録ヘッド部２に供給さ
れる。

【００３８】すなわち、記録ヘッド部２の負圧を決める
要因として、スリットブレダー７の開口部の内径と取付
台６の取付け基部６ｂの外径との関係がある。ここで、
開口部の内半径（Ｒ１）が５ｍｍ、肉厚が０．３４ｍｍ
のスリットブレダー７を用いたときの、取付基部６ｂの
外半径（Ｒ２）とスリットブレダー７の開口部の内半径
（Ｒ１）との比Ｒ２／Ｒ１と、記録ヘッド部２の負圧と
の関係のグラフを図１５に示す。図１５において、負圧
としては、記録時に発生する動負圧と、非記録時に発生
する静負圧の２種類について示した。図１５より、Ｒ２
／Ｒ１≦１の場合には、スリットブレダー７と取付台６
との間に隙間が生じ、そこからインクが漏れるため静負
圧が保持できなくなり、また、Ｒ２／Ｒ１＞１．３の場
合には、スリットブレダー７が不必要に変形するためス
リット７ａが開きっぱなしになり、スリット７ａからイ
ンクが漏れるため静負圧が保持できなくなってしまう。
このことから、上記した（１）式である１＜Ｒ２／Ｒ１
≦１．３の範囲にあることが望ましいのである。

【００３９】また、インクの吐出状態を維持、あるいは
改善する目的で、吸引ポンプ等により一時的に吐出口２
ｂからインクを吸引した場合でも、記録時のインク消費
の場合と同様に、スリットブレダー７内部とインク袋４
内部との差圧が大きくなるため、スリットブレダー７が
変形してスリット７ａが開口し（図６参照）、インク袋
４からスリットブレダー７内部にインクが供給される。
そして、スリットブレダー７内部にインクが供給された
後は、スリットブレダー７が復元するのに伴い、スリッ
ト７ａが閉じる（図５参照）。よって、スリットブレダ
ー７内部の圧力は、常に吐出に影響を与えない範囲にあ
る。

【００４０】一方、記録ヘッド部に発生する負圧は、３
０〜２００ｍｍ水頭の範囲にあることが好ましい。これ
は、負圧が３０ｍｍ水頭以上では、吐出口からのインク
漏れが発生し易くなり、負圧が２００ｍｍ水頭以下で
は、インクの吐出体積の減少やインクの不吐出等の不具
合が発生し易くなるためであり、より好ましくは、０〜
１５０ｍｍ水頭の範囲にあることがよい。

【００４１】さらに、記録ヘッド部に発生する負圧を決
める要因としては、スリットブレダー７の肉厚、弾性率
（ゴム硬度）、半径がある。図１３に、各種のゴム硬度
に対するスリットブレダーの肉厚と記録ヘッド部の負圧
との関係のグラフを示す。図１３より、ゴム硬度が小さ
くなるほど、スリットブレダーの肉厚の変化に対する記
録ヘッド部の負圧の変化量が小さくなることが分かる。
すなわち、ゴム硬度が小さい方が、スリットブレダーの
肉厚のばらつきに対する記録ヘッド部の水頭圧の変化が
小さく、良好な負圧が達成される。また、図１４に、各
種の半径に対する肉厚と記録ヘッド部の負圧との関係の
グラフを示す。図１４より、スリットブレダーの半径が
大きくなるほど、スリットブレダーの肉厚の変化に対す
る記録ヘッド部の負圧の変化量が小さくなることが分か
る。すなわち、スリットブレダーの半径が大きい方が、
スリットブレダーの肉厚のばらつきに対する記録ヘッド
部の水頭圧の変化が小さく、良好な負圧が達成される。
これらのことから、スリットブレダーの材質や形状は、
記録ヘッド部の負圧が上記の範囲にあるように、好適な
ものを選択することが必要である。

【００４２】上述したスリットブレダーを有するカート
リッジを、シリアルタイプのインクジェット記録装置の
キャリッジに搭載した場合、前記スリットブレダーの内
容積は小さいので、キャリッジの移動等によるスリット
ブレダーの振動や衝撃の影響はそれほど大きくないが、
より衝撃を緩和させるためには、スリットブレダーの振
動防止壁としての効果も有するブレダーカバー内のイン
ク容積を極力小さくすることが望ましい。その他、低温
環境下においてスリットブレダー周囲のインクが凍結す
ることにより体積膨張を起こし、その結果、スリットブ
レダーが凍結したインクに押圧され、スリットブレダー
内部のインクが吐出口より漏れるのを防止するために
も、ブレダーカバー内のインク容積が小さいことが必要
となってくる。

【００４３】次に、本発明のカートリッジの他の実施例
について説明する。

【００４４】図７は本発明のカートリッジの他の実施例
の一部を破断した側面図である。図７に示すように、本
実施例のカートリッジは、記録ヘッド部１２と供給部１
５とが一体となったカートリッジ本体１１に、インクタ
ンク１３が着脱可能な構成であり、インクタンク１３の
インクがなくなった場合には、インクタンク１３を交換
できるようになっている。

【００４５】カートリッジ本体１１の供給部１５の内部
はサブタンク２０となっており、サブタンク２０内に
は、図１に示したカートリッジの一実施例と同様に、取
付台１６の取付基部に外嵌されたスリットブレダー１７
を有し、さらにスリットブレダー１７の外方を覆うドー
ム状のブレダーカバー１８が取付台１６に固定されてい
る。ブレダーカバー１８の頂部には貫通口が形成されて
おり、スリットブレダー１７のスリット１７ａが開いて
いるとき、サブタンク２０内のインクは、スリットブレ
ダー１７内部を経由して、記録ヘッド部１２に供給され
る。記録ヘッド部１２は、図１に示したものと同様のも
のでよいので、その説明は省略する。

【００４６】サブタンク２０の側壁には、筒状のカート
リッジ本体側接続部２１が一体的に突設されており、カ
ートリッジ本体側接続部２１の先端には、カートリッジ
本体側接続部２１の軸心部に向かって径方向に延びるス
トッパ２１ａが、カートリッジ本体側接続部２１の全周
にわたって形成されている。

【００４７】カートリッジ本体側接続部２１の中空部に
は、該中空部の横断面と同一形状の弾性部材２２が、前
記中空部の軸線方向に移動自在に設けられているととも
に、弾性部材２２をストッパ２１ａの方向に付勢するた
めの圧縮ばね２３が設けられており、弾性部材２２は前
記中空部をシールしている。また、カートリッジ本体側
接続部２１の中空部は、サブタンク２０の側壁に形成さ
れた連通孔２４を介してサブタンク２０と連通してい
る。このため、カートリッジ本体側接続部２１の中空部
にも、サブタンク２０内のインクが満たされているが、
上述したように、カートリッジ本体側接続部２１の中空
部は弾性部材２２によってシールされているので、サブ
タンク２０内のインクがカートリッジ本体側接続部２１
から漏れることはない。さらに、カートリッジ本体側接
続部２１の中空部には、カートリッジ本体側接続部２１
の軸線方向に延び、先端が弾性部材２２側に向けられた
中空針状の連接管２５が、サブタンク２０の側壁を貫通
して設けられている。

【００４８】一方、インクタンク１３は、カートリッジ
本体１１に設けられたカートリッジ本体側ガイド部２６
に嵌合するインクタンク側ガイド部２７を有し、インク
タンク側ガイド部２７をカートリッジ本体側ガイド部２
６に嵌合させてカートリッジ本体１１にインクタンク１
３を装着したとき、インクタンク１３の、カートリッジ
本体側接続部２１に対向する部位には、カートリッジ本
体側接続部２１が挿入可能な凹部であるインクタンク側
接続部２８が設けられている。インクタンク側接続部２
８の底部には、インクタンク１３の内部に連通する開口
が形成され、該開口は、弾性部材２２と同様の材質から
なる蓋部材２９によって閉塞されている。この蓋部材２
９の横断面は、カートリッジ本体側接続部２１の、スト
ッパ２１ａで囲まれた開口の横断面と同一形状であり、
インクタンク１３をカートリッジ本体１１に装着したと
き、蓋部材２９は、弾性部材２２を圧縮バネ２３のばね
力に抗して図示左方に摺動させる。またこのとき、連接
管２５は、弾性部材２２および蓋部材２９を順次貫通
し、連接管２５の先端がインクタンク１３の内部に達す
る構成となっている。

【００４９】さらに、インクタンク１３の内部には、可
とう性材料からなるインクタンク内袋３０が設けられて
おり、インクタンク内袋３０の一端は、大気連通口３１
を介して外部と連通している。インクタンク内袋３０
は、初期の状態（インクタンク１３内にインクが満たさ
れている状態）ではインクタンク１３内に圧縮されて収
納され、記録ヘッド部１２からのインクの吐出によるイ
ンクタンク１３内のインクの消費により、大気連通口３
１を介してインクタンク内袋３０に空気が入って徐々に
膨らみ、インクタンク１３内の圧力は、ほぼ一定に保た
れる。

【００５０】次に、本実施例の動作について説明する。

【００５１】まず、インクタンク側ガイド部２７をカー
トリッジ本体側ガイド部２６に嵌合させ、カートリッジ
本体側ガイド部２６に沿ってインクタンク１３を差し込
んでいくと、インクタンク側接続部２８にカートリッジ
本体側接続部２１が嵌合し、弾性部材２２と蓋部材２９
とが当接する。さらにインクタンク１３を差し込んでい
くと、蓋部材２９は、圧縮ばね２３のばね力に抗して弾
性部材２２を押し込み、連接管２５が弾性部材２２およ
び蓋部材２９を順次貫通する。インクタンク１３がカー
トリッジ本体１１に完全に装着された状態では、連接管
２５の先端はインクタンク１３の内部に達し、連接管２
５を介してインクタンク１３の内部とサブタンク２０の
内部とが連通する。カートリッジ本体側接続部２１の内
部にはインクが満たされており、かつ、連接管２５が弾
性部材２２および蓋部材２９を貫通してサブタンク２０
とインクタンク１３とを連通させることで、連接管２５
は、インクタンク１３の非装着時においても装着時にお
いても空気に接することはなくなり、連接管２５内のイ
ンクの乾燥等による、目詰まりは発生しない。

【００５２】カートリッジ本体１１にインクタンク１３
が完全に装着されたら記録が可能になる。記録時の動作
については、図１に示したカートリッジの場合と同様で
あるので、その説明は省略する。

【００５３】本実施例のカートリッジは、供給部１５と
インクタンク１３との間で分離するものの例を示した
が、分離される部分はこれに限らず、記録ヘッド部１２
と供給部１５との間で分離可能な構成としてもよい。

【００５４】次に、図８，図９，図１０および図１１を
参照し、本発明のインク貯蔵タンクの別な実施例を説明
する。

【００５５】図８は、このインク貯蔵タンクの供給部の
分解斜視図、図９は図８に示した供給部の組立後の断面
図、図１０は図９に示した供給部の、ブレダーカバーを
除いた斜視図、図１１は図１０に示した供給部の、スリ
ットが開いた状態を示す斜視図である。

【００５６】各図に示すように、スリットブレダー５７
は、その頂部が半球状部５７ｆになっており、該半球状
部５７ｆの下方にストレート状に延びる円筒状部５７ｇ
を備えた中空ドーム形状を有し、半球状部５７ｆおよび
円筒状部５７ｇの内半径Ｒ１はいずれも５ｍｍになって
いる。また、スリットブレダー５７の前記円筒部の高さ
Ｈ１および取付台５６の取付基部５６ｂの高さＨ２はそ
れぞれ３．６ｍｍ，３．０ｍｍになっており、以下の
（２）式が満たされている。

【００５７】Ｈ１≧Ｈ２ … （２）記録ヘッド部の負圧を決める要因として、スリットブレ
ダーの円筒状部の高さと取付基部の高さとの関係があ
る。ここで、スリットブレダーの内半径が５ｍｍ，円筒
状部の高さＨ１が３．６ｍｍの複数のスリットブレダー
を用いたときの、円筒状部の高さＨ１と取付基部の高さ
Ｈ２との比と、記録ヘッド部の負圧との関係を図１６に
示す。図１６において、負圧としては記録時に発生する
動負圧と、非記録時に発生する静負圧の２種類について
示した。本実施例では、上述した（２）式を満足するた
め、取付台５６がスリットブレダー５７に与える張力は
前記半球状部５７ｆに及ばないため、スリットブレダー
５７を取付台５６に取り付ける際のスリットブレダー５
７ごとの形状のばらつきが、図３〜図６に示したものよ
りもさらに小さくなるとともに、スリット５７ａが開き
っぱなしにならず、その結果、静負圧を確実に保持で
き、かつ静負圧と動負圧との差も小さくなる。その他の
構成や動作は、図３〜図６に示したものと同様である。

【００５８】スリットブレダーの形状は中空ドーム状や
中空半球状に限られず、中空立方体状でもよい。

【００５９】次に、インクジェット記録装置の一実施例
について説明する。

【００６０】図１２に示すように、所定の記録信号に基
づいてインクを吐出し、所望の画像を記録する記録ヘッ
ド部が一体的に設けられたカートリッジ１０１は、前述
したカートリッジの実施例に示したものと同様の構成の
ものである。

【００６１】カートリッジ１０１を搭載したキャリッジ
１０２は、２本のガイド軸１０３、１０４に矢印Ｂ方向
に摺動自在に嵌合され、キャリッジモータ１０５の出力
軸に固着されたプーリ１０７と回転自在に軸支されたプ
ーリ１０６とにかけまわされたタイミングベルト１０８
の一部位に結合されている。カートリッジ１０１は、キ
ャリッジモータ１０５の駆動力によりプーリ１０７が正
転、逆転することによりタイミングベルト１０８が正
転、逆転し、矢印Ｂ方向に往復移動する構成となってい
る。

【００６２】被記録部材である記録紙１０９は、ペーパ
ーパン１１０によってガイドされ、ピンチローラで圧接
させられている図示しない紙送りローラによって搬送さ
れる。この搬送は、紙送りモータ１１６を駆動源として
行われる。搬送された記録紙１０９は、排紙ローラ１１
３と拍車１１４とによりテンションを加えられていて、
弾性部材で形成される紙押え板１１２によってヒータ１
１１に圧接させられているため、ヒータ１１１に密着さ
せられながら搬送される。カートリッジ１０１の記録ヘ
ッド部により吐出されたインクが付着した記録紙１０９
は、ヒータ１１１によって温められ、付着したインクは
その水分が蒸発して記録紙１０９に定着する。

【００６３】回復ユニット１１５は、記録ヘッド部の吐
出口（不図示）に付着した異物や粘度の高くなったイン
クを除去することにより、吐出特性を正規の状態に維持
するためのものである。

【００６４】前記回復ユニット１１５にはキャップ１１
８ａが設けられており、記録ヘッド部の吐出口をキャッ
ピングして、目詰まりの発生を防止するためのものであ
る。

【００６５】キャップ１１８ａの内部にはインク吸収体
１１８が配設されている。

【００６６】また、前記回復ユニット１１５の記録領域
側には、記録ヘッド部の吐出口が形成された面と当接
し、前記吐出口が形成された面に付着した異物やインク
滴をクリーニングするためのクリーニングブレード１１
７が設けられている。

【００６７】以上説明した各実施例において、カートリ
ッジおよびインクジェット記録装置は、シリアルタイプ
のものの例を示したが、本発明は、フルラインタイプの
ものも適用できる。

【００６８】本発明は、特にインクジェット記録方式の
中でも、インクと吐出するために利用されるエネルギー
として熱エネルギーを発生する手段（例えば電気熱変換
体やレーザ光等）を備え、前記熱エネルギーによりイン
クの状態変化を生起させる方式の記録ヘッド、インクジ
ェット記録装置において、優れた効果をもたらすもので
ある。

【００６９】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
行なうものが好ましい。この方式は所謂オンデマンド
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
に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させて、
結果的に個の駆動信号に一対一対応し液体（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、即時適切な気泡の成長収縮が行な
われるので、特に応答性の優れた液体（インク）の吐出
が達成でき、より好ましい。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４
３４５２６２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なうことが
できる。

【００７０】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（直線状液流路又は直角液流路）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４
４５９６００号明細書を用いた構成も本発明に含まれる
ものである。

【００７１】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年第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年第１３８４６１号公報に基づいた
構成としても本発明は有効である。

【００７２】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一個の記録ヘッドとして
の構成のいずれかでもよいが、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。

【００７３】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在に一体的に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。

【００７４】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加圧手段、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
る予備加熱手段等を行なうことも安定した記録を行なう
ために有効である。

【００７５】さらに、記録装置の記録モードとしては黒
色等の主流色のみの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の組み合わせによってで
もよいが、異なる色の複色カラー又は、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。

【００７６】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、室温で軟化もしくは液体あるい
は、上述のインクジェットではインク自体を３０℃以上
７０℃以下の範囲内で温度調節を行なってインクの粘性
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を液状をなす
ものであればよい。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又は、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てインク液状と
して吐出するものや記録媒体に到達する時点ではすでに
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、多孔質シート凹部又は貫通孔に液状又は
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。

【００７７】また、搭載される記録ヘッドの種類ないし
個数についても、例えば単色のインクに対応して１個の
みが設けられたもののほか、記録色や濃度を異にする複
数のインクに対応して複数個設けられるものであっても
よい。

【００７８】さらに加えて、本発明のインクジェット記
録装置の形態としては、コンピュータ等の情報処理機器
の画像出力端末として用いられるものの他、リーダ等の
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とるものであってもよい。

【００７９】

【発明の効果】本発明は、以上説明したとおり構成され
ているので、以下に記載するような効果を奏する。

【００８０】供給部に、スリットが形成された隔壁を設
けることで、インク貯蔵部と外部との間に所定の差圧が
発生した場合にのみスリットが開口するので、簡単な構
造で、インク貯蔵部内のインクを必要なときに確実に外
部（記録ヘッド部）に供給することができる。隔壁の周
縁部の内周長さをベース部材の外周長さよりも小さく設
定することにより、隔壁ごとの形状のばらつきが小さく
なり、安定したインクの供給特性が得られる。

【００８１】また、隔壁の周縁部の内周長さとベース部
材の外嵌部の外周長さとの比を１．３以下に設定するこ
とにより、隔壁の不必要な変形ひいてはスリットの開き
っぱなしが発生せず、静負圧を保持できる。

【００８２】さらに、隔壁のストレート部の高さをベー
ス部材の外嵌部の高さ以上の高さに設定することによ
り、ベース部材が隔壁に与える張力は半球部に及ばない
ため、隔壁をベース部材に取り付ける際の隔壁ごとの形
状のばらつきがさらに小さくなるとともに、スリットが
開きっぱなしにならず、その結果、静負圧を確実に保持
でき、静負圧と動負圧との差も小さくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクジェットカートリッジの一実施
例の一部を破断した側面図である。

【図２】図１に示した記録ヘッド部の要部斜視図であ
る。

【図３】図１に示した供給部の分解斜視図である。

【図４】図３に示した供給部の組立後の断面図である。

【図５】図４に示した供給部の、ブレダーカバーを除い
た斜視図である。

【図６】図５に示した供給部の、スリットが開いた状態
を示す斜視図である。

【図７】本発明のインクジェットカートリッジの他の実
施例の一部を破断した側面図である。

【図８】本発明のインク貯蔵タンクの別な実施例の供給
部の分解斜視図である。

【図９】図８に示した供給部の組立後の断面図である。

【図１０】図９に示した供給部の、ブレダーカバーを除
いた斜視図である。

【図１１】図１０に示した供給部の、スリットが開いた
状態を示す斜視図である。

【図１２】本発明のインクジェット記録装置の一実施例
の概略斜視図である。

【図１３】スリットブレダーの各種のゴム硬度に対す
る、スリットブレダーの肉厚と記録ヘッド部の負圧との
関係を示すグラフである。

【図１４】スリットブレダーの各種の開口端の半径に対
する、スリットブレダーの肉厚と記録ヘッド部の負圧と
の関係を示すグラフである。

【図１５】取付け基部の外半径とスリットブレダーの開
口部の内半径との比と、記録ヘッド部の負圧との関係を
示すグラフである。

【図１６】図８乃至図１１に示したスリットブレダーの
円筒状部の高さと取付台の取付基部の高さとの比と、記
録ヘッド部の負圧との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

２，１２記録ヘッド部２ａ吐出口形成面２ｂ吐出口２ｃ共通液室２ｄ液路２ｅ電気熱変換体３，１３インクタンク４インク袋５，１５供給部６，１６，５６取付台６ａ，５６ａつば部６ｂ，５６ｂ取付基部６ｃ，５６ｃインク流路７，１７，５７スリットブレダー７ａ，１７ａ，５７ａスリット７ｂ，５７ｂつば部７ｃ，７ｄ，５７ｃ，５７ｄリブ７ｅ，５７ｅ凹部８，１８，５８ブレダーカバー８ａ，５８ａインク供給路１１カートリッジ本体２０サブタンク２１カートリッジ本体側接続部２１ａストッパ２２弾性部材２３圧縮ばね２４連通孔２５連接管２６カートリッジ本体側ガイド部２７インクタンク側ガイド部２８インクタンク側接続部２９蓋部材３０インクタンク内袋３１大気連通口５７ｆ半球状部５７ｇ円筒状部１０１カートリッジ１０２キャリッジ１０３，１０４ガイド軸１０５キャリッジモータ１０６，１０７プーリ１０８タイミングベルト１０９記録紙（被記録媒体）１１０ペーパーパン１１１ヒータ１１２紙押え板１１３排紙ローラ１１４拍車１１５回復ユニット１１６紙送りモータ１１７クリーニングブレード１１８インク吸収体１１８ａキャップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小島政己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 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B41J 2/175

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内部にインクを保持するためのインク貯
蔵部と、該インク貯蔵部内のインクを必要に応じて外部
に供給するための供給部とを有するインク貯蔵タンクに
おいて、前記供給部は、定常状態では閉塞し、かつ前記インク貯
蔵部と前記外部との間に所定の差圧が発生すると開口す
るスリットが形成された弾性部材からなる隔壁と、前記隔壁の周縁部が外嵌される、インク流路が形成され
たベース部材とを有し、前記隔壁の周縁部の内周長さが前記ベース部材の前記外
嵌部の外周長さよりも短いことを特徴とするインク貯蔵
タンク。
【請求項２】隔壁の周縁部の内周長さおよびベース部
材の外嵌部の外周長さをそれぞれＬ１，Ｌ２とすると、
Ｌ２／Ｌ１≦１．３の関係式が満たされている請求項１
に記載のインク貯蔵タンク。
【請求項３】隔壁は、少なくとも頂部が半球形状とな
る中空ドーム状であり、前記頂部にスリットが形成され
ている請求項１または２に記載のインク貯蔵タンク。
【請求項４】隔壁の下部はストレート部となってお
り、該ストレート部の高さがベース部材の外嵌部の高さ
以上の高さに設定されている請求項１，２または３に記
載のインク貯蔵タンク。
【請求項５】請求項１乃至４のいずれか１項に記載の
インク貯蔵タンクと、該インク貯蔵タンクに接続され
る、インクを吐出口より吐出させる記録ヘッド部とを有
するインクジェットヘッドカートリッジ。
【請求項６】記録ヘッド部は、被記録媒体の記録領域
の全幅にわたって吐出口が形成されているフルラインタ
イプのものである請求項５に記載のインクジェットヘッ
ドカートリッジ。
【請求項７】記録ヘッド部は、熱エネルギーを利用し
てインクを吐出するものであって、前記熱エネルギーを
発生させるためのエネルギー発生素子として電気熱交換
体を備えている請求項５または６に記載のインクジェッ
トヘッドカートリッジ。
【請求項８】請求項５乃至７のいずれか１項に記載の
インクジェットヘッドカートリッジと、該インクジェッ
トヘッドカートリッジを載置するための手段とを有し、
記録信号に基づいて前記記録ヘッド部の吐出口からイン
クを被記録媒体に向けて吐出することにより記録を行う
インクジェット記録装置。