JP3014883B2 - 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 - Google Patents

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、三路バルブの切り換えを制御
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、インク貯蔵部内のインク
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
本発明のインク貯蔵タンクは、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、
該供給部に設けられ、少なくとも頂部が半球形状をなし
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前記
頂部に形成されている中空ドーム状の弾性部材からなる
隔壁と、該隔壁の周縁部が取り付けられインク流路が形
成されるベース部材とを有するインク貯蔵タンクにおい
て、前記隔壁には、前記周縁部から前記頂部に延在する
リブが形成されるとともに、前記半球形状をなす部分の
うち前記リブが形成された部分を除く一部位に、前記隔
壁のつぶれを安定して発生させるための薄肉部が前記ス
リットに近接して設けられていることを特徴とする。

【００１２】また、薄肉部の面積が、隔壁の表面積に対
して１０分の１より大きく、かつ５分の３より小さい範
囲にあるものでもよいし、さらに、複数個の隔壁が直列
に配列されているものであってもよい。

【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
ッド部とを有することを特徴とする。

【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
出させるものであり、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変換体を有するも
のであってもよい。

【００１５】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
おり、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、隔壁の薄肉部は記録ヘッド部側にへこむ。隔壁のへ
こみに伴って、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。このように、隔壁
の一部位を薄肉部とすることで、インクの圧力変動によ
り隔壁は常に一定の場所でへこみ、かつ、隔壁の薄肉部
を除く部位は厚肉とすることができるため隔壁の強度は
保たれるので、記録ヘッド部内の圧力は一定の範囲に保
たれ、記録ヘッド部には安定して必要なだけインクが供
給される。

【００１８】

【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。

【００１９】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を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。

【００２０】記録ヘッド部２は、図２に示すように、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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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には、その一端面
に取付台６より径の小さい円筒上の取付基部６ｂが一体
的に設けられているとともに、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６ｃが形成されている。

【００２４】取付基部６ｂの外周面には、弾性材料から
なる中空ドーム状のスリットブレダー７の開口端部が嵌
め込まれて固定されている。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、スリット７ａ
は、スリットブレダー７が取付台６に嵌め込まれたまま
の状態（定常状態）では閉じているが、スリットブレダ
ー７が変形することで開口するものである。スリットブ
レダー７の外壁の互いに対向する部位には、それぞれス
リットブレダー７の、開口端部から頂部に延びるリブ７
ｃ、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。また、スリットブレダー７の、リブ７
ｃ、７ｄの形成部位を除く一部位は、他の部位より肉厚
が薄い薄肉部７ｂとなっている。薄肉部７ｂは、図３か
ら明らかなように、スリットブレダー７の半球形状をな
す部分に、スリット７ａに近接して設けられている。こ
の薄肉部７ｂの面積は、スリットブレダー７の表面積に
対して１０分の１より大きく、かつ５分の３より小さい
ことが望ましい。これは、後述するスリットブレダー７
のつぶれを安定して発生させるためであるが、薄肉部７
ｂの面積がスリットブレダー７の表面積の１０分の１以
下では、薄肉部７ｂで安定してつぶれることが難しくな
り、一方、薄肉部７ｂの面積が図リットブレダー７の表
面積の５分の３以上では、スリットブレダー７全体の強
度が弱くなり、安定した動作ができなくなってしまうた
めである。

【００２５】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２
５〜５０゜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。

【００２６】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
って固定されている。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８ａ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。

【００２７】ここで、本発明に用いられるインクについ
て説明する。

【００２８】インクに用いられる染料は、カラーインデ
ックス（ｃｏｌｏｒ ｉｎｄｅｘ）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量は、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、その含有量はインク全体の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。

【００２９】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（ｐ
Ｈ）が、４〜１０程度の物性を有するものが好ましい。

【００３０】次に、本実施例の動作について説明する。

【００３１】カートリッジの初期状態（定常状態）にお
いては、図１に示すように、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からインクを吐出させて
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の薄
肉部７ｂがつぶれていく。

【００３２】そして、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、図５に示されるよ
うに、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のつぶれ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。

【００３３】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
へこんでスリット７ａが開口し、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。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。

【００３４】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。

【００３５】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）、半径があるので、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することが必要である。

【００３６】また、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。

【００３７】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。

【００３８】図６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６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
１５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。

【００３９】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の取付基部に嵌め込まれたスリットブレダー１
７を有し、さらにスリットブレダー１７の外方を覆うド
ーム状の部レダーカバー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。

【００４０】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。

【００４１】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摺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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】次に、本実施例の動作について説明する。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】次に、本発明のカートリッジの、さらに他
の実施例について説明する。

【００４９】図７は、本発明のカートリッジの、さらに
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４２
とインクタンク４３とが一体となったものであり、イン
クタンク４３内のインク袋４４の開口部には、記録ヘッ
ド部４２に接続される取付台４６が設けられている。取
付台４６には、第１のスリットブレダー４７ａが取り付
けられ、さらに、第１のスリットブレダー４７ａを覆う
第２のスリットブレダー４７ｂが、第１のスリットブレ
ダー４７ａに対して直列に取り付けられている。取り付
けられている。本実施例において、インク袋４４内の圧
力、第２のスリットブレダー４７ａ内の圧力、第１のス
リットブレダー４７ｂ内の圧力を、それぞれＰ１、Ｐ
２、Ｐ３とすると、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の間には、Ｐ２−
ａ≦Ｐ３＜Ｐ２＜Ｐ１（ａは定数）の関係式が満たされ
る。この関形式より、インク袋４４内の圧力Ｐ１に対し
て、第１のスリットブレダー４７ａ内の圧力Ｐ３を大幅
に小さくすることができることがわかる。このため本実
施例は、インクタンク４３の容量が大きい場合や、記録
ヘッド部４２の負圧を大きくしたい場合に有効である。
また、本実施例においては、２つのスリットブレダー４
７ａ、４７ｂを直列に配列したものの例を示したが、そ
の数は２つに限られるものではない。

【００５０】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。

【００５１】図８において、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。

【００５２】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。

【００５３】被記録媒体である記録紙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
ッド部より噴射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。

【００５４】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。

【００５５】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。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。

【００５６】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。

【００５７】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
にも適用できる。

【００５８】本発明は、特にインクジェット記録方式の
中でも、インクを吐出させ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。

【００５９】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おり、本発明はこれらの基
本的な原理を用いて行うものが好ましい。この記録方式
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。

【００６０】この記録方式を簡単に説明すると、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液体
（インク）に核沸騰現象を越え、膜沸騰現象を生じる様
な急速な温度上昇を与えるための少なくとも一つの駆動
信号を印加することによって、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を生じさせる。この
様に液体（インク）から電気熱変換体に付与する駆動信
号に一対一対応した気泡を形成できるため、特にオンデ
マンド型の記録法には有効である。この気泡の成長、収
縮により吐出孔を介して液体（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、即時適切に気泡の成長収縮が行なわれる
ので、特に応答性に優れた液体（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４３４５
２６２号明細書に記載されているようなものが適してい
る。尚、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、更に優れた記録を行なうことができる。

【００６１】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孔、液流路、電気熱変換
体を組み合わせた構成（直線状液流路又は直角液流路）
の他に、米国特許第４５５８３３３号明細書、米国特許
第４４５９６００号明細書に開示されている様に、熱作
用部が屈曲する領域に配置された構成を持つものも本発
明に含まれる。

【００６２】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孔とする構成を開
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
構成においても本発明は有効である。

【００６３】さらに、記録装置が記録できる被記録媒体
の最大幅に対応した長さの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記
録ヘッドを複数組み合わせることによってフルライン構
成にしたものや、一体的に形成された一個のフルライン
記録ヘッドであっても良い。

【００６４】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体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。

【００６５】又、本発明の記録装置に、記録ヘッドに対
する回復手段や、予備的な補助手段等を付加すること
は、本発明の記録装置を一層安定にすることができるの
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、キャッピング手段、クリーニング
手段、加圧或は吸引手段、電気熱変換体或はこれとは別
の加熱素子、或はこれらの組み合わせによる予備加熱手
段、記録とは別の吐出を行なう予備吐出モードを行なう
手段を付加することも安定した記録を行なうために有効
である。

【００６６】更に、記録装置の記録モードとしては黒色
等の主流色のみを記録するモードだけではなく、記録ヘ
ッドを一体的に構成したものか、複数個の組み合わせて
構成したものかのいずれでも良いが、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。

【００６７】以上説明した本発明実施例においては、液
体インクを用いて説明しているが、本発明では室温で固
体状であるインクであっても、室温で軟化状態となるイ
ンクであっても用いることができる。上述のインクジェ
ット装置ではインク自体を３０℃以上７０℃以下の範囲
内で温度調整を行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が液状をなすものであれば良い。

【００６８】加えて、熱エネルギーによるヘッドやイン
クの過剰な昇温をインクの固形状態から液体状態への状
態変化のエネルギーとして使用せしめることで積極的に
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ことも出来る。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、熱エネルギーの付与によって初めて液化する性質を
持つインクの使用も本発明には適用可能である。

【００６９】このようなインクは、特開昭５４−５６８
４７号公報あるいは特開昭６０−７１２６０号公報に記
載されるような、多孔質シートの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良い。

【００７０】本発明において、上述した各インクにたい
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。

【００７１】

【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、以下に記載する効果を奏する。

【００７２】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。また、隔
壁の一部位を薄肉部とすることで、インク貯蔵部と外部
（記録ヘッド部）との間に差圧が発生したときに隔壁
は、へこみ易い薄肉部でへこみ、隔壁の動作を安定させ
ることができるので、インクをより安定して外部（記録
ヘッド部）に供給することができる。

【００７３】さらに、薄肉部の面積を、隔壁の表面積に
対して１０分の１より大きく、かつ５分の３より小さい
範囲とすることで、隔壁の動作をより安定させることが
できる。

【００７４】加えて、複数の隔壁を直列に配列させるこ
とで、インク貯蔵部側の圧力に対して記録ヘッド部側の
圧力を小さくすることができるので、インク貯蔵部の容
量を大きくしたり、記録ヘッド部の負圧を小さくするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクジェットヘッドカートリッジの
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１に示した供給部の、スリットが閉じた状態
を示す断面図である。

【図５】図１に示した供給部の、スリットが開いた状態
を示す断面図である。

【図６】本発明のインクジェットヘッドカートリッジの
他の実施例の一部を破断した側面図である。

【図７】本発明のインクジェットヘッドカートリッジの
さらに他の実施例の一部を破断した側面図である。

【図８】本発明のインクジェット記録装置の一実施例の
概略斜視図である。

【符号の説明】

２、１２、４２ 記録ヘッド部 ２ａ 吐出口面 ２ｂ 吐出口 ２ｃ 共通液室 ２ｄ 液路 ２ｅ 電気熱変換体 ３、１３、４３ インクタンク ４、４４ インク袋 ５、１５ 供給部 ６、１６、４６ 取付台 ６ｂ 取付基部 ６ｃ インク流路 ７、１７ スリットブレダー ７ａ、１７ａ スリット ７ｃ、７ｄ リブ ８、１８ ブレダーカバー ８ａ 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 ４７ａ 第１のスリットブレダー ４７ｂ 第２のスリットブレダー 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 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 吸収体 １１８ａ キャップ

フロントページの続き (72)発明者 木谷 充志 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 (56)参考文献 特開 平４−288239（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/175

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【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、該供給部に設け
   られ、少なくとも頂部が半球形状をなし定常状態では閉
   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前記頂部に形成され
   ている中空ドーム状の弾性部材からなる隔壁と、該隔壁
   の周縁部が取り付けられインク流路が形成されるベース
   部材とを有するインク貯蔵タンクにおいて、前記隔壁には、前記周縁部から前記頂部に延在するリブ
   が形成されるとともに、前記半球形状をなす部分のうち
   前記リブが形成された部分を除く一部位に、前記隔壁の
   つぶれを安定して発生させるための薄肉部が前記スリッ
   トに近接して設けられている ことを特徴とするインク貯
   蔵タンク。
2. 【請求項２】 薄肉部の面積は、隔壁の表面積に対して
   １０分の１より大きく、かつ５分の３より小さい範囲に
   ある請求項１に記載のインク貯蔵タンク。
3. 【請求項３】 複数個の隔壁が直列に配列されている請
   求項項１または２に記載のインク貯蔵タンク。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３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。
5. 【請求項５】 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４に記載のインクジェットヘッ
   ドカートリッジ。
6. 【請求項６】 記録ヘッド部は、熱エネルギーを利用し
   てインクを吐出させるものであり、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変換
   体を有する請求項４または５に記載のインクジェットヘ
   ッドカートリッジ。
7. 【請求項７】 請求項４乃至６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。